TWI698070B - 具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置 - Google Patents

Abstract

本發明一種具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，包括一組柵欄式定子、兩個盤式外轉子和一根沿軸向設置的轉軸；柵欄式定子有纏繞線圈的鐵芯及基座；兩個盤式外轉子有盤體及數個永久磁鐵，兩個盤式外轉子透過轉軸組設在柵欄式定子的兩個基座外側；其特徵在於：柵欄式定子位於複數個鐵芯內側配置有鐵芯中心管，外側配置有鐵芯套管；其中鐵芯中心管及鐵芯套管壁上設置數排環狀間隔排列的長條孔，且每兩排長條孔為錯位排列設置；藉此，透過使用長條孔形成的細小空間設計，來阻斷磁感應渦電流，達到降低或防止電動機發熱功效。

Description

具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置

本發明涉及電動機技術領域，特別指一種具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置。

常見的永磁式直流伺服電動機，是把永久磁鐵設置在外圍的轉子，而將電樞線圈設置在核心的定子處，無論是電流經過電樞線圈會因為電阻而發熱，或是在換相過程中發生電流跳接時的驟熱，都難以輕易散出，如果是應用於直接驅動系統時，轉子處的高熱將傳導至傳動軸，長久使用下，會逐漸導致傳動車曲的變形。

查，如第8圖習用外轉子電機結構圖所示，其揭露永磁式交流伺服電動機8，其具有電樞線圈81的定子設置於電動機外層，永久磁鐵83則設置於核心的轉子處，因此散熱較佳，且有較高的功率體積比。部分外轉子電動機，雖然克服了電樞線圈的散熱問題，但受限於內外層包覆式的結構設計，使得面對輸出扭力變更、安裝空間限制制等問題時，其應變的彈性也減少了。

另方面，由於電動機運行主要是依賴磁力的異極相吸和同極相斥，磁力線的分佈在電動機運行中佔有決定性的影響。因為空氣的磁阻甚高，如果永磁裝置和線圈中的鐵芯，在封閉迴路中所佔途徑比例越低，經過的空氣區域越長，磁阻將大幅升高，磁通因而分散，運作的效率也隨之降低。而現有盤式外轉子的電動機結構，對上述的發熱及耗能問題並無 適當解決。此外，由於永久磁鐵和線圈的數目未曾妥善匹配，也將導致磁迴路無法均勻作用，在每一作用週期中，都可能造成出力忽大忽小的運轉不均勻狀況。

由於現有軸向電動機為了降低工作溫度，通常使用通風散熱方式達成電動機冷卻目的；而軸向磁通電動機如果可以透過降低磁感應渦電流，就可有效達到降低或防止電動機發熱目的，而可不用使用其他散熱結構或裝置。

本發明一種具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，主要提供一種透過使用細小空間設計，來阻斷磁感應渦電流，達到降低或防止電動機發熱目的。

為了達到上述目的，本發明一種具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，包括一組柵欄式定子、兩個盤式外轉子和一根沿軸向設置的轉軸；所述柵欄式定子包括複數個長條狀平行轉軸以環狀排列的鐵芯及設置在複數個鐵芯兩端的基座，鐵芯上纏繞有線圈，所述兩個盤式外轉子包括一盤體及數個永久磁鐵，兩個盤式外轉子透過轉軸組設在柵欄式定子的兩個基座外側，使轉軸可以同時隨兩個盤體旋轉。前述本發明技術特徵在：上述所述柵欄式定子位於複數個鐵芯內側配置有鐵芯中心管，外側配置有鐵芯套管；所述鐵芯中心管兩端與兩個基座中心孔組接定位，所述鐵芯中心管壁上沿周面垂直轉軸方向，設置數排環狀間隔排列的長條孔，且每兩排長條孔為錯位排列設置；所述鐵芯套管兩端與兩個基座外圓端組接定位，所述鐵芯套管上沿周面垂直轉軸方向，設置數排環狀間隔排列的長條孔，且數排長條孔為錯位排列設置。

在上述本發明中，所述鐵芯中心管及鐵芯套管為導磁材料。

在上述本發明中，所述兩個盤式外轉子的數個永久磁鐵以每兩個相鄰以相同極性相對接的方式設置，且左右兩個盤式外轉子的永久磁鐵以相異磁極彼此相對設置。

在上述本發明中，所述柵欄式定子的鐵芯為複數矽鋼片以軸向方式疊設而成，且每一鐵芯分別以各自的兩極分別接近左右兩個盤式外轉子的永久磁鐵。

本發明又一技術特徵在於：本發明在兩個盤式外轉子外側還包括有磁極套管及導磁外蓋；其中所述磁極套管配置在盤式外轉子外側，所述磁極套管一端透過固定元件與柵欄式定子的基座及鐵芯套管組接，另一端與導磁外蓋組接；所述磁極套管壁上沿周面垂直轉軸方向，以環狀排列設置數排環狀間隔長條孔，且每兩排長條孔為錯位排列設置；所述導磁外蓋以中心為圓心設置數圈環狀排列的弧形狀間隔長條孔，且每兩圈環狀長條孔呈弧形錯位排列設置。

在上述本發明中，所述磁極套管及導磁外蓋為導磁材料。

在上述本發明中，所述磁極套管及導磁外蓋可為一體成形。

通過上述描述，本發明在弱磁(低電流)工作時，由於在柵欄式定子的鐵芯內側設有鐵芯中心管，外側設有鐵芯套管；透過鐵芯中心管及鐵芯套管錯位排列設置的長條孔，使用磁感應渦電流被長條孔形成的孔細小空間阻斷，達到降低或防止電動機發熱功效。

又，本發明於強磁(高電流)工作時，在兩個盤式外轉子的盤體外側配置有磁極套管及導磁外蓋；透過磁極套管及導磁外蓋有錯位排列設置的長條孔；因此，同樣有阻斷磁感應渦電流作用。

10:柵欄式定子

11:鐵芯

12a、12b:基座

12a1、12b1:中心孔

12a2、12b2:固定孔

13:鐵芯中心管

131:長條孔

14:鐵芯套管

141:長條孔

20a、20b:盤式外轉子

21a、21b:盤體

21a1、21b1:永久磁鐵

22a、22b:磁極套管

22a1、22b1:長條孔

23a、23b:導磁外蓋

23a1、23b1:長條孔

24a、24b:固定元件

30:轉軸

第1圖為發明立體外觀圖。第2圖為發明立體分解圖。第3圖 為發明分解剖視圖。第4圖為柵欄式定子、兩個盤式外轉子及轉軸分解剖視圖。第5圖為發明組合剖視圖。第6圖為發明弱磁磁力線分佈圖。第7圖為發明強磁磁力線分佈圖。第8圖為習用外轉子電動機結構圖。

為使本發明目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本發明進行詳細描述。

在下述發明實施例中之圖式均為簡化示意圖。圖示僅顯示與本發明有關元件，顯示元件非為實際實施時態樣，在實際實施時元件數目、形狀、比例及元件佈局型態可依需求選擇性設計。

如第1圖到第5圖所示，一種具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，包括一組柵欄式定子10、兩個盤式外轉子20a、20b及一根沿軸向設置的轉軸30；兩個盤式外轉子20a、20b分別設置在柵欄式定子10兩端，轉軸30組接在兩個盤式外轉子20a、20b中心，並可與兩個盤式外轉子20a、20b同時旋轉。

所述柵欄式定子10包括複數個長條狀以環狀排列的鐵芯11及設置在複數個鐵芯11兩端的圓形基座12a、12b，鐵芯11上纏繞有線圈(圖中未示)，本實施例鐵芯11為複數矽鋼片以軸向方式疊設而成，且每一鐵芯11兩端組接於基座12a、12b的固定孔12a2、12b2中。

如第4圖所示，柵欄式定子10位於複數個鐵芯11內側配置有鐵芯中心管13，所述鐵芯中心管13兩端與兩個基座12a、12b中心孔12a1、12b1組接定位，鐵芯中心管13壁上沿周面垂直轉軸方向，設置數排環狀間隔排列的長條孔131，且每兩排長條孔131為錯位排列設置；又位於複數個鐵芯11外側配置有鐵芯套管14，鐵芯套管14兩端與兩個基座12a、12b外圓端組接定位，使鐵芯套管14與複數個鐵芯11外環保留有間距，其中鐵芯套管14 上沿周面垂直轉軸方向，設置數排環狀間隔排列的長條孔141，且每兩排長條孔141為錯位排列設置。

所述兩個盤式外轉子20a、20b包括一盤體21a、21b及數個永久磁鐵21a1、21b1，兩個盤式外轉子20a、20b透過轉軸30將其組接在柵欄式定子的兩個圓形基座12a、12b外側，使數個永久磁鐵21a1、21b1與柵欄式定子的兩個基座12a、12b外側形成細小氣隙空間。

上述兩個盤式外轉子20a、20b中的盤體21a、21b外側配置有磁極套管22a、22b及導磁外蓋23a、23b；其中磁極套管22a、22b配置在盤體21a、21b周面外側，並與盤體21a、21b外周面保留有間距；磁極套管22a、22b一端端透過固定元件24a、24b與柵欄式定子10的基座12a、12b及鐵芯套管14組接，另一端組接導磁外蓋23a、23b；所述磁極套管22a、22b壁上沿周面垂直轉軸方向，以環狀排列設置數排環狀間隔長條孔22a1、22b1，且每兩排長條孔為錯位排列設置；所述導磁外蓋23a、23b以中心為圓心設置數圈環狀排列的弧形狀間隔長條孔23a1、23b1，且每兩圈環狀長條孔呈弧形錯位排列設置。

如第2圖所示，所述兩個盤體21a、21b上的數個永久磁鐵21a1、21b1以每兩個相鄰以相同極性(N-N或S-S)相對接的方式設置，且兩個盤體21a、21b上相對應的永久磁鐵21a1、21b1以相異(N-S或S-N)極性彼此相對設置，請參閱第2圖中所示，上方的盤體21a的永久磁鐵21a1為N-S設置，下方的盤體21b的永久磁鐵21b1為S-N設置。

如第6圖本發明弱磁磁力線分佈圖所示，在弱磁(低電流)工作時，由於在柵欄式定子10的鐵芯11內側有鐵芯中心管13，外側有鐵芯套管14；透過鐵芯中心管13及鐵芯套管14錯位排列設置的長條孔131、141設置，使用磁感應渦電流被長條孔131、141形成的孔細小空間阻斷，達到降 低或防止電動機發熱功效。

又，本發明於強磁(高電流)工作時，如第7圖本發明強磁磁力線分佈圖所示，在兩個盤式外轉子20a、20b的外側配置有磁極套管22a、22b及導磁外蓋23a、23b；透過磁極套管22a、22b及導磁外蓋23a、23b有錯位排列設置的長條孔22a1、22b1；因此，同樣有阻斷磁感應渦電流作用。

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

10:柵欄式定子

11:鐵芯

12a、12b:基座

12a1、12b1:中心孔

12a2、12b2:固定孔

13:鐵芯中心管

131:長條孔

14:鐵芯套管

141:長條孔

20a、20b:盤式外轉子

21a、21b:盤體

21a1、21b1:永久磁鐵

22a、22b:磁極套管

22a1、22b1:長條孔

23a、23b:導磁外蓋

23a1、23b1:長條孔

24a、24b:固定元件

30:轉軸

Claims (4)

1. 一種具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，至少包括一組柵欄式定子、兩個盤式外轉子和一根沿軸向設置的轉軸；所述柵欄式定子包括複數個長條狀以環狀排列的鐵芯及設在複數個鐵芯兩端的基座，鐵芯上纏繞有線圈；所述兩個盤式外轉子包括一盤體及數個永久磁鐵，兩個盤式外轉子透過轉軸組設在柵欄式定子的兩個基座外側，使轉軸可以同時隨兩個盤體旋轉；其特徵在於：所述柵欄式定子位於複數個鐵芯內側配置有鐵芯中心管，外側配置有鐵芯套管，所述鐵芯中心管及鐵芯套管為導磁材料；其中所述鐵芯中心管兩端與兩個基座中心孔組接定位，所述鐵芯中心管壁上沿周面垂直轉軸方向，設置數排環狀間隔排列的長條孔，且每兩排長條孔為錯位排列設置；所述鐵芯套管兩端與兩個基座外圓端組接定位，所述鐵芯套管上沿周面垂直轉軸方向，設置數排環狀間隔排列的長條孔，且每兩排長條孔為錯位排列設置。
2. 根據申請專利範圍第1項之具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，其特徵在於：兩個盤式外轉子的數個永久磁鐵，每兩個相鄰以相同極性相對接的方式設置，且左右兩個盤式外轉子的永久磁鐵以相異磁極彼此相對設置。
3. 根據申請專利範圍第1項之具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，其特徵在於：柵欄式定子的鐵芯為複數矽鋼片以軸向方式疊設而成，且每一鐵芯分別以各自的兩極分別接近左右兩個盤式外轉子的永久磁鐵。
4. 根據申請專利範圍第1項之具有柵欄式定子的外盤式電動機散熱裝置，其特徵在於：兩個盤體外側設有磁極套管及導磁外蓋，所述磁極套管及 導磁外蓋為導磁材料；其中所述磁極套管沿軸向配置在盤體周面外側，磁極套管一端透過固定元件與柵欄式定子的基座及鐵芯套管組接，另一端組接導磁外蓋；所述磁極套管壁上沿周面垂直轉軸方向，以環狀排列設置數排環狀間隔長條孔，且每兩排長條孔為錯位排列設置；所述導磁外蓋以中心為圓心設置數圈環狀排列的弧形狀間隔長條孔，且每兩圈環狀長條孔呈弧形錯位排列設置。

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