CN102545440A - 多层平板线圈及应用该多层平板线圈的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层平板线圈及应用该多层平板线圈的驱动装置，多层平板线圈包含n个绝缘层以及排列于绝缘层上下表面的n+1个线路层，每一线路层又包含多个线路，线路在端点连接而形成连续线圈，驱动装置包含多层平板线圈、上壳盖、下壳盖、电刷及定子部，多层平板线圈套设于上壳盖的轴承上，在组装并接电后，电刷与多层平板线圈接触而形成部分的电磁铁，藉由相斥的磁性推动多层平板线圈，并重复使多层平板线圈连续转动，多层平板线圈能以电路板制程制作而减少成本，增加驱动装置的转速度及扭力、减少体积、更达到防水功效，而广泛运用于各种领域中。

Description

多层平板线圈及应用该多层平板线圈的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种线圈及应用该线圈的驱动装置，尤其涉及一种多层平板线圈及应用该多层平板线圈的驱动装置。

背景技术

驱动装置，如马达，已广泛运用于生活周围的各种领域中，例如跑步机、抽水机、玩具车、抽水装置、雨刷控制马达等，以最传统的直流电刷马达为例，其主要包含定子及转子(或电枢)两个组件，定子通常为永久磁铁，而转子通常为电磁铁，常以漆包线包覆硅钢片，再接附到轴承上而组成，由在通电后电磁铁与永久磁铁磁性相斥的原理来带动转动。

然而，线圈缠绕的数量直接影响到马达的功率，但在增大线圈数量或密度时，线圈的缠绕无可避免的增加了马达的总体积，且具有成本较高、制作过程不易简化的问题、噪音、功率消耗多等缺点，因此需要一种能缩小线圈体积及改善上述缺点的驱动装置。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多层平板线圈，该多层平板线圈包含n个绝缘层以及分别堆栈于n个绝缘层的上表面及下表面的n+1个线路层，n为大于1的正整数，该n+1个线路层的每一个中，包含以金属材料所制成、且以间隔排列的多个线路，且n+1个线路层的每一个中的所述的线路分别在多个端点上以一循环顺序依序连接，使所述的线路连续连接为一平板状的连续线圈。该循环顺序假设n为正偶数时可以为第一线路、第二线路、第三线路…第n+1线路、第一线路、第二线路…，或是第一线路、第三线路、第五线路…第n+1线路、第二线路、第四线路、第六线路..第n线路、第一线路、第三线路…等各种排列组合。

本发明的另一目的是提供一种应用多层平板线圈的驱动装置，该驱动装置包含多层平板线圈、上壳盖、下壳盖、两个电刷以及定子部，上壳盖中具有一轴承，多层平板线圈为环状，并以第一开口套设于该轴承上而容置于上壳盖中。下壳盖与上壳盖相对，并具有一凹槽相对于该轴承以相互接合，两个电刷焊接于下壳盖中，并朝向上壳盖的方向与该多层平板线圈接触，且分别与外部电源的正负极连接。该定子部为由单一块或极性不同的多块拼接的环状的永久磁铁，容置于下壳盖中，并具有与第一开口及凹槽共轴的第二开口，在结合时以由上到下沿着该轴承的顺序分别为多层平板线圈的第一开口、定子部的第二开口及下壳盖的凹槽。

当该驱动装置组装并接电后，电刷与多层平板线圈中的一部分线圈接触，使电流通过而形成部分的电磁铁，藉由与永久磁铁相斥的磁性推动多层平板线圈转动，而在多层平板线圈转动后，电刷与下一组的部分线圈接触，以此方式连续不断地推动多层平板线圈。

本发明的特点在于，利用多层平板线圈可以使得原本线圈缠绕的方式平板化，并且能够运用现有已经完善的电路板制程方式来制作，能够大幅地减少人工成本、设备成本及制程成本，更大幅地减少体积，而应用该多层平板线圈的驱动装置，如马达，能够减少整体的体积、增加角速度及扭力，更由于整体的空间密合度高，而能够达到防水的功效，能够广泛地运用于现今的各种领域之中，以使驱动装置能够达到轻薄短小及效率更高的功效。

附图说明

图1为本发明多层平板线圈的侧视示意图。

图2A为本发明多层平板线圈第一实施例的侧视图。

图2B为本发明多层平板线圈第一实施例的截面图。

图2C为本发明多层平板线圈第一实施例的截面图。

图3为本发明多层平板线圈第二实施例的侧视图。

图4A为本发明多层平板线圈第三实施例的俯视图。

图4B为本发明多层平板线圈第四实施例的俯视图。

图4C为本发明多层平板线圈的俯视示意图。

图5为本发明应用多层平板线圈的驱动装置的立体爆炸图。

图6为本发明应用多层平板线圈的驱动装置的动作示意图。

图7为本发明应用多层平板线圈的驱动装置的定子部另一实施例的示意图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，为本发明多层平板线圈侧视示意图。如图1所示，本发明的多层平板线圈1包含n个绝缘层10以及分别堆栈于n个绝缘层10的上表面及下表面的n+1个线路层20，n为大于1的正整数，该n+1个线路层20的每一个中，包含以金属材料所制成、且以间隔排列的多个线路(未显示)，且n+1个线路层20的每一个中的所述的线路(未显示)分别在多个端点30上以一循环顺序依序连接，使所述的线路连续连接为一平板状的连续线圈。多层平板线圈1可以设置为环状、圆形、方形、多边形等，而所述的线路的上下排列顺序及形状可以任意，该循环顺序假设n为正偶数时可以为第一线路、第二线路、第三线路…第n+1线路、第一线路、第二线路…，或是第一线路、第三线路、第五线路…第n+1线路、第二线路、第四线路、第六线路..第n线路、第一线路、第三线路…等各种排列组合。以下实施例将作为实际示例，但不限于此，本领域技术人员，依据本发明说明书的教示而可以轻易地改良及变化，但都将落入本发明申请专利范围的权利之中。

参阅图2A至图2C，为本发明多层平板线圈第一实施例的侧视图及截面图。如图2A、2B、2C所示，为本发明中的n以三为例，多层平板线圈1包含第一绝缘层11、第二绝缘层13以及第三绝缘层15，由上到下依序堆栈于第一绝缘层11、第二绝缘层13以及第三绝缘层15的上表面及下表面的第一线路层21、第二线路层23、第三线路层25及第四线路层27，第一线路层21、第二线路层23、第三线路层25及第四线路层27又分别包含以金属材料制程且间隔排列的多个第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47，第一实施例的所述的多个第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47的上下排列位置在同一垂直线上，而第一线路41与第二线路43在第一端点31相连接、第二线路43与第三线路45在第二端点33相连接、第三线路45与第四线路47在第三端点35相连接，而第四线路47与第一线路41在第四端点37相连接，而形成多层且平板状的连续的线圈。

参阅图3，为本发明多层平板线圈第二实施例的侧视图。如图3所示，多层平板线圈1中第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47的连接方式与第一实施例不相同，第二实施例的第一线路41与第三线路43在第一端点31连接、第三线路45与第二线路43在第二端点33连接、第二线路43与第四线路47在第三端点35连接，而第四线路47与第一线路41在第四端点37连接，而形成连续的线圈。

参阅图4A及图4B，分别为多层平板线圈第三实施例及第四实施例的俯视图，在图4A及图4B中，多层平板线圈为环状。如图4A所示，多层平板线圈1的第一线路层20中第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47可以为直线方式分布，而如图4B所示，多层平板线圈1的第一线路层20中第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47可以为曲线方式分布，实际应用上第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47可以为直线与曲线的组合。图4C为多层平板线圈的上示意图，图4C中仅描述少量的线路，已清楚描述第一线路41、第二线路43、第三线路45及第四线路47的连续连接关系。

以上本发明的多层平板线圈的各种实施例仅作为实际示例，可以了解的是，多层平板线圈的形状、多层平板线圈中的线路的位置、形状、宽度并不限定，本发明的主要原理是将铺设于绝缘层上下表面的线路以一循环方式连接，而使线路连续连接而形成平板状的线圈，该多层平板线圈的该绝缘层为现今常用的玻璃纤维布、所述的线路层可以利用常用的电路板制作方法制成，而大幅地节省工作时间及制造成本，并能使线圈扁平化而大幅地缩小体积。

参阅图5，为本发明应用多层平板线圈的驱动装置的立体爆炸图。如图5所示，本发明应用多层平板线圈的驱动装置100包含多层平板线圈1、上壳盖110、下壳盖120、两个电刷130以及定子部140，上壳盖中具有一轴承115，多层平板线圈1为环状，并以第一开口5套设于该轴承115上而容置于上壳盖110中。下壳盖120与上壳盖110相对，并具有一凹槽125相对于该轴承115以相互接合，两个电刷130焊接于下壳盖120中，并朝向上壳盖110的方向，与该多层平板线圈1接触，且分别与外部电源的正负极(未显示)连接，另外，每个电刷130中包含一弹性组件(未显示)以维持与多层平板线圈1固定的接触高度，避免影响多层平板线圈1的转动，也避免磨损电刷130及多层平板线圈1。该定子部140为一环状的永久磁铁，容置于下壳盖120中，并具有与第一开口5及凹槽125共轴的第二开口145，在结合时以由上到下沿着该轴承115的顺序分别为多层平板线圈1的第一开口5、定子部140的第二开口145及下壳盖120的凹槽125。

参阅图6，为本发明应用多层平板线圈的动作示意图。如图6所示，当该驱动装置100组装并接电后，电刷130与多层平板线圈1中的一部分线圈接触，使电流通过而形成部分的电磁铁，藉由与永久磁铁相斥的磁性推动多层平板线圈1转动，而多层平板线圈1转动后电刷与下一组的部分线圈接触，以此方式连续不断地推动多层平板线圈1，进而带动外部机具运作。

参阅图7，为本发明应用多层平板线圈的驱动装置的定子部另一实施例的示意图。如图7所示，本发明的定子部140也可以是以多个磁性为北极的磁铁151、及磁性为南极的磁铁153交互连接为环状而形成。

本发明的特点在于，利用多层平板线圈可以使得原本线圈缠绕的方式平板化，并且能够运用现有已经完善的电路板制程方式来制作，能够大幅地减少人工成本、设备成本及制程成本，更大幅地减少体积，而应用该多层平板线圈的驱动装置，如马达，能够减少整体的体积、增加角速度及扭力，更由于整体的空间密合度高，而能够达到防水的功效，能够广泛地运用于现今的各种领域之中，以使驱动装置能够达到轻薄短小及效率更高的功效。

以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的原理下所作有关本发明的任何修饰或变更，都仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (11)

1.一种多层平板线圈，其特征在于，包含：

n个绝缘层，n为大于1的正整数；以及

n+1个线路层，分别设置于该n个绝缘层的上表面及下表面，又每一线路层中包含以金属材料制成、且间隔排列的多个线路，

其中且该n+1个线路层的每一个中的所述的线路分别在多个端点上

以一循环顺序依序连接，使所述的线路连续连接为一平板状的连续线圈。

2.如权利要求1所述的多层平板线圈，其特征在于，所述的线路的位置在同一垂直线上。

3.如权利要求1所述的多层平板线圈，其特征在于，所述的线路的位置上下间隔交错。

4.如权利要求1所述的多层平板线圈，其特征在于，该n个绝缘层及该n+1个线路层以现今的电路板制作方式完成，其中该n个绝缘层为玻璃纤维布。

5.如权利要求1所述的多层平板线圈，其特征在于，所述的线路的为直线、曲线或直线与曲线的组合。

6.如权利要求1所述的多层平板线圈，其特征在于，该循环顺序为第一线路、第二线路、第三线路…第n线路、第n+1线路、第一线路、第二线路，或是第一线路、第三线路…第n+1线路、第二线路、第四线路..第n线路、第一线路、第三线路。

7.一种应用多层平板线圈的驱动装置，其特征在于，包含：

一多层平板线圈，为一环状，并以具有一第一开口；

一上壳盖，具有一轴承，用以套设该多层平板线圈，使该多层平板线圈容置于该上壳盖中；

一下壳盖，与该上壳盖相对，并具有相对于该轴承的一凹槽以使该上壳盖及该下壳盖相互接合；

两个电刷，焊接于该下壳盖中，并朝向该上壳盖的方向，与该多层

平板线圈接触，且该两个电刷分别与外部电源的正负极连接；以及

一定子部，为永久磁性，容置于该下壳盖中，该定子部的形状为环状，并具有与该第一开口及该凹槽共轴的一第二开口，

其中组装该驱动装置时，沿着该轴承的组装顺序分别为该多层平板线圈的第一开口、该定子部的该第二开口及该下壳盖的该凹槽。

8.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，该多层平板线圈包含：

n个绝缘层，n为大于1的正整数；以及

n+1个线路层，分别设置于该n个绝缘层的上表面及下表面，又每一线路层中包含以金属材料制成、且间隔排列的多个线路，

其中且该n+1个线路层的每一个中的所述的线路分别在多个端点上以一循环顺序依序连接，使所述的线路连续连接为一平板状的连续线圈。

9.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，该定子部为一环形的永久磁铁。

10.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，该定子部由多个磁性为北极的磁铁，以及多个磁性为南极的磁铁交互连接为一环状而形成。

11.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，该两个电刷的每一个中包含一弹性组件，以维持与该多层平板线圈固定的接触高度，避免影响多层平板线圈的转动，也避免磨损所述的电刷及该多层平板线圈。

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