DE102007044176A1

DE102007044176A1 - Drum fan with direct drive

Info

Publication number: DE102007044176A1
Application number: DE102007044176A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prof. Dr.-Ing. Huth; Matthias Dipl.-Ing. Engel
Original assignee: GEA Air Treatment GmbH
Current assignee: FlaektGroup Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-15
Filing date: 2007-09-15
Publication date: 2009-03-19
Also published as: EP2201252A1; WO2009033699A1; DE102009013019A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trommellüfter (1) mit einem Lüftermotor, welcher einen Stator (2) und einen permanentmagnetischen Läufer aufweist, und mit einer im Wesentlichen zylindrischen Lüftertrommel (3), die zumindest einen ersten und einen zweiten, insbesondere jeweils endseitig der Lüftertrommel angeordneten Trommelkranz (4) mit dazwischen angeordneten Lamellen (5) oder Schaufeln (5a) aufweist, wobei die Lüftertrommel (3) Permanentmagnete (8) trägt und den Läufer des Lüftermotors bildet.The invention relates to a drum fan (1) having a fan motor, which has a stator (2) and a permanent magnetic rotor, and having a substantially cylindrical fan drum (3), the drum rim arranged at least a first and a second, in particular each end of the fan drum (4) with interposed lamellae (5) or blades (5a), wherein the fan drum (3) carries permanent magnets (8) and forms the rotor of the fan motor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lüfter in der Ausführung eines Trommellüfters mit einem Lüftermotor, welcher einen Stator und einen permanentmagnetischen Läufer aufweist, und mit einer im Wesentlichen zylindrischen Lüftertrommel, die zumindest einen ersten und einen zweiten, insbesondere jeweils endseitig der Lüftertrommel angeordneten, Trommelkranz mit dazwischen angeordneten Lamellen oder Schaufeln aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Trommellüfters. Gegenstand der Anmeldung ist der Direktantrieb der Lüftertrommel, die Gestaltung und konstruktive Anordnung der Motorkomponenten sowie die Herstellung der Lüftereinheit.The The present invention relates to a fan in the embodiment a drum fan with a fan motor, which a stator and a permanent magnetic rotor, and with a substantially cylindrical fan drum, the at least a first and a second, in particular in each case arranged at the end of the fan drum, drum rim having arranged therebetween lamellae or blades. Farther The invention relates to a method for manufacturing a drum fan. The subject of the application is the direct drive of the fan drum, the design and structural arrangement of the engine components and the Production of the fan unit.

Derartige Trommellüfter gewinnen als dezentrale Klimageräte zur Belüftung und Klimatisierung von Wohn- und Büroräumen gegenüber zentralen, fest installierten Klimaanlagen zunehmend an Bedeutung. Sie stellen kompakte Kleingeräte dar, die flexibel einsetzbar, vergleichsweise preiswert und im Bedarfsfall ohne aufwendige Reparaturen schnell und kostengünstig ersetzbar sind.such Drum fans win as decentralized air conditioners for ventilation and air conditioning of residential and office space towards central, fixed air conditioning systems increasingly in importance. They are compact small appliances that are flexible can be used, comparatively inexpensive and, if necessary, without expensive Repairs are quickly and inexpensively replaceable.

Trommellüfter dienen dabei zum Transport insbesondere thermisch aufbereiteter Luft in im Wesentlichen radialer Richtung, so dass sie auch als Radiallüfter bezeichnet werden. Sie werden elektromotorisch angetrieben, wobei die Lüftereinheit eine selbständige Einheit darstellt, die mechanisch mit der rotierenden Komponente des Elektromotors verbunden ist.drum fan serve for the transport in particular thermally processed Air in a substantially radial direction, so they as well Radial fan be designated. They become electric motor driven, wherein the fan unit is a self-contained Unit represents that mechanically with the rotating component the electric motor is connected.

Für eine bedarfsgerechte Anpassung der Lüfterleistung verfügen Trommellüfter häufig über drehzahlveränderbare Antriebe, mittels derer die Drehzahl des Motors und damit auch des Lüfters stufenweise oder kontinuierlich einstellbar ist. Es ist bekannt, Trommellüfter mit Asynchronmotoren oder EC-Motoren anzutreiben. Bei Ausführungen mit einphasigem Asynchronmotor mit Kondensatorhilfsstrang wird die Drehzahl des Trommellüfters meist stufenweise über Wicklungsanzapfungen eingestellt. Für eine kontinuierliche Drehzahleinstellung bei gleichzeitig höherer Energieeffizienz, werden zunehmend EC-Motoren eingesetzt, die über einen motorgetakteten Umrichter gespeist werden.For have a need-based adjustment of the fan power Drum fans often over variable speed Drives, by means of which the speed of the motor and thus also of the Fan is gradually or continuously adjustable. It is known drum fans with asynchronous motors or EC motors drive. For versions with single-phase asynchronous motor with capacitor auxiliary line is the speed of the drum fan usually set in stages via winding taps. For a continuous speed setting at the same time higher Energy efficiency, EC motors are increasingly being used over a motor-driven inverter are fed.

Der Lüftermotor ist üblicherweise als Außenläufermotor ausgebildet und innerhalb der Lüftertrommel derart montiert, dass die Lüftertrommel mechanisch steif mit dem Außenläufer verbunden ist. Die Lüftertrommel ist dabei im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und weist Lamellen auf, an deren Enden beidseits jeweils ein Trommelkranz vorgesehen ist, der die Lamellen in einer Ringanordnung miteinander verbindet. Ein weiterer in axialer Richtung etwa mittig angeordneter Trommelkranz dient dabei als mechanisches Koppelelement, über welches die Lüftertrommel mit dem Außenläufer verbunden ist. Der Trommellüfter weist ferner einen Innenstator auf, der über eine feststehende Welle oder einen Flansch mit dem Gehäuse des Lüfteraggregates drehfest verbunden ist.Of the Fan motor is usually an external rotor motor formed and mounted within the fan drum, that the fan drum mechanically stiff with the external rotor connected is. The fan drum is essentially cylindrical and has lamellas at the ends on both sides in each case a drum rim is provided, the lamellae connects together in a ring arrangement. Another in axial Direction approximately centrally arranged drum rim serves as a mechanical Coupling element, via which the fan drum is connected to the external rotor. The drum fan also has an inner stator, which has a fixed Shaft or flange with the housing of the fan unit rotatably connected.

Für ein angemessenes Wohlbefinden der im Raum befindlichen Personen ist es von Bedeutung, dass das gesamte Lüfteraggregat bestehend aus Lüftermotor und Lüftertrommel geräuscharm arbeitet. Neben den Strömungsgeräuschen sind daher insbesondere auch mechanisch und elektromagnetisch erregte Geräusche zu minimieren. Bei den bekannten Ausführungen von Trommellüftern bildet der stets vorhandene Läufer ein mechanisches Konstruktionselement, welches erheblich zu den Produktionskosten des Trommellüfters einerseits sowie zu der Masse der rotierenden Teile und zu der damit einhergehende Geräuschemission andererseits erheblich beiträgt.For Adequate well-being of the people in the room It is important that the entire fan unit is made up from fan motor and fan drum quiet is working. Besides the flow noise are therefore in particular also mechanically and electromagnetically excited noises to minimize. In the known versions of drum fans the ever-present runner forms a mechanical construction element, which significantly adds to the production costs of the drum fan on the one hand and to the mass of the rotating parts and to the so on the other hand contributes significantly to the accompanying noise emission.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Trommellüfter mit einem neuartigen Antriebskonzept bereitzustellen, der gegenüber Trommellüftern nach dem Stand der Technik bei geringerem Fertigungsaufwand in seiner Herstellung kostengünstiger ist, eine höhere Energieeffizienz durch einen höheren Wirkungsgrad und eine geringe Geräuschemission aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Trommellüfters bereitzustellen.It It is therefore an object of the invention to provide a drum fan to provide a novel drive concept opposite Drum fans according to the prior art at a lower Production costs in its production more cost-effective is, higher energy efficiency through higher efficiency and has a low noise emission. Furthermore is It is an object of the invention to provide a process for producing such a process To provide drum fans.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 17 gelöst.These Tasks are characterized by the features of the independent claims 1 and 17 solved.

Es wird ein Trommellüfter mit einem Lüftermotor vorgeschlagen, der einen Stator und einen permanentmagnetischen Läufer aufweist, und mit einer im Wesentlichen zylindrischen Lüftertrommel, die zumindest einen ersten und einen zweiten, insbesondere jeweils endseitig der Lüftertrommel angeordneten, Trommelkranz mit dazwischen angeordneten Lamellen oder Schaufeln aufweist, wobei die Lüftertrommel Permanentmagnete trägt und den Läufer des Lüftermotors bildet.It a drum fan with a fan motor is proposed, a stator and a permanent magnetic rotor and with a substantially cylindrical fan drum, the at least a first and a second, in particular in each case arranged at the end of the fan drum, drum rim having arranged therebetween lamellae or blades, wherein the fan drum carries permanent magnets and the Rotor of the fan motor forms.

Grundidee der Erfindung ist es, den Lüftermotor funktional in die Lüftereinheit derart zu integrieren, dass ein mechatronisches System vorliegt, wobei die Lüftertrommel dabei direkt angetrieben wird. Durch einen derartigen Direktantrieb der Lüftertrommel entsteht eine mechanisch steife und kompakte Gebläseeinheit. Die Motorfunktion wird durch ein Statormodul und ein Magnetmodul realisiert, welche in einfacher Form kompakt und kostengünstig gefertigt und leicht montiert werden kann. Der aktive Teil eines konventionellen Läufers, d. h. die Anordnung der für die Bildung des Drehmoments verantwortlichen Permanentmagnete, stellt dabei einen konstruktiven Bestandteil der Lüftertrommel dar. Die Permanentmagnete sind erfindungsgemäß derart an der Lüftertrommel angeordnet oder in derselben integriert, dass die Lüftertrommel selbst den Läufer des Trommellüfters bildet, welcher in derartiger Bestückung das Magnetmodul bildet. Auf diese Weise wird ein zusätzliches Bauteil, nämlich ein separater Läufer eingespart. Die Kosten für die Herstellung des Läufers können damit vermieden werden. Darüber hinaus wird durch das Weglassen des konventionellen permanentmagnetischen Läufers die rotierende Masse des Lüfteraggregats reduziert, so dass eine geringere Geräuschemission erreicht wird. Der kompakte Aufbau des Trommellüfters führt daher zu einem leisen und schwingungssteifen Betrieb.The basic idea of the invention is to functionally integrate the fan motor into the fan unit in such a way that a mechatronic system is present, the fan drum being directly driven thereby. Such a direct drive of the fan drum results in a mechanically rigid and compact fan unit. The motor function is realized by a stator module and a magnetic module, which can be made in a simple form compact and inexpensive and easy to install. The active part of a conventional rotor, ie the arrangement of the responsible for the formation of the torque permanent magnets, thereby making a kon structural component of the fan drum. The permanent magnets according to the invention are arranged on the fan drum or integrated in the same, that the fan drum itself forms the rotor of the drum fan, which forms the magnetic module in such assembly. In this way, an additional component, namely a separate rotor is saved. The cost of producing the rotor can thus be avoided. In addition, by omitting the conventional permanent magnetic rotor, the rotating mass of the fan unit is reduced, so that a lower noise emission is achieved. The compact design of the drum fan therefore leads to a quiet and vibration-resistant operation.

Für den elektromotorischen Antrieb des Trommellüfters werden erfindungsgemäß Drehfeld-Motorkonzepte verwendet, wobei der Stator das Drehfeld- Wicklungssystem trägt. Er ist dabei vorzugsweise Bestandteil der Gehäusekonstruktion, insbesondere drehfest mit dieser verbunden. Die Permanentmagnete können von Seltenerdmagneten gebildet sein.For become the electric motor drive of the drum fan according to the invention uses rotating field motor concepts, wherein the stator carries the rotating field winding system. He is preferably part of the housing construction, in particular rotatably connected to this. The permanent magnets may be formed by rare earth magnets.

Die Lüftertrommel weist Lamellen oder Schaufeln auf, deren Längsachsen sich parallel zur Läuferachse erstrecken, wobei als Längsachse die Erstreckung der Lamellen oder Schaufeln in Richtung der Rotationssymmetrieachse der zylindrischen Läufertrommel zu verstehen ist. Im Falle der Lamellen ist deren Rücken um einen Winkel gegenüber der Tangente gekippt. Weiterhin können die Lamellen auch gegenüber der Läuferachse in axialer Richtung von einem axialen Ende zum anderen Ende um einen geringen Winkel verdreht angeordnet sein. Der Winkel, um welchen die Lamellenrücken der Lamellen gegenüber der Tangente an den zylinderförmigen Querschnitt der Lüftertrommel gekippt ist, kann unveränderbar sein oder manuell oder elektromechanisch eingestellt werden. Der von der rotierenden Lüftertrommel erzeugte Luftstrom kann dadurch in seiner Menge zusätzlich eingestellt werden. Im Falle der Schaufeln sind diese in radialer Richtung nach außen gewölbt ausgebildet.The Fan drum has lamellas or blades whose Longitudinal axes extend parallel to the rotor axis, as a longitudinal axis, the extension of the slats or Blades in the direction of the rotational axis of symmetry of the cylindrical rotor drum to understand. In the case of slats is their backs tilted at an angle to the tangent. Farther The slats can also face the rotor axis in the axial direction from one axial end to the other end by a small amount Angle can be arranged twisted. The angle around which the lamella backs the lamellae with respect to the tangent to the cylindrical cross section the fan drum is tilted, can not be changed be set or manually or electromechanically. Of the Airflow generated by the rotating fan drum can thereby be additionally adjusted in its amount. In the case of the blades they are in the radial direction to the outside arched trained.

Erfindungsgemäß können die Permanentmagnete auf oder in der Lüftertrommel angeordnet sein, wobei sie entweder auf der Oberfläche der Lüftertrommel angeordnet, insbesondere aufgeklebt oder durch geeignete Strukturen auf der Lüftertrommel, wie beispielsweise Ausnehmungen oder Rasthaken, haltend eingefasst sein können, oder in die Lüftertrommel integriert, insbesondere mit ihr vergossen oder verspritzt sein können. In letzterem Fall können die Permanentmagnete zumindest teilweise in der Lüftertrommel einliegen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lüftertrommel durch einen Spritzvorgang hergestellt, bei dem die Permanentmagnete umspritzt oder an die Lüftertrommel angespritzt werden. Die Lüftertrommel kann dabei aus rostfreiem Stahl oder Kunststoff gefertigt sein.According to the invention the permanent magnets are arranged on or in the fan drum, being either on the surface of the fan drum arranged, in particular glued or by suitable structures on the fan drum, such as recesses or latching hook, can be edged holding, or in the fan drum integrated, in particular with her shed or be splashed. In the latter case can the permanent magnets at least partially in the fan drum einliegen. According to the inventive method the fan drum is produced by an injection process, where the permanent magnets overmolded or to the fan drum be sprayed. The fan drum can be made of stainless Be made of steel or plastic.

Die Permanentmagnete sind vorzugsweise dünn gegenüber ihrer Länge und Breite ausgebildet und umfänglich unter Bildung einer Magnetspur auf oder in die Lüftertrommel derart aufgebracht oder integriert, dass ihre Nord-Südpole radial ausgerichtet sind. Im Falle einer Aufbringung auf den Innenumfang der Lüftertrommel ist der Stator innerhalb der Lüftertrommel angeordnet. Er bildet somit einen Innenstator mit außenumfänglich umlaufendem Lüftertrommelläufer.The Permanent magnets are preferably thin their length and width formed and circumferentially forming a magnetic track on or in the fan drum so applied or integrated that its north-south poles are radially aligned. In case of an application on the inner circumference the fan drum is the stator inside the fan drum arranged. It thus forms an inner stator with outer circumference revolving fan drum rotor.

Im Falle einer Aufbringung der Magnetspur auf den Außenumfang der Lüftertrommel ist der Stator außerhalb der Lüftertrommel angeordnet. Er bildet somit einen Außenstator mit innerhalb desselben rotierendem Lüftertrommelläufer. Durch die Verwendung von Permanentmagneten und die kompakte Realisierung der Statormodule ist die Energieeffizienz vergleichsweise hoch.in the Case of application of the magnetic track on the outer circumference the fan drum is outside the stator Fan drum arranged. He thus forms an outdoor stator with inside of the same spinning fan rotor. By the use of permanent magnets and the compact realization the stator modules, the energy efficiency is comparatively high.

Die Permanentmagnete können zumindest auf oder in einigen Lamellen oder Schaufeln oder auf oder in zumindest einer der Trommelkränze aufgebracht bzw. integriert sein. Vorzugsweise sind die Permanentmagnete am axialen Ende der zylindrischen Lüftertrommel oder im Bereich deren axialer Mitte umfänglich angeordnet.The Permanent magnets can at least on or in some lamellae or blades or on or in at least one of the drum rims be applied or integrated. Preferably, the permanent magnets at the axial end of the cylindrical fan drum or in the Area whose axial center arranged circumferentially.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Stator auch derart ausgebildet sein, dass er sich nur über einen Teil der axialen Länge der Lüftertrommel erstreckt. Damit ist gewährleistet, dass ein hohes Lufttransportsvolumen erreicht wird, da derjenige Teil der axialen Länge der Lüftertrommel, in den sich der Stator nicht erstreckt, quasi einen Hohlzylinder bildet, wodurch die von den rotierenden Lamellen oder Schaufeln verdrängte Luft ungehindert nachfließen kann. Dabei kann der Stator vorzugsweise stirnseitig oder in etwa mittig der axialen Länge der Lüftertrommel angeordnet sein,In In a preferred embodiment, the stator may also be be designed so that he only a part the axial length of the fan drum extends. This ensures that a high air transport volume is reached, since that part of the axial length of the Fan drum into which the stator does not extend a quasi-hollow cylinder forms, whereby the of the rotating Any slats or blades displace displaced air unhindered can. In this case, the stator preferably frontally or approximately arranged centrally of the axial length of the fan drum be,

Der Stator kann segmentiert ausgeführt sein, d. h. aus mehreren baugleichen Segmentabschnitten zusammengesetzt sein, wodurch die Fertigung insbesondere bei großen Trommellüftern vereinfacht wird. Durch die segmentierte Bauweise ist es auch möglich, dass sich der Stator nur über einen Teil des Lüftertrommelumfangs erstreckt.Of the Stator can be segmented, d. H. from several be built identical segment sections, whereby the Production especially for large drum fans is simplified. Due to the segmented design, it is also possible that the stator is only over part of the fan drum circumference extends.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Stator als Doppelspulenstator in der Art eines Linearmotors ausgebildet, wie er aus der deutschen Patentanmeldung 10 2006 022 773.5 bekannt ist. Derartige Motorkonzepte sind "eisenlose" Konzepte und weisen daher ein geringeres Aktivteilgewicht auf. Sie verfügen über eine höhere Drehmomentdichte, so dass sie für die Aufbringung gleicher Antriebskraft verglichen mit konventionellen Motorsystemen eine geringere Stromaufnahme benötigen, und daher auch einen höheren Wirkungsgrad besitzen als bisher eingesetzte Asynchronkonzepte. Vorzugsweise ist der Doppelspulenstator eisenlos ausgeführt, um Rastmomente infolge von elektromagnetischen Randeffekten zu vermeiden. Dadurch wird die elektromechanisch bedingte Geräuschemission des Trommellüfters erheblich reduziert. Der Doppelspulenstator ist derart ausgebildet, dass er die Permanentmagnete, die in dieser Ausführungsvariante vergleichsweise dick gegenüber ihrer Länge und Breite ausgeführt sind, umgreift. Ferner können die Permanentmagnete derart angeordnet sein, dass ihre Nord-Südpole jeweils entgegengesetzt tangential zueinander gerichtet sind, d. h. deren Magnetisierung tangential verläuft, so dass in Umfangssrichtung abwechselnd jeweils die Nordpole zweier benachbarter Permanentmagnete und die Südpole zweier benachbarter Permanentmagnete zueinander hinweisen.In a preferred embodiment, the stator is designed as a double coil stator in the manner of a linear motor, as it is known from the German patent application 10 2006 022 773.5 is known. Such engine concepts are "ironless" concepts and therefore have a lower active part weight. They have a higher torque density, allowing them to apply the same driving force Compared with conventional motor systems require a lower power consumption, and therefore have a higher efficiency than previously used asynchronous concepts. Preferably, the double coil stator is ironless designed to avoid cogging moments due to electromagnetic edge effects. This considerably reduces the electromechanically induced noise emission of the drum fan. The double coil stator is designed in such a way that it surrounds the permanent magnets, which in this embodiment variant are made comparatively thick with respect to their length and width. Furthermore, the permanent magnets may be arranged such that their north-south poles are respectively directed opposite tangential to each other, ie their magnetization is tangential, so that in the circumferential direction alternately each of the north poles of two adjacent permanent magnets and the south poles of two adjacent permanent magnets point to each other.

Weitere Ausprägungen und Merkmale der Erfindung können den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsvarianten entnommen werden. Es zeigen:Further Forms and features of the invention can the figures and the following description of preferred embodiments be removed. Show it:

1a: Trommellüfter in Radialanordnung mit Vollstator und Außenläufer 1a : Drum fan in radial arrangement with full stator and external rotor

1b: Querschnitt des Trommellüfters nach 1a 1b : Cross section of the drum fan after 1a

1c: Trommellüfter in Radialanordnung mit Schaufeln 1c : Drum fan in radial arrangement with blades

2: Trommellüfter in Radialanordnung mit ca. 90° Segmentstator und Außenläufer 2 : Drum fan in radial arrangement with approx. 90 ° segment stator and external rotor

3a: Trommellüfter in Radialanordnung mit zwei um 90° versetzten Statorsegmente und Innenläufer 3a : Drum fan in radial arrangement with two staggered 90 ° stator segments and internal rotor

3b: Trommellüfter in Radialanordnung mit 90° Segmentstator und Innenläufer 3b : Drum fan in radial arrangement with 90 ° segment stator and internal rotor

4a: Trommellüfter in Tangentialanordnung mit stirnseitigem Doppelspulenstator 4a : Drum fan in tangential arrangement with front double coil stator

4b: Querschnitt des Trommellüfters nach 4a 4b : Cross section of the drum fan after 4a

5: Trommellüfter in Tangentialanordnung mit Doppelspulenstator in axialer Mitte der Lüftertrommel 5 : Drum fan in tangential arrangement with double coil stator in the axial center of the fan drum

6: Magnetisierung der Permanentmagnete bei Tangentialanordnung 6 : Magnetization of the permanent magnets in tangential arrangement

7a: Tangentialanordnung nach 5 mit rundem Querschnitt der Permanentmagnete 7a : Tangential arrangement after 5 with a round cross section of the permanent magnets

7b: Tangentialanordnung nach 5 mit rechteckigem Querschnitt der Permanentmagnete 7b : Tangential arrangement after 5 with rectangular cross-section of the permanent magnets

1a und 1b zeigen eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Trommellüfters 1 in Außenläuferbauweise. Der Stator 2 ist als Innenstator ausgebildet, um welchen außenumfänglich die Lüftertrommel 3 rotiert. Bei dieser Grundausführung überdeckt der Stator 2 den gesamten Innenumfang der Lüftertrommel 3. Diese weist an ihren axialen Enden jeweils einen ringförmigen Trommelkranz 4 auf, an denen die zur Rotationsachse parallel angeordneten Lamellen 5 einstückig angeformt sind, so dass sie sich zwischen den Trommelkränzen 4 erstrecken. Zur Verstärkung der Steifigkeit der Lüftertrommel 3 können weitere Trommelkränze vorgesehen werden. Trommelkränze 4 und Lamellen 5 bilden in ihrer Gestalt einen Käfig. Die Lamellen 5 weisen einen von der Lüftertrommel 3 abgewandten Lamellenrücken 6 auf, der in einer Ebene 7a liegt, die verglichen zu einer Tangentialebene 7b an die zylindrische Lüftertrommel 3 um einen Winkel α von ca. 30° gekippt ist. Dies ist in 1b dargestellt, zeigend einen Querschnitt des Trommellüfters 1 nach 1a. 1a and 1b show a first embodiment of the drum fan according to the invention 1 in external rotor construction. The stator 2 is designed as an inner stator, around which the outer circumference of the fan drum 3 rotates. In this basic version, the stator covers 2 the entire inner circumference of the fan drum 3 , This has at its axial ends in each case an annular drum rim 4 on which the lamellae arranged parallel to the axis of rotation 5 are integrally formed so that they are between the drum rings 4 extend. To increase the rigidity of the fan drum 3 Further drum rings can be provided. drum wreaths 4 and lamellae 5 form a cage in their shape. The slats 5 have one of the fan drum 3 remote lamella back 6 on that in a plane 7a lies compared to a tangent plane 7b to the cylindrical fan drum 3 is tilted by an angle α of about 30 °. This is in 1b shown showing a cross section of the drum fan 1 to 1a ,

Die Permanentmagnete 8 sind in dieser Ausführungsvariante des Trommellüfters 1 in Radialbauweise vergleichsweise dünn gegenüber ihrer Breite in Umfangsrichtung und ihrer Länge in axialer Richtung ausgebildet und in Gestalt einer Magnetspur auf der Innenseite der Lüftertrommel 3 umfänglich an ihrem axialen Anfang, insbesondere an ihrem vorderen Trommelkranz 4 angeordnet. Folglich erstreckt sich der Stator 2 nur teilweise in die Lüftertrommel 3 hinein entsprechend der Länge der Permanentmagnete 8. Diese sind radial und entsprechend der Grundpolpaarzahl p des Stators 2 in bekannter Weise magnetisiert.The permanent magnets 8th are in this embodiment of the drum fan 1 in radial design comparatively thin relative to its width in the circumferential direction and its length in the axial direction and in the form of a magnetic track on the inside of the fan drum 3 circumferentially at its axial beginning, in particular at its front drum rim 4 arranged. As a result, the stator extends 2 only partially in the fan drum 3 in according to the length of the permanent magnets 8th , These are radial and corresponding to the base pole pair number p of the stator 2 magnetized in a known manner.

Eine alternative Ausführungsform ist in 1c dargestellt, umfassend mehrere in radialer Richtung nach außen gewölbte Schaufeln 5a, die zwischen den beiden Trommelkränzen 4 angeordnet sind. In diesem Fall ist der Stator 2 als Außenstator ausgeführt, wobei die radial magnetisierten Permanentmagnete 8 auf der radialen Innenseite des oberen Trommelkranzes 4 angeordnet sind und über diese hervorstehen.An alternative embodiment is in 1c shown comprising a plurality of radially outwardly curved blades 5a between the two drum rings 4 are arranged. In this case, the stator 2 designed as an external stator, wherein the radially magnetized permanent magnets 8th on the radial inside of the upper drum rim 4 are arranged and protrude over this.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist der Stator 2 in Segmentbauweise ausgeführt, wobei mehrere Segmente den Stator 2 bilden können, der sich über den gesamten Umfang der Lüftertrommel 3 erstreckt. Gemäß 2 kann sich der Stator 2 auch nur über einen Teil des Umfangs, hier des Innenumfangs, erstrecken.In an alternative embodiment, the stator is 2 designed in segmental design, with multiple segments of the stator 2 can form, extending over the entire circumference of the fan drum 3 extends. According to 2 can the stator 2 also only over part of the circumference, here the inner circumference, extend.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Trommellüfter 1 einen Außenstator 2 und eine innerhalb desselben rotierende Lüftertrommel 3 gemäß den 3a und 3b aufweisen. Die aus dünnen Permanentmagneten 8 gebildete Magnetspur ist in diesem Fall am Außenumfang der Lüftertrommel 3 ringförmig angeordnet, vgl. 3b. Die Permanentmagnete 8 können dabei ebenfalls an einem axialen Ende der Lüftertrommel 3 oder wie in den 3a und 3b dargestellt in der axialen Mitte der Lüftertrommel 3 umfänglich angeordnet sein. Hierzu ist ein entsprechender dritter Trommelkranz 4 vorgesehen, über den die Lamellen 5 miteinander in Verbindung stehen.In a further embodiment of the drum fan 1 an outdoor stator 2 and one in within the same rotating fan drum 3 according to the 3a and 3b exhibit. Made of thin permanent magnets 8th formed magnetic track is in this case on the outer circumference of the fan drum 3 arranged in a ring, cf. 3b , The permanent magnets 8th can also at one axial end of the fan drum 3 or as in the 3a and 3b shown in the axial center of the fan drum 3 be arranged circumferentially. For this purpose, a corresponding third drum rim 4 provided over which the fins 5 communicate with each other.

Der fest mit dem Trommellüftergehäuse verbundene Außenstator kann ebenfalls als Vollstator oder Segmentstator ausgebildet sein, wobei sich im Falle einer segmentierten Statorbauweise der Stator 2 auch nur über einen Teil des Umfangs, insbesondere des Außenumfangs erstrecken kann. Beispielhaft ist in 3a ein Stator mit zwei um 90° versetzten Statorsegmenten, in 3b ein Stator mit einer Umfangserstreckung von ca. 90° dargestellt. Die Umfangslänge eines Statorsegments kann jedoch auch beliebig anders gewählt werden.The fixedly connected to the drum fan housing outer stator may also be formed as a full stator or segment stator, which in the case of a segmented Statorbauweise the stator 2 may extend only over part of the circumference, in particular of the outer circumference. Exemplary is in 3a a stator with two stator segments offset by 90 °, in 3b a stator is shown with a circumferential extent of about 90 °. However, the circumferential length of a stator segment can also be chosen differently.

Gemäß der 4a, 4b und 5 kann die Motorantriebseinheit auch als Linearmotor gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 022 773.5 derart ausgeführt sein, dass der Stator von einem Doppelspulenstator 9, auch Doppelspulenaktor genannt, gebildet ist. Bei diesem Antriebsprinzip sind die Permanentmagnete 8 derart angeordnet, dass ihre Nord-Südpole jeweils entgegengesetzt tangential zueinander gerichtet sind, d. h. deren Magnetisierung tangential verläuft, so dass in Umfangsrichtung alternierend jeweils die Nordpole zweier benachbarter Permanentmagnete 8 und die Südpole zweier benachbarter Permanentmagnete 8 zueinander hinweisen. Eine solche Anordnung der Permanentmagnete 8 mit tangentialer Feldführung ist in 6 in von der Mantelfläche der Lüftertrommel 3 abgewickelter Form dargestellt.According to the 4a . 4b and 5 The motor drive unit can also be used as a linear motor according to the German patent application DE 10 2006 022 773.5 be designed such that the stator of a double coil stator 9 , also called Doppelspulenaktor formed. In this drive principle, the permanent magnets 8th arranged such that their north-south poles are directed opposite each other tangentially to each other, ie their magnetization is tangential, so that in the circumferential direction alternately each north pole of two adjacent permanent magnets 8th and the south poles of two adjacent permanent magnets 8th point to each other. Such an arrangement of permanent magnets 8th with tangential field guidance is in 6 in from the outer surface of the fan drum 3 unwound form shown.

Die Permanentmagnete 8 können umfänglich oder gemäß 4a stirnseitig an einem Trommelkranz 4 oder an beliebiger Stelle in axialer Richtung vorzugsweise in etwa axialer Mitte der Lüftertrommel 3 außenumfänglich auf einem Trommelkranz 4 oder den Lamellen 5 gemäß 5 an- oder aufgebracht sein. Der Stator 9 weist in der Ausführungsvariante nach 4a, 4b und 5 ein U-förmiges Querschnittsprofil auf, so dass der Stator 9 die Permanentmagnete 8 derart umgreift, dass sie zwischen den beiden Profilschenkeln liegen. Der Stator 9 ist damit bei Anordnung der Permanentmagnete 8 stirnseitig der Lüftertrommel 3 gemäß 5 ebenfalls stirnseitig derselben angeordnet, so dass sich der radial äußere Profilschenkel des Stators 9 am Außenumfang der Lüftertrommel 3 in axialer Richtung derselben erstreckt und der radial innere Profilschenkel am Innenumfang der Lüftertrommel 3 in axialer Richtung derselben erstreckt. Demgegenüber erstrecken sich die Profilschenkel des Stators 9 bei der Ausführungsvariante nach 5 radial zur Rotationsachse.The permanent magnets 8th may be circumferential or according to 4a frontally on a drum rim 4 or at any point in the axial direction, preferably approximately at the axial center of the fan drum 3 outside on a drum rim 4 or the slats 5 according to 5 be on or applied. The stator 9 points in the embodiment according to 4a . 4b and 5 a U-shaped cross-sectional profile on, so that the stator 9 the permanent magnets 8th engages so that they lie between the two profile legs. The stator 9 is thus in the arrangement of the permanent magnets 8th on the front side of the fan drum 3 according to 5 likewise arranged on the end side thereof so that the radially outer profile limb of the stator 9 on the outer circumference of the fan drum 3 extends in the axial direction thereof and the radially inner profile leg on the inner circumference of the fan drum 3 extends in the axial direction thereof. In contrast, the profile legs of the stator extend 9 in the embodiment according to 5 radial to the axis of rotation.

Der Stator 9 weist mindestens zwei Wicklungsspulen auf, die jeweils in einer solchen Länge und in einem solchen Abstand in Umfangsrichtung betrachtet hintereinander angeordnet sind, dass die Abstände zwischen benachbarten Permanentmagneten 8 jeweils überbrückt werden können, wodurch aufgrund der mit den Wicklungsspulen erzeugten magnetischen Felder jeweils in Zusammenwirkung mit den Permanentmagneten 8 ausreichende Zug- und Druckkräfte erzeugt werden. Die Wicklungsspulen werden dabei derart bestromt und umgepolt, dass jeweils ein Permanentmagnet 8 in Rotationsrichtung in eine Wicklungsspule hineingezogen wird und nach Überschreiten des Totpunktes, d. h. wenn sich die von der Wicklungsspule erzeugten Zug- und Druckkräfte auf den Permanentmagneten 8 gegeneinander aufheben, das Magnetfeld in die andere Richtung weist, so dass der entsprechende Permanentmagnet 8 wieder aus der Wicklungsspule in Rotationsrichtung herausgedrückt wird.The stator 9 has at least two winding coils, which are each arranged in such a length and at a distance in the circumferential direction, viewed one behind the other, that the distances between adjacent permanent magnets 8th can each be bridged, whereby due to the magnetic fields generated with the winding coils in each case in cooperation with the permanent magnet 8th sufficient tensile and compressive forces are generated. The winding coils are energized and reversed so that in each case a permanent magnet 8th is pulled into a winding coil in the direction of rotation and after exceeding the dead center, ie when the tensile and compressive forces generated by the winding coil on the permanent magnet 8th cancel each other, the magnetic field points in the other direction, so that the corresponding permanent magnet 8th is again pushed out of the winding coil in the direction of rotation.

Die Wicklungsspulen des Stators 9 und die Permanentmagnete können einen runden Querschnitt gemäß 7a oder einen rechteckigen Querschnitt gemäß 7b aufweisen, wobei der Stator 9 zur Lüftertrommel 3 bzw. zu dem die Permanentmagnete 8 tragenden Trommelkranz 4 hin geöffnet ist. In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Stator 9 als Segmentstator ausgebildet sein. Dieser kann sich durch Zusammensetzen mehrerer Statorsegmente über den gesamten Umfang oder nur über einen Teil des Umfangs der Lüftertrommel 3 erstrecken.The winding coils of the stator 9 and the permanent magnets may have a round cross-section according to 7a or a rectangular cross-section according to 7b have, wherein the stator 9 to the fan drum 3 or to which the permanent magnets 8th carrying drum wreath 4 is open. In a further embodiment, the stator 9 be designed as a segment stator. This can be achieved by assembling several stator segments over the entire circumference or only over part of the circumference of the fan drum 3 extend.

Der Doppelspulenstator 9 ist komplett eisenlos ausgeführt, so dass Rastmomente infolge von magnetischen Randeffekten weitestgehend vermieden werden. Er kann besonders kompakt dadurch ausgeführt werden, dass die Anordnung der Doppelspulen mit einer Kunststoffumspritzung versehen wird. Auch die auf der Lüftertrommel 3 angeordneten Permanentmagnete 8 können als eine Einheit kompakt aus Kunststoff vergossen oder verspritzt werden. Die Lüftertrommel 3 ist dabei aus einem amagnetischen Material, insbesondere Metall oder Kunststoff gefertigt, so dass die Anordnung bestehend aus Lüftertrommel 3 und Permanentmagneten 8 in einem Arbeitsgang, beispielsweise in einem Kunststoffspritzvorgang, hergestellt werden können.The double coil stator 9 is completely ironless, so that cogging moments due to magnetic edge effects are largely avoided. It can be made particularly compact in that the arrangement of the double coils is provided with a Kunststoffumspritzung. Also on the fan drum 3 arranged permanent magnets 8th can be molded or squirted in one compact plastic unit. The fan drum 3 is made of an amagnetic material, in particular metal or plastic, so that the arrangement consisting of fan drum 3 and permanent magnets 8th can be produced in one operation, for example in a plastic injection process.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102006022773 [0019, 0039]

Claims

Drum fan ( 1 ) with a fan motor which has a stator ( 2 ) and a permanent magnetic rotor, and with a substantially cylindrical fan drum ( 3 ), the at least one first and a second, in particular each end of the fan drum ( 3 ), drum rim ( 4 ) with interposed lamellae ( 5 ) or paddles ( 5a ), characterized in that the fan drum ( 3 ) Permanent magnets ( 8th ) and forms the rotor of the fan motor.

Drum fan ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the longitudinal axes of the slats ( 5 ) or paddles ( 5a ) extend substantially parallel to the rotor axis.

Drum fan ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the permanent magnets ( 8th ) on or in the fan drum ( 3 ) are arranged.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets ( 8th ) in one piece with the fan drum ( 3 ), in particular with her shed or sprayed.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the lamellae ( 5 ) or paddles ( 5a ) or at least one of the drum rings ( 4 ) the permanent magnets ( 8th ) wear or carry.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets ( 8th ) at the axial end of the fan drum ( 3 ) or circumferentially disposed in the region of the axial center.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 2 ) within the fan drum ( 3 ) is arranged.

Drum fan ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the stator ( 2 ) outside the fan drum ( 3 ) is arranged.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 2 ) only over a part of the axial length of the fan drum ( 3 ) stretches.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 2 ) is segmented.

Drum fan ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the stator ( 2 ) only over part of the inner or outer circumference of the fan drum ( 3 ).

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets ( 8th ) are arranged such that their north-south poles radially with respect to the axis of rotation of the fan drum ( 3 ) are aligned.

Drum fan ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the stator ( 2 ) a double coil stator ( 9 ), the permanent magnets ( 8th ) surrounds.

Drum fan ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the stator ( 2 . 9 ) front side of the fan drum ( 3 ) is arranged.

Drum fan ( 1 ) according to one of claims 13 or 14, characterized in that the permanent magnets ( 8th ) are arranged such that their north-south poles are each directed opposite to each other tangentially.

Drum fan ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fan drum ( 3 ) is made of stainless steel or plastic.

Method for producing a drum fan ( 1 ) according to one of claims 1 to 16, characterized in that the fan drum ( 3 ) is produced by an injection process, in particular a plastic injection process, in which the permanent magnets ( 8th ) or to the fan drum ( 3 ) are injected.