TWM288735U - Externally-rotated DC Brushless motor and fan having inner directed ring-shape ferrite magnet - Google Patents

Description

M288735 七、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係為-種外轉式直流無刷馬達及風启 内徑配向環狀鐵氧磁石之外轉子，可達到增加^，特別是藉由具有 功效，進而提高直流無刷馬達及風扇的效^ ’力、提高磁能積之 【先前技術】 根據美國電力研究院（EPRi)評估， 令邱銥、、原省釭旦从π八， 干采電能的消耗已經占 王口k源祕里的百分之4〇，而且魏供 隨著居住品㈣提升从酿高。 ^備使用的比例亦 預估到了 2010年時，將有百分之8〇 j-φ 1电月b供給電器設備使用， 射’馬達陳歧占了全部魏的百分之55，因此開發高可靠度 及南性能的馬達’已成為提升國家產業競爭力的必要手段。 在各種不同的馬達中，由於直流無刷馬達採用電子換相結構， 馬達速度可達每分鐘1()，咖轉數以上，其絲的速度細，低轉子 慣性，低電磁干擾’免碳聰養，，妓直流無刷馬達 獨特的優點，亦是現今使用在高精密_領域如G N G工具機、半 導體製程設備所必備之馬達。 除此，拜現今控制技術突飛猛進及無刷馬達專用控制J c普及 之賜，造就舖馬達在倾上取得優勢，—些佩絲馬達應 用的領域也逐織直流無刷馬達觀π。例如化卫、家用或大樓使 用之無塵室風扇馬達、冷氣觀扇馬達、巾扇馬達、獅機馬達、 M288735 洗衣機直驅式馬達、及大樓恆壓泵馬達、消費性 T座卩口 C如投影 機、電腦風扇）之散熱風扇馬達等等，顯見無刷馬達及風扇將來'、 這些產業中必然具有領導地位。 B:μ在 惟，目前外轉式直流無刷馬達及風扇所使用的外轉子磁石，.大 ；都採用鉉鐵硼（NdFeB)系列，其是以6%_f| ' (nylon)混合’並用射出成型機製成環狀體後，在環型體内徑充磁 _ 28極，以形成具有28極崎型磁石。其材料之磁力雖固然足以 •滿足所需，但其缺點為材料成本較高（鈦Nd為產量較 有全 且製程困難，故其成品相當昂貴。 稀有孟屬） 因此’就有製造商以鐵氧磁體/異方性/濕式沖壓成型方式的 ,磁石來取代前述之敍鐵爛系列磁石，藉以降低成本。這種外轉子磁 ’石因製程技術的問題，僅能做成半月型異方性鐵氧磁石後，再將至 3片以上的半月型磁石組立成環狀。這種利用半月型異方性鐵氧 鲁磁石組立成環形的永久磁石，在性能上具有下列重大缺失·· 1. 組立時，磁石與磁石之卿献隙而容易漏磁，使環形永久磁石 運轉時會有頓轉矩(cogging)的情況發生。 2. 由於環形永久磁石是由數片半月型磁片所組合，所以在加工組立 上較為費工，而且内部真圓度較差。 3·敍鐵硼射出成型的磁石表面磁束密度為，而鐵 氧磁體製成_石僅有165G〜195GGauss，磁越嫌不足。 4.鐵氧磁體燒結溫度約在·。c左右，燒結時磁石厚度不可太薄， 否則谷易碎4 ’因此造成組立成環狀磁石時的外徑較大，亦使整 6 M288735 體馬達及風麵外殼體積龐大。 5.由於上述漏磁、_矩、磁力不足、外徑較大等麵問題，目前 使用此種半月型異方性鐵氧磁石所組立而成之環形永久磁石，尚 热法取得規範加以認證；就商品之附加價值而言，較不具競爭力。 此外^論是_砸合材或半㈣片狀鐵氧磁體，使用在外 ’直4刷馬料，其磁力線皆需經過環狀磁 及空氣後再额岭子構成—翻路，域磁力線的損失極I : 馬達及風扇的效能降低。 、，其:利用半月形鐵氧磁體組立的環狀磁石，除了價格優勢之外 疋處#物理特性就比用敍鐵领系列之磁石來得佳；對溫 :粑圍、耐濕、抗酸驗性要求較高的產業而言，仍是極佳的材料選 。再加上鐵氧磁體材料主要來自於酸洗鋼板所產生的回收物 mill Scale)來製成，更能符合獅的趨勢。 、再者’如續述，單就磁力特性而言，鐵氧磁體的材料不若斂 2系列_磁力特錄。目此，若_顧氧磁石的結構上 改進^作為外轉式直流無刷馬達及風扇所使㈣外轉子磁 =又此減少漏磁、提高表面磁束密度以及磁場強度，同時還能節 ^且立=工序，使得鐵氧磁體能發揮其磁力特性到極致，將可完全 2產里較少、昂貴的敍鐵_列之磁石，並且對外轉式直流無刷 馬達及風扇帶來革命性之影響， · ^ ^ ， 人研發創觀結構之筆因。 業之進步，认是本案創作 M288735 【新型内容】 益刷本鑛「料魄_微啦之外轉式直流 热刷馬達及風扇」，其主體係由一基 之外輕子所糂士 ，疋子及一環繞於定子周園 之味子所構成，其中基座具有—轉軸，定子進 鐵及感應線圈，外轉子則由―有、、且軛 卜轉子則由轉盤及一固定於轉盤内周緣之内徑配 所組成，且該内徑配向鐵氧磁石為多極異方性永久 一，，、本體分料具磁性之導磁外如及具有雜之磁性内層， 人定子赶雜交互變化，柯_她向微鐵氧磁石 產生吸引及排斥現象而驅動整體外轉子旋轉而輪出動力。 本創作藉由上述外轉子旋轉以輸出動力的原理，在具體實施時 至少包括有下列兩種運用方式： 、 運用在馬達時，前述基座、料及外轉子均設置於馬達外殼内 外轉子帶祕座上_軸婦，該轉辦㈣料殼而輪出動 力，以做為馬達的動力輸出軸。 .顧在風扇時，直接在外轉子外部設置風扇葉片，當外轉子旋轉 時，風扇葉片與之同步旋轉，與俾藉由葉片達到鼓風效果。 此外’前述將内徑配向環狀鐵氧磁石分成磁性内層與導磁外層 之目的，是讓磁性内層的磁力線行、經導磁外層即折返，藉以縮短磁 迴路’並增加磁力、提高磁能積，柄提高外轉式直流無刷馬達及 几羽之At $右自知斂綱複合材或半月型片狀鐵氧磁體，使用 在外轉式直流無刷馬達及風树，其磁力料需麟磁石外圍之鐵 製轉盤及空驗再與_定子構成_购路，如此磁力線的損失極 M288735 大’使馬達及風扇的效能降低。 以下措由第-、二實施例之圖示及配合圖示之詳細說明而得以 更深入了解本創作。

【貫施方式J 如第-圖所示之第一實施例，係本創作運用在「外轉式直流無 刷馬達」之構造示意圖，續外娃彳 ^ 轉來輸出動力。圖示卜在藉由一轉轴旋 扇葉片《他需要旋轉駆動乍的動^^出％然，轉轴前端亦可設置風 定子::二:，外轉式直流無刷馬達90内部設置-基座10、-疋子20及-她於定子20周圍之外轉子3〇，其中： 基座1G目貌％it9G之核92响n+2() 30組立定位，其中央1 —、未、 辦、疋子20及外轉子 邊設置-霍fs -杜/叹故過培林11而得以旋轉之轉軸12，側 故5又置隹爾兀件13(感磁叱 调 連接前述之皮帶輪91、風扇葉料出轉達⑽之外殼. 軸12旋轉時，即可用以輸出動力。、而要__树，當轉 疋子2〇固疋於基座10上轉軸12的外緣，谁一牛 鐵21及感應線圈22，將電源以電子 、y已有一組軛 使整體定子20產生磁極交互變化。、目4導入感應線圈22,可 外轉子3G進―步由_轉盤 〜 配向環狀鐵氧磁石4〇 疋於轉盤31内周緣之内捏 成射，轉盤31中心與基座1〇之熱 M288735 一實施例相同，在此不另贅述。 本實施例與第一實施例不同的是， 1疋本貝鞑例亚非設置於傳動用 的馬達外殼内，而轉軸12的作用〇 θ . 用/、疋用來作為外轉子30旋轉時的 中心枢接轴，並未穿出外殼輸出動力。除此，本實施例在外轉子3〇 之轉盤31外緣直接設置若干風扇葉片犯，當定子2_外轉子30 之内徑配向環狀鐵氧磁石4〇，同時八链 J ^轉盤31旋轉時，轉盤31外緣

設置的風扇葉片93隨之同步旌韩，一丄 7疋轉，即可經由風扇葉片93產生風力 而形成一外轉式風扇。 本實施射，浦配向輸鐵氧磁石40之導磁外層41以及具 有雖之雖⑽42仍為極重要的元件。由㈣徑配向環狀鐵氧磁 石40之磁性内層42的磁力線行經導磁外層41即折返，因此内徑配 向環狀鐵氧磁石4G相無須設置鐵材即可與内面定子構成一磁回 路，使轉盤31無須以金屬導磁材料製成；換言之，本實施例外轉式 風扇之轉盤31及風片93可以彻瓣—體射出成型，且轉盤 31内、’彖可供内控配向環狀鐵氧磁叾4〇錢固定，大幅減輕風扇的 重里’特別翻於須高速旋轉的各式散熱風扇，並降低習知技術因 没置鐵材而產生偏心及振動等缺失。 上述各元件之名稱係為方便描述本創作之實施例所定，而非用 以限制本案之獅翻；凡依齡創作之創作精神所做的等效轉換 替代，均應在本案之保護範圍内，謹予陳明。 M288735 【圖式簡單說明】 第一圖係本創作運用在外轉式直声危… 夏机無刷馬達之第一實施例構造示 意圖。 第二圖係内徑配向環狀親磁石之磁力線迴路示意圖。 第三圖係本創作顧在外轉式風扇之第二實施例構造示意圖。 【主要元件符號說明】

1 0基座 1 2轉軸 2 0定子 2 2感應線圈 3 1轉盤 41導磁外層 9 0馬達 9 2外殼

1 1培林 13霍爾元件 2 1幸厄鐵 3 0外轉子 4 〇内徑配向環狀鐵氧磁石 4 2磁性内層 9 1皮帶輪 δ 3葉片 12

Claims (1)

1. M288735 八、申請專利範圍： 1. -種「具有内她向環狀鐵氧磁石之外轉式直流無刷馬達」，係於 馬達外殼内設置： -基座’固定於馬達外殼内部，用以供定子及外轉子組立定位， 具有-可旋轉之轉軸，該轉軸穿出馬達之外殼用以輸出動^ · -定子，固定於基座上轉㈣外緣，進—步包括有—㈣鐵及感 應線圈； -外轉子’進-步由-中心固定於轉軸之轉盤及_固定於轉般内 周緣之内徑配向環狀鐵氧磁石所組成，該内徑配向魏鐵氧磁石 為多極異方性永久磁石，並環繞在定子周圍，其環形本體分為不 «性之導磁外層以及具有磁性之雜⑽，電源以電子換相方 式導入定子而產生磁極交互變化時，可對多極的内徑配向環狀鐵 氧磁石產生吸引及排斥現象，進而驅動外轉子及轉軸旋轉以輸出 動力。 2. -種「具有内徑配向環狀鐵氧磁石之外轉式風扇」，係包括： -基座，肋供定子料轉子組歧位，具有―可鋪之轉轴； -定子’固定於基座上轉軸的外緣，進—步包括有— 應線圈； Λ -外轉子，進-步由-中心固定於轉軸之轉盤及—固定於轉盤内 周緣之内她向環狀鐵氧磁石所域，該轉盤外緣延伸有若干葉 片’内徑配向環狀鐵氧磁石則為多極異方性永久磁石，並環繞在 定子周圍’其環形本體分為不具磁性之導磁外相及具有磁性之 13 M288735 磁性内層，電源以電子換相方式導入定子而產生磁極交互變化 時’可對多極的内徑配向環狀鐵氧磁石產生吸引及排斥現象，進 而驅動轉盤及葉片旋轉而產生風力。 3·女申明專利範圍第1或2項所述具有内細己向環狀鐵氧磁石之外 轉式直流無刷馬達及風扇，其中，基座側邊設置有一感應内徑配 向環狀鐵氧磁石轉速之霍爾元件。 14