永磁马达的制作方法

本发明与永磁马达有关，特别是关于一种降低顿转的永磁马达。

背景技术：

马达的顿转不仅影响性能，亦将产生振动与噪音，造成马达应用上的限制与不便，因此，已知技术莫不致力于降低马达顿转转矩(coggingtorque)的研究与开发，并通过诸如磁铁形状、尺寸、极距、磁化方式、磁铁展开角度、靴部深度、槽极数组合以及辅助槽等诸多技术手段，期以降低顿转的现有技术被揭露。

其具体地，在图1所示的现有技术中，通过改变转子1成对磁铁2的展开角度达到降低顿转的功效外的内藏型构造，并使其成对磁铁2呈v形地埋设于转子1中，更有进者则如图2所示，进一步地于各极的磁岛3上设置孔4构造，通过孔4限制磁力线的行进区域，令磁力线更为集中，而可与定子绕组间进行更有效率的交链，达到降低顿转转矩的功效。

上述现有技术虽揭露了通过孔洞构造来改变转子铁芯的磁通分布，但对于孔洞的形状、数量、尺寸及位置等详细的技术内容对于降低顿转转矩的功效，欠缺最佳化的技术内容，其不足有需再加以改进。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的在于提供一种永磁马达，其使设于马达转子磁岛中的孔，在形状、孔径以及空间形态的配置上获得最佳化，据以达到降低顿转转矩、反电动势总谐波失真与转矩涟波，进而提升控制的精度并减少振动及噪音。

为达成上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种永磁马达，包含有：

一定子，呈环状；

一转子，呈圆形而同轴地位于该定子中；

一气隙，介于该转子的外周环面与该定子的内周环面间；

多数磁铁，设于该转子中，并以该转子的曲率中心为原点，形成多数等角度的极区；以及

多数孔，分别设于各极区介于该转子周侧与对应磁铁间的磁岛中；

各个磁岛中分别设有三个孔，三个孔分别为一个中间孔与位于该中间孔两侧的两个侧孔，且使该中间孔与各侧孔分别满足下列的条件，达到最佳的顿转降低功效：

10°≤θ≤(360°/p)-27°；

0.5g≤r≤3g；

0.5g≤r≤3g；

s(2/3)≤d≤s-(r+1)；以及

s(2/3)≤d≤s-(r+1)。

其中：

θ为两侧孔间以转子的曲率中心为原点的展开角。

p为马达转子的极数。

r为侧孔的半径。

r为中间孔的半径。

g为马达转子与定子间的气隙隙宽。

s为转子的半径。

d为侧孔的曲率中心与转子的曲率中心间的深度距离。

d为中间孔的曲率中心与转子的曲率中心间的深度距离。

其中，各孔为圆形孔。

其中，马达的极数为多数成对的磁铁分设于该转子中所构成。

其中，各成对的磁铁呈v形地分别内藏于该转子中。

并可更进一步地使该些孔设置于各极的磁岛中的数量增加至四个，使所增加的一底孔位于成对磁铁v形收敛端内。

于本发明的一实施例中，当p的数量为8时，各侧孔的孔径小于中间孔的孔径，并特定各孔与马达转子的曲率中心间以及各孔彼此间的相对位置；其中又以θ为12°、r为0.9公厘、r为1.3公厘、d为s(2/3)以及d为s(2/3)时，可以获得相对最佳的顿转转矩降低功效。

而于本发明的另一实施例中，当p的数量为6时，各侧孔的孔径大于中间孔的孔径；其中又以θ为12°、r为1.2公厘、r为0.5公厘、以及d与d皆为39公厘时，可以获得相对最佳的顿转转矩降低功效。

附图说明

图1是一现有的永磁马达的平面示意图。

图2是另一现有的永磁马达的平面示意图。

图3是本发明永磁马达实例的平面图。

图4是本发明永磁马达实施例中单一极区的平面图。

图5是本发明永磁马达实施例的展开角与顿转转矩变化关系图。

图6是本发明永磁马达实施例的孔半径与顿转转矩变化关系图，其中，该中间孔与各侧孔的半径相同。

图7是本发明永磁马达实施例的中间孔半径与顿转转矩变化关系图。

图8是本发明永磁马达实施例的深度距离与顿转转矩变化关系图。

图9是本发明永磁马达实施例的孔数量与顿转转矩变化关系图。

图10是本发明永磁马达实施例与图1所示永磁马达的顿转转矩比较图。

图11是本发明永磁马达实施例与图1所示永磁马达的反电动势谐波比较图。

图12是本发明永磁马达实施例与图1所示永磁马达的转矩涟波比较图。

具体实施方式

以下即举以本发明的一实施例，并配合附图逐步进行说明。

首先，请参阅图3与图4所示，在本发明实施例中所提供的永磁马达10主要包含有定子20、转子30、气隙40、多数磁铁50以及多数的孔60。

定子20具有适当壁厚的圆管状体。

转子30呈圆柱状地同轴穿设于定子20中。

气隙40呈环状而介于转子30的外周环面与定子20的内周环面间，据以使定子20的内周环面与转子30的外周环面彼此相隔开来，而未有直接的接触。

各磁铁50成对呈v形地分别埋藏于转子30中，并以v形的收敛端朝向转子30的圆心，得以转子30的圆心为原点，由各成对的磁铁于转子30的周侧，形成八个呈45度角的极区70。

各孔60分设于各极区70中介于转子30周侧与对应成对磁铁50间的磁岛80中，并使孔轴平行于转子30的柱轴。

进一步地，本实施例据以达成降低马达顿转转矩的主要技术特征在于使分设于各磁岛80中的孔60的数量至少为三个，分别为位于对应极区70中间位置且呈圆形的中间孔61、位于中间孔61两侧且呈圆形的侧孔62，同时，为达到更佳的顿转降低功效，可于中间孔61、各侧孔62外，使各磁岛80中的孔洞数量增加至四个，并令所增加的底孔63位于成对磁铁的v形收敛端内。

在本实施例中，中间孔61与各侧孔62的尺寸与空间状态并应满足下列条件：

10°≤θ≤(360°/p)-27°；

0.5g≤r≤3g；

0.5g≤r≤3g；

s(2/3)≤d≤s-(r+1)；以及

s(2/3)≤d≤s-(r+1)。

其中：

θ为两侧孔62之间以转子30的圆心为原点的展开角。

p为转子30的极数，于本实施例设为8。

r为侧孔62的半径。

r为中间孔61的半径。

g为气隙40的隙宽。

s为转子30的半径。

d为侧孔62的曲率中心与转子30的曲率中心间的深度距离。

d为中间孔61的曲率中心与转子30的曲率中心间的深度距离。

据此，在本实施例所揭的八极马达构造下，θ值的展开角度大小与顿转转矩间的关系如图5所示，当θ为12°时，顿转的转矩小于0.1nm。

进一步地将θ定为12°，并使中间孔61与各侧孔62的半径相等时，r值与r值相对于顿转转矩间的关系如图6所示，当r＝r＝0.9mm时，顿转的转矩进一步降低，而小于0.04nm。

在上述基础上，仅增加中间孔61的r值时，可由图7所示的关系图获悉，当中间孔61的r值增加至1.3mm时，顿转转矩自图6所示的状态更进一步降低至约0.024nm。

由此可知，就中间孔61与各侧孔62各自的尺寸大小而言，当中间孔61的半径大于侧孔62的半径时，具有较佳的顿转转矩降低功效。

再请参阅图8所示，改变中间孔61与各侧孔62的相对位置时，由d值、d值与顿转转矩间的关系图亦可获悉，当d＝d＝39mm时，具有最低的顿转转矩。

图9中进一步证明了中间孔61与各侧孔62彼此并存时，始能显著地降低顿转的转矩。

通过图5至图9的数据说明，于本实施例中，当中间孔61与各侧孔62满足p＝8、θ＝12°、r＝0.9mm、r＝1.3mm、d＝d＝39mm时，其具有相对最佳的顿转转矩降低功效。

本发明并不限于上述具有八极的永磁马达实施例，在另一具有六极的永磁马达实施例中，当p＝6、θ＝12°、r＝1.2mm、r＝0.5mm、d＝d＝39mm时，其具有相对最佳的顿转转矩降低功效。

通过上述技术，本发明提供永磁马达10所能达成的功效，除在降低顿转转矩的功效上，相较于如图1所示的永磁马达而言，有如图10的比较图所示般的显著程度外，亦可如图11及图12所示般地降低总谐波失真与转矩涟波，可提升控制精度并减少噪音。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。