專(zhuān)利名稱(chēng)：自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種自行起動(dòng)式永久磁鐵(LSPM，line start permanent magnet)同步馬達(dá)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(或簡(jiǎn)稱(chēng)為自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá))，尤其是一種結(jié)合了感應(yīng)馬達(dá)和同步馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合式馬達(dá)(hybrid type motor)而能降低頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩并改善起動(dòng)特性的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)為一種復(fù)合式馬達(dá)，其定子結(jié)構(gòu)與交流感應(yīng)馬達(dá)(AC induction motor)或交流同步馬達(dá)(AC synchronous motor)的定子結(jié)構(gòu)相同，但其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)則結(jié)合了交流感應(yīng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子中的鼠籠(Squirrel cage)結(jié)構(gòu)以及交流永磁同步馬達(dá)(AC permanent magnet synchronous motor)的轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合式的自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)在將其定子接上交流電源使產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(rotatingmagnetic field)后，即可利用其轉(zhuǎn)子內(nèi)的鼠籠結(jié)構(gòu)在經(jīng)由定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所感應(yīng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電流而產(chǎn)生起動(dòng)扭力(starting torque)來(lái)起動(dòng)，直到其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同時(shí)，亦即馬達(dá)轉(zhuǎn)子到達(dá)同步轉(zhuǎn)速(synchronousspeed)時(shí)，轉(zhuǎn)子的鼠籠上的感應(yīng)電流即消失，轉(zhuǎn)子不再藉鼠籠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭力，而完全由其轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)交互作用產(chǎn)生扭力。近年來(lái)由于永久磁鐵的材質(zhì)與磁能積(magnetic energy product)不斷提升，使得自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)可在同步旋轉(zhuǎn)時(shí)得到極高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率(operation efficiency)。然而，常見(jiàn)的永磁同步馬達(dá)由于使用高磁能積的永久磁鐵后，其頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(cogging torque)常變得極大，容易產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)與噪音，因此通常均使用定子斜槽(skew)來(lái)改善此一缺點(diǎn)，但也因此會(huì)使得定子的繞線(xiàn)工作變得困難，且增加馬達(dá)的制作成本。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖1所示為美國(guó)專(zhuān)利US 5,952,757，Boyd et al.，其轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵是設(shè)置于鼠籠的導(dǎo)體容置槽的外側(cè)，但因其所使用永久磁鐵的數(shù)目與鼠籠的導(dǎo)體容置槽的數(shù)目一樣多，故不但永久磁鐵的組裝較復(fù)雜，且極易產(chǎn)生較大的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖2所示為美國(guó)專(zhuān)利US 5,097,166，Mikulic，其轉(zhuǎn)子的永久磁鐵是設(shè)置于鼠籠的導(dǎo)體容置槽的內(nèi)側(cè)，但因其轉(zhuǎn)子為圓形，故馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)與噪音皆較大。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖3所示為美國(guó)專(zhuān)利US 4,922,152，Gleghorn et al.，由于其相鄰二極間的永久磁鐵延伸至轉(zhuǎn)子鐵心近圓周處，因此此二極間的永久磁鐵必須于轉(zhuǎn)子的鼠籠壓鑄制造前事先放置于永久磁鐵容置槽內(nèi)，也因此會(huì)由于永久磁鐵無(wú)法耐高溫時(shí)，極易于在壓鑄制造過(guò)程中產(chǎn)生退磁現(xiàn)象。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖4所示為美國(guó)專(zhuān)利US 4,748,359，Yahara et al.，其是利用調(diào)整永久磁鐵的外形來(lái)改善馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，但并未設(shè)置鼠籠結(jié)構(gòu)，故若無(wú)借助其它裝置便無(wú)法自行起動(dòng)。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖5所示為美國(guó)專(zhuān)利US 4,358,696，Liu et al.是利用兩組對(duì)稱(chēng)配置的永久磁鐵以構(gòu)成四個(gè)磁極，但其亦有永久磁鐵延伸至轉(zhuǎn)子鐵心近圓周處。因此，如前述，永久磁鐵必須于轉(zhuǎn)子的鼠籠結(jié)構(gòu)壓鑄制造前事先放置于永久磁鐵容置槽內(nèi)，也因此會(huì)由于永久磁鐵無(wú)法耐高溫時(shí)，極易于在壓鑄制造過(guò)程中產(chǎn)生退磁現(xiàn)象。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖6所示為美國(guó)專(zhuān)利US 4,139,790的永久磁鐵是設(shè)置于轉(zhuǎn)子的鼠籠的導(dǎo)體容置槽的內(nèi)側(cè)，但其轉(zhuǎn)子為圓形，故馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)與噪音皆較大。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖7所示的中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利TW 371,126，康基宏等人的「永磁式感應(yīng)同步機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改良(一)」中的第五圖實(shí)施例，以及如圖8所示的中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利TW362,843，康基宏等人的「永磁式感應(yīng)同步機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改良(二)」中的第三圖實(shí)施例，在此兩個(gè)已有的專(zhuān)利中，其轉(zhuǎn)子中心至轉(zhuǎn)子表面是呈不等距，且其轉(zhuǎn)子表面是采用較一般圓形轉(zhuǎn)子較小的曲率半徑，但其專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中并未說(shuō)明如何以較小的半徑構(gòu)成此一轉(zhuǎn)子表面。此外TW 371,126其永久磁鐵容置槽并非依轉(zhuǎn)子鐵心的半徑方向，且容置槽的外端延伸至轉(zhuǎn)子鐵心近圓周處，且其TW 371,126的永久磁鐵第二容置槽是朝轉(zhuǎn)子鐵心的半徑方向設(shè)置，并亦延伸至轉(zhuǎn)子鐵心近圓周處。一般鼠籠結(jié)構(gòu)的制作是將整個(gè)馬達(dá)轉(zhuǎn)子鐵心置于壓鑄模內(nèi)，然后將镕融的液態(tài)鋁(aluminum)灌入導(dǎo)體容置槽中(鋁的镕點(diǎn)為268℃)形成導(dǎo)體條(conductor bar)，此外亦于馬達(dá)轉(zhuǎn)子鐵心兩端以液態(tài)鋁材構(gòu)成端環(huán)(end ring)，此端環(huán)與轉(zhuǎn)子鐵心兩端緊密相貼，并與轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的每一導(dǎo)體條相連接導(dǎo)通，以構(gòu)成整體鼠籠結(jié)構(gòu)。前述TW 371126與TW 362843的技術(shù)特征，由于其永久磁鐵容置槽皆延伸至轉(zhuǎn)子鐵心近圓周處，但因其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)皆于近圓周處的周邊亦同時(shí)設(shè)置鼠籠的導(dǎo)體容置槽，因此必須于制作轉(zhuǎn)子的鼠籠結(jié)構(gòu)前先行放置永久磁鐵，才能進(jìn)行轉(zhuǎn)子的鼠籠結(jié)構(gòu)的壓鑄制造。一般高磁能積的稀土永久磁鐵，其永久退磁(demagnetization)溫度皆不及200℃，若事先放置于轉(zhuǎn)子永久磁鐵容置槽內(nèi)，極易于壓鑄制造過(guò)程中產(chǎn)生退磁現(xiàn)象。而在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖5所示的美國(guó)專(zhuān)利US 4,358,696，Liu et al.，其亦有與TW 371126或TW 362843相似的實(shí)施方法，故亦有會(huì)產(chǎn)生退磁現(xiàn)象的缺點(diǎn)。
在常見(jiàn)技術(shù)中，如圖9所示為日本專(zhuān)利特開(kāi)2003-23740(P2003-23740A)，照山英俊的「永磁式電動(dòng)機(jī)的永磁式轉(zhuǎn)子」。在此已有專(zhuān)利中，其每一磁極內(nèi)側(cè)皆對(duì)應(yīng)設(shè)置一永久磁鐵，而轉(zhuǎn)子磁面僅描述其是由離轉(zhuǎn)子中心最大距離處和離轉(zhuǎn)子中心最小距離的磁極間處所連成的弧線(xiàn)，至于該弧線(xiàn)到底是屬于哪種曲線(xiàn)并無(wú)交代。此外，此已有技術(shù)也無(wú)任何設(shè)置能使馬達(dá)的主磁極磁通適度減弱，并使自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)由停止至起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的暫態(tài)，由馬達(dá)主磁極磁通造成的自持轉(zhuǎn)矩得以減少，而能使馬達(dá)的起動(dòng)特性得以改善。更且，此已有專(zhuān)利并未設(shè)置鼠籠結(jié)構(gòu)，故若無(wú)借助其它裝置便無(wú)法自行起動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上所述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，以用來(lái)改良至少某些已有技術(shù)中的缺點(diǎn)或提供有用的代替品。
本發(fā)明的目的之一是涵蓋于本發(fā)明的第一實(shí)施例中，其是在于利用已有復(fù)合式馬達(dá)的自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)中配合提供四個(gè)扇形主磁極，其每一扇形主磁極的圓心角呈90度，且其表面圓弧為一「第一磁面偏心圓弧」，其中心點(diǎn)為從該轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)O以偏置長(zhǎng)度為OS1偏置而來(lái)的四個(gè)第一偏心點(diǎn)O1，且其半徑各為R1，故有如次之關(guān)系式，R-R1＝OS1，使馬達(dá)的氣隙構(gòu)成一漸進(jìn)式不均勻的厚度分布。其偏置的長(zhǎng)度與半徑，則可作調(diào)整配合，使馬達(dá)氣隙的厚度范圍變化中，其最大氣隙厚度T約為最小氣隙厚度t1的二至五倍，亦即T＝2t1~5t1。因而使馬達(dá)氣隙的磁通密度的徑向分量成為極接近于正弦波的分布，可使馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(cogging torque)進(jìn)一步降低，并減少馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)與噪音。由于采用「第一磁面偏心圓弧」，故當(dāng)馬達(dá)負(fù)載增加時(shí)，即使定子繞線(xiàn)所構(gòu)成的磁場(chǎng)伴隨增加，但因每一扇形主磁極兩端的氣隙較大，尚具有可有效減弱定子繞線(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)永久磁鐵造成退磁(demagnetization)的影響。
本發(fā)明的另一目的亦是涵蓋于本發(fā)明的第一實(shí)施例，其是在于提供形狀呈梨形的多個(gè)導(dǎo)體容置槽，用來(lái)形成鼠籠繞組，其每一導(dǎo)體容置槽均與第一偏心點(diǎn)O1等距離，并是以對(duì)準(zhǔn)每一第一偏心點(diǎn)O1的方向呈環(huán)狀且等間距排列而配置于該轉(zhuǎn)子的該外圈的每一該扇形主磁極中，且于其間距處并形成呈突出形狀的轉(zhuǎn)子齒部，而其位于每?jī)蓚€(gè)扇形主磁極間的間距(轉(zhuǎn)子齒部)則較小。
本發(fā)明的又一目的亦是涵蓋于本發(fā)明的第一實(shí)施例中，其是在于同時(shí)配合每一第一磁面偏心圓弧中間點(diǎn)處設(shè)置直徑接近馬達(dá)定子齒部寬度的半圓凹陷，使馬達(dá)的主磁極磁通適度減弱，并使自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)由停止至起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的暫態(tài)，由馬達(dá)主磁極磁通造成的自持轉(zhuǎn)矩(self-retaining torque)得以減少，因而馬達(dá)的起動(dòng)特性得以改善。
本發(fā)明的再一目的是涵蓋于本發(fā)明的第二實(shí)施例中，其是在于其每一該扇形主磁極的多個(gè)導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，除了該轉(zhuǎn)子的齒部位置上的凹陷以外，其左右相鄰的齒部位置上又各設(shè)置一同樣大小的凹陷；而當(dāng)每一該扇形主磁極的多數(shù)個(gè)導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，除了該轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體容置槽位置上的凹陷以外，其左右相鄰的導(dǎo)體容置槽位置上又各設(shè)置一同樣大小的凹陷，故每一扇形主磁極各有三個(gè)凹陷，總共該轉(zhuǎn)子上共設(shè)置有十二個(gè)凹陷，用以進(jìn)一步減少由馬達(dá)主磁極磁通造成的自持轉(zhuǎn)矩，并進(jìn)一步改善馬達(dá)的起動(dòng)特性。
本發(fā)明的更一目的是涵蓋于本發(fā)明的第三實(shí)施例中，其是在于其進(jìn)一步以平滑的「第二磁面偏心圓弧」曲線(xiàn)取代以上所述的半圓凹陷。此方法能夠使馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分布值，于接近每一第一磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)處的附近得以適度減少，如此可進(jìn)一步降低馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，降低馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)與噪音，并稍微減弱馬達(dá)的主磁極磁通，使自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)由停止至起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的「暫態(tài)」會(huì)因馬達(dá)的扇形主磁極的磁通所造成的自持轉(zhuǎn)矩而減少，因而可改善馬達(dá)的起動(dòng)特性。在此第三實(shí)施例中，「第二磁面偏心圓弧」的曲率中心O2的偏置量OS2與「第二磁面偏心圓弧」的半徑R2則可作適度的調(diào)整配合，使自持轉(zhuǎn)矩能適當(dāng)?shù)販p少的情況下又能兼顧使馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分量分布成為極接近于正弦波。
本發(fā)明用來(lái)形成鼠籠繞組的導(dǎo)體容置槽得因應(yīng)自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)特性的要求，而進(jìn)行各種形式的槽形改變。故本發(fā)明的其它目的是在以上每一本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例的每一實(shí)施例中皆提供以下所述的四種不同的實(shí)施樣態(tài)，概述如下
在第一實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子導(dǎo)體容置槽數(shù)是為圓形槽；在第二實(shí)施樣態(tài)中，其每一扇形主磁極的永久磁鐵分為兩片，每一片之對(duì)應(yīng)圓心角為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈正八角形；在第三實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子每一扇形主磁極的永久磁鐵亦分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角亦為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈圖中所示的四花瓣形；以及在第四實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子每一扇形主磁極的永久磁鐵分為四片，每一片的排列方式呈徽章形。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包含一軸心；四個(gè)扇形主磁極，其表面圓弧為一第一磁面偏心圓弧，其中心點(diǎn)為從該轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)O以偏置量為OS1偏置而來(lái)的四個(gè)第一偏心點(diǎn)O1，又該第一磁面偏心圓弧是使最大氣隙厚度T約為最小氣隙厚度t1的二至五倍；四個(gè)永久磁鐵，分別配置于每一扇形主磁極的內(nèi)圈；多個(gè)用來(lái)形成鼠籠繞組的導(dǎo)體容置槽，其形狀呈梨形，其是以對(duì)準(zhǔn)每一第一偏心點(diǎn)O1的方向呈環(huán)狀且等間距排列而配置于該轉(zhuǎn)子的該外圈的每一該扇形主磁極中；以及四個(gè)凹陷，分別設(shè)置于每一該扇形主磁極的第一磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)。


圖1為常見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US 5,952,757號(hào)，Boyd et al.的「LSPM馬達(dá)」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為常見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US 5,097,166號(hào)，Mikulic，的「交流永磁馬達(dá)定子的轉(zhuǎn)子積層」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為常見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US 4,922,152號(hào)，Gleghorn et al.的「同步機(jī)轉(zhuǎn)子積層」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為常見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US 4,748,359號(hào)，Yahara et al.的「具有正弦波磁通模式的永久磁鐵馬達(dá)」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為常見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US 4,358,696號(hào)，Liu et al.的「永久磁鐵同步馬達(dá)轉(zhuǎn)子」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為常見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US 4,139,790號(hào)，Steen.的「加入直交軸的積層同步馬達(dá)轉(zhuǎn)子」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利TW 371,126，康基宏等人的「永磁式感應(yīng)同步機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改良(一)」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利TW 362,843，康基宏等人的「永磁式感應(yīng)同步機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改良(二)」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為常見(jiàn)日本專(zhuān)利特開(kāi)2003-23740(P2003-23740A)，照山英俊的「永磁式電動(dòng)機(jī)的永磁式轉(zhuǎn)子」的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明的使用定子直槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)與仿照本發(fā)明的使用定子斜槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)互相對(duì)照的立體示意圖。。
圖11為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例中，在每一扇形主磁極中的導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為偶數(shù)的情況下，半圓凹陷的位置示意圖。
圖13為為圖12的局部放大圖，用來(lái)突顯第一磁面偏心圓弧相對(duì)于磁面圓弧的曲率變化。
圖14為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例中，在每一扇形主磁極中的導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為奇數(shù)的情況下，半圓凹陷的位置示意圖。
圖15為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，第一磁面偏心圓弧使馬達(dá)氣隙厚度的變化分布，其氣隙厚度最小的為t1，而其氣隙厚度最大的為T(mén)。
圖16為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，在每一扇形主磁極中的導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為偶數(shù)的情況下，半圓凹陷的位置示意圖。
圖17為為圖16的局部放大圖，用來(lái)突顯第一磁面偏心圓弧相對(duì)于磁面圓弧的曲率變化。
圖18為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，在每一扇形主磁極中的導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為奇數(shù)的情況下，半圓凹陷的位置示意圖。
圖19為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖20為圖19的局部放大圖，用來(lái)突顯第一磁面偏心圓弧和第二磁面偏心圓弧相對(duì)于磁面圓弧的曲率變化。
圖21為本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例中，第一磁面偏心圓弧和第二磁面偏心圓弧使馬達(dá)氣隙厚度的變化分布，其氣隙厚度最小的為t2，而其氣隙厚度最大的為T(mén)。
圖22顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例中，馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分布極接近于正弦波。
圖23顯示常見(jiàn)的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的氣隙的磁通密度徑向分布圖，其馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分布與正弦波形狀相去甚遠(yuǎn)。
圖24顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例中，馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分布圖，其中凹陷所在位置的磁通密度徑向減少量為M。
圖25顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分布圖，其中凹陷所在位置的磁通密度徑向減少量為N。
圖26顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例中，馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分布圖，其磁通密度的徑向分布的最大減少量為P。
圖27顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的三個(gè)實(shí)施例的每一實(shí)施例的第一實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子導(dǎo)體容置槽為圓形槽。
圖28顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的三個(gè)實(shí)施例的每一實(shí)施例的第二實(shí)施樣態(tài)中，其每一扇形主磁極的永久磁鐵分為兩片，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈正八角形。
圖29顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的三個(gè)實(shí)施例的每一實(shí)施例的第三實(shí)施樣態(tài)中，其每一扇形主磁極的永久磁鐵分為兩片，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈圖中所示的四花瓣形。
圖30顯示本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的三個(gè)實(shí)施例的每一實(shí)施例的第四實(shí)施樣態(tài)中，其每一扇形主磁極的永久磁鐵分為四片，每一片的排列方式呈徽章形。
具體實(shí)施例方式
如圖10所示為本發(fā)明的用定子直槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1010與仿照本發(fā)明的使用定子斜槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1040互相對(duì)照的立體示意圖。本發(fā)明的使用定子直槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1010包含一定子1012，一轉(zhuǎn)子1014，及一軸心1016，其中該定子1012具有定子直槽1018。再者，本發(fā)明的使用定子斜槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1040包含一定子1042，一轉(zhuǎn)子1044，及一軸心1046，其中該定子1042具有定子斜槽1048。
如圖11所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)11包含一外定子1101(此后簡(jiǎn)稱(chēng)為定子1101)和一內(nèi)轉(zhuǎn)子1121(此后簡(jiǎn)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子1121)，以及一夾于兩者間的氣隙1111。定子1101為由多個(gè)硒鋼片所堆棧而成，其內(nèi)圈含有寬度為w的多個(gè)定子齒部1103和多個(gè)定子槽部1105交錯(cuò)環(huán)狀排列。轉(zhuǎn)子1121亦為由多個(gè)硒鋼片所堆棧而成，其內(nèi)圈含有一軸心(spindle)1120和四個(gè)永久磁鐵1126，而其外圈含有多個(gè)用來(lái)形成鼠籠(Squirrel cage)而呈環(huán)狀排列的導(dǎo)體容置槽(conductor slot)1128和其間呈突出形狀的轉(zhuǎn)子齒部1130。
又如圖11所示，X-X和Y-Y為轉(zhuǎn)子1121的中心線(xiàn)，且轉(zhuǎn)子1121是以與中心線(xiàn)X-X和Y-Y成45度角的徑向分隔線(xiàn)L1、L2、L3、和L4區(qū)分為圓心角呈90度的四個(gè)扇形主磁極(fan-shaped pole)A、B、C、和D。
圖12為圖11的局部放大圖。如圖12所示，轉(zhuǎn)子1121的中心點(diǎn)為O，其磁面圓弧1122的曲率半徑為R。且轉(zhuǎn)子1121的每一扇形主磁極A、B、C、和D的表面圓弧稱(chēng)為「第一磁面偏心圓弧」1124，其曲率中心O1是從O所偏置，其偏置量OO1的長(zhǎng)度為OS1，而其曲率半徑為R1，因而有如下的關(guān)系式，R-R1＝OS1。
再如圖11所示，第一磁面偏心圓弧1124與徑向分隔線(xiàn)L1、L2、L3、和L4分別相交于a、b、c、和d四點(diǎn)，此四點(diǎn)即分別為扇形主磁極A的第一磁面偏心圓弧ab的兩端點(diǎn)a和b，扇形主磁極B的第一磁面偏心圓弧bc的兩端點(diǎn)b和c，扇形主磁極C的第一磁面偏心圓弧cd的兩端點(diǎn)c和d，以及扇形主磁極D的第一磁面偏心圓弧da的兩端點(diǎn)d和a。又，此第一磁面偏心圓弧1124與中心線(xiàn)X-X和Y-Y分別相交于扇形主磁極A、B、C、和D范圍內(nèi)的e1、f1、g1、h1四點(diǎn)，而此e1、f1、g1、h1四點(diǎn)也分別是扇形主磁極A、B、C、和D的第一磁面偏心圓弧ab、bc、cd、以及da的中間點(diǎn)。
再如圖11所示，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)11在上述扇形主磁極A、B、C、和D范圍內(nèi)的第一磁面偏心圓弧ab、bc、cd、da的中間點(diǎn)e1、f1、g1、h1處分別設(shè)置有半圓凹陷E1、F1、G1、H1，其直徑約為前述定子1101的定子齒部1103的寬度w，故其半徑r＝w/2，且其半圓凹陷E1、F1、G1、H1的半圓圓弧兩端是以圓角(fillet)1136的方式與第一磁面偏心圓弧1124相連接。
又如圖16、圖17所示，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)11在當(dāng)每一該扇形主磁極A、B、C、和D的多個(gè)導(dǎo)體容置槽1128的數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，除了該轉(zhuǎn)子的齒部1130位置上的凹陷以外，其左右相鄰的齒部1130位置上又各設(shè)置一同樣大小的凹陷。因而，在上述扇形主磁極A、B、C、和D范圍內(nèi)的第一磁面偏心圓弧ab、bc、cd、da的中間點(diǎn)e1、f1、g1、h1處亦即轉(zhuǎn)子齒部1132處所設(shè)置的半圓凹陷E1、F1、G1、H1的左右相鄰的轉(zhuǎn)子齒部1132處也分別設(shè)置半圓凹陷E2、F2、G2、H2及E3、F3、G3、H3，其直徑亦約為前述定子1101的定子齒部1103的寬度w，故其半徑r1＝w/2及r2＝w/2，且其半圓凹陷E2、F2、G2、H2及E3、F3、G3、H3的半圓圓弧兩端亦是以圓角(fillet)1136的方式與第一磁面偏心圓弧1124相連接。而如圖18所示，當(dāng)每一該扇形主磁極的多個(gè)導(dǎo)體容置槽1128的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，除了該轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體容置槽1128位置上的凹陷以外，其左右相鄰的導(dǎo)體容置槽1128位置上又各設(shè)置一同樣大小的凹陷，故每一扇形主磁極各有三個(gè)凹陷，總共該轉(zhuǎn)子上共設(shè)置有十二個(gè)凹陷。
又如圖19所示，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)11在上述每一扇形主磁極A、B、C、和D范圍內(nèi)，如圖12所展示的一個(gè)半圓凹陷E1、F1、G1、H1以及如圖16所展示的三個(gè)半圓凹陷E1、F1、G1、H1和E2、F2、G2、H2，以及E3、F3、G3、H3均去除，而以一「第二磁面偏心圓弧」1901取代之。如前述，轉(zhuǎn)子1121的中心點(diǎn)為O，其磁面圓弧1122的曲率半徑為R，且轉(zhuǎn)子1121的每一扇形主磁極A、B、C、和D的表面圓弧稱(chēng)為「第一磁面偏心圓弧」1124，其曲率中心O1是從O所偏置的，其偏置量OO1的長(zhǎng)度為OS1，而其曲率半徑為R1，因而有如下的關(guān)系式，R-R1＝OS1。依此類(lèi)似的情況，此「第二磁面偏心圓弧」1901的曲率中心O2是從O所偏置的，其偏置量OO2的長(zhǎng)度為OS2，而其曲率半徑為R2，因而有如下的關(guān)系式，R2-R＝OS2。
再參考圖19，在第三實(shí)施例中，第二磁面偏心圓弧1901與第一磁面偏心圓弧1124的相切點(diǎn)在扇形主磁極A、B、C、D的范圍內(nèi)分別為a1和a2、b1和b2、c1和c2、d1和d2。換句話(huà)說(shuō)，在第三實(shí)施例中，于扇形主磁極A、B、C、D的范圍內(nèi)，第二磁面偏心圓弧1901分別為a1 a2、b1 b2、c1 c2、d1 d2，而在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的第一磁面偏心圓弧1124則變?yōu)閍 a1和a2 b；b b1和b2 c；c c1和c2 d；d d1和d2 a。
再如圖11所示，前述本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)11的四個(gè)永久磁鐵1126在上述扇形主磁極A、B、C、和D內(nèi)均含有一個(gè)，而其多個(gè)導(dǎo)體容置槽1128在上述扇形主磁極A、B、C、和D內(nèi)均含有相同的數(shù)目，而這些多個(gè)導(dǎo)體容置槽1128是以曲率中心為O1(見(jiàn)圖12)的「第一磁面偏心圓弧」1124的徑向(radial.direction)以等間距均勻分布于轉(zhuǎn)子1121的外圈，且除了如圖14和圖18所示若每一扇形主磁極A、B、C、D中的導(dǎo)體容置槽1128的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，則每一半圓凹陷處的導(dǎo)體容置槽1128需適度地向扇形主磁極A、B、C、D的中心O1偏移之外，其余的每一導(dǎo)體容置槽1128均與該曲率中心O1等距離，而相鄰兩導(dǎo)體容置槽1128間的突出部分即成為轉(zhuǎn)子齒部1130。
因此，每一扇形主磁極A、B、C、D的導(dǎo)體容置槽1128間的角度可以固定，且每一扇形主磁極A、B、C、D的導(dǎo)體容置槽1128間的間距(亦即轉(zhuǎn)子齒部1130的寬度)會(huì)保持相等。導(dǎo)體容置槽1128宜采用適當(dāng)?shù)膶挾?，但也不宜因過(guò)大而使其間相隔的轉(zhuǎn)子齒部1130因?qū)挾冗^(guò)小而使穿過(guò)其間的磁力線(xiàn)過(guò)于密集而產(chǎn)生磁飽和(magnetic saturation)的現(xiàn)象。至于每?jī)缮刃沃鞔艠O相接處的不同扇形主磁極內(nèi)的兩相鄰導(dǎo)體容置槽1128間的間距1132(相當(dāng)于轉(zhuǎn)子齒部1130)則宜盡量予以縮小，如此除了可減少各永久磁鐵1126的極間漏磁外，尚能使馬達(dá)氣隙1111的磁通密度徑向分量分布更接近于正弦波的分布。但間距1132的寬度以不小于使轉(zhuǎn)子1121在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的容許最小變形量所需的機(jī)械強(qiáng)度為原則。
在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，分別如圖11、圖12、圖13和圖16、圖17所示，在每一扇形主磁極A、B、C、D中的導(dǎo)體容置槽1128的數(shù)目為偶數(shù)的情況下，分別對(duì)應(yīng)于每一扇形主磁極A、B、C、D中的半圓凹陷E1、F1、G1、H1，其與導(dǎo)體容置槽1128的相對(duì)位置是使每一扇形主磁極A、B、C、D中的半圓凹陷E1、F1、G1、H1恰位于相鄰兩導(dǎo)體容置槽1128的間隙(亦即轉(zhuǎn)子齒部1130)當(dāng)中。但如圖14和圖18所示，若每一扇形主磁極A、B、C、D中的體容置槽1128的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，則每一半圓凹陷E1、F1、G1、H1恰好對(duì)準(zhǔn)環(huán)列于轉(zhuǎn)子1121外圈中的導(dǎo)體容置槽1128。此時(shí)位于e1、f1、g1、h1各點(diǎn)的該對(duì)準(zhǔn)于半圓凹陷E1、F1、G1、H1的導(dǎo)體容置槽1128則需適度地向轉(zhuǎn)子1121的中心O偏移。
圖13為圖12的局部放大圖。在圖12和圖13中的虛線(xiàn)表示以轉(zhuǎn)子1121的中心O為圓心而以轉(zhuǎn)子半徑R為半徑所作的磁面圓弧1122，用來(lái)突顯以偏置的曲率中心O1且其曲率半徑為R1的第一磁面偏心圓弧1124相對(duì)于磁面圓弧1122的曲率變化。如圖15所示并參考圖12，依前述，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子11的每一扇形主磁極A、B、C、D的磁極表面使用一與轉(zhuǎn)子磁面圓弧的曲率中心O偏置的曲率中心O1的第一磁面偏心圓弧1124，使馬達(dá)氣隙1111(也見(jiàn)圖11)的厚度形成一不均勻而漸進(jìn)式的變化分布，其氣隙厚度最小的為t1，位于半圓凹陷E1、F1、G1、H1所在的e1、f1、g1、h1各點(diǎn)，亦即扇形主磁極A、B、C、D內(nèi)各第一磁面偏心圓弧ab、bc、cd、da的中間點(diǎn)，而其氣隙厚度最大的為T(mén)，分別位于各第一磁面偏心圓弧ab、bc、cd、da的兩端點(diǎn)a和b；b和c；c和d；以及d和a。第一磁面偏心圓弧曲率中心O1的偏置量OS1與第一磁面偏心圓弧半徑R1則可作適度的調(diào)整配合，使馬達(dá)氣隙的「最小厚度」與「最大厚度」的比值范圍變化約介于1∶2~1∶4之間，例如最小氣隙厚度為t1，最大氣隙厚度為T(mén)＝2t1~5t1之間。其目的是使馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分量分布(radial.air gap magnetic fluxdensity distribution)成為如圖22所示，極接近于正弦波(sinusoidal wave)；且使馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(cogging torque)更為降低。再者，馬達(dá)氣隙1111的磁通密度的徑向分布值中，如圖24所示，如前述，在第一實(shí)施例中，本發(fā)明在每一第一磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)e1、f1、g1、h1所設(shè)置的半圓凹陷E1、F1、G1、H1；和如圖25所示，在第二實(shí)施例中，本發(fā)明在每一第一磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)e1、f1、g1、h1及其左右相鄰的轉(zhuǎn)子齒部1130位置所設(shè)置的三個(gè)半圓凹陷E1、F1、G1、H1和E2、F2、G2、H2，以及E3、F3、G3、H3。；以及如圖26所示，在第三實(shí)施例中，進(jìn)一步以平滑的第二磁面偏心圓弧1901取代以上所述的半圓凹陷，以上這些方法均能夠使馬達(dá)氣隙1111的磁通密度的徑向分布值，于接近每一第一磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)e1、f1、g1、h1處的附近得以適度減少，其減少量為如圖24所示第一實(shí)施例中的M、和如圖25所示第二實(shí)施例中的N、以及如圖26所示第三實(shí)施例中的P，如此可進(jìn)一步降低馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，降低馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)與噪音，并稍微減弱馬達(dá)的主磁極磁通，使自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)由停止至起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的暫態(tài)會(huì)因馬達(dá)的扇形主磁極A、B、C、D的磁通所造成的自持轉(zhuǎn)矩(self-retaining torque)而減少，因而可改善馬達(dá)的起動(dòng)特性。在第三實(shí)施例中，可將第二磁面偏心圓弧曲率中心O2的偏置量OS2與第二磁面偏心圓弧半徑R2做適度的調(diào)整配合，使馬達(dá)氣隙的「最小厚度」與「最大厚度」的比值范圍變化約介于1∶2~1∶4之間，例如最小氣隙厚度為t2，最大氣隙厚度為T(mén)＝2t2~5t2之間。如此，可使自持轉(zhuǎn)矩能適當(dāng)?shù)販p少的情況下又能兼顧使馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分量分布成為極接近于正弦波。其結(jié)果，氣隙的磁通密度徑向分量分布為如圖26所示。其目的是使馬達(dá)氣隙的磁通密度徑向分量分布(radial.air gap magnetic flux density distribution)成為如圖22所示，極接近于正弦波(sinusoidal wave)；且使馬達(dá)的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(coggingtorque)更為降低。與圖22比對(duì)，如圖23所示的常見(jiàn)的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的氣隙的磁通密度的徑向分布與正弦波形狀相去甚遠(yuǎn)。
此外，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子表面采用偏心的圓弧，當(dāng)馬達(dá)負(fù)載增加而使定子繞線(xiàn)所構(gòu)成的磁場(chǎng)跟著增加時(shí)，會(huì)因采用偏心的圓弧而其轉(zhuǎn)子的每一主磁極兩端的氣隙較大，而能有效減弱定子繞線(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)永久磁鐵造成退磁(demagnetization)所產(chǎn)生的影響。
如以上所述，在本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例的每一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的鼠籠的導(dǎo)體容置槽，可依照自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)特性的要求而進(jìn)行各種槽形的改變，且本發(fā)明的每一扇形主磁極中的永久磁鐵可為單片(如圖27所示)、雙片(如圖28、圖29所示)、或多片(如圖30所示)所合成。每一實(shí)施例皆有以下所述的各種分別如圖27、圖28、圖29、和圖30所示的不同的實(shí)施樣態(tài)。茲概述如下本發(fā)明用來(lái)形成鼠籠繞組的導(dǎo)體容置槽得因應(yīng)自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)特性的要求進(jìn)行各式槽形的改變。如圖27所示的第一實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子導(dǎo)體容置槽數(shù)是為圓形槽。
如圖28所示的第二實(shí)施樣態(tài)中，其每一扇形主磁極A、B、C、D的永久磁鐵分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈正八角形。
如圖29所示的第三實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子每一扇形主磁極A、B、C、D的永久磁鐵亦分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角亦為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈圖中所示的四花瓣形。
如圖30所示的第四實(shí)施樣態(tài)中，其轉(zhuǎn)子每一扇形主磁極A、B、C、D的永久磁鐵分為四片，每一片的排列方式呈徽章形。
本發(fā)明的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)11每一扇形主磁極永久磁鐵的設(shè)置，是位于轉(zhuǎn)子的鼠籠的導(dǎo)體容置槽的內(nèi)側(cè)，使永久磁鐵得于轉(zhuǎn)子的鼠籠結(jié)構(gòu)的壓鑄制造完成后，再行置于轉(zhuǎn)子永久磁鐵容置槽內(nèi)，如此不但可確保永久磁鐵不受轉(zhuǎn)子的鼠籠結(jié)構(gòu)壓鑄制造時(shí)的高溫影響，每片永久磁鐵置于轉(zhuǎn)子永久磁鐵容置槽前，尚可事先進(jìn)行磁性特性量測(cè)，確保自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)性能的穩(wěn)定與可靠。
由于本發(fā)明采用轉(zhuǎn)子的磁面偏心圓弧，可獲得極接近于正弦波的氣隙的磁通密度徑向分量分布，如此可不須如傳統(tǒng)自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)，為避免轉(zhuǎn)子使用價(jià)格昂貴的高磁能積的稀土永久磁鐵，造成極大的頓轉(zhuǎn)扭力(cogging torque)，使馬達(dá)產(chǎn)生起動(dòng)不良與運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)的缺點(diǎn)，而必須將定子鐵心采用斜槽(skew)的結(jié)構(gòu)，如此將大幅提高定子繞線(xiàn)的困難度與生產(chǎn)成本；因此本發(fā)明可獲得較大的主磁極的磁通量，又因定子不需使用斜槽，因此可有效提高自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率與功率因子，并有效減少自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)與噪音。而每一第一磁面偏心圓弧中心處，設(shè)置一直徑接近馬達(dá)定子齒部寬度的半圓凹陷，使馬達(dá)的主磁極磁通適度減弱，使自行起動(dòng)式永磁同步馬達(dá)由停止至起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的暫態(tài)，由馬達(dá)主磁極磁通造成的自持轉(zhuǎn)矩(self-retaining torque)得以減少，馬達(dá)的起動(dòng)特性得以改善。
此外，由于本發(fā)明的轉(zhuǎn)子表面采用偏心的圓弧，當(dāng)馬達(dá)負(fù)載增加時(shí)，即使定子繞線(xiàn)所構(gòu)成的磁場(chǎng)伴隨增加，但由于每一扇形主磁極兩端的氣隙較大，故可有效減弱定子繞線(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)永久磁鐵造成退磁(demagnetization)的影響。
以上所舉的實(shí)施例僅在說(shuō)明較佳的實(shí)施型態(tài)，并不能以的限制本發(fā)明實(shí)施的范圍，舉凡依權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
元件符號(hào)對(duì)照說(shuō)明1010、本發(fā)明的使用定子直槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1040、仿照本發(fā)明的使用定子斜槽的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1012、1042定子 1014、1044轉(zhuǎn)子1016、1046軸心 1018、定子直槽1048、定子斜槽 11、自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)1101、定子 1103、定子齒部1105、定子槽部 1111、馬達(dá)氣隙1120、軸心 1121、內(nèi)轉(zhuǎn)子1122、磁面圓弧 1124、第一磁面偏心圓弧1126、永久磁鐵 1128、導(dǎo)體容置槽1130、轉(zhuǎn)子齒部 1132、兩相鄰導(dǎo)體容置槽間的間距1136、圓角 1901、第二磁面偏心圓弧A、B、C、D扇形主磁極E1、F1、G1、H1、E2、F2、G2、H2、E3、F3、G3、H3半圓凹陷L1、L2、L3、L4徑向分隔線(xiàn)M、N、P馬達(dá)氣隙的徑向磁通密度的減少量O轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)O1第一偏心點(diǎn)O2第二磁面偏心圓弧的曲率中心；第二偏心點(diǎn)OS1第一磁面偏心圓弧的曲率中心的偏置量
OS2第二磁面偏心圓弧的曲率中心的偏置量R 磁面圓弧的曲率半徑 R1 第一磁面偏心圓弧的半徑R2 第二磁面偏心圓弧的半徑 r 半圓凹陷的半徑T 最大氣隙厚度 t1、t2 最小氣隙厚度w 半圓凹陷的直徑 X-X、Y-Y 轉(zhuǎn)子的中心線(xiàn)a、b、c、d 磁面偏心圓弧的端點(diǎn)ab、bc、cd、da 第一磁面偏心圓弧a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2 第二磁面偏心圓弧與第一磁面偏心圓弧的相切點(diǎn)e1、f1、g1、h1 磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)
權(quán)利要求
1.一種自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該馬達(dá)包含一外定子(簡(jiǎn)稱(chēng)為定子)和一內(nèi)轉(zhuǎn)子(簡(jiǎn)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子)，以及一夾于兩者間的氣隙；其特征在于所述的定子的內(nèi)圈含有寬度為w的多個(gè)定子齒部和多個(gè)定子槽部且呈交錯(cuò)環(huán)狀排列，該轉(zhuǎn)子區(qū)分為內(nèi)圈與外圈而其中心點(diǎn)為0，且其磁面圓弧的半徑為R，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括一軸心，位于該轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈中心；四個(gè)扇形主磁極，其每一扇形主磁極的圓心角呈90度，且其表面圓弧為一第一磁面偏心圓弧，其中心點(diǎn)為從該轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)O以偏置量為OS1偏置而來(lái)的四個(gè)第一偏心點(diǎn)O1，且其半徑各為R1，散有如次之關(guān)系式，R-R1＝OS1，又該第一磁面偏心圓弧是使最大氣隙厚度T約為最小氣隙厚度t1的二至五倍，亦即有如次之關(guān)系式，T＝2t1~5t1；四個(gè)永久磁鐵，分別配置于每一扇形主磁極的內(nèi)圈；多個(gè)導(dǎo)體容置槽，用來(lái)形成鼠籠繞組，其形狀呈梨形，其是以對(duì)準(zhǔn)每一第一偏心點(diǎn)O1的方向呈環(huán)狀且等間距排列而配置于該轉(zhuǎn)子的該外圈的每一該扇形主磁極中，其間距處并形成呈突出形狀的轉(zhuǎn)子齒部，而其位于每?jī)蓚€(gè)扇形主磁極間的間距則較小；以及四個(gè)凹陷，分別設(shè)置于每一該扇形主磁極的第一磁面偏心圓弧的中間點(diǎn)，呈半圓形且其半徑為r，又其寬度為w，且當(dāng)每一該扇形主磁極的多個(gè)導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，該凹陷的位置是對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子的齒部，而當(dāng)每一該扇形主磁極的多個(gè)導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，該凹陷的位置是對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體容置槽；其中，除了當(dāng)每一扇形主磁極中的導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，每一半圓凹陷處的導(dǎo)體容置槽需適度地向扇形主磁極的中心O1偏移之外，其余的每一導(dǎo)體容置槽均與該曲率中心O1等距離。
2.如權(quán)利要求1所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該導(dǎo)體容置槽的形狀呈圓形。
3.如權(quán)利要求1所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈如圖28中所示的正八角形。
4.如權(quán)利要求1所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵亦分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角亦為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈如圖29所示的四花瓣形。
5.如權(quán)利要求1所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一扇形主磁極的永久磁鐵分為四片，其排列方式呈如圖30所示的徽章形。
6.如權(quán)利要求1所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一該扇形主磁極的多個(gè)導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，除了該轉(zhuǎn)子的齒部位置上的凹陷以外，其左右相鄰的齒部位置上又各設(shè)置一同樣大小的凹陷；而當(dāng)每一該扇形主磁極的多個(gè)導(dǎo)體容置槽的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，除了該轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體容置槽位置上的凹陷以外，其左右相鄰的導(dǎo)體容置槽位置上又各設(shè)置一同樣大小的凹陷，故每一扇形主磁極各有三個(gè)凹陷，總共該轉(zhuǎn)子上共設(shè)置有十二個(gè)凹陷。
7.如權(quán)利要求6所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該導(dǎo)體容置槽的形狀呈圓形。
8.如權(quán)利要求6所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈如圖28中所示的正八角形。
9.如權(quán)利要求6所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵亦分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角亦為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈如圖29所示的四花瓣形。
10.如權(quán)利要求6所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵分為四片，其排列方式呈如圖30所示的徽章形。
11.如權(quán)利要求1所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一扇形主磁極凹陷均去除，而以一「第二磁面偏心圓弧」取代之，而此「第二磁面偏心圓弧」的曲率中心O2(第二偏心點(diǎn))是從該轉(zhuǎn)子的中心O所偏置，其偏置量OO2的長(zhǎng)度為OS2，而其曲率半徑為R2，因而有如下的關(guān)系式，R2-R＝OS2，又該第二磁面偏心圓弧是使最大氣隙厚度T約為最小氣隙厚度t2的二至五倍，亦即有如次的關(guān)系式，T＝2t2~5t2。
12.如權(quán)利要求11所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該導(dǎo)體容置槽的形狀呈圓形。
13.如權(quán)利要求11所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈如圖28中所示的正八角形。
14.如權(quán)利要求11所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵亦分為兩片，每一片的對(duì)應(yīng)圓心角亦為45度，使轉(zhuǎn)子的八個(gè)永久磁鐵呈如圖29所示的四花瓣形。
15.如權(quán)利要求11所述的自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該每一扇形主磁極的永久磁鐵分為四片，其排列方式呈如圖30所示的徽章形。
全文摘要
一種自行起動(dòng)式永久磁鐵同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包含一軸心；四個(gè)扇形主磁極，其表面圓弧為一第一磁面偏心圓弧，其中心點(diǎn)為從該轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)O以偏置長(zhǎng)度為OS1偏置而來(lái)的四個(gè)第一偏心點(diǎn)O
文檔編號(hào)H02K21/12GK1581641SQ03154060
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者朱明聰, 陳明志 申請(qǐng)人:朱明聰, 陳明志