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Die Erfindung betrifft einen Lüfter, insbesondere einen Lüfter, der geräuscharm ist und eine große ausströmende Luftmenge zur Verfügung stellt.
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Ein Lüfter ist eine breit angewendete Vorrichtung zur Kühlung von Gegenständen oder der Umgebung. Allgemein ist der Lüfter so ausgebildet, dass in einem Gehäuse ein Statorsatz und ein Laufrad angebracht sind, wobei das Laufrad eine Nabe und der Statorsatz Spulenwicklungen aufweist, wobei in der Nabe ein Magnetring angeordnet ist, der gegenüber den Spulenwicklungen des Statorsatzes so angeordnet ist, dass Luftspalte zwischen dem Magnetring und den Spulenwicklungen vorhanden sind. Dadurch kann der Statorsatz den Wechsel der Magnetpolarität der Spulenwicklungen steuern, sodass sich der Statorsatz und der Magnetring des Laufrades magnetisch anziehen oder abstoßen, um das Laufrad zum Drehen zu bringen. So kann der Lüfter kühlende Luftströmung zur Verfügung stellen.
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Im technischen Gebiet des Lüfters wird der Schwerpunkt der Entwicklung auf eine große Luftmenge, einen hohen Ruhedruck und Geräuscharmnut gesetzt. Durch Einstellen der Parameter, wie z.B. der Schaufellänge, des Pfeilwinkels und der Schaufelform, soll ein leistungsstarker und geräuscharmer Lüfter erzielt werden. Für einen Lüfter für Auto-Stereoanlagen ist z.B. das Kriterium „Geräuscharmut“ sehr wichtig, damit die Klangqualität der Stereoanlage nicht durch beim Betrieb des Lüfters entstehende Geräusche beeinträchtigt wird. Um das Ziel einer weitgehenden Geräuscharmut zu erreichen, ist der herkömmliche Lüfter mit kurzen Schaufeln ausgestattet, um das Nabenverhältnis entsprechend zu vergrößern.
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Beim herkömmlichen Lüfter für Auto-Stereoanlagen wird zwar eine Geräuscharmut erzielt, doch ist die Fläche der Schaufeln aufgrund des hohen Nabenverhältnisses des Lüfters verhältnismäßig klein, was zu einer kleinen ausströmenden Luftmenge führt, sodass sich die Temperatur der Auto-Stereoanlage bei Betrieb für längere Zeit so erhöht, dass die Funktion der Auto-Stereoanlage beeinträchtigt wird. Deshalb stellt es eine zu lösende Aufgabe für die Entwicklung der Lüfter von Auto-Stereoanlagen dar, die ausströmende Luftmenge ohne Beeinträchtigung der Geräuscharmut zu vergrößern.
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Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter zu schaffen, der geräuscharm ist und eine große ausströmende Luftmenge zur Verfügung stellt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lüfter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Lüfter umfasst ein Gehäuse, einen Statorsatz, der im Gehäuse angeordnet ist, und ein Laufrad, das drehbar im Gehäuse angebracht ist, wobei das Laufrad einen Laufrad-Hauptkörper, eine Radachse und einen Magnetring umfasst, wobei der Laufrad-Hauptkörper eine Nabe und eine Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe ringförmig angeordnete Schaufeln umfasst, wobei die Radachse in der Mitte der Nabe angeordnet und im Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei der Magnetring in der Nabe ringförmig angebracht und gegenüber dem Statorsatz so angeordnet ist, dass Luftspalte zwischen dem Magnetring und den Spulenwicklungen vorhanden sind, wobei das Verhältnis des Durchmessers der Nabe zum Durchmesser des Außenrandes eines Schaufelaufbaus aus einer Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe ringförmig angeordneten Schaufeln als Nabenverhältnis definiert ist, das zwischen 0,395 und 0,515 beträgt und zwei Endpunktwerte aufweist.
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Durch Einstellen des Verhältniswerts eines bevorzugten Nabenverhältnisses wird ein ideales Nabenverhältnis des Durchmessers der Nabe des Laufrades zum Durchmesser des Außenrandes des Schaufelaufbaus aus einer Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe ringförmig angeordneten Schaufeln erzielt. Somit wird beim erfindungsgemäßen Lüfter basierend auf einer zu erzielenden Geräuscharmut im Drehvorgang ermöglicht, durch Einstellen von Parametern eines bevorzugten Nabenverhältnisses das Volumen der Nabe angemessen zu verkleinern und die Fläche der Schaufeln angemessen zu vergrößern, um die im Drehvorgang erzeugte Luftmenge zu vergrößern und dadurch die Leistung des Lüfters zu erhöhen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lüfters,
- 2 eine Seitenansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lüfters aus 1 im Schnitt,
- 3 eine Seitenansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lüfters im Schnitt,
- 4 eine Seitenansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lüfters im Schnitt,
- 5 eine Seitenansicht eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lüfters im Schnitt,
- 6 eine Seitenansicht eines Laufrades des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lüfters aus 1 und 2 oder 3 im Schnitt,
- 7 eine Seitenansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lüfters aus 1 und 2 im Schnitt und
- 8 eine Seitenansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lüfters im Schnitt.
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Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und die aus den Zeichnungen ersichtlichen Merkmale der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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1 bis 5 zeigen mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Lüfters, der aus einem Gehäuse 10 (10A), einem Statorsatz 20 und einem Laufrad 30 (30A, 30B) besteht.
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Im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 1 und 2 umfasst das Gehäuse 10 einen Gehäusekörper 11, eine Unterplatte 12 und ein Achsrohr 13. Im Gehäusekörper 11 ist ein Bewegungsraum 110 ausgebildet, wobei an zwei unterschiedlichen Seiten des Gehäusekörpers 11 jeweils ein erster Durchzug 111 und ein zweiter Durchzug 112 ausgebildet sind, wobei der erste und zweite Durchzug 111, 112 mit dem Bewegungsraum 110 in Verbindung stehen. Die Unterplatte 12 ist am Boden des Bewegungsraums 110 des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Das Achsrohr 13 befindet sich im Bewegungsraum 110 und ist mit der Unterplatte 12 verbunden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 1 ist der erste Durchzug 111 am Oberteil des Gehäusekörpers 11 und der zweite Durchzug 112 an der Unterplatte 12 am Boden des Gehäusekörpers 11 angeordnet, wobei der zweite Durchzug 112 aus einer Vielzahl von um die Außenseite des Achsrohrs 13 herum angeordneten Durchgangsöffnungen ausgebildet ist.
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Des Weiteren ist es auch möglich, dass der erste Durchzug 111A am Oberteil des Gehäusekörpers 11 des Gehäuses 10A und der zweite Durchzug 112A an einer dem Achsrohr 13 gegenüberliegenden radialen Seite des Gehäusekörpers 11 (i.e. an einer Seite der Umfangswand des Gehäusekörpers 11) angeordnet ist, wie in 3 gezeigt ist. So kann der erste Durchzug 111A oder der zweite Durchzug 112A als Lufteingang und der andere als Luftausgang verwendet werden.
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Wie in 2, 4 und 5 gezeigt ist, ist der Statorsatz 20 im Gehäuse 10 angebracht. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen gemäß diesen Figuren ist der Statorsatz 20 an der Unterplatte 12 des Gehäuses 10 so angeordent, dass er die Außenseite des Achsrohrs 13 umschließt. Der Statorsatz 20 umfasst eine Steuerplatine 21 und einen Stator 22 mit Spulenwicklungen 221, wobei die Spulenwicklungen 221 an die Steuerplatine 21 elektrisch angeschlossen sind. Die Steuerplatine 21 kann über ein Kabel an eine externe Stromquelle angeschlossen werden, um den Wechsel der Magnetpolarität der Spulenwicklungen 221 zu steuern.
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Wie in 2, 4 und 5 gezeigt ist, ist das Laufrad 30 (30A, 30B) drehbar im Gehäuse 10 angebracht. Das Laufrad 30 (30A, 30B) umfasst einen Laufrad-Hauptkörper 31 (31A, 31B), eine Radachse 32 und einen Magnetring 33. Der Laufrad-Hauptkörper 31 (31A, 31B) umfasst eine hohle Nabe 311 (311A, 311B) und eine Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe 311 (311A, 311B) ringförmig angeordneten Schaufeln 312, wobei die Radachse 32 in der Mitte der Nabe 311 (311A, 311B) angeordnet und im Gehäuse 10 drehbar gelagert ist. Der Magnetring 33 ist ein ringförmiger Körper aus Permanentmagnet und in der Nabe 311 (311A, 311B) befestigt. Der Magnetring 33 ist dem Stator 22 des Statorsatzes 20 gegenüber so angeordnet, dass zwischen dem Magnetring 33 und dem Stator 22 Luftspalte vorhanden sind, sodass der Statorsatz 20 mittels der Magnetkraft das Laufrad 30 zum Drehen bringt.
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In den bevorzugten Ausführungsbeispielen gemäß 2, 4 und 5 ist das Laufrad 30 (30A, 30B) im Bewegungsraum 110 des Gehäusekörpers 11 angeordnet und die Radachse 32 im Achsrohr 13 drehbar gelagert, wobei es möglich ist, zusätzlich ein Lager 14 zwischen der Radachse 32 und dem Achsrohr 13 oder zusätzlich eine verschleißfeste Unterlegscheibe 15 am Boden des Achsrohrs 13 anzuordnen. Am Unterende der Radachse 32 des Laufrades 30 (30A, 30B) ist ein Bogenende 321 ausgebildet, das in einer kleineren Kontaktfläche mit der verschleißfesten Unterlegscheibe 15 in Kontakt steht, sodass das Laufrad 30 (30A, 30B) durch das Gehäuse 10 gestützt wird und eine Verringerung des Widerstandes und der Geräusche, die im Drehvorgang des Laufrades 30 entstehen, ermöglicht wird. In der Nabe 311 (311A, 311B) des Laufrad-Hauptkörpers 31 (31A, 31B) ist eine nach unten offene Kammer 313 ausgebildet, wobei der Magnetring 33 an der Umfangswand der Kammer 313 befestigt und dem Stator 22 des Statorsatzes 20 gegenüber radial angeordnet ist.
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Im ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 umfasst die Nabe 311 des Laufrades 30 eine hohle, zylinderförmige Basis 314 und ein am Oberende der Basis 314 angeformtes Nabenende 315, wobei das Nabenende 315 eine Kegelfläche, die sich von unten nach oben allmählich verkleinert, und eine obere Ebene, die sich am Oberende der Kegelfläche befindet, aufweist. Alternativ umfasst die Nabe 311A des Laufrades 30A im dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 4 eine hohle, zylinderförmige Basis 314A und ein am Oberende der Basis 314A angeformtes Nabenende 315A, wobei das Nabenende 315A eine kugelförmige Krümmung bildet. Im vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 5 umfasst die Nabe 311B des Laufrades 30B eine hohle, zylinderförmige Basis 314B und ein am Oberende der Basis 314B angeformtes Nabenende 315B, wobei das Nabenende 315B einen Kegel bildet, der sich von unten nach oben allmählich verkleinert und eine Spitze aufweist.
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Was die vorher genannten Laufräder 30, 30A, 30B angeht, wird das Laufrad 30 aus 2 als Beispiel erläutert. Wie in 6 gezeigt ist, ist beim Laufrad 30 das Verhältnis des Durchmessers d der Nabe 311 zum Durchmesser D des Außenrandes eines Schaufelaufbaus A aus einer Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe 311 ringförmig angeordneten Schaufeln 312 als Nabenverhältnis definiert, das zwischen 0,395 und 0, 515 beträgt und zwei Endpunktwerte aufweist. Dabei beträgt das Nabenverhältnis bevorzugt zwischen 0,430 und 0,480 und weist zwei Endpunktwerte auf.
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Wie in 7 und 8 gezeigt ist, weist die Radachse 32 des Laufrades 30 (30C) eine Mittelachse C auf. Beim Lüfter ist eine Bezugsebene P definiert, die durch die Mitte der Unterseite des Gehäuses 10 hindurch verläuft und senkrecht zur Mittelachse C steht. Jede Schaufel 312 (312C) umfasst eine sich an die äußere Umfangsfläche der Nabe 311 (311C) anschließende Schaufel-Innenseite 3121 (3121C) und eine der anderen Seite der Schaufel-Innenseite 3121 (3121C) gegenüberliegende Schaufel-Außenseite 3122 (3122C), wobei die Entfernung L1vom Oberrand der Schaufel-Innenseite 3121 (3121C) zur Bezugsebene P gleich oder kleiner als die Entfernung L2 vom Oberrand der Schaufel-Außenseite 3122 (3122C) zur Bezugsebene P ist. Das heißt, dass der Oberrand der Schaufel-Innenseite 3121 (3121C) der Schaufel 312 (3121) und der Oberrand der Schaufel-Außenseite 3122 (3122C) der Schaufel 312 (3121) gleich hoch oder unterschiedlich hoch sind.
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Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Lüfters wird auf 2 bis 4 verwiesen. Durch die Steuerplatine 21 wird der Wechsel der Magnetpolarität der Spulenwicklungen 221 des Statorsatzes 20 so gesteuert, dass sich die Spulenwicklungen 221 und der Magnetring 33 des Laufrades 30 magnetisch anziehen oder abstoßen. Dadurch wird das Laufrad 30 zum Drehen gebracht, sodass der Lüfter eine kühlende Luftströmung zur Verfügung stellen kann.
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Die Erfindung ist insofern vorteilhaft, als durch Einstellen des Verhältniswerts eines bevorzugten Nabenverhältnisses ein ideales Nabenverhältnis des Durchmessers der Nabe des Laufrades zum Durchmesser des Außenrandes des Schaufelaufbaus aus einer Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe ringförmig angeordneten Schaufeln erzielt wird, sodass basierend auf einer zu erzielenden Geräuscharmut im Drehvorgang ermöglicht wird, durch Einstellen von Parametern eines bevorzugten Nabenverhältnisses das Volumen der Nabe angemessen zu verkleinern und die Fläche der Schaufeln angemessen zu vergrößern, um die im Drehvorgang erzeugte Luftmenge zu vergrößern und dadurch die Leistung des Lüfters zu erhöhen.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Lüfter, der ein Gehäuse (10) umfasst, in dem ein Statorsatz (20) und ein Lüfterrad (30) angebracht sind, wobei das Lüfterrad (30) eine Nabe (311) und einen Schaufelaufbau (A) aus einer Vielzahl von an der äußeren Umfangsfläche der Nabe (311) ringförmig angeordneten Schaufeln (312) umfasst, wobei das Verhältnis des Durchmessers der Nabe (311) zum Durchmesser des Außenrandes des Schaufelaufbaus (A) als Nabenverhältnis definiert ist, das zwischen 0,395 und 0,515 beträgt und zwei Endpunktwerte aufweist. Somit wird dem Lüfter basierend auf einer zu erzielenden Geräuscharmut im Drehvorgang ermöglicht, durch Einstellen von Parametern eines bevorzugten Nabenverhältnisses das Volumen der Nabe (311) angemessen zu verkleinern und die Fläche der Schaufeln angemessen zu vergrößern, um die im Drehvorgang erzeugte Luftmenge zu vergrößern und dadurch die Leistung des Lüfters zu erhöhen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10A
- Gehäuse
- 11
- Gehäusekörper
- 110
- Bewegungsraum
- 111, 111A
- erster Durchzug
- 112, 112A
- zweiter Durchzug
- 12
- Unterplatte
- 13
- Achsrohr
- 14
- Lager
- 15
- verschleißfeste Unterlegscheibe
- 20
- Statorsatz
- 21
- Steuerplatine
- 22
- Stator
- 221
- Spulenwicklung
- 30, 30A, 30B, 30C
- Laufrad
- 31, 31A, 31B
- Laufrad-Hauptkörper
- 311, 311A, 311B, 311C
- Nabe
- 312, 312C
- Schaufel
- 3121, 3121C
- Schaufel-Innenseite
- 3122, 3122C
- Schaufel-Außenseite
- 313
- Kammer
- 314, 314A
- Basis
- 315, 315A
- Nabenende
- 32
- Radachse
- 321
- Bogenende
- 33
- Magnetring
- A
- Schaufelaufbau
- C
- Mittelachse
- P
- Bezugsebene
- d
- Nabendurchmesser Durchmesser des Außenrandes des
- D
- Schaufelaufbaus
- L1
- Entfernung vom Oberende der
- L2
- Schaufel-Innenseite zur Bezugsebene Entfernung vom Oberende der Schaufel-Außenseite zur Bezugsebene
