專利名稱：電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與電機(jī)相關(guān)的技術(shù)，該電機(jī)具有以旋轉(zhuǎn)軸為中心相互自由旋轉(zhuǎn)的電樞和場磁體。
背景技術(shù)：
作為具有以旋轉(zhuǎn)軸為中心相互自由旋轉(zhuǎn)的電樞和場磁體的電機(jī)，公知有例如軸向間隙式無刷直流電機(jī)(axial gap brushless DC motor，以下簡稱為“無刷電機(jī)”。)。通常，在軸向間隙式無刷直流電機(jī)中采用如下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子具有場磁鐵，定子具有電樞繞組和軛板，這些場磁鐵和電樞繞組在沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相對。
作為轉(zhuǎn)子的場磁鐵，例如采用平板狀并在厚度方向(與平面部分垂直的方向)上具有極性互不相同的磁極的場磁鐵。而且，場磁鐵配置成其平面部分與旋轉(zhuǎn)軸垂直，以使場磁鐵的磁通方向沿著旋轉(zhuǎn)軸的方向。并且，定子的電樞繞組和軛板配置成，從轉(zhuǎn)子一側(cè)以此順序沿旋轉(zhuǎn)軸層疊。軛板由磁板構(gòu)成，并配置成其平面部分與旋轉(zhuǎn)軸垂直。
在這種無刷電機(jī)的電樞繞組中流過預(yù)定的電流時，場磁鐵作為磁場發(fā)揮作用，轉(zhuǎn)子相對于定子進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
這種軸向間隙式無刷電機(jī)等以扁平狀為特征的電機(jī)中，要求軸向上的薄型化。但是，如果像上述那樣使場磁鐵和電樞繞組沿軸向相對，則由于場磁鐵和電樞繞組雙方的軸向厚度相重疊，而使電機(jī)的薄型化變得困難。近年來，為了解決這個問題，提出了如下結(jié)構(gòu)，即，對于場磁鐵和電樞繞組，使其不在軸向上相對，而在垂直于軸向的徑向上相對(例如，參照專利文獻(xiàn)1至3。)。
專利文獻(xiàn)1日本特開平5-344701號公報專利文獻(xiàn)2日本特開昭59-216458號公報專利文獻(xiàn)3日本特開昭59-516459號公報專利文獻(xiàn)4日本特開平8-124736號公報專利文獻(xiàn)5日本特開平6-46554號公報非專利文獻(xiàn)1竹下隆晴、另外2位，「電流推定誤差に基づくセンサレスブラシレスDCモ一タ制御」，電氣學(xué)會論文志D，平成7年，115卷，4號，p.420-427非專利文獻(xiàn)2竹下隆晴、另外3位，「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスDCモ一タ制御」，電氣學(xué)會論文志D，平成9年，117卷，1號，p.98-104發(fā)明內(nèi)容如果采用場磁鐵和電樞繞組在徑向相對的結(jié)構(gòu)，由于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的磁路變長或磁路中的空氣間隙數(shù)增加，從而磁阻變大，其結(jié)果，效率和轉(zhuǎn)矩降低。因此，不能在特別重視效率的空調(diào)機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)等中恰當(dāng)采用具有該結(jié)構(gòu)的電機(jī)。
另一方面，在轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，轉(zhuǎn)子的場磁鐵的磁通與定子的軛板的平面部分垂直的同時進(jìn)行移動。因此，根據(jù)弗來明右手法則，在軛板中沿從旋轉(zhuǎn)軸朝周緣部的方向或者與其相反的方向生成感應(yīng)渦電流。這種過電流的產(chǎn)生成為電機(jī)效率低下的原因。
因此，本發(fā)明的第一目的在于，提供既能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化、又能提高電機(jī)的效率和轉(zhuǎn)矩的技術(shù)。
并且，本發(fā)明的第二目的在于，提供能夠抑制產(chǎn)生過電流的電機(jī)。
本發(fā)明的電機(jī)的第一方式，具有以沿著第一方向(L)的旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心相互自由旋轉(zhuǎn)的電樞(3)和場磁體(2)。所述電樞(3)具有沿著垂直于所述第一方向(L)的第二方向(D)與所述旋轉(zhuǎn)軸(21)相隔一定距離而配置的電樞繞組(7)，所述場磁體(2)具有多個第一軛板(41)，其分別沿所述第二方向(D)延伸，具有在所述第一方向(L)上與所述電樞繞組(7)相對的一端、以及在所述第一方向(L)上不與所述電樞繞組(7)相對的另一端；以及場磁鐵(5)，其在所述第二方向(D)上與所述電樞繞組(7)至少部分地相對，具有與鄰接的所述第一軛板(41)的一個所述另一端接合的N極、與另一個所述另一端接合的S極、以及朝向所述第一軛板(41)開口的U形的磁路(φ1)。
本發(fā)明的電機(jī)的第二方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，鄰接的所述第一軛板(41)的所述一端彼此相互連接。
本發(fā)明的電機(jī)的第三方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，鄰接的所述第一軛板(41)的所述另一端彼此避開所述N極和所述S極的邊界而相互連接。
本發(fā)明的電機(jī)的第四方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述第一軛板(41)具有與所述第二方向(D)平行的直線狀的外輪廓(411)。
本發(fā)明的電機(jī)的第五方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，鄰接的第一軛板(41)彼此的間距(461)隨著沿所述第二方向(D)遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)軸(21)而變寬。
本發(fā)明的電機(jī)的第六方式，在電機(jī)的第五方式的基礎(chǔ)上，所述鄰接的第一軛板(41)彼此的間距(461)相對于距所述旋轉(zhuǎn)軸(21)的距離、非線性地增大。
本發(fā)明的電機(jī)的第七方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述場磁鐵(5)是圓盤形狀。
本發(fā)明的電機(jī)的第八方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述場磁鐵(5)包括在所述第一方向(L)上排列N極和S極的永久磁鐵(51)中的至少一個；以及第二軛板(59)，其在與所述第一軛板(41)相反的一側(cè)接合所述N極和所述S極。
本發(fā)明的電機(jī)的第九方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述場磁鐵(5)由下述部分構(gòu)成在所述第一方向(L)上排列N極和S極的、六面體的永久磁鐵(53)中的至少兩個；以及第二軛板(59)，其在與所述第一軛板(41)相反的一側(cè)接合所述永久磁鐵(53)的所述S極和所述N極。
本發(fā)明的電機(jī)的第十方式，在電機(jī)的第八方式的基礎(chǔ)上，所述永久磁鐵(51、53)是連接磁鐵(bond magnet)。
本發(fā)明的電機(jī)的第十一方式，在電機(jī)的第十方式的基礎(chǔ)上，所述永久磁鐵(51、53)通過注射成型與所述第一軛板(41)和第二軛板(59)中的任意一個形成一體。
本發(fā)明的電機(jī)的第十二方式，在電機(jī)的第八方式的基礎(chǔ)上，所述第二軛板(59)的所述第二方向(D)上的寬度比所述永久磁鐵(51、53)的所述第二方向(D)上的寬度大。
本發(fā)明的電機(jī)的第十三方式，在電機(jī)的第八方式的基礎(chǔ)上，所述第二軛板(59)的所述第一方向(L)上的寬度比所述永久磁鐵(51、53)的所述第一方向(L)上的寬度大。
本發(fā)明的電機(jī)的第十四方式，在電機(jī)的第八方式的基礎(chǔ)上，在所述永久磁鐵(51、53)的互不相同的極性鄰接的部位，所述第二軛板(59)的所述第一方向(L)上的寬度與其它位置相比更大。
本發(fā)明的電機(jī)的第十五方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述電樞(3)還具有配置了所述電樞繞組(7)的基板(76)。
本發(fā)明的電機(jī)的第十六方式，在電機(jī)的第十五方式的基礎(chǔ)上，所述電樞繞組(7)配置在所述基板(76)的關(guān)于所述第一方向(L)互為相反側(cè)的兩個面上。
本發(fā)明的電機(jī)的第十七方式，在電機(jī)的第十六方式的基礎(chǔ)上，配置在所述基板(76)的一個面上的所述電樞繞組(7)和配置在所述基板(76)的另一個面上的所述電樞繞組(7)沿以所述電樞(3)為基準(zhǔn)的所述場磁體(2)的旋轉(zhuǎn)方向(R)相互錯開。
本發(fā)明的電機(jī)的第十八方式，在電機(jī)的第十五方式的基礎(chǔ)上，所述電樞繞組(7)是通過光刻而形成了導(dǎo)體的平面狀線圈。
本發(fā)明的電機(jī)的第十九方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，將由一個所述電樞(3)和一個所述場磁體(2)所成的組作為一個電機(jī)組，對于多個所述電機(jī)組，使所述旋轉(zhuǎn)軸(21)成為同一個而沿所述第一方向(L)將所述多個電機(jī)組連接起來。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十方式，在電機(jī)的第十九方式的基礎(chǔ)上，所述多個所述電機(jī)組所分別包含的所述電樞繞組(7)在所述多個所述電機(jī)組之間、沿以所述電樞(3)為基準(zhǔn)的所述場磁體(2)的旋轉(zhuǎn)方向(R)錯開。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十一方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述電樞繞組(7)配置在比所述場磁鐵(5)更接近所述旋轉(zhuǎn)軸(21)側(cè)的位置，對于兩個所述場磁體(2)，夾著一個所述電樞(3)、使所述旋轉(zhuǎn)軸(21)成為同一個而沿所述第一方向(L)將這兩個場磁體連接起來。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十二方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述第一軛板(41)由第一平面部分(41a)和第二平面部分(41b)構(gòu)成，該第一平面部分(41a)與所述電樞繞組(7)之間形成氣隙(74)，該第二平面部分(41b)與所述第一平面部分(41a)連接，所述第一平面部分(41a)配置在所述第一方向(L)上、比所述第二平面部分(41b)更接近所述電樞繞組(7)側(cè)的位置。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十三方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述電樞(3)還具有至少一個位置檢測傳感器(6)，其檢測所述場磁鐵(5)的磁極位置，所述位置檢測傳感器(6)配置在所述電樞繞組(7)的大致中央部。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十四方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，所述電樞(3)還具有至少一個位置檢測傳感器(6)，其檢測所述場磁鐵(5)的磁極位置，所述位置檢測傳感器(6)配置成，相對于連接所述旋轉(zhuǎn)軸(21)和所述電樞繞組(7)的大致中央部的直線(d1)，與以所述電樞(3)為基準(zhǔn)的所述場磁體(2)的旋轉(zhuǎn)方向(R)反向地錯開。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十五方式，在電機(jī)的第二十三方式的基礎(chǔ)上，該電機(jī)還具有驅(qū)動單元(8)，其根據(jù)所述位置檢測傳感器(6)的輸出，將矩形波和正弦波中的任意一種的驅(qū)動電流提供給所述電樞繞組(7)。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十六方式，在電機(jī)的第一方式的基礎(chǔ)上，該電機(jī)還具有檢測所述電樞繞組(7)的感應(yīng)電壓的單元；根據(jù)所述感應(yīng)電壓估計所述場磁鐵(5)的磁極位置的單元；以及驅(qū)動單元，其向所述電樞繞組(7)提供基于所述估計出的所述場磁鐵(5)的磁極位置的驅(qū)動電流。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十七方式，在電機(jī)的第二十六方式的基礎(chǔ)上，所述驅(qū)動單元使所述驅(qū)動電流的相位比所述感應(yīng)電壓的相位超前。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十八方式，具有電樞(3)，其沿一個方向(L)層疊地具有電樞繞組(7)和第一軛板(31)；以及場磁體(2)，其具有在所述一個方向上排列、具有極性互不相同的磁極的場磁鐵(5)，以沿著所述一個方向的旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心、與所述電樞相對地自由旋轉(zhuǎn)。所述第一軛板(31)具有沿所述旋轉(zhuǎn)的方向(R)延伸的非導(dǎo)電體部(241、242)。
本發(fā)明的電機(jī)的第二十九方式，在電機(jī)的第二十八方式的基礎(chǔ)上，所述非導(dǎo)電體部(241、242)包括沿著以所述旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心的圓配置的多個狹縫(241)。
本發(fā)明的電機(jī)的第三十方式，在電機(jī)的第二十九方式的基礎(chǔ)上，從所述旋轉(zhuǎn)軸(21)到所述第一軛板(31)的周緣部為止，與沿所述旋轉(zhuǎn)的方向(R)的角度無關(guān)地至少存在一個所述多個狹縫(241)。
本發(fā)明的電機(jī)的第三十一方式，在電機(jī)的第二十八方式的基礎(chǔ)上，所述第一軛板(31)由多個磁性體板(31a、31b、31c、31d)構(gòu)成，該多個磁性體板(31a、31b、31c、31d)沿著以所述旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心的至少一個圓具有邊界，所述非導(dǎo)電體部(241、242)包含所述多個磁性體板彼此的邊界(242)。
本發(fā)明的電機(jī)的第三十二方式，在電機(jī)的第三十一方式的基礎(chǔ)上，利用絕緣覆膜對所述多個磁性體板彼此的邊界(242)進(jìn)行了涂布。
本發(fā)明的電機(jī)的第三十三方式，在電機(jī)的第二十八方式的基礎(chǔ)上，所述電樞繞組(7)和所述場磁鐵(5)在從所述旋轉(zhuǎn)軸(21)朝向所述第一軛板(31)的周緣部的方向(D)上重疊配置。
本發(fā)明的電機(jī)的第三十四方式，在電機(jī)的第三十三方式的基礎(chǔ)上，所述場磁鐵(5)由分別在所述一個方向上排列、具有極性互不相同的磁極的多個副磁鐵(52)構(gòu)成，所述多個副磁鐵(52)配置成，在所述旋轉(zhuǎn)軸(21)的周圍極性交替地不同、且不同極性的邊界沿著朝向所述周緣部的方向(D)，所述場磁體(2)具有第二軛板(4)，其與所述旋轉(zhuǎn)軸(21)垂直地配置，包括第一部分(41a)和第二部分(41b)，該第一部分(41a)沿所述第一方向(L)與所述電樞繞組(7)相對，該第二部分(41b)和所述場磁鐵(5)的與所述電樞相反的一側(cè)結(jié)合；以及第三軛板(59)，其接合所述場磁鐵(5)的所述電樞側(cè)的不同極性，所述第二軛板(4)具有非磁性體部(46)，其在所述多個副磁鐵(52)的極性的邊界處、沿著朝向所述周緣部的方向(D)延伸。
本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)的第一方式，具有第1至第34方式中的任意一種電機(jī)；以及由所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的風(fēng)扇(91)。
本發(fā)明的壓縮機(jī)的第一方式，具有第1至第34方式中的任意一種電機(jī)；以及由所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的壓縮機(jī)構(gòu)(96)。
本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的第一方式，具有第1至第34方式中的任意一種電機(jī)；以及由所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第一至第二十七方式，通過在電樞繞組中流過預(yù)定的電流，電樞和場磁體繞旋轉(zhuǎn)軸相互旋轉(zhuǎn)。例如，通過在定子中采用電樞，在轉(zhuǎn)子中采用場磁體，可作為無刷直流電機(jī)發(fā)揮作用。而且，由于在旋轉(zhuǎn)軸的方向上場磁鐵和電樞繞組不相對，而在與旋轉(zhuǎn)軸方向垂直的第二方向上部分地相對，所以可縮小旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化。進(jìn)一步，還可利用第一軛板被吸引到電樞上而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，所以可使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩增加。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二方式，可防止第一軛板的磁通的短路，并可提高場磁體的強(qiáng)度，使制造工序變得容易。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第三方式，可防止第一軛板的磁通的短路，并可提高場磁體的強(qiáng)度，使制造工序變得容易。
本發(fā)明的電機(jī)的第四方式，在第一軛板的被磁化為相互不同磁極的部位的邊界，可在第二方向上生成均勻的磁阻。其結(jié)果，可有效防止第一軛板中的磁通的短路。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第五方式，由于鄰接的第一軛板彼此之間的間距，隨著離開旋轉(zhuǎn)軸而變寬，所以在旋轉(zhuǎn)時，可調(diào)整第一軛板的被磁化的部位和電樞繞組相互重疊的量。從而，通過使與電樞繞組交鏈的磁通量呈正弦波狀，可減少齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torgue)。其結(jié)果，可提高電機(jī)的效率，同時實(shí)現(xiàn)低噪聲化。并且，根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第六方式，可進(jìn)一步提高該效果。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第七方式，由于場磁鐵是圓盤狀，所以可增大場磁鐵的軸向的表面面積。其結(jié)果，可有效利用場磁鐵的磁通，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第八方式，可易于形成朝向第一軛板開口的U形磁路，可縮小磁阻。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第九方式，由于場磁鐵由多個六面體的永久磁鐵構(gòu)成，所以可降低場磁鐵的制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十方式，通過使永久磁鐵為連接磁鐵，能以較低成本形成薄型的場磁鐵，可降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十一方式，通過注射成型，永久磁鐵與第一軛板和第二軛板中的任意一個形成一體，所以易于制造，并可降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十二方式，可防止第二軛板的磁通的飽和，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十三方式，可防止第二軛板的磁通的飽和，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十四方式，可防止第二軛板的磁通的飽和，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
本發(fā)明的電機(jī)的第十五方式，由于電樞繞組配置在基板上，所以容易進(jìn)行電樞繞組的配置和對電樞繞組的配線。從而可使制造成本降低。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十六方式，可自由地配置多個電樞繞組。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十七方式，由于基板兩側(cè)的電樞繞組，沿以電樞為基準(zhǔn)的場磁體的旋轉(zhuǎn)方向相互錯開，所以電樞關(guān)于電樞繞組，實(shí)質(zhì)上形成扭斜(skew)。因此，可防止轉(zhuǎn)矩的波動，其結(jié)果，提高電機(jī)的效率，同時可實(shí)現(xiàn)低噪聲化。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十八方式，由于電樞繞組是平面狀線圈，所以可使電樞繞組和基板形成一體，并能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第十九方式，由于多個電機(jī)組使旋轉(zhuǎn)軸成為同一個而連接起來，所以可使轉(zhuǎn)矩增加。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十方式，由于在多個電機(jī)組的相互間，電樞繞組沿電樞的旋轉(zhuǎn)方向錯開，所以電樞關(guān)于電樞繞組，實(shí)質(zhì)上形成扭斜。因此，可防止轉(zhuǎn)矩的波動，其結(jié)果，提高電機(jī)的效率，同時可實(shí)現(xiàn)低噪聲化。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十一方式，相對于一個電樞，可使兩個場磁體旋轉(zhuǎn)，結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化和轉(zhuǎn)矩的增大成為可能。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十二方式，可使空氣間隙縮小，磁電路上的磁阻變小，可提高電機(jī)的效率。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十四方式，由于位置檢測傳感器配置成，在與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上錯開，所以可消除電流相位的滯后，該電流相位滯后是由于線圈的電感的影響而相對于電壓相位產(chǎn)生的。并且，可有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十五方式，在供給矩形波的驅(qū)動電流的情況下，可簡化作為驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)。另一方面，在供給正弦波的驅(qū)動電流的情況下，可實(shí)現(xiàn)低噪聲化。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十六方式，由于不需要設(shè)置霍爾元件等的位置檢測傳感器，所以可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的進(jìn)一步薄型化。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十七方式，由于使驅(qū)動電流的相位比感應(yīng)電壓的相位超前，所以可消除電流相位的滯后，該電流相位滯后是由于線圈的電感的影響而相對于電壓相位產(chǎn)生的。并且，可有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十八至第三十四方式，場磁鐵作為磁場發(fā)揮作用，在電樞繞組中流過預(yù)定的電流，從而可實(shí)現(xiàn)電樞和場磁體的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。例如，采用電樞作為定子，采用場磁體作為轉(zhuǎn)子，從而可使第二十八至三十四方式的電機(jī)作為無刷直流電機(jī)發(fā)揮作用。此時，在第一軛板中，沿從其旋轉(zhuǎn)軸朝向周緣部的徑向或者與此相反的方向，生成感應(yīng)渦電流。但是，由于第一軛板所具有的非導(dǎo)電體垂直于徑向，所以可抑制該渦電流的產(chǎn)生，結(jié)果，無刷電機(jī)的效率得到提高。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二十九方式，由于非導(dǎo)電體部是狹縫，所以可使加工變得容易，并抑制制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第三十方式，由于在旋轉(zhuǎn)軸和第一軛板的周緣部之間，在徑向上一定存在非導(dǎo)電體，所以可有效抑制渦電流的產(chǎn)生。并且，可維持對于形成狹縫時的第一軛板的變形的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第三十一方式，可形成徑向?qū)挾任⑿〉姆菍?dǎo)電體部。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第三十二方式，可有效抑制渦電流。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第三十三方式，由于在徑向上重疊地配置場磁鐵和電樞繞組，所以可縮小旋轉(zhuǎn)軸方向的厚度，結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化。
根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第三十四方式，由于還可利用第二軛板被吸引到電樞繞組上所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，所以可增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)的第一方式，由于具有薄型且提高了轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，所以可實(shí)現(xiàn)小型且省電的鼓風(fēng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)的第一方式，由于具有薄型且提高了轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，所以可實(shí)現(xiàn)小型且省電的壓縮機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的第一方式，由于具有薄型且提高了轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，所以可實(shí)現(xiàn)小型且省電的空調(diào)機(jī)。
通過下面的詳細(xì)說明和附圖，會更加明確本發(fā)明的目的、特征、方式和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是表示驅(qū)動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。
圖3是表示無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖4是表示場磁鐵的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。
圖5是表示轉(zhuǎn)子軛板結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。
圖6是表示轉(zhuǎn)子軛板結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖7是表示場磁鐵的軸向負(fù)側(cè)的磁路的圖。
圖8是表示場磁鐵的軸向正側(cè)的磁路的圖。
圖9是表示轉(zhuǎn)子軛板的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖10是表示轉(zhuǎn)子軛板的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖11是表示轉(zhuǎn)子軛板結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖12是表示場磁鐵的結(jié)構(gòu)的一例的立體圖。
圖13是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖14是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖15是表示短路軛板結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖16是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖17是表示將電樞繞組配置在基板表面后的狀態(tài)的圖。
圖18是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖19是表示將電樞繞組配置在基板兩面后的狀態(tài)的圖。
圖20是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖21是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖22是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖23是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖24是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖25是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖26是表示驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖27是表示驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖28是表示配置霍爾元件的一例的圖。
圖29是表示配置霍爾元件的一例的圖。
圖30是表示驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖31是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖32是表示無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖33是表示定子軛板上形成的非導(dǎo)電體部的一例的圖。
圖34是表示定子軛板上形成的非導(dǎo)電體部的一例的圖。
圖35是表示定子軛板上形成的非導(dǎo)電體部的一例的圖。
圖36是表示定子軛板上形成的非導(dǎo)電體部的一例的圖。
圖37是表示定子軛板上形成的非導(dǎo)電體部的一例的圖。
圖38是表示采用了無刷電機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
圖39是表示采用了無刷電機(jī)的渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
<A.第一實(shí)施方式>
圖1是表示第一實(shí)施方式的驅(qū)動系統(tǒng)10的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖所示，驅(qū)動系統(tǒng)10具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的無刷電機(jī)1、和對該無刷電機(jī)1供給驅(qū)動電流的驅(qū)動電路8。下面，按照無刷電機(jī)1、驅(qū)動電路8的順序，對該驅(qū)動系統(tǒng)10進(jìn)行說明。
<A-1.無刷電機(jī)>
圖2和圖3是表示無刷電機(jī)1的主要結(jié)構(gòu)的圖，圖2是立體圖，圖3是從圖2的III-III位置觀察到的剖面圖。如這些圖所示，無刷電機(jī)1構(gòu)成為扁平形狀，主要具有以旋轉(zhuǎn)軸21為中心相互自由旋轉(zhuǎn)的定子3和轉(zhuǎn)子2。圖2中為了使結(jié)構(gòu)易于觀察，剖開轉(zhuǎn)子2的一部分進(jìn)行了表示。
在下面的說明中，將沿著旋轉(zhuǎn)軸21的方向L稱為“軸向”，在軸向L上將向定子3配置了轉(zhuǎn)子2的一側(cè)作為“正側(cè)”，而將與其相反側(cè)作為“負(fù)側(cè)”。并且，將垂直于軸向L并從旋轉(zhuǎn)軸21朝向周緣部的方向D稱為“徑向”，將以定子3為基準(zhǔn)、轉(zhuǎn)子2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方向R稱為“旋轉(zhuǎn)方向”。在圖2中，例示了從軸向L的正側(cè)觀察旋轉(zhuǎn)方向R為順時針方向的情況。
定子3沿軸向L從正側(cè)以電樞繞組7和定子軛板31的順序?qū)⑺鼈儗盈B配置。
定子軛板31由圓盤狀的磁性體構(gòu)成，在圓盤的中心位置形成有軸承32。旋轉(zhuǎn)軸21嵌入到該軸承32中。從而，旋轉(zhuǎn)軸21被支撐成，相對于定子3相對自由旋轉(zhuǎn)，并且，定子軛板31的平面部分配置成垂直于軸向L。電樞繞組7，由以旋轉(zhuǎn)軸21為中心、沿與旋轉(zhuǎn)軸21相隔一定距離的一個圓進(jìn)行配置的多個線圈71構(gòu)成。電樞繞組7配置在定子軛板31的軸向L的正側(cè)，以與轉(zhuǎn)子2相對。
轉(zhuǎn)子2沿軸向L從正側(cè)以加強(qiáng)部件22、轉(zhuǎn)子軛板4和場磁鐵5的順序?qū)⑺鼈儗盈B。圓盤形狀的轉(zhuǎn)子軛板4以其平面部分垂直于軸向L的方式固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸21上，在該轉(zhuǎn)子軛板4的正側(cè)面附著連接有加強(qiáng)部件22，在負(fù)側(cè)面附著連接有場磁鐵5。加強(qiáng)部件22為圓盤形狀，并且配置成圓盤的中心位置與旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置相一致。而且，加強(qiáng)部件22是為加強(qiáng)轉(zhuǎn)子軛板4而配置的部件，如果轉(zhuǎn)子軛板4具有足夠的強(qiáng)度，也可以將加強(qiáng)部件省略。
此外，場磁鐵5也具有環(huán)形(在中心部分具有圓形開口部的圓盤形狀)，并且配置成圓盤的中心位置與旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置相一致。從旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置到場磁鐵5的周緣部的距離(場磁鐵5的外徑)，比從旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置到電樞繞組7的最短距離小。進(jìn)而，場磁鐵5配置在電樞繞組7的軸中心側(cè)(旋轉(zhuǎn)軸21側(cè))，以使其在軸向L上不與電樞繞組7相對，而其至少一部分在徑向D上與電樞繞組7相對。從而，通過使場磁鐵5和電樞繞組7在徑向D上重疊，能夠縮小無刷電機(jī)1的軸向L的厚度，結(jié)果，實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)1的薄型化。
場磁鐵5由多個永久磁鐵51和短路軛板59構(gòu)成。圖4是表示場磁鐵5的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖所示，本實(shí)施方式的場磁鐵5設(shè)置有4個永久磁鐵51，這4個永久磁鐵51沿著以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的一個圓進(jìn)行配置，因而形成為一個環(huán)形。
永久磁鐵51各自可沿徑向D劃分成相同尺寸的兩個副磁鐵52。副磁鐵52各自具有在軸向L上并排且極性彼此不同的磁極。而且，一個永久磁鐵51所包含的兩個副磁鐵52，沿軸向L的極性朝向相互不同。換句話說，作為一個永久磁鐵51，從軸向L的一方側(cè)觀察時為N極和S極并排的狀態(tài)。這些多個副磁鐵52沿以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的一個圓進(jìn)行配置，從而形成環(huán)形的場磁鐵5。
在配置這四個永久磁鐵51時，一個永久磁鐵51的副磁鐵52和其他的永久磁鐵51的副磁鐵52鄰接時，使這些副磁鐵52的磁性相互不同。因此，如圖4所示，從軸向L的一方側(cè)觀察時，形成為交替地配置表示N極的副磁鐵52和表示S極的副磁鐵52的狀態(tài)。這些副磁鐵52之間的邊界(即，作為場磁鐵5的極性的邊界)，沿徑向D延伸。即，這些多個副磁鐵52在旋轉(zhuǎn)軸21的周圍，磁性交替地不同，并且不同極性的邊界沿徑向D進(jìn)行配置。而且，在本實(shí)施方式中，場磁鐵5使用了四個永久磁鐵51，但只要具有至少一個永久磁鐵51(沿軸向L的極性朝向相互不同的副磁鐵52的對)即可。
短路軛板59由環(huán)形磁性體構(gòu)成，該環(huán)形具有與由四個永久磁鐵51形成的環(huán)形相同的內(nèi)徑和外徑。該短路軛板59附著連接于四個永久磁鐵51的軸向L的負(fù)側(cè)面整體，將永久磁鐵51的N極和S極接合起來。換句話說，在軸向L的負(fù)側(cè)，短路軛板59將鄰接的副磁鐵52中的一方的N極和另一方的S極接合起來，并將它們磁短路。
這種在場磁鐵5的軸向L的正側(cè)配置的轉(zhuǎn)子軛板4，由多個磁性體部件構(gòu)成，通過這些多個部件的整體形成為圓盤形狀。圖5和圖6是表示轉(zhuǎn)子軛板4的結(jié)構(gòu)的圖，圖5是轉(zhuǎn)子軛板4的立體圖，圖6是表示從軸向L的正側(cè)觀察到的轉(zhuǎn)子軛板4的一部分的圖。
如圖所示，轉(zhuǎn)子軛板4具有八個狹縫46，所述狹縫46由從旋轉(zhuǎn)軸21向徑向D延伸的非磁性體部構(gòu)成。這些狹縫46以旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置為基準(zhǔn)、間隔45度配置的方式形成為放射狀。轉(zhuǎn)子軛板4由這些狹縫46劃分成大致扇狀的八個副軛板41。
副軛板41分別具有第一平面部分41a，其在軸向L上與電樞繞組7相對并形成空氣間隙74；和第二平面部分41b，其在軸向L上不與電樞繞組7相對(參照圖3。)。這些第一平面部分41a和第二平面部分41b配置成，沿相同的徑向D延伸。鄰接的副軛板41的第一平面部分41a的周緣側(cè)(與旋轉(zhuǎn)軸21相反一側(cè))的端部，為了保持作為轉(zhuǎn)子軛板4的強(qiáng)度，而相互由連接部42連接起來。并且，如圖6所示，作為鄰接的副軛板41之間的間距的狹縫46的寬度461，沿徑向D離旋轉(zhuǎn)軸21越遠(yuǎn)變得越寬。
這些副軛板41的數(shù)量與場磁鐵5的軸向L的一方側(cè)的極性數(shù)量(等于副磁鐵52的數(shù)量)相同。而且，以一個副軛板41只與一個極性相接的方式，轉(zhuǎn)子軛板4和場磁鐵5接合起來。在圖4中，通過將轉(zhuǎn)子軛板4的軸向L的負(fù)側(cè)面用點(diǎn)劃線表示，來表示轉(zhuǎn)子軛板4和場磁鐵5的配置關(guān)系。如圖4和圖6中所示，在第二平面部分41b上，各副軛板41只與一個副磁鐵52(即，一個極性)接合。因此，鄰接的副軛板41中的一方的第二平面部分41b與N極接合，另一方的第二平面部分41b與S極接合。并且，八個狹縫46分別沿場磁鐵5的極性邊界進(jìn)行配置。
轉(zhuǎn)子2的這種結(jié)構(gòu)，能夠通過采用連接磁鐵作為永久磁鐵51來以較低成本進(jìn)行制造。換句話說，通過將永久磁鐵51做成連接磁鐵，能夠易于形成薄型的永久磁鐵，并且，若通過注射成型將作為永久磁鐵51的連接磁鐵與轉(zhuǎn)子軛板4和短路軛板59中任意一個形成一體，則制造變得容易。其結(jié)果，能夠以低成本來制造無刷電機(jī)1。
對于具有這種結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)1的電樞繞組7，從驅(qū)動電路8(圖1)流過預(yù)定的驅(qū)動電流時，在電樞繞組7的各線圈71中產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)的磁極，轉(zhuǎn)子2相對定子3進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
下面，對這種無刷電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時的磁路進(jìn)行說明。圖7是表示場磁鐵5的軸向L的負(fù)側(cè)的磁路的立體圖，圖8是表示場磁鐵5的軸向L的正側(cè)的磁路的立體圖。
如圖7的磁路φ1所示，在場磁鐵5的軸向L的負(fù)側(cè)，從一個副磁鐵52的N極導(dǎo)出的磁通，經(jīng)由短路軛板59，回到相鄰接的副磁鐵52的S極。但是，為了使說明簡單，僅示出了導(dǎo)向與一方鄰接的S極的磁通。即，場磁鐵5具有向副軛板41開口的U形的磁路φ1。
另一方面，如圖8的磁路φ2所示，在場磁鐵5的軸向L的正側(cè)，從一個副磁鐵52的N極導(dǎo)出的一個磁通，首先，從與該副磁鐵52接合的一個副軛板41的第二平面部分41b朝向其第一平面部分41a。接著，從該第一平面部分41a沿軸向L越過空氣間隙74，朝向定子軛板31。接著，經(jīng)由定子軛板31內(nèi)之后，再沿軸向L越過空氣間隙74，朝向與上述一個副軛板41鄰接的其它的副軛板41的第一平面部分41a。然后，從該副軛板41的第一平面部分41a朝向第二平面部分41b，這之后，回到與上述一個副磁鐵52鄰接的其它副磁鐵52的S極。但是，為了易于說明，只示出了導(dǎo)向與一方鄰接的S極的磁通。
此時，狹縫46起到防止鄰接的副軛板41相互間的磁通短路的功能。雖然在連接部42也有產(chǎn)生磁通短路的可能，但是由于連接部42的截面積微小而使磁阻變大，所以幾乎可以忽略連接部42的磁通短路。
如上面說明所示，在該無刷電機(jī)1中，由于場磁鐵5和電樞繞組7在軸向L上不相對，而在徑向D上部分地相對，所以能夠縮小軸向L的厚度。其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化。
此外，在場磁鐵5的軸向L的負(fù)側(cè)，通過配置了短路軛板59而形成朝副軛板41開口的U形磁路φ1。從而，由于能夠縮短場磁鐵5的軸向L的負(fù)側(cè)的磁路，所以能夠縮小磁阻，其結(jié)果，能夠提高無刷電機(jī)1的效率。并且，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，由于還可將通過副軛板41被吸引而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩利用在旋轉(zhuǎn)上，所以能夠增大無刷電機(jī)1的轉(zhuǎn)矩。
此外，鄰接的副軛板41，只是將周緣側(cè)的端部彼此相互連接，所以能夠防止副軛板41相互間的磁通短路，并且可使轉(zhuǎn)子2的強(qiáng)度提高，使制造工序容易進(jìn)行。
此外，由于場磁鐵5是環(huán)形，所以能夠使場磁鐵5的表面積增大。其結(jié)果，可有效利用場磁鐵5的磁通，能夠進(jìn)一步提高無刷電機(jī)1的轉(zhuǎn)矩和效率。
<A-2.無刷電機(jī)的變形例>
第一實(shí)施方式的無刷電機(jī)1的結(jié)構(gòu)并不僅限于上述說明過的方式(下面，稱為“代表方式”。)，而是可進(jìn)行各種變形。下面，對作為第一實(shí)施方式的無刷電機(jī)1的結(jié)構(gòu)能夠采用的各種變形方式，進(jìn)行說明。
<A-2-1.連接部>
在代表方式中，如圖6等所示，雖然將鄰接的副軛板41通過周緣側(cè)的端部連接起來，但也可以是將它們通過軸中心側(cè)的端部連接起來。圖9是表示這種情況下的轉(zhuǎn)子軛板4的一例的圖。
如圖9所示，在該例中，在副軛板41的軸中心側(cè)形成有連接部43。從而，鄰接的副軛板41的軸中心側(cè)的端部彼此相互連接，并且狹縫46的周緣側(cè)的部分開口。連接部43避開永久磁鐵51的N極和S極的邊界，以使磁通不產(chǎn)生短路，形成為比永久磁鐵51更靠近軸中心側(cè)。
采用這種結(jié)構(gòu)，也可以防止副軛板41的相互間的磁通的短路，并且可使轉(zhuǎn)子2的強(qiáng)度提高，使制造工序容易進(jìn)行。
<A-2-2.狹縫>
在代表方式中，如圖6所示，雖然狹縫46的寬度461沿徑向D離旋轉(zhuǎn)軸21越遠(yuǎn)變得越寬，但也可以與徑向D無關(guān)地將其保持一定。圖10是表示該情況下的轉(zhuǎn)子軛板4的一例的圖。
如圖10所示，在該例中，狹縫46的寬度461與徑向D無關(guān)地保持一定。由此，成為與狹縫46的邊界的副軛板41的外輪廓411，與沿該狹縫46的長軸方向(與徑向D一致)的中心線d1平行。
如果采用這種結(jié)構(gòu)，則在被磁化為相互不同磁極的鄰接的副軛板41相互間，可在徑向D上產(chǎn)生均勻的磁阻。其結(jié)果，能夠有效防止副軛板41相互間的磁通短路。
此外，作為其他例子，狹縫46的寬度461也可以相對于離旋轉(zhuǎn)軸21的距離呈非線性增大。圖11是表示這種情況下的轉(zhuǎn)子軛板4的一例的圖。如圖11所示，在該例中，副軛板41的外輪廓411呈曲線狀，狹縫46的寬度461相對于離旋轉(zhuǎn)軸21的距離呈非線性增大。
如圖6和圖11所示，如果采用狹縫46的寬度461離旋轉(zhuǎn)軸21越遠(yuǎn)變得越寬的結(jié)構(gòu)，則在無刷電機(jī)1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，能夠調(diào)整副軛板41和電樞繞組7在軸向L上相互重疊的量。因此，可使與電樞繞組7交鏈的磁通量呈正弦波狀，從而可減少齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque)。其結(jié)果，電機(jī)的效率提高，并且可實(shí)現(xiàn)低噪聲化。而且，如圖11所示，如果采用狹縫46的寬度461呈非線性增大的結(jié)構(gòu)，則能夠進(jìn)一步提高該效果。
<A-2-3.永久磁鐵>
在代表方式中，如圖4所示，場磁鐵5中所采用的永久磁鐵51和副磁鐵52，具有構(gòu)成環(huán)形的一部分的形狀，但該形狀并沒有被特別限定。例如，如圖12所示，作為與代表方式的副磁鐵52相當(dāng)?shù)挠谰么盆F，也可以分別采用六面體的永久磁鐵53。如果這樣采用六面體的永久磁鐵53，則可降低作為場磁鐵5的制造成本。
在圖12所示的例子中，八個永久磁鐵53配置在短路軛板59的軸向L的正側(cè)。而且，在該狀態(tài)下，永久磁鐵53各自具有在軸向L上并排且極性相互不同的磁極。并且，從軸向L的一方側(cè)觀察時，交替配置表示N極的永久磁鐵53和表示S極的永久磁鐵53，在軸向L的一方側(cè)，永久磁鐵53的N極和S極并排。
其他的結(jié)構(gòu)與代表方式相同。換句話說，短路軛板59在軸向L的負(fù)側(cè)，將鄰接的永久磁鐵53中的一方的N極和另一方的S極接合起來，并將它們磁短路。并且，各副軛板41只與一個永久磁鐵53接合。當(dāng)然，這種永久磁鐵53也由連接磁鐵構(gòu)成，通過注射成型與轉(zhuǎn)子軛板4和短路軛板59中的任意一個形成一體。
而且，在該例中，在場磁鐵5中使用八個永久磁鐵53，但場磁鐵5也可以具備至少2個永久磁鐵53，使它們在軸向L的一方側(cè)并排N極和S極。
<A-2-4.短路軛板>
在代表方式中，如圖3所示，在場磁鐵5中，短路軛板59的徑向D的寬度(環(huán)形的外經(jīng)和內(nèi)徑的差)和永久磁鐵51的徑向D的寬度一致，但例如圖13所示，也可以使短路軛板59的徑向D上的寬度比永久磁鐵51的徑向D上的寬度大。
如上所述，在場磁鐵5的軸向L的負(fù)側(cè)中，在沿著副磁鐵52之間的邊界(永久磁鐵51的相互不同的極性鄰接的位置)的短路軛板59的截面內(nèi)，使磁路φ1通過(參照圖7。)。因此，如果該截面積狹窄到不能允許形成磁路φ1的程度，則具有產(chǎn)生磁通飽和的可能性。對此，如果采用如圖13所示的結(jié)構(gòu)，則可擴(kuò)大該截面積，從而可以防止在短路軛板59上產(chǎn)生磁通飽和，可使磁阻減小。
并且同樣地，例如如圖14所示，也可以使短路軛板59的軸向L上的寬度比永久磁鐵51的軸向L上的寬度大。由此，也可以防止在短路軛板59上產(chǎn)生磁通飽和，可減小磁阻。并且，也可以將圖13的結(jié)構(gòu)和圖14的結(jié)構(gòu)組合起來。
更有，在短路軛板59上，也可以使沿著副磁鐵52之間的邊界的截面比其他位置的截面寬。圖15是表示這種情況下的短路軛板59的一例的圖。如圖所示，在該例的短路軛板59中，與副磁鐵52之間的邊界位置對應(yīng)的部位59a，與其他部位59b相比，軸向L上的寬度變大。由此，不使場磁鐵5的重量大幅增加，就可防止在短路軛板59上產(chǎn)生磁通飽和，可減小磁阻。
<A-2-5.電樞繞組>
電樞繞組7也可以如圖16和圖17所示那樣配置在基板76的表面上。如這些圖所示，基板76具有例如環(huán)形，配置在定子軛板31的軸向L的正側(cè)面，使圓盤的中心位置與旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置一致。而且，在該基板76的軸向L的正側(cè)面，配置有電樞繞組7。如果采用這種結(jié)構(gòu)，則電樞繞組7所包含的多個線圈71的配置和對電樞繞組7的配線就會變得容易，所以可降低無刷電機(jī)1的制造成本。
此外，如圖18所示，也可以在位于一個基板76的關(guān)于軸向L相互相反一側(cè)的兩個面上，配置電樞繞組7。如圖18的例子所示的定子3沿軸向L從正側(cè)按照第一電樞繞組7a、環(huán)形的基板76、第二電樞繞組7b和定子軛板31的順序?qū)⑺鼈儗盈B。如果采用這種結(jié)構(gòu)，則可使兩層電樞繞組7自由地配置。
例如，可將圖18所示的構(gòu)成第一電樞繞組7a的線圈71a，和構(gòu)成第二電樞繞組7b的線圈71b，如圖19所示，沿旋轉(zhuǎn)方向R相互錯開(彼此的中心位置在徑向D上不重疊)地進(jìn)行配置。如果采用這種結(jié)構(gòu)，定子3關(guān)于電樞繞組7，實(shí)質(zhì)上形成扭斜(skew)。因此，可防止旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時的轉(zhuǎn)矩的波動，其結(jié)果，可使電機(jī)的效率提高，并且可實(shí)現(xiàn)低噪聲化。
此外，在代表方式等的說明中，雖然所參照的附圖表示了作為電樞繞組7的線圈71在軸向L上具有寬度的部件，但也可以采用相對于軸向L呈扁平的平面狀的印刷線圈(print coil)。印刷線圈例如專利文獻(xiàn)4所公開的那樣，通過對基板的光刻蝕而形成導(dǎo)體，從而與基板形成為一體并呈平面狀。通過在基板76上形成這種平面狀的印刷線圈，可使電樞繞組7和基板76形成為一體，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的進(jìn)一步薄型化。
<A-2-6.轉(zhuǎn)子軛板>
在代表方式中，如圖3等所示，雖然副軛板41的第一平面部分41a和第二平面部分41b配置在相同的徑向D上，但是也可以在軸向L上相互錯開。圖20是表示這種情況下的無刷電機(jī)1的一例的圖。
如圖20所示，在該例的副軛板41中，第一平面部分41a和第二平面部分41b分別沿徑向D延伸，但第一平面部分41a配置成，比第二平面部分41b更靠近軸向L的負(fù)側(cè)(電樞繞組7的一側(cè))，并由連接部件41c將它們連接起來。如果采用這種結(jié)構(gòu)，就可使形成在第一平面部件41a和電樞繞組7之間的空氣間隙74減小。因此，可使磁電路的磁阻變小，可提高電機(jī)的效率。
<A-2-7.電機(jī)組的連接>
在將上述說明過的任何一個定子3和任何一個轉(zhuǎn)子2所構(gòu)成的組設(shè)為一個電機(jī)組時，無刷電機(jī)1也可以是，使旋轉(zhuǎn)軸21成為同一個而沿軸向L將多個電機(jī)組連接起來的結(jié)構(gòu)。
圖21和圖22是表示無刷電機(jī)1的例子的圖，該無刷電機(jī)1對于與圖3所示相同的電機(jī)組，使旋轉(zhuǎn)軸21成為同一個而沿軸向L將兩個連接起來而成。在這些圖中所示的無刷電機(jī)1中，將軸向L上的轉(zhuǎn)子2和定子3的配置關(guān)系相互相反的兩個電機(jī)組連接起來。
在圖21的例中，兩個電機(jī)組的定子3之間接合，在圖22的例中，兩個電機(jī)組的轉(zhuǎn)子2之間接合。無論在哪個例中，在雙方電機(jī)組中可由一個部件來兼用的部件均予以兼用。例如，在圖21所示的無刷電機(jī)1中，一個定子軛板31在雙方電機(jī)組中兼用，在圖22所示的無刷電機(jī)1中，一個轉(zhuǎn)子軛板4在雙方電機(jī)組中兼用。
在對這種無刷電機(jī)1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，從驅(qū)動電路8向雙方電機(jī)組各自的電樞繞組7供給驅(qū)動電流，以使雙方電機(jī)組的轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向變得相同。從而，兩個電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩相加，可使作為無刷電機(jī)1整體的轉(zhuǎn)矩增加。而且，在該例中，雖然是連接了兩個電機(jī)組，但也可以連接3個以上的電機(jī)組。
此外，采用這樣將多個電機(jī)組連接起來的結(jié)構(gòu)的情況下，也可以將多個電機(jī)組中分別包含的電樞繞組7配置成，在多個電機(jī)組的相互間沿旋轉(zhuǎn)方向R錯開。例如，在如圖21或者圖22所示例中，將正側(cè)的電機(jī)組的電樞繞組7設(shè)為第一電樞繞組7a，負(fù)側(cè)的電機(jī)組的電樞繞組7設(shè)為第二電樞繞組7b時，如圖19所示，將構(gòu)成第一電樞繞組7a的線圈71a和構(gòu)成第二電樞繞組7b的線圈71b配置成，沿旋轉(zhuǎn)方向R相互錯開。即使采用這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)槎ㄗ?關(guān)于電樞繞組7，實(shí)質(zhì)上形成扭斜(skew)，所以可防止轉(zhuǎn)矩的波動，其結(jié)果，可使電機(jī)的效率提高，并且可實(shí)現(xiàn)低噪聲化。
<A-2-8.場磁鐵和電樞繞組的配置關(guān)系>
在代表方式中，如圖3等所示，將場磁鐵5配置成比電樞繞組7更靠近軸中心側(cè)，但如圖23所示，也可以將場磁鐵5配置成比電樞繞組7更靠近周緣側(cè)。即使在此情況下，通過在徑向D上使場磁鐵5和電樞繞組7配置成使其至少部分地相對，可縮小軸向L上的厚度，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化。
當(dāng)然，對于圖23所示的由定子3和轉(zhuǎn)子2構(gòu)成的電機(jī)組，也可以使旋轉(zhuǎn)軸21成為同一個而沿軸向L將它們連接起來。圖24表示無刷電機(jī)1，該無刷電機(jī)1的結(jié)構(gòu)是，對于圖23所示的兩個電機(jī)組，通過將定子3彼此接合而將它們連接起來。在圖24的無刷電機(jī)1中，一個定子軛板31在雙方電機(jī)組中兼用。
而且，在圖24所示的結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)1中，可進(jìn)一步省略一個電樞繞組7和定子軛板31。圖25是表示在這種情況下的無刷電機(jī)1的圖。如圖25所示，該無刷電機(jī)1的定子3具有一個電樞繞組7和軸承32，而不具有定子軛板31。并且，隔著該一個定子3，使旋轉(zhuǎn)軸21成為同一個而沿軸向L將兩個轉(zhuǎn)子2連接起來。
該無刷電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，在場磁鐵5的配置有短路軛板59的一側(cè)，與代表方式同樣地，通過短路軛板59將N極和S極短路，并形成經(jīng)由短路軛板59的磁路。另一方面，在場磁鐵5的沒有配置電路軛板59的一側(cè)，在兩個轉(zhuǎn)子2的相互間形成磁路。換句話說，從一方的轉(zhuǎn)子2的場磁鐵5的N極導(dǎo)出的磁通，首先，經(jīng)由相同轉(zhuǎn)子2的副軛板41后，越過定子3的配置有電樞繞組7的部分的空氣間隙，朝向另一方的轉(zhuǎn)子2的副軛板41。這之后，經(jīng)過另一方的轉(zhuǎn)子2的副軛板41后，回到該轉(zhuǎn)子2的場磁鐵5的S極。如果采用這種結(jié)構(gòu)，相對于一個定子3(一個電樞繞組7)、來自兩個轉(zhuǎn)子2(兩個場磁鐵5)的磁通交鏈。因此，電樞繞組7是一個即可，所以可實(shí)現(xiàn)無刷電機(jī)1的薄型化。與此同時，作為可利用于無刷電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的磁通，將來自兩個場磁鐵5的磁通相加，所以可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩增大。
<A-3.驅(qū)動電路>
接著，對驅(qū)動電路8進(jìn)行說明(參照圖1。)。下面，作為驅(qū)動電路8雖然表示了三個例子，但采用哪個都可以。
<A-3-1.矩形波驅(qū)動>
圖26是表示驅(qū)動電路8的結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖所示，該驅(qū)動電路8具有主電路811、預(yù)驅(qū)動器812、三相分配器813和PWM發(fā)生器814，并構(gòu)成為向無刷電機(jī)1的電樞繞組7供給矩形波的驅(qū)動電流。
在這種情況下，無刷電機(jī)1的電樞繞組7配置成三相，在各相中檢測場磁鐵5的磁極位置，輸出電氣角相位相隔120度的三個信號HU、HV和HW，并向三相分配器813輸入。并且，從PWM發(fā)生器814生成作為載波成分的三角波或者鋸齒波，并輸入三相分配器813中。在三相分配器813中，根據(jù)這些信號和速度指令，生成三相基本波，并通過預(yù)驅(qū)動器812輸入主電路811中。從而，從主電路811向無刷電機(jī)1供給矩形波的驅(qū)動電流。如果是將這種矩形波的驅(qū)動電流供給給無刷電機(jī)1的驅(qū)動電路8，則可使其結(jié)構(gòu)變得簡單。
<A-3-2.正弦波驅(qū)動>
圖27是表示驅(qū)動電路8的一例的圖。如圖所示，該驅(qū)動電路8具有主電路821、預(yù)驅(qū)動器822、波形生成器823、PWM發(fā)生器824、位置推定計數(shù)器825和位置偏移計數(shù)器826，并構(gòu)成為向無刷電機(jī)1的電樞繞組7供給矩形波的驅(qū)動電流。
在這種情況下，無刷電機(jī)1的電樞繞組7也配置成三相，檢測各相中的場磁鐵5的磁極位置，輸出電氣角相位相隔120度的三個信號HU、HV和HW，并向位置推定計數(shù)器825輸入。
位置推定計數(shù)器825利用三個信號HU、HV和HW作為表示電氣角相隔60度的定時的信號，通過對該電氣角60度的間隔進(jìn)行計數(shù)，推定場磁鐵5的磁極位置，生成對應(yīng)于所推定的磁極位置的正弦波的基準(zhǔn)信號。根據(jù)來自輸入了相位指令的位置偏移計數(shù)器826的信號，修正該基準(zhǔn)信號的相位。
根據(jù)來自位置推定計數(shù)器825的基準(zhǔn)信號，來自PWM發(fā)生器824的三角波或者鋸齒波，以及速度指令，在波形生成器823中生成3相基本波，通過預(yù)驅(qū)動器822輸入到主電路821。從而，從主電路821向無刷電機(jī)1供給正弦波的驅(qū)動電流。如果是將這種正弦波的驅(qū)動電流供給給無刷電機(jī)1的驅(qū)動電路8，則可低噪聲地驅(qū)動無刷電機(jī)1。
而且，采用圖26或者圖27結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電路8的情況下，無論哪種情況，在無刷電機(jī)1的每個相位上都配置作為位置檢測傳感器的霍爾元件6。而且，從每個相位的霍爾元件6輸出上述信號HU、HV和HW。通常，如圖28所示，霍爾元件6配置在電樞繞組7的線圈71的大致中央部，然而也可以如圖29所示，在相對于直線d2、與旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向上錯開地配置，該直線d2沿著連接旋轉(zhuǎn)軸21和線圈71的大致中央部的徑向D。
在電機(jī)中，通常，由于線圈的電感的影響，相對于電壓的相位，電流的相位滯后。但是，如圖29所示，通過將霍爾元件6向與旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向錯開地進(jìn)行配置，所以可消除這種電流相位的滯后。并且，可有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
<A-3-3.無傳感器驅(qū)動>
圖30是表示驅(qū)動電路8的結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖所示的驅(qū)動電路8構(gòu)成為，檢測電樞繞組7的感應(yīng)電壓，從檢測出的感應(yīng)電壓推定場磁鐵5的磁極位置。而且，驅(qū)動電路8根據(jù)所推定出的場磁鐵5的磁極位置，將驅(qū)動電流供給給無刷電機(jī)1的電樞繞組7。因此，該驅(qū)動電路8不采用霍爾元件6等的位置檢測傳感器即能進(jìn)行驅(qū)動無刷電機(jī)1的無傳感器驅(qū)動。關(guān)于這種無傳感器驅(qū)動的原理，在例如非專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)2中已有公開。如果采用這樣進(jìn)行無傳感器驅(qū)動的驅(qū)動電路8，則由于不需要設(shè)置霍爾元件等的位置檢測傳感器，所以可將電機(jī)進(jìn)一步薄型化。
而且，在此情況下，優(yōu)選使供給給無刷電機(jī)1的驅(qū)動電流的相位，比所檢測出的感應(yīng)電壓的相位超前。這樣，也可以消除由于線圈的電感的影響而導(dǎo)致的電流相對于電壓的相位的滯后。并且，可有效利用磁阻轉(zhuǎn)矩，可提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和效率。
<B.第二實(shí)施方式>
<B-1.基本結(jié)構(gòu)和動作>
圖31和圖32是表示第二實(shí)施方式的電機(jī)主要結(jié)構(gòu)的圖，圖31是立體圖，圖32是從圖31的II-II位置觀察到的剖面圖。本實(shí)施方式的電機(jī)是構(gòu)成為軸向間隙式無刷電機(jī)201。如這些圖所示，無刷電機(jī)201主要具有定子3和轉(zhuǎn)子2，該轉(zhuǎn)子2以旋轉(zhuǎn)軸21為中心相對于定子3可自由旋轉(zhuǎn)。圖31中為了使結(jié)構(gòu)容易觀察，剖開轉(zhuǎn)子2的一部分進(jìn)行表示。
轉(zhuǎn)子2沿軸向L從正側(cè)以加強(qiáng)部件22和轉(zhuǎn)子軛板4以及場磁鐵5的順序?qū)⑺鼈儗盈B。
轉(zhuǎn)子軛板4由圓盤狀的磁性體構(gòu)成，圓盤的中心位置相對于旋轉(zhuǎn)軸21固定設(shè)置，使平面部分與軸向L垂直。加強(qiáng)部件22與轉(zhuǎn)子軛板4相比形成為大直徑的圓盤形狀，并使圓盤的中心位置與旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置一致地附著連接在轉(zhuǎn)子軛板4的平面部分上此外，場磁鐵5具有與轉(zhuǎn)子軛板4相比小直徑的環(huán)形(在中心部分具有圓形開口部的圓盤形狀)。該場磁鐵5也使圓盤的中心位置與旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置一致地附著連接在轉(zhuǎn)子軛板4的平面部分上。因此，場磁鐵5的平面部分也配置成與軸向L垂直。并且，場磁鐵5具有在沿軸向L的厚度方向上并排并且極性相互不同的磁極。因此，場磁鐵5的直接的磁通(從場磁鐵5導(dǎo)出，或者導(dǎo)入場磁鐵5的磁通)為沿著軸向L。場磁鐵5的一個面的磁極數(shù)沒有特別的限定。
定子3沿軸向L從正側(cè)以電樞繞組7和定子軛板31的順序?qū)⑺鼈冞M(jìn)行層疊。
定子軛板31由圓盤狀的磁性體構(gòu)成，在圓盤的中心位置形成有軸承32。旋轉(zhuǎn)軸21嵌入該軸承32中，由此，支撐為相對于定子軛板31可相對地自由旋轉(zhuǎn)。并且，由此定子軛板31的平面部分配置成垂直于軸向L。因此，場磁鐵5的直接的磁通與定子軛板31的平面部分垂直。
電樞繞組7由多個線圈33構(gòu)成，所述線圈33沿以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的一個圓進(jìn)行配置。如圖32所示，電樞繞組7固定在定子軛板31的軸向L的正側(cè)面，使得沿軸向L與場磁鐵5相對。
此外，在定子軛板31上形成有多個狹縫。圖33是表示從軸向L的正側(cè)觀察到的定子軛板31的一部分的圖。在圖中，用虛線表示固定在定子軛板31上的電樞繞組7，用點(diǎn)劃線表示與該電樞繞組7相對的場磁鐵5(在后述的圖34至圖37中也一樣。)。
如圖所示，在定子軛板31上，在徑向D上呈三層形成有多個狹縫241，該狹縫241是沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的細(xì)長空氣層。各層分別含有多個狹縫241。換句話說，在以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的直徑相互不同的三個圓上，分別配置有多個狹縫241。這三個圓的直徑設(shè)定成，使狹縫241的位置在軸向L上與場磁鐵5的旋轉(zhuǎn)路徑重疊。即，多個狹縫241形成為，在轉(zhuǎn)子2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時場磁鐵5的直接的磁通通過的位置上，與徑向D垂直地延伸。
在具有這種結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)201中，在電樞繞組7中流過預(yù)定的電流時，場磁鐵具有勵磁的功能，轉(zhuǎn)子2相對于定子3相對地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，轉(zhuǎn)子2的場磁鐵5的磁通，與定子軛板31的平面部分垂直，并在旋轉(zhuǎn)方向R上移動。因此，在定子軛板31上，在場磁鐵5的旋轉(zhuǎn)路徑和軸向L重疊的位置上，根據(jù)弗來明右手法則，沿徑向D或者與其相反的方向，生成感應(yīng)電流。
但是，在本實(shí)施方式的無刷電機(jī)201中，在定子軛板31中，形成有沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的作為非導(dǎo)電體部的狹縫241。換句話說，由于非導(dǎo)電體的狹縫241形成為與要產(chǎn)生渦電流的方向垂直，所以可有效抑制渦電流的產(chǎn)生。因此，可減少鐵損并提高無刷電機(jī)201的效率。并且，多個狹縫241形成為在軸向L上、與場磁鐵5的旋轉(zhuǎn)路徑重疊的位置，所以，可進(jìn)一步有效抑制生成渦電流。
此外，作為形成于定子軛板31上的非導(dǎo)電體部，由于采用作為細(xì)長空氣層的狹縫241，所以用于形成非導(dǎo)電體部的加工非常容易，可抑制無刷電機(jī)201的制造成本。
<B-2.非導(dǎo)電體部的變形例>
形成于定子軛板31的非導(dǎo)電體部的形狀和配置，并不限于圖33所示的形狀和配置，可進(jìn)行各種各樣的變形。下面，對在第二實(shí)施方式的無刷電機(jī)201中可采用的非導(dǎo)電體部的各種變形例，進(jìn)行說明。
<B-2-1.變形例1>
圖34是表示在定子軛板31上形成的非導(dǎo)電體部的其他例子的圖。在本例子中，形成多個狹縫241，使得無論沿著旋轉(zhuǎn)方向R的角度如何，從旋轉(zhuǎn)軸21到定子軛板31的周緣部上至少存在一個狹縫241。
在本例中，在定子軛板31中，沿著旋轉(zhuǎn)方向R，多個狹縫241在徑向D上形成為三層。其中，如果只觀察一層狹縫，則在從旋轉(zhuǎn)軸21到定子軛板31的周緣部的沿著徑向D的路徑上，根據(jù)沿旋轉(zhuǎn)方向R的角度，具有沒有形成狹縫241的部分(鄰接的狹縫241的相互間的部分)45。即，存在沒有配置非導(dǎo)電體部的部分(下面稱為“導(dǎo)電體部”。)45。
但是，在本例中形成為，在沿徑向D的路徑上，在一層具有導(dǎo)電體部45時，在同一路徑上一定存在至少一個其他層的狹縫241。例如，將形成有狹縫241的三個層從內(nèi)層起稱之為第一層、第二層和第三層時，如果觀察圖34所示的路徑d1，則在第一層和第三層上具有導(dǎo)電體部45，而第二層上存在狹縫241。并且，如果觀察圖34中所示的路徑d2，則在第二層上具有導(dǎo)電體部45，而在第一層和第三層上存在狹縫241。
這樣，在旋轉(zhuǎn)軸21和定子軛板31的周緣部之間，在徑向D上一定存在狹縫241，從而可有效抑制渦電流的產(chǎn)生。并且，與圖33所示的情況相比，可維持形成狹縫241時的對于定子軛板31的變形的強(qiáng)度。
<B-2-2.變形例2>
圖35是表示在定子軛板31上形成的非導(dǎo)電體部的其他例子的圖。在本例中，定子軛板31由多個磁性體板31a至31d構(gòu)成，該磁性體板31a至31d沿以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的圓具有邊界。而且，該多個磁性體板之間的邊界242為非導(dǎo)電體部。
本例的定子軛板31由三個環(huán)形的磁性體板31a、31b、31c和圓盤狀的磁性體板31d組合而成。磁性體板31b的外徑相對于磁性體板31a的內(nèi)徑，磁性體板31c的外徑相對于磁性體板31b的內(nèi)徑，磁性體板31d的外徑相對于磁性體板31c的內(nèi)徑，分別稍稍偏小。因此，組合這些磁性體部31a至31c，使其各自的中心位置與旋轉(zhuǎn)軸21的中心位置一致時，在磁性體板之間的邊界242上，形成三個徑向D的寬度微小、并且以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的圓形的空間(作為定子軛板31的整體形狀，與圖31和圖32所示的定子軛板31的整體形狀相同。)。即，在定子軛板31上，形成沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的作為非導(dǎo)電體部的、磁性體板之間的三個邊界242(三層空間)。這些磁性體板之間的三個邊界242配置成，在軸向L上與場磁鐵5的旋轉(zhuǎn)路徑重疊。并且，在本例中，對于與該邊界242相對的磁性體板各自的面，涂布了絕緣覆膜。
在本例中，也在定子軛板31上形成沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的非導(dǎo)電體部，所以可抑制渦電流的產(chǎn)生。而且，該非導(dǎo)電體部為多個磁性體板31a至31d的邊界242，所述多個磁性體板31a至31d沿以旋轉(zhuǎn)軸21為中心的圓具有的邊界，所以可使非導(dǎo)電體部的徑向D的寬度非常微小。因此，當(dāng)無刷電機(jī)201進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，可使定子軛板31的磁阻降低，所以可改善磁飽和，并進(jìn)一步提高無刷電機(jī)201的效率。并且，即使在相對于定子軛板31很難形成微小寬度的狹縫的情況下，也可容易地形成微小的非導(dǎo)電體部。進(jìn)一步，在本例中，對磁性體板之間的邊界242涂布了絕緣覆膜，所以可防止邊界242上的漏電，有效地抑制渦電流的產(chǎn)生。
<B-2-3.變形例3>
圖36是表示在定子軛板31上形成的非導(dǎo)電體部的其他例的圖。本例的定子軛板31的結(jié)構(gòu)是將圖33和圖35所示結(jié)構(gòu)組合而成的。
更具體地說，本例的定子軛板31，如圖35的例子所示，將三個環(huán)形的磁性體板31a、31b、31c和圓盤狀的磁性體板31d組合而成的。而且，進(jìn)一步地，如圖33的例子所示，沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的多個狹縫241在徑向D上形成三層。并且，配置有多個狹縫241的三層的直徑與磁性體板彼此的三個邊界242的直徑一致。
在本例的定子軛板31上，多個狹縫241和磁性體板之間的邊界242兩者為，沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的非導(dǎo)電體部。并且，配置有多個狹縫241的層的直徑與磁性體板之間的邊界242的直徑一致，所以如圖所示，在同一層上，在鄰接的狹縫241的相互間的部分45，一定配置有磁性體板之間的邊界242。因此，可有效抑制渦電流的產(chǎn)生。
而且，也可以如圖37所示，組合圖34和圖35所示的結(jié)構(gòu)，無論沿著旋轉(zhuǎn)方向R的角度如何，在徑向D上一定存在一個狹縫241。由此，可進(jìn)一步有效地抑制渦電流的產(chǎn)生。
<B-3.第二實(shí)施方式的其他變形例>
在第二實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了電樞繞組7和場磁鐵5沿軸向L相對，但也可以與第一實(shí)施方式同樣地，使它們沿徑向D重疊配置。在與第一實(shí)施方式相同的無刷電機(jī)中，也在定子軛板31上，磁通與其垂直并移動，所以沿徑向D或者與徑向D相反的方向，生成感應(yīng)渦電流。由此，為了防止發(fā)生這種現(xiàn)象，可以與第二實(shí)施方式相同地，在定子軛板31上形成非導(dǎo)電體部。該非導(dǎo)電體部的形狀和配置，可采用圖33至圖37所示的任何一種。
在第二實(shí)施方式中，狹縫241在徑向D上形成為三層，但形成狹縫241的層數(shù)并不限定于此，無論單個或多個均可以。但是，如圖34所示，在無論沿旋轉(zhuǎn)方向R的角度如何要一定在徑向D上存在一個狹縫241的情況下，多個層是必要的。
在第二實(shí)施方式中，多個磁性體板之間的邊界242在徑向D上存在三個，但是只要存在一個即可。
在第二實(shí)施方式中，非導(dǎo)電體部具有沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸的曲線形狀，但如果其至少一部分以與徑向D垂直的方式沿旋轉(zhuǎn)方向R延伸，則直線形狀也是可以的。
<C.采用例>
以上，對第一實(shí)施方式的無刷電機(jī)1和第二實(shí)施方式的無刷電機(jī)201進(jìn)行了說明，但由于這些無刷電機(jī)1、201薄型且高轉(zhuǎn)矩，所以可恰當(dāng)?shù)夭捎糜诟鞣N裝置，特別是空調(diào)機(jī)中。在下面，對采用第一實(shí)施方式的無刷電機(jī)1的空調(diào)機(jī)的具體例進(jìn)行說明。
<C-1.鼓風(fēng)機(jī)>
圖38是表示采用了無刷電機(jī)1的鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。該鼓風(fēng)機(jī)101構(gòu)成為空調(diào)機(jī)的室內(nèi)機(jī)所利用的離心鼓風(fēng)機(jī)，并具有作為形成空氣通道的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的風(fēng)扇91。
該風(fēng)扇91由以下構(gòu)成轂(hub)92、在轂92的周緣部、在圓周方向上等間隔配置的多個葉片94、和覆蓋轂92和葉片94的護(hù)罩93(shroud)。護(hù)罩93的中央側(cè)成為鼓風(fēng)機(jī)101的吸入口91a，葉片94的外側(cè)成為鼓風(fēng)機(jī)101的吹出口91b。即，通過風(fēng)扇91的旋轉(zhuǎn)，從吸入口91a吸入空氣，從吹出口91b吹出空氣。
在該鼓風(fēng)機(jī)101中，采用無刷電機(jī)1作為風(fēng)扇91的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元。風(fēng)扇91的旋轉(zhuǎn)中心部固定設(shè)置在無刷電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸21上。這樣在鼓風(fēng)機(jī)中采用薄型且高轉(zhuǎn)矩的無刷電機(jī)1，從而可提供小型且省電的鼓風(fēng)機(jī)。無刷電機(jī)1的結(jié)構(gòu)，可以是第一實(shí)施方式中說明過的任何一種。而且，在圖38的鼓風(fēng)機(jī)101中，也可以采用第二實(shí)施方式的無刷電機(jī)201來代替無刷電機(jī)1。在此情況下，也可以采用第二實(shí)施方式中說明過的任何一種。由此，可提供耗電低的鼓風(fēng)機(jī)。
<C-2.壓縮機(jī)>
圖39是表示采用了無刷電機(jī)1的渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的一例的剖面圖。該渦旋式壓縮機(jī)102構(gòu)成為空調(diào)機(jī)的制冷氣體的壓縮機(jī)，并且具有固定渦旋件95、和作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的旋回渦旋件96。
固定渦旋件95和旋回渦旋件96分別具有搭接部分(lap)，并配置成這些搭接部分之間相互嚙合。旋回渦旋件96驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，在由搭接部分相互間形成的壓縮室97中壓縮進(jìn)入的制冷氣體。
在該渦旋式壓縮機(jī)102中，采用無刷電機(jī)1作為旋回渦旋件96的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動單元。旋回渦旋件96相對于無刷電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸21的軸中心偏心地固定設(shè)置。這樣在渦旋式壓縮機(jī)中采用薄型且高轉(zhuǎn)矩的無刷電機(jī)1，從而可提供小型且省電的渦旋式壓縮機(jī)。無刷電機(jī)1的結(jié)構(gòu)，可以是在第一實(shí)施方式中說明過的任何一種。并且，作為壓縮機(jī)，也可以具有本實(shí)施方式的渦旋式壓縮機(jī)構(gòu)以外的壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)。而且，在圖39的渦旋式壓縮機(jī)102中，也可以采用第二實(shí)施方式的無刷電機(jī)201來代替無刷電機(jī)1。在此情況下，也可以采用第二實(shí)施方式中說明過的任何一種。由此，可提供耗電低的壓縮機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)，該電機(jī)具有以沿著第一方向(L)的旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心相互自由旋轉(zhuǎn)的電樞(3)和場磁體(2)，該電機(jī)的特征在于，所述電樞(3)具有沿著垂直于所述第一方向(L)的第二方向(D)與所述旋轉(zhuǎn)軸(21)相隔一定距離而配置的電樞繞組(7)；所述場磁體(2)具有多個第一軛板(41)，其分別沿所述第二方向(D)延伸，具有在所述第一方向(L)上與所述電樞繞組(7)相對的一端、以及在所述第一方向(L)上不與所述電樞繞組(7)相對的另一端；以及場磁鐵(5)，其在所述第二方向(D)上與所述電樞繞組(7)至少部分地相對，具有與鄰接的所述第一軛板(41)的一個所述另一端接合的N極、與另一個所述另一端接合的S極、以及朝向所述第一軛板(41)開口的U形的磁路(φ1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，鄰接的所述第一軛板(41)的所述一端彼此相互連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，鄰接的所述第一軛板(41)的所述另一端彼此避開所述N極和所述S極的邊界而相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一軛板(41)具有與所述第二方向(D)平行的直線狀的外輪廓(411)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，鄰接的第一軛板(41)彼此的間距(461)隨著沿所述第二方向(D)遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)軸(21)而變寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)，其特征在于，所述鄰接的第一軛板(41)彼此的間距(461)相對于距所述旋轉(zhuǎn)軸(21)的距離、非線性地增大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述場磁鐵(5)是圓盤形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述場磁鐵(5)包括在所述第一方向(L)上排列N極和S極的永久磁鐵(51)中的至少一個；以及第二軛板(59)，其在與所述第一軛板(41)相反的一側(cè)接合所述N極和所述S極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述場磁鐵(5)由下述部分構(gòu)成在所述第一方向(L)上排列N極和S極的、六面體的永久磁鐵(53)中的至少兩個；以及第二軛板(59)，其在與所述第一軛板(41)相反的一側(cè)接合所述永久磁鐵(53)的所述S極和所述N極。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，所述永久磁鐵(51、53)是連接磁鐵。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電機(jī)，其特征在于，所述永久磁鐵(51、53)通過注射成型與所述第一軛板(41)和第二軛板(59)中的任意一個形成一體。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，所述第二軛板(59)的所述第二方向(D)上的寬度比所述永久磁鐵(51、53)的所述第二方向(D)上的寬度大。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，所述第二軛板(59)的所述第一方向(L)上的寬度比所述永久磁鐵(51、53)的所述第一方向(L)上的寬度大。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，在所述永久磁鐵(51、53)的互不相同的極性鄰接的部位，所述第二軛板(59)的所述第一方向(L)上的寬度與其它位置相比更大。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞(3)還具有配置了所述電樞繞組(7)的基板(76)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞繞組(7)配置在所述基板(76)的關(guān)于所述第一方向(L)互為相反側(cè)的兩個面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電機(jī)，其特征在于，配置在所述基板(76)的一個面上的所述電樞繞組(7)和配置在所述基板(76)的另一個面上的所述電樞繞組(7)沿以所述電樞(3)為基準(zhǔn)的所述場磁體(2)的旋轉(zhuǎn)方向(R)相互錯開。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞繞組(7)是通過光刻而形成了導(dǎo)體的平面狀線圈。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，該電機(jī)將由一個所述電樞(3)和一個所述場磁體(2)所成的組作為一個電機(jī)組，對于多個所述電機(jī)組，使所述旋轉(zhuǎn)軸(21)成為同一個而沿所述第一方向(L)將所述多個電機(jī)組連接起來。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電機(jī)，其特征在于，所述多個所述電機(jī)組所分別包含的所述電樞繞組(7)在所述多個所述電機(jī)組之間、沿以所述電樞(3)為基準(zhǔn)的所述場磁體(2)的旋轉(zhuǎn)方向(R)錯開。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞繞組(7)配置在比所述場磁鐵(5)更接近所述旋轉(zhuǎn)軸(21)側(cè)的位置，對于兩個所述場磁體(2)，夾著一個所述電樞(3)、使所述旋轉(zhuǎn)軸(21)成為同一個而沿所述第一方向(L)將這兩個場磁體連接起來。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一軛板(41)由第一平面部分(41a)和第二平面部分(41b)構(gòu)成，該第一平面部分(41a)與所述電樞繞組(7)之間形成氣隙(74)，該第二平面部分(41b)與所述第一平面部分(41a)連接，所述第一平面部分(41a)配置在所述第一方向(L)上、比所述第二平面部分(41b)更接近所述電述繞組(7)側(cè)的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞(3)還具有至少一個位置檢測傳感器(6)，其檢測所述場磁鐵(5)的磁極位置，所述位置檢測傳感器(6)配置在所述電樞繞組(7)的大致中央部。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞(3)還具有至少一個位置檢測傳感器(6)，其檢測所述場磁鐵(5)的磁極位置，所述位置檢測傳感器(6)配置成，相對于連接所述旋轉(zhuǎn)軸(21)和所述電樞繞組(7)的大致中央部的直線(d1)，與以所述電樞(3)為基準(zhǔn)的所述場磁體(2)的旋轉(zhuǎn)方向(R)反向地錯開。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電機(jī)，其特征在于，該電機(jī)還具有驅(qū)動單元(8)，其根據(jù)所述位置檢測傳感器(6)的輸出，將矩形波和正弦波中的任意一種的驅(qū)動電流提供給所述電樞繞組(7)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，該電機(jī)還具有檢測所述電樞繞組(7)的感應(yīng)電壓的單元；根據(jù)所述感應(yīng)電壓估計所述場磁鐵(5)的磁極位置的單元；以及驅(qū)動單元，其向所述電樞繞組(7)提供基于所述估計出的所述場磁鐵(5)的磁極位置的驅(qū)動電流。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動單元使所述驅(qū)動電流的相位比所述感應(yīng)電壓的相位超前。
28.一種電機(jī)，該電機(jī)具有電樞(3)，其沿一個方向(L)層疊地具有電樞繞組(7)和第一軛板(31)；以及場磁體(2)，其具有在所述一個方向上排列、具有極性互不相同的磁極的場磁鐵(5)，以沿著所述一個方向的旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心、與所述電樞相對地自由旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述第一軛板(31)具有沿所述旋轉(zhuǎn)的方向(R)延伸的非導(dǎo)電體部(241、242)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電機(jī)，其特征在于，所述非導(dǎo)電體部(241、242)包括沿著以所述旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心的圓配置的多個狹縫(241)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電機(jī)，其特征在于，從所述旋轉(zhuǎn)軸(21)到所述第一軛板(31)的周緣部為止，與沿所述旋轉(zhuǎn)的方向(R)的角度無關(guān)地至少存在一個所述多個狹縫(241)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一軛板(31)由多個磁性體板(31a、31b、31c、31d)構(gòu)成，該多個磁性體板(31a、31b、31c、31d)沿著以所述旋轉(zhuǎn)軸(21)為中心的至少一個圓具有邊界，所述非導(dǎo)電體部(241、242)包含所述多個磁性體板彼此的邊界(242)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電機(jī)，其特征在于，利用絕緣覆膜對所述多個磁性體板彼此的邊界(242)進(jìn)行了涂布。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電機(jī)，其特征在于，所述電樞繞組(7)和所述場磁鐵(5)在從所述旋轉(zhuǎn)軸(21)朝向所述第一軛板(31)的周緣部的方向(D)上重疊配置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電機(jī)，其特征在于，所述場磁鐵(5)由分別在所述一個方向上排列、具有極性互不相同的磁極的多個副磁鐵(52)構(gòu)成，所述多個副磁鐵(52)配置成，在所述旋轉(zhuǎn)軸(21)的周圍極性交替地不同、且不同極性的邊界沿著朝向所述周緣部的方向(D)，所述場磁體(2)具有第二軛板(4)，其與所述旋轉(zhuǎn)軸(21)垂直地配置，包括第一部分(41a)和第二部分(41b)，該第一部分(41a)沿所述第一方向(L)與所述電樞繞組(7)相對，該第二部分(41b)和所述場磁鐵(5)的與所述電樞相反的一側(cè)結(jié)合；以及第三軛板(59)，其接合所述場磁鐵(5)的所述電樞側(cè)的不同極性，所述第二軛板(4)具有非磁性體部(46)，其在所述多個副磁鐵(52)的極性的邊界處、沿著朝向所述周緣部的方向(D)延伸。
35.一種鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于，該鼓風(fēng)機(jī)具有權(quán)利要求1至34中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)；以及由所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的風(fēng)扇(91)。
36.一種壓縮機(jī)，其特征在于，該壓縮機(jī)具有權(quán)利要求1至34中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)；以及由所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的壓縮機(jī)構(gòu)(96)。
37.一種空調(diào)機(jī)，其特征在于，該空調(diào)機(jī)具有權(quán)利要求1至34中的任意一項(xiàng)所述的電機(jī)；以及由所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和空調(diào)機(jī)。其目的在于提供既能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的薄型化又能提高電機(jī)的效率和轉(zhuǎn)矩的技術(shù)。在無刷直流電機(jī)(1)中，轉(zhuǎn)子(2)具有場磁鐵(5)，定子(3)具有電樞繞組(7)。場磁鐵(5)和電樞繞組(7)配置成，沿著與軸向(L)垂直的徑向(D)部分相對。由此，能夠縮小無刷直流電機(jī)(1)的軸向(L)的厚度。并且，在場磁鐵(5)的軸向(L)的負(fù)側(cè)配置有將永久磁鐵(51)的N極和S極結(jié)合起來形成磁短路的短路軛板(59)。通過該短路軛板(59)，能夠縮短場磁鐵(5)的軸向(L)的負(fù)側(cè)的磁路。因此，可縮小無刷直流電機(jī)(1)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時的磁阻，其結(jié)果，提高了無刷直流電機(jī)(1)的效率和轉(zhuǎn)矩。
文檔編號H02K7/14GK1938922SQ20058001025
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者山際昭雄 申請人:大金工業(yè)株式會社