CN109768631A - 定子及单相马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种构成单相马达的定子及单相马达，该单相马达能够形成高效的磁路，能够发挥大转矩。所述定子具备一对定子铁心(20)，它们在俯视下呈C字状，并且它们的前端部(E)接近具有旋转轴(11)的轴状的转子(10)的外周面，一对定子铁心(20)配置成隔着转子(10)在与沿着旋转轴(11)的中心轴线(O)的轴向正交的径向中的第一径向(X)上对置，定子铁心(20)具备：一对臂部(21)，它们在所述俯视下分别沿着径向中的与第一径向(X)交叉的方向延伸；基部(22)，其将一对臂部(21)彼此的与前端部(E)相反的一侧的端部彼此连接，且沿着环绕中心轴线(O)的周向延伸。

Description

定子及单相马达

技术领域

本发明涉及定子及单相马达。

背景技术

以往，已知有下述专利文献1所示那样的单相马达，该单相马达具备：轴状的转子，其具有旋转轴且配置成旋转自如；以及一对定子铁心，它们呈C字状，且前端部接近转子的外周面。一对定子铁心配置成隔着转子在旋转轴的径向中的第一径向上对置，并且分别具备与第一径向平行地延伸的一对臂部。

通常，这样的单相马达例如应用于由使用者用单手把持并使用的吹风机等小型的电气产品，为了便利性，谋求使其小型化且轻量化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-123772号公报

然而，在所述以往的单相马达中，定子铁心中的一对臂部与第一径向平行地延伸。因此，对于从转子的外周面沿着径向呈放射状延伸的磁通而言，无法形成高效的磁路，存在单相马达难以发挥大转矩这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种构成单相马达的定子，该单相马达能够形成高效的磁路，发挥大转矩。

用于解决课题的方案

为了解决所述课题，本发明提出了以下的方案。

本发明的定子的特征在于，具备一对定子铁心，一对所述定子铁心在俯视下呈C字状，并且一对所述定子铁心的前端部接近具有旋转轴的轴状的转子的外周面，一对所述定子铁心配置成隔着所述转子在与沿着所述旋转轴的中心轴线的轴向正交的径向中的第一径向上对置，所述定子铁心具备：一对臂部，它们在所述俯视下分别沿着所述径向中的与所述第一径向交叉的方向延伸；以及基部，其将一对所述臂部彼此的与所述前端部相反的一侧的端部彼此连接，且沿着环绕所述中心轴线的周向延伸。

根据本发明，配置成隔着转子在第一径向上对置的一对定子铁心具备沿着径向中的与第一径向交叉的方向延伸的一对臂部。因此，通过使定子铁心的臂部所延伸的朝向与从转子的外周面沿着径向呈放射状延伸的磁通的朝向一致，能够形成高效的磁路。由此，在由这样的定子与转子一起构成的单相马达中，能够有效地利用从转子延伸的磁通，能够发挥大转矩。

另外，在本发明的定子中，也可以是，在所述俯视下，所述定子铁心的一对所述臂部彼此所成的角度中以所述中心轴线为中心的中心角为70°以上。

在该情况下，定子铁心的一对臂部彼此在所述俯视下所成的角度为70°以上。因此，能够确保在周向上彼此相邻的臂部彼此之间的间隔，且能够确保在定子铁心的臂部上卷绕线圈的空间。

另外，在本发明的定子中，也可以是，在所述俯视下，所述定子铁心的一对所述臂部彼此所成的角度中以所述中心轴线为中心的中心角为90°。

在该情况下，定子铁心的一对臂部彼此在所述俯视下所成的角度为90°。因此，能够更进一步形成高效的磁路。

另外，在本发明的定子中，也可以是，所述定子具备：线圈，其在所述定子铁心形成磁路；以及绝缘体，其保持所述定子铁心。

在该情况下，能够将前述的定子铁心构成为定子。

另外，也可以是，本发明的单相马达具备：轴状的转子，其具有旋转轴，且配置成旋转自如；以及定子，其从所述径向的外侧覆盖所述转子，所述定子是前述的定子。

在该情况下，在单相马达中，能够实现前述的各作用效果。

另外，也可以是，在本发明的单相马达的所述转子的旋转轴上安装有将该旋转轴保持为旋转自如的轴承单元，在所述轴承单元上在周向上隔开间隔地配置有多个支柱，该支柱沿着所述轴向延伸，并且从径向的外侧包围所述转子，所述定子嵌合于在周向上彼此相邻的所述支柱彼此之间。

在该情况下，在保持旋转轴的轴承单元上在周向上隔开间隔地配置有多个支柱，在该支柱彼此之间嵌合有定子。因此，通过将定子嵌合于支柱彼此之间，能够容易进行为了在转子与定子之间形成规定的气隙所实施的径向的对位。

另外，也可以是，在本发明的单相马达中的所述绝缘体的径向的内侧在周向上隔开间隔地配置多个内侧保持部，该内侧保持部对所述定子铁心的径向的内侧进行保持，在所述内侧保持部的朝向周向的外侧的两侧面分别形成有在俯视下呈三角形形状的第一嵌合槽部，在所述支柱的朝向周向的外侧的两侧面分别形成有在俯视下呈三角形形状的第二嵌合槽部，通过所述第一嵌合槽部与所述第二嵌合槽部彼此在周向上无间隙地卡合，从而所述定子嵌合于所述支柱彼此之间。

在该情况下，绝缘体的内侧保持部的第一嵌合槽部与轴承单元的支柱的第二嵌合槽部在周向上无间隙地卡合，从而定子嵌合于支柱彼此之间。因此，通过抑制在内侧保持部与支柱之间产生间隙，从而例如在单相马达连结并使用朝向定子侧送风的风扇这样的情况下，能够抑制在内侧保持部与支柱之间的间隙产生紊流。由此，能够高效地利用单相马达来驱动风扇。

另外，第一嵌合槽部及第二嵌合槽部彼此在俯视下呈三角形形状。因此，第一嵌合槽部及第二嵌合槽部能够针对径向中的各方向发挥卡合力，能够有效地限制转子与定子铁心的径向上的相对移动。

发明效果

根据本发明，能够形成高效的磁路，能够发挥大转矩。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的单相马达的横剖示意图。

图2是表示图1所示的单相马达的外观的立体图。

图3的(a)是表示图1所示的单相马达中的线圈单元的外观的立体图，图3的(b)是表示图1所示的单相马达中的转子单元的外观的立体图。

图4是本发明的第二实施方式的单相马达的横剖示意图。

图5是本发明的第三实施方式的单相马达的横剖示意图。

附图标记说明：

1、2、3单相马达；5定子；10转子；11旋转轴；20定子铁心；21臂部；22基部；23线圈；30绝缘体；E前端部。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照图1～图3，对本发明的第一实施方式的单相马达1进行说明。

如图1及图2所示，单相马达1具备：转子单元6，其具有轴状的转子10，该转子10具有旋转轴11且配置成旋转自如；以及定子5，其覆盖转子10。

在以下的说明中，将沿着旋转轴11的中心轴线O的方向称为轴向。另外，将在从轴向观察的俯视下与中心轴线O正交的方向称为径向，将环绕中心轴线O的方向称为周向。另外，将径向中的一方向称为第一径向X。

另外，在各方向中，将朝向中心轴线O去的方向称为内侧，将远离中心轴线O的方向称为外侧。

如图1及图2所示，转子10沿着轴向延伸。转子10具备：旋转轴11，其配置于径向的中央部；以及环形磁体12，其从径向的外侧覆盖旋转轴11。在环形磁体12上沿着周向交替地磁化有S极及N极。在图示的例子中，环形磁体12具备4个磁极，在周向上每隔90°就配置一个磁极。磁通从环形磁体12的外周面朝向径向呈放射状延伸。

如图3的(b)所示，转子单元6呈沿着轴向延伸的圆柱状。转子单元6具备转子10和轴承单元7，轴承单元7将转子10的旋转轴11保持为旋转自如。

转子10中的环形磁体12配置于旋转轴11的轴向的一侧。环形磁体12例如借助粘接剂等固定于旋转轴11。轴承单元7安装于旋转轴11的轴向的另一侧。

轴承单元7具备：轴承(未图示)，其嵌合于旋转轴11的轴向的另一侧；以及圆筒状的轴承保持架40，其从径向的外侧覆盖轴承。在轴承保持架40的轴向的一侧的端部形成有朝向径向的外侧突出的凸缘部41。轴承保持架40插入于组装有该单相马达1的装置。

在凸缘部41的朝向轴向的一侧的外端面形成有支柱42。支柱42从凸缘部41的外端面朝向轴向的一侧延伸。支柱42在凸缘部41的外端面在周向上隔开间隔地配置有多个。在图示的例子中，支柱42配置有4个。

如图3的(a)所示，定子5呈沿着轴向延伸的圆筒状，从径向的外侧覆盖转子10。

定子5具备：定子铁心20；绝缘体30，其保持定子铁心20；以及线圈23，其卷绕于定子铁心20的臂部21，且在定子铁心20形成磁路。

定子铁心20在从轴向观察的俯视下呈C字状。一对定子铁心20配置成隔着转子10在第一径向X上对置。一对定子铁心20呈彼此相同形状且相同大小，并配置成以中心轴线O为基准呈点对称。

定子铁心20的位于径向的内端部的前端部E接近转子10的外周面。

定子铁心20具备：一对臂部21，它们在所述俯视下分别沿着与第一径向X交叉的方向延伸；以及基部22，其沿着周向延伸。臂部21及基部22形成为一体。臂部21的周向上的大小与基部22的径向上的大小彼此相同。即，定子铁心20的所述俯视下的周向及径向上的厚度在定子铁心20的整个区域内是均匀的。

一对臂部21的径向的内端部成为在径向上分别接近转子10的外周面的前端部E。在定子铁心20的各前端部E与转子10的环形磁体12的外周面之间形成有气隙G。气隙G分别形成于定子铁心20的各前端部E与转子10的环形磁体12之间。各气隙G的径向上的大小彼此相同。

基部22将一对臂部21彼此的径向的外端部(与前端部E相反侧的端部)彼此连接。定子铁心20的基部22呈与中心轴线O同轴的圆弧状。

此外，在本实施方式中，在所述俯视下，定子铁心20的一对臂部21彼此所成的角度α中以中心轴线O为中心的中心角为70°以上。在图示的例子中，所述角度α为90°。

在此，作为图示的例子中的各部分的代表尺寸，转子10的外径D1为1.5mm～30mm，一对定子铁心20各自的基部22的外周面之间的距离D2为6mm～50mm。

绝缘体30在周向上隔开间隔地配置有多个。绝缘体30具备：外侧保持部31，其配置于定子铁心20的径向的外端部；以及内侧保持部32，其配置于定子铁心20的径向的内端部。内侧保持部32在周向上隔开间隔地配置有多个。

外侧保持部31及内侧保持部32在所述俯视下沿着周向延伸。外侧保持部31及内侧保持部32由合成树脂材料形成，具备绝缘性。

外侧保持部31配置于定子铁心20中的臂部21与基部22的连接部分。外侧保持部31的外周面呈在所述俯视下沿着周向延伸的圆弧状。外侧保持部31在周向上隔开间隔地配置有多个。多个外侧保持部31各自的外周面呈与中心轴线O同轴的圆弧状。

在外侧保持部31形成有收容凹部31A，收容凹部31A在从径向的外侧观察的俯视下沿着径向贯穿外侧保持部31并且朝向周向的一侧开口。在收容凹部31A内收容有定子铁心20的基部22。外侧保持部31的外周面与基部22的外周面在径向上共面。

内侧保持部32配置于定子铁心20的臂部21的前端部E。内侧保持部32的内周面在所述俯视下呈沿着周向延伸的圆弧状。内侧保持部32在周向上隔开间隔地配置有多个。多个内侧保持部32各自的内周面呈与中心轴线O同轴的圆弧状。

内侧保持部32的内周面与转子10的外周面在径向上隔开间隙地对置。

在内侧保持部32形成有插通孔32A，插通孔32A在从径向的外侧观察的俯视下沿着径向贯穿内侧保持部32。在插通孔32A内分别穿过有定子铁心20的臂部21的前端部E。

在内侧保持部32的外表面中的朝向周向的外侧的两侧面形成有朝向周向的内侧凹陷的第一嵌合槽部32B。第一嵌合槽部32B在内侧保持部32的两侧面上在轴向的整个区域延伸。第一嵌合槽部32B在从轴向观察的俯视下呈三角形形状。

在此，详细叙述定子5与转子单元6的嵌合状态。

转子单元6的支柱42在从轴向观察的俯视下呈矩形形状。在支柱42的径向的内端部的附近形成有朝向周向的内侧凹陷的第二嵌合槽部42A。第二嵌合槽部42A分别形成于支柱42的周向的两侧面。第二嵌合槽部42A在俯视下呈三角形形状，在轴向的整个区域延伸。

而且，定子5嵌合于在周向上彼此相邻的支柱42彼此之间。第一嵌合槽部32B与第二嵌合槽部42A彼此在周向上无间隙地卡合，从而定子5嵌合于支柱42彼此之间。

在使定子5与转子单元6嵌合时，将转子单元6的轴向的一侧的端部从定子5的轴向的另一侧的端部插入。

此时，转子单元6的环形磁体12穿过定子5的绝缘体30的内侧保持部32的径向的内侧。由此，转子单元6的环形磁体12的外周面与定子5的定子铁心20的臂部21的各前端部E在径向上隔开间隙，形成气隙G并且对置。

此外，此时，转子单元6的轴承保持架40的支柱42分别插入定子5的绝缘体30中的在周向上彼此相邻的内侧保持部32彼此之间。由此，内侧保持部32的第一嵌合槽与支柱42的第二嵌合槽彼此在周向上无间隙地卡合。

在该状态下，定子5及转子单元6的周向上的相对旋转被限制。另外，转子10被保持为相对于定子5及轴承单元7旋转自如。

如以上所说明那样，根据本实施方式的单相马达1，配置成隔着转子10在第一径向X上对置的一对定子铁心20具备沿着径向中的与第一径向X交叉的方向延伸的一对臂部21。

因此，通过使定子铁心20的臂部21所延伸的朝向与从转子10的外周面沿着径向呈放射状延伸的磁通的朝向一致，能够形成高效的磁路。由此，能够有效地利用从转子10延伸的磁通，能够发挥大转矩。

另外，定子铁心20的一对臂部21彼此在所述俯视下所成的角度α为70°以上。因此，能够确保在周向上彼此相邻的臂部21彼此之间的间隔，能够确保在定子铁心20的臂部21上卷绕线圈的空间。

另外，定子铁心20的一对臂部21彼此在所述俯视下所成的角度α为90°。因此，能够更进一步形成高效的磁路。

另外，定子5具备在定子铁心20形成磁路的线圈23和保持定子铁心20的绝缘体30，因此能够将定子铁心20构成为定子5。

另外，在保持旋转轴11的轴承单元7上在周向上隔开间隔地配置多个支柱42，在该支柱42彼此之间嵌合有定子5。因此，通过将定子5嵌合于支柱42彼此之间，能够容易进行为了在转子10与定子5之间形成规定的气隙G所实施的径向的对位。

另外，绝缘体30的内侧保持部32的第一嵌合槽部32B与轴承单元7的支柱42的第二嵌合槽部42A在周向上无间隙地卡合，从而定子5嵌合于支柱42彼此之间。因此，通过抑制在内侧保持部32与支柱42之间产生间隙，从而例如在单相马达1连结并使用朝向定子5侧送风的风扇这样的情况下，能够抑制在内侧保持部32与支柱42之间的间隙产生紊流。由此，能够高效地利用单相马达1来驱动风扇。

另外，第一嵌合槽部32B及第二嵌合槽部42A彼此在俯视下呈三角形形状。因此，第一嵌合槽部32B及第二嵌合槽部42A能够针对径向中的各方向发挥卡合力，能够有效地限制转子10与定子铁心20的径向上的相对移动。

(第二实施方式)

接着，参照图4对本发明的第二实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的各实施方式中，对与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记并省略其说明，仅对不同点进行说明。

如图4所示，在本实施方式的单相马达2中，定子铁心20的一对臂部21彼此在所述俯视下所成的角度α为80°。

(第三实施方式)

接着，参照图5对本发明的第三实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的各实施方式中，对与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记并省略其说明，仅对不同点进行说明。

如图5所示，在本实施方式的单相马达3中，定子铁心20的一对臂部21彼此在所述俯视下所成的角度α为70°。

(验证试验)

接着，对前述的各实施方式的作用效果的验证结果进行说明。

在该验证试验中，采用第一实施方式的单相马达1作为实施例1，采用第二实施方式的单相马达2作为实施例2，采用第三实施方式的单相马达3作为实施例3。

另外，作为比较例1，采用了上述专利文献1所示那样的、定子铁心20的一对臂部21与第一径向X平行地延伸的结构的单相马达，来代替实施例1的单相马达1。

而且，对于各结构的单相马达，测定了每1分钟的转数为12万转时的转矩。对于各结构，均进行5次对转矩的测定，并算出它们的平均值。

其结果是，在实施例1中为0.0115(N·m)，在实施例2中为0.0104(N·m)，在实施例3中为0.0091(N·m)。另外，在比较例1中为0.0071(N·m)。

即，可以确认，与比较例的单相马达的旋转转矩相比，在实施例1中提高了61％，在实施例2中提高了46％，在实施例3中提高了28％。根据该结果，可以确认，与比较例的单相马达相比，在本发明的单相马达1～3中，能够抑制磁短路的发生，能够发挥大转矩。

另外，可以确认，在一对臂部21彼此所成的角度α为90°的实施例1中，转矩最显著地提高。其原因在于，即，由于一对臂部21彼此所成的角度α为90°，能够对从如下4个磁极朝向径向呈放射状延伸的磁通形成高效的磁路，所述4个磁极在转子10的外周面每隔90°就设置一个。

需要说明的是，本发明的技术范围并不限定于所述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，在上述各实施方式中，示出了一对臂部21彼此所成的角度α为90°以下的结构，但并不限定于这样的方案。也可以是，一对臂部21彼此所成的角度α大于90°。在这样的情况下，优选的是，一对臂部21彼此所成的角度α为110°以下。这是为了防止如下情况：由于在周向上彼此相邻的定子铁心20各自的一侧的臂部21彼此之间的周向间隔变小，从而无法在臂部21上卷绕线圈。

除此之外，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地将所述实施方式的构成要素替换成周知的构成要素，另外，也可以适当地组合所述的变形例。

Claims (7)

1.一种定子，其特征在于，

所述定子具备一对定子铁心，一对所述定子铁心在俯视下呈C字状，并且一对所述定子铁心的前端部接近具有旋转轴的轴状的转子的外周面，

一对所述定子铁心配置成隔着所述转子在与沿着所述旋转轴的中心轴线的轴向正交的径向中的第一径向上对置，

所述定子铁心具备：

一对臂部，它们在所述俯视下分别沿着所述径向中的与所述第一径向交叉的方向延伸；以及

基部，其将一对所述臂部彼此的与所述前端部相反的一侧的端部彼此连接，且沿着环绕所述中心轴线的周向延伸。

2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，

在所述俯视下，所述定子铁心的一对所述臂部彼此所成的角度中以所述中心轴线为中心的中心角为70°以上。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，

在所述俯视下，所述定子铁心的一对所述臂部彼此所成的角度中以所述中心轴线为中心的中心角为90°。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的定子，其特征在于，

所述定子具备：

线圈，其在所述定子铁心形成磁路；以及

绝缘体，其保持所述定子铁心。

5.一种单相马达，其特征在于，

所述单相马达具备：

轴状的转子，其具有旋转轴，且配置成旋转自如；以及

定子，其从所述径向的外侧覆盖所述转子，

所述定子是权利要求4所述的定子。

6.根据权利要求5所述的单相马达，其特征在于，

在所述转子的旋转轴上安装有将该旋转轴保持为旋转自如的轴承单元，

在所述轴承单元上在周向上隔开间隔地配置有多个支柱，该支柱沿着所述轴向延伸，并且从径向的外侧包围所述转子，

所述定子嵌合于在周向上彼此相邻的所述支柱彼此之间。

7.根据权利要求6所述的单相马达，其特征在于，

在所述绝缘体的径向的内侧在周向上隔开间隔地配置有多个内侧保持部，该内侧保持部对所述定子铁心的径向的内侧进行保持，

在所述内侧保持部的朝向周向的外侧的两侧面分别形成有在俯视下呈三角形形状的第一嵌合槽部，

在所述支柱的朝向周向的外侧的两侧面分别形成有在俯视下呈三角形形状的第二嵌合槽部，

通过所述第一嵌合槽部与所述第二嵌合槽部彼此在周向上无间隙地卡合，从而所述定子嵌合于所述支柱彼此之间。