具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/马达-发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/马达‑发电机，包括：至少二个彼此平行配置固设于一枢轴的盘式外转子，每一盘式外转子分别包括一个基体及偶数个永久磁铁，永久磁铁分别以两相同极性相对接的方式以枢轴为圆心均匀设置于基体，以及至少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；至少一组栏杆式定子，包括复数个长条状铁芯，分别以各自的两极分别接近对应前述两个盘式外转子的永久磁铁，以及上述永久磁铁数目大于前述铁芯数目的一倍且低于二倍，每一前述铁芯分别缠绕有一电动线圈绕组，供接受一交流的频率式驱动讯号磁化前述铁芯。

【技术实现步骤摘要】
具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/马达-发电机
本专利技术涉及一种外盘式马达，尤其是一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/马达-发电机。
技术介绍
图1为一种常见的外盘式马达1，永久磁铁2设置在马达外层的转子处，而电枢线圈3则缠绕于核心定子处的铁芯，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。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。一般而言，马达设置于定子处铁芯的数目需要大于设置在转子处永久磁铁的数目。在铁芯的数目较多的情况下，除了容易产生更多的热能之外，马达内的散热空间也会减少，进而使马达的能量转换效率降低。尤其，因为空间的限制，当铁芯数目较多时，每一铁芯上所能缠绕的线圈匝数因此受到限制，这也意味定子的体积无法进一步缩小，使得马达整体无法微型化。相反地，如果能减少铁芯数目，将可以在相同的空间中缠绕更多匝数的线圈，或者以较小的空间提供相同大小的磁场以及磁力线。另一方面，只要将马达反向运用，就是能将动能转换为电能的发电机。但同样地，发电机设置于定子处铁芯的数目也需要大于设置在转子处永久磁铁的数目，使得发电机的能量转换效率下降。如何以永久磁铁大于铁芯数目的配置方式，一方面缩减马达体积、增加磁力线密度，另方面提升马达的能量转换效率，并让永久磁铁的磁极和铁芯的间隙缩小，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，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
针对现有技术的上述不足，根据本专利技术的实施例，希望提供一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/马达-发电机，旨在实现以下目的：(1)藉由配置永久磁铁大于铁芯的数目比例，提高线圈匝数，使磁通密度提高，提升能量转换效率；(2)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；(3)作为马达时，藉由频率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；(4)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；(5)藉由每二个彼此平行配置的盘式外转子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。根据实施例，依照本专利技术所揭露的具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/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且垂直固设于上述枢轴的盘式外转子，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，前述永久磁铁分别以两相同极性相对接的方式以上述枢轴为圆心均匀设置于上述基体，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，以及至少两个自前述本体向相邻的本体延伸的枝芽部；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；上述永久磁铁数目大于前述铁芯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，供接受一交流的频率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组件，供测量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，提供上述交流的频率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频率式驱动讯号间，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。相对于现有技术，由于本专利技术一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/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，让永久磁铁的数目能够大于铁芯的数目比例，一方面可以藉由减少铁芯数目而增大铁芯周边的空间，增多相同体积马达中，每一铁芯所能缠绕的线圈匝数，提高磁通密度；另方面藉由减少空气隙的距离，且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频率式驱动讯号，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，结合永久磁铁数目大于铁芯数目的一倍且低于二倍的结构特点，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为常见的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为本专利技术具有多永久磁铁对顺向外转子的马达的第一较佳实施例的立体示意图(说明盘式外转子与栏杆式定子的相对关系)。图3为本专利技术第一较佳实施例的立体分解示意图(说明盘式外转子、永久磁铁及铁芯的立体组合结构)。图4为图3的永久磁铁和铁芯-线圈立体分解示意图。图5为图4的永久磁铁和铁芯-线圈立体组合示意图。图6为图4实施例永久磁铁的磁力线分布侧视示意图。图7为图5实施例致能控制器提供的频率式驱动讯号示意图(说明相邻线圈绕组所接收频率式驱动讯号相位差关系)。图8为本专利技术具有多永久磁铁对顺向外转子的马达-发电机第一较佳实施例的永久磁铁和铁芯-线圈立体组合示意图。图9为本专利技术具有多永久磁铁对顺向外转子的马达-发电机第二较佳实施例的永久磁铁和铁芯-线圈立体组合示意图。图10为图9实施例中的单一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11为本专利技术具有多永久磁铁对顺向外转子的马达-发电机第三较佳实施例的永久磁铁和铁芯-线圈立体组合示意图。其中：1为外盘式马达；2为永本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达，其特征是，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且垂直固设于上述枢轴的盘式外转子，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，前述永久磁铁分别以两相同极性相对接的方式以上述枢轴为圆心均匀设置于上述基体，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异磁极彼此相对设置；/n至少一组栏杆式定子，包括复数个长条状铁芯，每一前述铁芯分别沿着平行上述轴向彼此平行排列，且均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，前述该组栏杆式定子的每一前述铁芯，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，以及上述永久磁铁数目大于前述铁芯数目的一倍且低于二倍，每一前述铁芯分别缠绕有一电动线圈绕组，供接受一交流的频率式驱动讯号磁化前述铁芯；/n至少一个转子位置感测组件，供测量上述盘式外转子的永久磁铁位置，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，提供上述交流的频率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频率式驱动讯号间，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线圈绕组间的前述相位差总和为360度的非零整数倍。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达，其特征是，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且垂直固设于上述枢轴的盘式外转子，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，前述永久磁铁分别以两相同极性相对接的方式以上述枢轴为圆心均匀设置于上述基体，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异磁极彼此相对设置；
至少一组栏杆式定子，包括复数个长条状铁芯，每一前述铁芯分别沿着平行上述轴向彼此平行排列，且均匀分布于一个以上述枢轴为圆心的圆管处，前述该组栏杆式定子的每一前述铁芯，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，以及上述永久磁铁数目大于前述铁芯数目的一倍且低于二倍，每一前述铁芯分别缠绕有一电动线圈绕组，供接受一交流的频率式驱动讯号磁化前述铁芯；
至少一个转子位置感测组件，供测量上述盘式外转子的永久磁铁位置，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，提供上述交流的频率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频率式驱动讯号间，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线圈绕组间的前述相位差总和为360度的非零整数倍。


2.如权利要求1所述的具有多永久磁铁对顺向外转子的马达，其特征是，每一上述铁芯为复数硅钢片。


3.如权利要求1所述的具有多永久磁铁对顺向外转子的马达，其特征是，上述栏杆式定子进一步包括一个固持上述各铁芯的非导磁定子基座。


4.如权利要求1所述的具有多永久磁铁对顺向外转子的马达，其特征是，进一步包括一个连结至上述栏杆式定子的马达外壳。


5.如权利要求1所述的具有多永久磁铁对顺向外转子的马达，其特征是，进一步包括：
一个平行上述盘式外转子且与前述盘式外转子结构相同并且呈共枢轴配置的辅助盘式外转子，前述辅助盘式外转子设置于上述二个盘式外转子的外侧；
一组设置于前述二个盘式外转子之一和上述辅助盘式外转子间的辅助栏杆式定子，该辅助栏杆式定子和上述栏杆式定子结构相同且呈共枢轴配置，该辅助栏杆式定子并受上述致能控制器致能磁化。


6.一种具有多永久磁铁对顺向外转子的马达/发电机，其特征是，包括：
至少一根沿一轴向延伸的...

【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