CN101892996A - 具杯形定子的直流马达及其构成的直流风扇 - Google Patents

Abstract

一种具杯形定子的直流马达及其构成的直流风扇，该直流马达包含一转子、一杯形定子及一控制驱动单元，其中该杯形定子具有一筒状绕线部环绕该转子，且该筒状绕线部由至少一导线形成一内周面，而该内周面朝向该转子的永久磁铁的外周面，并在该筒状绕线部与该转子之间形成一气隙；该控制驱动单元则与该杯形定子的筒状绕线部电连接，并供连接至一电源。借此，本发明的具杯形定子的直流马达及风扇具有高控制灵敏度及精确度，且具有简单的结构并便于组装。

Description

具杯形定子的直流马达及其构成的直流风扇

技术领域

本发明有关于一种直流马达及其所构成的直流风扇，尤其是关于一种具有杯形定子的内转子式直流马达，以及利用该马达所构成的直流风扇。

背景技术

请参照图1所示，其绘示一现有的直流风扇的组合剖视图，该直流风扇由一壳体7、一直流马达8及一扇轮9所构成。该壳体7具有一容置空间71，以供容置该直流马达8。该直流马达8包含一定子81及一转子82，该定子81固定于该壳体7的内表面，而该转子82则可转动的容设于该容置空间71内。

请再参照图1所示，该直流马达8的定子81具有一永久磁环811及一电刷812。其中，该永久磁环811环绕该转子82，而该电刷812则邻近于该永久磁环811的一端，并供连接至一直流电源。另一方面，该直流马达8的转子82具有一轴杆821、一绕线铁心822及一换向器823，其中该轴杆821的一端穿出该壳体7；该绕线铁心822套设于该轴杆821，并具有一径向外周面朝向该永久磁环811，且该绕线铁心822与该永久磁环811间隔设置以形成一气隙，且当电流通过该绕线铁心822的线圈时，该电流即与该永久磁环811的磁场产生磁交链作用；该换向器823也套设于该轴杆821并与该绕线铁心822的线圈电连接，且该换向器823具有一外周面供该电刷812可滑动的电接触。此外，该扇轮9固设于该轴杆821穿出该壳体7的一端。

依据上述现有直流风扇结构，当该直流电源供应直流电力至该定子81的电刷812时，该电刷812即通过该转子82的换向器823将该直流电力送至该绕线铁心822的线圈。借此，该直流电力于该线圈中所形成的电流即与该永久磁环811的磁场产生磁交链作用，进而推动该转子82相对于该定子81进行旋转。此外，借助控制该直流电力而调整该绕线铁心822的线圈中的电流，可决定该转子82的转速。

然而，由于该换向器823由平行于该轴杆821且分隔设置的数个换向片构成，故当该电刷812由其中一换向片切换至相邻的另一换向片时，易于在该电刷812与换向器823之间产生火花，且同时产生噪声而影响系统自控。另，由于该电刷812必须紧密抵接于该换向器823的外周面，以确保该电刷812及换向器823之间的电接触，因此不但必须定期更换过度磨耗的电刷812，也必须定期处理该换向器823的外周面，以避免前述的火花所产生的积碳影响该电刷812及换向器823之间的导电性。此外，虽然可借助控制该直流电力而决定该转子82的转速，但由于该电刷812于各该换向片之间进行切换，导致通过该电刷812及换向器823进行传导的直流电力极易因此产生噪声，造成该现有的直流风扇无法适用于需要进行精确的风扇转速控制的产品中。

请参照图2所示，其绘示另一现有直流风扇的组合剖视图。此一直流风扇与前述直流风扇的差异在于：构成此一直流风扇的直流马达8’以一杯形转子82’取代前述的转子82，且该杯形转子82’具有一轴杆821’及一线圈杯体822’，其中该轴杆821’穿设固定于该线圈杯体822’，并沿该线圈杯体822’的轴心线延伸，而该线圈杯体822’则由至少一导线卷绕形成。此外，该直流马达8’的定子81’的永久磁环811’设置于该线圈杯体822’内，并供该轴杆821’通过，以便该线圈杯体822’的内周面朝向该永久磁环811’，且在该线圈杯体822’与该永久磁环811’之间形成一气隙。然而，虽然上述的杯形转子82’的结构因为具有低转动惯量、高能量转换率等特性，而可提高该直流风扇在转速控制上的灵敏度，但是此一轻质结构也相对降低旋转稳定性，且该直流马达8’仍需借助一电刷812’及一换向器823’进行该直流电力的传输，造成该直流风扇仍存在前述应用该电刷812及换向器823所造成的缺陷。

更且，上述现有直流马达不仅存在无法进行精确控制的缺陷，且当该直流马达8、8’的负载有所变化时，必须另借助额外的感测装置(例如：机械调速器、电子调速器、转速信号产生器或光学编码器)将该直流马达8、8’的实际转速进行反馈，以便对应调整该直流电力的电压值而使该直流马达8、8’于一期望转速下运转；但是，如此势必造成该直流马达8、8’及其构成的直流风扇的制造成本提高，且该感测装置本身的精确度也将影响转速控制的质量。基于上述原因，现有的直流马达及其所构成的风扇确实有加以改善的必要。

发明内容

本发明提供一种具杯形定子的直流马达及其构成的直流风扇，主要是借助一控制驱动单元产生控制电流并直接将该控制电流输出至一杯形定子，以使该直流马达及风扇具有高控制灵敏度及控制精确度，并可供进行智能型转速控制，为其主要的发明目的。

本发明提供一种具杯形定子的直流马达及其构成的直流风扇，该杯形定子的一筒状绕线部由至少一导线卷绕形成，且该至少一导线直接形成该筒状绕线部的内周面，以降低该直流马达及风扇的结构复杂度，为其次要发明目的。

本发明提供一种具杯形定子的直流风扇，以射出成型包覆的方式将该筒状绕线部直接固定于一壳体的容置空间内，以提高该直流风扇的组装便利性，为其另一发明目的。

为达到前述发明目的，本发明所运用的技术手段及借助该技术手段所能达到的功效包含有：

一种具杯形定子的直流风扇，包含一壳体、一直流马达、一扇轮及一控制驱动单元。该壳体具有一承载框，且该承载框形成一容置空间；该直流马达设置于该承载框的容置空间，且该直流马达由一转子及一杯形定子构成，该转子具有一轴杆及一永久磁铁，该永久磁铁套接固定于该轴杆的外侧周面，该杯形定子具有一筒状绕线部环绕该转子，且该筒状绕线部形成一内周面朝向该转子的永久磁铁的外周面，进而在该筒状绕线部与该转子之间形成一气隙；该扇轮结合于该轴杆的一端；该控制驱动单元容设于该容置空间中，并与该杯形定子的筒状绕线部电连接。其中，该筒状绕线部由至少一导线卷绕形成，且该至少一导线卷绕形成该筒状绕线部的内周面。借此，该控制驱动单元所输出的控制电流不需通过任何电刷及换向器，即可直接输出至该杯形定子，故可提高该直流马达及风扇的控制灵敏度及精确度；且该杯形定子由极为简单的结构所完成，故也可大幅降低在结构上及组装上的复杂度。

所述的具杯形定子的直流风扇的壳体以射出成型包覆的方式结合于该杯形定子。借此，可进一步降低该直流风扇的组装复杂度。

一种具杯形定子的直流马达，包含一转子、一杯形定子及一控制驱动单元。该转子具有一轴杆及一永久磁铁，且该永久磁铁套接固定于该轴杆的外侧周面；该杯形定子具有一筒状绕线部环绕该转子，且该筒状绕线部形成一内周面朝向该转子的永久磁铁的外周面，进而在该筒状绕线部与该转子之间形成一气隙；该控制驱动单元与该杯形定子的筒状绕线部电连接。其中，该筒状绕线部由至少一导线卷绕形成，且该至少一导线卷绕形成该筒状绕线部的内周面。同理，该直流马达也借助其结构提供高控制灵敏度及精确度，并同时降低结构复杂度。

本发明的有益效果在于，本发明的杯形定子由极为简单的结构所完成，可大幅降低在结构及组装上的复杂度；控制驱动单元所输出的控制电流直接输出至杯形定子，可提高该直流马达及风扇的控制灵敏度及精确度。

附图说明

图1：由一种现有的直流马达所构成的直流风扇的组合剖视图。

图2：由另一种现有的直流马达所构成的直流风扇的组合剖视图。

图3：本发明的具杯形定子的直流风扇的较佳实施例的立体分解图。

图4：本发明的具杯形定子的直流风扇的较佳实施例的组合剖视图。

主要元件符号说明：

1壳体           10容置空间    11导风外框     111进风口

112出风口       12承载框      121本体        122底板

123定位件       124开口       13连接件       14流道

15第一轴承      16第二轴承    2直流马达      21杯形定子

211筒状绕线部   212结合板     213通孔        22转子

221轴杆         222永久磁铁   3扇轮          4控制驱动单元

7壳体           71容置空间    8直流马达      8’直流马达

81定子          81’定子      811永久磁环    811’永久磁环

812电刷         812’电刷     82转子         82’杯形转子

821轴杆         821’轴杆     822绕线铁心    822’线圈杯体

823换向器       823’换向器   9扇轮

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

请参照图3及图4所示，其绘示本发明较佳实施例的分解立体图及组合剖视图。本发明的直流风扇主要是由具有中空杯形的定子的内转子式直流马达构成，且本较佳实施例的直流风扇包含一壳体1、一直流马达2、一扇轮3及一控制驱动单元4。该壳体1具有一容置空间10，以供容设该直流马达2及控制驱动单元4。该扇轮3结合于该直流马达2的一端，且该控制驱动单元4与该直流马达2电连接。借此，当该控制驱动单元4输出一控制电流至该直流马达2时，该直流马达2即驱动该扇轮3相对于该壳体1进行旋转运作。

请再参照图3及图4所示，本发明较佳实施例的壳体1具有一导风外框11及一承载框12，该导风外框11的轴向两端分别形成一进风口111及一出风口112，而该承载框12的内部即设有该容置空间10，该承载框12设置于该导风外框11中，且位于该进风口111及出风口112之间。其中，该导风外框11及承载框12之间以至少一连接件13相互连接，以便在该导风外框11与承载框12之间形成一流道14，且该导风外框11、承载框12及连接件13较佳以一体成型方式形成。又，该连接件13较佳邻近于该导风外框11的出风口112，且该连接件13可选用肋条或静叶等结构。此外，根据本发明的直流风扇的应用情况，该壳体1也可仅包含具有该容置空间10的承载框12。

更详言之，本发明的承载框12较佳由一本体121、一底板122及一定位件123共同组成，其中该本体121与该底板122相互结合以共同形成该容置空间10，而该定位件123固设于该容置空间10内。另，该承载框12更具有一开口124形成于该本体121的顶部，并朝向该进风口111，且该开口124可结合一第一轴承15，而该定位件123则可结合一第二轴承16，该第一轴承15及第二轴承16在该直流风扇的轴向上对位设置。

请再参照图3及图4所示，本发明较佳实施例的直流马达2包含一杯形定子21及一转子22，该杯形定子21径向环绕该转子22，且固设于该第一及第二轴承15、16之间。更详言之，该杯形定子21为具有中空杯形的定子，其包含一筒状绕线部211、一结合板212及一通孔213，该筒状绕线部211由至少一导线卷绕形成，且该筒状绕线部211环绕于该转子22，以形成一内周面朝向该转子22，并在该筒状绕线部211与该转子22之间形成一气隙；该结合板212固设于该筒状绕线部211的一轴向端缘，以便与该筒状绕线部211共同构成该杯形定子21，且该结合板212较佳邻接该承载框12的定位件123，以供该定位件123通过该结合板212更为稳固的承载该杯形定子21；该通孔213设置于该结合板212的中心位置，以供该转子22通过该结合板212。其中，该筒状绕线部211的内周面由该至少一导线卷绕形成。另，可进一步省略该结合板212，仅由该筒状绕线部211构成该杯形定子21，且当该壳体1的承载框12选择以射出成型的方式形成时，可利用射出成型包覆的方式将该杯形定子21的外周面直接结合于该承载框12的内壁面。借此，通过仅具有极为简单的结构的杯形定子21，本发明的直流风扇及该直流马达2的组装复杂度可大幅降低。

请再参照图3及图4所示，该直流马达2的转子22具有一轴杆221及一永久磁铁222。该轴杆221的一端结合且穿过该第一轴承15，以便伸出该承载框12并结合于该扇轮3，而该轴杆221的另一端则结合于该第二轴承16；该永久磁铁222套接固定于该轴杆221的外侧周面，且该永久磁铁222具有一外周面朝向筒状绕线部211的内周面。该控制驱动单元4固设于该底板122及定位件123之间，其与该筒状绕线部211的导线电连接，且供连接一外部电源。

当本发明的直流风扇进行运转时，该控制驱动单元4接收该外部电源所产生的电力，且借此产生该控制电流并传送至该直流马达2的杯形定子21的筒状绕线部211。借此，该控制电流通过该筒状绕线部211的导线，并与该转子22的永久磁铁222的磁场产生磁交链作用，进而驱动该转子22带动该扇轮3进行旋转运作。其中，由于本发明的直流风扇不需通过任何额外的电刷及换向器，即可直接将该控制电流由该控制驱动单元4传送至该直流马达2的杯形定子21，故此一结构确实可大幅减少在传输该控制电流时所产生的干扰及噪声。据此，该控制驱动单元4的电路可由智能型集成电路构成，且使该控制电流不会受到过大的干扰或噪声影响，输出具有高精确度的控制电流至该筒状绕线部211进行转速控制，进而达成具有高控制灵敏度及控制精确度的目的。

详言之，借助在该控制驱动单元4设置一换流电路，即可根据该换流电路的运作产生反馈信号，以便对本发明的直流马达及风扇进行精确的转速伺服控制。此外，也可将脉宽调制技术(Pulse Width Modulation)应用于该控制驱动单元4，利用改变导通时间的脉冲波宽度而调整施加于该直流马达2的平均电力，进而改变其转速。更且，可直接由该控制驱动单元4检测并反馈其所产生的控制电流，以便在该直流马达2呈现异常运转状态时输出警示信号，或在本发明的直流风扇与其他装置进行系统整合时可供运用。

综上所述，相较于现有的直流马达必须借助电刷及换向器传输一直流电力，因而使该直流电力产生过大的噪声，本发明的直流马达2直接将该控制驱动单元4所输出的具有高精确度的控制电流送至该杯形定子21，可有效避免该控制电流含有过大的噪声，且更可通过该控制驱动单元4进行智能型转速控制。另，包含该筒状绕线部211且呈中空杯形的杯形定子21可大幅降低该直流风扇及直流马达的结构复杂度。此外，更可选择直接以射出成型包覆的方式将该筒状绕线部211直接固定于该壳体1的容置空间10内，进而有效提高本发明直流风扇的组装便利性。

Claims (9)

1.一种具杯形定子的直流风扇，其特征是，包含：

一个壳体，具有一个承载框，且该承载框形成一个容置空间；

一个直流马达，设置于该承载框的容置空间，且该直流马达由一个转子及一个杯形定子构成，该转子具有一根轴杆及一个永久磁铁，该永久磁铁套接固定于该轴杆的外侧周面，该杯形定子具有一个筒状绕线部环绕该转子，且该筒状绕线部形成一个内周面朝向该转子的永久磁铁的外周面，进而在该筒状绕线部与该转子之间形成一道气隙；

一个扇轮，结合于该轴杆的一端；及

一个控制驱动单元，容设于该容置空间中，并与该杯形定子的筒状绕线部电连接；

其中，该筒状绕线部由至少一个导线卷绕形成，且该至少一个导线卷绕形成该筒状绕线部的内周面。

2.依权利要求1所述的具杯形定子的直流风扇，其特征在于，该壳体的承载框以射出成型包覆的方式结合于该杯形定子。

3.依权利要求1或2所述的具杯形定子的直流风扇，其特征在于，该杯形定子另包含一个结合板固设于该筒状绕线部的一个轴向端缘。

4.依权利要求3项所述的具杯形定子的直流风扇，其特征在于，该结合板的中心位置设有一个通孔对位于该转子的轴杆，该轴杆通过该通孔穿过该结合板。

5.依权利要求1或2所述的具杯形定子的直流风扇，其特征在于，该承载框包含一个本体、一个底板及一个定位件，该本体与该底板相互结合形成该容置空间，而该定位件固设于该容置空间内并邻接该杯形定子，且该控制驱动单元固设于该底板与该定位件之间。

6.依权利要求3所述的具杯形定子的直流风扇，其特征在于，该承载框包含一个本体、一个底板及一个定位件，该本体与该底板相互结合形成该容置空间，而该定位件固设于该容置空间内并邻接该杯形定子，且该控制驱动单元固设于该底板与该定位件之间。

7.一种具杯形定子的直流马达，其特征是，包含：

一个转子，具有一根轴杆及一个永久磁铁，且该永久磁铁套接固定于该轴杆的外侧周面；

一个杯形定子，具有一个筒状绕线部环绕该转子，且该筒状绕线部形成一个内周面朝向该转子的永久磁铁的外周面，进而在该筒状绕线部与该转子之间形成一道气隙；

一个控制驱动单元，与该杯形定子的筒状绕线部电连接；

其中，该筒状绕线部由至少一个导线卷绕形成，且该至少一个导线卷绕形成该筒状绕线部的内周面。

8.依权利要求7所述的具杯形定子的直流马达，其特征在于，该杯形定子另包含一个结合板固设于该筒状绕线部的一个轴向端缘。

9.依权利要求8所述的具杯形定子的直流马达，其特征在于，该结合板的中心位置设有一个通孔对位于该转子的轴杆，该轴杆通过该通孔穿过该结合板。

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