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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ständer eines Kolbenmotors nach
dem Oberbegriff der Ansprüche
1 bzw. 4.
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Technischer Hintergrund
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Ein
allgemeiner Kolbenmotor weist im Vergleich mit einem allgemeinen
Motor, welcher eine kubische Magnetflußstruktur aufweist, eine ebene
Form von Magnetfluß auf.
Ein flacher Anker wird linear auf einer Ebene gemäß Veränderung
des Magnetflusses, welcher auf einem Befestigungsteil gebildet ist, bewegt.
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1A und 1B zeigen
ein Beispiel des Kolbenmotors, welcher einen Ständer (S), der einen hohlen
zylindrischen äußeren Kern 10 und
einen hohlen zylindrischen inneren Kern 20 aufweist, welcher
in den äußeren Kern 10 eingefügt ist,
eine Wicklungsspule 30, welche innerhalb des äußeren Kerns 10 angekoppelt
ist, und einen Anker 40 enthält, welcher einen Dauermagneten 41 aufweist
und beweglich zwischen den äußeren Kern 10 und
den inneren Kern 20 eingefügt ist.
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Derartige
Kolbenmotoren sind aus der
JP
11 187 639 A , der
US
5 175 457 A und der
US
3 536 941 A bekannt. Die äußeren und inneren Kerne in
diesen Veröffentlichungen
sind zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten geblecht. Während die Blechung
des äußeren Kerns
durchweg radial erfolgt, kann die Blechung des inneren Kerns radial
(
JP 11 187 639 A ,
US 5 175 457 A ),
axial (
JP 11 187 639
A ,
US 3 536
941 A ) oder auch durch Aufwickeln eines Bleches um die Achse
des inneren Kerns (
US
3 536 941 A ) erfolgen. Zudem zeigt die
CH 554 102 A einen Linearmotor, dessen
Eisenkörper
aus radial geschichteten Blechlamellen besteht, die jeweils in einem
oberen Bereich umgebogen sind. Dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw.
4 liegt die
JP 11 187
639 A zugrunde.
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Im
herkömmlichen
Kolbenmotor, der wie oben beschrieben gebaut ist, wird, wenn ein
Strom zur Wicklungsspule 30 fließt, ein Fluß um die Wicklungsspule 30 gebildet.
Der Fluß bildet
eine geschlossene Schleife entlang des äußeren Kerns 10 und
des inneren Kerns 20, und der Dauermagnet 41 empfängt eine
Kraft in der axialen Richtung durch einen Magnetfluß, der durch
den Fluß gebildet
wird, welcher im äußeren Kern 10 und
im inneren Kern 20 und den Magnetfluß, das heißt, die Wechselwirkung des
Flusses gebildet wird.
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Dann
macht der Anker 40, wie in 2 gezeigt,
eine lineare Bewegung in der axialen Richtung zwischen dem äußeren Kern 10 und
dem inneren Kern 20. Da die Richtung des Stroms, welcher
auf die Wicklungsspule angewendet wird, abwechselnd geändert wird,
unterzieht sich der Anker 40 einer linearen Hin- und Herbewegung.
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Der äußere Kern 10 bildet
einen geschichteten Körper,
dem eine Vielzahl von dünnen
Blechlamellen 11 mit einer im voraus bestimmten Form eine hohle
zylindrische Form geben.
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Zur
Kupplung der Wicklungsspule 30 an den äußeren Kern 10 wird
ein Spulenkörper 50 in
Anbetracht einer Vereinfachung bei der Herstellung sowie als eine
elektrische Isolierung verwendet.
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Der
Spulenkörper 50 ist
so gebaut, daß eine ringförmige Nut,
an welcher eine Spule gewickelt ist, in dem Spulenwicklungsabschnitt 51 gebildet
ist, welcher in einer Ringform ausgebildet ist, um einen vorher
bestimmten Durchmesser aufzuweisen, und ein Anschlußabschnitt 52,
welcher mit einem externen Stromanschlußabschnitt verbunden ist, an
der Seite des Spulenwicklungsabschnitts 51 gebildet ist.
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Die
Wicklungsspule 30 ist in dem ringförmigen Spulenkörper 50 in
Mehrfachschichten gewickelt, und die gewickelte Spule ist mit dem
Anschlußabschnitt 52 verbunden.
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Die
Vielzahl von dünnen
Blechlamellen 11, welche den äußeren Kern 10 bilden,
sind radial geschichtet, um eine hohle zylindrische Form am Spulenwicklungsabschnitt 51 des
Spulenkörpers
zu bilden.
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Der
innere Kern 20 bildet einen geschichteten Körper, an
dem eine Vielzahl von dünnen Blechlamellen 21,
welche eine im voraus bestimmte Form aufweisen, radial geschichtet
sind, um eine hohle zylindrische Form auszubilden.
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Der
innere Kern 20, welcher als der geschichtete Körper gebildet
ist, ist mit einem im voraus bestimmten Zwischenraum dazu in den äußeren Kern 10 eingefügt.
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Der
Anker 40 enthält
eine Vielzahl von Dauermagneten 41, welche in gleichen
Abständen
an den hohlen zylindrischen Dauermagnethalter 42 angekoppelt
sind. Der Anker 40 ist so eingefügt, daß er zwischen dem äußeren Kern 10 und
dem inneren Kern 20 linear beweglich ist.
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Wenn
der Motor betrieben wird, fließt
ein Fluß zur
Bildung einer geschlossenen Schleife durch den äußeren Kern 10 und
den inneren Kern 20, und zu diesem Zeitpunkt wird, wenn
dem Motor viel Ladung zugeführt
wird, die Flußmenge
erhöht.
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Zu
diesem Zeitpunkt kommt es, da die Fläche des Magnetpfads des inneren
Kerns 20, wo der Fluß fließt, kleiner
als die des äußeren Kerns 10 ist, wenn
der Motor überladen
wird, zu einer Kernsättigung.
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Um
die Kernsättigung
zu verhindern, muß daher
der Magnetpfad des inneren Kerns 20, d. h. die Fläche, in
welcher der Fluß fließt, vergrößert werden, wozu
der innere Durchmesser des inneren Kerns 20 vermindert
oder der äußere Durchmesser
des inneren Kerns 20 vergrößert werden kann.
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Beispielsweise
ist, wie in 3 gezeigt, falls der äußere Durchmesser
des inneren Kerns 20 (von D1 nach D2) vergrößert ist,
das Volumen des Ankers 40, welcher den Dauermagneten 41 enthält, und
des äußeren Kerns 10 vergrößert, wodurch
es zu einer Erhöhung
der Dauermagnetenmenge kommt, was zwangsläufig eine Erhöhung der
Herstellungskosten verursacht.
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Als
weiteres Beispiel ist, wie in 4 gezeigt,
falls der innere Durchmesser des inneren Kerns 20 (von
D1 nach D2) vermindert wird, das Vergrößern der Fläche beschränkt, und die Anzahl der dünnen Blechlamellen 21,
welche den inneren Kern 20 bilden, ist vermindert, was
dazu führt,
daß die
Fläche
des Magnetpfads ziemlich reduziert ist.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ständerbauweise
eines Kolbenmotors vorzusehen, in welchem die Fläche des Magnetpfads, in welcher
der Fluß fließt, maximiert
ist, ohne das Gesamtvolumen eines Kolbenmotors zu vergrößern.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur
Erfüllung
der oben angegebenen Aufgabe ist ein Ständer eines Kolbenmotors vorgesehen, umfassend:
einen
Ständer,
welcher einen hohlen zylindrischen äußeren Kern und einen inneren
Kern aufweist, der in den äußeren Kern
eingefügt
ist, eine Wicklungsspule, welche innerhalb des äußeren Kerns angekoppelt ist,
und einen Anker mit einem Dauermagneten, der mit einer Seite an
dem Anker verbunden ist, wobei der Anker beweglich zwischen den äußeren Kern
und den inneren Kern eingefügt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
innere Kern als eine Vielzahl von konzentrischen hohlen zylindrischen
geschichteten Körpern
gebildet ist, welche koaxial ineinander zusammengefügt sind,
und wobei die Vielzahl von konzentrischen hohlen zylindrischen geschichteten
Körpern
unterschiedliche innere und äußere Durchmesser
aufweisen.
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Die
Vielzahl von hohlen zylindrischen geschichteten Körpern ist
bevorzugt so gebaut, dass eine Vielzahl von hohlen zylindrischen
geschichteten Körpern
separat durch eine Vielzahl von geschichteten Blechlamellen, welche
verschiedene innere Durchmesser und äußere Durchmesser aufweisen, gebildet
und koaxial ineinander zusammengefügt sind.
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Die
Vielzahl von hohlen zylindrischen geschichteten Körpern umfasst
bevorzugt einen ersten geschichteten Körper, welcher so gebildet ist,
dass eine Vielzahl von dünnen
Blechlamellen zur Bildung einer hohlen und zylindrischen Form radial
geschichtet sind; und einen zweiten geschichteten Körper, welcher
so gebildet ist, dass eine Vielzahl von dünnen Blechlamellen zur Bildung
einer hohlen und zylindrischen Form radial geschichtet sind, und
welcher einen inneren Durchmesser aufweist, der einem äußeren Durchmesser
des ersten geschichteten Körpers
entspricht.
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Zur
Erfüllung
der oben angegebenen Aufgabe ist ferner ein Ständer eines Kolbenmotors vorgesehen,
umfassend einen Ständer,
welcher einen hohlen zylindrischen äußeren Kern und einen inneren Kern
aufweist, der in den äußeren Kern
eingefügt
ist, eine Wicklungsspule, welche innerhalb des äußeren Kerns angekoppelt ist,
und einen Anker mit einem Dauermagneten, der mit einer Seite an
dem Anker verbunden ist, wobei der Anker beweglich zwischen den äußeren Kern
und den inneren Kern eingefügt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kern aus einer Vielzahl
von dünnen Überlappblechlamellen
aufgebaut ist, wobei jede Überlappblechlamelle umfasst:
einen
ersten Lamellenabschnitt und einen zweiten Lamellenabschnitt, wobei
der erste Lamellenabschnitt einen ersten Flächenabschnitt und einen zweiten
Flächenabschnitt
umfasst, und der zweite Lamellenabschnitt einen dritten Flächenabschnitt und
einen vierten Flächenabschnitt
umfasst, und der erste und dritte Flächenabschnitt die gleiche Form aufweist,
und wobei der erste und der zweite Lamellenabschnitt so aufeinanderliegen,
dass der erste und der dritte Flächenabschnitt
sich überlappen,
und der zweite und der vierte Flächenabschnitt
aneinander angrenzen und sich dabei nicht überlappen, wobei die Form des
vierten Flächenabschnitts
der gespiegelten Form des zweiten Flächenabschnitts entspricht,
und wobei die Vielzahl von dünnen Überlappblechen
in einer hohlen zylindrischen Form auf eine Weise geschichtet sind,
dass der zweite und der vierte Flächenabschnitt an der Innenseite
angeordnet sind und der erste und der dritte Flächenabschnitt an der Außenseite
angeordnet sind.
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Der
innere Kern des ersten Ständers
eines Kolbenmotors umfasst bevorzugt: einen radial geschichteten
Abschnitt, in dem eine Vielzahl von dünnen Blechlamellen zu einer
hohlen zylindrischen Form radial geschichtet sind, und einen nicht
radial geschichteten Abschnitt, in dem eine Vielzahl von dünnen ringförmigen Blechlamellen
zur Bildung einer hohlen zylindrischen Form in der axialen Richtung geschichtet
sind.
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Der äußere Durchmesser
des nicht radial geschichteten Körpers
entspricht vorzugsweise dem inneren Durchmesser des radial geschichteten
Körpers.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des ersten Ständers
eines Kolbenmotors enthält der
innere Kern: einen radial geschichteten Abschnitt, in dem eine Vielzahl
von dünnen
Blechlamellen zu einer hohlen zylindrischen Form radial geschichtet
sind, und einen nicht radial geschichteten Abschnitt, in dem eine
dünne Platte
in eine Rollenform gewickelt ist, um eine hohle zylindrische Form zu
bilden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist
eine frontale Schnittansicht, welche ein Beispiel eines Kolbenmotors
gemäß einer herkömmlichen
Technik zeigt;
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1B ist
eine seitliche Schnittansicht, welche ein Beispiel eines Kolbenmotors
gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, welche einen Betriebszustand des Kolbenmotors
gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt;
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3 ist
eine Frontalansicht, welche eine Ständerbauweise in dem Fall zeigt,
in dem ein äußerer Durchmesser
eines inneren Kerns in dem Kolbenmotor gemäß der herkömmlichen Technik vergrößert ist;
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4 ist
eine Frontalansicht, welche eine Ständerbauweise in dem Fall zeigt,
in dem ein innerer Durchmesser eines inneren Kerns in dem Kolbenmotor
gemäß der herkömmlichen
Technik vermindert ist;
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5A ist
eine frontale Schnittansicht eines Kolbenmotors, welcher eine Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung annimmt;
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5B ist
eine seitliche Schnittansicht eines Kolbenmotors, welcher die Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung annimmt;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Modifikation der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine schematische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, in dem eine
Fläche
der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vergrößert ist;
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9 ist
eine graphische Darstellung, welche eine Flächenvergrößerungsrate der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist
eine frontale Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß der herkömmlichen
Technik;
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11 ist
eine Seitenansicht, welche eine Schichtbauweise eines Kolbenmotorkerns
der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Schichtbauweise eines
Kolbenmotorkerns der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt;
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13 ist
eine Entwicklungsansicht von dünnen Überlappblechlamellen,
welche die Schichtbauweise eines Kolbenmotorkerns der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß der herkömmlichen
Technik bilden;
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14 ist
eine Entwicklungsansicht der dünnen Überlappblechlamelle
von 13 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Überlappschichtbauweise der Überlappblechlamelle
aus 14 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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16 ist
eine frontale Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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17 ist
eine seitliche Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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18 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer geschichteten
Kernbauweise eines Kolbenmotors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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19 ist
eine frontale Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß einer Modifikation des
dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; und
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20 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der geschichteten
Kernbauweise eines Kolbenmotors gemäß einer Modifikation des dritten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Beste Durchführungsweisen
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Es
wurden den Elementen dieselben Bezugszeichen wie den entsprechenden
Elementen der herkömmlichen
Technik gegeben, für
die keine Beschreibungen geliefert werden.
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5A ist
eine frontale Schnittansicht eines Kolbenmotors, welcher eine Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung annimmt, und 5B ist
eine seitliche Schnittansicht eines Kolbenmotors, welcher die Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung annimmt.
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Eine
Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthält:
einen Ständer
(S), der einen hohlen zylindrischen äußeren Kern 10 und
einen hohlen zylindrischen inneren Kern 60 aufweist, welcher
in den äußeren Kern 10 eingefügt ist;
eine Wicklungsspule 30, welche innerhalb des äußeren Kerns 10 angekoppelt
ist; und einen Anker 40, welcher beweglich zwischen den äußeren Kern 10 und
den inneren Kern 60 eingefügt ist.
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Der äußere Kern 10 ist
als geschichteter Körper
gebildet, an dem eine Vielzahl von dünnen Blechlamellen 11 in
einer im voraus bestimmten Form radial geschichtet sind, um eine
hohle zylindrische Form auszubilden.
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Der äußere Kern
ist an der äußeren umfänglichen
Fläche
des Spulenkörpers
ausgebildet.
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Der
Spulenkörper 50 enthält einen
Spulenwicklungsabschnitt 51, welcher in einer Ringform ausgebildet
ist, und einen Anschlußabschnitt 52,
welcher an einer Seite des Spulenwicklungsabschnitts 51 ausgebildet
ist.
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Die
Wicklungsspule ist so gebaut, daß eine Spule am Spulenwicklungsabschnitt 51 des
Spulenkörpers 50 in
einer Mehrfachschicht gewickelt wird, und die gewickelte Spule mit
dem Anschlußabschnitt 52 verbunden
ist.
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Die
Vielzahl von dünnen
Blechlamellen 11 des äußeren Kerns 10 sind
radial geschichtet, um eine hohle zylindrische Form am Spulenwicklungsabschnitt 51 des
Spulenkörpers 50 zu
bilden.
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Der
Spulenkörper 50 wird
zu einer Vereinfachung bei der Herstellung sowie als eine elektrische Isolierung
der Wicklungsspule 30 verwendet.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der
innere Kern 60 enthält
eine Vielzahl von hohlen zylindrischen geschichteten Körpern, welche miteinander
verkuppelt sind.
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Das
heißt,
wie in 6 gezeigt, daß der
innere Körper,
falls er als ein doppelter hohler zylindrischer geschichteter Körper gebaut
ist, einen ersten geschichteten Körper 61, bei dem Blechlamellen
mit einer vorher bestimmten Form zur Bildung einer hohlen zylindrischen
Form radial geschichtet sind, und einen zweiten geschichteten Körper 62 enthält, bei dem
Blechlamellen mit einer vorher bestimmten Form zur Bildung einer
hohlen zylindrischen Form radial geschichtet sind, und welcher einen
inneren Durchmesser, der dem äußeren Durchmesser
des ersten geschichteten Körpers 61 entspricht,
aufweist, wobei der erste geschichtete Körper 61 zu seiner
Ankupplung in den zweiten geschichteten Körper 62 eingeführt wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt entspricht die Summe der Blechlamellenbreite des
ersten geschichteten Körpers 61 und
der Blechlamellenbreite des zweiten geschichteten Körpers 62 der
Breite der Blechlamelle 21 des inneren Kerns 20 der
herkömmlichen
Technik.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Modifikation der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welche einen dreifachen hohlen zylindrischen
geschichteten Körper
zeigt.
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Wie
in 7 gezeigt, enthält der dreifache hohle zylindrische
geschichtete Körper
verkuppelt drei hohle zylindrische geschichtete Körper, die
jeder einen anderen inneren und äußeren Durchmesser aufweisen
und durch Schichten von Blechlamellen gebildet sind.
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Diesbezüglich entspricht
die Breite des dreifachen hohlen zylindrischen geschichteten Körpers der
Breite des inneren Kerns 60.
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Außerdem können, als
eine Modifikation des inneren Kerns 60, mehr als vier hohle
zylindrische geschichtete Körper
zusammengefügt
sein.
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Die
inneren Kerne 60 und 60', welche die Vielzahl von hohlen
zylindrischen geschichteten Körper
enthalten, werden zu ihrer Zusammenfügung in den äußeren Kern 10 mit
einem vorher bestimmten Zwischenraum dazu eingefügt.
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Der
Anker 40 enthält
einen hohlen zylindrischen Dauermagnethalter 42 und eine
Vielzahl von Dauermagneten 41, welche in gleichen Abständen mit
dem Dauermagnethalter 42 zusammengefügt sind. Der Anker 40 ist
linear beweglich zwischen dem äußeren Kern 10 und
dem inneren Kern 20 eingefügt.
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Es
wird nun die Ständerbauweise
des Kolbenmotors gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei wird zunächst Bezug
auf die Verwendung von Überlappblechlamellen
nach der herkömmlichen
Technik genommen.
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10 ist
eine frontale Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß der herkömmlichen Technik,
und 11 ist eine Seitenansicht, welche eine Schichtbauweise
eines Kolbenmotorkerns der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt.
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Wie
in 10 und 11 gezeigt,
enthält ein
Kolbenmotor, welcher eine Kernschichtbauweise gemäß der herkömmlichen
Technik annimmt, einen Ständer
(S), welcher einen hohlen zylindrischen äußeren Kern 110 und
einen schichtbaren inneren Kern 160 mit einer hohlen zylindrischen
Form, der in den äußeren Kern 110 eingefügt ist,
eine Wickelspule 30, welche innerhalb des äußeren Kerns 110 angekoppelt
ist, und einen Anker 140, welcher einen Dauermagneten 141 aufweist
und beweglich zwischen den äußeren Kern 110 und
den mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kern 160 eingefügt ist.
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Der äußere Kern 110 ist
als geschichteter Körper
gebildet, in welchem eine Vielzahl von dünnen Blechlamellen 11 in
einer im voraus bestimmten Form radial geschichtet sind, um eine
hohle zylindrische Form auszubilden.
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Der äußere Kern 110 ist
an der äußeren umfänglichen
Fläche
des Spulenkörpers
ausgebildet.
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Der
Spulenkörper 150 enthält einen
Spulenwicklungsabschnitt 151, welcher in einer Ringform ausgebildet
ist, und einen Anschlußabschnitt 152, welcher
an einer Seite des Spulenwicklungsabschnitts 151 ausgebildet
ist.
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Die
Wicklungsspule ist so gebaut, daß eine Spule am Spulenwicklungsabschnitt 151 des
Spulenkörpers 150 in
einer Mehrfachschicht gewickelt wird, und die gewickelte Spule mit
dem Anschlußabschnitt 152 verbunden
ist.
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Die
Vielzahl von dünnen
Blechlamellen 111 des äußeren Kerns 110 sind
radial geschichtet, um eine hohle zylindrische Form am Spulenwicklungsabschnitt 151 des
Spulenkörpers 150 zu
bilden.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Schichtbauweise eines
Kolbenmotorkerns der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt.
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Wie
in 12 gezeigt, ist der schichtbare innere Kern so
gebaut, daß eine
Vielzahl von dünnen Blechlamellen 161,
die jede eine Doppelfläche
(a) an einer oberen Seite und eine Einzelfläche (b) an einer unteren Seite
(bei der Ansicht eines Teilstücks)
aufweisen, in einer hohlen zylindrischen Form geschichtet sind,
so daß die
Einzelfläche
(b) an der Innenseite und die Doppelfläche (a) an der Außenseite
angeordnet ist.
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Die Überlappblechlamelle 161 enthält einen ersten
Flächenabschnitt 161a mit
einer vorher bestimmten Flächenausdehnung
und einen zweiten Flächenabschnitt 161b mit
einer größeren Flächenausdehnung
als jener des ersten Flächenabschnitts 161a,
welcher ausgedehnt aus dem ersten Flächenabschnitt 161 hervorgeht
und zum Falten gebogen ist.
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13 ist
eine Entwicklungsansicht von dünnen Überlappblechlamellen,
welche die Schichtbauweise des Kolbenmotorkerns der Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß der herkömmlichen Technik
bilden.
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Wie
in 13 gezeigt, ist die Überlappblechlamelle 161 so
gefertigt, daß eine
dünne Platte, welche
den ersten Flächenabschnitt 161a und
den zweiten Flächenabschnitt 161b aufweist,
gebogen und gefaltet ist.
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14 ist
eine Entwicklungsansicht der dünnen Überlappblechlamelle
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 15 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Überlappschichtbauweise einer
Modifikation des Kolbenmotorkerns von 14 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 14 und 15 gezeigt,
enthält eine Überlappblechlamelle 161 einen
ersten Flächenabschnitt 161c und
einen zweiten Flächenabschnitt 161d,
welche einen ersten Lamellenabschnitt bilden, einen dritten Flächenabschnitt 161e und
einen vierten Flächenabschnitt 161e,
welche einen zweiten Lamellenabschnitt bilden, wobei der erste Flächenabschnitt 161c und
der dritte Flächenabschnitt 161e die
gleiche Form aufweisen.
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Die Überlappblechlamelle 161 kann
durch Biegen und Falten einer dünnen
Platte, welche den ersten Flächenabschnitt 161c,
den zweiten Flächenabschnitt 161d,
den dritten Flächenabschnitt 161e und
den vierten Flächenabschnitt 161f aufweist,
oder durch Verbinden einer dünnen
Platte, welcher den ersten Flächenabschnitt 161c und
den zweiten Flächenabschnitt 161d aufweist,
mit einer Platte, welcher den dritten Flächenabschnitt 161e und
den vierten Flächenabschnitt 161f aufweist,
gefertigt werden.
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Bei
einer solchen Überlappblechlamelle
liegen der erste und der zweite Lamellenabschnitt so aufeinander,
dass der erste und der dritte Flächenabschnitt
(161c, 161e) sich überlappen. Der zweite und der
vierte Flächenabschnitt
(161d, 161f) grenzen aneinander an und überlappen
sich dabei nicht. Die Form des vierten Flächenabschnitts (161f)
entspricht hierbei der gespiegelten Form des zweiten Flächenabschnitts
(161d).
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Die
Vielzahl von Überlappblechlamellen 161 sind
so in einer hohlen zylindrischen Form geschichtet, daß der zweite
Flächenabschnitt 161d und
der vierte Flächenabschnitt 161f,
an der Innenseite angeordnet sind, und der erste Flächenabschnitt 161c und
der dritte Flächenabschnitt 161e an
der Außenseite
angeordnet sind, wodurch sie den mit hoher Dichte schichtbaren inneren
Kern 60 bilden.
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Der
Anker 140 enthält
einen hohlen zylindrischen Dauermagnethalter 142 und eine
Vielzahl von Dauermagneten 41, welche in gleichen Abständen mit
dem Dauermagnethalter 142 zusammengefügt sind. Der Anker 40 ist
linear beweglich zwischen dem äußeren Kern 10 und
dem mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kern 60 eingefügt.
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Es
wird nun die Ständerbauweise
des Kolbenmotors gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 16 und 17 beschrieben.
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16 ist
eine frontale Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 17 ist
eine seitliche Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 16 und 17 gezeigt,
enthält ein
Kolbenmotor einen Ständer
(S), welcher einen hohlen zylindrischen äußeren Kern 210 und
einen zusammengesetzten inneren Kern 260 aufweist, der mit
einem im voraus bestimmten Zwischenraum dazu in den äußeren Kern 210 eingefügt ist;
eine Wickelspule, welche innerhalb des äußeren Kerns 210 angekoppelt
ist, und einen Anker 240, welcher einen Dauermagneten 241 aufweist
und beweglich zwischen dem äußeren Kern 210 und
dem zusammengesetzten inneren Kern 260 eingefügt ist.
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Der äußere Kern 210 ist
so ausgebildet, daß eine
Vielzahl von dünnen
Blechlamellen 211 in einer im voraus bestimmten Form radial
geschichtet sind, um eine hohle zylindrische Form auszubilden.
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Ein
hohler zylindrischer Spulenkörper 250,
in welchem eine Spule gewickelt ist, ist innerhalb des äußeren Kerns
angekoppelt.
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Die
Wicklungsspule ist in dem Spulenkörper 250 in einer
Mehrfachschicht gewickelt.
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Der äußere Kern 210 ist
als geschichteter Körper
gebildet, in welchem eine Vielzahl von dünnen Blechlamellen von einer
im voraus bestimmten Form radial geschichtet sind, um am Spulenkörper eine
hohle zylindrische Form auszubilden.
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Der
Spulenkörper 250 wird
in Anbetracht einer Vereinfachung bei der Herstellung sowie als
eine elektrische Isolierung der Wickelspule 230 verwendet.
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Der
zusammengesetzte innere Kern 260 enthält einen radial geschichteten
Abschnitt 261, an dem die Vielzahl von dünnen Blechlamellen
(S1) in einer hohlen zylindrischen Form radial geschichtet sind, und
einen nicht radial geschichteten Abschnitt 262, der in
einer hohlen zylindrischen Form ausgebildet ist, in der axialen
Richtung geschichtet ist und an die innere umfängliche Fläche des radial geschichteten Abschnitts 261 angekoppelt
ist.
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18 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer geschichteten
Kernbauweise eines Kolbenmotors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 18 gezeigt, ist der radial geschichtete Abschnitt 261 so
ausgebildet, daß eine Vielzahl
von dünnen
Blechlamellen (S1) von einer vorher bestimmten Form radial geschichtet
sind, um eine hohle zylindrische Form zu bilden, und der nicht radial
geschichtete Abschnitt 262 ist so ausgebildet, daß ringförmige dünne Blechlamellen
(S2) in der axialen Richtung geschichtet sind, um eine hohle zylindrische
Form zu bilden.
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Der
nicht radial geschichtete Abschnitt 262 ist innerhalb des
radial geschichteten Abschnitts 261 angekoppelt.
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Der äußere Durchmesser
des nicht radial geschichteten Abschnitts 262 entspricht
dem inneren Durchmesser des radial geschichteten Abschnitts 261.
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19 ist
eine frontale Schnittansicht einer Ständerbauweise eines Kolbenmotors
gemäß einer Modifikation
des dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, und 20 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der geschichteten
Kernbauweise eines Kolbenmotors gemäß einer Modifikation des dritten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 19 und 20 gezeigt,
ist der nicht radial geschichtete Abschnitt als ein zylindrischer
Rollenkörper 263 ausgebildet,
der so geformt ist, daß eine
dünne Platte
(S3), welche eine vorher bestimmte Flächenausdehnung aufweist, in
eine Rollenform gewickelt ist, um eine hohle zylindrische Form zu
bilden.
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Der äußere Durchmesser
des zylindrischen Rollenkörpers 263 entspricht
dem inneren Durchmesser des radial geschichteten Abschnitts 261,
und der zylindrische Rollenkörper 263 ist
innerhalb des radial geschichteten Abschnitts 261 angekoppelt.
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Der
Anker 240 enthält
einen hohlen zylindrischen Dauermagnethalter 242 und eine
Vielzahl von Dauermagneten 241, welche in gleichen Abständen an
den Dauermagnethalter 242 gekoppelt sind. Der Anker 240 ist
linear beweglich zwischen dem äußeren Kern 210 und
dem zusammengesetzten inneren Kern 260 eingefügt.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Es
wird nun die Betriebswirkung der Ständerbauweise des Kolbenmotors
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Zunächst wird,
wenn eine Energie zur Anwendung kommt und ein Strom zur Wicklungsspule 30 fließt, ein
Fluß um
die Wicklungsspule 30 gebildet. Der Fluß bildet eine geschlossene
Schleife entlang des äußeren Kerns 10 und
des inneren Kerns 60. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen
dem Fluß, welcher
am äußeren Kern
und dem inneren Kern 60 gebildet wird, und dem Magnetfluß, welcher
durch den Dauermagneten 41 gebildet wird, empfängt der Dauermagnet 41 eine
Kraft in der axialen Richtung und wird zwischen dem äußeren Kern 10 und
dem inneren Kern 60 linear bewegt.
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In
dem Vorgang wird, wenn der Motor überlastet wird, mehr Fluß gebildet.
In dieser Hinsicht ist im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, da der innere Kern 60, wo der Fluß fließt, als eine
Vielzahl von hohlen zylindrischen geschichteten Körpern gebildet
ist, die Fläche,
wo der Fluß fließt, vergrößert, um
das Auftreten einer Kernsättigung
zu minimieren.
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Es
wird nun die Vergrößerung der
Fläche
des inneren Kerns 60 anhand des Beispiels des doppelten
hohlen zylindrischen geschichteten Körpers, wie er in 8 gezeigt
wird, beschrieben. Die Fläche
des inneren Kerns 60 ist durch einen Wert festgelegt, welcher
durch Multiplizieren der Zahl der Blechlamellen mit (Do – Di)/2
erhalten wird, dementsprechend steht die Fläche des inneren Kerns 60 im
umgekehrten Verhältnis
zu Di.
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‚Do’ zeigt
einen äußeren Durchmesser
des doppelten geschichteten Körpers
an, ‚Di’ gibt
einen inneren Durchmesser des doppelten geschichteten Körpers an
und ‚Dm’ gibt
eine Grenze des doppelten geschichteten Körpers an, d. h., einen inneren
Durchmesser des zweiten geschichteten Körpers oder einen äußeren Durchmesser
des ersten geschichteten Körpers.
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Folglich
kann, wenn ‚Di’ vermindert
wird, da die Zahl der Blechlamellen vermindert wird, die Fläche des
inneren Kerns 60 erheblich vergrößert werden.
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Daher
ist im ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der innere Kern zur Vergrößerung des
Werts (Do – Di)
in zwei oder drei Teile geteilt, während die Zahl der Blechlamellen
erhöht
ist, so daß die
Fläche
des inneren Kerns vergrößert ist. 9 zeigt
die Vergrößerungsrate
des inneren Kerns.
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Dementsprechend
fließt,
was die Ständerbauweise
eines Kolbenmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung anbelangt, der Fluß, welcher vermehrt wird, wenn
der Motor überlastet
wird, glatt, da die Fläche
des inneren Kerns, welcher innerhalb des äußeren Kerns angeordnet ist,
verhältnismäßig vergrößert ist,
und die Fläche,
wo der Fluß fließt, vergrößert ist.
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Es
wird nun eine weitere Betriebswirkung der Ständerbauweise des Kolbenmotors
beschrieben.
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Zunächst wird
im Kolbenmotor, wenn eine Energie zur Anwendung kommt und so ein
Strom zur Wicklungsspule 30 fließt, ein Fluß um die Wicklungsspule 30 gebildet.
Der Fluß bildet
eine geschlossene Schleife entlang des äußeren Kerns 10 und
des mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kerns 60. Aufgrund
der Wechselwirkung zwischen dem Fluß, welcher am äußeren Kern
und dem mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kern 60 gebildet
wird, und dem Magnetfluß,
welcher durch den Dauermagneten 41 gebildet wird, empfängt der
Dauermagnet 41 eine Kraft in der axialen Richtung, so daß der Anker 140 in
der axialen Richtung zwischen dem äußeren Kern 10 und
dem mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kern 60 linear
bewegt wird.
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In
dem Vorgang wird, wenn der Motor überlastet wird, mehr Fluß gebildet,
und zu diesem Zeitpunkt ist der Magnetpfad des mit hoher Dichte schichtbaren
inneren Kerns 60, wo der Fluß fließt, gleichfalls vergrößert, so
daß das
Auftreten einer Kernsättigung
minimiert ist.
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Es
wird nun im einzelnen beschrieben, inwiefern der Magnetpfad des
mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kerns 60 verhältnismäßig größer ist
als der innere Kern 20 der herkömmlichen Technik.
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Zunächst wird
vorausgesetzt, daß der äußere Durchmesser
und der innere Durchmesser des mit hoher Dichte schichtbaren inneren
Kerns 160 und jene des herkömmlichen inneren Kerns 20 gleich sind.
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Was
den herkömmlichen
inneren Kern 20 anbelangt, so besteht, da die Blechlamelle 121 als eine
Einzelfläche
ausgebildet ist und die Blechlamellen auf eine Weise radial geschichtet
sind, daß das innere
Ende nacheinander eine hohle zylindrische Form ausbildet, eine Lücke zwischen
dem äußeren Ende
und dem inneren Ende, wodurch die Dichte beim Bilden der zylindrischen
Form herabgesetzt wird.
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Was
den mit hoher Dichte schichtbaren inneren Kern 160 anbelangt,
so ist die Innenseite der Blechlamelle 161 so gebildet,
daß sie
eine Fläche aufweist,
und die Außenseite
ist so ausgebildet, daß sie
eine Doppelfläche
ausbildet, und die Blechlamellen sind so radial geschichtet, daß die eine
Fläche
an der inneren Seite und die Doppelfläche an der äußeren Seite angeordnet ist.
Daher besteht keine Lücke zwischen
dem äußeren Ende
und dem Ende der Überlappblechlamelle 161,
und daher ist die Dichte verhältnismäßig hoch.
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Dementsprechend
ist bei der Ständerbauweise
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der Magnetpfad im Vergleich mit dem der
herkömmlichen
Technik verhältnismäßig vergrößert.
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Dementsprechend
wird, was die Ständerbauweise
des Kolbenmotors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung anbelangt, da der Flußpfad des inneren Kerns, welcher innerhalb
des äußeren Kerns
angeordnet ist, d. h. die Fläche
des Magnetpfads, vergrößert wird,
die Kernsättigung
erhöht,
so daß der
Fluß,
welcher vermehrt wird, wenn der Motor überlastet wird, glatt fließen kann.
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Es
wird nun eine weitere Betriebswirkung der Ständerbauweise des Kolbenmotors
beschrieben.
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Im
Kolbenmotor wird, wenn eine Energie zur Anwendung kommt und so ein
Strom zur Wicklungsspule 230 fließt, ein Fluß um die Wicklungsspule 230 gebildet.
Der Fluß bildet
eine geschlossene Schleife entlang des äußeren Kerns 210 und
des zusammengesetzten inneren Kerns 260. Aufgrund der Wechselwirkung
zwischen dem Fluß,
welcher am äußeren Kern 210 und
am zusammengesetzten inneren Kern 260 gebildet wird, und
dem Magnetfluß,
welcher durch den Dauermagneten 241 gebildet wird, empfängt der
Dauermagnet 241 eine Kraft in der axialen Richtung, so
daß der
Anker 240 in der axialen Richtung zwischen dem äußeren Kern 210 und
dem zusammengesetzten inneren Kern 260 linear bewegt wird.
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Der
zusammengesetzte innere Kern 260 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und der radial geschichtete innere Kern 220 gemäß der herkömmlichen
Technik werden nun unter der Voraussetzung miteinander verglichen, daß sie denselben
inneren Durchmesser und äußeren Durchmesser
aufweisen.
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Da
der nicht radial geschichtete Abschnitt 262 des zusammengesetzten
inneren Kerns der vorliegenden Erfindung innerhalb des radial geschichteten
Abschnitts 261 angekoppelt ist, ist, obwohl die Breite
des radial geschichteten Abschnitts 261 kleiner als die
des herkömmlichen
inneren Kerns 220 ist, der innere Durchmesser größer, so
daß die
Anzahl der Blechlamellen (S1) erhöht ist. Dadurch ist, auf der Grundlage
derselben Breite, der Magnetpfad vergrößert.
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Außerdem ist,
da der nicht radial geschichtete Abschnitt 262, welcher
einen verhältnismäßig größeren Flußkanalwiderstand
aufweist, weil die Schichtrichtung anders ist, den Magnetpfad bildet,
die Fläche
des Magnetpfads im Vergleich mit der des herkömmlichen Kerns 220 vergrößert.
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In
der Ständerbauweise
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung fließt,
während
des Betriebs des Motors, wenn eine Nennladung auf den Motor angewendet
wird, der Fluß,
welcher zur Bildung einer geschlossenen Schleife entlang des äußeren Kerns 210 und
des zusammengesetzten inneren Kerns 260 fließt, hauptsächlich entlang
des radial geschichteten Abschnitts 261 mit geringem Widerstand,
wenn er am zusammengesetzten inneren Kern 260 vorbeifließt. Dadurch
kann ein glatter Betrieb ohne Beeinträchtigung einer Effizienz geleistet
werden.
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Wenn
der Motor überlastet
wird, fließt
der Fluß,
welcher eine geschlossene Schleife entlang des äußeren Kerns 210 und
des zusammengesetzten inneren Kerns 260 bildet, entlang
des nicht radial geschichteten Abschnitts 262, welcher
etwas großen Widerstand
aufweist, und des radial geschichteten Abschnitts 261,
welcher den geringen Widerstand aufweist, während er am zusammengesetzten
inneren Kern vorbeifließt,
und arbeitet aktiv gegen die Überlastung,
so daß das
Auftreten einer Kernsättigung
minimiert ist.
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Daher
ist, da die Ständerbauweise
des Kolbenmotors gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung den radial geschichteten Abschnitt, welcher
als radial geschichteter Körper ausgebildet
ist, und den nicht radial geschichteten Abschnitt enthält, welcher
nicht radial ausgebildet ist, der Magnetpfad, wo der Fluß fließt, vergrößert, so daß der Fluß, welcher
vermehrt wird, wenn der Motor überlastet
wird, glatt fließen
kann.
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Wie
insoweit beschrieben weist die Ständerbauweise des Kolbenmotors
der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, daß der Fluß, welcher vermehrt wird, wenn
der Motor überlastet
wird, glatt fließen kann,
so daß das
Auftreten einer Kernsättigung
beschränkt
ist und so eine Effizienz und Zuverlässigkeit des Motors erhöht werden
kann.