具有栅栏式定子的外盘式马达制造技术

具有栅栏式定子的外盘式马达，包括一枢轴；复数个平行配置的盘式外转子，分别包括一盘本体及偶数个永久磁铁，盘本体中心垂直固设于枢轴，且相邻的永久磁铁以同极性相对方式均匀排列，盘式外转子的永久磁铁的相异磁极则彼此相对；栅栏式定子，包括复数个长条状铁芯，分别平行上述轴向均匀排列分布于一个以枢轴为心的圆管，并以两极分别对应前述永久磁铁，铁芯数目大于永久磁铁一倍且低于二倍；及一个致能控制器，提供交流时脉式驱动讯号，使得每两相邻的时脉式驱动讯号具有一均匀相位差，栅栏式定子的前述相位差总和为360度的非零整数倍。

Outer disc motor with fence stator

【技术实现步骤摘要】
具有栅栏式定子的外盘式马达
一种外盘式马达，尤其是一种具有栅栏式定子的外盘式马达。
技术介绍
常见的永磁式直流伺服马达，是把永久磁铁设置在外围的转子，而将电枢线圈设置在核心的定子处，无论是电流经过电枢线圈会因为电阻而发热，或是在换相过程中发生电流跳接时的骤热，都难以轻易散出；如果是应用于直接驱动系统时，转子处的高热将传导至传动轴，长久使用下，会逐渐导致传动轴的变形；相对的，如图1所示的永磁式交流伺服马达9﹐其具有电枢线圈91的定子设置于马达外层，永久磁铁93则设置于核心的转子处，因此散热较佳，且有较高的功率体积比。部分外转子马达，虽然克服了电枢线圈的散热问题，但受限于内外层包覆式的结构设计，使得面对输出扭力变更、安装空间限制等问题时，其应变的弹性也减少了。另方面，由于马达运行主要是依赖磁力的异极相吸和同极相斥，磁力线的分布在马达运行中占有决定性的影响。因为空气的磁阻甚高，如果永磁装置和线圈中的铁芯，在封闭回路中所占途径比例越低，经过的空气区域越长，磁阻将大幅升高，磁通因而分散，作用的效率也随之降低。一种公知盘式发电机8，如图2所示，虽揭露有盘式外转子81的马达结构，但对上述的发热及耗能问题并无适当解答。此外，永久磁铁和线圈83的数目未曾妥善匹配，也将导致磁回路无法均匀作用，在每一作用周期中，都可能造成出力忽大忽小的转动不均匀状况。如何让永久磁铁的磁极和铁芯的间隙缩小，并且构成适当的磁回路，让磁通量集中在预期通路中而避免发散，并且妥善运用时变的驱动讯号，形成电磁铁和永久磁铁有效率地交互作用，藉此提升马达的能量转换效率，就是本专利技术所要解决的问题。专利技术内容本专利技术的一目的，在于提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，藉由定子铁芯与转子永久磁铁的数目比例，确保空气间隙有效缩减，磁通路顺畅，达到减少发热及降低耗能的功效。本专利技术另一目的，在于提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，利用时脉式驱动讯号间的相位差，配合铁芯和永久磁铁的比例配置，让马达整体磁力驱动均匀，运转顺畅。本专利技术再一目的，在于提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，藉由盘式外转子的结构使具有线圈绕组的定子不被包覆，易于散热而顺利延长马达组件的寿命。本专利技术又一目的，在于提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，藉由每二个彼此平行配置的盘式外转子之间设置一组栅栏式定子的结构，可以依需要向前述外盘式转子的两外侧同轴扩充，达到不变更马达单体的规格设计，而能弹性因应输出扭力与安装空间的需求。本专利技术揭露的一种具有栅栏式定子的外盘式马达，包括：至少一根沿一轴向延伸的枢轴；至少二个彼此平行配置的盘式外转子，每一前述盘式外转子分别包括一个盘本体及偶数个永久磁铁，且前述盘本体分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴，前述永久磁铁分别以两磁极设置于上述盘本体的方式设置于上述盘本体，且每一前述永久磁铁与上述枢轴最短距离点共同位于一个以上述枢轴为圆心的圆上，每两个相邻的前述永久磁铁以相同极性相对接的方式串联并相对上述枢轴均匀排列，以及前述至少二个近接的盘式外转子的前述永久磁铁的相异磁极彼此相对设置；至少一组栅栏式定子，包括复数个长条状铁芯，每一前述铁芯分别沿着平行上述轴向彼此平行排列，且均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，前述该组栅栏式定子的每一前述铁芯，分别以各自的两极分别近接对应前述两个盘式外转子的上述永久磁铁，以及前述铁芯数目大于上述永久磁铁数目的一倍且低于二倍，每一前述铁芯分别缠绕有一线圈绕组，供接受一交流的时脉式驱动讯号磁化前述铁芯；至少一个转子位置感测元件，供量测上述盘式外转子的永久磁铁位置，并输出至少一个位置讯号；及一个致能控制器，依据所收到的前述位置讯号，提供上述交流的时脉式驱动讯号至上述线圈绕组，并使得每两相邻前述线圈绕组的时脉式驱动讯号间，分别具有一均匀的相位差，且所有该组栅栏式定子的所有相邻线圈绕组间的前述相位差总和为360度的非零整数倍。由于本专利技术一种具有栅栏式定子的外盘式马达包含了至少二个彼此平行配置的盘式外转子及至少一组栅栏式定子，藉由外转子与定子相互间的巧妙配置及至少一根枢轴的串接，一方面减少空气隙的距离，使得磁通量主要经过铁芯和永久磁铁达成回路，磁阻被大幅降低；另方面由于永久磁铁和铁芯的数目相互匹配，共同构成磁回路，搭配彼此具有特定相位差的时脉式驱动讯号，让转子的运转顺畅；加以外盘式马达散热容易，马达组件寿命得以延长，进一步藉由辅助盘式外转子及辅助栅栏式定子的扩充，使得本专利技术不需变更马达单体的规格设计，就能弹性调整输出扭力与因应安装空间的需求；尤其，藉由外转子上的每两个相邻的永久磁铁以相同极性相对接的方式设置并相对前述枢轴均匀排列，且每二个近接的盘式外转子的永久磁铁的相异磁极彼此相对设置，以及栅栏式定子的每一铁芯分别以各自的两极分别近接对应两个盘式外转子的永久磁铁，结合铁芯数目大于永久磁铁数目的一倍且低于二倍的结构特点，每一永久磁铁都恰好搭配一个完整磁回路，有效提升马达能量转换效率，并且达成减少发热及降低耗能的功效，进而达成以上所述所有目的。附图说明图1为公知具有外转子的马达的结构侧视示意图，用以说明马达定子与转子的相对位置关系。图2为公知技术盘式电动机的架构示意图，用以说明其主要构成元件及其相对关系。图3为本专利技术具有栅栏式定子的外盘式马达第一较佳实施例的部分立体分解示意图，说明转子的盘本体和永久磁铁结构。图4为图3实施例的部分立体分解示意图，说明定子的非导磁定子基座和铁芯-线圈的相对关系立体示意图。图5为图4的永久磁铁和铁芯-线圈立体组合示意图。图6为图5的永久磁铁和铁芯-线圈立体分解示意图。图7为图3应用于电动单车的致动车轮示意图。图8为图3应用于单叉电动单车的致动车轮示意图。图9为图3实施例致能控制器提供的时脉式驱动讯号示意图，说明相邻线圈绕组所接收时脉式驱动讯号相位差关系。图10为图3实施例永久磁铁的磁力线分布侧视示意图。图11为本专利技术具有栅栏式定子的外盘式马达第二较佳实施例的部分立体分解示意图。符号说明致能控制器…20枢轴…12圆…121圆管…123、123’盘式外转子…14、81盘本体…141永久磁铁…93、143、143’、143”聚磁磁铁…145栅栏式定子…16、16’铁芯…161、161’、161”线圈绕组…163非导磁定子基座…165转子位置感测元件…18前叉…21马达外壳…3永磁式交流伺服马达…9电枢线圈…91盘式发电机…8线圈…83外盘式马达…1具体实施方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件将以相似的标号表示。本专利技术一种具有栅栏式定子的外盘式马达的第一较佳实施例，请一并参考图3至6所示，前述外盘式马达1具有一根沿一轴向延伸的枢轴12，为便于说明，此处定义前述轴向方向为沿着图式的上下方向，以及两个彼此平行配置的盘式外转子14，每一个盘式外转子14分别包括一个盘本体141及偶数个永久磁铁143，在本例中是以6个永久磁铁143为例。且本例中的盘本体141都是圆形盘状，分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴12。前述永久磁铁143在本例中均为略成长扁弯弧形平坦嵌设于上述盘本体141中，并且每个永久磁铁143的两磁极N、S，不仅都设置于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有栅栏式定子的外盘式马达，其特征在于，包括：至少一根沿一轴向延伸的枢轴；至少二个彼此平行配置的盘式外转子，每一前述盘式外转子分别包括一个盘本体及偶数个永久磁铁，且前述盘本体分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴，前述永久磁铁分别以两磁极设置于上述盘本体的方式设置于上述盘本体，且每一前述永久磁铁与上述枢轴最短距离点共同位于一个以上述枢轴为圆心的圆上，每两个相邻的前述永久磁铁以相同极性相对接的方式串联并相对上述枢轴均匀排列，以及前述至少二个近接的盘式外转子的前述永久磁铁的相异磁极彼此相对设置；至少一组栅栏式定子，包括复数个长条状铁芯，每一前述铁芯分别沿着平行上述轴向彼此平行排列，且均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，前述该组栅栏式定子的每一前述铁芯，分别以各自的两极分别近接对应前述两个盘式外转子的上述永久磁铁，以及前述铁芯数目大于上述永久磁铁数目的一倍且低于二倍，每一前述铁芯分别缠绕有一线圈绕组，供接受一交流的时脉式驱动讯号磁化前述铁芯；至少一个转子位置感测元件，供量测上述盘式外转子的永久磁铁位置，并输出至少一个位置讯号；及一个致能控制器，依据所收到的前述位置讯号，提供上述交流的时脉式驱动讯号至上述线圈绕组，并使得每两相邻前述线圈绕组的时脉式驱动讯号间，分别具有一均匀的相位差，且所有该组栅栏式定子的所有相邻线圈绕组间的前述相位差总和为360度的非零整数倍。...

【技术特征摘要】
1.一种具有栅栏式定子的外盘式马达，其特征在于，包括：至少一根沿一轴向延伸的枢轴；至少二个彼此平行配置的盘式外转子，每一前述盘式外转子分别包括一个盘本体及偶数个永久磁铁，且前述盘本体分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴，前述永久磁铁分别以两磁极设置于上述盘本体的方式设置于上述盘本体，且每一前述永久磁铁与上述枢轴最短距离点共同位于一个以上述枢轴为圆心的圆上，每两个相邻的前述永久磁铁以相同极性相对接的方式串联并相对上述枢轴均匀排列，以及前述至少二个近接的盘式外转子的前述永久磁铁的相异磁极彼此相对设置；至少一组栅栏式定子，包括复数个长条状铁芯，每一前述铁芯分别沿着平行上述轴向彼此平行排列，且均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，前述该组栅栏式定子的每一前述铁芯，分别以各自的两极分别近接对应前述两个盘式外转子的上述永久磁铁，以及前述铁芯数目大于上述永久磁铁数目的一倍且低于二倍，每一前述铁芯分别缠绕有一线圈绕组，供接受一交流的时脉式驱动讯号磁化前述铁芯；至少一个转子位置感测元件，供量测上述盘式外转子的永久磁铁位置，并输出至少一个位置讯号；及一个致能控制器，依据所收到的前述位置讯号，提供上述交流的时脉式驱动讯号至上述线圈绕组，并使得每两相邻前述线圈绕组的时脉式驱动讯号间，分别具有一均匀的相位差，且所有该组栅栏式...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄思伦，
申请(专利权)人：黄思伦，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71