TWI758983B

TWI758983B - 永磁轉子、相關的永磁電動機以及相關的永磁發電機

Info

Publication number: TWI758983B
Application number: TW109142139A
Authority: TW
Inventors: 韓志翔; 莊閔傑; 翁卿亮
Original assignee: 天容寶節能科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-03-21
Also published as: TW202224315A

Abstract

一種永磁轉子，其包含有複數個永久磁鐵及一主體，該主體上形成有複數個嵌槽，各嵌槽包含有一第一槽壁、一第二槽壁、一第三槽壁及一第四槽壁，該第四槽壁形成有一凹陷部，一第三抵接部與一第四抵接部分別形成於該第四槽壁之位於該凹陷部之相對兩側，當各永久磁鐵嵌設於相對應的該嵌槽時，各永久磁鐵之一遠端面抵接於該第三抵接部與該第四抵接部且不接觸於該凹陷部，且各永久磁鐵之鄰接該遠端面且彼此相對之兩側面分別抵接於該第一槽壁與該第二槽壁。

Description

永磁轉子、相關的永磁電動機以及相關的永磁發電機

本發明係關於一種永磁轉子、相關的永磁電動機以及相關的永磁發電機，尤指一種可避免磁鐵退磁的永磁轉子、相關的永磁電動機以及相關的永磁發電機。

永磁電動機與永磁發電機因具有體積小、損耗低、效率高等優勢而廣泛地應用在不同領域，然而當設置於永磁轉子上的磁鐵退磁時，永磁電動機與永磁發電機的的性能就會降低，且磁鐵退磁是不可逆的，因此如何避免磁鐵退磁變成為業界所關注的重要課題。

本發明之目的在於提供一種可避免磁鐵退磁的永磁轉子、相關的永磁電動機以及相關的永磁發電機，以解決上述問題。

為達成上述目的，本發明揭露一種永磁轉子，其包含有複數個永久磁鐵以及一主體，該主體為一圓柱結構體且可繞沿該主體之一軸向方向延伸之一轉動軸轉動，該主體設置於一定子內，該主體與該定子之間形成有一氣隙，該主體上形成有用以容置該複數個永久磁鐵之複數個嵌槽，該複數個嵌槽係沿該主體之一周向方向間隔地設置，各嵌槽包含有一第一槽壁、一第二槽壁、一第三槽壁以及一第四槽壁，該第一槽壁與該第二槽壁係沿該主體之一徑向方向延伸且彼此相對，該第三槽壁連接該第一槽壁與該第二槽壁，該第四槽壁連接該第一槽壁與該第二槽壁且相對於該第三槽壁，該第三槽壁靠近該轉動軸，該第四槽壁遠離該轉動軸，該第四槽壁形成有一凹陷部，一第三抵接部與一第四抵接部分別形成於該第四槽壁之位於該凹陷部之相對兩側，當各永久磁鐵嵌設於相對應的該嵌槽時，各永久磁鐵之遠離該轉動軸且鄰接該第一側面與該第二側面之一遠端面抵接於該第三抵接部與該第四抵接部且不接觸於該凹陷部，且各永久磁鐵之鄰接該遠端面且彼此相對之一第一側面與一第二側面分別抵接於該第一槽壁與該第二槽壁。

根據本發明其中一實施例，該凹陷部沿該周向方向之一寬度大於或等於四倍的該氣隙沿該徑向方向之一寬度。

根據本發明其中一實施例，該凹陷部之一底部與該主體之一周緣沿該徑向方向之一距離小於三倍該氣隙沿該徑向方向之該寬度。

根據本發明其中一實施例，該第三槽壁上形成有一缺口，一第一抵接部與一第二抵接部分別形成於該第三槽壁之位於該缺口之相對兩側，當各永久磁鐵嵌設於相對應的該嵌槽時，各永久磁鐵之靠近該轉動軸之一近端面抵接於該第一抵接部與該第二抵接部。

根據本發明其中一實施例，該缺口沿該周向方向之一寬度大於或等於四倍的該氣隙沿該徑向方向之一寬度。

根據本發明其中一實施例，該主體上另形成有複數個中空槽，各中空槽位於相對應的該嵌槽之靠近該轉動軸的一側，各中空槽藉由該缺口而與相對應的該嵌槽連通。

根據本發明其中一實施例，各中空槽之一長軸方向係沿該主體之該周向方向延伸。

根據本發明其中一實施例，各中空槽沿該徑向方向之一寬度大於或等於四倍的該氣隙沿該徑向方向之一寬度。

根據本發明其中一實施例，該第一抵接部沿該徑向方向之一寬度與該第二抵接部沿該徑向方向之一寬度大於或等於兩倍的該氣隙沿該徑向方向之一寬度。

根據本發明其中一實施例，該主體形成有複數個間隔槽，各間隔槽位於相對應的該兩相鄰嵌槽之間。

根據本發明其中一實施例，各間隔槽之一長軸方向係沿該主體之該徑向方向延伸。

根據本發明其中一實施例，各間隔槽沿該周向方向之一寬度大於或等於兩倍該氣隙沿該徑向方向之一寬度。

根據本發明其中一實施例，各間隔槽之一遠端部之一周緣與該主體之一周緣沿該徑向方向之一距離大於兩倍該氣隙沿該徑向方向之一寬度。

根據本發明其中一實施例，該主體係由複數個矽鋼片所構成。

為達成上述目的，本發明另揭露一種永磁電動機，其包含有一定子以及上述任一實施例的永磁轉子。

為達成上述目的，本發明另揭露一種永磁發電機，其包含有一定子以及如請上述任一實施例的永磁轉子。

綜上所述，本發明主要係於永久磁鐵嵌設於相對應的嵌槽時，利用第一抵接部與第二抵接部抵接於永久磁鐵之近端面，且另利用第三抵接部與第四抵接部抵接於永久磁鐵之遠端面，以使主體於靠近各永久磁鐵之近端面與遠端面的相對應轉角處形成導磁性較佳的強導磁區，從而避免各永久磁鐵退磁。

1:永磁設備

11:永磁轉子

111:永久磁鐵

112:主體

1121:嵌槽

1122:中空槽

1123:間隔槽

12:定子

121:定子本體

1211:定子槽

122:定子線圈

13:殼體

D1:軸向方向

D2:周向方向

D3:徑向方向

G:氣隙

H1,H2,H3,H4,H5,H6,H8:寬度

H7,H9:距離

N1:缺口

N2:凹陷部

P1:第一抵接部

P2:第二抵接部

P3:第三抵接部

P4:第四抵接部

R:轉動軸

S1:近端面

S2:第一側面

S3:第二側面

S4:遠端面

W1:第一槽壁

W2:第二槽壁

W3:第三槽壁

W4:第四槽壁

第1圖為本發明實施例永磁設備的部份結構之示意圖。

第2圖為本發明實施例永磁設備的部份結構之元件爆炸圖。

第3圖為本發明實施例永磁設備的部份結構示意圖。

第4圖為本發明實施例永磁設備的永磁轉子的部份結構放大示意圖。

第5圖為本發明實施例永磁設備的部份結構放大示意圖。

以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。此外，「連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣或結構連接手段。因此，若文中描述一第一裝置連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣/結構連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣/結構連接至該第二裝置。

請參閱第1圖至第5圖，第1圖為本發明實施例一永磁設備1的部份結構之示意圖，第2圖為本發明實施例永磁設備1的部份結構之元件爆炸圖，第3圖為本發明實施例永磁設備1的部份結構示意圖，第4圖為本發明實施例永磁設備1的一永磁轉子11的部份結構放大示意圖，第5圖為本發明實施例永磁設備1的部份結構放大示意圖。如第1圖至第5圖所示，永磁設備1可為永磁發電機或永磁電動機，永磁設備1包含有永磁轉子11、一定子12以及一殼體13，定子12係固定設置於殼體13內，永磁轉子11係以可轉動的方式設置於定子12內。永磁發電機係利用永磁轉子11相對於定子12轉動時的磁場變化來使定子12產生電流，永磁電動機則係將電流輸入定子12以產生磁場來驅動永磁轉子11轉動。

定子12可包含有一定子本體121以及複數個定子線圈122，定子本體121上形成有複數個定子槽1211，定子本體121可為圓柱結構體且係由導磁材料(例如矽鋼)所製成，較佳地，定子本體121係可由複數個矽鋼片所疊設構成，複數個定子線圈122纏繞於複數個定子槽1211，然本發明並不侷限於此，其端視實際需求而定。

如第2圖至第5圖所示，永磁轉子11包含有複數個永久磁鐵111以及一主體112，主體112為設置於定子12內之圓柱結構體且係由導磁材料(例如矽鋼)所製成，主體112與定子12之定子本體121之間形成有一氣隙G，較佳地，主體112係可由複數個矽鋼片所疊設構成，主體112可繞沿主體112之一軸向方向D1延伸之一轉動軸R轉動，主體112上形成有用以容置複數個永久磁鐵111之複數個嵌槽1121，複數個嵌槽1121係沿主體112之一周向方向D2間隔地設置。

各嵌槽1121包含有一第一槽壁W1、一第二槽壁W2、一第三槽壁W3以及一第四槽壁W4，第一槽壁W1與第二槽壁W2係沿主體112之一徑向方向D3延伸且彼此相對，第三槽壁W3連接第一槽壁W1與第二槽壁W2，第四槽壁W4連接第一槽壁W1與第二槽壁W2且相對於第三槽壁W3，第三槽壁W3靠近轉動軸R，第四槽壁W4遠離轉動軸R，第三槽壁W3上形成有一缺口N1，一第一抵接部P1與一第二抵接部P2分別形成於第三槽壁W3之位於缺口N1之相對兩側。當各永久磁鐵111嵌設於相對應的嵌槽1121時，各永久磁鐵111之靠近轉動軸R之一近端面S1抵接於第一抵接部P1與第二抵接部P2，且各永久磁鐵111之鄰接近端面S1且彼此相對之一第一側面S2與一第二側面S3分別抵接於第一槽壁W1與第二槽壁W2。上述結構可使主體112於靠近各永久磁鐵111之靠近轉動軸R之相對應轉角處形成導磁性較佳的強導磁區，從而避免各永久磁鐵111退磁。

此外，第四槽壁W4形成有一凹陷部N2，一第三抵接部P3與一第四抵接部P4分別形成於第四槽壁W4之位於凹陷部N2之相對兩側，當各永久磁鐵111嵌設於相對應的嵌槽1121時，各永久磁鐵111之遠離轉動軸R且鄰接第一側面S2 與第二側面S3之一遠端面S4抵接於第三抵接部P3與第四抵接部P4且不接觸於凹陷部N2。上述結構可使主體於靠近各永久磁鐵111之遠離轉動軸R之相對應轉角處形成導磁性較佳的強導磁區，從而避免各永久磁鐵111退磁。

然本發明之嵌槽的結構並不侷限於此實施例，舉例來說，在另一實施例中，永久磁鐵之遠離轉動軸之遠端面可外露於主體，也就是說，此實施例之嵌槽僅利用第一抵接部與第二抵接部抵接於永久磁鐵之近端面且另利用第一槽壁與第二槽壁分別抵接永久磁鐵之第一側壁與第二側壁，以於鄰近永久磁鐵之靠近轉動軸之相對應轉角處形成導磁性較佳的強導磁區，此種設置也具有一定程度之避免永久磁鐵退磁之效果。又或者，在另一實施例中，嵌槽可僅利用第三抵接部與第四抵接部抵接於永久磁鐵之遠端面且另利用第一槽壁與第二槽壁分別抵接永久磁鐵之第一側壁與第二側壁，以於鄰近永久磁鐵之遠離轉動軸之相對應轉角處形成導磁性較佳的強導磁區，此種設置同樣也具有一定程度之避免永久磁鐵退磁之效果。

此外，如上所述，由於永久磁鐵11之遠離轉動軸R且鄰接第一側面S2與第二側面S3之遠端面S4不抵接於凹陷部N2，因此凹陷部N2與永久磁鐵11之間的空間可形成導磁性較差的弱導磁區，以使各永久磁鐵11的磁力線可被導引而遠離凹陷部N2且沿主體112之徑向方向D3集中地往定子12延伸，以提昇該永磁發電機或該永磁電動機的性能。

再者，主體112上另形成有複數個中空槽1122，各中空槽1122位於相對應的嵌槽1121之靠近轉動軸R的一側，各中空槽1122藉由缺口N1而與相對應的嵌槽1121連通，較佳地，各中空槽1122之長軸方向係沿主體112之周向方向D2延伸。由於各中空槽1122內的空間也可形成導磁性較差的弱導磁區，因此各永久磁鐵11的磁力線可被導引而遠離相對應的中空槽1122且沿主體112之徑向方向D3集中地往定子12延伸，以提昇該永磁發電機或該永磁電動機的性能。

另外，主體112另形成有複數個間隔槽1123，各間隔槽1123位於相對應的兩相鄰嵌槽1121之間，較佳地，各間隔槽1123之長軸方向係沿主體112之徑向方向D3延伸。由於各間隔槽1123內的空間也可形成導磁性較差的弱導磁區，因此各永久磁鐵11的磁力線可被導引而遠離相對應的間隔槽1123且沿主體112之徑向方向D3往定子12延伸，以避免相鄰兩永久磁鐵11的磁力線互相影響，並提昇該永磁發電機或該永磁電動機的性能。

此外，由於缺口N1、凹陷部N2、中空槽1122、間隔槽1123、第一抵接部P1以及第二抵接部P2的尺寸也會影響磁力線的分佈，為了讓各永久磁鐵11的磁力線集中地往定子12延伸，較佳地，氣隙G沿徑向方向D3具有一寬度H1，缺口N1沿周向方向D2之一寬度H2大於或等於四倍的氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1，各中空槽1122沿徑向方向D3之一寬度H3大於或等於四倍的氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1，第一抵接部P1沿徑向方向D3之一寬度H4與第二抵接部P2沿徑向方向D3之一寬度H5大於或等於兩倍的氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1，凹陷部N2沿周向方向D2之一寬度H6大於或等於四倍的氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1，凹陷部N2之底部與主體112之周緣沿徑向方向D3之一距離H7小於三倍氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1，各間隔槽1123沿周向方向D2之一寬度H8大於或等於兩倍氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1，各間隔槽1123之遠端部之周緣與主體112之周緣沿徑向方向D3之一距離H9大於兩倍氣隙G沿徑向方向D3之寬度H1。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。