径向绕线马达定子.pdf

一种径向绕线马达定子，用以提升应用该径向绕线马达定子的马达的运转效率，该径向绕线马达定子包含：一个轴毂；及八个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其中，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。

1.  一种径向绕线马达定子，其特征在于，包含：
一个轴毂；及
八个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其中，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。

2.  如权利要求1所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面为一个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该磁极端面于该轴毂的径向方向上的一个圆周中所占据的角度，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的距离。

3.  如权利要求1所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面包含相互连接的二个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该二个弧面分别于该轴毂的径向方向上的圆周中所占据的角度总和，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。

4.  如权利要求1所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面于该轴毂的径向方向上形成一个渐开线曲面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度为该磁极端面二端分别与该轴毂中心所形成的连线的夹角，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。

5.  如权利要求1、2、3或4所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该轴毂中央开设一个轴孔，该轴孔沿该轴毂的一个轴向方向贯穿该轴毂，该极柱供绕设一个线圈，且该径向绕线马达定子为一个单相马达的定子。

6.  一种径向绕线马达定子，其特征在于，包含：
一个轴毂；及
十个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其特征在于，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。

7.  如权利要求6所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面为一个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该磁极端面于该轴毂的径向方向上的一个圆周中所占据的角度，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的距离。

8.  如权利要求6所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面包含相互连接的二个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该二个弧面分别于该轴毂的径向方向上的圆周中所占据的角度总和，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。

9.  如权利要求6所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面于该轴毂的径向方向上形成一个渐开线曲面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度为该磁极端面二端分别与该轴毂中心所形成的连线的夹角，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。

10.  如权利要求6、7、8或9所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该轴毂中央开设一个轴孔，该轴孔沿该轴毂的一个轴向方向贯穿该轴毂，该极柱供绕设一个线圈，且该径向绕线马达定子为一个单相马达的定子。

11.  一种径向绕线马达定子，其特征在于，包含：
一个轴毂；及
十二个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其中，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。

12.  如权利要求11所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面为一个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该磁极端面于该轴毂的径向方向上的一个圆周中所占据的角度，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的距离。

13.  如权利要求11所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面包含相互连接的二个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该二个弧面分别于该轴毂的径向方向上的圆周中所占据的角度总和，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。

14.  如权利要求11所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该磁极端面于该轴毂的径向方向上形成一个渐开线曲面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度为该磁极端面二端分别与该轴毂中心所形成的连线的夹角，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。

15.  如权利要求11、12、13或14所述的径向绕线马达定子，其特征在于，该轴毂中央开设一个轴孔，该轴孔沿该轴毂的一个轴向方向贯穿该轴毂，该极柱供绕设一个线圈，且该径向绕线马达定子为一个单相马达的定子。

径向绕线马达定子
技术领域
本发明是关于一种径向绕线马达定子，尤其是一种能够应用于外转子单相马达的径向绕线马达定子。
背景技术
请参照图1及2所示，是一种现有八极径向绕线马达定子9，该八极径向绕线马达定子9包含一轴毂91及自该轴毂91延伸出的八个磁极92，各该磁极92分别形成有一极柱921及一极靴922，该极柱921可供绕设一线圈93，该极靴922的外表面为一磁极端面923，该磁极端面923为一弧面且具有一弧长S9，该弧长S9由一角度θ9及一半径R9所决定，该角度θ9各个极靴922在整个圆周中所占据的角度，而该半径R9为该轴毂91的中心与该极靴922的外表面间的距离。上述径向绕线马达定子9的一实施例已揭露于中国台湾公告第M240726号《径向绕线单相马达定子结构》专利案中。
该线圈93通入电流时，能够于该磁极92形成感应磁场以产生磁力线，其中，只有穿过一转子的永久磁铁部分（图未绘示）的磁力线对于提供马达运转动力有所贡献，也即该线圈93只有与各该磁极端面923相切割的有效部分能够提供马达运转动力，因此该八极径向绕线马达定子9的极柱921上所缠绕的线圈93在该轴毂91的一轴向方向上突出该磁极端面923的部分(也即该线圈93的一转弯部分931)对于马达的运转动力并无贡献。惟，对该八极径向绕线马达定子9而言，当该线圈93的缠绕匝数为了要提供较大的感应磁场而增加时，在该轴向方向上突出该磁极端面923二端的转弯部分931的比例势必会愈来愈大，进而导致该线圈93对于马达的运转动力并无贡献的无效区域愈来愈多，造成应用该八极径向绕线马达定子9的马达的运转效率难以提升。
另一方面，在现有马达的配置当中，该八极径向绕线马达定子9的设置高度具有一定的限制，举例而言，该磁极92的磁极端面923在该轴毂91的轴向方向上具有一轴向高度L9，该轴向高度L9以及上述线圈93在该轴向方向上突出该磁极端面923二端的转弯部分931的总和应小于等于该八极径向绕线马达定子9的一高度上限H。惟，该磁极92通常由数个硅钢片堆叠形成，当该线圈93在该轴向方向上突出该磁极端面923二端的转弯部分931愈来愈多，其在该轴向方向上所占的空间也会愈来愈大，导致该磁极端面923的轴向高度L9受限，进而相对影响该八极径向绕线马达定子9中所能叠置的硅钢片数目。换言之，当该线圈93的缠绕匝数为了要提供较大的感应磁场而增加，造成该线圈93在该轴向方向上突出该磁极端面923二端的转弯部分931过大时，将无法透过增加硅钢片的堆叠数量来进一步提升应用该八极径向绕线马达定子9的马达的运转效率。
有鉴于此，为了避免该线圈93的缠绕匝数过多致使马达的运转效率低落，以有效发挥马达的效能，该八极径向绕线马达定子9设计使各该磁极端面923的弧长S9与该磁极端面922在该轴向方向的轴向高度L9的比值被限定成具有一最小值0.5及一最大值2，借以平衡马达的运转动力及运转效率。然而，近年来马达被大量运用于消费性电子产品及精密仪器当中，故对于马达薄型化与轻量化的需求日渐严苛，将该磁极端面923的弧长S9及轴向高度L9的比值限制在0.5~2之间会导致该磁极端面923的轴向高度L9过高，使得该八极径向绕线马达定子9无法应用于高度上限H较小的微型化马达当中，因而不符合市场需求。
综上所述，现有八极径向绕线马达定子结构9的线圈93在该轴向方向上突出该磁极端面923二端的转弯部分931比例增大将造成有效的磁力线的比例减少，同时导致用以堆叠该磁极92的硅钢片数量无法进一步增加，进而对马达的运转效率造成负面影响。除此之外，现有八极径向绕线马达定子结构9为了平衡运转动力及运转效率，必须将该磁极端面923的弧长S9及轴向高度L9的比值限制在0.5~2之间，致使其无法应用于薄型化马达当中。有鉴于此，亟需提供一种进一步改良的径向绕线马达定子，以改善应用该径向绕线马达定子的马达的运转效率。
发明内容
本发明的一目的是提供一种径向绕线马达定子，包含一轴毂及数个磁极，该磁极远离该轴毂的一表面形成一磁极端面，借助将该磁极端面的一弧长与轴向高度的比值设计为介于2.05~10之间，能够有效缩减该轴向高度，以达成薄型化与轻量化的功效，以提升该径向绕线马达定子的适用范围。
本发明的另一目的是提供一种径向绕线马达定子，利用增加磁极数目以缩减该磁极端面的弧长，进而使各该磁极的一极柱变细，进而增加单一极柱所能缠绕的线圈的匝数，以提升该线圈与各该磁极端面相切割的有效部分，具有提升应用该径向绕线马达定子的马达的运转效率的功效。
为达到前述发明目的，本发明所运用的技术手段包含有：
一种径向绕线马达定子，包含：一个轴毂；及八个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其中，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。
一种径向绕线马达定子，包含：一个轴毂；及十个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其中，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。
一种径向绕线马达定子，包含：一个轴毂；及十二个磁极，各该磁极分别包含一个极柱及一个极靴，该极柱连接该轴毂并且沿该轴毂的一个径向方向延伸，该极靴形成于该极柱远离该轴毂的一端，且该极靴包含远离该轴毂的一个磁极端面，该磁极端面为具有一个弧长，且该磁极端面在该轴毂的一个轴向方向上另具有一个轴向高度，其中，该磁极端面的弧长与该轴向高度的比值介于2.05~10之间。
本发明的径向绕线马达定子，其中，该磁极端面为一个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该磁极端面于该轴毂的径向方向上的一个圆周中所占据的角度，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的距离。
本发明的径向绕线马达定子，其中，该磁极端面包含相互连接的二个弧面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度该二个弧面分别于该轴毂的径向方向上的圆周中所占据的角度总和，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。
本发明的径向绕线马达定子，其中，该磁极端面于该轴毂的径向方向上形成一个渐开线曲面，该磁极端面的弧长由一个角度及一个半径所决定，该角度为该磁极端面二端分别与该轴毂中心所形成的连线的夹角，而该半径为该轴毂的中心与该磁极端面间的最大距离。
本发明的径向绕线马达定子，该轴毂中央开设一个轴孔，该轴孔沿该轴毂的一个轴向方向贯穿该轴毂，该极柱供绕设一个线圈，且该径向绕线马达定子为一个单相马达的定子。
附图说明
图1是一种现有八极径向绕线马达定子的外观示意图。
图2是一种现有八极径向绕线马达定子的结构剖视图。
图3是本发明第一实施例的外观示意图。
图4是本发明第一实施例的结构剖视图。
图5是本发明第二实施例的外观示意图。
图6是本发明第二实施例的结构剖视图。
图7是本发明第三实施例的外观示意图。
图8是本发明第三实施例的结构剖视图。
【符号说明】
〔本发明〕
1径向绕线马达定子       11轴毂                     111轴孔
12磁极                             121极柱                   122极靴
123磁极端面                   13线圈                     131转弯部分
S1弧长                             θ1角度                   R1半径
L1轴向高度                     2径向绕线马达定子 21轴毂
211轴孔                           22磁极                     221极柱
222极靴                           223磁极端面           223a弧面
223b弧面                         23线圈                     231转弯部分
S2弧长                             θ2角度                   R2半径
L2轴向高度                     3径向绕线马达定子 31轴毂
311轴孔                           32磁极                     321极柱
322极靴                           323磁极端面           33线圈
331转弯部分                   S3弧长                    θ3角度
R3半径                             L3轴向高度            H高度上限
〔现有技术〕
9现有八极径向绕线马达定子           91轴毂             92磁极
921极柱                         922极靴                       923磁极端面
93线圈                           931转弯部分               S9弧长
θ9角度                         R9半径                         L9轴向高度
H高度上限。
具体实施方式
为让本发明的上述及其它目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下： 
请参照图3及4所示，是本发明第一实施例的径向绕线马达定子1，该径向绕线马达定子1较佳为一单相马达的定子，包含一轴毂11及八个磁极12，该磁极12连接该轴毂11，且各该磁极12外周绕设有一线圈13。其中，该轴毂11与该磁极12可以由数个硅钢片堆叠形成，且较佳采用数个一体成形的硅钢片堆叠形成，惟本发明并不以此为限。
该轴毂11中央开设一轴孔111，该轴孔111沿该轴毂11的一轴向方向贯穿该轴毂11以供容设一轴心(图未绘示)。各该磁极12分别包含一极柱121及一极靴122，该极柱121连接该轴毂11并且沿该轴毂11的一径向方向延伸，该线圈13绕设于该极柱121。该极靴122形成于该极柱121远离该轴毂11的一端，且该极靴122的外侧表面(即远离该轴毂11的一表面)形成一磁极端面123。
该磁极端面123为一弧面且具有一弧长S1，该弧长S1由一角度θ1及一半径R1所决定，该角度θ1该磁极端面123于该轴毂11的径向方向上的一圆周中所占据的角度，而该半径R1为该轴毂11的中心与该磁极端面123间的距离。由于该磁极12的数目为八个，因此该角度θ1小于等于45°。该弧长S1、该角度θ1与该半径R1间的关系可以表示如下式所示：
S1=2×R1×π×θ1÷360°
其中，各该磁极12的磁极端面123在该轴毂11的轴向方向上具有一轴向高度L1，各该磁极端面123的弧长S1与该轴向高度L1的比值应介于2.05~10之间；换言之，该弧长S1至少应为该轴向高度L1的2.05倍，且该弧长S1至多为该轴向高度L1的10倍。由于该磁极端面123的面积越大时，应用该径向绕线马达定子1的马达的相间电感与转矩的重叠区域即越大，使马达的输出转矩增加且减少转矩涟波，进而提升马达的运转效率。因此将该磁极端面123的弧长S1及轴向高度L1的比值限制在2.05~10之间能够确保该磁极端面123的面积足够大，有效提升应用该径向绕线马达定子1的马达的运转效率。
此外，该线圈13绕设于该极柱121时，该线圈13在该轴毂11的轴向方向上突出该磁极端面123二端的部分形成一转弯部分131。
该磁极12的轴向高度L1与该转弯部分131的总和应小于一高度上限H。该高度上限H为一马达可供配置该径向绕线马达定子1的空间高度。
借助上述结构，本发明第一实施例的径向绕线马达定子1实际使用时，由于各该磁极端面123的弧长S1与该轴向高度L1的比值介于2.05~10之间，相较前述现有八极径向绕线马达定子9的弧长S9及轴向高度L9的比值被限制在0.5~2之间，本实施例的径向绕线马达定子1的磁极12可以形成较小的轴向高度L1，因此能够适用于微型化马达当中。
详言之，请一并参照图2及4所示，若该现有八极径向绕线马达定子9的磁极端面923的弧长S9与本实施例的径向绕线马达定子1的磁极端面123的弧长S1相同时，本实施例的径向绕线马达定子1的轴向高度L1将小于该现有八极径向绕线马达定子9的轴向高度L9。据此，本发明第一实施例的径向绕线马达定子1有效缩减该轴向高度L1，使得该径向绕线马达定子1达成薄型化与轻量化的功效，能够使其适用于高度上限H较小的微型化马达当中，以提升该径向绕线马达定子1的适用范围。
再者，虽然本发明第一实施例的径向绕线马达定子1具有较小的轴向高度L1，可能造成用以堆叠该磁极12的硅钢片数量受限，然而各该极柱121因该轴向高度L1缩减而变细，使得在单一极柱121所能缠绕的线圈13的匝数相较现有八极径向绕线马达定子9为多，因此能够有效提升应用该径向绕线马达定子1的马达的运转效率。
请参照图5及6所示，是本发明第二实施例的径向绕线马达定子2，该径向绕线马达定子2较佳为一单相马达的定子，与前述第一实施例相异之处在于：本实施例的径向绕线马达定子2包含十个磁极22，各该磁极22同样分别包含一极柱221及一极靴222，该极柱221连接一轴毂21并且沿该轴毂21的一径向方向延伸，该线圈23绕设于该极柱221。该极靴222形成于该极柱221远离该轴毂21的一端，且该极靴222的外侧表面同样形成一磁极端面223。
值得注意的是，在本实施例当中，该磁极端面223包含相互连接的二弧面223a、223b，该二弧面223a、223b较佳为具有不同半径的二圆弧曲面，使得应用该径向绕线马达定子2的马达运转时，能够有效避免于该磁极22换相过程中发生顿转情形。惟，该磁极端面223同样具有一弧长S2，该弧长S2由一角度θ2及一半径R2所决定，该角度θ2该二弧面223a、223b分别于该轴毂11的径向方向上的圆周中所占据的角度总和，而该半径R2为该轴毂11的中心与该磁极端面223间的最大距离。
由于该磁极22的数目为十个，所以该磁极端面223的角度θ2小于等于36°。据此，当上述半径R2与该第一实施例的半径R1相同时，该磁极端面223的弧长S2将小于等于该第一实施例的磁极端面123的弧长S1。
借此，当本实施例的径向绕线马达定子2的一轴向高度L2与该第一实施例的轴向高度L1与相同时，由于该磁极端面223的弧长S2可以小于第一实施例的磁极端面123的弧长S1，因此各该极柱221能够因为该磁极端面223的弧长S2缩减而变细，使得在单一极柱221上所能缠绕的线圈23的匝数较该第一实施例为多，进而提升该线圈23与各该磁极端面223相切割的有效部分，以进一步提升应用该径向绕线马达定子1的马达的运转效率。
请参照图7及8所示，是本发明第三实施例的径向绕线马达定子3，该径向绕线马达定子3较佳为一单相马达的定子，与前述第二实施例相异之处在于：本实施例的径向绕线马达定子3包含十二个磁极32，且该磁极端面323于该轴毂11的径向方向上形成一渐开线曲面，也即，该磁极端面323于该轴毂11的径向方向上的每一点与该轴毂11的中心的距离呈递增或递减，使得应用该径向绕线马达定子3的马达运转时，能够有效避免于该磁极32换相过程中发生顿转情形。其中该磁极端面323同样具有一弧长S3，该弧长S3由一角度θ3及一半径R3所决定，该角度θ3为该磁极端面323二端分别与该轴毂11中心所形成的连线的夹角，而该半径R3为该轴毂11的中心与该磁极端面323间的最大距离。
由于该磁极32的数目为十二个，所以该磁极端面323的角度θ3小于等于30°。据此，当上述半径R3与该第二实施例的半径R2相同时，该磁极端面323的一弧长S3将小于等于该第二实施例的磁极端面223的弧长S2。
此，当本实施例的径向绕线马达定子3的一轴向高度L3与该第二实施例的轴向高度L2与相同时，由于该磁极端面323的弧长S3可以小于第二实施例的磁极端面223的弧长S2，因此各该极柱321能够因为该磁极端面323的弧长S3缩减而变细，使得在单一极柱321上所能缠绕的线圈33的匝数较该第二实施例为多，以更进一步提升该线圈33与各该磁极端面323相切割的有效部分，使得应用本实施例的径向绕线马达定子3相较应用前述第一及第二实施例的径向绕线马达定子1、2能够取得最佳的运转效率。
借助前揭的结构特征，本发明第一、第二及第三实施例的径向绕线马达定子1、2、3的主要特点在于：
透过设计使该磁极12、22、32的磁极端面123、223、323的弧长S1、S2、S3与轴向高度L1、L2、L3的比值被限定成具有一最小值2.05及一最大值10，使得本发明相较前述现有八极径向绕线马达定子9能够有效缩减该轴向高度L1、L2、L3，以适用于微型化马达当中，并且利用各该极柱121、221、321因该轴向高度L1、L2、L3，缩减而变细，使得在单一极柱121、221、321所能缠绕的线圈13、23、33的匝数增加，据以提升应用该径向绕线马达定子1、2、3的马达的运转效率。
此外，本发明第二及第三实施例的径向绕线马达定子2、3可以透过增加该磁极22、32的数目以分别包含十个及十二个磁极22、32，以经由缩减该磁极端面223、323的弧长使各该极柱221、321变细，借此在单一极柱221、321上所能缠绕的线圈23、33的匝数将有效增加，可以进一步提升应用该径向绕线马达定子2、3的马达的运转效率。
由此可知，相较前述现有八极径向绕线马达定子9无法应用于高度上限H较小的微型化马达当中，因而不符合市场需求，本发明的径向绕线马达定子能够有效缩减该轴向高度，以确实达成薄型化与轻量化的功效，能够使其适用于微型化马达当中以提升该径向绕线马达定子的适用范围。
再者，本发明的径向绕线马达定子能够借助增加磁极数目，以经由缩减该磁极端面的弧长使各该极柱变细，进而增加单一极柱所能缠绕的线圈的匝数，以提升该线圈与各该磁极端面相切割的有效部分，确实具有进一步提升应用该径向绕线马达定子的马达的运转效率的功效。
综上所述，本发明径向绕线马达定子确可达到提升适用范围及提升应用该径向绕线马达定子的马达的运转效率等功效。
只是以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；故，凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。