DE10084652B4 - Elektrischer Motor des Innenläufertyps - Google Patents

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Yukio Katano Honda
Takahisa Fujisawa Kurahayashi
Toshiyuki Kadoma Tamamura
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Abstract

Elektrischer Motor des Innenläufertyps mit einem Ständer (10, 20) und einem Läufer (90), wobei
– der Ständer (10, 20) eine Anzahl von 3N Polen (11, 21) mit Wicklungen und dem Läufer (90) gegenüberliegenden Polschuhen sowie ein Joch (12, 22), welches die Pole (11, 21) miteinander verbindet, aufweist, wobei N ganzzahlig und größer als 1 ist,
– der Läufer (90) mehrere Dauermagnete (92) aufweist, die abwechselnd insgesamt 2N Nord- und Südpole auf seiner Oberfläche ausbilden, sowie mit
– einem Luftspalt zwischen den Polschuhen und dem Läufer (90), und
– einer offenen Nut (14, 24) zwischen den jeweiligen führenden und nachlaufenden Abschnitten der einander benachbarten Polschuhe von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Polen (11, 21)
und wobei
die dem Läufer (90) gegenüberliegenden Flächen der Polschuhe einen bogenförmigen Abschnitt und einen sich daran anschließenden geradlinig verlaufenden Abschnitt aufweisen und
der kreisförmige Abschnitt mit dem führenden Abschnitt des jeweiligen...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor des Innenläufertyps, wobei der Motor einen Betrieb mit hoher Effizienz und geringem Geräusch realisieren kann. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen besonders geformten Luftzwischenraum zwischen den Zähnen des Ständers und dem Läufer in dem Motor.
  • Stand der Technik
  • 8 ist ein Querschnitt eines herkömmlichen Motors mit Dauermagneten.
  • In 8 umfasst der Ständer 580 die folgenden Elemente:
    sechs Einheiten mit sechs Zähnen 581 mit Wicklungen (nicht gezeigt) und sechs Jochen 582, die mit entsprechenden Zähnen 581 verbunden sind, wobei diese sechs Einheiten über Verbindungen 583 miteinander verbunden sind, um einen ringförmigen Ständer zu bilden.
  • Drähte können jeweils unabhängig auf entsprechende Zähne 581 gewickelt werden, so dass normale Wicklungen auf Zähnen erreicht werden können. Daraus resultiert, dass eine Wicklung mit hoher Dichte und einem geringeren Drahtwiderstand erhalten werden kann.
  • Der Läufer 590 umfasst die folgenden Elemente:
    einen Läuferkern 591 mit einer annähernd zylindrischen Form,
    eine Welle 594, die sich im Zentrum des Läuferkerns 591 erstreckt,
    vier Dauermagneten 592, die an einer Außenwand des Läuferkerns 591 befestigt sind, und
    ein Rohr 593 aus beispielsweise einem dünnen rostfreien Stahl, das die Dauermagneten 592 bedeckt, um zu verhindern, dass die Magneten streuen.
  • Bei einem wie oben beschriebenen herkömmlichen Motor weisen die Luftzwischenräume zwischen den entsprechenden Zähnen 581 und 590 wie in 8 gezeigt ungefähr die gleiche Breite auf.
  • Ein sich drehendes Magnetfeld, das durch den durch die Wicklungen des Ständers 580 fließenden elektrischen Strom erzeugt wird, dreht den Läufer 590 auf der Welle 594. Das sich drehende Magnetfeld wird wie folgt vorgesehen: benachbarte Zähne weisen unterschiedliche Phasen auf, wobei die Wicklungen des Ständers Drei-Phasen-Wicklungen sind. Im normalen Betrieb stellt eine Antriebsschaltung die Position des Läufers fest und schaltet die Phasen sequentiell. Auf diese Weise werden die Phasen mit einem Winkel von 120 Grad mit Strom versorgt, wobei immer eine Phase deaktiviert wird, wodurch das sich drehende Magnetfeld erzeugt wird.
  • Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Motor mit Dauermagneten werden gegenüberliegende Magnetfelder zwischen den benachbarten Zähnen von zwei aktiven Wicklungspaaren aus den sechs Zähnen erzeugt. Deshalb kann bei dem Magnetfluss an dem Schlitzöffnungsbereich 584 ein Kurzschluss auftreten. Der Schlitzöffnungsbereich ist ein Zwischenraum zwischen den Spitzen von zwei benachbarten Zähnen, wobei ein Öffnungsbereich des Schlitzes zwischen den zwei benachbarten Zähnen gebildet wird.
  • 9 zeigt die Maxwell-Lastverteilung, die in dem Luftzwischenraum des oben erläuterten Motors erzeugt wird. Die Pfeile markieren die Lastverteilung und geben die Verteilung der Kräfte an, die der Magnetfluss an dem Luftzwischenraum zu dem Ständer führt. Wenn der Dauermagnet 5929 als Südpol polarisiert ist, geht der elektrische Strom durch die Wicklungen, so dass der Zahn 5811 ein magnetisierter Südpol ist, während der Zahn 5812 ein magnetisierter Nordpol ist. Dann dreht sich der Läufer 590 in der in 8 gezeigten Drehrichtung R. In diesem Fall wird eine Anziehungskraft zwischen dem Magneten 5929 (S) und dem Zahn 5812 (N) erzeugt, so dass eine dazwischen erzeugte Last 587 diskontinuierlich größer wird.
  • 10 zeigt, wie sich die magnetische Flussdichte in dem Luftzwischenraum um eine Schlitzöffnung in dem Motor mit Bezug auf einen Drehwinkel des Läufers ändert. Mit anderen Worten gibt 10 die zeitbasierte Änderung der magnetischen Flussdichte in dem Luftzwischenraum um die Schlitzöffnung 584 von 8 wieder. In 10 gibt die X-Achse einen Drehwinkel (mechanischen Winkel) des Läufers 590 in der Drehrichtung R an. Wenn die magnetische Flussdichte positive Werte annimmt, wird der Läufer als Nordpol polarisiert, und wenn die Dichte negative Werte annimmt, wird der Läufer als Südpol polarisiert. Die magnetische Flussdichte scheint glatt zu variieren; sie steigt jedoch beim Drehwinkel von 45 Grad steil mit ungefähr 20 Grad an. Diese steile Änderung entspricht der in 9 gezeigten Last, wobei die Last 587 diskontinuierlich groß wird, wodurch Vibrationen und Geräusche während des Betriebs des Motors verursacht werden.
  • DE 32 39 655 A1 zeigt einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem Außenrotor. Der Luftspalt in einem Bereich zwischen zwei Nutöffnungen beginnt mit seiner größten Breite bei der in Drehrichtung gesehen hinteren Kante einer Nutöffnung, verengt sich zunächst, insbesondere über einen Winkelbereich von 30° bis 70° el., verläuft dann in einem Bereich bis zur vorderen Kante der anderen Nutöffnung mit konstanter Breite insbesondere über einen Winkelbereich von 150° bis 110° el., und beginnt nachfolgend an der hinteren Kante der anderen Nutöffnung wieder mit seiner größten Breite.
  • JP 01-085 555 A beschreibt einen Motor, bei dem die Polschuhe im Mittelteil den kleinsten Luftspalt aufweisen, der nach beiden Seien hin zunimmt.
  • FR 1 523 356 zeigt einen Innenrotormotor, wobei jedoch der Abschnitt des Polschuhs mit der größeren Luftspaltbreite am vorlaufenden Ende angeordnet ist.
  • Alle diese drei Konfigurationen haben ihre Vor- und Nachteile und es ist von der jeweiligen Anwendung abhängig, welche Konfiguration optimal erscheint.
  • Wenn es darauf ankommt, Geräusche und Vibrationen zu vermeiden, ist dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung der Vorzug zu geben, weil sie zu einem extrem ruhigen Lauf führt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung adressiert die oben genannten Probleme und bezweckt einen Motor mit einem Luftzwischenraum anzugeben, der zwischen den Zähnen des Ständers und dem Läufer vorgesehen ist, so dass Geräusche vermindert werden und die Widerstandskräfte gegenüber einer Entmagnetisierung erhöht werden.
  • Der Motor der vorliegenden Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruchs 1.
  • Ein Teil des Luftzwischenraums am sich drehenden Ende des Zahnes gegenüber dem Läufer ist größer ausgebildet als die anderen Teile des Luftzwischenraums. Dieser Aufbau verhindert, dass die magnetische Flussdichte in dem Luftzwischenraum steil ansteigt, wodurch Vibrationen und Geräusche vermindert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Querschnitt eines Motors in Übereinstimmung mit einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine entwickelte Ansicht eines Ständerkerns des in 1 gezeigten Motors.
  • 3 zeigt Beziehungen zwischen dem in 1 gezeigten Winkel A und dem Drehmoment, sowie zwischen dem Winkel A und der Drehmoment-Welligkeit.
  • 4 zeigt die Maxwell-Lastverteilung des in 1 gezeigten Motors.
  • 5 stellt die Variation der magnetischen Flussdichte des Luftzwischenraums um den Schlitzöffnungsbereich des in 1 gezeigten Motors in Bezug auf einen Drehwinkel des Läufers dar.
  • 6 ist ein Querschnitt eines Motors gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
  • 7 ist ein Querschnitt gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform.
  • 8 ist ein Querschnitt eines herkömmlichen Motors.
  • 9 zeit die Maxwell-Lastverteilung des herkömmlichen Motors.
  • 10 zeigt die Variation der magnetischen Flussdichte des Luftzwischenraums um einen Schlitzöffnungsbereich des herkömmlichen Motors in Bezug auf einen Drehwinkel des Läufers.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • (Beispielhafte Ausführungsform 1)
  • 1 ist eine Querschnittansicht eines Motors mit Dauermagneten gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 umfasst der Ständer 10 folgende Elemente:
    Eine Vielzahl von Siliziumblechen sind laminiert, um einen Ständerkern zu bilden (im Folgenden als Teilkern bezeichnet). Der Teilkern umfasst einen Zahn 11 und ein mit dem Zahn 11 verbundenes Joch 12. Eine konzentrierte Wicklung (nicht gezeigt) ist auf dem Zahn 11 vorgesehen. Sechs Teilkerne mit Wicklungen sind miteinander über Verbindungen 13 verbunden, um einen ringförmigen Ständer 10 zu bilden.
  • Eine Innenwand des Zahnes 11 umfasst die folgenden Elemente:
    einen Bogen 155 in Bezug auf das Drehzentrum des Läufers 90, und
    einen flachen Abschnitt 157, der tangential zu dem Bogen 155 am Punkt 160 der Bogenspitze angeordnet ist.
  • Der Bogen 155 erstreckt sich von dem Punkt 160 zu einem in der Drehrichtung R führenden Abschnitt, und der flache Abschnitt 157 erstreckt sich von dem Punkt 160 zu einem in der Drehrichtung R folgenden Abschnitt. Die Breite des Luftzwischenraums am folgenden Abschnitt ist breiter als diejenige des führenden Abschnitts. Der Punkt 160, der an den Bogen 155 und den flache Abschnitt 157 angrenzt, zieht eine Linie zu dem Drehzentrum des Läufers 90, und das Zentrum des Schlitzöffnungsbereichs 14 am folgenden Abschnitt zieht eine Linie zu dem Drehzentrum des Läufers 90. Diese zwei Linien bilden einen Winkel A, der mit 15 Grad festgesetzt ist. Wenn die Anzahl von Zähnen gleich 3N ist und die Anzahl der Läuferpole gleich 2N ist, kann der Winkel A durch die folgende Gleichung bestimmt werden: A = (30/N) Grad, wobei N eine ganze Zahl von wenigstens 1 (eins) ist.
  • 3 zeigt die Beziehungen zwischen dem Winkel A und dem Drehmoment sowie zwischen dem Winkel A und der Drehmoment-Welligkeit. Diese Beziehungen werden unter der Bedingung normalisiert, dass das Drehmoment und die Drehmoment-Welligkeit beim Winkel = 0 Grad jeweils 1 (eins) sind. Der Winkel A = 0 Grad entspricht dem Fall, wenn der Luftzwischenraum wie in einem herkömmlichen Motor eine gleichbleibende Breite aufweist. Wie in 3 gezeigt, bleibt das Drehmoment unabhängig vom Winkel A ungefähr konstant. Die Drehmoment-Welligkeit weist jedoch beim Winkel A = 15 Grad einen minimalen Wert auf. Dieser Vorteil kann einfach erhalten werden, indem die Wicklungen auf dem Ständer in einer Rechteckwelle mit 120 Grad mit Strom versorgt werden. Auch das Antreiben des Motors mit in einer Sinuswelle bietet diesen Vorteil in einem gewissen Grad. Eine Welligkeit des Winkels A liegt vorzugsweise zwischen A – D und A + D, wobei D ein durch den Zwischenraum zwischen den Kanten von benachbarten Zähnen in Bezug auf das Läuferzentrum gemessener Winkel ist.
  • In 1 sind vier Dauermagneten 92 fest an einer Außenwand des Läuferkerns 91 – mit einer annähernd zylindrischen Form – des Läufers 90 befestigt. Die Magnete 92 sind sequentiell mit den Polen N, S, N und S auf den entsprechenden Oberflächen in der Drehrichtung angeordnet. Die Ränder der entsprechenden Magneten 92 werden durch das Rohr 93 bedeckt, das beispielsweise aus einem dünnen Blech aus rostfreiem Stahl hergestellt ist. Das Rohr 93 verhindert, dass die Magneten 92 streuen. Ein durch die Wicklungen auf dem Ständer fließender elektrischer Strom erzeugt ein sich drehendes elektrisches Feld, so dass sich der Läufer auf der Welle 94 dreht.
  • Die Drähte auf den entsprechenden Zähnen des Ständers 10 werden wie folgt gespult: zuerst werden die Drähte auf jedem Teilkern gespult und dann werden die sechs Teilkerne zu einem Ring verbunden. Eine andere Möglichkeit der Spulung ist in 2 gezeigt: zuerst werden die Drähte auf eine Reihe von sechs Teilkernen gespult, die über Verbindungen 13 miteinander verbunden sind, dann wird die Reihe zu einem Ring verbunden. Die Reihe ist nicht auf sechs Teilkerne beschränkt, sondern kann auch mehr als sechs Teilkerne umfassen. Nach dem Spulen der Drähte auf jeden Teilkern wird die erforderliche Anzahl von Teilkernen von der Reihe abgeschnitten (in dieser Ausführungsform sind sechs Teilkerne erforderlich) und zu einem Ring verbunden.
  • Diese Spulverfahren können mit einem normalen Wickeln durchgeführt werden, so dass sowohl eine Spulung hoher Dichte als auch ein geringer Drahtwiderstand erreicht werden können. Das Spulverfahren gestattet außerdem, dass der Freiraum des Schlitzöffnungsbereichs schmäler ist als bei einem herkömmlichen Verfahren. Der Winkel D kann deshalb in der vorliegenden Ausführungsform kleiner sein. Vibrationen sowie Geräusche aufgrund des sich drehenden Magnetflusses durch den Schlitzöffnungsbereich 14 können dadurch reduziert werden. Das herkömmliche Spulverfahren sieht vor, dass eine Spuldüse durch einen Schlitzöffnungsbereich eines zu einem Ring geformten Ständerkerns eingeführt wird, um einen Draht um jeden Zahn zu wickeln.
  • Die Wicklungen bilden Dreiphasen-Wicklungen, in denen benachbarte Zähne jeweils verschiedene Phasen aufweisen. Im normalen Betrieb schaltet eine Ansteuerschaltung die Phasen sequentiell, indem sie die Polarität des Läufers feststellt. In diesem Fall werden die Phasen mit einem Winkel von 120 Grad mit Strom versorgt, wobei immer eine Phase deaktiviert bleibt, um ein sich drehendes Magnetfeld zu bilden.
  • Wenn in einem herkömmlichen Fall die Läuferpolarität der Polarität entgegengesetzt ist, die durch den Strom erzeugt wird, der durch die Wicklungen auf den Ständerzähnen gegenüber der Läuferpolarität fließt, steigt die magnetische Flussdichte des Luftzwischenraums an dieser Stelle wie in 9 gezeigt steil an. In dieser Ausführungsform entspricht jedoch der flache Teil 151 dieser Stelle, so dass der Luftzwischenraum breiter ist und die magnetische Flussdichte nicht steil, sondern gemäßigt ansteigt.
  • 4 gibt die Maxwell-Lastverteilung durch Pfeile an. Die Last wird am Luftzwischenraum des Motors gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt. 4 zeigt nicht den steilen Anstieg der magnetischen Flussdichte wie im herkömmlichen Fall. 5 ist ein Zeitdiagramm der magnetischen Flussdichte des Luftzwischenraums um den Schlitzöffnungsbereich 14. Die X-Achse gibt einen Drehwinkel (mechanischen Winkel) des Läufers an, und das Kurvendiagramm zeigt eine gemäßigte Änderung ohne steile An- oder Abstiege. Daraus resultiert, dass Vibrationen und Geräusche während des Betriebs des Motors reduziert werden können.
  • Beispielhafte Ausführungsform 2
  • 6 ist eine Querschnittansicht eines Motors gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
  • In 6 umfasst der Ständer 20 die folgenden Elemente:
    Ein Teilkern umfasst einen Zahn 21 und ein Joch 22, das wie in der ersten Ausführungsform mit dem Zahn 21 verbunden ist, wobei eine konzentrierte Wicklung (nicht gezeigt) auf dem Zahn 21 vorgesehen ist. Sechs Teilkerne mit Wicklungen sind miteinander verbunden, um einen ringförmigen Ständer 20 zu bilden. Der Läufer 90 weist denselben Aufbau auf wie in der ersten Ausführungsform, so dass hier auf eine wiederholte Beschreibung desselben verzichtet werden kann.
  • Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die folgenden Punkte:
    Eine Innenwand des Zahns 21 umfasst die folgenden Elemente:
    einen Bogen 855 in Bezug auf das Drehzentrum des Läufers 90, und
    einen flachen Abschnitt 257, der tangential zu dem Bogen 855 am Punkt 860 der Bogenspitze angeordnet ist.
  • Der Bogen 855 ist von dem Punkt 860 zu einem führenden Teil in der Drehrichtung R gezogen, und der flache Teil 257 ist von dem Punkt 860 zu einem folgenden Abschnitt in der Drehrichtung R gezogen. Die Breite des Luftzwischenraums am folgenden Abschnitt ist breiter als diejenige des führenden Abschnitts.
  • In der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist die Spitze 262 des folgenden Abschnitts jedes Zahnes eng an der Spitze 266 des führenden Abschnittes jedes benachbarten Zahnes ausgebildet, wobei der Abstand zwischen der Spitze 262 und der Spitze 266 nicht größer als der minimale Wert G des magnetischen Luftzwischenraums ist. Der magnetische Luftzwischenraum ist ein magnetischer Abstand von dem Magneten eines Läufers oder eines Läuferkerns zu einem Ständer, und wenn dazwischen ein Rohr 93 aus einem nicht-magnetischen Material vorgesehen ist, ist der magnetische Luftzwischenraum eine Summe aus der Dicke des Rohrs 93 und eines mechanischen Luftzwischenraums. In 6 ist der mechanische Luftzwischenraum ein räumlicher Abstand zwischen der Außenwand des Rohrs 93 und der Innenwand des Zahns 21.
  • Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird der magnetische Fluss am Schlitzöffnungsbereich 24 weg vom Magneten 92 kurzgeschlossen, wenn ein großer Strom durch die Ständerwicklung fließt. Daraus resultiert, dass der Einfluss der Entmagnetisierung zu dem Magneten 92 herabgesetzt wird, d. h. die Widerstandskraft des Magneten 92 gegen eine Entmagnetisierung wächst.
  • Der an den Bogen 855 und den flachen Abschnitt 257 anschließende Punkt 860 ist vorzugsweise an einer Stelle positioniert, wo der flache Abschnitt 257 einen Winkel B von 15 Grad zu dem Drehzentrum aufweist.
  • Beispielhafte Ausführungsform 3
  • 7 ist eine Querschnittansicht eines Motors mit Dauermagneten gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 7 ist der Ständer 30 nicht unterteilt – im Gegensatz zu der ersten und zweiten Ausführungsform – und umfasst neun Zähne 31 und ein Joch 32, das die Außenwände der Zähne 31 verbindet. Die Zähne 31 sind entsprechend mit Drähten bespult (nicht gezeigt).
  • Der Läufer 40 umfasst einen Läuferkern 41, der annähernd zylindrisch geformt ist, sowie sechs Dauermagneten 42, die fest an der Außenwand des Läuferkerns 41 befestigt sind. Die Magneten 42 sind sequentiell in der Drehrichtung mit jeweils alternierenden Polaritäten an ihren Oberflächen angeordnet: N, S, N, S. Das Rohr 43 bedeckt die Außenwände der Magneten 42, um zu verhindern, dass die Magneten 42 streuen. Der durch die Wicklungen auf dem Ständer fließende elektrische Strom erzeugt ein sich drehendes Magnetfeld, so dass sich der Läufer 40 auf der Welle 44 bewegt.
  • Der Luftzwischenraum zwischen dem Ständer 30 und dem Läufer 40 weist zwei Teile auf, wo der Zahn 31 dem Läufer 40 gegenüberliegt, wobei ein Teil auf dem folgenden Abschnitt 357 in der Drehrichtung breiter ist als der andere Teil auf dem anderen Abschnitt 355.
  • Eine Linie zwischen dem Zentrum der Welle 44 des Läufers 40 und dem Zentrum des Schlitzöffnungsbereichs 34 bildet einen Winkel C zu einer anderen Linie zwischen dem Zentrum der Welle und dem Punkt 360, ab dem der Luftzwischenraum entlang des folgenden Abschnitts breiter wird. Wenn die Anzahl der Zähne gleich 3N ist und die Anzahl der Läuferpole gleich 2N ist, kann der Winkel C durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: C = (30/N) Grad, wobei N eine ganze Zahl von wenigstens 1 (eins) ist. Der Winkel C beträgt vorzugsweise 10 Grad.
  • Die vorliegende dritte Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Anzahl von Zähnen größer ist als in den Ausführungsformen 1 und 2 oder in dem aufgrund eines nicht geteilten Ständers und der resultierenden Wicklungen die Breite eines Schlitzöffnungsteils größer ist als in den Ausführungsformen 1 und 2. In diesem Fall wird das Verhältnis der Breite des Schlitzöffnungsbereichs zu der Breite des Zahnes gegenüber dem Läufer größer. Deshalb wird das Verhältnis der Hälfte der Breite des Schlitzöffnungsbereichs zu dem Winkel C größer als in den Ausführungsformen 1 und 2. Dieser Aufbau gestattet es, dass der Bereich, in dem die magnetische Flussdichte des Luftzwischenraums steil ansteigt, kleiner ist als bei einer schmäleren Schlitzöffnung. Deshalb kann der Abschnitt 357, in dem der Luftzwischenraum größer ist als in den anderen Abschnitten, eine schmälere Breite aufweisen. Diese dritte Ausführungsform bietet dieselben Vorteile wie die erste und die zweite Ausführungsform.
  • In den drei zuvor erläuterten Ausführungsformen ist die Anzahl der Zähne gleich sechs bzw. neun und ist die Anzahl der Polaritäten gleich vier bzw. sechs. Es wurde ein geteilter Ständer mit Zähnen sowie ein nicht geteilter Ständer beschrieben. Das Trennen der Zähne und des Jochs kann als Teilungsverfahren verwendet werden.
  • Schweißrillen oder Hilfsrillen zum Vermindern von Vibrationen und Geräusche können bei Bedarf auf dem Zahn gegenüber dem Läufer vorgesehen werden. Ein Läufer mit Dauermagneten, die auf der Außenwand des Läufers angebracht sind, d. h. ein Motors des Oberflächenmagnettyps, kann Vibrationen und Geräusche wesentlich reduzieren. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen Läufer angewendet werden, wobei die Dauermagneten in Schlitzen im Läuferkern untergebracht sind, d. h. auf einen Motor des Innenmagnettyps.
  • Es können beliebige Ansteuerverfahren und Positionsdetektoren verwendet werden, ohne dass dadurch die Vorteile der vorliegenden Erfindung verloren gehen, wobei alle diese Modifikationen im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
  • Der Motor weist 3N Zähne mit Wicklungen und der Läufer 2N Polaritäten auf, so dass jeweils zwei benachbarte Zähne mit entgegengesetzter Polarität magnetisiert werden, wenn ihre Wicklungen mit Strom versorgt werden. Daraus resultiert, dass die Konzentration des magnetischen Flusses in einem Schlitzöffnungsbereich gemäßigt werden kann.
  • Außerdem ist der Luftzwischenraum im Bereich von 30/N Grad von Zentrum des Schlitzöffnungsbereichs an dem folgenden Abschnitt größer als der Luftzwischenraum in den anderen Abschnitten, so dass Vibrationen und Geräusche effektiver reduziert werden können.
  • Weiterhin ist bei einem Motor des Innenläufertyps eine Innenwand jedes Zahnes mit einem Bogen ausgebildet, der sich mit 90/N Grad von dem Zentrum des Schlitzöffnungsbereichs in einem führenden Abschnitt in der Drehrichtung erstreckt. Die verbleibende Innenwand jedes Zahnes erstreckt sich dagegen geradlinig mit 30/N Grad von dem Zentrum des Schlitzöffnungsbereichs in einem folgenden Abschnitt in der Drehrichtung. Der Aufbau, bei dem die gerade Linie tangential zu dem Bogen an dem Punkt ist, der 30/N Grad von dem Zentrum der Schlitzöffnungsbereichs an dem folgenden Abschnitt entfernt ist, kann eine steile Änderung des magnetischen Flusses dank einer glätteren Innenwand jedes Zahnes mäßigen.
  • Ein Läufer mit Oberflächen-montierten Magneten kann Vibrationen und Geräusche effektiver reduzieren.
  • Wicklungen mit hoher Dichte können in einem Ständer mit geteilten Zähnen oder mit durch ein Joch geteilten Zähnen erhalten werden, wobei gleichzeitig die Form des Schlitzöffnungsbereichs bei diesen Typen flexibler ist. Daraus resultiert, dass eine weitere Reduktion der Vibrationen und der Geräusche erwartet werden kann und die Widerstandskraft gegen eine Entmagnetisierung verbessert werden kann.
  • Ein weiterer Aufbau, bei dem die Spitzen von zwei benachbarten Zähnen eng nebeneinander und weg von dem Luftzwischenraum angeordnet sind, ermöglicht eine größere Widerstandskraft gegen eine Entmagnetisierung. Diese Spitzen sind auf den Zähnen gegenüber dem Läufer ausgebildet.
  • Dabei ist ein Aufbau vorzuziehen, bei dem die Spitzen eng nebeneinander mit dazwischen einem Abstand angeordnet sind, der nicht breiter als der minimale Luftzwischenraum ist.

Claims (5)

  1. Elektrischer Motor des Innenläufertyps mit einem Ständer (10, 20) und einem Läufer (90), wobei – der Ständer (10, 20) eine Anzahl von 3N Polen (11, 21) mit Wicklungen und dem Läufer (90) gegenüberliegenden Polschuhen sowie ein Joch (12, 22), welches die Pole (11, 21) miteinander verbindet, aufweist, wobei N ganzzahlig und größer als 1 ist, – der Läufer (90) mehrere Dauermagnete (92) aufweist, die abwechselnd insgesamt 2N Nord- und Südpole auf seiner Oberfläche ausbilden, sowie mit – einem Luftspalt zwischen den Polschuhen und dem Läufer (90), und – einer offenen Nut (14, 24) zwischen den jeweiligen führenden und nachlaufenden Abschnitten der einander benachbarten Polschuhe von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Polen (11, 21) und wobei die dem Läufer (90) gegenüberliegenden Flächen der Polschuhe einen bogenförmigen Abschnitt und einen sich daran anschließenden geradlinig verlaufenden Abschnitt aufweisen und der kreisförmige Abschnitt mit dem führenden Abschnitt des jeweiligen Polschuhs beginnt und einen Winkel von 90/N Grad, beginnend mit der Mitte der jeweiligen offenen Nut (14, 24), einnimmt, der geradlinig verlaufende Abschnitt tangential an den bogenförmigen Abschnitt angrenzt und einen Winkel von 30/N Grad einnimmt.
  2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (92) an einer Wand eines Läuferkerns (91) des Läufers (90) angeordnet sind.
  3. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (10, 20) durch das Kombinieren einer Mehrzahl von Teilkernen gebildet ist, wobei jeder Teilkern einen Pol (11) und ein mit dem Pol (11) verbundenes Joch (12) aufweist.
  4. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (14, 24) zwischen den Polschuhen schmal ausgebildet ist.
  5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nut (14, 24) nicht größer als die kleinste Breite des Luftspalts ist.
DE10084652T 1999-05-21 2000-05-19 Elektrischer Motor des Innenläufertyps Expired - Fee Related DE10084652B4 (de)

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