WO2016091256A1 - Anordnung eines laufrads auf einem rotierenden teil und verfahren zur herstellung der anordnung - Google Patents

Anordnung eines laufrads auf einem rotierenden teil und verfahren zur herstellung der anordnung Download PDF

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WO2016091256A1
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impeller
rotor
blank
ronde
hub
Prior art date
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PCT/DE2015/200523
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Roessler
Michael RUEDENAUER
Original Assignee
Ziehl-Abegg Se
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F04D25/0613—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the electric motor being of the inside-out type, i.e. the rotor is arranged radially outside a central stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/263—Rotors specially for elastic fluids mounting fan or blower rotors on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/646—Mounting or removal of fans

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of an impeller on a rotating part, preferably on an external rotor motor.
  • the rotating part can be an executed shaft of an internal rotor motor or a hub or disk, for example in the case of a belt drive.
  • the term "rotating part" is to be understood in the broadest sense, for the sake of simplicity, the following is the arrangement of an impeller on an electric motor, in particular on an external rotor motor.
  • the torque of the motor is transmitted to the impeller through a non-rotatable connection between the rotor of the motor and the impeller or its impeller hub.
  • the connection is realized by means of an interference fit (press fit) between the impeller hub and the rotor, with the inclusion of a pulley hub permanently assigned, mechanical stress receiving Ronde.
  • the impeller or the impeller hub and the Ronde can be two independent parts, wherein the pressing / mounting creates a whatever connection to be defined.
  • the invention relates to a method for producing such an arrangement.
  • the impeller may be the impeller (axial impeller) of a fan, the impeller being non-rotatably connected to the rotor (cf. DE 10 201 1015 784 A1)
  • the impeller can also be designed as a radial impeller and / or a diagonal impeller.
  • Aluminum impellers can be manufactured or cast together with a rotor made of aluminum. It is disadvantageous that aluminum parts are basically expensive. In addition, they require a relatively high plastering effort and are inflexible in use, especially with respect to impellers. Namely, it can not realize different air conveying directions with identical components, namely due to the fixed assignment of the components. According to the desired / required air conveying direction thus two differently combined aluminum parts are kept. From practice, it is also already known to screw the made of aluminum or plastic impeller to the rotor of a motor. In this case, both directions of flow can be realized, depending on how the impeller is screwed.
  • the screwed-on impeller thus provides greater flexibility.
  • Verputzaufwand over the aluminum parts is greatly reduced and the plastic impeller can be made cheaper compared to the existing aluminum impeller.
  • a significant disadvantage is the fact that the screwing of the impeller takes a relatively long time, thereby increasing the cost of assembly.
  • the impeller pressed onto the rotor is known, with the same flexibility as the screwed impeller, since both conveying directions can be realized with the same components.
  • the assembly is compared to the screw variant simple and therefore inexpensive.
  • a round plate made of steel is used for the secure connection between the impeller or the hub and the rotor, which is usually produced in a follow-on composite tool and inserted into the impeller tool before the injection-molding process.
  • a rotor is used with a deep-drawn sheet steel housing whose surface is not machined. Regularly, the surface is provided with a powder coating.
  • the deep drawing and the applied powder coating creates a large, to be bridged tolerance field. Accordingly, the circular disc used in the impeller must have a smaller inner diameter than the rotor, so that the connection holds securely even in the "worst case.” In any case, a certain degree of certainty must be planned in.
  • the difference in diameter to be bridged can be 0.6 to 0, for example , 8 mm.
  • Finite element method (FEM) calculations show that the expansion in diameter is transferred to the plastic hub, and if the circular disc and thus the hub are given a widening of, for example, 0.6 mm in diameter
  • FEM Finite element method
  • the present invention is based on the object, the generic arrangement of an impeller on an electric motor in such a way and further, that the problems occurring in the prior art are at least largely eliminated. It should be ensured a secure hold of the impeller on the rotor, the pressing of the impeller to the rotor should be easy and fast. When pressed impeller sufficiently cool air should be able to slide past the rotor and it should be guaranteed a condensate drain. It must also be ensured that the impeller sits securely on the rotor at all loads occurring during operation. Furthermore, a method for producing a corresponding arrangement is to be specified. The above object is solved by the features of claim 1.
  • the generic arrangement is characterized in that the Ronde running polygonal or polygonal and with the formation of axial contact surfaces with the surface of the rotor on this, at least slightly deformed, is pressed.
  • a simple and secure connection between the impeller and the rotor can be produced by incorporating a blank, when the blank is made multi-or polygonal. If the blank had the same inner diameter as the outer diameter of the rotor with an imaginary inscribed circle, the blank would make axial line contact with the surface of the rotor, with a number of lines corresponding to the number of surfaces existing between the corners each smallest inner diameter linear come to rest on the rotor surface.
  • the Ronde may consist of any materials, provided that it ensures a sufficient mechanical strength in or on the hub of the impeller. It is also conceivable that the Ronde is generated in situ during the manufacture of the impeller or the impeller hub, for example, defined by a region of firmer material.
  • the Ronde is designed as a metal blank, which may in particular consist of sheet metal, preferably made of sheet steel. This ensures that the Ronde is designed sufficiently stable.
  • the round blank is a polygonal or polygonal component. It should be noted at this point that, especially with regard to the state of the art, the term "round plate" is retained, although the teaching claimed here is not an ideally round component.
  • the number of corners to be preferred or even required depends essentially on the diameter of the rotor and From the required gap between the rotor and the Ronde off
  • the octagonal design of Ronde is exemplified for a diameter in the range of 70 to 1 10 mm.
  • the blank can be equipped with three corners, with larger diameters with 16 corners.
  • the sheet metal blank can be injected on the inside of the hub, in the passage of the hub, in the material of the hub. As part of the injection molding production of the impeller or the hub, the blank would have to be inserted into the injection-molded tool.
  • the hub is at least partially encapsulated and firmly connected by the encapsulation with the impeller. It is not mandatory that the round blank is overmoulded. In the absence of a complete encapsulation gaps between the Ronde and the impeller hub arise. These gaps mean that there is no continuous contact between the blank and the hub even after the pressing and the deformation of the blank, and thus also no or only slight stresses are introduced into the hub or the impeller.
  • the blank is advantageously encapsulated only at those locations where it undergoes little or no deformation.
  • the inner diameter of the blank or the circle inscribed in the polygonal roundel is smaller than the outer diameter of the rotor.
  • the inner diameter of the Ronde may be selected such that when pushing the Ronde an initial axial line contact widens to an axial surface segment or surface contact. It is essential that in the corner areas a sufficient passage remains, on the one hand to ensure ventilation along the surface of the rotor and on the other hand, a drainage of condensation. After pressing and deforming the blank thus remain non-contact areas with respect to the surface of the rotor.
  • the Ronde may have constructive measures that favor the pushing or pressing the impeller onto the rotor.
  • the inventive method solves the above-mentioned problem by the features of claim 10. The method relates to the production of an inventive arrangement according to the preceding embodiments.
  • a motor which is an electric motor, in particular an external rotor motor. This is preferably held vertically by a tool carrier, so that the assembly of the impeller or impeller takes place with fixed positioning of the motor.
  • an impeller or impeller is provided for mounting, wherein this impeller comprises a polygonal Ronde according to the inventive arrangement.
  • the blank is incorporated in the passage of the impeller so that it serves for attachment to the rotor.
  • the impeller is positioned relative to the motor, so that the same impeller can be used for both conveying directions. Thereafter, the impeller is pushed onto the rotor and thereby pressed, under deformation of the Ronde, such that relative to the surface of the rotor axial, segment-like surface contacts with intermediate free passage areas for flow with fluids - air and / or water - arise.
  • FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an inventive arrangement, in concrete an axial fan, in the assembled state,
  • FIG. 2 shows the object from FIG. 1 in a schematic front view
  • FIG. 3 shows the object of FIGS. 1 and 2, partially in section, in a schematic side view
  • Fig. 4 is a schematic view as shown in FIG. 1, the impeller of
  • FIG. 6 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a sheet metal blank, corresponding to the equipment of the impeller according to FIGS. 1 to 5.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an inventive arrangement, comprising an electric motor 1 with rotor 2, wherein on the rotor 2, a hereafter referred to as impeller 3 impeller is pressed.
  • a rotationally fixed connection between the hub 4 of the impeller 3 and the rotor 2 or its surface is produced by press fitting.
  • Fig. 2 shows the object of Fig. 1 in a plan view, where there, between the hub 4 of the impeller 3 and the rotor 2, in a schematic view, the polygonal Ronde 6 can be seen, the surfaces of which have a contact against the surface of the rotor 2 which can be called expanded line contact. Ultimately, these are axially extending, segment-like contact surfaces, which are more or less pronounced depending on the deformation of the blank 6.
  • FIG. 3 shows the article of Figs. 1 and 2 in a schematic side view, partially in section.
  • FIG. 3 clearly shows that the blank 6, designed as a sheet metal blank in the exemplary embodiment chosen here, is integrated in the material of the hub 4 of the impeller 3.
  • the blank 6 is overmolded with the same material as the impeller, for example plastic.
  • FIG. 3 further shows, in a suggestive way, that the blank 6 has an extended region 7 on one side.
  • the impeller 3 is designed with the cast-Ronde 6 so that the impeller 3 can be pressed automatically for both conveying directions on the rotor 2. For both conveying directions, a single impeller is to be kept, which reduces the storage costs considerably. Maximum flexibility is given.
  • Fig. 4 shows the impeller 3 of the arrangement of FIGS. 1 to 3, without rotor.
  • the hub 4 of the impeller 3 is equipped inside with the Ronde 6, which is executed octagonal. 4, the flat surfaces 9 extending between the corners 8 of the blank 6 have a common smallest radius, formed by the respectively central point of contact of these surfaces 9 with an inscribed circle.
  • This radius must be smaller than the outer diameter of the rotor 2 with respect to the surface of the rotor 2 in order to allow the hub 4 with the integrated blank 6 to be pressed onto the rotor, with deformation of the blank 6, more particularly between the corners 8 extending, originally flat surfaces.
  • round blank 6 it should be noted that, in order to promote stability / strength, it can have any desired measures, such as embossing, beads, etc., without thereby leaving the teaching according to the invention.
  • FIG. 5 shows the object from FIG. 4 in a representation corresponding to FIG. 3, but without motor 1 / rotor 2.
  • the integrated round plate 6 with its corners 8 and surfaces 9 can be seen.
  • FIG. 6 shows the blank 6 in isolated form, in this embodiment as an octagon with intermediate surfaces 9, which serve to bear against the rotor 2 and, when the hub 4 or the impeller 3 is pressed onto the rotor 2, for deformation , resulting in the mechanical support with appropriate voltage.
  • Fig. 6 further shows a circumferentially extended area 7, which facilitates the pushing and pressing on the rotor 2 in one direction.
  • discrete widenings 7 are provided in segmental design, which favor the pushing or pressing in the other direction.
  • Each of the two edge regions can optionally have a peripheral expansion 7 or individual discrete widenings 7.

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Abstract

Eine Anordnung eines Laufrads (3) auf einem rotierenden Teil, vorzugsweise auf einem Elektromotor (1), insbesondere auf einem Außenläufermotor, wobei das Drehmoment des Motors (1) auf das Laufrad (3) durch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor (2) des Motors (1) und dem Laufrad (3) bzw. dessen Laufradnabe (4) übertragen wird und wobei die Verbindung über eine Presspassung zwischen der Laufradnabe (4) und dem Rotor (2), unter Einbindung einer der Laufradnabe (4) vorzugsweise fest zugeordneten, mechanische Spannungen aufnehmenden Ronde (6) realisiert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) mehr- oder vieleckig ausgeführt und unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors (2) auf diesen, zumindest geringfügig deformiert, aufgepresst ist. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung angegeben.

Description

ANORDNUNG EINES LAUFRADS AUF EINEM ROTIERENDEN TEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DER ANORDNUNG
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Laufrads auf einem rotierenden Teil, vorzugsweise auf einem Außenläufermotor. Bei dem rotierenden Teil kann es sich beispielsweise um eine ausgeführte Welle eines Innenläufermotors oder um eine Nabe bzw. Scheibe zum Beispiel bei einem Riemenantrieb handeln. Jedenfalls ist der Begriff „rotierendes Teil" im weitesten Sinne zu verstehen. Der Einfachheit halber wird nachfolgend von der Anordnung eines Laufrads auf einem Elektromotor, insbesondere auf einem Außenläufermotor, gesprochen.
Bei der gattungsbildenden Anordnung wird das Drehmoment des Motors auf das Laufrad durch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor des Motors und dem Laufrad bzw. dessen Laufradnabe übertragen. Die Verbindung wird über eine Übermaßpassung (Presspassung) zwischen der Laufradnabe und dem Rotor, unter Einbindung einer der Laufradnabe fest zugeordneten, mechanische Spannungen aufnehmenden Ronde realisiert. Zur festen Zuordnung sei angemerkt, dass das Laufrad bzw. die Laufradnabe und die Ronde zwei voneinander unabhängige Teile sein können, wobei beim Aufpressen/Montieren eine wie auch immer zu definierende Verbindung entsteht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.
Die Begriffe „Laufrad" und „Außenläufermotor" bzw. „Außenläuferrotor" sind im weitesten Sinne zu verstehen. Im Konkreten kann es sich bei dem Laufrad um das Flügelrad (Axiallaufrad) eines Ventilators handeln, wobei das Flügelrad drehfest mit dem Rotor verbunden ist (vgl. DE 10 201 1 015 784 A1). Anstelle eines Axiallaufrads kann das Laufrad auch als Radiallaufrad und/oder Diagonallaufrad ausgeführt sein.
Aus der Praxis sind unterschiedliche Techniken bekannt, um beispielsweise ein Flügelrad auf bzw. an dem Rotor eines Motors zu befestigen. Flügelräder aus Aluminium können gemeinsam mit einem aus Aluminium bestehenden Rotor gefertigt bzw. gegossen werden. Dabei ist nachteilig, dass Aluminiumteile grundsätzlich teuer sind. Außerdem erfordern sie einen relativ hohen Verputzaufwand und sind in der Verwendung gerade in Bezug auf Flügelräder un- flexibel. Es lassen sich nämlich keine unterschiedlichen Luftförderrichtungen mit identischen Bauteilen realisieren, nämlich aufgrund der festen Zuordnung der Bauteile. Entsprechend der gewünschten/erforderlichen Luftförderrichtung sind somit zwei unterschiedlich kombinierte Aluminiumteile vorzuhalten. Aus der Praxis ist es auch bereits bekannt, das aus Aluminium oder Kunststoff gefertigte Flügelrad auf den Rotor eines Motors aufzuschrauben. Dabei lassen sich beide Förderrichtungen realisieren, je nachdem, wie das Flügelrad aufgeschraubt wird. Gegenüber der zuvor genannten Variante liefert das aufgeschraubte Flügelrad somit eine höhere Flexibilität. Außerdem ist bei Verwendung eines aus Kunststoff bestehenden Flügelrads der Verputzaufwand gegenüber den Aluminiumteilen stark reduziert und das Kunststoff-Flügelrad kann gegenüber dem aus Aluminium bestehenden Flügelrad kostengünstiger gefertigt werden. Ein nicht unerheblicher Nachteil ist jedoch darin zu sehen, dass das Aufschrauben des Flügelrads relativ viel Zeit in Anspruch nimmt, wodurch sich die Kosten der Montage erhöhen.
Als dritte Variante ist das auf den Rotor aufgepresste Flügelrad bekannt, mit der gleichen Flexibilität wie das aufgeschraubte Flügelrad, da sich beide Förderrichtungen mit den gleichen Bauteilen realisieren lassen. Die Montage ist gegenüber der Schraubvariante einfach und somit kostengünstig. Bei der Realisierung einer Pressung wird zur sicheren Verbindung zwischen dem Laufrad bzw. der Nabe und dem Rotor eine Ronde aus Stahl verwendet, die üblicherweise in einem Folgeverbundwerkzeug hergestellt und vor dem Spitzgussprozess in das Laufradwerkzeug eingelegt wird.
Zwischen dem Rotor und dem Laufrad (beispielsweise Flügelrad) kann sich Kondenswasser bilden, welches aufgrund der gegebenen Geometrien nur schwer abführbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn zwischen dem Rotor und der auf- gepressten Nabe des Laufrads keine Durchgänge vorhanden sind. Dieses Problem hat man im Stand der Technik bereits erkannt und hat Kerben in die Oberfläche der Nabe eingebracht, die jedoch die mechanischen Eigenschaften der Nabe schwächen und obendrein hohe Spannungen, im aufgepressten Zustand der Nabe, verursachen.
Häufig wird, nicht zuletzt aus Kostengründen, ein Rotor mit tiefgezogenem Stahlblechgehäuse verwendet, dessen Oberfläche nicht spanend bearbeitet wird. Regelmäßig wird die Oberfläche mit einer Pulverbeschichtung versehen. Durch das Tiefziehen und die aufgebrachte Pulverbeschichtung entsteht ein großes, zu überbrückendes Toleranzfeld. Entsprechend muss die beim Laufrad verwendete Blechronde einen kleineren Innendurchmesser als der Rotor aufweisen, damit die Verbindung auch im„Worst Case" sicher hält. Es ist auf jeden Fall eine gewisse Sicherheit einzuplanen. Der zu überbrückende Unterschied im Durchmesser kann beispielsweise 0,6 bis 0,8 mm betragen. Berechnungen nach der Finite-Elemente- Methode (FEM) haben ergeben, dass sich die Aufweitung im Durchmesser auf die Kunststoffnabe überträgt. Wird der Blechronde und somit der Nabe eine Aufweitung von beispielsweise 0,6 mm im Durchmesser aufgegeben, liegt die Nabe unter Umständen sehr nahe an der Bruchgrenze des Kunststoffmaterials. Die voranstehend genannten Probleme sind im druckschriftlichen Stand der Technik bereits erkannt worden, beispielsweise in der EP 1 609 996 B1. Schon dort ist die Rede davon, dass die zylindrisch geformte Stahlronde, wie sie bei bekannten Kunststofflaufrädern verwendet wird, beim Aufpressvorgang aufgeweitet wird. Da bei dem dort genannten Stand der Technik die Kunststoffnabe mit der Ronde vollflächig an dem Rotor anliegt, wird eine Aufweitung der Ronde an die Nabe weitergeleitet, so dass es in der Nabe nachteiligerweise zu hohen mechanischen Spannungen kommen kann, die in einzelnen Fällen sogar einen Radbruch bewirken können. Weitere Nachteile bestehen darin, dass ein Ablaufen von Kondenswasser, welches sich bei Taupunktunterschreitung in der Nabe bilden kann, nicht möglich ist. Außerdem behindert die Kunststoffnabe die Wärmeabgabe über die Rotoroberfläche.
Zur Behebung der im dortigen Stand der Technik erkannten Nachteile wird gemäß EP 1 609 996 B1 vorgeschlagen, eine segmentierte metallische Ronde vorzu- schlagen, wobei die unterschiedlichen Segmente der Ronde, jeweils als zylindrischer Teil der Ronde zu verstehen, unterschiedliche Innendurchmesser haben. Mit anderen Worten hat die im Stand der Technik vorgeschlagene Ronde gekrümmte Flächen-Segmente mit geringerem Innendurchmesser, entlang dem Umfang der Ronde gleichmäßig verteilt, so dass die Ronde nur mit denjenigen Segmenten zur vollflächigen Anlage an der Oberfläche des Rotors kommt, die den geringeren Innendurchmesser haben.
Die im Stand der Technik vorgeschlagene Problemlösung ist jedoch gleichermaßen nachteilig, da beim Aufschieben des Laufrads von vorneherein Flächenkontakte bestehen und ausschließlich die dazwischen ausgebildeten zurückgesetzten Bereiche mit geringem Radius „Luft" schaffen. Der Aufpressvorgang ist nach wie vor kraftaufwändig und mühsam und es besteht die Gefahr, dass aufgrund der Größe der zur Kontaktierung gedachten Segmente die Ronde im aufgepressten Zustand über den gesamten Umfang an der Oberfläche des Rotors anliegt, so dass das gleiche Problem wie im dortigen Ausgangspunkt auftritt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Anordnung eines Laufrads auf einem Elektromotor derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die im Stand der Technik auftretenden Probleme zumindest weitgehend eliminiert sind. Es soll ein sicherer Halt des Laufrads auf dem Rotor gewährleistet sein, wobei das Aufpressen des Laufrads auf den Rotor einfach und schnell möglich sein soll. Bei aufgepresstem Laufrad soll hinreichend kühle Luft am Rotor vorbeigleiten können und es soll ein Kondenswasserablauf gewährleistet sein. Außerdem ist sicherzustellen, dass das Laufrad bei allen im Betrieb auftretenden Belastungen sicher auf dem Rotor sitzt. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Anordnung anzugeben. Voranstehende Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die gattungsbildende Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde mehr- oder vieleckig ausgeführt und unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors auf diesen, zumindest geringfügig deformiert, aufgepresst ist. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich eine einfache und dabei sichere Verbindung zwischen dem Laufrad und dem Rotor unter Einbindung einer Ronde herstellen lässt, wenn die Ronde mehr- oder vieleckig ausgeführt ist. Hätte die Ronde mit einem gedachten, einbeschriebenen Innenkreis den gleichen Innendurchmesser wie der Außendurchmesser des Rotors, so würde die Ronde mit der Oberfläche des Rotors einen axialen Linienkontakt bilden, mit einer Anzahl von Linien entsprechend der Anzahl der zwischen den Ecken existierenden Flächen, die mit ihrem jeweils geringsten Innendurchmesser linienförmig an der Rotoroberfläche zur Anlage kommen. Bei einer Deformation der Ronde beim Aufschieben auf den Rotor weiten sich die Linienkontakte zu axial ausgerichteten Flächenkontakten auf, wobei dazwischen Raum zum Abfluss von Kondenswasser und zur Luftzirkulation zum Zwecke der Kühlung verbleibt. Grundsätzlich kann die Ronde aus beliebigen Materialien bestehen, unter der Voraussetzung, dass sie in bzw. an der Nabe des Laufrads eine hinreichende mechanische Festigkeit gewährleistet. Dabei ist es auch denkbar, dass die Ronde bei der Herstellung des Laufrads bzw. der Laufradnabe in situ erzeugt wird, beispielsweise definiert durch einen Bereich aus festerem Material.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Ronde als Metallronde ausgeführt, wobei diese insbesondere aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, bestehen kann. Dabei ist gewährleistet, dass die Ronde hinreichend stabil ausgeführt ist. Wie bereits zuvor ausgeführt, handelt es sich bei der Ronde um ein mehreckiges bzw. vieleckiges Bauteil. An dieser Stelle sei angeführt, dass, insbesondere in Bezug auf den Stand der Technik, an dem Begriff „Ronde" festgehalten wird, wenngleich es sich nach der hier beanspruchten Lehre nicht um ein ideal rundes Bauteil handelt. Vielmehr handelt es sich um ein mehr-/vieleckiges Bauteil, beispielsweise um eine Ronde mit acht Ecken, woraus resultiert, dass zwischen den acht Ecken acht Flächen mit entsprechend acht Kontaktlinien bzw. aufgeweiteten axialen Kontaktflächen existieren. Die Anzahl der zu bevorzugenden oder gar erforderlichen Ecken hängt im Wesentlichen vom Durchmesser des Rotors und vom benötigten Spalt zwischen dem Rotor und der Ronde ab. Die achteckige Ausgestaltung der Ronde wird beispielhaft für einen Durchmesser im Bereich von 70 bis 1 10 mm genannt. Bei kleineren Durchmessern kann die Ronde mit drei Ecken, bei größeren Durchmessern mit 16 Ecken ausgestattet sein. Im Konkreten kann die Blechronde auf der Innenseite der Nabe, im Durchgang der Nabe, in das Material der Nabe eingespritzt sein. Im Rahmen der spritzgusstechnischen Herstellung des Laufrads bzw. der Nabe müsste die Ronde in das Spitzgusswerkzeug eingelegt werden. Auch ist es denkbar, dass die Nabe zumindest teilweise umspritzt und durch das Umspritzen mit dem Laufrad fest verbunden ist. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Ronde insgesamt umspritzt ist. In Ermangelung einer kompletten Umspritzung entstehen Spalte zwischen der Ronde und der Laufradnabe. Diese Spalte führen dazu, dass auch nach dem Aufpressen und der Deformation der Ronde kein durchgehender Kontakt zwischen der Ronde und der Nabe vorliegt und somit auch keine oder nur geringfügige Spannungen in die Nabe bzw. das Laufrad eingeleitet werden. Die Ronde ist in vorteilhafter Weise lediglich an denjenigen Stellen umspritzt, an denen sie keine oder nur sehr geringe Verformungen erfährt.
Der Innendurchmesser der Ronde bzw. des in die mehreckige Ronde einbes- chriebenen Kreises ist kleiner als der Außendurchmessers des Rotors. Aufgrund dieser Maßnahme ist es möglich, dass die Ronde auf den Rotor aufpressbar ist, wobei sich die Flächen zwischen den Ecken beim Aufpressen unter Bildung der zuvor erörterten Kontaktflächen deformieren. Im Konkreten kann der Innendurchmesser der Ronde derart gewählt sein, dass sich beim Aufschieben der Ronde ein anfänglicher axialer Linienkontakt zu einem axialen Flächensegment bzw. Flächenkontakt aufweitet. Wesentlich ist dabei, dass in den Eckbereichen ein hinreichender Durchgang verbleibt, um einerseits eine Lüftung entlang der Oberfläche des Rotors und andererseits ein Abfließen von Kondenswasser zu gewährleisten. Nach dem Aufpressen und Verformen der Ronde verbleiben somit nicht kontaktbehaftete Bereiche gegenüber der Oberfläche des Rotors. Die Ronde kann konstruktive Maßnahmen aufweisen, die das Aufschieben bzw. Aufpressen des Laufrads auf den Rotor begünstigen. Dazu ist es von Vorteil, wenn die Ronde im Randbereich, zumindest auf einer Seite, eine umlaufende Aufweitung hat, um das Aufschieben und Aufpressen auf den Rotor zu erleichtern. Ist ein entsprechender Randbereich auf beiden Seiten der Ronde ausgebildet, begünstigt dies die Tatsache, dass das gleiche Laufrad bzw. Flügelrad für beide Luftförderrichtungen verwendet werden kann, mit dem Komfort eines erleichterten Aufschiebens bzw. Aufpressens von beiden Seiten her. Das erfindungsgemäße Verfahren löst die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10. Das Verfahren betrifft die Herstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend den voranstehenden Ausführungen.
Zunächst einmal wird ein Motor bereitgestellt, wobei es sich dabei um einen Elektromotor, insbesondere einen Außenläufermotor, handelt. Dieser wird vorzugsweise vertikal von einem Werkzeugträger gehalten, so dass die Montage des Laufrads bzw. Flügelrads bei fester Positionierung des Motors erfolgt.
Des Weiteren wird ein Laufrad bzw. Flügelrad zur Montage bereitgestellt, wobei dieses Laufrad eine mehreckige Ronde entsprechend der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst. Die Ronde ist in den Durchgang des Laufrads eingebunden, so dass diese zur Befestigung auf dem Rotor dient.
Entsprechend der gewünschten Förderrichtung des Fluidums wird das Laufrad gegenüber dem Motor positioniert, so dass für beide Förderrichtungen das gleiche Laufrad verwendet werden kann. Danach wird das Laufrad auf den Rotor aufgeschoben und dabei aufgepresst, und zwar unter Verformung der Ronde, derart, dass gegenüber der Oberfläche des Rotors axiale, segmentartige Flächenkontakte mit dazwischenliegenden freien Durchgangsbereichen zur Durchströmung mit Fluiden - Luft und/oder Wasser - entstehen.
Erfindungsgemäß wird erreicht, dass bei reduzierten mechanischen Spannungen eine hinreichend gute Verbindung zwischen der Oberfläche des Rotors und dem Laufrad realisiert ist. Durch die in den Ecken der Ronde entstehenden axialen Durchgänge kann bei Taupunktunterschreitung entstehendes Kondenswasser abfließen, ohne dass die Nabe mit den sonst erforderlichen Einkerbungen versehen ist. Die Durchgänge dienen außerdem zum Durchleiten von Kühlluft an der Rotorfläche vorbei, so dass Wärme abgeführt wird.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, im Konkreten ein Axialventilator, im zusammengebauten Zustand,
Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 in einer schematischen Vorderansicht,
Fig. 3 den Gegenstand aus den Fig. 1 und 2, teilweise geschnitten, in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 4 in einer schematischen Ansicht wie nach Fig. 1 das Laufrad des
Gegenstands aus den Fig. 1 bis 3, ohne Rotor,
Fig. 5 das Laufrad aus Fig. 4 in einer Ansicht wie nach Fig. 3, jedoch ohne
Rotor und
Fig. 6 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Blech- ronde, entsprechend der Ausstattung des Laufrads gemäß den Fig. 1 bis 5. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Anordnung, umfassend einen elektrischen Motor 1 mit Rotor 2, wobei auf den Rotor 2 ein fortan als Flügelrad 3 bezeichnetes Laufrad aufgepresst ist. Eine drehfeste Verbindung zwischen der Nabe 4 des Flügelrads 3 und dem Rotor 2 bzw. dessen Oberfläche ist durch Presspassung hergestellt.
Die Flügel 5 sind mit aerodynamischen Merkmalen ausgestattet, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Lehre keine Rolle spielen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Flügelrad 3 zur Erzeugung einer konkreten Strömungsrichtung auf den Rotor 2 aufgepresst ist. Zur umgekehrten Strömungsrichtung ist es möglich, das Flügelrad 3 andersrum auf den Rotor 2 aufzupressen, ohne den Typ und die Ausstattung des Flügelrads 3 zu ändern. Fig. 2 zeigt den Gegenstand aus Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei dort, zwischen der Nabe 4 des Flügelrads 3 und dem Rotor 2, in schematischer Ansicht die eckige Ronde 6 erkennbar ist, deren Flächen gegenüber der Oberfläche des Rotors 2 einen Kontakt aufweisen, den man als aufgeweiteten Linienkontakt bezeichnen kann. Letztendlich handelt es sich hier um sich axial erstreckende, segmentartige Kontaktflächen, die je nach Verformung der Ronde 6 mehr oder weniger ausgeprägt sind.
Fig. 3 zeigt den Gegenstand aus den Fig. 1 und 2 in einer schematischen Seitenansicht, teilweise geschnitten. Fig. 3 lässt deutlich erkennen, dass die Ronde 6, bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel als Blechronde ausgeführt, in das Material der Nabe 4 des Flügelrads 3 eingebunden ist. Die Ronde 6 ist mit dem gleichen Material wie das Flügelrad, beispielsweise Kunststoff, umspritzt.
Fig. 3 zeigt des Weiteren andeutungsweise, dass die Ronde 6 auf einer Seite einen erweiterten Bereich 7 aufweist. Ungeachtet dessen ist das Flügelrad 3 mit der eingegossenen Ronde 6 so gestaltet, dass das Flügelrad 3 automatisiert für beide Förderrichtungen auf den Rotor 2 aufgepresst werden kann. Für beide Förderrichtungen ist ein einziges Flügelrad vorzuhalten, wodurch sich die Lagerhaltungskosten ganz erheblich reduzieren. Maximale Flexibilität ist gegeben. Fig. 4 zeigt das Flügelrad 3 der Anordnung aus den Fig. 1 bis 3, ohne Rotor. Die Nabe 4 des Flügelrads 3 ist im Innern mit der Ronde 6 ausgestattet, die achteckig ausgeführt ist. Im nicht aufgeschobenen Zustand, d.h. gemäß der Darstellung aus Fig. 4, haben die sich zwischen den Ecken 8 der Ronde 6 erstreckenden ebenen Flächen 9 einen gemeinsamen kleinsten Radius, gebildet durch den jeweils mittigen Berührungspunkt dieser Flächen 9 mit einem einbeschriebenen Kreis. Dieser Radius muss in Bezug auf die Fläche des Rotors 2 kleiner sein als der Außendurchmesser des Rotors 2, damit ein Aufpressen der Nabe 4 mit der integrierten Ronde 6 auf den Rotor möglich ist, und zwar unter Verformung der Ronde 6, genauer gesagt der sich zwischen den Ecken 8 erstreckenden, ursprünglich ebenen Flächen 9.
In Bezug auf die Ronde 6 sei angemerkt, dass diese zur Begünstigung der Stabili- tät/Festigkeit beliebige Maßnahmen wie Prägungen, Sicken, etc. aufweisen kann, ohne dass dadurch die erfindungsgemäße Lehre verlassen wird.
Fig. 5 zeigt den Gegenstand aus Fig. 4 in einer Darstellung entsprechend Fig. 3, jedoch ohne Motor 1/Rotor 2. Auch hier ist die integrierte Ronde 6 mit ihren Ecken 8 und Flächen 9 erkennbar.
Schließlich zeigt Fig. 6 die Ronde 6 in isolierter Form, bei diesem Ausführungsbeispiel als Achteck mit dazwischenliegenden Flächen 9, die zur Anlage am Rotor 2 und, beim Aufpressen der Nabe 4 bzw. des Flügelrads 3 auf den Rotor 2, zur De- formation dienen, wodurch sich der mechanische Halt bei entsprechender Spannung ergibt.
Fig. 6 zeigt des Weiteren einen umlaufend erweiterten Bereich 7, der das Aufschieben und Aufpressen auf den Rotor 2 in die eine Richtung erleichtert. Auf der gegenüberliegenden Seite der Ronde 6 sind in segmentweiser Ausgestaltung diskrete Aufweitungen 7 vorgesehen, die das Aufschieben bzw. Aufpressen in die andere Richtung begünstigen. Jeder der beiden Randbereiche kann wahlweise eine umlaufende Aufweitung 7 oder einzelne, diskrete Aufweitungen 7 aufweisen. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
Bezugszeichenliste
1 elektrischer Motor
2 Rotor
3 Laufrad, Flügelrad
4 Nabe, Laufradnabe
5 Flügel
6 Ronde
7 erweiterter Randbereich (Randbereich der Ronde), Aufweitung
8 Ecke der Ronde
9 ebene Fläche der Ronde

Claims

A n s p r ü c h e
1. Anordnung eines Laufrads auf einem rotierenden Teil, vorzugsweise auf einem Elektromotor (1 ), insbesondere auf einem Außenläufermotor, wobei das Drehmoment des Motors (1 ) auf das Laufrad (3) durch eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor (2) des Motors (1 ) und dem Laufrad (3) bzw. dessen Laufradnabe (4) übertragen wird und wobei die Verbindung über eine Presspassung zwischen der Laufradnabe (4) und dem Rotor (2), unter Einbindung einer der Laufradnabe (4) vorzugsweise fest zugeordneten, mechanische Spannungen auf- nehmenden Ronde (6) realisiert ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ronde (6) mehr- oder vieleckig ausgeführt und unter Bildung axialer Kontaktflächen mit der Oberfläche des Rotors (2) auf diesen, zumindest geringfügig deformiert, aufgepresst ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) bei der Herstellung des Laufrads (3) bzw. der Laufradnabe (4) in situ erzeugt wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) als Metallronde, insbesondere aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, ausgeführt ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) als Achteck ausgeführt ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechronde auf der Innenseite der Nabe (4), in deren Durchgang, in das Material der Nabe (4) eingespritzt oder zumindest teilweise umspritzt ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Ronde (einbeschriebener Kreis) (6) kleiner ist als der Außendurchmesser des Rotors (2).
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Ronde (6) derart gewählt ist, dass sich beim Aufschieben der Ronde (6) ein anfänglicher axialer Linienkontakt zu einem axialen Flächensegment aufweitet.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Ronde (6) so gewählt wird, dass nach dem Aufpressen und
Verformen der Ronde (6) nicht kontaktbehaftete Bereiche gegenüber der Oberfläche des Rotors (2) verbleiben.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (6) im Randbereich (7), zumindest auf einer Seite, eine zonale bzw. segmentweise oder umlaufende Aufweitung hat, um das Aufschieben und Aufpressen auf den Rotor (2) zu erleichtern.
10. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
Bereitstellen eines Motors (1 ), insbesondere eines Außenläufermotors, vorzugsweise vertikal gehalten von einem Werkstückträger;
Bereitstellen eines Laufrads (3) mit mehreckiger Ronde (6), eingebunden im Durchgang des Laufrads (3);
Positionierung des Laufrads (3) entsprechend der gewünschten Förderrichtung gegenüber dem Motor (1 );
Aufschieben des Laufrads (3) auf den Rotor (2) unter Verformung der Ronde (6), derart, dass gegenüber der Oberfläche des Rotors (2) axiale, segmentartige Flächenkontakte mit dazwischen liegenden freien Durchgangsbereichen entstehen.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Laufrads (3) eine Ronde (6) mit einem Innendurchmesser gewählt wird, der so bemessen ist, dass sich beim Aufpressen der Ronde (6) ein anfänglicher axialer Linienkontakt zu einem axialen Flächenkontakt aufweitet, derart, dass nach dem Aufpressen und Verformen der Ronde (6) zwischen den Kontaktflächen nicht kontaktbehaftete Bereich gegenüber der Oberfläche des Rotors (2) verbleiben.
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