可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达的制作方法
【专利摘要】本实用新型是关于一种可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达，其包括一转子，可转动地设于定子的内径间，在转子周壁内侧形成有复数安装槽组，各安装槽组具有二个左右对称配置的磁铁槽，两磁铁槽的内侧端之间形成有一间隔，各磁铁槽内分别容置一永久磁铁，各磁铁槽的外侧端分别向外弯折延伸形成一空乏区，该空乏区位于对应永久磁铁的外侧；以及一定子，呈环形，结合该转子以使转子以可转动方式设置在该定子之中，在该定子上贯穿形成有一安装孔，在定子上形成有复数沿径向排列的定子齿部。该永磁同步马达能够提高运转效率。
【专利说明】可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种永磁同步马达，尤指一种兼具降低顿转转矩效应及减少磁漏 损失效果，使可提升马达效率的永磁同步马达。
【背景技术】
[0002] 人类的生活中，各项民生所使用的电子产品，皆有运用到马达，其中大型的产品如 冷气机、电冰箱等，而小型的产品如硬盘、光驱或风扇等。
[0003] 上述装置皆透过马达的带动，使该产品能做出相对应的功效，然而马达在运转过 程中，极易因各种因素的干扰使产生不必要的虚功，而造成马达运转过程不够顺畅的原因 很多，「顿转转矩」（Cogging Torque)即为其中一个主因。
[0004] 请参阅图10与图11，所谓的「顿转转矩」是由于转子中的永久磁铁与定子齿部之 间的磁吸引力所产生，现有马达包括一转子80及一定子90,该转子80邻近周缘设有六个永 久磁铁81且作等角度排列，另该永久磁铁81是以不同磁极交错排列，该定子90形成有多 数个定子齿部91，各定子齿部91分别有线圈2缠绕其上，故当线圈有电流经过时，各定子齿 部91会依电流流向而产生相对应的磁极，进而产生磁力线，当磁力线愈密集，即表示定子 齿部91与永久磁铁81间的磁吸引力愈大，故当定子齿部91与永久磁铁81正对时，该定子 齿部91与永久磁铁81的磁力线分步均匀且对称，此时磁吸引力最大，因此没有顿转转矩产 生，然而当转子80开始转动时（如图8所示逆时钟方向旋转），该永久磁铁81与定子齿部 91之间的吸引力欲维持两者之间正对型态，故于永久磁铁81的一端部82与其中一定子齿 部92之间形成部分封闭的磁力线，该磁力线是由永久磁铁81与定子齿部91之间的磁吸引 力所产生，并进而产生一抵抗力以抵抗该转子80转动，此即为顿转转矩。。
[0005] 由上述可知，转子的转动过程中必定会产生顿转转矩现象，故如何降低该顿转转 矩的现以降低能量的损耗为相当重要的课题，因此鉴于上述问题，实有必要提出解决方案。 实用新型内容
[0006] 有鉴于前述现有技术的缺点，本实用新型主要目的是提供一种可降低顿转转矩 效应并提升效率的永磁同步马达，主要在于转子上更改其放置磁铁的安装槽组之型态，藉 此可阻扰该定子齿部与永久磁铁之间的磁力线分布，以提高马达效率并降低顿转转矩的效 应。
[0007] 为达成上述目的所采取的技术手段主要令前述马达包括：
[0008] 一转子，可转动地设于定子的内径间，在转子周壁内侧形成有复数安装槽组，各安 装槽组具有二个左右对称配置的磁铁槽，两磁铁槽的内侧端之间形成有一间隔，各磁铁槽 内分别容置一永久磁铁，各磁铁槽的外侧端分别向外弯折延伸形成一空乏区，该空乏区位 于对应永久磁铁的外侧；
[0009] 以及
[0010] 一定子，呈环形，结合该转子以使转子以可转动方式设置在该定子之中，在该定子 上贯穿形成有一安装孔，在定子上形成有复数沿径向排列的定子齿部。
[0011] 依上述构造所构成的马达，由于转子分别在相邻的永久磁铁之间形成空乏区，该 空乏区可阻扰由转子内部永久磁铁的磁力线不易回流于转子内部，除可降低转子内部永久 磁铁间之漏磁现象外，并可强迫磁力线流向定子齿部。又因定子齿部是由高导磁性的硅钢 片所组成，将迫使磁力线更均匀的流向定子齿部，进而使磁力线与定子绕线线圈磁场相互 作用更密切，降低漏磁损失，提升马达之效率，产生更佳的马达运转效能，又因磁力线更均 匀分布的流向定子的齿部，故其定子与转子之间的磁力线相对较少，使可于起动或运转时， 因转子的永久磁铁吸引定子齿部的磁吸引力分布平均，除可减少于驱动时所产生的顿转转 矩现象，亦可于马达运转中降低震动与因震动而产生的噪音，如此一来即可达到提升马达 效率并降低顿转转矩效应的目的。
[0012] 经由本实用新型对转子内部安装槽组两端空乏区之安排，将使永磁同步马达得到 提升马达效率、降低顿转转矩与降低漏磁损失等三个效益，且降低顿转转矩将使马达具有 低震动噪音的效能，降低漏磁损失将可提高马达运转效率，因此本实用新型将具有实现节 能减碳与低噪音之功用。
[0013] 前述各安装槽组的各磁铁槽的外侧端的空乏区分别向转子周壁内侧弯折一角度。
[0014] 前述转子的永久磁铁呈圆弧状或矩形状。
[0015] 前述马达为一 6极9槽的永磁同步马达。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的立体外观图示意图。
[0017] 图2为本实用新型的正面示意图。
[0018] 图3为本实用新型省略永久磁铁之正面示意图。
[0019] 图4为本实用新型根据图2之局部放大图。
[0020] 图5为本实用新型具有磁力线分布情形之正面示意图。
[0021] 图6为接续图5且具有磁力线分布情形之正面操作示意图。
[0022] 图7为接续图6且具有磁力线分布情形之正面操作示意图。
[0023] 图8为接续图7且具有磁力线分布情形之正面操作示意图。
[0024] 图9为接续图8且具有磁力线分布情形之正面操作示意图。
[0025] 图10为现有技术之磁力线分布示意图。
[0026] 图11为现有技术之转子偏转一角度后磁力线分布示意图。
【具体实施方式】
[0027] 以下配合图式及本实用新型之较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实 用新型目的所采取的技术手段。
[0028] 请参阅图1到图4,本实用新型可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达 包括一转子10及一定子20。
[0029] 该转子10为圆形，在转子10周壁内侧形成有复数安装槽组11，各安装槽组11具 有二个左右对称配置的磁铁槽lla、llb，两磁铁槽lla、llb的内侧端之间形成有一间隔112 以完全断开两磁铁槽11a、11b，各安装槽组11的各磁铁槽11a、lib内分别容置一永久磁铁 13a、13b、14a、14b。各磁铁槽11a、lib的外侧端分别向外弯折延伸形成一空乏区111，该空 乏区111位于对应永久磁铁13a、13b、14a、14b的外侧。于较佳实施例之中，该转子10上形 成有6个安装槽组11，各安装槽组11中的永久磁铁13a、13b、14a、14b磁极方向相同，而相 邻安装槽组11的永久磁铁13a、13b、14a、14b的磁极方向为相反，例如：其中一安装槽组11 的永久磁铁13a、13b的离心侧的磁极为N极，向心侧的磁极为S极，而相邻的另一安装槽组 11中的永久磁铁14a、14b的离心侧的磁极为S极，向心侧的磁极为N极。
[0030] 该定子20为环形并且结合该转子10,使转子10以可转动方式设置在定子之中。 该定子20具有一安装孔以及复数定子齿部211、212、213、214、215、216、217、218、219。
[0031] 该安装孔200贯穿形成在定子20上，且容纳该转子10,使转子可在安装孔200中 转动。
[0032] 该复数定子齿部211、212、213、214、215、216、217、218、219形成在定子20上且沿 径向排列，各定子齿部211、212、213、214、215、216、217、218、219上缠绕有线圈25,使当线 圈25通过电流时能产生一对应的磁力线，进而使该定子齿部21形成一对应的磁极，于本实 施例中，该定子20上形成有9个定子齿部211、212、213、214、215、216、217、218、219，分别是 第1定子齿部211、第2定子齿部212、第3定子齿部213、第4定子齿部214、第5定子齿部 215、第6定子齿部216、第7定子齿部217、第8定子齿部218以及第9定子齿部219。
[0033] 上述各空乏区111分别向转子10内侧略为弯折一角度（如图4所示）），使该安装 槽组11可与周壁更为贴近，进而使各永久磁铁可更贴近转子10的周壁。
[0034] 上述设于转子10上的永久磁铁11可分别为匹配转子周缘形状概呈圆弧状或概呈 矩形状，于本实施例中使用矩形的永久磁铁。
[0035] 详细而言，本实用新型永磁同步马达为一种6极9槽的永磁同步马达，6极9槽是 指该马达的转子10具有6个安装槽组11，且定子20具有9个定子齿部211、212、213、214、 215、216、217、218、219。其中，图5至图9是该转子10逆时针旋转一角度的连续动作图，且 其上分布有转子10的各永久磁铁与定子20的各定子齿部211、212、213、214、215、216、217、 218、219之间的磁力线分布图。
[0036] 请参阅图5,令转子10上的永久磁铁13a、13b、14a、14b区分为相间排列的第1永 久磁铁13a、13b与第2永久磁铁14a、14b，又第1永久磁铁13正对于第1定子齿部211，第 2永久磁铁14则位于第2定子齿部212及第3定子齿部213之间，其中，令该第1永久磁铁 13a、13b外侧为N极，内侧则为S极，故该第2永久磁铁14a、14b外侧为S极，内侧为N极， 如此一来，当第1定子齿部211上的线圈25通电后，利用线圈25上的电流流向使该第1定 子齿部211内径侧为S极，外径侧为N极，因此该第一定子齿部211将对第1永久磁铁13a、 13b吸引，且磁吸引力最大，故该处的磁通量最大且磁力线分布均匀对称。
[0037] 请参阅图6,当第1定子齿部211上的线圈25停止通电，改由第3定子齿部213 上的线圈25通电，则使该第3定子齿部213内径侧为N极，外径侧为S极，该第3定子齿部 213内径侧遂对第2永久磁铁14a、14b吸弓丨。于吸引过程中，该第1永久磁铁13a、13b左端 与第2永久磁铁14a、14b右端的空乏区111正对于该第2定子齿部212,该第1永久磁铁 13a、13b、第2永久磁铁14a、14b的两相对端部与第2定子齿部212之间所形成的磁力线分 布，会因该空乏区111而阻扰磁力线通往第2定子齿部212,使该第2定子齿部212上的磁 力线分布较现有技术中为少，故该处的磁吸引力较小，故第3定子齿部213将吸引第2永久 磁铁14至正对位置（如图7所示），亦即其受到的抵抗力（顿转转矩）相对地较小，另于此 同时，因第3定子齿部213上的线圈25停止通电，改由第2定子齿部212上的线圈25通电 而使第2定子齿部212内径侧为S极，外径侧为N极，并吸引第1永久磁铁13至正对位置。
[0038] 请参阅图8,同样的于吸引过程中，该第1永久磁铁13a、13b右端与的另一组第2 永久磁铁14a、14b左端的空乏区111正对于第1定子齿部211，因而使该处的磁力线分布 较少，从而所形成的磁吸引力也就相对较小，因此该第1永久磁铁13a、13b受第2定子齿部 212吸引（如图9所示），其所受抗拒的磁吸引力（顿转转矩）也就相对较小，接着停止电 流流经第2定子齿部212上的线圈25,而改流经第1定子齿部211。如此循环控制可让该 马达持续转动，于本实施例中，仅透过第1、第2、第3定子齿部211、212、213以及第1、第2 永久磁铁13a、13b、14a、14b作为动作说明，实际上第1、第4、第7定子齿部211、214、217为 相对应，第2、第5、第8定子齿部212、215、218为相对应，第3、第6、第9定子齿部213、216、 219为相对应，如此一来，透过转子10上的安装槽组11外侧之空乏区111可阻扰永久磁铁 13a、13b、14a、14b 端部磁力线通往定子齿部 211、212、213、214、215、216、217、218、219,进 而使两组永久磁铁 13a、13b、14a、14b 间与定子齿部 211、212、213、214、215、216、217、218、 219之间的磁吸引力降低，以此方式降低顿转转矩，即可达到降低顿转转矩效应的目的，以 提升马达转动的效率及减少能量的损耗。
[0039] 以下复数表格分别为本实用新型采用12个永久磁铁13a、13b、14a、14b的永磁同 步马达以及现有技术采用6片永久磁铁的永磁同步马达，在各种转速变化或扭力变化下的 功率因子、总和效率、马达效率以及驱动效率的数值。
[0040] 1.转速变化
[0041]
【权利要求】
1. 一种可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达，其特征在于，包括： 一转子，可转动地设于定子的内径间，在所述转子的周壁内侧形成有复数安装槽组， 各所述安装槽组具有二个左右对称配置的磁铁槽，两所述磁铁槽的内侧端之间形成有一间 隔，各所述磁铁槽内分别容置一永久磁铁，各所述磁铁槽的外侧端分别向外弯折延伸形成 一空乏区，该空乏区位于对应所述永久磁铁的外侧；以及 一定子，呈环形，结合该转子以使所述转子以可转动方式设置在该定子之中，在该定子 上贯穿形成有一安装孔，在所述定子上形成有复数沿径向排列的定子齿部。
2. 根据权利要求1所述可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达，其特征在 于， 各所述安装槽组的各所述磁铁槽的外侧端的空乏区分别向所述转子的周壁内侧弯折 一角度。
3. 根据权利要求2所述可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马达，其特征在 于， 所述转子的永久磁铁呈圆弧状或矩形状。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述可降低顿转转矩效应并提升效率的永磁同步马 达，其特征在于， 所述马达为一 6极9槽的永磁同步马达。
【文档编号】H02K1/27GK204118883SQ201420653483
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】江瑞安, 邱明总, 江瑞利, 李瑞铭 申请人:开平威宝精密电机有限公司