DE102015102188A1

DE102015102188A1 - Gebläseanordnung

Info

Publication number: DE102015102188A1
Application number: DE102015102188.9A
Authority: DE
Inventors: Davide Parodi; Giovanni Delsant
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2015-08-27
Also published as: JP2015158203A; CN104859426A; JP6570105B2; KR20150100530A; CN104859426B; US20150240823A1; BR102015003843A2; US9790947B2

Abstract

Eine Gebläseanordnung (1) hat eine Stützkonstruktion (2) und einen Motor (6), der an der Stützkonstruktion befestigt ist. Der Motor hat einen Stator (7), einen Außenrotor (8) und eine Steuerung. Komponenten der Steuerung stehen in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer plattenförmigen Wärmesenke (11) an einem Ende des Stators. Ein an dem Rotor befestigtes Gebläse (12) hat eine Hohlnabe (13), von der sich Flügel (14) erstrecken. Luft strömt durch Einlassöffnungen in einer Vorderwand (13a) der Nabe. Die Wärmesenke (11) hat einen Schlitz (20) mit einer Außenseite (20a), die zur Innenseite (20b) axial versetzt ist. Ein Bereich der Wärmesenke bildet einen Flügel (21), der einen Teil des Luftstroms, der aus den Einlassöffnungen kommt, umlenkt und durch Schlitz (20) lenkt, so dass der Luftstrom über die Oberfläche der Wärmesenke (11) streicht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Gebläseanordnung und insbesondere eine Gebläseanordnung, die in einem Kühlgebläsemodul für einen Wärmeaustauscher eines Motorfahrzeugs verwendet wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Gebläseanordnung des Typs, umfassend: eine feststehende Stützkonstruktion mit einem Außenrahmen und einem inneren Element, das durch eine Vielzahl von Speichen oder dergleichen mit dem Rahmen verbunden ist; einen Elektromotor, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit einem an dem inneren Element befestigten Stator, einem Rotor und einer Steuerung, die Komponenten hat, die mit einer im Wesentlichen plattenförmigen Wärmesenke, die sich bezüglich der Achse des Motors an einem Ende des Stators transversal erstreckt, in einer Wärmeaustauschbeziehung stehen; und ein Gebläse, das an dem anderen Ende des Stators an dem Rotor des Motors befestigt ist und eine Hohlnabe hat, von der sich eine Vielzahl von Flügeln erstreckt; wobei die Nabe eine Vorderwand hat, die von einem Luftstrom berührt wird, der von dem Gebläse erzeugt wird, und eine seitliche Schürze, die den Motor umschließt und bezüglich des Motors einen Ringraum definiert; eine Vielzahl von Einlassöffnungen, die in der Vorderwand der Nabe vorgesehen sind, damit Luft durch den Ringraum und über den Motor und die Wärmesenke strömen kann.
Ein Gebläse dieses Typs ist in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. US2014/0064941 (A1) beschrieben.
ÜBERSICHT
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Gebläseanordnung des vorstehend genannten Typs mit einer verbesserten Wärmesenke vorzuschlagen, die eine effiziente Wärmeableitung erlaubt, selbst wenn sie nicht aus einem Druckgussmetall, sondern stattdessen aus einem einfachen gestanzten Metallblech hergestellt ist.
Dementsprechend wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Gebläseanordnung angegeben, insbesondere für einen Wärmeaustauscher eines Fahrzeugs, umfassend: eine feststehende Stützkonstruktion mit einem Außenrahmen und einem inneren Element, das durch eine Vielzahl von Speichen mit dem Rahmen verbunden ist; einen Elektromotor mit einem an dem inneren Element befestigten Stator und einem Rotor, der sich bezüglich des Stators drehen kann, und einer Steuerung mit Komponenten, die in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer plattenförmigen Wärmesenke stehen, die sich bezüglich der Achse des Motors an einem Ende des Stators transversal erstreckt; und ein Gebläse, das an dem anderen Ende des Stators an dem Rotor befestigt ist und eine Hohlnabe hat, von der sich eine Vielzahl von Flügeln erstreckt; wobei die Nabe eine Vorderwand hat, die von einem Luftstrom berührt wird, der von dem Gebläse erzeugt wird, und eine seitliche Schürze, die den Motor umschließt und bezüglich des Motors einen Ringraum definiert; eine Vielzahl von in der Vorderwand vorgesehenen Einlassöffnungen, durch welche Luft in den Ringraum einströmt, wobei die Wärmesenke in einem Umfangsbereich einen dem Ringraum gegenüberliegenden Schlitz hat, wobei sich der Schlitz in einer Richtung erstreckt, die bezüglich der radialen Richtung einen Winkel bildet, und eine Außenseite hat, die bezüglich der Innenseite von dem Motor weg versetzt ist, wobei ein an die Außenseite des Schlitzes angrenzender Bereich der Wärmesenke einen Flügel bildet, der im Betriebszustand einen Teil des Luftstroms, der aus dem Ringraum kommt, umlenkt und durch den Schlitz schickt, so dass der Luftstrom über die an die Innenseite des Schlitzes angrenzende Oberfläche der Wärmesenke streicht.
Vorzugsweise ist die Wärmesenke aus einem zugeschnittenen und gestanzten Blech hergestellt.
Vorzugsweise hat die Wärmesenke einen zugeordneten Deflektor, der in der Nähe der Außenfläche der Wärmesenke nahe an dem Schlitz positioniert ist, um zwischen dem Ablenkelement und der Wärmesenke mindestens einen Pfad für einen Teil des Luftstroms zu bilden, der im Betriebszustand aus dem Schlitz austritt.
Vorzugsweise ist das Ablenkelement in Form eines Wellblechs vorgesehen, das eine Vielzahl von parallelen Sicken hat, die in einer zur Richtung des Schlitzes im Wesentlichen orthogonalen Richtung angeordnet sind.
Vorzugsweise hat die Wärmesenke an der Position einer entsprechenden Komponente der Steuerung mindestens einen nach außen vorspringenden Höcker, und der Deflektor eine entsprechende den Höcker umschließende Öffnung hat, so dass der im Betriebszustand zwischen der Wärmesenke und dem Ablenkelement kanalisierte Luftstrom über den Höcker gelenkt wird.
Vorzugsweise ist das innere Element ringförmig.
Vorzugsweise ist der Motor ein Motor mit Außenrotor.
Vorzugsweise ist der Motor ein bürstenloser Motor.
Vorzugsweise ist der Motor ein Gleichstrommotor.
Vorzugsweise hat die Nabe eine Vielzahl von inneren Lüftungsflügeln, die sich von einer Innenfläche der Nabe erstrecken und derart ausgebildet sind, dass sie sich im Betriebszustand einen Luftstrom durch den Ringraum erzeugen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
1 ist eine perspektivische Rückansicht einer Gebläseanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1;
3 ist eine weitere, perspektivische Schnittansicht, ähnlich wie jene von 2;
4 zeigt einen Teil von 2 in einem vergrößerten Maßstab;
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmesenke einer Gebläseanordnung gemäß vorliegender Erfindung; und
6 ist eine Ansicht eines zusätzlichen Deflektors, der in der Wärmesenke von 5 enthalten ist.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen und insbesondere in den 1 und 2 bezeichnet Bezugsziffer 1 die Gesamtheit der erfindungsgemäßen Gebläseanordnung, die insbesondere zum Kühlen eines Wärmeaustauschers, zum Beispiel eines Kühlers, eines Motorfahrzeugs verwendet werden kann.
Die Gebläseanordnung 1 umfasst eine Stützkonstruktion, die insgesamt mit Bezugsziffer 2 bezeichnet ist und die im Betriebszustand feststehend ist. Die Stützkonstruktion 2 hat in der bekannten Weise einen Außenrahmen 3, der in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ringförmig ist und der durch eine Vielzahl von Speichen 4 (1) mit einem inneren Element 5 verbunden ist, das ebenfalls ringförmig sein kann.
Wie am deutlichsten in den 2 bis 4 zu erkennen ist, umfasst die Gebläseanordnung 1 einen Elektromotor, insbesondere einen Gleichstrommotor vom bürstenlosen Typ, der insgesamt mit Bezugsziffer 6 bezeichnet ist. Der Motor hat einen Stator 7, der in der bekannten Weise an einem inneren Element 5 der Stützkonstruktion 2 befestigt ist, und einen Rotor 8, der sich um den Stator erstreckt. Der dargestellte Motor ist somit ein Motor mit Außenrotor.
Dem Motor 6 ist eine elektronische Steuerschaltung oder eine Steuerung zugeordnet, deren Komponenten, die in den 2 und 4 allgemein mit Bezugsziffer 10 bezeichnet sind, in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer plattenförmigen Wärmesenke 11 stehen, die sich in der Nähe des hinteren Endes des Stators 7 bezüglich der Achse A-A des Motors 6 transversal erstreckt. Die Wärmesenke 11 kann in zweckmäßiger Weise aus einem Metallblech geschnitten und gestanzt sein.
Die Gebläseanordnung 1 umfasst ferner ein Antriebsrad oder Gebläse, das in 1 insgesamt mit Bezugsziffer 12 bezeichnet ist. Das Gebläse 12 ist an dem der Wärmesenke 11 gegenüberliegenden Ende des Stators 7 an dem Rotor 8 befestigt.
Das Gebläse 12 hat eine Hohlnabe 13, von der sich eine Vielzahl von Flügeln 14 erstreckt, deren radial äußerste Enden mit einem Ring 15 verbunden sind, der sich in der Nähe des Rahmens oder äußeren Rings 3 der Stützkonstruktion 2 erstreckt (1).
Die Nabe 13 des Gebläses 12 hat eine Vorderwand 13a (siehe insbesondere 3), die derart vorgesehen ist, dass sie von einem Luftstrom berührt wird, der von dem Gebläse 12 erzeugt wird. Die Nabe 13 hat auch eine im Wesentlichen zylindrische seitliche Schürze 13b, die den Motor 6 umschließt und bezüglich des Motors einen Ringraum 16 definiert. Die Nabe 13 ist ferner mit einer Vielzahl von inneren Lüftungsflügeln 17 versehen, die sich von ihrer Innenfläche erstrecken. Die Flügel 17 sind derart angepasst, dass sie im Betriebszustand in dem Ringraum 16 einen Kühlluftstrom erzeugen, der über den Motor 6 und die Wärmesenke 11 streicht. Eine Vielzahl von Einlassöffnungen 13c ist in der Vorderwand 13a der Nabe 13 vorgesehen, damit Luft in den Ringraum 16 einströmen kann (3).
Es wird auf die 1 bis 4 Bezug genommen. An einer Außenseite, die dem Ringraum 16 zugewandt ist, hat die Wärmesenke 11 einen Schlitz 20, der sich in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform in einer Sehnenrichtung erstreckt, d. h. im Wesentlichen orthogonal zu einer radialen Richtung, die durch die Achse A-A verläuft. Der Schlitz 20 hat eine Außenseite 20a, die zur Innenseite 20b in einer von dem Motor 6 wegführenden Richtung versetzt ist.
Der Bereich der Wärmesenke 11, der an die Außenseite 20a des Schlitzes 20 angrenzt, bildet einen Flügel 21, der im Betriebszustand einen Teil des aus dem Ringraum 16 kommenden Luftstroms umlenkt und durch den Schlitz schickt, so das der Luftstrom über die an die Innenseite 20b des Schlitzes angrenzende Oberfläche der Wärmesenke 11 streicht, wie das durch die Pfeile F1, F2 und F3 in 4 angegeben ist.
Es ist zweckmäßig, jedoch nicht notwendig, der Hauptaußenfläche oder Vorderseite der Wärmesenke 11 einen Deflektor 22 zuzuordnen, wie in den 5 und 6 gezeigt. Diese Lösung kann in besonderen Fällen verwendet werden.
In der dargestellten Ausführungsform besteht der Deflektor 22 aus einem Blech mit einer Vielzahl von parallelen Sicken und ist beispielsweise mit Nieten 23 an der Wärmesenke 11 befestigt, wir in 5 angegeben.
In zweckmäßiger Weise erstreckt sich der Deflektor 22 in der Nähe des Schlitzes 20 der Wärmesenke 11, und seine Sicken sind im Wesentlichen orthogonal zu dem Schlitz.
Die Sicken des Deflektors 22 bilden eine Vielzahl von kleinen Kanälen, die einen Teil des Luftstroms einfangen können, der im Betriebszustand durch den Schlitz 20 austritt, wie das durch die Pfeile F4 in 5 angegeben ist.
Die Wärmesenke 11 kann an den Positionen einiger der elektronischen Komponenten der Steuerung 9 eine Vielzahl von nach außen vorspringenden Höckern 24 aufweisen. Dementsprechend sind in dem Deflektor 22 Öffnungen 25 vorgesehen, deren Profile im Wesentlichen mit jenen der Höcker 24 übereinstimmen.
Im montierten Zustand des Deflektors 22 springen die Höcker 24 zumindest teilweise in Richtung auf die zugeordneten Öffnungen 25 in dem Deflektor vor. Folglich wird ein Teil des Luftstroms, der zwischen der Außenfläche der Wärmesenke 11 und der Innenfläche des Deflektors 22 kanalisiert ist, so gelenkt, dass der Luftstrom besonders über die vorgenannten Höcker 24 streicht.
In manchen Fällen können die Wärmesenke 11 und der dieser gegebenenfalls zugeordnete Deflektor 22 verwendet werden, um im Betriebszustand die Wirksamkeit der Ableitung der Wärme, die von dem Motor 6 und der zugeordneten Steuerung 9 erzeugt wird, zu steigern.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
Bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Klarheit halber im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben wurden, können auch in nur einer Ausführungsform kombiniert sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze halber in einer Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso separat oder in geeigneten Unterkombinationen vorhanden sein.
Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass innerhalb des Schutzrahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene Modifikationen möglich sind.
Der Rotor kann zum Beispiel ein Innenrotor sein, bei dem das Gebläse über die Motorwelle an dem Rotor befestigt ist.

Claims

Gebläseanordnung (1), insbesondere für einen Wärmeaustauscher eines Fahrzeugs, umfassend: eine feststehende Stützkonstruktion (2) mit einem Außenrahmen (3) und einem inneren Element (5), das durch eine Vielzahl von Speichen (4) mit dem Rahmen (3) verbunden ist; einen Elektromotor (6) mit einem an dem inneren Element (5) befestigten Stator (7) und einem Rotor (8), der sich bezüglich des Stators (7) drehen kann, und eine Steuerung (9) mit Komponenten (10), die in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer plattenförmigen Wärmesenke (11) stehen, die sich an einem Ende des Stators (7) bezüglich der Achse (A-A) des Motors (6) transversal erstreckt; und ein Gebläse (12), das an dem anderen Ende des Stators (7) an dem Rotor (8) befestigt ist und eine Hohlnabe (13) hat, von der sich eine Vielzahl von Flügeln (14) erstreckt; wobei die Nabe (13) eine Vorderwand (13a) hat, die derart vorgesehen ist, dass sie von dem Luftstrom berührt wird, der von dem Gebläse (12) erzeugt wird, und eine seitliche Schürze (13a), die den Motor (6) umschließt und bezüglich des Motors einen Ringraum (16) definiert; wobei in der Vorderwand (13a) eine Vielzahl von Einlassöffnungen (13c) vorgesehen ist, durch welche die Luft in den Ringraum (16) einströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (11) in einem dem Ringraum (16) gegenüberliegenden Umfangsbereich einen Schlitz (20) hat, wobei sich der Schlitz (20) in einer Richtung erstreckt, die bezüglich der radialen Richtung einen Winkel bildet, und wobei der Schlitz eine Außenseite (20a) hat, die bezüglich der Innenseite (20b) von dem Motor (6) weg versetzt ist, wobei ein an die Außenseite (20a) des Schlitzes (20) angrenzender Bereich der Wärmesenke (11) einen Flügel (21) bildet, der derart ausgebildet ist, dass er im Betriebszustand einen Teil des aus dem Ringraum (16) kommenden Luftstroms umlenkt und durch den Schlitz (20) schickt, damit der Luftstrom über die an die Innenseite (20b) des Schlitzes (20) angrenzende Oberfläche der Wärmesenke (11) streicht.
Gebläseanordnung nach Anspruch 1, wobei die Wärmesenke (11) aus einem zugeschnittenen und gestanzten Blech hergestellt ist.
Gebläseanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmesenke (11) einen zugeordneten Deflektor (22) hat, der in der Nähe der Außenfläche der Wärmesenke (11) nahe an dem Schlitz (20) angeordnet ist, um zwischen dem Deflektor (22) und der Wärmesenke (11) mindestens einen Pfad für einen Teil des Luftstroms zu bilden, der im Betriebszustand aus dem Schlitz (20) austritt.
Gebläseanordnung nach Anspruch 3, wobei der Deflektor (22) in Form eines Wellblechs vorgesehen ist, das eine Vielzahl von parallelen Sicken hat, die in einer zur Richtung des Schlitzes (20) im Wesentlichen orthogonalen Richtung angeordnet sind.
Gebläseanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Wärmesenke (11) an der Position einer entsprechenden Komponente (10) der Steuerung (9) mindestens einen nach außen vorspringenden Höcker (24) hat und der Deflektor (22) eine entsprechende, den Höcker umschließende Öffnung (25) aufweist, so dass der im Betriebszustand zwischen der Wärmesenke (11) und dem Deflektor (22) kanalisierte Luftstrom über den Höcker (24) gelenkt wird.
Gebläseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das innere Element (5) ringförmig ist.
Gebläseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (6) ein Motor mit Außenrotor ist.
Gebläseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (6) ein bürstenloser Motor ist.
Gebläseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (6) ein Gleichstrommotor ist.
Gebläseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nabe (13) eine Vielzahl von inneren Lüftungsflügeln (17) aufweist, die sich von einer Innenfläche der Nabe erstrecken und derart ausgebildet sind, dass sie im Betriebszustand einen Luftstrom durch den Ringraum (16) erzeugen.