DE60308358T2

DE60308358T2 - Elektromotor für einen elektrischen haushalts-mixer

Info

Publication number: DE60308358T2
Application number: DE60308358T
Authority: DE
Inventors: Patrick Garrigues
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: AU2003255574A1; EP1506607A1; WO2003098776A1; DE60308358D1; FR2839825A1; ATE339792T1; FR2839825B1; EP1506607B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das allgemeine technische Gebiet der Elektrohaushaltsgeräte zur Nahrungsmittelzubereitung, mit einem Motor in einem Gehäuse, der zum Antreiben wenigstens eines drehbaren Arbeitswerkzeugs vorgesehen ist.
Die in solchen Geräten verwendeten Motoren sind meist vom universalen oder asynchronen Typ. Der eine oder andere dieser Typen von Motoren weist den Nachteil eines sehr großen axialen Platzbedarfs insbesondere aufgrund der Höhe der Blechstapel des Stators entlang der Drehachse des Rotors auf.
Das Dokument DE 44 475 49 schlägt vor, einen Motor mit Dauermagneten zu verwenden, der in einem Gerät vom vorgenannten Typ einen Rotor nach der Art einer Glocke aufweist. Ein solcher Motor weist auf der Achse eine verminderte Höhe auf. Dieser flache Motor kann somit im Gehäuse unter dem Arbeitsbehälter angeordnet sein. Ein solcher Motor ist von der Bauweise her jedoch relativ kostspielig, da die Wicklungen des Stators radial angeordnet sind, wobei der Dauermagnet des Rotors einen Kranz bildet.
Ein Motor nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument US 4 866 324 bekannt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Antrieb für ein Elektrohaushaltsgerät zur Nahrungsmittelzubereitung vorzuschlagen, dessen Bauweise einfacher und kostengünstiger ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Antrieb für ein Elektrohaushaltsgerät zur Nahrungsmittelzubereitung vorzuschlagen, der optimierte Leistungen aufweist.
Diese Gegenstände werden mit einem Elektromotor für ein Elektrohaushaltsgerät zur Nahrungsmittelzubereitung erreicht, mit einem Stator, der an einem Gehäuse des Geräts befestigt ist, wobei der Stator einen magnetischen Ringteil umfasst, der mit Spulen versehene Kerne aufweist, welche um einen zentralen Raum angeordnet sind, und mit einem Rotor, der an einer Welle angebracht ist, wobei der magnetische Ringteil aus dem Pulver eines magnetischen Materials besteht, wobei der Stator und der Rotor einen axialen Luftspalt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen Träger umfasst, der die Welle aufweist. In anderen Worten weisen die Kerne des Stators eine zur Welle des Rotors parallele Achse auf. Ein solcher Motor wird Axialflussmotor genannt. Die magnetisch isotropen Eigenschaften des Pulvers aus magnetischen Material ermöglichen es, Statorgeometrien vorzusehen, deren Ausführung ausgehend von Stapeln magnetischer Bleche sehr schwierig und/oder kostenmäßig unerschwinglich ist. Vorzugsweise wird das Pulver aus magnetischen Material durch Verdichtung zusammengepresst, um die gewünschte Form zu erhalten. Eine relativ einfache Geometrie kann mit Kernen erhalten werden, die aus einem Träger hervorgehen. Die oberen Seiten der Kerne sowie die oberen und unteren Seiten des Trägers können eben sein. Die fehlende Abrundung bezüglich der lateralen Seiten begrenzt die Kosten zur Herstellung der Form. Die Herstellung des magnetischen Teils des Stators ist somit kostengünstig. Die vorgeschlagene Bauweise erleichtert das Einsetzen der Wicklungen und das Zusammenfügen des Antriebs, das stapelweise erfolgen kann. Die Verwendung von verdichtetem Pulver aus magnetischen Material ermöglicht es, die Verluste über Foucaultscher Ströme erheblich zu reduzieren, was dazu beiträgt, die Erwärmung des Antriebs zu reduzieren. Dies ist für eine längere Benutzung des Geräts günstig, in welchem der zuvor erwähnte Antrieb eingebaut ist. Es trägt auch dazu bei, den Verbrauch des Geräts zu begrenzen.
Vorteilhafterweise trägt dann der Rotor einen multipolaren Dauermagnet, der aus Kunststoffmagnet hergestellt ist. Dieses Material weist eine bessere Festigkeit als das Material der herkömmlichen Ferriten, eine bessere Abmessungsstabilität und eine bessere Reproduzierbarkeit der magnetischen Eigenschaften auf. Da sie keinen Binder enthalten, sind nämlich die herkömmlichen Ferriten anfälliger für die Rissbildung. Die Verwendung von Kunststoffmagnet ermöglicht ein weniger einengendes Zusammenfügen sowie eine bessere Betriebszuverlässigkeit. Ohne nachträgliches Umspritzen zum Zusammenhalten kann der Kunststoffmagnet auf das Blech des Rotors aufgespritzt werden.
Vorteilhafterweise weisen die Kerne eine trapezförmige Geometrie auf. Diese Anordnung trägt zur Verbesserung der Kompaktheit und des Drehmoments bei, was bessere Leistungen ermöglicht.
Vorteilhafterweise ist zudem die auf einem Kern angebrachte Wicklung nicht von einem den Kern umgreifenden Magnetteil abgedeckt. Diese Anordnung ermöglicht es, den Kern einstückig mit der Basis des magnetischen Ringteils des Stators herzustellen. Beim Einbau ist das Zusammenfügen eines zusätzlichen Teils nicht notwendig. Diese Anordnung ermöglicht es, die Bauweise zu vereinfachen.
Vorteilhafterweise beträgt zudem das Verhältnis zwischen der Höhe der Baugruppe aus Stator und Rotor einerseits und dem Durchmesser des Rotors andererseits zwischen 3,5 und 6. Die Auswahl eines Axialflussmotors ermöglicht es, den diametralen Platzbedarf zu reduzieren, wobei ein flacher Motor beibehalten wird. Der Leistungskoeffizient des Motors, der dem Verhältnis (Drehmoment²)/Joule-Verluste entspricht, hängt vom Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Rotors und der Dicke des Motors ab. Die vorgeschlagenen Verhältnisse ermöglichen bessere Leistungen, ohne die Bauweise zu verkomplizieren.
Vorteilhafterweise beträgt der Durchmesser des Rotors zwischen 75 mm und 150 mm. Diese Abmessungen ermöglichen es, eine mechanische Leistung von 200 W und mehr bereitzustellen, wobei die Erwärmungen erheblich begrenzt sind. Diese Anordnung ermöglicht es, das betroffene Gerät dauerhaft arbeiten zu lassen, ohne seine Leistungen zu verschlechtern. Ein kleinerer Durchmesser beispielsweise bis zu einen Wert in der Größenordnung von 40 mm, kann für Geräte vorgesehen sein, die eine geringere mechanische Leistung erfordern, beispielsweise für die in der Hand gehaltenen Geräte wie Handrührgeräte und Stabmixer oder auch für Geräte vom Typ Minihackmaschine.
Der Durchmesser des Trägerblechs des Rotors überschreitet insbesondere nicht den Durchmesser des Rotormagnets. Diese Anordnung ermöglicht es, den Drehmoment des Motors zu optimieren.
Vorteilhafterweise beträgt die Höhe der Baugruppe aus Stator und Rotor zwischen 15 und 30 mm. Die Zunahme der Höhe hat als Parameter nicht einen solchen Einfluss auf die Leistung des Motors wie die Zunahme des Durchmessers. Daher kann mit der vorgeschlagenen Antriebsgeometrie die Höhe leichter begrenzt werden.
Vorteilhafterweise weisen der Stator und der Rotor einen Luftspalt auf, der größer als oder gleich 0,5 mm ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die Genauigkeit der mechanischen Führung des Rotors und der Baugruppe aus Rotor und Stator zu begrenzen.
Vorteilhafterweise weisen der Stator und der Rotor einen Luftspalt auf, der kleiner als oder gleich 1,5 mm ist. Diese Anordnung ist besonders interessant für einen Rotor, der einen mehrpoligen Magnet aus Kunststoffmagnet aufweist. Diese Anordnung ermöglicht eine bessere Leistung mit einer geringeren Erwärmung. Die Abmessungsgenauigkeit der Kunststoffmagnete ist besser als die der Ferrite, und ein Umspritzen zum Zusammenhalten ist nicht notwendig. Hingegen ist die Induktion der Kunststoffmagnete geringer. Aus diesem Grund muss der Luftspalt reduziert werden.
Vorteilhafterweise weisen der Stator und der Rotor einen Luftspalt auf, der kleiner als oder gleich 2 mm ist. Diese Anordnung ist besonders interessant für einen Rotor, der einen mehrpoligen Magnet aus Ferrit aufweist. Diese Anordnung ermöglicht auch eine bessere Leistung mit einer geringeren Erwärmung. Die Abmessungsgenauigkeit der Ferrite ist geringer, ein wirksames Zusammenhalten wie beispielsweise ein Umspritzen ist notwendig, ihre Induktion ist aber höher. Aus diesem Grund kann ein etwas größerer Luftspaltwert verwendet werden.
Vorteilhafterweise weist der Motor eine Dreiphasenversorgung auf und der Stator umfasst 9 Kerne. Eine solche Anordnung ermöglicht es, den Durchmesser des Stators zu reduzieren.
Vorteilhafterweise umfasst dann der Rotor 3 Magnetpolpaare. Diese Anordnung ermöglicht ein besseres Auswuchten des Motors.
Noch in vorteilhafter Weise beträgt der Positionierungsdurchmesser der Kerne zwischen 50 und 100 mm. Diese Anordnung ermöglicht es, die von den Wicklungen umgebenen mechanischen Elemente wie beispielsweise die Führung und/oder das Getriebe zu integrieren.
Vorteilhafterweise ist die Welle durch zwei Führungselemente in Drehung geführt, die jeweils in einer Wand und einer weiteren Wand des Gehäuses angebracht sind, wobei der Rotor zwischen der Wand und der weiteren Wand angeordnet ist. Die Führungselemente können beispielsweise durch Lager, Lagerbuchsen oder auch Wälzlager gebildet sein.
Vorteilhafterweise weist dann mindestens eins der Führungselemente einen Freiheitsgrad in der Orientierung auf. Die Führungselemente können dann beispielsweise durch Gelenkpfannen oder schwingende Wälzlager gebildet sein. Diese Anordnungen ermöglichen es, einen Freiheitsgrad in der Neigung für die Rotorwelle zu bieten, wodurch die Montage weniger genau ist und ein Antrieb mit einer erheblich geringeren Leerverbrauch erhalten wird. Vorteilhafterweise weisen noch die beiden Führungselemente einen Freiheitsgrad in der Orientierung auf. Diese Anordnung verstärkt noch die vorherigen Vorteile.
Vorteilhafterweise ist weiter die Höhe zwischen der dem Rotor gegenüberliegenden Seiten der Führungselemente kleiner als 4 Mal der Durchmesser der Welle und vorzugsweise kleiner als 3,5 Mal der Durchmesser der Welle. In erstaunlicher Weise und trotz der hohen Geschwindigkeiten an der Welle, die 10000 U/min erreichen können, und der abgegebenen Belastungen ist die Führung ausreichend, um einen zufriedenstellenden Betrieb zu erhalten. Diese Anordnung ermöglicht es, die Höhe des Antriebs zu reduzieren. Eine bemerkenswerte Kompaktheit kann somit erhalten werden, wobei der Antrieb in einem Elektrohaushaltsgerät zur Nahrungszubereitung mehrfach verwendet werden kann.
Vorteilhafterweise ist noch ein Federring zwischen der weiteren Wand und dem Rotor eingesetzt. Diese Anordnung ermöglicht es, die Längsbewegungen der Welle zu dämpfen, was die Drehung des Rotors verbessert.
Vorteilhafterweise ist ein von der Welle angetriebenes Getriebe mindestens teilweise im zentralen Raum angeordnet. Das Getriebe kann ein epizykloidisches Getriebe sein. Das Getriebe kann mehrere Stufen und vorteilhafterweise mehrere Antriebe mit verschiedenen Untersetzungsverhältnissen aufweisen. Es kann auch ein direkter Antrieb vorgesehen sein.
Die Erfindung wird bei der Betrachtung eines Ausführungsbeispiels und einer Variante besser verstanden, die keineswegs einschränkend angegeben und in den beigefügten Figuren veranschaulicht sind, die zeigen:
1 ein Querschnittansicht einer Ausführungsform des Antriebs eines erfindungsgemäßen Elektrohaushaltsgeräts zur Nahrungsmittelzubereitung;
2 eine Explosionsansicht des in 1 gezeigten Antriebs, in welchem die Wicklungen nicht dargestellt sind;
3 eine Draufsicht des Stators mit den Wicklungen des in 1 gezeigten Antriebs,
4 eine Teilansicht eines Querschnitts einer Variante des in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Die 1 zeigt einen Elektromotor für ein Elektrohaushaltsgerät zur Nahrungsmittelzubereitung, der einen Stator 1 und einen Rotor 2 aufweist.
Der Stator 1 umfasst einen magnetischen Ringteil 10, der einen zentralen Raum 8 freigibt. Der magnetische Ringteil 10 kann aus einem Pulver eines magnetischen Materials wie Eisenpulver vom Typ Somalloy 500 oder 550 der Firma Höganäs bestehen. Das Pulver aus magnetischen Material ist vorzugsweise je nach der gewünschten Geometrie durch Verdichtung zusammengepresst. Der magnetische Ringteil 10 weist um den zentralen Raum 8 herum Kerne 11 auf, die mit Wicklungen 12 versehen sind. Wenn der Motor durch eine elektronische Dreiphasensteuerung angesteuert wird, sind beispielsweise neun Wicklungen 12 vorgesehen. Der magnetische Ringteil 10 des Stators 1 ist an einer Wand 4 des Gehäuses 3 angebracht.
Im in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Stator 1 neun Wicklungen 12 auf. Wie in 3 gezeigt, sind die Wicklungen 12 jeweils zu dritt in Reihe zusammengefasst, wobei jede Reihe von drei Wicklungen sternförmig verkabelt ist. Die Versorgung der drei Phasen 51, 52, 53 ist elektronisch angesteuert. Der Nullleiter 50 kann der Kontrolle und/oder der Messung dienen. Die Wicklungen 12 weisen 160 Drahtwindungen auf, wobei der Durchmesser der Drähte 0,425 mm beträgt. Wie in den 1 und 3 gut sichtbar ist, weisen die Kerne 11 keinen Pilz auf. Der Stator 1 weist zwischen den Wicklungen 12 und dem Rotor 2 keinen zwischengeschalteten magnetischen Teil auf.
Ein in den Figuren nicht gezeigtes Isoliermittel kann zwischen den Wicklungen 12 und dem magnetischen Ringteil 10 des Stators 1 angeordnet sein.
Der magnetische Ringteil 10 des Stators weist einen Außendurchmesser von 105 mm, einen Innendurchmesser von 55 mm und eine Dicke von 5 mm an der Basis auf.
Von oben gesehen weisen die Kerne 11 eine trapezförmige Geometrie auf, wobei die Innen- und Außenseiten an den lateralen Seiten über Abrundungen angeschlossen sind. Der Radius der Abrundungen ist vorzugsweise größer als 3 mm. Die Außenseiten sind größer als die Innenseiten. Die lateralen Seiten von zwei benachbarten Kernen 11 sind parallel. Die maximale radiale oder transversale Durchmesserbreite der Kerne 11 beträgt 12 mm, und die Höhe beträgt 9,5 mm.
Der Rotor 2 weist einen mehrpoligen, ringförmigen Dauermagnet 20 auf, der an einem scheibenförmigen Träger 21 angebracht ist. Aufgrund der axialen Geometrie des Luftspalts 13 zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 2 könnte der Magnet 20 auch scheibenförmig sein. Der Magnet 20 ist am Träger 21 über jedes geeignete Mittel, insbesondere durch Kleben oder Aufspritzen befestigt. Der Magnet 20 kann insbesondere als Kunststoffmagnet ausgeführt sein. Der Träger 21 kann insbesondere aus einem Weichstahlblech gebildet sein.
Im in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 einen Außendurchmesser von 105 mm auf, der demjenigen des Magnets 20 entspricht. Der Innendurchmesser des Magnets 20 beträgt 54 mm. Die Dicke des Trägers 21 beträgt 4 mm. Die Dicke des Magnets 20 beträgt 5 mm. Der Rotor 2 weist drei Paare von Magnetpolen auf.
Der Träger 21 weist eine Welle 22 auf, die in der Wand 4 des Gehäuses 3 rotiert. Vorzugsweise erstreckt sich die Welle 22 auf der einen und anderen Seite des Rotors 2 und dreht auch in einer weiteren Wand 5 des Gehäuses 3. Wie in 1 zu sehen ist, ist der Rotor 2 zwischen der Wand 4 und der weiteren Wand 5 des Gehäuses 3 angeordnet. Lager 6, 7, die in Wänden 4, 5 des Gehäuses 3 angebracht sind, erleichtern das Rotieren der Welle 22. Die Lager 6, 7 bilden Elemente 46, 57 zur Führung der Welle 22 bei der Drehung und Translationsbewegung.
In dem in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Welle 22 einen Durchmesser von 6 mm in Höhe der Führungselemente 46, 47 auf. Die Höhe der Baugruppe zwischen der dem Rotor 2 gegenüberliegenden Seite des Elements 46 und der dem Rotor 2 gegenüberliegenden Seite des Elements 47 beträgt 16 mm. Das Verhältnis zwischen dieser beiden Abmessungen ist kleiner als 3.
Der Luftspalt 13 zwischen dem Scheitel der Kerne 11 und dem Magnet 20 ist axial. In anderen Worten erstreckt sich der Luftspalt 13 entlang einer zur Rotationsachse der Welle 22 des Rotors 2 parallele Richtung. Die Höhe des Luftspalts beträgt 1 mm.
Die Höhe der Baugruppe aus Stator 1 und Rotor 2 beträgt 23 mm. Das Verhältnis zwischen der Höhe der Baugruppe aus Stator 1 und Rotor 2 einerseits und dem jeweils größten Durchmesser von Stator 1 und Rotor 2 andererseits beträgt etwa 4,5. Der Positionierungsdurchmesser der Kerne 11 beträgt 80 mm.
Die Wand 4 des Gehäuses 3 weist eine Vertiefung 9 auf, die sich im zentralen Raum 8 erstreckt. Der magnetische Ringteil 10 ist an der Wand 4 um die Außenseite der Vertiefung 9 herum angebracht. Die Welle 22 durchquert die Vertiefung 9, um ein Getriebe 30 anzutreiben. Hierzu trägt die Welle 22 ein Primärritzel 24. Primäre Planetenräder 25, die jeweils auf einer aus dem Hauptträger 27 hervorgehenden Nabe 26 angebracht sind, wirken einerseits mit dem Primärritzel 24 und andererseits mit einem gezahnten Ringsegment 28 zusammen, der zum Gehäuse 3 gehört. Der Hauptträger 27 weist ein freies Ende 29 auf, das einen zur Welle 22 koaxialen Primärantrieb 31 bildet.
Die Welle 22 weist ein freies Ende 23 auf, das den Hauptträger 27 durchquert und einen direkten Antrieb 19 für ein (in den Figuren nicht dargestelltes) Drehwerkzeug bildet. Der Hauptträger 27 bildet somit eine hohle Welle.
Ein Sekundärritzel 33 ist axial an dem Hauptträger 27 angebracht. Sekundäre Planetenräder 34, die jeweils auf einer aus dem sekundären Träger 36 hervorgehenden Nabe 35 angebracht sind, wirken einerseits mit dem Sekundärritzel 33 und andererseits mit einem zweiten gezahnten Ringsegment 37 zusammen, der zum Gehäuse 3 gehört. Der sekundäre Träger 36 weist ein freies Ende 38 auf, das einen Sekundärantrieb 32 bildet. Das freie Ende 29 des Hauptträgers 27 ist in einer Öffnung 39 des freien Endes 38 des sekundären Trägers 36 angeordnet. Somit ist der Primärantrieb 31 mittig, und der Sekundärantrieb 32 ist umlaufend.
Eine am Gehäuse 3 befestigte Haube 40 ermöglicht es, die Elemente des Getriebes 30 in Stellung zu halten. Die Haube 40 schließt die Vertiefung 9, wobei ein Durchgang 41 für die Antriebe 31, 32 frei gelassen wird. Die Haube 40 kann abnehmbar oder nicht sein. Die Haube 40 bildet mit der Vertiefung 9 eine Aufnahme 52 für das Getriebe 40. Da das Ende 29 und das Ende 35 sich durch den Durchgang 41 der Haube 40 erstrecken, ist das Getriebe 30 teilweise in der Vertiefung 9 aufgenommen. Das Getriebe könnte jedoch ganz in der Vertiefung aufgenommen sein.
Wie in 2 gezeigt, sind die primäre Planetenräder 25 und die sekundären Planetenräder 34 in der Anzahl von drei vorhanden. Das Untersetzungsverhältnis der ersten Stufe beträgt beispielsweise 5, und das Untersetzungsverhältnis der zweiten Stufe beträgt beispielsweise 4.
Die Wände 4, 5 des Gehäuses 3 können aus einem Material ausgeführt werden, das hinsichtlich der Elastizität weniger steif ist als das Material der Ritzel und das Material der Planetenräder, um die Vibrationen zu beschränken. Die Wände 4, 5 des Gehäuses 3 können beispielsweise aus glasfiberverstärktem Polypropylen hergestellt sein, während die Ritzel und Planetenräder aus glasfiber- und PTFE-verstärktem Polyamid ausgeführt sein können.
Die in 4 veranschaulichte Ausführungsvariante unterscheidet sich vom vorhergehenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch die Anbringung der Welle 22' des Rotors 2' sowie durch die Anbringung des magnetischen Ringteils 10' des Stators 1'.
Der Träger 21' des Magneten 20' ist an einer aus der Welle 22' hervorgehenden Platte 45 angebracht. Die Welle 22' ist an einem Element 46' zum Führen bei der Drehung und Translationsbewegung angebracht, das an der Wand 4' des Gehäuses 3' befestigt ist, und an einem Element 47' zum Führen bei der Drehung und Translationsbewegung angebracht, das an der Wand 5' des Gehäuses 3' befestigt ist.
Wie in 4 gezeigt, sind die Elemente 46', 47' auf Kugelschale gelagerte Gelenkpfannen 6', 7'. Eine Unterlegscheibe 48 ist zwischen der Gelenkpfanne 6' und dem Rotor 2' eingesetzt. Hierzu ragt die Gelenkpfanne 6' leicht über die Wand 4' hinaus. Ein Federring 49 ist zwischen der Gelenkpfanne 7' und dem Rotor 2' eingesetzt. Hierzu ragt die Gelenkpfanne 7' leicht über die Wand 5' hinaus.
Als Variante könnte die eine und/oder andere dieser Gelenkpfannen, vorzugsweise die auf der Seite des Stators 1' angeordnete Gelenkpfanne fest sein. Eine an der Wand 4' anliegende Schulter ist dann für die Gelenkpfanne vorzuziehen. Die eine und/oder andere dieser Gelenkpfannen könnte auch durch ein Wälzlager, vorzugsweise durch ein schwingendes Wälzlager ersetzt werden. Die auf Kugelschale gelagerten Gelenkpfannen und die schwingenden Wälzlager ermöglichen es, einen Neigungsfreiheitsgrad für die Welle 22' zu bieten, was möglich macht, einen geringere Montagenauigkeit zu verwenden aber auch einen Antrieb mit einem erheblich geringeren Leerverbrauch zu erhalten. Die Höhe der Baugruppe zwischen der dem Rotor 2' gegenüberliegenden Seite des Elements 46' und der dem Rotor 2' gegenüberliegenden oberen Seite des Elements 47' beträgt 20 mm. Da der Durchmesser der Welle 22' 6 mm beträgt, ist das Verhältnis zwischen dieser beiden Abmessungen kleiner als 3,5.
Der Luftspalt 13' zwischen der oberen Seite der Kerne 11', die die Wicklungen 12' und den Magnet 20' trägt, ist in der Größenordnung von 1 mm. Das Getriebe 30', das von der Welle 22' angetrieben ist, ist teilweise im zentralen Raum 8' angeordnet ist, der von den Kernen 11' umgeben ist. Das Getriebe 30' ist teilweise innerhalb der in der Wand 4' angebrachten Vertiefung 9' aufgenommen. Das Getriebe 30' weist keinen direkten Antrieb auf.
Der an der Wand 4' angebrachte magnetische Ringteil 10' des Stators 1' liegt auf einer Unterlage 54 an. Der magnetische Ringteil 10' ist um die Außenseite der Vertiefung 9' herum angebracht. Der magnetische Ringteil 10' ist lateral durch eine Wand 56 de Vertiefung 9' gehalten. Der magnetische Ringteil 10' ist über einen Flansch 55 gehalten, der durch die Wand 5' festgehalten ist. Die Wände 4', 5' sind beispielsweise mittels Schrauben zusammengefügt, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Die Haube 40' schließt die Vertiefung 9'.
Der so vorgeschlagene Antrieb mit integriertem Getriebe weist einen sehr geringen Leerverbrauch auf, der unter 10 W liegen kann. Der Verbrauch unter Last ist auch selbst bei starken Belastungen wie beim Kneten eines Kilo Teiges nicht sehr hoch und kann unter 150 W bleiben. Der erhaltene Motor weist eine bemerkenswerte Kompaktheit für eine Mehrzweckverwendung auf, die sich auf einen breiten Geschwindigkeits- und Drehmomentbereich erstreckt. Der erhaltene Motor weist zudem eine Lebensdauer auf, die bei einem geringeren Verbrauch sehr viel höher ist als die der Universalmotoren, die üblicherweise in den Haushaltsgeräten verwendet werden. Der Motor ohne Getriebe weist einen Leerverbrauch unter 20 W auf. Das Vorhandensein des Getriebes ermöglicht es, die Welle zu stabilisieren, indem die Trägheit in die Mitte der Welle zurückgebracht wird.
Das beschriebene Getriebe 30, 30' ist vom epizykloidischen Typ mit zwei Untersetzungsstufen. Ein Getriebe mit einer einzigen Stufe oder ein Getriebe mit mehreren Stufen und mindestens einem Antrieb kann jedoch auch vorgesehen sein. Ein Getriebe mit zwei Stufen und zwei Antrieben weist jedoch den Vorteil auf, einen großen Geschwindigkeitsbereich mit einem begrenzten Platzbedarf zu vereinigen. Weitere Arten von Getrieben, insbesondere Getriebe, die an festen Achsen angebrachte Zahnräder anstatt der an den drehenden Trägern angebrachten Planetenräder verwenden, können vorgesehen sein. Die am Gehäuse angeordneten Zahnsegmente können auch am Stator, insbesondere am magnetischen Teil vorgesehen sein.
Die zweite Untersetzungsstufe weist ein Untersetzungsverhältnis von 20 auf. Die zweite Untersetzungsstufe ermöglicht es, Geschwindigkeiten zwischen 50 und 600 U/min mit einem Drehmoment von 10 bis 20 N/m zu erhalten, um beispielsweise Teig zu kneten, Karotten oder Käse zu reiben oder in dünne Scheiben zu schneiden oder auch Hackfleisch zuzubereiten.
Die erste Untersetzungsstufe weist ein Untersetzungsverhältnis von 5 auf. Die erste Untersetzungsstufe ermöglicht es, Geschwindigkeiten bis 2000 U/min mit einem Drehmoment von 2,5 bis 5 N/m zu erhalten, um beispielsweise Petersilie zu hacken.
Ein direkter Antrieb kann im Getriebe 30' vorgesehen sein. Zusätzlich zum direkten Antrieb 19 oder anstatt dieses kann zudem ein direkter Antrieb am anderen freien Ende der Welle 22, 22' vorgesehen sein, das dem Getriebe 30, 30' gegenüberliegt. Der direkte Antrieb 19 kann auch entfallen.
Mit einem direkten Antrieb kann das Werkzeug mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 8000 U/min und einem Drehmoment von 0,5 bis 1 N/m drehen, um flüssige Zubereitungen zu realisieren, die üblicherweise in einem Gerät vom Typ Mixer vorbereitet werden. Solche Geräte weisen üblicherweise Universalmotoren auf, deren Leergeschwindigkeit mehr als 12000 U/min beträgt. Die Geschwindigkeit fällt jedoch, sobald das Gerät eine Zubereitung enthält. Daher erreichen solche Geräte unter Last selten eine Geschwindigkeit von 8000 U/min. Mit dem vorgeschlagenen Antrieb ermöglicht das auf einem sehr breiten Geschwindigkeitsbereich verfügbare Drehmoment, Zubereitungen direkt aus Obst oder Gemüse zu realisieren, ohne dass es notwendig ist, Wasser hinzuzufügen.
Das Getriebe 30, 30' kann entfallen, beispielsweise um ein Gerät vom Typ Mixer zu realisieren, der sich für flüssige Zubereitungen eignet. Da das notwendige Drehmoment wenig wichtig ist, ist ein direkter Antrieb denkbar. Ein solches Gerät kann mit Geschwindigkeiten von etwa 2000 bis 10000 U/min drehen.
Der in den vorgeschlagenen Ausführungsbeispielen beschriebene Elektromotor kann ein Motor mit elektronischer Schaltung oder ein Synchronmotor sein. Ein Motor, in welchem der Rotor keinen mehrpoligen Dauermagnet aufweist, insbesondere ein Motor mit variablem magnetischem Widerstand ist jedoch auch denkbar.
Auch als Variante können die Geometrie und/oder die Abmessungen des Stators, die Geometrie und/oder die Abmessungen des Rotors, die Anzahl von Wicklungen und/oder deren Verkabelung geändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann der magnetische Ringteil 10, 10' des Stators 1, 1' vorteilhafterweise einen Außendurchmesser zwischen 80 und 150 mm, einen Innendurchmesser zwischen 40 und 80 mm und eine Dicke zwischen 3 und 7 mm an der Basis, die die Kerne verbindet, aufweisen. Der Querschnitt der Kerne 11, 11' kann eine unterschiedliche, beispielsweise kreisförmige Geometrie aufweisen. Die maximale diametrale Breite jedes Kerns beträgt vorteilhafterweise zwischen 10 und 15 mm. Die Höhe jedes Kerns beträgt vorteilhafterweise zwischen 5 und 12 mm. Der Positionierungsdurchmesser der Kerne beträgt vorteilhafterweise zwischen 50 und 100 mm. Der Rotor 2, 2' kann vorteilhafterweise einen Durchmesser zwischen 80 und 150 mm aufweisen. Die Dicke des Trägers 21, 21' beträgt vorteilhafterweise zwischen 3 und 5 mm. Die Dicke des Magneten 20, 20' beträgt vorteilhafterweise zwischen 3 und 7 mm. Um die Lüftung zu zwängen, kann der Magnet 20, 20' Steifen oder Rippen, beispielsweise schräge Rippen, insbesondere auf dem Innendurchmesser aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf das beschriebene Ausführungsbeispiel und dessen Varianten beschränkt, sondern umfasst zahlreiche Änderungen im Rahmen der Patentansprüche.

Claims

Elektromotor für ein Elektrohaushaltsgerät zur Nahrungsmittelzubereitung, mit einem Stator (1), der an einem Gehäuse (3) des Geräts befestigt ist, wobei der Stator (1) einen magnetischen Ringteil (10) umfasst, der mit Spulen (12) versehene Kerne (11) aufweist, welche um einen zentralen Raum (8) angeordnet sind, und mit einem Rotor (2), der an einer Welle (22) angebracht ist, wobei der magnetische Ringteil (10) aus dem Pulver eines magnetischen Materials besteht, wobei der Stator (1) und der Rotor (2) einen axialen Luftspalt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) einen Träger (21) umfasst, der die Welle (22) aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Träger (21) radial über die Spulen (12) hinaus erstreckt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Träger (21) radial bis zum Umfang des magnetischen Ringteils (10) erstreckt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) einen mehrpoligen Dauermagnet (20) trägt.
Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrpolige Dauermagnet (20) als Kunststoffmagnet ausgeführt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrpolige Dauermagnet (20) am Träger (21) befestigt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne (11) eine trapezförmige Geometrie aufweisen.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Höhe der Baugruppe aus Stator (1) und Rotor (2) einerseits und dem Durchmesser des Rotors (2) andererseits zwischen 3,5 und 6 beträgt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Rotors (2) zwischen 75 mm und 150 mm beträgt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Baugruppe aus Stator (1) und Rotor (2) zwischen 15 und 30 mm beträgt
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) und der Rotor (2) einen Luftspalt (13) aufweisen, der größer als oder gleich 0,5 mm ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) und der Rotor (2) einen Luftspalt (13) aufweisen, der kleiner als oder gleich 1,5 mm ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) und der Rotor (2) einen Luftspalt (13) aufweisen, der kleiner als oder gleich 2 mm ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor eine Dreiphasenversorgung aufweist und dass der Stator (1) 9 Kerne (11) umfasst.
Elektromotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) 3 Magnetpolpaare umfasst.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierungsdurchmesser der Kerne (11) zwischen 50 und 100 mm beträgt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) durch zwei Führungselemente (46, 47) in Drehung geführt ist, die jeweils in einer Wand (4) und einer weiteren Wand (5) des Gehäuses (3) angebracht sind, wobei der Rotor (2) zwischen der Wand (4) und der weiteren Wand (5) angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe zwischen der dem Rotor (2) gegenüberliegenden Seiten der Führungselemente (46, 47) kleiner als 4 Mal der Durchmesser der Welle (22) und vorzugsweise kleiner als 3,5 Mal der Durchmesser der Welle 22 ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Welle (22) angetriebenes Getriebe mindestens teilweise im zentralen Raum (8) angeordnet ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende (23) der Welle (22) einen direkten Antrieb (19) bildet.
Elektromotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende (23) der Welle (22) an der Getriebeseite (30) einen direkten Antrieb (19) bildet.
Elektromotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein direkter Antrieb an einem dem Getriebe (30) gegenüberliegenden freien Ende der Welle (22) vorgesehen ist.