EP1851441A1 - Minilüfter - Google Patents
MinilüfterInfo
- Publication number
- EP1851441A1 EP1851441A1 EP05816289A EP05816289A EP1851441A1 EP 1851441 A1 EP1851441 A1 EP 1851441A1 EP 05816289 A EP05816289 A EP 05816289A EP 05816289 A EP05816289 A EP 05816289A EP 1851441 A1 EP1851441 A1 EP 1851441A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
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- fan according
- fan
- mini
- miniature
- carrier
- Prior art date
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- Withdrawn
Links
Classifications
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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
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- 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
- F04D25/0613—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the electric motor being of the inside-out type, i.e. the rotor is arranged radially outside a central stator
- F04D25/0646—Details of the stator
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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
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- 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
- F04D25/0666—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump a sensor is integrated into the pump/motor design
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/14—Stator cores with salient poles
- H02K1/145—Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
- H02K1/187—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
- H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
- H02K3/525—Annular coils, e.g. for cores of the claw-pole type
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
Definitions
- the invention relates to a mini fan. Such fans are also referred to as small or micro fan.
- sensor fans are used for air measurement. These have e.g. an outer diameter of 30 mm, i. it is according to the technical usage of mini fans.
- Such mini fans are also used to cool processors in computers, to cool devices in small devices, etc., and their dimensions are very small. For example, to have
- the power consumption of such fans is 0.4 ... 0.6 W for the 250 series, 0.7 to 0.9 W for the 400F series and 0.9 ... 3 for the 400 and 600 series , 4 W.
- the weight is eg 5 g in the 250 series, 17 to 27 g in the 400 / 400F series, and 85 g in the 600 series.
- this object is solved by the subject matter of claim 1.
- a part of the bobbin is designed as a carrier on which electrical elements of the motor can be arranged, e.g. Components, connection elements or the like, gives a very simple and compact design, as it is especially for mini fans of utmost importance. Also, there is the advantage of a low-vibration construction and consequently a low-noise operation in such a mini-fan.
- Fig. 1 is a partially sectioned illustration of a space
- FIG. 2 is a three-dimensional view of the fan of FIG. 1, in which this is not shown cut,
- FIG. 3 shows an illustration of a contact pin with which the miniature fan can be plugged onto a circuit board, this contact pin producing both an electrical and an additional mechanical connection of the fan to the circuit board,
- 5 is an exploded view of the essential parts of a mini fan according to the invention
- 6 is a perspective view of a pole piece
- FIG. 8 shows a section through a claw-pole stator which uses pole plates according to FIG. 6, FIG.
- FIG. 9 is a three-dimensional view from above on the in Fig. 8 in section shown inner stator
- FIG. 10 is a three-dimensional plan view from below of the inner stator of FIG. 9,
- 1 1 is a schematic representation of a loading method, which can be preferably used within the scope of the invention
- Fig. 13 is a top plan view of the fan of Fig. 12, and
- Fig. 14 is a three-dimensional view of a second variant.
- Fig. 1 shows a mini-fan 10, which in practice usually can have a diameter of 30 to 35 mm, but for reasons of clarity extremely greatly enlarged. It has an outer housing 12 made of an insulating plastic, and this housing has at the top an air inlet opening 14 and laterally air outlet openings 16, of which in Fig. 1, only the rear is visible.
- the housing 12 widens via an annular portion 18 to a cylindrical portion 20th
- the circuit board 22 is substantially round and has in its center a transverse web 26, of which in Fig. 1, only the rear half is visible and on which an NTC resistor 28 is arranged, which serves as a temperature sensor for air, which in the direction of Arrows 30, 32 flows from above through the opening 14 and flows through the lateral opening 16.
- the NTC resistor 28 (in SMD construction) is connected by tracks 34 with contact pins 36, 38, which are arranged in the cylindrical part 20 of the outer housing 12 in the illustrated manner isolated.
- These metal pins 36, 38 have below each atechnisch michsfuß 36 'and 38', each of which has two resilient elements 40, 42, which are shown in Fig. 4.
- the Kunststofftechnischsfutee 36 'and 38' are plugged according to Fig. 3 and Fig. 4 in an opening 44 of a printed circuit board 46. This opening 44 is connected to a metal layer 47, which extends through the opening 44 and is connected to a conductor track 48 of the printed circuit board 46.
- the Kunststoff musclessfene 36 ', 38' so make electrical connections from the circuit board 46 to the fan 10 and its temperature sensor 28 ago.
- the components for the electronic commutation are not in the fan 10 itself, but on the associated circuit board 46.
- it is within the scope of the invention also possible to arrange these components in the fan 10 itself.
- the cylindrical part 20 of the outer housing 12 is closed at the bottom by a carrier 50, in the middle of a metal bushing 52 is arranged. This is surrounded by a cylindrical portion 54 which is integral with the circuit board 50 and which merges at its upper end in an annular disc 56, which forms a bobbin for a stator winding 58 together with the parts 50 and 54.
- the board 50 has notches 51 at its outer edge, through which the contact pins 36 and 38 and other contact pins 53 protrude.
- the rotor 62 has a support member 64 made of plastic, which has in its center a hub 66, in which the upper end of the Shaft 60 is injected, which has a knurling 68 for better anchoring.
- the outer rotor 62 has approximately the shape of an upside-down shell and has at its periphery a rim portion 70 which extends approximately parallel to the shaft 60.
- a permanent magnet 72 is injected directly in the two-component injection molding process.
- the magnet 72 consists of hard ferrites in a matrix of plastic, and therefore this plastic can be represented with its hard ferrite particles 74, which naturally can only be represented schematically, e.g. be injected as a ring in the support member 64, wherein the interfaces, which is symbolized by dotted lines 76, intimately connect by melting the plastics.
- the magnet ring 72 is radially magnetized in a suitable device, as shown symbolically in FIG. 1 by the letters N (north pole) and S (south pole) in the usual way.
- Integral with the support member 64 are radially extending fan blades 80, i. it is preferably a radial fan.
- the free end 82 of the shaft 60 forms a thrust bearing with the local portion 83 of the carrier 50, which is opposite to this end 82.
- the end 82 of the shaft 60 is pressed down against the portion 83, and this is done by the magnetic ring 72 relative to those in FIG. 1 shown cylindrical portions 84, 86 of a Klauenpolteils 88 is offset in the axial direction. In this way, the magnetic ring 72 is pulled by an axial force F down.
- the portion 83 is formed by the material of the carrier 50 passes through openings 85 of the bushing 52 in its interior during manufacture, cf. Fig. 10.
- the fan 10 has an inner stator 90, which is designed as Klauenpolkonstrutation.
- the bobbin 57 already described is wound with a coil 58, which usually has two separate windings, which are wound bifilar, z. B. a drive winding with two terminals 92, 94 and a sensor winding with two terminals 96, 98, see. Fig. 5 and Fig. 9.
- the terminals 92 to 98 are, as shown, led to lateral contacts embedded in the board 50, preferably in the MID method, and each connected to associated contact pins 53 extending through the slots 51 and thereby electrically connected to produce there provided metallic coatings 100.
- the mini fan is releasably latched to the circuit board 46 (Fig. 3), wherein the contact pins 36 ', 38', 53, the electrical connection produce to the tracks 48 of the circuit board 46.
- the upper pole plate 88 is applied to the bobbin 57 from above. This has a central recess 106, with which it is pressed onto the bushing 52.
- the upper pole plate 88, and likewise the bottom pole plate 1 10 identical to it, has on its outer side 12 a plastic coating which a) the outside of the claw poles 84, 86 covered, see. Fig. 9 and b) extends approximately in the form of circular ring segments 1 14, 1 16 in gaps between the adjacent claw poles 84, 86, cf. Fig. 6.
- Each of these annular segments 1 14, 1 16 is provided with a projection 1 18 or 120 (FIG. 7), which serves to weld this circular ring segment to the adjacent side part 50 or 56 of the bobbin 57.
- This is preferably done by laser welding, wherein the projection in question forms a permanent connection with the associated side wall 50 or 56 of the bobbin 57, as shown in Fig. 8 for the side wall (support) 50.
- the lower pole plate 1 10 is pressed in the same manner with its central opening on the sleeve 52 and then welded to the carrier 50.
- the carrier 50 for this purpose has two recesses 122, 124, through which the claw poles of the pole plate 110 are pushed through.
- the two pole sheets 88 and 110 are mechanically offset by 90 ° relative to one another and consequently interdigitate one another.
- Each of the claw poles has five radially extending recesses 126, which are shown in Fig. 6, and the plastic 1 12 is anchored in these recesses 126 and fills them. This reduces magnetostrictive noise and turbulence in the air.
- the recesses 126 serve primarily to reduce eddy current losses.
- Fig. 1 1 shows a preferred method for equipping the carrier (board) 50 in such mini-fans. The fact is exploited that this carrier 50 can be brought into any desired shape during injection molding.
- adhesive 130 is dispensed onto the carrier 50 at certain points, which, as shown, can have any shape.
- Fig. 1 1 B 130 corresponding SMD components 132 are applied to these adhesive dots.
- Fig. 1 1 C is allowed to cure the adhesive dots 130 in a corresponding oven.
- the component is coated with conductive traces 134, and
- This production is also referred to as "molded interconnected device.”
- Fig. 12 and Fig. 13 show a variant in which no special circuit board is required. Instead, two printed conductors 140, 142 are introduced into the upper side 144 of the fan housing 146 in the hot embossing process.
- the trace 140 is connected at its left end to a contact pin 148, and at its right end to an NTC resistor 28 ", and the trace 142 is connected at its right end to a contact pin 150 and at its left end to the NTC Resistance 28 '.
- FIGS. 12 and 13 parts which have the same function as in the preceding figures are also designated by the same reference numerals and will not be described again.
- a projecting collar 152 is provided in FIGS. 12 and 13, which protects the NTC resistor 28' against mechanical damage.
- the contact pins 148, 150 extend through the housing 146 and protrude down therefrom.
- Fig. 13 shows the fan of Fig. 12 in plan view from above.
- Fig. 14 shows a variant.
- a flexible permanent magnet 226 or 228 is arranged in each case in a cylindrical portion 220 of the lower housing part 212 at two mutually opposite points 222, 224.
- These magnets take the form of flexible plastic parts containing hard ferrite particles and are also referred to as "rubber magnets".
- these magnets Prior to the production of the housing part 212, these magnets are placed in an injection mold and held there at the locations which are designated in Fig. 14 with 228.
- the magnet in question can be bent in this process in a desired shape, if this proves to be useful in the production.
- the magnets are encapsulated with the plastic of the lower housing part, so that they are firmly anchored in this housing part and can not fall out.
- These magnets 226, 228 serve to rotate the rotor 62 to a position before starting, from which it can easily start.
- the invention thus provides a mini fan with a very compact and robust mecanicstator 90.
- the reader must take into account that if z. B. the outer diameter of the miniature fan 10 in Fig. 2 has a value of 35 mm, the diameter denoted by D in Fig. 8 is only about 20 mm, that is, it is extremely small parts which are a) at low cost and b ) must be made with great precision.
- claw poles for magnetic reasons may still have much more complicated shapes than the shape shown in Fig. 6, which can make manufacturing and processing even more difficult.
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Abstract
Ein Minilüfter hat ein mit Lüfterflügeln (80) versehenes Lüfterrad (64) und einen elektrischen Antriebsmotor (61) zum Antrieb dieses Lüfterrads. Der Antriebsmotor (61) hat einen permanentmagnetischen Außenrotor (62) und einen Innenstator (90), welch letzterer als Klauenpolstator mit Polblechen (88, 110) ausgebildet ist, deren Klauenpole (84, 86) ineinander greifen. Zwischen den Polblechen ist ein Spulenkörper (57) angeordnet, der einen zentralen Abschnitt (54) aufweist, mit welchem zwei einander gegenüber liegende Seitenteile (50, 56) verbunden sind, von denen eines als Träger für elektrische Elemente (96, 98) des Motors (61) ausgebildet ist.
Description
Minilüfter
Die Erfindung betrifft einen Minilüfter. Solche Lüfter werden auch als Klein- oder Kleinstlüfter bezeichnet.
Zur Luftmessung, z.B. für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, werden Sensorlüfter verwendet. Diese haben z.B. einen Außendurchmesser von 30 mm, d.h. es handelt sich nach dem technischen Sprachgebrauch um Minilüfter.
Derartige Minilüfter dienen auch zur Kühlung von Prozessoren in Computern, zur Gerätekühlung bei kleinen Geräten, etc., und ihre Abmessungen sind sehr klein. Z.B. haben
• die Lüfter der ebm-papst-Serie 250 Abmessungen von 8 x 25 x 25 mm,
• die der ebm-papst-Serie 400F Abmessungen von 10 x 40 x 40 mm,
• die der ebm-papst-Serie 400 von 20 x 40 x 40 mm,
• und die Lüfter der ebm-papst-Serie 600 von 25 x 60 x 60 mm.
Die Leistungsaufnahme solcher Lüfter liegt bei der Serie 250 bei 0,4 ... 0,6 W, bei der Serie 400F bei 0,7 bis 0,9 W, und bei der Serie 400 und 600 bei 0,9 ... 3,4 W. Das Gewicht beträgt z.B. bei der Serie 250 etwa 5 g, bei der Serie 400/400F zwischen 17 und 27 g, und bei der Serie 600 etwa 85 g.
Bei Lüftern dieser Miniaturgröße, die sehr preiswert sein müssen, ist es wichtig, deren Montage äußerst einfach zu machen, damit bei ihrer Herstellung ein hoher Automatisierungsgrad möglich wird und man eine gleichmäßige Qualität und Geräuscharmut solcher Lüfter erhält.
Bei solchen extrem kleinen Lüftern kommt erschwerend hinzu, dass ihre Bauteile, durchaus vergleichbar mit denen eines mechanischen Uhrwerks, sehr zierlich und deshalb wenig robust sind. Die Rotorwelle hat z.B. oft nur die Dicke einer Stricknadel und kann deshalb bei sorglosem Umgang leicht verbogen werden,
wodurch der Lüfter unbrauchbar wird. Dasselbe gilt für Polbleche.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Minilüfter bereit zu stellen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Dadurch, dass ein Teil des Spulenkörpers als Träger ausgebildet ist, auf dem elektrische Elemente des Motors angeordnet werden können, z.B. Bauelemente, Anschlusselemente oder dergleichen, erhält man eine sehr einfache und kompakte Bauweise, wie sie gerade für Minilüfter von größter Bedeutung ist. Auch ergibt sich der Vorteil einer schwingungsarmen Konstruktion und folglich eines geräuscharmen Laufs bei einem solchen Minilüfter.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte raumbildliche Darstellung eines
Minilüfters nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in sehr stark vergrößerter Darstellungsweise,
Fig. 2 eine raumbildliche Darstellung des Lüfters der Fig. 1 , bei der dieser nicht geschnitten dargestellt ist,
Fig. 3 eine Darstellung eines Kontaktstifts, mit welchem der Minilüfter auf eine Leiterplatte aufgesteckt werden kann, wobei dieser Kontaktstift sowohl eine elektrische wie eine zusätzliche mechanische Verbindung des Lüfters mit der Leiterplatte herstellt,
Fig. 4 einen Schnitt, gesehen längs der Linie IV - IV der Fig. 3,
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Minilüfters,
Fig. 6 eine raumbildliche Darstellung eines Polblechs,
Fig. 7 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VII-VII der Fig. 6,
Fig. 8 einen Schnitt durch einen Klauenpolstator, welcher Polbleche gemäß Fig. 6 verwendet,
Fig. 9 eine raumbildliche Darstellung von oben auf den in Fig. 8 im Schnitt dargestellten Innenstator,
Fig. 10 eine raumbildliche Draufsicht von unten auf den Innenstator der Fig. 9,
Fig. 1 1 eine schematische Darstellung eines Bestückungsverfahrens, welches im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendet werden kann,
Fig. 12 eine raumbildliche Darstellung einer ersten Variante,
Fig. 13 eine Draufsicht von oben auf den Lüfter der Fig. 12, und
Fig. 14 eine raumbildliche Darstellung einer zweiten Variante.
Fig. 1 zeigt einen Minilüfter 10, der in der Praxis gewöhnlich einen Durchmesser von 30 bis 35 mm haben kann, aber aus Gründen der Anschaulichkeit extrem stark vergrößert dargestellt ist. Er hat ein Außengehäuse 12 aus einem isolierenden Kunststoff, und dieses Gehäuse hat oben eine Lufteintrittsöffnung 14 und seitlich Luftaustrittsöffnungen 16, von denen in Fig. 1 nur die hintere sichtbar ist.
Ausgehend von der Lufteintrittsöffnung 14 erweitert sich das Gehäuse 12 über einen ringförmigen Abschnitt 18 zu einem zylindrischen Abschnitt 20.
Auf dem ringförmigen Abschnitt 18 liegt eine Leiterplatte 22 auf, und auf dieser ist ein Dichtring 24 aus Moosgummi in der dargestellten Weise befestigt.
Die Leiterplatte 22 ist im wesentlichen rund und hat in ihrer Mitte einen Quersteg 26, von dem in Fig. 1 nur die hintere Hälfte sichtbar ist und auf dem ein NTC- Widerstand 28 angeordnet ist, der als Temperatursensor für Luft dient, welche in Richtung von Pfeilen 30, 32 von oben durch die Öffnung 14 einströmt und durch die seitliche Öffnung 16 abströmt.
Der NTC-Widerstand 28 (in SMD-Bauweise) ist durch Leiterbahnen 34 mit Kontaktstiften 36, 38 verbunden, die im zylindrischen Teil 20 des Außengehäuses 12 in der dargestellten Weise isoliert angeordnet sind. Diese Metallstifte 36, 38 haben unten jeweils einen Kontaktierungsfuß 36' bzw. 38', von denen jeder zwei federnde Elemente 40, 42 hat, die in Fig. 4 dargestellt sind. Die Kontaktierungsfüße 36' bzw. 38' werden gemäß Fig. 3 und Fig. 4 in eine Öffnung 44 einer Leiterplatte 46 gesteckt. Diese Öffnung 44 ist mit einer Metallschicht 47 verbunden, die sich durch die Öffnung 44 erstreckt und mit einer Leiterbahn 48 der Leiterplatte 46 verbunden ist. Die Kontaktierungsfüße 36', 38' stellen also elektrische Verbindungen von der Leiterplatte 46 zum Lüfter 10 bzw. dessen Temperatursensor 28 her. Besonders bei sehr kleinen Lüftern ist es üblich, dass sich die Bauteile für die elektronische Kommutierung nicht im Lüfter 10 selbst befinden, sondern auf der zugehörigen Leiterplatte 46. Jedoch ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, diese Bauteile im Lüfter 10 selbst anzuordnen.
Der zylindrische Teil 20 des Außengehäuses 12 wird nach unten abgeschlossen durch einen Träger 50, in dessen Mitte eine Metallbuchse 52 angeordnet ist. Diese wird umgeben von einem zylindrischen Abschnitt 54, der mit der Platine 50 einstückig ist und der an seinem oberen Ende in eine Ringscheibe 56 übergeht, welche zusammen mit den Teilen 50 und 54 einen Spulenkörper für eine Statorwicklung 58 bildet. Die Platine 50 hat an ihrem Außenrand Einkerbungen 51 , durch welche die Kontaktstifte 36 und 38 sowie andere Kontaktstifte 53 ragen.
Innerhalb der Buchse 52 befindet sich ein (nicht dargestelltes) Sinterlager für die Welle 60 des Außenrotors 62 eines Motors 61 . Der Rotor 62 hat ein Trageteil 64 aus Kunststoff, das in seiner Mitte eine Nabe 66 hat, in welche das obere Ende der
Welle 60 eingespritzt ist, das zwecks besserer Verankerung eine Rändelung 68 hat. Der Außenrotor 62 hat etwa die Form einer auf dem Kopf stehenden Schale und hat an seiner Peripherie einen Randabschnitt 70, der etwa parallel zur Welle 60 verläuft.
Wie dargestellt, ist in diesem Randabschnitt 70 ein Permanentmagnet 72 im Zweikomponenten-Spritzverfahren direkt eingespritzt. Der Magnet 72 besteht aus Hartferriten in einer Matrix aus Kunststoff, und deshalb kann dieser Kunststoff mit seinen Hartferritteilchen 74, die naturgemäß nur schematisch dargestellt werden können, z.B. als Ring in das Trägerteil 64 eingespritzt werden, wobei sich die Grenzflächen, welche durch strichpunktierte Linien 76 symbolisiert ist, durch Anschmelzen der Kunststoffe innig verbinden.
Anschließend an das Einspritzen des Magnetrings 72 wird dieser in einer geeigneten Vorrichtung radial magnetisiert, wie das in Fig. 1 durch die Buchstaben N (Nordpol) und S (Südpol) in der üblichen Weise symbolisch dargestellt ist.
Einstückig mit dem Trägerteil 64 sind radial verlaufende Lüfterflügel 80 ausgebildet, d.h. es handelt sich bevorzugt um einen Radiallüfter.
Von großem Vorteil bei der Erfindung ist, dass bei dieser Art der Herstellung der Außenrotor 62 nach dem Einspritzen der Kunststoffe bereits weitgehend ausgewuchtet ist, so dass allenfalls noch kleinere Wuchtarbeiten notwendig werden. Auch ergibt sich eine Einsparung bei der Montage, da gerade solche extrem kleinen Teile schwierig zu handhaben und zu montieren sind, und da deshalb bei der Montage leicht Fehler auftreten könnten. Durch die Erfindung vermeidet man Ausschuss, da der Rotor 62 mit seinem Rotormagnet bei der Montage als fertiges und geprüftes Teil vorliegt, das nur noch im Lager montiert werden muss, was gewöhnlich durch Einstecken der Welle 60 in das Lager geschieht.
Bei dem Lüfter gemäß Fig. 1 bildet das freie Ende 82 der Welle 60 ein Axiallager mit dem dortigen Abschnitt 83 des Trägers 50, das diesem Ende 82 gegenüber liegt. Dadurch wird das Ende 82 der Welle 60 nach unten gegen den Abschnitt 83 gepresst, und dies geschieht dadurch, dass der Magnetring 72 relativ zu den in Fig.
1 dargestellten zylindrischen Abschnitten 84, 86 eines Klauenpolteils 88 in axialer Richtung versetzt ist. Auf diese Weise wird der Magnetring 72 durch eine axiale Kraft F nach unten gezogen.
Der Abschnitt 83 wird dadurch gebildet, dass bei der Herstellung Werkstoff des Trägers 50 durch Öffnungen 85 der Buchse 52 in deren Inneres gelangt, vgl. Fig. 10.
Wie die Fig. 5 bis 10 besonders deutlich zeigen, hat der Lüfter 10 einen Innenstator 90, der als Klauenpolkonstruktion ausgeführt ist.
Der bereits beschriebene Spulenkörper 57 ist mit einer Spule 58 bewickelt, die meist zwei separate Wicklungen hat, die bifilar gewickelt sind, z. B. eine Antriebswicklung mit zwei Anschlüssen 92, 94 und eine Sensorwicklung mit zwei Anschlüssen 96, 98, vgl. Fig. 5 und Fig. 9. Die Verwendung einer Sensorspule und einer Antriebsspule ist in diesem Zusammenhang bekannt, vgl. EP 1 104 950 A2 (EP226 = EP-3046). Falls ein Hallsensor verwendet wird, ist z. B. auch ein Betrieb mit zwei Antriebsspulen entsprechend der WO 00/35074 möglich (PCT221 = PCT-3044).
Die Anschlüsse 92 bis 98 sind, wie dargestellt zu seitlichen Kontakten geführt, die in die Platine 50 eingebettet sind, bevorzugt im MID-Verfahren und die jeweils mit zugeordneten Kontaktstiften 53 verbunden sind, welche sich durch die Nuten 51 erstrecken und dadurch eine elektrische Verbindung mit den dort vorgesehenen metallischen Beschichtungen 100 herstellen.
Unten am Träger 50 sind zwei Widerhaken 102, 104 angeformt, vgl. die Fig. 5 und 10. (In Fig. 1 sind diese Widerhaken nicht dargestellt.) Mit diesen Widerhaken wird der Minilüfter lösbar an der Leiterplatte 46 (Fig. 3) verrastet, wobei die Kontaktstifte 36', 38', 53 die elektrische Verbindung zu den Leiterbahnen 48 der Leiterplatte 46 herstellen. Nach seiner Bewicklung mit der Spule 58 wird auf den Spulenkörper 57 von oben das obere Polblech 88 aufgebracht. Dieses hat eine zentrale Ausnehmung 106, mit der es auf die Buchse 52 aufgepresst wird. Gemäß den Fig. 6 bis 8 hat das obere Polblech 88, und genauso das mit ihm identische untere Polblech 1 10, auf seiner Außenseite 1 12 eine Beschichtung aus Kunststoff, welche
a) die Außenseite der Klauenpole 84, 86 bedeckt, vgl. Fig. 9 und b) sich etwa in Form von Kreisringsegmenten 1 14, 1 16 in Lücken zwischen den benachbarten Klauenpolen 84, 86 erstreckt, vgl. Fig. 6.
Jedes dieser Kreisringsegmente 1 14, 1 16 ist mit einem Vorsprung 1 18 bzw. 120 (Fig. 7) versehen, der dazu dient, dieses Kreisringsegment mit dem benachbarten Seitenteil 50 oder 56 des Spulenkörpers 57 zu verschweißen. Dies geschieht bevorzugt durch Laserschweißen, wobei der betreffende Vorsprung eine unlösbare Verbindung mit der zugeordneten Seitenwand 50 oder 56 des Spulenkörpers 57 bildet, wie in Fig. 8 für die Seitenwand (Träger) 50 dargestellt.
Das untere Polblech 1 10 wird in der gleichen Weise mit seiner zentralen Öffnung auf die Buchse 52 aufgepresst und dann mit dem Träger 50 verschweißt.
Wie Fig. 9 und Fig. 10 besonders gut zeigen, hat der Träger 50 hierfür zwei Ausnehmungen 122, 124, durch welche die Klauenpole des Polblechs 1 10 durchgesteckt werden. Die beiden Polbleche 88 und 1 10 sind gemäß Fig. 9 und 10 ~r~2lativ zueinander um 90° mechanisch versetzt und greifen folglich interdigital ineinander. Jeder der Klauenpole hat fünf radial verlaufende Aussparungen 126, die in Fig. 6 dargestellt sind, und der Kunststoff 1 12 ist in diesen Aussparungen 126 verankert und füllt sie aus. Dies verringert magnetostriktive Geräusche sowie Verwirbelungen der Luft. Die Aussparungen 126 dienen primär dazu, Wirbelstromverluste zu reduzieren.
Fig. 1 1 zeigt eine bevorzugte Methode zur Bestückung des Trägers (Platine) 50 bei solchen Minilüftern. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass dieser Träger 50 bereits beim Spritzgießen in jede gewünschte Form gebracht werden kann.
Bei Fig. 1 1A) wird an bestimmten Stellen Klebstoff 130 auf den Träger 50 gespendet, welche - wie dargestellt - eine beliebige Form haben kann.
Bei Fig. 1 1 B) werden auf diese Klebstoffpunkte 130 entsprechende SMD-Bauteile 132 aufgebracht.
Bei Fig. 1 1 C) lässt man die Klebstoffpunkte 130 in einem entsprechenden Ofen aushärten.
Bei Fig. 1 1 D) wird das Bauteil mit leitenden Bahnen 134 beschichtet, und
bei Fig. 1 1 E) werden diese Bahnen 134 mittels UV-Licht ausgehärtet. Damit ist dann der Träger 50 bestückt und gebrauchsfertig.
Man bezeichnet diese Herstellung auch als "moulded interconnected device."
Durch dieses Herstellungsverfahren werden die für die Elektronik notwendigen Verbindungen direkt auf den Spulenkörper 57 aufgebracht. Die so hergestellten Spritzgussteile sind sofort für die Weiterverarbeitung vorbereitet. Löcher oder Anpassungen müssen nicht mehr nachträglich eingearbeitet werden, sondern sind durch die Formen der Spritzgussherstellung direkt in die Bestandteile integriert. Über den geringen Aufwand bei der Herstellung, und die Qualitätsvorteile, hinaus bietet dieses Verfahren durch den Verzicht auf bleihaltiges Lot und Wegfall von Leiterplatten aus üblicherweise nicht recycelbaren Werkstoffen auch positive ökologische Aspekte, und die Zuverlässigkeit wird bei niedrigen Kosten erhöht.
Fig. 12 und Fig. 13 zeigen eine Variante, bei der keine spezielle Leiterplatte erforderlich ist. Vielmehr werden hier zwei Leiterbahnen 140, 142 im Heißprägeverfahren in die Oberseite 144 des Lüftergehäuses 146 eingebracht. Die Leiterbahn 140 wird mit ihrem linken Ende mit einem Kontaktstift 148 verbunden, und mit ihrem rechten Ende mit einem NTC-Widerstand 28". Ebenso wird die Leiterbahn 142 mit ihrem rechten Ende mit einem Kontaktstift 150 verbunden, und mit ihrem linken Ende mit dem NTC-Widerstand 28'.
Es wird darauf hingewiesen, dass in den Fig. 12 und 13 Teile, welche die gleiche Funktion haben wie in den vorhergehenden Figuren, auch mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals beschrieben werden.
Um die Lufteintrittsöffnung 14' herum ist bei den Fig. 12 und 13 ein vorstehender Kragen 152 vorgesehen, welcher den NTC-Widerstand 28' gegen mechanische Beschädigungen schützt. Ein Steg 152, auf dem sich der NTC-Widerstand 28" und die Leiterbahnen 140, 142 befinden, ist als Teil des Gehäuses 146 ausgebildet.
Die Kontaktstifte 148, 150 erstrecken sich durch das Gehäuse 146 und ragen unten aus diesem heraus.
Fig. 13 zeigt den Lüfter der Fig. 12 in der Draufsicht von oben. Durch den Wegfall einer speziellen Leiterplatte für den NTC-Widerstand 28' ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung, wobei die volle Funktionalität erhalten bleibt.
Fig. 14 zeigt eine Variante. Bei dieser ist in einem zylindrischen Abschnitt 220 des unteren Gehäuseteils 212 an zwei einander gegenüber liegenden Stellen 222, 224 je ein flexibler Dauermagnet 226 bzw. 228 angeordnet. Diese Magnete haben die Form von flexiblen Kunststoffteilen, in denen sich Hartferritpartikel befinden, und man bezeichnet sie auch als "Gummimagnete".
Vor der Herstellung des Gehäuseteils 212 werden diese Magnete in eine Spritzgussform eingelegt und dort an den Stellen festgehalten, die in Fig. 14 mit 228 bezeichnet sind. Der betreffende Magnet kann bei diesem Vorgang auch in eine gewünschte Form gebogen werden, falls sich das bei der Herstellung als zweckmäßig erweist.
Anschließend werden die Magnete mit dem Kunststoff des unteren Gehäuseteils umspritzt, so dass sie in diesem Gehäuseteil fest verankert sind und nicht herausfallen können.
Diese Magnete 226, 228 dienen dazu, den Rotor 62 vor dem Start in eine Stellung zu drehen, aus der er leicht starten kann.
Durch die Erfindung erhält man also einen Minilüfter mit einem sehr kompakten und robusten Innenstator 90. Dabei muss der Leser berücksichtigen, dass wenn z. B. der
äußere Durchmesser des Minilüfters 10 in Fig. 2 einen Wert von 35 mm hat, der in Fig. 8 mit D bezeichnete Durchmesser nur ca. 20 mm beträgt, d. h. dass es sich um äußerst kleine Teile handelt, die a) zu niedrigen Kosten und b) mit großer Präzision hergestellt werden müssen.
Ferner ist zu berücksichtigen, dass manche Klauenpole aus magnetischen Gründen noch wesentlich kompliziertere Formen haben können als die in Fig. 6 dargestellte Form, was Herstellung und Verarbeitung noch zusätzlich erschweren kann.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
Claims
1. Minilüfter, welcher ein mit Lüfterflügeln (80) versehenes Lüfterrad (64) und einen elektrischen Antriebsmotor (61) zum Antrieb dieses Lüfterrads aufweist, welcher Antriebsmotor (61) einen permanentmagnetischen Außenrotor (62) und einen Innenstator (90) aufweist, welch letzterer als Stator mit Blechteilen (88, 1 10) ausgebildet ist, und die Lüfterflügel (80) am Lüfterrad (64) vorgesehen sind.
2. Minilüfter nach Anspruch 1 , bei welchem der Stator als Innenstator mit Polblechen (88, 1 10) ausgebildet ist, deren Klauenpole (84, 86) ineinander greifen, wobei zwischen den Polblechen ein Spulenkörper (57) angeordnet ist, der einen zentralen Abschnitt (54) aufweist, mit welchem zwei einander gegenüberliegende Seitenteile (50, 56) verbunden sind, von denen eines als Träger für elektrische Elemente (96, 98) des Motors (61) ausgebildet ist, wobei der Träger (50) insbesondere mit Durchbrechungen (122, 124) für die Durchführung der Klauenpole des zu ihm benachbarten Polblechs (1 10) versehen ist.
3. Minilüfter nach Anspruch 2, bei welchem mindestens das zum Träger (50) benachbarte Polblech (1 10) zumindest bereichsweise mit einem Kunststoffteil (1 14, 1 16) versehen ist, welches mit dem Träger (50) fest verbunden ist.
4. Minilüfter nach Anspruch 3, bei welchem sich das Kunststoffteil (1 14, 1 16) im Bereich zwischen zwei benachbarten Klauenpolen (84, 86) erstreckt.
5. Minilüfter nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem das Kunststoffteil (1 14, 1 16) auf seiner dem Träger (50) benachbarten Seite mit einem Vorsprung, insbesondere einer Rippe (120), versehen ist, welcher Vorsprung mit dem Träger (50) verschweißt ist.
6. Minilüfter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem sich das Kunststoffteil (1 14, 1 16) zumindest teilweise über einen Klauenpol (84, 86) hinweg erstreckt.
7. Minilüfter nach Anspruch 6, bei welchem ein Klauenpol (84, 86) mit Ausnehmungen (126) versehen ist, in welchem der Kunststoff des Kunststoffteils (1 14, 1 16) verankert ist.
8. Minilüfter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welchem innerhalb des Spulenkörpers (57) ein Rohr (52) aus weichferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist.
9. Minilüfter nach Anspruch 8, bei welchem das Rohr (52) als magnetischer Rückschluss für die Polfläche (88, 1 10) ausgebildet ist.
10. Minilüfter nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem das Rohr (52) im Bereich des Trägers mit mindestens einer Ausnehmung versehen ist, die sich über einen Teil des Rohrumfanges erstreckt und durch welche sich der Kunststoff des Spulenkörpers (57) ins Innere des Rohres (52) erstreckt.
1 1. Minilüfter nach Anspruch 10, bei welchem der Kunststoff, welcher sich ins Innere des Rohres (52) erstreckt, als Teil eines Axiallagers für die Lagerung des permanentmagnetischen Außenrotors (62) ausgebildet ist.
12. Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem im Bereich der Lufteintrittsöffnung (14) ein Dichtring (24) aus Moosgummi vorgesehen ist.
13. Minilüfter nach Anspruch 12, bei welchem der Dichtring (24) auf einer Leiterplatte (22) angeordnet ist, welche im Bereich der Lufteintrittsöffnung (14) vorgesehen ist.
14. Minilüfter nach Anspruch 13, bei welchem auf der Leiterplatte (22) ein Temperatursensor (28) angeordnet ist.
15. Minilüfter nach Anspruch 14, bei welchem die Leiterplatte (22) einen Steg (26) aufweist, welcher sich im Bereich der Lufteintrittsöffnung (14) erstreckt und als Träger für den Temperatursensor (28) dient.
16. Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Temperatursensor (28) vorgesehen ist, und bei dem die zum Temperatursensor (28) führenden Leiterbahnen (140, 142) im Heißprägeverfahren auf das Lüftergehäuse (144) aufgebracht sind.
17. Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem sich die Lüfterflügel (80) im Wesentlichen parallel zur Drehachse (82) des Minilüfters erstrecken.
18. Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher ein im Wesentlichen zylindrisches Außengehäuse (20; 220) mit einer axialen Lufteinlassöffnung (14) und mindestens einer seitlichen Luftaustrittsöffnung (16) aufweist.
19. Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher mit Befestigungsfüßen (53; 36", 381) versehen ist, die mindestens teilweise auch für den elektrischen Anschluss des Lüfters dienen.
20. Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem auf dem Spulenkörper (57) eine zweisträngige Statorwicklung (58) vorgesehen ist, welche bifilar gewickelt ist.
21 . Minilüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in einem Bereich in der Nähe des Rotors (62) ein Gehäuseteil (212) vorgesehen ist, in welchem mindestens ein Dauermagnet (226, 228) durch Kunststoffspritzen befestigt ist.
22. Minilüfter nach Anspruch 21 , bei welchem der Dauermagnet als kunststoffgebundener flexibler Magnet (226, 228) ausgebildet ist.
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