(57)【要約】モータ（１２）と、ファンインペラ（１４）と、冷却体（１１）と、ハウジング（１０）とを有するファンについて説明する。前記モータ（１２）は電気的に駆動され、固定子（１２２）を有し、且つ、回転軸（ＤＡ）の周りに回転可能なように取り付けられる回転子（１２１）を有し、前記モータ（１２）は、稼働中、電気が流れる少なくとも１つの巻線（１２２１）を有する。前記ファンインペラ（１４）は、前記回転子（１２１）に共に回転するように留め付けられ、気体媒体を吸い込んで運ぶのに用いられる。前記冷却体（１１）は、前記モータ（１２）を収容するための内部空間（１１２）を画定する内壁（１１１）を有し、且つ、モータの冷却のために、前記ファンインペラ（１４）によって運ばれる前記気体媒体を前記冷却体（１１）に沿って導くために、電流が流れる前記巻線（１２２１）の長手方向延長部の大部分にわたって、それぞれ軸方向（ＡＲ）に延びる複数のエアーガイド要素（１１３）を有する。前記ハウジング（１０）は、前記冷却体（１１）及び前記モータ（１２）を収容するための空洞（１０２）を画定する外壁（１０１）を有する。【選択図】図７
2018526574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ（１２）と、ファンインペラ（１４）と、冷却体（１１）と、ハウジング（１０）とを含むファンであって、
前記電動モータ（１２）は、固定子（１２２）を有し、且つ、回転軸（ＤＡ）の周りに回転可能なように取り付けられる回転子（１２１）を有し、前記ファンの半径方向及び軸方向（ＲＲ、ＡＲ）が、前記回転軸（ＤＡ）に基づいて決められ、前記モータ（１２）は、稼働中、電流が流れる少なくとも１つの巻線（１２２１）を有し；
前記ファンインペラ（１４）は、前記回転子（１２１）に共に回転するように留め付けられ、且つ、気体媒体を吸い込んで運ぶのに用いられ；
前記冷却体（１１）は、前記モータ（１２）を収容するための内部空間（１１２）を画定する内壁（１１１）を有し、且つ、モータの冷却のために、前記ファンインペラ（１４）によって運ばれる前記気体媒体を前記冷却体（１１）に沿って導くために、電流が流れる前記巻線（１２２１）の長手方向延長部の大部分にわたって、それぞれ前記軸方向（ＡＲ）に延びる複数のエアーガイド要素（１１３）を有し；
前記ハウジング（１０）は、前記冷却体（１１）及び前記モータ（１２）を収容するための空洞（１０２）を画定する外壁（１０１）を有する、前記ファン。
【請求項２】
前記複数のエアーガイド要素（１１３）は、前記固定子（１２２）の長手方向延長部の大部分にわたって、特に、前記固定子（１２２）の長手方向延長部全体にわたって、それぞれ前記軸方向（ＡＲ）に延びる、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記冷却体（１１）の前記内壁（１１１）は、その長手方向延長部全体に沿って、前記固定子（１２２）を半径方向に取り囲む、請求項１又は２に記載のファン。
【請求項４】
前記複数のエアーガイド要素（１１３）は、それぞれ、前記軸方向（ＡＲ）に沿って直線的に延びる、請求項１〜３のいずれかに記載のファン。
【請求項５】
前記ファンインペラ（１４）は、前記吸い込んだ気体媒体を半径方向外側に運ぶように設計される、請求項１〜４のいずれかに記載のファン。
【請求項６】
前記ファンインペラ（１４）によって運ばれる前記気体媒体を、前記軸方向（ＡＲ）において前記冷却体（１１）の方へ方向転換するために、前記軸方向（ＡＲ）に沿って前記ファンインペラ（１４）と前記冷却体（１１）の間にディフューザ（１６）が設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載のファン。
【請求項７】
前記ディフューザ（１６）は、複数のガイドブレード（１６１）を有し、これらはそれぞれ、前記ファンインペラ（１４）の方に面する一端を有し、この一端が、徐々に細くなって先が尖っている縁を備える、請求項６に記載のファン。
【請求項８】
前記冷却体（１１）の前記複数のエアーガイド要素（１１３）のそれぞれは、ひとつのガイドブレード（１６１）に割り当てられ、前記複数のエアーガイド要素（１１３）はそれぞれ、前記軸方向（ＡＲ）において前記複数のガイドブレード（１６１）に隣接し、且つ、前記複数のガイドブレードへと面一に移行する、請求項６又は７に記載のファン。
【請求項９】
前記電動モータ（１２）はブラシレス直流モータである、請求項１〜８のいずれかに記載のファン。
【請求項１０】
前記回転子（１２１）の取り付けのために、軸受配置要素（１７）内に留め付けられる少なくとも１つの軸受（１９）が設けられ、前記軸受配置要素（１７）は、前記軸受（１９）の向きにおける圧力調整を可能にするために、少なくとも１つの圧力調整穴（１７１）を有する、請求項１〜９のいずれかに記載のファン。
【請求項１１】
前記冷却体（１１）の前記内壁（１１１）は、前記ファンインペラ（１４）からの距離が増加するにつれて、前記軸方向（ＡＲ）において連続的に直径が減少する外面を有する、請求項１〜１０のいずれかに記載のファン。
【請求項１２】
前記内壁（１１１）の外面の直径は、前記内壁（１１１）の長手方向延長部の実質的に全体に沿って、前記ファンインペラ（１４）からの距離が増加するにつれて、前記軸方向（ＡＲ）において連続的に減少する、請求項１１に記載のファン。
【請求項１３】
前記ハウジング（１０）の前記外壁（１０１）は円筒状の内面を有する、請求項１〜１２のいずれかに記載のファン。
【請求項１４】
前記ハウジング（１０）は、前記軸方向（ＡＲ）において、前記ファンインペラ（１４）の方に向かって連続的に広がる吸気口（１０３３）を有し、及び／又は、前記軸方向（ＡＲ）において、前記ファンインペラ（１４）から離れる方へ連続的に狭くなる排気口（１０４３）を有する、請求項１〜１３のいずれかに記載のファン。
【請求項１５】
前記ハウジング（１０）、前記ファンインペラ（１４）、前記ディフューザ（１６）、及び前記冷却体（１１）は、ともにフローチャンバを画定し、このフローチャンバを、前記ファンの稼働中、主流方向に沿って前記気体媒体が通って流れ、及び、このフローチャンバは、前記主流方向に沿って、前記ファンインペラ（１４）の領域において、前記ディフューザ（１６）の方に向かって狭まり、且つ、前記冷却体（１１）の領域において、前記ディフューザ（１６）からの距離が増加するにつれて広がる、請求項１〜１４のいずれかに記載のファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体媒体を吸い込み、運ぶためのファンインペラを有するファンに関する。本発明のファンは、例えば、空気の取出しのため、空気流を生み出すため、及び／又は、空気又は何か他の気体媒体の正圧及び／又は負圧を生み出すために用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
ファン、とりわけ、ベンチレータ、ブロワ及びコンプレッサをも含めたファンは、昔から知られており、多種多様な用途で用いられる。ファンは、通常、電動のファンインペラを有し、これが、ハウジング内で回転し、それによって特に空気等の気体媒体を運び、圧縮する。
【０００３】
ファンの場合、空気力学的な値の他に、特に、ファンの体積、全重量、振動特性及びそれにより生じる音響特性が重要な役割を果たす。特に、電気モータの適切な冷却は、電動ファンの設計において中心的な役割を果たす。
【０００４】
特許文献１はブロワを開示し、この場合、その中に配置される電気モータを冷却するために、ファンインペラによって吸い込まれた空気が、ディフューザによってモータハウジングを通って導かれる。
【０００５】
特許文献２に提示されたファンの場合、吸い込まれた空気は、モータ冷却の目的で、一方ではモータハウジングを通り抜けて、他方ではモータハウジングの外側に沿って導かれる。
【０００６】
特許文献３は、ファンインペラによって運ばれる空気が、ガイドブレードによって、モータを取り巻く内壁に沿って導かれるファンを提示する。この内壁は、空気がモータに達してモータを冷却することができるように開口部を有する。
【０００７】
上記先行技術文献において開示されるファンでは、それぞれ、ファンインペラによって運ばれる空気が直接電気モータに沿って流れ、効率的なモータ冷却を達成することができる。しかしながら、空気は、それぞれの場合、モータに沿って流れるときにひどい乱流となり、これは、ファンの空気力学を損なうだけでなく、振動や騒音を増大させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１３１０２７５５号明細書
【特許文献２】国際公開第９７／３０６２１号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１３１０４８４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、効果的なモータ冷却配置を備えた強力なファンであって、さらに、できるだけ騒音及び振動が小さく、且つ、簡単な構造を有するファンについて規定することである。この目的を達成するために、請求項１に規定したファンを提案する。従属請求項には、本発明の有利な形態を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明は以下を含むファンを提供する：
固定子と、回転軸の周りに回転可能に取り付けられる回転子とを有する電動モータであって、前記ファンの半径方向及び軸方向は前記回転軸に基づいて決められ、前記モータは、稼働中、電流が流れる少なくとも1つの巻線を有する、電動モータ；
前記回転子に共に回転するように留め付けられ、且つ、気体媒体を吸い込んで運ぶのに用いられるファンインペラ；
前記モータを収容するための内部空間を画定する内壁を有する冷却体であって、モータの冷却のために、前記ファンインペラによって運ばれる気体媒体を、前記冷却体に沿って導くために、電流が流れる前記巻線の長手方向延長部の大部分にわたって、それぞれ軸方向に延びる複数のエアーガイド要素を有する冷却体；及び
前記冷却体及び前記モータを収容するための空洞を画定する外壁を有するハウジング。
【００１１】
前記気体媒体は、通常空気である。しかしながら、用途に応じて、任意の他の所望する気体媒体を用いることが可能であることは言うまでもない。
【００１２】
ファンの稼働中に、モータによって、及び、特に、電流が流れる巻線によって生成される熱エネルギーは、固定子によって、内部空間から冷却体の内壁へと伝達される。内壁は、好ましくは、その内面によってモータに直接隣接するため、前記伝達は特に効果的である。複数のエアーガイド要素が、ファンインペラによって運ばれる気体媒体を、冷却体に沿って導くことによって、熱エネルギーを、冷却体から気体媒体へと伝達することができ、前記気体媒体によってファンから外部へと運ぶことができる。通常、この場合、複数のエアーガイド要素は、気体又は空気の流れを導くだけでなく、同時に、冷却リブの機能を有する。一般的に、複数のエアーガイド要素は、気体媒体へのより効率的な熱伝達を実現するために、冷却体の表面積を拡大するために使用される。複数のエアーガイド要素は、電流が流れる巻線の長手方向延長部の大部分にわたって軸方向に延びるため、モータの長手方向延長部全体に沿って熱の良好な放散が達成される。
【００１３】
冷却体の外面は、好ましくは、同時に最適な空気力学を有しながら、冷却体に沿って流れる気体媒体に熱を効果的に伝達できるように設計される。気体媒体の乱流をできる限り避けるために、冷却体の外面は、有利には、少なくともエアーガイド要素の領域において、軸方向に連続的に滑らかな、好ましくは閉じた表面を有する。複数のエアーガイド要素は、有利には、それぞれ、軸方向に沿って直線的に延びる。
【００１４】
従って、ファンインペラによって運ばれる気体媒体は、冷却体の内壁とハウジングの外壁との間の空洞の領域を通って流れることができる。気体媒体が通って流れる空洞のこの領域（フローチャンバと呼ぶこともできる）は、好ましくは、環状のチャンバを形成し、これは、複数のエアーガイド要素によって周方向において多数の地点で遮断される。複数のエアーガイド要素により、多数のエアーガイドダクトが形成されると有利であり、これらは、周方向において、それぞれ、２つのエアーガイド要素によって画定され、半径方向において、冷却体の内壁とハウジングの外壁によって画定される。好ましくは、これらのエアーガイドダクトは、それぞれ、回転軸に対して平行に直線的に延びる。さらに、これらのエアーガイドダクトは、有利には、軸方向において冷却体の長手方向延長部の大部分にわたって、特に、モータの長手方向延長部の大部分にわたって延び、モータの長手方向延長部全体にわたって延びるとなお良い。
【００１５】
ファンは、特に、高圧又は大きな負圧、及び／又は、ハイスループットの気体媒体が求められる用途に適している。このような用途は、例えば、いわゆるピックアンドプレイスデバイスを備える位置決めシステムに関する。このようなデバイスでは、ファンは、真空の発生により製品をつかんだり動かしたりするために用いられる。しかしながら、ファンは、また、例えば、紙又は繊維の取り扱いにおいても用いることができる。バイオリアクターや小さな下水処理場の換気装置でもファンを用いることができる。さらなる可能な用途としては、電気掃除機や、例えばハンドドライヤーにしばしば用いられるようなエアーブレードがある。ディーゼルエンジンでディーゼル燃焼（二次燃焼）を最適化する目的で、又は、燃料電池において、ファンを用いることも考えられる。
【００１６】
冷却体は、好ましくは、全体が一部品として、熱伝導率の良い材料、特に金属から形成される。
【００１７】
冷却体の内壁は、有利には、中空円筒状の内面を有し、モータは、有利には、円筒状の外面を有する。また、外壁が中空円筒状の内面を有すると好ましい。
【００１８】
複数のエアーガイド要素は、好ましくは、それぞれ、固定子、特に固定子巻線の長手方向延長部の大部分にわたって、軸方向に延びる。従って、電流が流れる巻線は、特に、固定子巻線であってよい。さらに好ましくは、複数のエアーガイド要素がそれぞれ、固定子、特に固定子巻線の長手方向延長部全体にわたって、軸方向に延びる。最も好ましくは、複数のエアーガイド要素は、それぞれ、モータの長手方向延長部の大部分、特にモータの長手方向延長部全体にわたって、軸方向に延びることができる。複数のエアーガイド要素は、それぞれ、片側又は両側に向かって、モータの長手方向延長部全体を越えて、軸方向に延びることも可能である。これによって、熱エネルギーは、モータから最適な方法で放散されることができる。
【００１９】
冷却体の内壁は、固定子を、有利にはその長手方向延長部全体に沿って取り囲む。従って、モータは、好ましくは、冷却体の内部空間に完全に収容され、特に、周方向及び軸方向おいて、つまり、モータの長手方向延長部全体にわたって、前記冷却体の内壁によって完全に取り囲まれる。
【００２０】
ファンインペラは、有利には、吸い込まれた気体媒体を半径方向外側に運ぶように設計される。その結果、ファンインペラは、ラジアルコンプレッサと呼ぶこともできる。空気流の軸方向への方向転換は、好ましくは、ハウジングによる空気流の側方限界によって、ファンインペラの下流で起こる。
【００２１】
ファンインペラによって運ばれる気体媒体を、軸方向において冷却体の方へと方向転換させるために、さらに好ましくは、軸方向に沿ってファンインペラと冷却体の間にディフューザが設けられる。ディフューザは、有利には、複数のガイドブレードを有し、これらは、ファンインペラによって運ばれる気体媒体を、この気体媒体が軸方向にだけ流れ、もはや、他の方向、特に周方向の流れ成分をもたないように方向転換させる。
【００２２】
ディフューザのガイドブレードは、有利には、それぞれ、ファンインペラの方に面する一端を有し、これは、徐々に細くなって先が尖っている縁を備える。これにより、ディフューザの領域における気体媒体の乱流を実質的に防ぐことができる。
【００２３】
好ましくは、冷却体の複数のエアーガイド要素のそれぞれは、ディフューザのそれぞれ1つのガイドブレードに割り当てられる。最適な空気力学を実現するために、この場合、複数のエアーガイド要素は、それぞれ、軸方向においてガイドブレードと隣接し、前記ガイドブレードへと面一に移行するのが有利である。
【００２４】
電動モータは、好ましくは、ブラシレス直流モータである。特に好ましい実施形態においては、ファンは、開示内容が参照により本願明細書に組み込まれる欧州特許出願公開第２１８０５８１号明細書に開示されるような電気モータを有する。
【００２５】
回転子の取り付けのために、通常、少なくとも１つの軸受が設けられ、これは、軸受配置要素内に留め付けられる。軸受は、特に、玉軸受、好ましくは予圧した玉軸受であってよい。軸受の向きにおける圧力調整を可能にするために、軸受配置要素は、有利には、少なくとも１つの圧力調整穴を有する。圧力調整穴は、有利には、一方で、冷却体の内部空間と空洞の領域との間の連結、他方で、冷却体とハウジングとの間の連結を生み出すのに役立つ。圧力調整穴は、基本的には、圧力調整穴が冷却体の内部空間と外側の空洞との間に圧力調整の連結を生み出すことができる限り、軸受配置要素以外のファンの所望する要素に設けることもできる。
【００２６】
冷却体の内壁は、有利には、ファンインペラからの距離が増加するにつれて軸方向に連続的に減少する直径を有する外面をもつ。これにより、気体媒体用のフローチャンバの大きさは、ファンインペラからの距離が増加するにつれて、つまり、ファンインペラの領域におけるファンの高圧領域から、ファンの排気口領域における低圧領域に向かって増加する。ここで、内壁の外面の直径が、内壁の長手方向延長部のほぼ全体に沿っても、ファンインペラからの距離が増加するにつれて軸方向に連続的に減少すると有利である。このような内壁の構造により、最適な空気力学値を実現できる。
【００２７】
ハウジングの外壁は、好ましくは、円筒状の内面を有する。ハウジングの外壁の外面は、同様に、好ましくは、円筒形であるが、横断面が矩形であってもよく、特に正方形であってもよい。
【００２８】
気体媒体の乱流を避けるために、ハウジングは、有利には、少なくとも一定の領域にわたって、軸方向においてファンインペラの方に向かって連続的に広がる吸気口を有し、及び／又は、少なくとも一定の領域にわたって、軸方向（ＡＲ）においてファンインペラ（１４）から離れる方へ連続的に狭くなる排気口を有する。しかしながら、好ましくは、この吸気口及び／又は排気口は、外部に直接つながる領域において、外部に向かって連続的に広がる。
【００２９】
ハウジング、ファンインペラ、ディフューザ及び冷却体は、通常、共にフローチャンバを画定し、ファンの稼働中、これを通って、主要な流れ方向に沿って気体媒体が流れる。最適な空気力学を実現するため、このフローチャンバは、主要な流れ方向にそって、ファンインペラの領域において、ディフューザの方に向かって狭まり、冷却体の領域において、ディフューザからの距離が増加するにつれて広がると有利である。ファンインペラの領域における狭まりと、冷却体の領域における広がりは、有利には、それぞれ、連続して起こる。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態を、図に基づいて以下に説明するが、これらは、説明のためだけのものであって、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるファンの斜視図である。
【図２】図２は、中心平面に沿って切り開いた、図１のファンの斜視図である。
【図３】図３は、前方からの、図１のファンの吸気口領域の正面図である。
【図４】図４は、図１のファンの側面図である。
【図５】図５は、図４に対して垂直な視角からの図１のファンの側面図である。
【図６】図６は、図１のファンの、図４に示したＡ−Ａ面での中央断面図である。
【図７】図７は、図１のファンの、図５に示したＨ−Ｈ面での中央断面図である。
【図８】図８は、図１のファンの、図４に示したＢ−Ｂ面での横断面図である。
【図９】図９は、図１のファンの、図４に示したＣ−Ｃ面での横断面図である。
【図１０】図１０は、図１のファンの、図４に示したＤ−Ｄ面での横断面図である。
【図１１】図１１は、図１のファンの、図４に示したＥ−Ｅ面での横断面図である。
【図１２】図１２は、図１のファンの、図４に示したＦ−Ｆ面での横断面図である。
【図１３】図１３は、図１のファンの、図４に示したＧ−Ｇ面での横断面図である。
【図１４】図１４は、ハウジングのない図１のファンの斜視図である。
【図１５】図１５は、ハウジングのない図１のファンの側面図である。
【図１６】図１６は、中央平面に沿って切り開いた、ハウジングのない図１のファンの斜視図である。
【図１７】図１７は、ハウジング、ファンインペラ、ファンインペラナットのない図１のファンの斜視図である。
【図１８】図１８は、ハウジング、ファンインペラ、ファンインペラナットのない図１のファンの側面図である。
【図１９】図１９は、後方からの、ハウジング、ファンインペラ、ファンインペラナットのない図１のファンの排気口領域の正面図である。
【図２０】図２０は、ハウジングのない図１のファンの、図２１に示すＸＸ−ＸＸ面での中央断面図である。
【図２１】図２１は、前方からの、ハウジングのない図１のファンの吸気口領域の正面図である。
【図２２】図２２は、前方からの、ハウジング、ファンインペラ、ファンインペラナットのない図１のファンの吸気口領域の正面図である。
【図２３】図２３は、ハウジング、ファンインペラ、ファンインペラナットのない図１のファンの、図２２に示したＸＸIII−ＸＸIII面での中央断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の第２の実施形態によるファンの斜視図である。
【図２５】図２５は、図２４のファンの側面図である。
【図２６】図２６は、前方からの、図２４のファンの吸気口領域の正面図である。
【図２７】図２７は、後方からの、図２４のファンの排気口領域の正面図である。
【図２８】図２８は、図２４のファンの中央断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１〜図２３に、本発明によるファンの第１の実施形態を様々な図で示す。
【００３３】
図１において明確に分かるように、ファンは、全体で非常にコンパクトな形を有する。ファンは、中空円筒状の外壁１０１と、吸気口カバー１０３と、排気口カバー１０４とを備えるハウジング１０を有する（図２）。吸気口カバー１０３と排気口カバー１０４は、外壁１０１によって形成される円筒を、両側で外部から閉鎖する。
【００３４】
吸気口カバー１０３は、吸気口１０３３を画定する接続片１０３１を有し、排気口カバー１０４は、排気口１０４３を画定する排気口コネクタ１０４１を有する。外壁１０１、吸気口カバー１０３、及び排気口カバー１０４は、ともに、ファンの空洞１０２を画定する。吸気口１０３３が空気を外部から空洞１０２へと流入させるのに用いられる一方で、排気口１０４３は、空気を空洞１０２から再び外部へ流出させるのに用いられる。
【００３５】
吸気口１０３３及び排気口１０４３を除いて、空洞１０２はハウジング１０によって外部に対し完全に閉鎖される。外壁１０１と接続片１０３１及び１０４１は、それぞれ、ファンの回転軸ＤＡに関して同心円状に配置される。ファンの軸方向ＡＲと半径方向ＲＲは、回転軸ＤＡに基づいて決められる。
【００３６】
ハウジング１０の外壁１０１はいくつかの半径方向の穴１０１１を有し、これらは、空洞１０２内に配置されるファンの構成部品のねじでの取り付けに用いられる。
【００３７】
２つの接続片１０３１及び１０４１は、それぞれ、それらの半径方向の外面に、外部溝１０３２及び１０４２を有し、この中に密閉リング２１をはめ込むことができる。これによって、接続片１０３１及び１０４１は、用途に応じて、例えば空気ホースや他の任意の形状をした接続装置等の、さらなる装置の気密な接続に役立つ。
【００３８】
吸気口カバー１０３及び排気口カバー１０４の、空洞１０２の方に面する内面は、軸方向ＡＲに、それぞれ、外壁１０１の内面へと面一に移行する。空洞１０２は、吸気口カバー１０３及び排気口カバー１０４の領域で、それぞれ、軸方向ＡＲにおいて吸気口１０３３及び排気口１０４３の方へと、それぞれ接続片１０３１及び１０４１まで連続的に狭くなり、接続片１０３１及び１０４１のそれぞれは、吸気口１０３３及び排気口１０４３の領域に、それぞれ円筒状の内面を有する。接続片１０３１及び１０４１の内面は、それぞれ、外部へ通じる端部で、外部に向かって広がる。これら全体的に連続するハウジング１０の内面の輪郭により、最適な空気力学値を実現できる。
【００３９】
例えば図６に見られるように、吸気口カバー１０３及び排気口カバー１０４の外面には、環状の溝１０３４及び１０４４が設けられ、これら溝に、それぞれ１つのＯ−リングをはめ込むことができる。これにより、外壁１０１は、吸気口カバー１０３及び排気口カバー１０４に対し密閉することができる。
【００４０】
吸気口カバー１０３には、半径方向の穴１０３５が設けられ（図８）、これは、外壁１０１の対応する半径方向の穴１０１１とともに、吸気口カバー１０３と外壁１０１のねじ接続に用いられる。対応する半径方向の穴はまた、排気口カバー１０４上にも設けられるが、図では見えない。
【００４１】
図２において分かるように、冷却体１１、モータ１２、駆動シャフト１３、ファンインペラ１４及びディフューザ１６は、それぞれ、空洞１０２内に、回転軸ＤＡに対し同心円状に配置される。
【００４２】
冷却体１１の形状は、特に、図１４〜図１９において明確に分かる。冷却体１１は内壁１１１を有し、これは、半径方向ＲＲにおいて、冷却体１１の内部空間１１２を画定する中空円筒状の内面を有する。内部空間１１２は、軸方向ＡＲにおいて駆動シャフト１３がこれを通って延び、モータ１２を収容するのに用いられる。
【００４３】
例えば図７において明確に分かるように、内壁１１１の壁厚は、軸方向において、吸気口１０３３から排気口１０４３へと向かう方向に、連続的に減少する。内壁１１１の内面が中空円筒形であるため、内壁１１１の外面の直径は、軸方向ＡＲにおいて吸気口１０３３からの距離が増えるにつれて、連続的に、具体的には数学的な意味で連続的に減少する。従って、内壁１１１の外面と外壁１０１の内面との間に設けられる空洞１０２のあいている空間は、ファンを通って流れる空気のためのフローチャンバを形成するが、軸方向ＡＲにおいて排気口１０４３に向かって寸法が増加する。
【００４４】
内壁１１１の外面上には、多数のリブ状のエアーガイド要素１１３が、周方向に沿って一定の間隔で形成され、これらエアーガイド要素はそれぞれ、冷却体１１の長手方向延長部全体にわたって、直線的に、且つ回転軸ＤＡに対し平行に延びる。複数のエアーガイド要素１１３の間には、複数のエアーガイドダクト１１４が設けられ、これらは、それぞれ、エアーガイド要素１１３の１つによって、周方向において両側を画定される。内壁１１１の外面の直径が排気口１０４３の方向に減少することにより、エアーガイドダクト１１４はそれぞれ、この同じ方向に深さが増加する。
【００４５】
エアーガイド要素１１３は、とりわけ、冷却体１１の内部空間１１２から、軸方向ＡＲにエアーガイドダクト１１４を通って流れる空気に、熱エネルギーを伝達するための冷却リブとしても役立つ。よって、内部空間１１２内に生じる熱エネルギーを、外部へと放散することができる。
【００４６】
エアーガイドダクト１１４は、半径方向ＲＲにおいて、それぞれ、冷却体１１の内壁１１１によって、及びハウジング１０の外壁１０１によって画定され、周方向において、それぞれ２つのエアーガイド要素１１３によって画定される。エアーガイドダクト１１４がその長手方向延長部全体に沿って、連続的に滑らかな表面によってのみ画定されることにより、ファン稼働中、層流、よって空気力学的に最適且つ抵抗のない空気流を、前記エアーガイドダクトに形成することができる。
【００４７】
熱の最適な放散を確実にするために、エアーガイド要素１１３は、有利には、内壁１１１と一体に、良好な熱伝導率を有する、内壁と同じ材料から形成される。冷却体１１が１０〜２６の、特に１４〜２２の、最も好ましくは、この場合のように、ちょうど１８のエアーガイド要素１１３を有し、これらが周方向に沿って一定の間隔で配置される場合、同時に十分に効率的な熱放散を伴う最適な空気力学値が達成されることが分かった。
【００４８】
半径方向ＲＲにおいて、エアーガイド要素１１３は、熱エネルギーが、エアーガイドダクト１１４を通って流れる空気にだけでなく、ハウジング１０にも伝達され得るように、好ましくは、長手方向延長部全体に沿って、外壁１０１の内面に当接する（図１２及び図１３）。
【００４９】
例えば図７から分かるように、冷却体１１は、吸気口１０３３の方に面する内壁１１１の前面に、ディフューザ１６の留め付けのための第１の軸方向の穴１１１１を有する。同様に、吸気口１０３３の方に面する内壁１１１の前面に、さらに、第２の軸方向の穴１１１２が設けられる。第２の軸方向の穴１１１２は、対応して第１の軸受シールド１７の中に設けられる軸方向の穴１７２を介して、第１の軸受シールド１７を留め付けるために用いられる。
【００５０】
第１の軸受シールド１７は、冷却体１１の排気口１０４３の方に向く側に配置される第２の軸受シールド１８とともに、駆動シャフト１３の取り付けのために役立つ。よって、第１及び第２の軸受シールド１７及び１８は、ハウジング１０、冷却体１１、及びディフューザ１６のように固定されている。駆動シャフト１３の取り付けのために、第１の玉軸受１９が第１の軸受シールド１７に取り付けられ、第２の軸受シールド１８に第２の玉軸受２０が取り付けられる。この２つの玉軸受１９及び２０は予圧されている。第１と第２の軸受シールド１７及び１８のそれぞれと、玉軸受１９及び２０のそれぞれの半径方向の外面との間に、それぞれ１つのＯ−リング１９１及び２０１が設けられ、これにより、最適な振動減衰が実現される。
【００５１】
非常に高い回転速度でのファンの稼働中、軸受グリースが玉軸受１９及び２０から外へ押し出されないように、第１の軸受シールド１７に圧力調整穴１７１が設けられる。圧力調整穴１７１は、吸気口１０３３の方に面する冷却体の内壁１１１の正面の領域に設けられる、圧力調整切り欠き１１５に対応する（図２２及び図２３）。圧力調整穴１７１は、圧力調整切り欠き１１５とともに、冷却体１１の内部空間１１２と、ハウジング１０の空洞１０２の冷却体１１を取り囲む部分との間の連結を形成する。この連結は、それぞれ、実質的に同一か、又は少なくとも同様の圧力が、軸方向ＡＲにおいて、玉軸受１９及び２０の両側に広がることを保証する。
【００５２】
第２の軸受シールド１８は、腎臓形の貫通開口部１８１を有し、これを通って、モータ１２の接続ケーブル１２３を引き込むことができる（図７及び図１９）。
【００５３】
モータ１２の回転子１２１は、駆動シャフト１３に共に回転するように取り付けられる。回転子１２１の外側に同心円状に、固定子巻線１２２１を備えた固定子１２２がある。固定子巻線１２２１は、稼働中に電流が流れる巻線を構成する。ファン稼働中、放散されなければならない熱エネルギーの大部分は、固定子巻線１２２１及びそれに隣接する固定子領域に生み出される。モータ１２は、冷却体１１の内部空間１１２内に完全に収容されるブラシレス直流モータである。モータ１２、特に固定子１２２は、その外面によって、冷却体の内壁１１１の内面に当接する。このようにして、モータ１２から冷却体１１への最適な熱伝達が実現される。冷却体１１のエアーガイド要素１１３が、軸方向ＡＲにおいて、モータ１２、特に固定子１２２の長手方向延長部全体にわたって、さらにそれを越えて延びるため、モータ１２内に生み出される熱エネルギーが最適に放散され得る。
【００５４】
本実施形態で用いられるモータは、欧州特許出願公開第２１８０５８１号明細書に提示され記載されるような電気モータである。欧州特許出願公開第２１８０５８１号明細書の開示に対応して、固定子巻線１２２１は、特に、菱形の単独コイルを多数有し、これは、図１３からも分かるように、フラットワイヤから製造され、屋根瓦様に互いに重なる。
【００５５】
軸方向ＡＲにおいておよそ吸気口カバー１０３のレベルに、ファンインペラ１４が、駆動シャフト１３に共に回転するように取り付けられる。ファンインペラ１４は、ターボチャージャーのコンプレッサホイールに類似の形状であり、中央の貫通口１４３を備えた回転対称な本体を有する。それゆえ、ファンインペラ１４は、コンプレッサホイールと呼ぶこともできる。貫通口１４３を画定する本体の内径は、貫通口１４３を通って突き出る駆動シャフト１３の外径よりわずかだけ大きい。本体１４１は、吸気口１０３３の方に面する端部に、その内径よりわずかだけ大きい外径を有する。しかしながら、軸方向ＡＲにおいて冷却体１１の方に向かう本体１４１の外形は、連続的で、指数関数に類似した増加でもって大きくなる。
【００５６】
多数のファンブレード１４２が、本体１４１の吸気口カバー１０３の方に向く面に、周方向に沿って一定の間隔をおいて取り付けられる。ファンブレード１４２は、ファンインペラ１４をモータ１２によって回転させ、これにより空気を、吸気口１０３３を通して空洞１０２に吸い込み、エアーガイドダクト１１４を介し排気口１０４３を通して再び外部へと排出することによって、空気を運ぶのに用いられる。
【００５７】
６〜１０、又はこの場合のようにちょうど８のファンブレードが設けられるのが好ましく、ファンブレードは有利には、本体１４１と一体的に形成される。図２１の、前方からのファンの空気吸込領域の正面図において、ファンブレード１４２は、それぞれ、Ｓ状に形成され、半径方向ＲＲに対してわずかに傾いて、本体１４１の駆動シャフト１３に隣接する領域から、本体１４１の周辺領域まで外側へと延びる。
【００５８】
ファンインペラ１４は、駆動シャフト１３の吸気口１０２２の領域に配置される端部上にねじ留めされるファンインペラナット１５により、駆動シャフト１３、よって、回転子１２１に、共に回転するように取り付けられる。ファンインペラナット１５は、その外面が、軸方向ＡＲにおいて、ファンインペラ１４の本体１４１の外面に面一に移行するように形成される。吸気口１０３３の方向に外側に向かって、ファンインペラナット１５は、徐々に細くなって一点に集まる端部を有する。
【００５９】
ファンインペラ１４の回転時、空気は、軸方向ＡＲに吸気口１０３３を通って吸い込まれ、ファンブレード１４２によって、最初は、軸方向ＡＲに外側に冷却体１１の方に向かって、その後半径方向ＲＲに外側に向かって運ばれる。
【００６０】
吸気口カバー１０３の内面の形状により、その後、外壁１０１の、さらなる流れ方向を画定する内面により、ファンインペラ１４によって半径方向外側に向かって運ばれた空気は、軸方向ＡＲへと方向転換される。
【００６１】
ディフューザ１６は、軸方向ＡＲにおいてファンインペラ１４と冷却体１１の間に配置される。ディフューザ１６は、ファンインペラ１４によって運ばれた空気を、冷却体１１のエアーガイドダクト１１４へと導くのに用いられる。よって、ディフューザ１６は、特に、ファンインペラ１４のすぐ下流の、周方向に向く方向成分をまだ有する空気流を、軸方向ＡＲだけに向く方向成分を有する空気流へと変換するのに役立つ。このために、ディフューザ１６は複数のガイドブレード１６１を有し、これらは、空気の乱流を防ぐために、軸方向ＡＲにおいてファンインペラ１４の方に向かって、それぞれ徐々に細くなって先が尖っている端部を有する。これら端部に向かって、複数のガイドブレード１６１は、それぞれ、ファンインペラ１４の意図される回転方向と逆に周方向へとわずかに曲がっている。複数のガイドブレード１６１は、それぞれ、冷却体１１の方には、回転軸ＤＡにだんだんと平行になるように延びる。
【００６２】
空気抵抗をできるだけ小さくするために、冷却体１１のエアーガイド要素１１３のそれぞれは、ディフューザ１６のそれぞれ１つのガイドブレード１６１に割り当てられ、このガイドブレードは、軸方向ＡＲにおいて、対応するエアーガイド要素１１３に当接し、全側面で前記エアーガイド要素へと面一に移行する。
【００６３】
ディフューザ１６は、外壁１０１に設けられる対応する半径方向の穴１０１１を介して、外壁１０１にディフューザ１６をねじ接続するのに用いられる半径方向の穴１６２をいくつか有する（図１１及び図１５）。さらに、軸方向の穴１１１１を介して冷却体１１にディフューザ１６をねじ接続するために、多数の軸方向の穴１６３がディフューザ１６に設けられる（図７及び図１１）。
【００６４】
従って、ファンの稼働中、ファンインペラ１４は、モータ１２によって回転軸ＤＡの周りに回転運動させられる。これにより、空気が、ファンブレード１４２によって吸気口１０３３を通って吸い込まれ、軸方向ＡＲに、その後半径方向ＲＲの外側へと運ばれる。ファンインペラ１４の周辺領域に直接隣接する領域における、吸気口カバー１０３の内面の曲がった形状により、吸い込まれた空気は軸方向ＡＲへと再び方向転換される。ディフューザ１６は、空気が半径方向から軸方向へと方向転換される領域に配置される。前記ディフューザ１６は、ファンの高圧領域に配置されるが、ファンインペラ１４のすぐ下流の、周方向に向く方向成分をまだ有する空気流を、完全に軸方向ＡＲに流れる空気流へと方向転換するのに用いられる。この空気は、ディフューザ１６から冷却体１１のエアーガイドダクト１１４へと導かれ、ここで、連続的に滑らかな表面によって画定される、十分に層流の空気流が形成され得る。内壁１１１に沿った、及びエアーガイド要素１１３に沿った流れにより、熱エネルギーが冷却体１１から、エアーガイドダクト１１４を通り抜けて流れる空気に伝達され、それによって放散され、これにより、同時に最適な空気力学を備えた、極めて効率的なモータの冷却がもたらされる。内壁１１１の外径を減らすことにより、エアーガイドダクト１１４の、軸方向ＡＲにおける深さが排気口カバー１０４の方に向かって増加し、これは同様に空気力学に好ましい結果を生む。この空気は、排気口カバー１０４の領域においてエアーガイドダクト１１４から外に出る。この領域は、ファンの低圧領域と呼ぶこともできる。最後に、空気は、排気口１０４３を通り抜けて再び外部へと達する。
【００６５】
図１〜図２３に示す実施形態は、最大１５０，０００ｒｐｍの回転数に対して形成することができる。この場合、５００ｍｂａｒ以上の差圧を得ることができ、この値で測定される騒音、及び発生される振動は最小である。しかしながら、ファンは、また、差圧２０００ｍｂａｒで回転数が最大４００，０００ｒｐｍに対しても形成することができる。ファンの構造上の寸法は、外壁１０１に関して、外径５５ｍｍで長さ１３０ｍｍを有するように特定することができる。
【００６６】
比較的低い回転数でも高い空気圧又は大きな負の空気圧を実現するために、本発明による多数のファンを直列に相前後して配置させることができる。高いエアースループットには、本発明による多数のファンを互いに並行に配置させることができる。
【００６７】
本発明によるファンの第２の実施形態を図２４〜図２８に示す。図１〜図２３に示した実施形態と同じ機能又は同様の機能を有するファンの要素は、それぞれ、図１〜図２３と同じ参照記号で示す。
【００６８】
図１〜図２３に示した実施形態とは異なり、この場合のファンは、外壁１０１の外側に向く外面の横断面が正方形であるハウジング１０を有する。本実施形態では、さらに、吸気口及び排気口領域に接続片が設けられないため、ファンの全体での形状は立方体である。これにより、ファンは非常にコンパクトに形成され、モジュール組み立てに最適である。例えば、エアーホースをファンの吸気口及び／又は排気口領域につなげるには、例えば、１以上の雌ねじ１０３６，１０４５をそれぞれ、吸気口１０３３及び排気口１０４３の領域にそれぞれ設けることができる。ファンとエアーホース又は他の接続要素との間の密閉は、対応して設けられる外部溝１０３２及び１０４２のそれぞれに挿入されるＯ−リングによって実現される。
【００６９】
ファンインペラ１４、ディフューザ１６、冷却体１１及びモータ１２は、有利には、それぞれ、図１〜図２３に示された実施形態の場合と実質的に同じである。ハウジング１０の外壁１０１は、確かに外面の横断面が正方形であるが、外壁１０１の内面は、有利には、中空円筒形、すなわち横断面が円形である。吸気口１０３３及び排気口１０４３の領域におけるフローチャンバの狭窄は、吸気口カバー１０３及び排気口カバー１０４の対応する形状によって実現される。ここで、吸気口カバー１０３及び排気口カバー１０４の両方はそれぞれ、横断面が正方形の外面と円形の内面とを有する。吸気口カバー１０３と排気口カバー１０４は、それぞれ、外壁１０１に設けられる穴１０１１を介して、ハウジング１０に取り付けられる。
【符号の説明】
【００７０】
１０      ハウジング
１０１    外壁
１０１１  半径方向の穴
１０２    空洞
１０３    吸気口カバー
１０３１  接続片
１０３２  外側溝
１０３３  吸気口
１０３４  溝
１０３５  半径方向の穴
１０３６  雌ねじ
１０４    排気口カバー
１０４１  接続片
１０４２  外側溝
１０４３  排気口
１０４４  溝
１０４５  雌ねじ
１１      冷却体
１１１    内壁
１１１１  第１の軸方向の穴
１１１２  第２の軸方向の穴
１１２    内部空間
１１３    エアーガイド要素
１１４    エアーガイドダクト
１１５    圧力調整切り欠き
１２      モータ
１２１    回転子
１２２    固定子
１２２１  固定子巻線
１２３    接続ケーブル
１３      駆動シャフト
１４      ファンインペラ
１４１    本体
１４２    ファンブレード
１４３    貫通口
１５      ファンインペラナット
１６      ディフューザ
１６１    ガイドブレード
１６２    半径方向の穴
１６３    軸方向の穴
１７      第１の軸受シールド
１７１    圧力調整穴
１７２    軸方向の穴
１８      第２の軸受シールド
１８１    貫通開口部
１９      第１の玉軸受
１９１    Ｏ−リング
２０      第２の玉軸受
２０１    Ｏ−リング
２１      密閉リング
ＤＡ      回転軸
ＲＲ      半径方向
ＡＲ      軸方向
【図１】
2018526574.tif 000003
【図２】
2018526574.tif 000004
【図３】
2018526574.tif 000005
【図４】
2018526574.tif 000006
【図５】
2018526574.tif 000007
【図６】
2018526574.tif 000008
【図７】
2018526574.tif 000009
【図８】
2018526574.tif 000010
【図９】
2018526574.tif 000011
【図１０】
2018526574.tif 000012
【図１１】
2018526574.tif 000013
【図１２】
2018526574.tif 000014
【図１３】
2018526574.tif 000015
【図１４】
2018526574.tif 000016
【図１５】
2018526574.tif 000017
【図１６】
2018526574.tif 000018
【図１７】
2018526574.tif 000019
【図１８】
2018526574.tif 000020
【図１９】
2018526574.tif 000021
【図２０】
2018526574.tif 000022
【図２１】
2018526574.tif 000023
【図２２】
2018526574.tif 000024
【図２３】
2018526574.tif 000025
【図２４】
2018526574.tif 000026
【図２５】
2018526574.tif 000027
【図２６】
2018526574.tif 000028
【図２７】
2018526574.tif 000029
【図２８】
2018526574.tif 000030
【国際調査報告】
2018526574.tif 000031
2018526574.tif 000032
2018526574.tif 000033
2018526574.tif 000034