專利名稱：凸形永磁轉子馬達的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種馬達，尤其涉及一種利用特殊的永磁式轉子所建立的磁場并配合特殊的馬達定子線圈的驅動方式，以產生轉矩而帶動轉子產生轉動的轉子周邊則形成有多數個向外突出的條狀凸起部的馬達。
背景技術：
現有的馬達，包括由線圈繞成的定子，以及設于定子中心的轉子所組成，其中如美國第4922145號、第5880551號、第6741006號，轉子為筒狀或組裝式的結構，而利用內藏式和外貼式的在轉子表面間隔設置N極及S極，如此，可轉子磁極所建立的磁場與配合馬達定子線圈通電后的磁場，使轉子與定子間產生轉矩而驅動轉子轉動。
如圖1A所示，為現有圓筒狀磁性轉子11，該圓筒狀磁性轉子11的中央設軸芯12，軸芯12與轉子11構成一體，其接近外圓周表面處間隔設有多數的S極磁極部及N極磁極部，S極磁極部與N極磁極部為間隔設置，而有四極、六極或八極等偶極數的設置。其S極磁極部及N極磁極部的形成，是在圓筒狀磁性轉子11制作成型后，以勵磁裝置設在筒體外部預定位置距離處，對簡體施以勵磁作用，使相對至勵磁裝置的簡體表面形成多數的S性磁極部及N性磁極部。
但上述將S極磁極部及N極磁極部形成于圓形簡體外部的作法，在實施上有以下問題對圓形簡體轉子勵磁時，會有磁性分子(小磁鐵)無法準確地被配列在與磁力線一致位置的情形，使得磁極部旁側區域乃至于筒體中央部份的區域都會有不規則排列的磁性分子(小磁鐵)，導致性S極磁極部及N極磁極部的磁力線不夠完整，造成磁極部磁性角度、磁力強度及磁性平整度的偏差，進而影響簡體磁力配置的精準度。
在勵磁的磁化配向時，在磁阻較小的地方會產稱較密的磁力線，造成磁力線在磁極的直線路徑上排列最密集，而在圓筒愈靠近中心內部受磁化的影響愈小，而無法很有效地應用到磁性材料的優點。
另一種轉子結構，如圖1B所示，在圓筒狀轉子本體制作完成后，再以外貼的方式將長條狀磁極部13與筒體組成一體，又如圖1C所示，以內藏的方式將長條狀磁極部14與筒體組成一體者。惟此等組裝方式，因轉子與S極磁極部及N極磁極部為各自成型后再予組裝成一體，不但需考慮到組合緊密的諸多問題，組裝上也相當不便，導致其等組裝成本相當高，而且，磁極外貼式的轉子若是組裝不好，也可能因為離心力而造成磁極剝離的危險，因此組裝式的磁性轉子在制程上較為繁瑣且成本較高，較不符合實用。
因此，圓筒狀或組裝式磁性轉子均存在以下缺失
1、制作成本均相當高，尤其以組裝式的磁性轉子更甚。
2、極角度表現較差，圓筒狀在配向制作上，由于成品由流體成型且磁極受到相鄰兩極的影響，磁極角度容易有偏差的情形。
有鑒于現有圓筒狀或組裝式的磁性轉子有上述的缺失，本發明人乃針對該些缺失研究改進的道，經研究證明終有本發明的產生。
發明內容
本發明的主要目在于提供一種凸形永磁轉子馬達，包含具有多個磁極的永久磁性轉子以及附有驅動線圈的定子，依本發明的此種凸形永磁轉子馬達，其轉子的磁極可以有效地利用磁性材料的特性來達到相同磁性效果，進而降低成本。
依本發明的此種凸形磁性轉子馬達，其轉子外周的設置S極磁極部及N極磁極部系形成向外呈條狀突出的凸部，因S極磁極部及N極磁極部之間形成凹陷區域，使得磁極角度更易控制，角度分布更加均勻，磁通密度也會更加均勻，其所產生的磁場與定子線圈磁場產生轉矩時，會使轉子的轉動更加穩定，此為本發明的次一目的。
本發明是采用以下技術手段實現的；一種凸形永磁轉子馬達，包括永磁式磁性轉子以及由線圈纏繞于多數鐵心所形成的定子，所述的永磁式磁性轉子，其中心設有軸芯，其外部則為從中心向外一體形成呈凸出狀的多數個S極磁極部與N極磁極部，且轉子系以塑料磁鐵或橡膠磁鐵等磁鐵材料一體成型而得。
本發明與現有技術相比，具有明顯的優勢和有益效果從上所述可知，本發明的此種凸形永磁轉子馬達，由于其永久磁性轉子系一體射出或押出成型為外部具有向外呈條狀凸出的S極部或N極部，使得磁極角度更易控制，角度分布更加均勻，磁通密度也會更加均勻，進而使轉子轉動更為穩定。
圖1A為現有馬達所使用的永久磁性轉子的平面示圖；圖1B為現有馬達所使用的另種永久磁性轉子的平面示圖；圖1C為現有馬達所使用的另種永久磁性轉子的平面示圖；圖2為本發明的轉子與定子分配示圖；圖3為本發明的轉子平面示圖；圖4為本發明的轉子立體圖；圖5A為本發明的馬達內部轉子與定子接線示圖；圖5B為本發明的馬達內部轉子與定子另一接線示圖；圖6A為本發明的馬達內部八極轉子與定子接線示圖。
圖6B為本發明的馬達內部八極轉子與定子另一接線示圖；圖7為本發明的馬達時序控制示圖。
具體實施例方式
本發明的此種凸形永磁轉子馬達，如圖2所示，包括應用于轉動裝置中的永磁式磁性轉子2，以及由鐵心及纏繞于其上的線圈所構成的定子3，利用轉子2本身所建立的磁場產生的磁力配合定子3受到線圈驅動產生磁場，兩者相互作用形成轉矩而帶動轉子2轉動。
請參照圖3、4所示，本發明的凸形永磁轉子2，為具有多個磁極的磁性轉子，其主要為復合磁鐵物質(例如塑料磁鐵或橡膠磁鐵)制成，磁鐵材料可為鐵氧體、混合磁鐵或稀土類材料構成，其可以利用射出或押出成型的制造方法一體成型。
該轉子2的外層，形成從中心方向向外突出的多數個S極磁極部21與N極磁極部22，S極磁極部21與N極磁極部22乃沿著輪體的軸方向形成條狀；一軸芯23，并穿設于轉子2的中心，其得以插件的方式與轉子2結合。
所述的多數個S極磁極部21及N極磁極部22，在轉子射出或押出成型的制造方式一體成型后直接在外部形成具有多數個向外突出的長條狀凸部20，然后以數個配向裝置分別對轉子的各凸起部份進行勵磁，而形成呈相互間隔的S極磁極部21及N極磁極部22，本發明的永久磁性轉子為非圓筒形體，且S極磁極部及N極磁極部之間的區域24、25、26、27為鏤空而成為凹入的狀態。
如此構成的轉子2，由于以凸部在制造過程中做為配向磁化的位置，因此可避免磁化時受到其它區域的干擾，轉子內部的小磁鐵可因凸部20磁極的設置而以較有效率的方式來排列而建立磁場，磁極角度也因為朝向凸部的角度更加準確，使得磁極角度更容易形成。因此，此磁極形成于凸部的轉子，與現有圓筒形轉子相較，在相同外徑條件下不僅可以節省不少材料，更能降低組裝的成本。
由于本發明的此種凸形永磁轉子馬達，其磁極角度的分布可以更為平均，再加上其磁通密度亦可達到更為集中與平均的要求，在此雙重條件下，即能達到馬達轉動更為穩定，能有效提升馬達的品質。
如圖5A所示，本發明的此種凸形永磁轉子馬達，實施時，設于凸形永磁轉子2外圍的定子可為具有呈三角形排列的三組鐵心31、32、33，各組鐵心31、32、33外周上分別纏繞一組驅動線圈310、320、330，相鄰的驅動線圈末端系兩兩接到同一接線端41、42、43，再連接至控制電路的輸出端，或者，如圖5B所示，使其中兩個接腳各自連接到外部控制電路的不同輸出端，而構成四個接線端41、42、43、44的情形。
圖6A、6B所示，則是本發明的此種凸形永磁轉子馬達，其凸形永磁轉子2A為八極的情形，同樣地，其定子設有呈三角形排列的三組鐵心31A、32A、33A，各組鐵心31A、32A、33A外周上分別纏繞驅動線圈31A0、32A0、33A0，相鄰的驅動線圈的末端系兩兩接到同一接線端41A、42A、43A，再連接至控制電路的輸出端，而為了配合轉子的磁極數目，定子鐵心的末端可分歧而形成多數個磁極31A1、31A2····。或者，如圖6B所示，其外圍設有呈斜向排列的二組鐵心51、52，各組鐵心51、52外周上分別纏繞驅動線圈51A、52A，相鄰的驅動線圈的末端系兩兩接到同一接線端41A、42A、43A，再連接至控制電路的輸出端。
請進一步參照圖7，系本發明實施于步進馬達的時序控制示圖，如圖所示，圖中箭頭所指方向為線圈通電后電樞中的磁通方向，每個周期的時序分為6步，每步步進角度為30度，從圖式中可以清楚看出，其為二相激磁型態，依次對Vc、Vb、Va激磁，以方形波改變轉子位置，以每步步進角度為30度，使轉子作步進轉動。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換；而一切不脫離發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種凸形永磁轉子馬達，包括永磁式磁性轉子以及由線圈纏繞于多數鐵心所形成的定子，其特征在于所述的永磁式磁性轉子，其中心設有軸芯，其外部則為從中心向外一體形成呈凸出狀的多數個S極磁極部與N極磁極部，其轉子以塑料磁鐵或橡膠磁鐵等磁鐵材料一體成型而得。
2.根據權利要求1所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的磁鐵材料為鐵氧體、混合磁鐵或稀土類材料所組成。
3.根據權利要求1所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的軸芯與轉子為插件結合。
4.根據權利要求1所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的轉子為一體射出成型或押出成型后再予勵磁而形成。
5.根據權利要求1所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的轉子為非圓筒形體，而S磁極部及N磁極部之間的區域為鏤空狀態。
6.根據權利要求1所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的環設于轉子外部的定子，為呈三角形的鐵心而在鐵心上纏繞的驅動線圈所構成。
7.根據權利要求6所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的環設于轉子外部的定子，其鐵心上所纏繞的驅動線圈為相鄰的兩組線圈，其相鄰末端為兩兩接到控制電路的同一輸出端。
8.根據權利要求6所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的環設于轉子外部的定子，其鐵心上所纏繞的驅動線圈為兩個相鄰的兩組線圈，其相鄰末端分別接到控制電路的不同輸出端。
9.根據權利要求7所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的定子的鐵心上末端成為與轉子磁極數目相配合的多數分歧的磁極。
10.根據權利要求8所示的凸形永磁轉子馬達，其特征在于所述的定子的鐵心上末端成為與轉子磁極數目相配合的多數分歧的磁極。
全文摘要
本發明公開了一種凸形永磁轉子馬達，該馬達包括線圈環繞而成的定子以及設于定子中心的多磁極永久磁性轉子，利用永磁式轉子所建立的磁場與配合馬達定子受到線圈驅動的方式來產生轉矩而帶動轉子產生轉動，其中，該永磁性轉子以塑料磁鐵或橡膠磁鐵等復合磁鐵材料以一體射出成型而得，轉子的磁極形成于轉子周邊向外間隔凸出的條狀凸起部。
文檔編號H02K37/12GK1797904SQ20041010145
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月20日 優先權日2004年12月20日
發明者李正隆, 李東諺, 吳祚倫 申請人:晉裕工業股份有限公司