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TWI702775B - 軸向間隙型旋轉電機的軸向定子 - Google Patents

軸向間隙型旋轉電機的軸向定子 Download PDF

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TWI702775B
TWI702775B TW108121168A TW108121168A TWI702775B TW I702775 B TWI702775 B TW I702775B TW 108121168 A TW108121168 A TW 108121168A TW 108121168 A TW108121168 A TW 108121168A TW I702775 B TWI702775 B TW I702775B
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axial
shaped
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annular disc
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蕭家祥
林繼謙
閻柏均
姚成福
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威剛科技股份有限公司
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Abstract

本發明公開一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其包括：一環形盤形結構以及多個齒狀結構。環形盤形結構包括一第一表面以及一第二表面。多個齒狀結構設置在環形盤形結構的第一表面上，且多個齒狀結構環繞於環形盤形結構的一中心軸線且呈間隔排列設置。相鄰的兩個齒狀結構之間具有一槽體。每一齒狀結構的其中一側連接於環形盤形結構，每一齒狀結構的另外一側具有一頂表面，且頂表面呈弧形狀。

Description

軸向間隙型旋轉電機的軸向定子
本發明涉及一種定子，特別是涉及一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子。
首先，現有技術中雖然揭露有多種不同的軸流間隙型旋轉電機，以適用於高扭力及/或高功率場合。例如，TW I562509號專利案所揭露之“軸流間隙型旋轉電機及其之製造方法、飛輪蓄電裝置”中，定子鐵心的製造方法是捲繞沖壓過的磁性薄帶而構成鐵心。
然而，TW I562509號專利案的定子鐵心的結構仍有改良空間，且其轉矩漣波及頓轉轉矩會較為明顯，使得軸流間隙型旋轉電機應用在車用領域時仍會產生噪音、震動、電壓電流的總諧波失真率(Total Harmonic Distortion，THD)等問題。
因此，如何通過結構設計的改良，來改善軸向間隙型旋轉電機的轉矩漣波及頓轉轉矩所造成的影響，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其包括：一環形盤形結構以及多個齒狀結構。所述環形盤形結構包括一第一表面以及一對應於所述第一表面的第二表面。多個所述齒狀結構設置在所述環形盤形結構的所述第一表面上，且多個所述齒狀結構環繞於所述環形盤形結構的一中心軸線且呈間隔排列設置，其中，相鄰的兩個所述齒狀結構之間具有一槽體。其中，每一所述齒狀結構的其中一側連接於所述環形盤形結構，每一所述齒狀結構的另外一側具有一頂表面，所述頂表面呈弧形狀。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其包括：一環形盤形結構以及多個齒狀結構。所述環形盤形結構包括一第一表面以及一對應於所述第一表面的第二表面。多個所述齒狀結構設置在所述環形盤形結構的所述第一表面上，且多個所述齒狀結構環繞於所述環形盤形結構的一中心軸線且呈間隔排列設置，其中，相鄰的兩個所述齒狀結構之間具有一槽體。其中，每一所述齒狀結構包括一連接於所述環形盤形結構的齒底部、一連接於所述齒底部的齒頂部、一設置在所述齒頂部上且朝向一第一方向延伸的第一齒靴部及一設置在所述齒頂部上且朝向一第二方向延伸的第二齒靴部，且所述齒頂部連接於所述第一齒靴部與所述第二齒靴部之間，所述第一方向與所述第二方向彼此相異。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其能通過“每一所述齒狀結構的另外一側具有一頂表面，所述頂表面呈弧形狀”的技術方案，而達到降低頓轉轉矩的技術效果。此外，本發明所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，也能通過“一設置在所述齒頂部上且朝向一第一方向延伸的第一齒靴部及一設置在所述齒頂部上且朝向一第二方向延伸的第二齒靴部”的技術方案，而達到降低轉矩漣波的技術效果。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“軸向間隙型旋轉電機的軸向定子”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
首先，請參閱圖1至圖3所示，圖1及圖2分別為本發明第一實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體示意圖，圖3為圖1的III-III剖面的剖面示意圖。本發明提供一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U，即，一種可應用在軸向馬達上的定子結構。軸向定子U可包括：一環形盤形結構1、以及多個齒狀結構2。環形盤形結構1可包括一第一表面11以及一對應於第一表面11的第二表面12。多個齒狀結構2可設置在環形盤形結構1的第一表面11上，且多個齒狀結構2可環繞於環形盤形結構1的一中心軸線10且呈間隔排列設置。另外，值得說明的是，第一實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U可以是一體成型的，且其材質可為金屬，然本發明不以此為限。
承上述，進一步來說，相鄰的兩個齒狀結構2之間可具有一槽體20，相鄰的兩個齒狀結構2之間可呈等間距設置，且每一朝向中心軸線10的方向延伸的齒狀結構2可呈漸縮狀的延伸。換句話說，齒狀結構2相對於環形盤形結構1的第一表面11的垂直投影所形成的投影區域可呈錐形形狀。此外，每一齒狀結構2的其中一側連接於環形盤形結構1，每一齒狀結構2的另外一側具有一頂表面220。進一步來說，以本發明第一實施例而言，每一齒狀結構2可包括一連接於環形盤形結構1的齒底部21以及一連接於齒底部21的齒頂部22，頂表面220可位於齒頂部22上，頂表面220可呈弧形狀且呈弧形狀的頂表面220相對於齒頂部呈凸出狀設置。換句話說，頂表面220為一曲面，且頂表面220的曲率介於R30至R120之間，也就是說，假設頂表面220為正圓的外表面，則正圓的半徑可介於30毫米(millimeter，mm)至120毫米之間。
接著，請復參閱圖1至圖3所示，並請一併參閱圖4所示，圖4為本發明第一實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的部分的側視示意圖。以本發明第一實施例而言，每一齒狀結構2包括一連接於環形盤形結構1的齒底部21、一連接於齒底部21的齒頂部22、一設置在齒頂部22上且朝向一第一方向延伸的第一齒靴部23及一設置在齒頂部22上且朝向一第二方向延伸的第二齒靴部24，且齒頂部22連接於第一齒靴部23與第二齒靴部24之間。此外，齒底部21及齒頂部22可相對於環形盤形結構1的第一表面11朝一預定方向(Z方向)延伸。進一步來說，第一方向與第二方向彼此相異，且預定方向垂直於第一方向與第二方向。
承上述，進一步來說，齒底部21可包括一第一側表面211以及一對應於第一側表面211的第二側表面212，第一齒靴部23可連接於第一側表面211，且第一齒靴部23可相對於第一側表面211呈凸出設置。此外，第二齒靴部24可連接於第二側表面212，且第二齒靴部24可相對於第二側表面212呈凸出設置。藉此，齒底部21、齒頂部22、第一齒靴部23及第二齒靴部24可形成一Ｔ字形的形狀。
承上述，進一步來說，第一齒靴部23可包括一第一側端面231，第二齒靴部24可包括一第二側端面241，頂表面220可連接於第一側端面231與第二側端面241之間，且呈弧形狀的頂表面220的一頂端(圖中未標號)可位於齒頂部22上。換句話說，呈弧形狀的頂表面220可位於第一齒靴部23、第二齒靴部24及齒頂部22的頂面上。
接著，請復參閱圖3及圖4所示，第一齒靴部23還可進一步包括一第一底面232，第二齒靴部24還可進一步包括一第二底面242，第一底面232可連接於第一側端面231與第一側表面211之間，第二底面242可連接於第二側端面241與第二側表面212之間。第一底面232可與第一側表面211之間具有一介於70度至120度之間的第一預定夾角θ1，第二底面242與第二側表面212之間可具有一70度至120度之間的第二預定夾角θ2。此外，須說明的是，為了方便說明，本案圖中是以第一預定夾角θ1為90度且第二預定夾角θ2為90度作為舉例說明。
承上述，進一步來說，齒頂部22可具有一第一預定寬度W1，第一齒靴部23的一第一側端面231與第二齒靴部24的一第二側端面241之間可具有一第二預定寬度W2，第一預定寬度W1與第二預定寬度W2的比值可介於0.7至1之間。
承上述，進一步來說，環形盤形結構1的第一表面11至第一齒靴部23與齒底部21之間的連接處(圖中未標號)之間可具有一第一預定高度H1，環形盤形結構1的第一表面11至頂表面220之間可具有一第二預定高度H2，第一預定高度H1與第二預定高度H2的比值可介於0.8至1之間。
承上述，進一步來說，相鄰的兩個齒狀結構2之間可具有一預定間距B，也就是說，相鄰的兩個齒狀結構2的其中一個齒狀結構2的第一側表面211與相鄰的兩個齒狀結構2的另外一個齒狀結構2的第二側表面212之間具有一預定間距B。
[第二實施例]
請參閱圖5所示，圖5為本發明第二實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體示意圖。由圖5與圖1的比較可知，第二實施例與第一實施例最大的差別在於，第二實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U可以利用整捲的矽鋼片進行製作，也就是說，可以在矽鋼片上沖壓形成依序排列的槽體20，而產生多個依序排列的齒狀結構2，接著，再將沖壓完成的矽鋼片進行捲繞，而形成一圓盤狀的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U。另外，須說明的是，第二實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的其他構造與前述實施例相仿，在此不再贅述。
[第三實施例]
請參閱圖6所示，圖6為本發明第三實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體分解示意圖。由圖6與圖1的比較可知，第三實施例與第一實施例最大的差別在於，第二實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的環形盤形結構1及齒狀結構2可以是分開設置的，也就是說，環形盤形結構1可包括一相對於第一表面11呈凹陷設置的第一卡接部13且齒狀結構2可包括一設置在齒底部21上的第二卡接部25。藉此，多個齒狀結構2可以分別利用第二卡接部25與環形盤形結構1的第一卡接部13相互結合，而形成一軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U。另外，須說明的是，第三實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的其他構造與前述實施例相仿，在此不再贅述。
[第四實施例]
請參閱圖7及圖8所示，圖7為本發明第四實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體示意圖，圖8為本發明第四實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的部分的側視示意圖。由圖7及圖8與圖1及圖4的比較可知，第四實施例與第一實施例最大的差別在於，第四實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的齒狀結構2可包括呈弧形狀的頂表面220，而不包括第一齒靴部23及第二齒靴部24。另外，須說明的是，第四實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的其他構造與前述實施例相仿，在此不再贅述。
[第五實施例]
請參閱圖9所示，圖9為本發明第五實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的部分的側視示意圖。由圖9與圖4的比較可知，第五實施例與第一實施例最大的差別在於，第五實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的齒狀結構2可包括第一齒靴部23及第二齒靴部24，而不包括呈弧形狀的頂表面220。也就是說，齒狀結構2的頂表面220是一平面。另外，須說明的是，第四實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U的其他構造與前述實施例相仿，在此不再贅述。
[第六實施例]
首先，請參閱圖10及圖11所示，圖10為本發明第六實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體組合示意圖，圖11為本發明第六實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體分解示意圖。前述實施例所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子U可應用在一馬達上，而形成一軸向間隙型旋轉電機M，軸向間隙型旋轉電機M可包括一中心軸4、至少一軸向定子U以及至少一軸向轉子3。軸向轉子3可包括一轉子本體31以及多個設置在轉子本體31上的磁性元件32，且軸向轉子3可對應於軸向定子U設置，以使得軸向轉子3能相對於軸向定子U轉動。
承上述，進一步來說，雖然圖11及圖12所示的軸向間隙型旋轉電機M是提供兩個軸向定子U及兩個軸向轉子3，然而，在其他實施方式中，也可以僅提供中心軸4、一個軸向定子U以及對應於軸向定子U的軸向轉子3。
接著，請參閱圖12所示，圖12為本發明第六實施例軸向間隙型旋轉電機的軸向定子設置有線圈的立體示意圖。軸向間隙型旋轉電機M還可包括一線圈5，線圈5可纏繞在齒狀結構2的齒底部21上。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其能通過“每一所述齒狀結構的另外一側具有一頂表面，所述頂表面呈弧形狀”的技術方案，而達到降低頓轉轉矩的技術效果。此外，本發明所提供的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，也能通過“一設置在所述齒頂部上且朝向一第一方向延伸的第一齒靴部及一設置在所述齒頂部上且朝向一第二方向延伸的第二齒靴部”的技術方案，而達到降低轉矩漣波的技術效果。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
M:軸向間隙型旋轉電機 U:軸向定子 1:環形盤形結構 10:中心軸線 11:第一表面 12:第二表面 13:第一卡接部 2:齒狀結構 20:槽體 21:齒底部 211:第一側表面 212:第二側表面 22:齒頂部 220:頂表面 23:第一齒靴部 231:第一側端面 232:第一底面 24:第二齒靴部 241:第二側端面 242:第二底面 25:第二卡接部 3:軸向轉子 31:轉子本體 32:磁性元件 4:中心軸 5:線圈 W1:第一預定寬度 W2:第二預定寬度 H1:第一預定高度 H2:第二預定高度 θ1:第一預定夾角 θ2:第二預定夾角 B:預定間距 X、Y、Z:方向
圖1為本發明第一實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的其中一立體示意圖。
圖2為本發明第一實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的另外一立體示意圖。
圖3為圖1剖面示意圖。
圖4為本發明第一實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的部分的側視示意圖。
圖5為本發明第二實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體示意圖。
圖6為本發明第三實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體分解示意圖。
圖7為本發明第四實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體示意圖。
圖8為本發明第四實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的部分的側視示意圖。
圖9為本發明第五實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的部分的側視示意圖。
圖10為本發明第六實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體組合示意圖。
圖11為本發明第六實施例的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子的立體分解示意圖。
圖12為本發明第六實施例軸向間隙型旋轉電機的軸向定子設置有線圈的立體示意圖。
1:環形盤形結構
11:第一表面
12:第二表面
2:齒狀結構
21:齒底部
211:第一側表面
212:第二側表面
22:齒頂部
220:頂表面
23:第一齒靴部
231:第一側端面
232:第一底面
24:第二齒靴部
241:第二側端面
242:第二底面
W1:第一預定寬度
W2:第二預定寬度
H1:第一預定高度
H2:第二預定高度
θ1:第一預定夾角
θ2:第二預定夾角

Claims (8)

  1. 一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其包括：一環形盤形結構，所述環形盤形結構包括一第一表面以及一對應於所述第一表面的第二表面；以及多個齒狀結構，多個所述齒狀結構設置在所述環形盤形結構的所述第一表面上，且多個所述齒狀結構環繞於所述環形盤形結構的一中心軸線且呈間隔排列設置，其中，相鄰的兩個所述齒狀結構之間具有一槽體；其中，每一所述齒狀結構的其中一側連接於所述環形盤形結構，每一所述齒狀結構的另外一側具有一頂表面，所述頂表面呈弧形狀；其中，每一所述齒狀結構包括一連接於所述環形盤形結構的齒底部、一連接於所述齒底部的齒頂部、一設置在所述齒頂部上且朝向一第一方向延伸的第一齒靴部及一設置在所述齒頂部上且朝向一第二方向延伸的第二齒靴部，且所述齒頂部連接於所述第一齒靴部與所述第二齒靴部之間，所述第一方向與所述第二方向彼此相異；其中，所述齒頂部具有一第一預定寬度，所述第一齒靴部的一第一側端面與所述第二齒靴部的一第二側端面之間具有一第二預定寬度，所述第一預定寬度與所述第二預定寬度的比值介於0.7至1之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其中，相鄰的兩個所述齒狀結構之間呈等間距設置，且每一朝向所述中心軸線的方向延伸的所述齒狀結構呈漸縮狀的延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其中，每一所述齒狀結構包括一連接於所述環形盤形結構的齒底部以及一連接於所述齒底部的齒頂部，所述頂表面位於所述 齒頂部上，且呈弧形狀的所述頂表面相對於所述齒頂部呈凸出狀設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其中，所述頂表面的曲率介於R30至R120之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其中，所述頂表面連接於所述第一側端面與所述第二側端面之間，且呈弧形狀的所述頂表面的一頂端位於所述齒頂部上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其中，所述齒底部包括一第一側表面以及一對應於所述第一側表面的第二側表面，所述第一齒靴部還進一步包括一第一底面，所述第二齒靴部還進一步包括一第二底面，所述第一底面連接於所述第一側端面與所述第一側表面之間，所述第二底面連接於所述第二側端面與所述第二側表面之間；其中，所述第一底面與所述第一側表面之間具有一介於70度至120度之間的第一預定夾角，所述第二底面與所述第二側表面之間具有一70度至120度之間的第二預定夾角。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其中，所述環形盤形結構的所述第一表面至所述第一齒靴部與所述齒底部之間的連接處之間具有一第一預定高度，所述環形盤形結構的所述第一表面至所述頂表面之間具有一第二預定高度，所述第一預定高度與所述第二預定高度的比值介於0.8至1之間。
  8. 一種軸向間隙型旋轉電機的軸向定子，其包括：一環形盤形結構，所述環形盤形結構包括一第一表面以及一對應於所述第一表面的第二表面；以及多個齒狀結構，多個所述齒狀結構設置在所述環形盤形結構的所述第一表面上，且多個所述齒狀結構環繞於所述環形盤形 結構的一中心軸線且呈間隔排列設置，其中，相鄰的兩個所述齒狀結構之間具有一槽體；其中，每一所述齒狀結構包括一連接於所述環形盤形結構的齒底部、一連接於所述齒底部的齒頂部、一設置在所述齒頂部上且朝向一第一方向延伸的第一齒靴部及一設置在所述齒頂部上且朝向一第二方向延伸的第二齒靴部，且所述齒頂部連接於所述第一齒靴部與所述第二齒靴部之間，所述第一方向與所述第二方向彼此相異；其中，所述齒頂部具有一第一預定寬度，所述第一齒靴部的一第一側端面與所述第二齒靴部的一第二側端面之間具有一第二預定寬度，所述第一預定寬度與所述第二預定寬度的比值介於0.7至1之間。
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