CN111711298B - 风扇、转子及其永久磁性元件 - Google Patents

风扇、转子及其永久磁性元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风扇、转子及其永久磁性元件，永久磁性元件包括一本体具有复数第一磁极区、复数第二磁极区及复数复合磁极区，每一第一磁极区与每一第二磁极区设置在该本体上，每二第一磁极区及每二第二磁极区之间各由每一复合磁极区隔开，该复合磁极区具有至少一N磁极区块与至少一S磁极区块。本发明可达到节省空间及降低重量的效果。

Description

风扇、转子及其永久磁性元件
本发明是一件分案申请，其母案是申请日为2017年6月21日、申请号为201710472568.7、发明名称为“风扇、转子及其永久磁性元件”的中国发明专利申请。
技术领域
本发明有关于一风扇技术领域，尤指一种具有达到节省空间及降低整体重量，且还能达到具有磁通量正弦性较佳的风扇、转子及其永久磁性元件
背景技术
按，随着个人电脑之日益普及，以及电脑业之蓬勃发展，各类电子元件之发热与散热问题也愈发突出和重要，因此，利用风扇作为主要之散热元件为目前之趋势，且为目前当前电脑业界广为应用，只在于其结构简单体积小，且能够快速地解决电子元件的发热与散热之问题。
请参阅图1、2A、2B、2C，已知离心风扇1是由转子10和定子11及框体12组合而成，该转子10是容设在一框体12内，且该转子10是由一扇轮101、一转子轭铁102(即金属制成的马达铁壳)及一永久磁铁103而形成，该永久磁铁103由复数N磁极与复数S磁极交错配置构成，该转子轭铁102容设在该扇轮101具有的一轮毂1011内周侧上，复数扇叶1012环设在该轮毂1011的外周侧上，该永久磁铁103则容设在该转子轭铁102的内周侧上，并该定子11由矽钢片叠合成的定子铁心111及绕设于该定子铁心上的线圈组112所构成，并该定子11设置在该框体12的一轴筒121上，该轴筒121与转子10具有的一轴心105相枢设。所以当该离心风扇1运转时，转子10的永久磁铁103与定子11相感应激磁，以驱动该转子10运转而导引气流产生散热效果。
由于前述永久磁铁103一般都是采用多极充磁，且需要安装在马达铁壳(即前述转子轭铁102)上，因所述永久磁铁103相邻的异相磁极的磁通几乎都参与到磁回圈路中，且为了使前述永久磁铁03的磁路形成闭合回路，使得转子轭铁102(即马达铁壳)必须采用铁磁材料(即导磁材料)，这样转子上的耗损才可避免。所以转子轭铁102的主要功用就是屏蔽永久磁铁103内环磁路而形成闭环(如图2C)，但却延伸出另一问题，就是转子轭铁102除了会增加整体转子10的重量外，且还会造成占用轮毂1011内的空间的问题，进而气隙磁通密度低及磁通量正弦性不佳。
发明内容
因此，为有效解决上述之问题，本发明之一目的提供一种具有达到节省空间及降低整体重量的效果的转子的永久磁性元件。
本发明之另一目的在提供一种具有达到节省成本，且还能达到提升气隙磁通密度及磁通量正弦性较佳的转子的永久磁性元件。
本发明之另一目的在提供一种具有达到节省空间及降低整体重量的效果的转子。
本发明之另一目的在提供一种具有达到节省成本，且还能达到提升气隙磁通密度及磁通量正弦性较佳的转子。
本发明之另一目的在提供一种一永久磁性元件以径向多极双环交叉阵列充磁方式，可不需要已知转子轭铁元件的转子。
本发明之另一目的在提供一种一永久磁性元件以径向多极双环交叉阵列充磁方式，可使用非导磁材料(如塑胶或铝)的转子轭铁，藉以达到节省成本及降低重量的转子。
本发明之另一目的在提供一种具有达到节省空间及降低整体重量的效果的风扇。
本发明之另一目的在提供一种具有达到节省成本，且还能达到提升气隙磁通密度及磁通量正弦性较佳的风扇。
为达上述目的，本发明提供一种转子的永久磁性元件，包括一本体，该本体具有复数第一磁极区、复数第二磁极区及复数复合磁极区，该每一第一磁极区与该每一第二磁极区设置在该本体上，该每二第一磁极区之间由该每一复合磁极区隔开，该每二第二磁极区之间由该每一复合磁极区隔开，并该复合磁极区具有至少一N磁极区块与至少一S磁极区块；故透过本发明此永久磁性元件的设计，得有效达到节省产品空间与降低产品重量的效果，以及还能提升气隙磁通密度较高及磁通量正弦性较佳。
本发明另提供一种转子，包括一扇轮及至少一永久磁性元件，该扇轮包含一轮毂及复数扇叶，该扇叶环设在该轮毂的外周侧上，该轮毂具有一容设空间，该永久磁性元件设于该容设空间的轮毂内上，该永久磁性元件包含一本体，该本体具有复数第一磁极区、复数第二磁极区及复数复合磁极区，该每一第一磁极区与该每一第二磁极区设置在该本体上，该每二第一磁极区之间由该每一复合磁极区隔开，该每二第二磁极区之间由该每一复合磁极区隔开，并该复合磁极区具有至少一N磁极区块与至少一S磁极区块；所以透过本发明此转子的设计，使得有效达到节省产品空间与降低产品重量的效果，以及还能提升气隙磁通密度较高及磁通量正弦性较佳。
本发明另提供一种风扇，该风扇具有本发明的转子，藉以达到节省产品空间与降低产品重量的效果，以及还能提升气隙磁通密度较高及磁通量正弦性较佳。
本发明另提供一种转子的永久磁性元件，包括一本体，该本体具有复数第一磁极区及复数第二磁极区，该第一磁极区与该第二磁极区相邻交错设置在该本体上，该每一第一磁极区的一部分上形成有一与前述第一磁极区相异极的一磁极区块，该每一第二磁极区的一部分上形成有一与前述第二磁极区相异极的一磁极区块；故透过本发明此永久磁性元件的设计，得有效达到节省产品空间与降低产品重量的效果，以及还能提升气隙磁通密度较高及磁通量正弦性较佳。
在一实施，该每一第一磁极区之一侧与该每一第二磁极区之一侧相邻，该每一第一磁极区之另一侧与该每一复合磁极区相邻，该每一第二磁极区之另一侧与该每一复合磁极区相邻。
在一实施，该第一磁极区与该第二磁极区在该本体上以径向充磁所形成，且该第一磁极区为N磁极区或S磁极区，该第二磁极区为S磁极区或N磁极区。
在一实施，该每一复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块在该本体上以径向充磁形成，且该每二第一磁极区之间的N磁极区块与该S磁极区块分别设于相邻该本体内侧与相邻该本体外侧上，该每二第二磁极区之间的N磁极区块与该S磁极区块分别设于相邻该本体外侧与相邻该本体内侧上。
在一实施，该本体为一永久磁铁。
在一实施，该每一第一磁极区与该每一第二磁极区呈前后径向并列相邻设置，该每一复合磁极区的N磁极区块与S磁极区块呈左右径向并列相邻设置。
在一实施，该本体以径向多极双环交叉阵列充磁所形成的。
在一实施，前述非导磁材料为一塑胶材料或一铝材料。
在一实施，该轮毂为塑胶材质所构成，并该轮毂内未设有一转子轭铁，该永久磁性元件直接黏贴接触设在该容设空间的该轮毂内侧上。
在一实施，该轮毂为塑胶材质所构成，并该轮毂内设有一非导磁材料构成的转子轭铁，该转子轭铁设在该容设空间内的该轮毂的内侧上，且该转子轭铁位于该本体与该轮毂之间，该永久磁性元件容设且黏贴于该转子轭铁内侧上。
附图说明
图1为已知离心风扇的分解立体示意图。
图2A为已知离心风扇的组合剖面示意图。
图2B为已知离心风扇的永久磁铁俯视示意图。
图2C为已知离心风扇的永久磁铁与转子轭铁的磁力线分布示意图。
图3A为本发明之实施例之永久磁性元件之俯视示意图。
图3B为本发明之实施例之永久磁性元件的磁力线分布示意图。
图4为本发明之实施例之另一永久磁性元件的磁力线分布示意图。
图5为本发明之实施例之分解立体示意图。
图6为本发明之实施例之组合剖面示意图。
图7为本发明与已知的磁通密度与磁场强度(B-H)的曲线图。
图8为本发明之实施例之另一组合剖面示意图。
主要符号说明：
风扇…2
永久磁性元件…21
本体…211
第一磁极区…212
第二磁极区…213
复合磁极区…214
N磁极区块…2141
S磁极区块…2142
定子…22
框体…23
容置空间…231
基座…232
轴孔…2321
出风侧…234
盖板…24
入风侧…241
转子…25
扇轮…251
轮毂…252
容设空间…2521
扇叶…2523
转子轭铁…253
轴心…254
具体实施方式
本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之较佳实施例予以说明。
本发明一种风扇、转子及其永久磁性元件。请参阅图3A，本发明之一实施例之俯视示意图，并辅以参阅图3B。该永久磁性元件21包括一本体211，该本体211于本实施例表示为一永久磁铁以径向多极双环交叉阵列充磁所形成的，该本体211具有复数第一磁极区212、复数第二磁极区213及复数复合磁极区214，前述第一磁极区212与第二磁极区213于本实施例分别表示为N磁极区与S磁极区，但并不局限于此，于具体实施时，也可设计每一第一磁极区212为S磁极区及每一第二磁极区213为N磁极区。并前述每一第一磁极区212与每一第二磁极区213相邻设置在该本体211上且以径向充磁所形成，如图3A中前述每一第一磁极区212与该每一第二磁极区213呈前后径向并列相邻设置，且每一第一磁极区212之一侧与每一第二磁极区213之一侧相邻，并该每一第一磁极区212之另一侧与每一复合磁极区214相邻，该每一第二磁极区213之另一侧与该每一复合磁极区214相邻。
前述每二第一磁极区212之间由该每一复合磁极区214隔开，该每二第二磁极区213之间由该每一复合磁极区214隔开，并该复合磁极区214具有至少一N磁极区块2141及至少一S磁极区块2142，前述每二第一磁极区212之间的N磁极区块2141与S磁极区块2142于本实施例表示分别设于相邻该本体211内侧与相邻该本体211外侧上且以径向充磁形成，每二第二磁极区213之间的N磁极区块2141与S磁极区块2142于本实施例表示分别设于相邻该本体211外侧与相邻该本体211内侧上且以径向充磁形成，如图3A中该每一复合磁极区214的N磁极区块2141与S磁极区块2142呈左右径向并列相邻设置，该每二第一磁极区212之间的N磁极区块2141之一侧相邻该本体211的内周侧，该每二第一磁极区212之间的N磁极区块2141之另一侧相邻S磁极区块2142之一侧，该S磁极区块2142之另一侧相邻该本体211的外周侧，该每二第二磁极区213之间的S磁极区块2142之一侧相邻该本体211的内周侧，该每二第二磁极区212之间的S磁极区块2141之另一侧相邻N磁极区块2142之一侧，该N磁极区块2142之另一侧相邻该本体211的外周侧。
所以透过该永久磁性元件21的本体211以径向多极双环交叉阵列充磁形成(如图3A)，使该本体211(即永久磁铁)的外部环路就形同于内部环路的闭环，如图3B所示，前述本体211的磁力线在外部环路就形同于该本体211的磁力线在内部环路的闭环，故藉由本发明的永久磁性元件2就具有如同已知转子轭铁253的功用。因此，使得本发明的永久磁性元件21的设计，得有效达到节省空间及降低重量的效果。另外，所述本体211的内环的每一磁极区(即每一复合磁极区214的N、S磁极区块2141、2142)中心都有一个内部独自的磁对极循环，从而可以锁定中心部分磁极(即每一第一、二磁极区212、213之间的中间位置)的磁通参与到相邻异相磁极的循环中，故内环的每一磁极中心的磁通密度会更高，中心磁通密度更高的同时正弦性便更佳。
为了更清楚地陈述本发明之功效，请参阅图7，为本发明与已知的磁通密度与磁场强度(B-H)的曲线图，图中曲线B1表示为本发明的，曲线B2表示为已知的，所以图7可看出本发明的气隙磁通密度是明显高于已知的气隙磁通密度。其中图7中的纵轴表示气隙磁通密度B，单位为特斯拉(Tesla，T)，横轴表示磁场强度H，单位为安/米(A/m)。
在一实施，如图4，将该本体211改设计具有该第一磁极区212与该第二磁极区213，且所述每二第一磁极区211之间的复合磁极区214改设计成为与两旁相邻的第一磁极区212视为同一磁极区(即第一磁极区212)，前述每二第二磁极区213之间的复合磁极区214改设计成为与两旁相邻的第二磁极区213视为同一磁极区(即第二磁极区213)，并该第一磁极区212与该第二磁极区213相邻交错设置在本体211上，且该每一第一磁极区212本身的一部分上形成有一与前述第一磁极区212(如N磁极区)相异极的一磁极区块(如S磁极区块2142)，该每一第二磁极区213本身的一部分上形成有一与前述第二磁极区213(如S磁极区)相异极的一磁极区块(即如N磁极区块2141)，但并不局限于此，在另一实施，该第一磁极区212可为S磁极区与本身一部分的磁极区块为N磁极区块2141，该第二磁极区213可为N磁极区与本身一部分的磁极区块为S磁极区块2142。所以透过该本体211的第一、二磁极区212、213的设计，让该本体211的磁力线在外部环路就形同于该本体211的磁力线在内部环路的闭环，故藉由本发明的永久磁性元件21就具有如同已知转子轭铁253的功用。因此，使得有效达到节省空间、节省成本及降低重量的效果，且还有效提升气隙磁通密度及磁通量正弦性较佳的效果。
请参阅图5、6，本发明之第二实施例之分解立体与组合剖面示意图，并辅以参阅图3A、图3B。该本实施例主要是将前述第一实施例的永久磁性元件21应用于一风扇2上，该风扇2于本实施例表示为离心风扇2，但并不局限于此。而前述风扇2包含一转子25、一定子22、一盖板24及一框体23，该盖板24盖合在该框体23上，该盖板24具有一入风侧241，该框体23具有一连通该入风口241的容置空间231及一设在该容置空间231中央的基座232，一出风侧234设于该框体的一侧边且连通该容置空间231，该定子22是设置在该基座232上，该转子25容设在该容置空间231内且罩覆对应的定子22，令转子25其内永久磁性元件21的本体211的该第一、二磁极区212、213会与相对定子22相互感应激磁而于所述容置空间231内运转。
所述转子25于本实施例表示为一无转子轭铁的转子25(即无马达壳的转子25)，前述转子25包含一扇轮251及至少一永久磁性元件21，该扇轮251具有一轮毂252及复数扇叶2523，该扇叶2523环设在该轮毂252的外周侧上，该轮毂252以塑胶材质所构成，该轮毂252具有一轴心254与一容设空间2521，该轴心254一端固设在该容设空间2521内的轮毂252的中心处，其另一端与相对该基座232具有一轴孔2321相枢设，并该轮毂252内未设有一转子轭铁253(如马达铁壳)。而本实施例的永久磁性元件21的结构及连结关系及其功效与前述第一实施例的永久磁性元件21相同，故在此不重新赘述，并前述永久磁性元件21于本实施例以直接黏贴接触在该容设空间2521内的轮毂252内侧上，但于具体实施时，永久磁性元件21也可设计与轮毂252一体射出成型，使该轮毂252内侧一体包覆该永久磁性元件21。
因此透过本发明的永久磁性元件21应用于风扇2上，使得转子25内不需要额外已知转子轭铁253元件，藉以有效节省空间、节省成本及降低整体重量的效果，且还有效达到提升气隙磁通密度及磁通量正弦性较佳。
在一实施，如图8，并辅以参阅图5，前述风扇2的转子25的轮毂252内设有一非导磁材料构成的转子轭铁253(即非导磁材料构成的马达壳)，前述非导磁材料为一塑胶材料或一铝材料，并该转子轭铁253是设置在该容设空间2521内的轮毂252的内侧上，且该转子轭铁位于该本体211与该轮毂之间。而所述永久磁性元件21的本体211则容设且黏贴在该转子轭铁253内侧上。所以透过本发明的永久磁性元件21应用于风扇2上，使得转子25内可使用非导磁材料构成的，藉以有效达到节省成本及降低整体重量的效果，且还有效达到提升气隙磁通密度及磁通量正弦性较佳。

Claims (10)

1.一种转子的永久磁性元件，其特征在于，包括一本体为一永久磁铁，该本体的外侧没有设置一转子轭铁，该本体具有复数第一磁极区、复数第二磁极区及复数复合磁极区，每一该第一磁极区与每一该第二磁极区为相异极设置在该本体上，每二该第一磁极区之间由每一该复合磁极区隔开，每二该第二磁极区之间由每一该复合磁极区隔开，且每一该第一磁极区的一侧与每一该第二磁极区的一侧相邻，每一该第一磁极区的另一侧与每一该复合磁极区相邻，每一该第二磁极区的另一侧与每一该复合磁极区相邻，并且该复合磁极区具有至少一N磁极区块与至少一S磁极区块，每一该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块在该本体上以径向充磁形成；
其中，每一该第一磁极区与相邻径向充磁形成在该本体外侧的该复合磁极区的该N磁极区块或该S磁极区块为相异极，每一该第二磁极区与相邻径向充磁形成在该本体外侧的该复合磁极区的该N磁极区块或S磁极区块为相异极。
2.根据权利要求1所述的转子的永久磁性元件，其特征在于，该第一磁极区与该第二磁极区在该本体上以径向充磁所形成，且该第一磁极区为N磁极区或S磁极区，该第二磁极区为S磁极区或N磁极区，并且该复数第一磁极区相异于该复数第二磁极区。
3.根据权利要求1所述的转子的永久磁性元件，其特征在于，每二该第一磁极区之间的该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块分别设于相邻该本体内侧与相邻该本体外侧上，每二该第二磁极区之间的该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块分别设于相邻该本体外侧与相邻该本体内侧上。
4.根据权利要求1所述的转子的永久磁性元件，其特征在于，每一该第一磁极区与每一该第二磁极区呈前後径向并列相邻设置，每一该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块呈左右径向并列相邻设置。
5.一种转子，其特征在于，包括：
一扇轮，包含一轮毂及复数扇叶，该扇叶环设在该轮毂的外周侧上，该轮毂具有一容设空间，并该轮毂内未设有一转子轭铁；
至少一永久磁性元件，设于该容设空间的该轮毂内上，该永久磁性元件包含一本体为一永久磁铁，该本体具有复数第一磁极区、复数第二磁极区及复数复合磁极区，每一该第一磁极区与每一该第二磁极区为相异极设置在该本体上，每二该第一磁极区之间由每一该复合磁极区隔开，每二该第二磁极区之间由每一该复合磁极区隔开，且每一该第一磁极区之一侧与每一该第二磁极区之一侧相邻，每一该第一磁极区之另一侧与每一该复合磁极区相邻，每一该第二磁极区之另一侧与每一该复合磁极区相邻，并该复合磁极区具有至少一N磁极区块与至少一S磁极区块，每一该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块在该本体上以径向充磁形成；
其中，每一该第一磁极区与相邻径向充磁形成在该本体外侧的该复合磁极区的该N磁极区块或该S磁极区块为相异极，每一该第二磁极区与相邻径向充磁形成在该本体外侧的该复合磁极区的该N磁极区块或S磁极区块为相异极。
6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，该第一磁极区与该第二磁极区在该本体上以径向充磁所形成，且该第一磁极区为N磁极区或S磁极区，该第二磁极区为S磁极区或N磁极区，并该复数第一磁极区相异于该复数第二磁极区。
7.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，每一该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块在该本体上以径向充磁形成，且每二该第一磁极区之间的该复合磁极区的该N磁极区块与该S磁极区块分别设于相邻该本体内侧与相邻该本体外侧上，每二该第二磁极区之间的该复合磁极区的该N磁极区块该S磁极区块分别设于相邻该本体外侧与相邻该本体内侧上。
8.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，该本体为一永久磁铁。
9.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，该轮毂为塑胶材质所构成，该永久磁性元件直接黏贴接触在该容设空间的该轮毂内侧上。
10.一种风扇，其特征在于，该风扇具有如权利要求5至9中任一项所述的转子。
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