CN1400721A - 同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术，包括：A建立该马达的磁路模型以求得力矩，将多数定子极与转子磁铁展开成线性马达，另将转子分为两半，以于分析时可仅考虑单一边组的磁场；A1分析磁动势分布：分析由转子磁铁与定子绕线所产生的磁动势总和；A2分析气隙磁通密度分布；A3计算气隙辅能与力矩；B进行最佳化设计：B1利用最佳化设计软件；B2设定目标函数；B3考虑无法避免的限制条件；B4灵敏度分析；借此设计技术，在车轮尺寸及外形等的限制下，将可设计出具有高力矩密度的马达。

Description

同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术

技术领域

本发明涉及马达，尤其是一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术，其设计技术适用于扁平式轴向磁通直流无刷马达，由建立轴向磁通马达的设计方程式开始，再利用最佳化软件针对特定目标或规格进行最佳化，最后并以2-D有限元素电磁分析作验证及比较，以获得车轮马达的最佳化设计，从而使力矩及性能有大幅提升。

背景技术

目前所发展的电动机车以间接驱动式为主，其主要利用马达来取代机车引擎，并借齿轮、传动机构及减速系统来产生机车的动力。然而，由于其采用机械式的传动机构，故而使得整车效率不佳、续航力低；而若采用直接驱动的架构(将马达直接安装在轮轴上)则将会借由马达产生动力而直接带动机车行进，不需减速及传动系统，使得整车效率自然提升、且减轻整车重量，极具发展潜力。

对于直接驱动式电动机车而言，电动马达即如其心脏，因此马达的性能将格外重要，其必须要有高扭力、低转速、高功率密度、高效率等条件，而扁平式轴向磁通直流无刷马达虽基本上具有此一特性，且其发热部份主要在定子，使得热传特性良好，适合直接驱动车轮马达的应用。

然而，在一般的马达设计中，虽大多借由磁路分析得到气隙的磁通，再建立力矩方程式，但对于较复杂的磁路，根本不易利用磁路分析来得到气隙磁通，而且在分析时驱动电流已经固定，根本无法针对不同的需求，来选用适当的驱动电流；再者，过去对于电动车马达的设计、制造，均非为一个完整的设计技术，充其量不过是针对某一部分加以改造而已，遑论大部分均为直接沿用一般马达来改进，造成设计、制造上的混乱及性能上的低落，根本不是专为直驱式车轮马达所做的一套设计技术。而传统制造此种马达，均系成批地制造，现今的电动机车亦单纯选用一颗市售的马达，拿来取代机车引擎，根本并非专为此所设计的马达，造成各方面的性能均不佳，此亦为目前电动机车仍无法被市场接受的一大主因，而归根究底，实因并无一套可针对预设条件而设计出来的马达设计技术，一般电动汽、机车厂商，乃只能寻求并非专用的马达成品来使用，其性能当然不理想。

发明内容

本发明欲行解决的即为直接驱动车轮马达(direct driven wheel motor)的最佳化设计，借由此一历经无数心血所研究出来的设计技术，并在车轮尺寸及外形等的限制下，将可设计出具有高力矩密度(比一般扁平式轴向磁通直流无刷马达更高)的直接驱动车轮马达。

本发明可配合“最佳化驱动电流”来执行，而“最佳化驱动电流”已由本案发明人申请于申请号为01118683.6的发明专利中。

本发明的主要目的是提供一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术，借由此一设计技术，可在复杂磁路下仍能设计、制造出预设性能、所需性能的马达，而无需如传统般只能选用市售成品。

本发明的次要目的为提供一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术，借由此一设计技术所制成的马达，其性能将可如设计技术所分析的结果般，具有高扭力、低转速、高功率密度、高效率等功效，确能直接驱动机车轮轴。

附图说明图1  系为本发明的磁路模型；图2  系为本发明磁动势分布和定、转子齿形的关系；图3  系为本发明的气隙磁通密度分布图；图4  系为本发明的最佳驱动电流图；图5  系为本发明在马达最佳化设计时所使用的某方驱动电流；图6  系为本发明的马达的几何参数示意图；图7  系为本发明最佳化设计结果的定子轭铁示意图；图8  系为本发明最佳化设计结果的矽钢堆叠示意图；图9  系为本发明最佳化设计结果的转子示意图；图10  系为本发明有限元素电磁分析的分析模型；图11  系为本发明利用非线性FEM电磁分析所得的磁通向量图；图12  系为本发明利用非线性FEM电磁分析所得的磁通密度分布图；图13  系为本发明的马达架构示意图；图14  系为本发明的马达的最佳化设计结果的输出性能；图15  系为本发明最佳化马达架构的立体分解图；图16  系为本发明最佳化马达架构的立体组合图；图17  系为本发明最佳化马达架构的组合剖面图；图18  系为本发明最佳化马达架构的直接使用于车轮的示意图。

图中元件参数说明：

1空心轴          11沟槽

12大凸缘         13小凸缘

14杆部           15杆部

16通孔           17插销

2a转子外盖       2b转子外盖

20穿插孔         21凹陷槽

22凸缘          23包覆缘

24孔体          25a培林

25b培林         26相对凸部

3a定子座        3b定子座

30穿插孔        31内凸缘

311缺槽         32凸块

33外凸缘        34孔体

35凹陷槽        4a定子

4b定子          41定子齿

42线圈          5a配电盘组

5b配电盘组      6a定子支持座

6b定子支持座    60穿插孔

61缺槽          62盘体

63凸柱          631通孔

64伏凸面        7a转子

7b转子          70穿插孔

71磁铁          72孔体

8定子固定体

具体实施方式

本发明所提供的一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术具有明显的有益效果，其确可借由该设计技术而设计制作出预定的马达，且其性能更大幅提高，突破了传统无法针对所需来设计出一套完美且完整的设计技术的缺陷及窠臼，且当其应用于电动车辆时，确可符合其启动及爬坡时所需的力量，进而提升电动车辆的续航力。

下面结合附图对本发明做详细描述：

本发明提供了一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术，其设计技术适用于扁平式轴向磁通直流无刷马达，请参阅图1所示，该设计技术的步骤为：

一、首先建立扁平式轴向磁通直流无刷马达的磁路模型

亦即：将马达转子与定子产生的磁力线流通的路径，用电流在电路中流通的方式来模拟，借此计算在不同转子与定子相对位置(即转子移位角)下的气隙磁能，进而计算磁能随转子移位角的变化，求得力矩。由于定子极和转子磁铁分别分布在圆环上，为简化分析的过程，将此轴向磁通马达的一个周期，即三定子极与一转子磁铁展开成线性马达。其中的图1(a)，有一组转子(厚为d_r)、二组定子和气隙，分别由磁铁、矽钢(灰色部分)和非导磁材料(白点部分)组成；而为方便建立磁路模型，可将转子分为两半，如图1(b)，故在做以下分析时，只要考虑单一边组定子和厚度一半的转子在气隙产生的磁场即可。

该马达具两片定子，每片定子有24极，一片转子上有16个磁铁，相邻磁铁的磁极，即南北极，相反。

(一a)、磁动势分布：

当转子移动到不同位置时，由转子磁铁和定子绕线所产生的磁动势总和，计算如下：

                F(x，s)＝F_s(x，s)+F_r(x，s)

其中F_s＝n_sI为单极定子磁动势，由定子绕线匝数n_s，和绕线电流I构成； $F_r=1/2H_c{d}_r$ 是转子磁动势，由一半的转子磁铁保磁力(coersive force)和厚度d_r构成，分布关系如图2所示，其中s为转子位移，x为沿气隙圆周坐标。

(一b)、气隙磁通密度分布：

以有效气隙(effective air gap)和磁动势分布，计算气隙磁通密度分布如下： $B_g(x,s)={\mathrm{\μ}}_0\frac{F(x,s)}{\mathrm{\δ}(x,s)}$

其中，μ_o为空气的导磁系数，δ(x，s)为有效气隙长度。

如图3所示，系为s＝30°(电器角)时，三个定子极距f的气隙磁通密度。

(一C)、气隙辅能(coenergy)和力矩的计算：

气隙辅能(coenergy)和力矩的计算为： $W_{\mathrm{mg}}^{\′}\left(s\right)=\∫\mathrm{Fd\φ}=\∫F{B}_b\mathrm{dA}={\mathrm{\μ}}_o(R_o-R_i)\∫\frac{F^2(x,s)}{\mathrm{\δ}(x,s)}\mathrm{dx}$ $T_q\left(s\right)=2\×8\×\frac{R_o+R_i}{2}*\frac{{\∂}_{\mathrm{mg}}^{\′}\left(s\right)}{\∂s}{|}_{I=\mathrm{cons}\tan t}$ 其中R_o、R_i分别是扁平马达外径和内径，在某方电流驱动下，单位电流所产生的力矩(即力矩常数)，如图4所示，马达的单相力矩常数K_t，A，K_t，B，K_t，C；而其驱动电流如图5所示。

求得力矩后，可进行：

二、最佳化设计

其包括应用的设计软件、目标函数、限制条件及灵敏度分析。

(二a)、设计软件：利用多目标函数最佳设计软件(即：MOST。Tsen C.H，Liao W.C.and Tang T.C，MOST User’s Mannual，Version 1.1，及TechnicalReport NO.AODL-93-01，National Chiao-Tuun University)

(二b)、目标函数：包括1、在单位电流驱动下，产生最大力矩；2、在最小马达重量下，产生最大的力矩，即最大力矩密度；3、在最小铜损和铁损的情况下，产生最大的额定效率。

(二C)、限制条件：由于最佳化设计是在改变马达设计尺寸时，使上述三个目标函数在妥协之间达到最大值，在此值下的马达尺寸有一个最佳的组合，然而这些马达尺寸会受到几何加工及电磁性能的限制。分述如下：01、马达外径要大于马达内径；02、定子齿极在内径处的距离大于1.5mm，转子中梯型磁铁在内径处的距离大于2.0mm，以利加工；03、定子齿槽口宽大于1.8倍气隙厚度，避免槽漏磁通过大；04、定子槽口宽和定子节距比值小于0.35，以免槽漏电感太大，使马达电气时间常数太大，而造成马达暂态响应太慢；05、定子齿鞋高和齿根宽介于0.25和0.5之间；06、磁铁的磁导工作系数大于4；07、定子轭铁，转子矽钢片磁通密度小于矽钢片材料最大磁通密度1.8特斯拉(Tesla)；08、定子绕线电流密度小于9*10⁶安培/平方米；09、马达最高转速大于1000rpm；10、马达轴长。

(二d)、灵敏度分析：在许多马达尺寸设计变数中，并非每个尺寸变数的改变，都对马达力矩及效率有重大影响。利用灵敏度的分析可以选出影响马达力矩及效率上的一些尺寸，以利最佳化马达设计。经灵敏度分析后，马达设计参数为马达内径(R_i)、气隙厚度(α)、转子厚度(d_r)、槽口宽比(W_so/τ_s，其中τ_s为定子节距)、磁铁分数(W_rm/τ_r，τ_r为转子节距)、转子矽钢分数(W_sr/τ_r)、齿宽分数(W_tb/τ_s)、定子绕线层数(n_a)、单层绕线匝数(n_b)、绕线线径(d_w)。而马达的几何参数图如图6所示。

(二e)、最佳化设计结果：请参阅图7、8、9所示。

三、有限元素电磁分析

有限元素电磁分析的目的，是在验证最佳化设计的正确性，其分析的工具是电磁分析商用软件COSMOS(STRUCTURE RESEARCH & ANALYSIS.CORP，COSMOS/M Version 1.75 User Guide，Feb 1996.)，由于扁平式轴向磁通马达是三度空间圆柱结构，在分析上有其复杂性，于是采用二度空间平面展开方式简化分析，其分析模型如图10所示。

最佳马达设计尺寸利用非线性有限元素电磁分析所得到的磁通向量/密度分布图，请参阅图11、12所示。

再请参阅图13所示，借由上述设计技术所制成的马达基本架构为：一个扁平式轴向磁通直流无刷马达，其由二片定子夹着一片转子构成，由三相独立电流驱动，每片定子极数为24极，左右二片定子共48极，转子为圆盘状结构，在外圆环带上置放16个梯型磁铁，相邻磁铁的极性相反。定子极绕线方式采用单极独立绕线，组装在定子座上后，在各片定子上，每隔二个定子极再并联，即将每片定子单侧8极绕线分成4组A1，A2，A3，A4(如图13)，图中，每相之间不连成通路，即无中性点，为三相独立的接法，且各相绕线汇整在分电盘上，并由马达轴心空洞中拉出，再连接到驱动器上。此一马达须配合最佳化驱动电流波形。而其驱动原理为当定子绕线通以驱动电流后，在转子磁铁所建构的磁场中，会受到一个推力，受力的大小和磁场强度、导线长度、匝数和电流大小有关，即劳伦兹力，受力的方向和磁场强度与电流方向互相垂直，最佳驱动电流即针对转子位置，通以不同方向和大小的电流，使得导线受力方向一致，由于定子不动，因此反作用力使转子往最大合力的方向转动；由于二片相对安装的定子极的驱动电流相互对应，因此马达总力矩为单边定子与转子气隙间产生力矩的二倍。至于其借此设计技术所得结果的输出性能，为利用非线性电磁分析所得力矩和电流的关系，而可以计算在低速、额定和极速操作模式下，马达输出性能，如图14所示，其中，电流为三相电流总和。图14中，当其在低速时可达时速10km/hr，而力矩为7.5kg-m，故具低速、高转矩的爬坡作用；当其在额定时可达时速29km/hr；而，当其为极速时，时速可达89km/hr。

当然，借由上述的本发明设计技术所制成的马达实际构造，请参阅图15-18所示：

于一空心轴1上，以对称的方式穿套有以两叠合并嵌具磁铁71的转子(7a、7b)为界的：定子支持座(6a、6b)、配电盘组(5a、5b)、定子(4a、4b)及定子座(3a、3b)；两定子支持座6a、6b的一侧相互叠接，另侧则各抵接于相应的定子座3a、3b一侧，且定子座3a、3b内侧并固设有恰与转子磁铁71相应的定子4a、4b，各定子4a、4b中央并各具设一配电盘组5a、5b；两定子座3a、3b及两定子支持座6a、6b均与空心轴1间形成卡接状；两定子支持座6a、6b所因叠合而于周缘处形成环凹状之处，恰可具设转子7a、7b复为转子的回转依据；空心轴1并具限制手段，以将前述所套接的各部件予以限制在空心轴1的中段处；前述空心轴1两端系各轴伸一各套设有培林25a、25b的杆部14、15，该两培林25a、25b各被嵌置于两可相对罩合的转子外盖2a、2b的凹陷槽21内，两杆部14、15分别凸出于各该转子外盖2a、2b；转子7a、7b的外缘与两转子外盖2a、2b的外缘及车轮框的内缘(配合图18所示)相互螺接，使转子7a、7b可带动两转子外盖2a、2b及车轮框回转。

如图15、17所示，空心轴1的两端各具相对、中空且口径较小的两杆部14、15，空心轴1的轴面复轴向具有一沟槽11，并于该空心轴1与各该杆部14、15间，分别形成有具最大口径的大凸缘12，及口径较空心轴1小且具螺纹的小凸缘13。空心轴1之上并另具径向贯通的两通孔16。

于该空心轴1上，以两对称并叠合的转子7a、7b为界，而对称各穿套有：定子支持座(6a、6b)、配电盘组(5a、5b)、定子(4a、4b)及定子座(3a、3b)。

其中的右侧定子座3b，其外侧借由一凹陷槽35而嵌抵于前述空心轴1的大凸缘12，左侧定子座3a的外侧则嵌抵一可螺接于小凸缘13的定子固定体8。各该定子座3a、3b的内侧则各固设一借由定子齿41与线圈42所构成的定子4a、4b，于各该定子4a、4b中央并各设置一配电盘组5a、5b。圆盘状的定子座3a(3b)其外缘系轴向内凸一圈外凸缘33，盘面则具可供螺设定子的孔体34；定子座3a(3b)的内侧中央具一穿插孔30，孔缘延设形成内凸且内缘具缺槽311的内凸缘31，于该内凸缘31的外缘则形成有一凸块32，使定子4a(4b)恰界于外凸缘33与凸块32间，而呈圆环状的配电盘组5a(5b)则恰环绕于内凸缘31外缘。

该配电盘组5a(5b)由数片配电盘所相对叠接组成。

两定子支持座6a、6b的中空状盘体62，其相对外侧各借由其中空处而轴向延伸有一中空凸柱63，凸柱63的内缘具一缺槽61，柱面具贯通的通孔631；盘体62的相对内侧则伏凸有直径小于盘体62的伏凸面64，借由两伏凸面64的相对接合，而使两盘体62的盘周形成可供转子7a、7b容设并回转的环凹状，另外，各该定子支持座6a、6b的凸柱63的外端缘可恰抵接于内凸缘31上。各该盘体62的相对外侧处可螺设图未示的电路板。

该两呈圆盘状的转子7a、7b，其盘周等距设置有可螺接用的孔体72，中央为可供定子支持座6a、6b的伏凸面64嵌组的穿插孔70；而穿插孔70与孔体72间则等距嵌设磁铁71。

两可相互罩合的转子外盖2a、2b，其中央具相对凹入状的凹陷槽21(于另侧乃形成相应的相对凸部26)，凹陷槽21中央具可供杆部14、15穿过的穿插孔20，盖缘径向侧伸一圈凸缘22，凸缘22再轴向前伸一圈包覆缘23；于该凸缘22上则具可与转子7a、7b及车轮框内缘螺接的孔体24。凹陷槽21内嵌置一培林25a、25b，并分别被两杆部14、15所穿置复凸出于转子外盖2a、2b之外。

如图，各该定子支持座6a、6b的一侧的外缘，各先穿过前述各该配电盘组5a、5b中央，而再抵接于各该定子座3a、3b；且两定子支持座6a、6b的另侧则适相对叠接于前述两转子7a、7b的中央穿插孔70处；各该转子7a、7b嵌设有数目与定子4a、4b的定子齿41相对的磁铁71；前述空心轴1两端的杆14、15，各套设一培林25a、25b；前述转子7a、7b的外缘与两转子外盖2a、2b的外缘及车轮框的内缘相互螺接；定子固定体8则螺设于前述空心轴1的小凸缘13，借以将定子支持座(6a、6b)、配电盘组(5a、5b)、定子(4a、4b)、定子座(3a、3b)、及转子(7a、7b)，予以限制于定子固定体8与大凸缘12间的空心轴1上；定子座3a、3b及定子支持座6a、6b的中央穿插孔30、60内缘的缺槽311、61，均与前述空心轴1的沟槽11相对应，借由一插销17插入该沟槽11而能同时嵌卡各该具有缺槽311、61的定子座3a、3b及定子支持座6a、6b，故不回转；空心轴1的两外凸杆部14、15则与车体结构接设(配合图18所示)。

综上所述，本发明的一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达及其设计技术，其性能确可大幅提高，突破了传统无法针对所需来设计出一套完美且完整的设计技术的缺陷，且当其应用于电动车辆时，确可符合启动和爬坡时所需的力量，进而提升电动车辆的续航力。

惟以上所述者，仅系本发明的一较佳可行的实施例而已，举凡利用本发明上述的方法、形状、步骤所为的变化，皆应包含于本案的权利要求范围内。

Claims (15)

1、一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其包括以下步骤：A、建立该扁平式轴向磁通马达的磁路模型，计算其于预定条件下的气隙磁能复进而求得力矩；再将其多数定子极与转子磁铁展开成线性马达；另将转子分为两半，以于作后述的分析时可仅考虑单一边组在气隙产生的磁场；

A1、分析磁动势分布：借转子不同位置的移动，以分析其由转子磁铁与定子绕线所产生的磁动势总和；

A2、分析气隙磁通密度分布：以有效气隙及磁动势分布来计算；

A3、计算气隙辅能与力矩；B、进行最佳化设计：

B1、利用多目标函数最佳化设计软件来进行；

B2、设定目标函数；

B3、考虑无法避免的限制条件；

B4、灵敏度分析：借以找出会影响马达力矩及效率上的马达参数。

2、如权利要求1所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的磁路模型，为计算其于不同转子与定子相对位置下的气隙磁能，进而计算磁能随转子移位角的变化以求得力矩；且将其三定子极与二转子磁铁展开成线性马达；又其将转子分为两半，以利于作以后分析时可仅考虑单一边组定子和厚度一半的转子在气隙产生的磁场。

3、如权利要求1所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的分析磁动势分布，是于转子移动到不同位置时，以分析其由转子磁铁与定子绕线所产生的磁动势总和。

4、如权利要求1所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的设计目标函数包括：(1)在单位电流驱动下，产生最大力矩；(2)在最小马达重量下，产生最大的力矩，即最大力短密度；(3)在最小铜损和铁损的情况下，产生最大的额定效率。

5、如权利要求1所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的无法避免的限制条件为：(1)马达外径须大于马达内径；(2)定子齿极在内径处的距离须大于1.5mm，转子中梯型磁铁在内径处的距离

须大于2.0mm；(3)定子齿槽口宽须大于1.8倍气隙厚度；(4)定子槽口宽和定子节距比值须小于0.35；(5)定子齿鞋高和齿根宽须介于0.25和0.5之间；(6)磁铁的磁导工作系数须大于4；(7)定子轭铁，转子矽钢片磁通密度须小于矽钢片材料最大磁通密度1.8特斯拉；(8)定子绕线电流密度须小于9*10⁶安培/平方米；(9)马达最高转速须大于1000rpm；(10)马达轴长的限制。

6、如权利要求1所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的灵敏度分析可找出：马达内径(R_i)、气隙厚度(α)、转子厚度(d_r)、槽口宽比(W_so/τ_s，其中τ_s为定子节距)；磁铁分数(W_rm/τ_r，τ_r为转子节距)、转子矽钢分数(W_sr/τ_r)、齿宽分数(W_tb/τ_s)、定子绕线层数(n_a)、单层绕线匝数(n_b)、绕线线径(d_w)。

7、如权利要求1、2、3、4、5或6所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的磁动势总和为

               F(x，s)＝F_s(x，s)+F_r(x，s)

其中F_s＝n_sI为单极定子磁动势，由定子绕线匝数n_s，和绕线电流I构成； $F_r=1/2H_c{d}_r$ 是转子磁动势，由一半的转子磁铁保磁力(coersive force)和厚度d_r构成。

8、如权利要求1、2、3、4、5或6所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的气隙磁通密度分布的计算为： $B_g(x,s)={\mathrm{\μ}}_o\frac{F(x,s)}{\mathrm{\δ}(x,s)}$

其中，μ_o为空气的导磁系数，δ(x，s)为有效气隙长度。

9、如权利要求1、2、3、4、5或6所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中的气隙辅能及力矩的计算分别为 $W_{\mathrm{mg}}^{\′}\left(s\right)=\∫\mathrm{Fd\φ}=\∫F{B}_b\mathrm{dA}={\mathrm{\μ}}_o(R_o-R_i)\∫\frac{F^2(x,s)}{\mathrm{\δ}(x,s)}\mathrm{dx}$ $T_q\left(s\right)=2\×8\×\frac{R_o+R_i}{2}*\frac{{\∂}_{\mathrm{mg}}^{\′}\left(s\right)}{\∂s}{|}_{I=\mathrm{cons}\tan t}$

其中R_o，R_i分别是该马达外径和内径，在某方电流驱动下，单位电流所产生的力矩，即力矩常数。

10、如权利要求1、2、3、4、5或6所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其可进一步进行分析工具为电磁分析商用软件(COSMOS)的有限元素分析，以验证最佳化设计的正确性；而由于该马达为三度空间圆柱结构，在分析上有其复杂性，故须采用二度空间平面展开方式来简化分析。

11、如权利要求10所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达设计技术，其特征是：其中该马达的最佳设计尺寸，是利用非线性有限元素电磁分析，以得到磁通密度的分布图。

12、一种同时达到最佳效率及最大转矩的马达，其特征是：其中的该马达，其基本架构为一个由三相独立电流驱动的扁平式轴向磁通直流无刷马达，其由二片定子夹着一片转子构成，每片定子极数为24极，左右二片定子共48极，转子为圆盘状结构，在外圆环带上置放16个梯型磁铁，相邻磁铁的极性相反；定子极绕线方式采用单极独立绕线，组装在定子座上后，在各片定子上，每隔二个定子极再并联，即将每片定子单侧8极绕线分成4组；且其每相之间不连成通路，即无中性点，为三相独立的接法，又其各相绕线汇整在分电盘上，并由马达轴心空洞中拉出，而再连接到驱动器上。

13、如权利要求12所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达，其特征是：其系可进一步使其驱动电流波形为最佳化。

14、如权利要求13所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达，其特征是：该马达为：

于一空心轴上以对称的方式穿套有以两叠合并嵌具磁铁的转子为界的：定子支持座、配电盘组、定子及定子座；其中两定子支持座的一侧相互叠接，另侧则各抵接于相应的定子座一侧，且定子座该侧并固设有恰与转子磁铁相应的定子，各定子中央并各具设一配电盘组；两定子座及两定子支持座均与空心轴间形成卡接状；两定子支持座所因叠合而于周缘处形成环凹状之处，恰可具设转子复为转子的回转依据；空心轴并具限制手段，以将前述所套接的各部件予以限制在空心轴中段处；前述空心轴两端为各轴伸一各套设有培林的杆部，该两培林各被嵌置于两可相对罩合的转子外盖的凹陷槽内，两杆部分别凸出于各该转子外盖；转子的外缘与两转子外盖的外缘及车轮框的内缘相互螺接，使转子可带动两转子外盖及车轮框回转。

15、如权利要求13所述的同时达到最佳效率及最大转矩的马达，其特征是：该马达包括：

一空心轴，其两端各具相对且口径较小的两杆部，空心轴的轴面系轴向具有一沟槽，并于该空心轴与各该杆部间分别形成有具最大口径的大凸缘及具螺纹的小凸缘；

于该空心轴上，以两对称并叠合的转子为界，而对称各穿套有：定子支持座、配电盘组、定子及定子座；

该一定子座的一侧嵌抵于前述空心轴的大凸缘，另一定子座的该侧则嵌抵一定子固定体；各该定子座的另侧则各固设一定子，于各该定子中央并各设置一配电盘组；

各该定子支持座的一侧的外缘，各先穿过前述各该配电盘组中央，而再抵接于各该定子座；且两定子支持座的另侧则适相对叠接于前述两转子的中央穿插孔处；

各该转子嵌设有数目与定子的定子齿相对的磁铁；

前述空心轴两端的杆部，各套设一培林，且该两培林各被嵌置于两可相对罩合的转子外盖的凹陷槽内，使两杆部分别凸出于各该转子外盖；

前述转子的外缘与两转子外盖的外缘及车轮框的内缘相互螺接；一定子固定体则螺设于前述空心轴的小凸缘，借以将定子支持座、配电盘组、定子、定子座及转子予以限制于定子固定体与大凸缘间的空心轴上；定子座及定子支持座的中央穿插孔内缘均具与前述空心轴的沟槽相对应的缺槽，借由一插销的插入该沟槽能同时嵌卡各该具有缺槽的定子座及定子支持座，故不回转；空心轴的两外凸杆部则与车体结构接设。

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