CN106571720A - 混合式双转子马达结构 - Google Patents

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CN106571720A CN201510845274.5A CN201510845274A CN106571720A CN 106571720 A CN106571720 A CN 106571720A CN 201510845274 A CN201510845274 A CN 201510845274A CN 106571720 A CN106571720 A CN 106571720A
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Abstract

一种混合式双转子马达结构，其可包含定子、第一转子、第二转子、第一线圈及第二线圈。定子可包含多个定子齿。第一转子可与定子成径向设置。第二转子可与定子成径向设置。第一线圈可绕设于该些定子齿上。第二线圈可绕设于该些定子齿上，第二线圈可包含多个子线圈组，各个子圈线组包含多个子线圈，该些子线圈可为串联或并联，而该第二线圈的极对数可为第一线圈的极对数的整数倍。

Description

混合式双转子马达结构
技术领域
本发明涉及一种马达结构，特别是一种混合式双转子马达结构。
背景技术
一般而言，具双转子的马达则需要具备对应的双定子，各个定子上需要设置线圈以驱动对应的转子，然而，上述的设计会使马达的体积、重量及成本大幅增加，且由于设计上的缺失，上述的设计也无法在满足低速高扭力的情况下同时兼顾宽广转速域的需求。
而由于电动车的轮内驱动马达或一体式启动发电机(Integrated StarterGenerator，ISG)等等许多应用上有体积及重量的限制，又需要满足低速高扭力及并能同时兼顾宽广转速域，因此上述的设计已无法达到实际上的应用需求。
美国专利第US20130093276号揭露一种具有双转子的马达，其利用定子内的不导磁层防止多组线圈之间的相互干扰，然而，此前案虽然可以防止多组线圈之间的相互干扰，但其定子内需要设置不导磁层，因此也会使马达的体积、重量及成本增加。
美国专利第US7030528号揭露一种具有双转子的马达，其具备内定子、外定子、内转子及外转子的特殊结构，以防止设置于内定子的线圈与设置于外定子的线圈之间的相互干扰，然而，此前案虽然可以防止多组线圈之间的相互干扰，但由于其仍具备双定子结构，故无法有效地降低马达的体积、重量及成本。
美国专利第US6924574号揭露一种具有双转子的马达，其具备双转子及单定子的特殊结构，其虽然可以降低马达的体积、重量及成本，但设置于单定子上的多组线圈仍会相互干扰，且定子线圈配置方式限制较多，故使用上缺乏弹性。
因此，如何提出一种马达，能够有效改善现有技术的马达体积过大、重量过高、成本过高、使用上缺乏弹性及无法在体积及重量限制的情况下达到低速高扭力及宽广转速域的情况已成为一个刻不容缓的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种混合式双转子马达结构，以解决现有技术的双转子马达结构体积过大、重量过高、成本过高、使用上缺乏弹性及无法在体积及重量限制的情况下达到低速高扭力及宽广转速域的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种混合式双转子马达结构，其包含定子、第一转子、第二转子、第一线圈及第二线圈。定子包含多个定子齿。第一转子与定子成径向设置。第二转子与定子成径向设置。第一线圈绕设于该些定子齿上。第二线圈绕设于该些定子齿上，第二线圈包含多个子线圈组，各个子圈线组包含多个子线圈，该些子线圈为串联或并联，而该第二线圈的极对数为第一线圈的极对数的一整数倍。
在一实施例中，第一线圈的极对数大于或等于一对。
在一实施例中，子线圈组的数量为该整数倍的大于一的因数。
在一实施例中，该些子线圈组为串联。
在一实施例中，该些子线圈组为并联。
在一实施例中，当各个子线圈组的子线圈的数量为奇数，且沿定子的圆周的机械角的0-360度上或第一线圈的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个子线圈组的该些子线圈为串联。
在一实施例中，当各个子线圈组的子线圈的数量为偶数，且沿定子的圆周的机械角的0-360度上或第一线圈的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个子线圈组的该些子线圈为并联。
在一实施例中，当各个子线圈组的子线圈的数量为偶数，且沿定子的圆周的机械角的0-360度上或第一线圈的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个子线圈组的该些子线圈为串联。
在一实施例中，第一线圈与第二线圈为环形(Toroidal)线圈。
在一实施例中，由径向方向看，定子设置于第一转子及第二转子之间。
在一实施例中，由径向方向看，定子设置于第一转子及第二转子之外。
在一实施例中，由径向方向看，定子设置于第一转子及第二转子之内。
在一实施例中，第一转子与第二转子均为永磁式转子。
在一实施例中，第一线圈的极对数与第一转子的磁铁组的极对数的总和等于定子齿数，且第二线圈的极对数等于第二转子的磁铁组的极对数。
在一实施例中，第一线圈包含变极结构，变极结构包含多个切换元件，变极结构通过切换该些切换元件以改变第一线圈的极数。
在一实施例中，第二线圈包含变极结构，变极结构包含多个切换元件，变极结构通过切换该些切换元件以改变第二线圈的极数。
在一实施例中，第一转子与第二转子中之一为永磁式转子，而第一转子与第二转子中的另一个为感应式转子。
在一实施例中，混合式双转子马达结构还包含减速机及换流器，换流器连结于定子的第一线圈及第二线圈以驱动第一转子及第二转子，而第一转子连结于轮轴，第二转子连结于减速机的输入端，减速机的输出端则连结于轮轴。
在一实施例中，减速机的减速比的比值等于第一转子的磁铁组的极对数与第二转子的磁铁组的极对数的比值。
在一实施例中，混合式双转子马达结构还包含第一开关及第二开关，换流器透过第一开关连结于定子的第一线圈，并透过第二开关连结于定子的第二线圈。
本发明的技术效果在于：
(1)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可具备双转子及单定子，且定子中不需要设置不导磁层，因此混合式双转子马达结构的体积、重量及成本可以进一步降低。
(2)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可利用特殊的线圈配置来使多组线圈间的磁通链结降到最低，使多组线圈可以更容易独立地被驱动，故可以使马达的效能达到最佳化。
(3)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可利用的定子可具有多种不同的线圈配置，使混合式双转子马达结构可以具备不同的动力特性，因此应用更为广泛，使用上更具弹性。
(4)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可包含减速机等结构，因此双转子可仅透过一组换流器来驱动，故可以进一步降低混合式双转子马达结构的体积、重量及成本，且能够提供更多不同的动力特性。
(5)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可在定子上同时设置二组线圈，且二组线圈之间不会相互干扰，故可视情况地针对二组线圈分别进行激磁以驱动双转子，以分别提供高扭力及高功率等不同的特性，故能达到低速高扭力及并能同时兼顾宽广转速域的需求。
(6)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可在不提高整体功率的前提下达到低速高扭力，因此即使应用上有空间及重量的限制，本发明的混合式马达仍然可以发挥极佳的效能，故很适合应用于电动车的轮内驱动马达或一体式启动发电机(Integrated Starter Generator，ISG)等等具有空间及重量限制的应用。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第一示意图；
图2为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第二示意图；
图3为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第三示意图；
图4为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第四示意图；
图5为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第五示意图；
图6为本发明的混合式双转子马达结构的第二实施例的示意图；
图7为本发明的混合式双转子马达结构的第三实施例的示意图；
图8为本发明的混合式双转子马达结构的第四实施例的示意图。
其中，附图标记
1 混合式双转子马达结构
11 定子
111 定子齿
12A 第一转子
12B 第二转子
13A 第一线圈
13B 第二线圈
14A 第一磁铁组
14B 第二磁铁组
15 减速机
16 换流器
17A、17B 开关
18 轮轴
SG1-SG2 子线圈组
S1-S6 子线圈
AR1-AR2 箭头
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
以下将参照相关图式，说明依本发明的混合式双转子马达结构的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同元件系以相同的符号标示来说明。除此之外，本发明还可以广泛地在其他的实施例中施行。也就是说，本发明的范围不受已提出的实施例的限制，而以本发明提出的权利要求范围为准。
其次，当本发明的实施例图示中的各元件或步骤以单一元件或步骤描述说明时，不应以此作为有限定的认知，即如下的说明未特别强调数目上的限制时本发明的精神与应用范围可推及多数个元件或结构并存的结构与方法上。另外，在本说明书中，各元件的不同部分并没有完全依照尺寸绘图，某些尺度与其他相关尺度相比或有被夸张或是简化，以提供更清楚的描述以增进对本发明的理解。而本发明所沿用的现有技艺，在此仅做重点式的引用，以助本发明的阐述。
请参阅图1，其为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第一示意图。如图所示，混合式双转子马达结构1可包含定子11、第一转子12A、第二转子12B、第一线圈13A、第二线圈13B及第一磁铁组14A第二磁铁组14B。
定子11可包含多个定子齿111；第一转子12A可与定子11成径向设置，第一磁铁组14A可设置于第一转子12A的内表面的周围；第二转子12B与定子11成径向设置，第二磁铁组14B可设置于第二转子12B的内表面的周围，在本实施例中，由径向方向看，定子11可设置于第一转子12A及第二转子12B之内；在本实施例中，第一转子12A与第二转子12B可均为永磁式转子；在其它较佳的实施例中，第一转子12A与第二转子12B中之一可为永磁式转子，而另一个可为感应式转子。
第一线圈13A可绕设于该些定子齿111上。第二线圈13B可绕设于该些定子齿111上。其中，第二线圈13B可包含多个子线圈组，该些子线圈组可为串联或并联，各个子圈线组包含多个子线圈，该些子线圈可为串联或并联，而第二线圈13B的极对数可为第一线圈13A的极对数的一整数倍。第一线圈13A与第二线圈13B可以为各式各样不同的形式，如环形(Toroidal)线圈等等。
此外，第一线圈13A可包含变极结构，变极结构可包含多个切换元件，并通过切换该些切换元件以改变第一线圈13A的极数；同样的，第二线圈13B可包含变极结构，变极结构可包含多个切换元件，并可通过切换该些切换元件以改变第二线圈13B的极数。因此，混合式双转子马达结构1通过整合此特殊的变极结构以提供更多不同的动力特性，而上述的变极结构的详细技术内容已于台湾专利申请号第101129353号揭露，故不在此多加赘述。
请参阅图2及图3，其为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第二示意图及第三示意图。图2及图3例示了本实施例的三相线圈的绕线的示意图。
由于本发明所提出的电机架构的定子具有多个线圈，因此，如此透过合适的磁极关系，使多个线圈之间的磁通链结能够降到最低也成为了一个重要课题，如此则可以维持马达驱动时良好的独立性以分别独立地驱动第一转子12A及第二转子12B，进而达到精准的马达控制。
如图2分别例示了本实施例第一线圈13A的U相、V相及W相的绕线方式，其极对数S1为1。如图3分别例示了本实施例第二线圈13B的U相、V相及W相的绕线方式，其极对数S2为4，故第二线圈13B的极对数S2为第一线圈13A的极对数S1的4倍。
也就是说，在第一线圈13A的极对数S1等于1时，第二线圈13B的极对数S2需要为第一线圈13A的极对数S1的大于1的整数倍，即：
第一线圈的极对数S1＝1；
第二线圈的极对数S2＝n(n>1)；
在本实施例中，第一线圈13A的极对数S1与第一磁铁组14A的极对数的总和可等于定子11的定子齿111的数量，且第二线圈13B的极对数S1等于第二磁铁组14B的极对数，如此也可有效地减少第一线圈13A及第二线圈13B之间的磁通链结。
而在其它较佳的实施例中，第一线圈13A的极对数S1可大于1，同样的，第二线圈13B的极对数S2需要为第一线圈13A的极对数S1的大于1的整数倍，即：
第一线圈的极对数S1＝q(q>1)；
第二线圈的极对数S2＝nq(n>1)；
当然，上述仅为举例，在其它较佳的实际例中，第一线圈13A的极对数S1及第二线圈13B的极对数S2还可以有多种不同的配置，本发明并不以此为限。
由上述可知，为了能够有效地降低第一线圈13A及第二线圈13B之间的磁通链结，本实施例提及了上述几种较佳的线圈设置。其中，在本实施例中，第二线圈13B的极对数可为第一线圈13A的极对数的一整数倍，第一线圈13A的极对数可大于或等于一对。除此之外，第二线圈13B的子线圈组的数量可为该整数倍的大于一的因数。例如，若第一线圈13A的极对数为S1，而第二线圈13B的极对数为S2，则第二线圈13B的子线圈组的数量则为S2/S1的大于一的因数；若S2/S1＝6，则第二线圈13B的子线圈组的数量则可以为2、3或6。
透过上述的设置，可使本发明的混合式双转子马达结构的第一线圈13A及第二线圈13B之间的磁通链结降低，如此则可以维持马达驱动时良好的独立性，使操控时能够同时对第一转子12A及第二转子12B进行独立控制，进而达到精准的马达控制，以提供更佳的效能。
此外，由于第一线圈13A及第二线圈13B之间的磁通链结已有效地降低，定子11也不需要设置不导磁层，使混合式双转子马达结构1的体积、重量及成本大幅降低。当然，上述的设置仅为举例，线圈的绕线可依实际应用的需求而改变，本发明并不以此为限。
请参阅图4及图5，其为本发明的混合式双转子马达结构的第一实施例的第四示意图及第五示意图。图4及图5例示了本实施例较佳的线圈配置。
如同上述，为了维持马达驱动时良好的独立性，进而达到精准的马达控制，使操控时能够同时对第一转子12A及第二转子12B进行独立控制，使多个线圈之间的磁通链结降到最低变的极为重要，而本实施例透过子线圈的特殊串联并联关系可进一步降低多个线圈之间的磁通链结，本实施例中举例说明了数种较佳的方式。
如图4所示，第一线圈13A的极对数为1，第二线圈13B的极对数为4，第二线圈13B可为三相线圈，即U相、V相及W相，这里以第二线圈13B的U相为例，其可包含4个子线圈S1-S4，该些子线圈S1-S4可绕设于定子11上，任何一个子线圈可与其对应的子线圈并联，以形成一子线圈组，且各个子线圈组的子线圈数量为2(偶数)，使第二线圈13B包含多个子线圈组SG1-SG2，该些子线圈组SG1-SG2之间可为并联。
如图所示，第二线圈13B包含4个子线圈S1-S4，子线圈S1与对应的子线圈S3并联形成一个子线圈组SG1，子线圈S2与对应的子线圈S4并联形成一个子线圈组SG2，子线圈组SG1与子线圈组SG2并联，图中箭头AR1所示的定子圆周方向为电气角0-360度。
由上述可知，较佳的，当各个子线圈组SG1、SG2的子线圈的数量为偶数，且沿定子11的圆周的机械角的0-360度上或第一线圈13A的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个子线圈组SG1、SG2的该些子线圈可为并联，而该些子线圈组SG1、SG2之间可为并联。当然，在另一较佳的实施例中，该些子线圈组SG1、SG2之间可为串联。而在其它较佳的实施例中，各个子线圈组SG1、SG2的该些子线圈也可为串联，而该些子线圈组SG1、SG2之间则可为串联或并联。
当然，其它较佳的实施例中，各个子线圈组SG1、SG2的该些子线圈可为串联，子线圈组SG1与子线圈组SG2则可以是以串联或并联的方式连结。
如图5所示，第一线圈13A的极对数为1，第二线圈13B的极对数为6，第二线圈13B可为三相线圈，即U相、V相及W相，这里以第二线圈13B的U相为例，其可包含多个子线圈S1-S6，该些子线圈S1-S6可绕设于定子11上，使第二线圈14可包含多个子线圈组SG1-SG2，且各个子线圈组的子线圈数量为3(奇数)，该些子线圈组SG1-SG2之间可为并联，第二线圈14的极对数可为各个子线圈组SG1-SG2的子线圈数量的整数倍。
如图所示，第二线圈13B包含6个子线圈S1-S6组成二个子线圈组SG1-SG2，子线圈S1、子线圈S3及子线圈S5串联形成一个子线圈组SG1，子线圈S2、子线圈S4及子线圈S6串联形成一个子线圈组SG2，子线圈组SG1与子线圈组SG2并联，图中箭头AR2所示的定子11圆周方向为机械角0-360度。
由上述可知，较佳的，当各个子线圈组SG1、SG2的子线圈的数量为奇数，且沿定子11的圆周的机械角的0-360度上或第一线圈13A的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个子线圈组SG1、SG2的该些子线圈可为串联，而该些子线圈组SG1、SG2之间可为并联。当然，在另一较佳的实施例中，该些子线圈组SG1、SG2之间可为串联。
当然，其它较佳的实施例中，各个子线圈组SG1、SG2的该些子线圈可为并联，子线圈组SG1与子线圈组SG2则可以是以串联或并联的方式连结。
综合上述，为了维持马达驱动时良好的独立性，以分别独立地驱动第一转子12A及第二转子12B，进而达到精准的马达控制，本发明的实施例提出了几个子线圈的较佳的串并联原则。当第一线圈13A极对数S1＝1时，若第二线圈14有n个子线圈，其中n>1，至少有s种串联方式，而s为n不等于一的因数的数量，该因数的集合为A＝{n1,n2,……,ns}。例如n＝4时，n1＝4，n2＝2，s＝2。如ni＝k时，该k个子线圈的位置需平均分布于定子11的圆周上，即机械角的0-360度上或第一线圈13A的磁场的电气角的0至360度，且该k个子线圈可彼此串联或并联，而串联的子线圈之间则可为并联或串联。
第一线圈极对数S1>1时，若第二线圈有nq个子线圈，其中n>1，至少有s种串联方式，而s为n不等于一的因数的数量，该因数的集合为A＝{n1,n2,……,ns}。例如n1＝4时，n2＝2，s＝2。如ni＝k时，该k个子线圈的位置需平均分布于定子11上第一线圈13A产生的磁场的电气角圆周上，即电气角由0至360度，且该k个子线圈可彼此串联或并联，而串联的子线圈之间则可为并联或串联。
透过上述的设置，可使本发明的混合式双转子马达结构1的第一线圈13A及第二线圈13B之间的磁通链结降低，如此则可以维持马达驱动时良好的独立性，使操控时能够同时对第一转子12A及第二转子12B进行独立控制，进而达到精准的马达控制，以提供更佳的效能。
又，透过上述的设置，混合式双转子马达结构1的定子11可具有多种不同的线圈配置，使混合式双转子马达结构1可以具备不同的动力特性，因此应用更为广泛，使用上更具弹性。
此外，由于第一线圈13A及第二线圈13B之间的磁通链结已有效地降低，定子11也不需要设置不导磁层，使混合式双转子马达结构1的体积、重量及成本大幅降低。
请参阅图6，其为本发明的混合式双转子马达结构的第二实施例的示意图。如图所示，混合式双转子马达结构1可包含定子11、第一转子12A、第二转子12B、第一线圈13A、第二线圈13B及第一磁铁组14A第二磁铁组14B。
定子11可包含多个定子齿111；第一转子12A可与定子11成径向设置，第一磁铁组14A可设置于第一转子12A的外表面的周围；第二转子12B可与定子11成径向设置，第二磁铁组14B可设置于第二转子12B的外表面的周围。
与前述实施例不同的是，由径向方向看，在本实施例中，定子11可设置于第一转子12A及第二转子12B之外；同样的，在本实施例中，第一转子12A与第二转子12B可均为永磁式转子；在其它较佳的实施例中，第一转子12A与第二转子12B中之一可为永磁式转子，而另一个可为感应式转子。
第一线圈13A可绕设于该些定子齿111上。第二线圈13B可绕设于该些定子齿111上。其中，第二线圈13B可包含多个子线圈组，该些子线圈组可为串联或并联，各个子圈线组包含多个子线圈，该些子线圈可为串联或并联，而第二线圈13B的极对数可为第一线圈13A的极对数的一整数倍。第一线圈13A与第二线圈13B可以为各式各样不同的形式，如环形(Toroidal)线圈等等。
同样的，第一线圈13A可包含变极结构，变极结构可包含多个切换元件，并通过切换该些切换元件以改变第一线圈13A的极数；第二线圈13B也可包含变极结构，变极结构可包含多个切换元件，并可通过切换该些切换元件以改变第二线圈13B的极数。因此，混合式双转子马达结构1可通过整合此特殊的变极结构以提供更多不同的动力特性
如同上述，为了维持马达驱动时良好的独立性，进而达到精准的马达控制，使操控时能够同时对第一转子12A及第二转子12B进行独立控制，本实施例也可应用特殊的线圈配置。然而，本实施例的线圈配置可以与前述实施例类似，故不在此多加赘述。
请参阅图7，其为本发明的混合式双转子马达结构的第三实施例的示意图。如图所示，混合式双转子马达结构1可包含定子11、第一转子12A、第二转子12B、第一线圈13A、第二线圈13B及第一磁铁组14A第二磁铁组14B。
定子11的内表面及外表面可均包含多个定子齿111；第一转子12A可与定子11成径向设置，第一磁铁组14A可设置于第一转子12A的内表面的周围；第二转子12B可与定子11成径向设置，第二磁铁组14B可设置于第二转子12B的外表面的周围。
与前述实施例不同的是，在本实施例中，由径向方向看，定子11可设置于第一转子12A及第二转子12B之间；同样的，在本实施例中，第一转子12A与第二转子12B可均为永磁式转子；在其它较佳的实施例中，第一转子12A与第二转子12B中之一可为永磁式转子，而另一个可为感应式转子。
第一线圈13A可绕设于该些定子齿111上。第二线圈13B可绕设于该些定子齿111上。其中，第二线圈13B可包含多个子线圈组，该些子线圈组可为串联或并联，各个子圈线组包含多个子线圈，该些子线圈可为串联或并联，而第二线圈13B的极对数可为第一线圈13A的极对数的一整数倍。第一线圈13A与第二线圈13B可以为各式各样不同的形式，如环形(Toroidal)线圈等等。
同样的，第一线圈13A可包含变极结构，变极结构可包含多个切换元件，并可通过切换该些切换元件以改变第一线圈13A的极数；第二线圈13B也可包含变极结构，变极结构可包含多个切换元件，并可通过切换该些切换元件以改变第二线圈13B的极数。因此，混合式双转子马达结构1可通过整合此特殊的变极结构以提供更多不同的动力特性
如同上述，为了维持马达驱动时良好的独立性，进而达到精准的马达控制，使操控时能够同时对第一转子12A及第二转子12B进行独立控制，本实施例也可应用特殊的线圈配置。然而，本实施例的线圈配置可以与前述实施例类似，故不在此多加赘述。
值得一提的是，现有技术的双转子马达结构的定子需要设置不导磁层，以降低多个线圈之间的干扰，因此大幅地提高了其体积、重量及成本。相反的，在本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可具备双转子及单定子，且定子中不需要设置不导磁层，因此混合式双转子马达结构的体积、重量及成本可以进一步降低。
又，本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可利用特殊的线圈配置来使多组线圈间的磁通链结降到最低，使多组线圈可以更容易独立地被驱动，故可以使马达的效能达到最佳化。
本发明的一实施例中，现有技术的双转子马达结构由于设计上的缺失，故其定子无法具有多种不同的线圈配置，因此无法提供多种不同的动力特性。相反的，本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可利用的定子可具有多种不同的线圈配置，使混合式双转子马达结构可以具备不同的动力特性，因此应用更为广泛，使用上更具弹性。
此外，现有技术的双转子马达结构由于设计上的缺失，故无法满足低速高扭力及并能同时兼顾宽广转速域的需求。相反的，本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可在定子上同时设置二组线圈，且二组线圈之间不会相互干扰，故可视情况地针对二组线圈分别进行激磁以驱动双转子，以分别提供高扭力及高功率等不同的特性，故能达到低速高扭力及并能同时兼顾宽广转速域的需求。
另外，本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可以在不提高整体功率的前提下达到低速高扭力，因此即使应用上有空间及重量的限制，本发明的混合式双转子马达仍然可以发挥极佳的效能，故很适合应用于电动车的轮内驱动马达或一体式启动发电机等等具有空间及重量限制的应用。
请参阅图8，其为本发明的混合式双转子马达结构的第四实施例的示意图。如图所示，混合式双转子马达结构1可包含定子11、第一转子12A、第二转子12B、第一线圈13A、第二线圈13B、减速机15、换流器16、及开关17A、17B。
第一线圈13A及第二线圈13B可绕设于定子11上。换流器16可透过开关17A连结于第一线圈13A，并可透过开关17B连结于第二线圈13B以分别驱动第一转子12A及第二转子12B，而第一转子12A可连结于轮轴18，第二转子12B可连结于减速机15的输入端，而减速机15的输出端则可连结于轮轴18。
同样的，在本实施例中，轮轴18的转速为W，第二转子12B的磁铁组的极对数为第一转子12A的磁铁组的极对数的4倍，因此第二转子12B的电气角变化的速度也会是第一转子12A的电气角变化的速度的四倍。因此，在本实施例中，为了使第一转子12A、第二转子12B在同一个换流器16的驱动下能够达到使第一转子12A的三相线圈的反电动势与第二转子12B的三相线圈的反电动势同相的目的，本实施例的减速机15的减速比可以设计为1:4，也就是说，减速机15的减速比的比值可等于第一转子12A的磁铁组的极对数与第二转子12B的磁铁组的极对数的比值，如此则可以达到上述的目的。
而在轮轴18的转速W提高到一定程度时，第一转子12A及第二转子12B可能会发生不同步的现象，此时则可透过开关17A、17B选择性地断开换流器16与第一线圈13A及第二线圈13B中之一的连结，藉此使混合式双转子马达结构1能稳定的作动。
通过上述的设计，混合式双转子马达结构1可以仅透过一个换流器16即可使第一转子12A及第二转子12B同步，因此可以使第一转子12A、第二转子12B的体积、重量及成本大幅地降低。除此之外，上述的设计还可以混合式双转子马达结构1具有更多不同的动力特性，使其应用上更为广泛。
值得一提的是，现有技术的双转子马达结构需要透过二个换流器来分别驱动二个转子，因此其成本较高，相反的，本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可包含减速机等结构，因此双转子可仅透过一组换流器来驱动，故可以进一步降低混合式双转子马达结构的体积、重量及成本，且能提供更多不同的动力特性。
承上所述，依本发明的混合式双转子马达结构，其可具有一或多个下述优点：
(1)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可具备双转子及单定子，且定子中不需要设置不导磁层，因此混合式双转子马达结构的体积、重量及成本可以进一步降低。
(2)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可利用特殊的线圈配置来使多组线圈间的磁通链结降到最低，使多组线圈可以更容易独立地被驱动，故可以使马达的效能达到最佳化。
(3)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可利用的定子可具有多种不同的线圈配置，使混合式双转子马达结构可以具备不同的动力特性，因此应用更为广泛，使用上更具弹性。
(4)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可包含减速机等结构，因此双转子可仅透过一组换流器来驱动，故可以进一步降低混合式双转子马达结构的体积、重量及成本，且能够提供更多不同的动力特性。
(5)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可在定子上同时设置二组线圈，且二组线圈之间不会相互干扰，故可视情况地针对二组线圈分别进行激磁以驱动双转子，以分别提供高扭力及高功率等不同的特性，故能达到低速高扭力及并能同时兼顾宽广转速域的需求。
(6)本发明的一实施例中，混合式双转子马达结构可在不提高整体功率的前提下达到低速高扭力，因此即使应用上有空间及重量的限制，本发明的混合式马达仍然可以发挥极佳的效能，故很适合应用于电动车的轮内驱动马达或一体式启动发电机(Integrated Starter Generator，ISG)等等具有空间及重量限制的应用。
当然，本发明还有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种混合式双转子马达结构，其特征在于，包含有：
一定子，包含多个定子齿；
一第一转子，与该定子成径向设置；
一第二转子，与该定子成径向设置；
一第一线圈，绕设于该多个定子齿上；以及
一第二线圈，绕设于该多个定子齿上，该第二线圈包含多个子线圈组，各个该子圈线组包含多个子线圈，该多个子线圈为串联或并联，而该第二线圈的极对数为该第一线圈的极对数的大于一的一整数倍。
2.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第一线圈的极对数大于或等于一对。
3.如权利要求2所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该子线圈组的数量为该整数倍的大于一的因数。
4.如权利要求3所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该多个子线圈组为串联。
5.如权利要求3所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该多个子线圈组为并联。
6.如权利要求4或5所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，当各个该子线圈组的子线圈的数量为奇数，且沿该定子的圆周的机械角的0-360度上或该第一线圈的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个该子线圈组的该多个子线圈为串联。
7.如权利要求4或5所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，当各个该子线圈组的子线圈的数量为偶数，且沿该定子的圆周的机械角的0-360度上或该第一线圈的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个该子线圈组的该多个子线圈为并联。
8.如权利要求4或5所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，当各个该子线圈组的子线圈的数量为偶数，且沿该定子的圆周的机械角的0-360度上或该第一线圈的磁场的电气角的0-360度上平均分布时，各个该子线圈组的该多个子线圈为串联。
9.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第一线圈与该第二线圈为一环形线圈。
10.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，由径向方向看，该定子设置于该第一转子及该第二转子之间。
11.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，由径向方向看，该定子设置于该第一转子及该第二转子之外。
12.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，由径向方向看，该定子设置于该第一转子及该第二转子之内。
13.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第一转子与该第二转子均为一永磁式转子。
14.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第一线圈的极对数与该第一转子的磁铁组的极对数的总和等于该定子齿数，且该第二线圈的极对数等于该第二转子的磁铁组的极对数。
15.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第一转子与该第二转子中之一为一永磁式转子，而该第一转子与该第二转子中的另一个为一感应式转子。
16.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第一线圈包含一变极结构，该变极结构包含多个切换元件，该变极结构通过切换该多个切换元件以改变该第一线圈的极数。
17.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该第二线圈包含一变极结构，该变极结构包含多个切换元件，该变极结构通过切换该多个切换元件以改变该第二线圈的极数。
18.如权利要求1所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，还包含一减速机及一换流器，该换流器连结于该定子的该第一线圈及该第二线圈以驱动该第一转子及该第二转子，而该第一转子连结于一轮轴，该第二转子连结于该减速机的输入端，该减速机的输出端则连结于该轮轴。
19.如权利要求18所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，该减速机的减速比的比值等于该第一转子的磁铁组的极对数与该第二转子的磁铁组的极对数的比值。
20.如权利要求19所述的混合式双转子马达结构，其特征在于，还包含一第一开关及一第二开关，该换流器透过该第一开关连结于该定子的该第一线圈，并透过该第二开关连结于该定子的该第二线圈。
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