CN110649727A - 磁性转盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种磁性转盘，其主要包含一金属旋转本体以及复数个磁性单元。金属旋转本体由金属铁所制作，复数个磁性单元被均匀的设置于金属旋转本体的周缘。每一磁性单元包含一第一磁极部及一第二磁极部，所有第一磁极部及第二磁极部则分别属于复数个磁性单元的上部及下部。最特别的是，在所有磁性单元中，任一磁性单元的第二磁极部下侧，是部分的与另一磁性单元的第一磁极部上侧相互吸附，以在金属旋转本体的周缘外仅保留第一磁极部的磁力线分布。

Description

磁性转盘
技术领域
本发明涉及一种电动机的组件设计，特别是关于电动机的转子结构设计，尤其涉及一种磁性转盘。
背景技术
电动机又可称为马达(Motor)，其普遍运用于各种电器设备中，主要功用是将电能转换为机械能，再利用转换的机械能来产生动能，用以驱动外部的电器设备进行旋转运动、直线运动、简谐运动或其他运动。其中，用以进行旋转运动的马达，其应用遍及各种行业、办公空间、居住空间等，生活周遭几乎无所不在。至于，用以进行直线运动的马达，即为众所皆知的线型马达，其应用则遍及半导体工业、自动化工业、大型机具及仪器工业等。
传统的电动机可简单分成转子(Rotor)及定子(Stator)两种组件。其中，转子为可旋转的组件，其具有线圈环绕并可通以电流，定子则为固定不动的组件，其具有磁极可提供磁场。据此，电动机可由外界提供电源，将转子的线圈通以电流并使其产生磁场，所产生的磁场将与定子所提供的磁场进行磁极间的交互作用，基于同性相斥及异性相吸的原理，最后进行旋转运动以驱动外部的电器设备。
惟，传统的电动机虽然已普遍被大众所使用，但仍然具有不少缺点，也存在需要改进的地方。例如，尽管电动机可由外界提供电源，并将转子的线圈通以电流从而产生磁场，但从电能产生磁场再由磁场产生机械能的过程中，由于不同形态的能量转换过于频繁，将使得由电能产生机械能的效率过低。除此以外，基于线圈环绕而产生磁场的转子，其本身设计也具有一定程度的材料损耗率，整体而言尚不足以称为尽善尽美。
有鉴于此，本发明人特别针对上述问题进行研究，期待能提供一种“电电共生”的新概念，以及将此新概念付诸实现的“磁性转盘”，以供应消费大众使用，此就是本发明所欲研创的创作动机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性转盘，磁性转盘主要包含一金属旋转本体以及复数个磁性单元。所述金属旋转本体包含金属所制作，所述复数个磁性单元均匀的设置于金属旋转本体的周缘。所述每一磁性单元分别包含一第一磁极部及一第二磁极部，所述所有第一磁极部及第二磁极部分别属于所述每一磁性单元的上部及下部。其中，在所述所有磁性单元中，任一磁性单元的第二磁极部下侧，部分的与另一磁性单元的第一磁极部上侧相互吸附，以在所述金属旋转本体的周缘外仅保留第一磁极部的磁力线分布。
在本发明的较佳实施例中，所述金属旋转本体的周缘具有复数个对应数量的设置槽，以供所述磁性单元吸附设置。所述金属旋转本体可以为圆盘或圆环。所述磁性单元的数量可以为2x 3x N或6x N，其中N可以为介于1至16之间的正整数。所述磁性单元可以为具有一曲度的薄片结构。所述磁性单元的第一磁极部及第二磁极部各占其半。
在本发明的较佳实施例中，若所述第一磁极部为N极，所述第二磁极部则为S极；以及若所述第一磁极部为S极，所述第二磁极部则为N极。任一所述磁性单元的第一磁极部上侧，还可以与一额外的磁性单元相互吸附，以强化附近的磁力。所述额外的磁性单元的第一磁极部还包含一磁力集中部，所述额外的磁性单元上侧具有一斜面，所述磁力集中部位于所述斜面上。所述金属旋转本体包含铁。
本发明所提供的一种磁性转盘，其本身即具有永磁的特性，可直接与外部磁场进行磁极间的交互作用，而可省略透过线圈通以电流来产生磁场。除此以外，基于金属旋转本体的周缘外仅露出第一磁极部，以及所述复数个磁性单元的均匀设置，将使得金属旋转本体的周缘外产生均匀分布且为单一磁极的磁场，磁性转盘仅需极小的电能供给，即可与外部磁场进行高效率的磁极间的交互作用。换句话说，透过本发明所提供的一种磁性转盘，仅需提供极小的电能即可产生极大的机械能，而此机械能便可更有效率的产生电能，从而实现所述电电共生的新概念。
以上所述是用以说明本发明的目的、技术手段以及其可达成的功效，相关领域内熟悉此技术的人可以经由以下实施例的示范与伴随的附图说明及申请专利范围更清楚明了本发明。
附图说明
图1为本发明磁性转子的立体图。
图2为本发明磁性转子的立体分解图。
图3为本发明磁性转盘的立体图。
图4为本发明磁性转盘的俯视图。
图5为本发明磁性转盘的局部立体图之一。
图6为本发明磁性转盘的局部剖面图之一。
图7为本发明磁性转盘的局部剖面图之二。
图8为本发明磁性转盘的局部剖面图之三。
图9为本发明磁性转盘的局部立体图之二。
图10为本发明磁性转盘的局部剖面图之四。
图11为本发明磁性转子的运作示意图。
附图标记
100 磁性转子 1 磁性转盘 13 金属旋转本体
111 第一磁极部 113 第二磁极部 11 磁性单元
131 设置槽 15 磁性单元 151 第一磁极部
153 第二磁极部 155 磁力集中部 3 缓冲隔板
5 缓冲隔板 7 传动基板 9 固定组件
200 导向转子 21 磁性导向单元 27 传动基板
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可藉由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的功效性与其优点。且本发明亦可藉由其他具体实施例加以运用及实施，本说明书所阐述的各项细节亦可基于不同需求而应用，且在不悖离本发明的精神下进行各种不同的修饰或变更。
本发明将以较佳实施例及观点加以叙述，此类叙述是解释本发明的结构，仅用以说明而非用以限制本发明的申请专利范围。因此，除说明书中的较佳实施例以外，本发明亦可广泛实行于其他实施例中。
请先同时参阅图1及图2，其分别显示本发明磁性转子的立体图及分解图。为达成本发明主要目的的具体实施例，图1及图2包括磁性转盘的技术特征。如图所示，在一或多个具体实施例中，本发明的磁性转子100大致上是由一磁性转盘1、一缓冲隔板3、一缓冲隔板5及一传动基板7等组件所组成。所述构件具有轴心相同的轴心孔，可根据此轴心孔进行同步的旋转运动，并且所述构件透过复数个固定组件9(例示为螺件)锁固。
承上所述，磁性转盘1作为磁性转子100的核心组件，其具有永磁的特性，并可产生均匀分布且为单一磁极的磁场。缓冲隔板3及缓冲隔板5分别设于磁性转盘1的上侧及下侧，其功能在于保护磁性转盘1，同时隔绝磁性转盘1上侧及下侧的磁场，以将磁场的分布限制在一平面，同时避免不必要的磁力抵销。传动基板7设于缓冲隔板5的下侧，其具有复数个传动齿(设于传动基板7的周缘)，透过传动基板7的旋转，磁性转子100产生的机械能可有效的驱动其他电器设备。
请再同时参阅图1至图4，其中，图3及图4分别显示本发明磁性转盘的立体图及俯视图。如图所示，在一或多个具体实施例中，本发明的磁性转盘1大致上是由一金属旋转本体13及复数个磁性单元11所组成。金属旋转本体13包含金属(例示为铁)所制作，其可以为圆盘或圆环的外形，在此并不局限，可为任何适当外观。复数个磁性单元11是均匀的设置于金属旋转本体13的周缘，由于金属旋转本体13的材质包含金属铁，复数个磁性单元11可直接吸附于金属旋转本体13的周缘表面上，而不需要借助其他媒介固定。
承上所述，复数个磁性单元11既可直接吸附于金属旋转本体13的周缘表面上，其彼此之间又可以不完全迭置的方式相互吸附，依此连贯以均匀的设置于金属旋转本体13的周缘。在一或多个具体实施例中，磁性单元11可以为具有一曲度的薄片结构，基于此曲度的存在，复数个磁性单元11可以更顺利的以不完全迭置的方式连贯彼此，进而均匀的设置于金属旋转本体13的周缘。同理，此曲度的大小亦将影响磁性单元11的总数量，在一或多个具体实施例中，复数个磁性单元的数量可以为2x 3x N或6x N，其中N可以为介于1至16之间的正整数，据此，复数个磁性单元的数量的最佳范围为介于6至96之间。
请再同时参阅图5至图8，其中，图5显示本发明磁性转盘的局部立体图之一，图6至图8显示本发明磁性转盘的局部剖面图之一至之三。如图6及图8所示，在一或多个具体实施例中，本发明的金属旋转本体13，其周缘包含复数个对应数量的设置槽131，以供复数个磁性单元11吸附设置，根据前述，由于在本发明的最佳实施例中，复数个磁性单元11的数量为介于6至96之间，因此复数个设置槽131的数量也应该为介于6至96之间。有了复数个设置槽131的设置，复数个磁性单元11将更稳固且均匀的吸附于金属旋转本体13的周缘，因为这些是可以事先预设完成的。值得注意的是，任一磁性单元11的下侧并非全部的吸附其对应的设置槽131，因为有一部分是吸附于另一磁性单元的上侧。
如图5至图7所示，在一或多个具体实施例中，复数个磁性单元11分别包含一第一磁极部111及一第二磁极部113，复数个第一磁极部111及复数个第二磁极部113分别属于每一复数个磁性单元11的上部及下部。在一或多个具体实施例中，任一磁性单元11的第二磁极部113下侧，部分的与另一磁性单元11的第一磁极部111上侧相互吸附，依此连贯以在金属旋转本体13的周缘外仅保留复数个第一磁极部111的磁力线分布。在本发明的最佳实施例中，复数个磁性单元11的第一磁极部111及第二磁极部113分别占磁性单元11的一半容积，亦即每个磁性单元11的外形及尺寸皆相同，并且可平均的磁化成第一磁极部111及第二磁极部113，两者各占其半。据此，任一磁性单元11的第二磁极部113下侧，正好可以一半的覆盖另一磁性单元11的第一磁极部111上侧，以实现在金属旋转本体13的周缘外仅保留复数个第一磁极部111的磁力线分布。
值得一提的是，在一或多个具体实施例中，复数个磁性单元11所包含的第一磁极部111及第二磁极部113，并不局限于何种磁极。换句话说，若复数个第一磁极部111为N极，复数个第二磁极部113则为S极；反之，若复数个第一磁极部111为S极，复数个第二磁极部113则为N极。本发明的重点在于，金属旋转本体13的周缘外仅存在单一磁极的磁力线分布，无论其为N极或是S极。除此以外，由于金属旋转本体13的材质包含金属铁，且复数个磁性单元11是直接吸附于其周缘表面上，因此复数个磁性单元11下侧与金属旋转本体13之间的磁场将会被抵销。同理，任一磁性单元11的第二磁极部113下侧与另一磁性单元11的第一磁极部111上侧之间的磁场亦会被抵销。
请参阅图9及图10，其中，图9显示本发明磁性转盘的局部立体图之二，图10显示本发明磁性转盘的局部剖面图之四。如图所示，在一或多个具体实施例中，为了使磁力线集中与强化的效果更好，每间隔一定数量的磁性单元11，任一复数个磁性单元11的第一磁极部111上侧，更可以与一额外的磁性单元15相互吸附，以强化附近的磁力。在一或多个具体实施例中，额外的磁性单元15亦可为具有一曲度的薄片结构，但应注意的是，其面积原则上应小于其吸附的磁性单元11，因为其吸附的磁性单元11的第一磁极部111上侧与另一磁性单元11的第二磁极部113下侧相互吸附。同理，由于在本发明的最佳实施例中，复数个磁性单元11的数量为介于6至96之间，每间隔6个的磁性单元11的第一磁极部111上侧，可以与额外的磁性单元15相互吸附，据此，复数个额外的磁性单元15的数量可以为介于1至16之间。
如图10所示，在一或多个具体实施例中，额外的磁性单元15分别包含一第一磁极部151及一第二磁极部153，当任一复数个磁性单元11上侧与额外的磁性单元15相互吸附时，以磁性单元11的第一磁极部111与额外的磁性单元15的第二磁极部153相互吸附，其彼此之间的磁场亦相互抵销。同理，当任一复数个磁性单元11上侧与额外的磁性单元15相互吸附时，额外的磁性单元15一半的覆盖与其相互吸附的磁性单元11的第一磁极部111，以实现在金属旋转本体13的周缘外仅保留复数个第一磁极部111及复数个第一磁极部151的磁力线分布，亦即数个第一磁极部111会被磁性单元15覆盖，亦即数个第一磁极部111的磁力线分布会被第一磁极部151的磁力线分布取代。
如图9及图10所示，在一或多个具体实施例中，复数个额外的磁性单元15的第一磁极部151亦分别包含一磁力集中部155及一斜面，磁力集中部155位于所述斜面上，磁力集中部155的功能是为了将所属磁极的磁力集中并强化，并使所属磁极的磁力更具有层次及更具有方向性，进而更有效率的与外部磁场进行磁极间的交互作用。值得一提的是，虽然复数个额外的磁性单元15的面积原则上应小于其吸附的磁性单元11，但薄片结构的磁性单元15，在本发明的最佳实施例中，其斜面较薄侧的厚度应等于同样为薄片结构的磁性单元11，如此一来，磁性单元15将使磁力集中与强化的效果更加优化。
请同时参阅图11，其显示本发明磁性转子的运作示意图。如图所示，在一或多个具体实施例中，磁性转子100的周缘外可设置复数个导向转子200，导向转子200主要是由一磁性导向单元21及一传动基板27所组成。导向转子200的磁性导向单元21是对应磁性转子100的复数个磁性单元11或复数个磁性单元15而设，两者之间具有磁极间的交互作用，且导向转子200的磁性导向单元21更具有一斜面，其对应磁性转子100中额外的磁性单元15斜面上的磁力集中部155，以优化磁极间的交互作用。导向转子200的传动基板27则对应磁性转子100的传动基板7而设，两者之间彼此相互啮合的关系。值得一提的是，导向转子200的磁性导向单元21的传动基板27亦具有复数个传动齿，其数量加总应等于磁性转子100的传动基板7的复数个传动齿数量，以进行同步的旋转运动。透过导向转子200的磁性导向单元21及传动基板27与磁性转子100之间的互动，磁性转子100仅需极小的电能供给，即可与导向转子200进行高效率的磁极间的交互作用，进而产生顺畅且高速的旋转运动。藉此，本发明所提供的一种磁性转子100，仅需提供极小的电能即可产生极大的机械能，而此机械能便可更有效率的产生电能，可确实将所述电电共生的新概念付诸实现。
以上叙述是为本发明的较佳实施例。此领域的技术人员应得以领会其是用以说明本发明而非用以限定本发明所主张的专利权利范围。凡熟悉此领域的技术人员，在不脱离本专利精神或范围内，所作的更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包含在权利范围内。

Claims (10)

1.一种磁性转盘，其特征在于，包含：
一金属旋转本体；以及
复数个磁性单元，被均匀的设置于该金属旋转本体的周缘，这些磁性单元分别包含一第一磁极部及一第二磁极部，这些第一磁极部及这些第二磁极部分别属于这些磁性单元的上部及下部；
其中，任一所述磁性单元的第二磁极部下侧，部分的与另一所述磁性单元的第一磁极部上侧相互吸附，以在该金属旋转本体的周缘外仅保留这些第一磁极部的磁力线分布。
2.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，该金属旋转本体的周缘包含复数个对应数量的设置槽，以供这些磁性单元吸附设置。
3.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，该金属旋转本体为圆盘或圆环。
4.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，这些磁性单元的数量可以为2x3x N或6xN，其中N可以为介于1至16之间的正整数。
5.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，这些磁性单元可以为具有一曲度的薄片结构。
6.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，这些磁性单元的该第一磁极部及该第二磁极部各占其半。
7.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，若这些第一磁极部为N极，这些第二磁极部则为S极；以及若这些第一磁极部为S极，这些第二磁极部则为N极。
8.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，任一所述磁性单元的第一磁极部上侧，还可以与一额外的磁性单元相互吸附，以强化附近的磁力。
9.如权利要求8所述的磁性转盘，其特征在于，该额外的磁性单元的第一磁极部还包含一磁力集中部及一斜面，该磁力集中部位于该斜面上。
10.如权利要求1所述的磁性转盘，其特征在于，该金属旋转本体包含铁。
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