具有栏杆式定子的盘式马达/发电机制造技术

具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，包括一沿轴向延伸的枢轴；复数平行配置的盘式外转子，分别包括一基体及偶数永久磁铁，基体中心垂直固设于枢轴，相邻永久磁铁以同极性相对方式均匀排列，盘式外转子的永久磁铁相同磁极彼此相对；栏杆式定子，包括复数枝芽状铁芯，铁芯本体平行枢轴均匀分布于以枢轴为心的圆管，并以两极分别对应永久磁铁，铁芯数目大于永久磁铁一倍且低于二倍，每一铁芯正交延伸至少二枝芽部，隔一狭缝对应相邻铁芯；及一致能控制器，提供交流时脉式驱动讯号，相邻的时脉式驱动讯号具有均匀相位差，相位差总和为360度的正整数倍。

Disc motor / generator with rail stator

【技术实现步骤摘要】
具有栏杆式定子的盘式马达/发电机
一种外盘式马达，尤其是一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机。
技术介绍
一种常见的永磁式交流伺服马达9，如图1所示，是把永久磁铁91设置在马达外层的转子处，而将电枢线圈93设置于核心的定子处，无论是电流经过电枢线圈因电阻而发热，或是在换相过程中发生电流跳接时的骤热，都难以轻易散出；且因受限于内外层包覆式的结构设计，使得面对输出扭力变更、安装空间限制等问题时，其应变的弹性也减少了。另方面，由于马达运行主要是依赖磁力的异极相吸和同极相斥，磁力线的分布在马达运行中占有决定性的影响。因为空气的磁阻甚高，如果永磁装置和线圈中的铁芯，在封闭回路中所占途径比例越低，经过的空气区域越长，磁阻将大幅升高，磁通因而分散，作用的效率也随之降低。一种公知盘式发电机8，如图2所示，虽揭露有盘式外转子81的马达结构，但对上述的发热及耗能问题并无适当解答。此外，永久磁铁和线圈83的数目未曾妥善匹配，也将导致磁回路无法均匀作用，在每一作用周期中，都可能造成出力忽大忽小的转动不均匀状况。另方面，马达只要反向运用动能转换为电能，就是发电机。但同样地，如何妥善利用线圈和永久磁铁的互动，使得动能所引起的磁感应，可以被有效转换为电能输出储存，也需要良好的结构设计，使得磁铁和铁芯间的磁阻降低。如何让永久磁铁的磁极和铁芯的间隙缩小，并且构成适当的磁回路，让磁通量集中在预期通路中而避免发散，并且妥善运用时变的驱动讯号，形成电磁铁和永久磁铁有效率地交互作用，藉此提升马达的能量转换效率，以及反向作为电动机时，同样提供较佳的能量转换效率，就是本专利技术所要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一目的，在于提供一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，藉由定子铁芯与转子永久磁铁的数目比例，确保空气间隙有效缩减，磁通路顺畅，达到减少发热及降低耗能的功效。本专利技术另一目的，在于提供一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，利用枝芽状铁芯间的狭缝狭小，达到降低磁阻，保持磁通路顺畅，让发电效率提升的功效。本专利技术再一目的，在于提供一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，作为马达时，藉由时脉式驱动讯号间的相位差，配合铁芯和永久磁铁的比例配置，让马达整体磁力驱动均匀，运转顺畅。本专利技术又一目的，在于提供一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，藉由盘式外转子的结构使具有电动线圈绕组和发电线圈绕组的定子不被包覆，易于散热而顺利延长马达/发电机组件的寿命。本专利技术又再一目的，在于提供一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，藉由每二个彼此平行配置的盘式外转子之间设置一组栏杆式定子的结构，可以依需要向前述外盘式转子的两外侧同轴扩充，达到不变更马达单体的规格设计，而能弹性因应输出扭力与安装空间的需求。依照本专利技术所揭露的具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，包括：至少一根沿一轴向延伸的枢轴；至少二个彼此平行配置的盘式外转子，每一前述盘式外转子分别包括一个基体及偶数个永久磁铁，且前述基体分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴，前述永久磁铁分别以两磁极设置于上述基体的方式设置于上述基体，且每一前述永久磁铁与上述枢轴最短距离点共同位于一个以上述枢轴为圆心的圆上，每两个相邻的前述永久磁铁以相同极性相对接的方式串联并相对上述枢轴均匀排列，以及前述至少二个接近的盘式外转子的前述永久磁铁的相同磁极彼此相对设置；至少一组栏杆式定子，包括复数个枝芽状铁芯，每一前述铁芯分别包括一根沿着平行上述轴向彼此平行排列的本体，以及至少两个大致正交于前述本体的枝芽部；其中，前述所有本体均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，每一前述铁芯的前述枝芽部均隔一狭缝对应邻接前述铁芯中相邻于该铁芯者；前述该组栏杆式定子的每一前述本体，分别以各自的两极分别接近对应前述两个盘式外转子的上述永久磁铁，以及前述铁芯数目大于上述永久磁铁数目的一倍且低于二倍，每一前述本体分别缠绕有一电动线圈绕组，供接受一交流的时脉式驱动讯号磁化前述铁芯，每一前述铁芯的前述枝芽中的至少一者分别缠绕有一发电线圈绕组；至少一个转子位置感测元件，供量测上述盘式外转子的上述永久磁铁位置，并输出至少一个位置讯号；一个致能控制器，依据所收到的前述位置讯号，提供上述交流的时脉式驱动讯号至上述电动线圈绕组，并使得每两相邻前述电动线圈绕组的时脉式驱动讯号间，分别具有一均匀的相位差，且所有该组栏杆式定子的所有相邻电动线圈绕组间的前述相位差总和为360度的非零整数倍；及一组电能回收回路，供接收上述发电线圈绕组所发电能。由于本专利技术一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机包含了至少二个彼此平行配置的盘式外转子及至少一组栏杆式定子，藉由外转子与定子相互间的巧妙配置及至少一根枢轴的串接，一方面减少空气隙的距离，使得磁通量主要经过铁芯和永久磁铁达成回路，磁阻被大幅降低；另方面枝芽状铁芯和相邻的枝芽状铁芯间，具有磁阻的狭缝同样被局限至极小，使得作为发电机时，磁通路仍能保持畅通，磁阻降低，发电效率藉此提升；且由于永久磁铁和铁芯的数目相互匹配，共同构成磁回路，搭配彼此具有特定相位差的时脉式驱动讯号，让转子的运转顺畅；加上外盘式马达散热容易，马达组件寿命得以延长，进一步藉由辅助盘式外转子及辅助栏杆式定子的扩充，使得本专利技术不需变更马达单体的规格设计，就能弹性调整输出扭力与因应安装空间的需求；尤其，藉由外转子上的每两个相邻的永久磁铁以相同极性相对接的方式设置并相对前述枢轴均匀排列，且每二个接近的盘式外转子的永久磁铁的相异磁极彼此相对设置，以及栏杆式定子的每一铁芯分别以各自的两极分别接近对应两个盘式外转子的永久磁铁，结合铁芯数目大于永久磁铁数目的一倍且低于二倍的结构特点，每一永久磁铁都恰好搭配一个完整磁回路，有效提升马达/发电机的能量转换效率，并且达成减少发热及降低耗能的功效，进而达成以上所述所有目的。附图说明图1为公知具有外转子的马达的结构侧视示意图，用以说明马达定子与转子的相对位置关系。图2为公知技术盘式电动机的架构示意图，用以说明其主要构成元件及其相对关系。图3为本专利技术具有栏杆式定子的盘式马达/发电机第一较佳实施例的部分立体组合示意图，说明栏杆式定子的铁芯-线圈立体组合结构。图4为图3实施例的部分立体组合示意图，说明盘式外转子的永久磁铁和栏杆式定子的相对关系。图5为图4的俯视示意图，说明盘式外转子的永久磁铁和栏杆式定子的相对关系。图6为图5栏实施例杆式定子中的单一枝芽状铁芯和电动线圈绕组以及发电线圈绕组立体关系示意图。图7为图4实施例永久磁铁的磁力线分布侧视示意图。图8为图4实施例致能控制器提供的时脉式驱动讯号示意图，说明相邻线圈绕组所接收时脉式驱动讯号相位差关系。图9为图4实施例应用于电动单车的致动车轮示意图。图10为本专利技术第二较佳实施例的立体组合示意图，说明盘式外转子和栏杆式定子的相对关系。图11为图10实施例的部分立体组合示意图，说明栏杆式定子的铁芯-线圈立体组合结构。图12为图10实施例的俯视示意图，说明的盘式外转子的永久磁铁和栏杆式定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，其特征在于，包括：/n至少一根沿一轴向延伸的枢轴；/n至少二个彼此平行配置的盘式外转子，每一前述盘式外转子分别包括一个基体及偶数个永久磁铁，且前述基体分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴，前述永久磁铁分别以两磁极设置于上述基体的方式设置于上述基体，且每一前述永久磁铁与上述枢轴最短距离点共同位于一个以上述枢轴为圆心的圆上，每两个相邻的前述永久磁铁以相同极性相对接的方式串联并相对上述枢轴均匀排列，以及前述至少二个接近的盘式外转子的前述永久磁铁的相同磁极彼此相对设置；/n至少一组栏杆式定子，包括复数个枝芽状铁芯，每一前述铁芯分别包括一根沿着平行上述轴向彼此平行排列的本体，以及至少两个大致正交于前述本体的枝芽部；/n其中，前述所有本体均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，每一前述铁芯的前述枝芽部均隔一狭缝对应邻接前述铁芯中相邻于该铁芯者；前述该组栏杆式定子的每一前述本体，分别以各自的两极分别接近对应前述两个盘式外转子的上述永久磁铁，以及前述铁芯数目大于上述永久磁铁数目的一倍且低于二倍，每一前述本体分别缠绕有一电动线圈绕组，供接受一交流的时脉式驱动讯号磁化前述铁芯，每一前述铁芯的前述枝芽中的至少一者分别缠绕有一发电线圈绕组；/n至少一个转子位置感测元件，供量测上述盘式外转子的上述永久磁铁位置，并输出至少一个位置讯号；/n一个致能控制器，依据所收到的前述位置讯号，提供上述交流的时脉式驱动讯号至上述电动线圈绕组，并使得每两相邻前述电动线圈绕组的时脉式驱动讯号间，分别具有一均匀的相位差，且所有该组栏杆式定子的所有相邻电动线圈绕组间的前述相位差总和为360度的非零整数倍；及/n一组电能回收回路，供接收上述发电线圈绕组所发电能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有栏杆式定子的盘式马达/发电机，其特征在于，包括：
至少一根沿一轴向延伸的枢轴；
至少二个彼此平行配置的盘式外转子，每一前述盘式外转子分别包括一个基体及偶数个永久磁铁，且前述基体分别以其对称中心垂直固设于上述枢轴，前述永久磁铁分别以两磁极设置于上述基体的方式设置于上述基体，且每一前述永久磁铁与上述枢轴最短距离点共同位于一个以上述枢轴为圆心的圆上，每两个相邻的前述永久磁铁以相同极性相对接的方式串联并相对上述枢轴均匀排列，以及前述至少二个接近的盘式外转子的前述永久磁铁的相同磁极彼此相对设置；
至少一组栏杆式定子，包括复数个枝芽状铁芯，每一前述铁芯分别包括一根沿着平行上述轴向彼此平行排列的本体，以及至少两个大致正交于前述本体的枝芽部；
其中，前述所有本体均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，每一前述铁芯的前述枝芽部均隔一狭缝对应邻接前述铁芯中相邻于该铁芯者；前述该组栏杆式定子的每一前述本体，分别以各自的两极分别接近对应前述两个盘式外转子的上述永久磁铁，以及前述铁芯数目大于上述永久磁铁数目的一倍且低于二倍，每一前述本体分别缠绕有一电动线圈绕组，供接受一交流的时脉式驱动讯号磁化前述铁芯，每一前述铁芯的前述枝芽中的至少一者分别缠绕有一发电线圈绕组；
至少一个转子位置感测元件，供量测上述盘式外转子的上述永久磁铁位置，并输出至少一个位置讯号；
一个致能控制器，依据所收到的前述位置讯号，提供上述交流的时脉式驱动讯号至上述电动线圈绕组，并使得每两相邻前述电动线圈绕组的时脉式驱动讯号间，分别具有一均匀的相位差，且所有该组栏杆式定子的所有相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄思伦，
申请(专利权)人：黄思伦，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71