DE2041481A1

DE2041481A1 - Ventilator und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2041481A1
Application number: DE19702041481
Authority: DE
Inventors: Stoor Jon D; Heob Norvell J
Original assignee: MSL IND Inc
Current assignee: MSL IND Inc
Priority date: 1969-10-13
Filing date: 1970-08-20
Publication date: 1971-04-29
Also published as: US3644066A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 SAHA ' MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

MSl INDUSTRIES, Ine», 800 Melrose Avenue, Los Angeles, California 90069, V

Ventilator und Verfahren zu seiner Herstellung

Me Erfindung "betrifft einen Ventilator, der sich "besonders zur Kühlung elektronischer Vorrichtungen eignet«

Viele derzeit gebräuchliche elektronische Geräte sind so konstruiert, daß sich kleine Ventilatoren, die als Q-ehäuseventilatoren bekannt sind, in der Vorrichtung montieren lassen und dazu dienen, die Wärme von den elektronischen Kompo« nenten abzuführen» Dabei ist wichtig, daß diese Ventilatoren kompakt, verhältnismäßig ruhig, leicht, weitgehend wartungsfrei und bequem zu bedienen sind»

Es befinden sich bereits zahlreiche Gehäuseventilatoren auf dem Markt, aber diese bisher bekannten Ventilatoren halben gewisse Mängel. Zum Beispiel benötigen sie eine periodisohe Schmierung« Ferner ist ihre Konstruktion und Instandsetzung kompliziert, weil sich ihre Ventilatorflügel nur schwer wegnehmen lassen·

Manche bekannte Ventilatoren sind geräuschvoll und lassen sich nicht rationell herstellen. Einige Gelläuseventilatoren

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bekannter Art sind so konstruiert, daß sich das Rotorlager häufig ungleichmäßig abnützt, wodurch unerwünschte Vibrationen und Geräusch entstehen

Aufgabe der Erfindung ist es, die erwähnten Mangel der bisher bekannten Ventilatoren zu beseitigen. Hierzu hat beispielsweise der erfindungsgemäße Ventilator ein Gehäuse, das in einem Stück gegossen ist, und die Konstruktion ist so ausgebildet, daß der Ventilatorflügel und die zugehörige Nabe sich einfach entfernen lassen, um den Motor bequem zugänglich zu machen. Ferner ist ein ölabdichtungssystem vorgesehen, das eine zusätzliche Schmierung während der Lebensdauer des Ventilatorflügels unnötig macht. Zudem nützen sich die Rotorlager gleichmäßig ab, weil aie sich um eine stationäre Achse drehen. In einem Au aführungsb ei spiiel der Erfindung ist der Ventilator auch noch mit einem neuartigen Anschlußblock ausgestattet, der eine vereinfachte und sehr wirkungsvolle Konstruktion hatο

Die Erfindung sieht einen Ventilator vor, der im wesentlichen nach folgenden Grundzugen konstruiert ist: Ein Gehäuse hat eine Bohrung zur Aufnahme eines Ventilatorflügels. Ein Ende des Gehäuses weist eine mittig angeordnete Motor— aufnahme für einen Elektromotor auf. Zwischen der Motorauf« nähme und der Peripherie des Gehäuses sind mehrere Entlüftungslöcher vorgesehen. In der Achse der Bohrung erstreckt sich eine Welle, deren eines Ende in der Mitte der Motoraufnahme befestigt ist«,

Die Innenfläche der Motoraufnahme bildet eine Hülse, in der ein Motor um die Welle drehbar aufgenommen ist. Mit der Motoraufnahme ist ferner ein Stator verbunden, der den Rotor umgibt. An dem Rotor ist eine Nabe befestigt, die mehrere Ventilatorflügel trägt.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventilatorgehäuse ein einziges"Gußstück mit einem rechteckigen Umfang und einer runden, sich verjüngenden Bohrung₀ Der Rotor trägt "bei diesem Beispiel zwei beabstandete lager, zwischen denen ein ölabdichtungsring liegt, der mit beiden lagern in Kontakt steht· Die labe ist für flüssigkeiten undurchlässig und bildet eine Ölabdichtung, welche die der Motoraufnahme entgegengesetzte Seite der Rotor-Statoranordnung abdeckte

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein vereinfachter Anschlußblock vorgesehen, der aus einem Isolierkörper ύ mit zwei Sehlitzen besteht» In den Schlitzen liegen zwei längliche elektrische Anschlußfahnen. Am einen Ende jeder Anschlußfahne auf einer Seite des Isolierkörpers ist ein elektrischer leiter festgemacht· Das eine Ende jeder An« schlußfahne ist gegenüber dem anderen Ende verdreht, so daß dieses Ende nicht mit dem zugehörigen Schlitz ausgerichtet ist· Auf diese Weise verhindert man eine Verschiebung der Anschlußfahne in längsrichtung zum anderen Ende hin.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist_f genauer erläutert. Es zeigen: _ä

Fig«1 eine Vorderansicht eines Gußgehäuses für einen erfin— dungsgemäßen Ventilator;

Pig«,2 eine Vorderansicht des Gehäuses der J?ig«1, in dem der Stator montiert ist}

I^lige3 eine Vorderansicht des Gehäuses der Pig«2, bei der der Hotor in dem Stator in Stellung gebracht ist;

Fig,4 eine Vorderansicht gemäß ]?ig,3, bei der auch noch die 'Sähe und die Ventilatorflügel am Rotor befestigt sind}

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Figo 5 eine Seitenansicht des Gehäuses gemäß Fig.1 und zwar mit Blick auf die linke Seite des Gehäuses;

Pig·6 einen Seitenriß nach der Linie 6-6 der Figo4;

Figc7 eine fragmentarische Rückansicht, teilweise weggebrochen, des Ventilators gemäß Fig<>4, die den Anschlußblock zeigt;

Fig.8 eine Schnittansicht des Anschlußblockes nach der Linie 8-8 der Fig„7;

Figo9 eine Rückansicht hierzu;

FigolO eine Vorderansicht des Anschlußblockes der Fig«8 ohne Fahnen;

Fig. 11 eine Schnittansicht nach der Linie 11-11 der Fig<»9·

Das Gehäuse 10 des Ventilators ist ein Gußstück mit einem etwa rechteckigen Umriß 12, einer runden Bohrung 14, die sich gegen die Rückwand 16 des Gehäuses hin verjüngt (siehe Figo6), eine mittig angeordnete Motoraufnahme 18 und vier Speichen 20a, 20b, 20c und 20d, die die Motoraufnahme 18 mit der Rückwand 16 verbinden. Die Motoraufnahme 18 und Randteile 36 des Gehäuses bilden zwischen sich vier Entlüftungsräume 38. Die Speiche 20c hat einen Kanal 4 0 zur Aufnahme der vom Stator zum Anschlußblock 41 führenden Prähte_o Die Konstruktion des Anschlußblockes wird weiter unten genauer erläuterto

Die Motoraufnahme 18 ist kreisförmig und weist einen äußeren Rand 22 und einen inneren Ring 24 auf, zwischen denen eine Wanne 26 gebildet ist, in der die Statorwicklungen liegen· Eine zylindrische Säule 28 trägt auf ihrer Mitte eine Welle und begrenzt zusammen mit dem inneren Ring 24 eine Wanne 30 für einen Rotor. Zwei gerade Angüsse 39 dienen zur Aufnahme der Bolzen, mit denen der Stator am Gehäuse befestigt ist· Außerdem trennen sie die Wanne 26 in zwei Abteile 42 und 44, νυη denen jedes einen Teil einer der beiden Statorwicklungen

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aufnimmt ₀

An den vier Ecken des Gehäuses sind vier Löcher 34 vorgesehen, durch die Bolzen zum Befestigen des Gehäuses an der Vorrichtung, in der der Ventilator gebraucht wird, gesteckt werdeno

Beim Zusammenbau des Ventilators wird eine Welle 50 auf die Säule 28 aufgeschrumpft. Dann werden die Hohlräume 42 und 44 mit einem durch Wärme härtbaren Epoxy-Kunstharz gefüllt und ein Stator 52, der aus zwei um einen Magnetkern 58 gewundenen Wicklungen 54» 56 besteht, wird an der Motorauf— nähme 18 in der Weise angesetzt, daß eine Seite der Wicklung j 54 in dem Hohlraum 42 zu liegen kommt, der Epoxy-Kunatliarz in geschmolzenem Zustand enthält, und ein Ende der Wicklung 56 in dem Hohlraum 44 liegt, der ebenfalls mit geschmolzenem Epoxy-Kunstharz gefüllt ist«. Der Stator 52 wird mit Hilfe von Klemmen fixiert, während zwei Schraubbolzen 59 den Stator befestigen«.

Um die Befestigung des Stators 52 an der Motoraufnahme 18 zu unterstützen, stellt das durch Wärme härtbare Kunstharz eine Wärmeableitung für die Wicklungen 54 und 56 dar«, da es ein besserer Wärmeleiter ist als Lufto

Dann wird ein Rotor 60 auf die feststehende Welle 50 geseho'*· f ben und ein Sicherungsring 62 verhindert, daß sich der Rotor in Längsrichtung der Welle 50 bewegt, siehe l?ig·3 und 6«, Der Rotor 60 ist von dem in der U«S.A.-Patentschrift Έτ_ο 2 904 709 beschriebenen Typ. Er weist einen ringförmigen Rahmen 64 mit einem Kern 66 auf, der aus einem Stapel magnetischer Lamellen besteht· Ein rohrförmiges Rotorgehäuse 68 umschließt zwei beabstandete metallische Lager 70, 71» zwischen denen zur Schmierung ein ölsaugender Filzring 72 angeordnet ist, der mit beiden Lagern in Kontakt steht·

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Der hierin beschriebene Rotor hat den Vorteil, daß er eine gleichmäßigere Lagerabnutzung ermöglicht und nach dem Zusammenbau des Ventilators keine weitere Schmierung benötigt. Systeme, bei denen sich die Welle in einem Lager dreht, neigen zu einer starken einseitigen Lagerabnutzung; wenn nämlich die Welle einen übermäßigen Druck auf einen Teil des Lagers ausübt, nützt sich dieser Teil ab und es kommt zu unerwünschten Schwingungen Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der der Rotor und seine zugehörigen Lager um die Welle rotieren, verteilt sich eine etwaige Abnutzung infolge einer Schieflage der Welle gleichmäßig auf die Lager. Außerdem verwendet die bevorzugte Ausführungsform eine Dauerschmierung zwischen den beiden Lagern, um auf die bei den bisher bekannten Motoren notwendige periodische Schmierung verzichten zu können»

Der Motor wird von einem Ventilatorläufer 80 abgeschlossen, der aus einer zentral angeordneten, runden Nabe 82 und mit dieser in einem Stück am Nabenumfang ausgebildeten Ventilatorflügeln 84 besteht» Der Ventilatorläufer 80 ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und hat Löcher, die mit Löchern 86 im Rotor in Deckung sind, so daß Schrauben 88 den Ventilatorläufer 80 am Rotor 60 befestigen können. Der Durch·· messer der Nabe 82 ist gleich dem Außendurchmesser des Statorkerns, so daß die Nabe sowohl den Stator wie auch den Rotor abdeckte

Wie aus Figo6 ersichtlich, hat die Nabe an ihrer Innenwand einen Ringansatz 90, in dem ein Gummidichtungsring 92 liegt. Der Ringansatz 90 sitzt bündig auf dem rohrförmigen Rotorgehäuse 68. Die Nabe 82, der Ringansatz 90, der Dichtungsring 92 und das rohrförmige Rotorgehäuse 68 dienen als wirksame • Ölabdiohtung für den Rotor_e

Wie aus den Fig»7 - 11 deutlich wird, laufen von den Stator—

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wicklungen herkommende leitungen 100 und 101 in dem Kanal 40 der Speiche 20c bis zum Anschlußblock 41. Der Anschluß« block 41 besteht im wesentlichen aus einem Kunststoffkörper 106, an dein zwei gerade, senkrechte Pfosten 108, 109 angeformt sind. Die Pfosten 108, 109 bilden Schlitze 110 bzw. 111, die zwar unmittelbar an Schlitzen 112 bzw.. 113 im übrigen Teil des Kunststoffkörpers anliegen, aber nicht so lang sind wie letztere.,

Eine Metallfahne 114 liegt in den Schlitzen 110, 112 und eine weitere Metallfahne 116 in den Schlitzen Hi₉ 113. Die Fahnen sind mit zwei rechtwinkelig abstehenden Fingern 118 a versehen, die beim Einschieben der Fahnen in die Schlitze von der Vorderseite des Kunststoffkörpers aus verhindern^ daß die Fahnen zurückrutschen. Um die Fahnen gegen eine Bewegung naoh vorne zu sichern, werden die Hinterenden 120, 121 der

Fahnen 114, 116 um 45° verdrillt, wie aus Fig_e9 deutlich hervorgeht·

Die Leitung 100 wird am Ende 120 der Fahne 114 angelötet und die Leitung 101 am Ende 121 der Fahne 116, Vorzugsweise wird das Kunststoffmaterial für den Körper 106 so gewählt, daß der Körper genügend elastisch ist, um in eine geeignete Öffnung des Ventilatorgehäuses 10 im Preßsitz eingepaßt zu werden. Nylon hat sich für diesen Zweck als brauchbar erwiesen«, ή Die Einfachheit und Wirtschaftlichkeit dieser Konstruktion für den Anschlußblock liegen auf der Hand_e

Im Rahmen der Erfindung sind gegenüber dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel Abänderungen mögliche

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Claims

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A n Sprüche

Ventilator, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10) mit einer Bohrung (14) zur Aufnahme einer Ventilatorflügel anordnung, deesen eines Ende eine mittig angebrachte Motoraufnahme (18) für einen Elektromotor aufweist, welche mehrere Entlüftungsöffnungen (30) und mit ihrer inneren Begrenzung (24) eine Hülse (50) für einen Rotor bildet und an deren Hittelstück (28) das eine Ende einer Welle (50) befestigt ist, die sich in der Achse der Bohrung (14) er .streckt,

ferner durch einen Rotor (60), der drehbar auf der Welle (50) sitzt,

durch einen stator (52), der mit der Motoraufnahme (18) verbunden ist und den Rotor umgibt, durch eine Habe (82), die mehrere Ventilatorflügel (84) trägt und flüssigkeitsfest ist, so daß sie als eine 01-abdichtung wirkt, und die derart angeordnet ist, daß sie die zur Motoraufnahme (18) entgegengesetzte Seite des Ro tors und des !Stators abdeckt, und

durch Mitte] (86, 88) zum Befestigen der Wabe an dem Rotor_o

Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende den Rotors (60) eine ringförmige Nut bildet und an der Innenseite der Nabe ein Ringansatz ('JO) geformt ist, der in diener Nut liegt.

3. Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringannntz (90) ein elastischer Dichtungsring (92) liegt, der die Habe und den Rotor abdichtete

4. Ventilator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der

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Nabe an dem Motor Schrauben (88) vorgesehen sind;, und daß sioh bei Wegnahme dieser Schrauben die labe axial abziehen läßt·

5. Ventilator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (82) aus einem Stück besteht, in dem mehrere Löcher für die Befestigungsmittel (88) vorgesehen sind.

6. Ventilator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) ein aus einem Stück bestehender Körper ist, der einen etwa rechteckigen Umriß und eine runde Bohrung (14) hat_o

7« Ventilator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoraufnahme (18) in ihrem Inneren einen zur Hülse konzentrischen Flansch. (22) aufweist und daß zwischen diesem Flansch und der Hülse eine Wanne (26) gebildet ist, die einen Teil der Stator« wicklungen aufnimmt und ein durch Wärme härtbares Material enthält, das einen Wärmeleitungspfad bildet und dazu. beiträgt, den Stator an der Motoraufnahme zu befestigen

S₀ Ventilator nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 - J_t dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (60) zwei beabstandete Lager (70, 71) trägt, zwischen welchen ein ölhaltige» Teil (72) angeordnet ist, das mit beiden Lagern in Kontakt istο

9» Ventilator nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnungen (38) zwischen der Motoraufnahme und dem Umfang des Gehäuses (10) liegen.

10. Ventilator nach einem der vorangehenden Ansprüche, da«

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durch gekennzeichnet, daß die Nabe flüssigkeitsfest ist und eine Ö'labdichtung bildet und daß sie derart angeordnet ist, daß sie die zur Motoraufnahme entgegengesetzte Seite des Rotors und des Stators abdeckte

11. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Anschlußblock (41), der im wesentlichen aus einem laolatorkörper (106) besteht, der zwei Schlitze (112, 113) bildet, in denen je eine Fahne (114, 116) eines elektrischen Leiters liegt, an deren einem Ende (120, 121) auf einer Seite des Isolatorkörpers eine elektrische Leitung (100, 101) befestigt ist und die an diesem Ende (120, 121) gegenüber ihrem anderen Ende derart verdrillt ist, daß dieses Ende mit dem zugehörigen Schlitz außer Deckung ist, so. daß sioh die Fahne nicht in Längsrichtung zum anderen Ende hin verschieben kann.

12· Ventilator nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Mittel (118), um eine Längüverschiebung jeder Fahne (114, 116_v) in Richtung auf das verdrillte Ende (120, 121) zu verhinderne

13· Ventilator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel zwei Finger (118) sind, die an jeder Fahne angebracht sind und sich senkrecht zur Längsachse der Fahne erstrecken»

14· Ventilator nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorkörper (106) mit Anschlägen für die Finger versehen 1st, die deren Bewegung einschränken»

15. Ventilator nach Anspruch 11 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daü der Isolatorkör-

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per außer den zwei Schlitzen (112, 113) an seiner anderen Seite noch zwei,kürzere Schlitze (110, 111) aufweist, die in die längeren Schlitze übergehen, und daß die Finger (118) in den längeren Schlitzen (112, 113) liegen, während die verdrillten Enden (12O₅ 121) auf der anderen Seite der kürzeren Schlitze vorstehen.

16. Verfahren zur Herstellung eines Ventilators nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit einem rechteckigen Umriß und einer runden Bohrung, das in seinem einen Ende eine mittig angeordnete Motoraufnahme enthält, in einem Stück gegossen % wird, daß in der Mitte der Motoraufnahme eine Welle montiert wird, die sich in der Achse der Bohrung erstreckt, daß ein durch Wärme härtbares Material in geschmolzenem Zustand in eine Wanne gegossen wird, die υοώ. dem Inneren der Motoraufnahme gebildet ist, daß danach, während sich das Material noch im Schmelzzustand befindet, ein Stator derart in der Motoraufnahme angebracht wird, daß ein Teil seiner Wicklungen in dem durch Wärme härtbaren Ma*- terial zu liegen kommt, daß um die Welle in dem Stator ein Rotor montiert wird und daß an dem Rotor eine mehrere Ventilatorflügel tragende Habe befestigt wird«,

17o Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Habe an dem Rotor mit Hilfe von mehreren Sehr aulabolzen festgeschraubt wirdo

18. Verfahren zur Harstellung eines Ventilators nach einem der Ansprüche 11 bis 15? dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische- Kontaktfalme in einen in einem Isolatorkörper gebildeten Schlitz geschoben wird_f daß am einen Ende der IPahnfc eine elektrische Leitung befestigt wird

BAD ORIGINAL

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und daß dieses Ende der Kontaktfahne verdrillt wird, so daß es nicht mehr mit dem Schlitz in Deckung ist und sich daher die Kontaktfahne nicht in Richtung auf ihr anderes Ende verschieben kanne

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