EP4547970A1 - Gebläse - Google Patents

Gebläse

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EP4547970A1
EP4547970A1 EP22737884.1A EP22737884A EP4547970A1 EP 4547970 A1 EP4547970 A1 EP 4547970A1 EP 22737884 A EP22737884 A EP 22737884A EP 4547970 A1 EP4547970 A1 EP 4547970A1
Authority
EP
European Patent Office
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chamber
motor
electronics
impeller
blower
Prior art date
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Application number
EP22737884.1A
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English (en)
French (fr)
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EP4547970B1 (de
Inventor
Alexander Gotter
Thomas Rösgen
Patrick SUTTY
Matthias Boutros-Mikhail
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.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4547970A1 publication Critical patent/EP4547970A1/de
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Publication of EP4547970B1 publication Critical patent/EP4547970B1/de
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    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative 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
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
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    • F04D29/4226—Fan casings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5813—Cooling the control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/608—Aeration, ventilation, dehumidification or moisture removal of closed spaces

Definitions

  • the present invention relates to a blower, in particular a blower for an internal combustion engine, comprising: a housing on which a suction opening and an outlet opening are formed and which forms a delivery chamber, a motor chamber and an electronics chamber, the housing being designed such that a fluid can be conveyed from the suction opening through the motor chamber and the delivery chamber to the outlet opening, an impeller which is arranged in the delivery chamber, the delivery chamber and the impeller being designed such that a fluid is conveyed through the delivery chamber when the impeller rotates, an electric motor, which is arranged in the motor chamber and is designed to drive the impeller in rotation, and motor electronics, which is arranged in the electronics chamber and is designed to control the electric motor to drive the impeller.
  • an axial direction is parallel to an axis of rotation of the impeller
  • a radial direction is perpendicular to the axis of rotation of the impeller
  • a transverse plane is transverse to the axis of rotation of the impeller.
  • a generic blower is known from US 2016/0238031 Al. Because a pumped fluid flows around the electric motor arranged in the motor chamber during operation of the fan, efficient cooling of the electric motor is achieved. This allows the fan to be left on for a relatively long period of time. However, damage can occur due to contaminants and/or liquids introduced into the electronics chamber via the fluid flow sucked in in the engine electronics, which can impair the functionality of the blower or even result in total failure of the blower.
  • the task is to create a reliable blower that enables relatively long switch-on times.
  • the blower according to the invention comprises a housing on which a suction opening and an outlet opening are formed and which forms a delivery chamber, a motor chamber and an electronics chamber.
  • the housing is designed in such a way that a fluid can be conveyed from the suction opening through the motor chamber and the delivery chamber to the outlet opening.
  • a fluid is conveyed into the housing via the suction opening, then conveyed through the motor chamber and the delivery chamber, and finally conveyed out of the housing via the outlet opening.
  • the motor chamber can be arranged both upstream and downstream of the delivery chamber.
  • the housing comprises a plurality of housing parts, which are preferably axially attached to one another in order to enable relatively simple assembly of the blower.
  • a suction port is formed on the housing, which forms the suction opening, and an outlet port is formed, which forms the outlet opening.
  • the blower according to the invention comprises an impeller which is arranged in the delivery chamber.
  • the impeller can be, for example, a side channel pump impeller or a radial pump impeller.
  • the delivery chamber and the impeller are designed in such a way that that when the impeller rotates, a fluid is conveyed through the delivery chamber.
  • the delivery chamber and the impeller are designed in such a way that when the impeller rotates, a fluid is sucked into the delivery chamber, conveyed through the delivery chamber, and ejected from the delivery chamber.
  • the fluid can either be sucked from the motor chamber into the delivery chamber or be expelled from the delivery chamber into the motor chamber.
  • the delivery chamber is preferably formed by two housing parts that are axially attached to one another.
  • the blower according to the invention comprises an electric motor which is arranged in the motor chamber and is designed to rotationally drive the impeller.
  • the electric motor includes a motor stator and a motor rotor that cooperate in a known manner to rotationally drive the motor rotor.
  • the motor stator comprises at least one electromagnetic stator winding and the motor rotor is permanently magnetized.
  • the electric motor is designed as an internal rotor, with the motor stator radially surrounding the motor rotor, and the electric motor is commutated electronically.
  • the electric motor is designed as an external rotor, with the motor rotor radially surrounding the motor stator and/or being commutated via a mechanical commutator.
  • the impeller is designed to rotate with the motor rotor.
  • the impeller is connected to the motor rotor via a rotor shaft.
  • the impeller is designed in one piece with the motor rotor.
  • the blower according to the invention comprises motor electronics which are arranged in the electronics chamber and are designed to control the electric motor in a known manner to drive the impeller.
  • the engine electronics includes a large number of electronic components and at least one circuit board on which the electronic components are arranged.
  • the motor electronics preferably comprises a plurality of power semiconductor switches for electronic commutation of a drive current provided to the electric motor.
  • the housing has a pressure compensation opening, via which the electronics chamber is fluidly connected to the motor chamber, a pressure compensation element being arranged on the pressure compensation opening, which is designed to enable gas exchange between the electronics chamber and the motor chamber via the pressure compensation opening and an entry of liquid from the motor chamber via the pressure equalization opening into the electronics chamber.
  • the pressure compensation element comprises a membrane that is permeable to gases but impermeable to liquids and solids. The membrane is arranged in such a way that fluid exchange between the electronics chamber and the motor chamber can take place exclusively through the membrane via the pressure equalization opening.
  • the pressure compensation element according to the invention reliably prevents liquids and/or contaminants that are potentially harmful to the engine electronics from penetrating into the electronics chamber. Because the pressure compensation element is arranged according to the invention inside the housing, it is generally relatively sensitive Pressure compensation element is reliably protected from environmental influences, such as splash water or stone chips. This creates a fan that works reliably even with relatively long switch-on times.
  • the motor chamber is fluidly arranged between the suction opening and the delivery chamber, so that the fluid delivered has a particularly low temperature as it flows through the motor chamber. This enables efficient cooling of the electric motor arranged in the motor chamber.
  • a fluidic inlet of the motor chamber and a fluidic outlet of the motor chamber are arranged at different axial heights, so that the pumped fluid flows through the motor chamber axially.
  • the fluidic inlet of the motor chamber and the fluidic outlet of the motor chamber are arranged on opposite axial sides of the electric motor, so that the delivered fluid flows completely around the electric motor. This enables efficient cooling of the electric motor.
  • a housing part which forms a housing wall separating the electronics chamber from the motor chamber, consists of a material with a relatively high thermal conductivity, particularly preferably a metal. This enables efficient cooling of the engine electronics arranged in the electronics chamber.
  • the electronics chamber preferably surrounds the motor chamber at least partially radially. This creates a particularly large common housing wall area between the electronics chamber and the motor chamber, so that the electronics chamber can be separated from the
  • the housing wall separating the motor chamber allows a particularly large amount of heat to be dissipated from the electronics chamber into the motor chamber. This enables efficient cooling of the motor electronics arranged in the electronics chamber.
  • At least one cooling dome is formed which projects in the direction of the motor electronics and is in thermal contact with an electronic component and/or a circuit board of the motor electronics.
  • the thermal contact can be realized either through direct physical contact or via a heat transfer medium arranged between the cooling dome and the electronic component or the circuit board, such as a thermal pad or a thermal paste, whereby the heat transfer medium communicates with both the cooling dome and with the Electronic component or the circuit board is in direct physical contact.
  • the at least one cooling dome is formed on a housing wall section that extends essentially in a transverse plane and protrudes axially from the housing wall.
  • cooling domes designed in this way, which are in thermal contact with different electronic components and/or circuit board sections of the motor electronics.
  • a particularly large amount of waste heat is typically generated by power semiconductor components of the motor electronics, which is why preferably at least one cooling dome is in thermal contact with a power semiconductor component of the motor electronics or with an area of the circuit board on which a power semiconductor component is arranged.
  • the at least one cooling dome creates a material and therefore particularly good heat-conducting connection of individual components of the engine electronics to the housing wall separating the electronics chamber from the motor chamber, which is supported on the motor chamber side Fluid flows around. This enables particularly efficient cooling, especially of components of the engine electronics that heat up significantly during operation.
  • the housing preferably forms a suction channel comprising the suction opening, such that the suction channel and the electronics chamber have a common housing wall section. Fluid with a particularly low temperature flows around this common housing wall section on the intake channel side, which enables efficient cooling of the engine electronics arranged in the electronics chamber.
  • the delivery chamber and the impeller are preferably designed in such a way that they form a side channel delivery unit.
  • the delivery chamber includes at least one side channel.
  • the delivery chamber preferably comprises two axially opposite side channels, between which the impeller is arranged.
  • the two side channels are preferably formed by two different housing parts.
  • the blower can be equipped with a particularly powerful electric motor, wherein a motor stator of the electric motor comprises at least one stator winding, preferably at least six stator windings.
  • Figure 1 is a side view of a blower according to the invention in a sectional view
  • Figure 2 is a top view of a delivery chamber of the blower in a sectional view.
  • the figures show a blower 10 according to the invention with a housing 12, which consists of a first housing part 121, a second housing part 122, a third housing part 123 and a fourth housing part 124, which are arranged axially one on top of the other and each consist of a metal.
  • the first housing part 121 and the second housing part 122 form a delivery chamber 14 in which an impeller 16 is arranged.
  • the second housing part 122 and the third housing part 123 form a substantially cylindrical motor chamber 18 in which an electric motor 20 is arranged.
  • the third housing part 123 and the fourth housing part 124 form an electronics chamber 22, in which motor electronics 24 is arranged and which comprises a substantially annular chamber region 221 which radially surrounds a first axial end region of the motor chamber 18.
  • a suction port 1231 is formed on the third housing part 123, which forms a suction channel 1239 with a suction opening 1232.
  • the suction channel 1239 opens into the first axial end region of the motor chamber 18 facing the electronics chamber 22.
  • the third housing part 123 is designed such that the suction channel 1239 and the electronics chamber 22 have a common housing wall section 1233.
  • An outlet port 1211 is formed on the first housing part 121, which forms an outlet channel 1213 with an outlet opening 1212.
  • the outlet channel 1213 is connected to the delivery chamber 14.
  • a passage 1221 is formed in the second housing part 122, which fluidly connects the delivery chamber 14 to the motor chamber 18, so that a fluid flows from the suction opening 1232 through the suction channel 1239, the motor chamber 18, the delivery chamber 14, and the outlet channel 1213 to the outlet opening 1212 can be promoted.
  • a fluidic inlet 181 of the motor chamber 18 formed by the intake channel 1239 and a fluidic outlet 182 of the motor chamber 18 formed by the passage 1221 are consequently arranged at opposite axial end regions of the motor chamber 18, so that the motor chamber 18 is essentially completely axially flowed through by a conveyed fluid .
  • a pressure compensation opening 1235 is formed, which fluidly connects the electronics chamber 22 to the motor chamber 18.
  • a pressure compensation element 32 is arranged at the pressure compensation opening 1235 and is designed to enable gas exchange between the electronics chamber 22 and the motor chamber 18 via the pressure compensation opening 1235, but to prevent liquid from entering the motor chamber 18 via the pressure compensation opening 1235 into the electronics chamber 22 .
  • the pressure compensation element 32 is a gas-permeable and liquid-impermeable membrane which is arranged directly on the pressure compensation opening 1235 and completely covers it, so that a fluid exchange between the electronics chamber 22 and the motor chamber 18 via the pressure compensation opening 1235 can take place exclusively through the membrane.
  • a cooling dome 1237 is also formed on the common housing wall section 1233 between the intake channel 1239 and the electronics chamber 22.
  • the impeller 16 and the delivery chamber 14 are designed such that they form a side channel delivery unit 26, which is set up in a known manner to convey a fluid through the delivery chamber 14 when the impeller 16 rotates.
  • the impeller 16 comprises a plurality of impeller blades 161 arranged distributed along its circumference.
  • the delivery chamber 14 comprises a first side channel 141, which is arranged on a first axial side of the impeller 16 facing away from the electric motor 20 and is formed by the first housing part 121, and a second side channel 142, which is arranged on a second axial side of the impeller 16 facing the electric motor 20 and is formed by the second housing part 122.
  • the impeller 16 is attached to a drive shaft 28 which is rotatably mounted in the housing 12.
  • the electric motor 20 includes a motor stator 201 fixed in the housing 12 and a motor rotor 202 fixed to the drive shaft 28.
  • the motor stator 201 comprises a laminated stator body 2011, on which six stator windings 2012 are arranged in the present exemplary embodiment.
  • the motor rotor 202 is permanent magnetic.
  • the motor stator 201 and the motor rotor 202 work together in a known manner to drive the motor rotor 202 and thus the drive shaft 28 by appropriately controlling the Stator winding 2012 to drive rotationally.
  • Winding ends 2013 of the stator windings 2012 extend in the axial direction through openings 1238 formed in the third housing part 123 into the electronics chamber 22, with a gap between the winding ends 2013 and the third housing part 123 being sealed by a sealant 30.
  • the engine electronics 24 includes a circuit board 241 on which a large number of electronic components, not shown, are arranged.
  • the motor electronics 24 is electrically connected to the winding ends 2013 of the stator windings 2012 and is set up to control the winding ends 2013 in a known manner to drive the motor rotor 202 and thus the impeller 16.
  • the motor electronics 24 is arranged in the electronics chamber 22 in such a way that the circuit board 241 and/or electronic components arranged thereon are in direct thermal contact with the cooling domes 1236, 1237.
  • Power semiconductor components of the motor electronics are advantageously arranged on those areas of the circuit board 241 that are in direct thermal contact with the cooling domes 1236, 1237 and/or the power semiconductor components are arranged in direct thermal contact with a cooling dome 1236, 1237.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gebläse (10) umfassend: ein Gehäuse (12), an dem eine Ansaugöffnung (1232) und eine Auslassöffnung (1212) ausgebildet sind und das eine Förderkammer (14), eine Motorkammer (18) und eine Elektronikkammer (22) bildet, wobei das Gehäuse (12) derart ausgebildet ist, dass ein Fluid von der Ansaugöffnung (1232) durch die Motorkammer (18) und die Förderkammer (14) zu der Auslassöffnung (1212) gefördert werden kann, ein Laufrad (16), das in der Förderkammer (14) angeordnet ist, wobei die Förderkammer (14) und das Laufrad (16) derart ausgebildet sind, dass bei einer Rotation des Laufrads (16) ein Fluid durch die Förderkammer (14) gefördert wird, einen Elektromotor (20), der in der Motorkammer (18) angeordnet ist und ausgebildet ist, das Laufrad (16) rotatorisch anzutreiben, und eine Motorelektronik (24), die in der Elektronikkammer (22) angeordnet ist und ausgebildet ist, den Elektromotor (20) zum Antreiben des Laufrads (16) anzusteuern, wobei das Gehäuse (12) eine Druckausgleichsöffnung (1235) aufweist, über die die Elektronikkammer (22) fluidisch mit der Motorkammer (18) verbunden ist, wobei an der Druckausgleichsöffnung (1235) ein Druckausgleichselement (32) angeordnet ist, das ausgebildet ist, einen Gasaustausch zwischen der Elektronikkammer (22) und der Motorkammer (18) über die Druckausgleichsöffnung (1235) zu ermöglichen und einen Eintritt von Flüssigkeit über die Druckausgleichsöffnung (1235) in die Elektronikkammer (22) zu verhindern.

Description

B E S C H R E I B U N G
Gebläse
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere ein Gebläse für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Gehäuse, an dem eine Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung ausgebildet sind und das eine Förderkammer, eine Motorkammer und eine Elektronikkammer bildet, wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass ein Fluid von der Ansaugöffnung durch die Motorkammer und die Förderkammer zu der Auslassöffnung gefördert werden kann, ein Laufrad, das in der Förderkammer angeordnet ist, wobei die Förderkammer und das Laufrad derart ausgebildet sind, dass bei einer Rotation des Laufrads ein Fluid durch die Förderkammer gefördert wird, einen Elektromotor, der in der Motorkammer angeordnet ist und ausgebildet ist, das Laufrad rotatorisch anzutreiben, und eine Motorelektronik, die in der Elektronikkammer angeordnet ist und ausgebildet ist, den Elektromotor zum Antreiben des Laufrads anzusteuern.
Wenn nicht anders definiert, ist im Folgenden eine axiale Richtung parallel zu einer Drehachse des Laufrads, eine radiale Richtung senkrecht zu der Drehachse des Laufrads, und eine Querebene quer zu der Drehachse des Laufrads.
Ein gattungsgemäßes Gebläse ist aus der US 2016/0238031 Al bekannt. Dadurch, dass im Betrieb des Gebläses ein gefördertes Fluid den in der Motorkammer angeordneten Elektromotor umströmt, wird eine effiziente Kühlung des Elektromotors realisiert. Dies ermöglicht es, das Gebläse für eine relativ lange Dauer eingeschaltet zu lassen. Auf Grund von über den angesaugten Fluidstrom in die Elektronikkammer eingetragenen Verunreinigungen und/oder Flüssigkeiten kann jedoch eine Beschädigung der Motorelektronik verursacht werden, wodurch die Funktionsfähigkeit des Gebläses beeinträchtig werden kann, bis hin zum Totalausfall des Gebläses.
Es stellt sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe, ein zuverlässiges Gebläse zu schaffen, das relativ lange Einschaltdauern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Gebläse mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Gebläse umfasst ein Gehäuse, an dem eine Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung ausgebildet sind und das eine Förderkammer, eine Motorkammer und eine Elektronikkammer bildet. Das Gehäuse ist hierbei derart ausgebildet, dass ein Fluid von der Ansaugöffnung durch die Motorkammer und die Förderkammer zu der Auslassöffnung gefördert werden kann. Im Speziellen wird im Betrieb des Gebläses ein Fluid über die Ansaugöffnung in das Gehäuse hineingefördert, anschließend durch die Motorkammer und die Förderkammer hindurch gefördert, und schlussendlich über die Auslassöffnung aus dem Gehäuse hinaus gefördert. Hierbei kann die Motorkammer grundsätzlich sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Förderkammer angeordnet sein. Typischerweise umfasst das Gehäuse mehrere Gehäuseteile, die vorzugsweise axial aneinander angesetzt sind, um eine relativ einfache Montage des Gebläses zu ermöglichen. Typischerweise ist an dem Gehäuse ein Ansaugstutzen ausgebildet, der die Ansaugöffnung bildet, und ein Auslassstutzen ausgebildet, der die Auslassöffnung bildet.
Das erfindungsgemäße Gebläse umfasst ein Laufrad, das in der Förderkammer angeordnet ist. Das Laufrad kann beispielsweise ein Seitenkanalpumpenlaufrad oder ein Radialpumpenlaufrad sein. In jedem Fall sind jedoch die Förderkammer und das Laufrad derart ausgebildet, dass bei einer Rotation des Laufrads ein Fluid durch die Förderkammer gefördert wird. Typischerweise sind die Förderkammer und das Laufrad im Speziellen derart ausgebildet, dass bei einer Rotation des Laufrads ein Fluid in die Förderkammer hinein gesaugt, durch die Förderkammer hindurch gefördert, und aus der Förderkammer ausgestoßen wird. Hierbei kann das Fluid entweder aus der Motorkammer in die Förderkammer hinein gesaugt werden oder von der Förderkammer in die Motorkammer ausgestoßen werden. Um eine einfache Montage des Laufrads in der Förderkammer zu ermöglichen, ist die Förderkammer vorzugsweise durch zwei axial aneinander angesetzte Gehäuseteile gebildet.
Das erfindungsgemäße Gebläse umfasst einen Elektromotor, der in der Motorkammer angeordnet ist und ausgebildet ist, das Laufrad rotatorisch anzutreiben. Der Elektromotor umfasst einen Motorstator und einen Motorrotor, die auf bekannte Art und Weise Zusammenwirken, um den Motorrotor rotatorisch anzutreiben. Vorzugsweise umfasst der Motorstator mindestens eine elektromagnetische Statorwicklung und ist der Motorrotor permanent magnetisiert. Typischerweise ist der Elektromotor als Innenläufer ausgebildet, wobei der Motorstator den Motorrotor radial umgibt, und wird der Elektromotor elektronisch kommutiert. Grundsätzlich ist es jedoch auch vorstellbar, dass der Elektromotor als Außenläufer ausgebildet ist, wobei der Motorrotor den Motorstator radial umgibt, und/oder über einen mechanischen Kommutator kommutiert wird. Im Allgemeinen ist das Laufrad mitdrehend mit dem Motorrotor ausgebildet. Typischerweise ist das Laufrad über eine Rotorwelle mit dem Motorrotor verbunden. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das Laufrad einstückig mit dem Motorrotor ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Gebläse umfasst eine Motorelektronik, die in der Elektronikkammer angeordnet ist und ausgebildet ist, den Elektromotor auf bekannte Art und Weise zum Antreiben des Laufrads anzusteuern. Im Allgemeinen umfasst die Motorelektronik eine Vielzahl von Elektronikbauteilen und mindestens eine Platine, auf der die Elektronikbauteile angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst die Motorelektronik mehrere Leistungshalbleiterschalter zur elektronischen Kommutierung eines an den Elektromotor bereitgestellten Antriebsstroms.
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse eine Druckausgleichsöffnung auf, über die die Elektronikkammer fluidisch mit der Motorkammer verbunden ist, wobei an der Druckausgleichsöffnung ein Druckausgleichselement angeordnet ist, das ausgebildet ist, einen Gasaustausch zwischen der Elektronikkammer und der Motorkammer über die Druckausgleichsöffnung zu ermöglichen und einen Eintritt von Flüssigkeit aus der Motorkammer über die Druckausgleichsöffnung in die Elektronikkammer zu verhindern. Typischerweise umfasst das Druckausgleichselement eine Membran, die für Gase durchlässig jedoch für Flüssigkeiten und Feststoffe undurchlässig ist. Die Membran ist hierbei derart angeordnet, dass ein Fluidaustausch zwischen der Elektronikkammer und der Motorkammer über die Druckausgleichsöffnung ausschließlich durch die Membran hindurch stattfinden kann.
Dadurch, dass über die erfindungsgemäße Druckausgleichsöffnung ein Gasaustausch zwischen der Elektronikkammer und der Motorkammer möglich ist, kann auch bei relativ langen Einschaltdauern des Gebläses trotz der daraus resultierenden Erwärmung der Motorelektronik zuverlässig die Bildung eines für die Motorelektronik potenziell schädlichen Überdrucks in der Elektronikkammer verhindert werden. Das erfindungsgemäße Druckausgleichselement verhindert hierbei zuverlässig ein Eindringen von für die Motorelektronik potenziell schädlichen Flüssigkeiten und oder Verunreinigungen in die Elektronikkammer. Dadurch, dass das Druckausgleichselement erfindungsgemäß im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, ist das im Allgemeinen relativ empfindliche Druckausgleichselement hierbei zuverlässig vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Spritzwasser oder Steinschlag, geschützt. Es wird somit ein Gebläse geschaffen, das auch bei relativ langen Einschaltdauern zuverlässig arbeitet.
Vorzugsweise ist die Motorkammer strömungstechnisch zwischen der Ansaugöffnung und der Förderkammer angeordnet, sodass das geförderte Fluid beim Durchströmen der Motorkammer eine besonders geringe Temperatur aufweist. Dies ermöglicht eine effiziente Kühlung des in der Motorkammer angeordneten Elektromotors.
Vorzugsweise sind ein strömungstechnischer Einlass der Motorkammer und ein strömungstechnischer Auslass der Motorkammer in unterschiedlichen axialen Höhen angeordnet, sodass die Motorkammer axial von dem geförderten Fluid durchströmt wird. Besonders bevorzugt sind der strömungstechnische Einlass der Motorkammer und der strömungstechnische Auslass der Motorkammer an gegenüberliegenden axialen Seiten des Elektromotors angeordnet, sodass der Elektromotor von dem geförderten Fluid vollständig umströmt wird. Dies ermöglicht eine effiziente Kühlung des Elektromotors.
Vorzugsweise besteht ein Gehäuseteil, das eine die Elektronikkammer von der Motorkammer trennende Gehäusewand bildet, aus einem Material mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, besonders bevorzugt aus einem Metall. Dies ermöglicht eine effiziente Kühlung der in der Elektronikkammer angeordneten Motorelektronik.
Vorzugsweise umgibt die Elektronikkammer die Motorkammer zumindest teilweise radial. Dies schafft eine besonders große gemeinsame Gehäusewandfläche zwischen der Elektronikkammer und der Motorkammer, sodass über die die Elektronikkammer von der Motorkammer trennende Gehäusewand besonders viel Wärme aus der Elektronikkammer in die Motorkammer abgeführt werden kann. Hierdurch wird eine effiziente Kühlung der in der Elektronikkammer angeordneten Motorelektronik ermöglicht.
Vorzugsweise ist auf einer der Elektronikkammer zugewandten Seite einer die Elektronikkammer von der Motorkammer trennenden Gehäusewand mindestens ein in Richtung der Motorelektronik hervorstehender Kühldom ausgebildet, der in thermischem Kontakt mit einem Elektronikbauteil und/oder einer Platine der Motorelektronik steht. Der thermische Kontakt kann hierbei entweder durch einen direkten physischen Kontakt realisiert sein oder über ein zwischen dem Kühldom und dem Elektronikbauteil beziehungsweise der Platine angeordnetes Wärmeübertragungsmittel, wie beispielsweise ein Wärmeleitpad oder eine Wärmeleitpaste, realisiert sein, wobei das Wärmeübertragungsmittel sowohl mit dem Kühldom als auch mit dem Elektronikbauteil beziehungsweise der Platine in direktem physischem Kontakt steht. Typischerweise ist der mindestens eine Kühldom an einem sich im Wesentlichen in einer Querebene erstreckenden Gehäusewandabschnitt ausgebildet und steht axial von der Gehäusewand hervor. Vorzugsweise sind mehrere derartig ausgebildete Kühldome vorhanden die mit unterschiedlichen Elektronikbauteil und/oder Platinenabschnitten der Motorelektronik in thermischem Kontakt stehen. Besonders viel Abwärme wird typischerweise von Leistungshalbleiterbauteilen der Motorelektronik erzeugt, weshalb vorzugsweise mindestens ein Kühldom in thermischem Kontakt mit einem Leistungshalbleiterbauteil der Motorelektronik oder mit einem Bereich der Platine, auf dem ein Leistungshalbleiterbauteil angeordnet ist, steht. Der mindestens eine Kühldom schafft eine stoffliche und somit besonders gut wärmeleitende Anbindung von einzelnen Komponenten der Motorelektronik an die die Elektronikkammer von der Motorkammer trennenden Gehäusewand, die motorkammerseitig von dem geförderten Fluid umströmt wird. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Kühlung insbesondere von sich im Betrieb stark erwärmenden Komponenten der Motorelektronik.
Vorzugsweise bildet das Gehäuse einen die Ansaugöffnung umfassenden Ansaugkanal, derart, dass der Ansaugkanal und die Elektronikkammer einen gemeinsamem Gehäusewandabschnitt aufweisen. Dieser gemeinsame Gehäusewandabschnitt wird ansaugkanalseitig von Fluid mit einer besonders niedrigen Temperatur umströmt, wodurch eine effiziente Kühlung der in der Elektronikkammer angeordneten Motorelektronik ermöglicht wird.
Um besonders hohe Fördervolumenströme zu erzielen, sind die Förderkammer und das Laufrad vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese eine Seitenkanalfördereinheit bilden. Hierbei umfasst die Förderkammer mindestens einen Seitenkanal. Vorzugsweise umfasst die Förderkammer zwei axial gegenüberliegende Seitenkanäle, zwischen denen das Laufrad angeordnet ist. Vorzugsweise sind die beiden Seitenkanäle hierbei durch zwei verschiedene Gehäuseteile gebildet.
Dadurch, dass die Motorkammer erfindungsgemäß von dem geförderten Fluid durchströmt und somit der darin angeordnete Elektromotor effizient gekühlt wird, kann das Gebläse mit einem besonders leistungsstarken Elektromotor ausgestattet werden, wobei ein Motorstator des Elektromotors mindestens eine Statorwicklung, vorzugsweise mindestens sechs Statorwicklungen, umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Hierbei zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gebläses in geschnittener Darstellung, und
Figur 2 eine Draufsicht auf eine Förderkammer des Gebläses in geschnittener Darstellung.
Die Figuren zeigen ein erfindungsgemäßes Gebläse 10 mit einem Gehäuse 12, das aus einem ersten Gehäuseteil 121, einem zweiten Gehäuseteil 122, einem dritten Gehäuseteil 123 und einem vierten Gehäuseteil 124 besteht, die axial aufeinander angeordnet sind und jeweils aus einem Metall bestehen. Das erste Gehäuseteil 121 und das zweite Gehäuseteil 122 bilden eine Förderkammer 14, in der ein Laufrad 16 angeordnet ist. Das zweite Gehäuseteil 122 und das dritte Gehäuseteil 123 bilden eine im Wesentlichen zylinderförmige Motorkammer 18, in der ein Elektromotor 20 angeordnet ist. Das dritte Gehäuseteil 123 und das vierte Gehäuseteil 124 bilden eine Elektronikkammer 22, in der eine Motorelektronik 24 angeordnet ist und die einen im Wesentlichen ringförmigen Kammerbereich 221 umfasst, der einen ersten axialen Endbereich der Motorkammer 18 radial umgibt.
An dem dritten Gehäuseteil 123 ist ein Ansaugstutzen 1231 ausgebildet, der einen Ansaugkanal 1239 mit einer Ansaugöffnung 1232 bildet. Der Ansaugkanal 1239 mündet in den der Elektronikkammer 22 zugewandten ersten axialen Endbereich der Motorkammer 18. Der dritte Gehäuseteil 123 ist hierbei derart ausgebildet, dass der Ansaugkanal 1239 und die Elektronikkammer 22 einen gemeinsamen Gehäusewandabschnitt 1233 aufweisen.
An dem ersten Gehäuseteil 121 ist ein Auslassstutzen 1211 ausgebildet, der einen Auslasskanal 1213 mit einer Auslassöffnung 1212 bildet. Der Auslasskanal 1213 ist an die Förderkammer 14 angeschlossen. In dem zweiten Gehäuseteil 122 ist ein Durchlass 1221 ausgebildet, der die Förderkammer 14 fluidisch mit der Motorkammer 18 verbindet, sodass ein Fluid von der Ansaugöffnung 1232 durch den Ansaugkanal 1239, die Motorkammer 18, die Förderkammer 14, und den Auslasskanal 1213 zu der Auslassöffnung 1212 gefördert werden kann. Ein durch den Ansaugkanal 1239 gebildeter strömungstechnischer Einlass 181 der Motorkammer 18 und ein durch den Durchlass 1221 gebildeter strömungstechnischen Auslass 182 der Motorkammer 18 sind folglich an gegenüberliegenden axialen Endbereichen der Motorkammer 18 angeordnet, sodass die Motorkammer 18 von einem geförderten Fluid im Wesentlichen vollständig axial durchströmt wird.
In dem dritten Gehäuseteil 123, im Speziellen in einer die Elektronikkammer 22 von der Motorkammer 18 trennenden Gehäusewand 1234 des dritten Gehäuseteils 123, ist eine Druckausgleichsöffnung 1235 ausgebildet, welche die Elektronikkammer 22 fluidisch mit der Motorkammer 18 verbindet. An der Druckausgleichsöffnung 1235 ist ein Druckausgleichselement 32 angeordnet, das ausgebildet ist, einen Gasaustausch zwischen der Elektronikkammer 22 und der Motorkammer 18 über die Druckausgleichsöffnung 1235 zu ermöglichen, jedoch einen Eintritt von Flüssigkeit aus der Motorkammer 18 über die Druckausgleichsöffnung 1235 in die Elektronikkammer 22 zu verhindern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Druckausgleichselement 32 eine gasdurchlässige und flüssigkeitsundurchlässige Membran, die unmittelbar an der Druckausgleichsöffnung 1235 angeordnet ist und diese vollständig abdeckt, sodass ein Fluidaustausch zwischen der Elektronikkammer 22 und der Motorkammer 18 über die Druckausgleichsöffnung 1235 ausschließlich durch die Membran hindurch stattfinden kann. An dem dritten Gehäuseteil 123, im Speziellen an einer der Elektronikkammer 22 zugewandten Seite der die Elektronikkammer 22 von der Motorkammer 18 trennenden Gehäusewand 1234, sind mehrere axial in Richtung der in der Elektronikkammer 22 angeordneten Motorelektronik 24 hervorstehende Kühldome 1236 ausgebildet. Ferner ist auch ein Kühldom 1237 an dem gemeinsamen Gehäusewandabschnitt 1233 zwischen dem Ansaugkanal 1239 und der Elektronikkammer 22 ausgebildet.
Das Laufrad 16 und die Förderkammer 14 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass diese eine Seitenkanalfördereinheit 26 bilden, die auf bekannte Art und Weise eingerichtet ist, bei einer Rotation des Laufrads 16 ein Fluid durch die Förderkammer 14 zu fördern. Das Laufrad 16 umfasst eine Vielzahl von entlang seines Umfangs verteilt angeordneten Laufradschaufeln 161. Die Förderkammer 14 umfasst einen ersten Seitenkanal 141, der auf einer von dem Elektromotor 20 abgewandten ersten axialen Seite des Laufrads 16 angeordnet und durch das erste Gehäuseteil 121 gebildet ist, und einen zweiten Seitenkanal 142, der auf einer dem Elektromotor 20 zugewandten zweiten axialen Seite des Laufrads 16 angeordnet und durch das zweite Gehäuseteil 122 gebildet ist. Das Laufrad 16 ist an einer drehbar in dem Gehäuse 12 gelagerten Antriebswelle 28 befestigt.
Der Elektromotor 20 umfasst einen Motorstator 201, der in dem Gehäuse 12 befestigt ist, und einen Motorrotor 202, der an der Antriebswelle 28 befestigt ist. Der Motorstator 201 umfasst einen geblechten Statorkörper 2011, an dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Statorwicklungen 2012 angeordnet sind. Der Motorrotor 202 ist permanentmagnetisch. Der Motorstator 201 und der Motorrotor 202 wirken auf bekannte Art und Weise zusammen, um den Motorrotor 202 und damit die Antriebswelle 28 durch geeignetes Ansteuern der Statorwicklung 2012 rotatorisch anzutreiben. Wicklungsenden 2013 der Statorwicklungen 2012 erstrecken sich in axialer Richtung durch in dem dritten Gehäuseteil 123 ausgebildete Öffnungen 1238 hindurch in die Elektronikkammer 22 hinein, wobei ein Spalt zwischen den Wicklungsenden 2013 und dem dritten Gehäuseteil 123 jeweils durch ein Dichtmittel 30 abgedichtet ist.
Die Motorelektronik 24 umfasst eine Platine 241, auf der eine Vielzahl von nicht dargestellten Elektronikbauteilen angeordnet ist. Die Motorelektronik 24 ist elektrisch mit den Wicklungsenden 2013 der Statorwicklungen 2012 verbunden und eingerichtet, die Wicklungsenden 2013 auf bekannte Art und Weise zum Antreiben des Motorrotors 202 und damit des Laufrads 16 anzusteuern. Die Motorelektronik 24 ist derart in der Elektronikkammer 22 angeordnet, dass die Platine 241 und/oder darauf angeordnete Elektronikbauteile in direktem thermischem Kontakt mit den Kühldomen 1236,1237 stehen. Vorteilhafterweise sind auf denjenigen Bereichen der Platine 241, die in direktem thermischem Kontakt mit den Kühldomen 1236,1237 stehen, Leistungshalbleiterbauteile der Motorelektronik angeordnet und/oder sind die Leistungshalbleiterbauteile in direktem thermischem Kontakt mit einem Kühldom 1236,1237 angeordnet.
Bezugszeichenliste
10 Gebläse
12 Gehäuse
121 erstes Gehäuseteil
1211 Auslassstutzen
1212 Auslassöffnung
1213 Auslasskanal
122 zweites Gehäuseteil
1221 Durchlass
123 drittes Gehäuseteil
1231 Ansaugstutzen
1232 Ansaugöffnung
1233 gemeinsamer Gehäusewandabschnitt
1234 Gehäusewand
1235 Druckausgleichsöffnung
1236 Kühldome
1237 Kühldom
1238 Öffnung
1239 Ansaugkanal
124 viertes Gehäuseteil
14 Förderkammer
141 erster Seitenkanal
142 zweiter Seitenkanal
16 Laufrad
161 Laufradschaufeln
18 Motorkammer
181 strömungstechnischer Einlass
182 strömungstechnischer Auslass
20 Elektromotor
201 Motorstator 2011 Statorkörper
2012 Statorwicklungen
2013 Wicklungsenden
202 Motorrotor 22 Elektronikkammer
221 ringförmiger Kammerbereich
24 Motorelektronik
241 Platine
26 Seitenkanalfördereinheit 28 Antriebswelle
30 Dichtmittel
32 Druckausgleichselement

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Gebläse (10) umfassend:
- ein Gehäuse (12), an dem eine Ansaugöffnung (1232) und eine
Auslassöffnung (1212) ausgebildet sind und das eine
Förderkammer (14), eine Motorkammer (18) und eine Elektronikkammer (22) bildet, wobei das Gehäuse (12) derart ausgebildet ist, dass ein Fluid von der Ansaugöffnung (1232) durch die Motorkammer (18) und die Förderkammer (14) zu der Auslassöffnung (1212) gefördert werden kann,
- ein Laufrad (16), das in der Förderkammer (14) angeordnet ist, wobei die Förderkammer (14) und das Laufrad (16) derart ausgebildet sind, dass bei einer Rotation des Laufrads (16) ein Fluid durch die Förderkammer (14) gefördert wird,
- einen Elektromotor (20), der in der Motorkammer (18) angeordnet ist und ausgebildet ist, das Laufrad (16) rotatorisch anzutreiben, und
- eine Motorelektronik (24), die in der Elektronikkammer (22) angeordnet ist und ausgebildet ist, den Elektromotor (20) zum Antreiben des Laufrads (16) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Druckausgleichsöffnung (1235) aufweist, über die die Elektronikkammer (22) fluidisch mit der Motorkammer (18) verbunden ist, wobei an der Druckausgleichsöffnung (1235) ein Druckausgleichselement (32) angeordnet ist, das ausgebildet ist, einen Gasaustausch zwischen der Elektronikkammer (22) und der Motorkammer (18) über die Druckausgleichsöffnung (1235) zu ermöglichen und einen Eintritt von Flüssigkeit über die Druckausgleichsöffnung (1235) in die Elektronikkammer (22) zu verhindern. Gebläse (10) nach Anspruch 1, wobei die Motorkammer (18) strömungstechnisch zwischen der Ansaugöffnung (1232) und der Förderkammer (14) angeordnet ist. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein strömungstechnischer Einlass (181) der Motorkammer (18) und ein strömungstechnischer Auslass (182) der Motorkammer (18) in unterschiedlichen axialen Höhen angeordnet sind. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gehäuseteil (123), das eine die Elektronikkammer (22) von der Motorkammer (18) trennende Gehäusewand (1234) bildet, aus einem Metall besteht. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronikkammer (22) die Motorkammer (18) zumindest teilweise radial umgibt. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf einer der Elektronikkammer (22) zugewandten Seite einer die Elektronikkammer (22) von der Motorkammer (18) trennenden Gehäusewand (1234) mindestens ein in Richtung der Motorelektronik (24) hervorstehender Kühldom (1236) ausgebildet ist, der in thermischem Kontakt mit einem Elektronikbauteil und/oder einer Platine (241) der Motorelektronik (24) steht. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) einen die Ansaugöffnung (1232) umfassenden Ansaugkanal (1239) bildet, derart, dass der Ansaugkanal (1239) und die Elektronikkammer (22) einen gemeinsamem
Gehäusewandabschnitt (1233) aufweisen. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Förderkammer (14) und das Laufrad (16) derart ausgebildet sind, dass diese eine Seitenkanalfördereinheit (26) bilden. Gebläse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Motorstator (201) des Elektromotors (20) mindestens sechs Statorwicklungen (2012) umfasst.
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