专利名称：汽车散热器的轴流风扇的制作方法
汽车散热器的轴流自
駄领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的汽车散热器的轴流风扇。 背景絲
对于例如可以在汽车内燃机的横流散热器中产生冷却空气流的这种轴流风 扇的驱动装置而言，特别使用了电动马达，该电动马达在环境皿较高时具有最
大的功 出，且因此也具有最高的自加热。特别是电动风扇具有较大的^i: 径并且在吸入侦股置有轴流麵轮时产生了这样的问题，即仅不充分i也由空气流 M常设置在纖中的电动马达。在叙面已知，轴向iWl轮毂马达弓l导辨口
空气流，以斷氐电动马达的自加热并且因此在提高功率的同时也可以提高使用寿 命。如果人们在电动马达的端部上设置辨卩空气的相i3m孔，那么在风扇轮的受 压侦,吸入侧之间必然地产生了 "短路"，即冷却空气由于压力降低与轴流麵 的主空气流反向地从受压侧流向吸入侧，且在这种情况下可以使冷却空气充分
地、轴向:tM31电动马达。但在这种情况下存在的缺陷是，，效率由于空气环 流而被明显减小。
发明内容
本发明的目的在于，劍共一种如在权利要求1的前序部分所述的类型的汽车 散热器的轴流风扇，该轴流K1在避免明显减小风扇效率的情况下能够用充足的 空气流彩賴卩，马达。
根据本发明，这个目的M具有权利要求1的特征的轴流风扇来实现。
本发明的有利设计^MM权利要求的主题。
本发明的基本理念是以下面的考虑为基础的，即尽可能地使辨卩轮毂马达的 辅助空气流和由鳩轮所供给的主空气流同步。此外，使主空气流的流动方向和
用来冷却马达的、Mil，马达来引导的辅助空气流的流动方向一致。M:至少 局部地使主空气流和辅助空气流的流动方向一致，有效地7转卩，马达。通常在 现有技术中，iM^轴流鋪的雖侦倒吸入顶啲均压流动，实现了使辨咬气轴向地流过轮毂马达。这种传统的、与主空气流相反向的辅助空气流的流动减小 了可由主空气流所产生的压力和体积流。由于这个原因，减小了轴流风扇的效率。
为了避免这种效率的减小，i趨流后的主空气流和辅助空气流同向地M:马达。
X寸此，轮毂马达的niA侧设置了空气弓l导装置，fflil该空气弓l导體可将辅助空
气流在吸入侧输送到轮毂马达，并且至少局部地沿着与主空气流的流动方向相一
致的流动方向流过纖马达。空气弓i导體例如m铺的轮毂设计来形成，通
过该轮毂的合适设计将辅助空气流与主空气^3S行整流。
按照本发明的轴流风扇虽然是针对由于行驶相对气流问题对流动技术有非 常严格要求的汽车散热器而开发的，但是也可以毫无问题地用在其它的汽车热交 换器中或者也可以用在具有类似问题的、需要对其轮毂马feit行空气7賴啲固定 热交换器中。
在本发明的有利设计中，旋转的空气供纟^S被设置成为空气引导装置，该
空气供纟^置M;至少一个、优选为多个位于风扇轮的轮毂区域内的吸入侧上的
空气駄孔吸取轮毂马达的7賴口空气流，且又在具有径向间隔的空气排出孔处排
放。在这种情况下，将也可由多个 L共同Mi共入口横截面的空气駄 L^可會哋 设置在f&^端面的中央处，而位于轮毂马达的圆周附近的边缘区域内的空气排出 孔也设置在轮毂端面上。因此，吸入侧上的7賴卩空气M31位于纖区域内的轴线 附近的空气m L至哒马达，并且在繊卜缘上Mil空气弓l导装置、特别是空气 排出孔在吸入侧上被排出。这些相OT应的孑U131位于轮毂马达内部的流动路径 相互连接成^i咬气鹏，其中，流动路^I31有待^4啲构件形成且具有轴向 和径向路径段。在进行空气弓l导时，用舰轮毂马舰行马齿賴啲空气流几乎 不影响麵效率，因为在，轮的述侧上没有用于m咬气流的输入孔，且因 此在风扇轮的过压侧和低压侧之间不会产生"短路"。空气供给装置的供给功率 更是被设计成i^M够的用来7衬卩轮毂马达的7转卩空气流。
由于必须仅供给相对较少的7转咬气流，因此可以设置功率需求极小的且具
有分布在圆周上的叶片的叶轮作为空气供^a，该叶轮被布置在环形的空气排
出孔的区域内，且M轮毂马达内部的冷却空气Mm，端面的中部区域吸取 冷却空气，以及在位于轮毂端面上的圆周附^i^区域内又排放出去。
当叶轮被设计成iiil卿轮来旋转的叶轮时，就可以实现空气供会^a在技 术上特别简单的结构，该叶轮雌被设计成与轴流麵的K^轮形成一体。 此外，当叶轮具有许多分布在其圆周上的、径向延伸的叶片时，可特别稳定地将叶轮整合到风扇轮中，该叶片的内端分别与叶轮的内环相连接，而该叶片的 外端分别与叶轮的外环相连接。无电刷的电动马达，合作为轮毂马达，因为这里在使用电动马达的组件用 于冷却空气通道的流动路径的情况下可以非常方便地弓l导y转卩空气。由多个缝隙状的空气进入孔所形成的系统优选作为轮毂马达的中间区域内 的7转卩空气的空气i4A孔围绕其转子的中央轴架，其中在星形总休布局下的空气 SA孔径向延伸。由此总共提供了足够大的吸取橫截面，并且轮毂区域在与支承区域连接的位置不会被iiit弱化。辨咬气引导的另一个优点舰4顿夕卜转子马达作为轮毂马棘实现。在这 种情况下，在旋转元件和静止元件之间可以形成轮毂区域内的环形间隙，该环形间隙导致受压侧和吸入侧之间的流动阻力增大。由于流动阻力增大，可以ffijh与主空气流相反的辅助空气流。同时，使流过轮毂马达的空气进行偏转。
下面参照附图详细解释本发明的实施例。其中图1是处于安謝立置上的轴流M的轮毂区域的对角咅鹏图；以及 图2是图1的轴流风扇的单，视图。在图1中示出了用点划线来部分示出的轴流风扇10的中间区域，该轴流风 扇具有7K平的旋转轴和垂直的旋转平面，该轴流风扇以较小的间隔设置在汽车散热器ii的宽面之后。在这种情况下，轴流风扇io的旋转平面基本上平行于散热 器ii的后部的宽面延伸，因为其被设计成平行六面体的横流散热器。轴流，io通常的作用在于，当没有足够的行驶相对气流^i^散热器ii时，散热器11的足以冷却散热器介质的流通借助由风扇轮12的旋转所产生的冷却空 气流来实现，该7转P空气流的流动方向与行驶相对气流的方向相一致。为此，风 扇轮12借助于居中设置在空气轮12内的轮毂马达13沿着逆时钟方向被旋转驱 动，由此散热器llMMl轮12的吸入流即其主空气流Hi;做。为说明压力关系，轴流风扇10的吸入侧用p-表示以及其，侧用p+表示。 此外，主空气流H舰没有示出的卿罩引导，舰该 罩来气密地包围位于 散热器11的矩形周边和容纳风扇轮12的风扇框的圆形出流 Lt间的流动路径。在MJ1框的圆形出流孔中，通常由蘭罩例如舰星形支柱将轮毂壳体14固定地保持在中央，在该轮毂壳体14上共轴i鹏接轮毂马达13。如在图2中的风扇轮12的总概要图中可见，，轮毂马达13的，壳体14 延伸至M^轮直径的大约三分之一处并且覆盖散热器11的相应大小的平面区域。 在具有轮毂马达13的覆盖区域内，通过位于轮毂马达13圆周上的叶片12.1由散 热器11所吸入的主空气流H的部分由于需要偏转90。而很少。尽管如此，■ 轮毂圆周上的很高的轴向流动皿在此产生了与轴流风扇10的受压侧P+相比具 有较低的压力的区域，从而所形成的压力降在迄今为lbl常的轮毂马达13的开 放式的结构中，导致来自受压侧P+的空气回流到吸入侧P-。在这种情况下所产 生的^f只流虽然一方面)t4卩,马达13的部件且因此在环:^皿较高时提高电 动轮毂马达13的效率，但是另一方面导致体积流的损失和轻微也提高^E侧P+ 上的压力，并且因此导致轴流风扇的总效率减小。为了能够在没有显著地干扰由自轮12所产生的主空气流的情况下M31空 气冷却来改善轮毂马达13的电动效率，还为轮毂马达13设置尽可能适合于主空 气流H的引导的冷却空气引导，该7转咬气弓|导 可以确保以至少局部地整流 过的辅助空气流N的形式充分地流过轮毂马达13。为此，在轮毂马达13中间区 域内的旋转轴附近，从轮毂马达的端面上留出多个微长的、径向延伸的空气iSA 孔15，空气SA孔15均匀地围绕轮毂马达13的中央轴架分布。空气iSA孔15 也M自轮12的，板12.2，该轮毂板12.2通31H个旋紧位置固定在轮毂马 达13的罐形转子壳体17的端面上。，7乂磁体的转子壳体17通过位于空气进 入孔15之间的中央轴承罩和两个滚动轴承支承在轴颈16上，该轴颈16与同样 是罐形的定子壳体18相隔开。支承具有马达绕组19的定子的定子壳体18自身 与轮毂壳体14固定连接。由转子壳体17和定子壳体18所组成的轮毂马达13形成为直流外转子马达 并且不具有接触电刷，因为轮毂马达被电子整流。用来电子整流，马达13的 构件必要时与其它电子构件一起受，地位于，壳体14内，i^毂壳体14由 轻金属如铝制成并且能够很好地散热。舰在轮毂壳体14内布置这些元件，一 方面使，马达13的结构紧凑，并且{赚毂马达13内部的m咬气流的空气引 导简单化。在过渡到TO轮12的轮毂圆周表面的轮毂板12.2的过渡区:^1J面，在, 板12.2上模制叶轮21 ，该叶轮21与由塑料制成的风扇轮12形成一体并且在其7圆周上分布有多个径向延伸的叶片21.1，这些叶片的内端分别与内环21.2相连接，并且其外端分别与叶轮21的外环21.3相连接。由此将叶轮21稳定地、振动较小 地引入到风扇轮12的连接中。叶轮21的叶片2U覆盖总体上为环形的空气排出 孔22，轮毂马达13的冷却空气可以在该排出孔处轴向地流出。位于排出孔22 下游处的、轮毂马达13内部的轴向鹏段舰圆周壁接通外圆周，麵轮12的 叶片12.1与该圆周壁隔开。圆周壁刚好延伸到轮毂壳体14上并且在纵向覆盖的 情况下与定子壳体18的反向^的圆周壁保持较小的圆周间隔。因此，风扇轮12、定子壳体18和转子壳体17共同限定出冷却空气M3t23， 该MiiiM;流动箭头所示出的流动路径包括一个径向路径段和两，向路径段。 如果fflil电缆束24与汽车电路相连接的轮毂马达13被相应地控制或者开动，那 么风扇轮12被轮毂马达13旋转驱动并且产生了横向地流过汽车散热器11的理 想的主空气流H。在这种情况下，叶轮21借助于风扇轮12旋转并且在Jt4卩空气 通道23内产生了吸入流。基于该吸入流，通过空气i4A孔15吸取用来y辩口轮毂 马达13的辅助空气流N，其中该吸取空气》Wi散热器11的对置的平面区^ 引导。在冷却空气^SA到空气^A孔15之后，首先冷却空气基本上轴向地流 动，直到到达定子壳体18的对置的端壁，然后冷却空气iiil位于转子壳体17的 罐边缘和对置的定子壳体18的端壁之间的间隙而被径向地吸取，最后在M空气排出孔22再次流出轮毂马达13之前，y賴卩空气流在与流入方向相反的方向上被轴向吸入到叶轮21中。所排出的7转卩空气流在受压下极不稳定，且因此在没 有明显涡流的情况下可以被风扇轮12的主空气流H沿着径向进行偏转，且因此 被输送到，轮12的叶片12.1中。附图^iB10轴流，11汽车散热器12舶轮12.1叶片12.2轮毂板13轮毂马达14轮毂壳体15空气駄孔16轴颈17转子壳体18定子壳体19具有马达绕组的定子20构件(电子的)21叶轮21.1卩十片21.2内环21.3夕卜环22空气排出孔23糊空气鹏24 电缆束H主空气流N辅助空气流P+受压侧P-吸入侧
权利要求
1.一种汽车散热器的轴流风扇，其供给主空气流的风扇轮由在中央处与其旋转连接的轮毂马达来驱动，其中，汽车散热器设置在风扇轮的吸入侧上，轮毂马达在运转期间借助辅助空气流来冷却，且轮毂马达的辅助空气流从位于风扇轮的轮毂区域内的吸入侧上的空气排出孔流出，其特征在于，在轮毂马达的吸入侧设置了空气引导装置，通过所述空气引导装置能够将辅助空气流在吸入侧供给到轮毂马达，并且所述辅助空气流至少局部地沿着与主空气流的流动方向相一致的流动方向流过轮毂马达。
2. 根据权利要求l戶脱的轴流iW，其特征在于，所述空气引导装置^M; 旋转来产生轮毂马达的7ti卩空气流的空气供纟^置，所述空气供纟^置M31至少 一个同样位于趣轮的轮毂区域内的吸入侧上的空气aA孔来吸取7衬腔气流。
3. 根据权禾腰求2戶脱的轴流颠，其特征在于，齡配设给空气供纟雜置的空气ax孔被设置在轮毂马达的中间区域内，且每个空气排出孔设置在轮毂马达的圆周附3ffii^区域中，其中，空气iSA孔和与之配合的空气排出孑LM:具有 轴向路径段以及至少一个径向路径段的流动路径相互连通成强制通风的冷却空 气鹏。
4. 根据权利要求2戶膽的轴流鋪，其特征在于，所述空气排出孔基本上被 设计成环形，其中，在具有空气排出孔的覆盖区域内设置多个在轮毂马^转时 进行旋转的叶轮的叶片。
5. 根据权禾腰求4戶脱的轴流翻，其特征在于，戶腿叶轮被设计成随, 轮一起旋转的叶轮。
6. 根据权禾腰求5戶腿的轴流鹏，其特征在于，戶腿叶轮与戶;M細轮形成一体。
7. 根据权利要求5戶脱的轴流麵，其特征在于，戶腿叶轮在其圆周分布有 多个径向延伸的叶片，所述叶片的内端分别与叶轮的内环相连接，而其外端分别 与叶轮的外环相连接。
8. 根据权利要求3戶腿的轴流蘭，其特征在于，戶;M轮毂马达是无电刷的电动马达，所述电动马达的部件局部地限定辨咬气Mit的流动路径。
9. 根据权禾腰求3戶脱的轴流卿，其特征在于，在纖马达的中间区域内 环绕转子壳体的中央轴架设置有多个径向延伸的空气itA孔。
10.根据权利要求3戶脱的轴流麵，其特征在于，所述轮毂马达被设计成 外转子马达。
全文摘要
本发明涉及一种汽车散热器的轴流风扇，其供给主空气流的风扇轮由在中央处与其旋转连接的轮毂马达来驱动，其中汽车散热器设置在风扇轮的吸入侧上，轮毂马达在运转期间借助辅助空气流来冷却，且轮毂马达的冷却空气流从位于风扇轮的轮毂区域内的吸入侧上的空气排出孔流出。因此，为了能够在避免明显减小风扇效率的情况下提供充足的空气流来冷却轮毂马达，给轮毂马达配设空气引导装置，轮毂马达的大部分冷却空气流通到该空气引导装置，且在避免干扰由风扇轮所供给的主空气流的情况下，将通过该空气引导装置的冷却空气流从该空气排出孔中被引导出来。
文档编号F04D25/08GK101617126SQ200780043542
公开日2009年12月30日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年11月24日
发明者亚历山大·加斯, 卡尔-海因茨·弗莱施曼, 斯特凡·博格 申请人:博泽汽车部件有限公司及两合公司,乌茨堡