專利名稱：低頓轉扭矩的微型馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種微型馬達，特別是一種低頓轉扭矩的微型馬達。
針對頓轉扭矩的問題，公知技術一般是以永久磁鐵的著磁方式或是以特殊的馬達定子的外型設計來解決。其中，特殊的馬達定子的外型設計藉由特殊的修弧方式來降低頓轉扭矩，但其需要非常復雜的數(shù)學公式計算。例如，如

圖1a及圖1b的美國專利第6,044,737號所揭露的，其在圖1a的矽鋼片中沿著點P、點C及點G修去突極的虛線部份。且其修弧所依據(jù)的公式及說明如下在一徑向繞線徑向氣隙的馬達中，中央圓弧的圓心角A與修正圓弧的半徑r符合下列公式 其中A為中央圓弧的圓心角，N為定子的突極數(shù)，b0為開槽口的圓心角；且第一修正圓弧與第二修正圓弧的半徑符合以下公式，并請參閱圖1b2R(R-t)(1-cosθ)+t22[R-(R-t)cosθ]≤r≤2R(R-t4)(1-COSθ)+(t2)22[R-(R-t4)cosθ];]]> 其中R為中央圓弧的半徑，t為齒部的齒肉厚。
另一公知技術藉由特殊的“槽極比”來降低頓轉扭矩。所謂的槽極比是指“開槽口角度與突極節(jié)角(pitch angle)的比例”。例如，如圖1c的臺灣專利第40462號所揭露的，在一軸向繞線徑向氣隙的馬達中，其矽鋼片41具有數(shù)個突極43，該突極43具有對稱的外形(例如為圓弧)，且每二突極43之間具有一開槽口44，其中該單一開槽口的角度(B-A)除以突極的節(jié)角(B)所得比值介于0.55至0.68之間。
然而，上述公知技術仍有其缺點，例如修弧方式所依據(jù)的公式過于復雜，并且此修弧方式并不適用于尺寸更小的微型馬達。因此，有必要針對公知技術的缺點加以改進。
本發(fā)明的目的在于提供一種低頓轉扭矩的微型馬達。值得注意的是，本發(fā)明降低頓轉扭矩的方式相對于公知技術簡單許多，并且可以沿用既有的矽鋼片，所以不須另行設計矽鋼片的形狀，可以大幅節(jié)省成本及時間。
本發(fā)明的馬達中包含一定子與一轉子。此定子具有兩個由復數(shù)個導磁片所組成的導磁堆疊，其中每個導磁片均具有復數(shù)個“不對稱”的凸齒。并且在導磁堆疊中更有一導磁片相對于其他導磁片為“倒置”。
本發(fā)明的技術方案是一種低頓轉扭矩的微型馬達，至少包含下列元件一定子，包含一第一導磁堆疊，具有多個堆疊的不對稱導磁片，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一線圈，軸向地形成于該第一導磁堆疊上；一第二導磁堆疊，形成于該線圈上，該第二導磁堆疊具有復數(shù)個堆疊的不對稱導磁片，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一轉子，耦合于該定子。
上述線圈形成于一繞線管上。
上述轉子包含一磁環(huán)，徑向耦合于上述定子；一鐵殼，包覆該磁環(huán)及一轉軸，用以使該轉子耦合于上述定子。
該低頓轉扭矩的微型馬達還包含下列元件一底座；一軸套(sleeve)，形成于該底座中且與上述軸承耦合；及一電路板，形成于該底座上，用以驅動該定子及偵測磁場變化。
上述底座更具有一突起的軸管，該軸管以其外壁串接上述第一導磁堆疊、上述線圈及上述第二導磁堆疊，并且以該軸管的內(nèi)部容納上述軸套于其中。
上述導磁片具有一中央開口。
上述凸齒的外緣與凸齒的幾何中心的距離不完全相等。
上述導磁片至少包含矽鋼片及鎳鋼片。
一種低頓轉扭矩的微型馬達，至少包含下列元件一定子，至少包含一第一導磁堆疊，具有復數(shù)個堆疊的導磁片，每一該導磁片具有復數(shù)個不對稱的凸齒，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；
一繞線管，形成于該第一導磁堆疊上，該繞線管具有至少一個線圈；一第二導磁堆疊，形成于該繞線管上，該第二導磁堆疊具有復數(shù)個堆疊的導磁片，每一該導磁片具有復數(shù)個不對稱的凸齒，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一轉子，耦合于該定子。
上述轉子包含一磁環(huán)，徑向耦合于上述定子一鐵殼，包覆該磁環(huán)；及一轉軸，用以使該轉子耦合于上述定子。
該低頓轉扭矩的微型馬達，包含下列元件一底座；一軸套(s1eeve)，形成于該底座中且與上述軸承耦合及一電路板，形成于該底座上，用以驅動該定子及偵測磁場變化。
上述底座更具有一突起的軸管，該軸管以其外壁串接上述第一導磁堆疊、上述繞線管及上述第二導磁堆疊，并且以該軸管的內(nèi)部容納上述軸套于其中。
上述導磁片更具有中央開口。
上述凸齒的外緣與凸齒的幾何中心的距離不完全相等。
上述導磁片至少包含矽鋼片及鎳鋼片。
本發(fā)明提出的低頓轉扭矩的微型馬達，可使頓轉扭矩的振幅降低及頻率改變(偏移)。從而可以使頓轉扭矩的波形的零點不會與轉動扭矩(runningtorque)的波形的零點交會而形成死點(die point)并改善馬達的特性。而且，本發(fā)明降低頓轉扭矩的方式較公知技術簡單許多，可以沿用既有的矽鋼片，不須另行設計矽鋼片的形狀，從而大幅度地節(jié)省了成本及時間。
圖1a為一公知徑向繞線徑向氣隙的馬達的矽鋼片；圖1b為圖1a的矽鋼片的突極；圖1c為一公知軸向繞線徑向氣隙的馬達的矽鋼片；圖2a為本發(fā)明的分解圖；圖2b為本發(fā)明的立體剖面圖；圖3a為本發(fā)明的單一導磁片的俯視圖；圖3b為本發(fā)明的導磁堆疊的立體透視圖；圖3c為說明以本發(fā)明的定子結構；圖3d為圖3c的局部放大圖；及圖4為說明依據(jù)本發(fā)明的定子結構所得的力矩與機械角的關系與現(xiàn)有技術的對比圖。
圖號說明；41、矽鋼片 43、突極 44、開槽口 100、定子 110、第一導磁堆疊115、導磁片 117、凸齒 115a、上導磁片 115b、下導磁片120、第二導磁堆疊 130、繞線管 150、電路板 200、轉子210、磁環(huán) 220、鐵殼 230、轉軸 300、底座 350、軸管500、軸套 600、曲線 700、曲線請參閱圖3a，該圖為本發(fā)明的單一導磁片115的俯視圖。如圖所示，每個導磁片115均具有一中央開口140(例如為一圓形開口)以及多個“不對稱”的凸齒117，此中央開口140具有一幾何中心145。明顯地，若此中央開口140為圓形則導磁片115的幾何中心145為圓心，此“不對稱”是指凸齒117的外緣與幾何中心145的距離(半徑)不完全相等。例如r1即不等于r2。又或者是，此凸齒117的一端較寬并朝向另一端逐漸變窄。又或者是，依據(jù)一由幾何中心145沿徑向延伸而出的中心線(例如中心線X及中心線Y)，在任一凸齒117中被此中心線所分割的兩部分具有不同的形狀。
請參閱圖3b，該圖為本發(fā)明的第一導磁堆疊110(或第二導磁堆疊120)的立體透視圖，以詳細說明本發(fā)明的堆疊方式的實施例。此一第一導磁堆疊110具有復數(shù)個(例如2個)堆疊的導磁片115，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為“倒置”。圖中為清楚地表示出有一導磁片相對于其他導磁片為“倒置”，故以虛線標示出部份置于下方的導磁片。例如，圖3b中的置于下方的導磁片115b(部份以虛線表示)相對于置于上方的導磁片115a即為“倒置”。更詳細地說，若在每一導磁片115的某一表面上做一記號(例如點或線，但未顯示)則堆疊后上導磁片115a的記號將會面對下導磁片115b的記號(因為下導磁片115b為倒置)。但值得注意的是，此下導磁片115b與上導磁片115a具有完全相同的外型，此處所指的“上”及“下”僅是用以說明何謂“倒置”。類似地，此第二導磁堆疊120亦具有復數(shù)個堆疊的導磁片115，每一導磁片115均具有復數(shù)個不對稱的凸齒117。
此外，本發(fā)明的定子結構100及其他部份更如圖3c、圖3d所示，若此第一導磁堆疊110具有n個凸齒117，且第二導磁堆疊120具有n個凸齒117，則此定子100將可形成2n個凸極(salient pole)。此導磁片泛指可導磁的薄片，例如矽鋼片、鎳鋼片等均可。
請回到圖2a及圖2b，本發(fā)明的轉子200耦合于上述定子100，且此轉子200包含一磁環(huán)210、一鐵殼220以及一轉軸230，其中此磁環(huán)210徑向耦合于上述定子100，此鐵殼220大致上成一杯狀并包覆著磁環(huán)210的上方及側壁，藉由此轉軸230，轉子200可耦合于上述定子100。更詳細地說，此轉軸230由轉子200的鐵殼220延伸而出，且貫穿上述第一導磁堆疊110、繞線管130及第二導磁堆疊120。
仍請參閱圖2a及圖2b，此外，本發(fā)明的微型馬達可包含一電路板150、一底座300及一軸套(sleeve)500。其中此底座300用以承載此電路板150，且此電路板150之上更具有驅動IC及霍耳元件，分別用以驅動定子及偵測定子的磁場變化。
請回到圖2a，此底座300更具有一突起的軸管350，此軸管350可以其外壁串接第一導磁堆疊110、繞線管130及第二導磁堆疊120，并且以軸管350的內(nèi)部容納軸套(s1eeve)500于其中。之后，一端連結于轉子200的轉軸230再穿過此軸套500而使轉子200與定子100形成耦合。
如圖4所示，依據(jù)本發(fā)明，可使頓轉扭矩的振幅降低及頻率改變(偏移)。如此可以使頓轉扭矩的波形的零點不會與轉動扭矩(running torque)的波形的零點交會而形成死點(die point)并改善馬達的特性。其中曲線700為本發(fā)明的頓轉扭矩的波型，曲線600為公知頓轉扭矩的波型。除此之外，依據(jù)本發(fā)明的導磁片堆疊結構所得降低頓轉扭矩的效果會較僅修弧的公知技術更好。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的專利保護范圍。對于本領域普通專業(yè)技術人員，可進行各種等同的變化或修改，任何等同變化或修改，均應包括在本發(fā)明的構思和專利保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于該馬達至少包含下列元件一定子，包含一第一導磁堆疊，具有多個堆疊的不對稱導磁片，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一線圈，軸向地形成于該第一導磁堆疊上；一第二導磁堆疊，形成于該線圈上，該第二導磁堆疊具有復數(shù)個堆疊的不對稱導磁片，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一轉子，耦合于該定子。
2.如權利要求1的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述線圈形成于一繞線管上。
3.如權利要求1的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述轉子包含一磁環(huán)，徑向耦合于上述定子；一鐵殼，包覆該磁環(huán)及一轉軸，用以使該轉子耦合于上述定子。
4.如權利要求1的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于還包含下列元件一底座；一軸套(sleeve)，形成于該底座中且與上述軸承耦合；及一電路板，形成于該底座上，用以驅動該定子及偵測磁場變化。
5.如權利要求4的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述底座更具有一突起的軸管，該軸管以其外壁串接上述第一導磁堆疊、上述線圈及上述第二導磁堆疊，并且以該軸管的內(nèi)部容納上述軸套于其中。
6.如權利要求1的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述導磁片具有一中央開口。
7.如權利要求1的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述凸齒的外緣與凸齒的幾何中心的距離不完全相等。
8.如權利要求1的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述導磁片至少包含矽鋼片及鎳鋼片。
9.一種低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于該馬達至少包含下列元件一定子，至少包含一第一導磁堆疊，具有復數(shù)個堆疊的導磁片，每一該導磁片具有復數(shù)個不對稱的凸齒，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一繞線管，形成于該第一導磁堆疊上，該繞線管具有至少一個線圈；一第二導磁堆疊，形成于該繞線管上，該第二導磁堆疊具有復數(shù)個堆疊的導磁片，每一該導磁片具有復數(shù)個不對稱的凸齒，且其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置；一轉子，耦合于該定子。
10.如權利要求9的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述轉子包含一磁環(huán)，徑向耦合于上述定子一鐵殼，包覆該磁環(huán)；及一轉軸，用以使該轉子耦合于上述定子。
11.如權利要求9的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于還包含下列元件一底座；一軸套(sleeve)，形成于該底座中且與上述軸承耦合及一電路板，形成于該底座上，用以驅動該定子及偵測磁場變化。
12.如權利要求11的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述底座更具有一突起的軸管，該軸管以其外壁串接上述第一導磁堆疊、上述繞線管及上述第二導磁堆疊，并且以該軸管的內(nèi)部容納上述軸套于其中。
13.如權利要求9的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述導磁片更具有中央開口。
14.如權利要求9的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述凸齒的外緣與凸齒的幾何中心的距離不完全相等。
15.如權利要求9的低頓轉扭矩的微型馬達，其特征在于上述導磁片至少包含矽鋼片及鎳鋼片。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種低頓轉扭矩的微型馬達，至少包含一定子及一轉子。其中此定子更包含一串接的第一導磁堆疊、一繞線管與一第二導磁堆疊而成一軸向繞線。此第一導磁堆疊與此第二導磁堆疊均具有復數(shù)個堆疊的導磁片，且每個導磁片具有復數(shù)個不對稱的凸齒，其中至少一個導磁片相對于其他導磁片為倒置。此轉子耦合于該定子而成一徑向氣隙馬達。本發(fā)明提出的低頓轉扭矩的微型馬達，可使頓轉扭矩的振幅降低及頻率改變(偏移)。從而可以使頓轉扭矩的波形的零點不會與轉動扭矩的波形的零點交會而形成死點并改善馬達的特性。而且，本發(fā)明降低頓轉扭矩的方式較公知技術簡單許多，可以沿用既有的矽鋼片，不須另行設計矽鋼片的形狀，從而大幅度地節(jié)省了成本及時間。
文檔編號H02K3/04GK1399396SQ01123458
公開日2003年2月26日 申請日期2001年7月25日 優(yōu)先權日2001年7月25日
發(fā)明者黃文喜, 林國正, 游守德, 劉志浩 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司