专利名称：永磁式马达及其磁铁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永磁式马达；特别是涉及一种可改善振动的永磁 式马达及其磁铁。
背景技术：
现今产业界中，常需要提供动力以驱动机械做旋转、或其它形式的运 动，此时常以马达作为动力来源；由于马达可将电能或磁能转换成为机械 能，故广泛地应用于各种工业、电器、运输系统等装置上，已成为一种不 可或缺的设备。马达大致可分为直流、交流、有刷、或无刷等型式， 一般而言，马达 的结构由转子以及定子所组成，通过转子及定子间的磁通分布，促使转子 进行旋转运动，将此旋转运动传导出来之后，便可提供所需的机械能。其 中，利用磁铁本身具有磁性的特色，加以运用提供磁通者，为永磁式马达， 由于永磁式马达可在有限的体积内形成较大的转矩，效能及精确度亦较 高，故在市场上受到瞩目。请参照图1，表示公知永磁式马达结构10的立体分解图，其包含转子 11以及定子13，转子11上设置有多个磁铁111，而定子13则呈环状结构， 且于内缘上环设有多个极靴131，极靴131上则可绕设有线圈。如图2的 平面侧视图所示，待转子11与定子13相互套设之后，转子11与定子13 之间恰形成气隙，当线圈通有电流时，由导磁性材质所制成的极靴131上 便生成磁极，通过转子11的磁铁111与定子13的极靴131彼此作用，即 产生旋转运动；请再次参照图l，转子11可还具有心轴113，以便在转子 ll进行旋转运动时，将机械能传导出来，供作进一步的使用。然而，公知的永磁式马达结构IO普遍存在有振动问题，其原因众多，
若排除工艺上的不良因素，其影响因素可举例如定子及转子槽对数的选 用、谐波的产生、及气隙磁通密度等。其中，谐波会造成通过气隙的磁通 波形扭曲，不利于马达顺利运转，换句话说，若气隙磁通波形越接近正弦 波时，则谐波越小，相对的振动也会越小，反之则振动越大；另夕卜，气隙 磁通密度的强弱亦影响马达振动的幅值，气隙磁通密度越高，振动幅值便 会越大。为了改善振动问题，若采取降低谐波的方式，则可针对定子极靴做变 化，例如削薄极靴的两侧、在极靴表面挖孔等等，以使气隙磁通的扭曲 变小；或有将转子表面做变化(让表面具有呈非正圆的弧形)、或将磁铁 表面作弧型设计等，其主要目的皆在于让气隙磁通密度更接近正弦波。另 外，在改变气隙磁通密度上所常见的方式有增加气隙有效长度(例如增 加磁通回路的路径，即增加磁阻)、或在定转子表面增加槽口等。明确地说，公知技术中有改变上述磁铁lll的材料及形状，以调整其 磁通密度及增加磁阻者，或有在转子11上挖设空槽，避免磁短路效应并降低齿形力矩(CoggingTo甲e)者，其皆试图减少马达的振动及噪音。因此，转子11的磁铁111于配置上发展出多种变化，以具有内藏型 磁铁lll的转子ll为例，各种公知实施方式如图3A 3D所示；其中，图 3A所示的磁铁111呈弯曲形状，图3B于转子11上刻有深沟槽115，图 3C的磁铁111为矩形，而转子ll表面且对应于磁铁lll之间，刻设有浅 沟槽117，图3D的磁铁111于朝向转子11的外表面方向，具有凸面llla 的设计。惟上述的公知设计，仍无法有效改善振动，亦难有效提升效能、 解决转矩不佳等问题。有鉴于此，提供可大幅减少振动发生的永磁式马达，乃为此业界亟待 解决的问题。发明内容本实用新型的一 目的在于提供一种永磁式马达及其磁铁，通过磁铁结 构变化，可改变气隙的磁阻分布，进而降低顿振转矩、减少马达振动。
本实用新型的另一 目的在子提供一种永磁式马达及其磁铁，通过磁铁 两侧采内凹弧形设计，能够减少谐波、使定子与转子间的磁阻分布更均匀， 俾降低马达的振动。为达上述目的，本实用新型揭露一种永磁式马达，上述永磁式马达包 含定子以及转子，定子具有环状结构，且于内侧凸设有多个极靴，并定义 出内部空间，转子设置于定子的内部空间，且具有一外表面与极靴间隔设 置，对应极靴还环设有多个磁铁，各磁铁间以第一侧面、以及相对于第一 侧面的第二侧面彼此邻接设置，其特征在于，各第一及第二侧面具有内凹 面。本实用新型尚揭露一种用于永磁式马达的磁铁，上述永磁式马达具有 极靴，其中，上述磁铁包含第一表面、第一侧面、以及相对于上述第一侧 面的第二侧面，上述第一表面朝向上述永磁式马达的极靴设置，其特征是， 上述第一及第二侧面各具有一 内凹面。为让上述目的、技术特征、和优点能更明显易懂，下文以较佳实施例 配合附图进行详细说明。
图1为公知永磁式马达结构的立体分解图；图2为公知的永磁式马达结构的平面示意图；图3A 3D为公知转子的平面示意图；图4A为本实用新型定子的平面示意图；图4B为本实用新型较佳实施例的平面示意图；图5为本实用新型另一较佳实施例的平面示意图；图6A为本实用新型磁铁的较佳实施例的示意图；以及图6B为本实用新型磁铁的另一较佳实施例的示意图。主要元件标记说明10 马达结构 11 转子200620160529.0说明书第4/6页111磁铁llla凸面113心轴115深沟槽117浅沟槽13定子131极靴20气隙30马达31转子311磁铁313凹陷部33定子331极靴333环状结构335内部空间337靴头部41第一表面43第一侧面45第二侧面弧角具体实施方式
图4A、 4B所示为本实用新型的永磁式马达30的平面示意图，马达 30包含转子31以及定子33，请先参照图4A，所示为定子33的平面示意 图，其中定子33具有多个极靴331以及环状结构333，极靴331即凸设于 环状结构333的内侧，并共同定义出内部空间335，以供容置转子31。进一步地说，如图4B所示，转子31具有外表面，当转子31容置于 定子33的内部空间335时，转子31的外表面与极靴331为间隔设置，更 明确地说，极靴331与转子31间具有气隙20。另外，转子31对应于上述 这些极靴331环设有多个磁铁311，依磁铁311的设置位置，可包含下列 方式，如图4B所示的内藏型磁铁(亦即磁铁311设置于转子31内部)、 如图5所示则为表面型磁铁(亦即磁铁311贴设于转子31的外表面上)、 或者是嵌入型磁铁(图中未示出，亦即磁铁311嵌设于转子31的外表面 上)，皆可用于本实用新型，在此不作限制。本实用新型的磁铁311如图6A所示，其包含第一表面41、第一侧面 43、以及相对于上述第一侧面43的第二侧面45，实际上，上述第一表面 41位于朝向极靴331的方向，本实用新型的特征在于，第一侧面43及第 二侧面45各具有一内凹面，呈现凹弧形状。详细地说，内凹面可定义具 有弧角e，弧角e的大小可配合所欲达到的磁通密度及谐波进行调整，以 改善马达振动问题，换句话说，通过将磁铁311的第一侧面43及第二侧 面45设计为具有弧角e的内凹面，将可得到较佳的磁通分布，进而将使 马达30的齿形力矩(CoggingTorque)获得有效改善，经实验得知，采用 本实用新型的侧面内凹型磁铁311，马达30的齿形力矩可大幅减少一半以 上。较佳地，弧角6于50度至90度之间具有较佳的效果，更佳为70度 左右。图6B为本实用新型的磁铁311的另一实施例，于此实施例中，除了 第一侧面43及第二侧面45各具有内凹面之外，第一表面41实质上还可 为外凸面，从而亦可具有改善谐波的效果。另外，亦可将磁铁311两侧进 行削角(图中未示出)，亦可适当地改善谐波。故通过上述的揭露可知， 本实用新型磁铁311除第一侧面43及第二侧面45具有内凹面者之外，尚 可配合其它不同的设计，皆应属本案权利要求保护的范围。更详细地说，请再次参照图4B及图5，当多个磁铁311设置于转子 31时，以第一侧面43、及第二侧面45彼此相互邻接的方向环设排列。特 别地，转子31的外表面上，且对应各磁铁311之间的位置上，还包含设 置有多个凹陷部313，从而，可增加部分磁阻，以利于设计形成均匀的磁 阻分布。须说明的是，凹陷部313可为任何形状，在此不作限制，为配合 不同的磁铁配置、所欲达成的磁阻分布等需求，可就凹陷部313作局部调 整，以得到较佳的减震效果。另外，转子31的外表面轮廓亦可不必是正圆形，举例地说，转子31 的外表面上，对应于各磁铁311的位置，还包含多个凸部(图中未示出)， 亦即转子的外表面于对应各磁铁311位置上，局部较为凸起，进而改变气 隙20的宽度，当运转时亦有助于抑制马达30的振动。在配合本实用新型的磁铁，定子33的极靴331亦可为各种不同形式， 举例地说，如图4A所示，极靴331的靴头部337可还包含磁阻部分，例 如于靴头部337内设有孔洞、或者在极靴331表面设有'凹槽等，以进一步改变磁通密度。如公知技术所揭露，本实用新型的转子31于中心处同样包含转子轴 (图中未示出，可一并参照图1)，使转子31以转子轴为中心作旋转运动，转子轴可将机械能传导出来，俾供使用。通过本实用新型所揭露的永磁式马达及其磁铁，磁铁于两侧具有凹面 的设计，可减少谐波、使磁阻均匀分布，进而降低顿振转矩，有效降低马达的振动，上述的实施例仅用来例举本实用新型的实施方式，以及阐释本实用新 型的技术特征，并非用来限制本实用新型的保护范畴。任何所属技术领域 的技术人员可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本实用新型所主张 的范围，本实用新型的权利保护范围应以权利要求为准。
权利要求1.一种永磁式马达，包含定子，具有环状结构及多个极靴，上述多个极靴凸设于该环状结构的内侧，并定义出内部空间；以及转子，具有外表面，上述转子设置于上述内部空间内，且上述转子的外表面与上述多个极靴间隔设置，上述转子对应于上述多个极靴还环设有多个磁铁，其中各上述磁铁间以第一侧面、以及相对于上述第一侧面的第二侧面彼此邻接设置；其特征是，各上述第一及第二侧面具有内凹面。
2. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是上述转子于中心处还 包含转子轴，上述转子沿上述转子轴旋转。
3. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是上述多个磁铁设置于 上述转子的内部。
4. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是上述多个磁铁嵌设于 上述转子的外表面上。
5. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是上述多个磁铁贴设于 上述转子的外表面上。
6. 根据权利要求3所述的永磁式马达，其特征是上述转子的外表面上 还包含有多个凹陷部，各上述凹陷部对应设置于各上述磁铁之间。
7. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是各上述磁铁于邻近上 述极靴处还包含第一表面，上述第一表面为外凸面。
8. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是上述转子的外表面上 还包含多个凸部，各上述凸部设置于对应于各上述磁铁的位置。
9. 根据权利要求1所述的永磁式马达，其特征是各上述极靴具有靴头 部，上述靴头部还包含磁阻部分。
10. 根据权利要求9所述的永磁式马达，其特征是上述磁阻部分为
11. 根据权利要求9所述的永磁式马达，其特征是上述磁阻部分为 凹槽。
12. —种用于永磁式马达的磁铁，上述永磁式马达具有极靴，其中， 上述磁铁包含第一表面、第一侧面、以及相对于上述第一侧面的第二侧面， 上述第一表面朝向上述永磁式马达的极靴设置，其特征是，上述第一及第 二侧面各具有一内凹面。
13. 根据权利要求12所述的磁铁，其特征是上述第一表面为外凸面。
专利摘要本实用新型涉及一种永磁式马达及其磁铁，永磁式马达包含定子以及转子，定子具有多个极靴，而转子对应于上述这些极靴，环设有多个磁铁，各磁铁的两侧面为内凹面，从而，可改变极靴与磁铁间的磁通，进而降低永磁式马达的振动。
文档编号H02K1/14GK201018324SQ200620160529
公开日2008年2月6日 申请日期2006年11月23日 优先权日2006年11月23日
发明者许孟原 申请人:东元电机股份有限公司