TWI443258B - 旋轉動能輸出裝置 - Google Patents

Description

旋轉動能輸出裝置

本提案係關於一種旋轉動能輸出裝置，特別是一種薄型旋轉動能輸出裝置。

馬達之種類繁多，若以磁通之作用方向來分，可分為軸向磁通馬達、徑向磁通馬達以及軸向轉徑向磁通馬達(如爪極型馬達)等。此外，因馬達構造與應用場合差異，馬達之定子有分為鐵芯背鐵一體的結構、獨立分佈鐵芯的結構以及各種無鐵芯或無齒槽等定子結構。

以需要鐵心的馬達之定子為例，其定子的生產方式係為使用模具沖出所需之鐵心外型的導磁片，然後將一片片的導磁片堆疊後再層疊成一體以構成鐵心。接著，再對鐵心進行繞線作業，以構成定子組。然而，上述製作鐵心的方式對於內轉式馬達之定子來說，是非常的浪費材料。並且當馬達之功率需求越大時，特別是徑向磁通馬達，其鐵心製程所產生的廢料也就越多。

並且，隨著產品輕薄短小的需求逐漸增加，馬達也逐漸朝向薄型化的型態發展。一般而言，薄型化的馬達大部分係採用軸向磁通的架構，而軸向磁通馬達以轉定子配置架構而言，又可分為單定子單轉子、雙定子單轉子、雙轉子單定子等三種型態。

其中，以單定子單轉子之型態的馬達最能夠達到薄型化馬達的需求。然而，單定子單轉子之型態的馬達因轉子受力不均的問題，使得單定子單轉子之型態的馬達之軸承較易磨耗，進而造成軸承成本較高的問題。

若採用雙轉子單定子之型態的馬達或雙定子單轉子之型態的馬達，除了可使轉子受力平均而提升軸承壽命外，也可同時提升馬達的功率或是馬達的扭力密度。但是如此一來，也將使得馬達的體積較大而不利馬達薄型化之發展。

本提案在於提供一種旋轉動能輸出裝置，其元件配置型態除了可使轉子受力平均而提升軸承壽命外，並可同時具有薄型化之優勢。

本提案所揭露之旋轉動能輸出裝置，其包含一殼構件、一旋轉構件及一磁力產生構件。旋轉構件包含有一轉體，轉體具有一心軸。心軸樞設於殼構件，轉體具有至少一磁性件。磁力產生構件包含多個導磁體及捲繞於導磁體上之線圈，這些導磁體設置於殼構件並環繞於轉體。每一導磁體具有一第一磁力臂及一第二磁力臂，第一磁力臂及第二磁力臂分別朝轉體延伸，且轉體位於第一磁力臂及第二磁力臂之間，磁性件對應第一磁力臂及第二磁力臂。

根據上述本提案所揭露之旋轉動能輸出裝置，係藉由導磁體具有分別朝轉體延伸的第一磁力臂及第二磁力臂以構成一ㄈ字型體，並使得轉體位於第一磁力臂及第二磁力臂之間，以使旋轉動能輸出裝置可同時兼顧轉體的平衡受力以及薄型化的功效。

有關本提案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請同時參照「第1圖」至「第3圖」，「第1圖」係為根據本提案一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖，「第2圖」係為根據本提案一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構分解示意圖，「第3圖」係為根據本提案一實施例之旋轉動能輸出裝置的剖視圖以及磁通路徑示意圖。

本實施例之旋轉動能輸出裝置10包含一殼構件100、一旋轉構件200及一磁力產生構件300。在本實施例或是其它實施例當中，殼構件100係包含相對的一上殼件112與一下殼件116，以及設置於上殼件112與下殼件116之間的多個側殼件114。

旋轉構件200包含有一轉體210，轉體210概略為一圓板體。轉體210上具有一心軸230，心軸230的兩端分別樞設於殼構件100的上殼件112與下殼件116，以令轉體210位於上殼件112與下殼件116之間且能夠相對於殼構件100旋轉。此外，轉體210具有至少一磁性件220。並且，在本實施例或是其它實施例當中，轉體210上係具有多個環繞設置的磁性件220，且每一磁性件220係嵌設於轉體210。更進一步來說，磁性件220可為一永久磁鐵，且磁性件220係具有相對的一第一磁極221及一第二磁極222，第一磁極221及第二磁極222分別位於轉體210的相對兩面。為了說明方便，以下將只針對其中一磁性件220與其對應的磁力產生構件300進行說明。

本實施例之磁力產生構件300包含多個導磁體320及捲繞於導磁體320上之線圈330，這些導磁體320分別設置於殼構件100的側殼件114。並且，這些導磁體320係環繞於轉體210。每一導磁體320具有一第一磁力臂321及一第二磁力臂322，第一磁力臂321及第二磁力臂322分別朝轉體210延伸，且第一磁力臂321及第二磁力臂322保持一間距。其中，第一磁力臂321至第二磁力臂322的方向係與心軸230的旋轉軸向為相同一方向。轉體210位於第一磁力臂321及第二磁力臂322之間且不與第一磁力臂321及第二磁力臂322接觸，意即轉體210的厚度小於第一磁力臂321與第二磁力臂322之間所夾的間距。此外，第一磁極221及第二磁極222則分別面向第一磁力臂321及第二磁力臂322。

並且，在本實施例或是其它實施例當中，導磁體320係具有一連接臂323，連接臂323介於第一磁力臂321及第二磁力臂322之間，且連接臂323連接第一磁力臂321及第二磁力臂322。更進一步來說，第一磁力臂321、第二磁力臂322及連接臂323係使得導磁體320構成一”ㄈ”字型體。此外，側殼件114上係具有一嵌槽1142，導磁體320的連接臂323之部分體積係嵌設於嵌槽1142內。

此外，在本實施例或是其它實施例當中，線圈330係捲繞於導磁體320上的第一磁力臂321及第二磁力臂322，並且線圈330至心軸230的距離大於轉體210的端緣處至心軸230的最大距離。

此外，在本實施例或是其它實施例當中，導磁體320除了可為一體成型的元件外，導磁體320更可由多個互相堆疊的導磁片326所構成。其中，導磁片326可為矽鋼片，但不以此為限。

繼續參照「第3圖」，在本實施例中，第一磁極221可為S極，第二磁極222可為N極。其中，捲繞於第一磁力臂321的線圈330其靠近心軸230之一端所產生的感應電磁為N極，捲繞於第二磁力臂322的線圈330其靠近心軸230之一端所產生的感應電磁為S極。因此，本實施例之旋轉動能輸出裝置10的磁通路徑D係由第一磁力臂321通過磁性件220而至第二磁力臂322，再由第二磁力臂322通過連接臂323而至第一磁力臂321，以使磁通路徑D構成一完整的磁通迴路。更進一步來說，本實施例之旋轉動能輸出裝置10係為一軸向磁通馬達。

此外，本實施例之旋轉動能輸出裝置10的結構係具有薄型化的功效。其原因在於，藉由導磁體320為”ㄈ”字型體的結構設計，使得線圈330位於轉體210的端緣外而並不需要位於轉體210的正上方或正下方。如「第3圖」所示，由於兩線圈330不需要位於轉體210的正上方或正下方，因此兩線圈330可盡可能的靠近而使得兩線圈330之間的間距D2小於體210的厚度D1，因此可相對減少因線圈330的配置位置而令旋轉動能輸出裝置10之總厚度增加的問題。並且，由於導磁體320為”ㄈ”字型體的結構設計，使得第一磁力臂321或是第二磁力臂322的厚度T係只要大於磁性件220的長度L之二分之一(即磁性件220相對於心軸230的徑向延伸長度)即可滿足磁通密度的需求。因此可藉由適當調整長度L以及厚度T的參數，而使得旋轉動能輸出裝置10的整體厚度更加減少。

並且，由於本實施例之第一磁力臂321與第二磁力臂322係位於轉體210的上下兩側，因此可使轉體210受力較為平均而提升軸承(未繪示)的壽命。

此外，在本實施例或是其它實施例當中，側殼件114的相對兩側分別具有一定位柱1141，上殼件112與下殼件116分別具有一定位孔1121、1161對應於定位柱1141。側殼件114經由二定位柱1141沿著心軸230旋轉軸向的方向插入二定位孔1121、1161而固定於上殼件112與下殼件116之間。如此一來，上述的殼構件100可提供旋轉動能輸出裝置10於組裝時的便利性，以方便作業員組裝出貨以及工程人員拆卸維修。

請接著參照「第4A圖」及「第4B圖」並同時搭配「第2圖」，「第4A圖」係為根據本提案另一實施例之導磁片於料帶上的排列示意圖，「第4B圖」係為根據本提案另一實施例之導磁片於料帶上的排列示意圖。

由於本實施例之導磁體320係可由多個導磁片326堆疊構成，因此在生產上具有較低的生產成本。其中，導磁片326係可由一金屬料帶40經由沖壓裁切所形成。導磁片326包含一第一支臂部3261、一第二支臂部3262以及一連接第一支臂部3261及第二支臂部3262的連接部3263。其中，多個導磁片326的第一支臂部3261堆疊構成第一磁力臂321，多個導磁片326的第二支臂部3262堆疊構成第二磁力臂322，以及多個導磁片326的連接部3263堆疊構成連接臂323。在其它實施例當中，若第一支臂部3261與第二支臂部3262之間的間隔小於第一支臂部3261或第二支臂部3262的厚度時，則相鄰二導磁片326於料帶40上的排列方式係朝向同一方向且相互並排，如「第4A圖」所示。在其它實施例當中，若第一支臂部3261與第二支臂部3262之間的間隔大於第一支臂部3261或第二支臂部3262的厚度時，則相鄰二導磁片326於料帶40上的排列方式係互相面對且交錯設置。如此一來，可減少料帶40於沖切導磁片326後所產生的廢料量，如「第4B圖」所示。

此外，上述本實施例之線圈330係捲繞於導磁體320上的第一磁力臂321及第二磁力臂322，然而此特徵非用以限定本提案。舉例來說，在另一實施例當中，線圈330也可同時捲繞於導磁體320上的第一磁力臂321、第二磁力臂322及連接臂323，如「第5A圖」所示。或者，線圈330也可僅捲繞於導磁體320上的連接臂323，如「第5B圖」所示。

此外，上述本實施例之第一磁力臂321及第二磁力臂322的外型係為長條狀的矩形柱體，然而此特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，第一磁力臂321可具有一第一凸部3211，第二磁力臂322可具有一第二凸部3221。並且，第一磁力臂321及其第一凸部3211以及第二磁力臂322及其第二凸部3221可具有曲面弧度或是不規則的外型，如「第6A圖」至「第6C圖」之導磁體320的三視圖所示或是如「第7A圖」至「第7C圖」之導磁體320的三視圖所示，但不以此為限。

請接著參照「第8圖」，「第8圖」係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。由於本實施例與「第1圖」實施例相似，因此針對相同之處便不再贅述。本實施例之轉體210的相對兩面係分別環繞設置有多個頂磁件240及底磁件250。頂磁件240具有一第一磁極241面向第一磁力臂321，底磁件250具有一第二磁極251面向第二磁力臂322。

請接著參照「第9圖」，「第9圖」係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。由於本實施例與「第1圖」實施例相似，因此針對相同之處便不再贅述。在本實施例中，側殼件114的相對兩側分別具有一定位肋1143，上殼件112與下殼件116分別具有一定位滑槽1123、1163對應於定位肋1143。側殼件114經由二定位肋1143沿著心軸230旋轉徑向的方向滑入二定位滑槽1123、1163而固定於上殼件112與下殼件116之間。如此一來，上述的殼構件100更可提供旋轉動能輸出裝置10組裝時的便利性，以方便作業員組裝出貨以及工程人員拆卸維修。

請接著參照「第10圖」，「第10圖」係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。由於本實施例與「第1圖」實施例相似，因此針對相同之處便不再贅述。在本實施例中，殼構件100包含一第一殼件111與一第二殼件113，第一殼件111與第二殼件113係透過一樞軸117而互相樞設。第一殼件111與第二殼件113具有一供旋轉構件200置入的一展開位置以及包覆旋轉構件200的一收合位置。磁力產生構件300係設置於第一殼件111與一第二殼件113。當第一殼件111相對第二殼件113展開時，旋轉構件200便可輕易的組入殼構件100。接著，便可將第一殼件111收合於第二殼件113，以使得第一殼件111相對於樞軸117一端的一第一結合部1111囓合於第二殼件113相對於樞軸117一端的一第二結合部1131。接著，透過一鎖固件115，如插銷或是螺絲，同時穿設於第一結合部1111及第二結合部1131，即可將第一殼件111與第二殼件113相固定而保持於包覆旋轉構件200的收合位置。因此，藉由上述殼構件100的結構特徵，可提供旋轉動能輸出裝置10組裝時的便利性，以方便作業員組裝出貨以及工程人員拆卸維修。

請接著參照「第11A圖」及「第11B圖」，「第11A圖」及「第11B圖」係為根據本提案另一實施例之磁力產生構件與殼構件的結構示意圖。由於本實施例與「第1圖」實施例相似，因此針對相同之處便不再贅述。在本實施例中，導磁體320係具有一凹孔328，而側殼件114的嵌槽1142內係具有一凸柱1144。凸柱1144穿設於凹孔328，以使得導磁體320樞設於側殼件114而可進行角度位置的微調。因此，可藉由譬如是但不侷限於上殼件設置有導引槽或定位塊等結構(未繪示)，以適當地調整以及固定導磁體320相對於側殼件114的樞轉角度，以因應實際各種不同的導磁體320之偏移角度需求。

請接著參照「第12圖」，「第12圖」係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的剖視圖以及磁通路徑示意圖。由於本實施例與「第1圖」實施例相似，因此針對相同之處便不再贅述。本實施例之轉體210的相對兩面係分別環繞設置有多個頂磁件240及底磁件250。此外，轉體210的環型側面上更具有多個環繞設置的側磁件260。此外，導磁體320具有一沿著轉體210之旋轉徑向延伸的開槽3231，開槽3231將導磁體320的連接臂323一分為二。此外，頂磁件240具有一第一磁極241面向第一磁力臂321，底磁件250具有一第二磁極251面向第二磁力臂322，側磁件260則具有一第三磁極261面向開槽3231。本實施例之旋轉動能輸出裝置10係具有一第一磁通路徑D1及一第二磁通路徑D2。第一磁通路徑D1係經由第一磁力臂321通過頂磁件240，並接著通過側磁件260而至開槽3231上方的連接臂323。接著，經由連接臂323而至第一磁力臂321，以使磁通路徑D1構成一完整的磁通迴路。此外，第二磁通路徑D2則係經由第二磁力臂322通過底磁件250，並接著通過側磁件260而至開槽3231下方的連接臂323。接著，經由連接臂323而至第二磁力臂322，以使磁通路徑D2構成另一完整的磁通迴路。如此一來，使得本實施例之旋轉動能輸出裝置10為一軸向轉徑向磁通馬達。

根據上述實施例之旋轉動能輸出裝置，係藉由導磁體具有分別朝轉體延伸的第一磁力臂及第二磁力臂以構成一ㄈ字型體，並使得轉體位於第一磁力臂及第二磁力臂之間，以使旋轉動能輸出裝置可同時兼顧轉體的平衡受力以及薄型化的功效。並且，本實施例之殼構件係為可方便拆裝的模組化設計，因此可方便作業員組裝出貨以及工程人員拆卸維修。此外，藉由選用具有開槽的導磁體或是不具有開槽的導磁體並搭配適當的磁性件，可令本實施例之旋轉動能輸出裝置可為軸向磁通馬達或是軸向轉徑向磁通馬達。

雖然本提案以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．旋轉動能輸出裝置

100．．．殼構件

111．．．第一殼件

1111．．．第一結合部

112．．．上殼件

1121．．．定位孔

1123．．．定位滑槽

113．．．第二殼件

1131．．．第二結合部

114．．．側殼件

1141．．．定位柱

1142．．．嵌槽

1143．．．定位肋

1144．．．凸柱

115．．．鎖固件

116．．．下殼件

1161．．．定位孔

1163．．．定位滑槽

117．．．樞軸

200．．．旋轉構件

210．．．轉體

220．．．磁性件

221．．．第一磁極

222．．．第二磁極

230．．．心軸

240．．．頂磁件

241．．．第一磁極

250．．．底磁件

251．．．第二磁極

260．．．側磁件

261．．．第三磁極

300．．．磁力產生構件

320．．．導磁體

321．．．第一磁力臂

3211．．．第一凸部

322．．．第二磁力臂

3221．．．第二凸部

323．．．連接臂

3231．．．開槽

326．．．導磁片

3261．．．第一支臂部

3262．．．第二支臂部

3263．．．連接部

328．．．凹孔

330．．．線圈

40．．．料帶

第1圖係為根據本提案一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。

第2圖係為根據本提案一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構分解示意圖。

第3圖係為根據本提案一實施例之旋轉動能輸出裝置的剖視圖以及磁通路徑示意圖。

第4A圖係為根據本提案一實施例之導磁片於料帶上的排列示意圖。

第4B圖係為根據本提案另一實施例之導磁片於料帶上的排列示意圖。

第5A圖係為根據本提案另一實施例之磁力產生構件的示意圖。

第5B圖係為根據本提案另一實施例之磁力產生構件的示意圖。

第6A圖至第6C圖係為根據本提案另一實施例之導磁體的三視圖。

第7A圖至第7C圖係為根據本提案另一實施例之導磁體的三視圖。

第8圖係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。

第9圖係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。

第10圖係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的結構示意圖。

第11A圖及第11B圖係為根據本提案另一實施例之磁力產生構件與殼構件的結構示意圖。

第12圖係為根據本提案另一實施例之旋轉動能輸出裝置的剖視圖以及磁通路徑示意圖。

10．．．旋轉動能輸出裝置

100．．．殼構件

112．．．上殼件

1121．．．定位孔

114．．．側殼件

1141．．．定位柱

1142．．．嵌槽

116．．．下殼件

1161．．．定位孔

200．．．旋轉構件

210．．．轉體

220．．．磁性件

221．．．第一磁極

222．．．第二磁極

230．．．心軸

300．．．磁力產生構件

320．．．導磁體

321．．．第一磁力臂

322．．．第二磁力臂

323．．．連接臂

326．．．導磁片

330．．．線圈

Claims (15)

1. 一種旋轉動能輸出裝置，其包含：一殼構件；一旋轉構件，包含有一轉體，該轉體具有一心軸，該心軸樞設於該殼構件，該轉體具有至少一磁性件；以及一磁力產生構件，包含多個導磁體及多個捲繞於該些導磁體上之線圈，該些導磁體設置於該殼構件並環繞於該轉體，每一該些導磁體具有一第一磁力臂及一第二磁力臂，該第一磁力臂及該第二磁力臂分別朝該轉體延伸，且該轉體位於該第一磁力臂及該第二磁力臂之間，該磁性件對應該第一磁力臂及該第二磁力臂；其中該磁性件包含一頂磁件、一底磁件與一側磁件，該頂磁件與該底磁件分別設置於該轉體的相對兩面，該頂磁件具有一第一磁極，該底磁件具有一第二磁極，該第一磁極以及該第二磁極分別對應該第一磁力臂與該第二磁力臂，該側磁件介於該頂磁件與該底磁件之間，該導磁體具有一沿著該轉體之旋轉徑向延伸的開槽，該開槽將該導磁體一分為二，該側磁件具有一第三磁極面向該開槽。
2. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該第一磁力臂至該第二磁力臂的方向係與該心軸的旋轉軸向為相同一方向。
3. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些線圈至該心軸的距離大於該轉體的端緣處至該心軸的最大距離。
4. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該磁性件係嵌 設於該轉體，該磁性件係具有一第一磁極以及一第二磁極分別對應該第一磁力臂與該第二磁力臂。
5. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些線圈分別環繞設置於該些導磁體的該第一磁力臂及該第二磁力臂。
6. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中每一該些導磁體更具有一連接臂，連接該第一磁力臂及該第二磁力臂，該些線圈環繞設置於每一該些導磁體的該第一磁力臂、該第二磁力臂及該連接臂。
7. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中每一該些導磁體更具有一連接臂，連接該第一磁力臂及該第二磁力臂，該些線圈環繞設置於每一該些導磁體的該連接臂。
8. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中每一該些導磁體包含多個互相堆疊的導磁片。
9. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該殼構件包含相對的一上殼件與一下殼件，以及位於該上殼件與該下殼件之間的多個側殼件，該些導磁體分別設置於該些側殼件，該轉體位於該上殼件與該下殼件之間，該心軸樞設於該上殼件與該下殼件。
10. 如請求項第9項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些側殼件的相對兩側分別具有一定位柱，該上殼件與該下殼件分別具有一定位孔對應該定位柱，該側殼件經由該二定位柱插入該二定位孔而固定於該上殼件與該下殼件之間。
11. 如請求項第9項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些側殼件的 相對兩側分別具有一定位肋，該上殼件與該下殼件分別具有一定位滑槽對應該二定位肋，該側殼件經由該二定位肋滑入該二定位滑槽而固定於該上殼件與該下殼件之間。
12. 如請求項第9項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些側殼件具有一嵌槽，該些導磁體係嵌設於該嵌槽內。
13. 如請求項第9項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些導磁體係分別樞設於該些側殼件。
14. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該殼構件包含互相樞設的一第一殼件與一第二殼件，該第一殼件與該第二殼件具有供該旋轉構件置入的一展開位置以及包覆該旋轉構件的一收合位置。
15. 如請求項第1項所述之旋轉動能輸出裝置，其中該些導磁體係為一”ㄈ”字型體。