CN117294043A - 高频旋转机构的改良构造 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的高频旋转机构的改良构造，使设置于马达转子各极中的永磁体，其数量为至少五个以上的奇数，并以其中一个永磁体为中心，其余永磁体则对称地串连于中心两侧，同时令位于两侧的复数永磁体彼此的相邻端为相同的磁极，从而使其相邻端彼此间在同极相斥的作用下，相隔有一斥离间距而不直接抵接，并借由上述的相斥作用维持相邻永磁体间的相对位置，而不需如同习知技术般需借由限位承靠的构造来进行定位，从而避免高速旋转时的离心力作用于限位承靠构造上，降低对转子铁芯的负面影响，并以多数分散且体积与质量较小的永磁体，使离心力的作用得以分散，进一步降低转子铁芯变形或损坏的可能性。

Description

高频旋转机构的改良构造

技术领域

本发明与高频旋转马达技术有关，特别是关于一种高频旋转机构的改良构造。

背景技术

于美国17/461739号专利申请案中，申请人提供了一种可降低非真圆转子在高频旋转下的应力集中现象，从而提高构件使用寿命的转子技术，但由于其设置于各极(pole)中的磁组单元，仍存在有永磁体个别体积较大导致其在质量较大的情况下，在高速旋转时所产生的离心力会对转子铁芯造成若干应力集中，致使转子铁芯仍有损坏或变形的隐忧存在。

发明内容

因此，本发明的主要目的即系在提供一种高频旋转机构的改良构造，其系可减少马达转子在高频旋转时，永磁体的离心力对于铁芯所造成的应力作用，从而降低马达转子铁芯变形或损坏的可能性。

于是，为达成上述目的，本发明所提供的高频旋转机构的改良构造，其主要结构：设置于马达转子各极中的永磁体，其数量为至少五个以上的奇数，并以其中一个永磁体为中心，其余永磁体则对称地串连于中心两侧，同时令位于两侧的复数永磁体彼此的相邻端为相同的磁极，从而使其相邻端彼此间在同极相斥的作用下，相隔有一斥离间距而不直接抵接，并借由上述的相斥作用维持相邻永磁体间的相对位置，而不需如同现有技术般需借由限位承靠的构造来进行定位，从而避免高速旋转时的离心力作用于限位承靠构造上，降低对转子铁芯的负面影响，并以多数分散且体积与质量较小的永磁体，使离心力的作用得以分散，进一步降低转子铁芯变形或损坏的可能性。

为实现上述技术特征，使该高频旋转机构的改良构造包含了有作为主轴马达的转子部分组成的一转动元件、多数容槽、多数第一定位突出以及由该些永久磁体所组成的多数磁组，其中，该转动元件系具有一呈管状的环形身部，一在该身部径向断面上呈圆形的内侧环面位于该身部的内周环侧，一在该身部径向断面上呈非圆形的外侧环面系位于该身部的外周环侧，并使该外侧环面系由不同弧度的多数第一弧面与多数第二弧面彼此依序交错串联而成，其中，该内侧环面的圆心与该第一弧面间的直线最大距离，系大于该内侧环面的圆心与该第二弧面间的直线最大距离。

该些容槽分别呈弧孔状，各自沿该身部的环周，环形地分布于该身部上，并介于该第一弧面与该内侧环面之间，且沿该内侧环面的圆心轴向于该身部上延伸预定的深度，以及沿该身部的环周弧状地延伸一预定宽度的弧长。

该些第一定位突出成对地分别突设于各该容槽的一侧槽壁上，用以将该些容槽分别区隔成一介于成对该第一定位突出间的第一空间，以及二位于该第一空间两侧的第二空间。

该些磁组的数量相同于马达极数，而分别被嵌置容纳于各该容槽中，且分别具有如上述的至少五个永磁体，其中，位于中心的第一永磁体系位于该第一空间中，并使位于两侧的二第二永磁体分别位于各该第二空间中并远离该第一永磁体，二第三永磁体则分别位于各该第二空间中且介于各该第二永磁体与该第一永磁体之间，并以一端抵接于该第一定位突出上，以及使该第三永磁体的另端与相邻的该第二永磁体的一端具有相同的磁极，而令彼此间相隔有该斥离间距，且于该斥离间距中不存在自该容槽壁突出于其间的构造。

进一步地，为提高转子的电磁特性，可使该高频旋转机构的改良构造更包含有多数的磁障空间与多数的第二定位突出，其中，各该磁障空间分别设于该身部上，并分别与各该容槽位于宽度方向上的两端端末连接相通；而各该第二定位突出则分别设于该身部上，并介于各该磁障空间与各该容槽两端端末之间，且抵接于该第二永磁体的另端，以限位各该第二永磁体。

作为上述技术方案的优选，较佳的，各该第二永磁体与各该第三永磁体的个别系具有实质上相同的体积与质量。

作为上述技术方案的优选，较佳的，各该磁组系沿着假想的一基准圆弧排列，并使各该第一永磁体、各该第二永磁体与各该第三永磁体分别以一角与该基准圆弧相切。

作为上述技术方案的优选，较佳的，该基准圆弧系同心于该第一弧面的曲率中心，并使该基准圆弧的半径B与该第一弧面的半径A满足0.5A≦B≦0.95A。

作为上述技术方案的优选，较佳的，该基准圆弧的圆心假定位置，系位于以该第一弧面的曲率中心为中央位置，沿该第一弧面径向方向偏移的一平移距离(D)范围内，并使该平移距离小于该中央位置与该内侧环面的圆心间距离(C)，且满足D≦0.4C。

作为上述技术方案的优选，较佳的，各该磁组中分别由该第一永磁体、各该第二永磁体与各该第三永磁体的质心连线所定义的弧，其曲率中心不同心于该内侧环面的圆心。

作为上述技术方案的优选，较佳的，高频旋转机构的改良构造为主轴马达的转子元件。

作为上述技术方案的优选，较佳的，各该磁组分别对应于主轴马达的单一极，并使该第一弧面的展开角(E)、单一极的展开角(F)，以及主轴马达的极数(P)，满足下式：

F＝360/P，α＝E/F×100％，且α介于50％至98％。

作为上述技术方案的优选，较佳的，该斥离间距于该身部径向断面上的形状呈扇形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一较佳实施例的立体图。

图2为本发明一较佳实施例的端视图。

图3及图4为本发明一较佳实施例沿图2中K区域的局部放大图。

其中，(10)高频旋转机构的改良构造；(20)转动元件；(21)身部；(22)内侧环面；(23)外侧环面；(231)第一弧面；(232)第二弧面；(24)(24a)(24b)基准圆弧；(241)原点位置；(241a)(241b)边界位置；(30)容槽；(31)第一空间；(32)第二空间；(40)磁障空间；(50)第一定位突出；(60)第二定位突出；(70)磁组；(71)第一永磁体；(72)第二永磁体；(73)第三永磁体；(74)斥离间距。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先请参阅图1所示，在本发明一较佳实施例中所提供的高频旋转机构的改良构造(10)，其乃系以习知主轴马达转子的部分构件为其实施态样，而在构造上则主要乃系包含了有一转子元件(20)、多数容槽(30)、多数磁障空间(40)、多数第一定位突出(50)、多数第二定位突出(60)以及多数的磁组(70)。

请并参阅图2所示，该转动元件(20)系为由多数环形硅钢片同轴依序迭接而成者，而具有一概呈管状的环形身部(21)，一内侧环面(22)系位于该身部(21)的内周环侧，其环并系于该身部(21)径向断面上呈圆形，一外侧环面(23)则系位于该身部(21)的外周环侧上，且其环系不同于该内侧环面的圆形，而系由二不同弧度的多数第一弧面(231)与多数第二弧面(232)，彼此交错依序串连而成，使其于该身部径向断面上所呈现的形状为如梅花状的非圆形状，其中，该内侧环面(22)的圆心与该第一弧面(231)间的直线最大距离，更系大于该内侧环面(22)的圆心与该第二弧面(232)间的直线最大距离。

各该容槽(30)系分别呈孔状，其数量并与主轴马达的极数相等，于本实施例中则设定其数量为四，并沿该身部(21)的环周、环形地等分分布于该身部(21)上，并介于该第一弧面(231)与该内侧环面(22)之间，且分别沿该身部(21)的管轴方向延伸地贯设于该身部(21)的轴向两端上，并沿该身部(21)的环周弧状地延伸一预定宽度的弧长。

各该磁障空间(40)系分别呈孔状地贯设于该身部(21)上，且各自与各该容槽(30)在宽度方向上的两端端末相邻连通。

再请参阅图3所示，各该第一定位突出(50)系成对地突设于每一容槽(30)中间位置的一侧槽壁上，且使成对的各该第一定位突出(50)彼此间相隔开来，据以将各该容槽(30)的孔空间分别区隔成一介于各该第一定位突出(50)间的第一空间(31)，以及介于该第一空间(31)两侧的二第二空间(32)。

各该第二定位突出(60)则系分别设于该身部(21)上，并各自介于各该磁障空间(40)与各该容槽(30)在宽度上的两端端末间。

各该磁组(70)系分别容设于各该容槽(30)中，而各自包含了有一位于该第一空间(31)中的第一永磁体(71)，以及位于该第二空间(32)中的二第二永磁体(72)与二第三永磁体(73)；从该身部(21)径向的断面来看，该第一永磁体(71)的形状系概呈矩形，并以矩形长轴两端分别抵接于各该第一定位突出(50)上，从而使的受到限位承靠，各该第二永磁体(72)亦概呈矩形，并以矩形长轴一端分别抵靠于各该第二定位突出(60)上，各该第三永磁体(73)系呈矩形，并介于该第一永磁体(71)与各该第二永磁体(72)之间，而得以矩形长轴一端抵靠于各该第一定位突出(50)上，并使矩形的长轴另端与相邻的各该第二永磁体(72)的矩形长轴另端具有相同的磁极，使彼此间在同磁极相斥的作用下而不直接接触，并形成有一趋近于扇形或楔形等推拔状形状的斥离间距(74)。

借由上述各该磁组(70)在永磁体数量上的增加，可相对地使得单一永磁体自身的质量减少，从而降低单一永磁体在高频旋转下所产生的离心力，达到将作用至该转动元件(20)上的应力分散的功效，更可使各该第二永磁体(72)与各该第三永磁体(73)系具有实质上相同的体积与质量，以达到最佳的分散效果。

再者，借由各该斥离间距(74)的存在，各该第二永磁体(72)与各该第三永磁体(73)相邻端间，不需存在如该第一定位突出等自该容槽槽壁突出的有形构件，其彼此间即可在同磁极的相斥作用下，维持其彼此间的相对位置，从而达到限位的效果，更可在高频旋转下，借由磁极的相斥作用来避免离心力所造成的应力，而进一步地降低离心力对于该转动元件(20)所造成的应力。

而为达到最佳的结构刚性与电磁特性，系可对上述的实施例进行进一步的优化，请参阅图4：

就马达的极与该第一弧面(231)间的关系而言，系使两者间满足下式：

F＝360/P，α＝E/F×100％，且α介于50％至98％；

式中，P为马达极数，F为马达单一极的展开角，E为第一弧面(231)的展开角。

就各该磁组(70)而言，其各自的永磁体的质心连线所定义出的弧，其曲率中心系不同心于该内侧环面(22)的圆心，系使各该永磁体分别以一角与假想的一基准圆弧(24)相切，该基准圆弧(24)乃系假定以该第一弧面(231)的曲率中心为圆心的假想圆，并使该基准圆弧的假想半径(B)，与该第一弧面(231)的半径(A)，两者间满足0.5A≦B≦0.95A。

并可进一步地以式D≦0.4C，选定该基准圆弧(24)的圆心假定位置，其式中的C为该第一弧面(231)曲率中心与该内侧环面(22)圆心间的径向距离，式中的D为该基准圆弧(24)圆心的径向平移距离，详细来说，D的范围系以该第一弧面(231)的曲率中心为中央位置，沿径向相对于该内侧环面(22)圆心为外移或内移的范围，如图4所示，假想半径为定值，所选定的D＝0时，其圆心即以该第一弧面(231)曲率中心为原点位置(241)，并假想出基准圆弧(24)；当选定的D＝0.4时，其圆心假定范围的两边界位置(241a)(241b)系位于该原点位置(241)的两侧，并假想出基准圆弧(24a)(24b)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种高频旋转机构的改良构造，其特征在于，包含有：

一转动元件，具有一呈管状的环形身部，一在该身部径向断面上呈圆形的内侧环面位于该身部的内周环侧，一在该身部径向断面上呈非圆形的外侧环面位于该身部的外周环侧，并使该外侧环面由二不同弧度的多数第一弧面与多数第二弧面彼此依序交错串联而成，其中，该内侧环面的圆心与该第一弧面间的直线最大距离，大于该内侧环面的圆心与该第二弧面间的直线最大距离；

多数呈孔状的弧状容槽，沿该身部的环周，环形地分布于该身部上，并介于该第一弧面与该内侧环面之间，且沿该内侧环面的圆心轴向于该身部上延伸预定的深度，以及沿该身部的环周弧状地延伸一预定宽度的弧长；

多数成对的第一定位突出，各对该第一定位突出彼此相隔开来地分别突设于各该容槽的一侧槽壁上，用以将该些容槽分别区隔成一介于成对该第一定位突出间的第一空间，以及二位于该第一空间两侧的第二空间；

多数容纳于各该容槽中的磁组，分别具有一第一永磁体，位于该第一空间中，两侧并抵接于成对该第一定位突出上，二第二永磁体分别位于各该第二空间中并远离该第一永磁体，二第三永磁体分别位于各该第二空间中并介于该第二永磁体与该第一永磁体之间，并使该第三永磁体的一端抵接于该第一定位突出，以及使该第三磁体的另端与相邻的该第二永磁体的一端，两者具有相同的磁极，而令彼此间相隔有一斥离间距，且于该斥离间距中不存在自该容槽槽壁突出于其间的构造；

多数呈孔状的磁障空间，分别设于该身部上，并分别与各该容槽位于宽度方向上的两端端末连接相通；

多数第二定位突出，分别设于该身部上，并介于各该磁障空间与各该容槽两端端末之间，且抵接于该第二永磁体的另端，以限位各该第二永磁体。

2.根据权利要求1所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，各该第二永磁体与各该第三永磁体的个别系具有实质上相同的体积与质量。

3.根据权利要求1所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，各该磁组系沿着假想的一基准圆弧排列，并使各该第一永磁体、各该第二永磁体与各该第三永磁体分别以一角与该基准圆弧相切。

4.根据权利要求3所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，该基准圆弧系同心于该第一弧面的曲率中心，并使该基准圆弧的半径B与该第一弧面的半径A满足0.5A≦B≦0.95A。

5.根据权利要求3所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，该基准圆弧的圆心假定位置，系位于以该第一弧面的曲率中心为中央位置，沿该第一弧面径向方向偏移的一平移距离(D)范围内，并使该平移距离小于该中央位置与该内侧环面的圆心间距离(C)，且满足D≦0.4C。

6.根据权利要求1所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，各该磁组中分别由该第一永磁体、各该第二永磁体与各该第三永磁体的质心连线所定义的弧，其曲率中心不同心于该内侧环面的圆心。

7.根据权利要求1所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，所述高频旋转机构的改良构造得到的结构体为主轴马达的转子元件。

8.根据权利要求7所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，各该磁组分别对应于主轴马达的单一极，并使该第一弧面的展开角(E)、单一极的展开角(F)，以及主轴马达的极数(P)，满足下式：

F＝360/P，α＝E/F×100％，且α介于50％至98％。

9.根据权利要求1所述高频旋转机构的改良构造，其特征在于，该斥离间距于该身部径向断面上的形状呈扇形。