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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft einphasige Motoren und insbesondere einen einphasigen Außenläufermotor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Einphasige Motoren werden häufig in Haushaltsgeräten mit geringen Leistung verwendet, zum Beispiel in Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen, Kühlschränken, Klimaanlagen oder dergleichen. Nach der relativen Position von Ständer und Läufer werden einphasige Motoren in die Kategorie Innenläufermotor und Außenläufermotor unterteilt. Die Bezeichnung weist bereits darauf hin, dass der Ständer bei einem einphasigen Außenläufermotor innen angeordnet ist, der Läufer den Ständer umschließt und eine Last direkt in dem Läufer integriert sein kann. Da bei dem einphasigen Motor die Anzahl von Polen des Läufers die gleiche ist wie die Anzahl von Polen des Ständers, ist das Ergebnis ein Totpunkt, wenn der Magnetpol des Läufers beim Stoppen des Läufers auf den Magnetpunkt des Ständers ausgerichtet ist. Dies würde dazu führen, dass Läufer beim nächsten Mal nicht anläuft.
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ÜBERSICHT
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein Außenläufermotor und ein Läufer angegeben, die das vorstehend genannte Problem wirksam lösen können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Läufer für einen einphasigen Außenläufermotor angegeben, der ein Gehäuse hat und eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die an einer Innenseite des Gehäuses befestigt sind. Jeder Permanentmagnet bildet einen Magnetpol des Läufers. Zwei in Umfangsrichtung des Läufers benachbarte Permanentmagnete haben unterschiedliche Polarität. Jeder Permanentmagnet hat eine Innenfläche. Der Permanentmagnet ist im Wesentlichen keilförmig.
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Vorzugsweise wird ein Abstand zwischen der Innenfläche des Permanentmagnets und einer zentralen Achse des Läufers von zwei Umfangsseiten in Richtung auf eine Mitte des Permanentmagnets fortschreitend kleiner und hat einen minimalen Wert an einer Position, die von der Umfangsmitte des Permanentmagnets abweicht.
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Vorzugsweise ist die Innenfläche des Permanentmagnets eine ebene Fläche.
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Vorzugsweise ist die Innenwandfläche des Magnetelements eine ebene Fläche.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein einphasiger Außenläufermotor angegeben, der einen Ständer und den vorgenannten, den Ständer umschließenden Läufer hat. Die Innenfläche des Permanentmagnets des Läufers und der Ständer definieren zwischen sich einen ungleichmäßigen Spalt.
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Vorzugsweise hat der Ständer einen Ständerkern und Wicklungen, die um den Ständerkern herumgeführt sind. Der Ständerkern hat ein Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von einer Außenkante des Jochs radial nach außen erstrecken. Jeder der Zähne hat einen Zahnkörper, der mit dem Joch verbunden ist, und eine Zahnspitze, die an einem distalen Ende des Zahnkörpers gebildet ist. Eine Schlitzöffnung ist zwischen jeweils zwei benachbarten Zahnspitzen gebildet. Eine Breite der Schlitzöffnung in einer Umfangsrichtung ist kleiner oder gleich dem Fünffachen einer minimalen Breite des Spalts.
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Vorzugsweise hat die Zahnspitze eine größere Breite als der Zahnkörper. Zwei Umfangsseiten der Zahnspitze erstrecken sich über den Zahnkörper hinaus, um jeweils zwei Flügelbereiche zu bilden. Einander gegenüberliegende Flügelbereiche von jeweils zwei benachbarten Zahnspitzen definieren eine der Schlitzöffnungen. Mindestens einer der beiden Flügelbereiche angrenzend an jede Schlitzöffnung wird nach außen geneigt, bevor die Wicklungen ausgeführt werden, und der geneigte Flügelbereich verformt sich und wird dabei nach innen gebogen, um nach dem Ausführen der Wicklungen den Ständerkern zu bilden.
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Vorzugsweise ist der geneigte Flügelbereich mit einer Schneidnut versehen, und nach dem Ausführen der Wicklungen verformt sich der geneigte Flügelbereich und wird dabei nach innen gebogen, um die Schneidnut zu verringern oder zu eliminieren.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein einphasiger Außenläufermotor angegeben, umfassend einen Ständer und einen den Ständer umschließenden Läufer. Der Ständer hat einen Ständerkern und Wicklungen, die um den Ständerkern herumgeführt sind. Der Ständerkern hat ein Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von einer Außenkante des Jochs radial nach außen erstrecken. Jeder der Zähne bildet an seinem distalen Ende eine Zahnspitze. Eine Schlitzöffnung ist zwischen jeweils zwei benachbarten Zahnspitzen gebildet. Jede der Zahnspitzen hat eine dem Läufer zugewandte Außenfläche. Der Läufer hat ein Gehäuse und eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen, die an einer Innenseite des Gehäuses befestigt sind. Zwei in einer Umfangsrichtung des Läufers benachbarte Permanentmagnetpole haben unterschiedliche Polarität. Jeder Permanentmagnetpol hat eine dem Ständer zugewandte Innenfläche. Der Permanentmagnetpol hat eine asymmetrische Struktur. Ein radialer Abstand zwischen der Innenwandfläche des Permanentmagnetpols und der Außenfläche der Zahnspitze variiert entlang der Umfangsrichtung. Der Ständer und der Läufer definieren zwischen sich einen asymmetrischen ungleichmäßigen Spalt, und eine Breite der Schlitzöffnung in der Umfangsrichtung ist kleiner oder gleich dem Fünffachen der minimalen Breite des Spalts.
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Vorzugsweise ist die Innenwandfläche des Permanentmagnets eine ebene Fläche, die relativ zu einer Tangentialrichtung des Läufers um einen Winkel abweicht.
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Vorzugsweise ist die Breite der Schlitzöffnung in der Umfangsrichtung kleiner oder gleich dem Dreifachen der minimalen Breite des Spalts.
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Vorzugsweise ist ein Verhältnis einer maximalen Breite zur minimalen Breite des Spalts größer als zwei.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektrogerät mit einem einphasigen Permanentmagnet-Außenläufermotor angegeben. Der Motor hat einen Ständer mit einem Ständerkern und mit Wicklungen, die um den Ständerkern herumgeführt sind. Der Ständerkern hat ein Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von einer Außenkante des Jochs nach außen erstrecken, wobei jeder der Zähne an seinem distalen Ende eine Zahnspitze bildet, und einen den Ständer umschließenden Läufer, wobei der Läufer ein Gehäuse hat und eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen, die an einer Innenseite des Gehäuses befestigt sind, wobei zwei in einer Umfangsrichtung des Läufers einander benachbarte Permanentmagnetpole unterschiedliche Polarität haben. Jeder Permanentmagnetpol hat eine asymmetrische Struktur, und zwischen Außenflächen der Zahnspitzen und Innenflächen der Permanentmagnetpole des Läufers ist ein ungleichmäßiger Spalt gebildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Motor ist der Permanentmagnet vorzugsweise keilförmig, und die Außenfläche der Zahnspitze des Ständers und die Innenfläche des Permanentmagnets des Läufers definieren einen ungleichmäßigen Spalt, wodurch verhindert wird, dass der Läufer an der Totpunktposition anhält, und sichergestellt wird, dass der Läufer erfolgreich anläuft, wenn der Motor mit Strom versorgt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt einen Ständer eines Außenläufermotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt 1 in Draufsicht;
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3 zeigt einen Ständerkern des Ständers von 1;
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4 zeigt 3 in Draufsicht;
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5 zeigt den Ständerkern von 3 vor seiner Bildung/Formung;
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6 zeigt 5 in Draufsicht;
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7 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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8 zeigt den Ständerkern von 7 vor seiner Bildung/Formung;
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9 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer dritten Ausführungsform;
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10 zeigt den Ständerkern von 9 vor seiner Bildung/Formung;
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11 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer vierten Ausführungsform;
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12 zeigt den Ständerkern von 11 vor seiner Bildung/Formung;
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13 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer fünften Ausführungsform;
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14 zeigt den Ständerkern von 13 vor seiner Bildung/Formung;
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15 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer sechsten Ausführungsform;
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16 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer siebten Ausführungsform;
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17 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer achten Ausführungsform;
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18 zeigt einen Ständerkern des Ständers gemäß einer neunten Ausführungsform;
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19 zeigt einen Läufer eines Außenläufermotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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20 zeigt einen Läufer gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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21 zeigt einen Läufer gemäß einer dritten Ausführungsform;
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22 zeigt einen Läufer gemäß einer vierten Ausführungsform;
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23 zeigt einen Läufer gemäß einer fünften Ausführungsform;
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24 zeigt einen Motor, der durch den Ständer der 1 bis 4 und den Läufer von 18 gebildet wird;
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25 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs X von 24, wobei die Magnetlinien aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden;
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26 zeigt ein Positionsverhältnis, wenn sich der Motor von 24 in einer Totpunktlage befindet;
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27 zeigt einen Motor, der durch den Ständer der 1 bis 4 und den Läufer von 21 gebildet wird;
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28 zeigt einen Motor, der durch den Ständer der 9 bis 10 und den Läufer von 20 gebildet wird;
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29 zeigt einen Motor, der durch den Ständer der 9 bis 10 und den Läufer von 23 gebildet wird;
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30 zeigt einen Motor, der durch den Ständer von 18 und den Läufer von 19 gebildet wird;
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31 zeigt einen Motor, der durch den Ständer von 17 und den Läufer von 18 gebildet wird;
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32 zeigt den erfindungsgemäßen Motor 1 in einem elektrischen Gerät.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zur weiteren Erläuterung der technischen Lösungen und Ergebnisse der vorliegenden Erfindung wird diese nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
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Der einphasige Außenläufermotor hat einen Ständer und einen den Ständer umschließenden Läufer. Der Ständer und der Läufer können jeweils viele unterschiedliche Strukturen aufweisen, und es können unterschiedliche Ständer und Läufer kombiniert werden, um Motoren mit unterschiedlichen Charakteristiken zu erhalten. 1 bis einschließlich 16 zeigen mehrere Ausführungsformen des Ständers, 17 bis einschließlich 21 zeigen mehrere Ausführungsformen des Läufers, und 22 bis einschließlich 28 zeigen beispielhaft verschiedene Motoren, die durch die vorstehenden Ständer und Läufer gebildet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Figuren lediglich Bezugs- und Darstellungszwecken dienen. Der Ständer und der Läufer gemäß vorliegender Erfindung sollen durch die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen nicht eingeschränkt werden. Das Gleiche gilt für die Motoren, die durch die in den Ausführungsformen gezeigten Ständer und Läufer gebildet werden.
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1 bis einschließlich 4 zeigen einen Ständer 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform hat der Ständer 10 einen Ständerkern 12, eine Isolierhalterung 14, die den Ständer 12 umgreift, und Wicklungen 16, die um die Isolierhalterung 14 herumgeführt sind.
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Der Ständerkern 12 besteht aus geschichteten magnetisch leitenden Materialien wie Siliziumstahlblechen. Der Ständerkern 12 hat ein ringförmiges Joch 18 und eine Mehrzahl von Zähnen 20, die sich von einer Außenkante des Jochs 18 integral und radial nach außen erstrecken. Die Zähne 20 sind entlang einer Umfangsrichtung des Jochs 18 gleichmäßig angeordnet. Jeder Zahn 20 hat einen Zahnkörper 22, der mit dem Joch 18 verbunden ist, und eine Zahnspitze 24, die an einem distalen Ende des Zahnkörpers 22 gebildet ist. Der Zahnkörper 22 erstreckt sich entlang einer geraden Linie. Vorzugsweise erstreckt sich der Zahnkörper 22 entlang einer radialen Richtung des ringförmigen Jochs 18. Ein Wicklungsschlitz 26 ist zwischen jeweils zwei benachbarten Zahnkörpern 22 gebildet. Der Wicklungsschlitz 26 ist allgemein sektorförmig und hat eine Breite, die von dem Joch 18 in eine Richtung radial nach außen allmählich zunimmt. Die Zahnspitze 24 ist insgesamt bogenförmig, erstreckt sich allgemein entlang ihrer Umfangsrichtung und ist allgemein symmetrisch zu dem Zahnkörper 22. Vorzugsweise ist jede Zahnspitze 24 symmetrisch bezüglich eines Radius des Motors, der durch eine Mitte des Zahnkörpers 22 des Zahns 20 verläuft. In der Umfangsrichtung hat die Zahnspitze 24 eine größere Breite als der Zahnkörper 22, und zwei Umfangsseiten der Zahnspitze 24 erstrecken sich über den Zahnkörper 22 hinaus, um jeweils zwei Flügelbereiche 28 zu bilden. In dieser Ausführungsform sind zwischen den Flügelbereichen 28 von benachbarten Zahnspitzen 24 schmale Schlitzöffnungen 30 gebildet.
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Jede Zahnspitze 24 hat eine Innenfläche 32, die dem Zahnkörper 22 zugewandt ist, und eine Außenfläche 34, die dem Läufer 50 zugewandt ist. Die Außenfläche 34 ist bevorzugt eine Bogenfläche. Die Außenflächen 34 der Zahnspitzen 24 wirken als eine Außenfläche des Ständers 10 und liegen allgemein an derselben zylindrischen Fläche, die koaxial zu dem Joch 18 des Ständers 10 ist. Schneidnuten 36 sind in der Innenfläche 32 der Zahnspitze 24 gebildet. In dieser Ausführungsform sind zwei Schneidnuten 36 vorgesehen, die in den beiden Flügelbereichen 28 nahe an und beabstandet von dem Zahnkörper 22 symmetrisch angeordnet sind. Jede Schneidnut 36 erstreckt sich entlang einer radialen Richtung, d. h. in einer Dickenrichtung jeder Zahnspitze 24, in die Innenfläche 32 der Zahnspitze 24 hinein. Die Schneidnut 36 hat eine Tiefe, die allgemein die Hälfte der Dicke der Zahnspitze 24 an der Schneidnut 36 beträgt, so dass die Schneidnut 36 den Magnetweg nicht nennenswert beeinflusst.
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Die Wicklung 16 ist um den Zahnkörper 22 herumgeführt und liegt an einer Innenseite der Zahnspitze 24. Die Wicklung 16, der Zahnkörper 22 und die Innenfläche 32 der Zahnspitze 24 sind durch die Isolierhalterung 14 voneinander getrennt. Die Isolierhalterung 14 besteht normalerweise aus einem Kunststoffmaterial, um einen Kurzschluss der Wicklung 16 zu vermeiden. Wie 5 und 6 zeigen, wird vor dem Herumführen der Wicklungen um den Standerkern 12 ein Bereich der Zahnspitze 24 außerhalb der Schneidnut 36 nach außen geneigt, um einen Abstand zwischen benachbarten Zahnspitzen 24 zu verbreitern, so dass die Wicklungen 16 bequem um die Zahnkörper 22 herumgeführt werden können. Nach Fertigstellung der Wicklung wird die Außenfläche 34 der Zahnspitze 24 nach innen gedrückt, so dass sich die Zahnspitze 24 verformt und nach innen in Richtung auf den Zahnkörper 22 gebogen wird, um auf diese Weise die Bogenaußenfläche 34 zu bilden. Während dieses Vorgangs verkleinert sich der Abstand zwischen den Zahnspitzen 24, um die Schlitzöffnung 30 zu verengen, so dass die schmale Schlitzöffnung 30 gebildet wird, und die Schneidnut 36 wird schmaler und sogar schlitzförmig. Vorzugsweise liegt ein Winkel zwischen dem Bereich der Zahnspitze 24 außerhalb der Schneidnut 36 vor der Verformung und dem Bereich nach der Verformung, d. h. ein Verformungswinkel, in dem Bereich von 15° bis 60°. Weiterhin vorzugsweise liegt der Verformungswinkel des Bereichs der Zahnspitze 24 außerhalb der Schneidnut 36 in dem Bereich von 20° bis 45°.
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Bei Ständern gleicher Größe wird die Zahnspitze 24 des Ständerkerns 12 des Ständers 10 vor dem Ausführen der Wicklungen nach außen geneigt, wodurch das Wickeln erleichtert wird. Nach Abschluss des Wickelvorgangs wird die Zahnspitze 24 verformt und nach innen gebogen. Verglichen mit der konventionellen Konstruktion des Ständerkerns durch geschichtete Siliziumstahlbleche, die in einem Schritt gestanzt werden, hat die Zahnspitze 24 in der Umfangsrichtung eine größere Breite, und die Breite der Schlitzöffnung 30 zwischen den Zahnspitzen 24 ist deutlich verringert, vorzugsweise auf die Hälfte oder sogar weniger als die Hälfte der Breite der Schlitzöffnung 30 der üblichen Ständerkernkonstruktion, wodurch das Rastmoment wirksam verringert wird. Es versteht sich, dass die Schneidnut 36 gebildet wird, um die Biegeverformung der Zahnspitze 24 nach innen zu erleichtern, wobei in manchen Ausführungsformen die Schneidnut 36 entfallen kann, wenn das Material der Zahnspitze 24 selbst über einen gewissen Grad einer Verformungsfähigkeit verfügt.
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7 zeigt einen Ständerkern 12 des Ständers 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, die sich von dem vorstehenden Ständerkern insofern unterscheidet, als bei jeder Zahnspitze 24 der vorliegenden Ausführungsform die Schneidnut 36 an nur einem Flügelbereich 28 gebildet ist. Wenn man die in den Figuren gezeigte Orientierung als Beispiel nimmt, ist die jeweilige Schneidnut 36 in dem Flügelbereich 28 auf der in Gegenuhrzeigerrichtung liegenden Seite des entsprechenden Zahnkörpers 22 gebildet. Wie in 8 dargestellt ist, wird vor der Bildung/Formung des Ständerkerns 12 nur der Flügelbereich 28 der Zahnspitze 24 auf der in der Gegenuhrzeigerrichtung liegenden Seite des Zahnkörpers 22 nach außen geneigt. Da alle Flügelbereiche 28 auf derselben Seite der Zahnspitzen 24 nach außen geneigt werden, sind der jeweilige geneigte Flügelbereich 28 und der nicht geneigte Flügelbereich 28 einer benachbarten Zahnspitze 24 in der Umfangsrichtung zueinander versetzt, so dass zwischen den benachbarten Flügelbereichen 28 ein immer noch größerer Abstand gebildet werden kann, der das Wickeln erleichtert. Nach Beendigung des Wickelvorgangs werden die geneigten Flügelbereiche 28 nach innen gebogen, wodurch sich der Abstand zwischen den benachbarten Flügelbereichen 28 verringert und so die schmale Schlitzöffnung 30 gebildet wird, wodurch das Rastmoment verringert wird.
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9 zeigt einen Ständerkern 12 des Ständers 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführungsform unterscheidet sich der Ständerkern 12 der dritten Ausführungsform durch die Schneidnut 36, die an dem Verbindungsbereich des Flügelbereichs 28 und des Zahnkörpers 22 gebildet ist, und dadurch, dass nur einer der beiden Flügelbereiche 28 vor dem Wickeln nach außen geneigt wird, wie in 10 gezeigt. Dadurch kann die Schneidnut 36 tiefer sein, der Neigungswinkel der Zahnspitze 24 kann größer sein, und der Abstand zwischen den Zahnspitzen 24 vor der Bildung/Formung des Ständerkerns kann größer sein, so dass sich die Wicklung bequemer ausführen lässt. Es versteht sich ferner, dass in den Verbindungsbereichen beider Wicklungsbereiche 28 und des Zahnkörpers 22 die Schneidnuten 36 gebildet sein können und dass beide Fügelbereiche 28 vor dem Wickeln nach außen geneigt werden.
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11 bis einschließlich 14 zeigen den Standerkern 12 des Ständers 10 gemäß zwei weiteren Ausführungsformen, die sich dadurch unterscheiden, dass in einigen Zahnspitzen 24 die Schneidnuten 36 gebildet sind, während in einigen anderen Zahnspitzen die Schneidnuten 36 nicht gebildet sind. Die Zahnspitzen 24 mit den Schneidnuten sind abwechselnd mit den Zahnspitzen 24 ohne die Schneidnuten angeordnet. Vorzugsweise sind die Schneidnuten 36 der Zahnspitze 24 mit den Schneidnuten 36 jeweils in den beiden Flügelbereichen 28 gebildet. Vor dem Bilden/Formen des Ständerkerns werden beide Flügelbereiche 28 nach außen geneigt, wodurch zu den Zahnspitzen ohne Schneidnuten 36 jeweils größere Abstände gebildet werden, um das Wickeln zu erleichtern. Wie in 11 und 12 gezeigt ist, können die Schneidnuten 36 jeweils an den Verbindungsbereichen der Flügelbereiche 28 und des Körperbereichs 22 gebildet sein. Alternativ können die Schneidnuten 36 auch an den Mitten der Flügelbereiche 28 gebildet und von dem Zahnkörper 22 beabstandet sein, wie in 13 und 14 dargestellt.
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In der vorstehenden Ausführungsform wird der Flügelbereich 28 der Zahnspitze 24 des Ständerkerns 12 vor dem Wickeln nach außen geneigt und verformt sich nach dem Wickeln durch ein Biegen nach innen. Das Herstellen der Wicklungen 16 wird dadurch erleichtert, und nach der abschließenden Bildung/Formung des Ständerkerns kann die Zahnspitze in der Umfangsrichtung eine größere Breite aufweisen, um die schmalere Schlitzöffnung 30 zu bilden und um dadurch das Rastmoment zu verringern. Solange einer der Flügelbereiche 28 auf gegenüberliegenden Seiten jeder Schlitzöffnung 30 nach außen geneigt wird, kann tatsächlich nur einer oder können beide der Flügel jeder Zahnspitze 24 desselben Ständerkerns 12 nach außen geneigt werden, oder es werden beide Flügel nicht nach außen geneigt. Das vorstehende Ziel lässt sich erreichen, in dem die geneigten Flügel und die nicht geneigten Flügel in verschiedenen zweckmäßigen Mustern kombiniert werden, die nicht auf die Ausführungsformen in den Zeichnungen beschränkt sind. In den vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen sind die Zahnspitzen 24 des Ständerkerns 12, die zwischen sich schmale Schlitzöffnungen 30 bilden, entlang der Umfangsrichtung diskontinuierlich. In einigen anderen Ausführungsformen können die Zahnspitzen 24 entlang der Umfangsrichtung miteinander verbunden sein, wodurch das Rastmoment minimiert wird.
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15 und 16 zeigen den Ständerkern 12 des Ständers 10 gemäß zwei weiteren Ausführungsformen. In diesen beiden Ausführungsformen sind zwischen den benachbarten Zahnspitzen 24 Magnetbrücken gebildet. Die Magnetbrücken 38 verbinden die Zahnspitzen 24 zu einer Einheit, damit diese zusammen eine geschlossene Ringkante bilden. Vorzugsweise hat die geschlossene Ringkante an einer Position der Magnetbrücke 38 eine minimale radiale Dicke. Weiter vorzugsweise sind eine oder mehrere sich axial erstreckende Nuten 40 in einer Innenfläche der Magnetbrücke 38 gebildet. Wie dargestellt ist, bildet jede Magnetbrücke 38 eine Mehrzahl der Nuten 40, die entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig angeordnet sind. Damit die Wicklung ausgeführt werden kann, kann die Zahnspitze von dem Zahnkörper 22 an einem Verbindungsbereich zwischen denselben (wie in 15 gezeigt) getrennt sein. Dadurch wird die durch die Zahnspitzen 24 kollektiv gebildete Ringkante nach dem Wickelvorgang rund um die Zahnkörper 22 entlang einer axialen Richtung erneut verbunden, um den Ständerkern 12 zu bilden. In der in 16 dargestellten Ausführungsform sind die Zahnkörper 22 von dem Joch 18 an Verbindungsbereichen zwischen denselben getrennt, und nach dem Ausführen der Wicklung wird das Joch 18 in den Zahnkörpern 22 montiert, um den Ständerkern 12 zu bilden.
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17 und 18 zeigen den Ständerkern 12 gemäß zwei weiteren Ausführungsformen. Die Konstruktionen des Ständerkerns 12 dieser beiden weiteren Ausführungsformen sind im Prinzip jeweils die gleichen wie die der Ausführungsformen von 15 und 16, mit der Ausnahme, dass eine äußere Umfangsfläche 34 der Zahnspitze 24 mit einer Positionierungsnut 42 versehen ist, die in dem Flügelbereich 28 angeordnet ist und von einer Mitte der Zahnspitze 24 abweicht, so dass die Zahnspitze 25 bezüglich eines Radius des Motors, der durch eine Mitte des Zahnkörpers 22 des Zahns 20 verläuft, asymmetrisch ist.
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19 bis einschließlich 23 zeigen den Läufer 50 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Läufer 50 ist ein Außenläufer mit einem Gehäuse 52 und einem oder mehreren Permanentmagneten 54, die an einer Innenseite des Gehäuses 52 befestigt sind. An dem Gehäuse 52 ist eine äußere Umfangsfläche des Permanentmagnets 54 befestigt, die mit Hilfe von Klebstoff positioniert sein kann oder durch Umspritzen integral mit dem Gehäuse verbunden sein kann. Eine innere Umfangsfläche 56 des Permanentmagnets 54 definiert einen Raum zur dortigen Befestigung des Ständers 10. Der Raum ist geringfügig größer als der Ständer 10, so dass der Ständer 10 und der Läufer 50 zwischen sich einen Spalt definieren.
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19 zeigt den Läufer 50 gemäß einer ersten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform hat der Permanentmagnet 54 mehrere geteilte Magnete, die entlang der Umfangsrichtung des Gehäuses 52 gleichmäßig angeordnet sind, und zwischen jeweils zwei benachbarten Permanentmagneten 54 ist ein Spalt gebildet. Jeder Permanentmagnet 54 wirkt als ein Permanentmagnetpol des Läufers 50, und benachbarte Permanentmagnete 54 haben entgegengesetzte Polarität. In dieser Ausführungsform ist jeder Permanentmagnet 54 Teil eines Kreisrings, und die dem Ständer 10 zugewandte Innenfläche 56 des Permanentmagnets 54 ist eine Bogenfläche. Die Innenflächen 56 sämtlicher Permanentmagnete 54, die koaxial zu dem Läufer 50 an derselben zylindrischen Fläche liegen, bilden die Innenfläche des Läufers 50. Wenn einer der vorstehend beschriebenen Ständer in dem Läufer 50 montiert ist, ist ein radialer Abstand zwischen der Außenfläche der Zahnspitze 24 des Ständers 10 und der Innenfläche 56 des Permanentmagnets 54 des Läufers 50 entlang der Umfangsrichtung konstant, weshalb der Ständer und der Rotor 10, 50 zwischen sich einen im Wesentlichen gleichmäßigen Spalt bilden.
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Vorzugsweise ist ein Polbogenkoeffizient jedes Permanentmagnets 54, d. h. ein Verhältnis des aufgespannten Winkels α des Permanentmagnetpols 54 zu einem Quotient von 360 Grad durch die Rotorpolzahl N, d. h. α:360/N, größer als 0,7, wodurch die Drehmomentcharakteristiken des Motors verbessert und die Leistung des Motors gesteigert werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen des Ständers 10 und Läufers 50 des Motors ist die Anzahl der Permanentmagnete 54 die gleiche wie die Anzahl der Zähne 20, d. h. die Magnetpole des Ständers 10 und des Läufers 50 sind gleich. Wie dargestellt ist, sind acht Permanentmagnete 54 und acht Zähne 20 vorhanden, wobei diese acht Magnete 54 acht Magnetpole des Läufers 50 bilden und die acht Zähne 20 zwischen sich acht Wicklungsschlitze 26 definieren, so dass zusammenwirkend ein Motor mit acht Polen und acht Schlitzen gebildet wird. In anderen Ausführungsformen kann die Anzahl der Zähne 20 des Ständers 10 ein Mehrfaches der Anzahl von Permanentmagneten 54 des Läufers 50 sein. Zum Beispiel kann die Anzahl der Zähne 20 das Zwei- oder Dreifache der Anzahl von Permanentmagnetpolen 54 betragen. Vorzugsweise sind die Wicklungen 16 des Ständers 10 durch einen einphasigen bürstenlosen Gleichstrommotortreiber an einphasigen Gleichstrom angeschlossen und werden mit diesem versorgt, wodurch ein einphasiger bürstenloser Gleichstrommotor gebildet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist die Konstruktion der vorliegenden Erfindung gleichermaßen als einphasiger Permanentmagnet-Synchronmotor anwendbar.
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20 bis einschließlich 23 zeigen Läufer 50 gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen. In diesen Ausführungsformen ist die innere Umfangsfläche 56 des Magnets 54 keine zylindrische Bogenfläche, und nach der Montage des Ständers 10 definieren der Ständer 10 und der Läufer 50 zwischen sich einen ungleichmäßigen Spalt. Diese Ausführungsformen werden nachstehend näher erläutert.
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20 zeigt den Läufer 50 gemäß einer zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 54 symmetrisch um seine Mittellinie, die sich entlang der Dickenrichtung des Magnets 54 erstreckt. Der Permanentmagnet 54 hat eine Dicke, die von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsseiten des Permanentmagnets fortschreitend kleiner wird. Die Innenfläche 56 jedes Permanentmagnets 54, die dem Ständer 10 zugewandt ist, ist eine ebene Fläche, die sich parallel zu einer Tangentialrichtung einer radialen Außenfläche des Ständers erstreckt. Jeder Permanentmagnet 54 bildet einen Permanentmagnetpol. In einem radialen Querschnitt, wie in 20 gezeigt, liegen die Innenflächen des Permanentmagnets 54 jeweils an Seiten eines regelmäßigen Vielecks. Dadurch ist der zwischen den Permanentmagnetpolen 54 und dem Ständer 10 gebildete Spalt ein symmetrischer ungleichmäßiger Spalt. Die Größe des Spalts hat an einer der Umfangsmitte des Permanentmagnets 54 entsprechenden Position einen minimalen Wert und nimmt von der Position des minimalen Werts in Richtung auf die beiden Umfangsseiten des Permanentmagnets 54 fortschreitend zu. Durch den vorgesehenen symmetrischen ungleichmäßigen Spalt wird die Positionierung des Läufers 50 an einer Position, die bei abgeschaltetem Motor von einer Totpunktposition abweicht, derart erleichtert, dass der Läufer beim Anschalten des Motors erfolgreich anlaufen kann.
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21 zeigt den Läufer 50 gemäß einer dritten Ausführungsform, die sich von der Ausführungsform gemäß 20 hauptsächlich dadurch unterscheidet, dass der Permanentmagnet 54 eine integrale Struktur in Form eines in der Umfangsrichtung geschlossenen Rings hat. Der ringförmige Permanentmagnet 54 hat eine Mehrzahl von Abschnitten in der Umfangsrichtung. Jeder Abschnitt wirkt als ein Magnetpol des Läufers 50, und einander benachbarte Abschnitte haben unterschiedliche Polarität. Ähnlich wie jeder Permanentmagnet 54 des Läufers 50 von 20 hat jeder Abschnitt des Permanentmagnets 54 eine Dicke, die von einer Umfangsmitte hin zu zwei Umfangsseiten fortschreitend kleiner wird. Die dem Ständer 10 zugewandte Innenfläche 56 jedes Abschnitts ist eine ebene Fläche. In einem radialen Querschnitt, wie in 21 gezeigt, bilden sämtliche Abschnitte des Permanentmagnets 54 zusammenwirkend eine regelmäßig vieleckige Innenfläche des Läufers 50. Ähnlich wie die Ausführungsform von 20 ist der zwischen jedem Magnetpol des Permanentmagnets 54 und der Außenfläche des Ständers 10 gebildete Spalt ein symmetrischer ungleicher Spalt.
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22 zeigt den Läufer 50 gemäß einer vierten Ausführungsform, die ähnlich ist wie die Ausführungsform von 20, wobei der Läufer 50 eine Mehrzahl von Permanentmagneten 54 aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und jeder Permanentmagnet 54 hat eine ebene innere Umfangsfläche 56. In dieser Ausführungsform hat der Permanentmagnet 54 im Unterschied eine asymmetrische Struktur mit einer Dicke, die von einer Umfangsseite in Richtung auf die andere Umfangsseite fortschreitend größer wird und von einer der anderen Umfangsseite benachbarten Seite fortschreitend kleiner wird. Der Permanentmagnet 54 hat eine maximale Dicke an einer von einer Umfangsmitte des Permanentmagnets 54 abweichenden Position, und die beiden Umfangsseiten des Permanentmagnets 54 haben eine unterschiedliche Dicke. Verbindunglinien zwischen zwei Endseiten der Innenfläche 56 des Permanentmagnets 54 und einer Mitte des Läufers 50 bilden ein ungleichschenkeliges Dreieck. Dadurch definieren der Ständer 10 und der Läufer 50 nach dem Zusammenbau mit dem Ständer 10 zwischen sich einen ungleichen asymmetrischen Spalt. Das Vorsehen des asymmetrischen ungleichen Spalts erleichtert die Positionierung des Läufers 50 an einer Position, die bei abgeschaltetem Motor von einer Totpunktposition abweicht, so dass der Läufer 50 beim Anschalten des Motors erfolgreich anlaufen kann.
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23 zeigt den Läufer 50 gemäß einer fünften Ausführungsform. In dieser Ausführungsform hat der Läufer 50 ein Gehäuse 52 und eine Mehrzahl von Permanentmagneten 54 und Magnetelementen 58, die an einer Innenseite des Gehäuses 52 befestigt sind. Die Magnetelemente 58 können aus einem hartmagnetischen Material wie ferromagnetischem Material oder seltenen Erden oder aus weichmagnetischem Material wie Eisen bestehen. Die Permanentmagnete 54 und die Magnetelemente 58 sind alternierend und voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet, wobei ein Magnetelement 58 jeweils zwischen zwei benachbarte Permanentmagnete 54 geschaltet ist. In dieser Ausführungsform ist der Permanentmagnet 54 säulenförmig mit einem allgemein viereckigen Querschnitt. Jeweils zwei benachbarte Permanentmagnete 54 definieren zwischen sich einen großen Zwischenraum, dessen Umfangsbreite weit größer ist als die des Permanentmagnets 54. Dadurch hat das Magnetelement 58 eine größere Umfangsbreite als der Permanentmagnet 54, wobei diese Breite einem Mehrfachen der Breite des Permanentmagnets 54 entsprechen kann.
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Das Magnetelement 58 ist symmetrisch um den Radius des Läufers, der durch eine Mitte des Magnetelements 58 verläuft. Das Magnetelement 58 hat eine Dicke, die von einer Umfangsmitte zu beiden Umfangsseiten fortlaufend kleiner wird. Eine minimale Dicke des Magnetelements 58, d. h. die Dicken an seinen Umfangsseiten, ist im Wesentlichen die gleiche wie die des Permanentmagnets 54. Die innere Umfangsfläche 60 des Magnetelements 58, die dem Ständer 10 zugewandt ist, ist eine ebene Fläche, die sich parallel zu einer Tangentialrichtung einer Außenfläche des Ständers 10 erstreckt. Dadurch bilden die inneren Umfangsflächen 56 der Permanentmagnete 54 und die inneren Umfangsflächen 60 der Magnetelemente 58 zusammen die Innenfläche des Läufers 50, die in einem radialen Querschnitt des Läufers 50 ein symmetrisches Vieleck ist. Nach dem Zusammensetzen des Läufers 50 mit dem Ständer 10 ist ein zwischen dem Ständer 10 und dem Läufer 50 gebildeter Spalt ein symmetrischer ungleicher Spalt. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet 54 entlang der Umfangsrichtung magnetisiert, d. h. Umfangsseitenflächen des Permanentmagnets 54 sind so polarisiert, dass sie korrespondierende Polaritäten aufweisen. Zwei benachbarte Permanentmagnete 54 haben eine einander entgegengesetzte Polarisierungsrichtung. Das heißt, zwei einander gegenüberliegende Flächen der beiden einander benachbarten Permanentmagnete 54 haben gleiche Polarität. Dadurch sind die Magnetelemente 58 zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten 54 zu den entsprechenden Magnetpolen polarisiert, und die beiden benachbarten Magnetelemente 58 haben entgegengesetzte Polarität.
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Motoren mit unterschiedlichen Charakteristiken lassen sich mit verschiedenen Kombinationen der vorstehenden Ständer 10 und Läufer 50 erzielen, wovon einige nachstehend beschrieben werden.
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24 zeigt einen Motor, der durch den in 1 bis einschließlich 4 dargestellten Ständer 10 der ersten Ausführungsform und den in 20 dargestellten Läufer 50 gebildet wird. Die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 sind in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet, so dass die Schlitzöffnungen 30 gebildet werden, und die Außenflächen 34 der Zahnspitzen 24 liegen an derselben zylindrischen Fläche, so dass die gesamte Außenfläche des Ständers 10 kreisförmig ist. Die Permanentmagnetpole 54 des Läufers 50 sind in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet, und die Innenfläche 56 des Permanentmagnetpols 54, die dem Ständer 10 zugewandt ist, ist eine ebene Fläche, so dass die gesamte Fläche des Läufers 50 die Form eines regelmäßigen Vielecks hat. Die Außenfläche 34 des Ständers 10 und die Innenfläche 56 des Rotors 50 sind radial voneinander beabstandet, so dass ein Spalt 62 gebildet wird. Der Spalt 62 hat eine radiale Breite, die entlang der Umfangsrichtung des Permanentmagnetpols 54 variiert, wobei der Spalt ein symmetrischer ungleicher Spalt 62 ist, der um die Mittellinie des Permanentmagnetpols 54 symmetrisch ist. Die radiale Breite des Spalts 62 nimmt von der Umfangsmitte zu den beiden Umfangsseiten der Innenfläche 56 des Permanentmagnets 54 fortschreitend zu.
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Es wird auch auf 25 Bezug genommen. Der radiale Abstand zwischen der Umfangsmitte der Innenfläche 56 des Permanentmagnets 54 und der Außenfläche 34 der Zahnspitze 24 ist die minimale Breite Gmin des Spalts 62, und der radiale Abstand zwischen den Umfangsseiten der Innenfläche 56 des Permanentmagnets 54 und der Außenfläche 34 der Zahnspitze 24 ist die maximale Breite Gmax des Spalts 62. Vorzugsweise ist ein Verhältnis der maximalen Breite Gmax zu der minimalen Breite Gmin des Spalts größer als 1,5, d. h. Gmax:Gmin > 1,5. Weiter bevorzugt ist Gmax:Gmin > 2. Vorzugsweise ist die Breite D der Schlitzöffnung 30 nicht größer als das Fünffache der minimalen Breite Gmin des Spalts 62, d. h. D ≤ 5 Gmin. Vorzugsweise ist die Breite D der Schlitzöffnung 30 gleich der oder größer als die minimale Breite Gmin des Spalts 62, jedoch kleiner als das oder gleich dem Dreifachen der minimalen Breite Gmin des Spalts 62, d. h. Gmin ≤ D ≤ 3 Gmin.
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Es wird auf 24 und 26 Bezug genommen. Wenn der Motor nicht angeschaltet ist, erzeugen die Permanentmagnete 54 des Läufers 50 eine Anziehungskraft, die die Zähne 20 des Ständers 10 anzieht. 24 und 26 zeigen den Läufer 50 in verschiedenen Positionen. Insbesondere zeigt 26 den Läufer 50 in einer Totpunktposition (d. h. eine Mitte des Magnetpols des Läufers 50 ist auf eine Mitte der Zahnspitze 24 des Ständers 19 ausgerichtet). 24 zeigt den Läufer 50 in einer Ausgangsposition (d. h. in der Stoppposition des Läufers 50, wenn der Motor nicht mit Strom versorgt wird oder abgeschaltet ist). Wie in 24 und 26 gezeigt ist, beträgt der Magnetfluss des Magnetfeldes, das durch den Magnetpol des Läufers 50 erzeugt wird, der durch den Ständer 10 verläuft, Φ1, wenn sich der Läufer 50 in der Totpunktposition befindet. Der Magnetfluss des Magnetfeldes, das durch den Magnetpol des Läufers 50 erzeugt wird, der durch den Ständer 10 verläuft, beträgt ϕ2, wenn sich der Läufer 50 in der Ausgangsposition befindet. Da ϕ1 > ϕ2 ist und da der Weg von ϕ2 kürzer ist als der von ϕ1 und da der Magnetwiderstand von ϕ2 kleiner ist als der von ϕ1, kann der Läufer 50 in einer Ausgangsposition positioniert werden, wenn der Motor nicht mit Strom versorgt wird, wodurch ein Anhalten an der Totpunktposition, die in 24 gezeigt ist, und daher ein Versagen beim Anlaufend des Läufers 50 verhindert wird, wenn der Motor angeschaltet wird.
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Es wird auf 24 Bezug genommen. In dieser Ausgangsposition liegt die Mittellinie der Zahnspitze des Ständers näher zur Mittellinie des neutralen Bereichs zwischen zwei benachbarten Magnetpolen 54 als Mittellinien der beiden benachbarten Magnetpole 54. Vorzugsweise ist eine Mittellinie der Zahnspitze 24 des Zahns 20 des Ständers 10 auf die Mittellinie des neutralen Bereichs zwischen zwei benachbarten Permanentmagnetpolen 54 ausgerichtet. Diese Position weicht am weitesten von der Totpunktposition ab, wodurch sich wirksam verhindern lässt, dass der Läufer nicht anläuft, wenn der Motor angeschaltet wird. Bedingt durch andere Faktoren in der Praxis, wie zum Beispiel Reibung, kann die Mittellinie der Zahnspitze 24 in der Ausgangsposition von der Mittellinie des Neutralbereichs zwischen zwei benachbarten Permanentmagnetpolen 54 um einen Winkel von beispielsweise 0 bis 30 Grad abweichen, dennoch ist die Ausgangsposition von der Totpunktposition weit entfernt. In den vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Läufer durch das Streumagnetfeld, das durch die Permanentmagnete 54 des Läufers 50 erzeugt wird, der mit den Zahnspitzen 24 des Ständers wirkt, in der Ausgangslage positioniert werden, die von der Totpunktlage abweicht. Der durch die Permanentmagnete 54 erzeugte Streumagnetfluss verläuft nicht durch die Zahnkörper 22 und die Wicklungen 16. Das Rastmoment des einphasigen bürstenlosen Permanentmagnetmotors, der in dieser Weise ausgebildet ist, lässt sich wirksam verringern, so dass der Motor über einen besseren Wirkungsgrad und eine bessere Leistung verfügt. Experimente haben gezeigt, dass die Spitze des Rastmoments eines wie vorstehend beschriebenen ausgebildeten einphasigen bürstenlosen Außenläufermotors (mit einem Nenndrehmoment von 1 Nm, einer Nenndrehzahl von 1000 U/min und einer Stapelhöhe des Ständerkerns von 30 mm) weniger als 80 mNm beträgt.
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27 zeigt einen Motor, der durch den Ständer 10 der in 1 bis einschließlich 4 dargestellten ersten Ausführungsform und den Läufer 50 der in 21 dargestellten dritten Ausführungsform gebildet wird. Die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 sind in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet, um die Schlitzöffnungen 30 zu bilden, und die Außenflächen 34 der Zahnspitzen 24 liegen an derselben zylindrischen Fläche. Der Permanentmagnet 54 des Läufers 50 hat mehrere Abschnitte, die in der Umfangsrichtung miteinander verbunden sind, wobei jeder Abschnitt als ein Magnetpol des Läufers 50 wirkt, und die innere Umfangsfläche 56 des Magnetpols ist eine ebene Fläche, so dass die Innenfläche des gesamten Läufers 50 die Form eines regelmäßigen Vielecks hat. Der Ständer 10 und der Läufer 50 bilden zwischen sich den symmetrischen ungleichmäßigen Spalt 62, wobei die Breite des Spalts 62 von zwei Umfangsseiten in Richtung auf die Umfangsmitte jedes Magnetpols zunehmend größer wird, wobei die maximale Breite Gmax in der Umfangsmitte des Magnetpols und die minimale Breite Gmin an den Umfangsseiten liegt. Wenn der Läufer 50 stillsteht, ist die Mitte jeder Zahnspitze 24 auf eine Verbindungsstelle zwischen zwei entsprechenden Abschnitten des Permanentmagnets 54 ausgerichtet, wodurch die Totpunktposition vermieden und das Wiederanlaufen des Läufers 50 erleichtert wird.
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28 zeigt einen Motor, der durch den Ständer 10 der in 9 und 10 dargestellten dritten Ausführungsform und den Läufer 50 der in 22 dargestellten vierten Ausführungsform gebildet wird. Die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 sind in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet, um die Schlitzöffnungen 30 zu bilden, und die äußeren Umfangsflächen 34 der Zahnspitzen 24 liegen an derselben zylindrischen Fläche. Der Permanentmagnet des Läufers 50 hat eine asymmetrische Struktur mit ungleicher Dicke entlang der Umfangsrichtung. Die innere Umfangsfläche 56 des Permanentmagnets 54 des Läufers 50 ist unter einem Winkel relativ zu einer Tangentialrichtung der äußeren Umfangsfläche 34 der Zahnspitze 24 geneigt, wobei die innere Umfangsfläche 56 des Permanentmagnets 54 und die äußere Umfangsfläche 34 der Zahnspitze 24 zwischen sich einen ungleichmäßigen asymmetrischen Spalt 62 definieren. Die Breite des Spalts 62 nimmt von einer Umfangsseite in Richtung auf die andere Umfangsseite des Permanentmagnets 54 zunächst fortschreitend ab und danach fortschreitend zu. Nimmt man die in den Zeichnungen angegebene Orientierung als Beispiel, so hat der Spalt 62 die maximale Breite Gmax auf der in Uhrzeigerrichtung liegenden Seite des Permanentmagnets 54 und hat die minimale Breite Gmin an einer Position, die zwar der in Uhrzeigerrichtung liegenden Seite des Permanentmagnets 54 benachbart ist, jedoch von dieser abweicht.
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29 zeigt einen Motor, der durch den Ständer 10 der in 9 und 10 dargestellten dritten Ausführungsform und den Läufer 50 der in 23 dargestellten fünften Ausführungsform gebildet wird. Die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 sind in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet, um die Schlitzöffnungen 30 zu bilden, und die Außenflächen 34 der Zahnspitzen 24 liegen an derselben zylindrischen Fläche. Der Läufer 50 enthält die Permanentmagnete 54 und die Magnetelemente 58, die in der Umfangsrichtung alternierend und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Innenflächen 56 der Permanentmagnete 54 und die Innenflächen 60 der Magnetelemente 58 bilden zusammen die vieleckige Innenfläche des Läufers 50. Der Ständer 10 und der Läufer 50 bilden zwischen sich einen symmetrischen ungleichen Spalt 62, dessen Größe von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsseiten des Magnetelements 58 fortlaufend abnimmt und die maximale Breite Gmax an der mit dem Permanentmagnet 54 korrespondieren Position erreicht. Der Läufer 50 kann durch Streumagnetflusskreise, die jeweils durch einen Permanentmagnetpol 54, zwei benachbarte Magnetelemente 58 und eine entsprechende Zahnspitze 24 verlaufen, in einer Ausgangsposition positioniert werden. In der Ausgangsposition ist eine Mitte des Permanentmagnets 54 radial auf die Mitte der Zahnspitze 24 ausgerichtet, so dass der Permanentmagnet 54 eine Umfangskraft auf den Ständer 10 ausübt, um das Anlaufen des Läufers 50 zu erleichtern.
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30 zeigt einen Motor, der durch den in 17 dargestellten Ständer 10 und den in 19 dargestellten Läufer 50 gebildet wird. Die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 sind in der Umfangsrichtung miteinander verbunden, und die gesamte Außenfläche des Ständers 10, d. h. die Außenfläche 34 der Zahnspitze 24, ist eine zylindrische Fläche. Die Innenfläche des Läufers 50, d. h. die inneren Umfangsflächen 56 der Permanentmagnete 54, liegen an einer zur äußeren Umfangsfläche 34 des Ständers 10 koaxialen zylindrischen Fläche. Die äußere Umfangsfläche 34 des Ständers 10 und die innere Umfangsfläche 56 des Läufers 50 definieren einen gleichmäßigen Spalt 62. Die äußere Umfangsfläche 34 der Zahnspitze 24 ist mit Positionierungsnuten 42 versehen, wodurch der Zahnspitze 24 eine asymmetrische Struktur verliehen wird und sichergestellt wird, dass bei stillstehendem Läufer 50 eine Mittellinie des Bereichs zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten 54 unter einem Winkel relativ zu einer Mittellinie der Zahnspitze 24 des Zahns 20 des Ständers 10 abweicht. Vorzugsweise ist bei stillstehendem Läufer der Positionierungsschlitz 42 des Ständers 10 auf die Mittellinie der beiden benachbarten Permanentmagnete 54 des Läufers 50 ausgerichtet, wodurch der Läufer 50 bei jedem Start des Motors erfolgreich anlaufen kann. Es versteht sich, dass in dieser Ausführungsform die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 über einen sich in Umfangsrichtung öffnenden schmalen Schlitz voneinander getrennt sein können.
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31 zeigt einen Motor, der durch den Stator 10 der in 15 gezeigten sechsten Ausführungsform und den Läufer 50 der in 20 gezeigten zweiten Ausführungsform gebildet wird. Die Zahnspitzen 24 des Ständers 10 sind in der Umfangsrichtung miteinander verbunden, und die gesamte Außenfläche des Ständers 10 ist eine zylindrische Fläche. Die innere Umfangsfläche 56 des Permanentmagnets 54 des Läufers 50 ist eine ebene Fläche, die sich parallel zu einer Tangentialrichtung einer Außenfläche des Ständers 10 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 56 des Permanentmagnets 54 und die äußere Umfangsfläche 34 der Zahnspitze 24 bilden zwischen sich einen symmetrischen ungleichmäßigen Spalt 62. Die Breite des Spalts 62 nimmt von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsseiten des Permanentmagnets 54 fortschreitend ab, wobei eine minimale Breite Gmin an der Umfangsmitte des Permanentmagnets 54 und eine maximale Breite Gmax an den beiden Umfangsseiten liegt.
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32 zeigt den in einem Elektrogerät 4 verwendeten erfindungsgemäßen Motor gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Elektrogerät 4 kann eine Dunstabzugshaube, ein Lüftungsgebläse oder eine Klimaanlage mit einem durch die Läuferwelle 21 des Motors angetriebenen Antriebsrad 3 sein. Das Elektrogerät 4 kann auch eine Waschmaschine oder eine Trockenmaschine sein, die eine durch den Läufer 50 des Motors angetriebene Geschwindigkeitsreduziervorrichtung 3 umfasst.
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Es sollte beachtet werden, dass die Ständer 10 der 1 bis einschließlich 11 im Wesentlichen bau- und merkmalsgleich sind, bei denen schmale Schlitzöffnungen oder sogar keine Schlitzöffnungen gebildet sind und die untereinander austauschbar sind, um in Kombination mit dem Läufer 50 die gleiche Funktion zu erfüllen. Außerdem können abhängig von den verschiedenen Spalten, die zwischen dem Ständer und dem Läufer gebildet sind, und abhängig von der Symmetrie und Asymmetrie der Ständer- und Läuferausbildungen geeignete Schaltkreise gebildet werden, um ein erfolgreiches Anlaufen des Läufers 50 zu ermöglichen, wenn der Motor angeschaltet wird. Es versteht sich, dass die Kombinationen des Ständers 10 und des Läufers 50 nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind. Vielmehr sind innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen möglich, weshalb der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche bestimmt wird.
