单相无刷电动机制造技术

本发明专利技术的目的是：利用在原电动机中所使用的部件的一部分，仅略微进行改进，得到接近理想合成转矩曲线的电动机，从而使单相无刷电动机既能确实地自起动，也能减薄其厚度，轻型、批量生产性优良、廉价地进行批量生产。本发明专利技术在从作为电枢线圈通电切换点的死点位置０＜θ＜π／２（π为电角度１８０度角度）的配置角θ位置上设置用于得到死点脱出转矩的磁体，磁体突起或缺口部等磁体凹陷等的自起动用磁阻转矩产生装置。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够以非常简单的结构自起动的单相无刷电动机，本专利技术适于用在例如用于计算机、开关电源等的冷却的轴流扇电动机等的使用领域中。通常，无刷电动机由于具有转矩形状比大及控制性良好等直流电动机的特征并且可靠性较高，则在近年来被广泛使用。而且，在一般广泛使用的无刷电动机中，主要是2相和3相的。对于单相无刷电动机，如附图说明图13(a)的部分所示那样，表示出由电枢线圈通电时的电枢线圈所得到的电磁转矩曲线1—1。其中，在图13中，横轴上为旋转角，纵轴上为转矩的大小。对于与之对应的2相无刷电动机，由于有在电角度上相差π/2(π是电角度上的180度)角度相位的2相电枢线圈，如图13(b)的部分所示那样，表示出在该2相电枢线圈通电时分别由2相电枢线圈所得到的电磁转矩曲线1—1，1—2。因此，如图13(e)所示那样，表示出将这两个电磁转矩曲线1—1和1—2合成时的合成转矩曲线2—1，没有转矩为零点即死点。这样，如果在该两相无刷电动机中通电，由于无论在什么旋转位置上都没有转矩为零的点，能够自起动旋转。而且，对于3相无刷电动机，由于有在电角度上相差π/3角度相位的3相电枢线圈，如图13(d)的部分所示那样，表示出当该3相电枢线圈通电时分别由3相电枢线圈所得到的电磁转矩曲线1—1，1—3及1—4。因而，如图13(e)的部分所示那样，表示出将3条电磁转矩曲线1—1、1—3和1—4合成时的合成转矩曲线2—2，与2相无刷电动机相同，没有转矩为零的点即死点。这样，如果在该3相无刷电动机中通电，则无论在什么旋转位置上都能自起动旋转。而且，象合成转矩曲线2—2所表明的那样，由于比合成转矩曲线2—1更平滑，电动机能进行平滑旋转，就能得到性能良好的电动机。对于转矩是有利的。其中，对于无刷电动机，由于检测磁场磁体的N极、S极磁极的霍耳元件等磁传感器和使用该磁传感器来对电枢线圈的通电进行切换的电路(所谓驱动电路、电子换向电路)只对电动机的相数状态是必要的，则就有电动机的相数越多就越昂贵的缺点。因此，在必须廉价地形成为逆风而进行冷却的目的所使用的轴流扇电动机的装置中，使用这样昂贵的相数多的无刷电动机，不是一个好办法。为此，在必须廉价形成轴流扇电动机的装置中，最好是磁传感器用1个就行从而驱动电路用1相就足够的，能够廉价构成的单相无刷电动机。但是，该单相无刷电动机在电枢线圈的通电切换点上，转矩为零，具有所谓的“死点”。参照图13(a)，在单相无刷电动机的情况下，由于电枢线圈为单相配置，电枢线圈通电时所得到的电磁转矩曲线1—1，在2π角度内的通电切换点上，具有两处转矩过零的死点3—1、3—2位置。在由这样的死点3—1、3—2位置而使磁场磁体停止的情况下，一但磁传感器停在对着死点的位置上，即使向该单相无刷电动机通电也不能得到旋转转矩，由于成了不能自起动旋转的电动机，就不适于实用。当磁场磁体停在死点3—1、3—2位置上时，由于磁传感器成为检测磁场磁体的N极和S极的磁极边界部的状态，就不能从磁传感器得到输出信号，就不会输出向电枢线圈通电的信号，就不会向电枢线圈通电，磁场磁体不会自起动旋转。为此，在单相无刷电动机上，提供由电枢线圈和磁场磁体所得到的电磁转矩，并通过附加齿槽效应转矩(磁阻转矩)来消除死点位置的该电动机停止现象，就能自起动。其典型的例子为图14所示的美国专利第3,873,897号。其在圆筒型铁心构造的电动机中，这样进行突极7的表面加工使通过并对着磁场磁体24′和径向气隙4的绕着电枢线圈9的定子铁心6的铁心突极7表面在上述径向气隙的长度上形成倾斜，因此，结构变得复杂。由于绕着电枢线圈9的铁心突极形的铁心构造，除了因结构复杂而变得昂贵之外，还具有重量重的缺点。该结构的电动机，对于适用于最近所需要的常上型计算机等小型装置中的小型电动机，由这样结构的表面形成厚度更薄的轻型轴流扇电动机是困难的。在能够自起动的单相无刷电动机中，为了得到理想的转矩一旋转角曲线，就必须得到图15所示的合成转矩曲线2—3。5是为了得到从死点位置上脱离出的转矩的磁阻转矩曲线，由电磁转矩曲线1—1及磁阻曲线5所表明的那样，磁阻转矩最好为电磁转矩的2分之1的大小。这样的话，在旋转角的全部区域中，得到成为大致相同的旋转转矩的合成转矩曲线2—3。本专利技术的目的是利用在原单相无刷电动机中所用的部件的一部分等，仅进行略微的改进，在所需位置上产生足够并且适当大小的自起动用(用于从死点脱出)磁阻转矩，使得到接近上述理想合成转矩曲线2—3的确实能自起动的单相无刷电动机非常容易地减薄其厚度，由轻型而具有优良的批量生产性，就能进行廉价的批量生产。本专利技术的目的能够这样达到在从作为单相配置电枢线圈的通电切换点的死点位置0＜θ＜π/2(π为电角度上的180度角度)的配置角θ位置上设置用于得到死点脱出转矩的磁体、磁体突起或磁体凹陷等自起动用磁阻转矩产生装置，从而上述磁场磁体能够得到避免被约束在上述死点位置上的脱出转矩。另一个目的能这样达到在从作为上述电枢线圈通电切换点的死点位置向着反转方向的约π/4配置角θ位置上设置上述磁阻转矩发生用磁体、磁体突起或磁体凹陷，从而上述磁场磁体能够得到避免被约束在上述死点位置上的脱出转矩。另一个目的能这样达到形成置位于从作为电枢线圈通电切换点的死点位置向着反转方向约π/4的配置角θ位置上的上述缺口部等的磁体凹陷部周向一侧缺口端部。另一个目的能这样实现上述磁阻转矩产生用磁体、磁体突起或磁体凹陷，至少其一部分在磁性气隙延伸的方向上延伸而形成。另一个目的能这样实现把上述磁阻转矩产生用的磁体突起，作为用于固定为了在上述磁场内配设印刷基板和定子轭等的上述电枢线圈的部件的磁体螺栓。另一个目的能这样实现把上述磁阻转矩产生用磁体凹陷部作为将用于闭合设在上述磁场内的定子轭等磁路的磁体部件开出缺口而形成的通孔等缺口部。另一个目的能这样实现把上述电枢线圈的端子穿过在用于闭合设在上述磁场内的定子轭等磁路的磁体部件上所形成的通孔等缺口部，从而引导到装备在所谓对着定子轭磁场磁体的表面的相对侧表面上的驱动电路侧以进行同该驱动电路侧的电连接。另一个目的能这样实现检测上述磁场磁体的检测装置是磁传感器，把该磁传感器配置到包含同提供电枢线圈发生转矩的导体部相对的位置的该导体部延长线上的位置上。另一目的能这样实现上述磁传感器设置到用于闭合设在同提供电枢线圈发生转矩的导体部相对的上述磁场内的定子轭等磁路的在磁体部件上所形成的通孔等缺口部位置上。另一目的能这样实现单相无刷电动机，作为轴向气隙型结构，在通过上述磁场磁体和气隙而对着电枢线圈装置基板表面上，把电枢线圈装配成单相配置并同时装配驱动电路用的IC等电路元件；检测上述磁场磁体的磁场的磁传感器处于提供电枢线圈发生转矩的导体部内径方向延长线位置上，并且装配到不同该电枢线圈相对的上述电枢线圈装配基板表面上。在不通电时，磁场磁体24停在同磁体螺栓23磁性相吸而能自起动的位置上。从而，在通电时，由于磁传感器30必然检测出磁场磁体24的N极或S极的磁极，例如检测出N极，在电枢线圈9—1、9—2中就会流通预定方向的电流从而使磁场磁体24沿预定方向自起动旋转。一但磁场磁体24在预定方向上旋转大约4分之1磁极，电枢线圈9—1、9—2就产生最大起动转矩，继续沿同方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相无刷电动机，其中包括具有Ｐ对（Ｐ是１以上的整数）Ｎ极、Ｓ极磁极的磁场磁体作为转子，还包括单相通电配置在该磁场磁体的磁场内的ｎ（ｎ是１以上的整数）个电枢线圈和检测上述磁场磁体的磁场的检测装置，其特征在于，在从作为上述电枢线圈通电切换点的死点位置０＜θ＜π／２（π是电角度１８０度角度）的配置角θ位置上设置用于得到死点脱出转矩的磁体、磁体突起或缺口部等磁体凹陷部等自起动用磁阻转矩产生装置，从而能够得到上述磁场磁体不被约束在上述死点位置上的脱出转矩。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白木学，
申请(专利权)人：株式会社世巧技研，
类型：发明
国别省市：JP[日本]