CN103812245A - 轴向磁通集磁转子结构 - Google Patents
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Abstract
一种轴向磁通集磁转子结构，包含一第一磁石组及一第二磁石组，第一磁石组包括多个第一磁石，多个第一磁石通过一第一连接件相互连接，相邻二第一磁石之间具有一间距，该多个第一磁石具有一第一组充磁方向，以及，第二磁石组包括多个第二磁石，多个第二磁石通过一第二连接件相互连接，相邻二第二磁石之间具有一间距，该多个第二磁石具有一第二组充磁方向，第一组充磁方向与第二组充磁方向相互垂直，第一磁石组与第二磁石组相互嵌合，多个第一磁石与多个第二磁石间隔设置。
Description
技术领域
本发明是有关于一种轴向磁通集磁转子结构，尤指一种以模块化的磁石组构成轴向磁通结构，并可达成Halbach集磁方式的轴向磁通集磁转子结构。
背景技术
随着直流无刷马达的普及，特别是应用在生活家电中，使用者对于轻量与低价产品有较高的接受度，使得对于关键零组件马达的要求日渐严苛，除了节能之外，如何能以更轻薄更少材料，达成相同输出功率(扭力密度提高)，已成为现今马达产业重要的课题。至于现有通过高磁能积的稀土磁铁，虽可提升马达扭力密度，但其材料供应受到垄断及管控，成本高居不下。
若是通过Halbach集磁磁铁排列方式提高气隙磁通密度，则是将不同充磁配向的磁石通过黏贴组装成集磁转子，利用磁极方向导引磁路，使转子的磁路集中于单一方向，增加单位面积的磁通密度，然而现有Halbach集磁磁铁排列方式尚未有自动化磁石组装的方案，增加转子制造上的困难度。
因此，如何能以快速且工艺简单，同时不会增加厚度的方法，提升磁通密度及磁铁利用率，实现高扭力密度或高功率密度的超薄嵌入高效马达设计，是马达相关技术领域迫切且急待突破的关键点。
发明内容
本发明提出一种轴向磁通集磁转子结构，以模块化的磁石组构成轴向磁通结构，并可达成Halbach集磁方式。
在一实施例中，本发明提出一种轴向磁通集磁转子结构，其包含一第一磁石组及一第二磁石组，第一磁石组包括多个第一磁石，多个第一磁石通过一第一连接件相互连接，相邻二第一磁石之间具有一间距，该多个第一磁石具有一第一组充磁方向，以及，第二磁石组包括多个第二磁石，多个第二磁石通过一第二连接件相互连接，相邻二第二磁石之间具有一间距，该多个第二磁石具有一第二组充磁方向，第一组充磁方向与第二组充磁方向相互垂直，第一磁石组与第二磁石组相互嵌合，多个第一磁石与多个第二磁石间隔设置。
附图说明
图1是本发明的一实施例的组合结构示意图。
图2是图1实施例的分解结构示意图。
图3是图1的A-A剖面结构示意图。
图4是本发明另一实施例的部分分解结构示意图。
图5是本发明又一实施例的部分分解结构示意图。
图6是本发明又一实施例的组合结构示意图。
图7是图6实施例的分解结构示意图。
图8是图6的C-C剖面结构示意图。
图9是本发明又一实施例的组合结构示意图。
图10是图9实施例的分解结构示意图。
图11是图9的D-D剖面结构示意图。
图12是本发明又一实施例的组合结构示意图。
图13是图12实施例的分解结构示意图。
图14是图12的E-E剖面结构示意图。
【主要元件符号说明】
10、10A、10B、10C、10D、10E-第一磁石组；
11、11A、11B、11C、11D、11E-第一磁石；
111-第一端；
112-第二端；
113、113A、113B-第一磁石与第二磁石相邻的面；
114B、114C、114D-凸部；
115B、115C、115D-凹部；
12、12C、12D、12E-第一连接件；
121、121B-、121C、121D、121E-第一底板；
122、122C、122D-第一连接件的孔洞；
123D-支撑板；
124D-支撑板的孔洞；
13-第一正向充磁方向；
14-第一反向充磁方向；
15E-座体；
16E-贯穿部；
20、20A、20B、20C、20D、20E-第二磁石组；
21、21A、21B、21C、21D、21E-第二磁石；
211、211A-第二磁石与第一磁石相邻的面；
212B、212C、212D-凸部；
213B、213C、213D-凹部；
22、22C、22D、22E-第二连接件；
221、221B、221C-第二底板；
222、222C、222D-第二连接件的孔洞；
23-第二正向充磁方向；
24-第二反向充磁方向；
C-轴心方向；
d1-第一磁石间距；
d2-第二磁石间距。
具体实施方式
以下将参照随附的附图来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，以利于审查员了解，但本案的技术手段并不限于所列举附图。
请参阅图1至图3所示实施例结构，该轴向磁通集磁转子结构由一第一磁石组10以及一第二磁石组20构成。
该第一磁石组10包括多个第一磁石11以及一第一连接件12，每一第一磁石11呈扇形，每一第一磁石11具有相对的一第一端111以及一第二端112，该第一端111的尺寸小于该第二端112的尺寸，该多个第一磁石11以该第一端111连接于第一连接件12的外周缘。第一连接件12可为非导磁材料或导磁材料，第一连接件12呈环型，第一连接件12具有一轴心方向C，第一连接件12包括多个第一底板121，该多个第一底板121也可采用非导磁材料或导磁材料，该多个第一底板121以轴心方向C为中心环绕设置于第一连接件12的外周缘，第一底板121的形状与第一磁石11相同，每一第一磁石11对应设置于一第一底板121上，也就是，该多个第一磁石11通过第一连接件12相互连接，且多个第一磁石11以该轴心方向C为中心环绕设置于第一连接件12的外周缘，相邻二第一磁石11之间具有一相同的间距d1，此外，该多个第一磁石11具有一第一组充磁方向，请参阅图2所示，该第一组充磁方向包括一第一正向充磁方向13以及一第一反向充磁方向14，必须说明的是，此处所称的「正向」、「反向」，仅用于表示相反二种方向而已，与电流、电极的正、负极或电气特性没有直接关联性，以图2而言，该第一正向充磁方向13代表向上的充磁方向，而第一反向充磁方向14代表向上的充磁方向，但是第一正向充磁方向13与第一反向充磁方向14都是平行于轴心方向C，第一正向充磁方向13与第一反向充磁方向14间隔设置于该多个第一磁石11，也就是相邻二第一磁石11的充磁方向相反。
该第二磁石组20包括多个第二磁石21以及一第二连接件22，每一第二磁石21呈矩形，第二连接件22可为非导磁材料或导磁材料，第二连接件22呈环型，第二连接件22具有一轴心方向C，第二连接件22包括多个第二底板221，该多个第二底板221也可采用非导磁材料或导磁材料，该多个第二底板221以轴心方向C为中心环绕设置于第二连接件22的内周缘，第二底板22的形状与第二磁石21相同，每一第二磁石21对应设置于一第二底板221上，也就是，该多个第二磁石21通过第二连接件22相互连接，且多个第二磁石21以该轴心方向C为中心环绕设置于第二连接件22的外周缘，相邻二第二磁石21之间具有一相同的间距d2，此外，该多个第二磁石21具有一第二组充磁方向，请参阅图2所示，该第二组充磁方向包括一第二正向充磁方向23以及一第二反向充磁方向24，同样地，此处所称的「正向」、「反向」，仅用于表示相反二种方向而已，与电流、电极的正、负极或电气特性没有直接关联性，第二正向充磁方向23与第二反向充磁方向24间隔设置于该多个第二磁石21，也就是相邻二第二磁石21的充磁方向相反，但是第二正向充磁方向23与第二反向充磁方向24都是平行于该第二磁石21相对于第二连接件22的周缘的切线方向。
此外，关于第一磁石11及第二磁石21的材质，可采用烧结磁石、沾结磁石、胶体射出磁石、等方性磁石或异方性磁石。关于第一连接件12、第一底板121、第二连接件22、第二底板221的材质，可采用塑钢、铝、低碳钢或硅钢片。关于第一磁石11与第一连接件12或第一底板121的结合方式，以及第二磁石21与第二连接件22或第二底板221的结合方式，可采用焊接或扣接。关于第一磁石11及第二磁石21的着磁，可在该第一磁石组10与第二磁石组20组装完成后，分别以充磁配向治具使第一磁石11及第二磁石21着磁，或可采用一体成型磁石的模式生产，在射出模具内搭配着磁装置使第一磁石11及第二磁石21着磁。
将第一磁石组10与第二磁石组20相互嵌合，第一磁石11与第二磁石21间隔设置，且第一磁石11与第二磁石12构成一扁平圆柱形的转子结构，如图1所示。此外，在第一连接件12及第二连接件22分别设有孔洞122、222，可用于设置螺栓(图中未示出)或定位销等固定件，将第一磁石组10与第二磁石组20构成的转子结构定位于所需位置。
在图1实施例中，第一磁石11与第二磁石21相邻的面113、211的延伸方向平行于轴心方向C，也就是第一磁石11与第二磁石21相邻的面113、211是相互平行的垂直面，第一磁石组10可由第二磁石组20的顶面嵌入第二磁石组20(如图2所示)，也可将第一磁石组10由第二磁石组20的底面嵌入第二磁石组20，都可形成图1所示组合态样。
请参阅图4所示实施例，其中第一磁石组10A的第一磁石11A与第二磁石组20A的第二磁石21A相邻的面113A、211A是相对应的斜面，第一磁石11A与第二磁石21A相邻的面113A、211A的延伸方向与轴心方向C具有一夹角。以图4所示实施例而言，第一磁石组10A必须由第二磁石组20A的顶面嵌入第二磁石组20A，方能将第一磁石组10A与第二磁石组20A相互组装。
请参阅图5所示实施例，其中第一磁石组10B的第一磁石11B与第二磁石组20B的第二磁石21B相邻的面113B、211B设有相对的卡合结构，该卡合结构可为第一磁石组10B的凸部114B对应于第二磁石组20B的凹部213B，以及第一磁石组10B的凹部115B对应于第二磁石组20B的凸部212B，在本实施例中，第一磁石11B的凸部114B、凹部115B以及第二磁石21B的凸部212B、凹部213B延伸至对应设置的第一底板121B及第二底板221B。通过上述凸部与凹部的卡合及对准的结构设计，借以相互卡合该第一磁石11B与第二磁石21B，可以使第一磁石组10B与第二磁石组20B紧密卡合及组合。设计者可依所需设计卡合结构的形式、数量及位置，并不限于本实施结构。
请参阅图6至图8所示实施例，其包括一第一磁石组10C以及一第二磁石组20C，第一磁石组10C包括多个第一磁石11C以及一环状的第一连接件12C，第一连接件12C包括多个第一底板121C，每一第一磁石11C对应设置于一第一底板121C上，第一磁石11C以第一连接件12C的轴心方向C为中心环绕设置于第一连接件12C的外周缘。第二磁石组20C包括多个第二磁石21C以及一环状的第二连接件22C，第二连接件22C与第一连接件12C同轴，第二连接件22C包括多个第二底板221C，每一第二磁石21C对应设置于一第二底板221C上，第二磁石21C以轴心方向C为中心环绕设置于第二连接件22C的外周缘。第一磁石11C与第二磁石21C相邻面设有相对的凸部114C、凹部213C，以及凹部115C、凸部212C，凸部114C、凹部115C、凸部212C、凹部213C延伸至对应设置的第一底板121C及第二底板221C。在第一连接件12C及第二连接件22C分别设有孔洞122C、222C，可用于设置螺栓(图中未示出)或定位销等固定件，将第一磁石组10C与第二磁石组20C相互连接，并可将第一磁石组10C与第二磁石组20C构成的转子结构定位于所需位置。
请参阅图9至图11所示，其是综合图1及图5结构衍生而出的实施例，第一磁石组10D包括多个第一磁石11D以及一第一连接件12D，每一第一磁石11D对应设置于一第一底板121D上，第一磁石11D以第一连接件12D的轴心方向C为中心环绕设置于第一连接件12D的外周缘。第二磁石组20D包括多个第二磁石21D以及一第二连接件22D，第二连接件22D与第一连接件12D同轴，每一第二磁石21D对应设置于一第二底板221D上，第二磁石21D以轴心方向C为中心环绕设置于第二连接件22D的内周缘。第一磁石11D与第二磁石21D相邻面设有相对的凸部114D、凹部213D，以及凹部115D、凸部212D。本实施例的特征之一在于其中多个第一底板121D相对于连接该第一连接件12D的一端设有支撑板123D，将第一磁石组10D与第二磁石组20D相互嵌合，该支撑板123D位于第二连接件22D的其中一轴向面(也就是图示该第二连接件22D的底面)。该支撑板123D所设置的位置、数量没有限制，例如可等距设置四个或其他数目个。支撑板123D具有一孔洞124D，该孔洞124D相对应于第二连接件22D所设的孔洞222D，可以螺栓(图中未示出)或定位销等固定件穿设于孔洞124D及孔洞222D，使第一磁石组10D与第二磁石组20D相互连接，并可将第一磁石组10与第二磁石组20构成的转子结构定位于所需位置，此外，第一连接件12D的孔洞122D以及第二连接件22D其他孔洞222D也可设置螺栓(图中未示出)或定位销等固定件。
请参阅图12至图14所示实施例，其是由图1衍生而出结构，第一磁石组10E包括多个第一磁石11E以及一第一连接件12E，每一第一磁石11E对应设置于一第一底板121E上，第一磁石11E以第一连接件12E的轴心方向C为中心环绕设置于第一连接件12E的外周缘。第二磁石组20E包括多个第二磁石21E以及一第二连接件22E，第二连接件22E与第一连接件12E同轴，每一第二磁石21E对应设置于一第二底板221E上，第二磁石21E以轴心方向C为中心环绕设置于第二连接件22E的内周缘。本实施例的特征之一在于第一连接件12E的内周缘设有一座体15E，在该座体15E设有一贯穿该座体15E的贯穿部16E，该贯穿部16E的中心与轴心方向C同轴。该座体15E可用于设置其他元件，例如轴承，该贯穿部16E可穿设轴承的驱动轴。本实施例说明，本发明用于连接磁石的连接件在设计造型之后，同时可用于承载其他元件。
关于图1至图14所示实施例结构虽然不同，但是第一磁石与第二磁石的充磁方向都可依循图2所示，也就是，第一组充磁方向平行于轴心方向C，第二组充磁方向垂直于第一组充磁方向的原则。此外，在图1至图14所示实施例中，第一磁石均呈相同的扇形，第二磁石均呈相同矩形，借此组成一扁平圆柱形的转子，主要是基于加工便利性的原则，但除此之外，每一第一磁石的形状并不一定需要相同，每一第二磁石的形状也并不一定需要相同，可依实际所需而设计为其他形状或不相同形状，例如，第一磁石与第二磁石都可为扇形，或第一磁石为矩形而第二磁石为扇形。
只是以上所述，仅为本发明的实施例而已，不能以此的限定本发明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请审查员明鉴，并祈惠准，是所至祷。
Claims (15)
1.一种轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，包含有：
一第一磁石组，其包括多个第一磁石，该多个第一磁石通过一第一连接件相互连接，相邻二该第一磁石之间具有一间距，每一该第一磁石具有一第一组充磁方向；以及
一第二磁石组，其包括多个第二磁石，该多个第二磁石通过一第二连接件相互连接，相邻二该第二磁石之间具有一间距，每一该第二磁石具有一第二组充磁方向，该第一组充磁方向与该第二组充磁方向相互垂直，该第一磁石组与该第二磁石组相互嵌合，该多个第一磁石与该多个第二磁石间隔设置。
2.根据权利要求1所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一连接件呈环型且具有一轴心方向，该多个第一磁石以该轴心方向为中心环绕设置于该第一连接件的外周缘；以及
该第二连接件呈环型，该第二连接件与该第一连接件同轴，该多个第二磁石以该第二轴心方向为中心环绕设置于该第二连接件的内周缘。
3.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一组充磁方向平行于该轴心方向，每一该第二磁石所具有的该第二组充磁方向平行于该第二磁石相对于该第二连接件的周缘的切线方向。
4.根据权利要求3所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一组充磁方向包括一第一正向充磁方向以及一第一反向充磁方向，该第一正向充磁方向与该第一反向充磁方向相反，该第一正向充磁方向与该第一反向充磁方向间隔设置于该多个第一磁石。
5.根据权利要求3所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第二组充磁方向包括一第二正向充磁方向以及一第二反向充磁方向，该第二正向充磁方向与该第二反向充磁方向相反，该第二正向充磁方向与该第二反向充磁方向间隔设置于该多个第二磁石。
6.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一连接件包括多个第一底板，该多个第一底板以该轴心方向为中心环绕设置于该第一连接件的外周缘，每一该第一磁石对应设置于一该第一底板上。
7.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第二连接件包括多个第二底板，该多个第二底板以该轴心方向为中心环绕设置于该第二连接件的内周缘，每一该第二磁石对应设置于一该第二底板上。
8.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该多个第一磁石与该多个第二磁石间隔嵌设构成一圆柱形。
9.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，每一该第一磁石具有相对的一第一端以及一第二端，且该第一端的尺寸小于该第二端的尺寸，该多个第一磁石以该第一端连接于该第一连接件的外周缘。
10.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一磁石与该第二磁石相邻的面的延伸方向平行于该轴心方向。
11.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一磁石与该第二磁石相邻的面的延伸方向与该轴心方向具有一夹角。
12.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该多个第一底板相对于连接该第一连接件的一端设有一支撑板，该第一磁石组与该第二磁石组相互嵌合，该支撑板位于该第二连接件的其中一轴向面。
13.根据权利要求2所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该第一连接件的内周缘设有一座体，在该座体设有一贯穿该座体的贯穿部，该贯穿部的中心与该轴心方向同轴。
14.根据权利要求1所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该相邻的该第一磁石与该第二磁石之间设有至少一卡合结构，借以相互卡合该第一磁石与该第二磁石。
15.根据权利要求14所述的轴向磁通集磁转子结构，其特征在于，该卡合结构是相对的一凸部以及一凹部，该凸部与该凹部分别设置于该第一磁石与该第二磁石相邻的面。
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