无刷马达以及送风装置论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种无刷马达以及送风装置。本实用新型的例示性的实施方式是包括能够以中心轴线为中心旋转的转子和驱动转子旋转的定子的外转子型无刷马达。转子具有在径向上与定子相对的多个磁铁。定子具有定子铁芯和多个线圈部。定子铁芯具有将中心轴线呈环状地包围的铁芯背部以及从铁芯背部向径向外侧延伸的多个齿。各个齿具有：在径向上与转子相对并在周向上排列的多个小齿；在周向上相邻的小齿之间向径向内侧凹陷的齿凹部；以及设置于小齿与铁芯背部之间的基部。设置于各个齿的线圈部包含卷绕于基部的导线。多个小齿中的至少一个在周向端部具有倒角部，该周向端部是该小齿的在径向上与磁铁相对的径向外侧面中的齿凹部侧的周向端部。

主设计要求

1.一种无刷马达，其是包括能够以中心轴线为中心而旋转的转子和驱动所述转子旋转的定子的外转子型无刷马达，所述转子具有在径向上与所述定子相对的多个磁铁，多个所述磁铁具有第1磁极和磁极与所述第1磁极不同的第2磁极，所述第1磁极以及所述第2磁极在周向上交替设置，所述定子具有定子铁芯和多个线圈部，所述定子铁芯具有：将所述中心轴线呈环状地包围的铁芯背部；以及从所述铁芯背部向径向外侧延伸的多个齿，各个所述齿具有：在径向上与所述转子相对并在周向上排列的多个小齿；在周向上相邻的所述小齿之间向径向内侧凹陷的齿凹部；以及设置于所述小齿与所述铁芯背部之间的基部，设置于各个所述齿的所述线圈部包含卷绕于所述基部的导线，其特征在于，多个所述小齿中的至少一个小齿在该小齿的与所述磁铁在径向上相对的径向外侧面中的所述齿凹部侧的周向端部具有倒角部。

设计方案

1.一种无刷马达，其是包括能够以中心轴线为中心而旋转的转子和驱动所述转子旋转的定子的外转子型无刷马达，

所述转子具有在径向上与所述定子相对的多个磁铁，

多个所述磁铁具有第1磁极和磁极与所述第1磁极不同的第2磁极，

所述第1磁极以及所述第2磁极在周向上交替设置，

所述定子具有定子铁芯和多个线圈部，

所述定子铁芯具有：将所述中心轴线呈环状地包围的铁芯背部；以及从所述铁芯背部向径向外侧延伸的多个齿，

各个所述齿具有：在径向上与所述转子相对并在周向上排列的多个小齿；在周向上相邻的所述小齿之间向径向内侧凹陷的齿凹部；以及设置于所述小齿与所述铁芯背部之间的基部，

设置于各个所述齿的所述线圈部包含卷绕于所述基部的导线，

其特征在于，

多个所述小齿中的至少一个小齿在该小齿的与所述磁铁在径向上相对的径向外侧面中的所述齿凹部侧的周向端部具有倒角部。

2.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于，

多个所述小齿在各个所述小齿的径向外侧面中的所述齿凹部侧的周向端部具有所述倒角部，

位于所述齿凹部的周向一侧的所述小齿的所述倒角部与位于所述齿凹部的周向另一侧的所述小齿的所述倒角部在周向上相对，并相对于如下的平面面对称，所述平面通过在周向上隔着所述齿凹部相邻的所述小齿之间的中央，并且包含所述中心轴线。

3.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于，

所述倒角部是从轴向观察时向径向外侧突出且向周向的所述齿凹部侧突出的曲面。

4.根据权利要求3所述的无刷马达，其特征在于，

从轴向观察时，连接了所述倒角部的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述倒角部的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度为：连接了所述小齿的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述小齿的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度的14.3％以上且29.7％以下。

5.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于，

所述倒角部是从轴向观察时与所述小齿的径向外侧面以及所述小齿的所述齿凹部侧的周向侧面倾斜相交的平面。

6.根据权利要求5所述的无刷马达，其特征在于，

所述倒角部的从径向内端到径向外端的径向长度比所述倒角部的从周向一端到周向另一端的周向长度大。

7.根据权利要求5所述的无刷马达，其特征在于，

从轴向观察时，连接了所述倒角部的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述倒角部的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度为：连接了所述小齿的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述小齿的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度的12％以上且24％以下。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的无刷马达，其特征在于，

所述齿凹部的径向长度比所述磁铁的径向长度大。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的无刷马达，其特征在于，

小齿开口角是从轴向观察时在同一所述齿中以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了在周向上相邻的所述小齿中的位于周向一侧的第1小齿的周向的中心与所述中心轴线的线；以及连接了在周向上相邻的所述小齿中的位于周向另一侧的第2小齿的周向的中心与所述中心轴线的线，

小齿外角是从轴向观察时在同一所述齿中以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了所述第1小齿的周向一侧的端部与所述中心轴线的线；以及连接了所述第2小齿的周向另一侧的端部与所述中心轴线的线，

磁铁间距是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了所述磁铁的所述第1磁极的周向的中心与所述中心轴线的线；以及连接了在周向上与所述第1磁极相邻的所述第2磁极的周向的中心与所述中心轴线的线，

在各个所述齿中，所述小齿开口角比所述磁铁间距的2倍大，所述小齿外角比所述磁铁间距的3倍小。

10.根据权利要求9所述的无刷马达，其特征在于，

所述磁铁具有：具有所述第1磁极的第1磁铁；以及具有所述第2磁极的第2磁铁，

所述第1磁铁以及所述第2磁铁在周向上隔着间隔而交替排列，

磁铁外角是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了所述第1磁铁的周向一侧的端部与所述中心轴线的线；以及连接了在周向另一侧紧接着配置的所述第1磁铁的周向另一侧的端部与所述中心轴线的线，

在各个所述齿中，所述小齿外角比所述磁铁外角大。

11.一种送风装置，其特征在于，包括：

能够以中心轴线为中心而旋转的叶片；以及

使所述叶片旋转的权利要求1至10中任意一项所述的无刷马达。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及无刷马达以及送风装置。

背景技术

以往，已知有具有在凸极的末端设置有多个小齿的所谓游标结构的定子铁芯的步进马达。例如，日本公开公报特开2003-61326号公报将游标结构适用于无刷马达，而且，为了降低齿槽转矩，将设置在凸极的小齿的开口角设为145°～160°电角。

但是，若日本公开公报特开2003-61326号公报那样变更小齿的电角，则定子铁芯的齿(在日本公开公报特开2003-61326号公报中为凸极)的周向尺寸会发生变化。这样的变化对于在定子铁芯设置线圈部的空间带来影响，尤其成为马达的转矩发生变化的主要原因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于在不改变齿的周向尺寸的前提下降低无刷马达的齿槽转矩。

本实用新型的例示性的实施方式是包括能够以中心轴线为中心而旋转的转子和驱动所述转子旋转的定子的外转子型无刷马达。所述转子具有在径向上与所述定子相对的多个磁铁。多个所述磁铁具有第1磁极和磁极与所述第1磁极不同的第2磁极。所述第1磁极以及所述第2磁极在周向上交替设置。所述定子具有定子铁芯和多个线圈部。所述定子铁芯具有：将所述中心轴线呈环状地包围的铁芯背部；以及从所述铁芯背部向径向外侧延伸的多个齿。各个所述齿具有：在径向上与所述转子相对并在周向上排列的多个小齿；在周向上相邻的所述小齿之间向径向内侧凹陷的齿凹部；以及设置于所述小齿与所述铁芯背部之间的基部。设置于各个所述齿的所述线圈部包含卷绕于所述基部的导线。多个所述小齿中的至少一个小齿在该小齿的与所述磁铁在径向上相对的径向外侧面中的所述齿凹部侧的周向端部具有倒角部。

在上述实施方式中，多个所述小齿在各个所述小齿的径向外侧面中的所述齿凹部侧的周向端部具有所述倒角部。位于所述齿凹部的周向一侧的所述小齿的所述倒角部与位于所述齿凹部的周向另一侧的所述小齿的所述倒角部在周向上相对，并相对于如下的平面面对称，所述平面通过在周向上隔着所述齿凹部相邻的所述小齿之间的中央，并且包含所述中心轴线。

在上述实施方式中，所述倒角部是从轴向观察时向径向外侧突出且向周向的所述齿凹部侧突出的曲面。

在上述实施方式中，从轴向观察时，连接了所述倒角部的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述倒角部的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度为：连接了所述小齿的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述小齿的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度的14.3％以上且29.7％以下。

在上述实施方式中，所述倒角部是从轴向观察时与所述小齿的径向外侧面以及所述小齿的所述齿凹部侧的周向侧面倾斜相交的平面。

在上述实施方式中，所述倒角部的从径向内端到径向外端的径向长度比所述倒角部的从周向一端到周向另一端的周向长度大。

在上述实施方式中，从轴向观察时，连接了所述倒角部的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述倒角部的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度为：连接了所述小齿的周向一端与所述中心轴线的线同连接了所述小齿的周向另一端与所述中心轴线的线之间的周向角度的12％以上且24％以下。

在上述实施方式中，所述齿凹部的径向长度比所述磁铁的径向长度大。

在上述实施方式中，小齿开口角是从轴向观察时在同一所述齿中以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了在周向上相邻的所述小齿中的位于周向一侧的第1小齿的周向的中心与所述中心轴线的线；以及连接了在周向上相邻的所述小齿中的位于周向另一侧的第2小齿的周向的中心与所述中心轴线的线。小齿外角是从轴向观察时在同一所述齿中以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了所述第1小齿的周向一侧的端部与所述中心轴线的线；以及连接了所述第2小齿的周向另一侧的端部与所述中心轴线的线。磁铁间距是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了所述磁铁的所述第1磁极的周向的中心与所述中心轴线的线；以及连接了与所述第1磁极在周向上相邻的所述第2磁极的周向的中心与所述中心轴线的线。在各个所述齿中，所述小齿开口角比所述磁铁间距的2倍大，所述小齿外角比所述磁铁间距的3倍小。

在上述实施方式中，所述磁铁具有：具有所述第1磁极的第1磁铁；以及具有所述第2磁极的第2磁铁。所述第1磁铁以及所述第2磁铁在周向上隔着间隔而交替排列。磁铁外角是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了所述第1磁铁的周向一侧的端部与所述中心轴线的线；以及连接了在周向另一侧紧接着配置的所述第1磁铁的周向另一侧的端部与所述中心轴线的线。在各个所述齿中，所述小齿外角比所述磁铁外角大。

在本实用新型的例示性的实施方式中，送风装置包括：能够以中心轴线为中心而旋转的叶片；以及使叶片旋转的上述的无刷马达。

根据本实用新型的例示性的实施方式，在无刷马达以及送风装置中，在无需改变齿的周向尺寸而能够降低无刷马达的齿槽转矩。

以下有本实用新型优选实施方式的详细说明，参照附图可以更清楚地理解本实用新型上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是示出吊扇的结构例的立体图。

图2是示出马达的结构例的剖视图。

图3A是从轴向观察磁铁以及定子铁芯的图。

图3B是从周向观察与定子相对的磁铁的剖视图。

图4是从轴向观察的倒圆角部附近的放大图。

图5是从轴向观察的倒斜角部附近的放大图。

图6是从轴向观察小齿与磁铁相对的结构的图。

图7A是示出齿槽转矩tqc相对于倒角部的周向角度比rθ的变化的折线图。

图7B是示出转矩特性Ke相对于倒角部的周向角度比rθ的变化的折线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的例示性的实施方式进行说明。

首先，在本说明书中，将吊扇100的马达110的旋转轴线称为中心轴线CA，将与中心轴线CA平行的方向称为“轴向”。并且，将从定子铁芯21朝向轴承3的轴向一侧称为“轴向上方”，将从轴承3朝向定子铁芯21的轴向另一侧称为“轴向下方”。在各个构成要素的表面中，将面向轴向上方的面称为“上表面”，将面向轴向下方的面称为“下表面”。并且，在各个构成要素中，将轴向上的端部称为“轴向端部”，将轴向上的端部的位置称为“轴向端”。尤其将轴向上方的端部称为“轴向上端部”，将轴向上方的端部的位置称为“轴向上端”。而且，将轴向下方的端部称为“轴向下端部”，将轴向下方的端部的位置称为“轴向下端”。

并且，将与中心轴线CA垂直的直线所延伸的方向称为“径向”。并且，将朝向中心轴线CA的径向一侧称为“径向内侧”，将远离中心轴线CA的径向另一侧称为“径向外侧”。在各个构成要素的侧面中，将面向径向的侧面称为“径向侧面”。尤其将面向径向内侧的侧面称为“径向内侧面”，将面向径向外侧的侧面称为“径向外侧面”。并且，在各个构成要素中，将径向上的端部称为“径向端部”，将径向上的端部的位置称为“径向端”。尤其将径向内侧的端部称为“径向内端部”，将径向内侧的端部的位置称为“径向内端”。而且，将径向外侧的端部称为“径向外端部”，将径向外侧的端部的位置称为“径向外端”。

并且，将以中心轴线CA为中心的旋转方向称为“周向”。并且，将周向中的从轴向上方观察时相对于中心轴线CA以逆时针方向旋转的一侧称为“周向一侧Rd1”，将从轴向上方观察时相对于中心轴线CA以顺时针方向旋转的一侧称为“周向另一侧Rd2”。在各个构成要素的侧面中，将面向周向的侧面称为“周向侧面”。并且，在各个构成要素中，将周向上的端部称为“周向端部”，将周向上的端部的位置称为“周向端”。尤其将周向一侧Rd1的端部称为“周向一端部”，将周向一侧Rd1的端部的位置称为“周向一端”。而且，将周向另一侧Rd2的端部称为“周向另一端部”，将周向另一侧Rd2的端部的位置称为“周向另一端”。

另外，以上说明的方向、面、端部及其位置等称呼并不表示在组装于实际的设备时的位置关系以及方向等。

并且，在本说明书中，作为表示马达110的转矩的特性的值，使用马达110的反电动势常数Ke。以下，将反电动势常数Ke称为转矩特性Ke。

＜1.实施方式＞

＜1-1.吊扇的结构＞

图1是示出吊扇100的结构例的立体图。吊扇100是包括马达110和叶片120的送风装置。叶片120能够以中心轴线CA为中心向周向两侧旋转，并安装于马达110。马达110是使叶片120向周向一侧Rd1或者周向另一侧Rd2旋转的无刷直流马达。即，送风装置包括能够以中心轴线CA为中心旋转的叶片120和使叶片120旋转的无刷马达。另外，在图1中，叶片120的数量为3片，但是并不限于该例示，也可以是单数或者3以外的多个。

＜1-2.马达的结构＞

接下来，对马达110的结构进行说明。图2是示出马达110的结构例的剖视图。另外，在图2中示出了用包含中心轴线CA的假想的剖切面剖切马达110时的截面结构。

在本实施方式中，马达110是外转子型无刷直流马达。如图2所示，马达110包括：能够以在上下方向上延伸的中心轴线CA为中心而向周向两侧旋转的转子1；驱动转子1而向周向一侧Rd1或者周向另一侧Rd2旋转的定子2；以及轴承3。即，马达110是包括能够以中心轴线CA为中心而旋转的转子1和驱动转子1旋转的定子2的外转子型无刷马达。在此，定子2具有定子铁芯21和多个线圈部23。

如图2所示，转子1具有转子铁芯11、在径向上与定子2相对的磁铁12、将磁铁12与转子铁芯11粘接的粘接部件13以及容纳转子铁芯11和轴承3的机壳14。转子铁芯11是将在上下方向上延伸的中心轴线CA呈环状地包围的部件。转子铁芯11使用例如层叠电磁钢板等而成的层叠钢板。多个磁铁12设置于转子铁芯11的径向内侧面，并在该径向内侧面沿周向排列。粘接部件13设置于转子铁芯11与各个磁铁12之间，并将多个磁铁12固定于转子铁芯11。机壳14具有上侧机壳部14a、筒状的轴承保持架14b以及下侧机壳部14c。上侧机壳部14a从轴向下方观察时呈环状，并在内部容纳转子铁芯11。轴承保持架14b从上侧机壳部14a的径向内侧的内周缘向轴向上方延伸。在轴承保持架14b的内部设置有轴承3，而且贯穿插入有轴24。下侧机壳部14c安装于上侧机壳部14a的轴向下方，并覆盖上侧机壳部14a的轴向下端部。另外，在后面对磁铁12的结构进行说明。

定子2具有定子铁芯21、绝缘件22、多个线圈部23以及轴24。定子铁芯21是使用例如在轴向上层叠的电磁钢板的铁芯部件，在径向上与转子1的磁铁12相对。绝缘件22是例如使用树脂材料的绝缘部件，覆盖定子铁芯21的至少一部分。并且，在定子铁芯21设置有多个线圈部23。线圈部23在定子铁芯21中隔着绝缘件22设置于各个后述的齿212，含有卷绕于后述的基部212a的导线。即，设置于各个齿212的线圈部23包含卷绕于基部212a的导线。轴24是沿轴向延伸的筒状的部件。在轴24安装有定子铁芯21。另外，在后面对定子铁芯21的结构进行叙述。

轴承3安装于转子1的机壳14与轴24之间，将转子1支承为能够相对于轴24旋转。

＜1-3.磁铁以及定子铁芯＞

接下来，对磁铁12以及定子铁芯21进行说明。图3A是从轴向观察磁铁12以及定子铁芯21的图。图3B是从周向观察与定子2相对的磁铁12的剖视图。另外，为了容易观察结构，在图3A中省略了绝缘件22以及线圈部23等的图示。图3B示出了图3A的沿A-A线的截面。

＜1-3-1.磁铁的结构＞

如图3B所示，磁铁12在径向上与定子2的定子铁芯21相对。从周向观察时，磁铁12的轴向长度Lma比定子铁芯21的轴向长度Lsa与磁铁12的作为径向上的厚度的径向长度Lmr之和(Lsa+Lmr)大。这样一来，能够抑制在定子铁芯21与转子1之间流动的磁通中的直接流动到磁铁12的径向内侧面以及径向外侧面的磁通。因此，能够有助于提高马达110的转矩特性Ke以及改善效率。

并且，如图3B所示，磁铁12的轴向上的中央位置Pm与定子铁芯21的轴向上的中央位置Ps在轴向上不同。这样一来，在定子2驱动转子1时，能够向转子1提供轴向的力。由此，能够抑制转子1的轴向上的振动，并且能够实现马达110的转矩特性Ke的提高以及效率的改善。

磁铁12是例如钕系烧结磁铁等稀土类烧结磁铁。如前述，转子1具有在径向上与定子2相对的多个磁铁12。多个磁铁12具有第1磁极以及磁极与该第1磁极不同的第2磁极。第1磁极以及第2磁极在周向上交替设置。在本实施方式中，第1磁极的数量以及第2磁极的数量分别为10个，但是不限定于该例示。第1磁极以及第2磁极中的一方是S极，另一方是N极。

更具体地说，磁铁12具有：具有第1磁极的第1磁铁121；以及具有第2磁极的第2磁铁122。第1磁铁121以及第2磁铁122在周向上隔着间隔而交替排列。

＜1-3-2.定子铁芯的结构＞

如图3A所示，定子铁芯21具有：将中心轴线CA呈环状地包围的铁芯背部211；以及从铁芯背部211沿径向延伸的多个齿212。另外，在本实施方式中，定子铁芯21所具有的齿212的数量为6个，但是并不限于该例示，也可以是6以外的多个。各个齿212具有：在径向上与转子1相对并在周向上排列的多个小齿213；在周向上相邻的小齿213之间向径向内侧凹陷的齿凹部215；以及设置于小齿213与铁芯背部211之间的基部212a。并且，各个齿21还具有末端部212b、连接部214以及倒角部216。

基部212a设置于末端部212b与铁芯背部211之间。基部212a从铁芯背部211沿径向延伸，并被绝缘件22覆盖。在基部212a设置有线圈部23。如前述，设置在各个齿212上的线圈部23包含隔着绝缘件22卷绕于基部212a的导线。在此，如图3A所示，优选周向角度θc1和周向角度θc2相同，其中，周向角度θc1是在基部212a的径向内侧，基部212a与铁芯背部211之间的周向角度，周向角度θc2是在基部212a的径向外侧，基部212a与连接部214之间的周向角度，该连接部214将后述的小齿213与基部212a连接。另外，在基部212a无间隙地卷绕有截面为圆形的导线。在本实施方式中，周向角度θc1、θc2为例如120°。这样一来，在将线圈部23设置于齿212的基部212a时，能够抑制或者防止在线圈部23的径向外侧以及径向内侧折返导线的卷绕时的导线的紊乱，因此能够高效地产生磁通。

末端部212b设置于基部212a的径向外端部。更具体地说，末端部212b具有多个小齿213、连接部214以及齿凹部215。

多个小齿213在末端部212b设置有多个，并在径向上与转子1相对，且在周向上排列。在各个齿212中，各个小齿213借助连接部214与基部212a连接。另外，在本实施方式中，设置于各个齿212的末端部212b的小齿213的数量为2个，但是不限定于该例示，也可以是3以上的多个。并且，以下在同一齿212的末端部212b中，将在周向上相邻的小齿213中的位于齿凹部215的周向一侧Rd1的小齿213称为第1小齿213a，将位于齿凹部215的周向另一侧Rd2的小齿213称为第2小齿213b。

在图3B中，关于小齿213的轴向上的端部的位置，磁铁12的轴向上端比小齿213的轴向上端靠轴向上方。并且，在图3B中，磁铁12的轴向下端比小齿213的轴向下端靠轴向下方。但是，并不限定于这些例示，可以使该轴向上端位于与小齿213的轴向上端相同的轴向位置处，也可以使该轴向下端位于与小齿213的轴向下端相同的轴向位置处。这样一来，能够使磁铁12的轴向上端部以及轴向下端部在径向上与小齿213相对。因而，能够在定子2与转子1之间得到更多的磁通。

并且，小齿213的径向外侧面朝向径向外侧，并且在径向上与磁铁12相对。基部212a的周向宽度Wrb比小齿213的径向外侧面的周向宽度Wro窄。并且，铁芯背部211的径向宽度Wd比小齿213的径向外侧面的周向宽度Wro窄。这样一来，能够充分确保在基部212a卷绕导线的区域，因此能够提高转矩特性Ke，并改善马达110的效率。并且，还能够在定子铁芯21与转子1之间形成良好的磁回路。

接下来，如前述，在各个齿212中，连接部214将各个小齿213与基部212a的径向外端部连接。

齿凹部215在各个齿212中设置于在周向上相邻的小齿213之间，并向径向内侧凹陷。已确认齿凹部215的尺寸的大小、特别是径向长度Whr以及周向长度Whc影响马达110的转矩特性Ke。在后面对齿凹部215的尺寸的大小进行说明。

倒角部216是对小齿213的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部的角进行倒圆角或者倒斜角而成的部分。倒角部216包含倒圆角部216a以及倒斜角部216b中的至少一方。另外，在图3A以及图6中，作为倒角部216的一例，在各个小齿213的齿凹部215侧的周向端部设置有倒圆角部216a。

另外，定子铁芯21的结构并不限定于上述的实施方式。该定子铁芯21的结构能够在不脱离实用新型的主旨的范围内加以各种变更而实施。

＜1-3-3.倒角部＞

图4以及图5是对倒角部216的结构进行说明的图。图4是从轴向观察倒圆角部216a附近的放大图。图5是从轴向观察倒斜角部216b附近的放大图。另外，在图4以及图5中，为了容易观察结构，省略了绝缘件22以及线圈部23等的图示。并且，图4以及图5例如与被图3A的虚线包围的部分对应。

倒角部216设置于小齿213的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部。换句话说，多个小齿213在各个小齿213的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部具有倒角部216。另外，在本实施方式中，倒角部216设置于所有小齿213的齿凹部215侧的周向端部，但是并不限定于该例示，也可以设置于一部分小齿213的齿凹部215侧的周向端部。

换句话说，只要多个小齿213中的至少一个小齿在与该小齿213的磁铁12在径向上相对的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部具有倒角部216即可。根据该结构，在小齿213的径向外侧面与齿凹部215侧的周向侧面之间设置有连接两者的倒角部216。因而，根据具有该结构的马达110以及送风装置，无需改变齿212的周向尺寸而能够降低马达110的齿槽转矩tqc。

如图4以及图5所示，优选第1小齿213a的倒角部216相对于平面Pd与第2小齿213b的倒角部216面对称。更具体地说，位于齿凹部215的周向一侧Rd1的小齿213的倒角部216与位于齿凹部215的周向另一侧Rd2的小齿213的倒角部216优选在周向上相对并且相对于平面Pd面对称。即，在第1小齿213a的倒角部216和第2小齿213b的倒角部216形成有相同大小的倒角形状。另外，平面Pd通过在周向上隔着齿凹部215相邻的小齿213之间的中央，并且包含中心轴线CA(参照后述的图6)。平面Pd与轴向以及径向平行。即，位于齿凹部215的周向一侧Rd1的小齿213的倒角部216与位于齿凹部215的周向另一侧Rd2的小齿213的倒角部216在周向上相对，并相对于平面Pd面对称，该平面Pd通过在周向上隔着齿凹部215相邻的小齿213之间的中央，并且包含中心轴线CA。

这样，若在周向上隔着齿凹部215相邻的小齿213中在周向上相对的倒角部216面对称，则即使转子1的旋转方向相反，也能够同样地降低齿槽转矩tqc。换句话说，无论转子1向周向一侧Rd1旋转，还是向周向另一侧Rd2旋转，都能够同样地降低齿槽转矩tqc。

但是，不限定于图4以及图5的例示，倒角部216也可以设置在第1小齿213a以及第2小齿213b中的一方。

＜1-3-3-1.倒圆角部＞

接下来，对倒圆角部216a的结构例进行说明。在图4中，倒圆角部216a作为倒角部216设置于第1小齿213a以及第2小齿213b的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部。该倒角部216是从轴向观察时向径向外侧突出且向周向的齿凹部215侧突出的曲面。换句话说，倒圆角部216a是将径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部与齿凹部215侧的周向侧面中的径向外端部连接的曲面。从轴向观察时，倒圆角部216a的径向外端部与第1小齿213a以及第2小齿213b的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部连接。并且，从轴向观察时，倒圆角部216a的径向内端部与第1小齿213a以及第2小齿213b的齿凹部215侧的周向侧面中的径向外端部连接。

如上所述，倒圆角部216a是在各个小齿213的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部实施所谓的倒圆角而成的部分。与在小齿213设置倒斜角部216b的情况相比，在小齿213设置倒圆角部216a的情况下，能够延长冲裁加工用模具的寿命。其理由是因为，在冲裁加工用模具中，在形成倒角部216的与小齿213的径向外侧面连接的一端部和倒角部216的与小齿213的齿凹部215侧的周向侧面连接的另一端部的部分中，通过形成倒斜角部216b时的磨损，容易去掉角。因而，在通过冲裁加工而制作定子铁芯21时，冲裁加工用模具的形成倒圆角部216a的部分比形成倒斜角部216b的部分不易磨损并且不易变形。

另外，在后面对倒圆角部216a的更优选的周向尺寸进行说明。

＜1-3-3-2.倒斜角部＞

接下来，对倒斜角部216b的结构例进行说明。在图5中，倒斜角部216b作为倒角部216而设置于第1小齿213a以及第2小齿213b的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部。该倒角部216是从轴向观察时与小齿213的径向外侧面以及小齿213的齿凹部215侧的周向侧面倾斜相交的平面。换句话说，倒斜角部216b是将径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部与齿凹部215侧的周向侧面中的径向外端部连接的平面。从轴向观察时，倒斜角部216b的径向外端部与第1小齿213a以及第2小齿213b的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部连接。并且，从轴向观察时，倒斜角部216b的径向内端部与第1小齿213a以及第2小齿213b的齿凹部215侧的周向侧面中的径向外端部连接。倒斜角部216b的法线朝向径向外侧且朝向周向的齿凹部215侧。

如上所述，倒斜角部216b是在各个小齿213的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部实施所谓的倒斜角而成的部分。在设置倒斜角部216b的情况下，如后述的图7A所示，与设置倒圆角部216a的情况相比，能够以更小的尺寸降低齿槽转矩tqc。

优选倒斜角部216b的径向长度Yc比从倒斜角部216b的周向一端至周向另一端的周向长度Xc大。另外，径向长度Yc是第1小齿213a以及第2小齿213b的齿凹部215侧的周向端部中的倒斜角部216b的从径向内端至径向外端的沿径向的长度。并且，周向长度Xc是第1小齿213a以及第2小齿213b的径向外端部中的倒斜角部216b的从周向一端至周向另一端的沿周向的长度。即，倒角部216的从径向内端至径向外端的径向长度Yc比倒角部216的从周向一端至周向另一端的周向长度Xc大。

通过设成Xc＜Yc，能够抑制因倒斜角部216b的形成而导致的小齿213的径向外侧面的面积的减小。因而，能够抑制因倒斜角部216b的形成而导致的转矩特性Ke的下降。而且，通过将倒斜角部216b的径向长度Yc设为比周向长度Xc大，更加减小因倒斜角部216b的形成而导致的小齿213的齿凹部215侧的周向侧面的面积，能够降低磁通从磁铁12向小齿213的齿凹部215侧的周向侧面的流入。因而，能够进一步提高降低因倒斜角部216b的形成而导致的齿槽转矩tqc的效果。

另外，并不限定于上述的例示，倒斜角部216b的径向长度Yc可以与周向长度Xc相同，也可以比周向长度Xc小。并且，在后面对倒斜角部216b的进一步优选的周向尺寸进行说明。

＜1-3-4.齿凹部的尺寸＞

接下来，参照图4以及图5对齿凹部215的尺寸进行说明。

＜1-3-4-1.齿凹部的周向长度＞

例如图4以及图5所示，齿凹部215的周向长度Whc是从轴向观察时在形成齿凹部215的相邻的小齿213中从周向一侧Rd1的内侧面至周向另一侧Rd2的内侧面的周向上的距离。在本实施方式中，周向长度Whc也可以采用沿着假想的周缘部212c(参照图4以及图5的虚线)的周向的距离，其中，该假想的周缘部212c在齿凹部215的径向外端部中沿齿212的外周缘。更具体地说，齿凹部215的周向长度Whc设成以下两个假想的端部之间的周向长度，该两个假想的端部分别是：在周向上相邻的小齿213中的位于周向一侧Rd1的小齿213的径向外侧且周向另一侧Rd2的假想的端部；以及在周向上相邻的小齿213中的位于周向另一侧Rd2的小齿213的径向外侧且周向一侧Rd1的假想的端部。在此，“假想的端部”是指在小齿213暂时未设置倒角部216的情况下的第1小齿213a以及第2小齿213b的径向外侧面中的齿凹部215侧的周向端部。

优选齿凹部215的周向长度Whc比磁铁12的周向长度Lmc大。这样一来，能够抑制产生无助于转矩特性Ke的磁通环。这是因为，能够抑制在周向上交替设置的第1磁极与第2磁极之间产生从两者中的一方经由小齿213而流动到另一方的磁通。因而，能够提高马达110的转矩特性Ke，并且能够提高其输出效率。

＜1-3-4-2.齿凹部的径向长度＞

例如图4以及图5所示，齿凹部215的径向长度Whr是从轴向观察时从在齿凹部215的径向外端部中沿齿212的外周缘的假想的周缘部212c(参照图4以及图5的虚线)至作为齿凹部215的底部的径向内端部的径向的距离。更具体地说，在本实施方式中，径向长度Whr是齿212的径向外侧的假想的周缘部212c与齿凹部215的径向内侧的面之间的最大的间隔，并且是齿凹部215的周向的中心的径向长度。但是，并不限定于该例示，径向长度Whr也可以是满足上述的2个条件中的一个条件的长度。即，径向长度Whr也可以是假想的周缘部212c与齿凹部215的径向内侧的面之间的最大的间隔，而不是齿凹部215的周向的中心的径向长度。或者，径向长度Whr也可以是齿凹部215的周向的中心的径向长度，而不是假想的周缘部212c与齿凹部215的径向内侧的面之间的最大的间隔。

优选齿凹部215的径向长度Whr比磁铁12的径向长度Lmr大。这样一来，能够避免磁铁12与齿凹部215的径向内侧的面之间的磁阻过于低。因此，难以在周向上相邻的第1磁极与第2磁极之间产生从两者中的一方经由齿凹部215的径向内侧的面以及小齿213而流动到另一方的磁通。因而，能够有助于抑制产生无助于转矩特性Ke的磁通环。

＜1-3-5.与磁铁相对的小齿的周向尺寸＞

接下来，对与磁铁12相对的小齿213的周向尺寸进行说明。图6是从轴向观察小齿213与磁铁12相对的结构的图。另外，在图6中，为了容易观察定子铁芯21的结构，省略了绝缘件22以及线圈部23等的图示。

＜1-3-5-1.磁铁的周向尺寸的定义＞

首先，参照图6对磁铁12的磁铁间距θmp以及磁铁外角θmo的定义进行说明。

磁铁间距θmp是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了磁铁12的第1磁极的周向的中心与中心轴线CA的线；以及连接了在周向上与第1磁极相邻的第2磁极的周向的中心与中心轴线CA的线。换句话说，磁铁间距θmp是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度θmp，所述两个线分别是：连接了第1磁铁121的周向的中心与中心轴线CA的线；以及连接了第2磁铁122的周向的中心与中心轴线CA的线。在本实施方式中，10个第1磁铁121与10个第2磁铁122在周向上交替并且等间隔排列。因此，磁铁间距θmp的机械角为18°。并且，磁铁间距θmp的电角为180°。

磁铁外角θmo是从轴向观察时以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了第1磁铁121的周向一侧Rd1的端部与中心轴线CA的线；以及连接了在周向另一侧Rd2紧接着配置的第1磁铁121的周向另一侧Rd2的端部与中心轴线CA的线。在本实施方式中，磁铁外角θmo的机械角例如是50.3°。并且，在该情况下，磁铁外角θmo的电角是503°。

＜1-3-5-2.小齿的周向尺寸的定义＞

接下来，同样参照图6对小齿213的小齿开口角θtp以及小齿外角θto的定义进行说明。

小齿开口角θtp是从轴向观察时在同一齿212中以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了在周向上相邻的小齿213中的位于周向一侧Rd1的第1小齿213a的周向的中心与中心轴线CA的线；以及连接了在周向上相邻的小齿213中的位于周向另一侧Rd2的第2小齿213b的周向的中心与中心轴线CA的线。在本实施方式中，小齿开口角θtp的机械角例如是37.3°。并且，在该情况下，小齿开口角θtp的电角是373°。

小齿外角θto是从轴向观察时在同一齿212中以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了第1小齿213a的周向一侧Rd1的端部与中心轴线CA的线；以及连接了第2小齿213b的周向另一侧Rd2的端部与中心轴线CA的线。在本实施方式中，小齿外角θto的机械角例如是53.4°。在该情况下，小齿外角θto的电角是534°。

＜1-3-5-3.与磁铁相对的小齿的周向尺寸＞

如图6所示，优选在各个齿212中小齿开口角θtp比磁铁间距θmp的2倍大。这样一来，能够确保与第1磁极相对的小齿213，因此能够在定子铁芯21与转子1之间形成更适合的磁回路。因而，能够提高马达110的转矩特性Ke以及改善输出效率。

并且，优选在各个齿212中小齿外角θto比磁铁间距θmp的3倍小。其理由是因为，能够在周向上与各个齿212所具有的多个小齿213对接的磁极的间距最大为磁铁间距θmp的3倍，若超过3倍，则增加与设置于各个齿212的基部212a的线圈部23不交叉的无效磁通。因而，通过避免小齿外角θto超过磁铁间距θmp的3倍，能够防止无效磁通的增加，并且能够在定子铁芯21与转子1之间形成良好的磁回路。

优选在各个齿212中小齿外角θto比磁铁外角θmo大。这样一来，能够在产生转矩的齿212所具有的多个小齿213中，使与3个磁极对接的面积接近最大值。因而，能够在转子1与定子铁芯21之间形成更加良好的磁回路。

＜1-3-6.倒角部的周向尺寸＞

接下来，参照图6、图7A以及图7B对倒角部216的优选的周向尺寸进行说明。另外，以下说明的周向尺寸是适宜的例示，并非必须限定本实用新型。图7A是示出齿槽转矩tqc相对于倒角部216的周向角度比rθ的变化的折线图。图7B是示出转矩特性Ke相对于倒角部216的周向角度比rθ的变化的折线图。另外，在图7A以及图7B中，圆圈的曲线(“倒圆角(Roundchamfering)”)表示倒圆角部216a的特性，四边形的曲线(“倒斜角(Beveling)”)表示倒斜角部216b的特性。

＜1-3-6-1.周向尺寸的定义＞

如图6所示，倒角部216的周向尺寸能够用周向角度θp表示。该周向角度θp是，以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了倒角部216的周向一端与中心轴线CA的线；以及连接了倒角部216的周向另一端与中心轴线CA的线。以下，将该周向角度称为“倒角角度θp”。

并且，小齿213的周向尺寸也能够用周向角度{(θto-θti)\/2}表示。该周向角度{(θto-θti)\/2}是以下两个线之间的周向角度，所述两个线分别是：连接了小齿213的周向一端与中心轴线CA的线；以及连接了小齿213的周向另一端与中心轴线CA的线。在本实施方式中，小齿213的周向角度{(θto-θti)\/2}通过将小齿外角θto与小齿内角θti之差除以各个齿212所具有的小齿213的数量而求出。

而且，以下，将倒圆角部216a的倒角角度θp与小齿213的周向角度{(θto-θti)\/2}的角度比{(2×θp)\/(θto-θti)×100}称为“周向角度比rθ”。就周向角度比rθ而言，将小齿213的径向外端部中的倒角部216与小齿213的周向尺寸比用％表示。

＜1-3-6-2.倒圆角部的周向尺寸＞

首先，对倒圆角部216a的优选的周向尺寸进行说明。如图7A所示，在倒圆角部216a的周向角度比rθ为5％以下的情况下，马达110的齿槽转矩tqc出现较高的齿槽转矩tqc。另一方面，例如在倒圆角部216a的周向角度比rθ为14.3％以上时，齿槽转矩tqc成为40mN·m以下。并且，如图7B所示，用反电动势常数表示的马达110的转矩特性Ke随着倒圆角部216a的周向角度比rθ的增加而下降。转矩特性Ke的下降率随着倒圆角部216a的周向角度比rθ的增加而变大，在倒圆角部216a的周向角度比rθ为29.7％以下时，转矩特性Ke的下降率为5％以下。

因而，如图7A以及图7B所示，倒圆角部216a的周向角度比rθ优选为14.3％以上且29.7％以下。换句话说，在倒圆角部216a中，从轴向观察时，连接了倒角部216的周向一端与中心轴线CA的线同连接了倒角部216的周向另一端与中心轴线CA的线之间的周向角度θp优选为连接了小齿213的周向一端与中心轴线CA的线同连接了小齿213的周向另一端与中心轴线CA的线之间的周向角度{(θto-θti)\/2}的14.3％以上且29.7％以下。

在倒圆角部216a中，通过将周向角度比rθ设为上述的范围，能够抑制转矩特性Ke的下降，并且能够适当地降低齿槽转矩tqc。例如在图7A以及图7B中，能够将转矩特性Ke的下降率抑制在5％以内，并且能够将齿槽转矩tqc设为40mN·m以下。但是，在倒圆角部216a中，例如即使转矩特性Ke的下降率为5％以上，也能够将齿槽转矩tqc设为40mN·m以下。即，在容许转矩特性Ke的下降率的范围内，也可以设成周向角度比rθ＞29.7％以上。

＜1-3-6-3.倒斜角部的周向尺寸＞

首先，对倒斜角部216b的进一步优选的周向尺寸进行说明。如图7A所示，在倒斜角部216b的周向角度比rθ为5％以下的情况下，马达110的齿槽转矩tqc出现较高的齿槽转矩tqc。另一方面，例如在倒斜角部216b的周向角度比rθ为12％以上且32％以下时，齿槽转矩tqc成为40mN·m以下。并且，如图7B所示，用反电动势常数表示的马达110的转矩特性Ke随着倒斜角部216b的周向角度比rθ的增加而下降。转矩特性Ke的下降率随着倒圆角部216a的周向角度比rθ的增加而变大，在倒圆角部216a的周向角度比rθ为24％以下时，转矩特性Ke的下降率成为5％以下。

由此，如图7A以及图7B所示，倒斜角部216b的周向角度比rθ优选为12％以上且24％以下。换句话说，在倒斜角部216b中，从轴向观察时，连接了倒角部216的周向一端与中心轴线CA的线同连接了倒角部216的周向另一端与中心轴线CA的线之间的周向上的周向角度θp优选为连接了小齿213的周向一端与中心轴线CA的线同连接了小齿213的周向另一端与中心轴线CA的线之间的周向上的周向角度{(θto-θti)\/2}的12％以上且24％以下。

在倒斜角部216b中，通过将周向角度比rθ设为上述的范围，能够抑制转矩特性Ke的下降，并且能够适当地降低齿槽转矩tqc。例如在图7A以及图7B中，能够将转矩特性Ke的下降率抑制在5％以内，并且能够将齿槽转矩tqc设为40mN·m以下。

本实用新型例如在具有在齿的末端部设置有多个小齿的定子铁芯的马达中有用。

例如，在上述实施方式中，马达110是本实施方式中吊扇100所具有的轴固定型且外转子型无刷直流马达。但是，并不限于这些例示，马达110也可以设置于吊扇100以外的装置，可以是轴旋转型，也可以是内转子型。另外，在马达110是内转子型的情况下，马达110的构成要素的径向上的位置有时相反。例如，在马达110是内转子型的情况下，多个齿212从铁芯背部211向径向内侧延伸。

设计图

无刷马达以及送风装置论文和设计

无刷马达以及送风装置论文和设计

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢