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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Motoren. Insbesondere betrifft die Erfindung einen bürstenlosen Motor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bürstenlose Motoren sind kompakt, äußerst zuverlässig, haben eine lange Lebensdauer und sind geräuscharm und sind aus diesem Grund weit verbreitet. Ein Ständer des bürstenlosen Motors hat einen Ständerkern mit einer Mehrzahl von Ständerzähnen, die jeweils einen Ständerpol bilden, und Wicklungen, die jeweils um die Ständerzähne herumgeführt sind. Für einen Motor einer bestimmten Größe gilt generell, dass der Magnetweg zwischen benachbarten Zähnen umso kürzer, der Eisenverlust während des Betriebs des Motors umso geringer und der Wirkungsgrad umso größer ist, je größer die Anzahl von Ständerzähnen ist. Die größere Anzahl von Ständerzähnen bedingt jedoch einen Mehrverbrauch an Wicklungsmaterial und mehr Raum, der eingenommen wird und bei einigen Anwendungen oftmals begrenzt ist.
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ÜBERSICHT
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Es wird daher ein bürstenloser Motor gewünscht, der kleiner ist und dessen Wirkungsgrad besser ist.
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Ein bürstenloser Motor hat einen Ständer und einen Läufer. Der Ständer hat einen Ständerkern und zwei Wicklungen. Der Ständerkern hat ein Joch, zwei einander gegenüberliegende erste Zähne und zwei zweite Zähne. Die Wicklungen sind jeweils um die beiden ersten Zähne herumgeführt. Die beiden zweiten Zähne sind jeweils nicht bewickelt. Die ersten und die zweiten Zähne sind alternierend angeordnet. Der Läufer ist einem Raum aufgenommen, der durch die zusammenwirkenden Polschuhe der Hauptzähne und der zweiten Zähne begrenzt wird. Luftspalten sind zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Läufers und jeweiligen Polflächen der ersten Zähne und der zweiten Zähne gebildet. Jede der Luftspalten ist bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne und der zweiten Zähne unsymmetrisch.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt einen bürstenlosen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Ständerkerns, einer ersten Stützhalterung und einer zweiten Stützhalterung des bürstenlosen Motors von 1;
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3 ist eine Ansicht des Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors von 1;
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4 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Befestigungshalterung des bürstenlosen Motors von 1;
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5 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Läufers, der in dem bürstenlosen Motor von 1 verwendet wird;
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6 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines weiteren Läufers, der in dem bürstenlosen Motor von 1 verwendet werden kann;
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7 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers eines bürstenlosen Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer ersten Implementierung des Läufers, der in dem bürstenlosen Motor von 7 verwendet werden kann;
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9 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer zweiten Implementierung des Läufers, der in dem bürstenlosen Motor von 7 verwendet werden kann;
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10 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers eines bürstenlosen Motors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers eines bürstenlosen Motors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers eines bürstenlosen Motors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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13 ist eine perspektivische Ansicht des Ständerkerns von 12;
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14 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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15 ist eine perspektivische Ansicht des Ständerkerns von 14;
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16 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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17 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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18 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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19 ist eine perspektivische Ansicht des Ständerkerns von 18;
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20 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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21 ist eine perspektivische Ansicht des Ständerkerns von 20;
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22 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Schichtungsweise des Ständerkerns von 20;
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23 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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24 ist eine perspektivische Ansicht des Ständerkerns von 23;
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25 ist eine Ansicht eines Ständerkerns und eines Läufers des bürstenlosen Motors gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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26 ist eine perspektivische Ansicht des Ständerkerns von 25;
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27 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Schichtungsweise des Ständerkerns von 20.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen. Der bürstenlose Motor 500 gemäß vorliegender Erfindung hat einen Ständer 100 und einen Läufer 200, der sich relativ zu dem Ständer 100 drehen kann.
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Der Ständer 100 hat einen Ständerkern 101, einige Befestigungshalterungen 112, die an dem Ständer 101 montiert sind, einige Wicklungen 102, die jeweils um die Befestigungshalterung 112 herumgeführt sind, eine erste Stützhalterung 109 und eine zweite Stützhalterung 110, die an dem Ständerkern 101 montiert sind. Der Ständerkern 101 besteht aus einem magnetisch leitenden Material. Die erste Stützhalterung 109 und die zweite Stützhalterung 110 sind jeweils an zwei axialen Seiten des Ständerkerns 101 montiert, um eine Drehwelle 201 des Läufers 200 zu stützen. Insbesondere hat der Ständerkern 101 Durchgriffsöffnungen für den Durchgriff von Befestigungselementen 111. Die erste Stützhalterung 109 und die zweite Stützhalterung 110 sind durch axiale Befestigungselemente 111 verbunden, um den Ständerkern 101 zwischen der ersten und der zweiten Stützhalterung aufzunehmen und festzulegen. Vorzugsweise ist jede der ersten Stützhalterungen 109 und der zweiten Stützhalterungen 110 ein einstückig ausgebildetes Element. Die erste Stützhalterung 109 und die zweite Stützhalterung 110 weisen jeweils ringförmige Naben 109a, 110a zum Befestigen von Lagern 109b, 110b auf. Die Lager 109b, 110b dienen zum Stützen der Drehwelle 201 des Läufers 200, so dass sich die Drehwelle 201 des Läufers 200 relativ zu dem Ständer 100 drehen kann.
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Erste Ausführungsform
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Es wird auf 3 Bezug genommen. Der bürstenlose Motor dieser Ausführungsform ist ein einphasiger bürstenloser Motor. Der Ständerkern 101 hat ein Joch 103, zwei einander gegenüberliegende erste Zähne 104 und zwei einander gegenüberliegende zweite Zähne 105. Das Joch 103 hat zwei bogenförmige Seitenwände 103a, von denen jeweils die beiden ersten Zähne 104 abstehen, und zwei ebene Seitenwände 103b, von denen jeweils die zweiten Zähne 105 abstehen. Die bogenförmigen Seitenwände 103a und die ebenen Seitenwände 103b sind alternierend Ende-an-Ende zu einer Ringkonstruktion verbunden. Die beiden bogenförmigen Seitenwände 103a und die beiden ebenen Seitenwände 103b sind zur Vereinfachung der Fertigung einstückig ausgebildet. Selbstverständlich können die beiden bogenförmigen Seitenwände 103a und die beiden ebenen Seitenwände 103b auch getrennt ausgebildet sein.
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In dieser Ausführungsform sind die ersten Zähne 104 und die bogenförmige Seitenwand 103a separat gebildet. Jeder der ersten Zähne 104 ist durch eine Eingriffskonstruktion aus Ausnehmung und Vorsprung mit einer entsprechenden bogenförmigen Seitenwand 103a verbunden. Jeder der ersten Zähne 104 ist mittels der Eingriffskonstruktion aus Ausnehmung und Vorsprung mit der entsprechenden bogenförmigen Seitenwand 103a verbunden. Die Eingriffskonstruktion 121 aus Ausnehmung und Vorsprung umfasst einen Schwalbenschwanzzapfen 121, der an einem Ende des ersten Zahns 104 gebildet ist, und eine Schwalbenschwanznut 122, die in der bogenförmigen Seitenwand 103a definiert ist. Der Schwalbenschwanzzapfen 121 greift in die Schwalbenschwanznut 122 ein, um den ersten Zahn 104 und die bogenförmige Seitenwand 103a miteinander zu verriegeln. Es versteht sich, dass die ersten Zähne 104 mit den bogenförmigen Seitenwänden 103a jeweils auch einstückig ausgebildet sein können. Die zweiten Zähne 105 und die ebenen Seitenwände 103b sind jeweils einstückig ausgebildet. Alternativ sind die ersten Zähne 104 und die bogenförmige Seitenwand 103a separat ausgebildet ebenso wie die zweiten Zähne 105 und die ebene Seitenwand 103b.
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In 4 hat jede Befestigungshalterung 112 einen oberen Halterungsbereich 113 und einen unteren Halterungsbereich 114. Der obere Halterungsbereich 113 und der untere Halterungsbereich 114 sind jeweils an zwei einander gegenüberliegenden axialen Enden eines ersten Zahns 104 montiert, um jeweils zwei axiale Endflächen des ersten Zahns 104 abzudecken. Die obere Halterungsbereich 113 weist eine obere Spule 113a und zwei L-förmige Schutzplatten 113b auf, die sich von einem äußeren radialen Ende der oberen Spule 113a entlang deren einander gegenüberliegenden Seiten erstrecken. Der untere Halterungsbereich 114 weist eine untere Spule 114a und zwei L-förmige Schutzplatten 114b auf, die sich von einem äußeren radialen Ende der unteren Spule 114a entlang deren einander gegenüberliegenden Seiten erstrecken. Die Wicklungen 102 sind jeweils rund um den oberen und unteren Spulenbereich 113a und 114a ausgeführt und sind durch die Befestigungshalterung 112 von dem Ständerkern 101 isolierend getrennt.
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Die Wicklungen 102 sind nur an den beiden ersten Zähnen 104 ausgeführt, um zwei Hauptständerpole mit gleicher Polarität zu bilden. Die beiden zweiten Zähne 105 sind nicht mit den Wicklungen 102 versehen und bilden dann zwei Hilfspole mit einer zur Polarität der Hauptpole entgegengesetzten Polarität. Da die beiden ersten Zähne 104 und die beiden zweiten Zähne 105 entlang einer Umfangsrichtung des Jochs 103 alternierend angeordnet sind, sind die Hauptpole und die Hilfspole alternierend angeordnet. Der Motor 500 dieser Ausführungsform bildet dementsprechend vier Ständerpole mit lediglich zwei Wicklungen 120, wodurch Kosten gespart werden können und gleichzeitig der Wirkungsgrad des Motors 500 verbessert werden kann. Da die zweiten Zähne 105 nicht bewickelt sind, können diese eine kürzere Länge aufweisen und sind somit platzsparend.
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Jeder erste Zahn 104 hat zwei Hauptpolschuhe 104a, 104b, die sich entlang einer Umfangsrichtung einander entgegengesetzt erstrecken, und jeder zweite Zahn 105 hat zwei Hilfspolschuhe 105a, 105b, die sich entlang einer Umfangsrichtung einander entgegengesetzt erstrecken. Eine radiale Dicke der Hauptpolschuhe 104a, 104b verringert sich zunehmend entlang eines Erstreckungsweges derselben. Eine radiale Dicke der Hilfspolschuhe 105a, 105b verringert sich zunehmend entlang eines Erstreckungsweges derselben. Distale Enden von benachbarten Hauptpolschuhen und Hilfspolschuhen sind voneinander getrennt und definieren zwischen sich eine Schlitzöffnung 106. Die Schlitzöffnung 106 kann magnetischen Streufluss verringern und die Leistungsdichte des Motors erhöhen, wodurch die Betriebseffizienz des Motors 50 gesteigert wird.
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Da der Motor ein einphasiger bürstenloser Motor ist, definieren die ersten Zähne 104 und die zweiten Zähne 105 jeweils eine Positionierungsnut 108, die dem Läufer 200 zugewandt ist. Die Positionierungsnut 108 jedes ersten Zahns 104 liegt zwischen zwei Hauptpolschuhen 104a, 104b, die vorzugsweise an einer Umfangsmittellinie des ersten Zahns 104 liegen. Die Positionierungsnut 108 jedes zweiten Zahns 105 liegt zwischen zwei Hilfspolschuhen 105a, 105b, die vorzugsweise an einer Umfangsmittellinie des zweiten Zahns 105 liegen. Jede der Positionierungsnuten 108 hat einen bogenförmigen Querschnitt. Das Vorsehen der Positionierungsnuten 108 kann wirksam verhindern, dass der Motor 500 an der Totpunktposition stoppt. Das Anlaufvermögen des Motors 50 wird dadurch verbessert. Ferner verfügt der Motor 500 über die Möglichkeit, in zwei Richtung anzulaufen, wenn die Positionierungsnuten 108 an Umfangsmittellinien der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 angeordnet sind.
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Der Läufer 200 ist in einem Raum aufgenommen, der durch die mit den Hilfspolschuhen 105a, 105b der zweiten Zähne 105 zusammenwirkenden Hauptpolschuhe 104a, 104b der beiden ersten Zähne 104 gebildet wird. Eine äußere Umfangsfläche des Läufers 200 liegt an demselben Kreis. Luftspalten 107 sind zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 und jeweiligen Polflächen der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 gebildet, um eine Drehung des Läufers 200 relativ zu dem Ständer zu ermöglichen. Die Polflächen sind Endflächen der Hauptpolschuhe 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 und der Hilfspolschuhe 105a, 105b jedes zweiten Zahns 105, die dem Läufer 200 zugewandt sind.
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In dieser Ausführungsform hat jede der Luftspalten 107 eine uneinheitliche Dicke und ist bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 unsymmetrisch, so dass das Anlaufvermögen des Motors 500 in entgegengesetzten Richtungen unterschiedlich ist. Insbesondere sind Umfangslängen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 gleich. Die Polfläche des Hauptpolschuhs 104a ist zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 exzentrisch, d. h. eine der Polfläche des Hauptpolschuhs 104b zugeordnete Kreismitte ist von einer Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Die radiale Dicke des Hauptpolschuhs 104a ist größer als die radiale Dicke des Hauptpolschuhs 104b. Umfangslängen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 sind gleich. Die Polfläche der Hilfspolschuhe 105a ist konzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200. Die Polfläche der Hilfspolschuhe 105b ist exzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine der Polfläche der Hilfspolschuhe 105b zugeordnete Kreismitte ist von einer Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Außerdem ist die radiale Dicke der Hilfspolschuhe 105a größer als die radiale Dicke der Hilfspolschuhe 105b. Der vorgesehene unsymmetrische Luftspalt 107 mit uneinheitlicher Dicke kann die Rastmomentkurve ändern und dadurch die Leistung des Motors 500 optimieren.
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In einer alternativen Implementierung sind Umfangslängen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 gleich. Die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 liegen an derselben Umfangsfläche, sind jedoch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 exzentrisch, d. h. eine den Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b zugeordnete Kreismitte ist von der Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Umfangslängen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 sind gleich. Die Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 liegen an derselben Umfangsfläche, sind jedoch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 exzentrisch, d. h. eine den Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b zugeordnete Kreismitte ist von der Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Dadurch hat der Luftspalt 107 eine uneinheitliche Dicke und ist bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 unsymmetrisch.
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In einer weiteren alternativen Implementierung sind Umfangslängen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 ungleich. Die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 liegen an derselben Umfangsfläche, sind jedoch zu der äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 exzentrisch, d. h. eine den Polflächen der Hauptpolschuhe 104a, 104b zugeordnete Kreismitte ist von der Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Umfangslängen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 sind ungleich. Die Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 liegen an derselben Umfangsfläche, sind jedoch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 exzentrisch, d. h. eine den Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b zugeordnete Kreismitte ist von der Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Dadurch hat der Luftspalt 107 eine uneinheitliche Dicke und ist bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 unsymmetrisch.
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Die Schlitzöffnung 106 hat eine Breite, die nicht größer ist als das Vierfache einer minimalen radialen Dicke der Luftspalten 107, was zu einem stabilen und zuverlässigen Betrieb des Motors 500 und zu einem hohen Anlaufvermögen führt. Vorzugsweise ist die Breite der Schlitzöffnung 106 größer als die minimale radiale Dicke der Luftspalten 107 und nicht größer als das Dreifache der minimalen radialen Dicke der Luftspalten 107.
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Es wird auf 5 Bezug genommen. In dieser Ausführungsform hat der Läufer 200 eine Drehwelle 201, einen an der Drehwelle befestigten Läuferkern 202, eine Mehrzahl von Permanentmagneten 203, die an einer äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 202 befestigt sind, und ein Halteelement 204. Das Halteelement 204 ist rund um den Läuferkern 202 befestigt, und die Permanentmagnete 203 werden von dem Halteelement 204 fest umgriffen und gegen ein Lockern gesichert. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der Permanentmagnete 203 vier. Vorzugsweise sind die Permanentmagnete 203 bogenförmig und haben die gleiche Krümmung wie der Läuferkern 202 und haben die gleiche radiale Dicke.
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6 zeigt eine alternative Ausbildung des Läufers 200. Anders als in der ersten Ausführungsform hat das Halteelement 204 einen fassförmigen Hauptbereich 205 und zwei Verbindungsbereiche 206, die jeweils mit gegenüberliegenden axialen Enden des Hauptbereichs 205 verbunden sind. Die Permanentmagnete 205 werden von dem Hauptbereich 205 fest umgriffen, und die beiden Verbindungsbereiche 206 sind mit der Drehwelle 201 verbunden. Vorzugsweise ist das Halteelement 204 ein einstückig ausgebildetes Element, mit welchem die Permanentmagnete 203, der Läuferkern 202 und die Welle 201 umspritzt sind.
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Zweite Ausführungsform
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Es wird auf 7 Bezug genommen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass jeder Luftspalt 107 eine einheitliche Dicke aufweist und bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und zweiten Zähne 105 symmetrisch ist. Dies ermöglicht eine routinemäßige Auslegung des Rastmoments und des Anlaufwinkels, und der Motor 500 verfügt in beiden Richtungen über das gleiche Anlaufvermögen.
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Insbesondere sind Umfangslängen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 gleich. Die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 liegen an derselben Umfangsfläche, die konzentrisch ist zu der äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine den Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200. Umfangslängen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 sind gleich. Die Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 liegen an derselben Umfangsfläche, die konzentrisch ist zu der äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine den Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200.
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In dieser Ausführungsform liegen die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a, 104b und der Hilfspolschuhe 105a, 105b sämtlich an demselben Kreis, der zu der äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 konzentrisch ist, weshalb sämtliche Luftspalten 127 uneinheitlich und in ihrer Dicke gleich sind.
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Es wird auf die 8 und 9 Bezug genommen. In dieser Ausführungsform hat der Läufer 200 eine Drehwelle 201, einen Läuferkern 202, der an der Drehwelle 201 befestigt ist, und eine Mehrzahl von Permanentmagneten 203, die in den Läuferkern 202 eingelassen sind. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der Permanentmagnete 203 vier. Wie 8 zeigt, ist jeder Permanentmagnet 203 bogenförmig und hat eine uneinheitliche axiale Dicke, die von einer Umfangsmitte zu seinen beiden Enden zunehmend geringer wird. Es versteht sich, dass die Dicke des Permanentmagnets axial auch einheitlich sein kann. Ebenso kann der Permanentmagnet 203 ein viereckiger Permanentmagnet mit einheitlicher Dicke sein, wie in 9 dargestellt.
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9 zeigt eine alternative Ausbildung des Läufers 200. Der Läufer 200 unterscheidet sich von dem Läufer 200 in 8 in erster Linie dadurch, dass er viereckig ist und eine einheitliche Dicke aufweist.
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Dritte Ausführungsformen
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[0054] Diese Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass jeder Luftspalt 107 eine einheitliche Dicke aufweist und bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und zweiten Zähne 105 unsymmetrisch ist.
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Insbesondere ist eine Umfangslänge des Hauptpolschuhs 104a jedes ersten Zahns 104 größer als die des Hauptpolschuhs 104b des ersten Zahns 104b. Die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 liegen an derselben Umfangsfläche, die zu einer äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 konzentrisch ist, d. h. eine den Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200. Eine Umfangslänge des Hilfspolschuhs 105a jedes zweiten Zahns 105 ist größer als die des Hilfspolschuhs 105b des zweiten Zahns 105b. Die Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 liegen an derselben Umfangsfläche, die konzentrisch ist zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine den Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200.
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Die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 liegen an derselben Umfangsfläche, die konzentrisch ist zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine den Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200. Umfangslängen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 sind gleich. Die Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 liegen an derselben Umfangsfläche, die zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 konzentrisch ist, d. h. eine den Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200. Dadurch, dass der Luftspalt 107 eine einheitliche Dicke aufweist und unsymmetrisch ist, lässt sich das Rastmoment des Motors 500 optimieren, und der Motor 500 kann in einer Richtung anlaufen.
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Der Läufer 200 hat eine ähnliche Konstruktion wie der Läufer 200 von 8, so dass dessen Beschreibung an dieser Stelle nicht wiederholt wird. Es versteht sich, dass auch der in den 5 und 6 dargestellte Läufer 200 in dem Motor 500 verwendet werden kann.
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Vierte Ausführungsform
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Wie in 11 gezeigt ist, sind die Positionierungsnuten 108 abweichend von der ersten Ausführungsform von der jeweiligen Umfangsmitte der entsprechenden ersten Zähne 104 und zweiten Zähne 105 versetzt, so dass unsymmetrische Luftspalten 107 mit einheitlicher Dicke gebildet werden, wodurch der Motor 50 über ein Anlaufvermögen in einer Richtung verfügt.
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Fünfte Ausführungsform
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Es wird auf 12 und 13 Bezug genommen. Im Unterschied zur dritten Ausführungsform hat der Ständerkern 101 erste Ständerkernlamellen 101a und zweite Ständerkernlamellen 101b, die axial geschichtet sind. Nicht alle Polschuhe der ersten Ständerkernlamellen 101a und der zweiten Ständerkernlamellen 101b haben gleiche Umfangslänge. Deshalb sind die ersten Ständerkernlamellen 101a und die zweiten Ständerkernlamellen 101b in der Umfangsrichtung an den Schlitzöffnungen 106 gestaffelt angeordnet. Zum Beispiel ist der Polschuh 106a der ersten Ständerkernlamelle 101a auf den Polschuh 106b der zweiten Ständerkernlamelle 101b aufgeschichtet, hat jedoch eine kürzere Umfangslänge als der Polschuh 106b.
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Vorzugsweise sind Umfangslängen der beiden Polschuhe jedes Zahns (z. B. der Hauptpolschuhe 104a, 104b der ersten Zähne 104 oder der Hilfspolschuhe 105a und 105b der zweiten Zähne 105) der ersten Ständerkernlamelle 101a ungleich. Umfangslängen der beiden Polschuhe jedes der Zähne (z. B. der ersten Zähne 104, der zweiten Zähne 105) der zweiten Ständerkernlamelle 101b sind ebenfalls ungleich. Weiter bevorzugt wird die erste Ständerkernlamelle 101a nach deren Drehung um 180 Grad zu der zweiten Ständerkernlamelle 101b, d. h. zur einfacheren Fertigung sind die erste Ständerkernlamelle 101a und die zweite Ständerkernlamelle 101b konstruktionsgleich. Beim Schichten werden die Umfangsmitte jedes ersten Zahns 104 und die Umfangsmitte jedes zweiten Zahns 105 des ersten Ständerkerns 101a auf die Umfangsmitte jedes ersten Zahns 104 und die Umfangsmitte jedes zweiten Zahns 105 des zweiten Ständerkerns 101b in einer axialen Richtung des Motors 500 aufeinander ausgerichtet, wodurch die Schlitzöffnungen 106 versetzt angeordnet sind, um das Rastmoment des Motors 500 zu reduzieren und gleichzeitig einen magnetischen Streufluss zu verhindern. Da die beiden Polschuhe jedes Zahns der ersten Ständerkernlamelle 101a und/oder der zweiten Ständerkernlamelle 101a ungleich lang sind, versteht es sich, dass unsymmetrische Luftspalten 107 gebildet werden. Um außerdem den unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden, können die Luftspalten 107 einheitlich dick sein oder können in verschiedener Weise eine uneinheitliche Dicke aufweisen, wie das im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
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In dieser Ausführungsform sind eine Schicht der ersten Ständerkernlamelle 101a und eine Schicht der zweiten Ständerkernlamelle 101b alternierend in dem Ständerkern 101 geschichtet. Es versteht sich, dass alternativ auch mehrere erste Ständerkernlamellen 101a mit mehreren zweiten Ständerkernlamellen 101b geschichtet werden können.
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Sechste Ausführungsform
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Es wird auf 14 und 15 Bezug genommen. Der Ständerkern 101 dieser Ausführungsform enthält die axial geschichteten ersten Ständerkernlamellen 101a und die zweiten Ständerkernlamellen 101b.
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Die Polflächen des Ständerkerns 101 sind in der radialen Richtung versetzt bzw. gestaffelt. Zum Beispiel erstreckt sich der Hauptpolschuh 104a des ersten Zahns bei der ersten Ständerkernlamelle 101a näher zu dem Läufer 200 als der Hauptpolschuh 104b, und der Hilfspolschuh 105a des zweiten Zahns erstreckt sich näher zu dem Läufer 200 als der Hilfspolschuh 105b. Bei der zweiten Ständerkernlamelle 101b jedoch erstreckt sich der Hauptpolschuh 104b des ersten Zahns näher zu dem Läufer 200 als der Hauptpolschuh 104a, und der Hilfspolschuh 105b des zweiten Zahns erstreckt sich näher zu dem Läufer 200 aus der Hilfspolschuh 105a.
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Vorzugsweise wird die erste Ständerkernlamelle 101a nach einer Drehung um 180 Grad zu der zweiten Ständerkernlamelle, d. h. die erste Ständerkernlamelle 101a und die zweite Ständerkernlamelle 101b sind identisch ausgebildet, wodurch deren Herstellung vereinfacht wird. Beim Schichten werden die Umfangsmitte jedes ersten Zahns 104 und die Umfangsmitte jedes zweiten Zahns 105 des ersten Ständerkerns 101a auf die Umfangsmitte jedes ersten Zahns 104 und die Umfangsmitte jedes zweiten Zahns 105 des zweiten Ständerkerns 101b in einer axialen Richtung des Motors 500 ausgerichtet. Dies führt zu einer versetzten bzw. gestaffelten Anordnung der Polflächen. Da die beiden Polschuhe jedes Zahns der ersten Ständerkernlamelle 101a und/oder der zweiten Ständerkernlamelle 101a unterschiedlich von dem Läufer 200 beabstandet sind, versteht es sich, dass unsymmetrische und uneinheitliche Luftspalten 107 gebildet werden.
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In dieser Ausführungsform sind eine Schicht einer ersten Ständerkernlamelle 101a und eine Schicht einer zweiten Ständerkernlamelle 101b alternierend in dem Ständerkern 101 geschichtet. Es versteht sich, dass auch mehrere erste Ständerkernlamellen 101a alternierend mit mehreren zweiten Ständerkernlamellen 101b geschichtet werden können.
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Siebte Ausführungsform
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Es wird auf 16 Bezug genommen. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform sind die zweiten Zähne 105 und die ebene Seitenwand 103b in dieser Ausführungsform getrennt voneinander gebildet. Jeder der zweiten Zähne 105 ist mittels einer Eingriffskonstruktion aus Ausnehmung und Vorsprung mit der entsprechenden ebenen Seitenwand 103b verbunden. Die Eingriffskonstruktion aus Ausnehmung und Vorsprung umfasst einen Schwalbenschwanzzapfen 121, der an einem Ende des ersten Zahns 104 gebildet ist, und eine Schwalbenschwanznut 122, die in der bogenförmigen Seitenwand 103a definiert ist. Der Schwalbenschwanzzapfen 123 befindet sich im Eingriff mit der Schwalbenschwanznut 124 und verriegelt dadurch den zweiten Zahn 105 mit der ebenen Seitenwand 103b.
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Jeder der Hauptpolschuhe 104a, 104b ist über eine Magnetbrücke, 116, deren magnetischer Widerstand größer ist als jener der Hauptpolschuhe 104a, 104b und der Hilfspolschuhe 105a, 105b, mit den benachbarten Hilfspolschuhen 105a, 105b verbunden. Im Vergleich zu der Ausbildung mit den Schlitzöffnungen 106 können die Magnetbrücken 116 zwischen den Hauptpolschuhen 10a, 104b und den Hilfspolschuhen 105a, 105b Vibrationen und Geräusche während des Betriebs des Motors 500 vermindern. Außerdem werden die relativen Positionen zwischen den ersten Zähnen 104 und den zweiten Zähnen 105 beibehalten, wodurch das Anbringen der Wicklungen 102 erleichtert wird.
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Sich axial erstreckende Nuten 117 sind in einer radialen Außenseitenfläche jeder Magnetbrücke 116 definiert. Die Anzahl der axialen sich axial erstreckenden Nuten 117 in jeder Magnetbrücke 116 ist eine ungerade Anzahl. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der sich axial erstreckenden Nuten 117 drei. Die sich axial erstreckenden drei Nuten sind in einer Umfangsrichtung der Magnetbrücke 116 voneinander beabstandet angeordnet. Ein Querschnitt jeder Nut 117 ist U-förmig. Das Vorsehen der Nut 117 erleichtert das Vergrößern des magnetischen Widerstands der Magnetbrücke 116.
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Der Läufer 200 ist in einem Raum aufgenommen, der durch den Innenringbereich 119 definiert wird. Die äußere Umfangsfläche des Läufers 200 liegt an demselben Kreis. In einer Ausführungsform sind die beiden Hauptpolschuhe 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 zueinander symmetrisch, die Polflächen der beiden Hauptpolschuhe und die äußere Umfangsfläche des Läufers 200 sind zueinander konzentrisch, die beiden Hilfspolschuhe 105a, 105b jedes zweiten Zahns 105 sind zueinander symmetrisch, und die Polflächen der beiden Hilfspolschuhe und die äußere Umfangsfläche des Läufers 200 sind zueinander konzentrisch, so dass zwischen den beiden Hauptpolschuhen 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 und dem Läufer 200 und zwischen den beiden Hilfspolschuhen 105a, 105b jedes zweiten Zahns 105 und dem Läufer 200 jeweils symmetrische Spalten 107 gebildet werden.
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In einer alternativen Ausführungsform sind die beiden Hauptpolschuhe 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 zueinander symmetrisch, und die Polflächen der beiden Hauptpolschuhe 104a, 104b und die äußere Umfangsfläche des Läufers 200 sind zueinander exzentrisch, d. h. eine den Polflächen der beiden Hauptpolschuhe 104a, 104b zugeordnete Kreismitte ist von der Drehmitte des Läufers 200 versetzt; die beiden Hilfspolschuhe 105a, 105b jedes zweiten Zahns sind zueinander symmetrisch, und die beiden Polflächen der beiden Hilfspolschuhe 105a, 105b und die äußere Umfangsfläche des Läufers 200 sind zueinander exzentrisch, d. h. eine den Polflächen der beiden Hilfspolschuhe 105a, 105b zugeordnete Kreismitte ist von der Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Dadurch werden zwischen den beiden Hauptpolschuhen 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 und dem Läufer 200 und zwischen den beiden Hilfspolschuhen 105a, 105b jedes zweiten Zahns 105 und dem Läufer 200 jeweils unsymmetrische Luftspalten 107 mit uneinheitlicher Dicke gebildet.
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Es wird auf die 5, 6, 8 und 9 Bezug genommen. Der Läufer 200 kann eine der vorstehend beschriebenen Konstruktionen aufweisen.
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Achte Ausführungsform
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Es wird auf 17 Bezug genommen. Anders als in der siebten Ausführungsform sind anstelle von sich axial erstreckenden Nuten 117 sich axial erstreckende Durchgangsöffnungen 118 in der Magnetbrücke 116 definiert. Das Vorsehen der Durchgangsöffnungen 118 kann ähnlich den magnetischen Widerstand vergrößern. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen 118 in jeder der Magnetbrücken 116 ist eine ungerade Anzahl. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der Durchgangsöffnungen 118 drei. Die Durchgangsöffnungen 118 sind entlang einer Umfangsrichtung der Magnetbrücke 116 voneinander beabstandet angeordnet. Eine mittlere der Durchgangsöffnungen 118, die mit den Ausschnitten 116 in Verbindung steht, hat einen größeren Durchmesser als die seitlichen der Durchgangsöffnungen, so dass der mittlere Bereich der Magnetbrücke 116 den maximalen magnetischen Widerstand aufweist.
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Neunte Ausführungsform
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Es wird auf 18 und 19 Bezug genommen. Jeder der Hauptpolschuhe 104a, 104b ist über eine Magnetbrücke 116, deren magnetischer Widerstand größer ist als jener der Hauptpolschuhe 104a, 104b und der Hilfspolschuhe 105a, 105b, mit den benachbarten Hilfspolschuhen 105a, 105b verbunden. Jedoch definiert der Ständerkern 101 angrenzend an jede Magnetbrücke 116 einen oder mehrere Ausschnitte 106. Zumindest eines der einander gegenüberliegenden axialen Enden jedes Ausschnitts 106 ist durch eine entsprechende Magnetbrücke geschlossen. Deshalb ist eine axiale Dicke der Magnetbrücke 116 des Läufers geringer als die der anderen Teile des Ständerkerns 101, z. B. der Hauptpolschuhe 104a, 104b und der Hilfspolschuhe 105a, 105b.
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Insbesondere umfasst der Ständerkern 101 die erste Ständerkernlamelle 101a und die zweite Ständerkernlamelle 101b, die axial geschichtet sind. Die Umfangsmitte jedes ersten Zahns 104 und die Umfangsmitte jedes zweiten Zahns 105 des ersten Ständerkerns 101a sind jeweils auf die Umfangsmitte jedes ersten Zahns 104 und die Umfangsmitte jedes zweiten Zahns 105 des zweiten Ständerkerns 101b in einer axialen Richtung des Motors 500 ausgerichtet. Die Ausschnitte 106 sind in der ersten Ständerkernlamelle 101a und jeweils zwischen zwei Hauptpolschuhen 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 in der ersten Ständerkernlamelle 101a und den Hilfspolschuhen 105b, 105a der benachbarten zweiten Zähne 105 in der ersten Ständerkernlamelle 101a definiert. Die beiden Hauptpolschuhe 104a, 104b jedes ersten Zahns 104 in der zweiten Ständerkernlamelle 101b sind jeweils mit den Hilfspolschuhen 105b, 105a der benachbarten zweiten Zähne 105 verbunden.
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In dieser Ausführungsform sind Umfangslängen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns 104 gleich. Die Polfläche des Hauptpolschuhs 104 ist konzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200. Die Polfläche des Hauptpolschuhs 104b ist exzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine der Polfläche des Hauptpolschuhs 104b zugeordnete Kreismitte ist von einer Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Umfangslängen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 sind gleich. Die Polfläche der Hilfspolschuhe 105a ist konzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200. Die Polfläche der Hilfspolschuhe 105b ist exzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200, d. h. eine der Polfläche der Hilfspolschuhe 105b zugeordnete Kreismitte ist von einer Drehmitte des Läufers 200 versetzt. Deshalb hat jede der Luftspalten 107 eine uneinheitliche Dicke und ist bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 unsymmetrisch, so dass der Motor 500 in entgegengesetzten Anlaufrichtungen ein unterschiedliches Anlaufvermögen aufweist.
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Sich axial erstreckende Nuten 117 sind in einer radialen Außenseitenfläche jeder der Magnetbrücken 116 gebildet. Die Anzahl von sich axial erstreckenden Nuten 117 in jeder der Magnetbrücken 116 ist eine ungerade Anzahl. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der sich axial erstreckenden Nuten 117 drei. Die sich axial erstreckenden drei Nuten sind in einer Umfangsrichtung der Magnetbrücke 116 voneinander beabstandet angeordnet. Vorzugsweise ist ein Querschnitt jeder der Nuten 117 U-förmig. Zumindest eine der sich axial erstreckenden Nuten in jeder Magnetbrücke 116 steht mit dem Ausschnitt 106 in der Magnetbrücke 116 in Verbindung.
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In dieser Ausführungsform sind eine Schicht einer ersten Ständerkernlamelle 101a und eine Schicht einer zweiten Ständerkernlamelle 101b alternierend in dem Ständerkern 101 geschichtet. Es versteht sich, dass auch mehrere erste Ständerkernlamellen 101a alternierend mit mehreren zweiten Ständerkernlamellen 101b geschichtet werden können.
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Zehnte Ausführungsform
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Es wird auf 20 und 21 Bezug genommen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass jede der Luftspalten 107 eine einheitliche Dicke aufweist und bezüglich einer Mittellinie des entsprechenden Zahns der ersten Zähne 104 und der zweiten Zähne 105 unsymmetrisch ist, so dass der Motor 500 in entgegengesetzten Anlaufrichtungen ein unterschiedliches Anlaufvermögen besitzt. Eine Umfangslänge des Hauptpolschuhs 104a des ersten Zahns 104 ist größer als jene des Hauptpolschuhs 104b des ersten Zahns 104. Die Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b jedes ersten Zahns liegen an derselben Umfangsfläche, die zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 konzentrisch ist, d. h. eine den Polflächen der Hauptpolschuhe 104a und 104b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200. Eine Umfangslänge des Hilfspolschuhs 105a jedes zweiten Zahns 105 ist größer als jene des Hilfspolschuhs 105b des zweiten Zahns 105b. Die Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b jedes zweiten Zahns 105 liegen an derselben Umfangsfläche, die zur äußeren Umfangsfläche des Läufers 200 konzentrisch ist, d. h. eine den Polflächen der Hilfspolschuhe 105a und 105b zugeordnete Kreismitte koinzidiert mit der Drehmitte des Läufers 200.
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Wie in 22 gezeigt ist, können eine Schicht einer ersten Ständerkernlamelle 101a und eine Schicht einer zweiten Ständerkernlamelle 101b alternierend in dem Ständerkern 101 geschichtet sein. Es versteht sich, dass auch mehrere erste Ständerkernlamellen 101a alternierend mit mehreren zweiten Ständerkernlamellen 101b geschichtet sein können.
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Es wird auf die 5, 6, 8 und 9 Bezug genommen. Der Läufer 200 kann eine der vorstehend beschriebenen Konstruktionen aufweisen.
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Elfte Ausführungsform
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Es wird auf 23 und 24 Bezug genommen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass anstelle von sich axial erstreckenden Nuten 117 sich axial erstreckende Durchgangsöffnungen 118 in der Magnetbrücke 116 definiert sind. Das Vorsehen der Durchgangsöffnungen 118 kann ähnlich den magnetischen Widerstand vergrößern. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen 118 in jeder der Magnetbrücken 116 ist eine ungerade Anzahl. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der Durchgangsöffnungen 118 drei. Die Durchgangsöffnungen 118 sind entlang einer Umfangsrichtung der Magnetbrücke 116 voneinander beabstandet angeordnet, wobei eine mittlere der Durchgangsöffnungen 118 im Durchmesser größer ist als die seitlichen, so dass der mittlere Bereich der Magnetbrücke 116 den maximalen magnetischen Widerstand aufweist.
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Zwölfte Ausführungsform
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Es wird auf 25 und 26 Bezug genommen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass anstelle von sich axial erstreckenden Nuten 117 sich axial erstreckende Durchgangsöffnungen 118 in der Magnetbrücke 116 definiert sind. Das Vorsehen der Durchgangsöffnungen 118 kann ähnlich den magnetischen Widerstand vergrößern. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen 118 in jeder der Magnetbrücken 116 ist eine ungerade Anzahl. In dieser Ausführungsform beträgt die Anzahl der Durchgangsöffnungen 118 drei. Die Durchgangsöffnungen 118 sind entlang einer Umfangsrichtung der Magnetbrücke 116 voneinander beabstandet angeordnet, wobei eine mittlere der Durchgangsöffnungen 118 im Durchmesser größer ist als die seitlichen, so dass der mittlere Bereich der Magnetbrücke 116 den maximalen magnetischen Widerstand aufweist.
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Wie in 27 gezeigt ist, können eine Schicht einer ersten Ständerkernlamelle 101a und eine Schicht einer zweiten Ständerkernlamelle 101b alternierend in dem Ständerkern 101 geschichtet sein. Es versteht sich, dass auch mehrere erste Ständerkernlamellen 101a alternierend mit mehreren zweiten Ständerkernlamellen 101b geschichtet sein können.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand von einer oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Deshalb wird der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche bestimmt.
