CN109995158A - 外转子式马达与其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种外转子式马达与其组装方法，外转子式马达包含有一转子、一环形永久磁铁以及一定子。转子包含一第一壳体与一第二壳体。第一壳体包含一底盘、一环形侧墙及一环形凸缘。环形侧墙围绕底盘。环形侧墙与底盘共同形成一容置空间。环形凸缘自环形侧墙相对底盘的一侧向外延伸。第二壳体固定于第一壳体的环形凸缘并覆盖容置空间。环形永久磁铁容置于容置空间并抵靠于环形侧墙，且被夹持于第一壳体的底盘与第二壳体之间。定子位于容置空间中。此外，本发明还公开一种外转子式马达的组装方法。

Description

外转子式马达与其组装方法

技术领域

本发明涉及一种马达与组装方法，特别涉及一种外转子式马达与其组装方法。

背景技术

近年來，随着磁性材料与电力电子技术的进步，外转子式永磁无刷马达(Outer-rotor-type Permanent Magnet Brushless Motor)的技术发展逐渐成熟，其具有结构简单、高功率、高效率及体积小等特点，因而外转子式永磁无刷马达逐渐的取代了感应式马达等传统型马达，且被广泛地应用于各种领域以作为驱动机械运转的动力源。例如，应用于航太领域、农业或居家生活中。

而目前常见的外转子式永磁无刷马达的转子，至少使用三件式壳体所组装而成，例如，以上盖、下盖与连接于上盖与下盖之间的侧壳所组成，但三件式的转子在组装上需使用的零件数量较多，不仅定位较为困难，容易增加组装的公差，且组装流程复杂，更提高了组装的成本。并且，由于组装公差高，因此穿设于转子的上盖与下盖的轴心容易因上盖与下盖间的公差量过大而产生偏摆，偏摆的轴心在外转子转动时容易造成轴承的损坏，除了易产生不正常的震动与噪音，更降低了马达的性能，及缩短马达的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种外转子式马达与其组装方法，藉以降低传统上外转子式马达的组装公差。

本发明所揭露的一种外转子式马达，其包含有一转子、一环形永久磁铁以及一定子。转子包含一第一壳体与一第二壳体。第一壳体包含一底盘、一环形侧墙及一环形凸缘。环形侧墙围绕底盘。环形侧墙与底盘共同形成一容置空间。环形凸缘自环形侧墙相对底盘的一侧向外延伸。第二壳体固定于第一壳体的环形凸缘并覆盖容置空间。环形永久磁铁容置于容置空间并抵靠于环形侧墙，且被夹持于第一壳体的底盘与第二壳体之间。定子位于容置空间中。

本发明所揭露的一种外转子式马达的组装方法，包含以下步骤：将一环形永久磁铁紧配地压入一转子的一第一壳体中以抵紧该第一壳体的一环形内壁面；以及将该转子的一第二壳体固定于该第一壳体，使得该第一壳体与该第二壳体共同夹持该环形永久磁铁。

如前述所揭露的外转子式马达与组装方法，由于转子为两件式的结构，相较于传统采用三件式的转子来说，本发明的外转子式马达的零件数少，可大幅降低组装复杂度与组装公差。有助于减少转动不平衡的问题，以及降低动平衡校正的困难度。

此外，环形永久磁铁不仅可抵靠于转子的环形侧墙，还可同时被转子的两个壳体夹持于之间，即环形永久磁铁可具有三个方向的抵紧限位，在此情况下，有助于降低环形永久磁铁的组装公差，且环形永久磁铁可无需以黏胶或黏着剂再辅以工具对位的方式即可直接固定于转子上。如前述组装流程所述，将环形永久磁铁直接压入第一壳体后，再将第二壳体固定于第一壳体即同时完成了定位、固定环形永久磁铁的动作。相较于传统采用多片式磁铁贴覆于转子的内壁面的手段，由于本发明的环形永久磁铁的组装公差低，且组装不需要黏胶，也不需要额外的工具来对位，不仅降低材料成本，组装流程也得以简化，进而有助于缩短整体的组装时间。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1根据本发明的一实施例的外转子式马达的示意图；

图2为图1的外转子式马达的分解图；

图3为图1的外转子式马达的转子的分解图；

图4为图1的外转子式马达的转子的俯视图；

图5为图4的外转子式马达沿5-5’剖面线的剖视图；

图6为图5的外转子式马达的局部放大图；

图7为图4的外转子式马达沿7-7’剖面线的剖视图；

图8为图1的外转子式马达的组装流程图；

图9为图1的外转子式马达组装扇叶的示意图；

图10为图1的外转子式马达组装另一种扇叶的示意图。

其中，附图标记

1 外转子式马达

10 转子

20 环形永久磁铁

20a、20b 环形表面

30 定子

40 心轴

50 轴承

60 固定件

90 扇叶连接件

91 扇叶

92 扇叶连接件

93 扇叶

95 螺丝

96 螺丝

110 第一壳体

110s1 第一穿孔

110s2 第一轴承容置槽

111 底盘

111s 组装孔

113 环形侧墙

113a 环形内壁面

114 止挡段

114a 止挡面

115 环形凸缘

115a 第一接合面

117 第一定位结构

131 第二定位结构

130 第二壳体

130s1 第二穿孔

130s2 第二轴承容置槽

130a 第二接合面

115s 组装孔

310 定子架

330 绕线组

1101 容置空间

1111 组装面

1151 组装面

C 旋转轴

G 间距

L1、L2 距离

S1～S2 步骤

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参照图1～3，图1根据本发明的一实施例的外转子式马达的示意图，图2为图1的外转子式马达的分解图，图3为图1的外转子式马达的转子的分解图。

本实施例提出一种外转子式马达1，可作为DC马达，其包含有一转子10、一环形永久磁铁20、一定子30、一心轴40、二轴承50及多个固定件60。

具体来说，转子10包含有一第一壳体110及一第二壳体130。第一壳体110的外形略成一锅状或碗状，或者说，第一壳体110为一个内周壁呈圆柱形且其一端具有开口的结构。环形永久磁铁20设置于第一壳体110的容置空间1101中。定子30也容置于第一壳体110的容置空间1101中，其包含有定子架310及绕线组330。定子架310固设于心轴40。绕线组330缠绕于定子架310上。第二壳体130的外形略呈一圆盘状，且可经由固定件60固定于第一壳体110上，并覆盖第一壳体110的容置空间1101。而轴承50分别装设于第一壳体110与第二壳体130中，且心轴40分别穿设这两个轴承50。

进一步来看，请并同图2～3接续参阅图4～6，图4为图1的外转子式马达的转子的俯视图，图5为图4的外转子式马达沿5-5’剖面线的剖视图，而图6为图5的外转子式马达的局部放大图。

于本实施例中，第一壳体110包含有一底盘111、一环形侧墙113及一环形凸缘115。底盘111具有一第一穿孔110s1与一第一轴承容置槽110s2，第一穿孔110s1位于第一轴承容置槽110s2的一侧。第一轴承容置槽110s2用以容置其中一轴承50，心轴40的一端可旋转地穿设该轴承50与第一穿孔110s1。环形侧墙113围绕底盘111，环形侧墙113的环形内壁面113a与底盘111共同形成前述的容置空间1101，而环形凸缘115自环形侧墙113相对底盘111的一侧向外延伸。此外，环形凸缘115具有一第一接合面115a。

值得注意的是，于本实施例中，第一壳体110的底盘111的周缘具有一止挡段114以衔接环形侧墙113。

第二壳体130具有一第二穿孔130s1、一第二轴承容置槽130s2及一第二接合面130a。第二穿孔130s1对应于前述的第一穿孔110s1且位于第二轴承容置槽130s2的一侧，第二轴承容置槽130s2可用以容置另一轴承50，而心轴40的另一端可旋转地穿设该另一轴承50与第二穿孔130s1。第二接合面130a面向第一壳体110的第一接合面115a。第二壳体130可经由第二接合面130a对接第一壳体110的第一接合面115a以覆盖第一壳体110的容置空间1101。

于本实施例中，第一壳体110为一体成型的结构，而第二壳体130亦为一体成型的结构。因此，转子10为两件式的结构(即第一壳体110与第二壳体130)，相较于传统的转子采用三件式的设计，本实施例的转子10有助于降低组装的公差。

环形永久磁铁20设置于转子10的环形侧墙113的环形内壁面113a上，可与定子架310的外径维持一随着圆周方向周期性变动或固定的间距(或称气隙)G。值得注意的是，环形永久磁铁20是紧配地设置于环形侧墙113的环形内壁面113a，且环形永久磁铁20被夹持于第一壳体110的底盘111的止挡段114与第二壳体130的第二接合面130a之间，如图6，环形永久磁铁20面对第二壳体130的第二接合面130a的环形表面20a与第一壳体110的第一接合面115a为共平面，环形表面20a接触第二接合面130a并且受第二接合面130a抵压，故环形永久磁铁20与环形凸缘115可一并与第二接合面130a相接合而可同时受第二接合面130a抵压，而环形永久磁铁20上与环形表面20a相对的另一环形表面20b则抵压于止挡段114的止挡面114a，并且环形表面20b接触止挡面114a。在此情况下，环形永久磁铁20至少可由第一壳体110的止挡面114a与环形内壁面113a以及第二壳体130的第二接合面130a分别从三个方向抵紧，有助于定位并固定环形永久磁铁20。藉此，环形永久磁铁20的设置不需使用黏胶即可直接固定于第一壳体110中。相较于传统以多片式磁铁贴覆于转子的内壁面的手段，传统的转子的内壁面除了需额外增加黏胶的成本与涂布黏胶的程序之外，还需要在黏贴磁铁时额外提供工具才能将磁铁贴于正确的位置，可知，传统的手段不仅成本较高，组装程序也较为繁琐。但本实施例的环形永久磁铁20由于具有三个方向的限位效果，因而可不需要黏胶，也不需额外的工具来对位，有助于降低材料成本并缩短组装时间。

固定件60可以但不限于螺栓、铆钉或圆柱搭配销的设计，锁固于第一壳体110的环形凸缘115与第二壳体130，也就是说，固定件60锁固于转子10上两个相接合的片状结构，因此，作为固定件60的长度不需要太长，有助于降低锁固壳体10时产生的组装公差。且可理解的是，转子10的第一壳体110与第二壳体130藉由固定件60锁固之后，可经由止挡段114与第二接合面130a沿转子10的旋转轴C的延伸方向分别对环形永久磁铁20的上下两侧(环形表面20a与20b)施压，以将其夹紧固定。

但需声明的是，固定件60为选用，且本发明也非以固定件60的数量为限。例如于其他实施例中，固定件60的数量可据需求增减，甚或是可省略固定件60，改采用黏着、热压成型接合或焊接等方式来结合第一壳体110的环形凸缘115与第二壳体130。

接着，请复参图2～3并接续参阅图7，图7为图4的外转子式马达沿7-7’剖面线的剖视图。

于本实施例中，转子10的第一壳体110还具有多个形成于第一接合面115a上的第一定位结构117，第二壳体130还具有多个形成于第二接合面130a的第二定位结构131。第一定位结构117与第二定位结构131的位置彼此相对应，且第一定位结构117与第二定位结构131为凹凸相匹配或凸凹相匹配的结构，如图7所示，第一定位结构117为形成于第一接合面115a的一穿槽，而第二定位结构131为形成于第二接合面130a的一凸块，藉由凸块与穿槽相匹配的方式，有助于提升第一壳体110与第二壳体130之间定位的精准度，进而能降低转子10于径向上的组装公差。因此，可使得第一穿孔110s1对准于第二穿孔130s1，提升二轴承50间的对位以及降低心轴40产生偏摆的疑虑。进而，可减少因心轴40偏摆造成的性能低落、运转不平衡造成的震动噪音等问题，更可延长轴承50的使用寿命，增加产品可靠度。但需声明的是，前述的第一定位结构117与第二定位结构131为选用，且本发明也非以第一定位结构117与第二定位结构131的数量为限。

接着，将说明前述外转子式马达1的组装流程。请参阅图8，为图1的外转子式马达的组装流程图。

首先，开始于步骤S1，将环形永久磁铁20紧配地压入转子10的第一壳体110中以抵紧第一壳体110的环形内壁面113a。过程中，环形永久磁铁20可被推抵至止挡段114的止挡面114a，但本发明并非以此为限，例如于其他实施例中，此阶段的环形永久磁铁20也可暂不被推抵至止挡面114a。

接着，施行步骤S2，将定子30放入第一壳体110中。具体来说，将定子30放入容置空间1101中，且让定子30上的心轴40穿设第一壳体110上的轴承50。其中，将轴承50装设于第一壳体110的步骤不限于施行于设置环形永久磁铁20的步骤(S1)之前或之后。

接着，施行步骤S3，将第二壳体130固定于第一壳体110，使得第一壳体110与第二壳体130共同夹持环形永久磁铁20。具体来说，藉由固定件60将第二壳体130锁固于第一壳体110的第一接合面115a，第二壳体130可覆盖容置空间1101，且第二壳体130可以其第二接合面130a向环形永久磁铁20施压，以将环形永久磁铁20推向止挡面114a。也可以说，执行将第二壳体130固定于第一壳体110的步骤的同时，第二壳体130可一并将环形永久磁铁20推向第一壳体110的止挡段114，以让环形永久磁铁20被夹持于第一壳体110的止挡段114的止挡面114a与第二壳体130的第二接合面130a之间，且在固定件60锁固后，止挡面114a与第二接合面130a会持续沿旋转轴C的延伸方向朝环形永久磁铁20的相对两表面(即环形表面20a与20b)施压。如前所述，在此情况下，环形永久磁铁20可至少获得三个方向的定位，因此环形永久磁铁20可稳固地维持于所需的位置，藉此，可加强环形永久磁铁20的定位，进而降低组装公差，并且，在多方向限位的情况下，使得环形永久磁铁20不需使用黏胶或黏着剂即可稳固地固定于第一壳体110中。

相较于传统上采用黏贴多片式磁铁的转子，传统的转子还需要在其内壁面额外执行涂布黏胶的步骤，且贴覆磁铁的前还需额外提供工具以供磁铁对位，材料成本较高，且组装流程繁琐费时。但本发明的外转子式马达1可在转子10的组装过程中即固定且定位环形永久磁铁20，使得环形永久磁铁20的组装不需要使用黏胶或黏着剂(即环形永久磁铁20不经由黏胶或黏着剂直接抵靠于环形侧墙113的环形内壁面113a)，且组装环形永久磁铁20的过程也不需要使用工具，只要直接将环形永久磁铁20向下压入第一壳体110再经由组装第二壳体130的步骤将环形永久磁铁20推向止挡段114即可，不仅节省成本，组装流程也较为简单，且环形永久磁铁20自装设后可常态处于抵紧定位的状态，有助于提升可靠度。

接着，请复参图4并接续参阅图9，图9为图1的外转子式马达组装扇叶的示意图。如图所示，外转子式马达1适于组装多片扇叶91而成为一三叶式吊扇。扇叶91分别经由扇叶连接件90组装于外转子式马达1上，并藉由外转子式马达1来驱动扇叶91转动，以产生空气流动来调节室内温度。具体来说，于本实施例中，外转子式马达1的第一壳体110的环形凸缘115上具有背对于第二壳体130的一组装面1151及形成于组装面1151的多个组装孔115s，这些组装孔115s的数量例如为六，可以两两一组供三个扇叶连接件90装设，而扇叶91固定于扇叶连接件90上，而扇叶连接件可经由螺丝95锁固于转子10的组装孔115s。其中，所述扇叶91是符合市售三叶式吊扇规格的扇叶，而扇叶连接件90则是可与该扇叶91相应组装的零件，且三叶式吊扇的扇叶具有可产生最佳风量与强度的较佳展开直径。由于凸缘115突出于环状侧墙113的长度足够，如图4，经实际测量，本实施例的外转子式马达1的旋转轴C至凸缘115的组装孔115s的距离L1可达约169mm，可让该些扇叶91组装后达到三叶式吊扇的较佳展开直径。

但本发明并非以前述三叶式吊扇的应用为限。例如请接续参阅图10，为图1的外转子式马达组装另一种扇叶的示意图。

如图10所示，本发明的外转子式马达1还可适于五叶式吊扇。具体来说，于本实施例中，外转子式马达1的底盘111上具有背对于第二壳体130的一组装面1111及形成于组装面1111的多个组装孔111s，这些组装孔111s的数量例如为十个，可以两两一组供五个扇叶连接件92装设，而扇叶93固定于扇叶连接件92，而扇叶连接件92可经由螺丝96锁固于于转子10的组装孔111s。其中，所述扇叶93是符合市售五叶式吊扇规格的扇叶，而扇叶连接件92则是可与该扇叶93相应组装的零件。此外，本实施例的外转子式马达1符合五叶式吊扇的扇叶产生最佳风量与强度所需的展开直径，如图4，经实际测量，本实施例的外转子式马达1的旋转轴C至组装孔111s的距离L2可达约109mm，可让该些扇叶93组装后达到五叶式吊扇的较佳展开直径。

且可理解的是，藉由前述第一定位结构117与第二定位结构131的定位效果，有助于增加前述三叶式吊扇或五叶式吊扇旋转的平衡度。

综合以上所述，本发明的外转子式马达为DC马达，且其转子为两件式的结构，相较于传统AC马达采用三件式的转子具有公差以及平衡度低的问题，本发明的外转子式马达由于零件数较少，可大幅降低组装复杂度与组装公差。有助于减少转动不平衡的问题，以及降低动平衡校正的困难度。

并且，本发明的外转子式马达除了可适用五叶式吊扇之外，由于环形凸缘的设计，还可同时将三扇叶组装于环形凸缘而成为三叶式吊扇，使得本发明的外转子式马达具有更广的应用范围。

此外，环形永久磁铁不仅可抵靠于转子的环形侧墙，还可同时被转子的两个壳体夹持于之间，即环形永久磁铁可具有三个方向的抵紧限位，在此情况下，有助于降低环形永久磁铁的组装公差，且环形永久磁铁可无需以黏胶或黏着剂再辅以工具对位的方式即可直接固定于转子上。如前述组装流程所述，将环形永久磁铁直接压入第一壳体后，再将第二壳体固定于第一壳体即同时完成了定位、固定环形永久磁铁的动作。相较于传统采用多片式磁铁贴覆于转子的内壁面的手段，由于本发明的环形永久磁铁的组装公差低，且组装不需要黏胶，也不需要额外的工具来对位，不仅降低材料成本，组装流程也得以简化，进而有助于缩短整体的组装时间。

另外，藉由第一定位结构与第二定位结构相匹配的设计，有助于提升转子中第一壳体与第二壳体于径向上定位的精准度，且可降低马达整体的组装公差，藉此，可避免心轴偏摆而使外转子转动时造成轴承的损坏及产生不正常的震动与噪音，进而可延长马达的使用寿命。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种外转子式马达，其特征在于，包含有：

一转子，其包含有：

一第一壳体，包含一底盘、一环形侧墙及一环形凸缘，该环形侧墙围绕该底盘以与该底盘共同形成一容置空间，该环形凸缘自该环形侧墙相对该底盘的一侧向外延伸；以及

一第二壳体，固定于该第一壳体的该环形凸缘并覆盖该容置空间；

一环形永久磁铁，容置于该容置空间并抵靠于该环形侧墙，且被夹持于该第一壳体的该底盘与该第二壳体之间；以及

一定子，位于该容置空间中。

2.根据权利要求1所述的外转子式马达，其特征在于，该环形永久磁铁不经由黏胶直接抵靠于该环形侧墙的一环形内壁面。

3.根据权利要求1所述的外转子式马达，其特征在于，该第一壳体与该第二壳体分别沿该转子的一旋转轴的延伸方向朝该环形永久磁铁施压。

4.根据权利要求1所述的外转子式马达，其特征在于，该环形凸缘具有一第一接合面接合于该第二壳体的一第二接合面，且该环形永久磁铁具有一环形表面与该第一接合面共平面，该环形表面与该第一接合面同时受该第二接合面抵压。

5.根据权利要求1所述的外转子式马达，其特征在于，该底盘具有一止挡段衔接该环形侧壁，该止挡段具有一止挡面朝向该第二壳体，该环形永久磁铁具有相对的二环形表面分别抵靠于该止挡面与该第二壳体。

6.根据权利要求1所述的外转子式马达，其特征在于，该环形凸缘具有背对于该第二壳体的一组装面以及形成于该组装面的多个组装孔，该些组装孔可用以装设多个扇叶连接件。

7.根据权利要求6所述的外转子式马达，其特征在于，该些组装孔的数量为6个，每两个一组共可供三个扇叶连接件装设。

8.一种外转子式马达的组装方法，其特征在于，包含：

将一环形永久磁铁紧配地压入一转子的一第一壳体中以抵紧该第一壳体的一环形内壁面；

将一定子放入该转子的该第一壳体中；

将该转子的一第二壳体固定于该第一壳体，使得该第一壳体与该第二壳体共同夹持该环形永久磁铁。

9.根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于，将该环形永久磁铁紧配地压入该转子的该第一壳体中以抵紧该第一壳体的该环形内壁面的步骤包含：

将该环形永久磁铁推抵至该第一壳体上朝向该第二壳体的一止挡面。

10.根据权利要求9所述的组装方法，其特征在于，将该转子的该第二壳体固定于该第一壳体，使得该第一壳体与该第二壳体共同夹持该环形永久磁铁的步骤包含：

将该第二壳体向该环形永久磁铁施压，以将该环形永久磁铁推向该止挡面。