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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Motor.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung Nr. 2008-86064A (entsprechend
der
US 2008/0073995A )
beschreibt einen bürstenlosen Motor, welcher als 10-Pol/12-Nut-Motor
bürstenloser Art bekannt ist. Bei diesem bürstenlosen
Motor sind Zähne eines Statorkerns einer nach dem anderen
mit einer 30°-Teilung, d. h., entsprechenden Intervallen (360°/12
= 30°) in Umfangsrichtung des bürstenlosen Motors
angeordnet und die magnetischen Pole der Rotormagneten sind einer
nach dem anderen mit einer Teilung von 36°, d. h., entsprechenden
Intervallen (360°/10 = 36°) in Umfangsrichtung
angeordnet.
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Bei
dem oben erwähnten bürstenlosen Motor existiert
eine Differenz (im Einzelnen eine Differenz von 6°, gemessen
als Zentrumswinkel) zwischen der Teilung der Zähne, gemessen
in Umfangsrichtung des bürstenlosen Motors, und der Teilung
der magnetischen Pole der Rotormagnete, gemessen in Umfangsrichtung
des bürstenlosen Motors. Dieser Unterschied führt
zu den folgenden Nachteilen.
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Zur
Verwirklichung einer verhältnismäßig
hohen Effektivität des magnetischen Flusses und eines verhältnismäßig
hohen Motorwirkungsgrades im Motor ist im Allgemeinen wünschenswerterweise
eine Phasendifferenz Δθ (siehe 5)
zwischen der Phase des elektrischen Stromes I, welcher durch die
Statorwicklung fließt, die um den entsprechenden Zahn gewickelt
ist, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von dem Rotormagnet auf die Statorwicklung einwirkt, 90°,
wie Allgemein gemäß der Flemming'schen Regel der
linken Hand bekannt ist.
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Wie
oben diskutiert existiert im Falle des bürstenlosen Motors,
welcher in der
japanischen
ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2008-86064A beschrieben
ist, der Unterschied (die Differenz von 6°, gemessen als
Zentrumswinkel) zwischen der Teilung der Zähne und der
Teilung der magnetischen Pole der Rotormagneten. Aus diesem Grunde
wird die Phasendifferenz zwischen der Phase des elektrischen Stromes,
welcher durch die Statorwicklung fließt, die um den entsprechenden
Zahn gewickelt ist, und der Phase des magnetischen Flusses, welche von
dem Rotormagnet auf die Statorwicklung einwirkt, 75°, was
weniger als 90° ist. Hierdurch kann sich die effektive
magnetische Flussgröße in nachteiliger Weise vermindern,
sodass der Motorwirkungsgrad vermindert wird.
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Die
vorliegende Erfindung wendet sich an den oben angegebenen Nachteil.
Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
einen bürstenlosen Motor zu schaffen, welcher einen verhältnismäßig
hohen effektiven magnetischen Fluss ermöglicht und einen
verhältnismäßig hohen Motorwirkungsgrad
ermöglicht.
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Zum
Erreichen des Zieles der vorliegenden Erfindung wird ein bürstenloser
Motor geschaffen, welcher mindestens einen Rotormagneten, einen Statorkern
und eine Anzahl von Statorwicklungen aufweist. Der mindestens eine
Rotormagnet bildet eine Anzahl von einander abwechselnden magnetischen
Nordpolen und Südpolen, welche abwechselnd einer nach dem
anderen in Umfangsrichtung mit im Wesentlichen gleicher Teilung
angeordnet sind. Der Statorkern enthält eine Anzahl von
Zähnen, welche dem mindestens einen Rotormagneten in Radialrichtung
des Statorkerns gegenüberstehen und einer nach dem anderen
in Umfangsrichtung mit abwechselnd erster und zweiter Teilung angeordnet sind,
wobei die Teilungen sich in Umfangsrichtung abwechseln. Die zweite
Teilung ist kleiner als die erste Teilung. Die Anzahl von Statorwicklungen
ist um die Anzahl von Zähnen gewickelt und bildet eine Mehrzahl
von Phasen. Jeweils entsprechende benachbarte zwei der Anzahl von
Zähnen, welche voneinander durch die erste Teilung beabstandet
sind, sind mit jeweils entsprechenden zwei der Anzahl von Statorwicklungen
bewickelt, welche eine entsprechende gemeinsame Phase unter der
Mehrzahl von Phasen bilden. Jeweils entsprechende benachbarte zwei
der Anzahl von Zähnen, welche voneinander durch die zweite
Teilung beabstandet sind, sind mit jeweils entsprechenden zwei der
Mehrzahl von Statorwicklungen bewickelt, welche jeweils entsprechend
unterschiedliche Phasen unter der Mehrzahl von Phasen bilden.
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Die
Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Zielen, Merkmalen
und Vorteilen der Erfindung aus der folgenden Beschreibung, den
anliegenden Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen
am Besten verständlich. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht, welche ein
Hauptmerkmal aus 1 verdeutlicht;
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3 ein
Diagramm, welches die Lagebeziehung zwischen Rotormagneten und Zähnen
des bürstenlosen Motors gemäß 1 zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Diagramm, welches die Beziehung zwischen einer Phase eines durch
die Statorwicklungen fließenden elektrischen Stromes und
einer Phase eines magnetischen Flusses zeigt, der auf die Statorwicklungen
einwirkt;
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6 eine
Querschnittsansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht, welche ein
Hauptmerkmal gemäß 6 deutlich
macht;
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8 eine
Querschnittsansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht, welche ein
Hauptmerkmal von 8 darstellt; und
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10 ein
Diagramm welches eine Lagebeziehung zwischen den Rotormagneten und
den Zähnen eines früher vorgeschlagenen bürstenlosen
Motors zeigt, bei welchem eine Phasendifferenz zwischen einer Phase
eines durch die Statorwicklungen fließenden elektrischen
Stromes und einer Phase eines auf die Statorwicklungen einwirkenden
magnetischen Flusses 75° ist.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt durch einen bürstenlosen
Motor 10 gemäß der ersten Ausführungsform
längs einer Ebene zeigt, welche senkrecht zu einer Axialrichtung
des bürstenlosen Motors 10 steht. 2 ist
eine vergrößerte Teilansicht des bürstenlosen
Motors 10 gemäß 1 unter
Weglassung der Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 aus
Gründen der Vereinfachung. Wie in den 1 und 2 gezeigt
enthält der bürstenlose Motor 10 einen
Rotor 11 und einen Stator 15. Der Rotor 11 enthält
ein Rotorgehäuse 12 und eine Anzahl von Rotormagneten 14A–14J.
Der Stator 15 enthält einen Statorkern 16 und
Statorwicklungen 18U1 bis 18W2.
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Jeder
der Rotormagneten 14A bis 14J ist als bogenförmiger
Körper ausgebildet, der in einer Umfangsrichtung des bürstenlosen
Motors 10 gekrümmt ist. Die Rotormagneten 14A bis 14J sind
an einer inneren Umfangsfläche des Rotorgehäuses 12 befestigt.
Die Rotormagneten 14A bis 14J sind im Wesentlichen
identisch ausgebildet und sind einer nach dem anderen mit im Wesentlichen
gleicher Teilung angeordnet, d. h., mit im Wesentlichen gleichen
winkelmäßigen Intervallen (Umfangsintervallen)
in der Umfangsrichtung des bürstenlosen Motors 10.
Jeder der Rotormagneten 14A bis 14J ist so magnetisiert,
dass zwei unterschiedliche Magnetpole (Nordpol und Südpol)
einer nach dem anderen in Radialrichtung des bürstenlosen
Motors 10 gebildet sind. Weiter sind die zwei unterschiedlichen
Magnetpole (Nordpole und Südpole) der Rotormagneten 14A bis 14J einander abwechselnd
einer nach dem anderen in der Umfangsrichtung des bürstenlosen
Motors 10 mit im Wesentlichen gleichen Teilungen ausgebildet.
Hier ist anstelle der Ausbildung einer Mehrzahl von Rotormagneten 14A bis 14J auch
die Möglichkeit gegeben, einen einzigen kreisförmigen
oder ringförmigen Magneten vorzusehen, welcher so magnetisiert
ist, dass die zwei unterschiedlichen Magnetpole (Nordpole und Südpole)
der Rotormagneten 14A bis 14J einander abwechselnd
einer nach dem anderen in der Umfangsrichtung des bürstenlosen
Motors 10 mit im Wesentlichen gleichen Teilungen angeordnet
bzw. gebildet werden.
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Der
Statorkern 10 enthält einen ringförmigen Hauptkörper 20 und
eine Anzahl von Zähnen (im vorliegenden Fall 12 Zähne) 22U1 bis 22W2.
Der ringförmige Hauptkörper 20 ist innerhalb
der Rotormagneten 14A bis 14J in Radialrichtung
des bürstenlosen Motors 10 angeordnet und liegt
koaxial zu den Rotormagneten 14A bis 14J (d. h.,
koaxial mit der inneren Umfangsfläche des Rotorgehäuses 12,
an welchem die Rotormagneten 14A bis 14J befestigt
sind).
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Die
Zähne 22U1 bis 22W2 erstrecken sich radial
von dem ringförmigen Hauptkörper 20 in
Richtung auf die Rotormagneten 14A bis 14J (in
Richtung der radialen Außenseite des bürstenlosen
Motors 10) und stehen den Rotormagneten 14A bis 14J in
Radialrichtung gegenüber. Weiter sind die Zähne 22U1 bis 22W2 einer
nach dem anderen in der Umfangsrichtung des bürstenlosen
Motors 10 angeordnet, sodass sie eine erste Teilung P1
und eine zweite Teilung P2 haben, welche abwechselnd in der Umfangsrichtung
des bürstenlosen Motors 10 definiert sind (im
Einzelnen sechs erste Teilungen P1 und sechs zweite Teilungen P2
sind abwechselnd in der Umfangsrichtung vorgesehen). Vorliegend
ist jede zweite Teilung P2 kleiner eingestellt als die erste Teilung P1.
Jeder der Zähne 22U1 bis 22W2 enthält
einen Hauptkörper 27U1 bis 27W2 und ein
Kopfteil 28U1 bis 28W2. Der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 des
jeweiligen Zahnes 22U1 bis 22W2 erstreckt sich
radial von dem ringförmigen Hauptkörper 20 des
Statorkerns 16 aus, sodass der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 radial
verlängert ist. Das jeweilige Kopfteil 28U1 bis 28W2 erstreckt
sich in Umfangsrichtung von einem radial äußeren
Ende (radial entfernten Ende) des Hauptkörper 27U1 bis 27W2 sowohl
im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn. In der vorliegenden
Ausführungsform ist jede der Teilungen P1, P2 in Umfangsrichtung
als ein entsprechendes Winkelintervall (Umfangsintervall) zwischen
der Mittellinie CL des jeweiligen Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 der
entsprechenden benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert.
Vorliegend erstreckt sich die Mittellinie CL des jeweiligen Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 jedes
Zahnes 22U1 bis 22W2 durch das umfangsmäßige
Zentrum des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 des
jeweiligen Zahnes 22U1 bis 22W2 über
die Länge des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 längs
einer entsprechenden imaginären Radiallinie, welche sich
von dem Zentrum O des Statorkerns 16 durch den Hauptkörper 27U1 bis 27W2 in der
Radialrichtung des Statorkerns 16 erstreckt und sich vollständig
mit der Mittellinie CL in 2 deckt.
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Die
Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 sind jeweils um
die Hauptkörper 27U1 bis 27W2 der Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt.
Unter den Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 bilden
die Statorwicklungen 18U1, 18U2 die U-Phase, die
Statorwicklungen 18V1, 18V2 bilden die V-Phase.
Ferner bilden die Statorwicklungen 18W1, 18W2 die
W-Phase. Hierdurch ist der bürstenlose Motor 10 als
3-phasiger bürstenloser Motor ausgebildet.
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Die
Statorwicklungen 18U1, 18U2, welche die U-Phase
bilden, sind um die Hauptkörper 27U1, 27U2 der
entsprechenden zwei Zähne 22U1, 22U2 jeweils
in entgegengesetzten Richtungen gewickelt. Das bedeutet, eine der
Statorwicklungen 18U1, 18U2 ist in dem einen Richtungssinn
um den Hauptkörper 27U1, 27U2 des entsprechenden
der Zähne 22U1, 22U2 gewickelt, und die
andere der Statorwicklungen 18U1, 18U2 ist in
dem anderen Richtungssinn, welcher entgegengesetzt zu dem einen
Richtungssinn ist, um den Hauptkörper 27U1, 27U2 des
entsprechenden einen der Zähne 22U1, 22U2 gewickelt.
In gleicher Weise sind die Statorwicklungen 18V1, 18V2,
welche die V-Phase bilden, um die Hauptkörper 27V1, 27V2 der
entsprechenden zwei Zähne 22V1, 22V2 in
jeweils entgegengesetzten Richtungen aufgewickelt. Auch die Statorwicklungen 18W1, 18W2,
welche die W-Phase bilden, sind um die Hauptkörper 27W1, 27W2 der
entsprechenden zwei Zähne 22W1, 22W2 jeweils
in entgegengesetzten Richtungen gewickelt.
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Entsprechende
zwei der Statorwicklungen 18U1 bis 18W2, welche
jeweils um die entsprechenden benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, welche benachbart zueinander angeordnet sind und von einander
durch die erste Teilung P1 beabstandet sind, bilden die selbe gemeinsame Phase
(d. h., die U-Phase, V-Phase oder die W-Phase). Andere entsprechende
zwei der Statorwicklungen 18U1 bis 18W2, welche
jeweils um die entsprechenden benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, welche zueinander benachbart sind und welche voneinander durch
die zweite Teilung P2 beabstandet sind, bilden jeweils die anderen Phasen.
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Diese
Anordnung wird mehr ins Einzelne gehend beschrieben. Die Statorwicklung 18U1 und
die Statorwicklung 18U2, welche um den Zahn 22U1 bzw.
den Zahn 22U2 gewickelt sind, welche benachbart zueinander
angeordnet sind und voneinander durch die erste Teilung P1 beabstandet
sind, bilden dieselbe gemeinsame Phase, nämlich die U-Phase. Die
Statorwicklung 18V1 und die Statorwicklung 18V2,
welche um den Zahn 22V1 bzw. den Zahn 22V2 gewickelt
sind, welche zueinander benachbart angeordnet sind und welche voneinander
durch die erste Teilung P1 beabstandet sind, bilden dieselbe gemeinsame
Phase, nämlich die V-Phase. Ferner bilden die Statorwicklung 18W1 und
die Statorwicklung 18W2, welche um den Zahn 22W1 bzw.
den Zahn 22W2 gewickelt sind, welche benachbart zueinander angeordnet
und voneinander durch die erste Teilung P1 beabstandet sind, dieselbe
gemeinsame Phase, nämlich die W-Phase.
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Im
Gegensatz hierzu bilden die Statorwicklung 18U2 und die
Statorwicklung 18V1, welche um den Zahn 22U2 bzw.
den Zahn 22V1 gewickelt sind, welche benachbart zueinander
angeordnet sind und voneinander durch die zweite Teilung P2 beabstandet
sind, die unterschiedlichen Phasen, nämlich die U-Phase
bzw. die V-Phase. Auch die Statorwicklung 18V2 und die
Statorwicklung 18W1, welche um den Zahn 22V2 bzw.
den Zahn 22W1 gewickelt sind, welche benachbart zueinander
angeordnet sind und voneinander durch die zweite Teilung P2 beabstandet
sind, bilden die unterschiedlichen Phasen, nämlich die
V-Phase bzw. die W-Phase. Schließlich bilden die Statorwicklung 18W2 und
die Statorwicklung 18U1, welche um den Zahn 22W2 bzw.
den Zahn 22U1 gewickelt sind, welche benachbart zueinander angeordnet
sind und voneinander durch die Teilung P2 beabstandet sind, die
jeweils unterschiedlichen Phasen, nämlich die W-Phase bzw.
die U-Phase.
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Weiter
ist bei dem bürstenlosen Motor 10 die Gesamtzahl
der magnetischen Pole 24 der Rotormagneten 14A bis 14J,
welche einer nach dem anderen in Umfangsrichtung des bürstenlosen
Motors 10 angeordnet sind, gleich zehn. Auch ist die Gesamtzahl der
Nuten 26, welche jeweils zwischen den entsprechenden zwei
der Zähne 22U1 bis 22W2 in Umfangsrichtung
des Bürstenmotors 10 definiert sind, gleich zwölf.
Somit hat der bürstenlose Motor 10 zehn Pole und
zwölf Nuten, d. h., ist ein 10-Pol/12-Nut-Motor der bürstenlosen
Bauart.
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Weiter
genügt der Winkel (Zentralwinkel) α der ersten
Polteilung P1 um das Zentrum O des Statorkerns 16 einer
Beziehung: 360°/n < α ≤ 360°/m, worin „m” die
Anzahl der magnetischen Pole 24 bezeichnet und „n” die
Anzahl der Nuten 26 bezeichnet. Weiter genügen
der Winkel α der ersten Teilung P1 um das Zentrum O des
Statorkerns 16, und der Winkel (Zentralwinkel) β der
zweiten Teilung P2 um das Zentrum O des Statorkerns 16 einer
Beziehung: α + β = (360°/n) × 2.
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Das
bedeutet, der Zentralwinkel α der ersten Teilung P1 um
das Zentrum O des Statorkerns 16 liegt in einem Bereich
von 30° < α ≤ 36°,
und der Zentralwinkel β der zweiten Teilung P2 um das Zentrum O
des Statorkerns 16 ist in einem Bereich von 30° > β ≥ 24°.
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Als
Nächstes seien die Wirkungsweise und die Vorteile des bürstenlosen
Motors 10 gemäß der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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In
dem bürstenlosen Motor 10 der ersten Ausführungsform,
d. h., in dem 10-Pol/12-Nut-Motor der bürstenlosen Bauart
gemäß der oben beschriebenen Konstruktion genügt
der Winkel α der ersten Teilung P1 der Zähne 22U1 bis 22W2 um
das Zentrum O des Statorkerns 16 herum der Bedingung: 360°/n < α ≤ 360°/m.
Weiter genügen die Winkel α der ersten Teilung
P1 der entsprechenden der Zähne 22U1 bis 22W2 um
das Zentrum O des Statorkerns 16, und der Winkel β der
zweiten Teilung P2 der anderen entsprechenden der Zähne 22U1 bis 22W2 um das
Zentrum O des Statorkerns 16 der Bedingung: α + β =
(360°/n) × 2.
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Das
bedeutet, dass der Zentrumswinkel α der ersten Teilung
P1 um das Zentrum O des Statorkerns 16 sich im Bereich
von 36° < α ≤ 36° befindet und
der Zentrumswinkel β der zweiten Teilung P2 um das Zentrum
O des Statorkerns 16 befindet sich im Bereich von 30° > β ≥ 24°.
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Aus
diesem Grunde wird die Phasendifferenz Δθ (siehe 3 und 5)
zwischen der Phase des elektrischen Stromes I, welcher durch die
Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
welche um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welche
von den Rotormagneten 14A bis 14J auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
gleich oder näherliegend 90° im Vergleich zu dem
Falle, in welchem sämtliche Zähne 22U1 bis 22W2 einer
nach dem anderen mit gleichen Teilungen P in Umfangsrichtung angeordnet
sind (d. h., in dem Falle, in welchem die Winkel α und β konstant
sind und auf 30° eingestellt sind, und die Phasendifferenz Δθ 75° beträgt,
wie in 10 gezeigt ist). Als Ergebnis
kann eine verhältnismäßig hohe effektive
magnetische Flussgröße erreicht werden und hierdurch
kann ein verhältnismäßig hoher Motorwirkungsgrad
erzielt werden.
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Im
Falle des 10-Pol/12-Nut-Motors der bürstenlosen Bauart,
bei welchem der Zentrumswinkel α der ersten Teilung 36° beträgt,
wird die Phasendifferenz Δθ (siehe 3 und 5)
zwischen der Phase des elektrischen Stromes I, welcher durch die
Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
welche um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von den Rotormagneten 18A bis 18J auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
zu 90°. Aus diesem Grunde ist es möglich, den
Motorwirkungsgrad zu verbessern.
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Weiter
ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 gezeigt
ist, ein umfangsmäßiger Abstand (eine umfangsmäßige
Größe eines Einlassspaltes 26a der Nut 26),
nämlich T1 zwischen den Kopfteilen 28U1 bis 28W2 der
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2,
welche zur selben gemeinsamen Phase gehören, gleich einem
umfangsmäßigen Abstand (einer umfangsmäßigen
Größe eines Einlassspaltes 26a der Nut 26),
nämlich T2, zwischen den Kopfteilen 28U1 bis 28W2 der
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2,
welche jeweils zu unterschiedlichen Phasen gehören. Das
bedeutet, die Einlassspalte 26a sämtlicher der
Nuten 26 haben dieselbe umfangsmäßige
Weite. Fernerhin sind die umfangsmäßigen Mitten
der Einlassspalte 26a der Nuten 26 in Umfangsrichtung
einer nach dem anderen mit im Wesentlichen gleichen Intervallen
J (entsprechend Zentrumswinkeln μ) angeordnet. In dieser Weise
kann der Stator 16 zur Zeit des Herstellens der Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 mit
einer Wickelmaschine einfach mit einem konstanten Drehwinkel jedes
Mal dann gedreht werden, wenn das Wickeln der Statorwicklungen 22U1 bis 22W2 an
der betreffenden einen Nut 26 beendet ist, um mit dem nächsten
Bewicklungsvorgang an der nächsten Nut 26 fortzufahren,
ohne die ungleichen Teilungen P1, P2 berücksichtigen zu
müssen. Da auch die umfangsmäßige Weite
(die umfangsmäßigen Abstände T1, T2)
jeder Nut 26 konstant ist, können die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 leicht
in das Innere der Nut 26 eingesetzt werden, ohne dass eine
gesonderte Positionseinstellung der Wickelmaschine relativ zu der
Nut 26 erforderlich ist.
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(Zweite Ausführungsform)
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Es
wird nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt durch einen bürstenlosen
Motor 30 gemäß der zweiten Ausführungsform
längs einer Ebene zeigt, die senkrecht zu einer Axialrichtung
des bürstenlosen Motors 30 orientiert ist.
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Der
bürstenlose Motor 30 der zweiten Ausführungsform
ist ähnlich dem Bürstenmotor 10 der ersten
Ausführungsform, jedoch mit der Ausnahme, dass die Anzahl
der magnetischen Pole 24 der Rotormagneten 14A bis 14T,
welche einer nach dem anderen in Umfangsrichtung angeordnet sind,
zwanzig ist, und dass die Anzahl der Nuten 26, welche jeweils zwischen
den entsprechenden beiden der Zähne 22U1 bis 22W2 in
der Umfangsrichtung definiert sind, vierundzwanzig beträgt.
Dadurch hat der bürstenlose Motor zwanzig Pole und vierundzwanzig
Nuten, d. h., er ist ein 20-Pol/24-Nut-Motor der bürstenlosen
Art.
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Weiterhin
ist der Zentrumswinkel α der ersten Teilung P1 um das Zentrum
O des Statorkerns 16 in einem Bereich von 15° < α ≤ 18°,
und der Zentrumswinkel β der zweiten Teilung P2 um das
Zentrum O des Statorkerns 16 befindet sich im Bereich von
15° > β ≥ 12°.
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Selbst
im Falle der obigen Konstruktion wird die Phasendifferenz Δθ zwischen
der Phase des elektrischen Stromes I, welcher durch die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
die um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von den Rotormagneten 14A bis 14T auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
gleich oder näher an 90° im Vergleich zu dem Fall,
in welchem sämtliche der Zähne 22U1 bis 22W2 einer
nach dem anderen mit gleichen Teilungen P in der Umfangsrichtung
angeordnet sind (d. h., in dem Falle, in welchem die Winkel α und β konstant sind
und auf 15° eingestellt sind und die Phasendifferenz Δθ gleich
75° ist, wie in 10 gezeigt
ist). Als Ergebnis kann gemäß der vorliegenden
Ausführungsform die verhältnismäßig
hohe effektive magnetische Flussgröße erreicht
werden und hierdurch kann ein verhältnismäßig
hoher Motorwirkungsgrad erzielt werden.
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In
dem Fall, in welchem der Zentrumswinkel α der ersten Teilung
18° beträgt, wird die Phasendifferenz Δθ zwischn
der Phase des elektrischen Stromes I, welcher durch die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
die um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind und der Phase des magnetischen Flusses φ den Rotormagneten 14A bis 14T,
der auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
zu 90°. Aus diesem Grunde ist es möglich, den
Motorwirkungsgrad zu verbessern.
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Weiter
sei beachtet, dass zwar die Gestalten der Kopfteile der Zähne 22U1 bis 22W2 des
bürstenlosen Motors 30 der zweiten Ausführungsform
verschieden von denjenigen der Zähne 22U1 bis 22W2 des
bürstenlosen Motors 10 nach der ersten Ausführungsform
sind, es jedoch möglich ist, die Gestalten der Kopfteile
der Zähne 22U1 bis 22W2 des bürstenlosen
Motors 30 der zweiten Ausführungsform in einer
Weise ähnlich derjenigen der Zähne 22U1 bis 22W2 des
bürstenlosen Motors 10 nach der ersten Aus führungsform
zu verändern, um die Vorteile ähnlich denjenigen
zu verwirklichen, wie sie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform
diskutiert wurden. Alternativ können die Gestalten der
Kopfteile der Zähne 22U1 bis 22W2 des
bürstenlosen Motors 10 der ersten Ausführungsform
in einer Art und Weise ähnlich denjenigen der Zähne 22U1 bis 22W2 des bürstenlosen
Motors 30 nach der zweiten Ausführungsform verändert
werden. Selbst im Falle der zweiten Ausführungsform können
die Vorteile zum Erreichen der Phasendifferenz Δθ gleich
oder nahe an 90° erzielt werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Als
nächstes wird eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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6 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt eines bürstenlosen
Motors 40 nach der dritten Ausführungsform längs
einer Ebene zeigt, welche auf der Axialrichtung des bürstenlosen Motors 40 senkrecht
steht. 7 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht,
die ein Hauptmerkmal des bürstenlosen Motors gemäß 6 erkennen
lässt.
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In
den 6 und 7 sind die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2,
welche um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, aus Einfachheitsgründen weggelassen. Es versteht
sich jedoch, dass diese Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 um
die Zähne 22U1 bis 22W2 herum in einer
Art und Weise entsprechend den Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 gemäß 1 angeordnet
sind.
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Der
bürstenlose Motor 40 nach der dritten Ausführungsform
ist ähnlich dem bürstenlosen Motor 10 nach
der ersten Ausführungsform mit Ausnahme von folgenden Punkten.
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So
ist nämlich jeder der Zähne 22U1 bis 22W2 relativ
zu der Radialrichtung des Statorkerns 16 geneigt. Dieses
Merkmal wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform bildet im Gegensatz
zur ersten und zur zweiten Ausführungsform eine Mittellinie
CL des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 jedes
der Zähne 22U1 bis 22W2, welche sich
durch ein umfangsmäßiges Zentrum des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 über
eine Länge des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 erstreckt, einen
Winkel relativ zu einer entsprechenden imaginären Radiallinie
(genauer gesagt, einer zweiten imaginären Linie VL2, welche
unten erläutert wird), die sich von dem Zentrum O des Statorkerns 16 durch
den Hauptkörper 27U1 bis 27W2 in der
Radialrichtung des Statorkerns 16 erstreckt. Das bedeutet, die
Mittellinie CL des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 ist
relativ zu der entsprechenden Radialrichtung mit dem entsprechenden
Winkel geneigt. Weiter erstreckt sich bei jedem der Zähne 22U1 bis 22W2 eine radiale
innere Umfangsfläche (radial innere Umfangsoberfläche) 28a des
Kopfteiles 28U1 bis 28W2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 im
allgemeinen längs einer ersten imaginären Linie
VL1, welche im wesentlichen senkrecht zur zweiten imaginären
Linie VL2 orientiert ist, die sich von dem Zentrum O des Statorkerns 16 in
Radialrichtung des Statorkerns 16 erstreckt und sich mit
der ersten imaginären Linie VL1 an einem Schnittpunkt Q
unter einem rechten Winkel 90° schneidet. Weiter schneidet
die Mittellinie CL des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 des
Zahnes 22U1 bis 22W2 die erste imaginäre
Linie VL1 und die zweite imaginäre Linie VL2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 an dem
Schnittpunkt Q.
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In
der vorliegenden Ausführungsform ist im Gegensatz zur ersten
und zur zweiten Ausführungsform die Teilung P1 als ein
winkelmäßiges Intervall (Umfangsintervall) zwischen
dem Schnittpunkt Q der zwei benachbarten der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert,
welche zur selben gemeinsamen Phase (der U-Phase, der V-Phase oder
der W-Phase) gehören. Bei jedem dieser benachbarten zwei
der Zähne 22U1 bis 22W2, welche zur gleichen
gemeinsamen Phase gehören und welche voneinander durch
die Teilung P1 beabstandet sind, ist die Mittellinie CL des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 des
Zahnes 22U1 bis 22W2 relativ zu der zweiten imaginären
Linie VL2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 in Richtung
auf den anderen der beiden benachbarten der Zähne 22U1 bis 22W2 an dem
Ort radial innerhalb des Schnittpunktes Q des Zahnes 22U1 bis 22W2 geneigt.
Mit anderen Worten an dem Ort radial innerhalb des Schnittpunktes
Q der benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2,
welche zu derselben gemeinsamen Phase gehören, sind die
Mittellinien CL der Hauptkörper 22U1 bis 22W2 dieser
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 umfangsmäßig
in dem Umfangsbereich gelegen, der zwischen den zweiten imaginären
Linien VL2 dieser benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert
ist.
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Die
Teilung P2 ist als ein winkelmäßiges Intervall
(umfangsmäßiges Intervall) zwischen den Schnittpunkten
Q der anderen zwei benachbarten der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert,
welche zu den jeweils unterschiedlichen Phasen gehören.
In jedem dieser benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2, welche
zu den jeweils unterschiedlichen Phasen gehören und welche
voneinander durch die Teilung P2 beabstandet sind, ist die Mittellinie
CL des Hauptkörpers 22U1 bis 22W2 des
Zahnes 22U1 bis 22W2 relativ zu der zweiten imaginären
Linie VL2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 von dem anderen
der zwei benachbarten der Zähne 22U1 bis 22W2 an
dem Ort radial innerhalb des Schnittpunktes Q des Zahnes 22U1 bis 22W2 weg
geneigt. Mit anderen Worten, an dem Ort radial innerhalb der Schnittpunkte
Q der benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2,
welche zu den jeweils unterschiedlichen Phasen gehören,
sind die Mittellinien der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 dieser benachbarten
zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 umfangsmäßig
außerhalb des Umfangsbereiches gelegen, der zwischen den
zweiten imaginären Linien VL2 dieser benachbarten zwei
der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert ist.
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Da
ferner, wie zuvor ausgeführt, die Mittellinien CL der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 der
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2,
welche zu den jeweils unterschiedlichen Phasen gehören,
umfangsmäßig außerhalb des Umfangsbereiches
gelegen sind, der zwischen den zweiten imaginären Linien
VL2 dieser benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert
ist, ist eine umfangsmäßige Erstreckung B2 eines
radial inneren Bodens der Nut 26, welche zwischen den entsprechenden
benachbarten zwei Zähnen 22U1 bis 22W2 definiert
ist, die voneinander durch die zweite Teilung P2 beabstandet sind, größer
als eine umfangsmäßige Erstreckung B1 des radial
inneren Bodens der Nut 26, welche zwischen den entsprechenden
benachbarten zwei Zähnen 22U1 bis 22W2 definiert
ist, die voneinander durch die erste Teilung P1 beabstandet sind.
Mit anderen Worten, ein umfangsmäßiger Abstand
(umfangsmäßige Erstreckung B2) zwischen den radial
inneren Basisendteilen der Hauptkörper 22U1 bis 22W2 dieser
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 ist größer
als ein umfangsmäßiger Ab stand (umfangsmäßige
Erstreckung B1) zwischen den radial inneren Basisendteilen der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 der anderen
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2,
welche zu derselben gemeinsamen Phase gehören. Die umfangsmäßige
Erstreckung B2 ist auch relativ zu der entsprechenden umfangsmäßigen
Erstreckung bei der ersten Ausführungsform vergrößert
(siehe beispielsweise der umfangsmäßige Abstand
zwischen dem radial inneren Basisendteil des Hauptkörpers 27V2 des
Zahnes 22V2 und dem radial inneren Basisendteil des Hauptkörpers 27W1 des
Zahnes 22W1 gemäß 2).
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Hierdurch
ist es bei dem bürstenlosen Motor 40 möglich,
eine ausreichende Größe (insbesondere die Größe
des radial inneren Bodens der Nut 26, d. h., die umfangsmäßige
Erstreckung B2) der Nut 26 zwischen den benachbarten zwei
der Zähne 22U1 bis 22W2, welche zu den
jeweils unterschiedlichen Phasen gehören, und welche voneinander
durch die zweite Teilung P2 beabstandet sind, welche kleiner ist
als die erste Teilung P1, zu schaffen. Demzufolge kann der Raumfaktor
der Statorwicklungen 18U1, 18V1, 18W1,
welche jeweils um die Zähne 22U1, 22V1, 22W1 gewickelt
sind, in vorteilhafter Weise verbessert werden. Mit anderen Worten,
es ist möglich, die Anzahl von Windungen der Statorwicklungen 18U1, 18V1, 18W1,
um die Zähne 22U1, 22V1, 22W1 im
Vergleich zur ersten Ausführungsform zu erhöhen,
was auf der vergrößerten Abmessung (der umfangsmäßigen
Ausdehnung B2) des radial inneren Bodens der entsprechenden Nuten 26 beruht.
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Auf
diese Weise kann auch der Raumfaktor jeder der Statorwicklungen 18U1, 18V1, 18W1,
welche jeweils um die Zähne 22U1, 22V1, 22W1 gewickelt
sind, im wesentlichen gleich dem Raumfaktor jeder der Statorwicklungen 18U2, 18V2, 18W2 gemacht
werden, welche jeweils um die Zähne 22U2, 22V2, 22W2 gewickelt
sind. Im vorliegenden Falle ist, und hier sei auf 7 Bezug
genommen, ein Winkel θ1 zwischen der zweiten imaginären
Linie VL2 und der Mittellinie CL an jedem Zahn 22U1 bis 22W2 vorzugsweise
so eingestellt, dass er im Bereich von 0° < θ1 ≤ 18° liegt.
Noch vorteilhafter ist der Winkel θ1 eingestellt, dass
er in diesem Falle etwa 15° ist, so dass der umfangsmäßige
Abstand zwischen jeweils benachbarten zwei der Wicklungen 18U1 bis 18W2, welche
um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, konstant wird.
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Zusätzlich
sei der Fall betrachtet, bei welchem der Winkel α zwischen
den zweiten imaginären Linien VL2 der benachbarten zwei
der Zähne 22U1 bis 22W2, welche voneinander
durch die erste Teilung P1 beabstandet sind, im Bereich von 360°/n < α ≤ 360°/m
ist, worin „n” die Anzahl der Nuten 26 bezeichnet
und „m” die Anzahl der magnetischen Pole 24 bezeichnet.
Weiter genügen der genannte Winkel α und β zwischen
den zweiten imaginären Linien VL2 der benachbarten zwei
der Zähne 22U1 bis 22W2, welche voneinander
durch die zweite Teilung P2 beabstandet sind, einer Beziehung α + β =
(360°/n) × 2.
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Das
bedeutet, dass in dem bürstenlosen Motor 40 der
vorliegenden Ausführungsform die Zahl der magnetischen
Pole 24 der Rotormagneten 14A bis 14J,
welche einer nach dem anderen in Umfangsrichtung angeordnet sind,
zehn ist, und die Anzahl der Nuten 26, welche jeweils zwischen
den benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert
sind, zwölf ist. Aus diesem Grunde ist der bürstenlose
Motor 40 als 10-Pol/12-Nut-Motor der bürstenlosen
Bauart ausgebildet. Dadurch befindet sich der Winkel α in dem
Bereich von 30° < α ≤ 36°,
und der Winkel β befindet sich in dem Bereich von 30° > β ≥ 24°.
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Selbst
bei diesem Aufbau wird die Phasendifferenz Δθ (siehe 3 und 5)
zwischen der Phase des elektrischen Stroms I, welcher durch die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
die um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von den Rotormagneten 14A bis 14J auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
gleich oder näher an 90° im Vergleich zu dem Falle,
in welchem sämtliche der Zähne 22U1 bis 22W2 einer
nach dem anderen mit der gleichen Teilung P in Umfangsrichtung angeordnet
sind (d. h., in dem Falle, in welchem der Winkel α und
der Winkel β konstant und auf 30° eingestellt sind,
und die Phasendifferenz Δθ 75° beträgt,
wie in 10 gezeigt ist). Demzufolge
kann eine verhältnismäßig hohe effektive
magnetische Flussgröße erreicht werden und hierdurch
kann ein verhältnismäßig hoher Motorwirkungsgrad
erzielt werden.
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In
dem Falle des 10-Pol/12-Nut-Motors der bürstenlosen Bauart,
in welchem der Zentrumswinkel α der ersten Teilung P1 36° beträgt,
wird die Phasendifferenz Δθ zwischen der Phase
des elektrischen Stroms I, welcher durch die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
die um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von dem Rotormagneten 18A bis 14J auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
zu 90°. Aus diesem Grunde ist es möglich, den
Motorwirkungsgrad zu verbessern.
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In
der vorliegenden Ausführungsform sind die Zähne 22U1 bis 22W2 so
geneigt, dass die Mittellinie CL des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 relativ
zu der zweiten imaginären Linie VL2 geneigt ist. Weiter ist
der Winkel α so eingestellt, dass die Beziehung: 360°/n < α ≤ 360°/m
erfüllt wird und der Winkel α und der Winkel β genügen
der Beziehung: α + β = (360°/n) × 2.
Das obige Konzept kann auf den Fall angewendet werden, in welchem
jeder der Zähne 22U1 und 22W2 nicht geneigt
ist, so dass die Mittellinie CL jedes der Zähne 22U1 bis 22W2 sich
durch das Zentrum O des Statorkerns 16 erstreckt, und die
Mittellinie CL und die zweite imaginäre Linie VL2 können zusammenfallen.
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Weiter
ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 gezeigt
ist, ein umfangsmäßiger Abstand (eine umfangsmäßige
Weite des Eingangs 26a der Nut 26) T1 zwischen
den Kopfteilen 28U1 bis 28W2 der benachbarten
zwei der Zähne 22U1 bis 22W2, welche
zu derselben gemeinsamen Phase gehören, gleich einem umfangsmäßigen
Abstand (einer umfangsmäßigen Weite des Eingangs 26a der Nut 26)
T2 zwischen den Kopfteilen 28U1 bis 28W2 der benachbarten
zwei der Zähne 22U1 bis 22W2, welche
zu den jeweiligen unterschiedlichen Phasen gehören. Weiter
sind die umfangsmäßigen Zentren der Eingänge 26a der
Nuten 26 in Umfangsrichtung einer nach dem anderen mit
im Wesentlichen gleichen Intervallen J angeordnet (die Zentrumswinkel μ).
In dieser Weise kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform
zur Zeit des Wickelns der Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 mit
der Wickelmaschine der Statorkern 16 in einfacher Weise
mit einem konstanten Drehwinkel jedes mal dann gedreht werden, wenn
das Wickeln der Statorwicklung 22U1 bis 22W2 an
einer Nut 26 beendet ist, um mit dem nächsten
Wickelvorgang an der nächsten Nut 26 fortzufahren,
unabhängig von den ungleichen Teilungen P1, P2. Da auch
die umfangsmäßige Größe (die
umfangsmäßigen Abstände T1, T2) jeder
Nut 26 konstant ist, können die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 leicht
in das Innere der Nut 26 eingesetzt werden, ohne dass eine
besondere Positionseinstellung der Wickelmaschine relativ zu der
Nut 26 erforderlich ist.
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In
der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die radial
innere Umfangsfläche 28A des Kopfteils 28U1 bis 28W2 jedes
Zahnes 22U1 bis 22W2 im Allgemeinen längs
der ersten imaginären Linie VL1, welche im Wesentlichen
senkrecht zu der zweiten imaginären Linie VL2 verläuft.
Alternativ kann nur ein Teil (beispielsweise einer oder beide der umfangsmäßigen
Ränder) der radial inneren Umfangsfläche 28A des
Kopfteils 28U1 bis 28W2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 so
ausgebildet sein, dass er sich im Wesentlichen längs der
imaginären Linie VL1 erstreckt oder diese berührt,
während der andere Teil der radial inneren Umfangsfläche 28A von
der ersten imaginären Linie VL1 beabstandet ist. Das bedeutet, es
ist nicht notwendig, dass sich die gesamte innere Umfangsfläche 28A längs
der ersten imaginären Linie VL1 erstreckt, solange der
Kopfteil 28U1 bis 28W2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 so
gestaltet ist, dass er sich im Wesentlichen parallel zu der ersten imaginären
Linie VL1 erstreckt.
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(Vierte Ausführungsform)
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Als
nächstes wird eine vierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt eines bürstenlosen
Motors 50 gemäß der vierten Ausführungsform
längs einer Ebene zeigt, welche senkrecht zu einer Axialrichtung
des bürstenlosen Motors 40 orientiert ist. 9 ist
eine vergrößerte Teil-/Querschnittsansicht, welche
ein Hauptmerkmal aus 8 darstellt.
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In
den 8 und 9 sind die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2,
welche um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, zur Vereinfachung weggelassen. Diese Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 sind in
derselben Weise ausgebildet wie die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2,
welche in 1 gezeigt sind.
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Der
bürstenlose Motor 50 nach der vierten Ausführungsform
ist entsprechend ausgebildet, wie der bürstenlose Motor 10 nach
der ersten Ausführungsform, jedoch mit Ausnahme der nachfolgenden Punkte.
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Jeder
der Zähne 22U1 bis 22W2 enthält
den Hauptkörper 27U1 bis 27W2 und den
Kopfteil 28U1 bis 28W2. Der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 ist
in Radialrichtung langgestreckt, und der Kopfteil 28U1 bis 28W2 steht
in Umfangsrichtung von dem radialen Ende des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 im
Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn vor und steht radial den
Rotormagneten 18A bis 14J gegenüber.
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Weiter
sind die Hauptkörper 27U1 bis 27W2 der
Zähne 22U1 bis 22W2 einer nach dem anderen in
Umfangsrichtung mit gleichen Teilungen angeordnet. Das bedeutet,
die Teilung, welche in Umfangsrichtung als ein Winkelintervall (umfangsmäßiges
Intervall) zwischen den Mittellinien CL der Hauptkörper 27U1 bis 27W2 von
jeweils benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 gemessen
wird, ist für sämtliche der Zähne 22U1 bis 22W2 gleich.
In diesem Falle erstreckt sich in entsprechender Weise wie bei der ersten
Ausführungsform die Mittellinie CL des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 jedes
Zahnes 22U1 bis 22W2, welche durch das umfangsmäßige
Zentrum des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 über
die Länge des Hauptkörpers 27U1 bis 27W2 verläuft,
längs der entsprechenden imaginären Radiallinie
(sich mit der Zentrumslinie CL in 8 decken),
die von dem Zentrum O des Statorkerns 16 in Radialrichtung
des Statorkerns 16 verläuft. Die Kopfteile 28U1 bis 28W2 der Zähne 22U1 bis 22W2 sind
einer nach dem anderen in Umfangsrichtung so angeordnet, dass die
erste Teilung P1 und die zweite Teilung P2 abwechselnd eine nach
der anderen in Umfangsrichtung definiert sind.
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Im
vorliegenden Falle ist, wie in 9 gezeigt,
in jedem der Zähne 22U1 bis 22W2 die
Linie CL1, welche das umfangsmäßige Zentrum des
Kopfteils 28U1 bis 28W2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 zwischen
den einander gegenüberstehenden umfangsmäßigen
Enden des Kopfteils 28U1 bis 28W2 mit dem Zentrum
O des Statorkerns 16 verbindet, als die Mittellinie des
Kopfteils 28U1 bis 28W2 (sich längs der
entsprechenden imaginären Radiallinie erstreckend) definiert.
Das bedeutet, ein umfangs mäßiger Abstand A zwischen
dem einen umfangsmäßigen Ende des Kopfteils 28U1 bis 28W2 des
Zahnes 22U1 bis 22W2 und der Mittellinie CL1 des
Kopfteils 28U1 bis 28W2 ist gleich einem umfangsmäßigen
Abstand B zwischen dem anderen umfangsmäßigen
Ende des Kopfteils 28U1 bis 28W2 des Zahnes 22U1 bis 22W2 und
der Mittellinie CL1 des Kopfteils 28U1 bis 28W2.
Die erste Teilung P1 und die zweite Teilung P2 sind mit Bezug auf
diese Mittellinien CL1 der Kopfteile 28U1 bis 28W2 definiert.
Im Einzelnen ist die erste Teilung P1 als das Winkelintervall (Umfangsintervall) zwischen
den Mittellinien CL1 der Kopfteile 28U1 bis 28W2 der
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert,
welche zu der selben gemeinsamen Phase (U-Phase, V-Phase oder W-Phase)
gehören. Die Teilung P2 ist als das Winkelintervall (Umfangsintervall)
zwischen den Mittellinien CL1 der Kopfteile 28U1 bis 28W2 der
anderen benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert,
welche zu den jeweils unterschiedlichen Phasen gehören.
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Weiter
genügt der Zentrumswinkel γ der ersten Teilung
P1 um das Zentrum des Statorkerns 16 einer Beziehung 360°/n < γ ≤ 360°/m,
worin ”m” die Anzahl der magnetischen Pole 24 bezeichnet
und ”n” die Anzahl der Nuten 26 bezeichnet.
Weiter genügen der Zentrumswinkel γ der ersten
Teilung P1 um das Zentrum des Statorkerns 16 und der Zentrumswinkel δ der
zweiten Teilung P2 um das Zentrum des Statorkerns 16 der
Beziehung: γ + δ = (360°/n) × 2.
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Das
bedeutet, dass in dem bürstenlosen Motor 50 nach
der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Magneten 24 der
Rotormagneten 14A bis 14J, welche einer nach dem
anderen in Umfangsrichtung angeordnet sind, zehn beträgt,
und die Anzahl der Nuten 26, welche jeweils zwischen den
benachbarten zwei der Zähne 22U1 bis 22W2 definiert
sind, zwölf ist. Aus diesem Grunde ist der bürstenlose
Motor 50 als 10-Pol/12-Nut-Elektromotor ausgebildet. Somit
liegt der Winkel γ in dem Bereich von 30° < γ ≤ 36°,
und der Winkel δ befindet sich in dem Bereich von 30° > δ ≥ 24°.
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Auch
bei dieser Konstruktion wird die Phasendifferenz Δθ (siehe 3 und 5)
zwischen der Phase des elektrischen Stroms I, welcher durch die
Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
welche um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von dem Rotormagneten 14A bis 14J auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
gleich oder näher an 90° im Vergleich zu dem Falle,
in welchem die Zähne 22U1 bis 22W2 einer
nach dem anderen mit gleichen Teilungen in Umfangsrichtung angeordnet
sind (d. h., in dem Falle, in welchem die Winkel γ und δ konstant sind
und auf 30° eingestellt sind und die Phasendifferenz Δθ 75° beträgt,
wie dies in 10 gezeigt ist). Demzufolge
kann eine verhältnismäßig hohe effektive
magnetische Flussgröße erreicht werden und hierdurch
kann ein verhältnismäßig hoher Motorwirkungsgrad
erzielt werden.
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In
dem Falle des 10-Pol/12-Nut-Motors der bürstenlosen Bauart,
in welchem der Zentrumswinkel γ der ersten Teilung 36° beträgt,
wird die Phasendifferenz Δθ zwischen der Phase
des elektrischen Stroms I, welcher durch die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 fließt,
die um die Zähne 22U1 bis 22W2 gewickelt
sind, und der Phase des magnetischen Flusses φ, welcher
von den Rotormagneten 14A bis 14J auf die Statorwicklungen 18U1 bis 18W2 einwirkt,
zu 90°. Aus diesem Grunde ist es möglich, den
Motorwirkungsgrad zu verbessern.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform genügt in dem Falle
des 10-Pol/12-Nut-Elektromotors der Winkel γ der Beziehung:
360°/n < γ ≤ 360°/m, und
der Winkel γ sowie der Winkel δ erfüllen
die Beziehung: γ + δ = (360°/n) × 2.
Alternativ kann obiges Konzept auch auf den 20-Pol/24-Nut-Elektromotor angewendet
werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt
und diese können in vielerlei Weise modifiziert werden,
ohne dass hierdurch die Lehre nach der Erfindung verlassen wird.
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In
den obigen Ausführungsformen ist jeder bürstenlose
Motor 10, 30 als Motor der Außenrotortype
aufgebaut, bei welchem der Rotor 11 sich an einem Ort radial
außerhalb des Stators 15 dreht. Alternativ kann
jeder bürstenlose Motor auch als Innenrotorbauart ausgeführt
werden, bei welchem der Rotor 11 sich an einem Ort radial
innerhalb des Stators 12 dreht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2008-86064
A [0002, 0005]
- - US 2008/0073995 A [0002]