專利名稱：小型直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型直流(DC)電動(dòng)機(jī)，以及，更具體地涉及一種尺寸小但轉(zhuǎn)矩大的小型直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
在小型直流電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，對于電動(dòng)機(jī)尺寸小而重量輕方面有增長的需求。直流電動(dòng)機(jī)中，對于具有圓形橫截面的圓筒形機(jī)殼情況，導(dǎo)致對場磁體的形狀與必需的磁化特性之間關(guān)系造成限制，另外，分開的安裝配置也成為必需。
相比較而言，在具有橫截面為四角形的機(jī)殼的直流電動(dòng)機(jī)中，通過增加在機(jī)殼拐角部處的場磁體的厚度，可以產(chǎn)生必需的磁化特征或磁化特性(看起來與正弦磁化曲線匹配)，因而，機(jī)殼可以形成為產(chǎn)生必需磁化特征的形狀。另外，因?yàn)闄C(jī)殼的橫截面為四角形，允許機(jī)殼的任一側(cè)面沿安裝表面延伸，所以容易安裝。
作為直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)例，在JP-A-7-059322(這里使用術(shù)語“JP-A”意指“未經(jīng)審查而公開的日本專利申請”)和JP-A-2000-279885中分別披露了這樣的直流電動(dòng)機(jī)。
在JP-A-7-059322披露的實(shí)例中，場磁體整體方式成型在具有方形橫截面的角狀筒形機(jī)殼內(nèi)。使場磁體磁化，以呈現(xiàn)四個(gè)相等的磁極，四個(gè)磁極以交替方式分別極化為N極和S極，使得磁極的中心與機(jī)殼的拐角部相符。場磁體在外側(cè)部形成為有角的形狀，而在其內(nèi)側(cè)部則彎曲成弧形。將場磁體以這樣一種方式排列，使其與相鄰的場磁體接觸。轉(zhuǎn)子則布置在如此排列的場磁體內(nèi)。
圖7是圖示在JP-A-2000-279885中披露的場磁體的常規(guī)配置圖。
在示出JP-A-2000-279885的圖7中，直角棱柱形機(jī)殼包括由金屬材料制成的上部機(jī)殼101和下部機(jī)殼(未示出)。多個(gè)各自為外角內(nèi)圓的場磁體102，設(shè)置在上部機(jī)殼101的內(nèi)壁上。在四角形上部機(jī)殼101的四個(gè)拐角部分別安裝場磁體102，并且場磁體102包括四個(gè)場磁體102a、102b、102c和102d，以及，各場磁體在外側(cè)部形成為角形，而在內(nèi)側(cè)部則形成為弧形。將場磁體102以微小的間隙Δg彼此相鄰布置。轉(zhuǎn)子(未示出)則布置在如此配置的場磁體102內(nèi)。
在JP-A-2000-279885的實(shí)例中，將各自在外側(cè)部成角形而在內(nèi)側(cè)部彎曲成弧形的場磁體102布置在上部機(jī)殼的拐角部。這種配置的可取之處在于能獲得必需的磁化特性。然而，在這種配置中，在機(jī)殼與電樞鐵芯之間，不僅布置有電樞鐵芯平滑旋轉(zhuǎn)必需的氣隙，還布置有場磁體102。這樣，由于場磁體102這樣置于其間，使從電樞鐵芯軸心到其徑向外側(cè)的長度被場磁體102的徑向厚度減小。結(jié)果，使電樞鐵芯每個(gè)槽的有效磁通降低，導(dǎo)致的狀態(tài)是電樞鐵芯中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不能有效發(fā)揮作用。此外，可纏繞在電樞鐵芯周圍的繞組的纏繞圈數(shù)減少，從而一定程度使電樞鐵芯中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小。
同樣，在JP-A-7-059322的實(shí)例中，與JP-A-2000-279885中的實(shí)例相似，場磁體和必需的氣隙介于機(jī)殼與電樞鐵芯之間。由此，與JP-A-2000-279885中的實(shí)例相似，在JP-A-7-059322的實(shí)例中，電樞鐵芯中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種這樣配置的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，場磁體(下文中也簡稱為“磁體”)設(shè)置在機(jī)殼中，機(jī)殼具有的拐角部數(shù)量與極化的磁極數(shù)量相同，從而增加所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還保持小型直流電動(dòng)機(jī)(下文中簡稱為“電動(dòng)機(jī)”)的形狀較小而不使其增大。
根據(jù)本發(fā)明的小型直流電動(dòng)機(jī)，使得具有轉(zhuǎn)動(dòng)元件如電樞鐵芯或者電樞繞組模件的電樞組件的外徑，為機(jī)殼的內(nèi)徑減去用于電樞組件平滑回轉(zhuǎn)所必需的最小氣隙而得到的值，以增大電樞組件的外徑，從而增大電樞組件的有效磁通，使得能夠增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。具體而言，當(dāng)電樞組件具有電樞鐵芯時(shí)，增加電樞鐵芯的外徑，從而對電樞鐵芯槽之間所形成的磁極，增加圍繞該磁極的纏繞數(shù)，因而增加其有效磁通，使得能夠增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
另外，當(dāng)電樞組件具有電樞繞組模件時(shí)，增大電樞繞組模件的外徑，以增加纏繞電樞繞組的圈數(shù)，從而增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。另外，可以使用任意形狀的電樞組件，作為結(jié)合在具有場磁體的機(jī)殼中的電樞組件。
通過將機(jī)殼的形狀形成為拐角部數(shù)量與場磁體極化的磁極數(shù)量相同的四角形，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)整體尺寸上的減小，而不會(huì)減小場磁體磁極中央部的厚度。此外，機(jī)殼的形狀可以形成為帶有2(n+1)個(gè)側(cè)面和角的形狀，其中n為大于或等于1的正整數(shù)。
此外，由于，通過使得電樞組件的外徑為機(jī)殼的內(nèi)徑減去最小必需氣隙的尺寸(作為實(shí)際尺寸，0.1mm至0.5mm級的極短任意尺寸)時(shí)得到的值，允許電樞組件諸如電樞鐵芯或者電樞繞組模件容納在必需的最小空間內(nèi)，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
機(jī)殼拐角部內(nèi)側(cè)弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸中心到場磁體在轉(zhuǎn)軸側(cè)的弧形表面的長度的5％至85％范圍內(nèi)的任意值。優(yōu)選地，機(jī)殼拐角部內(nèi)側(cè)弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸中心到場磁體在轉(zhuǎn)軸側(cè)的弧形表面的長度的65％至85％范圍內(nèi)的任意值。
通過將本發(fā)明的場磁體配置結(jié)合到無芯電動(dòng)機(jī)或者無槽有芯電動(dòng)機(jī)中，由于上述原因，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸，而且，可以增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
下面描述本發(fā)明的具體方法。
(1)一種小型直流電動(dòng)機(jī)，包括包括筒部的機(jī)殼，筒部具有恒定的厚度，并且橫截面呈包括四個(gè)邊和連接部的形狀，各連接部連接四邊中相鄰的兩個(gè)，而且使各連接部位于包括四邊的四角形中相應(yīng)拐角的內(nèi)側(cè)；場磁體，在其內(nèi)側(cè)具有弧形表面，以及，其橫截面為，內(nèi)側(cè)部為弧形，而外側(cè)部與機(jī)殼內(nèi)表面相適合地接觸；以及，電樞組件，包括電樞繞組和轉(zhuǎn)軸，并且可轉(zhuǎn)動(dòng)方式布置在機(jī)殼內(nèi)，其中，場磁體設(shè)置為彼此分開，以及，小型直流電動(dòng)機(jī)包括氣隙，氣隙在四邊之各邊與電樞組件徑向最外側(cè)表面之間，其為電樞組件轉(zhuǎn)動(dòng)必需的最小尺寸。
(2)如(1)項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，電樞組件包括電樞鐵芯，電樞鐵芯構(gòu)成電樞組件徑向最外側(cè)表面。
(3)如(1)項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，電樞組件包括電樞繞組模件，電樞繞組模件構(gòu)成電樞組件徑向最外側(cè)表面。
(4)如(1)至(3)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，場磁體包括結(jié)合部，各結(jié)合部結(jié)合場磁體的內(nèi)側(cè)部與場磁體的外側(cè)部，并且各結(jié)合部布置在氣隙處。
(5)如(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸，其中，從轉(zhuǎn)軸中心到機(jī)殼內(nèi)表面的半徑，與從轉(zhuǎn)軸中心到場磁體弧形表面的半徑相同。
(6)如(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，從轉(zhuǎn)軸中心到機(jī)殼內(nèi)表面的半徑，與從轉(zhuǎn)軸中心到場磁體弧形表面的最短半徑相同，該弧形表面具有任意曲率。
(7)如(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各連接部具有弧形。
(8)如(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各連接部具有弧形，該弧形與場磁體弧形表面的半徑成任意比值。
(9)如(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各連接部具有直線形。
(10)如(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，機(jī)殼的橫截面具有弧形，該弧形構(gòu)成圓的一部分，以及，該圓與轉(zhuǎn)軸同心。
(11)如(3)至(10)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，電樞組件包括用磁線纏繞的圓筒形線圈的電樞繞組模件；以及，包括圓筒部的內(nèi)軛鐵，以這樣的方式固定內(nèi)軛鐵，使其對著電樞繞組模件。
(12)如(3)至(10)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，電樞組件包括用磁線纏繞的圓筒形線圈的電樞繞組模件；以及，與電樞繞組模件的內(nèi)側(cè)接觸的圓筒形可移動(dòng)背軛鐵。
本發(fā)明提供以下優(yōu)點(diǎn)。
因?yàn)楸景l(fā)明提供這樣一種小型直流電動(dòng)機(jī)，其包括包括筒部的機(jī)殼，筒部具有恒定的厚度，而且橫截面呈包括四個(gè)邊和連接部的形狀，各連接部連接四邊中相鄰的兩個(gè)，以及，使各連接部位于包含四邊的四角形中相應(yīng)拐角的內(nèi)側(cè)；場磁體，在其內(nèi)側(cè)具有弧形表面，以及，其橫截面為，內(nèi)側(cè)部為弧形，而外側(cè)部與機(jī)殼內(nèi)表面相適合地接觸；以及，電樞組件，包括電樞繞組和轉(zhuǎn)軸，并且可轉(zhuǎn)動(dòng)方式布置在機(jī)殼內(nèi)，其中，場磁體設(shè)置為彼此分開，以及，小型直流電動(dòng)機(jī)包括位于四邊的各邊與電樞組件徑向最外側(cè)表面之間的氣隙，該氣隙為轉(zhuǎn)動(dòng)電樞組件必需的最小尺寸，電樞組件最外側(cè)外徑可以形成為從機(jī)殼的最短內(nèi)徑減去必需的最小氣隙時(shí)所得到的值。結(jié)果，可以增大電樞組件的徑向長度，而這使電樞組件上的繞組空間可以擴(kuò)大，增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，最少量使用較貴的磁體，并減小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
在電樞組件具有電樞鐵芯的情況下，可以增大在電樞鐵芯中形成的槽的長度，而這使得槽之間的繞組空間可以擴(kuò)大，以增加在槽中纏繞繞組的圈數(shù)，從而，增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。另外，由此，可以增大繞組的空間，通過使電樞鐵芯直徑最大化，可以增大轉(zhuǎn)矩，從而最少量使用較貴的磁體，并減小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
由于氣隙由兩個(gè)部件的精度確定，亦即機(jī)殼內(nèi)徑的精度和電樞鐵芯外徑的精度，作為實(shí)際尺寸，可以將氣隙配置為0.1mm至0.5mm級別范圍內(nèi)的極短任意尺寸。
在電樞組件具有電樞繞組模件的情況下，可以增大電樞繞組模件的徑向長度，并且，這使得能夠增大繞組空間，增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，從而最少量使用較貴的磁體，并減小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
通過將機(jī)殼的形狀形成為這樣的形狀，即具有與場磁體磁化的磁極數(shù)量相同的連接部(下文中，也稱之為“拐角部”)，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)尺寸在整體上的減小，而不會(huì)減小場磁體磁極中央部分的厚度。
機(jī)殼的基本形狀為四角形，當(dāng)使四角形的拐角部向里縮進(jìn)，同時(shí)其各邊部分保持不變，所得到的機(jī)殼橫截面的形狀，形成為四角形彼此分開的相鄰邊由任意形狀的弧形連接?；拘螤畈⒉痪窒抻谒慕切?，而是可以形成為有2(n+1)邊和角的形狀，其中，n是大于或等于1的正整數(shù)。根據(jù)這種配置，機(jī)殼筒部的基本形狀(在使拐角部縮進(jìn)之前得到的形狀)可以形成為，例如，四角形、六角形、八角形……機(jī)殼拐角部內(nèi)側(cè)上弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸中心到場磁體在轉(zhuǎn)軸側(cè)弧形表面長度的5％至85％范圍內(nèi)的任意值。根據(jù)這種配置，可以在結(jié)構(gòu)上擴(kuò)大布置電樞鐵芯，而不受場磁體相對電樞鐵芯放置位置的限制，因此，通過增加電樞繞組的纏繞圈數(shù)，可以增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)選地，機(jī)殼拐角部內(nèi)側(cè)上弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸中心到場磁體在轉(zhuǎn)軸側(cè)弧形表面長度的65％至85％范圍內(nèi)的任意值。


參照附圖，可以更好地理解本文披露的發(fā)明，其中圖1A至圖1D是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的小型直流電動(dòng)機(jī)的配置圖；圖2A至圖2D是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的小型直流電動(dòng)機(jī)的配置圖；圖3A至圖3C是圖示根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施方式的小型直流電動(dòng)機(jī)的配置圖；圖4A和圖4B各自是應(yīng)用了本發(fā)明的場磁體配置的無芯電動(dòng)機(jī)的剖視圖；圖5是具有本發(fā)明其他形狀機(jī)殼的小型直流電動(dòng)機(jī)的剖視圖；圖6A和圖6B各自是應(yīng)用了本發(fā)明的場磁體配置的無槽有芯電動(dòng)機(jī)的剖視圖；以及圖7是圖示在JP-A-2000-279885中披露的場磁體的常規(guī)配置圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。
(實(shí)施方式1)
圖1A至圖1D是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的小型直流電動(dòng)機(jī)的配置圖。在實(shí)施方式1中，描述電樞組件有電樞鐵芯的情況。
圖1A是沿轉(zhuǎn)軸的縱向的剖視圖，以及，在圖1A中，從A-A線到B-B線的部分是圖1B中D-D線的剖視圖，從B-B線到C-C線的部分是圖1C中E-E線的剖視圖，而從C-C線到端塊的部分是圖1D中F-F線的剖視圖。圖1B是圖1A中A-A線的剖視圖，圖1C是圖1A中B-B線的剖視圖，而圖1D則是圖1A中C-C線的剖視圖。
在圖1A中所示的小型直流電動(dòng)機(jī)1具有電樞組件22和外殼組件23。
電樞組件22具有轉(zhuǎn)軸2；電樞鐵芯3，設(shè)置在轉(zhuǎn)軸2上；電樞繞組6，纏繞在槽5中，槽5形成在電樞鐵芯3上凸極4的兩側(cè)上；以及，換向器單元9，設(shè)置在轉(zhuǎn)軸2上。
在設(shè)置于轉(zhuǎn)軸2的換向器單元9上，安裝限流變阻器7，并設(shè)置換向片8。轉(zhuǎn)軸2的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)方式支撐在軸承12中(軸承12安裝在機(jī)殼10端塊部11的中心開孔中)，而其另一端則可轉(zhuǎn)動(dòng)方式支撐在軸承14中(軸承14安裝在端塊13中)。在端塊部11中，相對轉(zhuǎn)軸2對稱位置設(shè)置安裝穿線孔15。在端塊13中設(shè)置具有電刷16的端子17。電刷16布置在與換向片8接觸的位置處。
機(jī)殼10由筒部20與端塊部11組成，端塊部11以連續(xù)方式設(shè)置在筒部20上，筒部20具有恒定的厚度，橫截面呈包括四個(gè)邊18和拐角部19的形狀，各拐角部19連接四個(gè)邊18中相鄰的兩個(gè)，并且位于包括四個(gè)邊18的四角形中對應(yīng)拐角的內(nèi)側(cè)，亦即，橫截面的形狀形成為，使四角形拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊18部分保留不變。當(dāng)在橫截面中觀察時(shí)，筒部20是這樣的，通過弧形形狀(以下也稱為“弧形”)使相鄰但分開的邊18連接。
通過將機(jī)殼10的筒部20的形狀形成為基本上四角形，具有的拐角部數(shù)量與場磁體21極化的磁極數(shù)量相同，可以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上獲得正弦磁化特性的配置，而不減少場磁體磁極中央部的厚度，從而，使得可減小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
電樞鐵芯3的外徑設(shè)定為機(jī)殼10筒部20的內(nèi)徑，使得在電樞鐵芯3的外表面最接近機(jī)殼10筒部20的內(nèi)表面10a的位置處，亦即，在實(shí)施方式1的情況下在各邊18中央部的位置處，只存在必需的最小氣隙G。在圖1中示出的實(shí)例中，在各邊18的中央部分進(jìn)行此設(shè)定。
氣隙G由兩個(gè)零部件的精度確定，亦即，機(jī)殼10內(nèi)徑的精度與電樞鐵芯3外徑的精度。由此，氣隙G取0.1mm至0.5mm級的值作為實(shí)際尺寸。
機(jī)殼10拐角部19內(nèi)側(cè)上弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體21位于轉(zhuǎn)軸2側(cè)的內(nèi)側(cè)部21a弧形表面的長度的5％至85％之間的任意值。根據(jù)這種配置，可以不受場磁體21相對電樞鐵芯3布置位置的限制，在結(jié)構(gòu)上擴(kuò)大布置電樞鐵芯3，因此，可以增加纏繞鐵芯繞組6的圈數(shù)，從而增加所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選地，機(jī)殼10拐角部19內(nèi)側(cè)上弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體21位于轉(zhuǎn)軸2側(cè)的內(nèi)側(cè)部21a弧形表面長度的65％至85％之間的任意值。
本實(shí)施方式包括下列優(yōu)選特征。
從轉(zhuǎn)軸2中心到機(jī)殼10內(nèi)表面10a的半徑，與從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體21內(nèi)側(cè)部21a弧形表面的半徑相同。
另外，從轉(zhuǎn)軸2中心到機(jī)殼10的內(nèi)表面10a的半徑，與從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體21具有任意曲率的內(nèi)側(cè)部21a的弧形表面的最短半徑相同。
另外，各拐角部19具有弧形，也就是，當(dāng)使機(jī)殼10的拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊18部分保留不變，所得到的機(jī)殼10的橫截面形成為這樣的形狀，即通過任意形狀的弧形連接四角形彼此分開的相鄰邊18。
另外，各連接部19具有弧形，該弧形具有場磁體21弧形表面半徑的任意比例，也就是，當(dāng)使機(jī)殼10拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊18部分保留不變，所得到的機(jī)殼10的橫截面形成為這樣的形狀，即通過弧連接四角形彼此分開的相鄰邊18，該弧與形成弧形表面的弧半徑(具有從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體弧形表面的半徑)的長度成任意比例。
此外，各連接部19具有直線形，也就是，當(dāng)使機(jī)殼10的拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊18部分保留不變，所得到機(jī)殼10的橫截面形成為這樣的形狀，即通過直線連接四角形彼此分開的相鄰邊18。
另外，當(dāng)使機(jī)殼10的拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊18部分保留不變時(shí)，所得到的機(jī)殼10的橫截面形成為這樣的形狀，即由相對于轉(zhuǎn)軸2為同心的圓弧連接四角形的彼此分開的相鄰邊18。端塊13安裝在與機(jī)殼10端塊部11相對的筒部20開放端。
外殼組件23由機(jī)殼10、軸承12和場磁體21組成。
場磁體21由例如釹磁體(Nd-Fe-B)等制成，并且使其在徑向或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行磁化，而且，以彼此分開的方式，將4個(gè)場磁體分別布置在筒部20的拐角部19中，筒部20具有四角形橫截面。
場磁體21的橫截面(平面以直角與轉(zhuǎn)軸2縱向相交所得的橫截面)形成為這樣一種形狀，其中內(nèi)側(cè)部(靠近電樞鐵芯3側(cè))21a形成為弧形，而外側(cè)部21b則被牢固地固定在機(jī)殼10筒部20的內(nèi)表面10a上。在實(shí)施方式1中，以連接部19(似應(yīng)為結(jié)合部21c)與機(jī)殼10的內(nèi)表面10a直交的角度，形成內(nèi)側(cè)部21a與外側(cè)部21b之間的結(jié)合部21c，但也可以使結(jié)合部21c形成為與機(jī)殼10的內(nèi)表面10a成任意角度。在機(jī)殼10的內(nèi)表面10a與電樞鐵芯3徑向最外側(cè)表面之間限定的氣隙G內(nèi)，場磁體21具有這種結(jié)合部21c，其分別連接場磁體21的內(nèi)側(cè)部21a(在剖視圖中觀察形成為弧形)以及場磁體21的外側(cè)部21b(在剖視圖中觀察，其牢固地固定在機(jī)殼10的內(nèi)表面10a上)。如圖1A所示，以與電樞鐵芯3相對的方式，將場磁體21布置在筒部20的縱向。
特別地，在小型直流電動(dòng)機(jī)1中，為了使很大程度影響電動(dòng)機(jī)特性的場磁體21的最大能量產(chǎn)出(BH)max與組成轉(zhuǎn)動(dòng)元件磁力形成部的電樞鐵芯3外徑尺寸之間的關(guān)系優(yōu)化，通過增大電樞鐵芯3的外徑，使其達(dá)到從機(jī)殼10筒部20的內(nèi)徑減去必需的最小氣隙G時(shí)得到的值，可以增大電樞鐵芯3各槽的有效磁通量，此外，可以增加在電樞鐵芯3槽5中的纏繞區(qū)域，并且可以減少場磁體21的用量(作為電動(dòng)機(jī)元件的場磁體21成本較高)，從而使產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)外形尺寸的減小，因而，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)成本和體積的減少。
在使用具有最大能量輸出的磁體的情況下，考慮到克服齒槽轉(zhuǎn)矩的措施，也要求進(jìn)行磁體尺寸的優(yōu)化，而本發(fā)明在解決與齒槽轉(zhuǎn)矩有關(guān)的問題方面則表現(xiàn)出顯著的效果。
(實(shí)施方式2)圖2A至圖2D是圖示根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方式小型直流電動(dòng)機(jī)的配置圖。
圖2A是轉(zhuǎn)軸縱向的剖視圖，以及，在圖2A中，從H-H線到I-I線的部分是圖2B中K-K線的剖視圖，從I-I線到J-J線的部分是圖2C中L-L線的剖視圖，而從J-J線到端塊的部分是圖2D中M-M線的剖視圖。
圖2B是圖2A中H-H線的剖視圖，圖2C是圖2A中I-I線的剖視圖，而圖2D則是圖2A中J-J線的剖視圖。
除了場磁體之外，圖2具有與圖1相同的組成元件。相同的組成元件使用相同的標(biāo)號，并省略對其說明。
在圖2A中所示的小型直流電動(dòng)機(jī)1具有電樞組件22和外殼組件23A。
外殼組件23A由機(jī)殼10、軸承12以及場磁體21A組成，通過連接框部21d連接在一起。
如圖2D所示，這樣形成場磁體21A，當(dāng)在橫截面中觀察，場磁體21A具有內(nèi)側(cè)部21a，其上形成有弧形表面，以自轉(zhuǎn)軸2中心的距離為半徑；以及，外側(cè)部21b，其形成為牢固地固定在機(jī)殼10的內(nèi)表面10a上。如此配置場磁體21A，使其在機(jī)殼10的內(nèi)表面10a與電樞鐵芯3的外表面之間所限定的氣隙G內(nèi)具有結(jié)合部21c，當(dāng)在橫截面中觀察，各結(jié)合部21c連接其內(nèi)側(cè)部21a和外側(cè)部21b。在機(jī)殼10筒部20中，布置四個(gè)場磁體21A，筒部20的橫截面呈包括四個(gè)邊和連接部的形狀，各連接部連接四邊中相鄰的兩條，并且位于包括四個(gè)邊的四角形中對應(yīng)拐角的內(nèi)側(cè)，也就是，當(dāng)使四角形的拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊18部分保留不變，所得到的橫截面以彼此分開的方式將四個(gè)場磁體21A分別布置在所得到的拐角部19中。
特別地，在小型直流電動(dòng)機(jī)1中，在很大程度上影響電動(dòng)機(jī)特性的場磁體21A的最大能量產(chǎn)出(BH)max與組成轉(zhuǎn)動(dòng)元件磁力形成部的電樞鐵芯3的外徑之間的關(guān)系中，通過增大電樞鐵芯3的外徑，使其達(dá)到從機(jī)殼10的內(nèi)徑減去必需的最小氣隙G時(shí)得到的值，可以增大電樞鐵芯3各槽的有效磁通量，此外，可以增大在電樞鐵芯3的槽5中的纏繞區(qū)域，并且可以減少場磁體21A的用量(作為電動(dòng)機(jī)元件的場磁體21A成本較高)，從而使產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)外形尺寸上的減小，而且，通過將場磁體21A結(jié)合為一件，可以減少用于裝配電動(dòng)機(jī)的工時(shí)，從而，使電動(dòng)機(jī)降低成本減小體積。
如圖2A和圖2C所示，沿著機(jī)殼10筒部20的內(nèi)表面10a，將連接框部21d大致配置成四角形。將連接框部21d設(shè)置成使其與端塊部11和筒部20接觸。
(實(shí)施方式3)圖3A和圖3B是圖示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的小型直流電動(dòng)機(jī)1的配置圖。另外，圖中省略了電樞繞組。圖3A是剖視圖，圖示用于4極和6槽具有多個(gè)曲面的機(jī)殼的橫截面，圖3B是剖視圖，圖示用于8極和12槽的八角形機(jī)殼的橫截面，以及，圖3C是剖視圖，圖示用于4極和6槽的方形機(jī)殼的橫截面。
(機(jī)殼形狀)前述實(shí)施方式的機(jī)殼采用四角形作為其基本形狀，并且形成這種形狀，其中，當(dāng)使拐角部向內(nèi)縮進(jìn)、同時(shí)使四角形各邊部分保留不變，在得到的機(jī)殼的橫截面中，通過任意形狀的弧形等連接機(jī)殼相鄰但分開的邊，但基本形狀并不局限于四角形，而是可以形成為帶有2(n+1)個(gè)邊和角的形狀，其中n是大于或等于1的正整數(shù)。根據(jù)這種配置，筒形的基本形狀(在使拐角部縮進(jìn)之前得到的形狀)可以形成為例如，四角形、六角形、八角形……在本發(fā)明的小型直流電動(dòng)機(jī)1中，當(dāng)使四角形的拐角部19a向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)其各邊18部分保留不變所得到的機(jī)殼橫截面的形狀，可以形成為通過任意形狀的弧形連接四角形彼此分開的相鄰邊18的形狀；當(dāng)使四角形的拐角部19a向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)其各邊18部分保留不變所得到的機(jī)殼橫截面的形狀，也可以形成為通過與形成弧形表面的弧形的半徑長度成任意比例的弧形連接四角形彼此分開的相鄰邊18的形狀；當(dāng)使四角形的拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)其各邊18部分保留不變所得到的機(jī)殼橫截面的形狀，還可以形成為通過直線連接四角形彼此分開的相鄰邊18的形狀；或者，當(dāng)使四角形的拐角部19向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)其各邊18部分保留不變所得到的機(jī)殼橫截面的形狀，可以形成為帶有2(n+1)個(gè)邊和角的形狀，其中n是大于或等于1的正整數(shù)。當(dāng)在橫截面中觀察時(shí)，使場磁體21f內(nèi)側(cè)上弧形的半徑持續(xù)延伸，例如，使得弧形成為近乎直線，從而，在場磁體21f轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的磁化特性可以形成為正弦形狀。
同樣，在圖3A至圖3C所示的實(shí)例中，在機(jī)殼10內(nèi)表面與電樞鐵芯3徑向最外側(cè)表面之間限定的氣隙G內(nèi)，場磁體21f具有結(jié)合部21c，在橫截面中觀察，各結(jié)合部21c連接形成為弧形的場磁體21f內(nèi)側(cè)部21a、以及設(shè)置以牢固地固定在機(jī)殼10內(nèi)表面10a上的場磁體21f外側(cè)部21b。
另外，電樞鐵芯的形狀可以適當(dāng)?shù)丶右愿淖?。盡管在本實(shí)施方式中，電樞鐵芯配置成具有4極和6槽，但電樞鐵芯也可以配置成具有4極和5槽。
在圖3A所示的實(shí)例中，如在其中的橫截面中所示，通過增大機(jī)殼10拐角部19a弧形的半徑，同時(shí)使其各邊18部分保留不變，整體上根據(jù)圓形來配置機(jī)殼10d。場磁體21f各自配置為，使其內(nèi)側(cè)部21a形成為弧形表面，同時(shí)使其外側(cè)部21b牢固地固定在機(jī)殼10d的內(nèi)表面10a上，并且以彼此分隔開的方式，將場磁體21f分別設(shè)置在機(jī)殼10d拐角部19a處，因而，場磁體21f不會(huì)阻礙電樞鐵芯3的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，從而，使場磁體21f各自形成為能夠保證各磁體維持電動(dòng)機(jī)性能所必需磁化特性的形狀。
在圖3B所示的實(shí)例中，如其中的橫截面所示，提供設(shè)置一種8極和12槽的電動(dòng)機(jī)外形，以及，當(dāng)使四角形拐角部19b向內(nèi)縮進(jìn)，同時(shí)其各邊18部分保留不變時(shí)，所得到機(jī)殼10e的橫截面形成為不規(guī)則的八角形，并帶有保留下來的直邊18。場磁體21g各自配置為，使得其內(nèi)側(cè)部形成為弧形表面，同時(shí)使其外側(cè)部牢固地固定在由機(jī)殼10e的兩條直線形成的角中，以及，以彼此分隔開的方式，將場磁體21g分別設(shè)置在機(jī)殼10拐角部19b處，因而場磁體21g不會(huì)阻礙電樞鐵芯3的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，從而，使場磁體21g各自形成為能夠保證各磁體維持電動(dòng)機(jī)性能所必需磁化特性的形狀。
在圖3C所示的實(shí)例中，如其中的橫截面所示，設(shè)定機(jī)殼10f四邊18的拐角部(拐角)19c的倒圓(拐角R)，使得拐角R的半徑與場磁體21h弧形表面的內(nèi)半徑(從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體弧形表面的徑向長度)之比落在5％至85％的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，將機(jī)殼各個(gè)拐角部弧形的半徑設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體位于其轉(zhuǎn)軸側(cè)的弧形表面的長度的65％至85％范圍內(nèi)的任意值。
場磁體21h各自配置為，使得內(nèi)側(cè)部21a形成為弧形表面，同時(shí)使外側(cè)部21b牢固地固定在機(jī)殼10f上，并且以彼此分隔開的方式，將場磁體21h分別設(shè)置在機(jī)殼10f的拐角部19c處，因而場磁體21h不會(huì)阻礙電樞鐵芯3的回轉(zhuǎn)操作，從而，將場磁體21h各自形成為可以保證各磁體維持電動(dòng)機(jī)性能所必需磁化特性的形狀。
(實(shí)施方式4)圖4A和圖4B是圖示應(yīng)用了本發(fā)明磁體配置的無芯電動(dòng)機(jī)的剖視圖。
圖4A是圖4B中P-P線的剖視圖，而圖4B則是圖4A中N-N線的剖視圖。本發(fā)明的無芯電動(dòng)機(jī)29包括在本發(fā)明的小型直流電動(dòng)機(jī)的范圍中。
無芯電動(dòng)機(jī)29包括電樞組件，可轉(zhuǎn)動(dòng)方式布置在機(jī)殼30內(nèi)；機(jī)殼30，包括換向模件37；電樞繞組模件38；以及，轉(zhuǎn)軸2。
無芯電動(dòng)機(jī)29的機(jī)殼30由下述部件組成筒部31；端塊部32，連續(xù)方式設(shè)置于筒部31；以及，軸承支撐部33，連續(xù)方式設(shè)置于端塊部32。在軸承支撐部33內(nèi)部，通過兩個(gè)軸承34、35可轉(zhuǎn)動(dòng)方式支撐轉(zhuǎn)軸2，軸承34、35彼此分開，以分別設(shè)置在軸承支撐部33的上、下端。轉(zhuǎn)軸2一端與底板36鄰接。換向模件37設(shè)置在轉(zhuǎn)軸2上。
換向模件37由下述部件組成樹脂制成的筒部37a，并且以這種方式設(shè)置，使其圍繞于機(jī)殼30軸承支撐部33周圍；內(nèi)環(huán)板部37b，連續(xù)方式設(shè)置于筒部37a的末端，并且固定在轉(zhuǎn)軸2上；外環(huán)板部37c，以這種方式設(shè)置在筒部37a的另一端，以從該處徑向向外伸出；以及，換向片39a和豎片39b，豎片39b連續(xù)到換向片39a，以構(gòu)成到電樞繞組模件38的饋電通路，以整體方式嵌置在其中的方式，將換向片39a和豎片39b局部成型在換向模件37中。經(jīng)由金屬條片制成的凸條38a，使豎片39b的徑向外側(cè)與電樞繞組模件38電連接，并以要求的強(qiáng)度對其進(jìn)行支撐。在固定于底板36的端子41上，安裝與換向片39a接觸的一對電刷40。
電樞繞組模件38采取一種配置，其中以磁線纏繞成薄筒形線圈，然后用樹脂固定，在接近其頂部途中接入凸條38a，以經(jīng)由凸條38a與豎片39b連接。以下述方式在固定側(cè)布置內(nèi)軛鐵42和場磁體43，以將轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)的電樞繞組模件38保持在其間。內(nèi)軛鐵42包括圓筒部42a，對著電樞繞組模件38；以及，彎曲部42b，布置在底板36上。以彼此分隔開的方式，將場磁體43分別布置在拐角部45處，拐角部45使機(jī)殼30各邊44連接。
內(nèi)軛鐵42的圓筒部42a使在場磁體43中產(chǎn)生的磁通短路，從而降低漏磁通量。
機(jī)殼30包括筒部31，其具有固定的厚度，并且形成這樣一種形狀，其橫截面為，使四角形的拐角部45縮進(jìn)，同時(shí)四角形各邊44部分保留不變；端塊部32，以連續(xù)方式設(shè)置于筒部31；以及，軸承支撐部33，以連續(xù)方式設(shè)置于端塊32。在筒部31的橫截面中，在拐角部45處，通過弧形使邊44彼此連接。軸承支撐部33形成為圓筒形。
通過將機(jī)殼30筒部31的形狀基本上形成為四角形，其具有與場磁體43磁化的磁極數(shù)量相同的拐角部，可以獲得電動(dòng)機(jī)尺寸的減小，而不減少場磁體43磁極中央部分的厚度。
將電樞繞組模件38的外徑設(shè)定為機(jī)殼30筒部31的內(nèi)徑，使得在電樞繞組模件38徑向最外側(cè)表面最接近筒部31徑向最內(nèi)側(cè)表面的位置處，亦即在本實(shí)施方式中在各邊中央位置處，只設(shè)置了必需的最小氣隙G。在圖4中所示的實(shí)例中，在各邊44的中央部分進(jìn)行這種設(shè)定。
氣隙G主要由兩個(gè)組成元件的精度確定，亦即機(jī)殼30內(nèi)徑的精度與電樞繞組模件38外徑的精度。由此，氣隙G取0.1mm至0.5mm級別的值作為實(shí)際尺寸。
拐角部45內(nèi)側(cè)弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體43位于轉(zhuǎn)軸2側(cè)的內(nèi)側(cè)部43a弧形表面長度的5％至85％范圍的任意值，從而，可以在直徑上擴(kuò)大布置電樞繞組模件38，而不受場磁體43相對其布置位置的限制，因此，可以增加纏繞電樞繞組的圈數(shù)，以增大所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選地，機(jī)殼30拐角部45內(nèi)部弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體43位于轉(zhuǎn)軸2側(cè)的內(nèi)側(cè)部43a的弧形表面長度的65％至85％范圍的任意值。
場磁體43由例如釹磁鐵(Nd-Fe-B)等制成，并且將其在徑向或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行磁化，而且，以彼此分開的方式，將場磁體43布置于具有四角形橫截面的筒部31的拐角部45。
場磁體43的橫截面形成為這樣一種形狀，其中內(nèi)側(cè)部43a(靠近電樞繞組模件38一側(cè))呈現(xiàn)為從轉(zhuǎn)軸2中心以一定半徑形成的弧形，而外側(cè)部43b則被牢固地固定在機(jī)殼30筒部31的內(nèi)表面31a上。內(nèi)側(cè)部43a與外側(cè)部43b之間的結(jié)合部43c，形成為以直角與機(jī)殼30筒部31的內(nèi)表面31a相交，但也可以以任意角度形成結(jié)合部43c。
在機(jī)殼30內(nèi)表面31a與電樞繞組模件38徑向最外側(cè)表面之間限定的氣隙G內(nèi)，場磁體43具有結(jié)合部43c，在橫截面中觀察時(shí)，結(jié)合部43c將場磁體43中形成為弧形的內(nèi)側(cè)部43a與牢固地固定在機(jī)殼上的外側(cè)部43b連接起來。
特別地，在小型直流電動(dòng)機(jī)1中，為了使很大程度影響電動(dòng)機(jī)特性的場磁體43的最大能量產(chǎn)出(BH)max與組成轉(zhuǎn)動(dòng)元件磁力形成部的電樞繞組模件38的外徑尺寸之間的關(guān)系優(yōu)化，通過增大電樞繞組模件38的外徑，使其達(dá)到從機(jī)殼30筒部31內(nèi)徑減去必需的最小氣隙G時(shí)得到的值，可以增大電樞繞組模件38的有效磁通量，此外，可以增加在電樞繞組模件38中的纏繞區(qū)域，并且可以減少場磁體43的用量，作為電動(dòng)機(jī)元件的場磁體43成本較高，從而使產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)外形尺寸減小，因而，使電動(dòng)機(jī)降低成本減小體積。
對于機(jī)殼30與場磁體43的配置，可以根據(jù)上述內(nèi)容進(jìn)行多種改變。
在實(shí)施方式4的無芯電動(dòng)機(jī)29中，因?yàn)殡姌欣@組模件38的外徑設(shè)定為機(jī)殼30筒部31的內(nèi)徑，使得在電樞繞組模件38徑向最外側(cè)表面最接近筒部31徑向最內(nèi)側(cè)表面的位置處，亦即在實(shí)施方式4的情況下，各邊中央位置處，只設(shè)置必需的最小氣隙G，可以增大電樞繞組模件38的徑向長度，由此，可以增大繞組空間，因而可以最大化電樞繞組模件38的直徑，以增加所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，同時(shí)最小化成本較高的場磁體43的用量，從而，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸。
另外，因?yàn)闄C(jī)殼30筒部31的形狀形成為四角形，其具有的拐角部數(shù)量與場磁體43磁化的磁極數(shù)量相同，所以，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸，而不減少實(shí)現(xiàn)正弦磁化特性的場磁體43磁極中央部的厚度。
另外，因?yàn)閾Q向模件37的形狀包括以圍繞機(jī)殼30軸承支撐部33周圍的方式設(shè)置的圓筒部37a，連續(xù)設(shè)置于圓筒部37a并固定在轉(zhuǎn)軸2上的內(nèi)環(huán)板部37b，以及，以徑向向外伸出方式設(shè)置于圓筒部37a另一端的外環(huán)板部37c，所以，可以這樣的方式設(shè)置兩個(gè)軸承34、35，以使其彼此分開用于穩(wěn)定支撐，同時(shí)確保換向片39a與電刷40之間的接觸空間，從而，提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)軛鐵42的圓筒部42a在軸向可形成為較長。
在外環(huán)板部37c和電樞繞組模件38的外表面上可以設(shè)置樹脂加強(qiáng)膜，以形成抗振結(jié)構(gòu)。通過焊接將凸條38a與豎片39b連接起來。凸條38a形成為帶狀，并且在其一部分上設(shè)置彎曲部，以賦予彈性。
因?yàn)閳龃朋w43和內(nèi)軛鐵42彼此相對設(shè)置，同時(shí)將電樞繞組模件38保持在其間，所以，磁性材料的磁路(主要是內(nèi)軛鐵)可以設(shè)置得較長，而磁路的磁阻則可以抑制在較低水平，從而，能抑制磁通密度的降低。另外，毋庸置言，還可以減小齒槽轉(zhuǎn)矩。
(實(shí)施方式5)圖5是具有其他機(jī)殼形狀的小型直流電動(dòng)機(jī)的剖視圖。
盡管在前述實(shí)施方式中所描述的機(jī)殼的基本形狀是四角形，而且，當(dāng)使四角形拐角部19向里縮進(jìn)，同時(shí)其各邊18部分保留不變，所得到的機(jī)殼10橫截面的形狀，形成為通過任意形狀的弧形連接四角形中彼此分開的相鄰邊18的形狀，但基本形狀并不局限于四角形，而是可以形成為帶有2(n+1)個(gè)邊和角的形狀，其中n為大于或等于1的正整數(shù)。根據(jù)這種配置，機(jī)殼筒部的基本形狀(在使拐角部縮進(jìn)之前得到的形狀)可以形成為，例如四角形、六角形、八角形……圖5中描繪的實(shí)例圖示了n為2時(shí)得到的六角形機(jī)殼50。機(jī)殼形成為6極和9槽。這樣形成六角形機(jī)殼50的筒部51，使得當(dāng)六角形拐角部52向里縮進(jìn)，同時(shí)其各邊53部分保留不變，所得到的機(jī)殼50的橫截面，形成為通過弧形連接機(jī)殼50中彼此分開的任意一對相鄰邊53的形狀，該弧形與在場磁體54內(nèi)側(cè)部21a形成弧形表面的弧形的半徑長度成任意比例。另外，橫截面也可以形成為通過直線連接相鄰的邊53的形狀。
設(shè)定機(jī)殼50各邊53拐角部52的倒圓(拐角R)，使得拐角R的半徑與場磁體54弧形表面的內(nèi)半徑(從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體弧形表面的半徑長度)之比落在5％至85％的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，機(jī)殼各拐角部弧形的半徑，設(shè)定為從轉(zhuǎn)軸2中心到場磁體位于轉(zhuǎn)軸側(cè)的弧形表面長度的65％至85％范圍內(nèi)的任意值。
場磁體54各自配置為，使得內(nèi)側(cè)部21a形成為弧形表面，同時(shí)使外側(cè)部21b牢固地固定在機(jī)殼50上，并且，以彼此分隔開的方式，將場磁體54分別設(shè)置在機(jī)殼50的拐角部52中，使得場磁體54不會(huì)阻礙電樞鐵芯55的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，從而，使場磁體54各自形成為可以保證各場磁體維持電動(dòng)機(jī)性能所必需磁化特性的形狀。
在機(jī)殼50內(nèi)表面與電樞鐵芯55徑向最外側(cè)表面之間限定的氣隙G內(nèi)，場磁體54具有結(jié)合部21c，在橫截面中觀察時(shí)，各結(jié)合部21c將形成為弧形的場磁體54的內(nèi)側(cè)部21a與牢固地固定在機(jī)殼50上的場磁體54的外側(cè)部21b連接起來。另外，電樞鐵芯55的形狀也可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> (實(shí)施方式6)圖6A和圖6B圖示應(yīng)用了本發(fā)明場磁體排列配置的無槽有芯電動(dòng)機(jī)的剖視圖。
圖6A是圖6B中R-R線的剖視圖，而圖6B則是圖6A中Q-Q線的剖視圖。本實(shí)施方式的無槽有芯電動(dòng)機(jī)也包括在本發(fā)明的小型直流電動(dòng)機(jī)范圍內(nèi)。
配置本發(fā)明的無槽有芯電動(dòng)機(jī)47，從而取代在實(shí)施方式4中描述的無芯電動(dòng)機(jī)的內(nèi)軛鐵42，以這種方式設(shè)置活動(dòng)背軛鐵46，使其與電樞繞組模件38的內(nèi)側(cè)接觸，并且通過換向模件37支撐活動(dòng)背軛鐵46?；顒?dòng)背軛鐵46由磁性材料或者摻雜磁性材料的樹脂制成，以及，活動(dòng)背軛鐵46沒有槽，并且形成為與電樞繞組模件38相似的圓筒形。
為了說明磁通路徑，例如，來自具有N極的場磁體43MNL的磁通穿過電樞繞組模件38、活動(dòng)背軛鐵46、電樞繞組模件38、具有S級的場磁體43MSL、以及機(jī)殼30的路徑。因?yàn)檠卮寺窂酱抛枳兊幂^高的部位只位于磁體MNL和磁體MSL與電樞繞組模件38之間的氣隙處，所以，能配置具有較大磁通密度和較大轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。
另外，因?yàn)榛顒?dòng)背軛鐵46設(shè)置在電樞繞組模件38內(nèi)側(cè)，與實(shí)施方式4中的無芯電動(dòng)機(jī)29相比，慣性力較大，并且可以提供平滑的轉(zhuǎn)動(dòng)。
盡管實(shí)施例描述為應(yīng)用于內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，但是，如果在設(shè)置場磁體的機(jī)殼上設(shè)置轉(zhuǎn)軸、繞組固定在轉(zhuǎn)軸上、并且使驅(qū)動(dòng)電流流過繞組，也可以將本發(fā)明配置成外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。另外，在將外部動(dòng)力引入到轉(zhuǎn)軸上使其轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，也可以將本發(fā)明配置成發(fā)電機(jī)。
以上所述的配置在不改變其功能的情況下，可以以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行不同組合。
以預(yù)定分開角度排列磁體的情況下，既允許電樞組件22能在磁體的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，也允許其在外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。
除了本文描述的實(shí)施方式之外，可以將各配置進(jìn)行組合以配置任意特性的小型直流電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明要求基于2005年7月11日提交的日本專利申請(JP2005-202300)和2005年12月1日提交的日本專利申請(JP2005-348028)的外國優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種小型直流電動(dòng)機(jī)，包括機(jī)殼，包括筒部，所述筒部具有恒定的厚度，并且具有的橫截面呈包括四個(gè)邊和連接部的形狀，各所述連接部連接所述四邊中相鄰的兩個(gè)，并且，使各所述連接部位于包括所述四邊的四角形中相應(yīng)拐角的內(nèi)側(cè)；場磁體，在其內(nèi)側(cè)具有弧形表面，以及，其橫截面為，內(nèi)側(cè)部為弧形，而外側(cè)部與所述機(jī)殼內(nèi)表面相適合地接觸；以及電樞組件，包括電樞繞組和轉(zhuǎn)軸，并且可轉(zhuǎn)動(dòng)方式布置在所述機(jī)殼內(nèi)，其中，所述場磁體設(shè)置為彼此分開，以及所述小型直流電動(dòng)機(jī)包括氣隙，所述氣隙在所述四邊的各邊與所述電樞組件徑向最外側(cè)表面之間，所述氣隙為轉(zhuǎn)動(dòng)所述電樞組件所需的最小尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，所述電樞組件包括電樞鐵芯，所述電樞鐵芯構(gòu)成所述電樞組件徑向最外側(cè)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，所述電樞組件包括電樞繞組模件，所述電樞繞組模件構(gòu)成所述電樞組件徑向最外側(cè)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，所述場磁體包括結(jié)合部，各所述結(jié)合部結(jié)合所述場磁體的所述內(nèi)側(cè)部與所述場磁體的所述外側(cè)部，并且各所述結(jié)合部布置在所述氣隙處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，從所述轉(zhuǎn)軸中心到所述機(jī)殼內(nèi)表面的半徑，與從所述轉(zhuǎn)軸中心到所述場磁體弧形表面的半徑相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，從所述轉(zhuǎn)軸中心到所述機(jī)殼內(nèi)表面的半徑，與從所述轉(zhuǎn)軸中心到所述場磁體弧形表面的最短半徑相同，所述弧形表面具有任意曲率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各所述連接部具有弧形的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各所述連接部具有弧形，所述弧形與所述場磁體弧形表面的半徑成任意比例。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各所述連接部具有直線形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，各所述連接部具有弧形，所述弧形構(gòu)成圓的一部分，以及，所述圓與所述轉(zhuǎn)軸同心。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，所述電樞組件包括用磁線纏繞的圓筒形線圈的電樞繞組模件；以及包括圓筒部的內(nèi)軛鐵，以對著所述電樞繞組模件的方式固定所述內(nèi)軛鐵。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型直流電動(dòng)機(jī)，其中，所述電樞組件包括用磁線纏繞的圓筒形線圈的電樞繞組模件；以及與所述電樞繞組模件內(nèi)側(cè)接觸的圓筒形活動(dòng)背軛鐵。
全文摘要
一種小型直流電動(dòng)機(jī)，包括包括筒部的機(jī)殼，筒部具有恒定的厚度，并且橫截面呈包括四個(gè)邊和連接部的形狀，各連接部連接四邊中相鄰的兩個(gè)，并且使各連接部位于包括四邊的四角形中相應(yīng)拐角的內(nèi)側(cè)；場磁體；以及，電樞組件，其中，場磁體設(shè)置為彼此分開，以及，小型直流電動(dòng)機(jī)包括氣隙，氣隙位于四邊的各邊與電樞組件徑向最外側(cè)表面之間，該氣隙為轉(zhuǎn)動(dòng)電樞組件所需的最小尺寸。
文檔編號H02K23/58GK1897407SQ200610098810
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者黑田稔 申請人:美蓓亞松下馬達(dá)有限公司