DE102004022259A1

DE102004022259A1 - Wärme ableitende Vorrichtung und Motorstruktur davon

Info

Publication number: DE102004022259A1
Application number: DE102004022259A
Authority: DE
Inventors: Shun-Chen Kuei San Chang; Wen-Shi Kuei San Huang
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: US20050110366A1; DE102004022259B4; US7078844B2; TWI231172B; TW200518663A; JP2005160281A; JP3968084B2

Abstract

Eine Wärme ableitende Vorrichtung und eine Motorstruktur. Die Wärme ableitende Vorrichtung weist einen äußeren Rahmen, versehen mit einem Sitz, mindestens zwei Rotoren, eine Steuereinheit und einen Stator auf. Die Rotoren sind jeweils auf dem Sitz angeordnet. Die Steuereinheit ist auf dem Sitz angeordnet, um die Rotation der Rotoren zu steuern. Der Stator zum Antreiben der Rotoren schließt mehrere Siliziumstahlbleche oder einen Eisenkern, der in dem Sitz eingebettet ist, und mehrere Spulen ein. Das Steuern der Rotoren mit einem einzelnen Stator und einer einzelnen Steuereinheit verringert das Volumen und die Kosten der Wärme ableitenden Vorrichtung.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärme ableitende Vorrichtung und eine Motorstruktur, und insbesondere eine Motorstruktur, die einen einzelnen Stator, eine einzelne Steuereinheit und zwei oder mehr Rotoren aufweist.

Beschreibung des Stands der Technik

Lüfter mit axialem Fluss bzw. Axiallüfter sind normalerweise durch eine einfache Struktur, niedrige Kosten und hohes Luftflussvolumen gekennzeichnet. Daher sind sie weit verbreitet in elektronischen Produkten verwendet worden, so wie Personal und Notebook Computern, um Wärme abzuleiten, die von Komponenten erzeugt wird, die darin angeordnet sind. Um ein System mit ununterbrochenem Betrieb im Falle eines Versagens in einem der Lüfter bereitzustellen, werden typischerweise andere unabhängige und redundante Axiallüfter üblicherweise verwendet, um interne Komponenten davor zu schützen, aufgrund von Überhitzung beschädigt zu werden.

Wie in 1 gezeigt weist ein herkömmlicher Axiallüfter einen Motor 11, ein Gebläserad 12 und einen Rahmen 13 auf. Das Gebläserad 12, das mit dem Motor 11 verbunden ist, ist in dem Rahmen 13 angeordnet. Zwei unabhängige Axiallüfter sind durch Bolzen oder Schrauben miteinander verbunden und in Reihe angeordnet.

Zusammengesetzte Axiallüfter, die in Reihe angeordnet sind, werden jedoch ein größeres Volumen einnehmen als normale Axiallüfter. Weiterhin ist der Vorgang des Zusammensetzens für den zusammengesetzten Axiallüfter kompliziert, daher können die Kosten und die Zeit für die Zusammensetzung nicht verringert werden.

Während dem Betrieb nimmt der Widerstand des zusammengesetzten Axiallüfters abnormal zu, und der davon bereitgestellte Druck der Gebläseluft kann den Anforderungen nicht oder nur sehr viel weniger genügen als einzelne Axiallüfter alleine, daher ist die Effizienz des zusammengesetzten Axiallüfters verringert. Ein Lösungsweg besteht daher darin, die Axiallüfter um eine Entfernung voneinander zu beabstanden, um die gegenseitige Beeinflussung zu verringern; jedoch wird dies durch den inneren Raum beschränkt sein, der von dem elektronischen Produkt bereitgestellt wird.

Weiterhin stellt der vorstehend beschriebene Axiallüfter oder ein allgemeines Gebläse nur einen Motor und einen Rotor bereit. Daher beschränkt eine Auslegung, welche die Anzahl von Motoren und Rotoren einschließt, die Leistung des Axiallüfters oder des Gebläses, und daher können das Volumen und die Kosten für den Axiallüfter oder das Gebläse nicht verringert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Wärme ableitende Vorrichtung mit einer Motorstruktur bereitzustellen, um die Probleme der vorstehend beschriebenen zusammengesetzten Axiallüfter zu beseitigen, die in Reihe angeordnet sind.

Die Erfindung offenbart eine Motorstruktur einer Wärme ableitenden Vorrichtung, die einen einzelnen Stator, eine einzelne Steuereinheit und duale Rotoren aufweist. Die Wärme ableitende Vorrichtung weist einen äußeren Rahrmen, mindestens zwei Rotoren und einen Stator auf. Der äußere Rahmen weist einen Sitz auf, und die Rotoren sind jeweils auf dem Sitz angeordnet. Der Stator weist ein in dem Sitz eingebettetes elektromagnetisches Element und eine Spule auf, um die Rotoren anzutreiben. Der Sitz ist mit einem Verbindungsabschnitt versehen, der mit der inneren Oberfläche des äußeren Rahmens verbunden ist, um den Sitz fest in dem äußeren Rahmen aufzunehmen. Der Verbindungsabschnitt ist aus Rippen oder Statorblättern zusammengesetzt. Buchsen sind auf dem Sitz gebildet, um die Lager der Wellen aufzunehmen, um die Wellen der Rotoren zu lagern. Mehrere hohle Abschnitte sind auf dem Sitz bereitgestellt, die sich von Seiten des Sitzes nach außen erstrecken, und jeder hohle Abschnitt weist ein Durchgangsloch auf, das durch den Sitz hindurchgeht. Das elektromagnetische Element ist in dem Durchgangsloch der hohlen Abschnitte eingebettet, und die Spule ist um mindestens eine Seite der hohlen Abschnitte des Sitzes gewunden.

Die Wärme ableitende Vorrichtung schließt weiter eine Steuereinheit ein, so wie ein PCB, das auf dem Sitz angeordnet ist. Die Steuereinheit weist einige elektronische Komponenten zum Antreiben und Steuern der Rotation der Wärme ableitenden Vorrichtung und Hall-Elemente auf. Einer der Rotoren ist aktiv und der andere ist passiv, und das Magnetfeld des aktiven Rotors wird durch ein Hall-Element auf dem PCB erfasst, um die magnetischen Kräfte der Spulen zu steuern, um den aktiven Rotor anzutreiben. Der passive Rotor wird im Bezug auf den aktiven Rotor synchron in der gleichen oder der entgegensetzten Richtung gedreht bzw. rotiert während die magnetischen Kräfte der Spulen umgeschaltet werden. Sowohl der aktive Rotor als auch der passive Rotor enthalten jeweils eine Nabe, eine Mehrzahl von Flügelblättern, einen magnetischen Ring und ein Eisenblech. Das Eisenblech und der magnetische Ring sind sequenziell innerhalb der Nabe angeordnet. Der magnetische Ring des aktiven Rotors und der magnetische Ring des passiven Rotors sind jeweils an Enden des elektromagnetischen Elements angeordnet, um ein Magnetfeld zu induzieren. Die Steuereinheit schließt weiter ein anderes Hall-Element ein, um die Drehzahl des passiven Rotors zu erfassen. Die Wärme ableitenden Vorrichtung ist ein Axiallüfter, ein Ventilator, ein Gebläse oder ein Zentrifugallüfter.

Eine detaillierte Beschreibung wird durch die folgenden Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung gegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden werden, indem die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die Beispiele mit Bezug auf die begleitende Zeichnung gelesen werden, worin:
1 eine longitudinale Schnittansicht eines herkömmlichen verwandten Axiallüfters ist;
2A eine longitudinale Schnittansicht einer Wärme ableitenden Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2B eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht der Wärme ableitenden Vorrichtung entlang der Linie a-a von 2A ist;
3A eine perspektivische Explosionsansicht der Wärme ableitenden Vorrichtung, von einer Seite („A") aus gesehen, von 2A ist;
3B eine perspektivische Explosionsansicht der Wärme ableitenden Vorrichtung, von einer anderen Seite („B") aus gesehen, von 2A;
4 eine longitudinale Schnittansicht einer Wärme ableitenden Vorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
5 einen Vergleich der Charakteristiken von Luftdruck und Luftfluss zwischen dem Axiallüfter aus 1 und dem der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf 2A ist, in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, eine Wärme ableitende Vorrichtung ein Lüfter vom Reihentyp, mit einem äußeren Rahmen 21, einem Sitz 211, zwei Rotoren 22/22' und einem Stator. Der Sitz 211 ist mit der inneren Oberfläche des äußeren Rahmens 21 durch einen Verbindungsabschnitt 212 verbunden, um den Sitz 211 fest in dem äußeren Rahmen 21 aufzunehmen. Der Verbindungsabschnitt 212 kann eine Vielzahl von Rippen oder Statorblättern sein. Zwei Buchsen 213, 213' sind jeweils auf zwei entgegengesetzten Seiten des Sitzes 211 gebildet, zum Aufnehmen des Lagers 29 und zum Lagern der Buchsen 213, 213', welche die Wellen 225 der Rotoren 22, 22' aufnehmen. Vier hohle Abschnitte 214 sind gebildet auf und gehen durch den Sitz 211 hindurch, und die Enden von jedem hohlen Abschnitt 214 erstrecken sich von Seiten des Sitzes 211 nach außen. Jeder hohle Abschnitt 214 weist ein Durchgangsloch 214h auf.
Der Stator wird von mehreren Siliziumstahlblechen 24 und mehreren Spulen 28 gebildet. Die Siliziumstahlbleche 24 sind jeweils in den Durchgangslöchern 214h jedes hohlen Abschnitts 214 des Sitzes 211 eingebettet, und die Spule 28 ist um eine Seite der hohlen Abschnitte 214 des Sitzes 211 angeordnet. In dieser Ausführungsform können Kerne oder andere Elemente, welche die gleichen Funktionen bereitstellen, die Siliziumstahlbleche 24 ersetzen.
2B ist eine teilweise Querschnittsansicht der Wärme ableitenden Vorrichtung entlang der Linie a-a von 2A.
Vier Sätze von Siliziumstahlblechen 24 und vier Sätze von Spulen 28 sind bereitgestellt, um vier Pole eines Motors zu bilden. Zusätzlich weist die Wärme ableitende Vorrichtung eine Steuereinheit 23 auf, so wie ein PCB, das an der anderen Seite des Sitzes 211 angeordnet ist. Die Steuereinheit 23 weist einige elektronische Komponenten 27 zum Antreiben und Steuern der Rotation der Wärme ableitenden Vorrichtung und Hall-Elemente 230, 230' auf.
3A und 3B sind zwei perspektivische Explosionsansichten der Wärme ableitenden Vorrichtung von 2A, betrachtet von zwei verschiedenen Seiten „A" und „B".
Die Rotoren 22, 22' sind in Reihe angeordnet, und jeweils auf jeder Seite des Sitzes 211 in dem äußeren Rahmen 21 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Rotor 22 ein aktiver und der Rotor 22' ein passiver. Der aktive/passive Rotor 22/22' sind jeweils durch eine Nabe 221, 221', mehrere Flügelblätter 222/222', einen magnetischen Ring 223/223' und ein Eisenblech 224/224' gebildet. Das Eisenblech 224/224' and der magnetische Ring 223/223' sind sequenziell an der inneren Oberfläche 220/220' der Nabe 221/221' befestigt, und die Flügelblätter 222/222' sind auf dem äußeren Umfang des Nabe 221/221' angeordnet. Die Zahl von Flügelblättern 222 des aktiven Rotors kann gleich oder verschieden von der Zahl der Flügelblätter 222' des passiven Rotors 22' sein.
In 3A ist die Steuereinheit 23 auf einer Seite des Sitzes 211 angeordnet, und die Siliziumstahlbleche 24 sind jeweils in den Durchgangslöchern 214h jedes hohlen Abschnitts 214 des Sitzes 211 eingebettet. In 3B ist die Spule 28 um eine Seite der hohlen Abschnitte 214 des Sitzes 211 angeordnet.
Wenn die Nabe 221/221', der magnetische Ring 223/223' und das Eisenblech 224/224' des aktiven/passiven Rotors 22/22' richtig auf dem Sitz 211 installiert sind, sind die magnetischen Ringe 223, 223' jeweils auf beiden Enden (der Ober- und Unterseite) jedes Siliziumstahlbleches 24 angeordnet, wie in 2A gezeigt.
Wenn Strom von einer Stromversorgung (nicht gezeigt) durch die Spulen 28 fließt, induzieren die Spulen 28 ein Magnetfeld, um den aktiven Rotor 22 anzutreiben, um seine Achse zu rotieren. Das Hall-Element 230, das auf dem PCB 23 bereitgestellt ist, erfasst die Änderung des Magnetfelds des aktiven Rotors 22 und richtet die magnetische Kraft der Spulen 28 aus, um den aktiven Rotor 22 rotieren zu lassen. Daher wird der passive Rotor 22' synchron rotiert, in der gleichen oder der entgegengesetzten Richtung in Bezug auf die Rotation des aktiven Rotors 22 während die magnetischen Kräfte der Spulen 28 geschaltet werden. Zusätzlich wird das Hall-Element 230' auf dem PCB 23 verwendet, um die Drehzahl des passiven Rotors 22' zu erfassen.
Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Spule 28 auch um beide Seiten der hohlen Abschnitte des Sitzes gewunden sein, wie in 4 gezeigt.
In 5 sind Luftdruck und Luftfluß der Wärme ableitenden Vorrichtung der Erfindung wesentlich größer als die des seriellen bzw. Reihenlüfters von 1.
Obwohl die Anzahl von Polen des vorstehend genannten Motors vier beträgt, ist das Merkmal der Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und kann auf andere Motoren mit unterschiedlicher Anzahl von Polen angewendet werden.
Zusätzlich, da die Wärme ableitende Vorrichtung der Erfindung nur einen Stator und eine Steuereinheit verwendet, um die Rotoren zu steuern, soll verstanden werden, dass das Volumen der Wärme ableitenden Vorrichtung und die Kosten verringert werden, und dass Luftdruck und Luftfluß der Wärme ableitenden Vorrichtung verbessert sind.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was derzeit als die praktischste und am meisten bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu gedacht ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen zu umfassen, die in dem Wesen und Schutzumfang der angehängten Ansprüche eingeschlossen sind.

Claims

Wärme ableitende Vorrichtung, umfassend: einen Sitz; mindestens zwei Rotoren, die jeweils auf dem Sitz angeordnet sind; eine Steuereinheit, die auf dem Sitz angeordnet ist, zum Steuern der Rotation der Rotoren; und einen Stator mit mehreren Siliziumstahlblechen oder Kernen, der in dem Sitz eingebettet ist, und mehrere Spulen zum Antreiben der Rotoren.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Steuereinheit ein PCB umfasst.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 2, worin das PCB mehrere elektronische Komponenten aufweist.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 3, worin einer der Rotoren aktiv ist und der andere passiv ist, und das Magnetfeld des aktiven Rotors durch ein Hall-Element des PCB erfasst wird, um ein Schalten von magnetischen Kräften der Spulen zu steuern, um den aktiven Rotor anzutreiben, und der passive Rotor in Bezug auf den aktiven Rotor synchron in der gleichen oder der entgegengesetzten Richtung rotiert wird, während die magnetischen Kräfte der Spulen geschaltet werden.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 4, worin die Steuereinheit weiter ein Hall-Element umfasst, um die Drehzahl des passiven Rotors zu erfassen.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 4, worin sowohl der aktive Rotor als auch der passive Rotor eine Nabe, mehrere Flügelblätter, einen magnetischen Ring und ein Eisenblech umfassen, und das Eisenblech und der magnetische Ring sequenziell an der inneren Oberfläche der Nabe angeordnet sind.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 6, worin der magnetische Ring des aktiven Rotors und der magnetische Ring des passiven Rotors jeweils auf Enden der Siliziumstahlbleche oder Kerne angeordnet sind, um ein Magnetfeld zu induzieren.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 1, worin mehrere Buchsen auf Seiten des Sitzes gebildet sind, und die Buchsen die Wellen der Rotoren aufnehmen, und die Lager der Wellen halten.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 8, worin der Sitz mehrere hohle Abschnitte aufweist, die durch den Sitz hindurchgehen und sich von Seiten des Sitzes nach außen erstrecken, und jeder hohle Abschnitt ein Durchgangsloch aufweist.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Siliziumstahlbleche oder Kerne jeweils in dem Durchgangsloch jedes hohlen Abschnitts angeordnet sind.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 10, worin die Spulen jeweils um die hohlen Abschnitte des Sitzes gewunden sind.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter einen äußeren Rahmen umfassend, um den Sitz fest zu installieren und die in Reihe angeordneten Rotoren aufzunehmen.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 12, worin der Sitz mit der inneren Oberfläche des äußeren Rahmen durch einen Verbindungsabschnitt verbunden ist, um den Sitz fest in dem äußeren Rahmen aufzunehmen und um mindestens zwei Rotoren zu gestatten, in dem äußeren Rahmen in Reihe angeordnet zu werden.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 13, worin der Verbindungsabschnitt durch Rippen oder Statorblätter gebildet wird.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Steuereinheit und die Spulen jeweils auf entgegengesetzten Seiten des Sitzes angeordnet sind, und die Siliziumstahlbleche oder Kerne durch den Sitz hindurchgehen und darin eingebettet sind.
Wärme ableitende Vorrichtung, umfassend: einen äußeren Rahmen mit einem darin angeordneten Sitz; mindestens zwei Rotoren, die jeweils auf dem Sitz angeordnet sind; und einen Stator, der ein in dem Sitz eingebettetes elektromagnetisches Element aufweist, und eine Spule zum Antreiben der Rotoren.
Wärme ableitende Vorrichtung nach Anspruch 16, worin die Wärme ableitende Vorrichtung ein Axiallüfter, ein Ventilator, ein Gebläse oder ein Zentrifugallüfter ist.
Motorstruktur für einen Lüfter mit einem Sitz, umfassend: mindestens zwei Rotoren, die jeweils auf dem Sitz angeordnet sind; und einen Stator, der ein in dem Sitz eingebettetes elektromagnetisches Element aufweist, und eine Spule zum Antreiben der Rotoren.
Motorstruktur nach Anspruch 18, worin der Sitz mindestens einen hohlen Abschnitt aufweist, der durch den Sitz hindurchgeht und sich von Seiten des Sitzes nach außen erstreckt, und jeder hohle Abschnitt ein Durchgangsloch aufweist.
Motorstruktur nach Anspruch 18, worin das elektromagnetische Element in dem Durchgangsloch jedes hohlen Abschnitts eingebettet ist.
Motorstruktur nach Anspruch 20, worin die Spule an mindestens einer Seite der hohlen Abschnitte des Sitzes angeordnet ist.
Motorstruktur nach Anspruch 18, weiter eine Steuereinheit umfassend, die auf dem Sitz angeordnet ist und mehrere elektronische Komponenten und ein Hall-Element aufweist, zum Antreiben und Steuern der Rotation der Wärme ableitenden Vorrichtung.
Motorstruktur nach Anspruch 22, worin einer der Rotoren aktiv ist und der andere passiv ist, und das Magnetfeld des aktiven Rotors durch das Hall-Element erfasst wird, um die geschalteten magnetischen Kräfte der Spule zu steuern, den aktiven Rotor anzutreiben, und der passive Rotor im Bezug auf den aktiven Rotor synchron in der gleichen oder der entgegengesetzten Richtung rotiert wird, während er die magnetischen Kräfte der Spulen schaltet.
Motorstruktur nach Anspruch 23, worin der aktive Rotor und der passive Rotor jeweils einen magnetischen Ring aufweisen, der auf Enden des elektromagnetischen Elements angeordnet ist, um ein Magnetfeld zu induzieren.
Motorstruktur nach Anspruch 24, worin die Steuereinheit weiter ein weiteres Hall-Element umfasst, um die Drehzahl des passiven Rotors zu erfassen.
Motorstruktur nach Anspruch 18, worin das elektromagnetische Element Siliziumstahlbleche oder Kern ist.