TWM478072U - 薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構 - Google Patents

Description

薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構

本創作關於一種薄型風扇之改良結構，指一種有效減少漏磁並增進磁通量佈線式風扇線圈結構改良。

散熱風扇係為一種將電能轉換為機械能，而帶動其周圍空氣產生氣流的裝置，現已為散熱裝置的主流，其應用於電子產品之散熱效果更為顯著。風扇核心元件主要可區分為一定子S(Stator)及一帶動扇葉1旋轉的轉子R(Rotor)(如第1圖所示)；其中，該定子S係被固定在一扇葉1之中心轉軸R1周圍，該轉子R則是以中心轉軸R1為軸心固定在該定子S周圍並保持一適當間隔，一般來說：該定子S上係纏繞有多組線圈繞組2，且該轉子R上係設有可提供磁力線之永久磁鐵M；當定子S線圈通電，該線圈繞組2係會不斷地切割位於其周圍的磁力線，進而使該轉子R產生單一方向性運動，令扇葉1旋轉帶動周圍空氣產生一軸向氣流。

由上述之風扇結構及其說明可得知，傳統散熱風扇係利用定子S及轉子R所產生之徑向磁通感應，使轉子的扇葉1旋轉(如第1圖所示)但，為了遷就定子S上之線圈繞組2所產生之軸向高度L，導致傳統風扇往往過厚而無法有效地薄形化，導致傳統風扇無法廣泛運用在較輕薄的電子產品中。

按，快速及高密度兩項要求一直是高科技發展之驅動力，目的是除了可以降低生產成本外，最重要的還是要滿足消費者需求，因而電子產品與行動通訊產品朝著輕薄短小、多功能、高可靠度與低價化，正以每三、五年一個世代的速度進行著；順應這個趨勢，在電子產品的設計中， 面積佔據最大的散熱風扇元件也正在進行一縮小化的革命。

近年來業界發展出一種薄型化風扇，有效解決傳統風扇因定子線圈繞組2之軸向高度L過高而無法有效薄型化的問題，其主要係將定子線圈繞組2由傳統的線圈繞線式更改為佈線式(如第2圖所示)，亦即，將上述定子S之線圈繞組2以電路印刷方式在風扇控制電路板P表面形成印刷佈線式線圈繞組3，進而有效地將該定子S之印刷佈線式線圈繞組3之軸向高度降至最低，達到將風扇整體薄型化的目的。

然，上述確實可達到風扇薄型甚至是風扇微型化的目的，但該風扇卻無法達到與傳統風扇結構相同輸出能力，尤其是轉矩出現嚴重不足及轉速無法提升的窘境，導致散熱效果嚴重不佳，究其原因在於：上述薄型化風扇之線圈內缺乏適當的導磁，因而產生嚴重的漏磁(Magnetic Flux Leakage)；一般來說，風扇的轉子R及定子S間主要區分為三個變數，分別為磁能、磁路以及電能，所謂磁路(傳遞磁性的路徑)係決定風扇之輸出能力，若磁路材料磁密度或其尺寸大小設計不良者則容易產生漏磁現象，即使額外加強磁能及電能亦無法明顯提升風扇輸出能力，設計適當的磁路才能提升風扇輸出能力，更詳細地說：所謂的磁路好壞決定在於導磁材料(如：矽鋼)及其尺寸，其原理在於：轉子R所提供之磁力會由導磁材料傳導至定子上，並與定子S上的線圈進行正交作用，進而產生一定程度的轉矩，此轉矩就是馬達輸出的力量，因此，導磁材料的磁通密度越高，越能控制大部分的磁力流過定子進而產生較高的轉矩，反之，若導磁材料磁通密度越低，則該導磁材料容易達到飽和狀態，導致多餘的磁力容易亂竄，而無法集中流經定子，此現象稱為漏磁(Magnetic Flux Leakage)。

為此，如何有效增進薄型風扇輸出能力並有效減少漏磁現象乃為本創作鑽研之課題。

本創作之主要目的在提供一種薄型風扇之印刷式佈線線圈 繞組改良結構，該薄型風扇係包含：一基座、一提供固定磁性及扇葉的轉子以及一設有印刷電路板之定子；其中該扇葉係樞設於該基座中央位置所設之轉軸上，本創作之主要特徵在於：該印刷電路板以印刷電路佈線方式(layout)於其表面形成多組與該轉子相對應的定子佈線線圈及電路控制佈線線路，且每組定子佈線線圈中心處均嵌設有至少一高磁通密度的導磁元件；藉此，利用該等高磁通密度的導磁元件導引其所對應之定子磁性，以增進薄型風扇轉矩及有效降低漏磁現象者。

依據前述之主要特徵，其中該印刷電路板之上、下表面設有彼此相對應的上定子佈線線圈、下定子佈線線圈，且，該導磁元件並貫穿上定子佈線線圈、及相對應的下定子佈線線圈。

依據前述之主要特徵，其中該導磁元件嵌接於該印刷電路板。

依據前述之主要特徵，其中該導磁元件為高磁通密度的矽鋼材質。

依據前述之主要特徵，其中該定子佈線線圈係與該電路控制佈線線路電性連接。

依據前述之主要特徵，其中該印刷電路板可由單層或是多層印刷電路層互相堆疊而成，且每一印刷電路層表面均印刷有至少一定子佈線線圈。

1‧‧‧薄型風扇

10‧‧‧基座

11‧‧‧軸座

20‧‧‧轉子

21‧‧‧輪轂

22‧‧‧永久磁鐵

23‧‧‧扇葉

24‧‧‧轉軸

30‧‧‧定子

40‧‧‧印刷電路板

401‧‧‧定子佈線線圈

4011‧‧‧上定子佈線線圈

4012‧‧‧下定子佈線線圈

402‧‧‧電路控制佈線線路

403‧‧‧感應元件

50‧‧‧軸承

60‧‧‧導磁元件

第1圖為習知風扇結構剖面示意圖。

第2圖為習知薄型風扇結構剖面示意圖。

第3圖為本創作薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構之整體風扇剖面示意圖。

第4圖為本創作薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構之印刷電路板部分剖面放大示意圖。

第5圖為本創作薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構之定子佈線線圈示意圖。

第6圖為本創作薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構之印刷電路板分解示意圖。

根據上述之目的，茲舉較佳實施例並配合圖式加以說明本創作所採用之技術手段及其功效。

請參閱第3至4圖，第3圖為本創作薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構之整體風扇剖面示意圖。第4圖為本創作薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構之印刷電路板部分剖面放大示意圖。

如該等圖所示，本創作提供一種薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，該薄型風扇1係包含：一基座10、一轉子20及一定子30。

其中，該基座10的中央位置係設有一軸座11(於本實施例係為一中空柱體)，該軸座11中並設有軸承50，該軸承50可為滾珠軸承、液壓軸承或是軸承襯套任一種，本創作並不加以侷限；其中，該轉子20，其係至少包含有輪轂21、永久磁鐵22、扇葉23以及轉軸24，而該永久磁鐵22係設於該輪穀21之內部周圍，以提供一固定磁場(於本實施例係為一磁鐵環)，而該扇葉23係設於該輪轂21之外圍，而該轉軸24係設於該輪轂21內部中央位置，該轉軸24係插設於該軸座11中而樞設為一體，並在低摩擦係數下帶動扇葉23旋轉，並帶動周圍空氣產生一軸向或非軸向氣流。

其中，該定子30，其係設於該基座10軸座11之周圍，該定子30設有印刷電路板40。

請參閱第5圖，第5圖為本創作薄型風扇之線圈繞組改良結構之定子佈線線圈示意圖。

本創作之主要特徵在於：該印刷電路板40係以印刷電路之佈線方式形成多組與該轉子20相對應的定子佈線線圈401及電路控制佈線線路 402，且該等圖形係彼此電性連接為一體外，每一定子佈線線圈401之中心處嵌設有至少一高磁通密度的導磁元件60(如：矽鋼片)，透過該等高磁通密度的導磁元件60有效導引轉子20提供之磁性順利進入各組定子佈線線圈401中，進而增進薄型風扇轉矩及有效降低漏磁現象。

本創作所述之印刷電路板40上每組定子佈線線圈401均包含有：佈線於印刷電路版40上、下表面上定子佈線線圈4011、下定子佈線線圈4012，且各上定子佈線線圈4011、下定子佈線線圈4012彼此相對應之外(如第4圖所示)，該上定子佈線線圈4011對應該風扇輪轂21內的永久磁鐵22並與該永久磁鐵22保持一適當間距，而前述之導磁元件60貫穿上定子佈線線圈4011及相對應的下定子佈線線圈4012並固定嵌接於該印刷電路板40上。

本創作所述之電路控制佈線線路402係與該定子佈線線圈401形成一封閉式電路，但，電路控制佈線線路402並不侷限為特定功能或是線路圖形，需視薄型風扇實際需求及其相數來決定，一般而言，該電路控制佈線線路402至少需包含：多個感應元件403(如：霍爾元件)，該等感應元件403的數量係由薄型風扇之電源相數來決定，若定子佈線線圈401為三組(上定子佈線線圈4011與其對應之下定子佈線線圈4012視為一組)，即表示該薄型風扇具三個電源相數，電路控制佈線線路402需採用三個感應元件且彼此形成相隔120度分布環繞於該等定子佈線線圈401周圍，用來感應轉子20轉動並切換定子佈線線圈401通電狀態，令該轉子20之扇葉23可持續轉動帶動空氣產生軸向或非軸向氣流。

請參閱第6圖，第6圖為本創作薄型風扇之線圈繞組改良結構之印刷電路板分解示意圖。

如圖所示，本創作為增強薄型風扇輸出能力，該印刷電路板40並不限定僅能於其上、下表面印刷上定子佈線線圈4011、下定子佈線線圈4012，該印刷電路板40可由單層或是多層印刷電路層互相堆疊而成，且每一印刷電路層表面均印刷有至少一定子佈線線圈401，亦即，該印刷電路板40之該等電路層堆疊層數越多，該定子佈線線圈401圈數越多，令本創作薄型 風扇的定子具備更多線圈圈數來增進其轉速及轉矩。

本創作已藉上述較佳具體實施例進行更詳細說明，惟本創作並不限定於上述所舉之實施例，凡在本創作揭示之技術思想範圍內，對該等結構作各種變化及修飾仍屬本創作之範圍。

40‧‧‧印刷電路板

401‧‧‧定子佈線線圈

402‧‧‧電路控制佈線線路

403‧‧‧感應元件

60‧‧‧導磁元件

Claims (7)

1. 一種薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，該薄型風扇係包含：一基座，其中央位置係設有一軸座，該軸座中並設有軸承；一轉子，其係至少包含有輪轂、永久磁鐵、扇葉以及轉軸，而該永久磁鐵係設於該輪穀之內部周圍，以提供一固定磁場，而該扇葉係設於該輪轂之外圍，而該轉軸係設於該輪轂內部中央位置，該轉軸係插設於該軸座中而樞設為一體；一定子，其係設於該基座之軸座周圍，該定子設有印刷電路板；其特徵在於：該印刷電路板表面係以印刷電路佈線方式形成多組與該轉子相對應的定子佈線線圈及電路控制佈線線路，且每組定子佈線線圈中心處均嵌設有至少一高磁通密度的導磁元件。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，其中該印刷電路板之上、下表面設有彼此相對應的上定子佈線線圈、下定子佈線線圈，該導磁元件貫穿上定子佈線線圈及相對應的下定子佈線線圈。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，其中該導磁元件嵌接在該印刷電路板。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，其中該導磁元件為高磁通密度的矽鋼材質。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，其中該印刷電路板可由單層或是多層印刷電路層互相堆疊而成，且每一印刷電路層表面均印刷有至少一定子佈線線圈。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，其中該定子佈線線圈與該電路控制佈線線路電性連接。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型風扇之印刷式佈線線圈繞組改良結構，其中該定子佈線線圈數量決定該風扇輸出能力。