DE1948906A1

DE1948906A1 - Schutzgenerator

Info

Publication number: DE1948906A1
Application number: DE19691948906
Authority: DE
Inventors: Papst Hans Dieter; Papst Georg Friedrich
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1969-09-27
Filing date: 1969-09-27
Publication date: 1971-04-15
Also published as: GB1312693A; US3742267A

Description

PAPST - MOTOREN KG, 7742 St. Georgen/Schwarzwald

Karl-Maier-Straße 1

Sctiutzgenerator

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Die Erfindung betrifft einen Schutzgenerator, insbesondere für Kleinlüfter.

Die Zuverlässigkeit der Belüftung elektronischer Anlagen kann in Sonderfällen von außerordentlicher Bedeutung sein. Es gibt aber noch andere elektromotorische Kleinantriebe als Lüfter, wo ein abnormales Verhalten des Elektromotors unverzüglich weitere Schritte erfordert.

Gerade bei Kleinlüftern bzw. Kleinst-Motoren ist die Wattaufnahme bei Nennbetrieb und bei Kurzschluß, d. h. bei angehaltenem Rotor, meist viel zu wenig unterschiedlich, um eine genügende Schutzmaßnahme davon herleiten zu können. Bekannterweise hilft man sich in manchen Fällen mit thermischen Schutzelementen, welche bei stehendem Rotor infolge stärkerer Erwärmung bei einer gewissen Übertemperatur, beispielsweise bei 120 $ der Nennbetriebs-Temperatur, ansprechen, und welche in Gütetoleranzklassen von z. B. + 3 <$> (Solche Elemente sind erheblich teuer); +6 $; + 10 $ vertrieben werden. Bis zum Erreichen dieses Ansprechwertes würde jedoch oft unzulässig viel Zeit verstreichen. Außerdem würden Thermoelemente z. B. nicht ansprechen, wenn der Lüfter durch Kontaktunterbrechung ausfiele.

Zur Sicherung elektronischer Anlagen sind deshalb Strömungsdruckschalter oder sogenannte Windschalter bekannt geworden, welche bei Ausfall des Strömungsdruoks in einer belüfteten Elektronikkammer ansprechen. Da bei unterschiedlicher Bestückung einer Anlage die Strömungsverhältnisse jedoch sehr unterschiedlich sein können, ebenso bei verschiedenen Lüfter-Fabrikaten,

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ebenso bei unterschiedlicher Positionierung der Strömungsdruckschaltelemente im Gehäuse - und weil man unmittelbar nach Lüfterausfall die gekühlte Anlage abschalten will - ergeben sich von daher in der Praxis Schwierigkeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schutz- bzw. Überwachungseinrichtung zu finden, welche schnell und zuverlässig ohne die oben beschriebenen Nachteile auf einfache Weise weitere Sicherheitsmaßnahmen nach Lüfterausfall sofort bewirkt bzw. veranlassen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte tacho-generatorisch erzeugte, von der Drehzahl des Lüfters abhängige, z. B. proportionale Spannung zu weiteren Sicherheitsmaßnahmen für Motor und zu kühlende bzw. in ihrer Temperatur zu überwachende Objekte herangezogen wird.

In Ausgestaltung der Erfindung wird deshalb ein polarisierter Magnetring auf der ¥elle oder am Rotor (z. B. an der Gehäusebuchse) angeordnet„ welcher in einer z. B. konzentrisch innerhalb des ¥ickelkopfes angeordneten Wicklung eine dreh.zah.lpro=· portionale Spannung induziert (Figur 1 ) . Diese Maßnahme kai..^ airs auch bei einem Innenläufermotor angewandt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, ein magnetfeldsensitives Geberelement im Gehäuse so anzuordnen, daß dme·eh die in der Nähe sich bei Lauf vorbeibewegenden ferromagnetischen Teile des Rotors, (beispielsweise die vorbeilaufenden weichmagnetischen Eisenflügel des Ventilatorlaufrades), in ihm eine drehzahlproportionale InduktionsSchwankung, d.h. eine solche Spannung induzieren.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht mehrere Permanentmagnete bzw. ¥eicheisenstücke vor, welche an der offenen Seite

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des Außenläufergehäuses angebracht sind und in axialer Riehtung vorstehen, und denen die zugehörigen Induktionsspulen

mit den anderen Teilen der Induktionssysteme (z. B. im Flanschgegenüber/
boden)/angeordnet sind (Figur k).

Gegen Exzentrizitätsfehler werden z. B. zwei solcher Elemente symmetrisch am Umfang verteilt. Dies ist besonders vorteilhaft für die Lösung im ersteren Fall, wo die feldsensitiven Elemente radial außen im Ventilatorgehäuse sitzen.

Eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, einen Tacho-Generator auf der Außenseite des Motors, z. B. am Lufterflansch, anzubringen, wodurch ±n einer im allgemeinen nicht gewünschten Weise sich die Einbautiefe des Xüfters erhöht. Die Welle greift in diesem Fall durch den Flanschboden hindurch und trägt das z. B. aufgeklebte oder auf die Welle geklemmte Magnetpolrad, um welches sich die zu induzierende Erregerwicklung konzentrisch oder symmetrisch(unter Umständen auch unsymmetrisch)herumbaut(Figur 5)· Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Generator als zusätzliche Anbaueinheit wahlweise sogar noch nachträglich anwendbar istj als solche kann er mit Kunststoffgehäuse ausgeführt sein.

Eine weitere vorteilhafte Variante des Erfindungsgegenstandes ist, die tachogeneratorische Spannung aus einer separaten Hilfswicklung abzunehmen, die in den Ständerwicklungsnuten liegt, und einen dazu entsprechenden, vorzugsweise hochpolig magnetischen Ring am Rotor vorzusehen.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung, vor allem an Hand von Außenläufermotoren.

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Pig. 1 zeigt zwei Ausführungsbeispiele mit einem jeweils im Motorinnern des Axiallüfters angeordneten Tacho-Generator; auf der linken Seite hat der letztere einen konventionellen zylindrischen Luftspalt; auf der rechten Seite ist der Tacho-Generator mit axialem Luftspalt versehen.

Fig. 2, 3 zeigen ein Induktionselement (im Lüftergehäuse),in dem durch die rotierenden ferromagnetischen Lüfterblätter eine drehzahlproportionale Spannung entsteht.

A Fig. 4 zeigt ein Außenläufergehäuse mit an der offenen Seite angebrachten Permanentmagneten oder weichmagnetischen Teilen, die auf ein (etwa im Flansch angebrachtes) induzierendes Element wirken. Im oberen Teil der Zeichnung wird ein Wirbelstromläufergehäuse gezeigt; im unteren Teil ein Käfiggehäuse.

Fig. 5 zeigt an der Flanschseite eine Anbau-Tachogenerator-Einheit.

Fig. 1 zeigt den Ausschnitt aus einem Axiallüfter mit einem Außenkäfigläufer 1, Rotornabe oder Wellenbuchse 2, Welle 3» welcher links über ein unmagnetisches Zwischenstück 4, beispielsweise aus Messing, einen in Umfangsrichtung abwechselnd W (vorzugsweise hochpolig) polarisierten Permanentmagnetring als Polrad trägt, der in die mit Wicklung 6 versehene Klauenpolanordnung 7 hinein eine drehzahlproportionale Spannung induziert, Diese Ausführung ist vor allem bei einer Drehstromwicklung, wo über den ganzen Umfang der Wickelkopf ohne Unterbrechung vorhanden ist, gedacht.

Die rechte Schnitthälfte der Fig. 1 zeigt einen Tachogenerator mit axialem Luftspalt, der (an der dem induzierenden Luftspalt 8 zugewandten Seite9)mit abwechselnden Polen % magnetisiert ist und in die Klauenpolanordnung 10 mit Wicklung 11 hinein drehzahlproportional induziert. Die Generator-Zuführung 12 wird in diesem Ausführungsbeispiel in einer Wicklungs-

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lücke mit der Motorwicklungszuführung 13 gemeinsam herausgeführt} es handelt sich in diesem Fall z. B. um eine Spaltpolwicklung mit ι ausgeprägten Polen.

In Fig. 2 wird im Axialschnitt durch die Ecke und in Fig. 3 in Außenansicht auf die Ecke hin eine G-eneratorausführung mit einem bewickelten Permanentmagneten 15 gezeigt, dessen Kreis bei im Lauf sich vorbeibewegenden ferromagnetischen Flügelblättern 17 sich e-efei^ verstärkt, d. h. vorübergehend fast schließt. Dadurch entsteht eine induzierte Spannungsimpulsfolge, deren arithmetischer Mittelwert bei Gleichrichtung damit auch drehzahlabhängig ist. Entsprechend der Schrägung der Lüfterblätter 17 wird das magnetfeldintensive, induzierende Element 14 parallel zur Flügelkante, d. h. schräg gesetzt, so daß sich bei Lauf möglichst große InduktionsSchwankungen und damit eine möglichst wirksame Regelspannung einstellen. Das Lüftergehäuse' 18 ist evtl. nur an Stelle der beiden Pole 19, 20 des magnetischen Kreises des Induktionselements durchbrochen.

Dieses Induktionselement kann auch in Kunststoff gefaßt als separate, wahlweise einbaubare Spannungsgebereinheit 14 ausgeführt sein. (Fig. 3).

In besonderen Fällen kann man zwei einander gegenüberliegende oder mehrere, symmetrisch verteilte Induktionseinheiten vorsehen, vor allem um dieExzentrizität des Lüfterrades auszugleichen, indem diese in geeigneter Weise zusammengeschaltet werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung bei einem Außenläufer-Motor, bei welchem an der offenen Seite der Gehäuseglocke aus Unwuchtgründen vorzugsweise mehrere, symmetrisch über den Umfang verteilte, in axialer Richtung hervorstehende, ferromagnetische 21, bzw. permanentmagnetische 22 Teile angebracht sind, welche in Induktionsspulen 23 im Flansch 24 an der in axialer Richtung

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gegenüberliegenden Stelle 25 mit permanentmagnetischen 31» bzw. weichmagnetischen 32 Teilen eine Spannung beim Vorbeibewegen induzieren-. In der oberen Schnitthälfte wird die Ausführung mit Wirbelstromläufergehäuse 26 gezeigt} in der unteren Hälfte mit Käfiggehäuse 27 mit Blechpaket 28, wobei am offenen Stirnring 29' in eingegossene Aussparungen 30 die tachogeneratorxschen Teile durch Eindrücken beispielsweise befestigt sind.

Fig. 5 zeigt das Ausführungsbeispiel eines äußeren Tachogenerators 33 auf der Planschseite, wobei die ¥elle 3 durch den Flansch Zk greift, als Anbaueinheit. Der Tachogenerator-Zusatz 33 niit Wicklung 6 und ineinandergreifenden Klauenpolen 7 wird auf einfache Weise durch Einstecken des Gehäuses 31 mittels der mit radial federnden, in axialer Richtung einzeln vorstehenden Zungen 35> deren Nasen 36 in im Flanschansatz 37 entsprechend angeordnete Vertiefungen 38 greifen, gehalten. Das Magnetpolrad 5 wird mittels Lehre in zum induzierenden Sytem richtiger axialer Stellung, z. B. durch Kleben justiert, wodurch in einfacher Weise sogar die ungünstigste Aufsummierung der axialen Toleranzen unschädlich gemacht würde^

Während Tachogeneratoren für Regelzwecke bekannt sind, wird durch die Erfindung ein einfacher, raumsparender, nicht extra zu montierender Übervechungsschutz realisiert, der außerdem die

bekannter/ eingangs beschriebenen Nachteile £ea?/Schutzeinrichtungen für Elektroniklüfter- und -Anlagen nicht aufweist.

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Claims

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Patentansprüche :

(l. J Schutzgenerator, insbesondere für einen Kleinlüfter, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte tachogeneratorisch erzeugte Spannung, die drehzahlabhängig zur Lüfterdrehzahl ist, zur Veranlassung weiterer Maßnahmen, insbesondere Schutzmaßnahmen für den Motor bzw. für weitere zu kühlende oder in ihrer Temperatur zu überwachende Objekte, benutzt wird.
2. Schutzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein polarisierter Magnetring (5) auf der Welle bzw. am Rotor angeordnet ist, welcher in einer, z.B. innerhalb des Wickelkopfes angeordneten, Wicklung des Generators (6, 7 oder 10, 11) eine drehzahlabhängige Spannung induziert (Fig. 1).
3. Schutzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetfeldempfindliches Induktionselement (14) im Lüftergehäuse (18), vorzugsweise in einer Befestigungsecke, so angeordnet ist, daß durch die in der Nähe sich bei Lauf vorbeibewegenden ferromagnetischen Rotorteile, insbesondere die vorbeilaufenden weichmagnetischen Eisenflügel (17) des Ventilatorlaufrades, in ihm eine drehzahlabhängige Induktionsschwankung, d.h. Spannung, induziert wird (Fig. 2, 3).
4. Schutzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Außenläufermotor an der offenen Seite der Gehäuseglocke (27, 287/cies Gehäusebechers (26) ein Permanentmagnet (22) bzw. Weicheisenteil (21) angeordnet ist, welcher in axialer Richtung so vorsteht, daß bei Lauf in das(z.B. im Flanschboden) gegenüberstehend angeordnete zugehörige Induktionselement· (ilt) bzw. (31) eine drehzahlabhängige Spannung induziert wird (Fig.4)
5. Schutzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb -des Motors, beispielsweise auf der Außenseite des Lüfterflansches (24), ein Tachogenerator (33) als Anbaueinheit angeordnet ist (Fig. 5).

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6.

ORIGINAL INSPECTED

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6. Schutzgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbaueinheit des Tachogenerators axial vorstehende, symmetrisch über den Umfang verteilte, radial federnde Teile (35, 36) aufweist, mit denen der Tachogenerator auf einfache Weise durch Einstecken in entsprechend geformte Vertiefungen (38) im Flansch (37) eingesteckt und damit befestigt wird.
7. Schutzgenerator nach den Ansprüchen 1 _r 2,5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetpolrad (5) aufgeklebt ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Schutzgenerators nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbaueinheit auf den im übrigen fertig hergestellten Lüfter zunächst durch Einstecken eines entsprechend gestalteten Tachogeneratorgehäuses in dafür vorgesehene Vertiefungen (38) im Flansch (37) eingesteckt wird und anschließend mittels Lehre das Magnetpolrad (5) auf der Motorwelle in exakter axialer Positionierung aufgeklebt, wird.
9. Schutzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige, z.B. proportionale, Steuerspannung aus einer separaten Hilfswicklung, die z.B. in den Nuten der üblichen Ständerwicklung liegt, erzeugt wird.
10. Schutzgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochpolig magnetisierter Ring als Polrad innen oder außen am Rotor ein- oder aufgesetzt ist.
11. Schutzgenerator nach Anspruch 1 und folgenden, insbesondere nach den Ansprüchen 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Induktionselemente, vorzugsweise symmetrisch verteilt, dem Rotor gegenüber c angeordnet sind.

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