DE19800570B4

DE19800570B4 - Gebläse mit einem Lüfterrad

Info

Publication number: DE19800570B4
Application number: DE1998100570
Authority: DE
Inventors: Erich Ditzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: DE19800570A1

Abstract

Gebläse mit einem Lüfterrad und einem zugehörigen Antriebsmotor, bestehend aus einem variabel magnetisierbaren Statorteil, einem mit dem Lüfterrad verbundenen permanent magnetischen Rotorteil, das am Rand des Lüfterrads segmentartig in einem Außenring angeordnete Magneten enthält, und mit zwei symmetrisch bezüglich der Drehachse des Lüfterrads angeordneten variabel magnetisierbaren Spulen als Bestandteil des Statorteils, da durch gekennzeichnet, dass die Spulen (4₁, 4₂) aus mehreren in Umfangsrichtung des Lüfterrads gegeneinander versetzte Teilspulen (7) bestehen, die senkrecht zur Drehachse (1') des Lüfterrads (1) ausgerichtet sind und deren wirksame Flächen sich überlappen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gebläse mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.

Ein derartiges Gebläse ist aus der EP 0 606 054 A2 bekannt. Das Statorteil besteht aus einer Vielzahl von Einzelspulen, die außerhalb der vom Lüfterrad beschriebenen Kreisfläche angeordnet sind. Dieses Gebläse besitzt einen erheblichen Platzbedarf.

Aus der EP 0 093 817 A1 A1 ist ein ähnliches Gebläse mit einem Lüfterrad und einem zugehörigen Antriebsmotor bekannt. Dabei sind die Magnete ebenfalls segmentartig an einem Außenring des Rotorteils angeordnet.

Aus der DE 42 30 420 A1 eine Fördereinheit bekannt, bei der ein Axialschaufelrad von einem Elektromotor angetrieben wird. Eine Statorwicklung wird durch ein Wanderfeld gespeist. Das Axialschaufelrad ist als Reluktanz-Rotor ausgebildet.

Schließlich ist aus der EP 0 531 792 A2 ein Gebläse mit einem Lüfterrad und einem zugehörigen Antriebsmotor mit einem variabel magnetisierbaren Statorteil und einem mit dem Lüfterrad verbundenen permanentmagnetischen Rotorteil bekannt.

Die bekannten Gebläse benötigen, bedingt durch die Bauweise der Statorspulen, in radialer Richtung einen erheblichen Bauraum. Bezogen auf die wirksame Eintritts- und Durchtrittsfläche für die Luftströmung ergibt sich eine erhebliche Beeinträchtigung dieser Fläche durch den Elektromotor selbst. Gerade dann, wenn eine erhebliche Luftmenge gefördert werden soll, wie dies heute bei Anwendung in einer Brennkraftmaschine zunehmend erforderlich ist, ergibt sich durch die damit verbundene Erhöhung der Baugrösse des Elektromotors eine zunehmende Beeinträchtigung der Luftdurchtrittsfläche und damit des möglichen Fördervolumens. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass zwei derartige Gebläse nebeneinander angeordnet werden müssen. Damit verbunden ist ein erheblicher Bedarf an Bauraum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen einfachen Aufbau besitzt und das auch grosse Luftmengen zu fördern gestattet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Nunmehr wird innerhalb der gesamten Luftdurchtrittsfläche nur noch für die Magnete Bauraum benötigt. Da die Magnete in ihren Abmessungen klein gewählt werden können, tritt die dadurch verbundene Beeinträchtigung des Luftdurchsatzes nur unwesentlich in Erscheinung. Dies gilt sowohl für die axialen als auch für die radialen Abmessungen der Magnete.

Durch die segmentartig an einem Außenring des Lüfterrads angeordneten Magnete in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Statorspulen, lässt sich das damit erzielbare Drehmoment bei entsprechender Gestaltung der damit zusammenwirkenden Magnete des Statorteils so einrichten, dass auch ein erhöhter Luftbedarf problemlos gedeckt werden kann. Besondere Festigkeitsprobleme, die bedingt sind durch das Gewicht der Magnete, lassen sich dann ebenfalls vermeiden. Die durch die Magnete bewirkte Gewichtszunahme des Lüfterrads fällt praktisch nicht ins Gewicht.

Die mögliche Anzahl der Statorspulen ist in weiten Grenzen frei wählbar. Aus Gründen der Symmetrie ist lediglich dafür Sorge zu tragen, dass das Magnetfeld der Spulen senkrecht zur Drehachse des Lüfterrads ausgerichtet ist.

Um die Drehzahl des Lüfterrads in weiten Grenzen steuern zu können, lassen sich die in Umfangsrichtung des Lüfterrads gegeneinander versetzten Teilspulen aufeinanderfolgend bestromen. Dadurch lässt sich ein Wanderfeld erzeugen, unter dessen Wirkung die Magnete und damit das Lüfterrad in eine Drehbewegung versetzt werden. Abhängig von der Zahl der Teilspulen pro Magnetspule und der Gesamtzahl der Spulen lässt sich das Wanderfeld hinsichtlich seiner Stärke und seiner Bewegungsgeschwindigkeit entsprechend den jeweiligen Bedürfnissen einstellen. Ein irgendwie gearteter Sensor für die Drehlage des Rotors ist nicht erforderlich.

Ein derartiges Gebläse bietet nicht nur hinsichtlich der damit erzielbaren Leistungsdaten erhebliche Vorteile. Weitere Vorteile ergeben sich hinsichtlich des Herstellungsverfahrens. Da die Magnete am Rande des Lüfterrads angeordnet sind, lassen sich diese in einem Arbeitsgang mit dem Lüfterrad herstellen. Dies kann vorzugsweise aus magnetisierbarem Kunststoff geschehen. Die Magnetwirkung läßt sich durch Elektromagnete erzielen, die in der bei der Herstellung verwendeten Spritzgußform angeordnet sind und die während des Erstarrungsprozesses des Lüfterradmaterials eine. Ausrichtung von magnetwirksamen Partikel im Kunststoff bewirken.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt
1 eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Gebläses,
2 einen Längsschnitt durch das Gebläse von 1 und
3 eine Einzelheit von 1 im Detail.
Das in 1 dargestellte Gebläse sitzt vor einer nicht im einzelnen gezeigten Kühlerfläche. Es bildet eine kompakte Baueinheit, bestehend aus einem zentral im Bereich seiner Drehachse 1' gelagerten Lüfterrad 1 und einem Antriebsmotor 2. Der Antriebsmotor 2 besteht aus einem Rotorteil 3 und einem Statorteil 4. Das Rotorteil 3 ist Teil des Lüfterrads 1 und aus Permanentmagneten 5 gebildet, die teilweise mit Bezugszeichen versehen und segmentartig auf dem Leitring am Rande des Lüfterrads 1 angeordnet sind. Die Magnete 5 sind in einer Richtung jeweils senkrecht zur Drehachse 1' des Lüfterrads 1 magnetisiert.
Das Statorteil 4 besteht aus zwei Spulen 4₁ und 4₂ , die symmetrisch bezüglich der Achse 1' angeordnet sind. Jeder der Spulen 4₁ , und 4₂ besteht wiederum aus mehreren gegeheinander versetzten Teilspulen, von denen die Statorspule 4₂ in 3 in der Abwicklung gezeigt ist.
Die Statorspule 4₂ enthält zwei Magnetkerne 6 und drei Teilspulen 7, die in Umfangsrichtung jeweils um den Teilbetrag (hier 1/3) der Breite eines Magnetkerns 6 gegeneinander versetzt sind.
Durch eine in Umfangsrichtung gesehen aufeinanderfolgende Bestromung der Teilspulen 7 über die mit 8 bezeichneten Zuleitungen wird ein Wanderfeld erzeugt, das zusammen mit den Permanentmagneten 5 das Lüfterrad 1 um die Drehachse 1' rotieren läßt.
Das erzielbare Drehmoment und die Rotationsgeschwindigkeit ist von der zeitlichen Aufeinanderfolge der Bestromung der Teilspulen 7, der Stromstärke in diesen Teilspulen 8, den Abmessungen der Teilspulen 7 und der wirksamen bzw. erzielbaren Magnetkraft der Magnete 5 und 6 abhängig.

Claims

Gebläse mit einem Lüfterrad und einem zugehörigen Antriebsmotor, bestehend aus einem variabel magnetisierbaren Statorteil, einem mit dem Lüfterrad verbundenen permanent magnetischen Rotorteil, das am Rand des Lüfterrads segmentartig in einem Außenring angeordnete Magneten enthält, und mit zwei symmetrisch bezüglich der Drehachse des Lüfterrads angeordneten variabel magnetisierbaren Spulen als Bestandteil des Statorteils, da durch gekennzeichnet, dass die Spulen (4₁ , 4₂ ) aus mehreren in Umfangsrichtung des Lüfterrads gegeneinander versetzte Teilspulen (7) bestehen, die senkrecht zur Drehachse (1') des Lüfterrads (1) ausgerichtet sind und deren wirksame Flächen sich überlappen.
Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (4₁ , 4₂ ) ein in Umfangsrichtung verlaufendes Wanderfeld erzeugen.