DE202006013319U1 - External rotor electrical motor has a coupled impeller that induces cool air flow around the coils of an internal stator - Google Patents

External rotor electrical motor has a coupled impeller that induces cool air flow around the coils of an internal stator Download PDF

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Abstract

The motor has an external rotor [28] that is cup shaped and a ring shaped internal stator [40]. Fixed to the rotor is an impeller [58] that is shaped so as to cause an air flow [86] that passes around the coils [44] of the stator. The induced air flow draws in cooler air through holes [74] in the rotor. The warm exits axially through a gap [88].

Description

Die Erfindung betrifft einen Außenläufermotor mit einem Innenstator und einem Außenrotor, welch letzterer nach Art einer Rotorglocke ausgebildet ist.The The invention relates to an external rotor motor with an inner stator and an outer rotor, which latter after Type of rotor bell is formed.

Bei derartigen Motoren wird zwar der Außenrotor durch die Luftströmung auf seiner Außenseite sehr gut gekühlt, aber die Wicklung des Innenstators erreicht bei guter Ausnutzung des Motors oft hohe Temperaturen, und diese können auch die Lebensdauer der Lager für die Rotorwelle beeinträchtigen.at Although such motors, the outer rotor by the air flow on its very outside well chilled, but the winding of the inner stator reaches with good utilization The engine often has high temperatures, and these can also increase the life of the engine Warehouse for affect the rotor shaft.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Außenläufermotor bereit zu stellen.It is therefore an object of the invention, a new external rotor motor to provide.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Im Betrieb erzeugt das Schaufelrad in einer radialen Ebene einen Luft-Volumenstrom im Inneren der Rotorglocke. Am Luftaustritt aus dem Schaufelrad befindet sich ein Umlenkglied, das im Betrieb von diesem Volumenstrom angeblasen wird und ihn umlenkt. Hierdurch entsteht auf der (nicht angeblasenen) Rückseite des Umlenkglieds ein statischer Unterdruck, der nach dem Prinzip der Bernoullidüse Frischluft durch die mindestens eine in der Rotorglocke vorgesehenen Durchbrechung in das Innere der Rotorglocke saugt. Diese Frischluft addiert sich zu der innerhalb des Motors kreisenden Kühlluft, so dass dort ein Überdruck entsteht und folglich eine korrespondierende erwärmte Luftmenge aus diesem Innenraum ausgeblasen wird.To the invention, this object is achieved by the subject of the Claim 1. In operation, the impeller generates in a radial Level an air volume flow inside the rotor bell. At the air outlet from the paddle wheel is a deflecting member, which is in operation is blown by this volume flow and deflects it. hereby arises on the (not blown) back of the deflector static negative pressure, according to the principle of Bernoulli nozzle fresh air by the at least one opening provided in the rotor bell opening sucked into the interior of the rotor bell. This fresh air adds to the cooling air circulating inside the engine so that there is an overpressure arises and thus blown out a corresponding heated amount of air from this interior becomes.

Im Innenraum des Außenläufermotors entsteht also eine aktive, erzwungene Wärmekonvektion durch die dort kreisende Luft, welche den Innenstator umso mehr kühlt, je schneller der Rotor rotiert, wobei diese erwärmte kreisende Luft ständig nach einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit durch kühlere Frischluft ersetzt wird und so das Innere des Motors kühlt.in the Interior of the external rotor motor So there is an active, forced heat convection by the there circulating air, which cools the inner stator all the more, depending faster the rotor rotates, with this heated circular air constantly after a predetermined law through cooler fresh air is replaced, thus cooling the interior of the engine.

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:Further Details and advantageous developments of the invention result to be described in the following and in the drawing, in no way as a limitation the invention to be understood embodiments, and from the dependent claims. It shows:

1 eine Explosionsdarstellung eines Außenläufermotors, der entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, 1 an exploded view of an external rotor motor, which is designed according to a preferred embodiment of the present invention,

2 eine raumbildliche Darstellung eines radialen Schaufelrads, wie es beim Motor nach 1 verwendet wird, 2 a three-dimensional view of a radial impeller, as in the engine after 1 is used,

3 eine Darstellung analog 2, aber geschnitten; man erkennt am äußeren Umfang des Schaufelrades ein Umlenkglied 60, das für eine vom Schaufelrad transportierte Luftströmung wie eine Schanze wirkt, weshalb im Betrieb auf der radial äußeren Seite des Umlenkglieds ein Unterdruck erzeugt wird, 3 a representation analog 2 but cut; it recognizes on the outer circumference of the impeller a deflecting member 60 which acts like a jump for an air flow transported by the paddle wheel, for which reason a negative pressure is generated in operation on the radially outer side of the deflecting element,

4 eine raumbildliche Darstellung des Motors der 1 im zusammengebauten Zustand, 4 a spatial representation of the engine of 1 in assembled condition,

5 einen schematisierten Längsschnitt durch den Motor der 1 bis 4, welcher die Luftströmungen zeigt, die in diesem Motor bei dessen Betrieb auftreten, und 5 a schematic longitudinal section through the engine of 1 to 4 , which shows the air currents that occur in this engine during its operation, and

6 eine Teilvergrößerung aus 5, in welche verschiedene Luftströme eingetragen sind, wie sie beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Motors auftreten. 6 a partial enlargement 5 , in which different air flows are registered, as they occur during operation of an engine according to the invention.

1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Außenläufermotors 20, der gemäß der Erfindung geringfügig modifiziert ist, um die Kühlung im Inneren des Motors, z.B. die Kühlung von dort befindlichen elektronischen Bauelementen, sowie indirekt auch die Kühlung der Lager, und somit die Laufdauer des Motors, zu verbessern. 1 shows an exploded view of an external rotor motor 20 , which is slightly modified according to the invention, to improve the cooling inside the engine, for example, the cooling of electronic components located there, and indirectly also the cooling of the bearings, and thus the running time of the engine.

Der Motor 20 hat eine Basisplatte 22, an der ein Lagerrohr 24 befestigt ist, das zur Lagerung der Welle 26 einer Rotorglocke 28 dient, die gewöhnlich als tiefgezogenes Teil aus Weicheisen ausgebildet ist, aber oft auch aus Kunststoff hergestellt wird. (Die Lager der Welle befinden sich im Lagerrohr 24 und sind deshalb nicht dargestellt.) Innerhalb der Rotorglocke 28 befindet sich ein Ring 30 aus permanentmagnetischem Werkstoff, der entsprechend den Erfordernissen des Motors 20 magnetisiert ist. Die Magnetisierung ist nicht dargestellt; sie richtet sich u.a. nach der Zahl der Rotorpole, wie das dem Fachmann bekannt ist.The motor 20 has a base plate 22 on which a bearing tube 24 is attached to the storage of the shaft 26 a rotor bell 28 which is usually formed as a deep-drawn part of soft iron, but is often made of plastic. (The bearings of the shaft are in the bearing tube 24 and are therefore not shown.) Within the rotor bell 28 there is a ring 30 made of permanent magnetic material according to the requirements of the motor 20 is magnetized. The magnetization is not shown; It depends, inter alia, on the number of rotor poles, as is known to the person skilled in the art.

Außen auf der Rotorglocke 28 befindet sich ein Ring 34 aus Kunststoff, auf dessen Peripherie bei diesem Beispiel gewundene Lüfterflügel 36 angeordnet sind, sofern der Motor 20 in bevorzugter Weise zum Antrieb eines Lüfters dient. Jedoch ist, wie dem Fachmann bekannt, der Motor 20 für beliebige Antriebsaufgaben verwendbar.Outside on the rotor bell 28 there is a ring 34 made of plastic, on its periphery in this example sinuous fan blades 36 are arranged, provided the engine 20 preferably used to drive a fan. However, as known to those skilled in the art, the engine is 20 suitable for any drive tasks.

Oberhalb der Basisplatte 22 befindet sich eine Leiterplatte 38, auf der bei 39 Bauelemente für die elektronische Kommutierung des Motors 20 schematisch dargestellt sind, deren Kühlung durch die vorliegende Erfindung ebenfalls verbessert wird.Above the base plate 22 there is a circuit board 38 , on the at 39 Components for the electronic commutation of the motor 20 are shown schematically, the cooling is also improved by the present invention.

Oberhalb der Leiterplatte 38 befindet sich ein Statorblechpaket 40, welches bei diesem Beispiel vier ausgeprägte Pole 42 hat. Auf jedem Pol befindet sich eine Wicklung 44, die im Betrieb von Strom durchflossen wird und deshalb Wärme erzeugt.Above the circuit board 38 there is a stator core 40 which in this example is four distinct poles 42 Has. Located on each pole a winding 44 , which is traversed by electricity during operation and therefore generates heat.

Das Blechpaket 40 hat innen einen durchgehenden Ring 46, welcher einen magnetischen Rückschluss (armature) bildet, der bei der Montage in einer vorgegebenen Stellung auf die Außenseite des Lagerrohres 24 aufgepresst wird.The laminated core 40 has a continuous ring inside 46 which forms a magnetic return (armature), which during assembly in a predetermined position on the outside of the bearing tube 24 is pressed on.

Die Leiterplatte 38 wird unten am Innenstator 40 befestigt (nicht dargestellt).The circuit board 38 gets down on the inner stator 40 attached (not shown).

Oberhalb des Innenstators 40 ist im obersten Teil der Rotorglocke 28 ein radiales Schaufelrad 50 drehfest befestigt, dessen Aufbau besonders klar aus 2 und 3 hervor geht. Es hat bei diesem Beispiel einen inneren Ring 52, von dem insgesamt fünf Schaufeln 54 ausgehen, die entgegen der Drehrichtung 56 vom Ring 52 spiralförmig nach außen verlaufen und an einem äußeren Ring 58 enden. Letzterer ist als Umlenkglied ausgebildet und hat hierzu auf seiner radial inneren Seite eine gekrümmte Umlenkfläche 60 (3 und 6), welche eine vom Schaufelrad 50 erzeugte radiale Luftströmung 66 (5 und 6) gemäß einer in 6 schematisch eingetragenen Linie 68 nach unten umlenkt, so dass das Schaufelrad 50 bzw. dessen Umlenkfläche 60 an seiner Peripherie wie eine Schanze wirkt, welche die Luftströmung 66 nach unten umlenkt und dabei gleichzeitig beschleunigt.Above the inner stator 40 is in the uppermost part of the rotor bell 28 a radial impeller 50 non-rotatably mounted, whose construction is particularly clear 2 and 3 comes out. It has an inner ring in this example 52 of which a total of five shovels 54 go out, the opposite to the direction of rotation 56 from the ring 52 spiral outwards and on an outer ring 58 end up. The latter is designed as a deflecting member and has for this purpose on its radially inner side a curved deflection surface 60 ( 3 and 6 ), which one from the paddle wheel 50 generated radial air flow 66 ( 5 and 6 ) according to an in 6 schematically entered line 68 deflects downwards, leaving the paddle wheel 50 or its deflection 60 on its periphery acts like a ski jump, which affects the air flow 66 deflects downwards while accelerating at the same time.

Hierdurch entsteht im Bereich der unteren Kante 70 des Rings 58 und auf der ganzen Rückseite 72 des Rings 58 im Betrieb ein Unterdruck.This results in the area of the lower edge 70 of the ring 58 and on the whole back 72 of the ring 58 during operation, a negative pressure.

In der Rotorglocke 28 ist im Bereich dieser Rückseite 72 mindestens eine Ansaugöffnung in Form einer Durchbrechung 74 vorgesehen, durch die im Betrieb kalte Luft C angesaugt und von der Luftströmung 68 mitgerissen wird, welche Strömung 68 wegen ihrer Beschleunigung einen Unterdruck hat. Man nennt das auch das Prinzip der Bernoullidüse. Auch der Name von Venturi wird gelegentlich verwendet.In the rotor bell 28 is in the range of this back 72 at least one suction opening in the form of an opening 74 provided, sucked by the cold air C during operation and by the air flow 68 is entrained, which flow 68 because of their acceleration has a negative pressure. This is also called the principle of the Bernoulli nozzle. Also the name of Venturi is occasionally used.

Die Ansaugöffnung 74 hat bevorzugt die dargestellte Lage im oberen, senkrecht zu einer Drehachse 76 (6) verlaufenden Teil der Rotorglocke 28, könnte aber z.B. auch als radiale Öffnung 74' an einer in 6 dargestellten Stelle ausgebildet sein. Diese Öffnung wird bei einem Lüfter, wie er durch die Flügel 36 symbolisiert ist und eine Luftströmung 79 von einer Saugseite 78 zu einer Druckseite 80 erzeugt, bevorzugt auf der Saugseite 78 angeordnet, um Leckverlusten durch eine Luftströmung von der Druckseite 80 zur Saugseite 78 des Motors 20 entgegen zu wirken. Eine solche Strömung würde den Wirkungsgrad des Lüfters reduzieren.The intake opening 74 preferably has the position shown in the upper, perpendicular to a rotation axis 76 ( 6 ) extending part of the rotor bell 28 but could also be used as a radial opening 74 ' at an in 6 be formed. This opening will be at a fan as it passes through the wings 36 is symbolized and an air flow 79 from a suction side 78 to a print page 80 produced, preferably on the suction side 78 arranged to prevent leakage through an air flow from the pressure side 80 to the suction side 78 of the motor 20 counteract. Such a flow would reduce the efficiency of the fan.

Die in 6 von der Luftströmung 68 mitgerissene Kaltluft C strömt durch die äußere Seite des Innenstators 40 nach unten, u.a. durch den mit 82 bezeichneten, magnetischen Luftspalt, strömt dann bei 84 radial nach innen, anschließend im radial inneren Bereich des Innenstators 40 bei 86 nach oben, und wird dann wieder durch das radiale Schaufelrad 50 in Richtung des Pfeiles 66 nach außen transportiert.In the 6 from the air flow 68 entrained cold air C flows through the outer side of the inner stator 40 down, inter alia, by the with 82 designated, magnetic air gap, then flows 84 radially inward, then in the radially inner region of the inner stator 40 at 86 up, and then back through the radial paddle wheel 50 in the direction of the arrow 66 transported to the outside.

Wie in 6 dargestellt, strömt durch einen radialen Spalt 88 ein Teil der Kühlluft als erwärmte Luft 83 nach außen, d.h. die zirkulierende Kühlluft 68, 84, 86 wird ständig erneuert, was eine gute Innnenkühlung gewährleistet.As in 6 shown flows through a radial gap 88 a part of the cooling air as heated air 83 to the outside, ie the circulating cooling air 68 . 84 . 86 is constantly renewed, which ensures a good internal cooling.

5 zeigt den Außenläufermotor 20 nochmals schematisch und im Schnitt. Es werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie in den anderen Figuren, und die betreffenden Teile werden deshalb nicht nochmals beschreiben. 5 shows the external rotor motor 20 again schematically and in section. The same reference numerals are used as in the other figures, and the relevant parts will therefore not be described again.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.By nature are in the Under the present invention multiple modifications and modifications possible.

Claims (8)

Außenläufermotor mit einem Innenstator (40) und einem Außenrotor (28, 30), welch letzterer eine Rotorglocke (28) aufweist, innerhalb welcher ein mit dieser drehfest verbundenes radiales Schaufelrad (50) vorgesehen ist, welchem ein im Betrieb von diesem Schaufelrad (50) auf einer Anblasseite (60) angeblasenes Umlenkglied (58) zum Umlenken der vom Schaufelrad (50) in einer etwa radialen Ebene geförderten Luft (68) zugeordnet ist, welches Umlenkglied (58) eine von der Anblasseite (60) abgewandte Rückseite (72) aufweist, und mit mindestens einer in der Rotorglocke (28) vorgesehenen Durchbrechung (74; 74'), welche im Bereich dieser Rückseite (72) mündet, um das Ansaugen von Frischluft (C) durch diese Durchbrechung (74; 74') zu ermöglichen.External rotor motor with an inner stator ( 40 ) and an outer rotor ( 28 . 30 ), which latter a rotor bell ( 28 ), within which a non-rotatably connected to this radial impeller ( 50 ) is provided, which in the operation of this paddle wheel ( 50 ) on a landing page ( 60 ) blown deflector ( 58 ) for deflecting the paddle wheel ( 50 ) in an approximately radial plane conveyed air ( 68 ), which deflection element ( 58 ) one from the landing page ( 60 ) facing away from back ( 72 ), and with at least one in the rotor bell ( 28 ) opening ( 74 ; 74 ' ), which in the area of this back ( 72 ) to the intake of fresh air (C) through this opening ( 74 ; 74 ' ). Außenläufermotor nach Anspruch 1, bei welchem das Umlenkglied (58) als Bestandteil des Schaufelrads (50) ausgebildet ist.External rotor motor according to claim 1, wherein the deflecting member ( 58 ) as part of the paddle wheel ( 50 ) is trained. Außenläufermotor nach Anspruch 1, bei welchem das Umlenkglied (58) als stationäres Teil am Innenstator (40) angeordnet ist.External rotor motor according to claim 1, wherein the deflecting member ( 58 ) as a stationary part on the inner stator ( 40 ) is arranged. Außenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Innenstator (40) als Stator mit ausgeprägten Polen (42) ausgebildet ist.External rotor motor according to one of the preceding claims, in which the inner stator ( 40 ) as a stator with pronounced poles ( 42 ) is trained. Außenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Schaufelrad (50) einen Innenring (52) aufweist, an welchem die radial inneren Enden der Schaufeln (54) befestigt sind.External rotor motor according to one of the preceding claims, in which the impeller ( 50 ) an inner ring ( 52 ), at which the radially inner ends of the blades ( 54 ) attached are. Außenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem dem Außenrotor (28, 30) Lüfterflügel (36) zugeordnet sind, welche im Betrieb Luft von einer Saugseite (78) zu einer Druckseite (80) transportieren, und die mindestens eine in der Rotorglocke (28) vorgesehene Durchbrechung (74; 74') im Bereich der Saugseite (78) dieser Lüfterflügel (36) angeordnet ist.External rotor motor according to one of the preceding claims, in which the outer rotor ( 28 . 30 ) Fan blades ( 36 ) are assigned, which in operation air from a suction side ( 78 ) to a print page ( 80 ), and the at least one in the rotor bell ( 28 ) provided opening ( 74 ; 74 ' ) in the region of the suction side ( 78 ) this fan blades ( 36 ) is arranged. Außenläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher als elektronisch kommutierter Motor ausgebildet ist, bei welchem elektronische Bauelemente (39) im Bereich der vom Schaufelrad (50) im Betrieb erzeugten Luftströmung (84) angeordnet sind.External rotor motor according to one of the preceding claims, which is designed as an electronically commutated motor, in which electronic components ( 39 ) in the area of the paddle wheel ( 50 ) generated during operation air flow ( 84 ) are arranged. Außenläufermotor nach Anspruch 7, bei welchem die elektronischen Bauelemente (39) auf einer Leiterplatte (38) angeordnet sind, die im Innneren des Motors angeordnet und mit Bauelementen zur elektronischen Kommutierung des Außenläufermotors (20) bestückt ist.External rotor motor according to Claim 7, in which the electronic components ( 39 ) on a printed circuit board ( 38 ), which are arranged in the interior of the motor and with components for the electronic commutation of the external rotor motor ( 20 ) is equipped.
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