DE2216173A1

DE2216173A1 - Klein-luefter

Info

Publication number: DE2216173A1
Application number: DE19722216173
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Merkle
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1972-04-04
Publication date: 1973-10-11
Also published as: DE2216173C2

Description

Klein - Lüfter Die Erfindung betrifft einen Klein-Lüfter geringer radialer Abmessung, vorzugsweise mit einem ausgeprägten Pole aufweisenden Elektromotor mit Innenläufer.
Solche Klein-Lüfter dienen häufig der Belüftung von. Räumen,die mit elektronischen oder elektrischen, wärmeerzeugenden Bauteilen besetzt sind (z.B. Computer - Einheiten). Für solche Zwecke sind Lüfter mit quadratischem oder rundem Querschnitt schon bekannt geworden. Sehr oft sind diese als Axial-Ventilatoren mit einem Spaltpol-Innenläufer-Antriebsmotor ausgeführt.
In gewissen Fällen braucht man Axial-Lüfter sehr geringer radialer Abmessung. Entweder ist der zu belüftende Raum entsprechend klein oder man braucht an einzelnen Stellen eine zusätzliche räumlich konzentrierte Belüftung. Es sind Ventilatoren, deren quadratische Gehäuseform die Abmessung von 70 x 70 mm hat, bekannt. Jedoch besteht ein Bedarf an Lüftern noch kleinerer radialer Abmessung, beispielsweise einem Quadrat von 40 x 40 mm entsprechend.
Solche Lüfter sind zwar an sich ebenfalls schon bekannt, aber die bekannten Ausführungen haben einige einschneidende Nachteile: Der freie Durchströmquerschnitt ist im Verhältnis zum gesamten Gehäusequerschnitt sehr klein, da das Verhältnis von "strömungstotem" Motorquerschnitt zum gesamten Lüfterquerschnitt mit kleinerer Radialabmessung immer größer wird. Zusätzlich verminderte bei diesen bekannten Lüftern ein besonderes Lüftergehäuse den freien Durchströmquerschnitt außerdem noch.
Ferner ist man bei Lüftern kleinerer radialer Abmessung (als etwa 70 x 70 mm quadratischem Gesamtquerschnitt entsprechend) gezwungen, eine geringere Speisespannung als die Netzspannung zu verwenden, weil die Wirkung bei dieser kleinen Abmessung für Netzspannung serienmäßig nicht mehr wirtschaftlich herstellbar ist. Die Drahtstarke muß außerordentlich dünn sein, die Windungszahl ist groß, eine maschinelle Bewicklung kommt schon gar nicht mehr in Frage. Deshalb hat man in solchen Fällen meist eine Kleinspannung zur Speisung des Motors verwendet und einen zusätzlichen Transformator in Kauf genommen.
Darüber hinaus ist bei diesen Lüftern sehr kleiner radialer Abmessung mit besonderem Gehäuse und relativ großem Anteil des Motorquerschnitts am Gesamtquerschnitt (des Gehäuses) nicht nur der freie Luftdurchtrittsquerschnitt klein, sondern die Motorkühlung außerdem relativ schlecht und somit die Leistung pro Motorgewicht geringer.
Solche Klein- Lüfter sind auch als Kondensatormotoren bekannt geworden. Sie sind elektromotorisch besser, erfordern aber, wie der Name schon sagt, einen besonderen Kondensator und haben wenigstens zum Teil die geschilderten Nachteile trotzdem.
Aufgabe der Erfindung ist, diese Mängel der bekannten Lü-fter mit einer möglichst einfachen Konstruktion zu vermeiden und einen preiswerten, im Sinne der geschilderten Nachteile und Erfordernisse, günstigen Lüfter zu bauen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei dem vorzugsweise ausgeprägte Pole aufweisenden Motor das Statorjoch vom Läufer radial entfernt verläuft und vorzugsweise gleichzeitig als starrer Gehäuserahmen dient bzw. gleichzeitig als Gehäuseteil ausgebildet ist.
Dadurch ist also der Ständerjochdurchmesser erheblich größer als der Läuferdurchmesser. Der auf diese Weise wesentlich verlängerte Rückschluß des magnetischen Kreises geht also über das derart gebildete Gehäuse. Der Raum zwischen dem Läufer und dem Statorrückschluß ist als Strömungsquerschnitt des Lüfters vorgesehen und entsprechend ausgebildet. Die Luft wird unmittelbar durch den Motor hindurchgeführt. So findet eine intensive Kühlung der Ständerwicklung und-auch des Läufers statt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,daß der Motor des erfindungsgemäßen Lüfters ein Spaltpolmotor mit konzentrierten Wicklungen ist. Aufgrund dessen ist die Wicklung besonders einfach, auch automatisch herstellbar, und auch für Netzspannungen von 220 V und mehr fertigungssicher maschinell herstellbar. Diese konzentrierten Wicklungen erhält man durch Bewickeln von Spulenformkörpern, welche mit voller Windungszahl auf die entsprechenden Pol schenkel aufgeschoben werden. Solche einfachen koaxialen Wicklungen auf Spulenformkörpern sind außerdem sehr viel billiger als in Nuten eingelegte Wicklungen und sicherer, da keine mechanische Beanspruchung an die sehr dünnen Wickeldrähte herankommt. Somit ist auf einfache und billige Weise auch bei einem derart kleinen Lüfter eine Wicklung für übliche Netzspannung realisierbar.
Auf diese Weise ist also ein Lüftergesamtquerschnitt, der einem Quadrat von 70 x 70 mm oder darunter entspricht oder von einem solchen umschlossen wird, mit einfachen Mitteln realisierbar.
Des weiteren wird vorgeschlagen, in den Pollücken magnetische Rückschlußteile zwischen Ständerjoch und Läufer einzufügen. So kann man die Polzahl erhöhen, beispielsweise verdoppeln.
Diese Rückschlußteile haben gegebenenfalls noch eigene Kurzschlußwindungen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Lagerbrücken gleichzeitig Ein- bzw. Auslaufblenden zur Strömungsführung bilden. Dies läßt sich bei einem Axialventilator besonders vorteilhaft anwenden. Ein erfindungsgemäßer Kleinlüfter kann auch als Radialventilator ausgebildet sein, in dem der Elektromotor zentral im Einströmbereich angeordnet ist, wobei vorteilhafterweise die Lagerbrücke auf der Ausströmseite mit dem Laufradgehäuse verbunden ist.
Des weiteren wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Lagerbrücken so auszubilden, daß der Lüfter durch einfache Bügel die an ihnen angreifen, gegebenenfalls in Gummielementen schwingungsisoliert, aufgehängt ist.
Die als Ausführungsbeispiel einen Axialventilator zeigenden Figuren 1 und 2 bringen in Figur 1 einen Querschnitt in Achsrichtung gesehen, und in Figur 2 einen Längsschnitt entlang der Linie AA.
Figur 1 zeigt im Zentrum des Gehäuses 1 die Bohrung 2 für den nichtdargestellten Rotor 3, die von den ausgeprägten Polen 4 mit den Kurzschlußwindungen 5 umschlossen wird. Die konzentrierten Hauptwicklungsteile sind mittels Formspulenkörpern 7 auf den Pol kernen 8 aufgeschoben, an welche sich das erfindungsgemäße, die radialen Lüfterabmessungen bestimmende Statorjochgehäuse mit den Jochabschnittsteilen 9, lo, 11 anschließt und wieder zum gegenüberliegenden Pol kern in symmetrischer Anordnung zurückführt.
Im unteren Teil der Figur 1 ist der eine Polkernschenkel 13 um 450 versetzt gestrichelt gezeichnet mit der ebenfalls gestrichelt angedeuteten Wicklung. Dies ist eine Ausführungsvariante.
Strichpunktiert angedeutet ist in Figur 1 ebenfalls die das Flügelrad umgebende im Querschnitt kreisrunde Blende 15, während die Punktlinien 16 zwei unbewickelte Züsatzstege für eine 4polige Ausführungsvariante andeuten.
Figur 2 zeigt den Rotor 3 mit der Welle 4, die Wicklungen 6 mit ihren Spulenformkörpern 7, die Statorpolkerne 8 mit den Rückschlußteilen 9 (bzw. lo, 11, ) die Lagerbügel 16 und 17, wobei der motorseitige Lagerbügel in eine Blende 12 mit einer der Form des Statoreisens entsprechenden (grob gesehen) quadratischen Umfangsform übergeht und dann sich in den lichten Querschnitt des Statoreisens 9 - 11 verjüngt, während der lüfterflügelseitige Lagerbügel 17 in die runde Blende 15 als Umfangsteil für das Lüfter rad 14 sich fortsetzt und sich dann ebenfalls an den lichten Innenquerschnitt des Statoreisens 9 - 11 durch stetige Erweiterung oder Verengung anschließt.
Im Lagerbügel 16 ist eine Spurlagerplatte 19 angeordnet, gegen die die abgerundete Welle anläuft, während im Lagerbügel 17 Federmittel 21 hinter dem Lager 18, vorgesehen sind, um das Axialspiel des Motors auszugleichen bzw. zu verhindern. Die Lagerbügel werden von zwei Gabeln 20, 21 aufgenommen, welche mit elastischen schwingungsdämpfenden Gummielementen 22 versehen sind. Die Gabelteile 20 und 21 sind zu einer Halte bzw. Aufhängevorrichtung mittels einer Schraube 23 und einem abgewinkelten Stehfuß 24 vereinigt.
Einer Verkürzung der axialen Baulänge könnte eine Hereinnahme der Lagerbügel in die Zwischenräume zwischen den Statorwicklungen dienen.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß das Statorjoch also gleichzeitig wenigstens einen Teil des Lüftergehäuses bilden kann, so daß letzteres als separates Gehäuse mit"strömungstotem Querschnitt" entfällt; ferner, daß ein Lüfter mit besonders kleiner radialer Abmessung und gegenüber den bekannten Anordnungen mit erheblich größerem freien Durchströmungsquerschnitt, auch infolge kleineren anteiligen Motorquerschnitts entsteht; ferner, daß eine intensive direkte Kühlung des Motors und also eine hohe Dberlastbarkeit möglich ist, da der Raum zwischen Rotor und Statorrückschluß als Zu- oder Abströmungsquerschnitt des Lüfters ausgebildet ist durch den die Luft unmittelbar hindurchgeführt werden kann und also eine intensive Kühlung der Statorwicklung wie auch des Rotors stattfindet, wodurch auch die Leistung pro Gewicht vergrößert wird; ferner, daß die Wicklung gegenüber bekannten Anordnungen mit sehr eingeengten Wicklungsraumverhältnissen zusätzlich verlustarm ausgelegt werden kann, da ein genügend großer Wickelraum zur Verfügung steht; und insbesondere darin, daß ein solcher Lüfter fertigungssicher und rationell für übliche Netzspannungen herstellbar ist.

Claims

Patentansprüche

111 Kleinlüfter mit geringer radialer Abmessung, vorzugsweise mit einem ausgeprägten Pole aufweisenden Elektromotor mit Inn-enläufer, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Statorjoch (9-11) des Elektromotors vom Rotor (3) radial wegverlegt ist und von diesem entfernt verläuft und vorzugsweise gleichzeitig als Gehäuseteil ausgebildet ist, so daß der gesamte Strömungsquerschnitt des Lüfters innerhalb des Statorjochs liegt.
2) Kleinlüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Spaltpolmotor ist und konzentrierte Wicklungen (6, 7) auf Pol kernen (8) aufweist.
3) Kleinlüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor für übliche Netzspannung ausgelegt ist.
4) Kleinlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor-Gesamtquerschnitt einem Quadrat von 70 x 70 mm2 oder darunter entspricht oder von einem solchen umschlossen ist.
5) Kleinlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Statorjoch (9, 10, 11) und Polkernschenkeln (4) zum Rotor (3) hin ferromagnetische Rückschlußteile siehe (1.6) in die Pol lücken- zur Verdoppelung der Polzahl eingefügt sind.
6) Kleinlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbrücken (16, 17) gleichzeitig als Einlauf- bzw. Auslaufkanäle (15, 18) zur Strömungsführung ausgebildet sind.
7) Kleinlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter als Axialventilator ausgebildet ist und das Lüfterrad axial vorzugsweise hinter dem Elektromotor angeordnet ist.
8) Kleiniüfter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (14) und die motorseitige Gehäusestirnseite mit einem Fingerschutz kombiniert sind.
9) Kleinlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter als Radialventilator ausgebildet ist, in dem der Elektromotor zentral im Einströmbereich angeordnet ist.
10) Kleinlüfter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbrücke auf der Ausströmseite mit dem Laufradgehäuse verbunden ist.
11) Kl ei nl üfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerplatte (16, 17) so ausgebildet ist, daß sie durch einfache Bügelhalterung gegebenenfalls In Gummielementen (22) schwingungsisoliert aufgehängt ist (20, 21).
12) Kleinlüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbügel (16, 17) Federmittel (25) für Längsspielausgleich der Motorwelle und Mittel (19) zur axialen Fixierung der Motorwelle (34) enthalten.