专利名称：风扇装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风扇装置，并且尤其是一种具有电动机和用于控制电动机的控制 单元的风扇装置。
背景技术：
例如从文献US 5947189中已知用于在机动车的冷却系统中使用的风扇装置，其 至少具有两个风扇，所述两个风扇分别包括一个设置在分开的壳体内的电动的风扇马达， 以及与风扇马达连接的且通过该马达驱动的风扇叶轮。因此，为了机动车的冷却其的大面 积的通风，已知的风扇结构示出两个风扇结构，所述两个风扇结构分别具有分开的壳体，并 且插入用于改善操纵的共同的支承框架内。借助于电子控制装置，在风扇马达的转速方面 进行风扇的控制。控制装置与在共同支承框架内的相应的风扇分开地设置在自己的壳体 内。风扇连同其支承框架相对于机动车的纵向轴线设置在冷却器前或后，以便通过冷却器 产生气流。此外，风扇也能够通过分开的控制装置单独地控制。此外，文献EP 1327079B1公开了一种用于机动车的风扇结构，在所述机动车中设 有两个风扇，所述两个风扇分别包括一个设置在分开的壳体内的电动的风扇马达，以及可 通过该风扇马达驱动的风扇叶轮。控制单元用于控制风扇马达的工作。在这种情况下，以 如下方式设有控制单元，该控制单元设置在多个风扇中的一个的风扇马达的壳体内，并且 此外构成为，使得设置有控制单元的壳体的风扇马达以及至少另一个不具有自己的控制单 元的风扇，能够在其工作方面得到控制。为了这个目的，在设置在马达壳体内的控制单元之 间设有与至少另一个同样通过该控制单元控制的风扇连接的相应的线路。通常构成为电子控制单元的控制单元以如下方式设置在风扇马达的壳体内，该控 制单元完全地插入壳体内，并且在包含用于控制给风扇马达提供功率的功率半导体的控 制单元内，设置在用于排出损耗热量的冷却体上，所述冷却体的冷却肋片构成在风扇壳体 (马达壳体)的外表面上。因此，控制单元的功率半导体的冷却体的冷却肋片与马达壳体的 外表面是齐平的，其中一方面，通过借助于马达驱动的风扇叶轮产生的空气流动在功率半 导体的冷却肋片上流过，并且另一方面，在马达内部构成空气流动，所述空气流动绕流并且 冷却控制单元的其它电子部件以及马达的绕组。但是，这样的设置不适合于对于风扇的每个可控制的运行状态都获得功率半导体 的可靠的且足够的冷却。此外，在电动机内部出现无法精确地确定的流动，所述流动能够相 对于外部的空气流动(由于风扇叶轮的驱动，在马达壳体外的空气流动)相反地定向。此 外，由于马达壳体内的控制单元的电子部件，风扇的结构尺寸非常大，因为尤其是在轴向方 向上因此需要壳体加长，使得例如在机动车的冷却器中安装这样的风扇时，出现受限制的 安装空间问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的风扇装置，使得一方面确保控制单元的结构元件的有效的冷却，并且另一方面风扇装置的结构尺寸能够保持短小。该目的通过根据根据本发明提供的一种风扇装置得以实现。根据本发明的风扇装置包括至少一个电动机，所述电动机用于驱动与该电动机连 接的风扇叶轮。电动机通过控制单元控制。设有用于容纳电动机的第一壳体。第二壳体用 于容纳控制单元。尤其是，第二壳体插入第一壳体内，使得在插入状态下，第二壳体部分地 凸出于第一壳体。根据所述根据本发明的解决方案，控制单元部分位于马达壳体内，并且部分位于 马达壳体外，其中尤其是控制单元的在电动机的壳体(第一壳体)外的功率半导体能够设 置在风扇叶轮的直接的气流中。因此，结构长度，也就是说，用于驱动风扇叶轮的电动机的 轴向长度能够保持短小，因为用于控制风扇装置的电动机的控制单元基本上以电动机(换 向器电动机)的电刷的高度设置，并且因此不需要马达壳体的扩大(加长)。第一壳体(马 达壳体)在其结构尺寸上能够基本上以电动机的尺寸上，也就是说，以其轴向结构长度有 限的构成。以这种方式，一方面达到控制单元的半导体元件，尤其是功率半导体的最佳的且 极为有效的冷却，并且另一方面能够保持电动机的第一壳体的轴向结构长度短小，因为控 制单元的通常的结构元件大致在电动机的壳体内的电刷的高度上设置在电刷之间的空间 内。通过以所述方式设置控制单元，不但能够优化冷却，而且还能够以希望的方式缩短结构 长度。与此相对，在现有技术中，只是少量的气体运动到马达中。通常由于流动情况，在 马达内获得相对于气体的外部流动定向的空气流动，其中在某些位置上并且在确定的条件 下也能够获得气体静止状态(没有空气流动)。此外，控制单元的电子部件设置在马达的电 刷上方，使得与用于驱动风扇的不具有这样的控制单元的马达相比，其导致马达的较大的 结构形式。因此，通过控制单元沿轴向方向完全地设置在马达的电刷上方，除了需要总壳体 的较大的结构长度外，也不利地影响结构元件和马达绕组的冷却。在根据本发明的风扇装置中，至少一个电动机能够为具有电刷的换向器电动机， 并且第二壳体能够插入第一壳体内，使得第二壳体沿电动机的轴向的纵向方向不在电刷上 凸起。此外，至少一个电动机能够为具有电刷的换向器电动机，并且第二壳体能够插入 第一壳体内，使得第二壳体的壳体部分设置在电刷之间的空间内。风扇装置的控制单元能够具有用于控制至少一个电动机的功率部件，并且功率部 件能够设置在第二壳体的凸出于第一壳体的壳体部分内。通过风扇叶轮产生的气流能够在第二壳体的凸出于第一壳体的壳体部分上流过。在风扇装置中，第二壳体具有凸出于第一壳体的外部壳体部分；以及位于第一 壳体内的内部壳体部分，其中控制单元的功率结构元件能够设置在外部壳体部分内，并且 控制单元的其它部件能够设置在内部壳体部分内。电动机能够为具有电刷的换向器电动机，并且控制单元的结构元件能够设置在电 路板上，并且电路板能够设置在电动机的电刷之间的空间内。此外，电动机能够为具有电刷的换向器电动机，其中控制单元的结构元件能够设 置在电路板上。电路板能够设置在电动机的其中一个电刷的两侧的空间内，并且此外所述电路板能够具有凹部，电动机的其中一个电刷伸入所述凹部内。在第二壳体插入第一壳体内后，第一壳体能够通过壳体盖封闭。此外，壳体盖能够 构成为电动机的端盖，并且第二壳体能够与壳体盖固定地连接。在风扇装置中，控制单元能够构成为控制一个以上的电动机。此外，第二壳体在外部壳体部分的区域内具有冷却肋片，并且壳体盖能够构成为 电动机的端盖且具有通风口。控制单元的功率部件能够为如晶体管和二极管的功率半导体，或者能够为电容器 或电感器。
下面借助于实施例参考附图详细阐述本发明。附图示出图la示出根据本发明的第一实施例的包括控制单元的风扇装置的构造的部分剖 视图；图lb示出根据本发明的第一实施例的包括控制单元的风扇装置的可替代的构造 的部分剖视图；图2示出根据第一实施例的根据图1的风扇装置的俯视图；图3示出根据本发明的第二实施例的风扇装置的俯视图；以及图4示出多个风扇装置的控制的框图。
具体实施例方式下面结合图la和图lb详细地说明根据本发明的第一实施例的根据本发明的风扇
直o根据图1中的图示，根据本发明的风扇装置1包括至少一个电动机2，所述电动机 最好为换向器电动机并且例如为直流电动机。电动机2设置在壳体3内，并且以已知的方 式包括(未示出的)定子和转子。为了简化图示，在图1中只是作为功能块(具有阴影线) 示出电动机2。电动机2的(未示出的)转子可围绕旋转轴线4旋转，并且风扇叶轮6能够固定在 转子的轴5上，所述轴借助于在图1中未示出的轴承装置可旋转地安装。因此，与电动机2 的可控制的旋转方向和转速有关，能够围绕风扇装置1的第一壳体3产生希望的气流7 (强 迫对流)，借助于所述气流，例如机动车或其它设备中实现在有关冷却装置中的冷却作用。 在风扇装置的第一壳体3上流过的气流7在图1中借助于箭头表示，并且为外部的气流。例 如在本发明的该实施例中，根据图1中的图示的气流7与电动机2的旋转方向和风扇叶轮 6的构造有关地向上定向。在图1的图示中，在风扇装置1的第一壳体3内，第一空间8处于电动机2的上 方，马达绕组中止于所述空间内，使得定子和转子的绕组在该第一空间内具有相应的绕组 端部。因此，与绕组端部的构造和设置有关，第一空间8部分地空着。电动机2的定子和转 子的相应的绕组端部能够中止于第一空间8前，或者或多或少地伸入第一空间8内。在第一空间8之上设有第二空间9，在所述第二空间内设置有电动机2的所需的 电刷10。在设置在电动机2的轴5上的集电器2a(参见图2和3)或换向器的区域内设有(构成为换向器电动机的)电动机(至少两个电刷)的电刷10。电刷10设置在相应的保 持装置上，使得它们借助预定的力紧靠在电动机2的集电器(换向器)上。在图la中示意地示出电动机2的电刷10，其中在图2中示意地示出两个电刷10， 所述电刷例如以大约90°的角度相互设置。两个电刷10基本上处于第二空间9内。然而， 本发明没有确定根据图2的电刷10的数量和构造。相反，两个电刷10能够彼此在直径上 相对设置，或者例如四个电刷也能够分别星形地彼此在直径上相对设置，并且以分别相同 的距离彼此相对设置。根据图1，风扇装置1包括用于盖住第一壳体3并且因此盖住第一和第二空间8和 9的盖11，其中如需要，盖11也能够具有电动机2的轴5的枢轴承(未示出)。在这种情 况下，盖11同时为电动机2的端盖。此外，盖11能够具有不同的尺寸和不同地形成的通风 口，通过所述通风口气流能够流入到第一壳体3的内部，其中借助该气流能够冷却电动机2 的定子和转子以及电刷10和集电器2a。根据图1，在第一壳体3的内部为内部气流12的 这个气流通过箭头表示。内部气流12具有能够确保电动机2 (定子和转子)以及电刷10和集电器2a的冷 却的强度。尤其是通过箭头表示的内部气流12通常反向于通过被驱动的风扇叶轮6所产 生的外部气流7定向，其中在第一壳体3内的某些地方和在电动机2的定子和转子的区域 内也能够获得非常小的空气流动或气体静止状态。第二壳体13设置在第一和第二空间8和9内和电动机12的定子和转子的相应的 绕组(绕组端部)外以及电刷10的区域内，所述第二壳体小于用于容纳电动机2的第一壳 体3。电气结构元件和电子结构元件(半导体结构元件，例如功率部件)最好能够设置在第 二壳体13内。在图1中，在第二壳体13内示出例如电阻和电容器的通常的电气结构元件 14和例如二极管和晶体管的通常的电子结构元件15。在第二壳体13内同样设有例如功率 半导体16的功率部件。电气结构元件14和电子结构元件15以及最好多个功率半导体16 设置在电路板或印刷电路板17上，并且共同形成用于控制电动机2的控制单元18。控制单 元18构成为用于控制至少一个电动机2。控制单元18单独地与电动机2相关联，并且构成为，使得能够安全地控制例如电 动机2的具有全部所需的工作状态的马达。具体地说，电动机2的控制包括电动机2的转 速、转矩和旋转方向的控制。第二壳体13插入第一壳体3内，使得第二壳体13部分地处于第一和第二空间8 和9内，以及凸出于第一壳体3，并且形成设置在第一壳体3外的外部壳体部分13a。因此， 为第二壳体13的一部分的外部壳体部分13a处于在第一壳体3外的通过风扇叶轮6形成 的外部气流7内，使得气流7在外部壳体部分13a上有针对性地流过。尤其是外部壳体部 分13a从电动机2的第一壳体3沿相对于电动机2的旋转轴线4的径向方向向外延伸。电子结构元件15和尤其是如功率半导体16的功率部件最好设置在第二壳体13 的外部壳体部分13a内，因为它们在工作期间，也就是说，在电动机2的运转的控制期间放 出损耗热量。因此优选的是，功率半导体16设置在第二壳体13的外部壳体部分13a内，并 且因此借助于通过风扇叶轮6形成的外部气流7受到在电动机运转时出现的强制冷却。为了改善在外部的气流7直接流过的壳体部分13a的区域内的冷却，第二壳体13 的外部壳体部分13a能够具有相应的冷却肋片19和/或冷却通道，使得控制单元18的功率半导体16能够借助于气流7强制地且可靠地冷却。例如，功率部件能够设置在自身集成 在外部壳体部分13a内的冷却体上，其中冷却体的冷却肋片19(图2)向外朝外部气流7自 由地设置。冷却肋片19至少构成在外部壳体部分13a表面的部分上。因此，具有已知的较大的损耗热量的所需的功率部件(功率半导体16)主要设置 在外部壳体部分13a内，而电气结构元件14和电子结构元件15能够借助于较弱的内部气 流12冷却，并且因此设置在第二壳体13的内部壳体部分13b内。因此，这些结构元件14 和15以相应的方式在内部壳体部分13内设置在电路板17上，使得确保由气体(内部气流 12的一部分)流过并且因此确保相应的冷却。因此，第二壳体13借助设置在第一壳体3内的内部壳体部分13b大致在电动机2 的电刷10的高度上处于第一和第二空间8和9内，并且因此处于第一壳体3的空间内，所 述空间处于电动机2的电刷10的旁边和之间。控制单元18，并且尤其是属于控制单元18 的在第二壳体13内的结构元件14至16借助这个结构不超过电刷10的高度地(相对于根 据图la的旋转轴线4)凸起，使得控制单元18的电气结构元件或电子结构元件不设置在电 动机2的电刷10的上方。因为尤其是在电动机2的第一壳体3外的功率部件(功率半导体16，如功率晶体 管和二极管，或电容器和电感器)设置在壳体部分13a内，并且因此设置在强制的空气流动 (气流7)内，所以改善这些结构元件的冷却，而在处于第一壳体3内的内部壳体部分13b 内，设置有少量的结构元件。这同样意味着如电路板17的较小的电路板的结构，使得能够 改善第一壳体3和电动机2内的内部气流12，并且在这种情况下避免流阻。通过第二壳体 13在第一壳体3内和外的部分的设置，也能够在该区域内改善冷却。借助例如在第一壳体 3外的功率部件(如功率半导体16)的在外部的壳体13a内设置，控制单元18的其余的结 构元件能够设置在第二壳体13的处于第一壳体3内的部分内。如在图la中所示，这能够 设在电动机2的相应的电刷10的一侧或两侧。通过将控制单元18的结构元件设置在第二壳体13内，能够保持电动机2的尺寸 短小，并且因此保持第一壳体3的尺寸也短小，其中尤其在旋转轴线4(图la)的方向上能 够削减电动机2 (壳体3)的结构长度。控制单元18的在第二壳体13的处于第一壳体3内 的部分内的电气结构元件14和电子结构元件15能够与电动机2的相应的绕组的设置有关 地在第一和第二空间的高度内充分利用整个第一和第二空间8和9。该设置必须确保由通 过相应的通风口的内部气流12的冷却。在这种情况下，通风口构成在可设置为电动机2的 端盖的盖11中。优选设置在第二壳体13的外部壳体部分13a内并且因此设置在由风扇叶轮产生 的气流7内的功率部件为例如M0SFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)的晶体管和相当 高效的二极管，其中也能够为电容器和/或电感器(磁性线圈)功率部件。根据图la和lb 中的图示，电气部件14和电子部件15以及功率半导体16和其它功率部件设置在电路板17 上，并且在图la和lb中最好向下指向第一和第二空间8和9内，使得在第一和第二空间8 和9内并且在电刷10之间的中间空间能够通过控制单元18的结构元件至少部分地占据。 第二壳体13的内部壳体部分13b设置在围绕控制单元18的结构元件的这个空间内，而第 二壳体13的外部壳体部分13a设置在马达壳体3外，并且因此也设置在第一和第二空间8 禾口 9夕卜。
因为如功率半导体16的功率部件设置在第二壳体13的外部的壳体13a内，并且 因此设置在第一壳体3外，所以控制单元18的在第一和第二空间8和9内并且在电动机2 的电刷10的区域内的部件最好通过该结构占据比在控制单元18的功率部件同样设置在第 一和第二空间8和9内时需要的空间的一半还小的空间。第二壳体13并且尤其是内部壳体部分13b具有通风口(例如通风孔)，以便允许 内部气流12(在图la中的箭头)流过，或者第二壳体13的内部壳体部分13b设置为，使得 在第一和第二空间8和9内并且在电动机2的电刷10之间空着地保留有相应的空间(通 道)，所述空间允许内部气流12流入电动机2内。在图la中示出结构，在所述结构中第二壳体13的两个部分13a和13b插入第一 壳体3内，并且其中能够构成为用于电动机2的端盖的盖11安装在电动机2的壳体3上， 并且因此安装在第二壳体13上，并且因此能够封闭整个结构，并且尤其是第二壳体13也能 够固定保持在其在第一壳体3内的位置上。在根据图lb中的图示的可替代的构造中，(最好构成为电动机2的端盖的)盖11 也能够与第二壳体13固定地连接，使得第二壳体13和盖11能够作为一个部件安装在电动 机2的第一壳体3上，并且因此第二壳体13以预定的方式处于第一和第二空间8和9内并 且处于电动机2的电刷10之间。这能够导致在根据本发明的风扇装置1的制造时的装配 的简便。在电动机2和控制单元18的结构元件之间设有例如插塞连接的相应的线路连接。 以这种方式达到结合第二壳体13的盖11 (端盖)的紧凑的实施方式。根据图lb的可替代的实施形式的原则上的结构和作用原理与图la的相同。在这 里，借助于外部壳体部分13a，需要较强的冷却的功率部件(例如功率半导体16、电感器、电 容器)也尤其凸出于电动机2的第一壳体3，并且直接处于由风扇叶轮6产生的外部气流7 内。为了构成内部气流12，盖11也最好具有通风口，使得不但能够冷却控制元件18的 设置在内部壳体部分13b内的结构元件，而且还能够冷却电动机2的电刷10和集电器2a， 以及能够在其它通流中冷却电动机2的转子和定子的绕组。根据在图la和lb中的图示的电路板17最好一体地构成，并且在第二壳体13内 从外部的壳体部分13a延伸至内部壳体部分13b。控制单元18的相应的结构元件设置在电 路板17的预定的位置上，并且导电地固定。需要较强的冷却的如功率半导体16的功率部 件最好设置在电路板17的基本上处于外部壳体部分13a内并且因此处于第一壳体3外的 范围内。在根据图la和lb的结构中，电动机2的电刷10与在第二壳体13内的控制单元 18的机构无关地设置。电刷10不与第二壳体13连接，使得确保具有控制单元18的第二 壳体13的简单的装配和分离。但是，根据需要和电动机2的基本结构，电刷10也能够机械 地和电地集成在控制单元18内，并且因此也集成在第二壳体13内。在这种情况下，第二壳 体13插入电动机2的第一壳体3内，使得不但电刷10以相应的方式紧靠在集电器2a上， 而且以在图1和2中所示的方式确保在壳体3外的功率部件的设置。在其中设置有具有结构元件的控制单元18的第二壳体13最好具有这样的壳体形 状，使得在电动机2的电刷10之间能够最佳地充分利用第一壳体3内的第一和第二空间8 和9，其中同时确保电动机2的通过内部气流12的通风。
图2示出根据图la的设置的俯视图(在图la中从上面观察)，其中在电路板17 上示出例如三个功率部件(在该情况下，例如三个功率半导体16)。本发明没有确定在电路 板17上的功率部件的数量和具体的设置，使得在电路板17上的较多或较少数量的功率部 件能够设置在不同的位置上。但是，功率部件(例如功率半导体16)最好设置在电路板17 的处于外部壳体部分13a内的范围内，使得这些功率部件暴露于风扇叶轮6的经过外部壳 体部分13a上的相应的冷却肋片19的气流。控制单元18的如电气结构元件14和电子结构元件15的其它结构元件设置在电 路板7的用阴影线示出的结构元件区域20内。结构元件区域20位于第二壳体13内，并且 尤其是位于内部壳体部分13b内，最好位于电刷10之间并且位于电刷的高度上。在图2中示例地示出电动机2的两个电刷10，所述电刷相互以大约90°的角度设 置，并且以预定的方式紧靠在电动机2的集电器(换向器)2a上。但是也能够设有具有相 应的不同构造的较多数量的电刷(电刷对)。借助于旋转方向箭头21在图2中示出，电动机2能够借助于控制单元18以不同 的旋转方向控制。与使用风扇装置1的待冷却的设备有关，能够优选电动机2的预定的旋 转方向并且因此优选空气流动的预定的流动方向。图3示出本发明的风扇装置1的另一个实施例。当根据图la和lb的侧视图和部分剖视图也适用于根据图3的实施例时，与根据 图2的实施例不同的是，根据图3的实施例设有两个以上的电刷10(例如两个电刷对)，其 中彼此相关的电刷分别在直径上相对设置，并且各个电刷10彼此具有大约90°的角度。电路板17处于第二壳体13内，并且根据图la中的图示大致位于电刷10的高度 上，并且尤其是位于各个电刷10的之间的中间空间内。由于根据图3的第二实施例的较多 数量的电刷10，与第一实施例中的电路板17相比，电路板17a具有凹部22，使得在电路板 17a和位于电路板17a的凹部22内的电刷10之间获得附加的中间空间23。借助于中间空 间23以及在电刷10和根据图3的电路板17a之间的其它中间空间，能够形成用于冷却电 动机2的转子绕组和定子绕组以及电刷10和集电器2a的相应的空气流动。以与在图2中相同的方式，在图3中用阴影线确定地示出相应的结构元件区域，其 中在根据图3的第二实施例中的结构元件在凹部22的两侧具有两部分(结构元件区域20a 和20b，在图3中用阴影线示出)。功率部件，例如在图3中以三个结构元件的形式示出的 功率半导体16，以与在第一实施例中同样的方式设置在电路板17的区域内，使得它们一方 面位于第二壳体13的外部壳体部分13a内，并且因此位于风扇叶轮6的气流7内。如在第 一实施例中一样，在第二壳体13的外部壳体部分13a最好设有冷却肋片19。在内部的壳体部件13b中，控制单元18的其它的电气部件和电子部件在电路板 17a上设置在例如两个结构元件区域20a和20b内。在从上面示出根据图la的风扇装置1(没有盖11)的俯视图的图2和3中的图示 中，电路板17(图2)或电路板17a(图3)显著地凸出于第一壳体3，其中选择了用于更好地 说明事实情况的图示。事实上，电路板17和17a以如下方式构成，只是在外部壳体部分13a 内必须占据在第一壳体3外的容纳功率结构元件(例如功率半导体16)和通过具有冷却肋 片19的相应的冷却体安全地且足够地冷却所需的空间。本发明没有确定在图1至3中所 示的比例，因为其只是示意的原理图。
以与第一实施例相同的方式，借助于电路板17a和结构元件区域20a和20b以及 在第一壳体3外的电路板区域的设置，达到结构空间的节省的相同作用，因为控制单元18 的设置在结构元件区域20a和20b内的结构元件以及电路板17a设置在电刷之间的空间 内，并且因此设置在第一和第二空间8和9内。电路板17a或在其上固定的结构元件不凸 起超过电路板17a并且因此也不凸起超过电刷10的上边缘(参见图la)。相反，在电刷之 间考虑并且尽可能地充分利用第一和第二空间8和9来安装电路板和控制单元18的相关 的结构元件，。具有用于控制电动机2的控制单元18的分别设置在电路板上的结构元件的电路 板17或17a的构造导致风扇装置1的较小的结构尺寸，并且尤其导致电动机2的在其轴向 方向的较小的结构尺寸，因为在电动机2的相应的电刷10之间的空间用于安装控制单元18 的结构元件，并且没有结构元件或者电路板17或17a的部分沿轴向方向在电动机2的电刷 10的上边缘上凸起(参见图la和lb)。因此在电刷10的上方，只是设置有盖11，所述盖也 能够构成为端盖，并且因此形成用于电动机2的转子的支承。因此，通过将部分结构元件设置在第二壳体13的内部壳体部分13b内，并且通过 将功率部件(例如功率半导体16)设置在第二壳体的外部壳体部分13a内，以及通过将外 部壳体部分13a设置在电动机的第一壳体3外，控制单元18的结构元件部分地集成在电动 机2的第一壳体3内，并且部分地位于第一壳体3外，最好位于通过风扇叶轮6的旋转形成 的气流7内。在内部壳体部分13b中的结构元件通过在第一壳体3内的(通常较弱的)内 部气流冷却期间，需要较强的冷却的功率部件设置在风扇叶轮6的较强的气流7内。功率 部件的这样的设置导致运行安全性的提高，尤其是在电动机2和风扇叶轮6的低转速的情 况下，因为在因此结合的较小的空气流动中，能够足够地冷却设置在壳体3外的功率部件。因此，通过控制单元18的功率部件的在第一壳体3外的设置(也就是说，在外部 壳体部分13a内)，确保相应的功率部件的有效的冷却，而控制单元18的功率部件的在第一 壳体3外的机械的设置和控制单元18的其它部件的部分地在第一壳体3内(并且因此也 在第二壳体13内)的设置，存在控制单元18的节省空间的安装。因此减少电动机2的轴 向的结构长度，其中同时确保用于功率部件的最佳的冷却。尤其是对于附加的电气部件和 电子部件而言，不必在电动机2的电刷10的上方提供其它的空间。如果设有用于电连接的相应的插头接点，能够以简化的形式进行根据本发明的风 扇装置1的制造，因为只是必须以预先确定的方式插入第二壳体13。因为在电刷10的区域 内只是需要电动机2的第一壳体3的预先确定的凹部(预先确定的形状、尺寸和位置)来 插入第二壳体13，所以也不需要电动机(例如电动机2)的显著的改变。如果装配了第二壳 体13，那么能够安装盖11。可替代的是，与第二壳体13固定地连接的盖11 (端盖)能够借助一道工序作为一 个部件安装在电动机2的第一壳体3上。因此，能够保持根据本发明的风扇装置1的紧凑结构尺寸，并且尤其是电动机2的 在轴向方向(根据图la的轴线4)上的紧凑结构尺寸。通过在电动机2上的略微的改变， 能够使用在商业上通用的电动机，使得能够通过较多的件数达到成本优势。为了保护功率部件并且基于绝缘的原因，第二壳体13的外部壳体部分13a完全地 封闭，然而位于第一壳体3内的内部壳体部分13b部分打开地封闭或者同样完全地封闭，其中在后一种情况下，可以防止控制单元18的尤其是在集电器2a的附近的其它部件的污染。因此，根据本发明的风扇装置1能够在任何地方使用，在那里由于几何情况(位置 情况)需要驱动风扇的电动机2的小的轴向结构长度。借助控制单元18的结构元件的在 上面详细说明的设置，尽可能非常短地构成风扇装置1的总的结构长度。图4示出本发明的第三实施例，其中图4中的图示基本上涉及例如第一和第二实 施例的电动机2的多个电动机的控制。根据图4的框图包括功率供给装置24，所述功率供给装置例如能够设置为电池或 公共的电网的形式，并且所述功率供给装置提供电压，所述电压适合用于运转中央控制装
置25和“n” ( “n”为自然数)多个连接的电动机风、M2.....Mn_i和Mn。电动机虬至Mn能
够由相同的类型构成或不同地构成。相应的电动机虬至仏形成风扇装置LVi、LV2.....LVn_i
和LVn的驱动元件。为了简化图示，在图4中略去了相关的风扇叶轮。以结合第一和第二实施例的在上面说明的方式，每个风扇装置口1至口11具有如电 动机2的电动机，以及用于各个相关的电动机礼至^的单独的控制的控制单元18。控制单 元18在每个电动机礼至^内设置在分开的壳体——如根据第一和第二实施例的第二壳体 13——内，并且插入电动机2或电动机Mi至Mn的相应的第一壳体3内。每个单独地在相应 的电动机Mi至Mn中设有的控制单元18能够与中央控制装置25连接。但是在图4中的图示中，不存在第二风扇装置LV2的第二电动机M2的控制单元18 与中央控制装置25之间的直接连接。相反，在第二电动机M2的控制单元18中存在与第一 电动机礼的控制单元18的连接。第一风扇装置LA的第一电动机礼的控制单元18具有 用于中央控制装置25的连接。在这种情况下，控制单元18构成为，使得其不但直接地控制第一风扇装置LA的 第一电动机礼，在所述第一电动机中设置有相关的控制单元18，而且第一电动机礼的控制 单元18还能够通过用于第二电动机M2的控制单元18的连接线路传递控制指令，并且因此 控制第二电动机M2。在这种情况下，与相应的马达礼和礼相关联的两个控制单元可不同地 构成，但是在其中设置有控制单元18的第二壳体13的设置，控制单元18的结构元件的在 第一壳体3内部分的集成，以及控制单元18的功率部件的在根据这些实施例(图1至3) 的第一壳体3外的设置，适用于在图4中的图示中的每个控制单元18。不管控制单元18除了控制分别与该控制单元18相关联的电动机2外是否还能够 控制至少另一个电动机2，以图1至3所示的方式设有控制单元18的机械的构造。在该情况下，在例如机动车发动机(内燃机)的冷却装置中，中央控制装置25能 够为机动车的中央计算机设备，其中与中央计算机设备(控制计算机、控制装置)连接的每 个其它的设置也适合于使用根据本发明的风扇装置1。例如，在机动车的冷却设备中能够使用两个或多个根据本发明的风扇装置，其中 通过风扇装置1的在电动机的轴向方向上减少的结构长度，对于每个风扇装置而言只需要 小的空间要求。在使用多个同样的风扇设置时也保证具有根据本发明的风扇装置1的优
点o将控制单元18的结构元件设置在如第二壳体13的分开的壳体内会导致，控制单 元的整个组件能够快速地更换并且低成本地装配，因为只是操纵第二壳体13。电连接最好 借助于具有插塞连接的线路连接形成。那么当第二壳体13与盖11 (电动机2的端盖)一体地构成时(图lb)，也产生这个优点。在中央控制装置25和用于每个马达的单独的控制单元18之间的功率连接通过相 应的电缆连接形成，尤其是通过相应地构成的电缆束形成。通过提供中央控制装置25，——借助所述中央控制装置，各个马达或马达组能够 由其它各个马达或组分开地控制——，可能的是，根据例如在机动车的冷却设备中的冷却 要求，与在各个马达或马达组的风扇功率(电动机2的转速)方面的实际的运行状况有关 地控制各个马达或马达组。在冷却措施的过程中，在冷却器中的冷却剂的温度下降时，各个 马达在功率上显著地降低，或者各个马达或马达组能够被关闭。以这种方式可能的是，以简 单的方式改善与分别实际存在的冷却要求的适应。上面借助于与附图有关的实施例说明了本发明。但是对于本领域技术人员而言， 显而易见的是，本发明的根据所示图的构造和在图中用于相应的部件和组成部分的附图标 记，以及本发明的各个元件的示例的几何尺寸和定位不受限制地设计。相反，所示图以原理 性的示意图为基础。本发明不受限于所说明的形状和比例。落入所附权利要求内的所有实施形式和变形方案被视为属于本发明的一部分。
权利要求
一种风扇装置，具有至少一个用于驱动风扇叶轮(6)的电动机(2)；用于控制所述电动机(2)的控制单元(18)；用于容纳所述电动机(2)的第一壳体(3)；以及用于容纳所述控制单元(18)的第二壳体(13)，其中所述第二壳体(13)插入所述第一壳体(3)内，使得在插入的状态下，所述第二壳体(13)部分地凸出于所述第一壳体(3)。
2.如权利要求1所述的风扇装置，其中所述至少一个电动机(2)为具有电刷(10)的 换向器电动机，并且其中所述第二壳体(13)插入所述第一壳体(3)内，使得所述第二壳体 (13)在所述电动机(2)的轴向的纵向方向⑷上不在所述电刷(10)上凸起。
3.如权利要求1所述的风扇装置，其中所述至少一个电动机(2)为具有电刷(10)的 换向器电动机，并且其中所述第二壳体(13)插入所述第一壳体(3)内，使得所述第二壳体 (13)的壳体部分(13b)设置在空间(9)内并且设置在所述电刷(10)之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的风扇装置，其中所述控制单元(18)具有用于控 制所述至少一个电动机(2)的功率部件(16)，并且所述功率部件(16)设置在所述第二壳体 (13)的凸出于所述第一壳体(3)的壳体部分(13a)内。
5.如权利要求1或2所述的风扇装置，其中通过所述风扇叶轮(6)产生的气流(7)在 所述第二壳体(13)的凸出于所述第一壳体(3)的壳体部分(13a)上流过。
6.如权利要求1所述的风扇装置，其中所述第二壳体(13)具有凸出于所述第一壳体 (3)的外部壳体部分(13a)；以及位于所述第一壳体(3)内的内部壳体部分(13b)，并且其 中所述控制单元(18)的功率结构元件(16)设置在所述外部壳体部分(13a)内，并且所述 控制单元(18)的其它部件(14、15)设置在所述内部壳体部分(13b)内。
7.如权利要求6所述的风扇装置，其中所述电动机(2)为具有电刷(10)的换向器电 动机，并且所述控制单元(18)的所述结构元件(14、15、16)设置在电路板(17、17a)上，并 且所述电路板(17、17a)设置在空间(9)内并且设置在所述电动机(2)的所述电刷(10)之 间。
8.如权利要求6所述的风扇装置，其中所述电动机(2)为具有电刷(10)的换向器电 动机，并且所述控制单元(18)的所述结构元件(14、15、16)设置在电路板(17a)上，所述电 路板(17a)设置在空间(9)内并且设置在所述电动机(2)的其中一个所述电刷(10)的两 侧，并且所述电路板(17a)具有凹部(22)，所述电动机(2)的其中一个所述电刷(10)伸入 所述凹部(22)内。
9.如权利要求1至8中任一项所述的风扇装置，其中在所述第二壳体(13)插入所述第 一壳体⑶内后，所述第一壳体⑶通过壳体盖(11)封闭。
10.如权利要求9所述的风扇装置，其中所述壳体盖(11)构成为所述电动机(2)的端 盖，并且所述第二壳体(13)与所述壳体盖(11)固定地连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的风扇装置，其中所述控制单元(18)构成为控制 一个以上的电动机(2)。
12.如权利要求1至11中任一项所述的风扇装置，其中所述第二壳体(13)在所述外部 壳体部分(13a)的区域内具有冷却肋片。
13.如权利要求9所述的风扇装置，其中所述壳体盖(11)构成为所述电动机(2)的端盖并且具有通风口。
14.如权利要求4或7所述的风扇装置，其中所述功率部件(16)为晶体管和二极管。
15.如权利要求4或7所述的风扇装置，其中所述功率部件(16)为电容器。
16.如权利要求4或7所述的风扇装置，其中所述功率部件(16)为电感器。
全文摘要
本发明涉及一种风扇装置(1)，其包括至少一个电动机(2)，所述电动机(2)用于驱动与所述电动机(2)连接的风扇叶轮(6)。所述电动机(2)通过控制单元(18)控制。设有用于容纳所述电动机(2)的第一壳体(3)。第二壳体(13)用于容纳所述控制单元(18)。尤其是第二壳体(13)插入所述第一壳体(3)内，使得在插入的状态下，所述第二壳体(13)部分地凸出于所述第一壳体(3)。
文档编号F04D25/08GK101852215SQ20101013652
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者沃尔夫冈·巴斯, 霍斯特·艾泽特, 马蒂亚斯·布兰德 申请人:Hkr气候技术有限公司