TWI791301B - 三相馬達之結構 - Google Patents

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Abstract

一種三相馬達之結構，其包含定子、轉子、複數個第一相繞線組、複數個第二相繞線組以及複數個第三相繞線組。在一實施例中，定子可具有十五個繞線槽體，轉子可具有七個磁性元件對。在另一實施例中，定子可具有二十一個繞線槽體，轉子可具有十個磁性元件對。第一相繞線組設置於複數個第一繞線槽體中，且第一繞線槽體係彼此相鄰。第二相繞線組設置於複數個第二繞線槽體中，且第二繞線槽體係彼此相鄰。第三相繞線組設置於複數個第三繞線槽體中，且第三繞線槽體係彼此相鄰。

Description

三相馬達之結構
本發明是有關於一種三相馬達之結構。
隨著科技與經濟的快速發展，電機馬達的製造技術也越來越進步。電機馬達是將電能轉換成動能的一種電機裝置，其中三相無刷馬達(Motor Control Brushless DC motor)是一種常見的電機馬達，其可提供較高的扭力來滿足使用者的需求。然而，高扭力的三相無刷馬達需要採用強力磁石及緊密的繞線，以獲得大的扭力/重量比，這通常會導致馬達頓轉的增加以及繞線組製作困難度的增加。
為了解決上述問題，本發明之實施例提出一種三相馬達之結構，其可減少馬達頓轉，並大幅降低繞線組製作的困難度。
根據本發明之一實施例，上述三相馬達之結構包含：定子、轉子、複數個第一相繞線組、複數個第二相繞線組以及複數個第三相繞線組。定子具有十五個繞線槽體。轉子配置以相對於定子來轉動，其中轉子具有七個磁性元件對，每一磁性元件對包含兩個磁性元件。第一相繞線組係設置於上述繞線槽體之複數個第一繞線槽體中，其中這些第一繞線槽體係彼此相鄰。第二相繞線組係設置於繞線槽體之複數個第二繞線槽體中，其中這些第二繞線槽體係彼此相鄰。第三相繞線組係設置於繞線槽體之複數個第三繞線槽體中，其中這些第三繞線槽體係彼此相鄰。
在一些實施例中，上述之三相馬達之結構更包含旋轉軸，用以組合前述之定子和轉子。
在一些實施例中，定子包含一繞線架。第一相繞線組係由一第一相導線連續地纏繞於繞線架之複數個第一分支而形成；第二相繞線組係由一第二相導線連續地纏繞於繞線架之複數個第二分支而形成；以及第三相繞線組係由一第三相導線連續地纏繞於繞線架之複數個第三分支而形成。
在一些實施例中，上述磁性元件對之磁性元件為磁石。
在一些實施例中，上述磁性元件對之磁性元件對係等角分佈於轉子之圓周上，繞線槽體係等角分佈於定子之圓周上。
根據本發明之一實施例，上述三相馬達之結構包含：定子、轉子、複數個第一相繞線組、複數個第二相繞線組以及複數個第三相繞線組。定子具有二十一個繞線槽體。轉子配置以相對於定子來轉動，其中轉子具有十個磁性元件對，每一磁性元件對包含兩個磁性元件。第一相繞線組係設置於上述繞線槽體之複數個第一繞線槽體中，其中這些第一繞線槽體係彼此相鄰。第二相繞線組係設置於繞線槽體之複數個第二繞線槽體中，其中這些第二繞線槽體係彼此相鄰。第三相繞線組係設置於繞線槽體之複數個第三繞線槽體中，其中這些第三繞線槽體係彼此相鄰。
在一些實施例中，上述之三相馬達之結構更包含旋轉軸，用以組合前述之定子和轉子。
在一些實施例中，在一些實施例中，定子包含一繞線架。第一相繞線組係由一第一相導線連續地纏繞於繞線架之複數個第一分支而形成；第二相繞線組係由一第二相導線連續地纏繞於繞線架之複數個第二分支而形成；以及第三相繞線組係由一第三相導線連續地纏繞於繞線架之複數個第三分支而形成。
在一些實施例中，上述磁性元件對之磁性元件為磁石。
在一些實施例中，上述磁性元件對之磁性元件係等角分佈於轉子之圓周上，繞線槽體係等角分佈於定子之圓周上。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
下文是以實施方式配合附圖作詳細說明，但所提供的實施方式並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作的描述非用以限制其執行的順序，任何由元件重新組合的結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
請參照圖1A和圖1B，圖1A係繪示根據本發明實施例之三相馬達之轉子100的立體結構示意圖，圖1B係繪示根據本發明實施例之三相馬達之轉子100的上視結構示意圖。轉子100包含框體100F以及十四個磁性元件111~124。框體100F包含軛鐵心(yoke)，且具有貫穿孔110H，以供一旋轉軸(未繪示)穿設於其中。磁性元件111~124係設置於框體100F中，且等角地位於轉子110的圓周上。在本實施例中，磁性元件111~124為磁石，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，磁性元件111~124可例如為磁鐵。
在磁性元件111~124中，兩相鄰之磁性元件的磁極設置為相反。例如，磁性元件111與磁性元件112的磁極設置相反，其中磁性元件111係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件112則是以S極朝向框體100F內來設置。又例如，磁性元件113與磁性元件114的磁極設置相反，其中磁性元件113係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件114則是以S極朝向框體100F內來設置。又例如，磁性元件115與磁性元件116的磁極設置相反，其中磁性元件115係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件116則是以S極朝向框體100F內來設置。又例如，磁性元件117與磁性元件118的磁極設置相反，其中磁性元件117係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件118則是以S極朝向框體100F內來設置。又例如，磁性元件119與磁性元件120的磁極設置相反，其中磁性元件119係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件120則是以S極朝向框體100F內來設置。又例如，磁性元件121與磁性元件122的磁極設置相反，其中磁性元件121係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件122則是以S極朝向框體100F內來設置。再例如，磁性元件123與磁性元件124的磁極設置相反，其中磁性元件123係以N極朝向框體100F內來設置，而磁性元件124則是以S極朝向框體100F內來設置。
另外，本實施例之十四個磁性元件111~124可形成七個磁性元件對。例如，磁性元件111係與磁性元件118組成一個磁性元件對，其中磁性元件111與磁性元件118位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。又例如，磁性元件112係與磁性元件119組成一個磁性元件對，其中磁性元件112與磁性元件119位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。又例如，磁性元件113係與磁性元件120組成一個磁性元件對，其中磁性元件113與磁性元件120位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。又例如，磁性元件114係與磁性元件121組成一個磁性元件對，其中磁性元件114與磁性元件121位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。又例如，磁性元件115係與磁性元件122組成一個磁性元件對，其中磁性元件115與磁性元件122位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。又例如，磁性元件116係與磁性元件123組成一個磁性元件對，其中磁性元件116與磁性元件123位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。又例如，磁性元件117係與磁性元件124組成一個磁性元件對，其中磁性元件117與磁性元件124位於圓周上的相對位置，且磁極設置相反。
請參照圖2A和圖2B，圖2A係繪示根據本發明實施例之三相馬達之定子200的立體結構示意圖，圖2B係繪示根據本發明實施例之三相馬達之定子200的上視結構示意圖。定子200包含貫穿孔200H、十五個繞線槽體211~225、繞線架300以及纏繞於繞線架300上之複數個繞線組(繪示於圖3A~3C)。貫穿孔200H係用以供前述之旋轉軸(未繪示)穿設於其中。十五個繞線槽體211~225係等角分佈於定子200之圓周上。在本發明之實施例中，三相馬達之轉子100的磁極數(即磁性元件數量)為定子200之繞線槽體數量-1(即15-1=14)。透過設計具有十四個磁極之轉子100以及具有十五個繞線槽體的定子200，可以大幅降低馬達的頓轉。其次，這樣的設計也方便三相繞線組的製作。
請參照圖3A~3C，其係繪示根據本發明實施例之三相繞線組的製作示意圖，其中繞線架300具有貫穿孔300H以及十五個分支311~325。貫穿孔300H係用以供前述之旋轉軸(未繪示)穿設於其中。十五個分支311~325係用以供導線纏繞於其上來形成複數個繞線組，並對應地設置於定子200的十五個繞線槽體211~225中。
對應第一相(例如V相)之繞線組的製作係如圖3A所示。第一相導線330係連續地纏繞於繞線架300的支架311~315以形成複數個第一相繞線組331~335。在本實施例中，第一相導線330之一端部V_in係用以接收第一相電流，而另一端部V_com為共通端。
對應第二相(例如U相)之繞線組的製作係如圖3B所示。第二相導線340係連續地纏繞於繞線架300的支架316~320以形成複數個第二相繞線組341~345。在本實施例中，第二相導線340之一端部U_in係用以接收第二相電流，而另一端部U_com為共通端，其係電性連接至第一相導線330之共通端V_com。
對應第三相(例如W相)之繞線組的製作係如圖3C所示。第三相導線350係連續地纏繞於繞線架300的支架321~325以形成複數個第三相繞線組351~355。在本實施例中，第三相導線350之一端部W_in係用以接收第三相電流，而另一端部W_com為共通端，其係電性連接至第一相導線330之共通端V_com以及第二相導線340之共通端U_com。
由上述說明可知，在本發明之實施例中，透過設計具有十四個磁極之轉子100以及具有十五個繞線槽體的定子200，使得：設置有第一相繞線組331~335之繞線槽體(例如，繞線槽體211~215)係彼此相鄰；設置有第二相繞線組341~345之繞線槽體(例如，繞線槽體216~220)係彼此相鄰；設置有第三相繞線組351~355之繞線槽體(例如，繞線槽體221~225)係彼此相鄰。如此，每一相的繞線組都可利用一導線連續地纏繞來形成/設置於彼此相鄰的繞線槽體中，進而降低了繞線組製作的困難度。如圖4所示，在本實施例中，可利用複數個螺絲420穿設於定子200之螺絲孔230來將定子200固定於基座400上，再將轉子模組100’套設於定子200上，其中轉子模組100’包含轉子外殼與前述之轉子100。
另外，本發明實施例之轉子100和定子200可應用於外轉子或內轉子之三相馬達結構。如本案本領域技術人員可透過將旋轉軸穿設於轉子100之貫穿孔100H、定子200之貫穿孔200H以及繞線架300之貫穿孔300H來將轉子100、定子200以及繞線架300組合起來而獲得所需的三相馬達結構。
在本發明之一些實施例中，前述之轉子100的磁性元件數量可變更為二十個(即十個磁性元件對)；前述之定子200的繞線槽體數量可變更為二十一個；前述之繞線架300的分支數量可變更為二十一個。這樣的設計也可減少馬達頓轉，並使每一相的繞線組都可利用一導線連續地纏繞來形成/設置於彼此相鄰的繞線槽體中，進而降低繞線組製作的困難度。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:轉子 100’ :轉子模組 110H:貫穿孔 100F:框體 111~124:磁性元件 200:定子 200H:貫穿孔 211~225:繞線槽體 230:螺絲孔 300:繞線架 300H:貫穿孔 311~325:分支 330:第一相導線 331~335:第一相繞線組 340:第二相導線 341~345:第二相繞線組 350:第三相導線 351~355:第三相繞線組 400:基座 420:螺絲 V_in:端部 V_com:共通端、端部 U_in:端部 U_com:共通端、端部 W_in:端部 W_com:端部
圖1A係繪示根據本發明實施例之三相馬達之轉子的立體結構示意圖。 圖1B係繪示根據本發明實施例之三相馬達之轉子的上視結構示意圖。 圖2A係繪示根據本發明實施例之三相馬達之定子的立體結構示意圖。 圖2B係繪示根據本發明實施例之三相馬達之定子的上視結構示意圖。 圖3A~3C係繪示根據本發明實施例之三相繞線組的製作示意圖。 圖4係繪示根據本發明實施例之轉子與定子的組裝示意圖。
無
300:繞線架
300H:貫穿孔
311~325:分支
330:第一相導線
331~335:第一相繞線組
V_in:端部
V_com:共通端、端部

Claims (10)

  1. 一種三相馬達之結構，包含： 一定子，具有十五個繞線槽體； 一轉子，配置以相對於該定子來轉動，其中該轉子具有七個磁性元件對，每一該些磁性元件對包含兩個磁性元件； 複數個第一相繞線組，設置於該些繞線槽體之複數個第一繞線槽體中，其中該些第一繞線槽體係彼此相鄰； 複數個第二相繞線組，設置於該些繞線槽體之複數個第二繞線槽體中，其中該些第二繞線槽體係彼此相鄰；以及 複數個第三相繞線組，設置於該些繞線槽體之複數個第三繞線槽體中，其中該些第三繞線槽體係彼此相鄰。
  2. 如請求項1所述之三相馬達之結構，更包含一旋轉軸，用以組合該定子和該轉子。
  3. 如請求項1所述之三相馬達之結構，其中該定子包含一繞線架，其中： 該些第一相繞線組係由一第一相導線連續地纏繞於該繞線架之複數個第一分支而形成； 該些第二相繞線組係由一第二相導線連續地纏繞於該繞線架之複數個第二分支而形成；以及 該些第三相繞線組係由一第三相導線連續地纏繞於該繞線架之複數個第三分支而形成。
  4. 如請求項1所述之三相馬達之結構，其中該些磁性元件對之該些磁性元件為磁石。
  5. 如請求項1所述之三相馬達之結構，其中該些磁性元件對之該些磁性元件係等角分佈於該轉子之圓周上，該些繞線槽體係等角分佈於該定子之圓周上。
  6. 一種三相馬達之結構，包含： 一定子，具有二十一個繞線槽體； 一轉子，配置以相對於該定子來轉動，其中該轉子具有十個磁性元件對，每一該些磁性元件對包含兩個磁性元件； 複數個第一相繞線組，設置於該些繞線槽體之複數個第一繞線槽體中，其中該些第一繞線槽體係彼此相鄰； 複數個第二相繞線組，設置於該些繞線槽體之複數個第二繞線槽體中，其中該些第二繞線槽體係彼此相鄰；以及 複數個第三相繞線組，設置於該些繞線槽體之複數個第三繞線槽體中，其中該些第三繞線槽體係彼此相鄰。
  7. 如請求項6所述之三相馬達之結構，更包含一旋轉軸，用以組合該定子和該轉子。
  8. 如請求項6所述之三相馬達之結構，其中該定子包含一繞線架，其中： 該些第一相繞線組係由一第一相導線連續地纏繞於該繞線架之複數個第一分支而形成； 該些第二相繞線組係由一第二相導線連續地纏繞於該繞線架之複數個第二分支而形成；以及 該些第三相繞線組係由一第三相導線連續地纏繞於該繞線架之複數個第三分支而形成。
  9. 如請求項6所述之三相馬達之結構，其中該些磁性元件對之該些磁性元件為磁石。
  10. 如請求項6所述之三相馬達之結構，其中該些磁性元件對之該些磁性元件對係等角分佈於該轉子之圓周上，該些繞線槽體係等角分佈於該定子之圓周上。
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