TWM461248U - 永磁馬達及應用其之吊扇 - Google Patents

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TWM461248U
TWM461248U TW102203255U TW102203255U TWM461248U TW M461248 U TWM461248 U TW M461248U TW 102203255 U TW102203255 U TW 102203255U TW 102203255 U TW102203255 U TW 102203255U TW M461248 U TWM461248 U TW M461248U
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magnet motor
permanent magnet
ceiling fan
end surface
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TW102203255U
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Lian-Shin Hung
Ji-Hung Kang
Yung-Chau Wu
Ching-Chih Huang
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Teco Elec & Machinery Co Ltd
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永磁馬達及應用其之吊扇
本創作是有關於一種永磁馬達及應用其之吊扇，且特別是有關於一種磁極數少於磁導槽數的永磁馬達及應用其之吊扇。
近年來永磁同步馬達技術成熟發展，其特點具有高功率密度、高效率及體積小，逐漸取代傳統感應馬達。然而，永磁馬達在運轉時通常會有因為磁力分布不對稱而振動問題，因此，如何減小永磁馬達的運轉振動是本產業努力重點之一。
本創作係有關於一種永磁馬達及應用其之吊扇，可改善磁力分布不對稱的問題。
根據本創作之一方面，提出一種永磁馬達。永磁馬達包括一外轉子及一內定子。外轉子包括8×a個磁極。內定子設於該外轉子內且具有9×a個磁導槽。其中，a為等於或大於2的正整數。
根據本創作之另一方面，提出一種吊扇。吊扇包括數片扇葉、一轉動軸及一永磁馬達。轉動軸連接於此些扇葉。永磁馬達包括一外轉子及一內定子。外轉子包括8×a個磁極。內定子設於該外轉子內且具有9×a個磁導槽。其中，a為等於或大於2的正整數。
為讓本創作之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示依照本創作一實施例之吊扇的外觀圖。吊扇100包括轉動軸110、數片扇葉120及永磁馬達130。轉動軸110連接於扇葉120。永磁馬達130驅動轉動軸110而轉動扇葉120。
請參照第2圖，其繪示第1圖之永磁馬達的剖視圖。永磁馬達130包括內定子131、外轉子132及線圈133。外轉子131包括8×a個磁極132P，而內定子131設於外轉子132內且具有9×a個磁導槽131S，其中a為等於或大於2的正整數。藉由本例磁極132P與磁導槽131S的數量匹配，可獲得頓轉轉矩小且振動量小的永磁馬達130。
當磁極132P數量與磁導槽131S數量的最小公倍數(即8×9×a)愈大時，表示永磁馬達130頓轉轉矩愈小(運轉愈順暢)，但是其體積卻愈大。當a等於2時，永磁馬達130的頓轉轉矩小、運轉愈順暢且其體積也適用於吊扇設計。
當磁極132P數量與磁導槽131S數量的最大公因數(即a)等於1，磁力會集中於內定子131的單個方向，而導致磁力分布不對稱，使永磁馬達130運轉時產生振動噪音。本例中，由於a等於或大於2，因此磁力分佈幾乎對稱，可改善或避免振動噪音。
當磁極132P數量愈多時，運轉頻率愈高，因此導致 運轉效率愈低。相對於磁極132P的基數大於磁導槽131S的基數而言，由於本例之磁極132P的基數(即數值8)小於磁導槽131S的基數(即數值9)，故磁極132P的總數(即8×a)不會因為a的值增加而大幅增加，因此磁極132P總數可控制在一預期或預定範圍內，而避免或改善運轉效率降低的問題。
內定子131包括數個齒部1311及數個靴部1312，各靴部1312連接於對應之齒部1311的一端1313。相鄰二齒部1311之間定義單個磁導槽131S，且。靴部1312的設計可吸收磁力線，使磁力線傳遞至內定子131。另外一提的是，靴部1312具有相對之氣隙面1312s1與內表面1312s2，其中氣隙面1312s1面向內定子131與外轉子132間的氣隙G，而內表面1312s2朝向轉軸。本例薄型化的靴部1312，其削薄的部位是內表面1312s2，因此不致改變氣隙面1312s1與外轉子132的氣隙G間距，而使氣隙面1312s1與外轉子132間的氣隙G實質上等間距。由於氣隙面1312s1與外轉子132之間的氣隙G實質上等間距，因此磁阻不致增加而導致運轉轉矩降低(當氣隙G的間距愈大，則磁阻愈大，運轉轉矩因此降低)。
各靴部1312具有外側端面1312e，各靴部1312的厚度T從對應之齒部1311的一端1313往外側端面1312e的方向係漸減。靴部1312於外側端面1312e具有第一厚度T1，而靴部1312與齒部1311之連接處具有第二厚度T2。當第二厚度T2與第一厚度T1的比值(T1/T2)愈大時，靴部1312的端部相對較薄，如此反而導致靴部1312強度 下降，且可吸收的磁力線也會減少；當第二厚度T2與第一厚度T1的比值愈小時，靴部1312與齒部1311之連接處相對較薄(即第二厚度T2較薄)，如此反而阻塞往內定子131的磁力線，使運轉轉矩降低。本例中，由於第二厚度T2與第一厚度T1的比值介於1.5至8.5之間，因此可兼顧靴部1312強度及磁力線的有效吸收。
內定子131具有數個開口131a，各開口131a連通對應之磁導槽131S且位於相鄰二靴部1312之間。開口131a的寬度W1與第一厚度T1之比值(W1/T1)大於1.5。
由下表一可知，當比值W1/T1愈大(表示靴部1312的第一厚度T1相對開口131a的寬度W1而言愈薄)，平均轉矩T愈大且轉矩漣波Tr愈小，使永磁馬達130的性能提升且振動減小。
請參照第3圖，其繪示第2圖之線圈剖視圖。線圈133圍繞內定子131的齒部1311(如第2圖所示)。線圈133包括鋁線1331及絕緣包覆層1332，其中絕緣包覆層1332包覆鋁線1331。相較於銅線，雖然鋁線1331的電阻係數比銅線高，然只要增加鋁線1331的線徑，仍可設計出預期 的電阻值。一例中，可採用線徑為0.4毫米之標準規格的鋁線1331，在此設計下，鋁線1331的截面積增加77%，電阻反而比線徑0.3毫米的銅線降低20%，因此馬達效率更佳。此外，相較於銅，鋁重量較輕，因此採用鋁線1331也可以降低永磁馬達130的重量。
請參照第4圖，其繪示第2圖之外轉子的示意圖。8×a個磁極132P可先預形成於n個磁石132’上，其中n係大於2的正整數；然後，只要黏貼此n片磁石132’於外轉子132的外框1321(第2圖)的內表面132s(第2圖)上即可完成所有磁極132P的配置，而不需個別配置8×a個的磁極132P(n的配置次數少於8×a的配置次數)。此外，當8×a/n個磁極數為偶數時，在黏貼磁石132’於外轉子132的表面132s(第2圖)時，可不需分辨磁石132’的N或S極，而直接黏貼於外轉子132的表面132s。
綜合上述，相較於傳統的感應馬達，本創作實施例之永磁馬達130可節省60~80%的耗能且可縮小體積40%以上。雖然上述應永磁馬達130的產品係以吊扇為例，然本創作實施例不限於此。另一例中，永磁馬達130可應用於小、中及大型家電，如洗衣機。
綜上所述，雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作。本創作所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧吊扇
110‧‧‧轉動軸
120‧‧‧扇葉
130‧‧‧永磁馬達
131‧‧‧內定子
131a‧‧‧開口
131S‧‧‧磁導槽
1311‧‧‧齒部
1312‧‧‧靴部
1312s2‧‧‧內表面
1312s1‧‧‧氣隙面
1312e‧‧‧外側端面
1313‧‧‧一端
132‧‧‧外轉子
132'‧‧‧磁石
132P‧‧‧磁極
132s‧‧‧內表面
1321‧‧‧外框
133‧‧‧線圈
1331‧‧‧鋁線
1332‧‧‧絕緣包覆層
G‧‧‧氣隙
T‧‧‧厚度
T1‧‧‧第一厚度
T2‧‧‧第二厚度
W1‧‧‧寬度
第1圖繪示依照本創作一實施例之吊扇的外觀圖。
第2圖繪示第1圖之永磁馬達的剖視圖。
第3圖繪示第2圖之線圈剖視圖。
第4圖繪示第2圖之外轉子的示意圖。
130‧‧‧永磁馬達
131‧‧‧內定子
131a‧‧‧開口
131S‧‧‧磁導槽
1311‧‧‧齒部
1312‧‧‧靴部
1312s2‧‧‧內表面
1312s1‧‧‧氣隙面
1312e‧‧‧外側端面
1313‧‧‧一端
132‧‧‧外轉子
132P‧‧‧磁極
132s‧‧‧內表面
1321‧‧‧外框
133‧‧‧線圈
G‧‧‧氣隙
T‧‧‧厚度
T1‧‧‧第一厚度
T2‧‧‧第二厚度
W1‧‧‧寬度

Claims (16)

  1. 一種永磁馬達，包括：一外轉子，包括8×a個磁極；以及一內定子，設於該外轉子內且具有9×a個磁導槽；其中，a為等於或大於2的正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之永磁馬達，其中該內定子包括複數個齒部及複數個靴部，相鄰二該齒部之間定義單個該磁導槽，且各該靴部連接於對應之該齒部的一端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之永磁馬達，其中各該靴部具有一外側端面，各該靴部的厚度從對應之該齒部的該端往該外側端面的方向係漸減。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之永磁馬達，其中各該靴部於該外側端面具有一第一厚度，而各該靴部與該齒部之連接處具有一第二厚度，該第二厚度與該第一厚度的比值介於1.5至8.5之間。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之永磁馬達，其中各該靴部與該外轉子之間係等間距。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之永磁馬達，其中該內定子具有複數個開口，各該開口連通於對應之該磁導槽且位於相鄰二該靴部之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之永磁馬達，其中各該靴部具有一外側端面，各該靴部於該外側端面具有一第一厚度，對應之該開口的寬度與該第一厚度之比值大於1.5。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之永磁馬達，更包括：一線圈，係捲繞於該些齒部上，且包括：一鋁線；以及一絕緣包覆層，包覆該鋁線。
  9. 一種吊扇，包括：複數片扇葉；一轉動軸，連接於該些扇葉；以及一永磁馬達，驅動該轉動軸而轉動該些扇葉，且包括：一外轉子，包括8×a個磁極；及一內定子，設於該外轉子內且具有9×a個磁導槽；其中，a為等於或大於2的正整數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之吊扇，其中該內定子包括複數個齒部及複數個靴部，相鄰二該齒部之間定義單個該磁導槽，且各該靴部連接於對應之該齒部的一端。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之吊扇，其中各該靴部具有一外側端面，各該靴部的厚度從對應之該齒部的該端往該外側端面的方向係漸減。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之吊扇，其中各該靴部於該外側端面具有一第一厚度，而各該靴部與該齒部之連接處具有一第二厚度，該第二厚度與該第一厚度的比值介於1.5至8.5之間。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之吊扇，其中各該靴部與該外轉子之間係等間距。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之吊扇，其中該內定子具有複數個開口，各該開口連通於對應之該磁導槽且位於相鄰二該靴部之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之吊扇，其中各該靴部具有一外側端面，各該靴部於該外側端面具有一第一厚度，對應之該開口的寬度與該第一厚度之比值大於1.5。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之吊扇，其中該永磁馬達更包括：一線圈，係捲繞於該些齒部上，且包括：一鋁線；以及一絕緣包覆層，包覆該鋁線。
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