CN107306066B - 轴向感应马达及轴向感应风扇 - Google Patents
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Abstract
一种轴向感应马达及设有该轴向感应马达的轴向感应风扇，该轴向感应马达包括：一个定子，具有一个底座、一个轴管、一个轴承及一个激磁组件，该轴管设置于该底座，该轴承容置于该轴管内，该激磁组件环绕该轴管设置；一个转子，具有一个转轴及一个磁铁组件，该转轴结合于该轴承以供相对该定子转动，该磁铁组件环绕该转轴且与该激磁组件对位；及一个金属环，设置于该轴管的外周，且在该转轴的径向上，该金属环的内周面的至少一部分与该轴承对位。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴向感应马达及轴向感应风扇，尤其是一种于轴管外周设有金属环的轴向感应马达，以及设有该轴向感应马达的轴向感应风扇。
背景技术
请参照图1所示，是一种现有轴向感应马达9，包括一个定子91，该定子91具有一个轴管911，该轴管911中设有一个轴承912，该轴承912供一个转子92可旋转的结合。该转子92内侧具有一磁铁921，使定子91的一线圈913与该磁铁921之间可产生磁交链作用，以便带动该转子92旋转动作。所述现有的轴向感应马达9的一实施例已于中国公开号第200610072272.8号“薄型散热机构”的专利案中公开。
其中，该轴管911由塑性材质制成，该轴承912由金属材质制成。由于塑性材质的热膨胀系数通常大于金属材质的热膨胀系数（例如：聚氯乙烯的线性热膨胀系数为80.0 (10-6/℃)，铜则为17.5 (10-6/℃)），因此当该轴向感应马达9运转或受外在条件影响而升温时，该轴管911的体积变化幅度将大于该轴承912。这会造成该轴承912无法稳固结合于该轴管911中，进而对该转子92的转动平衡性产生负面影响。
详言之，该轴向感应马达9的定子91的线圈913与转子92的磁铁921于轴向上呈相对，因此该磁铁921受力时必然包括轴向上的分力。若该轴承912无法稳固结合于该轴管911中，该磁铁921所承受轴向上的分力将连带促使该轴承912松动，导致该转子92转动时无法平衡，可能使该轴向感应马达9运转时产生噪音或震动等问题。
有鉴于此，亟需提供一种进一步改良的轴向感应马达，以提升轴向感应马达及轴向感应风扇的转动平衡性。
发明内容
本发明的一目的是提供一种轴向感应马达与轴向感应风扇，以一个金属环设置于一个定子的轴管的外周，以限制该轴管的径向变形量。
为达到前述发明目的，本发明所运用的技术方案包括：
一种轴向感应马达，包括：一个定子，具有一个底座、一个轴管、一个轴承及一个激磁组件，该轴管设置于该底座，该轴承容置于该轴管内，该激磁组件环绕该轴管设置；一个转子，具有一个转轴及一个磁铁组件，该转轴结合于该轴承以供相对该定子转动，该磁铁组件环绕该转轴且与该激磁组件对位；及一个金属环，设置于该轴管的外周，且在该转轴的径向上，该金属环的内周面的至少一部分与该轴承对位。
其中该定子的激磁组件设置于一个电路板，该电路板固定于该底座，该金属环位于该电路板背向该底座的一侧。借此，该金属环不会影响该电路板的走线或对该电路板上的电子组件造成干扰。
其中该金属环由导磁材料构成，且在该转轴的径向上，该金属环的外周面的至少一部分与该磁铁组件对位。借此，该金属环与该磁铁组件能够在该转轴的径向上产生磁吸效果，使该转轴能够稳定地旋转，进而达到提升该转子的转动平衡性的效果。
其中该金属环的外表面设有一个凸缘，该凸缘具有一个朝向该磁铁组件的吸引面。借此，该凸缘可以缩短该金属环与该磁铁组件的距离，以通过该吸引面与该磁铁组件产生较佳的磁吸效果。
其中该凸缘邻近该磁铁组件的一侧另外形成一个环唇部，该吸引面为该环唇部朝向该磁铁组件的表面。借此，该环唇部能够增加该金属环受该磁铁组件影响而磁化的范围，使该金属环与该磁铁组件能够产生更佳的的磁吸效果。
其中该轴管的外周形成一个支撑面，该支撑面背向该底座，且该支撑面支撑该金属环。借此，该支撑面能够提升该金属环与该轴管之间的结合强度，以避免该金属环在低温环境下自该轴管滑脱。
其中该金属环及该轴承的热膨胀系数均小于该轴管的热膨胀系数。借此，该金属环能够在该轴向感应马达升温时限制该轴管的径向变形量。
其中该金属环的热膨胀系数为该轴承的热膨胀系数的0.5至1.5倍。借此，该金属环与该轴承的体积受温度影响而变化的幅度接近，可确保该金属环有效限制该轴管的径向变形量又不会过度压迫该轴管。
其中该轴承的材料为金属，该轴管的材料为塑料，以降低马达的制造成本及制程难度。
其中在该轴管与该金属环相互组装前，该轴管的外径大于该金属环的内径。借此，该金属环设置于该轴管的外周时，该金属环能够与该轴管形成紧配合。
其中该金属环及该轴管的结合为射出包覆结合，使该金属环与该轴管能够紧密贴合。
其中该转子另外具有一个封磁件，该封磁件设置于该磁铁组件远离该激磁组件的一侧。借此，封磁件能够对该磁铁组件提供一封磁作用，并集中该磁铁组件的磁力以提升其磁束密度。
其中该转子包括一个壳体，该转轴与该壳体结合，且该封磁件的一个表面结合于该壳体，该封磁件的另一个表面供与磁铁组件结合。借此，该封磁件与该激磁组件可以分别位于该磁铁组件的两侧，使该封磁件能够对该磁铁组件提供封磁作用。
其中该封磁件结合于该转轴。借此，无需额外设置前述壳体，该封磁件与该激磁组件同样分别位于该磁铁组件的两侧，使该封磁件能够提供封磁作用。
其中该轴管具有一个开口，该转轴穿伸通过该开口，该金属环邻近该开口且远离该底座。借此，由于该轴管邻近该开口的部分具有较大的形变裕度，可避免该金属环限制该轴管的径向变形量时作用于该轴管的压力过大而造成该轴管破裂。
其中该定子的激磁组件设置于一个电路板，该电路板固定于该底座，且该电路板与该轴管之间具有一个间隙，该金属环延伸至该间隙中。借此，该金属环可以形成于该电路板与该轴管之间，使该金属环可以完整包覆该轴管，以提升该金属环限制该轴管的径向变形量的效果。
一种轴向感应风扇，设有如上所述的轴向感应马达，且另外包括：多个叶片，该叶片可以设置于上述转子的转轴、壳体或封磁件外周。借此，该转子旋转时能够利用该叶片驱风以产生气流。
通过前述结构的设置，本发明各实施例的轴向感应马达与轴向感应风扇通过于该轴管外周设置该金属环，可以在该轴向感应马达升温时，以该金属环限制该轴管的径向变形量，使得该轴承能够稳固结合于该轴管中，达到提升该转子在变动温度条件下的转动平衡性的功效。再者，本发明部分实施例的轴向感应马达与轴向感应风扇的金属环由导磁材料构成，且在该转轴的径向上，该金属环的外周面的至少一部分与该磁铁组件对位，使该金属环与该磁铁组件能够在该转轴的径向上产生磁吸效果，使该转轴能够稳定地旋转，进而达到提升该转子的转动平衡性效果。
附图说明
图1：一种现有的轴向感应马达的结构剖视图。
图2：本发明的第一实施例轴向感应马达的结构剖视示意图。
图3：本发明的第二实施例轴向感应马达的结构剖视示意图。
图4：本发明的第三实施例轴向感应马达的结构剖视示意图。
图5：本发明的第四实施例轴向感应马达的结构剖视示意图。
图6：本发明的第五实施例轴向感应马达的结构剖视示意图。
附图标记说明
〔本发明〕
1 定子
11 底座 12 轴管
121 支撑面 122 开口
13 轴承 14 激磁组件
15 电路板
2 转子
21 转轴 22 磁铁组件
23 封磁件 24 壳体
3 金属环
3a 内周面 3b 外周面
31 凸缘 311 吸引面
312 环唇部
4 叶片
G 间隙
〔现有技术〕
9 轴向感应马达
91 定子 911 轴管
912 轴承 913 线圈
92 转子 921 磁铁。
具体实施方式
为了让本发明的上述及其它目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图2所示，是本发明的第一实施例的轴向感应马达，包括一个定子1、一个转子2及一个金属环3。该转子2可旋转地结合于该定子1，该金属环3设于该定子1。
该定子1具有一个底座11、一个轴管12、一个轴承13及一个激磁组件14。该轴管12设置于该底座11，且该轴管12与该底座11可以一体成形制造。该轴承13容置于该轴管12内，该轴承13可通过紧配合或压配合等方式与该轴管12结合。该激磁组件14环绕该轴管12设置，该激磁组件14可以包括线圈等能够产生交变磁场的组件。其中，该轴承13的材料为金属，该轴管12的材料为塑料，以降低马达的制造成本及制程难度。
该转子2具有一个转轴21及一个磁铁组件22，该转轴21可旋转地结合于该轴承13以供相对该定子1转动，该磁铁组件22环绕该转轴21，且该磁铁组件22在该转轴21的轴向上与该激磁组件14对位，使该磁铁组件22与该激磁组件14之间能够形成一轴向气隙。
该金属环3设置于该轴管12的外周，且该金属环3包括呈相对的一内周面3a及一外周面3b，该内周面3a朝向该轴管12。在该转轴21的径向上，该金属环3的内周面3a的至少一部分与该轴承13对位。此外，该定子1的激磁组件14可以设置于一个电路板15上，该电路板15可以固定于该底座11，该金属环3较佳位于该电路板15背向该底座11的一侧。借此，该金属环3不会影响该电路板15的走线或对该电路板15上的电子组件造成干扰。
通过上述结构的设置，本发明的第一实施例的轴向感应马达实际使用时，该激磁组件14能够产生交变磁场，以与该磁铁组件22产生磁交链感应，使得该转子2能够相对该定子1旋转。
该金属环3与该轴承13的材料均为金属，由此可知，当该轴向感应马达因运转或受外在条件影响而升温时，即使该轴管12的体积变化幅度大于该轴承13，由于该金属环3设置于该轴管12的外周，且该金属环3的体积变化幅度将与该轴承13相仿，因此该金属环3能够有效限制该轴管12的径向变形量，使得该轴承13能够稳固结合于该轴管12中。换言之，该轴承13不会受热膨胀影响而松动，因此该转子2能够在变动温度条件下维持良好的转动平衡性。
再者，在本实施例中，该金属环3可以选择由导磁材料构成，且在该转轴21的径向上，该金属环3的外周面3b的至少一部分与该磁铁组件22对位。借此，该金属环3与该磁铁组件22之间可以产生磁吸效果，以进一步提升该转子2的转动平衡性。更详言之，该磁铁组件22于邻近该激磁组件14的一侧及远离该激磁组件14的另一侧形成多个磁极（N极或S极），该金属环3的外周面3b的至少一部分较佳与该磁铁组件22靠近其磁极的部分相对位，使该金属环3可以被磁化，并与该磁铁组件22产生相互吸引的力量。据此，该金属环3与该磁铁组件22能够在该转轴21的径向上产生磁吸效果，使该转轴21能够稳定地旋转，进而达到提升该转子2的转动平衡性效果。
根据前述技术的概念，以下详细列举本发明的实施例的气流交换装置的各项特点并逐一说明：
请续参照图2所示，在该第一实施例的轴向感应马达中，该金属环3的外表面设有一个凸缘31，该凸缘31沿该转轴21的径向朝外延伸，且该凸缘31具有一个朝向该磁铁组件22的吸引面311。借此，该凸缘31可以缩短该金属环3与该磁铁组件22的距离，以通过该吸引面311与该磁铁组件22产生较佳的磁吸效果，确保该转轴21能够稳定地旋转。
请参照图3所示，是本发明的第二实施例的轴向感应马达，与前述第一实施例相异之处在于：该凸缘31邻近该磁铁组件22的一侧另外形成一个环唇部312，该环唇部312沿该转轴21的轴向延伸，该吸引面311为该环唇部312朝向该磁铁组件22的表面。借此，该环唇部312能够增加该金属环3受该磁铁组件22影响而磁化的范围，使该金属环3与该磁铁组件22能够产生更佳的的磁吸效果，确保该转轴21能够稳定地旋转。
请参照图4所示，是本发明的第三实施例的轴向感应马达，与前述第一实施例相异之处在于：该轴管12的外周形成一个支撑面121，该支撑面121可以为形成于该轴管12外周的一肩部的表面，且该支撑面121可以为平面、斜面或曲面等形式，本发明并不加以限制。该支撑面121背向该底座11，且该支撑面121支撑该金属环3。借此，该支撑面121能够提升该金属环3与该轴管12之间的结合强度，以避免该金属环3在低温环境下自该轴管12滑脱。
另一方面，虽然在前述第一实施例及第二实施例中，该激磁组件14包括绕线线圈（例如：无芯线圈绕组）以供产生交变磁场，但是，在本实施例中，该激磁组件14可以包括直接形成于该电路板15上的线圈，所述线圈可以通过印刷或电铸等布线方式制作，同样能够产生交变磁场，且可进一步缩减该轴向感应马达的轴向高度。
值得注意的是，该金属环3与该轴承13的材料均为金属，而该轴管12的材料为塑料，因此该金属环3及该轴承13的热膨胀系数均小于该轴管12的热膨胀系数，使得该金属环3能够在该轴向感应马达升温时限制该轴管12的径向变形量。其中，为了确保该金属环3有效限制该轴管12的径向变形量又不会过度压迫该轴管12，该金属环3与该轴承13较佳选用相同的材料或热膨胀系数相近的材料制成，因此，本发明较佳选择使该金属环3的热膨胀系数为该轴承13的热膨胀系数的0.5至1.5倍。借此，该金属环3与该轴承13的体积受温度影响而变化的幅度接近，方可确保该金属环3有效限制该轴管12的径向变形量又不会过度压迫该轴管12。
在本发明各实施例中，该轴管12与该金属环3相互组装前，该轴管12的外径可以大于该金属环3的内径，使得该金属环3设置于该轴管12的外周时，该金属环3能够与该轴管12形成紧配合；或者，该金属环3及该轴管12的结合也可为射出包覆结合，以通过射出成形方式将该轴管12包覆于该金属环3的内周面3a，使该金属环3与该轴管12能够紧密贴合。
请续参照图2、图3及图4所示，在本发明各实施例中，该转子2另外具有一个封磁件23，该封磁件23由导磁材料构成，且该封磁件23设置于该磁铁组件22远离该激磁组件14的一侧。详言之，该转子2可以包括一个壳体24，该转轴21与该壳体24结合，且该封磁件23的一个表面结合于该壳体24，该封磁件23的另一个表面供该磁铁组件22设置。其中，该磁铁组件22可以直接与该封磁件23的另一个表面结合，或者，该磁铁组件22也可以通过一缓冲件等构造与该封磁件23的另一个表面间接结合。借此，该封磁件23与该激磁组件14可以分别位于该磁铁组件22的两侧，使该封磁件23能够对该磁铁组件22提供一封磁作用，并集中该磁铁组件22的磁力以提升其磁束密度。
其中，当各实施例的轴向感应马达欲应用于一轴向感应风扇时，该转子2的转轴21外周可以设有多个叶片4。由于在上述各实施例中该转轴21与该壳体24结合，因此该叶片4可以设置于该壳体24的外周，且该叶片4可以与该壳体24一体成形，该转子2、该定子1、该金属环3与该叶片4可以共同构成该轴向感应风扇。该叶片4与该转子2作为该轴向感应风扇的一扇轮，使得该转子2旋转时能够利用该叶片4驱风以产生气流。
虽然在前述各实施例中，该封磁件23结合于该壳体24，但是，请另外参照图5所示，是本发明第四实施例的轴向感应马达，与前述各实施例相异之处在于：该封磁件23可以直接结合于该转轴21，因此无需额外设置该壳体24，该磁铁组件22设置于于该封磁件23朝向该激磁组件14的一侧表面。类似地，该磁铁组件22可以与该封磁件23的一侧表面直接结合，或者，该磁铁组件22也可以通过一缓冲件等构造与该封磁件23的一侧表面间接结合。借此，该封磁件23与该激磁组件14同样分别位于该磁铁组件22的两侧，使该封磁件23能够提供封磁作用。其中，由于该封磁件23由导磁材质构成，且该转轴21一般可由金属材质构成，因此该封磁件23与该转轴21可以通过雷射焊接相互结合，使该封磁件23与该转轴21可以具有较佳的结合稳固性。
当该第四实施例的轴向感应马达欲应用于一轴向感应风扇时，该转子2的封磁件23外周可以设有多个叶片4，该叶片4可以通过射出成形方式结合于该封磁件23，该转子2、该定子1、该金属环3与该叶片4同样可以共同构成该轴向感应风扇，使得该转子2旋转时也能够利用该叶片4驱风以产生气流。
请参照图6所示，是本发明的第五实施例的轴向感应马达，与前述各实施例相异之处在于：该电路板15与该轴管12之间具有一个间隙G，该金属环3可以延伸至该间隙G中，使该金属环3位于该电路板15与该轴管12之间。借此，该金属环3可以完整包覆该轴管12，以提升该金属环3限制该轴管12的径向变形量的效果。
在本发明各实施例的轴向感应马达中，该轴管12可以具有一个开口122，该转轴21穿伸通过该开口122，以形成可旋转地结合于该轴承13。其中，该金属环3邻近该开口122且远离该底座11。借此，由于该轴管12邻近该开口122的部分具有较大的形变裕度，通过将该金属环3设置于该轴管12邻近该开口122的部分，可避免该金属环3限制该轴管12的径向变形量时作用于该轴管12的压力过大而造成该轴管12破裂。
综上所述，本发明各实施例的轴向感应马达通过于该轴管12外周设置该金属环3，可以在该轴向感应马达升温时，以该金属环3限制该轴管12的径向变形量，使得该轴承13能够稳固结合于该轴管12中。相较前述现有的轴向感应马达9的轴承912在升温时容易于该轴管911中松动，导致其转子92转动时无法平衡，本发明各实施例的轴向感应马达确实能够提升该转子2在变动温度条件下的转动平衡性，以避免轴向感应马达运转时产生噪音或震动等问题。
再者，由于该金属环3可以选择由导磁材料构成，且在该转轴21的径向上，该金属环3的外周面3b的至少一部分与该磁铁组件22对位，因此该金属环3与该磁铁组件22之间可以产生磁吸效果，使该转轴21能够稳定地旋转，以进一步提升该转子2的转动平衡性。
Claims (19)
1.一种轴向感应马达，其特征在于，包括：
一个定子，具有一个底座、一个轴管、一个轴承及一个激磁组件，该轴管设置于该底座，该轴承容置于该轴管内，该激磁组件环绕该轴管设置；
一个转子，具有一个转轴及一个磁铁组件，该转轴结合于该轴承以供相对该定子转动，该磁铁组件环绕该转轴且与该激磁组件对位；及 一个金属环，设置于该轴管的外周，且在该转轴的径向上，该金属环的内周面的至少一部分与该轴承对位。
2.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该定子的激磁组件设置于一个电路板，该电路板固定于该底座，该金属环位于该电路板背向该底座的一侧。
3.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该金属环由导磁材料构成，且在该转轴的径向上，该金属环的外周面的至少一部分与该磁铁组件对位。
4.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该金属环的外表面设有一个凸缘，该凸缘具有一个朝向该磁铁组件的吸引面。
5.如权利要求4所述的轴向感应马达，其特征在于，该凸缘邻近该磁铁组件的一侧另外形成一个环唇部，该吸引面为该环唇部朝向该磁铁组件的表面。
6.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该轴管的外周形成一个支撑面，该支撑面背向该底座，且该支撑面支撑该金属环。
7.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该金属环及该轴承的热膨胀系数均小于该轴管的热膨胀系数。
8.如权利要求7所述的轴向感应马达，其特征在于，该金属环的热膨胀系数为该轴承的热膨胀系数的0.5至1.5倍。
9.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该轴承的材料为金属，该轴管的材料为塑料。
10.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，在该轴管与该金属环相互组装前，该轴管的外径大于该金属环的内径。
11.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该金属环及该轴管的结合为射出包覆结合。
12.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该转子另外具有一个封磁件，该封磁件设置于该磁铁组件远离该激磁组件的一侧。
13.如权利要求12所述的轴向感应马达，其特征在于，该转子包括一个壳体，该转轴与该壳体结合，且该封磁件的一个表面结合于该壳体，该封磁件的另一个表面供与磁铁组件结合。
14.如权利要求12所述的轴向感应马达，其特征在于，该封磁件结合于该转轴。
15.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该定子的激磁组件设置于一个电路板，该电路板固定于该底座，且该电路板与该轴管之间具有一个间隙，该金属环延伸至该间隙中。
16.如权利要求1所述的轴向感应马达，其特征在于，该轴管具有一个开口，该转轴穿伸通过该开口，该金属环邻近该开口且远离该底座。
17.一种轴向感应风扇，其特征在于，设有如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、15或16所述的轴向感应马达，且另外包括： 多个叶片，该叶片设置于上述转子的转轴外周。
18.一种轴向感应风扇，其特征在于，设有如权利要求13所述的轴向感应马达，且另外包括：
多个叶片，该叶片设置于上述转子的壳体外周。
19.一种轴向感应风扇，其特征在于，设有如权利要求14所述的轴向感应马达，且另外包括：
多个叶片，该叶片设置于上述转子的封磁件外周。
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