CN101191519A - 磁浮旋转组件及其应用装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种磁浮旋转组件，包含有二导引件、一转轴、一磁性件，以及一导电线圈；二导引件之间是相互间隔地设置，且其中一导引件可相对于另一导引件移动，以改变二导引件之间的距离；转轴是设于二导引件之间，转轴的二端分别朝向二导引件，磁性件是设于转轴，导电线圈同轴地设于转轴的外围，导电线圈是产生磁力感应磁性件，使转轴悬浮于二导引件之间，并且带动磁性件以转轴为中心旋转。

Description

磁浮旋转组件及其应用装置

技术领域

本发明涉及磁浮旋转组件，特别是有关于一种可运转于高转速的磁浮旋转组件。

背景技术

风扇在各种技术领域中受到广泛地应用，其主要目的在于透过风扇的旋转带动空气流动，用以产生导流及散热的效果。请参阅图16所示，现有风扇1具有一定子2以及一转子3；该定子2具有二轴承4，该轴承4周围设有一线圈5，该转子3具有一转轴6、一磁性件7以及若干叶片8，转轴6穿设于轴承4内侧，该叶片8以转轴6为轴心呈辐射状向外延伸。当现有风扇1运转时，线圈5会以切换磁极的方式与磁性件7相互感应，进而产生作用力驱转转轴6及叶片8，达到带动空气流动产生导流效果的目的。

然而，当现有风扇1运转时，线圈5与磁性件7所产生的磁力作用方向并非与转轴6的轴向一致，使得风扇1除了旋转以外，同时也会于一偏摆角度9内偏摆，风扇1偏摆之后则会连带使轴承4无法平均地受力，轴承4长期在受力不平均的状态下使用容易造成非自然磨损。

再者，随着轴承4的磨损程度持续累积，风扇1的偏摆角度9亦会逐渐变大，进而增加内部间隙，使轴承4的机械效率降低，相对地缩减其使用寿命，现有风扇1也会因组件松动使摩擦面积增加而产生噪音。此外，由于轴承4为开放性结构，容易堆积灰尘而影响轴承4的运作，成为另一个降低机械效率的因素。

请再参阅美国第6,309,190号专利所述，该案揭露出一种轴流风扇轴的支撑装置，其主要是将一轴流风扇的风扇轴定位在二支持件之间，再利用一电子控制组件的线圈所产生的磁力感应设于风扇的磁铁环，上述磁力感应可驱转风扇，使风扇旋转时仅以风扇轴与各支持件相互接触，进而减少风扇运作的摩擦力。

该美国专利案是利用二支持件支撑住风扇轴取代现有风扇使用轴承固定的结构。但上述线圈与磁铁环之间所产生的磁力除了会使风扇旋转以外，磁力同时也会产生拉引整组轴流风扇朝侧向偏移的作用；而且，风扇转动后不仅仅是便空气流动，空气流动时也会形成一与流动方向相反的反力推动风扇。若是风扇成品在制造时出现尺寸变异，使得二支持件之间的距离小于风扇轴的长度，风扇轴虽然仍能受支持件的支撑而随着风扇旋转，但风扇轴二端却极为容易地在受到磁力及反力的作用下，使其中一端与一支持件之间产生较大的接触力及反力，该端就容易因受力较大而有不正常的磨损状况，或者是风扇轴的身部在受上述各种力的作用下产生挠曲变形现象。不论是风扇轴发生磨损或是变形现象，都会使风扇无法于较高的转速旋转，也会增加风扇旋转时的噪音，且减少风扇的运转寿命。

发明内容

本发明的主要目的乃在于提供一种磁浮旋转组件及其应用装置，该磁浮旋转组件与其应用装置是可运转于较高的转速。

本发明的另一目的则在于提供一种磁浮旋转组件及其应用装置，其皆具有机械效率较佳、使用寿命较长以及较低噪音的特色。

为达成前揭目的，本发明所提供的磁浮旋转组件，包含有二导引件、一转轴、一磁性件，以及一导电线圈；该二导引件之间是相互间隔地设置，且其中一该导引件可相对于另一该导引件移动，以改变该二导引件之间的距离；该转轴是设于该二导引件之间，该转轴的二端分别朝向该二导引件；该磁性件是设于该转轴；该导电线圈同轴地设于该转轴的外围，该导电线圈是产生磁力感应该磁性件，使该转轴悬浮于该二导引件之间，并且带动该磁性件以该转轴为中心旋转；通过此，本发明所提供的磁浮旋转组件及其应用装置，不但是结构较为单纯、简化，且其所提供的转轴、第一导引件与第二导引件间的作用力较小，能降低摩擦力与反力而提高机械效率，减少转轴磨损的机会、延长使用寿命、减少噪音，同时，本发明也利用调整二导引件之间的距离，使磁浮旋转组件的运作更顺畅，更为适用于高转速的应用场合。

附图说明

为了详细说明本发明的结构、特征及功效所在，兹举以下若干较佳实施例并配合图式说明如后，其中：

图1为本发明第一较佳实施例的立体组合图；

图2为本发明第一较佳实施例的剖视图；

图3为本发明第一较佳实施例的局部剖视图，主要揭示导电线圈与磁性件之间的相对作动关系；

图4为本发明第一较佳实施例的结构示意图，主要揭示转轴、第一导引件以及第二导引件于静止状态的相对关系；

图5为本发明第一较佳实施例的作动示意图，主要揭示转轴、第一导引件以及第二导引件的相对关系；

图6为本发明第一较佳实施例的作动示意图，主要揭示转轴的位移状态；

图7为本发明第一较佳实施例的作动示意图，主要揭示第一导引件相对于第二导引件移动的状态；

图8类同于图2，主要是表示磁浮轴承套设于转轴；

图9为本发明第二较佳实施例的剖视图；

图10为本发明第三较佳实施例的剖视图；

图11为本发明第四较佳实施例的剖视图；

图12类同于图11，主要是表示转轴的端部嵌入钢珠的状态。

图13为本发明第五较佳实施例的剖视图。

图14为本发明第六较佳实施例的剖视图。

图15类同于图14，主要是表示轴承另增设于转轴与导引件之间。

图16为现有风扇的示意图。

【主要组件符号说明】

10风扇           20第一框架

21中心部         22第一导引件       221调整件

222定位件        223凹槽            23嵌槽

24导电线圈       25电路板           26限位部

30第二框架       32第二导引件       322凹槽

34卡合部         40作动件           41基部

42转轴           43磁浮轴承         431内环

432外环          44磁性件           45侧壁

46十片           47穿孔             50磁浮旋转组件

60磁浮旋转组件   61风扇             62导引件

63环壁           64转轴             65磁浮旋转组件

66风扇           67导引件           68凸部

69转轴           70凹窝             71磁浮旋转组件

72风扇           73导引件           74凹槽

75球体           76转轴

78磁浮旋转组件   79风扇       80第一框架

81卡勾           82导电线圈   83电路板

85磁浮旋转组件   86风扇       87作动件

88转轴           89轴承       90线圈

91导引件

具体实施方式

请参阅图1至图3，是为本发明所提供的磁浮旋转组件50及其应用于一用以散热的风扇10的较佳实施例，风扇10包含有一第一框架20以及一第二框架30，磁浮旋转组件50是设于第一框架20与第二框架30之间。

如图1所示，该第一框架20的一侧面具有四限位部26，各限位部26呈凹陷状且分别设于第一框架20的端角处。第二框架30具有四卡合部34，各卡合部34的外端可对应容设于第一框架20的各限位部26内，使第二框架30固定盖合于第一框架20。

如图2所示，第一框架20具有一呈中空状的中心部21，中心部21内设有一定位件222，定位件222具有一嵌槽23，定位件222设有一调整件221，调整件221是为螺栓，调整件221是螺设于定位件222，并且朝嵌槽23内穿入。

该磁浮旋转组件50包含有一第一导引件22、一第二导引件32、一转轴42、一作动件40、一磁性件44，以及一导电线圈24。

该第一导引件22及第二导引件32是以如钻石、石墨，或陶瓷等耐磨材料制成。第一导引件22与第二导引件32分别具有一凹槽223、322，第一导引件22设于定位件222的嵌槽23内，并与调整件221相互结合，第二导引件32设于第二框架30内侧对应第一导引件22的位置，使第一、第二导引件22、32是呈相互间隔地、二凹槽223、322相对地设置于第一与第二框架20、30。当第一框架20的调整件221相对于定位件222移动时，调整件221是可带动第一导引件22于定位件222的嵌槽23内移动，以改变二导引件22、32之间的距离。

该转轴42是设于第一、第二导引件22、32之间，转轴42二端分别朝向二导引件22、32的凹槽223、322。

该作动件40具有一圆形基部41，基部41具有若干用以散热的穿孔47，基部41的边缘环设一侧壁45，转轴42是垂直穿设于基部41中央，使转轴42一端凸出基板41的一侧面，另一端则延伸于侧壁45内部。侧壁45的外周面环设若干叶片46，该叶片46自侧壁45概呈辐射状地向外延伸。

该磁性件44是为磁铁环，磁性件44设于侧壁45的内周面，使磁性件44可随著作动件40及转轴42同步作动。

该导电线圈24具有一环状电路板25，线圈24及电路板25是套设于第一框架20的中心部21，使线圈24同轴地设于转轴42的外围，并且位于磁性件44与转轴42之间，磁性件44的磁场中心线对齐于导电线圈24所产生的磁场中心线。

经由上述结构，当风扇10未作动时，作动件40透过磁性件44的磁力作用而呈磁浮状态，转轴42两端恰未接触第一导引件22以及第二导引件32；当线圈24通电后会相互激磁而与磁性件44产生感应电势，使磁性件44产生角位移，进而带动作动件40旋转，作动件40旋转的后随即带动该叶片46旋转而使空气流动，以达到产生导流、散热效果的功效。由于磁性件44所具有的磁场中心线对齐于导电线圈24所产生的磁场中心线，可确保磁性件44于旋转时，线圈24所产生的磁力与磁性件44的磁力维持平稳不偏移的状态。

如图3所示，倘若转轴42于作动初始时，因磁力或其它因素产生偏移时，转轴42二端可透过第一导引件22以及第二导引件32的凹槽223、322进行导引与限位，确保转轴42的运转维持于稳定的直线度，转轴42即可进行确实的旋转运作。

如图4至图7所示，在作动件40旋转的过程中，各叶片46推动空气流动所同时产生的反力，也会推动作动件40沿转轴42的轴向直线位移。如将转轴42的长度定义为B，转轴42受反力移动的距离定义为C，第一导引件22以及第二导引件32的凹槽223、322间的最大距离为A，则上述各长度的相对关系为A＞B+C如图5所示；通过此，可以确保转轴42位于第一导引件22与第二导引件32之间，同时也不会使转轴42与各导引件22、32之间产生不必要的作用力及反力。若是风扇10在制造的检测过程，或是使用风扇10后发现转轴42与第一导引件22或第二导引件32之间抵顶过紧，甚至产生变形，或是转轴42与二导引件22、32之间隙过大时，即可如图7所示地，先通过由调整调整件221相对于定位件222的位置，使第一导引件22的位置随调整件221改变，达到调整转轴42的二端与第一导引件22、第二导引件32间的距离的目的，并且改变转轴42与二导引件22、32之间的接触面积，作动件40的旋转就可更为顺畅，转轴42也不易受二导引件22、32的抵压而挠曲变形，使风扇10的作动件40的转速可更为增加。

通过此，本发明的磁浮旋转组件50及其应用装置，不但是结构较为单纯、简化，而所提供的转轴与第一导引件、第二导引件间的作用力较小，能降低摩擦力与反力而提高机械效率，并减少磨损的机会、延长使用寿命、减少噪音，同时，本发明也利用可调整二导引件之间的距离，使磁浮旋转组件的运作更顺畅，适用于高转速的应用场合。

请参阅图8所示，本发明所提供的磁浮旋转组件50应用于风扇时，磁浮旋转组件50的转轴42与导电线圈24之间更可再包含一磁浮轴承43，磁浮轴承43具有一内环431以及一外环432，内环431套设于转轴42，外环432设于第一框架20的中心部21，且相隔预定距离地套设于内环431，磁浮轴承43可利用其磁力限制转轴42仅能于轴向进行位移，防止转轴42于作动期间产生轴向偏摆，更进一步确保转轴42于作动期间的顺畅及稳定度。

除了上述磁浮旋转组件的转轴朝向二导引件的凹槽，使凹槽具有导引、导正转轴的功效的外，二导引件亦可具有其它型态的结构与转轴相互配合。

请参阅图9所示，是为本发明第二较佳实施例的磁浮旋转组件60应用于风扇61的状态，其主要结构与第一较佳实施例大致相同，特点在于：各导引件62具有一自表面延伸出的环63，环壁63内部形成出一空间，转轴64二端分别位于二导引件62的环壁63内部，使环壁63围绕于转轴64的外周。

再如图10所示，是为本发明第三较佳实施例的磁浮旋转组件65应用于风扇66的状态，其特点在于：各导引件67具有一凸部68，转轴69的二端分别具有一凹窝70，转轴69是以各凹窝70是朝向凸部68的方式设于二导引件67之间。

如图11所示，是为本发明第四较佳实施例的磁浮旋转组件71应用于风扇72的状态，其特点在于：各导引件73的凹槽74内设有一球体75，转轴76的二端分别朝向二导引件73，使转轴76移动时，转轴76的端部可抵于球体75，并于球体75表面旋转；或是如图12所示，先将球体75嵌入转轴76的端部，使转轴76利用球体75抵于导引件73的凹槽74亦可。通过由上述实施例的技术特点，各导引件皆可具有导引、导正转轴的功能。

如图13所示，是为本发明所提供第五较佳实施例的磁浮旋转组件78应用于风扇79的状态，其特点在于：第一框架80具有若干卡勾81，磁浮旋转组件78的导电线圈82是以其电路板83与各卡勾81相合，通过此，组装磁浮旋转组件78与第一框架80的过程即可更为快速与方便。

另外，为了让磁浮旋转组件的运转更加地快速、并能更降低磨擦力，如图14所示，是为本发明第六较佳实施例所提供的磁浮旋转组件85应用于风扇86的状态，其主要组成构造与第一较佳实施例大致相同，特点在于磁浮旋转组件85的作动件87与转轴88之间增设二轴承89。当作动件87受线圈90的磁力感应而旋转时，作动件87不但是可利用转轴88为轴心旋转，同时轴承89可使转轴88的转速较慢于作动件87的转速，以降低转轴88可能与二导引件91之间产生出的摩擦及作用力，能使作动件87的转速更为提高，使用寿命也更加延长。而如图15所示，转轴88亦可于作动件87、各导引件91之间增设若干轴承89，同样可达成上述增加转速的功效。

Claims (19)

1.一种磁浮旋转组件，其特征在于包含有：

二导引件，该二导引件之间是相互间隔地设置，且其中一该导引件相对于另一该导引件移动，以改变该二导引件之间的距离；

一转轴，该转轴是设于该二导引件之间，该转轴的二端分别朝向该二导引件；

一磁性件，该磁性件是设于该转轴；以及

一导电线圈，该导电线圈同轴地设于该转轴的外围，该导电线圈是产生磁力感应该磁性件，使该转轴悬浮于该二导引件之间，并且带动该磁性件以该转轴为中心旋转。

2.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：至少一该导引部具有一自表面延伸出的环壁，该环壁内部形成出一空间，该转轴一端位于该空间内部，使该环壁围绕于该转轴的外周。

3.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：至少一该导引件具有一凸部，该转轴一端具有一凹窝，该凹窝是朝向该凸部。

4.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该转轴的至少一端具有一球体，该转轴是以该球体抵于该导引件。

5.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该二导引件之间的距离大于该转轴的长度。

6.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：另包括有一磁浮轴承，该磁浮轴承是设于该转轴与该导电线圈之间。

7.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该转轴设有一作动件，该磁性件是设于该作动件。

8.依据权利要求7所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该作动件具有一基部，该基部具有至少一穿孔，该基部环设一侧壁，该转轴穿设于该基部，使该转轴的一端凸出该基部一侧，另一端则延伸于该侧壁内部，该磁性件是设于该侧壁的内周面，该侧壁的外周面具有若干叶片。

9.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该作动件与该转轴之间设有至少一轴承。

10.依据权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该磁性件的磁力中心线对齐于该导电线圈的磁力中心线，使得该导电线圈导电后所产生的磁力与该磁性件的磁力相互感应后，该转轴是悬浮于该二导引部之间。

11.一种风扇，包含有一第一框架与一第二框架，该第一框架与该第二框架之间设有一如权利要求1所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该磁浮旋转组件的二导引件是分设于该第一及该第二框架。

12.依据权利要求11所述的风扇，其特征在于：所述该第一框架另具有一调整件与一定位件，该磁浮旋转组件的其中一导引件是设于该定位件，该调整件是可移动地设于该定位件，且连结于该导引件。

13.一种磁浮旋转组件，其特征在于：包含有：

二导引件，该二导引件之间是相互间隔地设置；

一转轴，该转轴是设于该二导引件之间，该转轴的二端分别朝向该二导引件；

至少一轴承，该轴承是设于该转轴；

一作动件，该作动件是设于该轴承；

一磁性件，该磁性件是设于该作动件；以及

一导电线圈，该导电线圈同轴地设于该转轴的外围，该导电线圈是产生磁力感应该磁性件，使该转轴悬浮于该二导引件之间，并且带动该作动件以该转轴为中心旋转。

14.依据权利要求13所述的磁浮旋转组件，其特征在于：至少一该导引部具有一自表面延伸出的环壁，该环壁内部形成出一空间，该转轴一端位于该空间内部，使该环壁围绕于该转轴的外周。

15.依据权利要求13所述的磁浮旋转组件，其特征在于：至少一该导引件具有一凸部，该转轴一端具有一凹窝，该凹窝是朝向该凸部。

16.依据权利要求13所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该二导引件之间的距离大于该转轴的长度。

17.依据权利要求13所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该作动件具有一基部，该基部具有至少一穿孔，该基部环设一侧壁，该转轴穿设于该基部，使该转轴的一端凸出该基部一侧，另一端则延伸于该侧壁内部，该磁性件是设于该侧壁的内周面，该侧壁的外周面具有若干叶片。

18.依据权利要求13所述的磁浮旋转组件，其特征在于：所述该磁性件的磁力对齐于该导电线圈的磁力，使得该导电线圈导电后所产生的磁力中心线与该磁性件的磁力中心线相互感应后，该转轴悬浮于该二导引部之间。

19.依据权利要求13所述的磁浮旋转组件，其特征在于：另具有一调整件与一定位件，其中一该导引件是设于该定位件，该调整件是可移动地设于该定位件，且连结于该导引件。

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