专利名称：具有气体轴承结构的马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马达，特别是涉及一种具有气体轴承结构的马达。
技术背景现今电子产品日益微型化，马达所扮演的角色便越来越重要，尤其是 高转速马达的需求，因此相对的技术随之快速发展。因马达的转速提高， 轴承与转轴间必须能符合旋转精度高、摩檫系数小、低震动及高使用寿命 的需求，具有气体轴承的马达能符合这些运转条件。现有技术的气体轴承为克服马达的震动及偏摆度过大的问题，采用在 气体轴承的环壁上加工形成沟槽的方式，通过平衡转轴在旋转时与气体轴 承环壁的间隙的气流压力，以达成轴心的稳定。现有技术在加工轴心的沟 槽时，通常使用放电加工技术，利用一微细电极当作电极工具，另一电极 当作被加工的工件，两电极在保持微小的间隙中产生放电行为，通过放电 所引发的热作用(电离、熔融、蒸发)及力学作用(放电、爆发力)， 一面旋转切削， 一面依路径行进，而形成类似铣削加工的方式；除此之外，也可利 用化学蚀刻方式来加工形成沟槽。然而，这些方式除耗工、费时、复杂及 成本高外，亦需极高的制作精度，故生产不易，仍有待改进。因此，如何提供一种具有气体轴承结构的马达以解决上迷问题，并降 低气体轴承结构旋转时的震动量，进而提高马达的可靠度与使用寿命，乃 为重要课题。发明内容有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种具有气体轴承结构的马 达，通过改变局部磁场的分布，使气体轴承结构旋转时较为稳定并减少震 动量，以提高马达的可靠度与使用寿命，且不需对轴心进行沟槽的加工。为达上述目的，本发明的一种具有气体轴承结构的马达，包括一轴心、
一转子以及一定子。该转子套设于该轴心上且与该轴心之间形成一气隙而 形成气体轴承结构。该定子与该轴心相连接且该定子位于该转子之外，以 及该定子环设有多个线圈。该定子具有一磁性体，可改变原有定子与转子 之间的磁力力距。因此，本发明的马达在运转时，该转子因为该磁性体的 磁力力距的作用，会略为偏向该磁性体的方向，即马达内部的磁场强度分 布改变。因此，轴心与该转子之间的气隙在靠近该磁性体处会略大于远离 该磁性体处，即造成轴心与转子间的气隙产生不均勻分布。如此的不等距的气隙在转子运转时，可减少轴心的振动量。因此，本发明的马达定子的 轴心不需具有沟槽。承上所述，依据本发明的具有气体轴承结构的马达利用永久磁铁或辄 铁邻设于气体轴承，或是改变定子外的线圏的绕线圈数的方式，或是在定 子铁圏上减少面积，以改变磁场的磁力作用。使得气体轴承结构旋转时其 气隙产生不均匀分布，以稳定并减少轴心的震动量。相比较于现有技术， 本发明的具有气体轴承结构的马达藉由永久磁铁或轭铁的磁性体的设置， 即可改变马达内部的磁场强度分布，进而使气体轴承结构稳定旋转，故可 增进高速马达的可靠度与使用寿命。
图1为本发明的具有气体轴承结构的马达的第一实施例的示意图； 图2为本发明的具有气体轴承结构的马达的第二实施例的示意图； 图3为本发明的具有气体轴承结构的马达的第三实施例的示意图； 图4为本发明的具有气体轴承结构的马达的第四实施例的示意图； 图5A及图5B为本发明的具有气体轴承结构的马达的第五实施例的示 意图；图6A及图6B为本发明的具有气体轴承结构的马达的第六实施例的示 意图；图7为本发明的具有气体轴承结构的马达的第七实施例的示意图；以及图8为本发明的具有气体轴承结构的马达的第八实施例的示意图。 元件符号说明1、 1A、 1B、 2、 3、 3A、 4、 4A 马达11、 21、 31、 41 轴心12、 22、 32、 42 定子13、 23、 33、 43 转子14、 14A、 14B、 24 磁性体15、 15A、 15B、 25、 35、 35A、 45、 45A 气隙 121、 221、 321、 421 线團331、 431 外环332、 432 永久磁铁34、 34A、 44、 44A 铁圏 341、 341A、 441、 441A 开口具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的具有气体轴承结 构的马达，其中相同的元件以相同的参照符号加以说明。在所有图式中所 示的马达，(A)部分表示该马达的上视图；(B)部分表示该马达沿(A)部分所 示的X-X'切线的截面图；以及(C)部分表示该马达的侧视图。请参照图1所示的依据本发明的具有气体轴承结构的马达的第一实施 例。 一马达l包括一轴心ll、 一定子12、 一转子13以及一磁性体14。该 定子12外围具有多个线圈121。该转子13套设于该轴心11以及该定子12 之间，且与该轴心11间隔一气隙15以形成气体轴承结构。该磁性体14则 邻设于该多线圏121中的任一线圈上。在本实施例中。该磁性体14可为例 如磁铁、磁石或磁性轭铁的一永久磁铁，或为如铁、钴、镍为材料的一软 性磁铁或一硅钢片。该气体轴承结构通过该转子13套设于该轴心11以及 定子12之间以形成一气隙15，即该轴心11为该气体轴承结构的内环部分， 以及该转子13为该气体轴承结构的外环部分。在本实施例中，该马达1在运转时由于该磁性体14的磁力距的影响， 故该转子13略朝该磁性体14之方向偏移，故气隙15在该磁性体14所在 的方向的距离大于相对于该磁性体14所在的方向的距离，即靠近磁性体14 的一侧的气隙较大，而远离磁性体14的一侧的气隙较小。由此气隙15不 均匀分布的方式，该轴心11在该转子13旋转时较为稳定且不易产生震动。图2显示依据本发明的具有气体轴承结构的马达的第二实施例。 一马
达1A的基本结构及工作原理均与第一实施例的马达1相同，其中该轴心 11与转子13之间形成一气隙15A，其余元件不再赘述。本第二实施例与第 一实施例不同之处在于磁性体14A为一额外的线圈结构，以取代第一实 施例的磁4^。故该马达1A运转时，由于该磁性体14A的线圏经电流产生 磁力，也可使该转子13朝向该磁性体14A偏移，使得该气隙15A为不均 匀分布。因此，该轴心11在该转子13旋转时较为稳定且不易产生震动。图3显示本发明的具有气体轴承结构的马达的第三实施例。 一马达1B 的基本结构及工作原理均与上述第一实施例的马达1相同，在此不再赘述。 本实施例与第一实施例不同之处在于图标的磁性体14B内嵌于该定子12 的内周缘，使得该转子13因为该磁性体14B的磁距力而朝向该磁性体14B 所在的位置略为偏移，故该轴心11与该转子13之间的气隙15B为不均匀 分布的方式。因此，该轴心11在该转子13旋转时较为稳定且不易产生震 动。在本实施例中，该磁性体14B为磁4^、磁石或磁性辄45t的永久磁^t。图4显示依据本发明的具有气体轴承结构的马达的第四实施例。 一马 达2包括一轴心21、 一定子22以及一转子23。其中该定子22具有多个线 圏221,且该转子23套设于该轴心21以及定子22之间以形成一气隙25, 以形成一气体轴承结构。即该轴心21为该气体轴承结构的内环部分，以及 该转子23为该气体轴承结构的外环部分。在本实施例中，并无第一、第二及第三实施例所设置的磁性体，而是 在该多个线團221中的任一的线圏进行绕圏数的变化，使得该定子22周围 的均匀磁距力产生变化。如图4所示的线圏24,其绕圈数不同于其它线團 221。若该线圏24的绕圈数大于其它线圏221,则该转子23因为该线圏24 磁距力的影响朝向该线圏24，即该气隙25朝向该线圏24的间隙较大。若 该线圏24的绕圈数小于其它线圈221，则该转子23因为该线圈24磁距力 较小的影响而远离该线圏24，即该气隙25朝向该线圈24的间隙较小。故 该线圏24同样可造成该轴心21与该转子23之间的气隙25产生不均匀的 分布，使得该轴心21在该转子23旋转时较为稳定且不易产生震动。本第四实施例的变化不限于上述单一线團的绕圏数的变化，亦可为相 邻二线團的绕團数、或是彼此间隔一线圏的二线圈、或是彼此两两相邻的 三线圈的绕圈数变化。此等变化只要造成定子周围的磁距力不均匀，使得 该转子受到磁距力影响，进而造成转子与转子之间的气隙不均匀即可。 图5A显示本发明的具有气体轴承结构的马达的第五实施例。 一马达3 包括一轴心31、 一定子32以及一转子33。该转子33包括一外环部分331 以及在该外环部分331周缘之外的一永久磁铁332。该转子33套设于该轴 心31以及该定子32之间，使得该转子33与轴心31之间形成一气隙35， 以形成气体轴承结构。该定子32的外围具有多个线圏321。在本实施例中， 该马达的外围具有一铁圏34，该铁圏34由其部分端部具有相对二开口 341 的轭铁所构成。图5B为图5A所示的马达3的示意图，以进一步示明该铁 圏34的结构。在本实施例中，由于该二开口 341使得该铁圏34的磁距力相对于该转 子33为不均匀，因此马达3在转动时，转子33会因为远离相对于该开口 341的方向偏移，即该气隙35朝向该二开口 341的方向的距离较小且远离 该二开口的方向341的距离较大。此一气隙不均匀可使得轴心31在转子33旋转时较为稳定且不易产生震动。图6A显示本发明的具有气体轴承结构的马达的第六实施例。本实施例 的马达3A类似于图5A所示的马达3，相同的元件不再赘述，不同之处在 于该转子33与轴心31之间形成一气隙35A，以形成气体轴承结构；以及 该马达3A的外围具有一铁團34A，该铁圈34由部分中央具有一开口 341A 的轭铁所构成。图6B为图6A所示的马达3A的示意图，以进一步示明该 铁圏34A的开口 341A。在本实施例中，由于该开口 341A使得该铁圏34A 的磁距力相对于该转子33为不均匀，因此马达3A在转动时，转子33会远 离该开口 341A的方向，即该气隙35A朝向该开口 341A的方向的距离较小 且远离该开口 341A的方向的距离较大。此一气隙不均匀可使得轴心31在 转子33旋转时较为稳定且不易产生震动。图7显示依据本发明的具有气体轴承结构的马达的第七实施例。 一马 达4包括一轴心41、 一定子42以及一转子43。该定子42外围具有多个线 圈421。该定子42与轴心41之间设有一铁圏44。该转子43由一外环431 以及永久磁铁432所构成。该外环431环设于该轴心41以及该铁團44之 间以在该外环431与轴心41之间构成一气隙45,以形成一气体轴承结构。 该外环431进一步远离该轴心41延伸，在相对于该多线團421之处设有该 永久磁铁432。在图7中，(C)部分的侧视图略去转子43以及其外环431及 永久磁铁432的结构。
在本实施例中，由于该4失圈44由其部分端部具有相对二开口 441的辄 铁所构成。因此马达4在转动时，转子43会因为朝向相对于该开口441的 方向偏移，即该气隙45朝向该二开口 441的方向的距离较大且远离该二开 口的方向441的距离较小。此一气隙不均匀可J吏得轴心41在转子43旋转 时较为稳定且不易产生震动。图8显示依据本发明的具有气体轴承结构的马达的第八实施例。 一马 达4A类似于图7所示的马达4，相同标号的元件不再赘述。该定子42与 中央之间设有一铁圈44A。该转子43由一外环431以及永久磁铁432所构 成。该外环431环设于该轴心41以及该铁圈44之间以在该外环431与轴 心41之间构成一气隙45A，以形成一气体轴承结构。该外环431进一步远 离该轴心41延伸，在相对于该多线圈421之处设有该永久磁铁432。在图 8中，(C)部分的侧视图系略去转子43以及其外环431及永久磁铁432之结 构。由于该铁團44A由部分中央具有一开口 441A的扼铁所构成。因此马 达4A在转动时，转子43会因为朝向相对于该开口 441A的方向偏移，即 该气隙45A朝向该开口 441A的方向的距离较大且远离该开口 441A的方向 的距离较小。此一气隙不均匀可使得轴心41在转子43旋转时较为稳定且 不易产生震动。综上所述，依据本发明的一种具有气体轴承结构的马达利用永久磁铁 或轭铁邻设于气体轴承结构，或是改变定子的线圏的绕线圏数等方式，改 变磁场的磁力作用，使气体轴承结构旋转时气隙呈现不均匀之分布，以稳 定并减少震动量。相比较于现有技术，本发明通过磁性体的结构设置，即 能够改变马达内部的磁场强度分布，提供稳定轴心的效果，无需对轴心进 行力口工。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。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，均应包含于所附的权利要求中。
权利要求
1.一种马达，包括一轴心；一定子，环设有多个线圈；一转子，套设于该轴心以及该定子之间并与该轴心之间形成一气隙；以及一磁性体，设置于该定子的周缘。
2. 如权利要求1所述的马达，其中该磁性体设置于该多个线圏的任一线 圏上。
3. 如权利要求2所述的马达，其中该磁性体为一永久磁铁。
4. 如权利要求3所述的马达，其中该永久磁铁为磁铁、磁石或磁性扼铁。
5. 如权利要求2所述的马达，其中该磁性体为一软性磁铁。
6. 如权利要求5所述的马达，其中该软性磁铁由铁、钴、镍所构成。
7. 如权利要求2所述的马达，其中该磁性体为一硅钢片。
8. 如权利要求1所述的马达，其中该磁性体为设置于该多个线圈的任一 线團上的一额外线團。
9. 如权利要求1所述的马达，其中该额外线圏在马达运转时需通过电流 产生磁力。
10. 如权利要求1所述的马达，其中该磁性体内嵌于该定子的内周缘。
11. 如权利要求10所述的马达，其中该磁性体为磁铁、磁石或磁性辄铁 的永久磁4失。
12. —种马达，包括 一轴心；一定子，环设有多个线圏；以及一转子，套设于该轴心以及该定子之间并与该轴心之间形成一气隙； 其中该多个线圏有至少一线圏的绕线数不同于其它线團的绕线数。
13. 如权利要求12所述的马达，其中该至少一线圏为相邻的二线團。
14. 如权利要求12所述的马达，其中该至少一绕线圏为彼此间隔一线團 的二线圈。
15. 如权利要求12所述的马达，其中该至少一绕线圈为彼此两两相邻的三线圈。
16. —种马达，包括 一轴心；一定子，环设有多个线團；一转子，套设于该轴心以及该定子之间并与该轴心之间形成一气隙；以及一铁團，环设于该转子且具有至少一开口。
17. 如权利要求16所述的马达，其中该至少一开口位于该铁圈部分的端 部或中央。
18. 如权利要求16所述的马达，其中该铁圏为一扼铁。
19. 一种马达，包括 一轴心；一定子，环设有多个线圈；一转子，套设于该轴心以及该定子之间并与该轴心之间形成一气隙；以及一铁團，环设于该转子与该定子之间且具有至少一开口。
20. 如权利要求19所述的马达，其中该转子具有一延伸部向远离该轴心 的方向延伸并在相对于该多个线圏处设置有永久磁铁。
21. 如权利要求19所述的马达，其中该至少一开口位于该铁團部分的端 部或中央。
22. 如权利要求19所述的马达，其中该铁團为 一轭铁。
全文摘要
本发明公开一种具有气体轴承结构的马达，包括一轴心、一转子、一定子以及一磁性体。该转子套设于该轴心并与该轴心间隔一气隙以形成该气体轴承结构；该定子套设于该转子并与该转子间隔一气隙；以及该磁性体邻设于该定子的周缘。
文档编号F16C32/04GK101127466SQ20061010878
公开日2008年2月20日 申请日期2006年8月16日 优先权日2006年8月16日
发明者张绍雄, 张起豪 申请人:台达电子工业股份有限公司