-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Vorliegende Erfindung betrifft einen einphasigen Permanentmagnetmotor und insbesondere einen einphasigen Permanentmagnetmotor mit einem laminierten Ständerkern.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Bei einem einphasigen Permanentmagnetmotor konventioneller Bauart ist ein Ständerkern als einteilige Konstruktion vorgesehen, d. h. ein äußerer Ringbereich und Zähne des Ständerkerns werden gleichzeitig als einteilige Konstruktion ausgebildet. Zwischen Polschuhen von jeweils zwei benachbarten Zähnen sind große Schlitzöffnungen gebildet, die das Ausführen der Wicklungen erleichtern. Bei dem solchermaßen konfigurierten einphasigen Permanentmagnetmotor können die großen Schlitzöffnungen dafür verantwortlich sein, dass der Motor ein unmäßig großes Rastmoment erzeugt. Das Rastmoment kann zu Vibrationen und Geräuschen des Motors führen. Ferner hat der Motor aufgrund der Einschränkung durch diese großen Schlitzöffnungen einen kleinen Anlaufwinkel und eine schlechte Anlaufzuverlässigkeit.
-
ÜBERSICHT
-
Aus diesem Grund wird ein neuartiger einphasiger Permanentmagnetmotor mit einer besseren Anlaufzuverlässigkeit gewünscht.
-
Durch vorliegende Erfindung wird ein einphasiger Permanentmagnetmotor angegeben, der einen Ständer und einen relativ zu dem Ständer drehbaren Läufer hat. Der Ständer hat einen Ständerkern und eine um den Ständerkern herumgeführte Wicklung. Der Ständerkern hat mindestens eine erste Ständerkernlamelle und mindestens eine zweite Ständerkernlamelle, die mit der ersten Ständerkernlamelle geschichtet ist. Die Innenstrukturen der ersten Ständerkernlamelle und der zweiten Ständerkernlamelle sind verschieden. Der Läufer hat einen Läuferkern und eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen.
-
Vorzugsweise sind die mindestens eine erste Kernlamelle und die mindestens eine zweite Kernlamelle entlang einer axialen Richtung des Motors alternierend geschichtet.
-
Vorzugsweise umfasst der Ständerkern mindestens eine Gruppe von ersten Ständerkernlamellen und mindestens eine Gruppe von zweiten Ständerkernlamellen. Jede Gruppe von ersten Ständerkernlamellen enthält mindestens eine genannte Ständerkernlamelle. Jede Gruppe von zweiten Ständerkernlamellen enthält mindestens eine genannte Ständerkernlamelle. Die mindestens eine Gruppe von ersten Ständerkernlamellen und die mindestens eine Gruppe von zweiten Ständerkernlamellen sind entlang einer axialen Richtung des Motors alternierend geschichtet.
-
Vorzugsweise umfasst die erste Ständerkernlamelle einen ersten äußeren Ringbereich, einen ersten inneren Ringbereich und eine Mehrzahl von ersten Wicklungsbereichen, die zwischen den ersten inneren Ringbereich und den ersten äußeren Ringbereich geschaltet sind.
-
Vorzugsweise umfasst die zweite Ständerkernlamelle einen zweiten äußeren Ringbereich, eine Mehrzahl von zweiten Wicklungsbereichen, die sich von dem zweiten äußeren Ringbereich nach innen erstrecken, und einen Polschuh, der sich von einem distalen Ende jedes zweiten Wicklungsbereichs in Richtung auf zwei Umfangsseiten des zweiten Wicklungsbereichs erstreckt, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Polschuhen eine Schlitzöffnung definiert ist, wobei der erste äußere Ringbereich und der zweite äußere Ringbereich entlang einer axialen Richtung des Motors geschichtet sind, wobei die ersten Wicklungsbereiche und die zweiten Wicklungsbereiche entlang der axialen Richtung des Motors geschichtet sind und wobei der erste innere Ringbereich und die Polschuhe der zweiten Ständerkernlamelle entlang der axialen Richtung des Motors geschichtet sind.
-
Vorzugsweise sind Bereiche jedes Polschuhs auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie eines entsprechenden zweiten Wicklungsbereichs um die Mittellinie des entsprechenden zweiten Wicklungsbereichs unsymmetrisch.
-
Vorzugsweise haben die Bereiche jedes Polschuhs auf gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie des entsprechenden zweiten Wicklungsbereichs unterschiedliche Längen oder die Innenflächen der Bereiche jedes Polschuhs auf gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie des entsprechenden zweiten Wicklungsbereichs sind von einer Mitte des Läufers unterschiedlich beabstandet.
-
Vorzugsweise sind die Permanentmagnetpole an einer äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns angeordnet, wobei eine äußere Umfangsfläche des Permanentmagnetpols und eine innere Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs jeweils an zwei konzentrischen zylindrischen Flächen liegen.
-
Vorzugsweise sind die Permanentmagnetpole an einer äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns angeordnet. Eine äußere Umfangsfläche des Permanentmagnetpols hat von einer Mitte des Läufers einen Abstand, der von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsenden der äußeren Umfangsfläche zunehmend kleiner wird.
-
Vorzugsweise hat der einphasige Permanentmagnetmotor ferner einen Positionierungsschlitz, der in dem ersten Ringbereich zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen definiert ist, wobei sich der Positionierungsschlitz entlang einer axialen Richtung des Motors kontinuierlich oder diskontinuierlich erstreckt und jeder Positionierungsschlitz von den beiden benachbarten ersten Wicklungsbereichen unterschiedlich beabstandet ist.
-
Vorzugsweise ist die Anzahl der Positionierungsschlitze gleich der Anzahl oder gleich einem ganzen Vielfachen der Anzahl der Permanentmagnetpole des Läufers.
-
Vorzugsweise liegt der Positionierungsschlitz zwischen einer äußeren Umfangsfläche und einer inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs.
-
Vorzugsweise ist der Positionierungsschlitz aus einer inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs freigelegt.
-
Vorzugsweise ist in einem Segment des ersten inneren Ringbereichs zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen eine Magnetbrücke definiert, und der erste innere Ringbereich hat einen magnetischen Widerstand an der Magnetbrücke, der größer ist als ein magnetischer Widerstand an dem Positionierungsschlitz.
-
Vorzugsweise liegen eine innere Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs und eine innere Umfangsfläche der Polschuhe an derselben zylindrischen Fläche.
-
Vorzugsweise sind die ersten Wicklungsbereiche und der erste äußere Ringbereich separat gebildet.
-
Vorzugsweise ist an einem Segment des ersten inneren Ringbereichs zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen eine Magnetbrücke gebildet.
-
Vorzugsweise liegt jede Magnetbrücke in einer mittleren Position zwischen den entsprechenden beiden benachbarten ersten Wicklungsbereichen.
-
Vorzugsweise definiert der erste innere Ringbereich mindestens eine Nut in einer Außenfläche jeder Magnetbrücke oder definiert mindestens eine Öffnung zwischen Innen- und Außenflächen jeder Magnetbrücke, wobei sich die Nuten oder Öffnungen in einer axialen Richtung des Motors erstrecken.
-
Vorzugsweise definiert der erste innere Ringbereich eine Mehrzahl von Nuten oder Öffnungen in jeder Magnetbrücke, wobei die Magnetbrücke einen maximalen magnetischen Widerstand in einer mittleren Position der Magnetbrücke aufweist.
-
Der einphasige Permanentmagnetmotor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat einen Ständerkern, der durch Schichten einer ersten Ständerkernlamelle und einer zweiten Ständerkernlamelle, die verschiedene Strukturen aufweisen, gebildet ist. Dadurch werden Vibrationen und Geräusche verringert, die bei dem Motor konventioneller Bauart erzeugt werden, bei dem lediglich die Ständerkernlamellen mit großen Schlitzöffnungen verwendet werden, und das Rastmoment des Motors kann dadurch reduziert und die Anlaufzuverlässigkeit des Motors verbessert werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt einen einphasigen Permanentmagnetmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 zeigt den einphasigen Permanentmagnetmotor von 1, wobei das Außengehäuse entfernt wurde;
-
3 zeigt den einphasigen Permanentmagnetmotor von 1, wobei das Außengehäuse, die Ständerwicklung und eine Drehwelle entfernt wurden;
-
4 zeigt eine erste Ständerkernlamelle des einphasigen Permanentmagnetmotors von 3;
-
5 zeigt eine zweite Ständerkernlamelle des einphasigen Permanentmagnetmotors von 3;
-
6 zeigt einen Läuferkern und Permanentmagnetelemente des einphasigen Permanentmagnetmotors von 3;
-
7 zeigt eine erste Ständerkernlamelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
8 zeigt einen Läuferkern und Permanentmagnetelemente gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
9 zeigt eine erste Ständerkernlamelle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
10 zeigt eine zweite Ständerkernlamelle gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
11 zeigt einen Läuferkern und Permanentmagnetelemente gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
12 zeigt eine erste Ständerkernlamelle gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
13 zeigt eine zweite Ständerkernlamelle, einen Läuferkern und Permanentmagnetelemente gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
14 zeigt eine erste Ständerkernlamelle gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
15 zeigt eine zweite Ständerkernlamelle gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es ist zu beachten, dass die Figuren nicht maßstabsgetreu sind und dass baugleiche oder funktionsgleiche Elemente zu Darstellungszwecken in den Figuren durchgehend gleich gekennzeichnet sind. Ebenso sollte beachtet werden, dass die Figuren lediglich die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erleichtern sollen und dass nicht jeder Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen in den Figuren dargestellt ist. Darüber hinaus wird der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die Figuren nicht eingeschränkt.
-
Erste Ausführungsform
-
Es wird auf die 1 bis 5 Bezug genommen. Der einphasige Permanentmagnetmotor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Ständer 20 und einen Läufer 50, der sich relativ zu dem Ständer 20 drehen kann.
-
Der Ständer 20 hat ein zylindrisches Außengehäuse 21 mit einem offenen Ende, eine Endkappe 23, die an dem offenen Ende des Außengehäuses 21 montiert ist, einen Ständerkern 30, der in dem Außengehäuse 21 montiert ist, eine Isolierhalterung 38, die an dem Ständerkern 30 montiert ist, und eine Wicklung 39, die um den Ständerkern herumgeführt und durch die Isolierhalterung 38 gestützt ist. Der Ständerkern 30 wird gebildet durch das Schichten einer Mehrzahl von ersten Ständerkernlamellen 310 und einer Mehrzahl von zweiten Ständerkernlamellen 320. Jede erste Ständerkernlamelle 310 hat einen ersten äußeren Ringbereich 311, einen ersten inneren Ringbereich 315 und eine Mehrzahl von ersten Wicklungsbereichen 313, die zwischen den ersten inneren und äußeren Ringbereich geschaltet sind. Die zweite Ständerkernlamelle 320 hat einen zweiten äußeren Ringbereich 321, eine Mehrzahl von zweiten Wicklungsbereichen 323, die sich von dem zweiten äußeren Ringbereich 321 nach innen erstrecken, und einen Polschuh 325, der sich von einem distalen Ende zu zwei Umfangsseiten jedes zweiten Wicklungsbereichs 323 erstreckt, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Polschuhen 325 eine Schlitzöffnung 327 gebildet ist. Der erste äußere Ringbereich 311 und der zweite äußere Ringbereich 321 sind entlang einer axialen Richtung des Motors 10 geschichtet, der erste Wicklungsbereich 313 und die zweiten Wicklungsbereiche 323 sind entlang der axialen Richtung des Motors geschichtet, und der erste innere Ringbereich 315 und die entsprechenden Polschuhe 325 sind entlang der axialen Richtung des Motors geschichtet. In einer speziellen Ausführungsform sind die ersten Ständerkernlamellen 310 und die zweiten Ständerkernlamellen 320 in einem vorgegebenen Muster alternierend geschichtet. Bei vorliegender Erfindung ist die Anzahl der ersten Ständerkernlamellen 310 und der zweiten Ständerkernlamellen 320 nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt, und das Muster, in welchem die ersten und die zweiten Ständerkernlamellen 310 und 320 alternierend angeordnet sind, kann abhängig von den tatsächlichen Anforderungen ebenfalls variieren. Zum Beispiel ist jede erste Ständerkernlamelle 310 alternierend mit einer oder zwei zweiten Ständerkernlamellen 320 oder wahlweise jede Gruppe von zwei ersten Ständerkernlamellen 310 alternierend mit jeder Gruppe von zwei oder drei zweiten Ständerkernlamellen 320 angeordnet. in der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, ist jede erste Ständerkernlamelle 310 alternierend mit jeder zweiten Ständerkernlamelle 320 angeordnet. Dabei versteht es sich, dass die Anzahl von Ständerkernlamellen nicht auf drei Schichten beschränkt ist.
-
Die Wicklung 39 ist um den ersten Wicklungsbereich 313 und den zweiten Wicklungsbereich 323 herumgeführt, die entlang der axialen Richtung des Motors geschichtet sind, und ist durch die Isolierhalterung 38 von dem Ständerkern 30 isoliert. Der Läufer 50 ist in dem ersten inneren Ringbereich 315 und den Polschuhen 325 aufgenommen, die entlang der axialen Richtung des Motors geschichtet sind. Der mit den Polschuhen 325 geschichtete erste innere Ringbereich 315 und der Läufer 50 begrenzen einen Luftspalt 41, um eine Drehung des Läufers 50 relativ zu dem Ständer 20 zu ermöglichen.
-
Der Läufer 50 hat eine Drehwelle 51, einen Läuferkern 53 und eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen 55. Die Drehwelle 51 verläuft durch eine Mitte des Läuferkerns 53 und ist an dem Läuferkern 53 befestigt. Ein Ende der Drehwelle 51 ist über ein Lager 24 an der Endkappe 23 des Ständers 20 montiert, und das andere Ende der Drehwelle 51 ist über ein weiteres Lager an einer Unterseite des zylindrischen Außengehäuses 21 des Ständers 20 montiert, so dass sich der Läufer 50 relativ zu dem Ständer 20 drehen kann.
-
Es wird auf 6 Bezug genommen. Die Permanentmagnete 55 sind durch eine Mehrzahl von Permanentmagnetelementen 56 gebildet, beispielsweise vier Permanentmagnetelemente 56. Eine äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 53 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 54. Jede Nut 54 ist an einer Verbindungsstelle von zwei benachbarten Permanentmagnetelementen 56 angeordnet, um einen magnetischen Streufluss zu verringern. Die Permanentmagnetelemente 56 sind an der äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 53 montiert. Eine äußere Umfangsfläche der Permanentmagnetelemente 56 und eine innere Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 liegen jeweils an zwei konzentrischen zylindrischen Flächen, und die innere Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs und die inneren Umfangsflächen der Polschuhe 325 liegen an derselben zylindrischen Fläche, so dass zwischen dem Ständer 20 und dem Läufer 50 ein einheitlicher Luftspalt definiert wird. Der in der Beschreibung verwendete Begriff ”Ring” bezieht sich auf eine geschlossene Struktur, die durch eine durchgehende Erstreckung entlang einer Umfangsrichtung gebildet ist, z. B. ein kreisförmiger Ring, einer viereckiger Ring, ein rechteckiger Ring oder dergleichen.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Segment des ersten inneren Ringbereichs 315 zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 mit einer Magnetbrücke 316 ausgebildet. Die Magnetbrücke 316 hat einen größeren magnetischen Widerstand als andere Bereiche auf gegenüberliegenden Seiten der Magnetbrücke 316. Vorzugsweise liegt die Magnetbrücke in einer mittleren Position zwischen den entsprechenden zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313. Alternativ kann die Magnetbrücke 316 von der mittleren Position zwischen den beiden benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 versetzt sein. Insbesondere ist in einer äußeren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 in einem der jeweiligen Magnetbrücke 316 entsprechenden Bereich eine Nut 317 definiert. Es können eine oder mehrere Nuten 317 vorhanden sein, zum Beispiel drei Nuten 317. Wenn eine jeweilige Magnetbrücke 316 mehrere Nuten 317 hat, kann die von dem ersten Wicklungsbereich 313 weiter entfernte Nut 317 größer sein und daher einen größeren magnetischen Widerstand aufweisen. Das heißt, die Nut 317, die näher zu dem ersten Wicklungsbereich 313 liegt, ist kleiner (insbesondere deren radiale Tiefe), und der magnetische Widerstand der Magnetbrücke 316 ist kleiner; die Nut 317, die von dem ersten Wicklungsbereich 313 weiter entfernt ist, ist größer (insbesondere deren radiale Tiefe), und der magnetische Widerstand der Magnetbrücke 316 ist größer. Vorzugsweise hat die Magnetbrücke 316 einen maximalen magnetischen Widerstand in der Mittelposition.
-
Die erste Ständerkernlamelle 310 und die zweite Ständerkernlamelle 320 sind aus magnetisch leitendem weichmagnetischen Material hergestellt. Zum Beispiel werden die erste Ständerkernlamelle 310 und die zweite Ständerkernlamelle 320 durch das Schichten von magnetischen Lamellen (industrieüblichen Siliziumlamellen) entlang einer axialen Richtung des Motors gebildet. Vorzugsweise sind bei der ersten Ständerkernlamelle 310 die ersten Wicklungsbereiche 313 entlang der Umfangsrichtung des Motors einheitlich beabstandet. Jeder erste Wicklungsbereich 313 erstreckt sich im Wesentlichen radial von dem ersten inneren Ringbereich 315 zu dem ersten äußeren Ringbereich 311.
-
Es wird auf 4 Bezug genommen. Der erste innere Ringbereich 315 zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 (einschließlich der Bereiche des ersten inneren Ringbereichs 315, die radial auf die ersten Wicklungsbereiche 313 ausgerichtet sind) definiert einen Positionierungsschlitz 318. Jeder Positionierungsschlitz 318 ist von den beiden benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 unterschiedlich beabstandet und liegt näher zu einem der beiden benachbarten ersten Wicklungsbereiche. Die Anzahl der Positionierungsschlitze 318 ist die gleiche wie die Anzahl der Pole des Ständers und die Anzahl der ringförmigen Permanentmagnetpole, oder die Anzahl der Positionierungsschlitze 318 ist ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Permanentmagnetpole des Läufers. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der Positionierungsschlitze 318 vier. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ständerwicklung eine konzentrierte Wicklung, weshalb die Anzahl der Wicklungsbereiche die gleiche ist wie die Anzahl der Pole des Ständers. In einer alternativen Ausführungsform kann die Anzahl der Ständerwicklungsbereiche ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Ständerpole sein und kann z. B. das Zweifache, Dreifache oder dergleichen betragen. In dieser Ausführungsform sind die Positionierungsschlitze 318 entlang der axialen Richtung des Motors beabstandet und sind in der inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform erstrecken sich die Positionierungsschlitze 318 durchgehend entlang der axialen Richtung des Motors.
-
Vorzugsweise ist die zweite Ständerkernlamelle derart konfiguriert, dass sie eine symmetrische Struktur hat, wenn der Positionierungsschlitz in dem ersten inneren Ringbereich der ersten Ständerkernlamelle gebildet ist. Wie 5 zeigt, sind Bereiche des Polschuhs 325 der zweiten Ständerkernlamelle 320 auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie des zweiten Wicklungsbereichs 323 um die Mittellinie des zweiten Wicklungsbereichs 323 symmetrisch, und die Innenfläche des Polschuhs 325 und die Innenfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 liegen an derselben zylindrischen Fläche.
-
Wenn der Motor 10 nicht bestromt wird, d. h. in einer Anfangsposition, ist die Polachse des Läufermagnetpols 55 wegen der Positionierungsschlitze von der Mittellinie des Ständerwicklungsbereichs, d. h. einer Ständerpolachse, versetzt, so dass der Läufer 50 von einem Totpunkt versetzt ist. Ein zwischen der Polachse des Läufermagnetpols 55 und der Ständerpolachse gebildeter Winkel wird als Anlaufwinkel bezeichnet. In dieser Ausführungsform ist der Anlaufwinkel größer als ein elektrischer Winkel von 45 Grad und kleiner als ein elektrischer Winkel von 135 Grad. Wenn die Wicklung 39 des Motors 10 in einer Richtung mit elektrischem Strom gespeist wird, kann der Läufer 50 entlang einer Richtung gestartet werden. Wenn die Wicklung 39 des Motors 10 in einer entgegengesetzten Richtung mit elektrischem Strom gespeist wird, kann der Läufer entlang einer entgegengesetzten Richtung gestartet werden. Es versteht sich, dass der Läufer 50 bei einem Anlaufwinkel, der gleich einem elektrischen Winkel von 90 Grad entspricht, ohne weiteres in beiden Richtungen gestartet werden kann, d. h. dies ist der Winkel, bei dem sich bidirektionales Anlaufen am leichtesten erreichen lässt. Wenn der Anlaufwinkel von dem elektrischen 90-Grad-Winkel versetzt ist, kann der Läufer in der einen Richtung leichter anlaufen als in der anderen Richtung. Zahlreiche Experimente haben gezeigt, dass der Läufer 50 mit hoher Zuverlässigkeit in beiden Richtungen anlaufen kann, wenn der Anlaufwinkel im Bereich eines elektrischen Winkels von 45 Grad bis 135 Grad liegt.
-
Zweite Ausführungsform
-
Es wird auf 7 Bezug genommen, in der anders als in der ersten Ausführungsform in der äußeren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 313 in einem der jeweiligen Magnetbrücke 316 entsprechenden Bereich eine Nut 317 definiert ist. Es ist nur eine Nut 317 vorhanden. Die Nut 317 kann eine beliebige Form aufweisen, d. h. sie kann kreisbogenförmig oder viereckförmig sein. Außerdem liegen die Positionierungsschlitze 318 zwischen der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 und sind nicht sichtbare Positionierungsschlitze. Vorzugsweise liegen die Positionierungsschlitze 318 näher zu der inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315. Der Positionierungsschlitz 318 kann beabstandet sein oder sich durchgehend entlang der axialen Richtung des Motors erstrecken.
-
Es wird auf 8 Bezug genommen. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Läufer 60 einen Läuferkern 63 und ringförmige Permanentmagnetpole 65, die entlang einer Umfangsrichtung des Läufers 60 angeordnet sind. Eine äußere Umfangsfläche der ringförmigen Permanentmagnetpole 65 ist konzentrisch zu der inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315, so dass dazwischen ein einheitlicher Luftspalt 41 gebildet wird. Insbesondere liegt die Innenfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 an einem Kreis, der in einer axialen Draufsicht an der Mitte des Läufers 60 zentriert ist. Eine Außenfläche der ringförmigen Permanentmagnetpole 65 ist zylindrisch und liegt an einem Kreis, der an der Mitte des Läufers 60 zentriert ist. Das heißt, die innere Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 ist konzentrisch zu der äußeren Umfangsfläche der Permanentmagnetpole 65, so dass ein einheitlicher Luftspalt zwischen der inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 und der äußeren Umfangsfläche der Permanentmagnetpole 65 gebildet wird.
-
Die ringförmigen Permanentmagnetpole 65 können durch ein einzelnes ringförmiges Permanentmagnetelement 66 gebildet sein, das an der äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 63 montiert ist. Eine äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 63 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 64. Jede Nut 64 liegt an einer Verbindungsstelle zwischen zwei Permanentmagnetpolen, um den magnetischen Streufluss zu verringern. Es versteht sich, dass die ringförmigen Permanentmagnetpole 65 auch durch eine Mehrzahl von bogenförmigen Permanentmagnetelementen gebildet sein können. Es versteht sich ebenfalls, dass der Läufer 60 der vorliegenden Ausführungsform in Kombination mit dem Ständer 20 der ersten Ausführungsform verwendet werden kann und dass der Ständer der vorliegenden Ausführungsform auch in Kombination mit dem Läufer 50 der ersten Ausführungsform verwendet werden kann.
-
Wenn der Positionierungsschlitz 318 in dem ersten inneren Ringbereich 315 der ersten Ständerkernlamelle 310 gebildet ist, ist die zweite Ständerkernlamelle 320 vorzugsweise derart konfiguriert, dass sie eine symmetrische Struktur aufweist. Insbesondere sind Bereiche jedes Polschuhs auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie des entsprechenden zweiten Wicklungsbereichs um die Mittellinie des zweiten Wicklungsbereichs symmetrisch.
-
Dritte Ausführungsform
-
Es wird auf 9 und 10 Bezug genommen. Anders als in der ersten oder in der zweiten Ausführungsform ist der Ständerkern dieser Ausführungsform geteilt, um die Wickeleffizienz beim Ausführen der Ständerwicklung 39 zu steigern. Insbesondere werden die ersten Wicklungsbereiche 313 und der erste äußere Ringbereich 311 separat gebildet und dann zusammengesetzt; in der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Wicklungsbereiche 313 und der erste innere Ringbereich 315 einteilig ausgebildet, und diese einteilige Konstruktion ist von dem ersten äußeren Ringbereich 311 getrennt. Ähnlich werden die zweiten Wicklungsbereiche 323 und der zweite äußere Ringbereich 321 separat gebildet und dann zusammengesetzt; in der vorliegenden Ausführungsform sind die jeweiligen zweiten Wicklungsbereiche 323 und ein entsprechender Polschuh 325 einteilig ausgebildet, und diese einteilige Konstruktion ist von dem zweiten äußeren Ringbereich 321 getrennt. Beim Zusammensetzen werden die ersten Wicklungsbereiche 313 mit den zweiten Wicklungsbereichen 323 geschichtet. Die Isolierhalterung wird dann montiert, und es werden die Wicklungen ausgeführt. Die ersten äußeren Ringbereiche 311 und die zweiten äußeren Ringbereiche 312 werden zu einem Zylinder geschichtet. Nach dem Ausführen der Wicklungen wird die Kombination aus den ersten Wicklungsbereichen 313 und den zweiten Wicklungsbereichen 323 in dem Zylinder montiert, der durch die geschichteten ersten äußeren Ringbereiche 311 und zweiten äußeren Ringbereiche 321 gebildet wird. Dadurch wird der Ständerkern mit Wicklungen erzielt.
-
Es wird auf 11 Bezug genommen. In dieser Ausführungsform hat der Läufer 70 zusätzlich eine Mehrzahl von Permanentmagnetpolen 75, die entlang einer Umfangsrichtung des Läufers 70 angeordnet sind. Eine Außenfläche jedes Permanentmagnetpols 75 ist eine Bogenfläche. Die äußere Umfangsfläche des Permanentmagnetpols 75 hat von einer Mitte des Läufers 70 einen Abstand, der von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsenden der äußeren Umfangsfläche zunehmend kleiner wird, so dass der Permanentmagnetpol 75 und die innere Umfangsfläche des ersten Ringbereichs 315 zwischen sich einen uneinheitlichen symmetrischen Luftspalt bilden. Vorzugsweise hat der uneinheitliche symmetrische Luftspalt eine maximale Dicke, die mindestens das 1,5-fache seiner minimalen Dicke beträgt.
-
Jeder Permanentmagnetpol 75 ist durch ein einzelnes Permanentmagnetelement 76 gebildet oder kann alternativ durch das Zusammenfügen mehrerer Permanentmagnetelemente gebildet werden. Der Läufer 70 hat ferner einen Läuferkern 73. Das Permanentmagnetelement 76 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Läuferkerns 73 montiert. Die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 73 definiert eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Nuten 74. Jede Nut 74 liegt an einer Verbindungsstelle zwischen zwei benachbarten Permanentmagnetpolen 75, um den magnetischen Streufluss zu verringern. Zum Bilden eines symmetrischen uneinheitlichen Luftspalts zwischen dem Permanentmagnetpol 75 und der inneren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 hat die äußere Umfangsfläche des Permanentmagnetelements 76 von der Mitte des Läufers 70 einen Abstand, der von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsenden der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetelements 76 zunehmend kleiner wird. Insbesondere sind die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 73 und die innere Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 in einer axialen Draufsicht konzentrische Kreise, und eine Dicke des Permanentmagnetelements 76 wird von einer Umfangsmitte zu dessen beiden Umfangsenden zunehmend kleiner. Alternativ ist die Dicke des Permanentmagnetelements 76 einheitlich, und die äußere Umfangsfläche des Läuferkerns 73 hat von der Mitte des Läufers 70 einen Abstand, der von einer Umfangsmitte zu zwei Umfangsenden zunehmend kleiner wird, so dass der Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Permanentmagnetelements 76 und der Läufermitte von der Umfangsmitte zu den beiden Umfangsenden zunehmend kleiner wird.
-
Es sollte beachtet werden, dass in der vorstehenden Ausführungsform eine radiale Größe des ersten inneren Ringbereichs 311 der ersten Ständerkernlamelle 310 an der Magnetbrücke 316 kleiner ist als eine radiale Größe des ersten inneren Ringbereichs 311 an dem Positionierungsschlitz 318. Dadurch ist der magnetische Widerstand des ersten inneren Ringbereichs 311 an der Magnetbrücke 316 nach wie vor am größten, auch wenn der Positionierungsschlitz 318 gebildet ist.
-
Vierte Ausführungsform
-
Es wird auf 12 und 13 Bezug genommen. Anders als in der ersten Ausführungsform ist in dieser Ausführungsform eine Durchgangsöffnung 312 in dem ersten inneren Ringbereich 315 der ersten Ständerkernlamelle in einem der jeweiligen Magnetbrücke 316 entsprechenden Bereich gebildet. Es können eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 312 vorhanden sein. Die Magnetbrücke 316 weist einen maximalen magnetischen Widerstand in einer mittleren Position zwischen zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 auf. Wenn eine jeweilige Magnetbrücke 316 beispielsweise drei Durchgangsöffnungen 312 hat, erstrecken sich die Durchgangsöffnungen 312 entlang einer axialen Richtung des Motors, und die von dem ersten Wicklungsbereich 313 am weitesten entfernte Durchgangsöffnung 312 ist am größten. Das heißt, je näher die Durchgangsöffnung 312 zu dem ersten Wicklungsbereich 313 liegt, desto kleiner ist (speziell ein Durchmesser) der Durchgangsöffnung 312; je weiter die Durchgangsöffnung 312 von dem ersten Wicklungsbereich 313 entfernt ist, desto größer ist (speziell der Durchmesser) der Durchgangsöffnung 312 und je größer ist der magnetische Widerstand der Magnetbrücke 316. Wenn die Magnetbrücke 316 an dem ersten inneren Ringbereich 315 in einer mittleren Position zwischen den beiden benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 angeordnet ist, hat die Durchgangsöffnung 312 in der mittleren Position zwischen den beiden benachbarten ersten Wicklungsbereichen 313 den größten Durchmesser, und auch der magnetische Widerstand ist in dieser Position am größten.
-
In dieser Ausführungsform definiert die erste Ständerkernlamelle keinen Positionierungsschlitz. Bereiche jedes Polschuhs 325 der zweiten Ständerkernlamelle 325 auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie des entsprechenden zweiten Wicklungsbereichs 323 sind um die Mittellinie des zweiten Wicklungsbereichs 323 unsymmetrisch. Wie in 13 gezeigt ist, hat die Innenfläche des Polschuhs 325 von der Läufermitte einen sich ändernden Abstand. Zum Beispiel hat die Innenfläche jedes Polschuhs 325 von der Läufermitte einen Abstand, der entlang der Umfangsrichtung des Motors von einem Ende zu dem anderen Ende zunehmend größer wird, so dass die Innenfläche des Polschuhs 325 und der Läufer zwischen sich einen uneinheitlichen Luftspalt bilden, wodurch das Positionierungsergebnis erzielt wird.
-
In dieser Ausführungsform sind die Permanentmagnetpole 85 des Läufers 80 an der Außenfläche des Läuferkerns 83 montiert. Die Außenfläche jedes Läuferpermanentmagnetpols 85 ist eine Bogenfläche, und die äußere Umfangsfläche des Permanentmagnetpols 85 liegt an einer zylindrischen Fläche, die an der Mitte des Läufers zentriert ist.
-
Fünfte Ausführungsform
-
Es wird auf 14 Bezug genommen. In dieser Ausführungsform ist eine Nut 317 in der äußeren Umfangsfläche des ersten inneren Ringbereichs 315 der ersten Ständerkernlamelle in einem der jeweiligen Magnetbrücke entsprechenden Bereich gebildet. Es können eine oder mehrere Nuten 317 vorhanden sein. Die Magnetbrücke weist einen maximalen magnetischen Widerstand in einer mittleren Position zwischen zwei benachbarten ersten Wicklungsbereichen 13 auf. Die erste Ständerkernlamelle definiert ähnlich keinen Positionierungsschlitz.
-
Wie 15 zeigt, haben Bereiche des Polschuhs 325 der zweiten Ständerkernlamelle in dieser Ausführungsform auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittellinie des zweiten Wicklungsbereichs 323 unterschiedliche Längen. In diesem Fall können die Innenflächen der Polschuhe 325 auch an einer zylindrischen Fläche liegen, die an der Mitte des Läufers zentriert ist. Das heißt, die Innenfläche des Polschuhs 325 ist von der Läufermitte einheitlich beabstandet, weshalb die Anfangsposition des Läufers ähnlich von dem Totpunkt versetzt ist.
-
Es versteht sich, dass die Läufer und die Ständer der vorstehenden Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können, d. h. der Läufer jeder Ausführungsform kann in Kombination mit dem Ständer einer beliebigen Ausführungsform verwendet werden, und der Ständer jeder Ausführungsform kann in Kombination mit dem Läufer einer beliebigen Ausführungsform verwendet werden.
-
Der einphasige Permanentmagnetmotor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat einen Ständerkern, der gebildet wird durch das Schichten erster Ständerkernlamellen und zweiter Ständerkernlamellen mit unterschiedlichen inneren Strukturen. Dies verringert Vibrationen und Geräusche, die bei dem konventionellen Motor entstehen, der lediglich die Ständerkernlamellen mit großen Schlitzöffnungen verwendet, und kann das Rastmoment des Motors reduzieren und die Anlaufzuverlässigkeit des Motors verbessern.
-
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, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.