TWI540263B - 風扇結構 - Google Patents

Description

風扇結構

本發明係有關於一種風扇結構，特別是有關於一種使定子的導磁結構成為框體的一部份而強化框體的風扇結構。

現有的風扇結構的外框多為塑膠框。塑膠框因為結構剛性較低，遇到外來激震力，很容易激起結構共振。為了避免此現象，解決的方案有兩種，一種方案是改變框體材料，改變材質，增加結構剛性，以抑制振動，一般是採用鋁擠製框體，但是這樣會提高製造的成本，另一種方案是將馬達的形態改成三相馬達，以改變頓轉轉矩(cogging torque)，但這種方式只是移開激震頻率(四倍頻改成12倍頻)，激震頻率並未完全消失，無法有效地消除振動。

有鑑於此，本發明提供一種風扇結構，其是以定子中的導磁結構做為風扇框體的一部份，以強化框體而抑制振動，並搭配無槽式馬達的繞線，而形成一種定子在外且轉子在內的無槽式馬達構造，以徹底消除頓轉轉矩，以達到風扇零振動的目的。

本發明的風扇結構的一較佳實施例包括一框體、一導磁元件、一繞線組以及一轉子總成。框體具有一內表面，導磁元件係包覆框體的內表面，繞線組係圍繞導磁元件設 置，轉子總成係可旋轉地設於框體內。轉子總成包括複數個扇葉以及一永久磁鐵。該等扇葉係結合於一轉軸，永久磁鐵係圍繞並結合於該等扇葉且相向於繞線組，藉由永久磁鐵與繞線組之間的電磁作用，使轉子總成轉動而驅動該等扇葉以轉軸為中心旋轉以產生氣流。

在上述的較佳實施例中，繞線組的外周面尺寸係對應於導磁元件的內周面尺寸。

在上述的較佳實施例中，繞線組形成環狀且導磁元件的內周面為圓筒狀，繞線組的外徑係配合導磁元件的內徑。

在上述的較佳實施例中，繞線組的外周面係抵接於導磁元件的內周面。

在上述的較佳實施例中，永久磁鐵形成環狀且相向於繞線組的內側。

在上述的較佳實施例中，該等扇葉的外邊緣係連接於一外周環，永久磁鐵係結合於外周環而可繞轉軸旋轉。

在上述的較佳實施例中，轉子總成更包括一鐵環，設於外周環與永久磁鐵之間。

在上述的較佳實施例中，該等扇葉係連接於一軸套，軸套套接於一軸承，軸承係結合於轉軸。

在上述的較佳實施例中，外周環、該等扇葉以及軸套係一體成形。

在上述的較佳實施例中，導磁元件為矽鋼片模組，與框體一體成形。框體係以射出成形的方式包覆於矽鋼片模組，框體以塑膠材料製成。

本發明的風扇結構的另一較佳實施例是直接以導磁材 料形成框體，其包括一框體、一繞線組以及一轉子總成。框體係以導磁材料製成，具有一內表面，繞線組係圍繞框體的內表面設置，轉子總成係可旋轉地設於框體內，轉子總成包括複數個扇葉以及一永久磁鐵。該等扇葉係結合於一轉軸，永久磁鐵係圍繞並結合於該等扇葉且相向於繞線組，藉由永久磁鐵與繞線組之間的電磁作用，使轉子總成轉動而驅動該等扇葉以轉軸為中心旋轉以產生氣流。

在上述的較佳實施例中，繞線組的外周面尺寸係對應於內表面的尺寸。

在上述的較佳實施例中，繞線組形成環狀，繞線組的外徑係配合框體的內徑。

在上述的較佳實施例中，繞線組的外周面係抵接於框體的內表面。

在上述的較佳實施例中，永久磁鐵形成環狀且相向於繞線組的內側。

在上述的較佳實施例中，該等扇葉的外邊緣係連接於一外周環，永久磁鐵係結合於外周環而可繞轉軸旋轉。

在上述的較佳實施例中，該永久磁鐵係以緊配合的方式結合於該外周環。

在上述的較佳實施例中，轉子總成更包括一鐵環，設於外周環與永久磁鐵之間。

在上述的較佳實施例中，該等扇葉係連接於一軸套，軸套套接於一軸承，軸承係結合於轉軸。

在上述的較佳實施例中，外周環、該等扇葉以及軸套係一體成形。

在上述的較佳實施例中，繞線組以三相無槽式馬達的繞線方式形成。

本發明的框體可以用矽鋼片組結合塑膠框體，得到以矽鋼片組為骨架，塑膠框體為外觀的框架，可同時兼具金屬框的剛性與塑膠框的韌性，除了強度足以抑制振動之外，塑膠框體還可以保持美觀與設計感。

另外，在框體直接以導磁性材料製成的情況下，由於導磁性材料多為金屬，因此其強度也足以抑制振動。

另外，本發明由於使框體成為定子的一部份，因此形成定子在外且轉子總成在內的構造，與習知的風扇中，定子置於轉子總成內部的構造相比，轉子總成內部空間僅設置轉軸與軸承，轉子總成中心的面積可以減少，扇葉的寬度變大，如此可加大出風口的面積，增加出風量。

由於矽鋼片組或導磁材料形成的框體並無槽齒的構造，因此繞線組可採用三相無槽式馬達的繞線型態，使繞線組的外徑配合矽鋼片組的內徑，形成無槽式馬達的構造，完全不會產生頓轉轉矩。矽鋼片組的功能除了做為框體的一部份之外，還可以導磁，使馬達呈現一封閉的磁路，這與習知的有槽齒的定子構造是具有不同的效果。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下。

第1圖表示本發明的風扇結構的一實施例的立體分解圖。第2圖為第1圖的風扇結構組合後的平面圖。第3圖為第2圖的剖視圖。如第1、2、3圖所示，本發明的風扇結構100包括一框體10、一矽鋼片組(導磁元件)20、一繞線組30、一永久磁鐵40、一鐵環50以及一風扇60。其中框體10、矽鋼片組20以及繞線組30構成了風扇結構的定子，而永久磁鐵40、鐵環50以及風扇60構成了轉子總成。以下先對定子的結構進行說明。

矽鋼片組20係以複數個矽鋼片排列而衝壓成形後，置於一射出成形機的模具中，然後射出成形材料以形成框體10，同時也使框體10與矽鋼片組20一體成形，上述成形材料在本實施例中為塑膠。如此，矽鋼片組20與框體10結合，增加了框體10的強度，藉由框體10的成形材料也可以使矽鋼片組20定型。框體10與矽鋼片組20一體成形之後，框體10的內表面12(如第3圖所示)由矽鋼片組20覆蓋。

繞線組30係以三相無槽式馬達的繞線方式形成，其形成環狀並圍繞矽鋼片組20的內表面22，繞線組30的外表面的尺寸可配合矽鋼片組20的內表面22的尺寸，由於矽鋼片組20的內表面22為圓筒形，因此該繞線組30的外表面的外徑係大體上相等於矽鋼片組20的內表面22的內徑。

以下說明轉子總成的結構，其包括永久磁鐵40、鐵環50以及風扇60。

風扇60包括一外周環62以及複數個扇葉64，扇葉64 的外邊緣係連接於外周環62，扇葉64的內邊緣連接於一軸套66，請參照第3圖，軸套66套接於一軸承70，軸承70結合於轉軸80，藉由上述構造，風扇60可繞轉軸80旋轉。軸套66、扇葉64以及外周環62可以一體成形。

永久磁鐵40形成環狀，並以緊配合的方式結合於風扇60的外周環62，永久磁鐵40的外周面係相向於繞線組30。

藉由上述的構造，當供電於繞線組30時，藉由永久磁鐵40與繞線組30之間的電磁作用，使轉子總成(包括風扇60與永久磁鐵40)轉動而驅動扇葉64以該轉軸80為中心旋轉而產生氣流。

另外，鐵環50可設於永久磁鐵40與風扇60的外周面62之間，以增加導磁性，也可以不設置。

第4圖表示本發明的另一實施例的平面圖。第5圖為第4圖的剖視圖。在本實施例中，風扇結構200包括一框體210、一繞線組230、一永久磁鐵240、一鐵環250以及一風扇260。其中框體210以及繞線組230構成了風扇結構的定子，而永久磁鐵240、鐵環250以及風扇260構成了轉子總成。以下先對定子的結構進行說明。

框體210係直接以導磁性材料製成，該等材料的剛性大，可以確保框體210具有足夠的強度。

繞線組230係以三相無槽式馬達的繞線方式形成，其形成環狀並圍繞框體210的內表面212，繞線組230的外表面的尺寸可配合框體210的內表面212的尺寸，由於框體210的內表面212為圓筒形，因此繞線組230的外表面的外徑係大體上相等於框體210的內表面212的內徑。

以下說明轉子總成的結構，其包括永久磁鐵240、鐵環250以及風扇260。

風扇260包括一外周環262以及複數個扇葉264，扇葉264的外邊緣係連接於外周環262，扇葉264的內邊緣連接於一軸套266，軸套266套接於一軸承270，軸承270結合於轉軸280，藉由上述構造，風扇260可繞轉軸280旋轉。軸套266、扇葉264以及外周環262可以一體成形。

永久磁鐵240形成環狀，並以緊配合的方式結合於風扇260的外周環262，永久磁鐵240的外周面係相向於繞線組230。

藉由上述的構造，當供電於繞線組230時，藉由永久磁鐵240與繞線組230之間的電磁作用，使轉子總成(包括風扇260與永久磁鐵240)轉動而驅動扇葉264以該轉軸280為中心旋轉而產生氣流。

另外，鐵環250可設於永久磁鐵240與風扇260的外周面262之間，以增加導磁性，也可以不設置。

本發明的框體可以用矽鋼片組結合塑膠框體，得到以矽鋼片組為骨架，塑膠框體為外觀的框架，可同時兼具金屬框的剛性與塑膠框的韌性，除了強度足以抑制振動之外，塑膠框體還可以保持美觀與設計感。

另外，在框體直接以導磁性材料製成的情況下，由於導磁性材料多為金屬，因此其強度也足以抑制振動。

另外，本發明由於使框體成為定子的一部份，因此形成定子在外且轉子總成在內的構造，與習知的風扇中，定子置於轉子總成內部的構造相比，轉子總成內部空間僅設 置轉軸與軸承，轉子總成中心的面積可以減少，扇葉的寬度變大，如此可加大出風口的面積，增加出風量。

由於矽鋼片組或導磁材料形成的框體並無槽齒的構造，因此繞線組可採用三相無槽式馬達的繞線型態，使繞線組的外徑配合矽鋼片組的內徑，形成無槽式馬達的構造，完全不會產生頓轉轉矩。矽鋼片組的功能除了做為框體的一部份之外，還可以導磁，使馬達呈現一封閉的磁路，如附件1所示，這與習知的有槽齒的定子構造是具有不同的效果。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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內，當可作些許之更動與潤飾，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。

10‧‧‧框體

12‧‧‧內表面

20‧‧‧矽鋼片組(導磁元件)

22‧‧‧內表面

30‧‧‧繞線組

40‧‧‧永久磁鐵

50‧‧‧鐵環

60‧‧‧風扇

62‧‧‧外周環

64‧‧‧扇葉

66‧‧‧軸套

70‧‧‧軸承

80‧‧‧轉軸

100‧‧‧風扇結構

210‧‧‧框體

212‧‧‧內表面

230‧‧‧繞線組

240‧‧‧永久磁鐵

250‧‧‧鐵環

260‧‧‧風扇

262‧‧‧外周環

264‧‧‧扇葉

266‧‧‧軸套

270‧‧‧軸承

280‧‧‧轉軸

200‧‧‧風扇結構

第1圖表示本發明的風扇結構的一實施例的立體分解圖。

第2圖為第1圖的風扇結構組合後的平面圖。

第3圖為第2圖的剖視圖。

第4圖為本發明的風扇結構的另一實施例的平面圖。

第5圖為第4圖的剖視圖。

附件1表示第3圖的風扇結構中，矽鋼片的磁場強度的彩色圖。

10‧‧‧框體

12‧‧‧內表面

20‧‧‧矽鋼片組(導磁元件)

22‧‧‧內表面

30‧‧‧繞線組

40‧‧‧永久磁鐵

50‧‧‧鐵環

60‧‧‧風扇

62‧‧‧外周環

64‧‧‧扇葉

66‧‧‧軸套

70‧‧‧軸承

80‧‧‧轉軸

100‧‧‧風扇結構

Claims (21)

1. 一種風扇結構，包括：一框體，具有一內表面；一導磁元件，包覆該框體的該內表面；一繞線組，圍繞該導磁元件設置；一轉子總成，可旋轉地設於該框體內，該轉子總成包括：複數個扇葉，結合於一轉軸；以及一永久磁鐵，圍繞並結合於該等扇葉且相向於該繞線組，藉由該永久磁鐵與該繞線組之間的電磁作用，使該轉子總成轉動而驅動該等扇葉以該轉軸為中心旋轉以產生氣流，其中該導磁元件為矽鋼片模組，與該框體一體成形，且該框體係以射出成形的方式包覆該矽鋼片模組，其中該矽鋼片模組之一外側壁、一上表面以及一下表面被該內表面所完全密封。
2. 如申請專利範圍第1項之風扇結構，其中該繞線組的外周面尺寸係對應於該導磁元件的內周面尺寸。
3. 如申請專利範圍第2項之風扇結構，其中該繞線組形成環狀且該導磁元件的內周面為圓筒狀，該繞線組的外徑係配合該導磁元件的內徑。
4. 如申請專利範圍第3項之風扇結構，其中該繞線組的外周面係抵接於該導磁元件的內周面。
5. 如申請專利範圍第3項之風扇結構，其中該永久磁鐵形成環狀且相向於該繞線組的內側。
6. 如申請專利範圍第5項之風扇結構，其中該等扇葉的外邊緣係連接於一外周環，該永久磁鐵係結合於該外周環而可繞該轉軸旋轉。
7. 如申請專利範圍第6項之風扇結構，其中該轉子總成更包括一鐵環，設於該外周環與該永久磁鐵之間。
8. 如申請專利範圍第6項之風扇結構，其中該等扇葉係連接於一軸套，該軸套套接於一軸承，該軸承係結合於該轉軸。
9. 如申請專利範圍第8項之風扇結構，其中該外周環、該等扇葉以及該軸套係一體成形。
10. 如申請專利範圍第1項之風扇結構，其中該框體以塑膠材料製成。
11. 如申請專利範圍第1項之風扇結構，其中該繞線組以三相無槽式馬達的繞線方式形成。
12. 一種風扇結構，包括：一框體，以導磁材料製成，具有一內表面；一繞線組，圍繞且接觸該框體的該內表面設置；一轉子總成，可旋轉地設於該框體內，該轉子總成包括：一外周環；複數個扇葉，結合於一轉軸，且該等扇葉的外邊緣係連接於該外周環；以及一永久磁鐵，圍繞並結合於該外周環且相向於該繞線組，並可繞該轉軸旋轉，其中藉由該永久磁鐵與該繞線組之間的電磁作用，使 該轉子總成轉動而驅動該等扇葉以該轉軸為中心旋轉以產生氣流，其中該繞線組之一外表面、一上表面以及一下表面接觸該內表面。
13. 如申請專利範圍第12項之風扇結構，其中該繞線組的外周面尺寸係對應於該內表面的尺寸。
14. 如申請專利範圍第13項之風扇結構，其中該繞線組形成環狀，該繞線組的外徑係配合該框體的內徑。
15. 如申請專利範圍第14項之風扇結構，其中該繞線組的外周面係抵接於該框體的內表面。
16. 如申請專利範圍第14項之風扇結構，其中該永久磁鐵形成環狀且相向於該繞線組的內側。
17. 如申請專利範圍第12項之風扇結構，其中該永久磁鐵係以緊配合的方式結合於該外周環。
18. 如申請專利範圍第12項之風扇結構，其中該轉子總成更包括一鐵環，設於該外周環與該永久磁鐵之間。
19. 如申請專利範圍第12項之風扇結構，其中該等扇葉係連接於一軸套，該軸套套接於一軸承，該軸承係結合於該轉軸。
20. 如申請專利範圍第19項之風扇結構，其中該外周環、該等扇葉以及該軸套係一體成形。
21. 如申請專利範圍第12項之風扇結構，其中該繞線組以三相無槽式馬達的繞線方式形成。