SE454634B

SE454634B - ENGINE WITH OUTDOOR ROTOR AND OPEN COOLING CIRCUIT

Info

Publication number: SE454634B
Application number: SE8200345A
Authority: SE
Inventors: H Wieland
Original assignee: Gebhardt Gmbh Wilhelm
Priority date: 1981-01-24
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1988-05-16
Also published as: FR2498838B3; GB2091947B; DE3102333C2; SE8200345L; GB2091947A; DE3102333A1; FR2498838A1

Description

454 654 2 Medelst detta arangemang kan man erhålla en fullgod kylning av motorn, även av den inre lindningen, utan att motorns skyddssystem försämras. Vidare skyddas motorn mot ínträngning av damm eller smuts. 454 654 2 By means of this arrangement it is possible to obtain a sufficient cooling of the motor, also of the internal winding, without the motor protection system deteriorating. Furthermore, the engine is protected against the ingress of dust or dirt.

S Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritningar.The invention will be described in more detail below by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

Fig 1 visar från sidan och i sektion en del av en enligt uppfinningen kyld motor med utvändig rotor 10 och Fig 2 och 3 visar varianter av utförandet enligt fig 1.Fig. 1 shows from the side and in section a part of a motor cooled according to the invention with external rotor 10 and Figs. 2 and 3 show variants of the embodiment according to Fig. 1.

Den i fig 1 visade utföringsformen utgör en motor med utvändig rotor, vilken motor har en rotor l och en 15 stator 2 samt en stationär eller fast axel 3, vilken är anordnad att vridbart lagra statorn 2 och rotorn l vid varandra och är ihålig, varvid hâligheten är betecknad med hänvisningssiffran 4, är sluten i ena änden medelst en vägg 5 och är öppen i andra änden 6. 20 Den öppna änden 6 av håligheten 4 har en skivformad konstruktion 7, som med avseende på axeln på alla sidor sträcker sig radiellt utåt och under bildande av ett mellanrum 9 täcker en lagerskölds 8 utsida. Konstruktio- nen 7 är symmetrisk med avseende på axeln 3 och har i 25 tvärsnitt formen av en svamp, som avskärmar motorns utsida och vars ytterkantparti l0 är bockat mot motorn.The embodiment shown in Fig. 1 constitutes a motor with external rotor, which motor has a rotor 1 and a stator 2 and a stationary or fixed shaft 3, which is arranged to rotatably bear the stator 2 and the rotor 1 next to each other and is hollow, wherein the cavity is denoted by the reference numeral 4, is closed at one end by means of a wall 5 and is open at the other end 6. The open end 6 of the cavity 4 has a disc-shaped construction 7, which with respect to the shaft on all sides extends radially outwards and during the formation of a gap 9 covers the outside of a bearing shield 8. The construction 7 is symmetrical with respect to the shaft 3 and has in cross section the shape of a sponge, which shields the outside of the engine and whose outer edge portion 10 is bent towards the engine.

Sammanfattningsvis handlar det således om en anordning, vid vilken den ihåliga axeln 3 är tillsluten vid den axiella änden 5 och vid vilken en cylindrisk, vid båda 30 axiella ändarna öppen hylsa ll är instucken i axelns 3 hålighet från den öppna, axiella änden 6, varvid hylsan har mindre diameter än hàligheten 4 och åstadkommer en spalt 13 mellan sig och den vägg l2, som omsluter håligheten. I axiell riktning sett sträcker sig hylsan 35 ll ej enda fram till hålighetens avslutande vägg 5, varigenom ett mellanrum 14 bildas. Den skivformade kon- struktionen 7 är tillordnad hylsans ll öppna, axiella ände, varvid spalten 13 mellan hylsan och väggen l2 10 15 20 25 30 35 454 634 3 stàr i förbindelse med mellanrummet 9 mellan konstruk- tionen 7 och lagerskölden 8. Axeln sträcker sig vid den öppna, axiella änden 6 in i området för ett lager 15, t ex kullager, mellan stator och rotor, varvid hyl- san sträcker sig ut ur hàligheten 4 i omrâdet med den öppna, axiella änden och varvid den skivformade konstruk- tionen 7 är gjord i ett stycke med hylsan ll och bildas genom utbockning av hylsänden. Det av en fläkt i riktning A insugna cirulationsmedlet-cirkulationsluft- stryker över konstruktionens 7 svampformade yta enligt pilarna 16 och alstrar genom ejektorverkan ett undertryck i spalten 9. Luften, som samtidigt verkar som kylmedel, strömmar i pilarnas l7 riktning genom hylsan ll och därefter genom cylinder-ringspalten l3 mellan hylsan och axeln för att i spalten 9 åter ansluta sig till huvudströmmen, så att värme, som avges till axeln fràn statorpaketet kan bortföras utan problem. vid den i fig 2 visade utföríngsformen sträcker sig axeln 20 vid den öppna, axiella änden 21 utanför området för lagret 22 mellan statorn 23 och rotorn 24.In summary, it is thus a device in which the hollow shaft 3 is closed at the axial end 5 and in which a cylindrical sleeve 11 at both axial ends is inserted into the cavity of the shaft 3 from the open, axial end 6, wherein the sleeve has a smaller diameter than the cavity 4 and creates a gap 13 between it and the wall 12 which encloses the cavity. In the axial direction, the sleeve 35 11 does not extend only to the end wall 5 of the cavity, whereby a gap 14 is formed. The disc-shaped structure 7 is associated with the open, axial end of the sleeve 11, the gap 13 between the sleeve and the wall 12 communicating with the space 9 between the structure 7 and the bearing shield 8. The shaft extends at the open, axial end 6 into the region of a bearing 15, e.g. ball bearings, between stator and rotor, the sleeve extending out of the cavity 4 in the region of the open, axial end and wherein the disc-shaped structure 7 is made in one piece with the sleeve 11 and is formed by bending the sleeve end. The circulating agent-circulating air drawn in by a fan in the direction A passes over the spongy surface of the structure 7 according to the arrows 16 and generates by ejector action a negative pressure in the gap 9. The air, which simultaneously acts as a coolant, flows in the direction the cylinder ring gap 13 between the sleeve and the shaft to reconnect in the gap 9 to the main current, so that heat emitted to the shaft from the stator package can be removed without problems. in the embodiment shown in Fig. 2, the shaft 20 at the open, axial end 21 extends outside the area of the bearing 22 between the stator 23 and the rotor 24.

Axeln skjuter utåt medan hylsan 25 skjuter ut ur hålig- heten 27 i området för den öppna, axiella änden 26.The shaft projects outwards while the sleeve 25 projects out of the cavity 27 in the area of the open, axial end 26.

Den skivformade konstruktionen 28 är i området för sitt centrala parti fastsatt vid ett ställe 29 på den ut- skjutande, axiella änden av axeln, varvid den spalt 30, som omger hylsan står i förbindelse med mellanrum- met 31 mellan konstruktionen 28 och lagerskölden 32 via radiella borrningar 33 i axelns vägg. Den utskju- tande änden 26 av hylsan 25 är vidgad utåt som en trum- pet, vilket visas med hänvisningssiffran 34, och med denna vidgade ände täcker hylsan 25 inloppet till spal- ten 30 åtminstone i huvudsak utifrân. I detta fall tjänst- gör den utskjutande, axiella änden 21 av axeln 20 eller ändarna av denna axel som lagrings- eller fastsättnings- tappar. Här handlar det således om användningen av samma princip, dock anpassad efter det härefter närmare be- skrivna "tapputförandet" i motsats till “flänsutföran- det", vilket framgår av fig 1. 454 634 10 15 20 25 30 35 4 Vid de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfin- ningen användes för kylning av den med yttre rotor för- sedda motorn och härvid speciellt för kylning av den inre, väsentligen som ett paket av s k ankarbleck be- stående, kopparlindningen uppbärande, stationära delen eller statorn ett förfarande, vid vilket man åstadkommer i fig 2) eller approximativt axiell strömning av ett medium, en axiell (enligt pilarna 17 i fig 1 och 35 här cirkulationsluft, vilket medium transporterar värme från statorns 2 resp 23 centrala område i riktning mot åtminstone en av statorns axiella ändar, varvid man i området för den berörda, axiella änden eller de axiella ändarna utnyttjar den radiellt eller approximativt radi- ellt enligt pilarna 16 i fig 1 och 37 i fig 2 utanför motorn förbiströmmande luften för bortförande av det dittransporterade värmet. Liksom vid utföringsformerna i fig l och 2 kommer även vid utföringsformen i fig 3, vid vilken samma förfarande utnyttjas, den axiella eller approximativt axiella strömningen att åstadkommas genom ejektorverkan i området för berörda, axiella ände. I detta fall är axeln 40 öppen i båda ändar, har en hålig- het 4l och sträcker sig in i området för lagerstället 42 mellan statorn 43 och rotorn 44, varvid den skivfor- made konstruktionen 45 är sluten i det centrala området 46 och som en kåpa stjälpt över axelns 41 öppna ände 47 under friläggande av ett mellanrum 48 till motorn, var- vid håligheten 41 står i förbindelse med mellanrummet 48. Liksom vid de andra utföringsformerna utnyttjas den i området för den öppna axeländen enligt pilarna 49 strömmande cirkulationsluften för àstadkommande av ejektorverkan, varvid denna cirkulationsluftström tjä- nar till att borttransportera det tillförda värmet.The disc-shaped structure 28 is fixed in the region of its central portion at a location 29 on the projecting axial end of the shaft, the gap 30 surrounding the sleeve communicating with the space 31 between the structure 28 and the bearing shield 32 via radial bores 33 in the shaft wall. The projecting end 26 of the sleeve 25 is widened outwards like a trumpet, as shown by the reference numeral 34, and with this widened end the sleeve 25 covers the inlet to the gap 30 at least substantially from the outside. In this case, the projecting axial end 21 of the shaft 20 or the ends of this shaft serve as bearing or fastening pins. This is thus a matter of the use of the same principle, however adapted to the "pin design" described in more detail below, in contrast to the "flange design", which appears from Fig. 1. 454 634 10 15 20 25 30 35 4 In the cases described above the embodiments of the invention are used for cooling the motor provided with an external rotor and in this case especially for cooling the internal, consisting essentially as a package of so-called anchor sheets, supporting the copper winding, the stationary part or the stator in a method in which provides in Fig. 2) or approximately axial flow of a medium, an axial (according to the arrows 17 in Figs. in the area of the affected axial end or axial ends, it utilizes radially or approximately radially according to the arrows 16 in Figs. 1 and 37 in Fig. 2 outside the motor bypass current the air for removing the heat transported there. As with the embodiments of Figs. 1 and 2, even with the embodiment of Fig. 3, in which the same method is used, the axial or approximately axial flow will be produced by ejector action in the area of the affected axial end. In this case, the shaft 40 is open at both ends, has a cavity 41 and extends into the region of the bearing location 42 between the stator 43 and the rotor 44, the disc-shaped structure 45 being closed in the central region 46 and as a cover over the open end 47 of the shaft 41 while exposing a gap 48 to the engine, the cavity 41 communicating with the gap 48. As in the other embodiments, the circulating air flowing in the area of the open shaft end according to the arrows 49 is used to provide ejector action, whereby this circulating air stream serves to transport away the supplied heat.

Denna utföringsform föredrages i de fall, då exempelvis huvudcirkulationsmedelsströmmen är mycket smutsig och om den trängde in i axelns hålighet skulle försämra kylningen. 10 15 454 634, 5 Det mä påpekas att den fasta axeln i de visade utföringsformerna är ihålig och måste för det första vara anordnad att åstadkomma kylning av statorn och för det andra kunna användas för upptagníng av de elek- triska tilledningarna. Detta är nödvändigt såväl vid flänsutförandet som vid tapputförandet.This embodiment is preferred in cases where, for example, the main circulation means stream is very dirty and if it penetrated into the cavity of the shaft would impair the cooling. It should be pointed out that the fixed shaft in the embodiments shown is hollow and must firstly be arranged to provide cooling of the stator and secondly be able to be used for receiving the electrical leads. This is necessary both for the flange design and for the pin design.

Det må även påpekas att den förenklade och enhet- ligatuppbyggnaden tillåter en ekonomisk tillverkning med stor flexibilitet, varvid tapputförandet och fläns- utförandet har ungefär samma uppbyggnad och varvid i båda fallen statorpaketet sitter på den fasta axeln, medan rotorn är lagrad på axeln, så att samma element med undantag för axeln kan användas för både tapputfö- randet och flänsutförandet, varvid axeln har olika längd i båda fallen och är i det ena fallet utformad med fäst- tappar. Vid flänsutförandet tillkommer en ytterligare fästfläns.It should also be pointed out that the simplified and uniform construction allows economical manufacture with great flexibility, the pin design and the flange design having approximately the same construction and in both cases the stator package is on the fixed shaft, while the rotor is mounted on the shaft, so that the same element with the exception of the shaft can be used for both the pin design and the flange design, the shaft having different lengths in both cases and being in one case designed with fastening pins. In the flange design, an additional mounting flange is added.

Claims

4054 634 10 15 20 25 30 PATENT REQUIREMENTS

Motor with external rotor and with a stationary shaft (3, 20, 41), which has a continuous cavity (4, 27, 40), and a stator (2, 23, 43) coaxially mounted on the shaft and on the one hand, a rotor (1, 24 44), which is rotatably mounted on the shaft and which coaxially encloses the stator, the cavity (4, 27, 40) extending from an area of higher pressure to an area of lower pressure for a coolant stream , which is first guided in the axial or approximately axial direction through the interior of the cavity (4, 27, 40) and then to the outside of the rotor (1, 24, 44), characterized in that the motor is cooled in an open cooling circuit; that the cavity (4, 27, 40) of the shaft (3, 20, 41) communicates with the outdoor air at an axial end (6) via an inlet opening for receiving an air flow that the axial end of the cavity (4, 27, 40) facing said air flow, is associated with a deflection plate (7, 28, 45), which with respect to the shaft (3, 20, 41) extends radially outwards and together with the outside of the engine forms a channel-like gap (9, 31 , 48), and the outer side of which said air flow passes to generate an ejector effect in the area of the opening of the gap towards the outdoor air; and that the cavity (4, 27, 40) is connected to the channel-like gap (9, 31, 48) via radial flow openings.

External rotor motor according to claim 1, characterized in that the hollow shaft (3, 20) is closed at the axial end (5) facing away from the incoming air flow; that a sleeve (11, 30) is inserted into the cavity (4, 27) in the shaft (3, 20) from the open end (6, 21), which sleeve has a preferably cylindrical shape, is 1 45 454 634 7 open at both ends, has a smaller diameter than the wall surrounding the cavity (4, 2j) to form an annular space (13) and which in the axial direction does not extend to the wall ( 5) which closes the holiness; that the deflection plate (7, 28) is associated with the open end (6, 21) of the cavity (4, 27); and that the annular space (13) between the sleeve and the wall surrounding the cavity communicates with the space (9, 31) between the deflection plate (7) and a bearing shield (8).

Motor with external rotor according to Claim 1 or 2, characterized in that the deflection plate (7, 28, 45) is symmetrical with respect to the shaft (3, 20, 41).

Motor with external rotor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the deflection plate (7, 28, 45) has the shape of a sponge in cross section, which shields the motor outwards, the outer edge portion of the deflection plate being bent towards the motor.

Motor with external rotor according to one of the claims characterized in that the shaft (3) at the open end (6) extends to the area of the bearing rack between the stator and 2-4, the rotor; that the sleeve (II) in the area of the open end extends out of the cavity (4); and that the deflection plate (7) is made in one piece with the sleeve (11), preferably by bending out the sleeve end in question. (Fig. 1).

Motor with external rotor according to one of the claims, characterized in that the shaft (20) at the open end (21) projects 2-4, outside the area of the bearing point (22) between the stator (23) and the rotor (24): that the sleeve (25) in the area of the open end (26) protrudes from the cavity (27); that the deflection plate (28) in the region of its central portion is attached to the projecting shaft end (at 29); and that the annular space (30) surrounding the sleeve communicates with the gap (31) between the deflection plate (28) and the bearing shield (32) via radial bores (33) in the shaft wall.

External rotor motor according to claim 6, characterized in that the projecting end (26) of the sleeve (25) widens outwards like a trumpet (34) and with this extended end covers at least substantially from the outside the inlet to the annular space (30). ).

Motor with external rotor according to Claim 6 or 7, characterized in that the projecting end (21) or the ends of the shaft serve as bearing or fastening pins.

External rotor motor according to claim 1, 3 or 4 without reference to claim 2, characterized in that the shaft (41) is open at both ends and extends to the area of the bearing location (42) between the stator (43). ) and that the deflection plate (45) is closed in its central portion (46) and inverted like a cover over the open end to form a gap (48), the cavity (41) in the shaft (40) communicating with the gap (40). 48).

Engine with external rotor according to one of the features of the rotor (44): and claims 1-9, that the air flow (49) coming to the area of the open end is used to achieve the ejector effect.