WO2017219259A1

WO2017219259A1 - 马达

Info

Publication number: WO2017219259A1
Application number: PCT/CN2016/086655
Authority: WO
Inventors: 林圣梁
Original assignee: 林圣梁
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2017-12-28
Also published as: US20190165646A1; DE112016006994T5; US10749409B2

Abstract

一种马达（1），包括定子（12）、转子（14）以及第一轴承（16），定子（12）的壳体（121）具有相对的顶壁（122）、底壁（123）、侧壁（124）以及开设于顶壁（122）的第一开口（125）；转子（14）的转轴（141）具有第一磁性单元（142），第一磁性单元（142）的第一外表面（143）包括交替排列且磁极彼此不同的多个第一磁极面（S1）与多个第二磁极面（S2）；第一轴承（16）配置于第一开口（125），第一轴承（16）具有第一凹槽（161），第一磁性单元（142）位于第一凹槽（161）内；第一凹槽（161）具有面对第一外表面（143）的第一内表面（162）；第一内表面（162）包括交替排列且磁极彼此不同的多个第三磁极面（S3）与多个第四磁极面（S4）；这些第一磁极面（S1）与这些第三磁极面（S3）的磁极相同，这些第二磁极面（S2）与这些第四磁极面（S4）的磁极相同。上述马达具有优异的能量转换效率。

Description

马达

技术领域

本发明是有关于一种马达，且特别是有关于一种有效提升能量转换效率的马达。

背景技术

马达输出功率提升的问题，为自马达问世以来一直被创新、研发与改良的重点技术之一。通常用于增强马达输出功率的方式，不外乎直接加大马达的规格，惟此种方式在提升马达功率的同时，往往会使马达的重量、体积更为增加，因此并非所有的生活用品或工业用具都能直接以加大马达的规格来提升产品输出功率。因此，如何提升马达的能量转换效率，实为本领域技术人员的重要研发方向。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种马达，其具有良好的能量转换效率。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明所提供一种马达包括定子、转子以及第一轴承。定子的壳体具有相对的顶壁、底壁、侧壁以及开设于顶壁的第一开口。转子的转轴具有第一磁性单元。第一磁性单元的第一外表面包括交替排列且磁极彼此不同的多个第一磁极面与多个第二磁极面。第一轴承配置于第一开口。第一轴承具有第一凹槽，第一磁性单元位于第一凹槽内。第一凹槽具有面对第一外表面的第一内表面。第一内表面包括交替排列且磁极彼此不同的多个第三磁极面与多个第四磁极面。这些第一磁极面与这些第三磁极面的磁极相同，这些第二磁极面与这些第四磁极面的磁极相同。

在本发明的一实施例中，上述的壳体更具有开设于底壁的第二开口，转轴更具有第二磁性单元，第二磁性单元具有第二外表面，第二外表面包括交替排列的多个第五磁极面与多个第六磁极面，且这些第五磁极面与这些第六磁极面的磁极不同。马达更包括第二轴承，配置于第二开口，第二轴承具有第二凹槽，第二磁性单元位于第二凹槽内，第二凹槽具有面对第二外表面的第二内表面，且第二内表面包括交替排列的多个第七磁极面与多个第八磁极面，这些第七磁极面与这些第八磁极面的磁极不同。这些第五磁极面与该些第七磁极面的磁极相同。这些第六磁极面与这些第八磁极面的磁极相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一磁性单元更具有相对的第一顶面与第一底面，第一外表面邻接于第一顶面与第一底面之间，第一顶面靠近壳体的顶壁，第一底面靠近壳体的该底壁，第一磁性单元从第一底面朝向第一顶面的方向渐缩而形成圆锥形构造，且第一凹槽为与第一磁性单元形状匹配的圆锥形凹槽。

在本发明的一实施例中，上述的第二磁性单元更具有相对的第二顶面与第二底面，第二外表面邻接于第二顶面与第二底面之间，第二顶面靠近壳体的顶壁，第二底面靠近壳体的底壁，第二磁性单元从第二顶面朝向第二底面的方向渐缩而形成圆锥形构造，且第二凹槽为与第二磁性单元形状匹配的圆锥形凹槽。

在本发明的一实施例中，上述的定子更包括定子导磁结构，环设于侧壁的内表面并位于顶壁与底壁之间，且定子导磁结构围绕转子。

在本发明的一实施例中，上述的定子更包括驱动电路板，配置于壳体内并电性连接于定子导磁结构。

在本发明的一实施例中，上述的定子导磁结构包括至少一硅钢片、绝缘单元以及线圈单元，绝缘单元配置于硅钢片与线圈单元之间。

在本发明的一实施例中，上述的转子更包括转子导磁结构，定子导磁结构环绕转子导磁结构，且转轴穿设于转子导磁结构。

在本发明的一实施例中，上述的转子导磁结构包括磁铁单元以及导磁单元，导磁单元配置于磁铁单元于该转轴之间。

本发明实施例的马达，藉由转轴的第一磁性单元与第一轴承之间所产生的吸引力及排斥力以及第二磁性单元与第二轴承之间所产生的吸引力及排斥力来带动转轴进行旋转，且第一磁性单元的外观形状为圆锥形构造以及与第一磁性单元外观形状相互匹配的第一轴承，第二磁性单元的外观形状为圆锥形构造以及与第二磁性单元外观形状相互匹配的第二轴承，透过这样的驱动方式配合上述第一磁性单元、第二磁性单元、第一轴承以及第二轴承的结构设计，进而提升马达的能量转换效率，并同时达成省电的功效。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图概述

图1为本发明一实施例的马达的剖面示意图。

图2为图1所示的第一磁性单元与第一轴承的立体结构示意图。

图3为图1所示的第二磁性单元与第二轴承的立体结构示意图。

图4为本发明另一实施例的马达的剖面示意图。

本发明的较佳实施方式

有关本发明之前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参照图1至图3，图1为本发明的一实施例的马达的剖面示意图。图2为图1所示的第一磁性单元与第一轴承的立体结构示意图。图3为图1所示的第二磁性单元与第二轴承的立体结构示意图。如图1与图2所示，本实施例的马达1包括定子12、转子14以及第一轴承16。定子12包括壳体121。壳体121具有相对的顶壁122、底壁123、邻接于顶壁122与底壁123之间的侧壁124以及开设于顶壁122的第一开口125。转子14包括转轴141。转轴141通过壳体121的第一开口125而伸出壳体121外，且转轴141具有第一磁性单元142。第一磁性单元142具有第一外表面143。第一外表面143包括交替排列的多个第一磁极面S1与多个第二磁极面S2，且这些第一磁极面S1与这些第二磁极面S2磁极不同。第一轴承16配置于壳体121的第一开口125且转轴141穿设于第一轴承16。第一轴承16具有第一凹槽161，且转轴141的第一磁性单元142位于第一凹槽161内。第一凹槽161具有面对第一外表面143的第一内表面162。第一内表面162包括交替排列的多个第三磁极面S3与多个第四磁极面S4，且这些第三磁极面S3与这些第四磁极面S4的磁极不同。此外，在本实施例中，第一磁性单元142的这些第一磁极面S1与第一轴承16的这些第三磁极面S3的磁极相同。第一磁性单元142的这些第二磁极面S2与第一轴承16的这些第四磁极面S4的磁极相同。

如图1与图3所示，本实施例的壳体121更具有开设于底壁123的第二开口126。转轴141更具有第二磁性单元144。第二磁性单元144具有第二外表面145。第二外表面145包括交替排列的多个第五磁极面S5与多个第六磁极面S6，且这些第五磁极面S5与这些第六磁极面S6的磁极不同。本实施例的马达更包括配置于壳体121的第二开口126的第二轴承18。第二轴承18具有第二凹槽181，且第二磁性单元144位于第二凹槽181内。第二凹槽181具有面对第二外表面145的第二内表面182。第二内表面182包括交替排列的多个第七磁极面S7与多个第八磁极面S8，且这些第七磁极面S7与第八磁极面S8的磁极不同。此外，在本实施例中，第二磁性单元144的这些第五磁极面S5与第二轴承18的这些第七磁极面S7的磁极相同，第二磁性单元144的这些第六磁极面S6与第二轴承18的这些第八磁极面S8的磁极相同。

须特别说明的是，在本实施例中，第一磁性单元142的第一磁极面S1与第二磁极面S2分别为第一磁铁单元M1与第二磁铁单元M2的表面，且第一磁极面S1与第二磁极面S2的数量例如分别为4个，也就是说，第一磁铁单元M1与第二磁铁单元M2的数量分别为4个。相对的，第一轴承16的第三磁极面S3与第四磁极面S4分别为第三磁铁单元M3与第四磁铁单元M4的表面，且第三磁极面S3与第四磁极面S4的数量例如分别为4个，也就是说，第三磁铁单元M3与第四磁铁单元M4的数量分别为4个。此外，在本实施例中，第二磁性单元144的第五磁极面S5与第六磁极面S6分别为第五磁铁单元M5与第六磁铁单元M6的表面，且第五磁极面S5与第六磁极面S6的数量例如分别为4个，也就是说，第五磁铁单元M5与第六磁铁单元M6的数量分别为4个。相对的，第二轴承18的第七磁极面S7与第八磁极面S8分别为第七磁铁单元M7与第八磁铁单元M8的表面，且第七磁极面S7与第八磁极面S8的数量例如分别为4个，也就是说，第七磁铁单元M7与第八磁铁单元M8的数量分别为4个。

上述第一磁极面S1、第二磁极面S2、第三磁极面S3、第四磁极面 S4、第五磁极面S5、第六磁极面S6、第七磁极面S7以及第八磁极面S8的数量分别为4个仅为本发明的其中之一实施例，本发明并不以此为限，第一磁极面S1、第二磁极面S2、第三磁极面S3、第四磁极面S4、第五磁极面S5、第六磁极面S6、第七磁极面S7以及第八磁极面S8的数量可以视实际情况的需求而有所增减。此外，上述这些第一磁铁单元M1与这些第二磁铁单元M1彼此连接，这些第三磁铁单元M3与这些第四磁铁单元M4彼此连接，这些第五磁铁单元M5与这些第六磁铁单元M6彼此连接，这些第七磁铁单元M7与这些第八磁铁单元M8彼此连接。

以下再针对本发明实施例的马达1的详细结构作更进一步的描述。

如图1所示，本实施例的转轴141的第一磁性单元142更具有相对的第一顶面146与第一底面147，第一外表面143邻接于第一顶面146与第一底面147之间。第一磁性单元142的第一顶面146靠近壳体121的顶壁122，第一底面147靠近壳体121的底壁123。第一磁性单元142从第一底面147朝向第一顶面146的方向渐缩而形成圆锥形构造，且第一轴承16的第一凹槽161为与第一磁性单元142形状相互匹配的圆锥形凹槽。具体而言，本实施例的第一磁性单元142例如是截顶圆锥构造，也就是第一磁性单元142的截面形状为类似梯形的构造，而第一轴承16的第一凹槽161例如是与截顶圆锥构造相匹配的截顶圆锥形凹槽，也就是第一凹槽161的截面形状为类似梯形的构造，但本发明并不以此为限。

如图1所示，本实施例的转轴141的第二磁性单元144更具有相对的第二顶面148与第二底面149，第二外表面145邻接于第二顶面148与第二底面149之间。第二磁性单元144的第二顶面148靠近壳体121的顶壁122，第二底面149靠近壳体121的底壁123。第二磁性单元144从第二顶面148朝向第二底面149的方向渐缩而形成圆锥形构造，且第二轴承18的第二凹槽181为与第二磁性单元144形状相互匹配的圆锥形凹槽。具体而言，本实施例的第二磁性单元144例如是截顶圆锥构造，也就是第二磁性单元144的截面形状为类似梯形的构造，而第二轴承18的第二凹槽181例如是与截顶圆锥构造相匹配的截顶圆锥形凹槽，但本发明并不以此为限。

如图1所示，本实施例的定子12更包括定子导磁结构120。定子导磁结构120环设于壳体121的侧壁124的内表面1240，并位于顶壁122与底壁123之间，且定子导磁结构120环绕转子14。具体而言，本实施例的定子导磁结构120包括至少一硅钢片1201、绝缘单元1202以及线圈单元1203，绝缘单元1202位于硅钢片1201与线圈单元1203之间。须特别说明的是，本发明并不加以限定硅钢片1201的数量，硅钢片1201的数量例如是一个或多个堆栈而成。

如图1所示，本实施例的转子14更包括转子导磁结构140。在本实施例中，定子导磁结构120环绕转子导磁结构140，且转轴141穿设于转子导磁结构140。具体而言，转子导磁结构140包括磁铁单元1401以及导磁单元1402。导磁单元1402配置于磁铁单元1401与转轴141之间。转轴141穿设于导磁单元1402。在本实施例中，磁铁单元1401例如是永久磁铁，但本发明并不以此为限。

如图1所示，本实施例的定子12更包括驱动电路板127。驱动电路板127配置于壳体121内并电性连接于定子导磁结构120。具体而言，定子12的硅钢片1201与转子14的磁铁单元1401之间具有气隙，驱动电路板127产生驱动讯号，以使定子导磁结构120的线圈单元1203通电，通电后的线圈单元1203可透过定子12与转子14之间的气隙产生交变磁场，藉以驱动转子14进行旋转。

本实施例所述的马达1在启动状态下，由于第一磁性单元142的这些第一磁极面S1、这些第二磁极面S2与第一轴承16的这些第三磁极面 S3与这些第四磁极面S4之间产生的吸引力及排斥力以及第二磁性单元144的这些第五磁极面S5、这些第六磁极面S6与第二轴承18的这些第七磁极面S7与这些第八磁极面S8之间产生的吸引力及排斥力，因此，当定子12的驱定电路板127产生驱动讯号驱动转子14旋转时，搭配第一磁性单元142与第一轴承16之间连续不断的吸引力与排斥力以及第二磁性单元144与第二轴承18之间连续不断的吸引力与排斥力，进一步带动转轴141转动，这样的驱动方式能够进一步提升磁马达1的能量转换效率，换言之，藉由这样的驱动方式能够使马达1有更好的省电功效。

请参照图4，其为本发明的另一实施例的马达1a的剖面示意图。如图4所示，本实施例的马达1a与图1所示的马达1类似，不同点在于，本实施例的马达1a的第一磁性单元142a例如是截面形状为三角型的圆锥形构造。而第一轴承16a的第一凹槽161a为与第一磁性单元142a的形状相互匹配的圆锥形凹槽，也就是第一凹槽161a的截面形状为与第一磁性单元142a的截面形状相互匹配的三角形。值得一提的是，在一实施例中，第二磁性单元144也可以同时为截面形状为三角型的圆锥形构造，而第二凹槽181也可以同时为截面形状为与第二磁性单元144的截面形状相互匹配的三角形，也就是第一磁性单元142a与第二磁性单元144的截面形状相同，第一凹槽161a与第二凹槽181的截面形状相同。

综上所述，本发明实施例的马达，藉由转轴的第一磁性单元与第一轴承之间所产生的吸引力及排斥力以及第二磁性单元与第二轴承之间所产生的吸引力及排斥力来带动转轴进行旋转，且第一磁性单元的外观形状为圆锥形构造以及与第一磁性单元外观形状相互匹配的第一轴承，第二磁性单元的外观形状为圆锥形构造以及与第二磁性单元外观形状相互匹配的第二轴承，透过这样的驱动方式配合上述第一磁性单元、第二磁性单元、第一轴承以及第二轴承的结构设计，进而提升马达的能量转换效率，并同时达成省电的功效。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求中提及的”第一”、”第二”等用语仅用以命名组件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量上的上限或下限。

Claims

一种马达，包括：

一定子，包括一壳体，该壳体具有相对的一顶壁、一底壁、一邻接于该顶壁与该底壁之间的侧壁以及一开设于该顶壁的第一开口；

一转子，包括一转轴，该转轴具有一第一磁性单元，该第一磁性单元具有一第一外表面，该第一外表面包括交替排列的多个第一磁极面与多个第二磁极面，且该些第一磁极面与该些第二磁极面的磁极不同；以及

一第一轴承，配置于该第一开口，该第一轴承具有一第一凹槽，该第一磁性单元位于该第一凹槽内，该第一凹槽具有一面对该第一外表面的第一内表面，且该第一内表面包括交替排列的多个第三磁极面与多个第四磁极面，该些第三磁极面与该些第四磁极面的磁极不同，其中该些第一磁极面与该些第三磁极面的磁极相同，该些第二磁极面与该些第四磁极面的磁极相同。
如权利要求1所述的马达，其中该壳体更具有一开设于该底壁的第二开口，该转轴更具有一第二磁性单元，该第二磁性单元具有一第二外表面，该第二外表面包括交替排列的多个第五磁极面与多个第六磁极面，且该些第五磁极面与该些第六磁极面的磁极不同，该马达更包括一第二轴承，配置于该第二开口，该第二轴承具有一第二凹槽，该第二磁性单元位于该第二凹槽内，该第二凹槽具有一面对该第二外表面的第二内表面，且该第二内表面包括交替排列的多个第七磁极面与多个第八磁极面，该些第七磁极面与该些第八磁极面的磁极不同，其中该些第五磁极面与该些第七磁极面的磁极相同，该些第六磁极面与该些第八磁极面的磁极相同。
如权利要求2所述的马达，其中该第一磁性单元更具有相对的一第一顶面与一第一底面，该第一外表面邻接于该第一顶面与该第一底面之间，该第一顶面靠近该壳体的该顶壁，该第一底面靠近该壳体的该底壁，该第一磁性单元从该第一底面朝向该第一顶面的方向渐缩而形成一圆锥形构造，且该第一凹槽为一与该第一磁性单元形状匹配的圆锥形凹槽。
如权利要求2所述的马达，其中该第二磁性单元更具有相对的一第二顶面与一第二底面，该第二外表面邻接于该第二顶面与该第二底面之间，该第二顶面靠近该壳体的该顶壁，该第二底面靠近该壳体的该底壁，该第二磁性单元从该第二顶面朝向该第二底面的方向渐缩而形成一圆锥形构造，且该第二凹槽为一与该第二磁性单元形状匹配的圆锥形凹槽。
如权利要求1所述的马达，其中该定子更包括一定子导磁结构，环设于该侧壁的一内表面并位于该顶壁与该底壁之间，且该定子导磁结构围绕该转子。
如权利要求5所述的马达，其中该定子更包括一驱动电路板，配置于该壳体内并电性连接于该定子导磁结构。
如权利要求5所述的马达，其中该定子导磁结构包括至少一硅钢片、一绝缘单元以及一线圈单元，该绝缘单元配置于该硅钢片与该线圈单元之间。
如权利要求5所述的马达，其中该转子更包括一转子导磁结构，该定子导磁结构环绕该转子导磁结构，且该转轴穿设于该转子导磁结构。
如权利要求8所述的马达，其中该转子导磁结构包括一磁铁单元以及一导磁单元，该导磁单元配置于该磁铁单元于该转轴之间。