EP4130482B1 - Motorgebläsegruppe - Google Patents

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EP4130482B1
EP4130482B1 EP22188355.6A EP22188355A EP4130482B1 EP 4130482 B1 EP4130482 B1 EP 4130482B1 EP 22188355 A EP22188355 A EP 22188355A EP 4130482 B1 EP4130482 B1 EP 4130482B1
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EP
European Patent Office
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wall
hub
motor
keys
connection
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EP22188355.6A
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French (fr)
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EP4130482A1 (de
EP4130482C0 (de
Inventor
Stefano Torregiani
Giuseppe Bruni
Martina BOLOGNINI
Marco BISCHI
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Emc Fime SRL
Original Assignee
Emc Fime SRL
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/626—Mounting or removal of fans

Definitions

  • the present invention relates to a motor-fan assembly, in particular for heat pumps, according to the preamble of claim 1.
  • heat pumps are used for both cooling and heating in the industrial and domestic fields, for example, for the air conditioning and ventilation of environments, for heating and/or cooling substances, materials, fluid flows, etc.
  • an adiabatic fluid is compressed on the one side, thus heating up and generating heat, and on the other side, the previously compressed adiabatic fluid is expanded and evaporated, thus cooling and generating cold.
  • the use of electric fans generating an air flow which brushes, for example, a heat exchanger associated with the compressor and/or evaporator of the heat pump is known.
  • the electric fans of the prior art comprise an electric motor with a stator being connectable to the specific utility, in particular to the heat pump, and with a rotor having a peripheral wall to which a fan impeller, usually made of polymer material, is connected.
  • the connection between the impeller and the rotor of the electric motor is achieved by an interference coupling between an annular hub wall of the impeller and the peripheral wall of the rotor of the motor.
  • the impeller is axially inserted and fitted onto the peripheral wall of the rotor.
  • the motor-fan assemblies for heat pumps of the prior art have some disadvantages which have not been overcome to date.
  • the connection between the motor and the impeller by interference insertion does not ensure the reliable and repeatable relative positioning thereof, in particular the impeller cannot be perfectly concentric with the rotation axis of the motor.
  • manufacturing the impeller of two different materials involves undesirably high material and manufacturing costs.
  • US2015/125326A1 and DE19829070A1 describe prior art fan assemblies which can be considered as a closest state of the art for the present invention
  • the motor-fan assembly comprises the features of claim 1.
  • the impeller is coupled to the rotor of the motor with a concentric, reliable and repeatable relative positioning, being suitable for automated industrial assembly and such as to obviate the need to integrate a metal ring into the impeller.
  • connection and hub walls thus configured, both the impeller and the connection wall of the motor can be easily made of polymer material by injection molding.
  • a motor-fan assembly 1 in particular for a heat pump, comprises:
  • the key or keys 10 have a flattened, substantially plate-like shape with two first opposite longitudinal edges 19, extending substantially parallel to the rotation axis 6 or substantially in the insertion direction 12, preferably but not necessarily parallel to one another, and forming the aforesaid first side surfaces 15, as well as with at least a first transverse edge 20 extending in a direction transverse to the insertion direction 12 and forming the aforesaid first stop surface 13.
  • a radial thickness 22 of the keys 10 protruding from the hub wall 8 is thinner than the radial thickness 23 of the connection wall 5 at the key seats 11, so that the keys 10 can be inserted into the key seats 11 without radially passing through the connection wall 5 ( Figures 9, 10 ).
  • the first widening slits 29 weaken or interrupt the hub wall 8 to allow an elastic widening thereof in the circumferential and/or radial direction with respect to the rotation axis 6.
  • the first widening slits 29 can preferably extend in an axial direction, in regions spaced apart from the keys 10 and from the key seats 11, for example, substantially halfway between two consecutive keys 10, respectively.
  • the hub wall 8 forms a tubular lead-in portion 28 ( Figure 9 ) which widens radially, by means of a gradual continuous curvature, on one side of the impeller 7 facing the insertion direction 12 or, in other words, on the same side as the first transverse edges 20 of the keys 10.
  • This lead-in (or flaring) portion 28 of the hub wall 8 forms a lead-in for a guided insertion of the hub wall 8 onto the connection wall 5 of the rotor 1.
  • the key seats 11 are non-through cavities or through openings (in the radial direction) delimited by two second opposite longitudinal edges 25, extending substantially parallel to the rotation axis 6 or substantially in the insertion direction 12, preferably but not necessarily parallel to one another, and which form the aforesaid second side surfaces 16, as well as with at least a second transverse edge 26 extending in a direction transverse to the insertion direction 12 and forming the aforesaid second stop surface 14.
  • the second transverse edge 26 connects to the second longitudinal edges 25 and, along with the second longitudinal edges 25, results in a U-shaped inner contour of the key seat 11 ( Figures 4, 5 ), which is substantially complementary to the shape of the U-shaped outer contour of the key 10.
  • This shape of the key seat 11 can be easily achieved by injection molding and facilitates the insertion of the key 10 into the key seat 11 in the direction of the rotation axis 6.
  • the key seats 11 are formed by the connection wall 5 of the rotor 4 ( Figures 3, 4 , 9 ).
  • the second transverse edge 26 and the second stop surface 14 formed thereon are positioned on one side of the key seat 11 opposite to the insertion direction 12 but facing the insertion direction 12.
  • the key seats 11 can be formed in a portion of the connection wall 5 which is preferably circular cylindrical.
  • the key seats 11 can be positioned at a constant angular pitch, for example four key seats 11 arranged at a 90° pitch.
  • the coupling portions 17 comprise a plurality of flanges 31 protruding from the hub wall 8 radially inwards, so as to snap-engage corresponding counter-flanges 30 of the connection wall 5 which form the counter-coupling portions 18 ( Figure 9 ).
  • the flanges 31 are formed directly on the keys 10 on an opposite side to the first transverse edge 20 of the first stop surface 13, and facing in the opposite direction to the insertion direction 12.
  • the counter-flanges 30 are instead formed directly in the key seats 11 on an opposite side to the second transverse edge 26 or the second stop surface 14, and facing the insertion direction 12.
  • connection wall 5 and the hub wall 8 are mutually engaged in pressing contact with an elastic preload due to an elastic deformation of the hub wall 8.
  • the impeller 7 forms a plurality of main blades 27 arranged in a circumferential sequence and alternated to secondary blades (splits) 27' of a shorter length than the length of the main blades 27 ( Figures 7 , 11 ).
  • the length of the main blades 27 is equal to or greater than twice the length of the secondary blades (splits) 27'.
  • Both the main blades 27 and the secondary blades (splits) 27' extend up to the same outer diameter (or circumference) 32 of the impeller 7, but a radially inner end of the primary blades 27 is positioned at a first radial distance 33 from the rotation axis 6 while a radially inner end of the secondary blades 27' is positioned at a second radial distance 34 from the rotation axis 6 which is greater than the first radial distance 33.
  • the secondary blades (splits) 27' are not equally spaced apart from the two adjacent primary blades 27 ( Figure 11 ). With respect to a central, equally spaced apart position 35, the secondary blade 27' is offset or moved towards the adjacent frontal main blade 36 with reference to the rotation direction 37 ( Figure 11 ).
  • the invention also relates to a heat pump (not shown in the Figures since it is known per se) comprising the motor-fan assembly 1, in particular associated with a heat exchanger of a compressor and/or evaporator of the heat pump.

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Claims (13)

  1. Motorgebläsebaugruppe (1), insbesondere für eine Wärmepumpe, umfassend:
    - einen Elektromotor (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor (4) mit einer peripheren Verbindungswand (5), wobei der Elektromotor (2) eine Drehachse (6) definiert,
    - ein aus einem Polymermaterial gebildetes Gebläserad (7) mit einer Nabenwand (8), welche mit der Verbindungswand (5) des Rotors (4) durch Zusammenfügen verbunden ist, sowie mehrere mit der Nabenwand (8) verbundenen Förderschaufeln (9),
    - mehrere Passfedern (10), die radial von entweder der Verbindungs- (5) oder der Nabenwand (8) abstehen,
    - mehrere Passfedersitze (11), welche in der anderen Wand, der Verbindungs- (5) oder der Nabenwand (8), gebildet sind, und dazu ausgebildet sind, jede jeweilige der Passfedern (10) beim Stecken der Nabenwand (8) auf die Verbindungswand (5) in einer axialen Fügerichtung (12) aufzunehmen,
    - eine oder mehrere erste Anschlagfläche(n) (13), die entweder in der Verbindungs- (5) oder der Nabenwand (8) gebildet sind und dazu ausgebildet sind, an einer oder mehreren entsprechenden zweiten Anschlagflächen (14), die in der anderen Wand, der Verbindungs- (5) oder der Nabenwand (8), gebildet sind, anzuliegen, wenn ein Ende des axialen Fügewegs zwischen der Nabenwand (8) und der Verbindungswand (5) erreicht ist,
    - eine oder mehrere erste Seitenfläche(n) (15), welche durch jede der Passfedern (10) gebildet sind und mit entsprechenden zweiten Seitenflächen (16) der Passfedersitze (11) zusammengreifen, um eine Drehsicherungskopplung zwischen der Nabenwand (8) und der Verbindungswand (5) um die Drehachse (6) zu erreichen,
    - einen oder mehrere Kopplungsbereich(e) (17), welche entweder von der Verbindungs- (5) oder der Nabenwand (8) gebildet sind, und einen oder mehrere Gegen-Kopplungsbereich(e) (18), welche von der anderen Wand, der Verbindungs- (5) oder der Nabenwand (8), gebildet sind, wobei die Kopplungsbereiche (17) und die Gegen-Kopplungsbereiche (18) gegenseitig in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse (6) elastisch nachgeben und gegenseitig schnappend zusammengreifen, wenn das axiale Ende des Fügewegs erreicht ist, um zu verhindern, dass die Nabenwand (8) in einer zu der Fügerichtung (12) entgegengesetzten Richtung von der Verbindungswand (5) gleitet,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenwand (8) durch mehrere Laschen (21) einer im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Wand gebildet ist, welche sich abwechseln und voneinander durch erste sich aufweitende Schlitze (29) beabstandet sind, und wobei die Passfedern (10) in einem konstanten Teilungswinkel positioniert sind, wobei vier Passfedern (10) in einem Abstand von 90° angeordnet sind, wobei jeweils eine Passfeder (10) an einer der Laschen (21) der im Wesentlichen kreiszylindrischen Wand positioniert ist, und dass die Nabenwand (8) einen sich durch eine allmähliche kontinuierliche Krümmung radial aufweitenden rohrförmigen Einführbereich (28) auf einer der Fügerichtung (12) zugewandten Seite des Gebläserads (7) bildet, wobei der Einführbereich (28) eine Einführeinrichtung für ein geführtes Aufstecken der Nabenwand (8) auf die Verbindungswand (5) bildet,
    und dass die Passfedersitze (11) nicht durchgehende Hohlräume oder Durchgangsöffnungen in radialer Richtung umfassen, welche begrenzt sind durch:
    - zwei zweite entgegengesetzte Längsränder (25), die sich im Wesentlichen in der Fügerichtung (12) erstrecken und die zweiten Seitenflächen (16) bilden,
    - mindestens einen zweiten Querrand (26), der sich in Bezug auf die Fügerichtung (12) in einer Querrichtung erstreckt und die zweite Anschlagfläche (14) bildet,
    wobei sich die zweiten Längsränder (25) des Passfedersitzes (10) einander im Verlauf zu dem zweiten Querrand (26) annähern oder sich entlang in Bezug auf die Drehachse (6) paralleler Richtungen erstrecken.
  2. Motorgebläsebaugruppe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Passfeder oder die Passfedern (10) eine abgeflachte plattenartige Form aufweist/- en, mit:
    - zwei ersten entgegengesetzten Längsrändern (19), die sich im Wesentlichen in der Fügerichtung (12) erstrecken und die ersten Seitenflächen (15) bilden, und
    - mindestens einem ersten Querrand (20), der sich in Bezug auf die Fügerichtung (12) in einer Querrichtung erstreckt und die erste Anschlagfläche (13) bildet,
    wobei die ersten Längsränder (19) im Wesentlichen geradlinig sind und der erste Querrand (20) im Wesentlichen geradlinig ist oder sich in Bezug auf die Drehachse (6) entlang einer Umfangsrichtung erstreckt,
    wobei der erste Querrand (20) die ersten Längsränder (19) miteinander verbindet und zusammen mit den ersten Längsrändern (19) zu einer U-förmigen Außenkontur der Passfeder (10) führt,
    wobei die Passfedern (10) als einstückig mit der Nabenwand (8) des Gebläserads (7) gebildet sind und radial nach innen abstehen,
    wobei, unter Betrachtung der Fügerichtung (12) als die Bewegungsrichtung des Gebläserads (7) in Bezug auf den Motor (2), der erste Querrand (20) und die daran ausgebildete erste Anschlagfläche (13) der Fügerichtung (12) zugewandt sind.
  3. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher eine radiale Dicke (22) der Passfedern (10), welche von der Nabenwand (8) abstehen, dünner als eine radiale Dicke (23) der Verbindungswand (5) an den Passfedersitzen (11) ist, so dass die Passfedern (10) in die Passfedersitze (11) eingeführt werden können, ohne die Verbindungswand (5) vollständig radial zu durchdringen.
  4. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei welcher die Passfedern (10) bündig mit einem dem Querrand (20) der Passfedern (10) gegenüberliegenden hinteren Rand (24) der Nabenwand (8) angeordnet sind.
  5. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Passfedern (10) plattenförmig mit einer sich in der Fügerichtung (12) verjüngenden radialen Dicke sind, um das Stecken der Nabenwand (8) auf die Verbindungswand (5) zu vereinfachen.
  6. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die zweiten Längsränder (25) im Wesentlichen geradlinig sind und der zweite Querrand (25) eben und entlang eines Umfangs in Bezug auf die Drehachse (6) bogenförmig ist,
    wobei der zweite Querrand (26) mit den zweiten Längsrändern (25) verbunden ist und zusammen mit den zweiten Längsrändern (25) zu einer U-förmigen Innenkontur des Passfedersitzes (11) führt, welche zu der U-förmigen Außenkontur der Passfeder (10) komplementär ist.
  7. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Passfedersitze (11) durch die Verbindungswand (5) des Rotors (4) gebildet sind.
  8. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der zweite Querrand (26) und die von diesem gebildete zweite Anschlagfläche (14) auf einer Seite des Passfedersitzes (11) positioniert sind, welche der Fügerichtung (12) entgegengesetzt, jedoch der Fügerichtung (12) zugewandt ist.
  9. Motorgebläsebaugruppe (1) nach Anspruch 2, bei welcher:
    - die Passfedersitze (11) in einem kreiszylinderförmigen Bereich der Verbindungswand (5) gebildet sind,
    - die Passfedersitze (11) mit einem konstanten Teilungswinkel angeordnet sind oder vier Passfedersitze (11) mit einem Teilungswinkel von 90° angeordnet sind,
    - die Kopplungsbereiche (17) mehrere Flansche (31) aufweisen, die von der Nabenwand (8) radial nach innen abstehen, um schnappend mit entsprechenden Gegenflanschen (30) der Verbindungswand (5) zusammenzugreifen, welche die Gegen-Kopplungsbereiche (18) bilden,
    - die Flansche (31) direkt an den Passfedern (10) auf einer dem ersten Querrand (20) entgegengesetzten Seite und in zu der Fügerichtung (12) entgegengesetzter Richtung gewandt ausgebildet sind,
    - die Gegenflansche (30) stattdessen direkt in den Passfedersitzen (11) auf einer dem zweiten Querrand (26) entgegengesetzten Seite und der Fügerichtung (12) zugewandt ausgebildet sind.
  10. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Verbindungswand (5) und die Nabenwand (8) mit einer elastischen Vorspannung aufgrund einer elastischen Verformung der Nabenwand (8) in Presskontakt zusammengreifen.
  11. Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher:
    - die Förderschaufeln (9) mehrere Hauptschaufeln (27) aufweisen, die in einer umfangsmäßigen Abfolge und abwechselnd mit sekundären Schaufeln (27') von geringerer Länge als die Länge der Hauptschaufeln (27) angeordnet sind,
    - sich sowohl die Hauptschaufeln (27) als auch die sekundären Schaufeln (27') bis zu demselben Außenumfang (32) des Gebläserads (7) erstrecken,
    - ein radial inneres Ende der primären Schaufeln (27) in einer ersten radialen Entfernung (33) von der Drehachse (6) angeordnet ist, während ein radial inneres Ende der sekundären Schaufeln (27') in einer zweiten radialen Entfernung (34) von der Drehachse (6) angeordnet ist, die größer als die erste radiale Entfernung (33) ist.
  12. Motorgebläsebaugruppe (1) nach Anspruch 11, bei welcher die sekundären Schaufeln (27') nicht gleich von den beiden benachbarten primären Schaufeln (27) beabstandet sind,
    wobei, in Bezug auf eine gleich beabstandete Position (35), die sekundäre Schaufel (27') in Bezug auf die Drehrichtung (37) in Richtung der benachbarten vorderen Hauptschaufel (36) bewegt ist.
  13. Wärmepumpe umfassend die Motorgebläsebaugruppe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, in Verbindung mit einem Wärmeübertrager eines Kompressors oder Verdampfers der Wärmepumpe.
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