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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektromotor,
der mittels eines am Läufer entlangstreichenden Luftstromes
gekühlt wird, wobei der Läufer auch als Luftansaugrad eingesetzt
wird.
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Besagter Elektromotor wird gemeinhin als Induktionsmotor
bezeichnet; er ist asynchron, besitzt zwei Pole und wird mit
Einphasenstrom versorgt.
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Sowohl der Ständer als auch der Läufer bestehen aus einem
Paket von Eisenlamellen; auf dem Ständer ist eine
Induktionswicklung vorgesehen, die einen Teil des Ständers
bedeckt und eine Ringstruktur aufweist, in deren Mitte sich der
Läufer befindet.
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Bis heute erfolgte die Kühlung solcher Elektromotoren mit Hilfe
eines auf die Motorwelle aufgepreßten Lüfterrades, das einen
Luftstrom erzeugt, der den Läufer und den ihn umgebenden
Ständer umströmt.
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Im Patent FR-A-1404940 wird ein Elektromotor beschrieben, der
mit einem den Rotor umgebenden Luftstrom gekühlt wird,
wobei der Rotor eine durchgehende Serie von Längskanälen
aufweist, in die die Luft durch einen außerhalb des Gehäuses
befindlichen Ventilator hineingedrückt wird, welcher Ventilator
einerseits die im Innern des Gehäuses befindliche Luft durch die
auf dem Gehäuseboden eigens dafür vorgesehenen Schlitze
ansaugt und andererseits die Luft ins Innere des Gehäuses durch
die in den Seitenwänden des Gehäuses eigens dafür
vorgesehenen Schlitze wieder zurückführt.
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Auf dem Läufer sind Belüftungsflügel angebracht, die zur
Erzeugung von Luftströmen innerhalb des Gehäuses dienen.
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Der mit dem besagten Lüfterrad erzeugte Kühlungsgrad ist vor
allem am Läufer nicht ganz zufriedenstellend, wo die Abführung
der Hitze wegen der begrenzten Austauschfläche und
insbesondere wegen der geringen Luftmenge durch den Luftspalt mit
größeren Schwierigkeiten verbunden ist.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, den Kühlungsgrad
besagter Elektroinduktionsmotoren dadurch zu verbessern, daß
die Luft den Körper des Läufers durchströmen kann.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, die Menge der
Kühlungsluft durch den Motor zu erhöhen, indem ein zusätzlicher
Luftstrom erzeugt wird, der den durch das übliche Lüfterrad
erzeugten Luftstrom überlagert und dabei zum einen Teil durch
den Läufer selbst hindurchgeleitet und zum anderen Teil so in
Umlauf gebracht wird, daß er sowohl den Läufer als auch den
Ständer umgibt.
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Die Erfindung benutzt hierzu einen kleinen Elektromotor, der in
Patentanspruch 1 genauer definiert wird.
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Zur Erzeugung dieses zusätzlichen Luftstromes wurde der Läufer
mit radialen Ansaugschaufeln ausgestattet, deren
Ansaugwirkung der des Laufrades eines Zentrifügalgebläses
entspricht.
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Zu diesem Zweck wurde der Läufer in einem aus zwei U-förmigen
Schalen bestehenden zylindrischen Gehäuse untergebracht, das
außerhalb der auf dem Läufer vorgesehenen radialen
Ansaugschaufeln einen ringförmigen Kanal, d.h. einen
Diffusorkanal bildet.
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Auf der Innenseite des besagten Gehäuses sind mehrere
Zentralschlitze vorgesehen, durch welche die Außenluft mit Hilfe
der radialen, zusammen mit dem Läufer rotierenden
Ansaugschaufeln ins Innere des Gehäuses zurückgeführt wird.
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Die vom Läufer-Ansaugrad angesaugte Luftmasse wird zum Teil
in den besagten ringförmigen Kanal geführt und nach außen
abgeführt, wobei sie unter Mitwirkung eines Ableitdeckels auf die
Ständerwicklung gerichtet wird.
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Die restliche angesaugte Luftmasse mündet in die Längskanäle
ein, die eigens hierzu auf dem Körper des Läufers geschaffen
wurden; dies erfolgt teils mit Hilfe des Lüfterrades, größtenteils
aber dank einer Serie von radialen Ansaugschaufeln, die auf
jener Seite des Läufers vorgesehen sind, die sich unmittelbar vor
dem Lüfterrad befindet.
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Der Läufer des erfindungsgemäßen Elektromotors wird also
sowohl oben als auch unten mit einer Serie von radialen
Ansaugschaufeln ausgestattet, die insgesamt zwei Ansaugräder
bilden, deren eines sich oberhalb und deren anderes sich
unterhalb des Läufers befinden. Ersteres dient dazu, die
Außenluft durch die Schlitze des Gehäuses einzuführen und
diese dann zum einen Teil in Richtung Läufer und zum anderen
Teil in Richtung Ständer zu drücken. Das zweite Ansaugrad dient
dazu, einen Luftstrom in den Kanälen zu erzeugen, die den
Körper des Läufers in Längsrichtung durchziehen.
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Durch Erzeugung dieses den Läufer axial durchziehenden
Luftstromes wird die Kühlung nicht nur im Motor (Läufer +
Ständer), sondern auch an den Wellenlagern verbessert.
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Zur Verminderung der Erhitzung dieser Lager wird der Ständer
an der jeweiligen Halbschale des Auflagegehäuses, in dem sich
die Lagersitze befinden, unter Einfügung eines
Wärmeisoliermantels befestigt, um zu vermeiden, daß die
Übertragung der Wärme über die Wände des Gehäuses erfolgt,
so daß die vom Ständer abgegebene Wärme die Wellenlager
erreicht, wie es derzeit geschieht.
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Zum besseren Verständnis erfolgt die weitere Beschreibung der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen,
die ausschließlich zur Veranschaulichung dienen und keine
einschränkende Wirkung besitzen, wobei:
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- Abbildung 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Motors
darstellt, unter teilweiser Auslassung der besagten u-förmigen
Halbschale des Gehäuses, um den Luftstrom durch den
darunter befindlichen Läufer hindurch zu veranschaulichen;
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- Abbildung 2 eine Schnittansicht von Abbildung 1 mit Fläche II-
II von Abb. 1 darstellt;
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- Abbildung 3 die Draufsicht des Läufers darstellt;
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- Abbildung 4 eine Schnittansicht des Läufers mit Fläche IV-IV
von Abb.3 darstellt;
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- Abbildung 5 eine Schnittansicht des Läufers mit Fläche V-V
der Abb.4 darstellt.
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Unter Bezugnahme auf die vorgenannten Abbildungen 3, 4 und 5
ist der im erfindungsgemäßen Motor verwendete Läufer (1) mit
einer ersten ringförmigen Serie von radialen Ansaugschaufeln
(1a) auf der Unterseite und einer zweiten ringförmigen Serie von
radialen Ansaugschaufeln (1b) auf der Oberseite versehen, die
jeweils zwei Zentrifugalansaugräder bilden, wobei sich das eine
unterhalb und das andere oberhalb des Läufers (1) befindet.
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Der Läufer (1) ist in einem zylindrischen Gehäuse (3)
eingeschlossen, das durch Zusammenfügen von zwei
übereinanderliegenden, runden Halbschalen gebildet wird.
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Dieses zylindrische Gehäuse (3) besitzt einen derartigen
Durchmesser, daß sich vollständig um die obere Serie von
radialen Schaufeln (1a) herum ein ringförmiger Kanal (4) mit
konstantem Querschnitt bildet, dessen Ausgangsmündung (4a) in
einen Kanal (5a) einmündet, der durch einen kastenförmigen
Deckel (5) begrenzt ist, welcher teilweise die Wicklung (2a) des
Ständers (2) umgibt.
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Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß
besagter ringförmige Kanal (4) durch eine Quertrennwand (4b)
unterbrochen wird, die sich unmittelbar unterhalb seiner
Ausgangsmündung (4a) befindet, so daß besagter Kanal (4) wie
der schneckenförmige Diffusor eines Zentrifugalgebläses
funktioniert.
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Der Körper des Läufers (1) ist in Längsrichtung von einer Serie
von durchgehenden Kanälen (1c) durchzogen, die vorzugsweise
parallel zu der im Zentrum des Läufers (1) befindlichen Welle (6)
angeordnet sind.
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Die untere Halbschale des besagten Gehäuses (3) ist an der
Unterseite mit einer Befestigungsplatte (3a) versehen, an
dessen Außenseite sich das übliche Lüfterrad (7) befindet, durch
dessen Saugwirkung aus dem Innern des Gehäuses (3) die am
Läufer (1) und Luftspalt entlangstreichende Warmluft abgesaugt
wird.
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Unter Bezugnahme auf die Abbildungen 1 und 2 werden
nachstehend die unterschiedlicher Wege der Kühlungsluft im
erfindungsgemäßen Motor aufgezeigt.
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Die radialen Ansaugschaufeln (1a) führen die Außenluft durch die
Schlitze (3b) ins Innere des Gehäuses (3), dessen obere
Bodenwand eigens hierzu mit letzteren ausgestattet wurde.
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Ein Teil der von den radialen Ansaugschaufeln (1a) angesaugten
Luft wird in den ringförmigen Kanal (4) geführt , der sie in
den durch einen kastenförmigen Deckel (5) begrenzten Kanal (5a)
ableitet,wobei der Deckel seinerseits die Luft auf die Wicklung (2a)
des Ständers (2) leitet.
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Die übrige von den radialen Ansaugschaufeln (1a) angesaugte
Luftmasse strömt in die Kanäle (1c), die den Körper des Läufers
(1) in Längsrichtung durchziehen, da die Luft dank der
Ansaugwirkung der unterhalb des Läufers (1) befindlichen
radialen Ansaugschaufeln (1b) zurückgeführt wird.
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Die aus diesen Kanälen (1c) ausströmende Luft streicht über das
untere Lager der Welle (6), tritt durch die auf der Befestigungsplatte
(3a) hierfür vorgesehenen Schlitze (3c) aus dem Gehäuse (3) heraus
und wird von dem unmittelbar unterhalb der Befestigungsplatte (3a)
befindlichen Lüfterrad (7) angesaugt.
(1Das Lüfterrad sorgt andererseits auch dafür, daß der an der
Wicklung (2a) des Ständers (2) entlangstreichende Luftstrom
nach unten zurückgeführt wird; diese Luft strömt durch mehrere
auf besagter Befestigungsplatte (3a) angebrachte Außenschlitze
hindurch aus, durch welche auch jene Luft ausströmt, die unterhalb des
Deckels (5) durchströmt und an der Unterseite der Wicklung (2a) des
Ständers (2) entlangstreicht.
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Schließlich soll noch auf den Wärmeisoliermantel (8) zwischen
dem Ständer (2) und dem Gehäuse (3) hingewiesen werden, der
dazu dient, eine Kältebrücke zwischen dem Ständer und den
Lagersitzen zu bilden.