DE10161013A1 - Motorkonstruktion geringer Höhe - Google Patents
Motorkonstruktion geringer HöheInfo
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Abstract
Der Spulensitz (11) im Stator (10) wird von einer Grundplatte (18) sowie ersten und zweiten Zähnen (15, 16) gestellt, um die die Spule (17) gewickelt ist. Die ersten und zweiten Zähne (15, 16) um den Innen- bzw. den Außenumfang der Grundplatte (18) haben die Form von umgedrehten "L". Der Rotor ist mit dem Stator verbunden, weist einen Ringmagneten (31) über dem Spulensitz (11) auf und besitzt erste und zweite Abschnitte, welche eine Auskehlung (T1), eine Hohlkehle (T2), ein Spiel (T3), eine Falz (T4) sowie unterschiedliche Abmessungen besitzen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Motorkonstruktion und insbesondere
einen Motor geringer Bauhöhe.
Elektrische Vorrichtungen wie Notebook-Computer werden immer
kleiner, flacher und kompakter, so dass sie Gebläse geringer
Bauhöhe benötigen. Dabei besteht das Problem, dass die her
kömmlichen Motorstatoren nicht den gestalterischen Bedürfnissen
entsprechen. Zudem ist der Bau von Statoren geringer Höhe
problematisch.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen herkömmlichen Motor.
Fig. 2 zeigt den Motor der Fig. 1 von der Seite. Der Motor
besitzt einen Ringmagneten 100 und einen Stator 200. Der
Ringmagnet 100 ist ein Teil des nicht in Gänze gezeigten
Motors. Der Stator 200 besteht aus einem vierpoligen Silizium
stahlblech 201 und einer Spule (Drähte) 202, die um den Satz
201 aus Siliziumstahl gewickelt ist.
Der Siliziumstahl-Satz 201 besteht eigentlich aus übereinander
gestapelter Siliziumstahlblechen. Deren Kanten sind aber sehr
scharf und es muss ein Film oder eine Abdeckung (nicht gezeigt)
auf die Siliziumstahlbleche 201 aufgebracht werden, damit
die Spule 202 beim Wickeln nicht beschädigt wird.
Bei den herkömmlichen Motorkonstruktionen bleibt viel Platz
von der Spulenwicklung ungenutzt - der kreisförmige Raum um
den Siliziumstahlsatz 201 wird von der Spule nicht völlig
eingenommen - was für die Motorleistung schädlich ist. Will
man aber die Motorkonstruktion noch flacher machen, so treten
viele Probleme auf. Erstens darf die Zahl der Siliziumbleche
nicht zu groß werden, da sonst nur wenig Platz für die
Wicklungen bleibt. Auch bleibt die Motorleistung dann klein.
Zweitens muss man bei kleiner Statorgröße vergleichsweise
enge Toleranzen beachten. Die Herstellung und der Zusammenbau
des Motors werden schwieriger. Schließlich sind die Kanten
des Siliziumstahlblechs bei einem dünnen Stator sehr scharf,
so dass die Wicklungen leicht beschädigt werden können. Es
kommt dann zu einem Kurzschluss auf der Spule.
Die Laufstabilität eines Motors hängt in der Regel ab von
der Zahl der Pole im Motor. Bei der genannten Motorkonstruktion
sind vier Pole vorhanden. Möchte man die Zahl der Pole auf
acht erhöhen, so ist dies mit erheblichen Schwierigkeiten
verbunden. Das Wickeln der Drähte wird problematisch. Auch
kann sein, dass der Motor sehr schnell ausläuft oder er nur
eine geringe Leistung bringt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Motor von flachem Profil
bereitzustellen, der eine gute Leistung besitzt und dessen
Herstellung einfacher ist.
Dieses Ziel wird durch einen Motor nach Anspruch 1 erreicht.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Motorkonstruktion umfasst einen Stator
mit Spulensitz und einen Rotor mit einem Ringmagneten oberhalb
des Spulensitzes. Der Spulensitz wird von der Grundplatte,
einer Anzahl erster Zähne und einer Anzahl zweiter Zähne vor
gegeben. Die ersten Zähne sind um den Innenumfang und die
zweiten Zähne um den Außenumfang der Bodenplatte ausgebildet.
Jeder erste und jeder zweite Zahn besitzt einen vorstehenden
ersten Abschnitt bzw. einen vorstehenden zweiten Abschnitt.
Die Motorkonstruktion umfasst zudem eine Basis für die Aufnahme
des Spulensitzes. Der Spulensitz kann wahlfrei als eine konkave
Vertiefung in der Basis ausgebildet sein.
Der Stator umfasst eine Steckachse, im Wesentlichen senkrecht
hierzu und befestigt auf der Basis. Auf der Achse ist eine
ringförmige Nut. Der Rotor besitzt ferner eine Nabe, ein
Metallblech sowie ein Lager. Das Metallblech, - angeordnet
zwischen der Nabe und dem Ringmagneten - dient der Vermeidung
eines Magnetverlusts. Die Achse läuft durch das Lager. Die
Motorkonstruktion umfasst weiterhin einen Eingriffsring und
einen Elastikring. Der Eingriffsring befindet sich auf dem
Lager und fixiert das Lager. Der Elastikring liegt in der
ringförmigen Nut und fixiert federnd das Lager. Der Ein
griffsring und der Elastikring dienen beide der Fixierung
des Lagers, so dass Lager und Steckachse nicht längs der
Wellenachse auseinander gehen können.
Es werden nun weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der
Erfindung an Beispielen und mit Bezug auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch einen herkömmlichen
Motoraufbau;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Motorkonstruktion von Fig.
1;
Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch die Motorkonstruktion
gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der Motorkonstruktion
gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen Spulensitz gemäß einer weiteren Ausführungs
form der Erfindung;
Fig. 6 die Motorkonstruktion von Fig. 3 oder 5 im Betrieb
sowie einige Magnetisierungskonfigurationen des
Ringmagneten;
Fig. 7-9 weitere Magnetisierungskonfigurationen des Ring
magneten gemäß der Erfindung; und
Fig. 10 einen Spulensitz gemäß einer weiteren Ausfüh
rungsform der Erfindung.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Teil der Motorkon
strukton gemäß der Erfindung. Die Motorkonstruktion umfasst
einen Stator 10 und einen Rotor 30. Der Stator 10 umfasst
einen Spulensitz 11 und eine Basis 18. In der Basis 18 befindet
sich wahlfrei eine konkave Vertiefung 19, so dass der Spulen
sitz 11 hierin eingelassen werden kann. Der Spulensitz 11
besteht aus einer Grundplatte 12, einer Anzahl erster Zähne
15 und einer Anzahl zweiter Zähne 16. Der ersten Zähne 15
sind vertikal um den Außenumfang der Grundplatte 12 ausgebildet
und stellen den Siliziumstahl mit ersten Polung. Die zweiten
Zähne 16 sind senkrecht stehend um den Innenumfang der Grund
platte 12 ausgebildet und stellen den Siliziumstahl mit zweiter
Polung.
Siehe Fig. 3. In der bevorzugten Ausführungsform schauen die
ersten Zähne 15 alle so zu dem Abstand zwischen den benach
barten zweiten Zähne 16, dass die Grundplatte 12, die ersten
Zähne 15 und die zweiten Zähne 16 einen Spulensitz 11 ergeben,
in dem dann eine Spule 17 eingebracht wird.
Siehe nun Fig. 3 oder Fig. 4. Die ersten Zähne 15 besitzen
jeweils erste vorstehende Abschnitte 15a. Die vorstehenden
ersten Abschnitte 15a befinden sich an dem Ende, wo die ersten
Zähne 15 über der Grundplatte 12 schweben. Ferner erstrecken
sich die vorstehenden Abschnitte 15a weg vom Mittelpunkt der
Grundplatte 12. Das heißt, die ersten Zähne 15 schauen im
Wesentlichen jeweils wie ein umgedrehtes L aus. Ähnlich sind
auch jeweils die zweiten Zähne 16 ausgebildet. Sie besitzen
einen vorstehenden zweiten Abschnitt 16a. Der vorstehende
zweite Abschnitt 16a liegt jeweils an dem Ende, wo die zweiten
Zähne 16 über der Grundplatte 12 schweben. Die vorstehenden
zweiten Abschnitte 16a erstrecken sich zum Mittelpunkt der
Grundplatte 12. Auch die zweiten Zähne 16 sehen im Wesentlichen
jeweils wie ein umgedrehtes L aus. Der Rotor 30 besitzt zudem
einen Ringmagneten 31. Dieser schwebt über der Spule 17, den
vorstehenden ersten Abschnitten 15a und den vorstehenden
zweiten Abschnitten 16a.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die
Bezugszeichen 15, 15a, 16 und 16a bezeichnen jeweils die
gleichen Teile wie in Fig. 4. Die zweite Ausführungsform um
fasst wahlfrei mindestens eine Auskehlung T1, mindestens eine
Hohlkehle T2, mindestens ein Spiel T3, mindestens eine Falz
T4, wobei erster und zweiter vorstehende Abschnitt unterschied
liche Abmessungen haben, sowie mindestens einen Spalt T6.
Um vorteilhaft den Winkel der magnetischen Neigung für den
Start des Motors einzurichten, besitzen der vorstehende erste
Abschnitt 15a sowie der vorstehende zweite Abschnitt 16a zudem
eine Auskehlung T1, eine Hohlkehle T2, ein Spiel T3, eine
Falz T4 und eine andere Abmessung T5. Die Grundplatte L2 be
sitzt zudem mindestens einen Spalt T6 zur Aufnahme einer Sensor
vorrichtung (nicht gezeigt), so dass die Sensorvorrichtung
unterhalb des Ringmagneten 31 liegt; siehe Fig. 3.
Siehe nochmals Fig. 3. Der Stator 30 umfasst zudem eine
Steckachse 20, im Wesentlichen senkrecht zu und befestigt
auf der Basis 18. Die ringförmige Nut 21 ist auf der Achse
20 ausgebildet. Der Rotor besitzt zudem eine Nabe 32 (z. B.
die Nabe zu einem Propeller), ein Metallblech 34 (z. B. ein
Eisenblech) sowie ein Lager 35. Das Metallblech 34 ist zwischen
der Nabe 32 und dem Ringmagneten 31 angeordnet und dient der
Vermeidung eines magnetischen Lecks. Das Lager 35 wird von
der Achse 20 durchlaufen. Die Motorkonstruktion umfasst zudem
einen Eingriffsring 40 (z. B. eine Kupferhülse) und einen
Elastikring 50 (z. B. einen Dichtungsring). Der Eingriffsring
40 befindet sich auf dem Lager 35 und dient der Halterung
des Lagers 35. Der Elastikring 50 ist in der ringförmigen
Nut 21 angeordnet und fixiert elastisch das Lager 35. Der
Eingriffsring 40 und der Elastikring 50 dienen der Halterung
des Lagers 35, so dass Lager 35 und Achse 20 nicht längs in
der Achsrichtung des Schafts 20 auseinander gehen können.
Siehe Fig. 4. Sie zeigt eine Explosionsdarstellung des Spulen
sitzes 11, der Spule 17 und des Ringmagneten 31 von Fig. 3.
Fig. 4 zeigt vor allem die Konstruktion des Spulensitzes 11.
Der erste Zahn 15 hat im Wesentlichen den Querschnitt von
einem auf dem Kopf stehenden L. Dies gilt auch für den
Querschnitt des zweiten Zahns 16. Der vorgenannte Ringmagnet
31 liegt nicht nur oberhalb der Spule 17, sondern auch oberhalb
des vorstehenden ersten Abschnitts 15a und des vorstehenden
zweiten Abschnitts 16a. Wenngleich die Motorkonstruktion sich
nicht bewegt, unterstützen und verbessern die statischen Mag
netkräfte zwischen Ringmagnet 31 und Spulensitz 11 die Verti
kalität dee Achse. Dadurch wird der notwendige Strom bzw.
die notwendige Leistung zum Starten des Motors erheblich gerin
ger. Auch die Vibrationen werden deutlich vermindert.
Fig. 6 zeigt die Motorkonstruktion von Fig. 4 bzw. Fig. 5
im Betrieb. Der Ringmagnet 31 ist magnetisiert und besitzt
eine ungerade Zahl von Magnetabschnitten. Die Pole benachbarter
Magnetabschnitte sind verschieden. Beim Anfahren des Motors
besitzt der erste Zahn 15 eine erste Polung, beispielsweise
die Polung S. und der zweite Zahn 16 eine andere Polung,
beispielsweise die Polung N.
Die Erfindung wird nun näher beschrieben anhand des ersten
Zahns 15-1, des zweiten Zahns 16-1, dem Magnetteil 31-1 sowie
den Magnetabschnitten N bzw. S. wie in der Zeichnung darge
stellt. Der erste Zahn 15-1 wird vom Magnetabschnitt 31-1
abgestoßen. Der Ringmagnet 31 dreht sich daher um einen
bestimmten Winkel im Uhrzeigersinn.
Der durch die Spule fließende Strom ist umgedreht, so dass
der erste Zahn 15 und der zweite Zahn 16 magnetisiert sind,
beispielsweise wie der Magnetabschnitt mit der N-Polung bzw.
der magnetische Abschnitt mit der S-Polung. Im Ergebnis wandert
dann der Ringmagnet 31 im Uhrzeigersinn unter Abstoßung des
ersten Zahns 15 und Anziehung des zweiten Zahns 16.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen weitere magnetische Konfigurationen
des Ringmagneten 31. Siehe Fig. 7. Der Ringmagnet 31 ist
hier so magnetisiert, dass er eine gerade Zahl von fächerför
migen Abschnitten besitzt, beispielsweise acht fächerförmige
Abschnitte. Jeder fächerförmige Abschnitt besitzt zwei unter
schiedliche Pole. Die Anordnung der Pole zu den benachbarten
fächerförmigen Abschnitten ist entgegengesetzt. Besitzt bei
spielsweise ein fächerförmiger Abschnitt eine S-N-Polung,
so hat der daneben liegende Abschnitt eine N-S-Anordnung der
Pole.
Siehe Fig. 8. Der Ringmagnet 31 besitzt hier eine gerade
Zahl von magnetischen Primärabschnitten, beispielsweise acht.
Die Pole der Primärabschnitte sind entgegengesetzt. Ferner
besitzt jeder magnetische Primärbereich einen magnetischen
Sekundärbereich im äußeren Umfang an der Grenze zwischen zwei
benachbarten magnetischen Primärbereichen. Die Pole der
magnetischen Primärbereiche sind entgegengesetzt zu denen
der magnetischen Sekundärbereiche. Die magnetischen Primär
bereiche nehmen eine größere Fläche ein.
Siehe Fig. 9. Der Ringmagnet 31 ist hier in eine gerade Zahl
magnetischer Abschnitte magnetisiert, beispielsweise in acht.
Die Polung benachbarter Magnetbereiche ist entgegengesetzt.
Die magnetischen Bereiche sind im Wesentlichen propellerförmig.
Da die Spule 17 hier direkt um den Spulensitz 11 gewickelt
wird, welcher von der Grundplatte 12 vorgegeben ist, dem ersten
Zahn 15 und dem zweiten Zahn 16, ist hier die Wicklung einfach
und es besteht nicht das Problem, dass man wie im Stand der
Technik Wickelraum verschwendet. Ferner besitzt der Spulensitz
11 keine scharfen Kanten, welche die Spule beschädigen könnten.
Auch ist die Wicklung gegenüber dem Stand der Technik einfach.
Man kann die Zahl der Pole erhöhen und so auch die Laufstabili
tät des Motors.
Es werden nun weitere Vorteile der Erfindung beschrieben.
So kann man die Wirkfläche zwischen dem Ringmagneten 31 und
dem Spulensitz erhöhen, indem man die Vertikalität der Achse
über die statischen Magnetkräfte zwischen dem Ringmagneten
31 und dem Spulensitz 11 erhöht. In diesem Fall ist dann der
notwendige Strom bzw. die notwendige Leistung zum Anfahren
des Motors erheblich kleiner.
Wenngleich der Spulensitz bei den Fig. 3 bis 5 so konstru
iert ist, dass der erste Zahn 15 in den Abstand zwischen den
benachbarten zweiten Zähnen 16 schaut, so ist beim Spulensitz
der Fig. 10 der Aufbau so, dass der erste Zahn 15 teilweise
auch dem zweiten Zahn 16 gegenüber ist.
Der Schutzbereich der Erfindung ergibt sich aus den nach
stehenden Patentansprüchen. Im Übrigen sind auch Abwandlungen
vom gezeigten Aufbau möglich. So kann beispielsweise die
konkave Vertiefung weggelassen werden und die Spule direkt
auf der Grundplatte aufgebracht sein.
Claims (12)
1. Motorkonstruktion, umfassend
einen Stator (10) mit einer Grundplatte (12);
eine Anzahl erster Zähne (15), ausgebildet um den Außenumfang der Grundplatte, wobei die ersten Zähne (15) einen vorstehenden ersten Abschnitt (15a) besitzen, der in Richtung weg vom Mittelpunkt der Grundplatte schaut;
eine Anzahl zweiter Zähne (16), ausgebildet um den Innenumfang der Grundplatte, wobei die zweiten Zähne einen vorstehenden zweiten Abschnitt (16a) besitzen, der zum Mittelpunkt der Grundplatte (12) schaut;
wobei die Grundplatte (12), die ersten Zähne (15) und die zweiten Zähne (16) einen Spulensitz (11) bilden, und eine Spule (17) im Spulensitz (11) ausgebildet ist; und
einen Rotor (30), verbunden mit dem Stator (10), wobei der Rotor einen Ringmagneten (31) besitzt, der ausgebildet ist über dem Spulensitz (11), den vorstehenden ersten Abschnitten (15a) und den vorstehenden zweiten Abschnitten (16a).
einen Stator (10) mit einer Grundplatte (12);
eine Anzahl erster Zähne (15), ausgebildet um den Außenumfang der Grundplatte, wobei die ersten Zähne (15) einen vorstehenden ersten Abschnitt (15a) besitzen, der in Richtung weg vom Mittelpunkt der Grundplatte schaut;
eine Anzahl zweiter Zähne (16), ausgebildet um den Innenumfang der Grundplatte, wobei die zweiten Zähne einen vorstehenden zweiten Abschnitt (16a) besitzen, der zum Mittelpunkt der Grundplatte (12) schaut;
wobei die Grundplatte (12), die ersten Zähne (15) und die zweiten Zähne (16) einen Spulensitz (11) bilden, und eine Spule (17) im Spulensitz (11) ausgebildet ist; und
einen Rotor (30), verbunden mit dem Stator (10), wobei der Rotor einen Ringmagneten (31) besitzt, der ausgebildet ist über dem Spulensitz (11), den vorstehenden ersten Abschnitten (15a) und den vorstehenden zweiten Abschnitten (16a).
2. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei die vorstehenden
ersten Abschnitte zudem eine Auskehlung (T1) besitzen,
eine Hohlkehlung (T2), ein Spiel (T3), eine Falz (T4)
sowie andere Abmessungen (T5).
3. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei die vorstehenden
zweiten Abschnitte zudem eine Auskehlung (T1) besitzen,
eine Hohlkehle (T2), ein Spiel (T3), eine Falz (T4) sowie
andere Abmessungen (T5).
4. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei die Bodenplatte
(12) zudem mindestens einen Spalt zur Aufnahme zur Sensor
vorrichtung besitzt, so dass die Sensorvorrichtung unter
halb des Ringmagneten (31) liegt.
5. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei der erste Zahn
zu dem Abstand zwischen den zweiten Zähnen korrespondiert.
6. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei der erste Zahn
teilweise zum zweiten Zahn schaut.
7. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, welche eine Basis
zur Aufnahme des Spulensitzes besitzt.
8. Motorkonstruktion nach Anspruch 7, wobei der Rotor zudem
eine Achse aufweist, die Achse eine ringförmige Nut
besitzt, der Stator zudem aufweist: eine Nabe, ein Metall
blech, angeordnet zwischen der Nabe und dem Ringmagneten,
sowie ein Lager, angeordnet in der Basis und durch das
die Achse läuft.
9. Motorkonstruktion nach Anspruch 8, umfassend einen Ein
griffsring zur Halterung des Lagers, und einen Elastik
ring, angeordnet in der ringförmigen Nut zur elastischen
Halterung des Lagers.
10. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei der Ringmagnet
magnetisiert ist und eine gerade Zahl von fächerförmigen
Abschnitten besitzt, so dass jeder der fächerförmigen
Abschnitte zwei verschiedene Pole aufweist und die Pole
von zwei benachbarten fächerförmigen Abschnitten entgegen
gesetzt sind.
11. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei der Ringmagnet
so magnetisiert ist, dass er eine gerade Zahl primärer
magnetischer Bereiche besitzt, so dass benachbarte primäre
magnetische Bereiche unterschiedliche Pole haben, alle
magnetischen Primärbereiche einen magnetischen Sekundär
bereich besitzen, ausgebildet im Außenumfang an der Grenze
zwischen benachbarten magnetischen Primärbereichen, wobei
die Pole der magnetischen Primärbereiche entgegengesetzt
sind zu denen der magnetischen Sekundärbereiche.
12. Motorkonstruktion nach Anspruch 1, wobei der Ringmagnet
so magnetisiert ist, dass er eine gerade Zahl magnetischer
Abschnitte besitzt, dass benachbarte magnetische Ab
schnitte unterschiedliche Pole besitzen und dass die
magnetischen Abschnitte alle im Wesentlichen propeller
förmig sind.
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