DE102020108371A1 - Ventilation system for an electric motor - Google Patents

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Abstract

Lüftungssystem für einen Elektromotor, mit einem durch den Motor (10) angetriebenen Lüfterrad (16) und einer mit einer Lüftungsöffnung (28) versehenen Haube (18), die das Lüfterrad (16) an seinem Umfang mit radialem Abstand umgibt und dazu ausgebildet ist, die Luft auf zu kühlende Teile (12) der Motors (10) zu lenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (18) einen das Lüfterrad (16) umgebenden Innenteil (38) aufweist, der in radialem Abstand zur äußeren Umfangswand (20) der Haube (18) angeordnet ist.Ventilation system for an electric motor, with a fan wheel (16) driven by the motor (10) and a hood (18) provided with a ventilation opening (28), which surrounds the fan wheel (16) on its circumference at a radial distance and is designed for this purpose, directing the air to parts (12) of the motor (10) to be cooled, characterized in that the hood (18) has an inner part (38) surrounding the fan wheel (16), which is at a radial distance from the outer peripheral wall (20) of the Hood (18) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüftungssystem für einen Elektromotor, mit einem durch den Motor angetriebenen Lüfterrad und einer mit einer Lüftungsöffnung versehenen Haube, die das Lüfterrad an seinem Umfang mit radialem Abstand umgibt und dazu ausgebildet ist, die Luft auf zu kühlende Teile des Motors lenken.The invention relates to a ventilation system for an electric motor, with a fan wheel driven by the motor and a hood provided with a ventilation opening, which surrounds the fan wheel on its circumference at a radial distance and is designed to direct the air to parts of the motor to be cooled.

Lüftungssysteme dieser Art werden beispielsweise bei Elektromotoren für Pumpen eingesetzt, beispielsweise für Kühlschmierstoffpumpen für Werkzeugmaschinen. Der Elektromotor und die Pumpe sind zumeist integriert in einem gemeinsamen im wesentlichen zylindrischen Gehäuse untergebracht, das an seinem äußeren Umfang mit Kühlrippen versehen ist. Das Lüfterrad ist außerhalb dieses Gehäuses angeordnet, und die Haube ist so an einem Ende des Gehäuses gehalten, dass sie das Lüfterrad umgibt und einen Berührungsschutz für das Lüfterrad bildet. Zugleich dient die Haube dazu, die vom Lüfterrad im wesentlichen radial nach außen geförderte Luft so umzulenken, dass sie in im wesentlichen axialer Richtung über die Kühlrippen strömt.Ventilation systems of this type are used, for example, in electric motors for pumps, for example for cooling lubricant pumps for machine tools. The electric motor and the pump are mostly integrated in a common, essentially cylindrical housing which is provided with cooling fins on its outer circumference. The fan wheel is arranged outside this housing, and the hood is held at one end of the housing in such a way that it surrounds the fan wheel and forms a protection against contact for the fan wheel. At the same time, the hood serves to deflect the air, which is conveyed essentially radially outward by the fan wheel, in such a way that it flows in an essentially axial direction over the cooling fins.

Typischerweise hat die Haube eine zylindrische Umfangswand, die an einem Ende durch eine kreisförmige Stirnwand abgeschlossen ist, wobei der Übergang zwischen der Stirnwand und der Umfangswand verrundet ist. Eine Lüftungsöffnung oder mehrere Lüftungsöffnungen sind in der Stirnwand gebildet. Die Umgebungsluft wird durch diese Lüftungsöffnungen im wesentlichen axial angesaugt und dann durch das Lüfterrad radial nach außen gefördert und an der der Innenfläche der verrundeten Haube wieder in die axiale Richtung umgelenkt.Typically, the hood has a cylindrical peripheral wall which is closed at one end by a circular end wall, the transition between the end wall and the peripheral wall being rounded. One or more ventilation openings are formed in the end wall. The ambient air is drawn in essentially axially through these ventilation openings and then conveyed radially outward by the fan wheel and deflected again in the axial direction on the inner surface of the rounded hood.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lüftungssystem zu schaffen, dass bei gegebener Drehzahl des Lüfterrades verbesserte Luftströmungs- und Kühleigenschaften aufweist.The object of the invention is to create a ventilation system that has improved air flow and cooling properties at a given speed of the fan wheel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Haube einen das Lüfterrad umgebenden Innenteil aufweist, der in radialem Abstand zur äußeren Umfangswand der Haube angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in that the hood has an inner part which surrounds the fan wheel and which is arranged at a radial distance from the outer peripheral wall of the hood.

Es hat sich gezeigt, dass der Strömungswiderstand und die Geräuschbildung verringert werden können, wenn der Außendurchmesser des Lüfterrades gegenüber herkömmlichen Bauformen verringert wird und die Haube eine eher stromlinienförmige Leitkontur bildet, an der die Luft in die axiale Richtung umgelenkt wird. Bei herkömmlichen, einschaligen Hauben hätte dies jedoch zur Folge, dass auch die Stirnwand einen kleineren Außendurchmesser hätte.It has been shown that the flow resistance and the generation of noise can be reduced if the outer diameter of the fan wheel is reduced compared to conventional designs and the hood forms a more streamlined guide contour on which the air is deflected in the axial direction. In the case of conventional, single-shell hoods, however, this would mean that the end wall would also have a smaller outer diameter.

Die Elektromotoren bzw. die Pumpen mit integriertem Elektromotor werden jedoch vor dem endgültigen Einbau oder bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten häufig so auf einer ebenen Lagerfläche abgestellt, dass die Haube nach unten weist und die ebene, kreisförmige Stirnwand der Haube als Standfläche für das gesamte Motor- und Pumpengehäuse genutzt wird. Wenn nun der Außendurchmesser der Haube im Bereich der Stirnwand verringert würde, so hätte dies eine verringerte Standsicherheit des Pumpen- und Motorgehäuses zur Folge. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leitkontur der Haube nicht durch deren Außenwand gebildet wird, sondern durch einen speziell geformten Innenteil der Haube. Auf diese Weise wird bei unveränderter äußerer Gestalt der Haube und entsprechend guter Standsicherheit die Aerodynamik des Lüftungssystems verbessert.The electric motors or the pumps with integrated electric motor, however, are often placed on a flat storage surface before the final installation or during maintenance or repair work so that the hood faces downwards and the flat, circular front wall of the hood serves as a base for the entire engine. and pump housing is used. If the outer diameter of the hood were to be reduced in the area of the end wall, this would result in reduced stability of the pump and motor housing. According to the invention, this problem is solved in that the guide contour of the hood is not formed by its outer wall, but by a specially shaped inner part of the hood. In this way, the aerodynamics of the ventilation system is improved while the outer shape of the hood is unchanged and the stability is accordingly good.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are given in the subclaims.

In einer vorteilhaften Ausführungsform hat der Innenteil der Haube eine etwa glockenförmige Gestalt, mit einem im wesentlichen zylindrischen oberen Endabschnitt, der zugleich die Stirnwand der Haube mit den Lüftungsöffnungen bildet, und einem unteren Abschnitt, der sich stetig an den zylindrischen Abschnitt anschließt und dessen Durchmesser nach unten (in Richtung auf das Motorgehäuse) zunimmt. Die Flügel des Lüfterrades können so an die Innenkontur dieses Innenteils angepasst sein, dass zwischen diesen Flügeln und der Innenfläche des Innenteils nur ein relativ schmaler radialer Spalt verbleibt.In an advantageous embodiment, the inner part of the hood has an approximately bell-shaped shape, with an essentially cylindrical upper end section, which at the same time forms the end wall of the hood with the ventilation openings, and a lower section that continuously adjoins the cylindrical section and its diameter below (towards the motor housing) increases. The blades of the fan wheel can be adapted to the inner contour of this inner part in such a way that only a relatively narrow radial gap remains between these blades and the inner surface of the inner part.

Beispielsweise kann das Lüfterrad einen Kranz von im wesentlichen axial orientierten Flügeln aufweisen, die zur Radialrichtung des Lüfterrades schräg angestellt und/oder in Radialrichtung gekrümmt sind und deren Höhe radial von innen nach außen abnimmt.For example, the fan wheel can have a ring of essentially axially oriented blades which are inclined to the radial direction of the fan wheel and / or are curved in the radial direction and whose height decreases radially from the inside out.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment is explained in more detail below with reference to the drawing.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Lüftungssystem eines Elektromotors.The single figure shows an axial section through a ventilation system according to the invention of an electric motor.

In der Zeichnung ist in einer Außenansicht der obere Teil eines Gehäuses eins elektrischen Motors 10 gezeigt, das ein im wesentlichen zylindrische Gestalt hat und beispielsweise Teil einer eine integrierten Einheit aus dem Elektromotor und einer Pumpe ist. Die Ansaugöffnung der Pumpe befindet sich dann am entgegengesetzten Ende des Gehäuses. Auf dem größten Teil seiner zylindrischen Umfangswand ist das Gehäuse des Motors 10 mit radial vorspringenden Kühlrippen 12 bestückt. Eine koaxial in dem Gehäuse gelagerte Motorwelle 14 ist nach oben aus dem Gehäuse herausgeführt und trägt außerhalb des Gehäuses ein Lüfterrad 16 eines Lüftungssystems zur Kühlung des Motors.In the drawing, the upper part of a housing is an electric motor in an external view 10 shown, which has a substantially cylindrical shape and is, for example, part of an integrated unit of the electric motor and a pump. The suction port of the pump is then at the opposite end of the housing. The motor housing is located on most of its cylindrical peripheral wall 10 with radially protruding cooling fins 12 equipped. A motor shaft mounted coaxially in the housing 14th is led out of the housing at the top and carries a fan wheel outside the housing 16 a ventilation system to cool the engine.

Das Lüfterrad 16 ist in einer nach unten offenen Haube 18 aufgenommen, die eine zylindrische Umfangswand 20 und am oberen Ende eine ebene, im Grundriss kreisförmige Stirnwand 22 aufweist. Das obere Ende der zylindrischen Umfangswand 20 geht über eine Rundung 24 in die Stirnwand 22 über.The fan wheel 16 is in a hood open at the bottom 18th added, which has a cylindrical peripheral wall 20th and at the upper end a flat front wall, circular in plan 22nd having. The upper end of the cylindrical peripheral wall 20th goes over a curve 24 in the front wall 22nd about.

Das Gehäuse des Motors 10 weist an seinem äußeren Umfang, etwa in Höhe der oberen Enden der Kühlrippen 12, radial vorspringende Konsolen 26 auf, die einen Sitz für den unteren Rand der Haube 18 bilden. In die Haube kann beispielsweise mit nicht gezeigten Schrauben, die radial in die Konsolen 26 eingeschraubt werden, am Motor 10 befestigt sein.The housing of the engine 10 has on its outer circumference, approximately at the level of the upper ends of the cooling fins 12 , radially protruding consoles 26th on that a seat for the bottom of the hood 18th form. In the hood, for example, with screws, not shown, which radially into the consoles 26th screwed into the engine 10 be attached.

In der Stirnwand 22 der Haube 18 ist konzentrisch zum Lüfterrad 16 eine Lüftungsöffnung 28 gebildet, die im gezeigten Beispiel nach innen etwas verjüngt und durch mehrere konzentrische, durch radiale Stege 30 miteinander verbundene Ringwände 32 in mehrere konzentrische ringförmige Schlitze 34 unterteilt wird, deren Breite so gering ist, dass ein wirksamer Berührungsschutz geschaffen wird.In the front wall 22nd the hood 18th is concentric to the fan wheel 16 a ventilation opening 28 formed, which in the example shown tapers slightly inward and by several concentric, by radial webs 30th interconnected ring walls 32 into several concentric annular slots 34 is divided, the width of which is so small that an effective contact protection is created.

Am Umfangsrand der Lüftungsöffnung 28 ist innenseitig mit Hilfe von Schrauben 36 ein rotationssymmetrischer, etwa glockenförmiger Innenteil 38 befestigt, dessen Innenfläche unterhalb Lüftungsöffnung 28 eine stromlinienförmige Leitkontur 40 für die vom Lüfterrad 16 abströmende Luft bildet. Die Außenfläche des Innenteils 38 ist von der Umfangswand 20 und der Rundung 24 der Haube 18 mit radialem Abstand umgeben. Ein oberer Endabschnitt 42 des Innenteils 38 ist leicht konisch ausgebildet, entsprechend der Verjüngung der Lüftungöffnung 28, und ist in einem Stück mit den Stegen 30 und den daran gehaltenen Ringwänden 32 ausgebildet. Der Abschnitt 42 geht nach unten mit abnehmender Wanddicke in einen annähernd konischen Abschnitt 44 über, der sich nach unten so erweitert, dass sein Abstand zur zylindrischen Umfangswand der Haube 20 abnimmt, während sein radialer Abstand zum äußeren Umfang des Lüfterrades 16 zunimmt. Die Leitkontur 40 ist dabei im unteren Teil leicht konkav gekrümmt, so dass die Luft in eine vorwiegend axiale Richtung umgelenkt wird. Auf diese Weise wird die vom Lüfterrad 16 radial nach außen geförderte Luft weitgehend verwirbelungsfrei in einen ringförmigen Spalt zwischen der Umfangswand 20 der Haube und dem verrundeten oberen Ende des Motors 10 geleitet, wobei der Spalt am unteren Ende in die Zwischenräume zwischen den Kühlrippen 12 mündet.At the peripheral edge of the ventilation opening 28 is inside with the help of screws 36 a rotationally symmetrical, roughly bell-shaped inner part 38 attached, its inner surface below ventilation opening 28 a streamlined guide contour 40 for the fan wheel 16 outflowing air forms. The outer surface of the inner part 38 is from the perimeter wall 20th and the rounding 24 the hood 18th surrounded at a radial distance. A top end section 42 of the inner part 38 is slightly conical, corresponding to the tapering of the ventilation opening 28 , and is in one piece with the bars 30th and the ring walls held on it 32 educated. The section 42 goes down with decreasing wall thickness in an approximately conical section 44 over, which expands downward so that its distance from the cylindrical peripheral wall of the hood 20th decreases, while its radial distance from the outer circumference of the fan wheel 16 increases. The guide contour 40 is slightly concave in the lower part so that the air is deflected in a predominantly axial direction. This way the fan wheel 16 Air conveyed radially outward, largely free of turbulence, into an annular gap between the peripheral wall 20th the hood and the rounded top of the engine 10 guided, with the gap at the lower end in the spaces between the cooling fins 12 flows out.

Das Lüfterrad 16 weist im gezeigten Beispiel eine drehfest auf der Motorwelle 14 sitzende kreisförmige Scheibe 46 auf, die in der Höhe etwas unterhalb des unteren Randes des Innenteils 38 liegt und an der Oberseite mit einem Kranz von vertikal (axial) aufragenden Flügeln 48 bestückt ist. Die Flügel 48 sind schräg zur Radialrichtung des Lüfterrades angestellt und in radialer Richtung gekrümmt, so dass die Luft radial nach außen verdrängt wird (Radial-Lüfterrad). Die Höhe der Flügel 48 nimmt dabei vom radial inneren Ende zum radial äußeren Ende ab, so dass die Kontur der Flügel zumindest im oberen Teil des Lüfterrades annähernd an den Verlauf der Leitkontur 40 angepasst ist und die schräg abfallenden Kanten der Flügel jeweils nur einen schmalen Spalt mit der Innenfläche des Innenteils 38 bilden. Durch die Zentrifugalwirkung der Flügel 48 entsteht im radial inneren Bereich des Lüfterrades ein Unterdruck, so dass Umgebungsluft über die Lüftungsöffnung 28 angesaugt und dann mit geringem Strömungswiderstand auf die Kühlrippen 12 geleitet wird.The fan wheel 16 has in the example shown a non-rotatable on the motor shaft 14th seated circular disc 46 on, which is slightly below the lower edge of the inner part in height 38 and at the top with a wreath of vertically (axially) rising wings 48 is equipped. The wings 48 are inclined to the radial direction of the fan wheel and curved in the radial direction so that the air is displaced radially outwards (radial fan wheel). The height of the wings 48 decreases from the radially inner end to the radially outer end, so that the contour of the blades at least in the upper part of the fan wheel approximates the course of the guide contour 40 is adapted and the sloping edges of the wings each only form a narrow gap with the inner surface of the inner part 38 form. Due to the centrifugal action of the wings 48 A negative pressure is created in the radially inner area of the fan wheel, so that ambient air flows through the ventilation opening 28 sucked in and then with little flow resistance on the cooling fins 12 is directed.

Die Haube 18 bildet radial außerhalb des Innenteils 38 und damit auch außerhalb der Lüftungsöffnung 28 eine umlaufende Sicke 50, deren oberer Scheitel mindestens in Höhe der Köpfe der Schrauben 36 liegt, so dass eine ebene Standfläche definiert wird, die es erlaubt, das komplette Pumpen- und Motorgehäuse in umgekehrter Stellung auf einer ebenen Auflagefläche abzustellen, wobei der große Durchmesser der Standfläche (definiert durch den Durchmesser der Sicke 50) eine hohe Standsicherheit gewährleistet.The hood 18th forms radially outside the inner part 38 and thus also outside the ventilation opening 28 a surrounding bead 50 the top of which is at least at the level of the screw heads 36 so that a flat base is defined, which allows the complete pump and motor housing to be placed in an inverted position on a flat support surface, whereby the large diameter of the base (defined by the diameter of the bead 50 ) guarantees a high level of stability.

Claims (9)

Lüftungssystem für einen Elektromotor, mit einem durch den Motor (10) angetriebenen Lüfterrad (16) und einer mit einer Lüftungsöffnung (28) versehenen Haube (18), die das Lüfterrad (16) an seinem Umfang mit radialem Abstand umgibt und dazu ausgebildet ist, die Luft auf zu kühlende Teile (12) der Motors (10) zu lenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (18) einen das Lüfterrad (16) umgebenden Innenteil (38) aufweist, der in radialem Abstand zur äußeren Umfangswand (20) der Haube (18) angeordnet ist.Ventilation system for an electric motor, with a fan wheel (16) driven by the motor (10) and a hood (18) provided with a ventilation opening (28), which surrounds the fan wheel (16) on its circumference at a radial distance and is designed for this purpose, directing the air to parts (12) of the motor (10) to be cooled, characterized in that the hood (18) has an inner part (38) surrounding the fan wheel (16), which is at a radial distance from the outer peripheral wall (20) of the Hood (18) is arranged. Lüftungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Innenteil (38) eine glockenförmige, sich in axialer Richtung zu dem Motor (10) hin erweiternde Leitkontur (40) für die vom Lüfterrad (16) abströmende Luft bildet.Ventilation system according to Claim 1 , in which the inner part (38) forms a bell-shaped guide contour (40) widening in the axial direction towards the motor (10) for the air flowing off from the fan wheel (16). Lüftungssystem nach Anspruch 2, bei dem das Lüfterrad einen Kranz von Flügeln (48) aufweist, deren Kontur an den Verlauf der Leitkontur (40) angepasst ist.Ventilation system according to Claim 2 , in which the fan wheel has a ring of blades (48), the contour of which is adapted to the course of the guide contour (40). Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Lüfterrad eine kreisförmige Scheibe (46) aufweist, von der Flügel (48) in axialer Richtung zur Lüftungsöffnung (28) hin vorspringen.Ventilation system according to one of the preceding claims, in which the fan wheel is circular Has disc (46) from which wings (48) protrude in the axial direction towards the ventilation opening (28). Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Innenteil (38) lösbar an einer Stirnwand (22) der Haube (18) befestigt ist.Ventilation system according to one of the preceding claims, in which the inner part (38) is releasably attached to an end wall (22) of the hood (18). Lüftungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Haube (18) am Umfangsrand ihrer Stirnwand (22) eine umlaufend konvexe Sicke (50) aufweist.Ventilation system according to Claim 5 , in which the hood (18) has a circumferential convex bead (50) on the peripheral edge of its end wall (22). Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Innenteil (38) in einem Stück mit einer Gitterstruktur (30, 32) ausgebildet ist, die sich über die Lüftungsöffnung (28) erstreckt.Ventilation system according to one of the preceding claims, in which the inner part (38) is formed in one piece with a lattice structure (30, 32) which extends over the ventilation opening (28). Elektromotor mit einem Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche.Electric motor with a ventilation system according to one of the preceding claims. Integrierte Motor- und Pumpeneinheit mit einem Elektromotor nach Anspruch 8.Integrated motor and pump unit with an electric motor according to Claim 8 .
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