CN102468694A - 薄型马达的强化结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄型马达的强化结构，具有盘状定子与盘状转子的结构，主要用于车轮轴心侧面或中置的扁平空间中，带动车轮转动。此轴向磁通马达动力输出原理是借着盘状定子的电枢通电流形成电磁场，以及盘状转子上永久磁铁形成的磁场交互切割，使盘状转子转动，马达得以进行旋转运动。肋结构设计于定子壳内侧，用以增加其结构强度，使马达不至于增厚，有效利用马达有限体积；另外，再以锁固装置将定子牢固于马达外壳的内侧，避免定子受到转子永久磁铁的磁吸力作用而导致变形，同时解决定子受转子强力磁铁影响而被磁铁吸附，造成马达无法运转的情形发生。

Description

薄型马达的强化结构

技术领域

本发明涉及一种薄型马达的强化结构，尤其是涉及一种具有肋结构与定子锁固装置的轴向磁通薄型马达，减少定子重量，使马达轻量化，还能增强马达外壳强度，使其不易变形；同时，再利用锁固装置，将定子牢固于外壳，以抵抗转子内永久磁铁的正向磁吸力，解决马达运转时定转子吸附于一起的情形发生，使马达达到薄形化及强化结构的目的。

背景技术

现有技术的电动自行车(脚踏车)车轮马达，为装置于轮毂的「轮内马达」设计，其轮圈钢丝必须每一根都锁固于轮毂上，安装过程非常耗时；再者，由于各厂牌自行车的轮圈并无统一产品规格，若要改装该型式的电动马达，就需重新设计轮圈架构。为了解决上述问题，本发明提出一种轴向磁通薄型马达，可以侧挂方式装设于自行车上，因此适用于任何自行车的轮圈。

再者，现有技术的薄型马达大部分应用于电子产品，其马达仅需要小功率即能驱动，若要将该技术应用于车辆上，会有电流过小导致扭力严重不足的问题。另外，现有车用的轴向磁通马达虽然扭力足够驱动车辆，却因机构设计问题，会导致马达体积过大，结构变得厚重的缺点。因此，本发明提出轴向磁通结构的薄型马达，可达到马达轻薄化且提供足够扭力来驱动车辆。

现有第一件专利为中国台湾专利I303122，主要技术为提供一般电子产品的超薄型马达结构，由此提高马达的组装性与量产性，解决了传统径向气隙马达因堆叠导磁材料阻碍马达体积薄化设计的问题。

现有第二件专利为中国台湾专利I260595，主要技术为在马达内部机构设计成一种低摇摆且易薄化的主轴马达结构，用以解决传统马达运转时无法达到平顺的缺失，以及马达无法薄化的缺点。

现有第三件专利为中国台湾专利M361170，主要技术为提出一种轴向磁通马达的吊扇机构，改善现有径向马达的复杂结构、效率较低的缺点，由于轴向马达为扁平状，轴向马达适合作薄形化设计，且磁通面积大，驱动效率也较径向马达吊扇来的高，但是该现有技术与本案相较后，为不同应用领域。

现有第四件专利为中国台湾专利I318036，主要技术为在肋结构用于马达机构方面，设计马达基座散热壳体，使高功率马达的发热元件所散发的高温通过固定板传导至基座、肋片以及框体，防止积热，肋片除了散热之外也有固定其内部元件的功能，但其应用领域非为使马达达到薄形化及强化结构的目的。

现有第五件专利为中国台湾专利529859，主要技术为提出外转式马达的冷却装置，肋片装置于转子上，马达运转时，肋片装置会产生气流使定子内各部位机构温度平均分布，同时马达内部设计流体通道以达散热之效，但其应用领域也非为使马达达到薄形化及强化结构的目的。

现有第六件专利为美国专利US 7679260 B2，主要技术为针对轴向马达设计两片定子及一片转子的结构，转子内含有肋，用于固定磁铁以及增强转子结构，以减少马达运转时所产生的震动以及噪音，但其应用领域也非为使马达达到薄形化的目的。

现有第七件专利为美国专利US 7256524 B2，主要技术为提供一种具有两片定子、两片转子及两个输出轴的马达，并设有水套机构供马达冷却散热，其中两输出轴可分别提供不同的转速独立转动，但是该现有技术与本案相较后，为不同应用领域。

现有第八件专利为美国专利US 7170212 B2，主要技术为设计轴向磁通马达，具有两片转子、一片定子及上/下定子盘分别排列两层不同排列方向的环状线圈，来组成三相马达，但其应用领域也非为使马达达到薄形化及强化结构的目的。

在前述国内、外专利中，在薄型马达设计方面，由于其线圈为微纳米尺寸，只能适用于一般电子产品的小功率马达，无法承受一般马达所需的电流负载。一般用途的轴向磁通马达结构，能够提供的扭力却有限，无法驱动车辆。若要提供足够扭力驱动车辆的马达，却因机构设计问题，会造成体积过大，结构厚重等缺点。本发明为解决上述存在问题，设计足以驱动车辆的轴向磁通薄型马达结构。

现有轴向磁通马达常用于低功率、低扭力及高转速场合，如光盘机、硬盘等3C电子产品的旋转电动机，请参阅图1所示，此为光盘机马达，其构件包括有一背铁11、一线圈12、一轴13、一轴承14及一轭15，但马达为无铁心结构，且线圈12绕线于背铁11之上，此种结构的马达其功率和扭力较小，故应用场合受限，请参阅图2所示，其构件包括有一定子外壳21、一马达定子22、一马达线圈23、一轴承24、一转子外壳25、一轴承26、一马达转子27、一锁固螺丝28及一永久磁铁29，由于现有薄形马达其轴向磁通特性，能够拥有较径向磁通马达更多磁通面积，故能够进行高功率与大扭力的输出，但也因为大功率与大扭力的输出，在马达运作时，将会产生极大的正向力，此实施例所产生正向力约为3000牛顿至4000牛顿，其缺点为在极大的正向力与薄形马达薄形的结构特性之下，将会造成结构变形而无法保持一定距离气隙，导致马达无法正常运转，甚至无法使用。

本发明可解决上述图2揭露结构的问题，设计一种薄形马达结构，能够进行高功率与大扭力输出，其扭力密度可达到6Nm/kg以上，再不改变其薄形特征与大扭力输出的条件之下，解决结构变形的问题。

发明内容

基于解决以上所述现有技术的缺失，本发明为一种薄型马达的强化结构架构，其主要目的为设计一种具有肋结构与定子锁固装置的轴向磁通薄型马达，减少定子重量，使马达轻量化，还能增强马达外壳强度，使其不易变形；同时，再利用锁固装置，将定子牢固于外壳，以抵抗转子内永久磁铁的正向磁吸力，解决马达运转时定、转子吸附于一起的情形发生，使马达达到薄形化及强化结构的目的。

为达上述的目的，本发明提供一种薄型马达的强化结构，其包括马达转子、马达定子、定子外壳、马达线圈、转子外壳、轴承、永久磁铁，该永久磁铁安装于马达转子之上，马达线圈缠绕于马达定子之上，马达定子上设置有多个齿柱，在定子外壳内侧设置有多个补强肋，马达定子底侧利用对应设置有多个卡合沟贴合于定子外壳的补强肋外部，再于马达定子与定子外壳设置有多个穿孔，该些穿孔以供固定元件进行固定，以形成马达定子与定子外壳的固定结构。

为进一步对本发明有更深入的说明，通过以下图示、图号说明及发明详细说明，冀能对贵审查委员于审查工作有所助益。

附图说明

图1为现有轴向磁通马达结构图；

图2为本发明的薄形马达结构图；

图3为本发明的薄形马达定子与定子外壳锁固结构图；

图4为本发明的薄形马达定子外壳结构图；

图5为本发明的薄形马达定子图；

图6为本发明的薄形马达定子与定子外壳锁固结构图；

图7为本发明的薄形马达定子与定子外壳锁固结构图。

主要元件符号说明

21、3定子外壳     22、4马达定子

23马达线圈        24轴承

25转子外壳        26轴承

27马达转子        28锁固螺丝

29永久磁铁        31穿孔

32补强肋          41穿孔

42卡合沟          5固定元件

6结合键

具体实施方式

兹配合下列的附图说明本发明的详细结构，及其连结关系，以利于贵审委做一了解。

本发明的薄形马达结构也如前述图2一般，其构件包括有一定子外壳21、一马达定子22、一马达线圈23、一轴承24、一转子外壳25、一轴承26、一马达转子27及一永久磁铁29，但无锁固螺丝，而可以多种的固定元件做一取代，其组装及动作原理为该永久磁铁29安装于马达转子27之上，马达线圈23缠绕于马达定子22之上，马达定子22与永久磁铁9相对，但二者之间并无接触，其间留有一距离，此距离称之为气隙，马达外壳可分为定子外壳21与转子外壳25，马达定子22固定于定子外壳21之中，定子外壳21通过轴承26与马达转子27产生相对运动，而马达转子27，也通过轴承24与转子外壳25产生相对运动。定子外壳21与转子外壳25通过螺丝、铆钉来进行固定，由于马达定子22通常为导磁材料所制成，如硅钢片、软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)等导磁材料，因此，马达定子22常会被永久磁铁29所产生的磁吸力拉扯而造成结构变形，导致无法保持一定距离气隙，致使马达性能受损，甚至无法正常运转。下列图3至图7为针对图2结构做结构上的强化，以避免马达损坏的状况。

请参阅图3所示，其为本发明的薄形马达定子与定子外壳锁固结构图，主要技术内容为将马达定子4锁固于定子外壳3的程序，其马达定子4的齿部具有多个穿孔41，请参阅图4与图5所示，定子外壳3也具有多个穿孔31，固定元件5可穿过定子外壳3锁固马达定子4于外壳固定位置，此方法可有效抵抗图2揭露永久磁铁29所产生的磁吸力，即可避免结构性的破坏。固定元件5指螺丝、铆钉(二者为垂直方向固定)或结合键6(水平方向固定)的其中一者，请参阅图6所示，固定元件5可以垂直方向来直接安装于马达定子4与定子外壳3上，此处马达定子4需具备多个穿孔31，方利于螺丝或铆钉的固定元件穿置固定。另一实施例请参阅图7所示，此种马达定子4与定子外壳3的锁固方式有别上述方式，是利用具备水平方向锁固功能的结合键6对于定子外壳3与马达定子4结合锁固，此锁固方式，必须在定子外壳3与马达定子4水平方向设置有若干个穿孔(图中未示)，再将结合键6置入此穿孔(图中未示)内，由此结合定子外壳3与马达定子4。

请参考图4与图5，本发明也提出的另一实施方式，在不影响薄形马达厚度特征的情况之下提升定子外壳3强度，在马达定子4齿部中央底部具备极小磁通量或是磁通量为零之处设置一卡合沟42，该卡合沟42可提供定子外壳3设计补强肋32结构，此补强肋32结构因为设计于薄形马达内部，故可在不影响薄形马达的厚度，有效增加定子外壳3的结构强度，使其足以抵抗永久磁铁29的磁吸力，保持薄形马达的正常运作。

综合前述特征结构，即可归纳出本发明一种薄型马达的强化结构，其包括有一定子外壳、一马达定子、一马达线圈、一轴承、一转子外壳、一轴承、一马达转子及一永久磁铁，该永久磁铁安装于马达转子之上，马达线圈缠绕于马达定子4之上，马达定子4上设置有多个齿柱，在定子外壳3内侧设置有多个补强肋32，马达定子4底侧利用对应设置有多个卡合沟42贴合于定子外壳3的补强肋32外部，再于马达定子4与定子外壳3设置有多个穿孔31、41，依固定元件5的不同，可为垂直方向或水平方向设置，该垂直方向设置穿孔31、41为供螺丝或铆钉做一穿置，该水平方向设置穿孔为供结合键6做一穿置，该些穿孔31、41以供固定元件进行固定，以形成马达定子4与定子外壳3的固定结构。

上述该水平方向设置穿孔31、41形状为鸠尾槽，以补强键合时的结构强固性。

且该卡合沟42形状也可为长条形凹槽，且补强肋32为长条柱体。该马达定子4的卡合沟42设置于该些齿柱的底部中心处。

通过上述图2至图7的揭露，即可了解本发明的技术特征为设计一种具有肋结构与定子锁固装置的轴向磁通薄型马达，减少定子重量，使马达轻量化，还能增强马达外壳强度，使其不易变形；同时，再利用锁固装置，将定子牢固于外壳，以抵抗转子内永久磁铁的正向磁吸力，解决马达运转时定、转子吸附于一起的情形发生，使马达达到薄形化及强化结构的目的。再者，本发明具有盘状定子与盘状转子的结构，主要用于车轮轴心侧面或中置的扁平空间中，带动车轮转动。此轴向磁通马达动力输出原理是借着盘状定子的电枢通电流形成电磁场，以及盘状转子上永久磁铁形成的磁场交互切割，使盘状转子转动，马达得以进行旋转运动。肋结构设计于定子壳内侧，用以增加其结构强度，使马达不至于增厚，有效利用马达有限体积；另外，再以锁固装置将定子牢固于马达外壳的内侧，避免定子受到转子永久磁铁的磁吸力作用而导致变形，同时解决定子受转子强力磁铁影响而被磁铁吸附，造成马达无法运转的情形发生。在电动车的市场中，具有极高的商业价值，故提出专利申请以寻求专利权保护。

综上所述，本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示，而可充分显示出本发明案在目的及功效上均深赋实施的进步性，极具有产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的运用，依专利法的精神所述，本发明案完全符合发明专利的要件。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，不能以之限定本发明所实施的范围，即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。

Claims (10)

1.一种薄型马达的强化结构，其包括马达转子、马达定子、定子外壳、马达线圈、转子外壳、轴承、永久磁铁，该永久磁铁安装于马达转子之上，马达线圈缠绕于马达定子之上，马达定子上设置有多个齿柱，其特征在于：在定子外壳内侧设置有多个补强肋，马达定子底侧利用对应设置有多个卡合沟贴合于定子外壳的补强肋外部，再于马达定子与定子外壳设置有多个穿孔，该些穿孔以供固定元件进行固定，以形成马达定子与定子外壳的固定结构。

2.如权利要求1所述的薄型马达的强化结构，其中该固定元件是螺丝、铆钉或结合键的其中之一者。

3.如权利要求1所述的薄型马达的强化结构，其中该马达定子与定子外壳设置有多个穿孔依固定元件的不同，可为垂直方向或水平方向设置。

4.如权利要求3所述的薄型马达的强化结构，其中该垂直方向设置穿孔为供螺丝或铆钉做一穿置。

5.如权利要求3所述的薄型马达的强化结构，其中该水平方向设置穿孔为供结合键做一穿置。

6.如权利要求3所述的薄型马达的强化结构，其中该水平方向设置穿孔形状为鸠尾槽。

7.如权利要求1所述的薄型马达的强化结构，其中该卡合沟形状为长条形凹槽，且补强肋为长条柱体。

8.如权利要求1所述的薄型马达的强化结构，其中该马达定子的卡合沟设置于该些齿柱的底部中心处。

9.如权利要求1所述的薄型马达的强化结构，其中该马达定子为导磁材料所制成。

10.如权利要求9所述的薄型马达的强化结构，其中该导磁材料是硅钢片及软磁复合材料的其中之一者。

Images