[发明专利]具有栅栏式定子的外盘式马达

说明书

本发明公开了一种具有栅栏式定子的外盘式马达，包括一枢轴；多个平行配置的盘式外转子，分别包括一盘本体及偶数个永久磁铁，盘本体中心垂直固设于枢轴，且相邻的永久磁铁以同极性相对方式均匀排列，盘式外转子的永久磁铁的相异磁极则彼此相对，栅栏式定子，包括多个长条状铁芯，分别平行上述轴向均匀排列分布于一个以枢轴为心的圆管，并以两极分别对应前述永久磁铁，铁芯数目大于永久磁铁一倍且低于两倍；及一个致能控制器，提供交流时脉式驱动信号，使得每两相邻的时脉式驱动信号具有一均匀相位差，栅栏式定子的前述相位差总和为360度的非零整数倍。

技术领域

本发明涉及一种外盘式马达，尤其是一种具有栅栏式定子的外盘式马达。

背景技术

常见的永磁式直流伺服马达，是把永久磁铁设置在外围的转子，而将电枢线圈设置在核心的定子处，无论是电流经过电枢线圈会因为电阻而发热，或是在换相过程中发生电流跳接时的骤热，都难以轻易散出；如果是应用于直接驱动系统时，转子处的高热将传导至传动轴，长久使用下，会逐渐导致传动轴的变形；相对的，如图1所示的永磁式交流伺服马达9，其具有电枢线圈91的定子设置于马达外层，永久磁铁93则设置于电枢线圈91内侧核心的转子，因此散热较佳，且有较高的功率体积比。部分外转子马达，虽然克服了电枢线圈的散热问题，但受限于内外层包覆式的结构设计，使得面对输出扭力变更与安装空间限制等问题时，其应变的弹性也减少了。

另方面，由于马达运行主要是依赖磁力的异极相吸和同极相斥，磁力线的分布在马达运行中占有决定性的影响。因为空气的磁阻甚高，如果永磁装置和线圈中的铁芯，在封闭回路中所占途径比例越低，经过的空气区域越长，磁阻将大幅升高，磁通因而分散，效率也随之降低。一种现有盘式发电机8，如图2所示，虽披露有盘式外转子81的马达结构，但对上述的发热及耗能问题并无适当解答。此外，永久磁铁和线圈83的数目未曾妥善匹配，也将导致磁回路无法均匀作用，在每一作用周期中可能造成出力忽大忽运转不均匀状况。

如何让永久磁铁的磁极和铁芯的间隙缩小，并且构成适当的磁回路，让磁通量集中在预期通路中避免发散，并且妥善运用时变的驱动信号，形成电磁铁和永久磁铁有效率地交互作用，由此提升马达的能量转换效率，就是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的一目的，在提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，通过定子铁芯与转子永久磁铁的数目比例，确保空气间隙有效缩减，磁通路顺畅，达到减少发热及降低耗能的功效。

本发明另一目的，在提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，利用时脉式驱动信号间的相位差，配合铁芯和永久磁铁的比例配置，让马达整体磁力驱动均匀，运转顺畅。

本发明再一目的，在提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，通过盘式外转子的结构使具有线圈绕组的定子不被包覆，易于散热而顺利延长马达组件的寿命。

本发明又一目的，在提供一种具有栅栏式定子的外盘式马达，通过每两个彼此平行配置的盘式外转子之间设置一组栅栏式定子的结构，可以依需要向前述外盘式转子的两外侧同轴扩充，达到不变更马达单体的规格设计，而能弹性因应输出扭力与安装空间的需求。