薄型馬達的強化結構的製作方法

2023-06-06 19:39:21 1

專利名稱：薄型馬達的強化結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種薄型馬達的強化結構，尤其是涉及一種具有肋結構與定子鎖固裝置的軸向磁通薄型馬達，減少定子重量，使馬達輕量化，還能增強馬達外殼強度，使其不易變形；同時，再利用鎖固裝置，將定子牢固於外殼，以抵抗轉子內永久磁鐵的正向磁吸力，解決馬達運轉時定轉子吸附於一起的情形發生，使馬達達到薄形化及強化結構的目的。
背景技術：
現有技術的電動自行車(腳踏車)車輪馬達，為裝置於輪轂的「輪內馬達」設計， 其輪圈鋼絲必須每一根都鎖固於輪轂上，安裝過程非常耗時；再者，由於各廠牌自行車的輪圈並無統一產品規格，若要改裝該型式的電動馬達，就需重新設計輪圈架構。為了解決上述問題，本發明提出一種軸向磁通薄型馬達，可以側掛方式裝設於自行車上，因此適用於任何自行車的輪圈。再者，現有技術的薄型馬達大部分應用於電子產品，其馬達僅需要小功率即能驅動，若要將該技術應用於車輛上，會有電流過小導致扭力嚴重不足的問題。另外，現有車用的軸向磁通馬達雖然扭力足夠驅動車輛，卻因機構設計問題，會導致馬達體積過大，結構變得厚重的缺點。因此，本發明提出軸向磁通結構的薄型馬達，可達到馬達輕薄化且提供足夠扭力來驅動車輛。現有第一件專利為中國臺灣專利1303122，主要技術為提供一般電子產品的超薄型馬達結構，由此提高馬達的組裝性與量產性，解決了傳統徑向氣隙馬達因堆疊導磁材料阻礙馬達體積薄化設計的問題。現有第二件專利為中國臺灣專利1260595，主要技術為在馬達內部機構設計成一種低搖擺且易薄化的主軸馬達結構，用以解決傳統馬達運轉時無法達到平順的缺失，以及馬達無法薄化的缺點。現有第三件專利為中國臺灣專利M361170，主要技術為提出一種軸向磁通馬達的吊扇機構，改善現有徑向馬達的複雜結構、效率較低的缺點，由於軸向馬達為扁平狀，軸向馬達適合作薄形化設計，且磁通面積大，驅動效率也較徑向馬達吊扇來的高，但是該現有技術與本案相較後，為不同應用領域。現有第四件專利為中國臺灣專利1318036，主要技術為在肋結構用於馬達機構方面，設計馬達基座散熱殼體，使高功率馬達的發熱元件所散發的高溫通過固定板傳導至基座、肋片以及框體，防止積熱，肋片除了散熱之外也有固定其內部元件的功能，但其應用領域非為使馬達達到薄形化及強化結構的目的。現有第五件專利為中國臺灣專利5四859，主要技術為提出外轉式馬達的冷卻裝置，肋片裝置於轉子上，馬達運轉時，肋片裝置會產生氣流使定子內各部位機構溫度平均分布，同時馬達內部設計流體通道以達散熱之效，但其應用領域也非為使馬達達到薄形化及強化結構的目的。現有第六件專利為美國專利US 7679260 B2，主要技術為針對軸向馬達設計兩片定子及一片轉子的結構，轉子內含有肋，用於固定磁鐵以及增強轉子結構，以減少馬達運轉時所產生的震動以及噪音，但其應用領域也非為使馬達達到薄形化的目的。現有第七件專利為美國專利US 7256524 B2，主要技術為提供一種具有兩片定子、 兩片轉子及兩個輸出軸的馬達，並設有水套機構供馬達冷卻散熱，其中兩輸出軸可分別提供不同的轉速獨立轉動，但是該現有技術與本案相較後，為不同應用領域。現有第八件專利為美國專利US 7170212 B2，主要技術為設計軸向磁通馬達，具有兩片轉子、一片定子及上/下定子盤分別排列兩層不同排列方向的環狀線圈，來組成三相馬達，但其應用領域也非為使馬達達到薄形化及強化結構的目的。在前述國內、外專利中，在薄型馬達設計方面，由於其線圈為微納米尺寸，只能適用於一般電子產品的小功率馬達，無法承受一般馬達所需的電流負載。一般用途的軸向磁通馬達結構，能夠提供的扭力卻有限，無法驅動車輛。若要提供足夠扭力驅動車輛的馬達， 卻因機構設計問題，會造成體積過大，結構厚重等缺點。本發明為解決上述存在問題，設計足以驅動車輛的軸向磁通薄型馬達結構。現有軸向磁通馬達常用於低功率、低扭力及高轉速場合，如光碟機、硬碟等3C電子產品的旋轉電動機，請參閱圖1所示，此為光碟機馬達，其構件包括有一背鐵11、一線圈 12、一軸13、一軸承14及一軛15，但馬達為無鐵心結構，且線圈12繞線於背鐵11之上，此種結構的馬達其功率和扭力較小，故應用場合受限，請參閱圖2所示，其構件包括有一定子外殼21、一馬達定子22、一馬達線圈23、一軸承M、一轉子外殼25、一軸承沈、一馬達轉子27、 一鎖固螺絲28及一永久磁鐵29，由於現有薄形馬達其軸向磁通特性，能夠擁有較徑向磁通馬達更多磁通面積，故能夠進行高功率與大扭力的輸出，但也因為大功率與大扭力的輸出， 在馬達運作時，將會產生極大的正向力，此實施例所產生正向力約為3000牛頓至4000牛頓，其缺點為在極大的正向力與薄形馬達薄形的結構特性之下，將會造成結構變形而無法保持一定距離氣隙，導致馬達無法正常運轉，甚至無法使用。本發明可解決上述圖2揭露結構的問題，設計一種薄形馬達結構，能夠進行高功率與大扭力輸出，其扭力密度可達到6Nm/kg以上，再不改變其薄形特徵與大扭力輸出的條件之下，解決結構變形的問題。

發明內容
基於解決以上所述現有技術的缺失，本發明為一種薄型馬達的強化結構架構，其主要目的為設計一種具有肋結構與定子鎖固裝置的軸向磁通薄型馬達，減少定子重量，使馬達輕量化，還能增強馬達外殼強度，使其不易變形；同時，再利用鎖固裝置，將定子牢固於外殼，以抵抗轉子內永久磁鐵的正向磁吸力，解決馬達運轉時定、轉子吸附於一起的情形發生，使馬達達到薄形化及強化結構的目的。為達上述的目的，本發明提供一種薄型馬達的強化結構，其包括馬達轉子、馬達定子、定子外殼、馬達線圈、轉子外殼、軸承、永久磁鐵，該永久磁鐵安裝於馬達轉子之上，馬達線圈纏繞於馬達定子之上，馬達定子上設置有多個齒柱，在定子外殼內側設置有多個補強肋，馬達定子底側利用對應設置有多個卡合溝貼合於定子外殼的補強肋外部，再於馬達定子與定子外殼設置有多個穿孔，該些穿孔以供固定元件進行固定，以形成馬達定子與定子外殼的固定結構。
為進一步對本發明有更深入的說明，通過以下圖示、圖號說明及發明詳細說明，冀能對貴審查委員於審查工作有所助益。


圖1為現有軸向磁通馬達結構圖；圖2為本發明的薄形馬達結構圖；圖3為本發明的薄形馬達定子與定子外殼鎖固結構圖；圖4為本發明的薄形馬達定子外殼結構圖；圖5為本發明的薄形馬達定子圖；圖6為本發明的薄形馬達定子與定子外殼鎖固結構圖；圖7為本發明的薄形馬達定子與定子外殼鎖固結構圖。主要元件符號說明21、3定子外殼 22、4馬達定子23馬達線圈M軸承25轉子外殼沈軸承27馬達轉子28鎖固螺絲四永久磁鐵31穿孔32補強肋41穿孔42卡合溝5固定元件6結合鍵
具體實施例方式茲配合下列的

本發明的詳細結構，及其連結關係，以利於貴審委做一了解。本發明的薄形馬達結構也如前述圖2—般，其構件包括有一定子外殼21、一馬達定子22、一馬達線圈23、一軸承24、一轉子外殼25、一軸承26、一馬達轉子27及一永久磁鐵四，但無鎖固螺絲，而可以多種的固定元件做一取代，其組裝及動作原理為該永久磁鐵 29安裝於馬達轉子27之上，馬達線圈23纏繞於馬達定子22之上，馬達定子22與永久磁鐵 9相對，但二者之間並無接觸，其間留有一距離，此距離稱之為氣隙，馬達外殼可分為定子外殼21與轉子外殼25，馬達定子22固定於定子外殼21之中，定子外殼21通過軸承沈與馬達轉子27產生相對運動，而馬達轉子27，也通過軸承M與轉子外殼25產生相對運動。定子外殼21與轉子外殼25通過螺絲、鉚釘來進行固定，由於馬達定子22通常為導磁材料所製成，如矽鋼片、軟磁複合材料(Soft Magnetic Composite, SMC)等導磁材料，因此，馬達定子22常會被永久磁鐵四所產生的磁吸力拉扯而造成結構變形，導致無法保持一定距離氣隙，致使馬達性能受損，甚至無法正常運轉。下列圖3至圖7為針對圖2結構做結構上的強化，以避免馬達損壞的狀況。請參閱圖3所示，其為本發明的薄形馬達定子與定子外殼鎖固結構圖，主要技術內容為將馬達定子4鎖固於定子外殼3的程序，其馬達定子4的齒部具有多個穿孔41，請參閱圖4與圖5所示，定子外殼3也具有多個穿孔31，固定元件5可穿過定子外殼3鎖固馬達定子4於外殼固定位置，此方法可有效抵抗圖2揭露永久磁鐵四所產生的磁吸力，即可避免結構性的破壞。固定元件5指螺絲、鉚釘(二者為垂直方向固定)或結合鍵6(水平方向固定)的其中一者，請參閱圖6所示，固定元件5可以垂直方向來直接安裝於馬達定子 4與定子外殼3上，此處馬達定子4需具備多個穿孔31，方利於螺絲或鉚釘的固定元件穿置固定。另一實施例請參閱圖7所示，此種馬達定子4與定子外殼3的鎖固方式有別上述方式，是利用具備水平方向鎖固功能的結合鍵6對於定子外殼3與馬達定子4結合鎖固，此鎖固方式，必須在定子外殼3與馬達定子4水平方向設置有若干個穿孔(圖中未示)，再將結合鍵6置入此穿孔(圖中未示)內，由此結合定子外殼3與馬達定子4。請參考圖4與圖5，本發明也提出的另一實施方式，在不影響薄形馬達厚度特徵的情況之下提升定子外殼3強度，在馬達定子4齒部中央底部具備極小磁通量或是磁通量為零之處設置一卡合溝42，該卡合溝42可提供定子外殼3設計補強肋32結構，此補強肋32 結構因為設計於薄形馬達內部，故可在不影響薄形馬達的厚度，有效增加定子外殼3的結構強度，使其足以抵抗永久磁鐵四的磁吸力，保持薄形馬達的正常運作。綜合前述特徵結構，即可歸納出本發明一種薄型馬達的強化結構，其包括有一定子外殼、一馬達定子、一馬達線圈、一軸承、一轉子外殼、一軸承、一馬達轉子及一永久磁鐵， 該永久磁鐵安裝於馬達轉子之上，馬達線圈纏繞於馬達定子4之上，馬達定子4上設置有多個齒柱，在定子外殼3內側設置有多個補強肋32，馬達定子4底側利用對應設置有多個卡合溝42貼合於定子外殼3的補強肋32外部，再於馬達定子4與定子外殼3設置有多個穿孔 31、41，依固定元件5的不同，可為垂直方向或水平方向設置，該垂直方向設置穿孔31、41為供螺絲或鉚釘做一穿置，該水平方向設置穿孔為供結合鍵6做一穿置，該些穿孔31、41以供固定元件進行固定，以形成馬達定子4與定子外殼3的固定結構。上述該水平方向設置穿孔31、41形狀為鳩尾槽，以補強鍵合時的結構強固性。且該卡合溝42形狀也可為長條形凹槽，且補強肋32為長條柱體。該馬達定子4 的卡合溝42設置於該些齒柱的底部中心處。通過上述圖2至圖7的揭露，即可了解本發明的技術特徵為設計一種具有肋結構與定子鎖固裝置的軸向磁通薄型馬達，減少定子重量，使馬達輕量化，還能增強馬達外殼強度，使其不易變形；同時，再利用鎖固裝置，將定子牢固於外殼，以抵抗轉子內永久磁鐵的正向磁吸力，解決馬達運轉時定、轉子吸附於一起的情形發生，使馬達達到薄形化及強化結構的目的。再者，本發明具有盤狀定子與盤狀轉子的結構，主要用於車輪軸心側面或中置的扁平空間中，帶動車輪轉動。此軸向磁通馬達動力輸出原理是借著盤狀定子的電樞通電流形成電磁場，以及盤狀轉子上永久磁鐵形成的磁場交互切割，使盤狀轉子轉動，馬達得以進行旋轉運動。肋結構設計於定子殼內側，用以增加其結構強度，使馬達不至於增厚，有效利用馬達有限體積；另外，再以鎖固裝置將定子牢固於馬達外殼的內側，避免定子受到轉子永久磁鐵的磁吸力作用而導致變形，同時解決定子受轉子強力磁鐵影響而被磁鐵吸附，造成馬達無法運轉的情形發生。在電動車的市場中，具有極高的商業價值，故提出專利申請以尋求專利權保護。綜上所述，本發明的結構特徵及各實施例皆已詳細揭示，而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深賦實施的進步性，極具有產業的利用價值，且為目前市面上前所未見的運用，依專利法的精神所述，本發明案完全符合發明專利的要件。
以上所述的僅為本發明的較佳實施例而已，不能以之限定本發明所實施的範圍， 即大凡依本發明權利要求所作的均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋的範圍內， 謹請貴審查委員明鑑，並祈惠準，是所至禱。
權利要求
1.一種薄型馬達的強化結構，其包括馬達轉子、馬達定子、定子外殼、馬達線圈、轉子外殼、軸承、永久磁鐵，該永久磁鐵安裝於馬達轉子之上，馬達線圈纏繞於馬達定子之上，馬達定子上設置有多個齒柱，其特徵在於在定子外殼內側設置有多個補強肋，馬達定子底側利用對應設置有多個卡合溝貼合於定子外殼的補強肋外部，再於馬達定子與定子外殼設置有多個穿孔，該些穿孔以供固定元件進行固定，以形成馬達定子與定子外殼的固定結構。
2.如權利要求1所述的薄型馬達的強化結構，其中該固定元件是螺絲、鉚釘或結合鍵的其中之一者。
3.如權利要求1所述的薄型馬達的強化結構，其中該馬達定子與定子外殼設置有多個穿孔依固定元件的不同，可為垂直方向或水平方向設置。
4.如權利要求3所述的薄型馬達的強化結構，其中該垂直方向設置穿孔為供螺絲或鉚釘做一穿置。
5.如權利要求3所述的薄型馬達的強化結構，其中該水平方向設置穿孔為供結合鍵做一穿置。
6.如權利要求3所述的薄型馬達的強化結構，其中該水平方向設置穿孔形狀為鳩尾槽。
7.如權利要求1所述的薄型馬達的強化結構，其中該卡合溝形狀為長條形凹槽，且補強肋為長條柱體。
8.如權利要求1所述的薄型馬達的強化結構，其中該馬達定子的卡合溝設置於該些齒柱的底部中心處。
9.如權利要求1所述的薄型馬達的強化結構，其中該馬達定子為導磁材料所製成。
10.如權利要求9所述的薄型馬達的強化結構，其中該導磁材料是矽鋼片及軟磁複合材料的其中之一者。
全文摘要
本發明公開一種薄型馬達的強化結構，具有盤狀定子與盤狀轉子的結構，主要用於車輪軸心側面或中置的扁平空間中，帶動車輪轉動。此軸向磁通馬達動力輸出原理是借著盤狀定子的電樞通電流形成電磁場，以及盤狀轉子上永久磁鐵形成的磁場交互切割，使盤狀轉子轉動，馬達得以進行旋轉運動。肋結構設計於定子殼內側，用以增加其結構強度，使馬達不至於增厚，有效利用馬達有限體積；另外，再以鎖固裝置將定子牢固於馬達外殼的內側，避免定子受到轉子永久磁鐵的磁吸力作用而導致變形，同時解決定子受轉子強力磁鐵影響而被磁鐵吸附，造成馬達無法運轉的情形發生。
文檔編號H02K1/12GK102468694SQ201010548998
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者吳朝宗, 簡士翔, 許仕欣, 陽毅平 申請人:財團法人工業技術研究院