TWI774514B

TWI774514B - 高頻旋轉結構

Info

Publication number: TWI774514B
Application number: TW110129847A
Authority: TW
Inventors: 蕭瑞濱; 紀政德; 張哲瑋; 許明璋
Original assignee: 大銀微系統股份有限公司
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2022-08-11
Also published as: TW202308264A

Abstract

本發明所提供之高頻旋轉結構，其乃係具有外周呈梅花狀之環狀轉動元件，並有多數容槽幅射排列地分設於該轉動元件之環狀身部中，以及多數之孔狀磁障空間分設於該環狀身部中，且各自與各該容槽之兩側端端末相連通，多數之磁組則分別嵌入於各該容槽內，而其主要之技術特徵則係在於，各該容槽兩側端端末槽壁與該身部之外側環面間相距最短之一第一距離(A)，與各該磁障空間孔壁與該身部之外側環面之間相距最短之一第二距離(B)，係由下式1所定義者：

Description

高頻旋轉結構

本發明係與馬達有關，特別是關於一種高頻旋轉結構。

為滿足精密加工機械對於加工精度之高精密度需求，對於作為動力源之旋轉馬達之改進，於習知技術中已有諸多之改進技術被公開，而其中，為使旋轉輸出趨近於弦波之非真圓形轉子，例如徑向斷面之外圍輪廓概呈梅花形狀者，由於可避免因頓轉造成工具機對加工物件所造成之刀紋表面，而較真圓形轉子更適於作為主軸馬達之旋轉構件。

固然，徑向斷面如梅花之轉子形狀可以在旋轉時降低頓轉，但由於其本身在重量上的分布不均，造成其在高頻率的旋轉下，甚易形成應力集中之現象，從而導致用以構成轉子之矽鋼片本身之變形，減少了馬達之使用壽命。

因此，本發明之主要目的即係在提供一種高頻旋轉結構，其係可降低非真圓轉子在高頻旋轉下的應力集中現象，減少構件之變形以延長馬達之使用壽命者。

緣是，為達成上述目的，本發明所提供之高頻旋轉結構，其乃係具有外周呈梅花狀之環狀轉動元件，並有多數容槽幅射排列地分設於該轉動元件之環狀身部中，以及多數之孔狀磁障空間分設於該環狀身部中，且各自與各該容槽之兩側端端末相連通，多數之磁組則分別嵌入於各該容槽內，而其主要之技術特徵則係在於，各該容槽兩側端端末槽壁與該身部之外側環面間相距最短之一第一距離(A)，與各該磁障空間孔壁與該身部之外側環面之間相距最短之一第二距離(B)，係由下式1所定義者：

其中，該外周環面係由多數之第一弧面與多數之第二弧面所組成，且各該第一弧面之弓長係大於各該第二弧面之弓長。

其中，各該容槽分別沿該身部之環周延伸。

其中，各該第一距離係分別介於各該容槽兩側端末與該第二弧面之間，而各該第二距離則係分別介於各該磁障空間與該第二弧面之間。

更進一步來說，各該容槽係分別更包含有彼此相互連通之第一槽段以及分別位於該第一槽段兩側之二第二槽段，並使各該磁障空間分別與各該第二槽段連接相通。

其中，該第一槽段與各該第二槽段間所相隔之一展開角(C)，該第一弧面部位與該內環面曲率中心間之最大距離(E)，以及該第一槽段與該內環面曲率中心間之最小距離(D)，係由下式2所定義者：

(20):轉動元件

(21):身部

(22):內側環面

(23):外側環面

(231):第一弧面

(232):第二弧面

(B1)、(B2):弓長

(L1):第一弧面弧長

(L2):寬度

(30):容槽

(31):第一槽段

(32):第二槽段

(40):磁障空間

(50):磁組

(51):第一磁體

(52):第二磁體

(60):限止突出

(A):第一距離

(B):第二距離

(C):展開角

(E):最大距離

(D):最小距離

圖1係本發明一較佳實施例之立體圖。

圖2係本發明一較佳實施例之頂視圖。

圖3係本發明一較佳實施例在頂視方向之一局部放大圖。

圖4係本發明一較佳實施例在頂視方向之另一局部放大圖。

圖5係本發明一實例之磁力線圖。

首先，請參閱圖1至圖4所示，在本發明一較佳實施例中所提供之高頻旋轉結構(10)，其主要乃係包含了有一轉動元件(20)、多數之容槽(30)、多數之磁障空間(40)以及多數之磁組(50)。

該轉動元件(20)係作為旋轉馬達之動子構件，在構造上則包含了有一由多數的矽鋼片所疊置而成之環狀身部(21)，一位於該身部(21)的內周環側之內側環面(22)，係以該身部(21)之環軸軸向為中心之真圓形狀，一位於該身部(21)外周環側之外側環面(23)，則係以該身部(21)之環軸軸向為中心而呈近似於梅花形狀之非圓形；其中，該外側環面(23)之非圓形狀乃係由多數之第一弧面(231)與多數之第二弧面(232)彼此依序交錯而成者，並如圖3所示般，令該些第一弧面(231)之弓長(B1)大於該些第二弧面之弓長(B2)，使得由該些第一弧面(231)與該些第二弧面(232)交錯而成之該外側環面(23)之形狀近似於梅花之輪廓。

該些容槽(30)係沿該身部(21)之環周方向，彼此依序排列且相隔開來地分設於該身部(21)上，並沿該身部(21)之曲率中心軸向延伸適當之深度，以及沿該身部(21)之環周方向延伸一至少大於該第一弧面弧長(L1)一半以上之寬度 (L2)，其中，該些容槽(30)之延伸深度可達貫穿該身部(21)之程度，亦可為未貫穿該身部(21)之程度，而於本實施例中則係使之呈未貫穿之程度；更進一步來說，該些容槽(30)之所在位置係分別位於該身部(21)對應於該些第一弧面(231)之對應部位上，而各自包含有一第一槽段(31)，以及分別位於該第一槽段(31)兩端之二第二槽段(32)，其中，各該第二槽段(32)之一端係分別與該第一槽段(31)之兩端連接相通，各該第二槽段(32)之另端則趨近該身部(21)對應於各該第二弧面(232)所在之部位。

該些磁障空間(40)係分別呈孔狀，分設於該身部(21)上，且各自與各該第二槽段(32)遠離該第一槽段(31)之另端相接連通，並延伸至該身部(21)對應於各該第二弧面(232)所在之部位上。

該些磁組(50)則係分別被容納固定於各該容槽(30)之中，並使各該磁組(50)分別對應於旋轉馬達的一極，具體而言，於本實施例中，該些磁組(50)之數量為四，即對應於旋轉馬達的四個極，進一步來看，該些磁組(50)乃係分別更包含有一第一磁體(51)與二第二磁體(52)，並使該第一磁體(51)嵌置於該第一槽段(31)內，以及使各該第二磁體(52)分別嵌置於同一容槽的各該第二槽段(32)內。

而為使嵌置於該些容槽(30)內之各該第一磁體(51)與各該第二磁體(52)可以獲得較佳的限止定位效果，如圖3所示，係使該高頻旋轉結構(10)更包含有多數之限止突出(60)，該些限止突出(60)係分別位於各該第一槽段(31)兩端與相鄰之各該第二槽段(32)之間，以及各該第二槽段(32)與相鄰連通的各該磁障空間(40)之間。

如圖4所示，在上述技術之基礎上，於本實施例中係進一步使各該容槽(30)、各該磁障空間(40)與該轉動元件(20)間的相對位置，被限定為需符合下列式1所定義者：

其中，式1中之A係為各該容槽(30)位於在寬度方向上兩端端末之槽壁與該外側環面(23)間最短之一第一距離(A)；式1中之B則為各該磁障空間(40)之孔壁與該外側環面(23)間最短之一第二距離(B)。

其中，該第一距離(A)與該第二距離(B)係為直線距離，並使對應於該外側環面(23)之端點，係位於該外側環面(23)之對應第二弧面(232)上。

復請參閱圖2所示，再更進一步來說，各該容槽(30)與該轉動元件(20)間的相對位置除滿足上示之式1外，亦可再被限定位需符合下列式2所定義者：

其中，式2中之C係為單一容槽(30)中的第一槽段(31)與相鄰之第二槽段(32)間所相隔之一展開角(C)；式2中之E為該第一弧面(231)與該內側環面(22)曲率中心之間的最大距離(E)；式中之D則為該第一槽段(31)與該內側環面曲率中心之間的最小距離(D)。

藉由上述構件之組成，以該高頻旋轉結構(10)作為轉子構件之旋轉馬達，係可獲得較習知技術達到更好的避免應力集中之缺失，以避免矽鋼片之變形，同時可進一步地提高磁場之強度。

如下表所示，應力上限值取決於矽鋼片或導磁材料之材質而定，在α值為122%、117%、116%、110%、103%、98.5%及95.6%，β值為42.7、42.6、42.5及42.3之情況下，對應於各該第一距離(A)與各該第二距離(B)所在位置之該身部(21)部位之應力均小於300Mpa，對於應力集中之現象確可有效地加以降低，從而延長以該高頻旋轉結構作為轉子構件之旋轉馬達的使用壽命，其中，考量第一磁體(51)與第二磁體(52)的組裝方式，下表中之結合1係指各該磁組中之第一磁體(51)和第二磁體(52)分別跟限止突出(60)採可允許分離但不可穿透的接觸方式，第一磁體(51)與第一槽段(31)、第二磁體(52)與第二槽段(32)採不可分離之結合方式；結合2係指各該磁組中之第一磁體(51)與第二磁體(52)跟限止突出(60)、第一槽段(31)、第二槽段(32)均採不可分離之結合方式。

再者，請參閱圖5所示之磁力線圖，其示出了上表實例B之磁力線圖，證明了本發明具有良好的磁特性。