专利名称：高效率、高扭力、高支撑的外转子马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电学领域电动机中的外转子型马达，特别是涉及一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达。
无刷马达若以转子的构造分类，可以分为内转子型、外转子型及扁平型等三种类型。其中，内转子型马达，是把设有激磁线圈的外定子部制成圆筒状并固定于马达机壳的内壁，而设有磁铁的内转子则转设于定子内部；而外转子型马达，则与内转子型马达相反，其是把设有磁铁的外转子部制成圆筒状并转设于马达机壳内，另外把设有激磁线圈的内定子部制成圆筒状并穿设于外转子内部，且固定于马达基座。至于马达转轴则一端与外转子固定，其余部分则贯穿圆筒状的中心孔。
理论上，如以相同断面积的内转子型马达和外转子型马达相比较，外转子型马达的最大输出扭力应可远比内转子型马达大。因此在理论上，需要马达小而扭力大，则外转子型马达应比内转子型马达更具有实施性。因为外转子型马达的外转子直径比内转子型马达的内转子直径大，所以外转子磁铁的横截面积远大于内转子磁铁的横截面积。因而在理论上相同横断面积的外转子型马达的输出扭力，应比相同横断面积的内转子型马达的输出扭力大。除此之外，外转子的磁铁直径较大，在充磁时可以多磁极着磁，利用霍尔元件对外转子的磁铁作位置控制时，可以提高解析度。
由上述可知，在理论上，当需要以小体积产生高扭力输出的马达时，或是以小体积却能够以高解析度控制时，外转子马达是最佳的选择。
但是，如图7所示的现有的外转子马达，因为其转轴50需要贯穿内定子51，并受内定子51的支撑旋转，所以在内定子51的中央必须穿设一支套筒52，并在套筒52的内孔53装设一个轴承54，以便供转轴50贯穿支撑。如此一来，即产生有下列的重大缺陷1、因为套筒52必须贯穿于内定子51的中央，而且套筒52还必须能够装设轴承54，所以要求内定子51的内孔53的孔径必须足够大，因而导致了内定子51的轭铁的线槽的面积大大减小，以致于通过线槽的线匝的总横断面积必然很小，所以内定子51的磁力仍然无法有效地提高。这一点是人们需要的小体积高扭力的外转子马达一直存在的最大问题，迄今仍无法解决。
2、因为外转子马达的内定子51仅靠其一端与马达基座55固结相连，而该内定子51的另外一端却是悬空状，而且外转子56又是固设在转轴50上并且在内定子51悬空的一端支持下而旋转，其外转子56与转轴50在运转的过程中存在有产生晃动效应的严重问题。因此外转子马达根本不适用于驱动偏向的负荷，所以迄今仍无法应用于工业上，而只能应用于没有偏向负荷的场合，例如软碟机的碟片驱动马达、硬碟机的碟片驱动马达等。这又是外转子马达的另外一项严重问题。
有鉴于上述现有的外转子马达具有理论上的优点，却因为结构设计上一直无法克服其存在的严重缺陷，而导致外转子马达无法充分发挥理论上的优点，并被广泛应用于工业上，特别是无法满足小体积高扭力马达的需求，本发明人针对外转子马达存在的缺陷，基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出本发明。
本发明的主要目的在于，提供一种新型结构的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，能够彻底解决外转子马达存在的结构设计上的严重缺陷，在小体积高输出扭力的条件下，使内定子轭铁的线槽的面积可以有效加大，使得通过线槽的线匝的总断面积也能够大幅提高，而使内定子的电流密度有效提高，进而使整个外转子马达的输出扭力大大提高，同时亦可减低马达的工作温度。
本发明的次一目的在于，提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，使其在小体积高输出扭力的条件下，内定子轭铁(矽钢片)的内径的断面积可以有效缩小，当通电后所产生的电磁通密度也能够顺畅地分布，进而可使整个外转子马达的效率大大提高。
本发明的另一目的在于，提供一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，使其内定子轭铁(矽钢片)能够用螺丝固定在马达基座，而可使其牢固性大大提高；另具有突破性的结构设计，使马达的外转子的两端都可以获得稳定的支撑，如同内转子马达结构，外转子亦受到马达基座罩盖的保护，使马达整体结构坚固，转轴运转平稳。
本发明的目的是由以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其主要包括有马达基座、内定子、转轴、轴承及外转子等主要构件，其特征在于其中该马达基座，由第一基座及第二基座相连接而构成；该内定子，固设于马达基座的内部，其包括轭铁及激磁线圈；其中该轭铁，设有轴向的贯穿孔及辐射状地布署于贯穿孔周围的线槽；该激磁线圈，绕设于轭铁的线槽；该内定子的其中一端固连于马达基座的其中一端；该转轴，贯穿于轭铁中心的贯穿孔，转轴的两端或其中一端为分别贯穿马达基座的两端或其中一端；该轴承，装设于马达基座的两端；该外转子，设置于马达基座内，其包括外转子基座及外转子磁铁；其中，该外转子基座，固设于转轴上，并包罩于内定子的外缘；该外转子磁铁，设置于外转子基座的内缘。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的外转子马达，其中所述的轭铁在贯穿孔的周缘设有贯穿该轭铁轴向的固定孔，并设有螺丝贯穿该固定孔而固定。
前述的外转子马达，其中所述的马达基座的第一基座及第二基座，其中该第一基座，并设有定位孔，以与内定子呈同心圆定位；该第二基座，为与第一基座呈同心圆相连接，在该第一基座与第二基座的内部建立形成内腔室；上述的轴承，至少设有两个轴承，并分别装设于第一基座与第二基座。
前述的外转子马达，其中所述的第一基座与第二基座等两个基座之中，其中一个基座设计形成筒状，罩盖于内定子及外转子的外缘。
前述的外转子马达，其中所述的轴承设有两个轴承，并分别装设于第一基座与第二基座之中。
前述的外转子马达，其中所述的第一基座设计形成筒状，而第二基座则设计形成端盖状，并罩塞于筒状的第一基座的开口端。
前述的外转子马达，其中所述的内定子轭铁设有定位部，其结构可以是在每一片内定子轭铁上以冲压结构制成的凸出部与凹入部互相卡合的结构，也可以是在内定子轭铁上冲设有贯穿的定位孔，并设有定位销贯穿该定位孔而定位的结构。
前述的外转子马达，其中所述的马达基座进一步包括一轴承座，该轴承座设有螺丝锁接穿过内定子的另外一端，并进一步锁固于第一基座上，该轴承座内设有另外的一个轴承装设于其中。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和积极效果。由以上技术方案可知，本发明针对外转子马达具有理论上的优点，却因为结构设计上一直无法克服的严重缺陷而导致外转子马达仍无法充分发挥其理论上的优点，并无法被广泛应用于工业上，特别是无法满足小体积高扭力马达的需求，因而提供了一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其可彻底解决外转子马达所存在的结构设计上的缺陷，并具有下列结构特点及功效1、本发明在小体积高输出扭力的条件下，内定子轭铁的线槽的面积可以有效加大，使通过线槽的线匝的总断面积也能够大幅提高，使内定子的电流密度有效提高，进而使整个外转子马达的输出扭力大大提高，同时亦可降低马达的工作温度。
2、本发明在小体积高输出扭力的条件下，内定子轭铁(矽钢片)的断面积可以有效加大，当通电后所产生的电磁通密度也能够大幅度提高，进而使整个外转子马达的效率可以大大提高。
3、本发明的内定子轭铁(矽钢片)能够用螺丝固定在马达基座，故其牢固性可大大提高。
4、因本发明在结构设计上的突破，使马达的外转子的两端都可以获得稳定的支撑，如同内转子马达般的坚固，且外转子亦因设有马达基座罩盖的保护，而使马达整体结构坚固，转轴运转平稳。
综上所述，本发明将原装设于内定子中心孔内的轴承及套筒移除，并装设于内定子外部，使内定子只需钻设足够供转轴穿过的穿孔即可，因此可以加深内定子轭铁的线槽的深度，使缠绕激磁线圈的总横断面加大，大幅提高外转子马达的输出扭力；另外将该轴承改设于马达基座罩盖内，使得外转子两端的支撑结构如同转子马达的支撑结构般的坚固，且外转子同时受到马达基座罩盖的保护，因而使马达整体结构坚固。其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
本发明的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本发明第一实施例的分解立体图。
图2是本发明第一实施例的组合结构立体图。
图3是图2中A-A剖线的剖面图。
图4是图2中B-B剖线的剖面图。
图5是图3的结构放大图。
图6是本发明第二实施例的结构剖面图。
图7是现有的外转子马达的结构剖面示意图。
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的高效率、高扭力、高支撑的外转子马达其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，其主要包括马达基座11、内定子12、转轴13、轴承14及外转子15等主要构件，其中该马达基座11，由第一基座17及第二基座18相连接而构成，第一基座17与第二基座18为呈同心圆相连接，其内部建立形成内腔室16。其中，第一基座17与第二基座18等两个基座之中，其中一个基座设计形成筒状，罩盖于内定子及外转子的外缘，在图中所示的本实施例中，第一基座17设计形成筒状，而第二基座18则设计形成端盖状，并罩塞于筒状的第一基座17的开口端。第一基座17并设有定位孔27，以提供和内定子12同心圆定位。
该内定子12，其固设于马达基座11的内部，其包括轭铁19及激磁线圈20。其中，该轭铁19，设有轴向的贯穿孔21及辐射状地布署于贯穿孔21周围的线槽22；该激磁线圈20，绕设于轭铁19的线槽22。内定子12的其中一端固连于马达基座11的其中一端。轭铁19在贯穿孔21的周缘设有贯穿该轭铁19轴向的固定孔25，并设有螺丝26贯穿该固定孔25而固定。
该转轴13，是贯穿于轭铁19中心的贯穿孔21，转轴13的两端或其中一端是分别贯穿马达基座11的两端或其中一端。
该等轴承14，是装设于马达基座11的两端。
该外转子15，设置于马达基座11内，其包括外转子基座23及外转子磁铁24。其中，该外转子基座23，固设于转轴13上，并包罩于内定子12的外缘；该外转子磁铁24，设置于外转子基座23的内缘。
本发明的内定子12由于结构上的突破设计，使内定子轭铁19的线槽22的面积可以有效地加深而加大，所以使得绕设于轭铁19的线槽22的激磁线圈20的总横断面积能够有效地增大，同时可使轭铁19的断面积可以有效加大，进而使通过线槽22的激磁线圈的线匝的总断面积也能够大幅提高，使内定子12的磁力有效提高，进而使整个外转子马达的输出扭力大大提高，亦即使通电后所产生的电磁通密度能够大幅提高，进而使整个外转子马达的效率大大提高，并可降低马达的工作温度。同时由于本发明的内定子轭铁19(矽钢片)能够用螺丝26固定在马达基座11，故其牢固性大大提高。此外内定子轭铁19〔矽钢片〕设有定位部29，可在将各片的内定子轭铁19叠接在一起不会发生径向错位。前述的定位部29，其结构可以是在每一片内定子轭铁19上以冲压结构方式制成的凸出部与凹入部互相卡合的结构，也可以在内定子轭铁19上冲出贯穿的定位孔，并设有定位销贯穿该定位孔而定位的结构。
请参阅图1至图5所示，为本发明第一实施例，其两个轴承14、14是分别装设在第一基座17与第二基座18内。
请参阅图6所示，为本发明第二实施例，其进一步包括一轴承座28，该轴承座28设有螺丝26穿过内定子12的另外一端，并进一步锁固于第一基座17上(结合参阅图5所示)，该轴承座28内设有一轴承14，而可供该另外的一个轴承14装设于其中。
为了进一步说明内定子轭铁19中心所挖除的贯穿孔21的大小对于马达扭力大小的影响甚大，本发明特别以一比一比例(1∶1)，并经过有限元素法分析磁力线的分布图作出比较。〔请参阅附件1所示，图中所示为轭铁中心未挖孔时的电磁通的分布图，橙色区域所示为直径35mm的定子(1∶1)〕。如果本发明的转轴的直径为8mm，则定子孔径为9mm〔请参阅如附件2所示，黄色为9mm的孔径〕。由于直径9mm的孔径不大，对磁通的分布影响甚小，并因为轴承未装设于内定子部，因此可以根据马达的扭力大小自由地选配合适的轴承。例如选用编号为608ZZ的轴承〔请参阅如附件4所示的轴承规格表所示〕，其内径d＝8mm、外径D＝22mm、动态负载Cr＝335Kgf。
现有的构造如果也要选用编号为608ZZ的轴承时，如附件3所示，由于608ZZ轴承的外径D＝22mm，又因为线槽底缘的直径只有18mm而已，根本无法装得下外径D＝22mm的608ZZ轴承，因此必须选用直径小于18mm的轴承。若选用外径为16mm的编号688ZZ的轴承，其内径d＝8mm，外径D＝16mm，动态负载Cr＝128Kgf。由此可知，由于选用轴承外径的减小，其能负荷的动态负载Cr值也随着降低，因此在高扭力工作中，其使用寿命将减少。除此之外，使用外径D＝16mm的688ZZ轴承时，就必须在轭铁的中央钻设直径为16mm的孔径(如兰色区域所示)，如此大的内孔必然导致磁通分布的面积大幅减低，致使磁通分布不顺畅而大大降低马达的输出扭力。如果为了避免磁通分布的面积大幅度减低而把孔缘肉厚向外加厚时，又必然会使线槽的深度大大的变浅而导致线匝断面积减小，致使输出扭力变小，当然马达的输出功率也随着降低，也就是马达的效率降低。这一点是现有的外转子马达所存在而一直无法解决的问题。而本发明高效率、高扭力、高支撑的外转子马达却彻底地解决了现有的外转子马达所存在的缺陷，从而证实本发明的确实具有适于实用的功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达，主要包括马达基座、内定子、转轴、轴承及外转子构件，其特征在于其中该马达基座，由第一基座及第二基座相连接而构成；该内定子，固设于马达基座的内部，其包括轭铁及激磁线圈；其中该轭铁，设有轴向的贯穿孔及辐射状地布署于贯穿孔周围的线槽；该激磁线圈，绕设于轭铁的线槽；该内定子的其中一端固连于马达基座的其中一端；该转轴，贯穿于轭铁中心的贯穿孔，转轴的两端或其中一端为分别贯穿马达基座的两端或其中一端；该轴承，装设于马达基座的两端；该外转子，设置于马达基座内，其包括外转子基座及外转子磁铁；其中，该外转子基座，固设于转轴上，并包罩于内定子的外缘；该外转子磁铁，设置于外转子基座的内缘。
2.根据权利要求1所述的外转子马达，其特征在于其中所述的轭铁在贯穿孔的周缘设有贯穿该轭铁轴向的固定孔，并设有螺丝贯穿该固定孔而固定。
3.根据权利要求1或2所述的外转子马达，其特征在于其中所述的马达基座的第一基座及第二基座，其中该第一基座，并设有定位孔，以与内定子呈同心圆定位；该第二基座，为与第一基座呈同心圆相连接，在第一基座与第二基座的内部建立形成内腔室；上述的轴承，其至少设有两个轴承，并分别装设于第一基座与第二基座。
4.根据权利要求3所述的外转子马达，其特征在于其中所述的第一基座与第二基座等两个基座之中，其中一个基座设计形成筒状，罩盖于内定子及外转子的外缘。
5.根据权利要求4所述的外转子马达，其特征在于其中所述的轴承设有两个轴承，并分别装设于第一基座与第二基座之中。
6.根据权利要求5所述的外转子马达，其特征在于其中所述的第一基座设计形成筒状，而第二基座则设计形成端盖状，并罩塞于筒状的第一基座的开口端。
7.根据权利要求6所述的外转子马达，其特征在于其中所述的内定子轭铁设有定位部，其结构可以是在每一片内定子轭铁上以冲压结构制成的凸出部与凹入部互相卡合的结构，也可以是在内定子轭铁上冲设有贯穿的定位孔，并设有定位销贯穿该定位孔而定位的结构。
8.根据权利要求4所述的外转子马达，其特征在于其中所述的马达基座进一步包括一轴承座，该轴承座设有螺丝锁接穿过内定子的另外一端，并进一步锁固于第一基座上，该轴承座内设有另外的一个轴承装设于其中。
全文摘要
一种高效率、高扭力、高支撑的外转子马达,包括马达基座、内定子、转轴、轴承及外转子,马达基座由第一、第二基座构成,内定子固设于马达基座内,包括轭铁及激磁线圈,内定子一端固连马达基座一端,转轴贯穿轭铁中心孔,两端贯穿马达基座两端,轴承设于马达基座两端,外转子设于马达基座内,包括外转子基座及外转子磁铁。其可加深轭铁线槽深度,使缠绕激磁线圈的总横断面加大,大幅提高外转子马达输出扭力,另转子两端支撑结构坚固且受基座罩盖保护,使马达整体结构坚固。
文档编号H02K5/04GK1254978SQ98124958
公开日2000年5月31日 申请日期1998年11月23日 优先权日1998年11月23日
发明者许俊甫 申请人:台湾肯捷特电机有限公司