CN201365150Y - 外转子式的直流马达 - Google Patents

Abstract

一种外转子式的直流马达，包含一基座、一定子及一转子，该基座具有一轴管，该定子套设于该轴管的外周壁，该转子具有一轮毂，该轮毂内侧设有一永久磁铁及一转动轴，该永久磁铁的充磁高斯值介于500Gauss～1200Gauss，该转子以该转动轴结合该基座的轴管，该定子与该永久磁铁之间具有一气隙G，该气隙G符合下列公式：G＝1/2F(Φ+C)，其中F为0.27％～1.10％，Φ为该定子的外径，C为一常数，且该常数设定为100。借此，即可用以决定较佳的气隙范围值。

Description

外转子式的直流马达

技术领域

本实用新型关于一种马达，尤其是一种外转子式的直流马达。

背景技术

现有外转子式直流马达大致包含一基座、一定子及一转子。该基座中央具有一轴管，该轴管内部可供置入如轴承、扣环、摩擦片或油封盖等构件；该定子套设于该轴管的外周壁；该转子中央具有一转动轴及一永久磁铁，该转动轴可旋转的结合该轴管，并使该定子与该永久磁铁之间具有一气隙。借此，该基座、定子及转子可相互组装以构成一马达结构，且利用该气隙的设计，该定子与该永久磁铁之间可产生磁交链作用，以便带动该转子运转。

一般而言，前述定子与该永久磁铁之间的气隙大小，是影响该现有外转子式直流马达的运转效能及运转品质的主要因素之一。其中：

当该气隙过大时，该定子与该永久磁铁之间所产生的磁阻也相对较大，而磁阻愈大，即代表必须要利用较大的激磁电流，方可产生足够的运转磁场，进而降低马达的运转效能。

当该气隙过小时，该定子与该永久磁铁之间所产生的磁阻也相对较小，可使马达的运转效能提高；但实际上，当气隙减小到某种程度之后，可能会产生电磁振动，并增加马达组装上的困难，且马达于实际运转时，也容易造成该转子与该定子之间产生机构干涉现象，进而影响该现有外转子式直流马达的运转品质。

因此，如何选择较佳的气隙距离，是马达设计领域中十分重要的议题，且较佳气隙距离取决于该定子与该转子的永久磁铁之间的尺寸结构设计，只是前述现有外转子式直流马达的结构并未借助该定子与该永久磁铁之间的结构关系选择一较佳的气隙范围值，容易导致该气隙的距离过大或过小，进而无法确保马达的运转效能及运转品质皆符合要求，故有加以改善的必要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种外转子式的直流马达，主要的目的是基于定子与转子的永久磁铁之间的结构关系，以选择一较佳的气隙范围值。

为达到前述创作目的，本实用新型所运用的技术手段及借助该技术手段所能达到的功效包含有：

一种外转子式的直流马达，包含一基座、一定子及一转子，该基座具有一轴管，该定子套设于该轴管的外周壁，该转子具有一轮毂，该轮毂内侧设有一永久磁铁及一转动轴，该永久磁铁的充磁高斯值介于500Gauss～1200Gauss之间，该转子以该转动轴结合该基座的轴管，该定子与该永久磁铁之间具有一气隙(G)，该气隙(G)是符合下列公式：

$G=\frac{1}{2}F(\mathrm{\Φ}+C)$

其中F为0.27％～1.10％，Φ为该定子的外径，C为一常数，且该常数设定为100。借此，即可决定较佳的气隙范围值，进而可达到提升马达运转效能及运转品质等功效。

所述F还可进一步限定为0.27％～0.75％。借助该较佳的范围值，可进一步提升该马达运转效能及运转品质。

所述永久磁铁的充磁高斯值可介于700Gauss～900Gauss。借此，可用以配合前述公式，以便较为精确的决定该气隙范围值。

本实用新型的有益效果在于：

1、提升马达运转效能：由于本实用新型所选择的气隙(G)范围值不至于过大，因此，可有效减少该定子与该永久磁铁之间所产生的磁阻现象，故以较小的激磁电流，即可产生足够的运转磁场，以有效提升马达的运转效能。

2、提升马达运转品质：由于本实用新型所选择的气隙(G)范围值不至于过小，因此，除可提升组装便利性外，当该转子与该定子完成组装后，彼此之间也可有效防止产生机构干涉现象，故可相对提升其运转品质。

附图说明

图1：本实用新型外转子式的直流马达的组合剖视图。

主要元件符号说明：

10基座    11轴管        20定子      30转子

31轮毂    32永久磁铁    33转动轴

具体实施方式

为让本实用新型的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本实用新型的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，揭示了本实用新型较佳实施例的外转子式的直流马达，其包含一基座10、一定子20及一转子30。该基座10具有一轴管11，该轴管11内设有如轴承、扣环、摩擦片或油封盖等构件(未标示)；该定子20套设于该轴管11的外周壁，且该定子20具有一外径(Φ)，又该定子20的绕组线圈可选用一径向绕组线圈或一轴向绕组线圈；该转子30包含一轮毂31、一永久磁铁32及一转动轴33，该轮毂31的外侧周面也可形成数个叶片(未绘示)，以便该转子30可作为一般风扇的扇轮；该永久磁铁32为结合于该轮毂31的内周面的一环状体，且该永久磁铁32具有一内径(D)，该转动轴33设置于该轮毂31内侧的中心位置。借此，该转子30借助该转动轴33可旋转的结合该基座10的轴管11，并使该定子20的外周面至该永久磁铁32的内周面之间具有一间隔距离，该间隔距离为一气隙(G)。

本实用新型外转子式的直流马达的主要技术特征在于：该永久磁铁32的内径(D)与该定子20的外径(Φ)之间形成一径差(A)，也即可设定一第一公式为“A＝D-Φ”，且由于该径差(A)为该气隙(G)的二倍，故也即可设定一第二公式为“A＝2×G”。另外，该永久磁铁32的充磁高斯值(Gauss)的一般范围值可为500Gauss～1000Gauss；或当该永久磁铁32为塑胶磁铁时，该永久磁铁32的充磁高斯值(Gauss)的一般范围值则可适当扩大为500Gauss～1200Gauss；其中该永久磁铁32的充磁高斯值(Gauss)的较佳范围值是为700Gauss～900Gauss。

基于上述该永久磁铁32的充磁高斯值(Gauss)的范围值，则可进一步设定一第三公式，该第三公式为：

F＝(A/(Φ+C))*100％

其中本实用新型所适用的转子30的最大外径较佳以不超过100mm为原则，C为常数且设定为100(可视为马达最大外径)，且F的一般范围是F＝0.27％～1.10％，而较佳范围为F＝0.27％～0.75％。借此，即可利用该第三公式决定该定子20与该转子30的永久磁铁32之间的结构关系，以更进一步配合该第二公式决定该气隙(G)的范围值。

举例而言，假设选择外径(Φ)为40mm的定子20时，借助前述第三公式及配合F的一般范围或较佳范围，可直接求得该径差(A)的一般范围是为0.378mm～1.54mm，以及该径差(A)的较佳范围为0.378mm～1.05mm。当求得该径差(A)的范围值后，也可进一步借助前述第二公式“A＝2×G”，以直接求得该气隙(G)的一般范围为0.189mm～0.77mm，以及该气隙(G)的较佳范围是0.189mm～0.525mm；由此得知，该气隙(G)符合下列公式：

$G=\frac{1}{2}F(\mathrm{\Φ}+C)$

又，当借助前述第三公式求得该径差(A)的范围值后，也可借助前述第一公式“A＝D-Φ”，以直接求得该永久磁铁32的内径(D)的一般范围是为40.378mm～41.54mm，以及该内径(D)的较佳范围是40.378mm～41.05mm。

为证明本实用新型外转子式的直流马达所选择的气隙(G)范围值可使马达具有较佳的运转效能，以下进一步选择外径(Φ)为15mm的定子20作为测试标的，由于借助前述相关公式，可直接求出外径(Φ)为15mm的定子20的气隙(G)一般范围是为0.155mm～0.632mm，而较佳范围则为0.155mm～0.431mm。据此，再以气隙(G)未落入前述本实用新型的范围值的现有马达与本实用新型进行比较，其实验测试比对结果如下表所示：

	定子外径(mm)	永久磁铁内径(mm)	范围判定	气隙(mm)	电流(mA)	转速(rpm)
							本实用新型一	15	16.20	落入本实用新型一般范围	0.60	63	2701
本实用新型二	15	15.80	落入本实用新型较佳范围	0.40	57	2701
							本实用新型三	15	15.32	落入本实用新型较佳范围	0.16	50	2701
现有马达	15	16.60	未落入本实用新型一般及较佳范围	0.80	69	2701

如上表所示，本实用新型一的气隙(G)为0.60mm，故符合一般范围值，而本实用新型二及三的气隙(G)分别为0.40mm及0.16mm，故符合较佳范围值，由上表可看出本实用新型二及三相较于本实用新型一，确实可以用较小的激磁电流达到相同于本实用新型一的转速，故本实用新型二及三的马达的运转效能略优于本实用新型一的马达的运转效能。另外，当本实用新型一、二及三的马达与现有马达相互比较时，则可更为明显的看出在相同转速的条件下，本实用新型一、二及三确实可使用较小的激磁电流。整体而言，本实用新型借助前述技术特征，确可用以决定出该气隙(G)的较佳范围值，故本实用新型外转子式的直流马达确实优于现有马达。

如上所述，本实用新型外转子式的直流马达主要是借助该定子20与该转子30的永久磁铁32之间的结构关系，以决定较佳的气隙(G)范围值，该较佳范围值可进而避免致该气隙(G)的距离过大或过小，故可达到如下所述的诸多功效：

1、提升马达运转效能：由于本实用新型所选择的气隙(G)范围值不至于过大，因此，可有效减少该定子20与该永久磁铁32之间所产生的磁阻现象，故以较小的激磁电流，即可产生足够的运转磁场，以有效提升马达的运转效能。

2、提升马达运转品质：由于本实用新型所选择的气隙(G)范围值不至于过小，因此，除可提升组装便利性外，当该转子30与该定子20完成组装后，彼此之间也可有效防止产生机构干涉现象，故可相对提升其运转品质。

综上所述，虽本实用新型以较佳实施例揭露以上内容，但并非用以限定本实用新型实施的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，即凡依本实用新型所做的均等变化与修饰，应为本实用新型专利范围所涵盖。

Claims (4)

1、一种外转子式的直流马达，其特征在于包含一基座、一定子及一转子，该基座具有一轴管，该定子套设于该轴管的外周壁，该转子具有一轮毂，该轮毂内侧设有一永久磁铁及一转动轴，该永久磁铁的充磁高斯值介于500Gauss～1200Gauss之间，该转子以该转动轴结合该基座的轴管，该定子与该永久磁铁之间具有一气隙G，该气隙G符合下列公式：

$G=\frac{1}{2}F(\mathrm{\Φ}+C)$

其中F为0.27％～1.10％，Φ为该定子的外径，C为一常数，且该常数设定为100。

2、根据权利要求1所述的外转子式的直流马达，其特征在于：F为0.27％～0.75％。

3、根据权利要求1或2所述的外转子式的直流马达，其特征在于：该永久磁铁的充磁高斯值介于700Gauss～900Gauss之间。

4、根据权利要求1或2所述的外转子式的直流马达，其特征在于：该转子的最大外径小于等于100mm。

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