DE10021067A1 - Elektromotorisch angetriebener Lüfter zum Belüften eines Sensors - Google Patents
Elektromotorisch angetriebener Lüfter zum Belüften eines SensorsInfo
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Abstract
Bekannt ist wenigstens ein elektromotorisch angetriebener Lüfter zum Belüften eines Sensors, der beispielsweise Bestandteil einer geregelten Fahrzeugheizanlage ist, wobei der Lüfter ein Lüftergehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweist. Innerhalb des Lüftergehäuses ist ein Lüfterrad antreibbar von einem bürstenlosen elektronisch kommutierten Elektromotor. Der Sensor, der beispielsweise ein Temperatursensor ist, ist beim oder im Einlaß des Lüftergehäuses angeordnet, so dass bei angetriebenem Lüfterrad der Sensor mit der Luft belüftet wird, die sich das Lüftergebläse aus der Umgebung ansaugt. Das Belüften des Sensors in dieser Weise wird durchgeführt, damit ein Regler der Fahrzeugheizanlage schnell den zu ermittelnden Istwert angezeigt bekommt. Wenn der sich selbst elektronisch kommutierende Elektromotor nicht anläuft, dann ist nicht ausgeschlossen, dass ein Fahrzeugführer von Hand die Fahrzeugheizanlage zu steuern hat. Dies käme einem störenden Mangel an Komfort gleich. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Induktionsmotor einzubauen, dessen antreibendes Drehfeld durch Fremdkommutierung erzwungen wird. Hierbei wird ausgenützt, dass unabhängig von der Stellung des jeweiligen Rotors des Induktionsmotors beim Einschalten ein konstruktiv bestimmbares Anlaufmoment zur Verfügung steht.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromotorisch betriebenen
Lüfter zum Belüften eines Sensors, der beispielsweise ein
Temperatursensor eines Reglers einer Fahrzeugheizungsanlage
ist.
Ein solcher die Gattung bildender elektromotorisch betriebe
ner Lüfter mit einem Lüftergehäuse und einem einlaßseitig in
dem Lüftergehäuse angeordneten Sensor ist bekannt durch die
DE 38 23 447 A1. Der eingebaute Antriebsmotor ist ein elek
tronisch kommutierter, also sogenannter bürstenloser Elek
tromotor, auf dessen Ankerwelle ein Lüfterrad befestigt ist.
Gemäß der DE 38 21 557 C1 ist für einen Lüfter der genannten
Krt ein elektronisch kommutierbarer Gleichstrom-Kleinstmotor
verwendbar mit einem Anker, der in Form einer vierpolig ma
gnetisierten Scheibe ausgebildet ist, und mit einem Stator,
der beispielsweise zwei räumlich um 90° gegeneinander ver
dreht angeordnete Wicklungsstränge für zwei Phasen aufweist,
wobei die Kommutierung durch Drehung des Ankers erfolgt mit
telbar über einen Hall-Sensor, der entlang der Umlaufbahn
der Pole des Ankers angeordnet ist. Die Ausbildung des Sta
tors ist aber nicht eingeschränkt auf zwei um 90° gegenein
ander verdreht angeordnete Wicklungsstränge für zwei Phasen,
sondern die Anordnung kann auch erweitert werden durch we
nigstens einen zusätzlichen Wicklungsstrang, so dass der
Gleichstrom-Kleinstmotor beispielsweise mit drei Phasen be
treibbar ist. Ein solcher sich selbst kommutierender Gleich
strom-Kleinstmotor wird nur dann sicher anlaufen, wenn man
durch besondere Mittel für eine günstige Drehausrichtung des
Ankers beispielsweise vor dem Einschalten eines Wicklungs
stranges sorgt. Hierfür weist der Gleichstrom-Kleinstmotor
der DE 38 21 557 C1 einen Weicheisenring auf, der radial
einwärts gerichtete Zähne hat, wobei diese Zähne ortsfest
entlang des Umlaufweges der Magnetpole des Ankers angeordnet
sind. Dabei ist die Zahl der Zähne gleich groß gewählt wie
die Anzahl der Ankerpole, so dass bei ausgeschaltetem
Gleichstrom-Kleinstmotor sich die Ankerpole auf die Zähne
ausrichten und dabei der Anker eine günstige Startdrehaus
richtung einnimmt. Eine weitere günstige Eigenschaft aus der
Anordnung dieses Weicheisenringes ist diejenige, dass im Be
trieb des Gleichstrom-Kleinstmotors die umlaufenden Pole des
Ankers zwischen den Zähnen des weichmagnetischen Eisenringes
befindliche Weicheisenabschnitte periodisch ummagnetisieren
und dieserart für ein mit der Motordrehzahl ansteigendes
Bremsmoment sorgen und dadurch als ein Drehzahlbegrenzer
wirken. Als nachteilig kann allerdings angesehen werden,
dass die Kräfte, die der Drehausrichtung des Ankers in seine
Startdrehausrichtung dienen, im Betrieb des Gleichstrom-
Kleinstmotors drehbeschleunigend und drehverzögernd auf den
Anker wirken und so die Ursache für Geräuschentstehung sein
können.
Der erfindungsgemäße elektromotorisch angetriebene Lüfter
zum Belüften eines Sensors mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 hat den Vorteil, dass durch Fremdkommutie
rung das Anlaufen des Ankers bzw. des Lüfters sicherer mög
lich ist unabhängig davon, welche Drehausrichtung der Anker
relativ zu seinem Stator vor dem Zeitpunkt des Einschaltens
des Induktions-Kleinst-Motors hat. Desweiteren dreht sich
der Anker des Induktionsmotors gleichmäßiger als der Anker
des Gleichstrom-Kleinstmotors gemäß der DE 38 21 557 C1, so
dass die erfindungsgemäße Verwendung des Induktionsmotors
als eine geräuschmindernde Maßnahme anzusehen ist. Auch
macht die erfindungsgemäße Verwendung eines Induktionsmotors
eine Selbstkommutierung über einen Hall-Sensor im Gleich
strom-Kleinstmotor überflüssig.
Durch die in den nachgeordneten Ansprüchen aufgeführten Maß
nahmen sind vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen
Lüfters möglich.
Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 2 hat den Vorteil, dass bei einer Auslegung
für den Betrieb des Lüfters mit etwa der Hälfte des maxima
len Drehmomentes des Elektromotors bei Schwankungen von des
sen Versorgungsspannung nur wenige Prozente von Drehzahlän
derung auftreten mit dem Vorteil, dass ein Ankerlager des
Induktionsmotors verschleißarm benützt wird und des weiteren
durch eine in etwa gleichbleibende Tonhöhe des Geräusches
des Lüfters die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers nicht
störend in Anspruch genommen wird.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 3 ergeben den
Vorteil, dass der Anker des Induktionsmotors in technisch
einfacher Weise herstellbar ist. Beispielsweise kann der An
ker aus einem Kupferblech oder einem Aluminiumblech gestanzt
werden.
Zwei Ausführungsbeispiele des elektromotorisch angetriebenen
Lüfters zum Belüften eines Sensors sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbei
spiel mit einem Anker in Form eines Ferraris-Läufers, Fig.
2 eine Drehzahldrehmomentkennlinie für einen solchen Motor
mit Ferraris-Läufer und Fig. 3 zusätzlich noch eine Dreh
zahldrehmomentkennlinie für ein zweites mit einem Käfigläu
fer-Induktionsmotor ausgestattetes nicht gezeichneten Aus
führungsbeispiel.
Der erfindungsgemäße Lüfter 10 gemäß der Fig. 1 hat ein er
stes Gehäuseteil 11, ein zweites Gehäuseteil 12, ein Lüfter
rad 13, einen Elektromotor 14 und ist bestimmt zum Belüften
eines Sensors 15.
Im Beispiel hat das erste Gehäuseteil 11 in gleichachsiger
Ausrichtung zu einer Achse 16 des Lüfterrades 13 einen nach
Art eines rohrartigen Stutzens ausgebildeten Einlaß 17 und
im wesentlichen radial zum Lüfterrad 13 ausgerichtet wenig
stens einen Auslaß 18 in Form eines Loches im ersten Gehäu
seteil 11. Beispielsweise in Verlängerung der Achse 16 und
damit auch vorzugsweise in der Längsachse des Einlasses 17
ist der Sensor 15 positioniert und von einer irgendwie im
ersten Gehäuseteil fixierten Tragstange 19 gehalten. Wie be
reits in der Beschreibungseinleitung angesprochen, kann die
ser Sensor 15 ein Temperatursensor einer Regeleinrichtung
einer Fahrzeugheizungsanlage sein. Dabei kann auch die Fahr
zeugheizungsanlage eingerichtet sein zusätzlich zum Kühlen.
Die Ausgestaltung des Reglers, der hier nicht dargestellt
ist, gehört nicht zur Erfindung und braucht deshalb hier
nicht beschrieben zu werden.
Der Elektromotor 14 weist einen Befestigungsansatz 20 auf,
mittels dem er mittelbar unter Verwendung einer elastischen
Spinne 21 innerhalb des zweiten Gehäuseteils 12 und dabei
elastisch zu diesem aufgehängt ist. Ein Deckel 22 dient zum
Verschließen des zweiten Gehäuseteils 12 und dabei zum Fi
xieren der elastischen Spinne 21 an diesem zweiten Gehäuse
teil.
Der Befestigungsansatz 20 ist hohl ausgebildet und nimmt ei
ne Lagerbuchse 23 auf, in der die Achse 16 drehbar gelagert
ist. Im Ausführungsbeispiel befindet sich das Lüfterrad 13
unterhalb des Elektromotors 14, so dass die Achse 16 senk
recht ausgerichtet ist und ein Herausziehen der Achse 16
nach unten aus der Lagerbuchse 13 durch einen Anschlagring
24 verhindert wird. Dieser Anschlagring 24 ist beispielswei
se per Preßpassung auf der Achse 16 fixiert. Zwischen dem
Anschlagring 24 und der Lagerbuchse 23 ist beispielsweise
eine verschleißmindernde Gleitscheibe 25 eingelegt.
An dem Befestigungsansatz 20 befestigt ist ein Stator 26 des
Elektromotors 14. Ein Rotor 27 des Elektromotors 14 ist ver
drehfest mit dem Lüfterrad 13 verbunden. Beispielsweise wird
hierdurch mittelbar über das Lüfterrad 13 und die Achse 16
der Rotor von dem Anschlagring 24 getragen, der sich über
die Gleitscheibe 25 auf der Lagerbuchse 23 abstützt.
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 ist der Ro
tor 27 nach Art eines Ferraris-Läufers ausgebildet und weist
zu diesem Zweck eine Scheibe 28 aus Aluminium oder Kupfer
und einen weichmagnetischen Rückschlußkörper auf, der nach
Art einer Scheibe ausgebildet ist. Wie bereits in der Be
schreibungseinleitung erwähnt, ist ein solcher Ferraris-
Läufer als Rotor billig herstellbar durch Ausstanzen aus ei
ner elektromagnetisch weichen Blechplatte, die mit Aluminium
oder mit Kupfer plattiert ist. Der Stator 26 ist beispiels
weise mit einem nicht dargestellten sogenannte Spaltpole
aufweisenden Joch ausgerüstet, so dass bei einer periodi
schen Bestromung wenigstens ein umlaufendes Drehfeld ent
steht, das die Scheibe 28 durchflutet und in dieser Wirbel
ströme erzeugt. Diese Wirbelströme ihrerseits erzeugen in
der Scheibe 28 magnetische Kräfte, die die Scheibe 28 in
Drehung versetzen. Diese Drehungen werden auf das Lüfterrad
13 übertragen, so dass dieses in an sich bekannter Weise ei
nen Luftstrom 30 durch den Einlaß 17 und durch den Auslaß 18
des ersten Gehäuseteils 11 erzeugt und damit in gewollter
Weise den Sensor 15 belüftet.
Weitere Einzelheiten des beschriebenen Elektromotors 14 kann
man der DE-OS 23 52 028 entnehmen. Dort sind die Gestaltung
eines Spaltpole aufweisenden Joches dargestellt und die
Funktionsweise erläutert. Der sich dadurch ergebende Zusam
menhang zwischen Drehmoment M und der jeweiligen Drehzahl b
im möglichen Drehzahlbereich ist in der DE-OS 23 52 028 an
gegeben als eine Kurve mit der Bezeichnung 30. Die Fig. 2
ist eine Kopie dieser Kurve der DE-OS 23 52 028. Erkennbar
ist, dass bei der Drehzahl n gleich Null das Drehmoment M am
größten ist mit dem Vorteil, dass der Elektromotor zu drehen
anfängt, auch wenn die Achse 16 in der Lagerbuchse 23 einen
Reibwiderstand hat, den man als außergewöhnlich gegenüber
einem Durchschnittswert bezeichnen kann.
Das nicht gezeichnete zweite Ausführungsbeispiel weist einen
Elektromotor auf, der im Unterschied zum Elektromotor 14 als
einen Rotor einen sogenannten Käfigläufer aufweist. Elektro
motoren mit Käfigläufern sind beispielsweise bekannt durch
die US 3 394 276 A und die DE 34 04 960 A1, so dass auf eine
Ausführungsbespielszeichnung verzichtet werden kann. Infolge
des erwähnten Käfiges, der bekanntlich zu einer Drehmoment
erzeugung führt bei Drehzahlen, die asynchron zu einer
Höchstdrehzahl entsprechend einer Umlaufzahl des Statorfel
des sind, entsteht in dem Drehzahlbereich ein an sich be
kannter Zusammenhang zwischen einer jeweiligen Drehzahl n
und einem Moment M, so wie es in der Fig. 3 per eine ge
strichelte Kurve 40 qualitativ dargestellt ist.
In der Fig. 3 sind weitere Kurven 41 und 42 eingetragen.
Die untere ununterbrochene Kurve 41 ist dabei einer Versor
gungsspannung zugeordnet, von der man annimmt, dass sie die
unterste zur Verfügung stehende Versorgungsspannung ist. Im
Unterschied dazu ist die strichpunktiert dargestellte Kurve
42 einer höchsten zu befürchtenden Versorgungsspannung und
demgemäß dem höchsten von dem Induktionsmotor abgebbaren
Drehmoment zugeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen Maxima
der Kurven 40, 41 und 42, die bei beispielsweise etwa 70%
der synchronen Drehzahl liegen, ist erkennbar, dass die je
weilige Kennlinie um so steiler abfällt, je höher das in ihr
enthaltene Maximum ist. Legt man nun die Lüfterkennlinie,
damit ist der Drehmomentenbedarf des Lüfterrades 13 über der
Drehzahl gemeint, über die Kennlinien 40, 41 und 42, so
stellt man fest, dass variierende Versorgungsspannungen des
Induktionsmotors nur sehr geringe Drehzahlveränderungen für
das Lüfterrad 13 ergeben. Insoweit ergibt sich der Vorteil,
dass trotz verhältnismäßig stark variierender Versorgungs
spannung die Drehzahl des Lüfterrades 13 fast konstant
bleibt. Folglich bleibt der Tonhöheneindruck, den ein von
dem Lüfter verursachtes Geräusch wenigstens beim Fahrzeug
führer verursacht, praktisch unverändert, so dass Versor
gungsspannungsänderungen nicht mittelbar über Geräuschände
rungen die Aufmerksamkeit des Fahrers auf sich ziehen und
vom Verkehrsgeschehen ablenken. Des weiteren ist der Vorteil
vorhanden, dass durch die im wesentlichen konstante Be
triebsdrehzahl des Elektromotors der Konstrukteur eine Lage
rung des Rotors besser optimieren kann. Dies kommt der Lauf
ruhe und damit der Geräuscharmut des Lüfters zugute.
In der Fig. 3 ist Reibung einer nicht gezeichneten Elektro
motorachse nicht berücksichtigt. Dies ist in der Fig. 3
daran erkennbar, dass die Lüfterkennlinie 43 im Ursprung der
Drehzahlachse und der Drehmomentachse im Punkt Null beginnt
und dabei im wesentlichen nach Art einer quadratischen Para
bel nach oben gekrümmt verläuft.
Claims (3)
1. Elektromotorisch angetriebener Lüfter (10) zum Belüften
eines Sensors (15), wobei der Lüfter (10) ein Lüftergehäuse
(11, 12) mit einem Einlaß (17) und wenigstens einem Auslaß
(18) aufweist, wobei der Sensor (15) in Ausrichtung zum Ein
laß (17) angeordnet ist und ein im Lüftergehäuse (11, 12)
angeordnetes Lüfterrad (13) antreibbar ist von einem Rotor
(27) eines bürstenlosen Elektromotors (14), dadurch gekenn
zeichnet, dass der Elektromotor (14) als ein Induktionsmotor
ausgebildet ist.
2. Elektromotorisch angetriebener Lüfter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) als ein
Induktionsmotor mit einem einen Kurzschlußkäfig aufweisenden
Rotor ausgebildet ist.
3. Elektromotorisch angetriebener Lüfter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14) einen
Ferraris-Läufer als Rotor (27) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10021067A DE10021067A1 (de) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Elektromotorisch angetriebener Lüfter zum Belüften eines Sensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10021067A DE10021067A1 (de) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Elektromotorisch angetriebener Lüfter zum Belüften eines Sensors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10021067A1 true DE10021067A1 (de) | 2001-10-31 |
Family
ID=7640345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10021067A Withdrawn DE10021067A1 (de) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Elektromotorisch angetriebener Lüfter zum Belüften eines Sensors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10021067A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004017065A1 (de) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | T.E.M. Technische Entwicklungen Und Management Gmbh | Zwangsbelüftete messeinrichtung zur erfassung lufttechnischer parameter |
US7841541B2 (en) | 2003-11-12 | 2010-11-30 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Fan having a sensor |
DE202019101992U1 (de) | 2019-04-05 | 2019-04-15 | Sensirion Automotive Solutions Ag | Sensormodul, insbesondere zur Messung der Umgebungstemperatur |
EP3795977A1 (de) | 2019-09-17 | 2021-03-24 | Sensiron Automotive Solutions AG | Sensormodul mit lüftergeräuschminderung |
-
2000
- 2000-04-28 DE DE10021067A patent/DE10021067A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2004017065A1 (de) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | T.E.M. Technische Entwicklungen Und Management Gmbh | Zwangsbelüftete messeinrichtung zur erfassung lufttechnischer parameter |
US7841541B2 (en) | 2003-11-12 | 2010-11-30 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Fan having a sensor |
DE202019101992U1 (de) | 2019-04-05 | 2019-04-15 | Sensirion Automotive Solutions Ag | Sensormodul, insbesondere zur Messung der Umgebungstemperatur |
WO2020201574A1 (de) | 2019-04-05 | 2020-10-08 | Sensirion Automotive Solutions Ag | Sensormodul, insbesondere zur messung der umgebungstemperatur |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |