TW201524086A - 磁阻式馬達轉子的鐵芯組件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種磁阻式馬達轉子的鐵芯組件及其製造方法，該鐵芯組件由多數個矽鋼片軸向層疊而成，各矽鋼片具有多數個磁路徑區，各磁路徑區包含多個同心排列的缺槽，缺槽中突設有凸極，非導磁材料灌入各缺槽中以包覆凸極，使得各矽鋼片得以穩固結合，且凸極設於缺槽中以避免破壞磁路徑，因此本發明之鐵芯組件不但能維持結合剛性，同時能減少磁路的損失。

Description

磁阻式馬達轉子的鐵芯組件及其製造方法

本發明為一種轉子的鐵芯組件及其製造方法，係指一種運用於磁阻式馬達轉子的鐵芯組件。

磁阻式馬達為眾所周知的電動機，其利用定子激磁線圈所產生的磁場來驅使轉子轉動。為了使轉子形成所需的磁路，請參閱圖11所示，美國第5,929,551號專利揭露了其中一種傳統的轉子之鐵芯組件40，係以多數片弧形的矽鋼片41徑向疊合成多組，各片弧形的矽鋼片41形成弧形磁力線42以對應定子所產生的磁場，並採放射狀圍繞排列於轉軸43外，以形成多個磁路徑區間，轉軸43上套設有星狀的固定片44，固定片44徑向延伸形成有固定柱45，以固定柱45貫穿矽鋼片41並將其末端鉚合固定。然而，以徑向方式堆疊矽鋼片41在組裝時較為複雜且對位不易，又由於固定柱45貫穿矽鋼片41將破壞矽鋼片41所形成的磁力線，造成磁路的損失。

請參閱圖12所示，美國第7,489,062號專利揭露了另一種傳統的轉子之鐵芯組件，係將矽鋼片插設固定架50的容槽51中，如此便可解決組裝時的問題，亦不破壞矽鋼片的結構，然而，增設固定架50將產生額外的製程及耗費多餘的成本。

因此，現有技術中已發展出一種呈圓形片體之矽鋼片如美國第6,815,859號專利中所示，其為軸向疊合以組成鐵芯組件，以解決前述之組裝不易及成本較高的問題，然而，軸向疊合之矽鋼片需透過外周緣的環肋條加以結合，環肋條過大將造成部分磁路徑縮短而造成磁路的損失。

有鑑於此，本發明重新設計軸向疊合式的矽鋼片，以解決組裝不易同時解決磁路損失的問題。

為達到上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為設計一種磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，一種磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中包括：多數個矽鋼片，其呈軸向疊合，各矽鋼片中央貫穿形成有一軸孔，各矽鋼片接近周緣處包含有多數個間隔設置的磁路徑區，各磁路徑區上形成有多數個同心排列的弧形缺槽，各缺槽的凹口朝向矽鋼片的外緣，各磁路徑區形成有數個凸極延伸入各缺槽中；非導磁材料，其設於各缺槽中並包覆於各凸極外。

另一方面，本發明設計了一種製造如前所述之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件之方法，其步驟包括：沖壓成形多數個矽鋼片：各矽鋼片形成有一中央軸孔、多個磁路徑區及一外環肋條，各磁路徑區上形成有多數個同心排列的弧形缺槽，且缺槽的凹口朝向矽鋼片的外緣，各磁路徑區並形成有數個凸極延伸入各缺槽中，外環肋條環繞形成於矽鋼片之周緣且包圍各磁路徑區；軸向層疊各矽鋼片：將各矽鋼片以中央軸孔對齊後呈軸向層疊；灌入非導磁材料：將非導磁材料灌入層疊後之各矽鋼片的缺槽中，則非導磁材料包覆於凸極外；切除外環肋條：將各矽鋼片之外環肋條加工去除。

本發明的優點在於，利用層疊的矽鋼片來簡化製造及組裝的製程，並利用非導磁材料包覆於凸極外，以使層疊後的各矽鋼片縱使在切除外環肋條後仍能穩固結合，以維持結合後的剛性，且凸極的設置係位於缺槽中，故不會破壞磁力線，而可維持磁路的完整性，以提高所應用之馬達的輸出性能。

以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

請參閱圖1及圖2所示，本發明之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件100包含有多數個矽鋼片10軸向疊合而成，各矽鋼片10中央貫穿形成有一軸孔11，各矽鋼片10上接近周緣處包含有多數個間隔設置的磁路徑區12，各磁路徑區12上形成有多數個同心排列的弧形缺槽121，且缺槽121的凹口朝向矽鋼片10的外緣，各磁路徑區12並形成有數個凸極122延伸入各缺槽121中，各矽鋼片10之外周緣內凹形成有數個凹槽13，各凹槽13相對於相對應之磁路徑區12的最外圍之缺槽121的凹口，各缺槽121中灌入非導磁材料20以使層疊的矽鋼片10相互固定。在較佳實施例中，為配合不同的輸出需求，鐵芯組件100之各矽鋼片10的相對應缺槽121可呈直線排列，並使得各矽鋼片10之相對應的磁路徑區12呈直線對齊(如圖1所示)；或鐵芯組件100A之各矽鋼片10的相對應缺槽121可呈斜向排列，並使得各矽鋼片10之相對應的磁路徑區12呈斜向對齊(如圖2所示)。

本發明之製造方法如圖3所示，其中包含以下步驟：

冲壓成形多數個矽鋼片（S1）：請參閱圖3及圖4所示，沖壓成形各矽鋼片10，各矽鋼片10包含有一中央軸孔11、多個磁路徑區12及一外環肋條14，各磁路徑區12上形成有多數個同心排列的弧形缺槽121，且缺槽121的凹口朝向矽鋼片10的外緣，各磁路徑區12並形成有數個凸極122延伸入各缺槽121中，外環肋條14環繞形成於矽鋼片10之周緣且包圍各磁路徑區12，在較佳實施例中，各凸極122包括一頭部122a及一頸部122b，頭部122a之寬度大於頸部122b之寬度，以增加後續與焊料的卡合面積及卡合效果，進一步而言，各凸極122之上視外形可為菇形。

軸向層疊各矽鋼片（S2）：請參閱圖3及圖5所示，將各矽鋼片10以中央軸孔11對齊後呈軸向層疊。在較佳實施例中，可於層疊時利用額外的固定手段將各矽鋼片10先行定位，例如於矽鋼片10中軸向穿設有至少一個螺釘30（如圖6所示）、於外環肋條14外利用焊料31加以焊接固定（如圖7所示）、或於各矽鋼片10表面凹陷形成有至少一個嵌槽32（如圖8所示）且相鄰矽鋼片10之嵌槽32相卡合。

灌入非導磁材料（S3）：請參閱圖3及圖9所示，將非導磁材料20灌入層疊後之各矽鋼片10的缺槽121中，則非導磁材料20包覆於凸極122外，以將層疊後的矽鋼片10利用非導磁材料20穩固結合。在較佳實施例中，灌入非導磁材料20時，除了灌入缺槽121中以外，尚可包覆於層疊後之兩端部的矽鋼片10外，以形成保護層。

切除外環肋條（S4）：請參閱圖3、圖10及圖1所示，將外環肋條14加工去除，以獲得鐵芯組件100。而在較佳實施例中，前述所形成的保護層可在切除肋條14的加工過程中，保護端部的矽鋼片10，則當切削外環肋條14至最端部的矽鋼片10時，由保護層所形成的肉厚加以支撐，而不致因工件過薄產生端部矽鋼片10剝離的現象。在較佳實施例中，可於切除外環肋條14步驟中，一併形成凹槽13。

使用時，將轉子的轉軸貫穿設置於中央軸孔11中，在將鐵芯組件100與轉軸置於馬達定子中，開始運轉後，矽鋼片10於缺槽121之間形成弧形的磁力線以與定子所形成的旋轉磁場產生交互作用，而使轉子同步運轉。

因此，透過非導磁材料20與凸極122的緊密包覆，而使得層疊後的矽鋼片10可穩固結合，以確保鐵芯組件100在轉子運轉時不相分離，且由於凸極係位於缺槽121中，故不破壞形成於矽鋼片10上的磁力線，而可在維持結合強度的前提下，同時達到維持磁路完整的效果。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

100、100A‧‧‧鐵芯組件
10‧‧‧矽鋼片
11‧‧‧軸孔
12‧‧‧磁路徑區
121‧‧‧缺槽
122‧‧‧凸極
122a‧‧‧頭部
122b‧‧‧頸部
13‧‧‧凹槽
14‧‧‧外環肋條
20‧‧‧非導磁材料
30‧‧‧螺釘
31‧‧‧焊料
32‧‧‧嵌槽
40‧‧‧鐵芯組件
41‧‧‧矽鋼片
42‧‧‧磁路徑區
43‧‧‧轉軸
44‧‧‧固定片
45‧‧‧固定柱
50‧‧‧固定架
51‧‧‧容槽

圖1為本發明第一實施例之立體外觀圖。圖2為本發明第二實施例之立體外觀圖。圖3為本發明之製造方法的流程圖。圖4為本發明冲壓成形之矽鋼片的正視圖。圖5為本發明之矽鋼片層疊後的立體外觀圖。圖6為本發明之矽鋼片以螺釘結合的側視剖面示意圖。圖7為本發明之矽鋼片以焊接結合的側視剖面示意圖。圖8為本發明之矽鋼片以嵌槽卡合的側視剖面示意圖。圖9為本發明灌入非導磁材料之正視圖。圖10為本發明切除外環肋條之正視圖。圖11為現有技術之端視示意圖。圖12為另一種現有技術之固定架的立體圖。

100‧‧‧鐵芯組件

10‧‧‧矽鋼片

11‧‧‧軸孔

12‧‧‧磁路徑區

121‧‧‧缺槽

122‧‧‧凸極

13‧‧‧凹槽

20‧‧‧非導磁材料

Claims (13)

1. 一種磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中包括：多數個矽鋼片，其呈軸向疊合，各矽鋼片中央貫穿形成有一軸孔，各矽鋼片接近周緣處包含有多數個間隔設置的磁路徑區，各磁路徑區上形成有多數個同心排列的弧形缺槽，各缺槽的凹口朝向矽鋼片的外緣，各磁路徑區形成有數個凸極延伸入各缺槽中；非導磁材料，其設於各缺槽中並包覆於各凸極外。
2. 如請求項1所述之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中各矽鋼片的相對應缺槽呈直線排列，則各矽鋼片之相對應的磁路徑區呈直線對齊。
3. 如請求項1所述之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中各矽鋼片的相對應缺槽呈斜向排列，則各矽鋼片之相對應的磁路徑區呈斜向對齊。
4. 如請求項1至3中任一項所述之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中各矽鋼片之外周緣內凹形成有數個凹槽，各凹槽相對於相對應之磁路徑區的最外圍之缺槽的凹口。
5. 如請求項1至3中任一項所述之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中各凸極包括一頭部及一頸部，頭部之寬度大於頸部之寬度。
6. 如請求項5所述之磁阻式馬達轉子的鐵芯組件，其中各凸極之上視外形為菇形。
7. 一種製造磁阻式馬達轉子的鐵芯組件之方法，其步驟包括：沖壓成形多數個矽鋼片：各矽鋼片形成有一中央軸孔、多個磁路徑區及一外環肋條，各磁路徑區上形成有多數個同心排列的弧形缺槽，且缺槽的凹口朝向矽鋼片的外緣，各磁路徑區並形成有數個凸極延伸入各缺槽中，外環肋條環繞形成於矽鋼片之周緣且包圍各磁路徑區；軸向層疊各矽鋼片：將各矽鋼片以中央軸孔對齊後呈軸向層疊；灌入非導磁材料：將非導磁材料灌入層疊後之各矽鋼片的缺槽中，則非導磁材料包覆於凸極外；以及切除外環肋條：將各矽鋼片之外環肋條加工去除。
8. 如請求項7所述之製造方法，其中於軸向層疊各矽鋼片的步驟中，於層疊時利用附加固定手段以定位各矽鋼片的相對位置。
9. 如請求項8所述之製造方法，其中所述的附加固定手段為將至少一螺釘軸向穿設固定於各矽鋼片中。
10. 如請求項8所述之製造方法，其中所述的附加固定手段為利用焊料於各矽鋼片之外環肋條處加以焊接固定。
11. 如請求項8所述之製造方法，其中所述的附加固定手段為於各矽鋼片表面凹陷形成有至少一嵌槽，且相鄰矽鋼片之嵌槽相卡合。
12. 如請求項7至11中任一項所述之製造方法，其中於切除外環肋條的步驟中，形成數個凹槽於各矽鋼片之外周緣，各凹槽相對於相對應之磁路徑區的最外圍之缺槽的凹口。
13. 如請求項7至11中任一項所述之製造方法，其中於灌入非導磁材料的步驟中，非導磁材料同時包覆層疊後兩端部的矽鋼片。