(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジン冷却送風機に用いられる送風機（９９）であって、冷却空気ガイド装置（２０１）を備えたケーシング（９０）が設けられており、該ケーシング（９０）が、駆動ユニット（１０２，１０３）と、冷却空気ガイド装置（２０１）とを自動車に固定し、かつ冷却空気流（２０，３０，３１，３２）を駆動ユニット（１０２，１０３）に対して変向するように設計されている形式のものにおいて、冷却空気ガイド装置（２０１）が、ケーシング（９０）と一体的に形成されており、
冷却空気ガイド装置（２０１）が、少なくとも１つの冷却リブ（２）と、変向装置（３）とを有していて、冷却リブ（２）が、少なくとも部分的にケーシング（９０）の外周面に、かつケーシング（９０）の表面（９１）に沿って延びており、冷却空気流（３０，３１，３２）を案内し、変向装置（３）が、冷却空気流（３０，３１，３２）を半径方向内側に向かって変向しており、冷却リブ（２）が、変向装置（３）と一体的に形成されており、
冷却リブ（２）が、水平方向に延びる冷却リブ部分（２１）と、鉛直方向に延びる冷却リブ部分（４０）とを有していて、冷却空気流（３２）に回転運動を与えるために、鉛直方向に延びるリブ部分（４０）の配向が、ケーシング（９０）に対する垂線に対して傾斜している、ことを特徴とする送風機。
【請求項２】
冷却リブ（２）が、少なくとも周面側でケーシング（９０）に配置されていて、変向装置（３）が冷却リブ（２）の端領域に配置されている、請求項１記載の送風機。
【請求項３】
冷却空気ガイド装置（２０１）が、ケーシングの内側領域（１１２）に冷却空気（２０，３０，３１，３２）を供給するように設計されている、請求項１または２記載の送風機。
【請求項４】
ケーシング（９０）が、冷却空気ガイド装置（２０１）と共にダイカスト法、押出成形法またはねずみ鋳鉄法により製造可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の送風機。
【請求項５】
ケーシング（９０）が、アルミニウム、銅、マグネシウムおよび／またはニッケルを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の送風機。
【請求項６】
駆動ユニット（１０２，１０３）が、電気機械（１００）のためのロータ（１０３）およびステータ（１０２）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車のエンジン冷却送風機に用いられる送風機であって、冷却空気ガイド装置を備えたケーシングが設けられており、当該ケーシングは、駆動ユニットおよび冷却空気ガイド装置を自動車に固定し、かつ冷却空気流を駆動ユニットに対して変向させるように設計されている形式のものに関する。
【０００２】
先行技術
ケーシングを備えた電気機械を有する駆動装置が公知である。ケーシングは、ロータおよびステータならびにロータのための支承部を有している。ケーシングは、ケーシングカバーを有している。ケーシングカバーは、ケーシングの一方の側に軸方向に配置されていて、ケーシング内室を閉じている。このためには、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０１５０６４号明細書は、ロータの各端面にファンを配置することを提案している。この場合、ファンの各ファンセグメントには、ロータ内の冷却通路が対応配置されていて、これによって冷却空気をロータ内に圧送することができる。この場合、空気ガイドは、別個に組み付けられた複数の構成部材を介して行われる。
【０００３】
発明の開示
本発明の課題は、改善された空気ガイドを有する送風機を提供することである。
【０００４】
この課題は、本発明の請求項１に記載の送風機、すなわち特に自動車のエンジン冷却送風機に用いられる送風機であって、冷却空気ガイド装置を備えたケーシングを有しており、駆動ユニットと冷却空気ガイド装置とを自動車に固定し、かつ冷却空気流を駆動ユニットに対して変向するためにケーシングが設計されている形式のものにおいて、冷却空気ガイド装置が、ケーシングと一体的に形成されていることを特徴とする送風機により解決される。
【０００５】
有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明により、ケーシングが、冷却空気流を駆動ユニットに対して変向する冷却空気ガイド装置と共に一体的に、つまりワンピースに形成されていることによって、ケーシング内の冷却空気ガイドが改善され得ることが判った。
【０００７】
一体的な形態に基づいて、ケーシングは、一般的に複数の部分から成る構成と比べて、冷却空気ガイド装置と共に簡単かつ迅速に送風機の組付け時に組み付けられ得る。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、冷却空気ガイド装置は、少なくとも１つの冷却リブと、変向装置とを有している。この場合、この冷却リブは、冷却空気の流れの長手方向をガイドするように設計されていて、変向装置は、冷却空気の流れの横方向を規定するように設計されている。この場合、冷却リブは、変向装置と一体的に、つまりワンピースに形成されている。このことは、冷却リブと変向装置との間に、冷却空気が流出し得る隙間が存在しないという利点を有している。これによって、冷却空気ガイド装置内の漏れ損失が減じられている。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、冷却リブが、長手方向軸線の配向を傾斜させられた水平方向に延びる冷却リブ部分を有している。これによって、冷却空気流に回転運動を与えることができる。このことは、回転する冷却空気流がケーシングの流過される表面においてより高い冷却作用を有しているという利点を有している。
【００１０】
本発明の別の実施形態では、冷却リブが、少なくとも周面側でケーシングに配置されている。この場合、冷却空気流をケーシングの内側領域へと変向させるために、変向装置は冷却リブの端領域に配置されている。このことは、熱放出のためのより高い放熱面が冷却空気流によって流過されるという利点を有している。
【００１１】
本発明の別の実施形態では、ケーシングが、冷却空気ガイド装置と共にダイカスト法で製造される。このことは、ケーシングと冷却空気ガイド装置とが、一緒に廉価に製造可能であるという利点を有している。
【００１２】
以下に本発明を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態によるケーシングを備えたエンジン冷却システムの送風機の概略的な三次元図である。
【図２】図１に示したケーシングの概略的な三次元図である。
【図３】第１の実施形態による、図２に示したケーシングの部分を上から示す平面図である。
【図４】図３に示した切断平面の断面図である。
【図５】図３に示した切断平面の断面図である。
【図６】第２の実施形態による、図２に示したケーシングの部分を上から示す平面図である。
【図７】図６に示した冷却空気ガイド装置の断面図である。
【００１４】
図１は、第１の実施形態によるケーシング１０を備えた、エンジン冷却システムの送風機９９の概略的な三次元図を示している。送風機９９は、自動車内の冷却送風機ファン１４０を駆動するための電気機械１００を有している。この場合、電気機械１００は、駆動ユニットとして、ステータ１０２およびロータ１０３を有している。ロータ１０３は、ロータシャフト１０４上に配置されている。電気機械１００は、外側可動子もしくはアウタロータとして、ブラシレスの構成を有している。この場合、巻き線１１０は、磁気的な交番磁界を形成するためにステータ１０２上に配置されている。磁気的な交番磁界内で運動する磁石１０８は、ロータ１０３の磁極ケーシング１０１の内周面に配置されている。さらに、磁極ケーシング１０１の外面にはファン１０６が配置されている。この場合、ファン１０６は、周方向側に配置されたリブ１１８と、端面に半径方向に配置されたリブ１１９とを有している。筒形の磁極ケーシング１０１は、端面でケーシング１０により閉じられている。この場合、ケーシング１０には、駆動ユニットに対して、制御装置１６０が配置されていてよい。この場合、制御装置１６０を備えたケーシング１０は、ケーシングカバー１１５により閉じることができる。ケーシング１０は、任意で、端面の、電気機械１００に面した表面９１に、複数の冷却突起（Kuehlnoppen）９を有している。さらに、ケーシング１０には、複数の冷却空気ガイド装置２００が一体的に配置されている。冷却空気ガイド装置２００は、電気機械１００の内室１１３を換気する。周面側で、ケーシング１０の冷却空気ガイド装置２００は、枠体１５０によって取り囲まれている。枠体１５０は、送風機９９を取り付けるために役立つ。ファン１０６と、枠体１５０との間には、隙間１１１が配置されている。
【００１５】
電気機械１００および制御装置１６０の、運転中に生じた排熱を導出するために、ファン１０６は、ケーシング１０を通じて冷却空気を電気機械１００の内室１１３内に圧送するように設計されている。この場合、ファン１０６は、冷却空気を、駆動ユニットの特に温度臨界的な箇所、たとえばステータ１０２の巻き線１１０および磁石１０８へ圧送するように設計されている。熱を導出するために、ステータ１０２は、複数の貫通開口１０９を有している。これらの貫通開口１０９により、冷却空気はステータ１０２を通ってガイドされる。さらに磁極ケーシング１０１は、複数の開口を有している。これらの開口を通って冷却空気は磁極ケーシング１０１から流出する。
【００１６】
電気機械１００に運転中に冷却空気を供給するために、ファン１０６は、内室１１３内に負圧を形成することにより、冷却空気を、冷却空気ガイド装置２００を通じて吸い込む。冷却空気ガイド装置２００は、冷却空気の流れ方向を、電気機械１００の内側領域１１２内へと変向する。この場合、冷却空気がステータ１０２の巻き線１１０の方向に流れる前に、冷却突起９が冷却空気により流過される。冷却空気は、貫通開口１０９を通じてステータ１０２を通流し、磁極ケーシング１０１の内室１１３から、磁極ケーシング１０１の端面に設けられた開口１１４を介して出て、ファン１０６の半径方向のリブ１１９の領域に流入する。半径方向のリブ１１９によって冷却空気は半径方向外方に向かって圧送され、周方向側に配置されたリブ１１８は、冷却空気を隙間１１１に向けてガイドする。ファン１０６は、加熱された冷却空気を、ファン１０６と、枠体１５０との間の隙間１１１を通じて電気機械１００から圧送する。内室１１３内での負圧の形成は、主に、半径方向で磁極ケーシング１０１の端面に配置されたリブ１１９の領域で行われる。しかし、たとえば軸流ファンとしての、ファン１０６の別の構成も考えられる。
【００１７】
図２は、図１に示したケーシング１０の概略的な三次元図を示している。以下では、同じ構成部材は、同じ符号で示されている。１つの円によって、ケーシング１０および冷却空気ガイド装置２００の一部が印を付けられていて、これにより、ケーシング１０および冷却空気ガイド装置２００を、図３および図６で互いに異なる２つの実施形態で示すことができる。冷却空気ガイド装置２００を明瞭に図示するために、電気機械１００の別の構成部材を図示することは省略されている。
【００１８】
ケーシング１０は、電気機械１００に給電するための接続部８を有している。ケーシング１０は、ほぼポット形に形成されている。この場合、ケーシング１０の外周面には、複数の冷却空気ガイド装置２００が配置されている。ケーシング１０は、任意で、端面側の表面に、複数の冷却突起９を有している。これらの冷却突起９は、ケーシング１０の表面９１から突出している。個別の冷却空気ガイド装置２００の間には、さらに第１の複数の冷却リブ２２が配置されている。これらの冷却リブ２２は、構成に応じて少なくとも部分的にケーシング１０の外周面に、かつケーシング１０の表面９１に沿って延びている。
【００１９】
冷却空気ガイド装置２００は、第２の複数の冷却リブ２と、変向装置３とを有している。冷却空気ガイド装置２００には、さらに、ケーシング１０を枠体１５０にねじ締結するための取付け開口６が配置されている。これらの冷却空気ガイド装置２００は、約９０°だけ角度をずらされて配置されている。しかし、冷却空気ガイド装置２００は、別の冷却空気需要に相応して配置されていてもよい。角度をずらすことによって、ケーシング１０の表面９１の大部分に冷却空気流を供給することを可能にする。
【００２０】
図１に示されたファン１０６は、ロータ１０３により駆動され、電気機械１００の内室１１３内に負圧を形成するように設計されている。これによって、冷却空気ガイド装置２００を介して、かつ第１の冷却リブ２２に沿って、冷却空気が電気機械１００の内室１１３内に吸い込まれる。この場合、冷却空気は、第１の冷却リブ２２に沿って磁極ケーシング内に流れ、かつ著しい変向なしに、ロータ１０３の、図１に示した外側の半径方向領域１１６に直接に流れるので、磁石１０８が冷却される。同様に冷却空気ガイド装置２００を通じても冷却空気が吸い込まれるが、変向装置３によって、冷却空気流は、第１の冷却リブ２２の場合のようにロータ１０３への著しい迂回なくガイドされるのではなく、流れ方向を約５０〜８０度変向させられる。これによって、ステータ１０２の内側領域１１２にも冷却空気を供給することができる。ケーシング１０の表面９１を拡大するために、冷却空気の流れの領域に、冷却突起９が配置されている。これらの冷却突起９は、加熱されたケーシング１０からより大きな熱量を冷却空気流に放出するために、冷却空気流内に突入している。冷却空気ガイド装置２００の第２の冷却リブ２は、さらに、ケーシング１０の表面９１の端面の領域に延びている。このことは、冷却空気流をロータ１０３のロータ軸線１０４の近傍の、電気機械１００の内側領域１１２内へより深く流入させ、かつ冷却空気流の渦を阻止するために、変向された冷却空気流が、さら該冷却空気の流れ方向でガイドされるという利点を有している。
【００２１】
通常、冷却空気ガイドは、ケーシング１０に配置された複数の構成要素によって行われる。個別の構成要素の手間がかかる組付けの他に、複数部分から成る形態によって、隙間損失および渦流が発生する。この隙間損失および渦流は、冷却空気ガイド装置２００の変向装置３が、第２の冷却リブ２に一体に結合されていることによって阻止され得る。ケーシング１０の高い熱伝導性を保証するためには、ケーシング１０はアルミニウムを材料として形成されている。しかし、ケーシング１０が、ケーシング１０の熱伝導性および頑丈さに影響を与えるために、銅、鉄、ニッケル、マグネシウムまたはプラスチックのような別の材料を有していてもよい。一体的な実施形態により、冷却空気ガイド装置２００を備えたケーシング１０を、廉価にダイカスト法、押出成形法または射出成形法で製造することができる。同様に、電気機械１００を、ケーシング１０と共に枠体１５０に組み付けることが簡単化される。
【００２２】
図３は、図２に示されたケーシング１０の一部を上から見た平面図である。この場合、図２には、互いに対して垂直に位置する２つの切断平面Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃが示されている。この場合、冷却空気流３１は、図１に示したファン１０６により、冷却空気ガイド装置２００を通じて吸い込まれる。この場合、冷却空気流３１は、変向装置３によって変向され、この場合、冷却空気流３１がケーシング１０の端面および冷却突起９の上を流過するようにされる。第２の冷却リブ２が互いに対して平行に延びているので、冷却空気流３１は、流れ方向を変向装置３による変向後に、変向装置３における渦流を阻止するために、流れ方向をガイドされる。このことは、冷却空気流３１の流れ方向が単純かつ信頼性よく規定可能であるという利点を有している。冷却空気流３１をケーシング１０の表面９１上で相応に分配するために、ケーシング１０の端面の第２の冷却リブ２を扇状に広げるか、または傾斜させることも考えられる。
【００２３】
図４および図５は、図３に示した切断平面Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃの断面を示している。この場合、図４は、ケーシング１０の、切断平面Ｂ−Ｂに沿った横断面を示していて、図５は、冷却空気ガイド装置２００の、切断平面Ｃ−Ｃに沿った長手方向の断面を示している。この場合、流入する冷却空気流３０は、鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０により、該冷却空気３０が、冷却リブ２の端領域に配置された変向装置３により変向されるまで長手方向にガイドされる。鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０は、付加的には、熱が電気機械１００のケーシング内への吸引時に冷却空気流３０に既に放出されるように設計されている。変向装置３による冷却空気流３０の変向後に、変向された冷却空気流３１は、冷却リブ部分２１の、ケーシング１０の表面９１に対して垂直に延びる、水平方向の冷却リブ軸線４２によってガイドされる。１つの平面上で水平方向に延びる冷却リブ部分２１と、鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０との図示された同一の位置調整によって、冷却空気流３０，３１の、特に渦の少ない特性が形成される。
【００２４】
図６には、第２の実施形態によるケーシング９０の一部を上から見た平面図が示されている。図７は、図６に示された冷却空気ガイド装置２０１の、切断平面Ｃ−Ｃに沿った断面図が示されている。この場合、冷却リブ２２を備えた、鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０の冷却リブ軸線４２は、ケーシング１０の表面９１に対して、角度αだけ傾斜している。図３〜図５に示した実施形態とは異なり、鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０は、ケーシング９０の表面９１に対して垂直に延びていない。これによって、電気機械１００のファン１０６によって、冷却空気は、冷却空気ガイド装置２０１を通ってロータ軸線１０４に対して平行に吸い込まれるのではなく、吸引は、この実施形態において、ケーシング１０に対して所定の角度αだけ傾斜して行われる。
【００２５】
水平方向に延びる冷却リブ部分２１の配向は、水平方向に延びる冷却リブ部分２１の、図１から図５に示された配置と一致している。鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０の傾斜によって、冷却空気流３２は、変向装置３による変向後に回転運動を与えられるので、回転する冷却空気流２０は、ケーシング９０の表面９１、もしくは冷却突起９における高められた冷却作用を発揮する。この場合、冷却空気流３２の所望の回転は、鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０の傾斜によって規定される。この場合、冷却空気流３２の回転は、角度αが減じられるにつれて高められる。
【００２６】
ケーシング９０をダイカスト法で製造するためには、製造のために必要な半部シェルが鉛直方向に延びる冷却リブ部分の幾何学形状を描くことができる範囲でのみ、鉛直方向に延びる冷却リブ部分４０がケーシング９０に対して所定の角度αだけ傾斜されていてよい。
【００２７】
図１から図７に示した実施形態は、たとえば電気機械のブラシの領域に十分な冷却空気流を供給するためにも適している。送風機の、例示的に示された構成要素から別の構成要素に、適用事例に応じて十分な冷却空気を供給することも考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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