[發明專利]直流馬達的內外圈定子結構

在審

• 申請號: 201610041012.8
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN106992643A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 吳連信
• 申請（專利權）人: 信澤馬達有限公司
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明是一種直流馬達的內外圈定子結構，尤指在一圓柱狀的殼體內壁環設一外定子，再于軸心位置設置一內定子，令該外定子與內定子之間能形成一轉動空間，供容納一中空型轉子的定子結構。

背景技術

馬達(Electric motor)，又稱電動機，是一種能將所接收到的電力轉化成機械能，之后，再利用該機械能產生動能，進而驅動其他裝置的電器設備。由于，動能是人們日常生活中主要運用的能量型態，而電能又具有易儲存、傳輸及潔凈等特性，所以，能夠被電能驅動，輸出動能的馬達，即成為人們生活中不可或缺的重要器具。

一般言，依照驅動電能的不同，馬達又可分為直流馬達、交流馬達與脈沖馬達等類型，其中，直流馬達的“轉速-轉矩”與“電流-轉矩”等特性曲線，均為線性關系，具有易于控制輸出速度、啟動轉矩較大等特點，易于進行變速控制，因而成為工業自動化上的關鍵技術，而本發明的目的，即是針對直流馬達進行改良。

請參閱圖1A所示，直流馬達1的基本架構包括一殼體10、一樞軸11、一轉子12(rotor)、一定子13(stator)及一換向器14(commutator)，其中，該殼體10內設有一容納空間101，該樞軸11樞設在該殼體10內，且其一端的輸出軸111凸露在該殼體10之外，該轉子12由多個硅鋼片組合而成，且組裝固定至該樞軸11上，該轉子12上纏繞有多匝線圈。該定子13為永久磁鐵所組成，且固設在該殼體10的內壁對應于該轉子12的外側周緣，并與該轉子12保持一間距，該換向器14設在該容納空間101內，能接收外部電力，并將電力輸送至該轉子12，且該換向器14還能隨著該換向器14的轉動，改變輸送的電流方向。

根據佛來明左手定則或右手開掌定則，當一導線被放置于一磁場內，若該導線通上電流后，該導線所產生的磁場會切割原有磁場的磁場線，進而使該導線產生移動，所以，當轉子12上的線圈通電后，其所產生的磁場，會切割定子13所產生的磁力線，而生成旋轉扭矩造成轉子12的轉動，并將電能轉換成動能，舉例而言，請參閱圖1B所示，當定子13的磁力線為由左至右時，若轉子12的線圈的電流方向為由右方流入左方流出，此時，該轉子12所產生的旋轉扭矩會迫使該轉子12順時針旋轉。

如前所述，直流馬達1的優勢，是在于易于控制轉子12的轉速，所以適合應用于工業自動化技術上。在控制直流馬達1時，本領域技術人員可透過改變線圈上的電流大小，以增強或減弱該定子13在線圈上產生的動能，然而，線圈纏繞的密度有其限制，電流的改變幅度也不能非無限制，所以，發明人考慮到，是否能對直流馬達1的結構進行改良，以在不大幅增加整體體積的前提下，提升轉子12速度的可控制性與轉速范圍？

此外，發明人在研究過程中還發現，在已知的直流馬達中，本領域技術人員必須在該輸出軸111上額外組裝其它的傳動機構(如：齒輪組)，才能將該轉子12產生的動能傳遞出去，但傳動機構的配置卻會造成結構復雜化，以及動能的必然耗損。此外，由于該輸出軸111凸露在該殼體10外的一端是自由端，所以，該輸出軸111的長度必須被設計的較短，以避免發生“軸線偏移”的問題。據此，當該樞軸11欲以高轉速，產生足夠的轉動扭力帶動該傳動機構時，該樞軸11與傳動機構間其實承受了極大的負荷，很容易產生磨損，進而因受力不均勻，而導致該輸出軸111的軸線仍逐漸發生偏移的問題。

綜上所述，現有的直流馬達的整體架構于實施使用上，仍存有部分缺失，因此，如何對直流馬達的結構進行改良，以提升其轉速的可控制性，并解決“軸線偏移”的問題，即成為目前各制造、設計直流馬達的廠商，亟欲解決的一重要課題。

發明內容

鑒于已知直流馬達在轉速的可控制性上應仍有改良的空間，且長久使用后容易產生“軸線偏移”的問題，發明人經過多年來不斷地鉆研，經過反復的測試、改良并實作分析后，終于設計出本發明的一種直流馬達的內外圈定子結構，以期能改善馬達的效能與耐用性。