專利名稱：具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馬達，特別是涉及一種具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達。
技術(shù)背景現(xiàn)今電子產(chǎn)品日益微型化，馬達所扮演的角色便越來越重要，尤其是 高轉(zhuǎn)速馬達的需求，因此相對的技術(shù)隨之快速發(fā)展。因馬達的轉(zhuǎn)速提高， 軸承與轉(zhuǎn)軸間必須能符合旋轉(zhuǎn)精度高、摩檫系數(shù)小、低震動及高使用壽命 的需求，具有氣體軸承的馬達能符合這些運轉(zhuǎn)條件。現(xiàn)有技術(shù)的氣體軸承為克服馬達的震動及偏擺度過大的問題，采用在 氣體軸承的環(huán)壁上加工形成溝槽的方式，通過平衡轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)時與氣體軸 承環(huán)壁的間隙的氣流壓力，以達成軸心的穩(wěn)定。現(xiàn)有技術(shù)在加工軸心的溝 槽時，通常使用放電加工技術(shù)，利用一微細電極當作電極工具，另一電極 當作被加工的工件，兩電極在保持微小的間隙中產(chǎn)生放電行為，通過放電 所引發(fā)的熱作用(電離、熔融、蒸發(fā))及力學(xué)作用(放電、爆發(fā)力)， 一面旋轉(zhuǎn)切削， 一面依路徑行進，而形成類似銑削加工的方式；除此之外，也可利 用化學(xué)蝕刻方式來加工形成溝槽。然而，這些方式除耗工、費時、復(fù)雜及 成本高外，亦需極高的制作精度，故生產(chǎn)不易，仍有待改進。因此，如何提供一種具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達以解決上迷問題，并降 低氣體軸承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時的震動量，進而提高馬達的可靠度與使用壽命，乃 為重要課題。發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬 達，通過改變局部磁場的分布，使氣體軸承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定并減少震 動量，以提高馬達的可靠度與使用壽命，且不需對軸心進行溝槽的加工。為達上述目的，本發(fā)明的一種具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達，包括一軸心、
一轉(zhuǎn)子以及一定子。該轉(zhuǎn)子套設(shè)于該軸心上且與該軸心之間形成一氣隙而 形成氣體軸承結(jié)構(gòu)。該定子與該軸心相連接且該定子位于該轉(zhuǎn)子之外，以 及該定子環(huán)設(shè)有多個線圈。該定子具有一磁性體，可改變原有定子與轉(zhuǎn)子 之間的磁力力距。因此，本發(fā)明的馬達在運轉(zhuǎn)時，該轉(zhuǎn)子因為該磁性體的 磁力力距的作用，會略為偏向該磁性體的方向，即馬達內(nèi)部的磁場強度分 布改變。因此，軸心與該轉(zhuǎn)子之間的氣隙在靠近該磁性體處會略大于遠離 該磁性體處，即造成軸心與轉(zhuǎn)子間的氣隙產(chǎn)生不均勻分布。如此的不等距的氣隙在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時，可減少軸心的振動量。因此，本發(fā)明的馬達定子的 軸心不需具有溝槽。承上所述，依據(jù)本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達利用永久磁鐵或輒 鐵鄰設(shè)于氣體軸承，或是改變定子外的線圏的繞線圈數(shù)的方式，或是在定 子鐵圏上減少面積，以改變磁場的磁力作用。使得氣體軸承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時其 氣隙產(chǎn)生不均勻分布，以穩(wěn)定并減少軸心的震動量。相比較于現(xiàn)有技術(shù)， 本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達藉由永久磁鐵或軛鐵的磁性體的設(shè)置， 即可改變馬達內(nèi)部的磁場強度分布，進而使氣體軸承結(jié)構(gòu)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，故可 增進高速馬達的可靠度與使用壽命。


圖1為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第一實施例的示意圖； 圖2為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第二實施例的示意圖； 圖3為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第三實施例的示意圖； 圖4為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第四實施例的示意圖； 圖5A及圖5B為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第五實施例的示 意圖；圖6A及圖6B為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第六實施例的示 意圖；圖7為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第七實施例的示意圖；以及圖8為本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第八實施例的示意圖。 元件符號說明1、 1A、 1B、 2、 3、 3A、 4、 4A 馬達11、 21、 31、 41 軸心12、 22、 32、 42 定子13、 23、 33、 43 轉(zhuǎn)子14、 14A、 14B、 24 磁性體15、 15A、 15B、 25、 35、 35A、 45、 45A 氣隙 121、 221、 321、 421 線團331、 431 外環(huán)332、 432 永久磁鐵34、 34A、 44、 44A 鐵圏 341、 341A、 441、 441A 開口具體實施方式
以下將參照相關(guān)圖式，說明依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的具有氣體軸承結(jié) 構(gòu)的馬達，其中相同的元件以相同的參照符號加以說明。在所有圖式中所 示的馬達，(A)部分表示該馬達的上視圖；(B)部分表示該馬達沿(A)部分所 示的X-X'切線的截面圖；以及(C)部分表示該馬達的側(cè)視圖。請參照圖1所示的依據(jù)本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第一實施 例。 一馬達l包括一軸心ll、 一定子12、 一轉(zhuǎn)子13以及一磁性體14。該 定子12外圍具有多個線圈121。該轉(zhuǎn)子13套設(shè)于該軸心11以及該定子12 之間，且與該軸心11間隔一氣隙15以形成氣體軸承結(jié)構(gòu)。該磁性體14則 鄰設(shè)于該多線圏121中的任一線圈上。在本實施例中。該磁性體14可為例 如磁鐵、磁石或磁性軛鐵的一永久磁鐵，或為如鐵、鈷、鎳為材料的一軟 性磁鐵或一硅鋼片。該氣體軸承結(jié)構(gòu)通過該轉(zhuǎn)子13套設(shè)于該軸心11以及 定子12之間以形成一氣隙15，即該軸心11為該氣體軸承結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)部分， 以及該轉(zhuǎn)子13為該氣體軸承結(jié)構(gòu)的外環(huán)部分。在本實施例中，該馬達1在運轉(zhuǎn)時由于該磁性體14的磁力距的影響， 故該轉(zhuǎn)子13略朝該磁性體14之方向偏移，故氣隙15在該磁性體14所在 的方向的距離大于相對于該磁性體14所在的方向的距離，即靠近磁性體14 的一側(cè)的氣隙較大，而遠離磁性體14的一側(cè)的氣隙較小。由此氣隙15不 均勻分布的方式，該軸心11在該轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震動。圖2顯示依據(jù)本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第二實施例。 一馬
達1A的基本結(jié)構(gòu)及工作原理均與第一實施例的馬達1相同，其中該軸心 11與轉(zhuǎn)子13之間形成一氣隙15A，其余元件不再贅述。本第二實施例與第 一實施例不同之處在于磁性體14A為一額外的線圈結(jié)構(gòu)，以取代第一實 施例的磁4^。故該馬達1A運轉(zhuǎn)時，由于該磁性體14A的線圏經(jīng)電流產(chǎn)生 磁力，也可使該轉(zhuǎn)子13朝向該磁性體14A偏移，使得該氣隙15A為不均 勻分布。因此，該軸心11在該轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震動。圖3顯示本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第三實施例。 一馬達1B 的基本結(jié)構(gòu)及工作原理均與上述第一實施例的馬達1相同，在此不再贅述。 本實施例與第一實施例不同之處在于圖標的磁性體14B內(nèi)嵌于該定子12 的內(nèi)周緣，使得該轉(zhuǎn)子13因為該磁性體14B的磁距力而朝向該磁性體14B 所在的位置略為偏移，故該軸心11與該轉(zhuǎn)子13之間的氣隙15B為不均勻 分布的方式。因此，該軸心11在該轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震 動。在本實施例中，該磁性體14B為磁4^、磁石或磁性輒45t的永久磁^t。圖4顯示依據(jù)本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第四實施例。 一馬 達2包括一軸心21、 一定子22以及一轉(zhuǎn)子23。其中該定子22具有多個線 圏221,且該轉(zhuǎn)子23套設(shè)于該軸心21以及定子22之間以形成一氣隙25, 以形成一氣體軸承結(jié)構(gòu)。即該軸心21為該氣體軸承結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)部分，以及 該轉(zhuǎn)子23為該氣體軸承結(jié)構(gòu)的外環(huán)部分。在本實施例中，并無第一、第二及第三實施例所設(shè)置的磁性體，而是 在該多個線團221中的任一的線圏進行繞圏數(shù)的變化，使得該定子22周圍 的均勻磁距力產(chǎn)生變化。如圖4所示的線圏24,其繞圈數(shù)不同于其它線團 221。若該線圏24的繞圈數(shù)大于其它線圏221,則該轉(zhuǎn)子23因為該線圏24 磁距力的影響朝向該線圏24，即該氣隙25朝向該線圏24的間隙較大。若 該線圏24的繞圈數(shù)小于其它線圈221，則該轉(zhuǎn)子23因為該線圈24磁距力 較小的影響而遠離該線圏24，即該氣隙25朝向該線圈24的間隙較小。故 該線圏24同樣可造成該軸心21與該轉(zhuǎn)子23之間的氣隙25產(chǎn)生不均勻的 分布，使得該軸心21在該轉(zhuǎn)子23旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震動。本第四實施例的變化不限于上述單一線團的繞圏數(shù)的變化，亦可為相 鄰二線團的繞團數(shù)、或是彼此間隔一線圏的二線圈、或是彼此兩兩相鄰的 三線圈的繞圈數(shù)變化。此等變化只要造成定子周圍的磁距力不均勻，使得 該轉(zhuǎn)子受到磁距力影響，進而造成轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙不均勻即可。 圖5A顯示本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第五實施例。 一馬達3 包括一軸心31、 一定子32以及一轉(zhuǎn)子33。該轉(zhuǎn)子33包括一外環(huán)部分331 以及在該外環(huán)部分331周緣之外的一永久磁鐵332。該轉(zhuǎn)子33套設(shè)于該軸 心31以及該定子32之間，使得該轉(zhuǎn)子33與軸心31之間形成一氣隙35， 以形成氣體軸承結(jié)構(gòu)。該定子32的外圍具有多個線圏321。在本實施例中， 該馬達的外圍具有一鐵圏34，該鐵圏34由其部分端部具有相對二開口 341 的軛鐵所構(gòu)成。圖5B為圖5A所示的馬達3的示意圖，以進一步示明該鐵 圏34的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，由于該二開口 341使得該鐵圏34的磁距力相對于該轉(zhuǎn) 子33為不均勻，因此馬達3在轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子33會因為遠離相對于該開口 341的方向偏移，即該氣隙35朝向該二開口 341的方向的距離較小且遠離 該二開口的方向341的距離較大。此一氣隙不均勻可使得軸心31在轉(zhuǎn)子33旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震動。圖6A顯示本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第六實施例。本實施例 的馬達3A類似于圖5A所示的馬達3，相同的元件不再贅述，不同之處在 于該轉(zhuǎn)子33與軸心31之間形成一氣隙35A，以形成氣體軸承結(jié)構(gòu)；以及 該馬達3A的外圍具有一鐵團34A，該鐵圈34由部分中央具有一開口 341A 的軛鐵所構(gòu)成。圖6B為圖6A所示的馬達3A的示意圖，以進一步示明該 鐵圏34A的開口 341A。在本實施例中，由于該開口 341A使得該鐵圏34A 的磁距力相對于該轉(zhuǎn)子33為不均勻，因此馬達3A在轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子33會遠 離該開口 341A的方向，即該氣隙35A朝向該開口 341A的方向的距離較小 且遠離該開口 341A的方向的距離較大。此一氣隙不均勻可使得軸心31在 轉(zhuǎn)子33旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震動。圖7顯示依據(jù)本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第七實施例。 一馬 達4包括一軸心41、 一定子42以及一轉(zhuǎn)子43。該定子42外圍具有多個線 圈421。該定子42與軸心41之間設(shè)有一鐵圏44。該轉(zhuǎn)子43由一外環(huán)431 以及永久磁鐵432所構(gòu)成。該外環(huán)431環(huán)設(shè)于該軸心41以及該鐵團44之 間以在該外環(huán)431與軸心41之間構(gòu)成一氣隙45,以形成一氣體軸承結(jié)構(gòu)。 該外環(huán)431進一步遠離該軸心41延伸，在相對于該多線團421之處設(shè)有該 永久磁鐵432。在圖7中，(C)部分的側(cè)視圖略去轉(zhuǎn)子43以及其外環(huán)431及 永久磁鐵432的結(jié)構(gòu)。
在本實施例中，由于該4失圈44由其部分端部具有相對二開口 441的輒 鐵所構(gòu)成。因此馬達4在轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子43會因為朝向相對于該開口441的 方向偏移，即該氣隙45朝向該二開口 441的方向的距離較大且遠離該二開 口的方向441的距離較小。此一氣隙不均勻可J吏得軸心41在轉(zhuǎn)子43旋轉(zhuǎn) 時較為穩(wěn)定且不易產(chǎn)生震動。圖8顯示依據(jù)本發(fā)明的具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達的第八實施例。 一馬 達4A類似于圖7所示的馬達4，相同標號的元件不再贅述。該定子42與 中央之間設(shè)有一鐵圈44A。該轉(zhuǎn)子43由一外環(huán)431以及永久磁鐵432所構(gòu) 成。該外環(huán)431環(huán)設(shè)于該軸心41以及該鐵圈44之間以在該外環(huán)431與軸 心41之間構(gòu)成一氣隙45A，以形成一氣體軸承結(jié)構(gòu)。該外環(huán)431進一步遠 離該軸心41延伸，在相對于該多線圈421之處設(shè)有該永久磁鐵432。在圖 8中，(C)部分的側(cè)視圖系略去轉(zhuǎn)子43以及其外環(huán)431及永久磁鐵432之結(jié) 構(gòu)。由于該鐵團44A由部分中央具有一開口 441A的扼鐵所構(gòu)成。因此馬 達4A在轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子43會因為朝向相對于該開口 441A的方向偏移，即 該氣隙45A朝向該開口 441A的方向的距離較大且遠離該開口 441A的方向 的距離較小。此一氣隙不均勻可使得軸心41在轉(zhuǎn)子43旋轉(zhuǎn)時較為穩(wěn)定且 不易產(chǎn)生震動。綜上所述，依據(jù)本發(fā)明的一種具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達利用永久磁鐵 或軛鐵鄰設(shè)于氣體軸承結(jié)構(gòu)，或是改變定子的線圏的繞線圏數(shù)等方式，改 變磁場的磁力作用，使氣體軸承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時氣隙呈現(xiàn)不均勻之分布，以穩(wěn) 定并減少震動量。相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過磁性體的結(jié)構(gòu)設(shè)置，即 能夠改變馬達內(nèi)部的磁場強度分布，提供穩(wěn)定軸心的效果，無需對軸心進 行力口工。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與 范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種馬達，包括一軸心；一定子，環(huán)設(shè)有多個線圈；一轉(zhuǎn)子，套設(shè)于該軸心以及該定子之間并與該軸心之間形成一氣隙；以及一磁性體，設(shè)置于該定子的周緣。
2. 如權(quán)利要求1所述的馬達，其中該磁性體設(shè)置于該多個線圏的任一線 圏上。
3. 如權(quán)利要求2所述的馬達，其中該磁性體為一永久磁鐵。
4. 如權(quán)利要求3所述的馬達，其中該永久磁鐵為磁鐵、磁石或磁性扼鐵。
5. 如權(quán)利要求2所述的馬達，其中該磁性體為一軟性磁鐵。
6. 如權(quán)利要求5所述的馬達，其中該軟性磁鐵由鐵、鈷、鎳所構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求2所述的馬達，其中該磁性體為一硅鋼片。
8. 如權(quán)利要求1所述的馬達，其中該磁性體為設(shè)置于該多個線圈的任一 線團上的一額外線團。
9. 如權(quán)利要求1所述的馬達，其中該額外線圏在馬達運轉(zhuǎn)時需通過電流 產(chǎn)生磁力。
10. 如權(quán)利要求1所述的馬達，其中該磁性體內(nèi)嵌于該定子的內(nèi)周緣。
11. 如權(quán)利要求10所述的馬達，其中該磁性體為磁鐵、磁石或磁性輒鐵 的永久磁4失。
12. —種馬達，包括 一軸心；一定子，環(huán)設(shè)有多個線圏；以及一轉(zhuǎn)子，套設(shè)于該軸心以及該定子之間并與該軸心之間形成一氣隙； 其中該多個線圏有至少一線圏的繞線數(shù)不同于其它線團的繞線數(shù)。
13. 如權(quán)利要求12所述的馬達，其中該至少一線圏為相鄰的二線團。
14. 如權(quán)利要求12所述的馬達，其中該至少一繞線圏為彼此間隔一線團 的二線圈。
15. 如權(quán)利要求12所述的馬達，其中該至少一繞線圈為彼此兩兩相鄰的三線圈。
16. —種馬達，包括 一軸心；一定子，環(huán)設(shè)有多個線團；一轉(zhuǎn)子，套設(shè)于該軸心以及該定子之間并與該軸心之間形成一氣隙；以及一鐵團，環(huán)設(shè)于該轉(zhuǎn)子且具有至少一開口。
17. 如權(quán)利要求16所述的馬達，其中該至少一開口位于該鐵圈部分的端 部或中央。
18. 如權(quán)利要求16所述的馬達，其中該鐵圏為一扼鐵。
19. 一種馬達，包括 一軸心；一定子，環(huán)設(shè)有多個線圈；一轉(zhuǎn)子，套設(shè)于該軸心以及該定子之間并與該軸心之間形成一氣隙；以及一鐵團，環(huán)設(shè)于該轉(zhuǎn)子與該定子之間且具有至少一開口。
20. 如權(quán)利要求19所述的馬達，其中該轉(zhuǎn)子具有一延伸部向遠離該軸心 的方向延伸并在相對于該多個線圏處設(shè)置有永久磁鐵。
21. 如權(quán)利要求19所述的馬達，其中該至少一開口位于該鐵團部分的端 部或中央。
22. 如權(quán)利要求19所述的馬達，其中該鐵團為 一軛鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有氣體軸承結(jié)構(gòu)的馬達，包括一軸心、一轉(zhuǎn)子、一定子以及一磁性體。該轉(zhuǎn)子套設(shè)于該軸心并與該軸心間隔一氣隙以形成該氣體軸承結(jié)構(gòu)；該定子套設(shè)于該轉(zhuǎn)子并與該轉(zhuǎn)子間隔一氣隙；以及該磁性體鄰設(shè)于該定子的周緣。
文檔編號F16C32/04GK101127466SQ20061010878
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月16日
發(fā)明者張紹雄, 張起豪 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司