DE2325473A1 - Axialeinbauluefter mit einem spaltpolmotor - Google Patents

Description

• Axialeinbaulüfter mit einem Spaltpol-Motor Die Erfindung betrifft einen Axialeinbaulüfter mit einem Spaltpol-Motor, der vollständig innerhalb des kreiszylindrischen von der Lüfterradnabe eingenommenen Topfraums angeordnet ist und dessen Wickelköpfe an den senkrecht zur Lüfterachse gelegenen Stirnflächen des Statorpaketes angeschmiegt sind und vollständig innerhalb der Umfangskontur des Statorpaketes liegen.
• Für Axialeinbaulüfter der eingangs genannten Art steht oft nur eine begrenzte axiale Einbautiefe zur Verfügung, durch die auch die axiale Länge des Spaltpiol-Motors begrenzt ist. Aus diesem Grunde sind bei einem bekannten Lüfter der eingangs genannten Art die Wickelköpfe an die Statorpaket-Stirnflächen angeschmiegt, indem sie durch um die Wickelköpfe geschlungene Bänder an diese Stirnflächen herangezogen werden. Dabei behalten die Wickelköpfe aber mit Ausnahme kleiner Flächenabschnitte, mit denen sie unter Zwischenlage der Zugbänder an den Stirnflächen anliegen, runde beziehungsweise gewölbte Querschnittskontur und können so den innerhalb der Umfangskontur des Statorpaketes zur Verfügung stehenden Raum bei begrenzter axialer Erstreckung nicht optimal ausnutzen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die erforderliche axiale-Bauhöhe eines Lüfters der eingangs genannten Art zu reduzieren. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Verringerung des axialen Platzbedarfs der Wickelköpfe und dadurch, daß die radial und axial dem Statorpaketzentrum abgekehrten Wickelkopfabschnitte in ihrer Umfangsmitte über mindestens 1/3 der radialen Wickelkopfausdehnung und über mindestens 1/3 ihrer Wickelkopfumfangslänge bis auf eine auf der jeweils gleichen Statprpaketseite gelegenenen, zur Lüfterradachse senkrechte ebene Grenzfläche reichen und daß alle Wicklungen vollständig in dem Zwischenraum zwischen den beiden Grenzflächen angeordnet sind.
• Bei vorgegebener axialer Bauhöhe des Statorpaketes benötigt man, um optimalen Wirkungsgrad des Motors zu erzielen, einen bestimmten minimalen Querschnitt der Wickelköpfe und die Erfindung ermöglicht es, diesen, somit erforderlichen Wickelkopfquerschnitt unter möglichst geringem zusätzlichen axialen Platzbedarf und ohne zusätzlichen radialen Platzbedarf unterzubringen.
• Auch auf der dem Statorpaket zugekehrten Seite der Wickelköpfe wird bei dem bekannten Lüfter der zur Verfügung stehende Raum nicht optimal ausgenutzt. Die durch die Zugbänder auf die Wickelköpfe ausgeübte Zugwirkung hebt die radial und axial dem Statorpaketzentrum zugekehrten Wickelkopfabschnitte von der Stirnfläche des Statorpaketes ab. Außerdem beanspruchen die stehengebliebenen Enden der Zugbänder Platz für sich, der für die Wickelköpfe verlorengeht.
• Eine Weiterbildung, die den zur Verfügung stehenden Platz auch in unmittelbarer Nähe der Stirnseiten des Statorpaketes besser ausnutzt, ist Gegenstand des Anspruchs 2.
• Neben der besseren Raumausnutzung eines zur Verfügung stehenden Wickelraums wird mit der Erfindung auch eine bessere Wärmeableitung der in den Wickelköpfen entstehenden Verlustwärme erzielt, weil die Wärme, bedingt durch besseren Berührungskontakt und geringeren Abstand von umliegenden, wärmeableitenden Elementen der Nabe, leichter abgeleitet werden kann. Das wirkt sich besonders günstig aus, wenn der Mantel der Nabe des Lüfterrades durch den Rotor eines Spaltpol-Motors gebildet ist, auf dessen Blechlamellen die aus Metall bestehenden Lüfterschaufeln aufgeschweißt sind. Die radial nach außen über den noch verbleibenden kleinenLuftzwischenraum abgestrahlte Verlustwärme geiangt dann in den durch die aufgeschweißten Lüfterschaufeln gut kEhlbaren Rotor.
• Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Bewicklung eines Statorpaketes eines Axialeinbaulüfters der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es unter Einsatz der bekannten Wickeleinrichtungen ohne besondere Umstände unter möglichst optimaler Ausnutzung des Wickelraumes durchführbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Anspruchs 4.
• Besonders vorteilhaft ist bei dem Verfahren nach Anspruch 4 die Tatsache, daß die axiale Erstreckung-der Wickelköpfe bis an die Grenzflächen exakt innerhalb außerordentlich geringer Toleranzwerte eingehalten verden kann, und zwar auch unter Bedingungen der Mengenfertigung. Das gestattet es, -den Stator in axialer Richtung toleranzarm und damit platzsparend und wärmeabgabefördernd in der Lüfter nabe unterzubringen.
• Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung und eines Verfahrensbeispiels-näher erläutert.
• In der Zeichnung zeigt: Figur 1 einen Axialeinbaulüfter nach der Erfindung, gesehen von der Einströmseite her, Figur 2 den abgeknickten Teilschnitt II aus Figur 1 abgebrochen, und Figur 3 den Stator des in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels für sich allein gesehen in Richtung des Pfeils III aus Figur 2.
• In der Zeichnung ist mit 1 ein Lüftergehäuse bezeichnet, das aus einem äußeren Ring 2 und einem daran mittels vier Speichen 3 befestigten Flansch 4 besteht. An dem Flansch 4 ist der allgemein mit 5 bezeichnete Stator mit Schrauben 6 festgeschraubt. Der Stator 5 besteht aus einem lamellierten Statorpaket 7 mit zwei Wicklungen 8 und 9, die elektrisch hintereinandergeschaltet sind. In Figur 2 ist infolge der Abknickung des Schnittes nur die Wicklung 9 sichtbar. Die beiden Wicklungen 8 und 9 sind durch einander gegenüberliegende Nutschächte 10 und 11 hindurchgewickelt und'erstrecken sich mit je zwei Wickelköpfen auf beiden Seiten des Statorpaketes 7. Die Wickelköpfe der Wicklung 9 sind in Figur 2 beide sichtbar und mit 13 und 14 bezeichnet. Der Wickelkopf 14 ist auch in Figur 3 sichtbar, außerdem der auf der gleichen Stirnseite 16 des Statorpaketes 7 gelegene Wickelkopf 15 der Wicklung 8-. Der auf der gegenüberliegenden Stirnseite 17 gelegene Wickelkopf der Wicklung 8 ist in keiner Zeichnung sichtbar.
• Das Statorpaket 7 ist an einem Lagerrohr 56 befestigt, in das zwei Lagerbüchsen 18 und 19 aus Sintermetall gesteckt sind, in denen die Rotorwelle 20 drehbar gelagert ist. In das Lagerrohr 56, das gegenüber den Wickelköpfen durch eine Lackisolierschicht 33 abgedeckt isttist ein geölter Filz 52 eingelassen, der über auf dem Umfang verteilt angeordnete, mit-Filz ausgefüllte Stichkanäle 53, 54 zu der Lagerbüchse 19 führt, so daß diese sich aus einem Filz 52 mit Öl versorgen kann. Ein Filzring 72 zwischen beiden Lagerbüchsen 18 und 19 dient zur Ölversorgung der Lagerbüchse 18. Das eine Ende der Rotorwelle ist durch einen Sicherungsring 21, der in eine-Ringnut 22 eingreift, gegen axiale Verschiebung in den Lagerbüchsen 18 und i9gesichert und stützt sich über eine Anlaufscheibe23 auf dem Flansch 4 ab. Am anderen Ende der Welle 20 ist ein Stahlschild 24 befestigt, an dem der ringförmige Außenläuferrotor 25 des Spaltpol-Motors befestigt ist. Das Stahlschild 24 ist dünn, damit es hinreichende Steifigkeit gewährt, und dennoch in axialer Richtung nur minimalen Platz erfordert. Der Rotor 25 besteht aus einem ringförmigen Blechpaket 26, an dessen Blechlamellen die aus Blech bestehenden insgesamt sieben vorgesehenen Lüfterflügel 27 des Lüfterrades 61 verschweißt sind, und stirnseitigen Ringen 59, 60 aus Aluminium. Der Flansch 4 definiert mit dem Außenläuferrotor 25 und der Stahlplatte 24 einen kreiszylindrischen Topfraum 28 der allgemein mit 69 bezeichneten Lüfternabe. Dieser Topfraum 28 wird von dem aus dem Stator 5 und dem Außenläuferrotor 25 bestehenden zweipoligen Außenläuferspaltpol-Motor eingenommen. Je kürzer in axialer Richtung -also in Richtung der Lüfterachse 30 - der Platzbedarf des Spaltpomotors ist, umso kleiner kann die axiale-Bautiefe der Lüfternabe 69 und damit des gesamten Einbaulüfters gehalten werden.
• Um diesen axialen Platzbedarf bei vorgegebenem Nabendurehmesser gemäß Doppelpfeil 77 möglichst klein zu halten, werden die Wickelköpfe bei der Herstellung durch einen später entfernten flachen Stempel gegen das Statorpaket 7 niedergedrückt, wiedas im einzelnen weiter unten noch näher beschrieben wird, und zwar so, daß die radial und axial dem Statorpaketzentrum 38 abgekehrten Wickelkopfabschnitte - zum Beispiel der Wickelkopfabschnitt 39 - bis über je ein breites Flächenareal auf eine jeweils auf der gleichen Seite senkrecht zur Lüfterradachse 30 gelegene ebene Grenzfläche 40, 41 reichen, und so daß die radial und axial dem Statorpaketzentrum 38 zugekehrten Wickelkopfabschnitte - zum Beispiel der Wickelkopfabschnitt 43 - flächenhaft berührend an der jeweils zugekehrten Stirnfläche 16, 17 anliegen. Beide Wicklungen 8 und 9 liegen vollständig in dem Zwischenraum 42 zwischen diesen Grenzflächen 40 und 41, so daß dieser Zwischenraum den axialen Platzbedarf für die Wicklungen bestimmt.
• In Figur 3 ist durch die strichpunktierte Linie 49 dasjenige Flächenareal umfahren, über das der Wickelkopf 14 abgeflacht bis an die Grenzfläche 41 reicht. Das durch die strichpunktierte Linie 49 umfahrende Flächenareal erstreckt sich in der Umfangsmitte, etwa über 9/10 der radialen, durch den Doppelpfeil 31 angezeigten Wickelkopfausdehnung und über mehr als-2/3 der durch den Doppelpfeil 55 angezeigten Wickelkopfumfangslänge. In Figur 3 ist durch die strichpunktierte Linie 50 dasjenige Flächenareal der Stirnfläche 16 umgrenzt, über das der Wickelkopf 15 unter Zwischenlage der Kurzschlußbügel 36, 37 und der Lackisolierschicht 32 unmittelbaren Flächen kontakt mit einer Stirnfläche 16 hat. Dieses durch die strich punktierte Linie 50 umgrenzte Flächenareal reicht fast bis zu den Nutschächten 10 und 11, die soweit sie in Figur 3 durch die dort dargestellten Wickelköpfe verdeckt sind, gestrichelt dargestellt sind. Das Flächenareal, das durch die Linie 50 umgrenzt ist, erstreckt sich über die durch den Doppelpfeil 57 angezeigte Umfangslänge.
• Der für die Wickelköpfe zur Verfügung stehende Wickelraum ist radial nach außen durch die kreisrunde Umfangskontur 44 des Statorpaketes begrenzt. Durch die nach der Erfindung vorgesehene Niederdrückung der Wickelköpfe wird der radial außen gelegene Bereich der Wickelräume 46 und 47 besser ausgenutzt, wodurch axialer Platzbedarf eingespart wird.
• Die Lackisolierschicht 32 überdeckt alle den Wicklungen 8, 9 gegenüberliegenden Flächen des Statorpaketes 7 und auch die herausragenden Abschnitte der Kurzschlußbügel 34 bis 37; sie kleidet also auch die Nutschächte 10, 11 des Statorpaketes 7 aus.
• Die Drähte, aus denen die Wicklungen 8 und 9 gewickelt sind, sind mit zwei Lackisolierschichten überzogen. Die außen gelegenen Lackisolierschichten der Drähte sind miteinander verschmolzen, verklebt oder verschweißt, um die Wickelköpfe in der in den Zeichnungen dargestellten niedergedrückten Lage zu fixieren. Mit 70 und 71 sind zwei Eisenstege bezeichnet, die in das Statorpaket nach Herstellung der Wicklungen 8 und 9 eingesetzt sind.
• Zur Bewicklung des Statorpaketes 7 mit den beiden Wicklungen 8 und 9 wird vorzugsweise wie folgt verfahren: Kupferdraht wird mit einer Lackisolierschicht aus Polyesterimid durch Tauchen isoliert. Diese Lackisolierschicht härtet bei Zimmertemperatur aus und bleibt hart bei Temperaturen bis 160 Grad Celsius. DarU-ber wird durch Tauchen eine zweite Lackisolierschicht aus modifiziertem Polyamid aufgetragen. Das modifizierte Polyamid bleibt bis zu einer maximalen Betriebstemperatur von 120 Grad Celsius hart, wird aber bei einer Backtemperatur von 120 Grad Celsius weich und klebfähig. Das Statorpaket 7 wird auf beiden Stirnflächen 16 und 17 mit der Lackisolierschichte 32 isoliert, die sich bis über die in den WickelköpEen zugekehrten freiliegenden Seiten des Lagerrohrs 56 erstreckt und auch die Nutschächte 10 und 11 auskleidet. Diese auf das -Statorpaket 7 aufgetragenen Lackisolierschichten bestehen aus Einkomponenten-Epoxydharz. Das Epoxydharz wird kalt auf das auf 120 Grad Celsius aufgeheizte Statorpaket aufgebracht und zu einer fest haftenden, geschlossenen elektrisch isolierenden Lackisolierschicht ausgehärtet. Die so erzielte Lackisolierschicht bleibt hart bei Temperaturen mindestens bis zu 160 Grad Celsius. Mit dem zwei£ach-lac-kisolierten Draht werden nun auf das mit der Lackisolierschicht 32 versehene Statorpaket die beiden Wicklungen 8 und 9 aufgewickelt, wobei die Stege 70 und 71 herausgenommen sind, so daß die Nutzschächte 10 und 11 nach außen offen sind. Die Wicklungen 8 und 9 werden so ausgeführt, daß ihre Wickelköpfe erheblich über die Grenzflächen 40 und 41 axial nach außen ragen. In den Wickelköpfen liegen die Drähte nicht stramm, sondern locker. Das so bewickelte Statorpaket wird auf 160 Grad Celsius aufgeheizt - das ist die sogenannte Backtemperatur, bei der das Polyamid der-äußeren Lackisolierschicht der Drähte klebfähig wird. Während die äußere Lackisolierschicht durch Anwendung der Backtemperatur klebfähig ist, werden durch zwei Preßstempel die Wickelköpfe der Wicklungen 8 und 9 gegen die Stirnflächen 16 und 17 gepreßt, bis sie die in der Zeichnung angegebene Form einnehmen und die Stirnflächen der Preßstempel sich entlang der Grenzflächen 40 und 41 erstrecken. In diesem Zustand wird die äußere, aus modifiziertem Polyamid bestehende Lackisolierschicht der Drähte ausgehärtet. Die äußeren Lackisolierschichten benachbarter Drähte haben sich nun miteinander verklebt und bilden ein stabiles Gerüst, das die niedergedrückten Wickelköpfe in der niedergedrückten Stellung hält. Die innere Lackisolierschicht bildet eine hinreichende elektrische Isolation der Drähte. Die maximale Betriebstemperatur liegt bei 120 Grad Celsius und bei dieser Temperatur bleibt auch das modifizierte Polyamid hart. Beim Niederdrücken der Wickelköpfe werden einige Drahtschleifen zur Seite gedrückt und beschreiben einen längeren Weg. Die Drahtschleifen in den Wickelköpfen sind'so lose gewickelt, daß durch diese Wegverlängerung keine unzuträgliche, den Draht beschädigende Beanspruchungen auftreten können.

Claims (4)

ANSPRÜCHE

1. Axialeinbaulü£t er mit einem Spaltpol-Motor, der vollständig innerhalb des kreiszylindrischen von der Lüfterradnabe eingenommenen Topfraums angeordnet ist und dessen Wickelköpfe an den senkrecht zur Lüfterradachse gelegenen Stirnflächen des Statorpaketes angeschmiegt sind und vollständig innerhalb der Umfangskontur des Statorpaketes liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die radial und axial dem Statorpaketzentrum ( 38 ) abgekehrten Wickelkopfabschnitte ( 39 ) in ihrer Umfangsmitte über mindestens 1/3 der radialen Wickelkopfausdehnung ( 31 ) und über.

mindestens 1/3 ihrer Wickelkopfumfangslänge ( 55-) bis auf eine auf der jeweils gleichen Statorpaketseite gelegene, zur Lüfterradachse (30 ) senkrechte ebene Grenzfläche ( 40, 41 ) reichen und daß alle Wicklungen ( 8, 9 ) vollständig in dem Zwischenraum ( 42 ) zwischen den beiden Grenzflächen angeordnet sind.

2. Lüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial und axial dem Statorpaketzentrum ( 38 ) zugekehrten Wickelkopfabschnitte ( 43 ) über mindestens die Hälfte der radialen Wickelkopfstärke. ( 31 ) auf ihrer ganzen sich über die Stirnfläche ( 16 ) des Statorpaketes ( 7 ) erstreckende Umfangslänge ( 57 ) unter Zwischenlage einer auf die Stirnflächen ( 16, 17 ) des Statorpakete& -( 7 ) und die Kurzschlußbügel ( 34 bis 37 ) aufgetragenen Lackschicht ( 32 ) flach an der jeweils zugekehrten Stirnfläche des Statorpaketes diese berührend anliegen.

3. Lüfter nach Anspruch 1 oder 2, 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Nabe (69 ) des Lüfterrades ( 61 ) durch den Rotor ( 25 ) des Spaltpol-Motors gebildet ist, auf dessen Blechlamellen die aus Metall bestehenden Lüfterschaufeln aufgeschweißt sind.

4. Verfahren zur Bewicklung eines Statorpaketes für einen Lüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diewicklungenlose und mit über die Grenzflächen axial hinausragenden ickelköpfen aus mit zwei Lackisolierschichten versehenem Draht auf das mit einer sich über die bewickelten Bereiche erstreckenden Lackisolierschicht isolierte Statorpaket gewickelt werden, wobei der Lack der äußeren Lackisolierschicht des Drahtes aus modifiziertem Polyamid besteht, das bei einer oberhalb der maximalen Betriebstemperatur gelegenen Backtemperatur reversibel schweiß fähig aufweicht und bei maximaler Betriebstemperatur hart ist und wobei die anderen Lackisolierschichten aus Lacken bestehen, die bei der Backtemperatur hart da sind, und daß durch axial gegen Statorpaket gerichtete Pressung unter gleichzeitiger Erwärmung auf die Backtemperatur die Wickelköpfe bis auf die Grenzflächen gegen die Stirnflächen des Statorpaketes niedergedrückt werden, und daß die Wickelköpfe im niedergedrückten Zustand gehalten werden, bis der Lack der äußeren Lackschicht des Drahtes so zäh geworden ist, daß er die Wickelköpfe in ilirer niedergedrückten Position fixiert. Leerseite