轉子結構體的制作方法
【專利摘要】本實用新型的轉子結構體，以軸孔為中心平均區分成復數個磁力區塊，于各磁力區塊處貫穿一供安裝磁石的磁石槽孔；其中，于各磁力區塊的中心線兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段，各磁極區段由自其所屬磁力區塊的中心線依序向外配置的第一弧面、第二弧面、第三弧面連接構成，第一弧面的彎曲半徑大于第三弧面的彎曲半徑，第三弧面的彎曲半徑且大于第二弧面的彎曲半徑。從而可利用各磁極區段的多段弧面設計，產生不等氣隙的效果，抑制磁極間漏磁，進而大幅修正反電動勢的波型使其近似弦波，有效抑制高次諧波及修正頓轉轉矩。
【專利說明】轉子結構體
【技術領域】
[0001]本實用新型與馬達的轉子有關，主要提供內置式永磁轉子一種可使反電動勢波形趨近于弦波，大幅降低頓轉轉矩及漏磁，進而有效提升磁石利用率的轉子結構體。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術、稀土永磁材料和控制理論的飛速發展，永磁同步電動機在中低容量的運動控制系統中得到了廣泛的應用，尤其是在伺服傳動領域，永磁同步電動機正在逐步取代直流電機、步進電機而成為伺服驅動的發展方向。
[0003]永磁同步馬達和直流無刷馬達的轉子都是永久磁石，其差異主要在磁通及反電動勢(back EMF)的分布，永磁同步馬達的反電動勢為弦波，而直流無刷馬達的反電動勢為接近方波的梯形波；相對而言，由于三相永磁同步電動機的線感應電動勢波形為正弦波，在定位力矩、力矩波動、噪聲等各方面性能更優越，因而在精密伺服驅動領域應用更為廣泛。
[0004]原則上，永磁同步馬達的磁石若是埋在轉子結體中，即稱為內置式永磁轉子(IPM)，而內置式永磁轉子的磁石可以受到轉子結構的保護，在高速運轉時不會有磁石脫落的問題，相對的轉子結構體需要設有供磁石對應置入的磁石槽，而轉子結構體的材質為硅鋼，硅鋼的磁導率遠高于磁石，因此磁石部份可視為一個額外的氣隙。
[0005]日本JPB_0003513467特許文獻，揭露一種將轉子結構體對應于每一個磁石槽的外輪廓面加工呈弧面的內置式永磁轉子；惟，該日本JPB_0003513467特許文獻當中所揭露的內置式永磁轉子，使用雙曲余弦曲線進行轉子結構體的每一段弧面設計，對于反電動勢的波型修正上貢獻度較小，且有漏磁的問題進而導致磁石的利用率降低。
實用新型內容
[0006]本實用新型所解決的技術問題即在提供內置式永磁轉子一種可使反電動勢波形趨近于弦波，大幅降低頓轉轉矩及漏磁，進而有效提升磁石利用率的轉子結構體。
[0007]本實用新型所采用的技術手段如下所述。
[0008]為達上揭目的，本實用新型的轉子結構體，概呈圓塊狀，于中心處貫穿一供穿置馬達心軸的軸孔，該轉子結構體以該軸孔為中心平均區分成復數個磁力區塊，于各磁力區塊處貫穿一供安裝磁石的磁石槽孔；其特征在于:該轉子結構體于各磁力區塊的中心線兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段，各磁極區段由自其所屬磁力區塊的中心線依序向外配置的第一弧面、第二弧面、第三弧面連接構成，該第一弧面的彎曲半徑大于該第三弧面的彎曲半徑，該第三弧面的彎曲半徑且大于該第二弧面的彎曲半徑。
[0009]利用上述結構特征，本實用新型的轉子結構體，于使用時，于軸孔安裝馬達心軸，另于各磁石槽孔中安裝磁石，即成為磁石埋設于轉子結體中的內置式永磁轉子(IPM);尤其，利用各磁極區段的多段弧面設計，以及在同一磁極區段的弧面分別位在不同磁力線位置而具有不同彎曲半徑的結構、機能限制下，可產生不等氣隙的效果，抑制磁極間漏磁，進而大幅修正反電動勢的波型使其近似弦波，有效抑制高次諧波及修正頓轉轉矩，不但可藉以提升馬達性能，更可降低馬達運轉時的振動噪音。
[0010]依據上述結構特征，所述各磁極區段的第二弧面與第一弧面所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大。
[0011]依據上述結構特征，所述各磁極區段的第三弧面與其所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離為0.5mm以下。
[0012]依據上述結構特征，所述各磁極區段第二弧面與第一弧面所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大；以及，各磁極區段的第三弧面與其所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離為0.5mm以下。
[0013]所述轉子結構體平均設有復數氣流通孔。
[0014]所述轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，且于各硅鋼片之間設有黏著材料。
[0015]所述轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，且于各硅鋼片之間設有黏著材料；以及，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的氣流通孔。
[0016]所述轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的裝配孔，于各裝配孔中分別穿置一連接各硅鋼片的鉚釘。
[0017]所述轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的裝配孔及氣流通孔，于各裝配孔中分別穿置一連接各硅鋼片的鉚釘。
[0018]本實用新型的轉子結構體，概呈圓塊狀，于中心處貫穿一軸孔，于該軸孔處安裝一馬達心軸，該轉子結構體以該軸孔為中心平均區分成復數個磁力區塊，于各磁力區塊處貫穿一磁石槽孔，于各磁石槽孔中分別安裝一磁石；該轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的裝配孔及氣流通孔，于各裝配孔中分別穿置一連接各硅鋼片的鉚釘；其特征在于:該轉子結構體于各磁力區塊的中心線兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段，各磁極區段由自其所屬磁力區塊的中心線依序向外配置的第一弧面、第二弧面、第三弧面連接構成，該第一弧面的彎曲半徑大于該第三弧面的彎曲半徑，該第三弧面的彎曲半徑且大于該第二弧面的彎曲半徑，各磁極區段的第二弧面與第一弧面所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大；以及，各磁極區段的第三弧面與其所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離為0.5mm以下。
[0019]本實用新型所揭露的轉子結構體，可以產生下列功效。
[0020]1.可大幅修正反電動勢的波型使其近似弦波，抑制高次諧波。
[0021]2.可有效降低頓轉轉矩。
[0022]3.可有效抑制磁極間漏磁。
[0023]4.可有效提升馬達性能。
[0024]5.可有效降低馬達運轉時的振動噪音。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型一較佳實施例的轉子結構體斷面結構剖視圖。
[0026]圖2用以說明本實用新型中各磁力區塊及各磁極區段的平均分配/分割狀態示意圖。
[0027]圖3用以說明本實用新型中各磁極區段當中各弧面的曲率差異狀態示意圖。
[0028]圖4用以說明本實用新型中各磁極區段當中各弧面的斜率差異狀態示意圖。
[0029]圖5用以說明本實用新型中各磁極區段當中的第三弧面各弧面與所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離示意圖。
[0030]圖號說明:
[0031]LI 等分線
[0032]L2 中心線
[0033]10 硅鋼片
[0034]11 軸孔
[0035]12 磁力區塊
[0036]13 磁石槽孔
[0037]14 磁極區段
[0038]141 第一弧面
[0039]142 第二弧面
[0040]143第三弧面
[0041]15 氣流通孔
[0042]16 裝配孔
[0043]20 馬達心軸
[0044]30 磁石
[0045]40 鉚釘。
【具體實施方式】
[0046]本實用新型主要提供內置式永磁轉子一種可使反電動勢波形趨近于弦波，大幅降低頓轉轉矩及漏磁，進而有效提升磁石利用率的轉子結構體，如圖1、圖2及圖3所示，本實用新型的轉子結構體，概呈圓塊狀，于中心處貫穿一供穿置馬達心軸20的軸孔11，該轉子結構體以該軸孔11為中心平均區分成復數個磁力區塊12 (圖式中以等分線LI表示各磁力區塊12的平均分配狀態)，于各磁力區塊12處貫穿一供安裝磁石30的磁石槽孔13，于使用時于軸孔11安裝馬達心軸20，另于各磁石槽孔13中安裝磁石30，即成為磁石30埋設于轉子結體中的內置式永磁轉子(IPM);本實用新型的特征在于:該轉子結構體于各磁力區塊12的中心線L2兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段14，各磁極區段14由自其所屬磁力區塊12的中心線L2依序向外配置的第一弧面141、第二弧面142、第三弧面143連接構成，該第一弧面141的彎曲半徑大于該第三弧面143的彎曲半徑，該第三弧面143的彎曲半徑且大于該第二弧面142的彎曲半徑，在圖2所示的實施例中，第一弧面141的彎曲半徑r為26mm,第二弧面142的彎曲半徑r為15mm,第三弧面143的彎曲半徑r為25mm,亦即各磁極區段14亦以其半徑為兩個大圓弧中間夾一個小圓弧的結構型態呈現。
[0047]在本實施例中，所述各磁極區段14的第二弧面142與各第一弧面141所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大(如圖4所示，第一弧面141的斜率為a，第二弧面142的斜率為a+);以及，所述各所述各磁極區段14的第三弧面143與其所屬的磁力區塊12當中的磁石槽孔13的距離為0.5mm以下(如圖5所標示的距離A)。
[0048]當然，本實用新型的轉子結構體于實施時，以所述各磁極區段14的第二弧面142與各第一弧面141所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大；以及，所述各所述各磁極區段14的第三弧面143與其所屬的磁力區塊12當中的磁石槽孔13的距離為0.5mm以下的結構型態呈現為佳。
[0049]原則上，本實用新型的轉子結構體，于使用時，可利用各磁極區段14的多段弧面(第一弧面141、第二弧面142、第三弧面143)設計，以及在同一磁極區段14的弧面(第一弧面141、第二弧面142、第三弧面143)分別位在不同磁力線位置而具有不同彎曲半徑的結構、機能限制下，可產生不等氣隙的效果，抑制磁極間漏磁，進而大幅修正反電動勢的波型使其近似弦波，有效抑制高次諧波及修正頓轉轉矩，不但可藉以提升馬達性能，更可降低馬達運轉時的振動噪音。
[0050]再者，本實用新型的轉子結構體可如圖1所示平均設有復數氣流通孔15 ;至于，整個轉子結構體可以由復數硅鋼片10堆疊組合構成，在整個轉子結構體由復數硅鋼片10堆疊組合構成的結構型態下，可于各硅鋼片10之間設有黏著材料，透過黏著方式將各硅鋼片10連接固定，使獲致一結構穩固的轉子結構體；當然，整個轉子結構體亦可進一步平均設有復數貫穿各硅鋼片10的氣流通孔15。
[0051]本實用新型的轉子結構體在圖1所示，由復數硅鋼片10堆疊組合構成的結構型態下，整個轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片10的裝配孔16，且于各裝配孔16中分別穿置一連接各硅鋼片10的鉚釘40，透過鉚釘40將各硅鋼片10連接固定，使獲致一結構相對更為穩固的轉子結構體；在此實施例中，整個轉子結構體以平均設有復數貫穿各硅鋼片10的裝配孔16及氣流通孔15為佳。
[0052]附帶一提的是，本實用新型的轉子結構體于出廠時，可預先安裝有馬達心軸20及磁石30，整體轉子結構體如圖1及圖2所示，概呈圓塊狀，于中心處貫穿一軸孔11，于該軸孔11處安裝一馬達心軸20，該轉子結構體以該軸孔11為中心平均區分成復數個磁力區塊12,于各磁力區塊12處貫穿一磁石槽孔13,于各磁石槽孔13中分別安裝一磁石30。
[0053]在圖1及圖2所示的結構型態下，整個轉子結構體亦由復數硅鋼片10堆疊組合構成，整個轉子結構體亦平均設有復數貫穿各硅鋼片10的裝配孔16及氣流通孔15，于各裝配孔16中分別穿置一連接各硅鋼片10的鉚釘40。
[0054]同樣的，該轉子結構體于各磁力區塊12的中心線L2兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段14，各磁極區段14由自其所屬磁力區塊12的中心線L2依序向外配置的第一弧面141、第二弧面142、第三弧面143連接構成，該第一弧面141的彎曲半徑大于該第三弧面143的彎曲半徑，該第三弧面143的彎曲半徑且大于該第二弧面142的彎曲半徑，各磁極區段14的第二弧面142與第一弧面141所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大。
[0055]以及，各磁極區段14的第三弧面143與其所屬的磁力區塊12當中的磁石槽孔13的距離為0.5mm以下。從而可獲致一結構相對較為穩固可靠，以及可供直接作為永磁同步馬達的內置式永磁轉子使用的轉子結構體。
[0056]具體而言，本實用新型所揭露的轉子結構體，可以產生下列功效。
[0057]1.可大幅修正反電動勢的波型使其近似弦波，抑制高次諧波。
[0058]2.可有效降低頓轉轉矩。
[0059]3.可有效抑制磁極間漏磁。
[0060]4.可有效提升馬達性能。
[0061]5.可有效降低馬達運轉時的振動噪音。
【權利要求】
1.一種轉子結構體，概呈圓塊狀，于中心處貫穿一供穿置馬達心軸的軸孔，該轉子結構體以該軸孔為中心平均區分成復數個磁力區塊，于各磁力區塊處貫穿一供安裝磁石的磁石槽孔；其特征在于: 該轉子結構體于各磁力區塊的中心線兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段，各磁極區段由自其所屬磁力區塊的中心線依序向外配置的第一弧面、第二弧面、第三弧面連接構成，該第一弧面的彎曲半徑大于該第三弧面的彎曲半徑，該第三弧面的彎曲半徑且大于該第二弧面的彎曲半徑。
2.如權利要求1所述的轉子結構體，其特征在于，該各磁極區段的第二弧面與第一弧面所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大。
3.如權利要求1所述的轉子結構體，其特征在于，各磁極區段的第三弧面與其所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離為0.5mm以下。
4.如權利要求1所述的轉子結構體，其特征在于，各磁極區段第二弧面與第一弧面所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大；以及，各磁極區段的第三弧面與其所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離為0.5mm以下。
5.如權利要求1至4其中任一所述的轉子結構體，其特征在于，該轉子結構體平均設有復數氣流通孔。
6.如權利要求1至4其中任一所述的轉子結構體，其特征在于，該轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，且于各硅鋼片之間設有黏著材料。
7.如權利要求1至4其中任一所述的轉子結構體，其特征在于，該轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，且于各硅鋼片之間設有黏著材料；以及，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的氣流通孔。
8.如權利要求1至4其中任一所述的轉子結構體，其特征在于，該轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的裝配孔，于各裝配孔中分別穿置一連接各硅鋼片的鉚釘。
9.如權利要求1至4其中任一所述的轉子結構體，其特征在于，該轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的裝配孔及氣流通孔，于各裝配孔中分別穿置一連接各硅鋼片的鉚釘。
10.一種轉子結構體，概呈圓塊狀，于中心處貫穿一軸孔，于該軸孔處安裝一馬達心軸，該轉子結構體以該軸孔為中心平均區分成復數個磁力區塊，于各磁力區塊處貫穿一磁石槽孔，于各磁石槽孔中分別安裝一磁石；該轉子結構體由復數硅鋼片堆疊組合構成，該轉子結構體平均設有復數貫穿各硅鋼片的裝配孔及氣流通孔，于各裝配孔中分別穿置一連接各硅鋼片的柳釘；其特征在于: 該轉子結構體于各磁力區塊的中心線兩側的外圍分別設有一形狀相互對稱的磁極區段，各磁極區段由自其所屬磁力區塊的中心線依序向外配置的第一弧面、第二弧面、第三弧面連接構成，該第一弧面的彎曲半徑大于該第三弧面的彎曲半徑，該第三弧面的彎曲半徑且大于該第二弧面的彎曲半徑，各磁極區段的第二弧面與第一弧面所連接形成的弧面斜率逐漸向外延伸擴大；以及，各磁極區段的第三弧面與其所屬的磁力區塊當中的磁石槽孔的距離為0.5mm以下。
【文檔編號】H02K1/27GK204179780SQ201420609174
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】葉隆億, 丁義洲, 林永祥 申請人:瑞智精密股份有限公司