DE202019101969U1

DE202019101969U1 - Lüftungssystem für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE202019101969U1
Application number: DE202019101969.7U
Authority: DE
Original assignee: Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Current assignee: Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2029-04-06
Also published as: CH716086A2; DE102020108371A1; FR3094852B1; FR3094852A1; CH716086B1

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.

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.
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.
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.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lüftungssystem zu schaffen, dass bei gegebener Drehzahl des Lüfterrades verbesserte Luftströmungs- und Kühleigenschaften aufweist.
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.
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.
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.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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.
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.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Lüftungssystem eines Elektromotors.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

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.
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.
Lüftungssystem nach Anspruch 2, bei dem das Lüfterrad einen Kranz von Flügeln (48) aufweist, deren Kontur an den Verlauf der Leitkontur (40) angepasst ist.
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.
Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Innenteil (38) lösbar an einer Stirnwand (22) der Haube (18) befestigt ist.
Lüftungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Haube (18) am Umfangsrand ihrer Stirnwand (22) eine umlaufend konvexe Sicke (50) aufweist.
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.
Elektromotor mit einem Lüftungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Integrierte Motor- und Pumpeneinheit mit einem Elektromotor nach Anspruch 8.