CN101010852B - 用来包容电动机的装置和电动机 - Google Patents

Abstract

发明涉及一种用来包容电动机(30)，尤其是加热和空调设备的风扇电动机的装置(10)，具有一个用作电动机外壳的基本呈罐状的具有一个包容孔(32)的包容外壳(12)，一个电动机(30)的极靴(46)至少可以部分伸入地装入在这个包容孔里，所述装置还具有一个设于包容外壳(12)上的止动凸缘(14)用于将电机外壳(12)固定在一个支承构件上，以及还有一个设于止动凸缘(14)上的控制和调节单元(20)用于电动机(30)的运行。按照本发明建议：包容外壳(12)在圆周方向上至少具有一个与圆形不同的削平部位(36，40)，该部位与控制和调节单元(20)的外轮廓的至少一个削平部分(54)相对应。发明还涉及一种电动机(30)，尤其是一种直流电动机，它具有至少两个永久磁极(44)和一个用作磁性回接环的极靴(46)，极靴具有至少一个在极靴圆周上的削平部分(55)，用于应用在一个这样的装置(10)里。

Description

用来包容电动机的装置和电动机

技术领域

发明涉及一种用于包容电动机的，尤其是空调或者风扇电动机的装置。

技术背景

例如应用在汽车里的加热设备和空调设备的风扇电动机一般相对于汽车来说在振动技术上通过一个包容外壳隔离开，以便减少电动机或者风扇单元的固体声传到汽车车身上并因此传入汽车内舱。

这样的电动机的通常紧固方法例如在于：将电动机装入在一个塑料包容外壳或者一个金属外壳里，在此外壳上设有一个凸缘用于连接包容装置与空调设备或者用于例如固定在汽车的车身上。

由US 6,448,678 B1已知有一种具有附属包容装置的风扇电动机，在此电机中在风扇电机和包容装置之间设有多个分布于电机圆周上的隔离元件，这些元件在电动机推入包容外壳里时在电动机的极靴和包容外壳的内壁之间接触并因此从振动技术上电动机相对于包容外壳减振。

例如也是众所周知的，在用于将包容外壳固定在加热设备和空调设备的靠车身侧的部分上的凸缘上固定了电连接装置或者也有控制装置用于控制或者调节风扇电机。除此之外在凸缘上也可以固定一个用来控制或者调节风扇电动机的控制或者调节单元的构件。

由DE 100 29 188 A1已知了一种风扇模块，它在其止动凸缘上有一个空隙用于安装一个风扇模块的控制部件。由于对这样的控制或者调节单元所需要的位置要求部分地不能避免：必须使凸缘直径加大，从而对安装的风扇模块必须有更高的位置要求。

为了节省位置地配置一个这样的风扇模块，已经知道使风扇调节器的形状适应于风扇模块的凸缘形状，以避免按此型式加大凸缘直径。

由DE 198 95 370 A1已知有一种永磁励磁的小电机，它用作为汽车窗玻璃升降器的驱动装置，此电动机具有一个围绕旋转轴线可旋转地支承的转子，此转子包括有一个整流子和一个由叠片组组成的电枢。此外设有两个在对置部段上围住电枢的永磁极，这些永磁极通过一个环形围抱住电枢和永磁极的极靴相互连接起来，从而使磁性回流经过极靴导引。DE 19895370A1的小电动机的极靴并没有恒定的半径，而是在永磁极之间的部位里具有带明显的大的曲率半径的区域，大曲率半径的部位造成极靴有一种削平部分。

发明内容

从用于包容一个电动机，尤其是一个风扇电动机的对应装置出发，正如由现有背景所已知的那样，发明的任务在于使一种这样的装置的安装空间优化，也就是说进一步减小。

此任务通过一种用于包容电动机的装置的来完成，具有用作电动机外壳的罐状的、具有包容孔的包容外壳，具有至少两个永磁板和极靴的电动机至少部分伸入地装入在所述包容外壳里，所述装置还具有布置在包容外壳上的止动凸缘用于将电机外壳固定在支承构件上，以及具有布置在止动凸缘上用于使电动机运转的控制和调节单元，根据本发明，所述包容外壳在圆周方向上至少具有一个与圆形不同的削平部位，所述削平部位与极靴的圆周上的至少一个削平部分以及与控制和调节单元的外轮廓的至少一个削平部分对应，其中所述包容外壳和极靴的削平部分相互平行，并且极靴的至少一个削平部分由极靴的平面的周边部位构成，该部位布置在两个永磁极的相互对着的端部之间。

按照本发明的用来包容一个电动机的，尤其是一个加热和空调设备的风扇电动机的装置具有一个用作为电机外壳的基本呈罐状的具有包容孔的包容外壳，电动机至少可以部分伸入地装入此包容孔里。在包容外壳上还设有一个止动凸缘用于将电机外壳固定在一个支承构件上，例如在汽车车身侧的空调设备的一个支承构件上。

在按照本发明的装置中用于风扇组装的结构空间通过如下方法实现优化：使包容外壳的形状匹配于风扇的控制和调节单元的最佳形状。

以有利的方式在按照发明的装置的包容外壳圆周上设有削平部分，它们与一个这样的包容外壳的通常为圆形的断面轮廓有不同。这些削平部分与设于按照本发明装置的控制和调节单元上的一个平面侧相对应。为此调节单元的外轮廓至少具有一个平面的也就是直的侧面。

这可以使控制和调节单元更准确地适配用于包容电动机的装置的空间情况并因此赢得了结构空间。调节器轮廓尤其不必匹配于包容外壳的圆形的圆周轮廓。而要使包容外壳的轮廓并因此也使驱动电动机的横断面轮廓按照本发明适应于调节器的要求。

控制和调节单元按照本发明布置在用于包容电动机的装置的包容外壳的圆周半径的削平部分里，从而尤其要使控制和调节器单元的平面侧边基本上平行(如果这可以在制造公差范围内的话)于设在包容外壳圆周上削平部分。通过包容外壳外轮廓的削平的和尤其是平面的结构形状，尤其是在电机凸缘部位里，可以应用一种差不多矩形的和因此是有利的印刷线路板形状用于按照本发明的装置的控制和调节单元。可以有利地应用一种印刷线路板用于控制和调节单元，这种线路板至少有一边基本平行于包容外壳的平面外轮廓。通过一个这样的，差不多为矩形的印刷线路板形状可以在对线路板安装时实现线路板面积的更好的充分利用。

由于包容外壳设计成一种削平的外轮廓，也就是说由于有一个设于包容外壳外侧面上的平面部位例如也可以设置一个配属于控制或者调节单元的冷却体，基本平行于包容外壳的削平部位。这可以有利地在装置的止动凸缘的一个规定的直径上实现一种较大的冷却体表面。用于按照本发明的装置的调节器的一个较大冷却体表面的实现又可以有利地实现调节器的更高的热方面的充分利用。

在止动凸缘上附带的结构空间可以有利地通过如下方式获得：包容外壳与基本为圆形的止动凸缘的中点偏心布置。电动机的控制和调节单元尤其布置在装入包容外壳里的电动机的电机轴的向着止动凸缘中心的那一侧，也就是在止动凸缘部位里，在这个部位里止动凸缘的圆周离包容孔的外轮廓具有尽可能大的间距。

在目前应用的加热和空调设备风扇电动机中使用了圆形的电机横断面或者极靴横断面，因此电机直径和控制电子装置的宽度是装入风扇设备里的决定性的位置关系。然而减小电机直径用于减小安装体积则由于所要求的电机功率而常常有限制的，因此所应用的电机凸缘直径必须相应大地设计。

用于按照本发明的装置的电动机设计成永磁励磁的电动机，并具有一个围绕旋转轴可旋转支承的转子，该转子包括有一个整流子和一个由叠片组件组成的电枢。另外至少设有两个在对置部段上围住电枢的永磁极，它们通过一个环状围住电枢和永磁极的极靴相互作用连接，使磁性回接经过极靴导引。电动机有利地具有一个极靴，此外壳在其圆周上至少有一个削平部分，因此使极靴横断面的半径不是恒定不变的。

这种极靴的至少一个削平部分与按照本发明的装置的包容外壳的横断面的削平部分对应。极靴的至少一个削平部分有利地通过一个极靴的一个平面的周边部位来构成，此部位布置在按照本发明的装置的风扇电机的两个永磁极的两个径向端部之间。里面分别有一个永磁极的磁隙的电动机极靴的削平面按照本发明在风扇组装时这样来利用，以至在该部位里设置有装置的控制和调节单元。在按照本发明的风扇模块里控制或者调节器外轮廓以最佳匹配地布置平行于该极靴削平部分。

在包容外壳圆周上和在极靴圆周上的削平部分以有利的方式基本上，也就是说只要制造公差许可的话，相互平行布置。按照本发明装置的包容外壳尤其是具有两个相互平行设计的其圆周的削平部分，它们与驱动电机极靴的两个对应削平部分对应，也就是说与其基本上平行。

用于包容一个电动机的装置的电动机和调节器的结构空间的按照本发明优化可以使装置有较小的直径，但并不降低驱动电动机的功率能力。按此方式获得用于控制或者调节装置的附加的结构空间，而不必加大按照本发明的装置的凸缘直径。这可以反推出在相同结构空间下有较大的电动机功率，因为电机外直径现在不再决定结构空间，而只是电机外壳削平部分的尺寸才决定。

用这种按照本发明的用于包容一个电动机尤其是一个风扇电动机的装置，以及用一个这样的电动机，尤其是具有至少两个永磁极和一个用作磁性回接的极靴的直流电动机(极靴圆周有至少一个削平部分)可以有利地使一个用于尤其是汽车的加热和空调设备的风扇的结构空间实现优化。尤其是使为控制和调节装置提供的在一个这样的装置的止动凸缘上的面积最大化并使电动机所要求的横断面积最小化，但并不由于其尺寸的减小而明显降低电动机的功率。按照本发明的装置的其它优点见附图以及对一个实施例的说明。

附图说明

在附图中表示了一个按照本发明的装置的实施例，其在后面的说明中还要详细解释。附图、附图的说明以及权利要求书包含了很多特征的组合。专业人士可以单个地考察这些特征或者归纳成其它合理的组合，它们在这儿说明范围里可以看作为同样也是公开内容。所示为：

图1：一个按照本发明的装入有电动机的装置的一个实施例的立体图；

图2：在去除电动机的包容外壳时按图1所示的按照本发明的装置的底面视图；

图3：按照现有技术的一个电动机极靴的一个横断面；

图4：一个电动机的横断面，正如这个电动机应用在按照本发明的装置里那样。

具体实施方式

图1用立体图表示了按照发明的，装置10的一个实施例，其用于包容一个电动机、尤其是用于加热和空调设备的风扇电机的已装入有电动机。

按图1所示的装置具有一个罐状包容外壳12，其一端与装置的止动凸缘14连接。在按照图1的实施例中包容外壳和止动凸缘通过制动元件，也就是通过制动钩16和对应的制动孔56相互连接起来。在另外的实施形式中包容外壳12例如也可以与止动凸缘15设计成一个整体。不言而喻同样也可以在装置的止动凸缘和包容外壳之间用另外的紧固方法。

用其止动凸缘14使按照本发明的装置集成在例如汽车的一个加热和空调设备的风道里。为此止动凸缘16具有紧固装置，它在图1所示实施例中表示为一个螺钉连接的通孔18。

同样也在止动凸缘14上布置和固定了一个控制和调节单元20，它用于控制电动机并且例如根据对加热和空调设备或者汽车电动机控制器的某些调整设定来设定或者调节电机转速。控制和调节单元20借助于螺钉22固定在止动凸缘14上。控制和调节单元具有一个冷却物体24，它用排出控制和调节单元的电气元件的损失热量。控制和调节单元20穿过止动凸缘14，使冷却物体24用其有构造的冷却物体表面25从止动凸缘14的上面26里伸出来。止动凸缘16的上面26是将风扇轮装在电动机30的轴28上的那个面，为了一目了然起见它在图1中未示出。这以有利的方式造成：在风扇工作时，冷却物体24的冷却轮廓25位于风扇的气流中，这使排热更加有效。

罐状包容外壳12或者与之连接的止动凸缘14具有一个包容孔32，通过这个孔使电动机30至少局部地进入包容外壳12里。在图1的实施例中包容孔32由一个套环状的在包容外壳12以及在止动凸缘14上环绕的环形构造34限制住，环形构造还用于使包容外壳12借助于所述的制动元件固定在止动凸缘16上。

限制住包容孔32的环形构造34(正如包容外壳12的横断面那样)并不是圆的，而是在两个对置面上分别有一个削平部位，既在环形构造的外轮廓，也在指向包容外壳内腔的内轮廓上。在按照图1的实施例中包容孔32或者包容外壳12的第一削平部位40设于止动凸缘14上以及包容外壳的壁上。第二平面部位36设于环形构造34的背离包容孔32的那个面上。这个平面部段36与控制和调节单元20的一个平面边54对应。在图1所示实施例中包容孔32的第一削平部位36的平区段和控制和调节单元20的平面边54尤其是基本上相互平行布置。平行性最终受到在按照本发明的装置的加工过程中的加工和装配公差的限制。平行于在包容孔32的环形构造34的外轮廓上的第二削平部位36这第一削平部位40也位于指向包容外壳12的内腔的包容孔32的内轮廓上。第一削平部位40以及第二削平部位36尤其是平行于控制和调节单元的一个平面边54布置。

按照本发明的装置的包容孔32的内和外轮廓的对应削平部分位于对置侧面上，也就是说与包容孔32的第一削平部分40成一个180°角。在包容孔32圆周的里侧面上的削平部分伸展在包容外壳12的整个轴向长度上。因此在按照本发明的装置中形成一个包容外壳，它并没有圆形横断面，而是在两个对置面上分别有一个平面部位40或者36，其中这些削平部分，也就是说包容外壳12的平面部段相互平行布置。包容孔32的和包容外壳12的横断面轮廓因此具有至少二种不同的半径。由于包容外壳12的横断面轮廓削平了，就加大了自由的并因此可利用的凸缘面，这个面可以按有利的方式装上或者填装上控制和调节单元20。因此尤其是可以，使用一种更大的冷却体面25用于调节器20，这又可以使控制和调节单元实现更高的热的充分利用。

增大控制和调节单元20结构空间的这种效果除此之外还通过如下方法来提高：包容外壳12与基本为圆形的止动凸缘14的中点偏心布置，正如这例如明显地由图2可见的那样。包容外壳12相对于止动凸缘14中点的偏心布置以及包容外壳12横断面的削平的平面部位36或者40因此可以按照本发明加大例如用于电动机的控制和调节单元的装入空间。除此之外通过包容外壳12的横断面轮廓的按照本发明的设计方案就可以应用一种印刷电路板21，它具有几乎是矩形的电路板形状用于控制和调节单元20，因此就可以在对电路板21插装时达到更好的充分利用。

在装配风机时将电动机30装入按照本发明的装置10的包容外壳12里。电动机通过在图1和2的实施例中设计成弹性球形物体的隔离构件17振动技术上相对于包容外壳12支承，从而只是通过减振的中间物体在电动机30的极靴46和用作电机外壳的包容外壳12之间形成直接接触。电动机(它与按照本发明的装置一起构成一个加热或者空调设备风机的主要部分)根据包容外壳12横断面构造的变化可以相应地进行修改。通常用于空调机风机的电动机具有一种基本为圆形的横断面或者一种这样的电动机几何形状，如同这在图3中很简略表示的那样。图3表示了一个永磁励磁电动机的横断面示意图，它应用于冷却和空调机风机。

按图3的一个标准电机的极靴42的横断面D基本上通过电动机的所要求的功率能力来确定。一个这样的永磁励磁的电动机具有一个固定在轴50上并围绕一个旋转轴可旋转地支承的转子52，该转子包括有一个整流子和一个由一个叠片组件组成的电枢。此外设有许多，在图3所示实施例为两个在对置部段上围住电枢的永磁极44，这些永磁极通过一个环形围抱住电枢和永磁极的极靴42相互作用连接，因此通过极靴导引磁性回接。极靴的直径和因此电动机的主要直径基本上由永磁极44的曲率半径来确定。

直径D的减小附带使电动机输出功率减小，因此通过一个较小的电动机虽然可以实现一种较小的包容外壳并因此可以在电机凸缘上提供有附带的结构空间，但因此附带产生的电动机输出功率的降低对于许多应用来说却是不可接受的。

图4表示：电动机的结构空间如何能够被减小，而不会对电动机的输出功率有很大影响。在其永磁极44部位里电动机30，正如它在按照本发明的装置里应用的那样，具有原始的直径D。在永磁极44之间形成的磁隙48的部位里电动机30的极靴46然而削平了并与圆形断面形状不同总是具有一个平面部位，该部位基本在两个不同的永磁极44的端部之间。通过这种削平部分55可以使极靴46的直径在磁隙48的部位里降低到一个值B，该值小于按图3所示通常应用的电动机的直径D。

一个这样的极靴46在磁隙48部位里具有两个削平的面55，这对于整个风机来说具有结构空间的优点，其基本上是由直径D和B之间的尺寸差值产生的，其中磁性段角α就设计得越小这种尺寸差值越大。

在按照发明的用于包容一个电动机的装置中尤其是电动机的安装位置关系并不通过电机直径本身，而是通过电机的削平的面55之间的尺寸B来确定。当电动机30相对于电动机凸缘16同心装入时产生(D-B)/2的收益，这种收益可以有利地例如作为调节器宽度上的收益加以利用，而不必加大电机凸缘的直径。

除此之外，若如图2所示那样，电动机30与基本为圆形的电机凸缘16偏心布置，那么在电机凸缘上就形成一个附加的结构空间收益，这种收益可以用来有利地设计和安装用于电机的控制和调节单元。

图2表示了用于包容一个电动机的一个按照发明的装置的一个实施例的电机凸缘的仰视图。在图2中表示了包容外壳12，正如它例如在图1中所表示的那样，为了更清楚起见将止动凸缘16除去。只能看到制动孔56，它们设计在止动凸缘14的环形构造34里。在这些制动孔56里可以使设于包容外壳12上用于按图1的电机相应的制动钩进入，从而使包容外壳可靠地与止动凸缘连接。

图2所示的止动凸缘14的底面58装有用于控制电动机30的控制和调节单元20的电子构件60。在图2中明显可以见到：控制和调节单元20布置在包容孔32的圆周的一个削平部分36范围里或者使包容孔32在轴向方向上继续伸展的包容外壳12的圆周削平部分范围里。在图2中对应于按图4所示实施形式的极靴46的削平面55基本上平行于控制和调节单元20的一个同样也设计成平的边棱54。按此方式实现了在按照本发明的装置10中由电动机和调节器20所要求的结构空间的最优化，其中提供给调节器20包括其冷却物体24的面积实现了最大化或者电动机30所必需要的面积实现了最小化，因此可以同时实现止动凸缘外径的最小化，而并不影响到电动机功率。这样尤其是也可以在相同的结构空间上实现较大的电动机功率，因为并不是电动机直径D决定了结构空间，而是尺寸B，它表示了极靴46的削平面55的间距。

因此也可以为控制和调节单元20使用更大的冷却体面积25，从而可实现控制和调节单元的电子构件20的较高的热负载运行。一种用于包容电动机的装置的按照发明的设计方案尤其可以实现应用具有印刷电路板21的控制和调节单元，它们的形状在一个大的范围里可以设计成差不多矩形的，从而可以通过电子构件60有效地充分利用了印刷电路板的表面。控制和调节单元的外轮廓因此可以有利地设计成平行于极靴削平部分并布置在电动机凸缘上。备选地可以使按照本发明的装置的止动凸缘直径明显地减小，而不必通过减小电动机直径来减小所要求的电动机功率。用一种这样减小了的止动凸缘直径可以有利地明显减小用于使风扇模块装入在加热和空调设备的风道里的风扇螺旋孔的所需要的直径。

按照本发明的装置并不局限于附图所示的实施例。

Claims (8)

1.用于包容电动机(30)的装置(10)，具有用作电动机外壳的罐状的、具有包容孔(32)的包容外壳(12)，具有至少两个永磁板(44)以及极靴(46)的电动机(30)至少部分伸入地装入在所述包容外壳里，所述装置还具有布置在包容外壳(12)上的止动凸缘(14)用于将电机外壳(12)固定在支承构件上，以及具有布置在止动凸缘(14)上用于使电动机(30)运转的控制和调节单元(20)，其特征在于，所述包容外壳(12)在圆周方向上至少具有一个与圆形不同的削平部位(36，40)，所述削平部位与极靴(46)的圆周上的至少一个削平部分(55)以及与控制和调节单元(20)的外轮廓的至少一个削平部分(54)对应，其中所述包容外壳(12)和极靴(46)的削平部分(36，40，55)相互平行，并且极靴(46)的至少一个削平部分(55)由极靴(46)的平面的周边部位构成，该部位布置在两个永磁极(44)的相互对着的端部之间。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，控制和调节单元(20)布置在包容外壳(12)圆周的削平(36，40)部位里。

3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，包容外壳(12)和控制和调节单元(20)的削平部分(36，40，54)相互平行布置。

4.按权利要求1至3中之一所述的装置，其特征在于，控制和调节单元(20)至少具有一个印刷电路板(21)，此电路板有至少一个侧边(54)，该侧边平行于在包容外壳(12)圆周上的至少一个削平部分(36，40)。

5.按权利要求1至3中之一所述的装置，其特征在于，控制和调节单元(20)至少配置有一个冷却体(24)，其中冷却体(24)的轮廓平行于包容外壳(12)的圆周的削平部分(36，40)。

6.按上述权利要求1至3中之一所述的装置，其特征在于，用于电动机(30)的包容外壳(12)设计成与止动凸缘(14)偏心的。

7.按权利要求1所述的装置，其特征在于，用于电动机(30)的控制和调节单元(20)布置在电动机轴(28)的指向止动凸缘(14)中心的那一侧。

8.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(10)构造用于包容加热设备和空调设备的风扇电动机。

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