DE60126465T2

DE60126465T2 - Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE60126465T2
Application number: DE60126465T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hamamatsu-shi Harada; Takeshi Toyohashi-shi Tanaka; Toshihiro Hamamatsu-shi Tanino
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: DE60126465D1; US20020074886A1; US6720697B2; EP1215799A1; EP1215799B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor.
Bei einem typischen Gleichstrommotor, welcher Bürsten und Kommutatoren aufweist, ändern die Bürsten und ein Kommutator die Richtung eines Stroms, welcher Spulen zugeführt wird, oder kommutieren den Strom. In vielen Fällen wird jedoch in der letzten Phase eines Schaltens die Richtung des Stroms abrupt geändert, d.h. eine Unterkommutierung tritt auf. Eine Unterkommutierung bewirkt, dass die Bürsten Funken abgeben, was ein Geräusch erzeugt und die Bürsten abnutzt.
Um eine Unterkommutierung zu verhindern, wird eine Kommutierung verbessert, indem die Position einer jeden Bürste in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Rotors bezogen auf die Umfangsmitte des entsprechenden Magneten versetzt wird.
Die geeignete Position einer jeden Bürste ändert sich jedoch gemäß der Drehgeschwindigkeit des Motors und dem Strom durch die Spule. Deshalb ist es schwierig, einen Strom geeignet zu kommutieren, wenn sich die Drehgeschwindigkeit und der Spulenstrom aufgrund einer Änderung einer Last, welche auf den Motor wirkt, ändern. Eine durchgreifende Gegenmaßnahme ist daher gewünscht.
Ein Teil eines jeden Magneten in einem typischen Gleichstrommotor ist ausgestaltet, um als ein Flusswechsler zu wirken. Die Position der entsprechenden Bürste relativ zu dem Flusswechsler beeinflusst eine Kommutierung. Wenn die relative Position ungeeignet ist, werden häufig Funken auftreten, was eine verbesserte Kommutierung verhindert. Ferner ändert der Flusswechsler die Anziehungskraft, welche zwischen dem Magnet und dem Anker erzeugt wird. Deshalb wird die Drehkraft, wel che erzeugt wird, wenn der Anker ohne ein Zuführen eines Stroms zu dem Motor gedreht wird, oder das Umlaufdrehmoment (Rastmoment) erhöht. Dies erzeugt ein Geräusch und eine Vibration.
SOVIET INVENTIONS ILLUSTRATED, Section El, Week 199736, Derwent Publications Ltd., London, GB; Class V06, AN 1997-392451 XP002196161 & RU 2 072 613 A (MO G AKADEMIYA AVTOMOBILNOGO I), 27. Januar 1997, offenbart einen Motor mit segmentierten magnetischen Polen und dient als eine Basis für den Oberbegriff nach Anspruch 1. Die Polteile, welche sich in die Kommutierungsszone erstrecken, weisen eine kürzere Magnetlänge als die Hauptmagnetsegmentlänge auf. Die Hauptmagnete sind in der Arbeitszone des Motors angeordnet. Die Magnetinduktion, welche von dem Ankerstrom in der Kommutierungszone hergestellt wird, erreicht ihren Maximalwert an der geometrisch neutralen Achse und den Minimalwert an der Kommutierungszonengrenze.
Dementsprechend ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gleichstrommotor bereitzustellen, welcher ein Auftreten von Funken verhindert, indem jede Bürste an einer geeigneten Position relativ zu dem entsprechenden Magnet, welcher einen magnetischen Flusswechsler (einen Teil mit einem schwachen Fluss) aufweist, angeordnet wird.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Gleichstrommotor bereitzustellen, welcher ein Rastmoment verringert, wodurch er gleichmäßig bei geringem Geräusch arbeitet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Gleichstrommotor nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Um die vorhergehenden und weitere Aufgaben zu lösen und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung wird ein Gleichstrommotor bereitgestellt. Der Motor weist einen Ankerkern, mehrere Ankerspulen, mehrere Magnete, einen Kommutator und ein Paar von Bürsten auf. Der Kern weist mehrere Zähne auf. Die Zähne sind in einem Abstand eines vorbestimmten Winkels angeordnet. Jede Spule ist um eine unterschiedliche Gruppe von Zähnen mit einer vorbestimmten Anzahl von Zähnen gewickelt. Jeder Zahn ist an der vordersten Position in der Drehrichtung in einer der Zähnegruppen angeordnet. Der Ankerkern und die Ankerspulen bilden einen Anker aus. Die Magnete liegen einander mit dem Anker dazwischen gegenüber. Jeder Magnet weist einen Hauptabschnitt, einen erweiterten Abschnitt und einen ersten Teil mit schwachem Fluss auf. Der erweiterte Abschnitt erstreckt sich von dem Hauptabschnitt. Der erste Abschnitt mit schwachem Fluss ist in der Nähe der Grenze des erweiterten Abschnitts und des Hauptabschnitts angeordnet. Der erste Teil mit schwachem Fluss erstreckt sich entlang eines Abstands der Zähne und der Fluss des ersten Teils mit schwachem Fluss steigt allmählich entlang der Drehrichtung des Ankers an. Der Kommutator weist mehrere Segmente auf. Die Segmente sind mit jeder Spule verbunden. Die Bürsten können jedes Segment kontaktieren. Die Bürsten führen durch die Segmente einen Strom zu den Spulen zu. Während einer Kommutierung stellt jede Bürste einen Kurzschluss in einem benachbarten Paar der Kommutatorsegmente her, wodurch die Richtung des Stroms, welcher durch die Spule fließt, geändert wird. Wenn eine Kommutierung für eine Gruppe von Zähnen beginnt, ist das vordere Ende des ersten Zahns in dieser Zahngruppe zu dem ersten Teil mit schwachem Fluss von einem der Magnete ausgerichtet, wobei der erste Zahn an der vordersten Position in der Gruppe in der Drehrichtung des Ankers angeordnet ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, welche in Form eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung darstellen, deutlich werden.
Die Erfindung kann zusammen mit Aufgaben und Vorteilen davon am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche einen Gleichstrommotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche den Gleichstrommotor der 1 darstellt, wenn eine Kommutierung beginnt;
3 ein Diagramm ist, welches das Umlaufdrehmoment des in 1 gezeigten Gleichstrommotors zeigt;
4 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche einen Gleichstrommotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 einen Teilquerschnittsansicht ist, welche den Gleichstrommotor der 4 darstellt, wenn eine Kommutierung beginnt;
6 ein Diagramm ist, welches das Umlaufdrehmoment des in 4 gezeigten Gleichstrommotors zeigt;
7 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche einen Gleichstrommotor gemäß einer ersten Abwandlung des in 1 gezeigten Gleichstrommotors darstellt;
8 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche einen Gleichstrommotor gemäß einer alternativen Abwandlung des in 1 gezeigten Gleichstrommotors ist;
9 eine schematische Ansicht ist, welche einen Magnet gemäß einer Abwandlung der Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 zeigt;
10 eine schematische Ansicht ist, welche einen Magnet gemäß einer ersten alternativen Abwandlung der Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 zeigt;
11 eine schematische Ansicht ist, welche einen Magnet gemäß einer zweiten alternativen Abwandlung der Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 zeigt;
12 eine Teilquerschnittsansicht ist, welche einen Gleichstrommotor gemäß einer Abwandlung der Ausführungsform des in 4 gezeigten Motors darstellt;
13(a) eine Teilperspektivansicht ist, welche einen Magnet gemäß einer abgewandelten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt; und
13(b) eine Teildraufsicht ist, welche den in 13(a) gezeigten Magnet darstellt.
Ein Gleichstrommotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In dieser Ausführungsform ist der Gleichstrommotor ein Gebläsemotor 1. 1 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche den Gebläsemotor 1 darstellt. 2 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche den Gebläsemotor 1 darstellt, wenn eine Kommutierung beginnt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist der Gebläsemotor 1 zwei Magnete 2, 3, einen Anker 4 und Kommutatoren 5 und ein Paar von Bürsten 6 auf.
Genauer gesagt ist der Gebläsemotor 1 ein bipolarer Gleichstrommotor und weist ein Motorgehäusejoch 7 auf. Die Magnete 2, 3, welche einen Nordpol und einen Südpol ausbilden, liegen einander mit dem Anker 4 dazwischen gegenüber. Die Magnete 2, 3 sind symmetrisch bezogen auf die Mitte des Ankers 4 angeordnet. Deshalb wird zum Zwecke der Darstellung die Struktur bezogen auf den Magneten 2 beschrieben werden. Der Anker 4 weist einen Kern 8 und Spulen 9, welche um den Kern 8 gewickelt sind, auf. Um den Anker 4 zu drehen, wird den Spulen 9 ein Strom zugeführt.
Der Ankerkern 8 weist Zähne 8a auf, wobei die Anzahl von diesen in dieser Ausführungsform zwölf beträgt. Ferner beträgt in dieser Ausführungsform die Anzahl der Spulen 9 zwölf. Jeder Zahn 8a weist einen Stab an dem distalen Ende auf. Die Zahnstäbe erstrecken sich in der Umfangsrichtung. In dieser Ausführungsform bilden jeweils fünf aufeinanderfolgende Zähne 8a eine Gruppe und es gibt zwölf Gruppen der Zähne 8a. Speziell ist ein jeder der Zähne 8a an der vordersten Position in der Drehrichtung in einer der Zahngruppen angeordnet und der Zahn 8a an der zweitvordersten Position in dieser Gruppe ist auch der vorderste Zahn 8a in der nächsten Gruppe. Auf diese Art und Weise ist jeder Zahn 8a als der vorderste Zahn bis zu dem hintersten Zahn 8a, oder dem ersten bis zu dem fünften Zahn 8a, in fünf aufeinanderfolgenden Zahngruppen definiert. Jede Spule 9 ist um eine der Zahngruppen gewickelt. Nur eine der Spulen 9 ist in 1 gezeigt.
Die Zähne 8a sind in 30°-Abständen voneinander beabstandet angeordnet. Deshalb beträgt der Winkel, welcher von jedem benachbarten Paar von Zähnen 8a definiert wird, oder der Abstand der Zähne 8a 30°. Mit anderen Worten beträgt der Ankerschlitzwinkel θ 30° (30° = 360°/12). Diese Wicklungsstruktur wird als verteilte Wicklung bezeichnet.
Der Kommutator 5 ist an einer Seite des Ankers 4 angeordnet und weist zwölf Segmente 5a auf. Jedes Segment 5a bildet ein Paar mit dem benachbarten Segment 5a aus und es gibt zwölf Paare von den Segmenten 5a. Die Segmente 5a in einem der Paare sind jeweils mit den Anschlüssen der entsprechenden Spule 9 verbunden. Die Bürsten 6, welche einander gegenüber liegen, werden gedrückt, den Kommutator 5 zu kontaktieren. Eine (nicht gezeigte) Gleichstromversorgung führt einen Gleichstrom zu den Bürsten 6. Der Strom fließt durch die Bürsten 6 und die Kommutatorsegmente 5a zu den Spulen 9, was eine Drehung des Ankers 4 in Gang setzt. Wenn ein Paar von benachbarten Segmenten 5a eine der Bürsten 6 kontaktiert, wird ein Kurzschluss zwischen diesen Segmenten 5a hergestellt, was die Flussrichtung des Stroms in den Spulen 9 ändert. Deshalb setzt der Anker 4 ein Drehen im Uhrzeigersinn oder einer Richtung des Pfeils X in der Zeichnung fort. Da die Segmente 5a in 30°-Abständen beabstandet angeordnet sind, wird die Stromrichtung durch jede Spule 9 bei einer 30°-Drehung des Ankers 4 bezogen auf die Bürsten 6 geändert. Das heißt, eine Kommutierung der Spulen 9 wird bei einer 30°-Drehung des Ankers 4 durchgeführt. In dieser Ausführungsform ist der Winkel zwischen jedem benachbarten Paar von Segmenten 5a gleich dem Winkel θ zwischen jedem benachbarten Paar von Zähnen 8a. Der Winkel, welcher der Kontaktbreite zwischen jeder Bürste 6 und den Segmenten 5a entspricht, ist gleich dem Winkel θ.
Der Magnet 2 (3) weist einen Hauptabschnitt 2a (3a) und einen erweiterten Abschnitt 2b (3b) auf. Der erweiterte Abschnitt 2b erstreckt sich in einer hervorragenden Richtung oder nach vorne von dem Hauptabschnitt 2a bezogen auf die Drehrichtung des Ankers 4.
Wie in 1 gezeigt, entspricht die Umfangslänge des Hauptabschnitts 2a einem Winkel δ, wobei die Beziehung von diesem zu dem Winkel θ durch die folgende Gleichung dargestellt wird. δ = θ × (n – 1 – (1/2)),wobei der Wert n die Anzahl der Zähne 8a in einer Zahngruppe, über welche eine der Spulen 9 gewickelt ist, darstellt.
Deshalb wird in dieser Ausführungsform der Winkel δ des Hauptabschnitts 2a durch die folgende Gleichung dargestellt. δ = 30° × (5 – 1 – (1/2)) = 105°.
Die Umfangslänge des Hauptabschnitts 2a wird entsprechend diesem Winkel festgelegt. Wenn die Mitte in Umfangsrichtung des ersten Zahns 8a in jeder Zahngruppe zu dem vordersten Ende 2d des Hauptabschnitts 2a in der Drehrichtung des Ankers 4, wie in 1 gezeigt, ausgerichtet ist, ist das hinterste Ende 2e des Hauptabschnitts 2a zu dem Mittelpunkt in Umfangsrichtung zwischen dem fünften Zahn 8a und dem vierten Zahn 8a in der Zahngruppe ausgerichtet.
Die Umfangslänge des erweiterten Abschnitts 2b entspricht dem Schlitzwinkel θ oder dem Winkel, welcher dem Kommutierungsabschnitt entspricht (dem Kommutierungsabschnittswinkel). Die radiale Abmessung, welche in dieser Ausführungsform als Dicke bezeichnet wird, des erweiterten Abschnitts 2b steigt allmählich in der Umfangsrichtung an. Der erweiterten Abschnitt 2b (3b) weist einen dünnen Teil 2c (3c) auf. Das heißt, der Magnet 2 weist einen ersten Teil mit schwachem Fluss auf, welcher der dünne Teil 2c zwischen dem Hauptabschnitt 2a und dem erweiterten Abschnitt 2b ist. In dieser Ausführungsform ist der dünne Teil 2c in dem erweiterten Abschnitt 2b ausgebildet. Der Magnet 2 weist die minimale magnetische Flussdichte an der Grenze zwischen dem erweiterten Abschnitt 2b und dem Hauptabschnitt 2a auf. Die magnetische Flussdichte ändert sich entlang dem dünnen Teil 2c des erweiterten Abschnitts 2b.
Die Beziehung zwischen den Zähnen 8a und dem Magnet 2 (3) während einer Kommutierung wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Wenn das vorderste Ende des Stabs des ersten Zahns 8a zu der Grenze des dünnen Teils 2c und des Hauptabschnitts 2a während einer Drehung des Ankers 4, wie in 2 gezeigt, ausgerichtet ist, beginnt eine der Bürsten 6, welche mit einem der Paare der Segmente 5a verbunden ist, ein Kontaktieren des benachbarten Segments 5a. Dies leitete eine Kommutierung der entsprechenden Spule 9 ein. Mit anderen Worten beginnt der Stab des ersten Zahns 8a den dünnen Abschnitt 2c in dem Augenblick zu kontaktieren, wenn eine Kommutierung der Bürste 6 beginnt.
Wenn der Anker 4 sich um einen bestimmten Winkel aus dem Zustand der 2 dreht und den Zustand der 1 erreicht und eines der Paare der Segmente 5a eine der Bürsten 6 in den im Wesentlichen gleichen Bereichen kontaktiert, wird die Flussrichtung des Stroms durch die Spule 9 geändert. Zu diesem Zeitpunkt ist das vorderste Ende 2d des Hauptabschnitts 2a zu der Mitte in Umfangsrichtung des ersten Zahns 8a ausgerichtet und das hinterste Ende 2e ist zu dem Mittelpunkt in Umfangsrichtung zwischen dem fünften Zahn 8a und dem vierten Zahn 8a ausgerichtet. Wenn sich der Anker 4 weiter um einen bestimmten Winkel aus dem Zustand der 1 dreht, wird eine Kommutierung unterbrochen. Der Abschnittswinkel einer Kommutierung ist daher ein 30°-Winkel.
Ein Teil des erweiterten Abschnitts 2b, welcher gegenüber dem Kern 8 oder dem dünnen Teil 2c liegt, vergrößert in dem Kommutierungsabschnittswinkel allmählich die Dicke. Deshalb steigt der Betrag eines magnetischen Flusses, welcher durch jede Spule 9 während einer Kommutierung verläuft, allmählich an, wenn sich der Anker 4 dreht. Die Geschwindigkeit des Ansteigens des Flussbetrags erhöht sich auch allmählich. Da sich der Betrag des Flusses durch die Spule 9 ändert, ist die Spannung, welche in der Spule 9 induziert wird, zuerst klein und wird dann allmählich negativ erhöht. Die induzierte Spannung hebt die Gegenspannung auf. Dies verringert eine Unterkommutierung.
3 zeigt eine Änderung (Rastmoment ΔT1) des Umlaufdrehmoments T, wenn sich der Anker 4 um einen Schlitz (30°) von der Position, an welcher eine Kommutierung von einer der Spulen 9 beginnt, dreht. Wenn eine Kommutierung von einer der Spulen 9 beginnt, ist in dieser Ausführungsform das hinterste Ende 2e des Hauptabschnitts 2a an dem Mittelpunkt in Umfangsrichtung des fünften Zahns 8a und des vierten Zahns 8a angeordnet. Deshalb wird das Rastmoment ΔT1, wie in 3 gezeigt, verringert. Das Rastmoment ΔT1 ist um 83% geringer als das gemäß dem Stand der Technik.
Wie zuvor beschrieben, weißt diese Ausführungsform die folgenden Vorteile auf.

(1) Zu Beginn einer Kommutierung ist das distale Ende des ersten Zahns 8a zu dem ersten Teil mit schwachem Fluss (dem dünnen Teil 2c) ausgerichtet. Mit anderen Worten sind die Positionen der Bürsten 6 derart bestimmt, dass jede Bürste 6 einen Kurzschluss in einem Paare der Segmente 5a ausbildet, wenn das vorderste Ende des Stabs des ersten Zahns 8a zu dem ersten Teil mit schwachem Fluss 2c ausgerichtet ist. Deshalb sind die Positionen der Bürsten 6 bezogen auf den Magnet 2, welcher den ersten Teil mit schwachem Fluss 2c aufweist, geeignet. Dies ermöglicht, dass eine Kommutierung zuverlässig durchgeführt wird, und verhindert Funken.
(2) Die Umfangslänge des Hauptabschnitts 2a entspricht dem Winkel δ (δ = 105°), so dass das hinterste Ende 2e des Hauptabschnitts 2a zu dem Mittelpunkt in Umfangsrichtung des fünften Zahns 8a und des vierten Zahns 8a ausgerichtet ist, wenn der ersten Zahn 8a zu dem vordersten Ende 2d des Hauptabschnitts 2a ausgerichtet ist. Wenn eine Kommutierung einer jeden Spule 9 beginnt, ist das hinterste Ende 2e des Hauptabschnitts 2a am weitesten von der Mitte in Umfangsrichtung des fünften Zahns 8a beabstandet angeordnet. Somit wird das Rastmoment ΔT1 des Gebläsemotors 1 verglichen mit dem Stand der Technik wesentlich verringert. Demzufolge arbeitet der Gebläsemotor 1 gleichmäßig mit geringem Geräusch.
(3) Das Rastmoment ΔT1 wird verringert, indem einfach die Umfangslänge des Hauptabschnitts 2a (3a) des Magneten 2 (3) geändert wird, was die Herstellung vereinfacht und die Kosten reduziert.
(4) Der Winkel zwischen jedem benachbarten Paar von Segmenten 5a ist gleich dem Schlitzwinkel θ, welcher der Winkel ist, welcher durch ein beliebiges der benachbarten Paare von Zähnen 8a definiert ist. Ferner ist der Winkel, welcher der Kontaktbreite zwischen jeder Bürste 6 und jedem Paar der Segmente 5a entspricht, gleich dem Schlitzwinkel θ.

Deshalb ist, wenn eine Kommutierung beginnt, das vorderste Ende des Stabs des ersten Zahns 8a zuverlässig zu der Grenze des dünnen Teils 2c (3c) und des Hauptabschnitts 2a (3a) des Magneten 2 (3) ausgerichtet. Mit anderen Worten, wenn das vorderste Ende des Stabs des ersten Zahns 8a zu der Grenze des dünnen Teils 2c (3c) und des Hauptabschnitts 2a (3a) des Magneten 2 (3) ausgerichtet ist, wird eine Kommutierung zuverlässig begonnen.
Ein Gleichstrommotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In dieser Ausführungsform ist der Gleichstrommotor ein Gebläsemotor 11. 4 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche den Gebläsemotor 11 darstellt. 5 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche den Gebläsemotor 11 darstellt, wenn eine Kommutierung beginnt.
Wie in 4 und 5 gezeigt, weist der Gebläsemotor 11 zwei Magnete 12, 13, einen Anker 14 und Kommutatoren 15 und ein Paar von Bürsten 16 auf.
Der Gebläsemotor 11 ist ein bipolarer Gleichstrommotor und weist ein Motorgehäusejoch 17 auf. Die Magnete 12, 13, welche einen Nordpol und einen Südpol ausbilden, liegen einander mit dem Anker 14 dazwischen gegenüber. Die Magnete 12, 13 sind bezogen auf die Mitte des Ankers 14 symmetrisch. Deshalb wird zum Zwecke der Darstellung die Struktur bezogen auf den Magneten 12 beschrieben werden. Der Anker 14 weist einen Kern 18 und Spulen 19, welche um den Kern 18 gewickelt sind, auf. Um den Anker 14 zu drehen, wird ein Strom zu den Spulen 19 zugeführt.
Der Ankerkern 18 weist Zähne 18a auf, deren Anzahl in dieser Ausführungsform zwölf beträgt. Ferner beträgt in dieser Ausführungsform die Anzahl der Spulen 19 zwölf. Jeder Zahn 18a weist einen Stab an dem distalen Ende auf. Die Zahnstäbe erstrecken sich in der Umfangsrichtung. In dieser Ausführungsform bilden jeweils fünf aufeinander folgende Zähne 18a eine Gruppe und es gibt zwölf Gruppen von Zähnen 18a. Genau gesagt, ist jeder der Zähne 18a an der vordersten Position in der Drehrichtung in einer der Zahngruppen angeordnet und der Zahn 18a an der zweitvordersten Position in dieser Gruppe ist auch der vorderste Zahn 18a in der nächsten Gruppe. Auf diese Art und Weise ist jeder Zahn 18a als der vorderste Zahn bis zu dem letzten Zahn 18a, oder dem ersten bis zu dem fünften Zahn 18a, in fünf aufeinander folgenden Zahngruppen defi niert. Jede Spule 19 ist um eine der Zahngruppen gewickelt. Nur zwei der Spulen 19 sind in 4 gezeigt.
Die zwölf Zähne 18a sind in 30°-Abständen beabstandet angeordnet. Deshalb beträgt der Abstand der Zähne 18a oder der Ankerschlitzwinkel θ 30° (30° = 360°/12). Diese Wicklungsstruktur wird als verteilte Wicklung bezeichnet.
Der Kommutator 15 ist an einer Seite des Ankers 14 angeordnet und weist zwölf Segmente 15a auf. Jedes Segment 15a bildet ein Paar mit dem benachbarten Segment 15a aus und es gibt zwölf Paare von Segmenten 15a. Die Segmente 15a in einem der Paare sind jeweils mit den Anschlüssen der entsprechenden Spule 9 verbunden. Die Bürsten 16 werden gedrängt, den Kommutator 15 zu kontaktieren. Eine (nicht gezeigte) Gleichstromversorgung führt einen Gleichstrom zu den Bürsten 16. Der Strom fließt durch die Bürsten 16 und die Kommutatorsegmente 15a zu den Spulen 19, was eine Drehung des Ankers 14 einleitet. Wenn ein Paar von benachbarten Segmenten 15a eine der Bürsten 16 kontaktiert, wird ein Kurzschluss zwischen diesen Segmenten 15a hergestellt, was die Flussrichtung des Stroms in den Spulen 19 ändert. Deshalb setzt der Anker 14 ein Drehen gegen den Uhrzeigersinn oder in einer Richtung des Pfeils Y in der Zeichnung fort. Da die zwölf Segmente 15a in 30°-Abständen beabstandet angeordnet sind, wird die Stromrichtung durch jede Spule 19 bei einer 30°-Drehung des Ankers 14 bezogen auf die Bürsten 16 geändert. Das heißt, eine Kommutierung der Spulen 19 wird in einer 30°-Drehung des Ankers 14 durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform ist der Winkel zwischen jedem benachbarten Paar von den Segmenten 15a gleich dem Winkel θ zwischen jedem benachbarten Paar der Zähne 18a. Der Winkel, welcher der Kontaktbreite zwischen jeder Bürste 16 und den Segmenten 15a entspricht, ist gleich dem Winkel θ.
Der Magnet 12 (13) weist einen Hauptabschnitt 12a (13a) und einen erweiterten Abschnitt 12b (13b) auf. Der erweiterte Abschnitt 12b erstreckt sich von dem Hauptabschnitt 12a bezogen auf die Drehrichtung des Ankers 14 in der Vorwärtsrichtung oder nach vorne.
Wie in 4 gezeigt, entspricht die Umfangslänge des Hauptabschnitts 12a, 13a dem Schlitzwinkel θ multipliziert mit einer Ganzzahl. In dieser Ausführungsform entspricht die Länge des Hauptabschnitts 12a (13a) 120° (4θ).
Wenn die Mitte in Umfangsrichtung der ersten Zähne 18a zu dem vordersten Ende 12f des Hauptabschnitts 12a ausgerichtet ist, ist das hinterste Ende 12g zu der Mitte in Umfangsrichtung des fünften Zahns 18a ausgerichtet.
Wenn der Mittelpunkt in Umfangsrichtung des ersten Zahns 18a und des Zahns 18a, welcher an der vorderen Seite des ersten Zahns 18a angeordnet ist, zu der Grenze des vordersten Abschnitts 12f und des erweiterten Abschnitts 12b ausgerichtet ist, ist Bezug nehmend auf 4 das hinterste Ende 12g des Hauptabschnitts 12a zu dem Mittelpunkt in Umfangsrichtung zwischen dem fünften Zahn 18a und dem vierten Zahn 18a ausgerichtet.
Wie in 4 gezeigt, entspricht die Umfangslänge des erweiterten Abschnitts 12b dem Schlitzwinkel (dem Winkel der Kommutierung) θ (30°). Die Dicke des erweiterten Abschnitts 12b steigt allmählich entlang der Drehrichtung an. Das heißt, der Magnet 12 (13) weist einen ersten Teil mit schwachem Fluss, welcher ein erstes dünnes Teil 12c (13c) ist, zwischen dem Hauptabschnitt 12a (13a) und dem erweiterten Abschnitt 12b (13b) auf. In dieser Ausführungsform ist der erste dünne Teil 12c (13c) in dem erweiterten Abschnitt 12b (13b) ausgebildet.
Ein zweiter Teil mit schwachem Fluss, welcher ein zweites dünnes Teil 12d ist, ist an einer Stelle ausgebildet, welche um einen Winkel, welcher gleich dem Schlitzwinkel θ multipliziert mit einer Ganzzahl m oder einem Winkel mθ ist, entfernt von dem vordersten Abschnitt 12f angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der zweite dünne Teil 12d von dem vordersten Abschnitt 12f um den Winkel 2θ (60°) in der Richtung im Uhrzeigersinn entfernt. Der zweite dünne Teil 12d erstreckt sich in einem Bereich von 30°. Wenn der Mittelpunkt in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Zahn 18a und dem Zahn 18a, welcher an der Vorderseite des ersten Zahns 18a ist, zu der Grenze des ersten dünnen Teils 12c und des Hauptabschnitts 12a ausgerichtet ist, ist der zweite dünne Teil 12d zu dem dritten Zahn 18a ausgerichtet.
Der zweite dünne Teil 12d und der erste dünne Teil 12c sind symmetrisch bezüglich der Drehrichtung des Ankers 14. Mit anderen Worten ändert sich die Dicke des zweiten dünnen Teils 12d in der entgegengesetzten Art und Weise zu der Dicke des ersten dünnen Teils 12c bezogen auf die Drehrichtung des Ankers 14. Genauer gesagt verringert der zweite dünne Teil 12d seine Dicke entlang der Drehrichtung des Ankers 14 (der Fluss sinkt allmählich ab), während der erste dünne Teil 12c seine Dicke entlang der Drehrichtung des Ankers 14 erhöht und der Fluss allmählich ansteigt.
Der erste dünne Teil 12c und der zweite dünne Teil 12d werden durch Herstellen der Grenze des Hauptabschnitts 12a und des erweiterten Abschnitts 12b oder durch Herstellen von nur dem Hauptabschnitt 12a ausgebildet. Das Volumen des entfernten Materials zum Ausbilden des zweiten dünnen Teils 12d ist gleich dem Volumen des entfernten Materials zum Ausbilden des ersten dünnen Teils 12c.
Die Beziehung zwischen den Zähnen 18a und den Segmenten 12, 13 wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden.
Wenn das vordere Ende des Stabs des ersten Zahns 18a zu der Grenze des ersten dünnen Teils 12c und des Hauptabschnitts 12a während einer Drehung des Ankers 14, wie in 5 gezeigt, ausgerichtet ist, beginnt eine der Bürsten 16, welche mit einem der Paare der Segmente 15a verbunden ist, das benachbarte Segment 15a zu kontaktieren. Dies leitet eine Kommutierung der Spule 19 ein. Mit anderen Worten beginnt der Stab des ersten Zahns 18a den ersten dünnen Teil 12c des Magneten 12 in dem Augenblick zu kontaktieren, wenn eine Kommutierung der Bürste 16 beginnt. Zu diesem Zeitpunkt ist das vordere Ende des Stabs des dritten Zahns 18a zu dem zweiten dünnen Teil 12d des Magneten 12 ausgerichtet.
Wenn sich der Anker 14 gegen den Uhrzeigersinn aus dem Zustand der 5 dreht, wird die Fließrichtung eines Stroms durch die Spule 19 geändert. Das heißt, eine Kommutierung wird durchgeführt. Während einer Kommutierung steigt die Dicke des erweiterten Abschnitts 12b, welche gegenüber einem Zähne 18a liegt, oder die Dicke des ersten dünnen Teils 12c in dem Kommutierungsabschnittswinkel von 30° an. Deshalb steigt der Betrag des magnetischen Flusses, welcher durch die Spule 19 verläuft, während einer Kommutierung allmählich an, wenn sich der Anker 14 dreht. Die Geschwindigkeit des Ansteigens des Flussbetrags steigt auch allmählich an. Da sich der Betrag des Flusses durch jede Spule 19 ändert, ist die in der Spule 19 induzierte Spannung zuerst klein und steigt dann allmählich negativ an. Die induzierte Spannung hebt die Gegenspannung auf. Dies verringert eine Unterkommutierung.
6 zeigt eine Änderung (Rastmoment) des Umlaufdrehmoments T wenn sich der Anker 14 um einen Schlitz oder um den Winkel θ aus der Position, an welcher eine Kommutierung von einer der Spulen 19 beginnt, oder aus der 0°-Position dreht. Die Änderung des Umlaufdrehmoments T, welche von dem ersten dünnen Teil 12c bewirkt wird, ist durch eine zweifach strichpunktierte Linie A1 dargestellt und die Änderung des Umlaufdrehmoments T, welche von dem zweiten dünnen Teil 12d bewirkt wird, ist durch eine einfach strichpunktierte Linie A3 dargestellt. Da eine Kommutierung innerhalb des Winkels θ (θ = 30°) der Motordrehung durchgeführt wird und der zweite dünne Teil 12d um den Winkel mθ (m ist eine Ganzzahl) von dem ersten dünnen Teil 12c entfernt ist, entspricht die Dauer des Umlaufdrehmoments T, welches durch Linien A1 und A2 dargestellt ist, dem Winkel θ (θ = 30°). Da der zweite dünne Teil 12d und der erste dünne Teil 12c symmetrisch bezüglich der Drehrichtung des Motors sind, sind das Umlaufdrehmoment T, welches von einer durchgezogenen Linie A2 dargestellt wird, und die zweifach strichpunktierte Linie A1 Sinuskurven mit entgegengesetzten Änderungsmustern. Die Änderung (Rastmoment) des Umlaufdrehmoments T, welche von dem ersten dünnen Teil 12c bewirkt wird, und die Änderung (Rastmoment) des Umlaufdrehmoments T, welche von dem zweiten dünnen Teil 12d bewirkt wird, heben einander auf. Dementsprechend wird das Rastmoment, welches auf den Motor 11 wirkt, im Wesentlichen beseitigt.
Die zweite Ausführungsform weist die folgenden Vorteil auf.

(1) Der Hauptabschnitt 12a, 13a weist den ersten dünnen Teil 12c, 13c und den zweiten dünnen Teil 12d, 13d auf, welcher von dem ersten dünnen Teil 12c, 13c um den Winkel mθ (m = 2) beabstandet angeordnet ist. Die Dicke des zweiten dünnen Teils 12d, 13d ändert sich in der entgegengesetzten Art und Weise von der Dicke des ersten dünnen Teils 12c, 13c. Deshalb wird während einer Kommutierung von einer der Spulen 19 das Rastmoment, welches von dem ersten dünnen Teil 12c erzeugt wird, von dem Rastmoment, welches von dem zweiten dünnen Teil 12d erzeugt wird, aufgehoben. Demzufolge wird das gesamte Rastmoment des Motors 11 verringert. Somit arbeitet der Gebläsemotor 11 gleichmäßig bei reduziertem Geräusch.
(2) Das Volumen des von dem ersten Hauptabschnitt 12a (13a) entfernten Materials zum Ausbilden des zweiten dünnen Teils 12d (13d) ist gleich dem Volumen des von dem Hauptabschnitt 12a (13a) entfernten Materials zum Ausbilden des ersten dünnen Teils 12c (13c). Deshalb ist das von dem ersten dünnen Teil 12c (13c) erzeugte Rastmoment im Wesentlichen gleich dem von dem zweiten dünnen Teil 12d (13d) erzeugten Rastmoment. Diese Struktur verringert das gesamte Rastmoment des Motors 11 im Wesentlichen auf Null. Demzufolge arbeitet der Motor 11 gleichmäßig mit geringem Geräusch.
(3) Das gesamte Rastmoment des Motors 11 wird wirksam reduziert, indem einfach die zweiten dünnen Teile 12d, 13d in den Hauptabschnitten 12a, 13a der Magnete 12, 13 ausgebildet werden. Deshalb wird die Herstellung des Motors 11 erleichtert und die Kosten reduziert.
(4) Die Magnete 12, 13 sind bezüglich der Achse des Ankers 14 symmetrisch. Deswegen wird der magnetische Fluss in einer gut ausgeglichen Art und Weise erzeugt.

Wie zuvor beschrieben, ist der erste dünne Teil 12c (13c) um den Winkel mθ von dem zweiten dünnen Teil 12d (13d) beabstandet angeordnet. Der Winkel mθ wird als ein Winkel bezeichnet, um welchen der Punkt eines kleinsten Flusses des zweiten dünnen Teils 12d (13d) von dem Punkt eines kleinsten Flusses des ersten dünnen Teils 12c (13c) beabstandet ist (die Grenze zwischen dem Hauptabschnitt 12 (13a) und dem erweiterten Abschnitt 12b (13b)).
Die Ausführungsformen der 1–6 können wie nachfolgend abgewandelt werden.
Der Motor der Ausführungsform der 1–3 kann in einer Abwandlung, wie in 7 dargestellt, verändert werden. In der Ausführungsform der 7 entspricht die Länge des Hauptabschnitts 22a (23a) des Magneten 22 (23) einem vorbestimmten Winkel δ1. Der Winkel δ1 wird derart bestimmt, dass das hinterste Ende 22e (23e) des Hauptabschnitts 22a (23a) zu dem vorderen Ende des Stabs des fünften Zahns 28a ausgerichtet ist, wenn die Mitte in Umfangsrichtung des ersten Zahns 28a gegenüber dem vordersten Abschnitt 22d (23d) des Hauptabschnitts 22a (23a) liegt. Der Winkel δ1 wird durch die nachfolgenden Gleichungen mit dem Winkel θ bestimmt. δ1 = θ × (n – 1 – (1/2)) + t/2 = 30°×(5 – 1 – (1/2)) + t/2 = 105° + t/2
In den Gleichungen stellt der Wert n die Anzahl der Stäbe der Zähne in einer Zahngruppe dar und der Wert t stellt einen Winkel dar, welcher dem Abstand zwischen dem hinteren Ende des Stabs eines Zahns 28a und dem vorderen Ende des Stabs des benachbarten Zahns 28a entspricht. Wenn eine Kommutierung von einer der Spulen 29 beginnt, ist in dieser Ausführungsform das hinterste Ende 22e (23e) des Hauptabschnitts 22a (23a) von der Mitte in Umfangsrichtung des fünften Zahns 28a verhältnismäßig entfernt. Dies verringert das Rastmoment des Motors 21. Dementsprechend arbeitet der Motor 21 gleichmäßig bei geringem Geräusch.
Der Motor der Ausführungsform der 1–3 kann in einer zweiten Abwandlung, wie in 8 dargestellt, verändert werden. In der Ausführungsform der 8 entspricht die Länge des Hauptabschnitts 32a (33a) einem vorbestimmten Winkel δ2. Der Winkel δ2 wird derart festgelegt, dass das hinterste Ende 32e (33e) zu dem hinteren Ende des Stabs des vierten Zahns 38a ausgerichtet ist, wenn der vorderste Abschnitt 32d (33d) zu der Mitte in Umfangsrichtung des ersten Zahns 38a ausgerichtet ist. Der Winkel δ2 wird durch die nachfolgenden Gleichungen mit dem Winkel θ dargestellt. δ2 = θ × (n – 1 – (1/2)) – t/2 = 30° × (5 – 1 – (1/2)) – t/2 = 105° – t/2
In den Gleichungen stellt der Wert n die Anzahl der Stäbe der Zähne in einer Zahngruppe dar und der Wert t stellt einen Winkel dar, welcher dem Abstand zwischen dem hinteren Ende des Stabs eines Zahns 38a und dem vorderen Ende des Stabs des benachbarten Zahns 38a entspricht. Wenn eine Kommutierung von einer der Spulen 39 beginnt, ist in dieser Ausführungsform das hinterste Ende 32e (33e) des Hauptabschnitts 32a (33a) von der Mitte in Umfangsrichtung des fünften Zahns 38a verhältnismäßig weit entfernt. Dies reduziert das Rastmoment des Motors 31. Dementsprechend arbeitet der Motor 31 gleichmäßig mit geringem Geräusch.
In den Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 kann die Umfangslänge des Hauptabschnitts eines jeden Magneten verändert werden, um einem vorbestimmten Winkel δ3 (δ3 ≠ δ, δ2 < δ3 < δ1) zu entsprechen. Diese Abwandlung weist die gleichen Vorteile wie die Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 auf.
In den Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 weist der erweiterte Abschnitt eines jeden Magneten eine sich ändernde Dicke auf, um den Betrag eines magnetischen Flusses, welcher durch jede Spule verläuft, zu erhöhen. Jeder Magnet kann jedoch die in 9 gezeigte Struktur aufweisen. Der Magnet 40 der 9 weist eine konstante Dicke auf und die magnetische Stärke des magnetischen Dipols ist an einer Grenze A unterschiedlich. Ferner kann ein Magnet 50 einer Ausführungsform von 10 verwendet werden. Die Dicke des Magneten 50 ist konstant. Die Ausrichtung des magnetischen Dipols des Magneten 50 ist an einer Grenze B des Hauptabschnitts 50a und des erweiterten Abschnitts 50b verändert. Alternativ kann ein Magnet 60 einer Ausführungsform der 11 verwendet werden. Die Dicke des Magneten 60 ist konstant. Ein schwach magnetisches Material 60d ist in einem dünnen Teil 60c, welcher zwischen dem Hauptabschnitt 60a und dem erweiterten Abschnitt 60b angeordnet ist, eingebaut. Die Ausführungsformen der 9–11 weisen die gleichen Vorteile wie die Ausführungsformen der 1–3, 7 und 8 auf.
Die Ausführungsformen der 4–6 können, wie in 12 dargestellt, verändert werden. In der Ausführungsform der 12 weist der Hauptabschnitt 72a (73a) eines jeden Magneten 72 (73) drei dünne Teile 72e, 72f, 72g (73e, 73f, 73g) auf, welche den zweiten Teil mit einem schwachen Fluss ausbilden. Der vierte Teil 72e (73e) ist um 30° (θ) von dem ers ten dünnen Teil 72c (73c) beabstandet angeordnet. Der dünne Teil 72f (73f) ist von dem ersten dünnen Teil 72c (73c) um 60° (2θ) beabstandet angeordnet. Der dünne Teil 72g (73g) ist von dem ersten dünnen Teil 72c (73c) um 90° (3θ) beabstandet angeordnet. Die dünnen Teile 72e, 72f, 72g (73e, 73f, 73g) werden durch Schneiden der Innenfläche der Hauptabschnitte 72a, 73a derart ausgebildet, dass sich die Änderung der Dicke gegenüber der von dem ersten dünnen Teil 72c (72d) befindet. Das Volumen des von dem Hauptabschnitt 72a, 73a zum Ausbilden des dünnen Teils 72e, 72f, 72g (73e, 73f, 73g) entfernten Materials ist gleich dem Volumen des von dem Hauptabschnitt 72a, 73a zum Ausbilden des ersten dünnen Teils 72c, 73c, welches als das erste Teil mit schwachem Fluss arbeitet, entfernten Materials. In diesem Fall ist das Rastmoment, welches von den dünnen Teilen 72e, 73e, 72f, 73f, 72g und 73g erzeugt wird, gleich dem Rastmoment, welches von dem ersten dünnen Teil 72c, 73c erzeugt wird. Die Richtungen einer Erzeugung der Rastmomente sind in einem Drehwinkelbereich entgegengesetzt.
Demzufolge weist die Ausführungsform der 12 die gleichen Vorteil wie die Ausführungsform der 4–6 auf. Ferner ist jedes der dünnen Teile 72e, 72f, 72g (73e, 73f, 73g) durch Ausbilden einer Aussparung, welche flacher als das Ausbilden des ersten dünnen Teils 72c, 73c ist, ausgebildet. Dies verbessert die Festigkeit der Magnete 72, 73.
Einer der dünnen Teile 72e (73e), 72f (73f) und 72g (73g) kann weggelassen werden. In diesem Fall sind die übrigen dünnen Teile ausgebildet, um das gleiche Rastmoment zu erzeugen, wie das, welches von dem ersten dünnen Teil 72c (73c) erzeugt wird.
Wie durch eine einfach strichpunktierte Linie A3 in 6 gezeigt, kann die Änderung des Umlaufdrehmoments T (Rastmoment), welches von dem zweiten dünnen Teil 12d (13d) der in 4–6 gezeigten Ausführungsform erzeugt wird, kleiner als das Rastmoment sein, welches von dem ersten dünnen Teil 12c (13c) erzeugt wird. Ebenso kann, wie durch Linie A3 gezeigt, die Änderung des Umlaufdrehmoments T (Rastmoment), welches von den dünnen Teilen 72e, 72f, 72g (73e, 73f, 73g) der in 12 gezeigten Ausführungsform erzeugt wird, kleiner als das von dem ersten dünnen Teil 72c (73c) erzeugte Rastmoment sein. In diesen Fällen wird nicht das gesamte Rastmoment, welches auf den Motor wirkt, beseitigt. Das Rastmoment wird jedoch verringert.
In der Ausführungsform der 4–6 ist das zweite dünne Teil 12d (13d) in dem Hauptabschnitt 12a (13a) ausgebildet und um den vorbestimmten Winkel 2θ (m = 2) von dem ersten dünnen Teil 12c (13c) getrennt. Der zweite dünne Teil 12d (13d) kann jedoch von dem ersten dünnen Teil 12c (13c) durch den Winkel θ (m = 1) oder durch den Winkel 3θ (m = 3) getrennt sein.
In den Ausführungsformen der 4–6 und 12 sind der zweite Teil mit schwachem Fluss des Magneten 12 (72) und der zweite Teil mit schwachem Fluss des Magneten 13 (73) von dem entsprechenden ersten Teil mit schwachem Fluss um den gleichen Winkel beabstandet angeordnet. Der zweite Teil mit geringem Fluss des Magneten 12 (72) und der zweite Teil mit geringem Fluss des Magneten 13 (73) können jedoch von dem entsprechenden ersten Teil mit geringem Fluss um unterschiedliche Winkel beabstandet angeordnet sein.
In den Ausführungsformen der 4–6 und 12 können die Magnete 12 (72), 13 (73) durch Magnete ersetzt werden, welche eine konstante Dicke aufweisen. In diesem Fall werden die ersten und zweiten Teile mit schwachem Fluss durch Verändern der magnetischen Eigenschaft des magnetischen Dipols oder der Richtung der magnetischen Dipole ausgebildet. Um die Dicke der Magnete 12 (72), 13 (73) gleichmäßig zu gestalten, kann alternativ ein schwachmagnetisches Material in den Aussparungen, welche die ersten und zweiten schwachmagnetischen Teile ausbilden, eingebaut werden. Diese veränderten Ausführungsformen weisen im Wesentlichen die gleichen Vorteile, wie die Ausführungsformen der 4–6 und 12, auf.
In den Ausführungsformen der 4–6 und 12 entsprechen der Hauptabschnitt 12a (72a), 13a (73a) dem Schlitzwinkel θ multipliziert mit einer Ganzzahl (4θ = 120°). Der Hauptabschnitt 12a (72a), 13a (73a) kann jedoch dem Schlitzwinkel θ multipliziert mit (n – 1 – (1/2)) entsprechen. Der Wert n stellt die Anzahl von Zähnen in einer Zahngruppe dar. Wenn z.B. das n fünf ist und der Winkel θ 30° beträgt, entspricht der Hauptabschnitt 12a (72a), 13a (73a) den 30° multipliziert mit (5 – 1 – (1/2) = 3,5) oder 105°. Diese veränderte Ausführungsform verringert das in jedem dünnen Teil erzeugte Rastmoment.
Der Hauptabschnitt 12a (72a), 13a (73a) kann dem Schlitzwinkel θ multipliziert mit (n – 1 – (1/2) ± t/2) entsprechen. Der Wert n stellt die Anzahl der Zähne in einer Zahngruppe dar und der Wert t stellt den Winkel dar, welcher von dem hinteren Ende des Stabs. eines Zahns und dem vorderen Ende des Stabs des nachfolgenden Zahns definiert wird.
In den obigen Ausführungsformen sind Aussparungen in der Innenseite eines jeden Magneten ausgebildet, um einen Teil mit schwachem Fluss auszubilden. Teile mit schwachem Fluss können durch Entfernen eines Teils des Magneten von der äußeren O berfläche ausgebildet werden. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform der 13(a) und 13(b) eine Aussparung 82b in der äußeren Fläche 82a eines gebogenen Magneten 82 ausgebildet. Wenn die Aussparung 82b oder der Teil mit schwachem Fluss an dem Magneten 82 ausgebildet wird, wird die Außenfläche 82a bearbeitet. Deshalb wird der Arbeitsbereich eines Schneidwerkzeugs nicht eingeschränkt und die Bearbeitung wird erleichtert. Da die Seitenwände 82c des Magneten 82 bleiben, wird ferner die Festigkeit des Teils, welcher dem dünnen Teil entspricht, erhöht.
Die Anzahl der Zähne kann mehr oder weniger als zwölf betragen. Die Anzahl der Zähne in einer Zahngruppe kann mehr oder weniger als fünf betragen.
Die vorliegende Erfindung kann auf andere Motoren als einer Gebläsemotor angewendet werden.
Deshalb sollen die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als darstellend und nicht beschränkend betrachtet werden und die Erfindung soll nicht auf die hierin dargestellten Details beschränkt sein, sondern ist durch die Ansprüche definiert.

Claims

Gleichstrommotor, umfassend; einen Ankerkern (8; 18; 28; 38; 78), wobei der Kern mehrere Zähne (8a; 18a; 28a; 38a; 78a) aufweist, wobei die Zähne in einem Abstand eines ersten vorbestimmten Winkels (θ) angeordnet sind; mehrere Ankerspulen (9; 19; 29; 39; 79), wobei jede Spule um eine unterschiedliche Gruppe von Zähnen mit einer vorbestimmten Anzahl von Zähnen gewickelt ist, wobei jeder Zahn an der vordersten Position in der Drehrichtung in einer der Zahngruppen angeordnet ist, und wobei der Ankerkern und die Ankerspulen einen Anker ausbilden; mehrere Magnete (2, 3; 12, 13; 22, 23; 32, 33; 40; 50; 60; 72, 73), wobei die Magnete einander mit dem Anker dazwischen gegenüberliegen, wobei jeder Magnet aufweist: einen Hauptabschnitt (2a, 3a; 12a, 13a; 22a, 23a; 32a, 33a; 72a, 73a); einen erweiterten Abschnitt (2b, 3b; 12b, 13b; 22b, 23b; 32b, 33b; 72b, 73b), welcher sich von dem Hauptabschnitt erstreckt; einen ersten magnetischen Flusswechsler (2c, 3c; 12c, 13c; 22c, 23c; 32c, 33c; 72c, 73c), welcher in der Nähe des Randes des erweiterten Abschnitts und des Hauptabschnitts angeordnet ist, wobei sich der erste magnetische Flusswechsler entlang eines Abstands der Zähne erstreckt und wobei der Fluss des ersten magnetischen Flusswechslers allmählich entlang der Drehrichtung des Ankers ansteigt; einen Kommutator (5; 15; 25; 35; 75), welcher mehrere Segmente (5a; 15a; 25a; 35a) aufweist, wobei die Segmente mit jeder Spule verbunden sind; ein Bürstenpaar (6; 16; 26; 36; 76), welches jedes Segment (5a; 15a; 25a; 35a) berühren kann, wobei die Bürsten den Spulen durch die Segmente einen Strom zuführen, wobei jede Bürste während einer Kommutierung einen Kurzschluss in einem benachbarten Paar der Kommutatorsegmente herstellt, wodurch die Richtung des Stroms, welcher durch die Spule fließt, geändert wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Motor derart konstruiert ist, dass in einem Zustand, wenn eine Kommutierung für eine Gruppe von Zähnen beginnt, das vordere Ende des ersten Zahns in dieser Zahngruppe, wobei der erste Zahn an der vordersten Position in der Gruppe in der Drehrichtung des Ankers angeordnet ist, mit dem ersten magnetischen Flusswechsler (2c, 3c; 12c, 13c; 22c, 23c; 32c, 33c; 72c, 73c) von einem der Magnete ausgerichtet ist, wobei die Anzahl der Zähne, welche zu der gleichen Gruppe gehören, durch n bezeichnet ist, wobei die Umfangslänge des Hauptabschnitts eines jeden Magnets einem zweiten vorbestimmten Winkel (δ; δ1;δ2; δ3) entspricht, wobei der zweite vorbestimmte Winkel (δ; δ1; δ2; δ3) derart festgelegt ist, dass, wenn die umfängliche Mitte des ersten Zahns mit dem vordersten Abschnitt (2d, 3d; 12f; 22d, 23d; 32d, 33d) des Hauptabschnitts in der Drehrichtung des Ankers ausgerichtet ist, das hinterste Ende (2e, 3e; 12g; 22e, 23e; 32e, 33e) des Hauptabschnitts in der Drehrichtung des Ankers umfänglich zwischen dem nten Zahn und dem (n-1)ten Zahn angeordnet ist.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptabschnitt eines jeden Magnets einen zweiten magnetischen Flusswechsler (12d, 13d; 72e, 72f, 72g, 73e, 73f, 73g) aufweist, wobei der zweite magnetische Flusswechsler von dem ersten magnetischen Flusswechsler um einen Winkel, welcher dem ersten vorbestimmten Winkel (θ) multipliziert mit einer Ganzzahl entspricht, beabstandet angeordnet ist, und wobei der Fluss des zweiten magnetischen Flusswechslers in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Ankers ansteigt.
Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite magnetische Flusswechsler mehrere zweite magnetische Flusswechsler (72e, 72f, 72g, 73e, 73f, 73g) umfasst, und wobei die zweiten magnetischen Flusswechsler in dem Hauptabschnitt eines jeden Magnets angeordnet sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste magnetische Flusswechsler und der zweite magnetische Flusswechsler durch Entfernen eines Teils der inneren Oberfläche des Hauptabschnitts eines jeden Magnets ausgebildet sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Teils, welches zum Ausbilden des zweiten magnetischen Flusswechslers entfernt wird, gleich dem Volumen des Teils ist, welches zum Ausbilden des ersten magnetischen Flusswechslers entfernt wird.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne, welche zu der gleichen Gruppe gehören, durch n bezeichnet ist, wobei die umfängliche Länge des Hauptabschnitts (22a, 23a) eines jeden Magnets einem zweiten vorbestimmten Winkel (δ1) entspricht, wobei der zweite vorbestimmte Winkel (δ1) dadurch festgelegt ist, dass, wenn die umfängliche Mitte des ersten Zahns mit dem vordersten Abschnitt (22d, 23d) des Hauptabschnitts (22a, 23a) in der Drehrichtung des Ankers ausgerichtet ist, das hinterste Ende (22e, 23e) des Hauptabschnitts in der Drehrichtung des Ankers mit dem vordersten Ende des nten Zahns in der Drehrichtung des Ankers ausgerichtet ist.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne, welche zu der gleichen Gruppe gehören, durch n bezeichnet ist, wobei die umfängliche Länge des Hauptabschnitts (32a, 33a) eines jeden Magnets einem zweiten vorbestimmten Winkel (δ2) entspricht, wobei der zweite vorbestimmte Winkel (δ2) derart bestimmt ist, dass, wenn die umfängliche Mitte des ersten Zahns mit dem vordersten Abschnitt (32d, 33d) des Hauptabschnitts (32a, 33a) in der Drehrichtung des Ankers ausgerichtet ist, das hinterste Ende (32e, 33e) des Hauptabschnitts in der Drehrichtung des Ankers zu dem hinteren Ende des (n-1)ten Zahns in der Drehrichtung des Ankers ausgerichtet ist.
Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Segmente (5a; 15a; 25a; 35a) gleich dem Abstand der Zähne (8a; 18a; 28a; 38a; 78a) ist, und wobei ein Winkel, welcher der Berührbreite zwischen jeder Bürste (6; 16; 26; 36; 76) und jedem Segment entspricht, gleich dem Abstand der Zähne ist.
Gleichstrommotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Magnete zwei beträgt, und wobei die Magnete (2, 3; 12, 13; 22, 23; 32, 33; 40; 50; 60; 72, 73) symmetrisch bezüglich der Achse des Ankers sind.
Gleichstrommotor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste magnetische Flusswechsler (2c, 3c; 12c, 13c; 22c, 23c; 32c, 33c; 72c, 73c) durch Entfernen eines Teils der äußeren Oberfläche des Hauptabschnitts eines jeden Magnets ausgebildet ist.