TW479396B - A brushless motor of single phase - Google Patents

Description

drivj ! ^ diSk 心“6)，軟碟驅動（fl0^ydisk ，々部風扇（cool ing fan)等小型精密機器為轉動 極Ϊ或風扇而使用的錠子馬達（SPindle motor )的種類 f中冷卻風扇（cooling fan)是不需要精密控制只需 要間早的轉動而大部分使用低價的無電刷馬達。 此些無電刷馬達是幾乎磁鐵置於定子的半徑方向上的 放射式2相轉動方式，但是近來隨著更簡化又廉價的趨勢 而使用單相或2相的轉動方式也增多了。可是單相的轉動 方式會發生不能機動的止點。 第1圖是圖示現在多使用於冷卻風扇（cool ing fan) =無電刷馬達的一個例子，在下部為平板架（丨），此平板 架上貼印刷電路板（2 )，在平板架的中心部份具備往上突 出的管形狀支架（la)。尚有在支架（la)的外周面結合堆積 多個定片的定子（3)，此定子具備往放射方向延長形成的 複數個架子（3a)而繞單相的線圈。

上述支架（1 a )的内部裡插進去能迴轉的軸（5 )，此軸 的末端上結合圓筒形狀的轂（6 )。上述轂（6 )是把外面的末 端部份往下延長的圓筒形狀，而内面對著定子（stat〇r) (3)的末端貼著磁鐵〇a)，定子與磁鐵之間具有均勻的空 隙。 此些轂（6)在圖上未圖示，但是周圍形成刀片而具有 風扇馬達功能。 具有如上述結構的單相無電刷馬達是以定子與磁鐵之

第7頁 五、發明說明（2) 門的相互作用時所產生的電磁力來形成轉動力，以此轉動 力迴轉轂（6)。 在如上述單相無電刷馬達的結構上，若把繞著定子 (3)上的線圈形成為單相，線圈（4)如第二圖所示會發生線 圈轉矩（coil torque)和嵌齒轉矩（c〇gging t〇r(lue)。 此時會發生矩線圈轉矩（coi 1 t〇rque)的零點和線圈 轉矩跟後齒轉矩的合成轉矩的領點一致的部份，而不能起 動’通常此部份稱為止點（dead-p〇int)。 後齒轉矩（cogging torque)是定子的未端與磁鐵之間 斤產生的轉矩（torque)，此些嵌齒轉矩（COggjng torque) 與線圈轉矩（coil torque)不讓合成在零點，而使馬達順 利地轉動。 但是如第3圖，使形成在架子（3a)未端的定子齒 (Stator teeth)(3b)與磁鐵（6a)具有均勻的空隙邊，邊成 為對稱結構的話，在定子齒（Stat〇r teeth)(3bHs中心和 磁力中心會一致。 即’因磁鐵（6a)的極中心要與定子齒（stator teeth) (3b)磁力中心一致的性質，定子齒常與磁鐵（6a)的一個極 起作用。 如此定子（3)的定子齒只有與磁鐵（6a)的一個極起作 用的話’定子齒（3b)和磁鐵（6a)只做互相往半徑方向引或 推的作用’而轂（6 )固定的狀態之下不能轉動。 因此’為消除止點（deacj_p〇int)，向來提示過如第4 圖和第5圖形狀的改善定子（3)結構的方法。

、發明說明（3) 然而，以定子齒（3b)的極 =面成為非對稱或為定子齒（3b)和=’使對向磁鐵（6a) J為非對稱，需要決定非對稱量的相告(=間的空隙形 生製作效率及生產率降低的問題。田精…的工作而會發 本發明的主要目的是切斷定 而在定子齒(3b)使厚度為非對稱，；片的局部’ (dead-point)。 更間易4除馬達的止點 為了達到此目的，根據本發明以姓人其 出支架的平板架；貼在上述的平板架5二;T狀的往上突 上述的支架内的可迴轉的軸；結人在缸板；插進去 的周圍往下延長的fc;貼在上“ 上端而上面 上述軸的外周面而以放射形狀延；：=磁=結合在 形成定子齒（3b)的多數個定片，因 上堆積 與其圓周長度的中心不同而呈有f S=2(3b)的圓周長度 消除止點―lnt)的定;因此會 定片=== = =達’尤其是關於使堆積多數個 =疋子的疋子齒的厚度成為非對稱，而能消除馬達的 止點（dead-point)的單相的無電刷馬達。 如第6圖所示，本發明是大分為定子（12〇)和轂 (130) 定子轂在半徑方向迴轉的結構是與傳統方式類 似。 、 進一步說，在定子架（11 0 )中心部份結合管形狀而往 上犬出的支架（1 11 )，而支架的外周面附著印刷電路板 (11 5 )。此牯，上述印刷電路板（丨丨5 )從外流進電，而流電 479390 五、發明說明（4) 於線圈（1 2 5 )。 在印刷電路板上部裝堆積多數個 定子（120)而固定。此定子（12〇) a )來形成的 丄l UZU)通常具備往放射形方仓為 形成的複數個架子（121)而繞單相的線圈。于化方向為 上述支架（111)的内部裡插進去以軸承 能迴轉的軸（1 40 )，此軸的東踹台t、α絲L丄人）毛支掉而 轂（13〇)。 匕軸的末知月匕迴轉地結合圓筒形狀的 與軸(140) 一起迴轉的-體迴轉體，而 ==了延長。此毅⑴〇)的延長部份與定子⑽）保持一 轂（13〇)的延長部份的外周面往放射方向形成多 的而f轉時能起風，具有風扇馬達的功能。ί ♦浐來：Γ ΐ疋在轂多形態的動力傳達因* ’即利用帶或 回輪木能起動另外裝備。 述^(13〇)延長部份的内周面附著磁鐵（135)，磁 祚用# /4疋子齒（Stat〇r teeth)(122)具有空隙，以相互 作用形成電磁力。 本^明疋要得到為消除單相的無電刷馬達（丨〇 〇 )的止 相P〇lnt)的嵌齒轉矩（⑶以1 torQue)，為得到理 心甘入回轉矩（cogging torque)，切斷定子齒（122)的局 部而使厚度成為非對稱。 上、 v說’上述的定子（120)具有空隙非對稱結構而 月且矛、馬達不能起動的止點（dead-point)。 士 〃有上述特徵的定子齒（1 2 2 )會具有多形狀的非對稱結

第10頁 479396 五、發明說明（5) 構，在本發明形成為如第7圖或 如第7圖所示定子⑴二V、人3圖所不的結構。 多數個形成定子齒(12:(:定 構’在此切斷上述定子齒(122) 一端的局部二 的中心線（m)成為非對稱形狀。 、子（121) 進一步說，上述定子（120)為形成在定 ⑽)圓周的長度不同地形成而圓周長度的中心 因此一個側面成為階梯形狀。 门 定片(1 2^，）：：： ’也會形成同時切斷上端部和下端部的 疋片（120 )而除去一部份的結構。士。川圖所示 (120)具備以垂直軸方向（v)堆積的多數個定片 片（120 )的各定子齒（122)具有同圓周u)，對架 的中心線（ffl)各定子齒（122)的中心在不 ^ 對稱結構。 叩化成非 然而，如第12圖或第13圖所示，定子（12〇)不 多數個的定片（12〇，）而為單一體時，把定子齒（122 3 = 橫方向切斷，以切斷面（c)為中心製作上下不同大小 2齒（122a)，（122b)而也會形成為定子齒（122)的非對稱^形 進一步說，把上述定子齒（122a)，（122b)軸方向（v)么 法線地切斷時，不同地形成以切斷面（c )為中心置於上”、、 的疋子齒（122a)，（122b)的形狀，而會使定子（12〇)成 根據上述形成定子（12〇)，對向磁鐵（135)的定子會

479396 五、發明說明（6) ' -------^ (122)斷面積會形成為非對稱結構。因此定子、 子（121)為中心定子齒（122)兩側面的厚度不同而==架 (122)和磁鐵（135)作用時對向面之間會產生偏差。 齒 此時，如第8圖所示，定子（12〇)和磁鐵（135)之間 保持一定的空隙，使對向磁鐵（135)的定子齒（122) 應面對稱極中心而維持安定的磁通量的移動。 切辦成為疋子齒（122)的一側面的定片（12〇，）時， 上述所不，為與磁鐵（135)形成安定的磁路，維持至小一如 個以上未切斷的定片（120,）而切斷的部份可調整、。、— 形成上述結構的本發明是從外流進的電源=過印刷 路板（115)而通電在繞圈於定子（12〇)的架子（121)的線 上（125)，在定子（120)的各定子齒（122)形成電場，此時 以置於電場與各定子齒（122)的對面方向的磁鐵（135)的 磁場互相作用來產生電磁力而起迴轉力。 此時如第9圖所示，因磁鐵（135)的極中心要與定子 齒（1 2 2 )的磁心一致的特性，磁鐵（丨3 5 )迴轉所定的角 度。因此通電在繞圈於定子（12〇)的架子（121)的線圈 125)，定子齒（122)和磁鐵（135)之間會產生把磁鐵（135) 往迴轉方向推或拉的力量而會持續迴轉附著磁鐵（135)的 轂（130)。 並且雖然斷電磁鐵（135)的極中心又起與定子齒（122) 的磁心一致的作用，而定子齒（丨22 )回歸如第9圖所示的 狀態’因此會消除止點（dead-point)。 第1 4圖所示根據本發明從外流進的電源通電在線圈上 479396 五、發明說明（7) (125)而所致的嵌齒轉矩（cogging torque)與線圈轉矩 (coil torque)以及合成轉矩。 磁鐵（135)和疋子齒（122)的對向面成為非對稱纟吉構 而嵌齒轉矩（cogging torque)與線圈轉矩（c〇ii torque) 不讓合成在零點，因此完全消除止點（dead-p〇int>。 據本發明，以切斷成為定子齒（1 2 2 ) —側面的定片 (120’）的一部份定子齒（122)能消除止點（dead-p(Dint)，

而提高製作性和生產性。並且為了產生需要的嵌齒效應， 只考慮定片（1 2 0 ’）的切斷大小和要切斷定片的選擇，而有 易於調整嵌齒效應的優點。 因此本發明以使定子齒（1 2 2 )的厚度為非對稱的定子 齒（122)簡單的結構改善易於消除止點（dead_p〇int)而會 提高馬達（1 0 〇 )的性能。尤其是據定子齒的非對稱比率變 化肷歯效應，而易於調整後齒效應會更增加製品設計的自 由。

第13頁 479396 圖式簡單說明 第1圖是傳統的單相無電刷馬達的侧斷面圖。 第2圖是傳統的單相無電刷馬達的轉矩波形圖。 第3圖是第一圖的a-a線斷面圖。 第4圖是在第一圖的單相無電刷馬達上定子的另一個 施行例子的斷面圖。 第5圖是第一圖的單相無電刷馬達上的定子的另一個 施行例子的斷面圖。 第6圖是根據本發明的單相無電刷馬達的分析圖。 第7圖是圖示第六圖的單相無電刷馬達上的定子。 第8圖是據本發明的單相無電刷馬達的平斷面圖。 第9圖是圖示第八圖的起動狀態。 第1 0圖至第1 3圖是根據本發明的定子的另一個例 子。 第1 4圖是根據本發明的轉矩波形圖。 【圖示標號說明】 1 ------ 平板架 la ——支架 2------ 印刷電路板 3 ------- ——定子 3 a ----架子 3b------- 疋子齒 4------ ---- 線圈 5 ------- ---- 車由 6------ ----轂 6 a 磁鐵 100 ---- 馬達 1 10------ ——定子架 111----- ——支架 1 15------ ---- 印刷電路板 120 疋子 120,----- ——定片

第14頁 479396 圖式簡單說明 121------- --架子 122, 122a, 122b----定子齒 125 線圈 130- -------- 暈支 135------- 磁鐵 140- 轴 141------- 軸承 第15頁

Claims (1)

1. 479396

   貼在 插進 結合 貼在 結合 成定 度的 定子 2、 的外3、 以兩4、 以 貼在 插進 結合 貼在 結合 成定 樣， 一種單相無電刷馬達，其包括： 以、结合管形狀的往上突出支架 上述平板架的印刷電路板； 去上述的支架内的可迴轉的軸； 在上述轴的上端而上面的周圍往 上述轂内周面的磁鐵； 在上述轴的外周面而以放射形狀 子齒的多數個定片，因定子齒的 +心不同而成為空隙非對稱結構 來形成其中央部份的單相無電刷 如申請專利範圍第1項的單相無 周面往放射方向形成起風的刀片 ^中請專利範圍第1項的單相無 張以上的多數定片為形成。 一種單相無電刷馬達，其包括： 1吉合管形狀的往上突出支架的平 上述平板架的印刷電路板； 去上述的支架内的可迴轉的軸； 在上述軸的上端而上面的周圍往 上述轂内周面的磁鐵； 在上述軸的外周面而以放射形狀 子齒的多數個定片，定片的各定 圓周長度的中心為不同而成為空 的平板架； 下延長的轂； 延長的架子末端上3 圓周長度與其圓周Ί ’因此會消除止點# 馬達。 電刷馬達，在上述^ 為其特徵。 電刷馬達，上述定_ 板架； 下延長的轂； 延長的架子末舞 子齒的圓周長肩 隙非對稱結構，

   479396 六、申請專利範圍 會消除止點的定子來形成其中央部份的單相無電刷馬達。 5、 如申請專利範圍第4項的單相無電刷馬達，在上述轂 的外周面往放射方向形成起風的刀片為其特徵。 6、 如申請專利範圍第4項的單相無電刷馬達，上述定子 以兩張以上的多數定片為形成。 7、 一種單相無電刷馬達，其包括： 以結合管形狀的往上突出支架的平板架； 貼在上述平板架的印刷電路板； 插進去上述的支架内的可迴轉的軸；

   結合在上述軸的上端而上面的周圍往下延長的轂； 貼在上述轂内周面的磁鐵； 結合在上述軸的外周面而以放射形狀延長的架子末端上形 成定子齒，把定子齒以橫方向切斷，以切斷面為中心製作 上下不同大小定子齒的定子來形成的單相無電刷馬達。 8、 如申請專利範圍第7項的單相無電刷馬達，在上述轂 的外周面往放射方向形成起風的刀片為其特徵。 9、 如申請專利範圍第7項的單相無電刷馬達，上述定子 以兩張以上的多數定片為形成。

   1 0、如申請專利範圍第7項的單相無電刷馬達，上述定 子以單一體為形成。

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