CN107196475A - 具有组合式定子的轴向磁通马达及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有组合式定子的轴向磁通马达，包含一个转子及多个定子。该转子包括一个转体。每一个定子是环绕设置于该转体周缘，且包括一个由一个导磁基座与一个上导磁块组合而成的导磁组合体，以及一个线圈匝。该导磁基座具有一面第一导磁面、一个设置于该第一导磁面，且供该线圈匝套置的芯柱，及一个形成于该芯柱顶面的第一接合部。该上导磁块具有一面第二导磁面，及一个形成于该第二导磁面，且与该第一接合部凹凸互补的第二接合部。该上导磁块借由该第二接合部与该第一接合部相嵌，而能安装于该芯柱。以及，该第一导磁面及该第二导磁面彼此相向，且相间隔一个供该转体旋转通过的槽道。

Description

具有组合式定子的轴向磁通马达及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种马达及其制造方法，特别是涉及一种具有组合式定子的轴向磁通马达及其制造方法。
背景技术
如图1所示的一种现有轴向磁通马达，包含一个能沿一个轴向LX枢转，且包括多个磁性件311的转子310，及多个环绕设置于该转子310周缘的定子320。每一个定子320包括一个概呈U字形的导磁体321，及一个能通以激磁电流，使该导磁体321产生磁力的线圈匝322。借由所述磁性件311与所述定子320之间的磁场交互作用，而驱使该转子310转动。
其中，由于马达的输出功率为正比于定子的线圈匝数。所以，对于环形设置于该转子310周缘，且呈辐射状排列的所述定子320而言，每一个线圈匝322所能缠绕最多线圈的位置应该是在该导磁体321远离该轴向LX的外侧缘上。不过，囿限于该转子310与该导磁体321之间的气隙距离不能过大，使得该导磁体321所能提供导线圈绕的缝隙较为窄小，从而增加了缠绕该线圈匝322的困难度，甚至影响到线圈缠绕的匝数及紧密程度，致使马达整体的输出功率降低。
发明内容
本发明的其中一个目的在于提供一种能简化绕线制程，而具有组合式定子的轴向磁通马达。
本发明具有组合式定子的轴向磁通马达包含一个转子，及多个定子。
该转子包括一个能沿一个轴向枢转的转体。
所述定子是环绕设置于该转体周缘。并且，每一个定子包括一个由一个导磁基座与一个上导磁块组合而成的导磁组合体，以及一个线圈匝。该导磁基座具有一面第一导磁面、一个设置于该第一导磁面，且供该线圈匝套置的芯柱，及一个形成于该芯柱顶面的第一接合部。该上导磁块具有一面第二导磁面，及一个形成于该第二导磁面，且与该第一接合部凹凸互补的第二接合部。该上导磁块借由该第二接合部与该第一接合部相嵌，而能安装于该芯柱。以及，该第一导磁面及该第二导磁面彼此相向，且相间隔一个供该转体旋转通过的槽道。
较佳地，该第一接合部是一个截面呈上宽下窄的梯形，且沿一个第一方向延伸的梯形柱。而该第二接合部是一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向延伸的嵌沟，使该梯形柱能沿该第一方向嵌设于该嵌沟，而组合该导磁基座与该上导磁块。
较佳地，该导磁基座与该上导磁块是由具导磁特性的材料，并以一体成型及薄片叠合两种方式的其中一种制成。而薄片叠合方式是指多个呈薄片状，且为同一种态样的导磁盘沿着该第一方向进行叠合。
较佳地，该导磁基座还具有一个下导磁块；该第一导磁面形成于该下导磁块的顶面，该芯柱安装于该下导磁块。
较佳地，该导磁基座还具有一个形成于该芯柱底面的第三接合部；该下导磁块具有一个形成于该第一导磁面的第四接合部；该第三接合部与该第四接合部彼此凹凸互补，使得该芯柱通过该第三接合部与该第四接合部相嵌，而能安装于该下导磁块。
较佳地，该第三接合部是一个截面呈上窄下宽的梯形，且沿一个第一方向延伸的梯形柱，而该第四接合部是一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向延伸的嵌沟，使该梯形柱能沿该第一方向嵌设于该嵌沟，而将该下导磁块与该芯柱组合成该导磁基座。
较佳地，该上导磁块、该下导磁块与该芯柱是由具导磁特性的材料，并以一体成型及薄片叠合两种方式的其中一种制成；而薄片叠合方式是指多个呈薄片状，且为同一种态样的导磁盘沿着该第一方向进行叠合。
较佳地，每一个定子还包括一个能套设于该芯柱，且用于供该线圈匝缠绕的线圈座。
此外，本发明的另一个目的在于提供一种能制造出上述具有组合式定子的轴向磁通马达的制造方法。
本发明的具有组合式定子的轴向磁通马达的制造方法包含下列步骤：
步骤A：在一个线圈座上缠绕一个线圈匝，并将该线圈座套置于一个芯柱。
步骤B：利用该芯柱的接合部与至少一个导磁块结合成一个定子。
步骤C：将多个该定子环绕设置于一个能沿一个轴向枢转的转体周缘。
较佳地，在该步骤B中，该芯柱的接合部数量能为一个及两个其中一者，且该导磁块的数量与该芯柱的接合部数量相对应。若该芯柱的接合部与该导磁块的数量均为一个，则定义该接合部为形成于该芯柱顶端的第一接合部，而该导磁块具有与该第一接合部凹凸互补的第二接合部；若该芯柱的接合部与所述导磁块的数量均为两个，则定义所述接合部为分别形成于该芯柱顶面及底面的第一接合部及该第三接合部，而其中一个导磁块具有与该第一接合部凹凸互补的第二接合部，另一个导磁块具有与该第三接合部凹凸互补的第四接合部。并且，该第一接合部及该第三接合部均为一个截面成梯形，且沿一个第一方向延伸的梯形柱，该第二接合部及该第四接合部均为一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向延伸的嵌沟。
本发明的有益效果在于：借由将每一个定子分拆成至少两部分，使得该线圈匝能便于缠绕于其中一部份，再将其组合为一个完整定子，不仅能简化绕线制程，以减少制造的时间成本，更能提升线圈缠绕的匝数及紧密程度，有效地增加马达整体的输出功率。
附图说明
本发明的其他特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一个局部分解立体图，说明现有一个轴向磁通马达；
图2是一个立体图，说明本发明具有组合式定子的轴向磁通马达的一个实施例；
图3是一个局部分解立体图，说明该实施例中的一个转子的各组件组成；
图4是一个局部立体图，说明该实施例中的一个定子的各组件组成；
图5是一个局部侧视图，说明该实施例中的该定子的各组件组成；
图6是一个局部分解立体图，说明该实施例中的该定子是能拆解成一个上导磁块、一个下导磁块，及一个套置于一个芯柱的线圈座，且该线圈座上缠绕一个线圈匝；
图7是一个局部立体图，说明该实施例中另一个实施态样的定子的各组件组成；
图8是一个局部侧视图，说明该实施例中的该定子的各组件组成
图9是一个局部分解立体图，说明该定子能拆解成该上导磁块、一个导磁基座，及缠绕该线圈匝的该线圈座；
图10是一个流程图，说明本发明具有组合式定子的轴向磁通马达的制造方法的步骤。
具体实施方式
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图2，本发明具有组合式定子的轴向磁通马达的一个实施例包含一个转子100，及多个定子200。
配合参阅图3，该转子100包括一个能沿一个轴向LX枢转，且具有一个外环部111的转体110，及多个等角度间隔环状设置于该外环部111的磁性件120。
参阅图3与图4，所述定子200是环绕设置于该外环部111。每一个定子200包括一个由一个下导磁块211、一个芯柱212，及一个上导磁块213组合而成的导磁组合体210、一个线圈座220，以及一个缠绕于该线圈座220的线圈匝230。其中，如图5与图6所示，该下导磁块211具有一面第一导磁面214，及一个形成于该第一导磁面214的第四接合部215；该芯柱212具有一个形成于其顶面的第一接合部216，及一个形成于其底面的第三接合部217；该上导磁块213具有一面第二导磁面218，及一个形成于该第二导磁面218的第二接合部219。并且，该第一、二导磁面214、218彼此相向，且相间隔一个供该转体110旋转通过的槽道250。
要说明的是，在本实施例中，该上、下导磁块213、211与该芯柱212是分别由具导磁特性的工件，如钢、铁等材料，以铸模成形或切削加工等一体成型的方式制成。另外，也可以由硅钢片或铁片等常见于制作定子的导磁基材，以薄片叠合的方式制成。其中，所谓薄片叠合方式是指多个呈薄片状，且为同一个态样的导磁片沿着一个第一方向L1进行叠合。如此一来，该上、下导磁块213、211与该芯柱212之间的接合部皆是沿着该第一方向L1延伸。
同时，为了让所述接合部能彼此牢固地嵌合在一起，并承受该上、下导磁块213、211分别对该芯柱212上的接合部所产生的弯矩影响，本实施例是通过梯形榫嵌合的方式达成。其中，该第一接合部216是一个截面呈上宽下窄的梯形，且沿该第一方向L1延伸的梯形柱，而该第二接合部219是一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向L1延伸的嵌沟。同样地，该第三接合部217是一个截面呈上窄下宽的梯形，且沿该第一方向L1延伸的梯形柱，而该第四接合部215是一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向L1延伸的嵌沟。如此，该芯柱212便能通过所述梯形柱，分别沿着该第一方向L1，而嵌设于该上、下导磁块213、211的嵌沟，使该上、下导磁块213、211与该芯柱212组合成该导磁组合体210。
补充说明的是，梯形榫由于其榫头与其所对应的卯眼之间的接合面积较大，而能产生较大的接合力；并且，通过该榫头上的斜面来分解施加于该榫头的应力，所以能承受更大的弯矩。另外，除了通过梯形榫进行嵌合之外，常见的嵌合榫截面还有矩形榫，以及呈T字形的鸠尾榫(Dovetail Joints)。其中，矩形榫因为容易上下开脱，所以无法作为所述接合部的实施态样；而鸠尾榫由于其栓部(Pin)是分别垂直于其尾部(Tail)及其榫肩，使得鸠尾榫所能承受的拉伸应力并不如梯形榫来得大，不过却具有更大的接合结构力，所以也是能用于作为所述接合部的另外一种实施态样。
此外，对于本实施例的每一个定子200而言，该线圈匝230是先缠绕于该线圈座220上，而该线圈座220再连同该线圈匝230一同套设于该芯柱212。如此一来，该线圈匝230不仅能独立于该导磁组合体210之外，而有着较大的绕线空间来进行缠绕制程，以降低绕线的困难度；同时，还能将该线圈座220与该线圈匝230进行模组化制造，以增进生产效率。并且，在缠绕成该线圈匝230的过程中，借由该线圈座220对缠绕于其上的导线进行塑形及固定，使得该线圈匝230的匝数及紧密程度都能有效地提升，从而增进马达整体的输出功率。另外，在该芯柱212上也能形成与该线圈座220有着相同功用的凹槽，而用于容置该线圈匝230，使得导线也能直接地缠绕于该芯柱212上，以省略该线圈座220。
需要一提的是，本发明的主要目的在于降低该线圈匝230的绕线困难度，所以采用能分拆组合的该导磁组合体210，使该线圈匝230能独立于该导磁组合体210进行绕线制程。因此，只要是能让该线圈匝230直接地套设至该导磁组合体210的其中一个组件便能达成此目的。
所以，便有如图7、图8与图9所示的另外一种导磁组合体210，为将该下导磁块211与该芯柱212结合成一个导磁基座240，使得该导磁组合体210具有该导磁基座240及该上导磁块213。而且，该导磁基座240上的各组件均能与前述的该下导磁块211与该芯柱212相对应，在此将不再赘述。
如此一来，该线圈座220连同该线圈匝230便能直接地设置于该导磁基座240，再将该上导磁块213安装于该导磁基座240，即能完成该定子200的组装，进而有效地提升整体制程效率。
另外，对应上述结构，能整理提出一种具有组合式定子的轴向磁通马达的制造方法，其流程如图10所示，并包括下列步骤：
步骤S101：在一个线圈座上缠绕一个线圈匝，并将该线圈座套置于一个芯柱。
步骤S102：利用该芯柱的接合部与至少一个导磁块结合成一个定子。
要说明的是，该芯柱的接合部数量能为一个及两个其中一者，且该导磁块的数量与该芯柱的接合部数量相对应。若该芯柱的接合部与该导磁块的数量均为一个，即为如图7、图8与图9所示的定子结构；若该芯柱的接合部与所述导磁块的数量均为两个，即为如图4、图5与图6所示的定子结构。其中，针对该芯柱与该导磁块，或是该芯柱与所述导磁块的结构与链接关系已于前述实施例中阐述，在此将不再赘述。
步骤S103：将多个该定子环绕设置于一个能沿一个轴向枢转的转体周缘。
综上所述，本发明具有组合式定子的轴向磁通马达有着如下所述的功效及优点，所以确实能达成本发明的目的。
一、借由将每一个定子200分拆成至少两部分，使得该线圈匝230能独立于该导磁组合体210进行绕线制程，而有着较大的绕线空间来进行缠绕制程，以降低绕线的困难度。同时，通过将该线圈座220与该线圈匝230进行模组化制造，以增进生产效率。
二、在缠绕成该线圈匝230的过程中，能通过该线圈座220对缠绕于其上的导线进行塑形及固定，使得该线圈匝230的匝数及紧密程度都能有效地提升，从而增进马达整体的输出功率。
三、通过梯形榫嵌合的方式，让互相嵌设的接合部能牢固地连结，同时承受该上、下导磁块213、211分别对该芯柱212上的接合部所产生的弯矩影响，以强化该导磁组合体210的结构强度，并降低形变。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种具有组合式定子的轴向磁通马达，包含一个转子及多个定子，该转子包括一个能沿一个轴向枢转的转体，所述定子环绕设置于该转体周缘；其特征在于：
每一个定子包括一个由一个导磁基座与一个上导磁块组合而成的导磁组合体，以及一个线圈匝；该导磁基座具有一面第一导磁面、一个设置于该第一导磁面，且供该线圈匝套置的芯柱，及一个形成于该芯柱顶面的第一接合部，该上导磁块具有一面第二导磁面，及一个形成于该第二导磁面，且与该第一接合部凹凸互补的第二接合部；该上导磁块借由该第二接合部与该第一接合部相嵌，而能安装于该芯柱；以及，该第一导磁面及该第二导磁面彼此相向，且相间隔一个供该转体旋转通过的槽道。
2.根据权利要求1所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：该第一接合部是一个截面呈上宽下窄的梯形，且沿一个第一方向延伸的梯形柱，而该第二接合部是一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向延伸的嵌沟，使该梯形柱能沿该第一方向嵌设于该嵌沟，而组合该导磁基座与该上导磁块。
3.根据权利要求2所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：该导磁基座与该上导磁块是由具导磁特性的材料，并以一体成型及薄片叠合两种方式的其中一种制成；而薄片叠合方式是指多个呈薄片状，且为同一种态样的导磁盘沿着该第一方向进行叠合。
4.根据权利要求1所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：该导磁基座还具有一个下导磁块；该第一导磁面形成于该下导磁块的顶面，该芯柱安装于该下导磁块。
5.根据权利要求4所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：该导磁基座还具有一个形成于该芯柱底面的第三接合部；该下导磁块具有一个形成于该第一导磁面的第四接合部；该第三接合部与该第四接合部彼此凹凸互补，使得该芯柱借由该第三接合部与该第四接合部相嵌，而能安装于该下导磁块。
6.根据权利要求5所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：该第三接合部是一个截面呈上窄下宽的梯形，且沿一个第一方向延伸的梯形柱，而该第四接合部是一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向延伸的嵌沟，使该梯形柱能沿该第一方向嵌设于该嵌沟，而将该下导磁块与该芯柱组合成该导磁基座。
7.根据权利要求6所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：该上导磁块、该下导磁块与该芯柱是由具导磁特性的材料，并以一体成型及薄片叠合两种方式的其中一种制成；而薄片叠合方式是指多个呈薄片状，且为同一个态样的导磁盘沿着该第一方向进行叠合。
8.根据权利要求1所述的具有组合式定子的轴向磁通马达，其特征在于：每一个定子还包括一个能套设于该芯柱，且用于供该线圈匝缠绕的线圈座。
9.一种具有组合式定子的轴向磁通马达的制造方法，其特征在于：该制造方法包含下列步骤：
步骤A：在一个线圈座上缠绕一个线圈匝，并将该线圈座套置于一个芯柱；
步骤B：利用该芯柱的接合部与至少一个导磁块结合成一个定子；及
步骤C：将多个该定子环绕设置于一个能沿一个轴向枢转的转体周缘。
10.根据权利要求9所述的具有组合式定子的轴向磁通马达的制造方法，其特征在于：在该步骤B中，该芯柱的接合部数量能为一个及两个其中一者，且该导磁块的数量与该芯柱的接合部数量相对应；若该芯柱的接合部与该导磁块的数量均为一个，则定义该接合部为形成于该芯柱顶端的第一接合部，而该导磁块具有与该第一接合部凹凸互补的第二接合部；若该芯柱的接合部与所述导磁块的数量均为两个，则定义所述接合部为分别形成于该芯柱顶面及底面的第一接合部及第三接合部，而其中一个导磁块具有与该第一接合部凹凸互补的第二接合部，其中另一个导磁块具有与该第三接合部凹凸互补的第四接合部；并且，该第一接合部及该第三接合部均为一个截面成梯形，且沿一个第一方向延伸的梯形柱，该第二接合部及该第四接合部均为一个凹凸对应该梯形柱，且沿该第一方向延伸的嵌沟。
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