WO2006089835A1 - Electric motor drive - Google Patents

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WO2006089835A1
WO2006089835A1 PCT/EP2006/050687 EP2006050687W WO2006089835A1 WO 2006089835 A1 WO2006089835 A1 WO 2006089835A1 EP 2006050687 W EP2006050687 W EP 2006050687W WO 2006089835 A1 WO2006089835 A1 WO 2006089835A1
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WO
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electric motor
fan
driven
component
motor housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/050687
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German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Hessdörfer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2006089835A1 publication Critical patent/WO2006089835A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/086—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes

Definitions

  • the invention relates to an electromotive drive with a component to be driven, in particular a fan, and a fan unit, in particular as a radiator fan for a motor vehicle.
  • Electric motor drives are used for a variety of purposes, including for driving fan units in motor vehicles and in particular as a cooling fan in the engine compartment.
  • a conventional electric motor for a fan shows by way of example the document DE 199 45 016 Al. Due to the ever more compact design and the often relatively tight space conditions, especially in the engine compartment of motor vehicles, the requirements for the components to be installed in terms of their overall length are very high. There is therefore a need for particularly compact and axially short electric motor drives, in particular for use in fan units for motor vehicles.
  • An object of the present invention is to reduce the overall length of an electric motor drive and thus also an associated fan unit, without thereby increasing the manufacturing costs. This object is achieved by an electric motor drive according to claim 1 and a fan unit according to claim 7.
  • the component to be driven in particular a fan
  • a fan to be driven for the radiator fan in a motor vehicle replace the output side engine cover of the motor housing.
  • the overall length of the electromotive drive can be significantly shortened without having to make any changes to the motor itself. It has been shown that this can be achieved by about 25% shorter overall length can be achieved. In other words results in the same engine power a significant reduction in the required space.
  • the replaced by the component to be driven part of the motor housing is saved, so that reduce the material and thus manufacturing costs of the electric motor drive. Overall, there is also a requirement for continuous use in motor vehicles sufficient and compared to the known from the prior art solutions inexpensive drive.
  • the invention can be applied both to electric motors with permanently excited or wound inner rotor and wound or permanently excited outer stator as well as with permanently excited or wound outer rotor and wound or permanent rotor. excited inner stator are used. Furthermore, the invention can be used both in mechanical, with commutator and brushes, as well as in electronic, brushless, commutated electric motors.
  • Another basic idea of the invention in particular in the case of an electric motor with an inner rotor, is to connect the rotor via a carrier element to the component to be driven.
  • the rotor, the carrier element and the component to be driven form a movement unit.
  • the carrier element which is preferably designed in the manner of a carrier sleeve or a carrier tube, is rotatably mounted on an axis.
  • the required space can be further reduced.
  • stiffening ribs of the fan wheel of the fan unit can dip into recesses of a winding head of a winding of the rotor.
  • the axle is fixedly connected to the motor housing, or to a rear cover of the electric motor housing arranged on the side of the electric motor facing away from the fan or forms a structural or even one-piece unit with the same, so that a secure mounting of the Carrier element is guaranteed.
  • At least one bearing is preferably provided in the region of the component to be driven.
  • This bearing is preferably designed as a rolling bearing.
  • rollers or balls are arranged between the treads. During rotation, only a relatively low rolling friction occurs.
  • a radial load can be absorbed by a second bearing serving as a support bearing for the carrier element at the opposite end of the axle.
  • This second bearing is preferably designed as a sliding bearing.
  • the components of the bearing are designed and arranged so that sliding friction occurs during rotation.
  • a further part of the electric motor housing is formed by a frame of the fan unit, which usually serves as a carrier component for the electric motor.
  • the middle of the czar is ge arranged carrier platform for the electric motor designed as a back cover of the electric motor housing. This saves additional axial space as well as a separate rear lid and further shortens the fan unit.
  • the fan cowl and at least a part of the outer shell of the electric motor housing is formed by cup-shaped design of the support platform of the fan cowl. This replaces a possibly required additional housing part and thereby reduces the manufacturing costs of the fan unit.
  • Figure 2 is a perspective exploded view of the e- lektromotorischen drive of Figure 1 and
  • FIG. 3 shows a sectional view of a fan unit with a further embodiment of the electric motor with wound inner stator, permanently excited external rotor and electronic commutation.
  • the electromotive drive according to FIG. 1 and FIG. 2 comprises a wound inner rotor 2 arranged in a motor housing 1.
  • the fan 2 of a fan unit for example for a motor vehicle, is driven by the rotor 2.
  • the fan 3 consists essentially of a fan hub 4 and attached fan blades 5.
  • the rotating Fan blades 5 generate a pressure difference between the back 6 and the front 7 of the drive during operation of the fan unit.
  • a flowing in the flow direction 8 cooling air flow, for example, for a combustion engine of a motor vehicle (not shown), which is located on the back 6 of the drive generated.
  • another flow direction can also be set.
  • the fan hub 4 comprises pot-shaped or bell-shaped the motor housing 2 partially surrounding the motor housing 1.
  • the motor housing 1 comprises a rear lid 9 and is closed by this back. On the opposite side, however, the motor housing 1 has no housing cover.
  • the motor housing 1 Towards the fan hub 4, in other words, the motor housing 1 is open and is covered by the fan hub 4.
  • the selected design eliminates the required air gap between the rotor 2 and the housing cover in the prior art as well as the housing cover itself and required in the prior art air gap between the housing cover and the fan hub 4. This means that the fan 3, taking into account a very much smaller distance to the rotor 2 may be appropriate.
  • shaft 10 is provided, which is fixedly attached to the back cover 9.
  • the axis 10 is perpendicular to the back cover 9 in the direction of fan 3. It is firmly pressed with its one end in a reinforced holding portion 11 of the stamped bent part or as a casting executed back cover 9.
  • a support sleeve 14 is rotatably mounted on the axis 10.
  • a commutator 15 and an iron package 16 are attached on the support sleeve 14.
  • a winding 17 is introduced, which is connected to the commutator 15 in a known manner.
  • the commutator 15 has angled lugs 18, in which the wires 18 are suspended.
  • the support sleeve 14 is fastened at its end facing the fan wheel 3 with the fan hub 4 via a flange 13 by means of screw connections. However, it can also be connected to the fan hub 4 by pressing in, ie without additional fastening elements. Alternatively, the carrier sleeve 14 may also be injected into the fan hub 4. In this case, the fan wheel 3 is preferably a plastic part.
  • the carrier sleeve 14 is preferably made of a metallic material.
  • a brush system with a brush card 20 is attached on the back cover 9.
  • the brush system is fixed on a support platform 12 (cf., FIG. 2) which is connected to the rear cover 9.
  • the brushes 21 arranged on the brush card 20 have radial contact with the commutator 14.
  • the brush card 20 is provided with a connection plug 22 which is connected to the brush card 20 via a connecting cable 23 extending out of the motor housing 1.
  • Connection plug 22 or connection cable 23 can be passed through the motor housing 1 and / or the rear cover 9.
  • a directly on the brush card 20 arranged connector 24 is provided.
  • the motor housing 1 carries permanent magnets 27 or other flux-generating elements, which are preferably made in pairs.
  • the rotor 2 is connected to the axis 10 via a first bearing 29, which is designed as a ball bearing.
  • This bearing 29 serves as an axial / radial bearing and is located in the end region of the carrier sleeve 14, to which it is connected to the fan hub 4.
  • this terrad 3 assigning end of the support sleeve 14 has a radial expansion 30.
  • the bearing 29 is arranged on the inside of the widening 30 and is preferably pressed onto the carrier sleeve 14.
  • This bearing 31 is arranged in the region of the fan wheel 3 opposite end of the axis 10 near the holding portion 11 and moves with the rotor 2 with.
  • the bearing 31 is a sintered plain bearing in the form of a ball bearing with a fixed ball socket 32.
  • the ball socket 32 is axially and radially fixed in the support sleeve 14 by means of clamping elements 33. It is possible to use only a single bearing arranged in the area of the fan wheel 3 instead of two bearings. At the location of the now provided there ball bearing then a roller bearing or other large bearing would be used.
  • axle 10 and carrier sleeve 14 can be shortened even further, so that parts of the fan wheel 3 protrude into the rotor 2 or dip into the winding 17. This is possible because there is no relative movement of these parts to each other. Thus, the construction length can be further reduced.
  • the embodiment of a fan unit shown in Figure 3 has a frame 25 with spokes 26 and a support platform 36 for the electric motor drive. Furthermore, this fan unit has a fan wheel 3 with a fan hub 4 and fan blades 5.
  • the electric motor driving the fan wheel 3 is a brushless, electronically commutated DC motor with a wound inner stator and a permanently excited outer rotor.
  • the support platform 36 of the frame 25 forms, in one piece with the frame, the rear cover 9 and the axis 10 of the electric box. motors. Immediately on the electric motor facing 0- ber Design the support platform 36 and the lid 9 is a control and Kommut istselektronik 34 of the electric motor arranged.
  • the iron package 16 with the winding 17 of the inner stator is rotatably mounted on the axis 10. About a ball bearing 29, the fan 3 is rotatably mounted in the center of its fan hub 4 on the axis 10.
  • the hub 4 also forms the output-side cover and the outer jacket of the electric motor housing.
  • the outer rotor of the electric motor is formed by a return ring 28 and arranged in this permanent magnet shells 27.
  • the outer rotor is rotatably arranged on the inside of the outer shell formed by the fan hub 4 of the electric motor housing and drives the fan 3 at.

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Abstract

The invention relates to an electric motor drive and to a fan unit provided with said electric motor drive which comprises an electric motor, a driven part (3) and a frame. The aim of said invention is to reduce the construction length of the electric motor drive, wherein the driven part (3) and/or frame are used in the form of the components of the electric motor hausing (1). In such a way, a fan driven wheel can, for example replace the motor housing lid on the output side and the frame can replace the motor housing lid which is opposite to the fan wheel, thereby making it possible to substantially reduce a required assembly space, the electric motor drive material and production costs and to preserve the output thereof.

Description

Beschreibungdescription
Elektromotorischer AntriebElectromotive drive
Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Antrieb mit einem anzutreibenden Bauteil, insbesondere ein Lüfterrad, und eine Lüftereinheit, insbesondere als Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug .The invention relates to an electromotive drive with a component to be driven, in particular a fan, and a fan unit, in particular as a radiator fan for a motor vehicle.
Elektromotorische Antriebe werden für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt, so auch zum Antrieb von Lüftereinheiten in Kraftfahrzeugen und insbesondere als Kühlerlüfter im Motorraum. Einen herkömmlichen Elektromotor für einen Ventilator zeigt beispielhaft die Druckschrift DE 199 45 016 Al. Auf- grund der immer kompakter werdenden Bauweise und den häufig verhältnismäßig engen Bauraumverhältnisse insbesondere im Motorraum von Kraftfahrzeugen sind die Anforderungen an die einzubauenden Komponenten bezüglich ihrer Baulänge sehr hoch. Es besteht daher auch ein Bedarf nach besonders kompakten und axial kurzen elektromotorischen Antrieben, insbesondere zum Einsatz in Lüftereinheiten für Kraftfahrzeuge.Electric motor drives are used for a variety of purposes, including for driving fan units in motor vehicles and in particular as a cooling fan in the engine compartment. A conventional electric motor for a fan shows by way of example the document DE 199 45 016 Al. Due to the ever more compact design and the often relatively tight space conditions, especially in the engine compartment of motor vehicles, the requirements for the components to be installed in terms of their overall length are very high. There is therefore a need for particularly compact and axially short electric motor drives, in particular for use in fan units for motor vehicles.
Es ist bereits bekannt, die Baulänge eines elektromotorischen Antriebs und somit auch insgesamt die Baulänge einer Lüfter- einheit durch den Einsatz von hochwertigen Materialien zu verkürzen, beispielsweise in den Bereichen Magnete, Eisenpaketmaterial und Gehäusematerial. Durch den Einsatz hochwertiger Materialien und dadurch gegebenenfalls erforderliche weitere Bauteile, wie zum Beispiel Rückflussringe, verteuert sich jedoch die Herstellung des elektromotorischen Antriebs.It is already known to shorten the overall length of an electromotive drive and thus also the overall length of a fan unit through the use of high-quality materials, for example in the areas of magnets, iron packet material and housing material. However, the use of high-quality materials and thus possibly required further components, such as reflux rings, makes the manufacture of the electromotive drive more expensive.
Darüber hinaus ist es aus den Druckschriften DE 87 11 050 Ul, DE 28 34 651 Al, DE 21 24 819 C3 und US 3,644,066 bekannt, die Baulänge von Elektromotoren dadurch zu verringern, dass ein anzutreibendes Bauteil direkt mit einem Rotor verbunden wird. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Baulänge eines elektromotorischen Antriebs und einer somit auch einer zugehörigen Lüftereinheit zu verringern, ohne die Herstellkosten dadurch zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch einen e- lektromotorischen Antrieb nach Anspruch 1 und eine Lüftereinheit nach Anspruch 7 gelöst.Moreover, it is known from the documents DE 87 11 050 Ul, DE 28 34 651 Al, DE 21 24 819 C3 and US 3,644,066 known to reduce the length of electric motors in that a component to be driven is directly connected to a rotor. An object of the present invention is to reduce the overall length of an electric motor drive and thus also an associated fan unit, without thereby increasing the manufacturing costs. This object is achieved by an electric motor drive according to claim 1 and a fan unit according to claim 7.
Entsprechend einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist es hierzu vorgesehen, das anzutreibende Bauteil, insbe- sondere ein Lüfterrad, als Teil des Motorgehäuses zu nutzen. So kann beispielsweise ein anzutreibendes Lüfterrad für den Kühlerlüfter in einem Kraftfahrzeug den abtriebsseitigen Motordeckel des Motorgehäuses ersetzen. Hierdurch lässt sich die Baulänge des elektromotorischen Antriebs wesentlich ver- kürzen, ohne dass Änderungen am Motor selbst vorgenommen werden müssen. Es hat sich gezeigt, dass dabei eine um ca. 25% verkürzte Baulänge erzielt werden kann. Mit anderen Worten ergibt sich bei gleicher Motorleistung eine deutliche Reduzierung des erforderlichen Bauraums. Zudem wird der durch das anzutreibende Bauteil ersetzte Teil des Motorgehäuses eingespart, so dass sich auch die Material- und damit Herstellungskosten des elektromotorischen Antriebs verringern. Insgesamt ergibt sich ein auch den Anforderungen im Dauereinsatz in Kraftfahrzeugen genügender und im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen preiswerter Antrieb.According to a basic idea of the present invention, it is provided for this purpose to use the component to be driven, in particular a fan, as part of the motor housing. For example, a fan to be driven for the radiator fan in a motor vehicle replace the output side engine cover of the motor housing. As a result, the overall length of the electromotive drive can be significantly shortened without having to make any changes to the motor itself. It has been shown that this can be achieved by about 25% shorter overall length can be achieved. In other words results in the same engine power a significant reduction in the required space. In addition, the replaced by the component to be driven part of the motor housing is saved, so that reduce the material and thus manufacturing costs of the electric motor drive. Overall, there is also a requirement for continuous use in motor vehicles sufficient and compared to the known from the prior art solutions inexpensive drive.
Sämtliche Vorteile lassen sich unter Verwendung konstruktiv einfacher Lösungen erzielen. Der teure Einsatz von hochwertigeren Materialien ist nicht erforderlich.All advantages can be achieved using structurally simple solutions. The expensive use of higher quality materials is not required.
Dabei spielt der prinzipielle Aufbau des elektromotorischen Antriebs keine Rolle für die Anwendung des Erfindungsgedankens .In this case, the basic structure of the electromotive drive plays no role in the application of the inventive concept.
Die Erfindung kann sowohl bei Elektromotoren mit permanenter- regtem oder gewickeltem Innenrotor und gewickeltem bzw. permanenterregtem Außenstator als auch mit permanenterregtem o- der gewickeltem Außenrotor und gewickeltem bzw. permanenter- regtem Innenstator zur Anwendung kommen. Weiterhin ist die Erfindung sowohl bei mechanisch, mit Kommutator und Bürsten, als auch bei elektronisch, bürstenlos, kommutierten Elektromotoren einsetzbar.The invention can be applied both to electric motors with permanently excited or wound inner rotor and wound or permanently excited outer stator as well as with permanently excited or wound outer rotor and wound or permanent rotor. excited inner stator are used. Furthermore, the invention can be used both in mechanical, with commutator and brushes, as well as in electronic, brushless, commutated electric motors.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung, insbesondere bei einem Elektromotor mit Innenrotor, besteht darin, den Rotor ü- ber ein Trägerelement mit dem anzutreibenden Bauteil zu verbinden. Mit anderen Worten bilden der Rotor, das Trägerele- ment und das anzutreibende Bauteil eine Bewegungseinheit. Durch diese integrierte Bauart wird das enge Zusammenspiel von anzutreibendem Bauteil und Motor besonders wirkungsvoll verwirklicht .Another basic idea of the invention, in particular in the case of an electric motor with an inner rotor, is to connect the rotor via a carrier element to the component to be driven. In other words, the rotor, the carrier element and the component to be driven form a movement unit. This integrated design, the close interaction of driven component and motor is realized particularly effective.
Zusätzliche konstruktiven Vorteile, u. a. eine besonders kompakte und integrierte Bauform eines Elektromotors mit gewickeltem Innenläufer und Bürstenkommutierung, ergeben sich daraus, dass das Trägerelement und das anzutreibende Bauteil eine bauliche Einheit bilden.Additional design advantages, u. a. a particularly compact and integrated design of an electric motor with wound inner rotor and brush commutation, resulting from the fact that the support member and the component to be driven form a structural unit.
Eine besonders kostengünstige mechanische Konstruktion für die erfindungsgemäße Lösung wird nach einem weiteren Grundgedanken der Erfindung dadurch bereitgestellt, dass das vorzugsweise nach Art einer Trägerhülse oder eines Trägerrohres ausgebildete Trägerelement auf einer Achse drehbar gelagert ist .A particularly cost-effective mechanical construction for the solution according to the invention is provided according to a further basic idea of the invention in that the carrier element, which is preferably designed in the manner of a carrier sleeve or a carrier tube, is rotatably mounted on an axis.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Wenn das anzutreibende Bauteil zumindest teilweise in Vertiefungen des Rotors hineinragt, kann der erforderliche Bauraum weiter verringert werden. Insbesondere ist dies möglich, da keine Relativbewegung zwischen dem anzutreibenden Bauteil und dem Rotor stattfindet. So können beispielsweise Versteifungsrippen des Lüfterrades der Lüftereinheit in Vertiefungen eines Wickelkopfes einer Wicklung des Rotors eintauchen. Zusätzliche konstruktiven Vorteile, u. a. eine besonders kom- pakte und integrierte Bauform eines Elektromotors mit gewickeltem Innenläufer und Bürstenkommutierung, ergeben sich gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung aus der Anordnung des Kommutators auf dem Trägerelement.If the component to be driven at least partially protrudes into recesses of the rotor, the required space can be further reduced. In particular, this is possible because there is no relative movement between the component to be driven and the rotor. Thus, for example, stiffening ribs of the fan wheel of the fan unit can dip into recesses of a winding head of a winding of the rotor. Additional structural advantages, including a particularly compact and integrated design of an electric motor with wound internal rotor and brush commutation, result according to further embodiments of the invention from the arrangement of the commutator on the support element.
Die Achse ist entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit dem Motorgehäuse, oder mit einem, auf der dem Lüfterrad abgewandten Seite des Elektromotors angeordneten, rückseitigen Deckel des Elektromotorgehäuses fest verbunden oder bildet eine bauliche oder gar einstückige Einheit mit diesem, so dass eine sichere Lagerung des Trägerelements gewährleistet ist.According to a further embodiment of the invention, the axle is fixedly connected to the motor housing, or to a rear cover of the electric motor housing arranged on the side of the electric motor facing away from the fan or forms a structural or even one-piece unit with the same, so that a secure mounting of the Carrier element is guaranteed.
Zur Lagerung des Trägerelements auf der Achse ist vorzugsweise zumindest ein Lager im Bereich des anzutreibenden Bauteils vorgesehen. Dieses Lager ist vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt. Mit anderen Worten sind Rollen oder Kugeln zwischen den Laufflächen angeordnet. Bei der Drehung tritt lediglich eine verhältnismäßig geringe Wälzreibung auf.For supporting the carrier element on the axle, at least one bearing is preferably provided in the region of the component to be driven. This bearing is preferably designed as a rolling bearing. In other words, rollers or balls are arranged between the treads. During rotation, only a relatively low rolling friction occurs.
Insbesondere bei Ausführung des Elektromotors mit gewickeltem Innenläufer und Bürstenkommutierung kann durch ein zweites, als Stützlager dienendes Lager für das Trägerelement am gegenüberliegenden Ende der Achse eine Radiallast aufgenommen werden. Dieses zweite Lager ist vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt. Mit anderen Worten sind die Bauteile des Lagers so gestaltet und angeordnet, dass bei der Drehung gleitende Reibung auftritt.In particular when the electric motor with wound inner rotor and brush commutation is executed, a radial load can be absorbed by a second bearing serving as a support bearing for the carrier element at the opposite end of the axle. This second bearing is preferably designed as a sliding bearing. In other words, the components of the bearing are designed and arranged so that sliding friction occurs during rotation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird ein weiterer Teil des Elektromotorgehäuses von einer Zarge der Lüftereinheit gebildet, die üblicherweise als Trägerbauteil für den Elektromotor dient. Beispielsweise ist die mittig in der Zar- ge angeordnete Trägerplattform für den Elektromotor als rückseitiger Deckel des Elektromotorgehäuses ausgebildet. Dadurch wird zusätzlich axialer Bauraum und auch ein separater rückseitiger Deckel eingespart und die Lüftereinheit weiter ver- kürzt.In a further advantageous embodiment, a further part of the electric motor housing is formed by a frame of the fan unit, which usually serves as a carrier component for the electric motor. For example, the middle of the czar is ge arranged carrier platform for the electric motor designed as a back cover of the electric motor housing. This saves additional axial space as well as a separate rear lid and further shortens the fan unit.
Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Lüfterzarge ist auch zumindest ein Teil des Außenmantels des Elektromotorgehäuses durch topfförmige Ausgestaltung der Trägerplattform der Lüfterzarge gebildet. Dies ersetzt ein ggf. erforderliches zusätzliches Gehäuseteil und reduziert dadurch die Herstellkosten der Lüftereinheit.In a further advantageous embodiment of the fan cowl and at least a part of the outer shell of the electric motor housing is formed by cup-shaped design of the support platform of the fan cowl. This replaces a possibly required additional housing part and thereby reduces the manufacturing costs of the fan unit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:The invention will be described below with reference to embodiments with reference to the drawings. Hereby show:
Figur 1 einen Schnitt durch einen elektromotorischen Antrieb mit gewickeltem Innenrotor und Bürstenkommu- tierung,1 shows a section through an electric motor drive with wound inner rotor and brush commutation,
Figur 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des e- lektromotorischen Antriebs aus Figur 1 undFigure 2 is a perspective exploded view of the e- lektromotorischen drive of Figure 1 and
Figur 3 eine Schnittdarstellung einer Lüftereinheit mit einer weiteren Ausführung des Elektromotors mit gewi- ckeltem Innenstator, permanenterregtem Außenläufer und elektronischer Kommutierung.FIG. 3 shows a sectional view of a fan unit with a further embodiment of the electric motor with wound inner stator, permanently excited external rotor and electronic commutation.
Funktions- und Benennungsgleiche Teile sind durchgehend in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Function and naming equal parts are marked throughout in all figures with the same reference numerals.
Der elektromotorische Antrieb gemäß Figur 1 und Figur 2 um- fasst einen in einem Motorgehäuse 1 angeordneten gewickelten Innenrotor 2. Von dem Rotor 2 wird das Lüfterrad 3 einer Lüftereinheit, zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug, angetrieben.The electromotive drive according to FIG. 1 and FIG. 2 comprises a wound inner rotor 2 arranged in a motor housing 1. The fan 2 of a fan unit, for example for a motor vehicle, is driven by the rotor 2.
Das Lüfterrad 3 besteht im Wesentlichen aus einer Lüfternabe 4 und daran angebrachten Lüfterblättern 5. Die rotierenden Lüfterblätter 5 erzeugen bei Betrieb der Lüftereinheit einen Druckunterschied zwischen der Rückseite 6 und der Vorderseite 7 des Antriebs. Hierdurch wird ein in Flussrichtung 8 strömender Kühlluftfluss, zum Beispiel für einen Verbrennungsmo- tor eines Kraftfahrzeuges (nicht abgebildet) , welcher sich auf der Rückseite 6 des Antriebs befindet, erzeugt. Je nach Ausstellung der Lüfterblätter 5 kann auch eine andere Flussrichtung eingestellt sein.The fan 3 consists essentially of a fan hub 4 and attached fan blades 5. The rotating Fan blades 5 generate a pressure difference between the back 6 and the front 7 of the drive during operation of the fan unit. As a result, a flowing in the flow direction 8 cooling air flow, for example, for a combustion engine of a motor vehicle (not shown), which is located on the back 6 of the drive generated. Depending on the exhibition of the fan blades 5, another flow direction can also be set.
Die Lüfternabe 4 umfasst topf- oder glockenartig das den Rotor 2 teilweise umgebende Motorgehäuse 1. Das Motorgehäuse 1 umfasst einen rückseitigen Deckel 9 und ist durch diesen nach hinten verschlossen. Auf der gegenüberliegenden Seite weist das Motorgehäuse 1 jedoch keinen Gehäusedeckel auf. Zu der Lüfternabe 4 hin ist das Motorgehäuse 1 mit anderen Worten offen und wird durch die Lüfternabe 4 abgedeckt. Durch die gewählte Bauform entfällt der zwischen Rotor 2 und Gehäusedeckel beim Stand der Technik erforderliche Luftspalt ebenso wie der Gehäusedeckel selbst und der beim Stand der Technik erforderliche Luftspalt zwischen dem Gehäusedeckel und der Lüfternabe 4. Das bedeutet, dass das Lüfterrad 3 unter Berücksichtigung eines sehr viel geringeren Abstandes zum Rotor 2 angebracht sein kann.The fan hub 4 comprises pot-shaped or bell-shaped the motor housing 2 partially surrounding the motor housing 1. The motor housing 1 comprises a rear lid 9 and is closed by this back. On the opposite side, however, the motor housing 1 has no housing cover. Towards the fan hub 4, in other words, the motor housing 1 is open and is covered by the fan hub 4. The selected design eliminates the required air gap between the rotor 2 and the housing cover in the prior art as well as the housing cover itself and required in the prior art air gap between the housing cover and the fan hub 4. This means that the fan 3, taking into account a very much smaller distance to the rotor 2 may be appropriate.
Anstelle der üblicherweise mit dem Lüfterrad 3 verbundenen Welle ist eine Achse 10 vorgesehen, die am rückseitigen Deckel 9 fest angebracht ist. Die Achse 10 verläuft senkrecht zum rückseitigen Deckel 9 in Richtung Lüfterrad 3. Sie ist mit ihrem einen Ende in einen verstärkten Haltebereich 11 des als Stanzbiegeteil oder als Gussteil ausgeführten rückseitigen Deckels 9 fest eingepresst.Instead of the shaft usually connected to the fan 3 shaft 10 is provided, which is fixedly attached to the back cover 9. The axis 10 is perpendicular to the back cover 9 in the direction of fan 3. It is firmly pressed with its one end in a reinforced holding portion 11 of the stamped bent part or as a casting executed back cover 9.
Auf der Achse 10 ist eine Trägerhülse 14 drehbar gelagert. Auf der Trägerhülse 14 sind ein Kommutator 15 und ein Eisen- paket 16 befestigt. In dieses Eisenpaket 16 ist eine Wicklung 17 eingebracht, die mit dem Kommutator 15 auf bekannte Art und Weise verbunden ist. Hierzu werden die Drähte 18 in die Nuten des Eisenpaketes 16 gewickelt und dann über Haken in den Kommutator 15 eingehängt. Zu diesem Zweck weist der Kommutator 15 abgewinkelte Laschen 18 auf, in welche die Drähte 18 eingehängt werden.On the axis 10, a support sleeve 14 is rotatably mounted. On the support sleeve 14, a commutator 15 and an iron package 16 are attached. In this iron package 16, a winding 17 is introduced, which is connected to the commutator 15 in a known manner. For this purpose, the wires 18 in the Wrapped grooves of the iron package 16 and then hung over hooks in the commutator 15. For this purpose, the commutator 15 has angled lugs 18, in which the wires 18 are suspended.
Die Trägerhülse 14 ist an ihrem dem Lüfterrad 3 zuweisende Ende mit der Lüfternabe 4 über einen Flansch 13 mit Hilfe von Schraubverbindungen befestigt. Sie kann jedoch mit der Lüfternabe 4 auch durch Einpressen, also ohne zusätzliche Befes- tigungselemente verbunden werden. Alternativ kann die Trägerhülse 14 auch in die Lüfternabe 4 eingespritzt sein. Dabei handelt es sich bei dem Lüfterrad 3 vorzugsweise um ein Kunststoffteil . Die Trägerhülse 14 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.The support sleeve 14 is fastened at its end facing the fan wheel 3 with the fan hub 4 via a flange 13 by means of screw connections. However, it can also be connected to the fan hub 4 by pressing in, ie without additional fastening elements. Alternatively, the carrier sleeve 14 may also be injected into the fan hub 4. In this case, the fan wheel 3 is preferably a plastic part. The carrier sleeve 14 is preferably made of a metallic material.
An dem rückseitigen Deckel 9 ist ein Bürstensystem mit einer Bürstenkarte 20 befestigt. Das Bürstensystem ist dabei auf einer Trägerplattform 12 (vgl. FIG 2) fixiert, die mit dem rückseitigen Deckel 9 verbunden ist. Die an der Bürstenkarte 20 angeordneten Bürsten 21 haben radialen Kontakt zum Kommutator 14. In der in FIG 2 gezeigten Ausführungsform ist die Bürstenkarte 20 mit einem Anschlussstecker 22 versehen, der mit der Bürstenkarte 20 über ein aus dem Motorgehäuse 1 hinaus verlaufendes Anschlusskabel 23 angeschlossen werden. An- schlussstecker 22 beziehungsweise Anschlusskabel 23 können dabei durch das Motorgehäuse 1 und/oder den rückseitigen Deckel 9 hindurchgeführt werden. In der in FIG 1 dargestellten Ausführungsform ist ein direkt an der Bürstenkarte 20 angeordneter Anschlussstecker 24 vorgesehen.On the back cover 9, a brush system with a brush card 20 is attached. The brush system is fixed on a support platform 12 (cf., FIG. 2) which is connected to the rear cover 9. The brushes 21 arranged on the brush card 20 have radial contact with the commutator 14. In the embodiment shown in FIG. 2, the brush card 20 is provided with a connection plug 22 which is connected to the brush card 20 via a connecting cable 23 extending out of the motor housing 1. Connection plug 22 or connection cable 23 can be passed through the motor housing 1 and / or the rear cover 9. In the embodiment shown in FIG 1, a directly on the brush card 20 arranged connector 24 is provided.
Das Motorgehäuse 1 trägt Permanentmagnete 27 oder andere flusserzeugende Elemente, die vorzugsweise paarig ausgeführt sind. Der Rotor 2 ist über ein erstes Lager 29, das als Kugellager ausgeführt ist, mit der Achse 10 verbunden. Dieses Lager 29 dient als Axial-/Radiallager und befindet sich in dem Endbereich der Trägerhülse 14, an dem diese mit der Lüfternabe 4 verbunden ist. Zu diesem Zweck weist das dem Lüf- terrad 3 zuweisende Ende der Trägerhülse 14 eine radial Aufweitung 30 auf. Das Lager 29 ist an der Innenseite der Aufweitung 30 angeordnet und vorzugsweise auf die Trägerhülse 14 aufgepresst .The motor housing 1 carries permanent magnets 27 or other flux-generating elements, which are preferably made in pairs. The rotor 2 is connected to the axis 10 via a first bearing 29, which is designed as a ball bearing. This bearing 29 serves as an axial / radial bearing and is located in the end region of the carrier sleeve 14, to which it is connected to the fan hub 4. For this purpose, this terrad 3 assigning end of the support sleeve 14 has a radial expansion 30. The bearing 29 is arranged on the inside of the widening 30 and is preferably pressed onto the carrier sleeve 14.
Durch ein weiteres, als Stützlager ausgebildetes Lager 31 kann eine Radiallast aufgenommen werden. Dieses Lager 31 ist im Bereich des dem Lüfterrad 3 gegenüberliegenden Endes der Achse 10 nahe des Haltebereichs 11 angeordnet und bewegt sich mit dem Rotor 2 mit. Bei dem Lager 31 handelt es sich um ein Sinter-Gleitlager in Form eines Kalottenlagers mit fester Kugelpfanne 32. Die Kugelpfanne 32 wird mit Hilfe von Klemmelementen 33 axial und radial in der Trägerhülse 14 fixiert. Es ist möglich, anstelle von zwei Lagern lediglich ein einziges im Bereich des Lüfterrades 3 angeordnetes Lager einzusetzen. An der Stelle des jetzt dort vorgesehenen Kugellagers würde dann ein Walzenlager oder ein anderes großflächiges Lager verwendet werden.By another, designed as a support bearing bearing 31, a radial load can be absorbed. This bearing 31 is arranged in the region of the fan wheel 3 opposite end of the axis 10 near the holding portion 11 and moves with the rotor 2 with. The bearing 31 is a sintered plain bearing in the form of a ball bearing with a fixed ball socket 32. The ball socket 32 is axially and radially fixed in the support sleeve 14 by means of clamping elements 33. It is possible to use only a single bearing arranged in the area of the fan wheel 3 instead of two bearings. At the location of the now provided there ball bearing then a roller bearing or other large bearing would be used.
In einer hier nicht abgebildeten Ausführungsform können Achse 10 und Trägerhülse 14 noch weiter verkürzt sein, so dass Teile des Lüfterrads 3 in den Rotor 2 hineinragen bzw. in die Wicklung 17 eintauchen. Dies ist möglich, da keine Relativbewegung dieser Teile zueinander besteht. Somit kann die Bau- länge nochmals reduziert werden.In an embodiment not shown here, axle 10 and carrier sleeve 14 can be shortened even further, so that parts of the fan wheel 3 protrude into the rotor 2 or dip into the winding 17. This is possible because there is no relative movement of these parts to each other. Thus, the construction length can be further reduced.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführung einer Lüftereinheit weist eine Zarge 25 mit Speichen 26 und einer Trägerplattform 36 für den elektromotorischen Antrieb auf. Weiterhin weist diese Lüftereinheit ein Lüfterrad 3 mit einer Lüfternabe 4 und Lüfterblättern 5 auf. Der das Lüfterrad 3 antreibende E- lektromotor ist ein bürstenlos, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor mit einem bewickelten Innenstator und einem permanenterregten Außenläufer.The embodiment of a fan unit shown in Figure 3 has a frame 25 with spokes 26 and a support platform 36 for the electric motor drive. Furthermore, this fan unit has a fan wheel 3 with a fan hub 4 and fan blades 5. The electric motor driving the fan wheel 3 is a brushless, electronically commutated DC motor with a wound inner stator and a permanently excited outer rotor.
Die Trägerplattform 36 der Zarge 25 bildet einstückig mit der Zarge den rückseitigen Deckel 9 und die Achse 10 des Elektro- motors . Unmmittelbar auf der dem Elektromotor zugewandten 0- berfläche der Trägerplattform 36 bzw. des Deckels 9 ist eine Steuer- und Kommutierungselektronik 34 des Elektromotors angeordnet. Das Eisenpaket 16 mit der Wicklung 17 des Innensta- tors ist drehfest auf der Achse 10 befestigt. Über ein Kugellager 29 ist das Lüfterrad 3 im Zentrum seiner Lüfternabe 4 auf der Achse 10 drehbar gelagert. Die Nabe 4 bildet gleichfalls den abtriebsseitigen Deckel sowie den Außenmantel des Elektromotorgehäuses .The support platform 36 of the frame 25 forms, in one piece with the frame, the rear cover 9 and the axis 10 of the electric box. motors. Immediately on the electric motor facing 0- berfläche the support platform 36 and the lid 9 is a control and Kommutierungselektronik 34 of the electric motor arranged. The iron package 16 with the winding 17 of the inner stator is rotatably mounted on the axis 10. About a ball bearing 29, the fan 3 is rotatably mounted in the center of its fan hub 4 on the axis 10. The hub 4 also forms the output-side cover and the outer jacket of the electric motor housing.
Der Außenrotor des Elektromotors wird durch einen Rückflussring 28 und in diesem angeordnete Permanentmagnetschalen 27 gebildet. Der Außenrotor ist drehfest auf der Innenseite des durch die Lüfternabe 4 gebildeten Außenmantels des Elektromo- torgehäuses angeordnet und treibt das Lüfterrad 3 an. The outer rotor of the electric motor is formed by a return ring 28 and arranged in this permanent magnet shells 27. The outer rotor is rotatably arranged on the inside of the outer shell formed by the fan hub 4 of the electric motor housing and drives the fan 3 at.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektromotorischer Antrieb mit einem anzutreibenden Bauteil (3) und mit einem in einem Motorgehäuse (1) angeordneten Rotor (2) zum Antreiben des Bauteils (3) , wobei das anzutreibende Bauteil (3) einen Teil des Elektromotorgehäuses (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) über ein auf einer Achse (10) drehbar gelagertes Trägerelement (14) mit dem anzutreibenden Bauteil (3) verbunden ist, und das Trägerelement (14) und das anzutreibende Bauteil (3) eine bauliche Einheit bilden.1. Electromotive drive with a driven component (3) and with a in a motor housing (1) arranged rotor (2) for driving the component (3), wherein the driven component (3) forms a part of the electric motor housing (1), characterized in that the rotor (2) is connected to the component to be driven (3) via a carrier element (14) rotatably mounted on an axle (10), and the carrier element (14) and the component (3) to be driven form a structural unit.
2. Elektromotorischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das anzutreibende Bauteil (3) einen ab- triebsseitigen Deckel des Elektromotorgehäuses bildet.2. Electromotive drive according to claim 1, characterized in that the component to be driven (3) forms a drive-side cover of the electric motor housing.
3. Elektromotorischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das anzutreibende Bauteil zumindest einen Teil des Außenmantels des Elektromotorgehäuses bildet.3. Electric motor drive according to claim 1 or 2, characterized in that the component to be driven forms at least a part of the outer jacket of the electric motor housing.
4. Elektromotorischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis4. Electric motor drive according to one of claims 1 to
3, gekennzeichnet durch einen auf dem Trägerelement (14) angeordneten Kommutator (15) .3, characterized by a on the support element (14) arranged commutator (15).
5. Elektromotorischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis5. Electric motor drive according to one of claims 1 to
4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (10) fest mit einem, dem anzutreibenden Bauteil gegenüberliegenden, rückseitigen Deckel des Elektromotorgehäuses (1) verbunden ist oder eine bauliche Einheit mit dem rückseitigen Deckel bildet.4, characterized in that the axis (10) fixed to a, the component to be driven, the rear cover of the electric motor housing (1) is connected or forms a structural unit with the rear lid.
6. Elektromotorischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis6. Electric motor drive according to one of claims 1 to
5, gekennzeichnet durch ein Lager (29) , insbesondere Wälzlager, für das Trägerelement (14) im Bereich des dem anzutreibenden Bauteil (3) nahen Endes der Achse (10) und/ oder einem Lager (31) , insbesondere Gleitlager, für das Trägerelement5, characterized by a bearing (29), in particular rolling bearing, for the carrier element (14) in the region of the driven component (3) near the end of the axle (10) and / or a bearing (31), in particular sliding bearing, for the carrier element
(14) im Bereich des dem anzutreibenden Bauteil (3) entfernten Endes der Achse (10) . (14) in the region of the end of the axle (10) remote from the component (3) to be driven.
7. Lüftereinheit bestehend aus einer Zarge , einem in der Zarge befestigten elektromotorischen Antrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Lüfterrad als anzutreibendes Bau- teil, dadurch gekennzeichnet, dass die Zarge einen weiteren Teil des Motorgehäuses bildet.7. fan unit consisting of a frame, a fixed in the frame electromotive drive according to one of claims 1 to 6 and a fan as part to be driven, characterized in that the frame forms another part of the motor housing.
8. Lüftereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zarge einen, dem Lüfterrad gegenüberliegenden, rück- seitigen Deckel und/ oder zumindest einen Teil des Außenmantels des Elektromotorgehäuses bildet. 8. fan unit according to claim 7, characterized in that the frame forms a, the fan opposite, rear-side cover and / or at least part of the outer jacket of the electric motor housing.
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