DE2433087A1

DE2433087A1 - Einbauluefter zur belueftung der vorderseite einer flachen einbauwand

Info

Publication number: DE2433087A1
Application number: DE2433087A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Mueller; Georg Friedr Papst; Volker Dipl Ing Schlicker
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1974-07-10
Publication date: 1975-02-06
Also published as: LU68101A1; DE2435356C2; DE2435356A1; US4007390A; DE2433087C2

Description

PAPST-Motoren KG., St. Georgen, Karl-Maier-Str,, 1

Einbaulüfter zur Belüftung der Vorderseite einer flachen Einbauwand

Die Erfindung betrifft einen Einbaulüfter zur Belüftung der Vorderseite einer flachen Einbauwand dessen Lüfterflügel an einem aus der Vorderseite herausragenden Teil des Rotors eines Gleichstrommotors angeordnet sind, dessen Rotorachse die Einbauwand senkrecht durchsetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Einbaulüfter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß im Interesse einer möglichst intensiven Belüftung die durch den Lüfter angetriebene Luftströr mung möglichst flach und dicht an der zu belüftenden Vorderseite entlang strömt. Da sich das, bedingt durch unvermeidbare Wirbel« hervorgerufen beispielsweise durch Rauhigkeiten oder Voreprünge der Vorderseite, nur über ein begrenztes Flächenareal mit tragbarem Aufwand verwirklichen läßt, ist es zweckmäßig, für eine solche Belüftung größerer Flächen mehrere solcher Einbaulüfter auf die Fläche verteilt anzuordnen, die dann jeder für sich mit entsprechend kleiner Leistung ausgestaltet werden können. Das führt

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zu der zweiten der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, einnen Lüfter nach der Erfindung in seinem konstruktiven Aufbau so einfach auszugestalten, daß er als billiger Massenfertigungsartikel zur Verfugung gestellt werden kann₀

Diese beiden Aufgabenstellungen löst die Erfindung dadurch, daß die Lüfterflügel an einer bis vor die Vorderseite reichenden Rotorscheibe angeordnet sind, die mit einer bis vor die Rückseite der Einbauwand reichenden zweiten Rotorscheibe einen permanentmagnetischen Rotor bildet und die in der Einbauwand angeordnete Flachspulen eines Stators zwischen sich einschließen und daß die Flügel radial abblasend und/oder ansaugend ausgebildet sind.

Die Erfindung macht sich dabei den Umstand zunutze, daß sehr flache Gleichstrommotoren der erwähnten Art als billige Massenartikel bereits zur Verfügung stehen»

Bei der flachen Einbauwand kann es sich um beliebige Wände handeln, wenn diese nur stabil genug sind, um den Einbaulüfter zu tragen. In erster Linie taucht das hier angesprochene Belüftungsproblem jedoch bei solchen Einbauwänden auf, die in größeren elektrischen oder elektronischen Anlagen mit wärmeentwickelnden Schaltelementen bestückt sind. In einem solchen Fall dient die Belüftung der Kühlung. Ähnliche Probleme treten aber auch auf, wenn eine Luftströmung, beispielsweise an einer Filterfläche,die dann als Einbauwand dienen kann, vorbeiströmen soll um Staub oder dergleichen an der Filteroberfläche abzulagern. Es sind auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen die Vorderseite der Einbauwand feucht ist und durch die Belüftung getrocknet verden soll.

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Die Luftströmung kann axial angesaugt werden, also in Richtung der Flächennormalen der Vorderseite und radial, also entlang der zu belüftenden Vorderseite abgeblasen werden. Es kann die Luftströmung auch aus der radialen Richtung angesaugt werden und in axialer Richtung, also in Richtung der Flächennormalen, abgeblasen werden. Es kann schließlich das anstehende Belüftungsproblem dadurch gelöst werden, daß nach Art eines QuerStromgebläses die Luft radial angesaugt und auch wieder radial abgeblasen wird.

In vielen Fällen, insbesondere wenn es sich bei der Einbauwand um eine Schaltuhgsplatine handelt, ist es auch wünschenswert, deren Rückseite zu belüften, und das geschieht gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung dadurch, daß auch an der zweiten Rotorscheibe Flügel zur Belüftung der Rückseite der Einbauwand angeordnet sind, die radial abblasend und/oder ansaugend ausgebildet sind.

Bei einem kollektorlosen Gleichstromscheibenmotor, wie er vorzugsweise in Verbindung mit der Erfindung verwendet wird, weist mindestens eine der Rotorscheiben einen permanenten Ringmagneten koaxial zur Lüfterachse auf. In einem solchen Fall ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Lüfterflügel mit einer die zugehörige Rotorscheibe in axialer Richtung abschließenden Platte aus einem einzigen Stanzteil bestehen, das magnetischer Rückschluß für den Rotor und geschlossene Nabe für den Lüfter ist. Das Stanzteil übernimmt dann eine Vielzahl von aerodynamischen und elektromagnetischen Funktionen und kann einfach aus flachem Eisenblech ausgestanzt werden. Wenn die Einbauwand Schaltungsplatine für elektrische Schaltungselemente ist und der Gleichstrommotor ein solcher mit elektrischer Kommutatorschaltung ist, dann empfiehlt es sich, die Schaltungselemente der elektrischen Konuutatorschaltung auf der Binbmnrand anzuordnen. Zn einem solchen Fall kann man auch die als Flachspule ausgebildete Statorspule beziehungsweise Statorspulen

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in die Einbauwand einlassen und man spart sich die sonst für kollektorlose Gleichstrommotoren erforderliche besondere Statorplatine. Wenn die Schaltungsplatine nicht an ein und derselben ProduktionsstelIe mit ihren Schaltungselementen und dem Einbaulüfter ausgestattet wird, ergeben sich unter Umständen Koordinationsprobleme für das Einpassen der Flachspulen. Für einen solchen Fall empfiehlt es sich, die Flachspule beziehungsweise -spulen in eine Hilfsplatine einzupassen, die abdeckend über einem Durchbruch der Schaltungsplatine befestigt ist. Dann braucht man beim Bestücken der Schlatungsplatine für die Flachspulen mit ihrer Hilfsplatine nur einen entsprechenden Durchbruch freizulassen. Auch in diesem Fall sind die elektrischen Schaltungselemente für die Kommutatorschaltung zweckmäßig in der Schaltungsplatine angeordnet, zumal sie dort möglicherweise im Rahmen des fotochemischen Ätzverfahrens zur Beschaltung der gesamten Platine mit hergestellt werden können.

Ist eine solche wie die zuletzt erwähnte, vorteilhafte Möglichkeit jedoch nicht gegeben, dann ist vorzuziehen, die Hilfsplatine komplett als Stator des Motors auszubilden, also in diese die Flachspulen einzupassen und die Schaltung mit dem Kommutatorteil, vorteilhaft durch fotomechanische Ätzverfahren/ auch auf die Hilfsplatine selbst oder auf ein weiteres, mit ihr verbundenes Hilfselement' aufzubringen. Vorzugsweise wird die Rotorwelle in einer Lagerbuchse gelagert, die einen zur Rotorachse senkrechten Kragen aufweist, mit dem die in einen Durchbruch der Schaltungsplatine beziehungsweise Hilfsplatine gesteckte Lagerbuchse an der betreffenden Platine befestigt ist.

Bei beidseitiger Ausgestaltung als Lüfter empfiehlt es sich, _%daß der Rotor spiegelsymmetrisch oder drehspiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Rotorachse gelegenen Symmetrieebene ausgebildet ist und mit in der Einbauwand gelegener Symmetrieebene eingebaut ist. Das ermöglicht es dann, beidseitig für die Rotorscheiben einschließlich der Lüfterflügel die gleichen Bauteile zu verwenden, was die Massenproduktion begünstigt. Wenn dabei von Drehspiegelsymmetrie gesprochen wird, dann wird dabei nur dem Umstand Rechnung getragen, daß es auf die Drehstellung der einen Rotorscheibe gegenüber der anderen Rotorscheibe nicht ankommt.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung zeigt: Figur 1

Figur 2

Figur 3

Figur 4

einen eingebauten Einbaulüfter vom Axialtyp nach der

Erfindung mit beidseitiger Beflügelung" im Schnitt durch die Achse zur Hälfte dargestellt,

die Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Figur 1,

in entsprechender Darstellung wie in Figur 1 ein zweites Ausführungsbeispiel mit ■ einem Radiallüfter mit einseitiger Beflügelung und

. die Ansicht gemäß dem Pfeil IV aus · Figur 3.

Gemäß Figur 1 ist mit 1 eine Schaltungsplatine aus elektrisch isolierendem Kunststoff bezeichnet, die etwa 5 Millimeter stark ist und sich von der Rotorwelle 2 des allgemein mit 3 bezeichneten Einbaulüfters etwa 50 Zentimeter in allen radialen Richtungen erstreckt. Der Einbaulüfter 3 soll diese Schaltungsplatine auf beiden Seiten, das heißt also, auf der Vorderseite 4 und auf der Rückseite 5 auch zum Zwecke der Kühlung der auf dieser Schaltungsplatine montierten elektrischen Schaltungselemente 6,25» 26, 27 belüften. Der Einbaulüfter wird durch einen kollektorlosen Gleichstrommotor angetrieben, dessen Rotor aus zwei Rotorschei- ben 7 und 8 besteht. Die Rotorscheibe 8 ist mit einem permanentmagnetischen Ringmagneten 9 verbunden, der außen durch eine Rückschlußscheibe 10 aus Eisen abgedeckt ist. Diese Rückschlußscheibe io ist das Zentrum eines Blechstanzteils 14, das außerdem noch, wie besonders gut aus Figur 2 ersichtlich, Lüfterflügel 12, 13 ... aufweist.

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Die Rotorscheibe 7 auf der gegenüberliegenden Seite ist spiegelsymmetrisch zur Kotorscheibe 8 ausgebildet, und das dem Stanzteil 14 entsprechende Stanzteil ist mit 15 bezeichnet. Dieses Stanzteil 15 besteht aus den Lüfterflügeln 16 und der Rückschlußscheibe 17 und ist auch aus Bisenblech gestanzt. Die beiden Stanzteile 14 und 15 sind auf die beiden Enden der Rotorwelle 2 verdrehungssicher gesteckt. Die Rotorwelle 2 ist in einer Lagerbuchse gelagert, die einen zur Rotorachse 18 senkrechten Kragen 19 aufweist· Die Lagerbuchse ist durch einen Durchbruch 20 der Schaltungsplatine 1 gesteckt und liegt mit ihrem Kragen 19 an der Schaltungsplatine 1 an und ist dort mit dieser verklebt. In die Schaltungsplatine 1 sind im Bereich des zwischen den Ringmagneten 9 und 22 bestehenden Luftspaltes zwei Flachspulen eingelassen, von denen nur die Flachspule 24 sichtbar ist. Die Flachspule 24 ist ebenso wie die andere nicht dargestellte Flachspule mit der Vorderseite 4·der Schaltungsplatine 1 f-ast bündig. Zu dem Gleichstrommotor gehört noch eine elektronische Kommutatorschaltung, deren elektrische Bauelemente auf der Schaltungsplatine 1 angeordnet und verschaltet sind, wie die beispielsweise dargestellten Schaltungselemente 6, 25, 26, 27.

Die Rotorscheibea 7» 8 sind Teile des magnetischen Kreises, in dessen Luftspalt die Flachspule 24 und die nicht dargestellte zweite Flachspule angeordnet sind. Genügt die Dicke der Scheiben 10, 17 der eventuell aus Eisenblech bestehenden Stanzteile 14» 15 für den Rückschluß des magnetischen Kreises, können die Rotorscheiben 7,8 entfallen.

Der Rotor 33 ist drehspiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene 32, die in der Schaltungsplatine liegt, ausgebildet. Die Rotorachse 18 durchsetzt ßj« Schaltungsplatine 1 senkrecht.

Die Lüfterflügel sind im dargestellten Ausführungsbeispiel im Ver hältnis zum Drehsinn so angestellt, daß sich bei Betrieb die durch die Pfeile 30 und 31 angedeutete Strömung ergibt, nach der die Luft an den beiden Seiten 4 und 5, der Platine entlang streichend angesaugt und dann in Richtung der Rotorachse 18 abgeblasen vird.

In Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann die Schaltungsplatine 1 durch einen auf die Rückseite 5 aufgeklebten Ring, durch den die Lagerbuchse 21 hindurchgesteckt ist, in ähnlicher Veiäe vie durch den Kragen 19, aber zusätzlich zu diesem, verstärkt

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werden. Dieser Ring hat kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des ringförmigen Permanentmagneten 22₉ so daß er innerhalb desselben Platz findete

Es empfiehlt sich, in der elektronischen Schaltung die unter dem Einfluß der von dem Lüfter angetriebenen Luftströmung steht, einen Fühler anzuordnen, der bei unzureichender Lüfterfunktion die Abschaltung der dadurch eventuell gefährdeten elektronischen Schaltung auslöst, um deren Zerstörung durch Überhitzung zu vermeiden. In entsprechender Weise kann man auch Vorkehrungen treffen, daß die belüftete elektronische Schaltung erst in Betrieb genommen werden kann, wenn sichergestellt ist, daß der Lüfter gleichzeitig eingeschaltet ist.

Bei dem in Figur 3 dargestellte zweiten Ausführungsbeispiel ist die aus Kunststoff bestehende Schaltungsplatine mit 50 bezeichnet und mit elektronischen Schaltungselementen bestückt, die aber der Übersicht halber nicht dargestellt sind. Diese Schaltungsplatine weist einen Durchbruch 51 auf, in den eine Hilfsplatine 52 eingenietet ist. In diese Hilfsplatine eingelassen sind die Flachspulen eines kommutatorlosen Gleichstrommotors 53, der den allgemein mit 54 bezeichneten Lüfter antreibt. Von den zwei vorgesehenen Flachspulen ist nur die Flachspule 55 sichtbar. Die Welle 56 des Rotors ist in einer Lagerbuchse 57 gelagert, die durch einen Durchbruch der Hilfsplatine hindurchgesteckt ist und an dieser mittels eines Kragens 58 befestigt ist. Auf das eine Ende der Rotorwelle 56 ist ein Radialgebläserad 60 gesteckt, das auf seiner der Schaltungsplatine -50 zugekehrten Seite durch eine Eisenblechscheibe 61 abgedeckt ist» die gleichseitig zum magnetischen Rückschluß für den permanentmagnetischen Rotor .dient. Das Radialgebläserad saugt die Luft gemäß Pfeil 62 in axialer Richtung an und bläst sit gemäß Pfeil 63 in radialer Richtung entlang der Vorderseite 64 der Schaltungsplatine 50 ab, die dort mit in die Strömung gestellten Kühlrippen 65 bestückt ist.

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Anders als in Figur 1 ist in Figur 3 die Lagerbuchse 57 einstückig mit dem Kragen 58 ausgebildet. Die Rückschlußscheibe 67 aus Eisenblech rotiert mit der Welle 56 und trägt den Permanentmagnetring 68. Dieser ist axial magnetisiert mit über dem Umfang des Ringes 68 wechselnden Polen. Im Luftspalt zwischen dem Magnetring 68 und der ebenfalls rotierenden ferromagnetischen Rückschlußscheibe 61 befinden sich Flachspulen 55. Der magnetische Kreis schließt sich über die Scheiben 61, 67 einmal und den Permanentmagneten 68, sowie den Luftspalt je zweimal in axialer entgegengesetzter Richtung.

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Claims

P 31 937a ANSPRÜCHE

1.)Einbaulüfter zur Belüftung der Vorderseite einer flachen Einbauwand, dessen Lüfterflügel an einem aus der Vorderseite herausragenden Teil des Rotors eines Gleichstrommotors angeordnet sind, dessen Rotorachse die Einbauwand senkrecht durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel ( 12, 13 ) an einer bis vor die Vorderseite ( 4 ) reichenden Rotorscheibe ( 8 ) angeordnet sind, die mit einer bis vor die Rückseite ( 5 ) der Einbauwand reichenden zweiten Rotorscheibe ( 7 ) einen permanentmagnetischen Rotor bildet und die in der Einbauwand angeordnete Flachspulen ( 24 ) eines Stators zwischen sich einschließen und daß die Flügel ( 12, 13 ) radial abblasend und/oder ansaugend ausgebildet sind.

2. Einbaulüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch an der zweiten Rotorscheibe ( 7 ) Flügel ( 16 ) zur Belüftung der Rückseite ( 5 ) der Einbauwand ( 1 ) angeordnet sind, die radial abblasend und/oder ansaugend ausgebildet sind.

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3. Einbaulüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Flügel (12, 16) der einen oder beider Eotorscheiben (7,8) die Strömung aus der radialen Richtung in die axiale Richtung beziehungsweise umgekehrt umlenkend ausgebildet sind.

4. Einbaulüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnets daß mindestens eine der Rotorscheiben (7, 8 ) einen permanenten Ringmagneten (9, 22 ) koaxial zur Lüfterachse aufweist und daß Lüfterflügel mit einer die zugehörige Rotor-

- scheibe (7, 8 ) in.axialer Richtung abschließenden Platte (1o,17) aus einem einzigen Stanzteil bestehen das auch noch magnetischer Rückschluß für den Rotor und geschlossene Nabe für den Lüfter ist.

5. Einbaulüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauwand ( 1 ) Schaltungsplatine für elektrische Schaltungselemente ist„ auf der auch die elektrischen Schaltungselemente einer elektrischen Kommutatorschaltung für den Gleichstrommotor angeordnet sind.

6. Einbaulüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule beziehungsweise -spulen (24 ) in die Einbauwand (1 ) eingelassen sind.

7. Einbaulüfter nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule beziehungsweise -spulen (55 ) in eine Hilfs- platine (52 ) eingelassen sind, die abdeckend über einem Durchbruch £ 51 ) der Schaltungsplatine ( 5o ) befestigt ist.

8. Einbaulüfter nach Anspruch 5 und 6 oder 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorvelle (2 ) in einer Lagerbuchse ( 21 ) gelagert ist, die einen zur Rotorachse (18) senkrechten

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Kragen ( ig 58) aufweist, mit dem die in einen Durchbruch ( 2o ) der Schaltungsplatine ( 1 ) beziehungsweise Hilfsplatine (52) gesteckte Lagerbuchse (21,57 ) an der betreffenden Platine
befestigt ist.

9. Einbaulüfter nach Anspruch 1,.4» 5 und eventuell weiteren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor spiegelsymmetrisch oder drehspiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Rotorachse gelegenen Symmetrieebene ausgebildet ist und mit in der Einbauwand ( ■ ,1 ) gelegener Symmetrieebene (32) eingebaut ist. "%

10. Einbaulüfter nach Anspruch 5 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß Schaltungselemente der Kommutatorschaltung an der Hilfsplatine ( 52 ) oder an einem an der Hilfsplatine befestigten Hilfselement angeordnet sind.

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