DE102019206422A1 - Fan - Google Patents
Fan Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019206422A1 DE102019206422A1 DE102019206422.1A DE102019206422A DE102019206422A1 DE 102019206422 A1 DE102019206422 A1 DE 102019206422A1 DE 102019206422 A DE102019206422 A DE 102019206422A DE 102019206422 A1 DE102019206422 A1 DE 102019206422A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- housing
- fan
- cooling air
- electronics
- projection surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
- H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/18—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
- H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
- H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Lüfter (10), insbesondere Motorkühllüfter in einem Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektrischen Antrieb (18) mit einem Rotor (42) und einem Stator (40) und einer Ansteuerelektronik (70) mit einer im Wesentlichen ebenen, sich in Radialrichtung (32) erstreckenden Leiterplatte (71) zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs (18) und einem im Wesentlichen fluiddichten Elektronikgehäuse (80) in welchem die Ansteuerelektronik (70) angeordnet ist und einer Kühlluftführungseinrichtung (90), welche dazu ausgebildet ist einen Kühlluftstrom (122, 124) in den elektrischen Antrieb (18) zu lenken. Es wird vorgeschlagen, dass die Projektionsfläche (112) des Stators (40) auf die Radialebene (102) größer ist als die Projektionsfläche (110) des Elektronikgehäuses (80) auf die Radialebene (102), wobei die Kühlluftführungseinrichtung (90) überwiegend in einem Überhangbereich (104) der Projektionsfläche (112) des Stators (40) angeordnet ist, welche nicht von der Projektionsfläche (110) des Elektronikgehäuses (80) überdeckt ist.The invention relates to a fan (10), in particular an engine cooling fan in a motor vehicle, having an electrical drive (18) with a rotor (42) and a stator (40) and control electronics (70) with an essentially flat, radial direction ( 32) extending printed circuit board (71) for controlling the electric drive (18) and an essentially fluid-tight electronics housing (80) in which the control electronics (70) are arranged and a cooling air guide device (90) which is designed for a cooling air flow (122, 124) ) into the electric drive (18). It is proposed that the projection surface (112) of the stator (40) on the radial plane (102) is larger than the projection surface (110) of the electronics housing (80) on the radial plane (102), the cooling air ducting device (90) predominantly in one Overhang region (104) of the projection surface (112) of the stator (40) is arranged, which is not covered by the projection surface (110) of the electronics housing (80).
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Motorlüfter mit einem elektrischen Antrieb mit einem Rotor und einem Stator für Kraftfahrzeuge bekannt, in welchem die Ansteuerungselektronik in einem Elektronikgehäuse untergebracht ist, welches den Stator überdeckt, das heißt, dass die Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf eine Radialebene - welche senkrecht zur Rotationsachse des Motorlüfters angeordnet ist - die Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene überdeckt. Das bedeutet, dass für die Kühlung der Ansteuerungselektronik benötigte Kühlrippen auch außerhalb der Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene am Elektronikgehäuse angeordnet sind. Das hat den Nachteil, dass die durch den Lüfter zur Motorkühlung angesaugte Luft durch die Kühlrippen unvorteilhaft verwirbelt wird. Durch die so erzeugten Turbulenzen wird der in den Motorraum geleitete Luftvolumenstrom begrenzt, so dass nicht immer eine benötigte Kühlleistung erbracht werden kann.Motor fans with an electric drive with a rotor and a stator for motor vehicles are known from the prior art, in which the control electronics are housed in an electronics housing which covers the stator, that is, the projection surface of the electronics housing on a radial plane - which is perpendicular is arranged to the axis of rotation of the motor fan - covers the projection surface of the stator on the radial plane. This means that the cooling fins required for cooling the control electronics are also arranged outside the projection surface of the stator on the radial plane on the electronics housing. This has the disadvantage that the air drawn in by the fan for cooling the engine is unfavorably swirled by the cooling fins. The turbulence generated in this way limits the air volume flow directed into the engine compartment, so that the required cooling capacity cannot always be provided.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteilebenefits
Die Erfindung geht aus von einem Lüfter, insbesondere einem Motorkühllüfter in einem Kraftfahrzeug, aufweisend einen elektrischen Antrieb mit einem Rotor und einem Stator und einer Ansteuerelektronik mit einer im Wesentlichen ebenen, sich in Radialrichtung erstreckenden Leiterplatte zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs und einem im Wesentlichen fluiddichten Elektronikgehäuse in welchem die Ansteuerelektronik angeordnet ist und einer Kühlluftführungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist einen Kühlluftstrom in den elektrischen Antrieb zu lenken. Es wird vorgeschlagen, dass die Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene größer ist als die Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf die Radialebene, wobei die Kühlluftführungseinrichtung überwiegend in einem Überhangbereich der Projektionsfläche des Stators angeordnet ist, welche nicht von der Projektionsfläche des Elektronikgehäuses überdeckt ist.The invention is based on a fan, in particular an engine cooling fan in a motor vehicle, having an electric drive with a rotor and a stator and control electronics with a substantially flat, radial printed circuit board for controlling the electric drive and a substantially fluid-tight electronics housing in which the control electronics are arranged and a cooling air guiding device which is designed to direct a cooling air flow into the electric drive. It is proposed that the projection surface of the stator on the radial plane is larger than the projection surface of the electronics housing on the radial plane, the cooling air guide device being arranged predominantly in an overhang area of the projection surface of the stator which is not covered by the projection surface of the electronics housing.
Ein solcher Lüfter hat den Vorteil, dass die durch den Lüfter angesaugte Luft nicht durch bzw. an den Kühlluftführungseinrichtungen strömen muss, da diese im Überhangbereich angeordnet sind. Die zur Kühlung vorgesehene Luft strömt weitgehend laminar, so dass hohe Luftvolumenströme transportiert werden können, was eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Kühlleistung ermöglicht.Such a fan has the advantage that the air sucked in by the fan does not have to flow through or on the cooling air guiding devices, since these are arranged in the overhang area. The air provided for cooling flows largely in a laminar manner, so that high air volume flows can be transported, which enables an increased cooling capacity compared to the prior art.
Der Lüfter bietet gegenüber dem Stand der Technik den zusätzlichen Vorteil, dass dadurch, dass die Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene größer ist als die Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf die Radialebene, die Luft zur Kühlung der Ansteuerelektronik auch in den Stator strömt und diesen zusätzlich kühlt. Der elektrische Antrieb des Lüfters kann daher verglichen mit dem Stand der Technik mit einer höheren Leistung betrieben werden und hat eine höhere Haltbarkeit, da auch dieser mit einer erhöhten Kühlleistung betrieben wird.Compared to the prior art, the fan offers the additional advantage that the fact that the projection surface of the stator on the radial plane is larger than the projection surface of the electronics housing on the radial plane means that the air to cool the control electronics also flows into the stator and additionally cools it. The electric drive of the fan can therefore be operated with a higher power compared to the prior art and has a higher durability, since it is also operated with an increased cooling power.
Ein Rotor der hier zur Rede stehenden Art rotiert um eine Drehachse, welche sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckt. Unter der Drehachse kann in diesem Zusammenhang eine sich ins unendliche erstreckende, gedachte Gerade verstanden werden kann, um welche der Rotor im Betrieb rotiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ferner unter der Radialebene eine gedachte Ebene verstanden werden, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung erstreckt. Ferner kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter der Projektionsfläche des Elektronikgehäuses beziehungsweise des Stators auf diese Radialebene die Parallelprojektion beziehungsweise Orthogonalprojektion der Grundfläche des Elektronikgehäuses beziehungsweise des Stators auf die Radialebene verstanden werden, wobei die Projektionsstrahlen zueinander und zur Axialrichtung parallel verlaufen. Die Grundfläche des Elektronikgehäuses wird dabei durch die jeweiligen Seitenwände des die Ansteuerelektronik aufnehmenden Elektronikgehäuses aufgespannt. Die Grundfläche des Stators wird in Radialrichtung durch die Außenkontur der Polschuhe begrenzt.A rotor of the type under discussion here rotates about an axis of rotation which extends essentially in the axial direction. In this context, the axis of rotation can be understood as an imaginary straight line extending into infinity, around which the rotor rotates during operation. In the context of the present invention, the radial plane can also be understood to be an imaginary plane which extends essentially perpendicular to the axial direction. Furthermore, within the scope of the present invention, the projection area of the electronics housing or the stator onto this radial plane can be understood to mean the parallel projection or orthogonal projection of the base area of the electronics housing or the stator onto the radial plane, the projection beams running parallel to one another and to the axial direction. The base area of the electronics housing is spanned by the respective side walls of the electronics housing accommodating the control electronics. The base area of the stator is limited in the radial direction by the outer contour of the pole shoes.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene größer ist als die Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf die Radialebene, sodass zwischen der Projektionsfläche des Stators und der Projektionsfläche des Elektronikgehäuses ein Bereich beziehungsweise eine Fläche verbleibt, welche nicht vom Elektronikgehäuse überdeckt ist. Diese freie Fläche wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Überhangbereich bezeichnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sowohl Rotor als auch Stator konzentrisch, insbesondere rotationssymmetrisch zur Drehachse ausgebildet. Auch die Ansteuerelektronik und somit das die Ansteuerelektronik aufnehmende Elektronikgehäuse weist seinen Schwerpunkt gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Bereich der Drehachse auf, sodass der Überhangbereich eine zur Drehachse symmetrische Kontur aufweist.According to the invention, it is provided that the projection surface of the stator on the radial plane is larger than the projection surface of the electronics housing on the radial plane, so that an area or surface remains between the projection surface of the stator and the projection surface of the electronics housing that is not covered by the electronics housing. This free area is referred to as the overhang area in the context of the present invention. According to a preferred embodiment of the invention, both the rotor and the stator are concentric, in particular rotationally symmetrical, to the axis of rotation. According to an advantageous further development of the invention, the control electronics and thus the electronics housing accommodating the control electronics also have their focus in the area of the axis of rotation, so that the overhang area has a contour that is symmetrical to the axis of rotation.
Die Ansteuerelektronik weist eine Leiterplatte und elektrische Bauteile, insbesondere elektrische Bauteile der Leistungselektronik auf. Vorzugsweise sind die elektrischen Bauteile als sogenannte SMD-Bauteile beziehungsweise SMD-Komponenten ausgebildet und somit direkt auf der Leiterplatte befestigt. Solche oberflächenmontierten Komponenten haben im Gegensatz zu Bauelementen der Durchsteckmontage keine Drahtanschlüsse, sondern werden mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf der Leiterplatte angebracht. Die Verwendung der SMD-Komponenten ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Verwendung einer besonders platz- und materialsparende Leiterplatte. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind sämtliche elektrischen Bauteile, insbesondere elektrischen Bauteile der Leistungselektronik als SMD-Komponenten ausgebildet sind und somit unmittelbar auf der Leiterplatte montiert. Auf diese Weise kann ein besonders platzsparendes Elektronikgehäuse mit einer besonders kleinen Grundfläche verwendet werden, wodurch der Überhangbereich zwischen der Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene und der Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf die Radialebene und somit die Kühlung des elektrischen Antriebs in vorteilhafter Weise maximiert werden kann.The control electronics have a printed circuit board and electrical components, in particular electrical components of the power electronics. The electrical components are preferably designed as so-called SMD components or SMD components and thus directly on the circuit board attached. In contrast to through-hole assembly components, such surface-mounted components do not have any wire connections, but are attached directly to the circuit board using solderable connection surfaces. The use of the SMD components enables the use of a particularly space-saving and material-saving printed circuit board in a particularly advantageous manner. According to a particularly advantageous development of the invention, all electrical components, in particular electrical components of the power electronics, are designed as SMD components and are thus mounted directly on the circuit board. In this way, a particularly space-saving electronics housing with a particularly small base area can be used, whereby the overhang area between the projection surface of the stator on the radial plane and the projection surface of the electronics housing on the radial plane and thus the cooling of the electric drive can be maximized in an advantageous manner.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter dem Elektronikgehäuse ein solches Gehäuse verstanden werden, welches die Ansteuerelektronik fluiddicht umschließt. Insbesondere können hierbei diejenigen Gehäuseteile als Teil des Elektronikgehäuses verstanden werden, welche dazu beitragen den fluiddichten Innenraum für die Ansteuerelektronik zu bilden. Komponenten beziehungsweise Gehäuseteile, welche jedoch nicht zur Abdichtung des die Anstuerelektronik aufnehmenden Innenraumes beitragen, wie beispielsweise die Kühlrippen, können somit nicht als Elektronikgehäuse im Sinne der Erfindung verstanden werden.In the context of the present invention, the electronics housing can be understood to be such a housing that encloses the control electronics in a fluid-tight manner. In particular, those housing parts can be understood as part of the electronics housing that contribute to forming the fluid-tight interior space for the control electronics. Components or housing parts which, however, do not contribute to the sealing of the interior space accommodating the control electronics, such as the cooling fins, cannot be understood as electronics housings in the sense of the invention.
Darunter, dass die Kühlluftführungseinrichtung überwiegend in dem Überhangsbereich angeordnet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass wenigstens 75% einer Parallelprojektion einer Grundfläche der Kühlluftführungseinrichtung innerhalb in dem Überhangsbereich angeordnet ist, bevorzugt wenigstens 90%, besonders bevorzugt wenigstens 95%. Vorteilhaft ist die Parallelprojektion der Grundfläche der Kühlluftführungseinrichtung vollständig innerhalb in dem Überhangsbereich angeordnet.The fact that the cooling air guiding device is predominantly arranged in the overhang area is to be understood in particular as meaning that at least 75% of a parallel projection of a base area of the cooling air guiding device is arranged inside the overhang area, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%. The parallel projection of the base area of the cooling air guiding device is advantageously arranged completely inside in the overhang area.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.The measures listed in the sub-claims result in advantageous developments and improvements of the features specified in the main claim.
Der erfindungsgemäße Lüfter beziehungsweise eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Elektronikgehäuse zumindest ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement aufweist, wobei die Ansteuerelektronik im ersten Gehäuseelement angeordnet ist und wobei das erste Gehäuseelement eine Aussparung aufweist, welche vom zweiten Gehäuseelement abgedeckt wird, wobei das zweite Gehäuseelement vorzugsweise als Deckel für das erste Gehäuseelement ausgebildet ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht hierbei vor, dass die Gehäuseelemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, und mindestens eines der Gehäuseelemente mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt wird, und das die Gehäuseelemente
mittels Schweißen dicht, insbesondere fluidundurchlässig, miteinander verbunden werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einem Druckgussverfahren ein Gussverfahren verstanden werden, bei welchem die Schmelze unter hohem Druck in eine Dauerform eingepresst wird, wobei während der Erstarrung vorzugsweise der Druck aufrecht gehalten wird. Das im Druckgussverfahren hergestellte Gehäuseelement besteht vorzugsweise aus Aluminium, insbesondere einer Aluminiumlegierung, vorzugsweise AISi12(Fe), Legierung
be tightly, in particular fluid-impermeable, connected to one another by means of welding. In the context of the present invention, a die-casting process can be understood to mean a casting process in which the melt is pressed into a permanent mold under high pressure, the pressure preferably being maintained during the solidification. The housing element produced by the die-casting process is preferably made of aluminum, in particular an aluminum alloy, preferably AISi12 (Fe) alloy
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Lüfter ein Anbindungsgehäuse auf, welches die Kühlluftführungseinrichtung umfasst. Besonders einfach herstellbar ist ein solches Anbindungsgehäuse, wenn es einteilig mit dem ersten Gehäuseelement des Elektronikgehäuses ausgebildet ist. Ein solches, einteiliges Gehäuseelement lässt sich insbesondere mit dem bereits erwähnten Druckgussverfahren besonders einfach herstellen. Das Lüftergehäuse weist dabei das Anbindungsgehäuse auf.According to a preferred embodiment, the fan has a connection housing which comprises the cooling air guide device. Such a connection housing is particularly easy to manufacture if it is formed in one piece with the first housing element of the electronics housing. Such a one-piece housing element can be produced particularly easily, in particular using the die-casting process already mentioned. The fan housing has the connection housing.
Um die im Betrieb entstehende Abwärme des elektrischen Antriebes und der Ansteuerelektronik abzuführen, ist der Lüfter ausgelegt, durch das Lüftergehäuse Kühlluft in den Innenraum des elektrischen Antriebes zu fördern. Dabei ist der Lüfter dazu ausgelegt, die Kühlluft insbesondere an temperaturkritische Stellen der Antriebseinheit, beispielsweise die Wicklungen des Stators und die Magneten zu fördern. Zu diesem Zweck weist die Kühlluftführungseinrichtung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl an Kühlrippen aut. Zwischen zwei benachbarten Kühlrippen ist ferner ein Luftführungsspalt ausgebildet, welcher sich senkrecht zur Radialebene, das heißt in Axialrichtung erstreckt.In order to dissipate the waste heat of the electric drive and the control electronics generated during operation, the fan is designed to convey cooling air through the fan housing into the interior of the electric drive. The fan is designed to deliver the cooling air to temperature-critical points in the drive unit, for example the Promote windings of the stator and the magnets. For this purpose, the cooling air guiding device according to a particularly preferred embodiment of the invention has a plurality of cooling fins. An air guiding gap is also formed between two adjacent cooling fins, which extends perpendicular to the radial plane, that is, in the axial direction.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht ferner vor, dass die Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und die Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf die Radialebene polygonal, insbesondere rechteckig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Eckpunkte der polygonalen Projektionsfläche des Elektronikgehäuses auf die Radialebene im Bereich des Umfang der im Wesentlichen kreisförmigen Projektionsfläche des Stators auf die Radialebene angeordnet sind. Der Überhangbereich wird somit durch Kreissegmente gebildet, wobei die Teilfläche von einem Kreisbogen, welcher durch den Statorumfang aufgespannt wird, und einer Kreissehne, welche durch eine Gehäusekante des Elektronikgehäuses ausgebildet wird, begrenzt wird.An advantageous embodiment of the invention also provides that the projection surface of the stator on the radial plane is essentially circular and the projection surface of the electronics housing on the radial plane is polygonal, in particular rectangular, with the corner points of the polygonal projection surface of the electronics housing on the radial plane in the Area of the circumference of the substantially circular projection surface of the stator are arranged on the radial plane. The overhang area is thus formed by segments of a circle, the partial area being delimited by an arc of a circle which is spanned by the stator circumference and a chord of a circle which is formed by a housing edge of the electronics housing.
Dabei soll darunter, dass Punkte im Bereich des Umfangs der Projektionsfläche des Stators angeordnet sind insbesondere verstanden werden, dass die Punkte jeweils einen radialen Abstand zum Umfang aufweisen, welcher kleiner ist als 20% des Radius des Umfangs, bevorzugt kleiner als 10%, besonders bevorzugt kleiner als 5%.It should be understood that points are arranged in the area of the circumference of the projection surface of the stator, in particular that the points each have a radial distance from the circumference which is less than 20% of the radius of the circumference, preferably less than 10%, particularly preferred less than 5%.
Ein rechteckiges Elektronikgehäuse der hier zur Rede stehenden Art kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass die Leiterplatte eine ebenfalls rechteckige Kontur aufweist. Eine solche Konturierung der Leiterplatte selbst kann in vorteilhafter Weise durch die Verwendung von SMD-Komponenten bereitgestellt werden, welche weniger konstruktive Restriktionen an die Kontur der Leiterplatte zur Folge haben als herkömmliche elektrische Bauteile. Durch die Verwendung einer rechteckigen Leiterplatte und damit einhergehend eines rechteckigen Elektronikgehäuses können in vorteilhafter Weise Materialaufwendungen für die Leiterplatte reduziert werden und ein besonders effizientes Schaltungsdesign bereitgestellt werden. Durch die vorteilhafte Anordnung sämtlicher elektrischer Bauteile als SMD-Komponenten unmittelbar auf der rechteckigen Leiterplatte wird kein zusätzlicher abzudichtender Bauraum notwendig, sodass das Elektronikgehäuse mit minimalem Abstand zur Leiterplatte ebenfalls rechteckig ausgebildet sein kann. Auf diese Weise kann der für das Elektronikgehäuse benötigte Bauraum vorteilhaft reduziert werden und der Überhangbereich zur Kühlung optimal genutzt werden.A rectangular electronics housing of the type under discussion here can in particular be provided in that the printed circuit board also has a rectangular contour. Such a contouring of the circuit board itself can advantageously be provided by using SMD components, which result in fewer structural restrictions on the contour of the circuit board than conventional electrical components. By using a rectangular printed circuit board and, as a result, a rectangular electronics housing, material costs for the printed circuit board can advantageously be reduced and a particularly efficient circuit design can be provided. Due to the advantageous arrangement of all electrical components as SMD components directly on the rectangular circuit board, no additional installation space to be sealed is necessary, so that the electronics housing can also be rectangular with a minimal distance from the circuit board. In this way, the installation space required for the electronics housing can be advantageously reduced and the overhang area can be optimally used for cooling.
Um einen gleichmäßigen Abstand der Kühlrippen zueinander und damit einhergehend eine optimale Kühlwirkung bereitzustellen, ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Kühlrippen, welche auf einer Seite der polygonalen Projektionsfläche angeordnet sind parallel zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten die Kühlrippen eines Kreissegments des Überhangsbereiches sind vorzugsweise jeweils im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Vorzugsweise stehen die Kühlrippen hierbei senkrecht auf der Seitenkante der polygonalen Projektionsfläche, das heißt senkrecht auf der Kreissehne des entsprechenden Überhangbereiches. Die Kühlrippen sind somit jeweils orthogonal zur jeweiligen Gehäuseseite des ersten Gehäuseelementes des Elektronikgehäuses angeordnet Die Kühlrippen, welche vorzugsweise den Überhangbereich vollständig überdecken, weisen vorzugsweise jeweils eine radiale Länge auf, welche in Richtung der Eckpunkte beziehungsweise Gehäuseecken des ersten Gehäuseelementes des Elektronikgehäuses abnimmt, wobei die freien, radialen Enden der Kühlrippen vorzugsweise auf einem Kreisbogen enden. Vorzugsweise sind je Gehäuseseite des ersten Gehäuseelementes des Elektronikgehäuses zwischen 5 und 15, besonders vorzugsweise zwischen 7 und 12 Kühlrippen vorgesehen. Eine solche Anzahl an Kühlrippen pro Gehäuseseite stellt das Optimum zwischen den Bedingungen Herstellung, Kosten, Gewicht und Kühlwirkung dar.In order to provide a uniform spacing of the cooling fins from one another and thus an optimal cooling effect, it is provided according to a further advantageous embodiment of the invention that the cooling fins, which are arranged on one side of the polygonal projection surface, are arranged parallel to one another. In other words, the cooling fins of a circular segment of the overhang area are preferably each arranged essentially parallel to one another. The cooling ribs are preferably perpendicular to the side edge of the polygonal projection surface, that is to say perpendicular to the chord of the corresponding overhang area. The cooling fins are thus each arranged orthogonally to the respective housing side of the first housing element of the electronics housing. The cooling fins, which preferably completely cover the overhang area, preferably each have a radial length that decreases in the direction of the corner points or housing corners of the first housing element of the electronics housing, with the free , radial ends of the cooling fins preferably end on an arc of a circle. Preferably between 5 and 15, particularly preferably between 7 and 12 cooling fins are provided on each housing side of the first housing element of the electronics housing. Such a number of cooling fins per housing side represents the optimum between the conditions of manufacture, cost, weight and cooling effect.
Um den Kühlluftstrom in den gesamten Innenraum zu leiten, erstreckt sich gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ein überwiegender Teil der Kühlluftführungseinrichtung in Radialrichtung über den Umfang des Rotors hinaus. Wird die Kühlluftführungseinrichtung durch Kühlrippen gebildet, so enden die Kühlrippen aus einer Kreiskontur, dessen Durchmesser gleich groß oder größer ist als der Durchmesser des Rotors.In order to direct the cooling air flow into the entire interior space, a predominant part of the cooling air guiding device extends in the radial direction beyond the circumference of the rotor according to a further particularly preferred embodiment. If the cooling air guiding device is formed by cooling ribs, the cooling ribs end from a circular contour, the diameter of which is equal to or greater than the diameter of the rotor.
Da der Überhangbereich zwischen Stator und Elektronikgehäuse nicht vom Elektronikgehäuse überdeckt wird, liegen Teile des Stators, wie beispielsweise Teile der Wicklungen und der Polschuhe in Radialrichtung frei, das heißt sie werden nicht durch angrenzende Bauteile abgeschirmt. Um den Stator im Überhangsbereich vor Fremdkörpern und Spritzern zu schützen und gleichzeitig die Kühlwirkung nicht beziehungsweise nicht wesentlich zu beeinträchtigen ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Schutzeinrichtung vorgesehen. Die Schutzeinrichtung ist hierbei im Bereich der Kühlluftführungseinrichtung vorgesehen und überdeckt in der Radialebene den Überhangbereich zwischen Stator und Elektronikgehäuse überwiegend. Vorzugsweise wird der Überhangbereich vollständig von der Kühlluftführungseinrichtung überdeckt.Since the overhang area between the stator and the electronics housing is not covered by the electronics housing, parts of the stator, such as parts of the windings and the pole shoes, are exposed in the radial direction, i.e. they are not shielded by adjacent components. In order to protect the stator from foreign bodies and splashes in the overhang area and at the same time not or not significantly impair the cooling effect, a protective device is provided according to a development of the invention. The protective device is provided in the area of the cooling air guide device and predominantly covers the overhang area between the stator and the electronics housing in the radial plane. The overhang area is preferably completely covered by the cooling air guide device.
Unter einer solchen Schutzeinrichtung kann im Rahmen der vorliegenden eine Vorrichtung verstanden werden, welche eine Blende für Feststoff- und Flüssigkeitspartikel von außen darstellt, das heißt dazu in der Lage ist den Innenraum des elektrischen Antriebes, beziehungsweise des Polgehäuses vor einem wesentlichen Anteil der Partikel von außen zu schützen.Such a protective device can be understood in the context of the present invention as a device which represents a screen for solid and liquid particles from the outside, that is, the interior of the electric drive or the pole housing is capable of doing this from a substantial proportion of the particles from the outside to protect.
Ein besonders einfacher und gleichzeitig effektiver Schutz des Innenraumes vor Spritzern und Schmutzpartikeln von außen kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass die Schutzeinrichtung im Wesentlichen plattenförmig, insbesondere scheibenförmig ausgebildet ist. Die Schutzreinrichtung erstreckt sich dabei als flaches Bauteil im Wesentlichen in Radialrichtung und bildet somit eine Ablenkblende für Komponenten des Stators. Eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform der Schutzeinrichtung kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Schutzeinrichtung einstückig mit der Kühlluftführungseinrichtung und alternativ hierzu oder auch zusätzlich mit dem Lüftergehäuse ausgebildet ist. Eine solche einstückige Ausführungsform lässt sich vorzugsweise mittels dem entsprechenden Druckgussverfahren besonders einfach herstellen. Insbesondere eine einteilige Ausführungsform der Schutzeinrichtung mit dem ersten Gehäuseelement des Elektronikgehäuses an welchem die Leiterplatte zur Wärmeübertragung anliegt, ermöglicht in vorteilhafter Weise eine optimierte Entwärmung der Leiterplatte selbst durch Bereitstellung von zusätzlicher Konvektionsfläche.A particularly simple and at the same time effective protection of the interior against splashes and dirt particles from the outside can in particular be provided in that the protective device is essentially plate-shaped, in particular disk-shaped. The protective device extends as a flat component essentially in the radial direction and thus forms a deflection screen for components of the stator. A particularly simple and inexpensive embodiment of the protective device can be provided in that the protective device is designed in one piece with the cooling air guide device and, alternatively or additionally, with the fan housing. Such a one-piece embodiment can preferably be produced particularly easily by means of the corresponding die-casting process. In particular, a one-piece embodiment of the protective device with the first housing element of the electronics housing on which the circuit board rests for heat transfer, advantageously enables optimized cooling of the circuit board itself by providing additional convection surface.
Zum optimalen Schutz des Stators ist die Schutzeinrichtung vorzugsweise als kreisförmige Scheibe ausgebildet. Vorzugsweise weist die kreisförmige Scheibe einen Durchmesser auf, welcher näherungsweise dem Durchmesser des Stators entspricht. Auf diese Weise kann der Stator bei minimaler Materialaufwendung für die Schutzeinrichtung optimal vor Schmutz geschützt werden.For optimal protection of the stator, the protective device is preferably designed as a circular disk. The circular disk preferably has a diameter which approximately corresponds to the diameter of the stator. In this way, the stator can be optimally protected from dirt with minimal use of material for the protective device.
Die Schutzeinrichtung ist vorzugsweise bezogen auf die Axialrichtung mittig innerhalb der Kühlluftführungseinrichtung angeordnet. Bezogen auf die Radialrichtung erstrecht sich die Kühlluftführungseinrichtung beziehungsweise die Kühlrippen über den Rand der Schutzeinrichtung hinaus.The protective device is preferably arranged centrally within the cooling air guide device in relation to the axial direction. In relation to the radial direction, the cooling air guide device or the cooling ribs extend beyond the edge of the protective device.
Zur optimalen Befestigung des Lüfters im Kraftfahrzeug weist der Lüfter Zarge auf. Das Lüftergehäuse ist dabei an einem zentralen Aufnahmeabschnitt angeordnet. Zur Aufnahme des Lüfters weist der Aufnahmeabschnitt eine Aufnahmeöffnung auf. Auf dem Rotor ist ein Lüfterrad drehfest angeordnet, sodass das Lüfterrad gemeinsam mit dem Rotor um die Drehachse rotiert. Vorzugsweise ist zwischen dem Lüfterrad und dem Aufnahmeabschnitt ein sich in Axialrichtung erstreckender Ausströmspalt für die Kühlluft angeordnet. Die Kühlluft strömt somit durch die Kühlluftführungseinrichtung in den elektrischen Antrieb ein und durch den entsprechenden Ausströmspalt aus dem elektrischen Antrieb aus.For optimal fastening of the fan in the motor vehicle, the fan has a frame. The fan housing is arranged on a central receiving section. The receiving section has a receiving opening for receiving the fan. A fan wheel is arranged non-rotatably on the rotor so that the fan wheel rotates together with the rotor about the axis of rotation. An outflow gap for the cooling air that extends in the axial direction is preferably arranged between the fan wheel and the receiving section. The cooling air thus flows into the electric drive through the cooling air guide device and out of the electric drive through the corresponding outflow gap.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass entlang des Umfangs der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts der Zarge an der dem Lüfterrad abgewandten Seite eine Kühlluftblendeangeordnet ist. Diese Kühlluftblende erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen in Radialrichtung und ist vorzugsweise als umlaufender Kragen Aufnahmeabschnitt der Zarge angeordnet. Vorzugsweise ist die Kühlluftblende einstückig mit der Zarge ausgebildet. Bezogen auf die Axialrichtung sind Kühlluftblende und Schutzeinrichtung axial versetzt zueinander angeordnet.An advantageous development of the invention provides that a cooling air screen is arranged along the circumference of the receiving opening of the receiving section of the frame on the side facing away from the fan wheel. This cooling air screen preferably extends essentially in the radial direction and is preferably arranged as a circumferential collar receiving section of the frame. The cooling air screen is preferably designed in one piece with the frame. In relation to the axial direction, the cooling air screen and protective device are arranged axially offset from one another.
Wie bereits erwähnt, schließen zwei Kühlrippen der Kühlluftführungseinrichtung zwischen sich jeweils einen Luftführungsspalt ein. Diese Luftführungsspalte werden in Radialrichtung innen durch die entsprechenden Gehäuseseiten des Elektronikgehäuses begrenzt und außen durch die Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnittes der Zarge. Auf diese Weise bilden die Luftführungsspalte jeweils Durchströmkanäle für die Kühlluft aus. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht nunmehr vor, dass die Kühlluftblende und die Schutzeinrichtung mit den Luftführungsspalten jeweils einen mäanderförmigen Durchströmkanal für die Kühlluft ausbilden. Dabei wird die in Axialrichtung in den elektrischen Antrieb einstöhmende Kühlluft durch die sich jeweils im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckende, in den Luftführungsspalt hineinragende Kühlluftblende und Schutzeinrichtung umgelenkt, sodass die Hauptströmungsrichtung der Kühlluft mäanderförmig geführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlluftblende am äußeren radialen Rand der Luftführungsspalte angeordnet, die Schutzeinrichtung am inneren radialen Rand. Die Kühlluft strömt somit bei kleinem Radius in die Kühlluftführungseinrichtung ein, und wird dann durch die Schutzeinrichtung in Radialrichtung nach außen umgelenkt, wodurch der Strömungsquerschnitt für den Kühlluftstrom in vorteilhafter Weise vergrößert wird. Gleichzeitig kann die Konvektionsfläche der Schutzeinrichtung durch eine derartige Anordnung im Durchströmungskanal zur Entwärmung optimal genutzt werden.As already mentioned, two cooling ribs of the cooling air guiding device each enclose an air guiding gap between them. These air guide gaps are delimited in the radial direction on the inside by the corresponding housing sides of the electronics housing and on the outside by the receiving opening of the receiving section of the frame. In this way, the air guiding gaps each form through-flow channels for the cooling air. A particularly preferred embodiment of the invention now provides that the cooling air screen and the protective device with the air guiding gaps each form a meandering through-flow channel for the cooling air. The cooling air flowing into the electric drive in the axial direction is deflected by the cooling air screen and protective device that extend essentially in the radial direction and protrude into the air guide gap, so that the main flow direction of the cooling air is guided in a meandering manner. According to a preferred embodiment of the invention, the cooling air screen is arranged on the outer radial edge of the air guiding gap, and the protective device is arranged on the inner radial edge. The cooling air thus flows into the cooling air guiding device with a small radius and is then deflected outward in the radial direction by the protective device, whereby the flow cross-section for the cooling air flow is advantageously enlarged. At the same time, the convection surface of the protective device can be optimally used for cooling through such an arrangement in the flow channel.
Ein optimalerer Strömungsquerschnitt für den Kühlluftstrom kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass die jeweils freien Enden der sich jeweils in Radialrichtung erstreckenden Schutzeinrichtung und der Kühlluftblende in einem gemeinsamen Radialabschnitt angeordnet sind, wobei die radiale Breite des Radialabschnittes wesentlich kleiner ist als die radiale Breite des Durchströmkanals. Vorzugweise durchgreifen sowohl Kühlluftblende als auch Schutzeinrichtung den Durchströmkanal näherungsweise zur Hälfte. Vorzugsweise weist der Radialabschnitt eine radiale Breite auf, welcher kleiner als 30% der radialen Breite des Durchströmkanals ist, besonders vorzugsweise kleiner als 10% der radialen Breite des Durchströmkanals, insbesondere kleiner als 5% der radialen Breite des Durchströmkanals. Mit anderen Worten, die Schutzeinrichtung und Kühlluftblende erstrecken sich in Radialrichtung bis zum näherungsweise gleichen Durchmesser.A more optimal flow cross-section for the cooling air flow can be provided in particular that the free ends of the protective device extending in the radial direction and the cooling air screen are arranged in a common radial section, the radial width of the radial section being significantly smaller than the radial width of the flow channel. Preferably, both cooling air screen and also protection device the flow channel approximately half. The radial section preferably has a radial width which is less than 30% of the radial width of the throughflow channel, particularly preferably less than 10% of the radial width of the throughflow channel, in particular less than 5% of the radial width of the throughflow channel. In other words, the protective device and cooling air screen extend in the radial direction up to approximately the same diameter.
FigurenlisteFigure list
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Lüfters abgebildet und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine perspektivische Darstellung eines Lüfters, -
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines elektrischen Antriebs, -
3 einen Ausschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lüfters in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, -
4 einen Ausschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lüfters in einer Schnittdarstellung, -
5 eine perspektivische Darstellung eines Anbindungsgehäuses mit einem Elektronikgehäuse
-
1 a perspective view of a fan, -
2 a perspective exploded view of an electric drive, -
3 a section of an embodiment of the fan according to the invention in a perspective exploded view, -
4th a section of an embodiment of the fan according to the invention in a sectional view, -
5 a perspective view of a connection housing with an electronics housing
Beschreibungdescription
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.The same parts are given the same reference numbers in the various design variants.
Wie in
Der in
Wie in
Der Stator
Wie in
Gemäß der in
Die Ansteuerelektronik
Wie in
Die Verwendung der SMD-Leistungselektronikkomponenten
Um die im Betrieb entstehende Abwärme des elektrischen Antriebes
Wie in
Um eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Lüftergehäuses
Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass die Projektionsfläche des Stators
Wie bereits erwähnt, weist der Stator
Wie bereits erwähnt, wird das Lüfterrad
Wie in
Wie in
Gemäß der in
Um die im Betrieb entstehende Abwärme des elektrischen Antriebes
Der erste Hauptdurchströmungspfad
Der zweite Hauptdurchströmungspfad
Wie in
Wie in
Wie in
Wie bereits erwähnt, schließen zwei Kühlrippen
Wie in
In
Wie in
Claims (17)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019206422.1A DE102019206422A1 (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | Fan |
MX2020005941A MX2020005941A (en) | 2019-05-03 | 2020-07-13 | Ventilation fan. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019206422.1A DE102019206422A1 (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | Fan |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019206422A1 true DE102019206422A1 (en) | 2020-11-05 |
Family
ID=72839268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019206422.1A Pending DE102019206422A1 (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | Fan |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019206422A1 (en) |
MX (1) | MX2020005941A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113994943A (en) * | 2021-11-04 | 2022-02-01 | 邓丽娟 | Passive building intelligent energy-saving control device |
DE102021201750A1 (en) | 2021-02-24 | 2022-08-25 | Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Radiator fan module for a motor vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005049261B3 (en) * | 2005-10-14 | 2007-03-29 | Siemens Ag | Radiator fan for motor vehicle, has integrated fan motor, driving fan wheel, with inner rotor, where wheel has fan hub, which is directly connected with rotor, and hub has number of fan blades, which are arranged in two groups |
DE102010001354A1 (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-03 | Robert Bosch Gmbh | fan |
DE112016003244T5 (en) * | 2016-02-08 | 2018-04-12 | Robert Bosch Gmbh | Cover for axial fan assembly |
-
2019
- 2019-05-03 DE DE102019206422.1A patent/DE102019206422A1/en active Pending
-
2020
- 2020-07-13 MX MX2020005941A patent/MX2020005941A/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005049261B3 (en) * | 2005-10-14 | 2007-03-29 | Siemens Ag | Radiator fan for motor vehicle, has integrated fan motor, driving fan wheel, with inner rotor, where wheel has fan hub, which is directly connected with rotor, and hub has number of fan blades, which are arranged in two groups |
DE102010001354A1 (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-03 | Robert Bosch Gmbh | fan |
DE112016003244T5 (en) * | 2016-02-08 | 2018-04-12 | Robert Bosch Gmbh | Cover for axial fan assembly |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021201750A1 (en) | 2021-02-24 | 2022-08-25 | Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Radiator fan module for a motor vehicle |
CN113994943A (en) * | 2021-11-04 | 2022-02-01 | 邓丽娟 | Passive building intelligent energy-saving control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MX2020005941A (en) | 2020-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1224397B1 (en) | Electric ventilator | |
DE3049334C3 (en) | Drive device for hard disk storage | |
EP1722462B1 (en) | Electric machine | |
DE19749108C1 (en) | Electric motor e.g. for cable winches | |
EP1689065B1 (en) | Stator for an electric motor and its manufacturing process | |
DE4122529B4 (en) | Electronically commutated drive motor | |
EP2639940B1 (en) | Electric motor | |
EP2756582B1 (en) | Rotating electrical machine | |
DE102011002027A1 (en) | The motor apparatus | |
EP2730010A1 (en) | Electric motor | |
CH654455A5 (en) | BRUSHLESS DC MOTOR ARRANGEMENT, ESPECIALLY FOR MAGNETIC DISC DRIVES. | |
WO1999049554A1 (en) | Electromotor, especially with a fan wheel for forming an axial or radial fan | |
EP2337186A1 (en) | Electric motor, particularly outer rotor motor | |
DE102016115291A1 (en) | Electric coolant pump | |
DE3820857A1 (en) | FAN DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR | |
DE3144629A1 (en) | DRIVING DEVICE FOR MAGNETIC HARD DISK STORAGE | |
DE102013208226A1 (en) | Cooling element for a wheel hub drive and wheel hub drive | |
DE102019206422A1 (en) | Fan | |
WO2019154556A1 (en) | Electric motor and method for producing an electric motor | |
WO2013117613A2 (en) | Electric motor | |
EP1622244A1 (en) | Electric motor with electronic module, in particular for a cooling fan | |
DE10131761A1 (en) | Electrical machine | |
DE102013101084A1 (en) | Rotary field machine with external rotor, in particular in modular design | |
DE112016002394T5 (en) | ROTATING ELECTRIC MACHINE | |
DE102004053326A1 (en) | Alternator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |