TW200409448A

TW200409448A - PMBDCM and two-phase SRM motor, two-phase SRM rotor and stator, and coil wrap for PMBDCM and SRM motors

Info

Publication number: TW200409448A
Application number: TW092114196A
Authority: TW
Inventors: Ramu Krishnan; Staley Amanda Martin
Original assignee: Virginia Tech Intell Prop
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-06-01
Also published as: WO2003100958A1; JP2005528076A; EP1552599A1; US7271564B2; WO2003100957A3; AU2003240794A8; TW200405638A; AU2003240792A1; AU2003240791A1; WO2003100956A9; AU2003243314A1; US20070273322A1; WO2003100957A2; EP1552597A1; WO2003100948A1; EP1552592A1; JP2006512881A; WO2003100948B1; TW200404402A; AU2003240794A1

Description

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【發明所屬之技術領域】本^月係有關於多相交換磁阻機械（M u 1七丨p 1 e — p h a s e switched reluctance machines (SRMs)，及更特別係有關於雙相自起動交換磁阻機械（3龍3)。此外，本發明係關係父換磁阻機械（SRM)及永久磁鐵無刷直流機械 (PMBDCMs)，且更特別關於在交換磁阻機械（SRMs)及永久磁鐵無刷直流機械（PMBDCMs)降低震動和噪音。【先前技術】

先W技術之雙相交換磁阻機械（TPSMs)在某一轉子位置不會產生電磁轉矩（electromagnetic torque)，即是當子極恰好在定子極的中間時。在此轉子位置，對於雙相 (both phases)產生的電磁轉矩為零。因此，激能一個兩個相線圈並不會助於轉子由靜止位置產生轉動。因為此，這些機械也不會由靜止而自起動。特 ) 〃、有大於一個相線圈之交換磁阻機械機= 相線圈之交換磁阻上之機械相比較時，它的動力轉換哭需、有一小相或二相以件，諸如可控制動力開關及動要元 :用=之動力元件，*助於大幅降低動力轉器 ΐ;動力轉換器成本的節省帶來整體馬達驅動系二i的

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一此外，動力元件數量的減少提供其他的優點。舉例而言i使用較少元件的動力轉換器，對於動力元件熱量管理而a可以使用較小的熱量槽、較少閘驅動電路、較少閘動力供應，且較少零件於驅動電路及閘動力供應。此外，該動力轉換器可以運用較少之脈寬調變（pwM)頻道，係由於減少動力元件及具有較低之控制負擔，因為相對於控制三或更多相其僅需要控制雙相。以上全部因素均助於減低元件數I及簡化控制動力轉換器之微控制器，結果使得馬達驅動系統之成本大幅降低。交換磁阻機械（SRM )之原理及操作已詳述於許多出版物及於2〇〇1年6月crc Press出版，作者R· Krishnan書名為”交換磁阻馬達驅動”（a Switched Reluctance Motor Drives) —書，其在此併入本案參考。為了間便起見，在此不提供所有之描述，但可參照書籍以取得相關資料。

第1圖係說明雙相交換磁阻機械（TPSRM)之先前技術，雙相交換磁阻機械lOO(TPSRM)包括一定子101其具有四個突出定子極102及一轉子103其具有六個突出轉子極1〇4。轉子1 〇 3安裝在軸心1 0 5上以環繞軸心1 〇 5之軸在定子1 〇 1内旋轉。定子極1 0 2纏繞著同心的定子線圈1 〇 6 - 1 0 9。分別纏繞於正相對定子極102之定子線圈106、107及108、109通常串聯連結於一起，雖然有時會並聯連接，並且二個連續連結線圈則構成一相線圈，一般稱之為定子相。因此，一四極定子1 0 1將有二個相線圈或二個定子相。一轉子通常具有兩極於一雙相交換磁阻機械（TPSRM)。

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雖…本况月之又相父換磁阻機械J 〇〇 (τρ 子103。此結合稱之A4/fi嫵ρ W具有/、極轉口僻 < 馬4/ Μ幾械，第一個數目表 102的數目及帛二個數目表示轉子極1〇4的數t 用ΓΛ係围1V月針對第1圖雙相交換磁阻機械（τρ则，利 :固定定子激磁繪製出隨轉子位子而變之磁換磁阻機械(T m M )，利用在相線圈之一固十= =隨轉子位子而變之電磁轉矩圖…鏈被定義為；通綠(Lines 〇f f 2 ηy λ ^ ^ λ» , ^ m m u ^ ^ )之產物，该磁通線與一相線圈之全部 ’ 並且運用一個二惟（tw〇-di_sional)有 / 析/法來被運算。電磁轉矩是-種在機械之氣隙 =二#ρ) ,機械内之磁通及電流所產生的轉矩，並且 :罢矩係由在相線圈一特定激磁電流下磁通鏈對轉子位置特性而計算得知。 ^為轉子極1 0 4對稱相對於一組定子極1 〇2，磁通鏈2 〇工 mi /也對稱’因此轉矩特性（t〇rque characteristics) 初FI H2也為對稱’結果在此情況下雙相之轉矩301和302 交二^ ^ :若靜止或起動之轉子位置相對於它們，則在 7 矩之^況下彳艮難起動雙相交換磁阻機械1 0 0。因此，隹假設未做準備丰、、* Μ ,Μ 、古/肖除這個同時零轉矩之情況，雙相交換磁且L械100本質上無法在正反兩方向自行啟動。 ^1 9 69年起已經開始研究雙相交換磁 M 大分之雔相六搞、又4又姨磁阻機械（TPSRMs)具有四定子極及兩個轉子極。為了呈右t 7 任何方向之啟動能力，這些機械都將其轉

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子整形。Byrne等人中請之美國子極之整形情形。專利第3，9 5 6，6 7 8號描述轉示，子極ί形係採用非常延伸電極弧其角又k對於一父換磁阻機械（SRM)而言是非常不寻承，且在文獻上稱為一種拱型極（arcuate

㈧le) dyrne亦揭示聚集部分具有梯形槽之轉子極末端梢 (populating half of the distal end portion of the Ntor poles with trapez〇idal sl〇ts)，以產生盥角位置成一直線性關係之磁通。該特徵使磁通斜率相對於轉子位置^ 一定數，結果產生一定的轉矩。當轉子被開槽的部位與疋子極成一直線時，與轉子未被開槽部分對準定子極的情況相比，僅有一半的磁通流過。這就是為什麼轉子極具有一弧角超過100度。美國專利第 5,74 7,962、5,844,343 及6,005,32 1 號揭示

其他方法以提供雙相交換磁阻機械（TPSRMs)具有一種自行起動能力。該方法使轉子極具有稱為階梯轉子極表面之二階’因此該轉子極組之低或高氣隙部分係接近一個或其他相之定子極。此方法可確保磁阻變化存在以產生電磁轉矩。此方法之缺點為當使用較寬之轉子極時，會犧牲低轉矩密度及磁通與轉子位置間之一非線性關係。由於磁通與轉子位置間之非線性關係，該雙相交換磁阻機械（TPSRMs) 具有很大轉矩波及一變化轉矩常數，因此使得機械之控制變得困難。美國專利第4, 69 8, 537號係揭示另一方法以在雙相交換

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磁二機，讓2產生重疊轉矩，此方法牵涉使 (pole shoes ) 0 當等 i曰从士、^ 上丄 rfr. . f 1 、又相破同日放磁時，極靴提供邊緣磁通二蠢；通路(Ρ—。當轉子極與一組定子極相磁涌二所吝法认磁通則產生啟動轉矩。這可視為由於互、二、、轉矩。極靴加重相互磁通鏈，因為極靴

田：，定子極做成拱形且依據其作用範圍接近其他極組， :使經由磁通通路加速一互相耦纟。轉子開槽係用以 :、線性磁通與轉子位置㈣，而非增加啟動轉矩。此技杯糸供具有疋子極和轉子極為2 :丨比率之機械所使用。一美國專利第 5,74 7,962，5,844,34 3 及 6,〇〇 5 3 2 1 號亦揭 =二他各種方法以&供一種自行起動能力，該方法採用具有二相或甚至三相交換磁阻機械（SRMs)之一階梯氣隙 (air gap)轉子。第二或第三定子線圈被稱為輔助線圈。其主要係用於增大正常轉矩，或在啟動時使用。美國專利第5, 74 7, 962號揭示一種雙相同時激磁，在啟動和運轉時產生增強轉矩。達成此同時激磁之控制系統已被提供’但此控制系統由於其認知之複雜性無法提供電流外型。美國專利第5，8 4 4，3 4 3號揭示一種輔助線圈被選擇性地jp 用來作為啟動或增大轉矩。定子極移位亦被用於起動目的。美國專利第6, 0 0 5, 32 1號揭示一種二個輔助線圈用以產 ’ 生起動轉矩。在這些全部方法，需要三個或更多可控制開 -關以實現交換磁阻機械（S R Μ )之可變速度操作。然而，這

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些梯階氣隙（air gap)方法並沒有顯著改變一浐雔磁阻機械之需求。又又父換美國專利第6, 02 8, 385號揭示另外的方法，交換磁械（SRM )具有八個定子極和四個轉子極，並且有一組钱極較其他為寬。當雙相被用來產生轉矩時，這種'形^轉子_ 一個可能轉子位置提供非零轉矩。這種方法似乎利用大^: 提到較寬轉子極的方法，但此方法僅針對一組&別全部轉子極皆如此。 °而非頒與Pengov之類似的方法，藉揭示二個極組對轉子極組連通第轉矩產生形狀給三和四相的交換轉子極必需比其轉子鐵體積很大功率密度（power 之磁通的各種不 568及6, 051，903號揭示他轉子極為寬。PengQv 子極的形狀，同時較寬些形狀係提供一有利之這個觀念已經被延伸至此方法的缺點係為—組或更多倍寬，結果造成 ’這些方法降低機械之 ’這些方法由於機械相系統變為複雜。

美國專利第6，0 4 6，由一組轉子極較其準第一相之個別定二相之定子極。這下一個或接續相。磁阻機械（SRMs)。他轉子極組之二倍、重量很重。因此 density) ° 而且同模態，使得控制

、部分上述先前技術方法所提供之一種自行啟動雙相交換磁阻機械（TPSRM)具有轉子機械結構之不勻稱，當定子極與轉子極對準時，結果造成不勻稱氣隙（air gap)。這些方去易造成常感應（n〇rmally_inducecJ)力量，且因此可能 ^有偏鬲的噪音。這雖有待證明，但能由電磁結構及機械之電感曲線斜率而推斷。因此，期望有一種較好且改良方

200409448 五、發明說明（7) 法以在所有轉子位置產生一電磁轉矩。本文所揭示之全部參考資料將併入本案供參考。【發明内容】本發明針對結合雙相之機械，克服零轉矩轉子位置實例^由於在一相或其他相，任何瞬間之轉矩係為非零，因此機械可在任何轉動方向由靜止狀態起動。由於該機械可從任何方向被起動，其可以像馬達一樣也能在任何方向轉動。相同地，該機械也能像發電機（generat〇r) 一樣在任何方向轉動，因此在機械之轉矩對速度間之特性會產生四象，操作（four-quadrant operation)。在結合任何一種目前現有之動力轉換器（p〇wer c〇nverter)拓樸，本發明可獲得一可變速馬達驅動系統。本發〜明之具體實施例係大致可分為以下類別：極外和/或轉子極整形（Shaping)。電子極及轉子杜外型被修改，徒得斜吉〜 gap) M. 疋子極及轉子極間的氣隙（air s cl p j具有早一增加或減少對稱，針對ϋ # μ 2 4 〜又。並非全部極圈之輪廓會相換情連_轉子極組，修改外型的順序可以互為交 (2 )轉子極開槽。轉子極被一 uniform)氣隙及磁阻，因此雔曰#、一不均勻（non-現象。對雙相而言，這：二：電磁特性會有相互重疊形。寺”、、占可以防止同時發生零轉矩情 (3 )疋子或轉子極相位移。雔 a shifting)可L η 士中又相而吕，相位移（phase mg) 了以防止同時發生零轉矩情形。

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(4)交換磁阻機械（SRMs)之振動及噪音降低。 5f的安置和交換磁阻機械後鐵蕊整形使得°呆音減低。除此之外，亦可利用穩正; (_圈之結構以減少由正常力量產生之二換與磁:二^ 、f i”揭不之特徵可共同使雙相交換磁阻機械(TPSRM) 達成鬲效能。因此，本發明之一目的係克服於先前相關技術裝置所遭遇到的缺點與問題。本發明之另一目的係針對雙相交換磁阻機械（TPSRM)提供一種自行啟動能力。本發明之另一目的係針對雙相交換磁阻機械（TPSRM)提供一種自行啟動能力，而不需要使用梯階氣隙（air gap) 轉子極。本發明之另一目的係針對雙相交換磁阻機械（TPSRM)提供一種自行啟動能力，而不需要使用各種不同寬之轉子極0 本發明之另一目的係提供一種雙相交換磁阻機械 (TPSRM)，其在減少轉子鐵的重量和體積時具有低轉矩波動。本發明之另一目的係提供上述全部之特徵，當使用僅具有四個定子極之一定子。本發明之另一目的係提供一種雙相交換磁阻機械 (TPSRM)其具有相同寬之轉子極。本發明之另一目的係提供一種雙相交換磁阻機械

五、發明說明（9) (TPSRM)其具有自行起叙& 士 ώ 望之轉矩。起動此力及在所有操作速度下提供期本發明之另一目的係利用敫子極之相位移以提供上述的特徵、轉子極整形或轉極本發明之另一目的係藉由造型或開槽以整形轉子或定子噪ΐ發二】= = = = =阻:械往風置在疋子薄層之角落。本卷月之另一目的係減低震動及改善 (TPSRM)之可靠度，μ ώ缅嫩镳4 1 々又換磁阻械械 —工綠閣六—工肌9由、、、困、、邦又相父換磁阻機械（TPSRM)之疋子線圈在疋子鐵，從線圈底部塞入之緊焊接以穩固線圈對加速度的穩定。，、糸^緊、、、困及本毛明之另目的係將雙相交換磁阻機械（TPSRM)之線圈平放在雙相交換磁阻機械（TPSRM)定子後鐵蕊（stat〇r back iron)之一光滑内侧，因此能使線圈捆緊以防止由正常力量產生之震動並且可以降低噪音。本發明之目的可藉由一轉子全部或部分被完成，雙相交換磁阻馬達具有複數個突出轉子極，每一轉子極具有非對稱磁阻在每一轉子極之中心幅向軸附近。每一轉子極具有相同的寬度，並且在所有轉子位置轉子極可運轉以提供一旋轉方向之優先轉矩產生（preferential torque generation)。在電磁磁通的影響下形成此優先轉矩產生，電磁磁通是由複數個突出定子極所提供，這些定子極的寬度並不比轉子極寬度小很多。

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五、發明說明（ίο) 本發明之目的可藉由雙相交部分被完成，該馬達包括具有子’這些定子極可運轉以傳遞括具有複數個突出轉子極之一這些轉子極會被造形或開槽以產生。定子極與轉子極之寬度之寬度比率為0.5。本發明之目的可藉由雙相交部分被完成，該馬達包括具有這些定子極可運轉以傳遞電磁突出轉子極之一轉子，當接受被造形或開槽以提供一旋轉方子極具有相同寬度，且四個轉子極和定子極的寬度可能有些換磁阻馬達再進'一步全部複數個突出定子極之—定或電磁磁通。此外，該馬達包轉子’當接受到電磁礤通g 提供一旋轉方向之優先轉去巨不太相專’定子極與轉；極換磁阻馬達再進一步全部戈四個突出定子極之一定子: 磁通，馬達亦包括具有六個到電磁磁通時這些轉子极會向之優先轉矩產生。四個定子極也有相同寬度，但是轉不同。

本發明之目的可藉由雙相交換磁阻馬達再進一步全部戈部分被完成，該馬達包括具有複數個突出轉子極之一轉# 子’該轉子極係可運轉是根據一電磁磁通而轉動。該馬達的一定子具有複數個突出定子極，在全部轉子位置於傳遞電磁磁通時，這些定子極被造形以提供一轉子旋轉方向之優先轉矩產生。本發明之目的可藉由雙相交換磁阻馬達或永久磁鐵無刷直流馬達再進/步全部或部分被完成’該馬達具有界定四個内角落之定子薄層（stator laminations)。此外，該馬達包括具有四個突出定子極之一定子，每一定子極分別置

00729. ptd 第14頁 200409448 五、發明說明（11) 放在各定子薄層之内角落。【實施方式】本發明之第一具體實施例，係針對一雙相交換磁阻機械（TPSRM)之全部轉子位置提供一電磁轉矩，當定子極和轉子極杈準％，不會影響定子極和轉子極間之均勻氣隙 Uk gap)，且不會增加轉子極弧度。反而，一種磁通鏈的等量相移置可藉由在轉子極内之一槽（即是孔洞）而達成。該槽可有各種不同之樣式。第4圖係說明一雙相交換磁阻機械（TpsRM)，在其轉子極二有偏〜槽（of f - center )。雙相交換磁阻機械（TpsRM)4〇〇匕括一定子4 01其具有四個突出定子極4〇2，且包括一轉子 403其具有六個突出轉子極4〇4。每一轉子極具有一轉子極槽4 0 5，其偏離個別轉子極4 〇 4之中心幅向軸4 〇 7以提供有利通路使磁通流通於定子4〇1和轉子4〇3之間。使轉子 $ ^轴〜不平均朝一侧’藉由氣隙磁阻增加以減少該侧的磁通流。另外一側的磁通流增加，係因為該側有較大量的鐵，同時面對磁通通路淨氣隙（net air gap)減少。結果，偏置的轉子極槽405傾向提供轉子4〇3 一優先啟動方向。鄰接的轉子極40 4具有一相對或鏡像對稱之偏置轉子極二4 0 5。換句話說’當鄰近轉子極之槽軸心朝其左侧時，一轉子極之槽軸心朝是較靠近其右側。這樣可以提供快速 1通鏈變化的需要，其中之一在反時鐘方向且接續的為順蚪鐘方向。高速磁通鏈變化在一特定方向係提供較高轉 00729. ptd 第15頁五、發明說明（12) 矩，因此，往該方向旋轉。所：槽I05不僅提供有利影響在所有轉子位置子極部分的鐵移除。移除八將轉子慣性降低。、μ ▲Γ 使轉子減輕，因此轉 $率亦使機械轉動加速，且使程序循環的時性業之主要考量及選擇。 Q為重1輕係航太工枉ΠΠΐ多轉子極開槽之不同選擇。，定子極與轉子極直線杈準時，該各種選擇對於提供不相等结果有效 (=gap)皆有相同的影響。因此’所描述之各種選擇γ 性轉動雙相交換磁阻機械(TPSRM)提供-方向 =5圖係发明針對第4圖雙相交換磁阻機械（π )， η線圈之一固定定子激磁，，製出隨轉子位子而變之广二:一圖二6圖係說明針對第4圖雙相交換磁阻機械 (TPSRM)，利用在相線圈之一固定定子激磁，繪製出隨复，子位子而變之電磁轉矩一圖。由觀察第5圖之第一相^ 弟二相的磁通鏈分別為5〇1及5〇2，及從第6圖觀察到第—

J 相/、第一相之轉矩分別為6 〇 i及6 〇 2，雙相交換磁阻 (TPSRMMOO對於非零轉矩產生（n〇nzer〇 t〇rque A械 production)不會產生必要的相位移。這是因為機械之子結構亚非真正不對稱。如果轉子極之前導邊緣具有— 槽，則正相對之轉子極的後面邊緣也會有一槽。因此，—

200409448 五、發明說明（13) 轉子極之磁通通路不對稱則被正相對之 Γ: Ϊ 於第5圖可見最大第-相磁通鏈與最Λ通路相磁通鍵在同時間發生田卜 ’ 卓— 6圖轉矩特性因此使其轉子合併轉矩為零，第第7圖係⑨明轉子極#纟正相# #子極之一置。雙相交換磁阻機械（TPSRM)7〇〇 =-己 ^ .7Λ1 ^ ^ 釉（U7Uk供有利通路使磁通流通於 = 701和轉子7G3之間。纟轉子極槽軸 ^ ”氣隙磁阻增加以減少該側的磁通流。另外二

::加，係因為該側有較大量的鐵，同時面對磁通通路J 扼供轉子703 —優先啟動方向。只同過=7鏟 =轉子極704間的位置相互正相對，轉子極在經 ΐ 一中心幅向線附近具有-相對或鏡像對 :換句話說，每一轉子極7〇4形成轉子極組，且在呈個十中：附近具有相同對稱。轉子極704六個相鄰組稱：：：個別中心幅向軸附近具有-相對或鏡像對稱。為方便說明，第7圖的轉子極槽較為誇大。弟8圖係說明轉子極槽在正相對轉子極之另一非對稱配罝。又相交換磁阻機械（TPSRM)8〇〇包括一 ι 二 =定子讀，且包括一轉爛其具有六個、突、出有子極804。母一定子極8〇2具有定子線圈8〇6，以同圓心地 m °〇729.ptd

I 第17頁 200409448 五、發明說明（14) ””子極。每一轉子極804具有一轉子極槽8〇5，立偏綠個別轉子極之令心幅向軸807以提供通、通於定子801和轉子803之間。塔便磁通机過極8 04間的位置相互正相對，•子極在經 k對向轉子極組的一中心幅向後附诉曼女 , 箍。μ 4 门踝附近具有一相對或鏡像對 % 換句活5兄，母一轉子極804形成轉子極組，且別中心幅向軸附近具有相同對稱。雙〃 (tPSRM)8gg與雙相交換磁阻機械（TpsRM⑽=== =簡4六個相鄰組中都沒有在其個別中心幅向轴附近具有一相對或鏡像對稱。反而轉子極8 〇4全部相鄰组在1 ; 別中心幅向軸80 7附近具有相同對稱。同時 ^ =械（tPSRM)8 00之轉子極槽80 5與其個別轉子極8〇|矣尺磁成比例而較為實際說明。寸轉子鐵極（rotor iron 低於定早朽而并P U)面積可此至少等於或稍微 =子極面冑，並且對於磁通流，轉子極槽通常都 2子鐵面積小(例如<35%)。這是平常應用而變化。#轉子8_順時鐘方向 1夺，轉子迴路提供較高的磁阻，I至開槽磁阻If I Μ 曰4刀（即疋鐵面積）通過定子極80 2時 ^疋取小的。磁阻的不均勻是由此配置而產生。用Γ相圖Λ說明針對第8圖雙相交換磁阻機械（tpsrm)，利 2 :定定子激磁，，製出隨轉子位子而變之鏈一圖。苐10圖係說明針對第8 之 (TPSRM)，利用在相線圈之一又換磁阻機械 ^ 固疋疋子激磁，繪製出隨其

200409448 五、發明說明（15) 轉子位子而變之電磁轉矩一圖。於第9圖可觀察到第一相及苐一相之磁通鍵901和902 ’雙相交換磁阻機械（tpsrm) 800之磁通鏈具有一相當程度的相位移。這個相位移提供正和負週期一種不相等轉矩外型，如第1〇圖所觀察之第一相及第二相轉矩1 〇〇 1和1 〇〇 2。負週期期間較正週期期間為短’這表示雙相交換磁阻機械（TPSRM) 80為起動轉矩產生提供一方向性優先。如第10圖所示，在轉子節距（rot〇r phch)6〇度時，負轉矩有一處空區（deadzones)，這個空區造成起動雙相交換磁阻機械（TPSRM)8〇〇在反時鐘方向有二段暫停，夂假設依照慣例反時鐘方向旋轉需要負轉矩，而順時鐘方向旋轉需要一正轉矩。第^圖較第7圖較實際說明雙相交換磁阻機械（TPSRM)。雙相父換磁阻機械（TPSRM)llOO包括一定子hoi其具有四個突出定子極11〇2，且包括一轉子11〇3其具有六個突出轉子極1104。每一定子極1102具有定子線圈11〇6，以同圓心地纏繞著定子極。每一轉子極11〇4具有一轉子極槽ιι〇5，其偏離個別轉子極之中心幅向軸11〇7以提供有利通路使磁通流通於定子11 〇 1和轉子！丨〇 3之間。一轉子11 03之轉子極“ 04間的位置相互正相對，轉子極在經j對向轉子極組的一中心幅向線附近具有一相對或鏡像對柄。換句話說，每一轉子極丨丨〇4形成轉子極組，且在其個別中心幅向軸附近具有相同對稱。冑相交換磁阻機械-(TPSRM)llOO與雙相交換磁阻機械（TpsRM)7〇〇之差異在於麵 00729. ptd 第19頁 200409448 五、發明說明（16) 雙相交換磁阻機械（TPSRM)llOO之轉子極槽11〇5與其個別轉子極1 1 〇 4尺寸成比例而較為實際說明。由於轉子極1104之六個相鄰組，對於偏置轉子極槽11〇5 具有一鏡像對稱’並且因為各轉子極槽i丨0 5增加轉子極 11 〇 4之磁阻於轉子極槽1 1 0 5附近，當一組轉子極槽丨丨〇 5依順時鐘方向轉朝轉子極1 1 04之一時，磁通鏈體驗到磁阻增加。第1 2圖係說明針對第1 1圖雙相交換磁阻機械（TpsRM)，利用在相線圈之一固定定子激磁，繪製出隨轉子位子而變之磁通鏈一圖。第1 3圖係說明針對第丨i圖雙相交換磁阻機械（T P S R Μ) ’利用在相線圈之一固定定子激磁，繪製出隨其轉子位子而變之電磁轉矩一圖。於第12圖可觀察到第一相及第二相之磁通鏈1201和1 202，轉子極U 04之相鄰組產生類似但位置上偏移的磁通鏈1201、1 202。位置上偏移的磁通鏈1201、1202造成電磁轉矩的相位移，如第13圖所觀察之第一相及第二相轉矩1301和1302。雙相之定子磁通鏈1201及1 202彼此之間並不對稱，因為其尖峰值與極小值發生在不規則的時間間隔，而非在轉子位置之相專時間間隔。這樣不規則是由於雙相交換磁阻機械（TPSRM) 11 00相鄰轉子極組之鏡像開槽對稱而產生的。再請參考第12圖，看見磁通鏈1201及1202並非是直線的。參照第1 1圖可見轉子極弧寬11 〇 8並不比定子極弧寬 1109寬太多。轉子極弧寬11〇8是僅有一些稍寬以需確保轉子極11 04不要過度飽和，在當其未開槽區域面對定子極

00729. ptd 第20頁 200409448 五、發明說明（17) 1 1 0 2於轉子極和定子極校準時。在應用方面，過度的飽和是不會發生的，轉子極及定子極弧寬11 〇 8和11 〇 9分別有相同寬度。非直線磁通鏈1201、1 202對轉子位置特性產生一轉矩，. 此轉矩相對於轉子位置是非直線性。因此，如果激磁保持一定，如第13圖所示轉矩在轉子位置之範圍並不保持一 - 定。如果讓其存在無控制狀態，則此一轉矩產生（t〇rque generation)在雙相交換磁阻機械（TPSRM)11〇〇會出現問 4 °此問題可以利用控制電流隨定子電流而變加以克服。這種控制電流方式僅於高效率應用及很低速的定位應用上| 有品要。所有其他需要高速度（例如>3〇〇 rpm)的應用，可以不需要低轉矩波動或脈動，因他們不會出現重大問題。關於在雙相交換磁阻機械（TPSRM)丨1〇〇啟動轉矩產生時，對於二個定子相沒有同時零轉矩例証。在所有時間，雙相交換磁阻機械（TPSRM) 11 00不是正轉矩就是負轉矩的存在。如果雙相交換磁阻機械（TpsRM)11〇〇停在一轉子位置，而其轉矩是正值且期望一順時鐘方向旋轉，只要激能定子相即可足以使得機械啟動。對於雙相而言，若在某此轉子位置轉矩恰好為負時，一個或二個定子相可被激能以提供負轉矩並且產生反時鐘方向的旋轉。 $ ,當轉子轉到能產生正轉矩的位置時，能夠提供正轉矩之對應定子相則被激能，使機械可以依順時鐘方向運轉。當· 轉矩，小，幾乎接近其零交又點（cr〇ss〇ver p〇int)(例田如·最高轉矩的2 5 %左右），此時電流可被增加以加強雙

200409448 五、發明說明（18) _ 相交換磁阻機啟動之轉矩。者，相可被激能以產生一種合併轉矩以符合1疋子當定子相轉矩1301和1302皆在而之啟動轉矩。此種方法。 302白在♦父叉‘點例證附近時才需要依轉子在停止位置而有暫停：啟在啟動時利用複雜的控制，可一 3現象。此種控制可藉由煞車該機械停在以象。此該啟動轉矩可達到-最高值並且在方= 而啟動。可選擇地，這籀批也丨★ — 朝^望方向械（TPSRM) 11 〇〇的起始運轉"而達進錐行雙相交換磁阻機 (TPsRM)11。。與其負載(load)結合之前二二機= 位在一有利轉子位置朝一特定方向啟動及運轉轉疋制係為基本的控制方法，所以不在此詳述。 ’、控 i雙相機械(TPSRM)U°〇提供下列各項優點：時鐘方向增加或減少有效氣隙(effectiv二向或反 :視轉子極槽11 °5是偏移朝幅向軸之右側或左側而生2，、且二：Ϊ1:二之：f開槽在-方向提供優先轉矩產、又相口併不會有零轉矩的情形。 3、當對應於轉動方向之相具有零轉矩時，順時鐘方向 1 00729.ptd 第22頁 200409448 五、發明說明（19) 啟動雙相交換磁阻機械（TPSRM)l 100可依下述方法完成。當一相之轉矩為負且另一相是零時，具有負轉矩之機械相被激磁，因此雙相交換磁阻機械（TPSRM)1 1〇〇開始朝反時鐘方向轉動。對於一四極定子和六極轉子，只要將轉子極移動30度’藉由激磁另一相，雙相交換磁阻機械（TpSRM) 11 0 0的轉動方向改變為順時鐘方向。這個方法提供節省機械及動力轉換器的成本，其主要因素是因相的數目較少。 4、利用一雙相動力轉換器，雙相交換磁阻機械 (TPSRM) 11 00固有容許四象限操作。此種四象限操作能力使雙相交換磁阻機械（TPSRM) 1100在多方面設備應用上具有優點。 / 5、轉子極11 〇 4及定子極11 〇 2具有對稱結構，所以不會有機械上不平衡的現象。因此，雙相交換磁阻機械 (TPSRM)llOO 不會有幅向拉力（ra(jiai pUii forces)。這使得機械軸承的壽命得以延長且機械運轉較為安靜。 6、雙相交換磁阻機械（TPSRM)llOO也可當作一單相交換磁阻機械（SRM) ’ 一相作為主相（main phase)且另一相當作補助相（aux i 1 i ary phase)，如此就與單相電感馬達相似。 7、開槽之轉子極11 〇 4從轉子1 1 0 3移出鐵蕊並減輕其重量。此有利於降低轉子1 1 〇 3的慣性效果且提昇其加速能力’這兩項在航太和國防應用上與機械工具伺服機構和鍵子馬達驅動上係為所期望的品質。 8、於雙相中，轉子極槽1 105被置鄰接轉子極1 1 04之方

00729. ptd 第23頁 200409448

五、發明說明（20) 式係決定轉矩之非對稱或對稱本質及相對於轉子位矩的總量。 ' n 9、轉子極槽11 〇5不僅可以應用在單相及雙相機械，而且可應用在多相機械以成形其轉矩、降低聲噪音及辦加力密度。 -”曰曰口動 I 〇、轉子極槽1 1 0 5也能被充填永久磁鐵，形成一種新形式的内部永久磁鐵機械，這種機械對高速運轉是很理想，且可藉由同步轉矩增大磁阻轉矩產生一種轉矩。 II 轉子極槽11 〇 5也可安裝永久磁鐵以作為量測轉子位置的感知器（sensor)，此感知器係為控制雙相交換磁機械（TPSRM)llOO之所需。因此，轉子極槽有二項不同功能，分別為轉矩成形及放置感知器。 ,12、如同於一些先前技術裝置，轉子極槽11〇5的目的並不是在磁通鏈對轉子位置之間形成一直線關係，而是不需要不當地延伸轉子極弧下獲得重疊非零轉矩特性。具有較小轉子極弧之雙相交換磁阻機械（TpsRM)u〇〇亦供、一種自行啟動能力。〃第1 4圖係說明一種具有修改造形轉子極之雙相交換磁阻機械（TPSRM)。雙相交換磁阻機械（TpSRM)l4〇〇包括一定子 1401其具有四個突出定子極14〇2，且包括—轉子“”盆且有六個突出轉子極1 404。每一定子極14〇2具有定子線圈八 1406，以同圓心地纏繞著定子極。每一轉子極14〇4且有逐漸斜削的末端以提供有利通路使磁通流通於定子14〇^和轉子1 403之間。當轉子極及定子極直線校準時，轉子極14〇4

200409448 五、發明說明（21) 之斜削末端增加轉子極1 404和定子極1 402之間的氣隙（air gap) °增加之氣隙（a丨r gap )形成增加磁阻，因而降低流通於定子極1 402與轉子極1404斜削部分之間的磁通。結果斜削轉子極1 404末端係提供轉子14〇3 —優先啟動方向。斜削轉子極1 4 04末端亦針對磁通鏈提供必要之高速變化在反時鐘方向及順時鐘方向。對於順時鐘及反時鐘旋轉方向磁通鏈之雨速變化率在個別旋轉方向產生很大的轉矩，因而往個別方向旋轉。第1 5圖係較詳細說明第1 4圖之轉子極形狀。如第丨5圖所示丄當轉子極和定子極直線較直時，轉子極14〇4末端將面、子疋子極1 4 0 2，轉子極末端逐漸被改變形狀，從末端弧的一端至另一端單調地增加氣隙（air gap)。其他=狀可藉由開槽轉子極具有一狹窄增加氣隙（a i ^ H i相同的效果，其轉子鐵之薄凸出部分係面對定子極=種形狀將使得轉子極均句平順且與定子極的相似。雖然如此，這種形式客在輩此i A ^ 式使付轉子之薄凸出部分飽和，在某些角度導致非期望之震動。利：在：m:4圖雙相交換磁阻機械(tpsrm)，之磁通鏈1 θ。二〗固7定定子激磁’繪製出隨轉子位子而變 ^鏈圖。弟1 7圖係說明料楚1 /1闰雜上械（TPSRM)，利用在相螅κ ，’，圖又相交換磁阻機直轉子位子而Λ Λ圈之一固定定子激磁，繪製出隨八将卞彳ϋ于而艾之電磁韓一 1601及1 602之特性俜有利# : 一才及第二相磁通鏈及第二相轉矩二= 計轉子1 403之位置。第-相及1702之特性比那些開槽雙相交換磁阻 00729. ptd 第25頁 200409448 五、發明說明（22) 機械（T P S R Μ )具有較尘勒夕异古 ±#/軚大銳之最尚值，但一般而言具有相同、―同 *寺性的尖銳性可由修正輪廓而加以修改。二18圖：明第14圖雙相交換磁阻機械(TpsRM)之另一造 t輪廊1子極U04被整形使具有—連續減少氣隙（仏 gap)，如末端弧從轉子極一側橫過沿該弧朝另一侧之某一點。以本例而言，該點係位在遠離轉子極1 404 -侧大約匕3二長度的位置如此達成最小的氣隙uir㈣）。當弧攸這個點延其長橫越更遠往另一彳$ · Μ續增加一直到達到最大氣隙（air gap)，此最大氣隙 Uk gap)完成在末端弧的另一側。這種外型修正係提供很好凸極性，目此在二個方向有很好的啟動轉矩。再者，一組轉子極的對稱性可以結構方式完成。第1 9圖係說明針對第丨4圖雙相交換磁阻機械（TpsR⑽里具有第18圖之修改轉子極輪廓，繪製出隨轉子位子而變之磁通鏈一圖。第20圖係說明針對第14圖雙相交換磁阻機 (TPSRM)其具有第18圖之修改轉子極輪廓，繪製出隨轉子位子而變之轉矩特性一圖。第一相及第二相磁通鏈ΐ9〇ι 1 902具有比第1 5圖之較不尖銳變化。然而，第一相與相轉矩特性2 00 1及2002，各具有較尖銳轉矩變化。磁通 1901及1902與轉矩特性2001及2〇〇2均為造型變數的函數諸如轉子極最高值之位置、及該極尖端之各侧的傾斜度等等。不論是否雙相交換磁阻機械（TPSRM)14〇〇運用整形"· 轉子極1404,或1 40 4"，二種均勻在二個方向提供啟能力。订敬動

200409448 五、發明說明（23) 第21圖係說明一雙相交換磁阻機械（TpsRM)具有二分之一轉子極外型修改。雙相交換磁阻機械（TpSRM)21〇〇包括一定子2101其具有四個突出定子極21〇2，且包括一轉子 2103其具有六個突出轉子極21〇4。每一定子極2102具有定子線圈2 1 0 6，以同圓心地纏繞著定子極。每一轉子極2 1 〇 4 在末端弧之一半具有一逐漸斜削末端，以提供有利通路使磁通流通於定子21 01和轉子21 03之間。每一轉子極21〇4末端弧之另一半並沒有被斜削，但具有一習用弧之定氣隙 (constant air gap)，諸如一圓圈的弧，在轉子極21〇4與定子極2 1 0 2係直線校準時。第22圖係說明針對第2 1圖雙相交換磁阻機械（Tf>SRM), 繪製出隨轉子位子而變之磁通鏈一圖。第23圖係說明針對第21圖雙相交換磁阻機械（TPSRM)，繪製出隨盆轉子位子而變之電磁轉矩一圖。第一相及第二相磁通鏈22〇1及22〇2 均為較輕微的變化。因此，第一相與第二相轉矩特性23〇1 及2302與第20圖造形轉子極1 404 "之轉矩特性相比較則得較不尖銳。雙相交換磁阻機械（TPSRM)本身也雔

方向自行啟動。 X 雙相交換磁阻機械（TPSRMM 400及21 00提供下列的 1、轉子極之整形…《時鐘方向或反時財二加或減少有效氣隙（effective air gap)，這要視較大氣s〆 (a i r gap )是在右侧或左側而定。〃糸 2、轉子極整形係在一方向提供優先轉矩產生，相合併不會有零轉矩的情形。 ' ;又

200409448 五、發明說明（24) 3、當對應於轉動方向之相具有零轉矩時，順時鐘方向啟動雙相交換磁阻機械（TPSRM)可依下述方法完成。當一相之轉矩為負且另一相是零時，具有負轉矩之機械相被激磁，因此雙相交換磁阻機械（TPSRM)開始朝反時鐘方向轉動。對於一四極定子和六極轉子，只要將轉子極移動3 〇度，藉由激磁另一相，雙相交換磁阻機械（TPSRM)的轉動方向改變為順時鐘方向。這個方法提供節省機械及動力轉換器的成本，其主要因素是因相的數目較少。

4、利用一雙相動力轉換器，雙相交換磁阻機械 (TPSRM)固有容許四象限操作。此種四象限操作能力使雙相交換磁阻機械（TPSRM)在多方面設備應用上具有優點。 5、只有一對轉子極對稱則轉子就稱，所以不會有機械上不平衡的現象。因此，雙相交換磁阻機械（TPSRM)不會有幅向拉力（radial pull forces)。 6、雙相交換磁阻機械（TPSRM)也可當作一單相交換磁阻機械（SRM)，一相作為主相（main phase)且另一相當作補助相（auxiliary phase)。

，第24圖係說明一雙相交換磁阻機械（tpsrm)其定子極外型修改。雙相交換磁阻機械（TPSRM) 240 0包括一定子24 0 1 其2有四個突出定子極2402，且包括一轉子2403其具有六個突出轉子極2404。每一定子極240 2具有定子線圈240 6，以同圓心地纏繞著定子極。每一定子極24〇2具有逐漸斜削的末端以提供有利通路使磁通流通於定子24〇1和轉子24〇3 之間。當轉子極及定子極直線校準時，定子極2 4 0 2之斜削

200409448 五、發明說明（25) 通於定子極2 402斜削部分與轉子極2 404之間的磁通。結果斜削定子極2 402末端係提供轉子240 3 一優先啟動方向。末端增加轉子極24 04和定子極24 02之間的氣隙（air gap)。增加之氣隙（air gap)形成增加磁阻，因而降低流如上述有關轉子極整形之各項優點，亦可以透過定子極之整形而獲得，並且該定子極可藉由上述轉子極之相同方式而給予整形。因此，從簡起見而不再重複討論及說明此種構造的各項優點。

第25(3)圖係說明一雙相交換磁阻機械（1^5{^)，在每一個轉子極有一偏置弧形楔型槽。第25(b)圖係說明第25(a) 圖轉子極開槽形狀之較詳細圖。一具雙相交換磁阻機械 (TPSRM ) 2500包括一定子2501其具有四個突出定子極 2502 ’且包括一轉子2503其具有六個突出轉子極2504。每一轉子極槽2 505之頂緣最接近轉子極2504之末端，且具有與轉子極2504末端弧相同之形狀。每一轉子極槽25〇5之底緣被斜削’因此每個轉子極槽2 5 〇 5之頂緣與底緣間的高度以離個別轉子極25 04之中心幅向軸一距離方式而增加。此有效地增加轉子極2504氣隙（air gap)在具有轉子極槽 2 5 0 5之轉子極2 5 0 4的一側。再者’有效氣隙（air gap)係沿著轉子極2 504末端弧其與自中心幅向軸沿弧通過的距離相一致而增加。更進一步’轉子極槽2 5 0 5係偏離個別轉子極2 5 0 4之中心幅向軸，以致相對於定子相A與B形成不對稱關係。偏置轉子極槽 2 5 0 5之有效氣隙不對稱係提供所需轉矩不對稱，以確保每

00729. ptd 第29頁 200409448 五、發明說明（26) 一個轉子位置有非零轉矩。轉子2503之轉子極250 4間的位置相對向轉子極組的一中心幅向線附近具正相對，以在經過稱。換句話說，每一轉子極2504形^ :相對或鏡像對別中心幅向軸附近具有相同對稱。此::極組，且在其個子極25 04的重量。轉子極25〇4六個相鄰f係對稱地分佈轉個別中心幅向軸附近具有一相對或鏡=中的四個亦在其明，第25圖的轉子極槽較為誇大。對稱。為方便說第26圖係說明第25圖之雙相交換磁阻轉子極開槽是依個別轉子極大小尺寸比:（SRM)，八亦說明定子線圈26 06以同心圓纏繞著每不。第26圖第27圖係說明針對第26圖雙相交；：：：=子卿2。 Ψ p左絲工A 2 . 口又仲乂谀磁阻機械（TPSRM)，繪 1出ik轉子位子而變之磁通鏈一圖。第28圖係 26圖雙相交換磁阻機械（TpsRM) 复鏟、'，分別為27〇U27Q2，轉子極2504之相鄰組產^ 位置偏移之磁通鏈27〇1、27〇2。位置偏移的磁通鏈27〇ι、一 270j形成電磁轉矩的相位移，此現象可由第“圖之第一相及第二相轉矩28 0 1、280 2看出來。第一相及第二相磁通鏈 270 1、2702特性以及第一相及第二相轉矩28〇1、28〇2與第 1 2, 1 3圖所說明之雙相交換磁阻機械丨丨〇〇的非常相似。對於雙相交換磁阻機械（TPSRM) 11 00及雙相交換磁阻機械 (TPSRM) 25 00，磁通鏈和轉矩特性係非常平順，並未有急劇的變化。在轉子極250 4選擇性安置轉子極槽2 505 (即是 00729. ptd 第30頁 200409448 五、發明說明（27) 孔洞）係可達成很良好的轉矩整形以極大化啟動轉矩，且 ==5置:△”内有定轉矩’使在雙相交換磁阻機械 (TPSRM) 2500產生表小紋波轉矩。

第2 9圖係…兒明-種轉子㉟具有|方形及曲形開槽形狀。轉子極2904之開槽可包括一個或多個外切弧29〇5,及一個或多個長方形29 0 5 " ’或其他規則或不規則的形狀。然而，這種合併開槽必須偏移轉子極之中心幅向軸以形成一不對稱的氣隙Uir gap)。對於轉子位置而言，這種不對稱氣隙產生一種不對稱之磁通鏈分布。氣隙（air gap)及磁通鏈分布之不對稱會產生不對稱之轉矩，因此當考慮到雙相影響之總和時，對於任何轉子位置會產生一非突轉矩。這種獨特之特性，使得機械能在任何轉子位置^任何方向都能啟動及運轉。由啟動轉矩的需求及應用物件的本質來決定放置於轉子極2 904内之轉子極槽29〇5，及29〇5"的方式、形狀及大小。

第30圖係說明一種雙相交換磁阻機械（TpsRM)，其具有第29圖所示之轉子極開槽形狀。一具雙相交換磁阻機械 (TPSRM) 30 00包括一定子300 1其具有四個突出定子極 3002，且包括一轉子3003其具有六個突出轉子極3〇〇4。每一定子極30 0 2具有定子線圈30 0 6以同圓心地纏繞著定子極。每一轉子極槽300 5之頂緣最接近轉子極3〇()4之末端，且具有與轉子極30 04末端弧相同之曲率。每一轉子極槽 30 0 5之底緣被斜削，因此每個轉子極槽3〇〇5之頂緣與底緣間的高度以離個別轉子極30 04之中心幅向軸一距離方式而

00729. ptd 第31頁 200409448 五、發明說明（28) 增加。在轉子極30 〇4之中心幅向軸之另一侧，形成三個長方形轉子極槽3 0 0 5 ”。相對於轉子極3 〇〇 4之中心幅向軸，合併2子極槽30 05,及30 05 ”之不對稱配置，確保有不對稱有效氣隙（air gap)及在所有轉子位置均有一非零轉矩特性，當考慮到雙相交換磁阻機械（TPSRM)3〇〇()時。轉子3 0 03之轉子極3 00 4間的位置相互正相對，以在經過對向轉子極組的一中心幅向線附近具有一相對或鏡像對、稱。換句話說，每一轉子極30〇4形成轉子極組，且在其個別中心幅向軸附近具有相同對稱。此形狀係對稱地分j布轉子極30 04的重量。轉子極30 04六個相鄰組中的四個亦在其個別中心幅向軸附近具有一相對或鏡像對稱。第31圖係說明針對第30圖雙相交換磁阻機械（TpsRM)，繪製出隨轉子位子而變之磁通鏈一圖。第32圖係說明針對第30圖雙相交換磁阻機械（TPSRM)，繪製出隨其轉子位子而變之電磁轉矩一圖。如第31圖得知第一相及第二相磁通鏈分別為31 0 1及3102，轉子極31 04之相鄰組產生有些相= 但位置偏移之磁通鏈3101、3102。位置偏移的磁通鍵 l 3 1 0 1、3 1 0 2形成電磁轉矩的相位移，此現象可由第3 2圖之第一相及第二相轉矩32〇 !、32 〇2看出來。第一相及第二磁通鏈3101、31〇2特性以及第一相及第二相轉矩32〇1、目 3202與第12, 13圖所示之雙相交換磁阻機械11〇〇及第2了 28 圖所示之雙相交換磁阻機械250 0的非常相似。對於各雙交換磁阻機械（TPSRM)ll 00、雙相交換磁阻機械（TpsRf)目 250 0及雙相交換磁阻機械（TPSRM)3㈣〇，磁通鏈和轉矩特 00729.ptd 第32頁 200409448

f係非常平順，並未有急劇的變化。在轉子極3 0 04選擇性女置轉子極槽3 〇〇 5係可達成很良好的轉矩整形以極大化啟動轉矩’且在轉子位置較大範圍内有定轉矩，使在雙相交換磁阻機械（TPSRM)3()00產生最小紋波轉矩。這些磁通鍵及轉矩特性僅代表某一種設計，但可藉由改變轉子極槽 3〇〇5,及3005 "的數目及尺寸，其特性可符合各種不同^ 之不同需求。〜弟33圖係說明一種轉子極具有長方形或弧形底鋼條散裝在其曲形開槽。一轉子極槽3305之頂緣最接近轉子極33〇4

之末端，且具有與轉子極33 04末端弧相同之曲率。每一轉子極槽3 3 0 5之底緣被斜削，因此每個轉子極槽3 3 〇 5之頂緣與底緣間的高度以離轉子極33〇4之中心幅向軸一距方放而增加。、轉子極槽3 3 0 5之有效氣隙（a丨r gap )以離中心幅向軸一距離而增加。此外，轉子極槽33 05内散置著轉子薄層材料 3317以提供轉子極槽33〇5之槽部分更多樣性。這種形狀係在轉，極内的一部份合併曲形及長方形槽。根據許多種的因素諸如應用物件、啟動轉矩及噪音來選擇特殊之開槽形狀。對雙相交換磁阻機械（TPSRM)而言，轉子極槽的排置與第3 0圖所示的極為相似。雙相交換磁阻機械（TPSRMs)11〇〇、14〇〇、21〇〇、24〇〇、 250 0及30 00具有下列特性及優點： 1、在雙相交換磁阻機械（TPSRMs)内應用轉手極槽以產生非零轉矩的特性。

00729. ptd 第33頁 200409448 五、發明說明（30) 2 轉子極槽可採用許多種不同形狀，其形狀不限於本文描述或圖示之大小、形狀、位置或數目。轉子極槽之跨距可小於轉子極弧的二分之一，一般而言係小於總轉子極弧的3 5 %。 / 4、轉子極槽配置在每一組正相對轉子極，可在前緣或後緣上，以使磁阻對轉子位置關係產生不對稱，以及磁通鍵亦相同。 5、連續轉子極的轉子極槽可能會彼此相對，即是轉子極槽之配置順序彼此相反的。對於具有六個轉子極之雙相交換磁阻機械（TPSRM)，至少會發生在一組正相對轉子極0 6、在轉子内的轉子極槽的形狀及大小，係隨自行啟動之期望轉矩特性而變。 7、轉子極槽可以配置在接近轉子極的一侧，因此相對於轉子極軸是不對稱。一般而言，槽軸和轉子極軸或其有效氣隙（air gap)是不會一致。 8、定子極或轉子極的整形同樣是不對稱的，以產生磁阻的不對稱。 9、對轉矩形狀而言，在此描述的轉子極槽及創新的概念可應用於較高相交換磁阻機械上。 10、、對轉矩形狀而言，造形轉子極或定子極的概念及創新可被直接應用於較高相交換磁阻機械上。 11、對力量形成（force shaping)而言，於此所描述的概念及創新可應用及可延伸於線性運動交換磁阻機械 00729. ptd 第34頁 200409448

(SRMs)。 12、僅應用一轉子極槽且不需在轉子極内有一大極弧係可達成自行啟動。在機械裡，轉子極弧能等於定子極弧^如果有需要可稍微大一些，其中具有很多複雜的牽連 ^係，結果係產生低轉子鐵重量、低轉子慣性、以及轉子高加速度，及高動力密度（一般以W/Kg或¥/11)表示）。 13、轉子内之轉子極槽與定子極或轉子極之整形，均為使雙相交換磁阻機械（TPSRM)產生非零轉矩特性，而非為使磁通鏈對轉子位置關係成為線性為目的。此事實可由磁通鏈對轉子位置之圖形明顯看出。 14、如上述，即使會有負轉矩間隔（negative intervals) ’其能適當地利用在啟動上但不適用在有控制的正常運轉。 1 5、雙相交換磁阻機械（TPSRMs)不論在順時鐘或反時鐘方向都能自行啟動。

本發明之另一具體實施例被應用於解決有關交換磁阻及永久磁鐵無刷直流機械（PMBDCM)的製造及噪音問題。雖然此具體實施例對於交換磁阻機械（S R M s )及雙相永久磁鐵無刷直流機械（PMBDCM)特別有用。但也可應用在具有大於一相之任何這類型機械。此具體實施例的創新包括： 1、降低噪音的設計方法，及 2、緊固同心圓定子線圈以進一步降低噪音的設計方法0

00729.ptd 第35頁 200409448 五、發明說明（32) 降低交，磁阻機械（SRMs)噪音之挑戰已被許多先前技術 $表過。沒些技術包括電子交換控制及採用加大後鐵蕊厚又方法a又5十機械’如同2 0 0 1年六月刊登於crc Press由 R-Krishnan所發表的交換磁阻馬達驅動（A switched m01101' Drives@)。這些方法都會使交換磁阻毺=產^比其他種機械具有噪音，仍然有其他方法可降低機械的噪音。幅1 ^量（radial forces)或稱為一般力量係主要產生，j械之。呆音。因此唯—降低噪音的方法就是要將該幅三1里減到最小，這可藉由在機械設計階段予以完成。雖 w如此，幅向力量與切線力量之比率僅可一，度則有用切線力量就會惡化。那麼就需要抹用其他的方法。上的谷許，減低噪音的方法就是將交換磁阻機，(SRM)的幅向力量減低到不可避免的水準。雖然可藉由 I :: Ϊ Π極内的鐵蕊通路(卜⑽Path)及其後鐵蕊來降 =向力讀定子結構的衝擊。這種方法可應用於雙相交換磁阻機械（S R Μ )或於同心圓纏结v々 ^ L N纏繞水久磁鐵無刷直流機械 : ，對於永久磁鐵無刷直流機械呈古仏丄+ \ 為與父換磁阻機械（SRM)相比其具有一較大有效氣隙（air gaD)，士认、Α 、、士、機械（PMBDCM)之永久磁鐵表現彳曰彳^水磁鐵無刷直流用。我衣現仵仿彿氣隙（air gap)作第34圖係說明一種四極定子，其極位於定子薄層之内角

200409448 五、發明說明（33) 落。一定子3401具有四個定子極34〇2，每_定子極配置於定子薄層3412的各角落。每一定子極34〇2具有定子線圈 340 6以同心圓纏繞在定子極四周。、第35圖係說明一種先前技術之四極定子，其極位於定子薄層内角落間之中間。一定子35〇1具有四個定子極35〇2，每一定子極配置於定子薄層35 12的各角落。每一定子極 350 2具有相線圈35 0 6以同心圓纏繞在定子極四周。第36(3)圖係比較定子極與第24及35圖所示之定子24〇1 及35(Π的後鐵蕊長度。與定子極配置於四角落的中間如圖 35所示相比，放置定子極35〇2在定子34〇1的角落係相當增加疋子極及其後鐵游長度。更明確地，這種定子極W 2的特殊配置增加定子極的長度從長度卜1^3到1.414 ，表示於方形定子薄層之内圓半徑，ris於定子極端的定子薄層之内半徑，如第36(a)圖所示。定義1^為1^8與]：的比值，定子極長度之增加可表示為{ 1.44 k)/ (Ι-k)。第36(b)圖係說明一種圖形，隨第34及35圖定子極間内圓半徑之比率而變之定子極長产之二；=方法，曲柳廷種方法無法降低幅向力量，但能提供加強聲阻抗以降低在機械產生噪音之定子震動至最小。如第34圖所示定子螺栓孔3413並不會干擾定子内的磁通通路。與這個形式相反的，在定子35 0 1的圓形定子薄層3512的定子螺栓孔3413 則對定子磁通通路會有不利影響，雖然沒有額外定子後鐵

200409448 五、發明說明（34) 蕊厚度增加。第3 7圖係說明一線圈捲以緊固定子線圈在定子。請參照第34及37圖，一鋼線圈捲3710被置入定子薄層孔3711之前側3 7 11，和後側3 7 1 1π間，該定子薄層孔被衝壓在定子薄層 3412。線圈捲3710穿越過定子線圈3 40 6且焊接在線圈34〇6 之外部3714。可選擇地，線圈捲371 0可焊接在定子薄層孔 3711之一側3711’/3711” ，然後再纏繞於定子線圈3 406並予以拉緊。而後，線圈捲3710塞入定子薄層孔3711之另一

側3711，，/3711’並予以焊接以定位定子線圈340 6。這種纏繞過程可進行於定子線圈3406部分其延伸在定子極3402之每一端及於四個定子極。利用線圈捲3 7 1 0纏繞定子線圈 3 4 0 6可徹底消除其他先前技術元件所需使用之楔形物。可選擇地，工業級的麻線或尼龍麻線可以用作為線圈捲 3 7 1 0以取使用鋼線。如果使用麻線，線圈捲3 7 1 0可以用來將每一個定子線圈3 4 0 6綑綁於定子薄層3 4 1 2上。為助於緊固過程，可於定子每側二個洞而非一個洞以便將定子線圈綑綁紮實。使用麻線之好處是其可燒性而且不像鋼線需要焊接。

當與一種具有懸垂部分（overhang)、一凸緣（lip)或像鞋樣結構的定子極一起使用以提供支撐以緊固楔形物，先前技術元件之楔形物有時會比安裝線圈捲容易。雖然如此，楔形物與其一緊固結構一起使用的缺點係為線圈的塞入是較為困難’除非是使用機械繞線而且一次塞入完成操作，但此作法會導致製造成本上升。

00729.ptd 第38頁 200409448 五、發明說明（35) 交換磁阻機械（S RM )定子極一般而言並沒有懸垂部份、一凸緣（lip)或極靴（pole shoes)，最主要是在衝壓薄層達到低製造成本。再者，如果沒有這些緊固結構則有助於線圈的安裝，而不需要太多依賴機械製造之操作。

在此所揭示之線圈捲3 7 1 0是比較容易安裝且比較堅固，並使用定子薄層鐵蕊來固定線圈，不至於影響主磁通通路及干擾正常磁通路。如第3 4圖可得知，移除鐵蕊形成定子薄層孔3711以緊固線圈捲3710，並不會影響磁通流通所需的面積，因此，不至於增加定子鐵蕊的磁通密度。簡而言之，這些孔洞不致影響機械的電磁特性。如果這些孔洞被衝壓於先前技術之定子如第3 5圖所示，鐵蕊的損失將使磁通流通變形，造成增加定子鐵蕊的磁通密度且造成較高鐵蕊損失。因此，將定子極及線圈置於方形薄層的角落，對於薄層内之足點孔洞係提供一理想且自然之安排。

第38圖係說明當定子極在定子薄層角落間之中央，緊固定子線圈之一種結構。定子薄層38 1 2被斜削以具有一平基部3815以環繞定子極380 2。定子線圈3806被纏繞於定子極 3802四周，以及組成的定子線圈3806之線圈完全鄰接平基部3815。定子線圈380 6是以線圈捲3 710利用定子薄層孔 3711緊固於定子薄層3812上。如第3 5圖所示由於斜削定子極基部成平面而取代使用一弧形基部3 5 1 6，以獲得足夠空間以提供定子孔洞以緊固線圈。這個空間旅不會干擾主要磁通通路且不會導致較高磁通密度或較高鐵蕊損失。這種配置係為第34及3 7圖所說明

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之緊固技術的延伸。第38圖所說明之緊固結構能提供如下之優點，線圈線圈（stator winding coil)可以直接與定子于弋子蕊及定子極的側面兩者接觸。這樣的安排提供最大拉後鐵積有利用機械熱量的散發以及較高熱直承受。έ士果、言觸面 2增加了機械的動力密度，因為以相同的機械g力二，安吕，其線圈溫度是比較低的。先前技術交換磁阻機^而 (SRM)線圈僅是與定子極側面實質接觸，且少數與定子鐵蕊相接觸。結果，這些先前技術交換磁阻機械有較高線圈溫度，係因為由於較差的熱傳導路徑。 /、第34-38圖所示的定子結構及線圈捲支持及提供下列各項特徵或優點： 1、一雙相交換磁阻機械（SRM)或永久磁鐵無刷直流機械 (PMBDCM)，其四極位於定子薄層的角落以降低噪音。 2 角極（corner poles)係提供加強聲阻抗於定子震動，此震動係由幅向力量引起，幅向力量係由磁力感應及由製造容許度惡化。〜

古3、角極（corner p〇les)並不干擾定子薄層的機械穩口，且疋子薄層螺栓並不會干擾機械磁通路及力量或磁通的產生。〆 4、定子線圈可不需要楔形物而被固定。 5、線圈捲用以緊固線圈而不致干擾磁通通路。 6、用以緊固線圈之線圈捲可被延伸至多相，及交換磁阻機械（SRMs)和永久磁鐵無刷直流機械（PMBDCM)之同心圓

五、發明說明（37) 纏繞定子線圈。 7、線圈捲可是非磁性及非導電 8、線圈捲（coil wr ) 材枓果杲府綠七尸蚱綠w P )如禾尺金屬線可用點焊接，如果疋麻線或尼處線則用綑綁或纏结綠園技r · wraps)的張力可由初始力調 ^方式。線圈捲（Wlre wraps)的長度。及調整線圈捲（wire 9、定子線圈可以提供綠 % 相當接觸之方式而被緊固。舍、疋子極及定子後鐵為兩者助降低定子線圈的溫度。=運轉時’這個特徵能幫壽命以及增加機械可；产低可以增加機械線圈的緣較不可能會被破壞於線圈會比較少故障及其絕 -1 〇杰：：線，可以使用工業級聚合麻線或尼龍級麻線固疋1彳于衣仏私序更為簡單。也可以採用一個以上之孔洞以麻線緊固定子線圈。 3本發明已於上述被描述及說明，然而於此揭示及描述僅疋本發明之較仏具體實施例’應了解本發明可運用於其他合併、修改及環境。同時本發明可在本發明原理之範圍内作改變或修正，該發明原理與上述教導或熟悉該技藝之技能或知識相互對應。在此描述之具體實施例係進一步說明運用本發明之最佳模態，並且使其他熟悉該技藝者能根據特定應用而作各種修改或運用本發明，以利用本發明上述或其他具體實施例。因此，本發明之範圍並不僅限於先前揭示之形式。

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【圖式簡單說明】 U明雙相交換磁阻機械(tpsrm)之先前技術。利用在^ 兄明針對第1圖雙相交換磁阻機械（tpsrm)，之磁通鏈一圖。疋疋子激磁，繪製出隨轉子位子而變弟3圖·係彡兄明針對第 ^ 利用在相線圈之一固定定:：：父換磁阻機械(τρ圃，變之電磁轉矩一圖。疋疋子激磁，緣製出隨其轉子位子而第4圖：係說明一替相六掄讲Ro η 極具有偏心槽。又換磁阻機械（TPSRM)，在其轉子交換磁阻機械（TPSRM)， ’緣製出隨轉子位子而變交換磁阻機械（TPSRM)， ’繪製出隨其轉子位子而第5圖.係說明針對第4圖雙相利用在相線圈之一固定定子激磁之磁通鍵—圖。第6圖·係說明針對第4圖雙相利用在相線圈之一固定定子激磁變之電磁轉矩一圖。第7圖置。係說明轉子極槽在正相對轉子極之一非對稱配第8圖配置。係說明轉I μ μ + 得子極槽在正相對轉子極之另一非對稱換磁阻機械（TPSRM)，繪製出隨轉子位子而變第9圖：係說明針對第8圖雙相交利用在相線圈之一固定定子激磁，之磁通鏈一圖。第1 0圖久兒月針對第8圖雙相交換磁阻機械（TPSRM)

00729. ptd 第42頁 200409448 圖式簡單說明利用在相線圈之一固定定子激磁，繪製出隨其轉子位子而變之電磁轉矩一圖。第11圖：係針對第7圖雙相交換磁阻機械（tpsrm)之一種更實際陳述。第1 2圖：係說明針對第11圖雙相交換磁阻機械 (TPSRM)，利用在相線圈之一固定定子激磁，输製出隨轉子位子而變之磁通鏈一圖。

第1 3圖：係說明針對第丨丨圖雙相交換磁阻機械 (T P S R Μ ) ’利用在相線圈之一固定定子激磁，綠製出隨其轉子位子而變之電磁轉矩一圖。第1 4圖：係說明一種具有修改造形轉子極之雙相交換磁阻機械（TPSRM)。 ' 第1 5圖：係詳細說明第丨4圖轉子極之輪廓。第16圖：係說明針對第14圖雙相交換磁阻機械 (TPSRM)，利用在相線圈之一固定定子激磁，繪子位子而變之磁通鏈一圖。

第17圖··係說明針對第14圖雙相交換磁阻 (TPSRM)，利用在相線圈之—固^子激磁，=出隨轉子位子而變之電磁轉矩一圖。 - ί::廊係說明第“圖雙相交換磁阻機械(TPSRM)之相交換磁阻機械（TPSRM) ’繪製出隨轉子位子而變第1 9圖：係說明針對第1 4圖雙其具有第1 8圖之修改轉子極輪廓之磁通鏈一圖。 *

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第20圖：係說明針對第14圖雙相其具有第1 8圖之修改轉子極輪廓，之轉矩特性一^圖。交換磁阻機械（TPSRM) 緣製出隨轉子位子而變弟2 1圖：係說明踅祁父換佩、irbKM)有一轉子極外型修改第22圖：係說明針對第21圖雙相交 (TPSRM)，繪製出隨隸羊你；&以阻機：械曰表aji通轉子位子而變之磁通鏈一圖。 :係說明針對第21圖雙相交換磁阻機隨一其轉子，子而變之電磁轉矩-圖。。’、况日雙相父換磁阻機械（TPSRM)其定子極第23圖 (TPSRM) 弟2 4圖外型修改第25(a)圖一個轉子極有第25(b)圖圖0 一刀係犮明雙相父換磁阻機械（tpsrm) 一偏置弧形楔型槽。 :係說明第25(a)圖轉子在每極開槽形狀之較詳細第26圖··係說明第25圖之雙相交其轉子極開槽是依個別轉子極大機械(则) 第2 7 Η ·及 4尺寸比例而圖示。 (TPSRM) 苐2 8圖 (TPSRM) 第29圖狀0 說屮:針對第26圖雙相交換磁阻機械二ι出隨轉子位子而變之磁通鏈一圖。上說明針對第26圖雙相交換磁阻機械、、、胃4出隨其轉子位子而變係說明一種轉子極且有/磁轉矩一圖。褥卞位/、有長方形及曲形開槽形弟3 0圖：孫％ n .. _ , 兄明一種雙相交換磁阻機械（TPSRM)，其^ 200409448

1 0 0 雙相交換磁阻機才戒 1 0 2 定子極 104 轉子極 101 定子 103 轉子 105 轴心

200409448 圖式簡單說明 106- 109 定子線圈 201 ，20 2 磁通鏈 301 ，3 0 2 轉矩特性 400 雙相交換磁阻機械 401 定子 402 定子極 403 轉子 404 轉子極 405 轉子極槽 407 中心幅向軸 501 5 5 0 2 磁通鍵 601 ，6 02 轉矩 700 雙相交換磁阻機械 701 定子 702 定子極 703 轉子 704 轉子極 705 轉子極槽 707 中心幅向軸 800 雙相交換磁阻機械 801 定子 802 定子極 803 轉子 804 轉子極 805 轉子極槽 806 定子線圈 807 中心幅向轴 901 ，9 0 2 磁通鏈 1001 ，1 0 0 2轉矩 1100 雙相交換磁阻機械 1101 定子 1102 定子極 1103 轉子 1104 轉子極 1105 轉子極槽 1106 定子線圈 1107 中心幅向軸 1108 轉子極弧寬 1109 定子極孤寬 1201 ^ 1 202 磁通鏈 1301 ^ 1 30 2 轉矩 1400 雙相交換磁阻機械 1401 一定子 1402 定子極 1403 轉子

I

00729. ptd 第46頁 200409448 圖式簡單說明 1404 轉子極 1406 定子線圈 1601 ，1 60 2 磁通鏈 1701， 1 70 2 轉矩 1901 ，1902 磁通鏈 2 0 0 1， 20 0 2 轉矩 2100 雙相交換磁阻機械 2101 定子 2102 定子極 2103 轉子 2104 轉子極 2106 定子線圈 22 0 1 ，220 2 磁通鏈 2 3 0 1， 2302 轉矩 240 0 雙相交換磁阻機械 2 40 1 定子 2402 定子極 2 40 3 轉子 2404 轉子極 2 40 6 定子線圈 25 0 0 雙相交換磁阻機械 2 5 0 1 定子 250 2 定子極 2 5 0 3 轉子 25 04 轉子極 2 50 5 轉子極槽 250 7 轉子極軸 2 60 6 定子線圈 270 1 ，270 2 磁通鏈 2 8 0 1， 2802 轉矩 2904 轉子極 2 90 5? 外切弧 2 9 0 5，’ 長方形 30 0 0 雙相交換磁阻機械 3 0 0 1 定子 3 0 0 2 定子極 3 0 0 3 轉子 3 0 04 轉子極 3 0 0 5 轉子極槽 30 0 5, 及30 0 5π 轉子極槽 3 0 0 6 定子線圈 3101 9 310 2 磁通鍵 3 20 1， 3202 轉矩 3304 轉子極 3 30 5 轉子極槽 3317 薄層材料 3 40 1 定子 %

00729. ptd 第47頁 200409448 圖式簡單說明 3402 定子極 3 40 6 定子線圈 3412 定子薄層 3413 螺栓孔 3 5 0 1 定子 3 50 2 定子極 3 5 0 6 相線圈 3512 定子薄層 3516 弧形基部 3 60 1 曲線 3710 線圈捲 3711 定子薄層孔 3711，前側 3 711，’ 後側 3714 外部 3 80 2 定子極 38 0 6 定子線圈 3812 定子薄層 3815 基部

00729. ptd 第48頁

Claims

200409448 六、申請專利範圍 1、一種雙相交換磁阻馬達之轉子，置複數個突出轉子極，每一該 ’托、包^ : 個別轉子極之一中心幅向軸附：子=有非對稱磁阻在該每一該轉子極具有相同轉子極面弧，及具有一節距大於該轉子極面弧供之一電磁磁通的影響下，對於数们大出疋子極所提運轉以提供一旋轉方向U憂先轉矩產位置該轉子極可 H申請專利範圍第1項之雙相交換磁阻馬達之轉子甘分。末鸲並不具有一延伸弧形部中、·依申清專利範圍第1項之雙相交換磁阻馬達之轉子，其該複數個轉子極之-鐘4 H — — Μ 7 L β # 相附近 --轉子極在該轉子上是彼此輻命對；及门该一轉子極之該非對稱磁阻，在其個別中心幅向大體具有相同對稱。

4、依申請專利範圍第丨項之雙相交換磁阻馬達之轉中：具該複數個轉子極之二轉子極在該轉子上是位置相鄰丨及該二轉子極之該非對稱磁阻，在其個別中心幅向大體具有相對對稱。 ' &

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5 中今依韓 ϋ專利範園第4項之雙相交換磁阻馬達之轉子，直中5亥轉子在-轉軸附近是平衡的。中：月範圍第1項之雙相交換磁阻馬達之轉子，其該複數個韓qL k I 相對；及極在該轉子上是成組設置且位置彼此輻向個 :於母組轉子極，該轉子極組別中心幅向軸附近大體具有相同對稱非對稱磁阻，在其 7、依申請專利範圍第6項之雙中針對至少二組相鄰轉子極，該=之轉子，其磁阻，在其個別中心幅向軸附近極組之該非對稱體具有該相對對摇。 S、依申請專利範圍第7項之雙相中朴斟$ I 又換磁阻馬達之轉子，置中針對至少另外二組相鄰轉子極 =轉千其對稱磁阻，在其個別中：：：轉子極組之該非摇。罕附近大體具有該相同對 3、依申請專利範圍第丨項之雙相中該轉子極被開槽以提供該非對稱磁阻阻馬達之轉子，其 1 0、依申請專利範圍第9項之雙相交換磁阻馬達之轉子，

200409448 六、申請專利範圍

其中每一該轉子極在其中心幅向軸之兩側都被開槽。 11、依申請專利範圍第9項之雙相交換磁阻馬達之轉子其中一個或多個該槽是部分被充填一永久磁鐵。 1 2、依申請專利範圍第9項之雙相交換磁阻馬達之轉子另包含一轉子位置感知器安置於該槽中之一。 1 3、依申請專利範圍第1項之雙相交換磁阻馬達之轉子其中該轉子極周邊被整形以提供該不對稱磁阻。

1 4、依申凊專利範圍第1項之雙相交換磁阻其中：〜咬 < 得于極在其末端被周邊整形以提供該不對稱磁阻；對母一轉子極，在該轉子極中央軸之每一部分被整形成不同於一圓形弧的一弧形 λ u、一種雙相交換磁阻馬達，其包括. 一定子具有複數個突出定子極，定一電磁磁通；及 μ疋子極可運轉以傳遞時轉轉子具有複數個突出轉子極

該轉子極會被整形或開 *筏受到該電磁磁方向之優先轉矩產生，其^ 所有轉子位置提供每—轉子極之一末端是弋小於该定子極之一節距。

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1 6、依申請專利範圍第j 5 整形或開槽給每一轉子極極之一中心幅向軸附近。項之雙相交換磁阻馬達，提供一不對稱磁阻在該個其中該別轉子 1 7 :，申請專利範圍第丨6項之雙相交換磁阻馬達，发該複數個轉子極之二轉子極在該轉子 ^ : 對；及〜’人^輛向相子極之該非對稱磁阻，#其個別十心 I 大體具有該相同對稱。 J袖附近 18依申凊專利範圍第1 6項之雙相交換磁阻馬達，且· 該複數個轉子極之二轉子極在該轉子上是位置相^ ;乃 4 一轉子極之該非對稱磁阻，在其個別中心幅向大體具有該相對對稱。寸近 19:依申請專利範圍第16項之雙相交換磁阻馬達，其該複數個轉子極在該轉子上是成組設置且位置二· 相對；及 b輪向對於每組轉子極，該轉子極組之該非對稱磁阻，在复別中心幅向軸附近大體具有該相同對稱。一固 2 〇、依申請專利範圍第丨9項之雙相交換磁阻馬達，其中對至少二組相鄰轉子極，該相鄰轉子極組之該非對稱磁

00729.ptd 第52頁 200409448 六、申請專利範圍阻，在其個別中心幅向軸附近大體具有該相對對稱。 2 1、依申請專利範圍第1 5項之雙相交換磁阻馬達，其中每一該轉子極在其中心幅向軸之每側設有至少一槽。 2 2、依申請專利範圍第1 5項之雙相交換磁阻馬達，其中該定子具有四極且該轉子具有六極。 2 3、依申請專利範圍第1 5項之雙相交換磁阻馬達，其中該定子極與轉子極具有相當對稱周邊寬度。 24、依申請專利範圍第1 5項之雙相交換磁阻馬達，其中：該轉子極被開槽，且該槽至少被部分充填永久磁鐵；及該永久磁鐵可運轉以提供同步轉矩以增大由該轉子極提供之一磁阻轉矩。 2 5、依申請專利範圍第1 5項之雙相交換磁阻馬達，其中：該轉子極被開槽，且該槽至少被部分充填永久磁鐵；及該永久磁鐵可運轉如同感知器以提供轉子位置資訊。 2 6、一種雙相交換磁阻馬達，其包括：一定子具有四個突出定子極，該定子極可運轉以傳遞一電磁磁通；及一轉子具有六個突出轉子極，當接受到該電磁磁通時，

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一旋轉方該轉子極會被整形或開槽以在所有轉子位置提供向之優先轉矩產生，其中該四個定子極具有相蓉的古# π w寺的末知面弧，並且該四個轉子極具有相等末端面弧。 27、依申請專利範圍第2 6項之雙相交換磁阻馬達，其中該整形或開槽給每一轉子極提供一不對稱磁阻在該個別轉子極之一中心幅向軸附近。 28:依申請專利範圍第27項之雙相交換磁阻馬達，其中：該轉子極之二轉子極在該轉子上是彼此輻向相對；及該二轉子極之該非對稱磁阻，在其個別中心幅向軸附近大體具有該相同對稱。 2 9、依申請專利範圍第2 7項之雙相交換磁阻馬達，其中：該轉子極之二轉子極在該轉子上是位置相鄰；及 w亥一轉子極之该非對稱磁阻，在其個別中心幅向軸附近大體具有該相對對稱。 3 0、依申請專利範圍第2 7項之雙相交換磁阻馬達，其中：該轉子極在該轉子上是成組設置且位置彼此輻向相對；及對於每組轉子極，該轉子極組之該非對稱磁阻，在其個別中心幅向軸附近大體具有該相同對稱。

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六、申請專利範圍 3 1、依申請專利範圍第3 0項之雙相交換磁阻馬達，其中針對至少二組相鄰轉子極，該相鄰轉子極組之該非對稱磁阻，在其個別中心幅向軸附近大體具有該相對對稱。 3 2、一種雙相交換磁阻馬達，其包括：一轉子具有複數個突出轉子極，該轉子極可運轉以根據一電磁磁通而轉動；及一定子具有複數個突出定子極，當傳遞該電磁磁通時，

該定子極會被整形以在所有轉子位置提供一轉子旋轉方向之優先轉矩產生。 33、依申請專利範圍第3 2項之雙相交換磁阻馬達，其中該疋子極具有相等的末端面弧，且該轉子極具有相等的末端面弧。 34、依申請專利範圍第33項之雙相交換磁阻馬達，其中該轉子極面弧是小於該定子極之一節距。

35、依申請專利範圍第32項之雙相交換磁阻馬達，其中該整形給每一定子極提供一非對稱#效氣隙，在該個別定子極之一中心幅向轴附近。

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六、申請專利範圍該定子極之二個定子極是彼此正相對；及該二個定子極之該非對稱有效氣隙，在其個別中心幅向軸附近大體具有該相同對稱。 3 7、一種雙相交換磁阻馬達或永久磁鐵無刷直流馬達，其包括：定子薄層，界定四個内角落；及 % 一定子具有四個突出定子極，該定子極各置放在該定子薄層之一個別内角落。 38、依申請專利範圍第3 7項之雙相交換磁阻馬達或永久磁鐵無刷直流馬達，另包含：一線圈纏繞在一個或多個該定子極上；及一線圈捲將該線圈固定在該定子薄層上。 3 9、依申請專利範圍第3 8項之雙相交換磁阻馬達或永久磁鐵無刷直流馬達，其中該線圈捲是一金屬線，且該金屬線之兩端以一點焊接固定在一起。 4 0、依申請專利範圍第3 8項之雙相交換磁阻馬達或永久磁鐵無刷直流馬達，其中該線圈捲是塑膠製品，且該塑膠捲之兩端被綑綁以緊固該線圈。 4 1、依申請專利範圍第3 8項之雙相交換磁阻馬達或永久磁

00729.ptd 第56頁 200409448 六、申請專利範圍鐵無刷直流馬達，其中該線圈捲是一麻線或一非磁性鋼線。 4 2、依申請專利範圍第3 8項之雙相交換磁阻馬達或永久磁鐵無刷直流馬達，另包括：一定子後鐵蕊，該鐵蕊具有一平坦内周邊表面圍繞在該定子極之其一，其中該纏繞線圈之一邊緣是鄰接該定子後鐵蕊之該平坦表面，因此界定該纏繞線圈之一最大表面的一平面是平行

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