CN104795912A - 应用于马达的转子结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于马达的转子结构及其制造方法，其先堆叠具有多个位于外侧的固定部与多个位于内侧的注料部的多个芯片，借以构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯；接着将多个具有一第一电阻系数的金属芯棒设置于该些固定槽；最后将多个具有一第二电阻系数的金属注料注料于该些注料槽，而第二电阻系数小于第一电阻系数。本发明的应用于马达的转子结构及其制造方法，能有效的保留铜转子高效率以及铝转子高启动扭力的优点。

Description

应用于马达的转子结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种应用于马达的转子结构及其制造方法，尤指一种先堆叠芯片，而将金属芯棒设置于芯片的外侧，再将金属注料注入于芯片的内侧的转子结构及其制造方法。

背景技术

一直以来，如马达的感应电动机都是旋转电机的主流，长期以来因实用与坚固耐用而获得人们的青睐，无论在制造工业或是民生产业都扮演着相当关键的角色，使得人们的生活与旋转电机密不可分。

其中，其转子的转子槽形状与槽内使用的材质差异是马达市场竞争力重要关键之一，现有技术中，旋转电机有使用铜棒置入于转子槽内来提升马达的运转效能，达到长期运转省电的目的，但其具有重量较重与成本较高的缺点，以铜转子为例，其为穿铜棒和铸铜转子，其优点电阻系数低，运转时效率高，长时使用能有效的降低能源浪费，缺点在质量较高且为高单价的材料。

反之，使用压铸铝技术制作铝转子，其具有高于铜转子的启动扭力、低重量与低成本的优点，但具有运转效率低的缺点，以铝转子为例，其为穿铝棒和铸铝转子，电阻系数高无助于运转效率的缺点，应用于启动时，反而能得到较高的扭力，另外低成本与低质量也是其竞争力之一，运转时的缺点在于高电阻所带来高损失，致使运转效率低，长期使用时所耗费的能源相较铜转子高。因此，现有技术中仍不具有一种同时具有上述二者材质的优点的转子，因而具有改善的空间。

此外，请参阅图1与图2，图1显示现有技术的转子的工艺的第一示意图，图2显示现有技术的转子的工艺的第二示意图。如图所示，现有的转子工艺中，将多个材质如铜或铝的芯棒PA12（图中仅标示一个）插设并固定于下盖PA11，在固定完成后，再将多个硅钢片PA13（图中仅标示一个、绘示一个）一一穿过该些芯棒PA12而堆叠在下盖PA11之上（如图1所示），在堆叠并完成注料后，再将上盖PA14堆叠至最上方的硅钢片PA13后，利用螺丝或其它方式将其锁合而完成转子结构PA1（如图2所示）。

然而，上述制造转子的工艺中，其在将芯棒PA12插设于下盖PA11以及锁合上盖PA14的过程中较为繁琐且费时，因而造成制造时间较长且制造出的转子使用寿命较短，使得现有技术仍具有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于马达的转子结构及其制造方法，使其能有效的保留铜转子高效率以及铝转子高启动扭力的优点。

为实现上述目的，本发明提供一种应用于马达的转子结构，其包含多个芯片、多个金属芯棒以及多个金属注料。该些芯片设有多个位于外侧的固定部与多个位于内侧的注料部，并且堆叠构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯，该些金属芯棒设置于该些固定槽，并且具有一第一电阻系数。该些金属注料注料而设置于该些注料槽，并且具有一第二电阻系数，第二电阻系数小于第一电阻系数。

其中，该芯片为一铁片、一纯铁片与一硅钢片中的一者所组成。

其中，该芯片由多个子芯片所组成，该子芯片包含有该固定部中的一者与该注料部中的一者，并且包含至少一卡合凹部与至少一卡合凸部，该卡合凹部与该卡合凸部用以连结该子芯片。

其中，该金属注料为压铸铝，该金属芯棒为合金铝棒。

其中，该第一电阻系数与该第二电阻系数的范围在1.7×10^-8至1.59×10^-7欧姆·米（Ω·m）之间。

其中，该芯片中位于该转子磁芯的最底部者，于该固定部设有至少一止挡部。

此外，本发明还提供一种应用于马达的转子结构的制造方法，包含以下步骤：（a）先堆叠具有多个位于外侧的固定部与多个位于内侧的注料部的多个芯片，借以构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯；（b）接着将多个具有一第一电阻系数的金属芯棒设置于该些固定槽；（c）最后将多个具有一第二电阻系数的金属注料注料于该些注料槽，而第二电阻系数小于第一电阻系数。

其中，上述应用于马达的转子结构及其制造方法的附属技术手段的较佳实施例中，该些芯片为一铁片、一纯铁片与一硅钢片中的一者所组成，且该些芯片由至少一子芯片所组成，子芯片包含有该些固定部中的一者与该些注料部中的一者，并且包含至少一卡合凹部与至少一卡合凸部，卡合凹部与卡合凸部用以连结该些子芯片而构成该些芯片。另外，该些金属注料为压铸铝，该些金属芯棒为合金铝棒，第一电阻系数与第二电阻系数的范围在1.7×10^-8至1.59×10^-7欧姆·米（Ω·m）之间。此外，该些芯片中位于该转子磁芯的最底部者，于该些固定部设有至少一止挡部。

另外，上述应用于马达的转子结构的制造方法的附属技术手段的较佳实施例中，在最后一个步骤之后，更可于转子磁芯的顶侧形成一顶盖，并同时于转子磁芯的底侧形成一底盖，借以制造出转子结构。

有鉴于现有转子的结构中，普遍无法同时具有铜转子与铝转子的优点，且工艺具有制造时间较长且制造出的转子使用寿命较短的问题。缘此，本发明主要提供一种应用于马达的转子结构及其制造方法，其主要是融合铜转子与铝转子双方的优点，提出一种转子材料新的工艺方式及其所制造出的转子结构，能有效的保留铜转子高效率以及铝转子高启动扭力的优点，并改善铜转子高成本的缺点，进而提升感应电动机的竞争力。

借由本发明所采用的应用于马达的转子结构及其制造方法的主要技术手段后，由于利用二种不同电阻系数的材质应用于单一转子槽内，因而可保有二种材质的优点，如铜转子高效率以及铝转子低成本和高启动扭力的优点，进而大幅提升马达的效能。

此外，借由本发明所采用的应用于马达的转子结构及其制造方法的附属技术手段后，可进一步借由止挡部来避免金属注料与金属芯棒在制造过程中会有混杂在一起而有干涉的状况，进而提升工艺良率。再者，由于是应用于铝转子上，因此铝转子在保有原有铝转子的效率及成本上，还可进一步提升铝转子的启动特性，使其性能更加优异，使得铝转子的实用性更为提高。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示现有技术的转子的工艺的第一示意图；

图2显示现有技术的转子的工艺的第二示意图；

图3显示本发明较佳实施例的应用于马达的转子结构的制造方法的流程示意图；

图4显示本发明较佳实施例的转子磁芯的侧视图；

图4A显示本发明较佳实施例的转子磁芯的上视图；

图5显示本发明较佳实施例的金属芯棒设置于转子磁芯的侧视图；

图5A显示本发明较佳实施例的金属芯棒设置于转子磁芯的立体示意图；

图5B显示本发明较佳实施例的金属芯棒设置于转子磁芯的局部放大图；

图6显示本发明较佳实施例的金属注料注料于转子磁芯的上视图；

图7显示本发明较佳实施例的应用于马达的转子结构的示意图；

图8显示本发明较佳实施例的转子磁芯最底层的芯片的立体示意图；

图9显示本发明其它实施例的芯片的上视图。

其中，附图标记：

PA1  转子结构

PA11  下盖

PA12  芯棒

PA13  硅钢片

PA14  上盖

1  应用于马达的转子结构

11  转子磁芯

111、111a、111b  芯片

1111a  止挡部

1112b  固定部

1113b  注料部

1114b  卡合凹部

1115b  卡合凸部

112  固定槽

113  注料槽

12  金属芯棒

13  金属注料

14  顶盖

15  底盖

100、200  模具

具体实施方式

由于本发明所提供的应用于马达的转子结构及其制造方法，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例来加以具体说明。

请一并参阅图3至图7，图3显示本发明较佳实施例的应用于马达的转子结构的制造方法的流程示意图，图4显示本发明较佳实施例的转子磁芯的侧视图，图4A显示本发明较佳实施例的转子磁芯的上视图，图5显示本发明较佳实施例的金属芯棒设置于转子磁芯的侧视图，图5A显示本发明较佳实施例的金属芯棒设置于转子磁芯的立体示意图，图5B显示本发明较佳实施例的金属芯棒设置于转子磁芯的局部放大图（图5A中A区域放大图），图6显示本发明较佳实施例的金属注料注料于转子磁芯的上视图，图7显示本发明较佳实施例的应用于马达的转子结构的示意图。

如图所示，为了使本领域所属技术人员可较容易了解本发明的技术内容，因此以制造流程辅以结构说明来详述之，本发明所提供的应用于马达的转子结构1的制造方法包含以下步骤：

步骤S101：堆叠多个芯片，借以构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯；

步骤S102：将多个金属芯棒设置于该些固定槽；

步骤S103：将多个金属注料注料于该些注料槽；以及

步骤S104：于转子磁芯的顶侧形成一顶盖，并同时于转子磁芯的底侧形成一底盖，借以制造出转子结构。

其中，请一并参阅图4与图4A，在步骤开始后，执行步骤S101堆叠多个芯片，借以构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯。具体来说，将多个芯片111、111a堆叠形成转子磁芯11，而此芯片111可为一铁片、一纯铁片与一硅钢片中的一者所组成，在本发明较佳实施例中为硅钢片，且芯片111设有多个固定部（图未示）与多个注料部（图未示），其中，固定部排列于芯片111的外侧，注料部则排列于芯片111的内侧（本发明较佳实施例所定义的内侧与外侧为相对概念，即是依据注料部与固定部的位置而定，特此叙明），进而言之，固定部为中空的外槽而分布于外圈，注料部则为中空的内槽而分布于内圈，且在本发明较佳实施例中，固定部与注料部分开设置为二个槽，在其它实施例中可为一体成型。

而在将该些芯片111堆叠起来以后，多层的固定部会堆叠形成如图4A所示的转子磁芯11的固定槽112，多层的注料部则会堆叠形成如图4A所示的转子磁芯11的注料槽113，同样地，固定槽112为外槽，而注料槽113则为内槽。在此需说明的是，由于多层的固定部与注料部分别形成固定槽112与注料槽113，未避免混淆，仅在图4A标示固定槽112与注料槽113，特此叙明。

在执行完步骤S101后，请一并参阅图5、图5A、图5B，随即执行步骤S102将多个金属芯棒设置于该些固定槽。其中，由于完成了固定槽112与注料槽113，因此在此步骤中，将多个金属芯棒12（图中仅标示一个）插设在每一个位于外侧的固定槽112，而金属芯棒12具有一第一电阻系数，而金属芯棒12为合金铝棒，且第一电阻系数的范围在1.7×10^-8至1.59×10^-7欧姆·米（Ω·m）之间，但在其它实施例中不限于此。

在执行完步骤S102后，请一并参阅图6，随即执行步骤S103将多个金属注料注料于该些注料槽。其中，在插设完金属芯棒12后，将多个金属注料13注料于每一个位于内侧的注料槽113之中，而金属注料13具有一第二电阻系数，且金属注料13为压铸铝，第二电阻系数的范围在1.7×10^-8至1.59×10^-7欧姆·米之间，但在其它实施例中不限于此。但在此需要说明的是，在金属芯棒12与金属注料13材质的选用上，金属注料13的第二电阻系数必须小于金属芯棒12的第一电阻系数。

其中，在执行完步骤S103后，请一并参阅图7，随即执行步骤S104于转子磁芯的顶侧形成一顶盖，并同时于转子磁芯的底侧形成一底盖，借以制造出转子结构。其中，连同金属注料13注料完成后，随即利用模具100在转子磁芯11的顶侧形成一顶盖14，并同时利用模具200于转子磁芯11的底侧形成一底盖15，借以制造出应用于马达的转子结构1，而由于是同时制作顶盖14与底盖15，且顶盖14与底盖15在制作过程中会与金属芯棒12直接连结而固定住，因此可以大幅降低工艺繁琐度以及工艺时间。

此外，在此值得一提的是，请参阅图8，图8显示本发明较佳实施例的转子磁芯最底层的芯片的立体示意图。如图8所示，该些芯片111a中位于转子磁芯11的最底部者，于该些固定部设有二止挡部1111a（图中仅标示一个），而止挡部1111a是用来支撑金属芯棒12，用以在步骤S103注料金属注料13时，防止金属注料13与金属芯棒相混而影响到应用于马达的转子结构1的效能与良率。

另外，在本发明较佳实施例中，每一芯片111都为一个单体，而在其它实施例中，请参阅图9，图9显示本发明其它实施例的芯片的上视图。如图9所示，芯片111b可由多个子芯片（图未标示）所组成，该些子芯片包含有较佳实施例中的该些固定部中的一者与该些注料部中的一者，并且包含至少一卡合凹部1114b与至少一卡合凸部1115b，具体来说，在图9所指的其它实施例中，子芯片包含有一个位于外侧的固定部1112b、一个位于内侧的注料部1113b、一个卡合凹部1114b以及一个卡合凸部1115b，卡合凹部1114b与卡合凸部1115b是设置于子芯片的二侧，用以连结另外二个子芯片而连结该些子芯片并构成芯片111b。

综合以上所述，在采用了本发明所采用的应用于马达的转子结构及其制造方法后，由于利用二种不同电阻系数的材质应用于单一转子槽内，因而可保有二种材质的优点，如铜转子高效率以及铝转子低成本和高启动扭力的优点，进而大幅提升马达的效能。此外，可进一步借由止挡部来避免金属注料与金属芯棒在制造过程中会有混杂在一起而有干涉的状况，进而提升工艺良率。另外，若将本发明应用于铝转子上，铝转子可在保有原有铝转子的效率及成本上，还可进一步提升铝转子的启动特性，使其性能更加优异，使得铝转子的实用性更为提高。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种应用于马达的转子结构，其特征在于，包含：

多个芯片，设有多个位于外侧的固定部与多个位于内侧的注料部，并且堆叠构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯；

多个金属芯棒，设置于该固定槽，并且具有一第一电阻系数；以及

多个金属注料，注料而设置于该注料槽，并且具有一第二电阻系数，该第二电阻系数小于该第一电阻系数。

2.根据权利要求1所述的应用于马达的转子结构，其特征在于，该芯片为一铁片、一纯铁片与一硅钢片中的一者所组成。

3.根据权利要求1所述的应用于马达的转子结构，其特征在于，该芯片由多个子芯片所组成，该子芯片包含有该固定部中的一者与该注料部中的一者，并且包含至少一卡合凹部与至少一卡合凸部，该卡合凹部与该卡合凸部用以连结该子芯片。

4.根据权利要求1所述的应用于马达的转子结构，其特征在于，该金属注料为压铸铝，该金属芯棒为合金铝棒。

5.根据权利要求1所述的应用于马达的转子结构，其特征在于，该第一电阻系数与该第二电阻系数的范围在1.7×10^-8至1.59×10^-7欧姆·米之间。

6.根据权利要求1所述的应用于马达的转子结构，其特征在于，该芯片中位于该转子磁芯的最底部者，于该固定部设有至少一止挡部。

7.一种应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

（a）堆叠具有多个位于外侧的固定部与多个位于内侧的注料部的多个芯片，借以构成一具有多个位于外侧的固定槽与多个位于内侧的注料槽的转子磁芯；

（b）将多个具有一第一电阻系数的金属芯棒设置于该固定槽；以及

（c）将多个具有一第二电阻系数的金属注料注料于该注料槽；

其中，该第二电阻系数小于该第一电阻系数。

8.根据权利要求7所述的应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，更包含一步骤（d）于该转子磁芯的顶侧形成一顶盖，并同时于该转子磁芯的底侧形成一底盖，借以制造出该转子结构。

9.根据权利要求7所述的应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，该芯片为一铁片、一纯铁片与一硅钢片中的一者所组成。

10.根据权利要求7所述的应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，该芯片由至少一子芯片所组成，该子芯片包含有该固定部中的一者与该注料部中的一者，并且包含至少一卡合凹部与至少一卡合凸部，该卡合凹部与该卡合凸部用以连结该子芯片。

11.根据权利要求7所述的应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，该金属注料为压铸铝，该金属芯棒为合金铝棒。

12.根据权利要求7所述的应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，该第一电阻系数与该第二电阻系数的范围在1.7×10^-8至1.59×10^-7欧姆·米之间。

13.根据权利要求7所述的应用于马达的转子结构的制造方法，其特征在于，该芯片中位于该转子磁芯的最底部者，于该固定部设有至少一止挡部。