DE2742962A1

DE2742962A1 - Centrifugal fan for vacuum cleaner - has permanent magnet DC motor with magnet coupled to impeller

Info

Publication number: DE2742962A1
Application number: DE19772742962
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Volkrodt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-09-23
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1979-04-05

Abstract

The fan has an impeller (6) with curved radial blades (12). It is mounted on bearings (8) on a stationary shaft (3). The rotating part (1) of the motor is formed of an outer cylinder (4) which supports a cylindrical permanent magnet (5) inside it. it is fixed to the backplate (13) of the fan impeller (6) to form a single rotating component. The blades act as radial struts to give it rigidity. The winding (2) of the motor is held on the shaft (3) inside the central core of the permanent magnet (5). The construction enables high speeds to be obtained without excessive stresses.

Description

GebläseanordnungFan arrangement

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gebläseanordnug, die einet als Außenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotor und ein mit dessen Außenläufer gekuppeltes Radialgebtäserad aufweist und bei der dem Radialgebläserad ein die Luftführung bewirkendes und über eine. Achse den Innenständer tragendes Gehäuse zugeordnet ist.The invention relates to a blower arrangement which unites as External rotor motor trained drive motor and a coupled with its external rotor Has radial fan wheel and in which the radial fan wheel causes the air flow and about a. Axis is assigned to the inner stand supporting housing.

Eine solche Gebläseanordnung ist durch die DT-AS 22 59 326 bekamlt. Diese Anordnung ist als Belüftungseinerichtung vorgesehen und besitzt daher nur eine entsprechend geringe förderleistung.Such a fan arrangement is obtained from DT-AS 22 59 326. This arrangement is intended as a ventilation device and therefore only has a correspondingly low delivery rate.

Fü Staubsauger beispielsweise werden Gebläse mit einer wesentlich größeren Förderleistung benötigt, wobei die Abmessungen des Antriebsmotors und des Gebläses möglichst klein sein sollen.For vacuum cleaners, for example, fans are essential with one larger conveying capacity is required, the dimensions of the drive motor and the Fan should be as small as possible.

Diese Bedingungen lassen sich nur durch eine Erhöhung der ßetriebsdrehzah, erreichen. Moderne Staubsaugergebläse haben daher Betriebsdrehzahlen bis zu 25.000 Umdrehungen pro Minute. Eine weitere Steigerung der Betriebsdrehzahl ist nicht ohne weiteres möglich, da die Standfestigkeit der Kollektoren bei noch höheren Drehzahlen erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Außerdem führt eine weitere Drehzahlerhöhung zu einem stark ansteigenden Laufgeräusch des Geblases.These conditions can only be met by increasing the operating speed, reach. Modern vacuum cleaner fans therefore have operating speeds of up to 25,000 Revolutions per minute. A further increase in the operating speed is not without it further possible, because the stability of the collectors at even higher speeds causes considerable difficulties. In addition, there is a further increase in speed to a sharp increase in the running noise of the fan.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gebläseanordnung sowohl von der elektrischen als auch von der mechanischen Seite her so auszubilden, daß Betriebsdrehzahlen von 30.000 Umdrehungen pro Minute und mehr möglich sind.The invention is based on the object of both a fan assembly to train from the electrical as well as from the mechanical side so that Operating speeds of 30,000 revolutions per minute and more are possible.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Gebläseanordnung der einegangs beschreibenen Art nach der Erfindung dadurch, daß als Antriebsmotor ein kollektorioser Gleichstrommotor vorgesehen ist, dessen Außenläufer aus einen, ringförmigen Mantel und auf dessen Innenseite angeordneten Dauermagneten gebildet und mit seiner einen Stirnseite mit der Seitenwand des auf der Achse gelagerten Radialgebläserades verbunden ist. Durch Verwendung eines kollektorlosen Gleichstrommotors läßt sich die gewünschte hohe Betriebsdrehzahl ohne weiteres erreicilen. Die bei solchen kollektorlosen Gleichstrommotoren gebräuchlichen spröden Ferritmagnete werden durch den ringförmigen Ilant;el vor dem Zerbersten duch die Fliehkräfte geschützt. Das Radialgebläserad ist direkt auf der Achse gelagert, so daß kritische Durchbiegungen und kritische Drehzahlen weitgehend vermieden werden.The task at hand is achieved with a fan arrangement of the type described at the outset according to the invention in that as a drive motor a collectible DC motor is provided, the external rotor of which consists of a, annular jacket and permanent magnets arranged on the inside thereof and with its one end face with the side wall of the one mounted on the axle Radial impeller is connected. By using a brushless DC motor the desired high operating speed can be easily achieved. The at Brittle ferrite magnets are commonly used for such brushless DC motors by the ring-shaped Ilant; el protected from bursting by the centrifugal forces. The radial impeller is mounted directly on the axle, so that critical deflections and critical speeds are largely avoided.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine für die hohen Drehzahlen günstige kurze Baulänge der Anordnung uiid feine wesentliche Geräuschminderung dadurch erreicht, daß die Schaufeln des Radialgebläserades zur Nabe hin in axialer Richtung bogenförmig auslaufen und die die Schaufel tragende Seitenwand ebenfalls zur Nabe hin bogenförmig ausgebildet ist. Die beschriebene Ausbildung der Schaufeln führt zu einer wesentlichen Raduzeirung des Laufgeräusches. Durch die bogenförMige Ausbildung der Seitenwand entsteht ein trichterförmiger Raum, in den die Wickelköpfe des Innenständers des Antriebsmotors hineinragen können, so daß die Baulänge der Anordnung reduziert wird. Eine gute Kühlung des Antriebsmotors wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß in dem Bereich zwischen der Nabe und der Auflagestelle des Außenläufers auf der Seitenwand eine oder mehrere Nebenluftöffnungen vorgesehen sind. Durch diese Nebenluftöffnungen wird Luft über den Innenständer hinweg angesaugt, so daß die Ständerwicklung ausreichend gekühlt wird.According to one embodiment of the invention, one for the high speeds Favorable short overall length of the arrangement and a fine substantial noise reduction as a result achieves that the blades of the radial impeller towards the hub in the axial direction run out in an arc and the side wall carrying the blade also to the hub is formed arcuately. The described formation of the blades leads to a significant Raduzeirung of the running noise. Through the arched training The side wall creates a funnel-shaped space into which the winding heads of the inner stand of the drive motor can protrude, so that the overall length of the arrangement is reduced will. Good cooling of the drive motor is achieved in a simple manner by that in the area between the hub and the contact point of the external rotor one or more secondary air openings are provided on the side wall. Through this Secondary air openings, air is sucked in over the inner stand, so that the Stator winding is sufficiently cooled.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.Based on an embodiment shown in the drawing the subject of the application is described in more detail below.

Mit 1 ist der Außenläufer und mit 2 der auf einer Achse 3 angeordnete Innenständer eines Antriebsmotors bezeichnet. Der Außenlaufer 1 besteht aus einem ringförmigen Mantel 4, auf dessen Innenseite Dauermagnete 5 angeordnet sind. Mit N und S ist die Polarität der Dauermagnete angedeutet. Ein Radialgebläserad 7 ist über zwei in seiner Nabe 6 angeordnete Kugellager 8 auf der Achse 3 gelagert. Die Achse 3 ist ihrerseits in einem Tragring 9 befestigt, der seinerseits über Rippen 10 mit einem Gehäuse 11 verbunden ist.1 is the external rotor and 2 is the one on an axis 3 Inside stand of a drive motor called. The outer rotor 1 consists of one annular jacket 4, on the inside of which permanent magnets 5 are arranged. With N and S the polarity of the permanent magnets is indicated. A radial fan wheel 7 is Mounted on the axle 3 via two ball bearings 8 arranged in its hub 6. the Axis 3 is in turn fastened in a support ring 9, which in turn has ribs 10 is connected to a housing 11.

Das Radialgebläserad 7 weist Schaufeln 12 auf, die zur Nabe 6 hin in axialer Richtung bogenförmig auslaufen. Die Schaufeln 12 sind mit einer gemeinsamen Seitenwand, die sich im wesentlichen in einer radialen Ebene erstreckt, verbunden. Der Außenläufer 1 des Antriebsmotors ist auf diese Seitenwand 13 aufgesetzt und mit dieser verbunden. Durch die bogenförmige Gestalt der Schaufeln 12 und die Verbindung derselben mit der Seitenwand 13 erhält das Radialgebläserad 7 eine ausreichende Steifigkeit, so daß der Außenläufer 1 von dem Radialgebläserad 7 getragen werden kann. Durch die gekrümmte Form der Schaufeln 12 ergeben sich außerdem günstige ärodynamische Werte, so daß sich das Gebläse durch einen sehr guten Wirkungsgrad auszeichnet.The radial fan wheel 7 has blades 12 which point towards the hub 6 run out in an arc in the axial direction. The blades 12 are with a common Side wall extending substantially in a radial plane connected. The external rotor 1 of the drive motor is placed on this side wall 13 and connected to this. Due to the arcuate shape of the blades 12 and the connection the same with the side wall 13, the radial impeller 7 receives a sufficient Rigidity, so that the external rotor 1 can be carried by the radial fan wheel 7 can. The curved shape of the blades 12 also results in favorable aerodynamic properties Values, so that the fan is characterized by a very good efficiency.

Das Gehäuse 11 bildet einen Einlauftrichter für den durch Pfeile angedeuteten Luftstrom. In seinem oberen Bereich ist das Gehäuse 11 dem Verlauf der Schaufeln 12 angepaßt und bildet somit die weitere Seitenwand für das Radialgebläserad 7.The housing 11 forms an inlet funnel for the one indicated by arrows Airflow. In its upper area, the housing 11 is the course of the blades 12 and thus forms the further side wall for the radial fan wheel 7.

Die Seitenwand 13 verläuft von der Auflagestelle des Außenläufers 1 zur Nabe 6 hin in einer Abschrägung 14. Durch diese Abschrägung entsteht zwischen der Nabe und der Auflagestelle des Außenläufers 1 ein trichterförmiger Raum 15, in den die Wickelköpfe 16 der Ständerwicklung hineinragen können. Auf diese Weise wird die axiale Baulänge des Gebläseaggregates verkürzt. Am oberen Ende der Achse 3 ist ferner ein Tragwinkel 17 befestigt, an dem die zur Erfassung der Stellung des Außenliufers 1 erforderlichen Geberelemente 18, wie z.B. Hallgeneratoren oer Feldplatten, angebracht sind. In der Abschrägung 14 sind Nebenluft- öffnungen 19 vorgesehen, durch die Luft über den Innenständer 2 angesaugt wird. Hierduch ergibt sich eine ausreichende Kühlung des Ständers.The side wall 13 extends from the contact point of the external rotor 1 towards the hub 6 in a bevel 14. This bevel arises between the hub and the contact point of the external rotor 1 is a funnel-shaped space 15, into which the winding heads 16 of the stator winding can protrude. In this way the axial length of the blower unit is shortened. At the top of the axis 3, a bracket 17 is also attached, on which the detection of the position of the Außenliufers 1 required transmitter elements 18, such as Hall generators or Field plates, are attached. In the bevel 14 are secondary air openings 19 is provided through which air is sucked in via the inner stand 2. This results in adequate cooling of the stand.

Durch die Verwendung eines kollektorlosen Gleichstrommotors als Antriebsmotor kann die Betriebsdrehzahl der Gebläseanordnung auf iiber 30.000 Umdrehungen pro Minute gesteigert werden. Diese hohen Drezzahlen ermöglichen bei bestimmten Saugleistungen den Übergang von den üblichen zweistufigen Gebläse auf einstufige.By using a brushless DC motor as the drive motor the operating speed of the fan assembly can be increased to over 30,000 revolutions per Minute. These high speeds make it possible for certain suction capacities the transition from the usual two-stage blower to single-stage.

Damit entfallen die bei einem zweistufigen Gebläse durch die Luftumlenkung bedingten Verluste, so daß sich derartige Gebläse durch einen besseren Wirkungsgrad auszeichnen und aucll günstigere Geräuschwerte aufweisen. Die Ausbildung des Antreibsmotors als Außerllciuferrlotor hat weiterhin den Vorzug, daß die üblicherweise verwendeten spröden Ferritmagnete durch deii sie umgebenden Mantel 4 gegen Zerbersten geschützt werden. Durch den Innenständer ergeben sich wesentlich kürzere magnetische Weglängen als ilei einem herkömmlichen Motor mit Innenläufer. Durch diese kürzeren magnetischen Weglängen verringern sich die Eisenverluste.This eliminates the need for a two-stage blower due to the air deflection conditional losses, so that such a fan has a better efficiency and also have lower noise levels. The training of the drive motor as an extractor rotor has the further advantage that the commonly used brittle ferrite magnets protected against bursting by the surrounding jacket 4 will. The inner stand results in significantly shorter magnetic path lengths than a conventional motor with an internal rotor. Through this shorter magnetic The iron losses are reduced by the length of the path.

3 Patentansprüche 1 Figur L e e r s e i t e3 claims 1 figure L e r s e i t e

Claims

Claims 1. Fan arrangement, one as an external rotor motor trained drive motor and a radial fan wheel coupled to its external rotor has and in the case of the radial impeller an air flow effecting and via an axis is assigned to the inner stator supporting housing, which means that it can be used k e n n -z e i c h n e t that the drive motor is a colectorless DC motor is provided, the outer rotor (1) of an annular jacket (4) and on the inside of which is arranged permanent magnets (5) and with its one end face with the side wall (13) of the radial fan wheel (7) mounted on the axle (3) connected is.

2. Fan arrangement according to claim 1, characterized in that the Blades (12) of the radial impeller (7) towards the hub (eJ) in the axial direction run out in an arc and the side wall (15) carrying the blade (12) as well to the hub (6) is formed in an arc shape.

3. Blower arrangement according to Arisetzt 1 or 2, characterized in that that in the area between the hub (6) and the contact point of the external rotor (1) one or more secondary air openings (19) are provided on the side wall (13) are.