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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fliehkraftantriebsvorrichtungen und insbesondere ein Motoraggregat und eine Fluidantriebsvorrichtung, in der das Motoraggregat verwendet wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wenn ein Motor ein Laufrad eines Gebläses, eine Wasserpumpe oder dergleichen drehend antreibt und dabei die Anlauflast des Gebläses oder der Wasserpumpe zu hoch ist, kann es vorkommen, dass der Motor nicht anläuft oder im Moment des Anlaufens beschädigt wird, weil der Motor kein ausreichendes Rotationsdrehmoment aufbringen kann.
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Dieses Problem kann sehr viel leichter entstehen, wenn der Motor ein einphasiger Motor ist.
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Aus diesem Grund bedarf es dringend einer besseren technischen Lösung.
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ÜBERSICHT
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Dementsprechend wird ein Motoraggregat gewünscht, das dieses Anlaufversagen vermeidet, und es wird auch eine Fluidantriebsvorrichtung gewünscht, die das Motoraggregat verwendet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Motoraggregat angegeben, das einen einphasigen Motor und eine Reibungskupplung umfasst. Der einphasige Motor hat einen Ständer und einen Läufer. Die Reibungskupplung hat ein Anpresselement, das sich mit dem Läufer dreht, und ein Verbindungselement, das mit einer Last zu verbinden ist. Wenn sich das Anpresselement dreht, erzeugt das Anpresselement eine axiale oder radiale Bewegung, wodurch eine Anpresskraft auf das Verbindungselement ausgeübt und das Verbindungselement durch die Reibkraft, die zwischen dem Anpresselement und dem Verbindungselement erzeugt wird, zu einer Drehung veranlasst wird.
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Vorzugsweise hat der Ständer einen Ständerkern und eine Wicklung, die um den Ständerkern herumgeführt ist. Der Ständer und der Läufer sind radial beabstandet, um zwischen sich einen Luftspalt zu bilden. Der Ständerkern hat eine Mehrzahl von Zähnen, die sich radial nach außen erstrecken, wobei jeweils zwei benachbarte Zähne zwischen sich einen Wicklungsschlitz definieren. Eine dem Läufer zugesandte radiale Endfläche des Zahns bildet eine Polfläche, wobei ein umfangsseitiger Abstand zwischen den Polflächen zwei benachbarter Zähne eine Breite hat, die kleiner ist als das Fünffache einer minimalen radialen Breite des Luftspalts.
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Vorzugsweise liegt der Umfangsabstand zwischen den Polflächen zwei benachbarter Zähne zwischen dem Ein- bis Dreifachen der minimalen radialen Breite des Luftspalts.
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Vorzugsweise ist der Motor ein Innenläufermotor. Der Läufer hat eine Drehwelle, einen an der Drehwelle befestigten Läuferkern und einen an dem Läuferkern befestigten Permanentmagnet.
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Vorzugsweise ist der Motor ein Außenläufermotor. Der Läufer hat eine Drehwelle, ein an der Drehwelle befestigtes magnetisch leitendes Gehäuse und einen Permanentmagnet, der an dem magnetisch leitenden Gehäuse befestigt ist.
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Vorzugsweise ist die Reibungskupplung eine Fliehkraftreibungskupplung, und das Anpresselement ist ein Fliehkörper. Wenn sich der Läufer dreht, bewirkt der Fliehkörper unter einer Fliehkraft eine radiale Verlagerung, wodurch eine Anpresskraft direkt oder indirekt auf das Verbindungselement ausgeübt wird.
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Vorzugsweise hat der Fliehkörper einen Hülsenring, der relativ zu dem Befestigungselement festgelegt ist, und eine Mehrzahl von Fliehplatten, die an dem Hülsenring angeordnet oder gebildet sind. Distale Enden der Fliehplatten sind freie Enden, die radial nach außen ausfahren oder sich ausweiten und an das Lastverbindungselement stoßen, so dass das Lastverbindungselement durch die Reibkraft drehend angetrieben wird.
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Vorzugsweise hat das Motoraggregat ein Positionierungselement für eine axiale Positionierung des Lastverbindungselements.
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Vorzugsweise hat das Motoraggregat ferner einen Positionierungs-Anpressblock, der zum Stützen der Fliehplatten innerhalb der Fliehplatten angeordnet ist.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Mehrzahl von Fliehplatten von einem Umfang des Hülsenrings in einer axialen Richtung des Motors.
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Vorzugsweise ist auf einer radialen Innenseite einer Verbindung zwischen der Fliehplatte und dem Hülsenring eine Nut gebildet, um die Verformung und das Ausfahren bzw. Ausweiten der Fliehplatte nach außen erleichtert.
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Durch vorliegende Erfindung wird ferner eine Fluidantriebsvorrichtung angegeben, die einen Antriebskörper und ein Motoraggregat umfasst. Das Motoraggregat ist eines der vorstehend beschriebenen Motoraggregate. Das Antriebsrad ist über die Reibungskupplung mit dem einphasigen Motor verbunden, und der Antriebskörper und das Lastverbindungselement sind zu einer integralen Einheit verbunden oder einstückig ausgebildet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachstehend werden die technischen Lösungen des Standes der Technik sowie die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen lediglich einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann kann anhand dieser Zeichnungen ohne kreatives Zutun weitere Zeichnungen erstellen.
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1 zeigt eine erste Implementierung eines Motoraggregats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Schnittansicht der ersten Implementierung des Motoraggregats gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt in einer Ansicht eine zweite Anschlagplatte und ein Fliehelement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem montierten Zustand;
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4 zeigt das Fliehelement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt ein Gebläse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt eine zweite Implementierung eines Motoraggregats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt einen einphasigen Motor, der in dem Motoraggregat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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8 ist eine Schnittansicht des einphasigen Motors von 7, wobei zum Zweck einer übersichtlichen Darstellung und zur Offenlegung der Innenkonstruktion die Ständerwicklungen entfernt wurden;
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9 ist eine vergrößerte Ansicht eines eingerahmten Bereichs von 8.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die technischen Lösungen der Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnung umfassend beschrieben, wobei die beschriebenen Ausführungsformen lediglich ein Teil der möglichen Ausführungsformen sind. Auf der Grundlage der vorliegenden Ausführungsformen ist der Fachmann in der Lage, ohne kreatives Zutun zu weiteren Ausführungsformen zu gelangen, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
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1 zeigt eine erste Implementierung eines Motoraggregats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Schnittansicht der ersten Implementierung des Motoraggregats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine zweite Anschlagplatte und ein Fliehelement einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem montierten Zustand. 4 zeigt das Fliehelement einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Eine Reibungskupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Fliehkraftreibungskupplung, die ein Fliehelement 24 und ein Laderad 26 aufweist. Das Fliehelement 24 hat einen Hülsenring 241 und eine Fliehplatte 242. Der Hülsenring 241 ist für eine Befestigung an der Drehwelle 11 konfiguriert. Die Fliehplatte 242 ist an dem Hülsenring 241 angeordnet. Ein distales Ende der Fliehplatte 242 ist ein freies Ende. Wenn sich die Drehwelle 11 dreht, dreht sich das Fliehelement 24 zusammen mit der Drehwelle 11. Die Fliehplatte 242 neigt sich unter Fliehkraft in eine von einer Achse des Hülsenrings 241 wegführende Richtung. Das Laderad 26 ist rund um eine Außenseite des Fliehelements 24 angebracht. Das heißt, das Laderad 26 hat eine innere Öffnung, in der das Fliehelement 24 aufgenommen wird. Wenn sich das Fliehelement 24 mit der Drehwelle 11 dreht, weitet sich das freie Ende der Fliehplatte 242 nach außen aus und stößt an eine Innenwand des Laderades 26, wodurch das Laderad 26 durch eine Reibkraft drehend angetrieben wird.
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Bei der Fliehkraftreibungskupplung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dreht sich das Fliehelement 24 beim Anlaufen des Motors 1 zusammen mit der Drehwelle 11. Wenn die Drehzahl der Drehwelle 11 niedrig ist, weitet sich das freie Ende der Fliehplatte 242 in einem geringen Maß radial nach außen aus, da die Fliehplatte 242 einer geringen Fliehkraft ausgesetzt ist, so dass eine Reibkraft zwischen der Fliehplatte 242 und dem Laderad 26 gering oder sogar Null ist, und das Fliehelement 24 gleitet relativ zu dem Laderad 26. Wenn die Drehzahl der Drehwelle 11 ansteigt, wird die auf die Fliehplatte 242 ausgeübte Fliehkraft größer und das freie Ende der Fliehplatte 242 neigt sich in die von der Achse des Hülsenrings 241 wegführende Richtung. Das Fliehelement 24 wird in der inneren Öffnung des Laderades 26 aufgenommen, und die geneigte Fliehplatte 242 kontaktiert eine Wand der inneren Öffnung, so dass die Reibkraft zwischen dem Fliehelement 24 und dem Laderad 26 entsprechend zunimmt. Wenn die Reibung ausreichend groß ist, treibt das Fliehelement 24 das Laderad 26 zu einer Synchrondrehung an.
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Durch die vorstehende Konfiguration ist die Reibkraft zwischen dem Fliehelement 24 und dem Laderad 26 beim Anlaufen des Motors 1 gering oder gar nicht vorhanden, wenn die Drehzahl der Antriebswelle 11 niedrig ist. Da das Laderad 26 und die Last direkt oder indirekt verbunden sind, steht die Last beim Anlaufen des Motors 1 still, so dass das Fliehelement 24 und das Laderad 26 relativ zueinander gleiten, um beim Anlaufen des Motors 1 eine Gleitreibungspaarung zu bilden. Wenn die Drehzahl der Drehwelle 11 des Motors 1 ansteigt, nimmt die auf die Fliehplatte 242 ausgeübte Fliehkraft zu und ebenso die Reibkraft zwischen dem Fliehelement 24 und dem Laderad 26. Das Maß der relativen Gleitbewegung zwischen dem Fliehelement 24 und dem Laderad 26 verringert sich, bis das Fliehelement 24 und das Laderad 26 relativ zueinander zum Stillstand kommen, so dass der Motor das Laderad 26 über die Fliehkraftreibungskupplung zu einer Synchrondrehung antreibt. Bei der Fliehkraftreibungskupplung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Reibkraft zwischen dem Fliehelement 24 und dem Laderad 26 proportional zum Quadrat der Drehzahl der Drehwelle 11. Bei einer niedrigen Geschwindigkeit (beim Anlaufen des Motors 1) gleiten die Fliehplatte 242 und das Laderad 26 relativ zueinander, wodurch die Rotationsträgheit und das auf die Drehwelle 11 wirkende Anlauflastmoment reduziert, Vibrationsgeräusche beim Anlaufen des Motors 1 verringert werden und ein Anlaufversagen des Motors 1 verhindert wird.
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Es versteht sich, dass das distale Ende der Fliehplatte 242 ein Ende der Fliehplatte 242 ist, das nicht mit dem Hülsenring 241 verbunden ist. Vorzugsweise ist ein Ende der Fliehplatte 242 mit einem Ende des Hülsenrings 241 verbunden, und ein von dem Hülsenring 241 entferntes Ende der Fliehplatte 242 ist das distale Ende der Fliehplatte 242. Alternativ kann die Fliehplatte 242 auch an einer Außenfläche des Hülsenrings 241 angeordnet sein.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ferner ein Positionierungselement 20 für die axiale Positionierung des Laderades 26 vor. Durch das vorgesehene Positionierungselement 20 kann das Laderad 26 axial positioniert werden, wodurch vermieden wird, dass das Laderad 26 taumelt.
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Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen. In einer ersten Ausführungsform hat das Positionierungselement 20 eine Positionierungsschafthülse 22, die an der Drehwelle 11 befestigt ist, und eine erste Anschlagplatte 21, die mit der Positionierungsschafthülse 22 fest verbunden ist. Durch die vorstehende Konfiguration erzielen die erste Anschlagplatte 21 und die Positionierungsschafthülse 22 die axiale Positionierung des Laderades 26 und erleichtern das Montieren des Positionierungselements. Bei der Montage des Laderades 26 an der Drehwelle 11 kontaktiert eine Endfläche einer in Montagerichtung liegenden Seite des Laderades 26 die erste Anschlagplatte 21.
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In dieser Ausführungsform ist die innere Öffnung des Laderades 26 eine kreisförmige zylindrische Öffnung. Um zu verhindern, dass sich das Laderad 26 in eine zu der Montagerichtung entgegengesetzte Richtung bewegt, hat das Positionierungselement 20 ferner eine zweite Anschlagplatte 23, die an der Drehwelle 11 zu befestigen ist. Die zweite Anschlagplatte 23 ist an einem von der ersten Anschlagplatte 21 entfernten Ende des Laderades 26 angeordnet. Die erste Anschlagplatte 21 ist an einem Ende des Laderades 26 und die zweite Anschlagplatte 23 an dem anderen Ende des Laderades 26 angeordnet, so dass das Laderad 26 axial positioniert werden kann. Vorzugsweise ist eine axiale Länge der inneren Öffnung des Laderades 26 gleich einer axialen Länge des Fliehelements 24, so dass das Fliehelement 24 mittels der ersten Anschlagplatte 21 und der zweiten Anschlagplatte 23 positioniert werden kann.
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Das Positionierungselement 20 enthält ferner einen Positionierungsring 27, der mit der zweiten Anschlagplatte 23 fest verbunden ist. Eine Außenfläche des Positionierungsrings 27 kontaktiert eine Innenfläche der Fliehplatte 242. Der Positionierungsring 27 stützt die Fliehplatte 242 und verhindert, dass sich die Fliehplatte 242 in Richtung auf eine Mitte des Fliehelements 24 biegt.
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Vorzugsweise sind der Positionierungsring 27 und die zweite Anschlagplatte 23 als integrale Einheit ausgebildet. Durch diese Konfiguration muss lediglich der Positionierungsring 27 oder lediglich die zweite Anschlagplatte 23 relativ zu der Drehwelle 11 festgelegt werden. Zudem wird eine getrennte Fertigung und Montage des Positionierungsrings 27 und der zweiten Anschlagplatte 23 vermieden, was deren Zusammenbau erleichtert.
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In dieser Ausführungsform ist das Fliehelement 24 an der Positionierungsschafthülse 22 fest angeordnet. Dadurch, dass Fliehelement 24 rund um die Positionierungsschafthülse 22 angebracht ist, wird die axiale Länge und dementsprechend die Gesamtlänge der Fliehkraftreibungskupplung verringert. Alternativ kann das Fliehelement 24 auch direkt an der Drehwelle 11 befestigt sein. Dies ist vorliegend nicht im Einzelnen beschrieben und fällt in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Ferner sind die Positionierungsschafthülse 22 und die erste Anschlagplatte 21 einstückig ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung der Positionierungsschafthülse 22 und der ersten Anschlagplatte 21 muss nur die Positionierungsschafthülse 22 oder nur die erste Anschlagplatte 21 relativ zu der Drehwelle festgelegt werden. Dadurch wird ferner eine getrennte Fertigung und Montage der Positionierungsschafthülse 22 und der ersten Anschlagplatte 21 vermieden, was deren Zusammenbau erleichtert.
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Wie in 5 und 6 gezeigt ist, ist die innere Öffnung des Laderades 26 in einer zweiten Ausführungsform eine gestufte Öffnung mit einer Öffnung mit großem Durchmesser und einer Öffnung mit kleinem Durchmesser, die koaxial angeordnet sind. Das Fliehelement 24 ist in der Öffnung mit großem Durchmesser der gestuften Öffnung angeordnet. Eine Stufenendfläche kontaktiert eine von der ersten Anschlagplatte 21 entfernte Endfläche des Fliehelements 24. Durch die Öffnung mit kleinem Durchmesser ist die Drehwelle 11 hindurchgeführt.
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Das Positionierungselement 20 dieser Ausführungsform umfasst ebenfalls eine Positionierungsschafthülse 22 für die Festlegung an der Drehwelle 11, und die erste Anschlagplatte 21 ist mit der Positionierungsschafthülse 22 fest verbunden.
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In dieser Ausführungsform ist ein Positionierungs-Anpressblock 25 innenseitig an der Fliehplatte 242 des Fliehelements 24 angeordnet. Eine Endfläche des Positionierungs-Anpressblocks 25 kontaktiert die Stufenendfläche der gestuften Öffnung, und die andere Endfläche des Positionierungs-Anpressblocks 25 kontaktiert eine Endfläche des Hülsenrings 241, der mit der Fliehplatte 242 verbunden ist. Der Positionierungs-Anpressblock 25 stützt die Fliehplatte 242 und verhindert, dass sich die Fliehplatte in Richtung auf eine Mitte des Fliehelements 24 biegt.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist in einem Verbindungsbereich zwischen der Fliehplatte 242 und dem Hülsenring 241 eine elastische Nut 243 gebildet. Durch die vorgesehene elastische Nut 243 wird eine Dicke des Verbindungsbereichs zwischen der Fliehplatte 242 und dem Hülsenring 241 reduziert, wodurch sich die Fliehplatte 242 unter dem Einfluss von Fliehkraft leichter neigen kann.
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In dieser Ausführungsform liegt die elastische Nut 243 an einer Innenseite des Verbindungsbereichs zwischen der Fliehplatte 242 und dem Hülsenring 241. Alternativ kann die elastische Nut 243 auch an einer Außenseite des Verbindungsbereichs zwischen der Fliehplatte 242 und dem Hülsenring 241 gebildet sein.
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Ferner ist eine Mehrzahl von Fliehplatten 242 an dem Hülsenring 241 gleichmäßig angeordnet. Durch diese Konfiguration wird die Reibkraft zwischen dem Fliehelement 24 und dem Laderad 26 gleichmäßiger verteilt. Alternativ ist mindestens eine Fliehplatte 242 vorgesehen.
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Durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Motoraggregat angegeben, das einen einphasigen Motor 1 und eine Fliehkraftreibungskupplung 2 umfasst. Die Fliehkraftreibungskupplung 2 ist eine der vorstehend beschriebenen Fliehkraftreibungskupplungen. Da die vorstehend beschriebenen Fliehkraftreibungskupplungen die vorstehend beschriebenen technischen Ergebnisse erzielen, kann auch das Motoraggregat, das die vorstehend beschriebene Fliehkraftreibungskupplung verwendet, dieselben technischen Ergebnisse erzielen, die hier nicht weiter erläutert werden.
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Durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Gebläse mit einem Laufrad 3 und mit einem Motoraggregat angegeben. Um die axiale Positionierung des Laufrads 3 zu erleichtern, enthält das Gebläse gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner ein Positionsbegrenzungselement 12, das zum Begrenzen der axialen Bewegung des Laufrads 3 an der Drehwelle 11 des Motors 1 angeordnet ist. Das Positionsbegrenzungselement 12 ist auf einer dem Hauptkörper des Motors 1 gegenüberliegenden Seite der Fliehkraftreibungskupplung 2 angeordnet.
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Wie 2 zeigt, ist das Positionsbegrenzungselement 12 als Mutter ausgebildet und ein Endbereich der Drehwelle 11 mit einem Gewinde für den Eingriff mit der Mutter versehen. In einer alternativen Ausführungsform ist das Positionsbegrenzungselement 12 mit einer Befestigungsschraube 13 an der Drehwelle 11 positioniert. In einer noch weiteren Ausführungsform kann das Positionsbegrenzungselement 12 als Federklemme ausgebildet sein, und der Endbereich der Drehwelle 11 ist mit einer Verriegelungsnut für den Eingriff mit der Federklemme versehen. Diese Ausführungsformen fallen sämtlich in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung und werden an dieser Stelle nicht im Einzelnen erläutert.
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Da die vorstehend beschriebenen Motoraggregate die vorstehend beschriebenen technischen Ergebnisse erzielen, kann auch das Gebläse mit dem vorstehend beschriebenen Motoraggregat dieselben technischen Vorteile erzielen, die vorliegend nicht im Einzelnen beschrieben sind. Es sollte beachtet werden, dass das erfindungsgemäße Motoraggregat nicht nur für die Verwendung in einem Gebläse geeignet ist, sondern sich auch für andere Fluidantriebsvorrichtungen eignet, zum Beispiel für eine Wasserpumpe.
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Es wird auf 7 bis 9 Bezug genommen. Der einphasige Motor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Außenläufermotor mit einem Ständer 30 und einem Läufer 40, der den Ständer 30 umschließt. In einer weiteren Ausführungsform kann der einphasige Motor auch ein Innenläufermotor sein.
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In dieser Ausführungsform hat der Ständer 30 einen Ständerkern 31 aus magnetisch leitendem Material, eine rund um den Ständerkern 31 befestigte Isolierhalterung 33 und Wicklungen 35, die um die Isolierhalterung 33 herumgeführt sind.
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Der Ständerkern 31 hat einen ringförmigen Bereich 310, der in einer Mitte des Ständerkerns 31 angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem ringförmigen Bereich 310 radial nach außen erstrecken. Zwischen jeweils zwei benachbarten Zähnen ist ein Wicklungsschlitz gebildet. Jeder Zahn hat einen Zahnkörper 312 und eine Zahnspitze 314, die sich von einem distalen Ende des Zahnkörpers 112 entlang einer Umfangsrichtung erstreckt. Jeweils zwei benachbarte Zahnspitzen 314 definieren zwischen sich eine Schlitzöffnung 315 eines entsprechenden Wicklungsschlitzes. Vorzugsweise haben die jeweiligen Schlitzöffnungen 315 in der Umfangsrichtung die gleiche Breite. Das heißt, die Zahnspitzen sind entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig angeordnet. Vorzugsweise ist jeder Zahn bezüglich eines Radius des Motors, der durch eine Mitte des Zahnkörpers dieses Zahns verläuft, symmetrisch.
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Vorzugsweise sind Außenflächen 317 der Zahnspitzen 314, d. h. die dem ringförmigen Bereich 310 gegenüberliegenden Flächen, Bogenflächen, die eine Polfläche des Ständers 30 bilden. Vorzugsweise liegen die Außenflächen 317 der Zahnspitzen 314 an derselben zylindrischen Fläche, die zu der Drehwelle 11 konzentrisch ist. Innenflächen 318 der Zahnspitzen 314, d. h. die dem ringförmigen Bereich 310 zugewandten Flächen, sind generell ebene Flächen.
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In einigen Ausführungsformen sind in Verbindungseckbereichen zwischen der Zahnspitze 314 und dem Zahnkörper 312 Schlitze 316 gebildet. Durch die vorgesehenen Schlitze 116 werden beim Biegen der Zahnspitzen 314 des Ständerkerns 31 Falten vermieden. Insbesondere erstrecken sich zwei Bereiche der Zahnspitze 314 auf gegenüberliegenden Seiten des Zahnkörpers 312 in einem Anfangszustand radial nach außen, so dass die Breite des Isolierschlitzes und der Schlitzöffnung 315 vergrößert werden kann, um das Ausführen der Wicklungen 15 zu erleichtern. Nach Fertigstellung der Wicklung werden die beiden Bereiche der Zahnspitze 314 mit einem Werkzeug um die Schlitze 316 nach innen in eine endgültige Position gebogen. Es versteht sich, dass der Schlitz 116 in manchen Ausführungsformen lediglich in einem Verbindungseckbereich zwischen dem Zahnkörper 112 und dem Bereich der Zahnspitze 112 auf einer Seite des Zahnkörpers 112 gebildet sein kann.
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Der Läufer 40 weist die Drehwelle 11 auf, die durch den ringförmigen Bereich 310 hindurchgeführt ist, ein Läuferjoch 42 ist mit der Drehwelle 11 fest verbunden, und mehrere Permanentmagnetpole 44 sind an einer Innenwandfläche des Läuferjochs 42 angeordnet. Vorzugsweise ist eine Innenfläche 441 des Permanentmagnetpols 44 eine ebene Fläche, wodurch die Herstellung des Permanentmagnetpols 44 vereinfacht werden kann. Jedoch kann die Innenfläche des Permanentmagnetpols 44 selbstverständlich auch eine Bogenfläche sein. Vorzugsweise ist der Polbogenkoeffizient des Permanentmagnetpols 44, d. h. ein Verhältnis des tatsächlichen Winkels des Permanentmagnetpols 44 entlang der Umfangsrichtung zu dem Quotient von 360 Grad geteilt durch die Anzahl der Läuferpole, größer als 0,75, wodurch die Rastmomentcharakteristiken verbessert werden können und die Motoreffizienz gesteigert werden kann.
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Die Innenfläche 441 des Permanentmagnetpols 44 liegt der Außenfläche 317 der Zahnspitze 314 mit einem dazwischen gebildeten Luftspalt 319 gegenüber. Eine radiale Breite des Spalts 319 variiert entlang einer Umfangsrichtung des Permanentmagnetpols 44, wodurch ein uneinheitlicher Luftspalt gebildet wird. Die radiale Breite des Luftspalts 319 wird von einer Umfangsmitte in Richtung auf gegenüberliegende Umfangsenden der Innenfläche des Permanentmagnetpols 44 zunehmend größer. Solchermaßen wird ein radialer Abstand zwischen einem Umfangsmittelpunkt der Innenfläche des Permanentmagnetpols 44 und einer zylindrischen Fläche, in der die Außenfläche der Zahnspitze 314 liegt, als minimale radiale Breite des Luftspalts 319 bezeichnet, und ein radialer Abstand zwischen einem Umfangsendpunkt der Innenfläche des Permanentmagnetpols 44 und der zylindrischen Fläche, in der die Außenfläche der Zahnspitze 314 liegt, wird als maximale radiale Breite des Luftspalts 316 bezeichnet.
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Vorzugsweise ist ein Verhältnis der maximalen radialen Breite zu der minimalen radialen Breite des Luftspalts 119 größer als 2, und eine Breite der Schlitzöffnung 315 (die sich normalerweise auf die minimale Breite der Schlitzöffnung 315 in der Umfangsrichtung bezieht) ist größer oder gleich Null, jedoch kleiner oder gleich dem Fünffachen der minimalen radialen Breite des Luftspalts 319. Vorzugsweise ist die Breite der Schlitzöffnung 315 gleich der oder größer als die minimale radiale Breite des Luftspalts 319, jedoch kleiner oder gleich dem Dreifachen der minimalen radialen Breite des Luftspalts 319. Aufgrund der vorstehenden Beziehung zwischen der Schlitzöffnung 315 und dem Luftspalt 319 stoppt der Läufer 40 in der in 9 gezeigten Anfangsposition, wenn der Motor nicht mit Strom gespeist wird. Diese Anfangsposition ist von einer Totpunktposition versetzt. Dadurch wird verhindert, dass der Läufer nicht anläuft, wenn der Motor mit Strom gespeist wird. In dieser Ausführungsform stoppt der Läufer 40 in der in 9 gezeigten Anfangsposition, wenn der Motor nicht mit Strom gespeist wird oder abgeschaltet wird. In dieser Anfangsposition ist eine Mittellinie des Zahnkörpers 312 des Ständerkerns auf eine Mittellinie des Bereichs zwischen zwei benachbarten Läufermagnetpolen 44 ausgerichtet. Diese Position weicht am weitesten von der Totpunktposition ab, wodurch sich wirksam verhindern lässt, dass der Läufer nicht anläuft, wenn der Motor mit Strom gespeist wird. Bedingt durch andere Faktoren in der Praxis, zum Beispiel Reibung, kann die Mittellinie des Zahnkörpers 312 des Ständerkerns gegebenenfalls von der Mittellinie des Bereichs zwischen zwei benachbarten Läufermagnetpolen 44 um einen Winkel von beispielsweise 0 bis 30 Grad abweichen. Dennoch ist die Stopp-Position noch weit von der Totpunktposition entfernt.
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In den vorstehenden Ausführungsformen des Läufers kann der Läufer durch das Magnetfeld, das durch den Läufermagnetpol 44 selbst erzeugt wird, in der von der Totpunktposition abweichenden Anfangsposition positioniert werden. Das Rastmoment des einphasigen Motors, der in dieser Weise konfiguriert ist, kann wirksam unterdrückt werden, wodurch der Motor über eine bessere Effizienz und Leistung verfügt. Versuche haben gezeigt, dass eine Spitze des Rastmoments eines einphasigen bürstenlosen Gleichstrom-Außenläufermotors, der wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, (bei einem Nenndrehmoment von 1 Nm, einer Nenndrehzahl von 1000 U/min und einer Schichthöhe des Ständerkerns von 30 mm) kleiner als 80 mNm ist. Je nach Notwendigkeit kann der erfindungsgemäße Motor über die Möglichkeit verfügen, bidirektional anzulaufen. Die Drehung in zwei Richtungen lässt sich beispielweise durch die Verwendung von zwei Positionssensoren wie Hall-Sensoren und einer zugeordneten Steuerung erreichen. Ebenso kann der Motor so ausgebildet sein, dass er in einer Richtung anläuft, wobei in diesem Fall nur ein Positionssensor benötigt wird.
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Sämtliche Ausführungsformen in der Beschreibung sind fortschreitend beschrieben, d. h. jede Ausführungsform beschreibt jeweils die Unterschiede zu anderen Ausführungsformen, weshalb zwischen den Ausführungsformen auf gleiche und gleichartige Elemente wechselseitig Bezug genommen werden kann.
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Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen. Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Der Schutzrahmen der Erfindung wird durch die anliegenden Ansprüche definiert.
