CN102959835B - 带有风扇叶轮的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机，其具有风扇叶轮，所述风扇叶轮具有带有风扇叶片的注塑的叶片承载环和被集成到所述叶片承载环中的、环形的插入件，在所述插入件中设有通孔，所述叶片承载环通过所述通孔与所述风扇叶片相连接。

Description

带有风扇叶轮的电机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的带有风扇叶轮的电机。
背景技术
已知用于机动车的交流发电机，其在运行期间借助于风扇叶轮冷却以用于保持可保证最优功率的温度。例如在文献DE 692 01 498T2中描述了这种类型的设有风扇叶轮的发电机。从该出版文献中已知的风扇叶轮由金属制成的环形的插入件和构造成塑料模制件的带有风扇叶片的叶片承载环组成。该叶片承载环被模制到金属插入件上，该金属插入件具有中心凹口以用于套装到轴上。该环形的插入件几乎完全由叶片承载环的塑料包围，这具有的缺点为，将从风扇护圈所位于的轴处开始传播的热导出会更加困难。
从文献US 5,977,668中已知带有风扇叶轮的交流发电机，其具有带有构造在该处的风扇叶片的塑料叶片承载环以及形成用于套装到轴上的轮毂的金属插入件，其中，塑料叶片承载环形成风扇叶轮的位于径向外部的部分并且该插入件形成风扇叶轮的位于径向内部的部分。在该实施方案中，在变化的外部条件下、特别是在不同的温度下，也应注意在叶片承载环的塑料和插入件的金属之间足够的附着。必须保证的是，例如在温度变化时叶片承载环不会意外地从插入件处松开。
发明内容
本发明的目的为，在变化的运行条件下也保证在电机中有效的冷却。
根据本发明，该目的利用权利要求1中所述的特征实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。
特别地，该电机为在机动车中的发电机、优选地交流发电机或三相发电机。但是原则上也可考虑特别是在机动车中的电动马达。
为了冷却，该电机具有风扇叶轮，其布置在电机的轴上并且与该轴一起环绕。旋转的风扇叶轮产生空气流，其对于电机的冷却起到重要作用。
电机的风扇叶轮具有以注塑工艺制成的带有一系列风扇叶片的叶片承载环以及环形的插入件，该插入件被集成到叶片承载环中。为了制造风扇叶轮，由叶片承载环的材料包封该环形的插入件。以这种方式，可在唯一的工作步骤中将该插入件集成到叶片承载环中并且通过注塑制造叶片承载环连同风扇叶片。
优选地，该插入件由金属或板材制成，其特别地为从相应的模具中冲压出的冲压件。但是原则上，也可考虑其它的材料用于该插入件，该插入件赋予风扇叶轮更好的稳定性。为了保证这种情况，适宜的是，插入件由与叶片承载环不同的材料制成并且特别地具有更高的稳定性或强度。
在插入件中设有多个通孔，在塑料注塑工艺中被引入的叶片承载环的材料通过这些通孔扩展，以便形成风扇叶片。与板材叶片相对地得到的优点为，可实现更高的叶片数量和复杂的叶片几何形状，由此提高了风扇的输送体积。此外可优化散热。
通过这些通孔可使在插入件的一个端侧上的叶片承载环的优选为环形的基体与布置在插入件的另一端侧上的风扇叶片相连接，从而基体、带有通孔的插入件和风扇叶片沿轴向相继布置。通过这种方式保证在叶片承载环的基体和风扇叶片之间的单件性。特别可以的是，通过在注塑过程期间将叶片承载环的材料引入容纳插入件的模具或工具中，其中，该材料可通过插入件中的通孔向插入件的两侧扩展，由此可在唯一的注塑过程中制造带有基体和风扇叶片的叶片承载环。
利用该实施方案实现不同的优点。一方面，给出在叶片承载环和插入件之间可靠的、形状配合连接的连接，该插入件位于叶片承载环的不同部件(在一个端侧上的环形的基体和在相对的端侧上的风扇叶片)之间。不仅在径向而且在轴向和周向上产生形状配合连接。由此显著改进了连接的机械强度，并且在温度变化时也保证了，带有基体和风扇叶片的叶片承载环不可从插入件处松开。
插入件的最小内直径可实施成小于叶片承载环的最小内直径。特别地，在插入件由具有比注塑叶片承载环更好的传导能力的材料制成的实施方案中，由此保证径向地从风扇叶轮所位于的轴开始向外通过插入件的良好的散热。由此，在插入件的限定中央凹口的内直径和叶片承载环的较大的内直径之间存在一个在插入件上的可能中断的环形区域，该环形区域没有叶片承载环的材料，从而在该区域中保证了良好的热辐射。
此外，还可通过以下方式改进热辐射，即，仅仅插入件的与风扇叶片相对的端侧被叶片承载环的材料以面的方式覆盖。相反地，在风扇叶片侧上，相邻的风扇叶片不直接相互连接，从而在风扇叶片侧上的插入件的端侧以露出的方式位于风扇叶片之间并且同样用于更好的热辐射。
根据一种适宜的改进方案规定，叶片承载环包围插入件的位于径向外部的周缘侧。叶片承载环的基体径向地延伸直至超过插入件的该周缘侧并且也位于该周缘侧处，从而进一步改进在叶片承载环和插入件之间的径向的形状配合连接。此外，以高的精度保证叶片承载环和插入件的同轴的定向。
此外可为有利的是，在插入件的位于径向外部的周缘侧处设置形状配合连接几何结构，其被叶片承载环覆盖。例如，该形状配合连接几何结构具有径向的凹部和/或突起部，其被叶片承载环的材料填充或包围。在凹部的情况中，其例如可被构造成三角形的缺口。以这种方式，产生在叶片承载环和插入件之间在周向和径向上改进的形状配合连接。这些凹部形成在突起部之间的空隙。插入件的周缘侧可根据外齿的形式构造，其中，齿槽形成缺口并且齿形成突起部。
适宜地，通孔直接位于风扇叶片的区域中，穿过该通孔注射该风扇叶片。优选地，两个通孔沿径向相继地位于插入件中，这两个通孔与一个共同的风扇叶片相关联。风扇叶片完全地覆盖该一个或多个通孔，其中，风扇叶片具有比相关联的通孔更大的横截面，由此在轴向上给出可靠的形状配合连接并且排除叶片承载环的风扇叶片或基体从插入件处轴向地抬起。
还可通过以下方式改进通过插入件的散热，即，叶片承载环的内直径至少是插入件的内直径的两倍。由此保证，直接与中央凹口紧接的在插入件处的环形条带在大部分径向宽度上没有叶片承载环的材料。
根据本发明的风扇叶轮应用在特别是在机动车中的电机中。在用于制造该用于电机的风扇叶轮的方法中，将优选地实施成冲压件的插入件插入模具或工具中，紧接着以塑料注塑工艺优选地在插入件的背离在插入件处的冲压毛刺的一侧注射叶片承载环的材料。通过在插入件中的通孔，该塑料扩展并且可形成风扇叶片。通过在插入件的冲压方向上注射保证，不由于在插入件处的冲压毛刺负面地影响塑料的流动。
附图说明
从其它权利要求、附图描述和附图中得到其它优点和适宜的实施方案。附图中：
图1示出了用于电机的风扇叶轮的立体视图，该风扇叶轮由带有风扇叶片的塑料叶片承载环和环形的插入件组成，该插入件部分地被叶片承载环的塑料包封，
图2以立体视图从下方示出了风扇叶轮，
图3以俯视图示出了风扇叶轮，
图4以侧视图示出了风扇叶轮，
图5以与图1相似的立体图示出了风扇叶轮，但切去了一个区段，
图6以放大图示出了穿过风扇叶轮的剖切棱边，
图7以立体的细节图示出了插入件，
图8以俯视图示出了插入件，
图9以立体图示出了带有布置在端侧的风扇叶轮的电机的转子，
图10以侧视图示出了图9中的转子。
在图中相同的构件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1至6中示出了用于电机的风扇叶轮1，其带有具有基体3和风扇叶片4的塑料叶片承载环2和插入件5。该叶片承载环2以注塑工艺被施加到插入件5上，插入件5构造成冲压件并且特别地由板材或金属制成。不仅叶片承载环2的基体3而且插入件5被构造成环形并且彼此同轴地定向，并且包围中央凹口6，通过该凹口6风扇叶轮1被套装到承载的轴上。该中央凹口6直接由与插入件5构造成一件的限制区段7限定。
塑料叶片承载环2的基体3构造成环形并且在环形的条带中覆盖与叶片侧相对的插入件5的底面。附加地，基体3延伸到插入件的位于径向外侧的周缘侧并且包围该周缘侧，其中，插入件5的外直径大于风扇叶片4的内直径。优选地，插入件5的外直径至少近似地与风扇叶片4的外直径同样大。插入件5的周缘侧具有三角形的缺口，其同样由叶片承载环的基体3的塑料材料填充。
基体3和风扇叶片4基本上位于插入件5的相对侧上并且被构造成单件。为此，在注塑过程中将塑料材料喷射到插入件5被插入其中的工具中，其中，该塑料材料穿过在插入件5中的通孔并且形成叶片4。
在插入件5的背面上的叶片承载环2的环形基体3具有内半径r2(图2、图6)，相反地，插入件5在内部的限制区段7的区域中具有最小的内半径r1，其明显小于基体3的内半径r2。相同的适用于在插入件5的前侧上的风扇叶片4，其具有可与基体3(图3，图6)的内半径r2相同的内半径。由此，插入件5的两个部分环形的限制区段7以及插入件5的径向地联接在该限制区段7处的径向地在该限制区段7和风扇叶片4的内直径之间延伸的条带没有叶片承载环的塑料材料，由此在该区域中保证了良好的热辐射。风扇叶片4至少近似地在径向上延伸并且分别覆盖两个沿径向被相继设置在插入件5中的通孔8，如可从图7和8中得到的那样。在插入件5中的通孔8具有圆形的横截面，其中，原则上也可考虑非圆形的横截面形状，例如作为长孔的实施方案。在完成的状态中，每个风扇叶片4的基础完全覆盖两个相关联的通孔8。通过这些通孔8实现在基体3和风扇叶片4之间的连接。
原则上也可以使得，每个风扇叶片设置仅仅一个或更多的通孔，在制造过程中可将塑料材料注射穿过该通孔。此外，通孔8具有形状配合连接功能，因为由于在插入件5的一侧上的环形基体3以及在插入件的另一侧上的风扇叶片4的单件性，在径向、轴向以及周向上保证在叶片承载环2和插入件5之间的固定连接。
此外，在图7和图8中可看出，插入件5的周缘设有三角形的缺口9，其在完成的状态中被塑料体的材料填充。这例如可从图1、3和5中得出。
在图9和图10中示出了电机的一部分，该电机包括带有轴11和被推到该轴上的爪极对12的转子10。风扇叶轮1直接被推到爪极对12处或以联接在铁部件(Eisenteil)处的方式被推到轴11上并且与该轴不可相对旋转地连接。在风扇叶轮1和轴11之间的连接通过轮毂13实现，其被套装到轴11上，并且风扇叶轮11在插入件5的限制区段7的区域中固定地与该轮毂13相连接、例如相焊接。
除了通过轮毂13连接之外，备选地或附加地，风扇叶轮1也可轴向地固定在铁部件、例如爪极对12上，特别是通过焊接连接。为此，例如可在限制区段7的端侧处设置焊点或焊包(Schweiβbuckel)。

Claims (16)

1.一种带有风扇叶轮的电机，所述风扇叶轮具有至少一个带有基体(3)和带有风扇叶片(4)的注塑的叶片承载环以及被集成到所述叶片承载环(2)中的、环形的插入件(5)，其中，在所述插入件(5)中设有通孔(8)，所述叶片承载环(2)的基体(3)通过所述通孔(8)与所述风扇叶片(4)相连接，所述叶片承载环(2)的基体(3)、带有所述通孔(8)的插入件(5)和所述风扇叶片(4)沿轴向相继布置，其特征在于，在风扇叶片侧上，相邻的风扇叶片(4)不直接相互连接，从而在风扇叶片侧上的插入件(5)的端侧以露出的方式位于风扇叶片之间。
2.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述插入件(5)的最小内半径(r1)小于所述叶片承载环(2)的最小内半径(r2)。
3.按照权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述风扇叶片(4)在其整个径向延伸长度上贴靠在所述插入件(5)的一个端侧上。
4.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述插入件(5)的与所述风扇叶片(4)相对的端侧被所述叶片承载环(2)的材料以面的方式覆盖。
5.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叶片承载环(2)包围所述插入件(5)的位于径向外部的周缘侧。
6.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述插入件(5)的位于径向外部的周缘侧设有径向的凹部(9)或突起部形式的形状配合连接几何结构，并且所述形状配合连接几何结构被所述叶片承载环(2)覆盖。
7.按照权利要求6所述的电机，其特征在于，所述凹部(9)为三角形的缺口。
8.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述风扇叶片(4)覆盖相关联的通孔(8)。
9.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，每个风扇叶片(4)设置两个通孔(8)，这两个通孔沿径向相继地设置到所述插入件(5)中。
10.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述插入件(5)被实施成冲压件。
11.按照权利要求10所述的电机，其特征在于，所述风扇叶片(4)布置在所述插入件(5)的具有冲压毛刺的一侧上。
12.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叶片承载环(2)的内半径(r2)至少为所述插入件(5)的最小内半径(r1)的两倍。
13.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述插入件(5)具有大于所述风扇叶片(4)的内直径的外直径。
14.一种在按照权利要求1至13中任一项所述的电机中的风扇叶轮。
15.一种用于制造按照权利要求14所述的风扇叶轮的方法，在所述方法中，将所述插入件(5)插入模具中，紧接着以塑料注塑工艺注射所述叶片承载环(2)的材料，并且所述塑料材料通过在所述插入件(5)中的所述通孔(8)扩展并且形成所述风扇叶片。
16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，所述插入件(5)为冲压件并且在所述插入件(5)的背离在所述插入件(5)处的冲压毛刺的一侧注射所述塑料材料。
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