CN108302019A - 空气马达 - Google Patents

Abstract

本案提供一种空气马达，其是为将电能转变为动能的装置，且利用该动能产生特定的气体压力及气体流量，该空气马达包括本体以及压电致动器，其中，压电致动器设置于本体之内，当压电致动器受驱动时，则可控制、驱动本体内的气体流动，以应用于取代各种形式的马达、压缩机、引擎及发动机。

Description

空气马达

【技术领域】

本案是关于一种空气马达，尤指一种将电能转变为动能，并利用该动能产生特定的气体压力及气体流量，且亦可因应不同需求而制造设计其对应的本体外观型态的空气马达。

【背景技术】

目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微帮浦、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的流体输送结构为其关键技术，是以，如何借创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。

举例来说，于医药产业中，许多需要采用气压动力驱动的仪器或设备，通常采以传统马达及气压阀来达成其气体输送的目的。然而，受限于此等传统马达以及气体阀的体积限制，使得此类的仪器设备难以缩小其整体装置的体积，即难以实现薄型化的目标，更无法使的达成可携式的目的。

除前述医药产业之外，其他电子产业、打印产业、能源工业，或甚至于一般的传统产业，通常均采以传统的马达、压缩机、引擎、发动机…等驱动装置，然而，此等传统的驱动装置为了达到其需求的动能，通常需具有庞大的体积，以容纳其中种种复杂的驱动核心，以及，在其驱动运作的同时，更会对应产生庞大的噪音、或是飞扬的粉尘等污染，再再导致使用上的不便利及不舒适。

有鉴于此，实有必要发展一种空气马达，以解决现有采用马达、压缩机、引擎、发动机等驱动装置的器材或设备所面临体积庞大、且噪音大等问题。

【发明内容】

本案的目的在于提供一种空气马达，其可应用于医疗产业、电子产业、打印产业、能源工业、或是传统产业的各种器材及设备中，将电能转变为动能，并利用该动能产生特定的气体压力及气体流量，且亦可因应不同需求而制造设计其对应的本体外观型态，以达成体积可因应需求而改变、噪音低、应用性高的空气马达。

为达上述的目的，本案的一较广义实施样态为提供一种空气马达，其是为将一电能转变为一动能的装置，且利用该动能产生特定的气体压力及气体流量，该空气马达包括：一本体；以及一压电致动器；其中，该压电致动器设置于该本体之内，当该压电致动器受驱动时，则可控制、驱动该本体内的气体流动，以应用于取代各种形式的马达、压缩机、引擎及发动机。

【附图说明】

图1A为本案第一较佳实施例的空气马达的组合结构示意图。

图1B为图1A的分解结构示意图。

图1C为图1B所示的空气马达的压电致动器的剖面结构示意图。

图1D是为图1A的剖面结构示意图。

图2为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的N边形柱状体之外观示意图。

图3为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的曲线形柱状体之外观示意图。

图4为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的N边形锥状体之外观示意图。

图5为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的曲线锥状体之外观示意图。

图6为本案另一较佳实施例的多个空气马达的本体组合成联结体的组合方式示意图。

【具体实施方式】

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本案。

请参阅图1A及图1B，图1A为本案第一较佳实施例的空气马达的组合结构示意图，图1B为图1A的分解结构示意图。如图所示，本案的空气马达1是可应用于医疗产业、电子产业、打印产业、能源工业、或是传统产业的各种器材及设备中，且其是为将电能转变为动能的装置，并利用该动能产生特定的气体压力及气体流量。于本实施例中，如图1B所示，空气马达1包括本体10以及压电致动器13，其中压电致动器13设置于本体10之内，当压电致动器13受驱动时，则可控制、驱动本体10内的气体流动，并可产生的气体压力是从10mmHg至10000mmHg，气体流量是从0.1公升/min至1000公升/min，以应用于取代各种形式的马达、压缩机、引擎及发动机。

请续参阅图1A及图1B，于本实施例中，空气马达1是为一压电致动气体泵，用以驱动气体流动，且如前所述，空气马达1包括本体10，于本实施例中，本体10是由进气板11及集气板16所构成，但不以此为限，且压电致动器13即设置于本体10内，是以当其组装完成后，则会如图1A所示，仅看到由本体10所构成的方形柱状体外观。然而，本案的空气马达1之内部结构，除了压电致动器13之外更包含多个构件，即如图1B所示，其更包含共振片12、绝缘片14及导电片15等结构，是以，空气马达1的结构实为由进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15、另一绝缘片142、集气板16等依序堆叠设置而成，且该压电致动器13是由悬浮板130以及压电板133组装而成。以及，于本实施例中，集气板16是为周缘具有侧壁168的槽体结构，且由该周缘所构成的侧壁168与其底部的板件共同定义出一容置空间16a，用以供该压电致动器13设置于该容置空间16a中。

请续参阅图1B，于本实施例中，进气板11具有至少一进气孔110，于本实施例中，进气孔110的数量是为4个，但不以此为限，用以供气体自装置外顺应大气压力的作用而自进气孔110流入空气马达1内。共振片12是由一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片12上具有中空孔洞120。压电致动器13是包括压电板133、悬浮板130及外框131，且外框131具有至少一支架132，用以连接于悬浮板130与外框131之间，其中压电板133是为方形板状结构，且其不超出悬浮板130之外围轮廓，即其边长不大于悬浮板130的边长，并可贴附于悬浮板130的第一表面130b上。以及，如图1B所示，绝缘片14是可为但不限为两绝缘片141、142，且绝缘片141、导电片15及另一绝缘片142是依序夹设于压电致动器13与集气板16之间，且其形态大致上对应于压电致动器13之外框131的形态。以及，集气板16更具有表面160，该表面160上是凹陷以形成一集气腔室162，自进气板11的进气孔110流入且向下传输的气体可暂时蓄积于此集气腔室162中。

请同时参阅图1B及图1C，图1C为图1B所示的空气马达的压电致动器的剖面结构示意图，如图1B及图1C所示，压电致动器13是由一悬浮板130、一外框131、至少一支架132以及一压电板133所共同组装而成，于本实施例中，悬浮板130是为一方形且具有阶梯面的结构，且具有第一表面130b及相对应的第二表面130a，其中于悬浮板130的第二表面130a上更具有一凸部130c，且其是可为但不限为一圆形凸起结构，且压电板133则贴附于悬浮板130的第一表面130b，用以施加电压以驱动该悬浮板130弯曲振动。外框131是环绕悬浮板130之外围而设置，故其形态大致与悬浮板130的型态一致，且外框131更具有至少一支架132，以本实施例为例，该至少一支架132是为4个支架132，但不以此为限，这些数量是可依照实际施作情形而任施变化，且该4个支架132是分别连接于悬浮板130以及外框131之间，以提供弹性支撑；又于支架132、悬浮板130及外框131之间更具有至少一空隙135，用以供流体流通。于本实施例中，悬浮板130、外框131以及四支架132是可为但不限为一体成型的结构，且可由一金属板所构成，例如可由不锈钢材质所构成，但不以此为限，即压电致动器13是由压电板133与金属板粘合而成，但不以此为限。于一些实施例中，压电板133是为一压电陶瓷板，但不以此为限，于另一些实施例中，压电板133亦可为多个层片状结构堆叠而成，即其亦可由多个压电陶瓷板堆叠组装而成，是以其是可依照实际施作情形而任施变化。

如图1C所示，悬浮板130的第一表面130b与外框131的第一表面131b及支架132的第一表面132b为平整的共平面结构，同时，悬浮板130的第二表面130a与外框131的第二表面131a及支架132的第二表面132a亦同样为平整的共平面结构，且以本实施例为例，其中悬浮板130是为方形的结构，且该悬浮板130的长度是介于0.1nm至1m之间，且其较佳值为2cm至20cm之间，宽度亦介于0.1nm至1m之间，且其较佳值为2cm至20cm之间，且厚度是介于0.1nm至1m之间，其较佳值为2cm至20cm之间，但不以此为限。且该外框的厚度是与该悬浮板130的厚度相同，即为介于0.1nm至1m之间，其较佳值为2cm至20cm之间，但不以此为限。以及，压电板133的边长不大于悬浮板130的边长，故其且压电板131的长度是介于0.1nm至1m之间，且其较佳值为2cm至20cm之间，宽度亦介于0.1nm至1m之间，且其较佳值为2cm至20cm之间，且厚度是介于0.1nm至50mm之间，其较佳值为1mm至20mm之间，但不以此为限。

请参阅图1A、图1B及图1D，图1D是为图1A的剖面结构示意图。如图1B所示，当本案的空气马达1的进气板11、共振片12、压电致动器13、绝缘片141、导电片15、另一绝缘片142及集气板16等依序堆叠组装后，其外观型态则会如图1A所示，至于其内部结构则会如图1D所示，可见空气马达1于共振片12与压电致动器13之间具有一间隙，该间隙是可由填充胶层136所达成，或是透过其他结构上的设计所构成，借以定义形成第一腔室121，用以暂存气体，且第一腔室121可透过压电致动器13的空隙135而与压电致动器13与集气板16之间定义出的集气腔室162相连通；借此，当压电致动器13受驱动时，外界的气体则可由进气板11上的至少一进气孔110进入，流经共振片12，以进入第一腔室121内，并再向下传输至集气腔室162内。

请同时参阅图1及图2，图2为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的N边形柱状体之外观示意图。如图1A至图1D所示，本案第一较佳实施例的空气马达1的本体10是为一单体结构，且该单体结构是为一柱状体，且该实施例中的柱状体是为方形柱状体，然该柱状体的实施态样并不以此为限，其是可为N边形柱状体或是曲线形柱状体的其中之一，且该N值是大于或等于3。于此等实施例中，柱状体的两端面是为相互对应的底面及顶面，且于该底面及该顶面之间的任一横切面的几何形状均相同。举例来说，如图2所示，其显示本案的空气马达的本体是可为(a)、(b)、(c)、(d)、(e)的五种不同态样的N边形柱状体A、B、C、D、E，其中N边形柱状体A是为三角形柱状体的型态、N边形柱状体B是为四角柱状体的型态、N边形柱状体C是为五角形柱状体的型态，N边形柱状体D是为六角形柱状体、N边形柱状体、E是为八角形柱状体的型态，且其各分别具有顶面A0、B0、C0、D0、E0及底面A1、B1、C1、D1、E1，然无论其柱状体的型态为何，在其底面A1、B1、C1、D1、E1及顶面A0、B0、C0、D0、E0之间的任一横切面的几何形状均是相同的。当然，除前述这些型态之外，三角形柱状体更进一步细分为正三角形柱状体、钝角三角形柱状体或狭角三角形柱状体的其中之一；且于另一较佳实施例中，其柱状体是为方形柱状体，亦可进一步细分为正方形柱状体或是长方形柱状体、菱形柱状体等；甚至于可为其他多边形柱状体，例如十二边形柱状体、或是不规则多边形柱状体…等均可被包含在本案的应用范围中，即这些多边形的柱状体型态是可依照实际需求而任施变化。

请参阅图3，其为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的曲线形柱状体之外观示意图。如图所示，本案的本体的柱状体亦可为(a)、(b)所示的不同态样的曲线形柱状体F、G，其中曲线形柱状体F是为半球形柱状体、曲线形柱状体G则为半椭圆形柱状体，当然，除此之外，曲线柱状体更可为不规则曲面柱状体。

请同时参阅图4及图5，图4为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的N边形锥状体之外观示意图，图5为本案其他较佳实施例的空气马达的本体的曲线锥状体之外观示意图。如图4及图5所示，于此等实施态样中，空气马达的本体同样亦为一单体结构，惟此单体结构是为一锥状体，该锥状体可为一N边形锥状体及一曲线锥状体的其中之一，且该N值是大于或等于3。且由于其单体结构的型态是为锥状体，是以于其两端则为相互对应的底面及顶部，且该底面及该顶部的表面积不同。举例来说，如图4所示，其中态样(a)所示的N边形锥状体H则为三角形锥状体、态样(b)所示的N边形锥状体I为四角锥状体、态样(c)所示的N边形锥状体J为五角形锥状体；当然，其中三角形锥状体亦可进一步细分为正三角形锥状体、钝角三角形锥状体或狭角三角形锥状体的型态、方形锥状体亦可细分为正方形锥状体或长方形锥状体的型态，且除前述这些N边形锥状体的型态之外，举凡八角形锥状体、十二边形锥状体或不规则多边形锥状体…等均在本案保护范围之内。至于图5，其即为空气马达的本体为曲线锥状体的实施态样，且该曲线锥状体K是为半球形锥状体的型态，然而除此之外，其亦可为半椭圆形锥状体或不规则曲面锥状体，均不以此为限。

由前述这些多种实施态样可见，本案的空气马达的本体是可因应其所应用的器材及设备的需求，而变更其本体之外观型态的设计，然无论该本体之外观型态如何变化，其内部所设置的结构仍与第一较佳实施例之内部结构相同，仅其外部轮廓有可能因应本体的型态改变而对应变更，然其结构、设置方式、作动方式及功能均为相同，且不受外观型态改变的影响。

请参阅图6，其为本案另一较佳实施例的多个空气马达的本体组合成联结体的组合方式示意图。如前所述，本案的空气马达的本体是为一单体结构，是以当多个空气马达对应串接时，则可将多个单体结构之间借由串联、并联、串并联或是堆叠的方式相互连结以构成由多个单体结构组合而成的联结体，借由该联结体以增加或调整其内部所传输的气体压力及气体流量。举例来说，如图6的态样(a)所示，其是由空气马达1及另一空气马达2的两单体结构相互串联而成；而态样(b)则为同时组合串联及并联的联结体，其中空气马达1及空气马达2的两单体结构是为相互串联、空气马达3及空气马达4的两单体结构亦为相互串联，然空气马达1、2与空气马达3、4之间的关系是为并联，以构成同时组合串联及并联的联结体。至于态样(c)亦同样为串联所构成的联结体，惟由空气马达1、2、3、4、5、6的单体结构是彼此相互串联以构成一环状形的联结体。由此等实施态样可见，此等联结体是为多个单体结构所构成的组合式几何形体，且该组合式几何形体是为长条形、矩阵形、三角形、环状形、蜂巢形或不规则形的其中之一，且均不以此为限。

由此可见，本案的本案的空气马达的本体虽为单体结构，然该单体结构是可因应不同需求而变更其外观型态，且更可因应需求以组合多个空气马达的单体结构，进而以构成不同组合式几何形体的联结体，不仅可借由其组合方式的变化以增加其所传输的气体压力及气体流量，且这些联结体更具有广泛的应用性，可提供更强的驱动力及多变的组合型态，以利于应用在医疗产业、电子产业、打印产业、能源工业、或是传统产业的各种器材及设备中。

综上所述，本案提供一种空气马达，其可应用于医疗产业、电子产业、打印产业、能源工业、或是传统产业的各种器材及设备中，将电能转变为动能，并利用该动能产生特定的气体压力及气体流量，且其具有本体及设置于本体内的压电致动器，该本体是可因应不同需求而设计制造出不同型态之外观型态，且透过压电致动器的驱动，以控制、驱动气体流动，并可产生的气体压力是从10mmHg至10000mmHg，气体流量是从0.1公升/min至1000公升/min，且更可组合多个空气马达的本体的单体结构，以构成联结体，进而更可达到充足的驱动力，同时可具备体积可因应需求而改变、噪音低、应用性广泛…等诸多优点。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

【符号说明】

1、2、3、4、5、6：空气马达

10：本体

11：进气板

110：进气孔

12：共振片

120：中空孔洞

121：第一腔室

13：压电致动器

130：悬浮板

130a：悬浮板的第二表面

130b：悬浮板的第一表面

130c：凸部

131：外框

131a：外框的第二表面

131b：外框的第一表面

132：支架

132a：支架的第二表面

132b：支架的第一表面

133：压电陶瓷板

136：胶层

141、142：绝缘片

15：导电片

16：集气板

16a：容置空间

160：表面

162：集气腔室

168：侧壁

A：空气马达的本体的N边形柱状体的三角形柱状体

B：空气马达的本体的N边形柱状体的四角柱状体

C：空气马达的本体的N边形柱状体的五角形柱状体

D：空气马达的本体的N边形柱状体的六角形柱状体

E：空气马达的本体的N边形柱状体的八角形柱状体

F：空气马达的本体的曲线形柱状体的半球形柱状体

G：空气马达的本体的曲线形柱状体的半椭圆形柱状体

H：空气马达的本体的N边形锥状体的三角形锥状体

I：空气马达的本体的N边形锥状体的四角锥状体

J：空气马达的本体的N边形锥状体的五角形锥状体

K：空气马达的本体的曲线锥状体的半球形锥状体

A0、B0、C0、D0、E0：顶面

A0、B0、C0、D0、E0：底面

Claims (22)

1.一种空气马达，其为将一电能转变为一动能的装置，且利用该动能产生特定的气体压力及气体流量，其特征在于，该空气马达包括：

一本体；以及

一压电致动器；

其中，该压电致动器设置于该本体之内，当该压电致动器受驱动时，则可控制、驱动该本体内的气体流动，以应用于取代各种形式的马达、压缩机、引擎及发动机。

2.如权利要求1所述的空气马达，其特征在于，该压电致动器包含：

一悬浮板；

一外框，具有至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间；以及

一压电板，贴附于该悬浮板的一第一表面，且该压电板不超出该悬浮板之外围轮廓。

3.如权利要求1所述的空气马达，其特征在于，该空气马达的该本体为一单体结构，该单体结构为一柱状体，且该柱状体可为一N边形柱状体或一曲线柱状体的其中之一，且该N值是大于或等于3。

4.如权利要求3所述的空气马达，其特征在于，该单体结构的该柱状体的两端面是为相互对应的一底面及一顶面，且于该底面及该顶面之间的任一横切面的几何形状均相同。

5.如权利要求3所述的空气马达，其特征在于，该N边形柱状体为三角形柱状体、正方形柱状体、长方形柱状体、菱形柱状体、五角形柱状体、六角形柱状体、八角形柱状体、十二边形柱状体或不规则多边形柱状体。

6.如权利要求5所述的空气马达，其特征在于，该三角形柱状体为正三角形柱状体、钝角三角形柱状体或狭角三角形柱状体。

7.如权利要求3所述的空气马达，其特征在于，该曲线柱状体为半球形柱状体、半椭圆形柱状体或不规则曲面柱状体一。

8.如权利要求1所述的空气马达，其特征在于，该空气马达的该本体是为一单体结构，该单体为一锥状体，且该锥状体可为一N边形锥状体或一曲线锥状体，且该N值是大于或等于3。

9.如权利要求8所述的空气马达，其特征在于，该单体结构的该锥状体的两端为相互对应的一底面及一顶部，且该底面及该顶部的表面积不同。

10.如权利要求8所述的空气马达，其特征在于，该N边形锥状体是为三角形锥状体、正方形锥状体、长方形锥状体、菱形锥状体、五角形锥状体、六角形锥状体、八角形锥状体、十二边形锥状体或不规则多边形锥状体。

11.如权利要求10所述的空气马达，其特征在于，该三角形锥状体为正三角形锥状体、钝角三角形锥状体或狭角三角形锥状体一。

12.如权利要求8所述的空气马达，其特征在于，该曲线锥状体为半球形锥状体、半椭圆形锥状体或不规则曲面锥状体。

13.如权利要求3所述的空气马达，其特征在于，该单体结构与其他该单体结构之间是借由串联、并联、串并联或是堆叠的方式相互连结以构成由多个单体结构组合而成的联结体，借由该联结体以增加或散布其内部所传输的气体压力及气体流量。

14.如权利要求13所述的空气马达，其特征在于，该联结体是为多个单体结构所构成的组合式几何形体，其特征在于，该组合式几何形体为长条形、矩阵形、三角形、环状形、蜂巢形或不规则形。

15.如权利要求2所述的空气马达，其特征在于，该悬浮板具有介于0.1nm至1m之间的长度，介于0.1nm至1m之间的宽度以及介于0.1nm至1m之间的厚度。

16.如权利要求15所述的空气马达，其特征在于，该悬浮板具有介于2cm至20cm之间的长度，介于2cm至20cm之间的宽度以及介于2cm至20cm之间的厚度。

17.如权利要求2所述的空气马达，其特征在于，该压电板具有介于0.1nm至1m之间的长度，介于0.1nm至1m之间的宽度以及介于0.1nm至50mm之间的厚度。

18.如权利要求17所述的空气马达，其特征在于，该压电板具有介于2cm至20cm之间的长度，介于2cm至20cm之间的宽度以及介于1mm至20mm之间的厚度。

19.如权利要求2所述的空气马达，其特征在于，该压电板由多个层片状结构堆叠而成。

20.如权利要求1所述的空气马达，其特征在于，该空气马达产生特定的气体压力及气体流量，该气体压力是从10mmHg至10000mmHg。

21.如权利要求1所述的空气马达，其特征在于，该空气马达产生特定的气体压力及气体流量，该气体流量从0.1公升/min至1000公升/min。

22.如权利要求1所述的空气马达，其特征在于，该空气马达更包括一共振片；且该本体是由一进气板及一集气板所构成；其中，该进气板、该共振片、该压电致动器及该集气板依序对应堆叠设置定位，且该共振片与该压电致动器之间具有一间隙，借以定义形成一第一腔室，该压电致动器与该集气板形成一集气腔室，该压电致动器受驱动时，气体由该进气板进入，流经该共振片，以进入该第一腔室内再向下传输至该集气腔室。