TWI513607B - 驅動裝置 - Google Patents

Description

驅動裝置

本發明是有關於一種驅動裝置。

隨著綠能科技的發展，各國紛紛開始發展低油耗低污染之交通工具，降低不必要之二氧化碳排放延緩地球暖化速度，以期在資源有限之狀況下，後代子孫能有永續發展之環境。傳統電機被大量運用於各種產品以作為主要之動力來源，特別是運用於轉速或扭力需求較高之裝置，如壓縮機、冷氣機、果汁機或電動載具上，以電動機車而言，已是世人普遍接受為兼具環保與能源效益之交通工具，電動機車的運轉動力來源乃是以電機為核心所組成的電動動力系統，電動機車的操控性能、加速性能、爬坡性能與續航力等都受核心電機之性能所影響，傳統電機之作動原理主要利用電能產生電磁場，再使磁場間相互作用，以推動機械旋轉，進而將電能轉換為機械能，但由於傳統電機屬於高轉速但低扭力之電機，必須將轉速提高後，再透過減速齒輪轉換成扭力以發揮其功效，一般經過如此轉換程序，大部份的能量皆在過程中平白耗損，僅不足一半之能 源能真正進行傳動。

因此，如何能讓珍貴的能量於產生後能被充分利用，減少能量於產生到實際運用間之耗損，已成為當前相關領域極需改進的目標。

有鑑於此，本發明的目的為提出一種驅動裝置，以減少能量與產生至實際運用間的耗損，並同時兼具扭力與速度。

於本發明之一實施例中，一種驅動裝置包含中心軸、內圍元件與外圍環件，外圍環件環置於內圍元件遠離中心軸之一側，內圍元件包含繞組盤、多個磁鋼與導線，中心軸固定於繞組盤之中心，多個磁鋼分別連接繞組盤遠離中心軸之外緣，導線環繞於每一個磁鋼，其中每一個磁鋼之上表面呈梯形。

於本發明之一實施例中，驅動裝置中每一個磁鋼皆包含彼此重疊之多個釸鋼片。

於本發明之一實施例中，驅動裝置中之導線為扁平導線。

於本發明之一實施例中，外圍環件包含外圍繞組環、多個外圍磁鋼、外圍導線與多個磁性元件，多個外圍磁鋼環設於外圍繞組環遠離內圍元件之一側上，且每個外圍磁鋼由多個外圍釸鋼片彼此重疊排列組成，外圍導線繞置於每一個外圍磁鋼，外圍導線為圓形導線或扁平導線， 每一個磁性元件連接於外圍繞組環且置於外圍繞組環與內圍元件間。

於本發明之一實施例中，磁性元件為圓弧狀之磁性物。

於本發明之一實施例中，磁性元件之材質為釹鐵硼與鈷，或是鋁鎳鈷合金。

於本發明之一實施例中，驅動裝置包含殼體，殼體內部包覆且連接外圍環件，殼體之外部環繞並固定有輪胎輪圈。

於本發明之一實施例中，驅動裝置包含第一外蓋元件，第一外蓋元件包含第一散熱盤與第一端蓋，第一散熱盤具有多個第一耆片，第一端蓋固定連接於殼體之開口端，第一散熱盤置於第一端蓋與內圍元件之間，且第一散熱盤固定於第一端蓋。

於本發明之一實施例中，驅動裝置包含第二外蓋元件，內圍元件置於第一外蓋元件與第二外蓋元件之間，第二外蓋元件包含第二散熱盤與第二端蓋，第二散熱盤套設於中心軸，具有多個第二耆片520，第二端蓋固定連接於殼體相對於第一端蓋之另一開口端，第二散熱盤置於第二端蓋與內圍元件之間，且第二散熱盤固定於第二端蓋。

由上述之實施例中，驅動裝置不必使用減速齒輪轉換，即能直接將電機動力運作在電機載體上，為同時具有扭力與速度暨節省物料與能源之電機。驅動裝置中繞組盤之磁鋼可為尺寸相異之釸鋼片依序斜形排列，減少不必要 的電力浪費，減少噪音。另外由於圓形導線間隙較大，採用扁平導線可使線圈密實並提高驅動裝置作動之效能。

100‧‧‧驅動裝置

110‧‧‧殼體

120‧‧‧第一外蓋元件

122‧‧‧第一端蓋

124‧‧‧第一散熱盤

130‧‧‧內圍元件

140‧‧‧外圍環件

150‧‧‧第二外蓋元件

152‧‧‧第二散熱盤

154‧‧‧第二端蓋

160‧‧‧剎車盤

170‧‧‧中心軸

180‧‧‧輪胎輪圈

240‧‧‧第一耆片

302‧‧‧繞組盤

304‧‧‧磁鋼

402‧‧‧磁性元件

404‧‧‧外圍繞組環

406‧‧‧外圍磁鋼

520‧‧‧第二耆片

802‧‧‧繞組磁鋼

804‧‧‧釸鋼片

806‧‧‧導線

807‧‧‧梯形

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖是依照本發明之一實施例的一種驅動裝置的側視圖。

第2圖是依照本發明之一實施例的一種驅動裝置的爆炸圖。

第3圖是依照本發明之一實施例的一種驅動裝置中繞組磁鋼的正視示意圖。

第4圖是依照本發明之一實施例的一種驅動裝置中導線排列的示意圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

請參照第1圖，其繪示本發明之一實施例的一種驅動裝置的側視圖。驅動裝置100包含殼體110、第一外蓋元件120、第二外蓋元件150、剎車盤160、中心軸170與輪胎輪圈180，殼體110成中空筒狀，第一外蓋元件120固定連接於殼體110之一端開口端，第二外蓋元件150固定連接於殼體110相對於第一外蓋元件120之另一開口端，中 心軸170沿著殼體110中心軸線延伸設置，中心軸170並穿過第二外蓋元件150之中心，殼體110之外部環繞並固定有一輪胎輪圈180，驅動裝置100可包含剎車盤160，剎車盤160連接於第二外蓋元件150且中心軸170穿過剎車盤160之中心。於本發明之一實施例中，剎車盤160可為盤式制動器，透過剎車盤160之摩擦將行進間之動能轉換為熱能散出。殼體110可相對於中心軸170旋轉，殼體110相對於中心軸170旋轉時並帶動輪胎輪圈180、第一外蓋元件120與第二外蓋元件150旋轉，輪胎輪圈180之外部可環繞車用輪胎，使殼體110旋轉時連帶帶動車用輪胎旋轉以形成推進之力量。於本發明之一實施例中，驅動裝置100還包含培林，培林環設於中心軸170，以圓形彈簧十字穿束，用以支撐旋轉體，當殼體110以及其他機件與中心軸170產生相對運動時，用以保持中心軸170之中心位置。

請參照第2圖，其繪示本發明之一實施例的一種驅動裝置的爆炸圖。驅動裝置100包含殼體110、第一外蓋元件120、內圍元件130、外圍環件140、第二外蓋元件150、剎車盤160、中心軸170，內圍元件130包含繞組盤302、多個磁鋼304與導線，外圍環件140環置於內圍元件130遠離中心軸170之一側，中心軸170固定於繞組盤302之中心，多個磁鋼304分別連接繞組盤302遠離中心軸170之外緣，導線環繞於每一個磁鋼304，內圍元件130與外圍環件140構成雙轉子結構。每一個磁鋼304皆包含彼此重疊之多個釸鋼片，且釸鋼片之尺寸皆相異。導線為圓形導 線或扁平導線，由於線材大小扁圓皆影響裝置之運作功率，圓形導線間隙較大效能較差，導線可透過將其改為扁平導線使線圈密實，以提高效能。環繞於每一個磁鋼304之導線於通電後，可依據環繞之方式產生磁場，內圍元件130產生之磁場與外圍環件140產生作動，使通電後外圍環件140可相對於內圍元件130旋轉。

外圍環件140包含外圍繞組環404、多個外圍磁鋼406、外圍導線與多個磁性元件402，多個外圍磁鋼406環設於外圍繞組環404遠離內圍元件130之一側上，且每個外圍磁鋼406由多個外圍釸鋼片彼此重疊排列組成，外圍導線繞置於每一個外圍磁鋼406，外圍導線為圓形導線或扁平導線，每一個磁性元件402連接於外圍繞組環404且置於外圍繞組環404與內圍元件130間，磁性元件402為圓弧狀之磁性物。外圍環件140之磁性元件402與環繞於外圍磁鋼406之導線可於通電後形成磁場，並與內圍元件130之磁場產生相吸以及排斥之磁場作用力，進而使外圍環件140可相對於內圍元件130旋轉。磁性元件402為圓弧狀之磁性物，以便更密合外圍環件140，磁性元件402可為能長期保持磁性之磁鐵，如天然之磁石與人造磁鐵。於一實施例中，磁性元件402之材質為釹鐵硼與鈷，或是鋁鎳鈷合金，並可視需要等級添加如鍺、銠與釹等元素材料。

殼體110內部包覆且連接外圍環件140，殼體110之外部環繞並固定有輪胎輪圈180。透過每一個磁鋼304與外圍磁鋼406之不等邊三角形，將銳角與鈍角分部配置 於運算出之對等平衡點上，環繞一周，透過微分斜率將其調整成為一個閉合圓線圈，內圍元件130與外圍環件140於通電後，導線與外圍環件140圓周之磁性元件402產生各自對等電磁，隨著閉合圓線圈產生閉合圓電場，閉合圓電場之吸引力將形成之S極與N極透過交互吸引與排斥之作用，使外圍環件140相對於內圍元件130旋轉，並藉由外圍環件140連接之殼體110帶動輪胎輪圈180旋轉，輪胎輪圈180可為一電動機車之輪圈並可於輪圈外加上合適之輪胎以便操控行駛。外圍導線於外圍磁鋼406之繞組方式，以及導線於磁鋼304之繞組方式，是依據所需動力運算出相電壓，再以磁場中N極與S極之極距，加上極數與鐵心槽數，在圓周上得出電角度，並以電角度得出線圈數及線圈量。當驅動裝置100於開始運轉時，繞組之銳角先行鈍角接後，以消除噪音，產生靜音效果，於慢速運轉時，加強其扭力，於高速運轉時使驅動裝置100產生速度的同時節省電力，且使驅動裝置100裝置於輪胎輪圈180中時，可驅動與其連接之車用輪胎以同時兼具扭力與速度之方式前進，進而賦予此電動載具環保與效能兼具之動力來源。

第一外蓋元件120包含第一散熱盤124與第一端蓋122，第一散熱盤124具有多個第一耆片240，第一端蓋122固定連接於殼體110之開口端，第一散熱盤124置於第一端蓋122與內圍元件130之間，且第一散熱盤124固定於第一端蓋122，第一散熱盤124可透過如螺絲、黏膠之方式固定於第一端蓋122，但固定之方法不以此為限。第一散熱 盤124具有越多之第一耆片240散熱效果越佳，且透過將散熱裝置直接安裝於動力產生之元件附近，於熱能產生之初隨即排出裝置之外，取得較佳之散熱效果，使裝置不易因為熱能之累積產生因過熱導致之效能下降，甚至產生故障之狀況。第一端蓋122可於其與第一散熱盤124連接之表面使用散熱膏更增強散熱之效果。

內圍元件130置於第一外蓋元件120與第二外蓋元件150之間，第二外蓋元件150包含第二散熱盤152與第二端蓋154，第二散熱盤152套設於中心軸170，具有多個第二耆片520，第二端蓋154固定連接於殼體110相對於第一端蓋122之另一開口端，第二散熱盤152置於第二端蓋154與內圍元件130之間，且第二散熱盤152固定於第二端蓋154，第二散熱盤152可透過如可透過如螺絲、黏膠之方式固定於第二端蓋154，但固定之方法不以此為限。第二散熱盤152之表面可具有多個耆片，耆片越多散熱效果越佳。

請參照第3圖，其繪示本發明之一實施例的一種驅動裝置中繞組磁鋼的正視示意圖。繞組磁鋼802在結構上可作為第2圖中之磁鋼304或第2圖中之外圍磁鋼406，磁鋼磁鋼每一個繞組磁鋼802之上表面呈梯形807。具體而言，每一個繞組磁鋼802皆包含彼此重疊之多個釸鋼片804，每一釸鋼片804的外型均呈T字型，但各個釸鋼片804之尺寸皆相異，排列方式以微分斜率運算，小片在前，大片在後，斜形排列，藉以將多個釸鋼片804由小而大依 序排列並重疊為一傾斜之梯形807，磁鋼於通電運轉時透過不等邊三角形之銳角與鈍角，使扭力與速度兼具。本發明之一實施例中，釸鋼片804可作為第2圖中之磁鋼304包含之釸鋼片，亦可為第2圖中外圍磁鋼406包含之外圍釸鋼片。釸鋼片804可為含矽量不同之電工矽鋼，經熱、冷軋製而成，釸鋼片804可為鐵損低、磁感應強度高與沖片性好之電機釸鋼片。

請參照第4圖，其繪示本發明之一實施例的一種驅動裝置中導線排列的示意圖。每一個繞組磁鋼802上纏繞有導線806，由於線材大小扁圓皆影響裝置之運作功率，圓形導線間隙較大效能較差，導線806可透過將其改為扁平導線使線圈密實，通電時基於導線806纏繞之方式形成磁場，當起動運轉時，斜邊之銳角先行，鈍角接後，由小而大起而作動，藉由銳角與鈍角相兼對等並排，提高作動之效能。於本發明之一實施例中，導線806可為纏繞於第2圖中磁鋼304上之導線，以及纏繞於第2圖中外圍磁鋼406上之外圍導線。

由上述本發明之實施例可知，應用本發明具有下列優點。驅動裝置不必使用減速齒輪轉換，即能直接將電機動力運作在電機載體上，以成為同時具有扭力與速度暨節省物料與能源之電機。繞組盤之每一個磁鋼為尺寸相異之釸鋼片依序排成斜例，減少不必要的電力浪費且降低噪音。另外由於圓形導線間隙較大，採用扁平導線可使線圈密實並提高驅動裝置作動之效能。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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‧‧‧驅動裝置

110‧‧‧殼體

120‧‧‧第一外蓋元件

150‧‧‧第二外蓋元件

160‧‧‧剎車盤

170‧‧‧中心軸

180‧‧‧輪胎輪圈

Claims (8)

1. 一種驅動裝置，包含：一中心軸；一內圍元件，包含：一內圍繞組盤，使該中心軸固定於該內圍繞組盤之中心；複數個內圍磁鋼，分別連接該內圍繞組盤遠離該中心軸之外緣，其中每一該些內圍磁鋼之上表面呈梯形；以及一內圍導線，環繞於每一該些內圍磁鋼；以及一外圍環件，環置於該內圍元件遠離該中心軸之一側，其中該外圍環件包含：一外圍繞組環；複數個外圍磁鋼，環設於該外圍繞組環遠離該內圍元件之一側上；一外圍導線，繞置於每一該些外圍磁鋼，為一扁平導線；以及複數個磁性元件，連接於該外圍繞組環且置於該外圍繞組環與該內圍元件間，其中該外圍導線於通電後可與該些磁性元件形成磁場，並與該內圍元件之該內圍導線於通電後產生之磁場發生相吸以及排斥之作用力，使該外圍環件可相對於該內圍元件旋轉。
2. 如請求項1所述之驅動裝置，其中每一該些內圍磁鋼和每一該些外圍磁鋼皆包含彼此重疊之複數個釸鋼片。
3. 如請求項1所述之驅動裝置，其中該內圍導線為一扁平導線。
4. 如請求項1所述之驅動裝置，其中該些磁性元件為圓弧狀之磁性物。
5. 如請求項1所述之驅動裝置，其中該些磁性元件之材質為釹鐵硼與鈷，或是鋁鎳鈷合金。
6. 如請求項1所述之驅動裝置，更包含：一殼體，該殼體內部包覆且連接該外圍環件，該殼體之外部環繞並固定一輪胎輪圈。
7. 如請求項6所述之驅動裝置，更包含：一第一外蓋元件，包含：一第一散熱盤，具有複數個第一耆片；以及一第一端蓋，固定連接於該殼體之一開口端，該第一散熱盤置於該第一端蓋與該內圍元件之間，且該第一散熱盤固定於該第一端蓋。
8. 如請求項7所述之驅動裝置，更包含： 一第二外蓋元件，該內圍元件置於該第一外蓋元件與第二外蓋元件之間，該第二外蓋元件包含：一第二散熱盤，套設於該中心軸；以及一第二端蓋，固定連接於該殼體相對於該第一端蓋之另一開口端，該第二散熱盤置於該第二端蓋與該內圍元件之間，且該第二散熱盤固定於該第二端蓋。