FR2852460A1 - Magnetic plate for forming brushless DC motor, has polar plate serving as base plate and combined with coil to form stator, and polar faces perforated by magnetic sheet and spaced equidistantly around axial hole - Google Patents
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Abstract
Description
STRUCTURE DE PLAQUE MAGNETIQUE CONDUCTRICE SIMPLE POURSINGLE CONDUCTIVE MAGNETIC PLATE STRUCTURE FOR
FORMER UN MOTEUR CC SANS BALAI A PLAQUE UNIPOLAIRE FORM A DC MOTOR WITH A SINGLE POLE PLATE BRUSH
La présente invention concerne une structure de plaque magnétique conductrice simple pour former un moteur CC sans balai à plaque unipolaire et, plus particulièrement, une plaque magnétique conductrice 5 simple perforée pour former une plaque polaire, des faces polaires, un trou axial et une base de telle sorte que le nombre des éléments de stator soit réduit. The present invention relates to a simple conductive magnetic plate structure to form a brushless DC motor with a unipolar plate and, more particularly, to a single conductive magnetic plate 5 perforated to form a pole plate, pole faces, an axial hole and a base. such that the number of stator elements is reduced.
En faisant référence à la figure 1, un stator à enroulement axial comprend généralement un ensemble 10 formant plaque polaire supérieur 10a, un ensemble formant plaque polaire inférieur 10b, une bobine 20, un support de stator 21 et un tube axial 22. Les ensembles formant plaques polaires 10a et 10b sont fixés de chaque côté du support de stator 21 et composés de 15 plaques polaires lia et llb et de faces polaires 12a et 12b. Lors de l'opération d'assemblage, la bobine 20 est enroulée autour du support du stator 21 et le tube axial 22 s'étend successivement à travers un trou axial 13a de l'ensemble formant plaque polaire supérieur 10a, 20 un trou central 23 du support de stator 21 et un trou axial 13b de l'ensemble formant plaque polaire inférieur 10b si bien qu'un stator de moteur est constitué. En conséquence, la combinaison empilée des éléments de stator doit accroître leur épaisseur 25 radiale. Toutefois, l'épaisseur totale du moteur classique ne peut pas être réduite de manière efficace et cela n'est pas souhaitable pour un dispositif électronique doté d'une fine épaisseur spécifique, pour un ordinateur bloc-notes par exemple. Referring to Figure 1, an axial winding stator generally comprises an assembly 10 forming an upper pole plate 10a, a assembly forming a lower pole plate 10b, a coil 20, a stator support 21 and an axial tube 22. The assemblies forming pole plates 10a and 10b are fixed on each side of the stator support 21 and composed of 15 pole plates 11a and 11b and pole faces 12a and 12b. During the assembly operation, the coil 20 is wound around the support of the stator 21 and the axial tube 22 successively extends through an axial hole 13a of the upper pole plate assembly 10a, 20 a central hole 23 of the stator support 21 and an axial hole 13b of the assembly forming a lower pole plate 10b so that a motor stator is formed. Consequently, the stacked combination of stator elements must increase their radial thickness. However, the total thickness of the conventional motor cannot be reduced effectively and this is not desirable for an electronic device having a specific thin thickness, for example a notebook computer.
La présente invention vise à proposer une plaque magnétique conductrice simple perforée pour former une plaque polaire, des faces polaires, un trou axial et une base de telle sorte que le nombre d'éléments de stator soit réduit. La base est adaptée pour supporter une bobine et un substrat afin de réduire l'épaisseur totale d'un stator et les coûts de fabrication de manière à atténuer et surmonter le problème ci-dessus. The present invention aims to provide a simple conductive magnetic plate perforated to form a pole plate, pole faces, an axial hole and a base so that the number of stator elements is reduced. The base is adapted to support a coil and a substrate in order to reduce the total thickness of a stator and the manufacturing costs so as to alleviate and overcome the above problem.
L'objet principal de la présente invention consiste à proposer une plaque magnétique conductrice simple pour former un moteur CC sans balai à plaque unipolaire, qui est perforée pour former une plaque 10 polaire, des faces polaires, un trou axial et une base afin de réduire le nombre des éléments de stator et leur épaisseur axiale. The main object of the present invention is to provide a simple conductive magnetic plate to form a brushless DC motor with a unipolar plate, which is perforated to form a pole plate, pole faces, an axial hole and a base in order to reduce the number of stator elements and their axial thickness.
Le second objet de la présente invention consiste à proposer la plaque magnétique conductrice simple pour 15 former le moteur CC sans balai à plaque unipolaire, qui est considérée comme une base pour supporter une bobine et un substrat de manière à simplifier toute la structure du stator et à réduire les coûts de fabrication. The second object of the present invention is to provide the simple conductive magnetic plate to form the brushless DC motor with a unipolar plate, which is considered as a base for supporting a coil and a substrate so as to simplify the whole structure of the stator and to reduce manufacturing costs.
La plaque magnétique conductrice simple, pour former le moteur CC sans balai à plaque unipolaire de la présente invention comprend principalement une plaque polaire, une pluralité de faces polaires et un trou axial. La plaque polaire, les faces polaires et un 25 trou axial sont intégrés dans la plaque magnétique conductrice simple. La plaque polaire est considérée comme une base et adaptée pour être combinée à une bobine de manière à former un stator. Les plaques polaires sont perforées et espacées à équidistance 30 autour du trou axial à proximité de la bobine. Le trou axial est adapté pour être combiné à un support de montage afin de supporter un rotor. The single conductive magnetic plate for forming the brushless DC motor with a unipolar plate of the present invention mainly comprises a pole plate, a plurality of pole faces and an axial hole. The pole plate, the pole faces and an axial hole are integrated in the single conductive magnetic plate. The pole plate is considered as a base and adapted to be combined with a coil so as to form a stator. The pole plates are perforated and spaced equidistantly around the axial hole near the coil. The axial hole is adapted to be combined with a mounting bracket to support a rotor.
D'autres objets, avantages et nouvelles caractéristiques de l'invention vont apparaître à Other objects, advantages and new features of the invention will become apparent.
partir de la description détaillée qui suit et des from the following detailed description and
dessins joints.attached drawings.
La présente invention va à présent être décrite en faisant référence aux dessins joints, sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un moteur CC sans balai classique selon l'art antérieur; la figure 2 est une vue en perspective d'une plaque magnétique conductrice simple selon un premier 10 mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en section transversale de la combinaison d'un moteur sans balai à plaque unipolaire et d'un rotor selon le premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 est une vue en perspective d'une plaque magnétique conductrice simple selon un deuxième mode de réalisation'de la présente invention; la figure 5 est une vue en section transversale de la combinaison d'un premier moteur sans balai à plaque 20 unipolaire et d'un rotor selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 6 est une vue en section transversale de la combinaison d'un deuxième moteur sans balai à plaque unipolaire et d'un rotor selon le deuxième mode de 25 réalisation de la présente invention; la figure 7 est une vue en section transversale de la combinaison d'un troisième moteur sans balai à plaque unipolaire et d'un rotor selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 8 est une vue en perspective d'une plaque magnétique conductrice simple selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 9 est une vue en section transversale de la combinaison d'un moteur sans balai à plaque unipolaire et d'un rotor selon le troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 10 est une vue en perspective d'une plaque magnétique conductrice simple selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 11 est une vue en section transversale de la combinaison d'un moteur sans balai à plaque unipolaire et d'un rotor selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention. The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is an exploded perspective view of a conventional brushless DC motor according to the prior art; Figure 2 is a perspective view of a simple conductive magnetic plate according to a first embodiment of the present invention; Figure 3 is a cross-sectional view of the combination of a unipolar plate brushless motor and a rotor according to the first embodiment of the present invention; Figure 4 is a perspective view of a simple conductive magnetic plate according to a second embodiment of the present invention; Figure 5 is a cross-sectional view of the combination of a first unipolar plate brushless motor and a rotor according to the second embodiment of the present invention; Figure 6 is a cross-sectional view of the combination of a second unipolar plate brushless motor and a rotor according to the second embodiment of the present invention; Figure 7 is a cross-sectional view of the combination of a third unipolar plate brushless motor and a rotor according to the second embodiment of the present invention; Figure 8 is a perspective view of a simple conductive magnetic plate according to a third embodiment of the present invention; Figure 9 is a cross-sectional view of the combination of a unipolar plate brushless motor and a rotor according to the third embodiment of the present invention; Figure 10 is a perspective view of a simple conductive magnetic plate according to a fourth embodiment of the present invention; and Figure 11 is a cross-sectional view of the combination of a unipolar plate brushless motor and a rotor according to the fourth embodiment of the present invention.
En se référant à présent aux dessins, quatre modes de réalisation de la présente invention y sont représentés, tous comprenant en principe un élément de stator principal et un élément de rotor secondaire. Referring now to the drawings, four embodiments of the present invention are shown therein, all comprising in principle a main stator element and a secondary rotor element.
En se référant tout d'abord aux figures 2 et 3, un 15 moteur CC sans balai à plaque unipolaire selon la présente invention comprend généralement une plaque magnétique conductrice simple désignée par le numéro de référence 10, une bobine désignée par le numéro de référence 20 et un rotor désigné par le numéro de 20 référence 30. La combinaison axiale de la plaque magnétique conductrice simple 10 et de la bobine 20 est adaptée pour être combinée au rotor 30 afin de former un moteur CC sans balai à plaque unipolaire. Referring first to Figures 2 and 3, a brushless DC motor with a unipolar plate according to the present invention generally comprises a simple conductive magnetic plate designated by the reference number 10, a coil designated by the reference number 20 and a rotor designated by the reference numeral 30. The axial combination of the single conductive magnetic plate 10 and the coil 20 is adapted to be combined with the rotor 30 to form a brushless DC motor with a unipolar plate.
La construction de la plaque conductrice 25 magnétique simple 10 va être décrite en détail, en se référant tout d'abord aux figures 2 et 3. La plaque magnétique conductrice simple 10 est perforée et formée d'une feuille magnétique conductrice. La plaque magnétique conductrice simple 10 comprend une plaque 30 polaire 11, une pluralité de faces polaires 12 et un trou axial 13. Le corps principal de la plaque magnétique conductrice simple est formé en tant que plaque polaire 11 et il est considéré comme une base servant à supporter les éléments de stator - une bobine 35 20 et un substrat 26 par exemple. Les faces polaires 12 font saillie dans une direction verticale à partir de la plaque polaire 11 et forment en cercle un espace entourant le trou axial 13 afin de recevoir des composants du stator. Le trou axial 13 est formé au 5 centre de la plaque polaire 11 et est adapté pour recevoir un support de montage 24 et un palier 25 pour former de cette manière un stator. Lors de l'opération de montage, le palier 25 est utilisé pour permettre le passage d'un arbre 31 du rotor 30 de telle sorte qu'un 10 aimant permanent 32 du rotor 30 soit en mesure.d'être radialement aligné à une circonférence parmi une circonférence intérieure et une circonférence extérieure des faces polaires 12. Au contraire, la bobine 20 est fixée à l'autre circonférence des faces 15 polaires 12 tandis qu'un entrefer radial se forme entre les faces polaires 12 et l'aimant permanent 32, qui présente une distance prédéterminée entre eux. Lors de l'opération de rotation, lorsque le substrat (PCB) 26 alimente la bobine 20, les faces polaires 12 génèrent 20 un champ magnétique alternatif dans l'entrefer pour faire tourner par ce moyen le rotor 30. The construction of the simple magnetic conductive plate 10 will be described in detail, referring first to Figures 2 and 3. The simple conductive magnetic plate 10 is perforated and formed of a conductive magnetic sheet. The single conductive magnetic plate 10 comprises a pole plate 11, a plurality of pole faces 12 and an axial hole 13. The main body of the single conductive magnetic plate is formed as a pole plate 11 and is considered to be a serving base. to support the stator elements - a coil 35 20 and a substrate 26 for example. The pole faces 12 protrude in a vertical direction from the pole plate 11 and form in a circle a space surrounding the axial hole 13 in order to receive components of the stator. The axial hole 13 is formed in the center of the pole plate 11 and is adapted to receive a mounting support 24 and a bearing 25 to thereby form a stator. During the mounting operation, the bearing 25 is used to allow the passage of a shaft 31 of the rotor 30 so that a permanent magnet 32 of the rotor 30 is able to be radially aligned at a circumference among an inner circumference and an outer circumference of the pole faces 12. On the contrary, the coil 20 is fixed to the other circumference of the pole faces 15 while a radial air gap is formed between the pole faces 12 and the permanent magnet 32 , which has a predetermined distance between them. During the rotation operation, when the substrate (PCB) 26 feeds the coil 20, the pole faces 12 generate an alternating magnetic field in the air gap in order to rotate the rotor 30 by this means.
Le montage du stator va à présent être décrit en se référant à la figure 3. La plaque polaire 11 est en outre dotée d'un trou traversant 14 à travers lequel 25 passe un fil 261 du substrat 26 et qui s'étend vers un retrait (non représenté) à proximité de l'aimant permanent 32. Un élément Hall 262 est placé dans le retrait pour s'étendre de cette manière à proximité de l'aimant permanent 32 et détecter ses pôles durant le 30 fonctionnement. De plus, lors de l'opération de fonctionnement de la plaque magnétique conductrice simple 10, le support de montage 24 fait intégralement saillie à partir du trou axial 13, à la verticale, pour réduire par ce moyen la quantité d'éléments de stator. The mounting of the stator will now be described with reference to Figure 3. The pole plate 11 is further provided with a through hole 14 through which 25 passes a wire 261 of the substrate 26 and which extends towards a withdrawal (not shown) near the permanent magnet 32. A Hall element 262 is placed in the recess to extend in this way near the permanent magnet 32 and detect its poles during operation. In addition, during the operation of the simple conductive magnetic plate 10, the mounting support 24 projects entirely from the axial hole 13, vertically, to thereby reduce the amount of stator elements.
En se référant aux figures 4 à 11, les numéros de référence des deuxième à quatrième modes de réalisation sont identiques aux numéros de référence du premier mode de réalisation. Les plaques magnétiques 5 conductrices simples des deuxième à quatrième modes de réalisation ont la même configuration et la même fonction que celles du premier mode de réalisation et Referring to Figures 4 to 11, the reference numbers of the second to fourth embodiments are identical to the reference numbers of the first embodiment. The simple conductive magnetic plates 5 of the second to fourth embodiments have the same configuration and the same function as those of the first embodiment and
leurs descriptions détaillées sont omises. their detailed descriptions are omitted.
En se référant aux figures 4 et 5, une plaque 10 magnétique conductrice simple 10 selon le deuxième mode de réalisation, comparé au premier mode de réalisation, comprend un ensemble supplémentaire de faces polaires 12'. Les faces polaires 12' sont formées à partir d'une périphérie intérieure du trou axial 13 et servent 15 d'ensemble formant face polaire intérieure tandis que les faces polaires 12 servent d'ensemble formant face polaire extérieure. Dans un agencement structurel, les faces polaires 12 et 12' sont espacées à équidistance sur deux cercles concentriques autour du trou axial 13. 20 De préférence, les deux ensembles de faces polaires 12 et 12' sont disposés de manière empilée ou radialement alignée de telle sorte que l'on puisse augmenter les possibilités de conception de la plaque magnétique conductrice simple. Referring to Figures 4 and 5, a simple conductive magnetic plate 10 according to the second embodiment, compared to the first embodiment, comprises an additional set of pole faces 12 '. The pole faces 12 'are formed from an inner periphery of the axial hole 13 and serve as an assembly forming an inner pole face while the pole faces 12 serve as a unit forming an outer pole face. In a structural arrangement, the pole faces 12 and 12 'are spaced equidistantly on two concentric circles around the axial hole 13. Preferably, the two sets of pole faces 12 and 12' are arranged in a stacked or radially aligned manner. so that the design possibilities of the simple conductive magnetic plate can be increased.
En se référant de nouveau à la figure 5, lors de l'opération de montage, la bobine 12 est à proximité des circonférences intérieures des faces polaires 12. Referring again to FIG. 5, during the assembly operation, the coil 12 is close to the inner circumferences of the pole faces 12.
On préfère que le diamètre du rotor 30 soit relativement grand de telle sorte que l'aimant 30 permanent 32 du rotor 30 soit en alignement avec une. It is preferred that the diameter of the rotor 30 be relatively large so that the permanent magnet 32 of the rotor 30 is in alignment with one.
circonférence extérieure des faces polaires 12. Lors de l'opération de rotation, un champ magnétique alternatif des faces polaires 12 entraîne l'aimant permanent 32 du rotor 30. outer circumference of the pole faces 12. During the rotation operation, an alternating magnetic field of the pole faces 12 drives the permanent magnet 32 of the rotor 30.
En se référant de nouveau à la figure 6, lors de l'opération de montage, la bobine 12 est à proximité des circonférences intérieures des faces polaires 12'. Referring again to Figure 6, during the mounting operation, the coil 12 is near the inner circumferences of the pole faces 12 '.
On préfère également que le diamètre du rotor 30 soit 5 relativement petit de telle sorte que l'aimant permanent 32 du rotor 30 fonctionne entre les deux ensembles de faces polaires 12 et 12'. Lors de l'opération de rotation, un champ magnétique alternatif des faces polaires 12' entraîne l'aimant permanent 32 10 du rotor 30. It is also preferred that the diameter of the rotor 30 is relatively small so that the permanent magnet 32 of the rotor 30 operates between the two sets of pole faces 12 and 12 '. During the rotation operation, an alternating magnetic field of the pole faces 12 ′ drives the permanent magnet 32 10 of the rotor 30.
En se référant de nouveau à la figure 7, la plaque magnétique conductrice simple 10 est appliquée sur un entrefer axial de la structure du moteur. Le rotor 13 comprend un aimant permanent axial 32' pour former un 15 entrefer axial avec les faces polaires 12 et 12'. Lors de l'opération de rotation, un champ magnétique alternatif des faces polaires 12 et 12' entraîne l'aimant permanent 32' du rotor 30. Referring again to Figure 7, the simple conductive magnetic plate 10 is applied to an axial air gap of the engine structure. The rotor 13 comprises an axial permanent magnet 32 'to form an axial air gap with the pole faces 12 and 12'. During the rotation operation, an alternating magnetic field of the pole faces 12 and 12 'drives the permanent magnet 32' of the rotor 30.
En se référant de nouveau à la figure 5, un fil 20 261 du substrat 26 traverse les faces polaires 12' et s'étend à travers un trou traversant 14' à proximité de l'aimant permanent 32. Un élément Hall 262 est placé dans le trou traversant 14' pour s'étendre de cette manière à proximité de l'aimant permanent 32 et 25 détecter ses pôles pendant le fonctionnement. Referring again to Figure 5, a wire 20 261 of the substrate 26 passes through the pole faces 12 'and extends through a through hole 14' near the permanent magnet 32. A Hall element 262 is placed in the through hole 14 'to extend in this way near the permanent magnet 32 and detect its poles during operation.
En se référant de nouveau à la figure 6, un fil 261 du substrat 26 s'étend à travers le trou traversant 14' à proximité de l'aimant permanent 32. Un élément Hall 262 est placé dans le trou traversant 14' pour 30 s'étendre de cette manière à proximité de l'aimant permanent 32 et détecter ses pôles pendant le fonctionnement. Referring again to Figure 6, a wire 261 of the substrate 26 extends through the through hole 14 'near the permanent magnet 32. A Hall element 262 is placed in the through hole 14' for 30 s '' extend in this way near the permanent magnet 32 and detect its poles during operation.
En se référant de nouveau à la figure 7, un élément Hall 262 fait saillie à partir du substrat 26 35 pour s'étendre de cette manière à proximité de l'aimant permanent 32 et détecter ses pôles pendant le fonctionnement. Referring again to Figure 7, a Hall element 262 projects from the substrate 26 to extend in this manner near the permanent magnet 32 and to detect its poles during operation.
En se référant aux figures 8 et 9, une plaque magnétique conductrice simple 10 selon le troisième 5 mode de réalisation, comparé aux premier et deuxième modes de réalisation, comprend des faces polaires axiales 121 à la place des faces polaires radiales. Les faces polaires axiales sont pliées vers l'intérieur à partir des faces polaires 12 et s'appliquent sur un 10 entrefer axial de la structure de moteur. Referring to Figures 8 and 9, a simple conductive magnetic plate 10 according to the third embodiment, compared to the first and second embodiments, comprises axial pole faces 121 instead of the radial pole faces. The axial pole faces are folded inwards from the pole faces 12 and are applied to an axial air gap of the motor structure.
En se référant de nouveau à la figure 9, lors de l'opération de montage, les plaques polaires axiales 121 sont opposées à l'aiment permanent axial 32' du rotor 30 pour former un entrefer axial. Lors de 15 l'opération de fonctionnement, un champ magnétique alternatif des faces polaires axiales 121 entraîne l'aimant permanent axial 32' du rotor 30. Referring again to FIG. 9, during the assembly operation, the axial pole plates 121 are opposite to the axial permanent magnet 32 ′ of the rotor 30 to form an axial air gap. During the operating operation, an alternating magnetic field of the axial pole faces 121 drives the axial permanent magnet 32 ′ of the rotor 30.
En se référant aux figures 10 et 11, une plaque magnétique conductrice simple 10 selon le quatrième 20 mode de réalisation, comparé au troisième mode de réalisation, comprend des faces polaires axiales 122 s'étendant vers l'extérieur au lieu de s'étendre vers l'intérieur. Les faces polaires axiales 122 sont pliées vers l'extérieur à partir des faces polaires 12 et 25 s'appliquent sur un entrefer axial de la structure de moteur. Referring to Figures 10 and 11, a single conductive magnetic plate 10 according to the fourth embodiment, compared to the third embodiment, comprises axial pole faces 122 extending outward instead of extending towards inside. The axial pole faces 122 are folded outwards from the pole faces 12 and 25 are applied to an axial air gap of the motor structure.
En se référant de nouveau à la figure 11, lors de l'opération de montage, les plaques polaires axiales 122 sont opposées à l'aimant permanent axial 32' du 30 rotor 30 pour former un entrefer axial. Lors de l'opération de rotation, un champ magnétique alternatif des faces polaires axiales 122 entraîne l'aimant permanent axial 32' du rotor 30. Referring again to Figure 11, during the mounting operation, the axial pole plates 122 are opposite the axial permanent magnet 32 'of the rotor 30 to form an axial air gap. During the rotation operation, an alternating magnetic field of the axial pole faces 122 drives the axial permanent magnet 32 ′ of the rotor 30.
En se référant de nouveau aux figures 1 et 2, une 35 plaque magnétique conductrice simple 12 est formée d'une feuille magnétique conductrice simple et perforée pour former une plaque polaire 11, des faces polaires 12 et un trou axial 13. La plaque polaire 11 sert de base pour supporter des éléments de stator. Comparé au 5 moteur traditionnel, la plaque magnétique conductrice simple 12 est en mesure de simplifier toute la structure, de diminuer les coQûts de fabrication, de réduire l'épaisseur totale et d'augmenter les possibilités dé conception. Referring again to Figures 1 and 2, a single conductive magnetic plate 12 is formed of a single conductive magnetic sheet and perforated to form a pole plate 11, pole faces 12 and an axial hole 13. The pole plate 11 serves as a base for supporting stator elements. Compared to the traditional motor, the simple conductive magnetic plate 12 is able to simplify the entire structure, reduce manufacturing costs, reduce the total thickness and increase the design possibilities.
Bien que l'invention ait été décrite en détail en se référant à son mode de réalisation préféré dans la présente, l'homme du métier comprendra que diverses modifications peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit ni de la portée de l'invention, telle 15 qu'énoncée dans les revendications jointes. Although the invention has been described in detail with reference to its preferred embodiment herein, those skilled in the art will understand that various modifications can be made without departing from the spirit or the scope of the. invention as set out in the appended claims.
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Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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