CN208939796U - 磁阻马达结构 - Google Patents

Abstract

一种磁阻马达结构，包括一定子组件以及一转子组件，前述转子组件设置于前述定子组件内。前述转子组件具有一本体以及嵌设于前述本体内的一第一磁铁，且前述本体形成有朝向前述定子组件的一外周面，其中前述外周面与前述定子组件之间形成有一气隙，且前述第一磁铁与前述外周面之间的最短距离为前述气隙的宽度的4～6倍。

Description

磁阻马达结构

技术领域

本实用新型涉及一种马达结构，特别涉及一种磁阻马达结构。

背景技术

同步磁阻马达(synchronous reluctance motor,SynRM)或磁阻马达(reluctancemotor,RM)不仅具有结构简单、易维护、低成本、高效率等诸多优点，且能符合国家节能环保的发展方向，故已被广泛地被应用于各领域中。一般而言，影响同步磁阻马达输出特性的主要因素在于转子(rotor)的设计，其中转子的凸极比(saliency ratio)，意即直轴(Directaxis)与交轴(Quadrature axis)电感的比值Ld/Lq往往决定了同步磁阻马达性能，例如其所能提供的输出转矩大小。

然而，当同步磁阻马达中的机构尺寸设计不良时，将容易造成输出转矩不平顺而产生较大的转矩涟波(Torque Ripple)，如此一来马达在运转时会产生震动与噪音。有鉴于此，如何改良传统同步磁阻马达的结构设计，以提升其输出转矩并抑制转矩涟波产生始成为一重要的课题。

实用新型内容

有鉴于前述现有问题点，本实用新型的一实施例提供一种磁阻马达结构，包括一定子组件以及一转子组件，前述转子组件设置于前述定子组件内，并可相对于前述定子组件旋转，其中前述转子组件具有一本体以及嵌设于前述本体内的一第一磁铁，且前述本体形成有朝向前述定子组件的一外周面，其中前述外周面与前述定子组件之间形成有一气隙，且前述第一磁铁与前述外周面之间的最短距离为前述气隙的宽度的4～6倍。

于一实施例中，前述最短距离为前述气隙的宽度的5倍。

于一实施例中，前述定子组件形成有多个齿部以及多个槽部，前述齿部以及前述槽部间隔设置并环绕前述转子组件。

于一实施例中，前述转子组件更具有嵌设于前述本体内的一第二磁铁，且前述第一磁铁较前述第二磁铁更靠近前述定子组件。

于一实施例中，前述第一磁铁于前述转子组件的一径向方向上具有一第一厚度，且前述第二磁铁于前述转子组件的前述径向方向上具有一第二厚度，其中前述第二厚度大于或等于前述第一厚度。

本实用新型的一实施例更提供一种磁阻马达结构，包括一定子组件以及一转子组件，其中前述转子组件设置于前述定子组件内，并可相对于前述定子组件旋转，其中前述转子组件具有一本体以及嵌设于前述本体内的一第一磁铁和一第二磁铁，且前述第一磁铁较前述第二磁铁更靠近前述定子组件，其中前述第一磁铁于前述转子组件的一径向方向上具有一第一厚度，前述第一磁铁与前述第二磁铁之间于前述转子组件的前述径向方向上形成有一间距，且前述间距为前述第一厚度的0.75～1.5倍。其中，前述本体形成有朝向前述定子组件的一外周面，前述外周面与前述定子组件之间形成有一气隙，且前述第一磁铁与前述外周面之间的最短距离为前述气隙的宽度的4～6倍。

于一实施例中，前述间距等于前述第一厚度。

于一实施例中，前述最短距离为前述气隙的宽度的5倍。

于一实施例中，前述定子组件形成有多个齿部以及多个槽部，前述齿部以及前述槽部间隔设置并环绕前述转子组件。

于一实施例中，前述第二磁铁于前述转子组件的前述径向方向上具有一第二厚度，其中前述第二厚度大于或等于前述第一厚度。

于一实施例中，前述第一磁铁以及前述第二磁铁是分别设置于前述本体的一第一凹槽以及一第二凹槽内。

于一实施例中，前述第一磁铁以及前述第二磁铁是相互平行排列。

附图说明

图1表示本实用新型一实施例的磁阻马达结构示意图。

图2是表示图1所示的磁阻马达结构右上侧部分的局部放大示意图。

图3表示当图2中的第一磁铁M1与外周面R0’间的最短距离D2分别为前述外周面R0’和定子组件S间的气隙g的宽度的3、5、7、9倍时，第一磁铁M1与第二磁铁M2的一间距D1与第一厚度T1在不同比值下的转矩涟波比较示意图。

图4是表示当以图2中的间距D1/第一厚度T1＝0.25作为比较基准(100％)时，不同的间距D1/第一厚度T1的比值对于磁阻马达的平均转矩增加比例的示意图。

附图标记列表

区域A

直轴d

间距D1

最短距离D2

气隙g

第一凹槽H1

第二凹槽H2

第一磁铁M1

第二磁铁M2

交轴q

转子组件R

本体R0

外周面R0’

定子组件S

内周面S’

齿部S1

槽部S2

第一厚度T1

第二厚度T2

具体实施方式

以下说明本实用新型实施例的磁阻马达结构。然而，可轻易了解本实用新型实施例提供许多合适的实用新型概念而可实施于广泛的各种特定背景。所公开的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本实用新型，并非用以局限本实用新型的范围。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的一般技艺者所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下各实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，实施方式中所使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

首先请一并参阅第1、2图，其中图1表示本实用新型一实施例的磁阻马达结构示意图，图2则表示图1中的磁阻马达结构右上侧部分的局部放大示意图。

如第1、2图所示，本实施例的磁阻马达结构为一同步磁阻马达(synchronousreluctance motor,SynRM)，其主要包括一定子组件S以及设置于定子组件S内部且可相对于定子组件S旋转的一转子组件R；需特别说明的是，前述定子组件S以及转子组件R分别形成一对称结构，其中转子组件R包含一本体R0、至少一第一磁铁M1以及至少一第二磁铁M2，前述第一磁铁M1以及第二磁铁M2是分别嵌设于本体R0中的第一凹槽H1以及第二凹槽H2内。

另一方面，从第1、2图中可以看出，前述定子组件S的内侧形成有间隔排列的多个齿部S1以及多个槽部S2，且前述齿部S1以及槽部S2是围绕转子组件R。具体而言，本实施例的磁阻马达结构主要是将四组成对的第一磁铁M1以及第二磁铁M2分别设置于转子组件R的本体R0中的四个不同象限内对应的第一凹槽H1以及第二凹槽H2内，且每一对中的第一磁铁M1以及第二磁铁M2是具有矩形结构且相互平行。

应了解的是，当前述转子组件R的直轴d(Direct axis)电感相对于交轴q(Quadrature axis)电感的比值Ld/Lq越大时，意即凸极比(saliency ratio)越大时，则磁阻马达可提供较大的输出转矩。

如图2所示，前述定子组件S形成有一内周面S’，前述转子组件R的本体R0则形成有一外周面R0’，其中前述外周面R0’是朝向定子组件S的内周面S’，且在转子组件R的本体R0的外周面R0’和定子组件S的内周面S’之间形成有一气隙g。

在本实施例中，前述外周面R0’的直径为72mm，第一磁铁M1于转子组件R的一径向方向(交轴q方向)上具有第一厚度T1，第二磁铁M2于前述径向方向(交轴q方向)上则具有一第二厚度T2，其中前述第二厚度T2可大于或等于第一厚度T1，而本实施例中的前述第一、第二厚度T1、T2均为4mm，且第一、第二磁铁M1、M2在垂直于交轴q的方向上的长度均为25mm。

请继续参阅图2，需特别说明的是，前述第一、第二磁铁M1、M2间于前述径向方向(交轴q方向)上形成有一间距D1，且前述第一磁铁M1与前述转子组件R的本体R0的外周面R0’间则此相隔有一最短距离D2。

接着请参阅图3，其中图3表示当图2中的第一磁铁M1与外周面R0’间的最短距离D2分别为前述外周面R0’和定子组件S间的气隙g的宽度的3、5、7、9倍时，第一磁铁M1与第二磁铁M2的一间距D1与第一厚度T1在不同比值下的转矩涟波比较示意图，相关数据则请参阅下方表1。

表1

如前述表1以及图3所示，为了分析前述第一磁铁M1与前述外周面R0’间的最短距离D2和气隙g宽度的比值(D2/g)，以及前述间距D1和第一厚度T1的比值(D1/T1)对于磁阻马达输出性能的影响，经反复分析模拟及实验后发现：当前述最短距离D2为前述气隙g宽度的4～6倍时(4≦D2/g≦6)，可使磁阻马达具有优选的性能，亦即可使磁阻马达同时具有较高的输出转矩以及较低的转矩涟波。而需特别说明的是，在前述表1以及图3的模拟分析中，第一磁铁M1的第一厚度T1以及气隙g宽度值乃保持不变，而仅以第一磁铁M1与外周面R0’间的最短距离D2和第一、第二磁铁M1、M2的间距D1作为自变项(independent variable)以观察其对于磁阻马达输出性能的影响。

从前述表1以及图3中可看出，当前述最短距离D2相对于前述气隙g宽度的比值小于4时(例如D2/g＝3时)，磁阻马达会产生较大的转矩涟波，且当前述最短距离D2相对于前述气隙g宽度的比值大于6时(例如D2/g＝7或D2/g＝9时)，磁阻马达同样会产生较大的转矩涟波。根据前述模拟分析结果可以推知：在第一磁铁M1与前述转子组件R的本体R0的外周面R0’间的最短距离D2介于前述气隙g的宽度的4～6倍时(例如D2/g＝5时)，磁阻马达可具有较低的转矩涟波，借此以避免马达运转时产生明显的震动与噪音。

接着再请参阅图4，其中图4表示当以图2中的间距D1/第一厚度T1＝0.25作为比较基准(100％)时，不同的间距D1/第一厚度T1的比值(D1/T1)对于磁阻马达的平均转矩增加比例的示意图，其中D2/g＝5保持不变，相关数据请参阅下方表2。

表2

从图3的区域A以及图4中可以看出，当第一磁铁M1与前述外周面R0’间的最短距离D2相对于气隙g宽度为5倍(D2/g＝5)，且第一、第二磁铁M1、M2的间距D1介于前述第一厚度T1的0.75～1.5倍时(0.75≦D1/T1≦1.5)，不仅磁阻马达的输出转矩可大幅地往上提升(较D1/T1＝0.25时提高至110％的水准以上)，同时也能抑制转矩涟波的产生(转矩涟波低于15％，如图3中的区域A所示)，借此可有效地改善磁阻马达的性能与稳定性。

综上所述，本实用新型主要是公开一种磁阻马达结构，其中通过使第一磁铁与转子组件的外周面间的最短距离介于气隙宽度的4～6倍(例如约5倍)，可有效降低转矩涟波的产生；此外，当第一、第二磁铁间于转子组件的径向方向的间距介于第一磁铁沿该径向方向的厚度的0.75～1.5倍时(例如约1倍)，可大幅提升磁阻马达的输出转矩同时具有较低的转矩涟波，从而能有效改善磁阻马达的性能与稳定性。

虽然本实用新型的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内，当可作变动、替代与润饰。此外，本实用新型的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中技术人员可从本实用新型公开内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本实用新型使用。因此，本实用新型的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本实用新型的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

虽然本实用新型已以优选实施例公开于上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习此项工艺者，在不脱离本实用新型的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种磁阻马达结构，其特征在于，包括：

一定子组件；以及

一转子组件，设置于该定子组件内，并可相对于该定子组件旋转，其中该转子组件具有一本体以及嵌设于该本体内的一第一磁铁，且该本体形成有朝向该定子组件的一外周面；

其中，该外周面与该定子组件之间形成有一气隙，且该第一磁铁与该外周面间具有一最短距离，其中该最短距离为该气隙的宽度的4～6倍。

2.如权利要求1所述的磁阻马达结构，其特征在于，该最短距离为该气隙的宽度的5倍。

3.如权利要求1所述的磁阻马达结构，其特征在于，该定子组件形成有多个齿部以及多个槽部，该些齿部以及该些槽部间隔设置并环绕该转子组件。

4.如权利要求1所述的磁阻马达结构，其特征在于，该转子组件更具有嵌设于该本体内的一第二磁铁，且该第一磁铁较该第二磁铁更靠近该定子组件。

5.如权利要求4所述的磁阻马达结构，其特征在于，该第一磁铁于该转子组件的一径向方向上具有一第一厚度，且该第二磁铁于该转子组件的该径向方向上具有一第二厚度，其中该第二厚度大于或等于该第一厚度。

6.一种磁阻马达结构，其特征在于，包括：

一定子组件；以及

一转子组件，设置于该定子组件内，并可相对于该定子组件旋转，其中该转子组件具有一本体以及嵌设于该本体内的一第一磁铁和一第二磁铁，且该第一磁铁较该第二磁铁更靠近该定子组件，其中该第一磁铁于该转子组件的一径向方向上具有一第一厚度，该第一磁铁与该第二磁铁之间于该转子组件的该径向方向上形成有一间距，且该间距为该第一厚度的0.75～1.5倍；

其中，该本体形成有朝向该定子组件的一外周面，该外周面与该定子组件之间形成有一气隙，且该第一磁铁与该外周面间具有一最短距离，且该最短距离为该气隙的宽度的4～6倍。

7.如权利要求6所述的磁阻马达结构，其特征在于，该间距等于该第一厚度。

8.如权利要求6所述的磁阻马达结构，其特征在于，该最短距离为该气隙的宽度的5倍。

9.如权利要求6所述的磁阻马达结构，其特征在于，该定子组件形成有多个齿部以及多个槽部，该些齿部以及该些槽部间隔设置并环绕该转子组件。

10.如权利要求6所述的磁阻马达结构，其特征在于，该第二磁铁于该转子组件的该径向方向上具有一第二厚度，其中该第二厚度大于或等于该第一厚度。