专利名称：内置式直流无刷马达的转子结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内置式直流无刷马达的转子结构，特别涉及一种具有不等半 径周缘的转子，可构成不等气隙，使转子磁通可平均进入定子，达到降低顿转扭 矩、增加磁阻扭力输出、降低振动噪音，增进马达整体效益等目的，适于马达、 电动机等装置应用及制造相关领域。
背景技术：
电动机(马达)于现代产业中是不可或缺的重要装置，若就一定体积与材料 所能达成的扭矩，以及效能的维持及精确度各方面而言， 一般是以内置式直流无 刷马达较为理想，其被广泛应用于各种电器、运输系统等方面，例如冷冻空调的 直流变频压縮机、电动车驱动马达等等，就直流变频压縮机而言，其采用内置式 直流无刷马达驱动压縮机泵体等零件，以进行冷媒的压缩行程，然而，内置磁石 马达的磁阻扭矩输出虽较传统表面粘着磁石马达为高，但相对地，其磁石端面容 易因为磁力线集中而形成磁饱和现象， 一般于控制良好的状况下，定子磁场电流 应所述与扭矩成正比，然磁石端面的磁饱和现象会导致控制上的困难，影响控制 精准度，且会产生顿转扭矩，导致马达的振动及噪音增加。
请参阅图1所示现有内置式直流无刷马达10的剖面结构图，其包括---转子 11及一定子12，所述转子11是由多个的硅钢片层层迭放所构成，于所述转子ll 内嵌设有磁石13，为改善上述缺失，传统做法是于所述转子11相对应于所述磁 石13的端面131处进行切削，使相邻的端面131之间形成凹槽14，藉此增加磁 路磁阻，降低所述磁石13端面131因磁力线集中形成的磁饱和现象，例如美国发 明专禾!j 6525442号「Permanent magnet rotating electric machine」、6703745号「Rotor structure for a motor having built-in type permanent magnet」、6847144号「 Permanent magnet rotor assembly for interior permanent magnet electric motor」等现有专禾ll中均
揭露类似技术，然而依扭矩方程式
Te=^UmIq + (Ld
-q)idy
^7
其中，
Te为电磁扭矩； P为马达极数；
入m为转子磁铁对定子的磁通链；
Id为d轴等效电流；
Iq为q轴等效电流；
Ld为d轴电感；
Lq为q轴电感；
N为马达绕组线圈匝数；
Rd为d轴磁阻；
Rq为q轴磁阻；
入mlq为罗伦佐扭矩(Lorentz Torque); (Ld-Lq)Idlq为磁阻扭矢巨(Reluctance Torque);
当磁石端面131形成凹槽14时，由于q轴半径Rq减少，因此使得q轴电感 Lq增加，进而造成磁阻扭矩总输出降低；请同时配合参阅图2所示所述先前技术 马达IO的磁通量变化曲线，由于两相邻磁石13的端面131之间设有凹槽14，使 得通过两相邻磁石13的端面131的磁通量瞬间变化加剧，形成如图二的梯形；同 时，由于所述凹槽14的存在，也使得转子11与定子12间的气隙加大，使得顿转 扭矩增加，造成振动与噪音，
发明内容
有鉴于现有技术的缺失，本发明的目的在于提出一种内置式直流无刷马达的 转子结构，其转子具有不等半径的周缘，与定子之间构成不等气隙，藉此使得转
子磁通可平均进入定子，达到降低顿转扭矩、增加磁阻扭力输出、降低振动噪音，
增进马达整体效益等目的。为达到上述目的，本发明提出一种内置式直流无刷马达的转子结构，其包括
有
一转子；
多片磁石，是嵌设于所述转子内；
多个的凹槽，是设置于所述两相邻磁石的端面之间；以及 至少一凸部，是设置于所述多个的凹槽之间；
通过所述凹槽与凸部的结构而使所述转子具有一不等半径的周缘。 较佳的是，所述转子中心至所述凸部的距离是小于所述转子的半径。 较佳的是，所述转子中心至所述凸部的距离气0.7 0.95)R0(所述转子的半径)。 较佳的是，所述转子磁石分布的电气角是位于80 100度的范围内。 较佳的是，所述凹槽与所述凸部是间隔设置。 较佳的是，所述凸部是对称于所述转子的q轴设置。 较佳的是，所述凹槽是对称于所述转子的q轴设置。 较佳的是，所述凹槽的深度是可涵盖所述磁石的端面。
为了对本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，现配合图示详细 说明如后。
图1是现有马达的结构示意图2是现有马达的磁通量变化曲线；
图3是本发明较佳实施例的结构示意图4是本发明较佳实施的磁通量变化曲线；
图5是本发明与先前技术的顿转扭矩曲线比较表；
图6是本发明与先前技术的总输出扭矩曲线比较表。
附图标记说明20-马达；21-转子；22-定子；23-磁石；231-磁石端面；24-凹槽；25-凸部；R0-转子的半径；Ri-转子中心至凸部的距离。
具体实施例方式
以下将参照随附的图式来描述本发明为达成冃的所使用的技术手段与功效， 而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，但本案的技术手段并不限于所列举图 式。
请参阅图3所示，本发明提供的内置式直流无刷马达的转子结构较佳实施例
的结构示意图，所述马达20主要是由一转子21及-定子22所构成，所述转子 21是由多个的硅钢片层层迭放所构成，于所述转子21内嵌设有多片磁石23，所 述马达20具有一d轴以及一q轴，如本领域技术人员所知，所述d轴为所述转子 21的磁石23正对N极(directaxis)的磁力线方向，亦即磁阻较大的一轴，而所述q 轴为与所述d轴相差卯度电气角的轴向，因此称为q轴(quadrature axis)，亦 即磁阻较小的一轴，此现有技术不予赘述。
本发明的特点在于，于相邻两磁石23的端面231之间，对称于所述q轴设有 两凹槽24，于所述两凹槽24之间形成一凸部25，所述凹槽24为增加磁路磁阻， 其深度是可涵盖所述磁石23的端面231，至于所述凹槽24的作用及其所能达成 的功效，与图一所示所述现有结构于两磁石13端面131切削凹槽14的功能相同， 然本发明通过所述凹槽24与凸部25的结构设置，使得所述转子21具有不等半径 的周缘，亦即与所述定子22之间形成不等气隙，再依据扭矩方程式
t<formula>formula see original document page 6</formula>其中，
Te为电磁扭矩； P为马达极数；
入m为转子磁铁对定子的磁通链；
Id为d轴等效电流；
Iq为q轴等效电流； Ld为d轴电感； Lq为q轴电感； N为马达绕组线圈匝数； Rd为d轴磁阻； Rq为q轴磁阻；入mlq为罗4仑佐扭矩(Lorentz Torque); (Ld-Lq)Idlq为磁阻扭矩(Reluctance Torque);
于图3所示本较佳实施例中，所述d轴半径Rd=R0，亦即所述转子21的半 径，而所述q轴半径Rq-Ri，亦即所述转子21中心至所述凸部25的距离，据此， 通过所述对称于q轴间隔设置的凹槽24及凸部25，使得所述转子21具有不等半 径的周缘，也由于所述凸部25的设置，使得所述转子21可具有一起伏幅度较小 的周缘，因而使得所述转子21的磁通能够平均地进入所述定子22，据实验证明， 当Ri(q轴半径^ 0.7 0.95 R0(d轴半径)时，亦即所述转子21中心至所述凸部25 的距离(Ri)是小于所述转子21的半径(R0)，且所述转子23磁石分布的电气角E 为80 100度时，可得到较佳的输出扭矩。
请同时配合参阅图3及图4所示本发明的磁通量变化曲线；本发明的转子21 通过凹槽24及凸部25的结构而构成的不等半径的周缘，可与所述定子22构成不 等气隙，因此，其通过两相邻磁石23的端面231的磁通量变化，可维持一较为平 顺，趋近于三角锥型的上升及下降曲线，相较于图1所示所述先前技术，本发明 可同时达到降低磁饱和、降低顿转扭矩等目的。
再请参阅图5，为本发明与先前技术的顿转扭矩曲线比较表，其中所述粗实 线代表图3所示本发明较佳实施例结构，所述虚线代表图1所示所述先前技术结 构，由比较表可清楚显示本发明所提供的结构可得到一极为平缓的顿转扭矩变化 曲线。
再请参阅图6，为本发明与先前技术的总输出扭矩曲线比较表，其中所述粗 实线代表图3所示本发明较佳实施例结构，所述虚线代表图1所示所述先前技术 结构，由比较表可清楚显示本发明所提供的结构可得到一较为平缓的总输出扭矩 变化曲线。
综上所述，本发明所提供的内置式直流无刷马达的转子结构，其转子具有不 等半径的周缘，与定子之间构成不等气隙，藉此使得转子磁通可平均进入定子， 达到降低顿转扭矩、增加磁阻扭力输出、降低振动噪音，增进马达整体效益等目 的，且其结构及加工方式简单、容易实施。
以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的 范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利 涵盖的范围内。
权利要求
1. 一种内置式直流无刷马达的转子结构，其包括有一转子；多片磁石，是嵌设于所述转子内；多个的凹槽，是设置于所述两相邻磁石的端面之间；以及至少一凸部，是设置于所述多个的凹槽之间；通过所述凹槽与凸部的结构而使所述转子具有一不等半径的周缘。
2、 如权利要求1所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述 转子中心至所述凸部的距离是小于所述转子的半径。
3、 如权利要求2所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述 转子中心至所述凸部的距离为(0.7 0.95)R0，其中，RO为所述转子的半径。
4、 如权利要求l所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述 转子磁石分布的电气角是位于80 100度的范围内。
5、 如权利要求1所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述凹槽与所述凸部是间隔设置。
6、 如权利要求l所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述 凸部是对称于所述转子的q轴设置。
7、 如权利要求1所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述 凹槽是对称于所述转子的q轴设置。
8、 如权利要求1所述的内置式直流无刷马达的转子结构，其特征在于所述 凹槽的深度是涵盖所述磁石的端面。
全文摘要
一种内置式直流无刷马达的转子结构，其是于转子的相邻两磁石端面之间设有凹槽与凸部，使转子具有不等半径的周缘，与定子之间构成不等气隙，藉此使得转子磁通可平均进入定子，达到降低顿转扭矩、增加磁阻扭力输出、降低振动噪音，增进马达整体效益等目的。
文档编号H02K29/00GK101207315SQ20061016744
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者余培煜, 张钰炯, 罗志忠, 黄淑娥 申请人:财团法人工业技术研究院