WO1998038899A1 - Elektromotor mit einem gebläserad - Google Patents

Elektromotor mit einem gebläserad Download PDF

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WO1998038899A1
WO1998038899A1 PCT/EP1997/001139 EP9701139W WO9838899A1 WO 1998038899 A1 WO1998038899 A1 WO 1998038899A1 EP 9701139 W EP9701139 W EP 9701139W WO 9838899 A1 WO9838899 A1 WO 9838899A1
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diffuser
electric motor
wall
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motor according
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PCT/EP1997/001139
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French (fr)
Inventor
Mathias Varnhorst
Original Assignee
Vorwerk & Co. Interholding Gmbh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • 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
    • F04D29/40—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 an electric motor with a
  • 00006 has with a guide vane height and the diffuser
  • 00007 has diffuser walls with a diffuser wall height. 00008
  • 00019 must be the gap between the impeller and the diffuser inlet
  • the channel height is adapted to the 00036 fan wheel outlet height, the duct height in general
  • 00037 is chosen 1 - 2 mm larger than the impeller
  • the diffuser channels are in the
  • the diffuser has curved flows
  • Detect 00070 first "pump” process.
  • Known measures 00071 are vacuum, preventive or electro-
  • 00086 works and has a good efficiency.
  • 00087
  • diffuser channel extends with a diffuser channel height
  • the diffuser channel height is strong in the radial direction
  • the training can be chosen so that a first
  • 00131 ranges to the guide vane height from 1.7 to 1.2 and to this
  • impact vortex 00171 detachment
  • the fan wheel is used to support the
  • the impact vortex forms a fluid wall that extends
  • the diffuser walls are largely in
  • the diffuser channel is thus directed flow initially
  • 00245 rades extends in front of the tangent and a final one 00246 outer curvature area, from the second part length
  • 00258 is angled to the initial length
  • 00266 wall tip is preferably at an angle of 10 ° to
  • the blade tip can be designed according to the needs
  • the diffuser wall be rounded. To be flawless
  • blower pot with an inner diameter
  • 00324 blades is preferably about 1.2 to 1.6 times
  • 00330 may be unequal to the diffuser
  • blower unit for example, increased in a vacuum cleaner 00351 can be.
  • 00352 "Pumping" does not occur in the entire operating range.
  • the blower continues to operate stable up to a 00353 zero flow.
  • tonal noise levels are significantly reduced or eliminated by the rotary sound without the support of the blower pot supporting the diffuser walls in terms of stability, e.g. B. te by Ausschnit00357 or the like.
  • the diffuser is designed together with the return wheel, which deflects the air to the electric motor for cooling, as a one-piece structure 00360, which can be injection molded from a 00361 polymer material in a simple tool without 00362 slide.
  • FIG. 1 shows an electric motor according to the invention with a 00371 impeller and a diffuser radially adjoining the impeller 00372 in a partially cut side view 00373; 00374 00375 FIG. 2 shows a perspective individual illustration of the 00376 diffuser, with a view of diffuser walls; 00377 00378 FIG.
  • FIG. 3 shows a further perspective individual illustration 00379 of the diffuser, with a view of rear vanes 00380; 00381 00382
  • Figure 4 is a side view of the diffuser.
  • Figure 5 is a plan view of the top of the diffuser equipped with diffuser walls 00385;
  • 00386 Fig. 6 is a bottom view of the with the remindvant ⁇
  • Figure 7 is an enlarged half section of the diffuser.
  • FIG. 8 is an enlargement from FIG. 1 in the area
  • FIG. 9 shows an enlarged detail from FIG. 4.
  • FIG. 10 shows a representation corresponding to FIG. 5,
  • 00400- Fig. 1 shows an electric motor 1 with one on a Rotorwel ⁇
  • 00403 3 is rotatably arranged on the rotor shaft 2 and will
  • the electric motor 1 is from a motor housing 6
  • the diffuser 4 is essentially plate-shaped, and 00420 is circular in plan and provided with guide elements arranged on the top and 00421 on the underside. 00422 00423
  • the top of the diffuser has 4 diffuser walls 8.
  • 00424 Underside of the diffuser support 9, return blades 00425 are integrally formed on the support 9 to form a return wheel 16 material 00426.
  • 00427 00428 With reference to the plan shown in FIG. 5, the diffuser 4 has an outer diameter D2, which in 00430 is approximately 108 mm in the exemplary embodiment shown.
  • the aforementioned diffuser walls 8 are arranged in a circular 00432-shaped outer region of the diffuser carrier 9 on this 00433, the diffuser walls 8, starting at the diffuser 00434 outer diameter D2 and extending to a 00435 diffuser inner diameter D1, which diffuser 00436 or inner diameter Dl in the exemplary embodiment shown is approximately 94 mm.
  • 00438 00439 The circular ring area of the carrier 9, on which the 00440 diffuser walls 8 are arranged, is designed to be thicker in height than a 00441 general carrier plane.
  • the blower 00445 wheel 3 is mounted in the installed state (cf. FIG. 1).
  • the diffuser 4 00448 has a circular opening 11 in the center for the passage 00449 of a likewise circular center area 00450 of the bearing receiving element 5.
  • the 00451 diffuser 4 has two symmetrical 00452 in the area of its support 9 arranged holes 12 for fastening the 00453 diffuser 4 on the bearing receiving element 5 by means of 00454 screws, rivets or the like.
  • diffuser channels 13 00457 are formed, with a diffuser channel height greatly expanding in the radial direction.
  • This diffuser channel sole 14 extends next to 00462 in a radial inner area parallel to the 00463 total extent of the carrier 9, that is to say perpendicular to the 00464 body axis of the diffuser and thus also perpendicular to the 00465 axis of rotation of the impeller 3.
  • the diffuser channel height measured from the diffuser channel base 14 to 00473 to the upper edge of the diffuser walls 8, is greatly expanded in the radial direction 00474, with a diffuse 00476 at the beginning, ie radially inside, in the exemplary embodiment shown or channel height hl of approx. 10.5 mm and a radially outer 00477, ie 00478 height h2 of approx. 12 mm measured in the area of the outer diameter D2.
  • the return 00481 blades 10 arranged on the underside of the carrier 9 have a height bl which corresponds to 1.2 00482 to 1.6 times the diffuser wall height b2.
  • a diffuser 00484 wall height b2 of 10.5 mm and a return blade height 00485 bl of 12 mm are selected, with a total height b3 of Dif00486 fusor 4 of approximately 27 mm.
  • 00487 00488 A total of twenty 00489 diffuser walls 8 are provided on the upper side of the carrier 9 to form diffuser channels 13 00490.
  • Each diffuser wall 8 has a largely constant wall thickness w of approximately 1.2 mm.
  • 00492 essentially extends the diffuser wall 8 in the radial direction along a tangent T to a circle 00495 defined by 00494 the diffuser inner diameter D1 (cf. FIG. 9).
  • 00496 00497 The diffuser wall 8 is composed of a 00499 section Gl, which initially runs essentially straight in the radial 00498 direction, and an adjoining outer 00500 crimping area K, the straight section 00501 de Gl covering approximately 55 to 75% of the total length 1 of the 00502 diffuser wall 8 is, the total length is tapped 1 paral00503 lel to the tangent T.
  • the total 00506 length 1 is approximately 25 mm.
  • the straight section Gl 00507 has a length of approx. 18 mm.
  • 00508 00509 The straight section G1 is composed 00510 of an initial length G2 and a second partial length 00511 G3, the initial length G2 coinciding with the tangent T5. This initial length is about a tenth of 00513 to a fifth of the total length of the straight section 00514, in the embodiment shown, about 4 mm.
  • the second 00516 part length G3 which follows this is set back via a bend with an angle 00517 beta of approximately 2 ° against the direction of rotation U of the blower 00518 wheel 3.
  • this dimension al is approximately 2.4 mm.
  • 00535 00536 The 00537 second distance a2 formed by the angled partial area G3 is 1.02 to 1.25 times the 00538 distance dimension al. In the shown embodiment 00539 this is approximately 2.8 mm.
  • 00540 00541 This diffuser wall contour can be easily produced using the injection molding process 00542, is very dimensionally stable and shows significantly less tendency to warp than curved walls.
  • 00544 00545 The diffuser wall tip SP is chamfered at an angle gamma 00546 of approx. 10 to 15 °.
  • This 00547 design ensures that there is no cross-sectional constriction 00549 at this point in the diffuser channel 00548 13.
  • the 00550 diffuser wall tip SP can be rounded with a radius r 00551 for production-oriented design, whereby this radius r is dimensioned with a maximum of a quarter 00552 of the wall thickness w.
  • 00553 00554 The return vanes 10 arranged on the underside of the diffuser carrier 9 are also integrally formed on this 00557 in a radial outer area 00556, these being located between a blade outer 00558 outer diameter D3 and a blade inner diameter D4 00559 to form the return wheel 16.
  • the outer 00560 diameter D3 lies with its value between the outer and inner diameter D00 and D1 of the diffuser walls 00562 8.
  • the 00563 blade outer diameter D3 is approx. 103 mm.
  • the inside diameter 00564 D4 of the feedback wheel 16 is approx. 73 mm dimensioned 00565 sen. 00566 00567
  • isolated return blades 10 can be provided with randoffe00569 openings 22 on the outside of the wall. This is for example 00570 for assembly reasons.
  • 00571 00572 Each return vane 10 has a circular section shape in the plan according to FIG. 6 00573 with a radius of approx.
  • 00580 00581 In order to achieve a high air flow rate, in addition to 00582 half of a blade covering Y in the diffuser channel 00583 sole 14, a recess 15 is made between the outer diffuser diameter 00584 D2 and the blade diameter D3 00585, with the fact that the blade outer diameter D3 00586 is approximately corresponds to 0.925 to 0.98 times the outer diameter of the diffuser 00587 D2. 00588 00589 The described diffuser design does not reduce the 00590 cutout 15, nor does it increase the 00591 "pump" risk.
  • the return blades 00592 10 since the return blades 00592 10 only start from diameter D3, an opposite 00593 over the diffuser uneven number of blades for the rear 00594 guide wheel 16 can be selected.
  • 00595 00596 With reference to FIG. 1, the dimensional ratios of 00597 impeller 3 and diffuser 4 are selected such that the inner 00598 diameter D1 of the diffuser 4 is approximately 1.01 to 1.1 times the outer diameter D5 of the impeller 3 ent00600 speaks.
  • the height ratio of the diffuser 00601 wall height b2 to the fan wheel height b4, measured at a 00602 radially outer end, is selected such that the diffuser wall 00603 height b2 corresponds approximately to 1.7 to 2.3 times the fan wheel height 00604 b4. This value is significantly higher than the values given in 00605 prior art.
  • 00606 00607 Starting in the diffuser entry area, the Diffus00608 or-channel sole, as already described, is designed with a bevel.
  • the 00610 blower pot cover 17 forming the diffuser duct ceiling is perpendicular to the blower axis, 00611, which results in a 00612 diffuser duct 13 which is greatly expanded in the axial direction.
  • the entire channel extension 00613 is increased by approximately 2 ° to 10 ° by 00615 due to the flat channel extension between the 00614 adjacent diffuser walls 8.
  • 00616 00617 Since cyclical flow separations mark the beginning of the 00618 "pump" range, a bad efficiency and early "pumping" would be expected with such a 00619 greatly expanded diffuser channel 13.
  • a flow separation hereinafter referred to as ZI impact swirl, 00623 is used to improve the stability of the flow 00624 and also to prevent "pumping" 00625 from occurring until a flow rate of zero.
  • the blower wheel 3 is arranged to support the Einschlagwir00628 lever ZI so that the blower wheel cover wall 18 00629 is flush with the level of the duct cover or the blower pot cover 00630 17 up to 1 to 2 mm and thus 00631 optimal flow from the impeller outlet along the duct 00632 cover or blower pot cover 17.
  • the impact vortex 00634 ZI forms a fluid wall I which adjusts itself as a function of the flow through 00635.
  • a low-loss deflection of the 00637 main flow to the feedback wheel 16 is achieved.
  • the fan wheel 3 is provided with a parallel outlet area 20 00643 formed by the upper 00641 fan wheel cover wall 18 and the fan wheel bottom wall 19 00642 in order to obtain a flow adjacent to the duct ceiling.
  • the ratio of the inside diameter D6 of the 00644 outlet area to the outside diameter D5 of the blower 00645 wheel 3 is preferably 0.6 to 0.95.
  • the blower guide vanes 21 00648 are arranged in the usual way.
  • the blower pot 7 is dimensioned such that 00653 the inner diameter of the blower pot D7 corresponds approximately to 1.035 to 00654 1.075 times the outer diameter of the diffuser D2.
  • 00656 00657 The tangential entry area G2 of each diffuser 00658 or wall 8 has the task of redirecting the air flow emerging from the impeller 3 00659 irrespective of the current 00660 angle of flow in the tangential direction.
  • the 00661 deflected flow area tears the rest 00662 unaffected flow with.
  • the channel width al is dimensioned 00663 so that the entire diffuser channel 13 is flowed almost tangentially.
  • 00665 00666
  • At lower volume flows than at the optimum point 00667 is provoked by the angulation of the area G2 a detachment 00668 Z2, which is stabilized by the impact vortex ZI, 00669 with which there is a direct connection.
  • the detachment area cannot go out of the diffuser channel 00671 13, since the diffuser wall end E is drawn beyond the 00672 tangent T.
  • the detachment area Z2 is thus spatially limited and stabilized by the impact vortex 00674 ZI.
  • the detachment area Z2 is displaced in 00676 direction onto the impact vortex ZI and the 00677 entire channel width a2 is used.
  • 00678 00679 The speed profile of the air flow exiting the fan wheel 3 00680 is inconsistent via the fan wheel part. This constantly changes the An00682 flow angle at the diffuser inlet.
  • the new diffuser wall design in accordance with the invention achieves the greatest possible 00684 tangential diffuser channel flow and 00685 the separation area Z2 reacts at low volume flows by growing or shrinking to the different inflow conditions under 00687.
  • a slot V can be provided on a diffuser wall or 00693 on two symmetrically opposed diffuser walls 00694 without impairing the noise and efficiency behavior (see FIG. 10).
  • 00695 This slot V lies outside the diffuser wall overlap.
  • 00696 cover Y and makes it possible to carry out a complete balancing 00697 on the impeller 3.
  • 00698 00699 All disclosed features are essential to the invention.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit einem Gebläserad (3) und einem radial an das Gebläserad (3) anschließenden Diffusor (4), wobei das Gebläserad (3) Leitschaufeln (21) aufweist mit einer Leitschaufelhöhe (b4) und der Diffusor (4) Diffusorwände (8) mit einer Diffusor-Wandhöhe (b2) aufweist. Um einem Elektromotor mit einem Gebläserad und einem radial an das Gebläserad anschließenden Diffusor zu schaffen, welcher bei herstellungstechnisch günstiger Ausgestaltung auch bei starker Drosselung stabil arbeitet und hierbei einen guten Wirkungsgrad aufweist, wird vorgeschlagen, daß die Diffusor-Wandhöhe (b2) zu der Leitschaufelhöhe (b4) sich etwa im Bereich von 1,7 bis 1,2 bewegt.

Description

00001 Elektromotor mit einem Gebläserad 00002
00003 Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem
00004 Gebläserad und einem radial an das Gebläserad anschlie-
00005 Senden Diffusor, wobei das Gebläserad Leitschaufeln
00006 aufweist mit einer Leitschaufelhöhe und der Diffusor
00007 Diffusorwände mit einer Diffusor-Wandhöhe aufweist. 00008
00009 Derartige Ausbildungen sind als Motor-Gebläse-Einheiten
00010 bekannt. Hier kommen Diffusoren zum Einsatz, die mit
00011 gleichmäßig verteilten Luftleitkanälen um die Periphe-
00012 rie des Gebläserades versehen sind. Aufgabe dieser
00013 Diffusoren ist es, die unter einem flachen Strömungswin-
00014 kel aus dem Laufrad abströmende Luft aufzuwinkein und
00015 eine kürzere Durchströmung des Diffusorbereiches zu
00016 gewährleisten als in einem unbeschaufelten Ringraum.
00017 Dies führt zu einer Wirkungsgraderhöhung des gesamten
00018 Gebläses. Um die kürzeste Durchströmung zu erreichen,
00019 muß der Spalt zwischen Laufrad und Diffusoreintritt
00020 möglichst klein sein. Der geringe Spalt hat allerdings
00021 höhere Geräuschanteile (Drehklang) und eine größere
00022 Empfindlichkeit des Gebläses (Geräuschentwicklung,
00023 sogenanntes "Pumpen") bei Abweichung des Volumenstromes
00024 vom Optimalpunkt zur Folge. Sinnvoll werden diese Art
00025 von Diffusoren erst bei Strömungswinkeln von < 20°
00026 eingesetzt. Bei Einsatz eines Elektromotors mit einem
00027 Gebläserad der in Rede stehenden Art in einem Staubsau-
00028 ger oder dergleichen, wobei ein schneilaufender Elektro-
00029 motor mit einem einstufigen Gebläse zum Einsatz kommt,
00030 sind Strömungswinkel von < 5° keine Seltenheit. Der
00031 einzusetzende Diffusor muß hinsichtlich des Eintritts-
00032 winkeis entsprechend klein gewählt werden, um einen
00033 stoßfreien Eintritt zu erreichen. Im allgemeinen wird
00034 für die Kanalerweiterung ein Erweiterungswinkel von 7°
00035 bis 12° empfohlen. Die Kanalhöhe wird angepaßt an die 00036 Gebläserad-Austrittshöhe, wobei die Kanalhöhe im allge-
00037 meinen 1 - 2 mm größer gewählt ist als die Gebläserad-
00038 Austrittshöhe. Weiter ist es bekannt, die Kanalquer-
00039 schnittsform quadratisch auszubilden. Neben diesen
00040 rechteckigen Strömungskanälen sind auch röhrenförmige
00041 Querschnitte bekannt. Die Diffusorkanäle werden im
00042 allgemeinen sowohl bei geraden als auch bei gekrümmten
00043 Kanälen als Schaufeln mit konstanter Wandstärke gebil-
00044 det. Weiter sind gerade Schaufelkanäle als sogenannte
00045 Zwickeldiffusoren mit nach außen zunehmender Wandstärke
00046 bekannt. 00047
00048 Aus der EP-A2 0 602 007 ist eine Anordnung bekannt, bei
00049 welcher das Verhältnis von Kanalhöhe des Diffusors zur
00050 Gebläserad-Austrittshöhe dem zuvor angesprochenen Ver-
00051 hältnis entspricht. Der Diffusor weist gekrümmte Strö-
00052 mungskanäle auf, wobei die Kanalwände gleichmäßig
00053 leicht gekrümmt sind. Die Wandstärke der Diffusor-Kanal-
00054 wände ist konstant gewählt. Weiter ist aus der
00055 DE-Al-41 30 901 eine weitere Ausbildung bekannt, bei
00056 welcher ein Diffusor zum Einsatz kommt mit stärker
00057 gekrümmt verlaufenden Strömungskanälen. 00058
00059 Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist es, daß bei
00060 starker Drosselung (geringe Volumenströme) Kennlinien-
00061 Instabilitäten (sogenanntes "Pumpen") auftreten. Dieses
00062 "Pumpen" verursacht ein starkes Aufschwingen der gesam-
00063 ten Luftsäule im Gebläse und den angeschlossenen Luftka-
00064 nälen, was mit einer starken Geräuschentwicklung verbun-
00065 den ist und bei längeren Betriebszeiten zu einem mecha-
00066 nischen Versagen von Gebläse- und Motorbauteilen führen
00067 kann. Zur Vermeidung von Schäden müßten somit Einrich-
00068 tungen am Gebläse geschaffen werden, die entweder vor-
00069 beugend bei starker Drosselung wirksam werden oder den
00070 ersten "Pump"-Vorgang detektieren. Bekannte Maßnahmen 00071 sind auf Unterdruck wirkende, vorbeugende oder elektro-
00072 magnetisch geschaltete Belüftungsventile, so daß ein
00073 Mindestvolumenstrom sichergestellt ist. Die für die
00074 Wirksamkeit des Diffusors notwendigen geringen Spalte
00075 zwischen Diffusor und Laufrad bewirken einerseits stö-
00076 rende Einzeltöne und andererseits wird der Bereich des
00077 guten Diffusor-Wirkungsgrades auf einen schmalen Volu-
00078 menstrombereich beschränkt. 00079
00080 Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik
00081 wird eine technische Problematik der Erfindung darin
00082 gesehen, einen Elektromotor mit einem Gebläserad und
00083 einem radial an das Gebläserad anschließenden Diffusor
00084 zu schaffen, welcher bei herstellungstechnisch günsti-
00085 ger Ausgestaltung auch bei starker Drosselung stabil
00086 arbeitet und hierbei einen guten Wirkungsgrad aufweist. 00087
00088 Diese Problematik ist zunächst beim Gegenstand des
00089 Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß
00090 die Diffusor-Wandhöhe zu der Leitschaufelhöhe sich etwa
00091 im Bereich von 1,7 bis 1,2 bewegt. Entgegen den im
00092 Stand der Technik bereits erwähnten Empfehlungen wird
00093 erfindungsgemäß bewußt eine durch das gewählte Höhenver-
00094 hältnis verursachte Strömungsablösung genutzt, um die
00095 Stabilität der Strömung zu verbessern und auch bis zu
00096 einem Durchfluß von Null kein "Pumpen" auftreten zu
00097 lassen. Es ist vorteilhafterweise weiterhin vorgesehen,
00098 bei Elektromotoren der in Rede stehenden Art, wobei die
00099 Diffusorwände an einem Diffusor-Innendurchmesser begin-
00100 nen und sich bis zu einem Diffusor-Außendurchmesser
00101 erstrecken, und wobei weiter sich die Diffusorwände bis
00102 zu einem Leitschaufei-Außendurchmesser erstrecken, daß
00103 ein Verhältnis von leitschaufel-Außendurchmesser zu
00104 Diffusor-Innendurchmesser in einem Bereich von 1,01 bis
00105 1,1 liegt. Weiter erweist es sich als vorteilhaft, daß 00106 bei Elektromotoren der in Rede stehenen Art, wobei
00107 zwischen den Diffusorwänden sich in Radialrichtung ein
00108 Diffusorkanal erstreckt mit einer Diffusor-Kanalhöhe,
00109 sich die Diffusor-Kanalhöhe in radialer Richtung stark
00110 erweitert. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfin-
00111 dungsgegenstandes ist hierbei vorgesehen, daß ein Erwei-
00112 terungswinkel etwa 12° bis 20° beträgt. Das erfindungs-
00113 gemäße Gebläse ist somit mit Verhältnissen von Leit-
00114 schaufel-Außendurchmesser zu Diffusor-Innendurchmesser
00115 und Diffusor-Wandhöhe zu Leitschaufelhöhe ausgebildet,
00116 welche Verhältnisse deutlich über den im Stand der
00117 Technik vorgeschlagenen, empfohlenen Werten liegen. Der
00118 erwähnte Erweiterungswinkel kann bspw. dadurch gebildet
00119 sein, daß der Diffusorkanal sich hinsichtlich seiner
00120 Höhe durch eine Absenkung der Kanalsohle gegenüber
00121 einer Bodenwand des Gebläserades erweitert. Somit wird
00122 das Verhältnis zwischen Diffusor-Wandhöhe zu der Leit-
00123 schaufelhöhe im Erweiterungsbereich nochmals vergrö-
00124 ßert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Diffusor-
00125 Kanalsohle stufenartig abgesenkt ist bezüglich einem
00126 radial äußeren Ende der Gebläserad-Bodenwand. Bspw.
00127 kann die Ausbildung so gewählt sein, daß zunächst ein
00128 parallel zur Gebläserad-Bodenwand ausgerichteter Be-
00129 reich der Diffusor-Kanalsohle ausgebildet ist, mit
00130 einem Verhältnis von Diffusor-Wandhöhe in diesem Be-
00131 reich zur Leitschaufelhöhe von 1,7 bis 1,2 und an die-
00132 sen parallel verlaufenden Bereich sich radial nach
00133 außen ein stufenartig abgesenkter Bereich der Diffusor-
00134 Kanalsohle anschließt, womit in diesem Bereich eine
00135 Vergrößerung des angegebenen Höhenverhältnisses vor-
00136 liegt. In einer bevorzugten Ausbildung des Erfindungsge-
00137 genstandes ist vorgesehen, daß die Diffusor-Kanalsohle
00138 nach radial außen schräg abfallend ausgebildet ist,
00139 dies bevorzugt unter einem Winkel von etwa 12° bis 20°.
00140 Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades und zur 00141 Erhöhung der Stabilität bei starker Drosselung ist es
00142 weiterhin von Vorteil, daß ein Abstand zwischen den
00143 Diffusorwänden in Umfangsrichtung nach radial außen
00144 zunehmend ist. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschla-
00145 gen, daß ein Umfangs-Erweiterungswinkel zwischen etwa
00146 2° und 10° liegt. Somit erweitert sich bevorzugt jeder
00147 Diffusorkanal nach radial außen sowohl in paralleler
00148 Richtung zur Gebläseradachse als auch senkrecht hierzu.
00149 Vorteilhafterweise ist weiterhin vorgesehen, daß eine
00150 Gebläseraddecke auslaufseitig etwa fluchtend übergeht
00151 in eine Diffusor-Kanaldecke. Letztere ist erfindungsge-
00152 maß durch eine Gebläsetopfdecke gebildet, welcher Geblä-
00153 setopf über die Gebläserad-Diffusor-Einheit gestülpt
00154 ist. Beginnend im Diffusor-Eintrittsbereich - vom Geblä-
00155 serad aus betrachtet - ist die Diffusor-Kanalsohle mit
00156 einer Schrägen von 12° bis 20° ausgeführt. Da die Dif-
00157 fusor-Kanaldecke senkrecht zur Gebläseachse angeordnet
00158 ist, ergibt sich ein in axialer Richtung stark erweiter-
00159 ter Diffusorkanal mit einer entsprechenden Erweiterung
00160 von 12° bis 20°. Die gesamte Kanalerweiterung wird
00161 durch die ebene Kanalerweiterung zwischen den benachbar-
00162 ten Diffusorwänden von 2° bis 10° noch erhöht. Kanaler-
00163 Weiterungen in dieser Größe gelten aufgrund der Strö-
00164 mungsablösungen bislang als schädlich für die aerodyna-
00165 mische Stabilität und den Wirkungsgrad. Da zyklische
00166 Strömungsablösungen den Beginn des "Pump"-Bereiches
00167 kennzeichnen, wäre mit einem derart stark erweiterten
00168 Diffusorkanal ein schlechter Wirkungsgrad und ein früh-
00169 zeitiges "Pumpen" zu erwarten. In der hier beschriebe-
00170 nen erfindungsgemäßen Ausführung wird aber eine Strö-
00171 mungsablösung, im weiteren "Einschlagwirbel" genannt,
00172 benutzt, um die Stabilität der Strömung zu verbessern
00173 und auch bei Durchfluß Null kein "Pumpen" auftreten zu
00174 lassen. Das Gebläserad ist zur Unterstützung des Ein-
00175 schlagwirbels so angeordnet, daß eine Gebläserad-Deck- 00176 scheibe mit der Diffusor-Kanaldecke bis auf 1 bis 2 mm
00177 fluchtet. Somit bildet sich vom Gebläseradaustritt
00178 entlang der Diffusor-Kanaldecke eine optimierte Strö-
00179 mung aus. Auf der gegenüberliegenden Diffusor-Kanalsoh-
00180 le bildet der Einschlagwirbel eine Fluidwand, die sich
00181 in Abhängigkeit vom Durchfluß einstellt, wobei der Ein-
00182 schlagwirbel sich im radial nach außen schräg abfallen-
00183 den Bereich der Kanalsohle bildet. Die erwähnte Fluid-
00184 wand stellt sich an den radial nach außen weisenden
00185 Bereich des Einschlagwirbels ein. Neben der Gewährlei-
00186 stung einer optimierten Hauptströmung wird eine verlust-
00187 arme Umlenkung dieser Hauptströmung zu Rückführscha -
00188 fein erreicht. Letztere sind in bekannter Weise auf der
00189 den Diffusorwänden abgewandten Unterseite des Diffusors
00190 angeordnet und dienen der abschließenden Umlenkung der
00191 Luftströmung. Das Gebläserad ist in bekannter Weise mit
00192 Leitschaufeln versehen, welche zwischen zwei Deckschei-
00193 ben angeordnet sind. Diese Deckscheiben bilden einen
00194 parallel verlaufenden Austrittsbereich aus, wobei bevor-
00195 zugt ein Verhältnis von Leitschaufei-Außendurchmesser
00196 zum Innendurchmesser der parallel verlaufenden Aus-
00197 trittsbereiche in einem Bereich von 0,6 bis 0,95 liegt.
00198 Um den Drehklang und die Drehklang-Oberwelle im Ge-
00199 räuschspektrum weitestgehend zu unterdrücken und eine
00200 ablösungsfreie Strömung entlang der Diffusorwände zu
00201 erhalten, sind die Diffusorwände weitestgehend in kon-
00202 stanter Wandstärke ausgeführt. Hierzu wird weiter bei
00203 einem Diffusor der in Rede stehenden Art, wobei sich
00204 eine Diffusorwand in radialer Richtung im wesentlichen
00205 entlang oder parallel zu einer Tangente an einem durch
00206 den Diffusor-Innendurchmesser definierten Kreis er-
00207 streckt, vorgeschlagen, daß die Diffusorwand in radia-
00208 1er Richtung zunächst einen im wesentlichen gerade
00209 verlaufenden Abschnitt und daran anschließend einen
00210 äußeren Krümmungsbereich aufweist. Als besonders vor- 00211 teilhaft erweist es sich hierbei, daß der gerade verlau-
00212 fende Abschnitt etwa 55 bis 75 % der Gesamtlänge der
00213 Diffusorwand beträgt. Diese Gesamtlänge ist hierbei
00214 entlang der zuvor definierten Tangente gemessen. Die in
00215 den Diffusorkanal gelenkte Strömung wird somit zunächst
00216 geradlinig durch den Kanal geleitet und erst im letzten
00217 Teil, bspw. im letzten Viertel, im Krümmungsbereich
00218 abgelenkt. Hier erweist es sich als vorteilhaft, daß
00219 der Krüιττmungsbereich sich in Drehrichtung des Gebläsera-
00220 des jenseits der Tangente erstreckt. Bevorzugt wird
00221 hierbei eine Anordnung, bei welcher der Krümmungsbe-
00222 reich die Tangente schneidet. Es wird hierbei demnach
00223 zumindest im K_.ümmungsbereich die entlang bzw. parallel
00224 zur Tangente verlaufende Strömungsuπü.enkung verlassen.
00225 Weiterhin wird vorgeschlagen, daß eine Anfangslänge des
00226 gerade verlaufenden Abschnittes mit der Tangente zusam-
00227 menfällt bzw. sich parallel zu dieser erstreckt. Die
00228 sich an diese Anfangslänge anschließende, weiter gerade
00229 verlaufende Teillänge ist bevorzugt zu dieser Anfangs-
00230 länge abgewinkelt angeordnet, wobei hier ein Winkel von
00231 1° bis 3°, bevorzugt 2°, gewählt ist. Es wird vorge-
00232 schlagen, daß die Anfangslänge etwa ein Zehntel bis ein
00233 Fünftel der gesamten Länge des gerade verlaufenden Ab-
00234 Schnittes beträgt. Wie bereits erwähnt, schließt sich
00235 an die Anfangslänge eine zweite abgewinkelte Teillänge
00236 an, wozu erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß sich
00237 an der ersten Teillänge eine zweite Teillänge an-
00238 schließt, welche gegebenenfalls über eine Abwinklung
00239 entgegen der Drehrichtung des Gebläserades zurückver-
00240 setzt ist. Es ergibt sich somit eine bevorzugte Ausbil-
00241 düng einer Diffusorwand, bei welcher sich zunächst eine
00242 Anfangslänge parallel zur Tangente erstreckt, eine
00243 zweite anschließende gerade verlaufende Teillänge ab-
00244 gewinkelt zur Anfangslänge in Drehrichtung des Gebläse-
00245 rades vor der Tangente erstreckt und ein abschließender 00246 äußerer Krümmungsbereich, von der zweiten Teillänge
00247 ausgehend, sich bis in einen Bereich hinter der Tangen-
00248 te - in Drehrichtung des Gebläserades betrachtet -
00249 erstreckt und hierbei die Tangente schneidet. Der Dif-
00250 fusorschaufel-Endpunkt ist somit in Drehrichtung des
00251 Gebläses über die Tangente hinaus geführt. Der Abstand
00252 zwischen den einzelnen Diffusorwänden ist so gewählt,
00253 daß sich ein Maß zwischen einer Diffusorwand-Eintritts-
00254 spitze zur benachbarten Diffusorwand von Diffusor-Innen-
00255 radius multipliziert mit einem Faktor von 0,061 bis
00256 0,049 einstellt. Weiter ist ein Abstandsmaß zwischen
00257 dem zweiten, gerade verlaufenden Teilabschnitt, welcher
00258 abgewinkelt zur Anfangslänge ausgerichtet ist, und
00259 einer benachbarten Diffusorwand gewählt, welches um den
00260 Faktor 1,02 bis 1,25 größer ist als das Abstandsmaß
00261 zwischen der Diffusorwand-Eintrittsspitze und der be-
00262 nachbarten Diffusorwand. Eine solche Schaufelkontur ist
00263 im Spritzgußverfahren leicht herzustellen, sehr formsta-
00264 bil und zeigt deutlich weniger Verzugsneigungen als
00265 gekrümmte Schaufeln. Die Schaufelspitze bzw. Diffusor-
00266 wandspitze ist bevorzugt unter einem Winkel von 10° bis
00267 15° abgeschrägt, so daß im Diffusorkanal an dieser
00268 Stelle keine Querschnittsverengung auftritt. Zur ferti-
00269 gungsgerechten Gestaltung kann die Schaufelspitze mit
00270 einem Radius von bis zu einem Viertel der Wandstärke
00271 der Diffusorwand verrundet sein. Um eine einwandfreie
00272 Durchströmung des Diffusorkanalε , insbesondere entlang
00273 der Diffusor-Kanaldecke, zu gewährleisten, ist der
00274 bereits erwähnte Gebläsetopf mit einem Innendurchmesser
00275 zu versehen, welcher um den Faktor 1,035 bis 1,075
00276 größer ist als der Diffusor-Außendurchmesser. Der tan-
00277 gierende Eintrittsbereich der Diffusorwand - Anfangslän-
00278 ge des gerade verlaufenden Abschnittes - hat die Aufga-
00279 be, die aus dem Gebläse austretende Luftströmung unab-
00280 hängig vom momentanen Anströmwinkel in tangentialer 00281 Richtung umzulenken. Der derartig umgelenkte Strömungs-
00282 bereich reißt die übrige unbeeinflußte Strömung mit.
00283 Der Abstand zwischen der Diffusorwand-Eintrittsspitze
00284 zur benachbarten Diffusorwand ist so bemessen, daß der
00285 gesamte Diffusorkanal nahezu tangential angeströmt
00286 wird. Bei niedrigeren Volumenströmen als im Optimal-
00287 punkt wird durch die Aufwinkelung des zweiten Teilberei-
00288 ches des gerade verlaufenden Abschnittes eine Ablösung
00289 provoziert, die aber durch den bereits angesprochenen
00290 Einschlagwirbel, mit dem eine unmittelbare Verbindung
00291 besteht, stabilisiert wird. Das Ablösegebiet kann aus
00292 dem Diffusorkanal nicht hinaus, da das Schaufelende
00293 über die Tangente hinausgezogen ist. Das Ablösegebiet
00294 ist somit räumlich begrenzt und durch den Einschlagwir-
00295 bei stabilisiert. Bei hohen Volumenströmen, d. h. größe-
00296 re als am Optimalpunkt, wird das Ablösegebiet in Rich-
00297 tung des Einschlagwirbels verdrängt und die ganze ver-
00298 größerte Kanalbreite zwischen dem abgewinkelten Bereich
00299 und der benachbarten Diffusorwand genutzt. Das Geschwin-
00300 digkeitsprofil der aus dem Gebläserad austretenden
00301 Luftströmung ist über die Gebläserad-Teilung ungleichmä-
00302 ßig. Damit ändert sich ständig der Anströmwinkel am
00303 Diffusor-Eintritt . Bei einer üblichen Diffusor-Schaufel-
00304 gestaltung ändern sich somit rasch Zustände, die eine
00305 anliegende bzw. ablösende Strömung entlang der Diffusor-
00306 wände und Drehklanggeräusche nach sich ziehen. Durch
00307 die erfindungsgemäße neue Diffusorwand-Gestaltung wird
00308 eine weitestgehende tangentiale Diffusor-Kanalströmung
00309 erreicht und das Ablösegebiet reagiert bei niedrigen
00310 Volumenströmen durch ein Wachsen oder Schwinden auf die
00311 unterschiedlichen Zuströmbedingungen. Somit werden der
00312 Drehklang und der Drehklang-Oberton stark reduziert. Um
00313 die Änderungen der Anströmbedingung zu reduzieren, ist
00314 es weiterhin vorteilhaft, ein Verhältnis der Gebläserad-
00315 teilung zu der Diffusorteilung von 2,5 bis 3,0 zu wäh- 00316 len, wobei bevorzugt ein Verhältnis von 2,74 gewählt
00317 ist. Um eine hohe Luftfördermenge zu erzielen, wird
00318 außerhalb einer Diffusorwand-Überdeckung eine Ausspa-
00319 rung in der Diffusor-Kanalsohle bis zum Außendurchmes-
00320 ser der unterseitig angeordneten Rückführschaufeln vor-
00321 gesehen. Hierbei ist ein Verhältnis von Rückführ-
00322 schaufei-Außendurchmesser zu Diffusorwand-Außendurchmes-
00323 ser von 0,925 bis 0,98 gewählt. Die Höhe der Rückführ-
00324 schaufeln beträgt bevorzugt etwa das 1,2 bis 1,6-fache
00325 der Diffusor-Wandhöhe. Bedingt durch diese Ausgestal-
00326 tung mindert die erwähnte Aussparung außerhalb der
00327 Diffusorwand-Überdeckung weder den Wirkungsgrad, noch
00328 wird die "Pump"-Gefahr dadurch erhöht. Da die Rückführ-
00329 schaufeln erst ab dem Aussparungs-Innendurchmesser
00330 beginnen, kann eine gegenüber dem Diffusor ungleiche
00331 Schaufelzahl für das Rückführrad gewählt werden. Weiter
00332 kann aufgrund der erfindungsgemäßen Diffusorgestaltung,
00333 ohne Beeinträchtigung des Geräusch- und Wirkungsgradver-
00334 haltens, an einer Diffusorwand oder, wenn aus Montage-
00335 gründen erforderlich, an einer zweiten symmetrisch
00336 gegenüberliegenden Diffusorwand ein Schlitz vorgesehen
00337 werden, welcher außerhalb der Diffusorwand-Überdeckung
00338 liegt. Hierdurch wird eine Komplettauswuchtung am Geblä-
00339 serad ermöglicht, was bei den bekannten Gebläsen mit
00340 einem das Gebläserad umschließenden Diffusor nicht
00341 möglich ist, da der einteilige Diffusor mit Rückführrad
00342 vor dem Gebläserad montiert wird und der enge Spalt
00343 zwischen Gebläserad und Diffusor eine Auswuchtung nicht
00344 erlaubt. Es ist somit ein Gebläse mit verbessertem
00345 Wirkungsgrad mit einem das Gebläserad umschließenden
00346 Diffusor geschaffen. Ein erhöhter Gebläsewirkungsgrad
00347 erfordert einen kleineren Motor mit einem geringeren
00348 Energieverbrauch, so daß vorteilhafterweise das Gewicht
00349 reduziert und die Effizienz bei Einsatz dieser Motor-Ge-
00350 bläse-Einheit, bspw. in einem Staubsauger gesteigert 00351 werden kann. Im gesamten Betriebsbereich tritt kein 00352 "Pumpen" auf. Das Gebläse arbeitet weiter bis zu einem 00353 Durchfluß Null stabil. Ferner sind tonale Geräuschantei00354 le durch den Drehklang deutlich reduziert beziehungswei00355 se eliminiert, ohne daß die den Gebläsetopf abstützen00356 den Diffusorwände an Stabilität, z. B. durch Ausschnit00357 te oder dergleichen, einbüßen. Der Diffusor ist zusam00358 men mit dem Rückführrad, welches die Luft zum Elektromo00359 tor zum Kühlen umlenkt, als ein einteiliges Gebilde 00360 ausgeführt, welches im Spritzgußverfahren aus einem 00361 Polymer-Werkstoff in einem einfachen Werkzeug ohne 00362 Schieber zu erstellen ist . Weiter besteht die Möglich00363 keit, bei montiertem Diffusor und Gebläserad eine Kom00364 plettauswuchtung am Gebläserad durchzuführen. 00365 00366 Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten 00367 Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel 00368 darstellt, erläutert . Hierbei zeigt: 00369 00370 Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Elektromotor mit einem 00371 Gebläserad und einem radial an das Gebläserad 00372 anschließenden Diffusor in einer partiell 00373 geschnittenen Seitenansicht; 00374 00375 Fig. 2 eine perspektivische Einzeldarstellung des 00376 Diffusors, mit Blick auf Diffusorwände; 00377 00378 Fig. 3 eine weitere perspektivische Einzeldarstellung 00379 des Diffusors, mit Blick auf rückwärtige Rück00380 führschaufeln; 00381 00382 Fig. 4 eine Seitenansicht des Diffusors; 00383 00384 Fig. 5 eine Draufsicht auf die mit Diffusorwänden 00385 bestückte Oberseite des Diffusors; 00386 Fig. 6 eine Unteransicht auf die mit den Rückführ¬
00387 schaufeln versehene Unterseite des Diffusors;
00388
00389 Fig. 7 einen vergrößerten Halbschnitt des Diffusors;
00390
00391 Fig. 8 eine Herausvergrößerung aus Fig. 1 im Bereich
00392 VTII-VIII;
00393
00394 Fig. 9 eine Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 4;
00395
00396 Fig. 10 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung,
00397 jedoch eine zweite Ausführungsform betreffend.
00398
00399 Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu
00400- Fig. 1 ein Elektromotor 1 mit einem auf einer Rotorwel¬
00401 le 2 angeordnetem Gebläserad 3 und einem radial an das
00402 Gebläserad 3 anschließenden Diffusor 4. Das Gebläserad
00403 3 ist drehfest auf der Rotorwelle 2 angeordnet und wird
00404 über diese in Drehung versetzt. Der Diffusor 4 hingegen
00405 ist nicht drehbar an einem Lageraufnahmeelement 5 befe¬
00406 stigt. Der Elektromotor 1 ist von einem Motorgehäuse 6
00407 umgeben, welches gleichfalls an dem Lageraufnahmeele¬
00408 ment 5 befestigt ist.
00409
00410 Gebläserad 3 und Diffusor 4 sind auf der dem Elektromo¬
00411 tor 1 abgewandten Seite des Lageraufnahmeelementes 5
00412 angeordnet und gemeinsam von einem Gebläsetopf 7 über¬
00413 deckt, welch letzteres klemmgehaltert an dem Lagerauf¬
00414 nahmeelement 5 ist.
00415
00416 Der Diffusor 4 wird nachstehend anhand der Einzel- und
00417 Detaildarstellungen in den Fig. 2 bis 9 näher erläutert.
00418 00419 Der Diffusor 4 ist im wesentlichen plattenförmig, und 00420 im Grundriß kreisförmig ausgebildet und mit ober- und 00421 unterseitig angeordneten Leitelemente versehen. 00422 00423 Oberseitig weist der Diffusor 4 Diffusorwände 8 auf . 00424 Unterseitig des Diffusorträgers 9 sind Rückführschau- 00425 feln 10 zur Bildung eines Rückführrades 16 materialein00426 heitlich an dem Träger 9 angeformt. 00427 00428 Der Diffusor 4 weist mit Bezug auf den in Fig. 5 gezeig00429 ten Grundriß einen Außendurchmesser D2 auf, welcher in 00430 dem gezeigten Ausführungsbeispiel ca. 108 mm beträgt. 00431 Die erwähnten Diffusorwände 8 sind in einem kreisring00432 förmigen Außenbereich des Diffusorträgers 9 auf diesem 00433 angeordnet, wobei die Diffusorwände 8, an dem Diffusor- 00434 Außendurchmesser D2 beginnend und sich bis zu einem 00435 Diffusor-Innendurchmesser Dl erstrecken, welcher Diffus00436 or-Innendurchmesser Dl in dem gezeigten Ausführungsbei- 00437 spiel ca. 94 mm beträgt . 00438 00439 Der Kreisringbereich des Trägers 9, auf welchem die 00440 Diffusorwände 8 angeordnet sind, ist gegenüber einer 00441 allgemeinen Trägerebene höhenmäßig verdickt ausgebildet . 00442 00443 In dem durch den Innendurchmesser Dl gebildeten Frei- 00444 rau des Diffusors 4 ist im Einbauzustand das Gebläse00445 rad 3 gelagert (vgl. hierzu Fig. 1) . 00446 00447 Wie weiter aus Fig. 5 zu erkennen, weist der Diffusor 4 00448 mittig eine kreisrunde Öffnung 11 auf zum Durchtritt 00449 eines gleichfalls kreisrund ausgebildeten Mittenberei00450 ches des Lageraufnahmeelementes 5. Weiter besitzt der 00451 Diffusor 4 im Bereich seines Trägers 9 zwei symmetrisch 00452 zueinander angeordnete Bohrungen 12 zur Befestigung des 00453 Diffusors 4 an dem Lageraufnahmeelement 5 vermittels 00454 Schrauben, Nieten oder dergleichen. 00455 00456 Zwischen den Diffusorwänden 8 sind Diffusorkanäle 13 00457 gebildet, wobei sich eine Diffusor-Kanalhöhe in radia00458 ler Richtung stark erweitert. Der erwähnte Kreisab00459 schnittsbereich, auf welchem die Diffusorwände angeord00460 net sind, bildet hierbei eine Diffusor-Kanalsohle 14 00461 aus . Diese Diffusor-Kanalsohle 14 erstreckt sich zu00462 nächst in einem radialen Innenbereich parallel zur 00463 Gesamterstreckung des Trägers 9, d. h. senkrecht zur 00464 Körperachse des Diffusors und somit auch senkrecht zur 00465 Drehachse des Gebläserades 3. Hiernach erfolgt eine 00466 Absenkung der Kanalsohle 14, wobei letztere nach radial 00467 außen schräg abfallend ausgebildet ist. Hierdurch er00468 gibt sich ein Erweiterungswinkel Alpha von etwa 12° bis 00469 20°. 00470 00471 Bedingt durch diese Ausgestaltung ist die Diffusor-Ka00472 nalhöhe, gemessen von der Diffusor-Kanalsohle 14 bis 00473 zur Oberkante der Diffusorwände 8, in radialer Richtung 00474 stark erweitert, wobei zu Beginn, d. h. radial innensei00475 tig, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Diffus00476 or-Kanalhöhe hl von ca. 10,5 mm und eine radial außen, 00477 d. h. im Bereich des Außendurchmessers D2 gemessene 00478 Höhe h2 von ca. 12 mm gewählt ist. 00479 00480 Die unterseitig des Trägers 9 angeordneten Rückführ00481 schaufeln 10 weisen eine Höhe bl auf, welche dem 1,2 00482 bis 1,6-fachen der Diffusorwandhöhe b2 entspricht. In 00483 dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Diffusor00484 wandhöhe b2 von 10 , 5 mm und eine Rückführschaufelhöhe 00485 bl von 12 mm gewählt, bei einer Gesamthöhe b3 des Dif00486 fusors 4 von ca. 27 mm. 00487 00488 Es sind oberseitig des Trägers 9 insgesamt zwanzig 00489 Diffusorwände 8 zur Bildung von Diffusorkanälen 13 00490 vorgesehen. Jede Diffusorwand 8 weist eine weitestge00491 hend konstante Wandstärke w von ca. 1, 2 mm auf . Im 00492 wesentlichen erstreckt sich die Diffusorwand 8 in radia00493 ler Richtung entlang zu einer Tangente T an einem durch 00494 den Diffusor-Innendurchmesser Dl definierten Kreis 00495 (vgl. hierzu Fig. 9) . 00496 00497 Die Diffusorwand 8 setzt sich aus einem in radialer 00498 Richtung zunächst im wesentlichen gerade verlaufenden 00499 Abschnitt Gl und einem daran anschließenden äußeren 00500 Krüimiungsbereich K zusammen, wobei der gerade verlaufen00501 de Abschnitt Gl etwa 55 bis 75 % der Gesamtlänge 1 der 00502 Diffusorwand 8 beträgt, wobei die Gesamtlänge 1 paral00503 lel zur Tangente T abgegriffen ist. 00504 00505 In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Gesamt00506 länge 1 ca. 25 mm. Der gerade verlaufende Abschnitt Gl 00507 weist eine Länge von ca. 18 mm auf. 00508 00509 Der gerade verlaufende Abschnitt Gl setzt sich zusammen 00510 aus einer Anfangslänge G2 und einer zweiten Teillänge 00511 G3, wobei die Anfangslänge G2 mit der Tangente T zusam00512 menfällt. Diese Anfangslänge beträgt etwa ein Zehntel 00513 bis ein Fünftel der gesamten Länge des gerade verlaufen00514 den Abschnittes Gl, in dem gezeigten Ausführungsbei00515 spiel etwa 4 mm. Die sich hieran anschließend zweite 00516 Teillänge G3 ist über eine Abwinklung mit einem Winkel 00517 Beta von ca. 2° entgegen der Drehrichtung U des Gebläse- 00518 rades 3 zurückversetzt. 00519 00520 Der sich an dem gerade verlaufenden Abschnitt Gl an00521 schließende Krümmungsbereich K ist über die Tangente T, 00522 diese schneidend hinweg geführt, so daß ein Diffusor- 00523 wand-Endpunkt E in Drehrichtung U des Gebläserades 3 00524 auf der dem gerade verlaufenden Abschnitt Gl gegenüber00525 liegenden Seite der Tangente T positioniert ist. 00526 00527 Der gekrümmte Bereich K und dessen Diffusorwand-End- 00528 punkt E münden auf dem Diffusor-Außendurchmesser D2. 00529 00530 Der Diffusorwand-Abstand al, gemessen von der Diffusor- 00531 wand-Eintrittsspitze SP bis zur benachbarten Diffusor00532 wand 8, ist mit dem 0,061 bis 0,049-fachen des halben 00533 Diffusor-Innendurchmesser Dl bemessen. In dem gezeigten 00534 Ausführungsbeispiel beträgt dieses Maß al ca. 2,4 mm. 00535 00536 Der durch den abgewinkelten Teilbereich G3 gebildete 00537 zweite Abstand a2 ist mit dem 1,02 bis 1,25-fachen des 00538 Abstandsmaßes al bemessen. In dem gezeigten Ausführungs00539 beispiel sind dies ca. 2,8 mm. 00540 00541 Diese Diffusorwand-Kontur ist im Spritzgußverfahren gut 00542 herstellbar, sehr formstabil und zeigt deutlich weniger 00543 Verzugneigung als gekrümmte Wände. 00544 00545 Die Diffusorwand-Spitze SP ist unter einem Winkel Gamma 00546 von ca. 10 bis 15° abgeschrägt. Bedingt durch diese 00547 Ausgestaltung ist gewährleistet, daß im Diffusorkanal 00548 13 an dieser Stelle keine Querschnittsverengung auf00549 tritt . Zur fertigungsgerechten Gestaltung kann die 00550 Diffusorwand-Spitze SP mit einem Radius r verrundet 00551 werden, wobei dieser Radius r mit maximal einem Viertel 00552 der Wandstärke w bemessen ist. 00553 00554 Die an der Unterseite des Diffusorträgers 9 angeordne00555 ten Rückführschaufeln 10 sind gleichfalls in einem 00556 radialen Außenbereich materialeinheitlich an diesem 00557 angeformt, wobei sich diese zwischen einem Schaufelau- 00558 ßendurchmesser D3 und einem Schaufelinnendurchmesser D4 00559 erstrecken, zur Bildung des Rückführrades 16. Der Außen00560 durchmesser D3 liegt mit seinem Wert zwischen den Au00561 ßen- und Innendurchmessern D2 und Dl der Diffusorwände 00562 8. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der 00563 Schaufelaußendurchmesser D3 ca. 103 mm. Der Innendurch00564 messer D4 des Rückführrades 16 ist mit ca. 73 mm bemes00565 sen. 00566 00567 Wie insbesondere aus Figur 3 zu erkennen, können verein00568 zelte Rückführschaufeln 10 wandaußenseitig mit randoffe00569 nen Ausnehmungen 22 versehen sein. Dies beispielsweise 00570 aus montagetechnischen Gründen. 00571 00572 Jede Rückführschaufel 10 weist im Grundriß gemäß Fig. 6 00573 eine Kreisabschnittsform auf mit einem Radius von ca. 00574 32 mm. Die Anordnung innerhalb des durch den Außen- und 00575 Innendurchmesser D3 und D4 gebildeten Kreisringberei00576 ches ist so gewählt, daß sich die kreisabschnittförmi- 00577 gen Schaufeln 10 über einen Winkel Delta von ca. 73° 00578 erstrecken. Es sind insgesamt sechzehn Rückführschau00579 feln 10 gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen. 00580 00581 Um eine hohe Luftfördermenge zu erzielen, wird außer00582 halb einer Schaufelüberdeckung Y in der Diffusor-Kanal00583 sohle 14 eine Aussparung 15 zwischen dem Diffusor-Außen- 00584 durchmesser D2 und dem Schaufeldurchmesser D3 vorgenom00585 men, wobei gilt, daß der Schaufelaußendurchmesser D3 00586 etwa dem 0,925 bis 0,98-fachen des Diffusor-Außendurch00587 messers D2 entspricht. 00588 00589 Durch die beschriebene Diffusor-Gestaltung mindert die 00590 Aussparung 15 nicht den Wirkungsgrad, noch wird die 00591 "Pump" -Gefahr dadurch erhöht. Da die Rückführschaufeln 00592 10 erst ab dem Durchmesser D3 beginnen, kann eine gegen- 00593 über dem Diffusor ungleiche Schaufelzahl für das Rück00594 führrad 16 gewählt werden. 00595 00596 Mit Bezug zu Fig. 1 sind die Abmaß-Verhältnisse von 00597 Gebläserad 3 und Diffusor 4 so gewählt, daß der Innen00598 durchmesser Dl des Diffusors 4 etwa dem 1,01 bis 1,1-fa- 00599 chen des Außendurchmessers D5 des Gebläserades 3 ent00600 spricht . Weiter ist das Höhenverhältnis von Diffusor- 00601 Wandhöhe b2 zur Gebläseradhöhe b4 -gemessen an einem 00602 radial äußeren Ende- so gewählt, daß die Diffusor-Wand00603 höhe b2 etwa dem 1,7 bis 2, 3-fachen der Gebläseradhöhe 00604 b4 entspricht . Dieser Wert liegt deutlich über den im 00605 Stand der Technik angeführten Werten. 00606 00607 Beginnend im Diffusor-Eintrittsbereich, ist die Diffus00608 or-Kanalsohle, wie bereits beschrieben, mit einer Schrä00609 gen ausgeführt. Die die Diffusor-Kanaldecke bildende 00610 Gebläsetopfdecke 17 steht senkrecht zur Gebläseachse, 00611 womit sich ein in axialer Richtung stark erweiterter 00612 Diffusorkanal 13 ergibt. Die gesamte Kanalerweiterung 00613 wird durch die ebene Kanalerweiterung zwischen den 00614 benachbarten Diffusorwänden 8 von ca. 2° bis 10° noch 00615 erhöht . 00616 00617 Da zyklische Strömungsablösungen den Beginn des 00618 "Pump" -Bereiches kennzeichnen, wäre mit einem derart 00619 stark erweiterten Diffusorkanal 13 ein schlechter Wir00620 kungsgrad und ein frühzeitiges "Pumpen" zu erwarten. In 00621 der hier beschriebenen Ausführung wird aber eine Strö00622 mungsablösung, im weiteren Einschlagwirbel ZI genannt, 00623 benutzt, um die Stabilität der Strömung zu verbessern 00624 und auch bis zu einem Durchfluß Null kein "Pumpen" 00625 auftreten zu lassen. 00626 00627 Das Gebläserad 3 ist zur Unterstützung des Einschlagwir00628 bels ZI so angeordnet, daß die Gebläseraddeckenwand 18 00629 mit der Ebene der Kanaldecke bzw. der Gebläsetopfdecke 00630 17 bis auf 1 bis 2 mm fluchtet und sich somit eine 00631 optimale Strömung vom Laufradaustritt entlang der Kanal00632 decke bzw. Gebläsetopfdecke 17 ausbildet. Auf der gegen00633 überliegenden Kanalsohle 14 bildet der Einschlagwirbel 00634 ZI eine Fluidwand I, die sich in Abhängigkeit vom Durch00635 fluß einstellt . Neben der Gewährleistung einer optimier00636 ten Hauptströmung wird eine verlustarme Umlenkung der 00637 Hauptströmung zum Rückführrad 16 erreicht. 00638 00639 Das Gebläserad 3 ist, um eine an der Kanaldecke anlie00640 gende Strömung zu erhalten, mit einem durch die obere 00641 Gebläseraddeckenwand 18 und die Gebläseradbodenwand 19 00642 gebildeten, parallel verlaufenden Austrittsbereich 20 00643 versehen. Das Verhältnis von Innendurchmesser D6 des 00644 Austrittsbereiches zum Außendurchmesser D5 des Gebläse00645 rades 3 beträgt bevorzugt 0, 6 bis 0 , 95. Zwischen der 00646 Gebläseraddeckenwand 18 und der Gebläseradbodenwand 19 00647 sind in üblicher Weise die Gebläseleitschaufeln 21 00648 angeordnet . 00649 00650 Um eine einwandfreie Durchströmung des Diffusorkanais 00651 13 insbesondere entlang der Diffusor-Kanaldecke zu 00652 gewährleisten, ist der Gebläsetopf 7 so bemessen, daß 00653 der Gebläsetopf-Innendurchmesser D7 etwa dem 1,035 bis 00654 1,075-fachen des Diffusor-Außendurchmessers D2 ent00655 spricht . 00656 00657 Der tangentiale Eintrittsbereich G2 einer jeden Diffus00658 orwand 8 hat die Aufgabe, die aus dem Gebläserad 3 00659 austretende Luftströmung unabhängig vom momentanen 00660 Anströmwinkel in tangentialer Richtung umzulenken. Der 00661 derartig umgelenkte Strömungsbereich reißt die übrige 00662 unbeeinflußte Strömung mit. Die Kanalweite al ist so 00663 bemessen, daß der gesamte Diffusorkanal 13 nahezu tan- 00664 gential angeströmt wird. 00665 00666 Bei niedrigeren Volumenströmen als im Optimalpunkt wird 00667 durch die Aufwinkelung des Bereiches G2 eine Ablösung 00668 Z2 provoziert, die aber durch den Einschlagwirbel ZI, 00669 mit dem eine unmittelbare Verbindung besteht, stabili00670 siert wird. Das Ablösegebiet kann aus dem Diffusorkanal 00671 13 nicht hinaus, da das Diffusor-Wandende E über die 00672 Tangente T hinaus gezogen ist. Das Ablösegebiet Z2 ist 00673 somit räumlich begrenzt und durch den Einschlagwirbel 00674 ZI stabilisiert. Bei hohen Volumenströmen, d. h. größe00675 re als am Optimalpunkt, wird das Ablösegebiet Z2 in 00676 Richtung auf den Einschlagwirbel ZI verdrängt und die 00677 ganze Kanalweite a2 genutzt. 00678 00679 Das Geschwindigkeitsprofil der aus dem Gebläserad 3 00680 austretenden Luftströmung ist über die Gebläseradtei00681 lung ungleiclmäßig. Damit ändert sich ständig der An00682 strömwinkel am Diffusoreintritt . Durch die erfindungsge00683 mäße neue Diffusorwand-Gestaltung wird eine weitestge- 00684 hende tangentiale Diffusor-Kanalanströmung erreicht und 00685 das Ablösegebiet Z2 reagiert bei niedrigen Volumenströ00686 men durch ein Wachsen oder Schwinden auf die unter00687 schiedlichen Zuströmbedingungen. Somit werden der Dreh00688 klang und der Drehklang-Oberton stark reduziert. 00689 00690 Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des 00691 Diffusors 4 kann ohne Beeinträchtigung des Geräusch- 00692 und Wirkungsgradverhaltens an einer Diffusorwand oder 00693 an zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Diffusorwän00694 den 8 ein Schlitz V vorgesehen werden (vgl. Fig. 10) . 00695 Dieser Schlitz V liegt außerhalb der Diffusorwand-Über- 00696 deckung Y und ermöglicht es, eine Komplettauswuchtung 00697 am Gebläserad 3 vorzunehmen. 00698 00699 Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. 00700 In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der 00701 Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori00702 tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt00703 lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser 00704 Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit 00705 aufzunehmen. 00706

Claims

00707 ANSPRUCHE 00708 00709 1. Elektromotor (1) mit einem Gebläserad (3) und einem 00710 radial an das Gebläserad (3) anschließenden Diffusor 00711 (4) , wobei das Gebläserad (3) Leitschaufeln (21) auf00712 weist mit einer Leitschaufelhöhe (b4) und der Diffusor 00713 (4) Diffusorwände (8) mit einer Diffusor-Wandhöhe (b2) 00714 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusor-Wand00715 höhe (b2) zu der Leitschaufelhöhe (b4) sich etwa im 00716 Bereich von 1,7 bis 1,2 bewegt. 00717 00718 2. Elektromotor nach Anspruch 1 oder insbesondere da00719 nach, wobei die Diffusorwände (8) an einem Diffusor-In00720 nendurchmesser (Dl) beginnen und sich bis zu einem 00721 Diffusor-Außendurchmesser (D2) erstrecken, und wobei 00722 weiter sich die Diffusorwände (8) bis zu einem Leit00723 schaufel-Außendurchmesser (D5) erstrecken, dadurch 00724 gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Leitschau- 00725 fel-Außendurchmesser (D5) zu Diffusor-Innendurchmesser 00726 (Dl) in einem Bereich von 1,01 bis 1,1 liegt. 00727 00728 3. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00729 henden Ansprüche oder insbesondere danach, wobei zwi00730 schen den Diffusorwänden (8) sich in Radialrichtung ein 00731 Diffusorkanal (13) erstreckt mit einer Diffusor-Kanalhö- 00732 he (hl, h2) , dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dif00733 fusor-Kanalhöhe (hl, h2) in radialer Richtung stark 00734 erweitert . 00735 00736 4. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00737 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00738 gekennzeichnet, daß ein Erweiterungswinkel (Alpha) etwa 00739 12° bis 20° beträgt. 00740
00741 5. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00742 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00743 gekennzeichnet, daß der Diffusorkanal (13) sich hin00744 sichtlich seiner Höhe (hl, h2) durch eine Absenkung der 00745 Kanalsohle (14) gegenüber einer Bodenwand (19) des 00746 Gebläserades (3) erweitert. 00747 00748 6. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00749 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00750 gekennzeichnet, daß die Diffusor-Kanalsohle (14) stufen00751 artig abgesenkt ist bezüglich einem radial äußeren Ende 00752 der Gebläserad-Bodenwand (19) . 00753 00754 7. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00755 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00756 gekennzeichnet, daß die Diffusor-Kanalsohle (14) nach 00757 radial außen schräg abfallend ausgebildet ist. 00758 00759 8. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00760 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00761 gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen den 00762 Diffusorwänden (8) in Umfangsrichtung nach radial außen 00763 zunehmend ist . 00764 00765 9. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00766 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00767 gekennzeichnet, daß ein Umfangs-Erweiterungswinkel 00768 zwischen etwa 2° und 10° liegt. 00769 00770 10. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00771 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00772 gekennzeichnet, daß eine Gebläserad-Deckenwand (18) 00773 auslaufseitig etwa fluchtend übergeht in eine Diffusor- 00774 Kanaldecke . 00775
00776 11. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00777 henden Ansprüche oder insbesondere danach, wobei sich 00778 eine Diffusorwand (8) in radialer Richtung im wesentli00779 chen entlang oder parallel zu einer Tangente (T) an 00780 einem durch den Diffusor-Innendurchmesser (Dl) definier00781 ten Kreis erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die 00782 Diffusorwand (8) in radialer Richtung zunächst einen im 00783 wesentlichen gerade verlaufenden Abschnitt (Gl) und 00784 daran anschließend einen äußeren Krümmungsbereich (K) 00785 aufweist . 00786 00787 12. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00788 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00789 gekennzeichnet, daß der gerade verlaufende Abschnitt 00790 (Gl) etwa 55 bis 75 % der Gesamtlänge (1) der Diffusor00791 wand (8) beträgt. 00792 00793 13. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00794 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00795 gekennzeichnet, daß der Krümmungsbereich (K) sich in 00796 Drehrichtung (U) des Gebläserades (3) jenseits der 00797 Tangente (T) erstreckt . 00798 00799 14. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00800 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00801 gekennzeichnet, daß der Krümmungsbereich (K) die Tangen00802 te (T) schneidet . 00803 00804 15. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge00805 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00806 gekennzeichnet, daß eine Anfangslänge (G2) des gerade 00807 verlaufenden Abschnittes (Gl) mit der Tangente (T) 00808 zusammenfällt bzw. sich parallel zu dieser erstreckt. 00809
00810 16. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge-
00811 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
00812 gekennzeichnet, daß die Anfangslänge (G2) etwa ein
00813 Zehntel bis ein Fünftel der gesamten Länge des gerade
00814 verlaufenden Abschnittes (Gl) beträgt. 00815
00816 17. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorherge-
00817 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
00818 gekennzeichnet, daß sich an der ersten Teillänge (G2)
00819 eine zweite Teillänge (G3) anschließt, welche gegebenen-
00820 falls über eine Abwinklung entgegen der Drehrichtung
00821 (U) des Gebläserades (3) zurückversetzt ist.
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