電馬達的製作方法

2023-05-19 03:07:36

專利名稱：電馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電馬達，該電馬達利用低的電功率獲得最大旋轉功 率和力，因而極大地提高能量效率。
本發明涉及一種電馬達，該電馬達包括定子，在該定子中場磁體 固定地徑向安裝在圓板狀基部上；同軸筒形轉子，該同軸筒形轉子聯接
至貫穿所述基部的中心的軸，並被構造成允許所述定子位於其內部，所 述轉子被構造成使得具有不同極性以成對形成的磁體附接至所述轉子的
外筒體和內筒體上，並彼此相對布置；蓋，該蓋聯接至所述圓板狀基部 以覆蓋所述轉子，同時使所述轉子的所述軸貫穿該蓋並從該蓋伸出；旋 轉磁體板，該旋轉磁體板在所述蓋的頂部上聯接至所述軸，並設有數量 與所述轉子磁體的對數相對應的磁體；磁性傳感器，該磁性傳感器形成 在所述蓋的頂部上並被構造成與所述旋轉磁體板接觸；以及電流控制裝 置，該電流控制裝置被構造成利用由所述磁性傳感器檢測到的轉角信號 控制所述定子的場磁體的磁化方向，其中附接至所述轉子的所述外筒體 和所述內筒體上的轉子磁體具有不同的極性以成對形成，並彼此相對布 置，且各對轉子磁體在彼此隔開預定間隔的同時布置在所述外筒體和所 述內筒體上。
背景技術：
本發明涉及一種電馬達，該電馬達是韓國專利No. 10-0417637的改進。
韓國專利No. 10-0417637涉及一種電馬達，該電馬達與其轉速成比 例地控制流過場繞組的電流和極性改變時間，從而通過在場芯被完全磁 化後場芯與轉子磁體中心彼此最接近時使吸引力和排斥力都工作而增加 旋轉功率，並且在該電馬達中，附接有N極和S極永磁體的轉子通過將
3具有不同直徑的兩個磁體集成到單個主體中而將場芯布置在這兩個轉子 磁體之間而形成，從而使吸引力和排斥力以雙模式雙向地作用在磁化的 場芯與兩個轉子磁體之間，因而以低的電功率獲得最大旋轉功率。
通常，馬達是將電能轉換成機械能的旋轉裝置。由直流電驅動的直 流馬達一般包括定子，其由永磁體構成並固定地安裝在主體的外側上;
轉子，其通過吸引力和排斥力而相對於定子旋轉；以及電刷，其與轉子 接觸以向線圈供應電流，其中，轉子包括固定地安裝在一軸上並構造成 旋轉的芯，線圈圍繞該芯纏繞並構造成允許該芯因為供應的電流而具有 電磁特性，並且換向器被構造成向線圈供應電流。
在該傳統直流馬達中，由多個摺疊件構成並固定地安裝在軸上的芯、 圍繞這些摺疊件纏繞的線圈、以及向線圈供應電流的換向器被連接而構 成旋轉體，使得該旋轉體的構造複雜，並且在旋轉時強加了較大的載荷， 因而降低了旋轉功率。
另外，在傳統的直流馬達中，由於形成在芯上的摺疊件的半數被固 定地保持為N極，而其餘半數被固定地保持為S極，所以吸引力和排斥 力只作用在定子的永磁體的端部以及轉子的放置在端部的一些摺疊件 上，從而保持均勻的旋轉功率。然而，為了獲得更高的旋轉功率，必須 通過換向器向線圈供應大量電流，因而導致功率消耗增加的問題。
特別是在近年來，電動車已經迅速發展，在這種電動車中直流電馬 達是主要的功率發生裝置，因此迫切需要開發能夠以低的電功率獲得高 的旋轉功率和力的直流電馬達。
為此，本申請人提出了在韓國專利No. 0269035和No. 0417637中公
開的技術，並且旨在通過對以上專利進一步改進而增強馬達的能量效率。

發明內容
因此，考慮到現有技術中出現上述問題而作出了本發明，並且本發 明的目的在於提供一種電馬達，該電馬達提高了在本申請人的韓國專利 No. 0269035和No. 0417637中公開的電馬達的能量效率。
為了實現上述目的，本發明提供了一種電馬達，該電馬達包括定子，在該定子中場磁體固定地徑向安裝在圓板狀基部上；同軸筒形轉子， 該同軸筒形轉子聯接至貫穿所述基部的中心的軸，並被構造成允許所述 定子位於其內部，所述轉子被構造成使得具有不同極性以成對形成的磁 體附接至所述轉子的外筒體和內筒體上，並彼此相對布置；蓋，該蓋聯 接至所述圓板狀基部以覆蓋所述轉子，同時使所述轉子的所述軸貫穿該 蓋並從該蓋伸出；旋轉磁體板，該旋轉磁體板在所述蓋的頂部上聯接至 所述軸，並設有數量與所述轉子磁體的對數相對應的磁體；磁性傳感器, 該磁性傳感器形成在所述蓋的頂部上並被構造成與所述旋轉磁體板接 觸；以及電流控制裝置，該電流控制裝置被構造成利用由所述磁性傳感 器檢測到的轉角信號控制所述定子的場磁體的磁化方向，其中附接至所 述轉子的所述外筒體和所述內筒體上的轉子磁體具有不同的極性以成對 形成，並彼此相對布置，且各對轉子磁體在彼此隔開預定間隔的同時布 置在所述外筒體和所述內筒體上。
優選的是，所述轉子可被構造成使得布置在所述外筒體和所述內筒 體上的轉子磁體形成十對，並且所述定子可被構造成使得在所述轉子的 所述外筒體與所述內筒體之間形成八個場磁體。
優選的是，所述轉子可被構造成使得布置在所述外筒體和所述內筒 體上的轉子磁體形成20對，並且所述定子可被構造成在所述轉子的所述 外筒體與所述內筒體之間形成12個場磁體。


從如下結合附圖的詳細描述中將會更清楚地理解本發明的上述及其
他目的、特徵和其他優點，附圖為
圖1為表示根據本發明的電馬達的剖視圖2為表示根據本發明的轉子磁體的極性布置的視圖3為表示在根據本發明的圖1的電馬達中使用的旋轉磁體板的立
體圖4為表示根據本發明另一實施方式的電馬達的剖視圖； 圖5為表示圖4的轉子磁體的極性布置的視5圖6為表示在根據本發明的圖4的電馬達中使用的旋轉磁體板的立
體圖7為表示在根據本發明的轉子磁體與場芯之間的阻抗流的視圖； 圖8為表示在現有技術中的轉子磁體與場芯之間的阻抗流的視圖； 圖9為表示在本申請人的韓國專利No. 10-0417637中公開的傳統電 馬達的立體圖10為表示圖9的傳統電馬達的組件的視圖11為表示圖9的傳統電馬達的電流控制裝置的電路圖12A至12E為表示傳統電馬達的旋轉磁體板及其實施方式的視以及
圖13為表示流入圖9的傳統電馬達中的場繞組內的電流的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發明的實施方式。另外，如果確定相關 公知功能或結構的詳細描述會使本發明的要點晦澀難懂，則會省略這種 詳細描述。
另外，考慮到本發明的功能性而限定了如下的術語，這些術語可以 根據使用者或操作者的意圖、使用等而改變。因而，應基於本說明書的 全部內容進行限定。
圖1為表示根據本發明的電馬達的剖視圖，圖2為表示根據本發明 的轉子磁體的極性布置的視圖，圖3為表示在根據本發明的圖1的電馬 達中使用的旋轉磁體板的立體圖，圖4為表示根據本發明另一實施方式 的電馬達的剖視圖，圖5為表示圖4的轉子磁體的極性布置的視圖，圖6 為表示在根據本發明的圖4的電馬達中使用的旋轉磁體板的立體圖，圖7 為表示在根據本發明的轉子磁體與場芯之間的阻抗流的視圖，圖8為表 示在現有技術中的轉子磁體與場芯之間的阻抗流的視圖，圖9為表示在 本申請人的韓國專利No. 10-0417637中公開的傳統電馬達的立體圖，圖 10為表示圖9的傳統電馬達的組件的視圖，圖11為表示圖9的傳統電馬 達的電流控制裝置的電路圖，圖12A至12E為表示傳統電馬達的旋轉磁體板及其實施方式的視圖，以及圖13為表示流入圖9的傳統電馬達中的 場繞組內的電流的曲線圖。
如圖所示，本發明涉及一種電馬達，該電馬達是韓國專利 No. 10-0417637 (韓國專利申請No. 10-20CU-0077587)的改進。
下面將參照韓國專利No. 10-0417637的附圖詳細描述在該專利中公 開的電馬達的結構，從而說明本發明。
韓國專利No. 10-0417637涉及一種電馬達，該電馬達包括圓板狀基 部91、場磁體900、定子90、軸50、轉子80、蓋70、旋轉磁體板42、 磁性傳感器71以及電流控制裝置，如圖9和圖10所示。
定子90被構造成使得場磁體900被固定地徑向安裝在圓板狀基部 91上。
如圖10所示，在定子90的圓板狀基部91上形成有多個用於將場磁 體900聯接至基部91的突起94，並且場芯92裝配在這些突起94之上， 因而形成定子90的場磁體900，場繞組93圍繞場芯92纏繞。
轉子80是聯接至貫穿圓板狀基部91的中心的軸50的同軸筒形轉 子，並且被構造成允許定子90位於其中心。具有不同極性以成對形成的 轉子磁體80附接在同軸筒形轉子的外筒體80-1和內筒體80-2上，並彼 此相對布置，如圖l所示。
轉子80由蓋70覆蓋，轉子80的軸50貫穿蓋70並從該蓋70的頂 部伸出。
在從蓋70的頂部伸出的轉子80的軸50上安裝有旋轉磁體板42。 在旋轉磁體板42中設有與轉子磁體的對數相對應的多個磁體，使得這些 磁體被插入旋轉磁體板42中。
磁性傳感器71形成在蓋70的頂部上，並被構造成與旋轉磁體板42 接觸而感測旋轉角信號。
電流控制裝置是用於控制定子90的場磁體的磁化方向的電路部件， 並利用由磁性傳感器71感測到的旋轉角信號控制場繞組的電流方向。
圖12A至圖12E是旋轉磁體板42的立體圖。如圖所示，該旋轉磁體 板42具有其中徑向附接有磁體的上板與徑向附接有磁體的下板彼此聯接成使上板和下板上的這些磁體的極性彼此交錯的形狀。如圖12所示，在 相應的磁體之間存在沒有附接磁體的部分1。
磁性傳感器71形成在旋轉磁體板42的外周上，以感測旋轉磁體板 42的旋轉。如圖10所示，安裝有鬆弛(slacking)裝置43，該變速裝 置用於響應於轉子80的轉速而改變其安裝角度。
當流過場繞組93的電流受到控制時，或者當使用電流控制裝置改變 電流極性時，根據本發明的電馬達運轉，使得由於轉子磁體82與場芯92 之間的磁力而產生吸引力和排斥力，因而轉子80旋轉，並且安裝在軸上 的旋轉磁體板42也與轉子80協同地旋轉。
下面將描述圖11的電馬達的電流控制裝置。圖11為表示通過響應 於來自磁性傳感器71的磁性檢測信號改變流過場繞組93的電流方向而 改變場芯92的極性的電路的電路圖。
將詳細描述該電路的構造。NPN電晶體(例如Qll)和PNP電晶體(例 如Q12)的發射極彼此相連，而其基極連接至磁性傳感器71。電晶體(Qll) 的集電極連接至電源單元110，電晶體(Q12)的集電極接地。為各磁性 傳感器71依次設置通過布置上述電晶體(例如Q11和Q12)而形成的開 關單元。
另外，在轉子中相對放置的場繞組93的第一端(例如，L1和L9) 連接至電晶體Qll和Q12的發射極，而其第二端(例如，L2和L10)連 接至構成與電晶體Qll和Q12相鄰的開關單元的電晶體(例如，Q13和 Q14)的發射極。因此，場繞組93響應於來自磁性傳感器71的信號而被 驅動。
同時，在圖12A和12C的情況下，磁性傳感器71的上部和下部都放 置在未附接磁體的部分1上，從而磁場不會被檢測到，因而不會產生磁 性檢測信號。
另外，在圖12B的情況下，磁性傳感器71的上部產生磁性檢測信號， 而其下部不產生磁性檢測信號。
因此，當旋轉磁體板旋轉時，流入一個場繞組的電流形成為圖13的 脈衝波形狀。在本申請人的韓國專利No. 10-0417637中公開的電馬達按如上所述 那樣構成，而本發明是對具有上述構造的電馬達的改進。下面在下文中 描述本發明的特徵。
本發明的特徵在於，在電馬達中，附接在轉子80的外筒體80-1和 內筒體80-2上的轉子磁體82以這樣的方式形成，g卩不同極性的兩個 磁體彼此相對地布置在外筒體80-1和內筒體80-2上以形成一對轉子磁 體82，但是各對轉子磁體82以規則間隔布置在轉子80內。詳細地說， 這些成對轉子磁體82以規則間隔布置在外筒體和內筒體上，同時彼此隔 開預定間隔81。
具有上述構造的本發明的轉子磁體如圖1所示。
如圖1所述，在本發明中，轉子磁體82形成在外筒體和內筒體上， 並彼此隔開與"t"相對應的間隔81。
通過以上構造，本發明提高了場磁體與轉子磁體82之間的磁效率。 當如現有技術的情況那樣連續地布置轉子磁體82時，如圖8所示，相鄰 轉子磁體82所形成的磁力線的距離被縮短，從而使阻抗R〃變得比場芯的 磁力線的阻抗小，因而導致在相鄰轉子磁體82中感應出磁力線的現象。 相比之下，當在鄰近的轉子磁體82之間留有預定間隔時，如圖7所示， 轉子磁體82與場芯92的阻抗之間的差R-R'減小，從而允許在場芯中感 應出更多的磁力線。
阻抗R (磁阻)為i -Z/W (R:阻抗，L:距離，H:磁導率，A:
面積)，因而磁阻R與空氣磁導率及距離具有緊密的關係。
本發明通過增加相鄰轉子磁體82的阻抗而允許在場芯92中感應出
更多的轉子磁體82的磁力線，從而增加轉子磁體82與場芯92之間的磁
力線數量，由此改進旋轉效率。
同時，為了增加磁力線的數量，有一種通過增加整體轉子磁體82的
磁力或場芯92的磁力而增加磁通量密度的方法。然而，由於該方法會帶
來若干問題，例如使馬達尺寸增加，所以本發明提出了一種允許通過增 加轉子磁體82與場芯92相遇的次數來形成數量更多的磁力線的方案， 該方案是本發明的技術實質的另一方面。艮P，與現有技術不同，如圖1所示，本發明可提供一種電馬達，該
電馬達包括其中在外筒體和內筒體上形成的轉子磁體82形成十對的轉 子、以及其中在轉子的外筒體與內筒體之間形成八個場磁體900的定子 90。
如圖1和圖2所示，轉子磁體82被構造成將在彼此相對的內筒體和 外筒體上布置且被構造成具有不同極性的一對轉子磁體布置成相對於鄰 近的轉子磁體具有不同的極性。
根據上述電馬達， 一個場磁體900每轉與磁力線形成十次連接，從 而在整個電馬達中，八個場磁體900每轉分別試圖與磁力線連接十次， 因此結果與磁力線形成總共80次連接。
在這種情況下，如圖3所示，在旋轉磁體板42上附接數量與轉子磁 體的對數相對應的磁體，用於控制場磁體900的磁化方向，從而在一個 場芯上每轉發生十次極性改變。
優選的是，如圖4所述，本發明還可以提供一種電馬達，該電馬達 包括轉子80，在該轉子中布置在外筒體80-l和內筒體80-2上的轉子 磁體80形成20對；以及定子90，在該定子中在轉子80的外筒體80-1 與內筒體80-2之間形成12個場磁體900。在這種情況下， 一個場磁體 900每轉與磁力線形成20次連接，因此，在整個電馬達12中，12個場 磁體900每轉分別試圖與磁力線連接20次，從而因此與磁力線形成總共 240次連接。
當轉子磁體82布置成20對磁體時，這些磁體的極性如圖5所示布 置，並且使用如圖6所示的其中布置有20個磁體的旋轉磁體板42。
如下所述，如上所述構造的本發明與示出了傳統電馬達的韓國專利 No. 10-0417637進行比較。該傳統的電馬達的特徵在於，其由8個轉子磁 體對(總共16個轉子磁體)和8個場磁體構成，轉子磁體的數量與場磁 體的數量的比為2:1 (兩個轉子磁體吸引一個場磁體)。相比之下，圖1 的本發明的電馬達由10對轉子磁體對(總共20個磁體)和8個場磁體 構成，轉子磁體的數量與場磁體的數量的比為2.5:1 (2.5個轉子磁體吸 引一個場磁體)，並且圖3的本發明的電馬達由20個轉子磁體對(總共40個磁體)和12個場磁體構成，轉子磁體的數量與場磁體的數量的比為 3.3:1 (3.3個轉子磁體吸引一個場磁體)。因此，進一步增強了整體的場 芯與轉子磁體之間的力的強度。
通過上述構造，本發明能夠極大地提高韓國專利No. 10-0417637中 公開的電馬達的能量效率。
儘管為了說明的目的已經公開了本發明的優選實施方式，但是可以 看出這些實施方式僅僅是本發明的實施例，並且可以進行各種類型的組 合從而實現本發明的本質，如圖所示。
因此，應注意本發明並不限於以上實施方式，本領域技術人員應意 識到，在不脫離在所附權利要求中公開的本發明的範圍和精神的情況下， 可以進行各種修改、增添和替換。
權利要求
1、一種電馬達，該電馬達包括定子，在該定子中場磁體固定地徑向安裝在圓板狀基部上；同軸筒形轉子，該同軸筒形轉子聯接至貫穿所述基部的中心的軸，並被構造成允許所述定子位於其內部，所述轉子被構造成使得具有不同極性以成對形成的磁體附接至所述轉子的外筒體和內筒體上，並彼此相對布置；蓋，該蓋聯接至所述圓板狀基部以覆蓋所述轉子，同時使所述轉子的所述軸貫穿該蓋並從該蓋伸出；旋轉磁體板，該旋轉磁體板在所述蓋的頂部上聯接至所述軸，並設有數量與所述轉子磁體的對數相對應的磁體；磁性傳感器，該磁性傳感器形成在所述蓋的頂部上並被構造成與所述旋轉磁體板接觸；以及電流控制裝置，該電流控制裝置被構造成利用由所述磁性傳感器檢測到的轉角信號控制所述定子的場磁體的磁化方向，其中附接至所述轉子的所述外筒體和所述內筒體上的轉子磁體具有不同的極性以成對形成，並彼此相對布置，且各對轉子磁體在彼此隔開預定間隔的同時布置在所述外筒體和所述內筒體上。
2、 根據權利要求l所述的電馬達，其中所述轉子被構造成使得布置在所述外筒體和所述內筒體上的所述轉 子磁體形成十對，並且所述定子被構造成使得在所述轉子的所述外筒體與所述內筒體之間 形成八個場磁體。
3、 根據權利要求l所述的電馬達，其中所述轉子被構造成使得布置在所述外筒體和所述內筒體上的轉子磁 體形成20對，並且所述定子被構造成使得在所述轉子的所述外筒體與所述內筒體之間 形成12個場磁體。
全文摘要
本發明涉及一種電馬達。該電馬達包括定子，在該定子中場磁體固定地徑向安裝在圓板狀基部上。同軸筒形轉子聯接至一軸，並被構造成允許定子位於其內部，轉子構造成使得具有不同極性以成對形成的磁體附接至轉子的外筒體和內筒體，並彼此相對布置。蓋聯接至圓板狀基部以覆蓋轉子。旋轉磁體板在蓋的頂部上聯接至軸，並設有數量與轉子磁體的對數相對應的磁體。磁性傳感器形成在蓋的頂部上並構造成與旋轉磁體板接觸。電流控制裝置利用由磁性傳感器檢測到的轉角信號控制定子的場磁體的磁化方向。附接至轉子的外筒體和內筒體的轉子磁體具有不同極性以成對形成，並彼此相對布置，且各對轉子磁體在彼此隔開預定間隔的同時布置在外筒體和內筒體上。
文檔編號H02K29/08GK101505085SQ20081013138
公開日2009年8月12日 申請日期2008年8月11日 優先權日2008年2月5日
發明者成三慶 申請人:成三慶;成基童