专利名称：马达装置的制作方法
技术领域：
一种马达装置，尤指一种直流马达装置。
背景技术：
参考图1。图1为一种传统马达装置的立体剖视图。传统的马达装置1在壳体10 内部设置有一定子部14与一转子部12，转子部12具有一转子铁心121，且转子铁心121上设置有转子线圈122。转子铁心121的轴心提供一转轴16，如此，转子铁心121转动时可以带动转轴16运转。配合图1，参考图2。图2为传统马达装置的转子铁心的立体示意图。转子铁心 121由多个硅钢片1210经冲压与堆叠而成。由多个硅钢片1210推叠而成的转子铁心121， 其上表面与下表面分别置放绝缘片123a及123b，再将转子线圈122依设计的圈数缠绕于绝缘片123a及123b上。然而，此种转子铁心121的结构将会发生以下的问题(1)转子铁心121由多个硅钢片1210堆叠而成为一吸磁体，在制造上极为费时，同时降低原材料的磁特性。(2)转子铁心121缠绕线圈时，在上表面与下表面的线包会降低吸磁体的吸磁效果，进而影响到转子铁心121的转动力量及速度。(3)制作上，只能够产生等断面形状的转子铁心121，若要制作具非等断面形状的转子铁心121，必需更多的冲压模具组来配合，造成制作及组装成本的增加。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种马达装置，其通过转子结构上的改良，得以提升马达装置的整体效能，以及降低制造成本。本发明的实施例的马达装置包括一定子部与一转子部，其中，转子部设置于定子部的内圈，并且转子部与定子部之间产生磁性作用，而在定子部的内圈转动。转子部包括一转子铁心，转子铁心由磁性粉体通过粉末冶金工艺一体成型，其中磁性粉体为具核_壳结构的软磁性材料，其包括有提供磁性力的一核心主体与提供连结强度的一壳层。本发明的另一实施例的转子铁心包括一本体与一转轴，其中，本体与转轴由软磁粉体一体成形制成，优选高电阻软磁粉体。综上所述，本发明的实施例的马达装置通过对转子部结构的改良，使转子部不会受到线包的影响、可增加绕线圈数或线径、提高马达扭力及转速、有效降低磁能损，在相同单位输出功率下缩小马达尺寸，突破了现有马达转子的设计观念。
图1为一种传统马达装置的立体剖视图；图2为传统马达装置的转子铁心的立体示意图；图3为本发明的实施例的马达装置的架构示意图4为本发明的一种核_壳结构示意图；图5为本发明的另一种核_壳结构示意图；图6为本发明的又一种核_壳结构示意图；图7为本发明第一实施例的马达装置的分解示意图；图8为本发明第二实施例的马达装置的分解示意图；图9为本发明第三实施例的马达装置的分解示意图；图10为本发明第四实施例的马达装置的分解示意图；及图11为本发明的另一实施例的转子铁心示意图。其中，附图标记说明如下现有技术马达装置1壳体 10转子部12转子铁心121硅钢片1210转子线圈122绝缘片123a、123b定子部14转轴 16本发明马达装置2、2a、2b、2c、2d定子部20、20a、20b、20c、20d转子部22、22a、22b、22c、22d转子铁心3、220、220a、220b、220c、222d定子铁心202d核心主体 3a、3b、3c壳层 4a、4b、4c、4d内极齿 202a、202c定子线圈24a、24c、204d外磁石222a转子线圈224b内磁石 222c、224d本体 30转轴 3具体实施例方式请参考图3。图3为本发明的实施例的马达装置的架构示意图。本实施例的马达装置2包括一定子部20与一转子部22。马达装置2结构上的设计，是将转子部22设置于定子部20的内圈，如此，马达装置2通电后，转子部22会与定子部20发生磁性作用，而在定子部20的内圈进行转动。前述情况中，马达装置2可以为一种直流步进马达、直流串激式马达、直流无刷马达或直流有刷马达。再参考图3。转子部22包括一转子铁心220，转子铁心220外形可以设计成为一圆柱形转子铁心、一辐射形转子铁心或一齿轮形转子铁心，然而，前述各种转子铁心220的外形为本发明的实 施例，并不是本发明所着重的发明精神，凡可与定子部20磁性作用而运转的转子铁心220皆属本发明的精神。本实施例的转子铁心220利用磁性粉体通过粉末冶金工艺一体烧结而成，其工艺包括成型、脱蜡、烧结、热处理、表面处理等过程。所使用粉体可以是软磁性金属材料、软磁性复合材料、具核_壳结构的软磁性材料、非晶质磁性材料及其复合材料。为增强转子铁心220磁特性及机械强度，转子铁心220的磁性原料可采用具核-壳结构的复合性软磁性材料，其主要是利用添加低固溶量或无固溶量的非主相材料， 并运用粉末烧结理论的扩散-析出机制，再以高(低)温处理方式，使其晶粒与晶粒间或粉团与粉团间产生核_壳结构(Core-ShellStructure)。参考图4。图4为本发明的一种核-壳结构示意图。如图4所示，核-壳结构包括一核心主体3a及一壳层4a，核心主体3a提供磁性力，壳层4a的功能为抑制金属涡电流损产生及提供连结(Bond)强度。所以，在核心主体3a的磁性材料方面选择以高初导磁率低磁损的软磁性材料为主，如软磁性金属材料、非晶质铁基磁粉(Amorphous Iron Base)、纯铁粉及其复合材料、软磁性非金属材料之一或任意组合。而在壳层4a部分以易形成高电阻值材料为主要考虑因素，如金属复合材料、氧化物、中间化合物(IntermediateCompound)、 氧化复合材料、压电材料(Piezoelectricity)、超导体材料之一或任意组合，使得壳层的电阻值高于核心主体的电阻值。请参考图5。图5为本发明的另一种核-壳结构示意图。如图5所示，复合性软磁性材料也可以具有多重核_壳结构。该种结构主要由多个磁性核心主体3b及多个壳层4b 所组成。为达此目的，可经过多次喷雾造粒、干燥成形以制作多个核壳结构的磁性粉体。请参考图6。图6为本发明的又一种核-壳结构示意图。如图6所示，复合性软磁性材料也可以具有类似洋葱形结构的核_壳结构，其是由多个单一核_壳结构外还包覆一壳层4d，而每一单一核壳结构包括一核心主体3c及一壳层4c。转子铁心220表面的绝缘可使用绝缘片或涂布绝缘高分子方式，使用涂布绝缘高分子可以降低材料成本及简化制造流程。该表面处理可以是涂布绝缘层、功能性薄膜等。上述实施例的主要考虑方向是磁特性、机械强度、量产性三方向。在磁特性方面是选择高初导磁率及低磁损的软磁性材料作为核心主体，同时将粉体处理成具核_壳结构体。而在机械强度方面是运用烧结理论的扩散_析出机制，使磁性体形成或保有核_壳层结构(Core-Shell Structure)，同时在晶粒与晶粒间形成金属连结。请参阅图7，图7为本发明第一实施例的马达装置的分解示意图。马达装置2a的定子部20a由硅钢片以冲压与堆叠工艺组成，其具有3Xm(m为正整数)个内极齿202a。所述内极齿202a上绕设有一定子线圈24a，如此，定子部20a在定子线圈24a通电时产生一旋转磁场。前述情况中，控制每一定子线圈24a通电状态的控制方式，如大步方波换相、渐进式换相、180度方波换相、180度拟弦波换相、180度梯形波换相或150度12步方波换相等控制方式皆为一般业界常用的技术，在此不多赘述。
再参考图7。马达装置2a的转子部22a由一转子铁心220a与一外磁石222a组成。转子铁心220a的外形设计成圆柱形，同时，转子铁心220a的圆柱面上设置具有相异磁极的外磁石222a。转子部22a使用的转子铁心220a采用具核-壳结构的复合性软磁性材料通过粉末冶金工艺一体成型。因此，转子铁心220a具有比气隙还低的磁阻，所以可以使定子线圈产生的磁通量增加，也可以使外磁石222a的工作点提升，进而提高马达装置2a整体的效率。同时，转子铁心220a具有比硅钢片还高的磁阻，所以可以有效降低因磁场变化所产生的铁损，进而提高马达装置2a整体的效率。设置有转子铁心220a的转子部22a与传统没有设置的转子部相比较下，使用转子铁心220a具有降低磁阻的功能，该外磁石222a具有2Xn(n为正整数)个磁极，其与旋转磁场作用，以带动转子铁心220a旋转。在本实施例中，外磁石222a采用2个磁极(N极与 S极)，并且，外磁石222a可以是一种环形磁石或是一种瓦片形磁石。请参阅图8，图8为本发明第二实施例的马达装置的分解示意图。马达装置2b的定子部20b为一个具有相异磁极的定子磁石。定子部20b具有2Xn(n为正整数)个磁极， 并且，其外形设计成一种环形磁石或是一种瓦片形磁石。在本实施例中，定子部20b采用2 个磁极(N极与S极)。再参考图8。马达装置2b的转子部22b具有一转子铁心220b。转子铁心220b的外型设计成辐射形，其从轴心向外延伸出3Xm(m为正整数)个外极齿，同时，每一外极齿上绕设有一转子线圈224b。如此，转子部22b在转子线圈224b通电时产生一旋转磁场，该旋转磁场与定子部20b作用，以带动转子铁心220b旋转。前述情况中，控制每一转子线圈 224b通电状态的控制方式，如六步方波换相、渐进式换相、180度方波换相、180度拟弦波换相、180度梯形波换相或150度12步方波换相等，皆为业界常用技术，在此不多赘述。请参阅图9，图9为本发明第三实施例的马达装置的分解示意图。马达装置2c为一种直流步进马达，其定子部20c由硅钢片经冲压与堆叠工艺制成，其具有多个内极齿202c， 所述内极齿202c的设计采用齿轮状。所述内极齿202c上绕设有一定子线圈24c，如此，定子部20c在定子线圈24c通电时产生一电磁吸引力。前述情况中，直流步进马达的控制方式为业界常用技术，在此不多赘述。再参考图9。马达装置2c的转子部22c由一转子铁心220c与一内磁石222c组成。转子铁心220c的外形设计成齿轮形，其与定子部20c的内极齿202c相契合。同时，转子铁心220c的内部设置具有相异磁极的内磁石222c，该内磁石222c具有2Xn (η为正整数)个磁极。如此，定子线圈24c通电时所产生的电磁吸引力，以一定角度逐步带动转子铁心220c运转。 请参阅图10，图10为本发明第四实施例的马达装置的分解示意图。马达装置2d 具有一定子部20d与转子部22d。定子部20d具有一定子铁心202d，定子铁心202d的外型设计成辐射形，其从轴心向外延伸出3Xm(m为正整数)个外极齿，同时，每一外极齿上绕设有一定子线圈204d。如此，定子部20d在定子线圈204d通电时产生一旋转磁场，该旋转磁场与转子部22d作用，以带动转子部22d旋转。前述情况中，控制每一定子线圈204d通电状态的控制方式，如六步方波换相、渐进式换相、180度方波换相、180度拟弦波换相、180度梯形波换相或150度12步方波换相等，皆为业界常用技术，在此不多赘述。马达装置2d的转子部22d由一转子铁心222d与一内磁石224d组成。转子铁心222d的外形设计成圆环形铁心，其与内磁石224d连结，内磁石224d设置在转子铁心222d 的内部。同时，内磁石224d为一环形磁石或一瓦片形磁石，其具有相异磁极，具有2Xn(n 为正整数)个磁极。如此，定子线圈204d通电时所产生的电磁吸引力，以一定角度逐步带动转子铁心222d运转。
参考图11。图11为本发明的另一实施例的转子铁心示意图。转子铁心3的外形可以设计成为一圆柱形转子铁心、一辐射形转子铁心或一齿轮形转子铁心。在此以辐射形转子铁心作说明，其中，转子铁心3包括一本体30与一转轴32，本体30与转轴32以一体成型的方式制成该转子铁心3，并且，本体30转动时可以带动转轴32运转。本实施例的转子铁心3同样利用前文提及的磁性粉体通过粉末冶金工艺一体烧结而成，其工艺包括成型、脱蜡、烧结、热处理、表面处理等过程。所使用粉体可以是软磁性金属材料、软磁性复合材料、具核_壳结构的软磁性材料、非晶质磁性材料及其复合材料。为增强转子铁心3磁特性及机械强度，转子铁心3的磁性原料可采用具核_壳结构的复合性软磁性材料，其主要是利用添加低固溶量或无固溶量的非主相材料，并运用粉末烧结理论的扩散-析出机制，再以高(低)温处理方式，使其晶粒与晶粒间或粉团与粉团间产生核 _ 壳结构(Core-Shell Structure)。转子铁心3也可采用高电阻软磁粉体为材料一体成形制成，优选高电阻软磁粉体，以提升转子铁心3的电阻值，进而减低铁损，以节省制造成本。同时，由于固化温度较烧结温度为低，因此，转子铁心3变形量将会相对地减低。综上所述，本发明的实施例的马达装置通过对转子部结构的改良，使转子部不会受到线包的影响、可增加绕线圈数或线径、提高马达扭力及转速、有效降低磁能损，在相同单位输出功率下缩小马达尺寸，突破了现有马达转子的设计观念。但是，以上所述，仅为对本发明最佳具体实施例之一的详细说明及其图式，任何本领域技术人员在本发明的教示下，可轻易思及的变化或修饰皆应涵盖于本发明的权利要求所界定的保护范围以内。
权利要求
1.一种马达装置，其特征在于，包括 一定子部；及一转子部，设置于该定子部的内圈，该转子部包括一由磁性粉体通过粉末冶金工艺一体成型的转子铁心，其中该磁性粉体具核-壳结构，其包括有提供磁性力的一核心主体与提供连结强度的一壳层。
2.如权利要求1所述的马达装置，其特征在于，该定子部具有3Xm个内极齿，m为正整数，并且，该定子线圈绕设在所述内极齿上。
3.如权利要求2所述的马达装置，其特征在于，该定子部绕设有一定子线圈，以产生一旋转磁场；该转子部还包括一外磁石，该外磁石设置在该转子铁心的外部。
4.如权利要求3所述的马达装置，其特征在于，该转子铁心为一圆柱形转子铁心，该外磁石为一环形磁石或一瓦片形磁石。
5.如权利要求4所述的马达装置，其特征在于，该外磁石具有2Xn个磁极，η为正整数。
6.如权利要求2所述的马达装置，其特征在于，该定子部绕设有一定子线圈，以产生一旋转磁场；该转子部还包括一内磁石，该内磁石设置在该转子铁心的内部。
7.如权利要求6所述的马达装置，其特征在于，该转子铁心为一圆柱形转子铁心，该内磁石为一环形磁石或一瓦片形磁石。
8.如权利要求7所述的马达装置，其特征在于，该内磁石具有2Χη个磁极，η为正整数。
9.如权利要求1所述的马达装置，其特征在于，该定子部具有多个内极齿，并且该定子线圈绕设在所述内极齿上。
10.如权利要求9所述的马达装置，其特征在于，该定子部绕设有一定子线圈，以产生一电磁吸引力；该转子部还包括一内磁石，该内磁石设置在该转子铁心的内部，该转子铁心为一齿轮形转子铁心，该内磁石具有2 Xn个磁极，η为正整数。
11.如权利要求1所述的马达装置，其特征在于，该转子部绕设有一转子线圈，以产生一旋转磁场，并且该定子部为一定子磁石。
12.如权利要求11所述的马达装置，其特征在于，该转子具有3Xm个外极齿，m为正整数，并且该转子线圈绕设在所述外极齿上。
13.如权利要求12所述的马达装置，其特征在于，该定子磁石为一环形磁石或一瓦片形磁石，该定子磁石具有2Xn个磁极，η为正整数。
14.如权利要求1所述的马达装置，其特征在于，该转子铁心包括一本体与一转轴，该本体与该转轴由软磁粉体一体成形制成。
全文摘要
一种马达装置，包括一定子部与一转子部，其中，转子部设置于定子部的内圈，并且转子部与定子部之间产生磁性作用，而在定子部的内圈转动。转子部包括一转子铁心，转子铁心由磁性粉体通过粉末冶金工艺一体成型，其中磁性粉体为具核-壳结构的软磁性材料，其包括有提供磁性力的一核心主体与提供连结强度的一壳层。本发明的马达装置通过对转子部结构的改良，使转子部不会受到线包的影响、可增加绕线圈数或线径、提高马达扭力及转速、有效降低磁能损，在相同单位输出功率下缩小马达尺寸，突破了现有马达转子的设计观念。
文档编号H02K1/27GK102255409SQ20101018341
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者王金龙, 黄鸿智 申请人:佶庆电机有限公司