CN1277480A - 高效率、高扭力、高支撑的外转子马达 - Google Patents

Abstract

一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达,其包括内定子、内定子基座、外转子、后端盖、后端支撑轴承、前端盖、马达转轴及转轴支撑轴承,外转子基座前端及后端分别封套前端盖及后端盖,使外转子基座前端与马达转轴间,及后端与支撑轴承间均构成连结,使支撑轴承外径能选用较小轴承;分别在前端盖及后端盖设有通气孔及散热叶片,对内定子内部散热;较大输出功率条件时,制造上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,为十分可行的结构及制造方式。

Description

高效率、高扭力、高支撑的外转子马达

本发明涉及一种电学领域电动机中的外转子型马达，特别是涉及一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达(第十一案)，其是对于本发明人早先申请的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达(第四案)的进一步再改进发明。

请参阅图11所示，现有的外转子型无刷马达，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，另在圆筒型外转子71的其中一端的中心固设有转轴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就围绕着内定子74旋转而向外输出所需的扭矩。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，而另外一端则必须设计形成开口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的现象，并进而因为此种晃动的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，前述晃动现象与振动问题也都会越严重。也正是因为此种问题，导致从一开始有外转子型马达以来，就始终无法制造出能够输出高马力、高扭力的外转子型马达。更因为这一项无法突破的瓶颈制约，而导致外转子型马达迄今为止仍然只停留在低马力及低扭力的使用场合，例如：散热风扇的马达、电唱机的唱片驱动马达、软碟机的碟片驱动马达、硬碟机的碟片驱动马达、影碟机的马达等等。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，本发明人早先曾申请了高效率、高扭力、高支撑的外转子马达(第四案)，其申请号为99105821.6，申请日为1999、4、20，该第四案是针对外转子型马达因外转子支撑力不足，致使其无法应用于高效率、高马力、高扭力、高转速的马达领域中的问题，特别是针对在外转子型马达的外转子部悬空的开口端与主内定子之间，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，而致使外转子产生晃动及不平稳现象的问题，而提供了极为优越的新型外转子支撑结构。

如果外转子马达的外转子基座直径较小时，第四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。该种大直径的轴承成本昂贵，以及要增加马达的不必要的重量，此外，如果外转子基座采用板材以冲床抽制而成，而其外转子基座直径设计成较大时，为了提高马达的输出功率，因此其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进行制造，因此采用了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。

有鉴于上述现有的外转子型无刷马达存在的缺陷，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。

本发明的主要目的在于，针对外转子基座的直径加大时所衍生的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、高支撑的外转子马达(第十一案)，使其在外转子基座的前端或内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马达转轴之间，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，而使得外转子后端支撑轴承的外径能够选用较小的轴承。

本发明的另一目的在于，提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达(第十一案)，使其可分别在前端盖及后端盖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马达的内定子内部散热。

本发明的再一目的在于，提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达(第十一案)，使其进一步针对较大输出功率马达的条件，因对应马达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技术方案实现的。依据本发明提出的一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，包括内定子、内定子基座、外转子、后端盖、后端支撑轴承、前端盖、马达转轴及转轴支撑轴承，其特征在于其中：

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，并设有对应于马达中心的内定子定位端；

b、该内定子基座，其在接近内定子基座的中心设有对应马达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，进一步更在内定子借由设有螺丝、螺母锁定于内定子基座以成为紧迫结合，该内定子基座定位端的底部向外延伸设有一与马达轴心(内定子中心)同心的后端轴承定位端，该后端轴承定位端与内定子基座之间进一步设有至少一个的导线穿孔，使马达外部控制信号经由该导线穿孔而与内定子的激磁线圈或控制回路的电气连结贯通；

c、该外转子，包罩于内定子，并相对于内定子旋转，该外转子包括外转子基座本体，其为提供电枢反应的电枢导磁体固定载动之用，该电枢导磁体相对于内定子而电枢反应地导磁旋转，前述的外转子基座本体可直接套接、搭接负载机构，并由外转子输出转矩，直接驱动该负载机构运转；

d、该后端盖，封套于外转子的后端，该后端盖的内缘套装于后端支撑轴承，以使外转子基座本体的后端与后端支撑轴承之间构成连接关系，使得后端支撑轴承的外径能够适当地选用较小者；

e、该后端支撑轴承，套设于上述内定子基座的后端轴承定位端，其与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，封套于外转子基座本体的前端，该前端盖的内缘为同心紧迫套装于马达转轴，以使在外转子基座本体的前端与马达转轴之间构成连接关系；

g、该马达转轴，为同心紧迫贯穿于前端盖，其中穿套于外转子基座本体外部部分为前端转轴端，而穿套于内定子基座内部部分为内部转轴端，该内部转轴端进一步穿套出内定子基座的底端部分为后端转轴端，前述的马达转轴可直接套接负载机构而输出转矩，直接驱动该负载机构运转，前述的马达转轴的前端转轴端及后端转轴端经由设有轴承的套接可作为马达支撑架之用；

h、该转轴支撑轴承，套设于内定子轭铁的前端，其内圆为转轴的内部转轴端穿套支撑，使外转子基座本体的前端可非常稳固旋转地被支撑着，并和上述的后端支撑轴承共同将外转子坚固地支撑着，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、高支撑的外转子马达，其进一步包括轴承座，该轴承座是固定于内定子轭铁的前端，并由螺丝锁定于内定子基座，而前述的转轴支撑轴承则可适当选用较大的支撑轴承，并套装于该轴承座，且使其定位位置可离开内定子线槽绕线部而设置，以使内定子的线槽断面积可以最有效的加大，以提高激磁线圈的电流密度，并达成提高外转子马达的有效输出扭力。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其进一步设有辅助支撑轴承，该辅助支撑轴承的外圆为同心套设于内定子基座本体的底端，其内圆为供马达后端转轴穿过以成为同心支撑，作为马达编码器传动之用。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其中所述的马达转轴仅设有前端转轴端及内部转轴端，而内定子基座的底端进一步设有螺栓或螺孔，以供马达支撑固定之用。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其中所述的马达转轴设有前端转轴端、内部转轴端及进一步设有位于内定子基座外部的后端转轴端

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其中所述的马达转轴仅设有内部转轴端，而内定子基座的底端进一步设有螺栓或螺孔，以供马达支撑固定之用。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其中所述的前端盖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、高支撑的外转子马达，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一体成型于外转子基座本体的后端。

前述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其中所述的前端盖为可一体成型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、高支撑的外转子马达，其中所述的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马达的内定子内部散热。

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、高支撑的外转子马达(第十一案)，除了具有前述第四案的构造特征之外，还增加了下列特殊的功效及结构特点：

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，可使外转子基座的前端与马达内部转轴之间，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，而使外转子后端支撑轴承的外径能够适当地选用较小外径的轴承。

2、本发明可分别在前端盖及后端盖进一步设有通气孔及散热叶片，可便于随着外转子的转动而对外转子马达的内定子内部进行散热。

3、本发明在较大输出功率马达的条件时，因其输出功率较大，外转子基座的厚度必须对应马达整体磁通量而相对加厚，因此在制造上及结构上是采用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，而为一种十分可行的结构及制造方式。

4、本发明因其内定子基座和内定子为紧迫结合，故外转子相对应于内定子的旋转扭力可因其内定子借由内定子基座向外环境的固定作用而更为稳固，更进一步地内定子基座可视内定子激磁线圈的电流密度而有效地加大或改变形状，以传导内定子的激磁温度向外散热。

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

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是本发明第六实施例的结构剖面图。

图11是现有的外转子型无刷马达的结构剖面示意图。

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、高支撑的外转子马达其具体结构、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、高支撑的外转子马达(第十一案)20，其包括内定子21、内定子基座26、外转子22、后端支撑轴承23、外转子基座本体29、前端盖85、后端盖86、马达转轴24及转轴支撑轴承25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，并设有对应于马达中心的内定子定位端26a。接近内定子基座26的中心设有对应马达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，进一步地更在内定子21借由设有螺丝、螺母穿过轴承座41，并锁定于内定子基座26以成为紧迫结合，该内定子基座定位端36的底部外围设有一与马达轴心(内定子中心)同心的外转子后端轴承定位端48，该外转子后端轴承定位端48和内定子基座26之间进一步设有至少一个的导线穿孔33，使马达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进入于马达的内部。

上述的外转子22，包罩于内定子21，且相对于内定子21旋转。该外转子22包括：外转子基座本体29，其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相对于内定子21而电枢反应地导磁旋转，前述的外转子基座本体29为可直接套接、搭接负载机构，例如风扇扇叶、转动轮、齿轮、自行车轮毂等，并由外转子输出转矩，直接驱动该负载机构运转。

上述的后端盖86，封套于外转子22的后端，后端盖86的内缘是套装于后端支撑轴承23，以使外转子基座本体29的后端29b与后端支撑轴承23之间构成连接关系，使得后端支撑轴承23的外径能够适当地选用外径较小的轴承。

上述的后端支撑轴承23，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为同心套接，并封套于外转子基座本体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，可彻底解决外转子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，封盖于外转子基座本体29的前端29a，前端盖85的内缘为同心紧迫套装于马达转轴24，以使外转子基座本体29的前端29a与马达转轴24之间构成连结关系。

上述的马达转轴24，为同心紧迫贯穿前端盖85，其中，穿套于外转子基座本体29的外部部分为前端转轴端24a，而穿套于内定子基座26的内部部分为内部转轴端24c，该内部转轴端24c进一步穿套出内定子基座26的底端部分为后端转轴端24b。

前述的马达转轴24，可直接套接负载机构而输出转矩，直接驱动该负载机构运转，前述的马达转轴24的前端转轴端24a及后端转轴端24b经由设有轴承的套接而可作为马达支撑架之用。

上述的转轴支撑轴承25，套设于内定子轭铁27的前端，其内圆套设于马达转轴24的内部转轴端24c，使外转子基座本体29的前端29a可非常稳固旋转地被支撑着，并与上述后端支撑轴承23以及后端盖86共同将外转子22坚固地支撑着，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。

本发明还进一步包括轴承座41，该轴承座41设有螺丝42固定于内定子轭铁27的前端并锁定于内定子基座26，而前述的转轴支撑轴承25则可适当选用较大的支撑轴承，并套装于轴承座41，且使其定位位置可离开内定子线槽绕线部而设置，而使得内定子21的线槽断面积可以最有效地加大，以提高激磁线圈的电流密度，并可达成提高外转子马达的有效输出扭力。

请参阅图3、图8所示，本发明进一步设有辅助支撑轴承91，该辅助支撑轴承91的外圆为同心套接于内定子基座26的底端，其内圆是供马达后端转轴端24b穿过以作为同心支撑。

请参阅图6、图9所示，其中马达转轴24仅具有前端转轴端24a及内部转轴端24c，而内定子基座26的底端则进一步提供设有螺栓或螺孔，以供马达支撑固定之用。

请参阅图3、图8所示，其中马达转轴24设有前端转轴端24a、内部转轴端24c及进一步设有位于内定子基座26外部的后端转轴端24b。

请参阅图7、图10所示，其中马达转轴24仅设有内部转轴端24c，而内定子基座26的底端则进一步提供设有螺栓或螺孔，以供马达支撑固定之用。

上述的前端盖85，为可分离地封盖于外转子基座本体29的前端，且其中后端盖86为可分离地封盖于外转子基座本体29的后端29b。

上述的前端盖85，为可分离地封盖于外转子基座本体29的前端29a，且其中后端盖86为可一体成型于外转子基座本体29的后端。

该前端盖85，为可一体成型于外转子基座本体29的前端，且其中后端盖86为可分离地封盖于外转子基座本体29的后端29b。

该前端盖85及后端盖86，可进一步各自设有通气孔89、90或散热叶片87、88，以便随着外转子22的转动而对外转子马达的内定子21的内部进行通气散热。

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、高支撑的外转子马达，包括内定子、内定子基座、外转子、后端盖、后端支撑轴承、前端盖、马达转轴及转轴支撑轴承，其特征在于其中：

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，并设有对应于马达中心的内定子定位端；

b、该内定子基座，其在接近内定子基座的中心设有对应马达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，进一步更在内定子借由设有螺丝、螺母锁定于内定子基座以成为紧迫结合，该内定子基座定位端的底部向外延伸设有一与马达轴心(内定子中心)同心的后端轴承定位端，该后端轴承定位端与内定子基座之间进一步设有至少一个的导线穿孔，使马达外部控制信号经由该导线穿孔而与内定子的激磁线圈或控制回路的电气连结贯通；

c、该外转子，包罩于内定子，并相对于内定子旋转，该外转子包括外转子基座本体，其为提供电枢反应的电枢导磁体固定载动之用，该电枢导磁体相对于内定子而电枢反应地导磁旋转，前述的外转子基座本体可直接套接、搭接负载机构，并由外转子输出转矩，直接驱动该负载机构运转；

d、该后端盖，封套于外转子的后端，该后端盖的内缘套装于后端支撑轴承，以使外转子基座本体的后端与后端支撑轴承之间构成连接关系，使得后端支撑轴承的外径能够适当地选用较小者；

e、该后端支撑轴承，套设于上述内定子基座的后端轴承定位端，其与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，封套于外转子基座本体的前端，该前端盖的内缘为同心紧迫套装于马达转轴，以使在外转子基座本体的前端与马达转轴之间构成连接关系；

g、该马达转轴，为同心紧迫贯穿于前端盖，其中穿套于外转子基座本体外部部分为前端转轴端，而穿套于内定子基座内部部分为内部转轴端，该内部转轴端进一步穿套出内定子基座的底端部分为后端转轴端，前述的马达转轴可直接套接负载机构而输出转矩，直接驱动该负载机构运转，前述的马达转轴的前端转轴端及后端转轴端经由设有轴承的套接可作为马达支撑架之用；

h、该转轴支撑轴承，套设于内定子轭铁的前端，其内圆为转轴的内部转轴端穿套支撑，使外转子基座本体的前端可非常稳固旋转地被支撑着，并和上述的后端支撑轴承共同将外转子坚固地支撑着，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、高支撑的外转子马达，其特征在于其进一步包括轴承座，该轴承座是固定于内定子轭铁的前端，并由螺丝锁定于内定子基座，而前述的转轴支撑轴承则可适当选用较大的支撑轴承，并套装于该轴承座，且使其定位位置可离开内定子线槽绕线部而设置，以使内定子的线槽断面积可以最有效的加大，以提高激磁线圈的电流密度，并达成提高外转子马达的有效输出扭力。

3、根据权利要求1所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于其进一步设有辅助支撑轴承，该辅助支撑轴承的外圆为同心套设于内定子基座本体的底端，其内圆为供马达后端转轴穿过以成为同心支撑，作为马达编码器传动之用。

4、根据权利要求1或2  所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于所述的马达转轴仅设有前端转轴端及内部转轴端，而内定子基座的底端进一步设有螺栓或螺孔，以供马达支撑固定之用。

5、根据权利要求1或2  所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于所述的马达转轴设有前端转轴端、内部转轴端及进一步设有位于内定子基座外部的后端转轴端。

6、根据权利要求1或2所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于所述的马达转轴仅设有内部转轴端，而内定子基座的底端进一步设有螺栓或螺孔，以供马达支撑固定之用。

7、根据权利要求1或2所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于所述的前端盖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。

8、根据权利要求1或2所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于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一体成型于外转子基座本体的后端。

9、根据权利要求1或2所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于所述的前端盖为可一体成型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。

10、根据权利要求1或2所述的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其特征在于所述的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马达的内定子内部散热。

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