DE2104961A1 - Elektromotor mit Außenläufer - Google Patents

Elektromotor mit Außenläufer

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DE2104961A1
DE2104961A1 DE19712104961 DE2104961A DE2104961A1 DE 2104961 A1 DE2104961 A1 DE 2104961A1 DE 19712104961 DE19712104961 DE 19712104961 DE 2104961 A DE2104961 A DE 2104961A DE 2104961 A1 DE2104961 A1 DE 2104961A1
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Germany
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electric motor
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air
cap
winding
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Application number
DE19712104961
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English (en)
Inventor
Edgar 2902 Rastede; Hopp Helmut 2900 Oldenburg. M Zelle
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • 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.
  • Motoren dieser Art werden beispielsweise zum Antrieb größerer Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen und dergleichen benötigt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Fig. zeigt einen Schnitt durch einen Außenläufermotor.
  • Auf der feststehenden, nicht drehbaren Welle 1 ist das Blechpaket 2 des Innenständers befestigt, in dessen unten die - vorzugsweise polumschaltbare - Wicklung eingelegt ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Rippen 8 gehen über in den Kurzschlußring 14, welcher die Wicklungsstäbe des Außenläufers miteinander verbindet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die intensiv wirksame gezielte Kühlung läßt es in vorteilhafter Weise zu, daß gegenüber Motoren gleicher Leistung beträchtliche Einsparungen an al.tivem Werkstoff ermöglicht werden.
  • Insgesamt gesehen bringt die Erfindung eine vorteilhafte Lösung der eingangs gestellten Aufgabe mit sich.
  • - Patentansprüche -

Claims (10)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e (1.) Elektromotor geringer Leistung mit auf einer feststehenden Welle einseitig gelagerten Außenläuf er und mit vorzugsweise polumschaltbarer Ständerwicklung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Außenläufer des Motors zwischen der Lageraufnahme (5) und dem Kurzschlußring (14) der Läufer-Stabwicklung (23) als Lüfterflügel wirkender Rippen (8) besitzt, welche sich in Motorachsrichtung vom Lager (4) bis zur Riemenscheibe (6) erstrecken und deren außenkanten auf ihrer gesamten Lunge durch eine glockenförmige Kappe (10) überdeckt sind, in welcher maximal zwischen je zwei Rippen (s) eine unmittelbar an die Riemenscheibe angrenzende Lufteintrittsöffnung (11) und eine unmittelbar an den Kurzschlußring (14) angrenzende Luftaustrittsöffnung (12) angeordnet ist.
  2. 2. Elektromotor nach Anspruch 1, d a d u r c h ¢ e k e n nz e i c h n e t, da3 an freien Ende ces Außenläufers Lüfterflügel (15) angeordnet sind, welche durch einen tellerförmigen Luftleitring (17) abgedeckt sind, dessen dem Lufteintritt dienende Mittelöffnung ) die Welle (1) des Motors in vorbestimmtem Abstand umgibt und deren Randzone im Querschnitt in Forn einer Kurve (20) ausgebildet ist.
  3. 3. Elektromotor nach den ansprüchen 1 und 2. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wicklungköpfe (19) der Ständerwicklung zumindest auf der der Lageraufnahme (5) abgewandten Seite des Motors wenigstens teilweise frei von Bandagen und vom Blechpaket (2) frei abstehend ausgebildet sind.
  4. 4. Elektromotor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i h h n e t, daß der Kurzschlußring (14) zumindest an den Stellen, an denen die Lufteintrittsöffnungen (12) an ihn angrenzen, einen geringeren Querschnitt besitzt, als zur optimal verlustlosen Führung des betriebsmäßig auftretenden Läuferstromes erforderlich ist und daß ein Teil des Läuferstromes über Kappe (10) fließt.
  5. 3. Elektromotor nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, d a -d u - c h g e k e n n z e i c h n e t, daf) die Lageraufnahme (5), die Rippen (8), die Kappe (10), die Länferwicklungsstäbe (23) mit den zugehörigen Kurzschlußringen (14, 15) und die Lüfterflügel (16) im gleichen Arbeitsgang aus dem gleichen Werkstoff einstückig hergestellt sind.
  6. 3. Elektromotor nach den Ansprüchen 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der größte Durchmesser der Kappe (10) gleich dem Außendruchmesser der Läufer-Stabwicklung (25) ist.
  7. 7. Elektromotor nach den ansprüchen 1 und d d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß innerhalb der Kappe (10) ein ggf. einstückig mit ihr bzw. mit den Rippen (8) einstückig ausgebildeter Luftleitring (13) angeordnet ist.
  8. 8. Elektromotor nach den Ansprüchen 1 und 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens ein Teil der Lüfterflügel (16) mit von ihrer Stirnseite her zugänglichen Sackbohrungen (22) versehen sind, deren Öffnungen durch den Luftleitring (17) verschlossen sind.
  9. 9. Elektromotor nach den Ansprüchen 1 und 2, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Luftleitring (17) mittels stirnseitig an den Lüfterflügeln (16) angeordneten Nietzapfen (21) befestigt ist.
  10. 10. Elektromotor nach den Ansprüchen 1 bis ca, d a -d u r c h g e lt e n n z e i c h n e t, daß die Eintrittsöffnungen (11,18) für die Kühlluft so bemessen sind, daß nicht mehr Luft, als zur optimalen Kühlung erforderlich ist, gefördert wird.
    L e e r s e i t e
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3102333A1 (de) * 1981-01-24 1982-08-19 Wilhelm Gebhardt Gmbh, 7112 Waldenburg Verfahren zum kuehlen eines insbesondere zum antreiben von ventilatorlaufraedern dienenden aussenlaeufermotors, mit dem vorgenannten verfahren gekuehlter aussenlaeufermotor, bauelementensatz zur herstellung eines vorzugsweise solchermassen gekuehlten aussenlaufermotors und anhand eines solchen bauelementensatzes hergestellter aussenlaeufermotor
WO1988002947A1 (fr) * 1986-10-16 1988-04-21 Klaus Walzel Moteur a induit exterieur
DE102009026195A1 (de) 2009-07-17 2011-01-27 Heyde, Michael Windkraftgenerator mit Außenläufer und Innenkühlung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3102333A1 (de) * 1981-01-24 1982-08-19 Wilhelm Gebhardt Gmbh, 7112 Waldenburg Verfahren zum kuehlen eines insbesondere zum antreiben von ventilatorlaufraedern dienenden aussenlaeufermotors, mit dem vorgenannten verfahren gekuehlter aussenlaeufermotor, bauelementensatz zur herstellung eines vorzugsweise solchermassen gekuehlten aussenlaufermotors und anhand eines solchen bauelementensatzes hergestellter aussenlaeufermotor
WO1988002947A1 (fr) * 1986-10-16 1988-04-21 Klaus Walzel Moteur a induit exterieur
DE102009026195A1 (de) 2009-07-17 2011-01-27 Heyde, Michael Windkraftgenerator mit Außenläufer und Innenkühlung
DE102009026195B4 (de) * 2009-07-17 2015-10-01 Michael Heyde Windkraftgenerator mit Außenläufer und Innenkühlung

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