DE10204037B4 - Radial fan with electric motor - Google Patents
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Abstract
Elektromotorisch
angetriebenes Radialgebläse
(2), insbesondere zur Förderung
eines Gas-Luftgemisches für
eine Gastherme oder einen Gasbrenner, mit: einem Lüftergehäuse (4)
mit einem darin rotierenden Gebläserad
(6) sowie mit jeweils einer Ansaug- und Auslassöffnung (41 und 42), einem außen auf
einer ersten Stirnseite (43) des Lüftergehäuses (4) angeordneten Elektromotor (8)
mit:
a) einem fest auf einer Welle (61) angeordneten Rotor
(81) zum Direktantrieb des Gebläserads
(6),
b) einem vom Lüftergehäuse (4)
separaten, an diesem angeordneten Lagerschild (10) zur Aufnahme
des Stators des Elektromotors (8) einschließlich des Spulenkörpers (83) und
c)
wenigstens einem Lager (12, 121, 122) für die Welle (61) des Rotors
(81) sowie
d) einer in dem Lagerschild (10) angeordneten einseitigen Lagerung
(12) des Elektromotors (8), wobei die Lagerung (12) zumindest zum
Teil außerhalb
des Rotors (81) ausgebildet ist.Electric motor-driven radial fan (2), in particular for conveying a gas-air mixture for a gas boiler or a gas burner, comprising: a fan housing (4) with an impeller (6) rotating therein and with in each case one intake and outlet opening (41 and 42), an electric motor (8) arranged outside on a first end face (43) of the fan housing (4) with:
a) a rotor (81) fixedly mounted on a shaft (61) for direct drive of the impeller (6),
b) one of the fan housing (4) separate, arranged on this bearing plate (10) for receiving the stator of the electric motor (8) including the bobbin (83) and
c) at least one bearing (12, 121, 122) for the shaft (61) of the rotor (81) and
d) one in the bearing plate (10) arranged one-sided bearing (12) of the electric motor (8), wherein the bearing (12) is formed at least partially outside the rotor (81).
Description
Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Radialgebläse, insbesondere zur Förderung eines Gas-Luft-Gemisches für eine Gastherme, einen Gasbrenner oder dergleichen.The The invention relates to an electric motor driven radial fan, in particular to promote a gas-air mixture for a gas boiler, a gas burner or the like.
Demgemäß weist ein elektromotorisch angetriebenes Radialgebläse ein Lüftergehäuse mit einem darin rotierenden Gebläserad und jeweils einer Ansaugöffnung und einer Auslassöffnung sowie einen Elektromotor mit einem gelagerten Rotor zum Direktantrieb des Gebläserades auf, der außen auf einer Stirnseite des Lüftergehäuses angeordnet ist. Das Radialgebläse weist weiterhin wenigstens einen am Lüftergehäuse angeordneten Lagerschild zur Aufnahme von wenigstens einem Lager für den Rotor und einen am Lagerschild befestigten Stator des Elektromotors mit einem Spulenkörper auf. Es ist weiterhin eine Leiterplatte mit darauf befindlicher Steuerungselektronik zur Steuerung des Elektromotors sowie ein Kühlflügel vorgesehen, der koaxial zur Rotordrehachse des Elektromotors angeordnet ist.Accordingly, FIG an electric motor driven radial fan a fan housing with a rotating therein blower and in each case one intake opening and an outlet opening and an electric motor with a rotor mounted for direct drive the blower wheel on the outside arranged on a front side of the fan housing is. The radial fan furthermore has at least one bearing plate arranged on the fan housing for receiving at least one bearing for the rotor and one on the end shield fixed stator of the electric motor with a bobbin. It is also a circuit board with control electronics located thereon provided for controlling the electric motor and a cooling fan, the coaxial is arranged to the rotor axis of rotation of the electric motor.
Radialgebläse für die Gasheizindustrie, die zur Förderung eines Gas-Luft-Gemisches für eine Gastherme, einen Gasbrenner oder dgl. eingesetzt werden, weisen zum Antrieb eines Gebläserads typischerweise einen Elektromotor auf, der als sog. Innenläufer ausgebildet sein kann. Die hierfür notwendigen zwei Lagerbügel an den beiden Rotorenden bedingen eine relativ große Baulänge des Elektromotors. Zudem können die rotierenden Massen bei derartigen Motoren nur in einer Gebläseradebene ausgewuchtet werden, weil andere rotierende Bauteile nicht zugänglich sind. Der Ausgleich von Momentenunwuchten ist kaum möglich. Bei hohen Leistungsanforderungen ist eine zusätzliche Kühlung des Elektromotors mittels Kühlflügel notwendig, wodurch die axiale Baulänge zusätzlich vergrößert wird. Derartige Radialgebläse müssen zudem auf Dichtheit überprüft werden, was bisher nur beim vollständig montierten Gebläse möglich war.Radial blower for the gas heating industry, those for promotion a gas-air mixture for a gas boiler, a gas burner or the like. Be used for driving an impeller typically an electric motor, which is designed as a so-called. Internal rotor can be. The one for this necessary two bearing brackets At the two rotor ends require a relatively large length of the The electric motor. In addition, you can the rotating masses in such engines only in a blower charging plane be balanced because other rotating components are not accessible. The compensation of moment unbalance is hardly possible. For high performance requirements is an extra cooling the electric motor by means of cooling wings necessary, whereby the axial length additionally is enlarged. Such radial fan have to also be checked for leaks, which so far only at the complete mounted blower possible was.
Aus
der
Diese Ausgestaltung ist insbesondere deshalb nachteilig, weil die besondere Deckelform zu einem kostenaufwendigen Gußstück führt. Nachteilig ist auch, dass die Vibrationsschwingungen ungedämpft auf den großen Gehäusedeckel übertragen werden, der wie ein Lautsprecher oder ein Resonanzkasten wirkt.These Design is particularly disadvantageous because the special Lid form leads to a costly casting. Another disadvantage is that the vibration vibrations undamped on the big one Housing cover to be transferred, which acts like a speaker or a resonator box.
Aus
der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radialgebläse der gattungsgemäßen Art zur Verfügung zu stellen, das sich durch eine geringe Bauhöhe auszeichnet.task The invention is a radial fan of the generic type to disposal to provide, which is characterized by a low height.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved with the subject of independent claim 1. characteristics Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent Claims.
Erfindungsgemäß weist eine mit dem Rotor des Elektromotors starr verbundene Welle des Gebläserads eine einseitige Lagerung auf, die zwischen Gebläserad und Rotorkörper angeordnet ist.According to the invention a rigidly connected to the rotor of the electric motor shaft of the impeller a one-sided storage, which is arranged between the impeller and rotor body is.
Durch diese einseitige Lagerung mit nur einem Lagerschild kann eine deutliche Bauhöhenreduzierung erreicht werden. Anstatt des zu beiden Seiten des Stators gelagerten Rotors des Elektromotors ist dessen gesamte Lagerung auf eine Seite verschoben, an die sich das Gebläserad anschließt. Diese Bauweise macht eine Momentenauswuchtung aller rotierenden Teile besonders leicht möglich.By This one-sided storage with only one bearing plate can be a significant reduction in overall height be achieved. Instead of being stored on both sides of the stator Rotor of the electric motor is its entire storage on one side moved to the blower wheel followed. This construction makes a moment balancing of all rotating Parts especially easy.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht die einseitige Lagerung aus eng voneinander beabstandeten Wälzlagern, deren äußere Lagerschale jeweils form- und/oder kraftschlüssig in dem Lagerschild fixiert ist und deren innere Lagerschale jeweils form- und/oder kraftschlüssig mit der Welle des Gebläserads bzw. mit dem Rotor des Elektromotors verbunden ist. Als Wälzlager lassen sich handelsübliche Normteile einsetzen, die kostengünstig und in guter Qualität verfügbar sind. Je nach verfügbarem Einbauraum bzw. gewünschter Kompaktheit der Lagerung können einfache Rillenkugellager, Kegelrollen-, Nadellager oder andere Bauformen eingesetzt werden.According to a first embodiment of the invention, the one-sided storage of closely spaced rolling bearings whose outer bearing shell is in each case positively and / or non-positively fixed in the bearing plate and the inner bearing shell each positive and / or non-positively with the shaft of the impeller or with is connected to the rotor of the electric motor. As a rolling bearing can be used standard commercial parts that are available inexpensively and in good quality. Depending on the available installation space or desired Kom Compact bearings can be used for simple deep groove ball bearings, tapered roller bearings, needle roller bearings or other types of construction.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die einseitige Lagerung aus wenigstens einem Gleitlager besteht, das eine axiale Festlegung und eine radiale Rotation der Welle des Gebläserads bzw. des Rotors des Elektromotors ermöglicht. Mittels eines solchen Gleitlagers bzw. zwei oder mehr solcher Gleitlager kann ggf. eine noch kompaktere Bauform der Lagereinheit ermöglicht werden.A alternative embodiment The invention provides that the one-sided storage of at least a sliding bearing, which has an axial fixation and a radial Rotation of the fan shaft or the rotor of the electric motor allows. By means of such Slide bearing or two or more such plain bearings may possibly a be made even more compact design of the storage unit.
Der Kühlflügel ist vorzugsweise auf einem dem Gebläserad gegenüberliegenden freien Ende des Rotors des Elektromotors befestigt. Eine besonders kompakte Bauform lässt sich dadurch erzielen, dass der Kühlflügel in einer Aussparung der Leiterplatte angeordnet ist und in der Ebene der Leiterplatte rotiert. Die vorzugsweise runde Leiterplatte weist zu diesem Zweck eine mittige Aussparung auf. Die Leiterplatte ist typischerweise oberhalb des Elektromotors montiert, so dass durch die Anordnung des Kühlflügels in der Ebene der Leiterplatte eine wesentliche Reduzierung der Bauhöhe erzielt wird. Durch den in der Leiterplattenebene rotierenden Kühlflügel wird aufgrund einer verbesserten Kühlung eine erhöhte Leistungsabgabe des Motors ohne zusätzliche Bauhöhe ermöglicht.Of the Cooling wing is preferably on a blower wheel opposite attached free end of the rotor of the electric motor. A special compact design leaves be achieved in that the cooling wing in a recess of the Printed circuit board is arranged and rotated in the plane of the circuit board. The preferably round printed circuit board has a central for this purpose Recess on. The printed circuit board is typically above the Electric motor mounted so that by the arrangement of the cooling wing in the level of the circuit board achieved a significant reduction in height becomes. By the cooling in the circuit board level cooling wings is due to improved cooling an increased Power output of the engine without additional height allows.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lagerung der Welle und des Rotors in das Lüftergehäuse hineinragt, wobei das Gebläserad in einem zentralen Bereich in Nähe der Welle-Nabe-Verbindung so geformt ist, dass seine äußeren Bereiche die Lagerung teilweise umfassen. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte Bauweise des Radialgebläses möglich, da für den Bauraum der Lagerung teilweise das nach innen gezogene Gebläserad herangezogen wird.A Another embodiment of the invention provides that the storage the shaft and the rotor protrudes into the fan housing, wherein the impeller in a central area in the vicinity The shaft-hub connection is shaped so that its outer areas partially include storage. That way, one is special compact design of the radial fan possible, for this the space of storage partially pulled the drawn inward impeller becomes.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Welle mit dem Gebläserad zusammen mit dem Rotor und dem Kühlflügel fein- und/oder momentengewuchtet ist.A preferred embodiment The invention provides that the shaft with the impeller together with the rotor and the cooling fin fine and / or torque balanced.
Die Ausgleichsebenen sind in diesem Montagezustand leicht zugänglich. Dadurch ist eine Auswuchtung auf zwei Auswuchtebenen möglich, wodurch insbesondere auch Momentenunwuchten ausgeglichen werden können. Die eine Auswuchtebene kann dabei durch das Gebläserad, die andere durch den Kühlfügel gebildet werden. Die Lagerung kann auf diese Weise auch hohen Ansprüchen an die Laufruhe genügen.The Balancing levels are easily accessible in this mounting condition. This balancing on two balancing levels is possible, which In particular, also moment unbalancing can be compensated. The One balancing plane can pass through the impeller, the other through the impeller Cooling foot formed become. The storage can in this way also high standards the smoothness suffice.
Der Spulenkörper weist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wenigstens zwei Spulenkörperhälften auf, die mittels der Wicklungen des Stators, mittels einer Steck- oder einer Schraubverbindung form- und/oder kraftschlüssig zusammen gehalten werden.Of the bobbins according to a Embodiment of the invention at least two bobbin halves, by means of the windings of the stator, by means of a plug or a screw connection positively and / or non-positively held together.
Vorzugsweise ist neben dem Rotor des Elektromotors ein Hallsensor angeordnet, der mit der auf der Leiterplatte befindlichen Steuerungselektronik gekoppelt ist und der jederzeit eine exakte Erfassung der Drehzahl des Elektromotors ermöglicht.Preferably a Hall sensor is arranged next to the rotor of the electric motor, which is coupled to the on-board control electronics is and at any time an exact detection of the speed of the electric motor allows.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine durch den rotierenden Kühlfügel bewirkte diagonale Luftströmung jeweils Strömungskomponenten entlang der Ober- und Unterseite der Leiterplatte sowie durch den Elektromotor aufweist. Mittels eines speziell geformten kompakten Kühlflügels ist eine umfassende und effektive Kühlung der hoch temperaturbelasteten Bauteile des Radialgebläses möglich.A preferred embodiment The invention provides that a caused by the rotating Kühlfügel diagonal airflow each flow components along the top and bottom of the circuit board and through the Electric motor has. By means of a specially shaped compact cooling wing is a comprehensive and effective cooling the high-temperature-loaded components of the radial fan possible.
Bei einer Dichtheitsprüfung des Gebläses kann der eingebrachte Prüfdruck durch das Kugellager entweichen. Es kann deshalb ohne Zusatzhilfsmittel nicht festgestellt werden, ob das Gebläse undicht ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf einer zum Elektromotor weisenden Oberseite des Lagerschilds eine umlaufende erste Dichtfläche vorgesehen. Über diese erste Dichtfläche kann mittels einer relativ klein gehaltenen Prüfglocke das Kugellager abgedichtet werden. Die Dichtheitsprüfung kann deshalb bereits zu einem frühen Fertigungsstadium bei teilmontiertem Motor durchgeführt werden, was ggf. aufwändige Reparaturarbeiten vermeiden kann.at a leak test the blower can the introduced test pressure escape through the ball bearing. It can therefore without additional aids It can not be determined if the blower is leaking. According to one Another advantageous embodiment of the invention is on a to the electric motor facing top of the bearing plate a circumferential first sealing surface intended. about this first sealing surface can by means of a relatively small test bell sealed the ball bearing become. The leak test can therefore already an early Production stage are carried out at partially assembled engine, which may be expensive Repair work can be avoided.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auf der zum Elektromotor weisenden ersten Stirnseite des Lüftergehäuses eine umlaufende zweite Dichtfläche zur Dichtheitsprüfung vorgesehen sein. Die Dichtheitsprüfung erfolgt hierbei bei zusammengebautem Endgerät (Gastherme, etc.).alternative or additionally this can be done on the first end facing the electric motor of the fan housing a circumferential second sealing surface for Leak testing be provided. The leak test takes place in this case when the terminal is assembled (gas boiler, Etc.).
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zwischen Lagerschild und Lüftergehäuse eine Elastomerdichtung vorgesehen ist, die das Innere des Lüftergehäuses gegen seine Außenseite abdichtet. Auf diese Weise kann ein Gasaustritt aus dem Lüftergehäuse verhindert werden. Zudem wird jegliche Falschluft aus dem Lüftergehäuse fern gehalten.A another embodiment The invention provides that between end shield and fan housing a Elastomeric seal is provided, which faces the interior of the fan housing its outside seals. In this way, a gas outlet from the fan housing can be prevented become. In addition, any false air is kept away from the fan housing.
Vorzugsweise ist die Elastomerdichtung elektrisch leitend, was mittels eingelagerter elektrisch leitender Füllstoffe gewährleistet werden kann. Auf diese Weise kann statische Aufladung vom Gebläserad abgeleitet werden.Preferably the elastomeric seal is electrically conductive, which by means of embedded electrically conductive fillers guaranteed can be. In this way, static charge can be derived from the impeller become.
Eine Fixierung der Elastomerdichtung im Lagerschild mittels des näher am Gebläserad angeordneten ersten Wälzlagers trägt zu einer kompakten Bauform und einer leichten Montierbarkeit der Dichtung bei. Zudem ist auf diese Weise eine leitende Verbindung über das Wälzlager zwischen Gebläserad und Dichtung gewährleistet, was für die Ableitung der elektrostatischen Aufladung notwendig ist.A fixation of the elastomeric seal in the bearing plate by means of the closer to the impeller arranged first rolling bearing contributes to a compact Design and easy mountability of the seal. In addition, a conductive connection between the impeller and the seal is ensured in this way, which is necessary for the derivation of the electrostatic charge.
Zur Sicherstellung eines Berührschutzes ist der Elektromotor gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer Abdeckkappe aus Kunststoff versehen, die Durchtrittsöffnungen für die Kühlluftströmung aufweist. Die Abdeckkappe ist vorzugsweise unmittelbar über dem Kühlflügel angeordnet, um die Bauhöhe des Radialgebläses nicht unnötig zu erhöhen.to Ensuring contact protection is the electric motor according to a further embodiment of the invention with a cap made of plastic provided, the passages for the Has cooling air flow. The cap is preferably located immediately above the cooling wing, not to the height of the radial fan unnecessary to increase.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagerschild mittels wenigstens drei, jeweils um 120° zueinander versetzten Befestigungspunkten mit dem Lüftergehäuse fixiert. Auf diese Weise kann der Elektromotor in wenigstens drei, jeweils um 120° verdrehte Einbaulagen mit dem Lüftergehäuse verschraubt werden. Somit ist auch ein Stecker- bzw. Leitungsanschluss der Leiterplatte durch Verdrehen des Elektromotors in Bezug auf das Lüftergehäuse um jeweils 120° in seiner Lage variierbar.According to one Another preferred embodiment of the invention is the end shield by means of at least three, each offset by 120 ° to each other attachment points fixed with the fan housing. On This way, the electric motor in at least three, each order Twisted 120 ° Mounting positions bolted to the fan housing become. Thus, a plug or line connection of the circuit board is through Twisting the electric motor with respect to the fan housing by 120 ° in its Location variable.
Der Lagerschild kann zusätzliche radiale Abstützungen aufweisen, die bei einer horizontalen Einbaulage des Radialgebläses für eine ausreichende Abstützung und Zentrierung des Elektromotors sorgen. Diese radialen Abstützungen können bspw. die Gestalt von Gummi- oder Kunststoffpuffern haben, die im Lagerschild eingehängt sind und sich gegen einen Steg am Lüftergehäuse abstützen.Of the End shield can be additional radial supports have, in a horizontal mounting position of the radial fan for adequate support and Centering of the electric motor care. These radial supports can For example, the shape of rubber or Have plastic buffers that are hung in the bearing plate and supported against a bridge on the fan housing.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der folgenden Figurenbeschreibung entnommen werden.Further Details and advantages of the invention can be taken from the following description of the figures become.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:The The invention will now be described by way of embodiments with reference to FIG the enclosed figures closer explained. Show it:
Auf
der Stirnseite
Das
Lüftergehäuse
Das
Gebläserad
Die
Welle
Die
Wälzlager
Mit
der äußeren Lagerschale
In
den Lagerschild
Die
Befestigungspunkte der oberen Spulenkörperhälfte
Neben
dem Rotor ist vorzugsweise ein Hallsensor (nicht dargestellt) angeordnet,
der mit der Steuerungselektronik der Leiterplatte
Der
rotierende Kühlflügel
Mit
den gleichen Schraubbefestigungen, mit denen die obere Spulenkörperhälfte
Die
Der
Lagerschild
Ungefähr mittig
an der äußeren Zylindermantelfläche des
rohrförmigen
Abschnittes
Außen am hochgezogenen
Rand
Am äußeren Umfang
des hochgezogenen Randes
Der
Bodenbereich
Die
Die
vier ersten Wicklungsstege
Die
Wie
auch die untere Spulenkörperhälfte
Die
vier zweiten Wicklungsstege
Die
Befestigungspunkte
Die
untere und die obere Spulenkörperhälfte
Die
Von
der oberen Hälfte
der zylindrischen Mantelfläche
des Nabenbereichs
Die
Außenkanten
der Rotorblätter
Durch
die besondere Gestaltung des Kühlflügels
Die
Die äußere Lagerschale
Der
zweite stirnseitige Randabschnitt
Es
sind neben der gezeigten Variante der Elastomerdichtung
Eine
Ableitung elektrostatischer Aufladung vom Elektromotor 8 zum metallischen
Lüftergehäuse
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EBM-PAPST LANDSHUT GMBH, 84030 LANDSHUT, DE |
|
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8392 | Publication of changed patent specification | ||
R071 | Expiry of right |