DE2049679A1

DE2049679A1 - Lüfter für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE2049679A1
Application number: DE19702049679
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7141 Schwieberlingen Frister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1970-10-09
Publication date: 1972-04-13
Also published as: AU3446471A; GB1323509A; IT938976B; ES198531U; ES198531Y; FR2109778A5; AU453547B2; JPS5636313B1; JPS478120A; US3782853A

Description

Patent- iwid . „ _Ί , ^

Gobrcmohomuotorhilf c ..Anmeldung

HOBERT BOSCH GNBH, Stuttgart

Lüfter für eine elektrische Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüfter für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Drehstromlichtmaschine von Kraftfahrzeugen, mit einer vorzugsweise am Metall hergestellten Grundplatte und mit von dieser vorspringenden Schaufeln.

Die heute gebräuchlichen Lüfter für elektrische Maschinen haben starre Schaufeln, welche so dimensioniert sind, daß sie bereits bei niedrigen Drehzahlen genügend Kühlluft für die Abfuhr der auftretenden Verlustwärme liefern. Die geförderte Luftmenge und mit ihr auch die aufgenommene Leistung nimmt bei Lüftern mit starren Schaufeln mit steigender Drehzahl zu. Da jedoch die Leistung der Generatoren von einer gewissen Drehzahl ab konstant ist, wird also bei höheren Drehzahlen mehr Luft gefördert, als zur Abführung der Verlustwärme erforderlich ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieses Nachteils die zur Kühlung elektrischer Maschinen bestimmten Lüfter dahingehend zu verbessern, daß die von ihnen aufgenommene Antriebsleistung langsamer ansteigt als ihre Drehzahl. Es wird also angestrebt, die Antriebsleistung für den Lüfter stets auf einen Minimum zu halten und hierdurch den Gesamtwirkungsgrad der Maschine zu verbessern. Bei Generatoren, deren Leistung ab einer gewissen Drehzahl nahezu konstant bleibt, kommt dieser Aufgabe besondere Bedeutung zu.

Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaufeln derart ausgebildet und/oder befestigt sind, daß mit steigender Drehzahl des Lüfters der Durchtrittsquerschnitt für die Kühlluft verringert wird.

Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn die Schaufeln nur im Bereich des äußeren Randes des Lüfters an diesem befestigt sind und entgegen einer Federkraft im Sinne einer Verringerung des LuXtdurchtrittsquerschnittes bewegbar sind. Fertigungstechnisch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Schaufeln des Lüfters aus einem biegsamen Material, vorzugsweise aus Federstahl oder aus einem elastischen Kunststoff herzustellen. Die Fertigung aus Kunststoff ermöglicht eine wesentliche Verringerung der Herstellungskosten des Erzeugnisses. Dort, wo sehr hohe Anforderungen an den Lüfter gestellt werden," hat man mit gutem Erfolg jeweils zwei vorzugsweise aus Federstahl hergestellte Schaufeln V-förmig zueinander angeordnet; die Schaufeln werden dabei so befestigt, daß die in Drehidchtung des Lüfters vorne liegende Schaufel mit ihrem freien Ende stets an der ihr nachfolgenden Schaufel anliegt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und" in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

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Es zeigen;

Fig.-1 eine Draufsicht auf einen Lüfter,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Lüfter nach der Linie II - II in Fig. .3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Lüfter nach Fig. 2,

Fig. 4-6 drei Schnitte durch die Randzone des Lüfters mit auf verschiedene Arten befestigten Schaufeln,

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Lüfter mit angeformten ' ™ Schaufeln,

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII- VIII in Fig. 7 und

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX - IX in Fig. 7.

In Fig. 1 ist 1 ein Lüfter für eine Drehstromlichtmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer metallischen Grundplatte 2 mit im Bereich ihres äußeren Randes starr befestigten Schaufeln Die Befestigung der Schaufeln ist in Fig. 1 nur schematisch dargestellt.

Im Fall der Verwendung eines Kunststoffes zur Herstellung dec gesamten Lüfters werden die Schaufeln einfach angeformt, wie dies beispielsweise die Fig. 7 bis 9 zeigen. Für diese Ausführung benötigt man einen vor allem 'gegen Dauerbrüche widerstandsfähigen, elastischen Kunststoff.

Die Schaufeln sind auf etwa 1/3 - 1/4 ihrer Gesamtlänge starr auf der Grundplatte befestigt und auf dem Rest ihrer Länge entsprechend ihrer Federsteifigkeit und ihrer Hasse durch die beim

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Drehen des Lüfters erzeugte Fliehkraft seitlich derart auslenkbar, daß der für den Durchtritt der Kühlluft zwischen ihnen gebildete Spalt sich mit steigender Drehzahl verringert (vergl. gestrichelte Linien in Fig. 1).

Der Anstellwinkel 4 zwischen der Lüftergrundplatte 2 und den Schaufeln 3 beträgt im Normalfall 90 °, (Fig. l), bei den Ausführungen nach den Fig. 7 bis.9 ist er kleiner als 90°. Die Größe des Anstellwinkels ist im wesentlichen bedingt durch die Auswahl des Materials, aus welchem die Schaufeln bestehen. Je weicher und elastischer das Material ist, um so kleiner wählt man den Anstellwinkel.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine andere Ausführung des Lüfters, bei der jeweils zwei Schaufeln 3a und yo V-förmig derart zueinander angeordnet sind, daß die in Drehrichtung" des Lüfters vorne liegende Schaufel 3a nat ihrem freien Ende stets an der ihr nachfolgenden Schaufel Jb anliegt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für mit sehr stark veränderlichen Drehzahlen angetriebene Lüfter. Die einzelnen Lüfterschaufeln können mit verhältnismäßig niedriger Federsteifigkeit ausgeführt werden und passen sich daher den veränderlichen Drehzahlen gut an, andererseits reicht die Steifigkeit zweier aneinander liegender Schaufeln aus, um bei hohen Drehzahlen und entsprechend großer Schaufel-Auslenkung dem Kühlluftdruck den erforderlichen Widerstand entgegen zu setzen.

Die Schaufeln weisen bei jeder Drehzahl der elektrischen Maschine in einer von der Radialen des Lüfters abweichenden, in Drehrichtung gesehen nacheilenden Richtung. Eine solche Anordnung ist strömungstechnisch günstiger als eine radiale Anordnung der Lüfterschaufein und sie kann im vorliegenden Fall mit gutem Erfolg angewendet werden, da der Lüfter nur in einer

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Drehriehtung betrieben wird. Um eine gleichmäßige Belastung und Beaufschlagung aller Sch.aufeln zu erzielen, haben sie alle die gleiche Federfestigkeit und ihre Länge ist so gewählt, daß ihre freien Enden sowohl bei Verwendung von Einzelschaufeln, als auch bei Verwendung von V-förmig angeordneten Doppelschaufeln auf einem Kreis um den Mittelpunkt des Lüfters liegen. Wegen der Verdrehung gegenüber der Lüfterradialen muß also bei einer V-förmigen Anordnung von jeweils zwei Schaufeln eine davon etwas kürzer und eine etwas länger ausgebildet sein.

Die Schaufeln können einseitig oder zweiseitig an der Grund- ^ platte des Lüfters befestigt sein. Die einseitige Befestigung wurde zuvor schon besprochen. Es bieten sich hierfür eine ganze Reihe von Befestigungsarten an, auf die im einzelnen nicht eingegangen zu werden braucht♦ Sie sind im wesentlichen materialbedingt. i-ls wichtigste Arten seien nur das Anlöten, Anschweißen, Verstemmen, Verschrauben oder Anformen genannt. Wenn höhere Anforderungen hinsichtlich der Drehzahl, der Betriebssicherheit, und der Beständigkeit gegen Dauerbrüche gestellt werden, empfiehlt es sich, die einzelnen Lüfterschaufeln in axialer Richtung gesehen, zweiseitig zu befestigen.

Wie in den jig. 2-6 dargestellt ist, kann dies z.B. so ge- ^ schehen, da$ die Schaufeln mit ihrem einen äußeren Ende an der Grundplatte 2 des Lüfters und mit ihrem gegenüberliegenden Ende in ein$r gemeinsamen Ringscheibe 5 gehalten werden. Verwindungen d$r Schaufeln sind hierdurch weitgehend ausgeschlossen. Öa es sich strömungstechnisch als besonders vorteilhaft erwiesen bat, die Schaufeln auf ihrer ganzen radialen ; Länge abzudecken, kann eine einzige Ringscheibe auf einfache ^: Art und Wei$e gleichzeitig als Abdeak- und Befestigungescheibe verwendet werden. Die Ringscheibe 5 wird durch Distanzhülaen 6 (Fig. 4 und 5) oder durch an die einzelnen Lüfterschaufeln angeformte Augen 7 (Fig. 6) im richtigen Abstand

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von der Grundplatte 2 gehalten. Die Befestigung der Ringscheibe 5 erfolgt dann beispielsweise durch Vernieten oder Verschrauben.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Darstellung ist die Ringscheibe entfernt worden. Man sieht deutlich die V-förmige Anordnung von jeweils 2 Schaufeln 3a und 3b sowie die Anordnung der Distanzhülsen 6. Eine Unterlegscheibe 8 ißt zur Vereinfachung der Montage ebenfalls ringförmig ausgebildet.

Anstelle einer starren Befestigung der Schaufeln am Umfang der Lüftergrundplatte und einer elastischen Ausbildung derselben ist es auch denkbar, die Schaufeln aus unelastischem Materiel herzustellen und am Umfang dea Lüfters drehbar zu befestigen. Die notwendige Rückstellkraft und die die Aus-'lenkung bei steigender Drehzahl begrenzende Federkraft können dann durch Schrauben- oder Blattfedern erreicht werden. Diese und ähnliche Abwandlungen liegen durchaus im Schutzbereich der Erfindung.

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Ansprüche

Lüfter für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Drehstromlichtmaschine von Kraftfahrzeugen, mit einer vor- · "zugsweib.e aus Metall hergestellten Grundplatte und mit von dieser vorspringenden Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) derart ausgebildet und/oder befestigt sind, daß mit steigender Drehzahl des Lüfters (1) der Durchtrittsquerschnitt für die Kühlluft verringert wird.
2. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß die Schaufeln (3) nur im Bereich des äußeren Randes des Lüfters (l) an diesem befestigt und entgegen einer Federkraft im Sinne einer Verringerung des Luftdurchtrittsquerschnittes bewegbar sind.
3. Lüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) aus biegsamem Material hergestellt sind.
4. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) aus Federstahl bestehen.
5. .Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) aus elastischem stoff hergestellt sind.

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6. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenneeichnet, daß Jeweils zwei Schaufeln (3a, 3b) V-förmig derart zueinander angeordnet sind, daß die in Drehrichtung des Lüfters (l) vorne liegende Schaufel (3&) mit ihrem freien Ende stets an der ihr nachfolgenden Schaufel (3b) anliegt.
7· Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kenneeichnet, daß die Schaufeln (3) bei jedem Betriebszustand in einer von der Radialen des Lüfters (1) abweichenden, in Drehrichtung gesehen nacheilenden Richtung weisen.
Θ. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) auf etwa einem Drittel bis einem Viertel ihrer Gesamtlänge (l) starr an der Grundplatte befestigt sind.
9. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden aller Schaufeln (3) auf einem Kreis um den Mittelpunkt des Lüfters liegen.
10. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit aller Schaufeln (3) gleich groß ist.

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11. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) in wenigstens einer gemeinsamen Ringscheibe (5) gehalten sind.
12. Lüfter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (5).mit Hilfe von Distanzstücken, vorzugsweise __ Distanzbüchsen (6), und Schrauben oder Nieten auf

der Grundplatte (2) befestigt ist. g
13. Lüfter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3)₅ mittels angeformten Augen (7) an der Ringscheibe (5) und/oder an der Grundplatte (2) befestigt sind.
14. Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (3) zumindest teilweise abgedeckt sind.
15. Lüfter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn- ^ zeichnet, daß die Ringscheibe (5) als Abdeckscheibe ausgebildet ist.
16. Lüfter·nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (4) der Schaufeln (3) zur Grundplatte (2) weniger als 90° beträgt.

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17· Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2) und die Schaufeln (3) aus dem gleichen Material einteilig hergestellt sind.jj

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