TW413976B - Single-phase disk-type non-rectifying DC motor - Google Patents
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413976 五、發明說明(1) 【技術領域】 本發明係與單日虛; 之,尤指-種單相碟式關’更詳述 成之料磁二並=磁定 之電樞線圈;又自電^環狀且具有複數個頂點 轉方向於對應一磁石所;=頂點始’依轉子磁石之迴 利提高驅動效率者。犬塊於固疋子肷制輛之上,而 【先前技術】 私屈一般無f講求精密迴轉之單相碟式無整流子直流馬達 'τ'、於種單純之迴轉裝置,多使用於如電腦等事務機器 $為風扇馬達。圖8所示即一般單相碟式無整流子直流馬 達之垂直斷面圖。 圖中底部係一支撐馬達之支撐座丨〇〇,一轉子3⑽利用 —轉軸2 0 0與該支撐座1 〇 〇相互連結。 夕該轉子300頂面設一由n極與s極交互排列構成之已磁 化多極轉子磁石31 〇,該轉軸2 〇 〇上端固設於該轉子3 〇 〇之 中央部’其下端則插設於突出該支撐座1 0 0之軸承座11 〇内 部以利迴轉。該軸承座1 1 〇近頂面之適當位置環設_階 梯,一固定子40 0係以堆積方式架設其上。 該固定子4 0 0包含一印刷電路板41 〇,一固定子嵌制輛 420 ’及一電樞線圈430,其申,該印刷電路板410及該固 定子嵌制軛420相互疊置,而該電樞線圈430係以接著劑等
Μ:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD 第 4 頁 413976 五、發明說明
固設於該固定子嵌制軛42〇上。 兮鼓2上述配置’則附著於該固定子40 0之電枢線圈430與 之間將因磁力作用而產生驅動力,驅使-早相碟式無整流子直流馬達之轉子3 0 0轉動。 供廐Ϊ?—步闡述,則當單向電流透過該印刷電路板410 電樞線圈430時,該電抱線圈43〇與該轉子磁石31〇 夕二相互作用❿I i磁力並藉此驅動附有轉子磁石3 1 0 之轉子300迴轉。 如圖九所示,該電樞線圈430與該轉子磁石31〇之間遂 產生線圈扭力600。當該線圈430通過該轉子磁石31〇 一磁 ”之中央部分時,線圈扭力最大;反之,愈朝向磁極兩 端’則扭力愈小’最後到達零扭力之停止狀態。 、么:生零扭力之位置通常稱之為「死點」,所謂嵌齒效 應就疋在死點自行起動的一種起死回生的手段。 產生肷齒效應之手段係一種針對線圈扭力6 〇 〇施加一 嵌齒力量使小扭力變大,大扭力變小的機制,且使其嵌齒 扭力7 0 0與線圈扭力6 〇 〇同時發生,以產生理想的合成扭力 800輸出,。意即,對於線圈扭力具有負載作用的嵌齒扭力 係針對線圈扭力作反比例輸出以調整杻力大小,俾促進馬 達的運轉更為穩定、順遂。 關於具備此項嵌齒功能之馬達’先後已有多項提案, 如美國專利案4 6 2 0 1 3 9、4 7 5 7 2 2 2及日本特開平7 — 21 3 0 4 1號 公報寻。這些提案之目的均係針對線圈扭力波形6 〇 q產在 一制衡用嵌齒扭力波形7 0 0負載,以達到理想的合成扭力
M:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP.PTD 第 5 頁 413976 五、發明說明(3) 波形8 0 0。 另一方面,由於線圈扭力及嵌齒扭力和一般磁極之間 有1 /4的相位差存在,因此,似有必要依轉子迴轉方向在 拔齒扭力變為零之位置施以產生嵌齒效應之手段。 【擬解決課題】 上述美國專利案4620139及4757222其產生嵌齒效應之 手段如圖1 0所示’其中’鐵芯44〇係以連結或***方式安 置於固定子嵌制軛420之上並指向轉子磁石31〇。另外尚有 一種不同的結構如圖1 1所示’其中一固定子嵌制軛4 2 〇之 盤面設有扇形缺口’似為產生嵌齒效應而設,然此種嵌齒 效應之產生手段4 5 0與做為基準之電樞線圈其附著位置有 密不可分的關係,因此,設定正確位置非常不易。 意即,於設定嵌齒效應之手段前,通常已先將電樞線 圈4 3 0接合於固定子嵌制輛4 2 0之上,然後從該電柩線圈 4 3 0開始’逐一尋找適合設定產生嵌齒效應手段的位置, 之後始能固定或***該鐵芯440及切割該固定子嵌制軛420 之扇形缺口’只是位置的設·定非借助特殊打造之治具難奏 其功。 尤其是,一對電樞線圈4 3 0係分別設置於該固定子嵌 制軛4 2 0頂面之兩對應位置,其他未設置部分顯將造成大 幅度的磁力損失’同時,其所形成的線圈扭力也會降低, 以致不能從馬達獲得預期的驅動扭力而影響運轉性能。 另一方面,日本特開平7-213041案如圖十二所示,其 係於離開死點某一配置角/9位置(〇 < 0 < π / 2)設置磁性
M:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD 第 6 頁 413976 五、發明說明(4) ^ 體460做為產生嵌齒效應之手段’特別是,此磁性體46〇為 一螺栓造型,可同時用以固設印刷電路板41 〇及固定子歲 制軛420。 然而,螺栓之功能與其做為嵌齒效應的手段還不如用 來固定印刷電路板410及固定子嵌制軛420更為實際。因 此’若使用該磁性螺栓固定印刷電路板41 0及固定子嵌制 軛420時,其與轉子磁石3 1 0之間隙可能將隨各螺栓之不同 而改變,其所產生的嵌齒扭力也會有所差異。 從而,基於各螺栓栓鎖程度的差異性,勢將造成其與 轉子磁石3 1 0間磁力的強弱不一,乃至於導致驅動扭力不 穩定的現象。 特別是,將螺栓型磁性體4 6 0安置在一具小型馬達之 中本就極度困難,如果還必須進行各栓鎖程度之調整,則 難度更高,是以此法完全不能應用於微小馬達。 本發明之首要目的係形成一能將固定子嵌制軛上有效 線圈扭力極大化之特殊形狀電枢線圈,次以該電樞線圈之 各頂點為基準,依預設角度將嵌齒效應用複數個小突塊一 體成型於固定子嵌制輛上以提供一僅需較小電流即可產生 理想驅動扭力且輸出穩定之單相碟式無整流子直流馬達。 本發明之第二目的係藉由嵌齒效應產生用小突塊其形 狀之簡單變化,以因應多用途之扭力需求。 本發明之第三目的係在於,即使供應之電流甚小亦可 確保穩定且充分的驅動扭力。 【改善方法】
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為達到上述目的,本發明係將附著於一固 之電枢線圈設計成一封閉式環狀線圈,其設有 子磁石所含各個磁極總數之半的複數個頂點, 頂點間均保持同-間隔;又’連接各頂點之連 ^之ΐ杈方向往内彎曲、凹入;最主要的部分 點,算,依轉子磁石之迴轉方向於設定角度安 生欣齒效應用小突塊,其係—體成型並突出於 軛之上。 一電樞線圈之頂點數目實與產生嵌齒效應用 當’且均作等間距排列。 從而,本發明係以從固定子嵌制軛突出而 應產生用各小突塊為基準,將電樞線圈固定於 由於嵌齒效應產生用小突塊之形成及電枢線圈 簡單化’非但可以提高生產效率,而且,即使 較小時,也能同樣發揮理想的驅動扭力及提供 動性能。 【實施例說明】 為便於進一步瞭解本發明之目的、形狀、 及效用·#,兹舉實施例配合圖式詳細說明之: 圖式簡單說明〜 第1圖係實施例之單相碟式無整流子直流馬s 面圖。 | 弟2 0 (τ'第1 0中所%單相碟式無整流子直流 定子联制幸厄 總數量為轉· 且各相鄰兩 結邊係依轉 是:從各頂 置複數個產 固定子嵌制 小突塊相 立之换齒致 正確位置。 之組裝均已 供應之電流 一穩定之驅 結構、特徵 L之垂直斷 馬達之立
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413S76 五、發明說明(6) 體分解圖。 第3圖(a)〜(d)係本發明之多樣實施形態示意圖。 第4圖(a)、(b)係本發明之嵌齒效應產生用小突塊之形 成示意圖。 第5圖係本發明之嵌齒效應產生用小突塊之形狀及其對 應嵌齒扭力波形變化圖。 第6圖係本發明之有效扭力提昇原理示意圖。 第7圖係本發明之具有直線連結邊之電枢線圈示意圖。 第8圖係一般單相蝶式無整流子直流馬達之垂直斷面圖 第9圖係單相蝶式無整流子直流馬達之輸出波形圓。 第1 0圖係先前技術之嵌齒效應產生用小突塊之一實施例 示意圖。 第11圖係先前技術之嵌齒效應產生用小突塊之另一實施 圓。 第1 2 .圖係先前技術之嵌齒效應產生用小突塊之另—實施 例示意圖。 圖示標號說明〜 1 · ...支撐座 11 ·. •轴承座 2 · • •轉轴 3—— · •轉子 31 .· •磁性故制輥 32 · .轉子磁石 4 · • _ .固定子 41 · · .印別電路板 42 • ·_固定子嵌制輕 43 · •電ί區線圈 44 ·.嵌齒效應產生用 小突塊 5 • * •轴承
M:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD 第 9 頁 413976 五、發明說明(7) 100 · · •支撐座 200,· •轉軸 310 ·. .已磁化多極轉子 400 · · ‘固定子 420 ·. •固定子嵌制輛 440 · · •鐵ίί 110 ,.轴承座 3 0 0 ·..轉子 磁石 4 1 〇 ...印刷電路板 4 3 0 · ••電樞線圈 450 460 700 800 嵌齒效應之產生手段 螺栓型磁性體 6 0 0 ...線圈扭力波形 制衡用嵌齒扭力波形 合成扭力波形 a .··.嵌齒效應產生用小突塊的寬度 b . . 嵌齒效應產生用小突塊的高度 L .,,,有效長度(頂點連結邊呈内凹者) κ ....有效長度(頂點連結邊呈直線者) 如第1圖及第2圖所示,本發明係一單相但無整流子之 碟式直流馬達’底部設一支撐座1 ’其上方設一轉子3,該 支撐座1及該轉子3之中心部位係以一轉軸2連結之。 該轉軸2之上端部固定於該轉子3之底面中央,下端部 則***一位於該支樓座1之中央且上端呈突出管狀之一軸 j 承座11内部,固定於該軸承座Η内部之該轉軸2係藉由一 軸承5之支撐以利迴轉。 該轉子3為馬達之轉動機件,其底面固設一轉子磁石 3 2緊罪於一磁性嵌制軛31 ^該轉子磁石3 2呈環狀,係由ν 極與S極交互排列所形成,具有2 ρ個極數(ρ為丄以上之整
M:xC〇-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD 第 10 頁 413976 五、發明說明(8) 數) 2次,該軸承座1 1位於支撐座丨之中央部位,其上端 部ί Ϊ ί突起且外圓直徑略小於底部並形成-環狀階梯。 Ρ刷電路板41及-固定子.嵌制軛42堆置於階梯之上,萨 格配一電柩線圈4 3而構成一固定子4。 =上述固定子4中,印刷電路板41係藉由兩面均有構 ί之山路攸外部引入單相電流供電於該電樞線圈4 3。該固 定子肷制軛42為一導電性平板,係堆設於該印刷電路板41 之上而舁忒轉子磁石32呈對望之勢。又,上述固定子嵌制 辆42之上表面貼附與該轉子磁石32相互作用而產生磁力之 該電框線圈4 3。 第3 (a)〜(d)像本發明之實施例形態圖,於本發明 之所有場合中,該電樞線圈4 3均表示—貼附於該固定子嵌 制軛i之上且具有以同一間距分隔之複數個頂點並呈一封 閉式環狀線圈;又’自各頂點起算及依該轉子磁石32之迴 轉方向,按设定角度令嵌齒效應產生用小突塊44.拿數自該 固定子嵌制輛.42突起而立。 故電框線圈43之頂點數目為該轉子磁石32磁極總數之 ί / 2,而自各頂點起始至—任意角度所設置之嵌齒效應產 生用小突塊44係與頂點數目同。 換言之,若該轉子磁石32之磁極總數共有6極,則該 電樞線圈43設有3個頂點;磁極總數若8極,則頂點有4 ; |磁極總數為1 0或1 2,頂點則為5或6,餘類推。
413976 五、發明說明(9) 邊也有一定的曲率半徑,雖然朝向轉軸的半徑方向内- f基本上以不脫離該轉子磁石32之磁極寬度範圍為原則t :古:第7圖所示’該電樞線圈43各頂點之連結邊即便形 成直線亦無不可。 盘人,設置於該固定子嵌制軛42之上的電樞嫌3係 f轉子磁石32相互間發生磁力作用以輸出線圈扭力,而藉 由產生嵌齒效應以施加負載於該電枢線圈43之小突塊44係 一體成形者。 嵌齒效應產生用小突塊44係藉由該電樞線圏43之各頂 點做為起.始基準點,依轉子磁石32之迴轉方向移動一任意 角度但以不超出一定範圍之位置,唯不可與電樞線圈43疊 置。易言之,可以形成小突塊44的角度與轉子磁石32之一 磁極的寬度相當;即,全部磁極共360度,除以磁極數後 取其1 /4。 例如’轉子磁石32具有6極之場合’則每一磁極分配 到的角度是360度/6 = 60度’其1/4等於15度;即,產生嵌 齒效應之小突塊44的位置應落在自電枢線圈4 3之各頂點起 算’依轉子磁石32之迴轉方向向前移動15度角的地方。 據此方式計算,設轉子磁石3 2之磁極數為8 ' 1 〇甚或 1 2極k ’則礙齒效應產生用小突塊4 4之設定位置當分別離 開該電柩線圈4 3之各頂點11. 2 5度、9度及7. 5.度。 其次’:用以產生嵌齒效應之小突塊4 4亦可採用如第4 圓(a)、(b)所示之方式’將平板狀固定子嵌制軛42之部 分切開後往上折起’成為更接近轉子磁石3 2之形態;或採
M:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD
413976 五、發明說明(10) 取另一不同的 在其上表面同 . 再者*轉 度,所以,用 而不是和該電 子磁石3 2迴轉 力,_而其發生 形成一個或以 種不同的叙齒 果。 做法’即利用模具製作 時一體形成複數個小^定子&制輟42時’ 子迴轉時’由於死點的 ° 於產生敌齒效應之小突:成都有一定的角 樞線圈43之頂點等數44如果僅設€ 一個 時與該電樞線圈43發生带…不可亦即,轉 零扭力的㉟分經常是纟,磁作用I生線圈扭 上小突塊之效用可能箄個角度,是以僅 寺同或類似於為因應各 扭力需求而形成複數個小突塊所能達到的效 山又如第5圖所示,該等小突塊44形狀的改變亦可促使 肷齒扭力產生多樣的變化。此項特性可因應馬達用途不同 而改變轉子磁石3 2極性者之需要。 此即,轉子磁石3 2之著磁結構一旦改變,其線圈扭力 之輸出亦將隨之改變’為能充分利用已經改變之線圈扭力 以獲得理想的合成扭力起見,嵌齒扭力乃不得不配合調 整,最簡車可行的辦法莫過於改變嵌齒效應用小突塊4 4的 形狀。 第5圖t ’嵌齒效應產生用小突塊44的高度b可決定嵌 齒扭力的大小’其寬度a則決定產生嵌齒效應的電角(轉子 磁石上兩磁極的合併角);其中’特別是產生嵌齒效應用 小突塊44頂端的寬度a ’其能決定嵌齒扭力最大變化部分 的變動程度。因此’若能將該等做適度之調和,應不難產 生可和線圈扭力充分配合的嵌齒杻力。
413976 五、發明說明(π) 上述追隨線圈扭力變化的嵌齒效應產生用小突塊44除 可在大小方面,即寬度a與高度b,改變以資應變外,亦可 選用不同材質使輸出的嵌齒扭力產生多樣性變化。所以, 如果能適當調整小突塊44的材質,當亦能同樣取得一與線 圈扭力形成最佳拍擋的嵌齒扭力,並進而獲得理想的合成 扭力輸出。 其次,如圖6所示,該電樞線圈4 3之各連結邊依轉軸 之半徑方向内彎較直線形狀為佳,再若其端部能與該轉子 磁石3 2之圓周形成内接形態則更佳。 根據佛萊銘的左手法則,因有效線圈扭力F = IL B,而 N、S極發生的磁力線垂直投射於線圈之半徑方向部分始能 產生有效推力,故線圈之有效長度L愈長則愈佳,線圈扭 力也愈大,從而亦得以相對降低電流消耗。 是以,頂點間連結邊呈直線時,其落在轉軸半徑方向 之有效長度K明顯不如連結邊呈内凹者落在轉軸半徑方向 之有效長度L。由於後者產生之線圈扭力較大,相對的電 流I可以減少,其能降低電流損失乃是一大剎點。 另一方面,形成於該固定子鼓制輥42之上的嵌齒效應 產生用小突塊44,若使其設於可接觸到該電樞線圈43之位 置,則可同時兼具導引電框線圈43固設之導塊功能,無需藉 助於其他治具即可將其安設於正確位置。如此,該電樞線 圈4 3已不至於四處溜動,亦便於利用接著劑將其黏貼於固 定子嵌制軛42之上的後續工作。 因而,非但不再需要往常使用的特殊治具,甚至組裝
M:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD 第 14 頁 413976 五、發明說明(12)
=種工具及連帶工程亦得-併省略 環狀物以簡化線 磁石間之磁損姐 本發明係將電樞線圈設計成一封閉式 圈之製作’且能大幅降低電樞線圈與轉子 提高馬達的扭力及效率。 一 再者藉由固定子嵌制軛上發揮嵌齒效應用小突塊之 一體成形化,可縮短小突塊的形成工輕。 1其次.,由於嵌齒效應產生用小突塊在大小或形狀方面 之變化更為自&,因應馬達用途或轉子磁石著磁結構之改 變也更為容易。 ▲ 尤其是,利用製作固定子嵌制軛的同時一併完成嵌齒 效,產生用小突塊,對於量產化十分有利;尚且,預先在 固疋子傲制扼形成嵌齒效應產生用小突塊,在後續設置電 樞線圈時具有導引及暫厝功能,便於將電枢線圈簡單而正 確地安置於固定子嵌制軛上以提升產能。
Claims (1)
- 413976 六、申請專利範圍 " ------ h —種=相碟式無整流子直流馬達,包括: 一緊靠轉子磁石嵌制軛而固定於一 石,係由N極與S極交互配列形成; 、狀轉子磁 一位於上述轉子磁石對面同—. 一設置於上沭囡宁工β在丨土袖在上之固疋子嵌制軛; 1於上述固疋子嵌制概表面之封閉式環 圈’ k經由一印刷電路板接受 是,水 ^ ^ 女又^•源供應且其面積範圍涵 蓋該轉子磁石之全部磁極; 、 一固定子,係與該轉子磁石相互作用而產生電磁力者; 一個以上嵌齒效應產生用小突塊。 2.如申請專利範圍第1項所述之單相碟式無整流子直流馬 達’其中環狀轉子磁石具有複數個2P磁極(p為1以上之 j 正整數)’且各磁極具有相同面積。 3 *如申請專利範圍第1項所述之單相碟式無整流子直流馬 達,其中嵌齒效應產生用小突塊為一體成型,係以固定 子之電柩線圈各頂點為基準,分設於離開該轉子磁石之 一磁極對應角(3 60度/全部磁極數)1/4之位置。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之單相碟式無整流子直流馬 達,其中該封閉式環狀電枢線圈之頂點數為該轉子磁石 全部磁極數之1 / 2,該等頂點之位置設於該轉子磁石之 外徑近旁。 5.如申請專利範圍第2項所述之單相碟式無整流子直流馬 達,其中連接固定子電梅線圈該各頂點之各連結邊具有 | 一定之曲率半徑,係朝向轉轴之半徑内彎。 | 6.如申請專利範圍第3項所述之單相碟式無整流子直流馬Μ:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIΡ. PTD 第 I6 買 413970 六、申請專利範圍 達,其中固定子電樞線圈之内凹該各連結邊係内接於該 轉子磁'石之内徑面。 7. 如申請專利範圍第2項所述之單相碟式無整流子直流馬 達,其中連接固定子電枢線圈該各頂點之各連結邊亦得 為近於直線形狀者。 8. 如申請專利範圍第1項所述之單相碟式無整流子直流馬 達,其中該嵌齒效應產生用小突塊之個數係以該轉子磁 石全部磁極數之1 / 2為原則。M:\CO-FORM\PT\NEW-APPL\255-KRIP. PTD 第]7 頁
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-
1998
- 1998-11-17 TW TW87118966A patent/TW413976B/zh not_active IP Right Cessation
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WO2018233053A1 (zh) * | 2017-06-20 | 2018-12-27 | 惠科股份有限公司 | 显示面板的驱动电路、方法及显示装置 |
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