CN100527571C - 三相对转式电机及风扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有三相对转式电机及风扇，该电机包括单一定子组与双转子；该定子组采用无铁心的三相线圈，而该双转子分别为磁极数不相同的第一转子与第二转子。该定子组的相线圈数目与该第一与第二转子的磁极数比分别为3∶4与3∶2，通过此种三相驱动方式，该电机可确保正常地对转运作。

Description

三相对转式电机及风扇

技术领域

本发明关于一种对转式电机，特别关于一种具有单定子双转子的三相对转式电机及风扇。

背景技术

传统轴流式风扇的电机为单一定子与单一转子的结构，而为增加风压与风量的输出，或为避免风扇的故障而造成系统运转中断，通常会在原本风扇上串联组合另一备用风扇。然而此种串联式风扇实为将两颗各自独立动作的轴流式风扇串联在一起，在组装上较为复杂且须花费较多的制造时间及成本，串联组合后的风扇所占体积也较大；更何况两个独立风扇串联后，因为可能会增加彼此的阻抗，而使其风压未必会有相加的效果。

因此传统有一种利用单一定子与双转子的电机结构被提出，如图1所示，其为一种单相具铁心式电机，主要包括一上层转子11、一中层定子组13以及一下层转子12。该上层转子11及下层转子12分别于环周嵌入相同数目的多个磁铁以形成磁极，而该中层定子组13则有和该多个磁铁相同数目的电极，该等电极由薄叠的硅钢片所组成，且其外侧被激磁线圈所缠绕。此外，该电机利用三个霍尔组件H1、H2、H3用以感测该上层转子11的磁通量而转换为电压信号而达到中层定子组13换相的目的。

然而，该单相电机的中层定子组13的电极以及设置于其上的霍尔组件H1、H2、H3在实际应用上有组装的困难。再者，该上层转子11、该中层定子组13与该下层转子12会产生相对吸力强而造成顿力大，故启动电压较高，也不容易控制磁偏角的大小，所以该上层转子11与该下层转子12不一定会反方向地对转，亦有可能发生同方向转动的现象。

本发明即针对上述的缺点而提出一种三相对转式电机，可有效解决上述传统单相对转式电机的问题。以下为本发明的简要说明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三相对转式电机及包含其的风扇，该电机包括单一定子组与双转子；该定子组采用无铁心的三相线圈槽，而该双转子分别为磁极数不相同的第一转子与第二转子。通过此种三相驱动方式以及磁极数不同的双转子结构，该电机可确保正常地对转运作。

为达到上述目的，该定子组包括至少一个三相线圈组，每一个三相线圈组具有三个线圈槽，当该电机运转时，该三相线圈组的一线圈槽会感应该第一转子及第二转子的磁极的磁力线分布，而产生反电动势，进而决定另二线圈的电流方向，亦即决定该二线圈槽的激磁方向。该激磁后的二线圈槽可与该第一转子与第二转子产生磁效应而驱动运转；而由于该第一、二转子的磁极数与该定子组的线圈槽有一特定比例，优选为定子组的线圈槽数与第一转子的磁极数比为3∶4，而定子组的线圈槽数与第二转子的磁极数比为3∶2，可确保该第一转子与第二转子正常地对转运作。此外，由于该第一转子与第二转子的磁极数目具有特定比例，第一转子的磁极与第二转子的磁极不会彼此吸引，故可消除电机运转的顿力。

另外，若该第一转子或第二转子因任何因素不动，并不会影响另一转子的转动，其由于本发明的三相对转式电机并不须利用霍尔组件来感应转子的磁极，而是利用该三相线圈组之一线圈槽来感应第一转子或第二转子的磁极，故当其中的一转子不动时，线圈槽仍能感应另一转子的磁极，而继续驱动其运转。

另外，该第一转子与第二转子的转速可借由磁极强度的大小、与该定子组的气隙大小来控制。

根据上述构想，本发明还提供一具有上述电机的风扇，其包括一外框，具有一基座，设置于其内；二个叶轮，分别具有上述具不同磁极数的转子，分别设置于该基座两侧；一定子组，由三相线圈组所组成，其中该定子组嵌入于该基座之中，用以驱动该二个转子；以及一轴心，穿设于该外框与基座的中心。该基座借由多个连接件与该外框的内表面连接而固定于该外框内；该连接件可以由肋条或静叶所组成。另外，该基座具有多个中空部，分别贯穿该基座而突出于该基座的相反两侧，以供该定子组容置其中。该风扇还包括一控制组件，与该定子组电性连结，可设置于该外框外侧或基座上。

另外，该双叶轮的叶片可设计具有不同的风切负载，亦可控制转速的大小。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为传统单相对转式电机的运作示意图。

图2为本发明风扇的一优选实施例的纵剖面图。

图3为本发明风扇的另一优选实施例的纵剖面图。

图4A为本发明的三相对转式电机的运作示意图。

图4B为图4A的三相线圈槽示意图。

图5A为本发明的三相对转式电机的运作的另一示意图。

图5B为图5A的三相线圈槽示意图。

图6为本发明的三相对转式电机的另一实施例示意图。

图7为本发明的三相对转式电机的第三实施例示意图。

主要组件符号说明

11：上层转子                           12：下层转子

13：中层定子组                         2：风扇

21：外框                               211：基座

2110：通孔                             2111：中空部

212：连接件                            22：定子组

221、222：三相线圈组                   23：第一叶轮

23’：第二叶轮                         231、231’：轮毂

232、232’：叶片                       233、233’：磁环

234、234’：铁片                       24：轴心

25：控制组件                           31：第一转子

32：第二转子                           A、B、C：线圈槽

H1、H2、H3：霍尔组件

具体实施方式

请参阅图2，本发明的三相对转式风扇2包括一外框21、一基座211、一定子组22、第一叶轮23、第二叶轮23’、一轴心24以及一控制组件25。该基座211设置于该外框21内，借由多个连接件212与该外框21的内表面相连接而可固定于该外框21内，该等连接件212可以为肋条或静叶。该基座211的中心处具有一通孔2110，用以供该轴心24穿设固定；并且于中心处的周围具有六个中空部2111分别贯穿该基座211而突出于该基座211的相反两侧，以供该定子组23容置其中。

该定子组22由二个三相线圈组221，222所组成，每一三相线圈组分别具有三个线圈槽A，B，C(请同时参阅图4A)，而该等线圈槽A，B，C的一端彼此电性连结在一起(请同时参阅图4B)。其中每一线圈槽分别容置于该基座211的中空部2111内，用以驱动该第一与第二叶轮23、23’。

该第一叶轮23与第二叶轮23’分别由一轮毂231，231’、多个叶片232，232’、一磁环233，233’以及一铁片234，234’所构成。该铁片234，234’和该磁环233，233’依序贴附于该轮毂231，231’的内表面，该多个叶片232，232’则环设于该轮毂231，231’的周围。该第一叶轮23的磁环233与该第二叶轮23’的磁环233’具有不同的磁极数目，本实例中第一叶轮23的磁环233具有八极，以相反磁极(如：N，S，N，S，N，S，N，S)依序排列，而该第二叶轮23’的磁环233’具有四极，以相反磁极(如：N，S，N，S)依序排列(请同时参阅图4A)。另外，该第一叶轮23与第二叶轮23’的叶片232，232’可设计具有不同的风切负载，可用来控制转速的大小。

该轴心24轴向穿设并固定于该第一叶轮23、该第二叶轮23’与基座211的中心，该轴心24借由至少一轴承235，235’所支撑。该控制组件25，例如为印刷电路板，与该定子组22电性连结，并设置于该外框21的外侧表面。设计适当的基座211大小，该控制组件25亦可设置于该基座211上，如图3所示。

请同时参阅图4A、图4B，图4A为该风扇2的电机运作示意图，其中该第一叶轮23的磁环233与铁片234相当于第一转子31，该第二叶轮23’的磁环233’与铁片234’相当于第二转子32。以本实施例而言，当该电机运转时，该定子组22的每一三相线圈组221，222的线圈槽C会先感应该第一转子31及第二转子32的磁极的磁力线分布，而产生反电动势，进而决定另二线圈槽A，B的电流方向，如图4B所示，亦即决定该二线圈槽A，B的激磁方向，本实施中线圈槽A面对第一转子31的一侧产生S极，而面对第二转子32的一侧则产生N极；线圈槽B面对第一转子31的一侧则产生N极，面对第二转子32的一侧则产生S极。该激磁后的二线圈槽B，C可与该第一转子31与第二转子32产生磁效应而驱动运转。请再参阅图5A、图5B，下一步则换由线圈槽B感应该第一转子31及第二转子32的磁极的磁力线分布，而产生反电动势，进而决定线圈槽A，C的电流方向，如图5B所示，而在线圈槽A面对第一转子31的一侧产生S极，面对第二转子32的一侧产生N极；线圈槽C面对第一转子31的一侧则产生N极，面对第二转子32的一侧则产生S极。该激磁后的二线圈槽A，C可与该第一转子31与第二转子32再产生磁效应而驱动运转。同理，再下一步骤则由线圈槽A感应该第一转子31及第二转子32的磁极的磁力线分布，而产生反电动势，进而决定线圈槽B，C的电流方向，驱动该第一转子31与该第二转子运转，于此不再赘述。

为了确保该第一转子31与第二转子32能正常朝相反方向对转，该第一转子31与该第二转子32不但具有不同数目的磁极数目，且该定子组22的线圈槽数与第一转子31的磁极数比为3∶4，而定子组的线圈槽数与第二转子的磁极数比为3∶2。此外，由于该第一转子与第二转子的磁极数目具有特定比例(2∶1)，且定子组22无须有硅钢片或铁心的设计，故该第一转子31的磁极与第二转子32的磁极不会彼此吸引，亦不会与定子组22相吸，可消除电机运转所产生的顿力。由此可知，该电机除了如本实施例的第一转子31的磁极数为8、第二转子32的磁极为4与定子组23的线圈槽数为6外，第一转子31的磁极数亦可为12、第二转子32的磁极为6以及定子组23的线圈槽数为9，如图6所示；或者第一转子31的磁极数为16、第二转子32的磁极数为8以及定子组23的线圈槽数为12，如图7所示。

再者，若该第一转子31或第二转子32因任何因素不动，并不会影响另一转子的转动，其由于本发明的三相对转式电机并不须利用霍尔组件来感应转子的磁极，而是利用该三相线圈组221，222的一线圈槽来感应第一转子31或第二转子32的磁极，故当其中的一转子不动时，线圈槽仍能感应另一转子的磁极，而继续驱动其运转。此外，该第一转子31与第二转子32的转速可借由磁极强度的大小以及与该定子组的气隙大小来控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，上述实施例仅用来说明而非用以限定本发明，本发明的范畴由权利要求书所界定。凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种电机，包括：

一无硅钢片或无铁心的定子组；

一第一转子，具有多个第一磁极，位于该定子组的一侧；以及

一第二转子，具有多个第二磁极，位于该定子组的另一侧，且与该第一转子面对设置；

其中该第一转子的该第一磁极的数目与该第二转子的该第二磁极的数目比为2:1。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该定子组包括至少一三相线圈组，对应于该第一转子与该第二转子；每一该三相线圈组包括三个线圈槽，该三个线圈槽中的线圈的一端彼此电性连结。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，该定子组的该线圈槽的数目与该第一转子的该第一磁极数目比为3:4。

4.根据权利要求2或3所述的电机，其特征在于，该定子组的该线圈槽的数目与该第二转子的该第二磁极数目比为3:2。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该第一转子的彼此相邻磁极以及该第二转子的彼此相邻磁极分别具有相反的极性。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该第一转子包括一铁片与一磁环，该磁环形成该多个第一磁极；该第二转子包括一铁片与一磁环，该磁环形成该多个第二磁极。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该第一转子与该定子组的间隙以及该第二转子与该定子组的间隙是相同或不相同。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，该第一转子的该磁极的磁性大小与该第二转子的该磁极的磁性大小相同或不相同。

9.一种风扇，包括：

一基座：

一无硅钢片或无铁心的定子组，由多个线圈槽所组成，设置于该基座中；

二转子，分别设置该基座的两侧，并且分别对应该定子组的该多个线圈槽，其中该二转子分别具有多个磁极，该二转子的磁极数目比为2:1；以及

一轴心，穿设于该基座与该二转子，用以承接该二转子。

10.根据权利要求9所述的风扇，其特征在于，该基座固定于一外框内，该基座借由多个连接件与该外框连结；该风扇还包括一控制组件，设置于该基座上或外框上，且该基座的中心处具有一通孔，供该轴心穿设固定，该轴心借由多个轴承来承接。

11.根据权利要求9所述的风扇，其特征在于，该基座具有多个中空部分别贯穿该基座而突出于该基座的相反两侧，以供该定子组容置其中。

12.根据权利要求9所述的风扇，其特征在于，该二转子分别包括：

一轮毂；

多个叶片，环设该轮毂周围；

一铁片，贴附于该轮毂的内表面；以及

一磁环，形成该多个磁极，贴附于该铁片。

13.根据权利要求12所述的风扇，其特征在于，该二转子的该磁环的彼此相邻磁极分别具有相反的极性。

14.根据权利要求12所述的风扇，其特征在于，该定子组的该线圈槽的数目与该二转子之一的磁极数目比为3:4。

15.根据权利要求12或14所述的风扇，其特征在于，该定子组的该线圈槽的数目与该二转子之一的磁极数目比为3:2，且该定子组的该线圈槽的数目介于该二转子的磁极数目之间。

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