WO2000074206A2 - Bau- und betriebsweise gegenläufiger, statorloser, elektronisch kommutierter motoren - Google Patents

Bau- und betriebsweise gegenläufiger, statorloser, elektronisch kommutierter motoren Download PDF

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WO2000074206A2
WO2000074206A2 PCT/RO2000/000009 RO0000009W WO0074206A2 WO 2000074206 A2 WO2000074206 A2 WO 2000074206A2 RO 0000009 W RO0000009 W RO 0000009W WO 0074206 A2 WO0074206 A2 WO 0074206A2
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WO
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rotor
fan
rotors
hollow shaft
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PCT/RO2000/000009
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WO2000074206A3 (de
Inventor
Iancu Lungu
Original Assignee
Iancu Lungu
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/005—Machines with only rotors, e.g. counter-rotating rotors

Definitions

  • the invention relates to brushless DC motors without commutation brushes and without
  • Such a motor is known from the international application PCT-RO 00012/95.
  • the invention can also be applied to motors with a flat axial air gap.
  • field rotor 1 One of the rotors, hereinafter referred to as “field rotor 1", is active, carrying current with the action of which a rotating magnetic field is created by field coils.
  • follower rotor 2 is passive and consists of a laminated core, as is usual with reluctance motors (SR motors). For other motor types, this can also be used as a
  • Any electronically commutated motor can be converted into a motor according to the invention if the previous stator can rotate freely with the aid of additional bearings 31, 32 and thus becomes a field rotor.
  • the counter-rotating rotors are accordingly on a carrier
  • Bearing points attached and are fed via two rotating contacts with current via two brushes, plus or minus.
  • the switching electronics of the motor 13 belong to the field rotor and accordingly rotate with it
  • the control electronics 143 can either be mounted on the frame 14 of the field rotor (FIG. 5b) or outside of it, whereby it is connected to the switching electronics 13 by galvanic contact
  • the object of the invention is therefore to offer specialists for electronically commutated motors or specialists for work devices (in particular fans) variants for execution solutions, so that you can implement optimized work units. 2 This is also necessary to ensure appropriate collaboration between professionals of different
  • the parts which are driven by the rotor 1 in solidarity with it in one direction are shown in the drawings by hatching to the left and bear reference numerals which begin with the number 1 and those which are in solidarity with the rotor 2 in the opposite 0 direction turn by hatching with a right-hand slope or starting number 2.
  • the non-rotating parts are shown with vertical hatching, possibly with cross-hatching, and have reference numerals that begin with 3.
  • the first digit of the reference number shows the type of movement.
  • the power connections (brushes) are designated with (+) or (-) and the S control parts are represented by a logic level (high-low).
  • a, b, c represent three design variants of a counter-rotating motor, which are each derived from the concepts of former motors with an inner rotor (a), outer rotor (b) or a former motor with an axial air gap (c).
  • the reference numerals of all three drawings indicate functionally identical parts and are based on the above rules, as follows: 0 1 - represents the field rotor (with windings),
  • 11 - is a hollow shaft through which the power connections or control lines are led and which is connected to the field rotor
  • 13 - are power semiconductors that control the rotating field of the field rotor
  • 14 - is a flange to which the driven device, which is part of the multifunctional motor frame, is mechanically coupled
  • 15 - is a line representing the course of the power or control lines (through the
  • D 2 - represents the following rotor (with or without magnets)
  • 22 - is the bearing that belongs to this rotor, which here as a bearing against the hollow shaft
  • 25 is a magnetic disk for determining the rotor position, > 31, 32 - represent the fixed bearings,
  • S 36 - is a transmitter that acts on the sensor 12
  • FIG. 37 - is the simplified representation of a space which is closed from the surroundings and which is sealed over one of the bearings 31, 32, so that the brushes are separated from the surroundings.
  • Fig. 1 a shows a motor in which the carrier bearings 31, 32 are mounted on both sides of the rotors.
  • the Fig.l b, c, according to the carrier bearings 31, 32 are attached only on one side.
  • the three motors of FIGS. 1 a, b, c can of course be carried out with one of the three arrangement variants of the bearings 31, 32, the brushes 33, 34, 35, or the sensors 12 or the control transmitter 36.
  • Fig. 2 shows more details of the basic design of a motor with the follower rotor as an internal rotor (Fig.l a), for example as with a motor which is known from the application PCT-RO S 00012/95.
  • the follower rotor 2 which rotates freely with respect to the hollow shaft 11, is fastened to an intermediate plate which extends between the former and the bearing bush 22 and ends with a flange 24, which serves to couple the driven object.
  • the rotor 2 also carries a magnetic disk 25, which serves as a transmitter for the relative position of the rotors 1 and 2, the field rotor 1 correspondingly carrying a Hall sensor 16.
  • the field rotor 1 is attached to the hollow shaft 11 with the aid of a multifunction frame 14 which carries the yokes 141 with windings 142.
  • the driven device is attached to the outer edge of the frame 14.
  • the windings 142 are connected to the circuit board 143, where the connections of the power transistors 13 are also attached, using the frame 14 as a cooler.
  • the current flows from the positive connection of the current source through the brush 33, which contacts the axial pin 111 5, which is insulated from the shaft.
  • the pin 111 is drilled and slotted so that it acts as a mother part of a plug connection (e.g. Fig. 3 a).
  • pin 145 is inserted, which is insulated from the frame 14 and thus leads the current from the + connection to the circuit board 143.
  • pin 145 can be inserted as the first 0, pin 1 1 1 being inserted into it.
  • the minus connection of the power source is connected to the brush 34, which presses directly on the shaft 1 1, which is in direct contact with the frame 14, so that the motor parts are at the minus potential.
  • the motor With these simply implemented connections (+, -) the motor is already functional. An abnormal increase in engine speed, especially the outer rotor, can be caused by a
  • Avoid contact which is attached to the circuit board 143 and is operated via the centrifugal force when a predetermined speed is exceeded.
  • This z. B three connections 121, which are arranged in an insulating body 122.
  • the insulating body 122 can be produced from a thermoplastic or non-thermoplastic material by injection molding or other processing. In a simple form, this will have grooves that receive the connections 121. 5 Known rules from the prior art are used here to establish a secure electrical connection between the slats 121 and the pins 146. You can e.g. B. move so that the pins 146 are inserted with elastic pressure into the slats 121 (radial), or that the slats 121 snap elastically into the pins 146 (axial). If desired, other connection techniques can be used, e.g. B. with help
  • Fig. 3 b shown where two brushes 33 and 33 ' , (or 34,34') are arranged symmetrically with respect to the pin 111, the electrical connections of which are connected in parallel and each brush is long-pressed by a double roller spring 33.
  • the transmitter 36 transmits control signals to the sensor 12, 0, which acts on the rotating electronics.
  • the fixed bearings 31 and 32 allow the shaft 1 1 to rotate freely and only take over support forces that are caused by the entire opposite arrangement.
  • the two ends of the hollow shaft 11 are located within closed spaces 37 and 37 ', the sealing of the 5 bearings 31, 32 can be used for protecting the brushes and the transmitter 36 - receiver 12 unit, the housings 37, 37 ' also being brackets for the motor.
  • the design speed for the electrical system of the motor (the relative speed or the switching frequency) is the sum of the absolute speeds of the two rotors 1, 2, especially since they rotate with respect to one another.
  • the speed and, if applicable, the power of the motor can also be controlled from the outside without the sensor 12, by evaluating the voltage and the current on the brushes 33, 34 of the motor,
  • the speeds of the two rotors 1, 2 can be different and the speed of an individual rotor can be influenced (e.g. by changing the speed / torque characteristic
  • the preferred area for the use of counter rotating motors of this invention is to drive axial counter rotating fans.
  • the possibility of realizing such a fan with several stages (four) is shown in FIG. 4.
  • the outer rotor 1 drives two axial fan stages b and d with blades 19 which rotate in one direction, the inner rotor 2 driving the fan blades 29 of the a stage or the c stage which drives the Stage is attached via a 2.5 * rotating cylindrical tube 27.
  • the wall (the carrier) 38 which separates the overpressure (P) or underpressure spaces (J), can be formed as an extension of the housing of the bearings 31, 32 or the brushes 33, 34.
  • This has a cylindrical collar in the area of stage d (air inlet) in order to reduce the losses between it and the tube 27.
  • stage d air inlet
  • FIG. 5b (drive arrangement see FIG. 5a) has the configuration of the two rotors as in Fig.la, the bearing arrangement corresponding to FIG. 1b.
  • the outer rotor 1 drives the 6 blades 19 of a fan
  • the inner rotor 2 drives with the help of the belt 241 a laterally offset fan 29, so that the two fans side by side (in parallel) demand.
  • Belt drive 241 can be 1: 1 or different, and even changeable if necessary, which could give additional control options.
  • the remaining parts are designated as in Fig. 1.
  • the ratio of the power required by the two fans can be achieved by changing the fan characteristic using known methods.
  • the operating point of each fan can be determined.
  • the 2 fans can be placed on the same (Fig.5a) or on different levels.
  • FIG. 6 shows two radial fans 19, 29, each with a volute casing, which are driven by the rotors 1 and 2 according to the invention.
  • FIG. 7 shows a variant with two radially concentric fans 19, 29 which are driven by the rotors 1, 2, one fan wheel being seated inside the other. This type does not require a volute casing, and the air is blown in a radial direction.
  • the invention allows the realization of economical, light and efficient engine blower units by simple technological processes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft die Anwendung statorloser, elektronisch kommutierter Gleichstrommotoren mit zwei freidrehenden Rotoren. Es werden Ausführungsbeispiele der Lagerung, der Stromdurchführung und der Antriebsweise von Arbeitsvorrichtungen wie Lüfter und Gebläse gezeigt.

Description

Bau- und Betriebsweise gegenläufiger, statorloser, elektronisch kommutierter Motoren
Die Erfindung betrifft bürstenlose Gleichstrommotoren ohne Kommutierungsbürsten und ohne
Stator.
Diese sind also elektronisch kommutierte Motoren und bestehen aus zwei 5 gegeneinander frei beweglichen Rotoren, wobei diese in der Regel als Innen- bzw. Außenrotor ausgebildet sind, so daß das Magnetfeld durch einen zylindrischen Luftspalt wirkt.
Ein solcher Motor ist aus der internationalen Anmeldung PCT-RO 00012/95 bekannt.
Die Erfindung kann auch bei Motoren mit ebenem Axialluftspalt angewandt werden.
Einer der Rotoren, im folgenden „Feldrotor 1 " genannt, ist aktiv, wobei er Strom führt, mit \ 0 dessen Einwirkung durch Feldspulen ein rotierendes Magnetfeld geschaffen wird.
Der andere Rotor, als „Folgerotor 2" genannt, ist passiv und besteht aus einem Blechpakett, wie bei Reluktanzmotoren (SR- Motoren) üblich. Für andere Motorbauarten kann dieser auch als
Motor mit Permanetmagneten ausgebildet werden.
Jeder eletronisch kommutierte Motor kann in einen erfindungsgemäßen Motor umgewandelt \ζ werden, wenn der bisherige Stator sich frei mit Hilfe zusätzlicher Lager 31 ,32 drehen kann und dadurch zum Feldrotor wird. Die gegenläufigen Rotoren sind dementsprechend auf einen Träger mit
Lagerstellen angebracht, und werden über zwei rotierende Kontakte mit Strom über zwei Bürsten, plus bzw. minus gespeist.
Die Schaltelektronik des Motors 13 gehört zum Feldrotor und rotiert dementsprechend mit diesem
Die Steuerelektronik 143 kann entweder auf dem Rahmen 14 des Feldrotorsl (Fig.5b) angebracht werden oder außerhalb dessen, wobei sie mit der Schaltelektronik 13 durch galvanischen Kontakt
(Zusatzbürsten) oder durch magnetische bzw. optische Kopplung zusammenwirkt.
Diese Motoren liefern die Nutzleistung über zwei gegenläufigen Rotoren, die mit dem gleichen 2.5 Drehmoment belastet sind, wobei deren Drehzahlen unterschiedlich sein können. Daher ist es notwendig , dass die Erfindung dem Fachmann auch die Lösungen für die Anwendung dieser unüblichen Motorart anbietet.
Dies ist die Voraussetzung für die Realisierung technisch und wirtschaftlich wettbewerbsfähiger
Arbeitseinheiten. 10 Aufgabe der Erfindung ist also, Fachleuten für elektronisch kommutierten Motoren bzw. Fachleuten für Arbeitsvorrichtungen (insbes. Lüfter) Varianten für Ausführungslösungen anzubieten, damit Sie optimierte Arbeitseinheiten realisieren können. 2 Dies ist auch notwendig, um eine zweckmäßige Zusammenarbeit von Fachleuten verschiedener
Fachrichtungen zu ermöglichen, weil ohne ein Verständnis der Gesamtvorrichtung jeder Fachmann geneigt sein könnte, herkömmliche Lösungen anzuwenden, die nicht zu optimalen Ergebnissen führen
5" Die Lösung der Aufgabe dieser Erfindung ist in dem Anspruch 1 angegeben und in weiteren Einzelvarianten konkretisiert, die den Unteransprüchen entsprechen.
Die Teile, die vom Rotor 1 angetrieben sich solidarisch mit diesem in einer Richtung drehen, sind in den Zeichnungen durch links abfallende Schraffierung dargestellt, und tragen Bezugszeichen die mit der Ziffer 1 anfangen und diejenigen, die mit dem Rotor 2 solidarisch sich in entgegengesetzter 0 Richtung drehen, durch rechtsabfallende Schraffierung bzw. Anfangsziffer 2. Die nicht rotierenden Teile sind durch senkrechte Schraffierung, ggf. durch Kreuzschraffierung dargestellt und haben Bezugszeichen die mit 3 anfangen.
Sollte keine Schraffierung vorhanden sein, so zeigt die Anfangsziffer des Bezugszeichens die Art der Bewegung. Die Leistungsanschlüsse (Bürsten) werden mit (+) bzw. (-) bezeichnet und die S Steuerungsteile werden durch eine Logikstufe (High-Low) dargestellt.
Die Fig. 1 a, b, c stellen drei Konstruktionsvarianten eines gegenläufigen Motors, die je aus den Konzepten vormaliger Motoren mit Innenrotor (a), Außenrotor (b) bzw. eines vormaligen Motors mit Axialluftspalt (c) abgeleitet sind. Die Bezugszeichen aller drei Zeichnungen bezeichnen funktionsgleiche Teile, und richten sich nach den obengenannten Regeln, wie folgt: 0 1 - stellt den Feldrotor (mit Wicklungen) dar,
11 - ist eine Hohlwelle, durch die die Leistungsanschlüsse bzw. Steuerungsleitungen geführt sind, und die mit dem Feldrotor verbunden ist,
12 - ist ein kontaktloser Sensor (magnetisch oder optisch),
13 - sind Leistungshalbleiter die das Drehfeld des Feldrotors steuern, 14 - ist ein Flansch, an dem die angetriebene Vorrichtung mechanisch angekoppelt ist, die zum multifunktionellem Motorrahmen gehört,
15 - ist eine Linie, die den Verlauf der Leistungs- bzw. Steuerungsleitungen darstellt (durch die
Hohlwelle 11, bzw. den Feldrotor 1),
16- ist ein Hallsensor, welcher die Rotorstellung ermittelt, D 2 - stellt den Folgerotor dar (mit oder ohne Magnete),
22 - ist das Lager, das zu diesem Rotor gehört, welches hier als Lagerung gegenüber der Hohlwelle
11 dient,
24 - ist der Flansch zum koppeln des angetriebenen Aggregates,
25 ist eine Magnetscheibe zur Ermittlung der Rotorstellung, > 31, 32 - stellen die festen Lager dar,
33 - ist die Plusbürste,
34 - ist die Minusbürste,
35 - ist eine Bürste für die Steuerung (falls notwendig), S 36 - ist ein Sender, der auf den Sensor 12 wirkt
37 - ist die vereinfachte Darstellung eines gegenüber der Umgebung geschlossenen Raumes, der über einem der Lager 31 , 32 abgedichtet ist, so daß die Bürsten von der Umgebung abgetrennt sind. Fig. 1 a stellt einen Motor dar, bei welchem die Trägerlager 31, 32 auf beiden Seiten der Rotoren angebracht sind. Der Fig.l b, c, nach sind die Trägerlager 31 , 32 nur einseitig angebracht. Die drei 0 Motoren der Fig. 1 a, b, c können selbstverständlich mit einer der drei Anordungsvarianten der Lager 31, 32, der Bürsten 33, 34, 35, oder der Sensoren 12 bzw. des Steuerungssenders 36 ausgeführt werden.
Die Fig. 2 zeigt mehr Details der prinzipiellen Bauweise eines Motors mit dem Folgerotor als Innenläufer (Fig.l a), zum Beispiel wie bei einem Motor, welcher aus der Anmeldung PCT-RO S 00012/95 bekannt ist. Der Folgerotor 2, welcher sich gegenüber der Hohlwelle 11 frei dreht, ist auf einer Zwischenplatte befestigt, die sich zwischen der ersteren und der Lagerbüchse 22 erstreckt und mit einem Flansch 24 endet, was zur Ankoppelung des angetriebenen Gegenstandes dient. Der Rotor 2 trägt auch eine Magnetscheibe 25, die als Geber für die Relativstellung der Rotoren 1 und 2 dient, wobei der Feldrotor 1 dementsprechend einen Hallsensor 16 trägt. Der Feldrotor 1 ist 0 auf der Hohlwelle 11 mit Hilfe eines Multifunktionsrahmens 14 befestigt, welcher die Joche 141 mit Wicklungen 142 trägt. Die angetriebene Vorrichtung wird am Außenrand des Rahmens 14 befestigt. Die Wicklungen 142 sind an der Leiterplatte 143 angeschlossen, wo auch die Anschlüsse der Leistungstransistoren 13 angebracht sind, wobei diese den Rahmen 14 als Kühler benutzen. Der Strom fließt vom Plusanschluß der Stromquelle durch die Bürste 33, die den Axialstift 111 5 kontaktiert , welcher gegenüber der Welle isoliert ist. Der Stift 111 ist gebohrt und geschlitzt, so daß er als Mutterteil einer Steckerverbindung wirkt (z.B.. Fig 3 a).
Durch diese wird der Radialsteckerstift 145 durchgesteckt, welcher gegenüber dem Rahmen 14 isoliert ist und somit den Strom vom +Anschluß zu der Leiterplatte 143 führt. Es können auch andere Varianten realisiert werden, so z. Bsp. kann der Stift 145 als erstes 0 eingeführt werden, wobei der Stift 1 1 1 in diesen eingesteckt wird.
Der Minusanschluß der Stromquelle ist an der Bürste 34 angeschlossen, die direkt auf die Welle 1 1 drückt, die unmittelbar Kontakt zu dem Rahmen 14 hat, so daß die Motorteile am minus- Potential liegen. Mit diesen einfach realisierten Anschlüssen (+, -) ist der Motor bereits funktionsfähig. Eine abnormale Zunahme der Motordrehzahl, insbesondere des Außenrotors, kann mit Hilfe eines
Kontaktes vermieden werden, der auf der Leiterplatte 143 angebracht ist und über die Fliehkraft beim Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl betätigt wird.
5 Sollte die Möglichkeit bestehen, auf die Elektronik des Motors (Leiterplatte 143 bzw. die Halbleiter 13) steuernd Einfluß zu nehmen, um z. B. den Motor zu starten oder dessen Leistung zu regeln, so kann dies mit Hilfe des Sensors 12 geschehen.
Dieser weist z. B. drei Anschlüsse 121 auf, die in einem Isolierkörper 122 angeordnet sind. Die Anschlüsse 121 des Sensors 12, die um 120° auf einem Kreisumfang angeordnet sind, werden an
,ύ die Stifte 146, die gegenüber dem Rahmen 14 isoliert sind, angeschlossen, wobei diese Stifte mit der Leiterplatte 143 verbunden sind.
Der Isolierkörper 122 kann durch Spritzgießen oder eine sonstige Bearbeitung aus einem thermoplastischen oder nicht thermoplastischen Material hergestellt werden. In einer einfachen Form wird dieser Nuten aufweisen, die die Anschlüsse 121 aufnehmen. 5 Hier werden bekannte Regeln vom Stand der Technik eingesetzt, um eine sichere elektrische Verbindung zwischen den Lamellen 121 und den Stiften 146 herzustellen. Man kann z. B. so verfahren, dass die Stifte 146 mit elastischem Druck in die Lamellen 121 (radial) eingesteckt werden, oder daß die Lamellen 121 elastisch in die Stiften 146 (axial) einrasten. Wenn dies gewünscht wird, kann man auch andere Anschlußtechniken einsetzen, z. B. mit Hilfe
2.0 koaxialer, rohrförmiger Leitungen, die zu Schleifringen oder zum Sensor 12 führen, wobei dadurch vermieden wird, dass die Hohlwelle 11 als Leiter wirkt.
Man kann ebenfalls isolierte Drähte durch den Motorrahmen 14 und die Hohlwelle 11 ziehen. Die beispielhafte Ausführung nach Fig. 2 ist jedoch einfacher und eignet sich für eine automatisierte Montage. Eine kompaktbauende Variante der Bürstenanordnung, die sich für hohe Ströme eignet,
2.S ist in
Fig. 3 b dargestellt, wo zwei Bürsten 33 und 33', (bzw. 34,34') symmetrisch gegenüber dem Stift 111 angeordnet sind, wobei deren elektrischen Anschlüsse parallel geschaltet sind und jede Bürste von einer doppelten Rollfeder 33 langedrückt wird. Für die Motorregelung überträgt der Sender 36 berührungslos Steuerungssignale auf den Sensor 12, 0 welcher auf die rotierende Elektronik wirkt.
Die festen Lager 31 und 32 gestatten, dass die Welle 1 1 sich frei dreht und übernehmen nur Stützkräfte, die von der gesamten gegenläufigen Anordnung verursacht sind. Die beiden Enden der Hohlwelle 11 befinden sich innerhalb geschlossener Räume 37 und 37', wobei die Abdichtung der 5 Lager 31 ,32 für den Schutz der Bürsten und der Einheit Sender 36 - Empfänger 12 genutzt werden, wobei die Gehäuse 37, 37' gleichzeitig Halterungen des Motors sind.
Kennzeichnend für diese Motoren mit gegenläufigen Rotoren ist, dass sie den gleichen Drehmoment über jeden der Rotoren 1 , 2 liefern, so dass auf die Halterung 37 lediglich ein vernachlässigbarer
5 Reibmoment übertragen wird, welcher von den Bürsten 33, 34 bzw. Lager 31, 32 stammt.
Die Auslegungsdrehzahl für die Elektrik des Motors (die Relativdrehzahl bzw. die Schaltfrequenz) ist die Summe der Absolutdrehzahlen der beiden Rotoren 1 , 2, zumal diese gegenseitig rotieren. Die Drehzahl und ggf. die Leistung des Motors kann von außen auch ohne den Sensor 12 geregelt werden, durch die Auswertung der Spannung und des Stromes an den Bürsten 33, 34 des Motors,
10 sowie über die Frequenz der Stromwelligkeit, die auf die Kommutierung zurückzuführen ist.
Diese Parameter können nach Bedarf geregelt werden mit Hilfe einer Elektronik, die außerhalb des Motors z.B in dem feststehenden Träger untergebracht ist.
Die Drehzahlen der beiden Rotoren 1 , 2, können unterschiedlich sein und man kann die Drehzahl eines einzelnen Rotors beeinflussen, (z. B. durch die Änderung der Drehzahl/Drehmomentkennlinie
15 der angetriebenen Vorrichtung), wobei der Drehmoment bzw.die Drehzahl am anderen Rotor (2,1) ebenso verändert wird.
Dies sind also Möglichkeiten zum Zwecke der Regelung der beiden Arbeitsvorrichtungen 19, 29, die von den Rotoren 1 und 2 angetrieben werden, wobei man die Kommutierungsfrequenz und/oder das Verhältnis der Drehzahlen der Rotoren beeinflussen kann.
2.0 Das Vorzugsgebiet für die Anwendung gegenläufiger Motoren dieser Erfindung ist der Antrieb axialer gegenläufiger Gebläse. Die Realsierungsmöglichkeit eines solchen Gebläses mit mehreren Stufen (vier) ist in Fig. 4 gezeigt. Der Außenrotor 1 treibt zwei Axialventilatorstufen b und d mit Schaufeln 19 an, die sich in einer Richtung drehen, wobei der Innenrotor 2 über den Fuß der Lüfterschaufeln 29 der a- Stufe diese, bzw. die c- Stufe antreibt, die an der a-Stufe über ein 2.5* mitdrehendes, zylindrisches Rohr 27 befestigt ist.
Die Wand (der Träger ) 38, die die Über- (P) bzw. Unterdruckräume (J) trennt, kann als Verlängerung der Gehäuse der Lager 31, 32 bzw. der Bürsten 33, 34 ausgebildet werden. Diese weist einen zylindrischen Kragen im Bereich der Stufe d (Lufteinlauf) um die Verluste zwischen diesem und dem Rohr 27 zu verringern. 0 Für Anwendungen, die einen hohen Durchsatz bei geringem Druck benötigen, ist die Variante eines gegenläufigen Motors mit zwei Lüftern nach Fig. 5a, b, vorteilhaft, (schematische Darstellung und Motorquerschnitt).
Der Motor nach Fig. 5b (Antriebsanordnung s. Fig. 5a) weist die Konfiguration der zwei Rotoren wie in Fig.la, wobei die Lageranordnung der Fig. lb entspricht. Hier treibt der Außenrotor 1 die 6 Schaufeln 19 eines Lüfters und der Innenrotor 2 treibt mit Hilfe des Riemens 241 einen seitlich versetzt angeordneten Lüfter 29, so daß die zwei Lüfter nebeneinander (parallel) fordern. Das
Übersetzungsverhältnis des vom Innenrotor 2 über dem Riemenrad (Flansch) 24 angetriebenen
Riemenantriebes 241 kann 1 :1 sein oder davon abweichend, und bei Bedarf sogar veränderbar, womit man zusätzliche Regelungsmöglichkeiten bekommen könnte. Die übrigen Teile sind wie in Fig. 1 bezeichnet. Das Verhältnis der von den zwei Lüftern benötigten Leistungen kann durch die Änderung der Lüfterkennlinie durch bekannte Verfahren erfolgen.
Wenn man berücksichtigt, daß die zwei Drehmomente gleich sind, so kann der Arbeitspunkt jeden Lüfters ermittelt werden. Die 2 Lüfter können in der gleichen (Fig.5a) oder auf unterschiedlichen Ebenen plaziert werden.
Fig. 6 zeigt zwei radiale Gebläse 19, 29, jedes mit einem Spiralgehäuse, die von den Rotoren 1 und 2 gemäß der Erfindung angetrieben werden. In Fig. 7 ist eine Variante mit zwei radial konzentrischen Gebläsen 19, 29, die von den Rotoren 1, 2 angetrieben werden, dargestellt, wobei das eine Gebläserad im Inneren des anderen sitzt. Diese Art benötigt kein Spiralgehäuse, wobei die Luft in radialer Richtung geblasen wird. Die Erfindung gestattet die Realisierung wirtschaftlicher, leichter und effizienter Motor-Gebläseeinheiten durch einfache technologische Verfahren.

Claims

Patentansprüche
1). Elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, der einen wicklungstragenden Feldrotor mit Schalteletronik hat, welche ein Drehfeld produziert, das auf einen Folgerotor einwirkt, wobei die Stromübertragung von einem feststehenden Träger auf dem Feldrotor 1 durch eine Hohlwelle 11 stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der stromführenden Schleifringe (111) mit zumindest einer dazugehörenden Bürste (33) sich am Ende der Hohlwelle (1 1) befindet, so dass zumindest ein Festlager (32) sich zwischen den Rotoren (1, 2) und dem System Schleifring (111) - Bürste (33) befindet, und dass dieses (111, 33) mit einem Gehäuse (37) gegenüber der Umgebung abgeschirmt werden kann, welches über dem Lager (32) abgedichtet ist.
2) Motor, dem Anspruch 1 nach dadurch gekennzeichnet, dass der Feldrotor (1) bzw. der Folgerotor (2) als Innen-, Seiten-, oder Außenrotor gestaltet werden kann.
3) Motor, den Ansprüchen 1 und 2 nach dadurch gekennzeichnet, dass die Festlager (31 , 32) auf einer oder auf beiden Seiten der Rotoren ( 1 ) bzw. (2) angebracht werden können.
4) Motor, den Ansprüchen 1 bis 3 nach dadurch gekennzeichnet dass die Stromübergang z. B. von dem Minusanschluß bzw. von der Bürste (34) durch die Hohlwelle (11) des Motors bzw. durch deren Rahmen (14) erfolgt.
5) Motor, den Ansprüchen 1 bis 4 nach dadurch gekennzeichnet, dass er einen Sensor (12) für die kontaktlose Übertragung von Steuerungssignalen hat.
6) Motor, den Ansprüchen 1 bis 5 nach dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (12) an einem Ende der Welle angebracht ist.
6) Motor, den Ansprüchen 1 bis 6 nach dadurch gekennzeichnet, dass die Führung der
Starkstromleitungen (111, 145) und ggf. der Steuerstromleitungen (121) durch die Hohlwelle (11) des Motors erfolgt.
8) Motor, den Ansprüchen 1 bis 7 nach dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der Ströme durch die Hohlwelle (11) zu der Elektronik des Motors (143, 144) über steckerartige Verbindungen zwischen Axialleiter (111, 121) und Radialleiter (145, 146) erfolgt, wobei letztere radial in den ersteren eingesteckt werden können, oder umgekehrt durch die Einführung der Axialbausteine (1 1 1 ,
121) als letztere.
9) Motor, den Ansprüchen 1 bis 8 nach dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (11) und der Motorrab-men (14) als Stromleitungen dienen, wobei eine Bürste (34) einen elektrischen, schleifenden Kontakt zu der Hohlwelle (11) macht.
10) Motor, den Ansprüchen 1 bis 9 nach dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale durch die Welle (1 1) mit Koaxialleitungen erfolgt.
11) Motor, den Ansprüchen 1 bis 10 nach dadurch gekennzeichnet, dass der Schutz gegen gefährliche Drehzahlen durch einen zentrifugalkraftbetätigten Kontakt erfolgt.
12) Motor, den Ansprüchen 1 bis 1 1 nach dadurch gekennzeichnet, dass dessen Drehzahlregelung mit Hilfe von feststehenden elektrischen Vorrichtungen erfolgt, wobei der Wechselstromanteil des aufgenommenen Stromes vor den Bürsten (33, 34) als Regelungsparameter dient.
13) Motor, den Ansprüchen 1 bis 12 nach dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der vom Feldrotor (1) bzw. Folgerotor (2) abgegebenen Leistungen durch die Änderung der Drehzahl/Drehmoment -Kennlinie, der von der erwähnten Rotoren angetriebenen Vorrichtungen geschieht.
14) Motor, den Ansprüchen 1 bis 13 nach dadurch gekennzeichnet, dass er ein zwei- oder mehrstufiges Axialgebläse antreibt, so dass einer der Rotoren (1, 2) zumindest einen Lüfter (19) am Innendurchmesser der Schaufeln antreibt, wobei der andere Rotor (2,1) einen entgegengesetzt drehenden Lüfter (29) antreibt, wobei von dessen Schaufelspitzen sich ein rohrförmiger Ansatz (29') erstreckt, welcher zumindest einen gleichdrehenden weiteren Lüfter (26) über dessen Schaufelspitzen antreibt.
15) Motor, den Ansprüchen 1 bis 14 nach, mit Lüfter, dadurch gekennzeichnet, dass er einen festen seitlich angebrachten Träger (37) hat, welcher in der Art einer Ansaugöffnung ausgebildet ist, welcher einen Abdichtungskragen (38) hat, was mit dem zylindrischen Lüfterantriebsrohr (27) zusammenwirkt. 9
16) Motor, den Ansprüchen 1 bis 13 nach dadurch gekennzeichnet, dass einer der Rotoren (1,2 ) unmittelbar die Schaufeln eines Lüfters (19) antreibt, wobei der andere Rotor (2,1) über ein Getriebe mit festem oder variablem Übersetzungsverhältnis (241) einen weiteren Lüfter (29) antreibt, welcher außerhalb der Abluftströmung des ersten Lüfters angeordnet ist.
17) Motor, den Ansprüchen 1 bis 13 nach dadurch gekennzeichnet, dass seine Rotoren (1, 2) zwei radiale, voneinander unabhängige Gebläse (19, 29) antreibt.
18) Motor, den Ansprüchen 1 bis 13 nach dadurch gekennzeichnet, dass seine Rotoren (1, 2) zwei konzentrische Radialgebläse antreibt.
19) Motor, den Ansprüchen 1 bis 18 nach dadurch gekennzeichnet, dass die Bürsten (33, 34) als Doppelbürsten ausgeführt sind, z. B. entlang eines Durchmessers entgegengesetzt angeordnet, wobei diese auf den Schleifringen (1 1,1 1 1) von aus Band hergestellten Doppelrollfedern (331) angedrückt werden.
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