DE102009053988A1

DE102009053988A1 - Electric machine i.e. brushless electronically commutated motor, for use in e.g. medical application, has guide plate conveying medium in radial inside area with respect to longitudinal axis before medium arrives in radial outside area

Info

Publication number: DE102009053988A1
Application number: DE102009053988A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bauer; Norbert Eckmayer; Jutta Dipl.-Ing. Kinder
Original assignee: ATB TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: Thien Edrives At GmbH
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-05-26

Abstract

The machine i.e. electronically commutated motor (1), has a shaft (6) driven by a rotor-stator- arrangement (3) including a rotor with permanent magnets (27) and a stator with a winding (29). An impeller (4) is provided at the shaft and produces a cooling agent stream during rotation of the shaft such that a cooling medium e.g. liquid or air, is guided by a guiding line (18) to cool the machine. A guide plate (23) conveys the medium in a radial inside area with respect to a longitudinal axis after passing of the sections of the arrangement before the medium arrives in a radial outside area.

Description

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen wie Motoren oder Generatoren kommen in nahezu allen technischen Gebieten zum Einsatz. Beispielsweise werden für Pumpenantriebe bürstenlose elektronisch kommutierte Motoren bzw. EC-Motoren verwendet, welche je nach Einsatzzweck unterschiedliche Baugrößen bzw. Bautypen umfassen. Bei stromdurchflossenen Elementen der Maschine, z. B. in Spulen einer Rotor-Stator-Anordnung der elektrischen Maschine, ist die damit verbundene Wärmeentwicklung bei der Konstruktion der Maschine zu beachten.Electrical machines such as motors or generators are used in almost all technical fields. For example, brushless electronically commutated motors or EC motors are used for pump drives, which include different sizes or types depending on the purpose. For current-carrying elements of the machine, z. B. in coils of a rotor-stator assembly of the electric machine, the associated heat development in the design of the machine is to be observed.

Um die im Betrieb einer elektrischen Maschine entstehende Wärme abführen zu können, sind unterschiedliche Kühlkonzepte bekannt. Zum Beispiel die Kühlung mit einem Kühlmedienstrom, wobei beispielsweise Kühlluft an Gehäuseabschnitten der elektrischen Maschine über ein Lüfterrad zwangsweise vorbeigeführt wird, um Wärme vom Gehäuse an den Luftstrom zu übertragen und mit diesem abzuführen.In order to dissipate the heat generated during operation of an electrical machine, different cooling concepts are known. For example, the cooling with a flow of cooling media, wherein, for example, cooling air is forcibly passed to housing sections of the electric machine via a fan to transfer heat from the housing to the air flow and dissipate with this.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine technisch und wirtschaftlich abgestimmt auf eine effektive Kühlung der elektrischen Maschine bzw. konstruktiv vorteilhaft bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.Object of the present invention is to provide an electrical machine technically and economically matched to an effective cooling of the electric machine or constructive advantageous. This object is achieved by claim 1.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgezeigt.In the dependent claims advantageous developments of the invention are shown.

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine mit einer in einem Gehäuse aufgenommenen Welle, die über eine Rotor-Stator-Anordnung antreibbar ist, wobei die Rotor-Stator-Anordnung einen Rotor mit Permanentmagneten und einen Stator mit mindestens einer Spule umfasst und wobei mit einem an der Welle vorhandenen Förderelement bei Drehung der Welle im Betrieb ein Kühlmedienstrom erzeugbar ist, wobei Kühlmedium zur Kühlung der elektrischen Maschine durch innerhalb des Gehäuses der elektrische Maschine liegende Führungsabschnitte für das Kühlmedium geführt wird. Außen am Gehäuse ausgebildete Kühlrippen sind vorteilhaft nicht notwendig, was eine glatte Hüllfläche- bzw. Hüllform der Maschine ermöglicht. Der Kühlmedienstrom wird insbesondere kontinuierlich durch die Maschine geführt. Die Kühlung erfolgt durch Übertragung von Wärme auf das Kühlmedium, wobei dies über den Kontakt des Kühlmediums mit zu kühlenden Oberflächen der Bauteile der Maschine erfolgt. Die vom Kühlmedium aufgenommene Wärme wird mit dem Kühlmedium weitertransportiert und von der Maschine weggeführt. Das Kühlmedium kann grundsätzlich eine Flüssigkeit oder ein Gas z. B. Luft sein.The invention relates to an electric machine with a housed in a housing shaft which is drivable via a rotor-stator arrangement, wherein the rotor-stator arrangement comprises a rotor with permanent magnets and a stator with at least one coil and wherein with a During operation of the shaft, a cooling medium flow can be generated during rotation of the shaft during the rotation of the shaft, cooling medium for cooling the electric machine being guided by guide sections for the cooling medium lying within the housing of the electric machine. Outside the housing formed cooling fins are advantageously not necessary, which allows a smooth Hüllfläche- or envelope shape of the machine. The cooling medium flow is in particular continuously passed through the machine. The cooling takes place by transfer of heat to the cooling medium, this being done via the contact of the cooling medium to be cooled surfaces of the components of the machine. The heat absorbed by the cooling medium is transported on with the cooling medium and led away from the machine. The cooling medium can in principle be a liquid or a gas z. B. be air.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Antriebsysteme wie z. B. Motoren mit integrierter Elektronik bzw. bürstenlose elektronisch kommutierte Motoren.The invention relates in particular to drive systems such. B. motors with integrated electronics or brushless electronically commutated motors.

Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, dass Leitmittel für das Kühlmedium vorhanden sind, welche das Kühlmedium nach dem Passieren von Abschnitten der Rotor-Stator-Anordnung in einen bezüglich einer Längsachse der elektrischen Maschine radial weiter innen liegenden Bereich führen, bevor das Kühlmedium in einen radial weiter außen liegenden Bereich gelangt. Die Rotor-Stator-Anordnung kann insbesondere einen Umrichter umfassen.The essential aspect of the invention is that there are guide means for the cooling medium, which lead the cooling medium after passing through sections of the rotor-stator assembly in a relative to a longitudinal axis of the electric machine radially inward area before the cooling medium in a radially outward area passes. The rotor-stator arrangement may in particular comprise a converter.

Die Führungsabschnitte bzw. insbesondere deren mit dem Kühlmedium in Kontakt tretenden Oberflächen also z. B. Oberflächen von Kühlkanälen können glatt oder zur verbesserten Wärmeübertragung strukturiert ausgebildet sein, zum Beispiel mit Erhöhungen und/oder Vertiefungen versehen sein.The guide sections or in particular their passing with the cooling medium in contact surfaces so z. B. surfaces of cooling channels may be smooth or structured for improved heat transfer, for example, provided with elevations and / or depressions.

Damit ist es bei Maschinen, welche eine Kühlung nach dem Prinzip der Eigenventilation aufweisen, vorteilhaft möglich, bezüglich der Längsachse der elektrischen Maschine radial außen liegende Bereiche zu kühlen, bevor das Kühlmedium umgelenkt wird.Thus, it is advantageously possible for machines, which have cooling according to the principle of self-ventilation, to cool radially outer regions relative to the longitudinal axis of the electric machine before the cooling medium is deflected.

Das Führen des Kühlmediums radial nach innen ist insbesondere aus strömungstechnischen Betrachtungen vorteilhaft. Denn mit dem Führen des Kühlmediums in einen radial inneren Bereich bezogen auf die Längsachse der elektrischen Maschine können vorteilhafte Förderelemente eingesetzt werden. Das Förderelement kann grundsätzlich an verschiedenen Positionen an der Welle aufgenommen sein. Bei einer Vielzahl von Anwendungen ist das Kühlkonzept bzw. die realisierte Führung des Kühlmediumstroms in der elektrischen Maschine ein entscheidender Aspekt.The guiding of the cooling medium radially inward is advantageous in particular from fluidic considerations. Because with the guiding of the cooling medium in a radially inner region relative to the longitudinal axis of the electric machine advantageous conveying elements can be used. The conveying element can basically be accommodated at different positions on the shaft. In a large number of applications, the cooling concept or the realized guidance of the cooling medium flow in the electric machine is a decisive aspect.

Das Förderelement kann zum Beispiel ein Lüfterrad sein, wenn das Kühlmedium Luft ist bzw. eine Pumpenrad, wenn es sich um Kühlflüssigkeit handelt. Wenn ausschließlich eine Luftkühlung verlangt wird, kann das Lüfterrad aus einem Kunststoff sein. Bei Anordnungen, bei denen Wärme aus der Welle abgeführt werden soll, kann das Lüfterrad aus einem metallischen Werkstoff bestehen und selbst als Kühlkörper dienen, zum Beispiel kann ein Aluminiumlüfterrad eingesetzt werden.The conveying element may for example be a fan wheel, if the cooling medium is air or a pump wheel, if it is a cooling liquid. If only air cooling is required, the fan may be made of plastic. In arrangements in which heat is to be dissipated from the shaft, the fan may be made of a metallic material and even serve as a heat sink, for example, an aluminum fan can be used.

Der Kühlmedienstrom wird insbesondere über seine wesentliche Durchströmstrecke über der Länge der Maschine radial außen bezüglich der Längsachse geführt, bevor er nach innen in Richtung zur Längsachse strömt. So kann also z. B. erst auf den letzten wenigen Prozenten der Gesamtstrecke des Kühlmedienstroms bezüglich der Längsrichtung das Kühlmedium radial nach innen umgelenkt und dann aus der Maschine hinausgefördert werden. Das hat den Vorteil, dass in der Regel die radial außen liegenden Bereiche der elektrischen Maschine und insbesondere der Rotor-Stator-Anordnung sehr gut kühlbar sind, da hier die Wärmeübertragung vorteilhaft realisierbar ist. Dies hat unter anderem konstruktive Vorteile, da radial innenliegende Bereiche nicht ohne weiteres durchströmbar sind, z. B. weil man Bauteile kapseln bzw. nach außen abdichten möchte, z. B. um eine bestimmte Schutzklasse für einen gewünschten Einsatzzweck zu erhalten bzw. um die betreffenden Bereiche gegen Verschmutzung zu schützen.In particular, the cooling medium flow is guided radially outward with respect to the longitudinal axis over its substantial flow-through length over the length of the machine, before it moves inwards in the direction of flows to the longitudinal axis. So z. B. only on the last few percent of the total distance of the cooling medium flow with respect to the longitudinal direction, the cooling medium is deflected radially inwardly and then conveyed out of the machine. This has the advantage that, as a rule, the radially outer regions of the electric machine and in particular the rotor-stator arrangement can be cooled very well, since the heat transfer can advantageously be realized here. This has, among other structural advantages, since radially inner regions are not readily flowed through, z. B. because you want to encapsulate components or seal to the outside, z. B. to obtain a certain level of protection for a desired purpose or to protect the areas concerned against contamination.

Außerdem sind radial außen liegende Bereiche der Maschine häufig der Ort, wo im Betrieb die Wärme entsteht bzw. die nahe der Wärmeentstehungsorte liegen. Dort ist häufig insbesondere eine Spule bzw. Wicklung und ein dazugehöriges Blechpaket eines bestrombaren Stators der elektrischen Maschine positioniert. In den radial äußeren Bereichen kann daher die Wärmeabfuhr vorteilhaft erfolgen. So werden z. B. zum Wärmeentstehungsort benachbarte Teile nicht übermäßig erwärmt, was ansonsten durch Erwärmung passieren würde, wenn die Wärme auf dem Weg vom Wärmeentstehungsort bis in die vom Kühlmedium kontaktierten Bereiche zu überbrücken wären.In addition, radially outboard areas of the machine are often the location where heat is generated during operation or near the heat generation locations. There, a coil or winding and an associated laminated core of a current-carrying stator of the electrical machine are often positioned there. In the radially outer regions, therefore, the heat dissipation can be advantageous. So z. B. to the heat source adjacent parts are not overly heated, which would otherwise happen by heating, if the heat on the way from the heat source to the areas contacted by the cooling medium would be bridged.

Bevorzugt ist das Kühlmedium über seine wesentliche Strömungsstrecke auf einem zumindest nahezu gleichbleibenden Radius zur Längsachse geführt, also ohne größere Um- bzw. Ablenkungen, was strömungstechnisch vorteilhaft ist aufgrund geringerer Strömungs- bzw. Druckverluste.Preferably, the cooling medium is guided over its essential flow path on an at least nearly constant radius to the longitudinal axis, that is without major changes or distractions, which is advantageous in terms of flow due to lower flow or pressure losses.

Mit der Umlenkung des Kühlmediums bezogen auf eine Längsachse der elektrischen Maschine radial nach weiter innen können vorteilhafterweise zumindest in diesem Bereich auch radial weiter innen liegende Bereiche effektiv gekühlt werden. Dies betrifft Abschnitte, die senkrecht, parallel oder schräg zur Längsachse ausgerichtet sind.With the deflection of the cooling medium relative to a longitudinal axis of the electric machine radially inwards, it is advantageously also possible to effectively cool regions radially further inward at least in this area. This applies to sections that are aligned perpendicular, parallel or oblique to the longitudinal axis.

Nicht ausgeschlossen ist es, dass die Leitmittel derart vorhanden sind, dass das Kühlmedium mehrfach radial von außen nach innen und wieder nach außen usw. geführt wird, zum Beispiel durch Hintereinanderschaltung von zwei oder mehr entsprechenden Leitmitteln. Entlang der Längsachse könnte dann bei ausreichender Druckdifferenz z. B. ein mäanderartiger Verlauf des Kühlmediums realisiert werden.It is not excluded that the guide means are present in such a way that the cooling medium is guided several times radially from the outside in and out again, for example by connecting two or more corresponding conducting means in series. Along the longitudinal axis could then with sufficient pressure difference z. B. a meandering course of the cooling medium can be realized.

Das Förderelement kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sich die Strömungsrichtung des Kühlmediums durch die elektrische Maschine bei Umkehr der Drehrichtung des Förderelementes nicht ändert. Somit kann die elektrische Maschine bzw. der elektrisch kommutierte Motor drehrichtungsunabhängig verwendet werden, wobei jeweils eine optimale bzw. gleichbleibend hohe Kühlleistung bereitstellbar ist.The conveying element may in particular be designed such that the flow direction of the cooling medium by the electric machine does not change upon reversal of the direction of rotation of the conveying element. Thus, the electric machine or the electrically commutated motor can be used independent of direction of rotation, wherein in each case an optimal or consistently high cooling capacity can be provided.

Bevorzugt ist die elektrische Maschine als elektronisch kommutierter Motor mit einer innerhalb des Gehäuses untergebrachten Elektronikeinheit zur Kontrolle der Rotor-Stator-Anordnung ausgebildet. Ein elektronisch kommutierter Motor, nachfolgend kurz als EC-Motor benannt, ist wartungsfreundlich bzw. weist aufgrund der bürstenlosen Ausführung keine daraus resultierenden Nachteile z. B. entsprechenden Verschmutzungen auf. Des Weiteren kann die Rotor-Stator-Anordnung problemlos gekapselt werden. Insgesamt ist damit eine hohe Schutzart des Motors möglich, insbesondere größer oder gleich IP 55 ( IEC 60034-1 ).Preferably, the electric machine is designed as an electronically commutated motor with an electronics unit housed within the housing for controlling the rotor-stator arrangement. An electronically commutated motor, hereafter referred to as EC motor, is easy to maintain and has no resulting disadvantages due to the brushless design z. B. corresponding pollution. Furthermore, the rotor-stator assembly can be easily encapsulated. Overall, a high degree of protection of the motor is possible, in particular greater than or equal to IP 55 ( IEC 60034-1 ).

Die Maschine kann so aufgebaut sein, dass sich z. B. ein erfindungsgemäßer EC-Motor mit niedrigen Betriebs- und Energiekosten, einer Drehzahlregelung und einer integrierten Steuerung realisieren lässt. Außerdem können Hüllmasse nach IEC 60034-1 bzw. können mechanische Schnittstellen nach IEC 60034-1 bereitgestellt werden.The machine can be constructed so that z. B. can realize an inventive EC motor with low operating and energy costs, a speed control and an integrated control. In addition, enveloping mass can after IEC 60034-1 or can mechanical interfaces after IEC 60034-1 to be provided.

Der erfindungsgemäße EC-Motor kann an Batteriespannung, Wechselspannung oder Drehspannung betrieben werden.The EC motor according to the invention can be operated on battery voltage, AC voltage or three-phase voltage.

Leistungsbereiche des EC-Motors können weit variieren und insbesondere zwischen 90 Watt und 22 000 Watt liegen.Power ranges of the EC motor can vary widely and in particular be between 90 watts and 22,000 watts.

Der vorgeschlagene EC-Motor kann insbesondere für Anwendungen im Maschinen- und Apparatebau, bei Getriebeantrieben, bei Vakuum-Systemen, in der Medizintechnik, in der Reinraumtechnik, in der Automobilindustrie, in der Fahrzeugtechnik, in der Luft-, Heizungs- und Klimatechnik, in der Pumpen- und Dosiertechnik, in der Energietechnik oder in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden.The proposed EC motor can be used in particular for applications in mechanical and apparatus engineering, in gear drives, in vacuum systems, in medical technology, in clean room technology, in the automotive industry, in vehicle technology, in air, heating and air conditioning technology, in Pumping and dosing technology, used in energy technology or in the food industry.

Vorteilhafterweise sind die Führungsabschnitte für das Kühlmedium derart vorhanden, dass der Kühlmediumstrom an Abschnitten zur Kühlung der Elektronikeinheit und anschließend an Abschnitten zur Kühlung der Rotor-Stator-Anordnung vorbeiführt. So können die Einheiten der elektrischen Maschine bzw. des EC-Motors, welche die wesentlichen Wärmequellen sind, effektiv gekühlt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das zunächst noch relativ kühle Kühlmedium an der bezüglich einer Temperaturerhöhung vergleichsweise empfindlichen Elektronikeinheit vorbeiströmt, bevor die Kühlung der Rotor-Stator-Anordnung erfolgt.Advantageously, the guide sections for the cooling medium are present in such a way that the cooling medium flow passes by sections for cooling the electronics unit and subsequently to sections for cooling the rotor-stator arrangement. Thus, the units of the electric machine or the EC motor, which are the essential heat sources, can be effectively cooled. It is particularly advantageous that the initially still relatively cool cooling medium flows past the comparatively sensitive with respect to a temperature increase electronics unit before the cooling of the rotor-stator assembly takes place.

Insbesondere wird das Kühlmedium durch hohle Bereiche bzw. Bohrungen in einer jeweiligen radial außenliegenden bzw. gehäuseseitigen Ummantelung der Rotor-Stator-Anordnung und der Elektronikeinheit geführt. Die mit dem Kühlmedium in Kontakt stehenden Bereiche können mit benachbarten Abschnitten insbesondere wärmeleitend verbunden sein, so dass auch entfernt zu den Führungsabschnitten liegende und sich im Betrieb erwärmende Teile der elektrischen Maschine bzw. der Rotor-Stator-Anordnung und der Elektronikeinheit mit dem Kühlmedium abkühlbar sind. In particular, the cooling medium is guided through hollow areas or bores in a respective radially outer or housing-side shell of the rotor-stator arrangement and the electronic unit. The areas in contact with the cooling medium may be connected to adjacent sections in particular thermally conductive, so that also remote from the guide sections and in operation heating parts of the electric machine or the rotor-stator assembly and the electronics unit with the cooling medium can be cooled ,

Besonders vorteilhaft sind die innerhalb des Gehäuses liegenden Führungsabschnitte in der Art eines Doppelmantels realisiert. Dies ist konstruktiv vorteilhaft bzw. kompakt bauend und vergleichsweise günstig herstellbar. Mit den vom Kühlmittel durchströmten Bereichen im Doppelmantel kann vorteilhafterweise auf vergleichsweise schwierige Anpassungen oder Maßnahmen für weiter innen liegende Führungsabschnitte verzichtet werden. Außerdem kann über die Außenseite des Doppelmantels, also eine Gehäuseaußenseite, ein Anteil der abzuführenden Wärme von der elektrischen Maschine an das die elektrische Maschine umgebende Medium abgegeben werden. Die Wärme kann dabei von dem insbesondere bereits erwärmten Kühlmedium und/oder von benachbarten Abschnitten des Doppelmantels an die Gehäuseaußenseite gelangen.Particularly advantageously, the guide sections lying within the housing are realized in the manner of a double jacket. This is structurally advantageous or compact and comparatively inexpensive to produce. With the areas through which the coolant flows in the double jacket can advantageously be dispensed with comparatively difficult adjustments or measures for further inside guide sections. In addition, a portion of the dissipated heat from the electric machine can be delivered to the medium surrounding the electric machine on the outside of the double mantle, so a housing outside. The heat can pass from the particular already heated cooling medium and / or from adjacent portions of the double jacket to the outside of the housing.

Es ist zudem von Vorteil, wenn an einer Antriebseite des elektronisch kommutierten Motors die Welle für eine Kopplung mit einem anzutreibenden Element vorhanden ist, wobei das Förderelement zwischen der Antriebseite und der Rotor-Stator-Anordnung positioniert ist. Der Abschnitt der Welle kann an einer Antriebseite z. B. überstehen. Das Förderelement kann zwischen der Antriebseite und der Rotor-Stator-Anordnung positioniert sein und damit im Bereich einer Antriebseite benachbart bzw. beabstandet zu der Rotor-Stator-Anordnung positioniert werden. Das Förderelement könnte auch an anderer Stelle auf der Welle sitzen, was aus Konstruktions- bzw. Designgründen bzw. im Hinblick auf nötige Umlenkungen für das Kühlmedium mit mehr Umlenkungen verbunden wäre.It is also advantageous if on a drive side of the electronically commutated motor, the shaft for coupling with a driven element is present, wherein the conveying element between the drive side and the rotor-stator assembly is positioned. The portion of the shaft may be on a drive side z. B. survive. The conveyor element can be positioned between the drive side and the rotor-stator arrangement and thus positioned in the region of a drive side adjacent to the rotor-stator arrangement. The conveyor element could also sit elsewhere on the shaft, which would be connected for design or design reasons or in terms of necessary deflections for the cooling medium with more deflections.

Über wenigstens eine Eintrittsöffnung auf einer der Antriebseite entgegengesetzt gelegenen Seite der Maschine kann Kühlmedium in den Motor gelangen. Dabei kann das Kühlmedium vorteilhaft axial bzw. zumindest nahezu parallel zur Längsachse der elektrischen Maschine in die Maschine einströmen bzw. angesaugt werden. Die Ansaugung wird durch die Rotation des Förderelements erreicht, das über die Führungsabschnitte mit der wenigstens einen Eintrittsöffnung verbunden ist.Cooling medium can enter the engine via at least one inlet opening on a side of the machine opposite the drive side. In this case, the cooling medium can advantageously flow into or be sucked into the machine axially or at least almost parallel to the longitudinal axis of the electric machine. The suction is achieved by the rotation of the conveying element, which is connected via the guide portions with the at least one inlet opening.

Insbesondere radial außen im Bereich des Förderelementes ist mindestens eine Austrittsöffnung vorzusehen, durch welche das Kühlmedium vorzugsweise in radialer Richtung zur Längsachse des elektronisch kommutierten Motors aus dem Motor austritt. Dies ist im Hinblick auf die Ausgestaltung bzw. im Hinblick auf die Strömungsrichtung des Kühlmediums vorteilhaft.In particular radially outward in the region of the conveying element, at least one outlet opening is provided, through which the cooling medium preferably exits the motor in the radial direction to the longitudinal axis of the electronically commutated motor. This is advantageous with regard to the configuration or with regard to the flow direction of the cooling medium.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maschine ist das Förderelement derart ausgebildet, unabhängig von seiner Drehrichtung das Kühlmedium von dem bezüglich einer Längsachse der elektrischen Maschine radial weiter innen liegenden Bereich in einen radial weiter außen liegenden Bereich zu fördern. Das Strömungsverhalten des Kühlmediums stimmt damit für Links- und Rechtslauf überein, womit die Maschine völlig gleichwertig für entsprechende Anwendungen mit Links- und Rechtslauf einsetzbar ist.In a preferred embodiment of the machine according to the invention, the conveying element is designed to convey the cooling medium from the region lying radially further inwards with respect to a longitudinal axis of the electric machine, regardless of its direction of rotation, into a region located radially further outside. The flow behavior of the cooling medium is therefore the same for left and right rotation, making the machine fully equivalent for applications with left and right rotation can be used.

Vorteilhafterweise weist das Förderelement einen scheibenförmigen Grundkörper mit in radialer Richtung längsgerichteten Stegen auf. Dies ist eine stabile und platzsparende Anordnung, insbesondere da das Förderelement in axialer Richtung zur Längsachse nur durch die Dicke des Grundkörpers und die axiale Erstreckung der Stege bestimmt ist.Advantageously, the conveying element has a disc-shaped base body with longitudinally directed webs in the radial direction. This is a stable and space-saving arrangement, in particular since the conveying element is determined in the axial direction to the longitudinal axis only by the thickness of the base body and the axial extent of the webs.

Es ist überdies vorteilhaft, dass die Leitmittel einen zur Längsachse des Motors konzentrischen Ringabschnitt umfassen. Insbesondere ist der Ringabschnitt als geschlossener flacher Ringstreifen mit vergleichsweise geringer Dicke ausgebildet, dessen flächige Seiten senkrecht zur Längsachse der Maschine ausgerichtet sind. Grundsätzlich kann der Ringabschnitt z. B. aus strömungstechnischen Gründen auch profiliert bzw. mit Unterbrechungen ausgestaltet sein. Der konzentrische Ringabschnitt kann mit geringem Platz- und Materialaufwand in der Maschine untergebracht werden. Mit der vorgebbaren Ringbreite in radialer Richtung zur Längsachse ist auch festlegbar, wie weit das Kühlmittel von dem radial äußeren Bereich radial nach innen geführt wird. Dies ist bevorzugt bis zum halben Radius, also etwas bis zur Mitte zwischen der Maschinenmittel- bzw. -längsachse und der Außenseite der Maschine.It is also advantageous that the guide means comprise a ring section concentric with the longitudinal axis of the motor. In particular, the ring portion is formed as a closed flat ring strip with a comparatively small thickness, whose flat sides are aligned perpendicular to the longitudinal axis of the machine. Basically, the ring section z. B. profiled for fluidic reasons or be designed with interruptions. The concentric ring section can be accommodated in the machine with little space and material. With the predetermined ring width in the radial direction to the longitudinal axis can also be determined how far the coolant is guided radially inwardly from the radially outer region. This is preferably up to half the radius, that is, something up to the middle between the machine center or longitudinal axis and the outside of the machine.

Die Leitmittel können fest positioniert oder mit der Welle verbunden bzw. mitrotierend angeordnet sein.The guide means may be fixedly positioned or connected to the shaft or arranged co-rotating.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Leitmittel an dem Förderelement vorhanden sind, insbesondere an dem Förderelement nicht lösbar angebracht sind. Damit können an dem ohnehin notwendigen Förderelement, die Leitmittel aufgenommen sein. Beispielsweise kann der Ringabschnitt am Förderelement einheitlich bzw. einstückig mit dem Förderelement ausgebildet sein, zum Beispiel angegossen sein. Die Leitmittel bzw. der Ringabschnitt kann aber auch an dem Förderelement durch eine Klebe-, Schweiß- oder Lötverbindung angebracht sein. Die Leitmittel können auch angeschraubt, angeklipst oder auf andere lösbare Weise am Förderelement befestigt sein.In particular, it is advantageous that the guide means are provided on the conveyor element, in particular not detachably mounted on the conveyor element. This can be added to the already necessary conveying element, the conductive means. For example, the ring section on the conveyor element may be formed uniformly or integrally with the conveyor element, for example to be infused. However, the guiding means or the ring section can also be attached to the conveying element by means of an adhesive, welding or soldering connection. The guiding means may also be screwed on, clipped on or fastened to the conveying element in other detachable manner.

Vorteilhafterweise ist das Förderelement von der Antriebseite der elektrischen Maschine betrachtet vor einer antriebseitigen Lageranordnung der Welle positioniert. So kann die Maschine besonders platzsparend und montierfreundlich ausgebildet sein. Insbesondere kann im Bereich der antriebseitigen Lageranordnung besonders gut abgedichtet werden, z. B. mit einem Wellendichtring, so dass weiter innen liegende Bereiche in Längserstreckung der Maschine gekapselt bzw. dicht umschlossen ist. Die Montage und Demontage des Förderelements ist möglich, ohne die Lageranordnung bzw. die dichtenden Elemente entfernen zu müssen. Dies ist vorteilhaft für eine Einstufung der Maschine in eine hohe Schutzart IP ≥ 55 ( IEC 60034-1 ). Insbesondere muss in der Elektronikeinheit kein Loch für die Durchführung der Welle vorgesehen werden.Advantageously, viewed from the drive side of the electric machine, the conveying element is positioned in front of a drive-side bearing arrangement of the shaft. Thus, the machine can be designed to save space and easy to install. In particular, can be sealed particularly well in the field of drive-side bearing assembly, z. B. with a shaft seal, so that more inner areas encapsulated in the longitudinal extension of the machine or is tightly enclosed. The assembly and disassembly of the conveyor element is possible without having to remove the bearing assembly or the sealing elements. This is advantageous for a classification of the machine in a high degree of protection IP ≥ 55 ( IEC 60034-1 ). In particular, no hole must be provided for the passage of the shaft in the electronics unit.

Das Förderelement kann zumindest teilweise Bestandteil eines antriebseitigen Motorflansches sein, was deren einfache und separate Montage bzw. Demontage erlaubt. Das Förderelement kann getrennt zum Motorflansch oder daran fest integriert sein.The conveyor element may be at least partially part of a drive-side motor flange, which allows their easy and separate assembly and disassembly. The conveying element can be separate from the motor flange or firmly integrated.

Um ein im Stillstand der Maschine freies Abfließen für eine Kühlflüssigkeit bzw. Kondenswasser bei Luftkühlung oder eine andere Flüssigkeit zu ermöglichen, können umfänglich am Gehäuse verteilt mehrerer Austrittsöffnungen vorhanden sein, so dass in allen möglichen Montagepositionen der Maschine eine Flüssigkeit abfließen bzw. bei nicht rotierendem Förderelement in der Maschine keine Flüssigkeit verbleiben kann.In order to allow a free flow at standstill of the machine for a cooling liquid or condensation in air cooling or other liquid, circumferentially distributed on the housing may have multiple outlet openings so that drain in all possible mounting positions of the machine, a liquid or non-rotating conveyor element in the machine no liquid can remain.

Es ist auch von Vorteil, dass das Förderelement von einer Nichtantriebseite entfernt an der Welle vorhanden ist. Die Welle kann damit ohne Durchtritt auf der Nichtantriebseite vorgesehen werden. Bisher musste bei Positionierung des Förderelements auf der Nichtantriebseite die Welle durchtretend durch die Elektronikeinheit bzw. das nichtantriebseitige Gehäuse geführt werden, was nachteilig bzw. teuer ist. Die Elektronikeinheit muss hierzu z. B. mit einer Durchtrittsöffnung für die Welle versehen werden. Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird zudem eine besonders vorteilhafte Konstruktion im Hinblick auf einen Sensor zur Erfassung der Drehstellung der Welle möglich.It is also advantageous that the conveying element is provided on the shaft away from a non-drive side. The shaft can thus be provided without passage on the non-drive side. Previously, when positioning the conveyor element on the non-drive side, the shaft had to be passed through the electronics unit or the non-drive-side housing, which is disadvantageous or expensive. The electronics unit must be z. B. are provided with a passage opening for the shaft. With the proposed arrangement also a particularly advantageous construction with respect to a sensor for detecting the rotational position of the shaft is possible.

Denn vorteilhafterweise ist eine im Innern der elektrischen Maschine liegende Stirnseite eines Endes der Welle beabstandet zur Elektronikeinheit positioniert. Dies ermöglicht es, den Sensor zur Erfassung der Drehstellung der Welle stirnseitig bzw. zentrisch an der Welle am inneren Wellenende zu positionieren. Der Sensor bzw. der Drehgeber kann berührungslos von der Seite an der Welle mit weiteren Sensorteilen an der Elektronikeinheit zur Ermittlung der Drehstellung der Welle zusammenwirken, was vorteilhaft ist. Der Sensor bzw. Drehgeber kann Permanentmagnete an der Wellenstirnseite und einen mit diesen zusammenarbeitenden Hall-Sensor umfassen, der an der Elektronikeinheit vorhanden ist. Der Sensor arbeitet vorteilhaft auch bei einer Kapselung der Elektronikeinheit, wenn zwischen dem stirnseitigen Wellenende mit den Permanentmagneten und der Elektronikeinheit mit dem Hall-Sensor ein Bauteil bzw. eine trennendes Element vorhanden ist.Because advantageously, a lying in the interior of the electric machine end face of one end of the shaft is positioned at a distance from the electronics unit. This makes it possible to position the sensor for detecting the rotational position of the shaft frontally or centrally on the shaft at the inner end of the shaft. The sensor or the rotary encoder can interact without contact from the side on the shaft with further sensor parts on the electronic unit for determining the rotational position of the shaft, which is advantageous. The sensor or rotary encoder may comprise permanent magnets on the shaft end side and a cooperating with these Hall sensor, which is provided on the electronic unit. The sensor also operates advantageously in an encapsulation of the electronics unit, if between the front end shaft with the permanent magnet and the electronic unit with the Hall sensor, a component or a separating element is present.

Vorteilhafterweise ist ein Statorgehäuse für den Stator der Rotor-Stator-Anordnung vorhanden, wobei das Statorgehäuse einen Teil des Gehäuses der elektrischen Maschine bildet, in dem geschlossene Führungsabschnitte für das Kühlmedium ausgebildet sind. Damit lässt sich ein Doppelmantelkühlkonzept realisieren, unabhängig davon, ob sich das Gehäuse aus mehreren Gehäuseteilen zusammensetzt. Dies erhöht die Kompaktheit der Maschine.Advantageously, a stator housing for the stator of the rotor-stator assembly is provided, wherein the stator housing forms a part of the housing of the electric machine, are formed in the closed guide portions for the cooling medium. This makes it possible to realize a double-jacket cooling concept, regardless of whether the housing is made up of several housing parts. This increases the compactness of the machine.

Entsprechend ist es vorteilhaft, dass ein Elektronikgehäuse für die Elektronikeinheit vorgesehen ist, wobei das Elektronikgehäuse einen Teil des Gehäuses der elektrischen Maschine bildet, in dem geschlossene Führungsabschnitte für das Kühlmedium ausgebildet sind.Accordingly, it is advantageous that an electronics housing is provided for the electronics unit, wherein the electronics housing forms a part of the housing of the electrical machine, are formed in the closed guide portions for the cooling medium.

Das Elektronikgehäuse bzw. das Statorgehäuse kann weitere Teile umfassen, z. B. ein Lagerschild zwischen einem Außenring eines Lagers der Lageranordnung der Welle, die insbesondere über ein antriebseitiges und ein nichtantriebseitiges Lager drehgelagert ist.The electronics housing or the stator housing may comprise further parts, for. B. a bearing plate between an outer ring of a bearing of the bearing assembly of the shaft, which is rotatably mounted in particular via a drive-side and a non-drive-side bearing.

Bevorzugt können die Lagerschilde zur Ableitung bzw. Abführung von Wärme aus der Rotor-Stator-Anordnung bzw. der Elektronikeinheit dienen, insbesondere wenn diese aus einem gut wärmeleitenden Stahl- oder Aluminiummaterial bestehen. Bevorzugt sind die Lagerschilde mit den Abschnitten wärmeleitend verbunden, in denen die Führungsabschnitte für die Durchleitung des Kühlmediums ausgebildet sind, die radial außen liegen. Die Bereiche mit den Führungsabschnitten sind ebenfalls aus sehr gut wärmeleitenden Materialien gebildet.Preferably, the end shields can be used to dissipate or dissipate heat from the rotor-stator assembly or the electronic unit, in particular if they consist of a good heat-conducting steel or aluminum material. Preferably, the end shields are thermally conductively connected to the sections, in which the guide sections are formed for the passage of the cooling medium, which lie radially outward. The areas with the guide sections are also formed from very good heat conducting materials.

Figurenbeschreibungfigure description

Anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erläutert. Im Einzelnen zeigt:On the basis of an advantageous embodiment of the subject invention further features and advantages of the invention will be explained. In detail shows:

1 eine perspektivische Ansicht schräg von vorne auf einen erfindungsgemäßen EC-Motor, 1 a perspective view obliquely from the front of an EC motor according to the invention,

2 eine Ansicht auf eine Antriebseite der Anordnung gemäß 1, 2 a view of a drive side of the arrangement according to 1 .

3 einen Längsschnitt durch den EC-Motor gemäß der Linie A-A aus 2, 3 a longitudinal section through the EC motor according to the line AA 2 .

4 eine Ansicht gemäß 1 auf den erfindungsgemäßen EC-Motor unter Weglassung eines Teils eines Lagerflansches, 4 a view according to 1 on the EC motor according to the invention omitting a part of a bearing flange,

5 eine perspektivische Ansicht schräg von vorne auf einen Antriebsflansch in Einzeldarstellung und 5 a perspective view obliquely from the front on a drive flange in a detail view and

6 eine perspektivische Ansicht schräg von hinten auf den EC-Motor. 6 a perspective view obliquely from behind on the EC motor.

Der in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße bürstenlose elektronisch kommutierte Motor, nachfolgend als EC-Motor 1 bezeichnet, ist insbesondere wartungsfrei ausgestaltet und in seiner Drehzahl regelbar, wobei die Steuerung im EC-Motor 1 integriert ist und eine Elektronikeinheit 2 umfasst.The brushless electronically commutated motor according to the invention shown in the figures, hereinafter referred to as EC motor 1 is designated, in particular maintenance-free designed and adjustable in its speed, the controller in the EC motor 1 is integrated and an electronics unit 2 includes.

Der EC-Motor 1 weist neben einer Welle 6 in seinem Inneren eine Elektromotoreinheit bzw. eine Rotor-Stator-Anordnung 3 auf und ein auf der Welle 6 drehfest aufgenommenes Lüftrad 4 zur Eigenventilation des EC-Motors 1. Ein für die Kühlluftführung als Doppelmantelgehäuse ausgebildetes Gehäuse 5 des EC-Motors 1 umfasst mehrere miteinander verschraubte Gehäuseteile bzw. -abschnitte 13, 14, 16, 22 und 32.The EC engine 1 points next to a wave 6 in its interior, an electric motor unit or a rotor-stator arrangement 3 on and one on the shaft 6 rotatably received Lüftrad 4 for self-ventilation of the EC motor 1 , A designed for the cooling air flow as a double-shell housing housing 5 of the EC motor 1 comprises a plurality of screwed together housing parts or sections 13 . 14 . 16 . 22 and 32 ,

Die Eigenventilation dient neben der Kühlung der Rotor-Stator-Anordnung 3 insbesondere zur Kühlung der Steuerelektronik bzw. der Elektronikeinheit 2. Mit der antriebseitigen Anordnung des Lüfterrades 4, das bei Rotation unabhängig von seiner Drehrichtung immer die gleiche Strömungsrichtung für die Kühlluft durch das Doppelmantelgehäuse erzeugt, kann eine effektive Kühlung bei sehr platzsparendem Aufbau des EC-Motors 1 realisiert werden. Der Strömungsverlauf der Kühlluft durch den EC-Motor 1 ist mit Pfeilen P1 bis P4 schematisch angedeutet.The self-ventilation is used in addition to the cooling of the rotor-stator assembly 3 in particular for cooling the control electronics or the electronic unit 2 , With the drive-side arrangement of the fan wheel 4 , which always produces the same flow direction for the cooling air through the double-shell housing during rotation, regardless of its direction of rotation, effective cooling in a very space-saving design of the EC motor 1 will be realized. The flow of the cooling air through the EC motor 1 is indicated schematically by arrows P1 to P4.

Kühl- bzw. Umgebungsluft wird in den EC-Motor 1 gemäß Pfeil P1 in 3 und 6 nichtantriebseitig axial eingesogen, wobei der Luftaustritt antriebseitig beim Lüfterrad 4 in radialer Richtung durch zwei gegenüberliegende streifenförmige Austrittsöffnungen 20 mit jeweils einer Gitterabdeckung 21 nach außen gemäß Pfeil P4 erfolgt. Ein Leitblech 23 bzw. Umlenkblech in Strömungsrichtung axial vor dem Lüfterrad 4 ermöglicht eine effektive Luftführung von radial außen liegenden Bereichen, bezogen auf eine Längsachse S des EC-Motors 1, radial nach innen und anschließend wieder nach außen gemäß Pfeil P3 (siehe 3).Cooling or ambient air is in the EC motor 1 according to arrow P1 in 3 and 6 non-drive axially sucked in, wherein the air outlet on the drive side of the fan 4 in the radial direction by two opposite strip-shaped outlet openings 20 each with a grid cover 21 outwards according to arrow P4. A baffle 23 or baffle in the flow direction axially in front of the fan 4 allows an effective air flow of radially outer regions, based on a longitudinal axis S of the EC motor 1 , radially inward and then outward again according to arrow P3 (see 3 ).

Das Lüfterrad 4 ist an der Welle 6 vor einem antriebseitigen Lagerschild 22 und einem antriebseitigen Kugellager 7 montiert, die weiter innen auf der Welle 6 im EC-Motors 1 gelagert sind.The fan wheel 4 is at the shaft 6 in front of a drive side end shield 22 and a drive-side ball bearing 7 mounted further inward on the shaft 6 in the EC motor 1 are stored.

Durch die Wärmeabfuhr über den Kühlluftstrom wird die Elektronikeinheit 2 gekühlt, wobei ein nichtantriebseitiges Lagerschild 32 als Kühlkörper für die Elektronikkomponenten der Elektronikeinheit 2 dient. Die Elektronikeinheit 2 umfasst unter anderem ein Endstufen-Leistungsbauteil 33 und ein Gleichrichter-Modul 34, welche gesondert dargestellt sind und von denen auch mehrere vorhanden sein können. Außerdem ist eine Kabeldurchführung 35 zwischen Rotor-Stator-Anordnung 3 und Elektronikeinheit 2 vorhanden. Zur Drehpositionserfassung der Welle 6 ist ein Sensor zur Erfassung der Drehstellung der sich drehenden Welle 6 vorhanden. Der Sensor umfasst einen Drehgeber 38, der an einem innen im Gehäuse 5 liegenden Wellenende der Welle 6 auf einer Stirnseite 6a zentrisch positioniert ist, der mit Magneten an einem axial gegenüberliegenden Abschnitt an der Elektronikeinheit 2 zum Beispiel mit einem Hall-Sensor kontaktlos zusammenwirkt. Diese vorteilhafte Anordnung mit der nicht durch die Elektronikeinheit 2 durchgreifenden Welle 6 wird durch die vorgeschlagene Eigenventilation mit antriebseitigem Lüfterrad 4, wo die Welle innen vor der Elektronikeinheit endet, erst möglich.Due to the heat dissipation via the cooling air flow, the electronics unit 2 cooled, with a non-drive end shield 32 as a heat sink for the electronic components of the electronics unit 2 serves. The electronics unit 2 includes among other things an output stage power component 33 and a rectifier module 34 , which are shown separately and several of which may be present. There is also a cable entry 35 between rotor-stator arrangement 3 and electronics unit 2 available. For rotational position detection of the shaft 6 is a sensor for detecting the rotational position of the rotating shaft 6 available. The sensor includes a rotary encoder 38 The inside of the housing 5 lying shaft end of the shaft 6 on a front side 6a is positioned centrally with magnets on an axially opposite section on the electronics unit 2 For example, interacts contactlessly with a Hall sensor. This advantageous arrangement with the not by the electronic unit 2 sweeping wave 6 is due to the proposed self-ventilation with drive-side fan 4 where the shaft ends inside the electronics unit, only possible.

Durch den Kühlluftstrom wird zudem ein Statorpaket 28 mit einer Statorwicklung 29 effektiv gekühlt, die sich bei Bestromung im Betrieb des EC-Motors 1 erwärmen.Due to the cooling air flow is also a stator 28 with a stator winding 29 effectively cooled when energized during operation of the EC motor 1 heat.

Die Elektronikeinheit 2, die lediglich stark schematisiert gezeigt ist, und die Rotor-Stator-Anordnung 3 sind in geschlossenen Kammern bzw. nach außen dicht gekapselt innerhalb des Gehäuses 5 gegen Verschmutzung geschützt untergebracht und kommen insbesondere mit der Kühlluft nicht in direkten Kontakt.The electronics unit 2 , which is shown only highly schematic, and the rotor-stator assembly 3 are sealed in closed chambers or sealed to the outside within the housing 5 housed protected against pollution and come in particular with the cooling air not in direct contact.

An der über die beiden Kugellager 7, 8 drehbar aufgenommenen Welle 6 steht an einer Antriebseite 9 des EC-Motors 1 ein freier Wellenabschnitt 6a der Welle 6 über, der eine Kopplung mit einem anzutreibenden Element (nicht gezeigt) ermöglicht.At the over the two ball bearings 7 . 8th rotatably received shaft 6 is on a drive side 9 of the EC motor 1 a free shaft section 6a the wave 6 over, which allows coupling with a driven element (not shown).

Für eine Befestigung des EC-Motors 1 an benachbarten Abschnitten ist auf der Antriebseite 9 ein antriebseitiger Flansch 10 vorgesehen, durch den die Welle 6 zentrisch durchgreift. Zur Verbindung des Flanschs 10 sind beispielhaft vier Rundbohrungen 11 zur Durchgreifung beispielsweise von Befestigungsschrauben vorgesehen.For mounting the EC motor 1 on adjacent sections is on the drive side 9 a drive-side flange 10 provided by the shaft 6 passes through centric. To connect the flange 10 are exemplary four round holes 11 provided for the penetration of, for example, fastening screws.

Das Gehäuse 5 umfasst einen auf einer Nichtantriebseite 12 vorgesehenen Flansch 13, der einen Abschlussdeckel darstellt, und weitere bei Demontage trennbare Einheiten wie ein Elektronikgehäuse 14, ein Lagerschild 32, ein Statorgehäuse 16 und ein weiteres Lagerschild 22. Zum Verschrauben der Gehäuseteile bzw. dem Flansch 10 sind antriebseitige Befestigungsschrauben 30 und nicht antriebseitige Befestigungsschrauben 31 vorgesehen. The housing 5 includes one on a non-drive side 12 provided flange 13 , which represents a cover plate, and other demountable units such as an electronics housing 14 , a bearing shield 32 , a stator housing 16 and another bearing shield 22 , For screwing the housing parts or the flange 10 are drive-side fixing screws 30 and not drive-side fixing screws 31 intended.

Die genannten Bauteile 13, 14, 16, 22 und 32, sind so ausgebildet, dass im zusammengebauten Zustand das Doppelmantelgehäuse mit einer innerhalb des Gehäuses 5 liegenden Führungsleitung 18 für die Kühlluftdurchleitung ausgebildet wird. Die innen liegenden Kanäle, welche die Führungsleitung 18 umfasst, können zur besseren Wärmeübertragung an das Kühlmedium mit Erhebungen oder dergleichen versehen sein.The named components 13 . 14 . 16 . 22 and 32 , Are formed so that in the assembled state, the double-shell housing with one inside the housing 5 lying leadership 18 is formed for the cooling air passage. The internal channels, which are the guide line 18 may be provided with elevations or the like for better heat transfer to the cooling medium.

Bei elektrisch angetriebener drehender Welle 6 wird durch Mitdrehen des Lüfterrads 4 unabhängig von der Drehrichtung der Welle 6 ein Kühlluftstrom durch den EC-Motors 1 gemäß der Pfeile P1 bis P4 geführt. Über Einlassöffnungen 19 im Flansch 13 wird die Kühlluft in die Führungsleitung 18 angesaugt, wobei eine Mehrzahl von Einlassöffnungen 19 radial außen liegend bezüglich der Längsachse S des EC-Motors 1 umfänglich verteilt am Flansch 13 stirnseitig vorhanden sind. Die über das Lüfterrad 4 in den EC-Motor 1 angesaugte Kühlluft wird beim Durchströmen des EC-Motors 1 durch Aufnahme von Wärme aus dem Innern des EC-Motors 1 erwärmt und dann radial nach außen geführt.With electrically driven rotating shaft 6 is done by turning the fan wheel 4 regardless of the direction of rotation of the shaft 6 a cooling air flow through the EC motor 1 guided according to the arrows P1 to P4. About inlet openings 19 in the flange 13 the cooling air is in the guide line 18 sucked, wherein a plurality of inlet openings 19 radially outward with respect to the longitudinal axis S of the EC motor 1 circumferentially distributed on the flange 13 present on the front side. The over the fan 4 in the EC engine 1 sucked cooling air is flowing through the EC motor 1 by absorbing heat from inside the EC motor 1 heated and then led radially outward.

Wie insbesondere aus 3 ersichtlich, wird der Kühlluftstrom über einen wesentlichen Abschnitt der Gesamtlänge L des EC-Motors 1 mit gleich bleibendem radialen Abstand zur Längsachse S geführt. Hierbei wird abzuführende Wärme der im Betrieb sich erwärmenden Bauteile wie des Elektronikgehäuses 14, des Statorgehäuses 16, der Lagerschilde 22 und 32 nach außen geführt. Der Kühlluftstrom wird nach Vorbeiführen an dem Statorgehäuse 16 im Bereich des Lagerschildes 22 radial nach innen umgelenkt, was im Wesentlichen durch das Leitblech 23, welches am Lüfterrad 4 angeschraubt ist, bewirkt wird. Das Lüfterrad 4 weist an einem als flächige Lüfterradscheibe 4b ausgebildeten Grundkörper eine Vielzahl gleichartig ausgebildete und regelmäßig voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Lüfterradrippen 4a auf, welche von radial innen Luft nach radial außen senkrecht zur Längsachse S fördern. Die Lüfterradrippen 4a stehen rippenartig in Richtung zur Führungsleitung 18 bzw. hin zum Lagerschild 22 vor.As in particular from 3 As can be seen, the cooling air flow over a substantial portion of the total length L of the EC motor 1 guided at a constant radial distance to the longitudinal axis S. In this case, heat to be dissipated is the components that heat up during operation, such as the electronics housing 14 , the stator housing 16 , the bearing shields 22 and 32 led to the outside. The cooling air flow is after passing on the stator housing 16 in the area of the end shield 22 deflected radially inward, which is essentially due to the baffle 23 , which on the fan wheel 4 screwed on, is effected. The fan wheel 4 indicates a as a flat fan wheel 4b trained body a plurality of identically formed and regularly spaced from each other in the circumferential direction Lüfterradrippen 4a on which radially inward air radially outward perpendicular to the longitudinal axis S promote. The fan ribs 4a stand ribbed towards the leadership 18 or towards the end shield 22 in front.

Die dichte Kapselung der Rotor-Stator-Anordnung 3 umfasst einen wahlweise vorhandenen Wellendichtring 24 an der Welle 6 zwischen der Welle 6 und dem Lagerschild 22, womit ein Eindringen von Schmutz in den Bereich des Kugellagers 7 und damit in den Bereich der Rotor-Stator-Anordnung 3 verhindert. An der Rotor-Stator-Anordnung 3 sind Wuchtscheiben 25 vorgesehen, zwischen denen ein Rotorpaket 26 mit Permanentmagneten 27 positioniert ist. Radial weiter außen zum Rotorpaket 26 mit Permanentmagneten 27 liegt die ortsfeste Statoranordnung mit einem Statorpaket 28 samt Statorwicklung 29.The tight encapsulation of the rotor-stator arrangement 3 includes an optional shaft seal 24 on the shaft 6 between the wave 6 and the end shield 22 , which prevents dirt from entering the area of the ball bearing 7 and thus in the area of the rotor-stator arrangement 3 prevented. At the rotor-stator arrangement 3 are balancing discs 25 provided, between which a rotor package 26 with permanent magnets 27 is positioned. Radially further out to the rotor package 26 with permanent magnets 27 is the stationary stator assembly with a stator 28 including stator winding 29 ,

Das weitere Lagerschild 32, an welchem radial in einem wellennahen Bereich das Kugellager 8 aufgenommen ist, trennt die Rotor-Stator-Anordnung 3 von der Elektronikeinheit 2. Für eine Stromversorgung des EC-Motors 1 mittels Kabel sind außerdem Kabelverschraubungen 36 im Elektronikgehäuse 14 durchgreifend vorgesehen.The further end shield 32 at which radially in a region close to the shaft, the ball bearing 8th is received, separates the rotor-stator assembly 3 from the electronics unit 2 , For a power supply of the EC motor 1 Cables are also cable glands 36 in the electronics housing 14 comprehensively provided.

4 zeigt perspektivisch schräg von vorne den EC-Motor 1 ohne den Flansch 10. Des Weiteren ist auf einer Seite die Gitterabdeckung 21 ersichtlich ist. 4 shows in perspective obliquely from the front of the EC motor 1 without the flange 10 , Furthermore, the lattice cover is on one side 21 is apparent.

Das Gehäuse 5 weist in Längsrichtung parallel zur Längsachse S an den Abschnitten des Elektronikgehäuses 14, des Lagerschildes 32, des Statorgehäuses 16 umfänglich verteilt vorhandene parallel ausgerichtete beispielsweise nur wenige Millimeter hohe Erhöhungen 37 auf, die jedoch auch entfallen können.The housing 5 has longitudinally parallel to the longitudinal axis S at the portions of the electronics housing 14 , the bearing plate 32 , the stator housing 16 circumferentially distributed present parallel aligned, for example, only a few millimeters high elevations 37 but that can also be omitted.

5 zeigt perspektivisch den Flansch 10 samt Welle 6 und Lüfterrad 4 in Einzeldarstellung von innen. Am Lüfterrad 4 sind in axialer Richtung hier beispielhaft zwanzig vorstehende stegartig geformte Lüfterradrippen 4a ausgebildet, die in ihrer Längserstreckung radial ausgerichtet und umfänglich regelmäßig voneinander beabstandet sind. Es können aber auch mehr oder weniger als zwanzig Lüfterradrippen 4a vorhanden sein. Die Ausrichtung und/oder Form der Lüfterradrippen können strömungsoptimiert bzw. anders als die dargestellten Lüfterradrippen 4a ausgebildet sein. In 5 ist beispielhaft nur eine Lüfterradrippe 4a mit einem Bezugszeichen versehen. Das Leitblech 23, das über angedeutete Schrauben 23a am Lüfterrad 4 angeschraubt ist oder z. B. aufgeklipst ist, erstreckt sich parallel zum Scheibenelement 4b über einen radial gleich bleibend breiten streifenförmigen bzw. ringstreifenförmigen Bereich, wobei sich die Lüfterradrippen 4a zwischen der Lüfterradscheibe 4b und dem Leitblech 23 befinden. Das Leitblech 23 deckt in radialer Richtung zur Längsachse S vom radial äußeren Rand der Lüfterradrippen 4a aus diese über deren etwa halbe Erstreckung in radialer Richtung ab. Zur radialen Abführung der Kühlluft tritt diese in den außenumfänglich offenen Zwischenbereichen zwischen den Lüfterradrippen 4a nach außen. Mit der gezeigten Ausbildung des Lüfterrades 4 und des Leitbleches 23 wird vorteilhaft erreicht, dass die radial eingezogene Kühlluft gemäß Pfeil P3 in 3 nach radial innen gezogen und von dort anschließend radial in etwa senkrecht zur Längsachse S nach außen durch die Austrittsöffnung 20 geführt werden kann. 5 shows in perspective the flange 10 including wave 6 and fan wheel 4 in individual representation from the inside. At the fan wheel 4 are in the axial direction here by way of example twenty projecting web-like shaped fan ribs 4a formed, which are radially aligned in their longitudinal extent and circumferentially regularly spaced from each other. But it can also be more or less than twenty fan ribs 4a to be available. The orientation and / or shape of the Lüfterradrippen can flow optimized or different than the illustrated Lüfterradrippen 4a be educated. In 5 is an example only a fan rib 4a provided with a reference numeral. The baffle 23 That's about indicated screws 23a on the fan 4 is screwed or z. B. is clipped, extends parallel to the disc element 4b over a radially uniformly wide strip-shaped or ring-shaped area, wherein the Lüfterradrippen 4a between the fan wheel disc 4b and the baffle 23 are located. The baffle 23 covers in the radial direction to the longitudinal axis S from the radially outer edge of the Lüfterradrippen 4a from these about their approximately half extent in the radial direction. For radial discharge of the cooling air, this occurs in the outer peripheral open intermediate areas between the Lüfterradrippen 4a outward. With the illustrated design of the fan wheel 4 and the baffle 23 is advantageously achieved that the radially drawn in cooling air according to arrow P3 in 3 pulled radially inward and from There then radially outward approximately perpendicular to the longitudinal axis S through the outlet opening 20 can be performed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: EC-MotorEC motor
22: Elektronikeinheitelectronics unit
33: Rotor-Stator-AnordnungRotor-stator assembly
44: Lüfterradfan
4a4a: LüfterradrippeLüfterradrippe
4b4b: LüfterradscheibeLüfterradscheibe
55: Gehäusecasing
66: Wellewave
6a6a: Stirnseitefront
77: Kugellagerball-bearing
88th: Kugellagerball-bearing
99: Antriebseitedriving side
1010: Flanschflange
1111: Rundbohrunground hole
1212: NichtantriebseiteNDE
1313: Flanschflange
1414: Elektronikgehäuseelectronics housing
1515
1616: Statorgehäusestator
1717
1818: Führungsleitungconduit
1919: Einlassöffnunginlet port
2020: Austrittsöffnungoutlet opening
2121: Gitterabdeckunggrid cover
2222: Lagerschildend shield
2323: Leitblechbaffle
23a23a: Schraubescrew
2424: WellendichtringShaft seal
2525: Wuchtscheibebalancing disk
2626: Rotorpaketrotor pack
2727: Permanentmagnetpermanent magnet
2828: Statorpaketstator
2929: Statorwicklungstator
3030: Befestigungsschraubefixing screw
3131: Befestigungsschraubefixing screw
3232: Lagerschildend shield
3333: Leistungsbauteilpower device
3434: Gleichrichter-ModulRectifier module
3535: KabeldurchführungGrommet
3636: KabelverschraubungCable gland
3737: Außenrippeouter rib
3838: Drehgeberencoders

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

IEC 60034-1 [0018]
IEC 60034-1 [0019]
IEC 60034-1 [0019]
IEC 60034-1 [0034]

Claims

Electric machine with a shaft accommodated in a housing ( 6 ) via a rotor-stator arrangement ( 3 ) is driven, wherein the rotor-stator assembly ( 3 ) a rotor with permanent magnets ( 27 ) and a stator with at least one coil ( 29 ) and wherein with one on the shaft ( 6 ) existing conveying element ( 4 ) upon rotation of the shaft ( 6 ) during operation, a cooling medium flow is generated, wherein cooling medium for cooling the electric machine by within the housing ( 5 ) the electrical machine lying guide sections ( 18 ) is guided for the cooling medium, characterized in that conducting means ( 23 ) are present for the cooling medium which the cooling medium after passing sections of the rotor-stator assembly ( 3 ) lead into a region lying radially inwardly with respect to a longitudinal axis of the electric machine, before the cooling medium passes into a region lying radially further outward.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the electric machine as an electronically commutated motor ( 1 ) with one inside the housing ( 5 ) accommodated electronic unit ( 2 ) for controlling the rotor-stator arrangement ( 3 ) is trained.

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the guide sections ( 18 ) are provided for the cooling medium such that the cooling medium at portions for cooling the electronic unit ( 2 ) and / or the rotor-stator arrangement ( 3 ) passes.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the inside of the housing ( 5 ) lying guide sections ( 18 ) are realized in the manner of a double mantle.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that on a drive side ( 9 ) of the electronically commutated motor ( 1 ) the wave ( 6 ) is present for a coupling with a driven element, wherein the conveying element ( 4 ) between the drive side ( 9 ) and the rotor-stator arrangement ( 3 ) is positioned.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying element ( 4 ) is designed such, regardless of its direction of rotation, to convey the cooling medium from the region lying radially further inwardly with respect to a longitudinal axis of the electric machine into a region located radially further outward.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying element ( 4 ) a disc-shaped basic body ( 4b ) with longitudinally directed webs ( 4a ) having.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conducting means ( 23 ) comprise a ring section concentric with the longitudinal axis of the motor.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conducting means ( 23 ) on the conveyor element ( 4 ) are present, in particular on the conveying element ( 4 ) are not releasably attached.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying element ( 4 ) from the drive side ( 9 ) of the electric machine viewed in front of a drive-side bearing assembly ( 7 ) the wave ( 6 ) is positioned.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying element ( 4 ) from a non-drive side ( 12 ) away at the shaft ( 6 ) is available.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that a lying in the interior of the electric machine end face ( 6a ) of one end of the shaft ( 6 ) spaced apart from the electronics unit ( 2 ) is positioned.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that a stator housing ( 16 ) for the stator of the rotor-stator arrangement ( 3 ), wherein the stator housing ( 16 ) a part of the housing ( 5 ) forms the electric machine and closed guide sections ( 18 ) for the cooling medium.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that an electronics housing ( 14 ) for the electronics unit ( 2 ) is provided, wherein the electronics housing ( 14 ) a part of the housing ( 5 ) forms the electric machine and closed guide sections ( 18 ) for the cooling medium.