专利名称：电机、鼓风机、压缩机和空调机的制作方法
技术领域：
本发明涉及与电机相关的技术，该电机具有以旋转轴为中心相互自由旋转的电枢和场磁体。
背景技术：
作为具有以旋转轴为中心相互自由旋转的电枢和场磁体的电机，公知有例如轴向间隙式无刷直流电机(axial gap brushless DC motor，以下简称为“无刷电机”。)。通常，在轴向间隙式无刷直流电机中采用如下结构转子具有场磁铁，定子具有电枢绕组和轭板，这些场磁铁和电枢绕组在沿旋转轴的轴向上相对。
作为转子的场磁铁，例如采用平板状并在厚度方向(与平面部分垂直的方向)上具有极性互不相同的磁极的场磁铁。而且，场磁铁配置成其平面部分与旋转轴垂直，以使场磁铁的磁通方向沿着旋转轴的方向。并且，定子的电枢绕组和轭板配置成，从转子一侧以此顺序沿旋转轴层叠。轭板由磁板构成，并配置成其平面部分与旋转轴垂直。
在这种无刷电机的电枢绕组中流过预定的电流时，场磁铁作为磁场发挥作用，转子相对于定子进行相对旋转运动。
这种轴向间隙式无刷电机等以扁平状为特征的电机中，要求轴向上的薄型化。但是，如果像上述那样使场磁铁和电枢绕组沿轴向相对，则由于场磁铁和电枢绕组双方的轴向厚度相重叠，而使电机的薄型化变得困难。近年来，为了解决这个问题，提出了如下结构，即，对于场磁铁和电枢绕组，使其不在轴向上相对，而在垂直于轴向的径向上相对(例如，参照专利文献1至3。)。
专利文献1日本特开平5-344701号公报专利文献2日本特开昭59-216458号公报专利文献3日本特开昭59-516459号公报专利文献4日本特开平8-124736号公报专利文献5日本特开平6-46554号公报非专利文献1竹下隆晴、另外2位，「電流推定誤差に基づくセンサレスブラシレスDCモ一タ制御」，电气学会论文志D，平成7年，115卷，4号，p.420-427非专利文献2竹下隆晴、另外3位，「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレスDCモ一タ制御」，电气学会论文志D，平成9年，117卷，1号，p.98-104发明内容如果采用场磁铁和电枢绕组在径向相对的结构，由于电机的旋转运动时的磁路变长或磁路中的空气间隙数增加，从而磁阻变大，其结果，效率和转矩降低。因此，不能在特别重视效率的空调机的鼓风机等中恰当采用具有该结构的电机。
另一方面，在转子进行旋转运动时，转子的场磁铁的磁通与定子的轭板的平面部分垂直的同时进行移动。因此，根据弗来明右手法则，在轭板中沿从旋转轴朝周缘部的方向或者与其相反的方向生成感应涡电流。这种过电流的产生成为电机效率低下的原因。
因此，本发明的第一目的在于，提供既能实现电机的薄型化、又能提高电机的效率和转矩的技术。
并且，本发明的第二目的在于，提供能够抑制产生过电流的电机。
本发明的电机的第一方式，具有以沿着第一方向(L)的旋转轴(21)为中心相互自由旋转的电枢(3)和场磁体(2)。所述电枢(3)具有沿着垂直于所述第一方向(L)的第二方向(D)与所述旋转轴(21)相隔一定距离而配置的电枢绕组(7)，所述场磁体(2)具有多个第一轭板(41)，其分别沿所述第二方向(D)延伸，具有在所述第一方向(L)上与所述电枢绕组(7)相对的一端、以及在所述第一方向(L)上不与所述电枢绕组(7)相对的另一端；以及场磁铁(5)，其在所述第二方向(D)上与所述电枢绕组(7)至少部分地相对，具有与邻接的所述第一轭板(41)的一个所述另一端接合的N极、与另一个所述另一端接合的S极、以及朝向所述第一轭板(41)开口的U形的磁路(φ1)。
本发明的电机的第二方式，在电机的第一方式的基础上，邻接的所述第一轭板(41)的所述一端彼此相互连接。
本发明的电机的第三方式，在电机的第一方式的基础上，邻接的所述第一轭板(41)的所述另一端彼此避开所述N极和所述S极的边界而相互连接。
本发明的电机的第四方式，在电机的第一方式的基础上，所述第一轭板(41)具有与所述第二方向(D)平行的直线状的外轮廓(411)。
本发明的电机的第五方式，在电机的第一方式的基础上，邻接的第一轭板(41)彼此的间距(461)随着沿所述第二方向(D)远离所述旋转轴(21)而变宽。
本发明的电机的第六方式，在电机的第五方式的基础上，所述邻接的第一轭板(41)彼此的间距(461)相对于距所述旋转轴(21)的距离、非线性地增大。
本发明的电机的第七方式，在电机的第一方式的基础上，所述场磁铁(5)是圆盘形状。
本发明的电机的第八方式，在电机的第一方式的基础上，所述场磁铁(5)包括在所述第一方向(L)上排列N极和S极的永久磁铁(51)中的至少一个；以及第二轭板(59)，其在与所述第一轭板(41)相反的一侧接合所述N极和所述S极。
本发明的电机的第九方式，在电机的第一方式的基础上，所述场磁铁(5)由下述部分构成在所述第一方向(L)上排列N极和S极的、六面体的永久磁铁(53)中的至少两个；以及第二轭板(59)，其在与所述第一轭板(41)相反的一侧接合所述永久磁铁(53)的所述S极和所述N极。
本发明的电机的第十方式，在电机的第八方式的基础上，所述永久磁铁(51、53)是连接磁铁(bond magnet)。
本发明的电机的第十一方式，在电机的第十方式的基础上，所述永久磁铁(51、53)通过注射成型与所述第一轭板(41)和第二轭板(59)中的任意一个形成一体。
本发明的电机的第十二方式，在电机的第八方式的基础上，所述第二轭板(59)的所述第二方向(D)上的宽度比所述永久磁铁(51、53)的所述第二方向(D)上的宽度大。
本发明的电机的第十三方式，在电机的第八方式的基础上，所述第二轭板(59)的所述第一方向(L)上的宽度比所述永久磁铁(51、53)的所述第一方向(L)上的宽度大。
本发明的电机的第十四方式，在电机的第八方式的基础上，在所述永久磁铁(51、53)的互不相同的极性邻接的部位，所述第二轭板(59)的所述第一方向(L)上的宽度与其它位置相比更大。
本发明的电机的第十五方式，在电机的第一方式的基础上，所述电枢(3)还具有配置了所述电枢绕组(7)的基板(76)。
本发明的电机的第十六方式，在电机的第十五方式的基础上，所述电枢绕组(7)配置在所述基板(76)的关于所述第一方向(L)互为相反侧的两个面上。
本发明的电机的第十七方式，在电机的第十六方式的基础上，配置在所述基板(76)的一个面上的所述电枢绕组(7)和配置在所述基板(76)的另一个面上的所述电枢绕组(7)沿以所述电枢(3)为基准的所述场磁体(2)的旋转方向(R)相互错开。
本发明的电机的第十八方式，在电机的第十五方式的基础上，所述电枢绕组(7)是通过光刻而形成了导体的平面状线圈。
本发明的电机的第十九方式，在电机的第一方式的基础上，将由一个所述电枢(3)和一个所述场磁体(2)所成的组作为一个电机组，对于多个所述电机组，使所述旋转轴(21)成为同一个而沿所述第一方向(L)将所述多个电机组连接起来。
本发明的电机的第二十方式，在电机的第十九方式的基础上，所述多个所述电机组所分别包含的所述电枢绕组(7)在所述多个所述电机组之间、沿以所述电枢(3)为基准的所述场磁体(2)的旋转方向(R)错开。
本发明的电机的第二十一方式，在电机的第一方式的基础上，所述电枢绕组(7)配置在比所述场磁铁(5)更接近所述旋转轴(21)侧的位置，对于两个所述场磁体(2)，夹着一个所述电枢(3)、使所述旋转轴(21)成为同一个而沿所述第一方向(L)将这两个场磁体连接起来。
本发明的电机的第二十二方式，在电机的第一方式的基础上，所述第一轭板(41)由第一平面部分(41a)和第二平面部分(41b)构成，该第一平面部分(41a)与所述电枢绕组(7)之间形成气隙(74)，该第二平面部分(41b)与所述第一平面部分(41a)连接，所述第一平面部分(41a)配置在所述第一方向(L)上、比所述第二平面部分(41b)更接近所述电枢绕组(7)侧的位置。
本发明的电机的第二十三方式，在电机的第一方式的基础上，所述电枢(3)还具有至少一个位置检测传感器(6)，其检测所述场磁铁(5)的磁极位置，所述位置检测传感器(6)配置在所述电枢绕组(7)的大致中央部。
本发明的电机的第二十四方式，在电机的第一方式的基础上，所述电枢(3)还具有至少一个位置检测传感器(6)，其检测所述场磁铁(5)的磁极位置，所述位置检测传感器(6)配置成，相对于连接所述旋转轴(21)和所述电枢绕组(7)的大致中央部的直线(d1)，与以所述电枢(3)为基准的所述场磁体(2)的旋转方向(R)反向地错开。
本发明的电机的第二十五方式，在电机的第二十三方式的基础上，该电机还具有驱动单元(8)，其根据所述位置检测传感器(6)的输出，将矩形波和正弦波中的任意一种的驱动电流提供给所述电枢绕组(7)。
本发明的电机的第二十六方式，在电机的第一方式的基础上，该电机还具有检测所述电枢绕组(7)的感应电压的单元；根据所述感应电压估计所述场磁铁(5)的磁极位置的单元；以及驱动单元，其向所述电枢绕组(7)提供基于所述估计出的所述场磁铁(5)的磁极位置的驱动电流。
本发明的电机的第二十七方式，在电机的第二十六方式的基础上，所述驱动单元使所述驱动电流的相位比所述感应电压的相位超前。
本发明的电机的第二十八方式，具有电枢(3)，其沿一个方向(L)层叠地具有电枢绕组(7)和第一轭板(31)；以及场磁体(2)，其具有在所述一个方向上排列、具有极性互不相同的磁极的场磁铁(5)，以沿着所述一个方向的旋转轴(21)为中心、与所述电枢相对地自由旋转。所述第一轭板(31)具有沿所述旋转的方向(R)延伸的非导电体部(241、242)。
本发明的电机的第二十九方式，在电机的第二十八方式的基础上，所述非导电体部(241、242)包括沿着以所述旋转轴(21)为中心的圆配置的多个狭缝(241)。
本发明的电机的第三十方式，在电机的第二十九方式的基础上，从所述旋转轴(21)到所述第一轭板(31)的周缘部为止，与沿所述旋转的方向(R)的角度无关地至少存在一个所述多个狭缝(241)。
本发明的电机的第三十一方式，在电机的第二十八方式的基础上，所述第一轭板(31)由多个磁性体板(31a、31b、31c、31d)构成，该多个磁性体板(31a、31b、31c、31d)沿着以所述旋转轴(21)为中心的至少一个圆具有边界，所述非导电体部(241、242)包含所述多个磁性体板彼此的边界(242)。
本发明的电机的第三十二方式，在电机的第三十一方式的基础上，利用绝缘覆膜对所述多个磁性体板彼此的边界(242)进行了涂布。
本发明的电机的第三十三方式，在电机的第二十八方式的基础上，所述电枢绕组(7)和所述场磁铁(5)在从所述旋转轴(21)朝向所述第一轭板(31)的周缘部的方向(D)上重叠配置。
本发明的电机的第三十四方式，在电机的第三十三方式的基础上，所述场磁铁(5)由分别在所述一个方向上排列、具有极性互不相同的磁极的多个副磁铁(52)构成，所述多个副磁铁(52)配置成，在所述旋转轴(21)的周围极性交替地不同、且不同极性的边界沿着朝向所述周缘部的方向(D)，所述场磁体(2)具有第二轭板(4)，其与所述旋转轴(21)垂直地配置，包括第一部分(41a)和第二部分(41b)，该第一部分(41a)沿所述第一方向(L)与所述电枢绕组(7)相对，该第二部分(41b)和所述场磁铁(5)的与所述电枢相反的一侧结合；以及第三轭板(59)，其接合所述场磁铁(5)的所述电枢侧的不同极性，所述第二轭板(4)具有非磁性体部(46)，其在所述多个副磁铁(52)的极性的边界处、沿着朝向所述周缘部的方向(D)延伸。
本发明的鼓风机的第一方式，具有第1至第34方式中的任意一种电机；以及由所述电机旋转驱动的风扇(91)。
本发明的压缩机的第一方式，具有第1至第34方式中的任意一种电机；以及由所述电机旋转驱动的压缩机构(96)。
本发明的空调机的第一方式，具有第1至第34方式中的任意一种电机；以及由所述电机旋转驱动的旋转驱动机构。
根据本发明的电机的第一至第二十七方式，通过在电枢绕组中流过预定的电流，电枢和场磁体绕旋转轴相互旋转。例如，通过在定子中采用电枢，在转子中采用场磁体，可作为无刷直流电机发挥作用。而且，由于在旋转轴的方向上场磁铁和电枢绕组不相对，而在与旋转轴方向垂直的第二方向上部分地相对，所以可缩小旋转轴方向的厚度。其结果，可实现电机的薄型化。进一步，还可利用第一轭板被吸引到电枢上而产生的磁阻转矩，所以可使电机的转矩增加。
根据本发明的电机的第二方式，可防止第一轭板的磁通的短路，并可提高场磁体的强度，使制造工序变得容易。
根据本发明的电机的第三方式，可防止第一轭板的磁通的短路，并可提高场磁体的强度，使制造工序变得容易。
本发明的电机的第四方式，在第一轭板的被磁化为相互不同磁极的部位的边界，可在第二方向上生成均匀的磁阻。其结果，可有效防止第一轭板中的磁通的短路。
根据本发明的电机的第五方式，由于邻接的第一轭板彼此之间的间距，随着离开旋转轴而变宽，所以在旋转时，可调整第一轭板的被磁化的部位和电枢绕组相互重叠的量。从而，通过使与电枢绕组交链的磁通量呈正弦波状，可减少齿槽转矩(cogging torgue)。其结果，可提高电机的效率，同时实现低噪声化。并且，根据本发明的电机的第六方式，可进一步提高该效果。
根据本发明的电机的第七方式，由于场磁铁是圆盘状，所以可增大场磁铁的轴向的表面面积。其结果，可有效利用场磁铁的磁通，可提高电机的转矩和效率。
根据本发明的电机的第八方式，可易于形成朝向第一轭板开口的U形磁路，可缩小磁阻。
根据本发明的电机的第九方式，由于场磁铁由多个六面体的永久磁铁构成，所以可降低场磁铁的制造成本。
根据本发明的电机的第十方式，通过使永久磁铁为连接磁铁，能以较低成本形成薄型的场磁铁，可降低制造成本。
根据本发明的电机的第十一方式，通过注射成型，永久磁铁与第一轭板和第二轭板中的任意一个形成一体，所以易于制造，并可降低制造成本。
根据本发明的电机的第十二方式，可防止第二轭板的磁通的饱和，可提高电机的转矩和效率。
根据本发明的电机的第十三方式，可防止第二轭板的磁通的饱和，可提高电机的转矩和效率。
根据本发明的电机的第十四方式，可防止第二轭板的磁通的饱和，可提高电机的转矩和效率。
本发明的电机的第十五方式，由于电枢绕组配置在基板上，所以容易进行电枢绕组的配置和对电枢绕组的配线。从而可使制造成本降低。
根据本发明的电机的第十六方式，可自由地配置多个电枢绕组。
根据本发明的电机的第十七方式，由于基板两侧的电枢绕组，沿以电枢为基准的场磁体的旋转方向相互错开，所以电枢关于电枢绕组，实质上形成扭斜(skew)。因此，可防止转矩的波动，其结果，提高电机的效率，同时可实现低噪声化。
根据本发明的电机的第十八方式，由于电枢绕组是平面状线圈，所以可使电枢绕组和基板形成一体，并能实现电机的薄型化。
根据本发明的电机的第十九方式，由于多个电机组使旋转轴成为同一个而连接起来，所以可使转矩增加。
根据本发明的电机的第二十方式，由于在多个电机组的相互间，电枢绕组沿电枢的旋转方向错开，所以电枢关于电枢绕组，实质上形成扭斜。因此，可防止转矩的波动，其结果，提高电机的效率，同时可实现低噪声化。
根据本发明的电机的第二十一方式，相对于一个电枢，可使两个场磁体旋转，结果，可实现电机的薄型化和转矩的增大成为可能。
根据本发明的电机的第二十二方式，可使空气间隙缩小，磁电路上的磁阻变小，可提高电机的效率。
根据本发明的电机的第二十四方式，由于位置检测传感器配置成，在与旋转方向相反的方向上错开，所以可消除电流相位的滞后，该电流相位滞后是由于线圈的电感的影响而相对于电压相位产生的。并且，可有效利用磁阻转矩，可提高电机的转矩和效率。
根据本发明的电机的第二十五方式，在供给矩形波的驱动电流的情况下，可简化作为驱动单元的结构。另一方面，在供给正弦波的驱动电流的情况下，可实现低噪声化。
根据本发明的电机的第二十六方式，由于不需要设置霍尔元件等的位置检测传感器，所以可实现电机的进一步薄型化。
根据本发明的电机的第二十七方式，由于使驱动电流的相位比感应电压的相位超前，所以可消除电流相位的滞后，该电流相位滞后是由于线圈的电感的影响而相对于电压相位产生的。并且，可有效利用磁阻转矩，可提高电机的转矩和效率。
根据本发明的电机的第二十八至第三十四方式，场磁铁作为磁场发挥作用，在电枢绕组中流过预定的电流，从而可实现电枢和场磁体的相对旋转运动。例如，采用电枢作为定子，采用场磁体作为转子，从而可使第二十八至三十四方式的电机作为无刷直流电机发挥作用。此时，在第一轭板中，沿从其旋转轴朝向周缘部的径向或者与此相反的方向，生成感应涡电流。但是，由于第一轭板所具有的非导电体垂直于径向，所以可抑制该涡电流的产生，结果，无刷电机的效率得到提高。
根据本发明的电机的第二十九方式，由于非导电体部是狭缝，所以可使加工变得容易，并抑制制造成本。
根据本发明的电机的第三十方式，由于在旋转轴和第一轭板的周缘部之间，在径向上一定存在非导电体，所以可有效抑制涡电流的产生。并且，可维持对于形成狭缝时的第一轭板的变形的强度。
根据本发明的电机的第三十一方式，可形成径向宽度微小的非导电体部。
根据本发明的电机的第三十二方式，可有效抑制涡电流。
根据本发明的电机的第三十三方式，由于在径向上重叠地配置场磁铁和电枢绕组，所以可缩小旋转轴方向的厚度，结果，可实现电机的薄型化。
根据本发明的电机的第三十四方式，由于还可利用第二轭板被吸引到电枢绕组上所产生的磁阻转矩，所以可增大电机转矩。
根据本发明的鼓风机的第一方式，由于具有薄型且提高了转矩的电机，所以可实现小型且省电的鼓风机。
根据本发明的压缩机的第一方式，由于具有薄型且提高了转矩的电机，所以可实现小型且省电的压缩机。
根据本发明的空调机的第一方式，由于具有薄型且提高了转矩的电机，所以可实现小型且省电的空调机。
通过下面的详细说明和附图，会更加明确本发明的目的、特征、方式和优点。
图1是表示驱动系统的基本结构的示意图。
图2是表示无刷电机的结构的一例的立体图。
图3是表示无刷电机的结构的一例的剖面图。
图4是表示场磁铁的结构的一例的立体图。
图5是表示转子轭板结构的一例的立体图。
图6是表示转子轭板结构的一例的图。
图7是表示场磁铁的轴向负侧的磁路的图。
图8是表示场磁铁的轴向正侧的磁路的图。
图9是表示转子轭板的结构的一例的图。
图10是表示转子轭板的结构的一例的图。
图11是表示转子轭板结构的一例的图。
图12是表示场磁铁的结构的一例的立体图。
图13是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图14是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图15是表示短路轭板结构的一例的剖面图。
图16是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图17是表示将电枢绕组配置在基板表面后的状态的图。
图18是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图19是表示将电枢绕组配置在基板两面后的状态的图。
图20是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图21是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图22是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图23是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图24是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图25是表示无刷电机结构的一例的剖面图。
图26是表示驱动电路结构的一例的图。
图27是表示驱动电路结构的一例的图。
图28是表示配置霍尔元件的一例的图。
图29是表示配置霍尔元件的一例的图。
图30是表示驱动电路结构的一例的图。
图31是表示无刷电机结构的立体图。
图32是表示无刷电机结构的剖面图。
图33是表示定子轭板上形成的非导电体部的一例的图。
图34是表示定子轭板上形成的非导电体部的一例的图。
图35是表示定子轭板上形成的非导电体部的一例的图。
图36是表示定子轭板上形成的非导电体部的一例的图。
图37是表示定子轭板上形成的非导电体部的一例的图。
图38是表示采用了无刷电机的鼓风机结构的一例的剖面图。
图39是表示采用了无刷电机的涡旋式压缩机结构的一例的剖面图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<A.第一实施方式>
图1是表示第一实施方式的驱动系统10的基本结构的示意图。如图所示，驱动系统10具有旋转驱动的无刷电机1、和对该无刷电机1供给驱动电流的驱动电路8。下面，按照无刷电机1、驱动电路8的顺序，对该驱动系统10进行说明。
<A-1.无刷电机>
图2和图3是表示无刷电机1的主要结构的图，图2是立体图，图3是从图2的III-III位置观察到的剖面图。如这些图所示，无刷电机1构成为扁平形状，主要具有以旋转轴21为中心相互自由旋转的定子3和转子2。图2中为了使结构易于观察，剖开转子2的一部分进行了表示。
在下面的说明中，将沿着旋转轴21的方向L称为“轴向”，在轴向L上将向定子3配置了转子2的一侧作为“正侧”，而将与其相反侧作为“负侧”。并且，将垂直于轴向L并从旋转轴21朝向周缘部的方向D称为“径向”，将以定子3为基准、转子2进行旋转的方向R称为“旋转方向”。在图2中，例示了从轴向L的正侧观察旋转方向R为顺时针方向的情况。
定子3沿轴向L从正侧以电枢绕组7和定子轭板31的顺序将它们层叠配置。
定子轭板31由圆盘状的磁性体构成，在圆盘的中心位置形成有轴承32。旋转轴21嵌入到该轴承32中。从而，旋转轴21被支撑成，相对于定子3相对自由旋转，并且，定子轭板31的平面部分配置成垂直于轴向L。电枢绕组7，由以旋转轴21为中心、沿与旋转轴21相隔一定距离的一个圆进行配置的多个线圈71构成。电枢绕组7配置在定子轭板31的轴向L的正侧，以与转子2相对。
转子2沿轴向L从正侧以加强部件22、转子轭板4和场磁铁5的顺序将它们层叠。圆盘形状的转子轭板4以其平面部分垂直于轴向L的方式固定设置在旋转轴21上，在该转子轭板4的正侧面附着连接有加强部件22，在负侧面附着连接有场磁铁5。加强部件22为圆盘形状，并且配置成圆盘的中心位置与旋转轴21的中心位置相一致。而且，加强部件22是为加强转子轭板4而配置的部件，如果转子轭板4具有足够的强度，也可以将加强部件省略。
此外，场磁铁5也具有环形(在中心部分具有圆形开口部的圆盘形状)，并且配置成圆盘的中心位置与旋转轴21的中心位置相一致。从旋转轴21的中心位置到场磁铁5的周缘部的距离(场磁铁5的外径)，比从旋转轴21的中心位置到电枢绕组7的最短距离小。进而，场磁铁5配置在电枢绕组7的轴中心侧(旋转轴21侧)，以使其在轴向L上不与电枢绕组7相对，而其至少一部分在径向D上与电枢绕组7相对。从而，通过使场磁铁5和电枢绕组7在径向D上重叠，能够缩小无刷电机1的轴向L的厚度，结果，实现无刷电机1的薄型化。
场磁铁5由多个永久磁铁51和短路轭板59构成。图4是表示场磁铁5的结构的立体图。如图所示，本实施方式的场磁铁5设置有4个永久磁铁51，这4个永久磁铁51沿着以旋转轴21为中心的一个圆进行配置，因而形成为一个环形。
永久磁铁51各自可沿径向D划分成相同尺寸的两个副磁铁52。副磁铁52各自具有在轴向L上并排且极性彼此不同的磁极。而且，一个永久磁铁51所包含的两个副磁铁52，沿轴向L的极性朝向相互不同。换句话说，作为一个永久磁铁51，从轴向L的一方侧观察时为N极和S极并排的状态。这些多个副磁铁52沿以旋转轴21为中心的一个圆进行配置，从而形成环形的场磁铁5。
在配置这四个永久磁铁51时，一个永久磁铁51的副磁铁52和其他的永久磁铁51的副磁铁52邻接时，使这些副磁铁52的磁性相互不同。因此，如图4所示，从轴向L的一方侧观察时，形成为交替地配置表示N极的副磁铁52和表示S极的副磁铁52的状态。这些副磁铁52之间的边界(即，作为场磁铁5的极性的边界)，沿径向D延伸。即，这些多个副磁铁52在旋转轴21的周围，磁性交替地不同，并且不同极性的边界沿径向D进行配置。而且，在本实施方式中，场磁铁5使用了四个永久磁铁51，但只要具有至少一个永久磁铁51(沿轴向L的极性朝向相互不同的副磁铁52的对)即可。
短路轭板59由环形磁性体构成，该环形具有与由四个永久磁铁51形成的环形相同的内径和外径。该短路轭板59附着连接于四个永久磁铁51的轴向L的负侧面整体，将永久磁铁51的N极和S极接合起来。换句话说，在轴向L的负侧，短路轭板59将邻接的副磁铁52中的一方的N极和另一方的S极接合起来，并将它们磁短路。
这种在场磁铁5的轴向L的正侧配置的转子轭板4，由多个磁性体部件构成，通过这些多个部件的整体形成为圆盘形状。图5和图6是表示转子轭板4的结构的图，图5是转子轭板4的立体图，图6是表示从轴向L的正侧观察到的转子轭板4的一部分的图。
如图所示，转子轭板4具有八个狭缝46，所述狭缝46由从旋转轴21向径向D延伸的非磁性体部构成。这些狭缝46以旋转轴21的中心位置为基准、间隔45度配置的方式形成为放射状。转子轭板4由这些狭缝46划分成大致扇状的八个副轭板41。
副轭板41分别具有第一平面部分41a，其在轴向L上与电枢绕组7相对并形成空气间隙74；和第二平面部分41b，其在轴向L上不与电枢绕组7相对(参照图3。)。这些第一平面部分41a和第二平面部分41b配置成，沿相同的径向D延伸。邻接的副轭板41的第一平面部分41a的周缘侧(与旋转轴21相反一侧)的端部，为了保持作为转子轭板4的强度，而相互由连接部42连接起来。并且，如图6所示，作为邻接的副轭板41之间的间距的狭缝46的宽度461，沿径向D离旋转轴21越远变得越宽。
这些副轭板41的数量与场磁铁5的轴向L的一方侧的极性数量(等于副磁铁52的数量)相同。而且，以一个副轭板41只与一个极性相接的方式，转子轭板4和场磁铁5接合起来。在图4中，通过将转子轭板4的轴向L的负侧面用点划线表示，来表示转子轭板4和场磁铁5的配置关系。如图4和图6中所示，在第二平面部分41b上，各副轭板41只与一个副磁铁52(即，一个极性)接合。因此，邻接的副轭板41中的一方的第二平面部分41b与N极接合，另一方的第二平面部分41b与S极接合。并且，八个狭缝46分别沿场磁铁5的极性边界进行配置。
转子2的这种结构，能够通过采用连接磁铁作为永久磁铁51来以较低成本进行制造。换句话说，通过将永久磁铁51做成连接磁铁，能够易于形成薄型的永久磁铁，并且，若通过注射成型将作为永久磁铁51的连接磁铁与转子轭板4和短路轭板59中任意一个形成一体，则制造变得容易。其结果，能够以低成本来制造无刷电机1。
对于具有这种结构的无刷电机1的电枢绕组7，从驱动电路8(图1)流过预定的驱动电流时，在电枢绕组7的各线圈71中产生用于旋转的磁极，转子2相对定子3进行相对旋转运动。
下面，对这种无刷电机1的旋转运动时的磁路进行说明。图7是表示场磁铁5的轴向L的负侧的磁路的立体图，图8是表示场磁铁5的轴向L的正侧的磁路的立体图。
如图7的磁路φ1所示，在场磁铁5的轴向L的负侧，从一个副磁铁52的N极导出的磁通，经由短路轭板59，回到相邻接的副磁铁52的S极。但是，为了使说明简单，仅示出了导向与一方邻接的S极的磁通。即，场磁铁5具有向副轭板41开口的U形的磁路φ1。
另一方面，如图8的磁路φ2所示，在场磁铁5的轴向L的正侧，从一个副磁铁52的N极导出的一个磁通，首先，从与该副磁铁52接合的一个副轭板41的第二平面部分41b朝向其第一平面部分41a。接着，从该第一平面部分41a沿轴向L越过空气间隙74，朝向定子轭板31。接着，经由定子轭板31内之后，再沿轴向L越过空气间隙74，朝向与上述一个副轭板41邻接的其它的副轭板41的第一平面部分41a。然后，从该副轭板41的第一平面部分41a朝向第二平面部分41b，这之后，回到与上述一个副磁铁52邻接的其它副磁铁52的S极。但是，为了易于说明，只示出了导向与一方邻接的S极的磁通。
此时，狭缝46起到防止邻接的副轭板41相互间的磁通短路的功能。虽然在连接部42也有产生磁通短路的可能，但是由于连接部42的截面积微小而使磁阻变大，所以几乎可以忽略连接部42的磁通短路。
如上面说明所示，在该无刷电机1中，由于场磁铁5和电枢绕组7在轴向L上不相对，而在径向D上部分地相对，所以能够缩小轴向L的厚度。其结果，可实现电机的薄型化。
此外，在场磁铁5的轴向L的负侧，通过配置了短路轭板59而形成朝副轭板41开口的U形磁路φ1。从而，由于能够缩短场磁铁5的轴向L的负侧的磁路，所以能够缩小磁阻，其结果，能够提高无刷电机1的效率。并且，在旋转驱动时，由于还可将通过副轭板41被吸引而产生的磁阻转矩利用在旋转上，所以能够增大无刷电机1的转矩。
此外，邻接的副轭板41，只是将周缘侧的端部彼此相互连接，所以能够防止副轭板41相互间的磁通短路，并且可使转子2的强度提高，使制造工序容易进行。
此外，由于场磁铁5是环形，所以能够使场磁铁5的表面积增大。其结果，可有效利用场磁铁5的磁通，能够进一步提高无刷电机1的转矩和效率。
<A-2.无刷电机的变形例>
第一实施方式的无刷电机1的结构并不仅限于上述说明过的方式(下面，称为“代表方式”。)，而是可进行各种变形。下面，对作为第一实施方式的无刷电机1的结构能够采用的各种变形方式，进行说明。
<A-2-1.连接部>
在代表方式中，如图6等所示，虽然将邻接的副轭板41通过周缘侧的端部连接起来，但也可以是将它们通过轴中心侧的端部连接起来。图9是表示这种情况下的转子轭板4的一例的图。
如图9所示，在该例中，在副轭板41的轴中心侧形成有连接部43。从而，邻接的副轭板41的轴中心侧的端部彼此相互连接，并且狭缝46的周缘侧的部分开口。连接部43避开永久磁铁51的N极和S极的边界，以使磁通不产生短路，形成为比永久磁铁51更靠近轴中心侧。
采用这种结构，也可以防止副轭板41的相互间的磁通的短路，并且可使转子2的强度提高，使制造工序容易进行。
<A-2-2.狭缝>
在代表方式中，如图6所示，虽然狭缝46的宽度461沿径向D离旋转轴21越远变得越宽，但也可以与径向D无关地将其保持一定。图10是表示该情况下的转子轭板4的一例的图。
如图10所示，在该例中，狭缝46的宽度461与径向D无关地保持一定。由此，成为与狭缝46的边界的副轭板41的外轮廓411，与沿该狭缝46的长轴方向(与径向D一致)的中心线d1平行。
如果采用这种结构，则在被磁化为相互不同磁极的邻接的副轭板41相互间，可在径向D上产生均匀的磁阻。其结果，能够有效防止副轭板41相互间的磁通短路。
此外，作为其他例子，狭缝46的宽度461也可以相对于离旋转轴21的距离呈非线性增大。图11是表示这种情况下的转子轭板4的一例的图。如图11所示，在该例中，副轭板41的外轮廓411呈曲线状，狭缝46的宽度461相对于离旋转轴21的距离呈非线性增大。
如图6和图11所示，如果采用狭缝46的宽度461离旋转轴21越远变得越宽的结构，则在无刷电机1进行旋转运动时，能够调整副轭板41和电枢绕组7在轴向L上相互重叠的量。因此，可使与电枢绕组7交链的磁通量呈正弦波状，从而可减少齿槽转矩(cogging torque)。其结果，电机的效率提高，并且可实现低噪声化。而且，如图11所示，如果采用狭缝46的宽度461呈非线性增大的结构，则能够进一步提高该效果。
<A-2-3.永久磁铁>
在代表方式中，如图4所示，场磁铁5中所采用的永久磁铁51和副磁铁52，具有构成环形的一部分的形状，但该形状并没有被特别限定。例如，如图12所示，作为与代表方式的副磁铁52相当的永久磁铁，也可以分别采用六面体的永久磁铁53。如果这样采用六面体的永久磁铁53，则可降低作为场磁铁5的制造成本。
在图12所示的例子中，八个永久磁铁53配置在短路轭板59的轴向L的正侧。而且，在该状态下，永久磁铁53各自具有在轴向L上并排且极性相互不同的磁极。并且，从轴向L的一方侧观察时，交替配置表示N极的永久磁铁53和表示S极的永久磁铁53，在轴向L的一方侧，永久磁铁53的N极和S极并排。
其他的结构与代表方式相同。换句话说，短路轭板59在轴向L的负侧，将邻接的永久磁铁53中的一方的N极和另一方的S极接合起来，并将它们磁短路。并且，各副轭板41只与一个永久磁铁53接合。当然，这种永久磁铁53也由连接磁铁构成，通过注射成型与转子轭板4和短路轭板59中的任意一个形成一体。
而且，在该例中，在场磁铁5中使用八个永久磁铁53，但场磁铁5也可以具备至少2个永久磁铁53，使它们在轴向L的一方侧并排N极和S极。
<A-2-4.短路轭板>
在代表方式中，如图3所示，在场磁铁5中，短路轭板59的径向D的宽度(环形的外经和内径的差)和永久磁铁51的径向D的宽度一致，但例如图13所示，也可以使短路轭板59的径向D上的宽度比永久磁铁51的径向D上的宽度大。
如上所述，在场磁铁5的轴向L的负侧中，在沿着副磁铁52之间的边界(永久磁铁51的相互不同的极性邻接的位置)的短路轭板59的截面内，使磁路φ1通过(参照图7。)。因此，如果该截面积狭窄到不能允许形成磁路φ1的程度，则具有产生磁通饱和的可能性。对此，如果采用如图13所示的结构，则可扩大该截面积，从而可以防止在短路轭板59上产生磁通饱和，可使磁阻减小。
并且同样地，例如如图14所示，也可以使短路轭板59的轴向L上的宽度比永久磁铁51的轴向L上的宽度大。由此，也可以防止在短路轭板59上产生磁通饱和，可减小磁阻。并且，也可以将图13的结构和图14的结构组合起来。
更有，在短路轭板59上，也可以使沿着副磁铁52之间的边界的截面比其他位置的截面宽。图15是表示这种情况下的短路轭板59的一例的图。如图所示，在该例的短路轭板59中，与副磁铁52之间的边界位置对应的部位59a，与其他部位59b相比，轴向L上的宽度变大。由此，不使场磁铁5的重量大幅增加，就可防止在短路轭板59上产生磁通饱和，可减小磁阻。
<A-2-5.电枢绕组>
电枢绕组7也可以如图16和图17所示那样配置在基板76的表面上。如这些图所示，基板76具有例如环形，配置在定子轭板31的轴向L的正侧面，使圆盘的中心位置与旋转轴21的中心位置一致。而且，在该基板76的轴向L的正侧面，配置有电枢绕组7。如果采用这种结构，则电枢绕组7所包含的多个线圈71的配置和对电枢绕组7的配线就会变得容易，所以可降低无刷电机1的制造成本。
此外，如图18所示，也可以在位于一个基板76的关于轴向L相互相反一侧的两个面上，配置电枢绕组7。如图18的例子所示的定子3沿轴向L从正侧按照第一电枢绕组7a、环形的基板76、第二电枢绕组7b和定子轭板31的顺序将它们层叠。如果采用这种结构，则可使两层电枢绕组7自由地配置。
例如，可将图18所示的构成第一电枢绕组7a的线圈71a，和构成第二电枢绕组7b的线圈71b，如图19所示，沿旋转方向R相互错开(彼此的中心位置在径向D上不重叠)地进行配置。如果采用这种结构，定子3关于电枢绕组7，实质上形成扭斜(skew)。因此，可防止旋转驱动时的转矩的波动，其结果，可使电机的效率提高，并且可实现低噪声化。
此外，在代表方式等的说明中，虽然所参照的附图表示了作为电枢绕组7的线圈71在轴向L上具有宽度的部件，但也可以采用相对于轴向L呈扁平的平面状的印刷线圈(print coil)。印刷线圈例如专利文献4所公开的那样，通过对基板的光刻蚀而形成导体，从而与基板形成为一体并呈平面状。通过在基板76上形成这种平面状的印刷线圈，可使电枢绕组7和基板76形成为一体，可实现电机的进一步薄型化。
<A-2-6.转子轭板>
在代表方式中，如图3等所示，虽然副轭板41的第一平面部分41a和第二平面部分41b配置在相同的径向D上，但是也可以在轴向L上相互错开。图20是表示这种情况下的无刷电机1的一例的图。
如图20所示，在该例的副轭板41中，第一平面部分41a和第二平面部分41b分别沿径向D延伸，但第一平面部分41a配置成，比第二平面部分41b更靠近轴向L的负侧(电枢绕组7的一侧)，并由连接部件41c将它们连接起来。如果采用这种结构，就可使形成在第一平面部件41a和电枢绕组7之间的空气间隙74减小。因此，可使磁电路的磁阻变小，可提高电机的效率。
<A-2-7.电机组的连接>
在将上述说明过的任何一个定子3和任何一个转子2所构成的组设为一个电机组时，无刷电机1也可以是，使旋转轴21成为同一个而沿轴向L将多个电机组连接起来的结构。
图21和图22是表示无刷电机1的例子的图，该无刷电机1对于与图3所示相同的电机组，使旋转轴21成为同一个而沿轴向L将两个连接起来而成。在这些图中所示的无刷电机1中，将轴向L上的转子2和定子3的配置关系相互相反的两个电机组连接起来。
在图21的例中，两个电机组的定子3之间接合，在图22的例中，两个电机组的转子2之间接合。无论在哪个例中，在双方电机组中可由一个部件来兼用的部件均予以兼用。例如，在图21所示的无刷电机1中，一个定子轭板31在双方电机组中兼用，在图22所示的无刷电机1中，一个转子轭板4在双方电机组中兼用。
在对这种无刷电机1进行旋转驱动时，从驱动电路8向双方电机组各自的电枢绕组7供给驱动电流，以使双方电机组的转子2的旋转方向变得相同。从而，两个电机组的转矩相加，可使作为无刷电机1整体的转矩增加。而且，在该例中，虽然是连接了两个电机组，但也可以连接3个以上的电机组。
此外，采用这样将多个电机组连接起来的结构的情况下，也可以将多个电机组中分别包含的电枢绕组7配置成，在多个电机组的相互间沿旋转方向R错开。例如，在如图21或者图22所示例中，将正侧的电机组的电枢绕组7设为第一电枢绕组7a，负侧的电机组的电枢绕组7设为第二电枢绕组7b时，如图19所示，将构成第一电枢绕组7a的线圈71a和构成第二电枢绕组7b的线圈71b配置成，沿旋转方向R相互错开。即使采用这种结构，因为定子3关于电枢绕组7，实质上形成扭斜(skew)，所以可防止转矩的波动，其结果，可使电机的效率提高，并且可实现低噪声化。
<A-2-8.场磁铁和电枢绕组的配置关系>
在代表方式中，如图3等所示，将场磁铁5配置成比电枢绕组7更靠近轴中心侧，但如图23所示，也可以将场磁铁5配置成比电枢绕组7更靠近周缘侧。即使在此情况下，通过在径向D上使场磁铁5和电枢绕组7配置成使其至少部分地相对，可缩小轴向L上的厚度，可实现电机的薄型化。
当然，对于图23所示的由定子3和转子2构成的电机组，也可以使旋转轴21成为同一个而沿轴向L将它们连接起来。图24表示无刷电机1，该无刷电机1的结构是，对于图23所示的两个电机组，通过将定子3彼此接合而将它们连接起来。在图24的无刷电机1中，一个定子轭板31在双方电机组中兼用。
而且，在图24所示的结构的无刷电机1中，可进一步省略一个电枢绕组7和定子轭板31。图25是表示在这种情况下的无刷电机1的图。如图25所示，该无刷电机1的定子3具有一个电枢绕组7和轴承32，而不具有定子轭板31。并且，隔着该一个定子3，使旋转轴21成为同一个而沿轴向L将两个转子2连接起来。
该无刷电机1的旋转运动时，在场磁铁5的配置有短路轭板59的一侧，与代表方式同样地，通过短路轭板59将N极和S极短路，并形成经由短路轭板59的磁路。另一方面，在场磁铁5的没有配置电路轭板59的一侧，在两个转子2的相互间形成磁路。换句话说，从一方的转子2的场磁铁5的N极导出的磁通，首先，经由相同转子2的副轭板41后，越过定子3的配置有电枢绕组7的部分的空气间隙，朝向另一方的转子2的副轭板41。这之后，经过另一方的转子2的副轭板41后，回到该转子2的场磁铁5的S极。如果采用这种结构，相对于一个定子3(一个电枢绕组7)、来自两个转子2(两个场磁铁5)的磁通交链。因此，电枢绕组7是一个即可，所以可实现无刷电机1的薄型化。与此同时，作为可利用于无刷电机1的旋转驱动的磁通，将来自两个场磁铁5的磁通相加，所以可实现转矩增大。
<A-3.驱动电路>
接着，对驱动电路8进行说明(参照图1。)。下面，作为驱动电路8虽然表示了三个例子，但采用哪个都可以。
<A-3-1.矩形波驱动>
图26是表示驱动电路8的结构的一例的图。如图所示，该驱动电路8具有主电路811、预驱动器812、三相分配器813和PWM发生器814，并构成为向无刷电机1的电枢绕组7供给矩形波的驱动电流。
在这种情况下，无刷电机1的电枢绕组7配置成三相，在各相中检测场磁铁5的磁极位置，输出电气角相位相隔120度的三个信号HU、HV和HW，并向三相分配器813输入。并且，从PWM发生器814生成作为载波成分的三角波或者锯齿波，并输入三相分配器813中。在三相分配器813中，根据这些信号和速度指令，生成三相基本波，并通过预驱动器812输入主电路811中。从而，从主电路811向无刷电机1供给矩形波的驱动电流。如果是将这种矩形波的驱动电流供给给无刷电机1的驱动电路8，则可使其结构变得简单。
<A-3-2.正弦波驱动>
图27是表示驱动电路8的一例的图。如图所示，该驱动电路8具有主电路821、预驱动器822、波形生成器823、PWM发生器824、位置推定计数器825和位置偏移计数器826，并构成为向无刷电机1的电枢绕组7供给矩形波的驱动电流。
在这种情况下，无刷电机1的电枢绕组7也配置成三相，检测各相中的场磁铁5的磁极位置，输出电气角相位相隔120度的三个信号HU、HV和HW，并向位置推定计数器825输入。
位置推定计数器825利用三个信号HU、HV和HW作为表示电气角相隔60度的定时的信号，通过对该电气角60度的间隔进行计数，推定场磁铁5的磁极位置，生成对应于所推定的磁极位置的正弦波的基准信号。根据来自输入了相位指令的位置偏移计数器826的信号，修正该基准信号的相位。
根据来自位置推定计数器825的基准信号，来自PWM发生器824的三角波或者锯齿波，以及速度指令，在波形生成器823中生成3相基本波，通过预驱动器822输入到主电路821。从而，从主电路821向无刷电机1供给正弦波的驱动电流。如果是将这种正弦波的驱动电流供给给无刷电机1的驱动电路8，则可低噪声地驱动无刷电机1。
而且，采用图26或者图27结构的驱动电路8的情况下，无论哪种情况，在无刷电机1的每个相位上都配置作为位置检测传感器的霍尔元件6。而且，从每个相位的霍尔元件6输出上述信号HU、HV和HW。通常，如图28所示，霍尔元件6配置在电枢绕组7的线圈71的大致中央部，然而也可以如图29所示，在相对于直线d2、与旋转方向R相反的方向上错开地配置，该直线d2沿着连接旋转轴21和线圈71的大致中央部的径向D。
在电机中，通常，由于线圈的电感的影响，相对于电压的相位，电流的相位滞后。但是，如图29所示，通过将霍尔元件6向与旋转方向R相反的方向错开地进行配置，所以可消除这种电流相位的滞后。并且，可有效利用磁阻转矩，可提高电机的转矩和效率。
<A-3-3.无传感器驱动>
图30是表示驱动电路8的结构的一例的图。如图所示的驱动电路8构成为，检测电枢绕组7的感应电压，从检测出的感应电压推定场磁铁5的磁极位置。而且，驱动电路8根据所推定出的场磁铁5的磁极位置，将驱动电流供给给无刷电机1的电枢绕组7。因此，该驱动电路8不采用霍尔元件6等的位置检测传感器即能进行驱动无刷电机1的无传感器驱动。关于这种无传感器驱动的原理，在例如非专利文献1和非专利文献2中已有公开。如果采用这样进行无传感器驱动的驱动电路8，则由于不需要设置霍尔元件等的位置检测传感器，所以可将电机进一步薄型化。
而且，在此情况下，优选使供给给无刷电机1的驱动电流的相位，比所检测出的感应电压的相位超前。这样，也可以消除由于线圈的电感的影响而导致的电流相对于电压的相位的滞后。并且，可有效利用磁阻转矩，可提高电机的转矩和效率。
<B.第二实施方式>
<B-1.基本结构和动作>
图31和图32是表示第二实施方式的电机主要结构的图，图31是立体图，图32是从图31的II-II位置观察到的剖面图。本实施方式的电机是构成为轴向间隙式无刷电机201。如这些图所示，无刷电机201主要具有定子3和转子2，该转子2以旋转轴21为中心相对于定子3可自由旋转。图31中为了使结构容易观察，剖开转子2的一部分进行表示。
转子2沿轴向L从正侧以加强部件22和转子轭板4以及场磁铁5的顺序将它们层叠。
转子轭板4由圆盘状的磁性体构成，圆盘的中心位置相对于旋转轴21固定设置，使平面部分与轴向L垂直。加强部件22与转子轭板4相比形成为大直径的圆盘形状，并使圆盘的中心位置与旋转轴21的中心位置一致地附着连接在转子轭板4的平面部分上此外，场磁铁5具有与转子轭板4相比小直径的环形(在中心部分具有圆形开口部的圆盘形状)。该场磁铁5也使圆盘的中心位置与旋转轴21的中心位置一致地附着连接在转子轭板4的平面部分上。因此，场磁铁5的平面部分也配置成与轴向L垂直。并且，场磁铁5具有在沿轴向L的厚度方向上并排并且极性相互不同的磁极。因此，场磁铁5的直接的磁通(从场磁铁5导出，或者导入场磁铁5的磁通)为沿着轴向L。场磁铁5的一个面的磁极数没有特别的限定。
定子3沿轴向L从正侧以电枢绕组7和定子轭板31的顺序将它们进行层叠。
定子轭板31由圆盘状的磁性体构成，在圆盘的中心位置形成有轴承32。旋转轴21嵌入该轴承32中，由此，支撑为相对于定子轭板31可相对地自由旋转。并且，由此定子轭板31的平面部分配置成垂直于轴向L。因此，场磁铁5的直接的磁通与定子轭板31的平面部分垂直。
电枢绕组7由多个线圈33构成，所述线圈33沿以旋转轴21为中心的一个圆进行配置。如图32所示，电枢绕组7固定在定子轭板31的轴向L的正侧面，使得沿轴向L与场磁铁5相对。
此外，在定子轭板31上形成有多个狭缝。图33是表示从轴向L的正侧观察到的定子轭板31的一部分的图。在图中，用虚线表示固定在定子轭板31上的电枢绕组7，用点划线表示与该电枢绕组7相对的场磁铁5(在后述的图34至图37中也一样。)。
如图所示，在定子轭板31上，在径向D上呈三层形成有多个狭缝241，该狭缝241是沿旋转方向R延伸的细长空气层。各层分别含有多个狭缝241。换句话说，在以旋转轴21为中心的直径相互不同的三个圆上，分别配置有多个狭缝241。这三个圆的直径设定成，使狭缝241的位置在轴向L上与场磁铁5的旋转路径重叠。即，多个狭缝241形成为，在转子2进行旋转运动时场磁铁5的直接的磁通通过的位置上，与径向D垂直地延伸。
在具有这种结构的无刷电机201中，在电枢绕组7中流过预定的电流时，场磁铁具有励磁的功能，转子2相对于定子3相对地进行旋转运动。在该旋转运动中，转子2的场磁铁5的磁通，与定子轭板31的平面部分垂直，并在旋转方向R上移动。因此，在定子轭板31上，在场磁铁5的旋转路径和轴向L重叠的位置上，根据弗来明右手法则，沿径向D或者与其相反的方向，生成感应电流。
但是，在本实施方式的无刷电机201中，在定子轭板31中，形成有沿旋转方向R延伸的作为非导电体部的狭缝241。换句话说，由于非导电体的狭缝241形成为与要产生涡电流的方向垂直，所以可有效抑制涡电流的产生。因此，可减少铁损并提高无刷电机201的效率。并且，多个狭缝241形成为在轴向L上、与场磁铁5的旋转路径重叠的位置，所以，可进一步有效抑制生成涡电流。
此外，作为形成于定子轭板31上的非导电体部，由于采用作为细长空气层的狭缝241，所以用于形成非导电体部的加工非常容易，可抑制无刷电机201的制造成本。
<B-2.非导电体部的变形例>
形成于定子轭板31的非导电体部的形状和配置，并不限于图33所示的形状和配置，可进行各种各样的变形。下面，对在第二实施方式的无刷电机201中可采用的非导电体部的各种变形例，进行说明。
<B-2-1.变形例1>
图34是表示在定子轭板31上形成的非导电体部的其他例子的图。在本例子中，形成多个狭缝241，使得无论沿着旋转方向R的角度如何，从旋转轴21到定子轭板31的周缘部上至少存在一个狭缝241。
在本例中，在定子轭板31中，沿着旋转方向R，多个狭缝241在径向D上形成为三层。其中，如果只观察一层狭缝，则在从旋转轴21到定子轭板31的周缘部的沿着径向D的路径上，根据沿旋转方向R的角度，具有没有形成狭缝241的部分(邻接的狭缝241的相互间的部分)45。即，存在没有配置非导电体部的部分(下面称为“导电体部”。)45。
但是，在本例中形成为，在沿径向D的路径上，在一层具有导电体部45时，在同一路径上一定存在至少一个其他层的狭缝241。例如，将形成有狭缝241的三个层从内层起称之为第一层、第二层和第三层时，如果观察图34所示的路径d1，则在第一层和第三层上具有导电体部45，而第二层上存在狭缝241。并且，如果观察图34中所示的路径d2，则在第二层上具有导电体部45，而在第一层和第三层上存在狭缝241。
这样，在旋转轴21和定子轭板31的周缘部之间，在径向D上一定存在狭缝241，从而可有效抑制涡电流的产生。并且，与图33所示的情况相比，可维持形成狭缝241时的对于定子轭板31的变形的强度。
<B-2-2.变形例2>
图35是表示在定子轭板31上形成的非导电体部的其他例子的图。在本例中，定子轭板31由多个磁性体板31a至31d构成，该磁性体板31a至31d沿以旋转轴21为中心的圆具有边界。而且，该多个磁性体板之间的边界242为非导电体部。
本例的定子轭板31由三个环形的磁性体板31a、31b、31c和圆盘状的磁性体板31d组合而成。磁性体板31b的外径相对于磁性体板31a的内径，磁性体板31c的外径相对于磁性体板31b的内径，磁性体板31d的外径相对于磁性体板31c的内径，分别稍稍偏小。因此，组合这些磁性体部31a至31c，使其各自的中心位置与旋转轴21的中心位置一致时，在磁性体板之间的边界242上，形成三个径向D的宽度微小、并且以旋转轴21为中心的圆形的空间(作为定子轭板31的整体形状，与图31和图32所示的定子轭板31的整体形状相同。)。即，在定子轭板31上，形成沿旋转方向R延伸的作为非导电体部的、磁性体板之间的三个边界242(三层空间)。这些磁性体板之间的三个边界242配置成，在轴向L上与场磁铁5的旋转路径重叠。并且，在本例中，对于与该边界242相对的磁性体板各自的面，涂布了绝缘覆膜。
在本例中，也在定子轭板31上形成沿旋转方向R延伸的非导电体部，所以可抑制涡电流的产生。而且，该非导电体部为多个磁性体板31a至31d的边界242，所述多个磁性体板31a至31d沿以旋转轴21为中心的圆具有的边界，所以可使非导电体部的径向D的宽度非常微小。因此，当无刷电机201进行旋转运动时，可使定子轭板31的磁阻降低，所以可改善磁饱和，并进一步提高无刷电机201的效率。并且，即使在相对于定子轭板31很难形成微小宽度的狭缝的情况下，也可容易地形成微小的非导电体部。进一步，在本例中，对磁性体板之间的边界242涂布了绝缘覆膜，所以可防止边界242上的漏电，有效地抑制涡电流的产生。
<B-2-3.变形例3>
图36是表示在定子轭板31上形成的非导电体部的其他例的图。本例的定子轭板31的结构是将图33和图35所示结构组合而成的。
更具体地说，本例的定子轭板31，如图35的例子所示，将三个环形的磁性体板31a、31b、31c和圆盘状的磁性体板31d组合而成的。而且，进一步地，如图33的例子所示，沿旋转方向R延伸的多个狭缝241在径向D上形成三层。并且，配置有多个狭缝241的三层的直径与磁性体板彼此的三个边界242的直径一致。
在本例的定子轭板31上，多个狭缝241和磁性体板之间的边界242两者为，沿旋转方向R延伸的非导电体部。并且，配置有多个狭缝241的层的直径与磁性体板之间的边界242的直径一致，所以如图所示，在同一层上，在邻接的狭缝241的相互间的部分45，一定配置有磁性体板之间的边界242。因此，可有效抑制涡电流的产生。
而且，也可以如图37所示，组合图34和图35所示的结构，无论沿着旋转方向R的角度如何，在径向D上一定存在一个狭缝241。由此，可进一步有效地抑制涡电流的产生。
<B-3.第二实施方式的其他变形例>
在第二实施方式中，已经说明了电枢绕组7和场磁铁5沿轴向L相对，但也可以与第一实施方式同样地，使它们沿径向D重叠配置。在与第一实施方式相同的无刷电机中，也在定子轭板31上，磁通与其垂直并移动，所以沿径向D或者与径向D相反的方向，生成感应涡电流。由此，为了防止发生这种现象，可以与第二实施方式相同地，在定子轭板31上形成非导电体部。该非导电体部的形状和配置，可采用图33至图37所示的任何一种。
在第二实施方式中，狭缝241在径向D上形成为三层，但形成狭缝241的层数并不限定于此，无论单个或多个均可以。但是，如图34所示，在无论沿旋转方向R的角度如何要一定在径向D上存在一个狭缝241的情况下，多个层是必要的。
在第二实施方式中，多个磁性体板之间的边界242在径向D上存在三个，但是只要存在一个即可。
在第二实施方式中，非导电体部具有沿旋转方向R延伸的曲线形状，但如果其至少一部分以与径向D垂直的方式沿旋转方向R延伸，则直线形状也是可以的。
<C.采用例>
以上，对第一实施方式的无刷电机1和第二实施方式的无刷电机201进行了说明，但由于这些无刷电机1、201薄型且高转矩，所以可恰当地采用于各种装置，特别是空调机中。在下面，对采用第一实施方式的无刷电机1的空调机的具体例进行说明。
<C-1.鼓风机>
图38是表示采用了无刷电机1的鼓风机结构的一例的剖面图。该鼓风机101构成为空调机的室内机所利用的离心鼓风机，并具有作为形成空气通道的旋转驱动机构的风扇91。
该风扇91由以下构成毂(hub)92、在毂92的周缘部、在圆周方向上等间隔配置的多个叶片94、和覆盖毂92和叶片94的护罩93(shroud)。护罩93的中央侧成为鼓风机101的吸入口91a，叶片94的外侧成为鼓风机101的吹出口91b。即，通过风扇91的旋转，从吸入口91a吸入空气，从吹出口91b吹出空气。
在该鼓风机101中，采用无刷电机1作为风扇91的旋转驱动单元。风扇91的旋转中心部固定设置在无刷电机1的旋转轴21上。这样在鼓风机中采用薄型且高转矩的无刷电机1，从而可提供小型且省电的鼓风机。无刷电机1的结构，可以是第一实施方式中说明过的任何一种。而且，在图38的鼓风机101中，也可以采用第二实施方式的无刷电机201来代替无刷电机1。在此情况下，也可以采用第二实施方式中说明过的任何一种。由此，可提供耗电低的鼓风机。
<C-2.压缩机>
图39是表示采用了无刷电机1的涡旋式压缩机结构的一例的剖面图。该涡旋式压缩机102构成为空调机的制冷气体的压缩机，并且具有固定涡旋件95、和作为旋转驱动机构的旋回涡旋件96。
固定涡旋件95和旋回涡旋件96分别具有搭接部分(lap)，并配置成这些搭接部分之间相互啮合。旋回涡旋件96驱动旋转时，在由搭接部分相互间形成的压缩室97中压缩进入的制冷气体。
在该涡旋式压缩机102中，采用无刷电机1作为旋回涡旋件96的旋转驱动单元。旋回涡旋件96相对于无刷电机1的旋转轴21的轴中心偏心地固定设置。这样在涡旋式压缩机中采用薄型且高转矩的无刷电机1，从而可提供小型且省电的涡旋式压缩机。无刷电机1的结构，可以是在第一实施方式中说明过的任何一种。并且，作为压缩机，也可以具有本实施方式的涡旋式压缩机构以外的压缩机构的压缩机。而且，在图39的涡旋式压缩机102中，也可以采用第二实施方式的无刷电机201来代替无刷电机1。在此情况下，也可以采用第二实施方式中说明过的任何一种。由此，可提供耗电低的压缩机。
权利要求
1.一种电机，该电机具有以沿着第一方向(L)的旋转轴(21)为中心相互自由旋转的电枢(3)和场磁体(2)，该电机的特征在于，所述电枢(3)具有沿着垂直于所述第一方向(L)的第二方向(D)与所述旋转轴(21)相隔一定距离而配置的电枢绕组(7)；所述场磁体(2)具有多个第一轭板(41)，其分别沿所述第二方向(D)延伸，具有在所述第一方向(L)上与所述电枢绕组(7)相对的一端、以及在所述第一方向(L)上不与所述电枢绕组(7)相对的另一端；以及场磁铁(5)，其在所述第二方向(D)上与所述电枢绕组(7)至少部分地相对，具有与邻接的所述第一轭板(41)的一个所述另一端接合的N极、与另一个所述另一端接合的S极、以及朝向所述第一轭板(41)开口的U形的磁路(φ1)。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，邻接的所述第一轭板(41)的所述一端彼此相互连接。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，邻接的所述第一轭板(41)的所述另一端彼此避开所述N极和所述S极的边界而相互连接。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一轭板(41)具有与所述第二方向(D)平行的直线状的外轮廓(411)。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，邻接的第一轭板(41)彼此的间距(461)随着沿所述第二方向(D)远离所述旋转轴(21)而变宽。
6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述邻接的第一轭板(41)彼此的间距(461)相对于距所述旋转轴(21)的距离、非线性地增大。
7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述场磁铁(5)是圆盘形状。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述场磁铁(5)包括在所述第一方向(L)上排列N极和S极的永久磁铁(51)中的至少一个；以及第二轭板(59)，其在与所述第一轭板(41)相反的一侧接合所述N极和所述S极。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述场磁铁(5)由下述部分构成在所述第一方向(L)上排列N极和S极的、六面体的永久磁铁(53)中的至少两个；以及第二轭板(59)，其在与所述第一轭板(41)相反的一侧接合所述永久磁铁(53)的所述S极和所述N极。
10.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述永久磁铁(51、53)是连接磁铁。
11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于，所述永久磁铁(51、53)通过注射成型与所述第一轭板(41)和第二轭板(59)中的任意一个形成一体。
12.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述第二轭板(59)的所述第二方向(D)上的宽度比所述永久磁铁(51、53)的所述第二方向(D)上的宽度大。
13.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述第二轭板(59)的所述第一方向(L)上的宽度比所述永久磁铁(51、53)的所述第一方向(L)上的宽度大。
14.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，在所述永久磁铁(51、53)的互不相同的极性邻接的部位，所述第二轭板(59)的所述第一方向(L)上的宽度与其它位置相比更大。
15.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电枢(3)还具有配置了所述电枢绕组(7)的基板(76)。
16.根据权利要求15所述的电机，其特征在于，所述电枢绕组(7)配置在所述基板(76)的关于所述第一方向(L)互为相反侧的两个面上。
17.根据权利要求16所述的电机，其特征在于，配置在所述基板(76)的一个面上的所述电枢绕组(7)和配置在所述基板(76)的另一个面上的所述电枢绕组(7)沿以所述电枢(3)为基准的所述场磁体(2)的旋转方向(R)相互错开。
18.根据权利要求15所述的电机，其特征在于，所述电枢绕组(7)是通过光刻而形成了导体的平面状线圈。
19.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该电机将由一个所述电枢(3)和一个所述场磁体(2)所成的组作为一个电机组，对于多个所述电机组，使所述旋转轴(21)成为同一个而沿所述第一方向(L)将所述多个电机组连接起来。
20.根据权利要求19所述的电机，其特征在于，所述多个所述电机组所分别包含的所述电枢绕组(7)在所述多个所述电机组之间、沿以所述电枢(3)为基准的所述场磁体(2)的旋转方向(R)错开。
21.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电枢绕组(7)配置在比所述场磁铁(5)更接近所述旋转轴(21)侧的位置，对于两个所述场磁体(2)，夹着一个所述电枢(3)、使所述旋转轴(21)成为同一个而沿所述第一方向(L)将这两个场磁体连接起来。
22.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一轭板(41)由第一平面部分(41a)和第二平面部分(41b)构成，该第一平面部分(41a)与所述电枢绕组(7)之间形成气隙(74)，该第二平面部分(41b)与所述第一平面部分(41a)连接，所述第一平面部分(41a)配置在所述第一方向(L)上、比所述第二平面部分(41b)更接近所述电述绕组(7)侧的位置。
23.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电枢(3)还具有至少一个位置检测传感器(6)，其检测所述场磁铁(5)的磁极位置，所述位置检测传感器(6)配置在所述电枢绕组(7)的大致中央部。
24.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电枢(3)还具有至少一个位置检测传感器(6)，其检测所述场磁铁(5)的磁极位置，所述位置检测传感器(6)配置成，相对于连接所述旋转轴(21)和所述电枢绕组(7)的大致中央部的直线(d1)，与以所述电枢(3)为基准的所述场磁体(2)的旋转方向(R)反向地错开。
25.根据权利要求23所述的电机，其特征在于，该电机还具有驱动单元(8)，其根据所述位置检测传感器(6)的输出，将矩形波和正弦波中的任意一种的驱动电流提供给所述电枢绕组(7)。
26.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该电机还具有检测所述电枢绕组(7)的感应电压的单元；根据所述感应电压估计所述场磁铁(5)的磁极位置的单元；以及驱动单元，其向所述电枢绕组(7)提供基于所述估计出的所述场磁铁(5)的磁极位置的驱动电流。
27.根据权利要求26所述的电机，其特征在于，所述驱动单元使所述驱动电流的相位比所述感应电压的相位超前。
28.一种电机，该电机具有电枢(3)，其沿一个方向(L)层叠地具有电枢绕组(7)和第一轭板(31)；以及场磁体(2)，其具有在所述一个方向上排列、具有极性互不相同的磁极的场磁铁(5)，以沿着所述一个方向的旋转轴(21)为中心、与所述电枢相对地自由旋转，其特征在于，所述第一轭板(31)具有沿所述旋转的方向(R)延伸的非导电体部(241、242)。
29.根据权利要求28所述的电机，其特征在于，所述非导电体部(241、242)包括沿着以所述旋转轴(21)为中心的圆配置的多个狭缝(241)。
30.根据权利要求29所述的电机，其特征在于，从所述旋转轴(21)到所述第一轭板(31)的周缘部为止，与沿所述旋转的方向(R)的角度无关地至少存在一个所述多个狭缝(241)。
31.根据权利要求28所述的电机，其特征在于，所述第一轭板(31)由多个磁性体板(31a、31b、31c、31d)构成，该多个磁性体板(31a、31b、31c、31d)沿着以所述旋转轴(21)为中心的至少一个圆具有边界，所述非导电体部(241、242)包含所述多个磁性体板彼此的边界(242)。
32.根据权利要求31所述的电机，其特征在于，利用绝缘覆膜对所述多个磁性体板彼此的边界(242)进行了涂布。
33.根据权利要求28所述的电机，其特征在于，所述电枢绕组(7)和所述场磁铁(5)在从所述旋转轴(21)朝向所述第一轭板(31)的周缘部的方向(D)上重叠配置。
34.根据权利要求33所述的电机，其特征在于，所述场磁铁(5)由分别在所述一个方向上排列、具有极性互不相同的磁极的多个副磁铁(52)构成，所述多个副磁铁(52)配置成，在所述旋转轴(21)的周围极性交替地不同、且不同极性的边界沿着朝向所述周缘部的方向(D)，所述场磁体(2)具有第二轭板(4)，其与所述旋转轴(21)垂直地配置，包括第一部分(41a)和第二部分(41b)，该第一部分(41a)沿所述第一方向(L)与所述电枢绕组(7)相对，该第二部分(41b)和所述场磁铁(5)的与所述电枢相反的一侧结合；以及第三轭板(59)，其接合所述场磁铁(5)的所述电枢侧的不同极性，所述第二轭板(4)具有非磁性体部(46)，其在所述多个副磁铁(52)的极性的边界处、沿着朝向所述周缘部的方向(D)延伸。
35.一种鼓风机，其特征在于，该鼓风机具有权利要求1至34中的任意一项所述的电机；以及由所述电机旋转驱动的风扇(91)。
36.一种压缩机，其特征在于，该压缩机具有权利要求1至34中的任意一项所述的电机；以及由所述电机旋转驱动的压缩机构(96)。
37.一种空调机，其特征在于，该空调机具有权利要求1至34中的任意一项所述的电机；以及由所述电机旋转驱动的旋转驱动机构。
全文摘要
本发明提供电机、鼓风机、压缩机和空调机。其目的在于提供既能实现电机的薄型化又能提高电机的效率和转矩的技术。在无刷直流电机(1)中，转子(2)具有场磁铁(5)，定子(3)具有电枢绕组(7)。场磁铁(5)和电枢绕组(7)配置成，沿着与轴向(L)垂直的径向(D)部分相对。由此，能够缩小无刷直流电机(1)的轴向(L)的厚度。并且，在场磁铁(5)的轴向(L)的负侧配置有将永久磁铁(51)的N极和S极结合起来形成磁短路的短路轭板(59)。通过该短路轭板(59)，能够缩短场磁铁(5)的轴向(L)的负侧的磁路。因此，可缩小无刷直流电机(1)的旋转驱动时的磁阻，其结果，提高了无刷直流电机(1)的效率和转矩。
文档编号H02K7/14GK1938922SQ20058001025
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月28日 优先权日2004年3月31日
发明者山际昭雄 申请人:大金工业株式会社