TWI450475B - 切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構 - Google Patents

Description

切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構

本揭露係有關於一種切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，尤指一種具有組合式結構，且係採用外繞方式纏繞線圈之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構。

由於高效永磁電機開始廣泛應用於電動車輛、變頻家電及自動化傳動器所用之稀土磁石材料呈現嚴重供需失衡與價格狂飆的狀況，使得使用永磁電機技術呈現必須變革的趨勢。

然而傳統切換磁阻馬達(或稱開關磁阻馬達)的齒部，絕大多數需要靴狀結構設計，並配合槽楔或檔板之使用，以固定馬達繞線。針對集中繞之馬達，傳統係以直繞式(或稱內繞式)之繞線方式進行繞線。但因內繞式之繞線方式，必須保留足夠空間容許繞線針頭移動，以進行排線及繞線之動作。如此，將使定子線槽之槽滿率遭受限制，且其繞線動作之進行，需由三個伺服馬達進行三軸向之組合動作，使得繞線速度無法快速。此外，傳統切換磁阻馬達(或稱開關磁阻馬達)係為開口槽設計，且以直繞式繞線及以圖示直齒槽口之結構，搭配檔板之設計為其基本架構。槽滿率無法提高、檔板設計不易及繞線速度緩慢，始終是其應用及製造上，所經常會遭遇到之難題。

於一實施例中，本揭露提出一種切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其包含複數齒部、一導線架以及一軛部，每一齒部係由複數第一矽鋼片堆疊構成；導線架包括一環體以及複數繞線單元，環體具有一心軸方向，複數繞線單元係以環體之心軸方向為中心，環繞設置於環體之外週緣，相鄰二繞線單元相對於連接環體之一端係呈相互分離，每一繞線單元具有一插槽，每一插槽具有一長度方向，每一插槽之長度方向係以環體之心軸方向為中心徑向延伸，且插槽係貫穿該環體以及繞線單元，每一插槽係用於容納與設置一齒部，每一繞線單元係用於纏繞線圈；軛部係由複數軛部單元構成之環狀結構，軛部具有一心軸方向，每一軛部單元係由複數第二矽鋼片堆疊構成，軛部係與導線架同軸圍設於複數繞線單元外圍，且軛部之位置係對應於該複數齒部。

以下將參照隨附之圖式來描述本揭露為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利 貴審查委員瞭解，但本揭露之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第一圖至第三圖所示一種切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構實施例，其包含一導線架10、複數齒部20以及一軛部30。

導線架10包括一環體11以及複數繞線單元12，環體11具有一心軸方向C，該複數繞線單元12係以環體11之 心軸方向C為中心，呈放射狀環繞設置於環體11之外週緣，該複數繞線單元12之一端部係藉由環體11形成連接狀態，而相鄰二繞線單元12相對於連接環體11之一端則呈現相互分離之狀態。每一繞線單元12具有一插槽13，每一插槽13具有一長度方向，長度方向係垂直於心軸方向C，每一插槽13之長度方向係以環體11之心軸方向C為中心徑向延伸，且插槽13係貫穿環體11以及繞線單元12。於每一繞線單元12相對於連接環體11之一端之外周緣設有一第一凸緣14，該繞線單元12介於第一凸緣14與環體11間之部位係用於纏繞線圈15，可以避免線圈15脫離導線架10。每一插槽13係用於容納與設置一齒部20。軛部30係由複數個個呈長弧形之軛部單元31構成之環狀結構，軛部30具有一心軸方向，軛部30係與導線架10同軸圍設於複數繞線單元12外圍，且軛部30之位置係對應於該複數齒部20。導線架10係採用絕緣材質，於本實施例中，環體11及複數繞線單元12係一體成型構成該導線架10。

請參閱第四圖及第五圖所示，每一齒部20係由複數第一矽鋼片21堆疊構成，每一軛部單元31係由複數第二矽鋼片32堆疊構成，依第一矽鋼片21與第二矽鋼片32之形狀安排於矽鋼片素材40，以決定矽鋼片素材40沖製之尺寸，使可由較小尺寸所組合之沖壓排列，提高矽鋼片素材40之使用率。於第一矽鋼片21之一端具有一第一凸部22，該第一凸部22係呈鳩尾形，每一第一凸部22具有相對之一第一側邊221以及一第二側邊222，第一側邊221與第 二側邊222之長度不同，使第一凸部22係呈現一不對稱形狀之鳩尾形。於第二矽鋼片32設有第一凹部33，第一凹部33之形狀係與第一凸部22相對應。上述不對稱之第一凸部22設計，其作用之一在於可使每一第一矽鋼片21以相同的沖壓方向之面堆疊，可避免隨意堆疊時，導致沖壓可能形成之毛邊造成第一矽鋼片21無法緊密貼合，將沖壓成型之片狀第一矽鋼片21相互堆疊加工之後，即可形成第二圖所示呈塊狀之齒部20。同理，第二矽鋼片32也可藉由不對稱之第一凹部33設計而緊密堆疊。此外，於第二矽鋼片32之相對二端分別設有一第二凸部34以及第二凹部35，該第二凸部34與第二凹部35之形狀係相互對應，將沖壓成型之片狀第二矽鋼片32相互堆疊加工之後，即可形成第二圖所示呈長弧形塊狀之軛部單元31。

本揭露之定子矽鋼片結構，藉由軛部與齒部改為組合結構之同時，而改變其定子矽鋼片素材沖製之尺寸，使可由較小尺寸所組合之沖壓排列，提高矽鋼片素材之使用率。

如第二圖所示，齒部20朝向軛部單元31之一端具有由複數第一凸部22堆疊所形成之一長形鳩尾座，軛部單元31相對應於第一凸部22之位置具有一由複數第一凹部33堆疊所形成之一長形鳩尾槽，此外，於相鄰二軛部單元31相鄰之面上，分別具有由複數第二凸部34堆疊所形成之一長形鳩尾座，以及由複數第二凹部35堆疊所形成之一長形鳩尾槽。藉由上述構造，可將軛部單元31一一與齒部20嵌合，且該複數個軛部單元31串聯形成一環狀結構，如第一圖所示。

本揭露對傳統切換磁阻馬達定部結構設計，進行定子繞組導線架(bobbin)之結構變化設計，並配合定子矽鋼片，採用組合式之結構，將軛部與齒部，設計為凸、凹之結構組合。藉此改善傳統切換磁阻馬達之繞線、與定子矽鋼片之組裝模式。

於第二圖所顯示之軛部單元31朝向導線架10及齒部20之一面設有複數呈U型之絕緣片36，該絕緣片36之位置係位於二第一凹部33之間，絕緣片36之作用在於使軛部單元31與纏繞線圈15保持隔離，以得到絕緣之效果。此外，組裝者可依所需決定纏繞線圈15與安裝齒部20之順序，可先纏繞線圈15，再安裝齒部20，或可先安裝齒部20後，再纏繞線圈15。

本揭露將傳統定子繞線方式，由內繞式改變為可以用外繞式設備進行繞線之模式。藉此，使其整體繞線作業較為容易，且可提高其槽滿率與增加繞線速度，以改善傳統切換磁阻馬達之運轉效能。

請參閱第六圖及第七圖所示實施例，該導線架100包含對稱設置之一第一導線架單元110以及一第二導線架單元120，第一導線架單元110包括一第一副環體111以及複數第一副繞線單元112，該複數第一副繞線單元112係環繞設置於第一副環體111之外週緣，每一第一副繞線單元112具有一第一凹槽113。第二導線架單元120包括一第二副環體121以及複數第二副繞線單元122，該複數第二副繞線單元122係環繞設置於第二副環體121之外週緣，每一第二副繞線單元122具有一第二凹槽123。該第 一導線架單元110與第二導線架單元120同軸設置，每一第一凹槽112係對應於一第二凹槽123。將第七圖與第三圖相互比對，本實施例係由第一副環體111與第二副環體121構成第三圖導線架10之環體11，以及，本實施例係由相對應位置之第一凹槽112與第二凹槽123構成第三圖導線架10之插槽13。本實施例導線架100所形成之外型與第三圖導線架10之外型相同，本實施例導線架100由結構對稱之第一導線架單元110及第二導線架單元120組合而成，可簡化成型導線架之模具結構及成本。

請參閱第八圖及第九圖所示實施例，該導線架300包括一環體310以及複數繞線單元320，於環體310之外週緣設有複數滑槽組330，每一滑槽組330係由對稱之二滑槽331構成，每一滑槽331具有一插入方向F1，該插入方向F1係平行於環體310之心軸方向C，於每一滑槽331內設有一繞線單元320，每一繞線單元320具有一插槽321，每一繞線單元320沿著插槽321之長度方向具有相對之二端，於其中一端之外周緣設有一第二凸緣322，第二凸緣322之相對二側係分別對應一滑槽331，每一繞線單元320係藉由第二凸緣322嵌合於一滑槽組330中。將第八圖與第三圖相互比對，本實施例係將環體310與繞線單元320分別成型後再組裝成一完整之導線架300。本實施例可先將繞線單元320一一纏繞線圈15之後再組裝於環體310外週緣，增加其繞線組裝簡便與製程編排之彈性。

請參閱第十圖及第十一圖所示實施例，該導線架400包括複數繞線單元420，每一繞線單元420具有一插槽 421，每一繞線單元420沿著插槽421之長度方向具有相對之二端，於其中一端之外周緣設有一第三凸緣422，相鄰二繞線單元420之第三凸緣422之間設有嵌合結構，該嵌合結構係由可相互嵌合之第三凸部423以及第三凹部424構成，第三凸部423及第三凹部424係分別設置於相鄰二第三凸緣422相鄰之面上。該複數繞線單元420之第三凸緣422係相互嵌合串聯構成一環體。將第十圖與第三圖相互比對，本實施例係由複數第三凸緣422構成第三圖導線架10之環體11，本實施例可先將繞線單元420一一完成繞線之後再串聯組裝增加其繞線組裝簡便與製程編排之彈性。

上述第六圖至第十一圖所示導線架結構，再搭配第二圖所示之齒部20及軛部30，即可構成一定子結構。

惟以上所述者，僅為本揭露之實施例而已，當不能以之限定本揭露所實施之範圍。即大凡依本揭露申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本揭露專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

10、100、300、400‧‧‧導線架

11、310‧‧‧環體

12、320、420‧‧‧繞線單元

13、321、421‧‧‧插槽

14‧‧‧第一凸緣

15‧‧‧線圈

20‧‧‧齒部

21‧‧‧第一矽鋼片

22‧‧‧第一凸部

30‧‧‧軛部

31‧‧‧軛部單元

32‧‧‧第二矽鋼片

33‧‧‧第一凹部

34‧‧‧第二凸部

35‧‧‧第二凹部

36‧‧‧絕緣片

40‧‧‧矽鋼片素材

110‧‧‧第一導線架單元

111‧‧‧第一副環體

112‧‧‧第一副繞線單元

113‧‧‧第一凹槽

120‧‧‧第二導線架單元

121‧‧‧第二副環體

122‧‧‧第二副繞線單元

123‧‧‧第二凹槽

322‧‧‧第二凸緣

330‧‧‧滑槽組

331‧‧‧滑槽

422‧‧‧第三凸緣

423‧‧‧第三凸部

424‧‧‧第三凹部

C‧‧‧心軸方向

F1‧‧‧插入方向

第一圖係本揭露一實施例之組合結構示意圖。

第二圖係第一圖實施例之分解結構示意圖。

第三圖係第一圖導線架實施例之外觀結構示意圖。

第四圖係第一圖齒部及軛部實施例之配置成型示意圖。

第五圖係第一圖齒部及軛部實施例之搭配結構示意 圖。

第六圖係本揭露導線架另一實施例之分解結構示意圖。

第七圖係第六圖導線架實施例之組合結構示意圖。

第八圖係本揭露導線架又一實施例組合結構示意圖。

第九圖係第八圖實施例分解結構示意圖。

第十圖係本揭露導線架另一實施例組合結構示意圖。

第十一圖係第十圖實施例分解結構示意圖。

10‧‧‧導線架

11‧‧‧環體

12‧‧‧繞線單元

14‧‧‧第一凸緣

15‧‧‧線圈

20‧‧‧齒部

30‧‧‧軛部

31‧‧‧軛部單元

36‧‧‧絕緣片

C‧‧‧心軸方向

Claims (10)

1. 一種切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其包含：複數齒部，每一該齒部係由複數第一矽鋼片堆疊構成；一導線架，其包括一環體以及複數繞線單元，該環體具有一心軸方向，該複數繞線單元係以該環體之該心軸方向為中心，環繞設置於該環體之外週緣，相鄰二該繞線單元相對於連接該環體之一端係相互分離，每一該繞線單元具有一插槽，每一該插槽具有一長度方向，每一該插槽之該長度方向係以該環體之心軸方向為中心徑向延伸，且該插槽係貫穿該環體以及繞線單元，每一該插槽係用於容納與設置一該齒部，每一該繞線單元係用於纏繞線圈；以及一軛部，其係由複數軛部單元構成之環狀結構，該軛部具有一心軸方向，每一該軛部單元係由複數第二矽鋼片堆疊構成，該軛部係與該導線架同軸圍設於該複數繞線單元外圍，且該軛部之位置係對應於該複數齒部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，每一該齒部朝向該軛部之一端設有一第一凸部，該軛部相對應於每一該第一凸部之位置分別設有一第一凹部，每一該第一凸部係嵌合於相對應之該第一凹部內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，每一該第一凸部具有相對之一第一側邊以及一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊之長度不同，使該第一凸部具有一不對稱形狀，每一該第一凹 部之形狀係與對應嵌合之該第一凸部相對應。
4. 如申請專利範圍第1項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，每一該繞線單元相對於連接該環體之一端之外週緣設有一第一凸緣，該線圈係纏繞於該繞線單元及該第一凸緣與該環體間之部位。
5. 如申請專利範圍第1項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，該導線架包含：一第一導線架單元，其包括一第一副環體以及複數第一副繞線單元，該複數第一副繞線單元係環繞設置於該第一副環體之外週緣，每一該第一副繞線單元具有一第一凹槽；以及一第二導線架單元，其包括一第二副環體以及複數第二副繞線單元，該複數第二副繞線單元係環繞設置於該第二副環體之外週緣，每一該第二副繞線單元具有一第二凹槽，該第一導線架單元與該第二導線架單元同軸設置，該第一副環體與該第二副環體構成該環體，每一該第一凹槽係對應於一該第二凹槽，由相對應位置之該第一凹槽與該第二凹槽構成可容納與設置一對應該齒部之該插槽。
6. 如申請專利範圍第1項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，該環體之外週緣設有複數滑槽組，每一該滑槽組係由對稱之二滑槽構成，每一該滑槽具有一插入方向，該插入方向係平行於該環體之該心軸方向，於每一該滑槽內設有一該繞線單元，每一該繞線單元沿著該插槽之該長度方向具有相對之二端，於其中一 端之外周緣設有一第二凸緣，該第二凸緣之相對二側係分別對應一該滑槽，每一該繞線單元係藉由該第二凸緣嵌合於一該滑槽組中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，該複數軛部單元係相互嵌合串聯構成之環狀結構，相鄰二該軛部單元之間設有嵌合結構，該嵌合結構係由可相互卡合之至少一第二凸部以及至少一第二凹部構成，該至少一第二凸部以及該至少一第二凹部係分別設置於相鄰二該軛部單元相鄰之面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，每一該繞線單元沿著該插槽之該長度方向具有相對之二端，於其中一端之外週緣設有一第三凸緣，該複數繞線單元之該第三凸緣係相互嵌合串聯構成該環體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，相鄰二該第三凸緣之間設有嵌合結構，該嵌合結構係由可相互嵌合之至少一第三凸部以及至少一第三凹部構成，該至少一第三凸部以及該至少一第三凹部係分別設置於相鄰二該第三凸緣相鄰之接觸面上。
10. 如申請專利範圍第2項所述之切換磁阻馬達定子與繞線導線架結構，其中，該軛部單元朝向該導線架及該齒部之一面設有複數絕緣片，每一該絕緣片之位置係位於二該第一凹部之間，該絕緣片係用以將該軛部單元與所纏繞之該線圈隔離，使該軛部單元與該線圈具備隔離與產生電氣絕緣之效果。