TW201424200A - 定子結構 - Google Patents

Abstract

一種定子結構，其包含有：一本體，其具有複數個框架，各框架具有一弧板、至少一主齒部、至少一副齒部、至少一主線圈與至少一副線圈，該主齒部與該副齒部係設於該弧板的一面，該主線圈係設於該主齒部，該副線圈係設於該副線圈；其中，該定子結構係穿設有一動子，該些框架係於該動子呈複數層環狀排列，其任一層之框架相較於相鄰該層之框架具有一錯位角度。

Description

定子結構

一種定子結構，尤其是涉及一種應用於線性馬達的定子結構。

電動車輛具有潔淨與低噪音的優點，而電動車輛以電池作為電動車輛的電力來源，但現有的電池的能量密度不足與價格高，而導致電動車輛的續航力不足，再加上電池充電時間長與充電設備不普及。

上述的二因素，其降低電動車輛的使用率，為此部分的電動車輛會搭配有里程延伸器，以克服上述的二因素所造成的問題。

里程延伸器為一線性電機，該線性電機能夠同時具有線性馬達與線性發電機功能，並要能符合高密度功率(POWER DENSITY)與高比功率(SPECIFIC POWER)的需求，但現有的線性電機以堆疊的矽鋼片作為設計的考慮，然而該設計受到加工技術限制，故只能使用二維定子結構，而且會使線圈轉折無法縮短有效軸長，銅線用量較多，造成銅損，不易提升整體效率，所以如何改善前述的定子結構就成為可以討論的議題。

於一實施例，本揭露之技術手段在於提供一種定子結構，其包含有：一本體，其具有多個框架，各框架具有至少一弧板，每一弧板具有至少一主齒部、至少一副齒部、至少一主線圈與至少一副線圈，該主齒部與該副齒部設於該弧板的一面，該主線圈設於該主齒部，該副線圈設於該副齒部；其中，該定子結構穿設有一動子，該些框架於該動子的軸向位置呈多層環狀排列，其在任兩相鄰層的多個框架中兩個相互鄰 近的框架之間具有一錯位角度。

1‧‧‧主體

10‧‧‧框架

11‧‧‧弧板

12‧‧‧主齒部

120‧‧‧主繞線部

1201‧‧‧凹槽

121‧‧‧端面

122‧‧‧側面

13‧‧‧副齒部

130‧‧‧副繞線部

1301‧‧‧凹槽

131‧‧‧端面

132‧‧‧側面

14‧‧‧主線圈

15‧‧‧副線圈

16‧‧‧環槽

17‧‧‧穿孔

2‧‧‧動子

20‧‧‧磁性環圈

圖1為本揭露之一種定子結構之立體示意圖。

圖2為本揭露之定子結構之局部示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

請配合參考圖1所示，本揭露係一種定子結構，其將軟磁複合材料(Soft Magnetic Composites，SMC)粉末冶金或者將矽鋼塊切削所製而成該定子結構適用於一線性馬達、一動力機具的線型壓縮機、一泵的動力馬達、一動力機具的線型發電機。

該定子結構具有一本體1。

本體1為一圓型體。

本體1進一步具有多個框架10，該些框架10於動子2的軸向位置呈多層環狀排列，各框架具有至少一弧板11，其在任兩相鄰層的多個框架10中相互鄰近的框架10之間具有一錯位角度，該錯位角度為上述兩個框架10弧板11上的假想中心線之間的投影角度，其中該中心線垂直於該動子軸心線，該錯位角度為0至360/N度，其中不包含0與360/N度，N為一層環狀排列的框架個數，即0度至360度之間任一角度皆可，較佳地可為40至65度或45度，舉例而言，定子結構為將軟磁複合材料粉末冶金或者將矽鋼塊切削所製而成。

上述的多層環狀排列為至少三層，以使該定子結構產生一三相電磁力，以每一層為四組框架10為例，N=4，故上述錯位角度為0至90度，不包含0與90度，參見圖1所示，也可以說，中間層的每個框架10分別與其相鄰的兩層的每個框架10錯位設置，且中間層的每一個框架10與它相鄰層的且相鄰近的一個框架10具有0至90度(不包含0與90度)的錯位角度，但較佳磁力分 佈狀況可為40至65度或45度。

各框架10具有至少一弧板11，各弧板11具有至少一主齒部12、至少一副齒部13、至少一主線圈14與至少一副線圈15。

該些弧板11接續為一環圈狀。

主齒部12與副齒部13位於弧板11的一面，舉例，若主齒部12的數量為一，副齒部13的數量為二，則一主齒部12與二副齒部13呈一三角排列。

上述的主齒部12與副齒部13的端面121、131能夠為一圓弧狀或平面狀。

請配合參考圖2所示，上述的主齒部12具有一主繞線部120，主繞線部120為一具有一深度的凹槽1201。

上述的副齒部13具有一副繞線部130，副繞線部130為一具有一深度的凹槽1301。

上述的主體1具有多個環槽16，該些環槽16位於副齒部13與主齒部12之間，該主體1還具有一穿孔17，該穿孔17供一動子2穿設於其中，動子2具有多個磁性環圈20，該磁性環圈20能夠為使用永久磁鐵或其他具磁性效果的材料或結構。

主線圈14設於主齒部12的主繞線部120。

二副線圈15分別設于二副齒部13的副繞線部130，並且其中一個框架10的主線圈14設於另二個框架10的副線圈15之間且呈多邊形分佈。

上述的主線圈14與二副線圈15能夠由軟磁複合材料所製成或矽鋼塊切削成型。軟磁複合材料具有低導磁性，並且其相對導磁率(Relative Permeability)約為500至700；因軟磁複合材料為粉末冶金所製，所以能夠製造出較為複雜的形狀，故軟磁複合材料可通過三維磁路結構設計，而使磁通路徑較短，以使其推力大於相同體積下的二維的設計。

矽鋼片材料具有鐵損低、磁感應強度高、疊裝係數高、表面對絕緣膜的附著性和焊接性良好與磁時效佳，磁時效為磁性材料的磁性隨使用時間而變化的現象，因矽鋼片材料的磁感應強度 高，所生產的線性電機、定子或轉子等，其體積與重量較小，而能節省材料。本定子結構可將矽鋼材料先成型為塊狀在進行切削，具有與矽鋼片材料相同優點，但可達到三維形狀需求。

另外，主齒部12與副齒部13的側面122、132能夠為圓弧狀，所以設於主齒部12與副齒部13的主線圈14與副線圈15於相同繞線面積下可縮短有效軸長，大幅降低銅線用量，並減少銅耗，以提升效率。再者，軟磁複合材料的顆粒間互相絕緣，並配合上述的圓弧狀的主齒部12與副齒部13，其可防止銅線絕緣漆剝落，而且減少製作工藝上可能額外所加入的絕緣層厚度，所以能夠提升繞線密度；因該軟磁複合材料的顆粒間互相絕緣，其使磁通所產生的渦流局限於該顆粒中，以降低渦流損失。

若主繞線部120與副繞線部130為一凹槽，而軟磁複合材料具有靈活狀的特點與磁路特性，其能夠提升30至40%的主繞線部120與副繞線部130的槽面積，該繞線面積若以圖2說明，主線圈14具有一寬度W1，主線圈14於主齒部12的長度為L，主線圈14的繞線面積為W1×L，同理，副線圈15具有一寬度W2，副線圈15於副齒部13的長度也為L，則副線圈15的繞線面積為W2×L。槽面積的增加可提升繞線匝數，故於有限的電流密度，其能夠提供較大的安匝數，進而提供高推力密度。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧主體

10‧‧‧框架

11‧‧‧弧板

12‧‧‧主齒部

121‧‧‧端面

122‧‧‧側面

13‧‧‧副齒部

131‧‧‧端面

132‧‧‧側面

14‧‧‧主線圈

15‧‧‧副線圈

16‧‧‧環槽

17‧‧‧穿孔

2‧‧‧動子

20‧‧‧磁性環圈

Claims (10)

1. 一種定子結構，其包含有：一本體，其具有多個框架，各框架具有至少一弧板，每一弧板具有至少一主齒部、至少一副齒部、至少一主線圈與至少一副線圈，該主齒部與該副齒部設於該弧板的一面，該主線圈設於該主齒部，該副線圈設於該副齒部；其中，該定子結構穿設有一動子，該些框架於該動子的軸向位置呈多層環狀排列，其在任兩相鄰層的該多個框架中的兩個相互鄰近的框架之間具有一錯位角度。
2. 如權利要求1所述的定子結構，其中該錯位角度為0至360/N度，其中不包含0與360/N度，N為框架個數，並且該框架個數係位於各環狀排列的數量。
3. 如權利要求1所述的定子結構，其中該框架的至少一主齒部與該至少二副齒部呈一多邊排列。
4. 如權利要求1所述的定子結構，其中該主齒部與該副齒部的端面能夠為一圓弧狀或平面狀。
5. 如權利要求1所述的定子結構，其中該主齒部還包含有主繞線部，該主線圈設於該主繞線部；該副齒部還包含有副繞線部，該副線圈設於該副繞線部。
6. 如權利要求5所述的定子結構，其中該主繞線部為凹槽；該副繞線部為凹槽。
7. 如權利要求1所述的定子結構，其中該主體具有多個環槽，該些環槽設於該框架、該副齒部與該主齒部之間。
8. 如權利要求1所述的定子結構，其中該主體還包含有穿孔，該穿孔供該動子穿設於其中。
9. 如權利要求1所述的定子結構，其中該環狀排列係為至少三層。
10. 如權利要求1所述的定子結構，其中該些弧板接續為一環圈狀。