TWI665852B

TWI665852B - 磁性轉盤

Info

Publication number: TWI665852B
Application number: TW107121934A
Authority: TW
Inventors: 俞建軍
Original assignee: 魅克司股份有限公司
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-07-11
Also published as: JP6477961B1; US20190393745A1; US10707706B2; JP2020004937A; CN110649727A; EP3588755A1; TW202002478A

Abstract

本發明揭露一種磁性轉盤，其主要包含一金屬旋轉本體以及複數個磁性單元。金屬旋轉本體係由金屬鐵所製作，複數個磁性單元係均勻的設置於金屬旋轉本體的周緣。每一磁性單元包含一第一磁極部及一第二磁極部，所有第一磁極部及第二磁極部係各別屬於複數個磁性單元的上部及下部。最特別的是，在所有磁性單元中，任一磁性單元的第二磁極部下側，係部分的與另一磁性單元的第一磁極部上側相互吸附，以在金屬旋轉本體的周緣外僅保留第一磁極部的磁力線分佈。

Description

磁性轉盤

本發明係有關於電動機的組件設計，特別係關於電動機的轉子結構設計。

電動機又可稱為馬達(Motor)，其普遍運用於各種電器設備中，主要功用是將電能轉換為機械能，再利用轉換的機械能來產生動能，用以驅動外部的電器設備進行旋轉運動、直線運動、簡諧運動或其他運動。其中，用以進行旋轉運動的馬達，其應用遍及各種行業、辦公空間、居住空間等，生活週遭幾乎無所不在。至於，用以進行直線運動的馬達，即為眾所皆知的線型馬達，其應用則遍及半導體工業、自動化工業、大型機具及儀器工業等。

傳統的電動機可簡單分成轉子(Rotor)及定子(Stator)兩種組件。其中，轉子為可旋轉的組件，其具有線圈環繞並可通以電流，定子則為固定不動的組件，其具有磁極可提供磁場。據此，電動機可由外界提供電源，將轉子的線圈通以電流並使其產生磁場，所產生的磁場將與定子所提供的磁場進行磁極間的交互作用，基於同性相斥及異性相吸的原理，最後進行旋轉運動以驅動外部的電器設備。

惟，傳統的電動機雖然已普遍被大眾所使用，但仍然具有不少缺點，也存在需要改進的地方。例如，儘管電動機可由外界提供電源，並將轉子的線圈通以電流從而產生磁場，但從電能產生磁場再由磁場產生機械能的過程中，由於不同形態的能量轉換過於頻繁，將使得由電能產生機械能的效率過低。除此之外，基於線圈環繞而產生磁場的轉子，其本身設計也具有一定程度的材料損耗率，整體而言尚不足以稱之盡善盡美。

有鑑於此，本發明人特別針對上述問題進行檢討，期待能提供一種『電電共生』的新概念，以及將此新概念付諸實現的『磁性轉盤』，以供應消費大眾使用，此實乃本發明所欲研創之創作動機者。

本發明之目的在於提供一種磁性轉盤，磁性轉盤主要包含一金屬旋轉本體以及複數個磁性單元。所述金屬旋轉本體係包含金屬所製作，所述複數個磁性單元係均勻的設置於金屬旋轉本體的周緣。所述每一磁性單元各別包含一第一磁極部及一第二磁極部，所述所有第一磁極部及第二磁極部係各別屬於所述每一磁性單元的上部及下部。其中，在所述所有磁性單元中，任一磁性單元的第二磁極部下側，係部分的與另一磁性單元的第一磁極部上側相互吸附，以在所述金屬旋轉本體的周緣外僅保留第一磁極部的磁力線分佈。

在本發明的較佳實施例中，所述金屬旋轉本體的周緣具有複數個對應數量的設置槽，以供所述磁性單元吸附設置。所述金屬旋轉本體可以為圓盤或圓環。所述磁性單元的數量可以為2 x 3 x N或6 x N，其中N可以為介於1至16之間的正整數。所述磁性單元可以為具有一曲度的薄片結構。所述磁性單元的第一磁極部及第二磁極部各佔其半。

在本發明的較佳實施例中，若所述第一磁極部為N極，所述第二磁極部則為S極；以及若所述第一磁極部為S極，所述第二磁極部則為N極。任一所述磁性單元的第一磁極部上側，更可以與一額外的磁性單元相互吸附，以強化附近的磁力。所述額外的磁性單元的第一磁極部更包含一磁力集中部，所述額外的磁性單元上側具有一斜面，所述磁力集中部位於所述斜面上。所述金屬旋轉本體包含鐵。

本發明所提供的一種磁性轉盤，其本身即具有永磁的特性，可直接與外部磁場進行磁極間的交互作用，而可省略透過線圈通以電流來產生磁場。除此之外，基於金屬旋轉本體的周緣外僅露出第一磁極部，以及所述複數個磁性單元的均勻設置，將使得金屬旋轉本體的周緣外產生均勻分佈且為單一磁極的磁場，磁性轉盤僅需極小的電能供給，即可與外部磁場進行高效率的磁極間的交互作用。換言之，透過本發明所提供的一種磁性轉盤，僅需提供極小的電能即可產生極大的機械能，而此機械能便可更有效率的產生電能，從而實現所述電電共生的新概念。

100‧‧‧磁性轉子

1‧‧‧磁性轉盤

11‧‧‧金屬旋轉本體

111‧‧‧第一磁極部

113‧‧‧第二磁極部

13‧‧‧磁性單元

131‧‧‧設置槽

15‧‧‧磁性單元

151‧‧‧第一磁極部

153‧‧‧第二磁極部

155‧‧‧磁力集中部

3‧‧‧緩衝隔板

31‧‧‧電力傳輸線

5‧‧‧緩衝隔板

7‧‧‧傳動基板

9‧‧‧固定元件

200‧‧‧導向轉子

21‧‧‧磁性導向單元

27‧‧‧傳動基板

本發明可利用說明書中之若干較佳實施例及詳細敘述與後附圖式而得以瞭解。圖式中相同之元件符號係指本發明中之同一元件。然而，應理解者為，本發明之所有較佳實施例係僅用以說明而非用以限制申請專利範圍。

第一圖係本發明磁性轉子的立體圖。

第二圖係本發明磁性轉子的立體分解圖。

第三圖係本發明磁性轉盤的立體圖。

第四圖係本發明磁性轉盤的俯視圖。

第五圖係本發明磁性轉盤的局部立體圖之一。

第六圖係本發明磁性轉盤的局部剖面圖之一。

第七圖係本發明磁性轉盤的局部剖面圖之二。

第八圖係本發明磁性轉盤的局部剖面圖之三。

第九圖係本發明磁性轉盤的局部立體圖之二。

第十圖係本發明磁性轉盤的局部剖面圖之四。

第十一圖係本發明磁性轉子的運作示意圖。

為使貴審查委員對本發明的特徵以及所能達成的功效有更進一步瞭解與認識，謹佐以較佳的具體實施例及配合詳細的說明，詳細說明如下。

請先同時參閱第一圖及第二圖，其各別顯示本發明磁性轉子的立體圖及分解圖。為達成本發明主要目的的具體實施例，第一圖及第二圖包括磁性轉盤的技術特徵。如圖所示，在一或多個具體實施例中，本發明的磁性轉子100大致上係由一磁性轉盤1、一緩衝隔板3、一緩衝隔板5及一傳動基板7等組件所組成。所述構件具有軸心相同的軸心孔，可根據此軸心孔進行同步的旋轉運動，並且所述構件透過複數個固定元件9(例示為螺件)鎖固。

承上所述，磁性轉盤1係作為磁性轉子100的核心組件，其具有永磁的特性，並可產生均勻分佈且為單一磁極的磁場。緩衝隔板3及緩衝隔板5各別設於磁性轉盤1的上側及下側，其功能在於保護磁性轉盤1，同時隔絕磁性轉盤1上側及下側的磁場，以將磁場的分佈限制在一平面，同時避免不必要的磁力抵銷。傳動基板7設於緩衝隔板5的下側，其具有複數個傳動齒(設於傳動基板7的周緣)，透過傳動基板7的旋轉，磁性轉子100產生的機械能可有效的驅動其他電器設備。

請再同時參閱第一圖至第四圖，其中，第三圖及第四圖各別顯示本發明磁性轉盤的立體圖及俯視圖。如圖所示，在一或多個具體實施例中，本發明的磁性轉盤1大致上係由一金屬旋轉本體13及複數個磁性單元11所組成。金屬旋轉本體13包含金屬(例示為鐵)所製作，其可以為圓盤或圓環的外形，在此並不侷限，可為任何適當外觀。複數個磁性單元11係均勻的設置於金屬旋轉本體13的周緣，由於金屬旋轉本體13的材質包含金屬鐵，複數個磁性單元11可直接吸附於金屬旋轉本體13的周緣表面上，而不需要借助其他媒介固定。

承上所述，複數個磁性單元11既可直接吸附於金屬旋轉本體13的周緣表面上，其彼此之間又可以不完全疊置的方式相互吸附，依此連貫以均勻的設置於金屬旋轉本體13的周緣。在一或多個具體實施例中，磁性單元11可以為具有一曲度的薄片結構，基於此曲度的存在，複數個磁性單元11可以更順利的以不完全疊置的方式連貫彼此，進而均勻的設置於金屬旋轉本體13的周緣。同理，此曲度的大小亦將影響磁性單元11的總數量，在一或多個具體實施例中，複數個磁性單元的數量可以為2 x 3 x N或6 x N，其中N可以為介於1至16之間的正整數，據此，複數個磁性單元的數量的最佳範圍為介於6至96之間。

請再同時參閱第五圖至第八圖，其中，第五圖顯示本發明磁性轉盤的局部立體圖之一，第六圖至第八圖顯示本發明磁性轉盤的局部剖面圖之一至之三。如第六圖及第八圖所示，在一或多個具體實施例中，本發明的金屬旋轉本體13，其周緣包含複數個對應數量的設置槽131，以供複數個磁性單元11吸附設置，根據前述，由於在本發明的最佳實施例中，複數個磁性單元11的數量為介於6至96之間，因此複數個設置槽131的數量也應該為介於6至96之間。有了複數個設置槽131的設置，複數個磁性單元11將更穩固且均勻的吸附於金屬旋轉本體13的周緣，因為這些是可以事先預設完成的。值得注意的是，任一磁性單元11的下側並非全部的吸附其對應的設置槽131，因為有一部分是吸附於另一磁性單元的上側。

如第五圖至第七圖所示，在一或多個具體實施例中，複數個磁性單元11各別包含一第一磁極部111及一第二磁極部113，複數個第一磁極部111及複數個第二磁極部113係各別屬於每一複數個磁性單元11的上部及下部。在一或多個具體實施例中，任一磁性單元11的第二磁極部113下側，係部分的與另一磁性單元11的第一磁極部111上側相互吸附，依此連貫以在金屬旋轉本體13的周緣外僅保留複數個第一磁極部111的磁力線分佈。在本發明的最佳實施例中，複數個磁性單元11的第一磁極部111及第二磁極部113各別佔磁性單元11的一半容積，亦即每個磁性單元11的外形及尺寸皆相同，並且可平均的磁化成第一磁極部111及第二磁極部113，兩者各佔其半。據此，任一磁性單元11的第二磁極部113下側，正好可以一半的覆蓋另一磁性單元11的第一磁極部111上側，以實現在金屬旋轉本體13的周緣外僅保留複數個第一磁極部111的磁力線分佈。

值得一提的是，在一或多個具體實施例中，複數個磁性單元11所包含的第一磁極部111及第二磁極部113，並不侷限於何種磁極。換言之，若複數個第一磁極部111為N極，複數個第二磁極部113則為S極；反之，若複數個第一磁極部111為S極，複數個第二磁極部113則為N極。本發明的重點在於，金屬旋轉本體13的周緣外僅存在單一磁極的磁力線分佈，無論其為N極或是S極。除此之外，由於金屬旋轉本體13的材質包含金屬鐵，且複數個磁性單元11係直接吸附於其周緣表面上，因此複數個磁性單元11下側與金屬旋轉本體13之間的磁場將會被抵銷。同理，任一磁性單元11的第二磁極部113下側與另一磁性單元11的第一磁極部111上側之間的磁場亦會被抵銷。

請參閱第九圖及第十圖，其中，第九圖顯示本發明磁性轉盤的局部立體圖之二，第十圖顯示本發明磁性轉盤的局部剖面圖之四。如圖所示，在一或多個具體實施例中，為了使磁力線集中與強化的效果更好，每間隔一定數量的磁性單元11，任一複數個磁性單元11的第一磁極部111上側，更可以與一額外的磁性單元15相互吸附，以強化附近的磁力。在一或多個具體實施例中，額外的磁性單元15亦可為具有一曲度的薄片結構，但應注意的是，其面積原則上應小於其吸附的磁性單元11，因為其吸附的磁性單元11的第一磁極部111上側與另一磁性單元11的第二磁極部113下側相互吸附。同理，由於在本發明的最佳實施例中，複數個磁性單元11的數量為介於6至96之間，每間隔6個的磁性單元11的第一磁極部111上側，可以與額外的磁性單元15相互吸附，據此，複數個額外的磁性單元15的數量可以為介於1至16之間。

如第十圖所示，在一或多個具體實施例中，額外的磁性單元15各別包含一第一磁極部151及一第二磁極部153，當任一複數個磁性單元11上側與額外的磁性單元15相互吸附時，係以磁性單元11的第一磁極部111與額外的磁性單元15的第二磁極部153相互吸附，其彼此之間的磁場亦相互抵銷。同理，當任一複數個磁性單元11上側與額外的磁性單元15相互吸附時，額外的磁性單元15係一半的覆蓋與其相互吸附的磁性單元11的第一磁極部111，以實現在金屬旋轉本體13的周緣外僅保留複數個第一磁極部111及複數個第一磁極部151的磁力線分佈，亦即數個第一磁極部111會被磁性單元15覆蓋，亦即數個第一磁極部111的磁力線分佈會被第一磁極部151的磁力線分佈取代。

如第九圖及第十圖所示，在一或多個具體實施例中，複數個額外的磁性單元15的第一磁極部151亦各別包含一磁力集中部155及一斜面，磁力集中部155位於所述斜面上，磁力集中部155的功能係為了將所屬磁極的磁力集中並強化，並使所屬磁極的磁力更具有層次及更具有方向性，進而更有效率的與外部磁場進行磁極間的交互作用。值得一提的是，雖然複數個額外的磁性單元15的面積原則上應小於其吸附的磁性單元11，但薄片結構的磁性單元15，在本發明的最佳實施例中，其斜面較薄側的厚度應等於同樣為薄片結構的磁性單元11，如此一來，磁性單元15將使磁力集中與強化的效果更加優化。

請同時參閱第十一圖，其顯示本發明磁性轉子的運作示意圖。如圖所示，在一或多個具體實施例中，磁性轉子100的周緣外可設置複數個導向轉子200，導向轉子200主要係由一磁性導向單元21及一傳動基板27所組成。導向轉子200的磁性導向單元21係對應磁性轉子100的複數個磁性單元11或複數個磁性單元15而設，兩者之間具有磁極間的交互作用，且導向轉子200的磁性導向單元21更具有一斜面，其對應磁性轉子100中額外的磁性單元15斜面上的磁力集中部155，以優化磁極間的交互作用。導向轉子200的傳動基板27則對應磁性轉子100的傳動基板7而設，兩者之間係彼此相互嚙合的關係。值得一提的是，導向轉子200的磁性導向單元21的傳動基板27亦具有複數個傳動齒，其數量加總應等於磁性轉子100的傳動基板7的複數個傳動齒數量，以進行同步的旋轉運動。透過導向轉子200的磁性導向單元21及傳動基板27與磁性轉子100之間的互動，磁性轉子100僅需極小的電能供給，即可與導向轉子200進行高效率的磁極間的交互作用，進而產生順暢且高速的旋轉運動。藉此，本發明所提供的一種磁性轉子100，僅需提供極小的電能即可產生極大的機械能，而此機械能便可更有效率的產生電能，可確實將所述電電共生的新概念付諸實現。

上述敘述係為本發明的較佳實施例。本領域的技術人員應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張的專利權利範圍，其具體專利權利範圍當視後附的申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉本領域的技術人員，在不脫離本專利精神或範圍內，所作的更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成的等效改變或設計，且應包含在下述的申請專利範圍內。

本文所述的「一實施例」或「一些實施例」意指被包含在至少一實施例中的實施例所述的一特定特徵、結構和特性。因此，本文通篇中的各處的語句「在一實施例」或「在一些實施例」不一定意指相同實施例，但可能指向同一實施例。此外，從本文揭示的內容可知，在一或多實施例中，如習知該項技藝者所知，特定的特徵、結構或特性可以用任何適當方式結合。在未脫離本發明申請專利範圍較廣的情況下，說明書可以做各種修正，且上述詳細多名可作為支撐。本發明並不僅限定於特定形式、圖式以及如說明書揭露的詳細資訊。因此，說明書與圖式可作為一種描述說明，而非用以限制本發明。

本發明係實為一具有新穎性、進步性及產業利用性者，應符合我國專利法所規定的專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。

Claims

一種磁性轉盤，其包含：一金屬旋轉本體；複數個磁性單元，係均勻的設置於該金屬旋轉本體的周緣，該些磁性單元各別包含一第一磁極部及一第二磁極部，該些第一磁極部及該些第二磁極部係各別屬於該些磁性單元的上部及下部；其中，任一該些磁性單元的第二磁極部下側，係部分的與另一該些磁性單元的第一磁極部上側相互吸附，以在該金屬旋轉本體的周緣外僅保留該些第一磁極部的磁力線分佈；以及，該金屬旋轉本體的周緣包含複數個對應數量的設置槽，以供該些磁性單元吸附設置。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，該金屬旋轉本體可以為圓盤或圓環。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，該些磁性單元的數量可以為2 x 3 x N或6 x N，其中N可以為介於1至16之間的正整數。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，該些磁性單元可以為具有一曲度的薄片結構。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，該些磁性單元的該第一磁極部及該第二磁極部各佔其半。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，若該些第一磁極部為N極，該些第二磁極部則為S極；以及若該些第一磁極部為S極，該些第二磁極部則為N極。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，任一該些磁性單元的第一磁極部上側，更可以與一額外的磁性單元相互吸附，以強化附近的磁力。
根據申請專利範圍第7項所述的磁性轉盤，其中，該額外的磁性單元的第一磁極部更包含一磁力集中部及一斜面，該磁力集中部位於該斜面上。
根據申請專利範圍第1項所述的磁性轉盤，其中，該金屬旋轉本體包含鐵。