DE4312684C1 - Fan (ventilator) module having axial cooling air openings for cooling electrical machines - Google Patents

Fan (ventilator) module having axial cooling air openings for cooling electrical machines

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Eberhard Schubert
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Abstract

Known fan modules for cooling electrical machines having closed cooling ducts and radial fans implement either only pressure ventilation or suction ventilation. When axial fans are used both pressure ventilation and suction ventilation can be produced by reversing the rotation direction or by rotating the entire axial fan module through 180 DEG , the cooling air flows being greatly different and it being possible to achieve only low pressure levels. The invention is intended to create a fan module having axial cooling ducts, which avoids these disadvantages. The fan module according to the invention having axial cooling air openings is characterised by the use of a radial fan (4) including a nozzle (5) or aperture (15), which are arranged such that they can rotate jointly through 180 DEG within the fan module (1). The entire fan module (1) can also be rotated. Furthermore, in addition to the axial cooling air opening, a plurality of laterally radial cooling openings (10) are provided, it being possible to close all the cooling air openings, depending on the application, by means of protection grids or metal sheets. The invention can be used for cooling electrical machines having closed cooling ducts. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Lüfterbaustein mit axialen Kühl­ luftöffnungen zur Kühlung elektrischer Maschinen mit geschlos­ senen Kühlkanälen. Ihre Ausführung erfolgt entsprechend dem Stand der Technik, gegenwärtig prinzipiell auf folgende Weise:The invention relates to a fan module with axial cooling air openings for cooling electrical machines with closed cooling channels. They are executed in accordance with the State of the art, currently in principle in the following way:

  • 1. Der Lüfterbaustein realisiert nur die Druckbelüftung. Die Kühlluft wird durch die Kühlkanäle gedrückt. In diesen Belüftungseinrichtungen werden Axialventilatoren entsprechend DE-OS 26 49 181 oder Radialventilatoren entsprechend DE-AS 24 06 489 und DE 37 35 734 A1 angewendet.
    Diese Kühltechnik ist nicht für die Einsatzfälle geeignet, bei denen es unzulässig ist, daß die erwärmte Luft über die ange­ kuppelte Arbeitsmaschine geblasen wird.    1. The fan module only implements pressure ventilation. The cooling air is forced through the cooling channels. Axial fans in accordance with DE-OS 26 49 181 or radial fans in accordance with DE-AS 24 06 489 and DE 37 35 734 A1 are used in these ventilation devices.
    This cooling technology is not suitable for applications in which it is inadmissible that the heated air is blown over the coupled machine.
  • 2. Der Lüfterbaustein realisiert nur die Saugbelüftung. Die Kühlluft wird durch die geschlossenen Kühlkanäle gesaugt und tritt aus der Belüftungseinrichtung radial oder axial aus. Nachteilig bei beiden Belüftungsarten ist, daß keine Modifi­ kationsmöglichkeiten bestehen.2. The fan module only implements suction ventilation. The cooling air is drawn through the closed cooling channels and exits the ventilation device radially or axially. A disadvantage of both types of ventilation is that no modifi cations exist.
  • 3. Der Lüfterbaustein realisiert sowohl die Druck- als auch die Saugbelüftung, insbesondere für kleinere elektrische Maschinen, mit Hilfe eines Axialventilators durch Drehrich­ tungsumkehr.
    Die Lösung ist sehr einfach. Sie hat jedoch den Nachteil, daß bei Saug- und Druckbelüftung stark unterschiedliche Kühlluft­ ströme gefördert werden.    3. The fan module realizes both pressure and suction ventilation, especially for smaller electrical machines, with the help of an axial fan by reversing the direction of rotation.
    The solution is very simple. However, it has the disadvantage that greatly different cooling air flows are promoted in suction and pressure ventilation.
  • 4. Des weiteren ist es bekannt, Lüfterbausteine mit Axialventi­ latoren für unterschiedliche Anwendungsfälle einzusetzen. Da­ bei ist je nach Einbaulage durch Drehung des Axialventilators um 180° jeweils die Saug- und Druckbelüftung realisierbar. Solche Axialventilatoren sind im Prospekt der Fa. ebm "Kompaktventilatoren" o. J. und in der Zeitschrift Elektronik 1979, H. 13 S. 69 beschrieben.
    Da nur Axialventilatoren als drehbare Lüfterbausteine einsetz­ bar sind, ist es nicht möglich, hohe Druckwerte zu erzeugen, wie sie für eine intensive Kühlung und einen hohen Kühlluft­ durchsatz erforderlich sind.    4. Furthermore, it is known to use fan modules with axial fans for different applications. Depending on the installation position, suction and pressure ventilation can be achieved by rotating the axial fan by 180 °. Such axial fans are described in the brochure of ebm "Kompaktventilatoren" undated and in the magazine Elektronik 1979, H. 13 p. 69.
    Since only axial fans can be used as rotatable fan modules, it is not possible to generate high pressure values as are required for intensive cooling and high cooling air throughput.

Bei den gegenwärtig bekannten Lüfterbausteinen für elek­ trische Maschinen sind die Öffnungen für den Aus- und Eintritt der Kühlluftströmung nur radial oder nur axial angeordnet. Damit bestehen einschränkende Bedingungen für den Einsatz der Maschinen in bezug auf die Einhaltung von Abständen für den Ein- und Aus­ tritt der Kühlluftströmung.In the currently known fan modules for elec Trical machines are the openings for the exit and entry the cooling air flow is arranged only radially or only axially. In order to there are restrictive conditions for the use of the machines with regard to the maintenance of distances for the on and off occurs the cooling air flow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, hoch effektive kühltechnische Lösung für einen Lüfterbaustein mit axialen Kühlluftöffnungen für die Kühlung elektrischer Ma­ schinen zu schaffen, bei der mit einer Ventilatorbaugruppe und einfachen konstruktiven Maßnahmen die saugende und drückende Belüftung mit etwa gleich großen Kühlluftströmen realisiert werden kann und bei der eine günstige Anpassung an die Einbau­ bedingungen der elektrischen Maschine ermöglicht wird.The invention has for its object a cost-effective, highly effective cooling solution for a fan module with axial cooling air openings for cooling electrical Ma to create machines with a fan assembly and  simple constructive measures the sucking and pressing Ventilation realized with cooling air flows of approximately the same size can be and with a favorable adaptation to the installation conditions of the electrical machine is made possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 1 gelöst, wobei beim Übergang von der Saug- zur Druckbelüftung der komplette Lüfterbaustein 1 oder die Ein­ heit Ventilator 4 mit Motor 3 und Düse 5 innerhalb des Leitge­ häuses 6 um 180° gedreht wird.According to the invention the object is achieved with the characterizing features of claim 1, the complete fan module 1 or the unit fan 4 with motor 3 and nozzle 5 being rotated within the Leitge housing 6 by 180 ° during the transition from suction to pressure ventilation.

Im ersten Fall befinden sich beidseitig am Leitgehäuse 6 Zen­ trier- und Befestigungsmöglichkeiten, die wechselseitig dazu genutzt werden können, das Schutzgitter 7 an das Leitgehäuse 6 und den kompletten Lüfterbaustein 1 an die zu kühlende Maschine 2 zu befestigen.In the first case there are 6 trier and fastening options on both sides of the guide housing, which can be used alternately to attach the protective grille 7 to the guide housing 6 and the complete fan module 1 to the machine 2 to be cooled.

Im zweiten Fall sind innerhalb des Lüfterbausteins 1 Befestigungs­ möglichkeiten beidseitig konstruktiv so angeordnet, daß diese in gleicher Weise zur Befestigung der Düse 5 mit Hilfe eines Zentrier­ bleches 8 oder des Ventilators 4 und Motors 3 mit Hilfe von Stre­ ben 9 genutzt werden können, daß eine Umkehr von der Saug- in die Druckbelüftung möglich wird.In the second case, 1 mounting options are structurally arranged on both sides within the fan module so that they can be used in the same way for mounting the nozzle 5 with the help of a centering plate 8 or the fan 4 and motor 3 with the help of Stre ben 9 that a Reversal from suction to pressure ventilation is possible.

Der unterschiedliche Ein- und Austritt der Kühlluft wird dadurch erreicht, daß die axialen und seitlich radialen Öffnungen durch luftdurchlässige Schutzgitter oder durch Bleche anwendungsbezogen verschlossen werden können. The different entry and exit of the cooling air is thereby achieved that the axial and lateral radial openings through air-permeable protective grilles or application-specific through sheet metal can be closed.  

Für den universellen Lüfterbaustein wird ein Radialventilator mit rückwärts gekrümmten Schaufeln ohne Spiralgehäuse und als Motor ein Außenläufermotor eingesetzt.A radial fan is used for the universal fan module with backward curved blades without spiral casing and as Motor used an external rotor motor.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt es, kostengünstig und platz­ sparend, mit einem Lüfterbaustein die Saug- und Druckbelüftung unter Verwendung eines Radialventilators für unterschiedliche An- und Einbaubedingungen mit einem hohen Wirkungsgrad und ge­ ringen Belüftungsgeräusch zu realisieren.The solution according to the invention allows it to be inexpensive and space-saving saving, with a fan module the suction and pressure ventilation using a centrifugal fan for different Mounting and installation conditions with high efficiency and ge wrestle to realize ventilation noise.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben werden.The invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Lüfterbaustein mit Fremd­ kühlung bei Saugbelüftung mit axial austretender Kühlluftströ­ mung. Die Ventilatorbaugruppe mit Radialventilator 4 mit rück­ wärts gekrümmten Schaufeln und Außenläufermotor 3 wird durch Streben 9 am Leitgehäuse 6 des Lüfterbausteins 1 befestigt. Fig. 1 shows the fan module according to the invention with external cooling with suction ventilation with axially emerging cooling air flow. The fan assembly with radial fan 4 with backward curved blades and external rotor motor 3 is attached to the guide housing 6 of the fan module 1 by struts 9 .

Die Düse 5 ist mit Hilfe eines Zentrierblechs 8 am Leitgehäuse 6 des Lüfterbausteins 1 so angebracht, daß zwischen dem Zentrier­ blech 8 und dem Leitgehäuse 6 nur ein geringer Spalt besteht, damit die Wirkung der Rückströmung auf die strömungstechnischen Parameter des Lüfterbausteins 1 vernachlässigt werden kann.The nozzle 5 is attached with the aid of a centering plate 8 on the guide housing 6 of the fan module 1 so that there is only a small gap between the centering plate 8 and the guide housing 6 , so that the effect of the backflow on the flow parameters of the fan module 1 can be neglected.

Im Leitgehäuse 6 befinden sich beidseitig seitliche Kühlöff­ nungen 10, die für die in Fig. 1 dargestellte Belüftungsva­ riante mit einem Blech verschlossen sind. In the guide housing 6 there are lateral cooling openings 10 , which are sealed with a sheet for the ventilation variant shown in FIG. 1.

Die Düsenseite 11 des Lüfterbausteins 1 befindet sich bei der Saugbelüftung auf der Seite der zu kühlenden elektrischen Ma­ schine 2. Das Kabel 13 des Außenläufermotors wird einem Klemmen­ kasten 14 zugeführt, der auf dem Lüfterbaustein 1 angeordnet ist. Auf der Ventilatorseite 12 des Lüfterbausteins 1 ist das Schutz­ gitter 7 bei Saugbelüftung angeordnet. Es wird gemeinsam mit dem Leitgehäuse 6 mit Hilfe von Schrauben, an die zu kühlende elek­ trische Maschine 2 angeschraubt.The nozzle side 11 of the fan module 1 is in the suction ventilation on the side of the electrical machine 2 to be cooled. The cable 13 of the external rotor motor is supplied to a terminal box 14 , which is arranged on the fan module 1 . On the fan side 12 of the fan module 1 , the protective grille 7 is arranged with suction ventilation. It is screwed together with the guide housing 6 by means of screws to the electrical machine 2 to be cooled.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Lüfterbaustein für die Druckbelüftung. Fig. 2 shows the fan module according to the invention for pressure ventilation.

Der Lüfterbaustein 1 wird gegenüber der Saugbelüftung um 180° gedreht, so daß sich hier die Ventilatorseite 12 auf der Seite der zu kühlenden Maschine 2 befindet.The fan module 1 is rotated 180 ° with respect to the suction ventilation, so that here the fan side 12 is on the side of the machine 2 to be cooled.

Auf der Düsenseite 11 befindet sich bei der Druckbelüftung das luftdurchlässige Schutzgitter 7. Gemeinsam wird es mit dem Leit­ gehäuse 6 mit Hilfe von Schrauben an die zu kühlende elektrische Maschine 2 angeschraubt.The air-permeable protective grille 7 is located on the nozzle side 11 during pressure ventilation. Together it is screwed to the electrical machine 2 to be cooled with the guide housing 6 using screws.

Fig. 3 zeigt Belüftungsvarianten der erfinderischen Lösung. Dabei wird der Lüfterbaustein 1 an die zu kühlende elektrische Maschine 2 angeschraubt. Der Lüfterbaustein 1 hat eine axiale Öffnung und seitlich radiale Kühlöffnungen 10, die entsprechend der zu realisierenden Belüftungsvariante durch luftdurchlässige Schutzgitter oder durch Bleche verschließbar sind. Fig. 3 shows ventilation variants of the inventive solution. The fan module 1 is screwed onto the electrical machine 2 to be cooled. The fan module 1 has an axial opening and laterally radial cooling openings 10 , which can be closed by air-permeable protective grilles or by sheets in accordance with the ventilation variant to be implemented.

Folgende Belüftungsvarianten sind in Fig. 3 dargestellt:The following ventilation variants are shown in Fig. 3:

  • a) saugend, beidseitig radial ausblasend
    Die axiale Kühlöffnung ist mit einem Blech verschlossen.    a) sucking, blowing out radially on both sides
    The axial cooling opening is closed with a sheet.
  • b) saugend, axial ausblasend
    Die seitlichen Kühlöffnungen 10 sind mit Blechen verschlossen.    b) sucking, axially blowing out
    The side cooling openings 10 are closed with metal sheets.
  • c) saugend, einseitig radial ausblasend
    Eine seitliche Kühlöffnung 10 und die axiale Kühlluftöffnung sind mit Blechen verschlossen.    c) sucking, blowing out radially on one side
    A side cooling opening 10 and the axial cooling air opening are closed with metal sheets.
  • d) saugend, einseitig radial und axial ausblasend
    Eine seitliche Kühlöffnung 10 ist mit einem Blech verschlossen.    d) sucking, blowing out radially and axially on one side
    A side cooling opening 10 is closed with a metal sheet.
  • e) saugend, zweiseitig radial und axial ausblasende) suction, radial and axial blowing on both sides
  • f) drückend, axial ausblasend
    Die seitlichen Kühlluftöffnungen 10 sind mit Blechen ver­ schlossen.    f) pressing, axially blowing out
    The side cooling air openings 10 are closed with sheet metal ver.

Claims (2)

1. Lüfterbaustein mit axialen Kühlluftöffnungen für die Kühlung elektrischer Maschinen mit geschlossenen Kühlkanälen, der durch Drehung um 180° für die Saug- und Druckbelüftung verwendbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß innerhalb des Lüfterbausteins (1) ein Radial­ ventilator (4) einschließlich einer Düse (5) oder Blende (15) angeordnet ist,
  • - und daß die seitlichen und axialen Kühlluftöffnungen anwendungsbezogen durch luftdurchlässige Schutzgit­ ter oder Bleche verschlossen sind.
1. Fan module with axial cooling air openings for cooling electrical machines with closed cooling channels, which can be used by rotation through 180 ° for suction and pressure ventilation, characterized in that
  • - That a radial fan ( 4 ) including a nozzle ( 5 ) or screen ( 15 ) is arranged within the fan module ( 1 ),
  • - And that the lateral and axial cooling air openings are closed according to the application by air-permeable Schutzgit ter or sheets.
2. Lüfterbaustein mit axialen Kühlluftöffnungen für die Kühlung elektrischer Maschinen nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Radialventilator (4) rückwärts gekrümmte Schaufeln ohne Spiralgehäuse besitzt.2. Fan module with axial cooling air openings for cooling electrical machines according to claim 1, characterized in that the radial fan ( 4 ) has backward curved blades without a spiral housing.
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