TW501327B - Electrical machine stator and rotor - Google Patents

Description

501327 _案號89111719_年月曰 修正_ : 五、發明說明（1) 發明技彳标範圍 本發明大致相關於電力機械，而較特別在於相關一電機 用定子或轉子。 發明背景 傳統上，電機用定子總成具有一由一組鋼疊片所形成之 ‘ 定子鐵心。作為使用鋼疊片之替換方式，定子可以由鐵粉 · 所形成，如美國專利號碼4, 947, 0 6 5說明之一整體鑄模定 子所例示，及經國際專利應用W 0 9 5 / 1 2 9 1 2說明一定子包 括複數分離及大體等形之部件。 根據其原來性質，任何緊密、非氧化鐵皮材料並不會完 全密致，這意謂現今所使用之軟鐵粉將具有導磁率，其低 & 於可由鋼疊片所得到之導磁率。然而，磁粉合成材料能提 供諸如迷向磁性行為，減低高頻鐵損，改良之熱特性及彈 性設計及組件之優點。 使用單齒幾何（single tooth geometry)能提升相當大 之利益，當其面臨電力機械熱及製造特性。然而，對於一 感應機械，單齒繞組會導致一降低之性能，由於磁動勢 (MMF )諧波與傳統分配鋪設繞組設計作比較其成分會增 加。 專利申請案SE 9 8 0 1 40 1 -2說明一感應電機定子具有一單 齒幾何其係安排以減少高階MMF諧波。這些高階諧波藕合 || 到轉子會造成增加損失、渦流轉矩等等，該定子減少諧 波，但能造成與傳統分配鋪設繞線設計相比較之性能減 少 〇

O:\64\64779-910412.ptc 第4頁 501327 案號 89111719 年 月 曰 修正 五、發明說明（2) 發明概述 本發明之目 齒幾何及造成 此目的之達 申請專利範圍 相關之申請專 較特別的是 力機械包括複 有單繞組及提 barrier)，以 之磁場之傳播 定子具備該 不與定子緊鄰 磁通減少之達 播路徑之磁阻 之增加。如此 磁阻障壁能 中係一軸向及 貫穿整個齒極 兩部份彼此分 如另一實施 極分成兩部份 向，部份通過 向兩方向。一 的係提供 電力機械 成係提供 第1 0項之 電機用定子及轉子，其來自使用單 改良之效率之利益。 一定子如申請專利範圍第1項或如 轉子，本發明較佳之實施例說明於 利範圍。 根據本發明之一内容，其具備一定子對於電 數圓周分 供一轴向 增加每齒 用 當足夠磁 磁阻 兩齒 成係 。漏 電力 以複 徑向 本體 離。 例， 0替 齒極 實施 阻能 障壁 極繞 以齒 磁通 機械 數方 延伸 ，將 該間 而代 於徑 例之 夠經 離、徑向延伸齒極，其中每齒極具 及徑向延伸磁阻障壁（reluctance 極有關不與該齒極繞組有相互作用 有利於漏磁通，換言之，來自轉子 組有相互作用之磁場將減少。該漏 極磁阻障壁之方式以增加漏磁通傳 之減少造成與緊鄰二齒極繞組磁場 之性能增加。 式安排，在一實施例中，其在齒極 間隙，此間隙能夠延伸軸向及徑向 齒分成兩部份，如此在圓周方向將 隙安排在一如此之方式，其不將齒 之間隙部份延伸通過齒極於軸向方 向方向，或部份通過#極軸向與徑 間隙不將齒極分作成兩部份較為適 由部份延伸間隙達成。

O:\64\64779-910412.ptc 第5頁 501327 案號 89111719 A_η 曰 修正 五、發明說明（3) 再者間隙能夠由磁阻較 磁阻障壁也可安排為一 複數鑽孔及較小容積，充 材料。 大於齒極 軸向與徑 填著空氣 如 角度 在於 例 子之 在 供感 如本 如 定子 及每 因為 數 離繞 組之 所 定子 本 然而 例時 之精 較佳 使一 該缺 如電 電力 本發 應機 發明 另一 部件 齒極 部件 個定 組相 利益 有上 〇 發明 ，必 ，僅 神及 實施 缺槽 槽在 力機 機械 明一 械之 之定 較佳 ，每 具有 之相 子部 同。 ，換 述提 例 ，一· 形成於 漏磁通 械能夠 ，一同 較佳實 一優點 子，能 實施例 部件具 單-— 互相位 件所產 這引導 言之， 及之部 齒極 緊鄰 傳播 為一 步馬 施例 ，其 夠改 ，定 有複 繞組 移而 生之 出大 向缺 份、 尖端 齒極 路徑 感應 達等 中之 好處 良感 子在 數圓 ，除 減少 效果 部份 槽充 實施 延伸 尖端 引進 機械 等。 電力 在於 應機 兩不 周分 了工 〇 於單 諧波 填因 例及 進一步應用範圍 須知道詳細敘述 以圖說之方式表 範圍將由此詳細 將從下面 及特例， 示，因不 欽述之專 磁阻之材料來充填。 向齒極延伸體積，包括 或磁阻大於齒極磁阻之 於緊鄰齒極的尖端，此 之間，本實施例之優點 更多磁阻。 ’ 一具有一永久磁鐵轉 機械係一感應機械，提 單齒幾何之使用，與一 械之轉矩特性。 同轴向方向分成至少兩 離徑向導向之齒極，以 作諧波外之諧波效果會 一轉子上，實質上與分 之取消而保持單齒極繞 素，簡易製造及組裝。 優點也應用於轉子替代 之詳細敘述變得明瞭， 當指示本發明較佳實施 同改變及修正於本發明 業技術變得明白

O:\64\64779-910412.ptc 第6頁 501327 _案號89111719_年月日__ 五、發明說明（4) 圖式簡單說明 本發明其他之特性及優點可由下面之較佳實施例詳細敘 述配合相關圖式獲得明瞭，其中 圖1係本發明之一實施例4極3相定子及轉子之端視圖， 圖2係沿著圖1中I I - I I線之一軸向橫截面圖。 圖3a係圖1定子之一蠢極之端視圖， - 圖3 b係沿著圖3 a中I I I b - I I I b線之視圖。 圖4係圖1定子及轉子之端視圖，表示轉子磁場傳播情 形， 圖5 a係本發明實施例定子之一#極之端視圖， 圖5 b 4沿著圖5 a中V b - V b線之圖形， 圖6 a係如本發明實施例一定子齒極之端視圖5 圖6 b係沿著圖6 a中V I b - V I b線之視圖， 圖7 a係本發明實施例一定子齒極之端視圖， 圖7 b係圖沿著7 a中V I I b - V I I b線之視圖，及 圖8係圖1定子緊鄰兩齒之端視圖。 較佳實施例之詳細說明 相關於圖1及圖2感應馬達之一定子1係揭示具有兩軸向 分離定子部件2及3，每一定子部件各具有一軛部件4及5， 分別連結六個圓周方向分離之徑向延伸之齒極6及7。 各齒極最好分成兩部件6 a、b，其係於圓周方向分離一 間隙2 0。在較佳實施例間隙2 0也延伸透過軛部件4其整合❶ 齒極6。然而間隙2 0不需延伸穿過軛部件4，特別是若軛部 件4及齒極非一體成型。齒極7具有一相關外型。 再者各齒極6及相關軛部件4從一分離單元或片段8。同

O:\64\64779-910412.ptc 第7頁 501327 案號 89111719 年 月 修正 五、發明說明（5) 樣地，每齒極7及一連結部件相關軛部件5形成一分離單元 或片段9。 軛部件4及5係具體相位移1 8 0 °電機度 土一斜交角（未 表示出）。其之電源也移動180°電機度。再者，定子部件 2及3也分開一小氣隙1 0為了減少兩定子部件2及3磁場之相 互影響。 最後，各定子部份將包含相同之諧波，但其之相位移將 會如單一轉子1 8所看到，取消一大部份不需要之高階諧 波。 分別將各定子部件2、3組裝於分離單元8、9可容許各定 子單元1方便地捲繞。 多個分離單元8及9 (本實施例十二個）係由一軟磁粉合成 材料所製成，其係充填在一模片中，壓成一所希望之外型 然後熱處理於一相當低之溫度，為了破壞粉末粒子之間所 需之絕緣敷層。這意謂著分離單元8及9之大量製造係為可 能，不會造成材料浪費，一完成壓製單元具有高容忍度， 需要少許或不需加工。 如圖2顯示之一單元8及一單元9，每齒極6，7之軸長度 小於軛部件4，5連結配件之轴向長度。軛部件4、5之延伸 軸向通過齒極6、7係對稱於其兩軸向邊及增加鐵心之工作 長度，減少鐵損及磁化電流，為了提供一更有效率之機 械。再者，熱轉換自一繞組到一定子，透過輛之軸向延伸 連結缺槽外線圈匝線配件·，而得以改良。 上述設計可用於減少總繞線長度，以減小電力機械之尺 寸而具有原性能。

O:\64\64779-910412.ptc 第8頁 —— 案號89111719 五、發明說明（6) 、發明說明（6) ^ 一^-§_--_ 參考圖3a及3b，如較佳竇# / f日日… 部件6a，b，具有一小於齒間隙20將齒極6分作兩 f齒身Η百分比之寬度TW SU；7/埴之寬度⑽’較佳小 阻，用於減少漏磁通40，參;ϊ4充真之材料具有高磁 分離，為 b壓向彼 則隔離 了間=3填Ξ隙2 °也提供保持齒極6兩部件6 a， :間隙2°之寬度…寻以維持，當齒極6兩：件6a :而’參閱圖5a及5b ’ ％間隙2充 由較小隔離裝置22所提供，但僅充填二乳，則隔離 二。像這樣較小型隔離裝置Μ例如可由j上2〇容積—部 ί ^充填間隙2〇於GW方向及軸向方向2碎片材料形 部份距離於徑向方向。隔離裝^; ΐ僅延伸 k向替代軸向。 夏以僅安排延伸 如其他實施例’間隙20不能分離齒極 隙20可以安排部份延伸*過齒ίί=離部件 二二f過回極軸向方向，參閱圖6a及6b。秋、而'广方向及 =^部份延伸透過齒極6於轴向方向及完全透而間隙2 0也能 =换參閱圖7aHb。任—這兩 透過齒極6於徑 磁通傳播路徑達到足夠之位階。 夠使用只要漏 SD形於其間。 〜付一齒才 如圖所*，齒極6及7之齒尖"也能軸向 兩側之齒極主要部份，齒尖之延伸允許氣、=通過其轴 相關減少激磁電流，以補償鐵粉相t低導磁其產生 平之不良效 參閱圖8，依較佳實施例所示，二枚在 齒極6之齒尖丨丨係配置成相向地延伸一距^緣方向相鄰之 1。 ，使得一齒槽

O:\64\64779-910412.pt 501327 案號 89111719 #：_Μ 修正 五、發明說明（7) 果。 使用粉狀材料之另一優點在 的或橢圓，如此線圈匝線尖銳 緣穿透之危險性可以減少。這 價值之熱效果。繞組之排列可 其簡化繞線操作，允許非常高 值得注意的是感應馬達之轉 計。 雖然本發明之一實施例係如 技者而言幾種修正方式係可行 因此，本發明可用於機械具 子。再者，定子材料可包括疊 材料，例如疊片，或定子可由 此外，定子之材料可包含疊 他材料，例如疊層，或者定子 於，部份齒極輪廊可以為圓 之彎曲度可以消除，角落絕 允許較薄絕緣之使用導致有 包括一非重疊繞組於每齒， 之包裝因素可以達成。 子（顯示圖1 )較佳為傳統設 上述，其很明顯對於習於此 而不偏離本發明之精神。 有一外轉子替代例示之内轉 片或一結合其他材料之粉狀 鑄模製成。 層或一粉末材料，且結合其 可由鑄造製成。 ❿

O:\64\64779-910412.ptc 第10頁 501327 案號89111719 年月日 修正

O:\64\64779-910412.ptc 第11頁

Claims (1)

1. 501327 案號 89111719 六、申請專利範圍 伸之齒 延伸磁 組有交 2.如 間隙延 3 ·如 括至少 4 ·如 含空氣 5 ·如 齒極部 分比。 6.如 齒極部 分比。 7 ·如 延伸朝 齒之内 8 ·如 感應馬 9 ·如 進一步 數圓周 種電機 極，其 阻障壁 互作用 申請專 伸於各 申請專 一材料 申請專 用定子 中各齒 ，以增 之磁阻 利範圍 齒極之 利範圍 具有比 利範圍 申請專利範圍 份彼此具有一 申請專利範圍 份彼此具有一 申請專 向緊鄰 緣之間 申請專 達。 申請專 包括至 隔離轴 利範圍 齒極， 修正 ，包括複數個圓周方向隔離且徑向延 極具有一單繞組及具備一軸向及徑向 加各齒極磁場之傳播而不與該齒極繞 〇 第1項之定子，其中該磁阻障壁係一 轴向及徑向。 第2項之定子，其中各齒之該間隙包 齒極材料較大磁阻。 第2項之定子，其中各齒之該間隙包 第2項之定子，其中各齒之間隙定位 距離，其相爱於少於齒身寬度之2 0百 第2項之定子，其中各齒之間隙定位 距離，其相當於少於齒身寬度之10百 第1項之定子，其中各齒具備内緣且 僅在如此之角度使其缺槽形成於緊鄰 利範圍第1項之定子，其中該電力機械係一 利範圍第8項之定子，其中該電力感應機械 少兩定子段於兩不同軸向位置，各段具有複 向延伸齒極，定子段相互有一相位移，用以

   O:\64\64779-910702.ptc 第12頁 501327 案號 89111719 _Ά 曰 修正 六、申請專利範圍 減少除了工作諧波以外之其他諧波效應。 10. —種電機用轉子，包括複數個圓周隔離且徑向延伸 之齒極，其中各齒極具有單一繞組並分隔成至少兩部份， 其經由轴向及徑向延伸之間隙於圓周方向彼此隔離。 Φ

   O:\64\64779-910702.ptc 第13頁