CN101651370A - 消除齿槽转矩的无刷永磁马达 - Google Patents

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蔡文彬
陈至贤
黄昌圳
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Abstract

一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达，该无刷永磁马达包含一转子及一定子。该转子由多个永久磁铁块制成并提供多个磁极，所述磁极经充磁后的磁晶排列方向沿所述磁极圆周弧向斜转一第一修正角度。该定子由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线。通过对该无刷永磁马达的该转子或该定子的设计，分别产生一特定斜转角度的偏斜作用磁场，用以有效消除该无刷永磁马达于低速运转时其齿槽转矩所造成的振动及噪音现象。

Description

消除齿槽转矩的无刷永磁马达
技术领域
本发明有关一种无刷永磁马达，尤指一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达。
背景技术
无刷永磁马达技术成熟稳定，常应用在机器人技术、硬盘驱动器及光盘驱动器的驱动、或高精密的位置与恒定的速度控制。但，对无刷永磁马达而言，齿槽转矩(cogging torque)的产生是由于转子永久磁铁与定子齿槽位置改变时，气隙磁阻随着位置变化，磁路中的磁通与磁场能量随之变化，进而产生振动及噪音，使其对于无刷永磁马达效率影响显著。
因此，如何设计出一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达，为本发明的发明人所欲克服并加以解决的一大课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达，通过对该无刷永磁马达的该转子或该定子的设计，分别产生一特定斜转角度的偏斜作用磁场，用以有效消除该无刷永磁马达于低速运转时其齿槽转矩所造成的振动与噪音现象。
为了解决上述问题，本发明提供一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达。该无刷永磁马达包含一定子及一转子。该定子由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线。该转子由多个永久磁铁块制成，以提供多个磁极。所述磁极经充磁后的磁晶排列方向沿所述磁极圆周弧向斜转一第一修正角度，以消除该无刷永磁马达的齿槽转矩。其中，该第一修正角度大小为：θ1＝N×P/(S与P的最小公倍数)×360°/P；其中，θ1为该第一修正角度，S为该定子的齿槽数，P为该转子的磁极数，N为非零的整数。
为了解决上述问题，本发明提供一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达。该无刷永磁马达包含一定子及一转子。该定子由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线。该转子由多个永久磁铁块制成，并提供多个磁极；所述磁极沿磁极圆周弧向斜转一第二修正角度，以消除该无刷永磁马达的齿槽转矩。其中，该第二修正角度大小为：θ2＝N×P/(S与P的最小公倍数)× 360°/P；其中，θ2为该第二修正角度，S为该定子的齿槽数，P为该转子的磁极数，N为非零的整数。
为了解决上述问题，本发明提供一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达。该无刷永磁马达包含一转子及一定子。该转子由多个永久磁铁块制成，以提供多个磁极。该定子由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线；所述圆形硅钢片依一斜键旋置而成，使该定子外圆周的每个齿槽斜旋一第三修正角度，以消除该无刷永磁马达的齿槽转矩。其中，该第三修正角度大小为：θ3＝N×S/(S与P的最小公倍数)×360°/S；其中，θ3为该第三修正角度，S为该定子的齿槽数，P为该转子的磁极数，N为非零的整数。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的示意图；
图2为图1中2-2线的剖面图；
图3为本发明的第二实施例的示意图；
图4为图3中4-4线的剖面图；及
图5为本发明的第三实施例的立体图。
其中，附图标记
转子             10
定子             20
第一修正角度     θ1
第二修正角度     θ2
第三修正角度     θ3
具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：
请参见图1及图2分别为本发明的第一实施例的示意图及图1中2-2线的剖面图。该无刷永磁马达为一外转子的同心圆无刷永磁马达结构。该无刷永磁马达的一转子10与一定子20(请参阅图5)可被设计为可产生一个特定斜转角度的偏斜作用磁场的结构，用以有效消除该无刷永磁马达低速运转时其齿槽转矩所造成的振动与噪音现象。如图所示，该无刷永磁马达包含一定子20及一转子10。该定子20由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线。该定子20绕组采用集中绕方式布线。该转子10由多个永久磁铁块制成，以提供多个磁极。该转子10的磁极数为一大于0的偶数。在第一实施例中，所述磁极经充磁后的磁晶排列方向沿所述磁极圆周弧向斜转一第一修正角度，其中，该第一修正角度大小由(式1)决定：
θ1＝N×P/(S与P的最小公倍数)×360°/P    (式1)
其中，θ1为该第一修正角度，S为该定子20的齿槽数，P为该转子10的磁极数，N为非零的整数(其正、负号各代表以该马达的轴心线为基准的正、反偏转方向)。
该转子10采用偏斜磁场设计的永久磁铁配合该定子20铁心齿槽轴线，需与马达轴心线保持平行。若该转子10永久磁铁配合该定子20铁心齿槽轴线与该马达轴心线无法保持平行，则所述磁极经充磁后的磁晶排列方向需再调整斜转一角度，使得该磁晶排列方向与该定子20铁心齿槽轴线的圆周夹角保持为该第一修正角度θ1大小。
请参见图3及图4分别为本发明的第二实施例的示意图及图3中4-4线的剖面图。该无刷永磁马达包含一定子20及一转子10。该定子20由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线。该定子20绕组采用集中绕方式布线。该转子10由多个永久磁铁块制成，并提供多个磁极。该转子10的磁极数为一大于0的偶数，并所述每个永久磁铁的气隙作用面为非直角等边四角型。在第二实施例中，所述磁极沿磁极圆周弧向斜转一第二修正角度，其中，该第二修正角度大小由(式2)决定：
θ2＝N×P/(S与P的最小公倍数)×360°/P；    (式2)
其中，θ2为该第二修正角度，S为该定子20的齿槽数，P为该转子10的磁极数，N为非零的整数(其正、负号分别代表以马达轴心线为基准的正、反偏转方向)。
该转子10采用偏斜磁场设计的永久磁铁配合该定子20铁心齿槽轴线，需与马达轴心线保持平行。若该转子10永久磁铁配合该定子20铁心齿槽轴线与该马达轴心线无法保持平行，则该两磁铁相邻的边需再调整斜转一角度，使该两磁铁相邻的边与该定子20铁心齿槽轴线的圆周夹角保持为该第二修正角度θ2大小。
请参见图5为本发明的第三实施例的立体图。该无刷永磁马达包含一定子20及一转子10。该转子10由多个永久磁铁块制成，以提供多个磁极。该转子10的磁极数为一大于0的偶数。该定子20由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线。该定子20绕组采用集中绕方式布线。在第三实施例中，所述圆形硅钢片依一斜键旋置而成，使该定子20外圆周的每个齿槽斜旋一第三修正角度，其中，该第三修正角度大小由(式3)决定：
θ3＝N×S/(S与P的最小公倍数)×360°/S    (式3)
其中，θ3为该第三修正角度，S为该定子20的齿槽数，P为该转子10的磁极数，N为非零的整数(其正、负号各代表以马达轴心线为基准的正、反偏转方向)。
该定子20铁心采用斜槽设计配合该转子10永久磁铁经充磁后磁晶排列方向，需与马达轴心线保持平行。若该定子20铁心配合该转子10永久磁铁经充磁后磁晶排列方向与该马达轴心线无法保持平行，则该定子20铁心齿槽轴线需再调整斜转一角度，使得该定子20铁心齿槽轴线与该磁晶排列方向的圆周夹角保持为该第三修正角度θ3大小。
或者，该定子20铁心采用斜槽制法配合该转子10永久磁铁相邻的边，需与该马达轴心线保持平行。若该定子20铁心采用斜槽制法配合该转子10永久磁铁相邻的边与该马达轴心线无法保持平行，则定子20铁心齿槽轴线需再调整斜转一角度，使得定子20铁心齿槽轴线与该两磁铁相邻的边的圆周夹角保持为该第三角度θ3大小。
综上所述，本发明具有下列优点：通过将该无刷永磁马达的该转子与该定子被设计为可产生一个特定斜转角度的偏斜作用磁场的结构，用以有效消除该无刷永磁马达低速运转时其齿槽转矩所造成的振动与噪音现象。
但，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与附图，但本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的权利要求请求保护的范围为准，凡合于本发明权利要求请求保护的范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易做出的变化或变形皆可涵盖在以下本发明的专利范围。

Claims (21)

1.一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达，其特征在于，该无刷永磁马达包含：
一定子，由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线；及
一转子，由多个永久磁铁块制成，以提供多个磁极，所述磁极经充磁后的磁晶排列方向沿所述磁极圆周弧向斜转一第一修正角度，其中，该第一修正角度大小为：
θ1＝N×P/(S与P的最小公倍数)×360°/P；
其中，θ1为该第一修正角度，S为该定子的齿槽数，P为该转子的磁极数，N为非零的整数。
2.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其特征在于，该无刷永磁马达为一外转子的同心圆无刷永磁马达结构。
3.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其特征在于，该转子的磁极数为一大于0的偶数。
4.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子绕组采用集中绕方式布线。
5.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其特征在于，该转子采用偏斜磁场设计的永久磁铁配合该定子铁心齿槽轴线，与马达轴心线保持平行。
6.根据权利要求5所述的无刷永磁马达，其特征在于，所述磁极经充磁后的磁晶排列方向调整斜转一角度，使得该磁晶排列方向与该定子铁心齿槽轴线的圆周夹角保持为该第一修正角度大小。
7.一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达，其特征在于，该无刷永磁马达包含：
一定子，由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线；及
一转子，由多个永久磁铁块制成，并提供多个磁极；所述磁极沿磁极圆周弧向斜转一第二修正角度，其中，该第二修正角度大小为：
θ2＝N×P/(S与P的最小公倍数)×360°/P；
其中，θ2为该第二修正角度，S为该定子的齿槽数，P为该转子的磁极数，N为非零的整数。
8.根据权利要求7所述的无刷永磁马达，其特征在于，该无刷永磁马达为一外转子的同心圆无刷永磁马达结构。
9.根据权利要求7所述的无刷永磁马达，其特征在于，该转子的磁极数为一大于0的偶数。
10.根据权利要求7所述的无刷永磁马达，其特征在于，所述每个永久磁铁的气隙作用面为非直角等边四角型。
11.根据权利要求7所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子绕组采用集中绕方式布线。
12.根据权利要求7所述的无刷永磁马达，其特征在于，该转子采用偏斜磁场设计的永久磁铁配合该定子铁心齿槽轴线，与马达轴心线保持平行。
13.根据权利要求12所述的无刷永磁马达，其特征在于，该两磁铁相邻的边调整斜转一角度，使该两磁铁相邻转子与该定子铁心齿槽轴线的圆周夹角保持为该第二修正角度大小。
14.一种消除齿槽转矩的无刷永磁马达，其特征在于，该无刷永磁马达包含：
一转子，由多个永久磁铁块制成，以提供多个磁极；及
一定子，由多个圆形硅钢片叠积紧固制成，其外圆周具有多个齿槽，以提供绕组布线；所述圆形硅钢片依一斜键旋置而成，使该定子外圆周的每个齿槽斜旋一第三修正角度，其中，该第三修正角度大小为：
θ3＝N×S/(S与P的最小公倍数)×360°/S；
其中，θ3为该第三修正角度，S为该定子的齿槽数，P为该转子的磁极数，N为非零的整数。
15.根据权利要求14所述的无刷永磁马达，其特征在于，该无刷永磁马达为一外转子的同心圆无刷永磁马达结构。
16.根据权利要求14所述的无刷永磁马达，其特征在于，该转子的磁极数为一大于0的偶数。
17.根据权利要求14所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子绕组采用集中绕方式布线。
18.根据权利要求14所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子铁心采用斜槽设计配合该转子永久磁铁经充磁后磁晶排列方向，与马达轴心线保持平行。
19.根据权利要求18所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子铁心齿槽轴线调整斜转一角度，使得该定子铁心齿槽轴线与该磁晶排列方向的圆周夹角保持为该第三修正角度大小。
20.根据权利要求14所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子铁心采用斜槽制法配合该转子永久磁铁相邻的边，与该马达轴心线保持平行。
21.根据权利要求20所述的无刷永磁马达，其特征在于，该定子铁心齿槽轴线调整斜转一角度，使得定子铁心齿槽轴线与该两磁铁相邻的边的圆周夹角保持为该第三角度大小。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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