CN109756092A - 具有低顿转矩的电动机 - Google Patents

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Abstract

一种具有低顿转矩的电动机，包括定子以及转子。定子包含多个定子齿与多个定子槽，定子齿的数量与定子槽的数量相等，定子槽的数量为S个。转子配置于定子内侧，转子包含多个磁铁磁极，磁铁磁极的数量为P个，定子槽的数量与磁铁磁极的数量的比例S/P为7.5N，其中N为正整数。

Description

具有低顿转矩的电动机
技术领域
本发明涉及一种电动机，且特别涉及一种具有低顿转矩的电动机。
背景技术
电子产品皆有运用到马达，通过马达的带动，使该电子产品能做出相对应的功能。在多种电机马达架构中，最常见的为感应马达。此外，永磁马达与磁阻马达因具有结构简单、维护容易及效率高等优点，故而逐渐受到重视。
永磁马达因转子含有磁铁的关系，在无附加电流的情况下，转子转动会有力矩的变化，称为顿转矩，马达顿转矩高时，产生不必要的虚功，而造成马达运转过程不够顺畅。
因此，如何改良并能提供一种『具有低顿转矩的电动机』来避免上述所遭遇到的问题，是业界所亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有低顿转矩的电动机，可以解决电动机在旋转中振动的问题，并降低顿转矩(cogging torque)，提升电动机效率。
本发明的一实施例提出一种具有低顿转矩的电动机，包括一定子以及一转子。定子包含多个定子齿与多个定子槽，定子齿的数量与定子槽的数量相等，定子槽的数量为S个。转子配置于定子内侧，转子包含多个磁铁磁极，磁铁磁极的数量为P个，定子槽的数量与磁铁磁极的数量的比例S/P为7.5N，其中N为正整数。
基于上述，在本发明提出的具有低顿转矩的电动机中，针对特定槽极比(7.5N槽极比)，可以解决因电磁力不均匀而导致电动机在旋转中振动的问题。
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为本发明具有低顿转矩的电动机一实施例的示意图；
图2为图1的具有低顿转矩的电动机的局部放大的示意图；
图3为本发明具有低顿转矩的电动机另一实施例的局部放大的示意图；
图4为本发明具有低顿转矩的电动机另一实施例的局部放大的示意图；
图5为本发明具有低顿转矩的电动机的顿转矩敏感度分析的示意图。
其中，附图标记
1 具有低顿转矩的电动机
11 定子
112 定子齿
114 定子槽
116 线圈
118、218、318 凹槽
12 转子
121 铁芯部
122 磁铁磁极
122A 第一永久磁铁
122B 第二永久磁铁
123 转动轴
A 中心
B 区域
B1、B2 底边
H1、H2 高度
R 弧形半径
W 宽度
θ1 夹角
θ2 弧角
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此限制本发明的保护范围。
图1为本发明具有低顿转矩的电动机的示意图。请参阅图1，在本实施例中，具有低顿转矩的电动机1包括一定子11以及一转子12。定子11包含多个定子齿112、多个定子槽114、多个线圈116以及多个凹槽118。定子齿112互相连接成圆形状的定子11，两定子齿112之间具有一定子槽114，定子槽114内设置有线圈116，线圈116缠绕于定子齿112。在本实施例中，定子齿112的数量与定子槽114的数量相等，多个定子槽114排列呈放射状。
在本实施例中，转子12配置于定子11内侧，转动轴123穿设转子12，当电流流过线圈116时，一转动轴123带动转子12旋转，具有低顿转矩的电动机1被驱动。转子12包含一铁芯部121以及多个磁铁磁极122。铁芯部121的圆周部分设置有多个磁铁磁极122。在本实施例中，每一个磁铁磁极122具有两永久磁铁，其为第一永久磁铁122A与第二永久磁铁122B，第一永久磁铁122A连接第二永久磁铁122B并呈一V字形，第一永久磁铁122A与第二永久磁铁122B的夹角θ1介于125度～135度。转子12的中心A至单一个磁铁磁极122的分布，具有一弧角θ2介于40度～44度。
在本实施例中，多个定子槽114的数量为S个，多个磁铁磁极122的数量为P个，多个定子槽114的数量与多个磁铁磁极122的数量的比例S/P为7.5N，其中N为正整数，换言之，本实施例的具有低顿转矩的电动机1是具7.5N槽极比。在一实施例中，多个定子槽114的数量S为60个，多个磁铁磁极122的数量P为8个，亦即图1的具有低顿转矩的电动机1采用60槽8极的设计。
在上述的配置之下，本实施例针对特定槽极比(7.5N槽极比)，可以解决因电磁力不均匀而导致电动机在旋转中振动的问题。并且，使定子齿112的末端包含至少一凹槽118，以对定子齿112的末端进行修弧，藉由定子齿112上凹槽118将气隙磁通交涟(Ripple)变为较平顺的弦波，藉此降低顿转转矩。请参见表一，表一中修弧前代表定子齿112的末端没有凹槽，修弧后代表定子齿112的末端具有凹槽118，由表一可知，本实施例于修弧后可降低顿转矩，并可大幅降低力矩涟波(Torque Ripple)，藉此提升电动机效率。
表一：
本实施例不对凹槽118的型态加以限制，在一实施例中，如图2所示，凹槽118具有一三角形轮廓。凹槽118的三角形轮廓具有一底边B1与一高度H1，底边B1与高度H1的尺寸比例B1/H1范围为5～7。此外，各定子齿112具有一宽度W，底边B1与定子齿112的宽度W的尺寸比例B1/W范围为0.65～0.8，亦即，凹槽118的三角形轮廓的底边B1尺寸小于定子齿112的宽度尺寸。在另一实施例中，如图3所示，凹槽218具有一方形轮廓。凹槽218的方形轮廓具有一底边B2与一高度H2，底边B2与高度H2的尺寸比例B2/H2范围为5～7。此外，底边B2与定子齿112的宽度W的尺寸比例B2/W范围为0.65～0.8，亦即，凹槽218的方形轮廓的底边B2尺寸小于定子齿112的宽度尺寸。在另一实施例中，如图4所示，凹槽318具有一弧形轮廓。凹槽318的弧形轮廓具有一弧形半径R，各该多个定子齿具有一宽度W，弧形半径R与定子齿112的宽度W的尺寸比例R/W范围为0.65～0.8，亦即，凹槽318的弧形轮廓的尺寸小于定子齿112的宽度尺寸。
图5为本发明具有低顿转矩的电动机的顿转矩敏感度分析的示意图。请参阅图5与图2，图5是以图2的凹槽为三角形轮廓底边B1与高度H1作为顿转矩敏感度分析，图5中第一轴代表三角形轮廓的底边B1，第二轴代表三角形轮廓的高度H1，第三轴代表顿转矩，最终顿转矩从修弧前的10.8Nm降低至修弧后的2.3Nm，图5中三维轮廓中曲面越凹折的地方，代表顿转矩越低，以图5来说，顿转矩最低值处在区域B中，区域B的底边B1最低值为3.75，区域B的高度H1最低值为0.6，区域B的底边B1与高度H1的尺寸比例B1/H1为6.25，而本实施例的底边B1与高度H1的尺寸比例B1/H1范围系5～7，故可验证本实施例采用的底边B1与高度H1的尺寸比例B1/H1范围，确实可以降低顿转矩。
综上所述，在本发明提出的具有低顿转矩的电动机中，针对特定槽极比(7.5N槽极比)，可以解决因电磁力不均匀而导致电动机在旋转中振动的问题。并且，使定子齿的末端包含至少一凹槽，以对定子齿的末端进行修弧，藉由定子齿上凹槽将气隙磁通交涟(Ripple)变为较平顺的弦波，故可降低顿转矩，并可大幅降低力矩涟波(Torque Ripple)，藉此提升电动机效率。
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 (13)

1.一种具有低顿转矩的电动机，其特征在于，包括：
一定子，包含多个定子齿与多个定子槽，该多个定子齿的数量与该多个定子槽的数量相等，该多个定子槽的数量为S个；以及
一转子，配置于该定子内侧，该转子包含多个磁铁磁极，该多个磁铁磁极的数量为P个，该多个定子槽的数量与该多个磁铁磁极的数量的比例S/P为7.5N，其中该N为正整数。
2.根据权利要求1所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，各该定子齿的末端包含至少一凹槽。
3.根据权利要求2所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该至少一凹槽具有一三角形轮廓。
4.根据权利要求3所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该三角形轮廓具有一底边B1与一高度H1，该底边B1与该高度H1的尺寸比例B1/H1范围为5～7。
5.根据权利要求4所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，各该定子齿具有一宽度W，该底边B1与该宽度W的尺寸比例B1/W范围为0.65～0.8。
6.根据权利要求2所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该至少一凹槽具有一方形轮廓。
7.根据权利要求6所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该方形轮廓具有一底边B2与一高度H2，该底边B2与该高度H2的尺寸比例B2/H2范围为5～7。
8.根据权利要求7所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，各该定子齿具有一宽度W，该底边B2与该宽度W的尺寸比例B2/W范围为0.65～0.8。
9.根据权利要求2所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该至少一凹槽具有一弧形轮廓。
10.根据权利要求9所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该弧形轮廓具有一弧形半径R，各该多个定子齿具有一宽度W，该弧形半径R与该宽度W的尺寸比例R/W范围为0.65～0.8。
11.根据权利要求1所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该多个定子槽的数量S为60个，该多个磁铁磁极的数量P为8个。
12.根据权利要求1所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，各该磁铁磁极具有两永久磁铁，该两永久磁铁的夹角介于125度～135度。
13.根据权利要求1所述的具有低顿转矩的电动机，其特征在于，该转子的中心至单一磁铁磁极的分布，具有一弧角介于40度～44度。
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