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Rotierende Maschine mit Kühleinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine rotierende Maschine mit einem Lüfter
zur Kühlung der entstehenden Wärme.
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Bei elektrischen Maschinen ist es bekannt, den Lüfter starr mit der
rotierenden Welle, beispielsweise durch Aufpressen, zu verbinden. Bei hochtourigen
Maschinen, beispielsweise Elektrohandwerkzeugen, führt dies auch bei sorgfältig
gestalteten Lüftern aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeiten zu den verschiedenen
bekannten aerodynamischen Vorgängen, die ein hohes Betriebsgerausch verursachen.
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Bei langsam laufenden Maschinen dagegen besteht die Gefahr, daß aufgrund
der relativ niedrigen Drehzahl die Kühlung durch den mit gleicher Drehzahl umlaufenden
Lüfter nicht ausreicht, so daß häufig zusätzliche Kühlvorrichtungen vorgesehen werden
müssen, beispielsweise in Form eines gesondert angetriebenen Lüfters.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, bei
einer Maschine der eingangs genannten Art die Lüfteranordnung
so
zu verbessern, daß die Geräuschentwicklung bei nochtourigen Maschinen erniedrigt
wird und bei niedertourig laufenden Maschinen eine ausreichende Kühlung gesichert
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lüfter
in bezug zur rotierenden Welle drehbar gelagert ist und mit einer zur Welle verschiedenen
Drehzahl antreibbar ist.
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Erfindungsgemäß ist die Maschine also so konzipiert, daß der Lüfter
mit einer anderen Drehzahl umläuft als die Maschine, d.h. bei hochtourigen Maschinen
mit geringerer Drehzahl und bei niedertourigen Maschinen mit höherer Drehzahl. Im
ersten Fall, bei hochtourigen Maschinen, kann ein im Wirkungsgrad verbessertes Lüfterrad
verwendet und dadurch zugleich die Geräuschentwicklung verringert werden. Im zweiten
Fall, bei niedertourigen Maschinen, wird zwar die Drehzahl erhöht, wodurch sich
auch eine Erhöhung des Geräuschpegels einstellen kann, aber die Drehzahl kann bei
diesen Maschinen immer noch so eingestellt werden, daß man non:1 weit unter der
zulässigen und störend empfundenen Geräuschgren:e bleibtr jedoch zugleich eine ausreichende
Kühlung gesichert ist.
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Durch diese Maßnahme kann bei niedertourigen Maschinen auf zusätzliche
Kühlvorrichtungen verzichtet werden.
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Wenn bei hochtourigen Maschinen infolge der Drehzahlreduzierung der
-Luftdurchsatz zur Kühlung nicht mehr ausreichen scllce, kann im Rahmen der Baugröße
der Maschine der Schaufeldurchmesser erhöht, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der
Schaufeln unterhalb der ursprünglichen Umfangsgeschwindigkeit bleiben muß, damit
cie Geräuschentwicklung geringer wird, und/oder den Schaufeln selbst
eine
hinsichtlich Vergrößerung der Luftfördermenge aerodynamisch günstigere Form oder
Abmessung gegeben werden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist zum Antrieb
des Lüfters mit der in bezug zur Welle verschiedenen Drehzahl ein Getriebe vorgesehen.
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Vorteilhaft ist das Getriebe ein Pldnetengetriebe wegen der gleichachsigen
Anordnung der Eingangs- und Ausgangswellen. Das Planetengetriebe kann außerdem raumsparend
gebdut werden, weil die Umfangskraft auf mehrere Eingriffe verteilt werden kann.
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Ein solches Planetengetriebe ist gemäß einer vorteilhaften und bevorzugten
Weite bildung der Erfindung ein Wälzlager, wie es beispielsweise bereits zur Lagerung
der ;Selle schon vorhanden ist. Hierdurch kann sich die Vorsehung eines gesonderten
Getriebes erübrigen, und der bauliche Aufwand kann klein gehalten werden.
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Las Wälzlager kann ein Kugellager sein.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Planetengetriebes zur Erniedrigung
der Drehzahl des Lüfters in bezug zur Drehzahl der Welle sind in den Ansprüchen
6 bis 8 gekennzeichnet.
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Eine einfache Kraftübertragung von der Welle über das Wälzlager/Planetengetriebe
auf den Lüfter erhält man dadurch, daß der Käfig des Wälzlagers mit axial ausgerichteten
Bohrungen versehen ist, in die Mitnehmerstifte ragen, die in in dem Lüfter bzw.
der Lüfternabe vorgesehenen ebenfalls axial ausgerichteten Bohrungen angeordnet
sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann zur Erhönung der Drehzahl
eine Einrichtung gemäß Anspruch 4 in einfacher oder mehrfacher Ausführung verwendet
werden.
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Eine fertigungstechnische Vereinfachung ergibt sich gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung dadurch, daß die Lüfternabe gleichzeitig als Käfig ausgebildet ist.
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Um die Montage und Demontage zu erleicntern, ist in Weiterbildung
der Erfindung die Lüfternabe mit Zacken versehen, die einseitig zwischen die Kugeln
des Kugellagers greifen.
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Zur Verringerung der Reibung ist nacn einer anderen tieiterbildung
der Erfindung die Lüfternabe mit am Nabenumfang angeordneten axial ausgerichteten
Stiften versehen, die je in eine im Wälzkörper angeordnete zentrische Bohrung eingreifen.
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In einfacher Weise kann die Lüfter/Getriebeanordnung bei Verwendung
an einer elektrischen Maschine gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auf der An-
oder Abtriebsseite der Maschine oder auf der Seite des freien Wellenendes angeordnet
sein.
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Die Anordnung auf der Seite des freien Wellenendes hat Vorteile besonders
bei Verwendung an Elektrohandwerkzeugen.
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Diese Anordnung weist akustische und unter dem Gesichtspunkt der Verwendung
eines Reduktionsgetriebes auch konstruktive Vorteile gegenüber der Anordnung auf
der Antriebsseite auf, die die übliche Anordnungsweise bei Elektrohandwerkzeugen
darstel Auf der Seite des freien Wellenendes, die bei Binphasenmotol-en der Kollektorseite
entspriciit, kann die -agerung auf einer relativ dünnen Ankerwellenverlängerung,
beispielsweise auch durc Gleitlager, vorgenommen werden, wodurch da Durchmesser/Na£enverhältnis
des Lüfters erhöht werden kann. Dadurch kann eine weitere Reduzierung der Lüfterdrehzahl
bei gleichem Lüfteraußendurchmesser vorgenommen werden. Bei Beibehaltung der Jlel.-zahl
kann
der Lüfteraußendurchmesser entsprecnend um die im Bereich der Acnse gewonnene Fläche
verkleinert werden, wodurcn gegebenenfalls eine kleinere Bauweise ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindun ist
das Getriebe zur Veränderung der Drehzanl der rotierenden Welle ein Vorgelegereibradgetriebe.
Durch ein solches Getriebe ist auf leichte Art und Weise sowohl eine Drehzahlreduzierung
als auch Drehzahlerhöhung möglich. Gegenüber Wälzlagerplanetengetrieben hat dieses
Getriebe den vorteil, daß nahezu beliebige Über oder Untersetzungen möglich sind.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, näher erläutert werden.
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Es sind Fig. 1 ein Scnnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lufter/Getriebeanordnung bei Anwendung an einer elektrischen Antriebsmaschine, wobei
der Lüftei auf der Abtriebsseite der Ankrwelle der Maschine angeordnet ist und das
Getriebe ein Kugellagerplanetengetriebe ist, Fig. 2 ein Scnnitt durch die erfindungsgemäße
Lüfter/Getriebeanordnung nach Fig. 1, angeordnet jedoch auf dem freien Wellenende
der Ankerwelle der elektrischen Antriebsmaschine und Fig. 3 ein Schnitt durch eine
andere lusführungsform der erfindungsgemäßen Lüfter/Getriebeanordnung,
bei
der diese Anordnung auf dem freien Wellenende der Ankerwelle anireordnet ist, der
Lüfter mit einem Gleitlager gelagert ist und das Getriebe ein Reibra@-getriebe ist.
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Es soll zunächst Bezug genommen werden auf die Fig. 1, in der eine
erfi-niungsgemäße Lüfter/Planetengetriebeanordnung 2 dargestellt ist, die auf der
Abtriebsseite einer Ankerwelle 4 einer elektrischen Antrieb-smaschine, von der nur
ein Anker 8 schematisch gezeigt ist, angeordnet ist, und zwar zwischen einem Ritzelhals
6 und dem Anker 8 bzw einer dem Anker 8 vorgelagerten Anlaufscheibe 10.
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Lüfterflügel 12 sind mit Hilfe einer Nabe 13 und einem Nadellager
14 auf der Ankerwelle 4 gelagert. Die Ankerwelle 4 selbst ist in einem kugellager
16. 17 und 18 gelagert, das zugleich als Planetengetriebe ausgebildet ist, um dem
Lüfter eine Drehzahl zu vermitteln, die bei der dargestellten Ausführungsform geringer
ist als die des Ankers bzw. der Ankerwelle. Zwischen dem Kugellager und dem Nadellager
kann, wie dargestellt, eine Distanzbuchse 19 angeordnet sein.
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ur intersetzten Übertragung der Ankerdrehung auf den Lüfter 12 ist
ein massiver Käfig 18 des Kugellagers 16, 17 und 18 mit Sackbohrungen 2o und die
Nabe 13 des Lüfters 12 mit Bohrungen 22 versehen, die miteinander fluchten und,
wie dargestellt, jeweils durch Mitnehmerstifte 24 miteinander verbunden sind. Anstelle
der Sa-ckbohrungen können auch durchgehende Bohrungen verwendet
werden.
Es muß nur dafür Sorge getragen werden, daß die Mitnehmerstifte nicht i,erausfallen
können.
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Beim Umlauf der Ankerwelle 4 wird somit die Drehzahl untersetzt über
den mit der Welle fest verbundenen Innenring des Kugellagers, den Käfig 18 und die
Mitn;enmerstifte 14 auf die Lüfter nabe 13 und damit auf den Lüfter 12 übertragen.
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Es soll nun Bezug genommen wenin auf die Fig. 2. Die Lüfter/ Planetengetriebeanordnung
ist wie die Anordnung der Ausführungsform nach Fig. 1 aufgebaut, so daß insofern
auf die Beschreibung zu der Fig. 1 verwiesen werden kann. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 2 ist Jedoch der Lüfter 3o nicht auf der Abtriebsseite der elektrischen
Maschine, sondern auf dem freien Wellenende angeordnet, so daß sich die Möglichkeit
ergibt, den Lüfter auf einer in bezug zur Ankerwelle 32 dünneren Wellenverlängerung
34 zu lagern, beispielsweise mit Hilfe eines Madellagers r wie dargestellt.
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Alternativ zu den dargestellten Ausführungsform.?n kann der Käfig
auch am Lüfter bzw. dessen Nabe angeformt oder angebracht sein Außerdem kann der
Lüfter bzw. dessen Wabe anstelle des Käfigs mit einem Zackenkranz versehen sein,
der mit seinen Zacken einseitig zwischen die Wälzkörper des Tragers eingreift. Ferner
kann die Anordnung so ausgebildet sein, daß im Lüfter bzw. dessen Nabe eingesetzte
Stifte in in den Wälzkörpern (beispielsweise Kugeln oder Walzen) vorgesehene zntrale
Bohrungen eingreifen.
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Aus montagetechnischen Gründen sind die Stifte und Bohrungen vorzug
weise axial ausgerichtet.
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Anstelle des Nadellagers kann bei dieser Anordnung vorzugsweise ein
Gleitlager vorgesehen werden, wie bei der in der Fig. 3
gezeigten
Lagerung des Lüfters. Ilierdurcn kann das DurctJnesser/ Nabenverhältnis des Lüfters
erhöht werden.
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Es soll nun Bezug genommen werden auf die Fig. 3, die wie die Fig.
2 eine Lüfter/Getriebeanordnung auf dem freien Wellenende der Antriebswelle einer
elektrischen Antriebsmaschine zeigt.
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Bei dem Getriebe handelt es sich hier um ein Reibradyetriebe 40, das,
wie dargestellt, zur Drehzahlreduzierung die L. D.;s Reibradgetriebe ist in Lagern
42 und 44 gelagert und befindet sich zwischen einem Kugellager 46 einer Ankerwelle
48 eines nicht dargestellten Elektromotors, von den schematisch n.r ein Kollektor
50 anleutungsweise dargestellt ist, und einem Lüfter 52. Der Lüfter ist mittels
Gleitlagern 54 und 56 auf einer dünnen Wellenverlängeiung 58 der Ankerwelle 48 gelagert.
Der Lüfter 52 bzw.
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dessen Nabe 60 ist mit einem zylindrischen Ansatz 62 versehen, der
in axi a le Richtung zeigt.
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Das Reibradgetrit e 40 weist ein größeres Reibrad ,4 auf, das kraftschlüssig
mit dem dünnen freien Wellenende 58 velDunden ist, und ferner ein kleineres Reibrad
66, das kraftschlüssig mit der Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes 62 @es Lüfters
52 verbunden ist. Mit Hilte des dargestellten Reibradgeiriebes wir.
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die Umfangskraft der Wellenverlängerung So über bis große Reibrad
64 und das kleine Reibrad 66 auf die Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes des
Lüfters übertragen und dieser somit hinsichtlich der Drehzahl der Welle mit einer
vesringerten Drehzahl angetrieben. Das Prinzip der vorlieqenden Erfindung ist vorteilhaft
auch bei Pumpen anwendbar.
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L e e r s e i t e