CN215681953U - 马达 - Google Patents

Abstract

本案提供一种具内转子外定子的马达。转子的转子叠片沿中心轴的方向堆叠设置，且包括主体部、多个周缘部及多个修弧部。主体部的中心对位于中心轴，多个周缘部设置于主体部的外周缘，多个周缘部呈辐射状排列，且多个周缘部组配形成一外接圆，外接圆与中心轴具有一半径距离。修弧部依据一弧线凹设。弧线中点于空间上对应于周缘部，二端点对称地设置于弧线的两相对端。中点与中心轴具有第一距离，且端点与中心轴具有第二距离。第一距离大于或等于半径距离且小于半径距离的1.5倍，第二距离大于半径距离的0.5倍且小于半径距离。

Description

马达

技术领域

本案是关于一种马达，尤指一种具内转子外定子的马达，其转子包括有辐条型内藏式永磁体(interior permanent magnet,IPM)布设其上，用以最小化顿转矩(coggingtorque)并降低制造的敏感度。

背景技术

一般而言，永磁体电动机或永磁体马达的结构包括转子和定子。定子包括有布置在其上的绕组。转子则包括布置在其上的永磁体，并通过堆叠多个例如但不限于硅钢片的转子叠片而形成。如此，定子与转子之间产生的磁力便可使转子旋转。

为了提高马达的效率或性能，增加由单位电流产生的转矩比则有其必要。相较于表面型永磁体马达，包括辐条型内藏式永磁体的常规转子具有较高的磁通密度，但是会导致过大的顿转矩产生。另一方面，表面型永磁体马达可通过修整转子周围的弧形来实现减小转矩的效果，而无需改变磁体的位置或调整转子叠片的形状。然而，具有辐条型内藏式永磁体马达的常规转子则无法通过简单地通过修整转子周围的弧形来实现相同的效果。由于辐条型内藏式永磁体马达的特性会受到转子叠片的最小制造厚度和磁***置的影响，因此，将辐条型内藏式永磁体的设计应用于常规马达中并非易事。

而于设计辐条型内藏式永磁体转子时，为了确保在最佳化转矩波动条件下 (更平顺的运行)可以保持输出转矩性能(更大的转矩)，必须同时平衡转子弧形部分的深度、磁体的布置位置和转子叠片的厚度。若利用仿真分析软体进行设计，由于涉及大量的变数因子，因此需要花很长的时间才能获得所需设计值以平衡性能。再者，用于转子的尺寸参数彼此间更存有耦合关系，而这更增加了计算转子最佳化尺寸的难度。

有鉴于此，实有必要提供一种具内转子外定子的马达，其转子包括有辐条型内藏式永磁体布设其上，以解决习知技术的缺失。

实用新型内容

本案的目的在于提供一种具内转子外定子的马达，其转子包括有辐条型内藏式永磁体布设其上，用以最小化顿转矩并降低制造的敏感度。利用一弧线和转子叠片的最小制造厚度，来设计内藏式永磁体和弧形修弧部分的位置，以使顿转矩达最小化。借此，可减小电动机反电动势(motor counter-electromotive force)以及合成运行转矩(resultantrunning torque)，并达到提升马达效率的效果。

本案的另一目的在于提供一种具内转子外定子的马达，其转子包括有辐条型内藏式永磁体布设其上。利用一弧线来限定转子中弧形修弧部分，并且依据转子叠片的最小制造厚度来设置辐条型内藏式永磁体，可使内藏式永磁体的位置可轻易地完成设计。借此，可消除电动机顿转矩的影响，并达到提升马达效率的效果。

本案的再一目的在于提供一种具内转子外定子的马达，其转子通过利用一弧线来定义转子主体部分的弧形成形部分和内藏式永磁体的位置，更可变化转子中转子叠片的设计，随意选择使内藏式永磁体保有一开口式端部或一封闭式端部。借此，确保转子可提供最佳化的输出转矩性能，进而提升电动机的效率。

本案又一个目的为提供一种具内转子外定子的马达，其转子叠片及转子更通过优化尺寸和参数来简化设计并加快产品开发速度。

为达前述目的，本案提供一种具内转子外定子的马达，转子套设于定子内，且转子与定子之间形成一气隙，其中转子以一中心轴为中心相对定子转动。转子包括多个转子叠片以及多个永磁体。多个转子叠片沿一中心轴的方向堆叠设置，其中每一转子叠片包括一主体部、多个周缘部以及多个修弧部，其中主体部的中心对位于中心轴，多个周缘部设置于主体部的外周缘，多个周缘部呈辐射状排列，且多个周缘部组配形成一外接圆，外接圆与中心轴具有一半径距离，其中多个修弧部分别依据一弧线自多个周缘部凹设形成，弧线具有一中点及二端点，中点位于弧线的中央且于空间上对应于周缘部，二端点对称地设置于弧线的两相对端，其中中点与中心轴具有一第一距离，且二端点与中心轴分别具有一第二距离，其中第一距离大于或等于半径距离且小于半径距离的1.5倍，第二距离大于半径距离的0.5倍且小于半径距离。多个永磁体沿中心轴的方向贯穿多个转子叠片的主体部，且环绕主体部的中心呈辐射状排列设置，每一永磁体沿一径向延伸，其中多个永磁体与多个周缘部交替排列，且弧线的端点于空间上对应永磁体。

于一实施例中，每一永磁体沿中心轴和所对应的端点排列，且具有彼此相反的第一端部以及第二端部，第一端部邻设在所对应的端点处，第二端部朝向中心轴。

于一实施例中，多个转子叠片包括至少一开口式转子叠片或至少一封闭式转子叠片，其中多个永磁体沿中心轴的方向贯穿开口式转子叠片时，多个永磁体的第一端部维持至少部分外露，其中多个永磁体沿中心轴的方向贯穿封闭式转子叠片时，多个永磁体的第一端部维持不外露。

于一实施例中，开口式转子叠片包括多个第一握持部，多个第一握持部于空间上对应于多个永磁体，其中该第一握持部设置于两相邻的修弧部，每一第一握持部组配固定所对应的永磁体，且维持所对应的永磁体的第一端部至少部分外露。

于一实施例中，每一转子叠片具有一最小制造厚度，第一握持部沿径向具有一第一厚度，第一厚度的范围介于一倍的最小制造厚度至二倍的最小制造厚度之间。

于一实施例中，封闭式转子叠片包括多个第二握持部，多个第二握持部于空间上对应于多个永磁体，其中第二握持部设置于两相邻的修弧部，每一第二握持部组配固定所对应的永磁体，且维持所对应的永磁体的第一端部不外露。

于一实施例中，每一转子叠片具有一最小制造厚度，第二握持部沿径向具一第二厚度，第二厚度的范围介于一倍的最小制造厚度至二倍的最小制造厚度之间。

于一实施例中，多个转子叠片包括P个开口式转子叠片以及Q个封闭式转子叠片，其中P、Q为整数，P大于等于Q，Q大于等于1，且P为Q的9倍。

于一实施例中，多个永磁体的数量为2M，M为整数，且M大于等于2。

于一实施例中，多个永磁体中的两相邻者具有相反的磁性。

针对本案前述内容，所属领域中具有通常知识可通过后续详述及附图说明而更加明了。

附图说明

图1是揭示本案马达的立体结构；

图2是揭示本案第一实施例的转子的立体结构图；

图3是揭示本案第一实施例的转子的俯视图；

图4是揭示图3中区域P1的局部放大图；

图5是揭示本案第一实施例中转子的中心轴至弧线以及至外接圆的相对距离；

图6是揭示本案第二实施例的转子的立体结构图；

图7是揭示本案第二实施例的转子的俯视图；

图8是揭示图7中区域P2的局部放大图；

图9是揭示本案第二实施例中转子的中心轴至弧线以及至外接圆的相对距离；

图10是揭示本案第三实施例的转子的立体结构图。

【符号说明】

1、1a、1b：转子

2a、2b：转子叠片

10：主体部

11：周缘部

12：修弧部

13：第一握持部

13a：第二握持部

20：永磁体

20a：第一端部

20b：第二端部

3：马达

4：定子

41：中空部

42：绕组

A1、A2：端点

B：中点

C：中心轴

D1：第一距离

D2：第二距离

G：气隙

k：弧线

r：外接圆

P1、P2：区域

R：半径距离

T1：第一厚度

T2：第二厚度

TM：最小制造厚度

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用于限制本案。

图1是揭示本案马达的立体结构。图2是揭示本案第一实施例的转子的立体结构图。图3是揭示本案第一实施例的转子的俯视图。图4是揭示图3中区域P1的局部放大图。图5是揭示本案第一实施例中转子的中心轴至弧线以及至外接圆的相对距离。于本实施例中，马达3包括有一转子1以及一定子4。其中转子1与定子4的组合是采外定子内转子的方式完成。于本实施例中，定子4具有一中空部41以及对应环绕于其多个齿部的多个绕组42，而转子1设置于定子4的中空部41内。于本实施例中，转子1以一中心轴C为中心相对定子4转动，其中转子1的中心轴C即架构为马达1的旋转轴。于本实施例中，转子1与定子4之间组配形成一气隙G。较佳者，气隙G的宽度值介于 0.25mm至1.0mm，但本案并不以此为限。于本实施例中，转子1包括多个转子叠片2a以及多个永磁体20。其中多个转子叠片2a可以例如是但不限于是硅钢板所制成，每一个转子叠片2a是根据一最小制造厚度TM来制造。于本实施例中，每一个转子叠片2a的最小制造厚度TM例如介于0.35厘米至0.5 厘米的范围内。多个转子叠片2a沿一中心轴C的方向堆叠设置。中心轴C即为是电动机中转子1的旋转轴，转子1环绕中心轴C而转动。此外，中心轴C 亦可视为转子1以及转子叠片2a的对称中心。当然，于本实施例中，转子叠片2a的数量、间隔距离和转子叠片2a的单片厚度均可视实际需用需求而调变，本案并不受限于此。于另一实施例中，转子叠片2a的单片厚度是大于最小制造厚度TM。本案并不以此为限。

于本实施例中，每一转子叠片2a包括一主体部10、多个周缘部11以及多个修弧部12。其中主体部10的中心对位于转子1的中心轴C。于本实施例中，多个周缘部11设置于主体部10的外周缘，多个周缘部12呈辐射状排列，且多个周缘部11组配形成一外接圆r。于本实施例中，转子1例如包括十个永磁体20，沿中心轴C的方向贯穿多个转子叠片2a的主体部10，且环绕主体部 10的中心呈辐射状排列设置。于本实施例中，任两相邻的永磁体20具有相反的磁性。例如十个永磁体20中，五个N极永磁体20与五个P极永磁体20是交替排列。于其他实施例中，转子1例如具有2M个永磁体20，其中M为整体，且大于等于2。当然，本案并不受限于此。

另一方面，于本实施例中，多个周缘部11组配形成的外接圆r更与中心轴C组配形成一半径距离R。于本实施例中，多个修弧部12是分别依据一弧线k自多个周缘部11凹设形成。其中，弧线k具有一中点B及二端点A1、 A2，中点B位于弧线k的中央且于空间上对应于周缘部11，二端点A1、A2 对称地设置于弧线k的两相对端。于本实施例中，中点B与中心轴C具有一第一距离D1，且二端点A1、A2与中心轴C分别具有一第二距离D2。其中第一距离D1大于半径距离R且小于半径距离R的1.5倍，第二距离D2大于半径距离R的0.5倍且小于半径距离R。借此，所得的转子1可减小电动机反电动势(motor counter-electromotive force)以及合成运行转矩(resultant running torque)，并达到提升马达效率的效果。实际最佳化尺寸与提升马达效率的效果将于后详细说明。

于本实施例，每一个永磁体20沿一径向延伸，即沿中心轴C和所对应的端点弧线k端点A1/A2排列，且每一个永磁体20具有彼此相反的第一端部20a 以及第二端部20b，其中第一端部20a邻设在所对应的端点A1/A2处，第二端部20b则朝向中心轴C。于本实施例中，多个转子叠片2a例如是一开口式转子叠片2a。其中多个永磁体20沿中心轴C的方向贯穿多个转子叠片2a时，每一永磁体20沿径向延伸外，多个永磁体20对应端点A1/A2的第一端部20a更维持至少部分外露。于本实施例中，每一开口式转子叠片2a包括多个第一握持部13，多个第一握持部13于空间上对应于多个永磁体20，其中第一握持部13设置于两相邻的修弧部12，每一第一握持部13组配固定所对应的永磁体20，且维持所对应的永磁体20的第一端部20a至少部分外露。于本实施例中，每一开口式转子叠片2a具有一最小制造厚度，第一握持部13沿径向具有一第一厚度T1，其中第一厚度T1与最小制造厚度可例如相等。于其他实施例中，第一厚度T1的范围则以介于一倍的最小制造厚度TM至两倍的最小制造厚度TM之间较佳，即TM≦T1≦2TM。当然，本案并不受限于此。于本实施例中，利用第一握持部13固定相对的永磁体20时，永磁体20邻设在所对的应端点A1/A2处的第一端部20a更维持外露于每一转子叠片2a，即以多个开口式转子叠片2a固定永磁体20。其中开口式转子叠片2a是由本体部10、周缘部11、修弧部12以及第一握持部13共同架构形成者。

值得注意的是，本案是利用一弧线k和转子叠片2a的最小制造厚度TM 来设计永磁体20和修弧部12的位置，以使顿转矩达最小化。转子叠片2a中心对位于中心轴C，中心至弧线k的中点B形成第一距离D1，中心至二端点 A1、A2形成第二距离D2。于本实施例中，第一距离D1更例如大于半径距离 R且小于半径距离R的1.5倍，第二距离D2更例如大于半径距离R的0.5倍且小于半径距离R。下列表一是比较不具修弧部结构的常规转子以及本案具不同尺寸修弧部的开口式转子中，其输出转矩波纹与顿转矩率的关系。其中半径距离R以28.85mm为例，本案并不以此为限。

表一

如表一所示，本案转子叠片2a根据弧线k设计修弧部12和永磁体20的位置来架构转子1，相较于不具修弧部结构的常规转子，可获得较小的顿转矩率。换言之，本案依据弧线k将外接圆r所在的周缘部11向内凹设形成修弧部12的设计，有助于使转子1的顿转矩趋于最小化。因此，可减小电动机反电动势以及减小合成运行转矩，并达到提升马达效率的效果。

图6是揭示本案第二实施例的转子的立体结构图。图7是揭示本案第二实施例的转子的俯视图。图8是揭示图7中区域P2的局部放大图。图9是揭示本案第二实施例中转子的中心轴至弧线以及至外接圆的相对距离。于本案第二实施例中，转子1a与图1至图5所示转子1相似，且相同的元件标号代表相同的元件、结构与功能，于此不再赘述。不同于前述实施例以开口式转子叠片 2a构成转子1，于本实施例中，转子1a由例如是多个封闭式转子叠片2b所架构而成。其中多个永磁体20沿中心轴C的方向贯穿多个转子叠片2b时，每一永磁体20沿径向延伸，永磁体20的第一端部20a对应端点A1/A2，永磁体 20的第二端部20b则朝向中心轴C，且多个永磁体20对应端点A1/A2的第一端部20a均维持不外露。于本实施例中，每一封闭式转子叠片2b包括多个第二握持部13a，多个第二握持部13a于空间上对应于多个永磁体20，其中第二握持部13a设置于两相邻的修弧部12，每一第二握持部13a组配固定所对应的永磁体20，且维持所对应的永磁体20的第一端部20a不外露。于本实施例中，每一封闭式转子叠片2b具有一最小制造厚度TM，第二握持部13沿径向具有一第二厚度T2，其中第一厚度T2与最小制造厚度TM可例如彼此相等。于其他实施例中，第二厚度T2的范围则以介于一倍的最小制造厚度TM至两倍的最小制造厚度TM之间较佳，即TM≦T2≦2TM。当然，本案并不受限于此。于本实施例中，利用第二握持部13a固定相对的永磁体20时，永磁体 20邻设在所对的应端点A1/A2处的第一端部20a更维持不外露于每一转子叠片2b，即以多个封闭式转子叠片2b固定永磁体20。其中开口式转子叠片2b 是由本体部10、周缘部11、修弧部12以及第二握持部13a共同架构形成者。

值得注意的是，本案是利用一弧线k和转子叠片2b的最小制造厚度TM 来设计永磁体20和修弧部12的位置，以使顿转矩达最小化。转子叠片2b中心对位于中心轴C，中心至弧线k的中点B形成第一距离D1，中心至二端点 A1、A2形成第二距离D2。于本实施例中，第一距离D1更例如大于半径距离 R且小于半径距离R的1.5倍，第二距离D2更例如大于半径距离R的0.5倍且小于半径距离R。下列表二是比较不具修弧部结构的常规转子以及本案具不同尺寸修弧部的封闭式转子中，其输出转矩波纹与顿转矩率的关系。其中半径距离R以28.85mm为例，本案并不以此为限。

表二

如表二所示，本案转子叠片2b根据弧线k设计修弧部12和永磁体20的位置来架构转子1a，相较于不具修弧部结构的常规转子，可获得较小的顿转矩率。换言之，本案依据弧线k将外接圆r所在的周缘部11向内凹设形成修弧部12的设计，有助于使转子1a的顿转矩趋于最小化。因此，可减小电动机反电动势以及减小合成运行转矩，并达到提升马达效率的效果。

图10是揭示本案第三实施例的转子的立体结构图。于本案第三实施例中，转子1b与图1至图5所示转子1以及图6至图9所示转子1a相似，且相同的元件标号代表相同的元件、结构与功能，于此不再赘述。于本实施例中，转子1b由多个开口式转子叠片2a以及多个封闭式转子叠片2b所构成。需说明的是，开口式转子叠片2a以及封闭式转子叠片2b的数量及排列方式可视实际应用需求而调变，本案并不以此为限。于本实施例中，转子1b包括三个封闭式转子叠片2b，分别堆叠设置于转子1b的顶部、底部以及中央处。而两封闭式转子叠片2b之间均堆叠设置有例如九个开口式转子叠片2a。于本实施例中，多个永磁体20沿中心轴C的方向贯穿开口式转子叠片2a时，多个永磁体20的第一端部20a维持至少部分外露。另外，多个永磁体20沿中心轴C的方向贯穿封闭式转子叠片2b时，多个永磁体20的第一端部20a则维持不外露。于一实施例中，转子1b包括P个开口式转子叠片2a以及Q个封闭式转子叠片2b，其中P、Q为整数，P大于等于Q，且Q大于等于1。于其他实施例中，图10中转子1b更省略中央处的封闭式转子叠片2b，由堆叠设置于顶部及底部的封闭式转子叠片2b以及堆叠设置于两封闭式转子叠片2b之间的十八个开口式转子叠片2a所架构而成。即P为Q的9倍，将可使转子1b的输出转矩性能最优化，同时确保整体结构的稳定性。当然，本案并不受限于此，且不再赘述。

综上所述，本案提供一种具内转子外定子的马达，其转子包括有辐条型内藏式永磁体布设其上，用以最小化顿转矩并降低制造的敏感度。利用一弧线和转子叠片的最小制造厚度，来设计内藏式永磁体和弧形修弧部分的位置，以使顿转矩达最小化。借此，可减小电动机反电动势以及合成运行转矩，并达到提升马达效率的效果。再者，利用一弧线来限定转子中弧形修弧部分，并且依据转子叠片的最小制造厚度来设置辐条型内藏式永磁体，可使内藏式永磁体的位置可轻易地完成设计。借此，可消除电动机顿转矩的影响，并达到提升马达效率的效果。另外，通过利用一弧线来定义转子主体部分的弧形成形部分和内藏式永磁体的位置，更可变化转子中转子叠片的设计，随意选择使内藏式永磁体保有一开口式端部或一封闭式端部。借此，确保转子可提供最佳化的输出转矩性能，进而提升电动机的效率。另外，本案所提供的转子叠片及其适用的转子，更可通过优化尺寸和参数，进而简化设计并加快产品开发速度。

本案得由熟悉此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求书所欲保护的范围。

Claims (10)

1.一种马达，包括一定子及一转子，其特征在于，该转子套设于该定子内，且该转子与该定子之间形成一气隙，其中该转子以一中心轴为中心相对该定子转动，且该转子包括：

多个转子叠片，沿该中心轴的方向堆叠设置，其中每一该转子叠片包括一主体部、多个周缘部以及多个修弧部，其中该主体部的中心对位于该中心轴，该多个周缘部设置于该主体部的外周缘，该多个周缘部呈辐射状排列，且该多个周缘部组配形成一外接圆，该外接圆与该中心轴具有一半径距离，其中该多个修弧部分别依据一弧线自该多个周缘部凹设形成，该弧线具有一中点及二端点，该中点位于该弧线的中央且于空间上对应于该周缘部，该二端点对称地设置于该弧线的两相对端，其中该中点与该中心轴具有一第一距离，且该二端点与该中心轴分别具有一第二距离，其中该第一距离大于或等于该半径距离且小于该半径距离的1.5倍，该第二距离大于该半径距离的0.5倍且小于该半径距离；以及

多个永磁体，沿该中心轴的方向贯穿该多个转子叠片的该主体部，且环绕该主体部的中心呈辐射状排列设置，每一该永磁体沿一径向延伸，其中该多个永磁体与该多个周缘部交替排列，且该弧线的该端点于空间上对应该永磁体。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，每一该永磁体沿该中心轴和所对应的该端点排列，且具有彼此相反的一第一端部以及一第二端部，该第一端部邻设在所对应的该端点处，该第二端部朝向该中心轴。

3.根据权利要求2所述的马达，其特征在于，该多个转子叠片包括至少一开口式转子叠片或至少一封闭式转子叠片，其中该多个永磁体沿该中心轴的方向贯穿该开口式转子叠片时，该多个永磁体的该第一端部维持至少部分外露，其中该多个永磁体沿该中心轴的方向贯穿该封闭式转子叠片时，该多个永磁体的该第一端部维持不外露。

4.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，该开口式转子叠片包括多个第一握持部，该多个第一握持部于空间上对应于该多个永磁体，其中该第一握持部设置于两相邻的该修弧部，每一该第一握持部组配固定所对应的该永磁体，且维持所对应的该永磁体的该第一端部至少部分外露。

5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，每一该转子叠片具有一最小制造厚度，该第一握持部沿一径向具有一第一厚度，该第一厚度的范围介于一倍的该最小制造厚度至二倍的该最小制造厚度之间。

6.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，该封闭式转子叠片包括多个第二握持部，该多个第二握持部于空间上对应于该多个永磁体，其中该第二握持部设置于两相邻的该修弧部，每一该第二握持部组配固定所对应的该永磁体，且维持所对应的该永磁体的该第一端部不外露。

7.根据权利要求6所述的马达，其特征在于，每一该转子叠片具有一最小制造厚度，该第二握持部沿一径向具一第二厚度，该第二厚度的范围介于一倍的该最小制造厚度至二倍的该最小制造厚度之间。

8.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，该多个转子叠片包括P个该开口式转子叠片以及Q个该封闭式转子叠片，其中P、Q为整数，P大于等于Q，且Q大于等于1，其中P为Q的9倍。

9.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，该多个永磁体的数量为2M，M为整数，且M大于等于2。

10.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，该多个永磁体中的两相邻者具有相反的磁性。

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