空氣馬達的制作方法

本案是關于一種空氣馬達，尤指一種將電能轉變為動能，并利用該動能產生特定的氣體壓力及氣體流量，且亦可因應不同需求而制造設計其對應的本體外觀型態的空氣馬達。

背景技術：

目前于各領域中無論是醫藥、電腦科技、打印、能源等工業，產品均朝精致化及微小化方向發展，其中微幫浦、噴霧器、噴墨頭、工業打印裝置等產品所包含的流體輸送結構為其關鍵技術，是以，如何借創新結構突破其技術瓶頸，為發展的重要內容。

舉例來說，于醫藥產業中，許多需要采用氣壓動力驅動的儀器或設備，通常采以傳統馬達及氣壓閥來達成其氣體輸送的目的。然而，受限于此等傳統馬達以及氣體閥的體積限制，使得此類的儀器設備難以縮小其整體裝置的體積，即難以實現薄型化的目標，更無法使的達成可攜式的目的。

除前述醫藥產業之外，其他電子產業、打印產業、能源工業，或甚至于一般的傳統產業，通常均采以傳統的馬達、壓縮機、引擎、發動機…等驅動裝置，然而，此等傳統的驅動裝置為了達到其需求的動能，通常需具有龐大的體積，以容納其中種種復雜的驅動核心，以及，在其驅動運作的同時，更會對應產生龐大的噪音、或是飛揚的粉塵等污染，再再導致使用上的不便利及不舒適。

有鑒于此，實有必要發展一種空氣馬達，以解決現有采用馬達、壓縮機、引擎、發動機等驅動裝置的器材或設備所面臨體積龐大、且噪音大等問題。

技術實現要素：

本案的目的在于提供一種空氣馬達，其可應用于醫療產業、電子產業、打印產業、能源工業、或是傳統產業的各種器材及設備中，將電能轉變為動能，并利用該動能產生特定的氣體壓力及氣體流量，且亦可因應不同需求而制造設計其對應的本體外觀型態，以達成體積可因應需求而改變、噪音低、應用性高的空氣馬達。

為達上述的目的，本案的一較廣義實施樣態為提供一種空氣馬達，其是為將一電能轉變為一動能的裝置，且利用該動能產生特定的氣體壓力及氣體流量，該空氣馬達包括：一本體；以及一壓電致動器；其中，該壓電致動器設置于該本體之內，當該壓電致動器受驅動時，則可控制、驅動該本體內的氣體流動，以應用于取代各種形式的馬達、壓縮機、引擎及發動機。

【附圖說明】

圖1A為本案第一較佳實施例的空氣馬達的組合結構示意圖。

圖1B為圖1A的分解結構示意圖。

圖1C為圖1B所示的空氣馬達的壓電致動器的剖面結構示意圖。

圖1D是為圖1A的剖面結構示意圖。

圖2為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的N邊形柱狀體之外觀示意圖。

圖3為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的曲線形柱狀體之外觀示意圖。

圖4為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的N邊形錐狀體之外觀示意圖。

圖5為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的曲線錐狀體之外觀示意圖。

圖6為本案另一較佳實施例的多個空氣馬達的本體組合成聯結體的組合方式示意圖。

【具體實施方式】

體現本案特征與優點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非架構于限制本案。

請參閱圖1A及圖1B，圖1A為本案第一較佳實施例的空氣馬達的組合結構示意圖，圖1B為圖1A的分解結構示意圖。如圖所示，本案的空氣馬達1是可應用于醫療產業、電子產業、打印產業、能源工業、或是傳統產業的各種器材及設備中，且其是為將電能轉變為動能的裝置，并利用該動能產生特定的氣體壓力及氣體流量。于本實施例中，如圖1B所示，空氣馬達1包括本體10以及壓電致動器13，其中壓電致動器13設置于本體10之內，當壓電致動器13受驅動時，則可控制、驅動本體10內的氣體流動，并可產生的氣體壓力是從10mmHg至10000mmHg，氣體流量是從0.1公升/min至1000公升/min，以應用于取代各種形式的馬達、壓縮機、引擎及發動機。

請續參閱圖1A及圖1B，于本實施例中，空氣馬達1是為一壓電致動氣體泵，用以驅動氣體流動，且如前所述，空氣馬達1包括本體10，于本實施例中，本體10是由進氣板11及集氣板16所構成，但不以此為限，且壓電致動器13即設置于本體10內，是以當其組裝完成后，則會如圖1A所示，僅看到由本體10所構成的方形柱狀體外觀。然而，本案的空氣馬達1之內部結構，除了壓電致動器13之外更包含多個構件，即如圖1B所示，其更包含共振片12、絕緣片14及導電片15等結構，是以，空氣馬達1的結構實為由進氣板11、共振片12、壓電致動器13、絕緣片141、導電片15、另一絕緣片142、集氣板16等依序堆疊設置而成，且該壓電致動器13是由懸浮板130以及壓電板133組裝而成。以及，于本實施例中，集氣板16是為周緣具有側壁168的槽體結構，且由該周緣所構成的側壁168與其底部的板件共同定義出一容置空間16a，用以供該壓電致動器13設置于該容置空間16a中。

請續參閱圖1B，于本實施例中，進氣板11具有至少一進氣孔110，于本實施例中，進氣孔110的數量是為4個，但不以此為限，用以供氣體自裝置外順應大氣壓力的作用而自進氣孔110流入空氣馬達1內。共振片12是由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且于共振片12上具有中空孔洞120。壓電致動器13是包括壓電板133、懸浮板130及外框131，且外框131具有至少一支架132，用以連接于懸浮板130與外框131之間，其中壓電板133是為方形板狀結構，且其不超出懸浮板130之外圍輪廓，即其邊長不大于懸浮板130的邊長，并可貼附于懸浮板130的第一表面130b上。以及，如圖1B所示，絕緣片14是可為但不限為兩絕緣片141、142，且絕緣片141、導電片15及另一絕緣片142是依序夾設于壓電致動器13與集氣板16之間，且其形態大致上對應于壓電致動器13之外框131的形態。以及，集氣板16更具有表面160，該表面160上是凹陷以形成一集氣腔室162，自進氣板11的進氣孔110流入且向下傳輸的氣體可暫時蓄積于此集氣腔室162中。

請同時參閱圖1B及圖1C，圖1C為圖1B所示的空氣馬達的壓電致動器的剖面結構示意圖，如圖1B及圖1C所示，壓電致動器13是由一懸浮板130、一外框131、至少一支架132以及一壓電板133所共同組裝而成，于本實施例中，懸浮板130是為一方形且具有階梯面的結構，且具有第一表面130b及相對應的第二表面130a，其中于懸浮板130的第二表面130a上更具有一凸部130c，且其是可為但不限為一圓形凸起結構，且壓電板133則貼附于懸浮板130的第一表面130b，用以施加電壓以驅動該懸浮板130彎曲振動。外框131是環繞懸浮板130之外圍而設置，故其形態大致與懸浮板130的型態一致，且外框131更具有至少一支架132，以本實施例為例，該至少一支架132是為4個支架132，但不以此為限，這些數量是可依照實際施作情形而任施變化，且該4個支架132是分別連接于懸浮板130以及外框131之間，以提供彈性支撐；又于支架132、懸浮板130及外框131之間更具有至少一空隙135，用以供流體流通。于本實施例中，懸浮板130、外框131以及四支架132是可為但不限為一體成型的結構，且可由一金屬板所構成，例如可由不銹鋼材質所構成，但不以此為限，即壓電致動器13是由壓電板133與金屬板粘合而成，但不以此為限。于一些實施例中，壓電板133是為一壓電陶瓷板，但不以此為限，于另一些實施例中，壓電板133亦可為多個層片狀結構堆疊而成，即其亦可由多個壓電陶瓷板堆疊組裝而成，是以其是可依照實際施作情形而任施變化。

如圖1C所示，懸浮板130的第一表面130b與外框131的第一表面131b及支架132的第一表面132b為平整的共平面結構，同時，懸浮板130的第二表面130a與外框131的第二表面131a及支架132的第二表面132a亦同樣為平整的共平面結構，且以本實施例為例，其中懸浮板130是為方形的結構，且該懸浮板130的長度是介于0.1nm至1m之間，且其較佳值為2cm至20cm之間，寬度亦介于0.1nm至1m之間，且其較佳值為2cm至20cm之間，且厚度是介于0.1nm至1m之間，其較佳值為2cm至20cm之間，但不以此為限。且該外框的厚度是與該懸浮板130的厚度相同，即為介于0.1nm至1m之間，其較佳值為2cm至20cm之間，但不以此為限。以及，壓電板133的邊長不大于懸浮板130的邊長，故其且壓電板131的長度是介于0.1nm至1m之間，且其較佳值為2cm至20cm之間，寬度亦介于0.1nm至1m之間，且其較佳值為2cm至20cm之間，且厚度是介于0.1nm至50mm之間，其較佳值為1mm至20mm之間，但不以此為限。

請參閱圖1A、圖1B及圖1D，圖1D是為圖1A的剖面結構示意圖。如圖1B所示，當本案的空氣馬達1的進氣板11、共振片12、壓電致動器13、絕緣片141、導電片15、另一絕緣片142及集氣板16等依序堆疊組裝后，其外觀型態則會如圖1A所示，至于其內部結構則會如圖1D所示，可見空氣馬達1于共振片12與壓電致動器13之間具有一間隙，該間隙是可由填充膠層136所達成，或是透過其他結構上的設計所構成，借以定義形成第一腔室121，用以暫存氣體，且第一腔室121可透過壓電致動器13的空隙135而與壓電致動器13與集氣板16之間定義出的集氣腔室162相連通；借此，當壓電致動器13受驅動時，外界的氣體則可由進氣板11上的至少一進氣孔110進入，流經共振片12，以進入第一腔室121內，并再向下傳輸至集氣腔室162內。

請同時參閱圖1及圖2，圖2為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的N邊形柱狀體之外觀示意圖。如圖1A至圖1D所示，本案第一較佳實施例的空氣馬達1的本體10是為一單體結構，且該單體結構是為一柱狀體，且該實施例中的柱狀體是為方形柱狀體，然該柱狀體的實施態樣并不以此為限，其是可為N邊形柱狀體或是曲線形柱狀體的其中之一，且該N值是大于或等于3。于此等實施例中，柱狀體的兩端面是為相互對應的底面及頂面，且于該底面及該頂面之間的任一橫切面的幾何形狀均相同。舉例來說，如圖2所示，其顯示本案的空氣馬達的本體是可為(a)、(b)、(c)、(d)、(e)的五種不同態樣的N邊形柱狀體A、B、C、D、E，其中N邊形柱狀體A是為三角形柱狀體的型態、N邊形柱狀體B是為四角柱狀體的型態、N邊形柱狀體C是為五角形柱狀體的型態，N邊形柱狀體D是為六角形柱狀體、N邊形柱狀體、E是為八角形柱狀體的型態，且其各分別具有頂面A0、B0、C0、D0、E0及底面A1、B1、C1、D1、E1，然無論其柱狀體的型態為何，在其底面A1、B1、C1、D1、E1及頂面A0、B0、C0、D0、E0之間的任一橫切面的幾何形狀均是相同的。當然，除前述這些型態之外，三角形柱狀體更進一步細分為正三角形柱狀體、鈍角三角形柱狀體或狹角三角形柱狀體的其中之一；且于另一較佳實施例中，其柱狀體是為方形柱狀體，亦可進一步細分為正方形柱狀體或是長方形柱狀體、菱形柱狀體等；甚至于可為其他多邊形柱狀體，例如十二邊形柱狀體、或是不規則多邊形柱狀體…等均可被包含在本案的應用范圍中，即這些多邊形的柱狀體型態是可依照實際需求而任施變化。

請參閱圖3，其為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的曲線形柱狀體之外觀示意圖。如圖所示，本案的本體的柱狀體亦可為(a)、(b)所示的不同態樣的曲線形柱狀體F、G，其中曲線形柱狀體F是為半球形柱狀體、曲線形柱狀體G則為半橢圓形柱狀體，當然，除此之外，曲線柱狀體更可為不規則曲面柱狀體。

請同時參閱圖4及圖5，圖4為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的N邊形錐狀體之外觀示意圖，圖5為本案其他較佳實施例的空氣馬達的本體的曲線錐狀體之外觀示意圖。如圖4及圖5所示，于此等實施態樣中，空氣馬達的本體同樣亦為一單體結構，惟此單體結構是為一錐狀體，該錐狀體可為一N邊形錐狀體及一曲線錐狀體的其中之一，且該N值是大于或等于3。且由于其單體結構的型態是為錐狀體，是以于其兩端則為相互對應的底面及頂部，且該底面及該頂部的表面積不同。舉例來說，如圖4所示，其中態樣(a)所示的N邊形錐狀體H則為三角形錐狀體、態樣(b)所示的N邊形錐狀體I為四角錐狀體、態樣(c)所示的N邊形錐狀體J為五角形錐狀體；當然，其中三角形錐狀體亦可進一步細分為正三角形錐狀體、鈍角三角形錐狀體或狹角三角形錐狀體的型態、方形錐狀體亦可細分為正方形錐狀體或長方形錐狀體的型態，且除前述這些N邊形錐狀體的型態之外，舉凡八角形錐狀體、十二邊形錐狀體或不規則多邊形錐狀體…等均在本案保護范圍之內。至于圖5，其即為空氣馬達的本體為曲線錐狀體的實施態樣，且該曲線錐狀體K是為半球形錐狀體的型態，然而除此之外，其亦可為半橢圓形錐狀體或不規則曲面錐狀體，均不以此為限。

由前述這些多種實施態樣可見，本案的空氣馬達的本體是可因應其所應用的器材及設備的需求，而變更其本體之外觀型態的設計，然無論該本體之外觀型態如何變化，其內部所設置的結構仍與第一較佳實施例之內部結構相同，僅其外部輪廓有可能因應本體的型態改變而對應變更，然其結構、設置方式、作動方式及功能均為相同，且不受外觀型態改變的影響。

請參閱圖6，其為本案另一較佳實施例的多個空氣馬達的本體組合成聯結體的組合方式示意圖。如前所述，本案的空氣馬達的本體是為一單體結構，是以當多個空氣馬達對應串接時，則可將多個單體結構之間借由串聯、并聯、串并聯或是堆疊的方式相互連結以構成由多個單體結構組合而成的聯結體，借由該聯結體以增加或調整其內部所傳輸的氣體壓力及氣體流量。舉例來說，如圖6的態樣(a)所示，其是由空氣馬達1及另一空氣馬達2的兩單體結構相互串聯而成；而態樣(b)則為同時組合串聯及并聯的聯結體，其中空氣馬達1及空氣馬達2的兩單體結構是為相互串聯、空氣馬達3及空氣馬達4的兩單體結構亦為相互串聯，然空氣馬達1、2與空氣馬達3、4之間的關系是為并聯，以構成同時組合串聯及并聯的聯結體。至于態樣(c)亦同樣為串聯所構成的聯結體，惟由空氣馬達1、2、3、4、5、6的單體結構是彼此相互串聯以構成一環狀形的聯結體。由此等實施態樣可見，此等聯結體是為多個單體結構所構成的組合式幾何形體，且該組合式幾何形體是為長條形、矩陣形、三角形、環狀形、蜂巢形或不規則形的其中之一，且均不以此為限。

由此可見，本案的本案的空氣馬達的本體雖為單體結構，然該單體結構是可因應不同需求而變更其外觀型態，且更可因應需求以組合多個空氣馬達的單體結構，進而以構成不同組合式幾何形體的聯結體，不僅可借由其組合方式的變化以增加其所傳輸的氣體壓力及氣體流量，且這些聯結體更具有廣泛的應用性，可提供更強的驅動力及多變的組合型態，以利于應用在醫療產業、電子產業、打印產業、能源工業、或是傳統產業的各種器材及設備中。

綜上所述，本案提供一種空氣馬達，其可應用于醫療產業、電子產業、打印產業、能源工業、或是傳統產業的各種器材及設備中，將電能轉變為動能，并利用該動能產生特定的氣體壓力及氣體流量，且其具有本體及設置于本體內的壓電致動器，該本體是可因應不同需求而設計制造出不同型態之外觀型態，且透過壓電致動器的驅動，以控制、驅動氣體流動，并可產生的氣體壓力是從10mmHg至10000mmHg，氣體流量是從0.1公升/min至1000公升/min，且更可組合多個空氣馬達的本體的單體結構，以構成聯結體，進而更可達到充足的驅動力，同時可具備體積可因應需求而改變、噪音低、應用性廣泛…等諸多優點。

本案得由熟知此技術的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利范圍所欲保護者。

【符號說明】

1、2、3、4、5、6：空氣馬達

10：本體

11：進氣板

110：進氣孔

12：共振片

120：中空孔洞

121：第一腔室

13：壓電致動器

130：懸浮板

130a：懸浮板的第二表面

130b：懸浮板的第一表面

130c：凸部

131：外框

131a：外框的第二表面

131b：外框的第一表面

132：支架

132a：支架的第二表面

132b：支架的第一表面

133：壓電陶瓷板

136：膠層

141、142：絕緣片

15：導電片

16：集氣板

16a：容置空間

160：表面

162：集氣腔室

168：側壁

A：空氣馬達的本體的N邊形柱狀體的三角形柱狀體

B：空氣馬達的本體的N邊形柱狀體的四角柱狀體

C：空氣馬達的本體的N邊形柱狀體的五角形柱狀體

D：空氣馬達的本體的N邊形柱狀體的六角形柱狀體

E：空氣馬達的本體的N邊形柱狀體的八角形柱狀體

F：空氣馬達的本體的曲線形柱狀體的半球形柱狀體

G：空氣馬達的本體的曲線形柱狀體的半橢圓形柱狀體

H：空氣馬達的本體的N邊形錐狀體的三角形錐狀體

I：空氣馬達的本體的N邊形錐狀體的四角錐狀體

J：空氣馬達的本體的N邊形錐狀體的五角形錐狀體

K：空氣馬達的本體的曲線錐狀體的半球形錐狀體

A0、B0、C0、D0、E0：頂面

A0、B0、C0、D0、E0：底面