TWI542117B - 轉子的磁性元件結構及風扇馬達裝置 - Google Patents

Description

轉子的磁性元件結構及風扇馬達裝置

本發明係有關於一種轉子的磁性元件結構，尤其指一種應用於風扇馬達的轉子的磁性元件結構。

一般習知無刷直流風扇馬達的基本結構可分為定子與轉子部分，因馬達的轉動方式是靠兩個磁場體的交互垂直利作用而使之轉動，所以基本上就是要有兩個可以製造出磁場的來源體，基本上這兩個可以製造出磁場的來源體就是用電磁鐵與永久磁鐵來設計，而電磁鐵與永久磁鐵的設計方式大致可分為靜止與轉動兩個部分，靜止的部分稱為定子其包括軸、電樞心及電樞繞組，主要功用是產生磁場，以與外部永久磁鐵的磁場作用，產生轉矩。轉動的部分稱為轉子，其包括永久磁鐵與扇葉，經由磁場的相互作用產生轉矩及帶動扇葉轉動。

由於目前的無刷直流風扇馬達係利用電子換相技術接收轉子的轉動位置信號及告知定子要換相的時間點，使轉子可以持續的轉動。常用來接收轉子的轉動位置信號的元件主要以霍爾元件為主，利用霍爾元件感應轉子的N-S磁極變換時間點以令驅動電路驅動轉子運轉。但是目前轉子的永久磁鐵的充磁方式為正充磁(斜度為零)或斜充磁，較常用的正充磁要搭配移動霍爾元件的位置找出最佳效率點，但是往往受限於機構上的限制，無法 得到最佳換相點，導致振動產生，因此有利用斜充磁來作改善，企以減少換相時產生的振動，卻因此犧牲馬達的效率，導致馬達轉動效率不佳。

綜上，目前的設計存在改善振動與提生效能二者難以兩全其美之問題與缺憾。因此如何克服振動產生並兼提升轉動效能以達到兩全其美，是本發明的課題。

爰此，為有效解決上述之問題，本發明之主要目的在提供一種具有複合構造的磁力交界線的磁性元件結構。

本發明之另一目的在提供一種減少磁極換相時所產生的振動，維持馬達效率，並且避免機構上所造成的結構限制，讓感測元件找到最佳的換相點的轉子的磁性元件結構。

本發明之另一目的在提供一種減少磁極換相時所產生的振動，維持馬達效率，並且避免機構上所造成的結構限制，讓感測元件找到最佳的換相點的風扇馬達裝置。

為達上述目的，本發明係提供一種轉子的磁性元件結構，包括：一本體由複數個N極及S極交錯配置構成，每一個N極及S極之間形成一磁力交界線，該磁力交界線包括一第一垂直部分及一傾斜部分從該第一垂直部份的一下端傾斜延伸。

本發明另外提供一種風扇馬達裝置，包括：一定子，具有一徑向磁面，該定子的下方連接一電路板其上設有至少一感測元件；一轉子，係對應該定子，該轉子包括：一磁性元件，具有一本體由複數個N極及S極交錯配置構成，每一個N極及S極之間形成一磁力交界線，該磁力交界線包括一 第一垂直部分對應該定子的徑向磁面及一傾斜部分從該第一垂直部份的一下端傾斜延伸且鄰近該感測元件。

在一實施該第一垂直部分的下端具有一第一轉折部位於該第一垂直部分及該傾斜部分之間。

在一實施該第一垂直部份及該傾斜部分之間形成一第一夾角。

在一實施該磁力交界線包括一第二垂直部分從該傾斜部分的一下端往下垂直延伸。

在一實施該傾斜部分的下端具有一第二轉折部位於該傾斜部分及該第二垂直部分之間。

在一實施該傾斜部分與該第二垂直部之間形成一第二夾角。

在一實施該傾斜部分係朝該轉子轉動的方向傾斜。

在一實施該本體具有一上側及一下側，該上側及該下側之間界定一第一區域及一第二區域在該第一區域的下方，該第一區域係徑向對應該定子的徑向磁面，該第二區域沒有對應該定子的徑向磁面，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分位於該第二區域，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分位於該第二區域。

在一實施該本體具有一上側及一下側，該上側及該下側之間界定一第一區域及一第二區域在該第一區域的下方，該第一區域係徑向對應一定子的一徑向磁面，該第二區域沒有對應該定子的徑向磁面，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分及該第二垂直部份位於該第二區域。

10‧‧‧磁性元件

11‧‧‧本體

111‧‧‧上側

112‧‧‧下側

114‧‧‧第一區域

115‧‧‧第二區域

12‧‧‧磁力交界線

121‧‧‧第一垂直部分

122‧‧‧傾斜部分

123‧‧‧第二垂直部份

124‧‧‧第一轉折部

125‧‧‧第二轉折部

126‧‧‧第一夾角

127‧‧‧第二夾角

30‧‧‧風扇馬達裝置

31‧‧‧定子

311‧‧‧矽鋼片

312‧‧‧繞線組

314‧‧‧徑向磁面

32‧‧‧轉子

321‧‧‧輪轂

322‧‧‧扇葉

323‧‧‧鐵殼

33‧‧‧基座

34‧‧‧感測元件

35‧‧‧電路板

40‧‧‧充磁器

41‧‧‧間隔部

411‧‧‧第一垂直部份

412‧‧‧傾斜部分

413‧‧‧第二垂直部份

414‧‧‧第一轉折部

415‧‧‧第二轉折部

46‧‧‧外部電源

下列圖式之目的在於使本發明能更容易被理解，於本文中會詳加描述 該些圖式，並使其構成具體實施例的一部份。透過本文中之具體實施例並參考相對應的圖式，俾以詳細解說本發明之具體實施例，並用以闡述發明之作用原理。

第1A圖係為本發明轉子的磁性元件結構之立體示意圖；第1B圖係為本發明轉子的磁性元件結構另一實施之立體示意圖；第2A圖係為本發明風扇馬達裝置之局部結構組合剖視示意圖；第2B圖係為本發明轉子的磁性元件結構與定子的局部展開示意圖；第3A圖係為本發明轉子的磁性元件結構之充磁示意圖；第3B圖係為本發明轉子的磁性元件結構之充磁示意圖。

以下將參照相關圖式，說明本發明較佳實施，其中相同的元件將以相同的元件符號加以說明。

第1A圖係為本發明轉子的磁性元件結構之立體示意圖。如圖所示，磁性元件10，包括一本體11係形成一環狀具有一上側111及一下側112，該本體11由複數個N極及S極交錯配置構成，每一個N極及S極之間形成一磁力交界線12。磁性元件10例如為硬磁、軟磁或橡膠磁粉等且其材料例如但不限制為合金磁鐵(Al-Ni-Co)、陶瓷磁鐵(鐵氧體)或稀土類磁鐵材質或製成。在本實施該磁力交界線12包括一第一垂直部分121、一傾斜部分122及一第二垂直部份123，該第一垂直部份121係從該上側111開始垂直延伸到鄰近下側112的上方處然後轉折延伸形成該傾斜部分122，該傾斜部分122再朝下側112轉折並垂直延伸到該下側112。其中該第一垂直部分121係平行該第二垂直部分123，且該第一垂直部分121與該傾斜部分122之間具有一第一轉折部124，該傾斜部分122及該第二垂直部分123之間具有一第二轉折部125。一第一夾角126界定在該第一垂直部分121與該傾斜部分122間。一第二夾角 127界定在該傾斜部分122及該第二垂直部份123之間。

可選的，如第1B圖係為本發明磁性元件10另一實施之立體示意圖所示，該磁力交界線12的傾斜部分122係可從該第一垂直部分121的下端的第一轉折部124傾斜延伸到該本體11的下側112。

請繼續參考第2A圖係為本發明風扇馬達裝置之局部結構組合剖視示意圖；第2B圖係為本發明轉子的磁性元件結構與定子的局部展開示意圖。如圖所示前述的磁性元件10係應用在一風扇馬達裝置30，該風扇馬達裝置30包括一定子31及一轉子32，該定子31設置在一基座33上，該定子31具有一徑向磁面314，該徑向磁面314係由複數矽鋼片311堆疊組成，一繞線組312繞設該複數矽鋼片311。該定子31的下方連接一電路板35其上設有至少一感測元件34例如霍爾(Hall)元件。

該轉子32係對應該定子31，且包括一輪轂321，該輪轂321的外側設有複數扇葉322，該輪轂321的內側設有一鐵殼323，前述的磁性元件10設置在該鐵殼323的內側且間隔對應該定子31，磁性元件10的上側111及下側112之間界定一第一區域114及一第二區域115在該第一區域114下方，該第一區域114係徑向對應該定子31的徑向磁面314，該第二區域115沒有對應該定子31的徑向磁面314，但是鄰近該感測元件34。磁力交界線12的第一垂直部分121位於該第一區域114面對該定子31的徑向磁面314。磁力交界線12的傾斜部分122及第二垂直部份123及第二轉折點125在該第二區域115，且間隔相鄰該感測元件34。

尤其要說明的是，該磁力交界線12的傾斜部分122係朝該本體11轉動的方向傾斜，該第一區域114及第二區域115的交界處係為磁力交界線12的第一轉折部124。所以當定子31通電時，該徑向磁面314與該磁性元件10產生磁場作用驅動該轉子32轉動，藉由該第一區域114內的磁力交界線12的第一 垂直部份121保持定子31與轉子32之間的轉動效率，並藉由該第二區域內的磁力交界線12的傾斜部分122減少本體11的N極及S極換相時產生的振動，並能讓感測元件34找到最佳的換相點，改善習知機構上所造成的結構限制。

請繼續參考第3A圖係為本發明轉子的磁性元件結構之充磁示意圖；第3B圖係為本發明轉子的磁性元件結構之充磁示意圖。通常磁鐵的充磁方式分為前充磁(Component Magnetization,CM)與後充磁(Post-Assembly Magnetization,PAM)兩種。前充磁係指磁性元件為組裝於馬達轉子之前已有磁性，而後充磁係將未充磁的磁性元件裝於轉子，利用外部電路或充磁機供應瞬間大電流，以產生強大磁場，對轉子內部的磁鐵充磁。本發明的磁性元件10係利用前充磁的方式完成。首先提供一柱狀的充磁器40，該充磁器40係可產生多極磁場，充磁器40的外表面設有數個等角度間隔分佈的間隔部41，間隔部41係作為N極及S極磁場的交界，充磁器40的內部設有電路透過電線連接外部電源46以使充磁器40產生磁場。為了讓前述的磁性元件10的磁力交界線12包括第一垂直部分121、傾斜部分122、第二垂直部份123、第一轉折部124及第二轉折部125，所以該間隔部41設計成具有一第一垂直部份411、一傾斜部分412、一第二垂直部份413、一第一轉折部414及一第二轉折部415。在充磁器40尚未通電時預先將沒有磁性的磁性元件10套設在充磁器40的外側，當充磁器40通電後產生磁場對套設在充磁器40外側的磁性元件10充磁，進而使該磁性元件10具有磁性，同時該間隔部41對應在磁性元件10的位置形成N極及S極之間形成該等磁力交界線12(如第1圖所示)，其中間隔部41的第一垂直部份411、傾斜部分412、第二垂直部份413、第一轉折部414及第二轉折部415對應形成該磁力交界線12的第一垂直部分 121、傾斜部分122、一第二垂直部份123、第一轉折部124及第二轉折部125(如第1圖所示)。

綜上所述，本發明提供一種具有複合構造的磁力交界線的磁性元件10，讓感測元件34找到最佳的換相點，減少磁極換相時所產生的振動，並維持馬達效率，避免機構上所造成的結構限制。

雖然本發明以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附的申請專利範圍所定者為準。

10‧‧‧磁性元件

11‧‧‧本體

111‧‧‧上側

112‧‧‧下側

12‧‧‧磁力交界線

121‧‧‧第一垂直部分

122‧‧‧傾斜部分

123‧‧‧第二垂直部份

124‧‧‧第一轉折部

125‧‧‧第二轉折部

126‧‧‧第一夾角

127‧‧‧第二夾角

Claims (18)

1. 一種轉子的磁性元件結構，包括：一本體，由複數個N極及S極交錯配置構成，每一個N極及S極之間形成一磁力交界線，該磁力交界線包括一第一垂直部分，及一傾斜部分從該第一垂直部份的一下端朝該本體轉動的方向傾斜延伸。
2. 如請求項1所述之轉子的磁性元件結構，其中該第一垂直部分與該傾斜部分之間具有一第一轉折部。
3. 如請求項2所述之轉子的磁性元件結構，其中該第一垂直部份及該傾斜部分之間界定一第一夾角。
4. 如請求項3所述之轉子的磁性元件結構，其中該磁力交界線包括一第二垂直部分從該傾斜部分相反該第一垂直部份的一端往下垂直延伸。
5. 如請求項4所述之轉子的磁性元件結構，其中該傾斜部分及該第二垂直部分之間具有一第二轉折部。
6. 如請求項5所述之轉子的磁性元件結構，其中該傾斜部分與該第二垂直部之間界定一第二夾角。
7. 如請求項3所述之轉子的磁性元件結構，其中該本體具有一上側及一下側，該上側及該下側之間界定一第一區域及一第二區域在該第一區域的下方，該第一區域徑向對應一定子的一徑向磁面，該第二區域沒有對應該定子的徑向磁面，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分位於該第二區域。
8. 如請求項6所述之轉子的磁性元件結構，其中該本體具有一上側及一下側，該上側及該下側之間界定一第一區域及一第二區域在該第一區域的下方，該第一區域係徑向對應一定子的一徑向磁面，該第二區域沒有對應該定子的徑向磁面，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分及 該第二垂直部份位於該第二區域。
9. 如請求項7或8所述之轉子的磁性元件結構，其中該第一區域及該第二區域的一交界處為該磁力交界線的第一轉折部。
10. 一種風扇馬達裝置，包括：一定子，具有一徑向磁面，該定子的下方連接一電路板其上設有至少一感測元件；一轉子，係對應該定子，該轉子包括：一磁性元件，具有一本體由複數個N極及S極交錯配置構成，每一個N極及S極之間形成一磁力交界線，該磁力交界線包括一第一垂直部分對應該定子的徑向磁面，及一傾斜部分從該第一垂直部份的一下端朝該本體轉動的方向傾斜延伸且鄰近該感測元件。
11. 如請求項10所述之風扇馬達裝置，其中該第一垂直部分與該傾斜部分之間具有一第一轉折部。
12. 如請求項11所述之風扇馬達裝置，其中該第一垂直部份及該傾斜部分之間形成一第一夾角。
13. 如請求項12所述之風扇馬達裝置，其中該磁力交界線包括一第二垂直部分從該傾斜部分相反該第一垂直部份的一端往下垂直延伸。
14. 如請求項13所述之風扇馬達裝置，其中該傾斜部分及該第二垂直部分之間具有一第二轉折部。
15. 如請求項14所述之風扇馬達裝置，其中該傾斜部分與該第二垂直部之間形成一第二夾角。
16. 如請求項13所述之風扇馬達裝置，其中該本體具有一上側及一下側，該上側及該下側之間界定一第一區域及一第二區域在該第一區域的下方，該第一區域係徑向對應該定子的徑向磁面，該第二區域沒有對應該 定子的徑向磁面，且鄰近該感測元件，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分位於該第二區域。
17. 如請求項15所述之風扇馬達裝置，其中該本體具有一上側及一下側，該上側及該下側之間界定一第一區域及一第二區域在該第一區域的下方，該第一區域係徑向對應該定子的徑向磁面，該第二區域沒有對應該定子的徑向磁面且鄰近該感測元件，該第一垂直部分位於該第一區域，該傾斜部分及該第二垂直部份位於該第二區域。
18. 如請求項16或17所述之風扇馬達裝置，其中該第一區域及該第二區域的一交界處為該磁力交界線的第一轉折部。