高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達的製作方法
2023-09-23 12:35:40
專利名稱：高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電學領域電動機中的外轉子馬達，特別是涉及一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達(第九案)，其是針對本申請人已向中國專利局申請的名稱為「高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達」(第八案)的進一步改良的申請案。
請參閱圖8所示，現有的外轉子型無刷馬達，其結構是把設有永久磁鐵70的圓筒形外轉子71，包罩於設有激磁線圈72及內定子軛鐵73的圓柱形的內定子74的外緣，另外在外轉子71的其中一端的中心固設轉軸75，該轉軸75再穿入內定子74的內定子中心孔76，使外轉子71得以相對於內定子74旋轉。當通電激磁後，外轉子71就圍繞著內定子74旋轉而向外輸出所需的扭矩(Torgue)。由於外轉子71必須圍繞在內定子74的外緣旋轉，所以外轉子71的兩端之中，只有其中的一端通常是形成筒端面71a受到支撐而已，而另外一端則必須形成開口71b，而且是懸空的結構。
由於內定子74的激磁線圈72通電激磁時，其所產生的電磁場與外轉子71的永久磁鐵70所存在的永久磁場之間會產生相吸與排斥的交互作用，使得外轉子71受到此兩種相吸與排斥的交互作用而造成晃動(Vibration)的現象，並進而因為此種晃動現象而誘生振動的問題。當轉速越高時，其離心力越大，或是上述磁場強度越強大時，前述的晃動現象與振動問題也都會越嚴重。也正是因為此種問題，而導致從一開始有外轉子型馬達以來，就始終無法製造出能夠輸出高馬力、高扭力的外轉子型馬達；更因為這一項無法突破的瓶頸制約，而導致外轉子型馬達迄今為止仍然只停留在低馬力及低扭力的使用場合，例如使用於散熱風扇的馬達、電唱機的唱片驅動馬達、軟碟機的碟片驅動馬達、硬碟機的碟片驅動馬達及影碟機的馬達等等，其外轉子71在支撐結構上所遇到的技術瓶頸的制約至今仍然無法突破。
為了解決前述問題，本發明人在先已向中國專利局申請了名稱為「高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達」(第八案)，該第八案是針對外轉子型馬達因外轉子支撐力不足，致使外轉子型馬達無法應用於高效率、高馬力、高扭力、高轉速的馬達領域中的問題，針對在外轉子型馬達的外轉子部懸空的開口端與內定子之間，因外轉子導磁體與內定子激磁線圈之間因為彼此電樞反應的交互作用，以及因高速旋轉時所產生的離心力等因素，而使外轉子產生晃動及不平穩現象的問題，提供了極為優越的外轉子開口端支撐軸承，為運轉不平穩現象的問題，提供了極為優越的外轉子支撐結構。
如果外轉子馬達的外轉子基座直徑較小時，上述第八案所提供的外轉子基座的開口端尚可直接套接於開口端的支撐軸承的外圓，但如果外轉子基座直徑較大時，則必須採用直徑特別大的支撐軸承裝設於外轉子基座的開口端與內定子基座之間，此種大直徑的軸承成本昂貴，以及增加馬達的不必要重量，此外如果外轉子基座採用板材以衝床抽制而成，而外轉子基座直徑設計成較大時，為了提高馬達的輸出功率，因此外轉子基座的厚度必須對應內定子的磁通量而相對加厚，一旦外轉子基座的厚度加大時，就無法使用抽制的方法製造，因此採用外轉子基座的本體和前端蓋、後端蓋是分離製造，再將其組合成一體。
有鑑於上述現有的外轉子型無刷馬達存在的問題，本發明人基於豐富的實務經驗及專業知識，積極加以研究創新，經過不斷的研究、設計，並經反覆試作樣品及改進後，終於創設出本發明。
本發明的主要目的在於，克服現有的外轉子型無刷馬達存在的缺陷，針對外轉子基座的直徑加大時所衍生開口端支撐軸承亦需使用大外徑的問題，而提供一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達(第九案)，使其在外轉子基座的前端或後端分別封套前端蓋或後端蓋，以使外轉子基座的前端與前端支撐軸承之間，以及外轉子基座的後端與後端支撐軸承之間，均構成連接關係，使外轉子前端及後端支撐軸承的外徑能夠選用較小外徑。
本發明的另一目的在於，提供一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達(第九案)，使其分別在前端蓋及後端蓋進一步設有通氣孔或/及散熱葉片，以便隨著外轉子的轉動而對外轉子馬達的內定子內部通氣散熱。
本發明的再一目的在於，提供一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達(第九案)，使其進一步針對較大輸出功率馬達的條件，因對應馬達磁通量而需增加外轉子基座的厚度，因此在製造上將外轉子基座的本體和前端蓋、後端蓋為分離製造，再將其組合成一體。
本發明的目的是由以下的技術方案來實現的。依據本發明提出的一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其包括內定子、內定子基座、外轉子、後端蓋、外轉子基座後端支撐軸承、前端蓋、外轉子基座前端支撐軸承，其中該內定子，包括內定子軛鐵及繞設於內定子軛鐵的激磁線圈，並設有對應於馬達中心的內定子定位端；該內定子基座，其內定子基座的其中一端設有對應於馬達中心的內定子基座串柱定位端，以提供上述內定子定位端為同心緊迫穿套，進一步更因內定子藉由螺絲、螺母鎖定於內定子基座以成為相接結合，該內定子基座串柱定位端的底部外圍設有一與馬達中心(內定子中心)同心的外轉子後端軸承定位端，該外轉子後端軸承定位端與內定子基座之間進一步設有至少一個的導線穿孔，使馬達外部控制信號能經由導線穿孔而與內定子的激磁線圈或控制迴路的電氣連接貫通，該內定子基座串柱定位端的頂端中心至少延伸設有一前支撐杆及後支撐杆，以作為馬達運轉時穩固固定的支撐用；該外轉子，包罩於內定子的外緣，並相對於內定子旋轉，該外轉子包括外轉子基座，該外轉子基座是穿套入內定子的外緣，外轉子基座的內緣是提供電樞反應的電樞導磁體固定載動之用，該電樞導磁體相對於內定子而電樞反應地導磁旋轉，前述外轉子基座的外緣(外殼)可直接套接、搭接負載機構，並由外轉子輸出轉矩，直接驅動該負載機構運轉；該後端蓋，是封蓋於外轉子基座的後端，該後端蓋的內緣套裝於外轉子基座後端支撐軸承的外圓，以使外轉子基座的後端與外轉子基座後端支撐軸承之間構成連結關係，使外轉子基座後端支撐軸承的外徑能夠適當地選用較小外徑的軸承；該外轉子基座後端支撐軸承，其內圓套設於上述內定子基座的外轉子後端軸承定位端，其外圓和後端蓋同心套接並封套於外轉子基座本體的後端，使外轉子基座後端可非常穩固旋轉地被支撐於內定子基座的外轉子後端軸承定位端，可徹底解決外轉子因旋轉離心力和電樞效應所引起的旋轉晃動；該前端蓋，是封蓋於外轉子基座本體的前端，該前端蓋的內緣套裝於外轉子基座前端支撐軸承的外圓，以使在外轉子基座本體的前端與外轉子基座前端支撐軸承之間構成連結關係；該外轉子基座前端支撐軸承，其內圓套接於內定子基座串柱定位端頂端的前支撐杆，其外圓和前端蓋同心套接，並封套於外轉子基座本體的前端，使外轉子基座本體的外端可非常穩固旋轉地被支撐著，並和上述外轉子基座後端支撐軸承以及後端蓋共同將外轉子堅固地支撐著，使外轉子能不晃動地對應於內定子的電樞反應，並穩固地導磁旋轉支撐。
本發明的目的還可通過以下技術措施來進一步實現。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的前端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的前端，且其中該後端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的後端。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的前端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的前端，且其中該後端蓋為可一體成型地封蓋於外轉子基座本體的後端。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的前端蓋為可一體成型地封蓋於外轉子基座本體的前端，且其中該後端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的後端。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的後端蓋及前端蓋可進一步設有通氣孔或散熱葉片，以便隨著外轉子的轉動而對外轉子馬達的內定子內部通氣散熱。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的內定子基座的中心進一步設有一中心穿孔，而前支撐杆、後支撐杆則為緊迫地穿入結合，以共同提供馬達運轉支撐之用。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的前支撐杆及後支撐杆其設置為僅保留該前支撐杆，而後支撐杆為刪除，並借內定子基座底端所提供設置的螺栓或螺孔，協同前支撐杆共同提供馬達支撐固定之用。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的前支撐杆及後支撐杆其設置為該前支撐杆及後支撐杆均刪除，並借內定子基座底端所提供的螺栓或螺孔，提供馬達支撐固定之用。
前述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其中所述的外轉子基座前端支撐軸承的定位位置為離開內定子線槽繞線部而設置，以使內定子的線槽斷面積可以最有效的加大，以提高激磁線圈的電流密度，並達成提高外轉子馬達的有效輸出扭力。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和積極效果。由以上的技術方案可知，本發明高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達(第九案)，除了具有第八案的構造特徵之外，還增加了下列特殊的功效及特點1、本發明是在外轉子基座的前端及後端分別封套前端蓋及後端蓋，以使外轉子基座的前端與前端支撐軸承之間，以及外轉子基座的後端與後端支撐軸承之間，均構成連結關係，使外轉子前端及後端支撐軸承的外徑能夠適當地選用較小外徑的軸承。
2、本發明是分別在前端蓋及後端蓋進一步設有通氣孔及散熱葉片，以便隨著外轉子的轉動而對外轉子馬達的內定子內部通氣散熱。
3、本發明在較大輸出功率馬達的條件時，因其輸出功率較大，外轉子基座的厚度必須對應馬達整體磁通量而相對加厚，因此在製造上是採用外轉子基座的本體和前端蓋、後端蓋是分離製造，再將其組合成一體，而為十分可行的製造方式。
綜上所述，本發明不論在結構上或功能上皆有較大的改進，並產生了好用及實用的優良效果，而確實具有增進的功效，從而更加適於實用，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
本發明的具體結構由以下實施例及其附圖詳細給出。
圖1是本發明第一實施例的分解立體圖。
圖2是本發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3中B-B剖線的剖面圖。
圖5是圖3中C-C剖線的剖面圖。
圖6是本發明第二實施例的結構剖面圖。
圖7是本發明第三實施例的結構剖面圖。
圖8是現有的外轉子型無刷馬達的結構剖面示意圖。
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達其具體結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖1至圖5所示，是本發明的第一實施例，本發明高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達(第九案)20，其包括內定子21、外轉子22、外轉子基座前端支撐軸承25、外轉子基座後端支撐軸承23、外轉子基座本體29、前端蓋85、後端蓋86、前支撐杆81以及後支撐杆82等基本主要構件，其中上述的內定子21，包括內定子軛鐵27及繞設於內定子軛鐵27的激磁線圈28，並應設有對應於馬達中心的內定子定位端26a。
上述的外轉子22，其包罩於內定子21的外緣，並相對於內定子21旋轉，該外轉子22包括外轉子基座本體29，該外轉子基座本體29是穿套入內定子21的外緣，外轉子基座本體29的內緣為提供設置電樞反應的電樞導磁體30固定載動之用，該電樞導磁體30應相對於內定子21而電樞反應地導磁旋轉，前述的外轉子基座的外緣(外殼)可直接套接、搭接負載機構，例如風扇扇葉、轉動輪、齒輪、自行車輪轂等等，並由外轉子22輸出轉矩，直接驅動該負載機構運轉。外轉子基座本體29具有外轉子基座前端29a及外轉子基座後端29b，其中，外轉子基座後端29b是供穿套入內定子21的外緣，而前端29a則借外轉子基座前端支撐軸承25支撐於內定子21的前端。
上述的內定子基座26，其中一端設有對應於馬達中心的內定子基座串柱定位端36，以提供上述內定子定位端26a為同心緊迫穿套，進一步更因由內定子定位端外緣的螺孔藉由螺絲穿套鎖定於內定子基座26以成為相接結合，該內定子基座串柱定位端36的底部外圍設有一與馬達中心(內定子中心)同心的外轉子後端軸承定位端48，該外轉子後端軸承定位端48與內定子基座26之間進一步設有至少一個的導線穿孔33，使馬達外部控制信號能夠經由導線穿孔33而與內定子21的激磁線圈28或控制迴路的電氣連接貫通，例如電線34即經由導線穿孔33進入馬達內部。該內定子基座串柱定位端36的頂端中心至少延伸設有一前支撐杆81以及後支撐杆82，以作為馬達運轉時穩固固定的支撐用。
上述的前支撐杆81、後支撐杆82，其設置前支撐杆81以及後支撐杆82的實施例可追加有下列數種1、如圖3所示，在內定子基座26的中心進一步設有一中心穿孔83，而前支撐杆81、後支撐杆82則為緊迫地穿入結合。
2、如圖6所示，是本發明第二實施例，僅保留前支撐杆81，而後支撐杆82則刪除，並借內定子基座26底端所提供的螺栓或螺孔84，並協同前支撐杆81共同提供馬達固定之用。
3、如圖7所示，是本發明第三實施例，其中前支撐杆81及後支撐杆82均刪除，並借內定子基座26底端所提供的螺栓或螺孔84，提供馬達固定之用。
上述的後端蓋86，是封套於外轉子基座本體29的後端29b，該後端蓋86的內緣是套裝於外轉子基座後端支撐軸承23的外圓，以使外轉子基座本體29的後端29b與外轉子基座後端支撐軸承23之間構成連接關係，使外轉子後端支撐軸承23的外徑能夠選用外徑較小的軸承。
上述的外轉子基座後端支撐軸承23，其內圓是套設於上述內定子基座26的外轉子後端軸承定位端48，其外圓和後端蓋86同心套接並封套於外轉子基座本體29的後端29b，使外轉子基座後端29b可非常穩固旋轉地被支撐於內定子基座26的外轉子後端軸承定位端48，而可徹底解決外轉子22因旋轉離心力和電樞效應所引起的旋轉晃動。
上述的前端蓋85，是封蓋於外轉子基座本體29的前端29a，前端蓋85的內緣是套裝於外轉子基座前端支撐軸承25的外圓，以使在外轉子基座本體29的前端29a與外轉子基座前端支撐軸承25之間構成連結關係。
本發明是分別在前端蓋85可進一步設有通氣孔89，或進一步設置有散熱片87，以便隨著外轉子22的轉動而對外轉子馬達的內定子21的內部通氣散熱。同樣地，後端蓋86亦可進一步設有通氣孔90，或進一步設置有散熱葉片88，以便配合前端蓋85的通氣孔89或散熱葉片87，共同對外轉子馬達的內定子21的內部通氣散熱。
上述的外轉子基座前端支撐軸承25，其內圓是套設於內定子基座串柱定位端36頂端的前支撐杆81，其外圓和前端蓋85同心套接，並封套於外轉子基座本體29的前端29a，使外轉子基座本體29的前端29a可非常穩固旋轉地被支撐著，並和上述外轉子基座後端支撐軸承23以及後端蓋86共同將外轉子22堅固地支撐著，使外轉子22能不晃動地對應於內定子21的電樞反應，並穩固地導磁旋轉支撐。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發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，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其包括內定子、內定子基座、外轉子、後端蓋、外轉子基座後端支撐軸承、前端蓋、外轉子基座前端支撐軸承，其中a、該內定子，包括內定子軛鐵及繞設於內定子軛鐵的激磁線圈，並設有對應於馬達中心的內定子定位端；b、該內定子基座，其內定子基座的其中一端設有對應於馬達中心的內定子基座串柱定位端，以提供上述內定子定位端為同心緊迫穿套，進一步更因內定子藉由螺絲、螺母鎖定於內定子基座以成為相接結合，該內定子基座串柱定位端的底部外圍設有一與馬達中心(內定子中心)同心的外轉子後端軸承定位端，該外轉子後端軸承定位端與內定子基座之間進一步設有至少一個的導線穿孔，使馬達外部控制信號能經由導線穿孔而與內定子的激磁線圈或控制迴路的電氣連接貫通，該內定子基座串柱定位端的頂端中心至少延伸設有一前支撐杆及後支撐杆，以作為馬達運轉時穩固固定的支撐用；c、該外轉子，包罩於內定子的外緣，並相對於內定子旋轉，該外轉子包括外轉子基座，該外轉子基座是穿套入內定子的外緣，外轉子基座的內緣是提供電樞反應的電樞導磁體固定載動之用，該電樞導磁體相對於內定子而電樞反應地導磁旋轉，前述外轉子基座的外緣(外殼)可直接套接、搭接負載機構，並由外轉子輸出轉矩，直接驅動該負載機構運轉；d、該後端蓋，是封蓋於外轉子基座的後端，該後端蓋的內緣套裝於外轉子基座後端支撐軸承的外圓，以使外轉子基座的後端與外轉子基座後端支撐軸承之間構成連結關係，使外轉子基座後端支撐軸承的外徑能夠適當地選用較小外徑的軸承；e、該外轉子基座後端支撐軸承，其內圓套設於上述內定子基座的外轉子後端軸承定位端，其外圓和後端蓋同心套接並封套於外轉子基座本體的後端，使外轉子基座後端可非常穩固旋轉地被支撐於內定子基座的外轉子後端軸承定位端，徹底解決外轉子因旋轉離心力和電樞效應所引起的旋轉晃動；f、該前端蓋，是封蓋於外轉子基座本體的前端，該前端蓋的內緣套裝於外轉子基座前端支撐軸承的外圓，以使在外轉子基座本體的前端與外轉子基座前端支撐軸承之間構成連結關係；g、該外轉子基座前端支撐軸承，其內圓套接於內定子基座串柱定位端頂端的前支撐杆，其外圓和前端蓋同心套接，並封套於外轉子基座本體的前端，使外轉子基座本體的外端可非常穩固旋轉地被支撐著，並和上述外轉子基座後端支撐軸承以及後端蓋共同將外轉子堅固地支撐著，使外轉子能不晃動地對應於內定子的電樞反應，並穩固地導磁旋轉支撐。
2.根據權利要求1所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的前端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的前端，且其中該後端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的後端。
3.根據權利要求1所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的前端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的前端，且其中該後端蓋為可一體成型地封蓋於外轉子基座本體的後端。
4.根據權利要求1所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的前端蓋為可一體成型地封蓋於外轉子基座本體的前端，且其中該後端蓋為可分離地封蓋於外轉子基座本體的後端。
5.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的後端蓋及前端蓋可進一步設有通氣孔或散熱葉片，以便隨著外轉子的轉動而對外轉子馬達的內定子內部通氣散熱。
6.根據權利要求1所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的內定子基座的中心進一步設有一中心穿孔，而前支撐杆、後支撐杆則為緊迫地穿入結合，以共同提供馬達運轉支撐之用。
7.根據權利要求1或6所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的前支撐杆及後支撐杆其設置為僅保留該前支撐杆，而後支撐杆為刪除，並借內定子基座底端所提供設置的螺栓或螺孔，協同前支撐杆共同提供馬達支撐固定之用。
8.根據權利要求1或6所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的前支撐杆及後支撐杆其設置為該前支撐杆及後支撐杆均刪除，並借內定子基座底端所提供的螺栓或螺孔，提供馬達支撐固定之用。
9.根據權利要求1所述的高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達，其特徵在於其中所述的外轉子基座前端支撐軸承的定位位置為離開內定子線槽繞線部而設置，以使內定子的線槽斷面積可以最有效的加大，以提高激磁線圈的電流密度，並達成提高外轉子馬達的有效輸出扭力。
全文摘要
一種高效率、高扭力、高支撐的外轉子馬達,其在外轉子基座前端或後端分別封套前端蓋或後端蓋,使外轉子基座前端與前端支撐軸承間,以及外轉子基座後端與後端支撐軸承間,均構成連接關係,使前端及後端支撐軸承能選用較小外徑軸承。在前端蓋及後端蓋設有通氣孔及散熱葉片,以對內定子通氣散熱。同時在較大輸出功率馬達時,因輸出功率較大,外轉子基座厚度必須對應內定子磁通量而相對加厚,故採用將外轉子基座本體和前端蓋、後端蓋為分離製造,再組合成一體。
文檔編號H02K5/04GK1274980SQ9910747
公開日2000年11月29日 申請日期1999年5月21日 優先權日1999年5月21日
發明者許俊甫 申請人:許俊甫