JP5431748B2

JP5431748B2 - Electric motor

Info

Publication number: JP5431748B2
Application number: JP2009047473A
Authority: JP
Inventors: ファルンホルストマティアス; エルナートーマス
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: TWI455459B; TW200945740A; JP2009225657A; DE102008014624A1

Description

本発明は、回転子と固定子を備え、ホイールファンとホイールファンに径方向に配置されたガイドステージとが取り付けられた電動モータであって、ホイールファンがホイールファンの回転方向の逆方向に向けられたファンブレードを有し、これがファンディスクに取り付けられると共に、開口直径と全直径を有するコーンカバーによって被われる電動モータに関する。 The present invention is an electric motor that includes a rotor and a stator, and has a wheel fan and a guide stage disposed in a radial direction on the wheel fan. The wheel fan is directed in the direction opposite to the rotation direction of the wheel fan. And an electric motor which is attached to a fan disk and covered by a cone cover having an opening diameter and a full diameter.

この種の電動モータは、既知である。例えば、特許文献１を参照されたい。この種の電動モータは、例えばモータ−ファン−ユニットへの応用において見られる。ホイールファンの効率を高めるため、ホイールファンの後段にガイドステージをディフューザ状、例えばモータを冷却するために空気をモータに向けて内側に導く、径方向の帰還流羽根状に、接続することが知られている。 This type of electric motor is known. For example, see Patent Document 1. This type of electric motor is found, for example, in motor-fan-unit applications. In order to increase the efficiency of the wheel fan, it is known that the guide stage is connected to the rear stage of the wheel fan in the form of a diffuser, for example, in the form of a radial return flow blade that guides air inward toward the motor to cool the motor. It has been.

例えば螺旋状筐体と羽根調節のない板状ディフューザとからなるガイドユニットは、径方向の構成空間が大きくなると共に空気をモータから排除する。その結果、この種のユニットは、ファンからの強制空気をモータの冷却のために使用しない利用のためのみに意義がある。この場合、モータの冷却のために、別のファンがモータに設けられる。代わりに、これは、別のモータで駆動される冷却ファンで空気が供給される。ホイールファンの周囲に配置される径方向ガイドユニットは、径方向の帰還流羽根と組み合わされて確かにモータを冷却するが、径方向の寸法が大きくなる。軸方向に向けられた初段ブレードと後段の径方向帰還流羽根とを有するガイドユニットは、径方向ガイドユニットと同様に径方向寸法が大きくなる。 For example, a guide unit comprising a helical housing and a plate-like diffuser without blade adjustment increases the radial configuration space and excludes air from the motor. As a result, this type of unit is only meaningful for applications where forced air from the fan is not used to cool the motor. In this case, another fan is provided in the motor for cooling the motor. Instead, it is supplied with air by a cooling fan driven by a separate motor. The radial guide unit disposed around the wheel fan is combined with the radial return flow vane to cool the motor without fail, but the radial dimension is increased. The guide unit having the first-stage blade directed in the axial direction and the second-stage radial return flow vane has a larger radial dimension in the same manner as the radial guide unit.

国際公開ＷＯ９８／３８８９９号公報International Publication No. WO98 / 38899

上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、この種の電動モータを径方向にも軸方向にも寸法的にできるだけ小さくかつ、駆動されるファンを介して冷却が達成されるように好ましく改良することである。 In view of the above state of the art, the technical problem of the present invention is that this kind of electric motor is dimensionally as small as possible in the radial and axial directions, and cooling is achieved via a driven fan. It is preferable to improve.

この課題は、先ずそして根本的に請求項１の対象によって解決される。ここにおいて、開口部の直径と全直径との比率が０．５〜０．６５の範囲内、好ましくは０．５５〜０．６の範囲内に入るように提案されている。また、径方向外縁部分で、コーンカバーとファンディスクとが平行に構成され、この径方向外縁部分は全直径の６〜１５％、好ましくは８〜１２％になっている。このホイールファンは、従来の高速回転用の電動モータ、特に回転数４００rｐｍ、更には１０００〜６００００ｒｐｍのリラクタンスモータに適している。ホイールファンに関する既知の解は、回転方向と逆向きのファンブレード、更には後ろ方向に曲がったブレードの場合、通常、５〜３０°のテーパ角度で全領域にわたる円錐状のカバー又は双曲線状の構成のものを提示する。この種のホイールファンは、特に後段の軸方向のガイドステージと共に使用される。提案された（本発明の）、コーンカバー又はコーンカバーの径方向外縁部分とファンディスクとからなる平行なガイドは、高速回転の電動モータに対して、効率に関しても、他の特性の安定性に関しても、利点として現れる。さらに、この構成は、プロセスの安定化に関しても、ホイールファンのバランス化において利点として現れる。例えば、本発明によるホイールファンのバランス化は、コーンカバーの径方向外縁部分を処理（調整）可能な軸方向に平行なニブラーを介して、実現できる。このことは、コーンカバーの傾斜角で配置された工具を用いる加工よりも、好ましい。 This problem is first and fundamentally solved by the subject matter of claim 1. Here, it is proposed that the ratio of the diameter of the opening to the total diameter is in the range of 0.5 to 0.65, preferably in the range of 0.55 to 0.6. Further, the cone cover and the fan disk are configured in parallel at the radially outer edge portion, and this radially outer edge portion is 6 to 15%, preferably 8 to 12% of the total diameter. This wheel fan is suitable for a conventional electric motor for high-speed rotation, particularly a reluctance motor having a rotation speed of 400 rpm and further 1000 to 60000 rpm. Known solutions for wheel fans are fan blades in the opposite direction of rotation, and blades bent backwards, usually a conical cover or hyperbolic configuration over the entire area with a taper angle of 5-30 ° Present things. This type of wheel fan is used in particular with a subsequent axial guide stage. The proposed (invention) cone guide or parallel guide consisting of the radially outer edge portion of the cone cover and the fan disk is not only for efficiency but also for the stability of other properties for high-speed electric motors. Also appears as an advantage. Furthermore, this configuration also appears as an advantage in balancing the wheel fan in terms of process stabilization. For example, the balancing of the wheel fan according to the present invention can be realized through a nibler parallel to the axial direction that can process (adjust) the radially outer edge portion of the cone cover. This is preferable to processing using a tool arranged at an inclination angle of the cone cover.

以下、本発明の他の特徴は、図面においても、しばしば請求項１の対象又は他の請求項の特徴との好ましい組み合わせにおいても、詳細に記載されている。しかしながら、これらは、請求項１若しくは他の各請求項の単独の各特徴との組み合わせにおいても、又はそれぞれの独立の形式においても、重要である。 In the following, other features of the invention are described in detail in the drawings, often also in preferred combinations with the subject matter of claim 1 or with the features of other claims. However, they are important both in combination with each individual feature of claim 1 or each of the other claims or in their respective independent forms.

本発明の他の構成において、吸込み口領域においてファンブレードが平行構成部分内に占める開口直径からの半径は、開口直径の０．２５〜０．３５倍、好ましくは０．３倍になっている。提案された吸込み半径は、その結果、従来の解におけるものよりも明らかに大きい。そこでは、０．１４〜０．２の半径比率が提案されている。 In another configuration of the invention, the radius from the opening diameter occupied by the fan blades in the parallel component in the inlet region is 0.25 to 0.35 times, preferably 0.3 times the opening diameter. . The proposed suction radius is consequently clearly larger than in the conventional solution. There, a radius ratio of 0.14 to 0.2 has been proposed.

高い能率は、ファンブレードの高さの４倍が吸込み部分において開口直径に対して１．６〜２．３倍、好ましくは、１．８〜２．１倍になっていることによって、達成される。この解の結果、直径において小さて高い回転数用のホイールファンが達成される。ホイールファンは小さい寸法にもかかわらず必要な減圧と高い効率を達成し、特にホイールファンからの吹き出しを確保し、吹き出しは後段のガイドステージにホイールファンからの流れのエネルギーを圧力に変換することを可能にする。さらに、電動モータ全体の径方向の小さい寸法は、固定子直径に対する全直径の比率が０．９〜１．０５、好ましくは０．９５〜１となっていることによって達成され、その結果、コンパクトなモータ−ファンユニットが実現されている。
High efficiency is achieved by having 4 times the height of the fan blades 1.6 to 2.3 times, preferably 1.8 to 2.1 times the opening diameter in the suction area. The As a result of this solution, a wheel fan with a small and high rotational speed in diameter is achieved. The wheel fan achieves the required decompression and high efficiency despite its small dimensions, especially ensuring the blowout from the wheel fan, which is used to convert the energy of the flow from the wheel fan into pressure on the subsequent guide stage. to enable. Furthermore, the small radial dimension of the entire electric motor is achieved by the ratio of the total diameter to the stator diameter being 0.9 to 1.05, preferably 0.95 to 1, resulting in a compact size. A simple motor-fan unit is realized.

後段でホイールファンに接続されたガイドステージは、軸方向に向けられたガイドベーンを有する。このガイドステージは、モータを冷却するために、ホイールファンから出て行く空気を固定子に導く。さらに、ガイドステージは、少なくとも部分的に電動モータに対して径方向の被いとなるように配置される。従来知られている解では軸方向に長い構成が選択されるが、これは大きな遅延と流れの発散とにつながり、もって効率の低下につながる。これに対して、本発明では、ガイドステージの軸方向の長さは、外径におけるファンブレードの高さに対して２．３〜２．９倍、好ましくは２．４５〜２．７５倍とされること提案されている。ファンブレードの外径は、他の構成において、ガイドステージの外径の０．６〜０．８５倍、好ましくは０．６８〜０．７２倍となっている。また、対応して、ガイドステージの内径は、ガイドステージの外径の０．５２〜０．８２倍、好ましくは、０．６２〜０．７２倍となっている。提案されたこれらの寸法の結果、軸方向のガイドステージは、ホイールファンのみが電動モータに対して軸方向において隠されるように、電動モータのモータアッセンブル上に被せることができるようになっている。そして、モーターファンユニットは、軸方向に短い構造長が達成可能となっている。 The guide stage connected to the wheel fan at the rear stage has guide vanes oriented in the axial direction. This guide stage guides the air leaving the wheel fan to the stator to cool the motor. Further, the guide stage is arranged so as to at least partially cover the electric motor in the radial direction. Conventionally known solutions select a configuration that is long in the axial direction, which leads to large delays and flow divergence, which leads to a reduction in efficiency. On the other hand, in the present invention, the axial length of the guide stage is 2.3 to 2.9 times, preferably 2.45 to 2.75 times the height of the fan blade at the outer diameter. Has been proposed to be. In other configurations, the outer diameter of the fan blade is 0.6 to 0.85 times, preferably 0.68 to 0.72 times the outer diameter of the guide stage. Correspondingly, the inner diameter of the guide stage is 0.52 to 0.82 times, preferably 0.62 to 0.72 times the outer diameter of the guide stage. As a result of these proposed dimensions, the axial guide stage can be placed over the motor assembly of the electric motor so that only the wheel fan is hidden axially relative to the electric motor. The motor fan unit can achieve a short structural length in the axial direction.

ガイドステージでの気流調整のためのガイドベーンの曲率半径は、本発明の他の構成において、小さく選択され、更に好ましくは、ファンブレードの高さに対して一定に選択されている。そして、ガイドステージの曲がって広がるガイドベーンの半径は、ガイドステージの外径に対して０．１８〜０．３４、好ましくは、０．２２〜０．３０と提案されている。小さいガイドベーンの曲率半径は、空気ができるだけ小さい距離で軸方向に向きを変えそのまま捻られて固定子の外面に流れていくことができるように、確保されている。捻じれが付与された流れは、付加的に流体ロスが生ずることがある。さらに、一定の曲率半径は、プラスチック射出部分としてのガイドステージの好ましい構成において、射出成型の鋳型への射出可能性を確保する。ガイドステージの軸方向の構造長は、それ自身の外径に対して０．１８〜０．３３、好ましくは０．２５〜０．２６倍になっている。 The curvature radius of the guide vane for adjusting the airflow at the guide stage is selected to be small in the other configuration of the present invention, and more preferably, it is selected to be constant with respect to the height of the fan blade. And the radius of the guide vane which the guide stage bends and spreads is proposed to be 0.18 to 0.34, preferably 0.22 to 0.30 with respect to the outer diameter of the guide stage. The radius of curvature of the small guide vanes is ensured so that the air can be turned in the axial direction at the smallest possible distance and twisted to flow to the outer surface of the stator. The flow to which the twist is imparted may additionally cause a fluid loss. Furthermore, the constant radius of curvature ensures the possibility of injection into a mold for injection molding in the preferred configuration of the guide stage as a plastic injection part. The structural length of the guide stage in the axial direction is 0.18 to 0.33, preferably 0.25 to 0.26 times the outer diameter of the guide stage.

本発明の対象の他の構成において、ガイドベーンは、軸方向に見て、ファンブレードの回転方向に対して傾けて設けられている。もって、最も短い遅延の組み立て上の通気性を確保しつつモータの冷却性能の改良が達成されている。さらに、ベーンが傾いて配置されていることによって、気流が半径方向成分をモータ軸方向に押し出し、もって、できるだけ多くの気流成分が固定子表面に流れていく。これは、特に電動モータの一部の負荷領域、特に高いインピーダンスにおいて、不可欠である。ガイドステージ出口で、ガイドベーンは、２５〜５０°、好ましくは３０〜４４°傾いて配置されている。モータの冷却性能をさらに改良するために、ガイドステージは、径方向内側に１つ又は複数の窓状開口部、例えば２〜６個、好ましくは４個の窓状開口部を有する。これらは、固定子の窓部分に向けられて、ガイドステージの窓状開口部から流れ出る空気がモータアッセンブルの対向する開口部を通ってモータに流れ込む。 In another configuration of the subject of the present invention, the guide vanes are provided inclined with respect to the direction of rotation of the fan blades when viewed in the axial direction. Thus, improvements in motor cooling performance have been achieved while ensuring the shortest delay assembly breathability. Furthermore, since the vanes are arranged at an inclination, the air flow pushes the radial direction component in the motor axial direction, and as much air flow component as possible flows to the stator surface. This is essential especially in some load regions of the electric motor, especially in high impedance. At the exit of the guide stage, the guide vanes are arranged with an inclination of 25 to 50 °, preferably 30 to 44 °. In order to further improve the cooling performance of the motor, the guide stage has one or more window-like openings, for example, 2 to 6, preferably 4 window-like openings, on the radially inner side. These are directed to the window portion of the stator, and air flowing out of the window-like opening of the guide stage flows into the motor through the opposing opening of the motor assembly.

指定された数値範囲（そのように例示されていない場合にも）は、１桁、特に下の１桁に関してでもあるが全ての中間の値をも示し、また下限及び／又は上限の下の１桁については、他の各境界に対して拘束されることを示す。ここにおいて、「及び」は、両方の境界がそれぞれその境界の下の１桁の整数倍だけずらされる、即ち移るように設定されることを、意味する。 The specified numerical range (even if not so exemplified) also shows all intermediate values, even for the first digit, especially the lower one, and one below the lower and / or upper limit. For digits, it indicates that it is constrained to each other boundary. Here, “and” means that both boundaries are each set to shift, ie shift by an integer multiple of one digit below the boundary.

取り付けられたホイールファンとガイドステージを備えた、第１の実施例に係る電動モータの側面図である。It is a side view of the electric motor which concerns on the 1st Example provided with the wheel fan and guide stage which were attached. 電動モータのホイールファン側から見た平面図である。It is the top view seen from the wheel fan side of an electric motor. 電動モータの背面斜視図である。It is a back perspective view of an electric motor. ホイールファンの単品の斜視図である。It is a perspective view of the single item of a wheel fan. ホイールファンの側面図である。It is a side view of a wheel fan. 図５におけるVI−VI線での断面図である。It is sectional drawing in the VI-VI line in FIG. ガイドベーンの出口側から見たガイドステージの単品の斜視図である。It is the perspective view of the single item of the guide stage seen from the exit side of a guide vane. ガイドベーンの出口側から見たガイドステージの他の斜視図である。It is the other perspective view of the guide stage seen from the exit side of a guide vane. 図８におけるIX−IX線での断面図である。It is sectional drawing in the IX-IX line in FIG. ガイドステージの側面図である。It is a side view of a guide stage. 図１０におけるXI−XI線での断面図である。It is sectional drawing in the XI-XI line in FIG. 電動モータに取り付けられる、第２の実施例に係るガイドステージの斜視図である。It is a perspective view of the guide stage which concerns on a 2nd Example attached to an electric motor. 図１２におけるXIII−XIII線での断面図であり、電動モータが省略されている。It is sectional drawing in the XIII-XIII line | wire in FIG. 12, and the electric motor is abbreviate | omitted. 図１２におけるXIV−XIV線での断面図であるが、ガイドステージだけに関する。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 電動モータ、ホイールファン及びガイドステージの配置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows arrangement | positioning of an electric motor, a wheel fan, and a guide stage.

以下、本発明は、全体で２つの実施例が図示された付随の図面を参照してより明らかにされる。図１〜図３に関連して、まず、ホイールファン３とガイドステージ４が回転子シャフト２に取り付けられた電動モータ１が、図示され記載されている。ホイールファン３は、回転子シャフト２に回転不能に固定されこれ２を介して回される。ここにおいて、回転子シャフト２は、図示されない電動モータ１の回転子に固定連結されている。回転子は、電動モータ１の固定子５と一体に機能する。ガイドステージ４は、回転不能に固定子５に固定され、例えば回転子シャフト２によって中心が貫通される不図示のベアリングユニットにリベット固定される。 Hereinafter, the present invention will be more apparent with reference to the accompanying drawings, in which two embodiments are shown in total. 1 to 3, first, an electric motor 1 in which a wheel fan 3 and a guide stage 4 are attached to a rotor shaft 2 is shown and described. The wheel fan 3 is fixed to the rotor shaft 2 in a non-rotatable manner and is rotated through this 2. Here, the rotor shaft 2 is fixedly connected to a rotor of an electric motor 1 (not shown). The rotor functions integrally with the stator 5 of the electric motor 1. The guide stage 4 is fixed to the stator 5 so as not to rotate, and is rivet fixed to a bearing unit (not shown) whose center is penetrated by the rotor shaft 2, for example.

以下、ホイールファン３は、図４〜図６における単品の図を用いてより詳細に記載される。 Hereinafter, the wheel fan 3 will be described in more detail with reference to single-piece views in FIGS.

ホイールファン３は、図示された実施例において、ホイールファン３の回転方向ｒと逆向きに、曲率をもって広がる７個のファンブレード６を有する。これら６は、曲率をもって半径方向に広がり、略平らで円形リング状のファンディスク７に、取り付けられている。後者７は、中心に開口部８を有する。ファンブレード６は、開口端部から径方向外側へ出てファンディスク７の外周まで広がっている。 In the illustrated embodiment, the wheel fan 3 has seven fan blades 6 that spread with curvature in the direction opposite to the rotation direction r of the wheel fan 3. These 6 spread in a radial direction with a curvature, and are attached to a fan disk 7 having a substantially flat and circular ring shape. The latter 7 has an opening 8 at the center. The fan blade 6 extends radially outward from the opening end and extends to the outer periphery of the fan disk 7.

ファンディスク７上にあるファンブレード６は、コーンカバー９によって、蓋われている。これ９は、まず、ファンディスク７に平行に向けられた径方向外縁部分１０を有する。これ９は、径方向外縁部分１０の径方向内側の端部から、ファンディスク７から離れていくように、双曲線状に曲がった中間領域に広がっていく。この上昇していく部分はコーンカバー９の中央の開口部外周に終端し、この中央の開口部１１は、ファンディスク側の開口部８に直径が等しく、これ８に同心円状に配置されている。 The fan blade 6 on the fan disk 7 is covered with a cone cover 9. This 9 first has a radially outer edge portion 10 oriented parallel to the fan disk 7. This 9 spreads from the radially inner end of the radially outer edge portion 10 to an intermediate region bent in a hyperbola so as to move away from the fan disk 7. This rising portion terminates in the outer periphery of the central opening of the cone cover 9, and the central opening 11 has the same diameter as the opening 8 on the fan disk side, and is concentrically arranged on this 8. .

ファンディスク７、コーンカバー９及びファンブレード６は、金属からなり、代わりに樹脂からなり、必要に応じて表面にアルミニウムが堆積され、相互に例えばリベットを介して連結される。 The fan disk 7, the cone cover 9, and the fan blade 6 are made of metal, instead of resin, and aluminum is deposited on the surface as necessary, and connected to each other through, for example, rivets.

図示された実施例において、開口部の直径Ｄ１は、ホイールファン３の全直径Ｄ２の０．５５〜０．６倍になっている。この全直径Ｄ２は、また、固定子の直径Ｄ３の約０．８４〜０．９９倍、好ましくは０．８９〜０．９４倍、例えば０．９１倍になっている。 In the illustrated embodiment, the diameter D1 of the opening is 0.55 to 0.6 times the total diameter D2 of the wheel fan 3. This total diameter D2 is also about 0.84 to 0.99 times, preferably 0.89 to 0.94 times, for example 0.91 times the stator diameter D3.

径方向外縁部分１０の平行な構成は、Ｄ４／Ｄ２が０．８８〜０．９２の領域にわたって広がり、この結果、径方向外縁部分１０は全直径Ｄ２の約８〜１２％になっている。 The parallel configuration of the radially outer edge portion 10 extends over a region where D4 / D2 is 0.88 to 0.92, so that the radially outer edge portion 10 is about 8-12% of the total diameter D2.

吸込み曲率半径ＲＥは、図示された実施例において、開口部の直径Ｄ１の０．３倍に等しい。ファンブレードの高さｈの４倍は、吸込み部分において、開口直径Ｄ１に対する比率において１．８〜２．１倍に等しく、その結果、大きく選択された吸込み曲率半径ＲＥと関連して、高い動作性能が達成されている。ファンブレード６のブレード角は、吸込み口（角度β１）で２９°、出口（角度β２）で３２．５°であり、その結果、両方の角度は略等しく選択されている。 The suction curvature radius RE is equal to 0.3 times the diameter D1 of the opening in the illustrated embodiment. Four times the height h of the fan blade is equal to 1.8 to 2.1 times in the ratio to the opening diameter D1 in the suction part, so that high operation is associated with the highly selected suction radius RE. Performance has been achieved. The blade angle of the fan blade 6 is 29 ° at the inlet (angle β1) and 32.5 ° at the outlet (angle β2), so that both angles are selected to be approximately equal.

以下、第１の実施例のガイドステージ４は、図７〜図１１を用いて詳細に記載される。 Hereinafter, the guide stage 4 of the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

このガイドステージ４は、プラスチック射出成形部材として形成され、軸方向−ガイドステージとして配置され、対応して基本的に軸方向に向けられたガイドベーン１２を有する。図示された実施例において、このようなガイドベーン１２は、ガイドステージ４の周辺部にわたって２０個均等に分布するように設けられている。 This guide stage 4 is formed as a plastic injection-molded member and is arranged as an axial-guide stage and correspondingly has guide vanes 12 that are essentially oriented axially. In the illustrated embodiment, 20 such guide vanes 12 are provided so as to be evenly distributed over the periphery of the guide stage 4.

ガイドステージ４は、従来から知られている解の軸方向−ガイドステージに比較して軸方向の構造長が短い。構造長ｌは、ホイールファン３のファンブレードの高さｈの２．４５〜２．７５倍、例えば２．６倍になっている。外径Ｄ５は、Ｄ２／Ｄ５が０．６８〜０．７２の範囲にある。内径Ｄ６はホイールファンの直径Ｄ２に略等しく、さらに、ガイドステージ４の内径Ｄ６は、ガイドステージの外径Ｄ５の約０．６２〜０．７２倍であり、例えば０．６６５倍である。 The guide stage 4 has a shorter axial structural length than the conventionally known solution axial direction-guide stage 4. The structural length l is 2.45 to 2.75 times, for example, 2.6 times the height h of the fan blade of the wheel fan 3. The outer diameter D5 is such that D2 / D5 is in the range of 0.68 to 0.72. The inner diameter D6 is substantially equal to the diameter D2 of the wheel fan, and the inner diameter D6 of the guide stage 4 is about 0.62 to 0.72 times, for example, 0.665 times the outer diameter D5 of the guide stage.

上記の寸法の結果、軸方向ガイドステージ４は、ホイールファン３のみが電動モータ１に対して軸方向において隠れるように、上記のモータアッセンブル上に塞ぐように配置可能となる。そして、モータ−ファンユニットは、軸方向構造長が短くできている。 As a result of the above dimensions, the axial guide stage 4 can be disposed on the motor assembly so that only the wheel fan 3 is hidden in the axial direction with respect to the electric motor 1. The motor-fan unit has a short axial structural length.

ガイドベーン１２のベーン曲率半径ＲＬは、ＲＬ／Ｄ５が０．２２〜０．３０の範囲にあり、例えば０．２５５と非常に小さくかつファンブレードの高さに関して一定である。この小さいベーン曲率半径は、空気ができる限り短い距離で軸方向に曲がりそのまま進んで捻じれて自由に固定子５の筐体面上に流れていくことができるように、確保されている。 The vane radius of curvature RL of the guide vane 12 is such that RL / D5 is in the range of 0.22 to 0.30, for example, is very small as 0.255 and constant with respect to the height of the fan blade. This small vane radius of curvature is ensured so that the air can bend in the axial direction at as short a distance as possible and can be twisted and flow freely onto the housing surface of the stator 5.

軸方向の構造長は、さらに、ガイドステージの外径Ｄ５の約０．１８〜０．３３倍、例えば０．２５３倍になっている。 The structural length in the axial direction is further about 0.18 to 0.33 times, for example, 0.253 times the outer diameter D5 of the guide stage.

ガイドベーン１２は、ホイールファン３の回転方向ｒに対して傾いている。ガイドベーン１２は、ガイドステージの出口で、約３５°傾いている（図１１の角度β３を参照。）。他の構成において、角度β３は３１°又は４３°になっている。 The guide vane 12 is inclined with respect to the rotation direction r of the wheel fan 3. The guide vane 12 is inclined about 35 ° at the exit of the guide stage (see angle β3 in FIG. 11). In other configurations, the angle β3 is 31 ° or 43 °.

ベーン入口角β４、即ちガイドステージの入口面に対する入射角度は、好ましくは１〜５°である。出口では、ベーン角は９０°、即ち気流がガイドステージ４から軸に平行に流れ出ていく。 The vane entrance angle β4, that is, the incident angle with respect to the entrance surface of the guide stage is preferably 1 to 5 °. At the outlet, the vane angle is 90 °, that is, the airflow flows out from the guide stage 4 in parallel to the axis.

ホイールファン３のガイドステージ４に対する羽根比率は、回転が最適に調和するように、図示された実施例において７：２０になっている。 The blade ratio of the wheel fan 3 to the guide stage 4 is 7:20 in the illustrated embodiment so that the rotation is optimally matched.

モータの冷却性能をさらに改善するため、ガイドベーン１２間にある４つのベーンチャネル１３が、出口側で径方向に形成されたストッパ壁１４で覆われている。この場合、ベーンチャネル１３を通って導かれる空気は、窓状開口部１５から径方向内側に、更に対応するモータアッセンブルの開口部を通ってモータに通される。 In order to further improve the cooling performance of the motor, four vane channels 13 between the guide vanes 12 are covered with a stopper wall 14 formed radially on the outlet side. In this case, the air guided through the vane channel 13 is passed through the motor from the window-like opening 15 radially inward and through the corresponding motor assembly opening.

ストッパ壁１４は、他の構成において、ホイールファン３を被うファンカバーの固定用に使用されるのでもよい。 The stopper wall 14 may be used for fixing a fan cover that covers the wheel fan 3 in other configurations.

ガイドステージ４とホイールファン３との間の軸方向距離ａは、図示された実施例において、ホイールファン３のファンディスク７とコーンカバー９とが平行に推移する部分の高さｈ１の約０．１〜０．４倍、例えば０．１３倍である。 In the illustrated embodiment, the axial distance a between the guide stage 4 and the wheel fan 3 is about 0. 0 of the height h1 of the portion of the wheel fan 3 where the fan disk 7 and the cone cover 9 transition in parallel. 1 to 0.4 times, for example, 0.13 times.

軸方向ガイドステージ４はモータアッセンブルを介して塞がれ、これが、省スペースにつながると共に構造上の補強の観点で場合によってはファンカバーによって外側から課される機械的な負荷を受け止めることができる。ファンカバーは、さらに、ガイドベーン１２が傾いている結果、圧力を介して径方向に揺動自在に保持されている。 The axial guide stage 4 is blocked via a motor assembly, which leads to space saving and can take up mechanical loads imposed from the outside by a fan cover in some cases in terms of structural reinforcement. The fan cover is further held so as to be swingable in the radial direction via pressure as a result of the guide vane 12 being inclined.

図１２〜図１４までに、第２の実施例に係るガイドステージ４が示され、これ４は基本的に、特にガイドベーン１２の構成、形状及び配置、並びにガイドステージ４の直径及び長さに関して、上記の実施例と等しい。 FIGS. 12 to 14 show a guide stage 4 according to a second embodiment, which basically relates in particular to the configuration, shape and arrangement of the guide vanes 12 and the diameter and length of the guide stage 4. Is equivalent to the above embodiment.

図１２には、電動モータ１と電動モータを収容保持するモータケース１６とが示されている。ガイドステージ４は、ガイドベーン１２を支持するガイドステージリング１７と材料特性的に適合し交差配置された組立部材１８を介して、天井側でモータケース１６に連結、特にリベットで連結されている（図１３を参照。）。組立部材１８には、中央に回転子シャフト２用の貫通口１９が設けられている。 FIG. 12 shows the electric motor 1 and a motor case 16 that houses and holds the electric motor. The guide stage 4 is connected to the motor case 16 on the ceiling side, in particular, with a rivet, via an assembly member 18 that is adapted to the material characteristics and intersects with the guide stage ring 17 that supports the guide vanes 12 (see FIG. See FIG. The assembly member 18 is provided with a through-hole 19 for the rotor shaft 2 in the center.

ガイドステージリング１７は、モータケース１６の天井部分を、径方向に数ｍｍ、例えば２ｍｍ離れて保持する。 The guide stage ring 17 holds the ceiling portion of the motor case 16 at a distance of several mm in the radial direction, for example, 2 mm.

ガイドステージとモータケース１６の固定組立部材との近くで、天井部分は貫通欠部２０を有する。径方向の開口部１５を介してガイドステージリング１７内に流れていく気流は、電動モータ１を直接冷却するように、これ２０を通ってモータケース内に導かれる。 In the vicinity of the guide stage and the fixed assembly member of the motor case 16, the ceiling portion has a through hole 20. The airflow flowing into the guide stage ring 17 through the radial opening 15 is guided into the motor case through this 20 so as to directly cool the electric motor 1.

提案された解の結果、半径と軸方向の寸法が全体的に短いモータ−ファンユニットが提供され、また、約６０％の高いファン作動効率が達成される。ここにおいて、ユニット状のガイドステージ４の構成の下で、モータの十分な冷却が確保される。ファンディスク７に対して平行に広がるコーンカバー９の径方向外縁部分１０を介して、ホイールファン３は、ニブラーで簡易にバランス化可能である。 The proposed solution results in a motor-fan unit with generally short radii and axial dimensions and a high fan operating efficiency of about 60% is achieved. Here, sufficient cooling of the motor is ensured under the configuration of the unit-shaped guide stage 4. The wheel fan 3 can be easily balanced with a nibler via the radially outer edge portion 10 of the cone cover 9 extending parallel to the fan disk 7.

開示された全ての特徴は、（それ自体が）発明の要部をなす。これでもってまた、同封／添付の優先権の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容は本願の開示内に十分取り込まれ、また、この書面の目的及び特徴に関しても、先の出願の特許請求の範囲内に含まれている。 All the disclosed features (by themselves) form part of the invention. The disclosure content of the enclosed / attached priority document (a copy of the previous application) is still fully incorporated into the disclosure of this application, and the patent and Included within the scope of the claims.

１電動モータ
２回転子シャフト
３ホイールファン
４ガイドステージ
５固定子
６ファンブレード
７ファンディスク
８ファンディスクの開口部
９コーンカバー
１０径方向外縁部分
１１コーンカバーの開口部
１２ガイドベーン
１３ベーンチャネル
１４ストッパ壁
１５窓状開口部
１６モータケース
１７ガイドステージリング
１８組立部材
１９回転子シャフト２用の貫通口
２０貫通欠部
Ｄ１開口部の直径
Ｄ２ホイールファンの全直径
Ｄ３固定子の直径
Ｄ４コーンカバーの直径
Ｄ５ガイドステージの直径
Ｄ６の直径の内径
ａガイドステージ４とホイールファン３との間の軸方向距離
ｈファンブレードの高さ
ｈ１ファンディスク７とコーンカバー９との間の高さ
ｌガイドステージの構造長
ｒ回転方向
ＲＥ吸込み曲率半径
ＲＬベーン曲率半径
β１ブレード入口角
β２ブレード出口角
β３ベーン出口角
β４ベーン入口角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor 2 Rotor shaft 3 Wheel fan 4 Guide stage 5 Stator 6 Fan blade 7 Fan disk 8 Fan disk opening 9 Cone cover 10 Radial outer edge part 11 Cone cover opening 12 Guide vane 13 Vane channel 14 Stopper Wall 15 Window-like opening 16 Motor case 17 Guide stage ring 18 Assembly member 19 Through-hole for rotor shaft 2 20 Through-out part D1 Diameter of opening D2 Total diameter of wheel fan D3 Diameter of stator D4 Diameter of cone cover D5 Diameter of the guide stage D6 Inner diameter of the diameter D6 Axial distance between the guide stage 4 and the wheel fan 3 h Height of the fan blade h1 Height between the fan disk 7 and the cone cover 9 l Structure of the guide stage Long r Rotation direction RE Suction Rate radius RL vane curvature radius β1 inlet blade angle β2 blade outlet angle β3 vane outlet angle β4 vane inlet angle

Claims

A wheel fan (3) is provided on the rotor shaft (2) so as to rotate with the rotor, and the guide stage (4) is provided with the wheel fan (3) and the stator. (5) and is fixed to the stator (5),
Wheel fan (3) has a fan blade (6) which is directed in the direction opposite to the rotational direction of the wheel fan (3) (r),
The fan blade (6) is attached to the fan disk (7), and has an annular radially outer edge portion (10) parallel to the fan disk (7) and an end portion on the radially inner side of the radially outer edge portion (10). Covered by a cone cover (9) having a side that rises from and terminates in the opening (11) ,
The ratio of the opening diameter (D1) of the opening (11) of the cone cover (9) to the total diameter (D2) of the wheel fan (3) is 0 . The ratio between the inner diameter (D4) and the total diameter (D2) of the radially outer edge portion (10) of the cone cover (9) is within a range of 5 to 0.65, and is 0.88 to 0.92. In the range of
Air is sucked from the opening (11) of the cone cover (9), exits from the wheel fan (3) toward the guide stage (4), and is guided to the stator (5) by the guide stage (4). An electric motor characterized by

The electric motor according to claim 1, characterized in that the radius of curvature (RE ) of the side surface of the cone cover (9) is 0.25 to 0.35 times the opening diameter (D1).

4. The fan blade height according to claim 1, wherein the height (h) of the fan blade is 1.6 to 2.3 times the opening diameter (D 1). Electric motor.

4. The ratio according to claim 1, wherein the ratio of the total diameter (D2) to the stator diameter (D3) is 0.9 to 1.05. 5 . Electric motor.

The electric motor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the attached guide stage (4) has a guide vane (12) oriented in the axial direction .

6. The electric motor according to claim 1, wherein the guide stage (4) covers the electric motor (1) at least partially in the radial direction.

The axial length (l) of the guide stage (4) is 2.3 to 2.9 times the height (h) of the fan blade of the wheel fan (3). The electric motor according to any one of claims 1 to 6.

The outer diameter (D2) of the fan blade (6) is 0.6 to 0.85 times the outer diameter (D5) of the guide stage (4). The electric motor according to any one of the above.

The inner diameter (D6) of the guide stage (4) is 0.52 to 0.82 times the outer diameter (D5) of the guide stage (4). The electric motor of any one of Claims.

The radius of the guide vane (12) spreading with a curvature in the guide stage (4) is 0.18 to 0.34 times the outer diameter (D5) of the guide stage (4). The electric motor according to any one of claims 1 to 8.

The length (l) in the axial direction of the guide stage (4) is 0.18 to 0.33 times as large as the outer diameter (D5). The electric motor according to any one of the above.

12. The electric motor according to claim 1, wherein the guide vane (12) is inclined in the rotational direction (r) of the fan blade (6) when viewed in the axial direction. motor.

The electric motor according to any one of claims 1 to 12 , wherein the guide vane (12) has an inclination of 25 to 50 ° at the outlet of the guide stage (4) .

The electric motor according to any one of claims 1 to 13, wherein the guide stage (4) has one or more window-like openings (15) radially inward.

15. The electric motor according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the opening (15) is directed to the window part of the electric motor (1).