CN108155769A - 外转子马达 - Google Patents

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Abstract

一种外转子马达，包含一内定子及一外转子。外转子包含一环形壳体及多个磁石。环形壳体具有一环形壁面。环形壁面面向内定子，并环绕内定子。这些磁石叠置于环形壳体的环形壁面，并共同环绕内定子。其中，至少一磁石的一端具有一圆角。圆角的半径R与磁石的厚度T的比值满足：0.85≤R/T≤1。

Description

外转子马达
技术领域
本发明涉及一种马达，特别涉及一种外转子马达。
背景技术
永磁电机因具有结构简单、运行可靠、体积小、损耗小与效率高的优点，且电机的形状和尺寸可以容易变化等优点，因而应用范围极广，几乎遍及航太、国防、工农业、制造与住商民生的各领域。使用永磁无刷外转子马达的吊扇，其运转状态一般为低转速(约50～300rpm)与高扭力。因低转速高扭力的马达，需要较大的电流，故铜损占的比例会远比铁损高。因此，如何提升磁通量来降低电流，以进一步提升马达效率则至为重要。
提升磁通量的方式一般可通过缩小永久磁铁的间隙，以增加永久磁铁的覆盖面积来提升磁通的利用率。然而目前面临的问题在于永久磁铁一般是通过瓦片贴合的方式固定于外转子的外壳，若要缩小永久磁铁的间隙来提升磁通的利用率，则在黏贴永久磁铁的过程，相邻的永久磁铁易相干涉而不易黏贴。若要黏贴方便，则永久磁铁的间隙不宜过小，即代表磁通的利用率就会下降。因此，如何兼顾永磁无刷外转子马达的永久磁铁的组装效率与磁通利用率，则为研发人员应解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外转子马达，藉以解决现有技术中难以兼顾永磁无刷外转子马达的永久磁铁的组装效率与磁通利用率的问题。
本发明的一实施例所揭露的外转子马达包含一内定子及一外转子。外转子包含一环形壳体及多个磁石。环形壳体具有一环形壁面。环形壁面面向内定子，并环绕内定子。这些磁石叠置于环形壳体的环形壁面，并共同环绕内定子。其中，至少一磁石的一端具有一圆角。圆角的半径R与磁石的厚度T的比值满足：0.85≤R/T≤1。
根据上述实施例的外转子马达，圆角的半径与磁石的厚度的比值满足：0.85≤R/T≤1，除了可兼顾这些磁石的总磁通利用率与组装便利性，亦可提升马达效率。
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为根据本发明第一实施例所述的外转子马达的分解示意图；
图2为图1的外转子马达的部分分解示意图；
图3为图1的剖视示意图；
图4为图2的磁石与环形壳体的组装示意图；
图5为马达转速与加速度均值的曲线示意图；
图6为磁石展开角比值与线圈耗功的曲线示意图；
图7为磁石展开角比值与磁石耗功的曲线示意图；
图8为磁石展开角比值与马达效率的曲线示意图。
其中，附图标记
10 外转子马达
100 内定子
110 轭铁
120 线圈
200 外转子
210 环形壳体
211 环形壁面
220 磁石
221 圆角
230 盖体
240 结合件
θ 展开角
R 半径
T 厚度
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1至图3。图1为根据本发明第一实施例所述的外转子马达的分解示意图。图2为图1的外转子马达的部分分解示意图。图3为图1的剖视示意图。
本实施例的外转子马达10包含一内定子100及一外转子200。
内定子100包含一轭铁110及多个线圈120。这些线圈120分别缠绕于轭铁110的多个齿部。
外转子200包含一环形壳体210及多个磁石220。环形壳体210具有一环形壁面211。环形壁面211面向内定子100，并环绕内定子100。这些磁石220叠置于环形壳体210的环形壁面211，并共同环绕内定子100。
在本实施例中，外转子200更包含一盖体230及多个结合件240。盖体230通过这些结合件240组装于环形壳体210。结合件240例如为螺栓、螺帽、圆柱、铆钉。但并不以此为限，在其他实施例中外转子200也可以不具有多个结合件240，即盖体230直接通过热压成型的方式结合于环形壳体。
在本实施例中，每一磁石220的一端具有一圆角221。圆角221的半径R与磁石220的厚度T的比值满足：0.85≤R/T≤1，以兼顾这些磁石220的总磁通利用率与组装便利性。举例来说，圆角221的半径R越大，则磁通利用率越低。圆角221的半径R越小，则磁石220在贴覆于环形壁面211时越易受相邻磁石220的阻挡，使得磁石220的组装便利性会降低。
请参阅图4。图4为图2的磁石与环形壳体的组装示意图。本实施例的磁石220的贴覆步骤为先定位第一块磁石220。接着，后续的磁石220可抵靠前一块磁石220以达到定位的效果。如此一来，将可省去后续磁石220定位的程序。最后，如图4所示，施一外力F将最后一块磁石220朝环形壁面211推。在推抵过程中，最后一块磁石220会沿着圆角221的导引而被推向环形壁面211。藉此，通过圆角221能够降低相邻磁石220的阻挡程度。
值得注意的是，在本实施例中，每一磁石220的相对两端皆具有圆角221。但并不以此为限，在其他实施例中，也可以仅一个磁石220的其中一端具有圆角221或仅一个磁石220的相对两端皆具有圆角221。
此外，在本实施例中，每一圆角221的半径皆相同，但并不以此为限，在其他实施例中，这些圆角的半径也可以相异。
在本实施例中，每一片磁石220具有两个极对，8片磁石220共具有16极对。相较于采用单极对磁石的外转子马达来说，采用具双极对磁石220的外转子马达10，磁石220的数量可以减半，以进一步缩短磁石220贴附于环形壁面211的时间。
此外，采用双极对磁石220除了有上述可缩短组装时间的好处外，更可进一步减小震动与噪音。请参阅图5。图5为马达转速与加速度均值的曲线示意图。在相同马达转速下，采用8片16极磁石的外转子马达10的加速度均值皆较采用16片16极磁石的马达低。也就是说，采用8片16极磁石的外转子马达10的震动与噪音都会相对比较小。
在本实施例中，每一磁石220具有一展开角θ，展开角θ为磁石220的相对两端和内定子100的中心所构成的圆心角。并且磁石展开角比值(θ/(360/a))满足：θ/(360/a)＝1，a为磁石220的数量。磁石展开角比值θ/(360/a)＝1代表相邻的二磁石220彼此相抵，无间隙。举例来说，本实施例的磁石的数量为八个，满足的展开角θ为45度。但并不以此为限，在其他实施例中，磁石展开角比值(θ/(360/a))也可以满足：0.8≤θ/(360/a)<1。
请参阅图6至图8。图6为磁石展开角比值与线圈耗功的曲线示意图。图7为磁石展开角比值与磁石耗功的曲线示意图。图8为磁石展开角比值与马达效率的曲线示意图。
当磁石展开角比值(θ/(360/a))满足：0.8≤θ/(360/a)<1时，线圈120耗功(W)大约从16降低7左右(如图6所示)，磁石220耗功(W)大约从0.12升至0.25左右(如图7所示)。虽然，磁石220耗功会上升，但上升的量远小于线圈120耗功下降的量，使得整体来看，外转子马达10的马达效率大约会从52％大幅上升至80％左右。换言之，虽然牺牲了些许磁石220的功耗，但却可大幅压低线圈120的功耗，因此可大幅提升外转子马达的马达效率。
根据上述实施例的外转子马达，圆角的半径与磁石的厚度的比值满足：0.85≤R/T≤1，除了可兼顾这些磁石的总磁通利用率与组装便利性，亦可提升马达效率。
再者，采单片双极对的磁石除了可缩短组装时间外，亦可降低震动与噪音。
此外，磁石展开角比值(θ/(360/a))满足：0.8≤θ/(360/a)≤1，虽然会牺牲了些许磁石的功耗，但却可大幅压低线圈的功耗，因此可大幅提升外转子马达的马达效率。
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当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所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种外转子马达，其特征在于，包含有：
一内定子；以及
一外转子，包含一环形壳体及多个磁石，该环形壳体具有一环形壁面，该环形壁面面向该内定子，并环绕该内定子，该些磁石叠置于该环形壳体的该环形壁面，并共同环绕该内定子；
其中，至少一该磁石的一端具有一圆角，该圆角的半径R与该磁石的厚度T的比值满足：0.85≤R/T≤1。
2.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于，至少一该磁石的相对两端各具有一圆角，该二圆角的半径R与该磁石的厚度T的比值满足：0.85≤R/T≤1。
3.根据权利要求2所述的外转子马达，其特征在于，每一该磁石的相对两端各具有一圆角，该二圆角的半径R与该磁石的厚度T的比值满足：0.85≤R/T≤1。
4.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于，0.8≤θ/(360/a)≤1，θ为每一该磁石的展开角，a为该些磁石的数量。
5.根据权利要求4所述的外转子马达，其特征在于，θ/(360/a)＝1。
6.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于，该外转子更包含一盖体及多个结合件，该盖体通过该些结合件组装于该环形壳体。
7.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于，该外转子更包含一盖体，该盖体以热压成型的方式结合于该环形壳体。
8.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于，每一片该磁石具有双极对。
9.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于，该些磁石的数量为8片，该些磁石的总极对为16极对。
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