TW200824232A - Motor having magnetic fluid bearing structure - Google Patents

Description

200824232 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種馬達，特別關於一種具有磁性流 體軸承結構之馬達。 【先前技術】 為因應馬達高轉速的順暢與穩定，習知技術係以一 軸承用以支持轉軸。如第i圖所示，—種習用馬達工係 ^包括一定子n、一轉軸12、一軸承Η以及一油封Μ。 该軸承13係為—含油軸承，該油封14可為—扣環或一 金屬環。該油封14係設置於該軸承13上方且環設於該 ，軸12 ’而將潤滑油封存於該轴承13内。當該馬達工 ^運轉時’該軸承13利用潤滑油本身之黏滞性提供 及轉軸12潤滑而得以順暢運轉。 入七然而，由於該油封14係環設於該轉軸12，無法 王岔閉儲存潤滑油的空間，因 馬读 ^ 匕谷易&成潤滑油隨著該 、、、達 於長呀間南速運轉下而慢慢洁、、爲 12盥兮紅7 1又1又茂漏’使得該轉軸 ^亥軸承U之潤滑度減低’造 與使用壽命降低。 ^ 因此’如何能夠有效地將潤滑油保存 低潤滑油的消耗’進而提升馬達降 已成為重要課題之―。 π讀與使用哥命， 【發明内容】 5 200824232 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種具有磁 性流體軸承結構之馬料由所產生的磁場#效地將潤 滑油保存於軸承中，降低潤滑油㈣耗。再者，磁場可 使磁性流體產生額外的健向支撐力，故可提升馬達的 可靠度與使用壽命。 緣是，為達上述㈣，依據本發明之一種磁性流體 :承結構包括至少一軸承、至少一磁性元件以及一磁性 抓體4軸承係套合於該轉軸，該磁性元件係鄰設於該 軸承，該磁性流體係存在於該軸承與該轉轴之間，藉由 其與該磁性元件間的磁性作用，避免該軸承之潤滑油浪 漏，且該磁性流體的液壓力提供額外的軸徑向支撐使該 轉軸相對於該軸承穩定旋轉。 為達上述目的，依據本發明之一種馬達包括一轉 子、一定子以及一磁性流體軸承結構。該轉子係具有一 轉轴，較子係與該轉子對應設置，該磁性流體轴承結 構係包括至少一軸承、至少一磁性元件及—磁性流體， 該軸承套合於該轉軸，該磁性元件鄰設於該軸承，該磁 性流體存在於該轴承與該轉軸之間，藉由該磁性流體與 該磁性元件間的磁性作用，避免該轴承之潤滑油汽漏， 且該磁性流體的液壓力提供額外的軸徑向支撐使該轉 軸相對於該軸承穩定旋轉。 承上所述，因依據本發明之一種具有磁性軸承結構 之馬達係藉由容置於該軸承與該轉軸之間的該磁性流 體與該磁性元件間之磁性作用，避免該料之潤滑油沒 200824232 相對於”承提供額外的轴捏向支撑使該轉軸 磁性迴：:=。與習知技術相較，本發明利用 徑向支撐之液Λ 性流體產生額外的轴向及 /、’，，、δ"於该轉軸處於運轉狀態或未 運轉狀㈣能純供支撐作用。料，本㈣除了能夠 ==轉軸旋轉穩定性外，更能夠藉由該磁性 =用將潤滑油有效地保存於該軸承t，降低潤滑油之 祕’進而提升該馬達的可靠度與使用壽命。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例 之:種具有磁性軸承結構之馬達，其中相同的元件將以 相同的參照符號加以說明。 請參閱第2A圖所示，本發明第—較佳實施例之一 種馬達2係包括一轉子22、一定子21以及一磁性流體 轴承結構23。該轉子22係具有―轉軸221及一磁鐵 如，該』轉軸221不具有導磁性；該定子21係、與該轉子 22對應。又置，並位於該磁鐵222與該轉軸221之間； 該磁性流體軸承結構23係包括至少一轴承231、至少 一磁性兀件232及一磁性流體233。於本實施例中，該 磁性流體軸承結構23係具有二個軸承231及二個磁性 兀件232，該等磁性元件232可為一永久磁鐵、電磁鐵 或磁石，但不限於此。該磁性流體233可内含鐵、鈷、 錄或其合金。 200824232 °亥馬達2更包括— 第 — S位件28及-第二定位件 2二該!—定位件28係具有導磁性μ具有導磁性， 口只一疋位件29係為一環狀。於本實施例中，該磁性 流體轴f結構23係、容置於該馬達2之-軸管部24;其 X等軸承23 1係套合於該轉轴22丨並與該第一定位 件28相互抵接而形成一容置空間30，其係可容置該等 車I 之潤π油，該等磁性元件232係鄰設於該等軸 t 2Μ/卜環並與該轴管部24抵接，而該轉軸221之一 端係藉由該第二定位件29套接於鄰近該軸管部Μ之底 部。此外’該軸管部24可使套置其内部之各元件對位 於同一圓心上；該磁性流體233係存在於該軸管部24 内之该等軸承231與該轉軸221之間。 ^。亥磁性流體軸承結構23 _該馬達2所提供的潤滑 保護原理及過程如下所述·· #該馬達2處於未運轉狀態 時，各該等磁性元件232目N、s極配置為轴向，故其 磁性迴路C與該轉軸221呈軸向分佈，該等軸承別 亦對该轉軸221提供-支撐作用。當該馬達2處於運轉 狀態時，由於該等軸承231係具有導磁性，故該等磁性 兀件232所發出之該磁性迴路c可透過該等轴承231 及附忒磁H飢體233且以軸向分佈於該等轴承丨與該 轉軸221之間，而隨著磁通密度之增大，該磁性流體 33的液壓力也隨之增加，進而提供該等軸承a] 1與該 轉軸22丨更佳的潤滑與支撐效果，減少該轉軸221與該 等軸承231的磨損。此外，由於該等磁性元件232提供 200824232 的磁吸作用，對於該磁性流體軸承結構23而言，等同 形成一油封結構，故能夠避免潤滑油之消耗。 請參閱第2B圖所示，本發明第二較佳實施例之一 種馬達2a之構成與功能均與該馬達2相同，不同之處 在於·各忒等磁性元件232之N、S極相較於該轉軸221 之配置為徑向，故其磁性迴路C1與該轉軸221呈徑向 分佈。當該馬達2 a處於運轉狀態時，由於該等軸承2 3 i 係具有導磁性，故該等磁性元件232所發出之該磁性迴 路C1可透過5亥等軸承23 1吸附該磁性流體，並正 比於磁通量密度以徑向提供潤滑與支撐作用於該等轴 承231與該轉軸221之間，減少該轉軸221與該等軸承 23 1的磨抽，同樣形成一油封結構避免潤滑油之消耗。 請參閱第3A圖所示，本發明第三較佳實施例之一 種馬達3係包括-轉子22、— ^子21以及—磁性流體 軸承結構33。該馬達3之構成與功能均與上述第一較 佳實施例之該馬達2相同，不同之處在於：該轉轴221 係具有導磁性，該魏流體軸承結構33具有二個轴承 331、厂磁性元件332及—磁性流體333 ;該磁性元件 332係為一永久磁鐵環，鄰設於該等軸承331之外環且 兼具該第一定位件28之定位功能；該磁性流體333係 存在於該軸管部24内之該等軸承331與該轉軸221之 田°亥馬達3處於運轉狀態時，由於該等軸承331與 該轉軸221具有導磁十生，且該磁性元件332之N、S極 200824232 為軸向配置，故該磁性元件3 3 2所發出之一磁性迴路 C2可透過該等軸承331及該轉軸221吸附該磁性流體 333且以軸向分佈於該等軸承331與該轉轴221之間； 需注意的是，由於該轉軸221具有導磁性，故該轉轴 221與該等軸承33 1未套合部分，也會有該磁性流體3 吸附，隨著磁通密度之增大，該磁性流體333的液壓力 也隨之增加，達到更佳的潤滑與支撐效果，亦同樣形成 一油封結構避免潤滑油之消耗。 請參閱第3B圖所示，本發明第四較佳實施例之一 種馬達3a之構成與功能均與該馬達3相同，不同之處 在於：該磁性元件332之N、s極相較於該轉軸221之 配置為徑向’故其磁性迴路C3與·軸221呈徑向分 佈。由於該等軸承331與該轉軸221具有導磁性，故該 磁f生兀件332所發出之該磁性迴路C3可吸附該磁性流 體333於該轉軸221與該等麻331之接觸表面，並正 比於磁通量密度以徑向提供潤滑與支撐作用於該等軸 = 33!與該轉軸221之間，進而減少該轉轴⑵與該等 耗^ 331的磨抽，同樣形成一油封結構避免潤滑油之消 種二 圖所示，本發明第五較佳實施例之- 種馬達4係包括一轉子2 一 ^ 軸承結構43。該馬達一:子21以及-磁性流體 佳實施例之該，達3, 成與功能均與上述第三較 軸承二if同’不同之處在於:該磁性流體 轴承、、、°構43係為-轴承4M内嵌一磁性元件432構 10 200824232 43370件432係為一永久磁鐵環，該磁性流體 Λ該轴承4M與該轉轴221之間。本實施例 二：：即痛第一定位件’該磁性流體軸承結構43對 二 =1斤提供的油封、潤滑與支撐作用係如前所述， 於此不再贅述。 ^參閱第4Β圖所示，本發明第六較佳實施例之一 .、、、達4a之構成與功能均與該馬達4相同，不同之處 在於.該磁性流體軸承結構43係為—軸承431内後二 错^生儿件432構成’該等磁性元件432係為-永久磁 鐵壞。 it所述’本發明之—種具有m體軸承結構之 ㈣係错由容置於該軸承與該轉軸之間的該磁性流體 磁ι±7〇件間之磁性作用，避免該軸承之潤滑油沒 Γ斜且所產生的液壓力提供額外的㈣向支撐使該轉軸 相對於該軸承敎旋轉。與f知技術相較，本發明利用 磁性迴路產生的磁場使該磁性流體產生額外的轴向及 〔向支樓之液壓力’其無論於該轉軸處於運轉狀態或 運轉狀態均能夠提供支撐仙。此外，本發明除了能夠 增進該轉軸旋轉穩定性外，更能夠藉由該磁性元件 吸作用將_油有效地保存於該軸承中，降低潤滑油之 消耗，進而提升該馬達的可靠度與使用壽命。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未 離本發明之精神與範缚，而對其進行之等效修改或織 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。 一 200824232 【圖式簡單說明】 第1圖係為一種習用馬達之示意圖； 第2A圖係為依據本發明第一較佳實施例之一種馬 達及其磁性流體軸承結構之示意圖； 第2B圖係為依據本發明第二較佳實施例之一種馬 達及其磁性流體轴承結構之示意圖； 第3A圖係為依據本發明第三較佳實施例之一種馬 達及其磁性流體轴承結構之示意圖； 、第圖係為依據本發明第四較佳實施例之一種馬 達及其磁性流體軸承結構之示意圖； 第4A®係為依據本發”五較”施例之一種馬 達及其磁性流體軸承結構之示意圖；以及 第4B圖係為依據本發明第丄 — I Θ弟％佳貫施例之一種馬 建及其磁性流體轴承結構之示意圖。 元件符號說明： 29 第二定位件 221 轉軸 222 磁鐵 1、2、2a、3、3a、4、4a 馬達 U、21定子 12、22轉子 23、33、43磁性流體軸承結構 24 轴管部 28 第一定位件 30 容置空間 12 200824232 231 232 233 C、 、331、431 轴承 、332、432 磁性元件 、333、433 磁性流體 Cl、C2、C3磁性迴路 13

Claims (1)

1. 200824232 十、申請專利範圍： L 一種磁性流體轴承結構，包括： 至少一軸承，套合於一轉幸由； 至少-磁性元件’輕接於該轴承；以及 -磁性流體’存在於該軸承與該轉軸之間，藉由 一與該磁性7"件間的磁性作用，避免該軸承之潤滑 油洩漏。 2· 如申請專利範圍第1項所述之轴承結構，盆中气磁 夜壓力提供額外的轴徑向支撐使該轉軸 相對於该軸承穩定旋轉。 4. 利範圍第1項所述之轴承結構，其中該軸 承係與至少一第一定位件抵接。 如申請專職圍第3項所述之軸承結構， —定位件係具料磁性或^有導磁性/、 6, :二：！利範圍第1項所述之轴承結構，其中該轉 車係與至少一第二定位件抵接。 利範圍第5項所述之輪承結構，其中該第 :立件係设置於鄰近該轉軸之〜端部。 二圍第1項所述之轴承結構，其中該轉 r軸承之間具有-容置空間，以容置該磁性流 如申睛專利範圍第1項所述 9轴係具有導磁性或不具有導::承結構’其中該轉 .如申請專利範圍第丨項所述之㈣結構，其中該轴 14 200824232 承係具有導磁性。 ίο. π. 12. 13· 14. 15. 16. 17. 申明專利範圍第1項所述之軸承結構，其中該磁 性元件的磁性迴路係與轉軸呈軸向分佈或徑向分 佈。 申叫專利範圍第1項所述之軸承結構，其中該磁 性元件係為永久磁鐵、電磁鐵或磁石。 士申明專利|&圍第1項所述之軸承結構，其中該磁 性流體包括鐵、鈷、鎳或其合金。 一種馬達，包括： 一轉子，具有一轉軸； —定子，與該轉子對應設置；以及 、一磁性流體軸承結構，包括至少一軸承、至少一 磁性元件及—磁性流體，㈣承套合於該轉輛，該 兹随7L件#⑦於該軸承，該磁性流體存在於該轴承 與該轉軸之間’藉由該磁性流體與該磁性元件間的 磁性作用，避免該軸承之潤滑油茂漏。 如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 流體的液壓力提供額外的轴徑向支撐使該轉軸相 對於該軸承穩定旋轉。 :申明專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 、"IL體軸承結構係容置於該馬達之一軸管部。 如申請專利範圍第15項所述之馬達，其中該定子 係套置於該軸管部。 如申請專利範圍帛13項所述之馬達，更包括至少 15 200824232 一第一定位件，其係與該軸承抵接。 18·如申睛專利範圍第17項所述之馬達，其中該第一 定位件係具有導磁性或不具有導磁性。 9·如申％專利範圍第丨3項所述之馬達，更包括至少 一第二定位件，其係與該轉軸抵接。 2〇·如申睛專利範圍第19項所述之馬達，其中該第二 疋位件係設置於鄰近該轉軸之_端部。 21·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該轉軸 與該軸承之間具有一容置空間，以容置該磁性流 體。 22·如申凊專利範圍第i3項所述之馬達，其中該轉軸 係具有導磁性或不具有導磁性。 23·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該軸承 係具有導磁性。 24·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 元件的磁力迴路係與轉轴呈軸向分佈或徑向分佈。 25·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 元件係為永久磁鐵、電磁鐵或磁石。 26·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 流體包括鐵、钻、鎳或其合金。 27·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 元件之一 N極及一 s極相對於轉軸為軸向配置或 徑向配置。 28·如申請專利範圍第13項所述之馬達，其中該磁性 16 200824232 70件係内嵌於該軸承令，鐵環。 且該磁性元件係一永久磁 29. 30. 如申請專·圍第13項所述之馬達，係内嵌二個磁性元件。 如申請專利範圍第13項所述之馬達， 元件係一永久磁鐵，鄰設於該軸承之外 其t該軸承 其中该礙性 XS2. 主衣〇