TWI397242B - No core winding device - Google Patents

Description

無鐵芯繞組裝置

本發明是有關於一種繞組裝置，特別是指一種無鐵芯繞組裝置。

在傳統的電動馬達的領域中，通常是採用漆包線纏繞於鐵磁性材料之鐵芯(矽鋼片)上的方式來製造馬達的繞組，但也因該鐵芯的存在，使其受限於鐵耗及鐵芯齒槽帶來的鐵磁飽和效應，進而影響整體馬達的響應性。

而為了提高馬達之響應性，業界中另有一種”無鐵芯”的繞組設計方式，其顧名思義即是在馬達之繞組中捨棄傳統之鐵芯，並僅以導體部份來產生電磁感應，以藉此減少了鐵耗及鐵芯齒槽帶來的鐵磁飽和效應，也可縮小馬達之整體體積並將轉動慣量降到最低，使其相當適合被應用於高效率之小型或微型馬達上。而由於此種無鐵芯馬達的繞組少了鐵心齒槽作為線圈纏繞的固定結構，因此其製作需依靠特定的機器或治具來完成。因此業界亦有將用於製造軟性印刷電路板的技術應用在無鐵芯馬達繞組的製造。

參閱圖1～3，為現今之各種軟板繞組的鋪設方式，其大致上可分作為集中繞及分佈繞的方式，其中，分佈繞的方式係如圖1A與1B所示。圖1A與圖1B分別為波(斜)繞與疊繞法，其共同缺點為在其轉折處產生電流行進方向相反的交疊無效區。至於集中繞的方式多是藉由同心繞法來實施，其中之長方狀的佈線方式(圖3)同樣有端部繞組較長，實施上較佔空間之問題，而橢圓狀或六角形狀的佈線方式(圖2)雖可降低端部繞組的長度，亦會在形狀區塊的交界處形成多數無導線區，但在較為細長的空間設計下其為中間導通孔所預留之區域也將造成無導線區，並造成空間上的浪費，顯然有需要再進一步改善之處。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以提高空間利用率，並可有效避免線路轉折交疊產生無效區，進而提升整體電磁效應之無鐵芯繞組裝置。

於是，本發明無鐵芯繞組裝置的製造方法，包含多數併排之第一繞組及多數併排之第二繞組。

該等併排之第一繞組是由導電材質所製成，每一第一繞組是自一第一點延伸而出，並以該第一點為中心地螺旋圍繞出一平面之概呈多邊形之態樣。

該等併排並與該等第一繞組相間隔設置之第二繞組是由導電材質所製成，每一第二繞組係自一第二點延伸而出，並以該第二點為中心地螺旋圍繞出一平面之概呈菱形或三角形擇一之態樣，進而形成每一第二繞組是嵌置於兩相鄰之第一繞組之間的排列配置型態。

本發明之功效在於，利用相互併列嵌合配置之第一及第二繞組，以減少無導線區的面積，進而對既有之佈線空間進行有效的利用，並可藉由此種集中繞線的方式來避免線路轉折交疊所產生的無效區，亦可降低所需的穿孔數量，進而在相同的基板面積下提供更佳之電磁效應。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖4與圖5，本發明無鐵芯繞組裝置之第一較佳實施例，是適用於一徑向磁通式的無鐵芯馬達上，該無鐵芯繞組裝置包含一軟性基板3、多數併排之第一繞組1，以及多數併排之第二繞組2。

該軟性基板3具有相反之一第一面34及一第二面35、多數間隔之第一貫穿孔31及第二貫穿孔33，以及多數分別伸置於該等第一、二貫穿孔31、33內的連接件32。每一第一貫穿孔31之兩開口端則分別界定出兩第一點100，每一第二貫穿孔33之兩開口端則分別界定出兩第二點200，兩對應之第一點100之間是藉由對應之連接件32而相互電連接，而兩對應之第二點200之間是藉由對應之連接件32而相互電連接。在本實施例中，該軟性基板3為一可撓曲之軟性印刷電路板，而該等第一、二貫穿孔31、33及連接件32的形成方式，即可利用一般印刷電路板之貫孔、導通製程來據以實施，而此方面的製程細節應為對印刷電路板製程具有通常知識者所熟的技術，在此即不加以贅述。

該等多數併排之第一繞組1是由導電材質所製成，且是分別設置於該軟性基板3之第一、二面34、35上且相互對稱，每一第一繞組1是自對應之第一點100延伸而出，並以其為中心地螺旋圍繞出一平面之菱形態樣。

該等多數併排之第二繞組2是由導電材質所製成，且是與該等第一繞組1相間隔地分別設置於該軟性基板3之第一、二面34、35上且相互對稱，每一第二繞組2係自對應之第二點200延伸而出，並以該第二點200為中心地螺旋圍繞出一平面之概呈菱形之態樣，進而形成每一第二繞組2是嵌置於兩相鄰之第一繞組1之間的排列配置型態，較佳地，每一第二繞組2之一邊是分別平行於對應之第一繞組1之一邊，但本發明之應用並不以此為限。在本實施例中，每一第二繞組2所圍繞出之菱形態樣具有二長邊22，且每一第二繞組2之兩長邊22是分別與相鄰之第一繞組1之一邊呈平行相對。

在此要注意的是，在本實施例中，該等第一及第二繞組1、2即是以佈設於印刷電路板上的導電路徑來據以實施，而分別位於該軟性基板3之第一、二面34、35上的兩對應之第一繞組1(以及第二繞組2)則是藉由對應之連接件32來形成電導通。

本實施例揭示一種三相繞組之態樣，請參考圖4與圖5，位於軟性基板3第一面34左側之第一繞組1是依序與位於軟性基板3第二面35左側之第一繞組1、第二面35中間上側之一第二繞組2、第一面34中間上側之一第二繞組2、第一面34中間下側之一第二繞組2以及第二面35中間下側之第二繞組2相互電連接而形成第一相繞組，也就是說，該第一相繞組係至少由一對設置於該軟性基板3之第一、二面34、35上且相互對稱之第一繞組1及二對設置於該軟性基板3之第一、二面34、35上且相互對稱之第二繞組2相互電連接而形成，其餘兩相繞組連接方式相同，不再贅述。該第一繞組1與第二繞組2連接的數目與連接方式並不以上揭為限。

值得一提的是，除了利用製造印刷電路板之手段來實施外，亦可直接利用漆包線來纏繞出上述第一、二繞組1、2之佈線型態，並在完成後以黏著方式，但不以此為限，設置於基板3上，至於該基板3則可為軟性基板或為捲曲之硬性基板。而若是採用此種以漆包線直接纏繞出佈線形態並黏設於基板上的實施方式，則可不需用到前述之連接件32，而是直接將漆包線穿過對應之第一、二貫穿孔31、33的方式來實施。

另外要注意的是，本實施例也可變化為如圖6、7所示般將主要繞線集中在同一面上，或是延伸應用在極端細長比例的直流馬達設計上。當然，本實施例之第一、二繞組1、2亦可僅佈設於基板3之單一面上，或是直接佈設於一目標物之表面上，端視實際實施時的需要而定，在此並不加以設限。

參閱圖8，本發明無鐵芯繞組裝置之第二較佳實施例，大致上與該第一較佳實施例相同，相同之處不再贅言，其中不相同之處在於，本實施例之軟性基板3是呈圓形，而每一第一繞組1是圍繞出概為六邊形之多邊形態樣，並與該等第二繞組2相配合地圍繞配置於該軟性基板3上，進而使本發明之無鐵芯繞組裝置可藉此設計而被應用至軸向磁通式的無鐵芯馬達上。該等第二繞組2概呈三角形態樣，每一第二繞組2具有二長邊，該二長邊是分別與相鄰之第一繞組1之一邊相對。當然，本實施例亦可採用以漆包線來纏繞出上述第一、二繞組1、2之佈線型態，並在纏繞完成後將第一、二繞組1、2黏設於基板3上的方式來實施，端視實際應用上之需求而定。

藉由上述設計，本發明無鐵芯繞組裝置，誠然具有下列優點：

1.空間利用率佳：

藉由將該等第一及第二繞組1、2設計為相互嵌合配置的幾何型態，使本發明在相同的基板面積下可配置更多的導電線路，以提高整體裝置之有效導體區域，使本發明在實施上更不佔空間，除了有助於進一步縮小整體裝置體積外，在相同的佈線面積下，也可相較於習知之繞線方式而產生更高的電磁力。

2.降低無效作用區

本發明採用集中繞線之方式，可有效避免線路轉折交疊而產生無效作用區，亦能夠減少所需之穿孔數量，在製造上也較為簡易。

3.電磁性能之提升

整體而言，本發明利用能夠在相同基板面積下形成較高之有效導體區域，再配合相對較少之無效繞組線段(無效作用區)所產生的損耗，使本發明能夠產生較佳的電磁表現，進而有效提升馬達之出力與電流比。

綜上所述，本發明之無鐵芯繞組裝置，藉由設計為多邊形且相互嵌合配置的第一及第二繞組1、2，以對有限之佈線面積進行有效之利用而提升整體之有效導體區域，亦可大幅避免線路轉折交疊所產生之無效作用區的產生以降低無效線段所產生的損耗，進而增進整體裝置之電磁性能，故確實能夠達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧第一繞組

2‧‧‧第二繞組

22‧‧‧長邊

3‧‧‧基板

31‧‧‧第一貫穿孔

32‧‧‧連接件

33‧‧‧第二貫穿孔

34‧‧‧第一面

35‧‧‧第二面

100‧‧‧第一點

200‧‧‧第二點

圖1A是一正視圖，說明習知的一種無鐵芯馬達繞組的繞線方式；

圖1B是一正視圖，說明習知的一種類似於圖1A之無鐵芯馬達繞組的繞線方式；

圖2是一立體圖，說明另一種習知的無鐵芯馬達繞組的繞線方式；

圖3是一立體圖，說明又一種習知的無鐵芯馬達繞組的繞線方式；

圖4是一上視圖，說明本發明無鐵芯繞組裝置之第一較佳實施例的上層佈線態樣；

圖5是一底視圖，說明該第一較佳實施例的下層佈線態樣；

圖6是一上視圖，說明該第一較佳實施例的變化態樣；

圖7是一上視圖，說明該第一較佳實施例的變化態樣；及

圖8是一局部上視圖，說明本發明無鐵芯繞組裝置之第二較佳實施例的局部佈線態樣。

1．．．第一繞組

2．．．第二繞組

22．．．長邊

3．．．基板

31．．．第一貫穿孔

32．．．連接件

33．．．第二貫穿孔

34．．．第一面

100．．．第一點

200．．．第二點

Claims (7)

1. 一種無鐵芯繞組裝置，包含：多數併排之第一繞組，是由導電材質所製成，每一第一繞組是自一第一點延伸而出，並以該第一點為中心地螺旋圍繞出一平面之概呈多邊形之態樣；多數併排並與該等第一繞組相間隔設置之第二繞組，是由導電材質所製成，每一第二繞組係自一第二點延伸而出，並以該第二點為中心地螺旋圍繞出一平面之概呈菱形或三角形擇一之態樣，進而形成每一第二繞組是嵌置於兩相鄰之第一繞組之間的排列配置型態；及一基板，具有相反之一第一面及一第二面，該第一面及第二面上皆設有該等第一及第二繞組，其中，由該第一及第二繞組所構成的形態，是相互對稱地設置於該基板的第一面及第二面上，且該基板更具有多數間隔之貫穿孔，而該等貫穿孔是分別位於兩兩對應之第一點，以及兩兩對應之第二點之間。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之無鐵芯繞組裝置，其中，每一第二繞組所圍繞出之菱形或三角形擇一之態樣具有二長邊，且每一第二繞組之二長邊是分別與相鄰之第一繞組之一邊相對。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之無鐵芯繞組裝置，其中，每一第一繞組所圍繞出之多邊形態樣概為菱形。
4. 依據申請專利範圍第2項所述之無鐵芯繞組裝置，其中，每一第一繞組所圍繞出之多邊形態樣概為六邊形。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之無鐵芯繞組裝置，其中，該基板為一軟性基板，該軟性基板更具有多數伸置於該等貫穿孔內的連接件，以使兩兩對應之第一點電連接，以及使兩兩對應之第二點電連接。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之無鐵芯繞組裝置，其中，該基板是呈圓形。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之無鐵芯繞組裝置，包含一第一相繞組，該第一相繞組係至少由一對設置於該基板之第一、二面上且相互對稱之第一繞組及二對設置於該基板之第一、二面上且相互對稱之第二繞組相互電連接而形成。