CN208479310U - 减重式永磁马达转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种减重式永磁马达转子结构，包含转子本体与多个磁石组。转子本体，平行中心轴延伸。磁石组，环设于转子本体的外周壁，定义出多个磁场密集区，磁场密集区中的任二相邻者之间利用穿过中心轴的磁场分界线对称性地分隔，磁场分界线与外周壁相交于基准点，基准点沿面向中心轴的径向左右各延展45度所涵盖的区域定义为减重区域，且减重区域开设有对称磁场分界线的减重气隙槽，且减重气隙槽以基准点为中心而自磁场分界线向左右各延展彼此相等的第一张角与第二张角，且第一张角介于30度与45度之间。因此，本实用新型具有减轻重量却又不影响马达特性的功效。

Description

减重式永磁马达转子结构

技术领域

本实用新型涉及一种永磁马达转子结构，尤其涉及一种减重式永磁马达转子结构。

背景技术

马达是一种将电能转换为机械能的电机，在日常生活中不可或缺，也带给了人们非常便利的生活，其中，马达又可分为感应马达、同步马达与永磁马达。

永磁马达，是采用永磁体生成电机的磁场，不需要感应线圈，也不需要感应电流，其优点在于效率高、功因高、启动转矩大、温升低且结构简单。随着高性能的永磁材料问世和控制技术的迅速发展，永磁马达的应用日渐广泛。

请一并参阅图1与图2，其中，图1是显示现有技术的永磁马达转子结构的立体图；以及，图2是显示现有技术的永磁马达转子结构的俯视图。如图所示，一种永磁马达转子结构PA1，包含一转子本体PA11与多个磁石PA12(附图仅标示其中一者)，转子本体PA11具有一中心轴X，磁石PA12环设于转子本体PA11的外周壁。而永磁马达转子结构PA1由多个硅钢片所组成。

然而，永磁马达转子结构PA1若要应用于大型机械时，其重量可能重达200公斤，甚至超过200公斤，会使工作人员在组装过程中造成很大的不便，甚至是超过吊具所能承担的载重量。且永磁马达转子结构PA1的重量过重也会造成转动惯量过大，而转动惯量又与加减速成反比关系，故会造成永磁马达转子结构PA1的加减速过小的问题。

请一并参阅图3与图4，其中，图3是显示现有技术的另一永磁马达转子结构的俯视图；以及，图4是显示现有技术的又一永磁马达转子结构的俯视图。如图所示，一种永磁马达转子结构PA1a与一种永磁马达转子结构PA1b，永磁马达转子结构PA1a与PA1b大致与永磁马达转子结构PA1相同，皆包含有多个磁石PA12。

差异之处在于，永磁马达转子结构PA1a与PA1b为了解决永磁马达转子结构PA1重量过重所造成的问题，故永磁马达转子结构PA1a中的一转子本体PA11a开设有多个减重气隙槽PA111a，而永磁马达转子结构PA1b中的一转子本体PA11b开设有多个减重气隙槽PA111b。

然而，当永磁马达转子结构的转子本体开设有多个减重气隙槽后，确实可以达到减重的效果，却也可能影响到永磁马达的马达特性，例如：转矩值、效率、转矩涟波、转子惯量、加速度等。因此，如何在永磁马达的重量与永磁马达的马达特性间取得平衡，是个即需被解决的难题。

实用新型内容

有鉴于在现有技术中，永磁马达转子结构过重所衍生出的种种问题。本实用新型的一主要目的提供一种减重式永磁马达转子结构，用以解决现有技术中的问题。

本实用新型为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为提供一种减重式永磁马达转子结构，包含一转子本体与多个磁石组。

转子本体，沿一平行一中心轴的延伸方向延伸。磁石组，环设于该转子本体的外周壁，藉以利用磁石组的磁场分布而定义出多个磁场密集区，该些磁场密集区中的任二相邻者之间利用一穿过该中心轴的磁场分界线加以对称性地分隔，该磁场分界线与该外周壁相交于一位于上述该些磁场密集区中的任二相邻者之间的一基准点，该基准点沿一面向该中心轴的径向往上述该些磁场密集区中的任二相邻者各延展45度所涵盖的区域定义为一减重区域，且该减重区域开设有一对称该磁场分界线的减重气隙槽，且该减重气隙槽以该基准点为中心而自该磁场分界线向该些磁场密集区中的任二相邻者分别延展一第一张角与一第二张角，且该第一张角与该第二张角皆介于30度与45度之间，且彼此相等。

在上述必要技术手段的基础下，本实用新型所衍生的一附属技术手段为使减重式永磁马达转子结构中的转子本体，由多个硅钢片所组成。

在上述必要技术手段的基础下，本实用新型所衍生的一附属技术手段为使减重式永磁马达转子结构中的每一该些磁石组，包含一第一磁石与一第二磁石。第一磁石具有一第一磁极以及一与第一磁极相同的第二磁极，该第二磁石具有一与该第一磁极相异的第三磁极以及一与该第二磁极相异的第四磁极，该第二磁石的第三磁极与该第一磁石的第二磁极相邻，且该第三磁极与该第二磁极形成该些磁场密集区中的一者。

在上述必要技术手段的基础下，本实用新型所衍生的一附属技术手段为使减重式永磁马达转子结构中的磁石组中，任两相邻者的第一磁极与邻近第一磁极的第四磁极形成该些磁场密集区中的另一者。

在上述必要技术手段的基础下，本实用新型所衍生的一附属技术手段为使减重式永磁马达转子结构中的磁石组，其数量是四组。

承上所述，相较于现有技术，本实用新型所提供的减重式永磁马达转子结构，利用磁场分界线在磁场密集区中的任两相邻者之间定义出一减重区域，并在减重区域开设有对称磁场分界线的减重气隙槽，以达到减轻重量却又不影响马达特性的功效。

附图说明

图1是显示现有技术的永磁马达转子结构的立体图；图2是显示现有技术的永磁马达转子结构的俯视图；

图3是显示现有技术的另一永磁马达转子结构的俯视图；

图4是显示现有技术的又一永磁马达转子结构的俯视图；

图5是显示本实用新型第一实施例的减重式永磁马达转子结构的俯视图；以及

图6是显示本实用新型第二实施例的减重式永磁马达转子结构的俯视图。

附图标记说明

PA1、PA1a、PA1b：永磁马达转子结构；

PA11、PA11a、PA11b：转子本体；

PA111a、PA111b：减重气隙槽；

PA12：磁石；

1、1a：减重式永磁马达转子结构；

11、11a：转子本体；

111、111a：减重气隙槽；

12、12a、12b、12c：磁石组；

121、121a、121b、121c：第一磁石；

122、122a、122b、122c：第二磁石；

A1：第一张角；

A2：第二张角；

L1、L2、L3、L4：参考线；

M1：第一磁极；

M2：第二磁极；

M3：第三磁极；

M4：第四磁极；

MA、MAa：磁场密集区；

P：基准点；

r：磁场分界线；

WLA：减重区域；

X：中心轴。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参阅图5，图5是显示本实用新型第一实施例的减重式永磁马达转子结构的俯视图。如图所示，一种减重式永磁马达转子结构1，包含一转子本体11与多个磁石组12。转子本体11沿一中心轴X(同图1)延伸，并开设有多个减重气隙槽111(附图仅标示其中一者)，而多个磁石组12环设于转子本体11的外周璧。在第一实施例中，转子本体11也由多个硅钢片所组成。

更详细的说明，减重式永磁马达转子结构1包含四个磁石组12、12a、12b与12c，依序相邻环设于转子本体11的外周璧，而磁石组12c又与磁石组12相邻。每一个磁石组皆包含一第一磁石与一第二磁石，以磁石组12为例，磁石组12包含一第一磁石121与一第二磁石122。而第一磁石121具有一第一磁极M1与一第二磁极M2，第二磁石122具有一第三磁极M3与一第四磁极M4，其中，第一磁极M1与第二磁极M2的磁极相同，第三磁极M3与第四磁极M4的磁极相同，且第一磁极M1与第四磁极M4的磁极相异，故第二磁极M2与第三磁极M3的磁极也相异。同理，磁石组12a、12b与12c也包含具有第一磁极与第二磁极的第一磁石121a、121b与121c以及具有第三磁极与第四磁极的第二磁石122a、122b与122c。

因为第一磁石121的第二磁极M2与第二磁石122的第三磁极M3的磁极相异，因此会相互吸引产生一磁场密集区MA，即可视为多个磁力线所在的区域。而第二磁石122的第四磁极M4会与邻近的第一磁石121a的第一磁极(图未标示)相互吸引产生另一磁场密集区MAa。因此，多个磁石组12、12a、12b与12c会定义岀多个磁场密集区(附图仅标示磁场密集区MA与MAa)。更详细的说明，磁场密集区MA磁石组12的磁场分布空间中，磁通量最大的区域。磁通量为单位截面积中，所通过的磁力线数量，而磁通量最大的区域表示单位截面积中，所通过的磁力线数量最多。磁通量又与磁场相关，故磁场密集区MA会视实际磁场大小而有相对应地改变。

任两相邻磁场密集区会利用一磁场分界线加以对称性地分隔，附图为了明确标示图号，并未将要说明的一磁场分界线r绘制于磁场密集区MA与MAa之间，而是将磁场分界线r绘制于磁场密集区MA与MAa的另一侧，以利说明且不会与磁场密集区MA与MAa的标线造成混淆。

如图5所示，磁场分界线r穿过中心轴X与一基准点P，其中，基准点P是第二磁石122b与转子本体11外周壁的相连结处的中点。磁场分界线r会对称性地分隔两相邻磁场密集区(图未标示)，即为第二磁石122b的第三磁极与第一磁石121b的第二磁极所形成的磁场密集区以及第二磁石122b的第四磁极与第一磁石121c的第一磁极所形成的另一磁场密集区。

以基准点P为一轴心，以磁场分界线r各自沿一顺时针方向与一逆时针方向旋转延展30至45度，定义出一减重区域WLA，磁场分界线r也可视为径向，即圆周上任一点至圆心的连线方向。在第一实施例中旋转延展45度的旋转终端一参考线L1与L2，旋转延展30度的旋转终端参考线L3与L4，而减重区域WLA介于参考线L1与L2以内，并在减重区域WLA开设一对称磁场分界线r的减重气隙槽111，减重气隙槽111以基准点P为中心沿顺时针方向张有一第一张角A1与逆时针方向张有一第二张角A2，第一张角A1与第二张角A2相等，且第一张角A1与第二张角A2介于30度至45度之间，故减重气隙槽111的终端会落在参考线L1与L2以内以及参考线L3与L4之外。

因减重区域WLA由磁场分界线r所定义，其区域内所包含的磁力线极少，故在减重区域WLA内开设减重气隙槽111，不仅可以达到减轻重量的功效，同时对永磁马达的马达特性影响极少。

接着，请一并参阅图5与图6，图6是显示本实用新型第二实施例所提供的减重式永磁马达转子结构的俯视图。如图所示，一种减重式永磁马达转子结构1a，包含一转子本体11a与多个磁石组12、12a、12b与12c，其中，磁石组12、12a、12b与12c与第一实施例的磁石组12、12a、12b与12c皆相同，故不多加赘述。

在第二实施例中，转子本体11a也具有多个与第一实施例相同定义的减重区域WLA，但是，为了提升减轻重量的效果，故转子本体11a开设的多个减重气隙槽111a(附图仅标示其中一者)沿定义岀减重区域WLA的参考线L1与L2开设，故减重气隙槽111a大致呈五边形，且减重气隙槽111a仍位于减重区域WLA内，且减重气隙槽111a的面积与体积皆大于减重气隙槽111，故可以提升减轻重量的效果，同时又不会影响到永磁马达的马达特性。

请一并参阅图1至图6与下表，下表为现有技术与本实用新型的各项马达特性的模拟实验数据，以一功率为110kW的永磁马达作为控制变因，并可将现有技术与本实用新型稍作区隔，图2为不开设减重气隙槽的永磁马达转子结构PA1，图6为本实用新型的永磁马达转子结构1a，图3是减重气隙槽PA111a小于本实用新型减重区域WLA的永磁马达转子结构PA1a，而图4是减重气隙槽PA111b大于本实用新型减重区域WLA的永磁马达转子结构PA1b。其中，图3的减重气隙槽PA111a介于30度内的减重区域，而图4的减重气隙槽PA111b介于超过90度的减重区域。

由表中可以明显看出，图3的永磁马达转子结构PA1a的马达特性与图2的永磁马达转子结构PA1大致相同，但是，重量并未减少太多，因此，转子惯量也并未减少太多。需说明的是，在表中的重量仅为单一硅钢片的重量，永磁马达转子结构由多个硅钢片所组成。

而图4的永磁马达转子结构PA1b的马达特性中，虽重量、转子惯量与加速度有明显的差异，但是，马达最重要的转矩值与效率却明显下降，颇有本末倒置的感觉。原因在于，减重气隙槽PA111b开设的位置涵盖到磁场密集区的区域太多，导致磁场受影响，故转矩值与效率值连带受到影响而下降。

而图6，即为本实用新型第二实施例所提供的减重式永磁马达转子结构1a的马达特性中，可以看出转矩值、效率与转矩连波的数值皆不变，即使有变化，变化的数值也极小。而重量方面不论是相对于图2或图3皆有明显的减少，故减轻重量的功效明显优于图3，而依据重量改变的转动惯量与加速度，也随之优化。

综上所述，由于本实用新型所提供的减重式永磁马达转子结构，利用磁场分界线定义出减重区域，并在减重区域内开设减重气隙槽。

相较于现有技术，本实用新型所提供的减重式永磁马达转子结构，不仅可以达到减轻重量的功效，更不会影响到永磁马达的马达特性。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型权利要求的范畴内。

Claims (5)

1.一种减重式永磁马达转子结构，其特征在于，包含：

转子本体，沿平行中心轴的延伸方向延伸；以及

多个磁石组，环设于所述转子本体的外周壁，藉以利用所述多个磁石组的磁场分布而定义出多个磁场密集区，所述多个磁场密集区中的任二相邻者之间利用穿过所述中心轴的磁场分界线加以对称性地分隔，所述磁场分界线与所述外周壁相交于位于上述所述多个磁场密集区中的任二相邻者之间的基准点，所述基准点沿面向所述中心轴的径向往上述所述多个磁场密集区中的任二相邻者各延展45度所涵盖的区域定义为减重区域，且所述减重区域开设有一对称所述磁场分界线的减重气隙槽，且所述减重气隙槽以所述基准点为中心而自所述磁场分界线向所述多个磁场密集区中的任二相邻者分别延展第一张角与第二张角，且所述第一张角与所述第二张角皆介于30度与45度之间，且彼此相等。

2.根据权利要求1所述的减重式永磁马达转子结构，其特征在于，所述转子本体由多个硅钢片所组成。

3.根据权利要求1所述的减重式永磁马达转子结构，其特征在于，每一所述多个磁石组包含第一磁石与第二磁石，所述第一磁石具有第一磁极以及与所述第一磁极相同的第二磁极，所述第二磁石具有与所述第一磁极相异的第三磁极以及与所述第二磁极相异的第四磁极，所述第二磁石的所述第三磁极与所述第一磁石的所述第二磁极相邻，且所述第三磁极与所述第二磁极形成所述多个磁场密集区中的一者。

4.根据权利要求3所述的减重式永磁马达转子结构，其特征在于，所述多个磁石组中的任两相邻者的所述第一磁极与邻近所述第一磁极的所述第四磁极形成所述多个磁场密集区中的另一者。

5.根据权利要求1所述的减重式永磁马达转子结构，其特征在于，所述多个磁石组的数量是四组。