EP1703140B1 - Kühleinrichtung für ein elektromotorisch angetriebenes Radialgebläse - Google Patents
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- EP1703140B1 EP1703140B1 EP06004231.4A EP06004231A EP1703140B1 EP 1703140 B1 EP1703140 B1 EP 1703140B1 EP 06004231 A EP06004231 A EP 06004231A EP 1703140 B1 EP1703140 B1 EP 1703140B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
- F04D25/166—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows using fans
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- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/5813—Cooling the control unit
Definitions
- the invention relates to an electric motor-driven radial fan according to the preamble of claim 1.
- a generic radial fan which has a fan housing with a rotating therein impeller and each with a suction and exhaust port.
- the impeller is connected via a drive shaft to the electric motor.
- the electric motor is covered by a pot-shaped cap, within the cap a printed circuit board is arranged with electronic components.
- the electric motor drives a fan wheel for cooling the electric motor and the electronic components arranged on the printed circuit board.
- the FR 2764747A discloses a fan in which an impeller is driven by a motor, wherein the air flow generated by the impeller via externally mounted on the housing blade-shaped air inlets into the interior of the housing along a plate and the electrical components attached thereto, such as
- Transistors for cooling is passed.
- a blower is also known, in which an air flow generated by an impeller located outside the housing is directed into the interior of the housing, the air flow being guided along a plate on which various electrical components to be cooled are arranged.
- the volume flow conveyed by means of the known radial fan is adjusted via the rotational speed of the electric motor.
- the invention has for its object to provide a radial fan of the generic type, which is characterized by low susceptibility and low height of the radial fan at low production costs.
- an integrated circuit (IC or chip) for controlling the motor is conductively connected to the printed circuit board and that the air flow generated by the cooling wheel is directed to the IC.
- the radial fan is due to the design of the invention without additional heat sink for the IC, which has a positive effect on the height.
- the basic idea of the invention is to selectively guide an air flow generated by means of the fan wheel and thus to ensure effective cooling of highly-stressed electronic components, in particular of the IC.
- the partial air streams blown directly from the fan wheel but also the intake air streams are understood by the air flows generated by the fan wheel.
- separate air flow directing means are provided with which the air stream or streams are conducted directly onto the IC or past it.
- the circuit board has a lid of the cap facing top and an opposite bottom and that the circuit board is arranged substantially parallel to the cover of the cap and orthogonal to the drive shaft of the electric motor and that the fan between the electric motor and the lid of the Cover is arranged.
- the fan is designed as a radial fan.
- a flow-through and the IC are arranged adjacent to this flow-through.
- a (partial) air flow then flows through the flow opening directly to the IC.
- the cooling effect can be further improved by arranging the IC within the (partial) air flow flowing through the flow-through opening.
- the IC can be arranged, for example, at a distance from the printed circuit board on a support which protrudes from the printed circuit board at an angle, in particular between 90 ° and 10 °. It can be provided to make the support flexible, so as to be able to vary the position of the IC relative to the flow-through.
- the electronics are arranged on the underside of the printed circuit board. Due to this inventive measure, a (partial) airflow flowing from the fan impeller can flow along the upper side of the circuit board without heating, and then, for example through the flow opening in the circuit board, directly to the IC on or flow past it. As a result, a particularly effective cooling of the IC is ensured.
- At least one inflow opening for outside air is provided in the cover cap, which is preferably arranged relative to the fan wheel such that an immediate flowing along of the outside air at the electronics and / or on the IC and / or on the electric motor and associated preheating of this air is avoided before reaching the fan wheel.
- the inflow opening is arranged in the cover of the cap, in particular immediately adjacent to the fan.
- the suction opening of the fan wheel is directed in the direction of inflow, so that mainly or better exclusively, cool outside air is sucked.
- a second embodiment provides that the inflow opening is introduced into the peripheral wall of the cap, preferably adjacent to the IC. As a result, the cool outside air can flow along the IC even before reaching the fan wheel.
- the inflow opening is formed by a gap between the cap and the blower housing. This variant has manufacturing advantages, since no additional opening must be made in the cap.
- the electronics and / or the electric motor are arranged such that the outside air flowing in through the inflow opening does not flow directly past these components before reaching the IC. This is achieved in particular by the provision of air baffles.
- a particularly advantageous arrangement is achieved in that a recess for the fan wheel is provided in the printed circuit board and that the fan wheel is arranged through the printed circuit board, so that an outgoing (partial) air flow along the top and another outgoing (partial) air flow along the bottom of the circuit board sweeps. If no electronics are now arranged on the upper side of the printed circuit board, the air flowing above the printed circuit board, without being heated, can be led directly to the IC. The horizontal air flow below the printed circuit board, the electronics arranged on the underside of the printed circuit board is cooled in parallel.
- the cooling of the IC and / or the electronics is improved in that at least one shipsstromleit worn is provided.
- this can be formed on the cover of the cap and integrally therewith.
- the cool air flow can be diverted from the upper side of the printed circuit board through the flow-through opening to the IC by means of the airflow line device.
- a louver can be attached, which prevents the flow of (part) air flowing along the electronics to flow to the IC.
- guide vanes for example, guide plates, integrally formed on webs webs or channels can be used.
- an inflow opening for the fan wheel is provided in the circuit board.
- the fan is in this case immediately adjacent to this inflow opening, arranged on the underside of the circuit board.
- the generated air flow is discharged exclusively from the fan wheel on the underside of the printed circuit board.
- a transmission can be connected between the electric motor and the fan.
- Fig. 1 shows a schematic sectional view of a radial blower according to the invention 1, which has a flat-cylindrical blower housing 2 with a rotating therein impeller 3 and an impeller 3 driving electric motor 4.
- the blower housing 2 has a central suction opening 5 and a lateral outlet opening 6.
- Such radial blower 1 are used to promote a gas-air mixture for a gas boiler, for a gas burner or the like.
- the electric motor 4 is mounted on the suction opening 5 opposite side 7 of the blower housing 2. It has a continuous drive shaft 8 which projects into the blower housing 2 and which is non-rotatably connected at its one end region 9 to the blower wheel 3 and at the opposite end region 10 with a fan wheel 11 designed as a radial fan. About the common drive shaft 8, the electric motor 4 drives both the impeller 3, and the fan 11 at.
- a flat circuit board 12 is arranged orthogonal to the drive shaft 8. On the circuit board 12 is the electronics, not shown, which extends exclusively on the underside 13 of the circuit board 12.
- the electric motor 4 with the circuit board 12 and the fan 11 are enclosed by a cup-shaped cover 14.
- the cup-shaped cover 14 is frontally bounded by a circular cover 15, from which extends a cylindrical peripheral wall 16 perpendicular to the blower housing 2, so that the aforementioned components are protected against contact.
- the cap 14 is fixed by means of a screw or locking connection, not shown, to the fan housing 3, so that circuit board 12, electric motor 4 and fan 11 are enclosed on all sides.
- the circuit board 12 extends parallel to the cover 15 of the cap 14, so that between the lid 15 and circuit board 12, a space is formed.
- a carrier 17 is mounted with an integrated circuit (IC) 18 arranged thereon.
- the power loss of the IC is about 3 W to 4 W with a thermal resistance of about 60 K / W.
- the carrier 17 is in the plane of the drawing at an angle of about 80 ° from the circuit board 12 downwards, so that the IC 18 is spaced from the circuit board 12.
- a recess 32 is provided for the fan 11.
- the fan wheel 11 passes through the recess 32 in the printed circuit board 12, so that the horizontal air flow discharged from the fan 11 is divided into two (partial) air streams 27 and 28, wherein the (partial) air flow 27 along the top 20 and the ( Part) air flow 28 along the bottom 13 of the circuit board 12 flows.
- the air flow 28 may be omitted, so that accordingly the opening may be smaller.
- an inlet opening 21 for outside air is provided immediately above the fan wheel 11 in the lid 15 of the cover cap 14.
- the cool outside air is sucked axially from the fan 11 and flowed radially in the direction of arrow.
- an air flow guide 22 is provided to direct a (partial) air flow in the direction of IC 18.
- the Luftstromleit tone 22 consists in the present embodiment of suitably designed and integrally formed with the lid 15 of the cap 14 and down vertically projecting baffles 23, 24, 25.
- the (partial) air flow 27 flows horizontally in this channel 26 and can flow down in the direction of flow opening 19.
- Fig. 2 the cup-shaped cap 14 is shown with lid 15 in a schematic view from below.
- the inflow opening 21 is formed.
- the Luftströmleit worn 22 extends with cooling channel 26 with the walls 23, 24, 25. It is conceivable that the webs or walls 23, 24, 25 directly to the in Fig. 1 illustrated flow opening 19 are brought in the circuit board 12 in order to achieve a bundled as possible flow of the IC 18.
- the channel 26 may be formed as a radial fan housing, at the output of the flow opening 19 connects.
- the fan 11 draws in during operation axially outside air through the inflow opening 21 in the lid 15 of the cap 14. Characterized in that the inflow opening 21 is disposed immediately adjacent to the fan 11, the outside air flows directly into the fan 11, without flowing on the electronics, the IC 18 and the electric motor 4 along. As a result, heating of the intake air is avoided.
- the (partial) air flow 27 flows along the upper side 20 of the printed circuit board 12 and is at least partially deflected by the louver 22 by 90 ° in the direction of the underlying in the drawing plane flow opening 19 and thus passes directly to the plane below the printed circuit board 12th arranged on the top 20 of the circuit board 12 no electronics, the partial air flow 27 has barely heated upon reaching the IC 18 and therefore provides for effective cooling of the ICs.
- the (partial) air flow 28 flows along the underside 13 of the circuit board 20, thus cooling the mounted on the circuit board 12 electronics.
- Fig. 3 shows a schematic sectional view of another embodiment of a radial blower according to the invention 1.
- the basic structure of the in Fig. 3 shown radial blower corresponds to the above-described construction of the first embodiment.
- the following will mainly deal with the differences between the two exemplary embodiments.
- the inlet opening 21 for outside air is in the in the 3 and 4 illustrated embodiment of a radial fan 1 in the peripheral wall 16, immediately adjacent to the blower housing 3, respectively.
- the inflow opening 21 is introduced immediately adjacent to the IC 18 in the peripheral wall 16.
- the support 17 holding the IC is arranged at a right angle to the printed circuit board 12 so that the air flowing through the likewise provided throughflow opening 19 passes by the IC.
- the electronics is arranged exclusively on the underside 13 of the printed circuit board 12.
- a flow opening 29 is provided for the fan 11.
- the fan wheel 11 is placed directly in the plane below the Anströmö réelle 29 and passes through the circuit board 12, unlike the first embodiment, not.
- the fan 11 blows the sucked through the inflow opening 29 from the top 20 of the circuit board 12 air exclusively below the circuit board 12.
- Fig. 4 the cup-shaped cap 14 is shown in a schematic view from below. In the peripheral wall 16, the inflow opening 21 can be seen for outside air.
- the fan wheel 11 arranged below the printed circuit board 12 sucks in air from the upper side of the printed circuit board 12 through the opening 29. It should be additionally mentioned that the fan 11, the circuit board 12 of course, in the second embodiment can prevail - but it should be ensured that the fan 11 emits the sucked air exclusively on the bottom 13 of the circuit board 12.
- Air flow passes through the inflow opening 21 into the interior of the cover cap 14. The still cool outside air strips on its way in the direction of flow opening 19 past the IC 18 and cools it.
- the (partial) air stream 31 which has flowed out from the fan wheel 11 flows along the underside 13 of the printed circuit board 12 and thus cools the electronics arranged there.
- baffles may be provided, which optionally prevent mixing of the air streams 30 and 31.
- a further variant of the radial fan is not shown, in which the inflow opening is formed by a circumferential gap between the cap 14 and blower housing 3. Also not shown is a possible integration of one or more transmissions in the drive train between the electric motor 4 and fan 11.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Radialgebläse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der
DE 102 04 037 A1 ist ein gattungsgemäßes Radialgebläse bekannt, das ein Gebläsegehäuse mit einem darin rotierenden Gebläserad sowie mit jeweils einer Ansaug- und Auslassöffnung aufweist. Das Gebläserad ist über eine Antriebswelle mit dem Elektromotor verbunden. Der Elektromotor wird von einer topfförmigen Kappe abgedeckt, Innerhalb der Abdeckkappe ist eine Leiterplatte mit Elektronikbauteilen angeordnet. Von dem Elektromotor wird ein Lüfterrad zur Kühlung des Elektromotors und der auf der Leiterplatte angeordneten Elektronikbauteile angetrieben. - Die
FR 2764747A - Transistoren, zur Kühlung vorbeigeführt wird.
- Aus der
FR 2827345A - Der mittels des bekannten Radialgebläses geförderte Volumenstrom wird über die Drehzahl des Elektromotors eingestellt. Diesem Zweck dienen die Elektronikbauteile, die auf der Leiterplatte innerhalb der Abdeckkappe angeordnet sind.
- Mittlerweile wird dazu übergegangen, eine Vielzahl von Elektronikbauteilen für die Steuerung des Elektromotors in einer integrierten Schaltung (IC), auch als Chip bezeichnet, zusammenzufassen. Problematisch hierbei ist, dass die Wärmeentwicklung aufgrund der Verlustleistung in dem zur Anwendung kommenden ICs relativ hoch ist. Zur Kühlung der ICs ist es bekannt, Kühlkörper aus Metall einzusetzen. Ohne eine solche Zwangskühlung würde sich der IC in kürzester Zeit auf unzulässig hohe Temperaturen erhitzen und mittels einer Schutzschaltung abgeschaltet werden, wodurch das Gebläse ebenfalls außer Betrieb gesetzt würde. Damit die von dem Kühlkörpern aufgenommene Wärme wieder an die Umgebung abgegeben werden kann, sind die Kühlkörper häufig an der Gehäuseaußenseite angebracht. Die Größe der zur Anwendung kommenden Kühlkörper wirkt sich negativ auf die Bauhöhe des Radialgebläses aus.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radialgebläse der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das sich bei geringen Herstellkosten durch eine geringe Störanfälligkeit und eine geringe Bauhöhe des Radialgebläses auszeichnet.
- Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mit der Leiterplatte ein integrierter Schaltkreis (IC bzw. Chip) zur Steuerung des Motors leitend verbunden ist und dass der mit dem Kühlrad erzeugte Luftstrom gezielt zu dem IC geleitet wird. Das Radialgebläse kommt aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ohne zusätzliche Kühlkörper für den IC aus, was sich positiv auf die Bauhöhe auswirkt.
- Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen mittels des Lüfterrades erzeugten Luftstrom gezielt zu führen und so eine effektive Kühlung thermisch hoch beanspruchter elektronischer Bauteile, insbesondere des ICs, zu gewährleisten. Dabei werden unter den von dem Lüfterrad erzeugten Luftströmen nicht nur die unmittelbar von dem Lüfterrad geblasenen Teil-Luftströme, sondern auch die angesaugten Luftströme verstanden. Zur Führung eines oder mehrerer (Teil-)Luftströme sind, wie noch ausgeführt wird, separate Luftstromleiteinrichtung vorgesehen, mit denen der oder die Luftströme unmittelbar auf den IC oder an diesem vorbei geleitet werden. Es ist zusätzlich oder alternativ auch möglich, die vorhandene Architektur des Radialgebläses durch kleinere Änderungen im Hinblick auf eine optimale Bauteilkühlung abzuändern. Insbesondere sei an dieser Stelle die Möglichkeit des Einbringens einer Durchströmöffnung in der sowieso vorhandenen Leiterplatte erwähnt, durch die ein (Teil-)Luftstrom unmittelbar in Richtung IC gelenkt wird.
- Eine an sich bekannte und Platz sparende relative Anordnung der Leiterplatte, der vorzugsweise topfförmigen Abdeckkappe und des Elektromotors zueinander soll in Ausgestaltung der Erfindung beibehalten werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Leiterplatte eine dem Deckel der Abdeckkappe zugewandte Oberseite und eine gegenüberliegende Unterseite aufweist und dass die Leiterplatte im Wesentlichen parallel zu dem Deckel der Abdeckkappe sowie orthogonal zur Antriebswelle des Elektromotors angeordnet ist und dass das Lüfterrad zwischen dem Elektromotor und dem Deckel der Abdeckkappe angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Lüfterrad als Radiallüfter ausgebildet. Durch diese Bauform kann kühle Außenluft axial angesaugt und radial, insbesondere parallel zur Leiterplatte, abgeströmt werden.
- Wie bereits zu Anfang erwähnt, ist es überraschender Weise bereits durch kleinere Abänderungen der Architektur möglich, zur Verbesserung der Kühlung beizutragen. Mit Vorteil kann beispielsweise in der Leiterplatte eine Durchströmöffnung vorgesehen und der IC benachbart zu dieser Durchströmöffnung angeordnet werden. Ein (Teil- )Luftstrom strömt dann durch die Durchströmöffnung unmittelbar auf den IC zu.
- Die Kühlwirkung kann noch dadurch verbessert werden, dass der IC innerhalb des durch die Durchströmöffnung strömenden (Teil-)Luftstroms angeordnet ist. Hierzu kann der IC beispielsweise beabstandet zur Leiterplatte auf einem Träger angeordnet werden, welcher unter einem Winkel, insbesondere zwischen 90° und 10°, von der Leiterplatte absteht. Es kann vorgesehen werden, den Träger biegsam auszugestalten, um so die Position des ICs relativ zur Durchströmöffnung variieren zu können.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der IC auf der Unterseite der Leiterplatte, beabstandet zu dieser, angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist die Elektronik auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnet. Ein von dem Lüfterrad abströmender (Teil-)Luftstrom kann aufgrund dieser erfinderischen Maßnahme, ohne zu erwärmen, entlang der Oberseite der Leiterplatte strömen und dann, beispielsweise durch die Durchströmöffnung in der Leiterplatte, unmittelbar den IC an- oder an diesem vorbei strömen. Hierdurch wird eine besonders effektive Kühlung des ICs sichergestellt.
- Damit eine möglichst hohe Kühlleistung erzielt wird, ist es zweckmäßig, wenn in der Abdeckkappe mindestens eine Einströmöffnung für Außenluft vorgesehen ist, die vorzugsweise derart relativ zu dem Lüfterrad angeordnet ist, dass ein unmittelbares Entlangströmen der Außenluft an der Elektronik und/oder an dem IC und/oder an dem Elektromotor und eine damit verbundene Vorwärmung dieser Luft vor Erreichen des Lüfterrades vermieden wird.
- Dies wird gemäß einer ersten Ausführungsform dadurch erreicht, dass die Einströmöffnung im Deckel der Abdeckkappe angeordnet ist, insbesondere unmittelbar benachbart zu dem Lüfterrad. Die Ansaugöffnung des Lüfterrades ist dabei in Richtung Einströmöffnung gerichtet, so dass hauptsächlich oder besser ausschließlich, kühle Außenluft angesaugt wird.
- Eine zweite Ausführungsform sieht vor, dass die Einströmöffnung in die Umfangswand der Abdeckkappe, vorzugsweise benachbart zum IC, eingebracht ist. Hierdurch kann die kühle Außenluft noch vor Erreichen des Lüfterrades an dem IC entlang strömen.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Einströmöffnung von einem Spalt zwischen Abdeckkappe und Gebläsegehäuse gebildet. Diese Variante hat fertigungstechnische Vorteile, da keine zusätzliche Öffnung in die Abdeckkappe eingebracht werden muss.
- Erfindungsgemäß ist zur Optimierung der Kühlung des ICs weiterhin vorgesehen, dass die Elektronik und/oder der Elektromotor derart angeordnet sind, dass die durch die Einströmöffnung einströmende Außenluft nicht unmittelbar an diesen Bauteilen, vor Erreichen des ICs, vorbeiströmt. Dies wird insbesondere durch das Vorsehen von Luftleitblechen erreicht.
- Eine besonders vorteilhafte Anordnung wird dadurch erreicht, dass in der Leiterplatte eine Ausnehmung für das Lüfterrad vorgesehen ist und dass das Lüfterrad die Leiterplatte durchsetzend angeordnet ist, so dass ein abströmender (Teil-)Luftstrom entlang der Oberseite und ein weiterer abströmender (Teil-)Luftstrom entlang der Unterseite der Leiterplatte streicht. Wenn nun auf der Oberseite der Leiterplatte keine Elektronik angeordnet ist, kann die oberhalb der Leiterplatte entlang strömende Luft, ohne erwärmt zu werden, unmittelbar zu dem IC geleitet werden. Durch die horizontale Luftströmung unterhalb der Leiterplatte wird parallel dazu die auf der Unterseite der Leiterplatte angeordnete Elektronik gekühlt.
- Die Kühlung des ICs und/oder der Elektronik wird dadurch verbessert, dass mindestens eine Luftstromleiteinrichtung vorgesehen ist. Um Montagekosten zu reduzieren, kann diese an dem Deckel der Abdeckkappe und einstückig mit dieser ausgebildet werden. Durch die Luftstromleitungseinrichtung kann beispielsweise der kühle Luftstrom von der Oberseite der Leiterplatte durch die Durchströmöffnung zum IC umgeleitet werden. Auf der Unterseite der Leiterplatte kann eine Luftleiteinrichtung angebracht werden, die verhindert, dass der entlang der Elektronik strömende (Teil- )Luftstrom zu dem IC strömt. Als Luftleiteinrichtungen können beispielsweise Leitbleche, an Bauteile angeformte Stege oder Kanäle eingesetzt werden.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Leiterplatte eine Anströmöffnung für das Lüfterrad vorgesehen. Das Lüfterrad ist dabei unmittelbar benachbart zu dieser Anströmöffnung, auf der Unterseite der Leiterplatte, angeordnet. Der erzeugte Luftstrom wird ausschließlich auf der Unterseite der Leiterplatte aus dem Lüfterrad abgeströmt. Durch diese Maßnahme kann die Bauhöhe reduziert werden, da auf Luftleiteinrichtungen zwischen der Leiterplatte und dem Deckel der Abdeckkappe verzichtet werden kann. Weiterhin wirkt sich das zur Anwendung kommende, verkürzte Laufrad positiv auf die Minimierung der Bauhöhe aus.
- Um die Drehzahl und damit die Kühlleistung des Lüftungsrades zu erhöhen, kann zwischen den Elektromotor und das Lüfterrad ein Getriebe geschaltet sein.
- Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radialgebläses,
- Fig. 1a
- eine schematische Ansicht entsprechend derjenigen in
Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels, und - Fig. 1 b
- eine schematische Ansicht einer Abdeckkappe des Gebläses nach
Fig.1a von unten. - Fig. 2
- eine schematische Ansicht einer Abdeckkappe des Gebläses nach
Fig.1 von unten, - Fig. 3
- eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radialgebläses,
- Fig. 4
- eine schematische Ansicht einer Abdeckkappe des Gebläses nach
Fig.3 von unten. - In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Radialgebläses 1, das ein flachzylindrisch geformtes Gebläsegehäuse 2 mit einem darin rotierenden Gebläserad 3 sowie einen das Gebläserad 3 antreibenden Elektromotor 4 aufweist. Das Gebläsegehäuse 2 weist eine zentrische Ansaugöffnung 5 sowie eine seitliche Auslassöffnung 6 auf. Derartige Radialgebläse 1 werden zur Förderung eines Gas-Luft-Gemisches für eine Gastherme, für einen Gasbrenner oder dergleichen eingesetzt. - Der Elektromotor 4 ist an der der Ansaugöffnung 5 gegenüberliegenden Seite 7 des Gebläsegehäuses 2 gelagert. Er weist eine durchgehende Antriebswelle 8 auf, die in das Gebläsegehäuse 2 hineinragt und die an ihrem einen Endbereich 9 drehfest mit dem Gebläserad 3 und an dem gegenüberliegenden Endbereich 10 drehfest mit einem als Radiallüfter ausgebildeten Lüfterrad 11 verbunden ist. Über die gemeinsame Antriebswelle 8 treibt der Elektromotor 4 sowohl das Gebläserad 3, als auch das Lüfterrad 11 an.
- Eine flache Leiterplatte 12 ist orthogonal zur Antriebswelle 8 angeordnet. Auf der Leiterplatte 12 befindet sich die nicht dargestellte Elektronik, die sich ausschließlich auf der Unterseite 13 der Leiterplatte 12 erstreckt.
- Der Elektromotor 4 mit der Leiterplatte 12 und das Lüfterrad 11 sind von einer topfförmige Abdeckkappe 14 umschlossen. Die topfförmige Abdeckkappe 14 ist stirnseitig von einem kreisförmigen Deckel 15 begrenzt, von dem aus sich eine zylindrische Umfangswand 16 senkrecht in Richtung Gebläsegehäuse 2 erstreckt, so dass die zuvor erwähnten Komponenten gegen Berühren geschützt sind. Die Abdeckkappe 14 ist mittels einer nicht gezeigten Schrauben- oder Rastverbindung an dem Gebläsegehäuse 3 festgelegt, so dass Leiterplatte 12, Elektromotor 4 und Lüfterrad 11 allseitig umschlossen sind.
- Die Leiterplatte 12 verläuft parallel zu dem Deckel 15 der Abdeckkappe 14, so dass zwischen Deckel 15 und Leiterplatte 12 ein Raum gebildet wird.
- Auf der Unterseite 13 der Leiterplatte 12 ist ein Träger 17 mit einem darauf angeordneten integrierten Schaltkreis (IC) 18 angebracht. Die Verlustleistung des ICs beträgt etwa 3 W bis 4 W mit einem Wärmewiderstand von etwa 60 K/W. Der Träger 17 steht in der Zeichenebene in einem Winkel von etwa 80° von der Leiterplatte 12 nach unten ab, so dass der IC 18 von der Leiterplatte 12 beabstandet ist.
- Mittels des Trägers 17 ist der IC 18 direkt unterhalb einer Durchströmöffnung 19 platziert, also unmittelbar in einem von einer Oberseite 20 der Leiterplatte durch die Durchströmöffnung 19 strömenden (Teil-)Luftstrom.
- In der Leiterplatte 12 ist eine Ausnehmung 32 für das Lüfterrad 11 vorgesehen. Das Lüfterrad 11 durchsetzt die Ausnehmung 32 in der Leiterplatte 12, so dass der vom Lüfterrad 11 abgeströmte, horizontale Luftstrom in zwei (Teil-)Luftströme 27 und 28 aufgeteilt wird, wobei der (Teil-)Luftstrom 27 entlang der Oberseite 20 und der (Teil- )Luftstrom 28 entlang der Unterseite 13 der Leiterplatte 12 strömt. Es kann alternativ der Luftstrom 28 entfallen, so dass dementsprechend die Öffnung kleiner sein kann.
- In der Zeichenebene ist unmittelbar oberhalb des Lüfterrades 11 im Deckel 15 der Abdeckkappe 14 eine Einströmöffnung 21 für Außenluft vorgesehen. Die kühle Außenluft wird axial von dem Lüfterrad 11 angesaugt und radial in Pfeilrichtung abgeströmt.
- Um einen (Teil-)Luftstrom gezielt in Richtung IC 18 zu leiten, ist eine Luftstromleiteinrichtung 22 vorgesehen. Die Luftstromleiteinrichtung 22 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus geeignet gestalteten und einstückig mit dem Deckel 15 der Abdeckkappe 14 ausgebildeten und nach unten senkrecht abstehenden Leitwänden 23, 24, 25. Die schematisch dargestellten Stege 23, 24, 25 bilden zusammen mit dem Deckel 15 und der Leiterplatte 12 einen an vier Seiten geschlossenen Kühlkanal 26. Der (Teil-)Luftstrom 27 strömt horizontal in diesen Kanal 26 und kann nach unten in Richtung Durchströmöffnung 19 fließen.
- In
Fig. 2 ist die topfförmige Abdeckkappe 14 mit Deckel 15 in einer schematischen Ansicht von unten dargestellt. Im Zentrum des Deckels 15 ist die Einströmöffnung 21 ausgebildet. Seitlich der Einströmöffnung 21 erstreckt sich die Luftströmleiteinrichtung 22 mit Kühlkanal 26 mit den Wänden 23, 24, 25. Es ist denkbar, dass die Stege oder Wände 23, 24, 25 bis unmittelbar an die inFig. 1 dargestellte Durchströmöffnung 19 in der Leiterplatte 12 herangeführt werden, um eine möglichst gebündelte Anströmung des ICs 18 zu erreichen. - In den
Fig. 1b und 1c ist eine einer alternative Ausführungsform dargestellt. Bei dieser kann der Kanal 26 als Radialgebläsegehäuse ausgebildet sein, an dessen Ausgang die Durchströmöffnung 19 anschließt. Die Leiterplatte 20 bildet gemeinsam mit der umlaufend geschlossenen Wand 24 die Seitenwände des Spiralgehäuses, wodurch der Luftstrom des Radialgebläses wirkungsvoll auf die Öffnung 19 gerichtet werden kann. - Im Folgenden werden die (Teil-)Luftströmungen innerhalb der Abdeckkappe 14 beschrieben.
- Das Lüfterrad 11 saugt während des Betriebs axial Außenluft durch die Einströmöffnung 21 im Deckel 15 der Abdeckkappe 14 an. Dadurch, dass die Einströmöffnung 21 unmittelbar benachbart zum Lüfterrad 11 angeordnet ist, strömt die Außenluft unmittelbar in das Lüfterrad 11, ohne an der Elektronik, dem IC 18 und dem Elektromotor 4 entlang zu strömen. Hierdurch wird eine Erwärmung der angesaugten Luft vermieden.
- Da das Lüfterrad 11 die Leiterplatte 12 axial durchsetzt, werden zwei Teilluftströme 27 und 28 erzeugt. Der (Teil-)Luftstrom 27 strömt entlang der Oberseite 20 der Leiterplatte 12 und wird zumindest teilweise durch die Luftleiteinrichtung 22 um 90° in Richtung der in der Zeichenebene darunter liegenden Durchströmöffnung 19 abgelenkt und gelangt so unmittelbar zu dem in der Zeichenebene unterhalb der Leiterplatte 12 angeordneten IC 18. Da auf der Oberseite 20 der Leiterplatte 12 keine Elektronik angeordnet ist, hat sich der Teilluftstrom 27 bei Erreichen des ICs 18 kaum erwärmt und sorgt daher für eine effektive Kühlung des ICs. Der (Teil-)Luftstrom 28 strömt entlang der Unterseite 13 der Leiterplatte 20 und kühlt so die auf der Leiterplatte 12 angebrachte Elektronik.
-
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radialgebläses 1. Der grundsätzliche Aufbau des inFig. 3 dargestellten Radialgebläses entspricht dem zuvor beschriebenen Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen. Es sind weitere Ausführungsbeispiele denkbar, die (Teil-)Kombinationen beider Ausführungsbeispiele entsprechen können. - Die Einströmöffnung 21 für Außenluft ist bei dem in den
Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Radialgebläses 1 in der Umfangswand 16, unmittelbar benachbart zum Gebläsegehäuse 3, angeordnet. In einer weiteren, nur angedeuteten Ausführungsform ist die Einströmöffnung 21 unmittelbar benachbart zum IC 18 in der Umfangswand 16 eingebracht. - Der den IC haltende Träger 17 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem rechten Winkel zur Leiterplatte 12 angeordnet, so dass die durch die ebenfalls vorgesehene Durchströmöffnung 19 strömende Luft an dem IC vorbeistreift. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Elektronik ausschließlich auf der Unterseite 13 der Leiterplatte 12 angeordnet.
- In der Leiterplatte 12 ist eine Anströmöffnung 29 für das Lüfterrad 11 vorgesehen. Das Lüfterrad 11 ist unmittelbar in der Zeichenebene unterhalb der Anströmöffnung 29 platziert und durchsetzt die Leiterplatte 12, anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, nicht. Das Lüfterrad 11 bläst die durch die Anströmöffnung 29 von der Oberseite 20 der Leiterplatte 12 angesaugte Luft ausschließlich unterhalb der Leiterplatte 12 ab.
- In
Fig. 4 ist die topfförmige Abdeckkappe 14 in einer schematischen Ansicht von unten dargestellt. In der Umfangswand 16 ist die Einströmöffnung 21 für Außenluft zu erkennen. - Im Folgenden werden die (Teil-)Luftströmungen im zweiten Ausführungsbeispiel innerhalb der Abdeckkappe 14 beschrieben.
- Das Unterhalb der Leiterplatte 12 angeordnete Lüfterrad 11 saugt durch die Öffnung 29 Luft von der Oberseite der Leiterplatte 12 an. An dieser Stelle sei ergänzend erwähnt, dass das Lüfterrad 11 die Leiterplatte 12 selbstverständlich auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durchsetzen kann - es sollte jedoch sichergestellt werden, dass das Lüfterrad 11 die angesaugte Luft ausschließlich auf der Unterseite 13 der Leiterplatte 12 abgibt.
- Durch den durch das Ansaugen von Luft auf der Oberseite 20 der Leiterplatte 12 entstehenden Unterdruck strömt Luft von unten durch die Durchströmöffnung 19 in der Leiterplatte 12 in den Raum zwischen Deckel 15 und Leiterplatte 12. Ein Großteil dieses mit dem Bezugszeichen 30 bezeichneten (Teil-)Luftstroms gelangt durch die Einströmöffnung 21 in das Innere der Abdeckkappe 14. Die noch kühle Außenluft streift auf ihrem Weg in Richtung Durchströmöffnung 19 an dem IC 18 vorbei und kühlt diesen.
- Der von dem Lüfterrad 11 abgeströmte (Teil-)Luftstrom 31 fließt entlang der Unterseite 13 der Leiterplatte 12 und kühlt somit die dort angeordnete Elektronik.
- Es versteht sich, dass Leitwände vorgesehen sein können, die gegebenenfalls ein Vermischen der Luftströme 30 und 31 verhindern.
- In den Figuren ist eine weitere Variante des Radialgebläses nicht dargestellt, bei der die Einströmöffnung von einem Umfangsspalt zwischen der Abdeckkappe 14 und Gebläsegehäuse 3 gebildet ist. Ebenfalls nicht gezeigt ist eine mögliche Integration von einem oder mehreren Getrieben in den Antriebstrang zwischen Elektromotor 4 und Lüfterrad 11.
-
- 1
- Radialgebläse
- 2
- Gebläsegehäuse
- 3
- Gebläserad
- 4
- Elektromotor
- 5
- Ansaugöffnung
- 6
- Auslassöffnung
- 7
- Stirnseite
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Endbereich der Antriebswelle
- 10
- Endbereich der Antriebswelle
- 11
- Lüfterrad
- 12
- Leiterplatte
- 13
- Unterseite der Leiterplatte
- 14
- Abdeckkappe
- 15
- Deckel
- 16
- Umfangswand
- 17
- Träger
- 18
- Integrierte Schaltung (IC)
- 19
- Durchströmöffnung
- 20
- Oberseite der Leiterplatte
- 21
- Einströmöffnung
- 22
- Luftstromleiteinrichtung
- 23
- Steg
- 24
- Steg
- 25
- Steg
- 26
- Umlenkkammer
- 27
- (Teil-)Luftstrom
- 28
- (Teil-)Luftstrom
- 29
- Anströmöffnung
- 30
- (Teil-)Luftstrom
- 31
- (Teil-)Luftstrom
- 32
- Ausnehmung
Claims (16)
- Radialgebläse (1) mit einem Elektromotor (4) und einem von diesem angetriebenen Gebläserad (3), mit einer Leiterplatte (12) mit Elektronik, einem auf der Seite des Elektromotors, die dem Gebläserad (3) abgewandt ist, angeordneten und vom Elektromotor angetriebenen Lüfterrad (11) zur Kühlung der Elektronik und mit einer den Elektromotor schützenden Abdeckkappe (14), die einen Deckel (15) sowie eine Umfangswand (16) aufweist, wobei ein integrierter Schaltkreis (IC) (18) an der Leiterplatte (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiteinrichtung (22) zum Leiten eines vom Lüfterrad (11) erzeugten Luftstroms (27, 30) zu dem integrierten Schaltkreis (IC) (18) vorgesehen ist.
- Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckkappe (14) mindestens eine Einströmöffnung (21) für Außenluft vorgesehen ist.
- Radialgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (21) im Deckel (15) der Abdeckkappe (14) angeordnet ist.
- Radialgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (21) in der Umfangswand (16) der Abdeckkappe (14).
- Radialgebläse, insbesondere mit einem Gebläsegehäuse (2), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (21) als Spalt zwischen Abdeckkappe (14) und Gebläsegehäuse (2) ausgebildetet ist.
- Radialgebläse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (22) einstückig an der Abdeckkappe (14) angeformt ist.
- Radialgebläse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (IC) (18) auf einem Träger (17) befestigt ist, der in einer von der Ebene der Leiterplatte (12) unterschiedlichen Ebene in dem Luftstrom (27,30) positioniert ist.
- Radialgebläse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (12) im wesentlichen parallel des Deckels (15) angeordnet ist.
- Radialgebläse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterplatte (12) eine Durchströmöffnung (19) für den Luftstrom (27,30) vorgesehen ist, wobei der integrierte Schaltkreis IC (18) benachbart der Durchströmöffnung (19) angeordnet ist.
- Radialgebläse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (17) unter einem Winkel, insbesondere zwischen 90° und 10°, von der Leiterplatte 12 absteht.
- Radialgebläse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (IC) (18) auf der Unterseite (13) der Leiterplatte (12) angeordnet ist.
- Radialgebläse nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (11) ein Radiallüfter ist.
- Radialgebläse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte derart zu den Ausströmöffnungen des Radialrads angeordnet sind, dass ein Teil der Kühlluft über die Leiterplatte, ein Teil unterhalb der Leiterplatte ausgeblasen wird.
- Radialgebläse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Leiterplatte den Luftstrom (27,30) im wesentlichen zu gleichen Teilen aufteilt.
- Radialgebläse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterplatte (12) eine Ausnehmung (32) für das Lüfterrad (11) vorgesehen ist.
- Radialgebläse nach Anspruch 1 oder 4; dadurch gekennzeichnet, dass an der Leiterplatte (12) eine Anströmöffnung (29) für das Lüfterrad (11) ausgebildet ist, wobei das Lüfterrad oberhalb der Leiterplatte ansaugt und unterhalb der Leiterplatte ausbläst.
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