TW201537867A - 永久磁鐵型電動機之轉子 - Google Patents
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Abstract
一種永久磁鐵型電動機之轉子，具備：磁極部，包含形成圓環狀的磁性體；以及場磁部，沿著軸方向相鄰配置於前述磁極部，包含永久磁鐵與磁性體，該永久磁鐵為形成圓環狀的多極構造，或形成圓環狀的複數個單極構造，前述永久磁鐵產生的磁通沿著軸方向流入，使磁極產生於前述磁極部的外周面，前述場磁部係將朝相同周方向磁化的複數個扇形的永久磁鐵，以磁性體夾著周方向兩端部，並隔著場磁部狹縫而配置成圓環狀者，前述磁極部係將複數個扇形的磁性體，隔著磁極部狹縫配置成圓環狀者。
Description
本發明係關於永久磁鐵型電動機之轉子。
以往，已揭示有一種爪極型馬達(motor)的轉子，藉由朝軸方向(轉子的旋轉中心線的方向，以下相同)磁化的環形的永久磁鐵，使N與S的磁極產生於第一爪極(claw pole)磁性體與第二爪極磁性體的表面(例如專利文獻1)。
另外，以往，已揭示有一種複合型步進馬達(hybrid stepping motor)的轉子，係由朝軸方向磁化的圓筒狀的永久磁鐵；於該永久磁鐵的軸方向的兩側積層鋼板而形成，以夾持該永久磁鐵之方式而固設的二個轉子磁性體；以及貫通該等永久磁鐵與轉子磁性體的軸所構成(例如專利文獻2)。
另外，以往，已揭示有一種永久磁鐵型電動機之轉子，將2Z個槽(slot)間的永久磁鐵朝軸方向磁化，藉以使N、S的磁極產生於永久磁鐵間的磁性體的表面(例如專利文獻3)。
上述專利文獻1~3中揭示的技術皆為永久磁鐵產生的磁通從軸方向流入而使N、S磁極產生於轉子磁性體的表面之轉子構造，由於此構造，定子的磁通係流通於磁阻較小的轉子磁性體內部而非永久磁鐵，因此，可降低對於永久磁鐵的逆磁場，防止永久磁鐵的減磁，使減磁耐力提高。
[專利文獻1]日本專利公開公報特開2010-213455號(第2圖)
[專利文獻2]日本專利公開公報特開平10-243623號(第7圖)
[專利文獻3]日本專利公開公報特開平07-154935號(第8圖)
依據上述專利文獻1~3揭示之先前技術，永久磁鐵產生的磁通從軸方向流入而使N、S磁極產生於轉子磁性體的表面，藉此，可防止永久磁鐵的減磁，使減磁耐力提高。然而，會有用以使N、S磁極交互產生於轉子磁性體表面的周方向(沿著圓周的方向，以下相同)的磁性體的構造複雜，製造困難的問題。
本發明係有鑑於上述情事而研創者，目的
在於獲得一種永久磁鐵型電動機之轉子，可降低對於永久磁鐵的逆磁場，防止永久磁鐵的減磁，使減磁耐力提高，並且簡化構造。
為了解決上述課題並達成目的，本發明係一種永久磁鐵型電動機之轉子，具備：磁極部，包含形成圓環狀的磁性體；以及場磁部，沿著軸方向相鄰配置於前述磁極部，包含形成圓環狀的多極構造的永久磁鐵，或形成圓環狀的複數個單極構造的永久磁鐵與磁性體，前述永久磁鐵產生的磁通沿著軸方向流入，使磁極產生於前述磁極部的外周面。
本發明之永久磁鐵型電動機之轉子係可產生下述效果：因從定子產生而流入轉子的磁通係流通於磁阻較小的轉子的磁性體內部而非永久磁鐵，因此，可降低對於永久磁鐵的逆磁場，防止永久磁鐵的減磁。另外，因場磁部整體成為多極構造，因此，可簡化用以使N、S磁極交互產生於轉子的磁性體表面的周方向的磁性體的構造。
10、20、30、40、40x、50、50x‧‧‧場磁部
10a、20a、20b、30a、30b、40a、40b、40c、40d、50a、50b‧‧‧永久磁鐵
10b、11a、20c、21a、31a、41a、50c、51a‧‧‧磁性體
10c‧‧‧場磁部狹縫
11、21、31、41、51‧‧‧磁極部
11b、11c、21b、31b、41b、51b‧‧‧磁極部狹縫
61‧‧‧圓弧板狀磁性體
61b‧‧‧外周部狹縫
91、92、93、94、95、96‧‧‧永久磁鐵型電動機之轉子
第1圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態1的立體圖。
第2圖係實施型態1的永久磁鐵型電動機之轉子的外
周部的展開圖。
第3圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態2的立體圖。
第4圖係實施型態2的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。
第5圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態3的立體圖。
第6圖係實施型態3的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。
第7圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態4的立體圖。
第8圖係實施型態4的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。
第9圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態5的立體圖。
第10圖係實施型態5的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。
第11圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態6的部分立體圖。
以下，基於圖式詳細說明本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態。又，本發明係不受限於此實施型態。
第1圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態1的立體圖，第2圖係實施型態1的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。如第1圖及第2圖所示，實施型態1的永久磁鐵型電動機之轉子91係具備：形成圓環狀且配置於軸方向兩端部及中央部的三個場磁部10；以及形成與場磁部10相同內外徑的圓環狀，且配置於場磁部10之間的二個磁極部11。場磁部10與磁極部11係沿著軸方向相鄰配置。
場磁部10係具有：朝相同周方向磁化且沿著周方向等間隔地配置的四個扇形的永久磁鐵10a；及配置於永久磁鐵10a的周方向兩端部的八個扇形的磁性體10b。於周方向相鄰的二個磁性體10b之間形成有軸方向的場磁部狹縫(slit)10c。實施型態1的場磁部10係由形成圓環狀的複數個單極構造的永久磁鐵10a及磁性體10b所構成的場磁部。
磁極部11係具有沿著周方向等間隔地配置的八個扇形的磁性體11a。於周方向相鄰的二個磁性體11a之間形成有軸方向的磁極部狹縫11b、11c。磁極部狹縫11c係與相鄰的二個磁性體10b之間的場磁部狹縫10c為相同相位。
場磁部10中產生的磁通係沿著軸方向流入磁極部11，而於扇形的磁性體11a的外周面，使S、N磁極沿著周方向交互地產生。
雖未有圖示，但可於磁極部狹縫11b中配置
朝著與永久磁鐵10a相同周方向磁化的平板狀的永久磁鐵，於磁極部狹縫11c中配置朝著與永久磁鐵10a的周方向相反方向磁化的平板狀的永久磁鐵。亦即，於磁極部狹縫11b、11c內配置平板狀的永久磁鐵，該平板狀的永久磁鐵係以向著產生N磁極之磁性體11a之方式朝周方向磁化。若於磁極部狹縫11b、11c內配置永久磁鐵，則可使更強的S、N磁極產生。
第3圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態2的立體圖，第4圖係實施型態2的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。如第3圖及第4圖所示，實施型態2的永久磁鐵型電動機之轉子92係具備：形成圓環狀且配置於軸方向兩端部及中央部的三個場磁部20；以及形成與場磁部20相同內外徑的圓環狀，且配置於場磁部20之間的二個磁極部21。場磁部20與磁極部21係沿著軸方向相鄰配置。
場磁部20係具有：以磁化方向交互相對之方式朝周方向磁化，且沿著周方向等間隔地配置，周方向兩端部為楔形的總計八個扇形的永久磁鐵20a、20b；及配置於永久磁鐵20a、20b的周方向兩端部的總計十六個三角柱狀的磁性體20c。實施型態2的場磁部20係由形成圓環狀的多極構造的永久磁鐵20a、20b所構成的場磁部。
磁極部21係具有沿著周方向等間隔地配置的八個扇形的磁性體21a。於相鄰的磁性體21a之間形成
有軸方向的磁極部狹縫21b。磁極部狹縫21b係配置於永久磁鐵20a、20b的周方向中央部。
場磁部20中產生的磁通係沿著軸方向流入磁極部21，而於扇形的磁性體21a的外周面，使S、N磁極沿著周方向交互地產生。
雖未有圖示，但可於磁極部狹縫21b內分別配置朝著分別與相同相位的永久磁鐵20a、20b相同周方向磁化的平板狀的永久磁鐵。亦即，於磁極部狹縫21b內配置平板狀的永久磁鐵，該平板狀的永久磁鐵係以向著產生N磁極之磁性體21a之方式朝周方向磁化。若於磁極部狹縫21b內配置永久磁鐵，則可使更強的S、N磁極產生。
第5圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態3的立體圖，第6圖係實施型態3的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。如第5圖及第6圖所示，實施型態3的永久磁鐵型電動機之轉子93係具備：形成圓環狀且配置於軸方向兩端部及中央部的三個場磁部30；以及形成與場磁部30相同內外徑的圓環狀，且配置於場磁部30之間的二個磁極部31。場磁部30與磁極部31係沿著軸方向相鄰配置。
場磁部30係具有：以磁化方向交互相異之方式朝軸方向磁化，且沿著周方向無間隙且等間隔地配置的總計八個扇形的永久磁鐵30a、30b。配置於軸方向兩端部的相同相位的二個永久磁鐵30a彼此係朝軸方向的一方
向磁化，配置於軸方向中央部的相同相位的一個永久磁鐵30b係朝軸方向的另一方向磁化。前述配置於軸方向兩端部的相同相位的二個永久磁鐵30a的隔鄰配置的相同相位的二個永久磁鐵30b係朝軸方向的另一方向磁化，配置於軸方向中央部的相同相位的一個永久磁鐵30a係朝軸方向的一方向磁化。實施型態3的場磁部30係由形成圓環狀的多極構造的永久磁鐵30a、30b所構成的場磁部。
磁極部31係具有沿著周方向等間隔地配置的八個圓弧狀的磁性體31a。於周方向相鄰的磁性體31a之間形成有軸方向的磁極部狹縫31b。磁極部狹縫31b係配置於永久磁鐵30a、30b的周方向端部。
場磁部30中產生的磁通係沿著軸方向流至磁極部31，而於磁性體31a的外周面，沿著周方向交互地產生S、N磁極。二個磁極部31中，相同相位的二個磁性體31a的S、N磁極係相異者。
雖未有圖示，但可於磁極部狹縫31b內配置平板狀的永久磁鐵，該平板狀的永久磁鐵係以向著產生磁極部31的N磁極之磁性體31a之方式朝周方向磁化。若於磁極部狹縫31b內配置永久磁鐵，則可使更強的S、N磁極產生。
第7圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態4的立體圖，第8圖係實施型態4的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。如第7圖及第8圖所示，
實施型態4的永久磁鐵型電動機之轉子94係具備：形成圓環狀且配置於軸方向兩端部的二個場磁部40；配置於軸方向中央部的一個場磁部40x；以及形成與場磁部40、40x相同內外徑的圓環狀，且配置於場磁部40、40x之間的二個磁極部41。場磁部40、40x與磁極部41係沿著軸方向相鄰配置。
場磁部40係具有：以磁化方向交互相異之方式朝軸方向傾斜之一方向磁化，且沿著周方向無間隙且等間隔地配置的八個扇形的永久磁鐵40a、40b。場磁部40x係具有：以磁化方向交互相異之方式朝軸方向傾斜之另一方向磁化，且沿著周方向無間隙且等間隔地配置的八個扇形的永久磁鐵40c、40d。實施型態4的永久磁鐵40a、40b、40c、40d係以軸方向一側與另一側的相位偏移一半間距(pitch)之方式，形成傾斜的形狀。實施型態4的場磁部40、40x係由形成圓環狀的多極構造的永久磁鐵40a、40b、40c、40d所構成的場磁部。
磁極部41係具有沿著周方向等間隔地配置的八個扇形的磁性體41a。於周方向相鄰的扇形的磁性體41a之間形成有軸方向的磁極部狹縫41b。磁極部狹縫41b係以位於永久磁鐵40a、40b、40c、40d的周方向端部之方式配置。二個磁極部41係將磁性體41a的相位偏移一半間距。
場磁部40、40x中產生的磁通係沿著軸方向流至磁極部41，而於磁性體41a的外周面，沿著周方向交
互地產生S、N磁極。二個磁極部41中，相位偏移一半間距的二個磁性體41a的S、N磁極係相異者。
雖未有圖示，但可於磁極部狹縫41b內配置平板狀的永久磁鐵，該平板狀的永久磁鐵係以向著產生磁極部41的N磁極之磁性體41a之方式朝周方向磁化。若於磁極部狹縫41b內配置永久磁鐵，則可使更強的S、N磁極產生。
第9圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態5的立體圖，第10圖係實施型態5的永久磁鐵型電動機之轉子的外周部的展開圖。如第9圖及第10圖所示，實施型態5的永久磁鐵型電動機之轉子95係具備：形成圓環狀且配置於軸方向兩端部的第一場磁部50；配置於軸方向中央部的第二場磁部50x；以及形成與第一及第二場磁部50、50x相同內外徑的圓環狀，且配置於第一及第二場磁部50、50x之間的二個磁極部51。第一及第二場磁部50、50x與磁極部51係沿著軸方向相鄰配置。
第一場磁部50係具有：以磁化方向交互逆向之方式朝軸方向磁化，且沿著周方向無間隙且等間隔地配置的總計八個扇形的永久磁鐵50a、50b。永久磁鐵50a係朝軸方向的一方向磁化，永久磁鐵50b係朝軸方向的另一方向磁化。永久磁鐵50a、50b的軸方向外側係配置有圓環狀的磁性體50c。圓環狀的磁性體50c及永久磁鐵50a、50b係構成第一場磁部50。實施型態5的場磁部50、50x
係由形成圓環狀的多極構造的永久磁鐵50a、50b所構成的場磁部。
配置於軸方向中央部(二個磁極部51之間)的第二場磁部50x係具有：圓環狀的磁性體50c；及相鄰配置於磁性體50c的兩側，以磁化方向交互逆向之方式朝軸方向磁化，且沿著周方向無間隙且等間隔地配置的總計十六個扇形的永久磁鐵50a、50b。一個相同相位中，若以永久磁鐵50a、50b、50a、50b的順序，從軸方向的一端排列至另一端，則相鄰的相同相位中，永久磁鐵係以50b、50a、50b、50a的順序，從軸方向的一端排列至另一端。圓環狀的磁性體50c係用以供永久磁鐵50a、50b產生的磁通通過者。
磁極部51係具有沿著周方向等間隔地配置的八個扇形的磁性體51a。於周方向相鄰的磁性體51a之間形成有軸方向的磁極部狹縫51b。磁極部狹縫51b係配置於永久磁鐵50a、50b的周方向端部。
第一及第二場磁部50、50x中產生的磁通係沿著軸方向流至磁極部51，而於磁性體51a的外周面，沿著周方向交互地產生S、N磁極。二個磁極部51中，相同相位的二個磁性體51a的S、N磁極係相同。
雖未有圖示，但可於磁極部狹縫51b內配置平板狀的永久磁鐵，該平板狀的永久磁鐵係朝向產生磁極部51的N磁極之磁性體51a之周方向磁化。若於磁極部狹縫51b內配置永久磁鐵，則可使更強的S、N磁極產生。
第11圖係顯示本發明之永久磁鐵型電動機之轉子的實施型態6的部分立體圖，顯示將軸方向一端的場磁部拆下的狀態。如第11圖所示，實施型態6的永久磁鐵型電動機之轉子96係以複數個圓弧板狀的磁性體61被覆實施型態1~5的永久磁鐵型電動機之轉子91~95的外周面者。
於磁極部11、21、31、41、51、及第11圖中未圖示的場磁部10、20、30、40、40x、50、50x的外周面，隔著與磁極部狹縫11b、21b、31b、41b、51b相同間距的外周部狹縫61b，固設配置成圓環狀的圓弧板狀的磁性體61。
磁極部狹縫11b、21b、31b、41b、51b與外周部狹縫61b係偏移相位而配置，圓弧板狀的磁性體61係以大部分固設於一個扇形的磁性體11a、21a、31a、41a、51a的外周面，而以一部分固設於相鄰的扇形的磁性體11a、21a、31a、41a、51a的外周面的一部分。
圓弧板狀的磁性體61亦具有下述機能：連接磁性體11a、11a彼此、磁性體21a、21a彼此、磁性體31a、31a彼此、磁性體41a、41a彼此、磁性體51a、51a彼此，分別將轉子91、92、93、94、95一體化，並且，將場磁部10、20、30、40、40x、50、50x中產生的磁通，沿著軸方向流向磁極部11、21、31、41、51。
如以上的說明，實施型態1~6的永久磁鐵型電動機之轉子91~95係可產生下述效果：因從定子產生
而流入轉子91~95的磁通係流經磁阻較小的轉子91~95的磁性體11a~51a內部而非永久磁鐵10a~50b，因此，可降低對於永久磁鐵10a~50b的逆磁場，防止永久磁鐵10a~50b的減磁。另外，因場磁部10~50x整體成為多極構造，因此，可簡化用以使N、S磁極交互產生於轉子91~95的磁性體11a~51a表面的周方向的磁性體11a~51a的構造。
10‧‧‧場磁部
10a‧‧‧永久磁鐵
10b、11a‧‧‧磁性體
10c‧‧‧場磁部狹縫
11‧‧‧磁極部
11b‧‧‧磁極部狹縫
91‧‧‧永久磁鐵型電動機之轉子
Claims (10)
- 一種永久磁鐵型電動機之轉子，具備：磁極部，包含形成圓環狀的磁性體；以及場磁部，沿著軸方向相鄰配置於前述磁極部，包含永久磁鐵與磁性體，該永久磁鐵為形成圓環狀的多極構造，或形成圓環狀的複數個單極構造，前述永久磁鐵產生的磁通沿著軸方向流入，使磁極產生於前述磁極部的外周面。
- 如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述場磁部係將朝相同周方向磁化的複數個扇形的永久磁鐵，以磁性體夾著周方向兩端部，並隔著場磁部狹縫而配置成圓環狀者。
- 如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述場磁部係將朝周方向磁化的複數個扇形的永久磁鐵，以磁化方向交互相對之方式，隔著磁性體而配置成圓環狀者。
- 如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述場磁部係將朝軸方向磁化的多極構造的永久磁鐵形成圓環狀者。
- 如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述場磁部係將對於軸方向傾斜地磁化的多極構造的永久磁鐵形成圓環狀者。
- 如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述場磁部係具備： 第一場磁部，具有：圓環狀的磁性體，配置於軸方向端部；及多極構造的圓環狀的永久磁鐵，相鄰配置於該磁性體的軸方向內側，以磁化方向成為交互逆向之方式，朝軸方向磁化；以及第二場磁部，具有：多極構造的圓環狀的一對永久磁鐵，配置於二個前述磁極部之間，且相鄰配置於圓環狀的磁性體及該磁性體的兩側，以磁化方向成為交互逆向之方式，朝軸方向磁化。
- 如申請專利範圍第1項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述磁極部係將複數個扇形的磁性體隔著磁極部狹縫而配置成圓環狀者。
- 如申請專利範圍第7項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，於前述磁極部狹縫內配置平板狀的永久磁鐵，該平板狀的永久磁鐵係以向著產生N磁極之磁性體之方式朝周方向磁化。
- 如申請專利範圍第7項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，於前述磁極部及前述場磁部的外周面，隔著與前述磁極部狹縫相同間距的外周部狹縫，固設有配置成圓環狀的圓弧板狀的磁性體。
- 如申請專利範圍第9項所述之永久磁鐵型電動機之轉子，其中，前述磁極部狹縫與前述外周部狹縫係偏移相位而配置，前述圓弧板狀的磁性體係以大部分固設於一 個扇形的磁性體的外周面，而以一部分固設於相鄰的扇形的磁性體的外周面的一部分。
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