專利名稱：旋轉電機的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種旋轉電機，且特別是有關一種具有多個磁性體的旋轉電機。
背景技術：
旋轉電機，例如馬達或發(fā)電機，為一種機械能及電能相互轉換應用的裝置。 目前旋轉電機廣泛地應用于各種產(chǎn)業(yè)中。以下以馬達為例說明。馬達的作動原理是 通過電流與磁場的交互作用，以將電能轉換為機械能。在馬達的各個元件中，磁性 體的配置方式對于馬達的效能影響甚巨。一般而言，若馬達的氣隙(airgap)的磁通區(qū)域越大，則馬達的輸出扭力越大。 因此，傳統(tǒng)中馬達的設計方式是通過加大磁性體的尺寸來增加氣隙的磁通區(qū)域。然 而，加大磁性體的尺寸的方式往往會使得馬達的端子間(線對線)的反電動勢相應地 提高。如此一來，啟動馬達所需的電壓會對應地增加，且若要進一步提高馬達的轉 子組件的轉速時，需提供馬達更大的電壓。如此，不但較為耗能，且馬達的轉子組 件的轉動速度也會因為反電動勢的影響，而有所限制。因此，如何設計出可降低反 電動勢對旋轉電機的影響，以提高旋轉電機的效能，乃為業(yè)界重要的課題之一。實用新型內容本實用新型的目的是提供一種旋轉電機，以降低反電動勢對旋轉電機的影響， 從而提高旋轉電機的效能。根據(jù)本實用新型的第一方面提出一種旋轉電機，其包括一定子組件及一轉子 組件。定子組件具有Ms個槽體。定子組件環(huán)繞轉子組件設置。轉子組件包括一主 體、 一轉軸及多個磁性體。轉軸配置于主體中。這些磁性體是環(huán)繞轉軸設置，且連 接于主體。各磁性體各形成一磁通區(qū)于旋轉電機的氣隙處。磁通區(qū)所占的中心角的角度范圍為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。根據(jù)本實用新型的第二方面提出一種旋轉電機，其包括一定子組件及一轉子 組件。定子組件具有Ms個槽體。定子組件環(huán)繞轉子組件設置。轉子組件包括一主 體、 一轉軸及多個磁性體。轉軸配置于主體中。這些磁性體環(huán)繞轉軸設置，且連接 于主體。各磁性體所占的中心角的角度范圍為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。根據(jù)本實用新型的第三方面提出一種旋轉電機，其包括一定子組件及一轉子 組件。定子組件具有Ms個槽體。定子組件環(huán)繞轉子組件設置。轉子組件包括一主 體、 一轉軸及多個磁性體。轉軸配置于主體中。這些磁性體環(huán)繞轉軸設置，且連接 于主體。各磁性體各形成一磁通區(qū)于旋轉電機的氣隙處，鄰近于各磁性體的兩端是 分別設置有一磁阻隔，使得磁通區(qū)所占的中心角的角度范圍為(360/Ms-5)度至 (360/Ms+5)度。本實用新型相較于現(xiàn)有技術的優(yōu)點是本實用新型是通過決定通過旋轉電機 的氣隙的磁通范圍來減少旋轉電機的反電動勢，由于反電動勢對于旋轉電機的影響 變小，因而使得旋轉電機的效能提高。


為讓本實用新型的上述內容能更明顯易懂，下面將結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細說明，其中圖1是根據(jù)本實用新型一第一實施例的馬達的剖面圖； 圖2是圖1中的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖；圖3A是圖1中的磁通區(qū)所占的中心角為35度時的馬達的反電動勢對應于時 間的波形圖；圖3B是圖1中的磁通區(qū)所占的中心角為45度時的馬達的反電動勢對應于時 間的波形圖；圖4是第一實施例中的馬達以凹口作為磁阻隔的剖面圖； 圖5是根據(jù)本實用新型一第二實施例的馬達的剖面圖；圖6A是圖5中的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖； 圖6B是圖5中的磁通區(qū)所占的中心角為35度時的馬達的反電動勢對應于時 間的波形圖；圖6C是圖5中的磁通區(qū)所占的中心角為45度時的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖；圖7A是根據(jù)本實用新型一第三實施例的馬達的剖面圖； 圖7B是圖7A中的轉子組件的局部的放大剖面圖； 圖8A是根據(jù)本實用新型一第四實施例的馬達的剖面圖； 圖8B是圖8A中的轉子組件的局部的放大剖面圖；以及 圖8C是圖8A中的馬達以凹口作為磁阻隔的剖面圖。
具體實施方式
本實用新型提出一種旋轉電機。通過旋轉電機的氣隙的磁通區(qū)的范圍是利用 旋轉電機的一定子組件的槽體數(shù)來決定。如此，可降低旋轉電機的反電動勢，而提 高旋轉電機的效能。以下是以四個實施例作為本實用新型的詳細說明。實施例中的 圖示是省略非本實用新型技術特征的不必要的元件，以利清楚顯示本實用新型的技 術特點。第一實施例本實施例的旋轉電機是以一馬達為例說明。請參照圖1，其是根據(jù)本實用新型 一第一實施例的馬達的剖面圖。馬達100包括一定子組件110及一轉子組件130。 定子組件110具有Ms個槽體111，且定子組件110環(huán)繞轉子組件130設置。轉子 組件130包括一轉軸131、多個磁性體133及一主體135。轉軸131配置于主體135 中。這些磁性體133是環(huán)繞轉軸131設置，且連接于主體135。這些磁性體133例 如是以鄰近于主體135的外緣的方式配置于主體135內。這些磁性體133，例如是 長條形，且馬達100包括Mm個極(pole)。本實施例是以9 (Ms)個槽體111及6 (Mm)個極的馬達100為例說明，也就是Mnu Ms=2: 3。各磁性體133用以形成一磁通區(qū)于馬達100的氣隙120處，且磁通區(qū)所 占的中心角Al的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。當以Ms=9來計 算中心角Al的角度范圍時，中心角Al的角度范圍大致上是為35度至45度。于本 實施例中，磁性體133的配置方式是以其所占的中心角等同于磁通區(qū)所占的中心角 Al為例說明，然而，磁性體133的配置方式亦可配合例如是磁阻隔(例如是孔洞)的設置，以形成磁通區(qū)所占的中心角Al的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至 (360/Ms+5)度。此外，雖然本實施例是以長條形的磁性體133為例說明，然而，此技術領域 中具有通常知識者應明了磁性體133的形狀并不限于長條形，磁性體133可為U 形或其他形狀。只要磁性體133形成的磁通區(qū)所占中心角的角度范圍可大致上為 (360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度即可。請同時參照圖1及圖2，圖2是圖1中的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖。 圖2為磁通區(qū)所占的中心角Al為40度時的馬達100的波形圖。圖2中的橫軸及縱 軸分別表示時間及馬達100的反電動勢。波形Sll及S12分別表示馬達100的兩個 單相的反電動勢波形，且波形S13表示馬達100的端子間(線對線)的反電動勢波形， 也就是波形Sll及S12的差值。于馬達100的轉子組件130的轉動速度(W11)為 3600rpm的情況下，波形Sll及S12的最大值約為80V，且波形S13的最大值約為 120V，大約為波形Sll及S12的最大值(80V)的1. 5倍。也就是說，與傳統(tǒng)的馬達相比較，馬達100的端子間的反電動勢波形(波形S13) 的最大值僅為單相的反電動勢波形(波形Sll或波形S12)的最大值的1. 5倍。如此， 反電動勢對于馬達100的影響是減少。因此，啟動馬達100時所需的電壓會較啟動 傳統(tǒng)的馬達所需的電壓少，以減少耗能的情況。此外，若同時提供相同的電壓給傳 統(tǒng)的馬達及本實施例的馬達100時，本實施例的馬達100的轉子組件130可具有較 高的轉速。另外，由于本實施例的磁通區(qū)所占的中心角A1的角度范圍大致上為(360/Ms-5) 度至(360/Ms+5)度，也就是35度至45度，因此，以下再分別以磁通區(qū)所占的中心 角為35度及45度時的波形圖來說明本實施例的馬達。請分別參照圖3A及圖3B， 圖3A是圖1中的磁通區(qū)所占的中心角為35度時的馬達的反電動勢對應于時間的波 形圖，圖3B是圖1中的磁通區(qū)所占的中心角為45度時的馬達的反電動勢對應于時 間的波形圖。圖3A及圖3B中的橫軸及縱軸是分別表示時間及馬達的反電動勢。于圖3A中，在馬達的轉子組件的轉動速度(W12)為3600rpm的情況下，馬達 的端子間的反電動勢波形(S13')的最大值(約為120V)大約為單相的反電動勢波 形(S11'或S12')的最大值(約為80V)的1.5倍。于圖3B中，在馬達的轉子組件 的轉動速度(W13)為3600rpm的情況下，馬達的端子間的反電動勢波形(S13")的最大值(約為140V)大約為單相的反電動勢波形(S11"或S12")的最大值(約為80V) 的1.75倍。與傳統(tǒng)的馬達相較，磁通區(qū)所占的中心角分別為35度及45度時的效 能亦較佳。如圖1所示，本實施例是以具有9(Ms)個槽體111及6(Mm)個極的馬達100為 例說明，也就是Mm: Ms=2: 3，但不以此為限。另外，雖然馬達100的磁性體133 是以鄰近于主體135的外緣的方式配置于主體135內，然而，磁性體133亦可設置 于主體135的表面上。再者，馬達100的主體135具有多個孔洞135a，且這些孔洞135a是鄰近于這 些磁性體133的兩端。如此，孔洞135a是于兩相鄰的磁性體133間形成磁阻隔， 以防止一磁極的磁通直接在轉子組件130內流向相鄰的磁性體133的磁極。當然， 磁阻隔亦可為其他形式，并不以此為限。舉例而言，亦可使用凹口來達成磁阻隔。 請參照圖4，其是第一實施例中的馬達以凹口作為磁阻隔的剖面圖。馬達100'的 磁阻隔是由主體135'的表面所具有的凹口 135b'來達成。凹口 135b'是位于兩 相鄰的磁性體133之間，以降低相鄰兩磁極間的磁力相互影響的情況。第二實施例請參照圖5，其是根據(jù)本實用新型一第二實施例的馬達的剖面圖。本實施例的 旋轉電機(以一馬達200為例說明)與第一實施例的旋轉電機(馬達100)差異在于磁 性體與主體彼此間的配置關系。馬達200的多個磁性體233是設置于主體235的表 面上。本實施例的馬達200的定子組件210具有9 (Ms)個槽體211,且馬達200包括 6(Mm)個極。各磁性體233用以形成一磁通區(qū)于馬達200的氣隙220處，且磁通區(qū) 所占的中心角A2的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。也就是說， 中心角A2的角度范圍大致上為35度至45度。請同時參照圖6A，圖6A是圖5中的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖。圖 6A為磁通區(qū)所占的中心角A2為40度時的馬達200的波形圖。圖6A中的橫軸及縱 軸分別表示時間及馬達200的反電動勢。波形S21及S22分別表示馬達200的兩個 單相的反電動勢波形，且波形S23表示馬達200的端子間的反電動勢波形，也就是 波形S21及S22的差值。于馬達200的轉子組件230的轉動速度(W21)為3600rpm的情況下，波形S21及S22的最大值約為70V,且波形S23的最大值約為100V，大 約為波形S21及S22的最大值(70V)的1. 42倍。也就是說，與傳統(tǒng)的馬達相較，馬達200的端子間的反電動勢波形(波形S23) 的最大值僅為單相的反電動勢波形(波形S21或S22)的最大值的1.42倍。如此， 反電動勢對于馬達200的影響是減少。因此，啟動馬達200時所需的電壓會較啟動 傳統(tǒng)的馬達所需的電壓少，以減少耗能的情況。此外，若同時提供相同的電壓給傳 統(tǒng)的馬達及本實施例的馬達200時，本實施例的馬達200的轉子組件230可具有較 高的轉速。另外，以下再分別以圖5中的磁通區(qū)所占的中心角為35度及45度時的波形 圖來說明本實施例的馬達。請分別參照圖6B及圖6C，圖6B是圖5中的磁通區(qū)所 占的中心角為35度時的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖，圖6C是圖5中的磁 通區(qū)所占的中心角為45度時的馬達的反電動勢對應于時間的波形圖。圖6B及圖 6C中的橫軸及縱軸分別表示時間及馬達的反電動勢。于圖6B中，在馬達的轉子組件的轉動速度(W22)為3600rpm的情況下，馬達 的端子間的反電動勢波形(S23')的最大值(約為IOOV)大約為單相的反電動勢波 形(S21'或S22')的最大值(約為70V)的1.43倍。于圖6C中，在馬達的轉子組件 的轉動速度(W23)為3600rpm的情況下，馬達的端子間的反電動勢波形(S23")的最 大值(約為130V)大約為單相的反電動勢波形(S21"或S22")的最大值(約為70V) 的1.86倍。與傳統(tǒng)的馬達相較，磁通區(qū)所占中心角分別為35度及45度時的效能 亦較佳。第三實施例請參照圖7A，其是根據(jù)本實用新型一第三實施例的馬達的剖面圖。本實施例 的旋轉電機是以一馬達300為例說明。馬達300包括一定子組件310及一轉子組件 330。定子組件310具有Ms個槽體311，且定子組件310是環(huán)繞轉子組件330設置。 轉子組件330包括一主體335、 一轉軸331及多個磁性體333。轉軸331是配置于 主體335中。這些磁性體333是是環(huán)繞轉軸331設置，且連接于主體335。這些磁 性體333例如是以鄰近于主體335的外緣的方式配置于主體335內。這些磁性體 333例如是長條形，且馬達300包括Mm個極。本實施例是以9 (Ms)個槽體311及6 (Mm)個極的馬達300為例說明，也就是Mm: Ms=2: 3。各磁性體333所占的中心角A3的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至 (360/Ms+5)度。也就是說，磁性體333所占的中心角A3的角度范圍大致上為35 度至45度。如此，各磁性體333是于馬達300的氣隙320處形成一磁通區(qū)。磁通 區(qū)所占的中心角的角度范圍是實質上等同于磁性體333所占的中心角A3的角度范 圍，以減少馬達300的反電動勢，并對應地提高馬達300的效能。請參照圖7B，其是圖7A中的轉子組件的局部的放大剖面圖。磁性體333是設 置于一范圍Rl內，且磁性體333的兩端大致上延伸至范圍Rl的邊線Rll及R12 處。由于范圍R1是由中心角A3所定義出來，因此，磁性體333是占中心角A3。 如此，磁性體333于氣隙處所形成的磁通區(qū)所占的中心角實質上等同于磁性體333 所占的中心角A3。當然，于本實施例中，磁性體333亦可設置于主體335(如圖7A所示)的表面 上，且磁性體333的形狀并不限于長條形，磁性體333可為U形或其他形狀。只要 磁性體333所占的中心角A3的角度范圍可大致上為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度 即可。此外，馬達300(如圖7A所示)可利用例如是孔洞335a或凹口(未是)來達成 磁阻隔，以降低相鄰兩磁極間的磁力相互影響的情況。如此，磁性體333的配置方式可減少反電動勢對于馬達300的影響，使得啟 動馬達300時所需的電壓會較啟動傳統(tǒng)的馬達所需的電壓少，以減少耗能的情況。 此外，若同時提供相同的電壓給傳統(tǒng)的馬達及本實施例的馬達300時，本實施例的 馬達300的轉子組件330(如圖7A所示)可具有較高的轉速。第四實施例請參照圖8A，其是根據(jù)本實用新型一第四實施例的馬達的剖面圖。本實施例 的旋轉電機(以一馬達400為例說明)與第三實施例的旋轉電機(馬達300)的差異在 于磁性體及磁阻隔的配置方式。于本實施例中，馬達400的定子組件410具有9(Ms) 個槽體411，且馬達400包括6(Mm)個極。轉子組件430所包括的各磁性體433形 成一磁通區(qū)于馬達400的氣隙420處。鄰近于各磁性體433的兩端分別設置有一磁 阻隔，使得磁通區(qū)所占的中心角A4的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5) 度，也就是35度至45度。于本實施例中，磁阻隔例如是由孔洞435a所形成，但并不以此為限。請參照圖8B，其是圖8A中的轉子組件的局部的放大剖面圖。 一范圍R2包括 邊線R21及R22。磁性體433的兩端是約略地延伸超出邊界R21及R22。通過磁阻 隔(例如是孔洞435a)的設置及形狀上的配合，使得磁性體433于馬達400(如圖8A 所示)的氣隙420處的磁通區(qū)所占的中心角符合范圍R2。由于范圍R2是由中心角 A4所定義出來，因此，磁通區(qū)433是占中心角A4。如此，通過磁性體433及磁阻隔的配置來減少反電動勢對于馬達400的影響， 使得啟動馬達400時所需的電壓會較啟動傳統(tǒng)的馬達所需的電壓少，以減少耗能的 情況。此外，若同時提供相同的電壓給傳統(tǒng)的馬達及本實施例的馬達400時，本實 施例的馬達400的轉子組件430(如圖8A所示)可具有較高的轉速。雖然本實施例是以孔洞435a為例作為磁阻隔，當然，磁阻隔亦可為其他形式， 并不以此為限。舉例而言，亦可使用凹口來達成磁阻隔。請參照圖8C，其是圖8A 中的馬達以凹口作為磁阻隔的剖面圖。馬達400'的磁阻隔是由主體435'的表面 所具有的凹口 435b'來達成。凹口 435b'是位于兩相鄰的磁性體433之間，除了 可使得磁通區(qū)所占的中心角的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度，且 凹口 435b'更可降低相鄰兩磁極間的磁力相互影響的情況。本實用新型上述實施例所揭露的旋轉電機是利用定子組件的槽數(shù)來決定通過 旋轉電機的氣隙的磁通范圍。如此，以馬達為例，馬達的端子間的反電動勢波形的 最大值可減少，以相應地降低啟動馬達所需的電壓，而減少耗能的情況。此外，若 欲進一步提高馬達的轉子組件的轉動速度時，與傳統(tǒng)的馬達相較，根據(jù)本實用新型 的馬達具有利用較少的電壓達到相同的轉速的優(yōu)點。概括而言，由于反電動勢對于旋轉電機的影響是減少，使得旋轉電機的效能相應地提高。綜上所述，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而其并非用以限定 本實用新型。本實用新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的 精神和范圍內，當可作出各種等同的更動與潤飾。因此，本實用新型的保護范圍當 視后附的本申請權利要求范圍所界定的為準。
權利要求1.一種旋轉電機，包括一定子組件，具有Ms個槽體；以及一轉子組件，該定子組件環(huán)繞該轉子組件設置，該轉子組件包括一主體；一轉軸，是配置于該主體中；及多個磁性體，其環(huán)繞該轉軸設置，且連接于該主體，各該磁性體各形成一磁通區(qū)于該旋轉電機的氣隙處；其特征在于該磁通區(qū)所占的中心角的角度范圍為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的旋轉電機，其特征在于該旋轉電機包括Mm個極， Mm: Ms=2: 3。
3. 根據(jù)權利要求l所述的旋轉電機，其特征在于該些磁性體是以鄰近于該主 體的外緣的方式配置于該主體內。
4. 根據(jù)權利要求3所述的旋轉電機，其特征在于該主體具有至少一孔洞或至 少一凹口，當該主體具有該至少一孔洞時，該至少一孔洞是鄰近于這些磁性體其中 之一的一端，當該主體具有該至少一凹口時，該至少一凹口是位于兩相鄰的這些磁 性體之間。
5. 根據(jù)權利要求l所述的旋轉電機，其特征在于這些磁性體設置于該主體的 表面上。
6. —種旋轉電機，包括 一定子組件，其具有MS個槽體；以及一轉子組件，該定子組件環(huán)繞該轉子組件設置，該轉子組件包括 一主體；一轉軸，其配置于該主體中；及多個磁性體，其環(huán)繞該轉軸設置，且連接于該主體； 其特征在于各該磁性體所占的中心角的角度范圍為(360/Ms-5)度至 (360/Ms+5)度。
7. 根據(jù)權利要求6所述的旋轉電機，其特征在于該旋轉電機包括Mm個極， Mm: Ms=2: 3。
8. 根據(jù)權利要求6所述的旋轉電機，其特征在于這些磁性體是以鄰近于該主體的外緣的方式配置于該主體內。
9. 根據(jù)權利要求8所述的旋轉電機，其特征在于該主體具有至少一孔洞或至 少一凹口，當該主體具有該至少一孔洞時，該至少一孔洞是鄰近于這些磁性體其中 之一的一端，當該主體具有該至少一凹口時，該至少一凹口是位于兩相鄰的這些磁 性體之間。
10. 根據(jù)權利要求6所述的旋轉電機，其特征在于這些磁性體是設置于該主 體的表面上。
11. 一種旋轉電機，包括一定子組件，其具有MS個槽體；以及一轉子組件，該定子組件是環(huán)繞該轉子組件設置，該轉子組件包括 一主體；一轉軸，其配置于該主體中；及多個磁性體，其環(huán)繞該轉軸設置，且連接于該主體，各該磁性體各形成 一磁通區(qū)于該旋轉電機的氣隙處；其特征在于鄰近于各該磁性體的兩端分別設置有一磁阻隔，使得該磁通區(qū)所占的中心角的角度范圍為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。
12. 根據(jù)權利要求ll所述的旋轉電機，其特征在于該旋轉電機包括Mm個極， Mm: Ms=2: 3。
13. 根據(jù)權利要求ll所述的旋轉電機，其特征在于這些磁性體是以鄰近于該 主體的外緣的方式配置于該主體內。
14. 根據(jù)權利要求ll所述的旋轉電機，其特征在于各該磁阻隔是由一孔洞或 一凹口所形成。
專利摘要本實用新型有關一種旋轉電機，其包括一定子組件及轉子組件。定子組件具有Ms個槽體。定子組件環(huán)繞轉子組件設置。轉子組件包括一主體、一轉軸及多個磁性體。轉軸配置于主體中。這些磁性體環(huán)繞轉軸設置，且連接于主體。各磁性體各形成一磁通區(qū)于旋轉電機的氣隙處。磁通區(qū)所占的中心角的角度范圍大致上為(360/Ms-5)度至(360/Ms+5)度。本實用新型相較于現(xiàn)有技術的優(yōu)點是本實用新型是通過決定通過旋轉電機的氣隙的磁通范圍來減少旋轉電機的反電動勢，由于反電動勢對于旋轉電機的影響變小，因而使得旋轉電機的效能提高。
文檔編號H02K1/22GK201118293SQ200720199718
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權日2007年11月27日
發(fā)明者王宗吉 申請人:東元電機股份有限公司