TWM548923U - 風扇、轉子及其永久磁性元件 - Google Patents

Description

風扇、轉子及其永久磁性元件

本創作有關於一風扇技術領域，尤指一種具有達到節省空間及降低整體重量，且還能達到具有磁通量正弦性較佳的風扇、轉子及其永久磁性元件。

按，隨著個人電腦之日益普及，以及電腦業之蓬勃發展，各類電子元件之發熱與散熱問題也愈發突出和重要，因此，利用風扇作為主要之散熱元件係為目前之趨勢，且為目前當前電腦業界廣為應用，只在於其結構簡單體積小，且能夠快速地解決電子元件的發熱與散熱之問題。     請參閱第1、2A、2B、2C圖，習知離心風扇1是由轉子10和定子11及框體12組合而成，該轉子10是容設在一框體12內，且該轉子10是由一扇輪101、一轉子軛鐵102(即金屬製成的馬達鐵殼)及一永久磁鐵103而形成，該永久磁鐵103由複數N磁極與複數S磁極 交錯配置構成，該轉子軛鐵102容設在該扇輪101具有的一輪轂1011內周側上，複數扇葉1012環設在該輪轂1011的外周側上，該永久磁鐵103則容設在該轉子軛鐵102的內周側上，並該定子11由矽鋼片疊合成的定子鐵心111及繞設於該定子鐵心上的線圈組112所構成，並該定子11設置在該框體12的一軸筒121上，該軸筒121與轉子10具有的一軸心105相樞設。所以當該離心風扇1運轉時，轉子10的永久磁鐵103與定子11相感應激磁，以驅動該轉子10運轉而導引氣流產生散熱效果。     由於前述永久磁鐵103一般都是採用多極充磁，且需要安裝在馬達鐵殼(即前述轉子軛鐵102)上，因所述永久磁鐵103相鄰的異相磁極的磁通幾乎都參與到磁迴圈路中，且為了使前述永久磁鐵03的磁路形成閉合回路，使得轉子軛鐵102(即馬達鐵殼)必須採用鐵磁材料(即導磁材料)，這樣轉子上的耗損才可避免。所以轉子軛鐵102的主要功用就是屏蔽永久磁鐵103內環磁路而形成閉環(如第2C圖)，但卻延伸出另一問題，就是轉子軛鐵102除了會增加整體轉子10的重量外，且還會造成佔用輪轂1011內的空間的問題，進而氣隙磁通密度低及磁通量正弦性不佳。

爰此，為有效解決上述之問題，本創作之一目的係提供一種具有達到節省空間及降低整體重量的效果的轉子的永久磁性元件。     本創作之另一目的在提供一種具有達到節省成本，且還能達到提升氣隙磁通密度及磁通量正弦性較佳的轉子的永久磁性元件。     本創作之另一目的在提供一種具有達到節省空間及降低整體重量的效果的轉子。     本創作之另一目的在提供一種具有達到節省成本，且還能達到提升氣隙磁通密度及磁通量正弦性較佳的轉子。     本創作之另一目的在提供一種一永久磁性元件以徑向多極雙環交叉陣列充磁方式，可不需要習知轉子軛鐵元件的轉子。     本創作之另一目的在提供一種一永久磁性元件以徑向多極雙環交叉陣列充磁方式，可使用非導磁材料(如塑膠或鋁)的轉子軛鐵，藉以達到節省成本及降低重量的轉子。     本創作之另一目的在提供一種具有達到節省空間及降低整體重量的效果的風扇。     本創作之另一目的在提供一種具有達到節省成本，且還能達到提升氣隙磁通密度及磁通量正弦性較佳的風扇。     為達上述目的，本創作係提供一種轉子的永久磁性元件，包括一本體， 該本體具有複數第一磁極區、複數第二磁極區及複數複合磁極區，該每一第一磁極區與該每一第二磁極區相鄰設置在該本體上，該每二第一磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，該每二第二磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，並該等複合磁極區具有至少一N磁極區塊與至少一S磁極區塊；故透過本創作此永久磁性元件的設計，得有效達到節省產品空間與降低產品重量的效果，以及還能提升氣隙磁通密度較高及磁通量正弦性較佳。     本創作另提供一種轉子，包括一扇輪及至少一永久磁性元件，該扇輪包含一輪轂及複數扇葉，該等扇葉環設在該輪轂的外周側上，該輪轂具有一容設空間，該永久磁性元件設於該容設空間的輪轂內上，該永久磁性元件包含一本體，該本體具有複數第一磁極區、複數第二磁極區及複數複合磁極區，該每一第一磁極區與該每一第二磁極區相鄰設置在該本體上，該每二第一磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，該每二第二磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，並該等複合磁極區具有至少一N磁極區塊與至少一S磁極區塊；所以透過本創作此轉子的設計，使得有效達到節省產品空間與降低產品重量的效果，以及還能提升氣隙磁通密度較高及磁通量正弦性較佳。     本創作另提供一種風扇，該風扇具有本創作的轉子，藉以達到節省產品空間與降低產品重量的效果，以及還能提升氣隙磁通密度較高及磁通量正弦性較佳。     本創作另提供一種轉子的永久磁性元件，包括一本體，該本體具有複數第一磁極區及複數第二磁極區，該等第一磁極區與該等第二磁極區相鄰交錯設置在該本體上，該每一第一磁極區的一部分上形成有一與前述第一磁極區相異極的一磁極區塊，該每一第二磁極區的一部分上形成有一與前述第二磁極區相異極的一磁極區塊；故透過本創作此永久磁性元件的設計，得有效達到節省產品空間與降低產品重量的效果，以及還能提升氣隙磁通密度較高及磁通量正弦性較佳。     在一實施，該每一第一磁極區之一側與該每一第二磁極區之一側相鄰，該每一第一磁極區之另一側與該每一複合磁極區相鄰，該每一第二磁極區之另一側與該每一複合磁極區相鄰。     在一實施，該等第一磁極區與該等第二磁極區係在該本體上以徑向充磁所形成，且該等第一磁極區為N磁極區或S磁極區，該等第二磁極區為S磁極區或N磁極區。      在一實施，該每一複合磁極區的該N磁極區塊與該S磁極區塊係在該本體上以徑向充磁形成，且該每二第一磁極區之間的N磁極區塊與該S磁極區塊分別設於相鄰該本體內側與相鄰該本體外側上，該每二第二磁極區之間的N磁極區塊與該S磁極區塊分別設於相鄰該本體外側與相鄰該本體內側上。     在一實施，該本體為一永久磁鐵。     在一實施，該每一第一磁極區與該每一第二磁極區呈前後徑向並列相鄰設置，該每一複合磁極區的N磁極區塊與S磁極區塊係呈左右徑向並列相鄰設置。    在一實施，該本體以徑向多極雙環交叉陣列充磁所形成的。     在一實施，前述非導磁材料為一塑膠材料或一鋁材料。     在一實施，該輪轂為塑膠材質所構成，並該輪轂內未設有一轉子軛鐵，該永久磁性元件係直接黏貼接觸設在該容設空間的該輪轂內側上。     在一實施，該輪轂為塑膠材質所構成，並該輪轂內設有一非導磁材料構成的轉子軛鐵，該轉子軛鐵設在該容設空間內的該輪轂的內側上，且該轉子軛鐵位於該本體與該輪轂之間，該永久磁性元件容設且黏貼於該轉子軛鐵內側上。

本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。     本創作係一種風扇、轉子及其永久磁性元件。請參閱第3圖式，係本創作之一實施例之俯視示意圖，並輔以參閱第3A圖。該永久磁性元件21包括一本體211，該本體211於本實施例表示為一永久磁鐵係以徑向多極雙環交叉陣列充磁所形成的，該本體211具有複數第一磁極區212、複數第二磁極區213及複數複合磁極區214，前述第一磁極區212與第二磁極區213於本實施例分別表示為N磁極區與S磁極區，但並不侷限於此，於具體實施時，也可設計每一第一磁極區212為S磁極區及每一第二磁極區213為N磁極區。並前述每一第一磁極區212與每一第二磁極區213係相鄰設置在該本體211上且以徑向充磁所形成，如第3圖中前述每一第一磁極區212與該每一第二磁極區213呈前後徑向並列相鄰設置，且每一第一磁極區212之一側與每一第二磁極區213之一側相鄰，並該每一第一磁極區212之另一側與每一複合磁極區214相鄰，該每一第二磁極區213之另一側與該每一複合磁極區214相鄰。     前述每二第一磁極區212之間由該每一複合磁極區214隔開，該每二第二磁極區213之間由該每一複合磁極區214隔開，並該等複合磁極區214具有至少一N磁極區塊2141及至少一S磁極區塊2142，前述每二第一磁極區212之間的N磁極區塊2141與S磁極區塊2142於本實施例表示分別設於相鄰該本體211內側與相鄰該本體211外側上且以徑向充磁形成，每二第二磁極區213之間的N磁極區塊2141與S磁極區塊2142於本實施例表示分別設於相鄰該本體211外側與相鄰該本體211內側上且以徑向充磁形成，如第3圖中該每一複合磁極區214的N磁極區塊2141與S磁極區塊2142係呈左右徑向並列相鄰設置，該每二第一磁極區212之間的N磁極區塊2141之一側相鄰該本體211的內周側，該每二第一磁極區212之間的N磁極區塊2141之另一側相鄰S磁極區塊2142之一側，該S磁極區塊2142之另一側相鄰該本體211的外周側，該每二第二磁極區213之間的S磁極區塊2142之一側相鄰該本體211的內周側，該每二第二磁極區213之間的S磁極區塊2141之另一側相鄰N 磁極區塊2141之一側，該N磁極區塊2141之另一側相鄰該本體211的外周側。     所以透過該永久磁性元件21的本體211以徑向多極雙環交叉陣列充磁形成(如第3圖)，使該本體211(即永久磁鐵)的外部環路就形同於內部環路的閉環，如第3A圖所示，前述本體211的磁力線在外部環路就形同於該本體211的磁力線在內部環路的閉環，故藉由本創作的永久磁性元件2就具有如同習知轉子軛鐵102(如第2C圖)的功用。因此，使得本創作的永久磁性元件21的設計，得有效達到節省空間及降低重量的效果。另外，所述本體211的內環的每一磁極區(即每一複合磁極區214的N、S磁極區塊2141、2142)中心都有一個內部獨自的磁對極循環，從而可以鎖定中心部分磁極(即每一第一、二磁極區212、213之間的中間位置)的磁通參與到相鄰異相磁極的循環中，故內環的每一磁極中心的磁通密度會更高，中心磁通密度更高的同時正弦性便更佳。     為了更清楚地陳述本創作之功效，請參閱第7圖，係為本創作與習知的磁通密度與磁場強度(B-H)的曲線圖，圖中曲線B1表示為本創作的，曲線B2表示為習知的，所以圖7可看出本創作的氣隙磁通密度是明顯高於習知的氣隙磁通密度。其中圖7中的縱軸表示氣隙磁通密度B，單位為特斯拉(Tesla，T)，橫軸表示磁場強度H，單位為安/米(A/m)。     在一實施，如第4圖式，將該本體211改設計具有該等第一磁極區212與該等第二磁極區213，且所述每二第一磁極區211之間的複合磁極區214改設計成為與兩旁相鄰的第一磁極區212視為同一磁極區(即第一磁極區212)，前述每二第二磁極區213之間的複合磁極區214改設計成為與兩旁相鄰的第二磁極區213視為同一磁極區(即第二磁極區213)，並該等第一磁極區212與該等第二磁極區213係相鄰交錯設置在本體211上，且該每一第一磁極區212本身的一部分上形成有一與前述第一磁極區212(如N磁極區)相異極的一磁極區塊(如S磁極區塊2142)，該每一第二磁極區213本身的一部分上形成有一與前述第二磁極區213(如S磁極區)相異極的一磁極區塊(即如N磁極區塊2141)，但並不侷限於此，在另一實施，該第一磁極區212可為S磁極區與本身一部分的磁極區塊為N磁極區塊2141，該第二磁極區213可為N磁極區與本身一部分的磁極區塊為S磁極區塊2142。所以透過該本體211的第一、二磁極區212、213的設計，讓該本體211的磁力線在外部環路就形同於該本體211的磁力線在內部環路的閉環，故藉由本創作的永久磁性元件21就具有如同習知轉子軛鐵102(如第2C圖)的功用。因此，使得有效達到節省空間、節省成本及降低重量的效果，且還有效提升氣隙磁通密度及磁通量正弦性較佳的效果。     請參閱第5、6圖，係本創作之第二實施例之分解立體與組合剖面示意圖，並輔以參閱第3、3A圖式。該本實施例主要是將前述第一實施例的永久磁性元件21應用於一風扇2上，該風扇2於本實施例表示為離心風扇2，但並不侷限於此。而前述風扇2包含一轉子25、一定子22、一蓋板24及一框體23，該蓋板24係蓋合在該框體23上，該蓋板24具有一入風側241，該框體23具有一連通該入風口241的容置空間231及一設在該容置空間231中央的基座232，一出風側234設於該框體的一側邊且連通該容置空間231，該定子22是設置在該基座232上，該轉子25容設在該容置空間231內且罩覆對應的定子22，令轉子25其內永久磁性元件21的本體211的該等第一、二磁極區212、213會與相對定子22相互感應激磁而於所述容置空間231內運轉。     所述轉子25於本實施例表示為一無轉子軛鐵的轉子25(即無馬達殼的轉子25)，前述轉子25包含一扇輪251及至少一永久磁性元件21，該扇輪251具有一輪轂252及複數扇葉2523，該等扇葉2523環設在該輪轂252的外周側上，該輪轂252係以塑膠材質所構成，該輪轂252具有一軸心254與一容設空間2521，該軸心254一端固設在該容設空間2521內的輪轂252的中心處，其另一端與相對該基座232具有一軸孔2321相樞設，並該輪轂252內未設有一轉子軛鐵(如馬達鐵殼)。而本實施例的永久磁性元件21的結構及連結關係及其功效與前述第一實施例的永久磁性元件21相同，故在此不重新贅述，並前述永久磁性元件21於本實施例係以直接黏貼接觸在該容設空間2521內的輪轂252內側上，但於具體實施時，永久磁性元件21也可設計與輪轂252一體射出成型，使該輪轂252內側一體包覆該永久磁性元件21。     因此透過本創作的永久磁性元件21應用於風扇2上，使得轉子25內不需要額外習知轉子軛鐵102(如第2C圖)元件，藉以有效節省空間、節省成本及降低整體重量的效果，且還有效達到提升氣隙磁通密度及磁通量正弦性較佳。     在一實施，如第8圖，並輔以參閱第5圖，前述風扇2的轉子25的輪轂252內設有一非導磁材料構成的轉子軛鐵253(即非導磁材料構成的馬達殼)，前述非導磁材料為一塑膠材料或一鋁材料，並該轉子軛鐵253是設置在該容設空間2521內的輪轂252的內側上，且該轉子軛鐵位於該本體211與該輪轂之間。而所述永久磁性元件21的本體211則容設且黏貼在該轉子軛鐵253內側上。所以透過本創作的永久磁性元件21應用於風扇2上，使得轉子25內可使用非導磁材料構成的，藉以有效達到節省成本及降低整體重量的效果，且還有效達到提升氣隙磁通密度及磁通量正弦性較佳。

2‧‧‧風扇
21‧‧‧永久磁性元件
211‧‧‧本體
212‧‧‧第一磁極區
213‧‧‧第二磁極區
214‧‧‧複合磁極區
2141‧‧‧N磁極區塊
2142‧‧‧S磁極區塊
22‧‧‧定子
23‧‧‧框體
231‧‧‧容置空間
232‧‧‧基座
2321‧‧‧軸孔
234‧‧‧出風側
24‧‧‧蓋板
241‧‧‧入風側
25‧‧‧扇輪
251‧‧‧轉子
252‧‧‧輪轂
2521‧‧‧容設空間
2523‧‧‧扇葉
253‧‧‧轉子軛鐵
254‧‧‧軸心

第1圖係習知離心風扇的分解立體示意圖。 第2A圖係習知離心風扇的組合剖面示意圖。 第2B圖係習知離心風扇的永久磁鐵俯視示意圖。 第2C圖係習知離心風扇的永久磁鐵與轉子軛鐵的磁力線分佈示意圖。 第3圖係本創作之實施例之永久磁性元件之俯視示意圖。 第3A圖係本創作之實施例之永久磁性元件的磁力線分佈示意圖。 第4圖係本創作之實施例之另一永久磁性元件的磁力線分佈示意圖。 第5圖係本創作之實施例之分解立體示意圖。 第6圖係本創作之實施例之組合剖面示意圖。 第7圖係本創作與習知的磁通密度與磁場強度(B-H)的曲線圖。 第8圖係本創作之實施例之另一組合剖面示意圖。

2‧‧‧風扇

21‧‧‧永久磁性元件

211‧‧‧本體

212‧‧‧第一磁極區

213‧‧‧第二磁極區

214‧‧‧複合磁極區

2141‧‧‧N磁極區塊

2142‧‧‧S磁極區塊

22‧‧‧定子

23‧‧‧框體

231‧‧‧容置空間

232‧‧‧基座

2321‧‧‧軸孔

234‧‧‧出風側

24‧‧‧蓋板

241‧‧‧入風側

25‧‧‧轉子

251‧‧‧扇輪

252‧‧‧輪轂

2523‧‧‧扇葉

Claims (17)

1. 一種轉子的永久磁性元件，包括一本體， 該本體具有複數第一磁極區、複數第二磁極區及複數複合磁極區，該每一第一磁極區與該每一第二磁極區相鄰設置在該本體上，該每二第一磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，該每二第二磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，並該等複合磁極區具有至少一N磁極區塊與至少一S磁極區塊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之轉子的永久磁性元件，其中該每一第一磁極區之一側與該每一第二磁極區之一側相鄰，該每一第一磁極區之另一側與該每一複合磁極區相鄰，該每一第二磁極區之另一側與該每一複合磁極區相鄰。
3. 如申請專利範圍第2項所述之轉子的永久磁性元件，其中該等第一磁極區與該等第二磁極區係在該本體上以徑向充磁所形成，且該等第一磁極區為N磁極區或S磁極區，該等第二磁極區為S磁極區或N磁極區。
4. 如申請專利範圍第1項所述之轉子的永久磁性元件，其中該每一複合磁極區的該N磁極區塊與該S磁極區塊係在該本體上以徑向充磁形成，且該每二第一磁極區之間的該N磁極區塊與該S磁極區塊分別設於相鄰該本體內側與相鄰該本體外側上，該每二第二磁極區之間的該N磁極區塊與該S磁極區塊分別設於相鄰該本體外側與相鄰該本體內側上 。
5. 如申請專利範圍第1項所述之轉子的永久磁性元件，其中該本體為一永久磁鐵。
6. 如申請專利範圍第1項所述之轉子的永久磁性元件，其中該每一第一磁極區與該每一第二磁極區呈前後徑向並列相鄰設置，該每一複合磁極區的該N磁極區塊與該S磁極區塊係呈左右徑向並列相鄰設置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之轉子的永久磁性元件，其中該本體以徑向多極雙環交叉陣列充磁所形成的。
8. 一種轉子，包括： 一扇輪，包含一輪轂及複數扇葉，該等扇葉環設在該輪轂的外周側上，該輪轂具有一容設空間； 至少一永久磁性元件，設於該容設空間的該輪轂內上，該永久磁性元件包含一本體，該本體具有複數第一磁極區、複數第二磁極區及複數複合磁極區，該每一第一磁極區與該每一第二磁極區相鄰設置在該本體上，該每二第一磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，該每二第二磁極區之間由該每一複合磁極區隔開，並該等複合磁極區具有至少一N磁極區塊與至少一S磁極區塊。
9. 如申請專利範圍第8項所述之轉子，其中該每一第一磁極區之一側與該每一第二磁極區之一側相鄰，該每一第一磁極區之另一側與該每一複合磁極區相鄰，該每一第二磁極區之另一側與該每一複合磁極區相鄰。
10. 如申請專利範圍第9項所述之轉子，其中該等第一磁極區與該等第二磁極區係在該本體上以徑向充磁所形成，且該等第一磁極區為N磁極區或S磁極區，該等第二磁極區為S磁極區或N磁極區。
11. 如申請專利範圍第8項所述之轉子，其中該每一複合磁極區的該N磁極區塊與該S磁極區塊係在該本體上以徑向充磁形成，且該每二第一磁極區之間的該N磁極區塊與該S磁極區塊分別設於相鄰該本體內側與相鄰該本體外側上，該每二第二磁極區之間的該N磁極區塊該S磁極區塊分別設於相鄰該本體外側與相鄰該本體內側上 。
12. 如申請專利範圍第8項所述之轉子，其中該本體為一永久磁鐵。
13. 如申請專利範圍第8項所述之轉子，其中該輪轂為塑膠材質所構成，並該輪轂內未設有一轉子軛鐵，該永久磁性元件係直接黏貼接觸在該容設空間的該輪轂內側上。
14. 如申請專利範圍第8項所述之轉子，其中該輪轂為塑膠材質所構成，並該輪轂內設有一非導磁材料構成的轉子軛鐵，該轉子軛鐵設在該容設空間內的該輪轂的內側上，且該轉子軛鐵位於該本體與該輪轂之間，該永久磁性元件容設且黏貼於該轉子軛鐵內側上。
15. 如申請專利範圍第14項所述之轉子，其中前述非導磁材料為一塑膠材料或一鋁材料。
16. 一種風扇，該風扇具有如申請專利範圍第8至15項任一項所述之轉子。
17. 一種轉子的永久磁性元件，包括一本體， 該本體具有複數第一磁極區及複數第二磁極區，該等第一磁極區與該等第二磁極區相鄰交錯設置在該本體上，該每一第一磁極區的一部分上形成有一與前述第一磁極區相異極的一磁極區塊，該每一第二磁極區的一部分上形成有一與前述第二磁極區相異極的一磁極區塊。