具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】一種具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，用以設(shè)置于一馬達(dá)的定子內(nèi)，并且包含一轉(zhuǎn)軸、一轉(zhuǎn)子鐵芯以及多個扇形磁石。轉(zhuǎn)子鐵芯包含多個鐵芯部以及多個磁石容置槽，鐵芯部彼此連接地一體成形，并且具有一第一圓弧，第一圓弧對應(yīng)有一第一曲率中心。磁石容置槽為扇形，并開設(shè)于該些鐵芯部之間，且對應(yīng)有一第二圓弧，第二圓弧連接于第一圓弧，并且對應(yīng)有一第二曲率中心，且第二曲率中心相異于第一曲率中心。扇形磁石對應(yīng)地容置于該些磁石容置槽。
【專利說明】具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，尤其涉及一種轉(zhuǎn)子鐵芯具有分別對應(yīng)于相異圓弧的鐵芯部與磁石容置槽，且磁石為扇形的轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，不論是工業(yè)應(yīng)用、交通運(yùn)輸或家電設(shè)備等，往往都會使用到旋轉(zhuǎn)電機(jī)(包含馬達(dá)與發(fā)電機(jī))作為動能的產(chǎn)生源，將電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能，然后再將所產(chǎn)生的機(jī)械能做進(jìn)一步的應(yīng)用。馬達(dá)分為永磁無刷馬達(dá)及繞線式激磁場馬達(dá)，相較于繞線式激磁場馬達(dá)，永磁無刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)子包含永久磁石，可省掉使用碳刷及滑環(huán)等設(shè)備，因此具有高效率、高功率密度、耐用度較高、體積小、操控性佳及維修容易等優(yōu)點(diǎn)，故永磁無刷馬達(dá)已有逐步取代傳統(tǒng)繞線式激磁場馬達(dá)的趨勢。
[0003]一般來說，現(xiàn)有的永磁無刷馬達(dá)包含具有齒槽結(jié)構(gòu)的定子及具有永久磁石的轉(zhuǎn)子，由于定子具有齒槽結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子在相對定子運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙磁阻會隨著位置變化，磁路中的磁通量與能量也隨之變化，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩鏈波(torque ripple)的現(xiàn)象，亦即馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩隨著時間呈現(xiàn)上下起伏的變化。其中，上述的轉(zhuǎn)矩漣波易造成馬達(dá)在轉(zhuǎn)動速度與位置控制的誤差，也容易產(chǎn)生震動與噪音，進(jìn)而影響馬達(dá)的轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，用以降低甚至消除轉(zhuǎn)矩漣波的解決方法有二種方法，其一是降低氣隙等效磁通的大小。然而，若因?yàn)榻档皖D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而降低氣隙等效磁通，將同時導(dǎo)致驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變小，故此方法鮮少采用；另一是減少磁路等效磁阻相對于旋轉(zhuǎn)角度的變化率，其主要為電樞鐵心上用以容納繞線的齒槽結(jié)構(gòu)，與磁極鐵心相對旋轉(zhuǎn)的情況下，致使磁通路徑更動，造成磁路等效磁阻的相對變化而產(chǎn)生頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
[0005]然而，現(xiàn)有的抑制頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的作法中，例如降低氣隙周圍的總等效磁阻變化，其容易有增加制造、組裝及檢驗(yàn)的成本與時程的問題；而若采用斜向齒槽或斜向磁極的設(shè)計，其雖然可抑制振動及噪音，但實(shí)務(wù)制作的過程中，常有不易繞線而有制作不易的問題，因此，現(xiàn)有的可降低轉(zhuǎn)矩漣波的轉(zhuǎn)子仍具有改善的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題與目的:
[0007]有鑒于在現(xiàn)有技術(shù)中，由于現(xiàn)有的對降低轉(zhuǎn)矩漣波的轉(zhuǎn)子的設(shè)計中，普遍存在有增加制造、組裝及檢驗(yàn)的成本與時程的問題，以及易產(chǎn)生振動及噪音的問題，因此現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子仍具有改善的空間。
[0008]緣此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子鐵芯具有多個鐵芯部與多個磁石容置槽，且鐵芯部對應(yīng)的圓弧相異于磁石容置槽所對應(yīng)的圓弧，且轉(zhuǎn)子中所使用的磁石為扇形，藉以改善反電動勢并且降低轉(zhuǎn)矩漣波。
[0009]本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段:
[0010]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，所采用的必要技術(shù)手段在于提供一種具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，用以設(shè)置于一馬達(dá)的定子內(nèi)，并且包含一轉(zhuǎn)軸、一轉(zhuǎn)子鐵芯以及多個扇形磁石。轉(zhuǎn)子鐵芯包含多個鐵芯部以及多個磁石容置槽，鐵芯部彼此連接地一體成形，并且具有一第一圓弧，第一圓弧對應(yīng)有一第一曲率中心。磁石容置槽為扇形，并開設(shè)于該些鐵芯部之間，且對應(yīng)有一第二圓弧，第二圓弧連接于第一圓弧，并且對應(yīng)有一第二曲率中心，且第二曲率中心相異于第一曲率中心。扇形磁石對應(yīng)地容置于該些磁石容置槽。
[0011]在上述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的較佳實(shí)施例中，每二該些鐵芯部利用一外連接部以及一內(nèi)連接部而彼此連接，而每一該些磁石容置槽設(shè)置于外連接部以及內(nèi)連接部之間，且外連接部對應(yīng)于第二圓弧。另外，第一圓弧對應(yīng)于第一曲率中心具有一第一曲率半徑，第二圓弧對應(yīng)于第二曲率中心具有一第二曲率半徑，第二曲率半徑為第一曲率半徑加上一偏移量，而偏移量介于Omm至IOmm之間。
[0012]在上述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的較佳實(shí)施例中，該些扇形磁石具有一對應(yīng)于第二圓弧的扇形圓弧，扇形圓弧對應(yīng)于第一曲率中心具有一定張角，且定張角介于70度至100度之間。另外，轉(zhuǎn)子鐵芯為硅鋼片，且該些扇形磁石為鐵氧體磁石，且每一該些扇形磁石鄰近于定子的外邊平行于第二圓弧。
[0013]本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的功效:
[0014]相較于現(xiàn)有技術(shù) ，利用本發(fā)明所提供的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，由于轉(zhuǎn)子鐵芯具有多個鐵芯部與多個磁石容置槽，且鐵芯部對應(yīng)的圓弧相異于磁石容置槽所對應(yīng)的圓弧，且轉(zhuǎn)子中所使用的磁石為扇形，因而可有效改善反電動勢并且降低轉(zhuǎn)矩漣波，進(jìn)而增加轉(zhuǎn)子的耐用性。另外，本發(fā)明的另一功效在于，由于每一鐵芯部彼此連接，因此可增加機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而適用于如空調(diào)壓縮機(jī)馬達(dá)的高轉(zhuǎn)速用途，并可簡化工藝，且本發(fā)明在制作上也不具有如現(xiàn)有技術(shù)的不易繞線的問題。
[0015]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子示意圖；
[0017]圖2顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的扇形磁石示意圖；
[0018]圖2A顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的扇形磁石設(shè)計的反電動勢失真模擬示意圖；
[0019]圖2B顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的扇形磁石設(shè)計的轉(zhuǎn)矩漣波模擬示意圖；
[0020]圖3顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一圓弧與第二圓弧示意圖；以及
[0021]圖3A顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一圓弧與第二圓弧的反電動勢模擬示意圖；以及
[0022]圖3B顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一圓弧與第二圓弧的轉(zhuǎn)矩模擬示意圖。
[0023]其中，附圖標(biāo)記
[0024]100馬達(dá)
[0025]200、300、400、500 曲線
[0026]I具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子
[0027]11轉(zhuǎn)軸
[0028]12轉(zhuǎn)子鐵芯
[0029]121鐵芯部[0030]1211第一圓弧
[0031]122磁石容置槽
[0032]1221第二圓弧
[0033]13扇形磁石
[0034]14外連接部
[0035]15內(nèi)連接部
[0036]2定子
[0037]Cl圓心
[0038]C2第一曲率中心
[0039]C3第二曲率中心
[0040]Rl第一曲率半徑
[0041]R2第二曲率半徑
[0042]R3偏移量
[0043]SI扇形圓弧
[0044]S2扇形圓弧
[0045]L削弧路徑
[0046]Θ I第一張角
[0047]Θ 2第二張角
【具體實(shí)施方式】
[0048]由于本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)子中，其組合實(shí)施方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉一個較佳實(shí)施例來加以具體說明。
[0049]請一并參閱圖1至圖3B，圖1顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子示意圖，圖2顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的扇形磁石示意圖，圖2A顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的扇形磁石設(shè)計的反電動勢失真模擬示意圖，圖2B顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的扇形磁石設(shè)計的轉(zhuǎn)矩漣波模擬示意圖，圖3顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一圓弧與第二圓弧示意圖，圖3A顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一圓弧與第二圓弧的反電動勢模擬示意圖，圖3B顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一圓弧與第二圓弧的轉(zhuǎn)矩模擬示意圖。
[0050]如圖所示，本發(fā)明所提供的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子I用以設(shè)置于一馬達(dá)100的定子2內(nèi)，并且包含一轉(zhuǎn)軸11、一轉(zhuǎn)子鐵芯12以及多個扇形磁石13 (圖中僅標(biāo)不一個)。轉(zhuǎn)軸11可于定子2中轉(zhuǎn)動，且其以非導(dǎo)磁材料制成，而非導(dǎo)磁材料是定義為相對導(dǎo)磁系數(shù)不大于一，其例如是銅與鉛的金屬，但不限于上述，而其余屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員都了解的現(xiàn)有技術(shù)，因此不再贅述。
[0051]轉(zhuǎn)子鐵芯12為硅鋼片，但不限于此，而轉(zhuǎn)子鐵芯12包含多個鐵芯部121 (圖中僅標(biāo)示一個)以及多個磁石容置槽122 (圖中僅標(biāo)示一個)，鐵芯部121彼此連接地一體成形，進(jìn)一步而言，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，每二該些鐵芯部121利用一外連接部14以及一內(nèi)連接部15而彼此連接，其中外連接部14為外徑，內(nèi)連接部15為內(nèi)徑，亦即本發(fā)明轉(zhuǎn)子鐵芯12的外徑與內(nèi)徑彼此連接，其中，鐵芯部121具有一第一圓弧1211。
[0052]磁石容置槽122為扇形，并開設(shè)于該些鐵芯部121之間，具體而言，每一該些磁石容置槽122設(shè)置于外連接部14以及內(nèi)連接部15之間，也就是說，每一該些磁石容置槽122位于二鐵芯部121、外連接部14以及內(nèi)連接部15之間。另外，磁石容置槽122對應(yīng)有一第二圓弧1221，且第二圓弧1221系連接于第一圓弧1211，而上述的外連接部14即對應(yīng)于第二圓弧1221。
[0053]扇形磁石13為鐵氧體磁石，并且對應(yīng)地容置于該些磁石容置槽122 (圖中以剖面線表容納有扇形磁石13,未繪不剖面線表磁石容置槽122),也就是說,扇形磁石13同樣對應(yīng)于第二圓弧1221。另外，本發(fā)明較佳實(shí)施例所指的扇形磁石13是指其鄰近于定子2的外邊為弧形，且其弧度是與第二圓弧1221平行，而鄰近于轉(zhuǎn)軸11的內(nèi)邊為直線而非有弧度。其中，進(jìn)一步來說，扇形磁石13 (亦可為磁石容置槽122)可利用定張角設(shè)計而成，舉例而言，請進(jìn)一步參閱圖2，本發(fā)明較佳實(shí)施例的設(shè)計中，其利用決定第一張角Θ I以及第二張角Θ 2而設(shè)計出扇形磁石13 (亦可為磁石容置槽122)，而第一張角Θ I對應(yīng)于扇形圓弧SI(扇形圓弧S2即為第二圓弧1221)，第二張角Θ 2對應(yīng)于扇形圓弧S2，而扇形圓弧SI以及扇形圓弧S2都對應(yīng)于同一圓心Cl (即為圖3所示的第一曲率中心C2)。
[0054]此外，請再進(jìn)一步參閱圖2、圖2A以及圖2B，該些扇形磁石13具有一對應(yīng)于第二圓弧1221的扇形圓弧S2，扇形圓弧S2對應(yīng)于圓心Cl (第一曲率中心C2)具有一定張角(SP上述的第二張角Θ 2)，且此定張角介于70度至100度之間，而圖中橫軸的角度為第二張角Θ 2的角度，由圖中可輕易了解到，不同的第二張角Θ 2會有不同的反電動勢失真以及轉(zhuǎn)矩漣波，其可視實(shí)務(wù)中的使用而選擇較佳的角度，例如是90度。
[0055]另外，再請進(jìn)一步參閱圖3，本發(fā)明較佳實(shí)施例的轉(zhuǎn)子I的設(shè)計中，在選擇完扇形磁石13的第一張角Θ I以及第二張角Θ 2后，可進(jìn)一步利用偏位量削弧法對轉(zhuǎn)子鐵芯12削弧而制成第一圓弧1211以及第二圓弧1221。具體而言,如圖3所示,第一圓弧1211系對應(yīng)有一第一曲率中心C2,且第一圓弧1211對應(yīng)于第一曲率中心C2具有一第一曲率半徑R1，第二圓弧1221對應(yīng)有一第二曲率中心C3，而第二曲率中心C3相異于第一曲率中心C2，第二圓弧1221對應(yīng)于第二曲率中心C3具有一第二曲率半徑R2。此外，第二曲率半徑R2為第一曲率半徑Rl加上一偏移量R3,而偏移量R3介于Omm至IOmm之間,其中第一圓弧1211即是以第二曲率中心C3為削弧圓心，以第二曲率半徑R2為半徑沿削弧路徑L進(jìn)行削弧而形成，因此第一圓弧1211相較于第二圓弧1221而往轉(zhuǎn)軸11的方向內(nèi)縮。
[0056]請進(jìn)一步參閱圖3A以及圖3B，其中，圖3A以及圖3B的模擬結(jié)果中，偏移量R3設(shè)定為Omm (亦即不削弧)以及10mm，曲線200以及曲線400就表示偏移量R3為Omm的模擬曲線，而曲線300以及曲線500就表示偏移量R3為IOmm的模擬曲線。由圖中可明顯了解至IJ，以偏移量R3為Omm進(jìn)行削弧的話，其不管是反電動勢或是轉(zhuǎn)矩漣波的表現(xiàn)，都較以偏移量R3為IOmm進(jìn)行削弧來得差，因此可得知若以偏移量R3為IOmm進(jìn)行削弧的話，由于可平均扭力輸出，進(jìn)而達(dá)到降低轉(zhuǎn)矩漣波的效。
[0057]綜合以上所述，利用本發(fā)明所提供的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子1，由于轉(zhuǎn)子鐵芯12具有多個鐵芯部121與多個磁石容置槽122，且鐵芯部121對應(yīng)的圓弧相異于磁石容置槽122所對應(yīng)的圓弧，且轉(zhuǎn)子I中所使用的磁石為扇形，因而可有效改善反電動勢并且降低轉(zhuǎn)矩漣波，進(jìn)而增加轉(zhuǎn)子的耐用性。另外，本發(fā)明的另一功效在于，由于每一鐵芯部121彼此連接，因此可增加機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而適用于如空調(diào)壓縮機(jī)馬達(dá)的高轉(zhuǎn)速用途，并且可簡化工藝。[0058]此外，由于第二圓弧1221平行于扇形磁石13外邊的圓弧，因此可增強(qiáng)磁力，且具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子I中，扇形磁石13所形成的硅鋼片為全圓形，因而可有效改善現(xiàn)有技術(shù)多個硅鋼片組成圓形而有組裝不易與強(qiáng)度不佳的缺失。
[0059]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，用以設(shè)置于一馬達(dá)的定子內(nèi)，其特征在于，包含: 一轉(zhuǎn)軸； 一轉(zhuǎn)子鐵芯，包含: 多個鐵芯部，彼此連接地一體成形，并且具有一第一圓弧，該第一圓弧對應(yīng)有一第一曲率中心；以及 多個磁石容置槽，每一該些磁石容置槽為扇形，并開設(shè)于該些鐵芯部之間，且對應(yīng)有一第二圓弧，該第二圓弧系連接于該第一圓弧，并且對應(yīng)有一第二曲率中心，且該第二曲率中心相異于該第一曲率中心；以及 多個扇形磁石，對應(yīng)地容置于該些磁石容置槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每二該些鐵芯部利用一外連接部以及一內(nèi)連接部而彼此連接，而每一該些磁石容置槽設(shè)置于該外連接部以及該內(nèi)連接部之間，且該外連接部對應(yīng)于該第二圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該第一圓弧對應(yīng)于該第一曲率中心具有一第一曲率半徑，該第二圓弧對應(yīng)于該第二曲率中心具有一第二曲率半徑，該第二曲率半徑為該第一曲率半徑加上一偏移量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該偏移量介于Omm至IOmm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該些扇形磁石具有一對應(yīng)于該第二圓弧的扇形圓弧，該扇形圓弧對應(yīng)于該第一曲率中心具有一定張角，且該定張角介于70度至100度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該轉(zhuǎn)子鐵芯為硅鋼片，且該些扇形磁石為鐵氧體磁石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有削弧結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每一該些扇形磁石鄰近于該定子的外邊為平行于該第二圓弧。
【文檔編號】H02K1/27GK103944295SQ201310022688
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月22日
【發(fā)明者】洪聯(lián)馨, 謝培升, 黃慶智 申請人:東元電機(jī)股份有限公司