專利名稱：電動機的結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種電動機的結構，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構。
背景技術：
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)及一轉子20 (動部電樞)。其中，定子10的內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成；而轉子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，而使轉子20與定子IO產生相對的旋轉，因而使得轉子20的 軸心23被帶動旋轉，造成動力輸出。
然而，該現有電動機的轉子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；且該現有電動機的轉子20，其永 久磁鐵21 —側邊25，在該轉子20旋轉時，將會與線圈11產生異性磁極相吸的 磁滯情形，如此，將導致該現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)明內容
發(fā)明人有鑒于前述現有電動機扭力和爬坡能力無法提升的缺點，而提供 本發(fā)明電動機結構的發(fā)明，以期能摒除先前技術所產生的缺失。
本發(fā)明的一目的是提供一種電動機的結構，以提高該電動機的扭力和爬 坡能力的效率。
根據上述的目的，本發(fā)明的電動機的內部電樞設有至少二層基板，它們 彼此呈前、后相對向配置，各基板的內側表面設有環(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，而使外部電樞與內部電樞產生相對的旋轉， 因而造成動力輸出；如此，借助各線圈于永久磁鐵前、后側的相對旋轉作用， 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構，以避免發(fā)生磁滯的現象。 根據上述的目的，通過本發(fā)明各線圈于各永久磁鐵前、后側的相對旋轉，
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
所造成的磁滯現象，以避免影響動力輸出。


圖1是現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所示內部電樞其中基板的側面圖。
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所示本體的另一側面圖。
圖16是第12所示碳刷組其中所使用的內導電環(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
有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、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。
圖2是本發(fā)明電動機結構第一較佳實施例的剖面示意圖，主要是一有刷電動 機的結構。如圖所示，本發(fā)明的電動機主要包括有一內部電樞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的內側表面上各設有呈環(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，該外部蓋體經由一
軸承45與一軸心46結合。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。
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 內圍部位，并位于內部電樞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間不當的接觸及防止漏電短路。
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 部電樞30的二層基板31之間，并分別位于二整流子50的內圍部位，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。內導電環(huán)片671具有一內環(huán)體6711,該內 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 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可經由該些固定孔621及311， 而將碳刷組60及內部電樞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摩擦時所產生的碳刷屑。
當外部電樞40的線圈42被通以電流而產生磁場時，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與內部電樞30產生相對的旋轉，因 而造成動力輸出，如此，借助各線圈40于永久磁鐵33前、后側的相對旋轉作用， 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)。此時內部電樞30及外部電樞40的相對旋轉動作將形 成發(fā)電機的作用，并借助原有的電路將所產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通電流而產生磁場，使外部電樞40與內部電樞30產生相對的旋轉時
當外部電樞40旋轉至一角度時，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與內部電樞30可產生相對的旋轉，同時，A相線圈421可因內部電 樞30及外部電樞40的相對旋轉動作，而形成發(fā)電機的作用，并將所產生電力借 原有的線路導入A相線圈421內，作為下次再放電的電能(如圖18A所示)。
當外部電樞40旋轉至另一角度時，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與內部電樞30可產生相對的旋轉，同時，C相線圈423可因內部電樞30 及外部電樞40的相對旋轉動作，而形成發(fā)電機的作用，并將所產生電力借助原有 的線路導入C相線圈423內，作為下次再放電的電能(如圖18B所示)。
當外部電樞40旋轉至再一角度時，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 與內部電樞30可產生相對的旋轉，同時，B相線圈422可因內部電樞30及外部 電樞40的相對旋轉動作，而形成發(fā)電機的作用，并將所產生電力借助原有的線路 導入B相線圈422內，作為下次再放電的電能(如圖18C所示)。
圖19是本發(fā)明電動機結構第二較佳實施例的剖面示意圖，主要是一無刷電 動機的結構，且為多層內部電樞30及多層外部電樞40的結構安排，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 設定內部電樞30為定部電樞(定子)，外部電樞40為動部電樞(轉子)，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，即設定內部電樞30為動部電樞(轉子)，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構，因此省略了 上述第一實施例當中的整流子及碳刷組元件，其他內部電樞30及外部電樞40的 構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)， 此時內部電樞30及該外部電樞40的相對旋轉動作將形成發(fā)電機的作用，并將所 產生電力借助原有的線路導入各線圈42內，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)明的結構，可設計線圈42及永久磁鐵33的極數，即該極數 或間距作適當且最有效的調整，使電動機輸出高扭力，或輸出高轉速，故本發(fā)明 的結構可依扭力與轉速的特定設計需要作遠距提供高轉速，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)明申請權利要求范圍所述的形狀構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。
權利要求
1.一種電動機的結構，其特征在于，該電動機包括一內部電樞，其設有至少二層基板，彼此呈前、后相對向配置，各該基板的內側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部電樞產生相對的旋轉，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)，此時該內部電樞及該外部電樞的相對旋轉動作將形成發(fā)電機的作用，并將所產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、 如權利要求1所述的電動機的結構，其特征在于該內部電樞為定子， 而該外部電樞為轉子。
3、 如權利要求1所述的電動機的結構，其特征在于該內部電樞為轉子， 而該外部電樞為定子。
4、 如權利要求1所述的電動機的結構，其特征在于該內部電樞的各該裝 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面。
5、 如權利要求4所述的電動機的結構，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、 如權利要求5所述的電動機的結構，其特征在于該外部電樞的框體的內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、 如權利要求6所述的電動機的結構，其特征在于該外部電樞經一軸承與一軸心結合。
8、 如權利要求5所述的電動機的結構，其特征在于該電動機結構進一步 包括有二整流子，裝設于該外部電樞的內圍部位，并位于該內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部電樞的二層基板之間，并分 別位于該二整流子的內圍部位，且分別與該二整流子相接觸。
9、 如權利要求8所述的電動機的結構，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)形絕緣體內圍部位的多個導電銅塊及多個斷 電銅塊。
10、 如權利要求8所述電動機的結構，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、 如權利要求10所述的電動機的結構，其特征在于該導電環(huán)片包括有 一內導電環(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 內導電環(huán)片具有一內環(huán)體，該內環(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、 如權利要求10所述的電動機的結構，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、 如權利要求10所述電動的機結構，其特征在于該外部電樞裝設有一 外部蓋體，該外部蓋體經一軸承與一軸心結合。
14、 如權利要求13所述電動機的結構，其特征在于該軸承為斜座軸承。
全文摘要
一種電動機的結構，是于電動機的內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、后側的相對旋轉作用，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