本發(fā)明涉及一種軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)結(jié)構(gòu)，尤指一種利用3D軸向氣隙的特殊馬達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效提高切換磁阻馬達(dá)的激磁繞組空間利用率，而且還大幅簡(jiǎn)化其繞線方式，更近一步提升切換磁阻馬達(dá)的功率密度、簡(jiǎn)化馬達(dá)組裝、以及降低馬達(dá)制造成本。

背景技術(shù)：

隨著「能源之星」或歐盟「IEC能效規(guī)范」的推動(dòng)，高階流體機(jī)械的高效馬達(dá)需求上升，國(guó)外家電大廠如Dyson正加速搭配高效馬達(dá)的高階吸塵器、高階烘手機(jī)的新機(jī)種開發(fā)步調(diào)，通過(guò)英國(guó)、新加坡與馬來(lái)西亞三地的垂直整合，以及日本馬達(dá)生產(chǎn)設(shè)備業(yè)者的參與，使其搭配高效馬達(dá)的機(jī)種比率快速提升，引爆高效家電馬達(dá)風(fēng)潮。本案提供具差異化的高效切換磁阻馬達(dá)試量產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室，以及相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)結(jié)合設(shè)計(jì)、制作工藝驗(yàn)證及設(shè)備技術(shù)的試量產(chǎn)驗(yàn)證平臺(tái)，其技術(shù)內(nèi)容包括高速切換磁阻馬達(dá)本體試量產(chǎn)平臺(tái)及馬達(dá)與驅(qū)控器性能驗(yàn)證平臺(tái)，本發(fā)明可應(yīng)用在高階烘手機(jī)500W@20,000rpm切換磁阻馬達(dá)產(chǎn)業(yè)化，對(duì)應(yīng)未來(lái)吸塵器或其它應(yīng)用，以提升國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)具創(chuàng)新產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

現(xiàn)有的磁阻馬達(dá)為了達(dá)到高扭矩的輸出，其轉(zhuǎn)子突極結(jié)構(gòu)高度必須明顯，才能產(chǎn)生足夠的磁阻變化。然而，傳統(tǒng)硅鋼片堆疊結(jié)構(gòu)，必須設(shè)計(jì)復(fù)雜連續(xù)沖壓制作工藝，精密卷繞堆疊工法，才能做出如此「3D高凸極軸向封閉氣隙結(jié)構(gòu)」。因此，采用硅鋼片鐵心結(jié)構(gòu)成本極高，且不利于大量生產(chǎn)制造。

現(xiàn)有技術(shù)請(qǐng)參閱美國(guó)專利號(hào)US 005925965A所揭露，其名稱為“Axial flux reluctance machine with two stator driving a rotor”，此案提出特殊卷繞堆疊硅鋼片制造與組裝方式，遠(yuǎn)比本案提出的結(jié)構(gòu)形式昂貴且復(fù)雜！此案的轉(zhuǎn)子與定子鐵心形狀也不一樣，而且采用單相多組繞線。相較之下，本案采單相單組的徑繞方法。因此，繞組更少、空間利用率更高。

另一現(xiàn)有技術(shù)請(qǐng)參閱美國(guó)專利號(hào)US 2010/0295389A1，其名稱為“Axial flux switched reluctance motor and methods of manufacture”.Pub.Date:NOV.25,2010，該現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，組裝成本較高，其扭力半徑位于定子內(nèi)側(cè)。而本案扭力半徑發(fā)生在最大半徑之處，相較之下，本案可產(chǎn)生的力矩較大。

另一現(xiàn)有技術(shù)請(qǐng)參閱美國(guó)專利號(hào)US 2012/0280587A1，其名稱為“Motor topology with exchangeable components of form different classes of motors”，該現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子、定子鐵心幾何形狀并不一樣，故所需化費(fèi)組裝成本較高，而本案轉(zhuǎn)子、定子鐵心幾何形狀都相同。再者，該現(xiàn)有技術(shù)的繞線線圈為4組，本案僅有兩組，故本案成本較低，但是空間利用率遠(yuǎn)高于該現(xiàn)有技術(shù)。且該現(xiàn)有技術(shù)扭矩半徑較低，具有改進(jìn)的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于解決以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺失，本發(fā)明為一種軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)結(jié)構(gòu)，其主要目的在于提出一創(chuàng)新先進(jìn)可變磁阻馬達(dá)，其具有3D結(jié)構(gòu)的軸向氣隙，且軸向氣隙設(shè)計(jì)具有高扭力半徑的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一最高繞線空間利用率的軸向徑繞導(dǎo)線組，以及轉(zhuǎn)子、定子都為對(duì)稱性、重復(fù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化組裝等…需求」，采用3D結(jié)構(gòu)的軟磁復(fù)合材料(SMC)的鐵芯設(shè)計(jì)，除了可以做出高突極結(jié)構(gòu)之外，該軟磁復(fù)合材料還具有高頻操作鐵損(iron loss)極低、可以模具快速壓制成型、3D結(jié)構(gòu)利于簡(jiǎn)化組裝等…需求，以達(dá)成最高功率密度、以及最低成本的設(shè)計(jì)。本案的可變磁阻馬達(dá)，相對(duì)導(dǎo)磁率在極高轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)功率密度(power density)的影響較不明顯。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明為一種軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)結(jié)構(gòu)，其包括有：

一對(duì)定子，該對(duì)定子具有至少二個(gè)以上的齒部，且該對(duì)定子上繞置有一線圈，該二定子齒部角度為同相；

轉(zhuǎn)子，設(shè)置于該對(duì)定子之間，而該轉(zhuǎn)子相互連接以形成一體結(jié)構(gòu)，該對(duì)轉(zhuǎn)子具有二組的齒部，該二組的齒部角度相差九十度；以及

轉(zhuǎn)軸，穿置于該對(duì)定子與該轉(zhuǎn)子的中心處，該轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)該轉(zhuǎn)子于該對(duì)定子之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

較佳者，該對(duì)定子上還設(shè)置有一線槽，以供該線圈做一繞置。

較佳者，該線圈位置與該轉(zhuǎn)軸為呈同一圓心。

較佳者，該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)的動(dòng)作原理為當(dāng)該對(duì)定子的其中一者先通電，使該定子的線圈產(chǎn)生一磁性，而該對(duì)轉(zhuǎn)子受該磁性吸引產(chǎn)生九十度角的轉(zhuǎn)向，使該轉(zhuǎn)子齒部與該定子的齒部角度接近零度，而后再使另一定子通電，該另一定子的線圈也產(chǎn)生一磁性，使該對(duì)轉(zhuǎn)子受該磁性產(chǎn)生九十度旋轉(zhuǎn)，如此使該對(duì)定子交互切換通電，以使該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生連續(xù)性旋轉(zhuǎn)。

較佳者，該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)還包括有：一前蓋，設(shè)置于該轉(zhuǎn)軸同側(cè)，固定于該對(duì)定子的其中一者表面；一后蓋，設(shè)置于相對(duì)于該轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)，固定于該對(duì)定子的另一者的表面；多根固定柱，設(shè)置于該前蓋與該后蓋之間，用以使該前蓋與該后蓋產(chǎn)生穩(wěn)固結(jié)構(gòu)；多個(gè)固定元件，該些固定元件用以固定該前蓋與該些固定柱，以及固定該固定柱與該后蓋。

較佳者，該些固定元件是指螺絲與螺帽。

較佳者，該些固定元件與該前蓋之間還設(shè)置有一墊片。

較佳者，該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)于該轉(zhuǎn)軸以多組定子與轉(zhuǎn)子做一串接，以使該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)形成三相馬達(dá)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)的立體分解結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1的組裝結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明一對(duì)定子、一對(duì)轉(zhuǎn)子及一轉(zhuǎn)軸的較為詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。

符號(hào)說(shuō)明

1～第一定子

11、12～第一齒部

13～第一線圈

2～第二定子

21、22～第二齒部

23～第二線圈

3～轉(zhuǎn)子

31～第三齒部

32～第四齒部

4～轉(zhuǎn)軸

51～前蓋

52～后蓋

6～固定柱

7～固定元件

8～墊片

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1至圖3所示，其為本發(fā)明軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)的結(jié)構(gòu)圖，其包括有：一對(duì)定子(第一定子1、第二定子2)，該對(duì)定子1、2具有至少二個(gè)以上的齒部(第一齒部11及12、第二齒部21及22)，且該對(duì)定子1、2上繞置有一線圈(第一線圈13、第二線圈23)，該對(duì)定子1、2上還設(shè)置有一線槽(圖中未示)，以供該線圈13、23做一繞置，該線圈13、23繞設(shè)位置與轉(zhuǎn)軸4為呈同一圓心，該二定子1、2齒部角度為同相；一轉(zhuǎn)子3，該轉(zhuǎn)子3設(shè)置于該對(duì)定子1、2之間，該轉(zhuǎn)子3具有二組的齒部(第三齒部31、第四齒部32)，該轉(zhuǎn)子3的該二組的齒部31、32角度相差九十度；一轉(zhuǎn)軸4，穿置于該對(duì)定子1、2與該轉(zhuǎn)子3的中心處，該轉(zhuǎn)軸4帶動(dòng)該轉(zhuǎn)子3于該對(duì)定子1、2之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)還包括有：一前蓋51，設(shè)置于該轉(zhuǎn)軸4同側(cè)，固定于該對(duì)定子的其中一者(舉例為第一定子1)表面；一后蓋52，設(shè)置于相對(duì)于該轉(zhuǎn)軸4的另一側(cè)，固定于該對(duì)定子的另一者(舉例為第二定子2)的表面；多根固定柱6，設(shè)置于該前蓋51與該后蓋52之間，用以使該前蓋51與該后蓋52產(chǎn)生穩(wěn)固結(jié)構(gòu)；多個(gè)固定元件7，該些固定元件7用以固定該前蓋51與該些固定柱6，以及固定該固定柱6與該后蓋52，該些固定元件7與該前蓋51之間還設(shè)置有一墊片8，該些固定元件7是指螺絲與螺帽。

上述該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)的動(dòng)作原理為當(dāng)該對(duì)定子1、2的其中一者先通電，使該定子(舉例為第一定子1)的第一線圈13產(chǎn)生一磁性，而該轉(zhuǎn)子3受該磁性吸引產(chǎn)生九十度角的轉(zhuǎn)向，使該轉(zhuǎn)子3的第三齒部31與該第一定子1的第一齒部11、12角度接近零度，而后再使另一定子(第二定子2)通電，該另一定子(第二定子2)的第二線圈23也產(chǎn)生一磁性，使該轉(zhuǎn)子3受該磁性產(chǎn)生九十度旋轉(zhuǎn)，使該轉(zhuǎn)子3第四齒部32與該另一定子(第二定子2)的第二齒部21、22角度接近零度，如此使該對(duì)定子1、2交互切 換通電，以使該轉(zhuǎn)子3產(chǎn)生連續(xù)性旋轉(zhuǎn)。

上述該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)于該轉(zhuǎn)軸以多組定子與轉(zhuǎn)子做一串接，以使該軸向氣隙切換磁阻馬達(dá)形成三相馬達(dá)(圖中未示)。

通過(guò)上述圖1至圖3所揭露，可了解本發(fā)明提出一軸向氣隙的切換磁阻馬達(dá)結(jié)構(gòu)，具有3D對(duì)稱性定子與轉(zhuǎn)子鐵心，采用與轉(zhuǎn)軸同心的圈繞式激磁線圈，可以有效提高馬達(dá)空間利用率以及提高扭力密度與功率密度。同時(shí)提出一創(chuàng)新先進(jìn)可變磁阻馬達(dá)，其具有3D結(jié)構(gòu)的軸向氣隙，且軸向氣隙設(shè)計(jì)具有高扭力半徑的優(yōu)點(diǎn)。且提供一最高繞線空間利用率的軸向徑繞導(dǎo)線組，以及轉(zhuǎn)子、定子都為對(duì)稱性、重復(fù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化組裝等…需求」，采用3D結(jié)構(gòu)的軟磁復(fù)合材料(SMC)的鐵芯設(shè)計(jì)，除了可以做出高突極結(jié)構(gòu)之外，該軟磁復(fù)合材料還具有高頻操作鐵損(iron loss)極低、可以模具快速壓制成型、3D結(jié)構(gòu)利于簡(jiǎn)化組裝等…需求，以達(dá)成最高功率密度、以及最低成本的設(shè)計(jì)。本案的可變磁阻馬達(dá)，相對(duì)導(dǎo)磁率在極高轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)功率密度(power density)的影響較不明顯。

應(yīng)該理解以上的敘述對(duì)于如權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明僅僅是示例和說(shuō)明性的，并非對(duì)其加以限制。根據(jù)本文所披露的本發(fā)明的內(nèi)容，本發(fā)明的其他實(shí)施方案對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。應(yīng)該指出的是本說(shuō)明書和實(shí)施例僅應(yīng)被看做為示例，本發(fā)明的實(shí)際范圍由權(quán)利要求確定。