WO2009071270A1 - Ventilator mit reduzierter schallabstrahlung - Google Patents

Ventilator mit reduzierter schallabstrahlung Download PDF

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WO2009071270A1
WO2009071270A1 PCT/EP2008/010220 EP2008010220W WO2009071270A1 WO 2009071270 A1 WO2009071270 A1 WO 2009071270A1 EP 2008010220 W EP2008010220 W EP 2008010220W WO 2009071270 A1 WO2009071270 A1 WO 2009071270A1
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WO
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fan
resonator
component
natural frequency
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/010220
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Borchert
Wolfgang Laufer
Rodica Peia
Markus Ron Dietrich
Georg Eimer
Mojtaba Moini
Original Assignee
Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg filed Critical Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg
Priority to EP08857903A priority Critical patent/EP2215367A1/de
Publication of WO2009071270A1 publication Critical patent/WO2009071270A1/de

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Classifications

    • 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
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation

Definitions

  • the invention relates to a fan, in particular a device fan, with reduced sound radiation.
  • noise and vibration emissions can lead to a subjective noise disturbance. Therefore, it is desirable to reduce the noise and vibration emissions.
  • a fan according to claim 1 This is achieved by the assignment of the at least one mechanical resonator to the at least one component of the fan, wherein in the operation of the fan by stimulating its natural frequency sound and vibration emissions can arise, an efficient damping of the natural frequency; So a reduced sound radiation. Thus, the generation of sound and vibration emissions can be at least greatly reduced.
  • An inventive method is the subject of claim 14.
  • FIG. 2 is a plan view of the underside of the fan in the direction of arrow II of Fig. 1,
  • FIG. 3 is a side view of the fan of Fig. 1 and 2, seen in the direction of arrow III of Fig. 2,
  • FIG. 4 shows a perspective view of the motor housing of a claw pole motor with a stator arrangement according to the invention
  • FIG. 5 is a plan view of the motor housing of Fig. 4,
  • FIG. 6 is a perspective view of the top of the upper Klauenpolblechs of Fig. 4,
  • FIG. 7 is a perspective view of the inside of the upper Klauenpolblechs of Fig. 4,
  • FIG. 8 is a plan view of the underside of the upper Klauenpolblechs of Fig. 6,
  • FIG. 9 is a perspective view of an alternative embodiment of a claw pole
  • FIG. 10 is a sectional view of an enlarged section of the fan housing of FIG. 3, taken along the line X - X of FIG. 3,
  • FIG. 13 shows a superimposition of the narrow-band spectra from FIG. 11 and FIG. 12, and FIG.
  • FIG. 14 is an exploded view of the claw pole motor of FIG. 4.
  • FIG. 14 is an exploded view of the claw pole motor of FIG. 4.
  • the terms left, right, up and down refer to the respective drawing figure, and may vary from one drawing figure to the next, depending on a particular orientation (portrait or landscape). Identical or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the various figures and usually described only once.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a fan 20, which is exemplified as an axial fan.
  • the fan 20 can be used as a device fan.
  • the fan 20 is not limited to an axial fan. Rather, other types of fans, e.g. Diagonal or radial fans, find application.
  • the fan 20 has a fan housing 22, which has approximately the shape of a cylindrical tube 24 in its interior, at one end of a first housing flange 28 is provided.
  • the fan 20 has a motor 21 for driving a Axialventilatorrades 38, which is rotatable about a rotation axis 23 and fan blades 40 'to 40 v , which are associated with mechanical resonators 50' to 50 v .
  • the fan wheel 38 rotates in operation in a direction indicated by an arrow 35 direction.
  • the shape of the fan blades 40 1 to 40 V is adapted to the shape of the inside of the tube 24.
  • the motor 21 is preferably an external rotor motor with an external rotor having a rotor bell 25.
  • the fan wheel 38 is fastened to the rotor bell 25, to which mechanical resonators 55 'and 55 "are assigned, for mounting the motor 21 in the fan housing 22, a flange (48 in Fig. 2) is used, which has thin retaining webs (46 1 to 46 IV in Fig. 2) is connected to the housing of the fan 20, as described in Fig. 2.
  • the motor 21 drives the fan wheel 38 in the direction of the arrow 35. If natural frequencies of one or more components of the fan 20 are excited, unwanted noise and vibration emissions can arise. For example, by exciting the natural frequencies of the fan blades 40 'to 40 V , the rotor bell 25 or the fan housing 22 such sound and vibration emissions arise.
  • the generation of these emissions according to a preferred embodiment of the invention with the mechanical resonators 52 1 , 52 ", 50 1 to 50 v , 55 1 and 55" is reduced or attenuated. This is done by damping the respective natural frequencies of the corresponding components with mechanical resonators, wherein according to the invention at least one component is associated with at least one mechanical resonator in order to dampen its natural frequency and thus to reduce the formation of sound and vibration emissions.
  • at least one resonator is assigned to each of these components.
  • FEM finite element method
  • the resonators shown in Fig. 1 52 1 , 52 “, 50 1 to 50 v , 55 1 and 55” are exemplary as additional components on the fan housing 22, the fan blades 40 1 to 40 v and the rotor bell 25 of the fan 20 attached and each consist of a tongue-shaped material portion.
  • the resonators are tuned to an excitation frequency whose value depends on the geometry of the resonator, ie its length, width and thickness, its mass, and corresponding material parameters and preferably in the range of 0.9 to 1, 1 times the natural frequency of the associated Component is located.
  • the effect of the resonators or their vibration behavior can be additionally influenced by a suitable combination of different materials.
  • the resonators 52 ', 52 “, 50' to 50 v , 55 1 and 55” are produced as integral components of the associated components, eg in plastic or metal casting processes or in punching processes.
  • the resonators 52 1 , 52 “, 50 1 to 50 v , 55 1 and 55" are thus integrated into the oscillating components, so that their natural frequencies can be easily and inexpensively damped.
  • FIG. 2 shows a plan view of the underside of the fan 20 in the direction of arrow II of FIG. 1.
  • FIG. 2 shows the webs 46 1 to 46 IV , which are preferably formed integrally with the motor flange 48. At this is preferably a bearing tube 79 (Fig. 4), on which the stator 101 of the motor 21 is mounted.
  • FIG. 3 shows a side view of the fan 20 of FIGS. 1 and 2. This illustrates the resonator 52 'provided on the fan housing 22. This is shown in Fig. 10 in a sectional view of an enlarged section 1000 in the resting state and in the oscillating state (52 "in Fig. 10).
  • Fig. 4 shows a perspective view of internal parts of the motor housing 70 of a claw pole motor 99 (e.g., motor 21 in Fig. 1) which is usable to drive the fan 20 of Figs.
  • a claw pole motor 99 e.g., motor 21 in Fig. 1
  • This is, as described in Fig. 1, preferably designed as an external rotor motor with a permanent magnet outer rotor 103 having a rotor bell 105 (25 in Fig. 1), to which a fan wheel (38 in Fig. 1) is attached.
  • the motor 99 has a stator arrangement 75 arranged around the bearing tube 79 with a coaxial annular coil 72 and two axially opposite claw pole plates, an upper claw pole plate 80 ( Figures 6 and 8) and a lower claw pole plate 90 ( Figure 9), each of which has two diametrically opposed claw poles 80 ', 80 "and 90', 90".
  • the two basically identical Klauenpolbleche 80, 90 lie on the axially opposite end faces of the annular coil 72 and are circumferentially offset from each other by 90 ° mechanically, as shown in FIGS. 4 and 5, so that the claw poles 80 ', 80 " or 90 ', 90 "of the two Klauenpolbleche 80 and 90 alternately in the circumferential direction.
  • alternating magnetic north / south poles are formed in the circumferential direction when current flows through the toroidal coil 72.
  • the claw pole plate 80 has two rectilinear mechanical resonators 88 ', 88 ", which are tongue-shaped as integral constituents of the pole plate 80 and are illustrated in Figures 5 to 8.
  • the claw pole plate 90 preferably also has two resonators (96', 96 "at Klauenpolblech 92 in Fig. 9). These resonators serve to dampen the natural frequencies of the claw pole sheets 80, 90.
  • Fig. 6 shows a perspective view of the top of the upper Klauenpolblechs 80 of FIG. 4.
  • Fig. 6 illustrates the resonators 88 ', 88 "and a bore 87 for mounting the Klauenpolblechs 80 on the bearing tube 79 of FIG. 4 and 5.
  • axially extending slots in the claw pole 80 ' are designated by 86.
  • a perspective view of the underside of the upper claw pole 80 is shown in Fig. 7 and a plan view of this underside is shown in Fig. 8.
  • FIG. 9 shows a perspective view of an alternative embodiment of a claw pole plate 92 usable with the stator assembly 75 of the claw pole motor 99 of FIGS. 4 and 5.
  • This has claw poles 99 ', 99 "with slots 97 and 98 axially therein, a through bore 94 and mechanical resonators 96' and 96".
  • the resonators 96', 96" are designed to be curved in an exemplary manner, in order to make it clear that the excitation frequency of a resonator is below that described above with reference to FIG depends on its geometry. That is to say, the resonators 96 ', 96 "are set here to different excitation frequencies than the resonators 88', 88" of FIGS. 4 to 8.
  • Fig. 10 shows a section along the line X-X of Fig. 3. At resonance, the tongue 52 'vibrates, which is indicated by a dashed line 52 ".
  • the tongue 52 ' are also arranged on a separate component, which then z. B. is mechanically attached to the housing 22 in Fig. 1 or 3, or any other component that is subject to undesirable vibrations. It is important that the tongue 52 'can swing freely, as shown in FIG. 10.
  • FIG. 11 shows a narrow band spectrum of the noise of a fan of the, as shown in Fig. 4, but without a resonator.
  • FIG. 12 shows a narrow-band spectrum of the sounds of a close-coupled resonator fan, as shown in FIG. 4.
  • FIG. 13 shows a superposition of the narrow-band spectra from FIG. 11 and FIG. 12.
  • the curve "Standard" 150 shows the sound pressure level LpA with the unit dB / 20 ⁇ Pa, plotted over a frequency range 5000 Hz to 6000 Hz.
  • the sound level increases in the range between 5.2 kHz and 5.4 kHz from both the base curve 154 and the tips.
  • the curve "resonator" 152 shows the sound pressure level LpA with the unit dB / 20 ⁇ Pa, plotted over a frequency range 5000 Hz to 6000 Hz.
  • the sound level is lowered in part by more than 10 dB / 20 ⁇ Pa by the resonators in the range between 5.2 kHz and 5.4 kHz both from the base curve 156 and from the tips, as indicated by the arrow 158.
  • the resonator has a working range in the range of about 4.7 kHz, and it has an active length of 12.54 mm, a width of 5.0 mm and a thickness of 1 mm.
  • a damping pad (damping layer) of a tough-elastic plastic with high internal damping was attached to the resonator, thereby broadening the resonance range and thus the range of the damping effect.
  • a damping pad can e.g. be attached in the form of a self-adhesive film.
  • FIG. 14 shows an exploded view of the motor from FIGS. 4 to 8.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ventilator, insbesondere Gerätelüfter (20), mit mindestens einem Bauteil (22, 25, 40), bei welchem im Betrieb des Ventilators durch Anregung seiner Eigenfrequenz Schall- und Schwingungsemissionen entstehen können, welcher Ventilator mindestens einen mechanischen Resonator (50, 52, 55) aufweist, der dem mindestens einen Bauteil (22, 25, 40) zugeordnet ist und dessen Eigenfrequenz dämpft, um die Entstehung von Schall- und Schwingungsemissionen zu verringern.

Description

Ventilator mit reduzierter Schallabstrahlung
Die Erfindung betrifft einen Ventilator, insbesondere einen Gerätelüfter, mit reduzierter Schallabstrahlung.
Bei Ventilatoren können Schall- und Schwingungsemissionen zu einer subjektiv als störend empfundenen Geräuschentwicklung führen. Deshalb ist es wünschenswert, die Schall- und Schwingungsemissionen zu reduzieren.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Ventilator und ein entsprechendes neues Verfahren bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch einen Ventilator gemäß Anspruch 1. Hierbei erreicht man durch die Zuordnung des mindestens einen mechanischen Resonators zu dem mindestens einen Bauteil des Ventilators, bei welchem im Betrieb des Ventilators durch Anregung seiner Eigenfrequenz Schall- und Schwingungsemissionen entstehen können, eine effiziente Dämpfung der Eigenfrequenz; also eine reduzierte Schallabstrahlung. Somit kann die Entstehung der Schall- und Schwingungsemissionen zumindest stark verringert werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Patentanspruchs 14.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ventilators sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ventilators nach einem ersten Ausführungsbeispie!,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite des Ventilators in Pfeilrichtung Il von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Ventilators von Fig. 1 und 2, gesehen in Richtung des Pfeils III der Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Motorgehäuses eines Klauenpolmotors mit einer erfindungsgemäßen Statoranordnung,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Motorgehäuse von Fig. 4,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Oberseite des oberen Klauenpolblechs von Fig. 4,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Innenseite des oberen Klauenpolblechs von Fig. 4,
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Unterseite des oberen Klauenpolblechs von Fig. 6,
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Klauenpolblechs,
Fig. 10 eine Schnittansicht eines vergrößerten Ausschnitts des Ventilatorgehäuses von Fig. 3, gesehen längs der Linie X - X der Fig. 3,
Fig. 11 ein Schmalbandspektrum eines Ventilators ohne Resonator,
Fig. 12 ein Schmalbandspektrum des Ventilators aus Fig. 11 , jedoch mit Resonator,
Fig. 13 eine Überlagerung der Schmalbandspektren aus Fig. 11 und Fig. 12, und
Fig. 14 eine Explosionsdarstellung des Klauenpolmotors aus Fig. 4. In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links, rechts, oben und unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur und können in Abhängigkeit von einer jeweils gewählten Ausrichtung (Hochformat oder Querformat) von einer Zeichnungsfigur zur nächsten variieren. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ventilators 20, welcher beispielhaft als Axialventilator ausgebildet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilator 20 als Gerätelüfter verwendbar. Hierbei ist der Ventilator 20 jedoch nicht auf einen Axialventilator beschränkt. Vielmehr können auch andere Ventilatortypen, z.B. Diagonal- oder Radialventilatoren, Anwendung finden.
Der Ventilator 20 hat ein Ventilatorgehäuse 22, welches in seinem Inneren etwa die Form eines zylinderförmigen Rohres 24 hat, an dessen einem Ende ein erster Gehäuseflansch 28 vorgesehen ist. Dem Ventilatorgehäuse 22, welches einheitlich aus Kunststoff oder Metall oder einer beliebigen Mischform hiervon ausgebildet werden kann, sind mechanische Resonatoren 52' und 52" zugeordnet. Die Durchströmrichtung der Luft wird durch eine Saugseite und eine Druckseite des Ventilators 20 festgelegt und ist mit einem Pfeil 34 gekennzeichnet.
Der Ventilator 20 hat einen Motor 21 zum Antrieb eines Axialventilatorrades 38, welches um eine Drehachse 23 drehbar ist und Ventilatorflügel 40' bis 40v aufweist, denen mechanische Resonatoren 50' bis 50v zugeordnet sind. Das Ventilatorrad 38 dreht sich im Betrieb in eine durch einen Pfeil 35 angedeutete Richtung. Die Form der Ventilatorflügel 401 bis 40v ist an die Form der Innenseite des Rohres 24 angepasst.
Der Motor 21 ist bevorzugt ein Außenläufermotor mit einem Außenrotor, der eine Rotorglocke 25 hat. An der Rotorglocke 25, welcher mechanische Resonatoren 55' und 55" zugeordnet sind, ist das Ventilatorrad 38 befestigt. Zur Montage des Motors 21 in dem Ventilatorgehäuse 22 dient ein Flansch (48 in Fig. 2), der über dünne Haltestege (461 bis 46IV in Fig. 2) mit dem Gehäuse des Ventilators 20 verbunden ist, wie bei Fig. 2 beschrieben. Im Betrieb des Ventilators 20 treibt der Motor 21 das Ventilatorrad 38 in Richtung des Pfeils 35 an. Wenn hierbei Eigenfrequenzen eines oder mehrerer Bauteile des Ventilators 20 angeregt werden, können unerwünschte Schall- und Schwingungsemissionen entstehen. Beispielsweise können durch Anregung der Eigenfrequenzen der Ventilatorflügel 40' bis 40v, der Rotorglocke 25 oder des Ventilatorgehäuses 22 derartige Schall- und Schwingungsemissionen entstehen.
Um eine derartige Geräuschentwicklung zu reduzieren, wird die Entstehung dieser Emissionen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit den mechanischen Resonatoren 521, 52", 501 bis 50v, 551 und 55" verringert bzw. gedämpft. Dies erfolgt durch Dämpfung der jeweiligen Eigenfrequenzen der entsprechenden Bauteile mit mechanischen Resonatoren, wobei erfindungsgemäß mindestens einem Bauteil mindestens ein mechanischer Resonator zugeordnet wird, um dessen Eigenfrequenz zu dämpfen und somit die Entstehung von Schall- und Schwingungsemissionen zu verringern. Bevorzugt wird jedem dieser Bauteile jedoch mindestens ein Resonator zugeordnet. Dementsprechend dienen die Resonatoren 501 bis 50v zur Dämpfung der Eigenfrequenzen der Ventilatorflügel 401 bis 40v, die Resonatoren 551 und 55" zur Dämpfung der Eigenfrequenzen der Rotorglocke 25, und die Resonatoren 521 und 52" zur Dämpfung der Eigenfrequenzen des Ventilatorgehäuses 22.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Schwingverhalten des Ventilators 20 bzw. seiner Bauteile nach der Herstellung des Ventilators 20 messtechnisch oder mittels FEM (FEM = Finite-Elemente-Methode) analysiert, wobei kritische Eigenfrequenzen der Bauteile bestimmt werden. D.h., jedes Bauteil, dessen Eigenfrequenz im Betrieb des Ventilators 20 derart angeregt werden kann, dass hierbei unerwünschte Schall- und Schwingungsemissionen entstehen können, wird durch Messung seiner Eigenfrequenz identifiziert. Für jedes identifizierte Bauteil wird dann eine Stelle mit maximaler Schwingungsamplitude bestimmt, an der der zugeordnete Resonator angeordnet werden kann.
Die in Fig. 1 gezeigten Resonatoren 521, 52", 501 bis 50v, 551 und 55" sind beispielhaft als zusätzliche Bauteile am Ventilatorgehäuse 22, den Ventilatorflügeln 401 bis 40v und der Rotorglocke 25 des Ventilators 20 befestigt und bestehen jeweils aus einem zungenförmigen Materialabschnitt. Die Resonatoren sind auf eine Anregungsfrequenz abgestimmt, deren Wert von der Geometrie des Resonators, d.h. seiner Länge, Breite und Dicke, seiner Masse, sowie entsprechenden Werkstoffparametern abhängt und bevorzugt etwa im Bereich des 0,9 bis 1 ,1-fachen der Eigenfrequenz des zugeordneten Bauteils liegt. Die Wirkung der Resonatoren bzw. deren Schwingverhalten kann hierbei durch eine geeignete Kombination verschiedener Werkstoffe zusätzlich beeinflusst werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Resonatoren 52', 52", 50' bis 50v, 551 und 55" als integrale Bestandteile der zugeordneten Bauteile hergestellt, z.B. bei Kunststoff- oder Metallgußverfahren oder bei Stanzverfahren. Die Resonatoren 521, 52", 501 bis 50v, 551 und 55" werden somit in die schwingenden Bauteile integriert, so dass deren Eigenfrequenzen einfach und kostengünstig gedämpft werden können.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des Ventilators 20 in Pfeilrichtung Il von Fig. 1. Fig. 2 zeigt die Stege 461 bis 46IV, welche bevorzugt einstückig mit dem Motorflansch 48 ausgebildet sind. An dieser befindet sich bevorzugt ein Lagerrohr 79 (Fig. 4), auf das der Stator 101 des Motors 21 montiert ist.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Ventilators 20 von Fig. 1 und 2. Diese verdeutlicht den am Ventilatorgehäuse 22 vorgesehenen Resonator 52'. Dieser ist in Fig. 10 in einer Schnittansicht eines vergrößerten Ausschnitts 1000 im Ruhezustand und im schwingenden Zustand (52" in Fig. 10) dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht von inneren Teilen des Motorgehäuses 70 eines Klauenpolmotors 99 (z.B. Motor 21 in Fig. 1), welcher zum Antrieb des Ventilators 20 von Fig. 1 bis 3 verwendbar ist. Dieser ist, wie bei Fig. 1 beschrieben, bevorzugt als Außenläufermotor mit einem Permanentmagnet-Außenrotor 103 ausgebildet, welcher eine Rotorglocke 105 (25 in Fig. 1) aufweist, an der ein Ventilatorrad (38 in Fig. 1) befestigt ist.
Wie sich aus Fig. 4 ergibt, hat der Motor 99 eine um das Lagerrohr 79 herum angeordnete Statoranordnung 75 mit einer koaxialen Ringspule 72 und zwei axial gegenüberliegenden Klauenpolblechen, einem oberen Klauenpolblech 80 (Fig. 6 und 8) und einem unteren Klauenpolblech 90 (Fig. 9), von denen hier jedes zwei diametral gegenüberliegende Klauenpole 80', 80" bzw. 90', 90" hat. Die beiden grundsätzlich identisch ausgebildeten Klauenpolbleche 80, 90 liegen auf den axial gegenüberliegenden Stirnseiten der Ringspule 72 und sind dabei in Umfangsrichtung gegeneinander um 90° mechanisch versetzt, wie das die Fig. 4 und 5 zeigen, so dass sich die Klauenpole 80', 80" bzw. 90', 90" der beiden Klauenpolbleche 80 bzw. 90 in Umfangsrichtung jeweils abwechseln. Hierdurch werden bei Stromfluss durch die Ringspule 72 in Umfangsrichtung abwechselnde magnetische Nord/Süd-Pole gebildet.
Da im Betrieb des Klauenpolmotors analog zu dem oben Beschriebenen auch bei Bauteilen des Motors unerwünschte Schall- und Schwingungsemissionen entstehen können, werden auch diese Bauteile identifiziert und mit einem oder mehreren mechanischen Resonatoren versehen. Beispielhaft hat das Klauenpolblech 80 zwei geradlinig ausgebildete, mechanische Resonatoren 88', 88", die zungenförmig als integrale Bestandteile des Polblechs 80 ausgebildet sind und in den Fig. 5 bis 8 verdeutlicht sind. Das Klauenpolblech 90 hat vorzugsweise ebenfalls zwei Resonatoren (96', 96" beim Klauenpolblech 92 in Fig. 9). Diese Resonatoren dienen zur Dämpfung der Eigenfrequenzen der Klauenpolbleche 80, 90.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Oberseite des oberen Klauenpolblechs 80 von Fig. 4. Fig. 6 verdeutlicht die Resonatoren 88', 88" sowie eine Bohrung 87 zur Montage des Klauenpolblechs 80 auf dem Lagerrohr 79 von Fig. 4 und 5. Auch sind in Fig. 6 axial verlaufende Schlitze im Klauenpol 80' mit 86 gekennzeichnet. Eine perspektivische Ansicht der Unterseite des oberen Klauenpolblechs 80 ist in Fig. 7 und eine Draufsicht auf diese Unterseite ist in Fig. 8 gezeigt.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Klauenpolblechs 92, welches mit der Statoranordnung 75 des Klauenpolmotors 99 gemäß Fig. 4 und 5 verwendbar ist. Dieses hat Klauenpole 99', 99" mit axial darin vorgesehenen Schlitzen 97 bzw. 98, eine Durchbohrung 94 und mechanische Resonatoren 96' und 96". Im Gegensatz zu den in den Fig. 4 bis 8 dargestellten, geradlinig ausgebildeten Resonatoren 88', 88" sind die Resonatoren 96', 96" beispielhaft bogenförmig ausgebildet, um zu verdeutlichen, dass wie oben bei Fig. 1 beschrieben die Anregungsfrequenz eines Resonators unter anderem von dessen Geometrie abhängt. D.h. die Resonatoren 96', 96" sind hier auf andere Anregungsfrequenzen eingestellt, als die Resonatoren 88', 88" der Fig. 4 bis 8.
Fig. 10 zeigt einen Schnitt längs der Linie X-X der Fig. 3. Bei Resonanz schwingt die Zunge 52', was durch eine gestrichelte Linie 52" angedeutet ist.
Ersichtlich kann die Zunge 52' auch an einem separaten Bauteil angeordnet werden, das dann z. B. in Fig. 1 oder 3 mechanisch am Gehäuse 22 befestigt wird, oder an einem beliebigen sonstigen Bauteil, das mit unerwünschten Schwingungen behaftet ist. Wichtig ist dabei, dass die Zunge 52' frei schwingen kann, wie das Fig. 10 zeigt.
Fig. 11 zeigt ein Schmalbandspektrum der Geräusche eines Ventilators aus der, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, jedoch ohne Resonator. Fig. 12 zeigt ein Schmalbandspektrum der Geräusche eines seriennahen Ventilators mit Resonator, wie er in Fig. 4 gezeigt ist. Fig. 13 zeigt eine Überlagerung der Schmalbandspektren aus Fig. 11 und Fig. 12.
In Fig. 11 und Fig. 13 zeigt die Kurve „Standard" 150 den Schalldruckpegel LpA mit der Einheit dB/20μPa, aufgetragen über einen Frequenzbereich 5000 Hz bis 6000 Hz. Der Schallpegel steigt im Bereich zwischen 5,2 kHz und 5,4 kHz sowohl von der Grundkurve 154 als auch von den Spitzen her deutlich an.
Es wird angenommen, dass die Geräusche im Bereich 5,2 kHz bis 5,4 kHz wesentlich durch Reibung im Lager erzeugt werden, das sich im Lagerrohr befindet und in diesem Fall als Sinterlager ausgebildet ist.
Um die Geräusche des Ventilators zu verringern, sollte also durch die Resonatoren insbesondere eine Dämpfung im Bereich von 5,2 kHz bis 5,4 kHz erfolgen.
In Fig. 12 und Fig. 13 zeigt die Kurve „Resonator" 152 den Schalldruckpegel LpA mit der Einheit dB/20μPa, aufgetragen über einen Frequenzbereich 5000 Hz bis 6000 Hz. Der Schallpegel ist durch die Resonatoren im Bereich zwischen 5,2 kHz und 5,4 kHz sowohl von der Grundkurve 156 als auch von den Spitzen her zum Teil um mehr als 10 dB/20 μPa gesenkt, wie dies mit dem Pfeil 158 angedeutet ist.
Erreicht wurde diese Senkung mit einem Resonator, der in das Gehäuse des Ventilators integriert wurde, wie das z.B. beim Resonator 52' in Fig. 3 zu sehen ist Der Resonator hat einen Arbeitsbereich im Bereich von ca. 4,7 kHz, und er hat eine aktive Länge von 12,54 mm, eine Breite von 5,0 mm und eine Dicke von 1 mm. Zusätzlich wurde auf den Resonator ein Dämpfungsbelag (Dämpfungsschicht) aus einem zäh-elastischen Kunststoff mit hoher Eigendämpfung angebracht, um hierdurch den Resonanzbereich und damit den Bereich der dämpfenden Wirkung zu verbreitern. Ein solcher Dämpfungsbelag kann z.B. in Form einer selbstklebenden Folie angebracht werden.
Fig. 14 zeigt eine Explosionsdarstellung des Motors aus Fig. 4 bis Fig. 8.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Ventilator, insbesondere Gerätelüfter, mit mindestens einem
Schwingungsbehafteten Bauteil (22, 25, 40' bis 40v), bei welchem im Betrieb des Ventilators (20) durch Anregung seiner Eigenfrequenz Schall- und Schwingungsemissionen entstehen können, welcher Ventilator (20) mindestens einen mechanischen Resonator (52', 52", 55', 55", 50' bis 50V) aufweist, der dem mindestens einen schwingungsbehafteten Bauteil (22, 25, 40' bis 40v) zugeordnet ist und dessen Eigenfrequenz dämpft, um dort die Entstehung von Schall- und Schwingungsemissionen zu verringern.
2. Ventilator nach Anspruch 1 , bei welchem der mindestens eine Resonator (521, 52", 55', 55", 50' bis 50v) als integraler Bestandteil des mindestens einen schwingungsbehafteten Bauteils (22, 25, 40' bis 40v) ausgebildet ist.
3. Ventilator nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das mindestens eine schwingungsbehaftete Bauteil ein dem Ventilator (20) zugeordnetes Ventilatorrad (38) ist.
4. Ventilator nach Anspruch 3, bei welchem das Ventilatorrad (38) eine Mehrzahl von schwingungsbehafteten Ventilatorflügeln (401 bis 40v) aufweist, wobei der mindestens eine Resonator (50' bis 50v) an mindestens einem dieser Ventilatorflügel (40' bis 40v) vorgesehen ist.
5. Ventilator nach Anspruch 4, bei welchem an einer Mehrzahl dieser Flügel (40' bis 40v) mindestens ein Resonator (50' bis 50v) vorgesehen ist.
6. Ventilator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem das Ventilatorrad (38) an einer Rotorglocke (25) befestigt ist, wobei an der Rotorglocke (25) mindestens ein Resonator (551, 55") vorgesehen ist.
7. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das mindestens eine Bauteil ein dem Ventilator (20) zugeordnetes Ventilatorgehäuse (22) ist, wobei an dem Ventilatorgehäuse (22) mindestens ein Resonator (521, 52") vorgesehen ist.
8. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das mindestens eine Bauteil ein dem Ventilator (20) zu dessen Antrieb zugeordneter Elektromotor ist.
9. Ventilator nach Anspruch 8, bei welchem der Elektromotor als Klauenpolmotor mit Klauenpolblechen (80, 90; 92) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Resonator (881, 88") an mindestens einem der Polbleche (80) vorgesehen ist.
10. Ventilator nach Anspruch 9, bei welchem an jedem Polblech (80; 92) mindestens ein Resonator (881, 88"; 96', 96") vorgesehen ist.
11. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der mindestens eine Resonator (52', 52", 55', 55", 50' bis 50v) auf eine Anregungsfrequenz eingestellt ist, deren Wert im Bereich des 0,9 bis 1 ,1 -fachen einer Eigenfrequenz des mindestens einen Bauteils (22, 25, 40' bis 40v) liegt.
12. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der mindestens eine Resonator (52') an einem separaten Bauteil angeordnet ist, welches seinerseits mit einem Bauelement (22) des Ventilators (20) mechanisch verbunden ist, um Schwingungen dieses Bauelements (22) zu dämpfen.
13. Ventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem auf dem Resonator ein Dämpfungsbelag aufgebracht ist, um eine Aufweitung der Resonanzfrequenz zu bewirken.
14. Verfahren zur Reduzierung von Schall- und Schwingungsemissionen eines Ventilators (20), insbesondere eines Gerätelüfters, welche im Betrieb des Ventilators (20) durch Anregung einer Eigenfrequenz eines Bauteils (22, 25, 40' bis 40v) des Ventilators (20) entstehen können, wobei dem mindestens einen Bauteil mindestens ein mechanischer Resonator (521, 52", 55', 55", 50' bis 50v) zugeordnet wird, welcher dessen Eigenfrequenz dämpft.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem das mindestens eine Bauteil durch Messung seiner Eigenfrequenz identifiziert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem bei der Messung der Eigenfrequenz des mindestens einen Bauteils eine Stelle mit hoher Amplitude bestimmt wird, wobei der mindestens eine Resonator an dieser Stelle angeordnet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei welchem der mindestens eine Resonator (881, 88"; 96', 96") als Bestandteil des betreffenden Bauteils ausgebildet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei welchem das mindestens eine Bauteil ein dem Ventilator zugeordnetes Ventilatorrad (38) ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem das Ventilatorrad (38) eine Mehrzahl von Ventilatorflügeln (40) aufweist, wobei der mindestens eine Resonator an mindestens einem der Ventilatorflügel (40) angeordnet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem an einer Mehrzahl von Ventilatorflügeln (40) jeweils mindestens ein Resonator (50) angeordnet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei welchem das Ventilatorrad (38) an einer Rotorglocke (105) befestigt ist, wobei der mindestens eine Resonator (55) an der Rotorglocke (105) angeordnet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , bei welchem das mindestens eine Bauteil ein dem Ventilator (20) zugeordnetes Ventilatorgehäuse (22) ist, wobei der mindestens eine Resonator (52) an dem Ventilatorgehäuse (22) angeordnet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, bei welchem das mindestens eine Bauteil ein dem Ventilator (20) zu dessen Antrieb zugeordneter Elektromotor (21) ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, bei welchem der Elektromotor (21) als Klauenpolmotor mit Klauenpolblechen ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Resonator (88\ 88") an mindestens einem der Polbleche (80, 90) angeordnet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei welchem an jedem Polblech (80, 90) mindestens ein Resonator (88\ 88") angeordnet wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, bei welchem der mindestens eine Resonator (52) auf eine Anregungsfrequenz eingestellt wird, deren Wert im Bereich des 0,9 bis 1 ,1 -fachen einer Eigenfrequenz des diesem Resonator (52) zugeordneten Bauteils liegt.
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