本實用新型是有關(guān)于一種內(nèi)嵌式永磁同步電機，特別是有關(guān)于一種改變了磁通路徑的內(nèi)嵌式永磁同步電機。

背景技術(shù)：

內(nèi)嵌式永磁同步電機(interior permanent magnet synchronous motor,IPM synchronous motor)包含定子與轉(zhuǎn)子，藉由定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子磁場相互作用，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。內(nèi)嵌式永磁同步電機的永久磁鐵是直接嵌入于轉(zhuǎn)子當(dāng)中，比起表面型貼磁式的馬達，可避免馬達高速運轉(zhuǎn)時磁鐵脫離的問題。然而，現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)嵌式永磁同步電機設(shè)計中，轉(zhuǎn)子磁極交界處通過齒部的磁通會有急劇變化，因而增加輸出齒槽轉(zhuǎn)矩，運轉(zhuǎn)過程中容易產(chǎn)生振動與噪音。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型即為了欲解決現(xiàn)有技術(shù)的問題而提供的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機，包括一轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括一轉(zhuǎn)子本體，該轉(zhuǎn)子本體包括多個第一永磁元件、多個第二永磁元件、多個V字型溝槽單元以及一轉(zhuǎn)子本體邊緣。每一V字型溝槽單元包括一第一溝槽、一第二溝槽、一第一調(diào)整狹槽以及一第二調(diào)整狹槽。該第一永磁元件設(shè)于該第一溝槽之中。該第二溝槽與該第一溝槽相對一對稱中心線呈V字型排列，其中，該第二永磁元件設(shè)于該第二溝槽之中。第一調(diào)整狹槽位于該第一溝槽的一端并靠近該轉(zhuǎn)子本體邊緣，該第一調(diào)整狹槽朝該對稱中心線延伸，該第一調(diào)整狹槽影響該第一永磁元件的磁力線走向。第二調(diào)整狹槽位于該第二溝槽的一端并靠近該轉(zhuǎn)子本體邊緣，該第二調(diào)整狹槽朝該對稱中心線延伸，該第二調(diào)整狹槽影響該第二永磁元件的磁力線走向。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽連通該第一溝槽，該第二調(diào)整狹槽連通該第二溝槽。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽具有一第一端以及一第二端，該第二端位于該第一端與該對稱中心線之間，該第一端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第一距離小于該第二端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第二距離。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽包括一第一弧線以及一第二弧線，該第一弧線位于該第二弧線與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間。

在一實施例中，該第一弧線至少有部分的曲率小于該第二弧線的曲率。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽具有一第一端以及一第二端，該第二端位于該第一端與該對稱中心線之間，該第一端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第一距離大致等于該第二端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第二距離。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽包括一第一弧線以及一第二弧線，該第一弧線與該第二弧線從該第一端延伸至該第二端并彼此靠近。

在一實施例中，該第一弧線的曲率大于該第二弧線的曲率。

在一實施例中，該轉(zhuǎn)子本體包括一第一橋接結(jié)構(gòu)以及一第二橋接結(jié)構(gòu)，該第一橋接結(jié)構(gòu)分隔該第一調(diào)整狹槽以及該第一溝槽，該第二橋接結(jié)構(gòu)分隔該第二調(diào)整狹槽以及該第二溝槽。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽具有一第一端以及一第二端，該第二端位于該第一端與該對稱中心線之間，該第一端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第一距離小于該第二端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第二距離。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽包括一第一弧線以及一第二弧線，該第一弧線位于該第二弧線與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間。

在一實施例中，該第一弧線至少有部分的曲率小于該第二弧線的曲率。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽具有一第一端以及一第二端，該第二端位于該第一端與該對稱中心線之間，該第一端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第一距離大致等于該第二端與該轉(zhuǎn)子本體邊緣之間的一第二距離。

在一實施例中，該第一調(diào)整狹槽包括一第一弧線以及一第二弧線，該第一弧線與該第二弧線從該第一端延伸至該第二端并彼此靠近。

在一實施例中，該第一弧線的曲率大于該第二弧線的曲率。

應(yīng)用本實用新型實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機，改善了現(xiàn)有技術(shù)中齒槽轉(zhuǎn)矩的問題，以避免永磁同步電機的振動與噪音產(chǎn)生。調(diào)整狹槽改變了磁通路徑，且調(diào)整狹槽的徑向?qū)挾扔纱艠O端部向磁極中心逐漸減小，可避免轉(zhuǎn)子流至定子齒部磁通發(fā)生急劇變化，亦可減少定子繞組中感應(yīng)電壓波形的高次諧波成分。

附圖說明

圖1A顯示本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機。

圖1B顯示第1A圖中的第1B部分放大圖。

圖1C顯示應(yīng)用本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的頓轉(zhuǎn)扭矩。

圖1D顯示應(yīng)用本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的總諧波失真率(THD)。

圖2A用于說明本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的實驗結(jié)果。

圖2B顯示在不同R1/R比例下的頓轉(zhuǎn)扭矩。

圖2C顯示在不同R1/R比例下的總諧波失真率。

圖2D顯示在不同R1/R比例下的電機效率。

圖3A顯示本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機。

圖3B顯示第3A圖中的第3B部分放大圖。

圖3C顯示應(yīng)用本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的頓轉(zhuǎn)扭矩。

圖3D顯示應(yīng)用本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的總諧波失真率(THD)

圖4A顯示本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機。

圖4B顯示第4A圖中的第4B部分放大圖。

圖4C顯示應(yīng)用本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的頓轉(zhuǎn)扭矩。

圖4D顯示應(yīng)用本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的總諧波失真率(THD)

其中，附圖標(biāo)記

M1、M2、M3～永磁同步電機

1～定子

2～轉(zhuǎn)子

20～轉(zhuǎn)子本體

21～第一永磁元件

22～第二永磁元件

23～V字型溝槽單元

231～第一溝槽

232～第二溝槽

233～第一調(diào)整狹槽

233A～第一端

233B～第二端

233C～第一弧線

233D～第二弧線

234～第二調(diào)整狹槽

239～對稱中心線

24～本體邊緣

251～第一橋接結(jié)構(gòu)

252～第二橋接結(jié)構(gòu)

d1～第一距離

d2～第二距離

d3～第三距離

d4～第四距離

R、R1～半徑

具體實施方式

參照第1A圖，其顯示本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機M1，包括一定子1以及一轉(zhuǎn)子2。轉(zhuǎn)子2對應(yīng)該定子1，其中，該轉(zhuǎn)子2包括一轉(zhuǎn)子本體20，轉(zhuǎn)子本體20的材質(zhì)可以為硅鋼片。定子1包括多個定子繞組。

參照第1A、1B圖，該轉(zhuǎn)子本體20包括多個第一永磁元件21、多個第二永磁元件22、多個V字型溝槽單元23以及一轉(zhuǎn)子本體邊緣24。每一V字型溝槽單元23包括一第一溝槽231、一第二溝槽232、一第一調(diào)整狹槽233以及一第二調(diào)整狹槽234。該第一永磁元件21設(shè)于該第一溝槽231之中。該第二溝槽232與該第一溝槽231相對一對稱中心線239呈V字型排列。該第二永磁元件22設(shè)于該第二溝槽232之中。

參照第1B圖，第一調(diào)整狹槽233位于該第一溝槽231的一端并靠近該轉(zhuǎn)子本體邊緣24，該第一調(diào)整狹槽233朝該對稱中心線239延伸。該第一調(diào)整狹槽233影響該第一永磁元件21的磁力線走向。第二調(diào)整狹槽234位于該第二溝槽232的一端并靠近該轉(zhuǎn)子本體邊緣24，該第二調(diào)整狹槽234朝該對稱中心線239延伸，該第二調(diào)整狹槽234影響該第二永磁元件22的磁力線走向。

參照第1B圖，在此實施例中，該第一調(diào)整狹槽233連通該第一溝槽231，該第二調(diào)整狹槽234連通該第二溝槽232。該第一調(diào)整狹槽233具有一第一端233A以及一第二端233B，該第二端233B位于該第一端233A與該對稱中心線239之間。該第一端233A與該轉(zhuǎn)子本體邊緣24之間的一第一距離d1小于該第二端233B與該轉(zhuǎn)子本體邊緣24之間的一第二距離d2。該第二調(diào)整狹槽234的形狀對稱于等于該第一調(diào)整狹槽233的形狀，因此不再贅述。在一實施例中，該第二距離d2為該第一距離d1的1.5～5倍。

就另一角度而言，該第一調(diào)整狹槽233包括一第一弧線233C以及一第二弧線233D，該第一弧線233C位于該第二弧線233D與該轉(zhuǎn)子本體邊緣24之間。在一實施例中，該第一弧線233C沿在線至少有部分的曲率小于該第二弧線233D沿在線的曲率。

在此實施例中，調(diào)整狹槽靠近對稱中心線的末端具有下偏的設(shè)計(第一距離d1小于該第二距離d2)，因而有效改變了磁通路徑。

第1C圖顯示應(yīng)用本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的頓轉(zhuǎn)扭矩，第1D圖顯示應(yīng)用本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的總諧波失真率(total harmonic distortion,THD)。參照第1C以及第1D圖，應(yīng)用本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機，改善了現(xiàn)有技術(shù)中齒槽轉(zhuǎn)矩的問題，以避免永磁同步電機的振動與噪音產(chǎn)生。調(diào)整狹槽改變了磁通路徑，且調(diào)整狹槽的徑向?qū)挾扔纱艠O端部向磁極中心逐漸減小，可避免轉(zhuǎn)子流至定子齒部磁通發(fā)生急劇變化，亦可減少定子繞組中感應(yīng)電壓波形的高次諧波成分。

參照第2A、2B、2C以及2D圖，以下說明應(yīng)用本實用新型第一實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機M1的實驗結(jié)果，在此探討調(diào)整狹槽的外緣變化對頓轉(zhuǎn)扭矩與總諧波失真率(THD)影響，調(diào)整狹槽外緣是由棱中在線取一點為圓心，以半徑R1做弧面，若R1越大，即R1/R越大，則狹槽外緣越接近轉(zhuǎn)子本體邊緣，若R1/R越小，則狹槽外緣遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子本體邊緣，前述R表示轉(zhuǎn)子本體20大致的半徑?？砂l(fā)現(xiàn)在調(diào)整狹槽外緣遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子本體邊緣時，可找到頓轉(zhuǎn)扭矩與總諧波失真率(THD)的最小值。

參照第3A、3B圖，其顯示本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機M2，相較于第一實施例，本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機M2的特點在于，該第一調(diào)整狹槽233具有一第一端233A以及一第二端233B，該第二端233B位于該第一端233A與該對稱中心線239之間，該第一端233A與該轉(zhuǎn)子本體邊緣24之間的一第一距離d1大致等于該第二端233B與該轉(zhuǎn)子本體邊緣24之間的一第二距離d2。在此實施例中，該第一調(diào)整狹槽233包括一第一弧線233C以及一第二弧線233D，該第一弧線233C與該第二弧線233D從該第一端233A延伸至該第二端2333B并彼此靠近。該第一弧線233C的曲率大于該第二弧線233D的曲率。

在此實施例中，該第二端233B靠近對稱中心線239，因而有效改變了磁通路徑。該第二端233B與該對稱中心線239之間存在一第三距離d3，該第一端233A與該對稱中心線239之間存在一第四距離d4，該第三距離d3與該第四距離d4之間的比率為0～0.3倍。

第3C圖顯示應(yīng)用本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的頓轉(zhuǎn)扭矩，第3D圖顯示應(yīng)用本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的總諧波失真率(THD)。參照第3C以及第3D圖，應(yīng)用本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機，同樣可避免轉(zhuǎn)子流至定子齒部磁通發(fā)生急劇變化，亦可減少定子繞組中感應(yīng)電壓波形的高次諧波成分。

參照第4A、4B圖，其顯示本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機M3，相較于第一實施例，本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機M3的差異特點在于，該轉(zhuǎn)子本體包括一第一橋接結(jié)構(gòu)251以及一第二橋接結(jié)構(gòu)252，該第一橋接結(jié)構(gòu)251分隔并定義該第一調(diào)整狹槽233以及該第一溝槽231，該第二橋接結(jié)構(gòu)252分隔并定義該第二調(diào)整狹槽234以及該第二溝槽232。上述第一橋接結(jié)構(gòu)251及第二橋接結(jié)構(gòu)252并可增加結(jié)構(gòu)強度，避免轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生變形。

第4C圖顯示應(yīng)用本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的頓轉(zhuǎn)扭矩，第4D圖顯示應(yīng)用本實用新型第三實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機的總諧波失真率(THD)。參照第4C以及第4D圖，應(yīng)用本實用新型第二實施例的內(nèi)嵌式永磁同步電機，同樣可避免轉(zhuǎn)子流至定子齒部磁通發(fā)生急劇變化，亦可減少定子繞組中感應(yīng)電壓波形的高次諧波成分。

雖然本實用新型已以具體的較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何熟習(xí)此項技術(shù)者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，仍可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。