TWI404306B - 具有減速機構之直流有刷馬達 - Google Patents

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具有減速機構之直流有刷馬達
本發明係與馬達有關，特別是關於一種具有減速機構之直流有刷馬達。
以馬達將電能轉換為機械能之動力供應技術，除採直驅方式之驅動技術外，大抵上均需於馬達出力軸與負載間，另行設置獨立之變速機構，用以將馬達出力軸所輸出轉矩施力，予以調整改變後再傳遞至負載上。
惟，由於此等習知技術必需以軸聯結器或其他傳動元件，以較為繁複之傳動組成，將馬達出力軸所輸出之動力傳遞至變速機構上，因此，在傳動組成構件繁多之情況下，力之傳遞將經由較多之傳動構件，在構件彼此間之摩擦下損耗部分之能量，同時，動力傳遞之路徑亦相對地延長，造成傳動效率之低落。
另外，變速機構與馬達間固得透過聯結以傳遞動力，惟，由於該二者係為各自分離之獨立裝置，因此，若干僅供其各自形成為獨立裝置所需，而於傳動目的上顯可忽略之部分構成元件，將使製造、維修之成本難以降低，且影響了工作之精度；且該二者各自獨立之結果，亦使得整體配置在空間之有效使用上形成了阻礙。
發明人有鑑於上開傳統技術之缺失，遂於我國第093135845號發明專利中，提供了將行星齒輪系之減速機構整合至直流無刷馬達上之具體技術內容，而有效地克服上述傳統技術之缺失，惟，該前案所提供之技術內容尚難以被具體化至直流有刷馬達上，是以，發明人等遂再進行研究而有本發明之完成。
因此，本發明之主要目的即係在提供一種具有減速機構之直流有刷馬達，係將減速機構整合於直流有刷馬達之軸向空間上，簡化馬達與減速機構間之聯結構造，使整體之構形緻密，並具有輕量化與易於維修之功效。
本發明之另一目的則係在提供一種具有減速機構之直流有刷馬達，其係縮短了馬達與減速機構間之傳動路徑，據以降低因摩擦所生之機械能耗損，以增加工作之效率。
本發明之再一目的則係在提供一種具有減速機構之直流有刷馬達，其係將減速機構整合於馬達之軸向方向上，使馬達與減速機構間呈共軸狀態，俾以於運動時得以獲得較佳之動態平衡。
本發明之又一目的則係在提供一種具有減速機構之直流有刷馬達，其係可降低直流有刷馬達之頓轉扭矩與轉矩漣波，而得適用於低轉速高扭矩之需求領域中。
緣是，為達成上述目的，本發明所提供之具有減速機構之直流有刷馬達，乃係包含了有一直流有刷馬達，具有一中空罩框，一定子部與一轉子部係分別容設於該罩框中；一第一減速部，係受該馬達所驅動，具有一太陽齒輪，一環繞於該太陽齒輪周側之外環齒輪，若干行星齒輪，係夾置於該外環齒輪與該太陽齒輪間，並分別與該太陽齒輪及該環齒輪嚙接，一行星架，用以維持各該行星齒輪彼此間之相對位置；而其特徵則係在於：該轉子部係具有一概呈柱狀之心子，多數相互平行之線性齒條係彼此相隔開來地分別突設於該心子軸向一端之周側端面上，而沿該心子之柱軸延伸預定之長度，並以該心子之軸向一端與環設於該端上之多數齒條構成該第一減速部之太陽齒輪。
以下，茲舉本發明一較佳實施例，並配合圖式作進一步說明，其中：
第一圖係本發明一較佳實施例之立體外觀圖。
第二圖係本發明一較佳實施例之立體分解圖。
第三圖係本發明一較佳實施例之立體剖視圖。
第四圖係本發明一較佳實施例沿第一圖a-a割線之剖視圖。
第五圖係本發明一較佳實施例沿第一圖b-b割線之剖視圖。
第六圖係本發明一較佳實施例中減速機構之齒輪配置示意圖。
請參閱各圖所示，在本發明一較佳實施例中所提供具有減速機構之直流有刷馬達(10)其主要乃係由一直流有刷馬達(20)及一減速機構(30)所組成者。
該直流有刷馬達(20)係為習知之二極八槽永磁式直流有刷馬達，與習知技術相同者乃其係由一罩框(21)、一定子部(22)與一轉子部(23)組構而成者；具體而言，該罩框(21)係概成管狀，具有適當之內徑以供容納各該定子部(22)及轉子部(23)於其管孔內部；而該定子部(22)則係具有二永磁式弧片狀磁鐵(221)，係以曲率中心同軸於該罩框(21)管軸之方式，以凸弧面貼接固定於該罩框(22)之內側管壁上；該轉子部(23)係具有一概呈柱狀之心子(231)，乃同軸容設於該罩框(21)中，並使柱軸一端伸出該罩框(21)管軸一端管口外適當之長度，周側環面則與該定子部(22)之內側環面間相隔開來而形成氣隙，多數之線性齒條(232)係彼此平行等距地分別突設於該心子(231)之周側端面上，並沿該心子(231)之柱軸自該心子(231)軸向一端延伸至另端，若干盲槽(233)係分別介於二相鄰齒條(232)間之心子端面上；更進一步來說，該心子(231)乃係具有一軸管(2311)，八弧片狀之極靴(2312)係以曲率中心同軸於該軸管(2311)之方式，彼此相隔開來地圍繞於該軸管(2311)周側，而相鄰極靴間相隔之間距並係小於二相鄰齒條(232)間之齒槽寬度，八片狀連接體(2313)係分別橋接於各該極靴(2312)與該軸管(2311)上，用以定位各該極靴(2312)與該軸管(2311)間之相對空間位置，八線槽(2314)係分別介於二相鄰之連接體(2313)間，用以供線圈(圖上未示)之設置；換言之，各該齒條(232)與各該盲槽(233)乃係分別位於各該極靴(2312)之凸弧面上。
該減速機構(30)則係具有一第一減速部(31)與一第二減速部(32)，具體而言，各該減速部(31)(32)於本實施例中係以行星齒輪系之減速技術為其構成，一般而言，習知之行星齒輪系減速技術，乃係以一位於轉軸軸向上之太陽齒輪，帶動環繞於該太陽齒輪周側上之多數行星齒輪於一外環齒輪上嚙合轉動，並藉由一行星架定位各該行星齒輪彼此間之相對位置，再以該行星架作為次一段減速齒輪組之太陽齒輪或形成出力軸，而於本實施例中，該第一減速部(31)乃係介於該第二減速部(32)與該直流有刷馬達(20)間，據此，由該直流有刷馬達(20)所輸出之轉矩，係經由該第一減速部(31)之第一次減速後，再經由該第二減速部(32)之第二次減速，始由該第二減速部(32)之出力軸向外輸出。
易言之，該第一減速部(31)乃係具有一由自該罩框(21)管軸一端伸出之心子(231)一端與位於該端上之各該齒條(232)所構成之第一太陽齒輪，一適當長度之管狀外環齒輪(311)，係以管軸一端同軸串接於該罩框(21)之管軸一端上，另端則延伸而越過該第二減速部(32)所在位置，四第一行星齒輪(312)係夾設於該第一太陽齒輪與該外環齒輪(311)間，並以彼此相隔90度角之方式，分別嚙合於該第一太陽齒輪與該外環齒輪(311)上，一環片狀之第一行星架(313)係同軸於該心子(231)地位於該心子(231)一端外，並藉由若干第一轉柱(314)分別軸接於各該第一行星齒輪(312)上，用以定位各該第一行星齒輪(312)彼此間之相對位置，且受驅動地得以自身曲率中心為軸而為轉動。
該第二減速部(32)具有一第二太陽齒輪(321)，係同軸嵌固於該第一行星架(313)之中央軸孔中，而得與該第一行星架(313)同步轉動，四第二行星齒輪(322)係以彼此相隔90度角之方式，嚙接於該第二太陽齒輪(321)之周側上，並同時與該外環齒輪(311)內側環面之齒相嚙合，一圓片狀之第二行星架(323)係藉由四第二轉柱(324)分別軸接於各該第二行星齒輪(322)上，據以定位各該第二行星齒輪(322)彼此間之相對位置，並得受驅動地以自身曲率中心為軸而為轉動，一出力軸(325)係以一端固接於該第二行星架(323)之曲率中心位置上，另端則向外伸出適當之長度，用以形成向外傳動之憑藉；特別指出者係，該外環齒輪(311)乃係同時作為該第一減速部(31)與該第二減速部(32)行星齒輪系齒輪組中之外環齒輪。
藉由上述構件之組成，該具有減速機構之直流有刷馬達(10)係藉由該直流有刷馬達(20)將電能轉換為機械能，並經由與之直接連接之該減速機構(30)降低轉速、提高轉矩，據以使該具有減速機構之直流有刷馬達(10)得以適用於低轉速高扭矩之需求應用領域中。
於此，特別應加以提出說明者係，上開實施例之主要技術特徵，乃係藉由將行星齒輪系減速技術中之太陽齒輪，直接整合於該直流有刷馬達(20)心子極靴上，並使其齒數為線槽(2314)數量之整數倍，並將該減速機構(30)整合於該直流有刷馬達(20)軸向一端之空間上，據此，係可使該具有減速機構之直流有刷馬達(10)整體構成較諸習用技術更為精簡，而可達到輕量化並易於維修之功效。
其次，由於該減速機構(30)係被直接整合於該該直流有刷馬達(20)上，因此，在機械能之傳遞上係可因傳遞路徑縮短、元件減少，而獲得降低因摩擦所生之機械能損耗，據以減少能量之浪費。
再者，該減速機構(30)之各組成元件與該直流有刷馬達(20)之轉軸間，係呈共軸之空間型態，據此，當該具有減速機構之直流有刷馬達(10)於運動時係可獲得較佳之動態平衡。
另外，各該盲槽(233)之設置，係可改變氣隙之寬度，據以形成不同之磁通量，從而降低該具有減速機構之直流有刷馬達(10)輸出轉矩之頓轉扭矩與轉矩漣波，加以該具有減速機構之直流有刷馬達(10)所具備之較佳動態平衡特性，在運轉時，係可更為平穩。
(10)．．．具有減速機構之直流有刷馬達
(20)．．．直流有刷馬達
(21)．．．罩框
(22)．．．定子部
(23)．．．轉子部
(221)．．．磁鐵
(231)．．．心子
(232)．．．線性齒條
(233)．．．盲槽
(2311)．．．軸管
(2312)．．．極靴
(2313)．．．連接體
(2314)．．．線槽
(30)．．．減速機構
(31)．．．第一減速部
(32)．．．第二減速部
(311)．．．外環齒輪
(312)．．．第一行星齒輪
(313)．．．第一行星架
(314)．．．第一轉柱
(321)．．．第二太陽齒輪
(322)．．．第二行星齒輪
(323)．．．第二行星架
(324)．．．第二轉柱
(325)．．．出力軸
第一圖係本發明一較佳實施例之立體外觀圖。
第二圖係本發明一較佳實施例之立體分解圖。
第三圖係本發明一較佳實施例之立體剖視圖。
第四圖係本發明一較佳實施例沿第一圖a-a割線之剖視圖。
第五圖係本發明一較佳實施例沿第一圖b-b割線之剖視圖。
第六圖係本發明一較佳實施例中減速機構之齒輪配置示意圖。
(20)．．．直流有刷馬達
(22)．．．定子部
(21)．．．罩框
(23)．．．轉子部
(221)．．．磁鐵
(231)．．．心子
(2311)．．．軸管
(2313)．．．連接體
(2314)．．．線槽
(30)．．．減速機構
(31)．．．第一減速部
(32)．．．第二減速部
(311)．．．外環齒輪
(312)．．．第一行星齒輪
(313)．．．第一行星架
(314)．．．第一轉柱
(321)．．．第二太陽齒輪
(322)．．．第二行星齒輪
(323)．．．第二行星架
(324)．．．第二轉柱
(325)．．．出力軸

Claims (4)

  1. 一種具有減速機構之直流有刷馬達，包含有：一直流有刷馬達，具有一中空罩框，一定子部與一轉子部係分別容設於該罩框中；一第一減速部，係受該馬達所驅動，具有一太陽齒輪，一環繞於該太陽齒輪周側之外環齒輪，若干行星齒輪，係夾置於該外環齒輪與該太陽齒輪間，並分別與該太陽齒輪及該環齒輪嚙接，一行星架，用以維持各該行星齒輪彼此間之相對位置；其特徵在於：該轉子部係具有一概呈柱狀之心子，多數相互平行之線性齒條係彼此相隔開來地分別突設於該心子軸向一端之周側端面上，而沿該心子之柱軸延伸預定之長度，並以該心子之軸向一端與環設於該端上之多數齒條構成該第一減速部之太陽齒輪；其中：該心子係具有一軸管，多數弧狀之極靴係以曲率中心同軸於該軸管軸向之方式，彼此相隔開來地環繞於該軸管周側，若干連接體係分別橋接於該軸管與對應極靴之凹弧面上，若干線槽，係分別介於二相鄰之連接體間。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述具有減速機構之直流有刷馬達，其中，該轉子部之各該齒條係分別突設於各該極靴之凸弧面上，並自該心子之軸向一端延伸至另端，以及，該轉子部並更包含有若干盲槽，係分別介於二相鄰齒條間，用以改變氣隙磁通，俾降低馬達之頓轉扭矩。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述具有減速機構之直流有刷馬達，其中，各該齒條之數量係為各該線槽數量之整數倍。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述具有減速機構之直流有刷馬達，其中，相鄰二極靴彼此間之相隔間隙係小於相鄰二齒條間之齒槽寬度。
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