DE102004028449A1 - Electric motor with integrated electronic circuit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit integrierter elektronischer Schaltung (2), umfassend einen rotierenden Läufer (4), welcher einen in dem Läufer (4) angeordneten Ständer (6) und die elektronische Schaltung (2) umgibt, wobei der Ständer (6), der Läufer (4) und die elektronische Schaltung (2) innen belüftet sind.The invention relates to an electric motor (1) with integrated electronic circuit (2), comprising a rotating rotor (4) which surrounds a stator (6) arranged in the rotor (4) and the electronic circuit (2), wherein the stator ( 6), the rotor (4) and the electronic circuit (2) are ventilated inside.
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, z. B. einen Gleichstrommotor, mit integrierter elektronischer Schaltung zur Steuerung des Elektromotors, insbesondere eines Lüfterrads zum Ansaugen von Kühlluft für ein Fahrzeug.The The invention relates to an electric motor, for. B. a DC motor, with integrated electronic circuit for controlling the electric motor, in particular a fan wheel for sucking in cooling air for a Vehicle.
Bei einer Verwendung des Elektromotors für ein Gebläse, bei welchem der Elektromotor mit einem Lüfterrad versehen ist, besteht beispielsweise bei dessen Einsatz in einem Fahrzeug die Forderung nach einer kompakten Bauweise. Je nach Art des Elektromotors kann es sich dabei um einen herkömmlichen bürstenbehafteten Elektromotor mit elektronischer Schaltung oder um einen bürstenlosen Motor mit Leistungselektronik handeln.at a use of the electric motor for a blower, wherein the electric motor with a fan is provided, for example, when used in a Vehicle the demand for a compact design. Depending on the type the electric motor can be a conventional one with brushes Electric motor with electronic circuit or a brushless Motor with power electronics act.
Die elektronische Schaltung für beide Elektromotoren muss dabei möglichst dicht am Motor liegen, um möglichst kurze Leitungen zu erzielen und eine hinreichend gute elektromagnetische Entstörung zu ermöglichen. Dies kann aber aufgrund der Wärmeentwicklung am Motor zu einer hohen thermischen Beanspruchung der elektronischen Schaltung führen, wodurch es zu einer Schädigung der elektronischen Schaltung kommen kann.The electronic circuit for both electric motors must be as close as possible to the engine, as possible To achieve short lines and a sufficiently good electromagnetic suppression to enable. But this can be due to the heat development on the engine to a high thermal stress of the electronic Lead circuit, causing it to harm the electronic circuit can come.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit integrierter elektronischer Schaltung anzugeben, der möglichst kompakt ausgeführt ist, wobei eine hinreichend gute Wärmeableitung ermöglicht sein sollte.Of the Invention is based on the object, an electric motor with integrated specify electronic circuit that is designed as compact as possible, where a sufficiently good heat dissipation allows should be.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments are Subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass für eine möglichst wirksame Kühlung des Elektromotors und der integrierten elektronischen Schaltung diese unmittelbar direkt gekühlt werden sollten. Insbesondere sollte auf zusätzliche Kühlelemente verzichtet werden, so dass der Elektromotor möglichst kompakt ausgebildet ist. Hierzu weist der Elektromotor mit integrierter elektronischer Schaltung einen rotierenden Läufer (= Rotor) auf, welcher einen in dem Läufer angeordneten Ständer (= Stator) und die elektronische Schaltung umgibt, wobei der Ständer und die elektronische Schaltung innen belüftet sind. Mit anderen Worten: Der Ständer und die elektronische Schaltung werden innerhalb des Läufers selbst direkt gekühlt. Hierdurch ist eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht.The Invention is based on the consideration, that for one possible effective cooling the electric motor and the integrated electronic circuit these directly cooled directly should be. In particular, should be dispensed with additional cooling elements, so that the electric motor as possible is compact. For this purpose, the electric motor with integrated electronic circuit on a rotating rotor (= rotor) on which a in the runner arranged stand (= Stator) and the electronic circuit surrounds, with the stator and the electronic circuit are ventilated inside. In other words: The stand and the electronic circuit will be inside the runner itself directly cooled. This is an improved heat dissipation allows.
In einer möglichst einfachen Ausführungsform sind der Ständer und die elektronische Schaltung von einem Kühlfilm, insbesondere einem Kühlluftstrom umgeben. Für eine möglichst gleichmäßige Kühlung des Ständers verläuft der Kühlluftstrom gerichtet und homogen. Insbesondere verläuft der Kühlluftstrom innerhalb des Läufers entlang der axialen Achse des Läufers. An einer Welle des Läufers ist zudem ein Lüfterrad angeordnet.In one possible simple embodiment are the stand and the electronic circuit of a cooling film, in particular a Cooling air flow surround. For one possible even cooling of the stand extends the cooling air flow directed and homogeneous. In particular, the cooling air flow runs along within the rotor the axial axis of the rotor. On a wave of the runner is also a fan arranged.
Um einen möglichst gerichteten und steuerbaren Kühlfilm zu erzielen, sind der Ständer und der Läufer in axialer Richtung unter Bildung eines Spalts voneinander beabstandet. Je nach Kühlwirkung sowie Art und Aufbau des Elektromotors kann dabei der Spalt in der Höhe variabel eingestellt werden. Dabei ist durch den Spalt zwischen dem Ständer, insbesondere zwischen einer senkrecht zum Läufer angeordneten und mit dem Ständer verbundenen Platte und dem Läufer eine erste Lüftungsöffnung als Strömungsein gang gebildet. Vorzugsweise ist die erste Lüftungsöffnung als ein den Umfang des Läufers oder Rotors umlaufender Spalt ausgebildet.Around one possible directed and controllable cooling film to achieve are the stand and the runner axially spaced apart to form a gap. Depending on the cooling effect as well as type and structure of the electric motor can be the gap in the Height variable be set. It is through the gap between the stand, in particular between a perpendicular to the runner arranged and with the stand connected plate and the runner a first vent as Flow inlet educated. Preferably, the first vent is as a the circumference of the Runner or Rotor circumferential gap formed.
Darüber hinaus ist eine zweite Lüftungsöffnung durch eine Anzahl von auf der Oberseite des Läufers angeordneten Öffnungen als Strömungsausgang gebildet. Auch hier sind in Abhängigkeit von der zu erzielenden Kühlwirkung die Öffnungen beispielsweise kreisförmig in einer oder mehreren Reihen in radialer Richtung zur Längsachse des Läufers angeordnet.Furthermore is a second vent through a number of openings arranged on the upper side of the rotor as a flow outlet educated. Again, are dependent from the cooling effect to be achieved the openings for example, circular in one or more rows in the radial direction to the longitudinal axis of the runner arranged.
Für einen möglichst gerichteten Kühlfilm weist die jeweilige Öffnung ein nach außen gerichtetes Strömungsblatt auf. Vorzugsweise ist das Strömungsblatt bogenförmig ausgebildet. Insbesondere ist das Strömungsblatt als ein Ventilatorblatt ausgebildet, so dass eine Saugwirkung erzielt wird, wodurch durch den Spalt zwischen Ständer und Läufer Umgebungsluft angesaugt und über die Öffnungen an der Oberseite des Läufers abgeführt wird, so dass sich ein Kühlfilm in Art eines Kluftstroms oder Kühlluftstroms um den Motor und die elektronische Schaltung legt. Durch eine derartige Filmkühlung um die einzelnen Komponenten des Elektromotors innerhalb des Läufers wird eine besonders gute Wärmeabführung erreicht.For one preferably directed cooling film has the respective opening an outward directed flow sheet on. Preferably, the flow sheet arc educated. In particular, the flow sheet is a fan blade formed, so that a suction effect is achieved, thereby passing through the gap between stand and runners ambient air sucked in and over the openings the top of the runner dissipated will, so that is a cooling film in the manner of a fracture flow or cooling air flow around the engine and electronic circuit lays. By such film cooling around the individual components of the electric motor within the rotor is Achieved a particularly good heat dissipation.
Je nach Art und Ausbildung der Öffnung an der Oberseite des Läufers kann das Strömungsblatt durch einen ausgestanzten Bereich des Läufers selbst gebildet sein. Dazu wird mittels eines Stanzwerkzeugs eine Öffnung in den Läufer oder Rotor, insbesondere in die Oberseite des Läufers gestanzt, wobei der ausgestanzte Bereich verformt, insbesondere gebogen wird und bogenförmige Strömungsblätter, z. B. Ventilatorblätter, gebildet sind. Unter der Oberseite des Läufers wird bei einem zylinderförmigen und zu einer Seite offenen Läufer dessen geschlossene Seite verstanden. An der geschlossenen Seite und somit der Oberseite des Läufers ist dabei die Welle des Läufers angeordnet, so dass der Läufer rotiert. Zu der offenen Seite des Zylinders ist unter Zwischenanordnung einer Platte für den Ständer und gegebenenfalls für die elektronische Schaltung an dem anderen Ende der Welle des Läufers beispielsweise ein Lüfterrad angeordnet. Alternativ kann das Strömungsblatt separat ausgebildet und am Motorgehäuse angeordnet sein. Je nach Vorgabe kann eine der Reihen der Öffnungen mit gehäuseeigenen Strömungsblättern und eine andere Reihe mit separaten Strömungsblättern versehen sein.Depending on the type and design of the opening at the top of the rotor, the flow sheet may be formed by a punched-out region of the rotor itself. For this purpose, an opening in the rotor or rotor, in particular punched into the top of the rotor by means of a punching tool, wherein the punched out area is deformed, in particular bent and arcuate flow sheets, for. B. fan blades are formed. Under the top of the rotor is understood in a cylindrical and open to one side runner its closed side. At the closed side and thus the upper side of the rotor while the shaft of the rotor is arranged so that the rotor rotates. To the open side of the cylinder is arranged with the interposition of a plate for the stator and optionally for the electronic circuit at the other end of the shaft of the rotor, for example, a fan. Alternatively, the flow sheet can be formed separately and arranged on the motor housing. Depending on the specification, one of the rows of openings may be provided with housing-specific flow sheets and another row may be provided with separate flow sheets.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Innenbelüftung des Stators und Rotors ohne zusätzliche Komponenten eine hinreichend gute Kühlung des Motors und der elektronischen Schaltung bewirkt werden kann. Insbesondere wird durch einen den Stator und die elektronische Schaltung umströmenden Kühlfilm eine verbesserte Wärmeabführung bewirkt.The particular advantages of the invention are that through an internal ventilation of the stator and rotor without additional components a sufficiently good cooling the motor and the electronic circuit can be effected. In particular, by a the stator and the electronic circuit flowing around cooling film causes improved heat dissipation.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.
Im
Betrieb des Elektromotors
Hierzu
sind im Betrieb des Elektromotors
Der
Läufer
Als
Strömungseingang
ist ein Spalt
Die
Platte
Als
Strömungsausgang
und somit zur Bildung des parallel zur Längsachse D am Ständer
Die Öffnungen
In
einer möglichst
einfachen Ausführungsform
kann das Strömungsblatt
Die
Platte
- 11
- Elektromotorelectric motor
- 22
- Elektronische Schaltungelectronic circuit
- 44
- Läuferrunner
- 4a4a
- Oberseite des Läuferstop of the runner
- 66
- Ständerstand
- 88th
- Motorgehäusemotor housing
- 1010
- Wellewave
- 1212
- Lüfterradfan
- 1414
- Spaltgap
- 1616
- Platteplate
- 1818
- Öffnungenopenings
- 2020
- Strömungsblattflow sheet
- 2222
- Entstörelementinterference suppression
- 2626
- plattenförmige Elementeplate-shaped elements
- DD
- Längsachselongitudinal axis
- KK
- Komponentencomponents
- LA1 bis LA4LA1 to LA4
- Lager der Wellecamp the wave
- L1L1
- erste Lüftungsöffnungfirst vent
- L2L2
- zweite Lüftungsöffnungsecond vent
- KLKL
- Kühlfilmcooling film
- RR
- Reiheline
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