CN110546388B - 用于内燃机的风机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的风机，其带有电动机(16)，所述电动机具有具备定子绕组(22)的定子(18)和固定在驱动轴(10)上的转子(24)；包围所述电动机(16)的壳体(44)；构造在所述壳体(44)中的输送通道(46、40)；限定进入通道(50)的吸入接头(64)和限定排出通道(52)的排出接头；工作轮(12)，所述工作轮固定在驱动轴(10)上，并且通过所述工作轮能够将流体从进入通道(50)经由输送通道(46、40)输送至排出通道(52)。为确保在电子器件室能在进风和排气的同时防止喷射水侵入电子器件室，根据本发明规定，在壳体(44)中构造电子器件室(58)，带有电子部件(78)的电路板(76)布置在所述电子器件室中，通过所述电子部件能够控制电动机(16)，其中，壳体(44)具有开孔(74)，电子器件室(58)通过所述开孔与进入通道(50)流体连接。

Description

用于内燃机的风机

本发明涉及一种用于内燃机的风机，所述风机带有电动机，所述电动机具有定子和固定在驱动轴上的转子；壳体，所述壳体包围所述电动机；输送通道，所述输送通道构造在所述壳体中；限定进入通道的吸入接头和限定排出通道的排出接头；工作轮，所述工作轮固定在驱动轴上，并且通过所述工作轮能够将流体从进入通道经由输送通道输送至排出通道。

该类型的风机例如用于向内燃机、尤其汽油机中输送二次空气，利用所述风机能够在冷启动过程中将空气鼓入废气线路中以进行热学后燃烧。由此使得碳氢化合物和一氧化碳在暖机阶段减少，因为空气与没燃烧的废气组分发生放热反应，由此还有助于催化器的加热。

二次空气风机是广泛已知的并且在近些年大多实施为侧通道风机。这种例如在文献DE 10 2010 046 870 A1中所述的侧通道风机大多具有轴向进气口以及径向排气口，在所述进气口与排气口之间构造了作为风机头中的输送通道使用的侧通道，所述侧通道与可驱动的工作轮对置地布置，通过所述工作轮的旋转实现从进气口至排气口的输送。

由文献EP 1 152 134 B1还已知一种二次空气风机，所述二次空气风机的吸入接头具有两个90°的弯管，从而使得吸入接头的区段平行于发动机轴延伸。相应地能够将发动机控制器和空气质量流量计布置在一个共同的独立的固定在吸入接头上的壳体中，通过所述空气质量流量计测量吸入接头中的空气流，其中，电子器件通过缆线与发动机的定子绕组相连。

此外，该类型的风机还被用于颗粒过滤器再生和将碳氢化合物从油箱中滤除的活性炭过滤器的再生，由此明显延长风机的运行时长。

然而这种运行时长延长的问题在于，风机由此承受明显更高的热负载，因为无论电子器件单元还是驱动着的电动机的绕组都在更长的运行时长内持续地继续受热。由此除了单纯的可预期的热负载之外，还通过升高的温度在闭合空间内形成更高的压力，所述热负载可能导致绕组的损伤和电子器件的故障。因此，闭合空间、例如这种风机的电子器件室必须能够排气和进气，以便避免通过压力波动导致的损伤(所述压力波动还可能导致电子器件室中的环境空气内水蒸汽的冷凝)，并且还能够额外将热量导出。

为了实现压力平衡，因此还已知的是，该类型压缩机或风机的电子器件室设置有排风口和/或进风口，通过所述排风口和/或进风口将除此之外闭合的电子器件室与大气环境相连。

然而针对这种风机要进行盐雾测试或用高压清洁剂的测试，通过所述测试可能会鉴于经由开口进入电子器件室中的水造成对电子器件的损伤。而且也不能排除在运行中由于进入的喷射水(所述喷射水中可能同样包含盐或其他污染物质)导致的损伤。

因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于内燃机的风机，在所述风机中，即使在采取测试的情况下也能够可靠地避免由于进入的喷射水对电子器件的损伤，而且尽管如此仍能确保电子器件室充分的进风和排风，以避免可能造成环境空气中的水凝出的压力波动和温度波动以及由此导致的损伤。

所述技术问题通过具有独立权利要求1的技术特征的风机解决。

将电子器件室构造在壳体中，在所述电子器件室中布置了具有电子部件的电路板，通过所述电子部件能够控制电动机，其中，所述壳体具有开口，通过所述开口能够将电子器件室与进入通道流体连通，由此通过进气接头能够实现压力平衡，所述进气接头不处于运行或测试时喷射水的区域中。此外还确保的是，气体交换仅通过经由接头、例如经由过滤器吸入的净化空气完成，从而除了避免空气中所含的水凝出以及过大的压力波动之外还避免通过污染物质造成的损伤。该类型的排风既能够用于经由电子换向电动机对风机的驱动，也能应用在电刷电动机中。

优选地，限定电子器件室的壳体和吸入接头具有共同的壁面，用于将进入通道与电子器件室相连的开孔构造在所述壁面上。相应地可以摒弃用于在电子器件室与吸入接头之间建立流体连通的额外的构件。作为替代，例如可以通过构造在所述壁面中的简单的穿孔完成压力平衡。

在一种有利的实施方式中，电子器件室布置在电动机的沿轴向与工作轮对置的一侧，并且吸入接头至少沿电动机和电子器件室的轴向长度延伸至输送通道。由此，吸入接头同时可以用于通过经由吸入的较冷外部空气和定子的绕组以及电子器件室之间的壁面的热传递进行热量导出。

这一用于导出更多热能的良好的热量传递可以通过特别简单的方式实现，即，包围定子和电子器件室的壳体和吸入接头具有共同的壁面，在所述壁面的一侧上贴靠有定子并且构造有电子器件室，在所述壁面的对置侧上构造有进入通道。

还有利的是，在开孔中构造有沿两个流动方向透气的薄膜，从而尤其交换干燥的空气，与此同时又不会使可能存在的污染物质或水穿过所述薄膜，并且进而不能侵入电子器件室中。

由于在进入通道上游或进入通道内布置有过滤器，因此同样能够避免污染物质通过进入通道进入电子器件室，由此与通向风机外部环境的通风穿孔相比明显提高了电子功率模块的使用寿命。

此外还有利的是，壳体具有多个壳体件，所述壳体件沿轴向依次布置。可以从装配侧在中间衬有密封件的情况下完成装配。这简化了风机的制造。

形成一种风机的优选构造，其在于，中央的第一壳体件沿径向包围电动机并且构成吸入接头的轴向区段，第二壳体件将输送通道相对于与电动机对置的一侧封闭，第三壳体件沿径向包围电子器件室并且构成吸入接头的相对于第一壳体件的上游区段，并且第四壳体件封闭电子器件室并且构成吸入接头的相对于第三壳体件的上游区段。这种壳体划分简化了装配，因为不必使用额外的管接头来制造吸入接头。同时，风机的零件还保持易于触及。此外，无论是从定子的热量导出还是从电子器件室的进风和排气以及热量导出都能够简单地建立，因为可以使用共同的壁面。所有的构件都保持沿轴向易于触及且易于安装或更换。

优选地，在第四壳体件上构造了就电子器件室而言面向外部的筋条，由此发生从电子器件室至环境的额外的热量导出。

优选地，在第三壳体件上构造了驱动轴的支承位置，所述支承位置相对于电子器件室封闭。由此，不会通过支承位置发生电子器件室与发动机舱之间的空气交换。但仍能使电动机的装配保持简单，所述电动机的轴装配转子，并且随后通过第三壳体的安装完成支承。

当分别在第一壳体件中和第二壳体件中各构造二通道式侧通道风机的一个输送通道，且所述侧通道风机的工作轮布置在两个输送通道之间时，在为二次空气进气或活性炭过滤器再生而输送空气时以对于该应用领域的极好效率实现良好的结果。

优选地，在第一壳体件中在吸入接头上构造面向进入通道的筋条，通过所述筋条提高了进气接头的被冷空气环流的面积，这又导致从定子更好的热量导出。此外，所述筋条还用于改进工作轮的入流。

实现更好的热量导出的方式在于，定子固定地抵靠在壳体的径向限定边界的壁面上，从而使在定子绕组中产生的热量能够更好地通过提高的热量传递朝进气接头的方向导出。

由此提供了即使在更高运行时长情况下也具有明显更高使用寿命的风机，其中，避免了电子装置的故障或风机的过热，因为所有可热过载的部件都不仅设计具有明显改进的热量导出，而且还针对污染物质被保护。污水的侵入被可靠避免，因为电子器件室进风和排气在进气接头的受保护的区域中完成。而且存在于空气中的水蒸汽的会导致电子器件的损伤的冷凝也被可靠地避免。相应地，还可以在无需顾虑风机故障的情况下进行喷雾测试。

根据本发明的用于内燃机的风机的实施例借助侧通道风机描述且图示，所述侧通道风机适用于二次空气导入或活性炭过滤器清洁。

附图1 以剖视图示出根据本发明的侧通道风机的侧视图。

根据本发明的风机具有固定在驱动轴10上的工作轮12，所述工作轮带有工作轮叶片14，所述工作轮叶片能够通过电动机16被驱动旋转。电动机 16在本实施例中是电子换向电动机，并且由定子18和转子24组成，所述定子具有卷绕在定子片20的齿部上的定子绕组22，在所述转子中固定有磁体 26，所述磁体通过已知的方式与定子绕组22共同作用，用以在定子绕组22 的通电情况下形成转矩。转子24固定在驱动轴10上，从而在转子24旋转时同样促使驱动轴旋转。

为此，驱动轴10通过两个轴承28、30被支承，其中第一轴承28沿轴向布置在工作轮12与转子24之间，并且第二轴承30在驱动轴10的背离工作轮12的端部上布置在转子24对置侧上。在轴承端盖32的径向内部中，在轴承端盖32的环形的凸起34上构造有轴承容纳部36，第一轴承28容纳在所述轴承容纳部中，并且轴承端盖32具有中央开孔38，驱动轴19突伸穿过所述中央开孔。轴承端盖32同时还限制了风机的朝电动机16方向的流动空间，并且与壳体44的第一壳体件42一件式构造，所述第一壳体件用作流动壳体和发动机壳体。

第一壳体件42沿工作轮12的背侧延伸，并且在径向外部的区域中构成第一输送通道46，所述第一输送通道沿轴向与工作轮12的工作轮叶片14 对置。第一壳体件42通过其外周固定在属于壳体44的且用作风机头的第二壳体件48上，所述第二壳体件沿轴向限制侧通道风机的壳体44的边界，并且在所述第二壳体件中构造有第二输送通道40，所述第二输送通道除了中断区域之外在圆周上延伸，并且像第一输送通道46一样经由进入通道50吸入空气，空气经过两个输送通道46、40输送至排出通道52，所述排出通道构造在沿切向从第一壳体件42延伸的排出接头中。第一壳体件42沿径向包围电动机16并且通过第三壳体件56连接在相对于工作轮12对置的一侧上，所述第三壳体件沿径向限定电子器件室58并且沿轴向限定至电动机16。

在第三壳体件56中将第二轴承30布置在中央的第二支承位置60中，所述第二支承位置通过轴承盖61相对于电子器件室58封闭，并且第三壳体件56从轴承盖开始沿径向延伸至第一壳体件42的侧壁，并且在那里固定在第一壳体件42上。在对置的轴向侧上，电子器件室58通过用作盖件的第四壳体件62封闭。

进入通道50通过吸入接头64限定边界，所述吸入接头沿定子18的和电子器件室58的轴向长度延伸，并且与包围定子18的第一壳体件42和沿径向包围电子器件室58的第三壳体件56一起具有共同的壁面66。相应地，吸入接头64的沿流动方向先后依次的区段与第一、第三和第四壳体件42、 56、62一件式地构造。由此，布置在定子18及电子器件室58与进入通道 50之间的共同的壁面66一方面用作第一和第三壳体件42、56的限制面，并且另一方面用作进入通道50的限制面。

定子片20被压入第一壳体件42中，并且相应全周向地在其整个长度上抵靠第一壳体件42的内壁68。定子绕组22位于由塑料制成的线圈支架70 上。

在一方面限定电子器件室58另一方面限定吸入接头64的共同的壁面66 中，根据本发明构造了开孔74，电子器件室58通过所述开孔与进入通道50 始终流体连接。由此可以从进入通道50向产生热量的、布置于电路板76上的用于控制风机的电子部件78供给空气，和/或将空气从电子器件室58释放至进入通道50中，电路板76布置在电子器件室58中。通过开孔74所实现的对电子器件室58的进风和排气导致的是，在温度升高的情况下不会在电子器件室58中形成额外的压力，否则则会导致水的冷凝和部件的更高的气动负载。相应地，可以提高电子器件的使用寿命。

通过吸入接头64输送至输送通道46、40的空气在工作轮12旋转时实现定子18或者说定子绕组22和功率电子部件78及轴承28、30的主动冷却。在电子器件78中产生的热量直接导出至吸入接头64。而且还改进了从轴承 28、30以及定子绕组22的热量导出，热量从轴承或定子绕组开始经过定子片20导出至壳体44或者说共同的壁面66，空气流为主动的热量导出而经过所述壁面。

热量导出被进一步改进，即，在吸入接头64的内部构造有延伸进进入通道50的筋条80，通过所述筋条增大了用于热量传递的面积。而且在第四壳体件62上还构造了向外面向环境的筋条82，从而通过第四壳体件62能够额外地将热量从电子器件室58导出。

开孔74在介于电子器件室58与吸入接头64之间的壁面66中的布置具有巨大的优点，即，可靠地保护电子器件室免受喷射水和其他污水的侵入。这样在运行中产生的污水不会进入进入通道50中，新鲜空气经过过滤器被吸入所述进入通道中，而且在用高压清洁剂测试时或在盐雾测试时也不会有喷射水流入电子器件室58中，因为未形成通往环境的开孔，并且通往进入通道50的入口布置为，即使在过滤器不密封的情况下水也不能沿进入通道流至风机。此外，还可以在开孔74中装配透气的且排斥污染物质和水的薄膜84。由此在无需额外部件(通过所述部件相对于有害物质可靠地保护电子器件)的情况下实现了电子器件室58的可靠的进风和排气。

应该清楚的是，本申请的保护范围不被局限于所述实施例。该类型的风机尤其可以用于不同的应用。而且还可以使用其他风机类型、例如径向风机等。主要可以考虑与本实施例相比不同结构的方案，例如轴承在包围的壳体上的其他连接方式或使用其他的壳体划分。该类型风机的驱动既可以通过电子换向电动机完成，也可以通过电刷电动机完成，其中，既可以使用内转子也可以使用外转子。

Claims (12)

1.一种用于内燃机的风机，其带有

电动机(16)，所述电动机具有定子(18)和固定在驱动轴(10)上的转子(24)；

包围电动机(16)的壳体(44)、构造在所述壳体(44)中的输送通道(46、40)、限定进入通道(50)的吸入接头(64)和限定排出通道(52)的排出接头；

工作轮(12)，所述工作轮固定在驱动轴(10)上，并且通过所述工作轮能够将流体从进入通道(50)经过输送通道(46、40)输送至排出通道(52)，

其特征在于，在壳体(44)中构造有电子器件室(58)，带有电子部件(78)的电路板(76)布置在所述电子器件室中，通过所述电子部件能够控制电动机(16)，其中，壳体(44)具有开孔(74)，电子器件室(58)通过所述开孔直接与进入通道(50)流体连通，其中，限定电子器件室(58)的壳体(44)和吸入接头(64)具有共同的壁面(66)，用于将所述进入通道(50)与其中布置有带有所述电子部件(78)的所述电路板(76)的电子器件室(58)相连通的开孔(74)构造在所述壁面中。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，电子器件室(58)布置在电动机(16)的沿轴向与工作轮(12)对置的一侧，并且所述吸入接头(64)至少沿电动机(16)和电子器件室(58)的轴向长度延伸至输送通道(46、40)。

3.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，包围定子(18)和电子器件室(58)的壳体(44)和吸入接头(64)具有共同的壁面(66)，在所述壁面的一侧上贴靠有定子(18)并且构造有电子器件室(58)，在所述壁面的对置侧上构造有进入通道(50)。

4.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，在所述开孔(74)中布置有沿两个流动方向透气的薄膜(84)。

5.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，在进入通道(50)的上游或在进入通道(50)内布置有过滤器。

6.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，壳体(44)具有多个沿轴向依次布置的壳体件(42、48、56、62)。

7.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，中央的第一壳体件(42)沿径向包围电动机(16)并且构成吸入接头(64)的轴向区段，第二壳体件(48)将输送通道(40、46)相对于与电动机(16)对置的一侧封闭，第三壳体件(56)沿径向包围电子器件室(58)并且构成吸入接头(64)的相对于第一壳体件(42)的上游区段，并且第四壳体件(62)封闭电子器件室(58)并且构成吸入接头(64)的相对于第三壳体件(56)的上游区段。

8.根据权利要求7所述的用于内燃机的风机，其特征在于，在第四壳体件(62)上构造相对于电子器件室(58)面向外部的筋条(82)。

9.根据权利要求7所述的用于内燃机的风机，其特征在于，在第三壳体件(56)上构造有驱动轴(10)的支承位置(60)，所述支承位置相对于电子器件室(58)封闭。

10.根据权利要求7所述的用于内燃机的风机，其特征在于，分别在第一壳体件(42)中和第二壳体件(48)中各构造二通道式侧通道风机的一个输送通道(40、46)，所述二通道式侧通道风机的工作轮(12)布置在两个输送通道(46、40)之间。

11.根据权利要求7所述的用于内燃机的风机，其特征在于，在第一壳体件(42)中在吸入接头(64)上构造面向进入通道(50)的筋条(80)。

12.根据权利要求1所述的用于内燃机的风机，其特征在于，定子(18)固定地抵靠壳体(44)的径向的内壁(68)。

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