DE20115194U1

DE20115194U1 - Polplattenstruktur für den Stator eines Motors

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Publication number: DE20115194U1
Application number: DE20115194U
Authority: DE
Original assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2011-09-15
Also published as: GB2378049A; GB2378049B; US6512319B1; GB0118035D0; US20030020355A1

Description

B/42665/DE/70-in

Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd., 12-F-1, No. 120, Chung Cheng 1 Road, Kaohsiung, Taiwan, R.O.C.

Polplattenstruktur für den Stator eines Motors

Die Erfindung betrifft eine Polplattenstruktur für den Stator eines Motors und insbesondere eine Polplattenstruktur für den Stator eines bürstenlosen Gleichstrommotors, dessen Rotationsdrehmoment erhöht ist, wobei der Motor einfach und leicht gestartet werden kann und sein Verzahnungsdrehmoment (cogging torque) reduziert ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen bekannten Stator eines Kühlventilatormotors, d.h. eines bürstenlosen Gleichstrommotors, dereine obere Polplatte 91 und eine untere Polplatte 92 aufweist, die am oberen und am unteren Ende einer Wicklung 93 angebracht sind. Jede Polplatte 91, 92 weist eine Anzahl Magnetpolstimflächen 94 auf, die sich von der jeweiligen Polplatte senkrecht wegerstrecken. Die Magnetpolstirnflächen 94 dienen zur Erhöhung des Rotationsdrehmomentes des Rotors. Um einen einfachen und leichten Start des Rotors zu ermöglichen und einen Totwinkel der Rotation des Rotors zu

vermeiden, weist jede Magnetpolstirnfläche 94 eine abgeschrägte Ecke 95 auf. Da der Permanentmagnet des Rotors abwechselnd Nordpole und Südpole aufweist und da der Rotor mittels alternierender Magnetfelder angetrieben wird, die durch die Statorwicklung erzeugt werden, ergibt sich während einer Änderung zwischen dem jeweiligen Nordpol und dem daran anschließenden Südpol des Permanentmagnetes des Rotors in Bezug auf die Magnetpolstirnflächen der oberen und der unteren Polplatte 91 und 92 eine Änderung des Rotationsdrehmomentes oder ein ungleichmäßiges Rotationsdrehmoment (das auch als sogenanntes &ldquor;Verzahnungsdrehmoment") bezeichnet wird. Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, bildet mindestens ein Rand 96 der jeweiligen Magnetpolstirnfläche 94 eine gerade Linie, die zur Hauptfläche der entsprechenden Polplatte 91, 92 senkrecht orientiert ist und die während der Drehung des Rotors ein signifikantes Verzahnungsdrehmoment erzeugt. Dieses Verzahnungsdrehmoment bewirkt insbesondere dann, wenn der Rotor sich mit niedriger Drehzahl dreht, ein Zittern des Rotors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polplattenstruktur für den Stator eines Motors zu schaffen, die eine größere relative Induktionsfläche zwischen dem Rotor und den Magnetpolen des Stators besitzt, um hierdurch das Rotationsdrehmoment des Rotors zu erhöhen und außerdem ein leichteres Starten des Rotors bei einem reduzierten Verzahnungsdrehmoment während der Drehung des Rotors zu bewirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Polplattenstruktur sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Eine erfindungsgemäße Polplatte für den Stator eines Motors weist ein zentrales Loch und eine Anzahl Sektorränder auf, die in Umfangsrichtung der Polplatte gleichmäßig verteilt, d.h. voneinander gleichmäßig beabstandet sind. Jeder Sektorrand weist eine Pol stirnfläche auf, die sich in eine Ebene erstreckt, die zur Hauptebene der Polplatte senkrecht orientiert ist. Die jeweilige Polstimfläche weist eine distale Seite auf, die dem zugehörigen Sektorrand gegenüber liegt. Eine sich durch den Mittelpunkt des jeweiligen Sektorrandes und den Mittelpunkt der distalen Seite der jeweiligen Polstirnfläche erstreckende zentrale Linie stimmt mit einer radialen Linie, die sich durch das Zentrum des zentralen Loches und den Mittelpunkt des entsprechenden Sektorrandes hindurcherstreckt, nicht überein, sondern schließt mit dieser einen Winkel ein.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausbildungen der erfindungsgemäßen Polplattenstruktur.

Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Explosionsdarstellung eines bekannten Stators für

einen Motor eines Kühlventilators,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Stators gem. Fig. 1,

Fig. 3 eine räumliche Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen

Stators,

• t

Fig. 4 eine gestreckte Planansicht einer Polplatte des Stators gem. Fig.

3,

Fig. 5

eine Seitenansicht des Stators gem. Fig. 3,

Fig. 6 in einer der Fig. 4 ähnlichen Darstellung eine gestreckte

Planansicht einer anderen Ausbildung einer Polplatte eines erfindungsgemäßen Stators.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator für einen bürstenlosen Gleichstrommotor. Der Stator weist eine Spule 1 und mindestens zwei Polplatten 2 auf. Die Spule 1 ist mit einer Wicklung 11 bewickelt, die zwei Anschlüsse 12 aufweist. Die Anschlüsse 12 dienen zur elektrischen Verbindung der Wicklung 11 mit einer Energiequelle.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, besteht jede Polplatte 2 aus einem magnetisch leitendenden Material, wobei bei dieser Ausbildung jeweils eine Polplatte 2 an den beiden Enden der Spule 1 angebracht ist. Jede Polplatte weist mindestens zwei in Umfangsrichtung voneinander äquidistant beabstandete Sektorränder 22 auf. Bei dieser Ausführungsform weist jede Polplatte 2 zwei sich diametral gegenüberliegende Sektorränder 22 auf. Jeder Sektorrand 22 weist eine Polstirnfläche 23 auf, die sich in eine Ebene erstreckt, die zur Hauptebene der entsprechenden Polplatte 2 senkrecht orientiert ist. Jede Polstirnfläche 23 weist eine distale Seite 27 auf, die dem zugehörigen Sektorrand 22 gegenüber liegt. Jede Polstirnfläche 23 weist außerdem zwei parallele Seiten 26 auf. Eine zentrale Linie MN erstreckt sich durch den Mittelpunkt M des jeweiligen Sektorrandes 22 und durch den Mittelpunkt N der distalen Seite 27 der entsprechenden Polstirnfläche 23. Die zentrale Linie MN

schließt mit einer radialen Linie OM, die sich durch den Mittelpunkt M des entsprechenden Sektorrandes 22 und das Zentrum O der entsprechenden Polplatte 2 hindurch erstreckt, einen Winkel &thgr; ein. Der Winkel &thgr; ist von Null verschieden, d.h. die zentrale Linie MN stimmt mit der radialen Linie OM nicht überein. Die zueinander parallelen Seiten 26 sind zur radialen Linie OM nicht parallel.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, die eine gestreckte Planansicht einer Polplatte 2 verdeutlicht, erstrecken sich die Polstirnflächen 23 von zwei sich diametral gegenüberliegenden Sektorrändern 22 in entgegengesetzte Richtungen weg. Die Polplatte 2 weist ein zentrales Loch 21 mit einem Zentrum O auf. Die zentrale Linie MN der jeweiligen Polstimfläche 23 stimmt mit der radialen Linie OM nicht überein. Die beiden Polstirnflächen 23 sind zu einer Längsachse 25, die sich durch die Mittelpunkte M der Sektorränder 22 und durch das Zentrum des zentralen Loches 21 der entsprechenden Polplatte 2 hindurch erstreckt, symmetrisch vorgesehen.

Fig. 5 zeigt den Stator in einer Seitenansicht im zusammengebauten Zustand mit den beiden Polplatten 2, die an den beiden Enden der Spule 1 angebracht sind. Die Polstirnflächen 23 sind zur Längsachse 25 der jeweiligen Polplatte 2 symmetrisch vorgesehen. Die jeweilige Polplatte 2 besitzt folglich eine relativ große Induktionfläche. Jede der beiden schräg geneigten Seiten 26 der jeweiligen Polstirnflächen 23 schließt mit der Längsachse 25 einen Winkel &thgr; ein (d.h. ist mit dieser nicht übereinstimmend). Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß kein Totwinkel bzw. keine Totecke existiert, wenn der (nicht gezeichnete) Permanentmagnet des (nicht dargestellten) Rotors, der abwechselnd Nordpole und Südpole aufweist, und die Polstirnflächen 23 mit ihren schräg geneigten Seiten 26 sich gegenseitig beeinflussen. Das

Verzahnungsdrehmoment während einer Drehung des Rotors ist folglich weniger signifikant. Ein unerwünschtes Zittern während der Drehung des Rotors ist in vorteilhafterweise reduziert.

Fig. 6 zeigt eine gestreckte Planansicht einer anderen Ausbildung der Polplatte 2 des Stators eines Motors. Bei dieser Ausführungsform weist die Polplatte 2 drei Sektorränder 22 auf, die in Umfangsrichtung der Polplatte 2 gleichmäßig verteilt vorgesehen, d.h. voneinander äquidistant beabstandet, sind. Jeder Sektorrand 22 weist eine Polstirnfläche 23 auf, die sich in eine Ebene erstreckt, die zur Hauptebene der entsprechenden Polplatte senkrecht orientiert ist. Es versteht sich, daß die Polplatte 2 auch mehr als drei Sektorränder 22 aufweisen kann, die jeweils eine Polstirnfläche 23 besitzen.

Ähnlich wie die oben in Verbindung mit den Fig. 3 bis 5 beschriebene Ausführungsform weist bei der Ausbildung gem. Fig. 6 jede Polstirnfläche 23 eine distale Seite 27 auf, die dem zugehörigen Sektorrand 22 gegenüberliegt. Eine zentrale Linie MN erstreckt sich durch den Mittelpunkt M des jeweiligen Sektorrandes 22 und durch den Mittelpunkt N der distalen Seite 27 der zugehörigen Polstirnfläche 23. Die zentrale Linie MN schließt mit einer (nicht mit einer Bezugsziffer bezeichneten) radialen Linie OM, die sich durch den Mittelpunkt M des entsprechenden Sektorrandes 22 und durch das Zentrum des zentralen Loches der jeweiligen Polplatte hindurch erstreckt, einen Winkel &thgr; ein. Jede Polstimfläche 23 weist außerdem zwei sich gegenüberliegende Seiten 26 auf, die zueinander parallel verlaufen und die schräg geneigt orientiert sind. Die Seiten 26 sind zur radialen Linie OM der jeweiligen Polstirnfläche 23 nicht parallel.

Bei der erfindungsgemäßen Polplattenstruktur für den Stator eines Motors stimmt die zentrale Linie MN der jeweiligen Polstirnfläche 23 nicht mit der radialen Linie OM der entsprechenden Polplatte 2 überein. Der Permanentmagnet des Rotors und die Polstirnfläche 23 haben folglich jederzeit zwischen sich eine asymmetrische Induktion, wodurch ein einfaches und leichtes Starten des Rotors ermöglicht wird. Außerdem existiert kein Totwinkel bzw. keine Totecke, wenn der abwechselnd angeordnete Nordpole und Südpole aufweisende Permanentmagnet und die Polstirnflächen 23 mit ihren schräg geneigten Seiten 26 einander beeinflussen. Das Verzahnungsdrehmoment während der Drehung des Rotors ist wesentlich geringer und die Zitterprobleme des Rotors als Ergebnis des besagten Verzahnungsdrehmomentes sind reduziert.

Die Erfindung wird oben unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausbildungen beschrieben, es versteht sich jedoch, daß eine Vielzahl Modifikationen und Variationen möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Es wird deshalb festgehalten, daß solche Modifikationen und Variationen von den anliegenden Ansprüchen erfaßt werden.

Claims

1. Polplatte für einen Stator eines Motors, mit einem zentralen Loch (21) und einer Anzahl von in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandeten Sektorrändern (22), wobei jeder Sektorrand (22) eine Polstirnfläche (23) aufweist, die sich in eine Ebene erstreckt, die zur Hauptebene der Polplatte (2) senkrecht orientiert ist, wobei die jeweilige Polstirnfläche (23) eine dem zugehörigen Sektorrand (22) gegenüberliegende distale Seite (27) aufweist, und eine sich durch den Mittelpunkt (M) des zugehörigen Sektorrandes (22) und den Mittelpunkt (N) der distalen Seite (27) der entsprechenden Polstirnfläche (23) erstreckende zentrale Linie (MN) aufweist, wobei die zentrale Linie (MN) mit einer sich durch das Zentrum (0) des zentralen Loches (21) und den Mittelpunkt (M) des jeweiligen Sektorrandes (22) erstreckenden radialen Linie (OM) nicht deckungsgleich vorgesehen ist, sondern einen Winkel (6) einschließt.

2. Polplatte für einen Stator eines Motors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Polstirnfläche (23) zwei Seiten (26) aufweist, die zur radialen Linie (OM), die sich durch das Zentrum (O) des zentralen Loches (21) und den Mittelpunkt (M) des jeweiligen Sektorrandes (22) erstreckt, nicht parallel sind.

3. Polplatte für einen Stator eines Motors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten (26) der jeweiligen Polstirnflächen (23) schräg geneigt sind und zueinander parallel verlaufen.

4. Polplatte für einen Stator eines Motors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Polplatte (2) zwei sich diametral gegenüberliegende Sektorränder (22) aufweist, deren Polstirnflächen (23) in bezug auf eine Längslinie (25), die sich durch die Mittelpunkte (M) der Polstirnfläche (23) und das Zentrum (O) des zentralen Loches (21) der Polplatte (2) erstreckt, symmetrisch ausgebildet sind.