專利名稱：4極同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及4極同步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，比如在OA機(jī)器中，裝備有冷卻用的DC或AC風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，特別是在要求高轉(zhuǎn)速的機(jī)器中，適合使用2極或4極的AC風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)。
對(duì)這種AC風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)作一說明。有一種如下結(jié)構(gòu)的同步電動(dòng)機(jī)，在與電樞線圈連接的整流電路中具有二極管、電刷、轉(zhuǎn)換器，一邊對(duì)從交流電流源供給的交流電流進(jìn)行整流，一邊向磁鐵轉(zhuǎn)子賦于力使其旋轉(zhuǎn)，作為直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)上升到同步旋轉(zhuǎn)附近，該時(shí)刻，機(jī)械性地將轉(zhuǎn)換器從整流電路脫開，轉(zhuǎn)換成由交流電源執(zhí)行的同步運(yùn)轉(zhuǎn)(參照日本專利特開平9-84316號(hào)公報(bào)、特許申請(qǐng)平9-135559號(hào)公報(bào))。
還有一種如下結(jié)構(gòu)的同步電動(dòng)機(jī)的提案，通過微電腦的通電控制，使啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路的流向線圈A和線圈B的整流電流的電流方向交替狀切換地進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，或者在使交替狀流向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路的電樞線圈的整流電流反轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，執(zhí)行開關(guān)控制，以抑制反轉(zhuǎn)側(cè)對(duì)非反轉(zhuǎn)側(cè)的輸入地進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)由光傳感器檢測的磁鐵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速到達(dá)了同步的轉(zhuǎn)速附近時(shí)，將運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)切換至同步運(yùn)轉(zhuǎn)電路，控制成移行到同步運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)(參照日本專利特開2000-125580號(hào)公報(bào)、特開2000-166287號(hào)公報(bào))。
在這些的同步電動(dòng)機(jī)中，絕緣樹脂制的繞線管嵌入定子鐵心(層疊鐵心)的槽部，在該繞線管上卷繞著作為電樞繞組的線圈繞組。該電樞線圈，使用自動(dòng)機(jī)等按照規(guī)定的卷繞方向和規(guī)定的卷繞數(shù)，而與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)應(yīng)地被卷裝在繞線管上。
在上述的同步電動(dòng)機(jī)中，啟動(dòng)時(shí)磁鐵轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向不穩(wěn)定，因向繞組通電而使定子鐵心所產(chǎn)生的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極相互吸引，有可能產(chǎn)生不能旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)死點(diǎn)。
另外，存在的問題是，難以實(shí)現(xiàn)將繞線管安裝在小型的定子鐵心上以及將電樞繞組卷繞于該繞線管的一連串作業(yè)的自動(dòng)化，電動(dòng)機(jī)的組裝工序多，生產(chǎn)效率差。
在將電樞繞組卷繞于繞線管時(shí)，因繞線管撓曲和外形歪斜等而使電樞繞組的整列卷繞作業(yè)困難化。因而降低了電樞繞組的占積率，難以提高電動(dòng)機(jī)的效率。
并且，必須在被磁鐵轉(zhuǎn)子圍住的狹小的空間內(nèi)進(jìn)行線圈外接線的配線，難以在不與轉(zhuǎn)子發(fā)生干擾的情況下將配線繞回，因作用于外部連接線的連接部分的拉伸力和由繞組發(fā)生的熱量等，容易降低連接可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的4極同步電動(dòng)機(jī)，第1目的在于，使磁鐵轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定化，第2目的在于使電動(dòng)機(jī)的組裝工序簡略化，提高生產(chǎn)性，第3目的在于，提高通過繞線管卷繞于定子鐵心的電樞繞組的占積率，第4目的在于縮短線圈外接線的配線長度，提高連接部的可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)。
即，4極同步電動(dòng)機(jī)包括以輸出軸為中心可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體內(nèi)、被磁化成4極的圓筒狀的磁鐵轉(zhuǎn)子；以及設(shè)置于被該磁鐵轉(zhuǎn)子所圍住的空間部、插通狀設(shè)置有所述輸出軸并通過繞線管將電樞繞組卷繞于定子鐵心的定子，其特點(diǎn)是，定子鐵心，在交叉成十字形的各連接軀干部的兩端側(cè)，各自形成第1磁極鐵心和第2磁極鐵心，所述第1磁極鐵心具有朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部，該磁通作用面部相對(duì)于第1磁極鐵心的長邊方向的中心線，其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
另外，其特征在于，第2磁極鐵心的磁通作用面部朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心，被夾持于第2磁極鐵心兩側(cè)的與繞線管之間分別安裝。該場合，輔助鐵心的特點(diǎn)是，成為磁通作用面部的磁極片部相對(duì)于第2磁極鐵心的長邊方向的中心線，其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
另外，其特征在于，在第1磁極鐵心和第2磁極鐵心中，與磁鐵轉(zhuǎn)子對(duì)向的磁通作用面部，沿周向設(shè)置于中心角的50度～70度的范圍內(nèi)。
另外，繞線管的特點(diǎn)是，在通過架橋部將圍住筒狀的卷芯部的立壁一體形成的剖面コ字狀的槽部內(nèi)，嵌入預(yù)先卷繞成環(huán)狀的電樞線圈，第2磁極鐵心各自插通于卷芯部，架橋部從兩側(cè)與第1磁極鐵心的連接軀干部側(cè)面對(duì)合，嵌入定子鐵心中。該場合，各繞線管的特點(diǎn)是，預(yù)先用繞組夾具將電樞線圈卷繞成環(huán)狀而形成的電樞線圈嵌入槽部。另外，電樞線圈的特點(diǎn)是，將自融線卷繞成線圈狀，嵌入各繞線管的槽部進(jìn)行粘接。
并且，其特點(diǎn)是，卷芯部從立壁向外方凸出狀設(shè)置，將嵌入該卷芯部的電樞線圈的端面覆蓋，將絕緣薄膜分別嵌入所述卷芯部，將在該絕緣薄膜的外側(cè)形成有進(jìn)行電樞繞組相互的端子間連接的配線圖形的接線基板，各自插通于卷芯部。該場合，其特點(diǎn)是在繞線管上，穿設(shè)有可供與接線基板間連接的線圈外接線插通的第1配線孔、以及將與接線基板間連接的外部連接線收攏后通過的第2配線孔。
采用上述的4極同步電動(dòng)機(jī)，由于定子鐵心是，將第1磁極鐵心的朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部相對(duì)于該第1磁極鐵心的長邊方向的中心線，其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)，因此，可消除磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)死點(diǎn)，使啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定化。
另外，將第2磁極鐵心的磁通作用面部朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心的成為磁通作用面部的磁極片部相對(duì)于第2磁極鐵心的長邊方向的中心線其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)，這對(duì)于使磁鐵轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定化來講是一種好方法。
另外，在通過架橋部將圍住筒狀的卷芯部的立壁一體形成的剖面コ字狀的槽部內(nèi)，嵌入預(yù)先卷繞成環(huán)狀的電樞線圈而形成繞線管，由于該繞線管是將第2磁極鐵心各自插通于卷芯部，架橋部從兩側(cè)與第1磁極鐵心的連接軀干部側(cè)面對(duì)合而安裝在定子鐵心中，因此，可使電動(dòng)機(jī)的組裝工序簡略化，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的組裝自動(dòng)化，由此可提高生產(chǎn)性。
另外，由于預(yù)先用繞組夾具將電樞線圈卷繞成環(huán)狀而形成的電樞線圈嵌入槽部，因此，可在不發(fā)生繞線管撓曲等的變形情況下形成電樞繞組整列卷繞的電樞線圈，從而提高電樞繞組的占積率，可提高電動(dòng)機(jī)的效率。
由于將形成有電樞線圈相互的端子間進(jìn)行連接的配線圖形的接線基板，分別嵌入繞線管的卷芯部，因此，利用被嵌入卷芯部的電樞線圈的外側(cè)開設(shè)的空間，可由接線基板進(jìn)行繞組間的配線連接，可省略電動(dòng)機(jī)內(nèi)的配線長度，實(shí)現(xiàn)小型化。
并且，由于繞線管上形成有第1配線孔，該第1配線孔可供與接線基板間連接的線圈外接線插通，因此，能以最短的距離進(jìn)行基板間的配線連接，由于穿設(shè)有將與接線基板間連接的外部連接線收攏后通過的第2配線孔，因此，通過臨時(shí)由形成有第2配線孔的繞線管的本身來承受作用于外部連接線的拉伸力，拉伸力不會(huì)直接作用于與接線基板的接合部，可維持接合部的連接可靠性。
附圖的簡單說明

圖1A為從第1磁極鐵心側(cè)看到4極同步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)視剖面說明圖，圖1B為接線基板的說明圖，圖2為從上殼體看到的俯視圖，圖3為將上殼體局部取下后的電動(dòng)機(jī)的內(nèi)視圖，圖4A為將4極同步電動(dòng)機(jī)的接線基板和絕緣薄膜取下后的內(nèi)視剖面說明圖，圖4B為表示輔助鐵心安裝狀態(tài)的部分圖，圖5為從下殼體看到的俯視圖，圖6為4極同步電動(dòng)機(jī)的分解立體圖，圖7A為定子鐵心的俯視圖，圖7B為箭頭C-C方向剖面圖，圖8A為一方的輔助鐵心的俯視圖，圖8B為正面圖，圖9A為另一方的輔助鐵心的俯視圖，圖9B為主視圖，圖9C為右側(cè)視圖，圖10A為繞線管的俯視圖，圖10B為圖示箭頭A-A剖面圖，圖10C為繞線管的主視圖，圖10D為箭頭B-B剖面圖，圖11A和圖11B為定子鐵心的立體說明圖，圖12為卷繞在嵌入定子鐵心的繞線管上的繞組的線圈外接線圖，圖13A為電樞線圈的俯視圖，圖13B為側(cè)視圖，圖14為4極同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電路的說明圖，圖15為表示定子鐵心的第1磁極鐵心和第2磁極鐵心的磁通作用面部的周向角度范圍的說明圖，圖16為表示電動(dòng)機(jī)負(fù)荷—輸入電流特性的圖表。
為實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)首先，參照?qǐng)D1～圖6說明4極同步電動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。
在下面的說明中，對(duì)外轉(zhuǎn)子型的4極同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行說明。
圖1～圖3中，轉(zhuǎn)子和定子被收容在殼體4內(nèi)，該殼體4是通過將上殼體1和下殼體2上下重合并用螺釘3進(jìn)行固定而形成。圖1A中，殼體4中嵌入有輸出軸5。輸出軸5可旋轉(zhuǎn)地受保持于上殼體1的上部軸承6和嵌入在鉚合于下殼體2的定子構(gòu)架8中的下部軸承7所支承。作為上部軸承6和下部軸承7，考慮到電樞線圈所形成的磁場紊亂，適合使用非磁性的材料，比如不銹鋼。在上部軸承6的軸向上端與上殼體1之間嵌裝著預(yù)壓彈簧9，對(duì)上部軸承6施加軸向下側(cè)的方向力，以抑制后述的轉(zhuǎn)子上浮。
下面參照?qǐng)D4～圖6說明磁鐵轉(zhuǎn)子10的結(jié)構(gòu)。凸起部11被鉚接在轉(zhuǎn)子外殼12上，轉(zhuǎn)子外殼12通過凸起部11被嵌入在輸出軸5中進(jìn)行一體固定。凸起部11可旋轉(zhuǎn)地受設(shè)于上殼體1的上部軸承6所支承。轉(zhuǎn)子外殼12是下端側(cè)開放的杯子形狀，內(nèi)周面固定著圓筒狀的永久磁鐵13。永久磁鐵13在周向上各以約90度N·S交替地磁化成4極。作為這種永久磁鐵13，比如可以采用廉價(jià)的鐵素體、橡膠磁鐵、塑料磁鐵、釤鈷、稀土類的磁鐵、釹鐵硼等作為原料進(jìn)行制造。在轉(zhuǎn)子外殼12的周面部的2個(gè)部位上形成有折曲片14和切口孔15，該折曲片14是通過將沿周向切開的一部分朝內(nèi)周面?zhèn)日矍纬伞Ｕ矍?4被作為將永久磁鐵13安裝于轉(zhuǎn)子外殼12時(shí)的尺度來利用(參照?qǐng)D4A)，切口孔15被作為將定子16所發(fā)生的熱量向外部散放的通氣孔來利用。如上所述，磁鐵轉(zhuǎn)子10是通過將凸起部12嵌入在輸出軸5中并可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體4上。磁鐵轉(zhuǎn)子10在通電后，利用與形成于定子16側(cè)的磁極的斥力，以輸出軸5為中心進(jìn)行啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
在被磁鐵轉(zhuǎn)子10圍住的空間部內(nèi)設(shè)置有定子16。圖5中，在鉚接于下殼體2的定子構(gòu)架8上，設(shè)置有傳感器配線引出口18，可將外部連接線引向殼體4外的配線引出口17和與檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器連接的配線，向殼體4的外部引出。從配線引出口17和傳感器配線引出口18引出的各配線，與設(shè)于后述的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路和同步運(yùn)轉(zhuǎn)電路的控制基板進(jìn)行電氣連接。
圖6中，在定子構(gòu)架8上保持著下部軸承7，可旋轉(zhuǎn)地將輸出軸5的一端支承。在定子構(gòu)架8上，使用螺釘21固定著傳感器基板20，該傳感器基板20具有檢測磁鐵轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)速和磁極位置用的霍爾元件19。霍爾元件19對(duì)磁鐵轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)速和磁極位置進(jìn)行檢測，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的脈沖，根據(jù)磁極位置，在規(guī)定的時(shí)點(diǎn)通過后述的微電腦執(zhí)行啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路的開關(guān)控制。另外，可以利用光透過型或反射型的光傳感器、磁性電阻元件、采用線圈等的磁性傳感器、高頻率感應(yīng)的方法、容量變化的方法等各種的傳感器來代替霍爾元件19。
下面參照?qǐng)D4～圖6說明定子16的結(jié)構(gòu)。圖4A中，在定子構(gòu)架8上設(shè)置有定子載置部22，在該定子載置部22上載置著定子鐵心23。定子鐵心23使用了具有4切口的層疊鐵心，在交叉成十字形的各連接軀干部24、25的兩端側(cè)，各自形成第1磁極鐵心36和第2磁極鐵心39。在第1磁極鐵心36上穿設(shè)著固定孔(貫通孔)26，將固定螺栓27插通在該固定孔26中，用螺釘將定子鐵心23固定在定子載置部22上。在將定子鐵心23的連接軀干部24、25交叉成十字形的交叉部上穿設(shè)有軸孔(貫通孔)28，插通著輸出軸5。將電樞線圈30通過繞線管29嵌入定子鐵心23中。
圖6中，定子鐵心23的結(jié)構(gòu)是將第2磁極鐵心39插通于卷芯部31，將繞線管29與第1磁極鐵心36的連接軀干部側(cè)面49對(duì)接、嵌入。在該繞線管29的卷芯部31上，嵌入有電樞繞組比如、將線圈A和線圈B卷繞成串聯(lián)的電樞線圈30。在嵌入有電樞線圈30的卷芯部31上，依次重疊地嵌入有中心部形成嵌入孔32a的絕緣薄膜32和中心部形成嵌入孔33a的接線基板33。將輔助鐵心34、35從接線基板33的外側(cè)通過嵌入孔33a、32a插入第2磁極鐵心39的兩側(cè)，夾持于第2磁極鐵心39的側(cè)面與卷芯部31的內(nèi)壁面之間進(jìn)行安裝(參照?qǐng)D3、圖4B)。
下面參照?qǐng)D3、圖7～圖13、圖15及圖16具體性說明定子16的結(jié)構(gòu)。圖7A和圖7B中，定子鐵心23的結(jié)構(gòu)是第1磁極鐵心36具有朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部37，該磁通作用面部37的形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，相對(duì)于第1磁極鐵心36的長邊方向的中心線M形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。具體來講，在第1磁極鐵心36的與磁鐵轉(zhuǎn)子10對(duì)向的磁通作用面部37的一部分設(shè)置有凹部38，在與轉(zhuǎn)子磁極部之間形成有間隙(空隙部)，故來自磁通作用面部37所作用的磁通的平衡性，相對(duì)于中心線M發(fā)生了左右不一致而偏向于一方側(cè)，即起到了使磁通偏向于磁性阻力小的未形成有凹部38的順時(shí)針方向側(cè)的磁通作用面部37的作用。圖3中，第1磁極鐵心36的磁通作用面部37上形成的凹部38相對(duì)于輸出軸5的旋轉(zhuǎn)中心，形成于點(diǎn)對(duì)稱的位置(旋轉(zhuǎn)180度的位置)。所設(shè)計(jì)的定子鐵心23的透磁率比輔助鐵心34、35大。定子鐵心23比如適合使用由硅鋼板構(gòu)成的層疊鐵心。
圖3中，第2磁極鐵心39的磁通作用面部37朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心34、35，分別被夾持于第2磁極鐵心39的側(cè)面與卷芯部31的內(nèi)壁面之間進(jìn)行安裝。輔助鐵心34安裝于第2磁極鐵心39一方的側(cè)面，輔助鐵心35被分開地安裝于另一方的側(cè)面。輔助鐵心34和輔助鐵心35呈1對(duì)狀地被設(shè)置于第2磁極鐵心39的兩側(cè)面，對(duì)來自第2磁極鐵心39的磁通作用面部37所作用的磁通進(jìn)行補(bǔ)充。輔助鐵心34、35的結(jié)構(gòu)是成為磁通作用面部的磁極片部34a、35a相對(duì)于第2磁極鐵心39的長邊方向的中心線N，其形狀在該中心線N的兩側(cè)不一樣，形成了磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。具體來講，圖8A和圖8B中，輔助鐵心34的磁極片部34a是圓弧面，而在圖9A～圖9C中，輔助鐵心35的磁極片部35a是在圓弧面上形成沖孔35c。
圖3中，來自包含磁極片部34a、35a的第2磁極鐵心39的磁通作用面部37所作用的磁通的平衡性，相對(duì)于中心線N發(fā)生了左右不一致而偏向于一方側(cè)，即、發(fā)生了偏向于磁性阻力小的未形成有沖孔35c的順時(shí)針方向側(cè)的輔助鐵心34的磁通。本實(shí)施例中，輔助鐵心34、35被安裝在第2磁極鐵心39上，相對(duì)于輸出軸5的旋轉(zhuǎn)中心，處于點(diǎn)對(duì)稱的位置(旋轉(zhuǎn)180度的位置)。輔助鐵心35的磁極片部35a上形成的沖孔35c，也形成于點(diǎn)對(duì)稱的位置(旋轉(zhuǎn)180度的位置)。作為輔助鐵心34、35，比如適合使用冷軋鋼板等。另外，由設(shè)于輔助鐵心34、35的第2磁極鐵心39所產(chǎn)生的磁通平衡性的偏置方向與由第1磁極鐵心36所產(chǎn)生的磁通平衡性的偏置方向相同(比如順時(shí)針方向)，但偏置角度(圖3的中心線M-M’間角度與中心線N-N’間角度)也可以不相等。
圖8B和圖9B中，在輔助鐵心34、35的插入部34b、35b的2個(gè)部位上形成有切口部34d、35d。圖1B中，在接線基板33的嵌入孔33a的內(nèi)緣部，長邊方向的單側(cè)的2個(gè)部位上分別凸設(shè)有卡止凸部33b。通過將插入部34b、35b插入接線基板33的嵌入孔33a中，分別將切口部34d、35d與卡止凸部33b卡止，各自被組裝于第2磁極鐵心39的兩側(cè)。
圖15中，第1磁極鐵心36的與磁鐵轉(zhuǎn)子10相對(duì)的磁通作用面部37，沿周向設(shè)置于中心角的50度～70度、最好是57度～60度的范圍內(nèi)。第2磁極鐵心39的包含輔助鐵心34、35在內(nèi)的磁通作用面部37，沿周向設(shè)置于中心角的50度～70度、最好是57度～60度的范圍內(nèi)。
在磁鐵轉(zhuǎn)子10的4個(gè)極上，磁化成大致正弦波，通電運(yùn)轉(zhuǎn)中，一邊發(fā)生衰減現(xiàn)象(感應(yīng)電壓相對(duì)于輸入電流的相位提前或延遲)，一邊隨著與電動(dòng)機(jī)負(fù)荷相吻合的功率因數(shù)(輸入電流與感應(yīng)電壓的相位差角COSφ)及輸入電流的增大而持續(xù)旋轉(zhuǎn)。一旦與磁鐵轉(zhuǎn)子10的磁極對(duì)向的定子鐵心23和磁通作用面部37的周向角度范圍不合適，則如圖16的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷—輸入電流特性的圖表的虛線所示，無負(fù)荷時(shí)的輸入電流值大于負(fù)荷時(shí)輸入電流值，電力消耗效率相對(duì)下降。對(duì)此，若將與磁鐵轉(zhuǎn)子10的磁極對(duì)向的定子鐵心23的磁通作用面的周向角度范圍設(shè)定成中心角的50度～70度，更好的是57度～60度，最好的是大致57度，則如圖16的圖表的實(shí)線所示，無負(fù)荷時(shí)的輸入電流值小于負(fù)荷時(shí)輸入電流值，故可相對(duì)改善電力消耗效率。
圖10A和圖10D中，繞線管29是通過架橋部41將圍住筒狀的卷芯部31的立壁40一體形成。在由該卷芯部31、立壁40和架橋部41所形成的剖面コ字狀的槽部42內(nèi)，預(yù)先嵌入有將電樞繞組卷繞成環(huán)狀的電樞線圈30。在卷芯部31的上端側(cè)的長邊方向兩側(cè)，各自2個(gè)部位上形成有切口部31a。在將圖1B所示的接線基板33嵌入卷芯部31時(shí)，凸設(shè)于嵌入孔33a內(nèi)周緣的卡止凸部33b被嵌入、卡止在切口部31a中。在架橋部41與槽部42反向面?zhèn)鹊膶挾确较騼蓚?cè)凸設(shè)有立板43。圖3中，立板43被安裝成如下形態(tài)在將繞線管29安裝于定子鐵心23時(shí)，從上下將第1磁極鐵心36的連接軀干部24、25夾持并將輸出軸5圍住。
圖11A和圖101B中，繞線管29上穿設(shè)有第1配線孔45，該第1配線孔45可供與接線基板33間連接的線圈外接線44插通。通過將線圈外接線44插通于配線孔45中，能以最短的距離進(jìn)行接線基板33間的配線連接。另外，在繞線管29上，穿設(shè)有將與接線基板33間連接的外部連接線46收攏后通過的配線保持部47及第2配線孔48。由于將與接線基板33的端子焊錫接合式連接的外部連接線46，通過配線保持部47用第2配線孔48而與未圖示的外部連接基板進(jìn)行連接，因此，通過臨時(shí)由形成有第2配線孔48的繞線管29的本身來承受作用于外部連接線46的拉伸力，由此，拉伸力不會(huì)直接作用于與接線基板33的接合部，可提高接合部的連接可靠性。另外，兩側(cè)繞線管29在左右對(duì)稱的位置上，形成有第1配線孔45、配線保持部47和第2配線孔48，能用同一的金屬模來成形。
圖12中，繞線管29是將第2磁極鐵心39分別插通于卷芯部31，從兩側(cè)將架橋部41與第1磁極鐵心36的連接軀干部側(cè)面49對(duì)接，嵌入在定子鐵心23中。這樣，由于繞線管29是將第2磁極鐵心39插通于卷芯部31，從兩側(cè)將架橋部41與第1磁極鐵心36的連接軀干部側(cè)面49對(duì)合、嵌入，故組裝性良好，容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的組裝自動(dòng)化。
在繞線管29的槽部42內(nèi)，預(yù)先嵌入有被卷繞成環(huán)狀的電樞線圈30。卷芯部31從立壁40向外方凸出狀設(shè)置，將嵌入于槽部42的電樞線圈30的端面覆蓋，將絕緣薄膜32插通于卷芯部31，安裝于兩側(cè)。另外，在絕緣薄膜32的外側(cè)，將形成有進(jìn)行電樞繞組相互的端子間連接的配線圖形的接線基板33，插通于卷芯部31，分別嵌入于兩側(cè)。接線基板33相互間通過線圈外接線44進(jìn)行電氣連接。這樣，由于可利用安裝于繞線管29的電樞線圈30的徑向外側(cè)的空間來設(shè)置接線基板33，故可省略定子23的配線長度，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的小型化。
在圖12的接線基33上，端子部P是電樞線圈30的卷繞初始端部，端子部V是電樞線圈30的卷繞終結(jié)端部，端子部Q、R、S、U是電樞線圈30與線圈外接線44連接的中間端子部，端子部T是中間分支。在左右的電樞線圈30上，各自卷繞有大致一半的與后述線圈A及線圈B相當(dāng)?shù)木€圈。
圖13A和圖13B中，表示了預(yù)先用繞組夾具將電樞線圈30a卷繞成環(huán)狀而形成的電樞線圈30。電樞線圈30是圖12所示的、朝嵌入右側(cè)繞線管29的卷芯部31中的嵌入方向左繞而成的線圈示例。引線與圖12的接線基板33的端子部P、Q、U、V相對(duì)應(yīng)。另外，在左側(cè)繞線管29的卷芯部31上，嵌入有朝未圖示的卷芯部31方向右繞而成的電樞線圈30。
電樞線圈30a是預(yù)先用未圖示的繞組夾具，通過自動(dòng)機(jī)卷繞成環(huán)狀而形成電樞線圈30。該電樞線圈30分別被嵌入各個(gè)繞線管29的卷芯部31周圍所形成的槽部42中。電樞線圈30a適合使用自融線。自融線是通過預(yù)先在繞組夾具上卷繞成線圈狀的狀態(tài)下進(jìn)行加熱使其融化，形成線圈狀，或者一邊在自融線上涂覆乙醇一邊卷繞成線圈狀，通過使融化劑熔出而形成線圈狀。將如此形成的電樞線圈30嵌入各繞線管29的卷芯部31中，收容于槽部42進(jìn)行粘接固定。
這樣，由于將預(yù)先卷繞成環(huán)狀的電樞線圈30，嵌入卷芯部31周圍所形成的槽部42中，故可在不使繞線管29撓曲等變形的情況下、形成預(yù)先卷繞有電樞線圈30a的電樞線圈30，從而可容易實(shí)現(xiàn)電樞線圈30a的整列卷繞，可提高占積率，并提高電動(dòng)機(jī)的效率。
圖3中，磁鐵轉(zhuǎn)子10，在與轉(zhuǎn)子磁極部(N極·S極)相對(duì)的第1磁極鐵心36和第2磁極鐵心39(包含輔助鐵心34、35的磁極片部34a、35a)的磁通作用面部37的磁性阻力最小的位置處停止，也就是在圖3中的從第1、第2磁極鐵心36、39的長邊方向的中心線M、N朝順時(shí)針方向各自偏離的中心線M’、N’處停止。這樣，啟動(dòng)時(shí)，通過向電樞線圈30通電，利用與第1、第2磁板鐵心36、39所產(chǎn)生的磁極與轉(zhuǎn)子磁極的斥力及吸力，使磁鐵轉(zhuǎn)子10的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定。由此，向第1磁極鐵心36的周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部37，其形狀在該中心線M的兩側(cè)不一樣，相對(duì)于第1磁極鐵心36的長邊方向的中心線M形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)?？上龁?dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)死點(diǎn)，磁鐵轉(zhuǎn)子10朝規(guī)定方向(本實(shí)施例中是圖3的順時(shí)針方向)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，可使啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定化。
下面參照?qǐng)D14的電路圖說明4極同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的一例。啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路50是，通過整流電橋電路52對(duì)單相交流電源51的交流電流進(jìn)行全波整流，根據(jù)磁鐵轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)角度來切換開關(guān)手段(晶體管Tr1～Tr4)，以改變整流電流的流向(參照?qǐng)D14的箭頭①②)，只對(duì)電樞繞組卷繞形成的線圈A進(jìn)行通電，將磁鐵轉(zhuǎn)子10作為直流無刷電動(dòng)機(jī)來啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，或者也可以在未圖示的交替狀流向線圈A及線圈B的整流電流反轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行開關(guān)控制，抑制反轉(zhuǎn)側(cè)對(duì)非反轉(zhuǎn)側(cè)的輸入來啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過微電腦53的通電控制，交替地切換啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路50的流向線圈A和線圈B的整流電流的電流方向進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)由霍爾元件19檢測的磁鐵轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)速到達(dá)了與電源頻率數(shù)檢測部54所檢測的頻率數(shù)同步的轉(zhuǎn)速附近時(shí)，將運(yùn)轉(zhuǎn)切換開關(guān)W1、W2切換至同步運(yùn)轉(zhuǎn)電路55，控制成移行到由線圈A和線圈B的同步運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)(參照?qǐng)D14的箭頭③)。
另外，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)因負(fù)荷的變動(dòng)等而失調(diào)時(shí)，磁鐵轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)速一旦不到同步旋轉(zhuǎn)移行時(shí)的規(guī)定值后，就通過微電腦53移行到啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，再次移行到同步運(yùn)轉(zhuǎn)，按照這一要求反復(fù)進(jìn)行控制。
本實(shí)施例的4極同步電動(dòng)機(jī)，由于通過微電腦53來控制從啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)至同步運(yùn)轉(zhuǎn)的移行動(dòng)作，因此，即使電源頻率變化成50Hz、60Hz、或100Hz，也不用變更細(xì)微的機(jī)械設(shè)計(jì)，可以使用同一的4極同步電動(dòng)機(jī)，故可提供通用性極高的4極同步電動(dòng)機(jī)。
采用上述的4極同步電動(dòng)機(jī)，由于定子鐵心是將第1磁極鐵心36的朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部37，其形狀在該中心線M的兩側(cè)不一樣，相對(duì)于該第1磁極鐵心36的長邊方向的中心線M形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)，因此，可消除磁鐵轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)死點(diǎn)，使啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定化。
另外，第2磁極鐵心39的磁通作用面部37朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心34、35是將成為磁通作用面部的磁極片部34a、35a，相對(duì)于第2磁極鐵心39的長邊方向的中心線N，其形狀在該中心線N的兩側(cè)不一樣，形成了磁性的非對(duì)稱狀態(tài)，這對(duì)于使磁鐵轉(zhuǎn)子10的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定化來講是一種好方法。
另外，在通過架橋部41將圍住筒狀的卷芯部31的立壁一體形成的剖面コ字狀的槽部42內(nèi)，嵌入預(yù)先卷繞成環(huán)狀的電樞線圈30而形成繞線管29，由于該繞線管29是將第2磁極鐵心39各自插通于卷芯部31，架橋部42從兩側(cè)與第1磁極鐵心36的連接軀干部側(cè)面49對(duì)合而安裝在定子鐵心23中，因此，可使電動(dòng)機(jī)的組裝工序簡略化，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的組裝自動(dòng)化，由此可提高生產(chǎn)性。
另外，由于預(yù)先用繞組夾具將電樞線圈卷繞成環(huán)狀而形成的電樞線圈30嵌入槽部42，因此，可在不發(fā)生繞線管29撓曲等的變形情況下形成電樞繞組整列卷繞的電樞線圈30，從而提高電樞繞組的占積率，可提高電動(dòng)機(jī)的效率。
由于將形成有電樞線圈30相互的端子間進(jìn)行連接的配線圖形的接線基板33，分別嵌入卷芯部31，因此，利用被嵌入卷芯部31的電樞線圈30的外側(cè)開設(shè)的空間，可由接線基板33進(jìn)行繞組間的配線連接，可省略電動(dòng)機(jī)內(nèi)的配線長度，實(shí)現(xiàn)小型化。
并且，由于繞線管29上形成有第1配線孔45，該第1配線孔45可供與接線基板33間連接的線圈外接線44插通，因此，能以最短的距離進(jìn)行接線基板33間的配線連接。另外，由于穿設(shè)有將與接線基板33問連接的外部連接線46收攏后通過的第2配線孔48，因此，通過臨時(shí)性地由形成有第2配線孔48的繞線管29的本身來承受作用于外部連接線46的拉伸力，拉伸力不會(huì)直接作用于與接線基板33的接合部，可維持接合部的連接可靠性。
本發(fā)明的4極同步電動(dòng)機(jī)，不限定于上述的形態(tài)，以磁性的非對(duì)稱形狀所形成的第1磁極鐵心36的磁通作用面部37上形成的凹部38以及輔助鐵心35的沖孔35c的形狀、位置、大小、范圍等，在可能的范圍內(nèi)可以作出變更。另外，也可將驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的微電腦53與該本電動(dòng)機(jī)裝備成一體，或者也可利用電動(dòng)機(jī)所使用的內(nèi)裝于電動(dòng)機(jī)設(shè)備的裝置本體中的控制電路的一部分(包括交流電源、啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電路、同步運(yùn)轉(zhuǎn)電路等)來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。
另外，在本發(fā)明的4極同步電動(dòng)機(jī)中，對(duì)于傳統(tǒng)的通常所使用的感應(yīng)型電動(dòng)機(jī)，為了確保過負(fù)荷時(shí)的安全，在運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作中始終通電的電路部分(本實(shí)施例中是接線基板33)，也可裝入溫度保險(xiǎn)絲56(參照?qǐng)D11A)和雙金屬式的高溫檢測開關(guān)。
另外，電樞線圈30不限定于分割成線圈A和線圈B的結(jié)構(gòu)，也可采用單一的線圈等，在不脫離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可作出多種改變。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種4極同步電動(dòng)機(jī)，包括以輸出軸為中心可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體內(nèi)、被磁化成4極的圓筒狀的磁鐵轉(zhuǎn)子；以及設(shè)置于被該磁鐵轉(zhuǎn)子所圍住的空間部、插通狀地設(shè)置有所述輸出軸并通過繞線管將電樞繞組卷繞于定子鐵心的定子，其特征在于，所述定子鐵心，在交叉成十字形的各連接軀干部的兩端側(cè)，各自形成第1磁極鐵心和第2磁極鐵心，所述第1磁極鐵心具有朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部，該磁通作用面部相對(duì)于第1磁極鐵心的長邊方向的中心線，在一方側(cè)的磁通作用面部上形成有磁性阻力局部性擴(kuò)大的凹部，其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
2.刪除3.如權(quán)利要求1所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，作為使所述第2磁極鐵心的磁通作用面部朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心，將磁極片部設(shè)置于兩側(cè)，該磁極片部相對(duì)于第2磁極鐵心的長邊方向的中心線，在一方側(cè)的磁極片上形成有磁性阻力局部性擴(kuò)大的沖孔，其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述第1磁極鐵心和所述第2磁極鐵心中，與磁鐵轉(zhuǎn)子對(duì)向的磁通作用面部，沿周向設(shè)置于中心角的50度～70度的范圍內(nèi)。
5.一種4極同步電動(dòng)機(jī)，包括以輸出軸為中心可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體內(nèi)、被磁化成4極的圓筒狀的磁鐵轉(zhuǎn)子；以及設(shè)置于被該磁鐵轉(zhuǎn)子所圍住的空間部、插通狀地設(shè)置有將所述輸出軸交叉成十字形的連接軀干部、在各連接軀干部的兩端側(cè)上各自形成第1磁極鐵心和第2磁極鐵心的定子鐵心上、通過繞線管卷繞有電樞繞組的定子，其特征在于，所述繞線管，在通過架橋部將圍住筒狀的卷芯部的立壁一體形成的剖面コ字狀的槽部內(nèi)，嵌入預(yù)先卷繞成環(huán)狀的電樞線圈，所述第2磁極鐵心各自插通于卷芯部，所述架橋部從兩側(cè)與第1磁極鐵心的連接軀干部側(cè)面對(duì)合，嵌入所述定子鐵心中。
6.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述各繞線管，預(yù)先用繞組夾具將電樞線圈卷繞成環(huán)狀而形成的電樞線圈嵌入槽部。
7.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電樞線圈，將自融線卷繞成線圈狀，嵌入所述各繞線管的槽部進(jìn)行粘接。
8.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述卷芯部從立壁向外方凸出狀設(shè)置，將嵌入該卷芯部的電樞線圈的端面覆蓋，將絕緣薄膜分別嵌入所述卷芯部，將在該絕緣薄膜的外側(cè)形成有電樞繞組相互的端子間進(jìn)行連接的配線圖形的接線基板，各自嵌入所述卷芯部。
9.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述繞線管上，穿設(shè)有可供形成有電樞繞組相互的端子間進(jìn)行連接的配線圖形的接線基板間連接的線圈外接線插通的第1配線孔、以及將與所述接線基板間連接的外部連接線收攏后通過的第2配線孔。
權(quán)利要求1，明確了在定子鐵心中，第1磁極鐵心的磁通作用面部相對(duì)于長邊方向的中心線，在一方側(cè)的磁通作用面部上形成有磁性阻力局部性擴(kuò)大的凹部，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
權(quán)利要求2，因不需要而將其刪除。
權(quán)利要求3，明確了在定子鐵心中，第2磁極鐵心的磁通作用面部相對(duì)于長邊方向的中心線，在一方側(cè)的磁極片部上形成有磁性阻力局部性擴(kuò)大的沖孔，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種4極同步電動(dòng)機(jī)，包括以輸出軸為中心可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體內(nèi)、被磁化成4極的圓筒狀的磁鐵轉(zhuǎn)子；以及設(shè)置于被該磁鐵轉(zhuǎn)子所圍住的空間部、插通狀地設(shè)置有所述輸出軸并通過繞線管將電樞繞組卷繞于定子鐵心的定子，其特征在于，所述定子鐵心，在交叉成十字形的各連接軀干部的兩端側(cè)，各自形成第1磁極鐵心和第2磁極鐵心，所述第1磁極鐵心具有朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部，該磁通作用面部相對(duì)于第1磁極鐵心的長邊方向的中心線，其形狀在該中心線的兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第2磁極鐵心的磁通作用面部朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心，分別被夾持于第2磁極鐵心兩側(cè)的與繞線管之間進(jìn)行安裝。
3.如權(quán)利要求1所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，作為使所述第2磁極鐵心的磁通作用面部朝周向兩側(cè)擴(kuò)張的輔助鐵心，磁極片部設(shè)置于兩側(cè)，該磁極片部相對(duì)于第2磁極鐵心的長邊方向的中心線，其形狀在該中心線兩側(cè)不一樣，形成磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述第1磁極鐵心和所述第2磁極鐵心中，與磁鐵轉(zhuǎn)子相對(duì)的磁通作用面部，沿周向設(shè)置于中心角的50度～70度的范圍內(nèi)。
5.一種4極同步電動(dòng)機(jī)，包括以輸出軸為中心可旋轉(zhuǎn)地支承于殼體內(nèi)、被磁化成4極的圓筒狀的磁鐵轉(zhuǎn)子；以及定子，其設(shè)置于被該磁鐵轉(zhuǎn)子所圍住的空間部、插通狀設(shè)置有將所述輸出軸交叉成十字形的連接軀干部、在各連接軀干部的兩端側(cè)上各自形成第1磁極鐵心和第2磁極鐵心的定子鐵心上、通過繞線管卷繞有電樞繞組，其特征在于，所述繞線管，在通過架橋部將圍住筒狀的卷芯部的立壁一體形成的剖面コ字狀的槽部內(nèi)，嵌入預(yù)先卷繞成環(huán)狀的電樞線圈，所述第2磁極鐵心各自插通于卷芯部，所述架橋部從兩側(cè)與第1磁極鐵心的連接軀干部側(cè)面對(duì)接，嵌入所述定子鐵心中。
6.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述各繞線管，預(yù)先用繞組夾具將電樞線圈卷繞成環(huán)狀而形成的電樞線圈嵌入槽部。
7.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電樞線圈，將自融線卷繞成線圈狀，嵌入所述各繞線管的槽部進(jìn)行粘接。
8.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述卷芯部從立壁向外方凸出狀設(shè)置，將嵌入該卷芯部的電樞線圈的端面覆蓋，將絕緣薄膜分別嵌入所述卷芯部，將在該絕緣薄膜的外側(cè)形成有電樞繞組相互的端子間進(jìn)行連接的配線圖形的接線基板，各自嵌入所述卷芯部。
9.如權(quán)利要求5所述的4極同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述繞線管上，穿設(shè)有可供形成有電樞繞組相互的端子間進(jìn)行連接的配線圖形的接線基板間連接的線圈外接線插通的第1配線孔、以及將與所述接線基板間連接的外部連接線收攏后通過的第2配線孔。
全文摘要
一種4極同步電動(dòng)機(jī)，定子鐵心(23)，在交叉成十字形的連接軀干部(24、25)中的連接軀干部(24)的兩端側(cè)，形成有第1磁極鐵心，在連接軀干部(25)的兩端側(cè)，形成有第2磁極鐵心，第1磁極鐵心(36)具有朝周向兩側(cè)凸設(shè)的磁通作用面部(37)，該磁通作用面部(37)相對(duì)于第1磁極鐵心(36)的長邊方向的中心線(M)，其形狀在該中心線(M)的兩側(cè)不一樣，形成了磁性的非對(duì)稱狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02K29/08GK1675816SQ03818708
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者戶津勝行, 小松文人 申請(qǐng)人:戶津勝行, 小松文人