TWI451672B - 可發電馬達 - Google Patents

Description

可發電馬達

本發明係關於一種可發電馬達，尤其是一種結構簡單之可發電馬達。

請參照第1圖所示，其係中華民國公告第M290267號「可發光之散熱風扇」新型專利案所揭示之一種習知具發電功能的散熱風扇，該散熱風扇具有一基座81、一扇輪82、一驅動單元83、一發電單元84及一發光單元85。該基座81具有一軸管811，該扇輪82可旋轉的樞接於該軸管811，且該扇輪82具有一基部821，該基部821之邊緣朝該基座81之方向延伸形成一環牆822；該驅動單元83包含一第一磁鐵環831及一第一線圈元件832，該第一磁鐵環831結合於該扇輪82之環牆822的內周壁，該第一線圈元件832結合於該基座81之軸管811的外周壁，且該第一磁鐵環831及第一線圈元件832之間具有一第一徑向氣隙A1；該發電單元84包含一第二磁鐵環841及一第二線圈元件842，該第二磁鐵環841結合於該第一線圈元件832靠近該扇輪82之基部821的一端，該第二線圈元件842結合於該扇輪82並鄰近該基部821，且該第二磁鐵環841及第二線圈元件842之間具有一第二徑向氣隙A2；該發光單元85設置鄰近於該基部821並與該第二線圈元件842電性連接，且該發光單元85具有一發光體851穿透該扇輪82之環牆822。

當該散熱風扇運轉時，該第一線圈元件832係通電產生交變磁場，以對該第一磁鐵環831產生一磁性推斥力，進而驅動該扇輪82旋轉；此時，由於進行旋轉的該扇輪82也一併帶動該第二線圈元件842，因此該第二線圈元件842係相對該第二磁鐵環841移動，使該第二線圈元件842與該第二磁鐵環841的磁力線因磁交鏈作用而產生感應電流，藉以利用該第二線圈元件842所產生的感應電流致動該發光單元85之發光體851發出光線。

為求能使該驅動單元83具有較佳的驅動效率，一般均會設計該第一磁鐵環831及第一線圈元件832朝向該第一徑向氣隙A1的二表面具有較大面積，以提高該第一磁鐵環831與該第一線圈元件832之間的磁性推斥力；同理，為提高該發電單元84的發電量，也可增加該第二磁鐵環841及第二線圈元件842朝向該第二徑向氣隙A2的二表面之面積。然而，如第1圖所示，在增加上述表面之面積的同時，顯然也會增加該習知散熱風扇的軸向高度，造成此習用散熱風扇無法縮減其軸向上的尺寸。此外，由於該第一磁鐵環831及第二磁鐵環841係分隔設置，因此係造成該習用散熱風扇具有較為複雜之結構。

請參照第2圖所示，其係中華民國公告第I343518號「可自發光之散熱風扇」發明專利案所揭示之另一種習知具發電功能的散熱風扇。相較於前述之散熱風扇，此一習知散熱風扇係以其扇輪91之側牆部911的內表面結合設置一驅動單元92之第一磁鐵環921，並可相對於該驅動單元92之第一線圈元件922轉動；此外，該習知散熱風扇另以其扇輪91之側牆部911的底面結合設置一發電單元93之第二線圈元件931，並可相對於該發電單元93之第二磁鐵環932轉動。此外，另設有一發光單元94設置於該扇輪91上，且電性連接該發電單元93之第二線圈元件931。藉此，在該第一線圈元件922通電推動該第一磁鐵環921以驅動該扇輪91旋轉時，相對於該第二磁鐵環932移動的第二線圈元件931即可產生感應電流，驅使該發光單元94發光。然而，在現今馬達微型化及薄型化的趨勢之下，一般設計均會設法縮減各元件的長度、寬度及厚度，因此該習知散熱風扇之側牆部911的底面之面積係極為有限，顯然不易於此底面位置設置具有複雜繞線結構的該第二線圈元件931，且由於該側牆部911的底面之面積極為狹小，故縱使可在該底面設置該第二線圈元件931，該第二線圈元件931也僅能提供極小的發電量。

基於上述原因，有必要進一步提供改良之可發電馬達，以期不僅能夠符合微型化之需求，且具有較為簡單之結構，甚至可具有較大之發電量。

本發明主要目的係提供一種可發電馬達，該可發電馬達不僅具有驅動及發電之功能，且僅設置單一個磁性元件，具有極為簡單之結構，可達成降低結構複雜度、製造困難度及製造成本之功效。

本發明另一目的係提供一種可發電馬達，該可發電馬達不僅具有驅動及發電之功能，且可在不增加馬達整體體積的情況下，達成提高發電量之功效。

根據本發明之可發電馬達，係包含一基座、一轉子、一驅動電路及一蓄電單元。該基座具有一軸管、一承載面、一第一定子組及一第二定子組，該承載面位於該軸管之周邊，該第一定子組結合於該軸管的外周壁，該第二定子組位在該承載面上；該轉子具有一旋轉基部、一旋轉軸及一磁性元件，該旋轉基部朝該基座延伸形成一側牆，該旋轉軸可旋轉地結合該基座之軸管，該磁性元件設置於該側牆，且該磁性元件具有一軸向延伸部及一徑向延伸部，一第一感磁面位在該軸向延伸部且朝向該第一定子組，該第二感磁面位在該徑向延伸部且朝向該第二定子組；該驅動電路電性耦接該第一定子組及第二定子組之中的一個；該蓄電單元電性耦接該第一定子組及第二定子組之中的另一個。

所述軸向延伸部結合於該側牆的內表面，該徑向延伸部結合於該側牆鄰近該承載面的一端。

在該轉子之徑向上，該側牆具有一第一徑向寬度，該軸向延伸部具有一第二徑向寬度，該徑向延伸部具有一第三徑向寬度，且該第三徑向寬度大於該第一徑向寬度及第二徑向寬度之總和。

在該轉子之徑向上，該側牆具有一第一徑向寬度，該軸向延伸部具有一第二徑向寬度，該徑向延伸部具有一第三徑向寬度，且該第三徑向寬度等於該第一徑向寬度及第二徑向寬度之總和。

所述第一定子組具有至少一徑向磁極面朝向該第一感磁面，該第二定子組具有至少一軸向磁極面朝向該第二感磁面。

在該側牆貼接該磁性元件之處係由導磁材料形成一封磁層。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第3及4圖所示，其係繪示本發明之可發電馬達的第一實施例。該可發電馬達包含一基座1、一轉子2、一驅動電路3及一蓄電單元4，其中該轉子2可轉動地結合於該基座1，該驅動電路3結合該基座1並產生用以驅動該轉子2之驅動訊號，該蓄電單元4亦結合該基座1並供儲存在該轉子2旋轉過程中所產生之電力。

該基座1具有一軸管11、一承載面12、一第一定子組13及一第二定子組14。該軸管11係容置一軸承111；該承載面12位於該軸管11之周邊；該第一定子組13結合於該軸管11的外周壁，且該第一定子組13具有至少一徑向磁極面131，該徑向磁極面131係透過一徑向氣隙Gr朝向該轉子2，且該徑向磁極面131較佳係由堆疊的數個磁極片之外周緣所共同形成；該第二定子組14位於該承載面12上並環繞該軸管11，該第二定子組14具有至少一軸向磁極面141，該軸向磁極面141係透過一軸向氣隙Ga朝向該轉子2。

該轉子2包含一旋轉基部21、一旋轉軸22及一磁性元件23。該旋轉基部21之邊緣朝該基座1之方向延伸以形成一側牆211；該旋轉軸22由該旋轉基部21朝該基座1凸出，且該旋轉軸22係可旋轉地結合於該軸管11[即連接於該軸管11中的軸承111]，以便該轉子2可相對該基座1旋轉；該磁性元件23設置於該旋轉基部21之側牆211，且該磁性元件23較佳係由磁性材料所構成，例如：具有間隔設置之N、S磁極的磁鐵環。詳言之，如第4圖所示，該磁性元件23具有一軸向延伸部231、一徑向延伸部232、第一感磁面233及一第二感磁面234，該軸向延伸部231係結合於該側牆211的內表面，該徑向延伸部232結合於該側牆211鄰近該承載面12的一端，該第一感磁面233位於該軸向延伸部231且朝向該第一定子組13的徑向磁極面131，而該第二感磁面234則位於該徑向延伸部232且朝向該第二定子組14的軸向磁極面141。其中，如第4圖所示，在該轉子2之徑向上，該側牆211具有一第一徑向寬度W1，該軸向延伸部231具有一第二徑向寬度W2，該徑向延伸部232具有一第三徑向寬度W3。在本實施例中，該第三徑向寬度W3等於該第一徑向寬度W1及第二徑向寬度W2之總和，且該軸向延伸部231及徑向延伸部232係以一體成型的方式構成。此外，可在該側牆211貼接該磁性元件23之處以導磁材料形成一封磁層211a，以降低漏磁對該馬達之各元件的影響。

請再參照第4圖所示，該驅動電路3電性連接該第一定子組13，而該蓄電單元4則電性連接該第二定子組14。然而，由於該驅動電路3及蓄電單元4與該基座1連接之目的係在於：以該驅動電路3所產生的驅動訊號透過該基座1控制該轉子2旋轉，再藉由旋轉的轉子2使該基座1發電並蓄電於該蓄電單元4。因此，該驅動電路3及蓄電單元4與該第一定子組13及第二定子組14的連接關係並不僅限如第4圖所示，亦可將該驅動電路3電性連接該第二定子組14，並將該蓄電單元4電性連接該第一定子組13。此外，該驅動電路3係可設置於本發明之可發電馬達之外，然而亦可以電路板的形式設置於該可發電馬達的基座1中。

在第4圖所示之本發明可發電馬達運作時，該驅動電路3係輸出該驅動訊號至該第一定子組13的線圈以產生交變磁場，進而利用該交變磁場對該磁性元件23之第一感磁面233產生一磁性推斥力，驅動該轉子2進行旋轉。另一方面，在該轉子2旋轉時，由於該第二定子組14會與該磁性元件23之第二感磁面234的磁力線產生磁交鏈作用，故可在該第二定子組14的線圈產生感應電流，進而在該蓄電單元4蓄積電力。

詳言之，本發明之可發電馬達的特點在於：本發明之可發電馬達的轉子2上僅需設置該磁性元件23而不需設有任何線圈，因此即使為達微型化之目的而設計該側牆211僅具有極薄的厚度，也不會增加本發明之可發電馬達的製造困難度或製造成本；更且，由於該磁性元件23具有該軸向延伸部231及徑向延伸部232，因此僅需設有單一個磁性元件23，即可由該磁性元件23之第一感磁面233及該第一定子組13之徑向磁極面131產生驅動效果，並由該磁性元件23之第二感磁面234及該第二定子組14之軸向磁極面141產生發電效果。此外，由於該第二感磁面234與該第二定子組14之軸向磁極面141之間係為軸向氣隙，因此縱使為提高發電效率而增加該第二感磁面234及軸向磁極面141的面積，也不會增加該可發電馬達的軸向高度。

請參照第5及6圖所示，其係繪示本發明之可發電馬達的第二實施例。在本實施例中，該軸向延伸部231及徑向延伸部232係可各別成型之後再加以結合形成該磁性元件23，且該第三徑向寬度W3係大於該第一徑向寬度W1及第二徑向寬度W2之總和，藉以增加該第二感磁面234的面積。同時，並對應增加該第二定子組14之軸向磁極面141的面積，藉此提高本發明之可發電馬達的發電量。藉由上述結構，本發明之可發電馬達能夠在不增加馬達的整體體積的情況下增加發電量。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．基座

11．．．軸管

111．．．軸承

12．．．承載面

13．．．第一定子組

131．．．徑向磁極面

14．．．第二定子組

141．．．軸向磁極面

2．．．轉子

21．．．旋轉基部

211．．．側牆

211a．．．封磁層

22．．．旋轉軸

23．．．磁性元件

231．．．軸向延伸部

232．．．徑向延伸部

233．．．第一感磁面

234．．．第二感磁面

3．．．驅動電路

4．．．蓄電單元

Ga‧‧‧軸向氣隙

Gr‧‧‧徑向氣隙

W1‧‧‧第一徑向寬度

W2‧‧‧第二徑向寬度

W3‧‧‧第三徑向寬度

〔習知〕

81‧‧‧基座

811‧‧‧軸管

82‧‧‧扇輪

821‧‧‧基部

822‧‧‧環牆

83‧‧‧驅動單元

831‧‧‧第一磁鐵環

832‧‧‧第一線圈元件

84‧‧‧發電單元

841‧‧‧第二磁鐵環

842‧‧‧第二線圈元件

85‧‧‧發光單元

851‧‧‧發光體

91‧‧‧扇輪

911‧‧‧側牆部

92‧‧‧驅動單元

921‧‧‧第一磁鐵環

922‧‧‧第一線圈元件

93‧‧‧發電單元

931‧‧‧第二線圈元件

932‧‧‧第二磁鐵環

94‧‧‧發光單元

A1‧‧‧第一徑向氣隙

A2‧‧‧第二徑向氣隙

第1圖：一種習知具發電功能之散熱風扇的組合剖視圖。

第2圖：另一種習知具發電功能之散熱風扇的組合剖視圖。

第3圖：本發明可發電馬達之第一實施例的立體分解圖。

第4圖：本發明可發電馬達之第一實施例的組合剖視圖。

第5圖：本發明可發電馬達之第二實施例的立體分解圖。

第6圖：本發明可發電馬達之第二實施例的組合剖視圖。

1．．．基座

11．．．軸管

111．．．軸承

12．．．承載面

13．．．第一定子組

131．．．徑向磁極面

14．．．第二定子組

141．．．軸向磁極面

2．．．轉子

21．．．旋轉基部

211．．．側牆

211a．．．封磁層

22．．．旋轉軸

23．．．磁性元件

231．．．軸向延伸部

232．．．徑向延伸部

233．．．第一感磁面

234．．．第二感磁面

3．．．驅動電路

4．．．蓄電單元

Ga．．．軸向氣隙

Gr．．．徑向氣隙

W1．．．第一徑向寬度

W2．．．第二徑向寬度

W3．．．第三徑向寬度

Claims (5)

1. 一種可發電馬達，其包含：一基座，具有一軸管、一承載面、一第一定子組及一第二定子組，該承載面位於該軸管之周邊，該第一定子組結合於該軸管的外周壁，該第二定子組位在該承載面上；一轉子，具有一旋轉基部、一旋轉軸及一磁性元件，該旋轉基部朝該基座延伸形成一側牆，該旋轉軸可旋轉地結合該基座之軸管，該磁性元件設置於該側牆，且該磁性元件具有一軸向延伸部及一徑向延伸部，該軸向延伸部結合於該側牆的內表面，該徑向延伸部結合於該側牆鄰近該承載面的一端，一第一感磁面位在該軸向延伸部且朝向該第一定子組，一第二感磁面位在該徑向延伸部且朝向該第二定子組；一驅動電路，電性耦接該第一定子組及第二定子組之中的一個；及一蓄電單元，電性耦接該第一定子組及第二定子組之中的另一個。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可發電馬達，其中，在該轉子之徑向上，該側牆具有一第一徑向寬度，該軸向延伸部具有一第二徑向寬度，該徑向延伸部具有一第三徑向寬度，且該第三徑向寬度大於該第一徑向寬度及第二徑向寬度之總和。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可發電馬達，其中，在 該轉子之徑向上，該側牆具有一第一徑向寬度，該軸向延伸部具有一第二徑向寬度，該徑向延伸部具有一第三徑向寬度，且該第三徑向寬度等於該第一徑向寬度及第二徑向寬度之總和。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可發電馬達，其中該第一定子組具有至少一徑向磁極面朝向該第一感磁面，該第二定子組具有至少一軸向磁極面朝向該第二感磁面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可發電馬達，其中在該側牆貼接該磁性元件之處係由導磁材料形成一封磁層。