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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft Elektrowerkzeuge und insbesondere Elektrowerkzeuge mit bürstenlosen Einphasenmotoren.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In einem Elektrowerkzeug wird normalerweise ein Universalmotor verwendet. Jedoch ist der Universalmotor groß und schwer und erfordert viele Wicklungen, die das Elektrowerkzeug groß, schwer und teuer machen.
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ÜBERSICHT
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Aus diesem Grund wird ein Elektrowerkzeug gewünscht, das klein und kostengünstig ist.
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Ein Elektrowerkzeug hat einen Hauptkörper und einen Arbeitsbereich, der mit dem Hauptkörper drehbar verbunden ist. In dem Hauptkörper ist ein bürstenloser Einphasenmotor montiert, um den Arbeitsbereich in zwei Richtungen drehend anzutreiben.
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Der bürstenlose Einphasenmotor hat vorzugsweise in beiden Richtungen das gleiche Anlaufvermögen.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor einen Ständer und einen Läufer. Der Ständer hat einen Ständerkern und Wicklungen, die um den Ständerkern herumgeführt sind. Der Ständerkern hat einen äußeren Jochbereich und mindestens zwei Zähne, die sich von dem äußeren Jochbereich nach innen erstrecken, eine konkave Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende jedes Zahns gebildet, die Bogenflächen der Zähne begrenzen zusammenwirkend einen Hohlraum für die Aufnahme des Läufers, eine Positionierungsnut ist in einer Umfangsmitte jeder Bogenfläche definiert und jede Positionierungsnut liegt auf einer Mittellinie des entsprechenden Zahns.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor in den beiden Richtungen ein unterschiedliches Anlaufvermögen.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor einen Ständer und einen Läufer, der Ständer hat einen Ständerkern und um den Ständerkern herumgeführte Wicklungen, der Ständerkern hat einen äußeren Jochbereich und mindestens zwei Zähne, die sich von dem äußeren Jochbereich nach innen erstrecken, eine konkave Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende jedes Zahns gebildet, die Bogenflächen der Zähne begrenzen zusammenwirkend einen Hohlraum für die Aufnahme des Läufers und eine Positionierungsnut ist in jeder der Bogenflächen definiert, und jede Positionierungsnut weicht von einer Mittellinie des entsprechenden Zahns ab.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor einen Ständer und einen Läufer, der Ständer hat einen Ständerkern und um den Ständerkern herumgeführte Wicklungen, der Ständerkern hat einen äußeren Jochbereich und mindestens zwei Zähne, die sich von dem äußeren Jochbereich nach innen erstrecken, eine konkave Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende jedes Zahns gebildet, die Bogenflächen der Zähne begrenzen zusammenwirkend einen Hohlraum für die Aufnahme des Läufers, und eine Umfangsmitte jeder Bogenfläche weicht von einer Mittellinie des entsprechenden Zahns ab.
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Vorzugsweise ist in jeder Bogenfläche eine Positionierungsnut definiert, und jede Positionierungsnut liegt auf einer Mittellinie des entsprechenden Zahns.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor einen Ständer und einen Läufer, der Ständer hat einen Ständerkern und um den Ständerkern herumgeführte Wicklungen, der Ständerkern hat einen äußeren Jochbereich und mindestens zwei Zähne, die sich von dem äußeren Jochbereich nach innen erstrecken, eine konkave Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende jedes Zahns gebildet, die Bogenflächen der Zähne begrenzen zusammenwirkend einen Hohlraum für die Aufnahme des Läufers, und ein im Wesentlichen gleichmäßiger Luftspalt ist zwischen dem Läufer und den Bogenflächen der Zähne definiert.
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Vorzugsweise ist zwischen jeweils zwei benachbarten Zähnen eine Öffnung definiert, und eine Breite jeder Öffnung ist kleiner oder gleich der dreifachen Breite des gleichmäßigen Luftspalts.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor einen Ständer und einen Läufer, der Ständer hat einen Ständerkern und um den Ständerkern herumgeführte Wicklungen, der Ständerkern hat einen äußeren Jochbereich und mindestens zwei Zähne, die sich von dem äußeren Jochbereich nach innen erstrecken, eine konkave Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende jedes Zahns gebildet, die Bogenflächen der Zähne begrenzen zusammenwirkend einen Hohlraum für die Aufnahme des Läufers, und zwischen dem Läufer und den Bogenflächen der Zähne ist ein symmetrischer, ungleichmäßiger Luftspalt definiert.
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Vorzugsweise ist zwischen jeweils zwei benachbarten Zähnen eine Öffnung definiert, und eine Breite jeder Öffnung ist kleiner oder gleich der dreifachen Breite des ungleichmäßigen Luftspalts.
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Vorzugsweise ist zwischen jeweils zwei benachbarten Zähnen eine Öffnung oder eine Magnetbrücke gebildet, und eine Verbindungslinie, die eine Mitte des Läufers und eine Mitte des Schlitzes oder der Magnetbrücke verbindet, und eine Erstreckungsrichtung eines der Zähne bilden einen Winkel von 60–90 Grad.
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Vorzugsweise beträgt die Umfangsbreite jedes Zahns das 0,8–1,6-fache des Außendurchmessers des Läufers, und die diametrale Dicke des äußeren Jochbereichs beträgt das 0,3–0,7-fache des Außendurchmessers des Läufers.
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Vorzugsweise hat der bürstenlose Einphasenmotor einen Ständer und einen Läufer, der Ständer hat einen Ständerkern, der Ständerkern hat einen ersten Zahn und einen zweiten Zahn, die sich entlang der einer diametralen Richtung des Läufers gegenüberliegen, eine erste Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende des ersten Zahns gebildet, eine zweite Bogenfläche ist an einem radial inneren Ende des zweiten Zahns gebildet, eine erste Schneidfläche und eine zweite Schneidfläche sind an einander entgegengesetzten Umfangsenden der ersten Bogenfläche gebildet, eine dritte Schneidfläche und eine vierte Schneidfläche sind an einander entgegensetzten Enden der zweiten Bogenfläche gebildet, eine erste Öffnung ist zwischen der ersten Schneidfläche und der dritten Schneidfläche definiert, und eine zweite Öffnung ist zwischen der zweiten Schneidfläche und der vierten Schneidfläche definiert, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Schneidfläche relativ zu der Erstreckungsrichtung der Zähne senkrecht oder geneigt sind.
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Vorzugsweise ist das Elektrogerät ein Elektrobohrer.
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Das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug enthält einen bürstenlosen Einphasenmotor. Verglichen mit einem Motor üblicher Bauweise sorgt der bürstenlose Einphasenmotor für kleinere Abmessungen und geringere Kosten des Elektrowerkzeugs, das dennoch über eine stabile Leistung verfügt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Skizze eines Elektrowerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Einphasenmotors des Elektrowerkzeugs von 1;
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3 ist eine Schnittansicht des Einphasenmotors von 2;
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4 zeigt einen Ständerkern und einen Läufer des Einphasenmotors von 2 in Draufsicht;
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5 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Läufers des Einphasenmotors von 2;
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6 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer ersten Befestigungshalterung, einer zweiten Halterung und des Ständerkerns des Einphasenmotors von 2;
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7 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Isolierhalterung und der Wicklungen des Einphasenmotors von 2;
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8 zeigt einen Ständer und einen Läufer eines Einphasenmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform des Elektrowerkzeugs in Draufsicht;
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9 zeigt einen Ständerkern des Einphasenmotors von 8 in Draufsicht;
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10 zeigt einen Ständerkern und einen Läufer eines Einphasenmotors gemäß einer dritten Ausführungsform des Elektrowerkzeugs in Draufsicht;
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DETAILBESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es wird auf 1 Bezug genommen. Ein Elektrowerkzeug 200 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Hauptkörper 210 und einen Arbeitsbereich 220. Ein Motor 30 (wie in 2 gezeigt) ist zum Betätigen des Arbeitsbereichs 220 in dem Hauptkörper 210 montiert. Zumindest in einer Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug 200 ein Elektrobohrer.
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In den 2 bis 5 ist der Motor 30 gemäß einer Ausführungsform des Elektrowerkzeugs 200 ein bürstenloser Einphasenmotor. Der Motor 30 hat einen Ständer 40 und einen Läufer 60.
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Der Läufer 60 hat eine Drehwelle 61, einen um die Drehwelle 61 herum angeordneten Läuferkern 62 und einen um den Läuferkern 62 herum angeordneten Permanentmagnet 63. Der Permanentmagnet 63 ist ein einteilig ausgebildeter ringförmiger Permanentmagnet. In anderen Ausführungsformen kann der Permanentmagnet 63 eine Mehrzahl von Magneten umfassen und kann direkt an der Drehwelle 61 befestigt sein. Vorzugsweise beträgt eine radiale Dicke D2 des Permanentmagnets 63 das 0,2–0,24-fache eines Außendurchmessers D1 des Läufers 60.
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Der Ständer 40 hat einen Ständerkern 41 und Wicklungen 49, die um den Ständerkern 41 herumgeführt sind. Der Ständerkern 41 hat einen äußeren Jochbereich 50 und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem äußeren Jochbereich 50 in Richtung auf die Mitte des Ständerkerns 41 erstrecken. In der Ausführungsform bestehen die Zähne aus einem ersten Zahn 52 und einem zweiten Zahn 56. Der erste Zahn 52 und der zweite Zahn 56 haben eine Breite W1 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des ersten Zahns 52 und des zweiten Zahns 56, wobei die Breite W1 das 0,8–1,6-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers 60 beträgt. Der äußere Jochbereich 50 ist ein rechteckiger Rahmen. Der äußere Jochbereich 50 hat eine Dicke W2 entlang einer radialen Richtung des Ständers 40, und die Dicke W2 beträgt das 0,3–0,7-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers 60.
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Eine Bogenfläche ist an einem inneren Ende jedes Zahns in der radialen Richtung des Zahns gebildet. Der erste Zahn 52 hat eine konkave erste Bogenfläche 52a, die dem Läufer 60 zugewandt ist, und der zweite Zahn 56 hat eine konkave zweite Bogenfläche 56a, die dem Läufer 60 zugewandt ist. Die erste Bogenfläche 52a und die zweite Bogenfläche 56a liegen einander gegenüber, um zwischen sich einen Aufnahmehohlraum für die Aufnahme des Permanentmagnets 63 zu begrenzen.
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Eine erste Öffnung 53 und eine zweite Öffnung 54 mit einem hohen magnetischen Widerstand sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagnets 63 zwischen dem ersten Zahn 52 und dem zweiten Zahn 56 definiert. Eine erste Schneidfläche 52c und eine zweite Schneidfläche 52d sind an einander entgegengesetzten Umfangsenden der ersten Bogenfläche 52a gebildet. Eine dritte Schneidfläche 56c und eine vierte Schneidfläche 56d sind an einander entgegengesetzten Enden der zweiten Bogenfläche 56a gebildet. Die erste Öffnung 53 ist zwischen der ersten Schneidfläche 52c und der dritten Schneidfläche 56c und die zweite Öffnung 54 zwischen der zweiten Schneidfläche 52d und der vierten Schneidfläche 56d definiert. Die erste Öffnung 53 und die zweite Öffnung 54 sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich groß und symmetrisch um die Drehmitte des Läufers 60. Eine Verbindungslinie, die die Mitte der ersten Öffnung 53, der zweiten Öffnung 54 und die Mitte des Läufers 60 verbindet, und die Erstreckungsrichtung des ersten Zahns 52 oder des zweiten Zahns 56 bilden einen Winkel von 60–90 Grad. In dieser Ausführungsform beträgt der Winkel 90 Grad, und die Verbindungslinie, die die Mitte der ersten und der zweiten Öffnung 53 und 54 verbindet, ist senkrecht zur Erstreckungsrichtung des ersten Zahns 52 und des zweiten Zahns 56. Die erste Schneidfläche 52c, die zweite Schneidfläche 52d, die dritte Schneidfläche 56 und die vierte Schneidfläche 56d sind senkrecht zur Erstreckungsrichtung des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56.
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Der erste Zahn 52 definiert eine erste Positionierungsnut 52b in der ersten Bogenfläche 52a. Der zweite Zahn 56 definiert eine zweite Positionierungsnut 56b in der zweiten Bogenfläche 56a. Die erste Positionierungsnut 52b und die zweite Positionierungsnut 56b sind entlang einer diametralen Richtung des Läufers 60 einander zugewandt, um die Ausgangs/Stopp-Position des Läufers 60 relativ zu dem Ständer 40 zu steuern, wenn der Motor 30 nicht mit Strom gespeist wird. Die Stopp-Position oder Ausgangsposition des Läufers 60 lässt sich einstellen durch eine Einstellung der Positionen der ersten und zweiten Positionierungsnut 52b und 56b. Öffnungen der ersten und der zweiten Positionierungsnut 52b und 56b weisen in Richtung auf den Permanentmagnet 63. Eine Linie, die die Mitte der ersten und der zweiten Positionierungsnut 52b und 56b verbindet, koinzidiert mit Mittellinien des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56. Der Motor 30 verfügt in beiden Richtungen über das gleiche Anlaufvermögen. In anderen Ausführungsformen können die Positionierungsnuten so definiert sein, dass sie von den Mittellinien der Zähne abweichen, um zu bewirken, dass das Anlaufvermögen des Läufers 60 in beiden Richtungen verschieden ist.
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Vorzugsweise liegen die erste Bogenfläche 52a und die zweite Bogenfläche 56a an einer zu dem Läufer koaxialen zylindrischen Fläche, so dass zwischen dem Permanentmagnet 63 und der ersten und der zweiten Bogenfläche 52a und 56a ein gleichmäßiger Luftspalt 65 definiert wird (wobei der Luftspalt außer in den Bereichen der ersten und der zweiten Positionierungsnut 52b und 56b und der ersten und der zweiten Öffnung 53 und 54 gleichmäßig ist). Eine Breite der jeweiligen ersten und zweiten Öffnung 53 und 54 entlang einer zu der Erstreckungsrichtung des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56 senkrechten Richtung ist kleiner oder gleich der dreifachen Dicke des gleichmäßigen Spalts 65. In dieser Ausführungsform liegt eine Umfangsmitte der ersten Bogenfläche 52a auf der Symmetriemittellinie des ersten Zahns 52, eine Umfangsmitte der zweiten Bogenfläche 56a liegt auf der Symmetriemittellinie des zweiten Zahns 56, und die erste und die zweite Bogenfläche 52a und 56a sind um die Symmetriemittellinie des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56 jeweils symmetrisch.
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Es wird auf die 2, 3, 6 und 7 Bezug genommen. Die Wicklungen 49 sind um den ersten und den zweiten Zahn 52 und 56 herumgeführt. Die Wicklungen 49 können zwei Magnetkreise erzeugen, die durch den Läufer 60 verlaufen, wenn der Motor 30 bestromt wird. Eine Isolierhalterung 47 ist zwischen den Wicklungen 49 und dem ersten und dem zweiten Zahn 52 und 56 montiert. Wie 7 zeigt, hat die Isolierhalterung 47 zwei erste Isolierbereiche 36 für die Aufnahme des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56 und einen zwischen den beiden ersten Isolierbereichen 36 gebildeten zweiten Isolierbereich 37 für die Aufnahme distaler Enden des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56, die der ersten und der zweiten Bogenfläche 52a und 56a jeweils benachbart sind. Zwei Anschlagplatten 38 erstrecken sich von einander entgegengesetzen Enden jedes ersten Isolierbereichs 36, und die Wicklungen 49 sind zwischen den entsprechenden Anschlagplatten 38 um die Isolierbereiche 36 herumgeführt. In dieser Ausführungsform hat die Isolierhalterung zwei Teile, die entlang einer axialen Richtung des Motors 30 voneinander beabstandet sind. Ein erster Schlitz 57 ist in einer ersten Seite einer Oberseite des zweiten Isolierbereichs 37 und ein zweiter Schlitz 58 in einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite einer Unterseite des zweiten Isolierbereichs 37 definiert. In dem ersten Schlitz 57 und in dem zweiten Schlitz 58 können Hall-Sensoren montiert sein.
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In dieser Ausführungsform ist der äußere Jochbereich 50 durch eine Mehrzahl von integralen magnetisch leitenden Lamellen wie beispielsweise Siliziumstahlbleche gebildet, die in einer axialen Richtung des Motors 30 geschichtet sind. In anderen Ausführungsformen kann der äußere Jochbereich 50 aus einer ersten Jochbereichshälfte und einer zweiten Jochbereichshälfte zusammengefügt sein.
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In 2 und 6 hat der Ständer 40 eine erste Befestigungshalterung 21 und eine zweite Befestigungshalterung 23, die entlang einer axialen Richtung des Motors 30 an den einander entgegengesetzen Seiten des Ständerkerns 41 montiert sind. Die erste Befestigungshalterung 21 hat eine erste Nabe 22 zum Befestigen eines Lagers 42. Die erste Nabe 22 ist durch das Lager 42 an der Drehwelle 61 montiert und stützt die Drehwelle. Ähnlich hat die zweite Befestigungshalterung 23 eine zweite Nabe 24. Die zweite Nabe 24 ist durch das Lager 42 an der Drehwelle 61 montiert und stützt die Drehwelle. Auf diese Weise ist der Läufer 60 durch die erste und die zweite Befestigungshalterung 21 und 23 an dem Ständer 40 drehbar montiert. In dieser Ausführungsform sind die erste und die zweite Befestigungshalterung 21 und 23 im Wesentlichen Ω-förmig, und es sind zwei erste Durchgriffsöffnungen 27 in einander gegenüberliegenden Enden der ersten Befestigungshalterung 21 und zwei zweite Durchgriffsöffnungen 28 in einander gegenüberliegenden Enden der zweiten Befestigungshalterung 23 definiert. Zwei dritte Durchgriffsöffnungen 29 sind axial in einander gegenüberliegenden Enden des äußeren Jochbereichs 50 des Ständerkerns 41 definiert. Zwei Befestigungselemente 48, beispielsweise Positionierungsbolzen, erstrecken sich durch die ersten Durchgriffsöffnungen 27, die dritten Durchgriffsöffnungen 29 und die zweiten Durchgriffsöffnungen 28, um die erste und die zweite Halterung 21 und 23 an dem Ständerkern 41 festzulegen.
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In dieser Ausführungsform erstrecken sich zwei rechtwinklig gebogene Abschnitte 66 von den einander entgegengesetzten Enden der ersten Befestigungshalterung 21 nach unten, für den Eingriff mit gegenüberliegenden Kanten des äußeren Jochbereichs 50. Ähnlich erstrecken sich zwei rechtwinklig gebogene Abschnitte 64 von den einander entgegengesetzten Enden der zweiten Befestigungshalterung 23 nach oben, für den Eingriff mit gegenüberliegenden Kanten des äußeren Jochbereichs 50.
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Es wird auf die 8 und 9 Bezug genommen. Ein Ständerkern 41 des bürstenlosen Einphasenmotors des Elektrowerkzeugs 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform besteht aus einem ersten Kernhälftenbereich und einem zweiten Kernhälftenbereich. Verbindungsflächen des ersten Kernhälftenbereichs und des zweiten Kernhälftenbereichs sind mit konkav-konvexen Eingriffsstrukturen versehen. Der erste Kernhälftenbereich umfasst einen ersten Jochhälftenbereich 51 und einen ersten Zahn 52, der sich von dem ersten Jochhälftenbereich 51 in Richtung auf eine Mitte des Ständerkerns erstreckt. Der zweite Kernhälftenbereich umfasst einen zweiten Jochhälftenbereich 55 und einen zweiten Zahn 56, der sich von dem zweiten Jochhälftenbereich 55 in Richtung auf die Mitte des Ständerkerns erstreckt. Der erste Jochhälftenbereich 51 und der zweite Jochhälftenbereich 55 bilden zusammenwirkend einen ringförmigen äußeren Jochbereich 50. In dieser Ausführungsform ist der äußere Jochbereich 50 kreisförmig. Eine erste Öffnung 53 und eine zweite Öffnung 54 mit einem hohen magnetischen Widerstand sind zwischen dem ersten Zahn 52 und dem zweiten Zahn 56 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagnets 63 gebildet. In dieser Ausführungsform beträgt die Breite W1 des ersten Zahns 52 und des zweiten Zahns 56 das 0,8–1,6-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers. Die Dicke W2 des äußeren Jochbereichs 50 beträgt das 0,3–0,7-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers. Der erste Zahn 52 hat eine erste Bogenfläche 52a, und eine erste Positionierungsnut 52b ist in der ersten Bogenfläche 52a definiert. Der zweite Zahn 56 hat eine zweite Bogenfläche 56a, und eine zweite Positionierungsnut 56b ist in der zweiten Bogenfläche 56a definiert. Die erste Positionierungsnut 52b und die zweite Positionierungsnut 56b liegen einander entlang einer diametralen Richtung des Läufers gegenüber, um die Ausgangs-/Stopp-Position des Läufers relativ zu dem Ständer zu steuern, wenn der Motor nicht mit Strom gespeist wird. Die Stopp-Position oder Ausgangsposition des Läufers lässt sich einstellen durch eine Einstellung der Positionen der ersten und der zweiten Positionierungsnuten 52b und 56b. Die erste Bogenfläche 52a und die zweite Bogenfläche 56a liegen einander gegenüber, um zwischen sich einen Aufnahmehohlraum für die Aufnahme des Permanentmagnets 63 zu begrenzen. Vorzugsweise liegen die erste Bogenfläche 52a und die zweite Bogenfläche 56a an einer zu dem Läufer koaxialen zylindrischen Fläche, so dass zwischen dem Permanentmagnet 63 und der ersten und der zweiten Bogenfläche 52a und 56a ein im Wesentlichen gleichmäßiger Luftspalt 65 definiert wird (mit Ausnahme der Bereiche der ersten und der zweiten Positionierungsnut 52b und 56b und der ersten und der zweiten Öffnung 53 und 54 ist der Luftspalt gleichmäßig).
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9 zeigt insbesondere eine erste Schneidfläche 52c und eine zweite Schneidfläche 52d, die an den einander entgegengesetzten Umfangsenden der ersten Bogenfläche 52a gebildet sind. Eine dritte Schneidfläche 56c und eine vierte Schneidfläche 56d sind an einander entgegengesetzten Enden der zweiten Bogenfläche 56a gebildet. Die erste Öffnung 53 ist zwischen der ersten Schneidfläche 52c und der dritten Schneidfläche 56c und die zweite Öffnung 54 zwischen der zweiten Schneidfläche 52d und der vierten Schneidfläche 56d definiert.
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Die Breite der ersten Öffnung 53 (d. h. ein Abstand zwischen der ersten Schneidfläche 52c und der dritten Schneidfläche 56c) beträgt das 0,09–0,13-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers, und die Breite der zweiten Öffnung 54 (d. h. ein Abstand zwischen der zweiten Schneidfläche 52d und der vierten Schneidfläche 56d) beträgt ebenfalls das 0,09–0,13-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers
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Vorzugsweise sind die erste Öffnung 53 und die zweite Öffnung 54 im Wesentlichen gleich groß und sind um die Drehmitte des Läufers symmetrisch. Eine Verbindungslinie, die die Mitte der ersten Öffnung 53 und die Mitte der zweiten Öffnung 54 verbindet, und die Erstreckungsrichtung des ersten Zahns 52 oder des zweiten Zahns 56 bilden einen Winkel Q von 60–90 Grad, wobei der Winkel Q besonders bevorzugt 60–65 Grad beträgt.
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Öffnungen der ersten und der zweiten Positionierungsnut 52b und 56b weisen in Richtung auf den Permanentmagnet 63. Eine Breite der Öffnung der ersten Positionierungsnut 52b und der zweiten Positionierungsnut 56b beträgt das 0,24–0,28-fache des Außendurchmessers D1 des Läufers. Der hier verwendete Begriff ”Breite der Öffnung” bezieht sich auf eine Größe der ersten Positionierungsnut 52b und der zweiten Positionierungsnut 56b entlang einer Umfangsrichtung des Permanentmagnets. Eine Linie, die die erste Positionierungsnut 52b und die zweite Positionierungsnut 56b verbindet, koinzidiert mit Mittellinien des ersten und des zweiten Zahns 52 und 56. In dieser Ausführungsform ist eine Mitte der ersten Positionierungsnut 52b zu einer Umfangsmitte der ersten Bogenfläche 52a versetzt, und eine Mitte der zweiten Positionierungsnut 56b weicht von einer Umfangsmitte der zweiten Bogenfläche 56a ab. Aus diesem Grund ist das Anlaufvermögen des Läufers in den beiden Richtungen verschieden, und der Motor ist geeignet für Anwendungen, die unterschiedliche Anforderungen an das Anlaufvermögen stellen, wie zum Beispiel ein Elektrobohrer und ein Elektroschrauber.
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Es wird auf 10 Bezug genommen. Der bürstenlose Einphasenmotor 30 des Elektrowerkzeugs 200 in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Ständer 70 und einen Läufer 80, der sich relativ zu dem Ständer 70 drehen kann. Der Läufer 80 hat eine Drehwelle 81, einen Läuferkern 82, der mit der Drehwelle 81 verbunden ist, und einen Permanentmagnet 83, der mit dem Läuferkern 82 verbunden ist. Der Ständer 70 hat einen Ständerkern und Wicklungen (nicht gezeigt). Der Ständerkern hat einen äußeren Jochbereich 71 und mindestens zwei Zähne 72, die sich von dem äußeren Jochbereich 71 nach innen erstrecken. Die Zähne 72 sind entlang einer Umfangsrichtung des äußeren Jochbereichs 71 beabstandet. Die Anzahl der Zähne 72 kann sich nach den tatsächlichen Anforderungen richten. Jeder Zahn 72 bildet an seinem distalen Ende eine Zahnspitze 74. Der Standerkern ist bewickelt. In dieser Ausführungsform sind die Wicklungen um die Zahnkörper (die zwischen dem äußeren Jochbereich 71 und den Zahnspitzen 74 liegen) der Zähne 72 herumgeführt. Jede Zahnspitze 74 hat einen ersten Polschuh 75 und einen zweiten Polschuh 76, die sich jeweils in Richtung auf zwei Seiten des Zahns 74 erstrecken. Eine Länge des zweiten Polschuhs 76 entlang einer Umfangsrichtung des Ständers ist größer als eine Länge des ersten Polschuhs entlang einer Umfangsrichtung des Ständers. Eine Bogenfläche ist an einer Innenseite des ersten Polschuhs 75 und des zweiten Polschuhs 76 jeder Zahnspitze 74 gebildet. Eine Umfangsmitte jeder Bogenfläche weicht von einer Symmetriemittellinie des Zahnkörpers des entsprechenden Zahns 72 ab. Aus diesem Grund verfügt der Läufer 80 über ein unterschiedliches Anlaufvermögen in den beiden Richtungen. Vorzugsweise liegen die Bogenflächen des Zahns 72 an derselben, zu dem Läufer 80 koaxialen zylindrischen Fläche. Eine Außenfläche des Permanentmagnets 83 liegt an einer weiteren zu dem Läufer 80 koaxialen Fläche, und zwischen den Bogenflächen der Zähne 72 und dem Permanentmagnet 83 ist ein im Wesentlichen gleichmäßiger Luftspalt 85 definiert, wodurch Vibrationen und Geräusche verringert werden, der Motor 30 gleichmäßiger läuft und das Anlaufvermögen des Motors 30 verbessert wird.
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In dieser Ausführungsform definiert die Bogenfläche jedes Zahns 72 eine dem Läufer 80 zugewandte Positionierungsnut 77. Eine Mitte jeder Positionierungsnut 77 liegt auf der Symmetriemittellinie des Zahnkörpers des entsprechenden Zahns 72. Das heißt, jede Positionierungsnut 77 weicht von der Umfangsmitte der entsprechenden Bogenfläche ab. Die Positionierungsnut 77 und die asymmetrischen Polschuhe sind konfiguriert und ausgebildet für die Steuerung einer Stopp-Position (d. h. einer Ausgangsposition) des Läufers 80, so dass diese von einer Totpunktposition abweicht.
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In dieser Ausführungsform sind bei den mindestens zwei Zähnen 72 der zweite Polschuh 76 des einen Zahns 72 und der erste Polschuh 75 des anderen Zahns 72 einander benachbart, wobei dazwischen eine Öffnung 79 definiert ist. Die Öffnung 79 hat einen relativ großen magnetischen Widerstand, um eine magnetische Streuung zwischen dem zweiten Polschuh 76 und dem ersten Polschuh 75 auf zwei Seiten der Öffnung 79 zu verhindern und um ein Rastmoment des Motors 30 zu vergrößern. Es versteht sich, dass anstelle der Öffnung 79 eine Magnetbrücke mit einem größeren magnetischen Widerstand verwendet werden kann. Da der erste Polschuh 75 und der zweite Polschuh 76 eine unterschiedliche Länge aufweisen, weicht die Position der Öffnung 79 oder der Magnetbrücke von einer Mittellinie zwischen den Zahnkörpern der beiden benachbarten Zähne 72 ab.
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In anderen Ausführungsformen können die Außenfläche des Permanentmagnets 83 und die Bogenflächen der Zähne 72 zwischen sich einen symmetrischen, ungleichmäßigen Luftspalt bilden, wodurch die Wellenform des Rastmoments sinusförmig sein kann, so dass der Motor 30 gleichmäßig und leise läuft.
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Der erfindungsgemäß bürstenlose Einphasenmotor 30 des Elektrowerkzeugs 200 ist kompakt gebaut und hat im Vergleich zu einem Motor üblicher Bauweise weniger Wicklungen. Dadurch wird das Elektrowerkzeug 200 bei stabiler Leistung kleiner und weniger teuer.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche angegeben ist.
