TWI742671B - 馬達總成及馬達定子 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種馬達總成及馬達轉子。馬達總成包含有一馬達轉子及一馬達定子。馬達轉子包含一芯軸、一載座、及八個永磁件。八個永磁件設置於載座上。馬達定子包含有十二個定子繞件及十二個繞線組。每個定子繞件包含有一配置端。任兩個相鄰的配置端之間具有一間隙。每個配置端的端面上具有兩個第一凹槽及位於兩個第一凹槽之間的兩個第二凹槽。每個第一凹槽及每個第二凹槽的槽口寬度等於間隙的距離。於每個定子繞件中，任一個第一凹槽與相鄰的第二凹槽及間隙之間的夾角相等，任一個第二凹槽與相鄰的第二凹槽及第一凹槽之間的夾角相等。

Description

馬達總成及馬達定子

本發明涉及一種馬達，尤其涉及一種馬達總成及馬達定子。

現有的永磁馬達根據槽極之間數量，可以區隔出多種規格的永磁馬達，尤其以八極十二槽的永磁馬達最為廣泛使用。現有的八極十二槽的永磁馬達的反電動勢(counter emf)的波形為梯形波，也就是波峰具有明顯的轉折點。具體來說，現有永磁馬達的驅動器於進行弦波控制的過程中，電流會產生突波，導致驅動器的電流額定需要增加外，而此舉亦會增加永磁馬達的繞線組的銅損及驅動器的開關交換損失，最終造成永磁馬達產生電磁異音。換句話說，現有的八極十二槽的永磁馬達需要改善是如何確保反電動勢的波形更趨近為正弦波。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種馬達總成及馬達定子，能有效地改善現有的永磁馬達所可能產生的缺陷。

本發明實施例公開一種馬達總成，其包括：一馬達轉子，其包含有：一芯軸；一載座，設置於所述芯軸上；及八個永磁件，以等距間隔設 置於所述載座上；以及一馬達定子，組設於所述馬達轉子的外周，所述馬達定子包含有：十二個定子繞件，各具有一組接端及位於所述組接端相反側的一配置端，任一個所述定子繞件通過其組接端與相鄰的兩個所述定子繞件的所述組接端組接；任一個所述定子繞件的所述配置端與相鄰的所述定子繞件的所述配置端彼此間隔有一間隙，每個所述配置端於朝向所述馬達轉子的一端面上具有間隔配置的兩個第一凹槽及位於兩個所述第一凹槽之間且間隔配置的兩個第二凹槽，每個所述第一凹槽具有一第一槽口，每個所述第二凹槽具有一第二槽口，每個所述第一槽口的寬度及每個所述第二槽口的寬度等於所述間隙的距離；其中，於每個所述定子繞件中，任一個所述第一槽口的中心位置與其相鄰的所述間隙的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第一夾角，任一個所述第二槽口的中心位置與其相鄰的所述第一槽口的所述中心位置之間相對於所述芯軸具有一第二夾角，兩個所述第二槽口的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第三夾角，兩個所述第一夾角的角度分別等於所述第三夾角的角度，兩個所述第二夾角的角度等於所述第三夾角的角度；及十二個繞線組，各別纏繞於十二個所述定子繞件上。

本發明實施例另外公開一種馬達定子，組設於一馬達轉子的外周，所述馬達定子包含有：十二個定子繞件，各具有一組接端及位於所述組接端相反側的一配置端，任一個所述定子繞件通過其組接端與相鄰的兩個所述定子繞件的所述組接端組接；任一個所述定子繞件的所述配置端與相鄰的所述定子繞件的所述配置端彼此間隔有一間隙，每個所述配置端於朝向所述馬達轉子的一端面上具有間隔配置的兩個第一凹槽及位於兩個所述第一凹槽之間且間隔配置的兩個第二凹槽，每個所述第一凹槽具有一第一槽口，每個所述第二凹槽具有一第二槽口，每個所述第一槽口的寬度及每個所述第二槽口的寬度等於所述間隙的距離；其中，於每個所述定 子繞件中，任一個所述第一槽口的中心位置與其相鄰的所述間隙的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第一夾角，任一個所述第二槽口的中心位置與其相鄰的所述第一槽口的所述中心位置之間相對於所述芯軸具有一第二夾角，兩個所述第二槽口的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第三夾角，兩個所述第一夾角的角度分別等於所述第三夾角的角度，兩個所述第二夾角的角度等於所述第三夾角的角度；以及十二個繞線組，各別纏繞於多個所述定子繞件上。

綜上所述，本發明實施例所公開的馬達總成及馬達定子，所述馬達定子通過位於每個所述定子繞件的兩個所述第一凹槽及兩個所述第二凹槽的設計，使所述馬達總成的反電動勢的波形為正弦波，以克服現有永磁馬達的反電動勢非為正弦波所帶來的缺點。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

1000:馬達總成

100:馬達轉子

110:芯軸

111:軸體

112:限位塊

120:載座

121:穿孔

122:卡抵槽

123:容置槽

130:永磁件

200:馬達定子

210:定子繞件

211:組接端

2111:凸部

2112:凹部

212:配置端

2121:第一凹槽

2122:第二凹槽

2123:第一槽口

2124:第二槽口

220:繞線組

300:外殼

θ 1:第一夾角

θ 2:第二夾角

θ 3:第三夾角

G:間隙

O:圓心

圖1為本發明的馬達總成的平面示意圖。

圖2為本發明的馬達總成的其中一個繞線組繞設於定子繞件的平面示意圖。

圖3為圖1的區域III的放大示意圖。

圖4為圖1的區域IV的放大示意圖。

圖5為本發明的馬達總成的任三個相鄰的定子繞件組接時的平面示意圖。

圖6為本發明的馬達總成及現有永磁馬達的反電動勢的波形 示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“馬達總成1000及馬達定子200”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

參閱圖1至圖5所示，本實施例提供一種馬達總成1000。所述馬達總成1000包含有一馬達轉子100、設置於所述馬達轉子100的外周的一馬達定子200、及設置於所述馬達定子200外周的一外殼300。需先說明的是，上述馬達轉子100與馬達定子200於本實施例中雖共同被定義為所述馬達總成1000。但本發明不受限於此。舉例來說，所述馬達定子200也可以是單獨地被運用(如：販賣)或搭配其他構件使用。以下將分別介紹所述馬達總成1000的各個元件構造，並適時說明所述馬達總成1000的各個元件彼此之間的連接關係。

參閱圖1所示，所述馬達轉子100包含有一芯軸110、設置於所述 芯軸110上的一載座120、及設置於所述載座120的八個所述永磁件130。

所述芯軸110是由一般具有磁性的中碳鋼所製成，所述芯軸110具有一軸體111、及位於所述軸體111上的兩個限位塊112。所述載座120固定於所述芯軸110上。

所述載座120具有八個容置槽123，八個所述容置槽123彼此間隔配置。具體來說。所述載座120為高導磁材料所構成，例如：鐵、鋼或矽鋼片等。所述載座120於本實施例中具有一穿孔121，所述載座120於所述穿孔121內形成有兩個卡抵槽122，所述載座120用其穿孔121套置於所述芯軸110上，使兩個所述卡抵槽122與所述芯軸110的兩個所述限位塊112相互卡抵，讓所述載座120能與所述芯軸110同步轉動。

八個所述永磁件130各別設置於所述載座120的八個所述容置槽123內上。進一步地說，每個所述永磁件130於本實施例中是由兩塊平板形磁石排列成V字狀所組成，也就是說每個所述永磁件130的橫斷面呈V字狀，使每個所述永磁件130具有一開口，每個所述永磁件130以其開口朝向遠離所述芯軸110的方向配置於所述載座120上，且每個所述永磁件130彼此之間具有一距離(也就是相鄰的多個所述永磁件130是等距間隔設置)。也就是說，多個所述永磁件130是以輻射配置方式設置於所述載座120的外圍。需說明的是，本發明於未繪示的其他實施例中，每個所述永磁件130也可以是由橫斷面呈V字狀的一塊磁石。

如圖1所示，所述馬達定子200組設於所述馬達轉子100的外周。所述馬達定子200包含有多個定子繞件210及各別纏繞於多個所述定子繞件210上的多個繞線組220。其中，多個所述繞線組220於本實施例中分別為銅線，並且纏繞於多個所述定子繞件210上。

配合圖1及圖2所示，多個所述定子繞件210於本實施例中的 數量為十二個，且每個所述定子繞件210是以沖壓方式所一體成形的結構，意即每個所述定子繞件210為單一構件，但本發明不受限於本實施例所載。舉例來說，多個所述定子繞件210也可以是多個結構所組成。多個所述定子繞件210各具有一組接端211及位於所述組接端211相反側的一配置端212，每個所述組接端211的兩側各別形成有一凸部2111及在幾何上能與所述凸部2111組接的一凹部2112，任一個所述定子繞件210通過其凸部2111與另一個相鄰的所述定子繞件210的所述凹部2112組接。

也就是說，如圖1及圖3所示，每個所述定子繞件210以其凸部2111與另一個相鄰的所述定子繞件210的所述凹部2112組接，使多個所述定子繞件210環形配置呈環形結構，而所述馬達轉子100則設置於所述馬達定子200的中間處。

參閱圖2及圖4所示，任一個所述定子繞件210的所述配置端212與相鄰的所述定子繞件210的所述配置端212彼此間隔有一間隙G(如圖4所示)。每個所述配置端212朝向所述馬達轉子100的一端面上具有間隔配置的兩個第一凹槽2121及位於兩個所述第一凹槽2121之間且間隔配置的兩個第二凹槽2122，每個所述第一凹槽2121具有一第一槽口2123，每個所述第二凹槽2122具有一第二槽口2124，每個所述第一槽口2123的寬度及每個所述第二槽口2124的寬度等於所述間隙G的距離。

另外，於每個所述定子繞件210中，兩個所述第一凹槽2121相對於所述芯軸110的徑向橫斷面的形狀彼此相同，兩個所述第二凹槽2122相對於所述芯軸110的徑向橫斷面的形狀彼此相同。較佳地，每個所述第一凹槽2121相對於所述芯軸110的徑向橫斷面呈半圓形，使每個所述第一槽口2123的直徑等於所述間隙G的距離。每個所述第二凹槽2122相對於所述芯軸110的徑向橫斷面呈矩形，且每個所述第二凹槽2124的距離等 於所述間隙G的距離，但本發明不受限於本實施例所載。舉例來說，本發明於其他未繪示的其他實施例中，設計者可以根據設計需求，將每個所述第一凹槽2121及每個所述第二凹槽2122調整為都是半圓形、正方形、或其他形狀。

另外一提的是，所述間隙G的所述距離較佳為1毫米至3毫米。也就是說，每個所述第一槽口2123的直徑較佳為1毫米至3毫米，而每個所述第二槽口2124的距離也是為1毫米至3毫米。

配合圖1及5所示，於每個所述定子繞件210中，任一個所述第一槽口2123的中心位置與其相鄰的所述間隙G的中心位置之間相對於所述芯軸110具有一第一夾角θ 1，任一個所述第二槽口2124的中心位置與其相鄰的所述第一槽口2123的所述中心位置之間相對於所述芯軸110具有一第二夾角θ 2，兩個所述第二槽口2124的中心位置之間相對於所述芯軸110具有一第三夾角θ 3，兩個所述第一夾角θ 1的角度分別等於所述第三夾角θ 3的角度，兩個所述第二夾角θ 2的角度等於所述第三夾角θ 3的角度。需說明的是，為了方便說明，於圖5所示的圓心O為所述芯軸110的軸心。

詳細地說，每個所述配置端212的所述端面為一弧面，且多個所述定子繞件210於本實施例中的總數量為十二個，因此位於任一個所述端面的兩側的兩個所述間隙G中心位置的相對於所述圓心O夾角為30度，也就是說，於每個所述定子繞件210中，兩個所述第一夾角θ1、兩個所述第二夾角θ 2、及所述第三夾角θ 3的角度分別為6度。

須強調的是，所述馬達轉子100的多個永磁件130數量為八個，而所述馬達定子200的多個所述定子繞件數量為十二個，也就是說，本實施例的所述馬達總成1000為八極十二槽。換個角度說，任何非八極十二槽的馬達總成，並非本發明所指的馬達總成。

更值得一提的是，本發明的馬達總成1000通過所述馬達定子200的多個前述第一凹槽2121及第二凹槽2122能使反電動勢的波形調整為正弦波。具體來說，如圖6所示，圖中所示圖表為本發明的馬達總成1000及現有永磁馬達的反電動勢(counter emf)的波形，其中圖表的橫軸為時間(秒數)，縱軸為感應電壓。由圖中可明顯得知，所述馬達總成1000的反電動勢的波形相較於現有永磁馬達的波峰更趨近為正弦波。換個方式說，現有永磁馬達的波形於鄰近波峰位置具有明顯的轉折點，使現有永磁馬達的波形更趨近於梯形波。反觀，本發明的馬達總成1000的波形於鄰近波峰處不具有任何轉折點，使所述馬達總成1000的波形為正弦波。

需說明的是，於三相八極十二槽的永磁馬達中，每相具有四個所述定子繞件，且每個所述定子繞件在每相中具有相同相位角的反電動勢。而由法拉第定律可知，只要能將進入每個所述定子繞件的磁通波形整形為正弦波，就可以得到正弦波形的反電動勢。

[本發明實施例的技術效果]

綜上所述，本發明實施例所公開的馬達總成1000及馬達定子200，所述馬達定子200通過位於每個所述定子繞件210的兩個所述第一凹槽2121及兩個所述第二凹槽2122的設計，使所述馬達總成1000的反電動勢的波形為正弦波，以克服現有永磁馬達的反電動勢非為正弦波所帶來的缺點。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1000:馬達總成

100:馬達轉子

110:芯軸

111:軸體

112:限位塊

120:載座

121:穿孔

122:卡抵槽

123:容置槽

130:永磁件

200:馬達定子

210:定子繞件

220:繞線組

300:外殼

Claims (7)

1. 一種馬達總成，其包括：一馬達轉子，其包含有：一芯軸；一載座，設置於所述芯軸上；及八個永磁件，以等距間隔設置於所述載座上；以及一馬達定子，組設於所述馬達轉子的外周，所述馬達定子包含有：十二個定子繞件，各為單一構件且具有一組接端及位於所述組接端相反側的一配置端，任一個所述定子繞件通過其組接端與相鄰的兩個所述定子繞件的所述組接端組接；任一個所述定子繞件的所述配置端與相鄰的所述定子繞件的所述配置端彼此間隔有一間隙，每個所述配置端於朝向所述馬達轉子的一端面上具有間隔配置的兩個第一凹槽及位於兩個所述第一凹槽之間且間隔配置的兩個第二凹槽，每個所述第一凹槽具有一第一槽口，每個所述第二凹槽具有一第二槽口，每個所述第一槽口的寬度及每個所述第二槽口的寬度等於所述間隙的距離；其中，每個所述第一凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面呈半圓形，每個所述第二凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面呈矩形；其中，於每個所述定子繞件中，任一個所述第一槽口的中心位置與其相鄰的所述間隙的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第一夾角，任一個所述第二槽口的中心位置與其相鄰的所述第一槽口的所述中心位置之間相對於所述芯軸具有一第二夾角，兩個所述第二槽口的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第三夾角，兩個所述第一夾 角的角度分別等於所述第三夾角的角度，兩個所述第二夾角的角度等於所述第三夾角的角度；及十二個繞線組，各別纏繞於十二個所述定子繞件上。
2. 如請求項1所述的馬達總成，其中，所述間隙的所述距離為1毫米至3毫米。
3. 如請求項1所述的馬達總成，其中，於每個所述定子繞件中，兩個所述第一凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面的形狀彼此相同，兩個所述第二凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面的形狀彼此相同。
4. 如請求項3所述的馬達總成，其中，每個所述第一槽口的直徑等於所述間隙的距離，每個所述第二槽口的距離等於所述間隙的距離。
5. 一種馬達定子，用來組設於一馬達轉子的外周，所述馬達定子包含有：多個定子繞件，各為單一構件且具有一組接端及位於所述組接端相反側的一配置端，任一個所述定子繞件通過其組接端與相鄰的兩個所述定子繞件的所述組接端組接；任一個所述定子繞件的所述配置端與相鄰的所述定子繞件的所述配置端彼此間隔有一間隙，每個所述配置端於朝向所述馬達轉子的一端面上具有間隔配置的兩個第一凹槽及位於兩個所述第一凹槽之間且間隔配置的兩個第二凹槽，每個所述第一凹槽具有一第一槽口，每個所述第二凹槽具有一第二槽口，每個所述第一槽口的寬度及每個所述第二槽口的寬度等於所述間隙的距離； 其中，每個所述第一凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面呈半圓形，每個所述第二凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面呈矩形；其中，於每個所述定子繞件中，任一個所述第一槽口的中心位置與其相鄰的所述間隙的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第一夾角，任一個所述第二槽口的中心位置與其相鄰的所述第一槽口的所述中心位置之間相對於所述芯軸具有一第二夾角，兩個所述第二槽口的中心位置之間相對於所述芯軸具有一第三夾角，兩個所述第一夾角的角度分別等於所述第三夾角的角度，兩個所述第二夾角的角度等於所述第三夾角的角度；以及多個繞線組，各別纏繞於多個所述定子繞件上。
6. 如請求項5所述的馬達定子，其中，於每個所述定子繞件中，兩個所述第一凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面的形狀彼此相同，兩個所述第二凹槽相對於所述芯軸的徑向橫斷面的形狀彼此相同。
7. 如請求項6所述的馬達定子，其中，每個所述第一槽口的直徑等於所述間隙的距離，每個所述第二槽口的距離等於所述間隙的距離。

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