[发明专利]无刷电机

说明书

技术领域

本发明涉及价格低廉的同时可以大幅提高输出转矩的无刷电机。

背景技术

以往，通过提高磁铁性能、采用低损耗的铁芯材料、或者提高线圈占空 系数而减小铜损等技术途径，提高无刷电机的性能使其具有高性能。例如， 用于洗衣机等电器的直接驱动电机(direct drive motor)，由于在电机的输出 轴上不设置齿轮等加减速机构而是直接连接于负载，因此基于负载特性，电 机需要在低速时输出大转矩。为此，需要抑制低速运行时的温度上升，因此 在已有技术中通过电机的多极化(例如，转子采用48个极，定子采用36个 槽)使定子线圈的周长变短，以便减小阻抗值。即，通过对定子实施多极化 (多槽化)，从而与没有实施多极化时相比，定子齿(teeth)变细，而一匝线圈 的周长也随定子齿变细而变短，由此当每相的线圈匝数不变时，可以减小每 相的阻抗值。

并且，近来对无刷电机的大转矩化、低价格化的要求进一步提高，而根 据上述结构已日益难以满足这一要求。因此，最近正在开发对基本结构进行 较大改变的无刷电机。例如，将一直以来主要用于步进电机的微调(Vernier) 型的电机(参见日本专利第3140814号公报)应用于无刷电机，如日本特许 公开2006-61326号公报所图示。

如图12所示，这种无刷电机A100包含转子A1和定子，转子A1具有 沿着旋转方向交替充磁为N极、S极的充磁面A11，定子具有多个缠绕有线 圈A31的凸极，并且设置成在不同相位被驱动的凸极相对N极、S极互相错 位。凸极的顶端面相对所述充磁面A11在径向上互相面对，在其顶端面上沿 旋转方向交替布置凹槽A33及凸条A32，凹槽A33及凸条A32沿轴向延伸且 在旋转方向上的宽度与N极或S极的旋转方向宽度大致相同。而且，根据转 子A1的位置，向对应的凸极的线圈A31通电，从而驱动转子A1旋转。

根据上述结构，由于凹槽A33与充磁面A11之间的间隙A6大于凸条 A32与充磁面A11之间的间隙A6，因此提高了交链于各定子齿的磁通，所以 即使是相同的线圈(每相的匝数相同)，比起使凸极分别与各极相面对的以往 的无刷电机(A100)，也可以实现高转矩(参见图12)。

但是，前述的日本特许公开2006-61326号公报所记载的无刷电机A100 在实现高转矩时存在问题。如图12所示，例如面向U相线圈的中心的S极 与凸极之间的径向空隙距离大于其两端的N极处的空隙距离，因此S极的磁 通虽然不会像N极的磁通那么大但还是会产生，且S极的磁通成为流向两旁 N极的漏磁通M。而且，该漏磁通M会大幅减小交链于U相线圈的有效磁 通。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其主要目的在于基于微调型电机 以简单的结构显著提高无刷电机的转矩性能而实现技术上的飞跃，同时不引 起结构的大型化或复杂化。

为了实现上述目的，根据本发明所提供的一种无刷电机，包含：转子， 该转子具有沿旋转方向交替充磁为N极、S极的充磁面；定子，该定子具有 多个缠绕线圈的凸极，并且各凸极的顶端面相对所述充磁面在径向上互相面 对；在所述凸极的顶端面沿旋转方向交替并排形成的凹槽及凸条，凹槽及凸 条沿轴向延伸且其旋转方向宽度与N极或S极的旋转方向宽度大致一致；介 于所述凹槽与充磁面之间所形成的空隙中的磁性体，该磁性体与所述凹槽及 充磁面均不接触；环状的磁连接部件，该磁连接部件从所述定子沿轴向分离 而布置，用于对多个磁性体进行磁性连接。

根据上述组成，从与所述凹槽面对的所述充磁面发出的磁通通过所述磁 性体及所述磁连接部件而形成磁路，所以可以大幅减小磁通朝两侧的所述充 磁面流动的漏磁通。其结果，可以使不设置所述磁性体和所述磁连接部件时 不进入所述凸条的磁通进入到所述凸条，并可以增加交链于线圈的有效磁通。 因此，可以实现无刷电机的高转矩化。

并且，可以仅通过在所述凹槽的空隙中放入磁性体，并将该磁性体通过 磁连接部件相连接的简单结构实现上述效果。

为了进一步实现无刷电机的高转矩化，所述连接部件最好为连接各磁性 体的环状部件。

实现高转矩化的一种最佳形态为在各空隙中分别布置所述磁性体。

并且，当需要抑制所述磁性体的设置成本时，可以将所述磁性体每隔一 定间距布置在空隙中。

作为实现高转矩化的另一形态，可以具有多个互相分离的磁连接部件， 并从各磁连接部件分别延伸出多个磁性体。