TWI505610B - 具減速機構之交流馬達 - Google Patents

Description

具減速機構之交流馬達

本發明係關於一種交流馬達，特別關於一種具減速機構之交流馬達。

一般馬達與齒輪減速機是工業上常用的動力產生與傳動變速裝置，為提高馬達的扭力或降低轉速，馬達通常與齒輪減速機相互結合。基於工作負載、工作轉速、以及維持馬達運作於最佳效率工作點之需求，馬達與齒輪減速機必須適當地匹配，以獲得較佳的運轉特性。

請參照第1圖所示，為習知之交流馬達11與齒輪減速機12，該馬達11與該齒輪減速機12於個別完成設計與製造後，再做相互選配組合。通常該交流馬達11與該齒輪減速機12之間是以一聯軸器或動力傳輸元件(未標示)作為運動與動力的傳遞介面，將該交流馬達11的輸出軸111與齒輪減速機12之輸入機構121加以聯結，以確切地將該交流馬達11之輸出轉矩傳遞至該齒輪減速機12而輸出動力。

然而，由於該交流馬達11提供的轉矩須再經聯軸器或動力傳輸元件傳入該齒輪減速機12，因動力的傳輸路徑較長，且聯軸器或動力傳輸元件間之摩擦力而產生額外的機械能耗損，致使整體的效率偏低；再 者，該交流馬達11與該齒輪減速機12是獨立設計製造，組合時所須要的部分動力傳輸元件、機架、及鎖扣零件等，僅作為傳輸運動與動力的過渡元件，亦或是提供固定機件之用，所述元件除了增加整體的製造與維修成本外，更影響系統的工作精度；另外，該交流馬達11與該齒輪減速機12單獨設計製造，裝設之空間固定而難以變化，無法有效規劃安裝空間，使得整合裝置的體積偏大。

故，有必要提供一種具減速機構之交流馬達，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種具減速機構之交流馬達，藉由將該減速傳動單元與交流馬達兩者整合成一體，使該減速傳動單元直接內建於交流馬達中，以作為該交流馬達的動力輸出的減速機構，因而可大幅縮減該交流馬達的軸向安裝空間。

本發明之另一目的在於提供一種具減速機構之交流馬達，藉由將該減速傳動單元直接內建於交流馬達中，以作為該交流馬達的動力輸出的減速機構，因而可縮短了該轉子單元至輸出軸的動力傳輸路徑，以減低因摩擦力引起的機械能耗損。

為達上述之目的，本發明提供一種具減速機構之交流馬達，該交流馬達之內部包含一定子單元、一轉子單元及一減速傳動單元，該定子單元包含一定子本體、數個定子凸極及數個定子線圈，該等定子凸極設置在該定子本體之一內環面，該等定子線圈分別纏繞在該等定子凸極上，該轉子單元包含一轉子本體、數個轉子凸極、一外齒部及數個轉子線 圈，該等轉子凸極形成在該轉子本體之一外環面，該外齒部形成在該些轉子凸極之一外端面，該等轉子線圈分別纏繞在該等轉子凸極上且用以與該等定子線圈相互感應，該減速傳動單元包含至少一傳動齒輪及一輸出軸，該傳動齒輪與該轉子單元之外齒部相嚙合，該輸出軸受該傳動齒輪帶動而轉動。

在本發明之一實施例中，該減速傳動單元更包含一第一傳動齒輪、一第二傳動齒輪及一輸出齒輪，該第一傳動齒輪與該轉子單元之外齒部相嚙合，該第二傳動齒輪的齒數少於該第一傳動齒輪，並與該第一傳動齒輪同軸轉動，該輸出齒輪與該第二傳動齒輪相嚙合，且該輸出齒輪組合在該輸出軸上。

在本發明之一實施例中，該交流馬達更包含一外殼，用以罩覆該定子單元、轉子單元及減速傳動單元，該外殼包含一座體及一蓋體，該蓋體與該座體相組合，該定子本體設置在該座體上，該輸出軸係凸伸於該蓋體外。

在本發明之一實施例中，該外殼更包含一凹部，該凹部形成在該座體上，該定子本體嵌設在該凹部中。

為達上述之目的，本發明提供另一種具減速機構之交流馬達，該交流馬達之內部包含一定子單元、一轉子單元及一減速傳動單元，該定子單元包含一定子本體、一外齒部、數個定子凸極及數個定子線圈，該外齒部形成在該定子本體之一外環面，該等定子凸極設置在該定子本體之一內環面，該等定子線圈分別纏繞在該等定子凸極上，該轉子單元包含一轉子本體、數個轉子凸極及數個轉子線圈，該等轉子凸極形成在該轉子 本體外，該等轉子線圈分別纏繞在該等轉子凸極上且用以與該等定子線圈相互感應，該減速傳動單元包含至少一傳動齒輪及一輸出軸，該傳動齒輪與該定子單元之外齒部相嚙合，且受該轉子本體傳動而旋轉，該輸出軸受該傳動齒輪帶動而轉動。

在本發明之一實施例中，該減速傳動單元更包含一傳動臂、一第一傳動齒輪、一第二傳動齒輪及一輸出齒輪，該傳動臂的一端固接於該轉子本體並受該轉子本體傳動而旋轉，該第一傳動齒輪與該定子單元之外齒部相嚙合，該第二傳動齒輪的齒數少於該第一傳動齒輪，該第一及第二傳動齒輪可樞轉的同軸組裝在該傳動臂之一另端上，以受該傳動臂之傳動而同步行星轉動，該輸出齒輪與該第二傳動齒輪相嚙合，並組合在該輸出軸上。

在本發明之一實施例中，該交流馬達更包含一外殼，用以罩覆該定子單元、轉子單元及減速傳動單元，該外殼包含一座體及一蓋體，該座體與該蓋體相組合，其中該定子本體係固定在該座體上，該輸出軸係凸伸於該蓋體外。

在本發明之一實施例中，該座體包含一組合件、一凸部及一中空殼件，該凸部形成在該組合件上，該中空殼件組合在該組合件與蓋體之間，且用以容置該定子單元、轉子單元及減速傳動單元，該定子本體嵌合在該凸部上。

如上所述，藉由將該減速傳動單元與交流馬達兩者整合成一體，使該減速傳動單元直接內建於交流馬達中，以作為該交流馬達的動力輸出的減速機構，因而可大幅縮減該交流馬達的軸向安裝空間，並縮短 了該轉子單元至輸出軸的動力傳輸路徑，以減低因摩擦力引起的機械能耗損，進而進一步提升整體的效能。

100‧‧‧交流馬達

2‧‧‧定子單元

21‧‧‧定子本體

22‧‧‧定子凸極

23‧‧‧定子線圈

20‧‧‧外齒部

3‧‧‧轉子單元

31‧‧‧轉子本體

32‧‧‧轉子凸極

33‧‧‧轉子線圈

35‧‧‧轉子轉軸

30‧‧‧外齒部

4‧‧‧減速傳動單元

41‧‧‧輸出軸

42‧‧‧第一傳動齒輪

43‧‧‧第二傳動齒輪

44‧‧‧輸出齒輪

48‧‧‧傳動臂

49‧‧‧傳動軸

5‧‧‧外殼

51‧‧‧座體

511‧‧‧組合件

512‧‧‧凸部

513‧‧‧中空殼件

52‧‧‧蓋體

53‧‧‧凹部

第1圖：習知之交流馬達與齒輪減速機的立體圖；第2圖：本發明一實施例之具減速機構之交流馬達的立體分解圖；第3圖：本發明一實施例之具減速機構之交流馬達之部分元件的剖視圖；第4圖：本發明另一實施例之具減速機構之交流馬達的立體分解圖；及第5圖：本發明另一實施例之具減速機構之交流馬達之部分元件的剖視圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第2圖所示，本發明一實施例之具減速機構之交流馬達100，其內部包含一定子單元2、一轉子單元3、一減速傳動單元4及一外殼5，該定子單元2、轉子單元3及減速傳動單元4係全部內建組裝在該交流馬達100之外殼5中，被整合成一體。本發明將於下文詳細說明各元件的細 部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照第2圖所示，該外殼5用以罩覆該定子單元2、轉子單元3及減速傳動單元4，其中該外殼5包含一座體51、一蓋體52及一凹部53，該凹部53呈圓形且形成在該座體51上，該蓋體52與該座體51可通過螺栓鎖制而組合在一起。

請參照第2、3圖所示，該定子單元2包含一定子本體21、數個定子凸極22及數個定子線圈23，該定子本體21設置在該座體51上而嵌設在該凹部53中，該等定子凸極22設置在該定子本體21之一內環面，該等定子線圈23分別纏繞在該等定子凸極22上。

續參照第2、3圖所示，該轉子單元3包含一轉子本體31、數個轉子凸極32、數個轉子線圈33及一轉子轉軸35及一外齒部30，該轉子本體31固接於該轉子轉軸35，該等轉子凸極32形成在該轉子本體31之一外環面(未標示)，該等轉子線圈33分別纏繞在該等轉子凸極32上且用以與該等定子線圈23相互感應，該轉子轉軸35經由軸承(未繪示)設置在該座體51上而可轉動的固定在該凹部53的中心。該外齒部30則形成在該些轉子凸極32之一外端面(未標示)上。

續參照第2、3圖所示，該減速傳動單元4包含一輸出軸41、一第一傳動齒輸42、一第二傳動齒輪43、一輸出齒輪44及一傳動軸49，該輸出軸41係由該蓋體52內延伸至該蓋體52外，該第一傳動齒輪42與該轉子單元3之外齒部30相嚙合，且該第一傳動齒輪42及第二傳動齒輪43固接在該傳動軸49上，其中該第二傳動齒輪43的齒數少於該第一傳動齒輪42，並與該第一傳動齒輪42以該傳動軸49同軸轉動，而該傳動軸49係固定在該座體 51上，另外該輸出齒輪44與該第二傳動齒輪43相嚙合，且該輸出齒輪44固定組合在該輸出軸41上，即該輸出軸41及輸出齒輪44可受該第一傳動齒輪42及第二傳動齒輪43帶動而轉動。

如第2、3圖所示，依據上述的結構，當該交流馬達100之定子線圈23及轉子線圈33的電流導通後，該轉子本體31即因磁力互斥而轉動，進而由該外齒部30帶動該第一傳動齒輪42旋轉，而該第一傳動齒輪42及第二傳動齒輪43的同軸轉動使該輸出齒輪44被帶動旋轉，進而帶動該輸出軸41同步轉動，將該交流馬達100的動力減速輸出。

藉由上述的設計，該減速傳動單元4與交流馬達100兩者整合成一體，也就是將該減速傳動單元4直接內建設置在該外殼5中以作為該交流馬達100的動力輸出的減速機構，如此將可減少習用之聯軸器、減速機機架及鎖緊零扣件的設置，使得該交流馬達100的整體結構更為緻密、輕量化及易於維修。另外，該交流馬達100將該減速傳動單元4與該定子單元2及轉子單元3相結合(例如直接以該轉子單元3之外齒部30嚙合帶動該第一傳動齒輪42)，簡化其組成的元件，並大幅縮減該交流馬達100的軸向安裝空間。再者，該交流馬達100可縮短了該轉子單元3至該輸出軸41的動力傳輸路徑，可減低因摩擦力引起的機械能耗損，因而進一步提升整體的效能，有助於應用在低轉速、高扭矩之馬達領域。

請參照第4圖所示，為本發明另一實施例的具減速機構之交流馬達100，其相似于上述實施例，該交流馬達100之內部同樣包含一定子單元2、一轉子單元3、一減速傳動單元4及一外殼5，並大致沿用相同元件名稱及圖號，該定子單元2、轉子單元3及減速傳動單元4同樣全部內建組裝 在該交流馬達100之外殼5中，被整合成一體，但本實施例的差別在于：該減速傳動單元4係以行星齒輪式的方式傳動進行減速傳動輸出，本實施例各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理說明如下：

續參照第4圖所示，該外殼5用以罩覆該定子單元2、轉子單元3及減速傳動單元4，該外殼5包含一座體51及一蓋體52，其中該座體51包含一組合件511、一凸部512及一中空殼件513，該凸部512形成在該組合件511上，該中空殼件513可通過螺栓(未標示)鎖制而組合在該組合件511與蓋體52之間，且用以容置該定子單元2、轉子單元3及減速傳動單元4。

請參照第4、5圖所示，該定子單元2包含一定子本體21、數個定子凸極22及數個定子線圈23及一外齒部20，該定子本體21係固定在該座體51而嵌合在該凸部512上，該外齒部20形成在該定子本體21之一外環面(未標示)，該等定子凸極22設置在該定子本體21之一內環面，該等定子線圈23分別纏繞在該等定子凸極22上。

續參照第4、5圖所示，該轉子單元3包含一轉子本體31、數個轉子凸極32及數個轉子線圈33，該等轉子凸極32形成在該轉子本體31外且呈轉軸狀，該等轉子線圈33分別纏繞在該等轉子凸極32上且用以與該等定子線圈23相互感應。

續參照第4、5圖所示，該減速傳動單元4包含一輸出軸41、一第一傳動齒輪42、一第二傳動齒輪43、一輸出齒輪44、一傳動臂48及一傳動軸49，該傳動臂48的一端固接於該轉子本體31並受該轉子本體31傳動而旋轉，該第一傳動齒輪42與該定子單元2之外齒部20相嚙合，其中該第二傳動齒輪43的齒數少於該第一傳動齒輪42，該第一及第二傳動齒輪42、43 分別固接在該傳動軸49之二端，該傳動軸49之中段再可樞轉的組裝在該傳動臂48之一另端上，因此該第一及第二傳動齒輪42、43可以受該傳動臂48之傳動而同步行星轉動。另外，該輸出齒輪44與該第二傳動齒輪43相嚙合，並組合在該輸出軸41上，而該輸出軸41係由該蓋體5內延伸至該蓋體5外。

續參照第4、5圖所示，依據上述的結構，當該交流馬達100之定子線圈23及轉子線圈33的電流導通後，該轉子本體31即因磁力互斥而轉動，進而由該傳動臂48帶動該第一傳動齒輪42及第二傳動齒輪43同步公轉。接著，該第一傳動齒輪42因嚙合於該定子單元2之外齒部20，且該外齒部20固定不動，因而該第一傳動齒輪42被動自轉；該第一傳動齒輪42經由該傳動軸49帶動該第二傳動齒輪43同軸轉動，該第二傳動齒輪43再帶動該輸出齒輪44旋轉，進而帶動該輸出軸41同步轉動，將該交流馬達100的動力減速輸出。該第一傳動齒輪42及第二傳動齒輪43位於該傳動臂48的兩側，也有利於維持二行星齒輪在公轉及自轉時的轉動平衡，避免因扭力集中在該傳動臂48單側而造成該傳動臂48扭斷。

藉由上述的設計，利用該減速傳動單元4以行星齒輪式的方式傳動，使該輸出軸41與該轉子本體31為共軸，因而具有較佳的動態平衡特性。

如上所述，藉由將該減速傳動單元4與交流馬達100兩者整合成一體，也就是使該減速傳動單元4直接內建設置在該外殼5中以作為該交流馬達100的動力輸出的減速機構，如此將可減少習用之聯軸器、減速機機架、及鎖緊零扣件的設置，使得該交流馬達100的整體結構更為緻密、輕量化、及易於維修，並大幅縮減該交流馬達100的軸向安裝空間。再者，可 縮短了該轉子單元3至該輸出軸41的動力傳輸路徑，以減低因摩擦力引起的機械能耗損，因而進一步提升整體的效能，有助於應用在低轉速、高扭矩之馬達領域。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧交流馬達

2‧‧‧定子單元

21‧‧‧定子本體

22‧‧‧定子凸極

20‧‧‧外齒部

3‧‧‧轉子單元

31‧‧‧轉子本體

35‧‧‧轉子轉軸

4‧‧‧減速傳動單元

41‧‧‧輸出軸

42‧‧‧第一傳動齒輪

43‧‧‧第二傳動齒輪

44‧‧‧輸出齒輪

49‧‧‧傳動軸

5‧‧‧外殼

51‧‧‧座體

52‧‧‧蓋體

53‧‧‧凹部

Claims (6)

1. 一種具減速機構之交流馬達，該交流馬達之內部包含：一定子單元，包含：一定子本體；數個定子凸極，設置在該定子本體之一內環面；及數個定子線圈，該等定子線圈分別纏繞在該等定子凸極上；一轉子單元，包含：一轉子本體；數個轉子凸極，形成在該轉子本體之一外環面；一外齒部，形成在該些轉子凸極之一外端面；及數個轉子線圈，分別纏繞在該等轉子凸極上且用以與該等定子線圈相互感應；及一減速傳動單元，包含：一第一傳動齒輪，與該轉子單元之外齒部相嚙合；一第二傳動齒輪，其齒數少於該第一傳動齒輪；一傳動軸，該第一及第二傳動齒輪固接在該傳動軸上，該第二傳動齒輪並與該第一傳動齒輪以該傳動軸同軸轉動；一輸出齒輪，與該第二傳動齒輪相嚙合；及一輸出軸，該輸出齒輪固定組合在該輸出軸上，其中該輸出軸及輸出齒輪受該第一傳動齒輪及該第二傳動齒輪帶動而轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具減速機構之交流馬達，更包含一外殼，用以罩覆該定子單元、轉子單元及減速傳動 單元，該外殼包含一座體及一蓋體，該蓋體與該座體相組合，該定子本體設置在該座體上，該輸出軸係凸伸於該蓋體外。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具減速機構之交流馬達，其中該外殼更包含一凹部，該凹部形成在該座體上，該定子本體嵌設在該凹部中。
4. 一種具減速機構之交流馬達，該交流馬達之內部包含：一定子單元，包含：一定子本體；一外齒部，形成在該定子本體之一外環面；數個定子凸極，設置在該定子本體之一內環面；及數個定子線圈，分別纏繞在該等定子凸極上；一轉子單元，包含：一轉子本體；數個轉子凸極，形成在該轉子本體外；及數個轉子線圈，分別纏繞在該等轉子凸極上且用以與該等定子線圈相互感應；一減速傳動單元，包含：一第一傳動齒輪，與該定子單元之外齒部相嚙合；一傳動臂，其一端固接於該轉子本體並受該轉子本體傳動而旋轉；一第二傳動齒輪，其齒數少於該第一傳動齒輪；一傳動軸，該第一及第二傳動齒輪分別固接在該傳動軸之二端，該傳動軸之一中段可樞轉的同軸組裝在該傳動臂 之一另端上，因此該第一及第二傳動齒輪受該傳動臂之傳動而同步行星轉動；一輸出齒輪，與該第二傳動齒輪相嚙合；及一輸出軸，該輸出齒輪組合在該輸出軸上，其中該第一傳動齒輪經由該傳動軸帶動該第二傳動齒輪同軸轉動，該第二傳動齒輪再帶動該輸出齒輪旋轉，進而帶動該輸出軸同步轉動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具減速機構之交流馬達，更包含一外殼，用以罩覆該定子單元、轉子單元及減速傳動單元，該外殼包含一座體及一蓋體，該座體與該蓋體相組合，其中該定子本體係固定在該座體上，該輸出軸係凸伸於該蓋體外。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具減速機構之交流馬達，其中該座體包含：一組合件；一凸部，形成在該組合件上；及一中空殼件，組合在該組合件與蓋體之間且用以容置該定子單元、轉子單元及減速傳動單元，該定子本體嵌合在該凸部上。