專利名稱：高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電學領域電動機中的外轉子型馬達，特別是涉及一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達。
無刷馬達若以轉子的構造分類，可以分為內轉子型、外轉子型及扁平型等三種類型。其中，內轉子型馬達，是把設有激磁線圈的外定子部制成圓筒狀并固定于馬達機殼的內壁，而設有磁鐵的內轉子則轉設于定子內部；而外轉子型馬達，則與內轉子型馬達相反，其是把設有磁鐵的外轉子部制成圓筒狀并轉設于馬達機殼內，另外把設有激磁線圈的內定子部制成圓筒狀并穿設于外轉子內部，且固定于馬達基座。至于馬達轉軸則一端與外轉子固定，其余部分則貫穿圓筒狀的中心孔。
理論上，如以相同斷面積的內轉子型馬達和外轉子型馬達相比較，外轉子型馬達的最大輸出扭力應可遠比內轉子型馬達大。因此在理論上，需要馬達小而扭力大，則外轉子型馬達應比內轉子型馬達更具有實施性。因為外轉子型馬達的外轉子直徑比內轉子型馬達的內轉子直徑大，所以外轉子磁鐵的橫截面積遠大于內轉子磁鐵的橫截面積。因而在理論上相同橫斷面積的外轉子型馬達的輸出扭力，應比相同橫斷面積的內轉子型馬達的輸出扭力大。除此之外，外轉子的磁鐵直徑較大，在充磁時可以多磁極著磁，利用霍爾元件對外轉子的磁鐵作位置控制時，可以提高解析度。
由上述可知，在理論上，當需要以小體積產生高扭力輸出的馬達時，或是以小體積卻能夠以高解析度控制時，外轉子馬達是最佳的選擇。
但是，如圖7所示的現(xiàn)有的外轉子馬達，因為其轉軸50需要貫穿內定子51，并受內定子51的支撐旋轉，所以在內定子51的中央必須穿設一支套筒52，并在套筒52的內孔53裝設一個軸承54，以便供轉軸50貫穿支撐。如此一來，即產生有下列的重大缺陷1、因為套筒52必須貫穿于內定子51的中央，而且套筒52還必須能夠裝設軸承54，所以要求內定子51的內孔53的孔徑必須足夠大，因而導致了內定子51的軛鐵的線槽的面積大大減小，以致于通過線槽的線匝的總橫斷面積必然很小，所以內定子51的磁力仍然無法有效地提高。這一點是人們需要的小體積高扭力的外轉子馬達一直存在的最大問題，迄今仍無法解決。
2、因為外轉子馬達的內定子51僅靠其一端與馬達基座55固結相連，而該內定子51的另外一端卻是懸空狀，而且外轉子56又是固設在轉軸50上并且在內定子51懸空的一端支持下而旋轉，其外轉子56與轉軸50在運轉的過程中存在有產生晃動效應的嚴重問題。因此外轉子馬達根本不適用于驅動偏向的負荷，所以迄今仍無法應用于工業(yè)上，而只能應用于沒有偏向負荷的場合，例如軟碟機的碟片驅動馬達、硬碟機的碟片驅動馬達等。這又是外轉子馬達的另外一項嚴重問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的外轉子馬達具有理論上的優(yōu)點，卻因為結構設計上一直無法克服其存在的嚴重缺陷，而導致外轉子馬達無法充分發(fā)揮理論上的優(yōu)點，并被廣泛應用于工業(yè)上，特別是無法滿足小體積高扭力馬達的需求，本發(fā)明人針對外轉子馬達存在的缺陷，基于豐富的實務經驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出本發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種新型結構的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，能夠徹底解決外轉子馬達存在的結構設計上的嚴重缺陷，在小體積高輸出扭力的條件下，使內定子軛鐵的線槽的面積可以有效加大，使得通過線槽的線匝的總斷面積也能夠大幅提高，而使內定子的電流密度有效提高，進而使整個外轉子馬達的輸出扭力大大提高，同時亦可減低馬達的工作溫度。
本發(fā)明的次一目的在于，提供一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，使其在小體積高輸出扭力的條件下，內定子軛鐵(矽鋼片)的內徑的斷面積可以有效縮小，當通電后所產生的電磁通密度也能夠順暢地分布，進而可使整個外轉子馬達的效率大大提高。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，使其內定子軛鐵(矽鋼片)能夠用螺絲固定在馬達基座，而可使其牢固性大大提高；另具有突破性的結構設計，使馬達的外轉子的兩端都可以獲得穩(wěn)定的支撐，如同內轉子馬達結構，外轉子亦受到馬達基座罩蓋的保護，使馬達整體結構堅固，轉軸運轉平穩(wěn)。
本發(fā)明的目的是由以下的技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其主要包括有馬達基座、內定子、轉軸、軸承及外轉子等主要構件，其特征在于其中該馬達基座，由第一基座及第二基座相連接而構成；該內定子，固設于馬達基座的內部，其包括軛鐵及激磁線圈；其中該軛鐵，設有軸向的貫穿孔及輻射狀地布署于貫穿孔周圍的線槽；該激磁線圈，繞設于軛鐵的線槽；該內定子的其中一端固連于馬達基座的其中一端；該轉軸，貫穿于軛鐵中心的貫穿孔，轉軸的兩端或其中一端為分別貫穿馬達基座的兩端或其中一端；該軸承，裝設于馬達基座的兩端；該外轉子，設置于馬達基座內，其包括外轉子基座及外轉子磁鐵；其中，該外轉子基座，固設于轉軸上，并包罩于內定子的外緣；該外轉子磁鐵，設置于外轉子基座的內緣。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現(xiàn)。
前述的外轉子馬達，其中所述的軛鐵在貫穿孔的周緣設有貫穿該軛鐵軸向的固定孔，并設有螺絲貫穿該固定孔而固定。
前述的外轉子馬達，其中所述的馬達基座的第一基座及第二基座，其中該第一基座，并設有定位孔，以與內定子呈同心圓定位；該第二基座，為與第一基座呈同心圓相連接，在該第一基座與第二基座的內部建立形成內腔室；上述的軸承，至少設有兩個軸承，并分別裝設于第一基座與第二基座。
前述的外轉子馬達，其中所述的第一基座與第二基座等兩個基座之中，其中一個基座設計形成筒狀，罩蓋于內定子及外轉子的外緣。
前述的外轉子馬達，其中所述的軸承設有兩個軸承，并分別裝設于第一基座與第二基座之中。
前述的外轉子馬達，其中所述的第一基座設計形成筒狀，而第二基座則設計形成端蓋狀，并罩塞于筒狀的第一基座的開口端。
前述的外轉子馬達，其中所述的內定子軛鐵設有定位部，其結構可以是在每一片內定子軛鐵上以沖壓結構制成的凸出部與凹入部互相卡合的結構，也可以是在內定子軛鐵上沖設有貫穿的定位孔，并設有定位銷貫穿該定位孔而定位的結構。
前述的外轉子馬達，其中所述的馬達基座進一步包括一軸承座，該軸承座設有螺絲鎖接穿過內定子的另外一端，并進一步鎖固于第一基座上，該軸承座內設有另外的一個軸承裝設于其中。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和積極效果。由以上技術方案可知，本發(fā)明針對外轉子馬達具有理論上的優(yōu)點，卻因為結構設計上一直無法克服的嚴重缺陷而導致外轉子馬達仍無法充分發(fā)揮其理論上的優(yōu)點，并無法被廣泛應用于工業(yè)上，特別是無法滿足小體積高扭力馬達的需求，因而提供了一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其可徹底解決外轉子馬達所存在的結構設計上的缺陷，并具有下列結構特點及功效1、本發(fā)明在小體積高輸出扭力的條件下，內定子軛鐵的線槽的面積可以有效加大，使通過線槽的線匝的總斷面積也能夠大幅提高，使內定子的電流密度有效提高，進而使整個外轉子馬達的輸出扭力大大提高，同時亦可降低馬達的工作溫度。
2、本發(fā)明在小體積高輸出扭力的條件下，內定子軛鐵(矽鋼片)的斷面積可以有效加大，當通電后所產生的電磁通密度也能夠大幅度提高，進而使整個外轉子馬達的效率可以大大提高。
3、本發(fā)明的內定子軛鐵(矽鋼片)能夠用螺絲固定在馬達基座，故其牢固性可大大提高。
4、因本發(fā)明在結構設計上的突破，使馬達的外轉子的兩端都可以獲得穩(wěn)定的支撐，如同內轉子馬達般的堅固，且外轉子亦因設有馬達基座罩蓋的保護，而使馬達整體結構堅固，轉軸運轉平穩(wěn)。
綜上所述，本發(fā)明將原裝設于內定子中心孔內的軸承及套筒移除，并裝設于內定子外部，使內定子只需鉆設足夠供轉軸穿過的穿孔即可，因此可以加深內定子軛鐵的線槽的深度，使纏繞激磁線圈的總橫斷面加大，大幅提高外轉子馬達的輸出扭力；另外將該軸承改設于馬達基座罩蓋內，使得外轉子兩端的支撐結構如同轉子馬達的支撐結構般的堅固，且外轉子同時受到馬達基座罩蓋的保護，因而使馬達整體結構堅固。其不論在結構上或功能上皆有較大的改進，且在技術上有較大的進步，并產生了好用及實用的效果，而確實具有增進的功效，從而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
本發(fā)明的具體結構由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1是本發(fā)明第一實施例的分解立體圖。
圖2是本發(fā)明第一實施例的組合結構立體圖。
圖3是圖2中A-A剖線的剖面圖。
圖4是圖2中B-B剖線的剖面圖。
圖5是圖3的結構放大圖。
圖6是本發(fā)明第二實施例的結構剖面圖。
圖7是現(xiàn)有的外轉子馬達的結構剖面示意圖。
以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達其具體結構、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示，本發(fā)明高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其主要包括馬達基座11、內定子12、轉軸13、軸承14及外轉子15等主要構件，其中該馬達基座11，由第一基座17及第二基座18相連接而構成，第一基座17與第二基座18為呈同心圓相連接，其內部建立形成內腔室16。其中，第一基座17與第二基座18等兩個基座之中，其中一個基座設計形成筒狀，罩蓋于內定子及外轉子的外緣，在圖中所示的本實施例中，第一基座17設計形成筒狀，而第二基座18則設計形成端蓋狀，并罩塞于筒狀的第一基座17的開口端。第一基座17并設有定位孔27，以提供和內定子12同心圓定位。
該內定子12，其固設于馬達基座11的內部，其包括軛鐵19及激磁線圈20。其中，該軛鐵19，設有軸向的貫穿孔21及輻射狀地布署于貫穿孔21周圍的線槽22；該激磁線圈20，繞設于軛鐵19的線槽22。內定子12的其中一端固連于馬達基座11的其中一端。軛鐵19在貫穿孔21的周緣設有貫穿該軛鐵19軸向的固定孔25，并設有螺絲26貫穿該固定孔25而固定。
該轉軸13，是貫穿于軛鐵19中心的貫穿孔21，轉軸13的兩端或其中一端是分別貫穿馬達基座11的兩端或其中一端。
該等軸承14，是裝設于馬達基座11的兩端。
該外轉子15，設置于馬達基座11內，其包括外轉子基座23及外轉子磁鐵24。其中，該外轉子基座23，固設于轉軸13上，并包罩于內定子12的外緣；該外轉子磁鐵24，設置于外轉子基座23的內緣。
本發(fā)明的內定子12由于結構上的突破設計，使內定子軛鐵19的線槽22的面積可以有效地加深而加大，所以使得繞設于軛鐵19的線槽22的激磁線圈20的總橫斷面積能夠有效地增大，同時可使軛鐵19的斷面積可以有效加大，進而使通過線槽22的激磁線圈的線匝的總斷面積也能夠大幅提高，使內定子12的磁力有效提高，進而使整個外轉子馬達的輸出扭力大大提高，亦即使通電后所產生的電磁通密度能夠大幅提高，進而使整個外轉子馬達的效率大大提高，并可降低馬達的工作溫度。同時由于本發(fā)明的內定子軛鐵19(矽鋼片)能夠用螺絲26固定在馬達基座11，故其牢固性大大提高。此外內定子軛鐵19〔矽鋼片〕設有定位部29，可在將各片的內定子軛鐵19疊接在一起不會發(fā)生徑向錯位。前述的定位部29，其結構可以是在每一片內定子軛鐵19上以沖壓結構方式制成的凸出部與凹入部互相卡合的結構，也可以在內定子軛鐵19上沖出貫穿的定位孔，并設有定位銷貫穿該定位孔而定位的結構。
請參閱圖1至圖5所示，為本發(fā)明第一實施例，其兩個軸承14、14是分別裝設在第一基座17與第二基座18內。
請參閱圖6所示，為本發(fā)明第二實施例，其進一步包括一軸承座28，該軸承座28設有螺絲26穿過內定子12的另外一端，并進一步鎖固于第一基座17上(結合參閱圖5所示)，該軸承座28內設有一軸承14，而可供該另外的一個軸承14裝設于其中。
為了進一步說明內定子軛鐵19中心所挖除的貫穿孔21的大小對于馬達扭力大小的影響甚大，本發(fā)明特別以一比一比例(1∶1)，并經過有限元素法分析磁力線的分布圖作出比較。〔請參閱附件1所示，圖中所示為軛鐵中心未挖孔時的電磁通的分布圖，橙色區(qū)域所示為直徑35mm的定子(1∶1)〕。如果本發(fā)明的轉軸的直徑為8mm，則定子孔徑為9mm〔請參閱如附件2所示，黃色為9mm的孔徑〕。由于直徑9mm的孔徑不大，對磁通的分布影響甚小，并因為軸承未裝設于內定子部，因此可以根據(jù)馬達的扭力大小自由地選配合適的軸承。例如選用編號為608ZZ的軸承〔請參閱如附件4所示的軸承規(guī)格表所示〕，其內徑d＝8mm、外徑D＝22mm、動態(tài)負載Cr＝335Kgf。
現(xiàn)有的構造如果也要選用編號為608ZZ的軸承時，如附件3所示，由于608ZZ軸承的外徑D＝22mm，又因為線槽底緣的直徑只有18mm而已，根本無法裝得下外徑D＝22mm的608ZZ軸承，因此必須選用直徑小于18mm的軸承。若選用外徑為16mm的編號688ZZ的軸承，其內徑d＝8mm，外徑D＝16mm，動態(tài)負載Cr＝128Kgf。由此可知，由于選用軸承外徑的減小，其能負荷的動態(tài)負載Cr值也隨著降低，因此在高扭力工作中，其使用壽命將減少。除此之外，使用外徑D＝16mm的688ZZ軸承時，就必須在軛鐵的中央鉆設直徑為16mm的孔徑(如蘭色區(qū)域所示)，如此大的內孔必然導致磁通分布的面積大幅減低，致使磁通分布不順暢而大大降低馬達的輸出扭力。如果為了避免磁通分布的面積大幅度減低而把孔緣肉厚向外加厚時，又必然會使線槽的深度大大的變淺而導致線匝斷面積減小，致使輸出扭力變小，當然馬達的輸出功率也隨著降低，也就是馬達的效率降低。這一點是現(xiàn)有的外轉子馬達所存在而一直無法解決的問題。而本發(fā)明高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達卻徹底地解決了現(xiàn)有的外轉子馬達所存在的缺陷，從而證實本發(fā)明的確實具有適于實用的功效。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，主要包括馬達基座、內定子、轉軸、軸承及外轉子構件，其特征在于其中該馬達基座，由第一基座及第二基座相連接而構成；該內定子，固設于馬達基座的內部，其包括軛鐵及激磁線圈；其中該軛鐵，設有軸向的貫穿孔及輻射狀地布署于貫穿孔周圍的線槽；該激磁線圈，繞設于軛鐵的線槽；該內定子的其中一端固連于馬達基座的其中一端；該轉軸，貫穿于軛鐵中心的貫穿孔，轉軸的兩端或其中一端為分別貫穿馬達基座的兩端或其中一端；該軸承，裝設于馬達基座的兩端；該外轉子，設置于馬達基座內，其包括外轉子基座及外轉子磁鐵；其中，該外轉子基座，固設于轉軸上，并包罩于內定子的外緣；該外轉子磁鐵，設置于外轉子基座的內緣。
2.根據(jù)權利要求1所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的軛鐵在貫穿孔的周緣設有貫穿該軛鐵軸向的固定孔，并設有螺絲貫穿該固定孔而固定。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的馬達基座的第一基座及第二基座，其中該第一基座，并設有定位孔，以與內定子呈同心圓定位；該第二基座，為與第一基座呈同心圓相連接，在第一基座與第二基座的內部建立形成內腔室；上述的軸承，其至少設有兩個軸承，并分別裝設于第一基座與第二基座。
4.根據(jù)權利要求3所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的第一基座與第二基座等兩個基座之中，其中一個基座設計形成筒狀，罩蓋于內定子及外轉子的外緣。
5.根據(jù)權利要求4所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的軸承設有兩個軸承，并分別裝設于第一基座與第二基座之中。
6.根據(jù)權利要求5所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的第一基座設計形成筒狀，而第二基座則設計形成端蓋狀，并罩塞于筒狀的第一基座的開口端。
7.根據(jù)權利要求6所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的內定子軛鐵設有定位部，其結構可以是在每一片內定子軛鐵上以沖壓結構制成的凸出部與凹入部互相卡合的結構，也可以是在內定子軛鐵上沖設有貫穿的定位孔，并設有定位銷貫穿該定位孔而定位的結構。
8.根據(jù)權利要求4所述的外轉子馬達，其特征在于其中所述的馬達基座進一步包括一軸承座，該軸承座設有螺絲鎖接穿過內定子的另外一端，并進一步鎖固于第一基座上，該軸承座內設有另外的一個軸承裝設于其中。
全文摘要
一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達,包括馬達基座、內定子、轉軸、軸承及外轉子,馬達基座由第一、第二基座構成,內定子固設于馬達基座內,包括軛鐵及激磁線圈,內定子一端固連馬達基座一端,轉軸貫穿軛鐵中心孔,兩端貫穿馬達基座兩端,軸承設于馬達基座兩端,外轉子設于馬達基座內,包括外轉子基座及外轉子磁鐵。其可加深軛鐵線槽深度,使纏繞激磁線圈的總橫斷面加大,大幅提高外轉子馬達輸出扭力,另轉子兩端支撐結構堅固且受基座罩蓋保護,使馬達整體結構堅固。
文檔編號H02K5/04GK1254978SQ98124958
公開日2000年5月31日 申請日期1998年11月23日 優(yōu)先權日1998年11月23日
發(fā)明者許俊甫 申請人:臺灣肯捷特電機有限公司