軸向磁通集磁轉子結構的制作方法
【專利摘要】一種軸向磁通集磁轉子結構，包含一第一磁石組及一第二磁石組，第一磁石組包括多個第一磁石，多個第一磁石通過一第一連接件相互連接，相鄰二第一磁石之間具有一間距，該多個第一磁石具有一第一組充磁方向，以及，第二磁石組包括多個第二磁石，多個第二磁石通過一第二連接件相互連接，相鄰二第二磁石之間具有一間距，該多個第二磁石具有一第二組充磁方向，第一組充磁方向與第二組充磁方向相互垂直，第一磁石組與第二磁石組相互嵌合，多個第一磁石與多個第二磁石間隔設置。
【專利說明】軸向磁通集磁轉子結構
【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種軸向磁通集磁轉子結構，尤指一種以模塊化的磁石組構成軸向磁通結構，并可達成Halbach集磁方式的軸向磁通集磁轉子結構。
【背景技術】
[0002]隨著直流無刷馬達的普及，特別是應用在生活家電中，使用者對于輕量與低價產品有較高的接受度，使得對于關鍵零組件馬達的要求日漸嚴苛，除了節能之外，如何能以更輕薄更少材料，達成相同輸出功率(扭力密度提高)，已成為現今馬達產業重要的課題。至于現有通過高磁能積的稀土磁鐵，雖可提升馬達扭力密度，但其材料供應受到壟斷及管控，成本高居不下。
[0003]若是通過Halbach集磁磁鐵排列方式提高氣隙磁通密度，則是將不同充磁配向的磁石通過黏貼組裝成集磁轉子，利用磁極方向導引磁路，使轉子的磁路集中于單一方向，增加單位面積的磁通密度，然而現有Halbach集磁磁鐵排列方式尚未有自動化磁石組裝的方案，增加轉子制造上的困難度。
[0004]因此，如何能以快速且工藝簡單，同時不會增加厚度的方法，提升磁通密度及磁鐵利用率，實現高扭力密度或高功率密度的超薄嵌入高效馬達設計，是馬達相關【技術領域】迫切且急待突破的關鍵點。
【發明內容】
[0005]本發明提出一種軸向磁通集磁轉子結構，以模塊化的磁石組構成軸向磁通結構，并可達成Halbach集磁方式。
[0006]在一實施例中，本發明提出一種軸向磁通集磁轉子結構，其包含一第一磁石組及一第二磁石組，第一磁石組包括多個第一磁石，多個第一磁石通過一第一連接件相互連接，相鄰二第一磁石之間具有一間距，該多個第一磁石具有一第一組充磁方向，以及，第二磁石組包括多個第二磁石，多個第二磁石通過一第二連接件相互連接，相鄰二第二磁石之間具有一間距，該多個第二磁石具有一第二組充磁方向，第一組充磁方向與第二組充磁方向相互垂直，第一磁石組與第二磁石組相互嵌合，多個第一磁石與多個第二磁石間隔設置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的一實施例的組合結構示意圖。
[0008]圖2是圖1實施例的分解結構示意圖。
[0009]圖3是圖1的A-A剖面結構示意圖。
[0010]圖4是本發明另一實施例的部分分解結構示意圖。
[0011]圖5是本發明又一實施例的部分分解結構示意圖。
[0012]圖6是本發明又一實施例的組合結構示意圖。
[0013]圖7是圖6實施例的分解結構示意圖。[0014]圖8是圖6的C-C剖面結構示意圖。
[0015]圖9是本發明又一實施例的組合結構示意圖。
[0016]圖10是圖9實施例的分解結構示意圖。
[0017]圖11是圖9的D-D剖面結構示意圖。
[0018]圖12是本發明又一實施例的組合結構示意圖。
[0019]圖13是圖12實施例的分解結構示意圖。
[0020]圖14是圖12的E-E剖面結構示意圖。
[0021]【主要元件符號說明】
[0022]10、10A、10B、10C、10D、IOE-第一磁石組；
[0023]11、11A、11B、11C、IlDUlE-第一磁石；
[0024]111-第一端；
[0025]112-第二端；
[0026]113、113A、113B_第一磁石與第二磁石相鄰的面；
[0027]114B、114C、114D_ 凸部;
[0028]115B、115C、115D_ 凹部；
[0029]12、12C、12D、12E-第一連接件；
[0030]121、121B-、121C、121D、121E-第一底板；
[0031]122、122C、122D_ 第一連接件的孔洞；
[0032]123D-支撐板；
[0033]124D-支撐板的孔洞；
[0034]13-第一正向充磁方向；
[0035]14-第一反向充磁方向；
[0036]15E-座體；
[0037]16E-貫穿部；
[0038]20、20A、20B、20C、20D、20E-第二磁石組；
[0039]21、21A、21B、21C、21D、21E_ 第二磁石；
[0040]211、211A-第二磁石與第一磁石相鄰的面；
[0041]212B、212C、212D_ 凸部;
[0042]213B、213C、213D_ 凹部；
[0043]22、22C、22D、22E_ 第二連接件；
[0044]221、221B、221C_ 第二底板；
[0045]222、222C、222D_ 第二連接件的孔洞；
[0046]23-第二正向充磁方向；
[0047]24-第二反向充磁方向；
[0048]C-軸心方向；
[0049]dl-第一磁 石間距；
[0050]d2-第二磁石間距。
【具體實施方式】[0051]以下將參照隨附的附圖來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下附圖所列舉的實施例僅為輔助說明，以利于審查員了解，但本案的技術手段并不限于所列舉附圖。
[0052]請參閱圖1至圖3所示實施例結構，該軸向磁通集磁轉子結構由一第一磁石組10以及一第二磁石組20構成。
[0053]該第一磁石組10包括多個第一磁石11以及一第一連接件12，每一第一磁石11呈扇形，每一第一磁石11具有相對的一第一端111以及一第二端112,該第一端111的尺寸小于該第二端112的尺寸，該多個第一磁石11以該第一端111連接于第一連接件12的外周緣。第一連接件12可為非導磁材料或導磁材料，第一連接件12呈環型，第一連接件12具有一軸心方向C，第一連接件12包括多個第一底板121，該多個第一底板121也可采用非導磁材料或導磁材料，該多個第一底板121以軸心方向C為中心環繞設置于第一連接件12的外周緣，第一底板121的形狀與第一磁石11相同，每一第一磁石11對應設置于一第一底板121上，也就是，該多個第一磁石11通過第一連接件12相互連接，且多個第一磁石11以該軸心方向C為中心環繞設置于第一連接件12的外周緣，相鄰二第一磁石11之間具有一相同的間距dl，此外，該多個第一磁石11具有一第一組充磁方向，請參閱圖2所示，該第一組充磁方向包括一第一正向充磁方向13以及一第一反向充磁方向14,必須說明的是,此處所稱的「正向」、「反向」，僅用于表示相反二種方向而已，與電流、電極的正、負極或電氣特性沒有直接關聯性，以圖2而言,該第一正向充磁方向13代表向上的充磁方向，而第一反向充磁方向14代表向上的充磁方向,但是第一正向充磁方向13與第一反向充磁方向14都是平行于軸心方向C,第一正向充磁方向13與第一反向充磁方向14間隔設置于該多個第一磁石11，也就是相鄰二第一磁石11的充磁方向相反。
[0054]該第二磁石組20包括多個第二磁石21以及一第二連接件22，每一第二磁石21呈矩形，第二連接件22可為非導磁材料或導磁材料，第二連接件22呈環型，第二連接件22具有一軸心方向C，第二連接件22包括多個第二底板221，該多個第二底板221也可采用非導磁材料或導磁材料，該多個第二底板221以軸心方向C為中心環繞設置于第二連接件22的內周緣，第二底板22的形狀與第二磁石21相同，每一第二磁石21對應設置于一第二底板221上，也就是，該多個第二磁石21通過第二連接件22相互連接，且多個第二磁石21以該軸心方向C為中心環繞設置于第二連接件22的外周緣，相鄰二第二磁石21之間具有一相同的間距d2，此外，該多個第二磁石21具有一第二組充磁方向，請參閱圖2所示，該第二組充磁方向包括一第二正向充磁方向23以及一第二反向充磁方向24,同樣地,此處所稱的「正向」、「反向」，僅用于表不相反二種方向而已，與電流、電極的正、負極或電氣特性沒有直接關聯性，第二正向充磁方向23與第二反向充磁方向24間隔設置于該多個第二磁石21,也就是相鄰二第二磁石21的充磁方向相反,但是第二正向充磁方向23與第二反向充磁方向24都是平行于該第二磁石21相對于第二連接件22的周緣的切線方向。
[0055]此外，關于第一磁石11及第二磁石21的材質，可采用燒結磁石、沾結磁石、膠體射出磁石、等方性磁石或異方性磁石。關于第一連接件12、第一底板121、第二連接件22、第二底板221的材質，可采用塑鋼、鋁、低碳鋼或硅鋼片。關于第一磁石11與第一連接件12或第一底板121的結合方式，以及第二磁石21與第二連接件22或第二底板221的結合方式，可采用焊接或扣接。關于第一磁石11及第二磁石21的著磁，可在該第一磁石組10與第二磁石組20組裝完成后，分別以充磁配向治具使第一磁石11及第二磁石21著磁，或可采用一體成型磁石的模式生產，在射出模具內搭配著磁裝置使第一磁石11及第二磁石21著磁。
[0056]將第一磁石組10與第二磁石組20相互嵌合，第一磁石11與第二磁石21間隔設置，且第一磁石11與第二磁石12構成一扁平圓柱形的轉子結構，如圖1所示。此外，在第一連接件12及第二連接件22分別設有孔洞122、222，可用于設置螺栓(圖中未示出)或定位銷等固定件，將第一磁石組10與第二磁石組20構成的轉子結構定位于所需位置。
[0057]在圖1實施例中，第一磁石11與第二磁石21相鄰的面113、211的延伸方向平行于軸心方向C,也就是第一磁石11與第二磁石21相鄰的面113、211是相互平行的垂直面，第一磁石組10可由第二磁石組20的頂面嵌入第二磁石組20 (如圖2所示)，也可將第一磁石組10由第二磁石組20的底面嵌入第二磁石組20，都可形成圖1所示組合態樣。
[0058]請參閱圖4所示實施例，其中第一磁石組IOA的第一磁石IlA與第二磁石組20A的第二磁石21A相鄰的面113A、211A是相對應的斜面，第一磁石IlA與第二磁石21A相鄰的面113A、211A的延伸方向與軸心方向C具有一夾角。以圖4所示實施例而言，第一磁石組IOA必須由第二磁石組20A的頂面嵌入第二磁石組20A，方能將第一磁石組IOA與第二磁石組20A相互組裝。
[0059]請參閱圖5所示實施例，其中第一磁石組IOB的第一磁石IlB與第二磁石組20B的第二磁石21B相鄰的面113B、211B設有相對的卡合結構，該卡合結構可為第一磁石組IOB的凸部114B對應于第二磁石組20B的凹部213B，以及第一磁石組IOB的凹部115B對應于第二磁石組20B的凸部212B，在本實施例中，第一磁石IlB的凸部114B、凹部115B以及第二磁石21B的凸部212B、凹部213B延伸至對應設置的第一底板121B及第二底板221B。通過上述凸部與凹部的卡合及對準的結構設計，借以相互卡合該第一磁石IlB與第二磁石21B，可以使第一磁石組IOB與第二磁石組20B緊密卡合及組合。設計者可依所需設計卡合結構的形式、數量及位置，并不限于本實施結構。
[0060]請參閱圖6至圖8所示實施例，其包括一第一磁石組IOC以及一第二磁石組20C，第一磁石組IOC包括多個第一磁石IlC以及一環狀的第一連接件12C，第一連接件12C包括多個第一底板121C,每一第一磁石IlC對應設置于一第一底板121C上,第一磁石IlC以第一連接件12C的軸心方向C為中心環繞設置于第一連接件12C的外周緣。第二磁石組20C包括多個第二磁石21C以及一環狀的第二連接件22C，第二連接件22C與第一連接件12C同軸，第二連接件22C包括多個第二底板221C,每一第二磁石21C對應設置于一第二底板221C上，第二磁石21C以軸心方向C為中心環繞設置于第二連接件22C的外周緣。第一磁石IlC與第二磁石21C相鄰面設有相對的凸部114C、凹部213C，以及凹部115C、凸部212C，凸部114C、凹部115C、凸部212C、凹部213C延伸至對應設置的第一底板121C及第二底板221C。在第一連接件12C及第二連接件22C分別設有孔洞122C、222C，可用于設置螺栓(圖中未示出)或定位銷等固定件，將第一磁石組IOC與第二磁石組20C相互連接，并可將第一磁石組IOC與第二磁石組20C構成的轉子結構定位于所需位置。
[0061]請參閱圖9至圖11所示,其是綜合圖1及圖5結構衍生而出的實施例,第一磁石組IOD包括多個第一磁石IlD以及一第一連接件12D，每一第一磁石IID對應設置于一第一底板121D上，第一磁石IlD以第一連接件12D的軸心方向C為中心環繞設置于第一連接件12D的外周緣。第二磁石組20D包括多個第二磁石21D以及一第二連接件22D，第二連接件22D與第一連接件12D同軸,每一第二磁石21D對應設置于一第二底板221D上,第二磁石21D以軸心方向C為中心環繞設置于第二連接件22D的內周緣。第一磁石IlD與第二磁石21D相鄰面設有相對的凸部114D、凹部213D，以及凹部115D、凸部212D。本實施例的特征之一在于其中多個第一底板121D相對于連接該第一連接件12D的一端設有支撐板123D，將第一磁石組IOD與第二磁石組20D相互嵌合，該支撐板123D位于第二連接件22D的其中一軸向面(也就是圖示該第二連接件22D的底面)。該支撐板123D所設置的位置、數量沒有限制，例如可等距設置四個或其他數目個。支撐板123D具有一孔洞124D，該孔洞124D相對應于第二連接件22D所設的孔洞222D，可以螺栓(圖中未示出)或定位銷等固定件穿設于孔洞124D及孔洞222D，使第一磁石組IOD與第二磁石組20D相互連接，并可將第一磁石組10與第二磁石組20構成的轉子結構定位于所需位置，此外，第一連接件12D的孔洞122D以及第二連接件22D其他孔洞222D也可設置螺栓(圖中未示出)或定位銷等固定件。
[0062]請參閱圖12至圖14所示實施例,其是由圖1衍生而出結構,第一磁石組IOE包括多個第一磁石IlE以及一第一連接件12E，每一第一磁石IlE對應設置于一第一底板121E上，第一磁石IlE以第一連接件12E的軸心方向C為中心環繞設置于第一連接件12E的外周緣。第二磁石組20E包括多個第二磁石21E以及一第二連接件22E，第二連接件22E與第一連接件12E同軸,每一第二磁石21E對應設置于一第二底板221E上,第二磁石21E以軸心方向C為中心環繞設置于第二連接件22E的內周緣。本實施例的特征之一在于第一連接件12E的內周緣設有一座體15E，在該座體15E設有一貫穿該座體15E的貫穿部16E，該貫穿部16E的中心與軸心方向C同軸。該座體15E可用于設置其他元件，例如軸承，該貫穿部16E可穿設軸承的驅動軸。本實施例說明，本發明用于連接磁石的連接件在設計造型之后，同時可用于承載其他元件。
[0063]關于圖1至圖14所不實施例結構雖然不同,但是第一磁石與第二磁石的充磁方向都可依循圖2所示，也就是，第一組充磁方向平行于軸心方向C，第二組充磁方向垂直于第一組充磁方向的原則。此外，在圖1至圖14所示實施例中，第一磁石均呈相同的扇形，第二磁石均呈相同矩形，借此組成一扁平圓柱形的轉子，主要是基于加工便利性的原則，但除此之外，每一第一磁石的形狀并不一定需要相同，每一第二磁石的形狀也并不一定需要相同，可依實際所需而設計為其他形狀或不相同形狀，例如，第一磁石與第二磁石都可為扇形，或第一磁石為矩形而第二磁石為扇形。
[0064]只是以上所述，僅為本發明的實施例而已，不能以此的限定本發明所實施的范圍。即大凡依本發明權利要求所作的等同變化與修飾，都應仍屬于本發明專利涵蓋的范圍內，謹請審查員明鑒，并祈惠準，是所至禱。
【權利要求】
1.一種軸向磁通集磁轉子結構,其特征在于,包含有: 一第一磁石組，其包括多個第一磁石，該多個第一磁石通過一第一連接件相互連接，相鄰二該第一磁石之間具有一間距，每一該第一磁石具有一第一組充磁方向；以及 一第二磁石組，其包括多個第二磁石，該多個第二磁石通過一第二連接件相互連接，相鄰二該第二磁石之間具有一間距，每一該第二磁石具有一第二組充磁方向，該第一組充磁方向與該第二組充磁方向相互垂直，該第一磁石組與該第二磁石組相互嵌合，該多個第一磁石與該多個第二磁石間隔設置。
2.根據權利要求1所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一連接件呈環型且具有一軸心方向，該多個第一磁石以該軸心方向為中心環繞設置于該第一連接件的外周緣；以及 該第二連接件呈環型，該第二連接件與該第一連接件同軸，該多個第二磁石以該第二軸心方向為中心環繞設置于該第二連接件的內周緣。
3.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一組充磁方向平行于該軸心方向，每一該第二磁石所具有的該第二組充磁方向平行于該第二磁石相對于該第二連接件的周緣的切線方向。
4.根據權利要求3所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一組充磁方向包括一第一正向充磁方向以及一第一反向充磁方向，該第一正向充磁方向與該第一反向充磁方向相反，該第一正向充磁方向與該第一反向充磁方向間隔設置于該多個第一磁石。
5.根據權利要 求3所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第二組充磁方向包括一第二正向充磁方向以及一第二反向充磁方向，該第二正向充磁方向與該第二反向充磁方向相反，該第二正向充磁方向與該第二反向充磁方向間隔設置于該多個第二磁石。
6.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一連接件包括多個第一底板，該多個第一底板以該軸心方向為中心環繞設置于該第一連接件的外周緣，每一該第一磁石對應設置于一該第一底板上。
7.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第二連接件包括多個第二底板，該多個第二底板以該軸心方向為中心環繞設置于該第二連接件的內周緣，每一該第二磁石對應設置于一該第二底板上。
8.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該多個第一磁石與該多個第二磁石間隔嵌設構成一圓柱形。
9.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，每一該第一磁石具有相對的一第一端以及一第二端，且該第一端的尺寸小于該第二端的尺寸，該多個第一磁石以該第一端連接于該第一連接件的外周緣。
10.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一磁石與該第二磁石相鄰的面的延伸方向平行于該軸心方向。
11.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一磁石與該第二磁石相鄰的面的延伸方向與該軸心方向具有一夾角。
12.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該多個第一底板相對于連接該第一連接件的一端設有一支撐板，該第一磁石組與該第二磁石組相互嵌合，該支撐板位于該第二連接件的其中一軸向面。
13.根據權利要求2所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該第一連接件的內周緣設有一座體，在該座體設有一貫穿該座體的貫穿部，該貫穿部的中心與該軸心方向同軸。
14.根據權利要求1所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該相鄰的該第一磁石與該第二磁石之間設有至少一卡合結構，借以相互卡合該第一磁石與該第二磁石。
15.根據權利要求14所述的軸向磁通集磁轉子結構，其特征在于，該卡合結構是相對的一凸部以及一凹部， 該凸部與該凹部分別設置于該第一磁石與該第二磁石相鄰的面。
【文檔編號】H02K1/27GK103812245SQ201210533728
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年12月12日 優先權日:2012年11月9日
【發明者】彭文陽, 楊涵評, 林正軒, 張朝信 申請人:財團法人工業技術研究院