TWI443937B - 電梯的永磁電機 - Google Patents

Description

電梯的永磁電機

本發明係有關一種永磁電機，特別是關於一種電梯的永磁電機。

永磁電機可應用於電梯裝置中，例如上海永大吉億電機有限公司(http://www.giem.com.cn)所製作的永磁電機(PM motor)以及上海永大電梯設備公司(http://www.yungtay.com.cn)所製作的電梯產品。永磁電機包含了外轉子式(Outer rotor type)之永磁電機以及內轉子式(Inner rotor type)之永磁電機。

第1圖係習知之外轉子式永磁電機100的構造。(細節請參照IEEE文獻，Wang,L.L.,Shen,J.X.,Wang,Y.,Wang,K.;Power Electronics,Machines and Drives,2008. PEMD 2008. 4^th IET Conference on,“A Novel Magnetic-Geared Outer-Rotor Permanent-Magnet Brushless Motor”)外轉子式永磁電機100由外表面具有複數個輻射狀定子齒140之定子135、圍繞該些輻射狀定子齒140並隔著一定氣隙(gap)165而與該些輻射狀定子齒140相對之複數個磁場調製塊130、及圍繞該些磁場調製塊130並隔著一定氣隙160而與該些磁場調製塊130相對之轉子120所構成，其中，定子135係固定於軸承170上。另外，複數個磁極用永久磁鐵110例如以黏結方式，沿著轉子120之內緣面固定而形成圓弧狀轉子磁極，並與定子135相對。

至於內轉子式永磁電機，其與外轉子式永磁電機之差異主要在於：轉子位於永磁電機內部，而定子包圍該轉子。也就是說，在內轉子式永磁電機中，轉子係沿著定子內表面而作動。

一般而言，傳統永磁電機(例如，外轉子式永磁電機)存在著上述磁場調製塊的固定問題。

為了解決上述磁場調製塊的固定問題，因此，本發明的實施例提出改良之永磁電機。

本發明一實施例係提供一種電梯的永磁電機，其包含：一轉子，其外周面包含複數個永久磁鐵；一定子，包圍該轉子，其內周面包含複數個輻射狀之定子齒，相鄰定子齒之間具有一定子槽，每一定子齒具有至少一第一延伸部與一第二延伸部，其中該第一延伸部、該第二延伸部係沿徑向延伸，且該第二延伸部之頂端與該些永久磁鐵保持一個預定的氣隙；複數個線圈繞組，置於該些定子槽內；以及一個軸承，連結該定子與該轉子。

本發明另一實施例係提供一種電梯的永磁電機，其包含：一定子，其外周面包含複數個輻射狀之定子齒，相鄰定子齒之間具有一定子槽，每一定子齒具有至少一第一延伸部與一第二延伸部，該第一延伸部、該第二延伸部係沿徑向延伸；複數個線圈繞組，置於該些定子槽內；一轉子，包圍該定子，其內周面包含複數個永久磁鐵，其中該些永久磁鐵係與該第二延伸部之頂端保持一個預定的氣隙；以及一個軸承，連結該定子與該轉子。

以下將參照附圖說明本發明之較佳實施形態。

第2圖係根據本發明一實施例之永磁電機200的構造。如圖所示，永磁電機200係內轉子式永磁電機，可作為電梯的驅動裝置。永磁電機200主要由定子205、轉子270與軸承260組成，其中軸承260連結定子205與轉子270，且定子205包圍轉子270。其餘永磁電機200用於驅動電梯之構件(例如曳引輪等)，可參考現有的上海永大吉億電機有限公司所製作的永磁電機以及上海永大電梯設備公司所製作的電梯產品，在此不多說明。

定子205為一環狀物，其內周面包含12個定子齒250，而每一個定子齒250包含兩個定子小齒240，但本發明並不限於此，亦即在其他實施例中，每一個定子齒250可以包含一個或一個以上的定子小齒240(該例為兩個定子小齒)。另外，在兩相鄰定子齒250之間皆具有一定子槽210，供設置線圈繞組(圖未顯示)。定子小齒240的作用乃是調製磁場。在此實施例中，定子齒250與兩個定子小齒240係構成一個類似“Y”字型的結構，但本發明並不限於此，亦即在其他實施例中，亦可為其他形狀。

轉子270亦為一環狀物，固定於軸承260上，其外周面包含44個均勻配置之轉子極220，其中，轉子極220由永久磁鐵構成。另外，轉子極220與定子小齒240頂端之間存在著一預定之氣隙230，因此，隨著軸承260轉動之轉子270可以沿著定子小齒240頂端轉動。

請注意，在此實施例中，定子小齒240數目之總合(在此為24個)係定子槽210數目(在此為12個)的整數倍(在此為2倍)。轉子極220(即永久磁鐵)數目(在此為44個)係等於所有定子小齒240數目與所有線圈繞組通對稱多相電流時形成的極對數目之差的2倍。另外，定子小齒240在徑向上具有相同長度b，且此長度b與上述氣隙230長度的比值係介於4～12之間。另外，定子小齒240在圓周方向上具有相同寬度a，且此寬度a與轉子極220在圓周方向上之寬度c的比值係介於0.8～1.2之間。

第3圖係根據本發明另一實施例之永磁電機300的構造。如圖所示，永磁電機300亦屬於內轉子式永磁電機，可作為電梯的驅動裝置。永磁電機300主要由定子305、轉子370與軸承360組成，其中軸承360連結定子305與轉子370，且定子305包圍轉子370。其餘永磁電機300用於驅動電梯之構件(例如曳引輪等)，可參考現有的上海永大吉億電機有限公司所製作的永磁電機以及上海永大電梯設備公司所製作的電梯產品，在此不多說明。

定子305為一環狀物，其內周面包含24個定子齒350，而每一個定子齒350包含一個定子小齒340，但本發明並不限於此，亦即在其他實施例中，每一個定子齒350可以包含一個或一個以上的定子小齒340(該例為一個定子小齒)。另外，在兩相鄰定子齒350之間皆具有一定子槽310，供設置線圈繞組(圖未顯示)。定子小齒340的作用乃是調製磁場。在此實施例中，定子齒350與定子小齒340係構成一個類似“T”字型的結構，但本發明並不限於此，亦即在其他實施例中，亦可為其他形狀。

轉子370亦為一環狀物，固定於軸承360上，其外周面包含44個均勻配置之轉子極320，其中，轉子極320由永久磁鐵構成。另外，轉子極320與定子小齒340頂端之間存在著一預定之氣隙330，因此，隨著軸承360轉動之轉子370可以沿著定子小齒340頂端轉動。

請注意，在此實施例中，定子小齒340數目之總合(在此為48個)係定子槽310數目(在此為24個)的整數倍(在此為2倍)。轉子極320(即永久磁鐵)數目(在此為44個)係等於所有定子小齒340數目與所有線圈繞組通對稱多相電流時形成的極對數目之差的2倍。另外，定子小齒340在徑向上具有一相同長度b’，且此長度b’與上述氣隙330長度的比值係介於4～12之間。另外，定子小齒340在圓周方向上具有一相同寬度a’，且此寬度a’與轉子極320在圓周方向上之寬度c’的比值係介於0.8～1.2之間。在此，本實施例之定子小齒340寬度a’、定子小齒340長度b’以及轉子極320寬度c’可因應設計需求而異于或同於前述實施例之定子小齒240寬度a、定子小齒240長度b以及轉子極220寬度c，也就是說可以做任意之變化。

以上為電梯之內轉子式永磁電機的兩個實施例。在其他實施例中，本發明亦適用於外轉子式永磁電機。

綜上所述，本發明之實施例揭露了一種一體成形之定子(例如，定子205或305)，其包含了定子齒(例如，定子齒250或350)與定子小齒(例如，定子小齒240或340)，其中，上述定子小齒相當於習知之磁場調製塊。如此一來，一體成形之定子解決了習知技術中磁場調製塊的固定問題。而且，由於本發明之實施例所揭露的永磁電機僅有單一氣隙，因此提高了轉矩密度，可達到習知之永磁電機轉矩密度的2倍。

100．．．外轉子式永磁電機

110．．．磁極用永久磁鐵

120．．．轉子

130．．．磁場調製塊

135．．．定子

140．．．定子齒

160．．．氣隙

165．．．氣隙

170．．．軸承

200．．．永磁電機

205．．．定子

210．．．定子槽

220．．．轉子極

230．．．氣隙

240．．．定子小齒

250．．．定子齒

260．．．軸承

270．．．轉子

300．．．永磁電機

305．．．定子

310．．．定子槽

320．．．轉子極

330．．．氣隙

340．．．定子小齒

350．．．定子齒

360．．．軸承

370．．．轉子

a．．．寬度

b．．．長度

c．．．寬度

a’．．．寬度

b’．．．長度

c’．．．寬度

第1圖係習知之永磁電機的構造。

第2圖係根據本發明一實施例之永磁電機的構造。

第3圖係根據本發明另一實施例之永磁電機的構造。

200．．．永磁電機

205．．．定子

210．．．定子槽

220．．．轉子極

230．．．氣隙

240．．．定子小齒

250．．．定子齒

260．．．軸承

270．．．轉子

a．．．寬度

b．．．長度

c．．．寬度

Claims (6)

1. 一種電梯的永磁電機，包含：一轉子，其外周面包含複數個永久磁鐵；一定子，包圍該轉子，其內周面包含複數個輻射狀之定子齒，相鄰定子齒之間具有一定子槽，每一定子齒具有至少一第一延伸部與一第二延伸部，其中該第一延伸部、該第二延伸部係沿徑向延伸，且該第二延伸部之頂端係與該些永久磁鐵保持一個預定的氣隙；複數個線圈繞組，置於該些定子槽內；以及一個軸承，連結該定子與該轉子；其中該第一延伸部與該第二延伸部數目分別係該定子槽數目的整數倍；其中該些永久磁鐵數目係等於該第二延伸部數目與所有線圈繞組通對稱多相電流時形成的極對數目之差的2倍，且該些永久磁鐵按N、S交錯排列。
2. 如申請專利範圍第1項之永磁電機，其中該第二延伸部在徑向上的長度與該氣隙長度的比值係介於4~12之間。
3. 如申請專利範圍第1項之永磁電機，其中該第二延伸部之寬度與該永久磁鐵在圓周方向上之寬度的比值係介於0.8~1.2之間。
4. 一種電梯的永磁電機，包含：一定子，其外周面包含複數個輻射狀之定子齒，相鄰定子齒之間具有一定子槽，每一定子齒具有至少一第一延伸部與一第二 延伸部，該第一延伸部、該第二延伸部係沿徑向延伸；複數個線圈繞組，置於該些定子槽內；一轉子，包圍該定子，其內周面包含複數個永久磁鐵，其中該些永久磁鐵係與該第二延伸部之頂端保持一個預定的氣隙；以及一個軸承，連結該定子與該轉子；其中該第一延伸部與該第二延伸部數目分別係該定子槽數目的整數倍；其中該些永久磁鐵數目係等於該第二延伸部數目與所有線圈繞組通對稱多相電流時形成的極對數目之差的2倍，且該些永久磁鐵按N、S交錯排列。
5. 如申請專利範圍第4項之永磁電機，其中該第二延伸部在直徑方向上的長度與該氣隙長度的比值係介於4~12之間。
6. 如申請專利範圍第4項之永磁電機，其中該第二延伸部在圓周方向上的寬度與該永久磁鐵在圓周方向上之寬度的比值係介於0.8~1.2之間。