TWI418122B - Wheel motor - Google Patents

Description

輪轂馬達

本發明是有關於一種馬達，特別是指一種直流無刷的輪轂馬達。

以往的直流無刷馬達結構(例如台灣新型證書號M358466所揭露之結構)中，電磁鐵與霍爾感測元件是設置在馬達本體的外部，並且藉由一馬達外蓋蓋設遮蔽，然而，這樣的做法需要多出馬達外蓋的成本，此外，由於電磁鐵是套設在馬達的轉軸上並且隨著馬達的轉子轉動，當電磁鐵設置固定的穩定度較不足時，容易在隨著馬達轉子轉動的過程中因晃動而產生偏心或產生軸向位移，因而影響霍爾感測元件的感測效果。

因此，本發明之目的，即在提供一種解決前述缺陷的直流無刷馬達，且該直流無刷馬達係做為輪轂馬達。

於是，本發明輪轂馬達供設置於一輪框，該輪轂馬達包含一定子單元、一轉子單元、一感測電路單元與一磁環。該轉子單元形成有一軸部，該軸部可相對轉動的穿設於該定子單元。該感測電路單元包括一設置於該定子單元的電路板以及複數設置於該電路板的感測元件。該磁環圍繞該軸部地設置固定於該轉子單元並且包括一徑向延伸並且軸向間隔對應該等感測元件的第一環片以及一軸向延伸連接該第一環片的第二環片，該第一環片具有複數極數。

本發明之功效在於，藉由該磁環的結構設計，可使該磁環較穩定的固定在該轉子單元，避免該磁環在隨該轉子單元旋轉的過程中產生偏心轉動的問題，而將該磁環設置於該轉子單元與定子單元之間並且受兩者的包覆固裝，一則增加該磁環結合在該轉子單元的結構穩定度，以抵抗高速旋轉所產生的離心力，二則可省去外蓋元件的設置，並且避免磁環受外界污染或干擾。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1、圖2，本發明輪轂馬達100的一個較佳實施例可供設置在一電動機車的輪框101，該輪轂馬達100包含一轉子單元1、一設置在轉子單元1的磁環2、一定子單元3、一設置在定子單元3的感測電路單元4、複數軸承51、52以及一轉子單元固定座6。

參閱圖1至圖3，轉子單元1形成有一軸部，且軸部是可相對轉動的穿設於定子單元3，更詳細的說，轉子單元1包括一轉子外殼11、一轉子輸出軸12以及複數磁鐵114，轉子外殼11包括一基壁111以及一由基壁111延伸出的圍繞壁112，基壁111與圍繞壁112配合界定出一內部空間110，且基壁111設有一連通內部空間110的軸孔113，該等磁鐵114設置在圍繞壁112的內壁面。

轉子輸出軸12包括一軸桿121以及一由軸桿121往外徑向凸出的凸緣部122，凸緣部122鄰近軸桿121的一端，凸緣部122位於軸桿121凸出的一側凹陷形成有一圍繞軸桿121的環形槽123，且環型槽123具有一間隔面向軸桿121的內周面125，凸緣部122更具有一位於軸桿121凸出的一側並且圍繞環形槽123的局部表面124，且環型槽123的內周面125與局部表面124呈直角連接。轉子輸出軸12是藉其軸桿121由轉子外殼11的軸孔113伸入內部空間110中而軸桿121界定出前述的軸部，凸緣部122則固定在轉子外殼11的基壁111而與轉子外殼11結合。而相結合的轉子外殼11與轉子輸出軸12則是藉由轉子輸出軸12的凸緣部122固定在轉子單元固定座6，再透過轉子單元固定座6固定在輪框101，而電動機車的前叉懸臂(圖未示)是藉由穿過轉子單元固定座6而與轉子輸出軸12連接。

軸承51、52是套設在軸桿121而位在圍繞壁112所圍繞界定出的內部空間110內，其中一軸承51鄰近轉子輸出軸12的凸緣部122，另一軸承52鄰近軸桿121的另一端。

磁環2套設在轉子輸出軸12，更詳細的說，磁環2包括一徑向延伸的第一環片21以及一連接第一環片21內緣並且呈軸向延伸的第二環片22，第一環片21可藉由充磁使其具有複數極數(例如6極、8極...甚至到達38極等等)。磁環2是藉其第二環片22伸入凸緣部122的環形槽123內並且貼附在環型槽123的內周面125，而第一環片21貼附於凸緣部122的局部表面124而設置固定在轉子輸出軸12，磁環2的第一環片21與第二環片22可分別藉由黏膠貼附固定在局部表面124與內周面125。

定子單元3包括一定子固定座31以及一結合在定子固定座31的矽鋼片組32，本實施例的定子固定座31大致呈中空圓筒狀而形成有一軸向貫穿的內軸孔311以及一端緣312，定子固定座31是以其端緣312朝向轉子輸出軸12的凸緣部122並且藉其內軸孔311套設在該等軸承51、52而透過軸承51、52間接套設在轉子輸出軸12的軸桿121外，因而部份伸入轉子外殼11的內部空間110中，而矽鋼片組32則是套設在定子固定座31外並且同樣位在內部空間110中。

當轉子單元1與定子單元3結合時，藉助位在轉子外殼11圍繞壁112內壁面的磁鐵114與矽鋼片組32之間的磁吸力量，使轉子單元1產生一向內抵緊之結合預壓力，且此一磁吸力量將透過轉子外殼11傳達到轉子輸出軸12以及軸承51，使轉子輸出軸12、軸承51與定子單元3緊密結合，再配合軸承52固定轉子輸出軸12。

本實施例的感測電路單元4包括一電路板41以及複數設在電路板41的感測元件(霍爾元件，圖未示)，感測電路單元4設置固定在定子固定座31的端緣312，因而當定子單元3結合在轉子單元1時，感測電路單元4與磁環2被包覆於轉子單元1與定子單元3之間並且間隔相向，且感測電路單元4的感測元件在軸向上與磁環2的第一環片21相對應，當轉子外殼11帶動轉子輸出軸12相對於定子固定座31旋轉時，同時也使磁環2相對於感測電路單元4旋轉，進而，感測電路單元4上的感測元件便能藉由感測第一環片21的磁極而得知轉子單元1的旋轉狀態。

值得注意的是，本實施例藉由將磁環2的結構設計成包括第一環片21與第二環片22的結構，以及第一環片21貼附在局部表面124而第二環片22伸入環型槽123並且貼附在內周面125的結構設置，加強了磁環2結合在轉子單元1的結構穩定度，並且使第二環片22產生輔助定位的效果，避免磁環2在隨著轉子輸出軸11旋轉的過程中產生軸向位移，此外，當轉子單元1帶動磁環2相對於定子單元3與感測電路單元4旋轉時，磁環2在旋轉過程中也較不容易產生偏心而造成感測電路單元4產生感測誤差的問題，再者，由於磁環2與感測電路單元4都是內藏在轉子單元1與定子單元3之間而受到轉子單元1與定子單元3的包覆，因此，磁環2與感測電路單元4也比較不容易受到外界污染或干擾影響，並且，磁環2與感測電路單元4也不需要另外增設外蓋加以包覆，因此，也可節省增設外蓋的成本。

綜上所述，本發明藉由磁環2的結構改良以及其設置位置的改良，增加磁環2結合在轉子單元1的結構穩定度，以抵抗高速旋轉所產生的離心力，不僅可節省另外增設外蓋的成本，且亦可避免磁環2在隨著轉子單元1旋轉的過程中產生偏心旋轉及軸向位移的問題，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧輪轂馬達

125‧‧‧內周面

1‧‧‧轉子單元

2‧‧‧磁環

11‧‧‧轉子外殼

21‧‧‧第一環片

110‧‧‧內部空間

22‧‧‧第二環片

111‧‧‧基壁

3‧‧‧定子單元

112‧‧‧圍繞壁

31‧‧‧定子固定座

113‧‧‧軸孔

311‧‧‧內軸孔

114‧‧‧磁鐵

312‧‧‧端緣

12‧‧‧轉子輸出軸

32‧‧‧矽鋼片組

121‧‧‧軸桿

4‧‧‧感測電路單元

122‧‧‧凸緣部

41‧‧‧電路板

123‧‧‧環形槽

51、52‧‧‧軸承

124‧‧‧局部表面

6‧‧‧轉子單元固定座

圖1是本發明輪轂馬達的一個較佳實施例的立體分解圖；

圖2是該較佳實施例組裝結合在一輪框的剖視圖；以及

圖3是圖2的局部放大圖。

100．．．輪轂馬達

1．．．轉子單元

11．．．轉子外殼

110．．．內部空間

111．．．基壁

112．．．圍繞壁

113．．．軸孔

114．．．磁鐵

12．．．轉子輸出軸

121．．．軸桿

122．．．凸緣部

2．．．磁環

21．．．第一環片

22．．．第二環片

3．．．定子單元

31．．．定子固定座

311．．．內軸孔

312．．．端緣

32．．．矽鋼片組

4．．．感測電路單元

41．．．電路板

51、52．．．軸承

Claims (7)

1. 一種輪轂馬達，供設置於一輪框，該輪轂馬達包含：一定子單元；一轉子單元，形成有一軸部，該軸部可相對轉動的穿設於該定子單元；一感測電路單元，包括一電路板，設置於該定子單元；以及複數感測元件，設置於該電路板；以及一磁環，圍繞該軸部地設置固定於該轉子單元並且包括一徑向延伸並且軸向間隔對應該等感測元件的第一環片以及一軸向延伸連接該第一環片的第二環片，該第一環片具有複數極數；該轉子單元包括一轉子外殼以及一轉子輸出軸，該轉子外殼界定出一內部空間並且設有一軸孔，該轉子輸出軸穿設於該轉子外殼的軸孔而界定出該軸部，該定子單元套設於該轉子輸出軸，該磁環設置於該轉子輸出軸。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之輪轂馬達，其中，該轉子外殼包括一基壁以及一由該基壁的一側延伸出的圍繞壁，該基壁與該圍繞壁配合界定出該內部空間，該軸孔設置於該基壁，該轉子輸出軸包括一軸桿以及一由該軸桿往外徑向凸出的凸緣部，該轉子輸出軸藉該凸緣部固定於該轉子外殼的基壁而該軸桿伸入該內部空間界定出該軸部，該磁環設置於該凸緣部。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之輪轂馬達，其中，該凸緣部位於該軸桿突出的一側凹陷形成有一圍繞該軸桿的環型槽，該凸緣部並且具有一圍繞該環型槽的局部表面，該磁環的第二環片部伸入該環型槽而該第一環片貼附於該局部表面。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之輪轂馬達，其中，該環型槽具有一間隔面向該軸桿並且與該局部表面連接的內周面，該第二環片貼附於該內周面。
5. 依據申請專利範圍第2項所述之輪轂馬達，其中，該定子單元包括一定子固定座以及一矽鋼片組，該定子固定座概呈中空圓筒狀並且形成有一軸向貫穿的內軸孔，且該定子固定座具有一端緣，該定子固定座藉該內軸孔套設於該軸部並且該端緣朝向該轉子輸出軸的凸緣部，該感測電路單元設置於該端緣而與該磁環相間隔。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之輪轂馬達，更包含一套設於該軸部的軸承，該定子固定座套設於該軸承而間接套設於該軸部。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之輪轂馬達，更包含一轉子單元固定座，該轉子單元固定座供該轉子單元藉以鎖固於該輪框。