TWI659591B

TWI659591B - 旋轉電機之轉子

Info

Publication number: TWI659591B
Application number: TW106139810A
Authority: TW
Inventors: 潘承訓; 林皇銘; 賴明志; 連家祥
Original assignee: 大銀微系統股份有限公司
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-05-11
Also published as: TW201924187A

Abstract

旋轉電機之轉子包含有環體、複數磁極、複數磁槽以及複數磁鐵。該些磁極係徑向地設於該環體上，其中各該磁極包含兩集磁部，且各該集磁部具有夾角(C)，該夾角係介於20∘~90∘之間。該些磁槽係介於該些磁極之間，而該些磁鐵係分別容置於該些磁槽內。藉由特定角度範圍之夾角結構設計來集中轉子磁場以減少漏磁，並降低頓轉轉矩，從而提升馬達整體之性能。

Description

旋轉電機之轉子

本發明係與旋轉電機有關，特別是關於一種旋轉電機之轉子。

近年來，旋轉馬達逐漸採用磁鐵內藏式之技術，因磁鐵位於轉子之矽鋼片中，可防止磁鐵飛脫並降低磁鐵去磁之風險，但由於其存在著漏磁之缺失，因此，在磁鐵內藏式之轉子技術領域中，莫不戮力於降低漏磁之技術研究。

具體用以降低漏磁之習知技術中，則有如歐洲專利EP2201663B1號專利所公開的轉子技術，於幅射型內藏式轉子之磁鐵近軸端側設置對稱的不規則五邊形凹槽，或有如日本專利JP3425176B2號所公開的轉子技術，於幅射型內藏式轉子之磁鐵近軸端側設置對稱的三角形凹槽，而於JP5954279B2之日本專利中則係於幅射型內藏式轉子之磁鐵遠軸端側設置有平整平面之平坦部，據以降低磁漏之發生。

惟，上開之習知技術雖得以降低磁漏，但其效果尚屬有限，仍有待加以改進。

因此，本發明之主要目的即係在提供一種旋轉電機之轉子，其係可集中轉子磁場以減少漏磁，並降低頓轉轉矩，從而提升馬達整體之性能。

緣是，為達成上述目的，本發明所提供之旋轉電機之轉子，係使每一磁極包含兩對稱之集磁部，其中每一集磁部中之側邊以及斜邊定義出夾角，並使該夾角介於20∘~90∘之間。

旋轉電機之轉子乃係包含有環體、複數磁極、複數磁槽以及複數磁鐵。該些磁極係徑向地設於該環體上，其中各該磁極包含兩集磁部，且各該集磁部具有一夾角(C)，該夾角係介於20∘~90∘之間。該些磁槽係介於該些磁極之間，而該些磁鐵係分別容置於該些磁槽內。

在本發明的一實施例中，該環體包含複數徑向地配置之突出部。

在本發明的一實施例中，該磁極包含兩對稱配置於外側且朝各磁槽突出之抵止部。

在本發明的一實施例中，各磁鐵具有第一寬度(W1)，且各磁極之連接部具有第二寬度(W2)，該第一寬度(W1)與該第二寬度(W2)之關係為：

W1/4 ≦ W2 ≦ W1/2。

在本發明的一實施例中，各磁鐵具有第一寬度W1，且各磁極具有第三寬度W3，該第三寬度W3係大於該第一寬度W1。

在本發明的一實施例中，各磁鐵具有第一長度L1，且各磁極之連接部具有第二長度L2，該第一長度L1、該第二長度L2與該夾角之關係為：

0.5L1 × cos(C) ≦ L2。

在本發明的其他實施例中，夾角(C)係為25∘、50∘或80∘。

綜上所述，本發明所提供的旋轉電機轉子藉由使夾角(C)介於20∘~90∘之間的結構設計，達到集中轉子磁場及減少漏磁之目的。此外，藉由控制磁鐵之第一寬度(W1)與連接部之第二寬度(W2)的條件，達到降低轉矩之目的。並透過限定磁鐵的第一長度(L1)與連接部的第二長度(L2)之關係，以提高氣隙磁交鏈，達到提升馬達整體性能之功效。

請參閱第一圖至第四圖，其繪示本發明旋轉電機之轉子之第一實施例。旋轉電機之轉子包含一環體(10)、複數磁極(20)、複數磁槽(30)、複數磁鐵(40)、一內固定座(50)、一壓環(60)以及複數連接件(70)。

複數磁極(20)係呈徑向地朝外側突出於環體(10)上，且相鄰的磁極(20)之間形成複數磁槽(30)。環體(10)包含複數呈徑向地朝外側突出於環體(10)上之突出部(11)，且突出部(11)係介於相鄰的磁極(20)之間並對應於磁槽(30)。此外，每一磁極(20)包含兩對稱配置於外側且朝磁槽(30)突出之抵止部(21)，藉此每一磁槽(30)內於外側具有兩成組對應之抵止部(21)。複數磁鐵(40)係分別容置於複數磁槽(30)內，且藉由環體(10)上之突出部(11)以及朝磁槽(30)突出之抵止部(21)固定於磁槽(30)內。

內固定座(50)係設於轉子之一端，且部分穿套於轉子中，而壓環(60)係設於轉子之另一端。此外，內固定座(50)以及壓環(60)分別具有對應環體(10)上穿孔(12)之第一結合孔(51)以及第二結合孔(61)，並藉由該些連接件(70)穿設於第一結合孔(51)、穿孔(12)及第二結合孔(61)以組裝內固定座(50)、壓環(60)以及轉子，藉此將轉子固定於內固定座(50)以及壓環(60)之間。在本實施例中，連接件(70)係為鉚釘，然而在其他實施例中，連接件(70)可因應產品之設計改為螺釘，而第一結合孔(51)、穿孔(12)及第二結合孔(61)則對應地設計為螺孔，以提供較佳之設計彈性。

進一步說明，每一磁極(20)包含兩集磁部(22)，係配置於每一磁極(20)鄰近環體(10)之一側。每一集磁部(22)包含一側邊(23)以及一斜邊(24)，其中側邊(23)與斜邊(24)之間定義出一夾角(C)。在本實施例中，夾角(C)係為25∘。透過轉子上集磁部(22)的夾角(C)設計，達到集中轉子磁場及提高氣隙磁交鏈，以提升性能並且降低轉子鐵損。

此外，每一磁鐵(40)具有一第一寬度(W1)，其中第一寬度(W1)係由相鄰磁極(20)間所對應的側邊(23)間的距離所界定。每一磁極(20)包含一用以連接環體(10)之連接部(25)，其中每一連接部(25)包含兩對應之長邊(26)，且兩長邊(26)間之距離為一第二寬度(W2)。第一寬度(W1)與第二寬度(W2)之關係為：

W1/4 ≦ W2 ≦ W1/2。

磁極(20)具有一第三寬度(W3)，第三寬度(W3)係由各磁極(20)的兩側邊(23)間之距離所界定，其中各磁極(20)之第三寬度(W3)係大於各磁鐵(40)之第一寬度(W1)。

每一磁鐵(40)具有一第一長度(L1)，且每一磁極(20)之連接部(25)具有一第二長度(L2)，其中第一長度(L1) 、第二長度(L2)與夾角(C)之關係為：

0.5L1 × cos(C) ≦ L2。

值得說明的是，本實施例中的夾角(C)係為25∘，然而在其他實施例中，夾角(C)可為介於20∘~90∘之間的角度，如第五圖所示的夾角(C)為50∘及第六圖所示的夾角(C)為80∘。

請參照第七圖，其係為集磁部(22)之夾角(C)與轉矩之關係圖，其中橫軸所示為夾角(C)之角度，而縱軸所示為轉矩之數值。在轉矩與夾角(C)之關係中，轉矩係隨著夾角(C)之增加而呈現下降之趨勢。

請參照第八圖，其係為連接部(25)之第二寬度(W2)與轉矩之關係圖，其中橫軸所示為第二寬度(W2)之距離，而縱軸所示為轉矩之數值。在轉矩與第二寬度(W2)之關係中，轉矩係隨著第二寬度(W2)之增加而呈現下降之趨勢。

綜上所述，本發明所提供的旋轉電機轉子中的每一磁極(20)包含兩集磁部(22)，其中每一集磁部(22)中側邊(23)以及斜邊(24)定義出夾角(C)，藉由使夾角(C)介於20∘~90∘之間的結構設計，達到集中轉子磁場及減少漏磁之目的。此外，每一磁極(20)包含連接部(25)，且連接部(25)具有第二寬度(W2)，藉由控制磁鐵(40)之第一寬度(W1)與連接部(25)之第二寬度(W2)的條件，達到降低轉矩之目的。最後，透過限定磁鐵(40)的第一長度(L1)與連接部(25)的第二長度(L2)之關係，以提高氣隙磁交鏈，達到提升馬達整體性能之功效。

(10)‧‧‧環體

(11)‧‧‧突出部

(12)‧‧‧穿孔

(20)‧‧‧磁極

(21)‧‧‧抵止部

(22)‧‧‧集磁部

(23)‧‧‧側邊

(24)‧‧‧斜邊

(25)‧‧‧連接部

(26)‧‧‧長邊

(30)‧‧‧磁槽

(40)‧‧‧磁鐵

(50)‧‧‧內固定座

(51)‧‧‧第一結合孔

(60)‧‧‧壓環

(61)‧‧‧第二結合孔

(70)‧‧‧連接件

(C)‧‧‧夾角

(W1)‧‧‧第一寬度

(W2)‧‧‧第二寬度

(W3)‧‧‧第三寬度

(L1)‧‧‧第一長度

(L2)‧‧‧第二長度

第一圖係本發明第一實施例之立體圖。第二圖係本發明第一實施例之分解圖。第三圖係本發明第一實施例沿第一圖3-3割面線之剖視圖。第四圖係本發明第一實施例之局部平面圖。第五圖係本發明第二實施例之局部平面圖。第六圖係本發明第三實施例之局部平面圖。第七圖係本發明中夾角與轉矩之關係圖。第八圖係本發明中第二寬度與轉矩之關係圖。

Claims

一種旋轉電機之轉子，包含：一環體，包含複數徑向地配置之突出部；複數磁極，徑向地設於該環體上，其中各該磁極包含兩集磁部，且各該集磁部具有一夾角(C)，該夾角係介於20°~90°之間；複數磁槽，介於該些磁極之間；以及複數磁鐵，分別容置於該些磁槽內。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中各該磁極包含兩對稱配置於外側且朝各該磁槽突出之抵止部。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中各該磁鐵具有一第一寬度(W1)，且各該磁極包含一具有一第二寬度(W2)之連接部，該第一寬度(W1)與該第二寬度(W2)之關係為：W1/4≦W2≦W1/2。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中各該磁鐵具有一第一寬度(W1)，且各該磁極具有一第三寬度(W3)，該第三寬度(W3)係大於該第一寬度(W1)。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中各該磁鐵具有一第一長度(L1)，且各該磁極包含一具有一第二長度(L2)之連接部，該第一長度(L1)、該第二長度(L2)與該夾角(C)之關係為：0.5L1×cos(C)≦L2。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中該夾角(C)係為25°。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中該夾角(C)係為50°。
如請求項1所述之旋轉電機之轉子，其中該夾角(C)係為80°。