EP3230595B1 - Anordnung eines laufrads auf einem rotierenden teil und verfahren zur herstellung der anordnung - Google Patents

Anordnung eines laufrads auf einem rotierenden teil und verfahren zur herstellung der anordnung Download PDF

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EP3230595B1
EP3230595B1 EP15831133.2A EP15831133A EP3230595B1 EP 3230595 B1 EP3230595 B1 EP 3230595B1 EP 15831133 A EP15831133 A EP 15831133A EP 3230595 B1 EP3230595 B1 EP 3230595B1
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EP
European Patent Office
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impeller
rotor
round plate
hub
arrangement according
Prior art date
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EP15831133.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3230595A1 (de
Inventor
Stefan Roessler
Michael RUEDENAUER
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Ziehl Abegg SE
Original Assignee
Ziehl Abegg SE
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Publication date
Application filed by Ziehl Abegg SE filed Critical Ziehl Abegg SE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F04D25/0613—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the electric motor being of the inside-out type, i.e. the rotor is arranged radially outside a central stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/263—Rotors specially for elastic fluids mounting fan or blower rotors on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/646—Mounting or removal of fans

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of an impeller on a rotating part, preferably on an external rotor motor.
  • the rotating part can be, for example, an implemented shaft of an internal rotor motor or a hub or disk, for example in the case of a belt drive.
  • the term "rotating part" is to be understood in the broadest sense. For the sake of simplicity, the following will speak of the arrangement of an impeller on an electric motor, in particular on an external rotor motor.
  • the torque of the motor is transmitted to the impeller through a non-rotatable connection between the rotor of the motor and the impeller or its impeller hub.
  • the connection is realized via an interference fit (interference fit) between the impeller hub and the rotor, with the integration of a circular blank that is permanently assigned to the impeller hub and absorbs mechanical stresses.
  • the impeller or the impeller hub and the circular blank can be two parts that are independent of one another, whereby a connection that is to be defined in whatever way is created during the pressing on / assembly.
  • the invention also relates to a method for producing such an arrangement.
  • the impeller can be the impeller (axial impeller) of a fan, the impeller being connected to the rotor in a rotationally fixed manner (cf. DE 10 2011 015 784 A1 ).
  • the impeller can also be designed as a radial impeller and / or a diagonal impeller.
  • Impellers made of aluminum can be manufactured or cast together with a rotor made of aluminum.
  • the disadvantage here is that aluminum parts are fundamentally expensive.
  • they require a relatively high amount of plastering and are inflexible in use, especially with regard to impellers. Namely, it is not possible to implement different air conveying directions with identical components, namely due to the fixed assignment of the components. According to the desired / required air flow direction, two differently combined aluminum parts are to be kept available.
  • the impeller pressed onto the rotor is known, with the same flexibility as the screwed-on impeller, since both conveying directions can be implemented with the same components.
  • assembly is simple and therefore inexpensive.
  • a round blank made of steel is used for a secure connection between the impeller or the hub and the rotor, which is usually produced in a progressive tool and placed in the impeller tool before the injection molding process.
  • Condensation water can form between the rotor and the impeller (for example an impeller), which due to the given geometry is difficult to remove. This is particularly true when there are no passages between the rotor and the pressed-on hub of the impeller. This The problem has already been recognized in the prior art and notches have been made in the surface of the hub, which, however, weaken the mechanical properties of the hub and also cause high stresses when the hub is pressed on.
  • a rotor with a deep-drawn sheet steel housing is used, the surface of which is not machined.
  • the surface is regularly powder coated.
  • the deep drawing and the applied powder coating create a large tolerance field that needs to be bridged.
  • the circular sheet metal used in the impeller must have a smaller inner diameter than the rotor so that the connection also holds securely in the worst case. In any case, you should plan for a certain amount of security.
  • the difference in diameter to be bridged can be, for example, 0.6 to 0.8 mm.
  • FEM finite element method
  • EP 1 609 996 B1 proposed to propose a segmented metallic round blank, wherein the different segments of the round blank, each to be understood as a cylindrical part of the round blank, have different inside diameters.
  • the round blank proposed in the prior art has curved surface segments with a smaller inner diameter, evenly distributed along the circumference of the round blank, so that the round blank comes to full contact with the surface of the rotor only with those segments that have the smaller inner diameter .
  • the pamphlet DE 20 2010 011 378 U1 discloses a further round blank with a peripheral edge web acting as an insertion bevel in order to be able to more easily press the round blank onto a rotor.
  • the present invention is based on the object of designing and developing the generic arrangement of an impeller on an electric motor in such a way that the problems occurring in the prior art are at least largely eliminated.
  • a secure hold of the impeller on the rotor should be ensured, and it should be possible to press the impeller onto the rotor easily and quickly.
  • the impeller is pressed on, sufficient cool air should be able to slide past the rotor and condensation water drainage should be guaranteed.
  • it must be ensured that the impeller sits securely on the rotor under all loads that occur during operation.
  • a method for producing a corresponding arrangement is to be specified.
  • the generic arrangement is characterized in that the round blank is polygonal or polygonal with flat surfaces between the corners, whereby when the round blank is pressed onto the rotor, the surfaces extending between the corners at least form axial contact surfaces with the surface of the rotor deform slightly.
  • the round blank can consist of any material, provided that it ensures sufficient mechanical strength in or on the hub of the impeller. It is also conceivable that the round blank is produced in situ during the manufacture of the impeller or the impeller hub, for example defined by an area made of more solid material.
  • the round blank is designed as a metal round blank, it being possible in particular for it to consist of sheet metal, preferably sheet steel. This ensures that the round blank is made sufficiently stable.
  • the round blank is a polygonal or polygonal component.
  • the term “round blank” is retained, although according to the teaching claimed here it is not an ideally round component. Rather, it is a polygonal / polygonal component, for example a round blank with eight corners, which results in eight surfaces with correspondingly eight contact lines or widened axial contact surfaces between the eight corners.
  • the number of preferred or even required corners essentially depends on the diameter of the rotor and the required gap between the rotor and the round blank.
  • the octagonal design of the Round blank is mentioned as an example for a diameter in the range from 70 to 110 mm. With smaller diameters, the round blank can be equipped with three corners, with larger diameters with 16 corners.
  • the round sheet metal can be injected into the hub material on the inside of the hub, in the hub passage.
  • the round blank would have to be inserted into the injection molding tool.
  • the hub is at least partially encapsulated and firmly connected to the impeller by the encapsulation.
  • the blank it is not absolutely necessary for the blank to be overmolded as a whole. In the absence of a complete overmolding, gaps arise between the round blank and the impeller hub. These gaps lead to the fact that even after the pressing and deformation of the round blank there is no continuous contact between the round blank and the hub and thus no or only slight stresses are introduced into the hub or the impeller.
  • the round blank is advantageously overmolded only at those points where it experiences no or only very little deformation.
  • the inner diameter of the round blank or of the circle inscribed in the polygonal round blank is smaller than the outer diameter of the rotor.
  • the inner diameter of the round blank can be selected in such a way that when the round blank is pushed on, an initial axial line contact expands to form an axial surface segment or surface contact. It is essential that a sufficient passage remains in the corner areas to ensure on the one hand ventilation along the surface of the rotor and on the other hand drainage of condensation water. After the round blank has been pressed on and deformed, non-contact areas remain with respect to the surface of the rotor.
  • the round blank can have structural measures that favor the pushing or pressing of the impeller onto the rotor.
  • the round blank has a circumferential widening in the edge area, at least on one side, in order to facilitate pushing and pressing onto the rotor. If a corresponding edge area is formed on both sides of the round blank, this favors the fact that the same impeller or impeller can be used for both air conveying directions, with the convenience of easier pushing or pressing on from both sides.
  • the method according to the invention achieves the object mentioned at the beginning by the features of claim 10.
  • the method relates to the production of an arrangement according to the invention in accordance with the above statements.
  • a motor which is an electric motor, in particular an external rotor motor. This is preferably held vertically by a tool carrier, so that the impeller or impeller is mounted with the motor in a fixed position.
  • an impeller or impeller is provided for assembly, this impeller comprising a polygonal round blank corresponding to the arrangement according to the invention.
  • the round blank is integrated into the passage of the impeller so that it is used for fastening on the rotor.
  • the impeller is positioned opposite the motor in accordance with the desired direction of conveyance of the fluid, so that the same impeller can be used for both directions of conveyance. Then the impeller is pushed onto the rotor and pressed on, while deforming the polygonal or polygonal round blank with flat surfaces extending between the corners, in such a way that, opposite the surface of the rotor, axial, segment-like surface contacts with free passage areas in between for flow with Fluids - air and / or water - arise, whereby when the round blank is pressed onto the rotor, the surfaces extending between the corners are at least slightly deformed to form axial contact surfaces with the surface of the rotor.
  • Fig. 1 shows in a schematic view an arrangement according to the invention, comprising an electric motor 1 with rotor 2, an impeller, hereinafter referred to as impeller 3, being pressed onto rotor 2.
  • impeller 3 an impeller, hereinafter referred to as impeller 3
  • a non-rotatable connection between the hub 4 of the impeller 3 and the rotor 2 or its surface is produced by a press fit.
  • the wings 5 are equipped with aerodynamic features that play no role in relation to the teaching according to the invention.
  • the impeller 3 is pressed onto the rotor 2 in order to generate a specific flow direction. To reverse the direction of flow, it is possible to press the impeller 3 onto the rotor 2 the other way around without changing the type and equipment of the impeller 3.
  • Fig. 2 shows the item Fig. 1 in a plan view, where there, between the hub 4 of the impeller 3 and the rotor 2, the angular round blank 6 can be seen in a schematic view, the surfaces of which have a contact with the surface of the rotor 2 that can be referred to as widened line contact. Ultimately, these are axially extending, segment-like contact surfaces that are more or less pronounced depending on the deformation of the round 6.
  • Fig. 3 shows the object from the Fig. 1 and 2 in a schematic side view, partly in section.
  • Fig. 3 It can be clearly seen that the round 6, designed as a sheet metal round in the exemplary embodiment selected here, is incorporated into the material of the hub 4 of the impeller 3.
  • the circular blank 6 is overmolded with the same material as the impeller, for example plastic.
  • Fig. 3 further shows that the circular blank 6 has an enlarged area 7 on one side.
  • the impeller 3 with the cast-in circular blank 6 is designed in such a way that the impeller 3 can be automatically pressed onto the rotor 2 for both conveying directions. A single impeller must be kept for both conveying directions, which considerably reduces storage costs. Maximum flexibility is given.
  • Fig. 4 shows the impeller 3 of the arrangement from FIG Figs. 1 to 3 , without rotor.
  • the hub 4 of the impeller 3 is equipped on the inside with the round 6, which is octagonal.
  • the flat surfaces 9 extending between the corners 8 of the circular blank 6 have a common smallest radius, formed by the respective central point of contact of these surfaces 9 with an inscribed circle. In relation to the area of the rotor 2, this radius must be smaller than the outer diameter of the rotor 2 so that the hub 4 with the integrated circular blank 6 can be pressed onto the rotor, with deformation of the circular blank 6, more precisely the one between the corners 8 extending, originally flat surfaces 9.
  • Fig. 5 shows the item Fig. 4 in a representation accordingly Fig. 3 , but without motor 1 / rotor 2.
  • the integrated circular blank 6 with its corners 8 and surfaces 9 can also be seen here.
  • FIG. 6 the round 6 in isolated form, in this embodiment as an octagon with surfaces 9 in between, which are used to rest on the rotor 2 and, when the hub 4 or the impeller 3 is pressed onto the rotor 2, for deformation, whereby the mechanical hold is achieved corresponding voltage results.
  • Fig. 6 Furthermore, shows a circumferentially expanded area 7, which makes it easier to slide and press onto the rotor 2 in one direction.
  • discrete widenings 7 are provided in a segmented configuration, which facilitate the pushing on or pressing on in the other direction.
  • Each of the two edge regions can optionally have a circumferential widening 7 or individual, discrete widenings 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Laufrads auf einem rotierenden Teil, vorzugsweise auf einem Außenläufermotor. Bei dem rotierenden Teil kann es sich beispielsweise um eine ausgeführte Welle eines Innenläufermotors oder um eine Nabe bzw. Scheibe zum Beispiel bei einem Riemenantrieb handeln. Jedenfalls ist der Begriff "rotierendes Teil" im weitesten Sinne zu verstehen. Der Einfachheit halber wird nachfolgend von der Anordnung eines Laufrads auf einem Elektromotor, insbesondere auf einem Außenläufermotor, gesprochen.
  • Bei der gattungsbildenden Anordnung wird das Drehmoment des Motors auf das Laufrad durch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor des Motors und dem Laufrad bzw. dessen Laufradnabe übertragen. Die Verbindung wird über eine Übermaßpassung (Presspassung) zwischen der Laufradnabe und dem Rotor, unter Einbindung einer der Laufradnabe fest zugeordneten, mechanische Spannungen aufnehmenden Ronde realisiert. Zur festen Zuordnung sei angemerkt, dass das Laufrad bzw. die Laufradnabe und die Ronde zwei voneinander unabhängige Teile sein können, wobei beim Aufpressen/Montieren eine wie auch immer zu definierende Verbindung entsteht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.
  • Die Begriffe "Laufrad" und "Außenläufermotor" bzw. "Außenläuferrotor" sind im weitesten Sinne zu verstehen. Im Konkreten kann es sich bei dem Laufrad um das Flügelrad (Axiallaufrad) eines Ventilators handeln, wobei das Flügelrad drehfest mit dem Rotor verbunden ist (vgl. DE 10 2011 015 784 A1 ). Anstelle eines Axiallaufrads kann das Laufrad auch als Radiallaufrad und/oder Diagonallaufrad ausgeführt sein.
  • Aus der Praxis sind unterschiedliche Techniken bekannt, um beispielsweise ein Flügelrad auf bzw. an dem Rotor eines Motors zu befestigen.
  • Flügelräder aus Aluminium können gemeinsam mit einem aus Aluminium bestehenden Rotor gefertigt bzw. gegossen werden. Dabei ist nachteilig, dass Aluminiumteile grundsätzlich teuer sind. Außerdem erfordern sie einen relativ hohen Verputzaufwand und sind in der Verwendung gerade in Bezug auf Flügelräder unflexibel. Es lassen sich nämlich keine unterschiedlichen Luftförderrichtungen mit identischen Bauteilen realisieren, nämlich aufgrund der festen Zuordnung der Bauteile. Entsprechend der gewünschten/erforderlichen Luftförderrichtung sind somit zwei unterschiedlich kombinierte Aluminiumteile vorzuhalten.
  • Aus der Praxis ist es auch bereits bekannt, das aus Aluminium oder Kunststoff gefertigte Flügelrad auf den Rotor eines Motors aufzuschrauben. Dabei lassen sich beide Förderrichtungen realisieren, je nachdem, wie das Flügelrad aufgeschraubt wird. Gegenüber der zuvor genannten Variante liefert das aufgeschraubte Flügelrad somit eine höhere Flexibilität. Außerdem ist bei Verwendung eines aus Kunststoff bestehenden Flügelrads der Verputzaufwand gegenüber den Aluminiumteilen stark reduziert und das Kunststoff-Flügelrad kann gegenüber dem aus Aluminium bestehenden Flügelrad kostengünstiger gefertigt werden. Ein nicht unerheblicher Nachteil ist jedoch darin zu sehen, dass das Aufschrauben des Flügelrads relativ viel Zeit in Anspruch nimmt, wodurch sich die Kosten der Montage erhöhen.
  • Als dritte Variante ist das auf den Rotor aufgepresste Flügelrad bekannt, mit der gleichen Flexibilität wie das aufgeschraubte Flügelrad, da sich beide Förderrichtungen mit den gleichen Bauteilen realisieren lassen. Die Montage ist gegenüber der Schraubvariante einfach und somit kostengünstig. Bei der Realisierung einer Pressung wird zur sicheren Verbindung zwischen dem Laufrad bzw. der Nabe und dem Rotor eine Ronde aus Stahl verwendet, die üblicherweise in einem Folgeverbundwerkzeug hergestellt und vor dem Spitzgussprozess in das Laufradwerkzeug eingelegt wird.
  • Zwischen dem Rotor und dem Laufrad (beispielsweise Flügelrad) kann sich Kondenswasser bilden, welches aufgrund der gegebenen Geometrien nur schwer abführbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn zwischen dem Rotor und der aufgepressten Nabe des Laufrads keine Durchgänge vorhanden sind. Dieses Problem hat man im Stand der Technik bereits erkannt und hat Kerben in die Oberfläche der Nabe eingebracht, die jedoch die mechanischen Eigenschaften der Nabe schwächen und obendrein hohe Spannungen, im aufgepressten Zustand der Nabe, verursachen.
  • Häufig wird, nicht zuletzt aus Kostengründen, ein Rotor mit tiefgezogenem Stahlblechgehäuse verwendet, dessen Oberfläche nicht spanend bearbeitet wird. Regelmäßig wird die Oberfläche mit einer Pulverbeschichtung versehen. Durch das Tiefziehen und die aufgebrachte Pulverbeschichtung entsteht ein großes, zu überbrückendes Toleranzfeld. Entsprechend muss die beim Laufrad verwendete Blechronde einen kleineren Innendurchmesser als der Rotor aufweisen, damit die Verbindung auch im "Worst Case" sicher hält. Es ist auf jeden Fall eine gewisse Sicherheit einzuplanen. Der zu überbrückende Unterschied im Durchmesser kann beispielsweise 0,6 bis 0,8 mm betragen. Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode (FEM) haben ergeben, dass sich die Aufweitung im Durchmesser auf die Kunststoffnabe überträgt. Wird der Blechronde und somit der Nabe eine Aufweitung von beispielsweise 0,6 mm im Durchmesser aufgegeben, liegt die Nabe unter Umständen sehr nahe an der Bruchgrenze des Kunststoffmaterials.
  • Die voranstehend genannten Probleme sind im druckschriftlichen Stand der Technik bereits erkannt worden, beispielsweise in der EP 1 609 996 B1 . Schon dort ist die Rede davon, dass die zylindrisch geformte Stahlronde, wie sie bei bekannten Kunststofflaufrädern verwendet wird, beim Aufpressvorgang aufgeweitet wird. Da bei dem dort genannten Stand der Technik die Kunststoffnabe mit der Ronde vollflächig an dem Rotor anliegt, wird eine Aufweitung der Ronde an die Nabe weitergeleitet, so dass es in der Nabe nachteiligerweise zu hohen mechanischen Spannungen kommen kann, die in einzelnen Fällen sogar einen Radbruch bewirken können. Weitere Nachteile bestehen darin, dass ein Ablaufen von Kondenswasser, welches sich bei Taupunktunterschreitung in der Nabe bilden kann, nicht möglich ist. Außerdem behindert die Kunststoffnabe die Wärmeabgabe über die Rotoroberfläche.
  • Zur Behebung der im dortigen Stand der Technik erkannten Nachteile wird gemäß EP 1 609 996 B1 vorgeschlagen, eine segmentierte metallische Ronde vorzuschlagen, wobei die unterschiedlichen Segmente der Ronde, jeweils als zylindrischer Teil der Ronde zu verstehen, unterschiedliche Innendurchmesser haben. Mit anderen Worten hat die im Stand der Technik vorgeschlagene Ronde gekrümmte Flächen-Segmente mit geringerem Innendurchmesser, entlang dem Umfang der Ronde gleichmäßig verteilt, so dass die Ronde nur mit denjenigen Segmenten zur vollflächigen Anlage an der Oberfläche des Rotors kommt, die den geringeren Innendurchmesser haben.
  • Die im Stand der Technik vorgeschlagene Problemlösung ist jedoch gleichermaßen nachteilig, da beim Aufschieben des Laufrads von vorneherein Flächenkontakte bestehen und ausschließlich die dazwischen ausgebildeten zurückgesetzten Bereiche mit geringem Radius "Luft" schaffen. Der Aufpressvorgang ist nach wie vor kraftaufwändig und mühsam und es besteht die Gefahr, dass aufgrund der Größe der zur Kontaktierung gedachten Segmente die Ronde im aufgepressten Zustand über den gesamten Umfang an der Oberfläche des Rotors anliegt, so dass das gleiche Problem wie im dortigen Ausgangspunkt auftritt
  • Die Druckschrift DE 20 2010 011 378 U1 offenbart eine weitere Ronde mit einem als Einführschräge wirkenden Umfangsrandsteg, um die Ronde leichter auf einen Rotor aufpressen zu können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Anordnung eines Laufrads auf einem Elektromotor derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die im Stand der Technik auftretenden Probleme zumindest weitgehend eliminiert sind. Es soll ein sicherer Halt des Laufrads auf dem Rotor gewährleistet sein, wobei das Aufpressen des Laufrads auf den Rotor einfach und schnell möglich sein soll. Bei aufgepresstem Laufrad soll hinreichend kühle Luft am Rotor vorbeigleiten können und es soll ein Kondenswasserablauf gewährleistet sein. Außerdem ist sicherzustellen, dass das Laufrad bei allen im Betrieb auftretenden Belastungen sicher auf dem Rotor sitzt. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Anordnung anzugeben.
  • Voranstehende Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die gattungsbildende Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde mehr- oder vieleckig mit ebenen Flächen zwischen den Ecken ausgeführt ist, wobei sich beim Aufpressen der Ronde auf den Rotor die sich zwischen den Ecken erstreckenden Flächen unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors zumindest geringfügig deformieren.
  • Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich eine einfache und dabei sichere Verbindung zwischen dem Laufrad und dem Rotor unter Einbindung einer Ronde herstellen lässt, wenn die Ronde mehr- oder vieleckig ausgeführt ist. Hätte die Ronde mit einem gedachten, einbeschriebenen Innenkreis den gleichen Innendurchmesser wie der Außendurchmesser des Rotors, so würde die Ronde mit der Oberfläche des Rotors einen axialen Linienkontakt bilden, mit einer Anzahl von Linien entsprechend der Anzahl der zwischen den Ecken existierenden Flächen, die mit ihrem jeweils geringsten Innendurchmesser linienförmig an der Rotoroberfläche zur Anlage kommen. Bei einer Deformation der Ronde beim Aufschieben auf den Rotor weiten sich die Linienkontakte zu axial ausgerichteten Flächenkontakten auf, wobei dazwischen Raum zum Abfluss von Kondenswasser und zur Luftzirkulation zum Zwecke der Kühlung verbleibt.
  • Grundsätzlich kann die Ronde aus beliebigen Materialien bestehen, unter der Voraussetzung, dass sie in bzw. an der Nabe des Laufrads eine hinreichende mechanische Festigkeit gewährleistet. Dabei ist es auch denkbar, dass die Ronde bei der Herstellung des Laufrads bzw. der Laufradnabe in situ erzeugt wird, beispielsweise definiert durch einen Bereich aus festerem Material.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist die Ronde als Metallronde ausgeführt, wobei diese insbesondere aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, bestehen kann. Dabei ist gewährleistet, dass die Ronde hinreichend stabil ausgeführt ist.
  • Wie bereits zuvor ausgeführt, handelt es sich bei der Ronde um ein mehreckiges bzw. vieleckiges Bauteil. An dieser Stelle sei angeführt, dass, insbesondere in Bezug auf den Stand der Technik, an dem Begriff "Ronde" festgehalten wird, wenngleich es sich nach der hier beanspruchten Lehre nicht um ein ideal rundes Bauteil handelt. Vielmehr handelt es sich um ein mehr-/vieleckiges Bauteil, beispielsweise um eine Ronde mit acht Ecken, woraus resultiert, dass zwischen den acht Ecken acht Flächen mit entsprechend acht Kontaktlinien bzw. aufgeweiteten axialen Kontaktflächen existieren. Die Anzahl der zu bevorzugenden oder gar erforderlichen Ecken hängt im Wesentlichen vom Durchmesser des Rotors und vom benötigten Spalt zwischen dem Rotor und der Ronde ab. Die achteckige Ausgestaltung der Ronde wird beispielhaft für einen Durchmesser im Bereich von 70 bis 110 mm genannt. Bei kleineren Durchmessern kann die Ronde mit drei Ecken, bei größeren Durchmessern mit 16 Ecken ausgestattet sein.
  • Im Konkreten kann die Blechronde auf der Innenseite der Nabe, im Durchgang der Nabe, in das Material der Nabe eingespritzt sein. Im Rahmen der spritzgusstechnischen Herstellung des Laufrads bzw. der Nabe müsste die Ronde in das Spitzgusswerkzeug eingelegt werden. Auch ist es denkbar, dass die Nabe zumindest teilweise umspritzt und durch das Umspritzen mit dem Laufrad fest verbunden ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Ronde insgesamt umspritzt ist. In Ermangelung einer kompletten Umspritzung entstehen Spalte zwischen der Ronde und der Laufradnabe. Diese Spalte führen dazu, dass auch nach dem Aufpressen und der Deformation der Ronde kein durchgehender Kontakt zwischen der Ronde und der Nabe vorliegt und somit auch keine oder nur geringfügige Spannungen in die Nabe bzw. das Laufrad eingeleitet werden. Die Ronde ist in vorteilhafter Weise lediglich an denjenigen Stellen umspritzt, an denen sie keine oder nur sehr geringe Verformungen erfährt.
  • Der Innendurchmesser der Ronde bzw. des in die mehreckige Ronde einbeschriebenen Kreises ist kleiner als der Außendurchmessers des Rotors. Aufgrund dieser Maßnahme ist es möglich, dass die Ronde auf den Rotor aufpressbar ist, wobei sich die Flächen zwischen den Ecken beim Aufpressen unter Bildung der zuvor erörterten Kontaktflächen deformieren.
  • Im Konkreten kann der Innendurchmesser der Ronde derart gewählt sein, dass sich beim Aufschieben der Ronde ein anfänglicher axialer Linienkontakt zu einem axialen Flächensegment bzw. Flächenkontakt aufweitet. Wesentlich ist dabei, dass in den Eckbereichen ein hinreichender Durchgang verbleibt, um einerseits eine Lüftung entlang der Oberfläche des Rotors und andererseits ein Abfließen von Kondenswasser zu gewährleisten. Nach dem Aufpressen und Verformen der Ronde verbleiben somit nicht kontaktbehaftete Bereiche gegenüber der Oberfläche des Rotors.
  • Die Ronde kann konstruktive Maßnahmen aufweisen, die das Aufschieben bzw. Aufpressen des Laufrads auf den Rotor begünstigen. Dazu ist es von Vorteil, wenn die Ronde im Randbereich, zumindest auf einer Seite, eine umlaufende Aufweitung hat, um das Aufschieben und Aufpressen auf den Rotor zu erleichtern. Ist ein entsprechender Randbereich auf beiden Seiten der Ronde ausgebildet, begünstigt dies die Tatsache, dass das gleiche Laufrad bzw. Flügelrad für beide Luftförderrichtungen verwendet werden kann, mit dem Komfort eines erleichterten Aufschiebens bzw. Aufpressens von beiden Seiten her.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren löst die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10. Das Verfahren betrifft die Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend den voranstehenden Ausführungen.
  • Zunächst einmal wird ein Motor bereitgestellt, wobei es sich dabei um einen Elektromotor, insbesondere einen Außenläufermotor, handelt. Dieser wird vorzugsweise vertikal von einem Werkzeugträger gehalten, so dass die Montage des Laufrads bzw. Flügelrads bei fester Positionierung des Motors erfolgt.
  • Des Weiteren wird ein Laufrad bzw. Flügelrad zur Montage bereitgestellt, wobei dieses Laufrad eine mehreckige Ronde entsprechend der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst. Die Ronde ist in den Durchgang des Laufrads eingebunden, so dass diese zur Befestigung auf dem Rotor dient.
  • Entsprechend der gewünschten Förderrichtung des Fluidums wird das Laufrad gegenüber dem Motor positioniert, so dass für beide Förderrichtungen das gleiche Laufrad verwendet werden kann. Danach wird das Laufrad auf den Rotor aufgeschoben und dabei aufgepresst, und zwar unter Verformung der mehr- oder vieleckigen Ronde mit sich zwischen den Ecken erstreckenden ebenen Flächen, derart, dass gegenüber der Oberfläche des Rotors axiale, segmentartige Flächenkontakte mit dazwischenliegenden freien Durchgangsbereichen zur Durchströmung mit Fluiden - Luft und/oder Wasser - entstehen, wobei sich beim Aufpressen der Ronde auf den Rotor die sich zwischen den Ecken erstreckenden Flächen unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors zumindest geringfügig deformieren.
  • Erfindungsgemäß wird erreicht, dass bei reduzierten mechanischen Spannungen eine hinreichend gute Verbindung zwischen der Oberfläche des Rotors und dem Laufrad realisiert ist. Durch die in den Ecken der Ronde entstehenden axialen Durchgänge kann bei Taupunktunterschreitung entstehendes Kondenswasser abfließen, ohne dass die Nabe mit den sonst erforderlichen Einkerbungen versehen ist. Die Durchgänge dienen außerdem zum Durchleiten von Kühlluft an der Rotorfläche vorbei, so dass Wärme abgeführt wird.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, im Konkreten ein Axialventilator, im zusammengebauten Zustand,
    Fig. 2
    den Gegenstand aus Fig. 1 in einer schematischen Vorderansicht,
    Fig. 3
    den Gegenstand aus den Fig. 1 und 2, teilweise geschnitten, in einer schematischen Seitenansicht,
    Fig. 4
    in einer schematischen Ansicht wie nach Fig. 1 das Laufrad des Gegenstands aus den Fig. 1 bis 3, ohne Rotor,
    Fig. 5
    das Laufrad aus Fig. 4 in einer Ansicht wie nach Fig. 3, jedoch ohne Rotor und
    Fig. 6
    in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Blechronde, entsprechend der Ausstattung des Laufrads gemäß den Fig. 1 bis 5.
  • Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Anordnung, umfassend einen elektrischen Motor 1 mit Rotor 2, wobei auf den Rotor 2 ein fortan als Flügelrad 3 bezeichnetes Laufrad aufgepresst ist. Eine drehfeste Verbindung zwischen der Nabe 4 des Flügelrads 3 und dem Rotor 2 bzw. dessen Oberfläche ist durch Presspassung hergestellt.
  • Die Flügel 5 sind mit aerodynamischen Merkmalen ausgestattet, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Lehre keine Rolle spielen.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Flügelrad 3 zur Erzeugung einer konkreten Strömungsrichtung auf den Rotor 2 aufgepresst ist. Zur umgekehrten Strömungsrichtung ist es möglich, das Flügelrad 3 andersrum auf den Rotor 2 aufzupressen, ohne den Typ und die Ausstattung des Flügelrads 3 zu ändern.
  • Fig. 2 zeigt den Gegenstand aus Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei dort, zwischen der Nabe 4 des Flügelrads 3 und dem Rotor 2, in schematischer Ansicht die eckige Ronde 6 erkennbar ist, deren Flächen gegenüber der Oberfläche des Rotors 2 einen Kontakt aufweisen, den man als aufgeweiteten Linienkontakt bezeichnen kann. Letztendlich handelt es sich hier um sich axial erstreckende, segmentartige Kontaktflächen, die je nach Verformung der Ronde 6 mehr oder weniger ausgeprägt sind.
  • Fig. 3 zeigt den Gegenstand aus den Fig. 1 und 2 in einer schematischen Seitenansicht, teilweise geschnitten. Fig. 3 lässt deutlich erkennen, dass die Ronde 6, bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel als Blechronde ausgeführt, in das Material der Nabe 4 des Flügelrads 3 eingebunden ist. Die Ronde 6 ist mit dem gleichen Material wie das Flügelrad, beispielsweise Kunststoff, umspritzt.
  • Fig. 3 zeigt des Weiteren andeutungsweise, dass die Ronde 6 auf einer Seite einen erweiterten Bereich 7 aufweist. Ungeachtet dessen ist das Flügelrad 3 mit der eingegossenen Ronde 6 so gestaltet, dass das Flügelrad 3 automatisiert für beide Förderrichtungen auf den Rotor 2 aufgepresst werden kann. Für beide Förderrichtungen ist ein einziges Flügelrad vorzuhalten, wodurch sich die Lagerhaltungskosten ganz erheblich reduzieren. Maximale Flexibilität ist gegeben.
  • Fig. 4 zeigt das Flügelrad 3 der Anordnung aus den Fig. 1 bis 3, ohne Rotor. Die Nabe 4 des Flügelrads 3 ist im Innern mit der Ronde 6 ausgestattet, die achteckig ausgeführt ist. Im nicht aufgeschobenen Zustand, d.h. gemäß der Darstellung aus Fig. 4, haben die sich zwischen den Ecken 8 der Ronde 6 erstreckenden ebenen Flächen 9 einen gemeinsamen kleinsten Radius, gebildet durch den jeweils mittigen Berührungspunkt dieser Flächen 9 mit einem einbeschriebenen Kreis. Dieser Radius muss in Bezug auf die Fläche des Rotors 2 kleiner sein als der Außendurchmesser des Rotors 2, damit ein Aufpressen der Nabe 4 mit der integrierten Ronde 6 auf den Rotor möglich ist, und zwar unter Verformung der Ronde 6, genauer gesagt der sich zwischen den Ecken 8 erstreckenden, ursprünglich ebenen Flächen 9.
  • In Bezug auf die Ronde 6 sei angemerkt, dass diese zur Begünstigung der Stabilität/Festigkeit beliebige Maßnahmen wie Prägungen, Sicken, etc. aufweisen kann, ohne dass dadurch die erfindungsgemäße Lehre verlassen wird.
  • Fig. 5 zeigt den Gegenstand aus Fig. 4 in einer Darstellung entsprechend Fig. 3, jedoch ohne Motor 1/Rotor 2. Auch hier ist die integrierte Ronde 6 mit ihren Ecken 8 und Flächen 9 erkennbar.
  • Schließlich zeigt Fig. 6 die Ronde 6 in isolierter Form, bei diesem Ausführungsbeispiel als Achteck mit dazwischenliegenden Flächen 9, die zur Anlage am Rotor 2 und, beim Aufpressen der Nabe 4 bzw. des Flügelrads 3 auf den Rotor 2, zur Deformation dienen, wodurch sich der mechanische Halt bei entsprechender Spannung ergibt.
  • Fig. 6 zeigt des Weiteren einen umlaufend erweiterten Bereich 7, der das Aufschieben und Aufpressen auf den Rotor 2 in die eine Richtung erleichtert. Auf der gegenüberliegenden Seite der Ronde 6 sind in segmentweiser Ausgestaltung diskrete Aufweitungen 7 vorgesehen, die das Aufschieben bzw. Aufpressen in die andere Richtung begünstigen. Jeder der beiden Randbereiche kann wahlweise eine umlaufende Aufweitung 7 oder einzelne, diskrete Aufweitungen 7 aufweisen.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
  • Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrischer Motor
    2
    Rotor
    3
    Laufrad, Flügelrad
    4
    Nabe, Laufradnabe
    5
    Flügel
    6
    Ronde
    7
    erweiterter Randbereich (Randbereich der Ronde), Aufweitung
    8
    Ecke der Ronde
    9
    ebene Fläche der Ronde

Claims (11)

  1. Anordnung eines Laufrads auf einem rotierenden Teil eines Motors, vorzugsweise auf einem Elektromotor (1), insbesondere auf einem Außenläufermotor, wobei das Drehmoment des Motors (1) auf das Laufrad (3) durch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor (2) des Motors (1) und dem Laufrad (3) bzw. dessen Laufradnabe (4) übertragen wird und wobei die Verbindung über eine Presspassung zwischen der Laufradnabe (4) und dem Rotor (2), unter Einbindung einer der Laufradnabe (4) vorzugsweise fest zugeordneten, mechanische Spannungen aufnehmenden Ronde (6) realisiert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) mehr- oder vieleckig mit ebenen Flächen (9) zwischen den Ecken (8) ausgeführt ist, wobei sich beim Aufpressen der Ronde (6) auf den Rotor (2) die sich zwischen den Ecken (8) erstreckenden Flächen (9) unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors (2) zumindest geringfügig deformieren.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) bei der Herstellung des Laufrads (3) bzw. der Laufradnabe (4) in situ erzeugt wird.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) als Metallronde, insbesondere aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, ausgeführt ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) als Achteck ausgeführt ist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechronde auf der Innenseite der Nabe (4), in deren Durchgang, in das Material der Nabe (4) eingespritzt oder zumindest teilweise umspritzt ist.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zwischen den Ecken (8) der Ronde (6) erstreckenden ebenen Flächen (9) einen gemeinsamen kleinsten Radius haben, gebildet durch den jeweils mittigen Berührungspunkt dieser Flächen (9) mit einem einbeschriebenen Kreis, wobei dieser einbeschriebene Kreis kleiner ist als der Außendurchmesser des Rotors (2).
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Ronde (6) derart gewählt ist, dass sich beim Aufschieben der Ronde (6) ein anfänglicher axialer Linienkontakt zu einem axialen Flächenkontakt aufweitet.
  8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Ronde (6) so gewählt wird, dass nach dem Aufpressen und Verformen der Ronde (6) nicht kontaktbehaftete Bereiche gegenüber der Oberfläche des Rotors (2) verbleiben.
  9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) im Randbereich (7), zumindest auf einer Seite, eine zonale bzw. segmentweise oder umlaufende Aufweitung hat, um das Aufschieben und Aufpressen auf den Rotor (2) zu erleichtern.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Bereitstellen eines Motors (1), insbesondere eines Außenläufermotors, vorzugsweise vertikal gehalten von einem Werkstückträger;
    Bereitstellen eines Laufrads (3) mit mehreckiger Ronde (6), eingebunden im Durchgang des Laufrads (3);
    Positionierung des Laufrads (3) entsprechend der gewünschten Förderrichtung gegenüber dem Motor (1);
    Aufschieben des Laufrads (3) auf den Rotor (2) unter Verformung der mehr- oder vieleckigen Ronde (6) mit sich zwischen den Ecken (8) erstreckenden ebenen Flächen (9), derart, dass gegenüber der Oberfläche des Rotors (2) axiale, segmentartige Flächenkontakte mit dazwischen liegenden freien Durchgangsbereichen entstehen, wobei sich beim Aufpressen der Ronde (6) auf den Rotor (2) die sich zwischen den Ecken (8) erstreckenden Flächen (9) unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors (2) zumindest geringfügig deformieren.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Laufrads (3) eine Ronde (6) mit einem Innendurchmesser gewählt wird, der so bemessen ist, dass sich beim Aufpressen der Ronde (6) ein anfänglicher axialer Linienkontakt zu einem axialen Flächenkontakt aufweitet, derart, dass nach dem Aufpressen und Verformen der Ronde (6) zwischen den Kontaktflächen nicht kontaktbehaftete Bereich gegenüber der Oberfläche des Rotors (2) verbleiben.
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