JP2004508498A - 電気喚起装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気駆動のモータと、駆動モータに連結された送風機ホイールと、駆動モータを制御するための電子制御ユニットとを具備する特に自動車用の電気送風機に関する。
【0002】
このような電気送風機は特に自動車の駆動ユニットを冷却するために用いられる。ここで、送風機ホイールの回転軸線に実質的に平行に向けられた空気の流れが送風機ホイールによって発生されそして例えば自動車の放熱器ユニットで案内される。
【0003】
できるだけ少ないエネルギーで最適の冷却作用を達成するため、送風機ホイールの回転速度はそれぞれの冷却上の要求にしたがって設定することができる。制御ユニットが通常この目的で用いられる。これは駆動モータに連結され駆動モーターの電力制御作用ができるようにする。この目的で、制御ユニットは通常PWM信号、すなわちパルス幅調整信号を発し通常は少なくとも1つのFET出力段階スイッチの形式の電力出力段階を制御する制御回路を具備している。
【0004】
制御ユニットは通常接続ケーブルを介して駆動モータに接続されまた別のハウジングの中に配置されている。
【0005】
本発明の目的は冒頭に述べられた種類の電気送風機をさらに簡単な構造としまた組立てをより費用効果的とすることである。
【0006】
この目的は、駆動モータと制御ユニットとが共通のハウジングの中に配設され、ハウジングが送風機ホイールによって発生される冷却空気の流れを通過させるための通気口を有し、制御ユニットの吸熱器が少なくとも1つの通気口に設けられているという、本発明による一般的な種類の送風機により達成される。
【0007】
本発明によれば、駆動モータと制御ユニットは共通の構造ユニットを形成する。これは電気送風機にとって著しく小さな空間を必要とするにすぎないという利点を有している。さらにまた、この電気送風機は、制御ユニットが電気モータの直ぐ近くに配置され電気モータと共にハウジングにより取巻かれているため非常に良好な電磁適合性を有し、これにより電磁干渉(電磁妨害雑音)の放出が確実に防止でき、また特に外部の電磁放射領域による電子制御ユニットへの影響が防止できることを特徴としている。
【0008】
本発明による設計の他の利点は制御ユニットと駆動モータとの間の別体の電力供給配線が省略されることである。この電力供給配線は電磁干渉の主な原因である。さらに、電気送風機の小型な設計はその取扱いを簡単にしまたそのため磁化率(妨害感受性)を減少するものとなる。
【0009】
本発明によれば、冷却空気の流れが送風機ホイールによって発生されハウジングの通気孔を通過できるようにする。そのため熱の消散が確実となりそれにより制御ユニットと駆動モータとが共通のハウジングの中に設置されているにもかかわらず、信頼できる作動が保証される。ここで本発明によれば制御ユニットの吸熱器がハウジングの少なくとも1つの通機孔に設けられる。この吸熱器はしたがって送風機ホイールによって発生することのできる冷却空気の流れに直接さらされ、それにより特に制御ユニットが電気送風機の作動中耐えがたい加熱を受けることをなくする。吸熱器をハウジングの通機孔に設置することにより吸熱器を冷却空気の流れの標的とすることができる。
【0010】
少なくとも1つの吸熱器のハウジング通気孔への設置はまた、送風機ホイールによって発生され実質的に送風機ホイールの回転軸線に平行に向けられた空気の流れが駆動モータと制御ユニットとの冷却作用によって影響されないことを保証する。空気の流れはしたがって例えば自動車の駆動ユニットを、空気の流れの加熱をもたらしそのため送風機の有効冷却性能を低下させることになる駆動モータ又は制御ユニットの冷却要素との接触を介さずに、完全に冷却するのに用いることができる。さらにまた空気の流れは邪魔されず、例えば駆動モータ又は制御ユニットの冷却要素によって偏向されたり部分的に弱められたりすることがなくなる。その代わりに、冷却空気の別の流れが制御ユニットと駆動モータとを冷却するのに用いられまた同様に空気の流れが外部のユニットを冷却するのに供給され、これは送風機ホイールによって発生されるが主としてハウジングの内部に広がるものである。
【0011】
ハウジング内部の特に効果的な冷却は、ハウジング内部に広がりかつ送風機ホイールの回転軸線と実質的に同軸に向けられた流れの部分を有する冷却空気の流れによる有利な設計において達成される。例えば、回転軸線と同軸に向けられた流れの部分が実際にハウジング全体をその長手方向に通過しそれにより電子制御ユニットと駆動モータの両方が冷却空気の流れにさらされまたそれにより効果的に冷却されるようにする。
【0012】
これに代え及び/又は加えて、冷却空気の流れが送風機ホイールの回転軸線に対して実質的に半径方向に向けられたハウジング内部の流れ部分を有するようにされる。これは特にハウジング内部の冷却空気の流れを、冷却空気の流れがハウジングに入り及び/又は出てハウジング内部で送風機ホイールの回転軸線と実質的に同軸に広がるよう案内できるようにする。
【0013】
少なくとも1つの吸熱器が冷却空気の流れの半径方向に向けられた流れ部分の領域に配設されることは有利である。送風機ホイールの回転軸線に対し、これは吸熱器が回転軸船に関しハウジングと同じ高さに設置できるので、電気送風機の特に短い構造上の設計を可能にする。
【0014】
本発明の送風機の特に好ましい実施態様では、少なくとも1つの吸熱器が冷却空気の流れがハウジング内部に導入される空気入口開口の領域に設置されるようにする。吸熱器としたがってまた吸熱器に熱的に連結された制御ユニットの電気的要素との特に効率的な冷却は、これにより保証されるが、それは冷却空気の流れがハウジング内部に流入する時最も低い温度となっているからである。
【0015】
その代わりに及び/又はそれに加えて、少なくとも1つの吸熱器が、冷却空気の流れがハウジング内部から外に導かれる空気の出口開口の領域に設置されるようにする。この実施態様では冷却空気の流れが最初に駆動モータとハウジング内部の制御ユニットの電気要素とに接触し次にハウジングからの出口で吸熱器の上を通過する。
【0016】
上記の説明のように、吸熱器は好ましくは駆動モータと制御ユニットとを取巻くハウジングの壁部に風方向に設けられた通気孔に配置される。
【0017】
吸熱器が冷却フインを有しその基準面が送風機ホイールの回転軸線に実質的に直角に向けられるのが便利である。冷却フインは好ましくは相互に平行に向けられその間で冷却空気の流れを受け取る。
【0018】
駆動モータと冷却空気の流れとの間に特に大きな接触表面を保証するため、本発明の好ましい実施態様では少なくとも1つの吸熱器がハウジングの端壁に近接して位置する通気孔に配設され、またハウジングが端壁から離れたその端部領域にもう1つのの通気孔を有するようにされる。これは冷却空気の流れが実際にハウジング全体をその長手方向に通過できるようにする。ここでは吸熱器がハウジングの空気入口開口に配置されるのが特に好ましいが、それはこれにより特に制御ユニットの特に効率的な冷却が保証されるからである。
【0019】
冷却空気の流れを発生させるため、送風機ホイールが、ハウジングに冷却空気が送風機ホイールから供給されることにより、又は負圧が通気孔の領域に発生されハウジングに吸引の流れが生じるようにすることにより、過圧又は負圧をハウジング内部に発生させるようにする。
【0020】
ハウジングが送風機ホイールに近接した空気出口開口を有し、この空気出口開口の領域の冷却空気の流れが送風機ホイールの回転軸線の周りに回転するよう配置できる設計が特に有利であることを示している。回転運動中冷却空気の流れは慣性の半径方向外側に向く力(遠心力)を受け、それにより送風機ホイールに近接して配置された空気出口開口から始まって冷却空気が傾斜して外側に向って旋回されるようにする。この結果、負圧が空気出口開口の領域に形成され、また圧力補償を達成するため吸引の流れがハウジングの内部に空気出口開口に向う方向に形成され、これが制御ユニットと駆動モータの両方の効率的な冷却を保証する。
【0021】
冷却空気の流れの回転運動が空気出口開口に近接して配設された薄板を有する送風機ホイールによって構造上特に簡単で費用効果的な方法でつくり出され冷却空気の流れを回転軸線の周りに動かすようにする。これら薄板は好ましくは送風機ホイールの回転方向を横切って配置される。
【0022】
ハウジング内部に冷却空気の特に強い流れをつくり出すためには、空気出口開口が送風機ホイールの回転軸線に同軸に位置する環状間隙を形成するのが有利である。これは冷却空気の流れをハウジング内部の外にハウジング全体にわたって均一に分配するよう導き、それによりハウジング内部の全領域が均一に冷却されるようにすることを可能にする。
【0023】
ハウジングは例えば好ましくはU字形のハウジングポットとカバー型の基部プレートとを具備し、環状間隙が一方においてはハウジングポットにより他方においては基部プレートにより区画されるようにする。ここでハウジングポットと基部プレートとが相互に対し回転できるように保持されるのが特に有利である。例えば、ハウジングポットが基部プレート上に回転するように取付けられ送風機ホイールがハウジングポット上に保持されるようにする。このような設計は特に電気的に整流された送風機モータが駆動モータとして用いられた時の有用性を示している。ここでハウジングポットはハウジング内部のハウジングポットに固定された永久磁石のための磁気戻り回路を形成し、ハウジングポットはまた送風機ホイールのハブを形成し、このバフはハウジングポット上に回転可能に固く保持されハウジングポットを周方向に取巻く。ハウジングポットの回転は環状間隙の領域をハウジングを通って流れる冷却空気が回転するようになり、またこうしてつくり出された遠心力のためハウジングポットと基部プレートとの間の環状間隙の領域の冷却空気の流れが外側に向かって傾斜して旋回されるようになる。負圧がこうして環状間隙の領域に発生される。圧力補償のため、空気入口開口が例えばハウジングポットの底壁及び/又は基部プレートの領域に設けられそれによりハウジング内部を通過する冷却空気の流れを形成することができる。
【0024】
電子制御ユニットは通常印刷回路板に固定された多数の電子構成要素を具備している。印刷回路板は好ましくはハウジング内部に配置されそれにより冷却空気の流れが印刷回路板の少なくとも一部分の上を通過するようにする。印刷回路板が冷却空気の流れの半径方向の流れ部分の領域で送風機ホイールの回転軸線を横切って位置するように設置されるのが特に有利である。例えば印刷回路板が好ましくは円筒状のハウジングの端壁に平行に配置されるようにする。
【0025】
制御ユニットの特に効率的な冷却は印刷回路板がハウジングの通気孔の中へと延びる吸熱器上に保持されることにより保証することができる。
ここで印刷回路板がリンク形状の設計とされ吸熱器が印刷回路板の外縁に保持されるようにするのが便利である。このような実施態様においては、冷却空気の流れは印刷回路板の外縁に配置された吸熱器に直接供給することができ、また印刷回路板は吸熱器に熱的に連結されているので、印刷回路板とこれに取付けられた制御ユニットの電子構成要素との信頼できる冷却がこれにより達成できる。
【0026】
本発明の2つの好ましい実施態様の以下の記載は図面と関連してさらに詳細な説明がなされる。
【0027】
図1と2は全体が参照番号10で示される電気送風機の第1の形式を概略図で示す。このような送風機は特に自動車に用いられエンジン室内部の放熱器ユニット上に位置し送風機10によって生じた空気の流れが放熱器ユニットに向けられるようにする。電気送風機10は通常のように送風機ホイール12と送風機モータ14とを具備し、送風機モータ14は図面では概略図でのみ示されそれ自体は公知である。送風機10はさらに実質的に円筒形のハウジング18の中に送風機モータ14と共に配置された電子制御ユニット16を具備している。ハウジング18は送風機ホイール12に対面する前側軸受カバー20と送風機ホイール12から離れて対面する後側軸受カバー22とを有し、これら軸受カバーは端面が制御ユニット16と送風機モータ14とを周方向に取巻くハウジングジャケット24を閉鎖している。前側軸受カバー20と後側軸受カバー22とはそれぞれ前側軸受カバー20から突出するモータシャフト26のための軸受を形成する。
【0028】
ハウジング18はハウジングジャケット24を周方向に取巻く保持リング30を具備する送風機スター28上に保持される。3つの保持アーム32が保持リング30から星の形状で突出しその図示しない自由端部と共に自動車のエンジン室に動かないよう固定することができる。
【0029】
送風機ホイールには軸方向送風機として設計されまたハウジング18の前側軸受カバー20の上に保合する送風機ポット36を具備している。本質的にU字形設計の送風機ポット36はモータシャフト26を横切って配置された底壁38と底壁38に一体に連結された側壁40とを具備している。
側壁40はモータシャフト26と同軸の円筒軸線を有する円筒形ジャケットの形式となっている。
【0030】
側壁40から半径方向に間隔をおいて、送風機ホイール12には側壁40と同軸に位置する外側リング42を有し、またモータシャフト26に対して半径方向に位置する複数の送風機羽根44が側壁40と外側リング42との間に延びている。
【0031】
前側軸受カバー20に対面して、スリーブ46が送風機ポット36の底壁38上に形成され、スリーブ46を介して送風機ホイール12が送風機モータ14に回転するよう固く連結され、それにより送風機ホイールがモータシャフト26により区画形成された回転軸線48の周りに回転できるようにする。
【0032】
ハウジング18の内部に配設された電気制御にユニット16が送風機モータ12の電力一制御作用のために設けられる。これはハウジング18内部の後側軸受カバー22上に保持され回転軸線48を風方向に取巻く円形リング形状の印刷回路板50を具備している。多数の電子構成要素が、それ自体公知でありそのため図示しない方法で、特に、パルス幅調整制御信号を発生するための電子制御素子と例えばドイツ特許公開公報第19702949A1号から公知の数個のFET出力段階スィッチを有する電子電力素子とが印刷回路板50に保持されている。印刷回路板50に固定された電子構成要素はハウジン18から出る接続配線52を介して電源と制御装置、例えば自動車の中央エンジン制御システムとに接続される。制御ユニット16の印刷回路板50は金属の吸熱器54に保持され、吸熱器54はまた後側軸受カバー22に固定され複数の冷却フイン56を有している。冷却フイン56はハウジングジャケット24に形成されかつ後側軸受カバー22に近接して配設された空気入口開口58を通過する。対応の空気出口開口60が前側軸受カバー20に設けられている。
【0033】
送風機ポット36の側壁40は前側軸受カバー20に対面するその内側面62上に側壁40に直角に配置され相互から等距離に離間された数個の薄板64を担持している。送風機ホイール12が送風機モータ14により回転運動するよう設置された時、送風機ポット36の内部の空気が送風機ホイール12の回転方向を横切って配置された薄板により回転するようになる。この回転運動はしたがって遠心力が空気に作用するようにし、その結果、空気が外側に向って傾斜して旋回するようになる。負圧がしたがって送風機ポット36の内部の前側軸受カバー20上に設けられた空気出口開口60の領域に発生され、そしてこの負圧のため、空気が吸引により空気入口開口58を通って吸い込まれる。冷却空気66の流れはこのようにしてハウジング18の内部に形成され、また空気入口開口58から始まり、冷却空気は最初回転軸線48に対して実質的に半径方向に向けられ印刷回路板50に近接して半径方向の流れ部分68を形成する。前側軸受カバー20の方向に、冷却空気66の流れが次に実質的に軸方向に向けられた流れ部分70の中に流入しそして空気出口開口60を通ってハウジング18の外に出る。
【0034】
吸熱器54の冷却フイン56は空気入口開口58の内部に配設されまた冷却空気66の流れはしたがって冷却フインを通って流れる。これは吸熱器54とこれに固定された電子制御ユニット16の印刷回路板50との効率的な冷却をもたらす。送風機モータ14もまた、冷却空気の流れ66が送風機モータにそり全長にわたって実際に作用するため、効率的に冷却される。送風機モータ14と電子制御ユニット16とがハウジング18の中で一体化されているにかかわらず、電気送風機の過剰な過熱がこうして確実に阻止される。
【0035】
図3は送風機ホイール82を有する電気送風機80の形式の他の実施態様を示す。送風機モータ84と制御ユニット86とがハウジングポット90とハウジングポット90を距離をおいて覆う基部プレート92とによって形成された共通のハウジング88の中に配置されている。送風機ホイール82の送風機ポット94がハウジングポット90に回転するより固く配置され、図1と2により記載された送風機ホイール12の設計にしたがい半径方向外側端部に保持リング98を介して相互に連結された複数の半径方向に向けられた送風機羽根96がまた、送風機ホイール82の送風機ポット94に保持される。
【0036】
送風機モータ84は電気的に整流された電気モータとして設計され、またハウジングポット90は送風機モータ84の内部に形成された磁気回路の磁気戻り回路を構成する。ハウジングポット90は送風機スター100により動かないよう保持された基部プレート92上に回転するよう取付けられる。基部プレート92に対面する軸受ジャーナル104がハウジングポット90の底壁102の領域に配置され回転可能な取付けができるようにする。軸受ジャーナル104は基部プレート92に固定された軸受スリーブ106に回転するよう保持される。軸受ジャーナル104は送風機ホイール82の回転軸船108を区画形成する。
【0037】
ハウジングポット90と基部プレート92は半径方向外側に位置する領域に相互に対し離間して配置されそれにより回転軸線108と同軸に位置する環状間隙110がこの2つの構成要素の間に形成されるようにする。回転軸線108に平行に配置され基部プレート92に固定された複数の冷却ピン112が環状間隙110の中に延びている。これらがそっくりそのまま吸熱器を形成する。
【0038】
ハウジングポット90に対面して、基部プレート92が制御ユニット86の印刷回路板114を担持している。電子構成要素が図1と2に示された印刷回路板50を参照した上記説明のように、印刷回路板114上に通常の方法で配置される。
【0039】
ハウジングポット90の底壁102が数個の空気入口開口116を具備し、また他の空気入口開口118が基部プレート92に設けられている。
【0040】
ハウジングポット90と送風機ポット94とが送風機モータ84によって回転運動するよう設置され、これにより空気が特に環状間隙110の領域で回転軸線108の周りに回転されるようになる。これはまたこの空気をこれに作用する遠心力により外側に向って傾斜して旋回させ、それにより負圧が環状間隙110の領域に形成されるようになる。冷却空気はしたがって空気入口開口116と118を通ってハウジング88の内部に実質的に軸線方向に吸引される。印刷回路板114の領域で冷却空気は半径方向外側に環状間隙110に向かう方向にこの間隙を通って導入され、それにより冷却空気120の流れ全体がハウジング88の内部に形成され、それにより送風機モータ84と制御ユニット86とによって発生された余分の熱の確実な除去が保証されるようにする。
【0041】
電気送風機10と80は小型の設計を特徴とし、また電磁干渉が制御ユニット16と86がそれぞれ送風機モータ14と84のハウジングの中に一体化されていることにより、防止される。電気送風機10と80の過熱は送風機ホイール12と82とにより形成された冷却空気の流れにより、それぞれ確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の電気送風機の第1の実施態様の斜面図である。
【図2】
図1に示された電磁送風機の断面図である。
【図3】
本発明の電気送風機の第2の実施態様の断面図である。
Claims (22)
- 電気駆動モータと電気駆動モータに連結された送風機ホイールと送風機ホイールと送風機モータを制御するための電子制御ユニットとを具備する特に自動車のための電気送風機であって、駆動モータ(14,84)と制御ユニット(16,86)とが共通のハウジング(18,88)に配設され、ハウジング(18,88)が送風機ホイール(12,82)によって発生される冷却空気の流れを通過させる通機孔(58,60,110,116,118)を有し、制御ユニット(16,86)の吸熱器(56,112)が少なくとも1つの通気孔(58,110)に配設されていることを特徴とする電気送風機。
- 冷却空気の流れ(66,120)が、ハウジング(18,88)の内部に延び送風機ホイール(12,82)の回転軸線(48,108)に実質的に同軸に向けられた流れ部分(70)を有していることを特徴とする請求項1に記載の電気送風機。
- 冷却空気の流れ(66,120)が送風機ホイール(12,82)の回転軸線(48,108)に対して実質的に半径方向に向けられた流れ部分(68)を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気送風機。
- 少なくとも1つの吸熱器(54)が半径方向に向けられた流れ部分(68)の領域に配設されていることを特徴とする請求項2に記載の電気送風機。
- 少なくとも1つの吸熱器(54)が、冷却空気の流れ(66)がハウジング内部に運ばれる空気入口開口(58)の領域に配設されていることを特徴とする請求項1から4のうちの1項に記載の電気送風機。
- 少なくとも1つの吸熱器(112)が、冷却空気の流れ(120)がハウジング内部から外に運ばれる空気出口開口(110)の領域に配設されていることを特徴とする請求項1から5のうちの1項に記載の電気送風機。
- 吸熱器(54)が駆動モータ(14)と制御ユニット(16)とを周方向に取巻く壁領域(24)に配設された通気孔(58)に配設されていることを特徴とする請求項1から6のうちの1項に記載の電気送風機。
- 吸熱器が冷却フイン(56)を具備し、冷却フインの基準面が送風機ホイール(12)の回転軸線(48)に実質的に直角に向けられていることを特徴とする請求項1から7のうちの1項に記載の電気送風機。
- 吸熱器(54)がハウジング(18)の端壁(22)に近接して位置する通気孔(58)に配設されていることを特徴とする請求項1から8のうちの1項に記載の電気送風機。
- ハウジング(18,88)が送風機ホイール(12,82)に近接した空気出口開口(60,110)を有し、空気出口開口(60,110)の領域の冷却空気の流れ(66,120)が送風機ホイール(12,82)の回転軸線(48,108)の周りに回転するようになっていることを特徴とする請求項1から9のうちの1項に記載の電気送風機。
- 送風機ホイール(12)が冷却空気の流れ(66)を回転軸線(48)の周りに動かすための空気出口開口(60)に近接して配設された薄板(64)を有していることを特徴とする請求項10に記載の電気送風機。
- 空気出口開口が送風機ホイール(82)の回転軸線(108)と同軸に配置された環状間隙(110)を形成していることを特徴とする請求項10又は11に記載の電気送風機。
- 環状間隙(110)が一方においてハウジングポット(90)により区画され、他方においてハウジング(18)の基部プレート(92)により区画されていることを特徴とする請求項12に記載の電気送風機。
- ハウジングポット(90)が基部プレート(92)に回転可能に取付けられ、送風機ホイール(82)がハウジングポット(90)に保持されていることを特徴とする請求項13に記載の電気送風機。
- 吸熱器が環状間隙(110)に保持された冷却要素(112)を具備していることを特徴とする請求項12,13又は14に記載の電気送風機。
- 冷却要素(112)がピン形状の設計であることを特徴とする請求項15に記載の電気送風機。
- 冷却要素(112)が基部プレート(92)に保持され送風機ホイール(82)の回転軸線(108)に平行に向けられていることを特徴とする請求項15又は16に記載の電気送風機。
- 冷却要素(112)が環状間隙全体にわたって分布されるように配設されていることを特徴とする請求項15,16又は17に記載の電気送風機。
- 制御ユニット(16,86)が印刷回路板(50,114)を具備し冷却空気の流れ(66,120)が印刷回路板(50,114)の少なくとも一部の領域を通過することを特徴とする請求項1から18のうちの1項に記載の電気送風機。
- 印刷回路板(50,114)が冷却空気の流れ(66,120)の半径方向流れ部分(68)の領域に配設されかつ送風機ホイール(12,82)の回転軸線(48,108)を横切って配置されていることを特徴とする請求項19に記載の電気送風機。
- 印刷回路板(50)が通機孔(58)の中に延びる吸熱器(54)に保持されていることを特徴とする請求項20に記載の電気送風機。
- 印刷回路板(50,114)がリング形状の設計であり、吸熱器(54,112)が印刷回路板(50,114)の外縁に保持されていることを特徴とする請求項19,20又は21に記載の電気送風機。
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