CN115912838A - 单相直流马达 - Google Patents

Abstract

本发明的单相直流马达的一个方式具备：能够以中心轴线为中心旋转的转子；与转子在径向上隔着间隙相对的定子；以及能够以中心轴线为中心旋转的沿轴向延伸的轴。定子位于转子的径向内侧。轴位于定子的径向内侧。转子具有：配置在定子的径向外侧的多个磁体；以中心轴为中心、沿轴向延伸并保持多个磁体的圆筒形状的圆筒部；以及板状的顶面部。顶面部具有圆环状的凸部，该凸部的径向外侧的端部与圆筒部的轴向一侧的端部连接，该凸部的径向内侧的端部与轴的朝向径向外侧的外周面固定，该凸部在轴向上比圆筒部的轴向一侧的端部的位置更向轴向突出。

Description

单相直流马达

技术领域

本发明涉及单相直流马达。

背景技术

具有转子和定子的电动马达是已知的。例如，在专利文献1中记载了空气压缩机驱动用马达。在专利文献1的驱动用马达中，公开了为了提高转子的框架底部的刚性来消除噪声而设置放射状的肋的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2019/208126号

发明内容

在上述结构的马达中，在利用单相直流电源进行驱动的情况下，由于框架所具有的磁体与被施加电压的线圈所构成的电磁体之间的磁力周期性地大幅变动，因此框架周期性地变形。因此，在驱动马达时，存在产生由框架的周期性变形引起的噪声的问题。特别是在以低速驱动马达的情况下，因为马达自身的驱动音以及与马达连接的被驱动体的驱动音变小，所以存在上述噪声相对显著的问题。在单相直流马达中，转子的振动模式与在三相交流马达等中产生的振动模式不同。因此，需要采用适于单相直流马达的振动模式的转子的抗振动结构。

本发明的一个方式鉴于上述情况，其目的之一在于提供一种能够抑制马达驱动时的噪声的单相直流马达。

本发明的单相直流马达的一个方式具备：能够以中心轴线为中心旋转的转子；在径向上隔着间隙与所述转子相对的定子；以及能够以中心轴线为中心旋转的沿轴向延伸的轴。所述定子位于所述转子的径向内侧。所述轴位于所述定子的径向内侧。所述转子具有：配置在所述定子的径向外侧的多个磁体；以所述中心轴线为中心、沿轴向延伸并保持多个所述磁体的圆筒形状的圆筒部；以及板状的顶面部。所述顶面部具有圆环状的凸部，该凸部的径向外侧的端部与所述圆筒部的轴向一侧的端部连接，该凸部的径向内侧的端部与所述轴的朝向径向外侧的外周面固定，该凸部在轴向上比所述圆筒部的轴向一侧的端部的位置更向轴向突出。

发明效果

根据本发明的一个方式，在单相直流马达中，能够抑制由转子的顶面部的振动引起的噪声。

附图说明

图1是示出一实施方式的马达的剖视图。

图2是示出一实施方式的马达的立体图。

图3是示出一实施方式的马达的外观图。

图4是说明向一实施方式的线圈施加的直流电压的示意图。

图5是说明向一实施方式的壳体施加的磁力的示意图。

图6是说明向一实施方式的壳体施加的磁力的示意图。

图7是说明施加于一实施方式的壳体的磁力的示意图。

具体实施方式

在以下的说明中，适当地在图中示出X轴、Y轴以及Z轴。Y轴示出以下说明的实施方式的马达的中心轴线J延伸的方向。各图所示的中心轴线J是假想轴线。在以下的说明中，将中心轴线J延伸的方向、即与Y轴平行的方向称为“轴向”。将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”。将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。将轴向中的Y轴的箭头所朝向的一侧(+Y侧)称为“轴向一侧”。将轴向中与Z轴的箭头所朝向的一侧相反的一侧(-Y侧)称为“轴向另一侧”。

将与Z轴平行的方向称为“铅垂方向”。将铅垂方向中Z轴的箭头所朝向的一侧(+Z侧)称为“铅垂方向一侧”。将铅垂方向中与Z轴的箭头所朝向的一侧相反的一侧(-Z侧)称为“铅垂方向另一侧”。将与X轴平行的方向称为“宽度方向”。将宽度方向中X轴的箭头所朝向的一侧(+X侧)称为“宽度方向一侧”。将宽度方向中与X轴的箭头所朝向的一侧相反的一侧(-X侧)称为“宽度方向另一侧”。轴向、铅垂方向和宽度方向是相互正交的方向。

周向在各图中用箭头θ示出。将周向中箭头θ所朝向的一侧称为“周向一侧”。将周向中与箭头θ所朝向的一侧相反的一侧称为“周向另一侧”。周向一侧是从轴向一侧观察时绕中心轴线J顺时针前进的一侧。周向另一侧是从轴向一侧观察时绕中心轴线J逆时针前进的一侧。另外，轴向、铅垂方向、宽度方向仅是用于说明各部分的配置关系等的名称，实际的配置关系等也可以是由这些名称示出的配置关系等以外的配置关系等。

图1所示的本实施方式的马达10是安装在风扇上的单相直流无刷马达。马达10是外转子结构，其在定子50的径向外侧具备转子20，转子20具有多个磁体30。单相直流无刷马达能够以比交流马达低的速度旋转。在本实施方式的马达10中，转子20的旋转速度是可变的。本实施方式的马达10具有即使转子20的旋转速度为每分钟600转以下的低旋转速度也能够驱动的低速驱动模式。风扇一般是能够根据用户的喜好来变更风量的结构。在用户选择了风量小的微风模式的情况下，马达10以低速驱动模式驱动转子20。

马达10具备转子20、定子50、第一轴承61、第二轴承62、控制基板70和基座部件80。转子20能够以中心轴线J为中心旋转。转子20具有壳体21、多个磁体30和轴40。多个磁体30和轴40固定在壳体21上。转子20由支撑轴40的第一轴承61和第二轴承62支撑为能够绕中心轴线J旋转。

壳体21呈沿轴向延伸的圆筒状。壳体21在内部收纳有多个磁体30、轴40的轴向一侧的部分、定子50、第一轴承61以及基座部件80的轴向一侧的部分。壳体21在轴向另一侧的端部具有向轴向另一侧开口的开口22a。开口22a是以中心轴线J为中心的圆形。壳体21具有圆筒部22和顶面部23。在本实施方式中，圆筒部22和顶面部23是彼此相同的单一部件的一部分。另外，在本实施方式中，壳体21通过冲压加工来制造。

如图1及图2所示，圆筒部22为以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆筒形状。圆筒部22包围轴40的一部分、定子50、第一轴承61以及基座部件80的一部分。圆筒部22的轴向一侧的端部与顶面部23的径向外侧的端部相连。在圆筒部22的轴向另一侧的端部设置有开口22a。在圆筒部22的内周面固定有多个磁体30。即，转子20具有以中心轴线J为中心、沿轴向延伸并保持多个磁体的圆筒形状的圆筒部22。

如图1、图2及图3所示，顶面部23是以中心轴线J为中心的圆环板状。即，转子20具有板状的顶面部23。顶面部23位于比定子50靠轴向一侧的位置。顶面部23的径向外侧的端部与圆筒部22的轴向一侧的端部连接。顶面部23的径向内侧的端部与轴40的外周面固定。顶面部23具有第一平面部24、凸部25、第二平面部26、倾斜部27、第三平面部28以及保持部29。

第一平面部24是以中心轴线J为中心的圆环板状。第一平面部24的板面朝向轴向。即，第一平面部24具有朝向轴向一侧的平面。第一平面部24的径向外侧的端部与圆筒部22的轴向一侧的端部相连。第一平面部24的径向内侧的端部与凸部25的径向外侧的端部相连。即，顶面部23在凸部25的径向外侧具有第一平面部24。

凸部25是以中心轴线J为中心的圆环板状。从轴向观察，凸部25与从定子铁芯向轴向一侧突出的线圈52重叠配置。在周向上观察，凸部25的径向外侧的端部与凸部25的径向内侧的端部之间的形状为向轴向一侧突出的圆弧形状。凸部25的圆弧形状在周向上设置一周。在轴向上，凸部25的径向外侧的端部和凸部25的径向内侧的端部配置在相同位置。即，顶面部23具有在轴向上比圆筒部22的轴向一侧的端部更向轴向一侧突出的圆环状的凸部25。

在本实施方式中，构成凸部25的圆弧的中心角φ约为70°。构成凸部25的圆弧的中心角φ优选为45°以上且90°以下。通过将中心角φ设为该范围，凸部25能够有效地抑制顶面部23在面方向上振动。

凸部25优选占顶面部23在轴向上的投影面积中的50％以上。在凸部25相对于顶面部23整体过小的情况下，在凸部25以外的区域，有可能助长顶面部23的振动。在凸部25占顶面部23的投影面积的50％以上的情况下，能够通过凸部25有效地抑制顶面部23整体的变形。

第二平面部26是以中心轴线J为中心的圆环板状。第二平面部26的板面朝向轴向。即，第二平面部26具有朝向轴向一侧的平面。第二平面部26的径向外侧的端部与凸部25的径向内侧的端部相连。即，顶面部23在凸部25的径向内侧具有第二平面部26。在轴向上，第二平面部26的朝向轴向一侧的面和第一平面部24的朝向轴向一侧的面配置在相同的位置。

倾斜部27是以中心轴线J为中心的研钵状。倾斜部27的径向外侧的端部与第二平面部26的径向内侧的端部相连。倾斜部27随着朝向径向内侧而位于轴向另一侧。即，顶面部23在凸部25的径向内侧具有随着朝向径向内侧而位于轴向另一侧的倾斜部27。

第三平面部28是以中心轴线J为中心的圆环板状。第三平面部28的板面朝向轴向。第三平面部28的径向外侧的端部与倾斜部27的径向内侧的端部相连。在轴向上，第三平面部28的朝向轴向一侧的面位于比第一平面部24及第二平面部26的朝向轴向一侧的面更靠轴向另一侧的位置。

保持部29形成为以中心轴线J为中心向轴向一侧延伸的圆筒状。保持部29的轴向另一侧的端部与第三平面部28的径向内侧的端部相连。在轴向上，保持部29的轴向一侧的端部位于比第一平面部24及第二平面部26的朝向轴向一侧的面靠轴向另一侧的位置。在保持部29的内周面通过压入而固定有轴40。由此，当具备多个磁体30的壳体21旋转时，轴40以中心轴线J为中心旋转。

如图1及图5所示，多个磁体30形成为沿轴向延伸的板状。在轴向上观察，各磁体30的径向外侧的面形成为沿着圆筒部22的内周面延伸的圆弧状。在轴向上观察，各磁体30的径向内侧的面为圆弧状。各磁体30分别通过粘接固定在圆筒部22的内周面上。各磁体30分别配置在定子50的径向外侧，并隔着间隙与定子50相对。即，转子20具有配置在定子50的径向外侧的多个磁体30。各磁体30分别沿周向等间隔地设置。在本实施方式中，磁体30设置有八个。即，各磁体30沿周向以45°间隔配置。各磁体30的磁极与在周向上彼此相邻的磁体30的磁极为异极。即，转子20具有N极朝向径向内侧的四个磁体和S极朝向径向内侧的四个磁体。

设置于转子20的磁体30的个数并不限定于八个，可以设置六个至十个中的任意个数的磁体。在单相直流马达中，从定子50对转子20的全部磁体30赋予相位一致的振动。在单相直流马达中，若设置于转子20的磁体30的个数少，则容易以次数低的振动模式共振，在驱动频率低的低速运转时，转子的径向的振幅容易变大。更具体而言，在磁体30的个数为四个以下的情况下，在转子20中产生的振动模式的次数变低，由线圈52构成的电磁体和各磁体30构成的磁力在周向上集中施加于圆筒部22的四个部位(或两个部位)。因此，在驱动马达10时，有可能产生由圆筒部22向周向的变形引起的噪声。在磁体30的个数为四个以下的情况下，该噪声在本来要求静音性的用于输送微风的低速运转时更加显著。因此，磁体30的个数优选为六个以上。另外，若磁体30的个数为十二个以上，则磁体30的成本增大，因此，磁体30的个数优选为十个以下。另外，磁体30的个数必须为偶数。因此，转子20所具备的磁体30的优选个数为六个、八个或十个。

如图5所示，在本实施方式中，磁体30N1、30N2、30N3以及30N4的N极朝向径向内侧。磁体30N2位于从磁体30N1朝周向一侧转过90°的位置。磁体30N3位于从磁体30N2朝周向一侧转过90°的位置。磁体30N4位于从磁体30N3朝周向一侧转过90°的位置。在本实施方式中，磁体30S1、30S2、30S3以及30S4的S极朝向径向内侧。磁体30S1位于磁体30N1与磁体30N4之间。磁体30S2位于从磁体30S1朝周向一侧转过90°的位置。磁体30S3位于从磁体30S2朝周向一侧转过90°的位置。磁体30S4位于从磁体30S3朝周向一侧转过90°的位置。

如图1所示，轴40呈以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆柱状。如上所述，轴40通过压入而固定在壳体21上。更详细而言，轴40通过压入而与保持部29的内周面固定。轴40的一部分位于壳体21的内部。轴40的一部分位于定子50的径向内侧。轴40的轴向一侧的端部比保持部29更向轴向一侧突出。轴40的轴向一侧的端部与凸部25的轴向一侧的端部相比配置在轴向另一侧。轴40的轴向另一侧的端部经由开口22a从壳体21向轴向另一侧突出。在壳体21的内部，轴40的外周面由第一轴承61支撑。在壳体21的轴向另一侧，轴40的外周面由第二轴承62支撑。由此，轴40被第一轴承61及第二轴承62支撑为能够以中心轴线J为中心旋转。即，转子20由第一轴承61及第二轴承62支撑为能够以中心轴线J为中心旋转。轴40具有贯穿孔41和螺纹部42。

贯穿孔41设置在比第二轴承靠轴向另一侧的位置。贯穿孔41是沿径向贯通轴40的圆形状的孔。在贯穿孔41中插入并固定有未图示的销。销与未图示的风扇的叶片部件所具有的凹部嵌合。由此，转子20与叶片部件连接，当转子20旋转时，叶片部件也旋转。

螺纹部42设置于轴40的轴向另一侧的端部。螺纹部42是设置在轴40的外周面上的外螺纹。在未图示的风扇的叶片部件的中央孔中插入轴40后，在螺纹部42上拧入设置在未图示的风扇的旋转器上的阴螺纹，旋转器固定在轴40上。此时，旋转器的朝向轴向一侧的面与叶片部件的朝向轴向另一侧的面接触。由此，决定了叶片部件在轴向上的位置，叶片部件被固定于轴40。

基座部件80保持定子50、第一轴承61、第二轴承62以及控制基板70。基座部件80固定于未图示的风扇的马达收纳容器。基座部件80的轴向一侧的部分配置在壳体21的内部。基座部件80的轴向另一侧的部分经由开口22a比壳体21更向轴向另一侧突出。基座部件80的轴向一侧的部分被定子50包围。基座构件80围绕轴40、第一轴承61和第二轴承62。基座部件80具有基部81、连接部81a、连结部82以及脚部83。在本实施方式中，基部81、连接部81a、连结部82以及脚部83是同一单一部件的一部分。

基部81是基座部件80的轴向另一侧的部分。基部81呈以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆筒状。基部81围绕轴40和第二轴承。基部81配置在壳体21的轴向另一侧。在轴向上观察，基部81与定子50重叠。在基部81的内周面通过压入而固定有第二轴承62。

连接部81a从基部81的外周面的一部分向径向外侧延伸。连接部81a沿着基部81的外周面隔开间隔等间隔地设置。在本实施方式中，连接部81a设置有三个。在各连接部81a的轴向另一侧的面上分别设置有紧固孔81b。若夹着风扇的马达收纳容器将未图示的螺钉拧入紧固孔81b，则基座部件80固定于马达收纳容器。由此，马达10经由基座部件80固定于马达收纳容器。

连结部82为包围轴40的圆环状。连结部82的轴向另一侧的端部与基部81的轴向一侧的端部相连。连结部82随着朝向轴向一侧而位于径向内侧。在连结部82的径向外侧的面上设置有朝向径向外侧的基板保持面82a。在连结部82的径向外侧的面上设置有从基板保持面82a的轴向另一侧的端部沿径向延伸的基板支撑面82b。基板支撑面82b朝向轴向一侧。控制基板70通过压入而固定于基板保持面82a。基板支撑面82b支撑控制基板70的朝向轴向另一侧的面。

脚部83形成为以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆筒状。脚部83的轴向一侧的部分配置在定子50的径向内侧。脚部83围绕轴40和第一轴承61。脚部83的轴向另一侧的端部与连结部82的轴向一侧的端部相连。脚部83的轴向一侧的端部与定子50的轴向一侧的端部相比配置在轴向另一侧。脚部83的轴向一侧的端部是基座部件80的轴向一侧的端部。在脚部83的外周面通过压入固定有定子50。在脚部83的内周面设有朝向径向内侧的第一轴承保持面83a。第一轴承保持面83a的轴向一侧的端部是基座部件80的轴向一侧的端部。在脚部83的内周面设置有从第一轴承保持面83a的轴向另一侧的端部向径向内侧延伸的第一轴承支撑面83b。在第一轴承保持面83a上通过压入固定有第一轴承61。第一轴承支撑面83b支撑第一轴承61的轴向另一侧的端部。

定子50配置在转子20的径向内侧。定子50是包围轴40、第一轴承61以及基座部件80的环状。如上所述，定子50通过压入而固定于基座部件80的外周面。更详细地说，定子铁芯51的内周面通过压入而固定在基座部件80的外周面上。定子50与转子20在径向上隔着间隙而相对。更详细地说，定子铁芯51的外周面隔着间隙与多个磁体30相对。定子50具有定子铁芯51和卷绕在定子铁芯51上的多个线圈52。

如图1及图5所示，定子铁芯51配置在转子20的径向内侧，呈包围轴40、第一轴承61及基座部件80的圆环状。定子铁芯51是将多个板状的板部件沿轴向层叠固定而构成的。在本实施方式中，定子铁芯51由电磁钢板构成。定子铁芯51具有大致圆环状的铁芯背部54和从铁芯背部54向径向外侧延伸的多个极齿53。

多个极齿53分别从铁芯背部54的外周面沿径向突出。各极齿53的径向外侧的部分向周向一侧和周向另一侧延伸。在轴向上观察，各极齿53的径向外侧的形状为圆弧状。多个极齿53的朝向径向外侧的面分别与磁体30在径向上隔着间隙相对。多个极齿53分别沿周向等间隔地配置。在本实施例中，设置有八个极齿53。即，各极齿53沿周向以45°间隔配置。即，在本实施方式中，槽数为八个。另外，在本实施方式中，各极齿53在各极齿53的径向外侧且在周向上与转子20的旋转方向R侧相反侧的部分设置有未图示的沿轴向延伸的切口。由此，在马达10的驱动停止时，各磁体30的周向上的中心与各极齿53的周向上的中心相比在旋转方向上偏移，转子20能够停止。因此，在马达10起动时，转子20能够朝向旋转方向旋转。

槽数不限于八个，可以设置六个至十个中的任意一个。在单相直流马达中，槽数与转子20的磁极数(在本实施方式中为磁体30的数量)一致。如上所述，本实施方式的转子20的磁体30的数量优选为六个至十个。因此，槽数也优选为六个至十个。另外，若槽数为十二个以上，则线圈52向定子铁芯51的卷绕变得复杂。因此，存在马达10的制造工时和制造成本增加的问题。因此，槽数优选为十个以下。

线圈52卷绕在定子铁芯51上。更详细而言，多个线圈52卷绕在定子铁芯51所具有的极齿53上。各线圈52与后述的控制基板70连接。各线圈52经由控制基板70与未图示的外部电源连接，对线圈52施加直流电压。

当向线圈52施加电压时，线圈52形成电磁体，并且磁极形成在各极齿53的径向外侧。在本实施方式中，在周向上相邻的极齿53上构成的磁极为异极。更详细地说，当对线圈52施加正电压时，在极齿53a1、53a2、53a3、53a4上构成N极的电磁体，在极齿53b1、53b2、53b3、53b4上构成S极的电磁体。另一方面，当向线圈52施加负电压时，在极齿53a1、53a2、53a3、53a4上构成S极的电磁体，在极齿53b1、53b2、53b3、53b4上构成N极的电磁体。

如图5所示，在本实施方式中，极齿53a2位于从极齿53a1朝周向一侧转过90°的位置。极齿53a3位于从极齿53a2朝周向一侧转过90°的位置。极齿53a4位于从极齿53a3朝周向一侧转过90°的位置。极齿53b1位于极齿53a1与极齿53a2之间。极齿53b2位于从极齿53b1朝周向一侧转过90°的位置。极齿53b3位于从极齿53b2朝周向一侧转过90°的位置。极齿53b4位于从极齿53b3朝周向一侧转过90°的位置。

如图1所示，如上所述，第一轴承61通过压入而固定于基座部件80的脚部83所具有的第一轴承保持面83a。第一轴承61收纳在壳体21的内部。第一轴承61配置在定子50的径向内侧。在第一轴承61的内周面插入有轴40。由此，第一轴承61将轴40支撑为能够旋转。

如上所述，第二轴承62通过压入而固定于基座部件80的基部81的内周面。第二轴承62配置在比壳体21及控制基板70靠轴向另一侧的位置。在第二轴承62的内周面插入有轴40。由此，第二轴承62将轴40支撑为能够旋转。在本实施方式中，第一轴承61和第二轴承62是滚珠轴承。

控制基板70是包围轴40、基座部件80的连结部82的圆环板状。控制基板70的板面朝向轴向。如上所述，控制基板70通过压入而固定在基座部件80所具有的基板保持面82a上。在轴向上，控制基板70与壳体21及定子50相比配置在轴向另一侧。控制基板70的外周面比壳体21更向径向外侧突出。

在控制基板70的轴向一侧的面上，安装有检测转子20的旋转的传感器等未图示的多个电子部件。传感器例如是霍尔传感器，其在轴向上与磁体30相对以检测磁体30的磁通量。在单相直流马达中，由于能够基于一个传感器的检测结果来控制转子20的旋转，因此与需要多个传感器的三相交流马达相比能够廉价地制造。

在控制基板70上连接有未图示的外部电源及多个线圈52。因此，外部电源的电力经由控制基板70向线圈52提供。更详细地说，外部电源的电压在控制基板70中被转换为直流电压，并施加给多个线圈52。

如图4所示，在本实施方式中，使用了对多个线圈52交替施加正负直流电压的半波控制方式。图4的横轴是时间T，纵轴是向多个线圈52施加的施加电压Vc。在本实施方式中，例如时间T从0到t2期间的施加电压Vc为正电压+V1。施加电压Vc在时间T为t2时从正电压+V1切换为负电压-V1。时间T从t2到t4期间的施加电压Vc为负电压-V1。施加电压Vc在时间T为t4时，从负电压-V1切换为正电压+V1。在时间T为t4以后，与上述同样，施加电压Vc以规定的时刻从正电压+V1切换到负电压-V1，或者从负电压-V1切换到正电压+V1。更详细地说，施加电压Vc在后述的各磁体30的中心位置与后述的极齿53的中心位置相对的时刻被切换。即，施加电压Vc以转子20旋转45°的周期被切换。切换施加电压Vc的时刻根据安装在控制基板70上的传感器的检测结果来判定。

图5至图7是示出在马达10驱动时壳体21的圆筒部22受到的磁力的示意图。在图5至图7中，转子20的旋转方向R是与周向一侧的方向相同的方向。即，转子20在从轴向一侧观察时绕中心轴线J顺时针旋转。以下，基准线Z1是从轴向一侧观察时从中心轴线J向铅垂方向一侧延伸的直线。将从基准线Z1朝向周向一侧的角度称为位置角度α。位置角度α的值随着从基准线Z1向周向一侧前进而变大。将磁体30的周向上的中央位置称为“磁体的中心位置”。将极齿53的周向上的中央位置称为“极齿的中心位置”。另外，将转子20旋转时的磁体的中心位置移动的方向称为“行进方向”。从轴向一侧观察，行进方向是与通过中心轴线J和磁体的中心位置的直线正交的方向，是朝向旋转方向R侧的方向。

以下，为了简化说明，对施加于磁体30的磁力说明施加于磁体30的中心位置的磁力。另外，为了简化说明，仅对磁体30N1和磁体30S1进行施加于磁体30的磁力的详细说明。另外，分别施加于磁体30N1、30N2、30N3以及30N4的磁力的大小是相同的大小。就分别施加在磁体30N1、30N2、30N3和30N4上的磁力的方向而言，相对于各磁体的行进方向的相对方向是相同的方向。另外，分别施加于磁体30S1、30S2、30S3以及30S4的磁力的大小是相同的大小。就分别施加在磁体30S1、30S2、30S3以及30S4上的磁力的方向而言，相对于各磁体的行进方向的相对方向是相同的方向。

在图5至图7中，极齿53a1、53a2、53a3以及53a4各自的中心位置的位置角度为67.5°、157.5°、247.5°以及337.5°。极齿53b1、53b2、53b3以及53b4各自的中心位置的位置角度为112.5°、202.5°、292.5°以及22.5°。

如图4和图5所示，在时间T为t1时，对各线圈52施加的施加电压Vc被设定为正的直流电压+V1。另外，在本实施方式中，为了简化说明，以矩形波对施加于各线圈52的施加电压Vc的波形进行说明，但施加于各线圈52的施加电压Vc的波形并不限定于此，例如也可以使用缩短了正及负的最大电压的期间的梯形的波形、接近正弦波的波形等。此时，如上所述，在极齿53a1、53a2、53a3以及53a4上构成N极的电磁体。另一方面，在极齿53b1、53b2、53b3、53b4上构成S极的电磁体。另外，磁体30N1、30N2、30N3以及30N4的中心位置的位置角度分别为90°、180°、270°以及0°。磁体30S1、30S2、30S3以及30S4的中心位置的位置角度为45°、135°、225°、315°。

对磁体30N1施加与极齿53a1的磁极的排斥力Fna和与极齿53b1的磁极的吸引力Fnb。排斥力Fna的大小与吸引力Fnb的大小相同。排斥力Fna的方向和吸引力Fnb的方向相对于行进方向Pn1相互对称。因此，排斥力Fna和吸引力Fnb的合力Fn朝向行进方向Pn1。即，对磁体30N1施加朝向行进方向Pn1的力Fn，不施加朝向径向的力。

对磁体30S1施加与极齿53b4的磁极的排斥力Fsb和与极齿53a1的磁极的吸引力Fsa。排斥力Fsb的大小与吸引力Fsa的大小相同。吸引力Fsa的方向和排斥力Fsb的方向是相对于行进方向Ps1相互对称的方向。因此，排斥力Fsb和吸引力Fsa的合力Fs朝向旋转方向。即，对磁体30S1施加朝向行进方向的力Fs，不施加朝向径向的力。因此，在时间T为t1时，不对圆筒部22施加朝向径向的力。因此，不会发生圆筒部22向径向的变形。另外，壳体21通过朝向旋转方向的力Fn及Fs而向旋转方向R方向旋转。

如图4和图6所示，当时间T达到t2时，施加于线圈52的施加电压Vc从正的直流电压+V1切换为负的直流电压-V1。因此，在极齿53a1、53a2、53a3以及53a4上构成S极的电磁体。另一方面，在极齿53b1、53b2、53b3以及53b4上构成N极的电磁体。

对磁体30N1施加与极齿53a1的磁极之间的吸引力Fna1、与极齿53a2的磁极之间的吸引力Fna2、与极齿53b1之间的排斥力即朝向径向外侧的Fnb。吸引力Fna1的大小与吸引力Fna2的大小相同。吸引力Fna1的方向和吸引力Fna2的方向相对于径向彼此对称。因此，吸引力Fna1和吸引力Fna2的合力Fna朝向径向内侧。此外，排斥力Fnb的大小大于合力Fna。即，对磁体30N1施加朝向径向外侧的合力Fn，而不施加朝向行进方向Pn1的力。同样地，对磁体30S1施加朝向径向内侧的力Fs，不施加朝向行进方向Ps1的力。因此，在时间T为t2时，圆筒部22向径向外侧变形。另外，虽然不对壳体21施加朝向行进方向的力，但由于转子20的惯性力矩，转子20向旋转方向R方向旋转。

如上所述，在时间T为t2时，若施加于线圈52的施加电压Vc从+V1切换为-V1，则施加于各磁体30的磁力朝向径向外侧。即，由于施加于壳体21的圆筒部22的力的方向朝向径向外侧急剧变化，因此圆筒部22向径向外侧急剧变形。如上所述，在本实施方式中，壳体21的圆筒部22和顶面部23是彼此相同的单一部件的一部分，因此，通过该圆筒部22向径向外侧的急剧变形，顶面部23在轴向上急剧变形。在顶面部23急剧地向轴向变形时产生声音。

如图4和图7所示，在时间T为t3时，施加于线圈52的施加电压Vc继续被设定为负的直流电压-V1。转子20在时间T从t1到t3期间旋转45°。此时，对磁体30N1施加与极齿53b1的排斥力Fnb和与极齿53a2的吸引力Fna。排斥力Fnb的大小与吸引力Fna的大小相同。排斥力Fnb的方向和吸引力Fna的方向相对于行进方向Pn1彼此对称。因此，排斥力Fnb和吸引力Fna的合力Fn朝向行进方向Pn1。即，对磁体30N1施加朝向行进方向Pn1的力Fn，不施加朝向径向的力。同样地，对磁体30S1施加朝向行进方向Ps1的力Fs，不施加朝向径向的力。因此，在时间T为t3时，圆筒部22不发生向径向的变形。即，在时间T从t2到t3的期间，圆筒部22向径向外侧的变形随着转子20的旋转而缓慢地消除。因此，在时间T从t2到t3的期间，顶面部23的轴向的变形也被缓慢地消除，因此，不产生声音。另外，壳体21通过朝向旋转方向的力Fn及Fs而向旋转方向R方向旋转。

在时间T为t3以后，每当各磁体30的中心位置与极齿53的中心位置一致时，向多个线圈52施加的施加电压Vc从+V1切换为-V1，或者从-V1切换为+V1。即，每当转子20旋转45°时，切换施加电压Vc。由此，在转子20旋转45°的周期内，顶面部23急剧地向轴向变形，因此，产生声音。因此，通过马达10的驱动，产生高频的噪声。

根据本实施方式，壳体21的顶面部23在轴向上具有比圆筒部的轴向一侧的端部的位置更向轴向突出的圆环状的凸部25。因此，能够提高顶面部23在轴向上的刚性。由此，能够抑制因向多个线圈52施加的直流电压的极性的切换而引起的顶面部23向轴向的变形。更详细地说，即使切换施加于多个线圈52的直流电压的极性使施加于各磁体30的磁力的方向向径向外侧急剧变化，使圆筒部22向径向外侧急剧变形，也能够抑制顶面部23向轴向的急剧变形。因此，能够抑制单相直流马达10驱动时的高频噪声。

根据本实施方式，在顶面部23上设置沿轴向突出的凸部25，提高顶面部23的刚性。因此，能够通过冲压加工容易地构成包含顶面部23的壳体21。作为提高顶面部23的刚性的其他结构，有加厚顶面部23的板厚的结构，但在该结构的情况下，难以通过冲压加工来构成壳体21。另外，作为提高顶面部23的刚性的其他结构，有在顶面部23的面上设置沿轴向突出的肋部件的结构，但在该结构的情况下，将肋部件设置在顶面部23上的制造工时和制造成本增大。因此，在本实施方式中，能够抑制壳体21的制造工时和制造成本的增大，并且能够容易地提高顶面部23的刚性。

根据本实施方式，凸部25在轴向上比圆筒部22的轴向一侧的端部的位置更向轴向一侧突出。由此，利用凸部25的向轴向一侧突出的形状，能够防止顶面部23与线圈52干涉。即，能够抑制圆筒部22的轴向尺寸变大，并且能够防止线圈52与顶面部23的干涉。因此，能够抑制马达10的大型化，并且能够防止顶面部23与线圈52的干涉。

根据本实施方式，沿周向观察，凸部25的形状为向轴向一侧突出的圆弧形状，因此，能够提高轴向上的顶面部23的刚性。因此，能够抑制因向多个线圈52施加的直流电压的极性的切换而引起的顶面部23向轴向的变形。因此，能够抑制单相直流马达10驱动时的高频噪声。而且，与凸部25向轴向另一侧突出的情况相比，能够确保壳体21的内部空间较大，能够实现马达10的小型化。

特别是在单相直流马达中，转子20的全部磁体30从定子50被赋予相位一致的振动。因此，从圆筒部22向顶面部23的外缘施加沿径向振动的力。在本实施方式的马达10中，在顶面部23设置有圆弧形状的凸部25。由此，凸部25通过圆弧构造承受施加于顶面部23的朝向径向的力，能够抑制顶面部23的变形。其结果是，能够有效地抑制圆筒部22的振动。

本实施方式的凸部25以中心轴线J为中心沿周向无缝隙地相连。因此，凸部25在周向的任何位置都能够均匀地提高顶面部23的刚性。如上所述，从圆筒部22向顶面部23的外缘施加向径向内外振动的力。通过使顶面部23的刚性在周向上均匀，顶面部23和圆筒部22的周向的一部分不会局部大幅振动，其结果是能够抑制转子20整体的振动。另外，根据本实施方式，由于凸部25沿周向同样地延伸，因此壳体21的冲压加工变得容易。而且，根据本实施方式的壳体21，成为在通过中心轴线J的任意剖面中都成为相同剖面形状的旋转对称的形状。因此，在组装时不需要在意壳体21的朝向，能够抑制制造工时。

根据本实施方式，顶面部23具有第一平面部24和第二平面部26，第一平面部24和第二平面部26具有朝向轴向的平面。因此，在制造马达10时，能够将第一平面部24及第二平面部26用作壳体21的定位基准。更详细地说，例如在制造马达10时，在将壳体21保持于组装夹具时，通过使组装夹具所具有的平面与第一平面部24及第二平面部26所具有的朝向轴向一侧的平面接触，能够使壳体21相对于组装夹具的轴向位置稳定。另外，能够抑制壳体21的中心轴线相对于组装夹具的倾斜。因此，能够容易且高精度地将轴40及基座部件80等部件组装到壳体21上。因此，能够抑制马达10的制造工时和制造成本。

根据本实施方式，顶面部23在凸部25的径向外侧具有第一平面部24，在凸部25的径向内侧具有第二平面部26。即，顶面部23在凸部25的径向外侧及径向内侧具有朝向轴向一侧的平面。因此，在制造马达10时，在将壳体21保持于组装夹具时，顶面部23能够在径向外侧及径向内侧的平面处与组装夹具所具有的平面接触。因此，能够使壳体21相对于组装夹具的轴向位置更加稳定。另外，能够进一步抑制壳体21的中心轴线相对于组装夹具的倾斜。因此，能够更容易且更高精度地将轴40及基座部件80等部件组装到壳体21上。因此，能够进一步抑制马达10的制造工时和制造成本。

根据本实施方式，顶面部23在凸部25的径向内侧具有随着朝向径向内侧而位于轴向另一侧的倾斜部27。由此，能够进一步提高顶面部23在轴向上的刚性。因此，能够进一步抑制因向多个线圈52施加的直流电压的极性的切换而引起的顶面部23向轴向的变形。因此，能够进一步抑制单相直流马达10驱动时的高频噪声。

在本实施方式中，转子20在圆筒部22的内周面具有八个磁体30。即，转子20在圆筒部的内周面具有六个至十个中的任意个数的磁体30。如上所述，在磁体30的个数为四个以下的情况下，由线圈52构成的电磁体和各磁体30构成的磁力在周向上集中施加于圆筒部22的四个部位。因此，圆筒部22向周方向的变形变大，有可能产生噪声。因此，磁体30的个数优选为六个以上。另外，若磁体30的个数为十二个以上，则磁体30的成本增大，因此，磁体30的个数优选为十个以下。因此，能够抑制马达10驱动时的噪声，并且能够抑制马达10的制造成本。

在本实施方式中，定子50具有八个极齿53。即，定子50具有八个槽。即，定子50具有六个至十个中的任意个数的槽。如上所述，在槽数为四个以下的情况下，由被施加电压的线圈52构成的电磁体的周向间隔变大。因此，在多个磁体30之间构成的磁力有可能在周向上发生变动。因此，转子20的旋转有可能变得不稳定。因此，槽数优选为六个以上。另外，若槽数为十二个以上，则线圈52向定子铁芯51的卷绕变得复杂。因此，存在马达10的制造工时和制造成本增加的问题。因此，槽数优选为十个以下。因此，能够使转子20的旋转稳定，并且能够抑制马达10的制造工时和制造成本。

在本实施方式中，具有使转子20以每分钟600转以下的旋转速度旋转驱动的低速驱动模式。如上所述，在使用马达10的风扇中，在用户选择了风量小的微风模式的情况下，马达10以低速驱动模式驱动转子20。在风扇以微风模式运转的情况下，因为风扇的叶片部件的转速小，所以由叶片部件的旋转产生的风噪声变小。因此，从马达10产生的噪声相对地变得显著。但是，在本实施方式的马达中，壳体21的顶面部23具有向轴向一侧突出的圆环状的凸部25，因此，能够抑制顶面部23向轴向的变形，能够抑制单相直流马达10驱动时的高频噪声。因此，能够抑制风扇以微风模式运转时的马达10的噪声。

本发明不限于上述实施方式，在本发明的技术思想的范围内，也可以采用其他结构以及其他方法。例如，顶面部的形状只要能够抑制顶面部向轴向的变形，则可以是任意形状。例如，凸部也可以是向轴向另一侧突出的形状。另外，凸部的形状也可以是沿轴向突出的二次曲线形状、三角形状等。另外，顶面部也可以不具有第一平面部和第二平面部中的至少任一方。顶面部也可以不具有倾斜面。

壳体所具有的磁体的极数以及定子所具有的槽数只要能够使转子的旋转稳定，并且能够抑制驱动马达时的噪声，能够抑制马达的制造工时以及制造成本，则可以是任意个数。如上所述，考虑到转子的旋转的稳定性、马达驱动时的噪声以及马达的制造工时和制造成本，磁体的极数和槽数优选为六个至十个，但在壳体的壁厚较厚且圆筒部和顶面部的刚性较高的情况下，极数和槽数也可以为四个。另外，极数和槽数也可以是相不互同的个数。

应用本发明的单相直流马达的用途没有特别限定。单相直流马达也可以装设于风扇以外的设备。另外，在本说明书中说明的各结构以及各方法可以在互不矛盾的范围内适当组合。

符号说明

10…单相直流马达，20…转子，30…磁体，40…轴，22…圆筒部，23…顶面部，24…第一平面部，25…凸部，26…第二平面部，27…倾斜部，30…磁体，50…定子，J…中心轴线。

Claims (7)

1.一种单相直流马达，其中，具备：

转子，该转子能够以中心轴线为中心旋转；

定子，该定子与所述转子在径向上隔着间隙相对；以及

轴，该轴能够以中心轴线为中心旋转，且沿轴向延伸，

所述定子位于所述转子的径向内侧，

所述轴位于所述定子的径向内侧，

所述转子具有：

多个磁体，该多个磁体配置在所述定子的径向外侧；

圆筒形状的圆筒部，该圆筒部以所述中心轴线为中心，沿轴向延伸并保持多个所述磁体；以及

板状的顶面部，

所述顶面部具有圆环状的凸部，

所述凸部的径向外侧的端部与所述圆筒部的轴向一侧的端部连接，

所述凸部的径向内侧的端部与所述轴的朝向径向外侧的外周面固定，

所述凸部在轴向上比所述圆筒部的轴向一侧的端部的位置更向轴向突出。

2.根据权利要求1所述的单相直流马达，其中，

所述凸部在轴向上比所述圆筒部的轴向一侧的端部的位置更向轴向一侧突出。

3.根据权利要求1或2所述的单相直流马达，其中，

从所述凸部的径向内侧的端部到径向外侧的端部的轴向一侧的形状为圆弧形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的单相直流马达，其中，

所述顶面部在所述凸部的径向外侧具有第一平面部，

所述顶面部在所述凸部的径向内侧具有第二平面部，

所述第一平面部及所述第二平面部具有朝向轴向一侧的平面。

5.根据权利要求4所述的单相直流马达，其中，

所述顶面部在所述凸部的径向内侧具有倾斜部，该倾斜部随着朝向径向内侧而位于轴向另一侧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单相直流马达，其中，

所述转子在所述圆筒部的内周面具有六个至十个中的任意个数的所述磁体，

所述定子具有六个至十个中的任意个数的槽。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的单相直流马达，其中，

所述马达具有低速驱动模式，在所述低速驱动模式下，所述转子被驱动而以小于等于600转/分钟的旋转速度旋转。

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