JP2012524200A - Blower module - Google Patents
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Abstract
本発明は、ブロワロータ(9)に設けられた第1のファンホイール(14)を少なくとも部分的に半径方向で取り囲む圧力上昇渦巻き体(1)と、ブロワロータ(9)を駆動する電動モータ(24)とを有する、特に車両における空調装置に用いられるブロワモジュール(13)に関する。本発明の構成では、ブロワロータ(9)が、吸込みユニット(4)を有しており、該吸込みユニット(4)が、冷却空気を電動モータ(24)内へ圧送するために設計されている。 The present invention comprises a pressure-increasing spiral (1) that at least partially surrounds a first fan wheel (14) provided in a blower rotor (9) in a radial direction, and an electric motor (24) that drives the blower rotor (9). It is related with the blower module (13) used especially for the air conditioner in a vehicle. In the configuration of the invention, the blower rotor (9) has a suction unit (4), which is designed for pumping cooling air into the electric motor (24).
Description
本発明は、ブロワロータに設けられた第1のファンホイールを少なくとも部分的に半径方向で取り囲む圧力上昇渦巻き体(Druckerhoehungsspirale)と、ブロワロータを駆動する電動モータとを有する、特に車両における空調装置に用いられるブロワモジュールに関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for an air conditioner in a vehicle, in particular, having a pressure rising spiral (Druckerhoehungsspirale) that at least partially surrounds a first fan wheel provided in a blower rotor and an electric motor that drives the blower rotor. The blower module.
背景技術
車両における車室は、空気調整のためや、乗り心地および走行安全性の向上のために通気システムにより通気される。通気システムには、暖房装置および/または空調装置が接続されている。車室内に空気を圧送するためには、通気システムにブロワモジュールが接続されている。このブロワモジュールは車両の周辺環境から新空気を吸い込み、こうして吸い込まれた空気を所望の温度にもたらすために、暖房装置および/または空調装置に通す。車両内室を通って流れる空気は、たいていホイールハウス上のリヤシェルフに設けられた複数の通気スリットを通じて、車両内室から導出される。
BACKGROUND ART A vehicle compartment in a vehicle is ventilated by a ventilation system for air conditioning and for improving ride comfort and driving safety. A heating device and / or an air conditioner are connected to the ventilation system. A blower module is connected to the ventilation system to pump air into the passenger compartment. The blower module draws fresh air from the surrounding environment of the vehicle and passes it through the heating and / or air conditioning equipment to bring the sucked air to the desired temperature. The air flowing through the vehicle interior is usually led out from the vehicle interior through a plurality of ventilation slits provided in the rear shelf on the wheel house.
通気システムに接続されたブロワモジュールは通常、電動モータにより駆動されるラジアルコンプレッサとして構成されている。電動モータはこの場合、その構造上、ブロワモジュールに組み込まれている。電動モータ、とりわけその温度臨界的なコンポーネント、たとえばコイルまたは磁石を冷却するためには、通常、車両内室のための既に圧縮された空気流から空気が冷却目的のために分岐される。このことには、作業点ならびにブロワモジュールの効率にも不都合な影響が与えられるという欠点がある。特に臨界的な作業点において、たとえばブロワモジュールがオーバブローされる際に、電動モータおよびその温度臨界的な構成部分が十分に冷却空気を受け取れなくなる。「ブロワモジュールのオーバブロー(Ueberblasen)」とは、ブロワモジュールによって発生させることのできる圧力が、ブロワモジュールの流入部と流出部との間に生じる圧力差よりも小さくなる場合を意味する。このような運転状態は、車両が高い走行速度で運動させられ、かつ/または車両ウィンドガラスが大きく開かれている場合に生じる。車両が高い走行速度で運動させられると、ブロワモジュールの流入部における圧力が高い走行速度によって高められる。車両ウィンドガラスが開かれていると、車両内室における圧力減少が生ぜしめられる。その結果、ブロワモジュールの入口と出口とに生じる圧力差が増大され、そしてこの圧力差が、ブロワモジュールによって形成された圧力よりも大きくなると、ブロワモジュールはオーバブローされた状態に陥る。オーバブローされた状態はブロワモジュールにとっては、高められた負荷にもかかわらず電動モータが、減じられた冷却空気流量しか受け取れなくなるという結果を招く。このことは、電動モータの温度臨界的なコンポーネントの過剰加熱を招く。 The blower module connected to the ventilation system is usually configured as a radial compressor driven by an electric motor. In this case, the electric motor is incorporated in the blower module because of its structure. In order to cool an electric motor, in particular its temperature critical components, such as coils or magnets, air is usually diverted for cooling purposes from an already compressed air stream for the vehicle interior. This has the disadvantage that the working point as well as the efficiency of the blower module are also adversely affected. In particular at critical operating points, for example when the blower module is overblowed, the electric motor and its temperature critical components cannot receive sufficient cooling air. “Blower module over blow (Ueberblasen)” means that the pressure that can be generated by the blower module is smaller than the pressure difference that occurs between the inlet and outlet of the blower module. Such driving conditions occur when the vehicle is moved at a high running speed and / or the vehicle windshield is wide open. When the vehicle is moved at a high traveling speed, the pressure at the inlet of the blower module is increased by the high traveling speed. When the vehicle windshield is opened, a pressure decrease in the vehicle interior occurs. As a result, the pressure differential generated at the inlet and outlet of the blower module is increased, and when this pressure differential is greater than the pressure created by the blower module, the blower module falls into an overblowed state. The overblown condition results for the blower module that, despite the increased load, the electric motor can only receive a reduced cooling air flow rate. This leads to overheating of the temperature critical components of the electric motor.
発明の開示
本発明の課題は、臨界的な作業点においても電動モータに冷却のための十分な空気を供給するように設計されているブロワモジュールを提供することである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a blower module designed to supply an electric motor with sufficient air for cooling even at critical working points.
この課題は、請求項1に記載のブロワモジュールにより解決される。請求項2以下には、有利な構成が記載されている。
This problem is solved by the blower module according to claim 1.
本発明によれば、ブロワモジュールが、冷却空気を電動モータ内へ圧送するように設計されている吸込みユニットを有していることにより、ブロワモジュールの電動モータの温度臨界的なコンポーネントの過熱を回避することができることが判った。 According to the present invention, the blower module has a suction unit designed to pump cooling air into the electric motor, thereby avoiding overheating of temperature critical components of the electric motor of the blower module. It turns out that you can.
冷却空気を電動モータ内へ圧送するための吸込みユニットにより、ブロワモータの作業点とは十分に無関係に、つまりブロワモータの作業点の影響をほとんど受けることなく、電動モータを冷却することができるので、ブロワモジュールのオーバブローされた状態においても、たとえばコイルまたは磁石のような臨界的なコンポーネントの過熱が回避される。 The suction unit for pumping the cooling air into the electric motor can cool the electric motor sufficiently independently of the work point of the blower motor, that is, almost without being affected by the work point of the blower motor. Even in the overblown state of the module, overheating of critical components such as coils or magnets is avoided.
本発明の有利な構成では、ブロワロータの吸込みユニットが、第2のファンホイールを有しており、該第2のファンホイールが、圧力上昇渦巻き体から電動モータを通じて再び圧力上昇渦巻き体内へ冷却空気を圧送する冷却空気循環路を形成するために設計されている。このことには次のような利点がある。すなわち、電動モータを一層高い回転数で運転することができるので、空気流の、ブロワモジュールにより圧送された質量流が高められる。 In an advantageous configuration of the invention, the suction unit of the blower rotor has a second fan wheel, which cools the cooling air again from the pressure rise spiral through the electric motor into the pressure rise spiral. Designed to form a cooling air circulation path for pumping. This has the following advantages. That is, since the electric motor can be operated at a higher rotational speed, the mass flow of the air flow pumped by the blower module is increased.
本発明の別の有利な構成では、吸込みユニットが、第2のファンホイールによって、ブロワロータと圧力上昇渦巻き体との間のギャップを通じて、ブロワロータの下方に存在するブロワ内室を介して、電動モータのコイルと磁石との傍らを通って第2のファンホイールに冷却空気を吸い込むために設計されている。この場合、第2のファンホイールの上方で冷却空気の流れを変向させて冷却空気の流れが第1のファンホイールを通って半径方向外側へ向かって圧力上昇渦巻き体内に戻し案内されるようにするために、第2のファンホイールの上方に案内ジオメトリ、すなわちこのような流れ変向もしくは流れ案内を行う特別な幾何学的形状を備えた流れ案内部もしくは流れ変向部が配置されている。こうして、圧力上昇渦巻き体から圧縮された空気が取り出されなくなるので、ブロワモジュールはその最大圧送出力に合わせて設計可能となり、したがって、圧送された空気から冷却空気が分岐されるようなブロワモジュールよりも小さな構成スペースしか必要としない。 In another advantageous configuration of the invention, the suction unit is connected to the electric motor by means of a second fan wheel, through the gap between the blower rotor and the pressure-increasing swirl, via the blower inner chamber below the blower rotor. Designed to draw cooling air through the coil and magnet into the second fan wheel. In this case, the flow of the cooling air is redirected above the second fan wheel so that the flow of the cooling air is guided back through the first fan wheel and radially outward into the pressure rising spiral body. In order to do this, a guide geometry, ie a flow guide or flow diverter with a special geometry for performing such a flow change or flow guide, is arranged above the second fan wheel. In this way, since the compressed air is not taken out from the pressure rising spiral body, the blower module can be designed for its maximum pumping power, and therefore, more than a blower module in which cooling air is branched from the pumped air. Only a small configuration space is required.
本発明のさらに別の有利な構成では、第1のファンホイールと第2のファンホイールとブロワロータとが一体に形成されている。このことには、第1のファンホイールと第2のファンホイールとブロワロータとが、たとえば射出成形によって1回の製造ステップで製造可能となるという利点がある。 In a further advantageous configuration of the invention, the first fan wheel, the second fan wheel and the blower rotor are integrally formed. This has the advantage that the first fan wheel, the second fan wheel and the blower rotor can be manufactured in a single manufacturing step, for example by injection molding.
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。 In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、ブロワモジュール13をロータ軸線20に沿って断面した断面図が示されている。図面中、冷却空気流は矢印によりシンボル化されており、流れ方向は矢印方向により示されている。ブロワモジュール13はケーシング10を有しており、このケーシング10はブロワモジュール13のコンポーネントを半径方向で取り囲んでいる。ブロワモジュール13のケーシング10は複数の取付け開口11によって車両に取付け可能である。ケーシング10はその内周面にチャンバ状(室状)の圧力上昇渦巻き体1を有しており(「スクロールケーシング」もしくは「渦巻き形ケーシング」とも呼ばれる)、この圧力上昇渦巻き体1は、第1のファンホイール14からの加速された空気流を受け容れる。ケーシング10の中心軸線はロータ軸線20に沿って配置されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the
さらに、ロータ軸線20に沿って、ブロワロータ9と、このブロワロータ9を駆動するための電動モータ24とが配置されている。電動モータ24はアウタロータとして形成されており、この場合、コイル7はステータ8に配置されている。ステータ8は内側にブロワロータ9のロータシャフト21のための2つの軸受け25を有している。ブロワロータ9の下側はベル(鐘)形に形成されていて、取付け部12によって電動モータ24の多数の磁石6を有している。ロータシャフト21はステータ8の中心部を貫いて案内されていて、2つの軸受け25によって支承されている。磁石6のための取付け部12に対して周面側において、ブロワロータ9はケーシング10と共に、ブロワロータ9のベル形の輪郭の下方にブロワ内室2を形成している。
Further, a
ブロワ内室2は第1のギャップ23によって圧力上昇渦巻き体1に接続されている。ブロワロータ9の上側の取付け部の範囲には、第2のファンホイール4が取り付けられている。ブロワロータ9と一体に結合されている第2のファンホイール4の上方では、ロータシャフト21に案内ジオメトリ5、すなわち流れ案内作用を持った幾何学的形状を有する案内部が配置されている。この案内ジオメトリ5の外側輪郭は第1のファンホイール14の範囲に突入している。第1のファンホイール14はラジアルコンプレッサとして形成されていて、ブロワロータ9と一体に結合されている。ブロワモジュール13のケーシング10はその上方へ向かって開いた側と、この開いた側に配置されたシールリップ22とによってブロワロータ9の上縁部を取り囲んでいる。ブロワロータ9の電動モータはケーシング10の下側に電気的な接続部18を有しており、この電気的な接続部18は差込み範囲19を用いてコンタクトされる。
The blower
回転させられた状態で、ブロワロータ9は第1のファンホイール14によってケーシング10の上側からブロワモジュール13内へ空気を吸い込む。回転により、空気流は外側へ向かって案内されて、半径方向に加速される。空気流が圧力上昇渦巻き体1に到達すると、動的に存在する圧力は静圧に変換される。電動モータの回転数は通常、車両の運転者または車両の通気設備の制御装置によって制御される。圧力上昇渦巻き体1から空気流は、図示されていない接続部を通って、通気部に接続された装置類、たとえば暖房装置または空調設備の蒸発器へ案内される。
In the rotated state, the
電動モータの高い回転数では、電動モータの温度臨界的なエレメント、たとえばコイルまたは磁石が、冷却を必要とする。この冷却は、圧力上昇渦巻き体1から第1のギャップ23を介して、ブロワロータ9の下方に設けられたブロワ内室2内へ空気流が案内されることにより達成される。このブロワ内室2から空気流は第2のファンホイール4によって磁石6とコイル7との間を通って上方へ向かって吸い込まれる。第2のファンホイール4により吸い込まれて、空気流は、第2のファンホイール4の上方に設けられた案内ジオメトリ5によってその流れ方向を変向される。この場合、空気流はブロワロータ9の輪郭と案内ジオメトリ5との間の第2のギャップ17を通って第1のファンホイール14の範囲へ圧送される。第1のファンホイール14は加熱された空気流を、車両の周辺からの新しく吸い込まれた空気流と一緒に再び圧力上昇渦巻き体1内へポンプ輸送する。
At high speeds of electric motors, the temperature critical elements of the electric motor, such as coils or magnets, require cooling. This cooling is achieved by guiding an air flow from the pressure rising spiral body 1 through the
さらに、電動モータ24を冷却するための空気流は、第1のファンホイール14の作業点とは無関係に電動モータ24に通して案内される。こうして、ブロワロータ9の高い出力消費時でも信頼性の良い冷却が実施される。特に、オーバブローされた状態においても圧力上昇渦巻き体1から冷却空気が吸い込まれることにより、磁石6およびコイル7の信頼性の良い冷却が保証される。電動モータ24を冷却するために圧縮された空気流からは空気が取り出されないので、ブロワモジュール13の効率は高められる。第2のファンホイール4の軸方向のファン配置により、作業点とは無関係に、つまり作業点の影響を受けずに、ブロワ内室と、第2のファンホイール4の上方の室との間の圧力差が提供されるので、空気流は電動モータ24の臨界的な構成部分を流過して流れる。
Further, the air flow for cooling the electric motor 24 is guided through the electric motor 24 regardless of the work point of the
図2には、本発明によるブロワモジュール13のブロワロータ9の概略的な3D断面図が示されている。この場合、ブロワロータ9はこの実施形態では、図1に示したブロワモジュール13の磁石6なしで図示されている。磁石6はブロワロータ9内で取付け部12に内周面に沿って配置されている。さらに、ロータシャフト21は下側でブロワロータ9から突出している。ロータシャフト21は第2のファンホイール4の範囲でブロワロータ9によって取り囲まれて、この範囲に取り付けられる。また、ロータシャフト21には、第2のファンホイール4の下流側で空気流を変向するための案内ジオメトリ5、すなわち空気流を変向するための幾何学的形状を備えた案内部が配置されている。
FIG. 2 shows a schematic 3D sectional view of the
第1のファンホイール14と、第2のファンホイール4と、取付け部12と、ブロワロータ9とは、本実施形態では一体に形成されていて、プラスチックから製作されている。特に、一体の製造のためには、射出成形法が適している。取付け部12における磁石6の遠心力を支持するために、取付け部12の外面は半径方向に複数の支持エレメント16を有している。支持エレメント16は、高められた回転数にさらされても取付け部12が曲げ上がらないことを確保するので、磁石6はステータ8のコイル7に対して均一な間隔を有している。
In the present embodiment, the
図3には、本発明によるブロワモジュール13のブロワロータ9の下面の平面図が、図4には上面の平面図がそれぞれ示されている。一体に形成されたブロワロータ9は、3ブレード式に形成された第2のファンホイール4を有している。この第2のファンホイール4はブロワロータ9のベル形の下側部分の上部範囲に配置されている。しかし、第2のファンホイールは別個数のファン羽根を有していてもよい。当業者であれば所要空気量に応じて形状および個数の点でファン羽根を適合させることができる。さらに、第2のファンホイール4はロータシャフト21のための収容部23を有している。また、電動モータの磁石の取付け部12のための支持エレメント16も、ブロワロータ9の下側に配置されている。
3 is a plan view of the lower surface of the
当業者にとっては当然ながら、ブロワモジュール13を通る空気流の前記案内が例示的であることはよく知られているが、しかしこの場合に重要となるのは、電動モータおよびその温度臨界的なコンポーネントが、ブロワモジュール13により別個に吸込み装置によって電動モータを通って圧送される冷却空気によって冷却されることである。
It will be appreciated by those skilled in the art that the guidance of air flow through the
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