DE10044066A1 - Elektrischer Lüfter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Lüfter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem mit dem Antriebsmotor gekoppelten Lüfterrad und mit einer elektronischen Steuereinheit zur Ansteuerung des Motors. Um den elektrischen Lüfter konstruktiv einfacher und kostengüstiger montierbar auszugestalten, wird vorgeschlagen, daß der Antriebsmotor und die Steuereinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und daß das Gehäuse Lüftungsöffnungen aufweist, durch die ein vom Lüfterrad erzeugbarer Kühlluftstrom hindurchführbar ist, wobei an mindestens einer Lüftungsöffnung ein Kühlkörper der Steuereinheit angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Lüfter, ins
besondere für Kraftfahrzeuge, mit einem elektrischen
Antriebsmotor, einem mit dem Antriebsmotor gekoppelten
Lüfterrad und mit einer elektronischen Steuereinheit
zur Ansteuerung des Antriebsmotors.
Derartige elektrische Lüfter kommen insbesondere zur
Kühlung der Antriebsaggregate eines Kraftfahrzeuges zum
Einsatz. Hierbei läßt sich mittels des Lüfterrades eine
im wesentlichen parallel zur Drehachse des Lüfterrades
ausgerichtete Luftströmung erzeugen, die beispielsweise
auf ein Kühleraggregat des Kraftfahrzeuges gerichtet
ist.
Um mit möglichst geringer Energie eine optimale Kühlung
zu erzielen, kann die Drehzahl des Lüfterrades entspre
chend dem jeweils erforderlichen Kühlungsbedarf einge
stellt werden. Hierzu kommt üblicherweise eine Steuer
einheit zum Einsatz, die mit dem Antriebsmotor gekop
pelt ist und einen leistungsgesteuerten Betrieb des An
triebsmotors ermöglicht. Hierzu umfaßt die Steuerein
heit üblicherweise eine Steuerschaltung, welche ein
PWM-Signal, d. h. ein pulsweitenmoduliertes Signal, erzeugt
zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe, übli
cherweise in Form mindestens eines FET-Endstufen
schalters.
Die Steuereinheit ist üblicherweise über Verbindungska
bel mit dem Antriebsmotor verbunden und in einem sepa
raten Gehäuse angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elek
trischen Lüfter der eingangs genannten Art konstruktiv
einfacher und kostengünstiger montierbar auszugestal
ten.
Diese Aufgabe wird bei einem Lüfter der gattungsgemäßen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antriebsmo
tor und die Steuereinheit in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet sind und daß das Gehäuse Lüftungsöffnungen
aufweist, durch die ein vom Lüfterrad erzeugbarer Kühl
luftstrom hindurchführbar ist, wobei an mindestens ei
ner Lüftungsöffnung ein Kühlkörper der Steuereinheit
angeordnet ist.
Erfindungsgemäß bilden der Antriebsmotor und die Steu
ereinheit eine gemeinsame bauliche Einheit. Dies hat
den Vorteil, daß für den elektrischen Lüfter ein deut
lich geringerer Platzbedarf erforderlich ist. Außerdem
zeichnet sich der elektrische Lüfter durch eine sehr
gute elektromagnetische Verträglichkeit aus, da die
Steuereinheit dem Elektromotor unmittelbar benachbart
angeordnet und gemeinsam mit diesem von einem Gehäuse
umgeben ist, mit dessen Hilfe eine Abstrahlung elektromagnetischer
Störstrahlung ebenso zuverlässig verhin
dert werden kann wie eine Beeinflussung insbesondere
der elektronischen Steuereinheit durch externe elektro
magnetische Strahlungsfelder.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestal
tung ist darin zu sehen, daß eine separate Stromversor
gungsleitung zwischen der Steuereinheit und dem An
triebsmotor entfällt. Diese Stromversorgungsleitung
bildet einen Hauptverursacher für elektromagnetische
Störstrahlung. Die kompakte Ausgestaltung des elektri
schen Lüfters vereinfacht außerdem dessen Handhabung
und hat eine geringere Störanfälligkeit zur Folge.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß mittels des Lüfter
rades ein Kühlluftstrom erzeugbar ist, der durch Lüf
tungsöffnungen des Gehäuses hindurchführbar ist. Da
durch wird eine Wärmeabfuhr sichergestellt, so daß
trotz der Anordnung der Steuereinheit und des Antriebs
motors in einem gemeinsamen Gehäuse ein zuverlässiger
Betrieb sichergestellt ist. Hierbei ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß an zumindest einer Lüftungsöffnung des
Gehäuses ein Kühlkörper der Steuereinheit angeordnet
ist. Der Kühlkörper ist somit unmittelbar dem vom Lüf
terrad erzeugbaren Kühlluftstrom ausgesetzt, so daß
insbesondere die Steuereinheit während des Betriebes
des elektrischen Lüfters keiner unzulässigen Erwärmung
unterliegt. Die Anordnung des Kühlkörpers an einer Lüf
tungsöffnung des Gehäuses ermöglicht eine gezielte An
strömung des Kühlkörpers mit Kühlluft.
Die Anordnung des mindestens einen Kühlkörpers an einer
Lüftungsöffnung des Gehäuses stellt außerdem sicher,
daß der vom Lüfterrad erzeugte, im wesentlichen paral
lel zur Drehachse des Lüfterrades ausgerichtete Luft
strom unbeeinflußt bleibt von der Kühlung des Antriebs
motors und der Steuereinheit. Der Luftstrom kann somit
vollständig zu Kühlung beispielsweise eines Antriebs
aggregates eines Kraftfahrzeuges herangezogen werden,
ohne daß er mit Kühlelementen des Antriebsmotors oder
der Steuereinheit in Kontakt kommt, was eine Erwärmung
des Luftstromes und damit eine Verringerung der effek
tiven Kühlleistung des Lüfter zur Folge hätte. Außerdem
wird der Luftstrom nicht durch Kühlelemente des An
triebsmotors oder der Steuereinheit behindert, bei
spielsweise abgelenkt oder teilweise ausgeblendet. Zur
Kühlung der Steuereinheit und des Antriebsmotors kommt
vielmehr ein separater Kühlluftstrom zum Einsatz, der
ebenso wie der zur Kühlung externer Aggregate vorgese
hene Luftstrom vom Lüfterrad erzeugt wird, jedoch vor
nehmlich innerhalb des Gehäuses verläuft.
Eine besonders wirksame Kühlung des Gehäuseinneren kann
bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielt
werden, daß der Kühlluftstrom einen im wesentlichen
koaxial zur Drehachse des Lüfterrades ausgerichteten,
innerhalb des Gehäuses verlaufenden Strömungsabschnitt
aufweist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß
der koaxial zur Drehachse ausgerichtete Strömungsab
schnitt das Gehäuse in Längsrichtung praktisch voll
ständig durchgreift, so daß sowohl die elektronische
Steuereinheit als auch der Antriebsmotor vom Kühlluftstrom
erfaßt werden und damit wirksam gekühlt werden
können.
Alternativ und/oder ergänzend kann vorgesehen sein, daß
der Kühlluftstrom einen im wesentlichen radial zur
Drehachse des Lüfterrades ausgerichteten Strömungsab
schnitt innerhalb des Gehäuses aufweist. Dies ermög
licht insbesondere eine Führung des Kühlluftstromes in
nerhalb des Gehäuses dergestalt, daß der Kühlluftstrom
radial in das Gehäuse eintritt und/oder austritt, um
innerhalb des Gehäuses im wesentlichen koaxial zur
Drehachse des Lüfterrades zu verlaufen.
Von Vorteil ist es, wenn mindestens ein Kühlkörper im
Bereich des radial ausgerichteten Strömungsabschnitts
des Kühlluftstromes angeordnet ist. Bezogen auf die
Drehachse des Lüfterrades ermöglicht dies eine beson
ders kurz bauende Ausgestaltung des elektrischen Lüf
ters, da der Kühlkörper bezogen auf die Drehachse auf
gleicher Höhe wie das Gehäuse angeordnet werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des er
findungsgemäßen Lüfters ist vorgesehen, daß mindestens
ein Kühlkörper im Bereich einer Lufteintrittsöffnung
angeordnet ist, durch die der Kühlluftstrom in das Ge
häuseinnere hineingeführt ist. Dadurch wird eine beson
ders wirksame Kühlung des Kühlkörpers und damit auch
der mit diesem thermisch verbundenen elektrischen Bau
teile der Steuereinheit sichergestellt, denn der Kühl
luftstrom weist beim Eintritt in das Gehäuseinnere sei
ne geringste Temperatur auf.
Alternativ und/oder ergänzend kann vorgesehen sein, daß
mindestens ein Kühlkörper im Bereich einer Luftaus
trittsöffnung angeordnet ist, durch die der Kühlluft
strom aus dem Gehäuseinneren herausgeführt ist. Bei ei
ner derartigen Ausführungsform kann der Kühlluftstrom
zunächst innerhalb des Gehäuses mit dem Antriebsmotor
und den elektrischen Bauteilen der Steuereinheit in
Kontakt kommen und überstreicht anschließend bei seinem
Austritt aus dem Gehäuse den Kühlkörper.
Wie bereits erläutert, ist der Kühlkörper bevorzugt an
einer Lüftungsöffnung angeordnet, die an einem den An
triebsmotor und die Steuereinheit in Umfangsrichtung
umgebenden Wandungsbereich des Gehäuses angeordnet ist.
Günstig ist es, wenn der Kühlkörper Kühlrippen auf
weist, deren Oberflächennormale im wesentlichen senk
recht zur Drehachse des Lüfterrades ausgerichtet ist.
Die Kühlrippen sind vorzugsweise parallel zueinander
ausgerichtet und nehmen den Kühlluftstrom zwischen sich
auf.
Um eine besonders große Kontaktfläche zwischen dem An
triebsmotor und dem Kühlluftstrom sicherzustellen, ist
bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, daß zumindest ein Kühlkörper an einer Lüf
tungsöffnung angeordnet ist, die einer Stirnwand des
Gehäuses benachbart positioniert ist, und daß das Ge
häuse in seinem der Stirnwand abgewandten Endbereich
eine weitere Lüftungsöffnung aufweist. Dies ermöglicht
es dem Kühlluftstrom, das Gehäuse in Längsrichtung
praktisch vollständig zu durchgreifen. Besonders gün
stig ist es hierbei, wenn der Kühlkörper an einer
Lufteintrittsöffnung des Gehäuses angeordnet ist, da
dies eine besonders wirksame Kühlung insbesondere der
Steuereinheit sicherstellt.
Zur Erzeugung des Kühlluftstromes kann vorgesehen sein,
daß das Lüfterrad innerhalb des Gehäuses einen Über
druck oder Unterdruck erzeugt, indem dem Gehäuse vom
Lüfterrad Kühlluft zugeführt wird oder im Bereich einer
Lüftungsöffnung ein Unterdruck erzeugt wird, der eine
Saugströmung durch das Gehäuse hindurch zur Folge hat.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung
erwiesen, bei der das Gehäuse dem Lüfterrad benachbart
eine Luftaustrittsöffnung aufweist und der Kühlluft
strom im Bereich dieser Luftaustrittsöffnung um die
Drehachse des Lüfterrades herum in Rotation versetzbar
ist. Während der Rotationsbewegung unterliegt der Kühl
luftstrom einer radial nach außen gerichteten Träg
heitskraft (Fliehkraft), so daß die Kühlluft ausgehend
von der dem Lüfterrad benachbart angeordneten Luf
taustrittsöffnung schräg nach außen geschleudert wird.
Dies hat zur Folge, daß sich im Bereich der Luftaus
trittsöffnung ein Unterdruck ausbildet, und zur Erzie
lung eines Druckausgleiches bildet sich innerhalb des
Gehäuses eine Saugströmung in Richtung auf die Luf
taustrittsöffnung aus, wodurch eine wirksame Kühlung
sowohl der Steuereinheit als auch des Antriebsmotors
sichergestellt wird.
Die Rotationsbewegung des Kühlluftstromes kann auf kon
struktiv besonders einfache und kostengünstige Weise
dadurch erzeugt werden, daß das Lüfterrad der Luftaus
trittsöffnung benachbart angeordnete Lamellen umfaßt
zur Bewegung des Kühlluftstromes um die Drehachse her
um. Die Lamellen sind vorzugsweise quer zur Drehrich
tung des Lüfterrades ausgerichtet.
Um innerhalb des Gehäuses einen besonders starken Kühl
luftstrom auszubilden, ist es von Vorteil, wenn die
Luftaustrittsöffnung einen koaxial zur Drehachse des
Lüfterrades ausgerichteten Ringspalt ausbildet. Dies
ermöglicht es, den Kühlluftstrom über den gesamten Um
fang des Gehäuses gleichmäßig verteilt aus dem Ge
häuseinneren herauszuführen, so daß sämtliche Bereiche
des Gehäuseinneren gleichmäßig gekühlt werden können.
Das Gehäuse kann beispielsweise einem vorzugsweise U-
förmig ausgestalteten Gehäusetopf und eine deckelförmi
ge Grundplatte umfassen, wobei der Ringspalt einerseits
durch den Gehäusetopf und andererseits durch die Grund
platte begrenzt ist. Hierbei ist es von besonderem Vor
teil, wenn der Gehäusetopf und die Grundplatte relativ
zueinander verdrehbar gehalten sind. So kann beispiels
weise vorgesehen sein, daß der Gehäusetopf drehbar an
der Grundplatte gelagert ist und daß das Lüfterrad am
Gehäusetopf gehalten ist. Eine derartige Ausgestaltung
hat sich insbesondere dann bewährt, wenn als Antriebs
motor ein elektronisch kommutierender Lüftermotor zum
Einsatz kommt. Hierbei bildet der Gehäusetopf einen magnetischen
Rückschluß für innerhalb des Gehäuses am Ge
häusetopf festgelegte Permanentmagnete, und der Gehäu
setopf bildet außerdem eine Nabe für das Lüfterrad, das
drehfest am Gehäusetopf gehalten ist und diesen in Um
fangsrichtung umgibt. Die Drehung des Gehäusetopfes hat
zur Folge, daß die das Gehäuse durchströmende Kühlluft
im Bereich des Ringspaltes in Rotation versetzt wird,
und die dadurch hervorgerufene Zentrifugalkraft hat zur
Folge, daß der Kühlluftstrom im Bereich des Ringspaltes
zwischen dem Gehäusetopf und der Grundplatte schräg
nach außen geschleudert wird. Im Bereich des Ringspal
tes wird somit ein Unterdruck erzeugt. Zum Druckaus
gleich können beispielsweise in einer Bodenwand des Ge
häusetopfes und/oder im Bereich der Grundplatte Luft
eintrittsöffnungen vorgesehen sein, so daß sich ein das
Gehäuseinnere durchgreifender Kühlluftstrom ausbildet.
Die elektronische Steuereinheit umfaßt üblicherweise
eine Vielzahl elektronischer Bauelemente, die auf einer
Leiterplatte fixiert sind. Hierbei ist die Leiterplatte
innerhalb des Gehäuses vorzugsweise derart angeordnet,
daß der Kühlluftstrom zumindest einen Teilbereich der
Leitplatte überstreicht. Es ist von besonderem Vorteil,
wenn die Leiterplatte quer zur Drehachse des Lüfterra
des ausgerichtet im Bereich eines radialen Strömungsab
schnitts des Kühlluftstromes angeordnet ist. So kann
beispielsweise vorgesehen sei, daß die Leiterplatte
parallel zu einer Stirnwand des vorzugsweise zylinder
förmig ausgebildeten Gehäuses ausgerichtet ist.
Eine besonders wirksame Kühlung der Steuereinheit kann
dadurch sichergestellt werden, daß die Leiterplatte am
Kühlkörper gehalten ist, der in eine Lüftungsöffnung
des Gehäuses eintaucht. Hierbei ist es günstig, wenn
die Leiterplatte ringförmig ausgestaltet ist, wobei am
Außenrand der Leiterplatte der Kühlkörper gehalten ist.
Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Kühlluft
strom unmittelbar dem am Außenrand der Leiterplatte an
geordneten Kühlkörper zugeführt werden, und da die Lei
terplatte thermisch mit dem Kühlkörper gekoppelt ist,
kann dadurch eine zuverlässige Kühlung der Leiterplatte
und der an dieser festgelegten elektronischen Bauteile
der Steuereinheit erzielt werden.
Die nachfolgende Beschreibung zweier bevorzugter Aus
führungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit
der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elek
trischen Lüfters;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des in Fig. 1 darge
stellten elektrischen Lüfters und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausfüh
rungsform eines erfindungsgemäßen elektri
schen Lüfters.
In den Fig. 1 und 2 ist in einer schematischen Dar
stellung eine erste Form eines elektrischen Lüfters
dargestellt, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 be
legt ist. Derartige Lüfter kommen insbesondere in
Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wobei sie innerhalb des
Motorraumes an einem Kühlaggregat positioniert werden,
so daß ein vom Lüfter 10 erzeugter Luftstrom auf das
Kühleraggregat gerichtet werden kann. Der elektrische
Lüfter 10 umfaßt in üblicher Weise ein Lüfterrad 12 und
einen Lüftermotor 14, welcher in der Zeichnung ledig
lich schematisch dargestellt und an sich bekannt ist.
Der Lüfter 10 umfaßt außerdem eine elektronische Steu
ereinheit 16, die gemeinsam mit dem Lüftermotor 14 in
einem im wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse 18 ange
ordnet ist. Das Gehäuse 18 umfaßt einen dem Lüfterrad
12 zugewandten vorderen Lagerdeckel 20 und einen dem
Lüfterrad 12 abgewandten hinteren Lagerdeckel 22, die
einen die Steuereinheit 16 und den Lüftermotor 14 in
Umfangsrichtung umgebenden Gehäusemantel 24 stirnseitig
abschließen. Der vordere Lagerdeckel 20 und der hintere
Lagerdeckel 22 bilden jeweils ein Lager für eine Motor
welle 26, die aus dem vorderen Lagerdeckel 20 hervor
steht.
Das Gehäuse 18 ist an einem Lüfterstern 28 gehalten,
der einen den Gehäusemantel 24 in Umfangsrichtung umge
benden Haltering 30 umfaßt, von dem sternförmig drei
Haltearme 32 abstehen, die mit ihren freien, in der
Zeichnung nicht dargestellten Enden ortsfest im Motor
raum des Kraftfahrzeuges festgelegt werden können.
Das Lüfterrad 12 ist als Axiallüfter ausgestaltet und
weist einen den vorderen Lagerdeckel 20 des Gehäuses 18
übergreifenden Lüftertopf 36 auf, der im wesentlichen
U-förmig ausgestaltet ist und eine quer zur Motorwelle
26 ausgerichtete Bodenwand 38 sowie eine einstückig mit
der Bodenwand 38 verbundene Seitenwand 40 umfaßt, die
in Form eines Zylindermantels ausgebildet ist mit
koaxial zur Motorwelle 26 ausgerichteter Zylinderachse.
In radialem Abstand zur Seitenwand 40 umfaßt das Lüf
terrad 12 einen koaxial zur Seitenwand 40 ausgerichte
ten Außenring 42, und zwischen der Seitenwand 40 und
dem Außenring 42 verlaufen eine Vielzahl von Lüfterflü
gel 44, die bezogen auf die Motorwelle 26 radial ausge
richtet sind.
Dem vorderen Lagerdeckel 20 zugewandt ist an die Boden
wand 38 des Lüftertopfes 36 eine Hülse 46 angeformt,
über die das Lüfterrad 12 drehfest mit dem Lüftermotor
14 verbunden ist, so daß das Lüfterrad um die durch die
Motorwelle 26 definierte Drehachses 48 rotierbar ist.
Zum leistungsgesteuerten Betreiben des Lüftermotors 12
dient die innerhalb des Gehäuses 18 angeordnete elek
trische Steuereinheit 16. Diese umfaßt eine kreisring
förmige Leiterplatte 50, die innerhalb des Gehäuses 18
am hinteren Lagerdeckel 22 gehalten ist und die Dreh
achse 48 in Umfangsrichtung umgibt. An der Leiterplatte
50 sind in an sich bekannter und deshalb in der Zeich
nung nicht dargestellter Weise eine Vielzahl elektroni
scher Bauelemente gehalten, insbesondere eine Steuere
lektronik zur Erzeugung pulsweitenmodulierter Steuer
signale, sowie eine Leistungselektronik mit mehreren
FET-Endstufenschaltern, wie sie beispielsweise aus der
deutschen Offenlegungsschrift DE 197 02 949 A1 bekannt
sind. Die an der Leiterplatte 50 festgelegten elektro
nischen Bauteile stehen über aus dem Gehäuse 18 heraus
geführte Anschlußleitungen 52 mit einer Spannungsver
sorgung sowie einem Steuergerät, z. B. einem zentralen
Motormanagement eines Kraftfahrzeuges, in Verbindung.
Die Leiterplatte 50 der Steuereinheit 16 ist an einem
metallischen Kühlkörper 54 gehalten, der wiederum am
hinteren Lagerdeckel 22 festgelegt ist und eine Viel
zahl von Kühlrippen 56 aufweist. Die Kühlrippen 56
durchgreifen eine dem hinteren Lagerdeckel 52 benach
bart angeordnete, in den Gehäusemantel 24 eingeformte
Lufteintrittsöffnung 58. Korrespondierende Luftaus
trittsöffnungen 60 sind am vorderen Lagerdeckel 20 vor
gesehen.
Die Seitenwand 40 des Lüftertopfes 36 trägt auf ihrer
dem vorderen Lagerdeckel 20 zugewandten Innenseite 62
in gleichmäßigem Abstand zueinander mehrere senkrecht
zur Seitenwand 14 ausgerichtete Lamellen 62. Wird das
Lüfterrad 12 vom Lüftermotor 14 zu einer Drehbewegung
angetrieben, so wird innerhalb des Lüftertopfes 36 die
Luft aufgrund der quer zur Drehrichtung des Lüfterrades
12 ausgerichteten Lamellen in Rotation versetzt. Diese
Rotationsbewegung wiederum hat zur Folge, daß auf die
Luft eine Zentrifugalkraft einwirkt, so daß die Luft
schräg nach außen geschleudert wird. Somit wird inner
halb des Lüftertopfes 36 im Bereich der am vorderen La
gerdeckel 209 angeordneten Luftaustrittsöffnungen 60
ein Unterdruck erzeugt, der wiederum zur Folge hat, daß
über die Lufteintrittsöffnung 58 Luft angesaugt wird.
Somit bildet sich innerhalb des Gehäuses 18 ein Kühl
luftstrom 66 aus, der ausgehend von der Lufteintritts
öffnung 58 zunächst im wesentlichen radial ausgerichtet
ist bezüglich der Drehachse 48 und der Leiterplatte 50
benachbart einen radialen Strömungsabschnitt 68 ausbil
det. In Richtung des vorderen Lagerdeckels 20 geht der
Kühlluftstrom 66 anschließend in einen im wesentlichen
axial ausgerichteten Strömungsabschnitt 70 über und
tritt durch die Luftaustrittsöffnungen 60 aus dem Ge
häuse 18 heraus.
Die Kühlrippen 56 des Kühlkörpers 54 sind innerhalb der
Lufteintrittsöffnung 58 angeordnet und werden somit vom
Kühlluftstrom 66 durchströmt. Dies hat eine wirksame
Kühlung des Kühlkörpers 54 und der daran festgelegten
Leiterplatte 50 der elektronischen Steuereinheit 16 zur
Folge. Auch der Lüftermotor 14 wird effektiv gekühlt,
da er praktisch entlang seiner gesamten Längserstrec
kung vom Kühlluftstrom 66 erfaßt wird. Trotz der Inte
gration des Lüftermotors 14 und der elektronischen
Steuereinheit 16 in das Gehäuse 18 kann somit eine
Überhitzung des elektrischen Lüfters zuverlässig ver
hindert werden.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung in Form
eines elektrischen Lüfters 80 dargestellt mit einem
Lüfterrad 82, einem Lüftermotor 84 und einer elektroni
schen Steuereinheit 86. Der Lüftermotor 84 und die
Steuereinheit 86 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 88
angeordnet, das von einem Gehäusetopf 90 und einer diesen
im Abstand überdeckenden Grundplatte 92 gebildet
wird. Auf den Gehäusetopf 90 ist drehfest ein Lüfter
topf 94 des Lüfterrades 82 aufgesetzt, und entsprechend
der Ausgestaltung des unter Bezugnahme auf die Fig.
1 und 2 beschriebenen Lüfterrades 12 sind auch am Lüf
tertopf 94 des Lüfterrades 82 eine Vielzahl radial aus
gerichteter Lüfterflügel 96 gehalten, die an ihrem ra
dial außen liegenden Ende über einen Haltering 98 mit
einander verbunden sind.
Der Lüftermotor 84 ist als elektronisch kommutierender
Elektromotor ausgebildet, wobei der Gehäusetopf 90 ei
nen magnetischen Rückschluß für den innerhalb des Lüf
termotors 84 ausgebildeten Magnetkreis darstellt. Der
Gehäusetopf 90 ist drehbar an der Grundplatte 92 gela
gert, die mittels eines Lüftersternes 100 ortsfest ge
halten ist. Zur drehbaren Lagerung ist im Bereich einer
Bodenwand 102 des Gehäusetopfes 90 ein der Grundplatte
92 zugewandter Lagerzapfen 104 angeordnet, der an einer
Lagerhülse 106 drehbar gehalten ist, die an der Grund
platte 92 festgelegt ist. Der Lagerzapfen 104 definiert
eine Drehachse 108 des Lüfterrades 82.
Der Gehäusetopf 90 und die Grundplatte 92 sind in ihrem
radial außenliegenden Bereich im Abstand zueinander an
geordnet, so daß sich zwischen den beiden Bauteilen ein
koaxial zur Drehachse 108 ausgerichteter Ringspalt 110
ausbildet. In den Ringspalt 110 tauchen eine Vielzahl
parallel zur Drehachse 108 ausgerichteter, an der
Grundplatte 92 festgelegter Kühlzapfen 112 ein, die in
ihrer Gesamtheit einen Kühlkörper ausbilden.
Die Grundplatte 92 trägt dem Gehäusetopf 90 zugewandt
eine Leiterplatte 114 der Steuereinheit 86. Auf der
Leitplatte 114 sind in üblicher Weise die elektroni
schen Bauteile angeordnet, wie dies bereits unter Hin
weis auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Lei
terplatte 50 erläutert wurde.
Die Bodenwand 102 des Gehäusetopfes 90 weist mehrere
Lufteintrittsöffnungen 116 auf, und weitere Luftein
trittsöffnungen 118 sind in der Grundplatte 82 vorgese
hen.
Werden der Gehäusetopf 90 und der Lüftertopf 94 vom
Lüftermotor 84 zu einer Drehbewegung angetrieben, so
hat dies zur Folge, daß insbesondere im Bereich des
Ringspaltes 110 die Luft um die Drehachse 108 herum in
Rotation versetzt wird. Dies wiederum bedingt, daß die
Luft aufgrund der auf sie einwirkenden Fliehkraft
schräg nach außen geschleudert wird, so daß sich im Be
reich des Ringspaltes 110 ein Unterdruck ausbildet.
Durch die Lufteintrittsöffnungen 116 und 118 wird des
halb Kühlluft im wesentlichem in axialer Richtung in
das Innere des Gehäuses 88 eingesaugt. Im Bereich der
Leiterplatte 114 wird die Kühlluft radial nach außen in
Richtung auf den Ringspalt 110 und durch diesen hin
durch geführt, so daß sich insgesamt innerhalb des Ge
häuses 88 ein Kühlluftstrom 120 ausbildet, der eine zu
verlässige Abfuhr der vom Lüftermotor 84 und der Steu
ereinheit 86 erzeugten Abwärme sicherstellt.
Die elektrischen Lüfter 10 und 80 zeichnen sich durch
eine kompakte Bauform aus, wobei aufgrund der Integra
tion der Steuereinheit 16 bzw. 86 in das Gehäuse des
Lüftermotors 14 und 84 elektromagnetische Störstrahlung
verhindert wird. Eine Überhitzung der elektrischen Lüf
ter 10 und 80 kann durch die vom jeweiligen Lüfterrad
12 bzw. 82 hervorgerufene Kühlluftströmung zuverlässig
verhindert werden.
Claims (22)
1. Elektrischer Lüfter, insbesondere für Kraftfahr
zeuge, mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem
mit dem Antriebsmotor gekoppelten Lüfterrad und
mit einer elektronischen Steuereinheit zur An
steuerung des Lüftermotors, dadurch gekennzeich
net, daß der Antriebsmotor (14, 84) und die Steu
ereinheit (16, 86) in einem gemeinsamen Gehäuse
(18, 88) angeordnet sind, und daß das Gehäuse (18,
88) Lüftungsöffnungen (58, 60, 110, 116, 118) auf
weist, durch die ein vom Lüfterrad (12, 82) er
zeugbarer Kühlluftstrom (66, 120) hindurchführbar
ist, wobei an mindestens einer Lüftungsöffnung
(58, 110) ein Kühlkörper (56, 112) der Steuerein
heit (16, 86) angeordnet ist.
2. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlluftstrom (66, 120) einen im wesentli
chen koaxial zur Drehachse (48, 108) des Lüfterra
des (12, 82) ausgerichteten, innerhalb des Gehäu
ses (18, 88) verlaufenden Strömungsabschnitt (70)
aufweist.
3. Lüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kühlluftstrom (66, 120) einen im
wesentlichen radial zur Drehachse (48, 108) des
Lüfterrades (12, 89) ausgerichteten Strömungsab
schnitt (68) aufweist.
4. Lüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Kühlkörper (56) im Bereich des
radial ausgerichteten Strömungsabschnitts (68) an
geordnet ist.
5. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühl
körper (56) im Bereich einer Lufteintrittsöffnung
(58) angeordnet ist, durch die der Kühlluftstrom
(66) in das Gehäuseinnere hineingeführt ist.
6. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühl
körper (112) im Bereich einer Luftaustrittsöffnung
(110 angeordnet ist, durch die der Kühlluftstrom
(120) aus dem Gehäuseinneren herausgeführt ist.
7. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (56) an
einer Lüftungsöffnung (58) angeordnet ist, die an
einem den Antriebsmotor (14) und die Steuereinheit
(56) in Umfangsrichtung umgebenden Wandungsbereich
(24) angeordnet ist.
8. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper Kühl
rippen (56) umfaßt, deren Oberflächennormale im
wesentlichen senkrecht zur Drehachse (48) des Lüf
terrades (12) ausgerichtet ist.
9. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (56) an
einer Lüftungsöffnung (58) angeordnet ist, die ei
ner Stirnwand (22) des Gehäuses (18) benachbart
positioniert ist, und daß das Gehäuse (18) in sei
nem dieser Stirnwand (22) abgewandten Endbereich
(20) eine weitere Lüftungsöffnung (60) aufweist.
10. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18, 88)
dem Lüfterrad (12, 82) benachbart eine Luf
taustrittsöffnung (60, 110) aufweist und der Kühl
luftstrom (66, 120) im Bereich dieser Luf
taustrittsöffnung (66, 110) um die Drehachse (48,
108) des Lüfterrades (12, 82) herum in Rotation
versetzbar ist.
11. Lüfter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lüfterrad (12) der Luftaustrittsöffnung
(60) benachbart angeordnete Lamellen (64) umfaßt
zur Bewegung des Kühlluftstromes (66) um die Dreh
achse (48) herum.
12. Lüfter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Luftaustrittsöffnung einen koa
xial zur Drehachse (108) des Lüfterrades (82) aus
gerichteten Ringspalt (110) ausbildet.
13. Lüfter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringspalt (110) einerseits durch einen Ge
häusetopf (90) und andererseits durch eine Grund
platte (92) des Gehäuses (18) begrenzt ist.
14. Lüfter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gehäusetopf (90) drehbar an der Grundplat
te (92) gelagert ist und daß das Lüfterrad (82) am
Gehäusetopf (90) gehalten ist.
15. Lüfter nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kühlkörper im Ringspalt
(110) gehaltene Kühlelemente (112) aufweist.
16. Lüfter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlelemente (112) zapfenförmig ausgebil
det sind.
17. Lüfter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlelemente (112) parallel zur
Drehachse (108) des Lüfterrades (82) ausgerichtet
an der Grundplatte (92) gehalten sind.
18. Lüfter nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kühlelemente (112) über den
gesamten Ringspalt (110) verteilt angeordnet sind.
19. Lüfter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (16,
86) eine Leiterplatte (50, 114) aufweist, wobei
der Kühlluftstrom (66, 120) zumindest einen Teil
bereich der Leitplatte (50, 114) überstreicht.
20. Lüfter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterplatte (50, 114) quer zur Drehachse
(48, 108) des Lüfterrades (12, 82) ausgerichtet im
Bereich eines radialen Strömungsabschnittes (68)
des Kühlluftstromes (66, 120) angeordnet ist.
21. Lüfter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterplatte (50) am Kühlkörper (56) ge
halten ist, der in eine Lüftungsöffnung (58) ein
taucht.
22. Lüfter nach Anspruch 19, 20 oder 21, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Leiterplatte (50, 114) ring
förmig ausgestaltet ist, wobei am Außenrand der
Leiterplatte (50, 114) der Kühlkörper (56, 112)
gehalten ist.
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DE10131761A1 (de) | Elektrische Maschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: AFL GERMANY ELECTRONICS GMBH, 72636 FRICKENHAUSEN, |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AFL STRIBEL PRODUCTION GMBH, 72636 FRICKENHAUS, DE |
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Owner name: STRIBEL PRODUCTION GMBH, 72636 FRICKENHAUSEN, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: FLEXTRONICS INTERNATIONAL KFT., HU Free format text: FORMER OWNER: STRIBEL PRODUCTION GMBH, 72636 FRICKENHAUSEN, DE Effective date: 20110223 |