DE10256805A1

DE10256805A1 - Elektromotor, insbesondere für Elektrohandwerkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE10256805A1
Application number: DE10256805A
Authority: DE
Inventors: Dirk MÜLLER; Frank Fuchs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-06-24

Abstract

Es wird ein Elektromotor, insbesondere für Elektrohandwerkzeugmaschinen, angegeben, der ein Gehäuse (10) mit darin integriertem Stator (11), Rotor (14) und Lüfterrad (16) aufweist, das vom Rotor (14) angetrieben ist und bei Rotation auf seiner dem Stator (11) und Rotor (14) zugekehrten Seite einen Saugraum (17) und auf seiner davon abgekehrten anderen Seite einen mit Luftausblasöffnungen (19) in Verbindung stehenden Druckraum (18) erzeugt. Zur Erzielung einer ausreichend guten Kühlung auch der in den Saugraum (17) hineinragenden, außenliegenden Wickelköpfe (121) der Statorwicklung (12) sind auf der den Saugraum (17) begrenzenden Oberfläche (211) eines Lüfterradteils (21) Verwirbelungselemente (25) angeordnet, die Luftverwirbelungen im Saugraum (17) hervorrufen (Fig. 1).

Description

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesondere für Elektrohandwerkzeugmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem zum Antrieb eines Elektrohandwerkzeugs eingesetzten Elektromotor dieser Art ( DE 196 00 339 C1 ) wird das Gehäuse von dem Maschinengehäuse gebildet, in dem der Stator drehfest, der Rotor drehgelagert und ein Getriebe aufgenommen ist, auf dessen aus dem Maschinengehäuse vorstehender Abtriebswelle ein Spannfutter zum Einspannen eines vom Elektromotor angetriebenen Werkzeugs angeordnet ist. Das Lüfterrad ist auf der Rotorwelle zwischen Rotor und Getriebe angeordnet. Es ist sowohl auf der dem Elektromotor zugekehrten Seite als auch auf der dem Getriebe zugekehrten Seite mit einer Beschaufelung aus radial ausgerichteten, über den Umfang äquidistant verteilten Lüfterschaufeln versehen. Bei Rotation des Lüfterrads werden von den beiden Beschaufelungen zwei Luftströme erzeugt, die über Lufteintrittsschlitze in dem Maschinengehäuse eintreten und über Luftaustrittsschlitze in dem Maschinengehäuse wieder austreten. Die Lufteintritts- und -austrittsschlitze sind im Maschinengehäuse so angeordnet, daß die beiden von je einer Beschaufelung erzeugten Luftströme getrennt über Elektromotor und Getriebe geführt sind.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die bei Rotation des Lüfterrads hervorgerufene Verwirbelung des insbesondere über den Luftspalt zwischen Stator und Motor angesaugten Kühlluftstroms innerhalb des Saugraums eine wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr von der Stirnseite des Stators, insbesondere von den dort aus dem Stator herausragenden Wickelköpfen der Statorwicklung, erzielt wird. Die Größe der Luftverwirbelung wird dabei durch entsprechende Form und Größe der Verwirbelungselemente gezielt abgestimmt, um nicht durch einen zu großen Strömungswiderstand der Verwirbelungselemente die Leistungsaufnahme des Elektromotors unerwünscht zu steigern und damit den Wirkungsgrad herabzusetzen. Mit den erfindungsgemäßen Verwirbelungselementen auf der den Saugraum begrenzenden Seite des Lüfterrads wird ein wesentlicher Mangel der bisherigen Belüftungssysteme des Elektromotors behoben, der darin begründet ist, daß durch den großen inneren Luftwiderstand des Elektromotors und der hohen Strömungsgeschwindigkeit der axial in den Saugraum einströmenden Kühlluft die Luft im Saugraum nicht ausreichend umgeleitet und umgelenkt wird, um auch die außenliegenden Wicklungsköpfe der Statorwicklung zu belüften und von dort ausreichend Wärme abzuführen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegeben Elektromotors möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verwirbelungselemente als axial von der Oberfläche abstehende, voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Körper ausgebildet, die einstückig mit dem Lüfterrad ausgeführt oder auf der Oberfläche befestigt sind. Die Körper sind als langgestreckte, radiale ausgerichtete Stege mit geringer Steghöhe oder als Zapfen ausgeführt, die beispielsweise Zylinderform aufweisen.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Elektromotors, schematisch dargestellt,
2 und 3 jeweils eine Ansicht in Richtung II in 1 zweier konstruktiver Ausführungen eines Lüfterrads im Elektromotor gemäß 1, perspektivisch dargestellt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der in 1 ausschnittweise im Längsschnitt schematisch skizzierte Elektromotor weist einen in einem Gehäuse 10 drehfest gehaltenen Stator 11 mit Stator- oder Feldwicklung 12 und einen unter Belassung eines Luftspalts 13 im Innern des Stators 11 angeordneten Rotor 14 auf, der auf einer im Gehäuse 10 drehend gelagerten Rotorwelle 15 drehfest sitzt. Die Feldwicklung 12 ist in bekannter Weise in Axialnuten des Stators 11 eingelegt und ragt mit Wickelköpfen 121 an beiden Stirnseiten des Stators 11 aus diesem heraus. Bei Einsatz des Elektromotors als Antriebsmotor einer Elektrohandwerkzeugmaschine ist das Gehäuse 10 von dem Maschinengehäuse der Elektrohandwerkzeugmaschine gebildet, in dem neben dem Elektromotor 10 noch ein Getriebe aufgenommen ist, das die Drehzahl der Rotorwelle 15 auf eine gewünschte Drehzahl des vom Elektromotor 10 angetriebenen Werkzeugs umsetzt.
Der Elektromotor 10 ist luftgekühlt und weist hierzu ein auf der Rotorwelle 15 drehfest sitzendes Lüfterrad 16 auf. Bei Rotation erzeugt das Lüfterrad 16 auf seiner Stator 11 und Rotor 14 zugekehrten Seiten einen Saugraum 17 und auf seiner davon abgekehrten anderen Seite einen Druckraum 18, so daß – wie durch die in 1 eingezeichneten Luftströmungspfeile verdeutlicht ist – Kühlluft axial durch Stator 11, Rotor 14 und Luftspalt 13 hindurchgesaugt und über im Gehäuse 10 angeordneten Luftausblasöffnungen 19, die unmittelbar am Ausgang des Druckraums 18 angeordnet sind, wieder ausgeblasen wird. Ist das Gehäuse 10 geschlossen ausgeführt, so sind in dem Gehäusebereich 10, der auf der vom Lüfterrad 16 abgekehrten Seite von Stator 11 und Rotor 14 liegt, Lufteintrittsschlitze vorgesehen, durch die die Luft in das Innere des Gehäuses 10 hinein gesaugt wird.
Das Lüfterrad 16 weist eine den Saugraum 17 begrenzende Deckplatte 21, eine davon beabstandete Grundplatte 22 mit einer Nabe 23 zum Aufsetzen auf die Rotorwelle 15 sowie Lüfterschaufeln 24 auf, die sich radial zwischen Deckplatte 21 und Grundplatte 22 erstrecken und Deckplatte 21 und Grundplatte 2 miteinander verbinden. In 1 ist das Lüfterrad 16 im ausschnittweisen Längsschnitt schematisiert dargestellt, in 2 ist eine konstruktive Ausführung des Lüfterrads 16 perspektivisch dargestellt.
Um die im Saugraum 17 außenliegenden Wickelköpfe 121 der Feldwicklung 12 ausreichend zu kühlen, wird die axial insbesondere über den Luftspalt 13 in den Saugraum 17 einströmende Luft im Saugraum 17 verwirbelt, so daß ein Teil der Luft vor Abströmen über den Druckraum 23 in die Außenbereiche des Saugraums 17 umgeleitet wird und hier die Wickelköpfe 121 umströmt. Hierzu sind auf der den Saugraum 17 begrenzenden Oberfläche 211 der Deckplatte 21 Verwirbelungselemente 25 angeordnet, die bei Rotation des Lüfterrads 16 eine solche Luftverwirbelung erzeugen. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Verwirbelungselemente 25 durch von der Oberfläche 211 der Deckplatte 21 axial abstehende Körper 26 gebildet, die entweder einstückig mit der Deckplatte 21 ausgebildet sind oder auf der Deckplatte 21 axial aufgesetzt und befestigt sind. Die Körper 26 sind im Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet, wovon aber zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Lüfterrads 16 abgewichen werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind die Körper 26 durch zylindrische Zapfen 27 realisiert, die mit ihrer Grundfläche auf der Oberfläche 211 der Deckplatte 21 festgelegt, z. B. verklebt, sind. Die Zapfen 27 sind auf einem Teilerkreis mit gleichem Abstand voneinander angeordnet. Die Größe und die Anzahl der Zapfen 27 ist sehr gezielt gewählt, damit der von den Zapfen 27 erzeugte Strömungswiderstand nicht zu einer wesentlichen zusätzlichen Belastung des Elektromotors 10 mit vergrößerter Leistungsaufnahme führt und damit der Wirkungsgrad des Elektromotors nicht reduziert wird. Die Zapfen 27 können auch eine andere als zylindrische Form aufweisen, z.B. kegelstumpfförmig oder prismenförmig sein, und können einstückig mit der Deckplatte 21 ausgeführt werden.
In dem Ausführungsbeispiel des Lüfterrads gemäß 3 sind die Körper 26 als langgestreckte Stege 28 ausgebildet, die sich auf der ringförmigen Deckplatte 21 radial erstrecken und eine im Vergleich zu den Lüfterschaufeln 24 geringe axiale Steghöhe aufweisen. Der Abstand der Stege 28 voneinander ist gleich groß gewählt, und die Form und die Größe der Stege 28 sind gezielt auf die für eine Bespülung der Wickelköpfe 121 notwendige Luftverwirbelung im Saugraum 17 ausgelegt. Die Stege 28 können wie die Zapfen 27 in 2 entweder beim Spritzen des aus Kunststoff bestehenden Lüfterrads 16 mit angeformt werden, was relativ leicht zu bewerkstelligen ist, da das Lüfterrad 16 axial entformt werden kann , oder als Einzelelemente auf die Oberfläche der Deckplatte 21 aufgesetzt und befestigt werden.

Claims

Elektromotor, insbesondere für Elektrohandwerkzeugmaschinen, mit in einem Gehäuse (10) aufgenommenen Stator (11), Rotor (14) und Lüfterrad (16), das bei Rotation auf seiner Stator (11) und Rotor (14) zugekehrten Seite einen Saugraum (17) und auf seiner davon abgekehrten anderen Seite einen mit Luftausblasöffnungen (19) im Gehäuse (10) in Verbindung stehenden Druckraum (18) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Saugraum (17) begrenzenden Oberfläche (211) eines Lüfterradteils (21) Luftverwirbelungen im Saugraum (17) hervorrufende Verwirbelungselemente (25) angeordnet sind.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwirbelungselemente (25) als axial von der Oberfläche (211) abstehende, voneinander im Umfangsrichtung beabstandete Körper (26) ausgebildet sind.
Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (26) einstückig mit dem Lüfterradteil (21) ausgebildet sind.
Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (26} auf der Oberfläche (211) des Lüfterradteils (21) aufgesetzt und befestigt sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (26) langgestreckte, radiale Stege (28) sind.
Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (28) eine im Vergleich zu der axialen Höhe der Lüfterschaufeln (24) geringe axiale Steghöhe aufweisen.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (26) Zapfen (27) sind, deren Grundfläche an der Oberfläche (211) des Lüfterradteils (21) anliegt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (16) eine den Saugraum (17) begrenzenden Deckplatte (21), eine davon beabstandete Grundplatte (22) mit einer Nabe (23) zum Aufsetzen auf eine den Rotor (14) tragenden Rotorwelle (15) und zwischen Deck- und Grundplatte (21, 22) angeordnete, radial ausgerichtete Lüfterschaufeln (24) aufweist und daß die Deckplatte (21) das die Verwirbelungselemente (25) tragende Lüfterradteil (21) bildet.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) geschlossen ausgeführt ist und auf der vom Lüfterrad (16) abgekehrten Seite von Stator (11) und Rotor (14) im Gehäuse (10) Lufteintrittsöffnungen vorgesehen sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (16) drehfest auf einer den Rotor (14) tragenden Rotorwelle (15} sitzt.