TWI472127B - 具有軸向氣隙之馬達 - Google Patents

Description

具有軸向氣隙之馬達

本發明係關於一種馬達，尤其是一種具有軸向氣隙之馬達。

習知具有軸向氣隙之馬達結構係如中華民國公開第201018371號「超薄散熱風扇」專利申請案，請配合參照第1圖所示，該習知具有軸向氣隙之馬達8係具有一基座81、一扇輪82及一片形磁鐵83。該基座81設有一線圈組811；該扇輪82可旋轉地結合該基座81；該片形磁鐵83結合於該扇輪82之底部，且該片形磁鐵83與該線圈組811之間係具有一軸向氣隙。

當習知具有軸向氣隙之馬達8的線圈組811通電產生交變磁場時，該片形磁鐵83係感應該交變磁場，該片形磁鐵83所產生之磁力線則經由該軸向氣隙與該線圈組811產生磁交鏈作用，以驅動該扇輪82旋轉作動；然而，由於在該扇輪82之徑向上，該片形磁鐵83的內側及外側周緣均遠超出該線圈組811之範圍；因此，在該片形磁鐵83與該線圈組811產生磁交鏈作用過程中，該片形磁鐵83之內側及外側的部分磁力線將可能無法與該線圈組811產生磁交鏈作用，該未產生磁交鏈作用之磁力線係為漏磁，造成該扇輪82於旋轉過程中，該漏磁容易與該線圈組811形成高頻共振而產生噪音，並干擾該馬達8之正常運作。

另一習知具有軸向氣隙之馬達結構係如中華民國公開第201023481號「馬達轉子」專利申請案，請配合參照第2圖所示，該習知具有軸向氣隙之馬達9係具有一轉子91，該轉子91設有一永久磁鐵911，且該轉子91可旋轉地結合一基座92，該基座92另設置一定子線圈93，該定子線圈93與該永久磁鐵911之間係具有一軸向氣隙；藉此，以便該定子線圈93可透過該永久磁鐵911驅動該轉子91旋轉作動。

然而，習知具有軸向氣隙之馬達9在該轉子91之徑向上，該永久磁鐵911的內側及外側周緣均位於該定子線圈93之範圍內，如此，雖可避免如前述習知馬達8可能產生之漏磁、噪音及干擾運作等諸多問題；惟該定子線圈93及該永久磁鐵911之間並無較佳的徑向範圍比例，導致容易使用過多該定子線圈93之線材或該永久磁鐵911之材料，造成製造成本之浪費，並不符合經濟效益。

本發明主要目的係提供一種具有軸向氣隙之馬達，可防止永久磁鐵產生漏磁現象，用以避免產生噪音及干擾運作者。

本發明次一目的係提供一種具有軸向氣隙之馬達，係能夠界定線圈組及永久磁鐵之間的較佳範圍比例，以防止該線圈組浪費過多線材者。

根據本發明具有軸向氣隙之馬達係包含一基座、一轉子及一線圈組。該基座係具有從該基座一體延伸的一樞 軸部及至少一個凸柱；該轉子係具有一本體，該本體結合一永久磁鐵及一轉軸，該轉軸能夠旋轉的結合該基座之樞軸部；該線圈組係設置於該基座上且具有一個基板及至少一線圈，該基座的至少一個凸柱貫穿該基板並供對應的線圈套設，該基板以該樞軸部的徑向方向向外延伸超出該至少一個線圈；其中在該轉子之軸向上，該永久磁鐵係與該線圈組相對，又在該轉子之徑向上，該永久磁鐵之內側及外側周緣位於該線圈組之範圍內，該永久磁鐵之內側周緣至該永久磁鐵之外側周緣係具有一第一徑向寬度，該線圈組之線圈係具有一第二徑向寬度，該第一徑向寬度可為該第二徑向寬度的10%~90%。

本發明具有軸向氣隙之馬達的轉子之轉軸可以定義一中心軸線，該永久磁鐵的外側周緣與該轉軸的中心軸線之間係具有一第一外側距離，該線圈組之線圈具有最遠離該轉軸之中心軸線的一最外側點，該最外側點與該轉軸的中心軸線之間係具有一第二外側距離，該第二外側距離大於該第一外側距離的，且該第一外側距離較佳係為該第二外側距離的90%。

本發明具有軸向氣隙之馬達的轉子之轉軸可以定義一中心軸線，該永久磁鐵的內側周緣與該轉軸的中心軸線之間係具有一第一內側距離，該線圈組之線圈具有最接近該轉軸之中心軸線的一最內側點，該最內側點與該轉軸的中心軸線之間係具有一第二內側距離，該第二內側距離小於該第一內側距離，且該第二內側距離較佳係為該第一內側距離的90%。

本發明具有軸向氣隙之馬達的線圈組可以佈線方式設置於一基板。

本發明具有軸向氣隙之馬達的基座之表面可以形成一定位槽，該基板嵌設於該基座之定位槽，該基座之樞軸部係貫穿該基板。

本發明具有軸向氣隙之馬達的樞軸部可以為一中空軸管，該中空軸管內設置一軸承，該轉子之轉軸結合該軸承。

本發明具有軸向氣隙之馬達的永久磁鐵可以為一環形片體，該環形片體具有一穿孔，該轉子之轉軸穿伸該穿孔。

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3至5圖所示，本發明具有軸向氣隙之馬達至少包含一基座1、一轉子2及一線圈組3。該基座1係用以供該轉子2結合；該轉子2係能夠旋轉地結合該基座1；該線圈組3係結合該基座1，用以驅動該轉子2旋轉作動。

該基座1係具有一樞軸部11，該樞軸部11較佳係為一中空軸管，該中空軸管內設置一軸承，以供該轉子2可旋轉的結合該樞軸部11。又，該基座1之表面亦可形成一定位槽12，以供結合並定位該線圈組3。

該轉子2包含一本體21、一永久磁鐵22及一轉軸23。該本體21朝向該基座1之一側表面係為一結合面211；該永久磁鐵22可為一環形片體，該環形片體具有一穿孔221，以供該轉軸23穿伸通過，且該永久磁鐵22係結合於該本體21之結合面211；該轉軸23之一端係結合於該本體21結合面211中央處，另一端則結合於該基座1之樞軸部11，使該轉子2能夠旋轉的結合該基座1。

該線圈組3係設置於該基座1上。又，該線圈組3具有至少一線圈31，以便通電後產生相異極性之磁場。如第5圖所示，係揭示該線圈31為四個，且各該線圈31可以佈線方式設於一基板32上，該基板32可嵌設於該基座1之定位槽12，且該基座1之樞軸部11係貫穿該基板32，以便進一步縮減該線圈組3之軸向高度。藉此，該線圈組3與該基座1完成組裝後，該線圈組3係位於該基座1與該轉子2之間，且該線圈組3與該永久磁鐵22之間係於該轉子2之軸向上對應形成一軸向氣隙(G)。

請再配合參照第4圖所示，本發明具有軸向氣隙之馬達的主要技術特徵係為：在該轉子2之軸向上，該永久磁鐵22係與該線圈組3相對，且該永久磁鐵22之內側及外側周緣在徑向上係位於該線圈組3之範圍內。又，在該轉子2之徑向上，該永久磁鐵22之內側周緣(即該穿孔221之孔壁)至該永久磁鐵22之外側周緣係具有一第一徑向寬度(W1)；該線圈組3之線圈31係具有一第二徑向寬度(W2)。其中該永久磁鐵22之第一徑向寬度(W1)可為該第二徑向寬度(W2)的10%~90%。

基於上述技術概念，本發明具有軸向氣隙之馬達大致可區分為以下兩種實施方式：

其一、該轉子2之轉軸23係定義一中心軸線。該永久磁鐵22的外側周緣與該轉軸23的中心軸線之間係具有一第一外側距離(D1)；該線圈組3之線圈31具有最遠離該轉軸23之中心軸線的一最外側點，該最外側點與該轉軸23的中心軸線之間係具有一第二外側距離(D2)。其中該第二外側距離(D2)係大於該第一外側距離(D1)，且該第一外側距離(D1)較佳係為該第二外側距離(D2)的90%。

其二、該轉子2之轉軸23係定義一中心軸線。該永久磁鐵22的內側周緣與該轉軸23的中心軸線之間係具有一第一內側距離(d1)；該線圈組3之線圈31具有最接近該轉軸23之中心軸線的一最內側點，該最內側點與該轉軸23的中心軸線之間係具有一第二內側距離(d2)。其中該第二內側距離(d2)係小於該第一內側距離(d1)，且該第二內側距離(d2)較佳係為該第一內側距離(d1)的90%。

藉由前揭之結構特徵，本發明具有軸向氣隙之馬達的主要特點在於：利用該永久磁鐵22與該線圈組3在軸向上相對，並配合該永久磁鐵22之內側及外側周緣在徑向上係位於該線圈組之範圍內的結構設計；使該永久磁鐵22與該線圈組3產生磁交鏈作用過程中，該永久磁鐵22之內側及外側的磁力線皆可與該線圈組3產生磁交鏈作用；因此，可防止漏磁現象之產生，以有效減少該轉子2於 旋轉過程中產生噪音，並兼可確保本發明馬達之正常運作。再者，更由於該永久磁鐵22之第一徑向寬度(W1)係為該第二徑向寬度(W2)的10%~90%，藉此，可界定出該線圈組3及該永久磁鐵22之間的較佳範圍比例，令該線圈組3之各線圈31無須使用過多線材。

為證明本發明具有軸向氣隙之馬達確實可有效減少該轉子2於旋轉過程中所產生的噪音，係以兩種具有軸向氣隙之馬達(以下分別簡稱為第一測試馬達及第二測試馬達)進行噪音輸出的測試，其中：

如第6圖所示，係為第一測試馬達之測試結果，該第一測試馬達〝未落入〞本發明第一徑向寬度(W1)及第二徑向寬度(W2)界定範圍(10%~90%)，由如圖所示之測試結果可以看出，第一測試馬達具有較多的突波，即第一測試馬達於旋轉過程中係容易產生噪音。

如第7圖所示，係為第二測試馬達之測試結果，該第二測試馬達〝落入〞本發明第一徑向寬度(W1)及第二徑向寬度(W2)界定範圍(10%~90%)，由如圖所示之測試結果可以看出，第二測試馬達相較於第一測試馬達係具有較少的突波，即第二測試馬達於旋轉過程中可以有效減少噪音。

綜上所述，本發明具有軸向氣隙之馬達確可防止該永久磁鐵22產生漏磁現象，用以避免該馬達產生噪音，以達到提升馬達運轉品質之功效。再者，更由於該線圈組3及永久磁鐵22之間具有較佳的範圍比例，因此，可避免使用過多該線圈31之線材或該永久磁鐵22之材料，以 符合經濟效益並達到降低製造成本之功效。

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‧‧‧基座

11‧‧‧樞軸部

12‧‧‧定位槽

2‧‧‧轉子

21‧‧‧本體

211‧‧‧結合面

22‧‧‧永久磁鐵

221‧‧‧穿孔

23‧‧‧轉軸

3‧‧‧線圈組

31‧‧‧線圈

32‧‧‧基板

W1‧‧‧第一徑向寬度

W2‧‧‧第二徑向寬度

D1‧‧‧第一外側距離

D2‧‧‧第二外側距離

d1‧‧‧第一內側距離

d2‧‧‧第二內側距離

G‧‧‧軸向氣隙

〔習知〕

8‧‧‧馬達

81‧‧‧基座

811‧‧‧線圈組

82‧‧‧扇輪

83‧‧‧片形磁鐵

9‧‧‧馬達

91‧‧‧轉子

911‧‧‧永久磁鐵

92‧‧‧基座

93‧‧‧定子線圈

第1圖：習知第一種具有軸向氣隙之馬達的組合剖視圖。

第2圖：習知第二種具有軸向氣隙之馬達的組合剖視圖。

第3圖：本發明具有軸向氣隙之馬達的立體分解圖。

第4圖：本發明具有軸向氣隙之馬達的組合剖視圖。

第5圖：本發明具有軸向氣隙之馬達的俯視示意圖。

第6圖：習知具有軸向氣隙之馬達的噪音測試參考圖。

第7圖：本發明具有軸向氣隙之馬達的噪音測試參考圖。

1．．．基座

11．．．樞軸部

12．．．定位槽

2．．．轉子

21．．．本體

211．．．結合面

22．．．永久磁鐵

221．．．穿孔

23．．．轉軸

3．．．線圈組

31．．．線圈

32．．．基板

W1．．．第一徑向寬度

W2．．．第二徑向寬度

D1．．．第一外側距離

D2．．．第二外側距離

d1．．．第一內側距離

d2．．．第二內側距離

G．．．軸向氣隙

Claims (9)

1. 一種具有軸向氣隙之馬達，其包含：一基座，係具有從該基座一體延伸的一樞軸部及至少一個凸柱；一轉子，係具有一本體，該本體結合一永久磁鐵及一轉軸，該轉軸能夠旋轉的結合該基座之樞軸部；及一線圈組，係設置於該基座上且具有一個基板及至少一線圈，該基座的至少一個凸柱貫穿該基板並供對應的線圈套設，該基板以該樞軸部的徑向方向向外延伸超出該至少一個線圈；其中在該轉子之軸向上，該永久磁鐵係與該線圈組相對，又在該轉子之徑向上，該永久磁鐵之內側及外側周緣位於該線圈組之範圍內，該永久磁鐵之內側周緣至該永久磁鐵之外側周緣係具有一第一徑向寬度，該線圈組之線圈係具有一第二徑向寬度，該第一徑向寬度係為該第二徑向寬度的10%~90%。
2. 依申請專利範圍第1項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該轉子之轉軸係定義一中心軸線，該永久磁鐵的外側周緣與該轉軸的中心軸線之間係具有一第一外側距離，該線圈組之線圈具有最遠離該轉軸之中心軸線的一最外側點，該最外側點與該轉軸的中心軸線之間係具有一第二外側距離，該第二外側距離大於該第一外側距離。
3. 依申請專利範圍第2項所述之具有軸向氣隙之馬達， 其中該第一外側距離係為該第二外側距離的90%。
4. 依申請專利範圍第1項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該轉子之轉軸係定義一中心軸線，該永久磁鐵的內側周緣與該轉軸的中心軸線之間係具有一第一內側距離，該線圈組之線圈具有最接近該轉軸之中心軸線的一最內側點，該最內側點與該轉軸的中心軸線之間係具有一第二內側距離，該第二內側距離小於該第一內側距離。
5. 依申請專利範圍第4項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該第二內側距離係為該第一內側距離的90%。
6. 依申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該線圈組係以佈線方式設置於一基板。
7. 依申請專利範圍第6項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該基座之表面形成一定位槽，該基板嵌設於該基座之定位槽，該基座之樞軸部係貫穿該基板。
8. 依申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該樞軸部係為一中空軸管，該中空軸管內設置一軸承，該轉子之轉軸結合該軸承。
9. 依申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之具有軸向氣隙之馬達，其中該永久磁鐵係為一環形片體，該環形片體具有一穿孔，該轉子之轉軸穿伸該穿孔。