CN1722582A - 马达 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种马达，其包括一定子以及一转子，该转子包含一磁性结构，该磁性结构具有多个扇区，每一扇区具有一两极间部分，而该定子与该磁性结构之间具有等距的气隙，可使该马达易于起动，并于运转时大幅降低马达的振动和噪音。
Description
技术领域
本发明有关一种马达，尤指一种应用于散热风扇的马达。
背景技术
现今的马达技术皆是利用磁斥力使风扇转动，一般的马达包括有转子和定子，无论是转子或定子，其中一者为永久磁铁，另一者则为电磁铁，所谓电磁铁即是在线圈上通电，使得线圈附近产生磁场，以排斥永久磁铁的磁场。然而，欲起动转子，其磁斥力必须足够，方可驱动转子，最普遍的方法是加大马达输出功率，如增加定子的硅钢片片数或外径，或是增加缠绕于硅钢片上的线圈数。
图1A为传统使用的四极马达，为确保转子由静止到起动不会产生死角或无法起动，皆会在定子11的硅钢片的磁极面上作一不对称的圆弧或R角111，或是将定子设计为磁阻不平衡的结构，线圈13则缠绕于堆叠后的硅钢片上，而转子12为一平均分布充磁的对称环状结构，由一铁壳121和一永久磁铁122所构成，该转子的永久磁铁122的充磁方式如图1B所示，其为N-S-N-S间隔分布，借助改变定子与转子间的气隙距离或为不等距的气隙14(如图1A所示)，以产生磁阻转矩，迫使转子偏移其平衡位置，使其起动时不至于被吸住不动或产生死角，让马达顺利转动。
然而，虽然上述的马达的起动特性得到改善，但却增加马达运转的转矩涟波(torgue ripple)，因而产生振动和噪音的缺失。另外，因定子是由多个硅钢片所组成，每片形状大致固定，但需要改变部分的硅钢片形状或作不对称的圆弧或R角，将会使得制作工艺上有困难，且成本亦相对提高，也不易消除马达的转矩涟波。再者，由于定子与转子间的气隙较大，所产生的磁路磁通损失亦较大。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种应用于散热风扇的马达，其不仅可无起动死角，且可低振动、低噪音地运转。
根据本发明的构想，该马达包括一转子，其包含一磁性结构，该磁性结构具有多个扇区，每一扇区具有一两极间部分；以及一定子，偶合于该转子，其中该磁性结构与该定子之间具有等距的气隙，使该马达易于起动。
较佳地，该磁性结构的每一扇区与两极间部分为反向充磁。或者，该两极间部分为未充磁部分或为空穴部分。该两极间部分可为方形、三角形、圆形或其它任意形状。
此外，该马达还包括一霍耳传感器(Hall sensor)，用以检测该马达的磁极相位变化，该两极间部分位于该转子的霍耳传感器感应端面的相反端。较佳地，该两极间部分位于该磁性结构的外侧角落处。
而该定子是由多个具有对称磁极的相同硅钢片所堆叠而成，并将线圈缠绕于该多个磁极上。或者，该定子是由上下定子组件相互嵌合所构成，并将一线圈座容置于该上下定子组件相互嵌合所形成的内部空间内，其中该上下定子组件为一体射出成型或冲压成型的硅钢片，分别具有多个磁极。
另外，该转子还包括一壳体和一转轴，该磁性结构套合于该壳体内，该磁性结构可为一圆柱状的磁石或磁环。
本发明的应用于散热风扇的马达，其不仅可无起动死角，且可低振动、低噪音地运转，因此具有低振动、低噪音和易起动的优点。此外，由于该定子是由多个相同对称形状且使用同一模具所制成的硅钢片所堆叠而成，因此可减少制作的成本、时间和困难度。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。
附图说明
图1A为一种传统马达的剖面图。
图1B为图1A所示马达的永久磁铁展开后的磁性分布示意图。
图2A为本发明的散热风扇马达的第一较佳实施例的立体爆炸图。
图2B为图2A所示的马达中所使用的转子的分解立体图。
图2C为图2A所示的马达组合后的示意剖面图。
图3为本发明的散热风扇马达中的磁性结构展开后的各种两极间部分及扇区分布和形状示意图。
图4为本发明的散热风扇马达的第二较佳实施例的示意剖面图。
具体实施方式
请参阅图2A至2C，其为本发明的应用于散热风扇马达的第一较佳实施例。该马达包括一转子21、一由上下两定子组件221，222所构成的定子22、一线圈座23、一轴套24和一电路板25。该电路板上更设有一霍耳传感器(Hallsensor)26，用以检测马达的磁极相位变化。该转子21是由一壳体211(如铁壳)、一磁性结构212和一转轴213所组成。于组装时，该上定子组件221的磁极221a，221b与该下定子组件222的磁极222a，222b相互对插嵌合而将该线圈座23和其上所缠绕的线圈231包覆于其间，再套于该轴套上。
本发明的马达中的上下定子组件可为一体射出成型或冲压成型的硅钢片，该上下定子组件与该磁性结构之间具有一均匀等距的气隙27，如图2C所示。该上、下定子组件可以同一模具制成，以减少其制作成本。
该转子21的磁性结构212可为圆筒状的磁环或磁石，其分成多个扇区，每一扇区具有一两极间部分，由于磁石充磁后的磁阻约等于1，与空气类似，可有效降低马达运转时的振动与噪音。其中每一扇区212′与两极间部分212″可为反向充磁，亦即如图3的(A)中所示，若该扇区212′充磁为N极，则该两极间部分212″充磁为S极；或者，该两极间部分212″可为未充磁设计(如图3的(B)所示)或为空穴设计(如图3的(C)所示)。该两极间部分所占的磁性结构区域可为方形、三角形或圆形，但不限于此，可以为其它任意形状；且该两极间部分位于转子的霍耳传感器26的感应端面212b的相反端212a，亦即两极间部分位于磁石的外侧角落处，而该霍耳传感器26位于该磁性结构的内侧，亦即无两极间部分的一侧。
本发明的散热风扇马达除了如上述的第一较佳实施例的外，其中的定子亦可由多个具有对称磁极22a，22b，22c，22d的相同硅钢片22所堆叠而成，而线圈231缠绕于该磁极22a，22b，22c，22d上，如图4所示。由于该定子是由多个相同对称形状且使用同一模具所制成的硅钢片所堆叠而成，因此可减少制作的成本、时间和困难度。同样地，该磁极22a，22b，22c，22d与该磁石212之间的气隙亦皆为等距离。
一般单相无刷马达运转的磁阻转矩T转矩为激磁转矩Texciting(excitingtorgue)与顿转转矩Tcogging(cogging torgue)之和，即T转矩＝Texciting+Tcogging。而马达在未激磁时，仅存在顿转扭矩而已，其在设计时有一准则：
(1)当Tcogging＞Tfriction，使马达能靠顿转转矩回到设计时的停止或起动位置。
(2)当Texciting＞Tcogging+Tfriction，使马达能顺利起动，而顿转转矩在设计上会产生磁阻不平衡，亦即：
Tcogging＝-1/2ψg 2(dR/dθ)……(a)
ψg：为转子磁石所产生的磁通量(total flux)；
dR/dθ：为马达沿θ方向旋转运动的磁阻变化率。
由Tcogging的公式(a)可知，降低马达沿θ方向旋转运动的磁阻变化率可有效降低马达的磁阻转矩，以有效降低马达旋转运动时的振动与噪音。而本发明借助磁石与定子间的等距气隙设计以及磁石为具有两极间的磁性结构，可以大幅改善现有马达因不对称的磁阻结构所造成的顿转转矩。
Claims (17)
1.一种马达，包括：
一定子，具有多个磁极；以及
一转子，偶合于该定子，其包含一磁性结构，该磁性结构与该多个磁极之间具有一等距的气隙。
2.如权利要求1所述的马达，其特征在于该磁性结构具有多个扇区，且每一扇区具有一两极间部分，使该马达易于起动。
3.如权利要求2所述的马达，其特征在于该磁性结构的每一扇区与两极间部分为反向充磁。
4.如权利要求2所述的马达，其特征在于该两极间部分为未充磁部分或空穴部分。
5.如权利要求2所述的马达，其特征在于该两极间部分为方形、三角形、圆形或其它任意形状。
6.如权利要求2所述的马达，其特征在于还包括一霍耳传感器，用以检测该马达的磁极相位变化，其中该两极间部分位于该转子的霍耳传感器感应端面的相反端。
7.如权利要求1所述的马达，其特征在于该定子是由多个具有对称磁极的相同硅钢片所堆叠而成，该马达还包括一线圈，以缠绕于该磁极上。
8.如权利要求1所述的马达，其特征在于该定子是由上下定子组件相互嵌合所构成，该马达还包括一线圈座，以容置于该上下定子组件相互嵌合所形成的内部空间内，该上下定子组件为一体射出成型或冲压成型的硅钢片，分别具有多个磁极。
9.如权利要求1所述的马达，其特征在于该转子还包括一壳体和一转轴，该磁性结构套合于该壳体内，其中该磁性结构为一圆柱状的磁石或磁环。
10.一种马达，包括：
一定子；以及
一转子，偶合于该定子，其包含一磁性结构，该磁性结构具有多个扇区和两极间部分，使该马达易于起动。
11.如权利要求10所述的马达，其特征在于该磁性结构的每一扇区与两极间部分为反向充磁。
12.如权利要求10所述的马达，其特征在于该两极间部分为未充磁部分或空穴部分。
13.如权利要求10所述的马达，其特征在于该两极间部分为方形、三角形、圆形或其它任意形状。
14.如权利要求10所述的马达，其还包括一霍耳传感器，用以检测该马达的磁极相位变化，其中该两极间部分位于该转子的霍耳传感器感应端面的相反端。
15.如权利要求10所述的马达，其特征在于该定子是由多个具有对称磁极的相同硅钢片所堆叠而成，该马达还包括一线圈，以缠绕于该磁极上。
16.如权利要求10所述的马达，其特征在于该定子是由上下定子组件相互嵌合所构成，该马达还包括一线圈座，以容置于该上下定子组件相互嵌合所形成的内部空间内，其中该上下定子组件为一体射出成型或冲压成型的硅钢片且分别具有多个磁极。
17.如权利要求10所述的马达，其特征在于该定子与该磁性结构之间形成有一均匀等距的气隙。
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