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Patent Searching and Data


Title:
COOLING WHEEL FOR ACTIVELY COOLING A STATOR OF AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/232660
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling wheel (1) for actively cooling a stator (2) of an electric motor (3). The cooling wheel (1) can be fixed, for conjoint rotation, on a rotor (4) of the electric motor (3) such that the cooling wheel is adjacent to the stator (2), said rotor being rotatable about an axis of rotation (A). The cooling wheel has a bottom disc (10), which extends orthogonally to the axis of rotation (A) and comprises an annular radially inner portion (12) and a radially outer portion which annularly extends around said radially inner portion. The cooling wheel (1) has, adjacent to the radially outer portion of the bottom disc (10) in the axial direction, a cover disc (30), which annularly extends around the axis of rotation (A), and a plurality of blades (20), which extend from the bottom disc (10) to the cover disc (30) and radially outward. Between each pair of immediately adjacent blades (20), a flow channel is formed which is delimited by the two blades (20), by a portion (11) of the bottom disc (10) lying between the two blades, and by a portion (31) of the cover disc (30) lying between the two blades (20). Each portion (31) of the cover disc (30) is arcuate in the circumferential direction (U), and the cover disc (30) has an undulating profile on its outer circumference (32).

Inventors:
STURM MICHAEL (DE)
PFAFF CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/064152
Publication Date:
December 07, 2023
Filing Date:
May 26, 2023
Export Citation:
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Assignee:
EBM PAPST MULFINGEN GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
H02K5/20; F04D29/28; F04D29/66; H02K9/06; F04D29/62
Foreign References:
US20200080565A12020-03-12
US20150263591A12015-09-17
JP2008223741A2008-09-25
DE102012107109A12014-02-06
Attorney, Agent or Firm:
PETER, Julian (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Kühlrad (1 ) zur aktiven Kühlung eines Stators (2) eines Elektromotors (3), wobei das Kühlrad (1 ) angrenzend an den Stator (2) an einem um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Rotor (4) des Elektromotors (3) drehtest fixierbar ist und eine sich orthogonal zu der Rotationsachse (A) erstreckende Bodenscheibe (10) mit einem ringförmigen radialinneren Abschnitt (12) und einen diesen ringförmig umlaufenden radialäußeren Abschnitt aufweist, wobei das Kühlrad (1 ) in Axialrichtung angrenzend an den radialäußeren Abschnitt der Bodenscheibe (10) eine die Rotationsachse (A) ringförmig umlaufende Deckscheibe (30) und eine Vielzahl von sich von der Bodenscheibe (10) zu der Deckscheibe (30) sowie nach radialaußen erstreckende Schaufeln (20) aufweist, wobei zwischen je zwei unmittelbar benachbarten Schaufeln (20) jeweils ein Strömungskanal gebildet ist, welcher durch die zwei Schaufeln (20), einen jeweils zwischen den zwei Schaufeln liegenden Abschnitt (11 ) der Bodenscheibe (10) und einen jeweils zwischen den zwei Schaufeln (20) liegenden Abschnitt (31 ) der Deckscheibe (30) begrenzt ist, wobei der jeweilige Abschnitt (31 ) der Deckscheibe (30) in Umfangsrichtung (U) jeweils bogenförmig ausgebildet ist und die Deckscheibe (30) an ihrem Außenumfang (32) einen wellenförmigen Verlauf aufweist.

2. Kühlrad nach Anspruch 1 , wobei der radialinnere Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) und ein in Axialrichtung angrenzender Bereich frei von den Schaufeln (20) und der Deckscheibe (30) ist, angrenzend an den Stator (2) anordenbar ist und die Schaufeln (20) ausgebildet sind, Fluid von dem radialinneren Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) von dem Stator (2) durch die durch sie gebildeten Strömungskanäle nach radialaußen fördern. Kühlrad nach Anspruch 1 oder 2, wobei an dem radialinneren Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) von radialaußen nach radialinnen ein stetiger Übergang von einem zu der Rotationsachse (A) orthogonalen Abschnitt der Bodenscheibe (10) zu einem zu der Rotationsachse (A) parallelen Abschnitt der Bodenscheibe (10) ausgebildet ist, sodass durch den Übergang eine stetige Ansaugkontur gebildet wird. Kühlrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Krümmung des jeweils bogenförmigen Abschnitts (31 ) der Deckscheibe (30) von radialinnen nach radialaußen größer wird. Kühlrad nach einem der vorhergehenden Abschnitte, wobei der radialinnere Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) einen stetigen Verlauf aufweist und insbesondere frei von Strömungshindernissen ist. Kühlrad nach einem der vorhergehenden Abschnitte, wobei in dem radialinneren Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) Befestigungselemente (40, 41 , 42) zur Befestigung der Bodenscheibe an dem Rotor (4) oder einem an dem Rotor (4) fixierbaren Flanschring (5) ausgebildet oder anordenbar sind. Kühlrad nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf einer deckscheibenseitigen Fläche der Bodenscheibe (10) angrenzend an die Befestigungselemente (40) jeweils ein Abdeckelement (43) anordenbar ist, welches ausgebildet ist, das Befestigungselement (40) abzudecken und an deckscheibenseitigen Fläche der Bodenscheibe (10) einen stetigen und insbesondere einen zu der Fläche der Bodenscheibe (10) flächenebenen Verlauf bereitzustellen. Kühlrad nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem radialinneren Abschnitt (12) der Bodenscheibe

(10) Ausnehmungen (44) vorgesehen sind, welche gegenüber einer deckscheibenseitigen Fläche der Bodenscheibe (10) Vertiefungen bilden, in welche die Befestigungselemente (40) versenkt anordenbar sind. Kühlrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bodenscheibe (10) auf einer von der Deckscheibe

(30) abgewandten Seite Anbindungsschnittstellen zur Anbindung eines Laufrades aufweist, wobei die Anbindungsschnittstellen insbesondere als sich parallel der Rotationsachse erstreckende Bolzen oder als Taschen (50) zur Aufnahme von Einlegemuttern ausgebildet sind. Kühlrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaufeln (20) eine gesichelte Schaufelgeometrie aufweisen und sich von radialinnen nach radialaußen in Umfangsrichtung krümmen. Elektromotor (3) mit einem Stator (2), einem um eine Rotationsachse (A) rotierbaren Rotor (4) und einem an dem Rotor (4) angeordneten Kühlrad (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Kühlung des Stators (2), wobei der Elektromotor (3) insbesondere als Außenläufermotor ausgebildet ist und wobei das Kühlrad (1 ) an einem in Axialrichtung statorseitigen Endabschnitt des Rotors (4) angeordnet ist und mit dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe (10) unmittelbar an den Stator (2) angrenzt, sodass bei einer Rotation des Rotors (4) eine Fluidströmung von einem in Axialrichtung an den radialinneren Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) angrenzenden Abschnitt des Stators (2) durch die Strömungskanäle nach radialaußen erzeugt wird.

12. Elektromotor nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Kühlrad (1 ) mit seiner Bodenscheibe (10) unmittelbar an dem Rotor (4) fixiert ist oder wobei das Kühlrad (1 ) mit seiner Bodenscheibe (10) an einem Flanschring (5) fixiert ist, welcher an dem Rotor (4) fixiert ist.

13. Elektromotor nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei der Stator (2) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (A) verteilt angeordnete Kühlrippen (60) aufweist, welche in Axialrichtung unmittelbar an den radialinneren Abschnitt (12) des Kühl- rads (1 ) angrenzend angeordnet sind und sich insbesondere in Radialrichtung (R) erstrecken.

14. Elektromotor nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Kühlrad (1 ) an dem radialinneren Abschnitt (12) der Bodenscheibe (10) einen durch die Bodenscheibe (10), die Schaufeln (20) und die Deckscheibe (30) begrenzten, die Rotationsachse (A) ringförmig um laufenden sowie zu dem Stator (2) offenen Saugraum bestimmt und sich die Kühlrippen (60) in den Saugraum hinein erstrecken.

15. Elektromotor nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Kühlrad (1 ) und insbesondere die Bodenscheibe (10) an einem radialinneren Umfang mit dem Stator (2) eine Labyrinthdichtung (6) ausbildet.

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Description:
Kühlrad zur aktiven Kühlung eines Stators eines Elektromotors

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Kühlrad zur aktiven Kühlung eines Stators mit Statorelektronik eines Elektromotors sowie einen Elektromotor mit einem solchen Kühlrad.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Lösungen zur Kühlung von Statoren für Elektromotoren bekannt. Oftmals ist lediglich eine passive

Kühlung vorgesehen, bei welcher der Stator beispielsweise Kühlrippen vorsieht, über welche Wärme an die Umgebung abgegeben wird, ohne dass eine definierte Fluidströmung und insbesondere Luftströmung an diesen erzeugt wird.

Da ohne eine definierte Strömung eine definierte Kühlung nur bedingt möglich ist, unterliegen solche Lösungen einer Vielzahl von Einschränkungen. Alternativ dazu, sind im Stand der Technik und beispielsweise aus der DE 10 2012 107 109 A1 auch Konzepte zu einer aktiven Kühlung bekannt, bei welcher also aktiv ein Fluidstrom d.h. ein Luftstrom erzeugt und zur Kühlung des Stators genutzt wird.

Insbesondere bei höheren bzw. steigenden Drehzahlen kann jedoch die Geräuschentwicklung sowie der Drehmomentbedarf eines solchen Kühlrades ungünstig werden und zu einem verschlechterten Wirkungsgrad und einem hohen Geräuschniveau führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und Kühlrad zu aktiven Kühlung eines Stators eines Elektromotors bereitzustellen, welches auch bei höheren Drehzahlen einen möglichst geringen Drehmomentbedarf und möglichst geringe Geräuschemissionen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird daher ein Kühlrad zur aktiven Kühlung eines Stators eines Elektromotors vorgeschlagen, wobei es sich bei dem Elektromotor insbesondere um einen Außenläufermotor handelt. Das Kühlrad ist zur Kühlung des Stators an einem um eine Rotationsachse rotierbaren Rotor des Elektromotors angrenzend an den Stator drehfest fixierbar. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Elektromotor um den Motor eines Ventilators, sodass an dem Rotor ferner und zusätzlich zu dem Kühlrad ein Laufrad vorgesehen sein kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kühlrad eine sich orthogonal zu der Rotationsachse erstreckende Bodenscheibe mit einem ringförmigen radialinneren Abschnitt und einen diesen ringförmig umlaufenden und entsprechend ebenfalls ringförmigen radialäußeren Abschnitt aufweist. Das Kühlrad besitzt ferner in Axialrichtung d.h. entlang der Rotationsachse bzw. einer zu der Rotationsachse parallelen Achse angren- zend an den radialäußeren Abschnitt der Bodenscheibe eine die Rotationsachse ringförmig um laufende Deckscheibe und eine Vielzahl von sich von der Bodenscheibe zu der Deckscheibe sowie nach radialaußen erstreckende Schaufeln. Von der Seite der Deckscheibe her betrachtet entspricht der radialäußere Abschnitt der Bodenscheibe vorzugsweise der Projektion der Deckscheibe auf der Bodenscheibe. Zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Schaufeln ist jeweils ein Strömungskanal gebildet, welcher durch die zwei unmittelbar benachbarten Schaufeln, einen jeweils zwischen den zwei Schaufeln liegenden Abschnitt der Bodenscheibe und einen jeweils zwischen den zwei Schaufeln liegenden Abschnitt der Deckscheibe begrenzt ist. Entsprechend weißt das Kühlrad eine Vielzahl von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Strömungskanälen auf, welche jeweils von zwei Schaufeln, der Deckscheibe und der Bodenscheibe begrenzt werden. Zur Reduktion der Geräuschemissionen, insbesondere bei hohen Drehzahlen, ist der jeweilige Abschnitt der Deckscheibe in Umfangsrichtung jeweils bogenförmig bzw. gekrümmt ausgebildet, sodass die Deckscheibe an ihrem Außenumfang in Umfangsrichtung einen wellenförmigen Verlauf aufweist.

Die Krümmung kann insbesondere konvex ausgebildet sein, sodass die jeweils einen Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schaufeln überspannenden und mithin den jeweiligen Strömungskanal begrenzenden Abschnitte der Deckscheibe sich von der Bodenscheibe weg nach außen bzw. zum Stator wölben.

Vorzugsweise wird das Kühlrad aus Kunststoff und insbesondere in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Zur Vermeidung eines komplexen Werkzeugs zur Herstellung, welches beispielsweise eine Vielzahl von Schiebern benötigt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass Bodenscheibe und Deckscheibe getrennt voneinander ausgebildet und anschließend gefügt werden. Dabei können die Schaufeln integral mit der Bodenscheibe oder der Deckscheibe hergestellt werden. Die Deckscheibe und die Bodenscheibe, an welchen jeweils die Schaufeln ausgebildet sein können, können dann anschließend beispielsweise durch Heißverprägen verbunden werden, sodass das Kühlrad einstückig ist.

Vorliegend wird als Stator insbesondere auch die Statorbuchse verstanden, an welcher die später erwähnten Kühlrippen ausgebildet sind und welche weitere Komponenten des Stators, wie insbesondere eine Statorelektronik, als Gehäuse umgibt.

Der Stator weist insbesondere die Statorbuchse mit Statorpaket und eine Statorelektronik auf, wobei es sich bei der Statorelektronik um eine Steuereinheit zur Steuerung des Elektromotors handelt.

Zur Optimierung der saugseitigen Strömung kann zudem vorgesehen sein, dass der radialinnere Abschnitt der Bodenscheibe und ein in Axialrichtung angrenzender Bereich frei von den Schaufeln und der Deckscheibe sowie insbesondere auch weiteren Strömungshindernissen ist. Dabei kann der radialinnere Abschnitt in Axialrichtung angrenzend an den Stator angeordnet werden, wobei die Schaufeln ausgebildet sind, Fluid, insbesondere Luft, von dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe als Saugseite von dem Stator durch die Strömungskanäle, welche durch die Schaufeln gebildet werden, nach radialaußen und insbesondere in eine radialangrenzende Umgebung als Druckseite fördern.

Der radialinnere Abschnitt der Bodenscheibe kann ferner weiter strömungstechnisch optimiert werden, indem an dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe von radialaußen nach radialinnen ein stetiger Übergang von einem zu der Rotationsachse im Wesentlichen orthogonalen Abschnitt der Bodenscheibe, bei welchem es sich um den radialäußeren Abschnitt der Bodenscheibe handeln kann, zu einem zu der Rotationsachse im Wesentlichen parallelen Abschnitt der Bodenscheibe ausgebildet bzw. vorgesehen ist. Durch den Übergang wird dabei eine stetige Ansaugkontur gebildet. In einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse gesehen, kann der radialinnere Abschnitt entsprechend von radialaußen nach radialinnen einen konkaven Verlauf aufweisen.

Bezogen auf die jeweils einen Strömungskanal begrenzenden Abschnitte der Deckscheibe kann deren jeweilige Krümmung zudem von radialinnen nach radialaußen größer werden. In Umfangsrichtung kann die Krümmung an einem Innenumfang der Deckscheibe beispielsweise auch 0 sein und nach radialaußen zunehmen.

Eine Krümmung der Abschnitte bzw. allgemein die bogenförmigen Abschnitte weisen bezüglich ihres Verlaufs in Umfangsrichtung vorzugsweise jeweils ein Maximum auf, welches vorzugsweise in Umfangsrichtung symmetrisch an dem jeweiligen Strömungskanal angeordnet ist. Alternativ sind jedoch auch mehrere Maxima und/oder eine asymmetrische Anordnung des/der Maxima möglich.

Vorzugsweise weist der radialinnere Abschnitt der Bodenscheibe einen stetigen d.h. kanten- und sprungfreien Verlauf auf und ist insbesondere frei von Strömungshindernissen.

Zur Fixierung des Kühlrades an dem Rotor können in dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe Befestigungselemente anordenbar sein. Beispielsweise sind hierfür Durchgangslöcher in der Bodenscheibe vorgesehen, durch welche hindurch Schrauben als Befestigungselemente steckbar sind. Durch die Befestigungselemente kann das Kühlrad bzw. die Bodenscheibe des Kühlrades an dem Rotor oder einem an dem Rotor fixierbaren Flanschring befestigt werden.

Weiter können die Befestigungselemente auch an dem Innenumfang der Bodenscheibe vorgesehen sein.

Bei den Befestigungselementen kann es sich beispielsweise um Schrauben oder Rastelemente handeln.

Insbesondere wenn Rastelemente an dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe vorgesehen sind, können diese in Umfangsrichtung beidseitig von Federelementen benachbart sein, welche ausgebildet sind, eine Toleranz auszugleichen und das Kühlrad spielfrei an dem Rotor bzw. dem Flanschring zu halten.

Um zu verhindern, dass beispielsweise Schraubenköpfe oder allgemein Befestigungselemente in dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe Strömungshindernisse darstellen, kann auf einer deckscheibenseitigen Fläche der Bodenscheibe, welche also an einem Elektromotor in Richtung des Stators gewandt ist, angrenzend an die Befestigungselemente jeweils ein Abdeckelement anordenbar sein. Die Abdeckelemente sind hierbei ausgebildet, das Befestigungselement an der deckscheibenseitigen Fläche abzudecken und an deckscheibenseitigen Fläche der Bodenscheibe einen stetigen und insbesondere einen zu der Fläche der Bodenscheibe flächenebenen und dadurch Strömungsoptimieren Verlauf bereitzustellen.

Weiter vorzugsweise können die Abdeckelemente bzw. das jeweilige Abdeckelement flächenintegriert ausgebildet sein, sodass also die deckscheibenseitige Fläche der Bodenscheibe ohne einen Verlaufssprung in die deckscheibenseitige Fläche des jeweiligen Abdeckelements übergeht.

In bzw. an dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe können zudem Ausnehmungen vorgesehen sein, welche gegenüber einer bzw. der deckscheibenseitigen Fläche der Bodenscheibe Vertiefungen bilden, in welche die Befestigungselemente zumindest teilweise versenkt anordenbar sind. Beispielsweise können Schraubenköpfe von als Befestigungselement dienenden Schrauben in der Vertiefung versenkt werden. Generell kann durch die Ausnehmungen bzw. Vertiefungen erreicht werden, dass die Befestigungselemente vollständig unterhalb der deckscheibenseitigen Fläche des radialinneren Abschnitts der Bodenscheibe angeordnet werden können.

Insbesondere wenn das Kühlrad an einem Ventilator bzw. dem Elektromotor eines Ventilators vorgesehen ist, ist eine Variante vorteilhaft, bei welcher die Bodenscheibe auf einer von der Deckscheibe abgewandten Seite Anbindungsschnittstellen zur Anbindung eines Laufrades aufweist. Die Anbindungsschnittstellen können insbesondere als sich parallel der Rotationsachse erstreckende Bolzen oder als in der Bodenscheibe ausgebildete Taschen zur Aufnahme von Einlegemuttern ausgebildet sein.

Wird das Kühlrad nicht unmittelbar an dem Rotor, sondern beispielsweise über einen Ringflansch an dem Rotor fixiert, können die sich parallel der Rotationsachse bzw. in Axialrichtung erstreckenden Bolzen auch an dem Ringflansch ausgebildet oder in diesen integriert sein.

Solche Bolzen können insbesondere auch als Gewindestehbolzen ausgebildet sein.

Zur Optimierung der durch die Schaufeln erzeugten Strömung, besitzen die Schaufeln vorzugsweise eine gesichelte Schaufelgeometrie und sind von radialinnen nach radialaußen in Umfangsrichtung gekrümmt. Vorzugsweise sind die Schaufeln dabei vorwärtsgekrümmt. Eine gesichelte Schaufelgeometrie ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Rotor bzw. das Kühlrad eine einzige vorbestimmte Rotationsrichtung besitzt.

Ist dagegen vorgesehen, dass der Rotor bzw. das Kühlrad in beide Rotationsrichtungen angetrieben werden kann, sodass das Kühlrad also sowohl für einen Rechts- als auch einen Linkslauf ausgelegt ist, weisen die Schaufeln vorzugsweise eine gerade oder nur leicht gekrümmte Schaufelgeometrie auf.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft zudem einen Elektromotor mit einem Stator, einem um eine Rotationsachse rotierbaren Rotor und einem erfindungsgemäßen an dem Rotor angeordneten Kühlrad zur Kühlung des Stators. Stator und Rotor sind vorzugsweise in Axialrichtung aufeinanderfolgend angeordnet, wobei es sich bei dem Elektromotor insbesondere um einen Außenläufermotor handelt. Weiter vorzugsweise kann es sich bei dem Elektromotor auch um den Motor eines Ventilators handeln, welcher an dem Rotor ein mit dem Rotor verbundenes Laufrad aufweisen kann. Das Kühlrad ist an einem in Axialrichtung statorseitigen Endabschnitt des Rotors angeordnet und grenzt mit dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe unmittelbar an den Stator an, sodass bei einer Rotation des Rotors eine Fluidströmung von einem in Axialrichtung an den radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe angrenzenden Abschnitt des Stators durch die Strömungskanäle nach radialaußen erzeugt wird.

Weiter kann das Kühlrad hierbei mit seiner Bodenscheibe unmittelbar an dem Rotor fixiert sein. Alternativ kann das Kühlrad mit seiner Bodenscheibe an einem Flanschring fixiert sein, welcher an dem Rotor fixiert ist. Ist ein solcher Flanschring vorgesehen, können an diesem von dem Kühlrad wegweisende Bolzen, insbesondere Gewindestehbolzen, zur Fixierung beispielsweise eines Laufrades an dem Flanschring vorgesehen sein. Alternativ können in dem Flanschring auch zu den Anbindungsschnittstellen der Bodenscheibe korrespondierende Ausnehmungen vorgesehen sein, sodass ein Befestigungsmittel zur Befestigung beispielsweise des Laufrades durch die Ausnehmungen in die Anbindungsschnittstellen der Bodenscheibe des Kühlrades eingeschraubt werden können.

Der Stator und insbesondere die Statorbuchse des Stators kann zur Verbesserung der Kühlung in Umfangsrichtung um die Rotationsachse verteilt angeordnete Kühlrippen aufweisen, welche in Axialrichtung unmittelbar an den radialinneren Abschnitt des Kühlrads angrenzend angeordnet sind und sich insbesondere in Radialrichtung erstrecken.

Das Kühlrad bestimmt zudem vorzugsweise an dem radialinneren Abschnitt der Bodenscheibe einen durch die Bodenscheibe, die Schaufeln und die Deckscheibe begrenzten, die Rotationsachse ringförmig um laufenden sowie zu dem Stator offenen Saugraum, wobei sich die Kühlrippen in den Saugraum hineinerstrecken.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht zudem vor, dass das Kühlrad und insbesondere die Bodenscheibe an einem radialinneren Umfang mit dem Stator eine Labyrinthdichtung ausbildet.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Elektromotor für einen Ventilator mit Kühlrad;

Fig. 2a-c verschiedene Ansichten einer ersten Variante eines Kühlrades;

Fig. 3a-d verschiedene Ansichten einer zweiten Variante eines Kühlrades;

Fig. 4a-d verschiedene Ansichten einer dritten Variante eines Kühlrades;

Fig. 5a-c verschiedene Ansichten einer vierten Variante eines Kühlrades;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht mit Ausbruch einer fünften Variante eines Kühlrades;

Fig. 7 eine Seitenansicht mit Ausbruch und Detailansicht einer ersten Variante eines Elektromotors;

Fig. 8 eine Seitenansicht mit Ausbruch und Detailansicht einer zweiten Variante eines Elektromotors. Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.

In Figur 1 ist ein Elektromotor 3, insbesondere für einen Ventilator, in seiner Gesamtheit dargestellt, sodass also dessen Stator 2, der Rotor 4 und das Kühlrad 1 sichtbar sind. Der Rotor 4 ist um die Rotationsachse A rotierbar, wobei das in Achsrichtung d.h. entlang der Rotationsachse A zwischen Rotor 4 und Stator 2 angeordnete Kühlrad 1 an dem Rotor 4 fixiert ist und mithin zusammen mit dem Rotor 4 um die Rotationsachse A rotiert. Dabei wird durch das Kühlrad 1 aktiv ein Luftstrom von radialinnen nach radialaußen erzeugt. Entsprechend besitzt das Kühlrad 1 radialinnen und an den Stator 2 angrenzend eine Saugseite und radialaußen bzw. am Außenumfang des Kühlrads 1 eine Druckseite. Luft wird also aktiv über den Stator 2 angesaugt und nach radialaußen ausgeblasen.

Der Stator 2 weist insbesondere eine eingehauste Statorelektronik 7 und eine Statorbuchse 8 auf, wobei an der Statorbuchse 8 die Kühlrippen 60 ausgebildet sind, welche sich an oder in den Saugraum des Kühlrades 1 erstrecken.

Sowohl für das in Figur 1 dargestellte Kühlrad 1 sowie auch für alle in den weiteren Figuren dargestellten Kühlräder gilt, dass diese jeweils eine Bodenscheibe 10, eine Vielzahl von Schaufeln 20 als auch eine Deckscheibe 30 aufweisen. Die Schaufeln 20 sind, wie insbesondere in den Figuren 2a, 2c, 3a, 3c, 3d, 4a, 4c, 5a, 5c und 6 bis 8 zu sehen, ausschließlich in einem radialäußeren d.h. in Radialrichtung R außenliegenden und die Rotationsachse A ringförmig umlaufenden Abschnitt der Bodenscheibe 10 angeordnet und werden in Achsrichtung bzw. zu dem Stator hin von der Deckscheibe 30 überdeckt. Dabei ist jeweils vorgesehen, dass ein radialinnenliegender d.h. in Radialrichtung R innenliegender und die Rotationsachse A ringförmig umlaufender Abschnitt 12 frei von Schaufeln 20, der Deckscheibe 30 und insbe- sondere frei von weiteren Strömungshindernissen ist, sodass an dem radialinneren Abschnitt 12 ein, im am Stator 2 angeordneten Zustand, zu dem Stator 2 offener Saugraum gebildet ist, durch welchen Luft von dem Stator 2 strömungsoptimiert angesaugt werden kann.

Zur Erzeugung einer optimierten Strömung weisen die Schaufeln 20 jeweils eine gesichelte Geometrie auf und sind vorzugsweise entgegen der bestimmungsgemäßen Rotationsrichtung geneigt. Je zwei unmittelbar nebeneinander angeordnete Schaufeln 20 bilden zwischen sich einen Strömungskanal, welcher in Umfangsrichtung U durch die Schaufeln 20 und in Axialrichtung durch je einen Abschnitt 11 der Bodenscheibe 10 und einen Abschnitt 31 der Deckscheibe 30 begrenzt wird. Entsprechend ist der Strömungskanal in Radialrichtung R geöffnet.

Dabei hat sich in Versuchen gezeigt, dass insbesondere bei hohen Drehzahlen eine deutliche Reduktion der von dem Kühlrad 1 erzeugten Geräusche erreicht wird, wenn die Deckscheibe 30 gerade nicht eben ausgebildet ist, sondern in Umfangsrichtung U eine wellenartige Form aufweist. Entsprechend ist vorgesehen, dass jeder der einen Strömungskanal begrenzenden d.h. zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schaufeln 20 liegenden Abschnitte 31 der Deckscheibe 30 bogenförmig bzw. gekrümmt ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich in Umfangsrichtung ein fortlaufender Wechsel zwischen Maxima und Minima und mithin die Wellenform.

Wie in den entsprechenden Figuren dargestellt, besitzt die Deckscheibe 30 bzw. deren Abschnitte 31 am Innenumfang keine oder nur eine minimale Krümmung, welche nach radialaußen d.h. in Radialrichtung R von der Rotationsachse A weg größer wird.

Obwohl der Übergang zwischen zwei Abschnitten 31 bzw. zwischen den zwei durch die Abschnitte 31 bestimmten bögen auch sprunghaft sein kann, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Übergang stetig ist, sodass zwischen zwei Abschnitten 31 bzw. den zwei durch sie bestimmten Bögen keine Kante, sondern ein sanfter Übergang ausgebildet ist.

Die Figuren 2a bis 2c zeigen eine erste Variante eines Kühlrades 1 . Dabei ist in Figur 2a eine perspektivische Ansicht auf eine in montierten Zustand zu dem Stator 2 weisenden Seite und in Figur 2b auf eine zu dem Rotor 4 weisenden bzw. von dem Stator 2 abgewandten Seite des Kühlrades 1 dargestellt. Figur 2c zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse A durch das Kühlrad 1 .

Die Variante gemäß diesen Figuren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Kühlrad 1 über einen Ringflansch 5, wie in Figur 2c dargestellt, an dem Rotor 4 fixierbar ist. Hierfür sind an dem radialinneren Abschnitt 12 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Ausnehmungen 44 dargestellt, durch welche hindurch Schrauben als Befestigungselemente 40 mit dem Ringflansch 5 verschraubt werden können. Die Ausnehmungen 44 sind dabei als gesenktes bzw. abgesetztes Durchgangsloch ausgebildet, sodass die Schraubenköpfe der Schrauben zumindest teilweise in der Bodenscheibe 10 versenkt sind und ein geringeres Strömungshindernis darstellen, wie es insbesondere in Figur 2c sichtbar ist.

Zur Strömungsoptimierung ist ferner vorgesehen, dass die Bodenscheibe 10 von dem radialäußeren Abschnitt nach radialinnen bzw. in dem radialinneren Abschnitt 12 zu der Rotationsachse A hin einen strömungsoptimierten Verlauf aufweist. Dieser wird dadurch gebildet, dass ein stetiger Übergang von einem zu der Rotationsachse A orthogonalen Abschnitt der Bodenscheibe 10, welcher vorliegend im Wesentlichen dem radialäußeren Abschnitt entspricht, zu einem zu der Rotationsachse A parallelen Abschnitt 13 der Bodenscheibe 10 ausgebildet ist, wodurch sich ein konkaver Verlauf ergibt. Entlang diesen Übergangs wird die über den Stator 2 angesaugte Luft in Richtung der Strömungskanäle und entsprechend nach radialaußen umgelenkt.

Radialinnen angrenzend ist zudem eine ringförmig umlaufende Nut 14 sowie ein ringförmig umlaufender Vorsprung 15 gebildet, welche mit korrespondierenden Elementen des Stators eine Labyrinthdichtung 6 bilden.

Die Figuren 3a bis 3d zeigen eine alternative Variante, wobei in Figur 3a wiederum eine statorseitige Ansicht und in Figur 3b eine rotorseitige Ansicht dargestellt sind.

Wie insbesondere in Figur 3a, 3c und 3d dargestellt, sind als Befestigungselemente 40 wiederum Schrauben vorgesehen, wobei die Ausnehmungen 44 so tief ausgebildet sind, dass die Schraubenköpfe vollständig versenkt sind und unterhalb der die Statorseite der Bodenscheibe 10 bestimmenden Fläche liegen. Um die Strömung entlang dieser Fläche weiter zu optimieren sind zudem Abdeckelemente 43 vorgesehen, wobei jeweils ein Abdeckelement 43 eine Ausnehmung 44 verschließt und eine Schraube bzw. ein Befestigungselement 40 abdeckt. Die Abdeckelemente 43 sind, wie in Figur 3c gezeigt, flächeneben in die statorseitige Fläche der Bodenscheibe 10 integriert, sodass diese Fläche bzw. der radialinnere Abschnitt 12 der Bodenscheibe 10 frei von Strömungshindernissen ist.

Soll das Kühlrad 1 , wie gemäß der Figuren 3a bis 3d, vorzugsweise an einem Elektromotor 3 eines Ventilators verwendet werden, kann über den nicht dargestellten Flanschring 5 ferner ein Laufrad an dem Rotor 4 fixiert werden. Hierfür sind in der Bodenscheibe 10 Anbindungsschnittstellen und vorliegend Taschen 50 vorgesehen, in welchen Einlegemuttern gehalten werden. In dem Flanschring 5 sind korrespondierende Öffnungen vorgesehen, sodass ein Laufrad auf dem Flanschring 5 angeordnet und mit den in den Taschen 50 gehaltenen Einlegemuttern verschraubt werden können. Alternativ können in den Taschen auch Schrauben bzw. Schraubenköpfe eingelegt werden, sodass das Gewinde der Schrauben durch den Ringflansch 5 verläuft.

Die in den Figuren 4a bis 4d dargestellte Variante des Kühlrades 1 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zur Befestigung an einem Ringflansch 5 Rastelemente 41 als Befestigungselemente vorgesehen sind. Diese sind vorliegend integral mit der Bodenscheibe 10 ausgebildet, können jedoch auch separat vorgesehen sein.

Wie in Figur 4c offenbart, durchdringen die Rastelemente 41 den Ringflansch 41 und ver sten mit diesem durch federnde Arme. Um zu verhindern, dass zwischen den Ringflansch 5 und der Bodenscheibe 10 ein eine Bewegung ermöglichendes Spiel verbleibt, ist zudem vorgesehen, dass das Rastelement 41 in Umfangsrichtung U beidseitig von einem Federelement 45 benachbart ist, wie es in der Schnittansicht der Figur 4d dargestellt ist. Die Federelemente 45 stützen sich jeweils auf dem Ringflansch 5 ab und halten die Verbindung von Bodenscheibe 10 und Ringflansch 5 über das Rastelement 41 somit spielfrei.

Wie in Figur 4c dargestellt, ist auch bei dieser Variante ein Übergang von dem zu der Rotationsachse A orthogonalen radialäußeren Abschnitt zu dem zu der Rotationsachse A parallelen Abschnitt 13, sowie eine Nut 14 und ein Vorsprung 15 zur Herstellung einer Labyrinthdichtung 6 vorgesehen.

Bei der in den Figuren 5a bis 5d abgebildeten Variante ist vorgesehen, dass das Kühlrad 1 nicht an einem Ringflansch 5, sondern unmittelbar an einer statorseitigen Stirnseite des Rotors 4 montiert bzw. fixiert wird. Hierfür sind als Rasthaken 42 ausgebildete Befestigungselemente am Innenumfang des Kühlrades 1 vorgesehen, welches sich in den Rotor 4 hineinerstrecken und an diesem verrosten, wie es in Figur 5c sichtbar ist. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass im radialinneren Bereich 12 keine Befestigungselemente 40 kaschiert oder strömungstechnisch optimiert werden müssen und der Bereich 12 mithin frei von Strömungshindernissen ist.

In Figur 6 ist ein teilweise geschnitten dargestelltes Kühlrad 1 und ein vergrößerter Ausschnitt dieses Kühlrades 1 dargestellt. Abweichend von der in den Figuren 3a bis 3d dargestellten Variante bildet die Bodenscheibe 10 ebenfalls Taschen 50 zur Aufnahme von Einlegemuttern aus, welche jedoch nicht unter die statorseitige Fläche der Bodenscheibe 10 versenkt sind, sondern über diese hinausstehen.

Durch den Ausschnitt und die Vergrößerung des Ausschnitts, ist insbesondere die entgegen der Rotationsrichtung geneigte gesichelte Form der Schaufeln 20 sichtbar, wie sie die Schaufeln 20 jeder der gezeigten Ausführungsformen aufweisen kann.

Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils eine Seitenansicht auf einen Elektromotor 3 und eine ausschnittsweise Vergrößerung im Bereich des Kühlrades 1 .

Insbesondere in dem jeweils vergrößerten Ausschnitt ist die Labyrinthdichtung 6 gezeigt, die durch die Nut 14 und den Vorsprung 15 der Bodenscheibe 10 sowie einem umlaufenden Vorsprung 61 des Stators gebildet wird, sodass ein Eindringen von Fremdpartikeln in das Innere des Motors 3 verhindert werden kann.

Ferner ist in beiden Figuren dargestellt, dass der Stator 2 angrenzend an das Kühlrad 1 eine Vielzahl von Kühlrippen 60 ausbildet, welche in Umfangsrichtung verteilt um die Rotationsachse A angeordnet sind und sich entlang der Radialrichtung R erstrecken.

In Figur 7 grenzen die Kühlrippen 60 an den Saugraum an, welcher im Bereich des radialinneren Abschnitts 12 der Bodenscheibe 10 gebildet und in Axialrichtung zu dem Stator 2 hin offen ist, sodass also Luft zwischen den Kühlrippen 60 in den Saugraum gesaugt werden kann, wobei die an den Kühlrippen 60 entlang streichende Luft den Stator 2 kühlt. Bei der in Figur 7 dargestellten Variante handelt es sich vorzugsweise um den Elektromotor 3 gemäß Figur 1 .

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 grenzen die Kühlrippen 60 nicht lediglich an den Saugraum an, sondern erstrecken sich in diesen hinein.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.