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Elektromotor mit Außenläufer Die Erfindung bezieht sich auf einen
Slektromotor geringer Leistung mit auf einer feststehenden Welle einseitig gelageraten
Außenläufer und mit vorzugsweise polumschaltbarer Ständerwicklung.
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Motoren dieser Art werden beispielsweise zum Antrieb größerer Haushaltsgeräte
wie Waschmaschinen und dergleichen benötigt.
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Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, einen mit geringem Aufwand
an Material, Werkzeugen und Arbeitszeit in großen Stückzahlen herstellbaren Außenläufermotor
kleiner Abmessungen zu schaffen, dessen aktives Material infolge gezielter Belüftung
hoch ausnutzbar ist, dessen Lüftergeräusch unterhalb der für den vorgesehenen Anwendungszweck
bestehenden Störrenze liegt und dessen durch die Belüftung bedingte Leistungsverluste
extrem gering sind. Weiterhin soll der außenläufer des Motors eine solche Stabilität
besitzen, daß ein extrem schmaler radialer Luftspalt zwischen Ständer- und Läuferblechpaket
eingehalten werden kann. Schließlich soll der Anßenläufer des Iso-tors als leicht
und schnell zu fertigendes, aus wenig Einzelteilen zusammengesetztes Bauteil ausgebildet
sein.
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Zur Lös@@ dieser Aufgebenstellung wird bei einem Elektromotor
der
eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß der Außenläufer des Motors zwischen
der Lageraufnahme und dem Kurzschlußring öder Läufer-Stabwicklung als Lüfterflügel
wirkende Rippen besitzt, welche sich in Motorachsrichtung vom Lager bis zur Riemenscheibe
erstrecken und dern Außenkanten auf ihrer gesamten Länge durch eine glockenförmige
Kappe überdeckt sind, in welcher maximal zwischen je zwei Rippen eine unmittelbar
an die Riemenscheibe angrenzende Lufteintrittsöffnung und eine unmittelbar an den
Kurzschlußring angrenzende Luftaustrittsöffnung angeordnet ist.
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Gemäß einer vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird weiterhn
vorgeschlagen, daß am freien Ende des Außenläufers Lüfterflügel angeordnet sind,
welche durch einen tellerförmigen Luftleitring abgedeckt sind, dessen den Lufteintritt
dienende Mittelöffnung die Welle des Motors in vorbestimmten Abstand umgibt und
deren Randzone in Querschnitt in Form einer Kurve ausgebildet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Die Fig. zeigt einen Schnitt durch einen
Außenläufermotor.
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Auf der feststehenden, nicht drehbaren Welle 1 ist das Blechpaket
2 des Innenständers befestigt, in dessen unten die - vorzugsweise polumschaltbare
- Wicklung eingelegt ist.
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auf die Welle 1 sind die Lager 5 und 4 aufgesetzt, in denen der Außenläufer
gelagert ist. Die Lager v und 4 sind in einer Lageraufnahme 5 angeordnet, welche
gleichzeitig als ein riemenscheibe 6 ausgebildet ist. Zwischen der Lageraufnahme
5 und dem Läuferblechpaket 7 sind als tragende Verbindung annähernd dreieckförmige
Rippen 8 angeordnet, welche sich in Motorachsrichtung vom Lager 4 bzw. vom Kurzschlußring
-14 bis zur Riemenscheibe 6 erstrecken und der Form der Wickelköpfe 9 angepaßt sind.
Sie dienen gleichzeitig als Lüfterflügel zur Förderung der Kühlluft für die Wickelköpfe
9. Die Außenseiten der Rippen S werden auf ihrer gesamten Lange durch eineglockenförmige
Kappe
10 überdeckt, welche zwischen je zwei Rippen jeweils eine oder mehrere Öffnungen
11 und 12 zum Ein- und Austritt der Kühlluft besitzen kann. Die Lufteintrittsöffnungen
11 sind unmittelbar an die Riemenscheibe G angrenzend angeordent, während die Luftaustrittsöffnungen
12 unmittelbar an den Kurzsclilußrinrn 14 angrenzen. Die Kappe 10 kann in besonders
vorteilhafter weise einstückig mit den Rippen 8 bzw. mit dem gesamten Außenläufer
ausbebildet sein.
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Durch Anordnung der Kappe 10 wird einmal der Vorteil erreicht, daß
die geförderte Külilluft gezielt auf die Wickelköpfe c zelenkt und dadurch eine
optimale Kühlung insbesondere des außenliegenden Wickelkopfes der hochpoligen Wicklung
erreicht wird. Dies ist besonders wichtig, da die Luftförderung bei eingeschalteter
hochpoliger - beispielsweise 16-poliger- -Wicklung erheblich geringer ist als bei
niedrigpoliger Drehzahl. Zum anderen ergibt sich der Vorteil, daß infolge der Abdeckung
die Luftreibung der Rippen 8 erheblich herabgesetzt wird. Dadurch wird die Verlustleistung
des Motors beträchtlich geringer, denn die Lufteintrittsöffnungen sind so bemessen,
daß nur noch so viel Kühlluft eintreten und gefördert werden kann, wie tatsächlich
benötigt wird. Als weiterer, für den vorgesehenen Anwendungsweck des Motors sehr
wichtiger Vorteil ist anzusehen, daß durch die langgestreckte Form der Kappe 10
mit der geringen Anzahl von Öffnungen das Lüftergerausch ans erheblich gedämpft
wird, da weder die angesaugte noch die ausgeblasene Luft verwirbelt wird, so daß
das Betriebsgeränsch des Motors auch bei zwei-poligen Betrieb iimeriialb der zulässigen
Werte bleibt.
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Es entsteht bei einstückig mit den Rippen ausgeführter Kappe auch
noch der Vorteil einer höheren Stabilität des Außenläufers, welche es zuläßt, den
Luftspalt zwischen Ständer und Läuferblechpaket kleiner als normalerweise bei Außenläufermotoren
üblich zu wählen. Schließlich bringt diese Bauart nch den Vorteil mit sich, daß
der Kurzschlußring 14 im Querschnitt kleiner bemessen werden kann, als es normalerweise
zur Führung des betriebsmäßigen Läuferstromes erforderlich ist. Dadurch kann die
Luftaustrittsöffnung 12 näher an
das Blechpaket 7 herangerückt werden,
so daß ihre entsprechende Kante in gleicher Ebene mit den Enden der Nuten-Isolationshülsen
24 liegt. Dadurch wird eine ideale, geradlinige Kühlluftführung erreicht. Bei dieser
Ausbildung des Kurzschlußringes 14 fließt ein Teil des Läuferstromes über die Kappe
10.
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Die Luftführung zu den Wickelköpfen 9 kann in vorteilhafter Weise
noch verbessert werden, enn ein (strichliniert eingezeichneter) Luftleitring 13
vorgesehen wird. Dieser Luftleitring kann ebenfalls einstückig mit den lippen 8
ausgebildet sein, wobei sich aus formtechnischen Gründen die dargestellte Form ergibt.
Es ist jedoch möglich, den Luftleitring 15 als besonderes Bauteil auszubilden und
durch spezielle Formgebung eine noch bessere Luftführung zu erreichen.
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Die Rippen 8 gehen über in den Kurzschlußring 14, welcher die Wicklungsstäbe
des Außenläufers miteinander verbindet.
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auf der vom Lager abgewandten Seite des Außenläufers sind am Kurzschlußring
15 Lüfterflügel 16 angebracht, deren Stirnseiten durch einen tellerförmigen, vorzugsweise
aus Kunststoff hergestellten Luftleitring 17 abgedeckt sind. Der Luftleitring 17
besitzt zentrisch eine zum Lufteintritt bestimmte Mittelöffnung 18, welche die Welle
1 in einem solchen Abstand umgibt, daß zur Kühlung der Wickelköpfe 19 eine optimal
bemessene Kühlluftmenge angesaugt werden kann.
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Die Mittelöffnung ist in ihrer Randzone im Querschnitt in Form einer
kurve 20 ausgebildet, welche bewirkt, daß die eintretende Kühl luft direkt auf die
niederpolige Wicklung geleitet wird. Der Luftleitring 17 ist beispielsweise mittels
an den Stirnseiten der Lüfterflügel befindlicher Nietzapfen 21 befestigt. Einige
oder sämtliche Lüfterflügel 16 sind von der Stirnseite aus mit einer Sackbohrung
22 versehen, in welcher beschwerendes Material zum Zwecke des Auswuchtens untergebracht
werden kann. Die Öffnungen der
Sackbohrungen 22 werden durch den
Luftleitring 17 abgedeckt.
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Die Wickelköpfe 19 zumindest der hochpoligen Wicklung sind zum Zwecke
besserer Kühlung nicht, wie sonst allgemein üblich, mittels Bandagen so zum Ständerblechpaket
2 hin gebogen, daß sie möglichst dicht daran anliegen, sondern bleiben ggf. unbandagiert
und stehen senkrecht zum Blechpaket soweit von diesem ab, daß die Kühlluft in vorteilhafter
Weise zwischen Blechpaket und Wickelkopf hindurchstreichen kann.
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Durch die Anordnung des Luftleitringes 17 wird der Vorteil erzielt,
daß die Menge der geförderten Kühlluft bestimmt ist und daß eine gezielte Kühlung
erreicht ist. Ein weiterer Vorteil besteht auch hier in der beträchtlichen Minderung
des Lüftergeräusches infolge Abdeckung der freien Lüfterenden und in der Verringerung
der Verlustleistung infolge der Begrenzung der Kühlluftmenge auf einen optimalen
Wert. Schließlich wird durch die Abdeckung der Auswuchtöffnungen in vorteilhafter
Weise erreicht, daß sich lockernde Auswuchtgewichte nicht aus der Bohrung 22 herausgeschleudert
werden können.
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Die beschriebene Ausgestaltung des Außenläufers bringt es mit sich,
daß in vorteilhafter Weise der gesamte Außenläufer mit Ausnahme des Blechpaketes
7 und des Luftleitringes 17 im gleichen Arbeitsgang aus dem gleichen Werkstoff einstückig
herstellbar ist. Als Werkstoff dient vorzugsweise eine im Druckgußverfahren verarbeitbare
Aluminiumlegierung. Bei dieser Herstellungsart ergibt sich zu den beschriebenen
Vorteilen der lagerseitigen Kühlluftführung noch der Vorteil einer gedrungenen Bauform
und einer erheblichen Materialersparnis, da dann der maximale Außendurchmesser der
Kappe 10 gleich dem Außendurchmesser der Läufer-Stabwicklung 23 gewählt werden kann,
ohne daß die Stabilität des Außenläufers geringer wird. Es ergibt sich ei dieser
Herstellungsart auch eine einfache Art zllr Befestigrun£ des Luftleitringes 17.
Diese Art der IIerstellung ist ouch relativ unaufwendig bezüglich der benötigten
Werkzeuge, des Weristoffos sowie der Arbeitszeit und daher für eine Produktion in
größeren Stückzahlen bestens
geeignet.
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Die intensiv wirksame gezielte Kühlung läßt es in vorteilhafter Weise
zu, daß gegenüber Motoren gleicher Leistung beträchtliche Einsparungen an al.tivem
Werkstoff ermöglicht werden.
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Insgesamt gesehen bringt die Erfindung eine vorteilhafte Lösung der
eingangs gestellten Aufgabe mit sich.
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- Patentansprüche -