无刷直流电机的电子器件的空气冷却制造技术

本发明专利技术提供了用于汽车中的冷却系统的风扇单元(10)，该风扇单元(10)包括：电动机(14)，该电动机(14)包括转子(30)和定子(16)，其中，定子(16)形成在电动机(14)的中央，并且转子(30)绕定子(16)径向向外布置；散热器(40)，散热器(40)邻近于定子轴，散热器(40)包括电子部件(42)且包括固定至散热器(40)的周向的散热翅片(44)；以及风扇毂(50)，风扇毂(50)固定地连接至电动机的转子(30)并位于转子(30)的径向外侧，风扇毂(50)沿散热器(40)的方向延伸并且风扇毂(50)包括用以产生空气流的风扇叶片(52)，其中，风扇毂(50)还包括径向叶轮(56)，该径向叶轮(56)邻近于叶轮的散热翅片(44)定位。

Air cooling of electronic components of BLDCM

【技术实现步骤摘要】
无刷直流电机的电子器件的空气冷却
本专利技术涉及用于对汽车中的冷却系统进行冷却的风扇单元。
技术介绍
通常，用于对汽车中的冷却系统——比如发动机——进行冷却的风扇由无刷电动机驱动。该无刷电动机利用产生热量的一体式电力电子单元而进行换向。该热量需要从无刷电动机移除，否则电子部件会因过热而损坏。发动机舱中的环境温度非常高、高达120℃。然而，电子器件应当被保持在150°以下。由于电子器件还必须被密封以防止暴露于水并且电子器件因发动机限制而处于非常紧密的空间，因此必须确保电子器件的有效冷却。电子器件的冷却可以以多种方式来实现。简单且最有效的方式中的一个方式是将电子控制单元(ECU)置于暴露在由风扇所产生的高速主流空气中的箱的外部。然而，这种系统的高电磁辐射增加了复杂性和成本，并且对风扇系统的气流效率和声学的影响是负面的。此外，如果ECU远离风扇定位，则风扇单元的构建变得不够紧凑并且安装该风扇单元更加复杂。然而，在电机和ECU被构建在同一壳体中的一体式电子单元的情况下，冷却变得更具挑战性。现有的设计包含集成到电子器件壳体的形状中的大量的引脚或翅片。在该设计的情况中，在给定的可用体积内增大了热传递表面。热传递的机理主要是通过自然对流而进行，这是由于下述周围流体的局部升温而从表面进行能量传递：该周围流体在其升温时缓慢地开始运动。由于这些翅片通常位于空气流很少的地方中，因此热量传递非常有限，并且ECU壳体必须具有非常大的表面面积。另外的解决方案是使用下述散热翅片：所述散热翅片从电机径向突出至由主发动机冷却风扇产生的空气中。缺点是非常庞大的设计通常不适合于需要紧凑型解决方案的大多数应用。此外，该设计很笨重。例如，US6384494公开了一种电机驱动式风扇，该电机驱动式风扇包括：电动机，该电动机包括转子和定子，其中，该转子包括大致杯形的盖，该大致杯形的盖至少部分地绕该定子延伸并且该大致杯形的盖具有邻近底壁的多个侧向出口开口；以及叶轮或风扇，该叶轮或风扇包括中空毂，多个主外部风扇叶片从该中空毂延伸。该毂具有：前壁，该前壁固定至该转子的盖的后壁；以及侧向裙状部，该侧向裙状部以径向间隔开的关系围绕盖的侧壁。
技术实现思路
本专利技术的目的是在不大幅增加所需空间的情况下改善控制系统的电子部件的冷却。该目的通过根据权利要求1的风扇单元实现。在从属权利要求中描述了另外的优选实施方式。根据本专利技术的用于汽车中的冷却系统的专利技术性风扇单元包括：电动机，该电动机包括转子部分和定子部分，其中，定子部分形成为轴，并且转子部分绕定子部分径向向外布置；散热器，该散热器邻近于定子轴，该散热器包括特别是用于控制电动机的电子部件，并且该散热器包括固定至散热器的周向的散热翅片；以及风扇单元毂，该风扇单元毂固定地连接至电机的转子部分并且该风扇单元毂位于转子部分的径向外侧，该风扇单元毂沿散热器的方向延伸，并且该风扇单元毂包括用以产生空气流的风扇叶片，其中，风扇单元毂还包括径向叶轮，该径向叶轮邻近于该叶轮的散热翅片定位。邻近于散热翅片的叶轮通过将空气径向向外推动使ECU的散热翅片处的空气流动增强，从而将空气从散热翅片吸出并且在散热器处产生适当的空气运动。风扇单元还可以包括封围散热器的电机安装环。通过在散热翅片的周向上设置壁，安装环使散热翅片之间的空间能够用作流体通道，该流体通道用于由叶轮从散热翅片所吸出的空气的流动。优选地，径向叶轮在电机安装环上方延伸，以便确保从散热翅片到叶轮中的抽吸流被正确地施加在抽吸翅片的整个直径上。径向叶轮与散热器之间的最大距离为10mm、更优选地为5mm、最优选地为2mm或更小。该距离对作用在散热翅片上的叶轮的吸力而言是最优的。然而，还优选的是，该距离不小于1mm，以避免旋转的叶轮和静止的散热翅片的接触。径向叶轮优选地固定在风扇单元毂的指向散热器的侧部上。风扇单元包括作为电动机的无刷电机。优选地，位于散热器的产生热量更大的区域中的散热翅片的数目高于位于散热器的其他区域上的散热翅片的数目。以这种方式，可以改善远离热量产生元件处的热传递。附图说明图1示出了穿过根据本专利技术的风扇单元的示意性轴向截面图；图2示出了图1的放大部分；图3示出了从下面观察的穿过散热器的横截面；以及图4示出了包括电机安装环的图3的横截面。具体实施方式在以下内容中，使用了术语“轴向”、“径向”和“周向”。“轴向”指的是沿着图1中的轴线A的方向，“径向”指的是垂直于轴线A的方向并且“周向”指的是绕轴线A的方向(例如，图3和图4中的绕散热器的方向)。此外，如果没有另外定义，则术语“向上”和“向下”以及所有相关的术语、如“上方”、“下方”、“顶部”和“底部”或其他相关的术语均关于图1和图2使用。图1示出了风扇单元10的沿着轴线A的纵向截面。风扇单元10总体上包括网状件12、具有定子16和转子18的电动机14、散热器40，该散热器40包括用于控制电动机14的电子部件42。电动机12包括定子16和转子18。定子16设置在电动机14的内部部分处并且定子16包括轴18和线圈20。转子30利用轴承22被支承在定子16上、特别地被支承在定子16的上端部上，并且转子30绕定子16设置。在如图1和图2中所示的无刷电机中，转子30包括永磁体32。风扇毂50固定在转子上以便能够旋转。风扇毂50可以被焊接在转子30上，但也可以利用螺钉或螺栓将风扇毂50固定至转子30。在图1和图2中，仅示意性地描绘了固定装置34。风扇毂沿散热器40的方向向下延伸，风扇毂包括固定至风扇毂的周向上的多个风扇叶片52。风扇叶片52为将被风扇单元10冷却的元件产生空气流。电动机12安装在散热器40上，该散热器40容置用于控制电动机12的电子部件42。散热器在图3和图4中以横截面示出，并且散热器通常由金属、比如铝或钢制成以改善热传递。本专利技术的散热器40在底侧上是中空且敞开的。盖43固定至散热器40以封闭开口。可以通过胶合、螺钉连接、螺栓连接或其他固定方法来将盖43固定到散热器40上。散热器40的周向上设置有下述散热翅片44：所述散热翅片44用来增加散热器的表面，以用于增强对周围的热传递。散热翅片44可以具有不同的长度并且散热翅片44可以在散热器40的周向上彼此以不规则的间隔安置。单个翅片44可以为2mm厚或更小并且以至少2mm、更优选地5mm或更大间隔开。在产生热量、即存在较多电子部件的周向区域中，散热翅片44的数量更多。例如，在图3和图4中，在右上部部分、也是大多数电子部件定位处的部分中存在更多的散热翅片44。如在图4中可以观察到，电机安装环46优选地绕散热器以距最长翅片的梢部预定距离的方式布置。该预定距离最大为10mm、更优选地为5mm或2mm。电机安装环然后利用一个或更多个支柱13而固定在将风扇单元保持就位的壳体11或框架11上。安装环产生用于由下面所提到的叶轮56所产生的空气流的导引通道。叶轮56布置在风扇毂50的面向散热翅片44的底部处。叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于汽车中的冷却系统的风扇单元(10)，所述风扇单元(10)包括：/n电动机(14)，所述电动机(14)包括转子(30)和定子(16)，其中，所述定子(16)形成在所述电动机(14)的中央，并且所述转子(30)绕所述定子(16)径向向外布置；/n散热器(40)，所述散热器(40)邻近于定子轴，所述散热器(40)包括电子部件(42)，所述散热器(40)包括固定至所述散热器(40)的周向的散热翅片(44)；以及/n风扇毂(50)，所述风扇毂(50)固定地连接至所述电动机的所述转子(30)并且所述风扇毂(50)位于所述转子(30)的径向外侧，所述风扇毂(50)沿所述散热器(40)的方向延伸，并且所述风扇毂(50)包括用以产生空气流的风扇叶片(52)，/n其特征在于，/n所述风扇毂(50)还包括径向叶轮(56)，所述径向叶轮(56)邻近于所述叶轮的所述散热翅片(44)定位。/n

【技术特征摘要】
20181107 DE 102018218988.91.一种用于汽车中的冷却系统的风扇单元(10)，所述风扇单元(10)包括：
电动机(14)，所述电动机(14)包括转子(30)和定子(16)，其中，所述定子(16)形成在所述电动机(14)的中央，并且所述转子(30)绕所述定子(16)径向向外布置；
散热器(40)，所述散热器(40)邻近于定子轴，所述散热器(40)包括电子部件(42)，所述散热器(40)包括固定至所述散热器(40)的周向的散热翅片(44)；以及
风扇毂(50)，所述风扇毂(50)固定地连接至所述电动机的所述转子(30)并且所述风扇毂(50)位于所述转子(30)的径向外侧，所述风扇毂(50)沿所述散热器(40)的方向延伸，并且所述风扇毂(50)包括用以产生空气流的风扇叶片(52)，
其特征在于，
所述风扇毂(50)还包括径向叶轮(56)，所述径向叶轮(56)邻近于所述叶轮的所述散...

【专利技术属性】
技术研发人员：布里安·哈韦尔，
申请(专利权)人：翰昂系统巴德霍姆堡有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE