EP3875776A1 - Elektrische strömungsmaschine mit zweiteiligem, strukturellem gehäuse - Google Patents

Elektrische strömungsmaschine mit zweiteiligem, strukturellem gehäuse Download PDF

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EP3875776A1
EP3875776A1 EP21156158.4A EP21156158A EP3875776A1 EP 3875776 A1 EP3875776 A1 EP 3875776A1 EP 21156158 A EP21156158 A EP 21156158A EP 3875776 A1 EP3875776 A1 EP 3875776A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
turbo machine
shaft
bearing
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21156158.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Jablonski
Marcus Lüttgen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP3875776A1 publication Critical patent/EP3875776A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/0563—Bearings cartridges
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    • F04D29/4226—Fan casings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a turbo machine according to the preamble of claim 1 and a household or kitchen appliance with such a turbo machine according to claim 15.
  • Fluid flow machines can be used, which usually suck in the fluid on a suction side by means of an impeller rotating in a housing and release it again on a pressure side.
  • Fluid flow machines can also be referred to as fans, blowers or fans, for example for moving air, depending on the design and application.
  • Such flow machines are also used in household and kitchen appliances for generating fluid flows.
  • a vacuum cleaner by means of such an air flow, dirt particles and the like are sucked into the vacuum cleaner from a substrate, such as in particular from a floor, and passed through at least one filter.
  • heated air is blown into the drum in order to dry the damp laundry located there and to remove the moisture from the drum with the air flow.
  • hot air can be blown into the cooking space in order to cook the food there.
  • this can be implemented in a steam cooker with hot and humid air.
  • Such flow machines can also be used in household and kitchen appliances to generate a flow of liquid, e.g. for pumping out the washing liquor in a washing machine.
  • the impeller of such a turbomachine is driven for this purpose and the impeller blades, due to their design and arrangement, ensure the desired movement of the fluid or the generation of the fluid flow.
  • Electric motors which transmit their rotational movement to the impeller via a common shaft, are usually used to drive such turbomachines.
  • the impeller can also be referred to as the output of the turbomachine.
  • the electric motor is usually arranged in a stationary manner in the housing of the turbomachine and the shaft is guided through the electric motor. At one end, the shaft protrudes sufficiently far beyond the electric motor so that the impeller is arranged at this protruding end of the shaft. This end of the shaft can also be used as that of the electric motor facing away from the shaft end.
  • the impeller is usually sufficiently enclosed by the housing of the turbomachine to suck in the fluid through at least one passage opening of the housing on the suction side and through at least one passage opening of the housing on the pressure side to the environment or to another component of a device such as a household appliance or of a kitchen appliance.
  • the shaft is usually supported in two places by bearings such as roller bearings relative to the housing so that it can rotate around a longitudinal axis of the turbomachine as the axis of rotation.
  • the two bearings are usually arranged on both sides of the electric motor in order to achieve a stable hold of the shaft with respect to the housing.
  • the rotor of the electric motor is arranged on the shaft between the two bearings and positioned inside the stator of the electric motor.
  • the outstanding shaft end facing away from the electric motor, which carries the impeller, extends from one of the two bearings away from the rotor and is unsupported.
  • the disadvantage of such bearings in turbo machines is that the alignment of the shaft with respect to the stationary components of the turbo machine such as the housing, the outer rings of the two bearings and the stator of the electric motor depends on numerous manufacturing and assembly tolerances, which lead to a deviation and in particular to a Can lead to tilting of the shaft relative to the axis of rotation of the turbomachine. This can also be referred to as an alignment problem. This can lead to undesired contacts between stationary and rotatable components of the turbomachine, which block one another or at least rub one another and thereby damage one another. The radial air gap between the rotor and stator of the electric motor can also be widened or reduced as a result, which can impair the function of the electric motor. If there is contact between the rotor and stator of the electric motor, this can prevent the rotor from rotating and make the electric motor unusable.
  • the bearing of the shaft of a turbo machine between the impeller and the rotor of the electric motor.
  • the impeller not only the impeller but also the rotor is arranged at one end of the shaft which is opposite the impeller, as described above.
  • the bearing is arranged in between and is usually designed, for example, as a self-contained cartridge chamber, which can simplify assembly and reduce tolerances.
  • EP 2 401 516 B1 a rotor assembly including a shaft on which an impeller, a rotor core and a bearing insert are mounted, the bearing insert being mounted between the impeller and the rotor core and a pair of bearings, a spring that applies a preload to each of the bearings, and a sleeve surrounding the bearings. After installation in the turbomachine, the sleeve is used to hold the housing against it.
  • the rotor assembly shaft is supported by two preloaded bearings.
  • the bearings are ideally spaced a predetermined amount and the spring has a predetermined spring rate.
  • the two bearings are preloaded with the same well-defined force.
  • bearings or cartridge bearings for shafts are technically comparatively complex, which can lead to corresponding costs.
  • the use and arrangement of a spring for generating the preload described above can lead to a comparatively high technical effort in terms of design and construction as well as in implementation and assembly.
  • the use of a spring can also lead to additional material and assembly costs.
  • the storage or the cartridge chamber is to be installed in the housing of the turbomachine as a further assembly step.
  • the WO 2017/098203 A1 or the EP 3 387 741 A1 relates to an electric motor with a frame, with a rotor assembly comprising a magnet, a bearing assembly, an impeller and a shaft, and with a stator assembly comprising a stator core and a coil.
  • the frame has an inner wall and an outer wall, the outer wall surrounding the inner wall and defining an annular channel between the inner wall and the outer wall.
  • the frame also has diffuser vanes that extend from the inner wall to the outer wall through the annular channel.
  • the inner wall defines a bore for supporting the rotor assembly and the outer wall defines a generally cylindrical outer housing of the motor.
  • the frame with the inner wall, outer wall and intermediate diffuser blades is in one piece, that is to say formed from one piece, for example as an injection-molded part.
  • the frame and, in particular, its diffuser blades are of comparatively simple design in order to enable them to be manufactured in one piece, e.g. as an injection-molded part, i.e. the frame and its diffuser blades extend in a straight line in the longitudinal direction of the electric motor in order to be able to be removed from the injection mold.
  • a further disadvantage is that a cartridge bearing as described above is used as the bearing assembly, which brings with it the corresponding disadvantages such as, in particular, its comparatively high complexity and the associated comparatively high number of parts and high costs.
  • These disadvantages of the rotor assembly of JP 5466040 B2 or the EP 2 401 516 B1 can thus by the electric motor of the WO 2017/098203 A1 or the EP 3 387 741 A1 cannot be overcome.
  • a turbo machine using the electric motor of FIG WO 2017/098203 A1 or the EP 3 387 741 A1 only be linearly cylindrical.
  • the invention thus presents the problem of providing a fluid flow machine of the type described at the outset with reduced tolerances, in particular between the impeller and the housing on the intake side and / or between the rotor and the stator of the electric motor, which with low tolerances Effort and / or with less Cost than previously known can be produced.
  • the assembly steps should be simplified and / or reduced.
  • the present invention relates to a turbomachine with at least one housing, with at least one electric motor with a stator fixedly arranged on the housing and with a rotor that can rotate relative to the stator, with at least one shaft which is fixedly connected to the rotor, the shaft at least one Has impeller, which is designed to generate a fluid flow through its rotation, and with a bearing which is arranged along the axis of rotation of the shaft between the electric motor and the impeller.
  • the turbo machine according to the invention is characterized in that the housing has a front housing part and a rear housing part, which are directly fixedly connected to one another, the rear housing part directly accommodating the bearing and the stator.
  • the housing is formed in at least two parts along the axis of rotation and the two parts of the front and rear housing parts are fixedly connected to one another to form the housing.
  • only the rear part of the housing directly, i.e. without further components in between, accommodates both elements of the electric motor that are movable relative to one another.
  • a known arrangement of the bearing between the rotor and impeller can be implemented in this way in order to be able to implement and use the corresponding properties and advantages described at the outset in the turbo machine according to the invention.
  • the tolerances between the elements involved, which support or hold the rotor rotatably with respect to the stator can be kept lower than previously known by designing the rear part of the housing as described according to the invention.
  • the closed dimension, also known as the tolerance chain, of the manufacturing and assembly tolerances between the rotor and the stator is only due to the storage of the Shaft on or in the rear part of the housing and influenced by the hold of the stator on or in the rear part of the housing.
  • connection points between rotor and stator which can have tolerances, is comparatively small. These connection points can also be produced and / or installed with comparatively high accuracy. This can keep the closed dimension small. Correspondingly, small tolerances can be assumed in the construction and in particular provided between the rotor and stator, which can in particular benefit the efficiency of the electric motor.
  • the two housing parts can each be manufactured as injection molded parts, which can keep the respective manufacturing tolerances low. This can also keep the costs of producing the two housing parts low.
  • the front part of the housing serves as a guide stage upper part essentially only to guide the fluid flow and does not contain any system-relevant charging points, so that the front part of the housing can be manufactured and installed correspondingly inexpensively, e.g. with regard to the material and / or the wall thickness.
  • the design of the housing from two housing parts can make it possible to provide a contour of the guide stage of the turbomachine for influencing the flow direction of the fluid flow, as will be described in more detail below, which can be produced with less complex tools by means of injection molding.
  • the use of a rotary core for producing the contour can be dispensed with. This can be done in that a part of the guide steps can be formed as a guide step lower part by the rear housing part, which can also represent the end shield of the turbomachines.
  • the rest of the contour of the guide steps can be implemented by the front part of the housing, which can also be referred to as the guide step upper part.
  • the power step upper part can be manufactured as a separate component which can be inserted into the end shield in a manner secured against twisting.
  • the two housing parts can be fixed to one another by clipping them together.
  • the housing consists of the housing front part and the housing rear part. This can keep the number of parts of the turbomachine particularly low. This can have a correspondingly cost-reducing effect on the manufacture and assembly of the elements of the turbomachine.
  • the rear housing part is connected to the mounting by extrusion coating or by shrinking. This can completely rule out tolerances at this connection point.
  • the storage is designed as a cartridge chamber. This can make it possible to implement and use the properties and advantages of a cartridge chamber in the turbomachine according to the invention.
  • the bearing has at least two bearings, preferably two deep groove ball bearings, which are spaced apart from one another along the axis of rotation of the shaft.
  • the properties and advantages of deep groove ball bearings can be implemented and used in the turbo machine according to the invention.
  • the two bearings are spaced apart from one another by means of a spacer element or by means of a spring along the axis of rotation of the shaft. This can ensure the positioning of the two bearings with respect to one another, particularly during assembly, and / or cause a preload along the axis of rotation between the two bearings.
  • a balancing disk is arranged on the shaft along the axis of rotation between the rotor and the bearing. This can make it possible to balance the shaft with respect to the front part of the housing during assembly and thus reduce or even avoid imbalances of the shaft with respect to the axis of rotation.
  • the front housing part has a plurality of guide elements which are designed to direct the fluid flow in the circumferential direction and / or in the radial direction. This can promote the flow around the elements within the housing of the turbomachine and thus their cooling by the fluid flow.
  • the rear housing part has a plurality of guide elements which are designed to direct the fluid flow in the circumferential direction and / or in the radial direction. This can particularly favor the flow around the elements within the housing of the turbomachine and thus their cooling by the fluid flow.
  • the rear housing part has a plurality of cooling ribs which are designed to dissipate heat from the bearing to the fluid flow.
  • heat which can arise during operation due to friction within the elements that are movable relative to one another, can be given off as quickly and / or as strongly as possible to the fluid flow in order to dissipate the heat with the fluid flow discharge from the turbo engine.
  • the bearing can be cooled in a simple manner.
  • At least some of the cooling fins are aligned at least in sections, preferably completely, along the axis of rotation. This can promote the dissipation of heat from the cooling fins to the fluid flow.
  • the rear housing part is formed from a material that conducts relatively good heat. This can additionally or alternatively promote the release of heat from the rear part of the housing to the fluid flow.
  • a housing cover is arranged on the housing front part, the housing cover being designed to feed the fluid flow to the housing front part. This can promote the formation or guidance of the fluid flow.
  • the impeller has a plurality of blade blades which are arranged between the front housing part and the housing cover. In this way, the fluid flow can be generated in a simple and effective manner.
  • the number of individual parts and elements of such turbomachines can be reduced in comparison to previously known turbomachines.
  • all bearing points of the rotor or its shaft or its bearing can be shaped with the aid of a tool aid, whereby the accuracy of the component in terms of size, shape and position can be increased compared to known flow machines.
  • an increase in the accuracy with regard to the bearing points can lead to a longer service life and an increase in the degree of effectiveness of the turbomachine, since smaller closing dimensions can be provided and thus fewer gap losses occur.
  • the arrangement of all system-relevant bearing points in the end shield can also lead to a very short tolerance chain.
  • a comparatively very good flow through the turbomachine for cooling the stator or the stator packet with the windings can also be achieved.
  • the present invention also relates to a household or kitchen appliance with a fluid flow machine as described above.
  • a household appliance with a fluid flow machine as described above.
  • All household appliances and kitchen appliances in which fluid flows have to be generated come into consideration for this purpose.
  • a longitudinal axis X extends, which can also be referred to as the axis of rotation X.
  • a radial direction R extends away from the longitudinal axis X perpendicular to the longitudinal axis X.
  • a circumferential direction U extends perpendicular to the radial direction R and around the longitudinal axis X.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a turbomachine 1 according to the invention.
  • the flow machine 1 can, however, also be used to generate a liquid flow A in a corresponding manner.
  • the blower 1 has a housing 10 which is divided into a front housing part 11 and a rear housing part 12, viewed along the axis of rotation X in the essential flow direction of the air flow A.
  • the front housing part 11 can also be referred to as the upper guide stage part 11 and the rear housing part 12 as the end shield 12.
  • a housing cover 13 Facing the air flow A, a housing cover 13 is arranged along the axis of rotation X on the guide stage upper part 11, which has a through opening (not designated) radially in the center through which the air flow A can be sucked in by the fan 1.
  • the side of the fan 1 which has the passage opening can therefore also be referred to as the suction side B of the fan 1.
  • the housing cover 13 can also be referred to as a suction hood 13.
  • the air flow A After the passage opening of the intake hood 13, the air flow A is passed between the intake hood 13 and the guide stage upper part 11. Subsequently, the air flow A passes through openings (not designated) in the guide step upper part 11, which are provided with guide elements 11a and which can also be referred to as guide steps 11a of the guide step upper part 11, and passes through further guide elements 12a of the end shield 12, which also can be referred to as guide steps 12a of the end shield 12, in its interior (not designated). From the interior of the end shield 12 or the housing 10, the air flow A passes out of the housing 10 again through further passage openings (not designated). This side of the housing 10 can be referred to as the pressure side C.
  • an impeller 5 is arranged, which has a plurality of blades 50. If the impeller 5 is rotated about the axis of rotation X of the fan 1, which corresponds to the longitudinal axis X, the fan wheels 50 move air into the fan 1 on the suction side B and out of the fan 1 again through the fan 1 on the pressure side C or from its interior. This creates the air flow A.
  • An electric motor 3 is arranged along the axis of rotation X facing away from the impeller 5.
  • the electric motor 3 has a stator 30 or a stator 30, which has a plurality of laminated cores and coils (not designated).
  • the stator 30 of the electric motor 3 is fixedly arranged on the end shield 12 by screwing.
  • a rotor 31 or a rotor 31 of the electric motor 3 is arranged inside the stator 30 and is fixedly connected to a shaft 4.
  • the rotor 31 of the electric motor 3 has a plurality of permanent magnets (not designated).
  • a radial air gap (not designated) is formed between the stator 30 and the rotor 31 in the radial direction R.
  • the impeller 5 is fixedly arranged on an end (not designated) of the shaft 4 facing the impeller 5 or facing away from the electric motor 3.
  • the shaft 4 extends through the housing 10 along the axis of rotation X.
  • the rotor 31 of the electric motor 3 is also arranged in a stationary manner on an end (not designated) of the shaft 4 facing the electric motor 3 or facing away from the impeller 5.
  • the shaft 4 is rotatably connected to the housing 10 via a bearing 2 in such a way that the radially outer bearing elements of the bearing 2 are held stationary by the end shield 12.
  • the bearing plate 12 is designed as an injection-molded part and is sprayed onto the bearing 2 from the radial outside. In this way, the shaft 4 can be rotated relative to the housing 10 by means of the electric motor 3. This rotation can be transmitted to the impeller 5.
  • the area of the bearing plate 12, which surrounds the bearing 2 has a plurality of cooling ribs 12b, which extend both radially and elongated in the direction of the axis of rotation X and are arranged spaced apart from one another in the circumferential direction U.
  • the cooling fins 12b are formed in one piece with the bearing plate 12 and serve to transfer heat from the bearing 2, which can arise there due to friction during operation, to the air flow A.
  • the bearing 2 which can also be referred to as rotor bearing 2, consists in the embodiment under consideration on two bearings 21, 22 in the form of two deep groove ball bearings 21, 22, which are spaced apart along the axis of rotation X and are fixed radially on the inside by means of the corresponding bearing elements (not designated) , for example by pressing, gluing or shrinking, on the shaft 4 and radially on the outside by means of the corresponding bearing elements (not designated) by injection molding with the end shield 12 are connected.
  • a plurality of rolling elements in the form of balls (not designated) are arranged radially between the respective bearing elements of the two deep groove ball bearings 21, 22, which enable the rotational mobility of the shaft 4 with respect to the housing 10.
  • the storage 2 can also be implemented by means of a cartridge chamber 2.
  • a balancing sheath 40 which is used for balancing, is arranged on the shaft 4 along the axis of rotation X between the rotor 31 and the bearing 2.
  • a known arrangement of the bearing 2 between the rotor 31 and the impeller 5 along the axis of rotation X can be implemented in this way.
  • the tolerances between the elements involved, which support or hold the rotor 31 rotatably with respect to the stator 30, can be kept lower than previously known by the housing 10 being constructed in two parts.
  • the closed dimension of the manufacturing and assembly tolerances between rotor 31 and stator 30 can be kept low.
  • small tolerances can be assumed in the construction of the fan 1 and, in particular, provided between the rotor 31 and the stator 30, which can in particular benefit the efficiency of the electric motor 3.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (1) mit wenigstens einem Gehäuse (10), mit wenigstens einem Elektromotor (3) mit einem am Gehäuse (10) feststehend angeordneten Stator (30) und mit einem gegenüber dem Stator (30) drehbeweglichen Rotor (31), mit wenigstens einer Welle (4), welche mit dem Rotor (31) feststehend verbunden ist, wobei die Welle (4) wenigstens ein Laufrad (5) aufweist, welches ausgebildet ist, durch seine Rotation einen Fluidstrom (A) zu erzeugen, und mit einer Lagerung (2), welche entlang der Rotationsachse (X) der Welle (4) zwischen dem Elektromotor (3) und dem Laufrad (5) angeordnet ist. Die Strömungsmaschine (1) dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) ein Gehäusevorderteil (11) und ein Gehäusehinterteil (12) aufweist, welche direkt miteinander feststehend verbunden sind, wobei das Gehäusehinterteil (12) die Lagerung (2) und den Stator (30) direkt aufnimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Haushalts- oder Küchengerät mit einer derartigen Strömungsmaschine gemäß dem Patentanspruch 15.
  • Auf vielen technischen Gebieten ist es erforderlich, einen Fluidstrom zu erzeugen. Dies kann für Flüssigkeiten und insbesondere für Wasser oder wässerige Flüssigkeiten ebenso gelten wie für Gase und insbesondere für Luft. Hierzu können Strömungsmaschinen verwendet werden, welche üblicherweise mittels eines in einem Gehäuse rotierenden Laufrads das Fluid auf einer Ansaugseite ansaugen und an einer Druckseite wieder abgeben. Strömungsmaschinen können je nach Ausgestaltung und Anwendungsfall beispielsweise zur Bewegung von Luft auch als Ventilatoren, als Gebläse oder als Lüfter bezeichnet werden.
  • Derartige Strömungsmaschinen werden auch bei Haushalts- sowie Küchengeräten zur Erzeugung von Fluidströmen eingesetzt. Beispielsweise werden bei einem Staubsauger mittels eines derartigen Luftstroms Schmutzpartikel und dergleichen von einem Untergrund wie insbesondere von einem Fußboden in den Staubsauger eingesogen und durch wenigstens einen Filter hindurchgeführt. Innerhalb eines Wäschetrockners oder Waschtrockners wird erwärmte Luft in die Trommel eingeblasen, um die dort befindliche feuchte Wäsche zu trocknen und deren Feuchtigkeit mit dem Luftstrom aus der Trommel abzuführen. Bei einem Backofen kann heiße Luft in den Garraum eingeblasen werden, um die dort befindlichen Speisen zu garen. Vergleichbar kann dies bei einem Dampfgarer mit heißer und feuchter Luft umgesetzt werden. Auch können derartige Strömungsmaschinen bei Haushalts- sowie Küchengeräten zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstroms wie z.B. zum Abpumpen der Waschflotte bei einer Waschmaschine verwendet werden. Das Laufrad einer derartigen Strömungsmaschine wird hierzu angetrieben und die Schaufelblätter des Laufrads sorgen aufgrund ihrer Ausgestaltung und Anordnung für die gewünschte Bewegung des Fluids bzw. für die Erzeugung des Fluidstroms.
  • Als Antrieb derartiger Strömungsmaschinen werden üblicherweise Elektromotoren verwendet, welche ihre Rotationsbewegung über eine gemeinsame Welle auf das Laufrad übertragen. Das Laufrad kann auch als Abtrieb der Strömungsmaschine bezeichnet werden. Üblicherweise wird der Elektromotor feststehend im Gehäuse der Strömungsmaschine angeordnet und die Welle durch den Elektromotor hindurchgeführt. An einem Ende ragt die Welle ausreichend weit über den Elektromotor hervor, so dass an diesem hervorragenden Ende der Welle das Laufrad angeordnet wird. Dieses Ende der Welle kann auch als das dem Elektromotor abgewandtes Wellenende bezeichnet werden. Das Laufrad wird üblicherweise ausreichend von dem Gehäuse der Strömungsmaschine umschlossen, um durch wenigstens eine Durchlassöffnung des Gehäuses auf der Ansaugseite das Fluid ansaugen und durch wenigstens eine Durchlassöffnung des Gehäuses auf der Druckseite an die Umgebung oder an eine weitere Komponente eines Geräts wie z.B. eines Haushaltsgeräts oder eines Küchengeräts abgeben zu können.
  • Die Welle wird üblicherweise an zwei Stellen durch Lagerungen wie z.B. durch Wälzlager gegenüber dem Gehäuse um eine Längsachse der Strömungsmaschine als Rotationsachse drehbeweglich gelagert. Die beiden Lager sind üblicherweise beidseitig von dem Elektromotor angeordnet, um einen stabilen Halt der Welle gegenüber dem Gehäuse zu erreichen. Zwischen den beiden Lagern ist der Rotor des Elektromotors an der Welle angeordnet und innerhalb des Stators des Elektromotors positioniert. Das hervorragende, dem Elektromotor abgewandte Wellenende, welches das Laufrad trägt, erstreckt sich von einem der beiden Lager von dem Rotor weg und ist ungelagert.
  • Nachteilig ist bei derartigen Lagerungen bei Strömungsmaschinen, dass die Ausrichtung der Welle gegenüber den stehenden Komponenten der Strömungsmaschine wie z.B. dem Gehäuse, den Außenringen der beiden Lager sowie dem Stator des Elektromotors von zahlreichen Fertigungs- und Montagetoleranzen abhängt, welche zu einer Abweichung und insbesondere zu einer Verkippung der Welle gegenüber der Rotationsachse der Strömungsmaschine führen können. Dies kann auch als Fluchtungsproblem bezeichnet werden. Hierdurch kann es zu ungewünschten Kontakten zwischen stehenden und drehbeweglichen Komponenten der Strömungsmaschine kommen, welche einander blockieren oder zumindest aneinander reiben und sich hierdurch beschädigen können. Auch kann der radiale Luftspalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors hierdurch verbreitert bzw. reduziert werden, was die Funktion des Elektromotors beeinträchtigen kann. Kommt es dabei zu einem Kontakt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors, so kann dies die Drehbarkeit des Rotors verhindern und den Elektromotor unbrauchbar machen.
  • Um diese Probleme der Ausrichtung bzw. der Fluchtung zu vermeiden ist es bisher üblich, die betroffenen Komponenten der Strömungsmaschine mit ausreichend großen Abständen zueinander auszulegen, damit die Strömungsmaschine trotz der Toleranzen ohne die zuvor beschriebenen Nachteile betrieben werden kann. Mit anderen Worten werden die Spalte zwischen den drehbeweglichen und stehenden Komponenten der Strömungsmaschine entsprechend groß ausgelegt. Die Toleranzen können durch die Fertigung der Bauteile sowie durch deren Montage auftreten.
  • Diese großen Abstände bzw. Spalte führen jedoch üblicherweise zu einer Reduzierung des Wirkungsgrads der Strömungsmaschine. So kann durch die großen Abstände zwischen dem Gehäuse und den Schaufelblättern des Laufrads Fluid hindurchtreten, ohne von dem Laufrad bewegt worden zu sein. Insbesondere kann jedoch ein vergrößerter Luftspalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors dessen Wirkungsgrad reduzieren.
  • Bei der zuvor beschriebenen Lagerung können diese Probleme der Ausrichtung bzw. der Fluchtung besonders stark auftreten, da sich über das Gehäuse sowie über die Spulenwicklungen und Bleche des Stators mehrere Toleranzen der Herstellung und Montage addieren können. Dies kann zu einer großen Toleranzkette führen, welcher durch entsprechend große Spalte begegnet werden muss. Dies führt zu entsprechend großen Verschlechterungen des Wirkungsgrads insbesondere des Elektromotors, was zur Erreichung der gewünschten elektrischen Leistung durch eine Überdimensionierung des Elektromotors wieder ausgeglichen werden muss. Hierdurch können nicht nur die Kosten und der Bauraum des Elektromotors erhöht bzw. vergrößert werden, sondern dies kann auch zu einem gesteigerten Energieverbrauch führen. Auch können die hierdurch bewirkten Stromwärmeverluste einen erhöhten Kühlaufwand erfordern.
  • Alternativ ist es daher bekannt, die Lagerung der Welle einer Strömungsmaschine zwischen dem Laufrad und dem Rotor des Elektromotors anzuordnen. Mit anderen Worten ist nicht nur das Laufrad sondern auch der Rotor an einem Ende der Welle, welches dem Laufrad gegenüber liegt, wie zuvor beschrieben angeordnet. Die Lagerung ist zwischenliegend angeordnet und üblicherweise z.B. als Patronenlager in sich geschlossen ausgebildet, was die Montage vereinfachen und die Toleranzen reduzieren kann.
  • Beispielsweise beschreibt das JP 5466040 B2 bzw. das EP 2 401 516 B1 eine Rotoranordnung, die eine Welle umfasst, auf der ein Laufrad, ein Rotorkern und ein Lagereinsatz befestigt sind, wobei der Lagereinsatz zwischen dem Laufrad und dem Rotorkern befestigt ist und ein Paar Lager, eine Feder, die eine Vorbelastung an jedes der Lager anlegt, und eine Hülse, die die Lager umgibt, umfasst. Über die Hülse erfolgt nach dem Einbau in die Strömungsmaschine der Halt gegenüber dessen Gehäuse.
  • Somit wird die Welle der Rotorbaugruppe von zwei vorgespannten Lagern getragen. Die Lager sind idealerweise um einen vorbestimmten Betrag beabstandet und die Feder hat eine vorbestimmte Federkonstante. Folglich werden die beiden Lager mit derselben genau definierten Kraft vorgespannt. Durch eine Vorspannung der Lager mit einer Kraft, die ein Schleudern verhindert, ohne übermäßig zu sein, wird die Lebensdauer der Lager erhöht.
  • Nachteilig bei derartigen Lagerungen bzw. Patronenlagern von Wellen ist, dass diese technisch vergleichsweise aufwendig sind, was zu entsprechenden Kosten führen kann. Insbesondere die Verwendung sowie Anordnung einer Feder zur Erzeugung der zuvor beschriebenen Vorspannung kann zu einem vergleichsweise hohen technischen Aufwand in der Auslegung und Konstruktion sowie in der Umsetzung und Montage führen. Auch kann die Verwendung einer Feder zu zusätzlichen Material- und Montagekosten führen. Ferner ist die Lagerung bzw. das Patronenlager in dem Gehäuse der Strömungsmaschine als weiterer Montageschritt zu verbauen.
  • Die WO 2017/098203 A1 bzw. die EP 3 387 741 A1 betrifft einen Elektromotor mit einem Rahmen, mit einer Rotorbaugruppe, die einen Magneten, eine Lagerbaugruppe, ein Laufrad und eine Welle umfasst, und mit einer Statorbaugruppe, die einen Statorkern und eine Spule umfasst. Der Rahmen hat eine Innenwand und eine Außenwand, wobei die Außenwand die Innenwand umgibt und einen ringförmigen Kanal zwischen der Innenwand und der Außenwand definiert. Der Rahmen hat ferner Diffusorschaufeln, die sich von der Innenwand zur Außenwand durch den ringförmigen Kanal erstrecken. Die Innenwand definiert eine Bohrung zum Tragen der Rotorbaugruppe, und die Außenwand definiert ein im Wesentlichen zylindrisches Außengehäuse des Motors. Der Rahmen mit Innenwand, Außenwand und dazwischenliegenden Diffusorschaufeln ist einstückig, d.h. aus einem Stück, z.B. als Spritzgußteil ausgebildet.
  • Auf diese Art und Weise kann zwar ein einteiliges Gehäuse in Form des Rahmens geschaffen werden. Jedoch ist der Rahmen und sind insbesondere dessen Diffusorschaufeln vergleichsweise einfach ausgebildet, um die einstückige Herstellung z.B. als Spritzgußteil zu ermöglichen, d.h. der Rahmen und dessen Diffusorschaufeln erstrecken sich geradlinig in der Längsrichtung des Elektromotors, um aus der Spritzgußform entnommen werden zu können.
  • Nachteilig ist ferner, dass als Lagerbaugruppe eine Patronenlagerung wie zuvor beschrieben verwendet wird, was die entsprechende Nachteile wie insbesondere dessen vergleichsweise hohe Komplexität und die damit verbundenen vergleichsweise hohe Teileanzahl und hohen Kosten mit sich bringt. Diese Nachteile der Rotoranordnung der JP 5466040 B2 bzw. der EP 2 401 516 B1 können somit durch den Elektromotor der WO 2017/098203 A1 bzw. der EP 3 387 741 A1 nicht überwunden werden.
  • Auch kann eine Strömungsmaschine unter Verwendung des Elektromotors der WO 2017/098203 A1 bzw. der EP 3 387 741 A1 lediglich geradlinig zylindrisch ausgebildet werden. Insbesondere fehlt es an einer Möglichkeit, eine Abdeckung auf der Ansaugseite der Strömungsmaschine vorzusehen, um den Fluidstrom zu führen und insbesondere umzulenken. Dies gilt ebenso für die Druckseite der Strömungsmaschine.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Strömungsmaschine der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung mit reduzierten Toleranzen, insbesondere zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse an der Ansaugseite und bzw. oder zwischen dem Rotor und dem Stator des Elektromotors, bereit zu stellen, welche mit geringem Aufwand und bzw. oder mit geringeren Kosten als bisher bekannt hergestellt werden kann. Insbesondere sollen die Fluchtung bzw. die Ausrichtung der Welle zur Rotationsachse gegenüber bekannten Strömungsmaschinen mit möglichst geringem Aufwand und bzw. oder mit möglichst geringen Kosten verbessert werden kann. Zusätzlich oder alternativ sollen die Montageschritte vereinfacht und bzw. oder reduziert werden. Zusätzlich oder alternativ soll auf die Verwendung einer Patronenlagerung verzichtet werden können, ohne die Eigenschaften der Strömungsmaschine zumindest wesentlich zu verschlechtern. Insgesamt sollen insbesondere die Kosten der Strömungsmaschine reduziert werden. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Strömungsmaschinen geschaffen werden.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Haushalts- oder Küchengerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschine mit wenigstens einem Gehäuse, mit wenigstens einem Elektromotor mit einem am Gehäuse feststehend angeordneten Stator und mit einem gegenüber dem Stator drehbeweglichen Rotor, mit wenigstens einer Welle, welche mit dem Rotor feststehend verbunden ist, wobei die Welle wenigstens ein Laufrad aufweist, welches ausgebildet ist, durch seine Rotation einen Fluidstrom zu erzeugen, und mit einer Lagerung, welche entlang der Rotationsachse der Welle zwischen dem Elektromotor und dem Laufrad angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Strömungsmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Gehäusevorderteil und ein Gehäusehinterteil aufweist, welche direkt miteinander feststehend verbunden sind, wobei das Gehäusehinterteil die Lagerung und den Stator direkt aufnimmt. Mit anderen Worten ist das Gehäuse entlang der Rotationsachse wenigstens zweigeteilt ausgebildet und die beiden Teile des vorderen und des hinteren Gehäuseteils sind zum Gehäuse feststehend miteinander verbunden. Dabei nimmt lediglich das Gehäusehinterteil direkt, d.h. ohne weitere dazwischenliegende Bauteile, beide relativ zueinander beweglichen Elemente des Elektromotors auf.
  • Erfindungsgemäß kann auf diese Art und Weise eine bekannte Anordnung der Lagerung zwischen dem Rotor und Laufrad umgesetzt werden, um die entsprechenden eingangs beschriebenen Eigenschaften und Vorteile bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine umsetzen und nutzen zu können. Gleichzeitig können die Toleranzen zwischen den beteiligten Elementen, welche den Rotor drehbar gegenüber dem Stator lagern bzw. halten, geringer als bisher bekannt gehalten werden, indem das Gehäusehinterteil wie erfindungsgemäß beschrieben ausgebildet wird. So wird das Schließmaß, auch Toleranzkette genannt, der Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen Rotor und Stator lediglich durch die Lagerung der Welle am bzw. im Gehäusehinterteil sowie durch den Halt des Stators am bzw. im Gehäusehinterteil beeinflusst. Damit ist die Anzahl der Verbindungsstellen zwischen Rotor und Stator, welche Toleranzen aufweisen können, vergleichsweise gering. Auch können diese Verbindungsstellen mit vergleichsweise hoher Genauigkeit hergestellt und bzw. oder montiert werden. Dies kann das Schließmaß geringhalten. Entsprechend können geringe Toleranzen bei der Konstruktion angenommen und insbesondere zwischen Rotor und Stator vorgesehen werden, was insbesondere dem Wirkungsgrad des Elektromotors zugute kommen kann.
  • Vorzugsweise können die beiden Gehäuseteile jeweils als Spritzgußteile hergestellt werden, was die jeweiligen Herstellungstoleranzen geringhalten kann. Auch kann dies die Kosten der Herstellung der beiden Gehäuseteile geringhalten. Insbesondere dient das Gehäusevorderteil als Leitstufen-Oberteil im Wesentlichen lediglich der Führung des Fluidstroms bzw. enthält keine systemrelevanten Laderstellen, so dass das Gehäusevorderteil entsprechend kostengünstig z.B. hinsichtlich des Werkstoffs und bzw. oder der Wandstärke hergestellt und montiert werden kann.
  • Insbesondere kann es die Ausbildung des Gehäuses aus zwei Gehäuseteilen ermöglichen, eine Kontur der Leitstufe der Strömungsmaschine zur Beeinflussung der Strömungsrichtung des Fluidstroms, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird, zur Verfügung zu stellen, welche mit weniger komplexen Werkzeugen mittels Spritzgießens hergestellt werden kann. Insbesondere kann auf die Verwendung eines Drehkerne zur Herstellung der Kontur verzichtet werden. Dies kann dadurch erfolgen, indem ein Teil der Leitstufen als Leitstufen-Unterteil durch das Gehäusehinterteil gebildet werden kann, welches gleichzeitig das Lagerschild der Strömungsmaschinen darstellen kann. Die übrige Kontur der Leitstufen kann seitens des Gehäusevorderteils umgesetzt werden, welches auch als Leitstufen-Oberteil bezeichnet werden kann. Wird somit ein Teil der Leitstufen als Leitstufen-Unterteil in das Lagerschild integriert, kann das Leistufen-Oberteil als ein separates Bauteil hergestellt werden, welches gegen Verdrehen gesichert in das Lagerschild eingesetzt werden kann. Die Fixierung der beiden Gehäuseteile miteinander kann durch Verklipsen erfolgen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht das Gehäuse aus dem Gehäusevorderteil und dem Gehäusehinterteil. Dies kann die Anzahl der Teile der Strömungsmaschine besonders geringhalten. Dies kann sich entsprechend kostensenkend auf die Herstellung und auf die Montage der Elemente der Strömungsmaschine auswirken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Gehäusehinterteil durch Umspritzen oder durch Schrumpfen mit der Lagerung verbunden. Dies kann Toleranzen an dieser Verbindungsstelle vollständig ausschließen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Lagerung als Patronenlager ausgebildet. Dies kann es ermöglichen, die Eigenschaften und Vorteile eines Patronenlagers bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine umzusetzen und zu nutzen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Lagerung wenigstens zwei Lager, vorzugsweise zwei Rillenkugellager, auf, welche entlang der Rotationsachse der Welle zueinander beabstandet sind. Auf diese Art und Weise können die Eigenschaften und Vorteile von Rillenkugellagern bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine umgesetzt und genutzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die beiden Lager mittels eines Abstandselements oder mittels einer Feder entlang der Rotationsachse der Welle zueinander beabstandet. Dies kann, insbesondere bei der Montage, die Positionierung der beiden Lager zueinander sicherstellen und bzw. oder eine Vorspannung entlang der Rotationsachse zwishcen den beiden Lagern bewirken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an der Welle entlang der Rotationsachse zwischen dem Rotor und der Lagerung eine Wuchtscheibe angeordnet. Dies kann es ermöglichen, im Rahmen der Montage die Welle gegenüber dem Gehäusevorderteil auszuwuchten und somit Unwuchten der Welle gegenüber der Rotationsachse zu reduzieren oder sogar zu vermeiden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäusevorderteil eine Mehrzahl von Führungselementen auf, welche ausgebildet sind, den Fluidstrom in der Umfangsrichtung und bzw. oder in der radialen Richtung zu lenken. Dies kann die Umströmung der Elemente innerhalb des Gehäuses der Strömungsmaschine und somit deren Kühlung durch den Fluidstrom begünstigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäusehinterteil eine Mehrzahl von Führungselementen auf, welche ausgebildet sind, den Fluidstrom in der Umfangsrichtung und bzw. oder in der radialen Richtung zu lenken. Dies kann die Umströmung der Elemente innerhalb des Gehäuses der Strömungsmaschine und somit deren Kühlung durch den Fluidstrom besonders begünstigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäusehinterteil eine Mehrzahl von Kühlrippen auf, welche ausgebildet sind, Wärme von der Lagerung an den Fluidstrom abzuführen. Auf diese Art und Weise kann Wärme, welche durch Reibung innerhalb der relativ zueinander beweglichen Elemente im Betrieb entstehen kann, möglichst schnell und bzw. oder möglichst stark an den Fluidstrom abgegeben werden, um die Wärme mit dem Fluidstrom aus der Strömungsmaschine abzuführen. Hierdurch kann eine Kühlung der Lagerung auf einfache Art und Weise erreicht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind zumindest ein Teil der Kühlrippen, vorzugsweise alle Kühlrippen, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, entlang der Rotationsachse ausgerichtet. Dies kann die Abgabe von Wärme von den Kühlrippen an den Fluidstrom begünstigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Gehäusehinterteil aus einem relativ gut wärmeleitenden Material ausgebildet. Dies kann zusätzlich oder alternativ die Abgabe von Wärme von dem Gehäusehinterteil an den Fluidstrom begünstigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an dem Gehäusevorderteil eine Gehäuseabdeckung angeordnet, wobei die Gehäuseabdeckung ausgebildet ist, den Fluidstrom dem Gehäusevorderteil zuzuführen. Dies kann die Ausbildung bzw. die Führung des Fluidstroms begünstigen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Laufrad eine Mehrzahl von Schaufelblättern auf, welche zwischen dem Gehäusevorderteil und der Gehäuseabdeckung angeordnet sind. Hierdurch kann der Fluidstrom auf einfache und wirkungsvolle Art und Weise erzeugt werden.
  • Insgesamt können durch einige oder mehrere der zuvor beschriebenen Merkmale der Erfindung die Anzahl der Einzelteile und der Elemente von derartigen Strömungsmaschinen im Vergleich zu bisher bekannten Strömungsmaschinen reduziert werden. Insbesondere können alle Lagerstellen des Rotors bzw. dessen Welle bzw. dessen Lagerung mithilfe einer Werkzeughilfe geformt werden, wodurch sich die Genauigkeit des Bauteils hinsichtlich Maß, Form und Lage gegenüber bekannten Strömungsmaschinen erhöhen lässt. Insbesondere bei hohen Drehzahlen kann eine Erhöhung der Genauigkeit in Bezug auf die Lagerstellen zu einer höheren Lebensdauer sowie zu einer Steigerung Wirkungsgerades der Strömungsmaschine führen, da kleinere Schließmaße vorgesehen werden können und somit weniger Spaltverluste auftreten.
  • Auch können geringere mechanische Anforderungen an das Leitstufen-Oberteil gestellt werden, da dort keine Lagerstellen vorgesehen sind. Entsprechend können ein kostengünstiger Werkstoff und bzw. oder eine geringere Wandstärke bei dem Leitstufen-Oberteil verwendet werden. Auch können hierdurch das Leitstufen-Oberteil und das Lagerschild durch Verklipsen anstelle von einer Verschraubung oder Klebung miteinander verbunden werden.
  • Die Anordnung aller systemrelevanten Lagerstellen im Lagerschild kann auch zu einer sehr kurzen Toleranzkette führen.
  • Auch kann eine vergleichsweise sehr gute Durchströmung der Strömungsmaschine zur Kühlung des Stators bzw. des Statorpaket mit den Wicklungen erreicht werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Haushalts- oder Küchengerät mit einer Strömungsmaschine wie zuvor beschrieben. Auf diese Art und Weise können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile bei einem Haushaltsgerät oder bei einem Küchengerät umgesetzt und genutzt werden. Hierzu kommen alle Haushaltsgeräte sowie Küchengeräte in Betracht, bei denen Fluidströme erzeugt werden müssen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine;
    Figur 2
    eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Strömungsmaschine von der Druckseite; und
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung des Gehäusevorderteils der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine von der einen Seite.
  • Die o.g. Figuren werden in zylindrischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsachse X, welche auch als Rotationsachse X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsachse X erstreckt sich eine radiale Richtung R von der Längsachse X weg. Senkrecht zur radialen Richtung R und um die Längsachse X herum erstreckt sich eine Umfangsrichtung U.
  • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine 1. Die Strömungsmaschine 1 dient im vorliegenden Fall der Erzeugung eines Fluidstroms A in Form eines Luftstroms A. Entsprechend kann die Strömungsmaschine 1 auch als Gebläse 1, als Ventilator 1 oder als Lüfter 1 bezeichnet werden. Die Strömungsmaschine 1 kann jedoch sinngemäß auch zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstroms A verwendet werden.
  • Das Gebläse 1 weist ein Gehäuse 10 auf, welches in ein Gehäusevorderteil 11 und in ein Gehäusehinterteil 12, betrachtet entlang der Rotationsachse X in der wesentlichen Strömungsrichtung des Luftstroms A, unterteilt ist. Das Gehäusevorderteil 11 kann auch als Leitstufen-Oberteil 11 und das Gehäusehinterteil 12 als Lagerschild 12 bezeichnet werden.
  • Dem Luftstrom A zugewandt ist eine Gehäuseabdeckung 13 entlang der Rotationsachse X an dem Leitstufen-Oberteil 11 angeordnet, welche radial mittig eine Durchgangsöffnung (nicht bezeichnet) aufweist, durch welche hindurch der Luftstrom A von dem Gebläse 1 angesogen werden kann. Die Seite des Gebläses 1, welche die Durchlassöffnung aufweist, kann daher auch als Ansaugseite B des Gebläses 1 bezeichnet werden. Die Gehäuseabdeckung 13 kann auch als Ansaughaube 13 bezeichnet werden.
  • Der Luftstrom A wird nach der Durchgangsöffnung der Ansaughaube 13 zwischen der Ansaughaube 13 und dem Leitstufen-Oberteil 11 hindurchgeführt. Anschließend tritt der Luftstrom A durch mit Führungselementen 11a versehene Durchgangsöffnungen (nicht bezeichnet) des Leitstufen-Oberteils 11, welche auch als Leitstufen 11a des Leitstufen-Oberteils 11 bezeichnet werden können, durch dieses hindurch und gelangt über weitere Führungselemente 12a des Lagerschilds 12, welche auch als Leitstufen 12a des Lagerschilds 12 bezeichnet werden können, in dessen Innenraum (nicht bezeichnet). Von dem Innenraum des Lagerschilds 12 bzw. des Gehäuses 10 gelangt der Luftstrom A durch weitere Durchlassöffnungen (nicht bezeichnet) wieder aus dem Gehäuse 10 hinaus. Diese Seite des Gehäuses 10 kann als Druckseite C bezeichnet werden.
  • Im bereits beschriebenen Bereich zwischen dem Leitstufen-Oberteil 11 und der Ansaughaube 13 ist ein Laufrad 5 angeordnet, welches eine Mehrzahl von Schaufelblättern 50 aufweist. Wird das Laufrad 5 um die Rotationsachse X des Gebläses 1, welche der Längsachse X entspricht, rotiert, so bewegen die Schaufelräder 50 Luft an der Ansaugseite B in das Gebläse 1 hinein und durch das Gebläse 1 hindurch an der Druckseite C wieder aus dem Gebläse 1 bzw. aus dessen Innenraum hinaus. Hierdurch wird der Luftstrom A erzeugt.
  • Entlang der Rotationsachse X ist dem Laufrad 5 abgewandt ein Elektromotor 3 angeordnet. Der Elektromotor 3 weist einen Stator 30 bzw. einen Ständer 30 auf, welcher eine Mehrzahl von Blechpaketen sowie Spulen (nicht bezeichnet) aufweist. Der Stator 30 des Elektromotors 3 ist durch Verschrauben feststehend an dem Lagerschild 12 angeordnet. Innerhalb des Stators 30 ist ein Rotor 31 bzw. ein Läufer 31 des Elektromotors 3 angeordnet und feststehend mit einer Welle 4 verbunden. Der Rotor 31 des Elektromotors 3 weist eine Mehrzahl von Permanentmagneten (nicht bezeichnet) auf. Zwischen dem Stator 30 und dem Rotor 31 wird in der radialen Richtung R ein radialer Luftspalt (nicht bezeichnet) gebildet.
  • Das Laufrad 5 ist feststehend an einem dem Laufrad 5 zugewandten bzw. dem Elektromotor 3 abgewandten Ende (nicht bezeichnet) der Welle 4 angeordnet. Die Welle 4 erstreckt sich entlang der Rotationsachse X durch das Gehäuse 10 hindurch. Auch ist der Rotor 31 des Elektromotors 3 feststehend an einem dem Elektromotor 3 zugewandten bzw. dem Laufrad 5 abgewandten Ende (nicht bezeichnet) der Welle 4 angeordnet. Gleichzeitig ist die Welle 4 über eine Lagerung 2 drehbeweglich mit dem Gehäuse 10 derart verbunden, dass die radial äußeren Lagerelemente der Lagerung 2 feststehend von dem Lagerschild 12 gehalten werden. Hierzu ist das Lagerschild 12 als Spritzgußteil ausgebildet und von radial außen auf die Lagerung 2 aufgespritzt. Auf diese Art und Weise kann die Welle 4 gegenüber dem Gehäuse 10 mittels des Elektromotors 3 rotiert werden. Diese Rotation kann auf das Laufrad 5 übertragen werden.
  • In den Innenraum des Lagerschilds 12 bzw. des Gehäuses 11 radial nach außen hineinragend weist der Bereich des Lagerschilds 12, welcher die Lagerung 2 umschließt, eine Mehrzahl von Kühlrippen 12b auf, welche sich sowohl radial als auch länglich in der Richtung der Rotationsachse X erstrecken und in der Umfangsrichtung U zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Kühlrippen 12b sind einstückig mit dem Lagerschild 12 ausgebildet und dienen dazu, Wärme von der Lagerung 2, welche dort durch Reibung im Betrieb entstehen kann, an den Luftstrom A abzugeben.
  • Die Lagerung 2, welche auch als Rotorlagerung 2 bezeichnet werden kann, besteht im betrachteten Ausführungsbeispiel auf zwei Lagern 21, 22 in Form von zwei Rillenkugellagern 21, 22, welche entlang der Rotationsachse X zueinander beabstandet radial innenseitig mittels der entsprechenden Lagerelemente (nicht bezeichnet) feststehend, z.B. durch Verpressen, Kleben oder Schrumpfen, auf der Welle 4 und radial außenseitig mittels der entsprechenden Lagerelemente (nicht bezeichnet) durch Spritzgießen mit dem Lagerschild 12 verbunden sind. Radial zwischen den jeweiligen Lagerelementen der beiden Rillenkugellager 21, 22 ist jeweils eine Mehrzahl von Wälzkörpern in Form von Kugeln (nicht bezeichnet) angeordnet, welche die Drehbeweglichkeit der Welle 4 gegenüber dem Gehäuse 10 ermöglichen. Alternativ kann die Lagerung 2 auch mittels eines Patronenlagers 2 umgesetzt werden.
  • Entlang der Rotationsachse X ist zwischen dem Rotor 31 und der Lagerung 2 eine Wuchtscheide 40 auf der Welle 4 angeordnet, welche dem Auswuchten dient.
  • Erfindungsgemäß kann auf diese Art und Weise eine bekannte Anordnung der Lagerung 2 zwischen dem Rotor 31 und dem Laufrad 5 entlang der Rotationsachse X umgesetzt werden. Gleichzeitig können die Toleranzen zwischen den beteiligten Elementen, welche den Rotor 31 drehbar gegenüber dem Stator 30 lagern bzw. halten, geringer als bisher bekannt gehalten werden, indem das Gehäuse 10 zweigeteilt ausgebildet wird. Hierdurch kann das Schließmaß der Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen Rotor 31 und Stator 30 geringgehalten werden. Entsprechend können geringe Toleranzen bei der Konstruktion des Gebläses 1 angenommen und insbesondere zwischen Rotor 31 und Stator 30 vorgesehen werden, was insbesondere dem Wirkungsgrad des Elektromotors 3 zugute kommen kann.
    • Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
    • A
    Fluidstrom; Flüssigkeitsstrom; Luftstrom; Strömungsrichtung des Fluids, der Flüssigkeit bzw. der Luft
    B
    Ansaugseite der Strömungsmaschine 1
    C
    Druckseite der Strömungsmaschine 1
    R
    radiale Richtung
    U
    Umfangsrichtung
    X
    Längsachse; Rotationsachse
    1
    Strömungsmaschine; Gebläse; Ventilator; Lüfter
    10
    Gehäuse
    11
    Gehäusevorderteil; Leitstufen-Oberteil
    11a
    Führungselemente bzw. Leitstufen des Gehäusevorderteils 11
    12
    Gehäusehinterteil; Lagerschild
    12a
    Führungselemente bzw. Leitstufen des Gehäusehinterteils 12
    12b
    Kühlrippen des Gehäusehinterteils 12
    13
    Gehäuseabdeckung; Ansaughaube
    2
    Lagerung; Rotorlagerung; Patronenlager
    21
    erstes Lager
    22
    zweites Lager
    3
    Elektromotor
    30
    Stator bzw. Ständer des Elektromotors 3
    31
    Rotor bzw. Läufer des Elektromotors 3
    4
    Welle
    40
    Wuchtscheibe
    5
    Laufrad
    50
    Schaufelblätter

Claims (15)

  1. Strömungsmaschine (1)
    mit wenigstens einem Gehäuse (10),
    mit wenigstens einem Elektromotor (3)
    mit einem am Gehäuse (10) feststehend angeordneten Stator (30) und
    mit einem gegenüber dem Stator (30) drehbeweglichen Rotor (31),
    mit wenigstens einer Welle (4), welche mit dem Rotor (31) feststehend verbunden ist,
    wobei die Welle (4) wenigstens ein Laufrad (5) aufweist, welches ausgebildet ist, durch seine Rotation einen Fluidstrom (A) zu erzeugen, und
    mit einer Lagerung (2), welche entlang der Rotationsachse (X) der Welle (4) zwischen dem Elektromotor (3) und dem Laufrad (5) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäuse (10) ein Gehäusevorderteil (11) und ein Gehäusehinterteil (12) aufweist, welche direkt miteinander feststehend verbunden sind,
    wobei das Gehäusehinterteil (12) die Lagerung (2) und den Stator (30) direkt aufnimmt.
  2. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäuse (10) aus dem Gehäusevorderteil (11) und dem Gehäusehinterteil (12) besteht.
  3. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäusehinterteil (12) durch Umspritzen oder durch Schrumpfen mit der Lagerung (2) verbunden ist.
  4. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lagerung (2) als Patronenlager (2) ausgebildet ist.
  5. Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lagerung (2) wenigstens zwei Lager (21, 22), vorzugsweise zwei Rillenkugellager (21, 22), aufweist, welche entlang der Rotationsachse (X) der Welle (4) zueinander beabstandet sind.
  6. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Lager (21, 22) mittels eines Abstandselements oder mittels einer Feder entlang der Rotationsachse (X) der Welle (4) zueinander beabstandet sind.
  7. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Welle (4) entlang der Rotationsachse (X) zwischen dem Rotor (31) und der Lagerung (2) eine Wuchtscheibe (40) angeordnet ist.
  8. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäusevorderteil (11) eine Mehrzahl von Führungselementen (11a) aufweist, welche ausgebildet sind, den Fluidstrom (A) in der Umfangsrichtung (U) und/oder in der radialen Richtung (R) zu lenken.
  9. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäusehinterteil (12) eine Mehrzahl von Führungselementen (12a) aufweist, welche ausgebildet sind, den Fluidstrom (A) in der Umfangsrichtung (U) und/oder in der radialen Richtung (R) zu lenken.
  10. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäusehinterteil (12) eine Mehrzahl von Kühlrippen (12b) aufweist, welche ausgebildet sind, Wärme von der Lagerung (2) an den Fluidstrom (A) abzuführen.
  11. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest ein Teil der Kühlrippen (12b), vorzugsweise alle Kühlrippen (12b), zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, entlang der Rotationsachse (X) ausgerichtet sind.
  12. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gehäusehinterteil (12) aus einem relativ gut wärmeleitenden Material ausgebildet ist.
  13. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Gehäusevorderteil (11) eine Gehäuseabdeckung (13) angeordnet ist,
    wobei die Gehäuseabdeckung (13) ausgebildet ist, den Fluidstrom (A) dem Gehäusevorderteil (11) zuzuführen.
  14. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Laufrad (5) eine Mehrzahl von Schaufelblättern (50) aufweist, welche zwischen dem Gehäusevorderteil (11) und der Gehäuseabdeckung (13) angeordnet sind.
  15. Haushalts- oder Küchengerät
    mit einer Strömungsmaschine (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
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