DE102009015770B4

DE102009015770B4 - Lüftervorrichtung

Info

Publication number: DE102009015770B4
Application number: DE102009015770.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bass; Matthias Brand; Horst Eisert
Original assignee: HKR Automotive GmbH
Current assignee: HKR Automotive GmbH
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: DE102009015770A1; IT1398941B1; FR2943864B1; ITMI20100396A1; CN101852215A; FR2943864A1; CN101852215B

Abstract

Lüftervorrichtung, mitzumindest einem Elektromotor (2) zum Antreiben eines Lüfterrads (6),einer Steuerungseinheit (18) zur Steuerung des Elektromotors (2),einem ersten Gehäuse (3) zur Aufnahme des Elektromotors (2), undeinem zweiten Gehäuse (13) zur Aufnahme der Steuerungseinheit, wobei der zumindest eine Elektromotor (2) ein Kommutatormotor mit Bürsten (10) ist, und das zweite Gehäuse (13) vollständig geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse (13) derart in das erste Gehäuse (3) eingesetzt ist, dass im eingesetzten Zustand das zweite Gehäuse teilweise aus dem ersten Gehäuse herausragt, und das zweite Gehäuse (13) einen äußeren Gehäuseteil (13a), der aus dem ersten Gehäuse (3) herausragt, und einen inneren Gehäuseteil (13b) aufweist, der sich im Inneren des ersten Gehäuses befindet,wobei das zweite Gehäuse (13) derart in das erste Gehäuse (3) eingesetzt ist, dass das zweite Gehäuse (13) in der axialen Längsrichtung des Elektromotors (2) nicht über die Bürsten hinausragt, wobei Leistungsbauelemente (16) der Steuerungseinheit (18) in dem äußeren Gehäuseteil (13a) und weitere Bauelemente (14, 15) der Steuerungseinheit in dem inneren Gehäuseteil (13b) angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Lüftervorrichtung, und insbesondere eine Lüftervorrichtung mit einem Elektromotor und einer Steuerungseinheit zur Steuerung des Elektromotors.
Stand der Technik
Lüftervorrichtungen zur Verwendung beispielsweise bei einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei Lüftern, die jeweils einen in einem getrennten Gehäuse angeordneten elektrischen Lüftermotor und ein mit dem Lüftermotor verbundenes und durch diesen angetriebenes Lüfterrad umfassen, sind beispielsweise aus der Druckschrift US 5 947 189 A bekannt. Die bekannte Lüfteranordnung zeigt zur großflächigen Belüftung eines Kühlers eines Kraftfahrzeugs somit zwei Lüfteranordnungen, die jeweils ein separates Gehäuse aufweisen und in einen gemeinsamen Tragrahmen zur verbesserten Handhabung eingesetzt sind. Mittels einer elektronischen Steuerungseinrichtung erfolgt die Steuerung der Lüfter hinsichtlich der Drehzahl des Lüftermotors. Die Steuerungseinrichtung ist in einem eigenen Gehäuse getrennt von den jeweiligen Lüftern in dem gemeinsamen Tragrahmen angeordnet. Die Lüfter in Verbindung mit ihrem Tragrahmen sind vor oder nach dem Kühler relativ zur Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, um den Luftstrom durch den Kühler erzeugen. Die Lüfter können ferner auch durch getrennte Steuerungseinrichtungen individuell gesteuert werden.
Die Druckschrift DE 299 07 338 U1 offenbart einen Lüftersatz mit einem integrierten Regelungsblock, wobei der für eine Kühlanlage eines Motors eines Kraftfahrzeugs geeignete Lüftersatz den zugehörigen Regelungsblock derart angeordnet ist, dass dieser sich zumindest teilweise in dem Verlauf der durch den Lüftersatz gebildeten Luftströmung befindet. Der Regelungsblock umfasst eine in den Lüftersatz integrierte flächig ausgeführte Leiterplatte, auf der zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebs des Lüfters (Leistung, Drehzahl) erforderliche elektrische und elektronische Bauelemente angeordnet sind. Die flache Leiterplatte kann ebenfalls eine oder mehrere Bürsteneinheiten des Lüftersatzes aufweisen, wobei sich die Leiterplatte in einer radialen Ebene des Lüftersatzes im Bereich der Bürsteneinheit erstreckt und in den vom Lüftersatz erzeugten Luftstrom hineinragt. Insbesondere ragt ein Ansatz (Teilbereich) der Leiterplatte mit der Stromversorgung in den Luftstrom zur Bereitstellung einer ausreichenden Kühlung.
Die Druckschrift EP 1 327 079 B1 offenbart eine Lüfteranlage beispielsweise für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lüfteranlage zumindest zwei einzelne Lüfter aufweist. Eine Steuereinheit ist in dem Gehäuse eines der Lüfter angeordnet zur Steuerung sowohl dieses Lüftermotors als auch des Lüftermotors des weiteren Lüfters, der keine eigene Steuereinheit aufweist. Im Bereich des Kommutators und der Bürsten des Motors, in dem die Steuereinheit angeordnet ist, sind im Inneren des Gehäuses des Lüfters elektrische und elektronische Bauelemente angeordnet, wobei insbesondere Leistungshalbleiter an einem Kühlkörper, der einen Teil der Gehäusewand darstellt, angeordnet sind, dessen Kühlrippen am Außenrand des Gehäuses freiliegen. Ein Anschluss des weiteren zu steuernden Lüfters erfolgt mit entsprechenden Anschlussleitungen zur Steuereinheit. Der die Steuereinheit enthaltende Lüfter wird durch ein entsprechendes Gehäuse abgedeckt, und die Kühlrippen des Kühlkörpers sind dem durch den Lüftermotor erzeugten Luftstrom ausgesetzt.
Die Druckschrift EP 1 622 244 A1 offenbart einen Elektromotor mit einem Elektronikmodul, insbesondere für ein Kühlgebläse, wobei innerhalb eines Gehäuses des Motors ebenfalls ein Elektronikmodul in Form einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs des Motors angeordnet ist. Das Gehäuse des Motors wird im Inneren von einem Kühlluftstrom durchströmt, so dass neben den Magnetspulen des Elektromotors auch die Bauelemente des Elektronikmoduls ebenfalls gekühlt werden. Jeweils stirnseitig angeordnete Gehäuseteile des Motors weisen zu diesem Zweck Durchströmungsöffnungen auf, so dass die Durchströmung des gesamten Motors und vorbei an dem Elektronikmodul gewährleistet ist. In Wandbereichen der Durchströmungsöffnungen sind Luftleitflächen ausgebildet, die sich entlang des Kühlluftstroms erstrecken und den Kühlluftstrom in dem Innenraum des Motorgehäuses lenken.
Derartige Anordnungen sind jedoch nicht geeignet, eine zuverlässige und ausreichende Kühlung der Leistungshalbleiter für jeden steuerbaren Betriebszustand des Lüfters zu bewirken. Des Weiteren tritt innerhalb des Elektromotors eine nicht genau bestimmbare Strömung auf, die auch entgegengesetzt gerichtet zur äußeren Luftströmung (der Luftströmung außerhalb des Motorgehäuses infolge des Antriebs des Lüfterrads) sein kann. Die Baugröße des Lüfters ist des Weiteren durch die Anordnung der Elektronikbauteile der Steuerungseinheit in dem Motorgehäuse sehr groß, da hierdurch eine Gehäuseverlängerung insbesondere in axialer Richtung (Drehachse des Motors) erforderlich ist, so dass bei dem Einbau eines derartigen Lüfters beispielsweise in einen Kühler eines Kraftfahrzeugs mit einem begrenzten Einbauraum Probleme auftreten können.
Des Weiteren sind in der gattungsgemäßen Druckschrift DE 103 06 692 A1 und der Druckschrift WO 99 / 04 480 A1 Lüftervorrichtungen offenbart.
Technische Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lüftervorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass einerseits eine wirksame Kühlung von Bauelementen einer Steuerungseinheit gewährleistet ist und andererseits die Baugröße der Lüftervorrichtung klein gehalten werden kann.
Technische Lösung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lüftervorrichtung gemäß den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Lüftungsvorrichtung umfasst zumindest einen Elektromotor, der zum Antreiben eines mit dem Elektromotor verbundenen Lüfterrads dient. Der Elektromotor wird durch eine Steuerungseinheit gesteuert. Es ist ein erstes Gehäuse vorgesehen zur Aufnahme des Elektromotors. Ein zweites Gehäuse dient zur Aufnahme der Steuerungseinheit. Insbesondere ist das zweite Gehäuse derart in das erste Gehäuse eingesetzt ist, dass im eingesetzten Zustand das zweite Gehäuse teilweise aus dem ersten Gehäuse heraus ragt. Hierbei weist das zweite Gehäuse einen äußeren Gehäuseteil, der aus dem ersten Gehäuse herausragt, und einen inneren Gehäuseteil auf, der sich im Innern des ersten Gehäuses befindet.
Die Steuerungseinheit befindet sich somit entsprechend der vorstehenden erfindungsgemäßen Lösung teilweise innerhalb des Motorgehäuses und teilweise außerhalb des Motorgehäuses, wobei insbesondere die Leistungshalbleiter der Steuerungseinheit außerhalb des Gehäuses des Elektromotors (erstes Gehäuse) im direkten Luftstrom des Lüfterrads angeordnet sein können. Daher kann die Baulänge, d.h. die axiale Länge des Elektromotors zum Antreiben des Lüfterrads klein gehalten werden, da die Steuerungseinheit zur Steuerung des Elektromotors der Lüftervorrichtung im Wesentlichen auf der Höhe der Bürsten des Elektromotors (Kommutatormotor) angeordnet ist und daher eine Vergrößerung (Verlängerung) des Motorgehäuses nicht erforderlich ist. Das erste Gehäuse (Motorgehäuse) kann in seiner Baugröße im Wesentlichen auf die Dimensionen des Elektromotors, d. h. dessen axiale Baulänge, beschränkt ausgeführt sein.
Auf diese Weise wird einerseits eine optimierte und wirkungsvolle Kühlung der Halbleiterbauelemente der Steuerungseinheit, und insbesondere der Leistungshalbleiter, erreicht, und es kann andererseits die axiale Baulänge des ersten Gehäuses des Elektromotors klein gehalten werden, da die allgemeinen Bauelemente der Steuerungseinheit in einem Raum zwischen den Bürsten etwa auf der Höhe der Bürsten im Gehäuse des Elektromotors angeordnet sind. Durch die Anordnung der Steuerungseinheit in der vorstehend beschriebenen Weise kann sowohl die Kühlung optimiert als auch die Baulänge in gewünschter Weise verkürzt werden.
Bei dem Stand der Technik tritt demgegenüber im Motor nur eine geringe Luftbewegung auf. Meist ergibt sich aufgrund der Strömungsverhältnisse eine entgegen der äußeren Strömung des Lüfters gerichtete Luftströmung innerhalb des Motors, wobei sich an manchen Stellen und unter bestimmten Bedingungen auch ein Luftstillstand (keine Luftströmung) ergeben kann. Des Weiteren sind die Elektronikbauteile der Steuerungseinheit oberhalb der Bürsten des Motors angeordnet, sodass sie zu einer größeren Bauform des Motors führt im Vergleich zu einem Motor zum Antreiben des Lüfters ohne eine derartige Steuerungseinheit. Durch die vollständige Anordnung der Steuerungseinheit in einem Raum in axialer Richtung oberhalb der Bürsten des Motors wird somit neben der erforderlichen größeren Baulänge des gesamten Gehäuses auch die Kühlung der Bauelemente und der Motorwicklungen nachteilig beeinflusst.
Bei der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung ist der zumindest eine Elektromotor ein Kommutatormotor mit Bürsten, und es ist das zweite Gehäuse derart in das erste Gehäuse eingesetzt, dass das zweite Gehäuse in einer axialen Längsrichtung des Elektromotors nicht über die Bürsten hinausragt.
Ferner kann der zumindest eine Elektromotor ein Kommutatormotor mit Bürsten sein, und es kann das zweite Gehäuse derart in das erste Gehäuse eingesetzt sein, dass ein Gehäuseteil des zweiten Gehäuses in einem Raum zwischen den Bürsten angeordnet ist.
Die Steuerungseinheit der Lüftervorrichtung kann Leistungsbauteile zur Ansteuerung des zumindest einen Elektromotors aufweisen, und die Leistungsbauteile können in einem Gehäuseteil des zweiten Gehäuses angeordnet sein, das aus dem ersten Gehäuse herausragt.
Ein durch das Lüfterrad erzeugter Luftstrom kann an einem aus dem ersten Gehäuse herausragenden Gehäuseteil des zweiten Gehäuses vorbeiströmen.
Bei der Lüftervorrichtung sind Leistungsbauelemente der Steuerungseinheit in dem äußeren Gehäuseteil und weitere Bauteile der Steuerungseinheit in dem inneren Gehäuseteil des zweiten Gehäuses angeordnet.
Der Elektromotor kann ein Kommutatormotor mit Bürsten sein und die Bauelemente der Steuerungseinheit können auf einer Leiterplatte angeordnet sein, und es kann die Leiterplatte in einem Raum zwischen den Bürsten des Elektromotors angeordnet sein.
Des Weiteren kann der Elektromotor ein Kommutatormotor mit Bürsten sein, wobei die Bauelemente der Steuerungseinheit auf einer Leiterplatte angeordnet sein können. Die Leiterplatte kann in einem Raum zu beiden Seiten einer der Bürsten des Elektromotors angeordnet sein und kann ferner eine Aussparung aufweisen kann, in die eine der Bürsten des Elektromotors hineinragt.
Nach dem Einsetzen des zweiten Gehäuses in das erste Gehäuse kann das erste Gehäuse durch einen Gehäusedeckel abgeschlossen werden. Ferner kann der Gehäusedeckel als Lagerschild des Elektromotors ausgebildet sein, und es kann das zweite Gehäuse mit dem Gehäusedeckel fest verbunden sein.
Bei der Lüftervorrichtung kann die Steuerungseinheit ausgebildet sein, mehr als einen Elektromotor zu steuern.
Ferner kann das zweite Gehäuse im Bereich des äußeren Gehäuseteils Kühlrippen aufweisen, und es kann der Gehäusedeckel als Lagerschild des Elektromotors ausgebildet sein und Lüftungsöffnungen aufweisen.
Die Leistungsbauteile der Steuerungseinheit können Leistungshalbleiter wie Transistoren und Dioden, oder können Kondensatoren oder Induktivitäten sein.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

1a eine teilweise Schnittansicht einer Anordnung der Lüftervorrichtung einschließlich der Steuerungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
1b eine teilweise Schnittansicht einer alternativen Anordnung der Lüftervorrichtung einschließlich der Steuerungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Draufsicht auf die Lüftervorrichtung gemäß 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Draufsicht auf die Lüftervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
4 eine Blockdarstellung der Ansteuerung einer Vielzahl von Lüftervorrichtungen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird im Einzelnen die erfindungsgemäße Lüftervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den 1a und 1 b beschrieben.
Entsprechend der Darstellung in 1 umfasst eine Lüftervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest einen Elektromotor 2, der vorzugsweise ein Kommutatormotor und beispielsweise ein Gleichstrommotor ist. Der Elektromotor 2 ist in einem ersten Gehäuse 3 angeordnet, und umfasst in bekannter Weise einen (nicht gezeigten) Ständer und einen Läufer. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in 1 der Elektromotor 2 lediglich als ein Funktionsblock (mit Schraffur) gezeigt.
Der (nicht dargestellte) Läufer des Elektromotors 2 ist um eine Drehachse 4 drehbar, und an einer Welle 5 des Läufers, die mittels in der 1 nicht gezeigter Lagereinrichtungen drehbar gelagert ist, kann ein Lüfterrad 6 befestigt werden. In Abhängigkeit von der steuerbaren Drehrichtung und Drehzahl des Elektromotors 2 kann somit ein gewünschter Luftstrom 7 (erzwungene Konvektion) um das erste Gehäuse 3 der Lüftervorrichtung 1 erzeugt werden, mittels dessen beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder einer sonstigen Einrichtung eine Kühlwirkung bei einer zugehörigen Kühleinrichtung erzielt wird. Der Luftstrom 7, der an dem ersten Gehäuse 3 der Lüftervorrichtung vorbeiströmt, ist in 1 mittels Pfeilen angedeutet und ist ein äußerer Luftstrom. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist beispielsweise der Luftstrom 7 gemäß der Darstellung in 1 in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors 2 und der Ausgestaltung des Lüfterrads 6 nach oben gerichtet.
Innerhalb des ersten Gehäuses 3 der Lüftervorrichtung 1 befindet sich in der Darstellung von 1 oberhalb des Elektromotors 2 ein erster Raum 8, in welchem die Motorwicklungen enden, sodass die Wicklungen des Ständers und des Läufers in diesem ersten Raum ihre jeweiligen Wickelköpfe aufweisen. Der erste Raum 8 ist somit in Abhängigkeit von der Ausgestaltung und der Anordnung der Wickelköpfe teilweise frei. Die jeweiligen Wickelköpfe des Ständers und des Läufers des Elektromotors 2 können vor dem ersten Raum 8 enden oder mehr oder weniger in den ersten Raum 8 hinein ragen.
Über dem ersten Raum 8 ist ein zweiter Raum 9 vorgesehen, in welchem erforderliche Bürsten 10 des Elektromotors 2 angeordnet sind. Die Bürsten 10 des (als Kommutatormotor ausgebildeten) Elektromotors (zumindest zwei Bürsten) sind im Bereich eines auf der Welle 5 des Elektromotors 2 angeordneten Kollektors 2a (siehe 2 und 3) oder Kommutators vorgesehen. Die Bürsten 10 sind in entsprechenden Haltereinrichtungen derart angeordnet, dass sie mit einer vorbestimmten Kraft an dem Kollektor (Kommutator) des Elektromotors 2 anliegen.
In 1a ist eine Bürste 10 des Elektromotors 2 schematisch gezeigt, wobei in 2 zwei Bürsten 10 schematisch dargestellt sind, die beispielsweise in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind. Beide Bürsten 10 befinden sich im Wesentlichen in dem zweiten Raum 9. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anzahl und die Anordnung der Bürsten 10 gemäß 2 festgelegt. Vielmehr können zwei Bürsten 10 einander diametral gegenüber liegen, oder es können beispielsweise auch vier Bürsten 10 jeweils sternförmig einander diametral und mit jeweils gleichem Abstand zueinander gegenüber liegen.
Gemäß 1 umfasst die Lüftervorrichtung 1 einen Deckel 11 zum Abdecken des ersten Gehäuses 3 und damit des ersten und zweiten Raums 8 und 9, wobei der Deckel 11 bedarfsweise auch ein Drehlager (nicht gezeigt) der Welle 5 des Elektromotors 2 aufweisen kann. In diesem Fall stellt der Deckel 11 gleichzeitig ein Lagerschild des Elektromotors 2 dar. Des Weiteren kann der Deckel 11 unterschiedlich große und unterschiedlich ausgeformte Lüftungsöffnungen aufweisen, durch die ein Luftstrom in das Innere des ersten Gehäuses 3 strömen kann, wobei mit diesem Luftstrom der Ständer und der Läufer des Elektromotors 2 sowie die Bürsten 10 und der Kollektor 2a gekühlt werden können. Dieser Luftstrom, der einen inneren Luftstrom 12 in das Innere des ersten Gehäuses 3 darstellt, ist gemäß 1 durch einen Pfeil angedeutet.
Der innere Luftstrom 12 weist eine derartige Stärke auf, dass die Kühlung des Elektromotors 2 (Läufer und Ständer) sowie der Bürsten 10 und des Kollektors 2a gewährleistet ist. Insbesondere ist der durch den Pfeil angedeutete innere Luftstrom 12 meist entgegengesetzt gerichtet zu dem äußeren Luftstrom 7, der durch das angetriebene Lüfterrad 6 erzeugt wird, wobei sich an einigen Stellen innerhalb des ersten Gehäuses 3 und im Bereich des Ständers und des Läufers des Elektromotors 2 auch eine sehr geringe Luftströmung oder auch ein Luftstillstand ergeben können.
Innerhalb des ersten und zweiten Raums 8 und 9 und außerhalb der jeweiligen Wicklungen (Wicklungsköpfe) des Ständers und des Läufers des Elektromotors 2 und im Bereich der Bürsten 10 ist ein zweites Gehäuse 13 angeordnet, das kleiner ist als das erste Gehäuse 3 zur Aufnahme des Elektromotors 2. In dem zweiten Gehäuse 13 können vorzugsweise elektrische und elektronische Bauelemente (Halbleiterbauelemente, wie beispielsweise Leistungsbauteile) angeordnet sein. In 1 sind in dem zweiten Gehäuse 13 allgemeine elektrische Bauelemente 14, wie beispielsweise Widerstände und Kondensatoren, und elektronische Bauelemente 15, wie beispielsweise Dioden und Transistoren angedeutet. Innerhalb des zweiten Gehäuses 13 sind ebenfalls Leistungsbauteile wie beispielsweise Leistungshalbleiter 16 vorgesehen. Die elektrischen und elektronischen Bauelemente 14 und 15 und die vorzugsweise mehreren Leistungshalbleiter 16 sind auf einer Leiterplatte oder Platine 17 angeordnet und bilden zusammen eine Steuerungseinheit 18, die zur Steuerung des Elektromotors 2 dient. Die Steuerungseinheit 18 ist für eine Steuerung zumindest eines Elektromotors 2 ausgebildet.
Die Steuerungseinheit 18 ist individuell dem Elektromotor 2 zugeordnet und derart ausgebildet, dass ein Motor wie beispielsweise der Elektromotor 2 mit sämtlichen erforderlichen Betriebszuständen sicher gesteuert werden kann. Im Einzelnen kann die Steuerung des Elektromotors 2 die Steuerung der Drehzahl, des Drehmoments und der Drehrichtung des Elektromotors 2 umfassen.
Das zweite Gehäuse 13 ist derart in das erste Gehäuse 3 eingesetzt, dass das zweite Gehäuse 13 sich teilweise in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 befindet, sowie aus dem ersten Gehäuse 3 hinausragt und einen außerhalb des ersten Gehäuses 3 angeordneten äußeren Gehäuseteil 13a bildet. Der äußere Gehäuseteil 13a, der Teil des zweiten Gehäuses 13 ist, befindet sich somit in dem außerhalb des ersten Gehäuses 3 durch das Lüfterrad 6 gebildeten äußeren Luftstrom 7, sodass der Luftstrom 7 an dem äußeren Gehäuseteil 13a gezielt vorbeiströmt. Insbesondere erstreckt sich der äußere Gehäuseteil 13a von dem ersten Gehäuse 3 des Elektromotors 2 in radialer Richtung relativ zu der Drehachse 4 des Elektromotors 2 nach außen.
In dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 sind vorzugsweise elektronische Bauelemente 15 und insbesondere die Leistungsbauteile wie die Leistungshalbleiter 16 angeordnet, da diese während ihres Betriebs, d.h. während der Steuerung des Betriebs des Elektromotors 2 eine Verlustwärme abgeben. Bevorzugt sind somit die Leistungshalbleiter 16 in dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 angeordnet und sind somit einer bei dem Betrieb des Elektromotors entstehenden intensiven Kühlung mittels des äußeren Luftstroms 7, der durch das Lüfterrad 6 gebildet wird, ausgesetzt.
Der äußere Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 kann zum Zwecke einer verbesserten Kühlung in dem Bereich des Gehäuseteils 13a, an dem unmittelbar der äußere Luftstrom 7 vorbeiströmt, entsprechende Kühlrippen 19 undloder Luftkanäle aufweisen, sodass die Leistungshalbleiter 16 der Steuerungseinheit 18 mittels des Luftstroms 7 intensiv und zuverlässig gekühlt werden können. Die Leistungsbauteile können beispielsweise auf einem eigenen in dem äußeren Gehäuseteil 13a integrierten Kühlkörper angeordnet sein, wobei die Kühlrippen 19 (2) des Kühlkörpers nach außen zu dem äußeren Luftstrom 7 frei liegen. Die Kühlrippen 19 sind zumindest an Teilen der Oberfläche des äußeren Gehäuseteils 13a ausgebildet.
In dem äußeren Gehäuseteil 13a sind somit hauptsächlich die erforderlichen Leistungsbauteile (Leistungshalbleiter 16) mit einer bekannten größeren Verlustwärme angeordnet, während die elektrischen Bauelemente 14 und die elektronischen Bauelemente 15 mittels des schwächeren inneren Luftstroms 12 gekühlt werden können und daher in einem inneren Gehäuseteil 13b des zweiten Gehäuses 13 abgeordnet sind. Diese Bauelemente 14 und 15 sind daher in entsprechender Weise in dem inneren Gehäuseteil 13b auf der Leiterplatte 17 angeordnet, sodass eine Durchströmung mit Luft (Teil des inneren Luftstroms 12) und damit eine entsprechende Kühlung gewährleistet ist.
Das zweite Gehäuse 13 befindet sich daher mit dem innerhalb des ersten Gehäuses 3 angeordneten inneren Gehäuseteil 13b in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 etwa auf der Höhe der Bürsten 10 des Elektromotors 2 und somit in einem Raum des ersten Gehäuses 3, der sich neben und zwischen den Bürsten 10 des Elektromotors 2 befindet. Die Steuerungseinheit 18, und insbesondere die zu der Steuerungseinheit 18 gehörenden Bauelemente 14 bis 16 in dem zweiten Gehäuse 13 ragen mit dieser Anordnung nicht über die Höhe der Bürsten 10 (relativ zu der Drehachse 4 gemäß 1a) hinaus, sodass oberhalb der Bürsten 10 des Elektromotors 2 elektrische oder elektronische Bauelemente der Steuerungseinheit 18 nicht angeordnet sind.
Da insbesondere die Leistungsbauteile (Leistungshalbleiter 16, wie Leistungstransistoren und Dioden, oder Kondensatoren und Induktivitäten) außerhalb des ersten Gehäuses 3 des Elektromotors 2 im Gehäuseteil 13a und damit in einer intensiven Luftströmung (Luftstrom 7) angeordnet sind, wird die Kühlung dieser Bauelemente verbessert, während in dem inneren Gehäuseteil 13b, der sich innerhalb des ersten Gehäuses 3 befindet, weniger Bauelemente angeordnet werden. Dies bedeutet ebenfalls die Anordnung einer kleineren Leiterplatte, wie der Leiterplatte 17, sodass auch der innere Luftstrom 12 innerhalb des ersten Gehäuses 3 und des Elektromotors 2 verbessert werden kann und hierbei Strömungswiderstände vermindert werden. Die Kühlung kann auch in diesem Bereich durch die teilweise Anordnung des zweiten Gehäuses 13 innerhalb des ersten Gehäuses 3 und außerhalb desselben verbessert werden. Mit der Anordnung beispielsweise der Leistungsbauteile (wie der Leistungshalbleiter 16) außerhalb des ersten Gehäuses 3 in dem äußeren Gehäuseteil 13a können die restlichen Bauelemente der Steuerungseinheit 18 in dem innerhalb des ersten Gehäuses 3 befindlichen Teil des zweiten Gehäuse 13 angeordnet werden. Dies kann, wie es in 1a gezeigt ist, zu einer Seite oder auch zu beiden Seiten der jeweiligen Bürsten 10 des Elektromotors 2 vorgesehen sein.
Mit der Anordnung der Bauelemente der Steuerungseinheit 18 in dem zweiten Gehäuse 13 können die Abmessungen des Elektromotors 2 und damit auch des ersten Gehäuses 3 klein gehalten werden, wobei insbesondere in Richtung der Drehachse 4 (1a) Baulänge des Elektromotors 2 (des Gehäuses 3) eingespart werden kann. Die elektrischen und elektronischen Bauelemente 14 und 15 der Steuerungseinheit 18 in dem Teil des zweiten Gehäuses 13, dass sich innerhalb des ersten Gehäuses 3 befindet, können in Abhängigkeit von der Anordnung der jeweiligen Wicklungen des Elektromotors 2 den gesamten ersten und zweiten Raum 8 und 9 in dessen Höhe ausnutzen. Die Anordnung muss eine Kühlung durch den inneren Luftstrom 12 durch entsprechende Lüftungsöffnungen (beispielsweise Lüftungsschlitze) gewährleisten. Die Lüftungsöffnungen sind in diesem Fall in dem als Lagerschild des Elektromotors 2 ausführbaren Deckel 11 ausgebildet.
Die Leistungsbauteile, die bevorzugt in dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 und damit in dem von dem Lüfterrad erzeugten Luftstrom 7 angeordnet sind, sind Transistoren, beispielsweise MOSFET und entsprechend leistungsfähige Dioden, wobei auch Kondensatoren und/oder Induktivitäten (Magnetspulen) Leistungsbauteile sein können. Gemäß der Darstellung in den 1a und 1b sind die elektrischen und elektronischen Bauteile 14 und 15 sowie die Leistungshalbleiter 16 und weitere Leistungsbauteile auf der Leiterplatte 17 angeordnet, und weisen vorzugsweise in den 1a und 1b nach unten in den ersten und zweiten Raum 8 und 9, sodass der Zwischenraum in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 zwischen Bürsten 10 durch die Bauelemente der Steuerungseinheit 18 zumindest teilweise eingenommen werden kann. In diesem Raum um die Bauelemente der Steuerungseinheit 18 ist das zweite Gehäuse 13 mit seinem inneren Gehäuseteil 13b angeordnet, während der äußere Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 außerhalb des Motorgehäuses 3 und damit auch außerhalb des ersten und zweiten Raums 8 und 9 angeordnet ist.
Da die Leistungsbauteile wie die Leistungshalbleiter 16 in dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 und damit außerhalb des ersten Gehäuses 3 angeordnet sind, nehmen die Bauteile der Steuerungseinheit 18 in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 im Bereich der Bürsten 10 des Elektromotors 2 vorzugsweise durch diese Anordnung weniger als die Hälfte des Raums ein, der erforderlich wäre, falls die Leistungsbauteile der Steuerungseinheit 18 ebenfalls in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 angeordnet würden.
Das zweite Gehäuse 13 und insbesondere der innere Gehäuseteil 13b weisen entweder Lüftungsöffnungen (beispielsweise Lüftungsschlitze) auf, um den inneren Luftstrom 12 (Pfeil in 1a) zu ermöglichen, oder es ist das zweite Gehäuse 13 mit seinem inneren Gehäuseteil 13b derart angeordnet, dass in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 zwischen den Bürsten 10 des Elektromotors 2 entsprechende Räume (Kanäle) frei bleiben, die den inneren Luftstrom 12 innerhalb des Elektromotors 2 ermöglichen.
In der 1a ist eine Anordnung dargestellt, bei der das zweite Gehäuse 13 mit seinen beiden Teilen 13a und 13b in das erste Gehäuse 3 eingesetzt ist und wobei der Deckel 11, der als ein Lagerschild für den Elektromotor 2 ausgebildet sein kann, auf das Gehäuse 3 des Elektromotors 2 und somit auch auf das erste Gehäuse 13 aufgesetzt wird und somit die gesamte Anordnung abschließen und insbesondere auch das zweite Gehäuse 13 in seiner Position in dem ersten Gehäuse 3 festhalten kann.
In einer alternativen Ausgestaltung gemäß der Darstellung in 1b kann der (vorzugsweise als Lagerschild des Elektromotors 2 ausgebildete) Deckel 11 auch fest mit dem zweiten Gehäuse 13 verbunden sein, sodass das zweite Gehäuse 13 und der Deckel 11 als ein Stück auf das erste Gehäuse 3 des Elektromotors 2 aufgesetzt werden können und sich somit das zweite Gehäuse 13 in einer vorbestimmten Weise in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 zwischen den Bürsten 10 des Elektromotors 2 befindet. Dies kann zu einer Erleichterung der Montage bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung 1 führen. Zwischen dem Elektromotor 2 und Bauelementen der Steuerungseinheit 18 sind entsprechende Leitungsverbindungen, beispielsweise Steckverbindungen, vorgesehen. Auf diese Weise wird eine kompakte Ausführung des Deckels 11 (Lagerschild) in Verbindung mit dem zweiten Gehäuse 13 erreicht.
Die grundsätzliche Anordnung und Wirkungsweise der alternativen Ausführungsform gemäß 1b ist die gleiche wie diejenige der 1a. Insbesondere ragen auch hier mittels des äußeren Gehäuseteils 13a die einer stärkeren Kühlung bedürfenden Leistungsbauteile (beispielsweise die Leistungshalbleiter 16, Induktivitäten, Kondensatoren) aus dem ersten Gehäuse 3 des Elektromotors 2 heraus und befinden sich unmittelbar in dem von dem Lüfterrad 6 erzeugten äußeren Luftstrom 7.
Zur Ausbildung des inneren Luftstroms 12 weist auch der Deckel 11 vorzugsweise Lüftungsöffnungen auf, sodass sowohl die Bauelemente der Steuerungseinheit 18, die im inneren Gehäuseteil 13b angeordnet sind, als auch die Bürsten 10 und der Kollektor 2a sowie in der weiteren Durchströmung die Wicklungen des Läufers und des Ständers des Elektromotors 2 gekühlt werden können.
Die Leiterplatte 17 gemäß der Darstellung in den 1a und 1b ist vorzugsweise einstückig ausgeführt und erstreckt sich innerhalb des zweiten Gehäuses 13 von dem äußeren Gehäuseteil 13a zu dem inneren Gehäuseteil 13b. An vorbestimmten Stellen der Leiterplatte 17 sind die jeweiligen Bauelemente der Steuerungseinheit 18 angeordnet und elektrisch leitend befestigt. Die der stärkeren Kühlung bedürfenden Leistungsbauteile wie die Leistungshalbleiter 16 sind vorzugsweise in dem Bereich der Leiterplatte 17 angeordnet, der sich im Wesentlichen in dem äußeren Gehäuseteil 13a und damit außerhalb des ersten Gehäuses 3 befindet.
In der Anordnung gemäß den 1a und 1b sind die Bürsten 10 des Elektromotors 2 unabhängig von der Anordnung der Steuerungseinheit 18 in dem zweiten Gehäuse 13 angeordnet. Die Bürsten 10 sind nicht mit dem zweiten Gehäuse 13 verbunden, sodass eine einfache Montage und Trennung des zweiten Gehäuses 13 mit der Steuerungseinheit 18 gewährleistet ist. In Abhängigkeit von dem Bedarf und dem grundsätzlichen Aufbau des Elektromotors 2 können jedoch auch die Bürsten 10 mechanisch und elektrisch in die Steuerungseinheit 18 und damit auch in das zweite Gehäuse 13 integriert werden. In diesem Fall wird das zweite Gehäuse 13 derart in das erste Gehäuse 3 des Elektromotors 2 eingesetzt, dass sowohl die Bürsten 10 in entsprechender Weise an dem Kollektor 2a anliegen und die Anordnung der Leistungsbauteile außerhalb des Gehäuses 3 in der in den 1 und 2 dargestellten Weise gewährleistet ist.
Das zweite Gehäuse 13, in dem die Steuerungseinheit 18 mit ihren Bauelementen angeordnet ist, weist vorzugsweise eine Gehäuseform derart auf, dass der erste und zweite Raum 8 und 9 in dem ersten Gehäuse 3 zwischen den Bürsten 10 des Elektromotors 2 optimal ausgenutzt werden kann, wobei gleichzeitig eine Belüftung des Elektromotors 2 durch den inneren Luftstrom 12 gewährleistet ist.
2 zeigt eine Draufsicht der Anordnung gemäß 1a (in 1a von oben gesehen), wobei auf der Leiterplatte 17 beispielsweise drei Leistungsbauteile (im vorliegenden Fall zum Beispiel drei Leistungshalbleiter 16) gezeigt sind. Die vorliegende Erfindung ist auf die Anzahl und die konkrete Anordnung der Leistungsbauteile auf der Leiterplatte 17 nicht festgelegt, sodass auch eine größere oder kleinere Anzahl von Leistungsbauteilen auf der Leiterplatte 17 an verschiedenen Stellen angeordnet werden können. Es sind jedoch vorzugsweise die Leistungsbauteile (wie beispielsweise die Leistungshalbleiter 16) in dem Bereich der Leiterplatte 17 angeordnet, der sich in dem äußeren Gehäuseteil 13a befindet, sodass diese Leistungsbauteile dem Luftstrom des Lüfterrads 6 über entsprechende Kühlrippen 19 an dem äußeren Gehäuseteil 13a ausgesetzt sind.
In einem schraffiert dargestellten Bauelementebereich 20 der Leiterplatte 17 sind die weiteren Bauelemente wie elektrische und elektronische Bauelemente 14 und 15 der Steuerungseinheit 18 angeordnet. Der Bauelementebereich 20 liegt innerhalb des zweiten Gehäuses 13 und insbesondere innerhalb des inneren Gehäuseteils 13b, vorzugsweise zwischen den Bürsten 10 und auf deren Höhe.
In 2 sind beispielhaft zwei Bürsten 10 des Elektromotors 2 gezeigt, die zueinander in einem Winkel von etwa 90° angeordnet sind und an dem Kollektor (Kommutator) 2a des Elektromotors 2 in vorbestimmter Weise anliegen. Es kann jedoch auch eine größere Anzahl von Bürsten (Bürstenpaare) mit einer entsprechenden unterschiedlichen Anordnung vorgesehen sein.
Mittels eines Drehrichtungspfeils 21 ist in 2 angedeutet, dass der Elektromotor 2 mittels der Steuerungseinheit 18 in verschiedene Drehrichtungen angesteuert werden kann. In Abhängigkeit von der zu kühlenden Einrichtung, in welcher die Lüftervorrichtung 1 eingesetzt ist, kann eine vorbestimmte Drehrichtung des Elektromotors 2 und damit eine vorbestimmte Strömungsrichtung der Luftströmung bevorzugt werden.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lüftervorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung.
Während die Seitenansicht und teilweise Schnittdarstellung gemäß den 1a und 1b auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 3 gilt, sind gemäß 3 im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 mehr als zwei Bürsten 10 (beispielsweise zwei Bürstenpaare) 10 vorgesehen, wobei zueinander gehörige Bürsten jeweils diametral gegenüber liegen und einzelne Bürsten 10 zueinander einen Winkel von etwa 90° aufweisen.
Die Leiterplatte 17 befindet sich in dem zweiten Gehäuse 13 und liegt gemäß der Darstellung in 1a etwa auf der Höhe der Bürsten 10 und insbesondere in dem Zwischenraum zwischen den einzelnen Bürsten 10. Infolge der größeren Anzahl der Bürsten 10 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 3 weist die Leiterplatte 17a gegenüber der Leiterplatte 17 des ersten Ausführungsbeispiels eine Aussparung 22 auf, sodass sich zwischen der innerhalb der Aussparung 22 der Leiterplatte 17a liegenden Bürste 10 und der Leiterplatte 17a ein zusätzlicher Zwischenraum 23 ergibt. Mittels des Zwischenraums 23 und der weiteren Zwischenräume zwischen den Bürsten 10 und der Leiterplatte 17a gemäß 3 kann eine entsprechende Luftströmung zur Kühlung der Läufer- und Ständerwicklungen sowie der Bürsten 10 und des Kollektors 2a des Elektromotors 2 gebildet werden.
Schraffiert dargestellt ist in gleicher Weise wie in 2 in 3 ein entsprechender Bauelementbereich bestimmt, wobei der Bauelementebereich in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 zwei Teile (Bauelementebereiche 20a und 20b, in 3 schraffiert dargestellt) zu beiden Seiten der Aussparung 22 aufweist. Die Leistungsbauteile, wie die Leistungshalbleiter 16, die beispielsweise in Form dreier Bauelemente in 3 dargestellt sind, werden in der gleichartigen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel in einem Bereich der Leiterplatte 17a angeordnet, dass sie einerseits in dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 und somit in dem Luftstrom 7 des Lüfterrads 6 liegen. Vorzugsweise sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel Kühlrippen 19 an dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 vorgesehen.
Die weiteren elektrischen und elektronischen Bauteile der Steuerungseinheit 18 sind im inneren Gehäuseteil 13b auf der Leiterplatte 17a in den beispielsweise zwei Bauelementebereichen 20a und 20b angeordnet.
In der Darstellung in den 2 und 3, die eine Draufsicht auf die Lüftervorrichtung 1 (ohne Deckel 11) gemäß 1a von oben zeigen, ragt die Leiterplatte 17 (2) oder 17a (3) erheblich aus dem ersten Gehäuse 3 heraus, wobei die Darstellung zur besseren Veranschaulichung des Sachverhalts gewählt wurde. Tatsächlich ist die Leiterplatte 17 und 17a in der Weise ausgebildet, dass lediglich in dem äußeren Gehäuseteil 13a der Raum außerhalb des ersten Gehäuses 3 eingenommen werden muss, der erforderlich, die Leistungsbauelemente (wie beispielsweise die Leistungshalbleiter 16) aufzunehmen und über entsprechende Kühlkörper mit en Kühlrippen 19 sicher und ausreichend zu kühlen. Die vorliegende Erfindung ist auf die in den 1 bis 3 dargestellten Proportionen nicht festgelegt, da es sich lediglich um schematische Prinzipdarstellungen handelt.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird mittels der Anordnung der Leiterplatte 17a und der Bauelementebereiche 20a und 20b und dem Leiterplattenbereich außerhalb des ersten Gehäuses 3 die gleiche Wirkung des Einsparens von Bauraum erzielt, da die in den Bauelementebereichen 20a und 20b angeordneten Bauelemente der Steuerungseinheit 18 sowie die Leiterplatte 17a innerhalb des Raums zwischen den Bürsten, und damit in dem ersten und zweiten Raum 8 und 9 angeordnet sind. Die Leiterplatte 17a oder daran befestigte Bauelemente ragen nicht über die Leiterplatte 17a und damit auch über die Oberkante der Bürsten 10 (siehe 1a) hinaus. Vielmehr werden der erste und zweite Raum 8 und 9 zwischen den Bürsten zum Unterbringen der Leiterplatte und der zugehörigen Bauelemente der Steuerungseinheit 18 herangezogen und weitgehend ausgenutzt.
Die Anordnung der Leiterplatte 17 oder 17a mit den jeweils daran angeordneten Bauelementen der Steuerungseinheit 18 zur Steuerung des Elektromotors 2 führt zu einer kleineren Baugröße der Lüftervorrichtung 1 und insbesondere des Elektromotors 2 in dessen axialer Richtung, da der Raum zwischen den jeweiligen Bürsten 10 des Elektromotors 2 zum Unterbringen der Bauelemente der Steuerungseinheit 18 verwendet wird und keine Bauelemente oder Teile der Leiterplatte 17 oder 17a in axialer Richtung über die Oberkante der Bürsten 10 des Elektromotors 2 hinausragen siehe 1a und 1b). Oberhalb der Bürsten 10 ist somit lediglich der Deckel 11 angeordnet, der auch als Lagerschild ausgebildet sein kann und somit ein Lager für den Läufer des Elektromotors 2 bildet.
Mit der Anordnung eines Teils der Bauelemente in dem inneren Gehäuseteil 13b des zweiten Gehäuses 13 und der Leistungsbauteile (beispielsweise der Leistungshalbleiter 16) in dem äußeren Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses und der Anordnung des äußeren Gehäuseteils 13a außerhalb des ersten Gehäuses 3 des Elektromotors sind somit die Bauelemente der Steuerungseinheit 18 teilweise in das erste Gehäuse 3 des Elektromotors 2 integriert und liegen teilweise außerhalb des ersten Gehäuses 3, vorzugsweise in dem Luftstrom 7, der durch die Drehung des Lüfterrads 6 gebildet wird. Während die Bauelemente im inneren Gehäuseteil 13b durch den (üblicherweise schwächeren) inneren Luftstrom innerhalb des ersten Gehäuses 3 gekühlt werden, werden die Leistungsbauteile, die einer stärkeren Kühlung bedürfen, innerhalb des stärkeren Luftstroms 7 des Lüfterrads 6 angeordnet. Eine derartige Anordnung der Leistungsbauteile führt zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit, insbesondere bei kleinen Drehzahlen des Elektromotors 2 und des Lüfterrads 6 (geringere Lüfterleistung), da auch bei der damit verbundenen geringeren Luftströmung die Leistungsbauteile, die außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet sind, ausreichend gekühlt werden können.
Durch die Anordnung der Leistungsbauteile der Steuerungseinheit 18 außerhalb des ersten Gehäuses 3 (d. h. im äußeren Gehäuseteil 13a) wird somit eine wirksame Kühlung der entsprechenden Leistungsbauteile gewährleistet, während die mechanische Anordnung der Leistungsbauteile außerhalb des ersten Gehäuses 3 und der weiteren Bauteile der Steuerungseinheit 18 teilweise in dem ersten Gehäuse 3 (und damit auch in dem zweiten Gehäuse 13) eine raumsparende Unterbringung der Steuerungseinheit 18 vorliegt. Die axiale Baulänge des Elektromotors 2 kann somit vermindert werden, wobei gleichzeitig eine optimierte Kühlung für die Leistungsbauteile gewährleistet ist. Insbesondere muss für zusätzliche elektrische oder elektronische Bauteile kein weiterer Raum oberhalb der Bürsten 10 des Elektromotors 2 zur Verfügung gestellt werden.
Sind entsprechende Steckkontakte für die elektrischen Anschlüsse vorgesehen, kann die Herstellung der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung 1 in vereinfachter Form vorgenommen werden, da lediglich das zweite Gehäuse 13 in vorbestimmter Weise eingesetzt werden muss. Auch sind erhebliche Änderungen an Elektromotoren (beispielsweise des Elektromotors 2) nicht erforderlich, da lediglich eine vorbestimmte Aussparung (vorbestimmte Form, Größe und Lage) in dem ersten Gehäuse 3 des Elektromotors 2 im Bereich der Bürsten 10 zum Einsetzen des zweiten Gehäuses 13 erforderlich ist. Ist das zweite Gehäuse 13 montiert, kann der Deckel 11 aufgesetzt werden.
Alternativ kann mit einem Vorgang der Deckel 11 (Lagerschild), der fest mit dem zweiten Gehäuse 13 verbunden ist, als ein Stück auf das erste Gehäuse 3 des Elektromotors 2 aufgesetzt werden (1b).
Die kompakte Baugröße der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung 1 und insbesondere des Elektromotors 2 in axialer Richtung (Achse 4 gemäß 1a) kann somit aufrechterhalten werden. Durch geringe Änderung an dem Elektromotor 2 können handelsübliche Elektromotoren eingesetzt werden, so dass durch größere Stückzahlen Kostenvorteile erzielt werden können.
Während der äußere Gehäuseteil 13a des zweiten Gehäuses 13 zum Schutz der Leistungsbauteile und aus Gründen der Isolation vollständig geschlossen ist, ist der im ersten Gehäuse 3 liegende innere Gehäuseteil 13b entweder teilweise offenliegend oder ebenfalls vollständig geschlossen, wobei im letzten Fall eine Verschmutzung der weiteren Bauteile der Steuerungseinheit 18 insbesondere in der Nähe des Kollektors 2a vorgebeugt wird.
Die erfindungsgemäße Lüftervorrichtung 1 kann somit überall dort eingesetzt werden, wo infolge der geometrischen Verhältnisse (Platzverhältnisse) eine geringe axiale Baulänge des den Lüfter antreibenden Elektromotors 2 erforderlich ist. Mit der vorstehend im Einzelnen beschriebenen Anordnung der Bauelemente der Steuerungseinheit 18 kann die gesamte Baulänge der Lüftervorrichtung 1 so kurz wie möglich gestaltet werden.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Darstellung in 4 im Wesentlichen die Ansteuerung mehrerer Elektromotoren, wie beispielsweise des Elektromotors 2 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels betrifft.
Die Blockdarstellung gemäß 4 umfasst eine Leistungsversorgungseinrichtung 24, die beispielsweise in Form einer Batterie oder eines öffentlichen Stromnetzes vorgesehen sein kann und die eine Spannung abgibt, die geeignet ist zum Betreiben einer zentralen Steuerungseinrichtung 25 und einer Mehrzahl von „n“ („n“ ist eine natürliche Zahl) angeschlossen Elektromotoren M1, M2, ..., Mn-1 und Mn. Die Elektromotoren M1 bis Mn können vom gleichen Typ oder auch verschieden ausgeführt sein. Die entsprechenden Elektromotoren M1 bis Mn bilden das Antriebselement von Lüftervorrichtungen LV1, LV2, ..., LVn-1 und LVn. Zur Vereinfachung der Darstellung sind zugehörige Lüfterräder in 4 weggelassen.
In der vorstehend beschriebenen Weise in Verbindung mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel weist jede der Lüftervorrichtungen LV1 bis LVn einen Elektromotor, wie den Elektromotor 2, sowie eine Steuerungseinheit 18 auf, die der individuellen Steuerung des jeweils zugehörigen Elektromotors M1 bis Mn dient. Die Steuerungseinheit 18 ist in jedem der Elektromotoren M1 bis Mn in einem separaten Gehäuse, wie dem zweiten Gehäuse 13 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel angeordnet und in ein jeweiliges erstes Gehäuse 3 des Elektromotors 2 bzw. der Elektromotoren M1 bis Mn eingesetzt. Jede der individuell bei dem jeweiligen Elektromotor M1 bis Mn vorgesehenen Steuerungseinheiten 18 kann mit der zentralen Steuerungseinrichtung 25 verbunden sein.
In der Darstellung in 4 besteht jedoch keine direkte Verbindung zwischen der Steuereinheit 18 des zweiten Motors M2 der zweiten Lüftervorrichtung LV2 zu der zentralen Steuerungseinrichtung 25. Vielmehr besteht von der Steuerungseinheit 18 des zweiten Motors M2 eine Verbindung zur Steuerungseinheit 18 des ersten Motors M1. die Steuerungseinheit 18 des ersten Motors M1 der ersten Lüftervorrichtung LV1 weist eine Verbindung zur zentralen Steuerungseinrichtung 25 auf.
In diesem Fall ist die Steuerungseinheit 18 derart ausgebildet, dass sie nicht nur direkt den ersten Motor M1 der ersten Lüftervorrichtung LV1 steuert, bei dem die betreffende Steuerungseinheit 18 angeordnet ist, sondern die Steuerungseinheit 18 des ersten Elektromotors M1 ist in der Lage, auch Steuerbefehle über die zugehörige Verbindungsleitung zur Steuerungseinheit 18 des zweiten Motors M2 zu übertragen und somit den zweiten Motor M2 zu steuern. Es können hierbei die beiden den jeweiligen Motoren M1 und M2 zugeordneten Steuerungseinheiten unterschiedlich ausgeführt sein, wobei jedoch die Anordnung des zweiten Gehäuses 13, in dem die Steuerungseinheit 18 angeordnet ist und die teilweise Integration der Bauelemente der Steuerungseinheit 18 innerhalb des ersten Gehäuses 3, und die Anordnung der Leistungsbauteile der Steuerungseinheit 18 außerhalb des ersten Gehäuses 3 gemäß diesen Ausführungsbeispielen (1 bis 3) für jede der Steuerungseinheiten 18 in der Darstellung in 4 gilt.
Ungeachtet dessen, ob eine Steuerungseinheit 18 neben der Steuerung des jeweils dieser Steuerungseinheit 18 zugeordneten Elektromotors 2 auch noch in der Lage ist, zumindest einen weiteren Elektromotor 2 zu steuern, ist die mechanische Ausgestaltung der Steuerungseinheit 18 in der in den 1 bis 3 gezeigten Weise vorgesehen.
Die zentrale Steuerungseinrichtung 25 kann im vorliegenden Fall, bei dem beispielsweise eine Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeugmotors (Brennkraftmaschine) angenommen wird, eine zentrale Computeranlage des Kraftfahrzeugs sein, wobei auch jede andere Anordnung in Verbindung mit einer zentralen Computeranlage (Steuerrechner, Steuerungsvorrichtung) zur Anwendung der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung 1 geeignet ist.
Beispielsweise können in einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs zwei oder mehrere Lüftervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wobei durch die verminderte Baulänge der Lüftervorrichtung 1 in axialer Richtung des Elektromotors für jede Lüftervorrichtung nur ein geringer Platzbedarf erforderlich ist. Die mit der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung 1 verbundenen Vorteile sind auch bei der Anwendung mehrerer gleichartiger Lüftervorrichtungen gewährleistet.
Die Anordnung der Bauelemente der Steuerungseinheit 18 in einem getrennten Gehäuse wie dem zweiten Gehäuse 13 führte dazu, dass die gesamte Baugruppe der Steuerungseinheit schnell ausgetauscht und auch kostengünstig montiert werden kann, da lediglich das zweite Gehäuse 13 zu handhaben ist. Elektrische Verbindungen werden vorzugsweise mittels Leitungsverbindungen mit Steckanschluss gebildet. Dieser Vorteil tritt auch dann auf, wenn das zweite Gehäuse 13 mit dem Deckel 11 (Lagerschild des Elektromotors 2) einstückig ausgeführt ist (1b).
Die Leistungsverbindung zwischen der zentralen Steuerungseinrichtung 25 und den individuellen Steuerungseinheiten 18 für jeden der Motoren werden durch entsprechende Kabelverbindungen, insbesondere durch einen entsprechend gestalteten Kabelbaum gebildet.
Durch die Bereitstellung der zentralen Steuerungseinrichtung 25, mit der die Motoren einzeln oder Motorengruppen von anderen einzelnen Motoren oder Gruppen getrennt gesteuert werden können, ist es möglich, in Abhängigkeit von dem Kühlbedarf, beispielsweise bei einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs, die einzelnen Motoren oder auch Motorgruppen in Abhängigkeit von der tatsächlichen Betriebssituation hinsichtlich ihrer Lüfterleistung (Drehzahl des Elektromotors 2) zu steuern. Im Verlauf der Kühlmaßnahmen kann bei absinkender Temperatur des Kühlmittels im Kühler auch ein einzelner Motor in der Leistung erheblich reduziert werden, oder es können einzelne Motoren oder Motorgruppen abgeschaltet werden. Auf diese Weise ist eine verbesserte Anpassung an den jeweils tatsächlich bestehenden Kühlbedarf auf einfache Weise möglich.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beschrieben. Es ist jedoch für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann selbstverständlich, dass die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß den beschriebenen Figuren und die für die jeweiligen Bauteile und Komponenten verwendeten Bezugszeichen in den Figuren sowie die beispielhafte Dimensionierung und Positionierung der einzelnen Elemente der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend auszulegen sind. Vielmehr beruhen die beschriebenen Figuren auf prinzipiellen schematischen Darstellungen. Die Erfindung ist auf die angegebenen Formen und Proportionen nicht beschränkt.
Als zur Erfindung gehörig werden sämtliche Ausführungsformen und Varianten angesehen, die unter die beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims

Lüftervorrichtung, mit zumindest einem Elektromotor (2) zum Antreiben eines Lüfterrads (6), einer Steuerungseinheit (18) zur Steuerung des Elektromotors (2), einem ersten Gehäuse (3) zur Aufnahme des Elektromotors (2), und einem zweiten Gehäuse (13) zur Aufnahme der Steuerungseinheit, wobei der zumindest eine Elektromotor (2) ein Kommutatormotor mit Bürsten (10) ist, und das zweite Gehäuse (13) vollständig geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse (13) derart in das erste Gehäuse (3) eingesetzt ist, dass im eingesetzten Zustand das zweite Gehäuse teilweise aus dem ersten Gehäuse herausragt, und das zweite Gehäuse (13) einen äußeren Gehäuseteil (13a), der aus dem ersten Gehäuse (3) herausragt, und einen inneren Gehäuseteil (13b) aufweist, der sich im Inneren des ersten Gehäuses befindet, wobei das zweite Gehäuse (13) derart in das erste Gehäuse (3) eingesetzt ist, dass das zweite Gehäuse (13) in der axialen Längsrichtung des Elektromotors (2) nicht über die Bürsten hinausragt, wobei Leistungsbauelemente (16) der Steuerungseinheit (18) in dem äußeren Gehäuseteil (13a) und weitere Bauelemente (14, 15) der Steuerungseinheit in dem inneren Gehäuseteil (13b) angeordnet sind.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Elektromotor (2) ein Kommutatormotor mit Bürsten (10) ist, und wobei das zweite Gehäuse (13) derart in das erste Gehäuse (3) eingesetzt ist, dass ein Gehäuseteil (13b) des zweiten Gehäuses in einem Raum (9) zwischen den Bürsten angeordnet ist.
Lüftervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuerungseinheit (18) Leistungsbauteile (16) zur Ansteuerung des zumindest einen Elektromotors (2) aufweist, und die Leistungsbauteile in einem Gehäuseteil (13a) des zweiten Gehäuses (13) angeordnet sind, der aus dem ersten Gehäuse (3) herausragt.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein durch das Lüfterrad (6) erzeugter Luftstrom (7) an einem aus dem ersten Gehäuse (3) herausragenden Gehäuseteil (13a) des zweiten Gehäuses (13) vorbeiströmt.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (2) ein Kommutatormotor mit Bürsten (10) ist, und die Bauelemente (14, 15, 16) der Steuerungseinheit (18) auf einer Leiterplatte (17, 17a) angeordnet sind, und die Leiterplatte in einem Raum (9) zwischen den Bürsten (10) des Elektromotors angeordnet sind.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (2) ein Kommutatormotor mit Bürsten (10) ist, und die Bauelemente (14, 15, 16) der Steuerungseinheit (18) auf einer Leiterplatte (17a) angeordnet sind, die Leiterplatte in einem Raum (9) zu beiden Seiten einer der Bürsten des Elektromotors angeordnet ist, und die Leiterplatte eine Aussparung (22) aufweist, in die eine der Bürsten des Elektromotors hineinragt.
Lüftervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach dem Einsetzen des zweiten Gehäuses (13) in das erste Gehäuse (3) das erste Gehäuse durch einen Gehäusedeckel (11) abgeschlossen wird.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Gehäusedeckel (11) als Lagerschild des Elektromotors (2) ausgebildet ist, und das zweite Gehäuse (13) mit dem Gehäusedeckel fest verbunden ist.
Lüftervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerungseinheit (18) ausgebildet ist, mehr als einen Elektromotor (2) anzusteuern.
Lüftervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zweite Gehäuse (13) im Bereich des äußeren Gehäuseteils (13a) Kühlrippen aufweist.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Gehäusedeckel (11) als Lagerschild des Elektromotors (2) ausgebildet ist und Lüftungsöffnungen aufweist.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei die Leistungsbauteile (16) Transistoren und Dioden sind.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei die Leistungsbauteile Kondensatoren sind.
Lüftervorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, wobei die Leistungsbauteile Induktivitäten sind.