CN1130812C - 高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机 - Google Patents

Abstract

一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其在外转子基座前端或后端分别封套前端盖或后端盖，使外转子基座前端与转轴轴承间，以及外转子基座后端与后端支撑轴承间，均构成连接关系，使外转子基座后端支撑轴承的外径能选用较小外径轴承。在前端盖及后端盖设有通气孔及散热叶片，以对内定子通气散热。同时在较大输出功率电动机时，因输出功率较大，外转子基座厚度必须对应内定子磁通量而相对加厚，故采用将外转子基座本体和前端盖、后端盖为分离制造，再组合成一体。

Description

高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机

技术领域

本发明涉及一种电学领域电动机中的外转子电动机，特别是涉及一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机(第十案)，其是针对本申请人已向中国专利局中请的名称为“高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机”(第三案)的进一步改良的申请案。

背景技术

请参阅图10所示，现有的外转子型无刷电动机，其结构是把设有永久磁铁70的圆筒形外转子71，包罩于设有激磁线圈72及内定子轭铁73的圆柱形的内定子74的外缘，另外在外转子71的其中一端的中心固设转轴75，该转轴75再穿入内定子74的内定子中心孔76，使外转子71得以相对于内定子74旋转。当通电激磁后，外转子71就围绕著内定子74旋转而向外输出所需的扭矩(Torgue)。由于外转子71必须围绕在内定子74的外缘旋转，所以外转子71的两端之中，只有其中的一端通常是形成筒端面71a受到支撑而已，而另外一端则必须形成开口71b，而且是悬空的结构。

由于内定子74的激磁线圈72通电激磁时，其所产生的电磁场与外转子71的永久磁铁70所存在的永久磁场之间会产生相吸与排斥的交互作用，使得外转子71受到此两种相吸与排斥的交互作用而造成晃动(Vibration)的现象，并进而因为此种晃动现象而诱生振动的问题。当转速越高时，其离心力越大，或是上述磁场强度越强大时，前述的晃动现象与振动问题也都会越严重。也正是因为此种问题，而导致从一开始有外转子型电动机以来，就始终无法制造出能够输出高马力、高扭力的外转子型电动机；更因为这一项无法突破的瓶颈制约，而导致外转子型电动机迄今为止仍然只停留在低马力及低扭力的使用场合，例如使用于散热风扇的电动机、电唱机的唱片驱动电动机、软碟机的碟片驱动电动机、硬碟机的碟片驱动电动机及影碟机的电动机等等，其外转子71在支撑结构上所遇到的技术瓶颈的制约至今仍然无法突破。

为了解决前述问题，本发明人在先已向中国专利局申请了名称为“高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机”(第三案)，该第三案是针对外转子型电动机因外转子支撑力不足，致使外转子型电动机无法应用于高效率、高马力、高扭力、高转速的电动机领域中的问题，针对在外转子型电动机的外转子部悬空的开口端与内定子之间，因外转子导磁体与内定子激磁线圈之间因为彼此电枢反应的交互作用，以及因高速旋转时所产生的离心力等因素，而使外转子产生晃动及不平稳现象的问题，提供了极为优越的外转子开口端支撑轴承，为运转不平稳现象的问题，提供了极为优越的外转子支撑结构。

如果外转子电动机的外转子基座直径较小时，上述第三案所提供的外转子基座的开口端尚可直接套接于开口端的支撑轴承的外圆，但如果外转子基座直径较大时，则必须采用直径特别大的支撑轴承装设于外转子基座的开口端与内定子基座之间，此种大直径的轴承成本昂贵，以及增加电动机的不必要重量，此外如果外转子基座采用板材以冲床抽制而成，而外转子基座直径设计成较大时，为了提高电动机的输出功率，因此外转子基座的厚度必须对应内定子的磁通量而相对加厚，一旦外转子基座的厚度加大时，就无法使用抽制的方法制造，因此采用外转子基座的本体和前端盖、后端盖是分离制造，再将其组合成一体。

有鉴于上述现有的外转子型无刷电动机存在的问题，本发明人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的外转子型无刷电动机存在的缺陷，针对外转子基座的直径加大时所衍生开口端支撑轴承亦需使用大外径的问题，而提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机(第十案)，使其在外转子基座的前端或后端分别封套前端盖或后端盖，以使外转子基座的前端与前端支撑轴承之间，以及外转子基座的后端与后端支撑轴承之间，均构成连接关系，使外转子基座后端支撑轴承的外径能够选用较小外径。

本发明的另一目的在于，提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机(第十案)，使其分别在前端盖及后端盖进一步设有通气孔或/及散热叶片，以便随著外转子的转动而对外转子电动机的内定子内部通气散热。

本发明的再一目的在于，提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机(第十案)，使其进一步针对较大输出功率电动机的条件，因对应电动机磁通量而需增加外转子基座的厚度，因此在制造上将外转子基座的本体和前端盖、后端盖为分离制造，再将其组合成一体。

本发明的目的是由以下的技术方案来实现的。

一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其包括内定子、内定子基座、外转子、后端盖、外转子基座后端支撑轴承、前端盖、电动机罩壳、电动机转轴、转轴支撑轴承，其中：

a、该内定子，包括内定子轭铁及绕设于内定子轭铁的激磁线圈，并设有对应于电动机中心的内定子定位端；

b、该内定子基座，接近该内定子基座的中心设有对应于电动机轴心的内定子基座定位端，以提供上述内定子定位端为同心相接，进一步更因内定子借由螺丝、螺母锁定于内定子基座以成为相接结合，该内定子基座定位端的底部外围设有一与电动机中心同心的外转子后端轴承定位端，该内定子基座的外转子后端轴承定位端进一步设有至少一个导线穿孔，使电动机外部控制信号能经由导线穿孔而与内定子的激磁线圈或控制回路的电气连接贯通，该内定子基座的外缘具有一对应电动机轴心的外圆周，以作为电动机罩壳的套接；

c、该外转子，包罩于内定子的外缘，并相对于内定子旋转，该外转子包括外转子基座本体，该外转子基座本体是提供电枢反应的电枢导磁体固定载动之用，该电枢导磁体应包罩于内定子轭铁的外缘并相对于内定子而电枢反应地导磁旋转；

d、该后端盖，是封盖于外转子基座本体的后端，该后端盖的内缘套装于外转子基座后端支撑轴承的外圆，以使外转子基座的后端与外转子基座后端支撑轴承之间构成连结关系，使外转子基座后端支撑轴承的外径能够适当地选用较小外径的轴承；

e、该外转子基座后端支撑轴承，其内圆套设于上述内定子基座的外转子后端轴承定位端，其外圆和后端盖同心套接并封套于外转子基座本体的后端，使外转子基座后端可非常稳固旋转地被支撑于外转子后端轴承定位端，彻底解决外转子因旋转离心力和电枢效应所引起的旋转晃动；

f、该前端盖，是封盖于外转子基座本体的前端，该前端盖的内缘是同心套装于电动机转轴，以使在外转子基座本体的前端与电动机转轴之间构成连结关系；

g、电动机罩壳，是套罩于外转子的外缘，并同心套接于上述内定子基座外缘的外圆周；

h、电动机转轴，其至少应同心圆穿套于前端盖，再封套于外转子基座本体前端，其中穿套于外转子基座本体内部为内部转轴端，而穿套于外转子基座本体外部为外部转轴端；

i该转轴支撑轴承，其可对应于电动机转轴并同心装设于电动机罩壳底端，而为上述外部转轴端支撑旋转，外部转轴端并应穿套出转轴支撑轴承以为电动机扭力所谓输出，该转轴支撑轴承并和上述外转子基座后端支撑轴承共同将外转子坚固地支撑著，使外转子能不晃动地对应于内定子的电枢反应，并稳固地导磁旋转支撑。

本发明的目的还可通过以下技术措施来进一步实现。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的内定子基座的中心进一步具有一中心穿孔，以供电动机转轴可贯穿内定子。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的前端盖为可分离地封盖于外转子基座本体的前端，且其中该后端盖为可分离地封盖于外转子基座本体的后端。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的前端盖为可分离地封盖于外转子基座本体的前端，且其中该后端盖可一体成型地封盖于外转子基座本体的后端。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的前端盖可一体成型地封盖于外转子基座本体的前端，且其中该后端盖是可分离地封盖于外转子基座本体的后端。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的该后端盖及前端盖可进一步设有通气孔或散热叶片，以便随著外转子的转动而对外转子电动机的内定子内部通气散热。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的外转子基座后端支撑轴承包括至少三只转设在内定子基座的滚子，且该滚子定位在电动机外转子基座本体及电动机转轴同心的旋转圆周位置上，该滚子为滚珠或滚柱轴承，也可为滚轮，该滚子的外圆是直接滚接于外转子基座本体的后端，使整个外转子在该滚子的稳定支撑下能够平稳牢固地高速旋转，而不会晃动。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中的外转子基座后端支撑轴承包括一同心固设在外径加大的上述外转子后端轴承定位端的自润轴承圈，该自润轴承圈是转接于外转子基座本体的后端，使整个外转子在该自润轴承圈的稳定支撑下能够平稳地旋转而不会晃动。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其可在内定子的前端装置一辅助支撑轴承或自润轴承，以为上述内部转轴辅助支撑。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其中电动机内部转轴端穿套过外转子基座本体内部并从内定子的中心穿孔穿过，并由固设在内定子基座底端的辅助定位轴承为同心支撑，其轴端进一步穿套出辅助定位轴承，为电动机编码器传动之用。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和积极效果。由以上的技术方案可知，本发明高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机(第十案)，除了具有第三案的构造特征之外，还增加了下列特殊的功效及特点：

1、本发明是在外转子基座的前端及后端分别封套前端盖及后端盖，以使外转子基座的前端与前端支撑轴承之间，以及外转子基座的后端与后端支撑轴承之间，均构成连结关系，使外转子前端及后端支撑轴承的外径能够适当地选用较小外径的轴承。

2、本发明是分别在前端盖及后端盖进一步设有通气孔及散热叶片，以便随著外转子的转动而对外转子电动机的内定子内部通气散热。

3、本发明在较大输出功率电动机的条件时，因其输出功率较大，外转子基座的厚度必须对应电动机整体磁通量而相对加厚，因此在制造上是采用外转子基座的本体和前端盖、后端盖是分离制造，再将其组合成一体，而为十分可行的制造方式。

综上所述，本发明不论在结构上或功能上皆有较大的改进，并产生了好用及实用的优良效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

附图说明

本发明的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。

图1是本发明第一实施例的分解立体图。

图2是本发明第一实施例的组合结构立体图。

图3是图2中A-A剖线的剖面图。

图4是图3中B-B剖线的剖面图。

图5是图3中C-C剖线的剖面图。

图6是本发明第二实施例的结构剖面图。

图7是本发明第三实施例的结构剖面图。

图8是本发明第四实施例的结构剖面图。

图9是本发明第五实施例的结构剖面图。

图10是现有的外转子型无刷电动机的结构剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1至图5所示，是本发明的第一实施例，本发明高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机(第十案)20，其包括内定子21、内定子基座26、外转子22、转轴支撑轴承25、外转子基座后端支撑轴承23、外转子基座本体29、前端盖85、后端盖86、电动机罩壳32以及电动机转轴24等基本主要构件，其中：

上述的内定子21，包括内定子轭铁27及绕设于内定子轭铁27的激磁线圈28，并应设有对应于电动机中心的内定子定位端26a。接近该内定子基座26的中心应设有对应电动机轴心的内定子基座定位端36，以提供上述内定子定位端26a为同心相接，进一步更因内定子21借由螺丝、螺母锁定于内定子基座26以为紧迫结合，该内定子基座定位端36的底部外围具有一和电动机轴心(内定子中心)同心的外转子后端轴承定位端48，该内定子基座26的外转子后端轴承定位端48进一步具有至少一个的导线穿孔33，使电动机外部控制信号能经由导线穿孔33而与内定子激磁线圈28或控制回路的电气连接贯通(例如电线34即经由导线穿孔33进入电动机内部)，内定子基座26的外缘具有一对应电动机轴心的外圆周，以为电动机罩壳32的套接。

外转子22是包罩于内定子轭铁27的外缘，相对于内定子21旋转。该外转子22包括：外转子基座本体29，该外转子基座本体29的内缘是提供电枢反应的电枢导磁体30固定载动之用，该电枢导磁体30应包罩于内定子轭铁27的外缘并相对于内定子21而电枢反应地导磁旋转。

后端盖86是封套于外转子基座本体29的后端29b，该后端盖86是套装于外转子基座后端支撑轴承23，以使外转子基座本体29的后端29b与外转子基座后端支撑轴承23之间构成连接关系，使外转子基座后端支撑轴承23的外径能够选用外径较小的轴承。外转子基座后端支撑轴承23是套设于上述内定子基座26的外转子后端轴承定位端48，其和后端盖86同心套接于外转子基座本体29的后端29b，使外转子基座后端29b可非常稳固旋转地被支撑于外转子后端轴承定位端48，彻底解决外转子22因旋转离心力和电枢效应所引起的旋转晃动。

上述的前端盖85，是封盖于外转子基座本体29的前端29a，前端盖85的内缘是同心套装于电动机转轴24，以使在外转子基座本体29的前端29a与电动机转轴24之间构成连结关系。

电动机罩壳32是套罩于外转子22的外缘，并同心套接于前述内定子基座26外缘的外圆周。

电动机转轴24至少应同心圆穿套于前端盖85，再封套于外转子基座本体29的前端29a，其中穿套于外转子基座本体29内部为内部转轴端24a，而穿套于外转子基座本体29外部为外部转轴端24b。

转轴支撑轴承25，是可对应于电动机转轴24并同心装设于电动机罩壳32底端，而为上述外部转轴端24b支撑旋转，外部转轴端24b并应穿套出转轴支撑轴承25以为电动机扭力的输出，转轴支撑轴承25并和上述外转子基座后端支撑轴承23共同将外转子坚固地支撑著，使外转子22能不晃动地对应于内定子21的电枢反应，并稳固地导磁旋转支撑。

上述的内定子基座26进一步具有一中心穿孔83，以供电动机转轴24可贯穿内定子21。前端盖85是可分离地封盖于外转子基座本体29的前端29a，且其中该后端盖86是可分离地封盖于外转子基座本体29的后端29b。

上述前端盖85是分离地封盖在外转子基座本体29的前端29a，且其中该后端盖86是可一体成型地封盖于外转子基座本体29的后端29b。该前端盖85是可一体成型地封盖于外转子基座本体29的前端29a，且其中该后端盖86是可分离地封盖于外转子基座本体29的后端29b。

前端盖85及后端盖86得进一步各自设有通气孔89、90或散热叶片87、88，以使随著外转子的转动而对外转子电动机的内定子21内部通气散热。

上述的外转子基座后端支撑轴承23，其包括至少三只转设在内定子基座的滚子23a，且该等滚子23a定位在电动机外转子基座本体29及电动机转轴同心的旋转圆周位置上，该滚子23a得为滚珠或滚柱轴承亦得为滚轮，该等滚子23a的外圆是直接滚接于外转子基座后端29b，使整个外转子22在该滚子23a的稳定支撑下能够平稳牢固地高速旋转，而不会晃动。

上述外转子基座后端支撑轴承23包括一同心圈固设在外径加大的上述外转子后端轴承定位端48的自润轴承圈23b，该自润轴承圈23b是转接于外转子基座本体的后端29b，使整个外转子在该自润轴承圈23b的稳定支撑下能够平稳地旋转而不会晃动。

在内定子的前端装置一辅助支撑轴承92或自润轴承，以为前述内部转轴端24a辅助支撑。

电动机内部转轴端24a穿套过外转子基座本体29内部并从内定子的中心穿孔83穿过，并由固设于内定子基座26底端的辅助定位轴承91以为同心支撑，其轴端更进一步亦可穿套出辅助定位轴承91，以为电动机编码器传动之用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1、一种高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其包括内定子、内定子基座、外转子、后端盖、外转子基座后端支撑轴承、前端盖、电动机罩壳、电动机转轴、转轴支撑轴承，其中：

a、该内定子，包括内定子轭铁及绕设于内定子轭铁的激磁线圈，并设有对应于电动机中心的内定子定位端；

b、该内定子基座，接近该内定子基座的中心设有对应于电动机轴心的内定子基座定位端，以提供上述内定子定位端为同心相接，进一步更因内定子借由螺丝、螺母锁定于内定子基座以成为相接结合，该内定子基座定位端的底部外围设有一与电动机中心同心的外转子后端轴承定位端，该内定子基座的外转子后端轴承定位端进一步设有至少一个导线穿孔，使电动机外部控制信号能经由导线穿孔而与内定子的激磁线圈或控制回路的电气连接贯通，该内定子基座的外缘具有一对应电动机轴心的外圆周，以作为电动机罩壳的套接；

c、该外转子，包罩于内定子的外缘，并相对于内定子旋转，该外转子包括外转子基座本体，该外转子基座本体是提供电枢反应的电枢导磁体固定载动之用，该电枢导磁体应包罩于内定子轭铁的外缘并相对于内定子而电枢反应地导磁旋转；

d、该后端盖，是封盖于外转子基座本体的后端，该后端盖的内缘套装于外转子基座后端支撑轴承的外圆，以使外转子基座的后端与外转子基座后端支撑轴承之间构成连结关系，使外转子基座后端支撑轴承的外径能够适当地选用较小外径的轴承；

e、该外转子基座后端支撑轴承，其内圆套设于上述内定子基座的外转子后端轴承定位端，其外圆和后端盖同心套接并封套于外转子基座本体的后端，使外转子基座后端可非常稳固旋转地被支撑于外转子后端轴承定位端，彻底解决外转子因旋转离心力和电枢效应所引起的旋转晃动；

f、该前端盖，是封盖于外转子基座本体的前端，该前端盖的内缘是同心套装于电动机转轴，以使在外转子基座本体的前端与电动机转轴之间构成连结关系；

g、电动机罩壳，是套罩于外转子的外缘，并同心套接于上述内定子基座外缘的外圆周；

h、电动机转轴，其至少应同心圆穿套于前端盖，再封套于外转子基座本体前端，其中穿套于外转子基座本体内部为内部转轴端，而穿套于外转子基座本体外部为外部转轴端；

i该转轴支撑轴承，其可对应于电动机转轴并同心装设于电动机罩壳底端，而为上述外部转轴端支撑旋转，外部转轴端并应穿套出转轴支撑轴承以为电动机扭力所谓输出，该转轴支撑轴承并和上述外转子基座后端支撑轴承共同将外转子坚固地支撑著，使外转子能不晃动地对应于内定子的电枢反应，并稳固地导磁旋转支撑。

2、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其中所述的内定子基座的中心进一步具有一中心穿孔，以供电动机转轴可贯穿内定子。

3、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其中所述的前端盖为可分离地封盖于外转子基座本体的前端，且其中该后端盖为可分离地封盖于外转子基座本体的后端。

4、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其中所述的前端盖为可分离地封盖于外转子基座本体的前端，且其中该后端盖可一体成型地封盖于外转子基座本体的后端。

5、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其中所述的前端盖可一体成型地封盖于外转子基座本体的前端，且其中该后端盖是可分离地封盖于外转子基座本体的后端。

6、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其中所述的该后端盖及前端盖可进一步设有通气孔或散热叶片，以便随着外转子的转动而对外转子电动机的内定子内部通气散热。

7、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于所述的外转子基座后端支撑轴承包括至少三只转设在内定子基座的滚子，且该滚子定位在电动机外转子基座本体及电动机转轴同心的旋转圆周位置上，该滚子为滚珠或滚柱轴承，也可为滚轮，该滚子的外圆是直接滚接于外转子基座本体的后端，使整个外转子在该滚子的稳定支撑下能够平稳牢固地高速旋转，而不会晃动。

8、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于其中所述的外转子基座后端支撑轴承包括一同心固设在外径加大的上述外转子后端轴承定位端的自润轴承圈，该自润轴承圈是转接于外转子基座本体的后端，使整个外转子在该自润轴承圈的稳定支撑下能够平稳地旋转而不会晃动。

9、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于可在内定子的前端装置一辅助支撑轴承或自润轴承，以为上述内部转轴辅助支撑。

10、根据权利要求1或2所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子电动机，其特征在于所述电动机内部转轴端穿套过外转子基座本体内部并从内定子的中心穿孔穿过，并由固设在内定子基座底端的辅助定位轴承为同心支撑，其轴端进一步穿套出辅助定位轴承，为电动机编码器传动之用。

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