Die Erfindung betrifft einen Lüfter mit einem Lüfterrad, das auch als Luftleitrad bezeichnet werden kann.

Besonders zur Kühlung von elektronischen Bauelementen, die auf Leiterplatten angeordnet sind, benötigt man einen kräftigen Luftstrom, der etwa parallel zur Ebene der Leiterplatte verläuft. Hierzu verwendet man sogenannte Leiterplattenlüfter, wie sie z.B. die EP 0 666 424 A1 zeigt (EP-7006 = EP189). Ein solcher Lüfter saugt mittels seines Lüfterrades Luft in axialer Richtung an und bläst sie in radialer Richtung auf benachbarte elektronische Bauelemente, um diese zu kühlen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Lüfter bereit zu stellen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Lüfter gemäß Anspruch 1. Dadurch, dass die Luftleitschaufeln von den Eintrittsöffnungen entgegen der vorgegebenen Drehrichtung zu den Austrittsöffnungen verlaufen, kann sich der Druck im Lüfterrad über eine größere Distanz aufbauen, was der Luftleistung zugute kommt. Zudem ermöglicht eine solche Ausgestaltung bei Bedarf eine sehr kompakte und niedrige Bauweise.

Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Anspruchs 15. Ein solcher Lüfter eignet sich besonders gut für die Kühlung von elektrischen Bauelementen auf Leiterplatten.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Lüfterrades für einen erfindungsgemäßen Lüfter, in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie H-Il der Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie Ill-Ill der Fig. 1 ,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung, welche einen Schnitt durch das Lüfterrad der Fig. 1 bis 3 zeigt, geschnitten längs einer Schnittlinie, die mit der Schnittlinie Ill-Ill der Fig. 1 übereinstimmt,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung, welche das Lüfterrad der Fig. 1 bis 4 als Teil eines Lüfters, im eingebauten Zustand zwischen zwei plattenförmigen Bauteilen, und etwa im Vergrößerungsmaßstab 6:1 zeigt,

Fig. 6 eine Darstellung analog Fig. 5 mit einer Variante des Lüfterrads, das in diesem Fall eine größere axiale Länge hat und sich mit seinen Ansaugöffnungen durch eine Öffnung einer Leiterplatte erstreckt, um aus dem Raum oberhalb dieser Leiterplatte kühle Luft anzusaugen, und

Fig. 7 eine Darstellung analog Fig. 4, bei welcher die innere Luftleitwand 16 mit

Durchbrechungen 80 versehen ist, durch welche ein Teil der geförderten Luft nach unten strömen und dort Bauelemente sowie den Motor des Lüfterrads kühlen kann.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Lüfterrads 10 eines Leiterplattenlüfters, wie er in Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Das Lüfterrad 10 dreht sich im Betrieb in Richtung eines Pfeiles 14 in einer vorgegebenen Drehrichtung um eine Drehachse 1 1 . Fig. 6 zeigt ein etwas anders dimensioniertes Lüfterrad, das mit 10' bezeichnet ist, das aber hinsichtlich seines Aufbaus und seines Antriebs mit dem Lüfterrad 10 der Fig. 1 bis 5 übereinstimmt. Zum Antrieb des Lüfterrads 10 dient bevorzugt ein elektronisch kommutierter Außenläufermotor 12, der in den Fig. 5 und 6 im Schnitt dargestellt ist.

Wie der Schnitt gemäß Fig. 2 zeigt, hat das Lüfterrad 10 eine innere Luftleitwand 16, die von oben gesehen konkav ausgebildet ist, und eine äußere Luftleitwand 18, die von oben gesehen ebenfalls konkav ausgebildet ist, wobei die Krümmungen der Luftleitwände 16, 18 so ausgelegt sind, dass sich ein Luftdurchlass 20 ergibt. In diesen Luftdurchlass 20 wird im Betrieb, also bei Drehung des Lüfterrads 10, Luft in Richtung von Pfeilen 22 angesaugt, also etwa axial, und diese Luft wird in einer radialen Ebene (Pfeile 24) wieder ausgeblasen, z. B.

auf elektronische Bauelemente 28 auf einer Leiterplatte 26, wie in Fig. 5 dargestellt. Es handelt sich also um eine spezielle Bauart eines Diagonal-Lüfterrads, die stark von den bekannten Bauarten abweicht. Bevorzugt ist der Lufteinlass 40 (Maßpfeil X1) größer als der Luftauslass 42 (Maßpfeil X2), um den Druckaufbau im Lüfterrad 10 und dadurch die Kühlwirkung wesentlich zu verbessern.

Die beiden Luftleitwände 16, 18 sind innerhalb des Luftdurchlasses 20 durch fünf Luftleitschaufeln 30, 32, 34, 36, 38 miteinander verbunden. In Fig. 3 ist die Luftleitschaufel 30 teilweise weg geschnitten dargestellt, um den Verlauf der Luftleitschaufel 38 vollständig zu zeigen.

Der Verlauf der Luftleitschaufeln ergibt sich besonders gut aus den Fig. 3 und 4, welche einen waagerechten Schnitt durch das Lüfterrad 10 (entlang der Linie Ill-Ill der Fig. 1) zeigen.

Z. B. beginnt in Fig. 4 die Luftleitschaufel 30 etwa bei der Stellung 7.30 Uhr (bezogen auf das Zifferblatt), erstreckt sich im oberen Teil der Fig. 4 entgegen der Drehrichtung 14 etwa bis zur Stellung 5.00 Uhr und erstreckt sich von dort gemäß dem unteren Teil der Fig. 4, sowie gemäß Fig. 3 weiter bis etwa zur Stellung 2.00 Uhr.

Eine solche Luftleitschaufel erstreckt sich also bei diesem Beispiel vom Einlass bis zum Auslass über ca. 160 bis 180°. Dadurch werden bei diesem Beispiel fünf Luftleitkanäle 39 gebildet, die jeweils an einem kreisringsektorförmigen Einlass 40 an der oberen Stirnfläche des Lüfterrades 10 beginnen und sich etwa über 180° bis zu einem zugeordneten Auslass 42 an der Peripherie dieses Lüfterrades 10 erstrecken. Dieser Auslass hat selbst eine Erstreckung von ca. 120°, weil die Luftleitschaufeln eine schräge Begrenzung des Auslasses 42 bilden, und hat etwa die Form eines Parallelogramms. Z. B. wird in Fig. 1 der dort sichtbare Auslass 42 durch die beiden Luftleitschaufeln 36, 38 und die beiden Luftleitflächen 16, 18 begrenzt.

Die Zahl der Luftleitschaufeln hängt ab vom Luftstrombedarf und von der zulässigen Geräuschentwicklung. Wenn aus Geräuschgründen die Drehzahl niedrig sein muss, beeinflusst das die Zahl der benötigten Schaufeln. Diese Zahl kann durch Versuche optimiert werden.

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 zeigt auf der Innenseite der Luftleitfläche 16 einen Teil 52 des Rotors 50. Der Teil 52 ist bevorzugt einstückig mit dem Lüfterrad 10 ausgebildet und hat im Querschnitt etwa die Form einer Schale. In seiner Mitte befindet sich eine Öffnung 54 für

eine Rotorwelle 56, vgl. Fig. 5 und 6. Zur Lagerung der Welle 56 ist ein Lagerrohr 58 vorgesehen, in welches ein Sinterlager 60 eingepresst ist. Auf der Außenseite des Lagerrohres 58 ist der Stator 62 des Motors aufgepresst.

Am unteren Ende des Lagerrohres 58 ist ein Verschlussstopfen 64 eingepresst, und dieser hat federnde Krallen 66, welche bei der Montage in eine Ringnut 68 am unteren Ende der Welle 56 einrasten und diese dadurch gegen Abziehen sichern.

Im Rotorteil 52 ist gemäß Fig. 5 und 6 ein magnetischer Rückschluss 70 befestigt, und an diesem ist ein Rotormagnet 72 befestigt, der mit dem Stator 62 zusammenwirkt.

Zur Montage wird gemäß Fig. 5 und 6 zunächst der Stator 62 an der Leiterplatte 26 dadurch montiert, dass das untere Ende des Lagerrohres 58 in eine Ausnehmung 74 der Leiterplatte 26 bis zu einem Anschlag 76 eingepresst wird.

Danach wird um den Stator 62 herum ein Luftführungsteil 76 befestigt, das mit Stützfüßen 78 und Rastfüßen 80 versehen ist und in der dargestellten Weise an der Leiterplatte 26 durch Einrasten befestigt wird. Das Teil 76 schließt sich direkt an die Auslassöffnungen 42 des Lüfterrades 10 an. Sein Abstand von der Leiterplatte 26 nimmt in Richtung weg vom Stator 62 zu. Dieses Teil 76 verbessert die Kühlung und vermeidet unnötige Verwirbelungen der Luft an den Stellen, wo diese aus dem Lüfterrad 10 austritt.

Zur verbesserten Kühlung trägt auch bei, dass die Lufteinlassöffnung, symbolisiert durch den Pfeil X1 , für alle Luftkanäle größer ist als die Luftauslassöffnung, symbolisiert durch den Pfeil X2. Dadurch findet ein stärkerer Druckaufbau statt, welcher die Kühlwirkung wesentlich verbessert.

Die Leiterplatte 26, auf welcher der Stator 62 und das Teil 76 montiert sind, kann in dieser Form transportiert werden. Am Bestimmungsort wird das Lüfterrad 10 dadurch befestigt, dass die Welle 56 in das Lager 60 eingeführt und dort durch die federnden Krallen 66 verrastet wird. Diese Krallen haben dabei bevorzugt keinen Gleitkontakt mit der Ringnut 86, um Reibungsverluste zu vermeiden. Eine nachträgliche Montage des Lüfterrades 10 empfiehlt sich deshalb, weil die Welle 56 in der Praxis einen Durchmesser hat, der etwa dem eine Stricknadel entspricht, so dass sie sich bei Stoßen leicht verbiegen könnte. Durch die Montage am Arbeitsort des Gerätes werden Beschädigungen beim Transport vermieden.

Der Aufbau des Motors 12 ist bei Fig. 6 gleich wie bei Fig. 5, doch erstreckt sich das Lüfterrad 10' weiter nach oben, was strömungstechnisch von Vorteil sein kann. Die Luftkanäle im Lüfterrad 10' haben prinzipiell die gleiche schraubenförmige Form, wie sie bei Fig. 1 bis 5 ausführlich beschrieben wurde. Ebenfalls ist das Teil 76 identisch mit dem Teil 76, das bei Fig. 5 beschrieben wurde. Auch bei Fig. 6 ist die Einlassöffnung X1 größer als die Auslassöffnung X2, um einen guten Druckaufbau und eine gute Kühlung zu erreichen.

Aus der Darstellung nach Fig. 5 und 6 ersieht der Fachmann, dass der Motor 12 sowie - nicht dargestellte - Bauelemente, welche auf der Leiterplatte 76 unterhalb des Lüfterrads 10 angeordnet sind, schlecht gekühlt werden, da dort nur ein sehr geringer Luftaustausch stattfindet.

Aus diesem Grund sind bei der Variante nach Fig. 7 in der inneren Wand 16 des Lüfterrads 10 einige Durchbrechungen 80 vorgesehen, welche bevorzugt symmetrisch verteilt sind, um Unwuchten im Lüfterrad 10 zu vermeiden. Die Durchbrechungen 80 liegen jeweils bevorzugt, wie dargestellt, etwa im Anschluss an die Stelle, an der ein Flügel 30, 32, 34, 36, 38 in den in Fig. 7 unteren Teil der inneren Wand 16 übergeht, so dass durch diese Ausnehmungen 80 Kühlluft in den Bereich transportiert wird, der zwischen der Leiterplatte 76 und der inneren Wand 16 des Lüfterrads 10 liegt. Diese Luft kühlt zum einen den Motor 12, und zum anderen kühlt sie - nicht dargestellte - elektronische Bauelemente, welche dort auf der Leiterplatte 76 angeordnet sind. Dadurch vergrößert sich die Fläche, die auf der Leiterplatte 76 für eine Bestückung mit Bauelementen zur Verfügung steht.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.