CN209250357U - 永磁式电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种永磁式电机，包括转子、定子及多个磁铁。转子具有轴心及外周缘，且定子环绕于转子的外周缘。该些磁铁嵌设于转子且以轴心为中心环绕分布。每一磁铁具有邻近转子外周缘的侧缘，且磁铁的中心与轴心的连线定义磁铁中轴。转子于邻近磁铁的侧缘处形成有第一凹槽及两个第二凹槽，第一凹槽的中心位于磁铁中轴上，两个第二凹槽对称于磁铁中轴。因此，可更有效地降低漏磁与顿转扭矩、减少扭矩涟波并提升转矩常数，进而达到提升电机的效率的技术效果。

Description

永磁式电机

技术领域

本实用新型涉及一种永磁式电机，特别涉及一种其转子具有凹槽设计的永磁式电机。

背景技术

一般而言，永磁电机的结构包括转子及定子，定子是设有绕组，转子是设有永久型磁铁，且转子可例如通过硅钢片堆叠而成。其中，是通过定子与转子产生的磁力相互作用，从而使转子进行转动。

为了增加马达效率，若能提升单位电流所能产生的扭力比值，或称为转矩常数(TorqueConstant，K_T)。详细地说，马达具有较大的转矩常数K_T，在相同的扭力需求下则需要较低的电流，可有效降低的铜线损耗，达到提升效率的成效。

现有技术中，是在转子的外径开设多个矩形槽孔，以整理磁束，并达到提升马达扭矩或者降低顿转扭矩的效果。然而，于实际工艺中，由于矩形槽孔较难以制作，且转子上可挖槽空间较小，因此通常会增加导角。而增加导角是使得槽孔形状及大小改变，若槽孔太小，则会影响设计性能，减少降低顿转扭矩的效果，造成设计与制作上的落差。

故此，如何发展一种有别于往的永磁式电机，以改善现有技术中的问题与缺点，实为目前技术领域中的重点课题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种永磁式电机，从而解决并改善前述现有技术的问题与缺点。

本实用新型的另一目的为提供一种永磁式电机，通过于接近磁铁的侧缘与末端处形成凹槽，以更有效地降低漏磁与顿转扭矩、减少扭矩涟波并提升转矩常数，进而达到提升电机的效率的技术效果。

本实用新型的另一目的为提供一种永磁式电机，通过于邻近磁铁的两末端形成对称的圆形凹槽或弧形凹槽，以降低顿转扭矩，且能增加制作的便利性，并使设计与实作效能接近。

本实用新型的另一目的为提供一种永磁式电机，通过于转子的外周缘且邻近磁铁的末端处形成凹部，且于设置磁铁的嵌槽两端形成孔洞，以于相邻磁铁间形成窄小路径，使磁力线往中央集中，并可使漏磁量减少且转矩常数上升。

为达上述目的，本实用新型的一优选实施方式为提供一种永磁式电机，包括：一转子，具有一轴心及一外周缘；一定子，是环绕于该转子的该外周缘设置；以及多个磁铁，是嵌设于该转子且以该轴心为中心环绕分布，其中每一该磁铁具有一侧缘，该侧缘是邻近该转子的该外周缘，且该磁铁的中心与该轴心的连线是定义一磁铁中轴；其中，该转子于邻近该磁铁的该侧缘处是形成有一第一凹槽及两个第二凹槽，该第一凹槽的中心是位于该磁铁中轴上，该两个第二凹槽是对称于该磁铁中轴。

根据本实用新型的一个方案，一种永磁式电机，包括：一转子，具有一轴心及一外周缘；一定子，环绕于该转子的该外周缘设置；以及复数个多个磁铁，嵌设于该转子且以该轴心为中心环绕分布，其中每一该磁铁具有一侧缘，该侧缘邻近该转子的该外周缘，且该磁铁的中心与该轴心的连线定义一磁铁中轴；其中，该转子于邻近该磁铁的该侧缘处形成有一第一凹槽及二个两个第二凹槽，该第一凹槽的中心位于该磁铁中轴上，该二个两个第二凹槽对称于该磁铁中轴。

在一个实施例中，每一该第二凹槽的中心与该轴心的连线定义一第一轴，且该第一轴与该磁铁中轴之间具有一第一角度，且其中该第一角度大于或等于25度且小于或等于35度。

在一个实施例中，该第一凹槽为一矩形凹槽或一椭圆形凹槽。

在一个实施例中，该第一凹槽及该二个两个第二凹槽位于对应的该磁铁的该侧缘与该转子的该外周缘之间。

在一个实施例中，每一该第二凹槽为一圆形凹槽。

在一个实施例中，该第一凹槽位于对应的该磁铁的该侧缘与该转子的该外周缘之间，且该二个两个第二凹槽位于该转子的该外周缘。

在一个实施例中，每一该第二凹槽为一弧形凹槽。

在一个实施例中，每一该磁铁为长条形。

在一个实施例中，每一该第二凹槽邻近对应的该磁铁的一末端部。

在一个实施例中，该转子的该外周缘于邻近对应的该磁铁的二个两个末端部处还分别形成有二个两个凹部。

在一个实施例中，每一该第二凹槽的中心与该轴心的连线定义一第一轴，且该第一轴与该磁铁中轴之间具有一第一角度，且其中该凹部具有一端点，该端点为该凹部当中与该轴心相距最短距离处，其中该端点与该轴心的连线定义一第二轴，且该第二轴与该磁铁中轴之间具有一第二角度。

在一个实施例中，该第二角度大于该第一角度。

在一个实施例中，该转子具有复数个多个嵌槽，每一该嵌槽与每一该磁铁相对应，且每一该磁铁嵌设于对应的该嵌槽。

在一个实施例中，每一该嵌槽的二端分别延伸出一孔洞。

附图说明

图1是显示本实用新型优选实施例的永磁式电机的结构示意图。

图2是显示本实用新型优选实施例的永磁式电机的俯视图。

图3是显示本实用新型另一优选实施例的永磁式电机的俯视图。

图4是显示本实用新型优选实施例A的永磁式电机的转子的俯视图。

图5是显示本实用新型另一实施例B的永磁式电机的转子的俯视图。

图6是显示本实用新型另一实施例C的永磁式电机的转子的俯视图。

图7是显示本实用新型另一实施例D的永磁式电机的转子的俯视图。

图8是显示本实用新型另一实施例E的永磁式电机的转子的俯视图。

附图标记列表

1：永磁式电机

2：转子

20：外周缘

21：第一凹槽

22、22’：第二凹槽

23：凹部

230：端点

24：嵌槽

240：孔洞

3：定子

4：磁铁

40：侧缘

41：末端部

C：轴心

X、Y：轴

A：磁铁中轴

A1：第一轴

A2：第二轴

θ1：第一角度

θ2：第二角度

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本实用新型。

请参阅图1及图2，其中图1是显示本实用新型优选实施例的永磁式电机的结构示意图，以及图2是显示本实用新型优选实施例的永磁式电机的俯视图。如图1及图2所示，本实用新型优选实施例的永磁式电机1包括转子2、定子3及多个磁铁4。其中，转子2可通过多个硅钢片堆叠而成，定子3可具有环绕于其齿部的绕组，且每一个磁铁4可为长条形永久磁铁，然皆不以此为限。

转子2具有轴心C及外周缘20，且定子3环绕于转子2的外周缘20设置，其中定子3与转子2之间具有间隙。多个磁铁4嵌设于转子2且以轴心C为中心彼此对称环绕分布于接近外周缘20处，其中每一个磁铁4具有一侧缘40，该侧缘40是朝向且邻近转子2的外周缘20，且每一个磁铁4的中心与轴心C的连线延伸定义一磁铁中轴A。举例而言，本实施例使用磁铁4的数量为四个，且四个磁铁4是以转子2的轴心C为圆心，分别对应约90度的圆心角对称分布，然并不以此为限，基于对称的六个、八个、或更多磁铁的分布方式均为可行的设计。

转子2的外周缘20于邻近每一个磁铁4的侧缘40处形成有第一凹槽21及两个第二凹槽22，第一凹槽21的中心位于磁铁中轴A上，其中每一个第一凹槽21可为矩形凹槽或椭圆形凹槽，但并不以此为限。两个第二凹槽22对称于磁铁中轴A分布，且其中每一个第二凹槽22邻近对应的磁铁4的一末端部41。每一个第二凹槽22的中心与轴心C的连线延伸定义一第一轴A1，且第一轴A1与磁铁中轴A之间具有第一角度θ1，其中第一角度θ1例如但不限于大于或等于25度且小于或等于35度。根据前述设计，将第一凹槽21形成于接近对应的磁铁4的正中间，且将两个第二凹槽22分别形成于接近对应的磁铁4的两个末端部41处，较有降低顿转扭矩以及提升转矩常数K_T的效果。

第一凹槽21沿Y轴方向的尺寸大小可为大于或等于2毫米且小于或等于5毫米，优选地为4.7毫米且是由转子2的外周缘20往轴心C延伸，借此可在损失过多扭矩的前提下具有最低的扭矩涟波，然并不以此为限。并且，第一凹槽21沿X轴方向的尺寸大小可为大于或等于1毫米且小于或等于4毫米，优选地为2.5毫米，超过2.5毫米后，扭矩涟波的下降趋势趋缓，然亦不以此为限。

于一些实施例中，如图2所示，第一凹槽21及两个第二凹槽22是位于对应的磁铁4的侧缘40与转子2的外周缘20之间，且其中每一个第二凹槽22为一圆形凹槽。由于第二凹槽22邻近对应的磁铁4的末端部41处，可挖槽空间较小，故圆形凹槽较为容易进行制作，增加了制作的便利性。圆形的第二凹槽22的圆心与轴心C的连线延伸定义一第一轴A1，且第一轴A1与磁铁中轴A之间具有第一角度θ1，第一角度θ1优选地为26.8度，此情况下具有最低的扭矩涟波，扭矩最大且转矩常数K_T为最高值，然并不以此为限。

于一些实施例中，如图3所示，图3是显示本实用新型另一优选实施例的永磁式电机的俯视图，第一凹槽21位于对应的磁铁4的侧缘40与转子2的外周缘20之间，且两个第二凹槽22’位于转子2的外周缘20，亦即，相较于图2所示的实施例，此实施例是将圆形凹槽更向外推至转子2的外周缘20处，或使与外周缘20有部分重叠，使每一个第二凹槽22’可能呈现为一弧形凹槽。弧形凹槽相较于圆形凹槽，虽些微减少了降低顿转扭矩的效果，然其更增加制作的便利性。弧形的第二凹槽22’的圆心与轴心C的连线延伸定义一第一轴A1，且第一轴A1与磁铁中轴A之间具有第一角度θ1，第一角度θ1优选地为30.6度，此情况下具有最低的扭矩涟波，扭矩最大且转矩常数K_T为最高值，然亦不以此为限。

换言之，本实用新型提供的永磁式电机，是通过于接近磁铁的侧缘与末端处等形成凹槽，以更有效地降低漏磁与顿转扭矩、减少扭矩涟波并提升转矩常数K_T，进而达到提升电机的效率的技术效果。并且，通过于邻近磁铁的两末端处形成对称的圆形凹槽或弧形凹槽，以降低顿转扭矩，且能增加制作的便利性，并使设计与实作效能接近。

请参阅图1、图2及图4，其中图4是显示本实用新型优选实施例A的永磁式电机的转子的俯视图。如图1、图2及图4所示，于一些实施例中，转子2的外周缘20于邻近每一个磁铁4的两个末端部41处更分别对应形成有两个凹部23，且每一个凹部23均具有一端点230，该端点为凹部23当中与轴心C相距最短距离处。凹部23的端点230与轴心C的连线延伸定义一第二轴A2，且第二轴A2与磁铁中轴A之间具有第二角度θ2，其中第二角度θ2大于前述第一角度θ1。

于一些实施例中，转子2还具有多个嵌槽24，该多个嵌槽24对应该多个磁铁4配置，且该多个磁铁4是一对一地嵌设于对应的该多个嵌槽24中，即嵌槽24的数量对应于磁铁4的数量，其中每一个嵌槽24的二端向转子2的外周缘20分别延伸出一孔洞240。另外，嵌槽24的外型大致与磁铁4对应，但设计不限于此。孔洞240与凹部23共同构成相邻两个磁铁4间的窄小路径，该路径的宽度为例如但不限于0.7毫米，借此窄小路径可将磁力线更往路径中央集中，提供扭力峰值，且减少漏磁量。

换言之，本实用新型提供的永磁式电机，是通过于转子的外周缘且邻近磁铁的末端处形成凹部，且于设置磁铁的嵌槽两端形成孔洞，以于相邻磁铁间形成窄小路径，使磁力线往中央集中，并可使漏磁量减少且转矩常数K_T上升。

请参阅图4，于图4所示的实施例A中，转子2具有四个用以设置磁铁的嵌槽24，每一个嵌槽24的二端延伸出两个孔洞240，且对应于邻近的每一个嵌槽24形成有一个呈矩形的第一凹槽21、两个第二凹槽22以及两个凹部23。

请参阅图5，图5是显示本实用新型另一实施例B的永磁式电机的转子的俯视图。于图5所示的实施例B中，转子2具有四个用以设置磁铁的嵌槽24，每一个嵌槽24的二端是延伸出两个孔洞240，且对应于邻近的每一个嵌槽24形成有一个呈椭圆形的第一凹槽21、两个第二凹槽22以及两个凹部23。亦即，相较于实施例A，实施例B的主要差异在于其第一凹槽21是呈椭圆形。

请参阅图6，图6是显示本实用新型另一实施例C的永磁式电机的转子的俯视图。于图6所示的实施例C中，转子2具有四个用以设置磁铁的嵌槽24，每一个嵌槽24的二端是延伸出两个孔洞240，且对应于邻近的每一个嵌槽24形成有一个呈矩形的第一凹槽21以及两个凹部23。亦即，相较于实施例A，实施例C主要差异在于其不具有第二凹槽22。

请参阅图7，图7是显示本实用新型另一实施例D的永磁式电机的转子的俯视图。于图7所示的实施例D中，转子2具有四个用以设置磁铁的嵌槽24，每一个嵌槽24的二端延伸出两个孔洞240，且对应于邻近的每一个嵌槽24形成有两个第二凹槽22以及两个凹部23。亦即，相较于实施例A，实施例D主要差异在于其不具有第一凹槽21。

请参阅图8，图8是显示本实用新型另一实施例E的永磁式电机的转子的俯视图。于图8所示的实施例E中，转子2具有四个用以设置磁铁的嵌槽24，每一个嵌槽24的二端延伸出两个孔洞240，且对应于邻近的每一个嵌槽24形成有一个呈矩形的第一凹槽21以及两个第二凹槽22。亦即，相较于实施例A，实施例E主要差异在于其不具有凹部23。

将前述实施例A、实施例B、实施例C、实施例D及实施例E所示的转子2实际应用于永磁式电机中，经检测所得到的扭矩、扭矩涟波峰对峰值以及扭矩涟波峰对峰值/扭矩的百分比值如下表1所示：

表1

理想的马达设计是期望具有最小的扭矩涟波，因此，在表1中所示各实施例的扭矩相差不大的前提下，扭矩涟波峰对峰值的数值越小越好，以表1而言实施例A为优选的设计。

综上所述，本实用新型提供一种永磁式电机，通过于接近磁铁的侧缘与末端处形成凹槽，以更有效地降低漏磁与顿转扭矩、减少扭矩涟波并提升转矩常数K_T，进而达到提升电机的效率的技术效果。并且，通过于邻近磁铁的两末端形成对称的圆形凹槽或弧形凹槽，以降低顿转扭矩，且能增加制作的便利性，并使设计与实作效能接近。同时，通过于转子的外周缘且邻近磁铁的末端处形成凹部，且于设置磁铁的嵌槽两端形成孔洞，以于相邻磁铁间形成窄小路径，使磁力线往中央集中，并可使漏磁量减少且转矩常数K_T上升。

纵使本实用新型已由上述的实施例详细叙述而可由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (14)

1.一种永磁式电机，其特征在于，包括：

一转子，具有一轴心及一外周缘；

一定子，环绕于该转子的该外周缘设置；以及

多个磁铁，嵌设于该转子且以该轴心为中心环绕分布，其中每一该磁铁具有一侧缘，该侧缘邻近该转子的该外周缘，且该磁铁的中心与该轴心的连线定义一磁铁中轴；

其中，该转子于邻近该磁铁的该侧缘处形成有一第一凹槽及两个第二凹槽，该第一凹槽的中心位于该磁铁中轴上，该两个第二凹槽对称于该磁铁中轴。

2.如权利要求1所述的永磁式电机，其特征在于，每一该第二凹槽的中心与该轴心的连线定义一第一轴，且该第一轴与该磁铁中轴之间具有一第一角度，且其中该第一角度大于或等于25度且小于或等于35度。

3.如权利要求1所述的永磁式电机，其特征在于，该第一凹槽为一矩形凹槽或一椭圆形凹槽。

4.如权利要求1所述的永磁式电机，其特征在于，该第一凹槽及该两个第二凹槽位于对应的该磁铁的该侧缘与该转子的该外周缘之间。

5.如权利要求4所述的永磁式电机，其特征在于，每一该第二凹槽为一圆形凹槽。

6.如权利要求1所述的永磁式电机，其特征在于，该第一凹槽位于对应的该磁铁的该侧缘与该转子的该外周缘之间，且该两个第二凹槽位于该转子的该外周缘。

7.如权利要求6所述的永磁式电机，其特征在于，每一该第二凹槽为一弧形凹槽。

8.如权利要求1所述的永磁式电机，其特征在于，每一该磁铁为长条形。

9.如权利要求8所述的永磁式电机，其特征在于，每一该第二凹槽邻近对应的该磁铁的一末端部。

10.如权利要求8所述的永磁式电机，其特征在于，该转子的该外周缘于邻近对应的该磁铁的两个末端部处还分别形成有两个凹部。

11.如权利要求10所述的永磁式电机，其特征在于，每一该第二凹槽的中心与该轴心的连线定义一第一轴，且该第一轴与该磁铁中轴之间具有一第一角度，且其中该凹部具有一端点，该端点为该凹部当中与该轴心相距最短距离处，其中该端点与该轴心的连线定义一第二轴，且该第二轴与该磁铁中轴之间具有一第二角度。

12.如权利要求11所述的永磁式电机，其特征在于，该第二角度大于该第一角度。

13.如权利要求1所述的永磁式电机，其特征在于，该转子具有多个嵌槽，每一该嵌槽与每一该磁铁相对应，且每一该磁铁嵌设于对应的该嵌槽。

14.如权利要求13所述的永磁式电机，其特征在于，每一该嵌槽的二端分别延伸出一孔洞。