TW201401726A

TW201401726A - 同步馬達的轉子

Info

Publication number: TW201401726A
Application number: TW101123347A
Authority: TW
Inventors: Zheng-Hu Chen; yong-xiang Lin; Yi-Ling Wang; wei-cheng Xu; Yang-Feng Fan
Original assignee: Zheng-Hu Chen; Yang-Feng Fan
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-01
Also published as: TWI469474B

Abstract

本發明是一種同步馬達的轉子，包含有一芯軸構件與複數個導磁構件，該芯軸構件的相對導磁係數(μr)小於1000，其具有一外周面，該些導磁構件固設於該芯軸構件的外周面，且彼此分隔開而未相互接觸；導磁構件用於建立直軸磁通，導磁構件間的間隔形成障壁而可抑制交軸磁通，故可使直軸磁通與交軸磁通的比值增加，進而增加馬達的輸出轉矩；本發明結構簡單，具有易實施、成本低及高效率的優點。

Description

同步馬達的轉子

本發明是一種轉子，特別是指同步馬達的轉子。

傳統同步磁阻馬達包含有一轉子與一定子，該轉子設置在定子中，係根據定子所產生的磁場而轉動。

該轉子包含有數個凸極，凸極延伸的方向稱為直軸(d軸)，相鄰凸極間的空缺稱為交軸(q軸)。當定子產生磁場時，定子產生的封閉磁力線會通過轉子，其中通過凸極的磁力線稱為直軸磁通，通過兩相鄰凸極間的磁力線稱為交軸磁通；當直軸磁通與交軸磁通的比值越大，馬達可產生的轉矩越大。

為了增加馬達的輸出轉矩，已知轉子於交軸磁通的路徑中會形成障壁，障壁的相對導磁係數(μ_r)遠低於轉子本身的相對導磁係數(μ_r)。因此在直軸磁通維持不變的前提下，藉由障壁抑制交軸磁通的產生，即可提升直軸磁通與交軸磁通的比值。

已知同步磁阻馬達的轉子包含有鏤空式轉子，鏤空式轉子主要是由複數片矽鋼片堆疊構成，其中每片矽鋼片中包含有複數個貫穿孔，並使貫穿孔的位置對應於交軸磁通的路徑上。當該些矽鋼片堆疊後，貫穿孔的位置係彼此對應。整體來看，於該轉子中，該些貫穿孔將形成氣隙，空氣的相對導磁係數遠低於矽鋼片的相對導磁係數，故氣隙可視為交軸磁通的障壁。

因鏤空式的轉子包含有貫穿孔，故其結構強度較弱，需於轉子的前、後端分別設置固定蓋加以固定；再者，矽鋼片係透過沖壓方式形成所述貫穿孔，在進行沖壓的過程中，可能會使矽鋼片發生變形，而有品質不易掌控之虞。

因此本發明的主要目的在於提供一種同步馬達的轉子，其結構簡單而易於實施，可以低廉的成本製造。

為達前揭目的，本發明所採用的技術手段是令該同步馬達的轉子包含有：一芯軸構件，具有一外周面，該芯軸構件的相對導磁係數(μ_r)小於1000；以及複數個導磁構件，固設於該芯軸構件的外周面，該些導磁構件彼此分隔開而未相互接觸。

根據本發明轉子的構造，當轉子設於定子中，並於定子產生磁場時，導磁構件彼此分隔開，導磁構件間的間隔形成障壁；是以，導磁構件用於建立直軸磁通，而障壁則用於抑制交軸磁通，使直軸磁通與交軸磁通的比值增加，進而增加馬達的輸出轉矩。

由於本發明導磁構件之間的間隔即構成障壁，因此不需像已知鏤空式轉子還需透過沖壓手段形成貫穿孔才能構成障壁，且不需像已知組立式轉子還需透過疊片的設置才能構成障壁，故相對於已知的轉子，本發明具有易實施的優點。

請參考圖1與圖2所示，本發明的第一較佳實施例，其包含有一芯軸構件10與複數個導磁構件20，第一較佳實施例係以兩極轉子為例說明。

該芯軸構件10具有一外周面，該芯軸構件10的相對導磁係數(μ_r)小於1000。於第一較佳實施例中，該芯軸構件10包含有一本體11、兩個隔板12與一芯軸13。

該本體11具有所述外周面，且本體11於軸心處形成一軸孔110。

該兩隔板12分別自該本體11的外周面側向延伸且為相對設置，該本體11與隔板12分別形成至少一個第一連接部14。

該芯軸13穿設固定於該軸孔110中。

該些導磁構件20分別設於該兩隔板12之間，由所述隔板12分隔開而未相互接觸，其中該導磁構件20可為一塊體，或為由複數片矽鋼片軸向堆疊而成的構件。各導磁構件20形成有至少一個第二連接部21，第二連接部21與第一連接部14相互匹配，以對應銜接所述第一連接部14。於第一較佳實施例中，所述第一連接部14為T形凸塊，第二連接部21為匹配於所述T形凸塊的T形滑槽；或者，第一連接部14可為滑槽，第二連接部21可為凸塊。

請參考圖3與圖4A所示第二較佳實施例，係揭露其他形式的兩極轉子。該本體11的外周面中，相鄰的隔板12之間形成弧凸面111，導磁構件20內側對應弧凸面111而形成凹面22。所述第一連接部14形成在隔板12上，其可為鳩尾榫，而第二連接部21可為鳩尾槽。

如圖4B所示，係揭露一種四極轉子，其具有四個隔板12與四個導磁構件20，各導磁構件20的外周面形成有一凹槽23；如圖4C所示，係揭露一種六極轉子，其具有六個隔板12與六個導磁構件20；由圖4B與4C可見，藉由凹槽23的區隔，兩個相鄰的導磁構件20與單個隔板12可構成一個凸極。

請參考圖5所示，以四極轉子為例，該些導磁構件20的外周面可進一步形成一保護層24，由保護層24包覆該些導磁構件20。

請參考圖6所示，所述導磁構件20分別具有兩個軸向相對的抵靠面25，本發明可進一步包含兩個固定片30，該兩固定片30可以鉚接方式分別固設於該些導磁構件20的兩抵靠面25，各固定片30具有一貫穿孔31，以供該芯軸13穿過；其中，所述貫穿孔31的形狀實質對應該芯軸構件10的端面形狀。

圖7至圖9分別揭露不同外觀的兩極轉子，請參考圖7所示，導磁構件20的外周面200可為一圓弧面；請參考圖8所示，各導磁構件20的外周面200可形成一凹槽201；請參考圖9所示，各導磁構件20的外周面200包含有一平面202，該平面202的兩側分別形成凹部203。

請參考圖10與圖11A~11C，圖10與圖11A為兩極轉子，圖11B與圖11C分別為四極與六極轉子。本發明進一步包含有一襯套26，該襯套26設置於該本體11與該芯軸13之間，用以減少芯軸13與本體11之間的磨損。其中，襯套26的外周面可形成鳩尾榫260，而軸孔 110的內側壁形成有鳩尾槽112，本體11與襯套26可藉由鳩尾榫於鳩尾槽相互銜接。

請參考圖12所示本發明第三較佳實施例，係揭露一種兩極轉子，其包含有一芯軸構件10、兩個導磁構件20與兩個固定片30。

該芯軸構件10為一柱體，該柱體具有所述外周面，且外周面形成一接合面100。

各導磁構件20具有軸向相對的兩個抵靠面25，且導磁構件20的內側面形成一凹面22，所述凹面22用於抵靠在該柱體的接合面100，其中該些導磁構件20的凹面22可以膠合方式連接於該柱體的接合面100。

請參考圖13A所示，相鄰的導磁構件20之間形成一氣隙27，使該些導磁構件20由氣隙27分隔開而未相互接觸。其中空氣的相對導磁係數遠低於導磁構件20的相對導磁係數。

該兩固定片30可以鉚接方式分別固設於該些導磁構件20的兩抵靠面25，其中各固定片30具有一貫穿孔31，以供該芯軸13穿過。

如圖13B所示，係揭露四極轉子，其包含有四個導磁構件20，兩相鄰的導磁構件20之間由一氣隙27分隔開，各導磁構件20的外周面形成有一凹槽23；如圖13C所示，係揭露六極轉子，其具有六個導磁構件20，兩相鄰的導磁構件20之間由氣隙27分隔開。

請參考圖14所示，以第一較佳實施例的兩極轉子舉例說明，本發明的轉子40設置在一定子41中，兩相鄰的導磁構件20端部與隔板12構成一凸極，凸極稱為直軸(d軸)，凸極與凸極之間的區域稱為交軸(q軸)。

請參考圖15所示，定子41上的線圈施以電流後，將在空間中產生封閉的磁力線50，其中通過凸極的磁力線稱為直軸磁通，通過凸極與凸極之間區域的磁力線稱為交軸磁通。

請參考圖16所示，導磁構件20具有高相對導磁係數，又該芯軸構件10的相對導磁係數遠低於導磁構件20的相對導磁係數，磁力線相對不易通過芯軸構件10，故芯軸構件10可抑制交軸磁通的建立，進一步提升直軸磁通與交軸磁通的比值，當直軸磁通與交軸磁通的比值提升，可增加馬達的輸出轉矩，提高功率因數與轉換效率。

本發明之轉子係適用於各種同步馬達，例如開關磁阻馬達與同步磁阻馬達等，提供廣泛的用途。

10‧‧‧芯軸構件

100‧‧‧接合面

11‧‧‧本體

110‧‧‧軸孔

111‧‧‧弧凸面

112‧‧‧鳩尾槽

12‧‧‧隔板

13‧‧‧芯軸

14‧‧‧第一連接部

20‧‧‧導磁構件

200‧‧‧外周面

201‧‧‧凹槽

202‧‧‧平面

203‧‧‧凹部

21‧‧‧第二連接部

22‧‧‧凹面

23‧‧‧凹槽

24‧‧‧保護層

25‧‧‧抵靠面

26‧‧‧襯套

260‧‧‧鳩尾榫

27‧‧‧氣隙

30‧‧‧固定片

31‧‧‧貫穿孔

40‧‧‧轉子

41‧‧‧定子

50‧‧‧磁力線

圖1：本發明較佳實施例的立體示意圖。

圖2：圖1的立體分解圖。

圖3：本發明另一實施例的立體分解圖。

圖4A：兩極轉子平面示意圖。

圖4B：四極轉子平面示意圖。

圖4C：六極轉子平面示意圖。

圖5：於四極轉子表面形成保護層的平面示意圖。

圖6：本發明再一實施例的立體分解圖。

圖7~圖9：兩極轉子平面示意圖。

圖10：本發明再一實施例的立體分解圖。

圖11A：兩極轉子平面示意圖。

圖11B：四極轉子平面示意圖。

圖11C：六極轉子平面示意圖。

圖12：本發明再一實施例的立體分解圖。

圖13A：兩極轉子平面示意圖。

圖13B：四極轉子平面示意圖。

圖13C：六極轉子平面示意圖。

圖14：本發明第一較佳實施例設於定子中的示意圖。

圖15：本發明第一較佳實施例的磁力線分佈參考圖。

圖16：本發明第一較佳實施例的磁力線分佈參考圖。

11‧‧‧本體

12‧‧‧隔板

13‧‧‧芯軸

14‧‧‧第一連接部

20‧‧‧導磁構件

Claims

一種同步馬達的轉子，包含：一芯軸構件，具有一外周面，該芯軸構件的相對導磁係數(μ_r)小於1000；以及複數個導磁構件，固設於該芯軸構件的外周面，該些導磁構件彼此分隔開而未相互接觸。
如請求項1所述同步馬達的轉子，其中：該芯軸構件包含有：一本體，具有所述外周面與一軸孔；複數個隔板，分別自該本體的外周面側向延伸；及一芯軸，穿設固定於該軸孔中；該些導磁構件分別設於每兩相鄰的隔板之間，由所述隔板分隔開而未相互接觸。
如請求項2所述同步馬達的轉子，進一步包含有一襯套，該襯套設於該本體與該芯軸之間。
如請求項2或3所述同步馬達的轉子，進一步包含有兩個固定片，其中：該些導磁構件分別具有兩個軸向相對的抵靠面；該兩固定片分別固設於該些導磁構件的兩抵靠面，各固定片具有一貫穿孔，以供該芯軸穿過。
如請求項4所述同步馬達的轉子，所述貫穿孔的形狀實質與該芯軸構件的端面形狀相同。
如請求項5所述同步馬達的轉子，其中：該本體與隔板分別形成至少一個第一連接部；各導磁構件形成有至少一個第二連接部，所述第二連接部匹配於第一連接部以對應銜接所述第一連接部。
如請求項6所述同步馬達的轉子，所述第一連接部為滑槽，所述第二連接部為凸塊。
如請求項6所述同步馬達的轉子，所述第一連接部為凸塊，所述第二連接部為滑槽。
如請求項1所述同步馬達的轉子，進一步包含有兩個固定片，其中：該芯軸構件為一柱體，該柱體具有所述外周面；該些導磁構件分別設於該柱體的外周面且分別具有兩個軸向相對的抵靠面，相鄰的導磁構件之間由氣隙分隔開而未相互接觸；以及該兩固定片分別固設於該些導磁構件的兩抵靠面，各固定片具有一貫穿孔，以供該芯軸穿過。
如請求項2、3或9所述同步馬達的轉子，各導磁構件具有一外周面，所述導磁構件的外周面由一保護層包覆。