DE20119210U1

DE20119210U1 - Stepped

Info

Publication number: DE20119210U1
Application number: DE20119210U
Authority: DE
Original assignee: ATB AUSTRIA ANTRIEBSTECH AG
Current assignee: ATB AUSTRIA ANTRIEBSTECH AG
Priority date: 2001-11-24
Filing date: 2001-11-24
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2011-11-25

Description

ATB Austria Antriebstechnik Aktiengesellschaft
..S_tu.f_enP-almo_t_or ·ATB Austria Drive Technology 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.The invention relates to a stepped pole motor, in particular for lawn mowers, with a rotor and a stator, wherein at least one tooth formed between grooves for the stator winding is shortened.

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.Stepped pole motors are a type of motor with a lower output and a relatively low efficiency, which is used as a lawnmower motor, among other things. The great advantage of these motors is that they do not require additional chokes, resistors, starting or operating capacitors, etc. to generate the required rotating field. In order to generate the starting torque, the rotating field must be made asymmetrical, which is achieved in stepped pole motors by shortening at least one of the teeth between the slots for the stator winding compared to the other teeth, which deforms the rotating field in this area.

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. When determining the number of shortened teeth, the relative position of the shortened teeth to the main pole and the size of the air gap, it must be taken into account that these parameters influence each other and that the tightening torque can be increased or reduced by individual or combined measures, but these measures generally also cause a reduction in efficiency in the nominal load range.

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.The invention is therefore based on the object of providing a stepped pole motor in which these three measures are combined in such a way that the highest possible starting torque is achieved with the highest possible efficiency in the nominal load range.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Stufenpolmotor mit den Merkmalen 5 des Anspruches 1. .This object is achieved with a stepped pole motor having the features 5 of claim 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 einemIt has been found that a stepped pole motor with the specified design parameters and with the defined values can achieve a relatively high starting torque with a relatively good efficiency if the motor power is in a

Bereich von 100 bis 1400 W liegt.Range from 100 to 1400 W.

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.Preferably, the value for the air gap in the region of a shortened tooth is between 0.8 and 1 mm, preferably about 0.9 mm, the shortened teeth are offset between about 40° and 50° to the main pole and the number of shortened teeth is three, four or five teeth out of 12 teeth of a pole.

Derartige Werte ergeben sehr gute Leistungsparameter z.B. bei einem Motor mit einer Leistung von 700 bis 1100 kW.Such values result in very good performance parameters, e.g. for an engine with an output of 700 to 1100 kW.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention with reference to the drawings.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein Blechpaket eines Ständers eines erfindungsgemäßen Stufen-,polmotors im Schrägriß,Fig. 1 shows a laminated core of a stator of a stepped pole motor according to the invention in oblique view,

Fig. 2 ein Blech des Blechpaketes von Fig. 1,Fig. 2 a sheet of the laminated core of Fig. 1,

Fig. 3 das Detail III von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,Fig. 3 shows detail III of Fig. 2 on an enlarged scale,

Fig. 4 den Verlauf des Anzugsmomentes in Abhängigkeit von der relativen Lage der verkürzten Zähne zum Hauptpol,Fig. 4 the course of the tightening torque depending on the relative position of the shortened teeth to the main pole,

Fig. 5 das Anzugsmoment in Abhängigkeit von der Anzahl der verkürzten Zähne- im Verhältnis zur Gesamtzahl der Zähne eines Poles undFig. 5 the tightening torque depending on the number of shortened teeth in relation to the total number of teeth of a pole and

Fig. 6 das Anzugsmoment und den Wirkungsgrad einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenpolmotors in Abhängigkeit von der Größe des Luftspaltes im Bereich der verkürzten Zähne.Fig. 6 shows the starting torque and the efficiency of an embodiment of a stepped pole motor according to the invention as a function of the size of the air gap in the region of the shortened teeth.

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-5 In Fig. 1, the laminated core of a stator of a stepped pole motor according to the invention is shown in oblique view, which is composed of sheets 1 and 2. As Fig. 1 shows, the laminated core is composed of two different types of sheets 1, 2, namely sheets 2, which are arranged on the front sides of the laminated core and do not have shortened teeth 4, and sheets 1, which are arranged in the middle

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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.area of the laminated core and have four shortened teeth 3 per pole, as can be seen in more detail in Fig. 2 and 3.

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.The laminated core or each individual laminated core 1, 2 of the stator has a total of 24 teeth 3, 4, i.e. twelve teeth per pole. Of these twelve teeth per pole, as already mentioned, four teeth 3 are shortened in the area of their radially inner end 5, whereas the remaining eight teeth 4 per pole are not shortened. The extent of the shortening can be selected depending on the desired starting torque and efficiency of the motor and is preferably in the range between 0.8 and 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.In the embodiment shown, the angular range with the shortened teeth 3 is rotated on average by an angle p _e of approximately 37° relative to the main pole.

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.
20Tests have confirmed that a stepped pole motor with a stator core as shown in Figs. 1 to 3 has a relatively high starting torque and at the same time an acceptable efficiency.
20

In den Fig. 4 bis 6 ist die Abhängigkeit des Anzugsmomentes bzw. des Wirkungsgrades von einzelnen Parametern des Stufenpolmotors dargestellt. Fig. 4 to 6 show the dependence of the starting torque or the efficiency on individual parameters of the stepped pole motor.

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.Fig. 4 shows an interpolated curve 7 defined by measuring points A, B and C, according to which the tightening torque reaches a maximum at an angle p _e of the middle position of the area with the shortened teeth 3 of approximately 40 to 45°.

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.0 In Fig. 5 a curve 8 is shown which was interpolated using test measuring points D, E, F and G and shows the tightening torque as a function of the ratio of the number of shortened teeth to that of the non-shortened teeth of the laminated core. Accordingly, the peak of the curve lies, for example, between four and five of twelve teeth of a pole.

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 zunehmenderFinally, in Fig. 6, the starting torque 9, the maximum efficiency 10 and the efficiency in the nominal load range 11 are shown over the size of the air gap in the area of the shortened teeth. From this diagram it can be seen that the starting torque increases with increasing

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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.The size of the air gap increases steadily, whereas the efficiency in the nominal load range decreases with increasing air gap. The maximum efficiency of the motor remains largely unchanged or shows no significant changes.

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.The diagrams according to Fig. 4 to 6 were carried out during measurements on a test motor with an output of 0.7 kW, a rotor diameter of 58 mm, a length of the laminated core of 35 mm and 24 teeth in the stator core, whereby in order to record the measured values each individual parameter indicated on the abscissa in Fig. 4 to 6 was changed while all other parameters remained the same.

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.It should also be added that the effect of the shortened teeth is slightly weakened by the edge plates 2 with unshortened teeth shown in Fig. 1, which serve to hold the slot locks for the stator winding in the slots and to form an abutment for the support laminations when the stator winding is pulled in, but this weakening can be influenced by the number of edge plates 2 with unshortened teeth in relation to the number of plates 1 with shortened teeth and can be compensated for, for example, by the size of the air gap.

Claims

1. Stepped pole motor, in particular for lawn mowers, with a rotor and a stator, wherein at least one tooth ( 3 ) formed between grooves for the stator winding is shortened, characterized in that between 25 and 50% of the teeth ( 3 , 4 ) are shortened, that the shortening of the teeth ( 3 ) is approximately 0.7 to 1.3 mm and that the region in which the shortened teeth ( 3 ) are located is offset between 30° and 60° relative to the main pole.

2. Stepped pole motor according to claim 1, characterized in that between three and five, preferably four of twelve teeth ( 3 ) per pole are shortened.

3. Stepped pole motor according to claim 1 or 2, characterized in that the region in which the shortened teeth ( 3 ) are located is offset by approximately 40 to 50° relative to the main pole.

4. Stepped pole motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the air gap ( 6 ) in the region of the shortened teeth ( 3 ) is between 0.8 and 1 mm, preferably about 0.9 mm.