CN102474153B - 具有电子换向驱动马达的风扇 - Google Patents

Abstract

具备电子转向驱动马达(27)的风扇具有：带内侧和外侧的支承管(62)。在外侧的区域内布置有驱动马达(27)的内部定子。马达的外部转子(28)在运行中与内部定子(72)配合作用。在外部转子(28)的外周上布置有风扇(22)的风扇叶片(26)。支承元件(52、54)处在支承管(62)的内侧上，借助所述支承元件(52、54)对与外部转子(28)连接的轴(46)加以支承。在支承管(62)中设置有通道(90)，所述通道(90)在风扇(22)的运行中使得冷却介质能够通流穿过支承管(62)。

Description

具有电子换向驱动马达的风扇

技术领域

本发明涉及一种具有电子换向驱动马达的风扇。

背景技术

这种风扇主要用作所谓的设备风扇，用以对电子设备加以冷却，电子设备例如为电脑、服务器、电路板等。这样的风扇虽然必须非常地便宜，但是在另一方面对其希望有高可靠性以及至少如由风扇加以冷却的设备的使用寿命那样长的使用寿命。

这种风扇包含不同的元件，例如霍尔传感器、集成电路(Ics)、晶体管、电容器等，同样包含轴承，例如为滑动轴承、滚动轴承等。

这样的由于高运行温度而受到极强危害的元件被称为“功率起决定作用的元件”。即这种元件可以视风扇结构而定地为电子元件或者机械元件。

高温特别出现在具有合成材料壳体的风扇中，这是因为在运行中所产生的热量通过合成材料仅能被极差地散发，从而可能在这样的风扇内部产生热区域，该热区域也可以称为热巢

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种新型风扇。

该任务根据本发明通过依据权利要求1的风扇得以解决。通过设置于支承管的壁中的通道，冷却介质，通常为空气能够在内部定子与支承元件之间通流，从而产生于定子叠片中的耗损热量不能直接传递到在支承管中的支承元件上。这一点特别适用于在转子底部区域内的支承元件，该支承元件的温度通过冷却介质而得以下降，从而能够降低易出问题的部位上的温度，这相应地提高了那里的支承元件的使用寿命进而整体上提高了风扇的使用寿命。

在合适的构型中，这样的支承管能够构造得非常轻并且节省材料地构造，但是在此，刚度是足够的，并且例如在容易出问题的部位上的冷却方面是功能等同的。

附图说明

本发明的其他细节和有利的改进方案由下面所介绍的并在图中示出的、被认为不对本发明构成限制的实施例而获得，以及由从属权利要求而获得。其中：

图1示出在装配驱动马达及风扇叶轮之前，轴向风扇的壳体的透视图示，在中心处，可以看到支承管；

图2示出类似于图1的图示，该图示由大致另一视角并且以大大放大的比例尺得出；

图3示出由图示图2的底侧看的图示，沿图1的箭头III的方向的图示；

图4示出转子的图示，在该转子上布置有风扇叶轮；

图5大致沿图1的箭头III的方向示出壳体、驱动马达和风扇叶轮的透视图示；

图6以自类似于图1的视角来看示出壳体、驱动马达和风扇叶轮的透视图示；

图7以类似于图5的图示示出已装配的风扇的纵剖图；

图8示出测量曲线的图示，该图示出：在支承管中没有通道的风扇的情况下的测量，以及在应用不带径向风扇叶轮的标准转子的情况下的测量；

图9示出类似于图8的图示，其中，风扇与图8中的情况尺寸相同，但是在转子中具有径向风扇叶轮并且在支承管的壁中具有通道，但所述通道在这里是封闭的，从而没有空气能够通流所述通道；以及

图10示出类似于图8和图9的图示，其中，风扇与在图8和图9中的情况尺寸相同，但是在转子中具有径向风扇叶轮并且在支承管的壁中具有通道，所述通道是敞开的，从而在运行中，空气通流所述通道，如在图7中示意性示出的那样。

具体实施方式

图1示出了典型的设备风扇22的壳体20，所述设备风扇22就如通图6中已组装状态下所示出的那样。在这里，风扇22具有带七个风扇叶片26的风扇叶轮24，这些风扇叶片26固定在驱动马达27的中间转子28上，并且这些风扇叶片26在图6中沿箭头30的方向转动，也就是逆时针地转动，从而空气在图6中沿箭头34的方向，即自上向下被输送穿过风扇22。由此，在风扇22处产生相应的压力差，也就是说，在图6中，下方的压力大于上方的压力。所输送的空气的通流方向34同样在图7中示意性对应于该图的右半边地示出。

风扇叶轮24在图4中自图6中底侧加以示出。转子28在其外侧具有呈罐形或者呈钟罩形的壳体29，所述壳体由合成材料制成，该壳体29与叶片26是一体式的，就如图5明确示出的那样。

将磁性的背扣部件(Rückschlussteil)40通过注射成型(molding)固定在壳体29中，该背扣部件40的形状最佳地由图7得知。在背扣部件40的中心处的凸缘41中，借助合适的金属合金化件42(例如ZAMAK)而铸成转子轴46的图7中的上端部44。在铸型过程中，优选也产生小的径向风扇叶轮48，该小风扇叶轮48在那里在运行中使空气保持运动，并且改善了冷却，特别在卷绕头区域内的冷却。在有些情况下，这种风扇叶轮是不需要的，这要通过试验来测定。轴46的上端部44具有环形槽45，金属合金化件42嵌入该环形槽45中，参看图7。在背扣部件40中固定有多级的、经径向磁化的磁环47。

轴46支承在两个轴承52、54中，在这里为球轴承，将轴承52、54的内圈推到轴46上。在图7中的下部轴承54的内圈附加地通过止推环56加以保持。

上部轴承52的外圈被从上方压入到支承管62的凹部60中，直至达到止挡64，并且同样地将下部轴承54的外圈从下方挤入到支承管62的凹部66中直至相同的止挡64。该止挡64以预先给定的间距对两个外圈加以保持。

支承管62具有壁59，该壁59的内侧以61来标示，并且该壁59的外侧以63来标示。所述支承管62由合适的合成材料制成，所述合成材料具有必须的机械稳定性和耐热性。该支承管62在这里与法兰70是一体的，该法兰70的功能是，对驱动马达27的内部定子72以及用于马达电子装置的附属电路板76加以承载。该法兰70经由在壳体20的外圈80中的轮幅78来保持。

内部定子72具有配有定子绕组82的叠片84，参看图7，该叠片84压到支承管62的外侧63上的肋片81之上，直至达到止挡86(图2)，从而使由叠片84产生的耗损热量传递到支承管62的壁59上并且经由该支承管62传递到上部轴承52上(图7)。

支承管62的壁59配有例如十个贯通的通道90(图2)，这些通道90的角度伸展α例如可以为25°。在这些通道之间分布有角度伸展例如为11°的径向肋片92，也就是说，通道90的角度伸展是肋片92的角度伸展的1.5至3倍。肋片81在径向处在通道90的外部。

如图3和图5所示地，通道90延伸穿过法兰70，从而在图7中冷空气能够从风扇22的压力侧(下部)穿过通道90向上流动，如示意性地而且仅对应于图7右侧地通过箭头94所示意示出的那样。该空气94冷却支承管62的壁，并且在图7中向上输送自叠片84达到支承管62中的热量。

在那里，空气沿着箭头96在定子磁极之间向下流过定子绕组82的卷绕头，并且然后从那里沿着箭头98流向转子28和法兰70之间的缝隙100，并且在那里由沿箭头34方向从旁流经的空气带走(文丘里效应)，从而在内部定子72中在运行期间，实现了持续的而且有力的空气流通，这种空气流通主要对上部轴承52和定子绕组82加以冷却，并且由此，延长了风扇22的使用寿命，参看图10。

即支承管62在截面中具有蜂巢结构，这实现了使风扇在没有更多花费的情况下延长寿命。在此，径向风扇叶轮48(如果存在的话)产生了在内部定子72的图7中的上部中流通空气的分配，并且由此产生了均匀的冷却。

图8示出了对应标准风扇的测量曲线，其中，在转子28中未设置径向风扇叶轮，并且应用不具蜂巢结构的实心支承管。

以P来标示电功率，电功率的规格在图8中右边示出。

经测量的室温以102来标示，并且这里室温102为24℃。

104是定子绕组82(图7)相对于室温102的温差，也就是说，在体积流0时，该温差是38K并且在体积流为380m3/h时，降到22K。

106是上部球轴承52的温差，并且108是下部球轴承54的温度，两个温差都是相对于室温而言而定。可以看出，在图7中的上部球轴承52比下部球轴承54更热，因为上部球轴承冷却得较差。

图9示出了与带有蜂巢结构的支承管62对应的测量曲线，但其中，通道90是封闭的。

又以P标示出电功率，该电功率示出如在图8中的情况相类似的分布，并且该电功率的规格在图9中同样右边地示出。

室温以112标示并且在这里室温112为23℃。

114是定子绕组82相对于室温的温差。

116是上部球轴承52相对于室温的温差。曲线118示出下部球轴承54相对于室温的温差。可以看出，上部球轴承52比下部球轴承54热大约5K。

图10示出了与带有如图2所示的蜂巢结构的支承管62对应的测量曲线，其中，通道90是敞开的，从而空气流动穿过通道90和马达27，如在图7中通过流体箭头94、96、98示意示出的那样。还设置有径向风扇叶轮48(图4)。又以P标示电功率。

图9和图10的比较表现出显著差异。

室温在图10中以122标示，并且在这里室温122为23℃。

以124标示绕组温度与室温的差异，并且比图9中的情况略低一些，这是因为绕组82得到了更好地冷却。

上部球轴承52与室温的温差以126标示，并且这里比图9中的情况低10K，也就是说，与图9中的情况相比，上部球轴承52在图10的情况下得到明显更好地冷却。

用128标示下部球轴承54与室温122的温差。该温差比图9中的情况小大约7K，也就是说，轴承54得到明显更好地冷却，从而总体上通过依照图1至7所述的措施获得了风扇22明显更高的使用寿命，而为此无需更多成本。

自然的是，在本发明的范围内，多样的变动方案和修改方案是可行的。

Claims (11)

1.具有电子换向的驱动马达（27）的风扇，所述风扇（22）具有：

带有壁（59）的支承管（62），所述壁（59）具有内侧（61）和外侧（63），所述支承管（62）布置在法兰（70）上；

所述驱动马达（27）的布置在所述支承管（62）的所述外侧（63）的区域内的内部定子（72），所述内部定子（72）具有定子叠片（84）；

在运行中与所述内部定子（72）配合作用的外部转子（28），在所述外部转子（28）的外周上布置有所述风扇（22）的风扇叶片（26）；

布置在所述支承管（62）的所述壁（59）的所述内侧（61）上的支承元件（52、54）；

与所述外部转子（28）连接的轴（46），所述轴（46）借助这些支承元件（52、54）支承在所述支承管（62）中；

设置在所述支承管（62）的所述壁（59）中的通道（90），所述通道（90）的至少一部分也延伸穿过所述法兰（70），所述通道（90）在所述风扇（22）的运行中使得冷空气（94）能够从所述风扇（22）的压力侧穿过所述法兰（70）和所述支承管（62）的所述壁（59）中的所述通道（90）流入所述外部转子（28）的内部，其中，所述支承管（62）的通过所述冷空气（94）冷却的所述壁（59）在所述支承元件（52、54）与所述定子叠片（84）之间延伸，以便用来自所述风扇（22）的压力侧的冷空气冷却所述支承管（62）并经由所述支承管（62）冷却布置在所述支承管（62）内的所述支承元件（52、54）。

2.根据权利要求1所述的风扇，其中，所述支承管（62）至少部分地由合成材料制成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的风扇，其中，所述设置在所述支承管（62）的所述壁（59）中的通道（90）在横截面中来看，按蜂巢方式相邻布置。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的风扇，其中，在所述支承管（62）的所述壁（59）中，在所述通道（90）之间设置有承载区段（92），所述承载区段（92）从内向外延伸。

5.根据权利要求4所述的风扇，其中，所述通道（90）的沿圆周方向的角度为所述承载区段（92）的沿圆周方向的角度的1.5至3倍。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的风扇，其中，在所述支承管（62）的所述内侧（61）上设置有对于支承元件（52、54）的止挡（64）。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的风扇，其中，所述冷空气通过由所述风扇（22）在运行中产生的压差来运动穿过所述设置在所述支承管（62）的所述壁中的通道（90）。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的风扇，其中，所述转子（28）按钟罩方式来构造，所述转子（28）的所述轴（46）固定在所述钟罩的底部。

9.根据权利要求8所述的风扇，其中，所述转子（28）的所述轴（46）铸型到所述钟罩的底部上的凹部中。

10.根据权利要求9所述的风扇，其中，由将所述轴（46）铸型到所述钟罩的底部上的所述凹部中的原料构造径向风扇叶轮（48），所述径向风扇叶轮（48）具有如下功能，即，将自所述设置在所述支承管（62）的所述壁中的通道（90）中流出的冷空气在所述钟罩的所述底部的区域内加以分配。

11.根据权利要求1-2中任一项所述的风扇，其中，为了所述冷空气从所述风扇（22）中流出，设置有缝隙（100），在运行中由所述风扇所给送的空气在所述缝隙（100）处从旁流经（34），并且由此，在该缝隙（100）的区域内产生低压。

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