專利名稱：電動機的制作方法
電動機技術領域
本發(fā)明有關一種電動機，在提供一種可在轉(zhuǎn)子有效面積內(nèi)增加磁鐵用量，以提高效率的電動機。
背景技術：
現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)界中，常需要提供動力以驅(qū)動機械做旋轉(zhuǎn)、或其它形式的運動，此時常以馬達作為動力來源；由于馬達可將電能或磁能轉(zhuǎn)換成為機械能，故廣泛地應用于各種工業(yè)、 電器、運輸系統(tǒng)等裝置上，已成為一種不可或缺的設備。
馬達大致可分為直流、交流、有刷、或無刷等型式，一般而言，馬達的結構由一轉(zhuǎn)子以及一定子所組成，藉由轉(zhuǎn)子及定子問的磁通分布，促使轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)運動，將此旋轉(zhuǎn)運動傳導出來之后，便可提供所需的機械能。其中，利用磁鐵本身具有磁性的特色，加以運用提供磁通者，為永磁式電動機，由于永磁式電動機可在有限的體積內(nèi)形成較大的轉(zhuǎn)矩、效能及精確度亦較高，故在市場上受到矚目。
請參閱圖1所示為第一種習知永磁式電動機10的結構示意圖，其包含一轉(zhuǎn)子11 以及一定子12，該轉(zhuǎn)子11上設置有復數(shù)個磁鐵111，而定子12則呈一環(huán)狀結構，且于內(nèi)緣上環(huán)設有復數(shù)個定子磁極121，定子磁極121上則可繞設有線圈，待轉(zhuǎn)子11與定子12相互套設之后，轉(zhuǎn)子11與定子12之間恰形成一氣隙，當線圈通有電流時，由導磁性材質(zhì)所制成的定子磁極121藉由轉(zhuǎn)子11的磁鐵111彼此作用，即產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)運動；該轉(zhuǎn)子11可另具有一心軸13，以便在轉(zhuǎn)子11進行旋轉(zhuǎn)運動時，將機械能傳導出來，供作進一步的使用。
其中，圖1所示的轉(zhuǎn)子11中，其具有復數(shù)轉(zhuǎn)子磁極112，如圖所示以四極馬達為例， 故具有四個轉(zhuǎn)子磁極112，各轉(zhuǎn)子磁極112所設置的磁鐵111，其形狀幾為弧形橫剖面(由二個不同半徑的弧面構成)。因為磁鐵111置于轉(zhuǎn)子11中，故機械強度高，安裝及加工都較簡單，成本較低。只是有效利用的磁鐵容積較小，磁通量較小，因此無法充分提高電動機的效率。
如圖2所示為中國臺灣專利公告號第582670號，專利名稱“永久磁鐵轉(zhuǎn)子型電動機”，其同樣包含一轉(zhuǎn)子11以及一定子12，該轉(zhuǎn)子11上設置有復數(shù)個磁鐵111，其形狀幾為扇形橫剖面。其有效利用的磁鐵容積雖較大，但容易產(chǎn)生運轉(zhuǎn)噪音。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的即在提供一種可在轉(zhuǎn)子有效面積內(nèi)增加磁鐵用量，以提高效率的電動機。
本發(fā)明的電動機設有定子、轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)子并形成有復數(shù)轉(zhuǎn)子磁極，而各轉(zhuǎn)子磁極設有一磁鐵，各磁鐵靠近外側為一內(nèi)凹的弧面，以及靠近內(nèi)側形成有第一、第二、 第三平面，且該弧面與第一、第三平面間則分別以連接面相互連接，各連接面則靠近該轉(zhuǎn)子的周面，該第一、第三平面與該第二平面形成的夾角分別為Θ1、Θ 2，使轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量為 P時，其滿足90 + (180/P)度的條件，且于該弧面靠近第一平面的末端切線斜率小于或等于第一平面的斜率、于該弧面靠近第三平面的末端切線斜率小于或等于第三平面的斜率， 藉由上述磁鐵的設計可在轉(zhuǎn)子有效面積內(nèi)增加磁鐵用量，以提高電動機的效率，并可降低 運轉(zhuǎn)時的噪音。


圖1為第一種習知電動機中轉(zhuǎn)子與定子的結構示意圖。
圖2為第二種習知電動機中轉(zhuǎn)子與定子的結構示意圖。
圖3為本發(fā)明電動機中轉(zhuǎn)子與定子的第一實施例結構示意圖。
圖4為本發(fā)明中磁鐵的第一實施例放大結構示意圖。
圖5為本發(fā)明電動機中轉(zhuǎn)子與定子的第二實施例結構示意圖。
圖6所示表示第一種習知電動機(如圖1所示)以及本發(fā)明電動機的運轉(zhuǎn)效率說 明圖。
圖7所示表示第一種習知電動機(如圖1所示)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對應于轉(zhuǎn)子位置的波 形圖。
圖8所示表示本發(fā)明電動機的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對應于轉(zhuǎn)子位置的波形圖。
如圖9所示表示第二種習知電動機以及本發(fā)明電動機的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對應于轉(zhuǎn)子位 置的波形圖。
圖號說明永磁式電動機10 轉(zhuǎn)子11磁鐵111 轉(zhuǎn)子磁極112 定子12 定子磁極121 心軸13永磁式電動機20 定子21環(huán)狀主體部211 定子磁極212 轉(zhuǎn)子22 轉(zhuǎn)子磁極221 磁鐵222 鉚釘孔224 轉(zhuǎn)軸23 末端A 切線LA 末端B 切線LAB 弧面Rl第一平面SI 第二平面S2 第三平面S3 連接面S4。
具體實施方式
本發(fā)明主要針對一般電動機加以改良，如圖3及圖4所示，該永磁式電動機20包含有定子21、轉(zhuǎn)子22以及轉(zhuǎn)軸23。
其中該定子21具有一環(huán)狀主體部211以及復數(shù)定子磁極212，各定子磁極212凸設于該主體部211內(nèi)部，而各定子磁極212內(nèi)并形成有一容置空間。
該轉(zhuǎn)子22設置于該容置空間中，并與各定子磁極212間具有氣隙，該轉(zhuǎn)子22并形成有復數(shù)轉(zhuǎn)子磁極221，而各轉(zhuǎn)子磁極221中并設有磁鐵222。
復數(shù)轉(zhuǎn)子磁極221的數(shù)量為偶數(shù)設置，當轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量為P時，該定子磁極的數(shù)量滿足P+(P/2)的條件，而本實施以四極馬達為例，故具有四個轉(zhuǎn)子磁極221，以及四個定子磁極212。
復數(shù)磁鐵222，分別設于各轉(zhuǎn)子磁極221中，各磁鐵222為鐵氧材質(zhì)，各磁鐵222靠近外側為一內(nèi)凹的弧面R1，以及靠近內(nèi)側形成有第一、第二、第三平面S1、S2、S3，且該弧面 Rl與第一、第三平面S1、S3間則分別以連接面S4相互連接，各連接面S4則靠近該轉(zhuǎn)子22 的周面，該第一、第三平面S1、S3與該第二平面S2形成的夾角分別為Θ1、Θ 2，使轉(zhuǎn)子磁極 221的數(shù)量為P時，其滿足90 + (180/P)度的條件，如圖所示的實施例中，P = 4，而Θ1 =Θ 2 = 135度，且于該弧面Rl靠近第一平面SI的末端A的切線(LA)斜率小于或等于第一平面SI的斜率、于該弧面Rl靠近第三平面S3的末端B的切線(Lb)斜率小于或等于第三平面S3的斜率，該相鄰磁鐵222的第一平面SI及第三平面S3相互平行。
該轉(zhuǎn)軸23設于轉(zhuǎn)子22的中心處，與轉(zhuǎn)子22設為一體。
如圖5的第二實施例所示，該電動機20為六極馬達，故具有六個轉(zhuǎn)子磁極221，以及九個定子磁極212，而各轉(zhuǎn)子磁極221上的磁鐵222同樣符合上述條件。
故本發(fā)明的電動機運轉(zhuǎn)時，藉由上述磁鐵的設計可在轉(zhuǎn)子有效面積內(nèi)增加磁鐵用量，以提高電動機的效率，并可降低運轉(zhuǎn)時的噪音。
如圖6所示表示第一種習知電動機(如圖1所示)以及本發(fā)明電動機的運轉(zhuǎn)效率說明圖。如圖所示，于相同運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，本發(fā)明電動機的運轉(zhuǎn)效率相對較高。如圖7所示表示第一種習知電動機(如圖1所示)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(Cogging Torque)對應于轉(zhuǎn)子位置的波形圖。如圖8所示表示本發(fā)明電動機的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(Cogging Torque)對應于轉(zhuǎn)子位置的波形圖，該頓動轉(zhuǎn)矩為馬達未激磁下，轉(zhuǎn)子磁鐵與定子齒槽互相作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，此大小會影響馬達的震動噪音，若數(shù)值越高，可能影響馬達的效能或產(chǎn)生振動、噪音的情形較為嚴重，若數(shù)值越低，可減少振動、噪音產(chǎn)生的機會；而以圖7與圖8可知本發(fā)明電動機的頓動轉(zhuǎn)矩較低，有效減少振動、降低噪音。
如圖9所示表示第二種習知電動機(如圖2所示)以及本發(fā)明電動機的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對應于轉(zhuǎn)子位置的波形圖。如圖可知本發(fā)明電動機其轉(zhuǎn)矩波形較密，振幅較低，使電動機于低速運轉(zhuǎn)時震動表現(xiàn)較佳。
再者，該轉(zhuǎn)子磁極221上進一步設有鉚釘孔224，該轉(zhuǎn)子磁極的弧面Rl與鉚釘孔 224的距離大于O. 5mm,可加強轉(zhuǎn)子22的結構強度，或不穿設鉚釘孔而保持空洞狀態(tài)時，可 減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，并可作為散熱之用。
權利要求
1.一種電動機，其特征在于，其包含有 一定子，該定子具有一環(huán)狀主體部以及復數(shù)定子磁極，各定子磁極凸設于該主體部內(nèi)部，而各定子磁極內(nèi)并形成有一容置空間； 一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子略成圓形的片體，設置于該容置空間中，并與各定子磁極間具有氣隙，該轉(zhuǎn)子并形成有復數(shù)轉(zhuǎn)子磁極，而各轉(zhuǎn)子磁極中并設有磁鐵； 復數(shù)磁鐵，分別設于各轉(zhuǎn)子磁極中，各磁鐵靠近外側為一內(nèi)凹的弧面，以及靠近內(nèi)側形成有第一、第二、第三平面，且該弧面與第一、第三平面間則分別以連接面相互連接，各連接面則靠近該轉(zhuǎn)子的周面，該第一、第三平面與該第二平面形成的夾角分別為Θ1、Θ2，使轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量為P時，其滿足90 + (180/P)度的條件，且于該弧面靠近第一平面的末端切線斜率小于或等于第一平面的斜率、于該弧面靠近第三平面的末端切線斜率小于或等于第三平面的斜率；以及 一轉(zhuǎn)軸，設于轉(zhuǎn)子的中心處，與轉(zhuǎn)子設為一體。
2.如權利要求1所述的電動機，其特征在于，該相鄰磁鐵的第一平面及第三平面相互平行。
3.如權利要求1或2所述的電動機，其特征在于，該轉(zhuǎn)子磁極上設有鉚釘孔。
4.如權利要求3所述的電動機，其特征在于，該轉(zhuǎn)子磁極的弧面與鉚釘孔的距離大于O. 5mmο
5.如權利要求1或2所述的電動機，其特征在于，該P為偶數(shù)，而該定子磁極的數(shù)量為P+(P/2)。
6.如權利要求1或2所述的電動機，其特征在于，該磁鐵為鐵氧材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明的電動機設有定子、轉(zhuǎn)子以及轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)子并形成有復數(shù)轉(zhuǎn)子磁極，而各轉(zhuǎn)子磁極設有一磁鐵，各磁鐵靠近外側為一內(nèi)凹的弧面，以及靠近內(nèi)側形成有第一、第二、第三平面，且該弧面與第一、第三平面間則分別以連接面相互連接，各連接面則靠近該轉(zhuǎn)子的周面，該第一、第三平面與該第二平面形成的夾角分別為θ1、θ2，使轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量為P時，其滿足90＋(180/P)度的條件，且于該弧面靠近第一平面的末端切線斜率小于或等于第一平面的斜率、于該弧面靠近第三平面的末端切線斜率小于或等于第三平面的斜率，藉由上述磁鐵的設計可在轉(zhuǎn)子有效面積內(nèi)增加磁鐵用量，以提高電動機的效率。
文檔編號H02K1/27GK103023166SQ20111028563
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2011年9月23日
發(fā)明者余文和, 陳富榮, 朱振南 申請人:瑞智精密股份有限公司