CN103490529A - 电动机及具有该电动机的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动机及具有该电动机的电气设备。该电动机包括定子和转子。定子和转子以磁极的相对面与磁体相面对的方式配置。相对面具有磁极基部、第1延长部、及第2延长部。第1延长部是通过至少构成一侧最外层板状体的板状体自磁极基部弯曲为沿着轴的轴心方向而成的。第2延长部是通过至少构成另一侧最外层板状体的板状体自磁极基部向与第1延长部所弯曲的方向相反的方向弯曲而成的。第1延长部与第2延长部为不同的形状。采用本结构，能够提高电动机的驱动力，并且谋求减少齿槽转矩。

Description

电动机及具有该电动机的电气设备

技术领域

本发明涉及电动机及具有该电动机的电气设备，特别是涉及能够减少齿槽转矩的电动机及具有该电动机的电气设备。

背景技术

在电气设备、例如具有鼓风功能的鼓风机等中，风扇被连接在电动机上。若驱动电动机，则风扇转动。由风扇转动产生的风被送至规定部位。

电动机包括定子和与定子相对地配置的转子。在作为定子的主要零件的定子芯中，向半径方向突出的多个磁极配置为沿着定子芯的内周方向隔开第一规定间隔。以下，也有时将定子芯称作定子。在磁极形成有自磁极基部向与后述磁体大致平行的方向延伸的延长部。延长部有助于提高电动机的驱动效率。

转子固定于轴。转子上沿着其外周方向隔开第二规定间隔地配置有磁体。在磁体中，相邻的磁体被磁化成异名极。

就配置于转子的磁体而言，为了能够将更多的磁通量汇集于定子，使磁体在轴的轴心方向上的长度大于定子的磁极基部在轴的轴心方向上的长度。在定子所具有的磁极上，形成有自磁极基部向与磁体大致平行的方向延伸的延长部。通过使定子的磁极与磁体彼此相对的面积增大，能够提高电动机的驱动力。

但是，当电动机的驱动力较高时，成为导致电动机振动、电动机的噪声增大的原因的齿槽转矩增大。

因此，公开了一种例如日本特许申请、日本特开2007－244004号公报所述的、能够使电动机的齿槽转矩减少的电动机。即，该电动机中，在磁极的延长部产生的齿槽转矩能够被在磁极的磁极基部产生的齿槽转矩抵消。

发明内容

本发明的电动机包括定子和转子。

定子具有定子芯和线圈。定子芯是通过将多个板状体层叠起来形成的。定子芯沿着其内周方向具有多个磁极。磁极在顶端具有相对面。磁极向半径方向突出。

转子具有轴和磁体。磁体沿着轴的轴心方向配置。

定子和转子以磁极的相对面与磁体彼此相面对的方式配置。

相对面具有磁极基部、第1延长部、及第2延长部。第1延长部是通过至少构成一侧最外层板状体的板状体自磁极基部弯曲为沿着轴的轴心方向而成的。第2延长部是通过至少构成另一侧最外层板状体的板状体自磁极基部向与第1延长部所弯曲的方向相反的方向弯曲而成的。第1延长部与第2延长部为不同的形状。

采用本结构，能够提高电动机的驱动力，并且能够谋求减少齿槽转矩。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电动机的剖视图。

图2是本发明的实施方式1的电动机的立体组装图。

图3是用于构成本发明的实施方式1的电动机的定子芯上具有的磁极所具有的相对面的主视图。

图4是表示本发明的实施方式1的电动机的主要部分的说明图。

图5是表示本发明的实施方式1的电动机的、在磁极基部产生的齿槽转矩的图表。

图6是表示本发明的实施方式1的电动机的、在第1延长部产生的齿槽转矩的图表。

图7是表示本发明的实施方式1的电动机的、在第2延长部产生的齿槽转矩的图表。

图8是将在本发明的实施方式1的电动机产生的齿槽转矩合成之后而得到的图表。

图9是用于构成本发明的实施方式1的电动机的定子芯上具有的磁极所具有的另一相对面的主视图。

图10是用于构成本发明的实施方式1的电动机的定子芯上具有的磁极所具有的又一相对面的主视图。

图11是本发明的实施方式1的另一电动机的立体组装图。

图12是表示本发明的实施方式2的电动机的主要部分的说明图。

图13是本发明的实施方式3的电动机的剖视图。

图14是表示本发明的实施方式3的电动机的主要部分的说明图。

图15是具有本发明的实施方式4的电动机的鼓风机的剖视图。

具体实施方式

本发明利用后述各实施方式所示的电动机提高电动机的驱动力，并且谋求较少齿槽转矩。若将该电动机用在电气设备中，则能够使电气设备也发挥同样的效果。

即，以往的电动机在配置于定子芯的磁极形成有自磁极基部向实质上与磁体平行的方向延伸的延长部。因而，转子所具有的磁体与定子芯所具有的磁极彼此相面对的面积较大。在这样的结构的电动机中，在延长部产生的齿槽转矩能够被在磁极基部产生的齿槽转矩抵消。结果，认为能够提高电动机的驱动力、并且能够减少成为噪声增加原因的齿槽转矩。

但是，本申请发明人在研究后，发现存在以下的应改善的方面。即，仅在磁极设置延长部的做法有时是无法减少齿槽转矩的。

其理由如下。

即，在以往的电动机在配置于定子芯的磁极上，形成有自磁极基部向实质上与磁体平行的方向延伸的延长部。在该以往的电动机中，通过延伸出延长部，从而使来自该磁极所对的磁体的磁通量增加。

但是，在形成延长部时，对板状体实施弯折加工。在实施弯折加工时，板状体因加工应变而导致磁特性劣化。当磁特性劣化时，容易产生磁饱和。结果，在延长部产生的齿槽转矩增大。因而，利用在磁极基部产生的齿槽转矩无法抵消在延长部产生的齿槽转矩。因而，无法减少因齿槽转矩而产生的振动、噪声。

因此，提供具有后述各实施方式所示的结构的电动机。采用这些电动机，在磁极基部产生的齿槽转矩和在第1延长部产生的齿槽转矩能够被在第2延长部产生的齿槽转矩抵消。其结果，能够减少在整个电动机产生的齿槽转矩。

本发明的实施方式的电动机包括定子和转子。

定子具有定子芯和线圈。定子芯是通过将多个板状体层叠起来而形成的。定子芯沿着其内周方向具有多个磁极。磁极在其顶端具有相对面。磁极向半径方向突出。

转子具有轴和磁体。磁体沿着轴的轴心方向配置。

定子和转子以磁极的相对面与磁体相面对的方式配置。

相对面具有磁极基部、第1延长部、及第2延长部。第1延长部是通过至少构成一侧最外层板状体的板状体自磁极基部弯折为沿着轴的轴心方向而成的。第2延长部是通过至少构成另一侧最外层板状体的板状体自磁极基部向与第1延长部所弯曲的方向相反的方向弯曲而成的。第1延长部与第2延长部为不同的形状。

采用本结构，在磁极基部产生的齿槽转矩和在第1延长部产生的齿槽转矩能够被在第2延长部产生的齿槽转矩抵消。其结果，能够减少在整个电动机产生的齿槽转矩。

而且，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，相邻的第1延长部之间的距离L1与相邻的第2延长部之间的距离L2为不同的距离。

或者，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，也可以将第1延长部的轴心方向上的高度H1和第2延长部的轴心方向上的高度H2做成不同的高度。

而且，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，相对面与相面对的磁体之间的距离L3为恒定的间隔。

或者，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，相对面中的构成第1延长部的部分与相面对的磁体之间的距离L4从第1延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大。

或者，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，相对面中的构成第2延长部的部分与相面对的磁体之间的距离L5从第2延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大。

或者，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，相对面中的构成第1延长部的部分与相面对的磁体之间的距离L4从第1延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大，并且相对面中的构成第2延长部的部分与相面对的磁体之间的距离L5从第2延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大。

而且，根据上述结构，在本发明的实施方式的电动机中，第1延长部在一个平面形成。或者，第2延长部在一个平面形成。

采用以上的结构，在磁极基部产生的齿槽转矩和在第1延长部产生的齿槽转矩能够进一步被在第2延长部产生的齿槽转矩抵消。其结果，能够进一步减少在整个电动机产生的齿槽转矩。

即，在配置于定子芯的磁极形成有自磁极基部向实质上与磁体平行的方向延伸的延长部。为了通过集中较多的磁通量来提高电动机的驱动力，而谋求延长部的大型化。当延长部变大时，来自所对的磁体的磁通量也增加。

但是，在形成延长部时，要对板状体实施弯折加工。在实施弯折加工时，板状体因加工应变而导致磁特性劣化。当磁特性劣化时，容易产生磁饱和。其结果，在延长部产生的齿槽转矩增大。

因此，在相向的两个方向上设置延长部，并且将向各方向延伸的延长部的形状做成不同的形状。通过调整为向各方向延伸的延长部的形状做成不同的形状，从而能够抵消电动机的增大的齿槽转矩。

以下，利用附图对能够发挥特别显著的效果的本发明的实施方式的电动机进行说明。

另外，以下的实施方式是将本发明具体化后的一例，其并不限定本发明的技术范围。

实施方式1

如图1、图2所示，本发明的实施方式1的电动机2包括定子3和转子4。

定子3具有定子芯30和线圈6。定子芯30是通过将多个板状体37层叠起来而形成的。定子芯30沿其内周方向具有多个磁极31。磁极31在其顶端具有相对面38。磁极31向半径方向突出。

转子4具有轴7、转子芯40、及多个磁体5。转子芯40以轴7为中心固定。转子芯40为圆柱状。磁体5在转子芯40的外周面沿着轴7的轴心方向配置。

定子3和转子4以磁极31的相对面38与磁体5彼此相面对的方式配置。

相对面38具有磁极基部33、第1延长部34a、及第2延长部34b。第1延长部34a是通过至少构成一侧最外层板状体的板状体37a自磁极基部33弯曲为沿着轴7的轴心方向而成的。第2延长部34b是通过至少构成另一侧最外层板状体的板状体37b自磁极基部33向与第1延长部34a所弯曲的方向相反的方向弯曲而成的。第1延长部34a与第2延长部34b为不同的形状。另外，也有时将第1延长部34a和第2延长部34b统称作延长部34。

然后，利用附图详细地进行说明。

在图1、图2中，电动机2包括：定子3，其是通过将多个板状体37层叠起来而形成的；圆柱状的转子4，其以自由旋转的方式配置在该定子3的内周。在转子4的中心设有轴7。在转子4的外周以空开规定的间隔的方式设有多个磁体5。在这些多个磁体5中，被磁化成N极的磁体5n和被磁化成S极的磁体5s在圆周方向上以相邻的极为异名极的方式，空开规定间隔地交替地配置。

而且，在定子3的内周侧以空开规定间隔的方式设有多个磁极31。在构成各磁极31的外形的磁路32部分卷绕有构成电磁体的线圈6。即，只要对线圈6通以交流电力，各磁极31就被交替地磁化成N极和S极。在被交替地磁化成N极磁极、S极磁极、与位于这些磁极内周侧的磁体5之间交替地产生吸引力和排斥力。该吸引力和排斥力成为用于使转子4旋转的驱动力。

为了提高使转子4旋转的驱动力，而使磁体5的沿轴7的轴心方向的长度H大于定子3的磁极31的厚度H0。采用本结构，能够使定子3汇集更多的磁通量。

而且，以与该磁体5的长度H相匹配的方式，分别在定子3所具有的各磁极31设有自磁极基部33向与磁体5大致平行的方向、即轴7的轴心方向（图1中的上下方向）延伸的延长部34。

该延长部34是由第1延长部34a和第2延长部34b构成的。具体地讲，用于构成定子3的、被层叠起来的多个板状体37中的、位于上表面的最外层的板状体37a的内周侧向上方向弯折，从而形成第1延长部34a。第1延长部34a向与磁体5大致平行的方向弯折。同样，用于构成定子3的、被层叠起来的多个板状体37中的、位于下表面的最外层的板状体37b的内周侧向下方向弯折，从而形成第2延长部34b。第2延长部34b向与磁体5大致平行的方向弯折。第1延长部34a与第2延长部34b的形状不同。

如图1所示，若设置第1延长部34a和第2延长部34b，则与磁体5相对的相对面38的面积就会变大。其结果，自磁体5进入磁极31的磁通的量变多。当进入磁极31的磁通的量变多时，能够对转子4付与较大的驱动力。

但是，当自磁体5进入磁极31的磁通的量变多时，成为噪声的原因的齿槽转矩也增大。而且，在弯折加工时，图1中的、向上方向延伸的第1延长部34a的弯折部分、向下方向延伸的第2延长部34b的弯折部分会因加工应变而导致磁特性劣化。因而，如图3所示那样地、将第1延长部34a在轴心方向上的长度H1和第2延长部34b在轴心方向上的长度H2越长，磁饱和越显著。若磁饱和变得显著，则齿槽转矩就会增大。

因此，在本发明的实施方式1的电动机中，利用以下的结构，即使在驱动力较大的情况下，也能够减少齿槽转矩。

即，如图3所示，第1延长部34a的形状与第2延长部34b的形状各不相同。具体地讲，第1延长部在轴心方向上的高度H1与第2延长部在轴心方向上的高度H2为不同的高度。

将在磁极31的磁极基部33产生的齿槽转矩和在第1延长部34a产生的齿槽转矩叠加而得到的齿槽转矩称作合成齿槽转矩。经调整的以抵消该合成齿槽转矩的齿槽转矩在第2延长部34b产生。

这样，在第2延长部34b产生齿槽转矩，以抵消在磁极基部33及第1延长部34a产生的齿槽转矩。采用本结构，即使在增大了电动机的驱动力的情况下，也能够减少齿槽转矩。

在本实施方式1中，如图4所示，相面对的磁体5与相对面38之间的距离L3为恒定的间隔。

通过将第1延长部34a的形状和第2延长部34b的形状做成各种不同的形状，能够调整齿槽转矩的波形、大小。

例如也可以如图3所示那样地、将相邻的第1延长部34a之间的距离L1和相邻的第2延长部34b之间的距离L2做成不同的距离。

具体地讲，使第1延长部34a之间的缝隙开口35a的距离L1与第2延长部34b之间的缝隙开口35b的距离L2不同。

采用本结构，能够将在磁极基部33、第1延长部34a、第2延长部34b产生的齿槽转矩相互抵消。其结果，借助本结构，能够减少电动机产生的齿槽转矩。

图5是表示在磁极基部33产生的齿槽转矩的图表。图6是表示在第1延长部34a产生的齿槽转矩的图表。图7是表示在第2延长部34b产生的齿槽转矩的图表。将在磁极基部33产生的齿槽转矩和在第1延长部34a产生的齿槽转矩、及在第2延长部34b产生的齿槽转矩叠加后得到的结果为整个电动机的齿槽转矩。图8是表示整个电动机的齿槽转矩的图表。根据图8可知，整个电动机的齿槽转矩减少。

以上的说明作为发挥本发明的显著效果的实施方式，是针对具有以下形状的相对面进行了说明。即，相邻的第1延长部34a之间的距离L1与相邻的第2延长部34b之间的距离L2为不同的距离。第1延长部的轴心方向上的高度H1与第2延长部的轴心方向上的高度H2为不同的高度。

此外，在为图9、图10所示的形状的条件下也能够发挥同样的效果。

即，如图9所示，相邻的第1延长部34a之间的距离L1与相邻的第2延长部34b之间的距离L2为不同的距离。第1延长部在轴心方向上的高度H1与第2延长部在轴心方向上的高度H2为相同的高度。

或者，如图10所示，相邻的第1延长部34a之间的距离L1与相邻的第2延长部34b之间的距离L2为相同的距离。第1延长部在轴心方向上的高度H1与第2延长部在轴心方向上的高度H2为不同的高度。

而且，在上述实施方式中，表示的是转子芯和磁体是由独立的零件形成的情况，并在该条件下进行了说明。

另外，如图11所示，作为本申请发明的另一实施方式，能够使用沿着轴7的轴心方向具有塑料磁体的转子4a。即，利用塑料磁体形成转子芯40a。即，使用由转子芯与磁体一体地形成的塑料磁体转子也发挥同样的效果。

实施方式2

在上述本发明的实施方式1中，对如图4所示那样、磁体5与延长部34之间的距离L3为恒定的间隔的情况进行了说明。

在本发明的本实施方式2中，如图12所示，相面对的相对面38中的构成第1延长部34a的部分与磁体5之间的距离L4为，从第1延长部34a的中心部39至圆周方向上的端部36逐渐变大。或者，相面对的相对面38中的构成第2延长部34b的部分与磁体5之间的距离L5为，从第2延长部的中心部39至圆周方向上的端部36逐渐变大。而且，也可以对第1延长部34a和第2延长部34b这两者实施同样的结构。

以下，以第1延长部34a的情况为一例进行说明。当然，第2延长部34b也能够发挥同样的作用效果。

如图12所示，第1延长部34a与磁体5之间的距离L4为，自中心部39朝向端部36逐渐变大。若第1延长部34a与磁体5之间的距离L4为朝向端部36逐渐变长，与距离L3恒定的情况（即在实施方式1中说明的、图4所示的状态）相比，则能够减少在第1延长部34a产生的磁饱和。因而，能够减少在第1延长部34a产生的齿槽转矩。

而且，如图12所示，本发明的实施方式2的电动机的第1延长部34a在一个平面形成。或者，本发明的实施方式2的电动机的第2延长部34b在一个平面形成。

如图12所示，在使第1延长部34a在一个平面形成的情况下，在构成第1延长部34a时，发挥以下的效果。即，在使呈一个平面的第1延长部34a弯折的工序中，能够将弯折部分成形为直线状。因而，与实施方式1所示的、使第1延长部34a弯折成圆弧状的情况相比，能够抑制在弯折加工时板状体37a所产生的加工应变。因而，能够缩小板状体37a所产生的、发生磁特性劣化的区域。

因而，不易在第1延长部34a产生磁饱和。结果，能够抑制在第1延长部34a产生的齿槽转矩的增加。而且，由于不易在第1延长部34a产生磁饱和，因此，能够减少铁损。结果，能够提高电动机的驱动效率。

实施方式3

在本发明的实施方式1、实施方式2中，例示了被弯折的板状体为一张的情况，并进行了说明。在本发明的实施方式3中，如图13、图14所示，例示被弯折的板状体37为包括最外层的板状体37a、37b在内的多张板状体的情况，并进行说明。具体地讲，图13、图14对被弯折的板状体37为两张的情况进行说明。

另外，在本发明的实施方式3中，为了便于说明，即使被弯折的板状体为多张，也将这些多张板状体总称为构成最外层板状体的板状体。

通过使构成最外层板状体的板状体37a、或者构成最外层板状体的板状体37b弯折，能够抑制在弯折加工时板状体37a、37b所产生的加工应变。因而，能够缓和在板状体37a、37b产生的、磁通量集中的情况。

因而，能够缓和在弯折部分产生的磁饱和。通过缓和在弯折部分产生的磁饱和，能够谋求进一步提高电动机的驱动效率。而且，能够减少在电动机中产生的齿槽转矩。

实施方式4

在本发明的实施方式4中，对具有在实施方式1～实施方式3中说明的电动机2和被电动机2驱动的被驱动部的电气设备进行说明。

图15表示作为电动设备的鼓风机10，该鼓风机10包括：在实施方式1～实施方式3中说明的电动机2和被电动机2驱动的被驱动部。鼓风机10具有风扇11作为被驱动部。

在该鼓风机10中，由于使用了在实施方式1～实施方式3中说明的电动机2，因此，能够引用该电动机2所发挥的效果。

如上，采用本发明，能够提高电动机的驱动效率，并且能够减少齿槽转矩。因而，通过将该电动机应用于空调机、洗衣机等各种电气设备，能够在提高各种电气设备的效率、及提高静音性能方面做出贡献。

Claims (13)

1.一种电动机，其包括：

定子，其具有：定子芯，该定子芯是通过将多张板状体层叠起来而形成的，并且，该定子芯沿内周方向具有多个磁极，该多个磁极在顶端具有相对面且向半径方向突出；及线圈，该线圈被卷绕于各上述磁极；以及

转子，其具有：轴；及磁体，其沿着上述轴的轴心方向配置，

上述定子和上述转子以上述磁极的相对面与上述磁体相面对的方式配置，

上述相对面具有：磁极基部；第1延长部，其是通过至少构成一侧最外层板状体的上述板状体自上述磁极基部弯曲为沿着上述轴的轴心方向而成的；及第2延长部，其是通过至少构成另一侧最外层板状体的上述板状体自上述磁极基部向与上述第1延长部所弯曲的方向相反的方向弯曲而成的，并且，上述第1延长部与上述第2延长部为不同的形状。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

相邻的上述第1延长部之间的距离（L1）与相邻的上述第2延长部之间的距离（L2）为不同的距离。

3.根据权利要求1所述的电动机，其中，

上述第1延长部在轴心方向上的高度（H1）与上述第2延长部在轴心方向上的高度（H2）为不同的高度。

4.根据权利要求2所述的电动机，其中，

上述第1延长部在轴心方向上的高度（H1）与上述第2延长部在轴心方向上的高度（H2）为不同的高度。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，

相面对的上述磁体与上述相对面之间的距离（L3）为恒定的间隔。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，

相面对的上述磁体与上述相对面中的构成上述第1延长部的部分之间的距离（L4）为从上述第1延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，

相面对的上述磁体与上述相对面中的构成上述第2延长部的部分之间的距离（L5）为从上述第2延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，

相面对的上述磁体与上述相对面中的构成上述第1延长部的部分之间的距离（L4）为从上述第1延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大，

相面对的上述磁体与上述相对面中的构成上述第2延长部的部分之间的距离（L5）为从上述第2延长部的中心部至圆周方向上的端部逐渐变大。

9.根据权利要求6所述的电动机，其中，

上述第1延长部在一个平面形成。

10.根据权利要求8所述的电动机，其中，

上述第1延长部在一个平面形成。

11.根据权利要求7所述的电动机，其中，

上述第2延长部在一个平面形成。

12.根据权利要求8所述的电动机，其中，

上述第2延长部在一个平面形成。

13.一种电气设备，其包括：

权利要求1～4中任一项所述的电动机；以及

被驱动部，其被上述电动机驱动。

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