CN101034818A

CN101034818A - 无刷电动机、无刷型风扇电动机及使用无刷型风扇电动机的电子设备

Info

Publication number: CN101034818A
Application number: CN200710004485.1A
Authority: CN
Inventors: 葛西俊明; 保科智昭
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2007-09-12
Also published as: TWI396363B; US20070176508A1; US7619337B2; TW200746594A; JP2007195370A

Abstract

在风扇电动机(1)中，在由磁性体构成的基座构件(3)上设置有：以与磁体(30)相对且向磁体(30)突出的形态一体设置在基座构件(3)上的突起部(3j)、以及与磁体(30)相对的开口(3k)。突起部(3j)与开口(3k)的位置关系形成为：当突起部(3j)位于与磁极(31～36)的中央对应的位置时，开口(3k)位于与磁极(31～36)彼此间的交界位置相对应的位置。突起部(3j)与线圈(15、16)的位置关系形成为：当突起部(3j)位于与磁极(31～36)的中央对应的位置时，线圈的两端部(15a、15b、16a、16b)位于与磁极(31～36)彼此间的交界位置以外的位置相对应的位置。

Description

无刷电动机、无刷型风扇电动机及使用无刷型风扇电动机的电子设备

技术领域

本发明涉及一种包括具有磁体的转子以及具有与该转子相对的线圈的定子的无刷电动机、无刷型风扇电动机及使用无刷型风扇电动机的电子设备。

背景技术

以往，在这种领域的技术中，已知有一种下述专利文献1所述的风扇电动机。该风扇电动机包括具有磁体的转子以及具有线圈的定子，通过设于转子的叶片来产生风。在该风扇电动机中，形成有框架的一部分向转子侧突出而构成的竖起部。并且，为了使转子不停止在死点位置，利用该竖起部与磁体的吸引力来对转子的停止位置进行限制。

专利文献1：日本专利特开平11-8951号公报

但是，若仅有上述风扇电动机中的竖起部，则有时其与磁体的吸引力并不充分，从而可能有时不能充分限制转子的停止位置。这种情况下，若转子停止在死点位置，则不能重新起动转子。因此，在这种电动机中，期望能可靠地限制转子的停止位置。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能可靠地限制转子的停止位置的无刷电动机、无刷型风扇电动机及使用无刷型风扇电动机的电子设备。

本发明的无刷电动机，包括：具有磁极以NS交替的方式在旋转方向上排列的磁体的转子、以及具有与磁体相对地设置的线圈的定子，通过向线圈供给电流来使转子在框体内旋转，其特征在于，在由磁性体构成的框体上设置有：以与磁体相对且向磁体突出的形态一体设置在框体上的突起部、以及与磁体相对的开口，突起部与开口的位置关系形成为：当突起部位于与磁极的中央对应的位置时，开口位于与磁极彼此间的交界位置相对应的位置，突起部与线圈的位置关系形成为：当突起部位于与磁极的中央对应的位置时，线圈的两端部位于与磁极彼此间的交界位置以外的位置相对应的位置。

该无刷电动机具有由磁性体构成的框体。该框体具有：以向旋转的转子的磁体突出的形态一体设置的突起部、以及形成在与磁体相对的位置的开口。该磁性体的突起部对磁体的磁极具有吸引力，因此，转子在磁极中吸引力最强的中央与框体的突起部对应的状态下达到稳定。由此，在不向线圈通电时，转子以这种状态停止。并且，若采用线圈与突起部的位置关系，则在上述停止状态下，线圈的两端部与磁极彼此间的交界位置以外的位置对应。因此，在转子的停止状态下，产生转子转矩的线圈两端部不与作为死点的磁极彼此间的交界位置对应。即，该突起部具有将转子的停止位置限制在死点以外的位置的功能。这样，可通过与框体一体的突起部来限制转子的停止位置，因此，不需要设置用于限制转子的停止位置的磁通板，结果是，可将电动机减薄磁通板的厚度。

另外，若采用该突起部与形成于框体的开口的位置关系，则在上述停止状态下，该开口与磁体的磁极彼此间的交界位置对应。在此，由于框体由磁性体构成，故作为该框体中没有磁性的部分的开口对磁极彼此间的交界位置具有吸引力。因此，该开口可使该停止状态更加稳定，具有能可靠地限制转子停止位置的功能。如上所述，在该无刷电动机中，不仅突起部连开口也限制转子的停止位置，因而能可靠地限制转子的停止位置。

另外，本发明的无刷电动机最好是还包括承载线圈的电路基板，电路基板具有与突起部对应形成的定位用的贯通孔。采用这种构成的话，只需使突起部穿过电路基板的贯通孔即可对电路基板进行可靠的定位，从而可提高线圈、突起部及开口的位置关系的精度，且可提高组装作业性。

另外，突起部最好形成为圆筒形状。此时，可容易地进行突起部的铆接，能可靠地固定电路基板。

另外，本发明的无刷型风扇电动机的特征在于，包括：上述任一种无刷电动机、以及固定在转子的旋转轴上的叶片。在该无刷型风扇电动机中，可通过设于框体的突起部与开口的互动来可靠地限制转子的停止位置，且可使风扇电动机薄型化。

另外，本发明的电子设备的特征在于，具有上述的无刷型风扇电动机。

在本发明的无刷电动机、无刷型风扇电动机及使用无刷型风扇电动机的电子设备中，能可靠地限制转子的停止位置。

附图说明

图1是表示本发明第一实施例的无刷型风扇电动机的俯视图。

图2是图1的风扇电动机的II-II剖视图。

图3是图1的风扇电动机的分解立体图。

图4是表示图1的风扇电动机的定子的立体图。

图5是在图1的风扇电动机中、表示将电路基板固定在基座构件上的工序的剖视图。

图6是在图1的风扇电动机中、表示将电路基板固定在基座构件上的工序的剖视图。

图7是表示在图1的风扇电动机的转子停止的状态下突起部、开口、线圈及磁体的位置关系的俯视图。

图8是表示本发明第二实施例的无刷型风扇电动机的俯视图。

图9是图8的风扇电动机的IX-IX剖视图。

图10是表示在图8的风扇电动机的转子停止的状态下突起部、开口、线圈及磁体的位置关系的俯视图。

图11是图8的风扇电动机的分解立体图。

图12是表示将图8的风扇电动机应用在手机上的立体图。

(符号说明)

1、51无刷电动机 3、53基座构件(框体)

3j、53j突起部 3k、53k开口

13、63电路基板 13a、63a贯通孔

15、16线圈 15a、15b、16a、16b线圈端部

21转子 23轴(旋转轴)

27、77叶片 30磁体

31～36磁极

具体实施方式

下面参照附图对本发明的无刷电动机的最佳实施例进行详细说明。

(第一实施例)

如图1～图4所示，风扇电动机1是使设有叶片27的转子21旋转、在其旋转的半径方向上产生风的无刷电动机。该风扇电动机1具有基座构件3，该基座构件3具有：载置在设备的安装基板(未图示)上的载置面3a、以及与该载置面3a相对的零件承载面3b。风扇电动机1具有收纳旋转的转子21的框体5，该框体5由上述基座构件3和覆盖基座构件一部分的盖体7构成。在该框体5的一侧面上设有送风口5a，该送风口5a用于将因转子21的旋转而沿径向产生的风向外部送出。该框体5的基座构件3由作为磁性体的电磁钢板形成，外形略呈正方形。该框体5的大小例如为长11mm×宽11mm×高3mm，实现了小型化。

在该框体5中，在基座构件3的零件承载面3b的中央设有径向轴承9，通过该径向轴承9旋转自如地对转子21的轴(旋转轴)23进行支撑。另外，在该基座构件3的零件承载面3b上设有三个与基座构件3一体设置的突起部3j。该突起部3j在轴23的周围位于等间隔的位置，通过翻边加工向转子21突出地形成为圆筒形状。另外，在基座构件3上，在轴23的周围等间隔地形成有三个位于该突起部3j彼此之间的圆形的开口3k。

并且，在该基座构件3的零件承载面3b上以覆盖这些开口3k的形态固定有以轴23为中心的大致呈圆形的电路基板13。该电路基板13由柔性布线基板等形成，在其上表面印刷形成有布线。在该电路基板13上设置有三个与基座构件3的突起部3j对应的贯通孔13a。并且，在组装时，突起部3j穿过这些贯通孔13a(参照图5)并进行铆接(参照图6)，从而电路基板13固定在零件承载面3b上。这样，仅需使突起部3j穿过贯通孔13a即可将电路基板13正确地定位在零件承载面3b上。另外，由于突起部3j形成为圆筒形状，故可容易地对穿过贯通孔13a的突起部3j进行铆接，电路基板13能以强劲的固定力可靠地固定在零件承载面3b上。结果是，可提高后述线圈15、16这种电路基板13上的零件、突起部3j及开口3k的位置关系的精度，且可提高组装作业性。

在该电路基板13上隔着轴23地固定有两个线圈15、16。这些线圈15、16由扁平线圈构成。另外，在电路基板13上承载有检测磁性的霍尔元件17以及其他电子零件。并且，根据来自霍尔元件17的电信号对向线圈15、16的供电进行控制。由上述的框体5、电路基板13、线圈15、16、霍尔元件17及电路基板13上的其他电子元件来构成用于使转子21旋转的定子19。

另一方面，如前所述，转子21具有通过径向轴承9支撑在基座构件3上的轴23。另外，在轴23上固定有与该轴23一体旋转的直径为8mm左右的小型圆板状的转子磁轭25。在该转子磁轭25的下表面以与设于电路基板13的线圈15、16相对的形态通过粘接剂固定有环状的磁体30。

该磁体30具有在转子21的旋转方向上等间隔地排列的六个磁极31～36。在这六个磁极31～36中，磁极31、33、35的下表面被磁化成N极，磁极32、34、36的下表面被磁化成S极。这样，磁体30构成为具有分别以中心角为60°的扇形NS交替地形成的六个磁极31～36的六极磁体。

另外，在转子21上安装有六片叶片27。该叶片27在转子21的旋转方向上等间隔地排列，固定在转子21的轴23及转子磁轭25上，且从转子磁轭25的外周缘沿半径方向伸出。这种叶片27与转子21及轴23一体地旋转，产生与旋转方向平行地流动的风。即，这种叶片27及转子21作为通过旋转来产生风的离心风扇作用。

下面对为了使这种转子21旋转而配置的上述定子19的各部位的位置关系进行说明。下述说明中，为了说明各部位的配置，将图7中的上方定为0°方向，将从转子21的旋转中心M看到的各部位的方向用“XX°方向”表示。此时，图7中的右方为90°方向，下方为180°方向，左方为270°方向。

首先，电路基板13上的线圈15配置成端部15a处于60°方向、端部15b处于120°方向。另外，线圈16配置成端部16a处于300°方向、端部16b处于240°方向。在这些各线圈端部15a、15b、16a、16b中，由于线圈15、16的电流方向与转子21的径向一致，故这些端部15a、15b、16a、16b可作为通过电磁力产生转子21的驱动转矩的转矩产生部发挥作用。另外，电路基板13上的霍尔元件17配置在180°方向。

另外，基座构件3的三个突起部3j分别配置在105°方向、225°方向及345°方向。这些各突起部3j是由磁性体构成的基座构件3的一部分，且是基座构件3中最靠近磁体30的部位，因此，在各突起部3j与磁体30的各磁极31～36之间具有吸引力。

另外，基座构件3的三个开口3k分别配置在15°方向、135°方向及255°方向。由于在磁性体构成的基座构件3上形成有这种开口3k，故基座构件3对磁体30的各磁极31～36的吸引力仅在该开口3k的位置局部性地变弱。因此，磁体的各磁极31～36彼此间的交界线靠近该开口3k。即，各开口3k对磁体30的各磁极31～36彼此间的交界位置具有表观吸引力。

采用这种位置关系的话，例如图7所示，当三个突起部3j分别对应磁极31、33、35的中央时，则三个开口3k分别对应磁极35、36的交界位置、磁极31、32的交界位置、磁极33、34的交界位置。另外，此时，四个线圈端部15a、15b、16a、16b均对应磁极31～36彼此间的交界位置以外的位置。具体而言，各线圈端部15a、15b、16a、16b位于从磁极31～36彼此间的交界位置向逆时针方向偏离15°的位置。

采用上述这种构成，当向线圈15、16供给电流时，则在线圈端部15a、15b、16a、16b产生朝向转子21的半径方向的电流，通过该电流，在磁极31～36上作用有圆周方向的电磁力。另外，在磁极31～36上还作用有对因来自上述突起部3j的吸引力而产生的转矩和因来自开口3k的表观吸引力而产生的转矩进行合成后形成的齿槽转矩。因此，转子21在上述电磁力引起的转矩与上述齿槽转矩的合成转矩的作用下以轴23为中心旋转。

并且，若采用上述线圈15、16与霍尔元件17的位置关系的话，则在转子21的旋转中，在与线圈端部15a、15b、16a、16b的位置对应的磁极31～36被改换的同时，与霍尔元件17的位置对应的磁极31～36也被改换。即，此时，因磁极31～36而在线圈端部15a、15b、16a、16b的位置产生的磁场反转，与此同时，霍尔元件17检测出的磁极的极性也反转。因此，对向线圈15、16的供电进行控制，以在霍尔元件17检测出极性反转的同时使向线圈15、16供给的电流反转，从而在磁极31～36上始终作用有相同方向的电磁力，转子21持续地旋转。

并且，当向线圈15、16的供电停止时，转子21的旋转衰减而停止。此时，如上所述，在磁体30的各磁极31～36上作用有来自突起部3j的吸引力。因此，转子21受到该吸引力，各磁极31～36中的三个磁极的中央分别在与突起部3j对应的位置(参照图7)停止。

另外，此时，在各磁极31～36彼此间的交界还作用有来自开口3k的表观吸引力。并且，若采用上述的各突起部3j与各开口3k的位置关系以及磁体30中的磁极31～36的配置的话，则该吸引力也起到使转子21以上述停止状态停止的作用。即，上述两种吸引力互动来将转子21向上述停止状态引导。并且，在该停止状态下，作为转矩产生部的线圈端部15a、15b、16a、16b位于从作为死点的磁极31～36彼此间的交界位置偏离的位置。具体而言，各线圈端部15a、15b、16a、16b位于从磁极31～36彼此间的交界位置向逆时针方向偏离15°的位置。

如上所述，在风扇电动机1中，不仅作用有来自突起部3j的吸引力，还作用有来自开口3k的吸引力，因此转子21稳定地停止在偏离死点的位置。这样，在风扇电动机1中，能可靠地限制转子21的停止位置使其避开死点位置，因此，下次起动时，当电流流入线圈15、16中时，转子21的旋转可圆滑地开始。

以往，为了限制转子21的停止位置，在厚度为3mm左右的电动机中，需要设置厚度为0.2～0.3mm的磁通板，但若采用该风扇电动机1的构成，则可省去磁通板。另外，由于该突起部3j一体设置在基座构件3上，因此可将电动机1的厚度方向设置空间抑制在最小限度。结果是，采用风扇电动机1的构成可实现电动机的薄型化。

另外，设于基座构件3的突起部3j及开口3k虽然可以是单数，但最好像上述风扇电动机1那样将多个突起部3j和多个开口3k等间隔地排列。此时，由于均衡性好的径向吸引力作用在转子21上，故转子21的停止状态的均衡性良好。另外，在设有多个突起部3j时，可提高电路基板13的定位精度及固定力。

(第二实施例)

如图8～图10所示，在风扇电动机51的转子21上安装有五片叶片77。这些叶片77与转子21及轴23一体地旋转，产生与旋转方向垂直地流动的风。另外，在该风扇电动机51的框体55的基座构件53上设有四个用于将叶片77产生的风向外部送出的送风口53c。即，该风扇电动机51构成为轴流风扇电动机。另外，图8是从图9中的下方看到的图，图10是从图9中的上方看到的图。

该基座构件53由电磁钢板形成，具有在轴23的周围等间隔地设置的两个突起部53j和两个开口53k。该风扇电动机51的电路基板63通过利用这两个突起部53j进行铆接而固定在基座构件53的零件承载面53b上。另外，突起部53j及开口53k具有与上述风扇电动机1中的突起部3j及开口3k相同的构成，故省略其说明。

下面对该风扇电动机51中的突起部53j、开口53k及电路基板63上的线圈15的位置关系进行说明。下述说明中，将图10中的上方定为0°方向，将从转子21的旋转中心M看到的各部位的方向用“XX°方向”表示。

首先，电路基板63上的线圈15、16的配置与上述的风扇电动机1相同。即，端部15a处于60°方向、端部15b处于120°方向，端部16a处于300°方向、端部16b处于240°方向。另外，基座构件53的两个突起部53j分别配置在165°方向及345°方向。另外，基座构件53的两个开口53k分别配置在75°方向及255°方向。

采用这种位置关系，当两个突起部53j分别对应六极磁体的磁极31～36的中央时，两个开口53k也分别对应磁极31～36彼此间的交界位置。另外，此时，四个线圈端部15a、15b、16a、16b均对应磁极31～36彼此间的交界位置以外的位置。具体而言，各线圈端部15a、15b、16a、16b位于从磁极31～36彼此间的交界位置向逆时针方向偏离15°的位置。

因此，与上述的风扇电动机1相同，这种具有两个突起部53j和两个开口53k的风扇电动机51也能可靠地限制转子21的停止位置，可起到与风扇电动机1相同的作用效果。

另外，在该风扇电动机51中，对于与风扇电动机1相同或等同的构成，在附图中标记同一符号，省略其说明。

通过将本发明的无刷型风扇电动机内置在手机等通信设备、汽车导航***等车载设备、个人计算机等电子计算机、摄像机、投影仪等各种电子设备中，能可靠地向这些各种电子设备送风。而且，通过将本发明的无刷型风扇电动机应用在使芳香剂扩散的电子设备中，能可靠地使香味扩散。

图12是表示将图8的风扇电动机应用在手机上的立体图。手机78具有风扇电动机51。风扇电动机51安装在手机78的内部，对手机78的发热源(未图示)进行冷却。

Claims

1、一种无刷电动机，包括：具有磁极以NS交替的方式在旋转方向上排列的磁体的转子、以及具有与所述磁体相对地设置的线圈的定子，通过向所述线圈供给电流来使所述转子在框体内旋转，其特征在于，

在由磁性体构成的所述框体上设置有：以与所述磁体相对且向所述磁体突出的形态一体设置在所述框体上的突起部、以及与所述磁体相对的开口，

所述突起部与所述开口的位置关系形成为：当所述突起部位于与所述磁极的中央对应的位置时，所述开口位于与所述磁极彼此间的交界位置相对应的位置，

所述突起部与所述线圈的位置关系形成为：当所述突起部位于与所述磁极的中央对应的位置时，所述线圈的两端部位于与所述磁极彼此间的交界位置以外的位置相对应的位置。

2、如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，还包括承载所述线圈的电路基板，所述电路基板具有与所述突起部对应形成的定位用的贯通孔。

3、如权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，所述突起部形成为圆筒形状。

4、一种无刷型风扇电动机，其特征在于，包括：权利要求1至3中任一项所述的无刷电动机、以及固定在所述转子的旋转轴上的叶片。

5、一种电子设备，其特征在于，具有权利要求4所述的无刷型风扇电动机。