TW471216B - Single-bearing type permanent-magnet motor and single-bearing type fan motor - Google Patents

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A7 B7 五、發明説明（1 ) 〔發明所屬的技術領域〕 ‘ 11.-----41— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關單軸承型永久磁鐵電動機及單軸承型電 扇電動機者。 〔先行技術〕 第4圖係表示，將採用永久磁體電動機1 ο 1爲驅動 源之電扇電動機1 0 2與冷卻C P U等電子配件用之散熱 座3予以組合而成之已往習見的電子配件冷卻裝置，以電 動機1 0 1所屬旋轉軸1 0 3爲中心切成一半之半部截面 剖視圖。由於有關該種電子配件冷卻裝置，已有美國專利 第5 ’ 559 ，674號等多數之專利在先，在此省略對 其做詳細之說明。 於該已往習見的電扇電動機1 0 2中，旋轉軸1 0 3 係藉沿軸線方向空出間隔所配置之2個軸承1 0 4、 f 1 0 5予以支撐。此乃若僅用1個軸承時，當旋轉軸旋轉 之際，將朝軸線方向發生甚大的振動、或發生旋轉軸之軸 線以靜止時之軸中心線爲中心擺動之擺動現象。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 〔本發明所欲解決的課題〕 隨著內部裝設電子配件之電子機器超薄化之時潮，使 用該種電扇電動機之電子配件冷卻裝置超薄化之要求漸增 強。另於輕量化及低成本化方面之要求亦強。因此，爲能 滿足該等要求，曾經檢討將軸承減爲單一者，但由於存有 如前所述之問題，實際上並未實現。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 -4-

47121G A7 __ B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之目的，即係提供雖以單—軸承支撐旋轉軸亦 能抑止在旋轉軸上發生揮動或擺動現象之單軸承型永久磁 鐵電動機及單軸承型電扇電動機者。 本發明之另一目的，即係提供可藉簡單的構造抑止旋 轉軸朝軸線方向之振動的單軸承型永久磁鐵電動機及單軸 承型電扇電動機者。 〔用以解決課題之手段〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲達成前述之目的’本發明單軸承型永久磁體電動機 之構成爲，當該電動機係屬內轉子型之電動機時，係由： 旋轉軸’將該旋轉軸旋轉自·如地支撐之單一軸承、裝接在 旋轉軸之一端供阻止旋轉軸從軸承脫落用之止脫配件、具 有固定在旋轉軸他端之底座壁部及從底座壁部之外周部朝 旋轉軸之軸線方向的一方側豎起之筒狀周壁部的杯形配件 ，用永久磁體所成多數之轉子側磁極以宛若沿周壁部之周 方向排列之狀被固定在周壁面之內周面形成之永久磁體構 組裝置，內部配備保持軸承用的筒狀軸受支持物而成之電 動機支撐，被固定於電動機支撐且具有依與永久磁體構組 裝置中之各轉子磁極對向的方式配置之多數定子側磁極在 內之定子鐵心、及裝接在定子鐵心上之多數激磁線圈所構 成； 當該電動機係屬外轉子型電動機的時候，永久磁體構 組裝置並不安裝在前述之杯形配件上，而永久磁體構組裝 置係位於軸承支持物外側處並對旋轉軸呈固定狀態者。然 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 471216 A7 B7 五、發明説明（3 ) 後定子鐵心在其內周部配備與永久磁體構組裝置相對向之 多數定子側磁極，而被固定在電動機支撐上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本發明中，係將永久磁體組構裝置中與其軸線方向 平行之方向上寬度的中心（永久磁體組構裝置沿其寬度方 向的磁性中心）較之與定子側磁極之磁極面中與其軸線方 向平行之方向上寬度的中心（定子側磁極沿其寬度方向的 磁性中心）更朝向旋轉軸之一端側挪移。如此，則由磁性 吸引力所形成、欲促成永久磁體組構裝置之寬度方向的磁 性中心與定子側磁極之寬方向的磁性中心相一致之推力（ 朝向旋轉軸之軸線方側的另一方側之推力、即從旋轉軸的 一端側朝向另一端側之推力）隨即作用於旋轉軸上。結果 ，形成止脫配件壓抵軸承之狀態，抑止旋轉軸朝軸線方向 之振動及擺動，得能毫無妨礙地用單一軸承支撐旋轉軸。 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 爲能防止電動機之旋轉轉矩，將永久磁體組構裝置中 與轉子側磁極之軸線方向平行的方向上之寬度尺寸，做成 大於與定子側磁極之軸線方向平行的方向上之寬度尺寸。 然後將永久磁體組構裝置，以其位於旋轉軸之軸線方向的 一邊側處之端部超越位於定子鐵心組構裝置之軸線方向的 一邊側處之端部的形態，被固定於杯形配件所屬周壁部之 內周面上。如此，則不但能產生前述之推力，而且能維持 與已往習見者同樣的旋轉轉矩。 就所使用之軸承而言，最好選用在內環與外環間配置 圓體或滾子等多數轉動體所構成之轉動軸承。而且，轉子 側磁極朝旋轉軸之軸線方向的一邊側所突出部分的突出尺 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 471216 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 寸，係以止脫配件抵住轉動軸承內環之推力，能充分抑止 旋轉軸朝其軸線方向之振動爲前提設定之。祗要屬於轉動 軸承，在止脫配件與軸承之間不致於產生很大的摩擦。 於採用前述之構成時，若將呈環狀之間隔環在轉動軸 承之內環與杯形配件之底座壁部間之位置處嵌裝於旋轉軸 ，則雖在小推力之情形下，亦能抑止旋轉軸朝其軸線方向 產生之振動。 ' 又，當將各激磁線圈，使絕緣材料做成之絕緣物介於 中間而裝接於定子鐵心的時候，在該絕緣物上可以構設越 過軸承支撐之杯形配件側所屬端部（旋轉軸沿其軸線方向 之另一邊側所屬端部）而延伸之突出部。如此，則雖不配 置如前述之間隔環，由於該突出部具備與間隔件相同之功 效，故在推力小的情形下，亦能抑止旋轉軸朝軸線方向之 振動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如將本發明具體地特定爲單軸承型電扇電動機時，該 單軸承型電扇電動機乃具備：旋轉軸，將旋轉軸旋轉自如 地支撐的單一轉動軸承，安裝在該旋轉軸之一端俾阻止旋 轉軸自轉動軸承脫離之止脫配件，由固定於旋轉軸另一端 之底座壁部及從底座壁部外周部朝旋轉軸之軸向方向的一 邊側豎起之筒狀周壁部所構成之杯形配件，由永久磁體做 成的多數轉子側磁極以排列於周壁部之周方向的形態被固 定在周壁部之內周面所構成的永久磁體組構裝置，被固定 在杯形配件所屬周壁部之外周上而朝另一側排風之多數張 葉片，其內部備置保持旋轉軸用之筒狀軸承座的電動機支

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) I 471216 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 撐，及被固定於電動機支撐且具有與永久磁體組構裝置之 多數轉子側磁極相對的多數定子側磁極之定子鐵心。然後 將永久磁體組構裝置中轉子側磁極朝與軸線方向平行之方 向上的寬度，係設定於能令轉子側磁極完全和定子側磁極 相對且越過定子側磁極之軸線方向的一邊側之端部而朝軸 線方向之一邊側突出，並且使止脫配件對轉動軸承之內環 頂抵的推力能夠充分抑止旋轉軸之振動的尺寸大小者。 在這樣的電扇電動機中，當從多數張葉片吹出之風的 方向，與前述之推力所作用之方向相同之方向時，則有必 要使其產生足以和因風之吹出而作用於旋轉軸之力相抗衡 之推力。 〔實施例〕 么么佐以圖面詳細δ兌明本發明之貫施形態的一例如下： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖表示本發明之實施形態所屬一例中將以單軸承 型永久磁鐵電動機1做爲驅動源之電扇電動機2安裝在供 冷卻C P U等電子配件所用之散熱座3上所組成之電子配 件冷卻裝置4 ’以電動機1之旋轉軸5爲中心截爲一半之 狀態下的剖視圖。如於第1圖中表示，形成於電動機1所 屬旋轉軸5之一端5 a上的環狀溝槽部5 c處，嵌裝環狀 之止脫配件6。旋轉軸5，係藉單一之轉動軸承7所支擦 。而於旋轉軸5上嵌裝轉動軸承7之內環，止脫配件6則 與該內環頂觸。轉動軸承7之外環’則嵌裝並保持在絕緣 樹脂製之電動機支撐8之中央部以一體形成之筒狀軸承座 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~----- • 8 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 471216 A7 B7 五、發明説明（6 ) 9的內部。 又於旋轉軸5之另一端5 b處，固定著以導磁性材料 做成杯形配件1 0。杯形配件1 0，係由：具備可嵌裝並 固定旋轉軸5之另一端5b的嵌裝孔11在上之底座壁部 1 2和從該底座壁部1 2之外周部往旋轉軸5之軸線方向 的一邊側（於第1圖中指左側或電動機支撐8之位置側， 以下稱該方向爲前方側，而與其相反之側稱爲後方側）豎 起之筒狀周壁部1 3所構成。周壁部1 3之內周側，配置 由永久磁體做成的多數轉子側磁極1 4，以排列於周壁部 13之周方向的形態被固定於周壁部13之內周面所構成 的永久磁體組構裝置1 5。多數之轉子側磁極1 4，雖可 藉多數之永久磁體所構成，但亦可採用在其周方向交互地 裝接N極與S極構成之環狀單一之永久磁體者。周壁部 1 3之外周面上，嵌裝著環狀配件1 6，而在該環狀配件 1 6之外周面上沿圓周方向以預定的間隔距離固定多數張 葉片1 7。該多數張葉片1 7之形狀，則視當旋轉軸5旋 轉之時究意對散熱座3吹風，或抽風來決定之。 另於抽承座9之外周部，嵌裝定子鐵心1 8，藉此將 定子鐵心1 8固定於電動機支撐8之上。定子鐵心1 8係 備置沿周方向以預定之間隔配置之多數突極磁極構成之定 子側磁極1 9。且多數之轉子側磁極1 4所屬磁極面與多 數之定子側磁極19所屬磁極面乃在旋轉軸5之徑向上賦 予間隔而相對向。 於定子鐵心1 8上裝設由絕緣樹脂製成之絕緣物2 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） lii I—y — — I — — 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -9- 471216 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，而定子鐵心1 8所屬多數之定子側磁極1 9上捲繞多數 相分之激磁線圈2 1。2 2係配裝控制激磁線圈2 1之激 磁電流用控制電路所製成之電路基板。電動機支撐8之外 側’使朝圓周方向依預定的間隔配置之多數條腹板2 3介 於中間而配置著呈圓筒狀之機殻2 4。機殼2 4及散熱座 3上’分別形成快速簧扣或卡合用之鈎片2 4 a與階段部 3 a ° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本實施例中永久磁體組構裝置1 5中的轉子側磁極 1 4沿平行於其軸線方向上的寬度尺寸w :，較定子側磁極 1 9沿平行於其軸線方向上的寬度尺寸w 2爲大。又轉子側 磁極1 4完全與定子側磁極1 9相對向，且以越過定子側 磁極1 9之軸線方向的一邊側，即前方側之端部，或電動 機支撐側之端面，朝軸線方向之一邊側即前方側突出之形 態固定於周壁部1 3上。於是乎，永久磁體組構裝置1 5 之與軸線方向平行之方向上的寬度中心，即較定子側磁極 1 9之磁極面與軸線方向平行之方向上的寬度中心往旋轉 軸5之一端5 a側即前方側錯移（即構成偏心）。當成爲 此種狀態時，即有欲將永久磁體組構裝置1 5朝寬度方向 之磁性中心與定子側磁極1 9朝寬度方向之磁性中心湊爲 一致之推力F i (朝旋轉軸5之軸線方向的另一邊側或朝散 熱座3之側即朝後方側之推力，或從旋轉軸5之一端5 a 側朝向另一端5 b側之推力）作用於旋轉軸5。結果，形 成止脫配件6抵住軸承7所屬內環上之形態，旋轉軸5朝 軸線方向之振動及擺動隨即被抑止，雖然僅藉單一軸承7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - 471216 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 亦能毫無妨礙地支撐旋轉軸5。 當旋轉電扇電動機2時，藉葉片1 7產生之風即朝散 熱座3之方向即從前方側朝後方側（自圖示之左側至右側 )之方向吹出’由是旋轉軸5上即有自從後方側往前方側 (自圖示之右側朝向左側）作用之推力F 2。而該推力F 2 ，係與因永久磁體組構裝置1 5之磁性中心較定子鐵心 1 8之磁性中心朝前方側錯偏所產生之磁性吸引力導致之 推力F :(自圖示之左側朝向右側之推力）相抗衡。該推力 F !乃通過杯形配件1 0傳達至旋轉軸5。爲不讓沿旋轉軸 5之軸線方向傳達之具相反方向的各個力F 2產生軸 線方向上的振動，於設計單軸承型電扇電動機之際，有必 要經常保持Fi>F2。因此前述之寬度尺+ ，即考慮 此點予以決定者。 第2圖表示另一電子配件冷卻裝置實施形態之構造的 剖視圖。第2圖亦以相同於第1圖之形式表示者。而第2 圖中之實施形態與第1圖中之實施形態間之差異處，在於 如第2圖中之實施形態裡，其轉動軸承7之內環和杯形配 件1 0所屬底座壁部間嵌裝附加之環狀間隔圈2 5之點。 當附加該間隔圈2 5時，除可藉機械方式減小旋轉軸5之 軸線方向上的變位量外，尙能從衝擊及振動保護軸承7。 第3圖表不再一電子配件冷卻裝置之半邊截面剖視圖 ，第3圖亦與第1圖及第2圖同樣之形式表示。第3圖所 示之實施形態與第1圖中所示之實施形態不同之處’係在 於絕緣物2 0上構設越過軸承座9之後方側即軸線方向之 I----------------丁______ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 11 - 471216 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 另一方側（於第1圖中爲正視圖面之右側）所屬端部9 a 而延伸之突出部2 0 a者’至於其他則與第1圖中之實施 形態者相同。構設突出部2 0 a之用意，則與第2圖中表 示之間隔圈2 5相同。 另者，前述之實施形態係舉將單軸承型電扇電動機2 對散熱座3安裝之例，惟本發明亦可適用於內轉子型或外 轉子型之單軸承型永久磁鐵電動機本身者，自不待贅述。 〔發明之效果〕 根據本發明，由於利用因將轉子側磁極之磁性中心與 定子側磁極之磁性中心做成偏心所產生以磁性吸引力形成 之推力來抑止電動機旋轉軸朝其軸線方向之振動，故能夠 消除藉簡單的構成使用單一軸承支撐旋轉軸時所產生的問 題。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖表示將以單軸承型永久磁鐵電動機做爲驅動源 之電扇電動機安裝於供冷卻c P U等電子配件用之散熱座 上所組成之電子配件冷卻裝置，以電動機之旋轉軸爲中心 截爲一半之狀態下的剖視圖。 第2圖表示本發明所屬另一實施形態之半邊截面剖視 圖。 第3圖表示本發明所屬再一實施形態之半邊截面剖視 圖。 ----·-----10------、玎------#1 A請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 471216 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 第4圖表示備置已往習見之電扇電動機所組成電子配 件 冷卻 裝置 之 半 邊 截 面 剖 視 圖。 [ 圖號 說明 1 單 軸 承 型 永 久 磁 鐵 電動機 2 電 扇 電 動 機 3 散 熱 座 4 電 子 配 件 冷 卻 裝 置 5 旋 轉 軸 6 止 脫 配 件 7 軸 承 8 電 動 機 支 撐 9 軸 承 座 1 〇 杯 形 配 件 1 4 轉 子 側 磁 極 1 5 永 久 磁 體 組 構 裝 置 1 7 葉 片 1 8 定 子 鐵 心 1 9 定 子 側 磁 極 2 0 絕 緣 物 2 5 環 狀 之 間 隔 圈 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13-

Claims (1)

1. 471216 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種單軸承型永久磁鐵電動機，係屬於由具有： 旋轉軸， (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 旋轉自如地支撐前述旋轉軸之單一軸承， 安裝於前述旋轉軸之一端，俾阻止前述旋轉軸從前述 軸承脫落之止脫配件， 將以永久磁體所製之多數轉子側磁極依宛若沿圓周方 向排列之狀配置所構成，並對前述旋轉軸固定而成之永久 磁體組構裝置， 其內部備置保持前述軸承用之筒狀軸承座的電動機支 撐， 固定於前述電動機支撐且備有與前述永久磁體組構裝 置之前述多數轉子側磁極相對向之多數定子側磁極的定子 鐵心，及 裝接於前述定子鐵心上的多數激磁線圈，所組成之單 軸承型永久磁鐵電動機，其特徵爲： 經濟部智慧財.4.¾¾工消費合作社卬^ 前述永久磁體組構裝置之與前述軸線方向平行之方向 上的寬度中心，乃較前述定子側磁極面之與前述軸線方向 平行之方向上的寬度中心朝前述旋轉軸之前述一端側移動 者。 2 _ —種單軸承型永久磁鐵電動機，係屬於由具有： 旋轉軸， 旋轉自如地支撐前述旋轉軸之單一軸承， 安裝於前述旋轉軸之一端俾阻止前述旋轉軸自前述軸 承脫落之止脫配件， 表纸張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X29*7公釐) 一 -14 - 47121G A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 具備固定於前述旋轉軸之另一端的底座壁部及從前述 底座壁部之外周部朝向前述旋轉軸之軸線方向的一邊側豎 起之筒狀周壁部所形成之杯形配件， 將以永久磁體所製之多數轉子側磁極依照宛若沿前述 周壁部之圓周方向排列之狀固定於前述周壁部內周面而成 之永久磁體組構裝置， 其內部備置保持前述軸承用筒狀軸承座之電動機支撐 固定於前述電動機支撐且備有與前述永久磁體組構裝 置之前述多數轉子側磁極相對向之多數定子側磁極的定子 鐵心，及 裝接於前述定子鐵心上的多數激磁線圈，所組成之單 軸承型永久磁鐵電動機，其特徵爲： 前述永久磁體組構裝置之與前述軸線方向平行之方向 上的寬度中心，乃較前述定子側磁極面之與前述軸線方向 平行之方向上的寬度中心朝前述旋轉軸之前述一端側錯開 者。 3 ·如申請專利範圍第2項之單軸承型永久磁鐵電動 機，其中前述永久磁體組構裝置中與前述轉子側磁極之前 述軸線方向平行的方向上之寬度尺寸，較大於與前述定子 側磁極之前述軸線方向平行的方向上之寬度尺寸，及 前述轉子側磁極完全與前述定子側磁極相對向且以越 過前述定子側磁極之前述軸線方向的前述一邊側所屬端部 朝前述軸線方向之前述一邊側突出之形態固定於前述周壁 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 471216 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 部上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 .如申請專利範圍第3項之單軸承型永久磁鐵電動 機，其中前述軸承係屬於轉動軸承， 前述轉子側磁極朝前述軸線方向之前述一邊側所突出 部分之突出尺寸係以前述止脫配件對前述轉動軸承之內環 頂抵之推力能夠充分抑止前述旋轉軸朝軸線方向之振動爲 前提而決定其大小者。 5 .如申請專利範圍第4項之單軸承型永久磁鐵電動 機，其中於旋轉軸上將環狀之間隔圈嵌裝在前述轉動軸承 之內環與前述杯形配件之前述底座壁部間之位置者。 6 .如申請專利範圍第2項之單軸承型永久磁鐵電動 機，其中前述激磁線圈乃以絕緣材料製成之絕緣物介於中 間裝在前述之定子鐵心上，且在 前述絕緣物構設越過前述軸承座之前述軸線方向的前 述另一方側所屬端部朝前述另一方側延伸之突出部。 7 . —種單軸承型電扇電動機，係屬於由具有： 旋轉軸， 經濟部智总財1^9工消骨合作T1印.丨％ 旋轉自如地支撐前述旋轉軸之單一軸承， 安裝於前述旋轉軸之一端俾阻止前述旋轉軸自前述軸 承脫落之止脫配件， 具備固定於前述旋轉軸之另一端的底座壁部及從前述 底座壁部之外周部朝向前述旋轉軸之軸線方向的一邊側豎 起之筒狀周壁部所形成之杯形配件， 將以永久磁體所製之多數轉子側磁極依照宛若沿前述 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -16- 471216 A8 B8 C8 D8 __ 六、申請專利範圍 周壁部之圓周方向排列之狀固定於前述周壁部內周面胃$ 之永久磁體組構裝置， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 被固定在前述杯形配件所屬前述周壁部之外·胃個1 1草月 前述之另一方側吹風之多數張葉片， 其內部備置保持前述軸承用筒狀軸承座之電動機支撐 固定於前述電動機支撐且備有與前述永久磁體組構裝 置之前述多數轉子側磁極相對向之多數定子側磁極的定子 鐵心，及 裝接於前述定子鐵心上的多數激磁線圈，所組成之單 軸承型電扇電動機，其特徵爲： 前述永久磁體組構裝置所屬前述轉子側磁極朝與前述 軸線方向平行之方向上的寬度尺寸，係設定於能令前述轉 子側磁極完全和前述定子側磁極相對且越過前述定子側磁 極之前述軸線方向的前述一邊側之端部而朝前述軸線方向 之前述一邊側突出，並且使前述止脫配件對前述轉動軸承 之內環頂抵的推力能夠充分抑止前述旋轉軸之振動的尺寸 大小者。 夂紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） -17-