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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Lüfter, Lüfterhaube, Motorgehäuse, aufweisend Gehäuseteil, Flanschteil und Statorgehäuse.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor ein Motorgehäuse aufweist und als Verlustleistung Wärme erzeugt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor effektiv zu kühlen, wobei die Geräuschemission verringert sein soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor mit Lüfter, Lüfterhaube, Motorgehäuse, aufweisend Gehäuseteil, Flanschteil und Statorgehäuse, sind, dass der vom Lüfter geförderte Luftstrom zwischen Lüfterhaube und Motorgehäuse austritt, insbesondere axial gerichtet austritt und/oder derart gerichtet austritt, dass er zumindest teilweise entlang des Motorgehäuses weiterströmt,
die Berandung des Lüfters im Bereich der Austrittsöffnung
- – bei unterschiedlichen Umfangswinkelpositionen unterschiedlich axiale Positionswerte aufweist
- – und/oder in Umfangsrichtung voneinander beabstandete axial gerichtete Vertiefungen aufweist,
insbesondere wobei die axiale Richtung der Rotorwellenachse des Elektromotors entspricht.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Geräuschemission verringerbar ist infolge des Eulenflügeleffekts. Denn die Vertiefungen erstrecken sich im Wesentlichen axial. Somit ist die Abrisskante gekrümmt und nicht geradlinig ausgeführt. Dies bewirkt einen Eulenflügeleffekt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Vertiefungen gerundet ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Geräuschemission verringerbar ist, insbesondere durch Wahl geeigneter Rundungen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Abstand in Umfangsrichtung benachbarter Vertiefungen in Umfangsrichtung weniger als ein Drittel der in Umfangsrichtung gemessenen Breite zumindest einer der beiden benachbarten Vertiefungen. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst geringe Beabstandung der Vertiefungen erreichbar ist und somit geringe Geräuschemissionen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuseteil axial zwischen Lüfter und Flanschteil angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuseteil vom Lüfter beabstandet ist und direkt verbunden mit dem Flanschteil verbunden ist. Somit ist über das Gehäuseteil die Verlustwärme eines vom Gehäuseteil umgebenen Winkelsensors abführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Flanschteil axial zwischen Gehäuseteil und Statorgehäuse angeordnet,
insbesondere wobei das Flanschteil ein Lager der Rotorwelle aufnimmt und/oder wobei das Flanschteil mit dem Statorgehäuse und/oder mit dem Gehäuseteil verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass im fanschteil ein Lager der Rotorwelle aufgenommen ist und somit das Flanschteil als Zwischenteil, insbesondere Adapter, zwischen Gehäuseteil und Statorgehäuse verwendbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuseteil einen Grundkörper auf, dessen insbesondere in zumindest einer Umfangswinkelposition oder in allen Umfangswinkelpositionen bestimmter, größter Durchmesser mit zunehmendem axialen Abstand vom Lüfter zunimmt, insbesondere monoton oder streng monoton zunimmt,
insbesondere wobei der Durchmesser eine glatte Funktion des axialen Abstandes ist,
insbesondere wobei die glatte Funktion eine Zugdreieckkontur ist,
insbesondere wobei der Lüfter ein Axiallüfter ist und axial beabstandet ist vom Grundkörper. Von Vorteil ist dabei, dass ein möglichst geringer Staudruck beim Fördern des Luftstromes entsteht, obwohl der Luftstrom in sich in axialer Richtung verengende Kanäle geführt wird, die durch je zwei Kühlrippen, die Lüfterhaube und den Grundkörper begrenzt sind. Der Strömungswiderstand ist durch die Funktion klein haltbar.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung ist der Lüfter ein Diagonallüfter und der Grundkörper kegelförmig,
insbesondere wobei der konusförmige Grundkörper einen Öffnungswinkel zwischen 80° und 100° aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass der vom Diagonallüfter geförderte Luftstrom keinen wesentlichen Drall aufweist und somit laminar aus dem Zwischenraum zwischen Lüfterhaube und Motorgehäuse ausströmt, wodurch der Eulenflügeleffekt besonders wirksam ist und die Geräuschemission verringert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Grundkörper Kühlrippen angeformt, deren in Umfangsrichtung bestimmte Wandstärke mindestens zehnmal geringer ist als in axialer Richtung und in Umfangsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass Wärme vom Innenraum an die Umgebung mit geringem Wärmeübergangswiderstand ableitbar ist. Außerdem ist der Drall insbesondere eines von einem Axiallüfter geförderten Luftstroms verringerbar oder vernichtbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Kühlrippen keinen Schrägungswinkel auf
und/oder
die Kühlrippen sind in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist, der Drall verhindert wird oder verringert wird und die Lüfterhaube entsprechend einfach herstellbar ist, da die Abstände der Vertiefungen am axialen Ende der Lüfterhaube auf die Kühlrippenabstände abstimmbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht der Abstand zweier Kühlrippen in Umfangsrichtung dem Abstand zweier in Umfangsrichtung benachbarter Vertiefungen in Umfangsrichtung,
oder dass der Abstand zweier Kühlrippen in Umfangsrichtung einem ganzzahligen Vielfachenden des Abstands zweier in Umfangsrichtung benachbarter Vertiefungen in Umfangsrichtung entspricht
oder dass das ganzzahlige Vielfache des Abstandes zweier Kühlrippen in Umfangsrichtung dem Abstand zweier in Umfangsrichtung benachbarter Vertiefungen in Umfangsrichtung entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlkanäle einen laminaren Luftstrom erzeugen, der dann mittels der Vertiefungen, also mittels des Eulenflügeleffekts, geräuscharm ausströmt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lüfterhaube ein Kunststoffspritzgussteil, insbesondere ein schwingungsdämpfendes Kunststoffspritzgussteil,
insbesondere wobei das Gehäuseteil aus Aluminium gefertigt ist, insbesondere als Aluminiumspritzgussteil,
insbesondere wobei das Flanschteil aus Metall gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und Wärme mittels Metall effektiv abtransportierbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lüfter von der Lüfterhaube aufgenommen und der Lüfter mit der Lüfterhaube verbunden, insbesondere schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung und sicheres Halten des Lüfters erreichbar ist. Die Lüfterhaube wird am Motorgehäuse befestigt. Somit ist auch die Beabstandung zwischen Lüfter und Gehäuseteil mittels der Lüfterhaube festlegbar.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Elektromotor mit Lüfter und Lüfterhaube 2 in Schrägansicht und mit derart angeschnittener Lüfterhaube 2 gezeigt, dass ein von der Lüfterhaube 2 umgebenes Gehäuseteil (1, 4) zumindest teilweise sichtbar ist.
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In der 2 ist die Lüfterhaube 2 in Schrägansicht gezeigt.
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In der 3 ist der Grundkörper 1 des Gehäuseteils (1, 4) des Lüfters in Schrägansicht gezeigt.
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In der 4 ist der Grundkörper 1 des Gehäuseteils (1, 4) in Seitenansicht gezeigt.
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In der 5 ist das Gehäuseteil (1, 4) in Schrägansicht gezeigt.
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In der 6 ist ein alternatives Gehäuseteil (60, 61, 62) gezeigt, das bei Ausführung des Lüfters als Diagonallüfter anstatt Axiallüfter vorteilhaft ist.
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Wie in den 1 bis 5 gezeigt, weist der Elektromotor ein Statorgehäuse 6 auf, das den Stator des Elektromotors umgibt, und ein mit dem Statorgehäuse 6 an dessen erstem axialen Endberiech verbundenes Flanschteil 5 sowie ein mit dem Statorgehäuse 6 an dessen erstem axialen Endberiech verbundenes Flanschteil 8 auf.
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Die Flanschteile 5 und 8 nehmen Lager der Rotorwelle des Elektromotors auf. Am der ersten axialen Endbereich der Rotorwelle ist diese drehfest verbunden mit dem Rotor eines Winkelsensors. Der Stator des Winkelsensors ist drehfest mit dem Flanschteil 5 verbunden und von dem Gehäuseteil (1, 4) gehäusebildend umgeben. Das Gehäuseteil (1, 4) ist verbunden, insbesondere schraubverbunden, mit dem Flanschteil 5. Somit ist das Flanschteil 5 axial zwischen dem Gehäuseteil (1, 4) und dem Statorgehäuse 6 angeordnet. Am zweiten axialen Endbereich der Rotorwelle ist eine anzutreibende Vorrichtung verbindbar.
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Axial vom Gehäuseteil (1, 4) beabstandet ist ein Lüfter 9 angeordnet, der vorzugsweise als Axiallüfter ausgeführt ist.
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Dabei ist der Lüfter 9 an einer Lüfterhaube 2 befestigt, insbesondere also von der Lüfterhaube 2 gehalten, die mit dem Flanschteil 5 und/oder dem Statorgehäuse 6 verbunden ist.
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Somit ist zwar das Gehäuseteil (1,4) axial zwischen Lüfter 9 und Flanschteil 5 angeordnet, jedoch ist der Lüfter 9 axial beabstandet vom Gehäuseteil (1, 4).
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Der Lüfter 9 weist eine drehbar gelagerte Nabe auf, an deren radial äußerem Umfang Lüfterflügel angeordnet sind, welche einen Luftstrom in axialer Richtung fördern, wobei dieser geförderte Luftstrom zunächst einen Drall aufweist, insbesondere also einen nicht verschwindenden Drehimpuls in Umfangsrichtung. Die Nabe selbst fördert keinen Luftstrom.
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Daher weist das Gehäuseteil (1, 4) stirnseitig, also auf seiner dem Lüfter 9 zugewandten Stirnseite einen abgeflachten Bereich 50 auf, welcher als eine der Lüfternabenfläche entsprechende Stirnfläche 50 des Grundkörpers 1 fungiert.
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Der Grundkörper 1 weist einen mit von diesem Beriech 50 zunehmendem axialen Abstand zunehmenden Durchmesser auf, insbesondere für jeden Umfangswinkel. Dabei ist der funktionale Zusammenhang zwischen Durchmesser und axialem Abstand im Wesentlichen glatt, also stetig differenzierbar. Bevorzugt ist hier eine Zugdreieckkontur verwendet.
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Am Grundkörper 1 sind Kühlrippen 4 angeformt, die sich im Wesentlichen axial und radial erstrecken, also eine in Umfangsrichtung gemessene Wandstärke aufweisen, die mindestens zehnmal geringer ist als in radialer und axialer Richtung.
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Die Kühlrippen 4 sind in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet.
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Somit wird der vom Lüfter 9 geförderte Luftstrom auf die ohne Schrägungswinkel ausgeführten Kühlrippen 4 gefördert und strömt dann zwischen den Kühlrippen 4 entlang. Auf diese Weise wird der Drall vernichtet oder zumindest verringert. Die Kühlrippen 4 erstrecken sich in radialer Richtung derart weit, dass nur ein geringer Luftspalt oder kein Luftspalt zur Lüfterhaube 2 vorhanden ist. Somit wird der geförderte Luftstrom durch die zwischen den Kühlrippen 4 gebildeten Kanäle gezwungen. Diese Kanäle sind also jeweils begrenzt durch die Kühlrippen 4, die Lüfterhaube 2 und den Grundkörper 1.
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Der geförderte Luftstrom tritt nach dem Durchströmen dieser Kanäle zwischen der Lüfterhaube und dem Motorgehäuse, insbesondere flanschteil 5 oder Statorgehäuse 6, in die Umgebung aus, wobei er zunächst am Statorgehäuse 6 entlang strömt und somit Wärme aufnimmt und an die Umgebung abtransportiert.
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Zur Verringerung der Geräuschemission ist der axiale Rand der Lüfterhaube 2 mit Ausnehmungen 7 ausgeführt.
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Die Ausnehmungen 7 sind derart geformt, dass der axiale Rand der Lüfterhaube 2 bei unterschiedlichen Umfangswinkeln unterschiedliche axiale Positionen aufweist.
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Vorzugsweise sind also in axialer Richtung gerichtete Vertiefungen am axialen Endbereich der Lüfterhaube 2 angeordnet. Dabei sind die Vertiefungen 7 derart ausgeformt, dass der vertiefte Bereich gerundet ist. Außerdem entspricht die Tiefe der Vertiefung, also die in axialer Richtung gemessene Tiefe, mit einer Abweichung von weniger als 30% der in Umfangsrichtung gemessenen Breite der Vertiefung.
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Der insbesondere an einem ebenen Bereich der Lüfterhaube 2, in Umfangsrichtung zwischen zwei jeweils benachbarten Vertiefungen angeordnete, nicht vertiefte Bereich weist eine Ausdehnung auf in Umfangsrichtung, die höchstens einem Drittel der Breite einer Vertiefung 7 entspricht, insbesondere wobei die Breite wiederum in Umfangsrichtung gemessen wird.
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Vorzugsweise entspricht der Abstand A zweier in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Kühlrippen 4 dem Abstand der axialen Tiefpunkte zweier in Umfangsrichtung benachbarten Vertiefungen 7, also dem Abstand B der tiefsten Punkte der beiden benachbarten Vertiefungen 7. Alternativ gilt auch p·A = q·B, wobei p und q jeweils natürliche Zahlen sind.
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Somit ist die Breite des Kanals der Vertiefung entsprechend gewählt oder alternativ entspricht die Breite des Kanals einer Anzahl von Vertiefungen beziehungsweise die Breite mehrerer Kanäle der Breite einer Vertiefung.
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Der durch die Kühlrippen laminar gemachte Luftstrom tritt mittels der Vertiefungen infolge des Eulenflügeleffekts geräuscharm aus. Dabei ist besonders wichtig, dass die Strömung laminar ist und nicht turbulent; denn je turbulenter die Strömung ist, desto geringer hat sich die Geräusch-mindernde Wirkung des Eulenflügeleffekts erwiesen.
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Die Kühlrippen 4 sind in axialer Richtung, also parallel zur Rotorwellenachse, mindestens dem Radius- oder Durchmesserwert des Lüfters entsprechend ausgedehnt.
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Zusätzlich wird über den Grundkörper 1 und die Kühlrippen 4 die Wärme des Winkelsensors an den geförderten Luftstrom abgeführt.
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Wie in 6 gezeigt, ist bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel statt eines Axiallüfters ein Diagonallüfter als Lüfter 9 verwendet.
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Somit ist der Grundkörper 60 im Unterschied zum vorbeschriebenen Grundkörper (1, 4) axial viel kürzer ausführbar. wie in 6 gezeigt, ist der Grundkörper 60 hier als Kegel ausgeführt, insbesondere mit einem Öffnungswinkel zwischen 80° und 100°.
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Am Grundkörper sind wiederum Kühlrippen 61 angeformt und axial stirnseitig eine durchmessermäßig der Lüfternabenfläche entsprechende Stirnfläche 62 ausgeformt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Lüfterhaube
- 3
- der Lüfternabenfläche entsprechende Abdeckfläche
- 4
- Kühlrippen, insbesondere sich axial erstreckende Längsrippen
- 5
- Flanschteil
- 6
- Statorgehäuse
- 7
- Ausnehmungen
- 8
- Flanschteil
- 9
- Lüfter
- 50
- der Lüfternabenfläche entsprechende Stirnfläche des Grundkörpers 1
- 60
- Grundkörper, insbesondere kegelförmig
- 61
- Kühlrippen
- 62
- der Lüfternabenfläche entsprechende Stirnfläche des Grundkörpers 1
