TWI412211B - The mounting structure of the motor sensing unit - Google Patents

Description

馬達感測單元的安裝構造

本發明係有關於一種馬達結構，特別是有關於一種結合馬達定子與感測單元安裝構造的馬達感測單元的安裝構造。

請參閱圖1繪示先前技術之馬達感測單元之結構配置圖。如圖1繪示的輪轂馬達之定子結構10，包括外環部位為齒狀、由堆疊式極齒矽鋼片組成的定子座11，定子座11中央包括供軸承或固定軸穿過的軸孔12，定子座11周邊的定子齒13係以特定模式纏繞有環電線圈14，各環電線圈14會電性連接至一控制模組(圖未繪示)。定子結構10更包括複數個感測單元15，如霍爾元件。感測單元15會以等距(即對應於軸孔12，每相鄰兩個感測單元15的角度皆相等，如圖1繪示的60度)方式配置於定子齒13間隙，並經由固定膠16或黏合用樹脂以黏固於定子齒13間隙中，且透過電路接線17以電性連接至控制模組。而馬達運作期間，控制模組係受電於外部的電源供應單元，以供電予環電線圈14來驅動對應於定子結構10的轉子18，轉子18為環狀，具有複數個相異磁性相鄰配置的磁極。轉子18轉動時與定子結構10之間會有磁場變化情形，各感測單元15係偵測其所在位置的磁場變化而產生一感測訊號，控制模組係依據各感測訊號以控制環電線圈的電流方向，以調整環電線圈受電產生的磁性，進而驅動轉子18轉動。

然而，感測單元於黏合時，可能會受重力影響或其它外力衝擊，從而偏離原配置處，如此感測單元會感測到錯誤的感測訊號，從而使控制模組進行錯誤的控制行為，如誤判環電線圈的電流方向切換時機，導致轉子將無法正常被驅動以順利運轉。為此，廠商係將感測單元製作為模組化的感測電路，以將其固定於環電線圈側端。

然而，感測電路與定子座亦為各自獨立的組件，各廠商乃需另使用一組件結合手段以相結合，如前述銲接與黏合，因此感測電路乃會存在配置位置因外在衝擊，或組件結合手段施行不當而造成配置位置偏移的問題。如此，整個馬達即成為廢品，同時產生馬達整體性的製作成本增加與製作良率無法提升的問題。

因此，如何避免感測單元配置位置偏移情形，為廠商應思慮之處。

本發明欲解決的問題係提供一種將感測單元配置結構結合於定子的馬達感測單元的安裝構造。

為解決上述結構問題，本發明係提供一種馬達感測單元的安裝構造，應用於一輪轂馬達，上述的輪轂馬達包括配置有複數組定子環電線圈繞組之一定子、環設於定子外環側之一環狀且具有複數個相異磁性相鄰配置的磁極之轉子與複數個用以感應定子與轉子之間之磁力變化的感測單元，其特徵在於：定子上配置有複數個定子環電線圈繞組，每一定子環電線圈繞組上下配置有二絕緣單元，以涵蓋配置於各該定子環電線圈繞組之(單一個或多個)定子齒外，各組定子環電線圈繞組之定子齒在其外部的絕緣單元外側再環繞有線圈，其中至少有一個絕緣單元，在其位於鄰接至各定子齒之部位配置有至少一接合部，以供各感測單元以等距方式接合於接合部，接合部同時會使得感測單元配置在位於定子之外周緣且對應至轉子之多個磁極之位置。

本發明之特點係在於繞有環電線圈的定子齒外套設形狀對應的絕緣單元，並將感測單元的安裝構造以一體成形或直接設計配置於絕緣單元上，使得感測單元安裝構造結合於定子座上。如此，在輪轂馬達安裝作業期間，感測單元不會因元件結合手段，或重力、外部衝擊等因素而產生配置位置偏移的情形，以使感測單元感測到正確的感測訊號，從而使控制模組進行正確的控制模式，使得轉子正常被驅動以順利運轉，同時縮短輪轂馬達製造工時、降低輪轂馬達整體性的製作成本與提升製作良率。

茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。

首先請參閱圖2A繪示本發明馬達感測單元之安裝構造的第一種結構實施例、圖2B繪示本發明第一實施例之安裝構造局部放大示意圖、圖2C繪示本發明第一實施例之定子座結構示意圖、圖2D繪示本發明第一實施例之定子結合轉子與控制模組之配置示意圖及圖2E的結構分解圖。此構造應用於一輪轂馬達結構，輪轂馬達結構至少包括一定子20與一轉子30，定子20上的線圈27與感測單元50係連接至一外接電源供應模組(未繪示)的控制模組40。

本實施例所揭示的定子20包括一中間支架22，周邊環設有一個以上組成的圓狀或環狀的定子環電線圈繞組21，每一定子環電線圈繞組21具有複數個定子齒23的結構，每一個定子齒23從徑向朝外為由窄至寬的齒形結構，且各定子齒23由複數個極齒矽鋼片所堆疊而成(但不以此為限)，定子20中間包括一軸孔24，以供輪轂馬達的軸承或固定柱穿設而過。

定子環電線圈繞組21係套設有兩個絕緣單元25，此二絕緣單元25為兩個上下相接，且內部具有容置空間的殼狀結構，並以徑向匯排方式由內向外形成，用以上下兩端套設於相對應定子環電線圈繞組21上，以涵蓋配置於各定子環電線圈繞組21的定子齒23外側，以令定子環電線圈繞組21、其定子齒23或更進一步將中間支架22的部分結構包含於其中。其中，絕緣單元25為絕緣材質或塑膠絕緣材質。而各組定子環電線圈繞組21之定子齒23在其外部的絕緣單元25外側再環繞有線圈27。

然而，此二絕緣單元25係能被設計成一整體性的環形結構，以一次性的套設於定子環電線圈繞組21、所有定子 齒23與中間支架22的部分結構的上、下表面。

而且，配置於定子20之同一表面或相異表面的至少一個絕緣單元25，其上配置有一個或複數個感測單元50，此處以感測單元50配置於同一表面之絕緣單元25上進行說明。

而所有的絕緣單元25中，至少有其中之一者，會於鄰接於定子齒23的位置配置有至少一個接合部26a，以供各個感測單元50以等距方式接合於各接合部26a上，並使各感測單元50配置在位於定子20之外周緣並對應至轉子30之各磁極的位置。如圖2D繪示之實施例，接合部26a配置於中間支架22上的絕緣單元25上，並包括穿過絕緣單元25以連接至控制模組40的組件式的接線結構，此接線結構另一端係處於鄰接定子齒23的位置，感測單元50可使用如霍爾電晶元件等可感應磁場變化的電子元件，感測單元50的接線係接合於接合部26a之接線結構，並卡掣於相鄰的兩個卡掣定子齒231之間。在此說明，絕緣單元25係套設於定子齒23的外部，故此處的卡掣係指由套於相鄰之二卡掣定子齒231外的絕緣單元25，利用絕緣單元25的結構以卡住感測單元50的本體，以固定感測單元50的配置位置。感測單元50係以如銲接或卡掣結構等接合方式而以固定於接合部26a的接線結構上。

本實施例中，齒狀結構的定子齒23以十八個為例，每一定子齒23兩側的間隙與軸孔(作為圓心)24形成的角 度約20度，感測單元50配置數量以三個進行說明，且相鄰的感測單元50之間隔有六個定子齒23，故相鄰的感測單元50與軸孔24之間形成角度為120度。但定子齒23之齒狀結構數量，及感測單元50與軸孔24間的形成角度不以此為限，其它形式的定子齒23數量與形成角度亦適用。即本實施例所揭示之定子20為其中一種施作結構，但不以此為限，其它形態之定子結構亦適用。

本實施例中，在完成套設絕緣單元25後，在每一個定子齒外部的絕緣單元25外再環繞線圈27，每一線圈27係以實體金屬接線或其結合印刷而成之平面接線而連接至控制模組40。

然而，感測單元50是藉由接合部26a所固定，因此不需藉由如黏膠或樹脂黏固感測單元50，即可固定感測單元50於相鄰的線圈27旁。而且，輪轂馬達運作期間，控制模組40係受電於外部的電源供應模組，以供電予線圈27來驅動對應於定子20的轉子30。

轉子30為環狀，具有複數個相異磁性相鄰配置的磁極。轉子30轉動時與定子20之間會有磁場變化情形，各感測單元50配置在位於定子20之外周緣並對應至轉子30之多個磁極的位置，用以偵測所在位置的磁場變化而產生一感測訊號，控制模組40係依據各感測訊號以控制定子環電線圈繞組21之線圈的電流方向，以調整線圈27受電產生的磁性，進而驅動轉子30轉動。本實施例及其以下實施 例所述輪轂馬達之運作方式雷同，即使定子齒23之齒狀結構數量，及感測單元50與軸孔24間的形成角度有所差異，但亦適用於本實施例所述的輪轂馬達運作方式，故以下不再贅述。

請參閱圖3繪示本發明輪轂馬達感測單元之安裝構造的第二種結構實施例，與第一實施例不同處在於，相鄰的感測單元50與軸孔24之間形成角度為60度。如前述，定子齒23之齒狀結構數量，及感測單元50與軸孔24間的形成角度不以此為限，其它形式的齒狀結構數量與形成角度亦適用。

請參閱圖4與圖4A繪示本發明輪轂馬達感測單元之安裝構造的第三種結構實施例，與前述實施例不同處在於接合部的結構。本實施例之每一接合部26b為一固接區塊，固接區塊徑向向外以延伸至對應的定子齒23之間隙。

接合部26b在靠近定子齒23之部位配置有複數個零件固定孔262，以供固定對應上述的感測單元50，感測單元50再以實體接線連接至控制模組40。或是如圖4繪示，於接合部26b上配置一電性連接零件固定孔262的印刷式的電路接線261，使得感測單元50於插入零件固定孔262後，透過電路接線261電性連接至控制模組40。亦或，接合部26b上不配置零件固定孔262，僅配置電路接線261，再將感測單元50銲接於接合部26b鄰接於定子齒23之部位(即定子20外周緣處)以連接上述的電路接線261，並透過電 路接線261以電性連接至控制模組40(如圖2D繪示)。

請參閱圖5繪示本發明輪轂馬達感測單元之安裝構造的第四種結構實施例，與前述實施例不同處在於接合部的結構。本實施例中，每一接合部26c包括至少一嵌合槽264，嵌合槽264配置於絕緣單元25上，鄰接於定子齒23末端之部位。每一個嵌合槽264之槽內的構造與感測單元50的外部構造相互對應，使得感測單元50可嵌入任一個嵌合槽264中。

然而，感測單元50可利用外部實體金屬接線的電路接線以連接至控制模組40，或是如圖5所繪示，在具有嵌合槽264的絕緣單元25上配置一連接嵌合槽264與控制模組40(如圖2D繪示)的電路接線263，使得感測單元50於插入嵌合槽264後，透過電路接線263電性連接至控制模組40。

此外，本實施例與前述實施例另一不同處在於，此實施例的嵌合槽264可多重設計在絕緣單元25鄰接於各定子齒23末端的部位，設計人員可將感測單元50嵌入不同的嵌合槽264中，以因應馬達的不同需求的使用場合，大幅提升設計上的便利性。

請參閱圖6繪示本發明實施例結合於輪胎之結構分解示意圖，本實施例係結合圖2A至圖2D繪示之結合絕緣單元25的定子20，但不以此為限，其它實施例之定子亦適用。

如圖6繪示，一輪軸70穿設於定子20中間的軸孔中，以結合定子20與輪軸70，二軸承71套入輪軸70上並固定於定子20的兩端，上述之定子20、輪軸70與軸承71之結合體係置於胎框72的內側，胎框72外側套設有輪胎60，胎框72內側則結合有轉子30。兩蓋體(73、74)皆具有軸孔以供輪軸70穿設其中，且具有密合軸承71的座結構，如此兩蓋體(73、74)分別配置於定子20的兩側，並鎖固於胎框72上。此時，定子20的定子齒23部位會與胎框72內側之轉子30之磁極位置相互對應，而感測單元50(如圖2B繪示)會固接於接合部26a以固定於絕緣單元25上，配置位置係處於鄰接於定子齒23且對應轉子30之磁極的部位。如此，即證實此類感測單元之安裝構造必能確實且穩固的結合於輪轂馬達中。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

先前技術：

10‧‧‧定子結構

11‧‧‧定子座

12‧‧‧軸孔

13‧‧‧定子齒

14‧‧‧環電線圈

15‧‧‧感測單元

16‧‧‧固定膠

17‧‧‧電路接線

18‧‧‧轉子

本發明：

20‧‧‧定子

21‧‧‧定子環電線圈繞組

22‧‧‧中間支架

23‧‧‧定子齒

231‧‧‧卡掣定子齒

24‧‧‧軸孔

25‧‧‧絕緣單元

26a,26b,26c‧‧‧接合部

261‧‧‧電路接線

262‧‧‧零件固定孔

263‧‧‧電路接線

264‧‧‧嵌合槽

27‧‧‧線圈

30‧‧‧轉子

40‧‧‧控制模組

50‧‧‧感測單元

60‧‧‧輪胎

70‧‧‧輪軸

71‧‧‧軸承

72‧‧‧胎框

73、74‧‧‧蓋體

圖1繪示先前技術之馬達感測單元之結構配置圖；圖2A繪示本發明馬達感測單元之安裝構造的第一種結構實施例； 圖2B繪示本發明第一實施例之安裝構造局部放大示意圖；圖2C繪示本發明第一實施例之定子結構示意圖；圖2D繪示本發明第一實施例之定子結合轉子與控制模組之配置示意圖；圖2E繪示本發明第一實施例之定子結構分解示意圖；圖3繪示本發明馬達感測單元之安裝構造的第二種結構實施例示意圖；圖4繪示本發明馬達感測單元之安裝構造的第三種結構實施例示意圖；圖4A繪示本發明馬達感測單元之安裝構造的第三種結構實施例結構分解圖；圖5繪示本發明馬達感測單元之安裝構造的第四種結構實施例示意圖；以及圖6繪示本發明實施例結合於輪胎之結構分解示意圖。

22．．．中間支架

23．．．定子齒

231．．．卡掣定子齒

24．．．軸孔

25．．．絕緣單元

26a．．．接合部

27．．．線圈

30．．．轉子

40．．．控制模組

50．．．感測單元

Claims (8)

1. 一種馬達感測單元的安裝構造，應用於一輪轂馬達，該輪轂馬達包括配置有複數組定子環電線圈繞組之一定子、環設於該定子外環側之一環狀且具有複數個相異磁性相鄰配置的磁極之轉子與複數個用以感應該定子與該轉子之間之磁力變化的感測單元，其特徵在於：各該定子環電線圈繞組上下配置有二絕緣單元，以涵蓋配置於各該定子環電線圈繞組之定子齒外，各該組定子環電線圈繞組之定子齒在其外部之該絕緣單元外側再環繞有線圈，該等絕緣單元之至少其一，於位於鄰接至該等定子齒之部位配置有至少一接合部，每一接合部包括至少一嵌合槽，以供該感測單元嵌入，以供該等感測單元以等距方式接合於該等接合部，並使該等感測單元配置在位於該定子之外周緣並對應至該轉子之該等磁極之位置，及配置有該嵌合槽之該絕緣單元具有連接該嵌合槽與該控制模組之電路接線，該感測單元透過該電路接線而連接至該控制模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，該等絕緣單元係以徑向匯排方式由內向外形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，該等絕緣單元為樹脂絕緣材質或塑膠絕緣材質。
4. 如申請專利範圍第1項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，每一定子齒為由窄至寬之結構，每一接合部包括一穿設於該絕緣單元並連接至該控制模組之接線結 構，以供該感測單元銲接於該接線結構鄰接於該等定子齒之位置，且該感測單元係卡掣在套於相鄰之二卡掣定子齒外的該絕緣單元之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，每一接合部為一固接區塊，該固接區塊靠近各該定子齒之部位配置有複數個零件固定孔，以供固定對應之該感測單元。
6. 如申請專利範圍第5項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，該固接區塊上配置有一電性連接該等零件固定孔與該控制模組的電路接線，該感測單元係透過該電路接線電性連接至該控制模組。
7. 如申請專利範圍第1項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，每一接合部為一固接區塊，該固接區塊上配置有一電性連接該等零件固定孔與該控制模組的電路接線，該感測單元係銲接於該固接區塊鄰接於該等定子齒之部位，並透過該電路接線以電性連接至該控制模組。
8. 如申請專利範圍第1項所述馬達感測單元的安裝構造，其中，該感測單元為霍爾電晶元件。