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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft einphasige Permanentmagnetmotoren und ein Verfahren zur Herstellung eines einphasigen Permanentmagnetmotors.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei einem Permanentmagnetmotor konventioneller Art ist ein Ständerkern einstückig ausgebildet, das heißt, ein äußerer Ringbereich und Zähne werden gleichzeitig als eine integrale Einheit ausgebildet. Zwischen Polschuhen von benachbarten Zähnen sind große Schlitzöffnungen gebildet. Die vorhandenen Schlitzöffnungen können für ein übermäßig großes Rastmoment des Motors verantwortlich sein. Das Rastmoment wiederum kann zur Entstehung von Vibrationen und Geräuschen führen. Durch die Begrenzung der Schlitzöffnungen hat der Motor einen kleinen Anlaufwinkel und eine geringe Anlaufzuverlässigkeit.
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ÜBERSICHT
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Es wird ein neuartiger einphasiger Permanentmagnetmotor gewünscht, der ein einfacheres Wickeln ermöglicht und dessen Anlaufzuverlässigkeit größer ist.
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Gemäß einem Aspekt wird ein einphasiger Permanentmagnetmotor angegeben, der einen Ständer aufweist. Der Ständer hat einen Ständerkern. Der Ständerkern hat einen ersten Ringbereich, eine Mehrzahl von Zahnkörpern, die sich von dem ersten Ringbereich radial erstrecken, und einen Polschuh, der sich von einem radialen distalen Ende zu zwei Umfangsseiten jedes Zahnkörpers erstreckt. Eine Schlitzöffnung ist zwischen jeweils zwei benachbarten Polschuhen definiert. Zumindest einer der beiden benachbarten Polschuhe hat einen Hauptbereich, einen Verbindungsbereich und eine biegefreudige Spitze. Diese Bereiche sind der Reihe nach in einer Umfangsrichtung des Ständers verbunden. Der Hauptbereich ist mit dem Zahnkörper verbunden, und die biegefreudige Spitze lässt sich bezüglich des Verbindungsbereichs biegen, um einen Abstand zwischen zwei benachbarten Polschuhen zu ändern.
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Vorzugsweise hat der Ständer ferner eine Ständerwicklung, die um den Ständerkern herumgeführt ist.
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Vorzugsweise ist die Ständerwicklung um die Zahnkörper herumgeführt.
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Vorzugsweise hat der einphasige Permanentmagnetmotor ferner einen Läufer, der sich relativ zu dem Ständer drehen kann. Der Läufer hat einen Läuferkern und Permanentmagnetpole, die entlang einer Umfangsrichtung des Läuferkerns angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist der erste Ringbereich ein äußerer Ringbereich. Die Zahnkörper erstrecken sich von dem äußeren Ringbereich nach innen. Jeder Polschuh erstreckt sich von einem radial inneren Ende des entsprechenden Zahnkörpers, und der Läufer ist in dem Ständer drehbar aufgenommen.
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Vorzugsweise hat die Schlitzöffnung eine minimale Breite größer als Null und kleiner oder gleich dem Vierfachen einer minimalen Dicke eines zwischen dem Ständer und dem Läufer definierten Luftspalts.
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Vorzugsweise definiert eine Außenfläche des Läuferkerns eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten, deren jede an einer Verbindungsstelle von zwei Permanentmagnetpolen liegt.
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Vorzugsweise ist eine radiale Querschnittsfläche des Verbindungsbereichs kleiner als ein radiale Querschnittsfläche eines Endes des Hauptbereichs, das mit dem Verbindungsbereich verbunden ist.
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Vorzugsweise hat der Hauptbereich eine radiale Dicke, die in einer Richtung von dem Zahnkörper hin zu den Schlitzöffnungen allmählich abnimmt.
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Vorzugsweise hat der Verbindungsbereich einen Positionierungsschlitz, der in einer inneren Umfangsfläche des Polschuhs definiert ist, und eine Innenfläche der biegefreudigen Spitze und eine Innenfläche des Hauptbereichs liegen an einer zylindrischen Fläche, die an einer Drehachse des Läufers zentriert ist.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Positionierungsschlitz kontinuierlich oder diskontinuierlich in einer axialen Richtung des Motors, und jeder Positionierungsschlitz ist von zwei benachbarten Zahnkörpern unterschiedlich beabstandet.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Positionierungsschlitze die gleiche wie die Anzahl der Permanentmagnetpole.
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Vorzugsweise liegt die Schlitzöffnung in einer Mittelposition zwischen zwei benachbarten Zahnkörpern oder ist zu der Mittelposition in einer von dem benachbarten Positionierungsschlitz wegführenden Richtung versetzt.
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Vorzugsweise definiert der Verbindungsbereich einen Positionierungsschlitz, wobei der Positionierungsschlitz ein unsichtbarer Positionierungsschlitz ist, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche und einer inneren Umfangsfläche des Polschuhs liegt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines einphasigen Permanentmagnetmotors angegeben, das die folgenden Schritte umfasst: das Konfigurieren eines Ständerkerns, wobei der Ständerkern einen ersten Ringbereich, eine Mehrzahl von Zahnkörpern, die sich radial von dem äußeren Ringbereich erstrecken, und einen sich von einem radialen distalen Ende zu zwei Umfangsseiten jedes Zahnkörpers erstreckenden Polschuh umfasst, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Polschuhen eine Schlitzöffnung definiert wird, wobei zumindest einer der beiden benachbarten Polschuhe einen Hauptbereich, einen Verbindungsbereich und eine biegefreudige Spitze aufweist, die in einer Umfangsrichtung des Ständers der Reihe nach angeordnet sind, wobei die biegefreudige Spitze relativ zu dem Hauptbereich um den Verbindungsbereich gebogen wird; das Ausführen einer Ständerwicklung um den Ständerkern; und das Biegen der biegefreundlichen Spitze um den Verbindungsbereich, um die Schlitzöffnung zu verengen.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Zusammensetzens eines Läufers, wobei der Läufer Permanentmagnetpole hat, die entlang einer Umfangsrichtung des Läufers angeordnet sind, wobei die Permanentmagnetpole und die Polschuhe zwischen sich einen Luftspalt definieren; und wobei die Schlitzöffnung eine minimale Breite hat, die größer als Null und kleiner oder gleich dem Vierfachen einer minimalen Dicke des Luftspalts ist.
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Vorzugsweise ist die minimale Breite der Schlitzöffnung größer als Null und kleiner oder gleich dem Zweifachen einer minimalen Dicke des Luftspalts.
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Vorzugsweise hat der Polschuh eine reduzierte radiale Größe an seinem Verbindungsbereich, um das Biegen der biegefreudigen Spitze um den Verbindungsbereich zu erleichtern.
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Vorzugsweise hat der Polschuh an dem Verbindungsbereich einen sich axial erstreckenden kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Positionierungsschlitz.
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Bei dem einphasigen Permanentmagnetmotor gemäß vorliegender Erfindung ist zumindest einer von zwei benachbarten Polschuhen mit einer biegefreudigen Spitze versehen, und die biegefreudige Spitze lässt sich in Richtung auf den Läufer biegen, um den Abstand zwischen zwei Polschuhen zu verengen und um dadurch das Wickeln der Ständerwicklung schneller zu beenden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt einen einphasigen Permanentmagnetmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt den einphasigen Permanentmagnetmotor von 1, wobei das Außengehäuse entfernt wurde;
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3 zeigt den einphasigen Permanentmagnetmotor von 2, wobei eine Ständerwicklung und eine Drehwelle entfernt wurden;
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4 zeigt einen Ständerkern des einphasigen Permanentmagnetmotors von 3;
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5 zeigt den einphasigen Permanentmagnetmotor von 4, wobei die biegefreudige Spitze des Ständerkerns in Richtung auf den Läufer gebogen ist;
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6 zeigt einen Läuferkern und Permanentmagnetpole des einphasigen Permanentmagnetmotors von 2;
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7 zeigt einen Ständerkern, einen Läuferkern und Permanentmagnetpole eines einphasigen Permanentmagnetmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt einen Läuferkern und Permanentmagnete eines einphasigen Permanentmagnetmotors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt einen Läuferkern und einen Permanentmagnet eines einphasigen Permanentmagnetmotors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 zeigt einen Ständerkern, einen Läuferkern und einen Permanentmagnet eines einphasigen Permanentmagnetmotors gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es sollte beachtet werden, dass die Figuren nicht maßstabsgetreu sind und dass bau- und funktionsgleiche Elemente generell mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Ebenso sollen die Figuren lediglich die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erleichtern, so dass die Figuren weder jeden Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen zeigen noch den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einschränken.
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Erste Ausführungsform
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Es wird auf die 1 bis 6 Bezug genommen. Der einphasige Permanentmagnetmotor 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Ständer 20 und einen Läufer 50, der sich relativ zu dem Ständer drehen kann.
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Der Ständer 20 hat ein zylindrisches Außengehäuse 21 mit einem offenen Ende, eine Endkappe 23, die an dem offenen Ende des Außengehäuses 21 montiert ist, einen Ständerkern 30, der in dem Außengehäuse 21 montiert ist, eine Isolierhalterung 40, die an dem Ständerkern 30 montiert ist, und eine Ständerwicklung 39, die um den Ständerkern 30 herumgeführt ist und durch die Isolierhalterung 40 gestützt wird. Der Ständerkern 30 hat einen äußeren Ringbereich 31, eine Mehrzahl von Zahnkörpern 33, die sich von dem äußeren Ringbereich 31 nach innen erstrecken, und einen Polschuh 35, der sich von einem radial inneren Ende zu zwei Umfangsseiten jedes Zahnkörpers 33 erstreckt. Die Ständerwicklung 39 ist um die Zahnkörper 33 herumgeführt. Eine Schlitzöffnung 37 ist zwischen jeweils zwei benachbarten Polschuhen 35 definiert. Die Schlitzöffnung 37 kann in einer Mittelposition zwischen zwei benachbarten Zahnkörpern angeordnet sein. Jeder Polschuh 35 hat einen Hauptbereich 35a, einen Verbindungsbereich 35b und eine biegefreudige Spitze 35c, die in einer Umfangsrichtung des Motors der Reihe nach verbunden sind. Der Verbindungsbereich 35b hat eine reduzierte radiale Größe, um das Biegen der biegefreudigen Spitze 35c bezüglich des Hauptkörpers 35a zu erleichtern, damit die Umfangsbreite der Schlitzöffnung 37 geändert werden kann. Ehe die Wicklung 39 um den entsprechenden Zahnkörper 33 herumgeführt ist, wie in 5 gezeigt, ist die biegefreundliche Spitze 35c insbesondere in Richtung auf den Läufer 50 gebogen, das heißt, der Hauptbereich 35a, der Verbindungsbereich 35b und die biegefreudige Spitze 35c bilden zusammen eine gebogene Konstruktion, um eine Breite des Schlitzes zu vergrößern und dadurch die Ausführung der Ständerwicklung 39 um den Zahnkörper 33 zu erleichtern. Nachdem die Ständer-Wicklung 39 um den Zahnkörper ausgeführt ist, wird die biegefreudige Spitze 35c in den Zustand (einen Ausgangszustand) gebogen, wie er in 4 gezeigt ist, um einen Abstand zwischen zwei benachbarten Polschuhen 35 zu reduzieren.
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Der Ständerkern 30 besteht aus einem magnetisch leitenden Material. Zum Beispiel ist der Ständerkern 30 aus magnetischen Lamellen (Siliziumlamellen, die in der Industrie gebräuchlich sind) gebildet, die in der axialen Richtung des Motors geschichtet sind. Vorzugsweise sind die Zahnkörper 33 des Ständerkerns 30 entlang der Umfangsrichtung des Motors gleichmäßig beabstandet. Jeder Zahnkörper 33 erstreckt sich von dem äußeren Ringbereich 31 im Wesentlichen radial nach innen. Jeder Polschuh 35 erstreckt sich von dem radial inneren Ende zu zwei Umfangsseiten eines entsprechenden Zahnkörpers 33.
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Vorzugsweise hat der Hauptbereich 35a des Polschuhs 35 eine radiale Dicke, die in einer Richtung von dem Zahnkörper 33 zu den Schlitzöffnungen 37 allmählich abnimmt, so dass der magnetische Widerstand des Hauptbereichs 35a des Polschuhs 35 in der Richtung von dem Zahnkörper 33 hin zu den Schlitzöffnungen 37 allmählich zunimmt. Mit dieser Ausbildung werden ein stabilerer Betrieb des Motors und eine höhere Anlaufzuverlässigkeit erzielt.
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In dieser Ausführungsform definiert der Polschuh 35 einen Positionierungsschlitz 38 in einer Innenfläche des Verbindungsbereichs 35b, der die radiale Größe des Verbindungsbereichs 35b reduziert, um ein Biegen der biegefreudigen Spitze 35c zu erleichtern. Außerdem sorgt der Positionierungsschlitz 38 für eine Positionierungsfunktion, die verhindert, dass der Läufer 50 in einer Totpunktposition stoppt.
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In anderen Ausführungsformen kann die Schlitzöffnung 37 zu der Mittelposition zwischen zwei benachbarten Zahnkörpern in einer von dem benachbarten Positionierungsschlitz 38 wegführenden Richtung versetzt sein.
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Der Läufer 50 ist in einem Raum aufgenommen, der durch die zusammenwirkenden Polschuhe 35 definiert wird. Der Läufer 50 hat eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen 55, die entlang einer Umfangsrichtung des Läufers angeordnet sind. Eine Außenfläche jedes Permanentmagnetpols 55 ist eine Bogenfläche, so dass die Permanentmagnetpole 55 und die inneren Umfangsflächen der Polschuhe 35 zwischen sich einen symmetrischen uneinheitlichen Luftspalt 41 bilden. Vorzugsweise beträgt eine maximale Dicke des symmetrischen uneinheitlichen Luftspalts 41 mehr als das 1,5-fache seiner minimalen Dicke. Vorzugsweise liegen bei einem fertigen Motorprodukt Innenflächen des Hauptbereichs 35a und Innenflächen der biegefreudigen Spitzen 35c der Polschuhe 35 an einem Kreis, der an einer Mitte des Läufers 50 zentriert ist. Die Schlitzöffnung 37 hat eine minimale Breite, die größer als Null ist und kleiner oder gleich dem Vierfachen einer minimalen Dicke des symmetrischen uneinheitlichen Luftspalts 41. Vorzugsweise ist die minimale Breite der Schlitzöffnung 37 größer als Null und kleiner oder gleich dem Zweifachen der minimalen Dicke des symmetrischen uneinheitlichen Luftspalts 41. Diese Konfiguration kann dafür sorgen, dass der Motor gleichmäßiger anläuft und gleichmäßiger dreht, dass die Anlaufzuverlässigkeit des Motors größer ist und dass der Anlauftotpunkt reduziert wird. Der Ringbereich, der vorliegend verwendet wird, bezieht sich auf eine geschlossene Konstruktion, die durch eine durchgehende Erstreckung entlang der Umfangsrichtung gebildet wird und die einen kreisringförmigen Bereich, einen viereckigen Ringbereich oder einen polygonalen Ringbereich umfasst. Die Dicke des symmetrischen uneinheitlichen Luftspalts 41 bezieht sich auf eine radiale Dicke des Luftspalts.
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Wie in 6 gezeigt ist, ist jeder Magnetpol 55 in dieser Ausführungsform durch einen Permanentmagnet 56 gebildet. Der Läufer 50 enthält ferner einen Läuferkern 53, und der Permanentmagnet 56 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 53 montiert. Die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 53 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 54. Jede Nut 54 ist an einer Verbindungsstelle zwischen zwei benachbarten Permanentmagnetpolen 55 angeordnet, um die magnetische Streuung zu verringern. Insbesondere um zu bewirken, dass die Permanentmagnetpole 55 und die inneren Umfangsflächen der Polschuhe 35 den symmetrischen uneinheitlichen Luftspalt 41 bilden, sind die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 53 und die inneren Umfangsflächen der Polschuhe 35 konzentrische Kreise, und eine Dicke jedes Permanentmagnets 56 nimmt von seiner Umfangsmitte zu seinen beiden Umfangsseiten allmählich ab. In einer alternativen Ausführungsform können die Permanentmagnetpole 55 auch als einteiliger einzelner Permanentmagnet ausgebildet sein.
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Der Läufer 50 hat ferner eine Drehwelle 51, die durch den Läuferkern 53 hindurch verläuft und an dem Läuferkern befestigt ist. Ein Ende der Drehwelle 51 ist über ein Lager 24 an der Endkappe 23 des Ständers 20 montiert und das andere Ende über ein weiteres Lager an einer Unterseite des zylindrischen Gehäuses 21 des Ständers 20, so dass sich der Läufer 50 relativ zu dem Ständer 20 drehen kann. Der Ringbereich, wie er vorliegend verwendet wird, bezieht sich auf eine geschlossene Konstruktion, die durch eine durchgehende Erstreckung entlang der Umfangsrichtung gebildet wird.
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In dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Positionierungsschlitze 38 die gleiche wie die Anzahl der Pole des Ständers 20 und die Anzahl der Pole der Permanentmagnetpole des Läufers 50 und beträgt in der vorliegenden Ausführungsform vier. Die Ständerwicklung ist in der vorliegenden Ausführungsform eine konzentrierte Wicklung, weshalb die Anzahl der Zahnkörper die gleiche ist wie die Anzahl der Pole des Ständers. In einer alternativen Ausführungsform überspannt jede Komponente der Ständerwicklung zwei oder mehr Zahnkörper, und jede Komponente entspricht einem Ständerpol. In diesem Fall kann die Anzahl der Zahnkörper ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl von Ständerpolen sein, zum Beispiel ein Zweifaches, Dreifaches oder dergleichen.
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In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Positionierungsschlitz 38 kontinuierlich entlang der axialen Richtung des Motors und ist in der inneren Umfangsfläche des Polschuhs 35 definiert. In einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich der Positionierungsschlitz 38 diskontinuierlich entlang der axialen Richtung des Motors. Vorzugsweise ist der Positionierungsschlitz 38 von den beiden benachbarten Zahnkörpern unterschiedlich beabstandet und der Positionierungsschlitz 38 liegt näher zu einem der beiden benachbarten Zahnkörper.
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Wenn der Motor 10 nicht bestromt wird, d.h. in einem Ausgangszustand, ist eine Mittellinie des Permanentmagnetpols 55 des Läufers 50 zu einer Mittellinie des entsprechenden Zahnkörpers 33 um einen Winkel versetzt, wobei der Winkel auch als Anlaufwinkel bezeichnet wird. In dieser Ausführungsform ist der Anlaufwinkel größer als ein elektrischer Winkel von 45 Grad und kleiner als ein elektrischer Winkel von 135 Grad. Wenn die Ständerwicklung 39 des Motors 10 mit elektrischem Strom einer Richtung gespeist wird, kann der Läufer 50 in einer Richtung anlaufen. Wenn die Ständerwicklung 39 des Motors 10 mit elektrischem Strom entgegengesetzter Richtung gespeist wird, kann der Läufer 50 entlang einer entgegengesetzten Richtung anlaufen. Es versteht sich, dass der Läufer 50 ohne Weiteres in beiden Richtungen anlaufen kann, wenn der Anlaufwinkel ein elektrischer 90-Grad-Winkel ist (d.h. die Mitte des Permanentmagnetpols 55 und eine Symmetriemitte der beiden korrespondierenden benachbarten Zahnkörper 33 koinzidieren miteinander), das heißt, dieser Winkel ist der beste Winkel, um ein Anlaufen in zwei Richtungen zu erreichen. Wenn der Anlaufwinkel zu dem elektrischen 90-Grad-Winkel versetzt ist, kann der Läufer 50 in der einen Richtung leichter anlaufen als in der anderen Richtung. In zahlreichen Versuchen hat man festgestellt, dass der Läufer in beiden Richtungen zuverlässig anläuft, wenn der Anlaufwinkel in dem Bereich eines elektrischen Winkels von 45 Grad bis 135 Grad liegt.
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Vorzugsweise ist der Positionierungsschlitz 38 zwischen der biegefreudigen Spitze 35c und dem Hauptbereich 35a des entsprechenden Polschuhs 35, in dem der Positionierungsschlitz 38 liegt, angeordnet, und die biegefreudige Spitze 35c biegt sich um eine axiale Symmetrieachse des Positionierungsschlitzes 38 in Richtung auf den Läufer 50. Durch den vorhandenen Positionierungsschlitz 38 hat der dem Positionierungsschlitz entsprechende Teil des Polschuhs 35 eine reduzierte Dicke und lässt sich ohne weiteres biegen. Aus diesem Grund bedarf es keiner zusätzlichen Biegelinie, um das Biegen zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
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Zweite Ausführungsform
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Es wird auf 7 Bezug genommen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt darin, dass der Positionierungsschlitz 38 zwischen einer äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche des Polschuhs 35 in Form einer Durchgangsöffnung oder einer Blindöffnung angeordnet ist. Vorzugsweise liegt der Positionierungsschlitz 38 in dem Verbindungsbereich des Polschuhs 35 (d.h., siehe 5, zwischen dem Hauptbereich 35a und der biegefreudigen Spitze 35c des Polschuhs 35). Durch den vorhandenen Positionierungsschlitz 38 hat der dem Positionierungsschlitze 38 entsprechende Teil des Polschuhs 35 eine reduzierte Dicke und lässt sich leicht biegen.
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Der Läufer 60 hat ferner eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen 65, die entlang der Umfangsrichtung des Läufers 60 angeordnet sind. Eine Außenfläche jedes Permanentmagnetpols 65 ist eine Bogenfläche. Jeder Permanentmagnetpol 65 ist durch einen Permanentmagnet gebildet, und der Permanentmagnet ist an einer äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 63 montiert. Die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 63 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 64. Jede Nut 64 ist an einer Verbindungsstelle von zwei benachbarten Permanentmagnetpolen 65 angeordnet, um die magnetische Streuung zu reduzieren. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform hat der Permanentmagnet in dieser Ausführungsform eine einheitliche Dicke, und die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 63 hat eine an die Form des Permanentmagnets angepasste Form, d.h. die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 63 und die innere Umfangsfläche des Polschuhs 35 sind in axialer Draufsicht keine konzentrischen Kreise. In einer alternativen Ausführungsform können die Permanentmagnetpole 65 auch als einzelner Permanentmagnet einteilig ausgebildet sein.
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Dritte Ausführungsform
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Der Läufer 70 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der Läufern 50 und 60 der beiden vorstehenden Ausführungsformen. Es wird auf 8 Bezug genommen. Die Permanentmagnetpole 75 dieser Ausführungsform sind durch eine Mehrzahl von Permanentmagneten 76 gebildet, beispielsweise durch vier Permanentmagnete 76. Die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 73 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 74. Jede Nut 74 ist an einer Verbindungsstelle von zwei benachbarten Permanentmagneten 76 angeordnet, um eine magnetische Streuung zu reduzieren. Die Permanentmagnete 76 sind an der äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 73 montiert. In diesem Fall liegen die Innenflächen der Polschuhe 35 an einem Kreis, der in einer axialen Draufsicht an einer Mitte des Läufers 70 zentriert ist. Die Außenflächen sämtlicher Permanentmagnete 76 bilden zusammenwirkend eine zylindrische Fläche, die an der Mitte des Läufers 70 zentriert ist, damit der gebildete Luftspalt ein einheitlicher Luftspalt wird.
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Vierte Ausführungsform
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Es wird auf 9 Bezug genommen. In dieser Ausführungsform hat der Läufer 80 einen Läuferkern 83 und einen ringförmigen Permanentmagnetpolkörper 85, der entlang der Umfangsrichtung des Läufers angeordnet ist. Eine äußere Umfangsfläche des ringförmigen Permanentmagnetpolkörpers 85 ist konzentrisch zu der Außenfläche eines inneren Ringbereichs, der durch die zusammenwirkenden Polschuhe gebildet wird, so dass der zwischen dem ringförmigen Permanentmagnetpolkörper 85 und den Polschuhen gebildete Luftspalt ein einheitlicher Luftspalt ist. Insbesondere liegen die Innenflächen der Polschuhe an einem Kreis, der in der axialen Draufsicht an der Mitte des Läufers 80 zentriert ist, wobei die Außenfläche des Permanentmagnetpolkörpers 85 eine zylindrische Fläche ist und an einem Kreis liegt, der in der axialen Draufsicht an der Mitte des Läufers 80 zentriert ist. Das heißt, die innere Umfangsfläche des Polschuhs ist konzentrisch zu der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetpolkörpers 85, wodurch ein einheitlicher Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche des Polschuhs und der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetpolkörpers 85 gebildet wird.
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Die Permanentmagnetpole 85 können durch einen einzelnen ringförmigen Permanentmagnet 88 gebildet sein, der an der äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 83 montiert ist. Die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 83 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 84. Jede Nut 84 liegt an einer Verbindungsstelle von zwei benachbarten Permanentmagnetpolen 85, um eine magnetische Streuung zu reduzieren.
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Fünfte Ausführungsform
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Es wird auf 10 Bezug genommen. Diese Ausführungsform ist ähnlich wie die zweite Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die äußere Umfangsfläche des Permanentmagnetpols 65 konzentrisch ist zu der inneren Umfangsfläche eines inneren Ringbereichs, der durch die zusammenwirkenden Polschuhe 35 gebildet wird, wodurch dazwischen ein im Wesentlichen einheitlicher Luftspalt entsteht. Insbesondere liegen die Innenflächen der Polschuhe 35 an einem Kreis, der in der axialen Draufsicht an der Mitte des Läufers 60 zentriert ist, wobei die Außenfläche des ringförmigen Permanentmagnetpols 65 eine zylindrische Fläche ist und an einem Kreis liegt, der in der axialen Draufsicht an der Mitte des Läufers 60 zentriert ist. Das heißt, die innere Umfangsfläche des Polschuhs ist konzentrisch zu der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetpols 65, wodurch zwischen der inneren Umfangsfläche des Polschuhs 35 und der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetpols 65 ein im Wesentlichen einheitlicher Luftspalt gebildet wird. Es versteht sich, dass der einteilige ringförmige Magnet dieser Ausführungsform auch durch einzelne Magnete der vorhergehenden Ausführungsformen ersetzt werden könnte. Der hier verwendete Begriff "im Wesentlichen einheitlicher Luftspalt" bezieht sich darauf, dass der Luftspalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetpols und der inneren Umfangsfläche des Polschuhs ein einheitlicher Luftspalt ist, ausgenommen in den Bereichen, die dem Positionierungsschlitz 38, den Schlitzöffnungen 37 und abgeschrägten Enden der einzelnen Permanentmagnete entsprechen.
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Durch vorliegende Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung des vorstehenden einphasigen Permanentmagnetmotors angegeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
S1: Es wird ein Ständerkern konfiguriert; der Ständerkern hat einen äußeren Ringbereich, eine Mehrzahl von Zahnkörpern, die sich von dem äußeren Ringbereich nach innen erstrecken, und einen Polschuh, der sich von einem radial inneren Ende zu zwei Umfangsseiten jedes Zahnkörpers erstreckt; es wird eine Schlitzöffnung zwischen jeweils zwei benachbarten Polen definiert; zumindest einer der beiden benachbarten Polschuhe hat einen Hauptbereich, einen Verbindungsbereich und eine biegefreudige Spitze, die in einer Umfangsrichtung des Ständers der Reihe nach verbunden sind; der Hauptbereich, der Verbindungsbereich und die biegefreudige Spitze bilden einen nach innen gebogenen Bereich an dem Verbindungsbereich;
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S2: Die Ständerwicklung wird rund um die Zahnkörper ausgeführt;
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S3: Die biegefreudige Spitze wird um den Verbindungsbereich gebogen, um die Schlitzöffnung zu verengen;
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S4: Der Läufer wird zusammengesetzt; der Läufer hat Permanentmagnetpole, die entlang einer Umfangsrichtung des Läufers angeordnet sind, die Permanentmagnetpole und die Polschuhe bilden zwischen sich einen Luftspalt; die Schlitzöffnung hat eine minimale Breite größer als Null und kleiner oder gleich dem Vierfachen einer minimalen Dicke des Luftspalts.
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Schritt S1 umfasst das Bilden des nach innen gebogenen Bereichs gleichzeitig mit der Bildung des Ständers oder umfasst alternativ, dass zuerst der Ständerkern gebildet wird und die biegefreudige Spitze dann nach innen gebogen wird, um den gebogenen Bereich zu bilden.
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Vorzugsweise ist die minimale Breite der Schlitzöffnung größer als Null und kleiner oder gleich dem Zweifachen einer minimalen Dicke des Luftspalts.
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In den vorstehenden Ausführungsformen hat die Schlitzöffnung 37 eine einheitliche Umfangsbreite. Es versteht sich, dass jede Schlitzöffnung 37 alternativ eine uneinheitliche Umfangsbreite aufweisen kann, zum Beispiel eine Trompetenform, die innen schmal und außen breit ist. In diesem Fall bezieht sich die Breite der Schlitzöffnung 37 auf eine minimale Breite der Schlitzöffnung. In dieser Ausführungsform ist die Schlitzöffnung 37 entlang einer radialen Richtung des Motors gebildet. Alternativ kann die Schlitzöffnung 37 entlang einer Richtung gebildet sein, die von der radialen Richtung des Motors abweicht. Die Schlitzöffnungen 37 zwischen benachbarten Zahnkörpern können eine einheitliche oder eine uneinheitliche Größe aufweisen und sie können die gleiche Form oder eine unterschiedliche Form aufweisen.
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Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Aus diesem Grund wird der Schutzbereich der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche definiert.
