ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG, Bachmühle 2, 74673 Mulfingen

„Lüftungseinheit zur Fremdbelüftung eines Elektromotors"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lüftungseinheit, insbesondere zur Fremdbelüftung von Elektromotoren, bestehend aus einem Elektromotor mit einem als Innenläufer ausgebildeten Rotor mit einer Motorwelle und einem Stator und einem Einlassgitter, wobei der Elektromotor in einem am Einlassgitter zentrisch angeordneten Aufnahmeteil zumindest teilweise gelagert ist, und das Aufnahmeteil mittels eines Lagerschildes an seinem Einlassgitter fernen Ende verschlossen ist sowie die Motorwelle durch das Lagerschild nach außen verläuft und an ihrem freien Ende ein Lüfterrad befestigt ist.

Eine derartige Lüftungseinheit ist aus der DE 198 03 441 C1 bekannt. Bei dieser Lüftungseinheit ist das Lüfterrad als Axiallüfterrad ausgebildet, so dass der Luftstrom vom Eintritt in das Einlassgitter bis zum Austritt aus dem Axiallüfterrad in axialer Richtung verläuft. Diese Lüftungseinheit erzeugt jedoch relativ große Strömungsgeräusche und besitzt einen geringen Wirkungsgrad.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lüftungseinheit der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass sie sich durch niedrige Strömungsgeräusche und einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Lüfterrad als Diagonal- Lüfterrad ausgebildet sowie zwischen dem Lüfterrad und dem Einlassgitter ein als Einlassdüse ausgebildetes, das Aufnahmeteil umfassendes Gehäuseteil angeordnet ist. Durch die Anordnung einer Einlassdüse zwischen dem Einlassgitter und dem Lüfterrad erfolgt eine in Bezug auf Strömungsverluste optimierte Strömungsführung und eine Druckerhöhung im Einlassbereich des Lüfterrades. Durch den Einsatz eines Diagonal-Lüfterrades erfolgt eine weitere Druckanhebung im Auslassbereich. Hierdurch kann erfindungsgemäß mit kleinem Volumenstrom gearbeitet werden, wodurch die Geräuschentwicklung erheblich reduziert wird und es kann etwa eine konstante Drehzahl über den gesamten Betriebsbereich eingehalten werden.

Aus der DE 101 50 347 A1 ist es bekannt, an den zu kühlenden Elektromotor unmittelbar zur Lüftung ein Diagonal-Lüfterrad anzukoppeln. Hierdurch ist jedoch nur eine von der Drehzahl des Elektromotors abhängige Kühlung möglich, und diese Anordnung ermöglicht keine optimale Führung des Lüftungsmediums.

Aus der DE 24 06 489 ist eine Fremdbelüftung mittels eines Radiallüfters bekannt. Hierbei ist jedoch ein relativ kleiner Einlassquerschnitt des Einlassgitters vorgegeben und zudem muss die radial ausströmende Luft innerhalb der Lüfterhaube axial umgelenkt werden, wodurch Strömungsverluste entstehen.

Entsprechendes gilt auch in Bezug auf die DE 42 22 131 C3, wobei jedoch im Strömungsweg vorhandene Motorhalterungen zusätzlich zu Verlusten und Geräuschbildung führen.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

An Hand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lüftungseinheit,

Fig. 2 eine Frontalansicht gemäß Pfeil Il in Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Schnitt eines Lüfterrades einer erfindungsgemäßen

Lüftungseinheit gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Ansicht eines eine Einlassdüse bildenden Gehäuseteils gemäß der Erfindung und

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Pfeil V in Fig. 3.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht eine erfindungsgemäße Lüftungseinheit aus einem Elektromotor 1 und einem mit diesem verbundenen und von diesem angetriebenen Lüfterrad 2. Der Elektromotor 1 ist als Innenläufer ausgebildet und besteht aus einem äußeren Stator 3 sowie einem in diesem drehbar gelagerten

Rotor 4. Zur drehbaren Lagerung des Rotors 4 weist dieser eine Motorwelle 5 auf, die mittig durch den Rotor 4 verläuft und die in einem den Elektromotor 1 umschließenden Gehäuse 6 gelagert ist. Das Gehäuse 6 besteht aus zwei Teilen, und zwar einem Aufnahmeteil 7 und einem mit dem Aufnahmeteil 7 verbindbaren Lagerschild 8. In Strömungsrichtung X eines durch die Lüftungseinheit erzeugten Luftstromes ist vor dem Elektromotor 1 ein Einlassgitter 9 angeordnet. Dieses Einlassgitter 9 besitzt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, eine kreisförmige Umfangskontur und das Aufnahmeteil 7 ist hierzu konzentrisch angeordnet. Hierbei bilden das Aufnahmeteil 7 und das Einlassgitter 9 eine Einheit, so dass sie einstückig ausgebildet sind. Die Motorwelle 5 ist in einem Lageransatz 11 mittels eines Lagers 12 gelagert. Die Motorwelle 5 läuft durch das Lagerschild 8 hindurch und trägt an ihrem freien Ende das Lüfterrad 2. In dem Lagerschild 8 ist die Motorwelle 5 in einem Lagerfortsatz 13 mittels eines Lagers 14 gelagert. Gleichzeitig ist die Motorwelle 5 in diesem Lagerfortsatz 13 nach außen über eine Dichtungseinheit 15 abgedichtet, die auch den Spalt zum Innenraum des Gehäuses 6 abdichtet. Das Lagerschild 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel napfförmig ausgebildet, so dass von dem Lagerschild 8 ein hohlzylindrischer Innenraum umfasst wird, der zur Aufnahme eines Teils des Elektromotors 1 dient. Das Lagerschild 8 ist mit dem Aufnahmeteil 7 vorzugsweise mittels Schraubverbindungen stirnseitig abgedichtet verbunden.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß das Lüfterrad 2 als Diaginal-Lüfterrad ausgebildet und zwischen dem Lüfterrad 2 und dem Einlassgitter 9 ist ein als Einlassdüse ausgebildetes, das Aufnahmeteil 7 umfassendes Gehäuseteil 16 angeordnet. Die Einlassdüse 16 weist eine insbesondere kreisförmige Ausströmöffnung 17 auf, die innerhalb einer Einlassöffnung 18 des Lüfterrades 2 liegt, so dass die Einlassdüse 16 mit ihrer Ausströmöffnung 17 innerhalb des Lüfterrades 2 endet. Hierdurch wird zwischen der Einlassöffnung 18 und dem Ende der Einlassdüse 16 ein Ringspalt 19 mit geringer Spaltweite ausgebildet. Das Gehäuseteil 16 (Einlassdüse) besitzt eine ebenfalls kreisförmige Einströmöffnung 20, deren lichte Weite im Wesentlichen der lichten Weite einer im Einlassgitter 9 ausgebildeten Einlassöffnung 21 entspricht. Auf Grund dieser Ausgestaltung des Gehäuseteils 16 (Einlassdüse) verjüngt sich das Gehäuseteil 16 von seiner Einströmöffnung 20 hin zur Ausströmöffnung 17. Siehe hierzu auch Fig. 4. Hierzu besteht die Gehäusewandung des Gehäuseteils 16 aus einem von der Einströmöffnung 20 aus axial verlaufenden Wandungsabschnitt 16a und einem sich

daran anschließenden im Wesentlichen radial bzw. schräg in Richtung auf die Motorwelle 5 verlaufenden Wandungsabschnitt 16b sowie einem in der Ausströmöffnung 17 endenden axial verlaufenden Abschnitt 16c. Hierbei ist die Kontur der Gehäusewandung des Gehäuseteils 16 derart geformt, dass möglichst geringe Strömungsverluste auftreten. Das Gehäuseteil 16 (Einlassdüse) ist an dem Einlassgitter 9 spaltfrei befestigt.

Das Einlassgitter 9, siehe Fig. 2, besteht aus einem zentrischen, geschlossenen Abdeckabschnitt 22, an dem radial nach außen verlaufende Speichen 23 ausgebildet sind. Die Speichen 23 enden in einem kreisförmigen Tragring 24. Die vorzugsweise in gleichen Abständen zueinander angeordneten Speichen 23 sind ihrerseits durch konzentrisch zum Tragring 24 verlaufende Streben 25 miteinander verbunden. Eine der Speichen 23 ist als Kabelkanal 26 ausgebildet, so dass ein elektrisches Anschlusskabel 27 von außen in den Elektromotor 1 eingeführt werden kann.

Die einstückige Ausbildung des Einlassgitters 9 und des Aufnahmeteils 7 ermöglicht eine effektive Kühlung des Elektromotors 1.

Am äußeren Ende des Kabelkanals 26 ist am Tragring 24 eine Trägerplatte 28 angeformt, die sich parallel zur Motorwelle 5 in axialer Richtung erstreckt. Auf der Trägerplatte 28 ist eine Klemmenhaube 29 lösbar befestigt. Die Klemmenhaube 29 enthält die zum Anschluss der erfindungsgemäßen Lüftungseinheit erforderlichen Anschlussklemmen sowie die für die Steuerung des Elektromotors 1 erforderlichen elektronischen Bauteile.

Wie bereits ausgeführt, ist das Lüfterrad 2 als Diagonal-Lüfterrad ausgebildet. Hierdurch wird innerhalb des Rades von seiner Einlassöffnung 18 zu seiner Ausblasöffnung 34 ein im Wesentlichen schräg zur Längsachse der Lüftungseinheit verlaufender Luftstrom erzeugt, was durch die Pfeile Y in Fig. 1 angedeutet ist. Das Lüfterrad 2 besteht aus einer Bodenscheibe 30, die kreisförmig ausgebildet ist, und die mittig einen Ansatz 31 aufweist, in dem die Motorwelle 5 befestigt ist. An der Bodenscheibe 30 sind Radschaufeln 32 ausgebildet, die mit ihren der Bodenscheibe 30 gegenüberliegenden Enden in einer Deckscheibe 33 enden, der nach außen den ins Lüfterrad 2 ausgebildeten Strömungskanal begrenzt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Durchmesser der Bodenscheibe 30 kleiner als die Einlassöffnung 18

ausgeführt, so dass das Lüfterrad 2 vorteilhafterweise als einteiliges Lüfterrad preisgünstig gefertigt werden kann.

Wie weiterhin aus Fig. 1 erkennbar ist, ist die erfindungsgemäße Lüftungseinheit auf eine Lüfterhaube 35, die hohlzylindrisch ausgebildet ist, und die zu einem im Prinzip dargestellten fremd belüfteten Elektromotor 36 gehört, stirnseitig aufsetzbar.

Weiterhin ist in Fig. 3 zu erkennen, dass in einem Deckscheibenbereich 36 der Einlassöffnung 18 der Deckscheibe 33 des Lüfterrades 2 stirnseitig Aufnahmetaschen 38 zur Aufnahme von Wuchtgewichten ausgebildet sind. Diese Aufnahmetaschen 38 sind, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, in kurzen Abständen umfangsgemäß ausgebildet. Weitere Aufnahmetaschen 39 zur Aufnahme von Wuchtgewichten sind am anderen Ende der Deckscheibe 33 derart ausgebildet, dass sie gleichgerichtet zu den Aufnahmetaschen 38 verlaufen und ebenfalls in großer Anzahl in kurzen Abständen umfangsgemäß angeordnet sind. Auf Grund dieser Ausbildung der Aufnahmetaschen 38, 39 für Wuchtgewichte wird eine leichte Bestückung der Aufnahmetaschen 38, 39 mit Wuchtgewichten möglich, und zwar von derselben Seite des Lüfterrades für beide Aufnahmetaschen 38, 39. Die Ausbildung ermöglicht ein Wuchten in zwei Ebenen. Beispielsweise sind die äußeren Aufnahmetaschen 39 in einer Anzahl von 90 und die inneren Aufnahmetaschen 38 mit einer Anzahl von 66 Stück im dargestellten Ausführungsbeispiel vorhanden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Lüftungseinheit gewährleistet geringe Strömungsgeräusche und ermöglichst eine effektive Fremdkühlung eines fremd belüfteten Elektromotors 36. Der Elektromotor 1 der erfindungsgemäßen Lüftungseinheit kann auch in Abhängigkeit von der Temperatur drehzahlgeregelt sein. Der erfindungsgemäß verwendete Elektromotor kann beispielsweise ein geregelter Gleichstrommotor sein.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle im Sinne der Erfindung gleichwirkende Mittel. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes

Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.