TWI566504B - 外轉子式馬達 - Google Patents

Description

外轉子式馬達

本發明係關於一種外轉子式馬達，特別是一種具有定位結構的外轉子式馬達。

近年來，隨著磁性材料與電力電子技術的進步，外轉子式永磁無刷馬達（Outer-rotor-type Permanent Magnet Brushless Motor）的技術發展逐漸成熟，其具有結構簡單、高功率、高效率及體積小等特點，因而外轉子式永磁無刷馬達逐漸的取代了感應式馬達等傳統型馬達，且被廣泛地應用於各種領域以作為驅動機械運轉的動力源。例如，應用於航太領域、農業或居家生活中。

而目前常見的外轉子式永磁無刷馬達的轉子，至少使用三件式殼體所組裝而成，例如，以上蓋、下蓋與連接於上蓋與下蓋之間的側殼所組成，但三件式的轉子在組裝上需使用的零件數量較多，不僅定位較為困難，容易增加組裝的公差，且組裝流程複雜，更提高了組裝的成本。並且，由於組裝公差高，因此穿設於轉子之上蓋與下蓋的心軸容易因上蓋與下蓋間的公差量過大而產生偏擺，偏擺的心軸在外轉子轉動時容易造成軸承的損壞，除了易產生不正常的震動與噪音，更降低了馬達的性能，及縮短馬達的使用壽命。

本發明在於提供一種外轉子式馬達，藉以降低傳統上外轉子式馬達的組裝公差。

本發明所揭露的外轉子式馬達，其包含有一轉子、一心軸及一定子。轉子包含有一第一殼體、一第二殼體及一磁性件組。第一殼體包含有一底盤、一側牆部及一凸緣。側牆部連接於底盤與凸緣之間。凸緣具有一第一接合面及至少一位於第一接合面上的第一定位結構。第二殼體具有面向第一接合面的一第二接合面及至少一位於第二接合面上的第二定位結構。第二殼體組接於第一殼體之凸緣而與第一殼體共同圍繞出一容置空間。至少一第一定位結構與至少一第二定位結構係為凹凸相匹配或凸凹相匹配的結構。磁性件組設置於側牆部之一內壁面。心軸可樞轉地穿設轉子之第一殼體與第二殼體。定子位於容置空間中，定子更包含有一定子架及一繞線組。定子架固設於心軸。繞線組設置於定子架上。

本發明所揭露的外轉子式馬達，係藉由第一定位結構與第二定位結構相匹配的設計，有助於提升轉子中第一殼體與第二殼體於徑向上定位的精準度，藉以降低馬達整體的組裝公差，避免心軸偏擺而使外轉子轉動時造成軸承的損壞及產生不正常之震動與噪音，進而可延長馬達的使用壽命。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1，係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達應用於一吊扇的示意圖。如圖所示，本發明提出一種可應用於一吊扇9的外轉子式馬達1。這裡所述之吊扇9可以但不限於係指一種吸頂式吊扇(hugger fan)、吊鐘式吊扇(casa fan)或吸吊兩用式吊扇(dual mount fan)。此外，需先聲明的是，吊扇9僅係作為應用外轉子式馬達1的其中一個例子，實際上，外轉子式馬達1可以但不限於被應用在航太或農耕等領域。

如圖所示，於本實施例中，吊扇9包含有外轉子式馬達1、多個扇葉連接件90與多個扇葉91，扇葉91分別經由扇葉連接件90組裝於外轉子式馬達1，並藉由外轉子式馬達1來驅動扇葉91轉動，以產生空氣流動來調節室內溫度。

以下，將針對外轉子式馬達1的詳細結構進行解說。請參閱圖2~7，圖2係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達的分解圖，圖3係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達的上視圖，圖4係根據本發明之圖3沿4-4割面線所繪示的剖視圖，圖5係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達的側視圖，圖6係根據本發明之圖5沿6-6割面線所繪示的剖視圖，而圖7係根據本發明之圖3沿7-7割面線所繪示的剖視圖。需聲明的是，為求圖式簡潔之目的，圖2~6將省略前述的扇葉連接件90與扇葉91。

如圖2及4所示，外轉子式馬達1包含有一轉子10、一心軸20、一定子30、二軸承40及多個固定件50。

轉子10包含有一第一殼體110、一第二殼體130及一磁性件組150。具體的說，第一殼體110的外形略成一鍋狀，其包含有一底盤111、一側牆部113及一凸緣115。底盤111具有一第一穿孔110s，用以供其中一軸承40裝設之用。側牆部113之相對兩側分別連接於底盤111與凸緣115，也可以說，側牆部113係連接於底盤111與凸緣115之間。凸緣115係自側牆部113之一側延伸而凸出於側牆部113。凸緣115具有一第一接合面115a及多個形成於第一接合面115a上的第一定位結構117。於本實施例中，這些第一定位結構117彼此保持等間距地位於第一接合面115a上。

於本實施例中，第一殼體110為一體成型之結構，即底盤111、側牆部113與凸緣115為一體成型。因而，可理解的是，轉子10係為兩件式殼體(第一殼體110與第二殼體130)所構成的結構，藉此，可降低轉子10之殼體整體的組裝公差。

第二殼體130的外形略呈一圓盤狀，具有一第二穿孔130s、一第二接合面130a及多個形成於第二接合面130a的第二定位結構131。第二穿孔130s對應於前述的第一穿孔110s，係用以供另一軸承40裝設之用。第二接合面130a係面向第一殼體110的第一接合面115a。而這些第二定位結構131分別對應於前述的第一定位結構117，因此，可理解的是，這些第二定位結構131彼此保持等間距地位於第二接合面130a上。

於本實施例中，第一定位結構117與第二定位結構131係為凹凸相匹配或凸凹相匹配的結構，詳細的說，如圖7所示，第一定位結構117為形成於第一接合面115a的一穿槽，而第二定位結構131為形成於第二接合面130a的一凸塊，藉由凸塊與穿槽相匹配的方式，有助於提升第一殼體110與第二殼體130之間定位的精準度，進而能降低轉子10之殼體於徑向上的組裝公差。因此，可使得第一穿孔110s對準於第二穿孔130s，故得以提升二軸承40間的對位。

但需聲明的是，本發明並非受限於上述第一定位結構117與第二定位結構131的型態，只要係為凹凸相匹配並有助於第一殼體110與第二殼體130之間定位精準度的設計，均屬於本發明之範疇。例如，於其他實施例中，第一定位結構117也可為凸塊，而第二定位結構131也可為穿槽。又例如，於其他實施例中，部分的第一定位結構117可為凸塊的型態，剩餘的第一定位結構117可為穿槽的型態，在此情況下，部分的第二定位結構131為穿槽的型態，而剩餘的第二定位結構131為凸塊的型態。再例如，於其他實施例中，第二定位結構131可為形成於第二接合面130a的凸塊，但第一定位結構117可為匹配於凸塊之凹槽，而非貫穿於凸緣115的穿槽。

此外，雖然於本實施例中，第一定位結構117係以彼此等間距的方式排列於第一接合面115a，而第二定位結構131係以彼此保持等間距的方式排列於第二接合面130a上，但本發明並非以此為限。例如，於其他實施例中，這些第一定位結構117之間也可以不等間距的方式排列於第一接合面115a上，而第二定位結構131之間也可以不等間距的方式排列於第二接合面130a上。

接著，請復參圖6，磁性件組150係設置於側牆部113之一內壁面113a上，且係由多個彼此相分離的磁性件所組成。這裡所述之磁性件可以但不限於係指永久磁鐵。但本發明並非以磁性件的連接關係為限，例如，於其他實施例中，磁性件組150也可由多個彼此相連的磁性件所組成。

接著，如圖2~4所示，於本實施例中，第一殼體110與第二殼體130係藉由多個固定件50來組接。具體的說，多個固定件50係鎖固於第一殼體110之凸緣115與第二殼體130，即多個固定件50係將凸緣115之第一接合面115a與第二殼體130之第二接合面130a相鎖固的方式來組接第一殼體110與第二殼體130。藉此，第一殼體110與第二殼體130可共同圍繞出一容置空間S1以供定子30設置之用。這裡所述之固定件50可以但不限於係螺栓、鉚釘或係圓柱搭配銷的設計。此外，可理解的是，由於固定件50係鎖固於第一殼體110之凸緣115與第二殼體130，因此，可作為固定件50的長度不需要太長，有助於減少轉子10的組裝公差。另外，於本實施例中，前述的這些固定件50與每一組相匹配的第一定位結構117及第二定位結構131係保持相分離，即固定件50與任一第一定位結構117與第二定位結構131均相分離。

但需理解的是，固定件50係為選用，並非用以限制本發明，只要係可將第一殼體110與第二殼體130穩固結合的設計，均屬於本發明之範疇。例如，於其他實施例中，也可以省略固定件50，而採用黏著或焊接的方式來結合第一殼體110與第二殼體130。

心軸20可樞轉地穿設於轉子10之第一殼體110與第二殼體130。具體的說，心軸20分別可樞轉地穿設於第一殼體110與第二殼體130上的軸承40。由於前述第一定位結構117與第二定位結構131的定位效果，可降低心軸20設置於轉子10之殼體所產生偏擺的疑慮。

定子30位於容置空間S1中。具體的說，定子30包含有一定子架310及一繞線組330。定子架310固設於心軸20。繞線組330纏繞於定子架310上。

據此，使用者可對外轉子式馬達1通電，以改變定子30之繞線組330的通電方向來產生磁場，藉以推動轉子10進行旋轉。

接著，請參閱圖8，係根據本發明之圖1的局部放大分解圖。如圖所示，於本實施例中，第一殼體110的底盤111上具有背對於第二殼體130的一組裝面111a及形成於組裝面111a的多個組裝孔111s，這些組裝孔111s可用以裝設前述的多個扇葉連接件90。由於第二殼體130係組裝於第一殼體110之凸緣115而非組裝於底盤111，即第一殼體110之底盤111上的組裝面111a可不用被作為組裝第二殼體130之用，故底盤111上的組裝面111a具有足夠的空間以形成組裝孔111s來裝設扇葉連接件90。因此，使用者可具有較高的自由度來安排裝設扇葉連接件90的位置。並且，可理解的是，藉由前述第一定位結構117與第二定位結構131的定位效果，有助於降低扇葉91不平衡旋轉的疑慮。當然，組裝孔111s、扇葉連接件90與扇葉91的數量係可依據實際需求進行增減，本發明並非以此為限。

接著，雖然前述實施例中固定件50均與任一第一定位結構117與第二定位結構131相分離，但本發明並非以此為限。例如，請參閱圖9，係根據本發明之第二實施例之轉子的局部放大側剖圖。

如圖所示，係為第一定位結構117與第二定位結構131相匹配的另一種設計。於本實施例中，固定件50係穿設於相匹配的第一定位結構117與第二定位結構131。詳細的說，固定件50為螺栓，第一殼體110之第一定位結構117為一凹陷結構，且具有一螺孔117s，第二殼體130之第二定位結構131為一凸出結構，且具有一貫孔131s。第一定位結構117與第二定位結構131之間除了可透過相匹配之凸凹結構相結合之外，還可以藉由為螺栓形態之固定件50穿設於第二定位結構131之貫孔131s並鎖合於第一定位結構117之螺孔117s。藉此，可加強第一定位結構117與第二定位結構131之間的定位精準度。當然，可理解的是，於其他實施例中，第一定位結構117也可以是具有貫孔的凸出結構，而第二定位結構131也可以是具有螺孔的凹陷結構。

進一步的說，於本實施例中，這些固定件50均貫穿於每一組相匹配的第一定位結構117與第二定位結構131，但本發明並非以此為限。例如，於其他實施例中，也可以僅部分的固定件50穿設於如圖9所示的第一定位結構117與第二定位結構131，而剩餘的固定件50均與第一定位結構117及第二定位結構131保持相分離。

另外，本發明並非受限於前述的固定件50、第一定位結構117與第二定位結構131的數量。所屬技藝人士係可視需求來增減固定件50、第一定位結構117與第二定位結構131的數量。例如，於其他實施例中，固定件50、第一定位結構117與第二定位結構131的數量也可以僅為一個。

綜合以上所述，本發明之外轉子式馬達，藉由第一定位結構與第二定位結構為凹凸相匹配或凸凹相匹配的設計，有助於提升轉子之第一殼體與第二殼體於徑向上定位的精準度，以降低馬達整體於徑向上的組裝公差，有助於避免心軸偏擺而造成軸承的損壞及產生不正常之震動與噪音，進而提升馬達功率，且延長馬達的使用壽命。

此外，由於第一殼體為一體成型之結構，因此轉子係為第一殼體與第二殼體之兩件式殼體所組成，相較於傳統之轉子係以三件式殼體所組成，本發明之轉子殼體在組裝上所需的零件數目較少，有助於簡化組裝流程，且可降低轉子殼體於徑向上的組裝公差。在此情況下，有助於增加轉子與定子的間距的控制能力，提升馬達在動平衡上的校正能力。

另外，由於第一殼體係以凸緣組接於第二殼體，因而第一殼體與第二殼體間可使用較短的固定件來鎖固。藉此，可降低第一軸孔與第二軸孔於徑向上的組裝公差，減少馬達因心軸偏擺而使外轉子轉動時出現轉動不平衡的問題。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧外轉子式馬達
9‧‧‧吊扇
10‧‧‧轉子
20‧‧‧心軸
30‧‧‧定子
40‧‧‧軸承
50‧‧‧固定件
90‧‧‧扇葉連接件
91‧‧‧扇葉
110‧‧‧第一殼體
110s‧‧‧第一穿孔
111‧‧‧底盤
111a‧‧‧組裝面
111s‧‧‧組裝孔
113‧‧‧側牆部
115‧‧‧凸緣
113a‧‧‧內壁面
115a‧‧‧第一接合面
117‧‧‧第一定位結構
117s‧‧‧螺孔
130a‧‧‧第二接合面
130s‧‧‧第二穿孔
131‧‧‧第二第位結構
131s‧‧‧貫孔
150‧‧‧磁性件組
310‧‧‧定子架
330‧‧‧繞線組
S1‧‧‧容置空間

圖1係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達應用於一吊扇的示意圖。 圖2係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達的分解圖。 圖3係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達的上視圖。 圖4係根據本發明之圖3沿4-4割面線所繪示的剖視圖。 圖5係根據本發明之第一實施例之外轉子式馬達的側視圖。 圖6係根據本發明之圖5沿6-6割面線所繪示的剖視圖。 圖7係根據本發明之圖3沿7-7割面線所繪示的剖視圖。 圖8係根據本發明之圖1的局部放大分解圖。 圖9係根據本發明之第二實施例之轉子的局部放大側剖圖。

1‧‧‧外轉子式馬達

9‧‧‧吊扇

90‧‧‧扇葉連接件

91‧‧‧扇葉

Claims (15)

1. 一種外轉子式馬達，其包含有：一轉子，其包含有：一第一殼體，該第一殼體包含一底盤、一側牆部及一凸緣，該側牆部連接於該底盤與該凸緣之間，該凸緣具有一第一接合面及至少一位於該第一接合面上的第一定位結構；一第二殼體，該第二殼體具有面向該第一接合面的一第二接合面及至少一位於該第二接合面上的第二定位結構，該第二殼體組接於該第一殼體之該凸緣而與該第一殼體共同圍繞出一容置空間，且該至少一第一定位結構與該至少一第二定位結構係為凹凸相匹配或凸凹相匹配的結構；以及一磁性件組，設置於該側牆部之一內壁面；一心軸，可樞轉地穿設該轉子之該第一殼體與該第二殼體；以及一定子，位於該容置空間中，且該定子更包含有：一定子架，固設於該心軸；以及一繞線組，設置於該定子架上。
2. 如請求項1所述之外轉子式馬達，更包含至少一固定件，以將該第一殼體之該凸緣與該第二殼體相固定。
3. 如請求項2所述之外轉子式馬達，其中該至少一固定件為一螺栓或一鉚釘。
4. 如請求項2所述之外轉子式馬達，其中該至少一固定件穿設於該第一殼體之該至少一第一定位結構與該第二殼體之該至少一第二定位結構。
5. 如請求項2所述之外轉子式馬達，其中該至少一固定件與該第一殼體之該至少一第一定位結構及該第二殼體之該至少一第二定位結構相分離。
6. 如請求項4所述之外轉子式馬達，其中該至少一固定件為一螺栓，該第一殼體之該至少一第一定位結構上具有一貫孔，該第二殼體之該至少一第二定位結構上具有一螺孔，該螺栓經由該貫孔鎖合於該螺孔。
7. 如請求項4所述之外轉子式馬達，其中該至少一固定件為一螺栓，該第一殼體之該至少一第一定位結構上具有一螺孔，該第二殼體之該至少一第二定位結構上具有一貫孔，該螺栓經由該貫孔鎖合於該螺孔。
8. 如請求項1所述之外轉子式馬達，其中該第一殼體之該凸緣的該至少一第一定位結構與該第二殼體之該至少一第二定位結構的數量均為多個。
9. 如請求項8所述之外轉子式馬達，更包含複數個固定件，以將該第一殼體之該凸緣與該第二殼體相固定。
10. 如請求項9所述之外轉子式馬達，其中僅部分的該些固定件穿設於該些第一定位結構與該些第二定位結構。
11. 如請求項9所述之外轉子式馬達，其中該些固定件皆穿設於該些第一定位結構與該些第二定位結構。
12. 如請求項9所述之外轉子式馬達，其中該些固定件與該些第一定位結構及該些第二定位結構相分離。
13. 如請求項1所述之外轉子式馬達，其中該底盤具有背對於該第二殼體的一組裝面及形成於該組裝面的多個組裝孔，該些組裝孔用以裝設多個扇葉連接件。
14. 如請求項1所述之外轉子式馬達，更包含有二軸承，分別設置於該第一殼體與該第二殼體，該心軸穿設於該些軸承。
15. 如請求項1所述之外轉子式馬達，其中該第一殼體為一體成型之結構。