WO2010057482A2 - Antriebsmotor mit integrierter kühlung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a drive motor in particular for a fan of a radiator of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Such a drive motor has a stator and a rotor rotating about an axis of rotation relative to the stator.
  • the drive motor can be designed as an electric motor, but also, for example, as an internal combustion engine in which a rotor rotates relative to a stator, and serves, for example, to drive a fan wheel of a radiator with which an internal combustion engine of a motor vehicle is cooled.
  • an electric drive motor embodied as a DC machine
  • this relates, for example, to a commutator which has brushes for commutation, which brushingly rest on the rotor and heat up as a result of the rotational movement of the rotor during operation of the drive motor.
  • current-carrying windings for generating a magnetic field and control electronics of the drive motor must be cooled during operation in order to ensure reliable operation of the drive motor.
  • a stator carrying stator windings has cooling tubes which are used to cool the windings of a coolant be flown through.
  • the use of such cooling tubes for cooling windings is only possible if the windings are fixedly arranged on a stator.
  • a stator which direct the flow of air through the DC machine.
  • the present invention has for its object to provide a drive motor that allows a simple and efficient way to cool its components while minimizing the components required for this purpose.
  • means for generating an air flow for cooling at least one component of the drive motor are arranged on the rotor.
  • the present invention is based on the idea of forming means for generating an air flow directly on the rotor and for generating the air flow the
  • Rotary movement of the rotor during operation of the drive motor exploit by the means for generating the air flow due to the rotational movement of the rotor air to cool by the drive motor to move and thus cause an air flow through the drive motor in particular along the components to be cooled.
  • the means for generating an air flow are thus part of the rotor and, for example, in one
  • the rotor has a rotor base body and at least one winding arranged on the rotor base body.
  • an insulating can be provided between the winding and the rotor body is arranged and made of an electrically insulating material, such as plastic.
  • the means for generating the air flow are then arranged on the insulating disk, for example by blade sections are integrated to generate an air flow in the insulating.
  • the blade sections are formed in the manner of blades and serve to move air through the drive motor so that a continuous flow of air through the drive motor along the components to be cooled is formed.
  • the rotational movement of the rotor during operation of the drive motor for generating an air flow for cooling components of the drive motor is utilized, with no additional measures, in particular no additional external fan or the like must be provided to generate an air flow.
  • the blade sections allow the generation of a cooling air flow in a simple and effective manner by utilizing the rotational movement of the rotor.
  • the rotor base body may have one or two insulating disks, which are arranged on the axial end-side end surfaces of the rotor base body and cover the end-side end surfaces in an insulating manner. According to the plane of extension of the end-side end faces, the insulating disks then extend transversely to the axis of rotation of the rotor, are fixedly connected to the rotor base body and run during operation of the drive motor together with the rotor base body.
  • the rotor base body may have openings which serve as a passage for the air flow.
  • the airflow can be directed along the components to be cooled, for example along the commutator, it being important to ensure that the openings for the efficient generation of an air flow in arrangement and opening area are matched to the blade sections.
  • the means for generating the air flow are formed for example in the manner of a radial fan or an axial fan and arranged directly on the rotor.
  • a radial fan in this case air - for example, by suitable blade sections - transported radially outward, while in an axial fan air is moved in the axial direction.
  • the air flow is advantageously at least partially axially, ie directed along the axis of rotation of the rotor and flows along the components to be cooled, for example along a commutator, control electronics or windings of the drive motor.
  • the means for generating the air flow ensure a continuous air movement during operation of the drive motor and thus for a continuous and effective cooling of the components.
  • the stator of the drive motor can be completed axially along the axis of rotation on the one hand by a housing cover and on the other hand by an electronic control system, each having at least one opening as a passage for the air flow. If the drive motor for driving a fan wheel of a vehicle is connected to the fan wheel via a receptacle, then corresponding openings are also provided on the receptacle and serve as a passage for the air flow.
  • the openings on the side of the control electronics can be integrated, for example, in cooling fins of the control electronics.
  • Fig. 1 is an exploded perspective view of a drive motor for
  • FIG. 2 shows a first perspective view of a rotor with an insulating disk arranged thereon
  • FIG. 3 is a second perspective view of a rotor;
  • Fig. 4 is a separate perspective view of an insulating disc;
  • FIG. 5 is a separate perspective view of a rotor main body of a
  • Fig. 6 is a plan view of an end face of a rotor base body.
  • Fig. 1 shows a perspective exploded view of a trained as a DC electric machine drive motor 1, which serves for driving a fan 7, for example, for a fan of a motor vehicle.
  • the drive motor 1 has a stator 5 with magnets 51 fixedly arranged on a vehicle part, in which a rotor 4 is arranged to be rotatable about a rotation axis A.
  • the stator 5 is closed on its one side by a control electronics 2 and on its other side by a housing cover 6, wherein in the control electronics 2 and the housing cover 6 each bearing points 22, 61 are formed for supporting a drive shaft 41 of the rotor 4.
  • a retaining ring 410 on the drive shaft 41 is provided to fix the rotor 4 in the stator 5.
  • the control electronics 2 is connected to an electrical supply line 20, via which the drive motor 1 is electrically supplied, and has cooling fins 21 for cooling a circuit arrangement of the control electronics 2.
  • the drive motor 1 is designed as a DC electric machine, in which the rotor 4 carries on a rotor base 42 arranged, electrically conductive windings 44.
  • the rotor main body 42 has poles 420 around which the windings 44 are wound in such a way that a magnetic field generated by current flowing through the windings 44 interacts with the magnetic field of the magnets 51 of the stator 5 to produce a rotational movement of the rotor 4 about the axis of rotation A.
  • the rotor 4 has, concentrically with the drive shaft 41, a commutator 40 which supplies the windings 44 with a direct current via brushes arranged on a brush holder 3 (see FIG. 1).
  • the brushes of the brush holder 3 slide along the outer surface of the commutator 40, wherein the rotational movement of the rotor 4 and the associated rotational movement of the commutator 40, a mechanical commutation, as a result of which the windings 44 for generating a rotational movement of the rotor 4 are energized about the axis of rotation A such that the magnetic field generated by the windings 44 in cooperation with the magnetic field of the magnets 51 on the stator 5 drives the rotor 4.
  • an electrically insulating material such as plastic insulating 43 is provided, which is arranged between the windings 44 and a front end surface 421 of the rotor base 42, that the windings 44 formed, for example, from individual rotor laminations Rotor body 42 are electrically isolated.
  • Another insulating washer 43 may be disposed on the opposite, the commutator 41 facing end face 422 of the rotor base 42.
  • blade sections 430 are formed on the insulating disk 43 disposed on the end face 421 on the rotor base 42 in the operation of the drive motor 1 as a result of a rotational movement about the axis of rotation A of the rotor 4 generate an air flow L, which flows for cooling by the drive motor 1 along the components to be cooled.
  • FIG. 4 A separate view of the insulating washer 43 is shown in Fig. 4.
  • the insulating disk 43 has pole sections 431 which, when arranged on the rotor main body 42
  • the insulating washer 43 has a central recess 433 through which the drive shaft 41 of the rotor 4 extends when the insulating washer 43 is mounted (see FIG. 2).
  • the rotor 4 rotates together with the insulating disk 43, which is fixed to the rotor base 42, in the direction of rotation D about the axis of rotation A.
  • the arranged on the insulating disk 43 blade sections 430 and generate an air flow L, the air from the region of the recess 433 through the openings 432 to the outside promoted.
  • the blade sections 430 thus suck in air from the region of the recess 433 and push them through the openings 432 to the outside.
  • the insulating washer 43 is arranged on the rotor base body 42. Separate views of the rotor base body 42 are shown in FIGS. 5 and 6, from which it can be seen that the rotor base body 42 in its central region axially along the axis of rotation A directed openings 45 which in the region of the central recess 433 of
  • Insulating washer 43 are arranged. As can be seen from the plan view of FIG. 6, the openings 45 extend to the commutator 40, so that an air flow L is passed through the openings 45 along the commutator 40.
  • openings 45 Through the openings 45 an axially directed by the rotor 4 air flow L is made possible in the interior of the drive motor 1. Furthermore, as shown in FIG. 1, openings 210 are formed on the cooling fins 21 of the control electronics 2 and openings 60 on the housing cover 6 connected to the stator 5.
  • the drive motor 1 is arranged on a receptacle 70 of the fan wheel 7, wherein the receptacle 70 has a wall portion 700 with openings 701 as a passage for the air flow L.
  • the rotor 4 is set into a rotational movement, as a result of which the blade sections 430 generate an air flow L on the insulating disk 43 on the rotor base body 42, the openings through the openings 210 on the cooling fins 21, the openings 45 in the rotor base body 42 60 on the housing cover 6 and the openings 701 on the wall portion 700 of the receptacle 70 of the fan 7 in the axial direction along the axis of rotation A flows through the drive motor 1 and along the components to be cooled, in particular the control electronics 2, the brush holder 3, the commutator 40 and the windings 44 strokes. Due to the formation of the openings 210, 45, 60, 701, the air flow L can be targeted so that the components to be cooled flow around and are cooled during operation of the drive motor 1.
  • the rotational movement of the rotor 4 during operation of the drive motor 1 is utilized for cooling the components of the drive motor 1. Further measures, in particular external fans or the like for cooling the drive motor 1 are not required.
  • a flow of air L flowing through the drive motor 1 in the axial direction is generated in a targeted manner, which provides efficient cooling of the components of the drive motor 1.
  • an insulating washer 43 is provided only on the end face 421 of the rotor base body 42 facing away from the commutator 40.
  • a correspondingly shaped insulating disk 43 can be arranged on the opposite end face 422 facing the commutator 40 in order to improve the cooling.
  • the described invention is basically applicable to all drive motors, in which a rotor moves relative to a stator.
  • the invention can be used in a variety of different types of electric drive motors, not just DC machines by means are provided on the rotor for generating an air flow. It is also conceivable to use similar coolants in addition, for example, in internal combustion engines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsmotor insbesondere für ein Lüfterrad eines Kühlers eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator und einem um eine Drehachse relativ zum Stator umlaufenden Rotor. Dabei ist vorgesehen, dass Mittel (430) zur Erzeugung eines Luftstroms (L) zur Kühlung mindestens einer Komponente (2, 3, 40, 44) des Antriebsmotors (1) am Rotor (4) angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein Antriebsmotor geschaffen, der in einfacher und effizienter Weise eine Kühlung seiner Komponenten bei Minimierung der hierfür erforderlichen Bauteile ermöglicht.

Description

Antriebsmotor mit integrierter Kühlung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Antriebsmotor insbesondere für ein Lüfterrad eines Kühlers eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Antriebsmotor weist einen Stator und einen um eine Drehachse relativ zum Stator umlaufenden Rotor auf. Der Antriebsmotor kann als Elektromotor, aber beispielsweise auch als Verbrennungsmotor, bei dem ein Rotor relativ zu einem Stator umläuft, ausgebildet sein und dient beispielsweise dem Antrieb eines Lüfterrad eines Kühlers, mit dem ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs gekühlt wird.
Im Betrieb eines Antriebsmotors ist es erforderlich, einzelne Komponenten des Antriebsmotors zu kühlen, um eine Überhitzung der Komponenten zu verhindern. Bei einem als Gleichstrommaschine ausgebildeten elektrischen Antriebsmotor betrifft dies beispielsweise einen Kommutator, der zur Kommutierung Bürsten aufweist, die gleitend am Rotor anliegen und sich infolge der Drehbewegung des Rotors im Betrieb des Antriebsmotors erwärmen. Ebenso müssen stromdurchflossene Wicklungen zur Erzeugung eines Magnetfelds und eine Steuerelektronik des Antriebsmotors im Betrieb gekühlt werden, um einen zuverlässigen Betrieb des Antriebsmotors zu gewährleisten.
Bei einem aus der DE 103 48 214 A1 bekannten Antriebsmotor weist ein Wicklungen tragender Stator Kühlrohre auf, die zur Kühlung der Wicklungen von einem Kühlmittel durchflössen werden. Die Verwendung solcher Kühlrohre zur Kühlung von Wicklungen ist nur möglich, wenn die Wicklungen feststehend an einem Stator angeordnet sind.
Ein aus der DE 101 19 450 A1 bekannter Antriebsmotor in Form einer kommutierten Gleichstrommaschine verwendet zur Kühlung insbesondere eines Bürsten aufweisenden Kommutators einen Luftstrom, der von einem mit der Gleichstrommaschine verbundenen Lüfter erzeugt und in axialer Richtung durch die Gleichstrommaschine hindurchgeführt wird. Zur Luftstromführung sind in einem Stator Kanäle vorgesehen, die den Luftstrom durch die Gleichstrommaschine leiten.
Bei einem aus der US 5,095,236 bekannten Elektromotor ist zur Kühlung des Motors an einer Antriebswelle zusätzlich zu einem Wicklungen tragenden Rotor ein Lüfterrad vorgesehen. Lüfterrad und Rotor sind dabei getrennt ausgebildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsmotor zu schaffen, der in einfacher und effizienter Weise eine Kühlung seiner Komponenten bei Minimierung der hierfür erforderlichen Bauteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei ist vorgesehen, dass Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms zur Kühlung mindestens einer Komponente des Antriebsmotors am Rotor angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms unmittelbar am Rotor auszubilden und zur Erzeugung des Luftstroms die
Drehbewegung des Rotors im Betrieb des Antriebsmotors auszunutzen, indem die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms infolge der Drehbewegung des Rotors Luft zur Kühlung durch den Antriebsmotor bewegen und so einen Luftstrom durch den Antriebsmotor insbesondere entlang der zu kühlenden Komponenten bewirken. Die Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms sind somit Bestandteil des Rotors und beispielsweise in eine
Komponente des Rotors integriert, so dass keine zusätzlichen, separat vom Rotor ausgebildeten Bauteile zur Kühlung erforderlich sind.
Bei einer Ausbildung des Antriebsmotors als elektrische Gleichstrommaschine weist der Rotor einen Rotorgrundkörper und mindestens eine an dem Rotorgrundkörper angeordnete Wicklung auf. Zur elektrischen Isolierung der Wicklung von dem beispielsweise aus einzelnen Rotorblechen ausgebildeten Rotorgrundkörper kann eine Isolierscheibe vorgesehen sein, die zwischen Wicklung und Rotorgrundkörper angeordnet ist und aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff besteht. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms dann an der Isolierscheibe angeordnet, indem beispielsweise Schaufelabschnitte zur Erzeugung eines Luftstroms in die Isolierscheibe integriert sind. Die Schaufelabschnitte sind nach Art von Schaufeln ausgebildet und dienen dazu, Luft so durch den Antriebsmotor zu bewegen, dass ein kontinuierlicher Luftstrom durch den Antriebsmotor entlang der zu kühlenden Komponenten entsteht. Mittels der Schaufelabschnitte an der Isolierscheibe des Rotors wird die Drehbewegung des Rotors im Betrieb des Antriebsmotors zur Erzeugung eines Luftstroms zur Kühlung von Komponenten des Antriebsmotors ausgenutzt, wobei keine zusätzlichen Maßnahmen, insbesondere keinen zusätzlichen externen Lüfter oder dergleichen zur Erzeugung eines Luftstroms vorgesehen werden müssen. Die Schaufelabschnitte erlauben auf einfache und effektive Weise durch Ausnutzen der Drehbewegung des Rotors die Erzeugung eines kühlenden Luftstroms.
Der Rotorgrundkörper kann eine oder zwei Isolierscheiben aufweisen, die an den axialen stirnseitigen Endflächen des Rotorgrundkörpers angeordnet sind und die stirnseitigen Endflächen isolierend überdecken. Entsprechend der Erstreckungsebene der stirnseitigen Endflächen erstrecken sich die Isolierscheiben dann quer zur Drehachse des Rotors, sind fest mit dem Rotorgrundkörper verbunden und laufen im Betrieb des Antriebsmotors zusammen mit dem Rotorgrundkörper um.
In anderer Ausgestaltung ist auch denkbar, Schaufelabschnitte unmittelbar in den Rotorgrundkörper oder in einen Kommutator des Rotors zu integrieren, beispielsweise an den Rotorgrundkörper oder den Kommutator anzuformen.
Um einen Luftstrom durch den Antriebsmotor zu erhalten, der gezielt zur Kühlung einzelner Komponenten geeignet ist, beispielsweise zur Kühlung eines am Rotor angeordneten Kommutators, kann der Rotorgrundkörper Öffnungen aufweisen, die als Durchlass für den Luftstrom dienen. Durch die Ausbildung der Öffnungen kann der Luftstrom gezielt entlang der zu kühlenden Komponenten, beispielsweise entlang des Kommutators, geleitet werden, wobei darauf zu achten ist, dass die Öffnungen zur effizienten Erzeugung eines Luftstroms in Anordnung und Öffnungsfläche auf die Schaufelabschnitte abgestimmt sind.
Die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms sind beispielsweise nach Art eines Radiallüfters oder eines Axiallüfters ausgebildet und unmittelbar an dem Rotor angeordnet. Bei einem Radiallüfter wird hierbei Luft - beispielsweise durch geeignete Schaufelabschnitte - radial nach außen befördert, während bei einem Axiallüfter Luft in axialer Richtung bewegt wird.
Der Luftstrom ist vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise axial, also entlang der Drehachse des Rotors gerichtet und fließt entlang der zu kühlenden Komponenten, beispielsweise entlang eines Kommutators, einer Steuerelektronik oder von Wicklungen des Antriebsmotors. Die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms sorgen dabei für eine kontinuierliche Luftbewegung im Betrieb des Antriebsmotors und somit für eine kontinuierliche und effektive Kühlung der Komponenten.
Der Stator des Antriebsmotors kann axial entlang der Drehachse einerseits durch einen Gehäusedeckel und andererseits durch eine Steuerelektronik abgeschlossen sein, die jeweils mindestens eine Öffnung als Durchlass für den Luftstrom aufweisen. Ist der Antriebsmotor zum Antreiben eines Lüfterrads eines Fahrzeugs über eine Aufnahme mit dem Lüfterrad verbunden, so sind entsprechende Öffnungen auch an der Aufnahme vorgesehen und dienen als Durchlass für den Luftstrom. Die Öffnungen auf Seiten der Steuerelektronik können beispielsweise in Kühlrippen der Steuerelektronik integriert sein. Angetrieben und bewirkt durch die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms am Rotor kann dann infolge der Drehbewegung des Rotors um die Drehachse ein Luftstrom erzeugt werden, der durch die Öffnungen an der Steuerelektronik in den Antriebsmotor gelangt, entlang der zu kühlenden Komponenten - beispielsweise entlang des Kommutators, der Steuerelektronik und der Wicklungen - und durch den Rotor strömt und aufseiten des Gehäusedeckels aus dem Antriebsmotor austritt. Auf diese Weise wird ein kontinuierlicher Luftstrom durch den Antriebsmotor erzeugt, der in gezielter Weise entlang der zu kühlenden Komponenten geleitet werden kann und damit eine effektive Luftkühlung des Antriebsmotors bereitstellt.
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Antriebsmotors zum
Antreiben eines Lüfterrads;
Fig. 2 eine erste perspektivische Ansicht eines Rotors mit daran angeordneter Isolierscheibe;
Fig. 3 eine zweite perspektivische Ansicht eines Rotors; Fig. 4 eine gesonderte perspektivische Ansicht einer Isolierscheibe;
Fig. 5 eine gesonderte perspektivische Ansicht eines Rotorgrundkörpers eines
Rotors mit daran angeordnetem Kommutator und
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine stirnseitige Endfläche eines Rotorgrundkörpers.
Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht einen als elektrische Gleichstrommaschine ausgebildeten Antriebsmotor 1 , der zum Antreiben eines Lüfterrads 7 beispielsweise für einen Lüfter eines Kraftfahrzeugs dient. Der Antriebsmotor 1 weist einen feststehend an einem Fahrzeugteil angeordneten Stator 5 mit Magneten 51 auf, in dem ein Rotor 4 um eine Drehachse A rotierbar angeordnet ist. Der Stator 5 wird an seiner einen Seite durch eine Steuerelektronik 2 und an seiner anderen Seite durch einen Gehäusedeckel 6 abgeschlossen, wobei in der Steuerelektronik 2 und dem Gehäusedeckel 6 jeweils Lagerstellen 22, 61 zur Lagerung einer Antriebswelle 41 des Rotors 4 ausgebildet sind. Ein Haltering 410 an der Antriebswelle 41 ist vorgesehen, um den Rotor 4 in dem Stator 5 festzusetzen.
Die Steuerelektronik 2 ist mit einer elektrischen Versorgungsleitung 20 verbunden, über die der Antriebsmotor 1 elektrisch versorgt wird, und weist Kühlrippen 21 zum Kühlen einer Schaltungsanordnung der Steuerelektronik 2 auf.
Gesonderte Ansichten des Rotors 4 sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Antriebsmotor 1 ist als elektrische Gleichstrommaschine ausgebildet, bei der der Rotor 4 an einem Rotorgrundkörper 42 angeordnete, elektrisch leitende Wicklungen 44 trägt. Der Rotorgrundkörper 42 weist Pole 420 auf, um die die Wicklungen 44 derart gewickelt sind, dass ein bei einem Stromfluss durch die Wicklungen 44 erzeugtes Magnetfeld mit dem Magnetfeld der Magneten 51 des Stators 5 zur Erzeugung einer Drehbewegung des Rotors 4 um die Drehachse A zusammenwirkt. Der Rotor 4 weist konzentrisch zur Antriebswelle 41 einen Kommutator 40 auf, der über an einem Bürstenhalter 3 (siehe Fig. 1) angeordnete Bürsten die Wicklungen 44 mit einem Gleichstrom versorgt. Im Betrieb des Antriebsmotors 1 gleiten die Bürsten des Bürstenhalters 3 entlang der äußeren Mantelfläche des Kommutators 40, wobei durch die Drehbewegung des Rotors 4 und die damit einhergehende Drehbewegung des Kommutators 40 eine mechanische Kommutierung erfolgt, infolge derer die Wicklungen 44 zur Erzeugung einer Drehbewegung des Rotors 4 um die Drehachse A derart bestromt werden, dass das von den Wicklungen 44 erzeugte Magnetfeld in Zusammenwirken mit dem Magnetfeld der Magnete 51 am Stator 5 den Rotor 4 antreibt. Zwischen dem Rotorgrundkörper 42 und den Wicklungen 44 ist eine aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff ausgebildete Isolierscheibe 43 vorgesehen, die so zwischen den Wicklungen 44 und einer stirnseitigen Endfläche 421 des Rotorgrundkörpers 42 angeordnet ist, dass die Wicklungen 44 vom beispielsweise aus einzelnen Rotorblechen ausgebildeten Rotorgrundkörper 42 elektrisch isoliert sind. Eine weitere Isolierscheibe 43 kann an der gegenüberliegenden, dem Kommutator 41 zugewandten stirnseitigen Endfläche 422 des Rotorgrundkörpers 42 angeordnet sein.
Infolge der gleitenden Anlage der Bürsten am Kommutator 40 und des Stromflusses durch die Bürsten am Bürstenhalter 3, den Kommutator 40 und die Wicklungen 44 erwärmen sich die Komponenten des Antriebsmotors 1 im Betrieb des Antriebsmotors 1. Dies betrifft insbesondere die Steuerelektronik 2, die Bürsten am Bürstenhalter 3, den Kommutator 40 und die Wicklungen 44 des Rotors 4.
Um die Komponenten des Antriebsmotors 1 , insbesondere die Steuerelektronik 2, die Bürsten des Bürstenhalters 3, den Kommutator 40 und die Wicklungen 44 im Betrieb des Antriebsmotors 1 zu kühlen, sind an der an der stirnseitigen Endfläche 421 am Rotorgrundkörper 42 angeordneten Isolierscheibe 43 Schaufelabschnitte 430 ausgebildet, die im Betrieb des Antriebsmotors 1 infolge einer Drehbewegung um die Drehachse A des Rotors 4 einen Luftstrom L erzeugen, der zur Kühlung durch den Antriebsmotor 1 entlang der zu kühlenden Komponenten fließt.
Eine gesonderte Ansicht der Isolierscheibe 43 ist in Fig. 4 dargestellt. Die Isolierscheibe 43 weist Polabschnitte 431 auf, die bei an dem Rotorgrundkörper 42 angeordneter
Isolierscheibe 43 die Pole 420 des Rotorgrundkörpers 42 umgreifen und so gegenüber den Wicklungen 44 isolieren. Die Isolierscheibe 43 weist eine zentrale Aussparung 433 auf, durch die bei montierter Isolierscheibe 43 sich die Antriebswelle 41 des Rotors 4 erstreckt (siehe Fig. 2). Um die zentrale Aussparung 433 sind sechs Schaufelabschnitte 430 angeordnet, die der Erzeugung eines Luftstromes L dienen und zwischen denen sich, axial durch einen Ring 434 begrenzt, Öffnungen 432 befinden, durch die der von den Schaufelabschnitten 430 erzeugte Luftstrom L fließt.
Im Betrieb des Antriebsmotors 1 dreht sich der Rotor 4 zusammen mit der Isolierscheibe 43, die an dem Rotorgrundkörper 42 fest angeordnet ist, in die Drehrichtung D um die Drehachse A. Infolge der Drehbewegung in die Drehrichtung D bewegen sich die an der Isolierscheibe 43 angeordneten Schaufelabschnitte 430 und erzeugen einen Luftstrom L, der Luft aus dem Bereich der Aussparung 433 durch die Öffnungen 432 nach außen befördert. Die Schaufelabschnitte 430 saugen somit Luft aus dem Bereich der Aussparung 433 an und drücken diese durch die Öffnungen 432 nach außen.
Die Isolierscheibe 43 ist an dem Rotorgrundkörper 42 angeordnet. Gesonderte Ansichten des Rotorgrundkörpers 42 sind in Fig. 5 und 6 dargestellt, aus denen ersichtlich ist, dass der Rotorgrundkörper 42 in seinem zentralen Bereich axial entlang der Drehachse A gerichtete Öffnungen 45 aufweist, die im Bereich der zentralen Aussparung 433 der
Isolierscheibe 43 angeordnet sind. Wie aus der Draufsicht gemäß Fig. 6 ersichtlich ist, erstrecken sich die Öffnungen 45 hin zum Kommutator 40, so dass ein Luftstrom L durch die Öffnungen 45 entlang des Kommutators 40 geleitet wird.
Durch die Öffnungen 45 wird ein axial durch den Rotor 4 gerichteter Luftstrom L im Inneren des Antriebsmotors 1 ermöglicht. Weiterhin sind, wie in Fig. 1 dargestellt, Öffnungen 210 an den Kühlrippen 21 der Steuerelektronik 2 und Öffnungen 60 an dem mit dem Stator 5 verbundenen Gehäusedeckel 6 ausgebildet.
Der Antriebsmotor 1 ist an einer Aufnahme 70 des Lüfterrads 7 angeordnet, wobei die Aufnahme 70 einen Wandabschnitt 700 mit Öffnungen 701 als Durchlass für den Luftstrom L aufweist.
Im Betrieb des Antriebsmotors 1 wird der Rotor 4 in eine Drehbewegung versetzt, infolge derer die Schaufelabschnitte 430 an der Isolierscheibe 43 am Rotorgrundkörper 42 einen Luftstrom L erzeugen, der durch die Öffnungen 210 an den Kühlrippen 21 , die Öffnungen 45 im Rotorgrundkörper 42, die Öffnungen 60 am Gehäusedeckel 6 und die Öffnungen 701 am Wandabschnitt 700 der Aufnahme 70 des Lüfterrads 7 in axialer Richtung entlang der Drehachse A durch den Antriebsmotor 1 fließt und dabei entlang der zu kühlenden Komponenten, insbesondere der Steuerelektronik 2, des Bürstenhalters 3, des Kommutators 40 und der Wicklungen 44 streicht. Durch die Ausbildung der Öffnungen 210, 45, 60, 701 kann der Luftstrom L gezielt so gerichtet werden, dass die zu kühlenden Komponenten umströmt und im Betrieb des Antriebsmotors 1 gekühlt werden.
Mit den an der Isolierscheibe 43 angeordneten Schaufelabschnitten 430 wird die Drehbewegung des Rotors 4 im Betrieb des Antriebsmotors 1 zur Kühlung der Komponenten des Antriebsmotors 1 ausgenutzt. Weitere Maßnahmen, insbesondere externe Lüfter oder dergleichen zur Kühlung des Antriebsmotors 1 sind nicht erforderlich. Durch die Schaufelabschnitte 430 wird in gezielter Weise ein den Antriebsmotor 1 in axialer Richtung durchfließender Luftstrom L erzeugt, der eine effiziente Kühlung der Komponenten des Antriebsmotors 1 bereitstellt. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Isolierscheibe 43 nur an der dem Kommutator 40 abgewandten stirnseitigen Endfläche 421 des Rotorgrundkörpers 42 vorgesehen. In gleicher Weise kann zur Verbesserung der Kühlung jedoch auch eine entsprechend geformte Isolierscheibe 43 an der gegenüberliegenden, dem Kommutator 40 zugewandten Endfläche 422 angeordnet werden.
Auch ist denkbar, Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms L - beispielsweise Schaufelabschnitte nach Art der in Fig. 4 dargestellten Schaufelabschnitte 430 - unmittelbar an den Rotorgrundkörper 42 anzuformen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch im Rahmen gänzlich anders gearteter Ausführungsformen verwirklichen. So ist die geschilderte Erfindung grundsätzlich bei allen Antriebsmotoren einsetzbar, bei denen sich ein Rotor gegenüber einem Stator bewegt. Insbesondere lässt sich die Erfindung bei einer Vielzahl von unterschiedlich gearteten elektrischen Antriebsmotoren, nicht lediglich Gleichstrommaschinen einsetzen, indem am Rotor Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms vorgesehen werden. Denkbar ist ein Einsatz ähnlicher Kühlungsmittel darüber hinaus beispielsweise auch bei Verbrennungsmotoren.
Zudem können andere Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms als die geschilderten Schaufelabschnitte verwendet werden.
Mit den geschilderten Maßnahmen wird ein Axial-/Radiallüfter zur Kühlung von Komponenten eines Antriebsmotors in einen Rotor des Antriebsmotors integriert, so dass die Drehbewegung des Rotors im Betrieb des Antriebsmotors zur Kühlung ausgenutzt wird. Bezugszeichenliste
1 Antriebsmotor
2 Steuerelektronik
20 Elektrische Versorgungsleitung
21 Kühlrippen
210 Öffnungen
22 Lagerstelle
3 Bürstenhalter
4 Rotor
40 Kommutator
41 Antriebswelle
410 Haltering
42 Rotorgrundkörper
420 Pole
421 , 422 Endfläche
43 Isolierscheibe
430 Schaufelabschnitte
431 Polabschnitte
432 Öffnungen
433 Aussparung
434 Ring
44 Wicklungen
45 Öffnungen
5 Stator
51 Magnete
6 Gehäusedeckel
60 Öffnung
61 Lagerstelle
7 Lüfterrad
70 Aufnahme
700 Wandabschnitt
701 Öffnungen
A Drehachse
D Drehrichtung
L Luftstrom

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsmotor, insbesondere für ein Lüfterrad eines Kühlers eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator und - einem um eine Drehachse relativ zum Stator umlaufenden, in Zusammenwirken mit dem Stator angetriebenen Rotor,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (L) zur Kühlung mindestens einer
Komponente (2, 3, 40, 44) des Antriebsmotors (1 ) am Rotor (4) angeordnet sind.
2. Antriebsmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) einen Rotorgrundkörper (42), mindestens eine Wicklung (44) und mindestens eine
Isolierscheibe (43) zur Isolierung der Wicklung (44) von dem Rotorgrundkörper (42) aufweist, wobei die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms (L) an der Isolierscheibe (43) angeordnet sind.
3. Antriebsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Isolierscheibe (43) an einer stirnseitigen Endfläche (421 , 422) des Rotorgrundkörpers (42) angeordnet ist und sich quer zur Drehachse (A) des Rotors (4) erstreckt.
4. Antriebsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden stirnseitigen Endflächen (421 , 422) des Rotorgrundkörpers (42) je eine Isolierscheibe (43) angeordnet ist.
5. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierscheibe (43) mindestens einen Schaufelabschnitt (430) zur Erzeugung des Luftstroms (L) aufweist.
6. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkörper (42) mindestens eine entlang der Drehachse (A) gerichtete Öffnung (45) als Durchlass für den Luftstrom (L) aufweist.
7. Antriebsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung eines Luftstroms (L) an einem Kommutator (40) oder einem Rotorgrundkörper (42) des Rotors (4) angeordnet sind.
8. Antriebsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung des Luftstroms (L) nach Art eines Radiallüfters oder eines Axiallüfters ausgebildet sind.
9. Antriebsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (L) im Bereich des Rotors (4) zumindest abschnittsweise entlang der Drehachse (A) gerichtet ist.
10. Antriebsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (1) einen den Stator (5) entlang der Drehachse (A) abschließenden Gehäusedeckel (6) aufweist, der mindestens eine Öffnung (60) als Durchlass für den Luftstrom (L) aufweist.
11. Antriebsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (1) an einer Aufnahme (70) eines Lüfterrades (7) angeordnet ist, an der mindestens eine Öffnung (701) als Durchlass für den Luftstrom (L) ausgebildet ist.
12. Antriebsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Stator (5) eine Steuerelektronik (2) angeordnet ist.
13. Antriebsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (2) den Stator (5) entlang der Drehachse (A) abschließt, wobei die Steuerelektronik (2) mindestens eine Öffnung (210) als Durchlass für den Luftstrom (L) aufweist.
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