專利名稱：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且特別是有關(guān)一種具有數(shù)個(gè) 磁通部的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，馬達(dá)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。舉例來(lái)說(shuō)，風(fēng)扇、電梯、洗衣機(jī)或冷凍貨柜皆應(yīng)用 馬達(dá)來(lái)提供驅(qū)動(dòng)組件作動(dòng)的動(dòng)力。馬達(dá)基本上是通過(guò)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)物 體作動(dòng)。也就是說(shuō)，電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換是通過(guò)電流與磁場(chǎng)的交互作用來(lái)進(jìn)行。以下通過(guò)圖IA 圖IC的馬達(dá)的特性作說(shuō)明。此例子的馬達(dá)是6極36槽，且具有 正圓形的轉(zhuǎn)體。請(qǐng)參照?qǐng)DIA 圖1C，圖IA繪示傳統(tǒng)中的馬達(dá)的磁通密度對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子組件 的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形圖，圖IB繪示對(duì)應(yīng)圖IA中的波形的諧波值對(duì)應(yīng)于諧波次序的示意圖，且 圖IC繪示對(duì)應(yīng)圖IA中的波形的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形圖。如圖IA 所示，馬達(dá)的磁通密度的波形是接近方波而具有如圖IB所示的諧波值。諧波值中的第3諧 波值與第5諧波值是分別約為0. 192特斯拉(Tesla，Τ)及0. 083特斯拉。如此一來(lái)，馬達(dá) 的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(cogging torque)約為0. 214Nm而可能影響馬達(dá)的效能或產(chǎn)生振動(dòng)、噪音等缺 失，如圖IC所示。因此，如何設(shè)計(jì)出具有低頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)，以提升馬達(dá)的效能并減少振動(dòng)、噪音產(chǎn) 生的機(jī)會(huì)，這是業(yè)界重要的課題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其具有低頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提出一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括一轉(zhuǎn)軸及一轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)軸具有 一軸心。轉(zhuǎn)體連接于轉(zhuǎn)軸的外邊緣，且包括數(shù)個(gè)磁通部。各磁通部的邊緣包括一正弦波形 邊緣。根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提出一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括一轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及一定子結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括一轉(zhuǎn)軸及一轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)軸具有一軸心。轉(zhuǎn)體連接于轉(zhuǎn)軸的外邊緣，且包括數(shù)個(gè) 磁通部。各磁通部的邊緣包括一正弦波形邊緣。定子結(jié)構(gòu)是與該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的該轉(zhuǎn)體以互相 環(huán)繞方式設(shè)置。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是本實(shí)用新型通過(guò)改良磁通部的邊緣的形狀設(shè)計(jì)使 磁通密度的波形近似于正弦波形，這樣本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的頓轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩可減少，從而提升旋轉(zhuǎn)電機(jī)效能并減少振動(dòng)、噪音產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。

為讓本實(shí)用新型的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作 詳細(xì)說(shuō)明，其中[0010]圖IA繪示傳統(tǒng)中的馬達(dá)的磁通密度對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形圖。圖IB是繪示對(duì)應(yīng)圖IA中的波形的諧波值對(duì)應(yīng)于諧波次序的示意圖。圖IC是繪示對(duì)應(yīng)圖IA中的波形的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形 圖。圖2A是繪示根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的示意圖。圖2B是繪示圖2A中的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的局部示意圖。圖3A是繪示圖2A中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁通密度對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形 圖。圖;3B是繪示對(duì)應(yīng)圖3A中的波形的諧波值對(duì)應(yīng)于諧波次序的示意圖。圖3C是繪示圖2A中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形 圖。圖4是繪示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是繪示根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的局部示意圖。
具體實(shí)施方式
以下是舉出幾組實(shí)施例，配合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋 轉(zhuǎn)電機(jī)。然而，熟悉此技藝者當(dāng)可明了，這些附圖與文字僅為說(shuō)明之用，并不會(huì)對(duì)本實(shí)用新 型的欲保護(hù)范圍造成限縮。第一實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D2A及圖2B，圖2A是繪示根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的 示意圖，且圖2B是繪示圖2A中的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)110的局部示意圖。于本實(shí)施例中，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100是以6極36槽的結(jié)構(gòu)為例，然而，此技術(shù)領(lǐng)域中 具有通常知識(shí)者應(yīng)明了，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的極數(shù)及槽數(shù)并不以此處的實(shí)施例所揭露的型態(tài)為限。旋轉(zhuǎn)電機(jī)100包括一轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)110及一定子結(jié)構(gòu)120。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)110包括一轉(zhuǎn)軸 111及一轉(zhuǎn)體113。定子結(jié)構(gòu)120是與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)110的轉(zhuǎn)體113以互相環(huán)繞方式設(shè)置。轉(zhuǎn) 軸111具有一軸心Αχ。轉(zhuǎn)體113連接于轉(zhuǎn)軸111的外邊緣，且包括數(shù)個(gè)磁通部。于本實(shí)施 例中，轉(zhuǎn)體113包括六個(gè)磁通部(于圖2A及圖2B中以虛線劃分)。各磁通部的邊緣包括一正弦波形邊緣，且各磁通部包括一磁性件m。本實(shí)施例的磁 性件m具有四個(gè)周邊rl、r2、r3及r4。這些周邊rl、r2、r3及r4相互連接。正弦波形邊緣 位于周邊rl、r2及r3的外側(cè)，且周邊r2及r4與軸心Ax至正弦波形邊緣的波峰Wml的連 線相交。此處的磁性件m的周邊rl及r3的形狀是直線。然而，周邊rl及r3的形狀亦可 為局部正弦波形，使其配合正弦波形邊緣的形狀而為一連續(xù)的正弦波形。本實(shí)施例的正弦波形邊緣將進(jìn)一步說(shuō)明如下。如圖2B所示，假設(shè)軸心Ax到正弦波 形邊緣上的一點(diǎn)(圖標(biāo)中是以點(diǎn)Pl為例)的距離是Lt，則此處的Lt= (La^sin θ ') +(Lb/ C0S9)，其中θ角度是軸心Ax到正弦波形邊緣的點(diǎn)Pl的連線與軸心Ax至正弦波形邊緣 的波峰Wml的連線，該兩連線所形成的角度，而Θ’ =90° -(ηθ/2)。La、Lb與η分別說(shuō) 明如下。La是周邊r4的中心點(diǎn)mp至正弦波形邊緣的波峰Wml的距離。Lb是軸心Ax至周 邊r4的中心點(diǎn)mp的距離。η為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)110的極數(shù)，亦為磁通部的總數(shù)。[0027]請(qǐng)參照?qǐng)D3A 圖3C，圖3A是繪示圖2A中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的磁通密度對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)110的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的波形圖，圖;3B是繪示對(duì)應(yīng)圖3A中的波形的諧波值對(duì)應(yīng)于諧波次序 的示意圖，且圖3C是繪示圖2A中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)110的轉(zhuǎn)動(dòng) 角度的波形圖。本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100，可于圖3A中看出磁通密度的波形是近似于正弦波形， 而具有如圖3B所示的諧波值。諧波值中的第3諧波值與第5諧波值分別為0. 0677特斯 拉及0.037特斯拉。如此一來(lái)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(cogging torque)是約可降至 0.076Nm，如圖3C所示。請(qǐng)參照下表，其表列出具有正圓形的轉(zhuǎn)體的馬達(dá)的特性(例如是如 圖IA 圖IC所示)與本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的特性的比較
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一轉(zhuǎn)軸，具有一軸心；以及一轉(zhuǎn)體，連接于該轉(zhuǎn)軸的外邊緣，且包括多個(gè)磁通部，各該磁通部的邊緣包括一正弦波 形邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，該磁性件 具有一周邊，該周邊與該軸心至該正弦波形邊緣的波峰的連線相交，該軸心到該正弦波形 邊緣上的一點(diǎn)的距離是Lt = (La*sin θ ’ ) +(Lb/cos θ), θ是該軸心到該正弦波形邊緣的 該點(diǎn)的連線與該軸心至該正弦波形邊緣的波峰的連線的角度，且θ ’ = 90° -(η θ/2)；其中，La是該周邊的中心點(diǎn)至該正弦波形邊緣的波峰的距離，Lb是該軸心至該周邊的 中心點(diǎn)的距離，且η為該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的極數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，該磁性 件具有一周邊，該周邊與該軸心至該正弦波形邊緣的波峰的連線相交，該正弦波形邊緣是 多條第一輻射線及多條第二輻射線的多個(gè)交點(diǎn)所連續(xù)而成，各該第一輻射線是以該軸心 為中心往該磁通部輻射而出，各該第一輻射線的輻射角度是一 φ角度，各該第二輻射線是 以該周邊的中心點(diǎn)為中心輻射而出，各該第二輻射線的輻射角度是一φ ’角度，當(dāng)φ 時(shí)， φ ‘ =η φ/2，η為該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的極數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，具有四周 邊，該四周邊相互連接，且該正弦波形邊緣位于該四周邊的其中三者的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，具有四周 邊，該四周邊相互連接，各該磁通部的該外邊緣還包括二直線邊緣，該二直線邊緣的一者、 該正弦波形邊緣及該二直線邊緣的另一者是依序連接，且位于該四周邊的其中三者的外 側(cè)。
6.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括一轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括一轉(zhuǎn)軸，具有一軸心；以及一轉(zhuǎn)體，連接于該轉(zhuǎn)軸的外邊緣，且包括多個(gè)磁通部，各該磁通部的邊緣包括一正弦波 形邊緣；以及一定子結(jié)構(gòu)，是與該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的該轉(zhuǎn)體以互相環(huán)繞方式設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，該磁性件 具有一周邊，該周邊與該軸心至該正弦波形邊緣的波峰的連線相交，該軸心到該正弦波形 邊緣上的一點(diǎn)的距離是Lt = (La*sin θ ’ ) +(Lb/cos θ), θ是該軸心到該正弦波形邊緣的 該點(diǎn)的連線與該軸心至該正弦波形邊緣的波峰的連線的角度，且θ ’ = 90° -(η θ/2)；其中，La是該周邊的中心點(diǎn)至該正弦波形邊緣的波峰的距離，Lb是該軸心至該周邊的 中心點(diǎn)的距離，且η為該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的極數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，該磁性 件具有一周邊，該周邊與該軸心至該正弦波形邊緣的波峰的連線相交，該正弦波形邊緣是 多條第一輻射線及多條第二輻射線的多個(gè)交點(diǎn)所連續(xù)而成，各該第一輻射線是以該軸心 為中心往該磁通部輻射而出，各該第一輻射線的輻射角度是一 φ角度，各該第二輻射線是 以該周邊的中心點(diǎn)為中心輻射而出，各該第二輻射線的輻射角度是一識(shí)度，當(dāng)φ 時(shí)，φ ’ 二η識(shí)/2，η為該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的極數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，具有四周 邊，該四周邊是相互連接，且該正弦波形邊緣位于該四周邊的其中三者的外側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，各該磁通部包括一磁性件，具有四 周邊，該四周邊是相互連接，各該磁通部的該外邊緣還包括二直線邊緣，該二直線邊緣的一 者、該正弦波形邊緣及該二直線邊緣的另一者是依序連接，且位于該四周邊的其中三者的 外側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括一轉(zhuǎn)軸及一轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)軸具有一軸心。轉(zhuǎn)體連接于轉(zhuǎn)軸的外邊緣，且包括數(shù)個(gè)磁通部。各磁通部的邊緣包括一正弦波形邊緣。其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩可減少，從而提升旋轉(zhuǎn)電機(jī)效能并減少振動(dòng)、噪音產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。
文檔編號(hào)H02K1/22GK201846147SQ20102026255
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者許孟原 申請(qǐng)人:東元電機(jī)股份有限公司