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Die Erfindung betrifft einen Lüfter mit einem Innenstator und einem Außenrotor, welcher ein nach Art eines Topfes aus einem magnetisch leitenden Werkstoff ausgebildetes Rückschlussteil und ein Lüfterrad aufweist.
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Bei derartigen Lüftern ist der Außenrotor durch einen Luftspalt vom Innenstator getrennt und hat als Rückschlussteil z. B. eine als becherförmiges Trägerelement ausgebildete Rotorglocke aus magnetisch leitendem Werkstoff. Diese besteht beispielsweise aus tiefgezogenem Weicheisen und weist an ihrem Außenumfang ein Lüfterrad mit Lüfterflügeln auf. Am inneren Umfang der Rotorglocke ist ein Rotormagnet befestigt, der als Permanentmagnet ausgebildet ist und z. B. vierpolig magnetisiert sein kann. Darüber hinaus hat die Rotorglocke einen Boden mit einer zentralen Ausnehmung, welche über eine Nabe, welche in der Regel aus einer Druckgusslegierung ausgebildet ist, z. B. Zamak® oder dgl., mit einem oberen Ende einer Rotorwelle verbunden ist.
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Der Außenrotor derartiger Lüfter wird gebräuchlicherweise in mehreren Arbeitsschritten hergestellt, wobei zunächst die einzelnen Komponenten ausgebildet werden, d. h. die Rotorglocke, die Rotorwelle, die Nabe und das Lüfterrad. Diese Einzelkomponenten werden dann in einem oder mehreren, nachfolgenden Arbeitsschritten miteinander verbunden. Die Herstellung eines derartigen Außenrotors ist somit zeitaufwändig und kostenintensiv. Darüber hinaus kann ein derartiger Außenrotor in Arbeitsumgebungen mit vergleichsweise hohen Temperaturen problematisch sein, da insbesondere die Verbindung zwischen Nabe und Rotorwelle bei Temperaturen von mehr als 85°C aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten von Nabe und Rotorwelle instabil werden kann.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Lüfter mit einem Innenstator und einem Außenrotor bereit zu stellen, welcher auch bei vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen von mehr als 85°C betriebssicher und zuverlässig Anwendung finden kann. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Insbesondere wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch einen Lüfter mit einem Innenstator und einem Außenrotor gemäß Anspruch 1 gelöst. Hierbei kann durch eine Verwendung eines aus einem duroplastischen Werkstoff hergestellten Verbindungselements zwischen Rotorwelle und Rückschlussteil sowie einem aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellten Lüfterrad eine Anwendung des Lüfters auch bei vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen von mehr als 85°C ermöglicht werden, wobei auch die Verbindung zwischen Rotorwelle und Verbindungselement aufgrund von im Wesentlichen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten von Duroplast und Metall stabil und zuverlässig ausgebildet ist. Darüber hinaus können alle Einzelkomponenten des Außenrotors, d. h. Rotorwelle, Verbindungselement, Rückschlussteil und Lüfterrad in einem einzelnen Spritzgusswerkzeug und in einem einzigen Arbeitsschritt durch Kunststoffspritzen miteinander verbunden werden, sodass die Herstellung des Außenrotors beschleunigt und somit kostengünstiger ausgestaltet werden kann. Des Weiteren werden hierbei bevorzugt alle Einzelkomponenten des Außenrotors in dem einzelnen Spritzgusswerkzeug gefluchtet, sodass sich die Rundlaufgenauigkeit des Außenrotors ohne zusätzliche Nacharbeit zumindest verbessert.
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Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lüfters sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Radiallüfters mit einem Außenrotor gemäß der Erfindung,
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2 eine perspektivische Explosionsansicht des Radiallüfters von 1,
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3 eine Schnittansicht des Radiallüfters von 1 und 2, gesehen in Richtung von Pfeilen III-III von 1,
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4 eine perspektivische Ansicht einer Oberseite des Außenrotors von 1 bis 3,
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5 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Außenrotors von 1 bis 4,
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6 eine Schnittansicht des Außenrotors von 1 bis 5, gesehen in Richtung von Pfeilen VI-VI von 4,
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7 eine perspektivische Ansicht des Lüfterrads des Außenrotors von 1 bis 6,
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8 eine perspektivische Ansicht des Verbindungselements des Außenrotors von 1 bis 6,
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9 eine perspektivische Ansicht des Rückschlussteils des Außenrotors von 1 bis 6,
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10 eine perspektivische Ansicht der Rotorwelle des Außenrotors von 1 bis 6,
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11 eine perspektivische Ansicht eines Axiallüfters mit einem Außenrotor gemäß der Erfindung,
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12 eine perspektivische Explosionsansicht des Axiallüfters von 11,
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13 eine Schnittansicht des Axiallüfters von 11 und 12, gesehen in Richtung von Pfeilen XIII-XIII von 11,
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14 eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Außenrotors von 11 bis 13,
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15 eine Schnittansicht des Außenrotors von 11 bis 14,
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16 eine perspektivische Ansicht des Lüfterrads des Außenrotors von 11 bis 15,
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17 eine perspektivische Ansicht des Verbindungselements des Außenrotors von 11 bis 15,
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18 eine perspektivische Ansicht des Rückschlussteils des Außenrotors von 11 bis 15,
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19 eine perspektivische Ansicht der Rotorwelle des Außenrotors von 11 bis 15,
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20 eine Schnittansicht des gemäß einer alternativen Ausführungsform ausgebildeten Außenrotors von 1 bis 5, gesehen in Richtung von Pfeilen VI-VI von 4, und
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21 ein vergrößerter Ausschnitt XXI des Außenrotors von 20.
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In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links, rechts, oben und unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur und können in Abhängigkeit von einer jeweils gewählten Ausrichtung (Hochformat oder Querformat) von einer Zeichnungsfigur zur nächsten variieren. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
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1 zeigt einen beispielhaften Lüfter 100 mit einem Außenrotor 400 und einem Innenstator (230 in 2). Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Lüfter 100 nach Art eines Radiallüfters ausgebildet.
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Der Radiallüfter 100 weist ein bevorzugt zumindest bereichsweise aus Kunststoff, z. B. mittels Kunststoffspritzguss, ausgebildetes Lüftergehäuse 110 auf. Dieses besteht beispielhaft aus einem oberen (ersten) Gehäuseabschnitt 112 und einem unteren (zweiten) Gehäuseabschnitt 114. Am oberen und unteren Gehäuseabschnitt 112 bzw. 114 sind illustrativ Befestigungsglieder 131, 136 zur Befestigung des Lüftergehäuses 110 in bzw. an einem externen Objekt, z. B. in einem Automobil, vorgesehen.
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Der obere und untere Gehäuseabschnitt 112, 114 sind z. B. über zugeordnete Befestigungselemente 111 aneinander befestigt. Diese sind vorzugsweise zur Ausbildung einer Rastverbindung zwischen oberem und unterem Gehäuseabschnitt 112 bzw. 114 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich hierzu können der obere und untere Gehäuseabschnitt 112, 114 z. B. auch miteinander verschraubt, verklebt, verschweißt, vernietet usw. sein.
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Das Lüftergehäuse 110 bildet gemäß einer Ausführungsform einen mit einer Lufteintrittsöffnung 115 und einer Luftaustrittsöffnung 117 versehenen Druckraum 113 aus, welcher mit einer zumindest bereichsweise spiralförmigen Außenwand 119 versehen ist. In dem Druckraum 113 ist zumindest ein Lüfterrad 430 zur Erzeugung eines Luftstroms 198 derart angeordnet, dass die spiralförmige Außenwand 119 das Lüfterrad 430 zumindest abschnittsweise umschließt. Dieses ist um eine zugeordnete Drehachse 149 in eine vorgegebene Drehrichtung 199 drehbar und hat eine Vielzahl von Lüfterflügeln 480, von denen zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung beispielhaft nur fünf mit den Bezugszeichen 481, 482, 483, 484, 485 versehen sind. Die Drehachse 149 ist bevorzugt zumindest annähernd koaxial zur Lufteintrittsöffnung 115 und zumindest annähernd senkrecht zur Luftaustrittsöffnung 117 ausgerichtet. Die Lüfterflügel 481, 482, 483, 484, 485 des Lüfterrads 430 sind bevorzugt in Drehrichtung 199 gesehen gekrümmt, insbesondere vorwärts gekrümmt bzw. konvex ausgebildet, sodass der Radiallüfter 100 auch als „Trommelläufer” bezeichnet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Lüfterrad 430 aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet und mit einem Rückschlussteil 420 des Außenrotors 400 verbunden, welches nach Art eines Topfes aus einem magnetisch leitenden Werkstoff ausgebildet ist. Dieses Rückschlussteil 420 ist darüber hinaus mit einem aus einem duroplastischen Werkstoff ausgebildeten Verbindungselement 410 verbunden, welches seinerseits mit einer Rotorwelle (242 in 2) des Außenrotors 400 verbunden ist, wie bei 6 beschrieben. Diese Rotorwelle (242 in 2) ist um die Drehachse 149 in die vorgegebene Drehrichtung 199 drehbar im Lüftergehäuse 110 gelagert.
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2 zeigt den Radiallüfter 100 von 1 in Explosionsdarstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Montage. Hierzu ist im unteren Gehäuseabschnitt 114 gemäß einer Ausführungsform eine mit einem Lagerrohr 282 versehene Bodenwand 280 ausgebildet.
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In einem ersten Schritt wird eine z. B. mit elektronischen Bauteilen 275 bestückte Leiterplatte 270 bevorzugt zumindest im Wesentlichen zentriert auf dem Lagerrohr 282 angeordnet. Die elektronischen Bauteile 275 dienen z. B. zur Steuerung eines Antriebsmotors 120, der zum Antrieb des Lüfterrads 430 vorgesehen ist und hierzu einen mit einem Blechpaket 134 und einer Motorwicklung 132 versehenen Innenstator 230 sowie den mit einer Rotorwelle 242 versehenen Außenrotor 400 aufweist, dem das Lüfterrad 430 zugeordnet ist.
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In einem nächsten Schritt wird der Innenstator 230 auf dem Lagerrohr 282 über der Leiterplatte 270 angeordnet, wobei der Innenstator 230 z. B. an der Leiterplatte 270 befestigt wird und die Motorwicklung 132 z. B. elektrisch leitend mit der Leiterplatte 270 oder einem oder mehrerer der darauf angeordneten, elektronischen Bauteile 275 verbunden wird.
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In einem weiteren Schritt werden am Innenumfang (425 in 3) des Rückschlussteils 420 des Außenrotors 400 z. B. Permanentmagneten zum Zusammenwirken mit der Motorwicklung 132 angeordnet und befestigt, z. B. durch Einpressen. Die Permanentmagneten bilden hier illustrativ einen nach Art eines radial magnetisierten Magnetrings ausgebildeten Rotormagneten 249. Der mit dem Rotormagneten 249 versehene Außenrotor 400 wird über eine geeignete Lageranordnung (290 in 3) derart am Lagerrohr 282 gelagert, dass einerseits die Rotorwelle 242 im Lagerrohr 282 zumindest in die Drehrichtung 199 um die Drehachse 149 drehbar aufgenommen ist, und andererseits der Außenrotor 400 durch einen magnetischen Luftspalt vom Innenstator 230 getrennt ist und im Betrieb des Lüfters 100 mit dem Innenstator 230 zusammenwirken kann.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Rotormagnet 249 dem Außenrotor 400 zugeordnet ist bzw. Bestandteil des Außenrotors 400 ist. Dennoch wird nachfolgend mit Ausnahme von 3 zwecks Vereinfachung der Beschreibung und teilweise auch der Zeichnungen auf eine weitere Beschreibung bzw. Abbildung dieses Rotormagneten 249 bei der Illustration bzw. Beschreibung des Außenrotors 400 verzichtet.
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In einem abschließenden Schritt wird dann der obere Gehäuseabschnitt 112 auf den unteren Gehäuseabschnitt 114 aufgesetzt und über die Befestigungselemente 111 an diesem befestigt.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Aufbau und Funktionalität sowie Zusammenbau des bevorzugt elektronisch kommutierten Motors 120 sowie die Funktionalität des Radiallüfters 100 dem Fachmann hinreichend bekannt sind. Deshalb wird hier zwecks Einfachheit und Knappheit der Beschreibung auf eine weitere Beschreibung hiervon verzichtet. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Montageschritte lediglich beispielhaften Charakter haben und nicht als notwendige Einschränkung der Erfindung zu verstehen sind. Vielmehr ist auch eine andere Abfolge der Schritte möglich, z. B. kann zunächst der Rotormagnet 249 im Rückschlussteil 420 befestigt werden, dann der Innenstator 230 an der Leiterplatte 270, dann der Innenstator 230 mit der Leiterplatte 270 am Lagerrohr 282 und abschließend die Rotorwelle 242 im Lagerrohr 282 usw.
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3 zeigt den mit dem Lüftergehäuse 110 versehenen Radiallüfter 100 von 1 und 2, welcher den Innenstator 230 und den Außenrotor 400 aufweist. 3 verdeutlicht die Anordnung der Leiterplatte 270 am Lagerrohr 282 des mit der Bodenwand 280 versehenen, unteren Gehäuseabschnitts 114, sowie eine beispielhaft mit Wälzlagern ausgebildete Lageranordnung 290, in welcher die Rotorwelle 242 drehbar gelagert ist. Darüber hinaus verdeutlicht 3 die Befestigung des Verbindungselements 410 an einem Befestigungsabschnitt 248 der Rotorwelle 242, die Motorwicklung 132 und das Blechpaket 134 des Innenstators 230, sowie die Anordnung des Rotormagneten 249 am Innenumfang 425 des mit dem Lüfterrad 430 verbundenen Rückschlussteils 420.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das mit der Mehrzahl von Lüfterflügeln 480 versehene Lüfterrad 430 zumindest abschnittsweise am Außenumfang 423 des Rückschlussteils 420 fixiert. Hierbei ist die Mehrzahl von Lüfterflügeln 480 vorzugsweise am äußeren Rand eines ringförmigen Trägers 432 angeordnet, dessen innerer Rand mit dem Rückschlussteil 420 verbunden ist. Darüber hinaus ist im Bereich des inneren Rands des ringförmigen Trägers 432 bevorzugt ein ringförmiger Abschnitt 435 ausgebildet, der den Außenumfang 423 des Rückschlussteils 420 ringförmig umgreift und in dem mindestens eine Auswuchttasche 440 angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, eine Auswuchtung des Lüfterrads 430 zu ermöglichen.
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4 zeigt den Außenrotor 400 des Radiallüfters 100 von 1 bis 3, welcher das Verbindungselement 410, das Rückschlussteil 420, das Lüfterrad 430 und die hier von dem Rückschlussteil 420 und dem Lüfterrad 430 verdeckte Rotorwelle 242 aufweist, vgl. 5. 4 verdeutlicht die Verbindung des Rückschlussteils 420 mit dem Verbindungselement 410 und dem ringförmigen Träger 432 des Lüfterrads 430.
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An dem ringförmigen Träger 432 sind gemäß einer Ausführungsform untere axiale Enden der gekrümmten Lüfterflügel 481, 482, 483, 484, 485 befestigt, bevorzugt angeformt. Deren gegenüberliegende axiale Enden sind vorzugsweise an einem ringförmigen Halteelement 434 befestigt, bevorzugt angeformt, und über dieses miteinander verbunden. Hierbei sind die Lüfterflügel 481, 482, 483, 484, 485 derart zwischen dem ringförmigen Träger 432 und dem ringförmigen Halteelement 434 angeordnet, dass diese eine vorgegebene, radiale Beabstandung zum Außenumfang 423 des Rückschlussteils 420 aufweisen.
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5 zeigt den Außenrotor 400 des Radiallüfters 100 von 1 bis 4 mit der am Verbindungselement 410 befestigten Rotorwelle 242, dem am Verbindungselement 410 befestigten Rückschlussteil 420 und dem an diesem befestigten Lüfterrad 430. 5 verdeutlicht die Anordnung der Mehrzahl von Lüfterflügeln 480 am äußeren Rand des ringförmigen Trägers 432 sowie die Anordnung der mindestens einen Auswuchttasche 440 im Bereich des inneren Rands des ringförmigen Trägers 432. Zwecks Einfachheit der Zeichnung sind in 5 lediglich drei von acht beispielhaft illustrierten Auswuchttaschen 440 mit den Bezugszeichen 441, 442, 443 gekennzeichnet.
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6 zeigt den mit der Rotorwelle 242, dem Verbindungselement 410, dem Rückschlussteil 420 und dem Lüfterrad 430 versehenen Außenrotor 400 des Radiallüfters 100 von 1 bis 3. 6 verdeutlicht einen beispielhaften radialen Abstand d zwischen jedem der Mehrzahl von Lüfterflügeln 480 des Lüfterrads 430 und dem Außenumfang 423 des Rückschlussteils 420.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Rückschlussteil 420 einen Bodenabschnitt 422 mit mindestens einer durch einen ringförmigen Kragen 427 begrenzten Öffnung 426 und einen mit dem Bodenabschnitt 422 verbundenen Wandabschnitt 429 auf. Der Wandabschnitt 429 bildet den Außenumfang 423 und den Innenumfang 425, sowie ein freies Ende 428 aus.
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Der ringförmige Kragen 427 des Rückschlussteils 420 ist mit dem Verbindungselement 410 verbunden. Darüber hinaus ist das Verbindungselement 410 an dem Befestigungsabschnitt 248 der Rotorwelle 242 befestigt. Hierbei ist das Verbindungselement 410 bevorzugt als einstückiges Spritzgussteil aus einem duroplastischen Werkstoff ausgebildet und durch Kunststoffspritzen an den ringförmigen Kragen 427 und/oder die Rotorwelle 242 angeformt. Alternativ hierzu kann das Verbindungselement 410 eine erste Aufnahme 412 zur Aufnahme der Rotorwelle 242 bzw. von deren Befestigungsabschnitt 248 und/oder eine zweite Aufnahme 414 zur Aufnahme des Rückschlussteils 420 bzw. von dessen ringförmigem Kragen 427 aufweisen. In diesem Fall kann die Rotorwelle 242 über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der ersten Aufnahme 412 befestigt sein und das Rückschlussteil 420 kann über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der zweiten Aufnahme 414 befestigt sein.
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Das freie Ende 428 des Rückschlussteils 420 ist mit dem Lüfterrad 430 verbunden. Hierbei ist das Lüfterrad 430 bevorzugt als einstückiges Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet und durch Kunststoffspritzen an das freie Ende 428 angeformt. Bevorzugt bildet das Lüfterrad 430 hierbei im Bereich des inneren Rands des ringförmigen Trägers 432 den ringförmigen Abschnitt 435 aus, welcher vorzugsweise an den Außenumfang 423 des Rückschlussteils 420 angeformt ist und diesen zumindest abschnittsweise ringförmig umgreift, wobei in dem ringförmigen Abschnitt 235 die Auswuchttaschen 440 ausgebildet sind. Alternativ hierzu kann das Lüfterrad 430 bzw. der ringförmige Abschnitt 435 eine dritte Aufnahme 438 zur Aufnahme des freien Endes 428 des Rückschlussteils 420 aufweisen. In diesem Fall kann das Rückschlussteil 420 über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der dritten Aufnahme 438 befestigt sein.
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Es wird darauf hingewiesen, dass gemäß obiger Beschreibung unterschiedliche Herstellungsverfahren des Außenrotors 400 möglich sind. Dennoch wird der Außenrotor 400 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einem einzelnen Arbeitsschritt hergestellt. Hierzu werden zunächst das Rückschlussteil 420 und die Rotorwelle 242 in einem entsprechenden Spritzgusswerkzeug fixiert. Dann werden das Verbindungselement 410 und das Lüfterrad 430 durch Kunststoffspritzen an die Rotorwelle 242 und das Rückschlussteil 420 angeformt.
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7 zeigt das beispielhaft mit der Aufnahme 438 versehene Lüfterrad 430 von 1 bis 6 zur Verdeutlichung des ringförmigen Abschnitts 435 sowie der gekrümmten Ausbildung der Mehrzahl von Lüfterflügeln 480.
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8 zeigt das beispielhaft mit den Aufnahmen 412, 414 versehene Verbindungselement 410 von 1 bis 6. Gemäß einer Ausführungsform ist im Bereich der Aufnahme 412 eine Mehrzahl von Verstärkungsstreben 488 ausgebildet.
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9 zeigt das mit dem Bodenabschnitt 422 und dem Wandabschnitt 429 versehene Rückschlussteil 420 von 1 bis 6. 9 verdeutlicht die durch den ringförmigen Kragen 427 begrenzte Öffnung 426 im Bodenabschnitt 422 sowie das freie Ende 428 des Wandabschnitts 429.
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10 zeigt die Rotorwelle 242 von 1 bis 6 zur Verdeutlichung des Befestigungsabschnitts 248.
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11 zeigt einen beispielhaften Lüfter 1000 mit einem Außenrotor 4000 und einem Innenstator (2300 in 12). Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist der Lüfter 1000 nach Art eines Axiallüfters ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Lüftertypen Anwendung finden können bzw. entsprechend aufgebaut werden können, z. B. Diagonallüfter.
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Der Axiallüfter 1000 weist ein bevorzugt zumindest bereichsweise aus Kunststoff, z. B. mittels Kunststoffspritzen, ausgebildetes Lüftergehäuse 1100 auf. Dieses weist illustrativ Befestigungsglieder 1310, 1330, 1350, 1360 zur Befestigung des Lüftergehäuses 1100 in bzw. an einem externen Objekt, z. B. in einem Automobil, auf.
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Das Lüftergehäuse 1100 weist eine Außenwand 1190 auf und bildet gemäß einer Ausführungsform eine Lufteintrittsöffnung 1150 und eine Luftaustrittsöffnung 1170 aus. In dem Lüftergehäuse 1100 ist zumindest ein Lüfterrad 4300 zur Erzeugung eines Luftstroms 1980 angeordnet. Dieses ist um eine zugeordnete Drehachse 1490 in eine vorgegebene Drehrichtung 1990 drehbar und hat eine Mehrzahl von Lüfterflügeln 4800, die mit den Bezugszeichen 4810, 4820, 4830, 4840, 4850 gekennzeichnet sind. Die Drehachse 1490 ist bevorzugt zumindest annähernd koaxial zur Lufteintrittsöffnung 1150 und Luftaustrittsöffnung 1170 ausgerichtet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Lüfterrad 4300 aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet und mit einem Rückschlussteil 4200 des Außenrotors 4000 verbunden, welches nach Art eines Topfes aus einem magnetisch leitenden Werkstoff ausgebildet ist. Dieses Rückschlussteil 4200 ist darüber hinaus mit einem aus einem duroplastischen Werkstoff ausgebildeten Verbindungselement 4100 verbunden, welches seinerseits mit einer Rotorwelle (2420 in 13) des Außenrotors 4000 verbunden ist, wie bei 15 beschrieben. Diese Rotorwelle (2420 in 12) ist um die Drehachse 1490 in eine vorgegebene Drehrichtung 1990 drehbar im Lüftergehäuse 1100 gelagert.
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12 zeigt den Axiallüfter 1000 von 11 in Explosionsdarstellung zur Verdeutlichung einer beispielhaften Montage. Hierzu ist im Lüftergehäuse 1100 gemäß einer Ausführungsform ein mit einem Lagerrohr 2820 versehener Flansch 2800 vorgesehen, der über eine Vielzahl von Haltestegen 2840 an der Außenwand 1190 des Lüftergehäuses 110 gehalten wird.
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In einem ersten Schritt wird eine z. B. mit elektronischen Bauteilen 2750 bestückte Leiterplatte 2700 bevorzugt zumindest im Wesentlichen zentriert auf dem Lagerrohr 2820 angeordnet. Die elektronischen Bauteile 2750 dienen z. B. zur Steuerung eines Antriebsmotors 1200, der zum Antrieb des Lüfterrads 4300 vorgesehen ist und hierzu einen mit einem Blechpaket 1340 und einer Motorwicklung 1320 versehenen Innenstator 2300 sowie den mit einer Rotorwelle (2420 in 13) versehenen Außenrotor 4000 aufweist, dem das Lüfterrad 4300 zugeordnet ist.
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In einem nächsten Schritt wird der Innenstator 2300 auf dem Lagerrohr 2820 über der Leiterplatte 2700 angeordnet, wobei der Innenstator 2300 z. B. an der Leiterplatte 2700 befestigt wird und die Motorwicklung 1320 z. B. elektrisch leitend mit der Leiterplatte 2700 oder einem oder mehrerer der darauf angeordneten, elektronischen Bauteile 2750 verbunden wird.
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In einem weiteren Schritt werden am Innenumfang (4250 in 13) des Rückschlussteils 4200 des Außenrotors 4000 z. B. Permanentmagneten zum Zusammenwirken mit der Motorwicklung 1320 angeordnet und befestigt, z. B. durch Einpressen. Die Permanentmagneten bilden hier illustrativ einen nach Art eines radial magnetisierten Magnetrings ausgebildeten Rotormagneten 2490. Der mit dem Rotormagneten 2490 versehene Außenrotor 4000 wird über eine geeignete Lageranordnung (2900 in 13) derart am Lagerrohr 2820 gelagert, dass einerseits die Rotorwelle (2420 in 13) im Lagerrohr 2820 zumindest in die Drehrichtung 1990 um die Drehachse 1490 drehbar aufgenommen ist, und andererseits der Außenrotor 4000 durch einen magnetischen Luftspalt vom Innenstator 2300 getrennt ist und im Betrieb des Lüfters 1000 mit dem Innenstator 2300 zusammenwirken kann.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Rotormagnet 2490 dem Außenrotor 4000 zugeordnet ist bzw. Bestandteil des Außenrotors 4000 ist. Dennoch wird nachfolgend mit Ausnahme von 13 zwecks Vereinfachung der Beschreibung und teilweise auch der Zeichnungen auf eine weitere Beschreibung bzw. Abbildung dieses Rotormagneten 2490 bei der Illustration bzw. Beschreibung des Außenrotors 4000 verzichtet.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Aufbau und Funktionalität sowie Zusammenbau eines bevorzugt elektronisch kommutierten Motors 1200 sowie die Funktionalität eines Axiallüfters 1000 dem Fachmann hinreichend bekannt sind. Deshalb wird hier zwecks Einfachheit und Knappheit der Beschreibung auf eine weitere Beschreibung hiervon verzichtet. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Montageschritte vorteilhaften Charakter haben. Es ist aber auch eine andere Abfolge der Schritte möglich, z. B. kann zunächst der Rotormagnet 2490 im Rückschlussteil 4200 befestigt werden, dann der Innenstator 2300 an der Leiterplatte 2700, usw.
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13 zeigt den mit dem Lüftergehäuse 1100 versehenen Axiallüfter 1000 von 11 und 12, welcher den Innenstator 2300 und den Außenrotor 4000 aufweist. 13 verdeutlicht die Anordnung der Leiterplatte 2700 am Lagerrohr 2820 des mit dem Flansch 2800 versehenen Lüftergehäuses 1100, sowie eine beispielhaft mit Wälzlagern ausgebildete Lageranordnung 2900, in welcher eine Rotorwelle 2420 des Außenrotors 4000 drehbar gelagert ist. Darüber hinaus verdeutlicht 13 die Befestigung des Verbindungselements 4100 an einem Befestigungsabschnitt 2480 der Rotorwelle 2420, die Motorwicklung 1320 und das Blechpaket 1340 des Innenstators 2300, sowie die Anordnung des Rotormagneten 2490 am Innenumfang 4250 des mit dem Lüfterrad 4300 verbundenen Rückschlussteils 4200.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das mit der Mehrzahl von Lüfterflügeln 4800 versehene Lüfterrad 4300 zumindest abschnittsweise am Außenumfang 4230 des Rückschlussteils 4200 angeordnet. Hierbei ist die Mehrzahl von Lüfterflügeln 4800 vorzugsweise an einem ringförmigen Abschnitt 4320 angeordnet, der den Außenumfang 4230 des Rückschlussteils 4200 bevorzugt zumindest abschnittsweise ringförmig umgreift und in dem mindestens eine Auswuchttasche 4400 angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, eine Auswuchtung des Lüfterrads 4300 zu ermöglichen.
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14 zeigt den Außenrotor 4000 des Radiallüfters 1000 von 11 bis 13, welcher das Verbindungselement 4100, das Rückschlussteil 4200, das Lüfterrad 4300 und die Rotorwelle 2420 aufweist. 14 verdeutlicht die Verbindung des Rückschlussteils 4200 und der Rotorwelle 2420 mit dem Verbindungselement 4100 sowie die Anordnung der Mehrzahl von Lüfterflügeln 4800 am ringförmigen Abschnitt 4320, an welchem die mindestens einen Auswuchttasche 4400 angeordnet ist. Zwecks Einfachheit der Zeichnung sind in 14 lediglich drei von vierzehn beispielhaft illustrierten Auswuchttaschen 4400 mit den Bezugszeichen 4410, 4420, 4430 gekennzeichnet.
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15 zeigt den mit der Rotorwelle 2420, dem Verbindungselement 4100, dem Rückschlussteil 4200 und dem Lüfterrad 4300 versehenen Außenrotor 4000 des Radiallüfters 1000 von 11 bis 14. 15 verdeutlicht die am ringförmigen Abschnitt 4320 des Lüfterrads 4300 ausgebildete Mehrzahl von Lüfterflügeln 4800.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Rückschlussteil 4200 einen Bodenabschnitt 4220 auf, welcher eine etwa zentrale Öffnung 4290, die einen ringförmigen Kragen 4270 ausbildet, und eine Mehrzahl von exzentrischen Öffnungen 4260 aufweist. Die Mehrzahl von exzentrischen Öffnungen 4260 umfasst zumindest eine erste und eine zweite exzentrische Öffnung 4262 bzw. 4268. Darüber hinaus weist das Rückschlussteil 4200 einen mit dem Bodenabschnitt 4220 verbundenen Wandabschnitt 4900 auf. Dieser bildet den Außenumfang 4230 und den Innenumfang 4250, sowie ein freies Ende 4280 aus.
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Der ringförmige Kragen 4270 des Rückschlussteils 4200 ist mit dem Verbindungselement 4100 verbunden. Darüber hinaus ist das Verbindungselement 4100 an dem Befestigungsabschnitt 2480 der Rotorwelle 2420 befestigt. Hierbei ist das Verbindungselement 4100 bevorzugt als Spritzgussteil aus einem duroplastischen Werkstoff ausgebildet und durch Kunststoffspritzen an den ringförmigen Kragen 4270 und/oder die Rotorwelle 2420 angeformt. Alternativ hierzu kann das Verbindungselement 4100 eine erste Aufnahme 4120 zur Aufnahme der Rotorwelle 2420 bzw. von deren Befestigungsabschnitt 2480 und/oder eine zweite Aufnahme 4140 zur Aufnahme des Rückschlussteils 4200 bzw. von dessen ringförmigem Kragen 4270 aufweisen. In diesem Fall kann die Rotorwelle 2420 über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der ersten Aufnahme 4120 befestigt sein und das Rückschlussteil 4200 kann über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der zweiten Aufnahme 4140 befestigt sein.
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Das freie Ende 4280 des Rückschlussteils 4200 ist mit dem Lüfterrad 4300 verbunden, welches darüber hinaus gemäß einer Ausführungsform zumindest in die exzentrischen Öffnungen 4262, 4268 eingreift und somit an diesen gehalten wird. Hierbei ist das Lüfterrad 4300 bevorzugt als Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet und durch Kunststoffspritzen an das freie Ende 4280 und die exzentrischen Öffnungen 4262, 4268 angeformt. Bevorzugt bildet das Lüfterrad 4300 hierbei den ringförmigen Abschnitt 4320 aus, welcher vorzugsweise an den Außenumfang 4230 des Rückschlussteils 4200 angeformt ist und diesen zumindest abschnittsweise ringförmig umgreift, wobei in dem ringförmigen Abschnitt 4320 die Auswuchttaschen 4400 von 14 ausgebildet sind. Darüber hinaus bildet das Lüfterrad 4300 hierbei bevorzugt Halteglieder 4999 und Haltenuten 4340 im Bereich der exzentrischen Öffnungen 4260 aus. Alternativ hierzu kann das Lüfterrad 4300 bzw. der ringförmige Abschnitt 4320 eine dritte Aufnahme 4380 zur Aufnahme des freien Endes 4280 des Rückschlussteils 4200 aufweisen. In diesem Fall kann das Rückschlussteil 4200 über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der dritten Aufnahme 4380 bzw. am Außenumfang 4230 des Rückschlussteils 4200 befestigt sein.
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Es wird darauf hingewiesen, dass gemäß obiger Beschreibung unterschiedliche Herstellungsverfahren des Außenrotors 4000 möglich sind. Dennoch wird der Außenrotor 4000 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einem einzelnen Arbeitsschritt hergestellt. Hierzu werden zunächst das Rückschlussteil 4200 und die Rotorwelle 2420 in einem entsprechenden Spritzgusswerkzeug fixiert. Dann werden das Verbindungselement 4100 und das Lüfterrad 4300 durch Kunststoffspritzen an die Rotorwelle 2420 und das Rückschlussteil 4200 angeformt.
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16 zeigt das beispielhaft mit den Haltegliedern 4999 versehene Lüfterrad 4300 von 11 bis 15 zur Verdeutlichung des ringförmigen Abschnitts 4320 sowie der Ausbildung der Mehrzahl von Lüfterflügeln 4800.
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17 zeigt das beispielhaft mit den Aufnahmen 4120, 4140 versehene Verbindungselement 4100 von 11 bis 15. Gemäß einer Ausführungsform ist im Bereich der Aufnahme 4140 mindestens ein Fixierglied 4880 ausgebildet.
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18 zeigt das mit dem Bodenabschnitt 4220 und dem Wandabschnitt 4900 versehene Rückschlussteil 4200 von 11 bis 15. 18 verdeutlicht die durch den ringförmigen Kragen 4270 begrenzte Öffnung 4290 sowie die exzentrischen Öffnungen 4260 im Bodenabschnitt 4220 und das freie Ende 4280 des Wandabschnitts 4900.
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Gemäß einer Ausführungsform sind an der Öffnung 4290 ein oder mehrere Aussparungen 4990 ausgebildet. Diese dienen zur Aufnahme des bzw. der Fixierglieder 4880 von 17.
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19 zeigt die Rotorwelle 2420 von 13 bis 15 zur Verdeutlichung des Befestigungsabschnitts 2480.
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20 zeigt einen gemäß einer alternativen Ausführungsform ausgebildeten Außenrotor 2000 des Radiallüfters 100 von 1 bis 3, der die mit dem Befestigungsabschnitt 248 versehene Rotorwelle 242 und das mit der Mehrzahl von Lüfterflügeln 480 versehene Lüfterrad 430 von 1 bis 3 aufweist. Der Außenrotor 2000 weist ein Verbindungselement 2410 und ein mit einem Außenumfang 2423 versehenes Rückschlussteil 2400 auf, die gemäß der alternativen Ausführungsform ausgebildet sind.
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Das Rückschlussteil 2400 weist bevorzugt einen Bodenabschnitt 2422 mit mindestens einer durch einen ringförmigen Kragen 2427 begrenzten Öffnung 2426 und einen mit dem Bodenabschnitt 2422 verbundenen Wandabschnitt 2429 auf. Der Wandabschnitt 2429 bildet den Außenumfang 2423 und einen Innenumfang 2425, sowie ein freies Ende 2428 aus.
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Der ringförmige Kragen 2427 des Rückschlussteils 2400 ist mit dem Verbindungselement 2410 verbunden. Darüber hinaus ist das Verbindungselement 2410 an dem Befestigungsabschnitt 248 der Rotorwelle 242 befestigt. Hierbei ist das Verbindungselement 2410 gemäß der alternativen Ausführungsform nach Art eines bevorzugt einstückigen Presslings aus einem duroplastischen Werkstoff ausgebildet, der nach einer entsprechenden Erwärmung auf den ringförmigen Kragen 2427 und den Befestigungsabschnitt 248 aufgepresst wird. Hierdurch wird eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement 2410, dem ringförmigen Kragen 2427 und dem Befestigungsabschnitt 248 hergestellt, die bevorzugt nicht zerstörungsfrei trennbar ist. Um hierbei insbesondere die Verbindung zwischen dem Verbindungselement 2410 und dem Befestigungsabschnitt 248 zu verstärken, weist dieser bevorzugt ein gerändeltes axiales Ende 2499 auf.
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Das freie Ende 2428 des Rückschlussteils 2400 ist mit dem Lüfterrad 430 verbunden. Hierbei ist das Lüfterrad 430 wie bei 6 beschrieben bevorzugt als einstückiges Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Werkstoff ausgebildet und durch Kunststoffspritzen an das freie Ende 2428 angeformt. Bevorzugt bildet das Lüfterrad 430 hierbei einen ringförmigen Träger 2432 aus, welcher vorzugsweise an den Außenumfang 2423 des Rückschlussteils 2400 angeformt ist und diesen zumindest abschnittsweise ringförmig umgreift. Alternativ hierzu kann das Lüfterrad 430 bzw. der ringförmige Träger 2432 die Aufnahme 438 zur Aufnahme des freien Endes 2428 des Rückschlussteils 2400 aufweisen. In diesem Fall kann das Rückschlussteil 2400 über eine Kleb-, Press- und/oder Schweißverbindung in der Aufnahme 438 befestigt sein. Darüber hinaus kann der ringförmige Träger 2432 dazu ausgebildet sein, den ringförmigen Abschnitt 235 mit den Auswuchttaschen 440 von 6 aufzuweisen.
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21 zeigt den Ausschnitt XXI von 20 zur Verdeutlichung des am Befestigungsabschnitt 248 der Rotorwelle 242 ausgebildeten, gerändelten axialen Endes 2499.
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Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
