專利名稱：電動機的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電動機的結(jié)構(gòu)，尤指一種利用增加磁力線感應面積與暫停 供電(斷電)的設計，以防止磁滯及具有省電功能，并增加動力輸出的電動機結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電動車輛的發(fā)展日新月異，然而影響其性能的最重要因素為電動機(馬達)
的扭力和爬坡能力。請參閱圖1所示， 一般傳統(tǒng)的電動機是包括一定子10 (定部 電樞)及一轉(zhuǎn)子20 (動部電樞)。其中，定子10的內(nèi)緣部位等間距嵌設有多個 線圈11，這些線圈11是漆包線纏繞于疊壓的硅鋼片組上所構(gòu)成；而轉(zhuǎn)子20的圓 周部位設有多個等間距排列的永久磁鐵21，使相鄰的二永久磁鐵21具有相反的 磁極，以于這些線圈11通電流而產(chǎn)生磁場時，各該線圈11的磁場將與各永久磁 鐵21的磁場相斥，而使轉(zhuǎn)子20與定子IO產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，因而使得轉(zhuǎn)子20的 軸心23被帶動旋轉(zhuǎn)，造成動力輸出。
然而，該現(xiàn)有電動機的轉(zhuǎn)子20與定子10相面對的面積僅有單面，以致磁場 相斥力薄弱，造成輸出的扭力和爬坡能力有限；且該現(xiàn)有電動機的轉(zhuǎn)子20，其永 久磁鐵21 —側(cè)邊25，在該轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)時，將會與線圈11產(chǎn)生異性磁極相吸的 磁滯情形，如此，將導致該現(xiàn)有電動機的扭力和爬坡能力減弱，無法提升。雖曾 有制造業(yè)將該側(cè)邊25作切角，以減少磁滯所造成的阻力，但是無形中卻增加了許 多次排斥力的耗電量。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人有鑒于前述現(xiàn)有電動機扭力和爬坡能力無法提升的缺點，而提供 本發(fā)明電動機結(jié)構(gòu)的發(fā)明，以期能摒除先前技術(shù)所產(chǎn)生的缺失。
本發(fā)明的一目的是提供一種電動機的結(jié)構(gòu)，以提高該電動機的扭力和爬 坡能力的效率。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明的電動機的內(nèi)部電樞設有至少二層基板，它們 彼此呈前、后相對向配置，各基板的內(nèi)側(cè)表面設有環(huán)狀排列的多個裝設孔， 它們各嵌設有一永久磁鐵，使相鄰的二永久磁鐵具有相反的磁極；而電動機 的外部電樞設有呈環(huán)狀排列的多個線圈，它們彼對應于前后二永久磁鐵之間， 線圈繞置于一硅鋼片組上；以于這些線圈通電流而產(chǎn)生磁場時，各線圈的磁 場將與各永久磁鐵的磁場相斥，而使外部電樞與內(nèi)部電樞產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)， 因而造成動力輸出；如此，借助各線圈于永久磁鐵前、后側(cè)的相對旋轉(zhuǎn)作用， 使增加磁力線感應的面積，進而增加動力的輸出，達成增加電動機的扭力和 爬坡能力的效率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種電動機的結(jié)構(gòu)，以避免發(fā)生磁滯的現(xiàn)象。 根據(jù)上述的目的，通過本發(fā)明各線圈于各永久磁鐵前、后側(cè)的相對旋轉(zhuǎn)，
且因具有暫停供電(斷電)的設計，使可避免永久磁鐵與線圈發(fā)生相互磁吸
所造成的磁滯現(xiàn)象，以避免影響動力輸出。


圖1是現(xiàn)有一種電動機的平面示意圖。
圖2是本發(fā)明電動機第一實施例的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明電動機第一實施例其中內(nèi)部電樞的立體圖并顯示部份剖面狀態(tài)。
圖4是圖3所示內(nèi)部電樞其中基板的側(cè)面圖。
圖5是圖4的A-A剖面圖，并顯示其裝設永久磁鐵及導磁板的狀態(tài)。 圖6是本發(fā)明電動機第一實施例其中外部電樞的框體的立體圖。 圖7是圖6所示框體的側(cè)面圖。 圖8是圖7的B-B剖面圖。
圖9是本發(fā)明電動機第一實施例其中整流子的立體圖，并顯示部份剖面狀態(tài)。 圖10是圖9所示整流子的側(cè)面圖。 圖11是圖IO的C-C剖面圖。
圖12是本發(fā)明電動機第一實施例其中碳刷組的本體的立體圖，并顯示部份 剖面狀態(tài)。
圖13是圖12所示本體的側(cè)面圖。
圖14是圖13的D-D剖面圖。
圖15是圖12所示本體的另一側(cè)面圖。
圖16是第12所示碳刷組其中所使用的內(nèi)導電環(huán)片的立體圖。 圖17是第12所示碳刷組其中所使用的外導電環(huán)片的立體圖。 圖18A、 18B、 18C是本發(fā)明電動機的部份剖面的連續(xù)動作示意圖。 圖19是本發(fā)明電動機第二實施例的剖面示意圖。
圖20是本發(fā)明電動機第二實施例其中于外部電樞裝設磁極感應元件的平面 示意圖。
具體實施方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考附圖的二 個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。
圖2是本發(fā)明電動機結(jié)構(gòu)第一較佳實施例的剖面示意圖，主要是一有刷電動 機的結(jié)構(gòu)。如圖所示，本發(fā)明的電動機主要包括有一內(nèi)部電樞30、 一外部電樞40、 二整流子50、以及二碳刷組60。
請一并配合參閱圖3至圖5所示，內(nèi)部電樞30設有至少二層基板31，彼此 呈前后相對向配置，各基板31的內(nèi)側(cè)表面上各設有呈環(huán)狀排列的多個裝設孔32。 這些裝設孔32各嵌設有一永久磁鐵33，使相鄰的二永久磁鐵33具有相反的磁極; 且這些裝設孔32各裝設有一導磁板34，導磁板34臨接于永久磁鐵33的外側(cè)面， 使借助這些導磁板34的導引磁力，使增加這些永久磁鐵33兩極的磁力線。
請一并配合參閱圖6至圖8所示，外部電樞40裝設于內(nèi)部電樞30的二層基 板31之間。外部電樞40具有至少一框體41，該框體41裝設有呈環(huán)狀排列的多 個線圈42，這些線圈42對應于前、后二層基板31的各永久磁鐵33之間，各線 圈各繞置于一硅鋼片組43。硅鋼片組43包括一貫穿于線圈42的硅鋼片431及二 位于硅鋼片前、后端的硅鋼片環(huán)432。借助硅鋼片組43的導引磁力，使增加線圈 42兩極的磁力線。另外，外部電樞40裝設有一外部蓋體44，該外部蓋體經(jīng)由一
軸承45與一軸心46結(jié)合。軸承45較佳者為一斜座軸承，可增加外部電樞40的 穩(wěn)定性。也即本發(fā)明的電動機可被運用于例如一交通工具(如自行車、機車、 汽車等)的輪子上，車子輪子的軸心46與外部電樞40相互樞接，使該外部電樞 4可以該軸心46為圓心，進行旋轉(zhuǎn)。
請一并參閱圖9至圖11所示，二整流子50裝設于外部電樞40的框體41的 內(nèi)圍部位，并位于內(nèi)部電樞30前、后二層基板31之間。各整流子50包括有一環(huán) 型絕緣體51，以及間隔嵌裝于環(huán)形絕緣體51內(nèi)圍部位的多個導電銅塊52及多個 斷電銅塊53。各整流子50的導電銅塊52與外部電樞40的線圈42以電線54電 性連接。環(huán)形絕緣體51除了提供導電銅塊52固定之外，還借以避免導電銅塊52 與線圈42間不當?shù)慕佑|及防止漏電短路。
請一并參閱圖12至圖17所示，二碳刷組60以至少一固定元件61固定于內(nèi) 部電樞30的二層基板31之間，并分別位于二整流子50的內(nèi)圍部位，且分別與該 二整流子50相接觸。于實施上，各碳刷組60具有一呈環(huán)狀的本體62，該本體由 其中心部位向外圍部位開設有呈輻射狀排列的多個容置槽63，各容置槽包括有一 碳刷容置槽631及一彈簧容置槽632，彈簧容置槽接續(xù)于碳刷容置槽631的底部， 以分別容置一碳刷64及一彈簧65彼此相接觸，彈簧65可提供一彈力，使碳刷64 可接觸于整流子50的導電銅塊52。本體于其中心部位橫向開設有呈環(huán)狀排列的 多個穿孔66彼與彈簧容置槽632的底部相通，用以裝設導電環(huán)片67，且該導電 環(huán)片67與彈簧65相接觸。容置槽63及其碳刷64的輻射狀分布，可有效利用外 部電樞40的內(nèi)圍空間，碳刷面積大，散熱速度快，分流小，因而使用的耐久性長。
導電環(huán)片67包括有一內(nèi)導電環(huán)片671及一外導電環(huán)片672，它們彼此分別以 電源線673接通至一電源的正、負極。內(nèi)導電環(huán)片671具有一內(nèi)環(huán)體6711,該內(nèi) 環(huán)體具有多個導電插腳6712，它們彼此間隔插置于碳刷組60的穿孔66;而外導 電環(huán)片672則具有一外環(huán)體6721，該外環(huán)體也具有多個導電插腳6722，它們彼此 也間隔插置于碳刷組60的穿孔66。因此，在供電狀態(tài)下，外部電源即可依序經(jīng) 由導電環(huán)片67、彈簧65、碳刷64、導電銅塊52，而供應至外部電樞40的線圈42。
碳刷組60的本體62橫設有多個固定孔621，而內(nèi)部電樞30的基板31的相 對應位置也設有多個固定孔311，上述固定元件61可經(jīng)由該些固定孔621及311， 而將碳刷組60及內(nèi)部電樞30相固定。另外，碳刷組60的本體62橫設有多個穿
線孔622，以供穿設電源線673至對向的碳刷組60之用。
碳刷組60的本體62的外周壁凹設有多個儲碳槽68，以供容置碳刷64與導 電銅塊52摩擦時所產(chǎn)生的碳刷屑。
當外部電樞40的線圈42被通以電流而產(chǎn)生磁場時，各線圈42的磁場將與 各永久磁鐵33的磁場相斥，而使外部電樞40與內(nèi)部電樞30產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，因 而造成動力輸出，如此，借助各線圈40于永久磁鐵33前、后側(cè)的相對旋轉(zhuǎn)作用， 使增加磁力線感應的面積，進而增加動力的輸出。
整流子50與電刷組60的相互配合，使得整流子50具有電性換向及暫時斷 電的作用，也即，當碳刷64刷經(jīng)整流子50的斷電銅塊53的區(qū)域的時點時，將對 整流子50暫時停止供電。此是于線圈42產(chǎn)生磁場時，當部分線圈42與永久磁鐵 33的磁場為異性時，為避免磁極異性相吸的磁滯問題，電刷組60的碳刷64將通 過整流子50的分配，在不斷開電路的狀況下，暫時對該部分線圈42停止供電(斷 電)(即控制供電時間)。此時內(nèi)部電樞30及外部電樞40的相對旋轉(zhuǎn)動作將形 成發(fā)電機的作用，并借助原有的電路將所產(chǎn)生的電力導入外部電樞40的各線圈42 中儲存，作為下次再放電的電能，因此該部分線圈42可因斷電，而使電動機具有 發(fā)電功能而發(fā)電，故除了利用斷電時減少磁滯外，還可作為儲電功效，達成省電 的目的。
再詳細予以說明，請參閱圖18A、 18B、 18C所示，以三相電動機為例作說明， 當線圈42通電流而產(chǎn)生磁場，使外部電樞40與內(nèi)部電樞30產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)時
當外部電樞40旋轉(zhuǎn)至一角度時，為避免線圈42的其中一相線圈例如A相線 圈421產(chǎn)生與永久磁鐵33相異的磁極，此時該A相線圈421是位于斷電區(qū)域而處 于斷電狀態(tài)，其磁極歸零，其他的B相線圈422及C相線圈423則位于正、負電 區(qū)域而處于用電狀態(tài)。如此，B相線圈422及C相線圈423可因電流的供應，使 外部電樞40與內(nèi)部電樞30可產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，同時，A相線圈421可因內(nèi)部電 樞30及外部電樞40的相對旋轉(zhuǎn)動作，而形成發(fā)電機的作用，并將所產(chǎn)生電力借 原有的線路導入A相線圈421內(nèi)，作為下次再放電的電能(如圖18A所示)。
當外部電樞40旋轉(zhuǎn)至另一角度時，C相線圈423是位于斷電區(qū)域而處于斷電 狀態(tài)，其磁極歸零，而其他的A相線圈421及B相線圈422則位于正、負電區(qū)域 而處于用電狀態(tài)。如此，A相線圈421及B相線圈422可因電流的供應，使外部
電樞40與內(nèi)部電樞30可產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，同時，C相線圈423可因內(nèi)部電樞30 及外部電樞40的相對旋轉(zhuǎn)動作，而形成發(fā)電機的作用，并將所產(chǎn)生電力借助原有 的線路導入C相線圈423內(nèi)，作為下次再放電的電能(如圖18B所示)。
當外部電樞40旋轉(zhuǎn)至再一角度時，B相線圈422是位于斷電區(qū)域而處于斷電 狀態(tài)，其磁極歸零，而其他的A相線圈421及C相線圈則位于正、負電區(qū)域而處 于用電狀態(tài)。如此，A相線圈421及C相線圈423可因電流的供應，使外部電樞40 與內(nèi)部電樞30可產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，同時，B相線圈422可因內(nèi)部電樞30及外部 電樞40的相對旋轉(zhuǎn)動作，而形成發(fā)電機的作用，并將所產(chǎn)生電力借助原有的線路 導入B相線圈422內(nèi)，作為下次再放電的電能(如圖18C所示)。
圖19是本發(fā)明電動機結(jié)構(gòu)第二較佳實施例的剖面示意圖，主要是一無刷電 動機的結(jié)構(gòu)，且為多層內(nèi)部電樞30及多層外部電樞40的結(jié)構(gòu)安排，因而可獲得 更多的磁力線切割面積，而具有更高的效率。另外在圖2的第一實施例當中，是 設定內(nèi)部電樞30為定部電樞(定子)，外部電樞40為動部電樞(轉(zhuǎn)子)，然而， 其定部電樞及動部電樞的相對角色是可互換的；例如在圖19的第二實施例當中為 相反的設計，即設定內(nèi)部電樞30為動部電樞(轉(zhuǎn)子)，而外部電樞40為定部電 樞(定子)。
由于圖19所示的本發(fā)明第二實施例是一種無刷電動機的結(jié)構(gòu)，因此省略了 上述第一實施例當中的整流子及碳刷組元件，其他內(nèi)部電樞30及外部電樞40的 構(gòu)造及作用則與第一實施例相同。
而對于斷電的設計，在本第二實施例當中，是如圖19及圖20所示，于外部 電樞40框體41內(nèi)緣對應線圈42及永久磁鐵33的位置上，設有至少一組磁極感 應元件70 (如霍爾元件)，這些磁極感應元件70與一控制器(圖中未示)電 訊連接，當同一組磁極感應元件70同時感應到線圈42及永久磁鐵33的磁場時， 該控制器將電流導入這些線圈42 (通電)；當同一組磁極感應元件70僅一個磁 極感應元件70感應到線圈42及永久磁鐵33的磁場時，該控制器在不斷開電路的 連接情況下，控制電源暫時對這些線圈42停止供電(斷電)(即控制供電時間)， 此時內(nèi)部電樞30及該外部電樞40的相對旋轉(zhuǎn)動作將形成發(fā)電機的作用，并將所 產(chǎn)生電力借助原有的線路導入各線圈42內(nèi)，作為下次再放電的電能，具有省電以 及避免線圈42與永久磁鐵33的磁場異性相吸的磁滯問題。其作用原理及功效與
第一實施例相同
再者，利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可設計線圈42及永久磁鐵33的極數(shù)，即該極數(shù) 或間距作適當且最有效的調(diào)整，使電動機輸出高扭力，或輸出高轉(zhuǎn)速，故本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)可依扭力與轉(zhuǎn)速的特定設計需要作遠距提供高轉(zhuǎn)速，近距提供高扭力的輸 出功率設計。
本發(fā)明雖已借上述較佳實施例加以詳細說明，但以上所述的僅用以說明本發(fā) 明使熟知本技術(shù)的人員可更易于了解本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍。 故而凡依本發(fā)明申請權(quán)利要求范圍所述的形狀構(gòu)造特征及精神所作出的等同的變 化與修飾，均應包含于本發(fā)明的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電動機包括一內(nèi)部電樞，其設有至少二層基板，彼此呈前、后相對向配置，各該基板的內(nèi)側(cè)表面上各裝設有呈環(huán)狀排列的多個裝設孔，各該裝設孔各嵌設有一永久磁鐵；一外部電樞，位于該內(nèi)部電樞的該二層基板之間，該外部電樞具有至少一框體，該框體裝設有呈環(huán)狀排列的多個線圈，它們彼對應于該前、后二層基板的各該永久磁鐵之間而各繞置于一硅鋼片組；依該外部電樞的線圈與該內(nèi)部電樞的永久磁鐵的多層多面的相互排吸作用，以于該等線圈通電流而產(chǎn)生磁場時，各該線圈的磁場將與各該永久磁鐵的磁場相斥，而使該外部電樞與該內(nèi)部電樞產(chǎn)生相對的旋轉(zhuǎn)，因而造成動力輸出；又當部分線圈與部分永久磁鐵的磁極為異性時，對這些線圈暫時停止供電(斷電)，此時該內(nèi)部電樞及該外部電樞的相對旋轉(zhuǎn)動作將形成發(fā)電機的作用，并將所產(chǎn)生的電力導入該電動機的各線圈中儲存，作為下次再放電的電能。
2、 如權(quán)利要求1所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該內(nèi)部電樞為定子， 而該外部電樞為轉(zhuǎn)子。
3、 如權(quán)利要求1所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該內(nèi)部電樞為轉(zhuǎn)子， 而該外部電樞為定子。
4、 如權(quán)利要求1所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該內(nèi)部電樞的各該裝 設孔各裝設有一導磁板，且各該導磁板臨接于各該永久磁鐵的外側(cè)面。
5、 如權(quán)利要求4所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該硅鋼片組包括一貫 穿該線圈的硅鋼片及二位于該硅鋼片前、后端的硅鋼片環(huán)。
6、 如權(quán)利要求5所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該外部電樞的框體的內(nèi)緣在對應于線圈該及該永久磁鐵的位置上，設有至少一組磁極感應元件， 這些感應元件與一控制器電訊連接，以同一組磁極感應元件同時感應到該線 圈及該永久磁鐵的磁場時，該控制器將電流導入這些線圈。
7、 如權(quán)利要求6所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該外部電樞經(jīng)一軸承與一軸心結(jié)合。
8、 如權(quán)利要求5所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該電動機結(jié)構(gòu)進一步 包括有二整流子，裝設于該外部電樞的內(nèi)圍部位，并位于該內(nèi)部電樞的二層基板之間，且該二整流子與該外部電樞的這些線圈相電性連接；以及二碳刷組，以至少一固定元件固定于該內(nèi)部電樞的二層基板之間，并分 別位于該二整流子的內(nèi)圍部位，且分別與該二整流子相接觸。
9、 如權(quán)利要求8所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該整流子包括有一環(huán) 形絕緣體，以及間隔嵌裝于該環(huán)形絕緣體內(nèi)圍部位的多個導電銅塊及多個斷 電銅塊。
10、 如權(quán)利要求8所述電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該碳刷組具有一呈環(huán) 狀的本體，該本體由其中心部位向外圍部位開設有呈輻射狀排列的多個容置 槽，各該容置槽各包括有一碳刷容置槽及一彈簧容置槽，彈簧容置槽接續(xù)于 該碳刷容置槽的底部，以分別容置一碳刷及一彈簧彼此相接觸，且該本體于 其中心部位橫向開設有呈環(huán)狀排列的多個穿孔彼與該彈簧容置槽的底部相 通，用以裝設導電環(huán)片，且該導電環(huán)片與該彈簧相接觸。
11、 如權(quán)利要求10所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該導電環(huán)片包括有 一內(nèi)導電環(huán)片及一外導電環(huán)片，它們彼此分別接通至一電源的正、負極；該 內(nèi)導電環(huán)片具有一內(nèi)環(huán)體，該內(nèi)環(huán)體具有多個導電插腳，它們彼此間隔插置 于該碳刷組的穿孔；該外導電環(huán)片具有一外環(huán)體，該外環(huán)體具有多個導電插 腳，它們彼此間隔插置于該碳刷組的穿孔。
12、 如權(quán)利要求10所述的電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該碳刷組的本體的 外周壁凹設有多個儲碳槽。
13、 如權(quán)利要求10所述電動的機結(jié)構(gòu)，其特征在于該外部電樞裝設有一 外部蓋體，該外部蓋體經(jīng)一軸承與一軸心結(jié)合。
14、 如權(quán)利要求13所述電動機的結(jié)構(gòu)，其特征在于該軸承為斜座軸承。
全文摘要
一種電動機的結(jié)構(gòu)，是于電動機的內(nèi)部電樞設有至少二層基板，它們彼此呈前、后相對向配置，各基板設有呈環(huán)狀排列的多個裝設孔，它們各嵌設一永久磁鐵，使相鄰的二永久磁鐵具有相反的磁極；而電動機的外部電樞設有呈環(huán)狀排列的多個線圈，它們對應前后二層基板的永久磁鐵之間而繞置于一硅鋼片組上；借助各線圈于永久磁鐵前、后側(cè)的相對旋轉(zhuǎn)作用，使增加磁力線感應的面積，進而增加動力的輸出；并利用暫停供電(斷電)設計，以防止磁滯及具有省電功能。
文檔編號H02K1/27GK101106292SQ200610105899
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者葉東華, 葉恩綜 申請人:葉恩綜;葉東華