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Technisches Gebiet
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Das Gebrauchsmuster betrifft einen Außenläufermotor, insbesondere einen Permanentmagnet-Synchronmotor mit niedriger Drehzahl, hohem Drehmoment und einem Außenläufer.
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Stand der Technik
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Der herkömmliche Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem Außenläufer umfasst in der Regel einen Außenläufer und einen Ständer in dem Außenläufer, wobei der Ständer fest an einer Mittelachse befestigt ist. An den beiden Enden des Außenläufers ist eine Aufnahmeplatte befestigt, die durch eine Läuferwelle mit der Mittelachse rotierend verbunden ist. Der Außenläufer umfasst ein zylindrisches Läufergehäuse und einen im Läufergehäuse fest angeordneten Permanentmagnet. Der Ständer umfasst einen Ständereisenkern, der aus Stanzeisenkernlamellen gestapelt ist, und eine Wicklung, die am Ständereisenkern eingebettet ist. Die Wicklung ist auf eine gestimmte Weise mit dem Wechselstrom verbunden. Wenn die Wicklung durch die Bestromung ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, das mit dem Permanentmagnet auf dem Außenläufer interagiert, wird der Außenläufer zur Rotation um die zentrale Welle angetrieben. Da das Erregerfeld oder die Ständerwicklung des Permanentmagnetläufers aber nicht die ideale sinusförmige Verteilung aufweist, tritt beim Betrieb mit einer niedrigen Drehzahl (einschließlich einer besonders niedrigen Drehzahl) ein offensichtlicher Impulsdrehmoment auf, was die Stabilität des Betriebs des Motors beeinflusst, und großen Vibrationen und hohem Lärm verursacht, wodurch sein Einsatz bei niedriger Drehzahl stark beeinträchtigt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Um die obigen Mängel im Stand der Technik zu beheben, schlägt das Gebrauchsmuster einen Außenläufermotor vor, der bei niedriger Drehzahl laufen kann, und dessen Betrieb bei niedriger Drehzahl gute Stabilität, kleine Vibrationen und niedrigen Lärm aufweist.
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Das Gebrauchsmuster wendet die folgende technische Lösung an: ein Außenläufermotor, umfassend einen Außenläufer und einen Ständer in dem Außenläufer, wobei der Ständer fest an einer Mittelachse befestigt ist. An den beiden Enden des Außenläufers ist eine Aufnahmeplatte befestigt, die durch eine Läuferwelle mit der Mittelachse rotierend verbunden ist. Der Außenläufer umfasst ein zylindrisches Läufergehäuse, in dem eine Vielzahl von Permanentmagneten fest angeordnet sind, die die gleiche schalenförmige hexaedrische Struktur aufweist, und entlang der Umfangs- und Axialrichtung regelmäßig eingereiht sind, wobei die Anzahl der sowohl in einer Umfangsrichtung als auch in einer Axialrichtung eingereihten Permanentmagnete mehrzahlig ist.
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Die beiden Umfangsseiten der Permanentmagnete sind vorzugsweise in Form einen Schrägschnitt mit einem inneren Schneidwinkel ausgebildet.
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Der Schneidwinkel der beiden Umfangsseiten der Permanentmagnete ist vorzugsweise von 5–35 Grad.
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Das Gebrauchsmuster hat den vorteilhaften Effekt: Da eine Vielzahl von Permanentmagneten in der Umfangs- und Axialrichtung regelmäßig eingereiht sind, um ein Außenläufer-Magnetfeld zu bilden, ist es förderlich für die Optimierung der Struktur des Magnetfeldes; Insbesondere weil in der Umfangsrichtung mehrere Permanentmagnete verwendet werden, und die beiden Umfangsseiten der Permanentmagnete einen Schrägschnitt mit einem inneren Schneidwinkel von 5–35 Grad aufweisen, wird die Verzerrung der Wellenform des Magnetfeldes erheblich verringert; Da in der Axialrichtung mehrere Permanentmagnete verwendet werden, ist es förderlich für die Verringerung der Länge der Permanentmagnete, wodurch die Schwingungen höherer Ordnung erheblich beseitigt oder unterdrückt werden. Nach Versuchen des Anmelders kann im Vergleich zu der herkömmlichen Ausgestaltung im Stand der Technik in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters die Verzerrung der Wellenform des Luftspalt-Magnetfeldes um 50% bis 80% reduziert werden, sodass die Verzerrung der Wellenform des Luftspalt-Magnetfeldes unter 15% oder 10% gehalten wird, und die Verzerrung der Wellenform der Gegen-EMK unter 10% oder 8% gehalten wird, wodurch die Laufruhe des Motors deutlich verbessert wird, der Lärm reduziert wird, der Drehmomentimpuls verringert wird und was zur Erhöhung der Drehmomentausgabe beiträgt, insbesondere geeignet für Kran mit einer Direktantriebsrolle (mit einem Außenläufer als Rolle), Hafen-Maschine, Turmdrehkran, Aufzug, Winde oder andere ähnliche Situationen; Da an der Aufnahmeplatte eines Endes ein Drehgeber verbunden ist, können durch den Drehgeber die Positions- und Bewegungssignale des Außenläufers genau gesammelt werden, die zum Steuern der Motorstromquelle / des Frequenzumrichters verwendet werden, was vorteilhaft für die Verbesserung des Betriebszustandes des Motors ist; Da eine Bremssattelvorrichtung vorgesehen ist, die mit der Aufnahmeplatte eines Endes in Paarung eine Scheibenbremse ausbilden kann, kann das Bremsen des Außenläufers realisiert werden, insbesondere wenn das Einstellen des Motors durch eine elektrische Bremse realisiert werden, kann durch eine Sattelbremse nach dem Stilllegen des Motors das Halten der Position des Außenläufers erreicht werden, um der Anwendung bei Anlass wie Kran-Hebezeug gerecht zu werden.
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Zeichnung
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1 eine schematische strukturelle Gesamtdarstellung des Gebrauchsmusters;
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2(a), 2(b) und 2(c) schematische Darstellungen von drei Ausführungsbeispielen, die die Form des Querschnitts des Permanentmagnets betreffen;
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3 eine axiale schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, das die Montagestruktur eines Permanentmagnets des Gebrauchsmusters betrifft;
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4 eine axiale schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, das die Montagestruktur eines Permanentmagnets des Gebrauchsmusters betrifft;
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5 eine axiale schematische Darstellung, die den Querschnitt des Hauptteils des Motors des Gebrauchsmusters betrifft.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Wie 1–5 zeigen umfasst der vom Gebrauchsmuster vorgeschlagene Außenläufermotor einen Außenläufer und einen Ständer 1 in dem Außenläufer, wobei der Ständer fest an einer Mittelachse 2 befestigt ist, deren beiden Enden jeweils fest in den beiden Träger 9 gelagert sind. An den beiden Enden des Außenläufers ist eine Aufnahmeplatte 3 befestigt, die durch eine Läuferwelle 4 mit der Mittelachse rotierend verbunden ist. Der Außenläufer umfasst ein zylindrisches Läufergehäuse 5, in dem eine Vielzahl von Permanentmagneten 6 fest angeordnet sind, die die gleiche schalenförmige hexaedrische Struktur aufweist, und entlang der Umfangsrichtung (in der Umfangsrichtung) und Axialrichtung (Richtung parallel zur Achse der Mittelachse) regelmäßig eingereiht sind, wobei die Anzahl der sowohl in einer Umfangsrichtung als auch in einer Axialrichtung eingereihten Permanentmagnete mehrzahlig ist. Die beiden Umfangsseiten der Permanentmagnete sind in Form einen Schrägschnitt mit einem inneren Schneidwinkel ausgebildet, wobei der Schneidwinkel θ von 5–35 Grad ist. Wenn die Ständerwicklung durch die Bestromung ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, wird der Außenläufer zur Rotation angetrieben und ein Drehmoment ausgegeben. Eine von den beiden Aufnahmeplatten ist mit einer Bremssattelvorrichtung versehen, die mit der Aufnahmeplatte in Paarung eine Scheibenbremse ausbildet, wobei diese Aufnahmeplatte als Bremsplatte der Scheibenbremse ausgebildet ist, und die andere Aufnahmeplatte mit einem Drehgeber verbunden ist.
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Vorzugsweise besteht die regelmäßige Verteilungsweise der Vielzahl von Permanentmagneten in Umfangsrichtung und Axialrichtung darin, dass sie in Umfangsrichtung entlang des Umfangs ausgerichtet und regelmäßig verteilt sind, und in Axialrichtung entlang einer Gerade ausgerichtet und regelmäßig verteilt sind. Das ist nicht nur vorteilhaft für eine rationale Anordnung der Umfangsverteilung und Axialverteilung der jeweiligen Permanentmagnete, und optimiert das Magnetfeld, sondern vereinfacht auch den Aufbau, und erleichtert die Verarbeitung, Installation und Wartung.
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Vorzugsweise sind die in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagnete voneinander beabstandet, was dazu beiträgt, das Magnetfeld zu optimieren und die Montage zu erleichtern.
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Vorzugsweise kann als Montage- und Befestigungsform der Permanentmagnete im Läufergehäuse eine der folgenden Arten eingesetzt werden:
- (1) Wie 3 zeigt, sind auf der Innenfläche des Läufergehäuses eine Vielzahl von sich axial erstreckenden, in Umfangsrichtung voneinander beabstandet eingereihten Schwalbenschwanznuten, die mit der Form und Größe der Permanentmagnete passt, wobei die Permanentmagnete in den jeweiligen Schwalbenschwanznuten eingebettet sind;
- (2) Wie 4 zeigt, ist zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten ein sich axial erstreckender fester Niederhalter 7 angeordnet, der mittels Schrauben an dem Läufergehäuse befestigt ist und von den beiden Seiten der Permanentmagnete fest gedrückt ist.
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Zur ersten Montageform können die in den jeweiligen Schwalbenschwanznuten eingebetteten Permanentmagnete mit den Schwalbenschwanznuten verklebt werden. Zur zweiten Montageform kann der Querschnitt der sich axial erstreckender fester Niederhalter rechteckig oder trapezförmig ausgebildet sein, wobei zwischen der radialen Außenfläche des sich axial erstreckenden festen Niederhalters und der Innenwand des Läufergehäuses auch ein nichtmagnetischer Kleber 8 angeordnet sein, wodurch die Robustheit der Montage erhöht wird, und das Magnetfeld nicht negativ beeinflusst wird.
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Der rechteckige Querschnitt ist leicht zu verarbeiten, während der trapezförmige Querschnitt die beiden Seiten mit den jeweiligen Seitenflächen der jeweiligen Permanentmagnete eng aneinander anlegen kann, was vorteilhaft für die Erhöhung der Robustheit und Zuverlässigkeit ist. Das oben genannte Trapez umfasst Trapez im Sinne der Geometrie und Form mit einer ähnlichen Kontur wie das Trapez im Sinne der Geometrie, die aus vier Seiten besteht, wobei die obere und untere Randlinien eine Krümmung aufweisen können, und die Verbindungsstellen der jeweiligen Linien eine Winkelform, oder Form einer glatten Übergangskurve aufweisen können. Analog dazu umfasst das oben genannte Rechteck im Sinne der Geometrie und Form mit einer ähnlichen Kontur wie das Rechteck im Sinne der Geometrie.
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Vorzugsweise können zur zweiten Montageform (nämlich wenn zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten ein sich axial erstreckender fester Niederhalter angeordnet ist) die beiden axialen Seitenflächen der Permanentmagnete auch in Form einen Schrägschnitt mit einem inneren Schneidwinkel ausgebildet sein, und die in Axialrichtung benachbarten Permanentmagnete sind voneinander beabstandet und sind mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden festen Niederhalter versehen, wobei der sich axial erstreckende feste Niederhalter durch eine Schraube am Läufergehäuse befestigt ist, und von den beiden Seiten der Permanentmagnete fest gedrückt ist, wobei der Querschnitt des sich axial erstreckender festern Niederhalters rechteckig oder trapezförmig ausgebildet sein, wodurch die Robustheit der Montage weiter erhöht wird und das Magnetfeld optimiert wird.
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Vorzugsweise weist der Außenrand 61 (Rand, der in Axialrichtung der Mittelachse fern liegt) des Querschnitts (Schnitt senkrecht zur Richtung der Mittelachse) der Permanentmagnete in Radialrichtung eine Kreisbogenlinienform mit dem Kreismittelpunkt auf der Achse (Auf der Fläche, wo sich der Querschnitt der Permanentmagnete befinden, zeigt sich die Achse als ein Punkt, im folgenden ist es eben so) des Läufergehäuses, wobei der Innenrand 62 (Rand, der in Axialrichtung der Mittelachse nah liegt) des Querschnitts der Permanentmagnete in Radialrichtung eine separate Kreisbogenform aufweist, oder eine Kurve ist, die aus mehreren Kreisbogenschnitten verbunden ist. Durch die Optimierungsausgestaltung der Oberflächen dieser Kurven kann die Wellenform des Luftspalt-Magnetfeldes deutlich verbessert werden, und die Verzerrung reduziert werden.
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2(a)–(c) geben ein paar Ausführungsbeispiele an, die die Form des Innenrandes des Querschnitts der Permanentmagnete in Radialrichtung:
In dem von 2(a) angegebenen Ausführungsbeispiel: Der Innenrand des Querschnitts der Permanentmagnete weist in Radialrichtung eine separate Kreisbogenform auf, wobei der Kreismittelpunkt sich auf der Achse des Läufergehäuses befindet, und die Radien des Außenrandes und der Innenrandes jeweils R1 und R2 sind, die in Radialrichtung Permanentmagnete der gleichen Dicke ausbilden, sodass die radiale Innenoberfläche und Außenoberfläche der jeweiligen Permanentmagnete jeweils auf der entsprechenden Zylinderfläche mit der gleichen Achse wie das Läufergehäuse liegen, und der Abstand zwischen der Innenfläche der Permanentmagnete in Radialrichtung und der Außenfläche des Ständers gleich ist;
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In dem von 2(b) angegebenen Ausführungsbeispiel: Der Innenrand des Querschnitts der Permanentmagnete weist in Radialrichtung eine separate Kreisbogenform auf, wobei deren Radius mit dem Radius des Außenrandes des Querschnitts der Permanentmagnete in Radialrichtung gleich ist, nämlich R1 beträgt, und deren Kreismittelpunkt auf der Linie, die vom Mittelpunkt des Außenrandes des Querschnitts der Permanentmagnete und der Achse des Läufergehäuses bestimmt ist, befindet, wodurch eine Struktur mit einer dickeren Mitte und zwei dünneren Seiten ausgebildet wird, was vorteilhaft für die Vermeidung von Rand einer harmonischen Oberwelle wirkt;
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Im Ausführungsbeispiel in 2(c) kann der Innenrand des Querschnitts der Permanentmagnete in Radialrichtung die Form im Ausführungsbeispiel in 2(a) verwenden, oder die Form im Ausführungsbeispiel in 2(b) verwenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrand des Querschnitts der Permanentmagnete in Radialrichtung und die Umfangsseiten des Querschnitts der Permanentmagnete statt wie in der Regel direkt oder durch einen konvexen Winkel durch eine kleine konkave Kurve (Radius R3) verbunden sind, wodurch die Randoberwellen noch effektiver reduziert werden. Die Anordnung der beiden Seitenkreisbogen haben den ähnlichen "Schneidwinkel" Effekt, was vorteilhaft für die weitere Reduzierung des Drehmomentimpulses und die Optimierung des Magnetfeldes ist, und die Wirkungskraft der Oberwellen der höheren Ordnung deutlich vermieden oder reduziert wird, und eine grundlegende Garantie für die stabile Arbeit des Motors unter niedriger /besondere niedriger Geschwindigkeit und großem Drehmoment gewährt.
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Vorzugsweise liegt die Länge der Permanentmagnete (Axiallänge) zwischen 30–95 mm, und die Dicke der Permanentmagnete (Bei Struktur mit ungleichen Dicken der Permanentmagnete ist die maximale Dicke gemeint) liegt zwischen 8–18 mm, wodurch unter der Voraussetzung, dass die mechanische Stärke und die Stärke des Magnetfeldes gewährleistet sind, dass der Einfluss der Oberwellen der höheren Ordnung deutlich gesenkt wird.
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Vorzugsweise ist für die Permanentmagnete ein NdFeB-Material verwendet, um die Magnetischen Eigenschaften zu erhöhen.
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Vorzugsweise erfüllen die Permanentmagnete die folgenden Bedingungen, um den normalen Betrieb des Motors sicherzustellen, und die Anpassungsfähigkeit zu erhöhen;
- (1) Die Remanenz liegt bei über 1,25T, und die Eigenkoerzitivkraft liegt zwischen 20–30kOe;
- (2) Die Entmagnetisierungskurve bei 150–180°C eine Gerade ist, sodass kein Entmagnetisierungswendepunkt auftritt oder zwar ein
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Entmagnetisierungswendepunkt auftritt, aber der maximale Entmagnetisierungsarbeitspunkt bmh höher als den Entmagnetisierungswendepunkt liegt.
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Daher sollen für die Permanentmagnete ein NdFeB-Material mit Warenzeichen wie SH, UH oder EH verwendet werden, oder ein NdFeB-Material der anderen möglichen Warenzeichen mit gleichen oder besseren Eigenschaften.
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In der Regel besteht der Ständer aus einen Ständereisenkern und eine in der Ständerausnehmung des Ständereisenkerns eingebetteten Wicklung, vorzugsweise ist für die Ständerausnehmung eine birnenförmige Ausnehmung verwendet, deren Größe k zwischen 2,5–4,5 mm liegt, und der Wickelschritt 1 beträgt, und jede runde Spule an einem Ständerzahn umgewickelt ist, und die Polarbogen-Koeffizient 0,8–0,9 beträgt, wodurch das Ständermagnetfeld deutlich verbessert werden kann, die Oberwellen der höherer Ordnung vermieden oder reduziert werden können, die Frequenzeigenschaft verbessert werden können, die Ausgangskraft erhöht werden können, das Material gespart werden kann, und der Kupferverbrauch gesenkt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Polarmuldenkombination in Form von 8 Polen und 9 Mulden, 10 Polen 12 Mulden, 20 Polen 24 Mulden, 30 Polen und 36 Mulden, 22 Polen 24 Mulden, 16 Polen 18 Mulden, oder 32 Polen 36 Mulden ausgebildet, um den Drehmoment der Zahnnut zu beseitigen.
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Unter dem schalenförmigen Hexaeder des Gebrauchsmusters ist ein Zylinder mit einem Hauptteil wie eine Schale zu verstehen, umfassend zwei radiale Oberflächen, zwei Oberflächen in Umfangsrichtung und zwei Oberflächen in Axialrichtung, wobei die zwei Oberflächen in Umfangsrichtung und die zwei Oberflächen in Axialrichtung voneinander beabstandet verbunden sine, und gemeinsam eine Seitenfläche des Zylinders bilden, und die zwei Oberflächen in Axialrichtung den Deckel und den Boden des Zylinders bilden, und ungefähr fächerförmig sind. Ein beliebiger Kantenrand des Zylinders kann sowohl ein durch miteinander geschnittene flache Flächen, miteinander geschnittene gekrümmte Flächen, miteinander geschnittene flache Fläche und gekrümmte Fläche Kantenrand sein, als auch eine glatte Übergangsfläche oder eine andere beliebige geeignete Struktur.
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Unter der Formulierung, dass eine Oberfläche der Permanentmagnete in Form einen Schrägschnitt mit einem inneren Schneidwinkel ausgebildet ist, ist ein Zustand zu verstehen, unter dem deren Innenseite in Radialrichtung sich nach der Mitte der inneren axialen Oberfläche der Permanentmagnete neigt.
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Unter dem Schneidwinkel der beiden Umfangsseiten der Permanentmagnete ist ein von einer Seitenrand des Querschnitts des Permanentmagnets und einer Verbindungslinie an der entsprechenden Seite eingeschlossener Winkel zu verstehen, wobei die Verbindungslinie zwischen den beiden Enden des Außenrandes der Querschnitts des Permanentmagnets und der Achse des Läufergehäuses als Messbasis dient.
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Unter der konkaven Bogenlinie ist eine Bogenlinie zu verstehen, deren Krümmungsrichtung in Bezug auf eine Substanz das Volumen oder die Fläche der Substanz verkleinert.
