TWI740333B - 具有陶瓷絕緣層導線的馬達 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種具有陶瓷絕緣層導線的馬達，該馬達包括一定子及一轉子。該定子上排列有多個感應線圈，這些感應線圈是呈撓曲型態。該轉子穿置於該定子。該感應線圈為陶瓷絕緣層導線，因而該感應線圈包含一導線及披覆於該導線表面的一陶瓷絕緣層，係該導線係呈一撓曲狀，該導線表面之一金屬層藉一氧化反應而使該金屬層氧化形成該陶瓷絕緣層。藉由陶瓷絕緣層具有耐高溫和高絕緣的特點，提升馬達的效率及耐熱溫度。

Description

具有陶瓷絕緣層導線的馬達

本發明係有關於一種具有陶瓷絕緣層導線的馬達，藉由陶瓷絕緣層導線提高馬達效率及耐熱溫度。

漆包線為一條導體經由處理將一層或多層高分子覆被在導體表面上，經烘乾成形的導電線，由於高分子有絕緣的功能，且依高分子膜厚度，而各有不同之特性和用途。主要用途為電機、電子產品、零組件線圈用。

而因高分子層本身無法耐高溫，因此後續市面上有販售具陶瓷絕緣層之導線，藉由此陶瓷絕緣層可提高導線耐熱溫度，提高電機、電子產品、零組件線圈的使用壽命及效率。

而具陶瓷絕緣層之導線，在前案大陸專利公告號CN101728011A「一種具有絕緣層的銅導線及其製造方法」，其揭露一種具有絕緣層的銅導線及其製造方法，所述的銅導線由銅芯、純鋁層和氧化鋁層組成，所述的純鋁層通過金屬複合技術複合到銅芯的外表面，在純鋁層的外表面有一層經過硬質陽極氧化處理而取得的氧化鋁層。所述的方法是通過擠壓-拉拔法金屬複合技術將純鋁層複合到銅芯的外表面，作為製備氧化鋁層而加入的輔助層，並對純鋁層的外表面進行硬質陽極氧化處理，形成氧化鋁層。

由於採用此案所述方法製造的銅導線，其外表面有一層氧化鋁層，它本身屬於陶瓷材料，具有耐高溫和絕緣的特點。

而運用在馬達上的感應線圈需要形成繞線組而需要將感應線圈捲 繞彎曲，但陶瓷絕緣層具有較低的延展性，因此容易因為撓曲過大的操作導致破裂，不易使用於馬達繞線組，因此馬達上的感應線圈大多都以漆包線為主，而漆包線耐熱溫度約80至200℃，使馬達的效率受到此限制，無法進一步提升效率及耐熱溫度。

爰此，有鑑於目前馬達大多都以漆包線為主，本發明一種具有陶瓷絕緣層導線的馬達具有解決上述之漆包線缺陷問題。

故本發明關於一種具有陶瓷絕緣層導線的馬達，該馬達包括一定子及一轉子。該定子上排列有多個感應線圈，這些感應線圈是呈撓曲型態。該轉子穿置於該定子。該感應線圈為陶瓷絕緣層導線，因而該感應線圈包含一導線及披覆於該導線表面的一陶瓷絕緣層，該導線係呈一撓曲狀，該導線表面之一金屬層藉一氧化反應而使該金屬層氧化形成該陶瓷絕緣層。

進一步，該金屬層為鋁，該陶瓷絕緣層為氧化鋁。

進一步，該導線為一鋁線，該金屬層為該鋁線的表層，該陶瓷絕緣層為氧化鋁。

進一步，該轉子有一磁性元件，該磁性元件為電磁鐵而包括有另一感應線圈，該另一感應線圈為陶瓷絕緣層導線，因而該另一感應線圈包含一另一導線及披覆於該另一導線表面的一陶瓷絕緣層。

進一步，該感應線圈耐熱溫度為介於25至500℃之間。

進一步，在該導線通以250伏特的電壓下，該陶瓷絕緣層有一阻抗，該阻抗係大於50MΩ。

進一步，該導線撓曲的內彎曲半徑不小於4倍導線半徑。

進一步，該陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿。

進一步，該陶瓷絕緣層膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間。

進一步，該陶瓷絕緣層在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。

上述技術特徵具有下列之優點：

1.本發明先將導線呈一撓曲狀定型，再將導線表面之一金屬層施予一氧化反應，使該金屬層氧化形成該陶瓷絕緣層，則該陶瓷絕緣層能跟著該導線捲曲，解決該陶瓷絕緣層的低延展性不能彎曲而使用於馬達之感應線圈的缺失。

2.本發明藉由陶瓷絕緣層有耐高溫和高絕緣的特點，提升馬達的效率及耐熱溫度。

3.本發明該感應線圈耐熱溫度為介於25至500℃之間。

4.本發明該感應線圈，在該導線通以250伏特的電壓下，該陶瓷絕緣層有一阻抗，該阻抗係大於50MΩ。

5.普通漆膜厚度0.06

&

0.11mm，本發明陶瓷膜小於0.03mm，在單位容積中可以纏繞更多的線圈，馬達對應產生更高的功率。

1:馬達

2:定子

21:感應線圈

211:導線

212:陶瓷絕緣層

22:齒部

23:槽部

3:轉子

31:磁性元件

32:轉軸

1a:馬達

2a:定子

21a:第一感應線圈

22a:第一齒部

23a:第一槽部

3a:轉子

31a:磁性元件

311a:第二齒部

312a:第二感應線圈

313a:第二槽部

32a:轉軸

[第一圖]係為本發明第一實施例之馬達的立體圖。

[第二A圖]係為本發明第一實施例之感應線圈的立體圖。

[第二B圖]係為第二A圖之感應線圈的前視圖。

[第三圖]係為本發明第二實施例之馬達的立體圖。

本發明第一實施例具有陶瓷絕緣層導線的馬達請參閱第一圖所示，該馬達(1)包括一定子(2)及一轉子(3)。該定子(2)包含有多個感應線圈(21)及多個齒部(22)，該齒部(22)為環繞排列，且該齒部(22)與該齒部(22)之間形成一槽部 (23)，該感應線圈(21)環繞該齒部(22)，且設置在該齒部(22)兩側的該槽部(23)，而形成撓曲型態。該轉子(3)穿置於該定子(2)，該轉子有一磁性元件(31)及一轉軸(32)，該轉軸(32)設置在該磁性元件(31)中間，該磁性元件(31)為永久磁鐵或電磁鐵，本實施例該磁性元件(31)使用永久磁鐵。

參閱第二A圖及第二B圖所示，本實施例該感應線圈(21)為陶瓷絕緣層導線，而該感應線圈(21)包含一導線(211)及披覆於該導線表面的一陶瓷絕緣層(212)，常見馬達使用傳統漆包線，而傳統漆包線表面高分子層耐熱溫度約80至200℃，當操作溫度超過200℃時，馬達內的漆包線表面高分子層就產生高溫劣化，使馬達的壽命受高溫影響而衰減，該感應線圈(21)耐熱溫度為介於25至500°C之間，藉由該感應線圈(21)的耐熱溫度提高，使馬達的耐熱溫度提高使壽命不受溫度影響，因此該導線(211)係為金、銀、銅、鋁、鉑或鈀任一金屬線，而上述金屬溫度在25至500℃之間不會有熔化疑慮。本實施例該導線(211)為鋁線，該金屬層為鋁，該陶瓷絕緣層(212)為氧化鋁(Al2O3)，該導線(211)通以250伏特的電壓下，該陶瓷絕緣層(212)有一阻抗，該阻抗係大於50MΩ，該陶瓷絕緣層(212)能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿，該陶瓷絕緣層(212)膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間，該陶瓷絕緣層(212)在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。

由於馬達的感應線圈繞線組成彎曲型態，為了克服陶瓷絕緣層的低延展性不能彎曲的特性，欲將該感應線圈(21)放置該馬達前，會先將該導線(211)施予一彎曲動作使該導線呈一撓曲狀定型，其中，每一導線(211)撓曲的內彎曲半徑不小於4倍的每一導線(211)的半徑，再將該撓曲狀的該導線(211)表面的該金屬層做氧化反應如：電化學或熱反應，將該金屬層氧化成該陶瓷絕緣層(212)，確保該感應線圈(21)的陶瓷絕緣層(212)不會因為彎曲破裂而有漏電問題。並且藉由該感應線圈(21)可耐高溫，相對的該馬達耐熱溫度也可以提高，而使該馬達 壽命不受高溫影響而衰減，且因耐熱溫度提高可以提升該馬達功率。且因該陶瓷絕緣層(212)的該阻抗係大，使絕緣效果更佳，使該馬達更不容易有漏電問題，並且該陶瓷絕緣層(212)耐磨度高，不會像傳統漆包線因摩擦使表面高分子層掉落造成短路。

參閱第一圖所示，該馬達(1)通電時，使該定子(2)該感應線圈(21)通電形成一磁場，該轉子(3)的該磁性元件(31)，藉由該磁場使該磁性元件(31)在該定子(2)內轉動，且帶動該轉軸(32)，使該馬達(1)開始運作。

本發明第二實施例具有陶瓷絕緣層導線的馬達請參閱第三圖所示，該馬達包括一定子(2a)及一轉子(3a)。該定子(2a)包含有多個第一感應線圈(21a)及多個第一齒部(22a)，該第一齒部(22a)為環繞排列，且該第一齒部(22a)與該第一齒部(22a)之間形成一第一槽部(23a)，該第一感應線圈(21a)環繞該第一齒部(22a)，且設置在該第一齒部(22a)兩側的該第一槽部(23a)，而形成撓曲型態，該第一感應線圈(21a)為陶瓷絕緣層導線，而該第一感應線圈(21a)包含一第一導線及披覆於該第一導線表面的一第一陶瓷絕緣層。該轉子(3a)穿置於該定子(2a)，該轉子(3a)包含有一磁性元件(31a)及一轉軸(32a)，該磁性元件(31a)有多個第二齒部(311a)及多個第二感應線圈(312a)，該第二齒部(311a)環繞排列在該磁性元件(31a)外側，且該第二齒部(311a)與該第二齒部(311a)之間形成一第二槽部(313a)，該磁性元件(31a)為電磁鐵，該轉軸(32a)設置在該磁性元件(31a)中間，該第二感應線圈(312a)環繞該第二齒部(311a)，且設置在該第二齒部(311a)兩側的該第二槽部(313a)，該第二感應線圈(312a)為陶瓷絕緣層導線，而該第二感應線圈(312a)包含一第二導線及披覆於該第二導線表面的一第二陶瓷絕緣層。該第一導線與該第二導線係為金、銀、銅、鋁、鉑或鈀任一金屬線，本實施例該第一導線與該第二導線為鋁線，該金屬層為鋁，該第一陶瓷絕緣層與該第二陶瓷絕緣層為氧化鋁(Al2O3)，該第一感應線圈(21a)與該第二感應線圈(312a)耐熱溫度為介於 25至500℃之間，該第一導線與該第二導線通以250伏特的電壓下，該第一陶瓷絕緣層有一第一阻抗，該第二陶瓷絕緣層有一第二組抗，該第一阻抗與該第二阻抗係大於50MΩ，該第一陶瓷絕緣層及該第二陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿，該第一陶瓷絕緣層及該第二陶瓷絕緣層膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間，該第一陶瓷絕緣層及該第二陶瓷絕緣層在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。

請參閱第三圖所示，本實施例該馬達(1a)為交流馬達，該馬達(1a)通電時，該轉子(3a)的該磁性元件(31a)為電磁鐵及該第二感應線圈(312a)，該定子(2a)產生一磁場，該磁場吸引該轉子(3a)的異極，由於該定子(2a)所產生的該磁場是以若干速度轉動，因此該轉子(3a)會隨著該定子(2a)的該磁場轉動，且該轉軸(32a)會以相同的速度轉動，使該馬達(1a)開始運作。

其中，上述第二實施例中，該第一感應線圈(21a)及該第二感應線圈(312a)需與第一實施例的該感應線圈(21)相同需繞線組成撓曲狀，因此該第一感應線圈(21a)的第一陶瓷絕緣層披覆於該第一導線的方式及該第二感應線圈(312a)的第二陶瓷絕緣層披覆於該第二導線的方式採用與第一實施例的該陶瓷絕緣層披覆於該導線的方式相同，在此不贅述。而上述的該感應線圈(21)、該第一感應線圈(21a)及該第二感應線圈(312a)可以運用在任一電磁感應上(例如變壓器)。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:馬達

2:定子

21:感應線圈

22:齒部

3:轉子

31:磁性元件

32:轉軸

Claims (5)

1. 一種具有陶瓷絕緣層導線的馬達，該馬達包括：一定子，該定子上排列有多個感應線圈，這些感應線圈是呈撓曲型態；一轉子，穿置於該定子；該感應線圈為陶瓷絕緣層導線，因而該感應線圈包含一導線及披覆於該導線表面的一陶瓷絕緣層，該導線係呈一撓曲狀，該導線表面之一金屬層藉一電化學氧化反應而使該金屬層氧化形成該陶瓷絕緣層，其中，該導線撓曲的內彎曲半徑不小於4倍導線半徑，其中，該陶瓷絕緣層膜厚為0.005毫米至0.03毫米之間時，在該導線通以250伏特的電壓下，該陶瓷絕緣層有一阻抗，該阻抗係大於50MΩ，該陶瓷絕緣層能承受的介電強度為每毫米600伏特的電壓而不擊穿，該陶瓷絕緣層在電壓150伏特時的電阻大於200KΩ。
2. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層導線的馬達，其中，該金屬層為鋁，該陶瓷絕緣層為氧化鋁。
3. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層導線的馬達，其中，該導線為一鋁線，該金屬層為該鋁線的表層，該陶瓷絕緣層為氧化鋁。
4. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層導線的馬達，其中，該轉子有一磁性元件，該磁性元件為電磁鐵而包括有另一感應線圈，該另一感應線圈為陶瓷絕緣層導線，因而該另一感應線圈包含一另一導線及披覆於該另一導線表面的一陶瓷絕緣層。
5. 如請求項1所述之具有陶瓷絕緣層導線的馬達，其中，該感應線圈耐熱溫度為介於25至500℃之間。

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