Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrischen Lüfter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem derartigen elektrischen Antrieb und mit einem vom Antriebsmotor antreibbaren Lüfterrad.

Elektrische Antriebe der voranstehend genannten Art kommen insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Antrieb elektrischer Lüfter zum Einsatz, die mit einem Kühleraggregat des Kraftfahrzeugs zusammenwirken. Hierbei ist der An- triebsmotor üblicherweise mit einem Lüfterrad zu einer baulichen Einheit zusammengebaut, während die Steuereinheit über elektrische Verbindungs- kabel mit dem Antriebsmotor in Verbindung steht und in einem separaten Gehäuse im Abstand vom Antriebsmotor angeordnet ist. Die Steuereinheit ermöglicht eine leistungsgesteuerte Ansteuerung des Antriebsmotors und um- faßt hierzu üblicherweise eine Leistungselektronik mit mindestens einem in einem Laststromkreis wirksamen Halbleiterschalter, in der Regel einen FET- Endstufenschalter, zum Schalten eines Speisestroms für den Antriebsmotor sowie eine Steuerelektronik zur Ansteuerung des Halbleiterschalters. Die Leistungs-und die Steuerelektronik sind als gemeinsame Elektronikbaugruppe auf der Leiterplatte gehalten. Derartige Steuereinheiten sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 02 949 A1 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Antrieb der ein- gangs genannten Art derart weiterzubilden, daß er einen konstruktiv einfacheren Aufbau aufweist und kostengünstiger montierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Antrieb der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antriebsmotor und die Steuereinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die Stromzufüh- rungen an der Leiterplatte gehalten sind.

Erfindungsgemäß bilden die Steuereinheit und der Antriebsmotor eine Bauein- heit und sind hierzu in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Eine der- artige kompakte Anordnung weist einen deutlich geringeren Platzbedarf auf als dies bei üblichen Lüfterantrieben der Fall ist, die aus mehreren Einzelkompo- nenten zusammengesetzt sind. Außerdem zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion durch eine sehr gute elektromagnetische Verträglichkeit aus, da die Leistungselektronik der Steuereinheit dem Antriebsmotor unmittelbar be- nachbart angeordnet und gemeinsam mit diesem vom Gehäuse umgeben ist, das eine Abstrahlung elektromagnetischer Störstrahlung zuverlässig verhin- dert. Insbesondere entfällt bei dem elektrischen Antrieb eine separate Strom- versorgungsleitung zwischen der Steuereinheit und dem Antriebsmotor. Diese Stromversorgungsleitung bildet einen Hauptverursacher für elektromagne- tische Störstrahlung. Auch die Handhabung des elektrischen Antriebs wird erheblich erleichtert. Außerdem hat die Ausbildung des elektrischen Antriebs in Form einer baulichen Einheit eine geringere Störungsanfälligkeit zur Folge.

Der elektrische Antriebsmotor ist als Kommutatormotor mit einem Kommuta- tor (Stromwender) ausgestaltet. Der Kommutator ist in üblicher Weise an einem rotierenden Anker des Antriebsmotors gehalten. Am Kommutator sind Stromzuführungen schleifend gehalten, die entsprechend einem feststehenden Ständer des Antriebsmotors innerhalb des Gehäuses fixiert sind. Erfindungs- gemäß ist vorgesehen, daß die Stromzuführungen an der Leiterplatte gehalten sind, die die Elektronikbaugruppe der Steuereinheit aufnimmt. Dies hat eine besonders kompakte Ausgestaltung sowie eine verbesserte Abfuhr der an den Stromzuführungen auftretenden Wärme zur Folge, wodurch die Temperatur der Stromzuführungen reduziert wird und damit deren Standzeit erheblich verlängert wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß die Anordnung der Stromzuführungen an der Leiterplatte der Steuerein- heit eine kurze Verbindung insbesondere zwischen der Leistungselektronik der Steuereinheit und den Stromzuführungen ermöglicht. Dies führt zu einem ver- besserten Wirkungsgrad des Gesamtsystems. Die kurze Verbindung zwischen der Steuereinheit und den Stromzuführungen bewirkt außerdem eine ver- besserte elektromagnetische Verträglichkeit, da die Länge der energieab- strahlenden und-aufnehmenden Verbindungsleitungen verkürzt ist. Der erfindungsgemäße elektrische Antrieb zeichnet sich außerdem durch geringere Herstellungskosten aus, denn eine separate Halterung der Strom- zuführungen kann entfallen. Auch die Montage des elektrischen Antriebs wird dadurch vereinfacht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Steuereinheit einen Kühlkörper umfaßt, der thermisch mit den Stromzufüh- rungen gekoppelt ist. Der Kühikörper übernimmt hierbei nicht nur die Aufgabe, die insbesondere an der Leistungselektronik der Steuereinheit auftretende Wärme an die Umgebung abzuführen, sondern dient gleichzeitig der Kühlung der Stromzuführungen, die thermisch mit dem Kühlkörper gekoppelt sind. Die Kopplung kann hierbei über die Leiterplatte der Steuereinheit erfolgen, die so- wohl am Kühlkörper als auch an den Stromzuführungen anliegt.

Vorzugsweise umfaßt der Kühlkörper mehrere Kühlelemente, die an einer Lüftungsöffnung des Gehäuses angeordnet sind, sowie ein Halteelement, an dem die Leiterplatte festgelegt ist. Bei Einsatz des elektrischen Antriebs in einem Lüfter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, kann vorgesehen sein, daß durch die Lüftungsöffnung, an der die Kühlelemente des Kühlkörpers gehalten sind, ein vom Lüfter erzeugter Kühlluftstrom hindurchführt, so daß eine besonders effektive Wärmeabfuhr sichergestellt ist.

Günstig ist es, wenn das Halteelement des Kühlkörpers die Leiterplatte ring- förmig umgibt, denn dadurch wird eine besonders effektive Wärmeabfuhr gewährleistet.

Eine besonders platzsparende Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise dadurch erzielt werden, daß die Leiterplatte die Motorwelle des elektrischen Antriebsmotors in Umfangsrichtung umgibt. Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Leiterplatte ungefähr kreisringförmig ausgestaltet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebs ist vorgesehen, daß die Leiterplatte zusammen mit den Stromzuführungen und dem Kühlkörper eine selbständig handhabbare Bau- einheit ausbildet. Durch eine derartige Ausgestaltung wird die Montage des elektrischen Antriebs erheblich vereinfacht, denn es ist lediglich erforderlich, den Antriebsmotor und die voranstehend genannte Baueinheit zusammen in einem Gehäuse zu montieren. Dies ermöglicht insbesondere eine Vormontage der, Baueinheit, umfassend die Leiterplatte mit der daran angeordneten Elek- tronikbaugruppe, die Stromzuführungen und den KCjhlk6rper.

Vorzugsweise sind die Stromzuführungen als Kohlebürsten ausgestaltet. Alter- nativ könnte für die Stromzuführungen beispielsweise auch ein Kupferdraht- gewebe zum Einsatz kommen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Kohlebürsten jeweils an einem Kohlebürstenhalter verschiebbar anzuordnen, der auf der Leiterplatte festgelegt ist.

Wie bereits erwähnt, eignet sich der erfindungsgemäße elektrische Antrieb insbesondere für den Einsatz in einem elektrischen Lüfter, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge. Der Lüfter umfaßt hierbei ein Lüfterrad, das vom Antriebs- motor in Drehung versetzt werden kann. Hierbei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn mittels des Lüfterrads innerhalb des Gehäuses ein Kühiluftstrom erzeugbar ist, der die Leiterplatte und die daran gehaltenen Stromzuführungen erfaßt.

So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß das Gehäuse dem Lüfterrad benachbart eine Luftaustrittsöffnung und im Abstand zu dieser eine Luftein- trittsöffnung aufweist, wobei mittels des Lüfterrades im Bereich der Luftaus- trittsöffnung ein Unterdruck erzeugbar ist und sich innerhalb des Gehäuses ein Saugstrom von der Lufteintrittsöffnung zur Luftaustrittsöffnung ausbildet. Die Leiterplatte mit den daran gehaltenen Stromzuführungen ist bevorzugt der Lufteintritts-oder Luftaustrittsöffnung benachbart angeordnet. Insbesondere eine Anordnung im Bereich der Lufteintrittsöffnung hat sich zur Erzielung einer guten Wärmeabfuhr als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- dung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen : Figur 1 : eine schematische Schnittansicht eines elektrischen Lüfters für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und Figur 2 : eine schaubildliche Darstellung einer selbständig handhab- baren Baugruppe des elektrischen Antriebs umfassend einen Kühikörper mit daran festgelegter Leiterplatte und an dieser gehaltenen Kohlebürsten.

In Figur 1 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegter elektrischer Lüfter dargestellt, der insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Ein- satz kommen kann, wobei er innerhalb des Motorraums an einem Kühler- aggregat positioniert wird, so daß ein vom Lüfter 10 erzeugter Luftstrom auf das Kühleraggregat gerichtet werden kann. Der elektrische Lüfter 10 umfaßt ein Lüfterrad 12 und einen Antriebsmotor 14, der im folgenden als Lüftermotor bezeichnet wird. Außerdem ist eine elektronische Steuereinheit 16 vorgesehen, die gemeinsam mit dem Lüftermotor 14 in einem im wesentlichen zylinder- förmigen Gehäuse 18 angeordnet ist. Das Gehäuse 18 umfaßt einen dem Lüfterrad 12 zugewandten vorderen Lagerdeckel 20 und einen dem Lüfterrad 12 abgewandten hinteren Lagerdeckel 22, die einen die Steuereinheit 16 und den Lüftermotor 14 in Umfangsrichtung umgebenden Gehäusemantel 24 stirn- seitig abschließen. Der vordere Lagerdeckel 20 und der hintere Lagerdeckel 22 bilden jeweils ein Lager für eine Motorwelle 26, die aus dem vorderen Lager- deckel 20 hervorsteht und eine Längsachse 27 des Lüftermotors 14 definiert.

Der Lüftermotor 14 und die Steuereinheit 16, die gemeinsam innerhalb des Gehäuses 18 gehalten sind, bilden einen elektrischen Antrieb 30 in Form einer kompakten Baueinheit, mit deren Hilfe das Lüfterrad 12 angetrieben werden kann.

Das Lüfterrad 12 ist'als Axiallüfter ausgestaltet und weist einen den vorderen Lagerdeckel 20 des Gehäuses 18 übergreifenden Lüftertopf 36 auf, der im wesentlichen U-förmig ausgestaltet ist und eine quer zur Längsachse 27 ausgerichtete Bodenwand 38 umfaßt sowie eine einstückig mit der Bodenwand 38 verbundene Seitenwand 40 in Form eines koaxial zur Längsachse 27 aus- gerichteten Zylindermantels. In radialem Abstand zur Seitenwand 40 umfaßt das Lüfterrad 12 einen Außenring 42, und zwischen der Seitenwand 40 und dem Außenring 42 verlaufen in üblicher Weise mehrere radial ausgerichtete Lüfterflügel 44.

Dem vorderen Lagerdeckel 20 zugewandt ist an die Bodenwand 38 des Lüftertopfes 36 eine Hülse 46 angeformt, über die das Lüfterrad 12 drehfest mit dem Lüftermotor 14 verbunden ist, so daß das Lüfterrad 12 um die Längs- achse 27 drehend antreibbar ist.

Zum leistungsgesteuerten Betreiben des Lüftermotors 12 dient die innerhalb des Gehäuses 18 angeordnete elektrische Steuereinheit. Wie insbesondere aus Figur 2 deutlich wird, umfaßt die Steuereinheit 16 eine kreisringförmige Leiter- platte 50, die innerhalb des Gehäuses 18 dem hinteren Lagerdeckel 22 benachbart und parallel zu diesem ausgerichtet gehalten ist und die Motorwelle 26 in Umfangsrichtung umgibt. Die Leiterplatte 50 nimmt in an sich bekannter und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Weise eine Elek- tronikbaugruppe auf, die eine Vielzahl elektronischer Bauteile umfaßt, die an der Leiterplatte 50 gehalten sind und über elektrische Leiterbahnen mitein- ander in elektrischer Verbindung stehen. Die elektronischen Bauteile sind zur Erzielung einer besseren Übersichtlichkeit in Figur 2 nicht dargestellt. Die Steuereinheit 16 umfaßt in üblicher Weise eine Steuerelektronik zur Erzeugung pulsweisenmodulierter Steuersignale sowie eine Leistungselektronik. mit mehreren FET-Endstufenschaltern, wie sie beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 02 949 Al bekannt sind. Die an der Leiterplatte 50 gehaltenen elektronischen Bauteile stehen über aus dem Gehäuse 18 heraus- geführte Anschlußleitungen 52 mit einer Spannungsversorgung sowie mit einem Steuergerät, zum Beispiel einem zentralen Motormanagement eines Kraftfahrzeugs, in elektrischer Verbindung.

Die Halterung der Leiterplatte 50 innerhalb des Gehäuses 18 erfolgt über einen metallischen Kühlkörper 54, der wiederum am hinteren Lagerdeckel 22 fest- gelegt ist und eine Vielzahl von Kühlrippen 56 sowie einen die Leiterplatte 50 umgreifenden Haltering 80 aufweist. Die Kühlrippen durchgreifen eine dem hinteren Lagerdeckel 22 benachbart angeordnete, in den Gehäusemantel 24 eingeformte Lufteintrittsöffnung 58. Korrespondierende Luftaustrittsöffnungen 60 sind am vorderen Lagerdeckel 20 vorgesehen, so daß über die Luftein- trittsöffnung 58 und die Luftaustrittsöffnung 60 ein Kühlluftstrom 62 durch das Gehäuse 18 hindurchgeführt werden kann.

Zur Erzeugung des Kühiluftstroms 62 sind an der der Hülse 56 zugewandten Innenseite 41 der Seitenwand 40 des Lüftertopfes 36 in gleichmäßigem Ab- stand zueinander mehrere senkrecht zur Seitenwand 40 ausgerichtete Lamellen 63 vorgesehen. Wird das Lüfterrad 12 vom Lüftermotor 14 zu einer Drehbewegung angetrieben, so wird innerhalb des Lüftertopfes 36 die Luft aufgrund der quer zur Drehrichtung des Lüfterrads 12 ausgerichteten Lame (fen 63 in Rotation versetzt. Diese Rotationsbewegung wiederum hat zur Folge, daß auf die Luft eine Zentrifugalkraft einwirkt, so daß die Luft schräg nach außen geschleudert wird. Somit wird innerhalb des Lüftertopfes 36 im Bereich der am vorderen Lagerdeckel 20 angeordneten Luftaustrittsöffnungen 60 ein Unterdruck erzeugt, der wiederum zur Folge hat, daß über die Lufteintrittsöff- nung 58 Luft angesaugt wird. Innerhalb des Gehäuses 18 des elektrischen Antriebs 30 bildet sich somit der Kühiluftstrom 62 aus, der ausgehend von der Lufteintrittsöffnung 58 zunächst im wesentlichen radial ausgerichtet ist be- zogen auf die Längsachse 27 und der Leiterplatte 50 benachbart einen radialen Strömungsabschnitt ausbildet. In Richtung des vorderen Lagerdeckels 20 geht der Kühlluftstrom 62 anschließend in einen im wesentlichen axial aus- gerichteten Strömungsabschnitt über und tritt durch die Luftaustrittsöffnungen 60 aus dem Gehäuse 18 heraus.

Die Kühlrippen 56 des Kühlkörpers 54 sind innerhalb der Lufteintrittsöffnung 58 angeordnet und werden somit vom Kühlluftstrom 62 durchströmt. Dies hat eine wirksame Kühlung des Kühikörpers 54 und der daran festgelegten Leiter- platte 50 zur Folge. Auch der Lüftermotor 14 wird effektiv gekühlt, da er prak- tisch entlang seiner gesamten Längserstreckung vom Kühiluftstrom 62 erfaßt wird.

Der Lüftermotor 14 ist als Kommutatormotor ausgestaltet. Er umfaßt in üblicher Weise einen am Gehäuse 18 festgelegten Ständer 66 und einen an den Lagerdeckeln 20 und 22 drehbar gelagerten Anker 68. Am Anker 68 ist in Höhe der Leiterplatte 50 in üblicher Weise ein in der Zeichnung nur schema- tisch dargestellter Kommutator 70 gehalten, an dem zwei Kohlebürsten 72,74 schleifend anliegen. Letztere sind an der Leiterplatte 50 gehalten. Hierzu sind an der Leiterplatte 50 zwei Kohlebürstenhalter 76,78 fixiert, die jeweils eine Kohlebürste 72 bzw. 74 aufnehmen. Die Kohlebürstenhalter 76,78 bilden hierbei ein Gehäuse, in welchem die Kohlebürsten 72 bzw. 74 in Richtung auf den Kommutator 70 verschieblich gehalten sind.

Wie aus Figur 2 deutlich wird, ist die Leiterplatte 50 in Umfangsrichtung vom Haltering 80 umgeben, der einstückig mit den Kühlrippen 56 verbunden ist und an dem die Leiterplatte 50 festgelegt ist. Der Haltering 80 bildet einen Teil des Kühikörpers 54 und ist den Kohlebürstenhaltern 76 und 78 unmittelbar benachbart. Dadurch wird eine optimale Wärmeabfuhr von den Kohlebürsten 72 und 74 über die Kohlebürstenhalter 76 bzw. 78 und die Leiterplatte 50 an den Kühlkörper 54 sichergestellt. Dies hat zur Folge, daß die Kohlebürsten 72 und 74 beim Betrieb des elektrischen Antriebs 30 eine verhältnismäßig geringe Temperatur aufweisen, wodurch die Standzeit des elektrischen Antriebs erheb- lich verlängert wird.

Die Kohlebürsten 72 und 74 sind über in der Zeichnung nicht dargestellte, an sich bekannte Kupferleitungen mit der Leistungselektronik der Steuereinheit 16 verbunden. Aufgrund der Anordnung der Kohlebürsten 72 und 74 an der Leiterplatte 50 können hierbei die elektrischen Verbindungsleitungen sehr kurz gehalten werden, so daß sich ein sehr guter Gesamtwirkungsgrad des elek- trischen Antriebs 30 ergibt und die Abstrahlung und Aufnahme elektromagne- tischer Störstrahlung gering gehalten wird.

Wie aus Figur 2 deutlich wird, bildet der Kühlkörper 54 in Kombination mit der Leiterplatte 50 und den Kohlebürsten 72,74 mit zugeordneten Kohlebursten- halter 76,78 eine selbständig handhabbare Baueinheit, wodurch die Montage des elektrischen Antriebs 30 vereinfacht wird.