DE20119210U1 - Stufenpolmotor - Google Patents

Description

ATB Austria Antriebstechnik Aktiengesellschaft
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Die Erfindung betrifft einen Stufenpolmotor, insbesondere für Rasenmäher, mit einem Läufer und einem Ständer, wobei wenigstens ein zwischen Nuten für die Ständerwicklung gebildeter Zahn verkürzt ist.

Bei Stufenpolmotoren handelt es sich um einen Motortyp kleinerer Leistung mit eher geringem Wirkungsgrad, der unter anderem als Rasenmähermotor eingesetzt wird, dessen großer Vorteil darin liegt, daß er zur Erzeugung des erforderlichen Drehfeldes ohne zusätzliche Drosseln, Widerstände, Anlauf- oder Betriebsondensatoren od. dgl. auskommt. Um das Anlaufmoment zu erzeugen, ist es erfoderlich, das Drehfeld asymmetrisch auszuführen, was bei Stufenpolmotoren dadurch erfolgt, daß wenigstens einer der Zähne, die zwischen den Nuten für die Ständerwicklung liegen, gegenüber den anderen Zähnen verkürzt ist, wodurch das Drehfeld in diesem Bereich deformiert wird.

Bei der Festlegung der Anzahl der verkürzten Zähne, der relativen Lage der verkürzten Zähne zum Hauptpol und der Größe des Luftspaltes ist zu berücksichtigen, daß sich diese Parameter gegenseitig beeinflussen sowie des weiteren, daß durch einzelne, aber auch die Gesamtheit dieser Maßnahmen das Anzugsmoment sowohl vergrößert als auch verkleinert werden kann, diese Maßnahmen im allgemeinen aber auch eine Verringerung des Wirkungsgrades im.Nennlastbereich verursachen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stufenpolmotor zur Verfügung zu stellen, bei dem diese drei Maßnahmen so mitein-0 ander kombiniert werden, daß ein möglichst hohes Anzugsmoment bei gleichzeitig möglichst hohem Wirkungsgrad im Nennlastbereich erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Stufenpolmotor mit den Merkmalen 5 des Anspruches 1. .

Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Stufenpolmotor mit den angegebenen Konstruktionsparametern und mit den definierten Werten ein relativ hohes Anzugsmoment bei gleichzeitig relativ gutem Wirkungsgrad erzielt werden kann, wenn die Leistung des Motors in einem

Bereich von 100 bis 1400 W liegt.

Bevorzugt liegt der Wert für den Luftspalt im Bereich eines verkürzten Zahnes zwischen 0,8 und 1 mm, vorzugsweise bei etwa 0,9 mm, sind die verkürzten Zähne zwischen etwa 40° und 50° zum Hauptpol versetzt und liegt die Anzahl der verkürzten Zähne bei drei, vier oder fünf Zähnen von 12 Zähnen eines Poles.

Derartige Werte ergeben sehr gute Leistungsparameter z.B. bei einem Motor mit einer Leistung von 700 bis 1100 kW.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blechpaket eines Ständers eines erfindungsgemäßen Stufen-,polmotors im Schrägriß,

Fig. 2 ein Blech des Blechpaketes von Fig. 1,

Fig. 3 das Detail III von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 den Verlauf des Anzugsmomentes in Abhängigkeit von der relativen Lage der verkürzten Zähne zum Hauptpol,

Fig. 5 das Anzugsmoment in Abhängigkeit von der Anzahl der verkürzten Zähne- im Verhältnis zur Gesamtzahl der Zähne eines Poles und

Fig. 6 das Anzugsmoment und den Wirkungsgrad einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenpolmotors in Abhängigkeit von der Größe des Luftspaltes im Bereich der verkürzten Zähne.

5 In Fig. 1 ist. das Blechpaket eines Ständers eines erfindungsgemäßen Stufenpolmotors im Schrägriß dargestellt, das aus Blechen 1 und 2 zusammengesetzt ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist das Blechpaket aus zwei unterschiedlichen Arten von Blechen 1, 2 zusammengesetzt, nämjich Blechen 2, die an den Stirnseiten des Blechpaketes angeordnet sind und keine verkürzten Zähne 4 aufweisen und Blechen 1, die■im Mittel-

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bereich des Blechpaketes angeordnet sind und vier verkürzte Zähne 3 je Pol aufweisen, wie in Fig. 2 und 3 näher zu sehen ist.

Das Blechpaket bzw. jedes einzelne Blech 1, 2. des Ständers weist insgesamt 24 Zähne 3, 4 auf, also zwölf Zähne je Pol. Von diesen zwölf Zähnen je Pol sind wie bereits erwähnt vier Zähne 3 im Bereich ihres radial innen liegenden Endes 5 verkürzt, wogegen die übrigen acht Zähne 4 je Pol nicht verkürzt sind. Das Ausmaß der Verkürzung kann in Abhängigkeit vom gewünschten Anzugsmoment und Wirkunsgrad des Motors gewählt werden und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,8 und 1 mm.

Der Winkelbereich mit den verkürzten Zähnen 3 liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel im Mittel um einen Winkel p_e von ca. 37° gegenüber dem Hauptpol verdreht.

Versuche haben bestätigt, daß ein Stufenpolmotor mit einem wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ständer-Blechpaket ein relativ hohes Anzugsmoment bei gleichzeitig annehmbarem Wirkungsgrad aufweist.
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In den Fig. 4 bis 6 ist die Abhängigkeit des Anzugsmomentes bzw. des Wirkungsgrades von einzelnen Parametern des Stufenpolmotors dargestellt.

Es zeigt Fig. 4 eine durch Meßpunkte A, B und C vorgegebene und interpolierte Kurve 7, nach der das Anzugsmoment bei einem Winkel p_e der mittleren Lage jenes Bereiches mit den verkürzten Zähnen 3 von ca. 40 bis 45° ein Maximum erreicht.

0 In Fig. 5 ist eine Kurve 8 dargestellt, die durch Versuchsmeßpunkte D, E, F und G definiert interpoliert wurde und das Anzugsmoment in Abhängigkeit vom Verhältnis der Anzahl der verkürzten Zähne zu jener den nicht verkürzten Zähnen des Blechpaketes zeigt. Demnach liegt der Scheitelpunkt der Kurve z.B. zwischen vier und fünf von zwölf Zähnen eines Poles.

In Fig. 6 schließlich ist das Anzugsmoment 9, der maximale Wirkungsgrad 10 und der Wirkungsgrad im Nennlastbereich 11 über die Größe des Luftspaltes im Bereich der verkürzten Zähne dargestellt. Aus 0 diesem Diagramm ist zu ersehen, daß das Anzugsmoment mit zunehmender

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Größe des Luftspaltes weitgehend stetig ansteigt, wogegen der Wirkungsgrad im Nennlastbereich mit zunehmendem Luftspalt sinkt. Der maximale Wirkungsgrad des Motors bleibt im großen und ganzen unverändert bzw. zeigt keine nennenswerten Änderungen.

Die Diagramme gemäß Fig. 4 bis 6 wurden bei Messungen an einem Versuchsmotor mit einer Leistung von 0,7 kW, einem Rotordurchmesser von 58 mm, einer Länge des Blechpaketes von 35 mm und 24 Zähnen im Statorpaket durchgeführt, wobei zur Meßwerterfassung jeder einzelne in den Fig. 4 bis 6 auf der Abszisse angegebenen Parameter bei sonst gleichbleibenden anderen- Parametern verändert wurde.

Hinzuzufügen ist des weiteren, daß durch die in Fig. 1 dargestellten Randbleche 2 mit unverkürzten Zähnen, die dazu dienen, die Nutver-Schlüsse für die Ständerwicklung in den Nuten zu halten und ein Widerlager für die Stützlamellen beim Einziehen der Ständerwicklung zu bilden, die Wirkung der verkürzten Zähne zwar geringfügig abgeschwächt wird, diese Abschwächung aber durch die Anzahl der Randbleche 2 mit unverkürzten Zähnen im Verhältnis zur Zahl der Bleche 1 mit verkürzten Zähnen beeinflussbar und z.B. durch die Größe des Luftspaltes kompensierbar ist.

Claims (4)

1. Stufenpolmotor, insbesondere für Rasenmäher, mit einem Läufer und einem Ständer, wobei wenigstens ein zwischen Nuten für die Ständerwicklung gebildeter Zahn (3) verkürzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 25 und 50% der Zähne (3, 4) verkürzt sind, daß die Verkürzung der Zähne (3) etwa 0,7 bis 1,3 mm beträgt und daß der Bereich, in dem die verkürzten Zähne (3) liegen, zwischen 30° und 60° gegenüber dem Hauptpol versetzt ist.

2. Stufenpolmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen drei und fünf, vorzugsweise vier von zwölf Zähnen (3) je Pol verkürzt sind.

3. Stufenpolmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in dem die verkürzten Zähne (3) liegen, um etwa 40 bis 50° gegenüber dem Hauptpol versetzt ist.

4. Stufenpolmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (6) im Bereich der verkürzten Zähne (3) zwischen 0,8 und 1 mm, vorzugsweise etwa 0,9 mm beträgt.