马达转子磁铁固定结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种马达转子磁铁固定结构，特别涉及一种永磁马达，可固定转子上的磁铁，提升转子的结构强度，提升马达扭力及优化顿转转矩的转子结构。


背景技术：

2.如图1是中国台湾发明第i617115号专利的代表图，该现有专利提供一种在转子上设置多数成对v形磁岛孔、成对磁铁及在磁岛中设三孔，以降低顿转转矩的专利。然而该现有专利的v形磁岛孔仅为单纯的长条状并无特殊的磁铁固定机构，转子结构强度较弱，在转子高速旋转时，磁岛孔中的磁铁会有脱落的风险。而且该磁铁的磁力线容易沿着v型磁岛孔两侧泄漏，再由现有专利说明书中可知磁岛中的三孔半径都受限于需要小于三倍的气隙宽度，因此会造成转子重量较重，导致马达的整体重量较重。


技术实现要素：

3.有鉴于前述技术仍有改善的空间，因此本案设计人乃积极研究，加以多年从事相关产品研发的经验，并经不断试验改良，终于研发出一种马达转子磁铁固定结构，可避免磁石飞脱，提升转子结构强度，提升产品可靠度，并利用三孔的位置及大小，来抑制磁力线的泄漏，有效地集中磁力线，以提升马达的输出扭力。更设计出一种非固定宽度的气隙，及超出现有的较大孔径的辅助孔，进而同时达成「轻量化」与「顿转转矩优化」的功能。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种马达转子磁铁固定结构，其特征在于，包括：
6.一定子；
7.一转子，同轴配置于该定子内，该转子是圆柱状，其内部具有一转子轴心，使该转子轴心带动该转子旋转；
8.一气隙，由该定子与转子之间的间隔距离宽度形成，且该气隙的宽度呈周期性渐增渐减变化的非固定宽度大小，用以降低马达的顿转转矩；
9.复数v型槽，各该v型槽分别以v形收敛端朝向该转子轴心，并使各该v 型槽的两自由端朝向该转子外缘处延伸，使该复数v形槽以环绕排列在该转子上；及
10.复数磁铁，将各该磁铁嵌置固定于该v型槽中。
11.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该气隙由该转子的外周缘轮廓呈周期性微幅凹陷或凸起形成周期性渐增渐减变化的非固定大小。
12.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该气隙由该定子的内环缘轮廓呈周期性微幅凹陷或凸起形成周期性渐增渐减变化的非固定大小。
13.所述的马达转子磁铁固定结构，其中，各该v型槽还具有：
14.一虚拟中心线，由该转子轴心延伸向该v形收敛端所形成，且该两自由端依该虚拟中心线呈几何对称；
15.一固定部，位于该v形收敛端靠近该转子外缘壁处，向该转子轴心方向凸起，用以
固定该磁铁，提升结构强度；及
16.二延伸部，分别位于该两自由端处，呈平行于该虚拟中心线的方式向该转子外缘处延伸。
17.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：各该v型槽与该转子外缘轮廓之间形成一v型磁岛，该v型磁岛内设有：
18.一中间孔，其圆心位于该虚拟中心线上，靠近该转子外缘处；及
19.两辅助孔，以该虚拟中心线呈对称分布于该v型槽靠近该延伸部与该转子外缘处，该辅助孔与该延伸部夹集出一导流区，抑制漏磁并集中磁力线，以提升输出扭力，且该中间孔与该辅助孔能够用以调整该转子磁力线分布，以抑制顿转转矩。
20.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该辅助孔与该延伸部夹集出一导流区，用以抑制漏磁并集中磁力线，以提升输出扭力。
21.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该固定部靠近该转子轴心的下底宽度w1宽于靠近该转子外缘的上底宽度w2，且该下底宽度w1减去该上底宽度 w2的值大于最短的该气隙宽度。
22.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该固定部的下底宽度w1大于3倍最短的该气隙宽度。
23.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该中间孔半径小于3倍最短的该气隙宽度。
24.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该辅助孔半径大于4倍最短的该气隙宽度。
25.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该中心孔距离该转子轴心的距离减去该辅助孔距离该转子轴心的距离大于3倍最短的该气隙宽度。
26.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：各该v型槽总宽夹角是360
°
除于该 v型槽的个数p，且该两辅助孔之间的夹角θ大于1/2的该v型槽宽度夹角，并且小于3/5的该v型槽宽度夹角。
27.一种马达转子磁铁固定结构，其特征在于，该转子包括：
28.复数v型槽，各该v型槽分别以v形收敛端朝向该转子轴心，并使各该v 型槽的两自由端朝向该转子外缘处延伸，使该复数v形槽以环绕排列在该转子上；其中各该v型槽还具有：
29.一虚拟中心线，由该转子轴心延伸向该v形收敛端所形成，且该两自由端依该虚拟中心线呈几何对称；
30.一固定部，位于该v形收敛端靠近该转子外缘壁处，向该转子轴心方向凸起，用以固定该磁铁，提升结构强度；及
31.二延伸部，分别位于该两自由端处，呈平行于该虚拟中心线的方式向该转子外缘处延伸。
32.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：各该v型槽与该转子外缘之间形成一v型磁岛，该v型磁岛内设有：
33.一中间孔，其圆心位于该虚拟中心线上，靠近该转子外缘处；及
34.二辅助孔，以该虚拟中心线呈对称分布于该v型槽靠近该延伸部与该转子外缘处，该辅助孔与该延伸部夹集出一导流区，且该中间孔与该辅助孔能够用以调整该转子磁力线分布，以抑制顿转转矩。
35.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该固定部靠近该转子轴心的下底宽度w1宽于靠近该转子外缘的上底宽度w2，且该下底宽度w1减去该上底宽度 w2的值大于最短的该气隙宽度。
36.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该固定部的下底宽度w1大于3倍最短的该气隙宽度。
37.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该中间孔半径小于3倍最短的该气隙宽度。
38.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该辅助孔半径大于4倍最短的该气隙宽度。
39.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该中心孔距离该转子轴心的距离减去该辅助孔距离该转子轴心的距离大于3倍最短的该气隙宽度。
40.所述的马达转子磁铁固定结构，其中：该v型槽的宽度夹角是360
°
除于该 v型槽的个数p，且该两辅助孔之间的夹角θ大于1/2的该v型槽宽度夹角，并且小于3/5的该v型槽宽度夹角。
41.为达成上述目的，本实用新型主要优点在于提供一种马达转子磁铁固定结构，该马达包括一定子及一转子，定子呈环状其上缠绕复数组线圈，转子呈圆柱状，同轴旋转于定子内，其中该定子与该转子之间的间隔宽度形成一气隙，且该气隙的宽度呈周期性渐增渐减变化的非固定大小，以降低马达的顿转转矩。
42.为达成上述目的，本实用新型的另一优点在于提供上述的马达转子磁铁固定结构，其中该气隙是由转子的外周缘轮廓呈周期性微幅凹陷或凸起形成周期性渐增渐减变化的非固定大小，或者是由该定子的内环缘轮廓呈周期性微幅凹陷或凸起形成周期性渐增渐减变化的非固定大小。
43.为达成上述目的，本实用新型的再一优点在于提供一种马达转子磁铁固定结构，该转子包括复数v型槽用以嵌置复数磁铁，该些v型槽系以v形收敛端朝向该转子轴心，两自由端朝向该转子外缘处延伸的方式，环绕排列配置于该转子上，每一v型槽更具一固定部及二延伸部，由转子轴心延伸向v形收敛端形成一虚拟中心线，且v型槽的两自由端依虚拟中心线呈几何对称，固定部位于v形收敛端靠近转子外缘的弯角处，向转子轴心方向凸起，用以固定该磁铁，提升结构强度，二延伸部分别位于两自由端处，呈平行于虚拟中心线的方式向转子外缘处延伸。
44.为达成上述目的，本实用新型的再一优点在于提供上述马达转子磁铁固定结构，其中每一v型槽与转子外缘轮廓之间更设有一中间孔及二辅助孔，中间孔的圆心位于虚拟中心线上，靠近转子外缘处，二辅助孔以虚拟中心线呈对称分布于v型槽靠近延伸部与转子外缘处，辅助孔可与延伸部可夹集出一导流区，用以抑制漏磁并集中磁力线，提升输出扭力，且中间孔与辅助孔可用以调整转子磁力线分布，以抑制顿转转矩。
附图说明
45.图1是中国台湾发明第i617115号专利的代表图。
46.图2是本实用新型马达结构实施例平面示意图。
47.图3是本实用新型马达结构的气隙放大示意图。
48.图4是图2中单一v型槽局部放大示意图。
49.图5是本实用新型v型槽与中心孔、辅助孔相对位置角度示意图。
50.图6是本实用新型与现有技术在马达输出转矩的比较图。
51.图7是图6中本实用新型与现有技术的输出转矩平均值比较图。
52.图8是本实用新型与现有技术的顿转转矩比较图。
53.图9是本实用新型与现有技术在辅助孔间夹角θ与顿转转矩的变化关系图。
54.图10是本实用新型与现有技术在辅助孔半径r与顿转转矩的变化关系图。
55.附图标记说明：10-定子；11-线圈；12-气隙；20-转子；21-v型槽；211-v 形收敛端；212-自由端；213-虚拟中心线；22-固定部；w1-固定部下底宽；w2
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固定部上底宽；23-延伸部；24-中间孔；r-中间孔半径；b-中间孔与转子轴心距离；25-辅助孔；251-导流区；r-辅助孔半径；a-辅助孔与转子轴心距离；θ-两辅助孔之间的相对距离夹角；p-v型槽的个数。
具体实施方式
56.本实用新型主要解决现有技术的缺失，并设计出更加集中磁力线、减少漏磁、提升扭力的优化功能，因此请一并参阅图2及图3所示，图2是本实用新型马达结构实施例平面示意图，而图3是本实用新型马达结构的气隙放大示意图。本实用新型的马达包括一定子10及一转子20，定子10呈环状，中心镂空，定子10上缠绕复数组线圈11，形成复数组电磁极，转子20呈圆柱状，位于该定子10的中心镂空内，同轴心旋转于定子10内，定子10与转子20之间的间隔距离形成一气隙(gap)12。
57.如图3所示，本实用新型的特殊的处系在于将气隙12的宽度设计成呈周期性渐增再渐减变化的非固定宽度，如此设计可降低并优化马达的顿转转矩。较佳地，该气隙12可由转子20的外周缘轮廓呈周期性地微幅凹陷或凸起，使得气隙12的宽度呈周期性渐增渐减变化的非固定大小。或者该气隙12也可由定子10的内环缘轮廓呈周期性地微幅凹陷或凸起，使得气隙12的宽度呈周期性渐增渐减变化的非固定大小。在本实用新型实施例中，非固定宽度气隙12尺寸最短为0.5mm～最宽为1.44mm之间周期性地渐增渐减变化。
58.请再一并参阅图4及图5所示，图4是图2中单一v型槽的局部放大示意图，而图5是v型槽与中心孔、辅助孔相对位置角度示意图。本实用新型的转子20上更设计有复数v型槽21，用以嵌置复数磁铁，而嵌合磁铁的v型槽21 与转子20外缘之间形成一v型磁岛，其磁力线可与定子10上的电磁极形成磁力场推动转子20运转。
59.在该些v型槽21分别以v形收敛端211朝向转子20的轴心，两自由端212 朝向转子20外缘处延伸的方式环绕排列在转子20上，每一v型槽21由转子20的轴心延伸向v型收敛端211中央处形成一虚拟中心线213，而v型槽两自由端212依虚拟中心线213呈几何对称。
60.在每一v型槽21的v形收敛端211靠近转子20外缘壁处都设有一固定部 22，该固定部22是由朝转子20轴心的方向凸起所形成，固定部22靠近转子20 轴心的下底宽度w1是大于靠近转子20外缘的上底宽度w2，如此可用以固定磁铁，以提升v型槽21嵌合磁铁的结构强度，使得马达转子20高速转动时，磁铁不会飞脱出v型槽21。在本实用新型实施例中，该固定部22的下底宽度 w1减去上底宽度w2是大于最短的气隙22宽度，且固定部22的下底宽度w1 是大于3倍最短的气隙12宽度，其公式如下：
61.3*gap(min)《w1
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(1)
62.gap(min)《(w1-w2)
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(2)
63.其中：
64.gap(min)为最短气隙；
65.w1为固定部下底宽；
66.w2为固定部上底宽；
67.若以最短气隙gap(min)为0.5mm，下底宽度w1为2.861mm，上底宽度w2 为2.218mm为例，则依公式(1)、(2)：3*0.5(gap(min))＝1.5mm《2.861mm(w1)； 0.5mm(gap(min))《(2.861(w1)-2.218(w2)＝0.643mm)，满足公式需求。
68.每一v型槽21的两自由端212的尾端处设有二延伸部23，该延伸部23是以平行于虚拟中心线213的方式转向转子20的外缘处延伸。而每一v型槽21 的v型磁岛内设有一中间孔24与两辅助孔25，该中间孔24的圆心位于虚拟中心线上，靠近转子20外缘处，而两辅助孔25则以虚拟中心线213呈对称地分布在靠近延伸部23与转子20外缘处。
69.该辅助孔25可与v型槽21延伸部23形成夹集磁力线的导流区251，使得 v型槽尾端磁力线缩小，用以抑制漏磁。而中间孔24与辅助孔25又可用以调整磁力线的分布，使得v型磁岛的磁力线能够集中在中间孔24与辅助孔25之间，借以抑制马达顿转的转矩。
70.在本实用新型实施例中，该中间孔24与辅助孔25的尺寸需满足：中间孔 24半径r需小于3倍最短气隙12的宽度，且辅助孔25的半径需大于4倍的最短气隙12宽度，再中间孔24与转子20轴心距离b减去辅助孔25与转子20轴心距离a需大于3倍的最短气隙2宽度，其公式如下：
71.r《3*gap(min)
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(3)
72.4*gap(min)《r
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(4)
73.3*gap(min)《(b-a)
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(5)
74.其中：
75.gap(min)为最短气隙；
76.r为中间孔半径；
77.r为辅助孔半径；
78.b为中间孔与转子轴心距离；
79.a为辅助孔与转子轴心距离；
80.以最短气隙gap(min)为0.5mm，中间孔半径r为1mm，辅助孔r为2.6mm，中心孔距轴心距离b为48.2mm，辅助孔距轴心距离a为46.3mm为例，依公式 (3)、(4)、(5)：1mm(r)《3*0.5(gap(min))＝1.5mm；4*0.5(gap(min))＝2mm《2.6(r)； 3*0.5(gap(min))＝1.5mm《48.2(b)-46.3(a)1.9mm)，都满足公式需求。
81.在本实用新型实施例中，两辅助孔25之间的相对距离夹角θ需满足大于1/2 的v型槽21的宽度夹角，小于3/5的v型槽21宽度夹角，而v型槽21的宽度夹角是360
°
除以v型槽21的个数p，因此公式为：
82.(1/2)*(360
°
/p)《θ《(3/5)*(360
°
/p)(6)
83.若以v型槽个数8个，两辅助孔间夹角θ为24
°
为例，依公式：(1/2)*(360
°
/8(v 型槽个数p))＝22.5
°
《24
°
(两辅助孔间夹角θ)《(3/5)*(360
°
/8(v型槽个数p))＝27
°
，满足公式需求。
84.请一并参阅图6～图10所示，是本实用新型与现有技术的比较图，其中图6 是本实用新型与现有技术在马达输出转矩的比较图。图7是图6中本实用新型与现有技技术的输出
转矩平均值比较图。图8是本实用新型与现有技术的顿转转矩比较图。图9是本实用新型与现有技术在辅助孔间夹角θ与顿转转矩的变化关系图。图10是本实用新型与现有技术在辅助孔半径r与顿转转矩的变化关系图。在图6中显示本实用新型在马达输出转矩上较现有稳定，且由图7可显示出本实用新型在输出转矩的平均值高于现有技术。而在顿转转矩的比较由图8 可知，本实用新型的顿转转矩较现有技术稳定得太多。在图9及图10中可明显看出辅助孔间夹角θ与辅助孔半径r与顿转转矩的关系，本实用新型都优于现有技术。
85.综上所述，本实用新型马达转子磁铁固定结构设计出v型槽的固定，强化磁铁的嵌合结构，更是设计出非固定气隙大小、v型槽延伸部、中间孔与辅助孔的位置及大小，不但能解决现有技术的缺失，更能有效地集中磁力线、防止磁力线泄漏，并以超出现有技术范围较大的辅助孔径，进而同时达成「轻量化」与「顿转转矩优化」的功效。