无刷DC马达制造技术

一种无刷ＤＣ马达，其中转子（１）有一马达轴（４）、一个装在马达轴（４）上的转子轭（２）、和一个被磁化的环状磁铁（３），该磁铁在其圆周方向上有多个磁极、并被转子轭（２）保持在位。定子有第一和第二定子轭（５、６）。该定子轭各有从其中心沿径向延伸的主磁极（１３或１４），并有磁极附件（２１、２２）分别从主磁极（１３或１４）的前端沿着环状磁铁（３）的内周表面在垂直方向上延伸。还有一个包围马达轴（４）的中心轭（７）用来在磁路上连接所说第一和第二定子轭（５、６），一个具有环状绕组（８）的绕组组合件（１２），和一块印刷电路板（１１），在其上安装着环状绕组（８）、电磁转换元件（９）和驱动电路。（*该技术在2022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无刷DC马达(直流电动机)，该马达有一磁铁被磁化以致在其圆周方向上有多个磁极而可用于小型风扇·吹风机上，更具体点说，涉及一种无刷DC马达，该马达具有两个定子轭，各有主磁极和磁极附件，有一中心轭延伸通过两个定子轭的中心部用来在磁路上连接两个定子轭，还有一个环状绕组布置在两个定子轭之间。
技术介绍
日本技术公报153486/86号、日本专利公报63065/83、214759/86、23754/89和303750/94号曾提出许多种的无刷DC马达。图8为在日本专利公报23754/89号中公开的传统无刷DC马达的分解图。图9示出磁铁和定子轭之间的关系。图10为传统无刷DC马达的剖视图。图8所示的四极无刷DC马达有一转子1，该转子由磁性材料的圆筒形转子轭2、被磁化以致在其圆周方向上具有多个磁极的磁铁3、和一根马达轴4构成。标号5指具有两个主磁极13和磁极附件21的第一定子轭。标号23指筒管，24指卷绕在筒管周围的环状绕组。标号25指装在筒管23上的接线端，绕组24的每一条引线的线端部被绑紧和钎焊，6指具有两个主磁极14和磁极附件22的第二定子轭。标号7指在第一和第二定子轭5和6的中心部上制出的圆筒形中心轭，可伸缩地互相插合，这样来在磁路上使第一和第二定子轭互相连接，17指在每一个中心轭7上沿轴向制出的切口，9指电磁转换元件如霍尔元件用来检测磁铁3的磁极。11指印刷电路板用来在电路上将霍尔元件9和接线端25连接到驱动电路上。图11示出一个两相半波电流用的驱动电路，交替使两个绕组24a和24b充电，这两个绕组具有180°的电相位角差。在图11中，标号60指马达部，61和62指晶体管，各自被来自马达驱动IC(电感电容)63的信号驱动，64指DC电源，而65指装在印刷电路板11上的电气部或IC部。在日本专利公报23754/89号的第4页、30-38行和其图3中曾披露第一和第二定子轭的磁极附件的图形和配置如本申请在图9中所示。但图9所示马达有一死点，在该点上由于磁铁和磁极附件的特定配置，在原理上马达不能被驱动。为了避免这个死点并在马达转动时减少转矩的波动，磁铁和磁极附件的相对位置被考虑。具体地说，在现有技术中曾说最好将磁极附件的分布角a减少到磁铁3的一个磁极的分布角的1/5到4/5，并且将在第一和第二定子轭5的磁极附件21和22的中心线之间形成的分布角b在电相位角上设定为π/4到3π/4。另外，在该公报中还曾建议，对于高速的无刷DC马达，最好在每一个中心轭7上都设有在轴沿轴向的切口，为的是减少磁通在轴向上产生的涡流和涡流损耗。在日本专利公报303750/94号的第3页34行到第4页12行中曾指出电流转矩与低速时变动的转矩之和成为马达转矩，在负转矩和马达转矩的波动方面存在着问题，并提出本申请图9所示第一和第二定子轭的磁极附件的分布角a和c应互不相同。另外，在日本专利公报63065/83号中曾建议在第一和第二定子轭的每一个磁极附件上设置一个突出部20使其突出的方向与磁铁的转动方向相反而与上述现有技术不同，如本申请的图12所示。但在上述这些传统的马达中存在着下列缺点。在日本专利公报23754-89号中，绕组24被卷绕在筒管23的周围，绕组24的引线被绑紧并钎焊到装在印刷电路板11的接线端25上，如本申请的图8所示。在这种结构中，零件如筒管23和接线端25的费用被增加。另外，绕组引线的处理及其钎焊被复杂化，其费用已被增加。另外，在上述无刷DC马达中必需使用IC驱动电路来驱动电相位角差为180°的两相双线绕组24a和24b。绕组24的空间因数被显著减小，因为当双线绕组被卷绕在筒管的周围时两根线被混杂在一起。另外，来自磁铁的磁通量不能被有效地利用，因为第一和第二定子轭的空间角互不相同，这样磁极附件的分布角a就比磁铁的一个磁极的分布角小。另外，在图9所示的配置中，从磁铁3的N极出来的磁通量通过第一定子轭5、中心轭7和第二定子轭6返回到磁铁3的S极。但从磁铁3的N极到S极的磁通量是受限制的，全部的磁通量并不能返回到磁铁的S极上，因为第二定子轭6有一部分磁极附件被定位在磁铁的N和S极的边界上。另外，有效的链接磁通量从而连带马达的效率被减少，因为延伸通过中心轭7的磁通量与环状绕组被链接。图7为一曲线图示出在中心轭的材料和图形变化时马达绕组的链接磁通量和反电动力对马达转速的关系。在图7中，曲线①示出使用电磁软铁时的反电动力，而④示出链接的磁通量。随着转速的增加，延伸通过中心轭的交变磁通量的频率变高，而链接磁通量被涡流抑制，因此反电动力趋于饱和。在图7中，曲线②示出反电动力，而⑤示出在每一个中心轭7上沿轴向制出一个切口17如图8所示时的链接磁通量。由于涡流减少的效果，在高速转动区域内反电动力和链接的磁通量都得到改善，但在低速转动范围内链接的磁通量被减少。另外，如果切口是在中心轭上制出，中心轭外部尺寸的精度会被降低。在日本专利公报303750/94号中，第二定子轭6的磁极附件22的分布角c小于第一定子轭5的磁极附件21的分布角a，如本申请的图9所示，因此磁极附件22的宽度变小，马达的有效链接磁通量被减少，马达的效率也被降低。在日本专利公报63050/83号中，磁极附件的面积被减小，有效链接磁通量也被减少，因为突出部20被设在磁极附件21和22上，如本申请的图12所示。另外，对这种DC马达有一个担心是延伸通过每一个定子轭的电磁钢板的磁通量容易达到饱和，因为在大多数情况下，电磁钢板的厚度是受限制的。来自磁铁3的磁通量延伸通过磁极附件的尖端来到主磁极，磁通量有一大密度，因此如果磁通量的通道狭窄，磁通量就可能会饱和。当电流流动通过环状绕组时，不仅会在磁极附件21和22的突出部20与磁铁3之间产生转动力。而且还会产生指向定子轭的吸引力和排斥力，因此磁极附件被振荡。如果主磁极13和磁极附件21以及主磁极14和磁极附件22的连接部分的宽度都不大，那么振荡就会变大，这样噪声就会增大。最好尽可能增加风通道的面积并减少马达的转速，以资维持大量的风来增加小型风扇·吹风机的效率并减少噪声。图13为一小型风扇马达的透视图。标号50指风扇壳体，而51指设在转子轭2上的叶片。在图13中，最好定位在风扇中心的无刷DC马达的转子轭2的外直径被减小到小于叶片51外直径的55％，以便增加吸入的风量。但在具有如图10所示环状绕组的小型马达中，用来卷绕绕组24的筒管23及其绝缘层的厚度大于约0.5mm。因此，绕组24的空间要被筒管23的厚度减小。例如有一马达，其外直径A约为18mm，定子轭长度D约为15mm，绕组的空间因数小于80％，马达的输出和效率都被减小。另外，马达的直径不能被减小，因为必需有供筒管用的空间。结果，风扇·吹风机的叶片被缩小，效率被降低。另外，如果为了增加风扇·吹风机的风量而增加马达的输入，那么由于马达振荡，噪声会增大。当马达被驱动时绕组24本身会被流动通过绕组24的电流加热。一般情况，筒管23由树脂制成，其导热率小，因此从定子轭5和6发出的热辐射都小，致使马达的温度被增加，风扇·吹风机轴承的寿命被缩短。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要解决上述技术问题。本专利技术的另一个目的是要提供一种高效率的、适宜用于小型风扇·吹风机的小型马达，其中零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷ＤＣ马达包括：一个转子（１），该转子具有一根马达轴（４）、一个装在马达轴（４）上的转子轭（２）、和一个被磁化的环状磁铁（３），该磁铁在其圆周方向上有多个磁极，并被转子轭（２）保持在位；第一和第二定子轭（５、６），各有从其中心沿径向延伸的主磁极（１３或１４），主磁极（１３或１４）的数目为磁铁（３）磁极数目之半，并有磁极附件（２１或２２）分别从主磁极（１３或１４）的前端沿着环状磁铁（３）的内周表面在垂直方向上延伸；一个中心轭（７），通过轴承（３１）包围马达轴（４）并延伸通过所说第一和第二定子轭（５、６）的中心部，以资在磁路上连接所说第一和第二定子轭（５、６）；一个绕组组合件（１２），具有一个环状绕组（８）、一个电磁转换元件（９）、和一个驱动电路；及一块印刷电路板（１１），在其上安装着环状绕组（８）、电磁转换元件（９）和驱动电路；其特征在于：第一定子轭（５）的主磁极（１３）与第二定子轭（６）的主磁极（１４）在电相位角（ｅｌｅｃｆｒｉｃａｌ ａｎｇｌｅ）上相差１８０°，其中绕组组合件（１２）的两个端表面被第一和第二定子轭（５、６）的主磁极（１３、１４）保持着，其中环状绕组（８）的外周表面被第一和第二定子轭（５、６）的磁极附件（２１、２２）覆盖着，并且其中中心轭（７）延伸通过环状绕组（８）的中心孔。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大岩昭二，大西和夫，永田洋一，池田纯一，内山友和，米田孝司，齐藤英夫，三村昌弘，
申请(专利权)人：日本伺服株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]