CN110707840A - 单相马达 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种单相马达。该单相马达包括：一定子及一转子。该定子具有一铁心，该铁心具有多个靴部，多个该靴部各具有一中心线，多个该靴部基于该中心线各区分为一第一基体及一第二基体。该转子具有以弦波充磁的一永久磁铁，该永久磁铁与该铁心的多个该靴部之间具有一气隙，该气隙具有多个第一气隙及多个第二气隙，多个该第一气隙各对应于多个该第一基体与该永久磁铁之间，多个该第二气隙各对应于多个该第二基体与该永久磁铁之间，该些第一气隙的一最小气隙小于多个该第二气隙的一最大气隙。借此，可有效改善该马达的启动死点问题，以及提升马达的运转质量。
Description
技术领域
本发明关于一种马达，特别是一种单相马达。
背景技术
在已知单相马达利用图7的具谐波的合成波充磁其永久磁铁，由于具谐波的合成波在波形顶端具有鼓起及凹下的起伏波形，将造成该永久磁铁的磁通分布也是鼓起及凹下的起伏情况，容易在旋转过程中产生震动异音，故已知单相马达运转质量不佳，有加以改善的必要。
发明内容
本发明是关于一种单相马达。该单相马达包括：一定子及一转子。该定子具有一铁心及一线圈，该铁心具有一轭部，该轭部设置以一径向方向延伸的多个齿部，多个该齿部各设有一靴部，在该径向方向上，多个该靴部各具有一中心线，多个该靴部基于该中心线各区分为一第一基体及一第二基体，该线圈卷绕于多个该齿部。该转子具有以弦波充磁的一永久磁铁，该永久磁铁与该铁心的多个该靴部之间具有一气隙，该气隙具有多个第一气隙及多个第二气隙，多个该第一气隙各对应于多个该第一基体与该永久磁铁之间，多个该第二气隙各对应于多个该第二基体与该永久磁铁之间，多个该第一气隙的一最小气隙小于多个该第二气隙的一最大气隙。
因此，利用以弦波充磁的该永久磁铁，以及多个该第一气隙的该最小气隙小于多个该第二气隙的该最大气隙的设计，可有效提升该铁心的多个该第一基体与该永久磁铁之间所产生的磁场强度，以改变马达的输出扭矩波形分布，且可有效改善该马达的启动死点问题，确保该马达可稳定运转，达到减少异音的产生及提升运转质量等功效。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1显示本发明一实施例单相马达的组合剖视图；
图2显示本发明单相马达的第一实施例的示意图；
图3显示本发明单相马达的第二实施例的示意图；
图4显示本发明单相马达的第三实施例的示意图；
图5显示本发明单相马达的第四实施例的示意图；
图6显示本发明单相马达的第五实施例的示意图；
图7显示已知单相马达充磁的具谐波的合成波的波形示意图；及
图8显示本发明单相马达充磁的弦波的波形示意图。
附图标记说明：
1 马达
10 定子
11 铁心
111 轭部
112 齿部
113 靴部
113a 第一基体
113b 第二基体
114 凸部
115 缺口
12 线圈
20 转子
21 永久磁铁
22 转轴
23 轮毂
30 基座
31 轴接部
32 叶片
40 风扇扇轮
D 槽距
L1 中心线
L2 第一径向延伸线
L3 第二径向延伸线
G 气隙
G1 第一气隙
G2 第二气隙
S 磁部
α1 第一夹角
α2 第二夹角
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
图1显示本发明一实施例单相马达的组合剖视图。配合参阅图1，在一实施例中，本发明的马达1包括一定子10及一转子20。本发明的马达1为一种易于启动且可稳定旋转作动的单相马达，可将电能转化为动能，以广泛应用于各种工业、民生、运输或信息等设备。
图2显示本发明单相马达的第一实施例的示意图(省略图1的线圈12)。配合参阅图1及图2，在一实施例中，该定子10具有一铁心11及一线圈12。该铁心11可由多个硅钢片相互堆叠结合而成，但不以上述为限。其中该铁心11可具有一轭部111，该轭部111沿圆周设置以一径向方向延伸的多个齿部112，多个该齿部112可各设有一靴部113，在该径向方向上，多个该靴部113各具有一中心线L1，多个该靴部113基于该中心线L1各区分为一第一基体113a及一第二基体113b，该线圈12卷绕于多个该齿部112。在一实施例中，该线圈12可直接卷绕于多个该齿部112的外表面，或于多个该齿部112的外表面结合一绝缘套后，再将该线圈12卷绕于该绝缘套。
该转子20具有一永久磁铁21，该永久磁铁20可选用橡胶磁铁，但不以上述为限，且可供配合利用弦波充磁方式完成其充磁作业，在一实施例中，对该永久磁铁20充磁的弦波可为正弦波，如图8所示。其中该永久磁铁21与该铁心11的多个该靴部113之间具有一气隙G，该气隙G可设为0.3mm～2mm，较佳可进一步设为0.8mm～1.4mm，以避免因该气隙G过大而导致磁耗损增加。另外，该气隙G具有多个第一气隙G1及多个第二气隙G2，多个该第一气隙G1各对应于多个该第一基体113a与该永久磁铁21之间；多个该第二气隙G2各对应于多个该第二基体113b与该永久磁铁21之间。多个该第一气隙G1的一最小气隙小于多个该第二气隙G2的一最大气隙，用以于多个该第一基体113a与该永久磁铁22之间分别形成一磁部S。
在一实施例中，以一靴部113的一第一基体113a及一第二基体113b为例，多个该第一气隙G1对应于该第一基体113a与该永久磁铁21之间，且多个该第二气隙G2对应于该第二基体113b与该永久磁铁21之间。以该第二基体113b朝向该第一基体113a的方向，多个该第二气隙G2朝向多个该第一气隙G1渐缩小，且多个该第一气隙G1也渐缩小，使得多个该第一气隙G1的该最小气隙小于多该个第二气隙G2的该最大气隙，且多个该第一气隙G1均小于多个该第二气隙G2。多个该第一气隙G1的该最小气隙位于该第一基体113a的外周的最左端，多个该第二气隙G2的该最大气隙位于该第二基体113b的外周的最右端。
参考图8，利用以弦波充磁的该永久磁铁21，可使该永久磁铁21的磁通分布如弦波般为稳定均匀地上升或下降，不会产生如已知单相马达利用图7的具谐波的合成波充磁，而造成旋转过程中产生震动异音的情形，故本发明的马达1可稳定旋转运动，达到降低磁极震动的情形，减少异音的产生及提升运转质量等功效。虽然弦波在波形的两端其数值较小，可能造成该永久磁铁21的磁通分布于两端的磁通较小，但利用多个该第一气隙G1的该最小气隙小于多个该第二气隙G2的该最大气隙的设计所形成的该磁部S，且较佳可进一步将该气隙G设为0.8mm～1.4mm，令该磁部S可有效提升该铁心11的多个该第一基体113a与该永久磁铁22之间所产生的磁场强度，故多个该第一基体113a可形成局部性磁饱和，进而改变本发明单相马达1的输出扭矩波形分布，以确保该转子20停止运转时可位于较佳启动位置，有效改善该马达的启动死点问题。
配合参阅图1及图2，在一实施例中，本发明的马达1可另包括一基座30，该基座30具有一轴接部31。该转子20可另包括一转轴22及一轮毂23，该永久磁铁21设置于该轮毂23的一内侧，且该转轴22设置于该轮毂23的中心位置，该转子20的该转轴22可旋转地结合该轴接部31，利用该轴接部31及该转轴22的配合，使该转子20可顺利旋转作动。该基座30的选用为本发明马达1的一种组装应用方式，选用原则以可确保该转子20稳定旋转作动为前提，故不以上述为限。另外，该轮毂23的一外侧可设置多个叶片32，以构成一风扇扇轮40，例如：可为换气扇扇轮、散热扇扇轮等；借此，可进一步提供如换气或散热等诸多功能。
基于上述的结构设计，以下进一步详细列举多个实施例，用以说明本发明的马达1的该定子10的各种不同结构型态，但不以下列所举的多个该实施例为限。
配合参阅图2，在该实施例中，该定子10多个该靴部113的该第一基体113a及该第二基体113b的形状为非对称状。借此，利用呈非对称状的该第一基体113a及该第二基体113b，使该永久磁铁21与该铁心11的多个该齿部112之间容易形成不同间距大小的多个该第一气隙G1及多个该第二气隙G2，以利用多个该第一基体113a所形成的该磁部S提升局部性磁饱和的效果。
图3显示本发明单相马达的第二实施例的示意图(省略图1的线圈12)。配合参阅图3，在该实施例中，以该中心线L1作为一分界线，该定子10在该径向方向上，多个该靴部113的该第一基体113a的面积可大于该第二基体113b的面积。借此，利用不同面积大小的该第一基体113a及该第二基体113b，以及该永久磁铁21与该铁心11的多个该齿部112之间形成不同间距大小的多个该第一气隙G1及多个该第二气隙G2，多个该第一气隙G1的该最小气隙小于多个该第二气隙G2的该最大气隙，使多个该第一基体113a所形成的该磁部S提升局部性磁饱和的效果。
图4显示本发明单相马达的第三实施例的示意图(省略图1之线圈12)。配合参阅图4，在该实施例中，该定子10的多个该靴部113的该第一基体113a的外周可设有一凸部114。借此，利用该凸部114的设计，使该第一基体113a更接近该永久磁铁21，且在一实施例中，多个该第一气隙G1的一最大气隙不大于多个该第二气隙G2的该最大气隙，在一实施例中，多个该第二气隙G2可相同，且多个该第二气隙G2可与部分多个该第一气隙G1相同，亦即多个该第一气隙G1的该最大气隙等于多个该第二气隙G2的该最大气隙。且在该凸部114的另一部分该多个第一气隙G1小于多个该第二气隙G2，使得多个该第一气隙G1的该最小气隙小于多个该第二气隙G2的该最大气隙，亦即该多个第一气隙G1的该最小气隙位于该凸部114，以进一步提升该铁心11的多个该第一基体113a与该永久磁铁22之间所产生的磁场强度，并确保该转子20停止运转时，可位于非启动死点的位置，以有效改善该马达1的启动死点问题。
图5显示本发明单相马达的第四实施例的示意图(省略图1之线圈12)。配合参阅图5，在该实施例中，该定子10的多个该靴部113的该第二基体113b的外周可设有一缺口115，且在一实施例中，多个该第一气隙G1的该最大气隙不大于多个该第二气隙G2的该最大气隙，在一实施例中，多个该第一气隙G1可相同，且部分多个该第二气隙G2与多个该第一气隙G1相同，在该缺口115的另一部分多个该第二气隙G2大于多个该第一气隙G1，亦即多个该第一气隙G1的该最大气隙及该最小气隙均小于多个该第二气隙G2的该最大气隙，且多个该第二气隙G2的该最大气隙位于该缺口115。借此，利用该缺口115的设计，该第二基体113b相对该第一基体113a可更远离该永久磁铁21，且使该第一基体113a较为接近该永久磁铁21，同样可提升该铁心11的多个该第一基体113a与该永久磁铁22之间所产生的磁场强度，并确保该转子20停止运转时，可位于非启动死点的位置。并且使该气隙G的磁通密度可形成分布不均匀的状态，以产生非对称的磁交链波形，可有效改变马达输出扭矩波形分布，故该转子20可正常启动且稳定运转。
图6显示本发明单相马达的第五实施例的示意图(省略图1的线圈12)。配合参阅比较图2及图6，在图2的该实施例中，该铁心11的多个该齿部112设置于该轭部111的外周。在图6的该实施例中，该铁心11的多个该齿部112设置于该轭部111的内周。借此，本发明的马达1可选择作为外转式的单相马达或内转式的单向马达，以提升使用便利性。
上述列举的各实施例中，该铁心11的多个该靴部113之间各具有一槽距D，多个该槽距D可大于多个该第一气隙G1，且多个该槽距D之间各具有一中央位置，在该径向方向上，该铁心11设定多个第一径向延伸线L2及多个第二径向延伸线L3，且多个该靴部113具有数个第一夹角α1。
上述多个该第一夹角α1的定义为：如图2所示，多个该第一径向延伸线L2通过该铁心11的中心点，以及多个该第一径向延伸线L2外切于该第一基体113a的外周缘。多个该第二径向延伸线L3通过该铁心11的中心点及多个该槽距D的该中央位置，多个该第一径向延伸线L2及多个该第二径向延伸线L3之间各具有一第二夹角α2，该第二夹角α2可设为2°～12°之间。配合该第二夹角α2的范围，多个该靴部113的多个该中心线L1与多个该第一径向延伸线L2之间可各具有一第一夹角α1，该第一夹角α1的范围设为(152/N)°～(171/N)°，其中N为多个该槽距D的数量，该槽距D的数量相对于多个该靴部113的数量，故不加以限制其数量的多寡。举例而言，图2至图6公开该槽距D的数量为4，该第一夹角α1的范围即为38°～42.75°，若取整数，该第一夹角α1的范围即为38°～43°，则该第二夹角α2的范围为2°～7°之间。借此，上述以弦波充磁的该永久磁铁21及该磁部S，更可进一步配合该第一夹角α1范围的结构设计，使该铁心11的多个该靴部113所分别形成的多个该磁部S之间具有适当分布距离，故该马达1的运转将更为稳定。
在上述实施例中，本发明单相马达1利用以弦波充磁的该永久磁铁21，以及多个该第一气隙G1的该最小气隙小于多个该第二气隙G2的该最大气隙的设计所形成的该磁部S，令该磁部S可有效提升该铁心11的多个该第一基体113a与该永久磁铁21之间所产生的磁场强度，以改变本发明单相马达1的输出扭矩波形分布，确保该转子20停止运转时可位于较佳启动位置，以改善该马达1的启动死点问题；并且，也确保该马达1可稳定运转，达到降低磁极震动的情形，以有效减少异音的产生及提升运转质量的诸多功效。
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非限制本发明。本领域技术人员对上述实施例所做的修改及变化仍不违背本发明的精神。本发明的权利范围应如后述的申请专利范围所列。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
Claims (22)
1.一种单相马达，其特征在于，所述单相马达包括：
一定子，具有一铁心及一线圈，所述铁心具有一轭部，所述轭部设置以一径向方向延伸的多个齿部，多个所述齿部各设有一靴部，在所述径向方向上，多个所述靴部各具有一中心线，多个所述靴部基于所述中心线各区分为一第一基体及一第二基体，所述线圈卷绕于多个所述齿部；及
一转子，具有以弦波充磁的一永久磁铁，所述永久磁铁与所述铁心的多个所述靴部之间具有一气隙，所述气隙具有多个第一气隙及多个第二气隙，多个所述第一气隙各对应于多个所述第一基体与所述永久磁铁之间，多个所述第二气隙各对应于多个所述第二基体与所述永久磁铁之间，多个所述第一气隙的一最小气隙小于多个所述第二气隙的一最大气隙。
2.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述铁心的多个所述靴部之间各具有一槽距，多个所述第一基体与所述永久磁铁之间分别形成一磁部，在所述径向方向上，所述铁心设定多个第一径向延伸线，多个所述第一径向延伸线通过所述铁心的中心点，以及多个所述第一径向延伸线外切于所述第一基体的外周缘，多个所述靴部的多个所述中心线与多个所述第一径向延伸线之间各具有一第一夹角，所述第一夹角的范围设为152/N度～171/N度，N为所述槽距的数量。
3.如权利要求2所述的单相马达，其特征在于，多个所述槽距大于多个所述第一气隙。
4.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述气隙设为0.8mm～1.4mm。
5.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，多个所述靴部的所述第一基体及所述第二基体的形状为非对称状。
6.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，在所述径向方向上，多个所述靴部的所述第一基体的面积大于所述第二基体的面积。
7.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，多个所述靴部的所述第一基体的外周设有一凸部。
8.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，多个所述靴部的所述第二基体的外周设有一缺口。
9.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述铁心的多个所述齿部设置于所述轭部的外周。
10.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述铁心的多个所述齿部设置于所述轭部的内周。
11.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述永久磁铁为橡胶磁铁。
12.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述铁心由多个硅钢片相互堆叠结合而成。
13.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，所述单相马达还包括一基座，所述基座具有一轴接部，所述转子还包括一转轴及一轮毂，所述永久磁铁设置于所述轮毂的一内侧，且所述转轴设置于所述轮毂，所述转子的所述转轴能旋转地结合所述轴接部。
14.如权利要求13所述的单相马达，其特征在于，所述轮毂的一外侧设置多个叶片，以构成一风扇扇轮。
15.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，以所述第二基体朝向所述第一基体的方向，多个所述第二气隙朝向多个所述第一气隙渐缩小。
16.如权利要求15所述的单相马达，其特征在于，多个所述第一气隙渐缩小。
17.如权利要求16所述的单相马达，其特征在于，多个所述第一气隙的所述最小气隙位于所述第一基体的外周的最左端，多个所述第二气隙的所述最大气隙位于所述第二基体的外周的最右端。
18.如权利要求1所述的单相马达，其特征在于，多个所述第一气隙的一最大气隙小于或等于多个所述第二气隙的该最大气隙。
19.如权利要求18所述的单相马达，其特征在于，多个所述第二气隙与部分多个所述第一气隙相同。
20.如权利要求19所述的单相马达，其特征在于，另一部分多个所述第一气隙小于多个所述第二气隙。
21.如权利要求18所述的单相马达，其特征在于，部分多个所述第二气隙与多个所述第一气隙相同。
22.如权利要求21所述的单相马达，其特征在于，另一部分多个所述第二气隙大于多个所述第一气隙。
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