DE102004049125A1

DE102004049125A1 - Lüfterrad und Elektromotor

Info

Publication number: DE102004049125A1
Application number: DE102004049125A
Authority: DE
Inventors: Günter Becker; Jochen Dr. Mahlein; Jochen Pfann; Josef Schmidt; Olaf Dr. Simon; Mario Drexler
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-05-11

Abstract

Lüfterrad und Elektromotor, wobei am Umfang des Lüfterrades zumindest eine Spur abwechselnd magnetisierten Materials vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad und einen Elektromotor.

Elektromotoren mit Lüfter sind allgemein bekannt. Dabei dient der Lüfter zum Antreiben eines Luftstroms, der am Gehäuse des Elektromotors entlang zieht und auf diese Weise die Wärmeabfuhr verbessert. Es ist auch bekannt, den Lüfter mit dem Rotor zu verbinden, so dass bei still stehendem Rotor auch der Lüfter still steht.

Beispielhaft sei hierzu die DE 295 14 026 genannt, bei der ein Sensor Lüfterflügel detektiert zur Erzeugung einer Information über die Drehzahl des Rotors.

Auch bei der EP 1058120 A1 ist ein Lüfter bekannt, der an seinem Umfang eine Spur von Geberfahnen aufweist zur Erzeugung solcher Information.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei die Regelgüte eines den Elektromotor versorgenden Umrichters verbesserbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Lüfterrad nach den in Anspruch 1 und bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Lüfterrad sind, dass am Umfang des Lüfterrades zumindest eine Spur abwechselnd magnetisierten Materials vorgesehen ist.

Von Vorteil ist dabei, dass der Lüfter selbst als hochgenauer Winkelgeber konzipierbar ist und aktiv magnetisierte Dauermagnetbereiche an seinem Umfang umfasst, also von einem Sensor detektierbar ist und ein sehr gute Signal-Rauschverhältnis erreichbar ist.

Außerdem ist das Trägheitsmoment des Rotors mit Lüfter und Geber insgesamt sehr gering. Es ist nämlich kein axial angeordneter zusätzlicher Geber notwendigerweise mit dem Rotor verbindbar. Bei der Erfindung ist das Lüfterrad selbst als hochgenauer Geber ausgeführt. Der Sensor ist in einfacher Weise am umgebenden Gehäuse selbst befestigbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Umfang ein Leitring vorgesehen, insbesondere zur Verringerung von Luftwirbelströmungen. Von Vorteil ist dabei, dass das umgebende Gehäuse auch eckig ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das abwechselnd magnetisierbare Material als Band aufgeklebt. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung kostengünstig und einfach ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das abwechselnd magnetisierbare Material aus in Kunststoff eingemengte Ferritpartikeln vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass wiederum die Fertigung sehr einfach und kostengünstig ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zumindest zwei Spuren am Umfang des Lüfterrades vorgesehen, insbesondere zur Drehrichtungserkennung und Drehwinkelerkennung. Von Vorteil ist dabei, dass ein Geber ausführbar ist, der eine hohe Winkelauflösung hat.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das abwechselnd magnetisierbare Material als Polrad am Umfang verbunden, insbesondere als elastisch ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass es beim Fertigung einfach aufgeschoben werden kann und dann sich selbst kraftschlüssig am Umfang hält.

Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass er einen Rotor und ein mit diesem verbundenes Lüfterrad umfasst, wobei an einem Gehäuseteil des Elektromotors ein Sensor vorgesehen ist, in dessen Empfindlichkeitsbereich magnetisierte Bereiche des Lüfterrades sich befinden, insbesondere zur Bestimmung des Drehwinkels oder Drehgeschwindigkeit des Lüfterrades. Von Vorteil ist dabei, dass der Winkelgeber samt Sensor integriert im Motor ausgebildet ist und somit kein eigenes Gehäuse benötigt. Insbesondere ist der Lüfter verwendbar als hochgenauer Geber. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Auflösung höher sein kann als bei Verwendung der Lüfterflügel zur Detektion. Dabei ist die Auflösung unabhängig von der Anzahl der Lüfterflügel und wird allein bestimmt durch die Anzahl der mit verschiedener Richtung magnetisierter Bereiche.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Luftkanäle vom das B-Lagerschild bildende Gehäuseteil umfasst und dieses weicht im Inneren ab von der Kreisform. Von Vorteil ist dabei, dass große Kanäle realisierbar sind. Außerdem ist Platz für Befestigungsschrauben für das Motorgehäuse vorhanden, der nicht vorhanden wäre bei kreisrunder Ausführung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am B-Lagerschild zumindest ein Sensor zur Detektion der Magnetisierungsrichtung derart vorgesehen, dass beim Drehen des Lüfterrades Pulse erzeugbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass der Sensor im Motor integrierbar ist und insbesondere nahe am Anschlusskasten vorsehbar ist, wodurch seine Anschlussleitungen dort in einfacher Weise herausführbar sind und verbindbar sind mit dort anschließbaren Geräten, wie beispielsweise einen den Motor versorgenden Umrichter.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am B-Lagerschild zumindest ein Sensor zur Detektion der Magnetisierungsrichtung derart vorgesehen, dass beim Drehen des Lüfterrades die Drehrichtungserkennung ausführbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein hochpräziser Winkelgeber ausgeführt ist ohne zusätzlichen Aufwand und ohne Erhöhung des Trägheitsmoments des Rotors. Außerdem ist der dem Motor versorgende Umrichter mit allen zur Regelung des Motors notwendigen Winkelpositions-, Winkeldrehrichtungs- und/oder Winkelgeschwindigkeitsinformationen versorgbar.

1: Lüfterflügel
2: Verbindungsstelle zum Rotor
3: Leitring
4: erste Spur
5: zweite Spur
20: Anschlusskasten
21: Motorgehäuse
22: Lagerschildgehäuse
23: Sensor
24: Luftkanal

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Lüfterrad gezeigt, das Lüfterflügel 1 aufweist und an seinem äußersten Umfang einen Leitring 3. An seinem inneren Umfang weist das Lüfterrad eine Verbindungsstelle 2 zu einer Welle auf, die formschlüssig ausgeführt ist.
Wenn das Lüfterrad in einem Hohlkörper montiert ist, der selbst keine kreisförmige Innenbegrenzung aufweist, also beispielsweise in einem Hohl-Quader montiert wird, kann es zu Luftwirbeln kommen, die die Wirksamkeit des Kühlluftstroms verschlechtern. Vorteil des Leitrings ist, dass er die Verwirbelung im das Lüfterrad umgebenden Raumbereich verringert.
Am Leitring ist eine erste Spur 4 und eine zweite Spur 5 vorgesehen, die jeweils aus Gebieten von in verschiedener Richtung magnetisiertem Material bestehen. Somit ist nicht nur eine Erfassung der Drehgeschwindigkeit sondern auch eine Drehrichtungserkennung ausführbar.
Der detektierende Sensor ist am umgebenden Gehäuseteil vorgesehen. Vorzugsweise sind jeweils zwei Sensoren zu jeder Spur zugeordnet.
In einfachster Art und Weise ist zur Herstellung der magnetisierbaren Bereiche Ferritmaterial dem Kunststoff beim Kunststoffspritzgießen des Leitrings beigemischt. Nach Herstellung des Leitrings, insbesondere zusammen mit dem Lüfterrad in einem Arbeitsgang, ist die Magnetisierung der Bereiche ausgeführt. Dabei weisen dann die in 1 schwarz gefärbten Bereiche mit Nordpolrichtung radial nach außen und die weiß gefärbten Bereiche mit Nordpolrichtung radial nach innen.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist bei der ersten Spur 4 an einer besonderen Stelle am Umfang ein magnetisierter Bereich mit von der sonstigen Periodenlänge abweichender Länge vorgesehen. Somit ist eine Null-Winkelposition erkennbar und der Winkel bestimmbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der der Leitring auch an einem Umfang des Lüfterrades auf einer radial kleineren Position, also zwischen dem äußeren und dem inneren Umfang, vorgesehen.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die Spuren aus magnetisierbarem Material mittels eines Bandes am Leitring aufgeklebt.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist ein flexibler Ring aus magnetisierbaren Bereichen aufgeschoben auf das Lüfterrade und bildet somit zumindest teilweise den Leitring 3.
In 2a ist ein erfindungsgemäßer Motor gezeigt, der ein Motorgehäuse 21 aufweist, an welches B-seitig ein Lagerschildgehäuse 22 verbunden ist, auf dem der Anschlusskasten 20 vorgesehen ist.
Ein Sensor 23 ist am Lagerschildgehäuse derart vorgesehen, dass in seinem Empfindlichkeitsbereich zumindest eine Spur (4, 5) sich befindet. Auf diese Weise sind Signale erzeugbar, insbesondere pulsförmige Signale, wenn das Lüfterrad sich dreht.
Vorzugsweise werden bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen zwei Sensoren nebeneinander montiert, die jeweils einer der Spuren zugeordnet sind.
Die das Lüfterrad umgebende Innenfläche ist nicht kreisförmig ausgeführt sondern eckig.
Die Luftkanäle 24 sind insbesondere im Beriech dieser Ecken größer und es könnten ohne den Leitring Verwirbelungen stattfinden, die die Kühlung insgesamt verschlechtern.
Der Kühlluftstrom tritt aus den Luftkanälen derart aus, dass er am Gehäuse des Elektromotors vorbeistreicht und so die Wärmeabfuhr vom Gehäuse an die Umgebung verbessert.

Claims

Lüfterrad dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Lüfterrades zumindest eine Spur abwechselnd magnetisierten Materials vorgesehen ist.
Lüfterrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang ein Leitring vorgesehen ist, insbesondere zur Verringerung von Luftwirbelströmungen.
Lüfterrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abwechselnd magnetisierbare Material als Band aufgeklebt ist.
Lüfterrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abwechselnd magnetisierbare Material aus in Kunststoff eingemengte Ferritpartikeln vorgesehen ist.
Lüfterrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Spuren am Umfang des Lüfterrades vorgesehen sind, insbesondere zur Drehrichtungserkennung und Drehwinkelerkennung.
Lüfterrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abwechselnd magnetisierbare Material als Polrad am Umfang verbunden ist, insbesondere als elastisch ausgeführtes.
Lüfterrad nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig vorgesehen ist.
Elektromotor, umfassend einen Rotor und ein mit diesem verbundenes Lüfterrad, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuseteil des Elektromotors ein Sensor vorgesehen ist, in dessen Empfindlichkeitsbereich magnetisierte Bereiche des Lüfterrades sich befinden, insbesondere zur Bestimmung des Drehwinkels oder Drehgeschwindigkeit des Lüfterrades.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Luftkanäle vom das B-Lagerschild bildende Gehäuseteil umfasst sind und dieses im Inneren abweicht von der Kreisform.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am B-Lagerschild zumindest ein Sensor zur Detektion der Magnetisierungsrichtung derart vorgesehen ist, dass beim Drehen des Lüfterrades Pulse erzeugbar sind.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am B-Lagerschild zumindest ein Sensor zur Detektion der Magnetisierungsrichtung derart vorgesehen ist, dass beim Drehen des Lüfterrades die Drehrichtungserkennung ausführbar ist.