专利名称：风扇及其三相电机的制作方法
技术领域：
本发明关于一种风扇及其电机，特别关于一种风扇及其三相无铁芯(coreless) 电机。
背景技术：
电机为将电能转换为机械能的装置，且已广泛应用于日常生活的产品之中，例如 风扇、或光盘机、或硬盘机、或光学装置、或车用装置等。虽然电机的种类繁多，但其主要应 用的原理为电磁效应。请参照图IA所示，传统一三相无铁芯电机1包括一轴承结构11及一转子结构12。 转子结构12具有一转轴121、一导磁壳122以及一磁环123。其中，转轴121设置在轴承结 构11，导磁壳122与转轴121连结，磁环123环设在导磁壳122的内壁并与之连结；另外，电 机1还包括一定子结构13，其具有一三相无铁芯线圈(coreless coil)组131，线圈组131 环设于转轴121并与磁环123对应设置。当线圈组131通电时，即与磁环123产生电磁效 应，并驱动转轴121、导磁壳122及磁环123转动。如图IB所示，其为线圈组131的立体图，三相线圈组131例如具有6组线圈，且同 相位的线圈，例如线圈131a-l及131a-2、131b-l及131b_2以及131c_l及131c_2分别对 应设置。为了提升电机1的效率，必须提高线圈组131中可与转子结构12的磁环123发生 有效电磁效应的线圈的比例，亦即必须提高如图IB的相同空间下的占槽率，换句话说，必 须提高线圈组131的有效线圈的比例。然而，在电机1的定子结构13的有限空间中，线圈组131的有效线圈的比例将有 一定的限制，亦即，在定子结构13有限空间的条件下，不可能将线圈组131的有效线圈的比 例提高很多，因此，电机1的效率也无法进一步有效的提升。因此，如何提供一种三相电机，可提高定子结构的有效线圈的比例，进而可提升电 机的效率，实为当前重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可提高定子结构的有效线圈的比例， 进而可提升效率的三相电机，进而可提升本发明的三相电机所构成的风扇的效率。为实现上述目的，依据本发明的一种三相电机包括一轴承结构、一转子结构以及 一定子结构。轴承结构具有一轴管部。转子结构具有一转轴设置在轴管部内。定子结构与 转子结构对应设置，并具有一第一线圈组及一第二线圈组，第二线圈组为叠设在第一线圈 组。在本发明的一实施例中，三相电机还包括一底座，定子结构设置在底座上。在本发明的一实施例中，转子结构还具有一导磁壳与转轴连结，导磁壳、转轴及底 座形成一容置空间。在本发明的一实施例中，转子结构还具有一磁性体设置在导磁壳的容置空间并与导磁壳连结，磁性体与定子结构对应设置。在本发明的一实施例中，磁性体为一磁环。在本发明的一实施例中，第一线圈组与第二线圈组分别为三相无铁芯线圈组。在本发明的一实施例中，第一线圈组具有多个第一线圈，第二线圈组具有多个第 二线圈，第一线圈组同相位的所述第一线圈为对位设置，第二线圈组同相位的所述第二线 圈为对位设置。在本发明的一实施例中，第一线圈组的所述第一线圈的其中之一与同相位的第二 线圈组的所述第二线圈的其中之一为对位设置。在本发明的一实施例中，第一线圈组的所述第一线圈的其中之一与同相位的第二 线圈组的所述第二线圈的其中之一夹置一角度。在本发明的一实施例中，第一线圈及第二线圈的线圈数量和与磁性体的磁极数比 为 3 2。在本发明的一实施例中，第一线圈组借由一塑料材料叠设在第二线圈组。在本发明的一实施例中，第一线圈组与第二线圈组借由粘结或塑料射出方式制作 而成。在本发明的一实施例中，第一线圈及第二线圈的绕线方式为4组线圈连绕方式或 2组线圈连绕方式。在本发明的一实施例中，第一线圈及第二线圈的接线方法为Δ接法或Y接法。在本发明的一实施例中，三相电机还包括一电路板，分别与第一线圈组及第二线 圈组电性连接。为实现上述目的，依据本发明的一种风扇包括一三相电机、一扇叶结构以及一上盖。三相电机具有一轴承结构、一转子结构以及一定子结构。轴承结构具有一轴管部。转 子结构具有一转轴设置在轴管部内。定子结构与转子结构对应设置，并具有一第一线圈组 及一第二线圈组，第二线圈组叠设在第一线圈组上。扇叶结构与三相电机的转子结构连结。 上盖与三相电机连结，并覆盖扇叶结构。在本发明的一实施例中，三相电机还包括一底座，定子结构设置在底座上。在本发明的一实施例中，转子结构还具有一导磁壳与转轴连结，导磁壳、转轴及底 座形成一容置空间。在本发明的一实施例中，转子结构还具有一磁性体设置在导磁壳的容置空间并与 导磁壳连结，磁性体与定子结构对应设置。在本发明的一实施例中，磁性体为一磁环。在本发明的一实施例中，第一线圈组与第二线圈组分别为三相无铁芯线圈组。在本发明的一实施例中，第一线圈组具有多个第一线圈，第二线圈组具有多个第 二线圈，第一线圈组同相位的所述第一线圈为对位设置，第二线圈组同相位的所述第二线 圈为对位设置。在本发明的一实施例中，第一线圈组的所述第一线圈的其中之一与同相位的第二 线圈组的所述第二线圈的其中之一为上下设置。在本发明的一实施例中，第一线圈组的所述第一线圈的其中之一与同相位的第二 线圈组的所述第二线圈的其中之一夹置一角度。
在本发明的一实施例中，第一线圈及第二线圈的线圈数量和与磁性体的磁极数比 为 3 2。在本发明的一实施例中，第一线圈组借由一塑料材料叠设在第二线圈组。在本发明的一实施例中，第一线圈组与第二线圈组借由粘结或塑料射出方式制作 而成。在本发明的一实施例中，第一线圈及第二线圈的绕线方式为4组线圈连绕方式或 2组线圈连绕方式。在本发明的一实施例中，第一线圈及第二线圈的接线方法为Δ接法或Y接法。在本发明的一实施例中，三相电机还包括一电路板，分别与第一线圈组及第二线 圈组电性连接。承上所述，依据本发明的一种三相电机，因在定子结构的有限空间中具有重叠设 置的第一线圈组及第二线圈组，且第一线圈组的其中之一线圈与同相位的第二线圈组的其 中的一线圈夹置一角度，因此，使得第一线圈组及第二线圈组分别具有可与转子结构的磁 性体发生有效电磁效应的线圈，换句话说，本发明的三相电机的第一线圈组及第二线圈组 具有比传统三相电机更多的有效线圈的比例，因此，可提升三相电机的效率，进而可提升本 发明的三相电机所构成的风扇的效率。
图IA为一种传统三相电机的剖视图；图IB为一种传统三相电机的线圈组的立体图；图2为本发明优选实施例的一种三相电机的剖视图；图3Α及图:3Β分别为本发明优选实施例的第一线圈组及第二线圈组的分解及组合 示意图；图4为本发明优选实施例的第一线圈组及第二线圈组另一形态的示意图；图5为本发明优选实施例的第一线圈组及第二线圈组的又一形态的组合示意图；图6Α 图6D分别为本发明优选实施例的第一线圈组及第二线圈组不同的绕线方 法及接线方式的示意图；以及图7为本发明优选实施例的一种风扇的分解示意图。主要元件符号说明1、2、3:电机11,21 轴承结构12、22、32 转子结构121、221、321 转轴122、222、322 导磁壳123 磁环13,23 定子结构131 线圈组131a-l、131a-2、131b-l、131b-2、131c-l、131c-2、al、a2、a3、a4、bl、b2、b3、b4、cl、 c2、c3、c4、si、sll、sl2、s2、s21、s22、s3、s31、s32、xl、x2、yl、y2、zl、z2 线圈
211 轴管部223、323 磁性体231 第一线圈组232 第二线圈组24 电路板25,35 底座4 风扇41 扇叶结构42 上盖B 空间E 塑料材料P 极对数U、V、W 相位9e、em:角度
具体实施例方式以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的一种风扇及其三相电机。请参照图2所示，其为本发明优选实施例的一种三相电机2的剖视图。本发明的 电机2为三相无铁芯电机，亦为外转子电机。本发明的电机2并不限定用途，例如可将电机 2应用到风扇、或光盘机、或硬盘机、或光学装置、或车用装置等电子设备。此外，本发明亦不 限定电机2的外观形状，随着应用功能或领域的不同，电机2亦可在结构上作改变。电机2包括一轴承结构21、一转子结构22以及一定子结构23。轴承结构21具有一轴管部211。而转子结构22具有一转轴221，并设置在轴管部 211内。转子结构22还可具有一导磁壳222及一磁性体223，导磁壳222与转轴221连结。 其中，导磁壳222可例如以嵌设、卡设或粘合等方式与转轴221连结，在此，并不限制其连结 方式。电机2还可包括一底座25，定子结构23设置在底座25上。在本实例中，底座25 的材质例如是一种包括铁的材料。另外，导磁壳222、转轴221及底座25可形成一容置空间 B0磁性体223设置在容置空间B内并与导磁壳222连结，且磁性体223与定子结构 23上下对应设置。在此，磁性体223设置在容置空间B且环设于导磁壳222的上壁，并与定 子结构23上下对应设置。磁性体223可例如为一永久磁铁所构成的磁环。定子结构23与转子结构22对应设置。在此，定子结构23与转子结构22的磁性 体223对应设置，并具有一第一线圈组231及一第二线圈组232，且第二线圈组232叠设在 第一线圈组231。在本实施例中，第一线圈组231与第二线圈组232分别为三相无铁芯线圈 组。请参照图3A及图;3B所示，其分别为本实施例的第一线圈组231及第二线圈组232 分解及组合示意图。第一线圈组231具有多个第一线圈，第二线圈组232具有多个第二线 圈，且第一线圈组231中，同相位的第一线圈为对位设置；第二线圈组232中，同相位的第二7线圈亦为对位设置。其中，第一线圈的线圈数量必须与第二线圈的线圈数量相同。在本实施例中，第一线圈组231可例如具有6组第一线圈al、a3、bl、b3、cl及c3， 且第一线圈al与a3为同相位且对位设置、第一线圈bl与b3为同相位且对位设置、第一线 圈cl与c3为同相位且对位设置；而第二线圈组232亦具有6组第二线圈a2、a4、l32、b4、C2 及c4，且第二线圈a2与a4为同相位且对位设置、第二线圈M与b4为同相位且对位设置、 第二线圈c2与c4为同相位且对位设置。其中，第一线圈组231的第一线圈al及a3与第 二线圈组232的第二线圈a2及a4为同相位，第一线圈组231的第一线圈bl及b3与第二 线圈组232的第二线圈M及b4为同相位，第一线圈组231的第一线圈cl及c3与第二线 圈组232的第二线圈c2及c4为同相位。此外，第一线圈组231的第一线圈的其中之一与同相位的第二线圈组232的第二 线圈的其中之一为对应位置设置。在本实施例中，如图3B所示，第一线圈组231的第一线 圈al及a3与同相位的第二线圈组232的第二线圈a2及a4分别上下对位设置。另外，第一线圈组231其它相位的第一线圈(例如bl、b3、cl及c3)亦分别与第二 线圈组232同相位的第二线圈(例如t32、b4、c2及c4)对位设置，在此不再赘述。要特别注意的是，如图4所示，若第一线圈组231及第二线圈组232分别具有3组 第一线圈xl、yl及zl，以及3组第二线圈x2、y2及z2，第一线圈组231仅有第一线圈xl、 yl及zl，故第一线圈组231无同相位的线圈，第二线圈组232仅有第二线圈x2、y2及z2， 故第二线圈组232亦无同相位的线圈，但是，第一线圈组231的第一线圈xl、yl及zl与第 二线圈组232的第二线圈x2、y2及z2之间仍具有同相位的第一线圈及第二线圈(xl与x2 为同相位、yl与12为同相位，zl与z2为同相位)，且分别对位设置。请再参照图:3B所示，第一线圈组231的第一线圈的其中之一与同相位的第二线圈 组232的第二线圈的其中之一夹置一角度em。以本实施例为例，第一线圈al与同相位的 第二线圈a2两者之间夹置一角度em，且角度θ m与磁性体223的极对数P成反比关系。 角度θ m与磁性体223的极对数P必须符合以下数学式θ m = 2 X θ e/P其中，P为磁性体223的极对数(例如一 N极及S极为一对极数对，磁极数等于二 倍的极数对)，θ e为电气角度，且电气角度θ e等于180度。同样地，第一线圈组231其它相位的第一线圈(例如bl、b3、cl及c3)亦分别与第 二线圈组232同相位的第二线圈(例如t32、b4、c2及c4)两者夹置同一角度em，例如第一 线圈bl与第二线圈1^2两者亦夹置同一角度θ m，其余的线圈不再赘述。另夕卜，电机2的第一线圈组231与第二线圈组232的线圈数量和与磁性体223的 磁极数的比例可例如为3 2(当θ e = 180度时)。本实施例是以第一线圈组231与第二线圈232的线圈数量和为12(第一线圈组 231与第二线圈组232各有6组线圈)为例，依上述的比例，磁性体223的极对数P可为4 极对G个N极及4个S极共8个磁极)。因此，本实施例的第一线圈组231的第一线圈al 与同相位的第二线圈组232的第二线圈a2夹置的角度θ m = 2X180/4 = 90度，如图 所示。当然，第一线圈bl与同相位的第二线圈1^2两者夹置的角度θ m亦为90度，其余的 线圈亦不再赘述。此外，可例如如上述图;3B所示，直接将绕好的第二线圈组232以粘结的方式叠设在第一线圈组231上，当然，第二线圈组232叠设在第一线圈组231亦可有不同的设置形 态，例如可先将第一线圈组231与第二线圈组232放置在模具内，再与一塑料材料E —起射 出加工，待冷却后即可一体成型地将第一线圈组231及第二线圈组232与塑料材料E结合， 如图5所示。第一线圈组231与第二线圈组232的绕线方式可例如为4组线圈或2组线圈连绕 方式，而其接线方法可例如为△接线方法或Y接线方法。在本实施例中，如图6A所示，其 为分别将同相位的第一线圈al、a3及第二线圈a2、a4等4组线圈串联成为一 4组连绕的 线圈si ；第一线圈bl、b3及第二线圈b2、b4等4组线圈串联成为一 4组连绕的线圈s2 ；第 一线圈cl、c3及第二线圈c2、c4等4组线圈串联成为一 4组连绕的线圈s3，再将3组线圈 sl、s2及s3接线成为Δ形，再分别与不同相位U相、V相及W相电源电性连接；而如图6Β 所示，其亦可将3组线圈si、s2及s3成为Y形接线方式，再分别与不同相位的电源U相、 V相及W相电性连接。在此要注意的是，线圈sl、s2及s3的任何之一，其绕线顺序并非固定，例如以线圈 si为例，线圈al a4的绕线顺序并非固定为第一线圈al、第一线圈a3、第二线圈a2及第 二线圈a4，其顺序亦可为第一线圈al、第二线圈a2、第一线圈a3及第二线圈a4或为其它顺 序，在此并不加以设限；而线圈s2及S3亦是相同情况，其亦可为其它顺序而不加以设限。再者，如图6C所示，其亦可分别将同相位的第一线圈al及a3串联成一线圈sll， 第二线圈a2及a4串联成一线圈sl2，再将线圈sll及线圈sl2连接并具有端点Pl ；第一线 圈bl及b3串联成一线圈s21，第二线圈1^2及b4串联一线圈s22，再将线圈s21及线圈s22 连接并具有端点P2 ；第一线圈cl及c3串联成一线圈s31，第二线圈c2及c4串联成一线圈 s32，再将线圈s31及线圈s32连接并具有端点P3，之后再分别将线圈sll、sl2、s21、s22、 s31及s32如图6C所示接线成为Δ形，再分别与不同相位的电源U相、V相及W相电性连 接；或者，如图6D所示，将线圈sll、s12、s21、s22、s31及s32接线成为Y形，再分别与不同 相位的电源U相、V相及W相电性连接。本实施例的第一线圈组231的第一线圈与第二线圈组232的第二线圈的绕线顺序 并不以上述图6A 图6D为限制，只要第一线圈组231的第一线圈与第二线圈组232的第二 线圈的绕线方式为4组线圈连绕或2组线圈连绕，而其接线方法为Δ接法或Y接法即可。此外，请再参照图2所示，本发明优选实施例的三相电机2还可例如包括一电路板 对，其分别与第一线圈组231及第二线圈组232电性连接。因此，当电机2通电后，因电机2具有重叠的第一线圈组231及第二线圈组232，且 第一线圈组231的第一线圈与同相位的第二线圈组232的第二线圈夹置一角度，因此，使得 第一线圈组231及第二线圈组232分别具有可与转子结构22的磁环223发生电磁效应的 有效线圈，而较多的有效线圈可与转子结构22的磁性体223有更多有效转动的电磁感应， 亦即在相同空间下，利用第一线圈组231及第二线圈组232交错一角度θ m后堆叠，以提高 交链磁通量，故本发明的三相电机2具有比传统三相电机更多的有效线圈比例，因此，可进 而提升电机2的效率。另外，请参照图7所示，其为本发明优选实施例的一种风扇4的分解示意图。风扇4具有一三相电机3、一扇叶结构41以及一上盖42。扇叶结构41与三相电 机3的转子结构32连结，上盖42与三相电机3连结，并覆盖扇叶结构41。在本实施例中，9扇叶结构41与转子结构32的导磁壳322连结，而上盖42与三相电机3的底座35连结，以 覆盖扇叶结构41，使三相电机3、扇叶结构41以及一上盖42组成本发明的风扇4。其中，三 相电机3具有上述三相电机2的所有技术特征，在此不再赘述。因本发明的三相电机3具有比传统三相电机更多的有效线圈比例，因此，电机3所 构成的风扇4亦比传统的风扇具有更高的效率。综上所述，因依据本发明的三相电机在定子结构的有限空间中具有重叠设置的第 一线圈组及第二线圈组，且第一线圈组的其中的一线圈与同相位的第二线圈组的其中的一 线圈夹置一角度，因此，使得第一线圈组及第二线圈组分别具有可与转子结构的磁性体发 生有效电磁效应的线圈，换句话说，本发明的三相电机的第一线圈组及第二线圈组具有比 传统三相电机更多的有效线圈的比例，因此，可提升电机的效率，进而可提升本发明的电机 所构成的风扇的效率。以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进 行的等效修改或变更，均应包括在本发明的范围中。
权利要求
1.一种三相电机，包括一轴承结构，具有一轴管部； 一转子结构，具有一转轴设置在该轴管部内；以及一定子结构，与该转子结构对应设置，并具有一第一线圈组及一第二线圈组，该第二线 圈组为叠设在该第一线圈组上。
2.根据权利要求1所述的三相电机，其还包括 一底座，该定子结构设置在该底座上。
3.根据权利要求2所述的三相电机，其中该转子结构还具有一导磁壳，与该转轴连结， 该导磁壳、该转轴及该底座形成一容置空间。
4.根据权利要求3所述的三相电机，其中该导磁壳是以嵌设、卡设或粘合方式与该转 轴连结。
5.根据权利要求3所述的三相电机，其中该转子结构还具有一磁性体，设置在该容置 空间内并与该导磁壳连结，该磁性体与该定子结构对应设置，且其中该磁性体为一永久磁 铁所构成的磁环。
6.根据权利要求1所述的三相电机，其中该第一线圈组与该第二线圈组分别为三相无 铁芯线圈组。
7.根据权利要求6所述的三相电机，其中该第一线圈组具有多个第一线圈，该第二线 圈组具有多个第二线圈。
8.根据权利要求7所述的三相电机，其中该第一线圈组同相位的所述第一线圈为对位设置。
9.根据权利要求7所述的三相电机，其中该第二线圈组同相位的所述第二线圈为对位设置。
10.根据权利要求7所述的三相电机，其中该第一线圈组的所述第一线圈的其中之一 与同相位的该第二线圈组的所述第二线圈的其中之一为上下设置。
11.根据权利要求7所述的三相电机，其中该第一线圈组的所述第一线圈的其中之一 与同相位的该第二线圈组的所述第二线圈的其中之一夹置一角度。
12.根据权利要求11所述的三相电机，其中该角度与该磁性体的磁极数成反比。
13.根据权利要求7所述的三相电机，其中所述第一线圈及所述第二线圈的线圈数量 和与该磁性体的磁极数比为3 2。
14.根据权利要求1所述的三相电机，其中该第一线圈组为借由一塑料材料叠设在该 第二线圈组。
15.根据权利要求1所述的三相电机，其中该第一线圈组与该第二线圈组为借由粘结 或塑料射出方式制作而成。
16.根据权利要求7所述的三相电机，其中所述第一线圈及所述第二线圈的绕线方式 为4组线圈连绕方式或2组线圈连绕方式，且其中所述第一线圈及所述第二线圈的接线方 法为△接法或Y接法。
17.根据权利要求1所述的三相电机，其为三相无铁芯电机且其还包括一电路板，分别 与该第一线圈组及该第二线圈组电性连接。
18.—种风扇，包括一三相电机，该三相电机具有一轴承结构，具有一轴管部；一转子结构，具有一转轴设置在该轴管部内；及一定子结构，与该转子结构对应设置，并具有一第一线圈组及一第二线圈组，该第二线 圈组为叠设在该第一线圈组；一扇叶结构，与该三相电机的该转子结构连结；以及 一上盖，与该三相电机连结，并覆盖该扇叶结构。
19.根据权利要求18所述的风扇，该三相电机还具有一底座，该定子结构设置在该底
20.根据权利要求19所述的风扇，其中该转子结构还具有一导磁壳，与该转轴连结，该 导磁壳、该转轴及该底座形成一容置空间。
全文摘要
一种三相电机，包括一轴承结构、一转子结构以及一定子结构。轴承结构具有一轴管部。转子结构具有一转轴设置在轴管部内。定子结构与转子结构对应设置，并具有一第一线圈组及一第二线圈组，第二线圈组为叠设在第一线圈组上。一种风扇也一起公开。本发明可提高定子结构的有效线圈的比例，进而提升此三相电机及其构成的风扇的效率。
文档编号H02K1/27GK102055267SQ200910221070
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者庄坤富, 赖锦俊, 黄世民 申请人:台达电子工业股份有限公司