TWI422123B - An axial flux winding device and a motor comprising the axial flux winding device - Google Patents

Description

軸向磁通繞組裝置及包含該軸向磁通繞組裝置之馬達

本發明係關於一種繞組裝置及包含該繞組裝置之馬達，詳言之，係關於一種軸向磁通繞組裝置及包含該軸向磁通繞組裝置之馬達。

習知內轉子薄型馬達及薄型振動馬達(參考US6,417,589及US6,479,914)多為徑向磁通，且為具有鐵心繞組之結構。而後，為能使馬達薄化，內轉子薄型馬達多採用軸向磁通及無鐵心設計(參考US6,534,886、US7,157,823及US6,005,324)。其中，US6,534,886所揭示即為採用軸向磁通及無鐵心以薄化馬達振動馬達之設計。在US7,157,823中，更透過在薄型振動馬達電路板上設置集中繞式繞組線圈以及線路佈線之配置設計，使馬達再微小化。

內轉子薄型馬達採用軸向磁通設計雖可有效薄化馬達，然而，由於磁石僅有具吸力之單面對應繞組，其僅有單面定子提供導磁，會有軸承磨損、效能較低等問題。為改善磁石僅有單面產生吸力所造成之缺點，內轉子、軸向磁通薄型馬達可採用雙側繞組之三明治結構(參考US6,940,206)。此類具有雙側繞組結構之軸向磁通薄型馬達，無論是採用繞組線圈配置設計或是將繞組線路施作於電路板之設計，因其結構具有雙側繞組線路，故需要另有雙側繞組線路之間的線路連接設計。

因此，有必要提供一種創新且具進步性的軸向磁通繞組裝置及包含該軸向磁通繞組裝置之馬達，以解決上述問題。

本發明提供一種軸向磁通繞組裝置，該軸向磁通繞組裝置用以設置於一轉子之相對二側。該軸向磁通繞組裝置包括一可撓性基板及一繞線組。該可撓性基板具有至少二載板及至少一橋部，該至少二載板位於該轉子之相對二側，該至少一橋部連接該至少二載板。該繞線組具有至少二繞線單元及連接該至少二繞線單元之至少一內部線路，每一繞線單元設置於相應之載板且具有至少一繞線結構，該至少一內部線路位於該至少一橋部。

本發明另提供一種軸向磁通馬達，其係包括一轉子、一殼體及上述之軸向磁通繞組裝置。該轉子具有一轉軸。於該轉子之至少一側之載板具有一貫孔，該貫孔係供該轉軸穿設。該殼體具有一基座及一遮蓋，該轉軸至少穿設過該貫孔且組設於該基座，使得該繞組裝置位於該基座與該遮蓋之間。

該繞線組及該可撓性基板可於同一製程中施作完成，其簡化該軸向磁通繞組裝置之線路分佈、製作程序，且改善該等繞線單元之間需額外線路連接之問題，故降低重複使用資源而減少成本且使馬達線路結構穩定，並達到空間上之薄化以節省空間。並且，透過本發明軸向磁通繞組裝置之設計與配置，可達到集中繞式或分佈繞式效果，且該繞線組可為多疊層結構，故可增加繞組之匝數。再者，本發明之軸向磁通繞組裝置可有效簡化軸向磁通馬達之組裝流程，且可彎折撓曲設置於該轉子之相對二側，故可使該軸向磁通馬達之尺寸微小化。

圖1顯示本發明較佳實施例之軸向磁通繞組裝置之展開示意圖；圖2顯示本發明之一轉子之示意圖；圖3顯示本發明軸向磁通繞組裝置設置於一轉子之相對二側之示意圖。配合參考圖1、圖2及圖3，本發明之該軸向磁通繞組裝置1用以設置於一轉子2之相對二側。該軸向磁通繞組裝置1包括一可撓性基板11及一繞線組12。要注意的是，依據不同之應用需求(例如：產生震動)，該轉子2亦可為一偏心轉子(如圖4所示)。

該可撓性基板11具有至少二載板及至少一橋部，該至少二載板位於該轉子2之相對二側，該至少一橋部連接該至少二載板。較佳地，該可撓性基板11係為一可撓性印刷電路板。在本實施例中，該可撓性基板11係包括二載板111、一橋部112及一外引伸部113，該外引伸部113連接其中一載板111。其中，在該可撓性基板11展開後，該等載板111係為串列排列(如圖1所示)。

該繞線組12具有至少二繞線單元及連接該至少二繞線單元之至少一內部線路，每一繞線單元設置於相應之載板且具有至少一繞線結構。在本實施例中，該繞線組12具有二繞線單元121、一內部線路122及一外接線路123，每一繞線單元121設置於相應之載板111且具有六個繞線結構124，該內部線路122位於該橋部112，且該外接線路123係設置於該外引伸部113。要注意的是，每一繞線單元121可具有相同之繞線結構，或者每一繞線單元121亦可具有不同之繞線結構。

該等繞線單元121係至少設置於該可撓性基板11之其中一側面。可理解的是，若該繞線組12具有較多繞線單元及內部線路，該等繞線單元121係可設置於該可撓性基板11之相對二側面，此外，熟悉此項技藝之人士亦可理解該可撓性基板11可為多層板結構，供較多繞線單元及內部線路設置。在本實施例中，該等繞線單元121係設置於該可撓性基板11接近該轉子2之相對二側面。可理解的是，該等繞線單元121可設置於該可撓性基板11遠離該轉子2之相對二側面，亦即，彎折後該等繞線單元121係設置於該可撓性基板11之外側表面。

另外，參考圖5、圖6，在不同應用中，該可撓性基板11可包括一第一數量之載板及複數個橋部，該繞線組12係包括該第一數量之繞線單元及與該等橋部相同數量之內部線路，較佳地，該第一數量係為大於2之偶數，且每二分之一第一數量之載板及繞線單元係分別層設於一轉子之相對二側，但不以此為限，位於轉子相對二側之載板及繞線單元數量可為不相同。要注意的是，在該可撓性基板11展開後，該等載板可為串列排列或陣列排列。

例如，在圖5中，該軸向磁通繞組裝置1之該可撓性基板11係包括四個(第一數量)載板111及三個橋部112，且該軸向磁通繞組裝置1之該繞線組12係包括四個繞線單元121，在該軸向磁通繞組裝置1展開後，該等載板111係為串列排列，該軸向磁通繞組裝置1經適當地折疊(例如：對折後，二端部分分別再反折)後，每二個(二分之一第一數量)載板111及二個繞線單元121係分別層設於該轉子2之相對二側(設置方式可參考圖3)；在圖6中，該軸向磁通繞組裝置1之該可撓性基板11係包括六個(第一數量)載板111及五個橋部112，且該軸向磁通繞組裝置1之該繞線組12係包括六個繞線單元121，在該軸向磁通繞組裝置1展開後，該等載板111係為陣列排列，該軸向磁通繞組裝置1經適當地折疊(例如：對折後，二端部分分別再經二次反折)後，每三個(二分之一第一數量)載板111及三個繞線單元121係分別層設於該轉子2之相對二側(設置方式可參考圖3)。

在上述實施例中之轉子2係具有一軸孔22之結構(參考圖2)，要強調的是，在其他應用中，本發明之轉子2可具有一轉軸21(參考圖7及圖8)。其中，於該轉子2之至少一側之載板111具有一貫孔114以供該轉軸21穿設。例如：參考圖7，該轉軸21係軸設於該轉子2之一側，於該轉子2該側之載板111具有一貫孔114，於該轉子2之另一側之載板111則不具有貫孔，該轉軸21穿設過該貫孔114，使得該軸向磁通繞組裝置1設置於該轉子2之相對二側；參考圖8，或者，該轉軸21係軸設於該轉子2之相對二側，於該轉子2之相對二側之載板111具有貫孔114，該轉軸21分別穿設過該等貫孔114使得該軸向磁通繞組裝置1設置於該轉子2之相對二側。

在應用上，本發明之軸向磁通繞組裝置1係可廣泛地應用於微型風扇馬達、硬碟或光碟機主軸馬達、手機振動器、微型泵浦、微發電機、散熱模組、具有薄型馬達之電子產品。

圖9顯示本發明較佳實施例之軸向磁通馬達之***圖。配合參考圖1、圖3及圖9，該軸向磁通馬達3係包括一轉子2、一殼體31及一軸向磁通繞組裝置1。該軸向磁通繞組裝置1係為圖3所示之軸向磁通繞組裝置1，在此不再加以贅述。在本實施例中，該轉子2之軸孔22中設有一轉軸21。於該轉子2之至少一側之載板111具有一貫孔114，該貫孔114係供該轉軸21穿設。

在本實施例中，該轉軸21通過該軸孔22軸設於該轉子2之相對二側。可理解的是，該轉子2亦可為如圖7或圖8所示，該轉軸21軸設於其中一側或相對二側之一體成型之轉子2。

每一載板111具有一貫孔114，該等貫孔114係對應該軸孔22。該殼體31具有一基座311及一遮蓋312，該轉軸21分別穿設過該軸孔22及該等貫孔114組設於該基座311及該遮蓋312，使得該基座311與該遮蓋312結合後，該繞組裝置1位於該基座311與該遮蓋312之間。

在本實施例中，該軸向磁通馬達3係包括圖3所示之軸向磁通繞組裝置1，然而可以理解的是，該軸向磁通馬達3亦可為具有如圖4之偏心轉子2之軸向磁通繞組裝置1之軸向磁通馬達。或者，該軸向磁通馬達3亦可為具有如圖5或圖6之繞線組12之軸向磁通繞組裝置1之軸向磁通馬達，且該轉子2係可為圖2或圖4所示之轉子2。

配合參考圖7及圖10，若該轉軸21係軸設於該轉子2之一側(接近該基座311)，於該轉子2該側之載板111具有一貫孔114，於該轉子2之另一側之載板111則不需具有貫孔，該轉軸21係穿設過該貫孔114且組設於該基座311，使得該軸向磁通繞組裝置1設置於該轉子2之相對二側，且該軸向磁通繞組裝置1位於該基座311與該遮蓋312之間。

在本發明中，該繞線組12及該可撓性基板11可於同一製程中施作於同一印刷電路板上，其簡化該軸向磁通繞組裝置1之線路分佈、製作程序，且改善該等繞線單元121之間需額外線路連接之問題，故降低重複使用資源而減少成本且使馬達線路結構穩定，並達到空間上之薄化以節省空間。並且，透過本發明軸向磁通繞組裝置1之設計與配置，可達到集中繞式或分佈繞式效果，且該繞線組12可為多疊層結構，故可增加繞組之匝數。再者，本發明之軸向磁通繞組裝置1可有效簡化軸向磁通馬達3之組裝流程，且可彎折撓曲設置於該轉子2之相對二側，故可使該軸向磁通馬達3之尺寸微小化。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1．．．本發明之軸向磁通繞組裝置

2．．．轉子

3．．．本發明之軸向磁通馬達

11．．．可撓性基板

12．．．繞線組

21．．．轉軸

22．．．軸孔

31．．．殼體

111．．．載板

112．．．橋部

113．．．外引伸部

114．．．貫孔

121．．．繞線單元

122．．．內部線路

123．．．外接線路

124．．．繞線結構

311．．．基座

312．．．遮蓋

圖1顯示本發明較佳實施例之軸向磁通繞組裝置之展開示意圖；

圖2顯示本發明之一轉子之示意圖；

圖3顯示本發明軸向磁通繞組裝置設置於該轉子之相對二側之示意圖；

圖4顯示本發明之一偏心轉子之示意圖；

圖5顯示本發明展開後呈串列排列之繞線組之示意圖；

圖6顯示本發明展開後呈陣列排列之繞線組之示意圖；

圖7顯示本發明軸向磁通繞組裝置之另一態樣之剖面圖；

圖8顯示本發明軸向磁通繞組裝置之又一態樣之剖面圖；

圖9顯示本發明較佳實施例之軸向磁通馬達之***圖；及

圖10顯示本發明另一實施例之軸向磁通馬達之剖面圖。

1．．．本發明之軸向磁通繞組裝置

2．．．轉子

111．．．載板

112．．．橋部

113．．．外引伸部

114．．．貫孔

Claims (29)

1. 一種軸向磁通繞組裝置，用以設置於一轉子之相對二側，該軸向磁通繞組裝置包括：一可撓性基板，具有至少二載板及至少一橋部，該至少二載板位於該轉子之相對二側，該至少一橋部連接該至少二載板；及一繞線組，具有至少二繞線單元及連接該至少二繞線單元之至少一內部線路，每一繞線單元設置於相應之載板且具有至少一繞線結構，該至少一內部線路位於該至少一橋部。
2. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中該可撓性基板係為一可撓性印刷電路板。
3. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中該可撓性基板另包括一外引伸部，該外引伸部連接其中一載板，該繞線組另包括一外接線路，該外接線路設置於該外引伸部。
4. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中該可撓性基板係包括一第一數量之載板及複數個橋部，該繞線組係包括該第一數量之繞線單元及與該等橋部相同數量之內部線路，該第一數量係為大於2之偶數，且每二分之一第一數量之載板及繞線單元係分別層設於該轉子之相對二側。
5. 如請求項4之軸向磁通繞組裝置，其中該可撓性基板展開後，該等載板係為串列排列。
6. 如請求項4之軸向磁通繞組裝置，其中該可撓性基板展 開後，該等載板係為陣列排列。
7. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中該等繞線單元係至少設置於該可撓性基板之其中一側面。
8. 如請求項7之軸向磁通繞組裝置，其中該等繞線單元係設置於該可撓性基板接近該轉子之相對二側面。
9. 如請求項7之軸向磁通繞組裝置，其中該等繞線單元係設置於該可撓性基板遠離該轉子之相對二側面。
10. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中該等繞線單元係設置於該可撓性基板之相對二側面。
11. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中每一繞線單元係具有相同之繞線結構。
12. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其中每一繞線單元係具有不同之繞線結構。
13. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其更用以設置於一偏心轉子之相對二側。
14. 如請求項1之軸向磁通繞組裝置，其係應用於微型風扇馬達、硬碟或光碟機主軸馬達、手機振動器、微型泵浦、微發電機、具有薄型馬達之電子產品。
15. 一種軸向磁通馬達，包括：一轉子，具有一轉軸；一軸向磁通繞組裝置，設置於該轉子之相對二側，該軸向磁通繞組裝置包括：一可撓性基板，具有至少二載板及至少一橋部，該至少二載板位於該轉子之相對二側，於該轉子之至少 一側之載板具有一貫孔供該轉軸穿設，該至少一橋部連接該至少二載板；一繞線組，具有至少二繞線單元及連接該至少二繞線單元之至少一內部線路，每一繞線單元設置於相應之載板且具有至少一繞線結構，該至少一內部線路位於該至少一橋部；及一殼體，具有一基座及一遮蓋，該轉軸至少穿設過該貫孔且組設於該基座，使得該繞組裝置位於該基座與該遮蓋之間。
16. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該可撓性基板係為一可撓性印刷電路板。
17. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該可撓性基板另包括一外引伸部，該外引伸部連接其中一載板，該繞線組另包括一外接線路，該外接線路設置於該外引伸部。
18. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該可撓性基板係包括一第一數量之載板及複數個橋部，該繞線組係包括該第一數量之繞線單元及與該等橋部相同數量之內部線路，該第一數量係為大於2之偶數，且每二分之一第一數量之載板及繞線單元係分別層設於該轉子之相對二側。
19. 如請求項18之軸向磁通馬達，其中該可撓性基板展開後，該等載板係為串列排列。
20. 如請求項18之軸向磁通馬達，其中該可撓性基板展開後，該等載板係為陣列排列。
21. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該等繞線單元係設置 於該可撓性基板之其中一側面。
22. 如請求項21之軸向磁通馬達，其中該等繞線單元係設置於該可撓性基板接近該轉子之相對二側面。
23. 如請求項21之軸向磁通馬達，其中該等繞線單元係設置於該可撓性基板遠離該轉子之相對二側面。
24. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該等繞線單元係設置於該可撓性基板之相對二側面。
25. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中每一繞線單元係具有相同之繞線結構。
26. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中每一繞線單元係具有不同之繞線結構。
27. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該轉子係為一偏心轉子。
28. 如請求項15之軸向磁通馬達，其中該轉軸係軸設於該轉子之相對二側，於該轉子之相對二側之載板具有一貫孔，該轉軸分別穿設過該等貫孔組設於該基座及該遮蓋，使得該繞組裝置位於該基座與該遮蓋之間。
29. 如請求項15之軸向磁通馬達，其係為微型風扇馬達、硬碟或光碟機主軸馬達、手機振動器、微型泵浦、微發電機、散熱模組轉動裝置、電子產品之薄型馬達。