TWI699960B - 油煙機風輪的無刷馬達結構改良 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種「油煙機風輪的無刷馬達結構改良」，是由一固定軸、一軸套筒、一定子線圈、一環形磁鐵、一中空外殼及兩側蓋組成，其中，該環形磁鐵的外環面是固定在中空外殼的內緣面上，且其內環面套置於定子線圈的矽鋼片外周緣面上，並相互間隔有一間隙；當電路驅動器啟動將電流通過定子線圈後，即可使環形磁鐵及中空外殼在定子線圈的矽鋼片外周緣面上同步產生轉動，且其產生的力矩大於習知環形磁鐵在定子線圈的矽鋼片內緣面上轉動的力矩，故在相同輸出功率的瓦特數下，其馬達體積的外徑可變小，使得裝設在油煙機的風輪內後，可增加風輪的吸風量及排風量。

Description

油煙機風輪的無刷馬達結構改良

本發明是關於一種「油煙機風輪的無刷馬達結構改良」，屬於油煙機使用的直流無刷馬達(BLDC Motor)的領域，其藉由馬達中環形磁鐵及中空外殼在定子線圈的矽鋼片外周緣面上轉動，所產生的力矩大於習知環形磁鐵在定子線圈的矽鋼片內緣面上轉動的力矩，故在相同輸出功率的瓦特數下，其馬達體積的外徑可變小，使得裝設在油煙機的風輪內後，可增加風輪的吸風量及排風量。

如圖1至圖3所示，是習知使用於油煙機內部的風機構造，由一風輪殼10、一離心式風輪20、一圓盤無刷馬達30、一馬達支架40及一電路驅動器50組成，其中，風輪殼10由兩相對稱的左風輪殼11與右風輪殼12接合而成，在該風輪殼10的左風輪殼11及與右風輪殼12的正面上分別穿設有相對稱的左進風口13與右進風口14，並在垂直於該左進風口13與右進風口14相接合的側面上形成有一出風口15(如圖1所示)；該離心式風輪20中間隔板21的中央穿設有一軸孔22；該圓盤無刷馬達30的心軸31是穿置入離心式風輪20的軸孔22後，由固定螺帽B螺合固定，另在圓盤無刷馬達30的外殼32上穿設有數個固定孔33，藉由數根螺絲S穿過後再穿入馬達支架40前側面上對應的各穿孔41，再以螺帽B螺合，即可將圓盤無刷馬達30固定在馬達支架40上；又該馬達支架40的後側面上伸出有數根支撐柱42，經由螺絲S分 別穿過支撐柱42的各穿孔43與右風輪殼12中右進風口14周緣面上的各穿孔16後，再以螺帽B螺合即可將馬達支架40固定在右風輪殼12的內緣面上(如圖3所示)；該電路驅動器50是置入在風輪殼10的出風口15下方殼體內，並以電線W與圓盤無刷馬達30相接，用來控制圓盤無刷馬達30的啟動運轉，另外以電源線P穿出風輪殼10外，以連接電源。

當電源由電源線P輸入後，電路驅動器50即啟動圓盤無刷馬達30的心軸31轉動，並使離心式風輪20同步旋轉，進而將左風輪殼11及右風輪殼12外部的入風Wi，分別由左進風口13與右進風口14吸入，再藉由離心式風輪20將增壓後的出風Wo由風輪殼10的出風口15排出(如圖1所示)。

另如圖3與圖4所示，由於習知圓盤無刷馬達30的環形磁鐵34是經由轉子背鐵35與心軸31相互固定後，而在定子線圈的矽鋼片36的內環緣面上轉動，又該環形磁鐵34是用氧化鐵材質繞結而成的極異方性永久磁石，其外徑尺寸d1為50mm，且磁極是外徑取向，故其選用的定子線圈的矽鋼片36的外徑尺寸d2必須為94mm，才能匹配出所需的輸出額定功率值，因此，該外徑取向的環形磁鐵34的半徑為25mm，則其轉動力矩的力臂長度L1亦為25mm(如圖4所示)，再者，因圓盤無刷馬達30的定子線圈的矽鋼片36外徑尺寸d2為94mm，且其外殼32又必需達成能固定在馬達支架40上的要求，故其外殼32的外徑尺寸d3乃達到140mm(如圖4所示)，如此之結果，使得由右風輪殼12的右進風口14所吸入入風Wi的風量，會被圓盤無刷馬達30的外殼32阻擋而減少(如圖3中兩個實心箭頭Wi所示)，並導致左進風口13與右進風口14兩邊入風Wi的風量不同且差異極大，進而造成出風口15排出的出風Wo風量也隨之減少，此乃目前習知使用圓盤無刷馬達30的風輪殼 10，其安裝於油煙機後的吸風量與排風量，均無法增加的原因與缺失。

本發明的主要目的在提供一種「油煙機風輪的無刷馬達結構改良」，其包括：一固定軸，由金屬材質製成的圓棒體，在兩末端軸上各設有一軸向的削平面，並於其中一軸端面上向內凹設有一線槽管道，再於接近該線槽管道的底部位置處，向外穿出軸的表面設有一連通孔；一軸套筒，是套固在固定軸的連通孔與軸端面之間的圓筒體，其底部凸設有一圈外凸緣；一定子線圈，是由數片矽鋼片疊置後再以漆包線圍繞而成的圓柱體，並於疊置後的矽鋼片中央穿設有一軸向孔；一環形磁鐵，由氧化鐵材質燒結而成的極異方性永久磁石環形體，該環形體內部磁極的磁力是採內徑取向排列，其外環直徑尺寸為70mm以下，且內環直徑尺寸略大於定子線圈的矽鋼片外徑尺寸；一中空外殼，是套固在環形磁鐵外環面上的中空管狀體，其內環直徑與環形磁鐵的外環直徑相同，並經由緊配合公差方式與環形磁鐵的外環面達成相互結合固定；及兩側蓋，係分別套蓋在中空外殼的兩端口面上的圓盤體，其外側面與內側面的中央穿設有一貫穿孔，並在內側面的貫穿孔上分別套固有一軸承，該軸承的內孔孔徑與固定軸的軸外徑相同，另在內側面的外周緣面上凸設有一圈圓凸環，且該圓凸環的外徑與中空外殼的內環面直徑相同，並以緊密配合公差方式相互壓入結合固定。前述本發明的結構件組合後，即可將其中空外殼插置固定於離心式風輪的中間隔板上，當電源由風輪殼的電源線輸入後，其電路驅動器會隨之啟動並將電流通過定子線圈，即可使環形磁鐵及中空外殼在定子線圈的矽鋼片外周緣面上同步產生轉動，且其產生的力矩大於習知環形磁鐵在定子線圈的 矽鋼片內緣面上轉動的力矩，故在相同輸出功率的瓦特數下，本發明無刷馬達的體積外徑可變小，使得裝設在油煙機的風輪內後，由該風輪中左風輪殼的左進風口與右風輪殼的右進風口所吸入的風量均相同，進而達成增加風輪的吸風量及排風量的功效。

本發明的另一目的是提供一種「油煙機風輪的無刷馬達結構改良」，由於本發明作動時，其環形磁鐵及中空外殼是在定子線圈的矽鋼片外周緣面上同步產生轉動，其除了產生的力矩大於習知環形磁鐵在定子線圈的矽鋼片內緣面上轉動的力矩外，更因在相同輸出功率的瓦特數下，可使本發明的無刷馬達體積外徑變小，因此，同時具有使得其定子線圈的矽鋼片可減少及其重量減輕，以及漆包線的繞線量也隨之減少等諸多優點。

10‧‧‧風輪殼

11‧‧‧左風輪殼

12‧‧‧右風輪殼

13‧‧‧左進風口

14‧‧‧右進風口

15‧‧‧出風口

16、41、43‧‧‧穿孔

20‧‧‧離心式風輪

21、211‧‧‧中間隔板

22‧‧‧軸孔

30‧‧‧圓盤無刷馬達

31‧‧‧心軸

32‧‧‧外殼

33‧‧‧固定孔

34‧‧‧環形磁鐵

35‧‧‧轉子背鐵

36‧‧‧矽鋼片

40‧‧‧馬達支架

42‧‧‧支撐柱

50‧‧‧電路驅動器

100‧‧‧固定軸

101‧‧‧削平面

102‧‧‧線槽管道

103‧‧‧連通孔

104‧‧‧凹環槽

105‧‧‧E型扣環

110‧‧‧左風輪殼

120‧‧‧右風輪殼

111‧‧‧左進風口

112、122‧‧‧中央D形孔

121‧‧‧右進風口

150‧‧‧出風口

200‧‧‧軸套筒

201‧‧‧外凸緣

210‧‧‧離心式風輪

212‧‧‧中央軸孔

300‧‧‧定子線圈

301‧‧‧矽鋼片

302‧‧‧漆包線

303‧‧‧軸向孔

400‧‧‧環形磁鐵

500‧‧‧中空外殼

600‧‧‧側蓋

601‧‧‧外側面

602‧‧‧內側面

603‧‧‧貫穿孔

604‧‧‧軸承

605‧‧‧圓凸環

B‧‧‧螺帽

D1‧‧‧外環直徑

D2、d1、d2、d3‧‧‧外徑尺寸

L1、L2‧‧‧力臂長度

S‧‧‧螺絲

P‧‧‧電源線

W‧‧‧電線

Wi‧‧‧入風

Wo‧‧‧出風

圖1：係安裝於習知油煙機內部的風輪殼立體示意圖。

圖2：係習知安裝於習知油煙機內部中風輪殼、風輪與無刷馬達的分解立體示意圖。

圖3：係圖1中3-3線的剖面圖。

圖4：係圖2中4-4線的剖面圖。

圖5：係本發明安裝於習知油煙機內部的分解立體示意圖。

圖6：係本發明第一實施例的分解立體圖。

圖7：係本發明第一實施例的組合立體圖。

圖8：係本發明第一實施例的組合剖面圖。

圖9：係圖8中9-9線的剖面圖。

圖10：係圖6中10-10線的剖面圖。

圖11：係圖6中11-11線的剖面圖。

圖12：係圖6中12-12線的剖面圖。

圖13：係圖6中13-13線的剖面圖。

圖14：係圖6中14-14線的剖面圖。

圖15：係圖6中15-15線的剖面圖。

圖16：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之一。

圖17：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之二。

圖18：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之三。

圖19：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之四。

圖20：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之五。

圖21：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之六。

圖22：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之七。

圖23：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之八。

圖24：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之九。

圖25：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之十。

圖26：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之十一。

圖27：係本發明第一實施例的組合剖面示意圖之十二。

圖28：係本發明第一實施例安裝於習知風輪殼的剖面圖。

圖29：係本發明第一實施例安裝於習知油煙機內部風輪的立體示意圖。

圖30：係本發明第二實施例的立體分解圖。

圖31：係本發明第二實施例的組合剖面圖。

請參閱圖5至圖15所示，係本發明「油煙機風輪的無刷馬達 結構改良」的第一實施例，其包括：一固定軸100，由金屬材質製成的圓棒體，在兩末端軸上各設有一軸向的削平面101，並於其中一軸端面上向內凹設有一線槽管道102，再於接近該線槽管道102的底部位置處，向外穿出軸的表面設有一連通孔103(如圖10所示)；一軸套筒200，是套固在固定軸100的連通孔103與軸端面之間的圓管體，其底部凸設有一圈外凸緣201(如圖11所示)；一定子線圈300，是由數片矽鋼片301疊置後再以漆包線302圍繞而成的圓柱體，於該疊置後的矽鋼片301中央穿設有一軸向孔303，另以電線W與繞線後的漆包線相連接(如圖12所示)；一環形磁鐵400，由氧化鐵材質燒結而成的極異方性永久磁石環形體，該環形體內部磁極的磁力是採內徑取向排列，其外環直徑D1為70mm以下，且內環直徑尺寸略大於定子線圈300的矽鋼片301外徑尺寸D2(如圖9及圖13所示)；一中空外殼500，是套固在環形磁鐵400外環面上的中空管狀體，其內環直徑與環形磁鐵400的外環直徑D1相同，並經由緊配合公差方式與環形磁鐵400的外環面達成相互結合固定(如圖8及圖14所示)；及兩側蓋600，係分別套蓋在中空外殼500的兩端口面上的圓盤體，其外側面601與內側面602的中央穿設有一貫穿孔603，並在內側面602的貫穿孔603上分別套固有一軸承604，該軸承604的內孔孔徑與固定軸100的軸外徑相同，另在內側面602的外周緣面上凸設有一圈圓凸環605，且該圓凸環605的外徑與中空外殼500的內環面直徑相同，並以緊密配合公差方 式相互壓入結合固定(如圖8及圖15所示)。

如圖8及圖16至圖27所示，是本發明的組合步驟，首先，將環形磁鐵400的外環面壓入中空外殼500的內緣面(如圖16及圖17所示)，另將軸套筒200由其外凸緣201方向往固定軸100的連通孔103方向套置，直到外凸緣201靠近連通孔103位置(如圖18及圖19所示)，接著，把定子線圈300連接有電線W的方向，朝固定軸100沒有線槽管道102的軸端對準(如圖20所示)，再使其軸向孔303套置於軸套筒200的外緣面上，並直到與軸套筒200的外凸緣201接觸為止，再將電線W由固定軸100的連通孔103穿入到線槽管道102內，且直到穿出固定軸100的軸末端部外面(如圖21所示)，此時，再將前述已相組合固定的環形磁鐵400與中空外殼500給予對準並套置在定子線圈300的矽鋼片301外周緣面上(如圖22及圖23所示)，最後，將兩軸承604分別置入兩側蓋600內側面的貫穿孔603上(如圖24及圖25所示)，再分別由固定軸100的兩軸端套入，直到使兩側蓋600的圓凸環605均壓合入中空外殼500的端部內環面上(如圖26及圖27所示)，即完成本發明的組合(如圖8所示)。

如圖5、圖28及圖29所示，是本發明安裝於習知風輪的方式，首先，將中空外殼500置入離心式風輪210中間隔板211的中央軸孔212內，再以點焊方式使其相互固定(如圖28中的四個三角黑色圖所示)，接着，將固定軸100的兩個末端分別插置入左風輪殼110與右風輪殼120中左進風口111的中央D形孔112與右進風口121的中央D形孔122內，最後再將穿露出固定軸100軸端外的電線W與風輪殼10出風口150下方殼體內的電路驅動器50相連接，即完成安裝。當電源由電源線P輸入後，電路驅動器50即將電流通 過定子線圈300，使環形磁鐵400產生磁感應而開始轉動，並同步使中空外殼500隨之轉動(此狀態下的固定軸100因兩軸端部，是分別被固定在左風輪殼110的中央D形孔112與右風輪殼120的中央D形孔122內，故整根固定軸100是不會轉動的)，而將左風輪殼110及右風輪殼120外部的入風Wi，分別由左進風口111與右進風口121吸入(如圖28所示)，再藉由離心式風輪210將增壓後的出風Wo由風輪殼10的出風口150排出(如圖5及圖29所示)。

如圖4、圖9及圖28所示，由於本發明的環形磁鐵400是在定子線圈300的矽鋼片301外周緣面上轉動，且該環形磁鐵400的外環直徑D1為70mm，故其半徑為35mm，則其轉動力矩的力臂長度L2亦為35mm(如圖9所示)，因此所產生的力矩大於習知圓盤無刷馬達30中環形磁鐵34在其定子線圈的矽鋼片36內緣面上轉動的力矩(如圖4所示)，故在相同輸出功率的瓦特數值下，本發明中空外殼500的外徑比習知圓盤無刷馬達30的外徑更小，進而使得由左風輪殼110的左進風口111與右風輪殼120的右進風口121兩邊所吸入入風Wi的風量均相等(如圖28所示)，同時由出風口150所排出的出風Wo風量也會增加，換言之，本發明安裝於習知油煙機內的風輪後，可大幅提升風輪的吸風量與排風量，並增加油煙機的排煙效能。

再如圖4與圖9所示，由於本發明與習知圓盤無刷馬達30在相同輸出功率的數值下，中空外殼500的外徑尺寸較小，且本發明的環形磁鐵400是在定子線圈300的矽鋼片301外周緣面上轉動，故該定子線圈300所使用的矽鋼片301數量，比習知圓盤無刷馬達30所使用的矽鋼片36數量更少且整體重量也較輕，同時在該矽鋼片301上所使用的漆包線的繞線量也隨之減少。

如圖30及圖31所示，是本發明的第二實施例，其是在靠近固定軸100的兩軸端削平面101處的軸上，更凹設有兩道凹環槽104(如圖30所示)，可供兩個E型扣環105扣上後，將套固於兩側蓋600中內側面602的貫穿孔603上的軸承604做定位之用(如圖31所示)。

綜上所述，本發明因藉由馬達中環形磁鐵及中空外殼在定子線圈的矽鋼片外周緣面上轉動，所產生的力矩大於習知環形磁鐵在定子線圈的矽鋼片內緣面上轉動的力矩，故在相同輸出功率的瓦特數下，其馬達體積的外徑可變小，使得裝設在油煙機的風輪內後，可增加風輪的吸風量及排風量，且同時具有其定子線圈的矽鋼片可減少及重量減輕等優點，確實符合產業的高度利用性與創造性，乃依法提出申請。

100‧‧‧固定軸

101‧‧‧削平面

102‧‧‧線槽管道

103‧‧‧連通孔

200‧‧‧軸套筒

201‧‧‧外凸緣

300‧‧‧定子線圈

301‧‧‧矽鋼片

302‧‧‧漆包線

303‧‧‧軸向孔

400‧‧‧環形磁鐵

500‧‧‧中空外殼

600‧‧‧兩側蓋

601‧‧‧外側面

602‧‧‧內側面

603‧‧‧貫穿孔

604‧‧‧軸承

605‧‧‧圈圓凸環

Claims (5)

1. 一種油煙機風輪的無刷馬達結構改良，係包括：一固定軸，由金屬材質製成的圓棒體，在兩末端軸上各設有一軸向的削平面，並於其中一軸端面上向內凹設有一線槽管道，再於接近該線槽管道的底部位置處，向外穿出軸表面設有一連通孔；一軸套筒，是套固在固定軸的連通孔與軸端面之間的圓管體，其底部凸設有一圈外凸緣；一定子線圈，是由數片矽鋼片疊置後以漆包線圍繞而成的圓柱體，並於疊置後的矽鋼片中央穿設有一軸向孔；一環形磁鐵，由氧化鐵材質燒結而成的極異方性永久磁石環形體，該環形體內部磁極的磁力是採內徑取向排列，其內環直徑尺寸略大於定子線圈的矽鋼片外徑尺寸；一中空外殼，是套固在環形磁鐵外環面上的中空管狀體，其內環直徑與環形磁鐵的外環直徑相同；及兩側蓋，是分別套蓋在中空外殼的兩端口面上的圓盤體，其外側面與內側面的中央穿設有一貫穿孔，並在內側面的貫穿孔上分別套固有一軸承，該軸承的內孔孔徑與固定軸的軸外徑相同，另在內側面的外周緣面上凸設有一圈圓凸環，且該圓凸環的外徑與中空外殼的內環面直徑相同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之油煙機風輪的無刷馬達結構改良，其中，該環形磁鐵的外環直徑尺寸為70mm或70mm以下。
3. 如申請專利範圍第1項所述之油煙機風輪的無刷馬達結構改良，其中，該中空外殼的內環面套固在環形磁鐵的外環面上，是經由緊密配合公差方式相互壓入結合固定。
4. 如申請專利範圍第1項所述之油煙機風輪的無刷馬達結構改良，其中，該 兩側蓋的圓凸環外徑置入中空外殼兩端口的內環面上，是經由緊密配合公差方式相互壓入結合固定。
5. 如申請專利範圍第1項所述之油煙機風輪的無刷馬達結構改良，其中，靠近該固定軸的兩軸端削平面處的軸上，更凹設有兩道凹環槽，可供兩個E型扣環扣上。

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