DE9405527U1

DE9405527U1 - Fan for an electrical machine

Info

Publication number: DE9405527U1
Application number: DE9405527U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-05-05
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2004-04-01

Description

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Siemens AktiengesellschaftSiemens AG

Lüfter für eine elektrische Maschine
5Fan for an electrical machine
5

Die Erfindung betrifft einen Lüfter für eine elektrische Maschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fan for an electrical machine according to the preamble of claim 1.

Bei umrichtergespeisten Motoren treten durch die Umrichter verursachte Pendelmomente auf, die Drehschwingungen der Läuferwelle verursachen. Diese Drehschwingungen können bei dem auf der Läuferwelle montierten Lüfter unerwünschte Eigenresonanzen anregen, falls die Frequenzen dieser Drehschwingungen die Eigenfrequenz des Lüfters treffen. Auch bei Generatoren, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden, treten an der Generatorwelle von den Kolben des Verbrennungsmotors verursachte Drehschwingungen auf.In inverter-fed motors, oscillation torques caused by the inverters occur, which cause torsional vibrations in the rotor shaft. These torsional vibrations can cause undesirable resonances in the fan mounted on the rotor shaft if the frequencies of these torsional vibrations match the natural frequency of the fan. In generators driven by combustion engines, torsional vibrations also occur on the generator shaft caused by the pistons of the combustion engine.

Schwingungsanregungen des Lüfters im Bereich seiner Eigenresonanzen führen zu einer verstärkten Schallabstrahlung des Lüfters (Körperschall), die, insbesondere bei Fahrmotoren wegen der damit für die Fahrgäste und die Umgebung verbundenen Geräuschbelästigung, unerwünscht ist.Vibration excitation of the fan in the area of its natural resonance leads to increased noise radiation from the fan (structure-borne noise), which is undesirable, especially in traction motors, because of the associated noise pollution for passengers and the surrounding area.

Zur Vermeidung von Luftschall ist es bekannt, die Lüfterflügel eines Lüfters für Fahrmotoren radial zu verdrillen. Diese Maßnahme führt auch zur Versteifung des Lüfters und damit zur Änderung seiner Eigenresonanzbereiche, so daß dadurch auch eine Reduzierung des Körperschalls erreicht wird. Bei Lüftern, die eine Deckscheibe aufweisen, ist es möglich, Streben zwischen der Deckscheibe und der Tragscheibe vorzusehen. Auch durch diese Maßnahme wird eine Versteifung des Lüfters und damit eine Reduzierung der Scha11abstrahlung erzielt. Durch die Anordnung von Streben zwischen Deckscheibe und Tragscheibe steigt jedoch das Gewicht des Lüfters wohingegen sein Fördervolumen sinkt.To avoid airborne noise, it is known to twist the fan blades of a traction motor fan radially. This measure also stiffens the fan and thus changes its natural resonance ranges, so that a reduction in structure-borne noise is also achieved. For fans that have a cover plate, it is possible to provide struts between the cover plate and the support plate. This measure also stiffens the fan and thus reduces noise radiation. However, the arrangement of struts between the cover plate and the support plate increases the weight of the fan while its flow volume decreases.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Lüfter der eingangs genannten Art auf einfache und sichere Weise die störende Schallabstrahlung zu reduzieren, ohne die Förderleistung des Lüfters wesentlich zu beeinträchtigen.
5The invention is therefore based on the object of reducing the disturbing noise radiation in a fan of the type mentioned at the beginning in a simple and safe manner without significantly impairing the conveying capacity of the fan.
5

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Lüfter werden durch die Verbreiterung der Lüfterflügel die Eigenresonanzen des Lüfters in einen Bereich verlegt, in dem der Lüfter wesentlich geringer von den Drehschwingungen der Maschinenwelle angeregt wird. Um die Strömung des gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, möglichst wenig zu behindern, sind die Verbreiterungen im radial äußeren Bereich, d.h. außerhalb des Ansaugquerschnittes, angeordnet. Abhängig von den speziellen Einsatzbedingungen, können alle Lüfterflügel oder nur ein Teil der Lüfter flügel entsprechende Verbreiterungen aufweisen.In the fan according to the invention, the widening of the fan blades shifts the natural resonances of the fan to an area in which the fan is significantly less excited by the torsional vibrations of the machine shaft. In order to impede the flow of the gaseous medium, preferably air, as little as possible, the widenings are arranged in the radially outer area, i.e. outside the intake cross-section. Depending on the specific operating conditions, all fan blades or only some of the fan blades can have corresponding widenings.

Die Förderleistung des Lüfters wird durch eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 erhöht. Eine strömungstechnische Optimierung kann hierbei z.B. dadurch erreicht werden, daß die Verbreiterungen der Lüfterflügel tropfenförmig ausgebildet sind.The delivery capacity of the fan is increased by a design according to claim 2. A flow optimization can be achieved, for example, by the widening of the fan blades being drop-shaped.

Eine Erhöhung der Lüfterstabilität und damit eine Reduzierung der Schallabstrahlung wird bei einer Ausbildung des Lüfters gemäß Anspruch 3 erreicht, wobei eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 gießtechnisch besonders vorteilhaft ist. Trotz erhöhter Stabilität wird das Fördervolumen durch die Verbreiterungen nicht beeinträchtigt.An increase in fan stability and thus a reduction in sound radiation is achieved with a design of the fan according to claim 3, whereby a design according to claim 4 is particularly advantageous in terms of casting technology. Despite increased stability, the delivery volume is not impaired by the widening.

Eine weitere gießtechnische Optimierung wird bei einem Lüfter gemäß Anspruch 6 erreicht. Durch die Aussparung wird jedoch nicht nur eine mögliche Materialanhäufung beim GießvorgangA further optimization of the casting technology is achieved in a fan according to claim 6. However, the recess not only prevents a possible accumulation of material during the casting process

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vermieden, sondern es wird gleichzeitig auf konstruktiv einfache Weise eine Gewichtseinsparung erzielt.avoided, but at the same time weight savings are achieved in a structurally simple way.

Eine Verbesserung der Förderleistung des Lüfters wird auch bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 erreicht, da bei dieser Ausführung die Auslaßbereiche des Lüfters durch die Verbreiterungen der Lüfterflügel nicht verengt werden.An improvement in the delivery capacity of the fan is also achieved with an embodiment according to claim 5, since in this embodiment the outlet areas of the fan are not narrowed by the widening of the fan blades.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die Gegenstand der Unteransprüche sind, werden im folgenden anhand von zwei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention and further advantageous embodiments, which are the subject of the subclaims, are explained in more detail below using two schematically illustrated embodiments in the drawing. They show:

FIG 1 eine stirnseitige Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lüfters,FIG 1 is a front view of a first embodiment of the fan according to the invention,

FIG 2 eine stirnseitige Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lüfters.FIG 2 is a front view of a second embodiment of the fan according to the invention.

Der in den FIG 1 und 2 dargestellte Lüfter besteht aus einem Lüfterrad, dessen Lüfterflügel 1 einstückig an einer Tragscheibe 2 angeformt sind. Die Tragscheibe wiederum ist einstückig mit einer Nabe 3 verbunden, welche verdrehsicher auf einer nicht dargestellten Maschinenwelle gehalten ist. Damit die Drehschwingungen der Maschinenwelle den Lüfter nicht zu unerwünschten Eigenresonanzen und damit zu einer verstärkten Schal labs trahlung anregen, weisen die Lüfterflügel 1 radial außerhalb des Ansaugquerschnittes jeweils eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Verbreiterung 4 (FIG 1) bzw. 5 (FIG 2) auf. Die Verbreiterungen 4 und 5 nehmen radial nach außen hin zu und weisen im wesentlichen einen dreieckförmigen Querschnitt auf.The fan shown in FIGS. 1 and 2 consists of a fan wheel, the fan blades 1 of which are integrally formed on a support disk 2. The support disk is in turn integrally connected to a hub 3, which is held in a rotationally secure manner on a machine shaft (not shown). To ensure that the torsional vibrations of the machine shaft do not excite the fan to undesirable resonances and thus to increased sound radiation, the fan blades 1 each have a widening 4 (FIG. 1) or 5 (FIG. 2) extending in the circumferential direction radially outside the intake cross-section. The widenings 4 and 5 increase radially outwards and essentially have a triangular cross-section.

Die Verbreiterung 5 unterscheidet sich von der Verbreiterung 4 dadurch, daß erstere eine rinnenförmige Aussparung 6 aufweist, die sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckt. Durch diese im wesentlichen V-förmige Ausbildung der Verbreiterung 5 ergibt sich eine Gewichtseinsparung,The widening 5 differs from the widening 4 in that the former has a channel-shaped recess 6, which extends essentially in the axial direction. This essentially V-shaped design of the widening 5 results in a weight saving,

GR 93 G 3224 DE *·»» *GR 93 G 3224 EN *·»» *

wobei gleichzeitig in gieStechnisch vorteilhafter Weise eine Materialanhäufung zuverlässig verhindert wird.At the same time, material accumulation is reliably prevented in a way that is advantageous from a casting technology perspective.

Um durch die Verbreiterungen 4 (FIG 1) bzw. 5 (FIG 2) die Auslaßbereiche des Lüfters nicht zu verengen, verlaufen die einander zugewandten Seitenflächen 7 und 8 (FIG 1) bzw. 9 und 10 (FIG 2) der benachbarten Verbreiterungen 4 bzw. 5 zueinander parallel.In order not to narrow the outlet areas of the fan due to the widenings 4 (FIG 1) or 5 (FIG 2), the facing side surfaces 7 and 8 (FIG 1) or 9 and 10 (FIG 2) of the adjacent widenings 4 or 5 run parallel to each other.

Durch die Verbreiterungen 4 bzw.5 der Lüfterflügel 1 werden auf einfache Weise die Eigenresonanzen des Lüfters in einen Bereich verlegt, in dem nur noch geringe Anregungen des Lüfters durch die Drehschwingungen der Maschinenwelle auftreten.By widening the fan blades 4 and 5, the natural resonances of the fan are easily shifted to an area in which only minimal excitation of the fan occurs due to the torsional vibrations of the machine shaft.

Es versteht sich in diesem Zusammenhang von selbst, daß die erfxndungsgemäße Verbreiterung der Lüfterflügel 1 nicht nur auf einflutige Lüfter ohne Deckscheibe beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Maßnahme und ihre Ausgestaltungen sind vielmehr genausogut bei zweiflutigen Lüftern möglich. Weiterhin eignet sich diese Maßnahme auch bei Lüftern mit einer Deckscheibe .In this context, it goes without saying that the widening of the fan blades 1 according to the invention is not only limited to single-flow fans without a cover plate. The measure according to the invention and its configurations are just as possible for double-flow fans. Furthermore, this measure is also suitable for fans with a cover plate.

Claims

GR 93 G 3224 DE I *&iacgr; j,*·*2*··'·*· May not be modified Protection claims

1. Fan for an electrical machine, on the support disk (2) of which a plurality of fan blades (1) are arranged, which define an intake cross-section for the gaseous medium to be conveyed, on the machine shaft in a rotationally fixed manner, characterized in that a predeterminable number of fan blades (1) each have at least one widening (4 or 5) extending in the circumferential direction radially outside the intake cross-section.

2. Fan according to claim 1,
characterized in that the widenings (4 or 5) of the fan blades (1) are designed for aerodynamic optimization.

3. Fan according to claim 1 or 2,

characterized in that the widenings (4 and 5) increase radially outwards.

4. Fan according to claim 3,

characterized in that the widenings (4 and 5) of the fan blades (1) have a substantially triangular cross-section.

5. Fan according to claim 4,

characterized in that the mutually facing side surfaces (7, 8 or 9, 10) of the widenings (4 or 5) are arranged parallel to one another.

6. Fan according to one of claims 1 to 5, characterized in

GR 93 G 3224 DE *»»; .« .**.*·*· #« «

that the widenings (5) each have a groove-shaped recess (6) extending essentially in the axial direction.

7. Fan according to claim 4 and 6,
characterized,

that the extensions (5) are essentially V-shaped.