TWI769608B

TWI769608B - 氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達

Info

Publication number: TWI769608B
Application number: TW109142904A
Authority: TW
Inventors: 洪銀樹; 張怡鑫; 葉記廷
Original assignee: 建準電機工業股份有限公司
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-07-01
Also published as: CN114593137B; CN114593137A; TW202223256A

Abstract

一種氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，用以解決習知供氣不足而造成動壓效果不佳的問題。係包含：一基座，具有一軸管；一軸承，結合於該軸管內；及一轉子，具有一轉動件可旋轉地設於該軸承，該轉動件的外周面具有至少一第一動壓溝及至少一第二動壓溝，該第一動壓溝未鄰接該轉動件的上端緣及下端緣，該第二動壓溝鄰接該轉動件的上端緣或下端緣；其中，該軸承或/及該軸管具有至少一通氣溝，使外界氣流連通該通氣溝與該至少一第一動壓溝。

Description

氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達

本發明係關於一種馬達零件及馬達，尤其是一種氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達。

為了減小馬達轉動時造成磨損及降低噪音，氣動壓軸承結構已廣泛應用於馬達中。習知的氣動壓軸承結構可以具有一軸承結合於一軸管內，該軸承可以具有一上端部及一下端部，一轉動件可旋轉地設於該軸承，該轉動件的外周面具有數個動壓溝，該數個動壓溝鄰接該上端部或該下端部；如此，該轉動件相對該軸承旋轉時，外界氣流可以由該上端部及該下端部進入該數個動壓溝，該轉動件與該軸承之間形成一氣壓膜，從而支撐該轉動件的旋轉，使該轉動件在旋轉過程中和該軸承不直接接觸。

上述習知的氣動壓軸承結構，雖然外界氣流可以由該上端部及該下端部進入該數個動壓溝，然而，該轉動件在該上端部及該下端部之間有大部分的面積都未設有動壓溝，使外界氣流無法對該上端部及該下端部之間的位置供氣，使得供氣仍有不足的情形，因此，導致無法產生足夠的動壓而造成動壓效果不佳。

有鑑於此，習知的氣動壓軸承結構確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，係可以提升動壓效果者。

本發明的次一目的是提供一種氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，係可以提升進氣順暢性者。

本發明的又一目的是提供一種氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，係可以提升組裝便利性者。

本發明的再一目的是提供一種氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，係可以提升旋轉穩定性者。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的氣動壓軸承結構，包含：一基座，具有一軸管；一軸承，結合於該軸管內；及一轉子，具有一轉動件可旋轉地設於該軸承，該轉動件的外周面具有至少一第一動壓溝及至少一第二動壓溝，該第一動壓溝未鄰接該轉動件的上端緣及下端緣，該第二動壓溝鄰接該轉動件的上端緣或下端緣；其中，該軸承或/及該軸管具有至少一通氣溝，該通氣溝的一端位於該軸承的其中一軸向端部，該通氣溝的另一端連通該第一動壓溝，使外界氣流連通該通氣溝與該至少一第一動壓溝。

本發明的馬達，包含：一定子，環繞該軸管設置；及一前述的氣動壓軸承結構，該轉子具有一永久磁鐵對位於該定子。

據此，本發明的氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，利用該軸承或/及該軸管具有至少一通氣溝，該通氣溝可以連通該至少一第一動壓溝與外界；如此，外界的氣流可以經由該通氣溝對設於該上端緣及該下端緣之間的第一動壓溝供氣，以及外界的氣流可以經由該上端緣或該下端緣進入該第二動壓溝，使該轉動件與該軸承之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，以提供足夠的動壓力，係具有可以提升動壓效果的功效。此外，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以直接從該其中一軸向端部進入該通氣溝，係具有提升進氣順暢性的功效。

其中，該轉動件的外周面可以具有一環槽連通該第一動壓溝，該通氣溝可以連通該環槽以便對該第一動壓溝供氣。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以經由該環槽進入該第一動壓溝，係具有提升進氣順暢性的功效。

其中，該通氣溝可以凹設於該軸承的外周面，該通氣溝可以由該軸承的一貫孔對位及連通該第一動壓溝。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以經由該軸承的外周面進入該第一動壓溝，係具有提升進氣順暢性的功效。

其中，該通氣溝可以貫穿該軸承的內周面與外周面。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以經由該軸承的內周面與外周面進入該第一動壓溝，係具有提升進氣順暢性的功效。

其中，該通氣溝可以凹設於該軸承的內周面。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以經由該軸承的內周面進入該第一動壓溝，係具有提升進氣順暢性的功效。

其中，該軸承可以具有一貫孔貫穿該軸承的內周面與外周面，該軸管的內周面可以具有一進氣道，該進氣道與該貫孔可以共同構成該通氣溝。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以經由該進氣道、該貫孔進入該第一動壓溝，係具有提升進氣順暢性的功效。

其中，該轉動件的外周面可以具有一環槽連通該第一動壓溝，該通氣溝的二端分別位於該軸承的二軸向端部，該軸承可以具有一貫孔對位該環槽並連通該通氣溝。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以從該二軸向端部進入該通氣溝，使該通氣溝可以對該第一動壓溝提供更多的動壓力，係具有進一步提升動壓效果的功效。

其中，該轉動件的外周面可以具有一環槽連通該第一動壓溝，該軸承的內周面可以凹設有一環溝，該環溝與該轉子的環槽徑向相對，該通氣溝可以連通該環溝。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可以依序由該通氣溝、該環溝、該環槽進入該第一動壓溝，可以使氣流進入更順利，係具有進一步提升進氣順暢性的功效。

其中，該軸管內具有一第一磁性件，該轉子具有一第二磁性件位於該軸管內並徑向對位於該第一磁性件。如此，該轉動件較佳可以維持騰空旋轉，同時還可以抑制該轉動件的軸向位移，係具有提升旋轉穩定性的功效。

其中，該轉動件可以具有一中心軸及連接於該中心軸外周面的一擴徑環部，該第一動壓溝位於該擴徑環部，該轉子可以具有一第二磁性件位於該中心軸外周面。如此，該結構簡易而便於組裝，係具有提升組裝便利性的功效。

其中，該中心軸與該擴徑環部可以一體成形相連接。如此，該中心軸與該擴徑環部可以穩固相結合，係具有提升該轉動件的結構強度的功效。

其中，該轉動件可以具有一擴徑環部，該上端緣及該下端緣位於該擴徑環部，該上端緣及該下端緣係可以形成導角。如此，該結構簡易而便於製造，且外界的氣流可易於經由該上端緣或該下端緣進入該第二動壓溝，係具有提升動壓效果的功效。

其中，該軸承的至少一軸向端部可以具有一隙縫部。如此，該隙縫部係可用以防止進氣被堵住，係具有提升進氣順暢性的功效。

本發明的氣動壓軸承結構可以另包含一扣環，該轉動件可以貫穿該扣環，該扣環可以伸入該轉動件的一防脫凹槽。如此，該轉動件旋轉時，係可以進一步限制該轉動件的軸向位移，係具有避免該轉動件脫離該軸承的功效。

本發明的氣動壓軸承結構可以另包含一墊片結合該軸承，該墊片可以位於該轉動件的一擴徑環部與該扣環之間。如此，該墊片可用以壓抵該扣環，從而可以固定該扣環的位置，係具有避免該扣環脫離該防脫凹槽的功效。

本發明的氣動壓軸承結構可以另包含一扣環，該軸管內可以具有一第一磁性件，該第一磁性件與該軸承分別抵接該扣環的二端，該扣環的一通孔孔徑可以小於該轉動件的最大徑寬。如此，該轉動件旋轉時，係可以進一步限制該轉動件的軸向位移，係具有避免該轉動件脫離該軸承的功效。

本發明的氣動壓軸承結構可以另包含一墊片，該第二磁性件與該轉動件的一擴徑環部可以分別抵接該墊片的二端。如此，該墊片可用以將該第二磁性件與該擴徑環部隔開，使該扣環可易於伸入該第二磁性件與該擴徑環部之間的部位，係具有提升組裝便利性的功效。

〔本發明〕

1:基座

11:基板

111:進氣道

12:軸管

12a:內周面

13:第一磁性件

2:軸承

2a:內周面

2b:外周面

2c:軸向端部

21:貫孔

22:環溝

23:隙縫部

3:轉子

3a:轉動件

3b:第二磁性件

3c:殼體

3d:永久磁鐵

30:外周面

31:中心軸

31a:外周面

32:擴徑環部

32a:上端緣

32b:下端緣

33a:第一動壓溝

33b:第二動壓溝

34:環槽

35:防脫凹槽

4:定子

5:扣環

6:墊片

D1:孔徑

D2:最大徑寬

G:通氣溝

〔第1圖〕本發明第一實施例結合定子的分解立體圖。

〔第2圖〕如第1圖所示的局部分解立體圖。

〔第3圖〕本發明第一實施例結合定子的組合剖面圖。

〔第4圖〕本發明第二實施例的分解立體圖。

〔第5圖〕本發明第二實施例結合定子的組合剖面圖。

〔第6圖〕本發明第三實施例結合定子的組合剖面圖。

〔第7圖〕本發明第四實施例結合定子的組合剖面圖。

〔第8圖〕本發明第五實施例結合定子的組合剖面圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係本發明氣動壓軸承結構的第一實施例，係包含一基座1、一軸承2及一轉子3，該軸承2結合於該基座1，該轉子3可旋轉地設於該軸承2。

該基座1具有一基板11及一軸管12，該軸管12設置於該基板11，該基板11與該軸管12可以塑膠材質一體射出成型而相結合；在本實施例中，該軸管12可以係為金屬材質，使該軸管12與該基板11能夠利用拆裝的方式相互結合，同時提升該軸管12的結構強度。又，該基座1可以設有一第一磁性件13，該第一磁性件13可以位於該軸管12內且遠離該基板11，該第一磁性件13可以形成環狀。

請參照第2、3圖所示，該軸承2位於該軸管12內，該軸承2可以具有一內周面2a與一外周面2b，該軸承2係可以由該外周面2b貼接於該軸管12，該內周面2a與該外周面2b可以連接二軸向端部2c。該軸承2可以具有一貫孔21，該貫孔21貫穿該內周面2a與該外周面2b，該貫孔21係以不會與該二軸向端部2c連通為原則，該貫孔21的位置本發明不加以限制；在本實施例中，該貫孔21係位於該二軸向端部2c之間的中間位置。

請參照第2圖所示，此外，該軸承2可以具有一環溝22，該環溝22凹設於該軸承2的內周面2a，該環溝22可以連通該貫孔21；該環溝22的型態本發明不加以限制，例如：該環溝22可以係由數個不連續的凹溝所組成，在本實施例中，該環溝22係以形成一整個環來做說明，該環溝22可以位於該二軸向端部2c之間的中間位置，且該環溝22的局部可以與該貫孔21重疊。又，該軸承2具有至少一隙縫部23，該隙縫部23可以位於較鄰近該基板11的軸向端部2c上，該隙縫部23係可用以防止進氣被堵住。

請參照第2、3圖所示，特別說明的是，該軸承2或/及該軸管12具有至少一通氣溝G，該通氣溝G係以能夠連通外界為原則，該通氣溝G的型態，本發明不加以限制，亦不以本實施例所揭露之圖式為限；在本實施例中，該通氣溝G的數量可以為數個，該通氣溝G可以凹設於該軸承2的外周面2b，該通氣溝G的一端可以位於鄰近該基板11的該軸向端部2c，該通氣溝G的另一端可以位於該二軸向端部2c之間，且該通氣溝G可以連通該軸承2的貫孔21與環溝22。

該轉子3具有一轉動件3a可旋轉地設於該軸承2內，該轉動件3a可以具有一中心軸31及一擴徑環部32，該擴徑環部32連接於該中心軸31外周面31a，該擴徑環部32可以具有一上端緣32a及一下端緣32b，本發明不限制該上端緣32a及該下端緣32b的形狀，在本實施例中，該上端緣32a及該下端緣32b係以形成導角來做說明。

請參照第2圖所示，該轉動件3a可以具有至少一第一動壓溝33a，該至少一第一動壓溝33a可以位於該擴徑環部32的外周面30，該至少一第一動壓溝33a未鄰接該第一動壓溝33a的設置面的上緣(即前述的該上端緣32a)及下緣(即前述的該下端緣32b)，該第一動壓溝33a可以呈彎弧狀，該通氣溝G可以藉由該貫孔21連通該第一動壓溝33a，使該通氣溝G可以對該第一動壓溝33a供氣，該貫孔21可以與該環槽34直接對位或形成錯位，本發明不加以限制；本實施例的該貫孔21係與該環槽34直接對位。又，在本實施例中，該第一動壓溝33a的數量可以為數個，以提供適當的動壓效果。又，該轉動件3a可以具有至少一第二動壓溝33b，該至少一第二動壓溝33b可以位於該擴徑環部32的外周面30，該第二動壓溝33b可以鄰接該第二動壓溝33b的設置面的上緣(即前述的該上端緣32a)或下緣(即前述的該下端緣32b)，使外界的氣流可以經由該上端緣32a或該下端緣32b進入該第二動壓溝33b；在本實施例中，該第二動壓溝33b的數量係以數個來做說明。

請參照第1、3圖所示，該轉動件3a可以具有一環槽34，該環槽34可以位於該擴徑環部32的外周面30；該環槽34的型態本發明不加以限制，例如：該環槽34可以係由數個不連續的凹槽所組成，在本實施例中，該環槽34係形成一整個環來做說明。該環槽34可以與該軸承2的環溝22徑向相對，該環槽34可以連通該第一動壓溝33a，且該通氣溝G可以連通該環槽34以便對該第一動壓溝33a供氣。該轉動件3a可以具有一防脫凹槽35，該防脫凹槽35可以位於該中心軸31且鄰近該基板11。

此外，該轉子3可以具有一第二磁性件3b，該第二磁性件3b位於該軸管12內，該第二磁性件3b可以形成環狀，該第二磁性件3b較佳可以貼接該中心軸31外周面31a，該第二磁性件3b可以隨該轉動件3a轉動，且該第二磁性件3b可以徑向對位於該基座1的第一磁性件13；藉由該第二磁性件3b與該第一磁性件13磁性相反而形成一磁力中心，使該轉動件3a偏離時可以被該磁力中心拉回並維持相同位置轉動。

請參照第3圖所示，其係具有上述實施例氣動壓軸承結構的一馬達，該馬達包含一定子4，該定子4結合該基座1以環繞該軸管12設置，該定子4可以為各種能夠驅使該轉子3旋轉的結構設計。本實施例可選擇將該定子4套設結合於該軸管12的外周面。

詳言之，該轉子3可以具有一殼體3c連接於該中心軸31，本發明不限制該殼體3c的材質與該殼體3c連接該中心軸31的結構及方式。舉例而言，該殼體3c可以射出包覆結合該中心軸31，或是以緊配或雷射銲接結合等方式結合該中心軸31。在本實施例中，該殼體3c可以與該中心軸31緊配相結合，使該殼體3c與該中心軸31可穩固結合。該轉子3還可以具有一永久磁鐵3d結合於該殼體3c的內周面，該永久磁鐵3d可例如為一磁性環或由數個磁塊組成，本發明不加以限制。該永久磁鐵3d對位於該定子4，且該永久磁鐵3d與該定子4之間可以形成一氣隙。

本發明氣動壓軸承結構還可以另包含一扣環5，該轉動件3a的中心軸31可以貫穿該扣環5，該扣環5可以伸入該轉動件3a的防脫凹槽35；如此，該轉動件3a旋轉時，係可以進一步限制該轉動件3a的軸向位移，以避免該轉動件3a脫離該軸承2。

本發明氣動壓軸承結構還可以另包含一墊片6結合該軸承2，該墊片6位於該轉動件3a的一擴徑環部32與該扣環5之間，該墊片6可用以壓抵該扣環5，從而可以固定該扣環5的位置。

本實施例的氣動壓軸承結構可以在該轉動件3a旋轉時，外界的氣流可以經由該數個通氣溝G進入該環槽34，使該數個通氣溝G可以對位於該上端緣32a及該下端緣32b之間的第一動壓溝33a供氣，以及外界的氣流可以經由該上端緣32a或該下端緣32b進入該第二動壓溝33b，該轉動件3a與該軸承2之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，以提供足夠的動壓力，係可以具有提升動壓效果的作用，使該轉動件3a可以維持順暢旋轉。此外，由於該轉子3的第二磁性件3b徑向對位於該基座1的第一磁性件13；如此，該轉動件3a較佳維持騰空轉動，同時還可以抑制該轉動件3a的軸向位移。

請參照第4、5圖所示，其係本發明氣動壓軸承結構的第二實施例，該通氣溝G可以貫穿該軸承2的內周面2a與外周面2b，且該通氣溝G的一端可以位於該基板11的該軸向端部2c，如此，該結構簡易而便於製造，係具有降低製造成本的作用。且外界的氣流可以直接從鄰近該基板11的該軸向端部2c經由該數個通氣溝G進入該環槽34，使該數個通氣溝G可易於對設於該上端緣32a及該下端緣32b之間的第一動壓溝33a供氣，該轉動件3a與該軸承2之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，以提供足夠的動壓力，係可以具有提升動壓效果的作用。

此外，該扣環5可以結合於該的防脫凹槽35的外周面，該墊片6結合該軸承2並位於擴徑環部32與該扣環5之間；如此，該轉動件3a旋轉時，該扣環5可以限制該轉動件3a的軸向位移，以避免該轉動件3a脫離該軸承2。

請參照第6圖所示，其係本發明氣動壓軸承結構的第三實施例，該通氣溝G可以凹設於該軸承2的內周面2a，且該通氣溝G的一端可以位於該基板11的該軸向端部2c，如此，該結構簡易而便於製造，係具有降低製造成本的作用。且外界的氣流同樣可以直接從鄰近該基板11的該軸向端部2c經由該數個通氣溝G進入該環槽34，使該數個通氣溝G可易於對設於該上端緣32a及該下端緣32b之間的第一動壓溝33a供氣，該轉動件3a與該軸承2之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，以提供足夠的動壓力，係可以具有提升動壓效果的作用。

又，該第一磁性件13與第二磁性件3b係位於鄰近該基板11處，該第二磁性件3b可以位於該擴徑環部32與該扣環5之間，且該第二磁性件3b可以徑向對位於該基座1的第一磁性件13；藉由該第二磁性件3b與該第一磁性件13磁性相反而形成一磁力中心，使該轉動件3a偏離時可以被該磁力中心拉回並維持相同位置轉動。

請參照第7圖所示，其係本發明氣動壓軸承結構的第四實施例，該通氣溝G的二端可以分別位於該軸承2的二軸向端部2c，外界的氣流可以從該二軸向端部2c經由該數個通氣溝G進入該環槽34，使該數個通氣溝G可以對設於該上端緣32a及該下端緣32b之間的第一動壓溝33a提供更多的動壓力，該轉動件3a與該軸承2之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，係可以進一步提升動壓效果的作用。

此外，該扣環5可以位於遠離該基板11的一端，並由該第一磁性件13與該軸承2分別抵接該扣環5的二端，該墊片6可以位於該中心軸31外周並徑向對位於該扣環5，且該第二磁性件3b與該擴徑環部32可以分別抵接該墊片6的二端，該墊片6可用以將該第二磁性件3b與該擴徑環部32隔開，使該扣環5可易於伸入該第二磁性件3b與該擴徑環部32之間的部位，該扣環5的一通孔51孔徑D1較佳可以小於該轉動件3a的最大徑寬D2；如此，該轉動件3a旋轉時，係可以進一步限制該轉動件3a的軸向位移，以避免該轉動件3a脫離該軸承2。

請參照第8圖所示，其係本發明氣動壓軸承結構的第五實施例，該軸管12的內周面12a可以具有一進氣道111，該進氣道111的一端可以鄰近該基板11，該進氣道111的另一端可以對位該軸承2的貫孔21，該進氣道111與該貫孔21可以共同構成該通氣溝G，如此，該結構簡易而便於製造，係具有降低製造成本的作用。且外界的氣流可以從該進氣道111、該貫孔21進入該環槽34，使該數個通氣溝G可以對設於該上端緣32a及該下端緣32b之間的第一動壓溝33a供氣，該轉動件3a與該軸承2之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，以提供足夠的動壓力，係可以具有提升動壓效果的作用。

此外，在本實施例中，該中心軸31與該擴徑環部32可以選擇為一體成形相連接，以提升該轉動件3a的結構強度。

綜上所述，本發明的氣動壓軸承結構及具有該氣動壓軸承結構之馬達，利用該軸承或/及該軸管具有至少一通氣溝，該通氣溝可以連通該至少一第一動壓溝與外界；如此，外界的氣流可以經由該通氣溝對設於該上端緣及該下端緣之間的第一動壓溝供氣，以及外界的氣流可以經由該上端緣或該下端緣進入該第二動壓溝，使該轉動件與該軸承之間可以形成均勻穩定且強大的氣壓膜，以提供足夠的動壓力，係具有可以提升動壓效果的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。