-
Die Erfindung betrifft eine Abdeckvorrichtung für ein Elektronikgehäuse eines Elektromotors. In dem Elektronikgehäuse wird die Motorelektronik aufgenommen, an der sich ein in das Elektronikgehäuse integrierter Kühlluftkanal vorbei erstreckt.
-
Elektromotoren aus dem Bereich der Erfindung werden insbesondere zum Antrieb von Ventilatoren eingesetzt. Dabei werden sie regelmäßig über die Statorbuchse an Befestigungswänden oder Tragkonstruktionen montiert, wodurch eine effektive Kühlung erschwert wird. Der Leistungsbereich sowie die Lebensdauer des Elektromotors bestimmen sich unter anderem auch nach den im Betrieb erreichten Bauteiltemperaturen, vor allem der integrierten Motorelektronik, elektrischen Leistungsbauteile, Lager und Motorantriebsbauteile. Aus diesem Grund ist eine ausreichende und dauerhafte Kühlung der Bauteile von großer Bedeutung.
-
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2012 107 109 A1 ist bekannt, über ein Luftförderelement im Motorbetrieb einen axialen Luftvolumenstrom zur aktiven Kühlung der Bauteile, insbesondere der Motorelektronik zu erzeugen, der durch einen Kühlluftkanal im Elektronikgehäuse geführt wird. Der Luftvolumenstrom wird am Elektronikgehäuse zumeist axial angesaugt und radial ausgeblasen. Dabei hat sich im Außeneinsatz gezeigt, dass neben Luft auch Feststoffe wie z. B. Laub und Blätter angesaugt werden, die den Kühlluftkanal verstopfen und die Kühlleistung verringern. Aus dem Stand der Technik bekannte Schutzgitter sind zur Überwindung des Problems ungeeignet, da sie nur eine Ansaugrichtung bereitstellen und somit ebenfalls durch Laub, Blätter oder dergleichen zusetzbar sind. Sie lassen dann keine Kühlluftansaugung mehr zu.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckvorrichtung für einen Elektromotor mit Elektronikgehäuse bereitzustellen, die eine Elektronikgehäuseöffnung zur Ansaugung von Kühlluft gegenüber einem Verstopfen durch Feststoffe schützt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor bereit zu stellen, dessen Kühlung im Außeneinsatz dauerhaft sichergestellt ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmalskombination gemäß der Patentansprüche 1 und 15.
-
Erfindungsgemäß wird eine Abdeckvorrichtung für ein Elektronikgehäuse eines Elektromotors vorgeschlagen, das zumindest ein Basissegment und zumindest eine an dem Basissegment ausgebildeten Rippe aufweist, wobei das Basissegment geometrisch derart ausgebildet ist, eine Elektronikgehäuseöffnung zur Ansaugung eines Kühlluftvolumenstroms zumindest abschnittsweise flächig zu überdecken, um die Elektronikgehäuseöffnung gegen Eindringen von Feststoffen zumindest abschnittsweise zu verschließen. Das Basissegment bildet mit der zumindest einen Rippe zumindest einen Strömungskanal aus, der mit der Elektronikgehäuseöffnung strömungsverbindbar ist.
-
Das Basissegment überdeckt die Elektronikgehäuseöffnung gegenüber herkömmlichen Schutzgittern flächig, bietet jedoch mit der zumindest einen Rippe an dem Basissegment einen stets offenen Strömungskanal zur Ansaugung von Kühlluft in die Elektronikgehäuseöffnung und mithin in einen Kühlkanal im Elektronikgehäuse.
-
In einer vorteilhaften Ausführung verläuft der zumindest eine Strömungskanal senkrecht zur Ansaugrichtung, die bestimmt wird durch die Ausrichtung der Elektronikgehäuseöffnung. Üblicherweise erfolgt die Ansaugung in axialer Richtung parallel zur Rotationsachse des Elektromotors. Der zumindest eine Strömungskanal verläuft dann vorzugsweise in radialer Richtung. Wenn Feststoffe wie Laub axial auf die Elektronikgehäuseöffnung und die Abdeckvorrichtung fallen, erfolgt die Ansaugung von Kühlluft in radialer Richtung durch den zumindest einen Strömungskanal. In einer günstigen Ausführung sind an dem Basissegment mehrere Rippen als Axialrippen ausgebildet, die mit der Oberfläche des Basissegments jeweils einen Strömungskanal bilden. Das Basissegment überdeckt somit mit einer ersten Seite die Elektronikgehäuseöffnung und bildet mit der gegenüberliegenden Oberflächenseite zusammen mit den Axialrippen die Strömungskanäle.
-
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Abdeckvorrichtung aus einem Basissegment und einem axial hierzu beabstandeten Decksegment gebildet, wobei sich zwischen dem Basissegment und dem Decksegment die zueinander beabstandet die Rippen erstrecken, die auch in der Ausführung mit Basis- und Decksegment jeweils zwischen sich die Strömungskanäle bilden, die mit der Elektronikgehäuseöffnung strömungsverbunden sind. Die Ausführung der Abdeckvorrichtung mit Basissegment und Decksegment bietet den Vorteil einer definierten Auflagefläche für Verschmutzungen wie Laub, Blätter oder dergleichen auf dem Decksegment, während gleichzeitig ein oder mehrere Strömungskanäle zwischen Basissegment und Decksegment gewährleistet sind. Zudem kann die Strömung durch die Geometrie der Strömungskanäle optimiert werden. Die Abdeckvorrichtung dient mithin als Luftleitelement zur definierten Kühlung.
-
In einem Ausführungsbeispiel ist die Abdeckvorrichtung ringförmig. In einer Weiterbildung ist zumindest das Basissegment der Abdeckvorrichtung konisch ausgebildet und bietet somit eine düsenartige Luftführung nach radial einwärts hin zur Elektronikgehäuseöffnung.
-
Ferner ist eine Ausführung vorsehbar, bei der das Decksegment gegenüber einem radialen Außenrand des Basissegments radial einwärts versetzt angeordnet ist. Der Lufteinlass zwischen Basissegment und Decksegment am radialen Außenrand wird hierdurch vergrößert. Zudem werden Ausführungen umfasst, bei denen das Decksegment in der Projektion das Basissegment nicht vollständig überdeckt, so dass die Rippen bzw. Axialrippen freie, d. h. vom Decksegment nicht überdeckte axiale Stirnseiten aufweisen. Die Rippen bzw. Axialrippen erstrecken sich dabei in radialer Richtung über einen radialen Innenrand der Deckscheibe hinaus radial einwärts. Hierdurch sind durch die Abdeckvorrichtung selbst zwei Einströmrichtungen radial und axial entlang der Rippen bzw. Axialrippen gewährleistbar. Soweit zwei Einströmrichtungen gegeben sind, spielt die Einbaurichtung des Elektromotors keine Rolle, da eine Verschmutzung durch Laub, Blätter und dergleichen schwerkraftbedingt üblicherweise nur von einer Seite erfolgt.
-
Ferner ist günstig, wenn die Rippen bzw. Axialrippen jeweils eine radiale Außenkante aufweisen, welche den radialen Außenrand des Basissegments und einen radialen Außenrand des Decksegments unmittelbar verbindet. Die radialen Außenkanten bilden somit einen gitterartigen radialen Abschluss zwischen Basissegment und Decksegment.
-
In einem Ausführungsbeispiel schließen die Rippen bzw. Axialrippen bündig mit dem radialen Außenrand des Basissegments und/oder bündig mit dem radialen Außenrand des Decksegments ab. Es verbleiben hierdurch keine Bereiche der Rippen bzw. Axialrippen an der Abdeckvorrichtung, in denen sich Verschmutzungen verfangen könnten. Vielmehr können aufliegende Verschmutzungen beispielsweise durch Wind auch wieder entfernt werden.
-
In einer Weiterbildung ist zudem vorgesehen, dass die Rippen bzw. Axialrippen der Abdeckvorrichtung geradlinig nach radial außen verlaufen. Zudem ist ein Axialabstand zwischen dem Basissegment und dem Decksegment vorteilhafterweise konstant, so dass das Basissegment und das Decksegment zumindest im Wesentlichen parallel verlaufen.
-
Auch ist vorteilhaft, die Abdeckvorrichtung als modularen Einsatz für das Elektronikgehäuse auszubilden, so dass es variabel einsetzbar, nachrüstbar oder austauschbar ist. Insbesondere ermöglicht dies den Einsatz bestimmter Abdeckvorrichtungen für unterschiedliche Einbaulagen des Elektromotors, z. B. horizontal oder vertikal.
-
Die Abdeckvorrichtung wird bevorzugt einteilig ausgebildet. Insbesondere sind das Basissegment und die Rippen bzw. Axialrippen einteilig.
-
Bei einer Ausführung mit Basissegment und Decksegment ist eine einteilige Ausführung ebenfalls bevorzugt. Jedoch kann die Abdeckvorrichtung auch aus mehreren Umfangssegmenten zusammengesetzt werden.
-
Die Erfindung umfasst ferner einen Elektromotor, der ein Elektronikgehäuse mit darin aufgenommener Motorelektronik umfasst, wobei das Elektronikgehäuse einen integrierten und sich zumindest in axialer Richtung an der Motorelektronik vorbei erstreckenden Kühlluftkanal aufweist, durch den der kühlende Luftvolumenstrom förderbar ist und der an der Elektronikgehäuseöffnung endet. An dem Elektromotor wird die oben beschriebene Abdeckvorrichtung befestigt, so dass die Elektronikgehäuseöffnung stets offen bleibt und vor einem Verstopfen durch Feststoffe geschützt ist. Über die Abdeckvorrichtung und die Elektronikgehäuseöffnung ist stets der Luftvolumenstrom in den Kühlluftkanal ansaugbar.
-
In einer Ausführungsvariante ist an dem Elektromotor vorgesehen, dass die Elektronikgehäuseöffnung des Elektronikgehäuses durch Kühlrippen gebildet ist. Zudem erstrecken sich die Rippen bzw. Axialrippen der Abdeckvorrichtung parallel und/oder in radialer Verlängerung fluchtend zu den Kühlrippen des Elektronikgehäuses. Die Axialrippen der Abdeckvorrichtung sind in einer günstigen stoßend an den Rippen des Elektronikgehäuses angeordnet.
-
Die Elektronikgehäuseöffnung weist in einer Ausführung einen radialen Öffnungsabschnitt auf, der senkrecht zur Rotationsachse des Elektromotors ausgerichtet ist. Der radiale Öffnungsabschnitt ist vorzugsweise unmittelbar mit dem Strömungskanal der Abdeckvorrichtung strömungsverbunden, um eine Ansaugung von Kühlluft in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Elektromotors zu ermöglichen.
-
Die Abdeckvorrichtung liegt in einer Ausführung mit dem Basissegment auf axialen Stirnseiten der Kühlrippen des Elektronikgehäuses flächig auf. Die Axialrippen der Abdeckvorrichtung können in einer vordefinierten Form und Erstreckung ausgebildet werden, um strömungstechnisch bestmöglich mit der Elektronikgehäuseöffnung zusammen zu wirken. Beispielsweise können die Axialrippen in Richtung zur Elektronikgehäuseöffnung die Strömungskanäle verengen, um die Strömungsgeschwindigkeit des angesaugten Luftvolumentstromes zu erhöhen. Die Abdeckvorrichtung kann somit nicht nur als Schutz gegen Verschmutzung, sondern als Strömungsleitelement hin zur Elektronikgehäuseöffnung dienen.
-
Grundsätzlich können alle offenbarten Merkmale beliebig kombiniert werden, soweit dies technisch möglich ist. Soweit vorliegend von „radial” gesprochen wird, geltenden die entsprechenden Merkmale gleichzeitig auch für nicht runde Bauteile offenbart, wobei sie sich dann mutatis mutandis auf die Umfangserstreckung beziehen.
-
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:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors, teilweise in Explosionsdarstellung;
-
2 den Elektromotor aus 1 im montierten Zustand;
-
3 einen Ausschnitt einer seitlichen Schnittansicht des Elektromotors aus 2;
-
4 eine perspektivische Ansicht eines Elektronikgehäuses, teilweise in Explosionsdarstellung, in einer alternativen Ausführung;
-
5. eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors, teilweise in Explosionsdarstellung, in einer weiteren alternativen Ausführung;
-
6 den Elektromotor aus 5 im montierten Zustand;
-
7 eine perspektivische Ansicht eines Elektromotors, teilweise in Explosionsdarstellung, in einer weiteren alternativen Ausführung;
-
8 den Elektromotor aus 7 im montierten Zustand;
-
Die Figuren zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen.
-
In den 1 bis 3 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel ein Elektromotor 1 mit einem Elektronikgehäuse 2 und einer axial daran angeschlossener Statorbuchse 28 mit Rotor 30 dargestellt. Zwischen dem Elektronikgehäuse 2 und dem Rotor 30 ist ein Laufrad 29 angeordnet, das im Motorbetrieb einen Luftvolumenstrom erzeugt, der zur Kühlung der in dem Elektronikgehäuse 2 aufgenommenen Motorelektronik in axialer Richtung durch den in das Elektronikgehäuse 2 integrierten Kühlluftkanal 6 strömt. Der Kühlluftkanal 6 erstreckt sich bis zu der axialen Elektronikgehäuseöffnung 7 im axialen Endabschnitt des Elektronikgehäuses 2. An dem Elektronikgehäuse 2 wird außenseitig an die axiale Elektronikgehäuseöffnung 7 angrenzend und diese teilweise flächig überdeckend die Abdeckvorrichtung 3 angeordnet. Die Abdeckvorrichtung 3 ist als Ringsegment ausgebildet und weist mehrere geradlinig in radialer Richtung verlaufende Axialrippen 13 auf, die jeweils zwischen sich radiale Strömungskanäle 8 bilden. Die Abdeckvorrichtung 3 ist in 2 an dem Elektronikgehäuse 2 verschraubt, wobei der radiale Öffnungsabschnitt 10 der Elektronikgehäuseöffnung 7 mit den radialen Strömungskanälen 8 strömungsverbunden ist. Die Elektronikgehäuseöffnung 7 des Elektronikgehäuses 2 ist durch die an dem Elektronikgehäuse 2 ausgebildeten Kühlrippen 12 gebildet. Die Kühlrippen 12 sind zueinander in Umfangsrichtung beabstandet und erstrecken sich als flache, ebene Plattenkörper in axialer und radialer Richtung.
-
Die Abdeckvorrichtung 3 weist als Grundkörper des Ringsegments ein als Bodenplatte ausgebildetes Basissegment 4 auf, auf dessen Oberseite einteilig die sich in radialer Richtung geradlinig erstreckenden Axialrippen 13 ausgebildet sind. Die Abdeckvorrichtung 3 liegt auf axialen Stirnseiten der Kühlrippen 12 des Elektronikgehäuses 2 flächig auf. Die Axialrippen 13 der Abdeckvorrichtung 3 erstrecken sich in radialer Verlängerung fluchtend und aneinander stoßend zu den Kühlrippen 12 des Elektronikgehäuses 2, so dass die Strömungskanäle 8 des Abdeckprofils 3 unmittelbar in die durch die Kühlrippen 12 gebildeten radialen Öffnungsabschnitt 10 der Elektronikgehäuseöffnung 7 übergehen.
-
3 zeigt beispielhaft eine Verschmutzung der axialen Seite des Kanaleingangs 7 der Ausführung gemäß 2 mit Laub 100, so dass die Einströmung des mit Pfeilen dargestellten Luftvolumentstromes in den Kühlluftkanal 6 hauptsächlich aus radialer Richtung durch die Strömungskanäle 8 der Abdeckvorrichtung 3 erfolgt.
-
4 zeigt ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel eines Elektronikgehäuses 2 mit Abdeckvorrichtung 3 in Explosionsdarstellung. Die Abdeckvorrichtung 3 entspricht bezüglich seiner Merkmale der Ausführung gemäß 1, jedoch ist sie im Unterschied zu 1 als geschlossener Ring ausgebildet, der vollumfänglich auf den Kühlrippen 12 des Elektronikgehäuses 2 zu Auflage gebracht wird. Die Kühlrippen 12 weisen stirnseitig eine komplementäre Form zu dem konisch zulaufend ausgebildeten Basissegment 4 der Abdeckvorrichtung 3 auf. Auch bei dieser Ausführung erstrecken sich die Axialrippen 13 in Verlängerung und parallel zu den Kühlrippen 12 des Elektronikgehäuses 2, so dass die Strömungskanäle 8 des Abdeckprofils 3 unmittelbar in die durch die Kühlrippen 12 gebildeten radialen Öffnungsabschnitt 10 der Elektronikgehäuseöffnung 7 übergehen. Der Kühlluftkanal 6 umgibt bei dieser Ausführung das gesamte Elektronikgehäuse 2 in Umfangsrichtung. Ferner erstrecken sich die Kühlrippen 12 des Elektronikgehäuses 2 in axialer Richtung weiter über die Elektronikgehäuseöffnung 7 hinaus bis zum axialen Endabschnitt des Elektronikgehäuses 2. Sie bilden Vertiefungen auf der Außenfläche des Elektronikgehäuses 2 und vergrößern dadurch die Gesamtkühlungsfläche.
-
In den 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektromotors 1 dargestellt, wobei alle nicht die Abdeckvorrichtung 3 betreffenden Merkmale identisch zur Ausführung gemäß der 1 bis 3 sind und entsprechend auch für diese Ausführung gelten.
-
Die Abdeckvorrichtung 3 ist ein austauschbares modulares Bauteil und weist zusätzlich zu dem Basissegment 4 das Decksegment 5 auf, wobei sich zwischen dem Basissegment 4 und dem Decksegment 5 die zueinander beabstandeten Axialrippen 13 erstrecken, die jeweils zwischen sich die radialen Strömungskanäle 8 bilden. Die Abdeckvorrichtung 3 gemäß 5 ist ein einteiliges Ringsegment, das an das Elektronikgehäuse 2 geschraubt wird. Das Basissegment 4 weist einen konisch zulaufenden Querschnitt auf, der komplementär zum stirnseitigen Verlauf der Kühlrippen 12 ist. Das Decksegment 5 erstreckt sich in radialer Richtung bis zu der Elektronikgehäuseöffnung 7, der gebildet wird durch die Kühlrippen 12. Gegenüber dem radialen Außenrand des Basissegments 4 ist das Decksegment 5 bezogen auf seinen radialen Außenrand radial einwärts versetzt angeordnet. Die Axialrippen 13 verlaufen mit ihren radialen Außenkanten schräg zwischen dem Basissegment 4 und dem Decksegment 5 und schließen jeweils bündig mit dem radialen Außenrand des Basissegments 4 und dem radialen Außenrand des Decksegments 5 ab. Der Axialabstand zwischen dem Basissegment 4 und dem Decksegment 5 ist konstant. Die Zuströmung erfolgt bei einer Verschmutzung der axialen Seite der Elektronikgehäuseöffnung 7 radial über die Strömungskanäle 8, die gebildet sind zwischen den Axialrippen 13 und dem Deck- und Basissegment 5, 4.
-
Die 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus den 5 und 6 dadurch unterscheidet, dass das Decksegment 5 der Abdeckvorrichtung 3 die Elektronikgehäuseöffnung 7 und mithin die Kühlrippen 12 in axialer Richtung vollständig überdeckt. Dadurch entsteht eine ausschließlich radiale Einströmrichtung. Deshalb eignet sich die Ausführung für eine Einbaurichtung des Elektromotors in vertikaler Richtung, so dass herabfallendes Laub auf dem Decksegment 5 zur Auflage kommt, jedoch die radialen Strömungskanäle 8 stets offen bleiben. Im Übrigen sind die Merkmale identisch zur Ausführung gemäße 5 und auf die Ausführung gemäß 7 übertragbar.
-
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Ebenfalls umfasst werden Ausführungen, bei denen eine Abdeckvorrichtung gemäß 5 als vollumfänglicher Ring gemäß 4 ausgebildet und auf Rippen 12 des Elektronikgehäuses 2 über dessen gesamten Umfang aufgelegt wird. Auch können sich die Axialrippen 13 der Abdeckvorrichtung in radialer Richtung über einen radialen Innenrand des Decksegments 5 hinaus radial einwärts erstrecken und an die Rippen 12 des Elektronikgehäuses zur Anlage gebracht werden oder den nach axial außen frei stehend Abschnitt der Kühlrippen 12 ersetzen.
-
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsvariante wird die Abdeckvorrichtung mit einer Geometrie gemäß der oben dargestellten Ausführungsbeispiele unmittelbar an dem Elektronikgehäuse 2 angebunden, stoffschlüssig oder einteilig. Beispielhaft hierfür wäre ein komplettes Druckgussteil. In einer alternativen Variante ist die Abdeckvorrichtung aus Kunststoff hergestellt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012107109 A1 [0003]
