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TW200843295A - Brushless motor - Google Patents

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Publication number
TW200843295A
TW200843295A TW096148763A TW96148763A TW200843295A TW 200843295 A TW200843295 A TW 200843295A TW 096148763 A TW096148763 A TW 096148763A TW 96148763 A TW96148763 A TW 96148763A TW 200843295 A TW200843295 A TW 200843295A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
annular
yoke
magnetic
rotor
permanent magnet
Prior art date
Application number
TW096148763A
Other languages
English (en)
Inventor
Li-Cheng Dong
Shigeru Endo
Original Assignee
Nsk Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2006354519A external-priority patent/JP2008167588A/ja
Priority claimed from JP2007201797A external-priority patent/JP2009038910A/ja
Application filed by Nsk Ltd filed Critical Nsk Ltd
Publication of TW200843295A publication Critical patent/TW200843295A/zh

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786Outer rotors
    • H02K1/2787Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
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    • H02K5/128Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs
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    • H02K7/086Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • H02K7/088Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly radially supporting the rotor directly

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Description

200843295 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關用在異於空氣之氣氛, 數個無刷馬達。 【先前技術】 例如在半導體製造設備中,爲盡可能 空室之超高真空氣氛中進行工件的處理加 況之致動器而言,例如於一用在工件定位 中’包含諸如普通滑脂等揮發性成份之潤 動軸之軸承。因此,藉由以諸如金、銀等 之一內環及一外環來增加潤滑度。於目前 一具有良好熱阻及排氣極小之穩定材料來 料、金屬線塗布材料以及層疊磁極之黏著 特別是近年來,半導體之集積已經改 由1C圖案的微型化連同該改進同時達到 造可配合該微型化的晶圓,要求晶圓品質 符合此需求,要緊的是進一步減少用於晶 理室中的雜質氣體的濃度。並且,爲依需 理’須使用高精密定位設備。由此觀點, 器之硏究指出以下種種問題。 在一驅動馬達用於一設有超高真空_ 況下,即使一具有優異熱阻及極少排氣二 緣材料及金屬線塗布等,只要此材料係芊 例如真空中之複 移除雜質,於真 工。就用於此情 設備之驅動馬達 滑油無法用於驅 軟金屬電鍍軸承 情況下,亦選擇 用於線圈絕緣材 劑等。 進,並因此,藉 更高密度。爲製 的高均一性。爲 圓之低壓氣體處 求進行微型化處 對上述習知致動 氛之真空室中情 .材料用於線圈絕 機絕緣材料,此 -4- 200843295 材料即會於表面有微孔並有無數孔。一旦暴露於空氣,此 材料即吸收並貯存氣體、水分子等於表面上的孔。脫氣, 亦即藉由真空排氣去除此等雜質分子需要很長時間。因此 ,難以防止生產效率的降低。 因此,藉由使用沿圓周相對表面之永久磁鐵無刷馬達 作爲驅動馬達型來消除轉子的電配線,且藉由一圓筒形金 屬隔板配置於定子與轉子間的狹窄間隙,將使用諸如線圈 絕緣材料及線塗布等許多有機材料之定子側與一超高真空 氣氛隔開。因此,用以防止吸留雜質分子排出之機構已經 用在很多方面。 惟,雖無用於轉子之電配線,卻通常使用黏著劑來固 定永久磁鐵及轉子軛,並因此,來自黏著劑之吸留雜質分 子之排出於超高真空氣氛中無法被忽視。廣泛使用黏著劑 的原因在於,轉子軛與永久磁鐵之線性膨脹係數差所造成 的應力被黏著劑所吸收,並避免永久磁鐵於極高溫或低溫 下龜裂或割斷。 爲應付此一問題,專利文獻1揭示一種具有用以防止 吸留雜質分子排出之機構的馬達。該機構係轉子軛設有二 大徑段,其具有沿軸向外加永久磁鐵之厚度的直徑,多數 永久磁鐵之間充塡固化樹脂以固定此等永久磁鐵,轉子軛 覆以一薄管,該薄管具有涵蓋此二大徑段之長度,且開口 緣個別藉由熔接,以此二大徑段密封。 專利文獻1未審查之日本特許申請案早期公開號碼 第 2000-69696 號 200843295 【發明內容】 本發明解決之問題 雖然轉子軛係形成一磁路之零件,轉子軛卻具有磁通 變化極小,且幾乎無過電流漏失之特性。因此,廣泛使用 低碳鋼’該低fe鋼雖屬於結構材料,卻係鐵磁性材料。另 一方面,就覆蓋轉子軛之大徑段連同固定永久磁鐵之固化 樹脂之薄管而言,較佳係使用諸如沃斯田鐵不銹鋼等非磁 性材料,以防止磁通之短路。 惟,難以藉由熔接完全密封上述具有相當不同材料特 性之材料,並因此需要一進步技術。並且,若固化樹脂附 著於一熔接零件。即造成不良熔接。當容許通過定子之磁 通減少所造成之馬達性能降低,並使用與轉子軛相同之材 料於薄管,使轉子軛容許磁通通過而不會飽和時,較佳係 轉子軛爲一具有某一體積量及大熱容之構造。相對地,較 佳係薄管極薄以窄化馬達之氣隙,且因熱容極小以致於薄 管難以完全密封,並因此薄管遭到變形及龜裂。並且,諸 如用於轉子軛者之具有鐵磁性之金屬材料極可能生銹,且 須在熔接後接受諸如鍍鎳等之防銹處理,以防止塵埃產生 於一真空室中。惟,應用於熔接部上的板易於產生小孔, 且可能自此處生銹。 本發明係有鑑於此等習知技術之問題而開發完成者, 本發明之一目的在於提供一種無刷馬達,其具有高性能及 高可靠性,並用在異於空氣之氣氛中,惟防止固定磁極所 -6· 200843295 造成的大氣污染。 解決問題之機構 根據本發明提供一種表面永久磁鐵型無刷馬達,係用 在異於空氣之氣氛中,包含: 一外殻; 一隔板,自外殼延伸,並將空氣側與一遠離空氣之相 對側隔離; 一外轉子單元,相對於隔板配置在遠離空氣之相對側 , 一軸承裝置,相對於外殼,自由旋轉地支承外轉子單 元;以及 一定子,相對於隔板配置於空氣側; 其中該外轉子單元包含:一環形軛,由一磁性體形成 ;段形磁極,藉由夾入隔板,與定子相對,並由分配給各 磁極之永久磁鐵形成;以及一對環形固定構件,軸向配置 於環形軛二側,俾固定該等磁極於環形軛;且 環形固定構件之內徑小於環形軛之內徑,且該等環形 固定構件彼此間最小距離小於該等磁極之軸向最大長度。 根據本發明,提供一種表面永久磁鐵型無刷馬達,係 用在異於空氣之氣氛中,包括: 一外殼; 一隔板,自外殼延伸,並將空氣側與一遠離空氣之相 對側隔開; 200843295 一外轉子單元’相對於隔板配置在遠離空氣之相對側 一軸承裝置,相對於外殼’自由旋轉地支承外轉子單 元;以及 一定子,相對於隔板配置在空氣側; 其中外轉子單元包含:一環形軛,由一磁性體形成; 段形磁極,藉由夾入隔板,與定子相對,並由分配給各磁 極之永久磁鐵形成;以及一對環形夾持具,軸向配置於該 環形軛二側,俾固定磁極於環形軛;且 環形夾持具具有一夾持段,在裝配於該環形軛狀態下 ,該夾持段可沿圓周方向與相鄰磁極之一側面接合。 根據本發明之無刷馬達,環形固定構件之一內徑小於 環形軛之一內徑,且環形固定構件彼此間的最小距離小於 磁極之軸向最大長度。因此,雖然磁極間有間隙,卻由於 不使用黏著劑而使用環形固定構件將磁極附裝於環形軛, 遂例如可防止磁極沿氣隙方向掉落,抑制大氣污染。於此 方面,在本說明書中,除非另外說明,否則、、軸向〃意指 馬達,亦即轉子軛之軸向。 磁極之環形軛側面之一軸向長度等於或小於環形軛之 磁極附著表面之一軸向長度,於裝配狀態下,磁極之軸向 二端面係傾斜而相互朝定子靠近之斜面,且環形固定構件 係非磁性體,並具有實質上平行於斜面延伸之錐形面。即 使因溫度變化而發生各零件之熱膨脹差,仍可防止磁極龜 裂或割斷。因此,可提供一具有高度可靠性的馬達。 200843295 較佳地,相鄰磁極之沿圓周方向彼此相對之側面在裝 配於環形軛狀態下分開,且較佳地,環形固定構件具有一 自環形軛之內徑徑向向內突出之突出部,且突出部以在裝 配於環形軛狀態下介於相鄰磁極間較佳。例如,如自環形 軛之軸向觀看,可使外周面相對於磁極之弧角小於3 60度 /磁極數。因此,於相鄰磁極之相對側面(沿圓周方向)間 出現一間隙,且若環形固定構件之突出部隔規則間隔形成 ,即可藉由沿圓周方向配置均等分布的磁極,減小齒槽扭 矩。而且,藉由於突出部與磁極間設有小間隙,即使不使 用黏著劑來防止空氣污染,仍可提供一種於極高溫或低溫 下不會產生磁極之龜裂及割斷之無刷馬達,該無刷馬達維 持與藉黏著劑固定磁極情形之馬達相同的性能及可靠性, 並容易提供功能上的保證。 藉上述本發明,外轉子單元由一簡單圓環以及上及下 環形固定構件構成,並因此可提供一種無刷馬達,其零件 構造簡單,製造成本及裝配成本減低,且容易提供功能上 的保證。 藉本發明之無刷馬達,環形夾持具具有一夾持段,該 夾持段在裝配於環形軛狀態下,可與相鄰磁極之一側面接 合。因此,雖然磁極間有間隙,卻由於不使用黏著劑而使 用環形夾持具將磁極附著於環形軛,遂例如可防止磁極沿 氣隙方向掉落,抑制大氣污染。 較佳地,磁極之環形軛側面之一軸向長度等於或小於 環形軛之磁極附著表面之一軸向長度,較佳地,與磁極附 -9 - 200843295 著面相對之面之一圓周方向長度大於與磁極之定子相對之 面之一圓周方向長度,且較佳地,磁極之二軸向端面相互 平行。沿圓周方向之相鄰磁極之側面不相互接觸,並因此 ,即使於極高溫或低溫等下發生各零件之熱膨脹差,仍可 防止磁極出現龜裂及割斷。因此,可提供一具有高度可靠 性的馬達。 較佳地,相鄰磁極之沿圓周方向彼此相對之側面在裝 配於環形軛的狀態下隔開,且較佳地,環形夾持具夾持段 包含一突出於相鄰磁極之沿圓周方向相對之側面間之突出 部,又較佳地,突出部在裝配於環形軛的狀態下介於相鄰 磁極間。例如,從環形軛的軸向看來,可使磁鐵之外周面 的弧角小於3 60度/磁極數。因此,於相鄰磁極之相對側 面間(沿內周方向)出現一間隙,且若環形夾持具夾持段 之突出部隔規則間隔形成,即可藉由沿圓周方向配置均等 分布的磁極,減小齒槽扭矩。甚而,藉由於突出部與磁極 間設有小間隙,即使不使用黏著劑來防止空氣污染,仍可 提供一種於極高溫或低溫下不會產生磁極之龜裂及割斷之 無刷馬達,該無刷馬達維持與藉黏著劑固定磁極情形之馬 達相同的性能及可靠性,並容易提供功能上的保證。 較佳地,突出部爲一平行於磁極之一側面的板段。 若環形夾持具由一非磁性材料製薄板形成,即對磁極 之磁場無影響。 藉上述本發明,外轉子由一簡單圓形環以及上及下環 形夾持具構成,並因此可提供一種零件構造簡單,製造成 -10- 200843295 本及裝配成本減低,並容易提供功能保證之無刷馬達。 【實施方式】 實施本發明之最佳模式 以下將參考圖式,說明本發明之一實施例。於本竇施 例中,使用一表面永久磁鐵型3 2 -極3 6 ·槽外轉子無刷型 之直驅式馬達作爲一無刷馬達例子。32-極3 6-槽之槽組合 係8-極9-槽之槽組合之4倍的配置,一般說來已知其齒 槽力量小,惟磁吸力沿徑向發生,造成於旋轉時的極大振 動。藉由採用2n倍(η係一整數),抵銷徑向磁吸力,並 因此可減小旋轉時的振動,而不會增加定子及轉子的圓形 度及同軸度,以及機構零件之剛性。該配置亦本來就具有 很小的齒槽,因此,可獲得極平穩的旋轉。同時由於馬達 具有數目極多的磁極,相對於機械角度之週期,電角度的 週期很大,並因此具有良好的定位可控制性。因此,本發 明例如適於一不使用減速器來驅動機器人設備之直驅式馬 達。亦可減少定子連接段的厚度、突出磁極寬度以及轉子 軛的厚度,而不會減少磁通總量,且因此本發明例如適於 直徑大及寬度狹窄的細長形直驅式馬達。 圖1係根據本實施例,一無刷馬達例之一直驅式馬達 之剖視圖。參考圖1,詳細說明直驅式馬達DD之內部配 置。一外殼1 〇包含:一圓板1 0a,附著於一表面板G ;以 及一圓筒段1 〇b,位於其中央,該外殼1 〇具有一形成於 圓筒段1 Ob的中央開口 1 〇c,容許配線等通至一定子。 -11 - 200843295 藉此一構造,可自外殼10之圓筒段10b徑向向外依 序配置一檢測器(解析器)及一定子2 9,並因此可容易 調整檢測器相對於定子29的角度。因此,若添設旋轉驅 動一外轉子單元以作爲參考的設備,即可藉由設定一包含 裝設定子29及檢測器之設備的外殻1 〇,高精度調整檢測 器相對於定子的角度。因此,可防止因換向偏移而發生的 ’角度定位精密度減少,並增加一驅動控制電路對馬達的可 相容性。稍後將說明檢測器。 一隔板1 3由非磁性材料之不銹鋼製成,並包含:一 厚凸緣底段13a’配合於外殼1〇之圓板10a之上表面; 以及一薄杯形圓筒段1 3 b,自其內周緣軸向延伸。凸緣底 段1 3 a藉螺栓(圖中未顯示)固定於外殻i 〇。凸緣底段 13a的下表面經過溝槽加工,供塡入一密封構件。在一密 封構件OR塡入溝槽後,藉螺栓螺緊凸緣底段丨3 a及外殼 10 ’並因此,螺緊部完全與空氣側分開。因此,外殼1〇 及隔板1 3所圍繞的內部空間氣密與外部隔開。於此方面 ,可替代使用密封構件OR達到氣密,此等構件可藉由電 子束熔接、雷射束熔接等達到氣密。隔板1 3亦不必爲非 磁性材料,由具有高抗蝕性及特別小之磁力的沃斯田鐵系 不銹鋼S U S 3 1 6製成。於此方面,若熔接凸緣底段1 3 a與 杯形圓筒段1 3b,此二段即因可熔接性而由Su S3 1 6以相 同方式製成。 於圓板l〇a之外周頂面上,一圓形軸承夾持具〗7藉 多數螺栓1 8固定於隔板1 3之外側。用於真空之一雙排滾 •12- 200843295 珠軸承(特殊環境軸承裝置)之一外環以配合方式附著於 軸承夾持具17,並藉多數螺栓18緊固在一起。同時,軸 承19之一內環與一圓筒形轉子軛21之外周配合。 軸承1 9係一雙排多點接觸滾珠軸承’其等可藉一軸 承支承一徑向、一軸向及一力矩負載。使用該型軸承,對 直驅式馬達D1而言,一軸承即足夠,並因此可使本發明 之雙軸同馬達系統細長形。軸承1 9使用一麻田散鐵系不 銹鋼作爲用於一內環及一外環之材料,其原因在於該材料 具有高抗蝕性並可藉由淬火硬化。使用一陶瓷滾珠於一滾 動元件,並使用甚至於真空中仍不會固化之真空滑脂於一 潤滑油。 於此方面,軸承1 9可使用金屬潤滑於內環及外環, 其中電鍍諸如金或銀之軟金屬,甚至於真空中亦無滲氣排 出。替代地,可使用十字滾子、十字滾珠、十字錐形軸承 ,並可在加壓狀態下使用,或可進行氟化塗布處理(DFO )以改進潤滑性。 一外轉子23具有:一圓筒形段23a ; —凸緣段23b, 自其上緣徑向延伸;以及一配合段23 c,形成於一凸緣底 段23b的下表面。配合段23c配合並在位置上固定於一轉 子軛21。 一外轉子單元MR包含:一外轉子23 ; —環形轉子 軛2 1,由一用來形成一磁路之磁性材料製成;一永久磁 鐵22,附裝於環形轉子軛2 1之內周面;以及一環形固定 構件24,由一用來機械緊固永久磁鐵22及轉子軛21之 -13-
200843295 非磁性材料製成。 圖2係自一軸向所取一外環轉子單元MR之視 3係外環轉子單元MR之立體圖。圖4係圖1之配 頭IV所示之一部分之放大圖,其一部分簡化。如 示,永久磁鐵22包含N極與S極磁鐵交錯之32 ,各磁鐵係總數各爲1 6之磁性金屬,且各磁極具 段形式。 永久磁鐵22由具有局能量積之銳(Nd (銳) )-B (硼))磁鐵製成。銨磁鐵相較於鐵,具有極 脹係數,並具有脆弱及易斷性質。於本實施例中, 鐵22塗布鎳以增加抗蝕並確保摩擦阻力。藉由邡 表面處理,可使永久磁鐵難以吸留雜質分子,並K 環形夾持具24固定時因滑脫,以及當暴露於極fl 溫度下因滑動摩擦而產生塵埃,因此,永久磁鐵適 空環境。個別永久磁鐵呈扇形,且接觸轉子軛2 1 側係一弧,在形狀上具有等於或略大於接觸轉子車J 內周者之半徑。永久磁鐵22具有3 60度/32=11· 略小的外周弧角。亦即,——間隙沿圓周方向設於木I 磁鐵22之相對側面之間,並可沿圓周方向配置f 的永久磁鐵22。 永久磁鐵22之一屬於定子29 (氣隙)側之P 22c以及與其相對之外徑側面22b係弧,在形狀」 附裝於轉子軛2 1時,個別永久磁鐵2 2之弧之中4 旋轉中心相同之點的半徑。 圖。圖 置中箭 圖2所 個磁極 有一分 _Fe (鐵 i小線膨 永久磁 i以此種 ί止當藉 ί或極低 I於一真 之外徑 巨21之 25度或 目鄰永久 3等分布 勺徑側面 t具有當 二、成爲與 -14 - 200843295 永久磁鐵22(於圖式中未顯示)之圓周側面之形狀 呈直線,且垂直於附裝有永久磁鐵之周面。並且,於圖4 中,永久磁鐵22之二軸向端面22a、22a呈直線,惟沿垂 直於軸線之方向,相互略微傾斜靠近。永久磁鐵22之圓 周側面(於圖式中未顯示)及二軸向端面之各邊緣削角, 並避免龜裂及割斷。 轉子軛21由具有高磁力之低碳鋼製成,並在成形加 工後接受鍍鎳,以增加防銹及抗蝕,並防止在更換軸承時 的摩擦。轉子軛21在形狀上爲圓筒形。如圖4所示,配 置永久磁鐵22處之轉子軛21之內周面21a的軸向長度 L1略大於與其相對之永久磁鐵22之外徑側面22b的軸向 長度L2。 環形夾持具24由一非磁性製薄板形成,以防止通過 定子2 9之磁通因磁通之短路而減少,並具有防止永久磁 鐵2 2滑離轉子軛2 1之功能。該材料亦高抗蝕,不易吸留 雜質分子’且用於真空環境較佳。材料實質上爲薄形環, 並形成一孔(於圖式中未顯示),供藉一螺栓B固定於端 面。 以與轉子軛2 1相同的方式,螺栓B由具有高磁力之 低碳鋼製成,並於成形處理後接受電鍍,以增加防錄及抗 倉虫,並防止於更換軸承時的摩擦。 環形固定構件24藉螺栓B附裝於轉子軛2 1之二軸向 端面,並具有一夾持段24a,較轉子軛21之內周面21a 更徑向向內突出。各夾持段24a實質上平行於永久磁鐵 -15- 200843295 22之二軸向端面22a、22a延伸,並構成一錐形面,俾內 徑側面接近。在環形固定構件24附裝狀態下,形成於夾 持段24a、24a與永久磁鐵22之軸向端面22a、22a間的 間隙具有一尺寸,俾若·永久磁鐵22沿氣隙方向隆起,與 轉子軛21之吸力即大於與定子29之吸力,且當馬達暴露 於馬達的使用溫度及貯存溫度以下時,間隙保持不變。 環形固定構件24之內徑小於轉子軛2 1之內徑,並因 此於永久磁鐵22裝配狀態下,藉由同軸螺緊於轉子軛2 i ,夾持段24a可防止永久磁鐵22相對於轉子軛21之軸向 位移。而且,於裝配狀態下,環形固定構件2 4相互間的 最小距離(內徑端間的距離)L3小於永久磁鐵22之軸向 最大長度L 2,並因此防止永久磁鐵2 2自轉子軛2 1掉落 至氣隙側。藉此’無須使用黏著劑,並因此真空氣氛不會 受到污染。 如圖1所示,軸承1 9之內環直接固定於轉子軛2 1之 外周,惟可插入一配合此二者之圓筒形軛夾持具(於圖式 中未顯示)。於此情況下,由於使用真空滑脂潤滑劑四點 接觸滾珠軸承1 9,因此,一屬於旋轉環之內環藉容易高 精密加工並具有實質上與軸承環材料相同之線膨脹係數之 轉子軛2 1,緊配合或過渡配合裝配。屬於固定環之外環 藉由經常用於真空環境中的鋁或沃斯田系不銹鋼製成之軸 承夾持具1 7鬆配合裝配。因此’可防止旋轉精密度減少 以及軸承裝置之溫度增加所造成摩擦扭矩。 於使用軛夾持具情況下,較佳係使用比重小之錨合金 -16- 200843295 作爲金屬材料以減少慣性,並提供一與轉子軛2 1之外 匹配之匹配段,以及一與轉子軛之端面接觸之凸緣段。 藉本實施例,藉由將永久磁鐵22貼緊於轉子軛2 1 內周面側21a,並接著藉螺栓B將一對環形夾持具24 定於轉子軛2 1之二軸向端面,可以均等分布形式附裝 久磁鐵22,並藉夾持段24a防止永久磁鐵22自轉子軛 隆起或掉落。 Φ 而且,接觸轉子軛2 1之內周面2 1 a之永久磁鐵2 2 外徑側面22b係一弧,在形狀上具有等於或略大於轉子 2 1之周面2 1 a的半徑。因此,當永久磁鐵2 2附裝於轉 軛2 1時,形成全面接觸或於二點之線接觸,藉此容許 牢固固定。因此,即使因通電而施加一旋轉方向轉矩於 子29,永久磁鐵22仍不會意外震動。 並且,於永久磁鐵2 2本身之間或永久磁鐵2 2與環 夾持具24間有間隙。永久磁鐵22亦僅藉由磁吸固定於 ® 子軛21,且未機械束縛。因此,即使暴露於極高溫度 永久磁鐵2 2 b仍可相對於外轉子2 1微微滑動,且即使 露於極低溫度,永久磁鐵2 2仍藉環形夾持具2 4防止 壓縮應力。因此,永久磁鐵22不會龜裂及割斷。 而且,於環形夾持具24固定狀態下,即使施加 轉子軛2 1之吸力的拉力,仍因夾持段2 4 a傾斜而不 永久磁鐵22自轉子軛21隆起至與夾持段24a間之間 因此,永久磁鐵2 2不會掉至氣隙側。並且,於環形 具24固定狀態下,即使軸向施加大於轉子軛2〗之吸 徑 之 固 永 21 之 軛 子 更 定 形 轉 j 暴 受 於 許 〇 持 的 -17- 200843295 力量,永久磁鐵22仍無法徑向及軸向移動至與環 構件24間之間隙那麼遠或更遠,並因此,永久磁_ 會軸向掉落。並且由於馬達係外轉子型,因此,即 達之旋轉而施加一離心力量,永久磁鐵22仍不會相 本實施例之永久磁鐵22係一簡單六面體,其 藉黏著劑固定之情況相同的方式,藉由從一相當大 出一部分製成,惟獲得防止上述問題之操作。因此 提供不必要的孔、溝槽、與固定磁極有關的邊緣以 的磁鐵體積。因此,馬達性能及永久磁鐵22之零 與磁極藉黏著劑固定之情況者相同。相反地,省略 序,並因此減少裝配成本,容易提供功能上的保證 藉本實施例,可提供一種無刷馬達,可不用產 等之黏著劑而使用一環形夾持具24來緊固一永久 減少加工成本及裝配成本,並容易提供功能上的保 防止因固定永久磁鐵22所造成的大氣污染,並維 黏著劑固定磁極之情況相同的性能及可靠性。 永久磁鐵22由具有高能量積之鈸(Nd-Fe-B) 成,並塗布鎳以增加抗蝕性。轉子軛2 1由具有高 低碳鋼製成,並在成形加工後接受鍍鎳,以增加防 蝕,並防止在更換軸承時的摩擦。 於隔板1 3之徑向內部,一定子29面對外轉3 內周面配置。定子29藉一未圖示之螺栓,固定 l〇a之上表面之一環形附著段10d,藉電磁鋼板之 料形成,並具有突出磁極,一繞線筒在絕緣加工時 形固定 I 22不 使因馬 【落。 雖以與 的環切 ,無須 及無用 件成本 接合程 〇 生滲氣 磁鐵, 證,惟 持與藉 磁鐵製 磁力之 銹及抗 1 23之 於圓板 層疊材 配合於 -18- 200843295 該突出磁極,並接著集中地以一馬達線圈捲繞。定子29 之外徑實質上等於或小於隔板1 3之內徑。 一由磁性材料製成之環形耦合軛25配置於上方並與 定子29同心以形成一磁路,且一耦合磁鐵26固定地配置 於外周。以與轉子軛2 1之永久磁鐵22相同之方式,耦合 磁鐵26包含N極與S極交錯之32個磁極,各爲總數16 個之磁性金屬。因此,耦合軛25與被定子29驅動之外轉 子2 1同步旋轉。 耦合軛2 5之內周側的下表面附裝於圓筒形內轉子3 0 之上緣。與耦合軛2 5 —體地旋轉的內轉子3 0相對於圓板 1 〇a之環形附著段1 0d自由旋轉地被大氣軸承3 3所支承 〇 自由旋轉地支承內轉子30之大氣軸承33係可藉一軸 承支承一徑向、一軸向及一力矩負載之四點接觸滾珠軸承 。使用該型軸承,一個軸承已足夠,並因此可使直驅式馬 達DD細長形。隔板13之內部係大氣環境,因此,可應 用使用一般軸承鋼之軸承以及使用礦物油作爲基礎油料的 滑脂潤滑。 隔板1 3之內側係大氣環境,並因此藉黏著劑將耦合 磁鐵26固定於耦合軛25。耦合磁鐵26係一具有高能量 積之鈸(Nd-Fe-B )磁鐵,並塗布鎳以防止因生銹而發生 的磁性減少。耦合軛25由具有高磁力之低碳鋼製成,並 在供防銹之成形加工後接受鉻鍍。耦合磁鐵26及耦合軛 25構成一檢測器耦合器。 -19- 200843295 解析器轉子34a、34b裝配於內轉子30之內周作爲測 定一旋轉角度之檢測器。以相對之形式,解析器定子35 、3 6附裝於外殻1 〇之圓筒段1 〇b之外周。於本實施例中 ’具有高解析度之遞增解析器定子35以及可檢測轉子之 旋轉位置在何處之絕對解析器定子3 6成二層配置。辨認 出通電後不久轉子之機械角度,並根據來自絕對解析器之 絕對角度,於馬達線圈上進行換向。因此,可於通電時獲 得解析器轉子3 4b之旋轉角度,並因此無須復位。於此同 時,根據來自遞增解析器相對角度資訊,進行高解析角度 定位操作,並因此獲得磁鐵相對於線圈之電相位角度。因 此,可不使用磁極檢測感測器來檢測用以控制直驅式馬達 DD之驅動電流控制之旋轉角度,並因此,本發明適於驅 動機器人設備等之直驅式馬達。 連結檢測器之旋轉側、軸承裝置之旋轉側與檢測器耦 合器之內轉子30由屬於磁性材料之碳鋼製成,並在成形 加工後接受防銹之鍍鉻,俾將馬達之磁場及來自馬達線圈 之磁雜訊傳至屬於角度檢測器之解析器定子3 5、3 6。 在用於本實施例之高解析可變磁阻解析器中,遞增解 析器轉子34a具有複數排齒槽,遞增解析器定子35之外 周面設有多數齒’此等齒之相位於各磁極,平行於旋轉軸 ,相對於遞增解析器轉子34a位移,且線圈繞各磁極捲繞 。當內轉子30 —體地與遞增解析器轉子34a旋轉時,遞 增解析器定子3 5與磁極間的磁阻變化,且磁阻變化定成 ,基諧波分量變成遞增解析器轉子34a之一次旋轉爲n週 -20- 200843295 期。藉由檢測磁阻變化,以圖2之例子中所示解析器控制 電路將該變化數位化,並使用信號作爲位置信號,檢測遞 增解析器轉子34a,亦即第1內轉子30之旋轉角度(或 旋轉速度)。解析器轉子34a、34b以及解析器定子35、 36構成檢測器。 藉本實施例,內轉子3 0藉由磁耦合操作,以與外轉 子2 1相同之速度旋轉,亦即一起旋轉,並因此可越過隔 板1 3檢測外轉子2 1之旋轉角度。並且,於本實施例中, 解析器獨自具有一軸承3 3而不使用形成馬達及外殼的零 件,並因此在裝入外殼之前可單獨藉解析器進行諸如解析 器之離心調整及位置調整之精密調整。因此,無須於外殻 等額外形成一調整孔或凹口。可自由旋轉地支承外轉子 2 1之軸承裝置1 9之旋轉環配合於外轉子2 1,該外轉子 21容易具有加工精密度,並具有實質上與軸承裝置19之 驅動環相同之線膨脹係數,因此,可改進旋轉精密度,並 防止因溫度改變而發生的摩擦扭矩變動。 而且,隔板1 3之內側設有··定子29 ;解析器(34a 、3 4b、3 5、3 6 ),係檢測器;大氣軸承3 3,可自由旋轉 地支承檢測器之旋轉側(內轉子3 0 ); —檢測器耦合器 (2 5、2 6 ),用來一起旋轉馬達轉子MR及檢測器之旋轉 側;以及內轉子30,連結解析器轉子34a、34b與角度檢 測耦合器。 藉本實施例,定子29、大氣軸承3 3、內轉子3 0以及 屬於檢測器之解析器(3 4a、3 4b、3 5、3 6 )配置於一沿直 -21 - 200843295 驅式馬達DD之軸向至少部分相互重疊的位置。因此,可 保持直驅式馬達D D之軸向長度很小。 圖3係顯示直驅式馬達DD之一驅動電路之方塊圖。 當自一外部電腦輸入一馬達旋轉指令時,一用於直驅式馬 達DD之馬達控制電路DMC將一驅動信號自CPU輸出至 三層放大器(AMP ),並將驅動電流自三層放大器(AMP )供至直驅式馬達DD。藉此,獨立旋轉直驅式馬達DD 之外轉子2 1。當外轉子2 1旋轉時,業已如以上檢測旋轉 角度之解析器定子35、36輸出一解析器信號。將信號送 交一解析器數位轉換器(RDC)進行數位轉換,並接著輸 入CPU。CPU決定外轉子21是否到達指示位置。若決定 外轉子21業已到達指示位置,CPU即藉由停止發至三層 放大器(AMP )之驅動信號,停止外轉子2 1之旋轉。因 此,可伺服控制外轉子2 1。 本實施例採用一可變磁阻解析器,該可變磁阻解析器 包含:絕對解析器定子3 6,檢測旋轉軸之一旋轉之絕對 位置在何處;以及遞增解析器定子3 5,以更高解析度檢 測旋轉位置;並因此可以高解析度控制轉子軛21之旋轉 位置。 於此,在這方面業已採用一種解析器來檢測內轉子 3 0的旋轉。惟,該檢測器可設在大氣側,亦即隔板1 3的 內側,並因此可使用一光學編碼器,該光學編碼器被採用 來作爲位置檢測機構,以高精度平穩驅動於一般用於高精 密定位之伺服馬達中,以及一磁性編碼器,其使用一磁阻 -22- 200843295 等。 圖7係自一軸向所取之一第2實施例之一外環轉子單 元MR之視圖。圖8係外環轉子單元MR之立體圖。圖9 係如箭頭方向所示沿線IX-IX切除之圖7配置之視圖。圖 10係圖9之配置中箭頭X所示之一部分之放大圖。圖n 係圖9之配置中箭頭X ϊ所不之一部分之放大圖。圖1 2係 相鄰磁極間之一間隙之放大立體圖。 • 本實施例與上述實施例之一不同點在於,永久磁鐵 22’之圓周方向尺寸變得更小至某一數量,並因此,相鄰 永久磁鐵2 2 ’之間隙變得更大至相同量,且對應地,環形 固定構件24’在形狀上不同。更具體而言,一對環形固定 構件24 |之壓迫段24a’設有複數個軸向隔固定間隔位於相 鄰永久磁鐵22’間的突出部24b’。此等突出部24b’藉由壓 製加工形成。如圖1 2所示,一圓周方向尺寸B在形狀上 隨著其越徑向向內變得越寬。在其他方面,該配置與上述 φ 實施例相同,並因此以下省略其說明。 其次,將說明第3實施例。於本實施例中,使用一表 面永久磁鐵型20-極18-槽外轉子無刷型之直驅式馬達作 爲一無刷馬達例子。 一由低磁性材料製成之環形耦合軛2 5配置於上方, 並與定子29同心以形成一磁路,且一耦合磁鐵26固定地 配置於其外周上。以與外轉子1 2 1之永久磁鐵1 22相同的 方式,耦合磁鐵2 6包含N極與S極磁鐵交錯之2 0個磁 極,各磁鐵係總數各爲1 〇之磁性金屬。因此,耦合軛25 -23- 200843295 與被定子29驅動之外轉子121 —起同步旋轉。於此方面 ,將省略與上述實施例共用之配置的說明。 圖1 3係根據一第3實施例,一無刷馬達例之一直驅 式馬達之剖視圖。一外環轉子單元MR包含:一外轉子 2 3,一 ί哀形轉子鈮1 2 1,由一磁性材料製成以形成一磁路 ;一永久磁鐵122,附裝於轉子軛121之內周面;以及一 環形夾持具1 24,由一非磁性材料製成以機械地緊固永久 磁鐵122及轉子軛121。 圖1 4係外環轉子單元MR之立體圖。圖1 5係外環轉 子單元MR之分解圖。圖16係圖13之.配置中箭頭XVI所 7K之一部分之放大圖,其中一部分簡化。如Η 1 5所示, 永久磁鐵122包含Ν極與S極磁鐵交錯之20個磁極,各 磁鐵係總數各爲8之磁性金屬,且各磁極具有一分段形式 〇 永久磁鐵122由具有高能量積之鈸(Nd-Fe-B)磁鐵 製成。鈸磁鐵相較於鐵,具有極小線膨脹係數,並具有脆 弱及易斷性質。於本實施例中,永久磁鐵1 2 2塗布鎳以增 加抗蝕並確保摩擦阻力。藉由施以此種表面處理,可使永 久磁鐵難以吸留雜質分子,並防止當藉環形夾持具1 24固 定時因滑脫,以及當暴露於極高或極低溫度下因滑動摩擦 而產生塵埃,因此,永久磁鐵適於一真空環境。永久磁鐵 122具有3 60度/20 = 18度或略小的外周弧角。亦即,一 間隙沿圓周方向設於相鄰永久磁鐵1 22之相對側面之間, 並可沿圓周方向配置均等分布的永久磁鐵1 22。 -24- 200843295 永久磁鐵1 22之一屬於定子29 (氣隙)側之內徑側 面122c以及與其相對之外徑側面122b係弧,在形狀上具 有當附裝於轉子轭121時,個別永久磁鐵122之弧之中心 具有相同旋轉中心之半徑。 永久磁鐵122之圓周側面122d、122d之形狀係平面 ,且各圓周側面122d相對於正切於定子29之周面之正切 線向內傾斜。永久磁鐵1 22之與定子相對之內徑側面 12 2c具有一狹窄寬度,且接觸轉子軛121之外徑側面 12 2b具有較其大的寬度,並因此,永久磁鐵122之橫剖 面形狀爲梯形。於此同時,永久磁鐵122之軸向端面 122a在形狀上爲矩形,並垂直於轉子軛121之旋轉軸。 永久磁鐵1 22之各邊緣削角,並避免微細龜裂及割斷。 轉子軛1 2 1由具有高磁力之低碳鋼製成,並在成形加 工後接受鍍鎳,以增加防銹及抗蝕,並防止在更換軸承時 的摩擦。轉子軛1 2 1在形狀上爲圓筒形。如圖1 6所示, 配置永久磁鐵1 22處之轉子軛1 2 1之內周面1 2 1 a的軸向 長度略大於與其相對之永久磁鐵122之外徑側面122b的 軸向長度,惟可相同。 圖17係一環形夾持具〗24之立體圖。圖18係圖17 中箭頭XVIII所示之一部分之放大圖。環形夾持具124由 一非磁性製薄板形成,以防止通過定子29之磁通因磁通 之短路而減少’並具有防止永久磁鐵丨22滑離轉子軛1 2 1 之功能。該材料亦高抗蝕,不易吸留雜質分子,且對真空 環境較佳。材料實質上爲薄形環,並形成一孔l24a,供 -25-
200843295 藉一螺栓B (參考圖〗5 )固定於表面。於此方 轉子輛21相同的方式,螺栓b由具有高磁力 成’並在成形處理後接受鍍鎳,以增加防銹及 止在更換軸承時的摩擦。 而且,多數實質上V形凹口 124b沿圓周 間隔形成於環形夾持具1 24之內周上,且凹H 圓周方向之二邊緣實質上垂直彎曲以形成一 1 2 4 c作爲一夾持段。如圖1 8所示,於相同Of 之多數关出部 124c不相互平行延伸,俾隨著 遠離。
環形夾持具1 2 4藉由一螺栓B插入通孔 於轉子軛121之軸向二端面。環形夾持具124 轉子軛1 2 1之內徑。因此,於附裝狀態下, 124之突出部124c沿圓周方向介於相鄰永久 間,並實質上平行於圓周方向側面122d延伸 )。介於相鄰永久磁鐵1 22之圓周方向側面 出部124c之圓周方向距離大於圓周方向側面 圓周方向距離。因此,即使於永久磁鐵1 22自 隆起情況下,突出部1 24c仍與側面1 22d接会 防止永久磁鐵1 22掉落。藉此,無須使用黏著 會污染真空氣氛。在環形固定構件1 24附裝形 於突出部124c、124c與永久磁鐵122之二軸 、122a間之間隙具有一尺寸,俾若永久磁鐵 方向隆起,與轉子軛1 2 1間的吸力大於與定F 面,藉由與 之低碳鋼製 抗鈾,並防 方向隔規則 1 124b之沿 板形突出部 ]□ 124b φ 朝向內徑側 1 2 4 a,附裝 之內徑小於 環形夾持具 磁鐵122之 | (參考圖5 122d間之突 1 2 2 d之最小 3轉子軛1 2 1 Γ,並因此可 卜劑,從而不 (態下,形成 向端面122a 122沿氣隙 F 29間的吸 -26 · 200843295 力,且當暴露於馬達的使用溫度及貯存溫度下,間隙仍保 持不變。 如圖1 3所示,軸承1 9之內環直接固定於轉子軛1 2 1 之外周,惟可插入一配合此二者之圓筒形軛夾持具(於圖 式中未顯示)。於此情況下,由於使用真空滑脂潤滑劑四 點接觸滾珠軸承1 9,因此,一屬於旋轉環之內環藉容易 高精密加工並具有實質上與軸承環材料相同之線膨脹係數 之轉子軛121,緊配合或過渡配合裝配。屬於固定環之外 環藉由經常用於真空環境中的鋁或沃斯田系不銹鋼製成之 軸承夾持具1 7鬆配合裝配。因此,可防止旋轉精密度減 少或軸承裝置之溫度增加所造成摩擦扭矩。 於使用軛夾持具情況下,較佳係使用比重小之鋁合金 作爲金屬材料以減少慣性,並提供一與轉子軛1 2 1之外徑 匹配之匹配段,以及一與轉子軛之端面接觸之凸緣段。 藉本實施例,藉由將永久磁鐵122貼緊於轉子軛121 之內周面側1 2 1 a,並藉螺栓B將一對環形夾持具1 2 4固 定於轉子軛121之二軸向端面,可以均等分布形式附裝永 久fe鐵122’並藉突出部124c防止永久磁鐵122自轉子 軛1 2 1隆起或掉落。甚至於配置所有永久磁鐵〗22及環形 夾持具1 24狀態下,在二軸向端面間有間隙,並因此環形 夾持具124能藉螺栓可靠地固定而不會自轉子軛ι21之軸 向端面隆起。 而且,接觸轉子軛1 2 1之內周面1 2 1 a之永久磁鐵 122之外徑側面122b係一弧,在形狀上具有等於或略大 -27· 200843295 於轉子軛1 2 1之周面1 2 1 a者的半徑。因此,當永久磁鐵 122附裝於轉子軛121時,形成全面接觸或於二點之線接 觸’藉此容許更牢固固定。因此,即使因通電而施加一旋 轉方向轉矩於定子29,永久磁鐵122仍不會意外震動。 並且’於永久磁鐵1 2 2本身之間或永久磁鐵1 2 2與環 形夾持具1 24間有間隙。永久磁鐵1 22亦僅藉由磁吸固定 於轉子軛1 2 1 ’且未機械束縛。因此,即使暴露於極高溫 度’永久磁鐵1 22即可相對於外轉子1 2 1微微滑動,且即 使暴露於極低溫度,永久磁鐵1 22仍藉環形夾持具1 24防 止承受壓縮應力。因此,永久磁鐵1 22不會龜裂及割斷。 而且,於環形夾持具1 24固定狀態下,即使施加大於 轉子軛121之吸力的拉力,仍因設有突出部124c,永久 磁鐵1 2 2不會自轉子軛1 2 1隆起像突出部1 2 4 c與圓周側 面122d間的間隙那麼大或更大。因此,永久磁鐵122不 會掉至氣隙側。並且,於環形夾持具124固定狀態下,即 使軸向施加大於轉子軛121之吸力的力量,永久磁鐵122 仍無法徑向且軸向移動像與環形夾持具1 24間的間隙那麼 遠或更遠,並因此,永久磁鐵122不會軸向掉落。亦由於 馬達係外轉子型,因此,即使因馬達旋轉施加一離心力量 ,永久磁鐵1 2 2仍不會掉落。 本實施例之永久磁鐵〗22係一簡單六面體,雖以與藉 黏著劑固定之情況相同的方式,藉由從一相當大的環切出 一部分製成,惟獲得防止上述問題之操作。因此,無須提 供不必要的孔、溝槽、與固定磁極有關的邊緣以及無用的 -28- 200843295 磁鐵體積。因此,馬達性能及永久磁鐵1 2 2之零件成本與 磁極藉黏著劑固定之情況者相同。相反地,省略接合程序 ,並因此減少裝配成本,容易提供功能上的保證。 藉本實施例,可提供一種無刷馬達,不用產生滲氣等 之黏著劑而使用一環形夾持具1 2 4來緊固一永久磁鐵,減 少加工成本及裝配成本,並容易提供功能上的保證,惟防 止因固定永久磁鐵1 2 2所造成的大氣污染,並維持與藉黏 著劑固定磁極之情況相同的性能及可靠性。 圖19係根據一第4實施例,一外環轉子單元MR之 立體圖。圖20係用於本實施例之一環形夾持具124,之立、 體圖。圖21係圖20之配置中箭頭XXI所示之一部分之 放大圖。 於本實施例中,不形成凹口於環形夾持具124,上,且 突出部124d藉由壓製加工上升形成在形狀上呈梯形。突 出部1 2 4 d包含圓周方向側面1 2 4 c、1 2 4 c以及一連接側面 124c之邊緣之平面I24e。 如圖1 9所示,當環形夾持具丨2 4,附裝於轉子軛1 2 1 時’在具有一預定間隙狀態下,突出部1 2 4 d之圓周方向 側面124c (圖21 )與永久磁鐵122之圓周方向側面122d 平行相對,並因此可以和上述實施例相同方式防止永久磁 鐵1 2 2掉落。根據本實施例,突出部1 2 4 d呈匣形,因此 可以高鋼性提供穩定夾持。 已經藉由以外轉子型馬達作爲例子進行實施例的說明 。惟’亦可耢一內轉子型來獲得相同優點。於此情況下, -29- 200843295 永久磁鐵之端面與環形固定構件之正切交叉應具有一不容 許永久磁鐵隆起像與隔件間的間隙那麼大或更大的角度。 並且,爲防止螺栓掉落以及永久磁鐵撒落,轉子須以一非 磁性薄管覆蓋。亦依製造成本及使用環境適當改變環形固 定構件及用來固定該構件之螺栓之材料。 於上述實施例中,業已說明使用一表面永久磁鐵型 3 2-極36槽或20-極1 8槽外轉子無刷馬達之例子。惟,本 發明不限於此,只要是無刷馬達均可應用。可使用其他磁 鐵型,例如一永久磁鐵埋入型、一槽組合型或一內轉子型 〇 並且’當藉由同軸層疊,使用直驅式馬達DD於防止 個別軸之干涉之措施時,軸向相鄰軸之轉子之磁極數及槽 數可不同。若配置例如係雙軸同軸情形,第〗軸具有3 2 磁極及3 6槽,或2 0磁極及1 8槽,且第2軸具有2 4磁極 及27槽’即可防止諸如沿旋轉方向發生對轉子及磁鐵耦 合裝置之推力的相互干擾。若配置例如係四軸同軸情形, 第1軸及第3軸即具有3 2磁極及3 6槽,或2 0磁極及1 8 槽,且第2軸及第4軸具有24磁極及27槽。 亦業已說明使用一鈸(Nd-Fe_B )磁鐵於轉子永久磁 鐵’並進行鍍鎳以作爲塗層以增加抗蝕性。惟,本發明不 限於該材料及該表面處理。該材料及該表面處理可依使用 環境等適當改變。例如,應依預熱除氣時之溫度條件使用 難以在咼溫下退磁之釤鈷(S m · C 〇 )。若使用於超高真空 中’即應應用一具有高阻止滲氣能力之氮化鈦塗層。 -30. 200843295 亦業已說明軛由低碳鋼製成,且接受鍍鎳之一例子。 淮’本發明不限於該材料及該表面處理。特別是於表面處 理中,若用於超高真空中,即應應用具有較少小孔的催化 鎳電鍍(Kanigen plating )、非電鍍鍍鎳(洗淨鍍覆( CLEAN S plating )等)、氮化鈦塗層等。 亦業已說明一使用具有真空滑脂潤滑之多點接觸滾珠 軸承於軸承1 9之例子。惟,本發明不限於該形式、材料 Φ 及潤滑方法,且其等依使用環境、負載條件、旋轉速度等 適當改變。可使用十字滾子軸承,且於四軸同軸馬達情況 下,可使用藉另一軸承支承的構造以進一步增加機械剛性 。於諸如高速旋轉之無法使用多點接觸滾珠軸承情況下, 可使用一利用深槽滾珠軸承或斜角軸承之構造於一支承各 軸轉子之軸承及另一加壓之軸承。在用於超高真空情況下 ,可使用無氣體排出之金屬電鍍,諸如電鍍軟金屬,亦即 金、銀等於一*軸承環上。 ^ 亦業已說明使用一永久磁鐵及一耦I合軛於內轉子,作 爲磁耦合。惟,永久磁鐵及耦合軛之材料及形式不限於此 。例如,依解析器之質量及軸承之摩擦扭距而定,磁極數 及寬度可與外轉子者不同。突出磁極可不使用永久磁鐵。 亦說明使用一解析器作爲角度檢測器之例子。惟,該 例可依製造成本及解析情形適當改變。例如,可使用光學 旋轉編碼器。 亦說明使用一具有滑脂潤滑之四點接觸滾珠軸承作爲 自由旋轉支承角度檢測器之旋轉側之軸承3 3之例子。惟 -31 - 200843295 ,本發明不限於該形式及潤滑方法。其等依安裝空間、摩 擦扭矩、旋轉速度等適當改變。在不許使用多點接觸軸承 於諸如高速旋轉、摩擦扭矩減小等時,可使用一藉由加壓 配置二斜角軸承及深槽滾珠軸承於各軸之構造。 配置於隔板之外側及內側之其他構造零件、材料、形 狀及隔板之製造方法亦依製造成本、使用環境、負載條件 、配置等適當改變。 產業上可應用性 到目前爲止,已參考多數實施例來解釋本發明。惟, 本發明不應解釋成侷限於上述實施例,且當然可適當修改 並改進。例如,本實施例之無刷馬達可不僅用於真空氣氛 中,且可使用在異於空氣之氣氛中。例如於半導體製程情 況下,可在真空排氣後,將用於蝕刻之反應氣體充塡於真: 空室內部。於本實施例之直驅式馬達中,內部與外部藉隔 Φ 板阻隔,並因此無馬達線圈及絕緣材料等遭到蝕刻的危險 【圖式簡單說明】 圖1係根據本實施例,一無刷馬達例之一直驅式馬達 之剖視圖。 圖2係自一軸向所取一外環轉子單元M R之視圖。 圖3係外環轉子單元MR之立體圖。 圖4係圖1之配置中箭頭IV所示之一部分之放大圖 -32- 200843295 圖5係顯示一解析器控制電路例之圖式。 _ 6係顯示一馬達控制電路例之圖式。 ® 7係自一軸向所取之一第2實施例之一外環轉子單 元MR之視圖。 圖8係外環轉子單元MR之立體圖。 ^ 9係如箭頭方向所示沿線lx-IX切除之圖7配置之 應 視_。 φ _ 1 0係圖9之配置中箭頭X所示之一部分之放大圖 〇 _ 11係圖9之配置中箭頭XI所示之一部分之放大圖 〇 _ 1 2係相鄰磁極間之一間隙之放大立體圖。 _ 1 3係根據一第3實施例,一無刷馬達例之一直驗. <漆之剖視圖。 gl 1 4係外環轉子單元MR之立體圖。 Φ 膚1 5係外環轉子單元MR之分解圖。 16係圖13之配置中箭頭XVI所示之一部分之放 大_。 1 7係一環形夾持具1 24之立體圖。 圖1 8係圖1 7中箭頭XV111所示之一部分之放大圖。 圖1 9係根據一第4實施例,一外環轉子單兀M R之 g 2〇係用於本實施例之一環形夾持具124’之立體圖 -33- 200843295 圖21係圖20之配置中箭頭XXI所示之一部分之放 大圖。 【主要元件符號說明】 1 0 :外殼 1 0 a :圓板 _ l〇b :圓筒段 1 0 c :中央開口 l〇d :附件部 1 3 :隔板 1 3 a :凸緣底段 13b :杯形圓筒段 1 7 :軸承座 1 8 :螺栓 書 1 9 :軸承 21 :轉子軛 21 :外轉子 22,22’ :永久磁鐵 23 :外轉子 23a :圓筒段 23b :凸緣底段 2 3 c :配合段 24,24’ :環形固定構件 -34- 200843295 25 :定子 26 :耦合磁鐵 29 :定子 3 0 :內轉子 3 3 :氣壓軸承 34a :遞增解析器轉子 34b :絕對解析器轉子 • 35:遞增解析器定子 3 6 :絕對解析器定子 12 1 :轉子軛: 1 2 1 :外轉子 1 2 2 :永久磁鐵 123 :外轉子 123a :圓筒段 .1 2 3 b :凸緣底段 • 123c :配合段 124,124’ :環形夾持具 DD :直驅式馬達 DMC :馬達控制電路 G :表面板 MR :外環轉子單元 OR :密封構件

Claims (1)

  1. 200843295 十、申請專利範圍 1 · 一種表面永久磁鐵型無刷馬達,係用在異於空氣 之氣氛中,包括: 一外殼; 一隔板,自該外殻延伸,並將空氣側與一遠離空氣相 對側隔離; 一外轉子單元,相對於該隔板配置在該遠離空氣相對 • 側; 一軸承裝置,相對於該外殼,自由旋轉地支承該外轉 子單元;以及 一定子,相對於該隔板配置在該空氣側; 其中該外轉子單元包含:一環形軛,由一磁性體形成 ;段形磁極,藉由夾入該隔板,與該定子相對,並由分配 給各磁極之永久磁鐵形成;以及一對環形固定構件,軸向 配置於該環形軛二側,俾固定該等.磁極於該環形軛;且 • 該環形固定構件之內徑小於該環形軛之內徑,且該等 環形固定構件彼此間最小距離小於該等磁極之軸向最大長 度。 2 ·如申請專利範圍第1項之無刷馬達,其中該磁極 之該環形軛側面的軸向長度等於或小於該環形軛之磁極附 著表面的軸向長度; 該等磁極之軸向二端面係在裝配狀態下,相互朝該定 子傾斜接近的斜面;且 該等環形固定構件係非磁性體,並具有實質上平行於 -36- 200843295 該等斜面延伸之錐形面。 3 .如申請專利範圍第1或2項之無刷馬達,其中在 裝配於該環形軛狀態下,該等相鄰磁極之沿圓周方向彼此 相對的側面分開;且 該環形固定構件具有一自該環形軛之內徑徑向向內突 出之突出部5且在裝配於該環形軛狀態下,該突出部介於 該等相鄰磁極間。 4 . 一種表面永久磁鐵型無刷馬達,係用在異於空氣 之氣氛中,包括: 一外殼; 一隔板,自該外殼延伸,並將空氣側與一遠離空氣相 對側隔離; 一外轉子單元,相對於該隔板配置在該遠離空氣相對 側; 一軸承裝置,相對於該外殼,自由旋轉地支承該外轉 子單元;以及 一定子,相對於該隔板配置在該空氣側; 其中該外轉子單元包含:一環形軛,由一磁性體形成 :部形磁極,藉由夾入該隔板,與該定子相對,並由分配 給各磁極之永久磁鐵形成;以及一對環形夾持具,軸向配 置於該環形軛二側’俾固定該磁極於該環形軛;且 該環形夾持具具有一夾持段,在裝配於該環形軛狀態 下,該夾持段可沿圓周方向與相鄰磁極之一側面接合。 5.如申請專利範圍第4項之無刷馬達,其中該磁極 -37· 200843295 之該環形軛側面之一軸向長度等於或小於該環形軛之該磁 極附著面之一軸向長度; 該磁極之與該附著面相對之面之一圓周方向長度大於 該磁極之與該定子相對之面之一圓周方向長度;且 該磁極之軸向二端面相互平行。 6 ·如申請專利範圍第5項之無刷馬達,其中在裝配 於該環形軛狀態下,該等相鄰磁極之沿圓周方向彼此相對 的側面隔開;且 該環形夾持具包含一突出於該等磁極之沿圓周方向相 對之側面之突出部,且在裝配於該環形軛狀態下,該g $ 部介於該等相鄰磁極間。 7·如申請專利範圍第6項之無刷馬達,其中該突出 部係一平行於該磁極之一側面的板段。 8·如申請專利範圍第4至7項中任一項之無刷馬達 ,其中該環形夾持具由一非磁性材料製薄板$ $。 -38-
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