DE10256805A1

DE10256805A1 - Electric motor for electric hand tool, comprises fan wheel for removing heat from stator winding head

Info

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

Abstract

The electric motor has a motor housing (10) containing a stator (11), a rotor (14) and a fan wheel (16) fitted to the rotor shaft (15), with a suction space (17) on the side facing the stator and rotor and a pressure space (18) coupled to air exit openings (19) in the housing. The surface of the fan wheel facing the suction space is provided with turbulence elements (25), for providing a turbulent flow in the suction space.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesondere für Elektrohandwerkzeugmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on one Electric motor, especially for Electric hand machine tools, according to the preamble of the claim 1.

Bei einem zum Antrieb eines Elektrohandwerkzeugs eingesetzten Elektromotor dieser Art ( DE 196 00 339 C1 ) wird das Gehäuse von dem Maschinengehäuse gebildet, in dem der Stator drehfest, der Rotor drehgelagert und ein Getriebe aufgenommen ist, auf dessen aus dem Maschinengehäuse vorstehender Abtriebswelle ein Spannfutter zum Einspannen eines vom Elektromotor angetriebenen Werkzeugs angeordnet ist. Das Lüfterrad ist auf der Rotorwelle zwischen Rotor und Getriebe angeordnet. Es ist sowohl auf der dem Elektromotor zugekehrten Seite als auch auf der dem Getriebe zugekehrten Seite mit einer Beschaufelung aus radial ausgerichteten, über den Umfang äquidistant verteilten Lüfterschaufeln versehen. Bei Rotation des Lüfterrads werden von den beiden Beschaufelungen zwei Luftströme erzeugt, die über Lufteintrittsschlitze in dem Maschinengehäuse eintreten und über Luftaustrittsschlitze in dem Maschinengehäuse wieder austreten. Die Lufteintritts- und -austrittsschlitze sind im Maschinengehäuse so angeordnet, daß die beiden von je einer Beschaufelung erzeugten Luftströme getrennt über Elektromotor und Getriebe geführt sind.In the case of an electric motor of this type used to drive an electric hand tool ( DE 196 00 339 C1 ) The housing is formed by the machine housing, in which the stator is rotatably fixed, the rotor is rotatably mounted and a gearbox is accommodated, on the output shaft of which protrudes from the machine housing, a chuck for clamping a tool driven by the electric motor is arranged. The fan wheel is arranged on the rotor shaft between the rotor and gear. Both on the side facing the electric motor and on the side facing the transmission, it is provided with blading made of radially oriented fan blades distributed equidistantly over the circumference. When the fan wheel rotates, two air flows are generated by the two blades, which enter via air inlet slots in the machine housing and exit again via air outlet slots in the machine housing. The air inlet and outlet slots are arranged in the machine housing in such a way that the two air streams, each generated by blading, are guided separately via the electric motor and transmission.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die bei Rotation des Lüfterrads hervorgerufene Verwirbelung des insbesondere über den Luftspalt zwischen Stator und Motor angesaugten Kühlluftstroms innerhalb des Saugraums eine wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr von der Stirnseite des Stators, insbesondere von den dort aus dem Stator herausragenden Wickelköpfen der Statorwicklung, erzielt wird. Die Größe der Luftverwirbelung wird dabei durch entsprechende Form und Größe der Verwirbelungselemente gezielt abgestimmt, um nicht durch einen zu großen Strömungswiderstand der Verwirbelungselemente die Leistungsaufnahme des Elektromotors unerwünscht zu steigern und damit den Wirkungsgrad herabzusetzen. Mit den erfindungsgemäßen Verwirbelungselementen auf der den Saugraum begrenzenden Seite des Lüfterrads wird ein wesentlicher Mangel der bisherigen Belüftungssysteme des Elektromotors behoben, der darin begründet ist, daß durch den großen inneren Luftwiderstand des Elektromotors und der hohen Strömungsgeschwindigkeit der axial in den Saugraum einströmenden Kühlluft die Luft im Saugraum nicht ausreichend umgeleitet und umgelenkt wird, um auch die außenliegenden Wicklungsköpfe der Statorwicklung zu belüften und von dort ausreichend Wärme abzuführen.The electric motor according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that by the rotation of the impeller caused turbulence of the in particular over the air gap between Stator and motor sucked in cooling air flow a significantly improved heat dissipation within the suction chamber from the front of the stator, especially from there Outstanding winding heads the stator winding. The size of the air swirl will thereby by appropriate shape and size of the swirling elements specifically coordinated so as not to cause excessive swirling elements' flow resistance undesirably increase the power consumption of the electric motor and thus reduce efficiency. With the swirling elements according to the invention on the side of the fan wheel that delimits the suction space, an essential part becomes Lack of previous ventilation systems of the electric motor, which is due to the fact that by the big one internal air resistance of the electric motor and the high flow rate of the axially flowing into the suction chamber Cooling air the Air in the suction chamber is not diverted and redirected sufficiently, around the outer winding heads of the To ventilate the stator winding and from there enough heat dissipate.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegeben Elektromotors möglich.By the measures listed in the other claims are advantageous developments and improvements in the claim 1 specified electric motor possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verwirbelungselemente als axial von der Oberfläche abstehende, voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Körper ausgebildet, die einstückig mit dem Lüfterrad ausgeführt oder auf der Oberfläche befestigt sind. Die Körper sind als langgestreckte, radiale ausgerichtete Stege mit geringer Steghöhe oder als Zapfen ausgeführt, die beispielsweise Zylinderform aufweisen.According to an advantageous embodiment of the Invention are the swirling elements as axially projecting from the surface, Body formed from each other in the circumferential direction, which are integral with the fan wheel accomplished or on the surface are attached. The body are elongated, radial webs with less Base height or designed as a cone, which, for example, have a cylindrical shape.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is based on in Exemplary embodiments shown in the drawing in the following described. Show it:

1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Elektromotors, schematisch dargestellt, 1 sections of a longitudinal section of an electric motor, shown schematically,

2 und 3 jeweils eine Ansicht in Richtung II in 1 zweier konstruktiver Ausführungen eines Lüfterrads im Elektromotor gemäß 1, perspektivisch dargestellt. 2 and 3 one view in direction II in 1 According to two design versions of a fan wheel in the electric motor 1 , shown in perspective.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments

Der in 1 ausschnittweise im Längsschnitt schematisch skizzierte Elektromotor weist einen in einem Gehäuse 10 drehfest gehaltenen Stator 11 mit Stator- oder Feldwicklung 12 und einen unter Belassung eines Luftspalts 13 im Innern des Stators 11 angeordneten Rotor 14 auf, der auf einer im Gehäuse 10 drehend gelagerten Rotorwelle 15 drehfest sitzt. Die Feldwicklung 12 ist in bekannter Weise in Axialnuten des Stators 11 eingelegt und ragt mit Wickelköpfen 121 an beiden Stirnseiten des Stators 11 aus diesem heraus. Bei Einsatz des Elektromotors als Antriebsmotor einer Elektrohandwerkzeugmaschine ist das Gehäuse 10 von dem Maschinengehäuse der Elektrohandwerkzeugmaschine gebildet, in dem neben dem Elektromotor 10 noch ein Getriebe aufgenommen ist, das die Drehzahl der Rotorwelle 15 auf eine gewünschte Drehzahl des vom Elektromotor 10 angetriebenen Werkzeugs umsetzt.The in 1 Electric motor schematically sketched in sections in longitudinal section has one in a housing 10 non-rotatable stator 11 with stator or field winding 12 and one leaving an air gap 13 inside the stator 11 arranged rotor 14 on that on one in the case 10 rotating rotor shaft 15 sits non-rotatably. The field winding 12 is in a known manner in the axial grooves of the stator 11 inserted and protrudes with winding heads 121 on both ends of the stator 11 out of this. When using the electric motor as the drive motor of an electric hand machine tool, the housing is 10 formed by the machine housing of the electric hand machine tool, in which in addition to the electric motor 10 still a gearbox is included, the speed of the rotor shaft 15 to a desired speed of the electric motor 10 driven tool implements.

Der Elektromotor 10 ist luftgekühlt und weist hierzu ein auf der Rotorwelle 15 drehfest sitzendes Lüfterrad 16 auf. Bei Rotation erzeugt das Lüfterrad 16 auf seiner Stator 11 und Rotor 14 zugekehrten Seiten einen Saugraum 17 und auf seiner davon abgekehrten anderen Seite einen Druckraum 18, so daß – wie durch die in 1 eingezeichneten Luftströmungspfeile verdeutlicht ist – Kühlluft axial durch Stator 11, Rotor 14 und Luftspalt 13 hindurchgesaugt und über im Gehäuse 10 angeordneten Luftausblasöffnungen 19, die unmittelbar am Ausgang des Druckraums 18 angeordnet sind, wieder ausgeblasen wird. Ist das Gehäuse 10 geschlossen ausgeführt, so sind in dem Gehäusebereich 10, der auf der vom Lüfterrad 16 abgekehrten Seite von Stator 11 und Rotor 14 liegt, Lufteintrittsschlitze vorgesehen, durch die die Luft in das Innere des Gehäuses 10 hinein gesaugt wird.The electric motor 10 is air-cooled and has a rotor shaft 15 non-rotatable fan wheel 16 on. When rotating, the fan wheel generates 16 on its stator 11 and rotor 14 facing sides a suction space 17 and on its other side facing away from it a pressure room 18 , so that - as by the in 1 drawn air flow arrows is clear - cooling air axially through the stator 11 , Rotor 14 and air gap 13 sucked through and over in the housing 10 arranged air outlet openings 19 that are immediately at the exit of the pressure chamber 18 are arranged, is blown out again. Is the housing 10 closed out leads, so are in the housing area 10 that on the from the fan wheel 16 facing away from stator 11 and rotor 14 lies, air inlet slots are provided through which the air into the interior of the housing 10 is sucked into it.

Das Lüfterrad 16 weist eine den Saugraum 17 begrenzende Deckplatte 21, eine davon beabstandete Grundplatte 22 mit einer Nabe 23 zum Aufsetzen auf die Rotorwelle 15 sowie Lüfterschaufeln 24 auf, die sich radial zwischen Deckplatte 21 und Grundplatte 22 erstrecken und Deckplatte 21 und Grundplatte 2 miteinander verbinden. In 1 ist das Lüfterrad 16 im ausschnittweisen Längsschnitt schematisiert dargestellt, in 2 ist eine konstruktive Ausführung des Lüfterrads 16 perspektivisch dargestellt.The fan wheel 16 has one the suction space 17 delimiting cover plate 21 , a base plate spaced from it 22 with a hub 23 to be placed on the rotor shaft 15 as well as fan blades 24 on, which is radial between the cover plate 21 and base plate 22 extend and cover plate 21 and base plate 2 connect with each other. In 1 is the fan wheel 16 shown schematically in a fragmentary longitudinal section, in 2 is a design of the fan wheel 16 shown in perspective.

Um die im Saugraum 17 außenliegenden Wickelköpfe 121 der Feldwicklung 12 ausreichend zu kühlen, wird die axial insbesondere über den Luftspalt 13 in den Saugraum 17 einströmende Luft im Saugraum 17 verwirbelt, so daß ein Teil der Luft vor Abströmen über den Druckraum 23 in die Außenbereiche des Saugraums 17 umgeleitet wird und hier die Wickelköpfe 121 umströmt. Hierzu sind auf der den Saugraum 17 begrenzenden Oberfläche 211 der Deckplatte 21 Verwirbelungselemente 25 angeordnet, die bei Rotation des Lüfterrads 16 eine solche Luftverwirbelung erzeugen. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Verwirbelungselemente 25 durch von der Oberfläche 211 der Deckplatte 21 axial abstehende Körper 26 gebildet, die entweder einstückig mit der Deckplatte 21 ausgebildet sind oder auf der Deckplatte 21 axial aufgesetzt und befestigt sind. Die Körper 26 sind im Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet, wovon aber zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Lüfterrads 16 abgewichen werden kann.To the in the suction room 17 external winding heads 121 the field winding 12 to cool sufficiently, the axially in particular through the air gap 13 in the suction room 17 incoming air in the suction chamber 17 swirled so that part of the air before flowing out over the pressure chamber 23 in the outside areas of the suction chamber 17 is redirected and here the winding heads 121 flows around. For this purpose, the suction area 17 limiting surface 211 the cover plate 21 turbulators 25 arranged when the fan wheel rotates 16 generate such air swirl. In the exemplary embodiments described, the swirling elements 25 through from the surface 211 the cover plate 21 axially projecting body 26 formed either in one piece with the cover plate 21 are trained or on the cover plate 21 are placed axially and fastened. The body 26 are arranged equidistantly in the exemplary embodiment in the circumferential direction, of which, however, to improve the acoustic properties of the fan wheel 16 can be deviated.

Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind die Körper 26 durch zylindrische Zapfen 27 realisiert, die mit ihrer Grundfläche auf der Oberfläche 211 der Deckplatte 21 festgelegt, z. B. verklebt, sind. Die Zapfen 27 sind auf einem Teilerkreis mit gleichem Abstand voneinander angeordnet. Die Größe und die Anzahl der Zapfen 27 ist sehr gezielt gewählt, damit der von den Zapfen 27 erzeugte Strömungswiderstand nicht zu einer wesentlichen zusätzlichen Belastung des Elektromotors 10 mit vergrößerter Leistungsaufnahme führt und damit der Wirkungsgrad des Elektromotors nicht reduziert wird. Die Zapfen 27 können auch eine andere als zylindrische Form aufweisen, z.B. kegelstumpfförmig oder prismenförmig sein, und können einstückig mit der Deckplatte 21 ausgeführt werden.In the embodiment of the 1 and 2 are the bodies 26 through cylindrical pins 27 realized that with their footprint on the surface 211 the cover plate 21 fixed, e.g. B. are glued. The cones 27 are arranged on a dividing circle with the same distance from each other. The size and number of cones 27 is chosen very specifically, so that of the cones 27 generated flow resistance does not result in a significant additional load on the electric motor 10 leads with increased power consumption and thus the efficiency of the electric motor is not reduced. The cones 27 can also have a shape other than cylindrical, for example be frustoconical or prismatic, and can be integral with the cover plate 21 be carried out.

In dem Ausführungsbeispiel des Lüfterrads gemäß 3 sind die Körper 26 als langgestreckte Stege 28 ausgebildet, die sich auf der ringförmigen Deckplatte 21 radial erstrecken und eine im Vergleich zu den Lüfterschaufeln 24 geringe axiale Steghöhe aufweisen. Der Abstand der Stege 28 voneinander ist gleich groß gewählt, und die Form und die Größe der Stege 28 sind gezielt auf die für eine Bespülung der Wickelköpfe 121 notwendige Luftverwirbelung im Saugraum 17 ausgelegt. Die Stege 28 können wie die Zapfen 27 in 2 entweder beim Spritzen des aus Kunststoff bestehenden Lüfterrads 16 mit angeformt werden, was relativ leicht zu bewerkstelligen ist, da das Lüfterrad 16 axial entformt werden kann , oder als Einzelelemente auf die Oberfläche der Deckplatte 21 aufgesetzt und befestigt werden.In the exemplary embodiment of the fan wheel according to 3 are the bodies 26 as elongated webs 28 trained, which is on the annular cover plate 21 extend radially and one compared to the fan blades 24 have low axial web height. The distance between the webs 28 the same size is chosen from each other and the shape and size of the webs 28 are specifically designed for flushing the winding heads 121 necessary air turbulence in the suction space 17 designed. The bridges 28 can like the cones 27 in 2 either when spraying the plastic fan wheel 16 be molded on, which is relatively easy to do because the fan 16 can be removed axially, or as individual elements on the surface of the cover plate 21 be put on and fastened.

Claims

Electric motor, in particular for electric hand machine tools, with in a housing ( 10 ) recorded stator ( 11 ), Rotor ( 14 ) and fan wheel ( 16 ) that rotates on its stator ( 11 ) and rotor ( 14 ) facing a suction chamber ( 17 ) and on its other side facing away from it one with air outlet openings ( 19 ) in the housing ( 10 ) related pressure room ( 18 ) generated, characterized in that on the suction space ( 17 ) limiting surface ( 211 ) a fan wheel part ( 21 ) Air turbulence in the suction area ( 17 ) causing swirling elements ( 25 ) are arranged.

Electric motor according to claim 1, characterized in that the swirling elements ( 25 ) as axial from the surface ( 211 ) protruding bodies spaced apart from one another in the circumferential direction ( 26 ) are trained.

Electric motor according to claim 2, characterized in that the body ( 26 ) in one piece with the fan wheel part ( 21 ) are trained.

Electric motor according to claim 2, characterized in that the body ( 26 } on the surface ( 211 ) of the fan wheel part ( 21 ) are attached and fastened.

Electric motor according to one of claims 2-4, characterized in that the body ( 26 ) elongated, radial webs ( 28 ) are.

Electric motor according to claim 5, characterized in that the webs ( 28 ) compared to the axial height of the fan blades ( 24 ) have a low axial web height.

Electric motor according to one of claims 2-4, characterized in that the body ( 26 ) Cones ( 27 ) whose base area is on the surface ( 211 ) of the fan wheel part ( 21 ) is present.

Electric motor according to one of claims 1-7, characterized in that the fan wheel ( 16 ) the suction room ( 17 ) limiting cover plate ( 21 ), a base plate spaced from it ( 22 ) with a Hub ( 23 ) to be placed on the rotor ( 14 ) carrying rotor shaft ( 15 ) and between cover and base plate ( 21 . 22 ) arranged, radially aligned fan blades ( 24 ) and that the cover plate ( 21 ) that the swirling elements ( 25 ) carrying fan wheel part ( 21 ) forms.

Electric motor according to one of claims 1-8, characterized in that the housing ( 10 ) is closed and on the fan wheel ( 16 ) facing away from stator ( 11 ) and rotor ( 14 ) in the housing ( 10 ) Air inlet openings are provided.

Electric motor according to one of claims 1-9, characterized in that the fan wheel ( 16 ) rotatably on the rotor ( 14 ) carrying rotor shaft ( 15 sits.