PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19517689B4 19.02.2004
Titel Elektromotor
Anmelder Vorwerk & Co. Interholding GmbH, 42275 Wuppertal, DE
Erfinder Delgado, Antonio, Dr., 85354 Freising, DE;
Graute, Ludger, 45130 Essen, DE;
Arnold, Hans-Peter, 42489 Wülfrath, DE
Vertreter H.-J. Rieder und Partner, 42329 Wuppertal
DE-Anmeldedatum 13.05.1995
DE-Aktenzeichen 19517689
Offenlegungstag 14.11.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.02.2004
IPC-Hauptklasse H02K 9/02
IPC-Nebenklasse H02K 5/20   H02K 5/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator und einer Kühlluftdurchführung, wobei der Elektromotor ein auf der Motorwelle angeordnetes Gebläserad aufweist und insbesondere die Motorteile Rotor und Stator innerhalb eines Motorkapselgehäuses angeordnet sind und wobei das Gebläserad außerhalb des Motorkapselgehäuses angeordnet ist, wobei weiter ein Motorinnenraum von im Wesentlichen in Gegenrichtung zu der vom Gebläserad erzeugten Luftströmung strömender Kühlsaugluft durchsetzt wird, wobei ein Maß der Kühlluftströmung von dem durch das Gebläserad erzeugten Unterdruck gesteuert ist (DE 37 28 484 C2).

Derartige Elektromotoren sind bekannt. Je nach Anwendungsgebiet müssen diese Elektromotoren insbesondere gegen Schmutz, Feuchtigkeit und Wasser geschützt werden. Dieser Schutz besteht bei den bekannten Lösungen aus einer vollständigen Kapselung des Motors, wobei diese Kapselung zu einem Wärmestau innerhalb der Kapsel führt. Um eine Wärmeabfuhr aus der Motorkapselung, besonders aus den bewegten Teilen wie Rotor und Welle, zu gewährleisten, werden bei den bisher bekannten Lösungen bspw. Kühlrippen vorgesehen. Bei hohen thermischen Belastungen finden aufwendige Wärmetauscher Verwendung. Weiterhin sind Lösungen bekannt, bei welchen die Motorkapsel mit Kühlluftkanälen versehen ist. Hierbei werden die bewegten Teile, wie Rotor und Welle, mittels einer Innenluftumwälzung gekühlt. Diese Innenluft überträgt die Wärme von Rotor und Welle zu der gekühlten Motorkapselung. Hier ist insbesondere auf die DE 43 20 559 A1 zu verweisen, bei welcher ein Elektromotor angegeben ist, welcher in einem Kapselgehäuse aufgenommen ist. Bei dieser Lösung erfolgt eine Kühlung der bewegten Teile mittels eines Kühlmediums, welches von außerhalb des Gehäuses einer Mittenöffnung zugeführt ist und diese vollständig in axialer Richtung durchströmt, wobei das die bewegten Teile durchströmende Kühlmedium vollständig gegenüber dem den Stator enthaltenden Innenraum des Gehäuses abgegrenzt ist. Zur verbesserten Wärmeabfuhr ist ein Wärmetauscher in Form eines Blechpaketes vorgesehen, wobei das Blechpaket durch aufeinanderfolgende Bleche gebildet ist. Die einzelnen Bleche weisen Mittenbohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Die Mittenbohrungen bilden die erwähnte Mittenöffnung zum Durchsatz des Kühlmediums. Zur Kühlung der nicht bewegten Teile, wie bspw. dem Stator, sind in dem Gehäuse Kühlluftkanäle vorgesehen. Aus der DE 37 28 484 C2 ist ein elektromotorisch angetriebenes Gebläse bekannt, mit einem Elektromotor und einem auf der Motorwelle angeordneten Gebläserad. Letzteres saugt im üblichen Gebläsebetrieb über eine den Saugraum des Gebläses mit dem Motorinnenraum verbindenden Leitung Kühlluft durch den Motorinnenraum, wobei diese Kühlluft entgegen der vom Gebläserad erzeugten Luftströmung gerichtet ist. Auch die DE 83 21 093 U1 betrifft einen Elektromotor mit Motorinnenraumkühlung, wobei jedoch zusätzlich zu einem mit einem Lüftermotor versehenen Außenlüfter zur Motorinnenraumkühlung ein weiterer, gleichfalls einen eigenen Lüftermotor aufweisender Innenlüfter vorgesehen ist. Weitere innengekühlte Elektromotoren sind aus der DE 43 00 401 A1 bekannt.

Ausgehend vom zuletzt genannten Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Elektromotor anzugeben, welcher in einfacher Weise hinreichend gekühlt ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Bedingt durch diese Ausgestaltung ist ein Elektromotor angegeben, welcher hinreichend gekühlt ist, bei einfachem, konstruktivem Aufbau. Dies ist dadurch gelöst, dass der Motoraußenraum in Gegenrichtung von Kühldruckluft durchströmbar ist und das Maß durch ein Öffnungsventil gesteuert ist. Der in dem Motorkapselgehäuse gelagerte Elektromotor wird von der das Kapselgehäuse durchsetzenden Kühlluft gekühlt, wobei bei größeren thermischen Belastungen die Wärme der feststehenden Motorteile über Wärmeleitkörper in das Kapselgehäuse geführt werden können. Das Kapselgehäuse wird hingegen außenseitig von dem durch das Gebläserad erzeugten Luftstrom gekühlt, welcher Luftstrom entgegen der Strömung des den Motorinnenraum durchsetzenden Kühlluftstromes ausgerichtet ist. Es ist hierbei vorgesehen, dass das Maß des, den Motorinnenraum durchsetzenden Kühlluftstromes geringer ist als das Maß des vom Gebläserad erzeugten Luftstromes. Vorteilhafterweise wird hierbei die vom Gebläserad erzeugte Luftströmung durch ein Distanzgehäuse geführt, welches das Motorkapselgehäuse umgibt unter Bildung eines Ringraumes zwischen dem Distanzgehäuse und dem Motorkapselgehäuse. Das Maß der Kühlluftströmung in dem Motorinnenraum ist durch den vom Gebläserad erzeugten Unterdruckgesteuert. Bevorzugt wird hierbei eine Ausgestaltung, bei der bei steigendem Unterdruck das Maß der Kühlluftströmung ebenfalls ansteigt. Dies ist auch insofern von Bedeutung, da ein steigender Unterdruck mit einer ansteigenden Leistung des Elektromotors einhergeht, was zu einer weiteren Erhöhung der thermischen Belastung des Elektromotors führt. Der Motoraußenraum, welcher durch das bereits erwähnte Distanzgehäuse abgegrenzt sein kann, wird von Kühldruckluft durchströmt, welche Kühldruckluft durch das in Strömungsrichtung vor dem Elektromotor angeordnete Gebläserad erzeugt wird. Der Motorinnenraum wird von einer Kühlsaugluft durchströmt, welche ebenfalls durch das Gebläserad erzeugt sein kann. Demnach befindet sich der Kühllufteintritt in den Motorinnenraum auf der Seite des höheren Druckes im Bereich des Motoraußenraumes, wogegen der Kühlluftausgang in einer bevorzugten Ausgestaltung auf der Seite des niedrigeren Druckes des Motoraußenraumes liegt. Durch die erfindungsgemäße Idee kann so auf einen zusätzlichen Kühllüfter zur Kühlluftförderung innerhalb des Motorkapselgehäuses verzichtet werden. In einer Ausgestaltung kann die Anordnung so getroffen sein, daß der Kühllufteintritt in den Motorinnenraum an dem dem Kühllufteintritt in den Motoraußenraum entgegengesetzten Ende des Motorkapselgehäuses angeordnet ist, wobei die in den Motoraußenraum eintretende Kühlluft das Motorkapselgehäuse umströmt und an dem in Strömungsrichtung betrachteten Ende des Motorkapselgehäuses teilweise in den Motorinnenraum abgelenkt wird. Dies geschieht durch ein Ansaugen des das Motorkapselgehäuse umströmenden Luftstromes. Die den Motorinnenraum durchsetzende Kühlluft strömt demnach entgegen der Richtung des den Motoraußenraum durchsetzenden Luftstromes. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, daß der Elektromotor ein Sauggebläse und ein Druckgebläse aufweist, wobei die Saugseite des Sauggebläses zur Absaugung des Motorinnenraumes das Motorkapselgehäuse durchsetzt und die Druckseite des Druckgebläses an einen das Motorkapselgehäuse außenseitig umgebenden Strömungsweg angeschlossen ist. Vorteilhafterweise kann hierbei das Sauggebläse und das Druckgebläse als ein Gebläserad ausgebildet sein. Weiterhin ist vorgesehen, daß das Motorkapselgehäuse eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für die den Motorinnenraum durchsetzende Kühlluft aufweist und daß die Einströmöffnung ein in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuertes Öffnungsventil aufweist. Letzteres kann in Form eines Fliehkraftventils ausgebildet sein, welches erst ab einer bestimmten Drehzahl des Elektromotors öffnet. Das Öffnungsventil kann weiterhin so ausgebildet sein, daß mit dem Luftstrom mitgerissene Schmutzpartikel und/oder Flüssigkeiten abgeschieden werden. Ist das Öffnungsventil in Form eines Fliehkraftventils ausgebildet, so bewirken die Zentrifugalkräfte im Bereich der Ventilklappen ein Abscheiden von Schmutzpartikeln und/oder Flüssigkeit. Sich in dem Motoraußenraum ansammelnde Flüssigkeit kann durch die genannte Anordnung eines Öffnungsventils nicht bei Stillstand des Elektromotors in den Motorinnenraum gelangen, da bevorzugt ein Fliehkraftventil eingesetzt wird, welches bei geringer Motordrehzahl und demnach auch bei Motorstillstand die Einströmöffnung zu dem Motorinnenraum verschließt. Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß die Einströmöffnung als mit der Motorwelle rotierbarer Hohlkörper ausgebildet ist. Letzterer durchsetzt an einer Stirnseite das Motorkapselgehäuse. Die durch den Hohlkörper strömende Luft kühlt hierbei auch das Lager der Motorwelle. Es wird vorgeschlagen, daß konzentrisch zur Einströmöffnung und in Strömungsrichtung über diese hinausragend, unter Ausbildung eines Ringhohlraumes ein Strömungsleitkörper angeordnet ist. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Kühlluftführung in Richtung auf die Einströmöffnung. Bedingt durch diese Ausgestaltung werden Turbulenzen im Bereich der Einströmöffnung vermieden, welche den Kühlluftströmungseintritt in den Motorinnenraum beeinträchtigen können. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß in dem Strömungsleitkörper vorgeordnet zur Einströmöffnung den Querschnitt des Strömungsleitkörpers durchsetzende Strömungstrennwände vorgesehen sind. Letztere dienen einerseits zur weiteren Beruhigung des Saugluftstromes in Richtung auf den Motorinnenraum und andererseits bei einer drehbaren Anordnung des Strömungsleitkörpers als Fliehkraftabscheider. Durch diese Ausgestaltung ist der Elektromotor auch in feuchter Atmosphäre einsetzbar. Die durch den Motoraußenraum strömende Kühlluft kann somit mit Schmutz, Flüssigkeiten usw. versetzt sein. Der bevorzugt rotierende Strömungsleitkörper hält mittels seiner Strömungstrennwände diese Schmutz- und/oder Feuchtigkeitspartikel bedingt durch die Fliehkraft von der Einströmöffnung ab. Es gelangt somit bei einem Betrieb des Elektromotors lediglich Kühlluft in den Motorinnenraum, welche Kühlluft eine übliche Luftfeuchtigkeit, jedoch keine Flüssigkeitstropfen, aufweist. Diese Luftfeuchtigkeit ist höher als bei den im Stand der Technik bekannten Motorkapselungen, welche luftdicht ausgebildet sind. Dies hat eine längere Kohlestandzeit der Kollektoren zur Folge. Die Abscheidung von Schmutz, Flüssigkeiten usw. wird noch dadurch verbessert, daß die Strömungstrennwände im Querschnitt kreuzförmig angeordnet sind. Wie bereits erwähnt; wird vorteilhafterweise vorgeschlagen, daß der Strömungsleitkörper zusammen mit den Strömungstrennwänden rotierend ausgebildet ist. Dies kann derart gelöst sein, daß der Strömungsleitkörper konzentrisch zur Motorwelle angeordnet ist und mit dieser rotiert. Demnach rotieren der Strömungsleitkörper und die diesen durchsetzenden Strömungstrennwände mit Motordrehzahl. Im Zusammenhang mit den bereits erwähnten Öffnungsventilen in Form eines Fliehkraftventils ist hierdurch eine optimale Abscheidung von Schmutz- und Flüssigkeitspartikeln gegeben. Bei höheren Drehzahlen des Elektromotors werden diese Partikel aufgrund der als Fliehkraftabscheider ausgebildeten Strömungstrennwände von der Einströmöffnung ferngehalten. Letztere ist bedingt durch die Ausgestaltung des Öffnungsventils in Form eines Fliehkraftventils geöffnet. Bei abnehmender Motordrehzahl und bei Stillstand des Elektromotors kommt die Fliehkraftabscheidung nur teilweise bzw. nicht zur Wirkung. Hier jedoch schließt das Fliehkraftventil aufgrund der geringen bzw. nicht vorhandenen Motordrehzahl die Einströmöffnung, womit auch hier keine Partikel in den Motorinnenraum gelangen können. Um die Abscheidung zu optimieren, wird vorgeschlagen, daß der Strömungsringraum an seinem in Strömungsrichtung unteren Ende Öffnungen aufweist, welche den Strömungsringraum mit dem Motoraußenraum verbinden. Demnach werden in den durch den Strömungsleitkörper und den Strömungstrennwänden gebildeten Abscheider stehende Flüssigkeiten und Schmutz durch die in dem Strömungsleitkörper angeordneten Öffnungen herausgeschleudert. Die Strömungstrennwände innerhalb des Strömungsleitkörpers erstrecken sich vorzugsweise bis in den Bereich der Öffnungen des Strömungsringraumes. Weiter sind die Öffnungen des Strömungsringraumes in Strömungsrichtung zu der Einströmöffnung des Motorkapselgehäuses beabstandet. Somit kann auch keine Flüssigkeit bei einem Flüssigkeitsstau im Bereich der Öffnungen durch die Einströmöffnung in die Motorkapsel gelangen. Weiterhin kann eine Abscheidung von Flüssigkeit und/oder Schmutz noch dadurch erzielt werden, daß der Strömungsringraum an seinem entgegen der Strömungsrichtung oberen Ende eine Strömungsleitkörperöffnung aufweist und daß die Strömungstrennwände über die Strömungsleitkörperöffnung hinausragen. Dies führt zu einer Vorabscheidung von Schmutz und/oder Flüssigkeiten, bevor der Kühlluftstrom in den Strömungsleitkörper eintritt. Durch die kreuzförmig angebrachten Strömungstrennwände im Strömungsleitkörper wird die Bauhöhe des so gebildeten Abscheiders reduziert. Flüssigkeiten und/oder Schmutz werden durch die Strömungstrennwände sofort auf die Motordrehzahl beschleunigt. Wie bereits erwähnt, ist das Maß der Kühlluftströmung durch den Motorinnenraum von dem durch das Gebläserad erzeugten Unterdruck gesteuert. Dies kann dadurch gelöst sein, daß die Ausströmöffnung an eine Saugleitung angeschlossen ist, welche auf der Saugseite des Gebläserades in eine Ansaugleitung des Gebläserades mündet. Es ist somit eine Bypass-Luftführung gebildet, wobei die Luft im Motoraußenraum um das Motorkapselgehäuse zur Außenkühlung geführt wird und durch die Bypass-Luftführung durch das Motorkapselgehäuse zur Innenkühlung strömt. Der in der Ansaugleitung des Gebläserades herrschende Unterdruck bewirkt ein Durchströmen von Kühlluft durch den Motorinnenraum in Form einer Kühlsaugluft. Je nach Größe des in Abhängigkeit von der Motordrehzahl stehenden Unterdruckes im Bereich der Ansaugleitung ändert sich auch das Maß der Kühlluftdurchsetzung durch den Motorinnenraum. Um bei Motorstillstand ein Eindringen von Flüssigkeit und/oder Schmutz durch die Ausströmöffnung in den Motorinnenraum zu verhindern, ist weiterhin vorgesehen, daß in der Saugleitung ein Verschlußventil angeordnet ist, welches durch einen Unterdruck in der Ansaugleitung gesteuert ist. Ein derartig unterdruckgesteuertes Ventil kann zwei voneinander abgedichtete Kammern aufweisen, die durch eine Linearführung miteinander verbunden sind, wobei an dem oberen Ende der Linearführung ein Stopfen, der durch eine Feder die Kühlluftaustrittsöffnung schließen kann, und an dem unteren Ende eine Membran vorgesehen ist. Dieses unterdruckgesteuerte Ventil schließt automatisch durch die Unterdrucksteuerung beim Ausschalten des Elektromotors und öffnet entsprechend beim Einschalten desselben. Aufgrund der zwei getrennten Kammern können durch den Unterdruck wesentlich höhere Kräfte auf den Stopfen übertragen werden. Hierbei ist vorgesehen, daß die Druckkammer des unterdruckgesteuerten Ventils mit der Ansaugleitung oberhalb des Stopfens mittels eines Rohres oder dergleichen verbunden ist. Durch diese Kopplung der Druckkammer mit der Ansaugleitung oberhalb des Stopfens ist ausgeschlossen, daß bei steigendem Überdruck auf der Unterdruckseite des Gebläses das unterdruckgesteuerte Ventil versagt. Schließlich ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, daß vorgeordnet zu der Ausströmöffnung ein Kohlestaubfilter angeordnet ist. Letzterer verhindert eine Verunreinigung der Motorumgebung, da durch den durch den Motorinnenraum geleiteten Kühlluftstrom Kohlestaubpartikel an dem Kohlestaubfilter abgelagert werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung, die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Es zeigt:

1 einen erfindungsgemäßen Elektromotor, welcher innerhalb eines Motorkapselgehäuses angeordnet ist, in einer schematischen Schnittdarstellung,

2 eine vergrößerte Detaildarstellung einer mit einem Fliehkraftabscheider und einem Fliehkraftventil versehenen Einströmöffnung zum Eintritt von Kühlluft in den Motorinnenraum,

3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2 und

4 eine weitere vergrößerte Detaildarstellung der 1, eine Verschlußventil-Ausbildung im Bereich einer Ausströmöffnung betreffend.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 ein Elektromotor 1, welcher einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Elektromotor 1 ist von einem, im Querschnitt bevorzugt kreisrund ausgebildeten, zylinderartigen Motorkapselgehäuse 2 umgeben, wobei eine Befestigung des Motorkapselgehäuses 2 an dem Elektromotor 1 über kapselgehäuseinnenseitig angeordnete Radialstege erfolgt. Letztere können als Wärmeleitkörper 3 ausgebildet sein.

Das Motorkapselgehäuse 2 umschließt den Elektromotor 1 gänzlich. Lediglich an den Stirnseiten 2'' und 2''' wird das Motorkapselgehäuse 2 von einer Motorwelle 4 des Elektromotors 1 durchsetzt. Im Bereich dieser Durchdringungen sind auf der Motorwelle 4 wasserdichte Kugellager 5 vorgesehen, deren Kugellagerringe wasserdicht mit den Gehäusestirnwänden 2'' bzw. 2''' verbunden sind. Der Innenraum 2' des Motorkapselgehäuses 2 ist somit gegenüber der Motorwelle 4 auf beiden Seiten abgedichtet.

Ein aus dem Motorkapselgehäuse 2 hinausragender Wellenstumpf trägt ein mit der Motorwelle 4 rotierbares Gebläserad 6. Letzteres saugt im Betriebszustand über eine Ansaugleitung 7 Luft an, welche auch mit Flüssigkeiten und/oder Schmutz versehen sein kann. Diese angesaugte Luft umströmt in Form einer Kühldruckluft das Motorkapselgehäuse 2, wozu hier ein das Motorkapselgehäuse 2 aufnehmendes Distanzgehäuse 8 vorgesehen ist, zur Bildung eines Strömungsringraumes 9 zwischen dem Distanzgehäuse 8 und dem Motorkapselgehäuse 2. Das Distanzgehäuse 8 ist gleichfalls bevorzugt im Querschnitt kreisrund und zylinderförmig ausgebildet, wobei sich das Distanzgehäuse 8 bevorzugt koaxial zu dem Motorkapselgehäuse 2 erstreckt. Das Distanzgehäuse 8 steht in Verbindung mit der Ansaugleitung 7 im Bereich des Gebläserades 6. In dem der Ansaugleitung 7 gegenüberliegenden Bereich ist das Distanzgehäuse 8 verjüngt ausgebildet und formt sich hier zu einer Druckleitung 10. An dem dem Gebläserad 6 gegenüberliegenden Ende ist die Motorwelle 4 als Hohlkörper 11 ausgebildet, welcher sich vom Innenraum 2' ausgehend bis über die Stirnwand 2'' des Motorkapselgehäuses 2 erstreckt. Im Bereich des Motorinnenraumes 2' weist der Hohlkörper 11 Radialbohrungen 12 auf, zur Verbindung des Motorinnenraumes 2'' mit dem Motoraußenraum 9. Die Radialbohrungen 12 sind vom Innenraum 2' her betrachtet vor dem dort angeordneten wasserdichten Kugellager 5 positioniert.

Der über das wasserdichte Kugellager 5 hinausragende Teil des Hohlkörpers 11 trägt einen koaxial zu diesem ausgerichteten Strömungsleitkörper 13. Letzterer ist im Bereich einer kreisrunden Ausnehmung 14 der Motorkapselgehäuse-Stirnwand 2'' mit dem Hohlkörper 11 verbunden. Demnach rotiert der Strömungsleitkörper 13 bei eingeschaltetem Elektromotor mit der Motorwelle 4 bzw. mit dem Hohlkörper 11. Der Strömungsleitkörper 13 erstreckt sich über das Ende des Hohlkörpers 11 hinaus derart, daß sich das freie Ende des Hohlkörpers 11 etwa mittig der Längserstreckung des Strömungsleitkörpers 13 befindet.

Der Strömungsleitkörper 13 bildet einen Strömungsringraum 15 aus, welcher im Bereich der Motorkapselgehäusewand 2'' durch einen Leitkörperboden 16 begrenzt ist, mit welchem der Strömungsleitkörper 13 mit dem Hohlkörper 11 verbunden ist. Im Bereich des Leitkörperbodens 16 besitzt der Strömungsleitkörper 13 radial ausgerichtete Öffnungen 17, welche den Strömungsringraum 15 mit dem Motoraußenraum 9 verbinden. Diese Öffnungen 17 sind so angeordnet, daß eine senkrecht zur Motorwelle 4 ausgerichtete Ebene, welche die Öffnungen 17 durchsetzt, vor der Motorkapselgehäuse-Stirnwand 2'' ausgerichtet ist. Dies bedeutet, daß die Öffnungen 17 vor Eintritt des Strömungsleitkörpers 13 in die Ausnehmung 14 des Motorkapselgehäuses 2 angeordnet sind.

Das freie Ende des Hohlkörpers 11 bildet eine Einströmöffnung 18 zum Eintritt von Kühlluft in den Motorinnenraum 2'. Diese Einströmöffnung 18 weist ein Öffnungsventil 19 in Form eines Fliehkraftventils auf. Letzteres wird in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuert, wobei Ventilklappen 35 ab einer bestimmten Drehzahl des Elektromotors 1 bedingt durch die Fliehkraft die Einströmöffnung 18 öffnen und bei niedriger Drehzahl bzw. Stillstand des Elektromotors 1 die Einströmöffnung 18 entsprechend schließen.

Der Strömungsleitkörper 13 ist mit den Querschnitt des Strömungsleitkörpers 13 durchsetzenden Strömungstrennwänden 20 versehen, welche im Querschnitt kreuzförmig angeordnet sind. Diese Strömungstrennwände 20 erstrecken sich von dem Leitkörperboden 16 ausgehend bis über das freie Ende des Strömungsleitkörpers 13 über diesen hinaus.

Im Bereich des als Fliehkraftventil ausgebildeten Öffnungsventils 19 sind entsprechende Aussparungen in den Strömungstrennwänden 20 vorgesehen, um eine Beweglichkeit der Ventilklappen 35 und einen Eintritt von Kühlluft in den Motorinnenraum 2' zu gewährleisten.

In den dem Einströmbereich gegenüberliegenden Bereich ist in der Mantelwand des Motorkapselgehäuses eine Ausströmöffnung 21 vorgesehen, vor welcher, in Strömungsrichtung betrachtet, ein Kohlestaubfilter 22 angebracht ist. Letzterer ist in der 1 lediglich schematisch dargestellt.

Die Ausströmöffnung 21 ist an eine Saugleitung 23 angeschlossen, welche auf der Saugseite des Gebläserades 6 in die Ansaugleitung 7 mündet. In der Saugleitung 23 ist ein Verschlußventil 24 angeordnet, welches durch den Unterdruck in der Ansaugleitung 7 steuerbar ist.

Das unterdruckgesteuerte Verschlußventil 24 besteht aus zwei gegeneinander abgedichteten Kammern. Die erste Kammer ist eine Druckkammer 25, welche an einer Seite durch eine flexible Membran 26 geschlossen ist. Die Druckkammer 25 wird durch eine Leitung 27 mit der Unterdruckseite des Gebläses, d. h. mit der ansaugleitungsseitigen Saugleitung 23 verbunden. Die Membran 26 ist durch einen Führungsstift 28 mit einem Stopfen 29, welcher in der zweiten Kammer 30 liegt, verbunden. Der Stopfen 29 schließt bzw. öffnet die Saugleitung 23. Während des Betriebs wird die Membran 26 von dem in der Ansaugleitung 7 herrschenden Unterdruck über die Leitung 27 zusammengezogen, welches ein Absenken des Stopfens 29 und damit einhergehend ein Öffnen der Saugleitung 23 bewirkt. Nach Ausschalten des Elektromotors 1 oder auch beim Unterschreiten eines zuvor zu bestimmenden Maßes des Unterdruckes schließt der Stopfen 29 die Saugleitung 23 – bedingt durch die zwischen dem Stopfen 29 und einer die beiden Kammern trennenden Wandung 31 angeordneten Feder 32 – automatisch. Im Bereich des Druchtritts des Führungsstiftes 28 durch die Wandung 31 ist eine Gleitringdichtung 33 angeordnet.

Die Kühlung des Elektromotors 1 erfolgt durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung durch eine Innen- und eine Außenkühlung. Die Außenkühlung erfolgt hierbei durch die Erzeugung eines Druckgefälles, wodurch Luft (Pfeil y) durch den Motoraußenraum 9 um das Motorkapselgehäuse 2 geführt wird. Bei der Innenluftkühlung strömt die Luft (Pfeile x) direkt durch den Innenraum 2' und umspült hierbei den Elektromotor 1. Der Kühllufteintritt für den Innenraum 2' befindet sich auf der Seite des höheren Druckes H, wogegen der Kühlluftaustritt auf der Seite des niedrigeren Druckes h liegt. Durch die erfindungsgemäße Idee kann so auf einen zusätzlichen Kühllüfter zur Kühlluft-Förderung innerhalb des Motorkapselgehäuses 2 verzichtet werden. Bedingt durch den in der Ansaugleitung 7 herrschenden Unterdruck wird die Kühlluft im Bereich des Strömungsringraumes 15 angesogen (siehe Pfeile x). Der auf der Motorwelle 4 mitrotierend sitzende Strömungsleitkörper 13, welcher als Fliehkraftabscheider wirkt, bewirkt, daß flüssige und feste Partikel von der angesaugten Luft aufgrund der Fliehkraft und der Dichtedifferenz getrennt werden. Die Übertragung der Rotation von dem Strömungsleitkörper 13 auf die Partikel erfolgt zum einen durch die Wandreibung an dem sich drehenden Strömungsleitkörper 13 und zum anderen durch die in dem Strömungleitkörper 13 angeordneten Strömungstrennwände 20. Letztere ragen hierbei über die Strömungsleitkörperöffnung 34 hinaus, wodurch eine Vorabscheidung von Flüssigkeit und/oder Schmutzteilchen außerhalb des Strömungsleitkörpers 13 erreicht wird. In dem Strömungsleitkörper 13 eintretende Partikel werden durch die Fliehkraft nach außen an die Zylinderwandung des Strömungsleitkörpers 13 geschleudert, so daß im axialen Bereich des Strömungsleitkörpers 13 an der Einströmöffnung 18 nur Luft ohne feste und/oder flüssige Partikel in das Motorkapselgehäuse 2 eingesaugt wird. Die an der Zylinderwand des Strömungsleitkörpers 13 befindlichen Partikel wandern zu den am Leitkörperboden 16 angeordneten Öffnungen 17. Dort werden sie durch die Zentrifugalkraft aus dem Strömungsleitkörper 13 geschleudert und von dem Gebläseluftstrom (Pfeil y) abtransportiert. Die Beabstandung der Einströmöffnung 18 in axialer Richtung zu den Öffnungen 17 des Strömungsleitkörpers 13 gewährleistet, daß selbst bei einem Flüssigkeitsstau an den Austrittsöffnungen 17 keine Flüssigkeit in das Motorkapselgehäuse 2 eintreten kann.

Das als Fliehkraftventil ausgebildete Öffnungsventil 19 in dem Strömungsleitkörper 13 sorgt dafür, daß bei Motorstillstand oder bei Unterschreiten einer kritischen Drehzahl, wie bspw. bei einem starken Flüssigkeitseinbruch in das Gebläserad 6, die Einströmöffnung 18 geschlossen wird und keine Flüssigkeit eindringen kann. Das Öffnungsventil 19 besitzt hierzu Ventilklappen 35, welche in den 1 und 2 in einer geschlossenen Stellung dargestellt sind. Strichpunktiert ist zudem die Offenstellung der Ventilklappen 35 gezeigt.

Die Zylinderwandung des Strömungsleitkörpers 13 kann alternativ auch als Kegelstumpf ausgeführt werden, zur verbesserten strömungsdynamischen Gestaltung.

Die in das Motorkapselgehäuse 2 durch den Hohlkörper 11 angesaugte Kühlluft wird über die Ausströmöffnung 21 wiederum abgesaugt. Das in der Saugleitung 23 angeordnete Verschlußventil 24 sorgt dafür, daß bei Motorstillstand keine Flüssigkeit in das Motorkapselgehäuse 2 durch die Ausströmöffnung 21 eintreten kann. Ein zusätzlicher Schutz gegen Flüssigkeitseintritt während des Betriebs ist nicht erforderlich, da die Flüssigkeit sofort durch die Luftströmung aufgrund der Druckdifferenz aus der Luftaustrittsöffnung gesaugt werden würde. Der in dem Verschlußventil 24 angeordnete Stopfen 29 schließt bzw. öffnet die Saugleitung 23. Im Betrieb wird die Membran 26 von dem in der Ansaugleitung 7 herrschenden Unterdruck zusammengezogen und öffnet durch Absenken des Stopfens 29 die Saugleitung 23 und sorgt somit für den Luftaustritt aus dem Motorkapselgehäuse 2. Nach einem Ausschalten des Elektromotors 1 schließt der Stopfen 29 vermittels der Feder 32 automatisch.

Der vor der Ausströmöffnung 21 angeordnete Kohlestaubfilter 22 dient zur kontrollierten Kohlestaubablagerung. Dies verhindert ein Verschmutzen des unterdruckgesteuerten Verschlußventils 24 und eine Verunreinigung der vom Gebläserad 6 angesaugten Luft.

Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausgestaltung ist ein Elektromotor 1 geschaffen, welcher auch unter ungünstigen äußeren Bedingungen und unabhängig von der Betriebslage einsetzbar ist, dies bspw. bei mit Schmutz und/oder Flüssigkeiten versetzter Ansaugluft. Hierzu ist der Elektromotor 1 in ein Motorkapselgehäuse 2 eingebaut, wobei die Ein- und Austrittsöffnungen mit Abscheidern bzw. Ventilen ausgestattet sind. Dies gewährleistet, daß der Elektromotor 1 bzw. der Innenraum 2' des Motorkapselgehäuses 2 von einer Kühlluft durchsetzt ist, welche frei von Schmutz und/oder Flüssigkeitspartikeln ist. Der Kühlluft-Volumenstrom innerhalb des Motorkapselgehäuses 2 ist durch Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Ein- bzw. Austrittsöffnungen und durch den durch das Gebläserad 6 erzeugten Unterdruck regelbar. Durch die Lage der Ein- und Austrittsöffnungen auf der Über- bzw. Unterdruckseite des Gebläses wird der Kühlluftstrom auch bei geschlossener Gebläseeinsaugöffnung nicht unterbrochen. Weiterhin können durch die Ausgestaltung hohe thermische Lasten abgeführt werden, da die Luft in dem Motoraußenraum 9 um das Motorkapselgehäuse 2 zur Außenkühlung herumgeführt wird und durch die Bypass-Luftführung durch das Motorkapselgehäuse 2 zur Innenkühlung strömt.


Anspruch[de]
  1. Elektromotor (1) mit einem Rotor und einem Stator und einer Kühlluft-Durchführung, wobei der Elektromotor (1) ein auf der Motorwelle (4) angeordnetes Gebläserad (6) aufweist und insbesondere die Motorteile Rotor und Stator innerhalb eines Motorkapselgehäuses (2) angeordnet sind und wobei das Gebläserad (6) außerhalb des Motorkapselgehäuses (2) angeordnet ist, wobei weiter ein Motorinnenraum (2') von im Wesentlichen in Gegenrichtung zu der vom Gebläserad (6) erzeugten Luftströmung (Pfeil y) strömender Kühlsaugluft (Pfeil x) durchsetzt wird, wobei ein Maß der Kühlluftströmung von dem durch das Gebläserad (6) erzeugten Unterdruck gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motoraußenraum (9) in Gegenrichtung von Kühldruckluft (Pfeil y) durchströmbar ist und das Maß durch ein Öffnungsventil (19) gesteuert ist.
  2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorkapselgehäuse (2) eine Einströmöffnung (18) und eine Ausströmöffnung (21) für die den Motorinnenraum (2') durchsetzende Kühlluft (Pfeil x) aufweist und dass die Einströmöffnung (18) das in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuerte Öffnungsventil (19) aufweist.
  3. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (18) als mit der Motorwelle (4) rotierbarer Hohlkörper (11) ausgebildet ist.
  4. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur Einströmöffnung (18) und in Strömungsrichtung über diese hinausragend, unter Ausbildung eines Ringhohlraumes (15) ein Strömungsleitkörper (13) angeordnet ist.
  5. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strömungsleitkörper (13) vorgeordnet zur Einströmöffnung (18) den Querschnitt des Strömungsleitkörpers (13) durchsetzende Strömungstrennwände (20) vorgesehen sind.
  6. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungstrennwände (20) im Querschnitt kreuzförmig angeordnet sind.
  7. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkörper (13) zusammen mit den Strömungstrennwänden (20) rotierend ausgebildet ist.
  8. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkörper (13) konzentrisch zu der Motorwelle (4) angeordnet ist und mit dieser rotiert.
  9. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsringraum (15) an seinem in Strömungsrichtung unteren Ende Öffnungen (17) aufweist, welche den Strömungsringraum (15) mit dem Motoraußenraum (9) verbinden.
  10. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsringraum (15) an seinem entgegen der Strömungsrichtung oberen Ende eine Strömungsleitkörper-Öffnung (34) aufweist und dass die Strömungstrennwände (20) über die Strömungsleitkörper-Öffnung (34) hinausragen.
  11. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnung (21) an einer Saugleitung (23) angeschlossen ist, welche auf der Saugseite des Gebläserades (6) in eine Ansaugleitung (7) des Gebläserades (6) mündet.
  12. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Saugleitung (23) ein Verschlussventil (24) angeordnet ist, welches durch einen Unterdruck in der Ansaugleitung (7) gesteuert ist.
  13. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorgeordnet zu der Ausströmöffnung (21) ein Kohlestaubfilter (22) angeordnet ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com