TWI393326B

TWI393326B - 內轉子馬達及具有內轉子馬達之散熱風扇

Info

Publication number: TWI393326B
Application number: TW98123757A
Authority: TW
Inventors: Alex Horng
Original assignee: Sunonwealth Electr Mach Ind Co
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2013-04-11
Also published as: TW201103233A

Description

內轉子馬達及具有內轉子馬達之散熱風扇

本發明係關於一種散熱風扇及其馬達，特別是關於一種〝內轉子馬達〞，以及藉由該〝內轉子馬達〞予以驅動之散熱風扇。

請參照第1圖所示，係為以〝外轉子馬達〞予以驅動之習知散熱風扇7，該散熱風扇7大致包含一扇框71、一定子72、一電路板73及一轉子74。該扇框71之內側係設有一軸管711，該軸管711內設置至少一軸承712；該定子72及電路板73係套設於該軸管711之外側周面，且該電路板73係電性連接該定子72；該轉子74具有一轉軸741及一葉輪742，該轉軸741一端係穿伸至該軸管711內並樞接該軸承712，該葉輪742則結合於該轉軸741之另一端，且該葉輪742設有對應該定子72之一永久磁鐵743。藉此，該電路板73可控制該定子72與該永久磁鐵743之間產生磁交鏈作用，以便帶動該葉輪742旋轉作動，進而可達到一散熱作用。

前述習知散熱風扇7主要係採用〝外轉子馬達〞予以驅動，惟一般而言，外轉子馬達相較於內轉子馬達大致具有旋轉穩定性較差及轉速較低等問題，而現今電子產品普遍係朝向高速、功能整合與微型化趨勢等方向研發設計，導致電子產品所要求之散熱功能亦逐漸提升。因此，前述以外轉子馬達予以驅動之習知散熱風扇7並無法完全滿足部分電子產品之散熱需求。

為使得散熱風扇可適用於散熱需求較高之電子產品，亦有相關業者研發一種如中華民國公開第200744290號「風扇及其內轉子馬達」發明專利案。請參照第2圖所示，係揭示一種以〝內轉子馬達〞予以驅動之習知散熱風扇8，該散熱風扇8大致包含一殼體81、一定子結構82、一轉子結構83、一驅動裝置84及一葉輪85。該殼體81係由一第一殼體811及一第二殼體812所組成，且該第一殼體811及一第二殼體812內部各設置一軸承813；該定子結構82具有一導磁元件821；該轉子結構83具有一轉軸831及一磁性元件832，該轉軸831穿設至該殼體81內部並樞接該二軸承813，另可供該磁性元件832穿套結合於該轉軸831且對應該導磁元件821；該驅動裝置84係電性連接該導磁元件821；該葉輪85係連結該轉軸831且位於該殼體81外部。藉此，該驅動裝置84可控制該導磁元件821之電流方向，以便與該磁性元件832產生磁交鏈作用，進而驅動該轉子結構83及葉輪85旋轉作動。

然而，前述以〝內轉子馬達〞予以驅動之習知散熱風扇8的轉軸831必須具有可供該磁性元件832穿套結合之固定部位(L1)；再者，為避免影響該葉輪85之轉動效率，該磁性元件832與該導磁元件821之間必須具有足夠的感磁區域，因此，該固定部位(L1)必須預留相當的長度，以便穿套結合該磁性元件832；另外，轉軸831亦必須具有可與該第一殼體811、第二殼體812及二軸承813相互樞接結合的樞接部位(L2)、(L3)，如此方可確保該轉軸831可穩定旋轉。整體而言，該轉軸831至少必須同時包含該固定部位(L1)及該樞接部位(L2)、(L3)之長度，導致該轉軸831之長度不易進一步縮減，亦造成該習知內轉子馬達及具有該內轉子馬達之散熱風扇8難以再進一步縮減整體軸向高度，而相對限縮可設計成更輕薄短小化的可行性。

請參照第3圖所示，另揭示一種同樣以〝內轉子馬達〞予以驅動之習知散熱風扇9，該散熱風扇9包含一扇框91、一內轉子馬達92、一葉輪93及一電路板94。該扇框91係以塑膠材料射出成型一扇框部911及一馬達殼912，該馬達殼912係位於該扇框部911內側，且該馬達殼912內部亦分別設有二軸承913；該內轉子馬達92係結合於該馬達殼912之內部且包含一轉軸921、一磁性元件922及一定子923，該轉軸921一端穿出至該馬達殼912外部，該磁性元件922係穿套結合該轉軸921並對位該定子923；該葉輪93係結合於該轉軸921之一端且位於該馬達殼912之外部；該電路板94係電性連接該定子923。藉此，可利用該內轉子馬達92驅動該葉輪93旋轉作動，以提供一預定散熱作用。

該另一種習知散熱風扇9與前述習知散熱風扇8之差異僅在於具有「扇框91」，以便利用該扇框91之設計導引集中該葉輪93運轉時所產生之氣流。然而，另一種習知散熱風扇9之轉軸921仍必須具有可供該磁性元件922穿套結合之固定部位(L1)，以及具有可與該馬達殼912及二軸承913相互樞接結合的樞接部位(L2)、(L3)，因此，該轉軸921之長度同樣不易縮減，造成習知內轉子馬達92及具有該內轉子馬達92之散熱風扇9的整體軸向高度仍然無法降低。

本發明目的乃改良上述缺點，以提供一種內轉子馬達及具有內轉子馬達之散熱風扇，用以降低整體軸向高度者。

根據本發明內轉子馬達，係包含；一基座，具有一樞接部；一定子，結合該基座，該定子包含一本體及一線圈組，該本體設有一容置孔，該線圈組結合該本體且環繞該容置孔；及一轉子，包含一轉動件、一轉軸及一永久磁鐵，該轉動件包含一結合部及一側牆，該結合部周緣設有該側牆，該側牆伸入至該定子之容置孔，該轉軸一端結合該轉動件之結合部，另一端結合該基座之樞接部，該永久磁鐵結合該轉動件之側牆的外周面並與該線圈組相對。

根據本發明具有內轉子馬達之散熱風扇，係包含：一扇框，設有一入風口及一出風口；一基座，位於該扇框內，該基座具有一樞接部，且該基座以數個連接件連接該扇框；一定子，結合該基座，該定子包含一本體及一線圈組，該本體設有一容置孔，該線圈組結合該本體且環繞該容置孔；及一轉子，包含一轉動件、一轉軸及一永久磁鐵，該轉動件包含一結合部及一側牆，該結合部周緣設有該側牆，該側牆伸入至該定子之容置孔，該轉軸一端結合該轉動件之結合部，另一端結合該基座之樞接部，該永久磁鐵結合該轉動件之側牆的外周面並與該線圈組相對，另於該轉子之轉動件延伸出一環牆，該環牆之外周面設有數個葉片。

根據本發明具有內轉子馬達之散熱風扇，另包含：一基座，具有一樞接部；一定子，結合該基座，該定子包含一本體及一線圈組，該本體設有一容置孔，該線圈組結合該本體且環繞該容置孔；一轉子，包含一轉動件、一轉軸及一永久磁鐵，該轉動件包含一結合部及一側牆，該結合部周緣設有該側牆，該側牆伸入至該定子之容置孔，且該結合部設有一穿孔，該轉軸一端結合該轉動件之結合部並穿伸出該穿孔，另一端結合該基座之樞接部，該永久磁鐵結合該轉動件之側牆的外周面並與該線圈組相對；及一扇葉，結合於該轉軸穿伸出該穿孔之一端。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第4及5圖所示，本發明第一實施例之內轉子馬達1包含一基座11、一定子12及一轉子13。該基座11可供結合該定子12；該轉子13可旋轉地結合該基座11；藉此，以利用該定子12驅動該轉子13旋轉作動。

該基座11具有一樞接部111，該樞接部111可為一軸管、一軸座或其他可供該轉子13可旋轉地結合之結構；於如圖所示之實施例中，該樞接部111係為一軸管，該軸管可供容置如固定環112、扣持片113、軸承114或耐磨片115等構件，以便該轉子13可順利地藉由該樞接部111旋轉作動。

該定子12包含一本體121及一線圈組122。該本體121設有一容置孔121a；該線圈組122係結合該本體121且環繞該容置孔121a，其中該線圈組122可如圖所示結合於該本體121之內側面；或者，該線圈組122亦可選擇結合於該本體121之外側面(未繪示)，同樣可達到驅動該轉子13之功能。

該轉子13包含一轉動件131、一轉軸132及一永久磁鐵133。其中：該轉動件131包含一結合部131a及一側牆131b，該結合部131a周緣設有該側牆131b，該側牆131b伸入至該定子12之容置孔121a，該側牆131b較佳為一環圈，以便藉由該環圈圍繞形成一容室131c；另外，該結合部131a及該側牆131b可視需求為一體成型或可拆裝之設計。

該轉軸132之一端結合該轉動件131之結合部131a，當該轉動件131以塑膠材料一體射出成型時，該轉軸132之一端較佳可被該轉動件131之結合部131a所包覆結合；該轉軸132之另一端則可旋轉地結合該基座11之樞接部111，且該樞接部111較佳位於該容室131c內，藉此，亦可縮減該內轉子馬達1之軸向高度。

該永久磁鐵133結合該轉動件131之側牆131b之外周面，該結合方式可採用如緊配合、卡扣、黏合或其他可達到相同固定效果的技術手段；該永久磁鐵133位於該定子12之容置孔121a內並與該線圈組122相對；另外，該永久磁鐵133與該側牆131b之間較佳設有一封磁環134，該封磁環134可針對該永久磁鐵133提供一封磁效果。

本發明內轉子馬達1實際使用時，該定子12可電性連接一驅動電路14，該驅動電路14可直接結合於該基座11(如第5圖所示)；或者，該定子12亦可藉由一電源接線外接該驅動電路14(未繪示)，以避免因該基座11結合有該驅動電路14，而導致該內轉子馬達1之軸向高度增加。藉此，該驅動電路14可致動該定子12之線圈組122，使該線圈組122與該永久磁鐵133之間產生磁交鏈作用，進而帶動該轉子13以該基座11之樞接部111為中心進行旋轉。

藉由前揭之結構特徵，本發明第一實施例之內轉子馬達1的主要特點至少包含有：該永久磁鐵133係結合於該轉動件131之側牆131b，亦即該轉子13之轉軸132無須結合該永久磁鐵133；因此，相較於如第2及3圖之習知內轉子馬達之轉軸831、921必須同時結合磁性元件832、922及樞接二軸承813、913，導致該轉軸831、921之長度不易進一步縮減等缺點；本發明內轉子馬達1之轉軸132的長度則可相對縮減(因無須結合永久磁鐵133)，以有效降低該內轉子馬達1的整體軸向高度，並可朝向更輕薄短小化的方向研發設計。

請參照第6圖所示，本發明第二實施例之內轉子馬達2包含一基座21、一定子22及一轉子23，其中該基座21及定子22與第一實施例所揭示之基座11及定子12相同，容不贅述。因此，本發明第二實施例之基座21同樣可包含有樞接部211、固定環212、扣持片213、軸承214或耐磨片215等結構特徵；該定子22同樣可包含有本體221、容置孔221a、線圈組222等結構特徵，且該定子22亦可電性連接一驅動電路24。

本發明第二實施例之轉子23包含一轉動件231、一轉軸232及一永久磁鐵233。該轉動件231係為一金屬帽蓋，該金屬帽蓋包含一結合部231a及一側牆231b，該結合部231a周緣設有該側牆231b，該側牆231b可伸入至該定子22之容置孔221a，該側牆231b較佳為一環圈，以便圍繞形成一容室231c；另外，該轉動件231係於該結合部231a設有一穿孔231d；該轉軸232一端可進一步穿伸出該轉動件231之穿孔231d，並可利用如扣片等固定元件(未標示)予以固定，該轉軸232另一端可旋轉地結合該基座21之樞接部211，且該樞接部211較佳位於該容室231c內；該永久磁鐵233結合於該轉動件231之側牆231b的外周面，且該永久磁鐵233位於該定子22之容置孔221a內並與該線圈組222相對。

藉由前揭之結構特徵，本發明第二實施例之內轉子馬達2的主要特點至少包含有：同樣可藉由該永久磁鐵233結合於該轉動件231之側牆231b的設計，以有效降低該內轉子馬達2的整體軸向高度。另外，由於該轉動件231係為一金屬帽蓋，因此，該轉動件231可同時具有一封磁作用，而可省略如第一實施例所揭示之封磁環134，以節省構件組成，並降低結構複雜度；再者，由於該轉軸232之一端可穿伸該轉動件231之穿孔231d，故該轉軸232之一端亦可方便結合一扇葉(詳參後續說明)，以提升使用便利性及組裝便利性。

請參照第7圖所示，本發明第三實施例之內轉子馬達3包含一基座31、一定子32及一轉子33，其中該基座31及定子32與第一實施例所揭示之基座11及定子12相同，容不贅述。因此，本發明第三實施例之基座31同樣可包含有樞接部311、固定環312、扣持片313、軸承314或耐磨片315等結構特徵；該定子32同樣可包含有本體321、容置孔321a、線圈組322等結構特徵，且該定子32亦可電性連接一驅動電路34。

本發明第三實施例之轉子33包含一轉動件331、一轉軸332及一永久磁鐵333。該轉動件331包含一結合部331a及一側牆331b，該結合部331a周緣設有該側牆331b，該側牆331b伸入至該定子32之容置孔321a，該側牆331b較佳為一環圈，以便圍繞形成一容室331c；該轉軸332一端結合該轉動件331之結合部331a，另一端可旋轉地結合該基座31之樞接部311，且該樞接部311較佳位於該容室331c內；該永久磁鐵333結合於該轉動件331之側牆331b的外周面，且該永久磁鐵333位於該定子32之容置孔321a內並與該線圈組322相對。又，該轉子33另可設有一封磁環334，當該轉動件331以塑膠材料一體射出成型時，該轉動件之側牆331b較佳可同時一體包覆該封磁環334，以便利用該封磁環334提供該永久磁鐵333一封磁效果。

藉由前揭之結構特徵，本發明第三實施例之內轉子馬達3的主要特點至少包含有：同樣可藉由該永久磁鐵333結合於該轉動件331之側牆331b的設計，以有效降低該內轉子馬達3的整體軸向高度。再者，由於該轉動件331之側牆331b可一體包覆該封磁環334，因此，可確保該封磁環334不會任意脫落，以提升結合穩固性。另外，如第8圖所示，該封磁環334朝向該結合部331a之一端可形成一凸部334a，該凸部334a係朝向該定子32之方向徑向延伸一預定距離，藉此，該封磁環334可涵蓋該永久磁鐵333更多的範圍，以提供較為完善之封磁效果。

本發明各實施例所揭示之內轉子馬達1、2、3另可用於各種不同散熱風扇結構，例如：請參照第9圖所示，以第一實施例之內轉子馬達1為例，該基座11亦可藉由數個連接件41(如肋條或靜葉等)連接一扇框4，且該基座11位於該扇框4內，該扇框4設有一入風口42及一出風口43；另外，該轉子13之轉動件131可朝向該扇框4之方向徑向延伸出數個葉片5；或者，該轉子13之轉動件131較佳朝向該扇框4之方向徑向延伸出一環牆131d，該數個葉片5可設於該環牆131d之外周面，且該定子12可位於該環牆131d與該側牆131b之間。藉此，該散熱風扇可裝設於各式電子裝置或電子儀器，當該轉子13旋轉作動時，該葉片5可自該入風口42引入氣流，並將該氣流自該出風口43導出至一熱源，以達到預定之散熱作用。另外，本發明並非僅第一實施例之內轉子馬達1可作為散熱風扇之用途，其他如第二及第三實施例之內轉子馬達2、3同樣可形成如第9圖所示之相同概念的散熱風扇，為該技術領域中具有通常知識者可預期者，故仍應涵蓋於本發明具有內轉子馬達之散熱風扇。

請參照第10圖所示，以第二實施例之內轉子馬達2為例，該轉軸232穿伸出該轉動件231之穿孔231d的一端可直接結合一扇葉6。藉此，該散熱風扇可裝設於各式電子裝置或電子儀器，當該轉子23旋轉作動時，該扇葉6即可驅動氣流以達到預定之散熱作用。另外，本發明並非僅第二實施例之內轉子馬達2可作為散熱風扇之用途，其他如第一及第三實施例之內轉子馬達1、3亦可設計為令該轉軸132、332一端穿伸出該轉動件131、331，藉此，同樣可形成如第10圖所示之相同概念的散熱風扇，為該技術領域中具有通常知識者可預期者，故仍應涵蓋於本發明具有內轉子馬達之散熱風扇。

如上所述，本發明內轉子馬達1、2、3及具有內轉子馬達1、2、3之散熱風扇，皆可藉由該永久磁鐵133、233、333結合於該轉動件131、231、331之側牆131b、231b、331b的結構設計，使該轉軸132、232、332無須再穿套結合該永久磁鐵133、233、333；藉此，可有效縮減該轉軸132、232、332之長度，進而達到可降低該內轉子馬達1、2、3及具有內轉子馬達1、2、3之散熱風扇的整體軸向高度之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．內轉子馬達

11．．．基座

111．．．樞接部

112．．．固定環

113．．．扣持片

114．．．軸承

115．．．耐磨片

12．．．定子

121．．．本體

121a．．．容置孔

122．．．線圈組

13．．．轉子

131．．．轉動件

131a．．．結合部

131b．．．側牆

131c．．．容室

131d．．．環牆

132．．．轉軸

133．．．永久磁鐵

134．．．封磁環

14．．．驅動電路

2．．．內轉子馬達

21．．．基座

211．．．樞接部

212．．．固定環

213．．．扣持片

214．．．軸承

215．．．耐磨片

22．．．定子

221．．．本體

221a．．．容置孔

222．．．線圈組

23．．．轉子

231．．．轉動件

231a．．．結合部

231b．．．側牆

231c．．．容室

231d．．．穿孔

232．．．轉軸

233．．．永久磁鐵

24．．．驅動電路

3．．．內轉子馬達

31．．．基座

311．．．樞接部

312．．．固定環

313．．．扣持片

314．．．軸承

315．．．耐磨片

32．．．定子

321．．．本體

321a．．．容置孔

322．．．線圈組

33．．．轉子

331．．．轉動件

331a．．．結合部

331b．．．側牆

331c．．．容室

332．．．轉軸

333．．．永久磁鐵

334．．．封磁環

334a．．．凸部

4．．．扇框

41．．．連接件

42．．．入風口

43．．．出風口

5．．．葉片

6．．．扇葉

[習知]

7．．．散熱風扇

71．．．扇框

711．．．軸管

712．．．軸承

72．．．定子

73．．．電路板

74．．．轉子

741．．．轉軸

742．．．葉輪

743．．．永久磁鐵

8．．．散熱風扇

81．．．殼體

811．．．第一殼體

812．．．第二殼體

813．．．軸承

82．．．定子結構

821．．．導磁元件

83．．．轉子結構

831．．．轉軸

832．．．磁性元件

84．．．驅動裝置

85．．．葉輪

9．．．散熱風扇

91．．．扇框

911．．．扇框部

912．．．馬達殼

913．．．軸承

92．．．內轉子馬達

921．．．轉軸

922．．．磁性元件

923．．．定子

93．．．葉輪

94．．．電路板

第1圖：習知以外轉子馬達予以驅動之散熱風扇的組合剖視圖。

第2圖：習知第一種以內轉子馬達予以驅動之散熱風扇的組合剖視圖。

第3圖：習知第二種以內轉子馬達予以驅動之散熱風扇的組合剖視圖。

第4圖：本發明第一實施例之內轉子馬達的立體分解圖。

第5圖：本發明第一實施例之內轉子馬達的組合剖視圖。

第6圖：本發明第二實施例之內轉子馬達的組合剖視圖。

第7圖：本發明第三實施例之內轉子馬達的組合剖視圖(一)。

第8圖：本發明第三實施例之內轉子馬達的組合剖視圖(二)。

第9圖：本發明具有內轉子馬達之散熱風扇的組合剖視圖(一)。

第10圖：本發明具有內轉子馬達之散熱風扇的組合剖視圖(二)。