DE202015101733U1

DE202015101733U1 - Electric motor with improved cooling

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Publication number: DE202015101733U1
Application number: DE202015101733.2U
Authority: DE
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2025-04-10

Abstract

Elektromotor umfassend ein Elektronikgehäuse (2) mit darin aufgenommener Motorelektronik (15) und ein axial zu dem Elektronikgehäuse (2) beabstandet angeordnetes Statorgehäuse (3), wobei axial zwischen dem Elektronikgehäuse (2) und dem Statorgehäuse (3) ein doppelflutiges Kühlrad (4) angeordnet ist, das im Betrieb einen ersten Kühlluftstrom (P1) entlang dem Elektronikgehäuse (2) und einen zweiten Kühlluftstrom (P2) entlang dem Statorgehäuse (3) und/oder entlang mindestens einem axial an das Statorgehäuse (3) angrenzenden Lagerschild (5) erzeugt.Electric motor comprising an electronics housing (2) with motor electronics (15) accommodated therein and a stator housing (3) spaced axially from the electronics housing (2), a double-flow cooling wheel (4) being axially between the electronics housing (2) and the stator housing (3). is arranged, which generates in operation a first cooling air flow (P1) along the electronics housing (2) and a second cooling air flow (P2) along the stator housing (3) and / or along at least one axially adjacent to the stator housing (3) bearing plate (5) ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Elektronikgehäuse und darin integrierter Motorelektronik sowie einem axial zu dem Elektronikgehäuse beabstandet angeordneten Statorgehäuse, die über ein zwei Kühlluftströme erzeugendes Kühlrad unabhängig voneinander gekühlt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Elektromotor zum Antrieb eines Ventilators.The invention relates to an electric motor with an electronics housing and motor electronics integrated therein and a stator housing axially spaced from the electronics housing, which are cooled independently of each other via a cooling wheel generating two cooling air streams. In particular, the invention relates to an electric motor for driving a fan.

Der Leistungsbereich sowie die Lebensdauer des Elektromotors bestimmen sich insbesondere auch nach den im Betrieb erreichten Bauteiltemperaturen, vor allem der integrierten Motorelektronik, elektrischen Leistungsbauteile, Lager und Motorantriebsbauteile.The power range and the service life of the electric motor are determined in particular also by the component temperatures achieved in operation, in particular the integrated engine electronics, electrical power components, bearings and motor drive components.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zur verbesserten Leistungsausnutzung und Verlängerung der Lebensdauer des Motors inklusive seiner Motorwicklung, Lagersysteme und Elektronikbauteile auf der Motorelektronik eine aktive Kühlung vorzusehen. Diese wird insbesondere durch den Einsatz eines Kühlrads erreicht, das einen Kühlluftstrom über die zu kühlenden Bauteile fördert und dabei Wärme abführt. Eine verbesserte Kühlung der temperaturempfindlichen Bauteile des Elektromotors ermöglicht eine Erhöhung des Leistungsbereichs der Bauteile bei vorgegebenen Umgebungstemperaturen beziehungsweise den längeren Einsatz des Motors bei höheren Umgebungstemperaturen.From the prior art it is known to provide for the improved performance and prolonging the life of the engine including its motor winding, storage systems and electronic components on the engine electronics active cooling. This is achieved in particular by the use of a cooling wheel, which promotes a cooling air flow over the components to be cooled and thereby dissipates heat. An improved cooling of the temperature-sensitive components of the electric motor allows an increase in the power range of the components at predetermined ambient temperatures or the longer use of the engine at higher ambient temperatures.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2012 107 109 A1 ein entsprechendes Kühlkonzept für einen Außenläufer-Elektromotor, bei dem über ein Kühlrad aktiv ein Kühlluftstrom über Elektronikgehäuse und Teile des Statorgehäuses gefördert wird. Die beschriebene Lösung funktioniert in der Praxis sehr gut, ist jedoch nicht auf alle Bauarten von Elektromotoren übertragbar und insbesondere dann nicht anwendbar, wenn das Elektronikgehäuse von dem Statorgehäuse axial getrennt verbaut wird.For example, the DE 10 2012 107 109 A1 a corresponding cooling concept for an external rotor electric motor, in which via a cooling wheel actively a cooling air flow through the electronics housing and parts of the stator is promoted. The solution described works very well in practice, but is not applicable to all types of electric motors and especially not applicable when the electronics housing is installed axially separated from the stator housing.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor bereitzustellen, der eine optimierte und voneinander unbeeinflusste aktive Kühlung aller temperaturempfindlichen Bauteile im Bereich des Elektronikgehäuses und Statorgehäuses gewährleistet, selbst wenn dieses axial getrennt verbaut sind, wie dies beispielsweise bei Innenläufer-Motoren häufig der Fall ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Motor zu schaffen, dessen Kühlung verbessert und dessen Leistung und Lebensdauer bei gleicher Umgebungstemperatur erhöht wird.The invention is therefore based on the object to provide an electric motor, which ensures optimized and mutually uninfluenced active cooling of all temperature-sensitive components in the electronics housing and stator housing, even if they are installed axially separated, as is often the case for example in internal rotor motors , It is another object of the invention to provide a motor whose cooling improves and its performance and life is increased at the same ambient temperature.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the feature combination according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird ein Elektromotor vorgeschlagen, der ein Elektronikgehäuse mit darin aufgenommener Motorelektronik und ein axial zu dem Elektronikgehäuse beabstandet angeordnetes Statorgehäuse umfasst. Ein doppelflutiges Kühlrad wird axial zwischen dem Elektronikgehäuse und dem Statorgehäuse angeordnet und erzeugt im Betrieb einen ersten Kühlluftstrom entlang dem Elektronikgehäuse sowie einen zweiten Kühlluftstrom entlang dem Statorgehäuse und zusätzlich oder alternativ entlang einem axial an das Statorgehäuse angrenzenden Lagerschild erzeugt.According to the invention, an electric motor is proposed which comprises an electronics housing with motor electronics accommodated therein and a stator housing arranged axially spaced from the electronics housing. A dual-flow cooling wheel is disposed axially between the electronics housing and the stator housing and generates a first cooling air flow along the electronics housing and a second cooling air flow along the stator housing and additionally or alternatively along an axially adjacent to the stator housing end shield generated.

Das doppelflutige Kühlrad ist definiert als ein Laufrad, das im Betrieb gleichzeitig zwei Luftströme erzeugt, die entweder aus beiden axialen Richtungen angesaugt und in radialer Umfangsrichtung ausgeblasen oder aus radialer Umfangsrichtung angesaugt und in beide axiale Richtungen ausgeblasen werden. Ein doppelflutiges Kühlrad kann auch durch die unmittelbare Verbindung von zwei herkömmlichen Laufrädern erfolgen. Die Förderrichtung der Kühlluftströme ist dabei abhängig von der Schaufelgeometrie des Kühlrades und/oder dessen Drehrichtung. Der Einsatz des doppelflutigen Kühlrads ermöglicht voneinander getrennte und somit unabhängige Kühlluftströme, die jeweils zur Kühlung von eigenen Bauteilen bzw. Bauteilgruppen eingesetzt werden. Dabei entsteht eine jeweils gesonderte „Motorkühlung” sowie „Elektronikkühlung”. Die Kühlluftströme können unabhängig voneinander und in axial unterschiedliche Richtungen unmittelbar auf die zu kühlenden Bau- und/oder Gehäuseteile gerichtet werden, ohne dass sie vorher bereits an heißen Bauteilen vorbeigeströmt und dadurch vorgewärmt wären. Sie weisen deshalb gegenüber den zu kühlenden Bauteilen jeweils einen maximalen Temperaturunterschied auf und können die größtmögliche Wärmemenge abführen.The double-flow cooling wheel is defined as an impeller which, in operation, simultaneously generates two air streams which are either drawn from both axial directions and blown in the radial circumferential direction or sucked from the radial circumferential direction and exhausted in both axial directions. A double-flow cooling wheel can also be made by the direct connection of two conventional wheels. The conveying direction of the cooling air flows is dependent on the blade geometry of the cooling wheel and / or its direction of rotation. The use of the double-flow cooling wheel enables separate and thus independent cooling air flows, which are used in each case for cooling of their own components or component groups. This creates a separate "engine cooling" and "electronics cooling". The cooling air streams can be directed independently of one another and in axially different directions directly onto the structural and / or housing parts to be cooled, without them having previously flown past hot components and thus being preheated. Therefore, they each have a maximum temperature difference compared to the components to be cooled and can dissipate the greatest possible amount of heat.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor ein Innenläufer-Motor. In seinem Statorgehäuse ist eine Motoreinheit gebildet aus einem Rotor, einem Stator mit einem den Rotor radial umgebenden Statorblechpaket und einer zentralen Antriebswelle angeordnet. Der Innenläufer-Motor bietet gegenüber Außenläufer-Motoren hinsichtlich der Thermik den Vorteil, dass die Wärmemenge des Stators bzw. der Statorwicklung unmittelbar über das Statorgehäuse und nicht über den vergleichsweise längeren Weg einer Statorbuchse abgeführt werden kann. Zudem wird bei einem Innenläufer-Motor der Stator nicht von einer Rotorglocke thermisch gekapselt.In a preferred embodiment, the electric motor is an internal rotor motor. In its stator housing, a motor unit is formed consisting of a rotor, a stator with a radially surrounding the stator laminated core and a central drive shaft. The internal rotor motor offers over external rotor motors with respect to the thermal advantage that the amount of heat of the stator or the stator winding can be dissipated directly through the stator and not over the relatively longer path of a stator. In addition, in an internal rotor motor, the stator is not thermally encapsulated by a rotor bell.

Erfindungsgemäß ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Motoreinheit an einem Lagerschild aufgenommen ist, der in axialer Richtung an das doppelflutige Kühlrad angrenzt. An dem Lagerschild ist mindestens ein Lager zur Lagerung der Antriebswelle vorgesehen, wobei die Antriebswelle in einer kompakten Bauform den Lagerschild in axialer Richtung durchdringt und im von dem Lagerschild überstehenden Abschnitt mit dem Kühlrad drehfest verbunden ist. Somit wird die Antriebswelle des Elektromotors gleichzeitig genutzt, das integrierte Kühlrad zu betreiben.According to the invention, it is provided in an embodiment variant that the motor unit is accommodated on a bearing plate which adjoins the double-flow cooling wheel in the axial direction. On the bearing plate is at least one bearing for storage of Provided drive shaft, the drive shaft penetrates the bearing plate in a compact design in the axial direction and is rotatably connected in the protruding from the bearing plate portion with the cooling wheel. Thus, the drive shaft of the electric motor is used simultaneously to operate the integrated cooling wheel.

Der erfindungsgemäße Elektromotor weist in einer ersten Ausführungsform mindestens einen Stator-Kühlkanal auf, der sich in axialer Richtung zumindest abschnittsweise entlang dem Statorgehäuse und dem mindestens einen Lagerschild sowie in radialer Richtung entlang dem mindestens einen Lagerschild bis zu dem Kühlrad erstreckt. In einer zweiten Ausführungsvariante erstreckt sich der Stator-Kühlkanal in axialer und radialer Richtung zumindest abschnittsweise entlang dem mindestens einen Lagerschild bis zu dem Kühlrad. Bei dieser zweiten Ausführung wird das Statorgehäuse nicht effektiv mit umströmt, sondern lediglich der an das Kühlrad angrenzende Lagerschild. Das Statorgehäuse weist jedoch zur erweiterten Wärmeabgabe sich an den Stator-Kühlkanal anschließende und sich in axialer Richtung außenseitig erstreckende Kühlrippen auf. In einer derartigen Ausführungsvariante kann die Anzahl der Bauteile und mithin die Kosten reduziert werden. Der Stator-Kühlkanal ist in beiden Ausführungsformen jeweils mit dem Kühlrad strömungsverbunden und wird im Betrieb von dem ersten, durch das doppelflutige Kühlrad erzeugten Kühlluftstrom durchströmt („Motorkühlung”).In a first embodiment, the electric motor according to the invention has at least one stator cooling channel which extends in the axial direction at least in sections along the stator housing and the at least one end shield and in the radial direction along the at least one end shield up to the cooling wheel. In a second embodiment, the stator cooling channel extends in the axial and radial directions at least in sections along the at least one bearing plate up to the cooling wheel. In this second embodiment, the stator is not effectively flows around, but only the adjacent to the cooling wheel bearing plate. However, the stator housing has, for extended heat dissipation, cooling fins adjoining the stator cooling channel and extending in the axial direction on the outside. In such an embodiment, the number of components and thus the cost can be reduced. In both embodiments, the stator cooling channel is in each case flow-connected to the cooling wheel and, during operation, flows through the first cooling air flow generated by the double-flow cooling wheel ("engine cooling").

Zur weiter verbesserten Kühlung sind in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung an dem Lagerschild zu der Motoreinheit gerichtete Kühlrippen oder Kühlpins ausgebildet. Diese vergrößern die Oberfläche des Lagerschilds und nehmen größere Wärmemengen der Motoreinheit auf, die wiederum durch den Kühlluftstrom abgeführt wird.For further improved cooling, in one embodiment of the invention, cooling ribs or cooling pins directed at the bearing plate to the motor unit are formed. These increase the surface of the bearing plate and absorb larger amounts of heat of the motor unit, which in turn is dissipated by the cooling air flow.

Auf der axial dem Statorgehäuse gegenüberliegenden Seite des Kühlrads weist der Elektromotor vorteilhafterweise mindestens einen Elektronik-Kühlkanal auf, der sich in axialer und radialer Richtung zumindest abschnittsweise entlang dem Elektronikgehäuse bis zu dem Kühlrad erstreckt und mit diesem strömungsverbunden ist. Im Betrieb wird der Elektronik-Kühlkanal von dem zweiten, durch das doppelflutige Kühlrad erzeugten Kühlluftstrom durchströmt („Elektronikkühlung”).On the side of the cooling wheel that is axially opposite the stator housing, the electric motor advantageously has at least one electronics cooling channel, which extends in the axial and radial directions at least in sections along the electronics housing up to the cooling wheel and is flow-connected thereto. In operation, the electronics cooling channel is flowed through by the second cooling air flow generated by the double-flow cooling wheel ("electronic cooling").

Sowohl bei dem Stator-Kühlkanal als auch dem Elektronik-Kühlkanal erfolgt die Kühlluftströmung in axialer Richtung entlang dem Statorgehäuse bzw. dem Lagerschild und dem Elektronikgehäuse in oder aus Richtung des Kühlrads. Je nach Drehrichtung und Schaufelgeometrie des Kühlrads erfolgt die strömungsrichtungsabhängige Zuströmung des Kühlluftstroms in den axialen Zentralbereich des Kühlrads oder Abströmung des Kühlluftstorms aus dem axialen Zentralbereich des Kühlrads in radialer Richtung und entlang den vorstehend beschriebenen, sich radial erstreckenden Kanälen.Both in the stator cooling channel and the electronics cooling channel, the cooling air flow in the axial direction along the stator housing or the bearing plate and the electronics housing in or out of the direction of the cooling wheel. Depending on the direction of rotation and the blade geometry of the cooling wheel, the flow direction-dependent inflow of the cooling air flow into the axial central region of the cooling wheel or outflow of the cooling air flows from the axial central region of the cooling wheel in the radial direction and along the radially extending channels described above.

In einer Ausführungsvariante mit axial ansaugendem und radial ausblasendem Kühlrad ist der zur radialen Mitte des Kühlrads verlaufende Abschnitt des Stator-Kühlkanals und/oder des Elektronik-Kühlkanals als Ansaugkanal ausgebildet. Dieser Ansaugkanal ist in einer hinsichtlich hoher Strömungsgeschwindigkeiten und Volumenströme optimierten und vorteilhaften Ausführung mit einer Querschnittsverengung ausgestattet, die als Einströmdüse in einen axialen Ansaugbereich des Kühlrads dient. Neben den leistungstechnischen Verbesserungen reduziert die Einströmdüse zudem die Geräuschentwicklung des Kühlrads beim Ansaugen.In an embodiment variant with an axially sucking and radially discharging cooling wheel, the section of the stator cooling passage and / or the electronics cooling passage extending to the radial center of the cooling wheel is designed as an intake passage. This intake duct is equipped with a cross-sectional constriction, which is optimized and advantageous with regard to high flow speeds and volume flows, and serves as an inlet nozzle in an axial intake region of the cooling wheel. In addition to the performance improvements, the inlet nozzle also reduces the noise of the cooling wheel during suction.

Günstig ist ferner eine Ausführungsvariante der Erfindung, bei der die Motorelektronik auf einer Leiterplatte montiert ist, die in dem Elektronikgehäuse axial an das Kühlrad angrenzend angeordnet ist, der zumindest einen Teil des sich in diesem Bereich in radialer Richtung erstreckenden Elektronik-Kühlkanals bildet. Die Elektronikbauteile sind dabei von dem Elektronikgehäuse umgeben. Der Kühlluftstrom strömt entlang dem Elektronikgehäuse und kühlt mittelbar die Elektronikbauteile auf der Leiterplatte.Also favorable is an embodiment of the invention in which the motor electronics is mounted on a printed circuit board, which is arranged in the electronics housing axially adjacent to the cooling wheel, which forms at least part of the extending in this area in the radial direction electronics cooling channel. The electronic components are surrounded by the electronics housing. The cooling air flow flows along the electronics housing and indirectly cools the electronic components on the circuit board.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse und/oder das Elektronikgehäuse in Umfangsrichtung von einer Abdeckung umgeben sind, die zumindest abschnittsweise Teile des Stator-Kühlkanals und/oder Elektronik-Kühlkanals bilden. Die jeweiligen Kanäle sind dabei mehrteilig ausgeführt und weisen jeweils eine Innenwand, die durch das Statorgehäuse bzw. Elektronikgehäuse gebildet ist, und eine durch die jeweilige Abdeckung gebildete Außenwand auf. Als Abdeckung können aufgesetzte Metall- oder Kunststoffringe verwendet werden. Anstelle einer Abdeckung sind in einer alternativen Ausführungsvariante das Elektronikgehäuse und/oder das Statorgehäuse einteilig ausgebildet und stellen selbst sowohl die Innenwand als auch die Außenwand des entsprechenden Kühlkanals.In one embodiment of the invention, the electric motor, characterized in that the stator housing and / or the electronics housing are surrounded in the circumferential direction by a cover which at least partially form parts of the stator cooling channel and / or electronics cooling channel. The respective channels are designed in several parts and each have an inner wall which is formed by the stator housing or electronics housing, and an outer wall formed by the respective cover. As a cover, patch metal or plastic rings can be used. Instead of a cover, the electronics housing and / or the stator housing are integrally formed in an alternative embodiment and provide itself both the inner wall and the outer wall of the corresponding cooling channel.

Zur Optimierung der von dem doppelflutigen Kühlrad erzeugten Kühlluftströme weist das Kühlrad in einer Ausführungsvariante auf beiden axialen Außenseiten Deckscheiben auf, welche die Schaufeln zumindest abschnittsweise überdecken. Die Erfindung umfasst unterschiedliche Ausführungen des Kühlrads. In einer Variante weist es gerade Schaufeln auf und ist drehrichtungsunabhängig ausgebildet. In einer alternativen Variante weist es drehrichtungsorientierte gekrümmte Schaufeln auf, über die drückende oder saugende Kühlluftströme festlegbar sind.In order to optimize the cooling air flows generated by the double-flow cooling wheel, the cooling wheel in one embodiment has cover disks on both axial outer sides, which covers the blades at least in sections. The invention comprises different embodiments of the cooling wheel. In a variant, it has straight blades and is formed independent of direction of rotation. In an alternative variant, it has rotationally oriented curved blades, over which pressing or sucking cooling air flows can be fixed.

Der erfindungsgemäße Elektromotor ist ferner gemäß DIN/IEC EN 60034-Teil 5 nach außen dichtend geschlossen und erfüllt den Standard nach IP-Schutzart IPX4/IPX5 oder höher. Das bedeutet, dass die Motoreinheit über das Statorgehäuse und Lagerschilde sowie die Elektronikbauteile über das Elektronikgehäuse gegenüber der Umgebung abgedichtet getrennt sind und kein Luftaustausch mit Umgebungsluft möglich ist. Die Kühlluftströme können lediglich außen an dem Statorgehäuse und Lagerschilden sowie dem Elektronikgehäuse vorbeigeführt werden. Gleichwohl ist gerade bei der dicht geschlossenen Ausführung die aktive Kühlung gemäß der Erfindung besonders effektiv und von Vorteil. The electric motor according to the invention is also according to DIN / IEC EN 60034 Part 5 sealed to the outside and meets the standard according to IP protection IPX4 / IPX5 or higher. This means that the motor unit via the stator housing and end shields and the electronic components are sealed sealed from the environment via the electronics housing and no air exchange with ambient air is possible. The cooling air streams can be passed only outside of the stator housing and end shields and the electronics housing. However, especially in the tightly closed embodiment, the active cooling according to the invention is particularly effective and advantageous.

Erfindungsgemäß sind das Elektronikgehäuse und das Statorgehäuse aus wärmeleitendem Material wie Aluminium-Druckguss oder -Strangguss erzeugt, um möglichst viel Wärme abzuführen.According to the invention, the electronics housing and the stator housing are made of thermally conductive material, such as aluminum diecasting or casting, in order to remove as much heat as possible.

Alle vorstehend beschriebenen Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist.All features described above can be combined with each other as far as is technically possible.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. Show it:

1: eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors in einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a perspective view of an electric motor in a first embodiment;

2: eine seitliche Schnittansicht des Elektromotors aus 1; 2 a side sectional view of the electric motor 1 ;

3: eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors in einem zweiten Ausführungsbeispiel; 3 a perspective view of an electric motor in a second embodiment;

4: eine seitliche Schnittansicht des Elektromotors aus 2. 4 a side sectional view of the electric motor 2 ,

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Sie geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder und dienen zu ihrem besseren Verständnis.The figures are exemplary schematic. They give embodiments of the invention again and serve for their better understanding.

Die 1 und 2 zeigen einen Elektromotor 1 in einer ersten Ausführungsvariante in einer perspektivischer Ansicht und einer Schnittansicht. Der Elektromotor 1 ist als eine Baueinheit ausgeführt und weist in axialer Richtung gesehen ein Elektronikgehäuse 2, eine doppelflutiges Kühlrad 4 und ein Statorgehäuse 3 auf, wobei das doppelflutige Kühlard 4 axial zwischen dem Elektronikgehäuse 2 und dem Statorgehäuse 3 angeordnet ist und diese voneinander trennt. Der Elektromotor 1 ist ein Innenläufer-Motor, bei dem der Rotor 36 mit einer zentral angeordneten Antriebswelle 12 von dem Statorblechpaket 7 des Stators umgeben ist und darin rotiert. Die Antriebswelle 12 ist zweifach gelagert und erstreckt sich in axialer Richtung von außen durch einen zur Montage des Elektromotors 1 an einem anzutreibenden Apparat vorgesehenen Befestigungsflansch 25, durch den Lagerschild 5 bis zu dem Kühlrad 4, das drehfest auf der Antriebswelle 12 befestigt ist und von dieser angetrieben wird. Zwei Kugellager zur Lagerung der Antriebswelle 12 sind an dem Befestigungsflansch 25 und dem Lagerschild 5 vorgesehen. An dem Lagerschild 5 sind ferner zu dem Statorblechpaket 7 und dem Rotor 36 gerichtete Kühlpins 9 ausgebildet, welche die Oberfläche des Lagerschilds 5 und dessen Wärmeaufnahmekapazität vergrößern.The 1 and 2 show an electric motor 1 in a first embodiment in a perspective view and a sectional view. The electric motor 1 is designed as a structural unit and has seen in the axial direction an electronics housing 2 , a double-flow cooling wheel 4 and a stator housing 3 on, with the doppelflutige Kühlard 4 axially between the electronics housing 2 and the stator housing 3 is arranged and separates them from each other. The electric motor 1 is an internal rotor motor in which the rotor 36 with a centrally arranged drive shaft 12 from the stator lamination stack 7 surrounded by the stator and rotated therein. The drive shaft 12 is mounted twice and extends in the axial direction from the outside by a for mounting the electric motor 1 provided on a driven apparatus mounting flange 25 , through the bearing shield 5 up to the cooling wheel 4 , the rotation on the drive shaft 12 is attached and driven by this. Two ball bearings for supporting the drive shaft 12 are on the mounting flange 25 and the end shield 5 intended. At the end shield 5 are also to the stator lamination 7 and the rotor 36 directed cooling pins 9 formed, which is the surface of the bearing plate 5 and increase its heat absorption capacity.

Das Statorgehäuse 3 umfasst ein Statorgehäuseteil 6, das zusammen mit dem Lagerschild 5 und dem Befestigungsflansch 25 eine nach außen abgedichtete Einheit bilden. Im Inneren dieser Einheit sind die Bauteile der Motoreinheit (Statorblechpaket 7 und Rotor 36) aufgenommen und übertragen die im Motorbetrieb erzeugte Wärme auf das Statorgehäuseteil 6, den Lagerschild 5 und den Befestigungsflansch 25. Der Lagerschild 5 bildet die axiale Grenzfläche gegenüber dem Kühlrad 4. Um das Statorgehäuseteil 6 ist eine Abdeckung 14 in Form eines Ringes angeordnet, innerhalb der ein Stator-Kühlkanal 10 verläuft. Der Stator-Kühlkanal 10 erstreckt sich in axialer Richtung entlang dem Statorgehäuse 3 sowie entlang dem Lagerschild 5 in axialer und zusätzlich in radialer Richtung parallel zum Kühlrad 4.The stator housing 3 includes a stator housing part 6 that together with the end shield 5 and the mounting flange 25 form an externally sealed unit. Inside this unit are the components of the motor unit (laminated stator core 7 and rotor 36 ) and transmit the heat generated during engine operation to the stator housing part 6 , the bearing plate 5 and the mounting flange 25 , The bearing plate 5 forms the axial interface with respect to the cooling wheel 4 , Around the stator housing part 6 is a cover 14 arranged in the form of a ring, within which a stator cooling channel 10 runs. The stator cooling channel 10 extends in the axial direction along the stator housing 3 as well as along the bearing plate 5 in axial and in addition in the radial direction parallel to the cooling wheel 4 ,

Das Elektronikgehäuse 2 umfasst ein Elektronikgehäuseteil 26, in dem die Motorelektronik 15 auf einer Leiterplatte 16 aufgenommen ist. Das Elektronikgehäuseteil 26 ist von einer ringförmigen Abdeckung 24 umgeben, so dass dazwischen ein Elektronik-Kühlkanal 11 ausgebildet wird. Der Elektronik-Kühlkanal 11 erstreckt sich in axialer und radialer Richtung entlang dem Elektronikgehäuseteil 26, wobei der sich radial erstreckende Abschnitt parallel zum Kühlrad 4 verläuft.The electronics housing 2 includes an electronics housing part 26 in which the engine electronics 15 on a circuit board 16 is included. The electronics housing part 26 is from an annular cover 24 surrounded, so that in between an electronics cooling channel 11 is trained. The electronics cooling channel 11 extends in the axial and radial directions along the electronics housing part 26 wherein the radially extending portion is parallel to the cooling wheel 4 runs.

Im Betrieb werden von dem doppelflutigen Kühlrad 4 ein erster Kühlluftstrom P1 entlang dem Elektronikgehäuse 2 und ein zweiter Kühlluftstrom P2 entlang dem Statorgehäuse 3 und entlang dem axial an das Statorgehäuse 3 angrenzenden Lagerschild 5 erzeugt. Das Kühlrad 4 saugt in der gezeigten Ausführung axial im Zentrumsbereich Luft an und erzeugt dabei die beiden Kühlluftströme P1, P2 durch den Elektronik-Kühlkanal 11 und den Stator-Kühlkanal 10, die schließlich von dem Kühlrad 4 radial ausgeblasen werden. Durch eine Anpassung der Schaufelgeometrie des Kühlrads 4 kann die Luftförderrichtung auch umgekehrt, d. h. drückend ausgeführt werden, wodurch die radial angesaugte Luft weniger turbulent zugeführt und die Geräuschbildung beim Ansaugen verringert wird. In beiden Fällen wird eine Kühlung aller Bauteile durch einen effektiven Wärmeabtransport erreicht.In operation, the double-flooded cooling wheel 4 a first cooling air flow P1 along the electronics housing 2 and a second cooling air flow P2 along the stator housing 3 and along the axially to the stator housing 3 adjacent bearing plate 5 generated. The cooling wheel 4 sucks in the embodiment shown axially in the center region of air and thereby generates the two cooling air streams P1, P2 through the electronics cooling channel 11 and the stator cooling channel 10 that finally came off the cooling wheel 4 be blown radially. By adjusting the blade geometry of the cooling wheel 4 The air conveying direction can also be reversed, that is, performed pushing, whereby the radially sucked air is supplied less turbulent and the noise during suction is reduced. In both cases, a cooling of all components is achieved by an effective heat dissipation.

Sowohl der Stator-Kühlkanal 10 als auch der Elektronik-Kühlkanal 11 weisen einen zu einer radialen Mitte des Kühlrads 4 als Ansaugkanal 20, 21 radial verlaufenden Abschnitt auf. In dem Ansaugkanal wird durch eine entsprechend geformte Kanalwandgeometrie eine Querschnittsverengung 29 realisiert, die eine Einströmdüse in einen axialen Ansaugbereich des Kühlrads 4 bildet. Die Einströmdüse ermöglicht bei einer saugenden Ausbildung des Kühlrads 4 die Nutzung des Düse-/Diffusorprinzips am axialen Kühlradeinlass zu Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, des Volumenstroms und Reduzierung der Geräuschbildung. Both the stator cooling channel 10 as well as the electronics cooling channel 11 have one to a radial center of the cooling wheel 4 as intake channel 20 . 21 radially extending section. In the intake passage is a cross-sectional constriction by a correspondingly shaped channel wall geometry 29 realized that an inlet nozzle in an axial intake of the cooling wheel 4 forms. The inlet nozzle allows for a suction training of the cooling wheel 4 the use of the nozzle / diffuser principle at the axial cooling wheel inlet to increase flow velocity, volume flow and reduce noise.

Die 3 und 4 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel des Elektromotors 1. Jedoch sind bis auf die im Folgenden beschriebenen alle Merkmale identisch ausgeführt. Im Unterschied zu Ausführung gemäß 1 & 2 ist das Statorgehäuseteil 6 nicht von einer Abdeckung umgeben, jedoch erstrecken sich in axialer Richtung eine Vielzahl von in Umfangsrichtung benachbarten Kühlrippen 34. Der Stator-Kühlkanal 10 verläuft in axialer und radialer Richtung entlang dem Lagerschild 5 bis zu dem Kühlrad 4, jedoch nicht effektiv über das Statorgehäuseteil 6. Der zweite Kühlluftstrom P2 wird im Bereich des Übergangs zwischen Lagerschild 5 und Statorgehäuseteil 6 angesaugt und verläuft im Wesentlichen in radialer Richtung entlang dem Lagerschild 5. Die axiale Erstreckung des Stator-Kühlkanals 10 ist vergleichsweise kürzer.The 3 and 4 show an alternative embodiment of the electric motor 1 , However, all features are identical except for those described below. Unlike the version according to 1 & 2 is the stator housing part 6 not surrounded by a cover, however, extending in the axial direction, a plurality of circumferentially adjacent cooling fins 34 , The stator cooling channel 10 runs in the axial and radial direction along the bearing plate 5 up to the cooling wheel 4 but not effective on the stator housing part 6 , The second cooling air flow P2 is in the area of the transition between end shield 5 and stator housing part 6 sucked and runs substantially in the radial direction along the bearing plate 5 , The axial extent of the stator cooling channel 10 is comparatively shorter.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise kann sich der Stator-Kühlkanal auch teilweise über das Statorgehäuse und den zum Kühlrad benachbarte angeordneten Lagerschild erstrecken. Auch kann das Statorgehäuseteil und/oder das Elektronikgehäuseteil doppelwandig ausgebildet werden, so dass sich die Kühlkanäle innerhalb der jeweiligen Bauteile erstrecken. Das Gehäuse kann auch insgesamt als einteilige Gehäusekonstruktion ausgeführt werden. Ferner sind alternativ auch Ausführungen von der Erfindung umfasst, bei denen mehrere Kühlkanäle an dem Statorgehäuse und/oder dem Elektronikgehäuse vorgesehen sind, die beispielsweise in Umfangsrichtung verteilt In axialer Richtung verlaufen.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. For example, the stator cooling channel may also partially extend over the stator housing and the bearing shield adjacent to the cooling wheel. Also, the stator housing and / or the electronics housing part can be formed double-walled, so that the cooling channels extend within the respective components. The housing can also be made overall as a one-piece housing construction. Furthermore, embodiments of the invention are also included, in which a plurality of cooling channels are provided on the stator housing and / or the electronics housing, which are distributed in the axial direction in the circumferential direction, for example.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012107109 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN / IEC EN 60034 Part 5 [0019]

Claims

Electric motor comprising an electronics housing ( 2 ) with incorporated therein engine electronics ( 15 ) and an axial to the electronics housing ( 2 ) spaced stator housing ( 3 ), wherein axially between the electronics housing ( 2 ) and the stator housing ( 3 ) a double-flow cooling wheel ( 4 ) is arranged, which in operation a first cooling air flow (P1) along the electronics housing ( 2 ) and a second cooling air flow (P2) along the stator housing ( 3 ) and / or along at least one axially to the stator housing ( 3 ) adjacent end shield ( 5 ) generated.

Electric motor according to claim 1, characterized in that the double-flow cooling wheel ( 4 ) has a blade geometry which generates an axially sucking and radially blowing or axially pushing and radially sucking first and second cooling air flow (P1, P2).

Electric motor according to claim 1 or 2, characterized in that it is designed as an internal rotor motor, wherein in the stator housing ( 3 ) a motor unit formed from a rotor ( 36 ), a stator with a rotor ( 36 ) surrounding stator core ( 7 ) and a drive shaft ( 12 ) is arranged.

Electric motor according to the preceding claim, characterized in that the motor unit on the at least one end shield ( 5 ) and the at least one end shield ( 5 ) in the axial direction of the double-flow cooling wheel ( 4 ) adjoins.

Electric motor according to the preceding claim, characterized by at least one stator cooling channel extending in the axial direction at least in sections along the stator housing ( 3 ) and the at least one end shield ( 5 ) and in the radial direction along the at least one end shield ( 5 ).

Electric motor according to claim 4, characterized by at least one stator cooling channel ( 10 ), which extends in the axial and radial directions at least in sections along the at least one bearing plate ( 5 ) to the cooling wheel ( 4 ).

Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized by an electronics cooling channel ( 11 ), which extends in the axial and radial directions at least in sections along the electronics housing ( 2 ) to the cooling wheel ( 4 ).

Electric motor according to the preceding claim, characterized in that the engine electronics ( 15 ) on a printed circuit board ( 16 ) mounted in the electronics housing ( 2 ) axially to the cooling wheel ( 4 ) is arranged adjacent and the electronics housing ( 2 ) at least a part of the electronics cooling channel ( 11 ).

Electric motor according to at least one of the preceding claims 5-8, characterized in that the stator cooling channel ( 10 ) and / or the electronics cooling channel ( 11 ) one to a radial center of the cooling wheel ( 4 ) as intake channel ( 20 . 21 ) extending portion having a cross-sectional constriction ( 29 ), which as an inlet nozzle in an axial intake of the cooling wheel ( 4 ) is trained.

Electric motor according to at least one of the preceding claims 5-9, characterized in that the stator housing ( 3 ) and / or the electronics housing ( 2 ) in the circumferential direction of a cover ( 14 . 24 ) are surrounded, at least in sections, parts of the stator cooling channel ( 10 ) and / or electronics cooling channel ( 11 ) form.

Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the double-flow cooling wheel ( 4 ) axially on both sides cover plates ( 8th ) having.

Electric motor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the double-flow cooling wheel ( 4 ) has straight blades and is formed independently of direction of rotation.

Electric motor according to at least one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the double-flow cooling wheel ( 4 ) Direction-oriented curved blades has.

Electric motor according to at least one of the preceding claims 3-13, characterized in that on the at least one end shield ( 5 ) directed to the motor unit cooling fins or cooling pins ( 9 ) are formed.

Electric motor according to at least one of the preceding claims 3-14, characterized in that the drive shaft ( 12 ) with the cooling wheel ( 4 ) is rotatably connected.