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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich auf Elektromotoren und insbesondere auf Permanentmagnetständer von Elektromotoren.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Elektromotor umfasst gewöhnlicherweise einen Ständer und einen relativ zu dem Ständer drehbaren Läufer. Der Ständer umfasst gewöhnlicherweise ein rundes Ständergehäuse und eine Mehrzahl von auf der inneren Fläche des Ständergehäuses befestigten Bogenmagneten. Die Magnete werden gewöhnlicherweise mit Kleber an dem Ständergehäuse festgeklebt, was kompliziert und zeitaufwändig ist, besonders wenn der Motor viele Magnete hat. Außerdem unterliegt der Kleber einer schnelleren Alterung und die Magnete können sich von dem Ständergehäuse lösen, wenn der Motor für eine längere Zeit mit einer hohen Temperatur betrieben wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Somit besteht der Wunsch nach einem Ständer mit einem verbesserten Magnethalter, der die oben genannten Probleme lösen kann.
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Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt davon einen Ständer für einen Elektromotor, umfassend: ein aus magnetisch leitbarem Material hergestelltes Gehäuse, eine Mehrzahl von an dem Gehäuse befestigten Magneten und einen an einem Ende des Gehäuses zum Befestigen der Magnete an dem Gehäuse angebrachten Magnethalter, wobei der Magnethalter eine Mehrzahl von Arretierstrukturen umfasst, wobei jeder Magnet zwischen zwei benachbarten Arretierstrukturen arretiert ist.
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Vorzugsweise hat jede Arretierstruktur ein Paar konkave Arretierflächen, die auf entgegen gesetzten Seiten davon gebildet sind, wobei jeder Magnet ein Paar Seitenflächen hat, die den jeweiligen Arretierflächen des Magnethalters entsprechen.
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Vorzugsweise sind die Magnete in Gruppen gleicher Polarität angeordnet, um magnetische Pole des Ständers zu bilden.
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Vorzugsweise sind die Breiten der Arretierstrukturen, die zwischen benachbarten Magneten mit derselben Polarität angeordnet sind, kleiner als die Breiten der Arretierstrukturen, die zwischen benachbarten Magneten mit gegensätzlicher Polarität angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind die Magnete längliche plattenförmige Magnete.
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Vorzugsweise hat jeder Magnet ein Paar von sich entgegen gesetzt, parallel zueinander liegenden Hauptflächen, wobei die Hauptflächen senkrecht zu einer radialen Richtung des Ständers sind.
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Vorzugsweise ist zumindest eine Festlegungsstruktur zwischen dem Magnethalter und dem Gehäuse gebildet, um den Magnethalter relativ zu dem Gehäuse festzulegen.
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Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Festlegungsstruktur eine Aussparung, die in dem Gehäuse gebildet ist, und einen Vorsprung, der auf dem Magnethalter gebildet ist und mit der Ausnehmung in Eingriff ist.
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Vorzugsweise umfasst der Magnethalter ferner einen Körper, wobei sich die Arretierstruktur von dem Körper erstreckt und in das Gehäuse eingeführt wird.
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Vorzugsweise umfasst jede Arretierstruktur ein keilförmiges inneres Ende, das nach innen an die jeweiligen Magnete anliegt, um die jeweiligen Magnete daran zu hindern, sich nach innen zu bewegen.
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Vorzugsweise ist ein Flussring zwischen den Magneten und dem Gehäuse montiert.
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Vorzugsweise ist ein zweiter Magnethalter innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei der zweite Magnethalter eine Mehrzahl von Arretierstrukturen umfasst, und das weitere Ende jedes Magneten jeweils zwischen benachbarten Arretierstrukturen des zweiten Magnethalters arretiert ist.
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Vorzugsweise sind die Magnete zwischen einem Sicherungsring und dem Gehäuse eingefasst.
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Vorzugsweise hat der Sicherungsring einen Flansch, der an einem Ende der Magnete anliegt.
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Vorzugsweise hat der Magnethalter eine Mehrzahl von Arretierausnehmungen und der Sicherungsring eine Mehrzahl von Fingern, die in entsprechende Arretierausnehmungen des Magnethalters gequetscht sind.
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Alternativ wird Kunststoff in einen Raum zwischen dem Sicherungsring und dem Flussring gespritzt, um die Magnete und den Sicherungsring an dem Flussring zu befestigen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden jetzt bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft anhand der Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren werden identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur auftauchen, grundsätzlich mit demselben Bezugszeichen in allen Figuren, in denen sie auftauchen, gekennzeichnet. Abmessungen von Bauteilen und Merkmale, die in den Figuren gezeigt sind, wurden im Wesentlichen aus Gründen einer bequemen und klaren Darstellung gewählt und sind nicht unbedingt im Maßstab gezeigt. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnethalters nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine vergrößerte Teilansicht des Magnethalters von 1;
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3 zeigt eine leichte Modifikation des Magnethalters von 1 in Bezug auf einen weiteren Aspekt;
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4 zeigt einen Bereich einer Struktur des Magnethalters, der Magnete und des Flussrings;
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5a ist eine Explosionsansicht eines Flussrings, der Magnete und der Magnethalter nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5b ist eine Ansicht der zusammengesetzten Teile von 5a;
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6 zeigt den Flussring, die Magnete und die Magnethalter von 5b, die innerhalb eines Ständergehäuses installiert sind, im zusammengesetzten Zustand;
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7a ist eine Explosionsansicht eines Flussrings, der Magnete und der Magnethalter nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7b ist eine Ansicht der zusammengesetzten Teile von 7a;
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8 zeigt die Anordnung von 7b, gezeigt aus einem anderen Winkel;
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9 zeigt die in einem Ständergehäuse installierte Anordnung von 8;
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10a ist eine Explosionsansicht eines Flussringes, der Magnete und des Magnethalters nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10b ist eine Ansicht der zusammengesetzten Teile von 10a;
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11 zeigt den Flussring, die Magnete und die Magnethalter von 10b, die in einem Ständergehäuse installiert sind, im zusammengesetzten Zustand; und
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12 zeigt einen Ständer nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß 1, auf die nun Bezug genommen wird, umfasst ein Magnethalter 10 nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen ringförmigen Körper 12, eine Mehrzahl von Festlegungsvorsprüngen 14, Arretierblöcke 16 und Arretierrippen 18. Der ringförmige Körper umfasst eine erste Endfläche (obere Fläche in 1), eine zweite Endfläche (untere Fläche in 1), die entgegen gesetzt der ersten Endfläche ist, und ein Paar von Umfangsflächen, welche die jeweiligen inneren und äußeren Kanten der ersten und zweiten Endflächen verbinden. Die Arretierblöcke 16 und die Arretierrippen 18 sind auf der ersten Endfläche des Körpers 12 angeordnet. In dieser Ausführungsform umfasst der Magnethalter 10 vier Arretierblöcke 16, die gleichmäßig in der Umfangsrichtung der ringförmigen Körpers 12 verteilt sind. Drei Arretierrippen 18 sind gleichmäßig zwischen allen Paaren benachbarter Blöcke 16 verteilt. Vorzugsweise erstrecken sich alle Blöcke 16 und Rippen 18 von der ersten Endfläche des ringförmigen Körpers 12.
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In Bezug auf 2 haben die Rippen 18 die gleiche Höhe wie die Blöcke 16 in der axialen Richtung des Körpers 12 und eine kleinere Breite als die Blöcke 16 in der Umfangsrichtung des Körpers 12. Jeder Block/Rippe 16/18 hat ein Paar konkave Arretierseitenflächen 162/182 auf in einer Umfangsrichtung des Körpers 12 entgegen gesetzten Seiten. Jeder Block/Rippe 16/18 hat ein keilförmiges inneres Ende 164/184. Die Breite des Blocks/Rippe 16/18 verringert sich in der radialen Richtung des Körpers 12 von dem radialen äußeren Ende auf das radiale innere Ende zu allmählich, während die Breite des inneren Endes 164/184 in radialer Richtung auf die Mitte des Körpers 12 zu allmählich steigt.
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Ein Magnethalter 10 ist in 3 von der anderen Seite gezeigt, um vier Festlegungsausbuchtungen 13 zu zeigen, die an der zweiten Endfläche des Körpers 12 gebildet sind, und drei Festlegungsvorsprünge 14, die sich jeweils radial nach außen von drei der vier Festlegungsausbuchtungen erstrecken. 3 zeigt auch optionale Festlegungsausnehmungen 15, die in der Innenfläche der Festlegungsausbuchtungen 13 gebildet sind und sich mit optionalen Nuten verbinden, die in den Arretierblöcken 16 gebildet sind. Die Festlegungsvorsprünge 14 und -ausnehmungen 15 bilden zusammen eine Festlegungsstruktur zum Festlegen des Ringmagnethalters 10 an einem runden Motorgehäuse 90 (gezeigt in 8, 10 und 11). Verständlicherweise können die Festlegungsvorsprünge 14 und -ausnehmungen 15 weggelassen werden, wenn der Körper 12 eine nicht-runde Form hat.
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Vorzugsweise ist der Magnethalter 10 integral aus Plastik mit Hilfe von Spritzguss hergestellt, um eine monolithische Struktur auszubilden.
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4 zeigt einen Bereich einer Anordnung des Magnethalters 10, Magneten 20 und eines Flussrings 30. Während des Anordnens wird der Magnethalter 10 von einem offenen Ende des Flussrings 30 aus in den Flussring 30 gepresst, bis die erste Endfläche des Körpers 12 des Magnethalters 10 die Endfläche des Flussrings 30 kontaktiert. Die Blöcke 16 und Rippen 18 werden in das offene Ende des Flussrings 30 eingeführt. Die Magnete 20 werden dann von dem anderen offenen Ende des Flussrings 30 aus in den Flussring 30 gedrückt, bis die Magnete die erste Endfläche des Körpers 12 des Magnethalters 10 kontaktieren. Jeder Magnet 20 ist zwischen einem Paar von benachbarten Arretierflächen der Blöcke/Rippen 16/18 arretiert. In dieser Ausführungsform sind die Magnete 20 längliche, plattenförmige Magnete. Jeder Magnet 20 umfasst ein Paar von sich entgegen gesetzten parallel zueinander liegenden Hauptflächen und ein Paar Seitenflächen, welche die jeweiligen Seiten der Hauptflächen verbinden. Die Hauptflächen der Magnete 20 sind senkrecht zu einer radialen Richtung des Ständers. Die Seitenflächen des Magnets 20 stimmen mit den jeweiligen Seitenflächen der Rippen 18 oder Blöcke 16 überein. Die keilförmigen inneren Enden 164 und 184 der Blöcke 16 und Rippen 18 liegen an den inneren Kanten der Magnete 20 an, um dadurch zu verhindern, dass sich der Magnet 20 nach innen bewegt. Es sind vier Magnete 20 zwischen jedem Paar von benachbarten Blöcken 16 angeordnet und die vier Magnete 20, die zwischen benachbarten Blöcken 16 angeordnet sind, haben die gleiche Polarität, um zusammen einen magnetischen Pol auszubilden. Benachbarte magnetische Pole haben gegensätzliche Polaritäten. Bei dieser Ausführungsform umfasst jeder magnetische Pol mehrere längliche plattenförmige Magnete, was Wirbelstromverluste in den Magneten reduziert.
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Die 5a, 5b und die 6 zeigen einen Ständer nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ständer 100 umfasst ein Paar Magnethalter 10, 40, die presspassend in entgegen gesetzte offene Enden 32, 34 des Flussrings 30 eingepasst sind. Entgegen gesetzte axiale Endflächen des Flussrings 30 kontaktieren jeweils die ersten Endflächen 12 der Magnethalter 10, 40 und äußere Flächen der Blöcke 16 und Rippen 18 kontaktieren fest die inneren Flächen des Flussrings 30. Der Magnethalter 40 hat eine Struktur, die ähnlich der des Magnethalters 10 ist, außer dass der Magnethalter 40 keine Festlegungsvorsprünge hat, die auf der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Körpers gebildet sind. Entgegen gesetzte axiale Enden aller Magnete 20 sind zwischen benachbarten Rippen 18 oder zwischen benachbarten Blöcken 16 und Rippen 18 der Magnethalter 10, 40 arretiert. Die vereinten Magnethalter 10, 40, Magnete 20 und der Flussring 30 werden in ein Ständergehäuse 90 eingeführt. Das Ständergehäuse 90 ist zylindrisch mit offenen axialen Enden gebildet. Ein Ende des Ständergehäuses 90 definiert eine Mehrzahl von Ausschnitten 92 zum Aufnehmen der Festlegungsvorsprünge 14 der Magnethalter 10, um damit die Magnete umfänglich an dem Gehäuse festzulegen und den Magnethalter 10 daran zu hindern, sich relativ zu dem Ständergehäuse 90 in axialer und Umfangsrichtung des Ständers zu bewegen. Eine Endkappe (nicht gezeigt) kann an dem Ende des Ständergehäuses 90 angebracht werden, um die vereinten Magnethalter 10, 40, Magnete 20 und den Flussring 30 daran zu hindern, sich von dem Ständergehäuse 90 zu entfernen.
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Die 7a bis 9 zeigen einen Ständer 200 nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ständer 200 umfasst einen Magnethalter, eine Mehrzahl von Magneten 20, einen Flussring 30, einen Sicherungsring 50 und ein Ständergehäuse 90. Der Magnethalter 10 ist in ein Ende des Flussrings 30 gedrückt. Die Magnete 20 werden von dem anderen Ende des Flussrings 30 in den Flussring 30 eingeführt. Ein axiales Ende aller Magnete 20 ist zwischen benachbarten Rippen 16 oder zwischen benachbarten Rippen und Blöcken 18 angeordnet. Der Sicherungsring 50 hat einen Flansch 52, der sich von einem Ende davon nach außen erstreckt. Der Sicherungsring 50 ist von dem anderen Ende davon in den Flussring 30 eingeführt, bis der Flansch 52 das andere Ende des Flussrings 30 kontaktiert. Die äußere Umfangsfläche des Rings 50 drückt die Magnete 20 nach außen, um damit die Magnete 20 fest zwischen dem Sicherungsring 50 und dem Flussring 30 einzufassen. Der Sicherungsring 50 kann aus nicht-magnetisch leitbarem Material, wie rostfreiem Stahl, hergestellt sein. Vorzugsweise hat der Sicherungsring 50 die gleiche Höhe wie die Magnete 20. Der Sicherungsring 50 hat Finger 54, die an dem anderen Ende davon weg von dem Flansch 52 gebildet sind. Nachdem der Sicherungsring 50 in den Flussring 30 eingeführt wird, werden die Finger 54 nach außen gedrückt, um in die jeweiligen Festlegungsausnehmungen der Magnethalter 10 gequetscht zu werden, um damit den Sicherungsring 50 in Bezug auf den Magnethalter 10 in einer axialen und Umfangsrichtung festzulegen. Die vereinigten Magnethalter 10, 40, Magnete 20 und Flussring 30 werden in ein Ständergehäuse 90 eingeführt, wie in 9 gezeigt, um den Ständer zu vervollständigen. Endkappen, Bürstengetriebe und ein gewickelter Läufer vervollständigen den Motor.
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Die 10a bis 11 zeigen einen Ständer 300 nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ständer 300 umfasst einen Magnethalter 10, eine Mehrzahl von Magneten 20, einen Flussring 30, einen Sicherungsring 60 und ein Ständergehäuse 90. Der Sicherungsring 60 ist ähnlich dem Sicherungsring 50, außer dass der Sicherungsring 60 keinen an seinem Ende gebildeten Flansch hat. Nachdem die vereinigten Magnethalter 10, Magnete 20, Flussring 30 und Sicherungsring 60 in das Ständergehäuse 90 eingeführt werden, wird Kunststoff 310 von einem Ende des Ständergehäuses 90 in den Raum, der zwischen dem Sicherungsring 60 und dem Flussring 30 von dem anderen Ende des Ständergehäuses 90 gebildet ist, eingespritzt. Die Magnete 20, Flussring 30 und Sicherungsring 60 sind deshalb an der inneren Fläche des Ständergehäuses 90 mit dem Kunststoff 310 befestigt.
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12 zeigt einen Ständer 400 nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Ständer 400 ähnlich dem Ständer 100, außer dass der Ständer 400 eine zylindrische Wärmeabstrahlungsvorrichtung 95 umfasst, die an dem Ständergehäuse 90 angebracht ist. Die Wärmeabstrahlungsvorrichtung 95 umfasst eine Vielzahl von Rippen 97 zum Erhöhen des Wärmeabstrahlungsoberflächenflächeninhalts der Wärmeabstrahlungsvorrichtung 95.
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In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung wird jedes der Verben „umfassen”, „beinhalten”, „enthalten” und „haben”, und Variationen davon, gleichbedeutend benutzt, um das Vorhandensein des angegebenen Gegenstands oder Merkmals zu spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein von zusätzlichen Gegenständen und Merkmalen auszuschließen.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist, soll es für Fachleute verständlich sein, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel kann jeder Magnetpol aus einem Magnet hergestellt sein und Arretierungsrippen 16 können weggelassen werden. Der Flussring 30 kann weggelassen werden, wenn das Ständergehäuse 90 genügend Dicke hat. Deshalb wird der Kern der Erfindung mit Bezug auf die angefügten Ansprüche bestimmt.
