具有电动马达的风扇系统的制作方法

1.本发明涉及一种具有电动马达的风扇系统和一种根据本发明的转子。


背景技术：

2.已知的是，风扇系统的风扇叶轮直接拧紧在旋转的转子上。然而在此，来自电动马达的磁回路的力直接耦入到风扇叶轮中，所述力导致振动的不期望的激励并且因此随之导致不期望的噪声生成。


技术实现要素：

3.本发明涉及一种具有电动马达的风扇系统，其中，电动马达具有转子，并且转子相对于定子可旋转地得到支承，其中，在转子的端面上风扇叶轮通过至少一个连接元件抗扭转地布置在转子的连接区段中。本发明提出，设置有至少一个脱耦元件，所述脱耦元件在其相应的径向外部的区域中包夹至少一个连接区段，其中，脱耦元件设置用于，使转子的连接区段与包围连接区段的转子区段机械地脱耦。
4.具有独立权利要求的特征的根据本发明的风扇系统以及根据本发明的转子具有的优点是，借助于脱耦元件，电动马达的磁回路的力不直接传递到风扇叶轮上，而是通过力流的传导支撑结构的延长能够提供在转子的磁体和连接的风扇叶轮之间的相应的机械脱耦。以这种方式能够有利地降低风扇系统的噪声生成。同时，根据本发明的转子可以有利的方式特别简单且成本低廉地制造。因此，例如可以将这种脱耦装置集成到已经存在的风扇系统中，而不必采取进一步的结构措施。此外，通过将脱耦装置集成到电动马达本身中，可以以有利的方式减少风扇叶轮到转子上的连接的变型多样性，由此可以减少附加的工具或部件成本。
5.在本发明的范围内，马达轴这一概念可以理解为具体的机器元件，该机器元件承载转子的支承结构。此外，在下文中将旋转轴线的概念理解为假想的轴线，转子在旋转轴线的意义上围绕该假想的轴线旋转。与代表一种具体的机械元件的马达轴不同，旋转轴线是一根纯粹假想的轴线。
6.此外，在本发明的范围内，脱耦元件可以理解为这样的元件，该元件允许邻接于脱耦元件的构件的相对运动并且因此至少减少、尤其防止直接的力传递。
7.在本发明的范围内，连接元件可以理解为一种使转子的转矩传递到风扇叶轮上的机构。尤其地，这种连接元件可以理解为这样一种元件，该元件提供了抗扭转的连接。这种连接元件例如可以是螺纹连接。然而也可以考虑的是，连接元件构造为铆钉连接、销连接或螺栓连接的一部分。在此也可考虑其它的连接技术，只要其适合于提供转子的力到风扇叶轮上的传递。此外，在本发明的范围内，转子的连接区段可以理解为与相应的连接元件相互作用的区域。在连接元件被构造为螺纹连接时，这例如可以是用于容纳相应的螺钉的孔。
8.根据本发明规定，脱耦元件在其相应的径向外部的区域中基本连续地包夹至少一个连接区段。在此，径向外部的区域在本文中可以理解为如下转子区域，该转子区域径向地
布置在连接区段之外。换言之，径向外部的区域在本文中是沿径向方向布置在节圆半径之外的区域，其中圆心位于马达的旋转轴线上并且圆周线在中心地穿过连接区段。因此，在该区域中，脱耦元件基本上完全围住连接区段，并且在该区域中使转子的连接区段与包围连接区段的转子区段机械地脱耦。
9.根据电动马达的一种有利的实施方式，该电动马达构造为外转子。
10.通过在从属权利要求中列出的特征，能够实现风扇系统的或者转子的有利的改进方案。
11.根据本发明的一种有利的改进方案，脱耦元件构造为轴向贯穿的脱耦槽，尤其是脱耦间隙。在本发明的范围内，脱耦间隙在此尤其可以理解为构造为贯穿开口的狭长的开口。开口对于本领域技术人员来说尤其理解为尤其空气可流动通过的切口。这种脱耦间隙可以利用特别简单的机构成本低廉地制造。然而，也可以考虑的是，脱耦元件仅被构造为脱耦槽，并且因此通过降低材料厚度被构造为表面凹部，可以通过提高转子在该区域中的弹性来提供脱耦。
12.为了最佳地利用空间提供并且使传导支撑结构的长度最大化并且由此使力流路径的长度最大化，本发明的一种改进方案规定，包夹连接区段的径向外部的区域的脱耦元件沿着径向方向延伸至转子的内部区域。在本发明的范围内，在此所述内部区域可以理解为布置在所述马达轴附近的转子面。在此，所述内部区域尤其可以理解为与旋转轴线同心布置的、基本上圆形的区域，其半径在数值上小于转子的端面的半径的一半，优选小于转子的端面的半径的四分之一，尤其小于转子的端面的半径的八分之一。
13.本发明的一种有利的改进方案还规定，脱耦元件基本上构造成u形或v形。在此，基本上构造成u形或v形的脱耦元件的开口优选面向马达轴地布置，并且基本上构造成u形或v形的脱耦元件的圆形节段或逐渐变尖的端部相应地在径向上布置在外部并且包夹相应的连接区段。
14.根据本发明的一种有利的改进方案，力流优化的连接可以由此提供，即脱耦元件的间隙宽度随着与连接区段的间距的增加而增加。
15.根据本发明的一种有利的改进方案规定，在转子的构造为转子盘的端面上布置有至少一个沿径向方向延伸的弹性元件，在其径向外部的区域上布置有至少一个连接区段，其中，弹性元件由脱耦元件所包夹，并且其中，弹性元件在耦合区段中与转子的内部区域连接、尤其是一体式地连接。
16.在本发明的范围内，转子的端面可以理解为转子的、在侧向上在旋转轴线的方向上限制转子的那个表面。端面的概念在此不限于平坦的表面，而是端面可以具有任意的表面轮廓。然而优选地，端面基本上沿径向方向延伸并且基本上至少部分地平坦地或平面地构造。
17.此外，根据本发明的另一种有利的改进方案可以规定，所述转子完全或者至少部分地由塑料构成。例如，可以考虑的是，转子区段式地包括金属材料，并且区段式地由塑料材料形成。此外也可以考虑的是，转子具有基本材料，在该基本材料中至少区段式地引入纤维或颗粒，以优化材料特性。在此，本发明的一种特别优选的实施方式规定，尤其是弹性元件由与转子的主要部分不同的材料构成。此外，也可以考虑其他材料组合。因此，例如还可以考虑的是，转子至少区段式地由硫化的天然橡胶构成，并且作为其替代方案或补充方案
由硫化的合成橡胶构成。在此，对本发明重要的仅仅是，转子具有至少一个磁性的磁轭环（r
ü
ckschlussring）。
18.优选地，弹性元件构造为弯曲接片，尤其构造为弹簧舌。以这种方式可以提供风扇叶轮的磁回路力的相应的脱耦。
19.尤其是可以通过以下方式提供特别均匀的力传递和最佳的尺寸设计，即多个、优选三个弹性元件在圆周上分布地、尤其是彼此等距地布置。然而，当然也可以考虑其他实施方式。
20.此外，根据本发明的一种有利的改进方案规定，分别沿圆周方向在相邻的弹性元件的两个脱耦元件之间布置有连接片，所述连接片沿径向方向延伸并且将转子的配属于马达轴的内部区域和转子的配属于磁体的外部区域连接起来。
21.为了使运动振幅和到风扇叶轮上的最佳的力传导最小化，根据本发明的另一种有利的改进方案规定，在耦合区段的区域中并且作为对此的替代方案或附加方案也在连接片的区域中布置加强元件。在此，尤其是可以通过如下方式提供一种特别简单和成本低廉的加强，即，加强元件一件式地构造在转子上并且例如构造为材料弯曲部、加强筋或肋。
22.此外，本发明的一种有利的改进方案规定，所述转子至少区段式地作为冲压弯曲件由板材制成。根据本发明的一种特别优选的改进方案，转子在此至少区段式地由至少两个沿着轴向方向相叠地布置的板材层构成。优选地，这些层可以在一个加工过程中在同一个冲压弯曲工具中制造。当然也可以考虑的是，根据所选择的材料组成，彼此独立地利用相应的与材料组合相协调的制造方法来制造所述层。也可以考虑的是，转子的层至少部分地由彼此不同的材料构成。本发明的一种有利的改进方案规定，所述层分别构造为一件式的构件。然而，还可以考虑的是，这些层分别被构造为多件式的构件。
附图说明
23.在附图中示出了风扇系统的或转子的实施例，并且在下面的说明中进行详细阐述。其中示出：图1示出了根据本发明的风扇系统的截面图，图2以俯视图示出了转子的第一实施方式，图3以透视图示出了转子的第二实施方式，图4以透视图示出了转子的第三实施方式，并且图5以透视图示出了转子的第四实施方式。
24.在不同的实施变型方案中，相同的部件使用相同的附图标记。
具体实施方式
25.图1示出了具有电动马达12和风扇叶轮14的风扇系统10。风扇叶轮14具有多个风扇叶片，所述风扇叶片设计用于在风扇叶轮14旋转时输送冷空气。风扇系统10的在图1中示出的、示例性地构造为外转子的电动马达12具有固定的部件、定子16和环绕的部件、转子18。
26.如图1所示的外转子马达类型的电动马达的突出之处在于，处于径向内部的部分在运行中固定，而处于径向外部的部分旋转。在定子16上布置有多个绕组20。转子18又具有
磁体22。如果电流流经绕组20，那么定子16的磁场驱动转子18。
27.要指出的是，风扇系统10、尤其是电动马达12在图1中仅示意性地示出，因为合适的电动马达12的构造和功能性充分地由现有技术已知，从而在此为了说明书的简洁和简单省去对风扇系统10的详细说明。
28.如在图1中可清楚地看到的那样，转子18基本上罐形地构造。在此，在转子18的罐形的设计之内布置有绕组20和磁体22。罐形的转子18具有基本上沿着径向方向延伸的端面24。端面24基本上至少部分平坦地构造并且构成罐形的转子18的底部。除了沿着径向方向延伸的端面24之外，转子18还具有环绕的凸缘26，该凸缘布置在转子18的径向外部的区域25的径向外部的边缘上并且形成转子18的环绕的圆柱形侧壁。环绕的凸缘26在此基本上至少部分地沿着轴向方向延伸。
29.转子18的与罐形的转子18的端面24对置的敞开的区域如在图1中可清楚看出的那样通过马达承载件28屏蔽。通过罐形的转子18以及用作盖的马达承载件28的布置方案，得到了用于磁体20和绕组20的基本上封闭的空间。
30.在图1中所示的实施方式中，马达轴30抗扭转地与马达承载件28或定子16相连接。这种抗扭转的连接尤其可通过将马达轴30注入到马达承载件28中来提供。在沿着轴向方延伸的环绕的凸缘26的面向马达轴30的内侧上布置有磁体22。如在图1中所示，马达轴30具有固定夹紧的端部32、自由端部34和旋转轴线36，带有风扇叶轮14的转子18和定子16围绕所述旋转轴线36可相对于彼此旋转地得到支承。
31.如图1所示，旋转轴线36在延伸到无穷远的、假想的直线的意义上尤其居中地延伸穿过马达轴30并且相应于马达轴30的中轴线。为了相对于定子16围绕旋转轴线36可旋转地支承转子18，在转子18上在其面向马达轴30的一侧上布置有柱形的、基本上沿轴向方向延伸的轴承座40。在转子18的轴承座40的内部布置有支承结构42。根据本发明的在图1中示出的实施方式，支承结构具有两个轴承，这两个轴承以其相应的外圈放置在转子的轴承座40中并且以其相应的内圈抗扭转地放置在马达轴30上。当然也可以考虑其它的轴承布置方案和轴承设计。
32.如果电动马达12起动，则转子18被置于旋转中。为了带动风扇叶轮14，该风扇叶轮抗扭转地固定在转子18的端面24上。如在图1中示意性地示出的那样，为此目的，风扇叶轮14通过至少一个连接元件50抗扭转地布置在转子18的连接区段52中。根据本发明的在图1中示出的实施方式，连接元件50构造为螺纹连接。然而，也可以考虑其他连接方式。转子18的连接区段52位于转子18的端面24上，相应的连接元件50布置在该连接区段上，其中，连接区段52优选布置在端面24的径向外部的区域25中并且因此优选布置在磁体22的区域中。
33.来自风扇系统10的电动马达12的磁回路的交变力可能在转子18中导致相应的不期望的结构变形，该结构变形尤其可能与结构共振共同作用地出现。在已知的系统中，这种不期望的运动振幅传递到通过连接元件50抗扭转地安装的风扇叶轮14上。风扇叶轮14（其具有相应大于转子18本身的表面）的运动振幅于是导致将振动传递到空气处并且因此随之导致不期望的噪声生成。尤其在径向外部的区域25中，也就是说在磁体的区域中出现转子18的最大运动振幅。然而，因为出于结构原因期望的是，正是在最大程度受激励的该径向外部的区域25中布置有风扇叶轮18的连接，所以设置有相应的脱耦元件60。由于图1中的视图，相应的脱耦元件60在此未示出。因此，在下面的附图中详细阐述和示出本发明的相应的
实施方式。
34.图2示出本发明的第一实施方式。在此，在图2中示出了转子18的端面24的俯视图。如在图2中可清楚地看到的那样，转子基本上圆形地构造并且具有基本上沿径向方向延伸的端面24。端面24基本上至少部分平坦地构造。在端面24的径向外部的边缘上设置有基本上沿着轴向方向延伸的环绕的凸缘26，在该凸缘的内壁上布置有磁体22 （在此不可见） 。转子18在其中央的中间区域中具有轴承座40。在装配状态下，在此在转子18的轴承座40的内部布置有用于围绕定子16或马达轴30可旋转地支承转子18的支承结构42。
35.根据本发明的在图2中示出的实施方式，在转子18的端面24上布置有三个连接区段52，所述连接区段根据本发明的在此示出的实施方式构造为用于容纳构造为螺钉的连接元件50的孔。如已经提到的那样，也可以考虑其他的连接形式或固定机构。通过连接元件50，风扇叶轮14抗扭转地固定在转子18的端面24上，并且转子的转矩传递到风扇叶轮14上。
36.根据本发明的在图2中示出的实施方式，三个连接区段52基本上彼此等距地布置并且基本上围绕假想的旋转轴线36位于相同的节圆半径56上。当然，连接区段52的数量以及其不仅彼此间的而且在转子18上的布置方案能够变化。
37.如已经提到的那样，尤其是在径向外部的区域25中，也就是说在连接区段52的区域中出现转子18的最大运动振幅。为了防止转子的这些运动不受阻碍地传递到风扇叶轮14上，转子具有至少一个相应的脱耦元件60。
38.根据本发明的在图2中所示的实施方式，根据连接区段的数量设置有三个脱耦元件60，其中，每个脱耦元件60在其相应的径向外部的区域中基本连续地包夹相应的连接区段52。根据本发明，脱耦元件60设置成使相应的连接区段52与包围相应的连接区段52的转子区段62机械地脱耦。通过这种机械的退耦，使从磁体22经过转子18到风扇叶轮14的力流的路径延长，这有利地降低了连接区段52的运动振幅并且由此导致降低的噪声形成。
39.根据本发明的在图2中示出的实施方式，脱耦元件60构造为贯穿开口或者脱耦间隙。根据本发明的在此示出的实施方式，在此脱耦元件60的间隙宽度64在脱耦元件60的整个纵向延伸范围上基本上是恒定的。然而也可以考虑其他的间隙宽度走势，如这尤其在图3和4中详细示出的那样。
40.为了优化力流的路径或传导支撑结构，脱耦元件从径向外部的区域25延伸直至内部区域66，也就是说，直至布置有用于马达轴30的轴承座40的区域。
41.根据本发明的在图2中所示的实施方式，脱耦间隙基本上构造成u形的，其中，基本上u形的脱耦间隙60的弧形节段包夹或包围相应的连接区段，并且其中，脱耦间隙的开口面向内部区域。
42.根据本发明的在图2中示出的实施方式，基本上u形的脱耦元件60的相应的自由端部70基本上沿径向方向延伸。脱耦元件60或者脱耦间隙因此围住基本上沿着径向方向延伸的弹性元件74，该弹性元件与转子的内部区域66连接。
43.根据本发明的在图2中所示的实施方式，弹性元件74被构造为弯曲接片或弯曲舌，并且在其径向外部的区段上具有用于风扇叶轮14的相应的连接区段52。根据脱耦元件60的u形的设计方案，弯曲接片具有倒圆的径向外部的区域。根据本发明，脱耦元件60的相应的自由端部终止在如下节圆半径76上，该节圆半径小于所配属的连接区段52的节圆半径56。
44.根据本发明的在图2中所示的实施方式，根据连接区段52的数量设置有三个弹性
元件74，其中，相应的连接区段52布置在弹性元件74的相应的径向外部的区域上。通过这些具有相应的包围弹性元件74的脱耦元件60的弹性元件74，直接的传导支撑结构在连接区段52和包围连接区段的转子区段62之间中断，从而力流的路径相应地延长了弹性元件74的径向长度并且由此可以如开头所述那样相应地减小噪声。为了对称地引入力，如果连接区段52以及因此弹性元件74随之也在圆周上等间距分布地布置，则这在此能够是有利的。根据本发明的一种有利的改进方案，在图2中示出的转子可以构造为冲压弯曲件。
45.除了构造为贯穿开口的脱耦元件60之外，根据本发明的在图2中示出的实施方式，转子18还具有另外的贯穿开口80，这些贯穿开口例如可以构造为用于电动马达12的通风开口。
46.在分布布置在圆周上的弹性元件74之间，转子18分别具有如下连接片82，所述连接片基本上沿径向方向延伸并且将转子18的配属于马达轴30的内部区域66与转子的配属于磁体22的外部区域25相互连接。这些连接片82因此形成用于在磁体22与风扇叶轮14之间传递力的传导支撑结构的相应部分。
47.图3以透视图示出了转子18的另一实施方式。转子18在此基本上对应于根据在图2中示出的实施方式的转子，区别在于，脱耦元件60基本上v形地构造。v形的脱耦元件60的开口在此相应地面向内部区域66构造。如在图3中可清楚地看到的那样，间隙宽度64还随着与相应的连接区段52的间距的增加而增加，从而相应的自由端部70具有加宽的间隙。
48.根据脱耦元件60的形状，弹性元件74具有基本上在径向外部的区域25的方向上逐渐变尖的轮廓，从而使得在弹性元件74和内部区域66之间的耦合区域90以有利的方式加宽。与转子18的在图2中所示的实施方式不同，图3中所示的转子18此外不仅在耦合区域90的区域中而且在连接片82的区域中具有如下加强元件92，所述加强元件在有利的改进方案中支持用于进行力传递的传导支撑结构。
49.根据本发明的在图3中示出的实施方式，加强元件92作为加强肋与转子18一件式地构造。加强元件92以有利的方式负荷优化地设计轮廓（konturieren）。存在具有基本上三角形形状的加强元件92。所述加强元件布置在至少一个弹性元件74上。另外的加强元件92具有切开的骨头的形状并且布置在连接片的区域中。
50.图4示出了本发明的另一种实施方式，根据该实施方式，电动马达12的通风开口80构造为脱耦元件60的一部分。根据在图4中所示的实施方式，在这种情况下，通风开口80形成脱耦元件60的相应的自由端部70。自由端部沿着圆周方向被布置在弹性元件74与连接片82之间。通过功能的集成，可以有利地减小对于脱耦元件60附加产生的切割长度，并且在相同功能的情况下优化构件刚性。
51.在这种实施方式中，脱耦元件60的相应自由端部70的节圆半径76也小于连接区段52的节圆半径56，从而所述连接区段总是径向地布置在自由端部70之外。
52.根据在图4中所示的实施方式，弹性元件、尤其是弯曲接片74或者弹簧舌基本上随着半径的增加而具有增加的宽度、尤其是基本上梯形的轮廓，其中，连接区段52或者孔分别居中地布置在外部的圆周上。
53.弹性元件74的指向环绕的凸缘26的区域具有如下轮廓，该轮廓具有围绕脱耦区域60的延伸范围沿着径向方向减小的半径。这产生在弯曲接片74与环绕的凸缘26之间沿着径向轴线的均匀间隔。在该区域中构造有脱耦元件60的一部分。
54.根据本发明的在图4中示出的实施方式，不仅耦合区域而且弹性元件74围绕连接区段52借助于加强元件92加强地构造。加强元件92在此构造为基本上y形的加强筋。加强元件92具有两条支腿75，这两条支腿彼此间v形地延伸。尤其地，连接区段52基本上沿圆周方向位于支腿75之间。尤其地，每个弹性元件74的加强元件92具有兔头状形状。在此，耳部由支腿75形成。支腿75的自由端部远离内部区域66指向。支腿75通过连接机构77沿着圆周方向相互连接。连接机构沿圆周方向构造在弹性元件74的支腿75之间。连接机构77是加强机构92的一部分。连接机构77形成兔头状形状的头部。
55.加强元件92过渡到内部区域66中。优选地，三个弹性元件74分别构造有一个加强元件92。
56.加强元件92的厚度随着相距轴承座40的距离增加而减小。
57.内部区域66同样具有加强区域，其外半径小于半径76。加强元件92过渡到内部区域66的加强区域中。
58.布置在脱耦元件60之间的连接片82也可选地通过相应的加强元件92加强。加强元件92在此尤其是构造为沿着圆周方向延伸的肋或加强筋。
59.脱耦元件60在径向外部的区域25中完全包夹弹性元件74，从而使弹簧舌或弹性元件74在其径向外部的区域上与包围弹性元件74的转子区段26机械地脱耦。弹簧舌或者弯曲接片74能够在其自由端部上沿轴向方向独立于转子18的端面24进行运动。
60.图3和图4分别示出了本发明的实施方式，根据这些实施方式，脱耦元件60比根据在图2中所示的实施方式的脱耦元件60关于径向方向更靠外地终止。因此，根据图3和图4的实施方式的内部区域66沿着径向方向比根据图2的内部区域明显更靠外地终止。根据在图3和图4中所示的实施方式的内部区域66的半径因此基本上是转子18的整个端面24的半径的一半大小。
61.图5以透视图示出了转子18的另一实施方式。转子18在此基本上对应于根据在图2中所示的实施方式的转子，区别在于，脱耦元件60在连接区段52的区域61中非常薄地、尤其最薄地构造，并且脱耦元件60从区域61出发过渡到两个加宽的区域70中。加宽的区域70形成通风开口80。通风开口80分别形成脱耦元件60的自由端部70。
62.通风元件80基本上梯形地构造。脱耦元件60的区域61基本上被构造成半圆形。在其敞开的端部上，它分别过渡到区域70或通风开口中。
63.此外，脱耦元件60分别在区域70中具有至少一个附加的间隙63，该间隙朝着内部区域66的方向延伸。
64.间隙63沿着圆周方向将弹性元件74与连接片82分开。
65.根据脱耦元件60的形状，弹性元件74具有基本上梯形的区域73。弹性元件74朝向外部区域的方向增加。在与梯形区域73连接的情况下，弹性元件半圆形地构造。弹性元件74在径向环绕的凸缘26的方向上具有半圆形的区域79、尤其是半圆形的轮廓。半圆形的区域79尤其连接到较小的另外的梯形上，该另外的梯形构造在梯形区域73和半圆形的区域79之间。
66.在弹性元件74和内部区域66之间的耦合区域90中构造有如下加强元件92，所述加强元件在有利的改进方案中支持用于力传递的传导支撑结构。所述加强元件在梯形区域73上沿着径向方向延伸。
67.根据本发明的一种改进方案，加强元件92延伸直至连接区段52。
68.根据本发明的在图3中示出的实施方式，加强元件92作为加强肋与转子18一件式地构造。加强元件92以有利的方式负荷优化地设计轮廓。
69.沿着圆周方向被布置在脱耦元件60、尤其是间隙63之间的连接片82具有一个梯形区域。该梯形区域在外部区域的方向上过渡到较窄的区域83中，该较窄的区域又过渡到周围的转子区段62中。