DE2639914C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gekapselten Außenläufermotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 20 44 358 ist ein solcher gekapselter Außenläufer­ motor bekannt. Er hat an seiner zylindrischen Außenfläche Lauf­ radschaufeln, die radial äußere Leitapparate auf der Einström­ und Ausströmseite beströmen. Diese vorbekannte Vorrichtung baut axial relativ lang und der Motor selbst wird dabei nur mäßig gekühlt. Dadurch daß die Laufradschaufeln an der zylin­ drischen Außenfläche des Außenrotors angeordnet sind, ist der Gesamtdurchmesser dieses vorbekannten gekapselten Außenläufer­ motors auch relativ groß. Außerdem ist ein zusätzlicher Antrieb, z. B. für eine Büromaschine, bei einem solchen Motor der vor­ bekannten Art nicht möglich.

Die DE-PS 9 69 793 zeigt zwar einen gekapselten Außenläufermotor, der jedoch keinen glockenartigen Außenrotor hat sondern an beiden Stirnseiten des Außenrotors Ventilationsschaufeln auf­ weist, die radial ins Freie fördern.

Das deutsche Gebrauchsmuster 72 12 471 zeigt einen Außenläufermotor, der nicht gekapselt ist und Radialventila­ tionselemente aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirkungsvolle Umströmung des Motors bei kompakter einfacher wirtschaftlicher Konstruktion zu erreichen, wo neben dem Geräteantrieb auch Geräuscharmut, niedrige Betriebstemperatur des Motors verlangt wird und fallweise eine zusätzliche Ventilation für das anzu­ treibende Gerät geschehen kann, insbesondere zum Antrieb von Büromaschinen.

Die Aufgabe wird mit den Mitteln des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche sind auf weitere Verbesserungen des Er­ findungsgegenstandes gerichtet.

In Büromaschinen müssen gleichzeitig oft strengere Vorschriften der Schutzisolation bzw. vorgegebene Einbaumaße eingehalten werden.

Die schutzisolierende Ausbildung der Rotorwelle kann dadurch erfolgen, daß auf ein Wellenende ein Abtriebselement aus Kunststoff, beispielsweise ein Zahnritzel oder ein Kunststoff­ lüfterrad, aufgesetzt wird, so daß die Welle allseitig bedeckt ist oder daß bei Verwendung eines Außenläufer-Kunststoff-Ge­ häuses, z. B. nach der deutschen Patentschrift 19 66 205, das Lagerrohr zum Statoreisen hin eine zylinderförmige Schutz­ isolationsschicht aufweist. Die schwingungsdämpfenden Elemente können selbst schutzisolierend ausgebildet sein oder sind in einer entsprechenden Kunststoffkapsel eingebettet, die diesen Anforderungen entspricht.

Ist der im allgemeinen ausströmseitig angeordnete, im allge­ meinen aus Metall ausgebildete Flansch mit relativ großen Öffnungen versehen, können diese durch Kunststoffgitter ent­ sprechend abgedeckt sein. Einströmseitig gilt dies erfoder­ lichenfalls ebenso. Die schutzisolierende Abdeckung der Flanschteile kann auch durch isolierende, nach dem Einbau des Motors benachbarte Teile des anzutreibenden Gerätes realisiert sein.

Hinter der Einströmöffnung können Strömungsleitwände die durchströmende Luft beispielsweise ins Motorinnere an intensiv zu kühlende Stellen leiten.

Es geht neben einer wirkungsvollen Umströmung des Außenläufer­ motors fallweise auch um eine Durchströmung des Innenstators.

Die Zeichnungen zeigen Einzelheiten der Erfindung:

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, wobei auf der Flanschgegenseite die Welle über ein Kalottenlager ortsfest abgestützt ist und

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei auf der Flansch­ gegenseite das Kunststoffgehäuse auf einen Nabenansatz radial heruntergezogen und dieser axial vorkragend aus­ gebildet ist, so daß dieses brückenartig abgestützte Gehäuse an diesem Kragenansatz ortsfest im anzutreiben­ den Gerät gestützt werden kann.

Fig. 3a + b zeigen einströmseitig die nichtidentischen Stirn­ ansichten auf der Gegenflanschseite des Mantelgehäuses sowohl der Fig. 1 (Pfeil IIIa) als auch der Fig. 2 (Pfeil IIIb).

Fig. 4 zeigt die mit der Fig. 1 nahezu identische Stirnansicht der Flanschseite von Fig. 2 - s. Pfeil IV - .

Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 das Kunststoffgehäuse 1, in dem auf der Einströmseite 2 zwischen dieser und dem Außenrotor 3 im Bereich des axialen Abstandes 5 am Außenrotor 3 Lüfterschaufeln 4 hinter Einströmöffnungen 7 vorgesehen sind und daß flanschseitige Ausströmöffnungen 10 in einem in das Kunststoffgehäuse 1 eingesetzten Flansch 8 vorgesehen sind, der auch den Innenstator 6 und die darin gela­ gerte Rotorwelle 11 trägt. Das Kunststoffmantelgehäuse 1 ist im Einströmbereich radial nur mäßig nach innen verlängert.

Die Rotorwelle 11 ist auf der Einströmseite 2 über ein separates Element 12 mit Kalottenlager 13 im anzutreiben­ den Gerät drehbar (abgestützt), wobei die vorkragende Nabe 14, die das sich selbst einstellende Kalottenlager 13 umgibt, in axialer Draufsicht eine prismatische Kontur (s. Fig. 3) zur formschlüssigen Halterung des Motors in einbauseitigen elastischen Dämpfelementen auf­ weist. Entsprechendes gilt für die Nabe 15 flanschseitig (vgl. Fig. 4). Die axiale Distanz des Elementes 12 zum Rotor 3 garantiert Buchse 18. Dadurch ist auch die axiale Position von Außenrand 17 des Elementes 12 zum Innenrand 16 des Gehäuses 1 justierbar, welche Ränder 16, 17 zu­ sätzlich mit ihrem radialen Abstand zueinander den klein­ sten Einströmquerschnitt begrenzen.

An der Einströmstirnseite weisen die Lüfterschaufeln 4 Ausnehmungen auf, die eine koaxiale hohlkegelige oder hohl­ kegelstumpfförmige Hüllfläche 20 zum besseren Strömungs­ einlauf aufweisen. Die Lüfterschaufeln 4 sind einstückig mit den Kurzschlußringen 31/32 und der Nabe 34 zum glockenförmigen Außenrotor 3 (4, 31-35) zusammengegossen.

Der Boden dieser Glocke ist durchbrochen. Sternförmig er­ strecken sich hier sechzehn ebene Lüfterschaufeln 4 von der aus Strömungsgründen kegeligen Nabe 34 (mit einge­ gossener Rotorstahlbuchse 35) zum umlaufenden Kurzschluß­ ring 31, so die durchströmende Luft (Pfeil 40) vom Inne­ ren der Hüllfläche 20 zur Kühlung an den Wickelkopf 61 des Stators heranlassend.

Ausströmseitig ist der Kurzschlußring 32 an seiner Außen­ fläche 36 im Sinne diffusorartiger Querschnittserwei­ terung im Strömungsbereich 42 kegelig abgeschrägt.

Fig. 2 zeigt die Gehäusebrücke mit Kragenansatz 24 an der ein­ strömseitigen Stirnfläche, wobei der Außenläufer ein­ stückig angegossene Lüfterschaufeln 4 aufweist, die die durch die Einströmöffnungen 7, 27 hereingezogene Luft radial nach außen zum Kunststoffgehäuse 21 hinführen (Pfeil 40), wobei die Lüfterschaufeln 4 sich vom Rotorblechpaket aus ausschließlich axial erstrecken, so daß die radial kleine Ringspaltströmungs-Querschnittsfläche 41 voll erhalten bleibt. Würde man nämlich radial auf dem Außen­ läufer außen sich axial erstreckende Schaufeln anordnen, gäbe das ungünstigere Strömungsverhältnisse, weil der Strömungsquerschnitt dort nur eingeschränkt zur Verfü­ gung steht.

Der Metallflansch 8 ist an seinem Außenumfang 9 in das Kunststoffgehäuse 1, 21 eingesetzt und mit einer Bandage 22 von außen über Vorsprünge 23 formschlüssig mit dem Rand 25 des Kunststoffgehäuses 1 fest verbunden, indem das (mit dem Kunststoffgehäuse 21 außen z. B. fluchtende) Spannband 22 durch Preßsitz oder durch Spannmittel 48 rohrschellenartig (wie das Fig. 4 zeigt) gegen den Außen­ ring 9 des Flansches 8 gespannt wird. Da das Kunststoff­ gehäuse 1 am offenen Ende seiner glockenförmigen Gestalt z. B. drei axiale Einschnitte am Rand umfangsmäßig ver­ teilt hat, kann unter Auffedern dieses Randes 25 der Flansch 8 bis zum Einrasten der Formschlußmittel bei 23 in das Gehäuse 1, (21) eingeschoben werden und zwar vor Aufbringen der Bandage 22. Die Formschlußmittel sind ein umlaufender Vorsprung 23 am Außenring 9 des Flansches 8 und eine entsprechende Ausnehmung im Rand 25.

Die obere Hälfte der Fig. 2 zeigt eine dünnwandigere Variante 1 des Gehäuses, deren Radialstege im Einström­ bereich 2 deshalb axial durch Rippen 29 verstärkt sind. Diese Variante weist auch eine zusätzliche Einström­ öffnung 28 auf. Sowohl die in Umfangsrichtung sich erstreckenden Einströmöffnungen 7, 27, (28) als auch die Öffnung 10 auf der Ausströmseite dürfen wegen bestehender Sicherheitsvorschriften radial ein gewisses Maß nicht überschreiten, z. B. 6,3 mm (VDE, SEV- Vorschrift).

In Fig. 2 ist eine mit 44 bezeichnete dreieckförmige Ausneh­ mung im inneren Einströmbereich der Lüfterschaufel 4 vorge­ sehen, die dazu dient, die Einströmung in die Lüfterschaufel 4 hinein radial innen zu verstärken und die durchströmende Luft möglichst stark am Wickelkopf 61 vorbeiziehen zu lassen. Diesem Zweck dient auch die relativ geringe, elektromotorisch aber noch vertretbare axiale Höhe des Kurzschlußringes 31 und die Abrundung seiner Außenkante (bzw. deren Abschrägung zu halbtrapezförmigem Querschnitt, wie das die untere Hälfte der Fig. 2 zeigt. Vorteilhafterweise ist dort der Kurz­ schlußring radial innen am Luftspalt (im Bereich der Rotor­ nuten) axial am höchsten. Die Ausnehmung 44 vergrößert auch den Eintrittsquerschnitt der Strömung in die Lüfter­ schaufel 4, was geräuschmindernd wirkt. Eine bessere An­ strömung des Wickelkopfes 61 erreicht man durch einen dünn­ wandigen hohlzylindrischen oder leicht hohlkegeligen Leit­ ring 45 (gestrichelt in Fig. 2), der sich auf dem ganzen um­ fang zwischen den (z. B. sechzehn) Schaufeln (s. Fig. 4) er­ streckt und einfacherweise mit diesem und dem Käfig (31, 32 u. a.) einstückig spritzgegossen ist, wobei dessen Außen­ durchmesser etwa dem Luftspaltdurchmesser entspricht und dessen axiale Erstreckung vom Motor weg etwa an der Wickel­ kopfstirn anfängt und wenigstens der halben Wickelhöhe ent­ spricht, d. h. 1/4 bis 1/10 des Luftspaltdurchmessers beträgt.

Ausströmseitig bewirken Innen-Radialschaufeln 37 am Kurz­ schlußring 32 eine Strömungsradialkomponente 39 in den Strömungsbereich 42 hinein, was Belüftung und Kühlung des Wickelkopfes 62 verbessert.

Bei vermindertem zusätzlichem Kühlluftbedarf kann die zusätz­ liche (in der unteren Hälfte der Fig. 2 deshalb gestrichelt ge­ zeichnete) Einströmöffnung 28 entfallen.

Die Fig. 3a zeigt die Stirnansicht gem. dem Pfeil IIIa der Fig. 1 auf der Einströmseite 2 in der oberen Hälfte der Fig. 1. Ebenso zeigt Fig. 3b die Stirnansicht auf der Ge­ genflanschseite (Einströmseite 2) entsprechend dem Pfeil IIlb der Fig. 2 und zwar die der unteren Hälfte. Die zu­ sätzliche Einströmöffnung 28 ist gestrichelt eingezeichnet. Deren Querschnittsfläche macht anschaulich klar, daß sie den Einströmquerschnitt drastisch erhöht, weil sie radial weiter außen liegt. Das kann in manchen Anwendungsfällen wichtig sein.

Bei der Konstruktion gem. Fig. 2 sind Radialstege 30 nötig, die in Fig. 3b relativ breit in Umfangsrichtung gezeichnet sind. Fertigungs- und Festigkeitsanforderungen machen diese Breite notwendig. Für eine gute Einströmung der Luft in das Motorgehäuse sollten diese Radialstege möglichst schmal sein. Das gleiche gilt auch für die Stege 82 des Flansches 8 auf der Ausströmseite.

Fig. 4 zeigt die Stirnansicht auf der Ausströmseite, d. h. die auf den Flansch 8 entsprechend den Pfeilen IV der Fig. 2. Mit der Schraubverbindung 48 wird das Spannband 22 fest gegen den offenen Rand 25 des Kunststoffgehäuses 1 oder 21 und dieser (25!) gegen den umlaufenden Rand 9 des Flansches 8 gedrückt. Die Ausströmöffnungen 10 sind relativ großflächig.

Die mit gleichen Ziffern markierten Teile jeder Figur haben die gleiche Funktion, auch wenn diese im andern Ausführungs­ beispiel nicht nochmals ausführlich beschrieben ist.

Claims (21)

1. Gekapselter Außenläufermotor mit glockenartigem Außen­ rotor und mit Flanschbefestigung, wobei der Flansch mit einem den Motor umgreifenden, über dem Rotationsumfang geschlossenen Zylindergehäuse fest verbunden ist, der Außenrotor mit Lüfterschaufeln versehen ist und an bei­ den Stirnseiten des Motors Öffnungen für axiales Durch­ strömen der Luft vorgesehen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bodenbereich der Rotorglocke einströmseitig Lüfterschaufeln (4) vorgesehen sind, und das Zylindergehäuse auf dieser einströmseitigen Motor­ stirnseite (2) unter axialem Abstand (5) zum Außenrotor (3) sich erstreckt, wobei die Lüfterschaufeln (4) hinter Einströmöffnungen (7, 27, 28) angeordnet sind und der Flansch (8) Ausströmöffnungen (10) aufweist und wobei wenigstens auf einer Stirnseite des Motors eine Rotorwelle (11) herausgeführt ist.

2. Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zylindergehäuse ein Kunst­ stoffgehäuse (1, 21) ist.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes herausragende Wellenende (60) des Außenrotors (3) und die von außen berührbaren Flanschteile (8) schutzisoliert ausgebildet sind.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterschaufeln (4) radial innen Ausnehmungen aufweisen, die eine koaxiale, insbesondere hohlkegelige Hüllfläche (20) zum besseren Einlauf der Luft aufweisen.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich dreieckförmige Ausnehmungen (44) eine gewisse radiale Einströmung in die Lüfterschaufeln von innen ermöglichen.

6. Motor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lüfterschaufeln (4) mit den Kurzschlußringen (31/32) und der Nabe (34) zum glocken­ förmigen Außenrotor (3) zusammengegossen sind.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß in axialer Draufsicht mehrere (z. B. 16) ebene Lüfterschaufeln (4) punktsymmetrisch von der Nabe (34) weg sich erstrecken.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abstützung der Rotor­ welle (11) auf der Flanschgegenseite über ein ortsfestes Lager (13) vorzugsweise über schwingungsdämpfende Elemente geschieht.

9. Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Flansch (8) ins Kunst­ stoffgehäuse (1) formschlüssig eingesetzt ist.

10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Flansch (8) im Kunststoffgehäuse (1) durch ein Spannband (22) festgehalten ist.

11. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzliche Lufteinström­ öffnungen (7, 28) in der Stirnfläche des Gehäuses (Kunststoffgehäuse 1, 21) vorgesehen sind.

12. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der einströmseitige Kurz­ schlußring (31) auf der Flanschgegenseite eine stark abgerundete Außenkante aufweist, vorzugsweise einen Querschnitt etwa wie die Hälfte eines symmetrischen Trapezes, so daß die Höhe des Kurzschlußringes am Luft­ spalt innen am größten ist.

13. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein dünnwandiger koaxialer, rotorseitiger Leitring (45) etwa des Durchmessers wie der Luftspalt, axial etwa von der Wickelkopfstirn an sich wegerstreckt.

14. Motor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Leitring (45) zylindrisch oder leicht hohlkegelig und ca. 1/10 bis 1/4 des Luftspaltdurch­ messers axial lang ist.

15. Motor nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leitring (45) einstückig mit dem Außenrotor (3) ist.

16. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flanschseitige Kurzschlußring (32) des Rotorkäfigs in Strömungsrich­ tung (40) einen stetig abnehmenden Durchmesser aufweist.

17. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am flanschseitigen Kurzschlußring (32) auf der Ausströmseite radial innere Radialschaufeln (37) vorgesehen sind.

18. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbe­ sondere nach Anspruch 13 bis Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Einström­ öffnung bzw. vor der Austrittsöffnung des Gehäuses rotationssymmetrische, vorzugsweise hohlkegelförmige Strömungsleitwände vorgesehen sind.

19. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Distanzelement (18) zwischen dem als Kalottenlager (13) ausgebildeten Lager und der Rotor­ stahlbuchse (35) angeordnet ist.

20. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Rotor­ glocke durchbrochen ist.

21. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, 9-18, dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter Abstützung des Gehäuses auf der Flanschgegenseite eine Einströmöffnung direkt um die Welle in diesem Gehäuse­ stirnteil vorgesehen ist.