CN104242591A - 无刷永磁马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无刷永磁马达。该无刷永磁马达包含有一转子、一嵌卡于转子的磁铁组、一套设于磁铁组且与转子同轴的定子，以及一与转子及定子同轴且位于磁铁组与定子之间的套筒，其中定子包括有一沿内周缘面设置的多个齿部，各齿部远离内周缘面的一端具有一前端部，各前端部之间形成一卡掣区，而套筒在对应各卡掣区的位置分别设有一卡掣部，各卡掣部可嵌卡于各卡掣区之中，借此，本发明的结构稳固，并且可以有效地减少磁通密度瞬间的变化及降低顿转转矩及转矩的涟波，并大幅改善噪音振动的问题。

Description

无刷永磁马达

技术领域

本发明是关于一种无刷永磁马达，特别是指一种具有套筒结构的无刷永磁马达，其结构稳固，且可有效地减少磁通密度瞬间的变化及降低顿转转矩及转矩的涟波，并大幅改善噪音振动的问题。

背景技术

与传统马达相比，无刷永磁马达具有较高的效率及转矩密度，也因此被广泛地应用于各种驱动系统上，例如：船舶推进器，除草机、电梯牵引机等。而市面上的无刷永磁马达大多存在着顿转转矩较大的问题，其原因在于定子的齿部间隙过大，使得无刷永磁马达的性能降低，尤其是低转速的情况下更是显著，久而久之将影响无刷永磁马达的正常运转。

为克服上述的缺陷，如图1所示，为改良的无刷永磁马达5，是由一定子51以及一转子53所构成，其中定子51在内周缘面511设有多个齿部513，以及各齿部513之间具有多个定子槽515，各齿部513上可缠绕线圈，而转子53的周缘装设有多个相互连接且彼此相邻具有不同极性的磁铁单元55，并且各该磁铁单元55位于定子51的齿部511与转子53之间，当通入一直流电于线圈时，对应于设置在转子53上的各磁体单元55即产生一旋转磁场，借此使该转子53进行旋转。

上述改良的无刷永磁马达利用该定子具有多个齿部的结构，且各齿部相邻处形成有一较小的间隙，因此，当该线圈通入直流电产生一旋转磁场时，该各齿部的间隙的磁通密度将高于齿部朝磁铁单元的一侧；然而，当上述改良的无刷永磁马达转动后，各磁体单元相连接的纵切面通过各齿部相邻的间隙时，即会产生一磁场切断的声音，因此，上述的改良仍无法有效地改善齿隙效应造成顿转转矩较大以及噪音的问题。

综上所陈，现有的结构具有上述的缺陷而有待改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无刷永磁马达，其结构稳固，且可有效地减少磁通密度瞬间的变化及降低顿转转矩及转矩的涟波，并大幅改善噪音振动的问题。

为了达成上述目的，本发明所提供的无刷永磁马达包含有一转子、一磁铁组、一定子以及一套筒，该磁铁组组设于该转子的周缘；该定子套设该转子及该磁铁组且与该转子同轴，该定子包括有一内周缘面、一沿该内周缘面设置的多个齿部，以及在各该齿部之间形成多个定子槽，可供线圈缠绕于各该齿部且位于各该定子槽，各该齿部远离该内周缘面的一端具有一前端部，各该前端部之间形成一卡掣区；以及该套筒包括有一薄壁面以及在该薄壁面对应各该卡掣区的位置分别设有一卡掣部，各该卡掣部可嵌卡于各该卡掣区之中，且该套筒与该转子及该定子同轴且位于该磁铁组与该定子之间。

其中该套筒的薄壁面上设有多个开孔。

其中各该开孔开设于各该卡掣部上。

其中该套筒的各开孔成等间距地排列。

其中该套筒的形状为圆形或多边形。

其中该转子包括有一外周缘面以及一沿该外周缘面设置的多个嵌槽，该磁铁组由多个磁铁单元所组成，各该磁铁单元可嵌卡于各该嵌槽内。

其中各该嵌槽由该转子朝该定子的方向依次具有一第一容置空间及一第二容置空间，该第一容置空间的容积大于该第二容置空间。

其中各该磁铁单元分别具有一外弧面、一内弧面以及二侧面，其中各该侧面邻近该内弧面的位置设有一凸缘，以供各该磁铁单元嵌卡于各该嵌槽的第一、第二容置空间。

借此，本发明在不改变该转子型式的前提下，以增大该定子内径的方式让该套筒可设于该定子之中，并利用该套筒的卡掣部嵌卡于该定子的卡掣区的结构，用以减少磁通密度瞬间的变化，并降低顿转转矩及转矩的涟波，进而大幅改善噪音振动的问题。

为使审查员能进一步了解本发明的构成、特征及其目的，以下列举本发明的若干实施例，并配合附图详细说明如后，同时让该技术领域普通技术人员能够具体实施。只是以下所述的内容，仅是为了说明本发明的技术内容及特征而提供的一实施方式，凡是本发明领域中普通技术人员，在了解本发明的技术内容及特征之后，以不违背本发明的精神下，所做的种种简单的修饰、替换或构件的省略，都应属于本发明意图保护的范畴。

附图说明

以下将通过所列举的实施例，配合随附的附图，详细说明本发明的技术内容及特征，其中：

图1为现有的无刷永磁马达的剖面示意图。

图2为本发明第一优选实施例的无刷永磁马达的剖面示意图，主要显示各元件装配后的相对位置。

图3为本发明该第一优选实施例的无刷永磁马达的立体分解图。

图4为本发明该第一优选实施例的无刷永磁马达的磁通密度曲线图。

图5为本发明该第一优选实施例的无刷永磁马达的顿转转矩曲线图。

图6为本发明第二优选实施例的无刷永磁马达的剖面示意图，主要显示各元件装配后的相对位置。

图7为本发明该第二优选实施例的无刷永磁马达的磁通密度曲线图。

图8为本发明该第二优选实施例的无刷永磁马达的顿转转矩曲线图。

图9为本发明第三优选实施例的无刷永磁马达的剖面示意图，主要显示各元件装配后的相对位置。

图10为本发明该第三优选实施例的无刷永磁马达的立体分解图。

图11为本发明该第三优选实施例的无刷永磁马达的磁通密度曲线图。

图12为本发明该第三优选实施例的无刷永磁马达的顿转转矩曲线图。

图13为第四实施例，主要显示该第一优选实施例未设有一套筒的无刷永磁马达的剖面示意图。

图14为该第四实施例，主要显示该第一优选实施例未设有一套筒的无刷永磁马达的磁通密度曲线图。

图15为该第四实施例，主要显示该第一优选实施例未设有一套筒的无刷永磁马达的顿转转矩曲线图。

图16为本发明上述四种型式的无刷永磁马达的顿转转矩曲线比较图。

图17为本发明上述四种型式的无刷永磁马达余额定转速下的电磁转矩曲线比较图。

【符号说明】

1～4无刷永磁马达；

10-转子；                     11-外周缘面；

13-嵌槽；                     131-第一容置空间；

133-第二容置空间；

20-磁铁组；                   21-磁铁单元；

211-外弧面；                  213-内弧面；

215-侧面；                    217-凸缘；

219-凹部；

30-定子；                     31-内周缘面；

33-齿部；                     331-前端部；

333-卡掣区；                  35-定子槽；

40-套筒；                     41-薄壁面；

43-卡掣部；                   45-开孔；

5-无刷永磁马达；

51-定子；                     511内周缘面；

513齿部；                     515定子槽；

53-转子。

具体实施方式

请参阅图2、图3及图6所示，为本发明的第一、第二优选实施例，一种无刷永磁马达1、2包含有一转子10、一磁铁组20、一定子30，以及一套筒40。

该转子10包括有一外周缘面11以及一沿该外周缘面11设置的多个嵌槽13，各该嵌槽13由该转子10朝该定子30的方向分别依次具有一第一容置空间131及一第二容置空间133，该第一容置空间131的容积大于该第二容置空间133。

该磁铁组20是由多个磁铁单元21所组成，各该磁铁单元21分别具有一外弧面211、一内弧面213以及二侧面215，其中各该侧面215邻近该内弧面213的位置设有一凸缘217，以供各该磁铁单元21较稳固地嵌卡于各该嵌槽13的第一、第二容置空间131、133且位于该转子10的周缘。如此一来，本发明在该转子10与该磁铁组20的嵌卡结构可避免当无刷永磁马达因能量转换过程产生高热时，涂敷该转子10的外周缘面11与该磁铁组20之间的黏胶即会产生变质，久而久之，该磁铁组20则可能因高转速的离心力而使其脱离于该转子10，致使无刷永磁马达损坏且失去功效。

该定子30套设该转子10及该磁铁组20且与该转子10同轴，该定子30包括有一内周缘面31、一沿该内周缘面31设置的多个齿部33，以及在各该齿部33之间形成多个定子槽35，可供线圈缠绕于各该齿部33且位于各该定子槽35，各该齿部33远离该内周缘面31的一端具有一前端部331，各该前端部331之间形成一卡掣区333。

该套筒40包括有一薄壁面41以及在该薄壁面41对应各该卡掣区333的位置分别设有一卡掣部43，各该卡掣部43可嵌卡于各该卡掣区333之中，且该套筒40与该转子10及该定子10同轴且位于该磁铁组20与该定子10之间，而在本发明该第一、第二实施例当中，该套筒40的形状可为圆形或多边形，且该套筒40的壁厚分别为1mm、0.5mm。

请再参阅图9，为本发明的第三优选实施例3，由于该第三优选实施例3的结构相仿于上述第一、第二优选实施例，因此相同结构之处在此则不再赘述，其差异在于该第三优选实施例3的套筒40在薄壁面41上开设有多个开孔45，再进一步说明，各该开孔45开设于各该卡掣部43上，且各该开孔45呈等间距地排列。

为了更清楚地陈述本发明的功效，因此在此揭露一如图13所示的实施例4(后述称为第四实施例)，该第四实施例4与该第一优选实施例1的差异在于该转子10与该定子30之间未设有一套筒40，借此以比较前述四种不同型式的实施例。如图4、图7、图11、图14所示，为本发明该第一、第二、第三优选实施例1、2、3以及第四实施例4的磁通密度瞬间的变化的曲线图，而各该磁通密度曲线图中显示出本发明在增加该套筒40后的瞬间变化曲线明显较为滑顺，尤其以该第一优选实施例1更是趋近于一圆锥形的上升及下降曲线，其原因在于该第四实施例4在各该磁铁单元21之间形成有一凹部217，使得两相邻的磁铁单元21前端的磁通密度瞬间变化加剧，如图14显示该曲线大概呈梯形；同时，由于该凹部219的形成让该转子10与该定子30之间的气隙瞬间增大，因此造成顿转转矩增加，进而产生震动及噪音。再由图5、图8、图12、图15所示，为本发明该第一、第二、第三优选实施例1、2、3以及第四实施例4的顿转转矩的曲线图，而各该图中显示出本发明在增加该套筒40后，其顿转转矩的曲线震荡明显较为趋缓，尤以该第一、第二优选实施例1、2更是趋近一平滑的线段。另如图16、图17所示，本发明可通过该套筒40壁厚的变化或改变各该卡掣部43上的开孔45的大小来调整顿转转矩及电磁转矩，例如该第三优选实施例3通过在该套筒40的各卡掣部43上开设各该开孔45，使得该第三优选实施例3的顿转转矩及额定转速下的电磁转矩相比于该第四实施例4明显较为趋缓，如此可依不同使用需求而作调整；又例如该第一优选实施例1的套筒40壁厚较厚于该第二优选实施例2的套筒40，使得该第一优选实施例1的顿转转矩相比于该第二优选实施例2更为平滑，且该第一优选实施例1在额定转速下的电磁转矩相比于该第二优选实施例2较为低，因此其转动将较省力。

总括来说，本发明的无刷永磁马达具有下列的优点：

1、本发明在该转子10与该定子30之间增设该套筒40的结构不仅可减少气隙磁通密度瞬间的变化及降低顿转转矩，更可因此改善震动及噪音的问题。

2、本发明的定子30在各该齿部33的前端部331间形成一卡掣区333，借此与该套筒40的各卡掣部43进行嵌卡，使得无刷永磁马达的组装更为方便，结构更为稳固。

3、本发明可通过该套筒40壁厚的变化，或是改变各该卡掣部43上的开孔40的大小来调整顿转转矩以及额定转速下的电磁转矩。

4、本发明的转子10与磁铁组20利用一嵌卡的结构以避免无刷永磁马达在长期高热、高转速的状况下，而使该磁铁组20脱离于该转子10，致使无刷永磁马达损坏且失去功效。

本发明在前揭露实施例中所揭露的构成元件，仅为举例说明，并非用来限制本发明的范围，其他等效元件的替代或变化，也应为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种无刷永磁马达，其特征在于，包含有：

一转子；

一磁铁组，组设于该转子的周缘；

一定子，套设该转子及该磁铁组且与该转子同轴，该定子包括有一内周缘面、一沿该内周缘面设置的多个齿部，以及在各该齿部之间形成多个定子槽，可供线圈缠绕于各该齿部且位于各该定子槽，各该齿部远离该内周缘面的一端具有一前端部，各该前端部之间形成一卡掣区；以及

一套筒，包括有一薄壁面以及在该薄壁面对应各该卡掣区的位置分别设有一卡掣部，各该卡掣部可嵌卡于各该卡掣区之中，且该套筒与该转子及该定子同轴且位于该磁铁组与该定子之间。

2.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其中该套筒的薄壁面上设有多个开孔。

3.根据权利要求2所述的无刷永磁马达，其中各该开孔开设于各该卡掣部上。

4.根据权利要求2或3所述的无刷永磁马达，其中该套筒的各开孔呈等间距地排列。

5.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其中该套筒的形状为圆形或多边形。

6.根据权利要求1所述的无刷永磁马达，其中该转子包括有一外周缘面以及一沿该外周缘面设置的多个嵌槽，该磁铁组由多个磁铁单元所组成，各该磁铁单元可嵌卡于各该嵌槽内。

7.根据权利要求6所述的无刷永磁马达，其中各该嵌槽由该转子朝该定子的方向依次具有一第一容置空间及一第二容置空间，该第一容置空间的容积大于该第二容置空间。

8.根据权利要求7所述的无刷永磁马达，其中各该磁铁单元分别具有一外弧面、一内弧面以及二侧面，其中各该侧面邻近该内弧面的位置设有一凸缘，以供各该磁铁单元嵌卡于各该嵌槽的第一、第二容置空间。