EP2470793A2 - Gebläse - Google Patents

Gebläse

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Publication number
EP2470793A2
EP2470793A2 EP10739556A EP10739556A EP2470793A2 EP 2470793 A2 EP2470793 A2 EP 2470793A2 EP 10739556 A EP10739556 A EP 10739556A EP 10739556 A EP10739556 A EP 10739556A EP 2470793 A2 EP2470793 A2 EP 2470793A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling air
housing
cooling
blower
guiding device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10739556A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Lehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2470793A2 publication Critical patent/EP2470793A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F04D25/082—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • the invention relates to a fan, in particular for an engine cooling fan in a motor vehicle, comprising a housing with a cooling air guiding device, wherein the housing is designed to secure a drive unit and the cooling air guiding device in the motor vehicle and to direct a cooling air flow to the drive unit ,
  • the housing Due to the one-piece design compared to a usually multi-part design, the housing can be easily and quickly mounted together with theRie Kunststoff Operationseinrich- during assembly of the fan.
  • the cooling air guiding device has at least one cooling rib and a deflecting device, wherein the cooling rib is designed to guide the longitudinal direction of the cooling air flow and the deflecting device is designed to determine the transverse direction of the cooling air flow, wherein the cooling rib is formed integrally with the cooling air flow Deflection device is formed.
  • the cooling rib has a horizontally extending cooling rib part, which is inclined in the orientation of its longitudinal axis, in order to swirl the cooling air flow.
  • the cooling fins are arranged at least peripherally on the housing, wherein the deflection device is arranged in an end region of the cooling fin, in order to direct the cooling air flow to the inner region of the housing.
  • the housing is manufactured together with the cooling air guiding device in a die-casting process.
  • FIG. 1 shows a schematic 3D illustration of a fan of an engine cooling system with a housing according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic 3D view of the housing shown in FIG. 1; FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a detail of the housing shown in FIG. 2 according to a first embodiment
  • Figs. 4 and 5 are sectional views of the sectional planes shown in Fig. 3;
  • Fig. 6 shows a plan view of a detail of the housing shown in Figure 2 according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view through thede Kunststofferseinrich- shown in Fig. 6
  • the blower 99 comprises an electric machine 100 for driving a cooling fan blower 140 in a motor vehicle.
  • the electric machine 100 has a stator 102 and a rotor 103, which is arranged on the rotor shaft 104, as the drive unit.
  • the electric machine 100 has a brushless structure as an external rotor.
  • the windings 110 are arranged on the stator 102 for generating an alternating magnetic field.
  • the magnets 108 moving in the alternating magnetic field are arranged on the inner circumferential surface of a pole housing 101 of the rotor 103.
  • a fan 106 is disposed on the outside of the pole housing 101.
  • the fan 106 has circumferentially arranged ribs 1 18 and on the end face radially arranged ribs 1 19.
  • the cylindrical pole housing 101 is closed at one end by the housing 10, wherein on the housing 10 relative to the drive unit, a control unit 160 may be arranged.
  • the housing 10 can be closed with the control unit 160 by means of a housing cover 15.
  • the housing 10 optionally has a plurality of cooling knobs 9 on a surface 91 of the end face facing the electric machine 100.
  • a plurality ofdovoire- tion devices 200 are integrally arranged on the housing 10, which has an inner space 1 13 of the electrical Ventilate machine 100.
  • the cooling air guiding device 200 of the housing 10 is surrounded by a frame 150, which serves to fasten the fan 99. Between the fan 106 and the frame 150, a gap 1 1 1 is arranged.
  • the fan 106 is designed to convey cooling air into the interior space 13 of the electric machine 100 through the housing 10.
  • the fan 106 is designed to convey the cooling air in particular to temperature-critical points of the drive unit, for example the windings 110 of the stator 102 and the magnets 108.
  • the stator 102 has a plurality of passage openings 109, through which the cooling air is passed through the stator.
  • the pole housing 101 has a plurality of openings through which the cooling air exits from the pole housing 101.
  • the fan 106 sucks in cooling air by generating a negative pressure in the interior 1 13 through the cooling air guiding device 200.
  • the cooling air guiding device 200 deflects the flow direction of the cooling air into an inner region 12 of the electric machine 100.
  • the cooling knobs 9 are flowed around by the cooling air before the cooling air flows in the direction of the windings 110 of the stator 102.
  • the cooling air passes through the stator 102 through the passage openings 109 and leaves the inner space 1 13 of the pole housing 101 via the openings 14 on the end face of the pole housing 101 and enters the area of the radial ribs 1 19 of the fan 106.
  • the cooling air is conveyed radially outward, wherein the circumferentially arranged ribs 1 18, the cooling air to the gap 1 1 1 lead.
  • the fan 106 conveys the heated cooling air through the gap 1 1 1 between the fan 106 and the frame 150 from the electric machine 100.
  • the generation of the negative pressure in the interior 1 13 takes place substantially in the region of radially arranged on the end face of the pole housing 101 ribs 1 19.
  • other types of training of the fan 106 are conceivable, for example as axial fans.
  • FIG. 2 shows a schematic 3D representation of the housing 10 shown in FIG. 1.
  • the same components are designated by the same reference numerals.
  • a circle is a section of the housing 10 and the cooling Air guiding device 200 marked to show this in Fig. 3 and Fig. 6 in two different embodiments.
  • a representation of the further components of the electric machine 100 is dispensed with.
  • the housing 10 has a connection 8 for supplying the electrical machine 100 with electricity.
  • the housing 10 is approximately pot-shaped, wherein a plurality of cooling air guiding devices 200 are arranged on its peripheral sides.
  • the housing 10 optionally has on the front surface a plurality of cooling knobs 9, which protrude from the surface 91 of the housing 10.
  • a plurality of first cooling fins 22 are further arranged, which depending on the type of training run at least partially on the peripheral side of the housing 10 and along the surface 91 of the housing 10.
  • the cooling air guiding device 200 has a plurality of second cooling ribs 2 and a deflection device 3. Furthermore, a fastening opening 6 for screwing the housing 10 to the frame 150 is arranged on the cooling air guiding device 200.
  • the cooling air guiding devices 200 are arranged with an angular offset of approximately 90 °. But they can also be arranged according to a different cooling air requirement. The angular offset allows large parts of the surface 91 of the housing 10 to be supplied with cooling air.
  • the fan 106 shown in Fig. 1 is driven by the rotor 103 and is designed to generate a negative pressure in an inner space 1 13 of the electric machine 100.
  • cooling air is drawn into the interior 1 13 of the electric machine 100 via the cooling air guiding device 200 and along the first cooling ribs 22.
  • the cooling air flows along the first cooling ribs 22 into the pole housing and without significant deflection directly into an outer radial region 16 of the rotor 103 shown in FIG. 1, so that the magnets 108 undergo cooling.
  • the cooling air guiding device 200 the cooling air is also sucked, but by the deflection device 3, the cooling air flow is not performed as in the first cooling fins 22 without significant detours to the rotor 103, but is deflected by about 50 to 80 degrees in its flow direction, so also the inner regions 1 12 of the stator 102 with cooling air. to care.
  • cooling nubs 9 are arranged in the region of the cooling air flow, which protrude into the cooling air flow, so as to deliver a larger amount of heat from the heated housing 10 to the cooling air flow.
  • the second cooling fins 2 of the cooling air guiding device 200 further extend in a region of the end face of the surface 91 of the
  • Housing 10 This has the advantage that the deflected cooling air flow is further guided in its flow direction to penetrate deeper into the inner regions 1 12 of the electric machine 100 near the rotor axis 104 of the rotor 103 and to avoid turbulence of the cooling air flow.
  • the cooling air guide by means of several components which are arranged on the housing 10, performed.
  • gap losses and turbulences occur due to the multi-part design, which can be avoided by integrally connecting the deflecting device 3 of the cooling air guiding device 200 with the second cooling ribs 2.
  • the housing 10 has aluminum as a material.
  • the housing 10 may also comprise other materials such as copper, iron, nickel, magnesium or plastic in order to influence both the thermal conductivity and the strength of the housing 10. Due to the one-part embodiment, housing 10 can be inexpensively manufactured with the cooling air guiding device in a die casting process, an extrusion molding process or an injection molding process. Likewise, the assembly of the electric machine 100 is facilitated together with the housing 10 on the frame 150.
  • FIG. 3 shows a plan view of a section of the housing 10 shown in FIG. 2.
  • two sectional planes B-B and C-C perpendicular to each other are shown.
  • a cooling air flow 31 is sucked in through the cooling air guiding device 200 by the fan 106 shown in FIG. 1, wherein the cooling air flow 31 is deflected by the deflecting device 3 in such a way that the cooling air flow 31 is deflected
  • Cooling air flow 31 touches over the front side of the housing 10 and the cooling knobs 9. Since the second cooling fins 2 extend parallel to one another, the cooling air flow 31 is guided in its flow direction after the deflection by the deflection device 3 so as to avoid turbulence at the deflection device 3. This has the advantage that the flow direction of the cooling air flow 31 can be fixed easily and reliably. It would also be conceivable that second fins 2 on the front side of the housing 10 to fan or tilt to distribute the cooling air flow 31 corresponding to the surface 91 of the housing 10.
  • FIGS. 4 and 5 are sectional views of the sectional planes shown in FIG. 3
  • FIG. 4 shows a cross section along the sectional plane BB through the housing 10
  • FIG. 5 shows a longitudinal section along the sectional plane CC through the cooling air guiding device 200.
  • An inflowing cooling air flow 30 is guided in the longitudinal direction through a vertically extending cooling rib part 40 until the cooling air flow 30 by the deflection device 3, which is arranged in the end region of the cooling fin 2, is deflected.
  • the vertically extending cooling rib part 40 is additionally designed so that heat is already released when sucking into the housing of the electric machine 100 to the cooling air flow 30.
  • the deflected cooling air flow 31 is guided through the cooling rib axis 42 of the cooling rib part 21 running horizontally perpendicular to the surface 91 of the housing 10.
  • the horizontally extending cooling rib part 21 and the vertically extending cooling rib part 40 shown on one level a particularly low-vortex behavior of the cooling air flow 30, 31 is effected.
  • FIG. 6 shows a plan view of a section of the housing 90 according to a second embodiment.
  • FIG. 7 shows a sectional view through a cooling air guiding device 201 shown in FIG. 6 along the sectional plane C-C.
  • the vertically extending cooling rib parts 40 are not perpendicular to the surface 91 of the housing 90.
  • the fan 106 of the electric machine 100 no longer transmits the cooling air parallel to the rotor axis 104 sucked in the cooling air guide device 201, but the suction takes place in this embodiment by an angle ⁇ inclined relative to the housing 10th
  • the horizontally extending cooling rib parts 21 also correspond in their orientation to the arrangements of the horizontally running lines shown in FIGS. 1 to 5
  • Cooling fin parts 21 Due to the inclination of the vertically extending cooling rib parts 40, a cooling air stream 32 is provided after the deflection by the deflection device 3 with a swirl, so that a rotating cooling air flow 20 an increased cooling effect at the top 91 of the housing 90 and the cooling knobs 9 unfolds.
  • the desired rotation of the cooling air flow 32 is determined by the inclination of the vertically extending cooling fin parts 40.
  • Rotation of the cooling air flow 32 increases at a reduced angle ⁇ .
  • the vertically extending cooling fin parts 40 can only be inclined by the angle ⁇ relative to the housing 90 so that the half-shells necessary for the production can image the geometry of the vertically extending cooling rib parts.
  • FIGS. 1 to 7 are also suitable, for example, for supplying the region of the brushes of an electrical machine with a sufficient flow of cooling air. It is also conceivable to supply more of the components of a blower shown by way of example, depending on the application with a sufficient cooling air flow.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gebläse (99), insbesondere für ein Motorkühlgebläse in einem Kraftfahrzeug, aufweisend ein Gehäuse (10) mit einer Kühlluftführungseinrichtung (200), wobei das Gehäuse (10) ausgelegt ist, eine Antriebseinheit (102, 103) und die Kühlluftführungseinrichtung (200) in dem Kraftfahrzeug zu befestigen und einen Kühlluftstrom (20, 30, 31, 32) an die Antriebseinheit (102, 103) zu lenken, wobei die Kühlluftführungseinrichtung (200) einteilig mit dem Gehäuse (10) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Gebläse Die Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere für ein Motorkühlgebläse in einem Kraftfahrzeug, aufweisend ein Gehäuse mit einer Kühlluftführungseinrich- tung, wobei das Gehäuse ausgelegt ist, eine Antriebseinheit und die Kühlluftfüh- rungseinrichtung in dem Kraftfahrzeug zu befestigen und einen Kühlluftstrom an die Antriebseinheit zu lenken.
Stand der Technik
Es sind Antriebe mit einer elektrischen Maschine bekannt, die ein Gehäuse aufweist, das einen Rotor und einen Stator sowie eine Lagerung für den Rotor auf- weist. Das Gehäuse umfasst einen Gehäusedeckel, der an einer Seite des Gehäuses axial angeordnet ist und einen Gehäuseinnenraum verschließt. Hierzu schlägt die DE 10 2006 015 064 A1 vor, an jeder Stirnseite des Rotors einen Lüfter anzuordnen, wobei jedem Lüftersegment des Lüfters ein Kühlkanal im Rotor zugeordnet ist, um Kühlluft in den Rotor zu fördern. Dabei erfolgt die Luftführung über mehrere separat montierte Bauteile.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gebläse mit einer verbesserten Kühlluftführung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Gebläse gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Kühlluftführung in einem Gebläse verbessert werden kann, indem das Gehäuse zusammen mit einer Kühlluftfüh- rungseinrichtung, die einen Kühlluftstrom an eine Antriebseinheit lenkt, einteilig ausgeführt ist.
Aufgrund der einteiligen Ausgestaltung gegenüber einer üblicherweise mehrteili- gen Ausführung kann das Gehäuse zusammen mit der Kühlluftführungseinrich- tung einfach und zügig bei der Montage des Gebläses montiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlluftführungsein- richtung wenigstens eine Kühlrippe und eine Umlenkeinrichtung auf, wobei die Kühlrippe ausgelegt ist, die Längsrichtung der Kühlluftströmung zu führen und die Umlenkeinrichtung ausgelegt ist, die Querrichtung der Kühlluftströmung zu bestimmen, wobei die Kühlrippe einteilig mit der Umlenkeinrichtung ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass zwischen der Kühlrippe und der Umlenkeinrichtung keine Spalten vorhanden sind, durch die Kühlluft durchtreten kann, so dass die Leckageverluste in der Kühlluftführungseinrichtung reduziert sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kühlrippe einen horizontal verlaufenden Kühlrippenteil auf, der in der Ausrichtung seiner Längsachse geneigt ist, um den Kühlluftstrom mit einem Drall zu versehen. Dies hat den Vor- teil, dass der rotierende Kühlluftstrom eine höhere Kühlwirkung an der bestromten Oberfläche des Gehäuses aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlrippen zumindest umfangsseitig am Gehäuse angeordnet, wobei die Umlenkeinrichtung in einem Endbereich der Kühlrippe angeordnet ist, um den Kühlluftstrom auf den Innenbereich des Gehäuses zu lenken. Dies hat den Vorteil, dass eine höhere Abstrahlfläche zur Wärmeabgabe durch den Kühlluftstrom bestromt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Gehäuse zusammen mit der Kühlluftführungseinrichtung in einem Druckgussverfahren hergestellt.
Dies hat den Vorteil, dass das Gehäuse und die Kühlluftführungseinrichtung zusammen kostengünstig herstellbar sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 eine schematische 3D-Darstellung eines Gebläses eines Motorkühlsystems mit einem Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische 3D-Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Schnittansichten der in Fig. 3 gezeigten Schnittebenen;
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Fig. 7 eine Schnittansicht durch die in Fig. 6 gezeigte Kühlluftführungseinrich- tung.
Fig. 1 zeigt eine schematische 3D-Darstellung eines Gebläses 99 eines Motorkühlsystems mit einem Gehäuse 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Gebläse 99 umfasst eine elektrische Maschine 100 zum Antrieb eines Kühlge- bläselüfters 140 in einem Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine 100 weist dabei als Antriebseinheit einen Stator 102 und einen Rotor 103, der auf der Rotorwelle 104 angeordnet ist, auf. Die elektrische Maschine 100 weist einen bürstenlosen Aufbau als Außenläufer auf. Dabei sind die Wicklungen 1 10 zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes auf dem Stator 102 angeordnet. Die sich im magnetischen Wechselfeld bewegenden Magnete 108 sind an der inneren Um- fangsfläche eines Polgehäuses 101 des Rotors 103 angeordnet. Ferner ist an der Außenseite des Polgehäuses 101 ein Lüfter 106 angeordnet. Der Lüfter 106 weist dabei umfangsseitig angeordnete Rippen 1 18 sowie an der Stirnfläche radial angeordnete Rippen 1 19 auf. Das zylinderförmige Polgehäuse 101 wird an einer Stirnseite durch das Gehäuse 10 verschlossen, wobei an dem Gehäuse 10 gegenüber der Antriebseinheit ein Steuergerät 160 angeordnet sein kann. Dabei kann das Gehäuse 10 mit dem Steuergerät 160 mittels eines Gehäusedeckels 1 15 verschlossen werden. Das Gehäuse 10 weist optional an einer der elektrischen Maschine 100 zugewandten Oberfläche 91 der Stirnseite eine Mehrzahl von Kühlnoppen 9 auf. Ferner sind am Gehäuse 10 einteilig mehrere Kühlluftfüh- rungseinrichtungen 200 angeordnet, die einen Innenraum 1 13 der elektrischen Maschine 100 belüften. Umfangsseitig wird die Kühlluftführungseinrichtung 200 des Gehäuses 10 durch eine Zarge 150 umfasst, die zur Befestigung des Gebläses 99 dient. Zwischen dem Lüfter 106 und der Zarge 150 ist ein Spalt 1 1 1 angeordnet.
Um die im Betrieb entstehende Abwärme der elektrischen Maschine 100 und des Steuergeräts 160 abzuführen, ist der Lüfter 106 ausgelegt, durch das Gehäuse 10 Kühlluft in den Innenraum 1 13 der elektrischen Maschine 100 zu fördern. Dabei ist der Lüfter 106 ausgelegt, die Kühlluft insbesondere an temperaturkritische Stellen der Antriebseinheit, beispielsweise die Wicklungen 110 des Stators 102 und die Magneten 108 zu fördern. Um die Wärme abzuführen, weist der Stator 102 eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 109 auf, durch die die Kühlluft durch den Stator geführt wird. Ferner weist das Polgehäuse 101 eine Mehrzahl von Öffnungen auf, durch die die Kühlluft aus dem Polgehäuse 101 austritt.
Um die elektrische Maschine 100 im Betrieb mit Kühlluft zu versorgen, saugt der Lüfter 106 Kühlluft durch Erzeugung eines Unterdrucks im Innenraum 1 13 durch die Kühlluftführungseinrichtung 200 an. Die Kühlluftführungseinrichtung 200 lenkt die Strömungsrichtung der Kühlluft in einen inneren Bereich 1 12 der elektrischen Maschine 100 ab. Dabei werden die Kühlnoppen 9 von der Kühlluft umströmt, bevor die Kühlluft in Richtung der Wicklungen 110 des Stators 102 strömt. Die Kühlluft durchtritt den Stator 102 durch die Durchgangsöffnungen 109 und verlässt den Innenraum 1 13 des Polgehäuses 101 über die Öffnungen 1 14 an der Stirnseite des Polgehäuses 101 und tritt in den Bereich der radialen Rippen 1 19 des Lüf- ters 106 ein. Durch die radialen Rippen 1 19 wird die Kühlluft radial nach außen gefördert, wobei die umfangsseitig angeordneten Rippen 1 18 die Kühlluft zum Spalt 1 1 1 führen. Der Lüfter 106 fördert die erwärmte Kühlluft durch den Spalt 1 1 1 zwischen dem Lüfter 106 und der Zarge 150 aus der elektrischen Maschine 100. Die Erzeugung des Unterdrucks im Innenraum 1 13 erfolgt im Wesentlichen im Bereich der radial an der Stirnseite des Polgehäuses 101 angeordneten Rippen 1 19. Es sind jedoch auch andere Ausbildungsarten des Lüfters 106 denkbar, beispielsweise als Axiallüfter.
Fig. 2 zeigt eine schematische 3D-Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses 10. Dabei sind im Folgenden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mittels eines Kreises ist ein Ausschnitt des Gehäuses 10 und der Kühl- luftführungseinrichtung 200 markiert, um diesen in Fig. 3 und Fig. 6 in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen zu zeigen. Zur deutlicheren Darstellung der Kühlluftführungseinrichtung 200 wird auf eine Darstellung der weiteren Komponenten der elektrischen Maschine 100 verzichtet.
Das Gehäuse 10 weist einen Anschluss 8 zur Versorgung der elektrischen Maschine 100 mit Elektrizität auf. Das Gehäuse 10 ist etwa topfförmig ausgebildet, wobei an seinen Umfangsseiten mehrere Kühlluftführungseinrichtungen 200 angeordnet sind. Das Gehäuse 10 weist optional an der stirnseitigen Oberfläche mehrere Kühlnoppen 9 auf, die aus Oberfläche 91 des Gehäuses 10 herausragen. Zwischen den einzelnen Kühlluftführungseinrichtungen 200 sind ferner mehrere erste Kühlrippen 22 angeordnet, die je nach Ausbildungsart wenigstens teilweise an der Umfangsseite des Gehäuses 10 und entlang der Oberfläche 91 des Gehäuses 10 verlaufen.
Die Kühlluftführungseinrichtung 200 weist eine Mehrzahl von zweiten Kühlrippen 2 und eine Umlenkeinrichtung 3 auf. An der Kühlluftführungseinrichtung 200 ist des Weiteren eine Befestigungsöffnung 6 zur Verschraubung des Gehäuses 10 an der Zarge 150 angeordnet. Die Kühlluftführungseinrichtungen 200 sind mit ei- nem Winkelversatz von etwa 90° angeordnet. Sie können aber auch entsprechend einem anderen Kühlluftbedarf angeordnet sein. Der Winkelversatz ermöglicht es, große Teile der Oberfläche 91 des Gehäuses 10 mit Kühlluft zu bestro- men. Der in Fig. 1 gezeigte Lüfter 106 wird vom Rotor 103 angetrieben und ist ausgelegt, einen Unterdruck in einem Innenraum 1 13 der elektrischen Maschine 100 zu erzeugen. Dadurch wird über die Kühlluftführungseinrichtung 200 sowie entlang der ersten Kühlrippen 22 Kühlluft in den Innenraum 1 13 der elektrischen Maschine 100 gesaugt. Dabei strömt die Kühlluft entlang der ersten Kühlrippen 22 in das Polgehäuse und ohne wesentliche Ablenkung direkt in einen in Fig. 1 gezeigten äußeren radialen Bereiche 1 16 des Rotors 103, so dass die Magnete 108 eine Kühlung erfahren. Durch die Kühlluftführungseinrichtung 200 wird die Kühlluft ebenso angesaugt, aber durch die Umlenkeinrichtung 3 wird der Kühlluftstrom nicht wie bei den ersten Kühlrippen 22 ohne wesentliche Umwege zum Rotor 103 geführt, sondern wird um etwa 50 bis 80 Grad in seiner Strömungsrichtung abgelenkt, um so auch die inneren Bereiche 1 12 des Stators 102 mit Kühlluft zu ver- sorgen. Um die Oberfläche 91 des Gehäuses 10 zu vergrößern, sind im Bereich der Kühlluftumströmung Kühlnoppen 9 angeordnet, die in den Kühlluftstrom hineinragen, um so eine größere Wärmemenge vom erwärmten Gehäuse 10 an den Kühlluftstrom abzugeben. Die zweiten Kühlrippen 2 der Kühlluftführungseinrich- tung 200 verlaufen ferner in einem Bereich der Stirnseite der Oberfläche 91 des
Gehäuses 10. Dies hat den Vorteil, dass der umgelenkte Kühlluftstrom weiterhin in seiner Strömungsrichtung geführt wird, um tiefer in die inneren Bereiche 1 12 der elektrischen Maschine 100 nahe der Rotorachse 104 des Rotors 103 vordringen zu können und eine Verwirbelung des Kühlluftstroms zu vermeiden.
Üblicherweise wird die Kühlluftführung mittels mehrerer Komponenten, die am Gehäuse 10 angeordnet sind, durchgeführt. Neben einer aufwendigen Montage der einzelnen Komponenten treten durch die mehrteilige Ausgestaltung Spaltverluste und Verwirbelungen auf, die vermieden werden können, indem die Umlenk- einrichtung 3 der Kühlluftführungseinrichtung 200 einteilig mit den zweiten Kühlrippen 2 verbunden ist. Um eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses 10 zu gewährleisten, weist das Gehäuse 10 Aluminium als Werkstoff auf. Das Gehäuse 10 kann jedoch auch andere Werkstoffe wie Kupfer, Eisen, Nickel, Magnesium oder Kunststoff aufweisen, um sowohl die Wärmeleitfähigkeit, als auch die Fes- tigkeit des Gehäuses 10 zu beeinflussen. Durch die einteilige Ausführungsform kann Gehäuses 10 mit der Kühlluftführungseinrichtung kostengünstig in einem Druckgussverfahren, einem Fließpressverfahren oder einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Ebenso ist die Montage der elektrischen Maschine 100 zusammen mit dem Gehäuse 10 an der Zarge 150 erleichtert.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses 10. In der Figur sind dabei zwei senkrecht zueinander stehende Schnittebenen B-B und C-C gezeigt. Ein Kühlluftstrom 31 wird dabei durch den in Fig. 1 gezeigten Lüfter 106 durch die Kühlluftführungseinrichtung 200 angesaugt, wobei der Kühlluftstrom 31 durch die Umlenkeinrichtung 3 so abgelenkt wird, dass der
Kühlluftstrom 31 über die Stirnseite des Gehäuses 10 und über die Kühlnoppen 9 streift. Da die zweiten Kühlrippen 2 parallel zueinander verlaufen, wird der Kühlluftstrom 31 nach der Umlenkung durch die Umlenkungseinrichtung 3 in seiner Strömungsrichtung geführt, um so eine Verwirbelung an der Umlenkeinrichtung 3 zu vermeiden. Dies hat den Vorteil, dass die Strömungsrichtung des Kühlluftstroms 31 einfach und zuverlässig festlegbar ist. Es wäre auch denkbar, die zweiten Kühlrippen 2 an der Stirnseite des Gehäuses 10 zu fächern oder zu neigen, um den Kühlluftstrom 31 entsprechend auf der Oberfläche 91 des Gehäuses 10 zu verteilen. Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Schnittansichten der in Fig. 3 gezeigten Schnittebenen
B-B und C-C. Dabei zeigt Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Schnittebene B-B durch das Gehäuse 10 sowie Fig. 5 einen Längsschnitt entlang der Schnittebene C-C durch die Kühlluftführungseinrichtung 200. Ein einströmender Kühlluftstrom 30 wird dabei durch einen vertikal verlaufenden Kühlrippenteil 40 in Längsrich- tung geführt bis der Kühlluftstrom 30 durch die Umlenkeinrichtung 3, die im Endbereich der Kühlrippe 2 angeordnet ist, abgelenkt wird. Der vertikal verlaufende Kühlrippenteil 40 ist zusätzlich so ausgelegt, dass bereits Wärme beim Einsaugen in das Gehäuse der elektrischen Maschine 100 an den Kühlluftstrom 30 abgegeben wird. Nach der Umlenkung des Kühlluftstroms 30 durch die Umlenkein- richtung 3 wird der abgelenkte Kühlluftstrom 31 durch den horizontal senkrecht zur Oberfläche 91 des Gehäuses 10 verlaufende Kühlrippenachse 42 des Kühlrippenteils 21 geführt. Durch die gezeigte gleiche Ausrichtung des horizontal verlaufenden Kühlrippenteils 21 und des vertikal verlaufenden Kühlrippenteils 40 auf einer Ebene wird ein besonders wirbelarmes Verhalten des Kühlluftstroms 30, 31 bewirkt.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Gehäuses 90 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht durch eine in Fig. 6 gezeigte Kühlluftführungseinrichtung 201 entlang der Schnittebene C-C. Dabei ist eine Kühlrippenachse 42 eines vertikal verlaufenden Kühlrippenteils 40 mit einer
Kühlrippe 22 gegenüber der Oberfläche 91 des Gehäuses 10 um den Winkel α geneigt. Im Gegensatz zu der in Fig. 3 bis Fig. 5 gezeigten Ausführungsform stehen die vertikal verlaufenden Kühlrippenteile 40 nicht senkrecht zur Oberfläche 91 des Gehäuses 90. Dadurch wird durch den Lüfter 106 der elektrischen Ma- schine 100 die Kühlluft nicht mehr parallel zur Rotorachse 104 durch die Kühlluftführungseinrichtung 201 angesaugt, sondern die Ansaugung erfolgt in dieser Ausführungsform um einen Winkel α geneigt gegenüber dem Gehäuse 10.
Die horizontal verlaufenden Kühlrippenteile 21 entsprechen auch in ihrer Ausrich- tung den in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigten Anordnungen der horizontal verlaufenden
Kühlrippenteile 21. Durch die Neigung der vertikal verlaufenden Kühlrippenteile 40 wird ein Kühlluftstrom 32 nach der Umlenkung durch die Umlenkeinrichtung 3 mit einem Drall versehen, so dass ein rotierender Kühlluftstrom 20 eine erhöhte Kühlwirkung an der Oberseite 91 des Gehäuses 90 bzw. an den Kühlnoppen 9 entfaltet. Die gewünschte Rotation des Kühlluftstroms 32 wird dabei durch die Neigung der vertikal verlaufenden Kühlrippenteile 40 festgelegt. Dabei wird die
Rotation des Kühlluftstroms 32 mit einem reduzierten Winkel α erhöht.
Um das Gehäuse 90 in einem Druckgussverfahren herzustellen, können die vertikal verlaufenden Kühlrippenteile 40 nur so weit um den Winkel α gegenüber dem Gehäuse 90 geneigt sein, dass die zur Herstellung notwendigen Halbschalen die Geometrie der vertikal verlaufenden Kühlrippenteile abbilden können.
Die in Fig. 1 bis Fig. 7 gezeigten Ausführungsformen eignen sich auch, um beispielsweise den Bereich der Bürsten einer elektrischen Maschine mit einem aus- reichenden Kühlluftstrom zu versorgen. Es ist auch denkbar, weitere von den beispielhaft gezeigten Komponenten eines Gebläses je nach Anwendungsfall mit einem ausreichenden Kühlluftstrom zu versorgen.

Claims

Ansprüche
1. Gebläse (99), insbesondere für ein Motorkühlgebläse in einem Kraftfahrzeug, aufweisend ein Gehäuse (10; 90) mit einer Kühlluftführungseinrichtung (200; 201 ), wobei das Gehäuse (10; 90) ausgelegt ist, eine Antriebseinheit (102, 103) und die Kühlluftführungseinrichtung (200; 201 ) in dem Kraftfahrzeug zu befestigen und einen Kühlluftstrom (20, 30, 31 , 32) an die Antriebseinheit (102, 103) zu lenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftführungseinrichtung (200; 201 ) einteilig mit dem Gehäuse (10; 90) ausgebildet ist.
2. Gebläse (99) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftführungseinrichtung (200; 201 ) wenigstens eine Kühlrippe (2) und eine Umlenkeinrichtung (3) umfasst, wobei die Kühlrippe (2) ausgelegt ist, die Längsrichtung der Kühl luftström ung (20, 30, 31 , 32) festzulegen, und die Umlenk- einrichtung (3) ausgelegt ist, die Querrichtung der Kühlluftströmung (20, 30,
31 ) festzulegen, wobei die Kühlrippe (2) einteilig mit der Umlenkeinrichtung (3) ausgebildet ist.
3. Gebläse (99) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippe (2) einen horizontal verlaufenden Kühlrippenteil (21 ) und einen vertikal verlaufenden Kühlrippenteil (40) aufweist, wobei der vertikal verlaufende Kühlrippenteil (40) in der Ausrichtung gegenüber einer Senkrechten zum Gehäuses (10; 90) geneigt ist, um den Kühlluftstrom (20, 30, 31 , 32) mit einem Drall zu versehen.
4. Gebläse (99) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (2) zumindest umfangsseitig am Gehäuse (10; 90) angeordnet sind, wobei die Umlenkeinrichtung (3) im Endbereich der Kühlrippe (2) angeordnet ist.
5. Gebläse (99) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftführungseinrichtung (200; 201 ) ausgelegt ist, einen inneren Bereich (1 12) des Gehäuses mit der Kühlluft (20, 30, 31 , 32) zu versorgen.
6. Gebläse (99) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10; 90) zusammen mit der Kühlluftführungseinrichtung (200; 201 ) in einem Druckgussverfahren, einem Fließpressverfahren oder einem Graugussverfahren herstellbar ist.
7. Gebläse (99) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10; 90) Aluminium, Kupfer, Magnesium und/oder Nickel aufweist.
8. Gebläse (99) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (102, 103) einen Rotor (103) und einen Stator (102) für eine elektrische Maschine (100) umfasst.
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