TW200939600A - Multiphase rotating machine - Google Patents

Description

200939600 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及-種多減轉賴，制是其電域員的每相單 元與其他相單元相互間以磁性隔離，並且在每個電磁體元件或每 個磁性70件上，元件本身的極她_呈平行與軸峽展配置。 【先前技術】 以通用電機* S ’不論直流賴或交流賴騎作，其轉子 ❹與定子間均獅雜同性相斥、雜相⑽顯理。 專利授權公告號5436518中提出一動力產 生裝置，其定子的複㈣電顧的每條麟被铺彼此各自獨 ，立’以便電磁體分別單獨被磁化以與其他電磁體無關，並對電磁 …體順序勵磁哺制轉子勒在—預定方向。其藉由安排電磁體各 自獨立，以處_:鄰線關磁通的轉換干擾效應，使應用至電磁 體的此量可被最大有效利用，並儘量減少妨礙轉子運動的干擾力 〇 量。

Maslov等人在美國專利授權公告號6617746中提出一種旋轉 電機丄其軸崎準的定子極鱗子極各自具有面向徑向的極面， 藉由疋子上各自獨立的電磁體極對的安排以處㈣鄰的電磁體線 圈間的磁通的轉換干擾效應，並以軸向對準蚊子電磁體極對與 轴向對準的轉子永久磁鐵雜提供針的面触向的磁通分佈。 為了獲得更大_有效氣隙表面面積，MaslQv等人在美國專 利授權公告號_5G2中公開的電機，其軸向對準的定子極盘轉 200939600 形成整體―部料编額 對的軸向延_賴靴電磁體極 ’以進一步增進斷d相雜㈣額外極的增加 【鐵時，電磁體將形成不想 產生峨峨細 提供較大力矩；===:r输核心部分而可 要的額外頓轉力矩。 ❹

但對於電機’電機卻因 特性，並且改進其頓轉力矩的不排’而獲传平順的運轉 ▲ 〃有’兩組相電麵線圈的兩相電射，兩個相電流均為 -交流正弦波且如—9G度她相互偏移。 ▲在-具有三組相電磁體線圈的三相電機中，三個相電流均為 -交流正弦波且是以—12Q度相位相互偏移。 為了簡化’本發明參考到最普通的三相電機的三相操作，而 且王林發明的陳述對多於或少於三_電機也有效。 為了降低賴因電雖^產生轉力賴不郷響，知― 等人在美國專利授權公告號6717323巾描述的電機，藉由安排定 子極表面幾何形狀和轉子磁鐵表面幾何形狀彼此相互歪斜關聯以 平衡不要的頓轉力矩’此種方式，不影響電機原有的磁通集中 性能，並相當程度的降低頓轉力矩的不利影響。但因電機的多相 單元的安排，不利於移動方向空間的有效利用。第一圖作為例示 以說明此種狀況。 6 200939600

極極親利授權公告號6710502中電機的轉子永久磁 藉由在产子極極_部份平面布局的示意圖。電機的轉子 環.因^ /__圓周方向上安置永久磁體以形成轉子輪狀 納八以車由Γ久磁體的輪狀環2,上，永久磁體的複數個永久磁 H榻向_永久磁極極面2a、2b、&環繞著旋轉轴以形 個、，環；第―_下_分赠有永久磁_輪狀環2,的5 =磁體的永久磁鐵部分的永久磁極極面。而電機的定子則藉 方:個鐵磁性隔離的以導磁性材料製成的定子電磁體％環縣 極各自以=輪狀％，其中，每個電磁體如的軸向隔開的3個 乂 J 乂各自極面3ea、3eb、3ec與永久磁極極面&、此、 _增分則嫩子的4健磁體的 棘私5〜。如第―®的平面布局的示賴，以說料子極與 馬者徑向氣_互間在空間中的徑向對應關係。在實^ 電機結構中，旋轉軸方向為圖中的垂直方向；圖下邊的轉子= 個水久磁體的永久雖極面2a、2b、2c僅只與圖上邊 個電磁體3e的極面^、触、-以徑向氣隙分隔。的4 在第-圖電機中，為了控制轉子與定子間在—預定移動 上的-相對移動’必需沿移動方向安排—序觸電磁體，二 列的電磁體形成多相，並對沿移動方向排刺電磁_序勵磁。 此種5個永久磁體與4㈣磁_ 4相電機 。 動方向的雜不能财效利用。 錢機在移 200939600 :::::=:許多__二 在移動方向的空間有效利用。 1於電機 電機的移動方向空間 Ο Ο 因此’有-種需求，就是更有效的利用 【發明内容】 本發明的目的在提供一種電樞成員的每 相離的多相旋轉電機，其藉由多相單元的安= Γ個或更麵賴細，叫加_賴在三輕财更多的平 7隙、，使每相單元的對應軸磁軌與其他相單元具有不同的對 Μ移動磁軌，而達成更有效的_電機的移動方向空間。 本發明提供的多相旋轉電機，在獲得電機特性令的磁通集中 以及磁通損失與干擾效應的極她_時，·錄單元的安排 、電磁體元件的極的各自極面與隔著徑向氣隙相應的磁性元件的 相應磁極極_互_絲幾何微有差異，崎鋪轉力矩的 不利影響；並且’藉峨目單元的雜、每相單元㈣磁體元件 的對應移動磁執與其他相單元的電磁體元件具有不同的對應移動 磁執，以更有效的電機的移動方向空間。此外，當需要時， 還可同時安排更多辨觀各自獨立移_健。 8 200939600 因而’對需要高力矩，而移動方向空 ’ 由增加更多平行氣隙以增加有效氣隙表面面積，並：用相:藉 :!排以增進旋轉電機在移動方向上的空間利用，進一步1: 效軋隙表面面積來提供更高的力矩。 a力有 雜目標在提供—種每相單元與其他相單元相互間以 ❹ Ο 線圈_磁_換干擾集中晚鄰 τη 财應的絲，其在-_衫電機的幫助 Τ，藉由婦賴的電頻元件的多相單摘聽與更多的 乳隙，使電機的空間利用更有效率。 本發明的另—目標在提供—縣相單元與其他相單元相互間 以磁性_的多相旋轉賴，針對電機的雜具有磁通集中、晚 鄰線圈間的磁通轉換干擾效應的去除，其在—個或更多電機的幫 助:，藉由旋轉電機的電磁體元件的多相單元的安排與更多的平 行氣隙，使電機能在針對需要較小輸出力矩的個體，可在移動方 向保留相纽度的如，以視需要安排更多㈣且各自獨立移動 、本發明的主要目標在提供一種每相單元與其他相單元相互間 以磁性隔離的多相旋轉電機，針對電機的特性具有磁通集中、晚 鄰線圈_磁通轉換干擾效觸去除，其在—個或更多電機的幫 助下’並藉由電磁體元件的多相單元的安排般多的平行氣隙、 電磁體70件的極的各自極面無著徑向氣隙相應的磁性元件的相 應磁極極面相互間的表面幾何形狀有差異，以更有效率的利用電 200939600 機在移動額的蝴，與降侧轉力鱗輪出造成脈動。

Ο 本毛月的另-主要目標在提供—種每相單元與其他相單元 互:磁性_多相旋轉電機，針對電機的特性具有 二鄰線圈間的磁通轉換干擾效應的去除，其在—個或更多電： ^助下’ ϋ綱磁崎__的纖更多的平行氣 隙、電磁航件的極的各自極面與隔著徑向氣隙相應的磁性元件 的相應雜極_互_雨何形狀有差異，使賴在移動方 向空間有限_件下，_安排更多辦觀各自彳_動的個 體’與降低轉力崎輸岭成脈動。 【實施方式】 第二圖為本發明第—實關的部分組成成份的軸件的立體 分解圖，關示例示說明第-實施例其中—相的結構。第二圖的 賴結構対-轉子7與—贼？ 8。树域子7的場磁鐵成 貝上，每個磁性元件的永久磁鐵7卜72、73藉由導磁性材料形成 的U刀74結合成-整體。形成磁性元件磁極的永久磁鐵^、 I 73可性永_，縣辣久賴雜極面都只 顯不出-個單極極性，並與結合至雜元件_結部分的 永久磁鐵背面表面的磁場極性相反。藉由一轉子外環79的幫助， 3永久磁鐵的雜元件環繞著旋轉軸的圓周方向配置以形成一磁 性元件的輪狀環7〇 ’使磁性元件的每個磁極與環繞著旋轉軸的圓 周方向排列的田比鄰磁性元件的赴鄰磁極，力著環繞著娜轴的圓 周方向以磁極極性N/S連續交替配置（圖中未顯示）；當轉子外環 200939600 79以非導磁性物質製造時’沿環繞著旋轉軸的圓周方向的峨鄰磁 性元件相互間無鐵磁性的接觸。因而，每個磁性元件的每個磁極 71、72、73在面向徑向氣隙的表面祇顯示出一個單一的磁場極性 且本身的毗鄰磁極極面具有的磁場極性相反；導磁性物質製造的 鏈結部分74形成磁性元件之扼鐵，以作爲磁性元件的永久磁鐵磁 極之一個磁通回歸的路徑，使磁通集中在磁性元件兩永久磁極的 端部。作為定子8的電樞成員上，相互間以磁性隔離的電磁體元 ❹件8〇a沿著環繞著旋轉軸的圓周方向排列以形成一相單元的輪狀 環80，而電磁體元件本身的極81、82、83相互間約呈平行與軸向 延展配置；其中’每個電磁體元件8〇a都各自經由非導磁性材料 組成的支撐構造89分別固定，使每個定子電磁體元件相互間的磁 路實質上各自獨立，以處理ffl比鄰電磁體元件間的磁通轉換干擾效 應。而且，每個電磁體元件具有兩線圈85，以及每個電磁體元件 的極81、82、83經由一導磁性的鏈結部分84連接，使得當電磁 ® 體元件的線圈加以電流激磁時’在電磁體元件的每極極面81、82、 83產生一單一的磁場極性，並使電磁體元件本身的毗鄰極極面產 生的磁場極性相反，而當線圈中通過的電流逆轉時，在電磁體元 件的極極面的磁場極性也隨之逆轉。因而，電磁體元件的每極極 面81、82、83各自與呈同轴配置的磁性元件磁極極面其中之一 71、72、73以徑向氣隙分隔；當電磁體元件8〇a上的兩線圈85 受到激磁時’其磁通經由電磁體元件的導磁性的鏈結部分84與極 81、82、83，透過分隔定子及轉子的徑向氣隙與轉子磁性元件的 11 200939600 永久磁鐵Π、72、73相互間作電磁的交互作用。在此每個電磁體 元件上的兩線圈85可串聯或並聯激磁，或是視需要以安排不同數 目的線圈數量。 第三圖為第二圖電機的轉子磁性元件的永久磁極極面與相應 的定子電磁體元件_極面的部份平面布局的示意圖。圖中，I 半部顯示-相單元的輪狀環80的5個晚鄰電磁體元件咖沿環繞 著旋轉軸_财向时面布局，其巾_電顧元件沿環繞著 ©旋轉軸的圓周方向以間隙77分隔；下半部顯示一磁性元件的輪狀 環70的5個批鄰的含永久磁鐵的轉子磁性元件沿環繞著旋轉轴的 .圓周方向的平面布局’其中被鄰磁性元件沿環繞著旋轉軸的圓周 •方向以_7分隔。第五财，電磁體元件三個極驗上方極面 83與磁性元件永久磁極的較上方極面73相應，電磁體元件三條 的中間極面82與磁性元件永久磁極的中間極面72相應，電磁體 讀三個極的較下方極面81與磁性元件永久磁極的較下方極面 ◎ Π相應’且電磁體元件咖相互間以磁性隔離。因而，圖中例示 的由左至右排列的下半部5個础鄰磁性元件可以安排為：較下方 極面71的磁極極性以N、s、N、s、N，中間極面72的磁極極性以 N S N S車乂上方極面π的磁極極性以n、s、n、$、n (圖 中未顯示）。本發明借助的此種上述結構’雖然儘量利用了移動方 向的空間’但因—序列電磁體元件沿環繞著旋轉幸由的圓周方向的 極間間隙77有相同間距，以減鄰磁性元件沿環繞著旋轉軸的圓 周方向的極間間隙有相同間距，而實際上無法操作。雖然電機 12 200939600 為了有效彻移動方向空間，可依㈣設収環繞著旋轉抽的圓 周方向安排—序翁顧元件的極_隙77或_雖元件的極 間間隙87以不同的間距，並在合宜的時間分珊每個電磁體元件 各自激磁，以獲得想要的性能；然而，不同間距的極間間隙安排 雖有儘量湘㈣方向郎賴益，但將使電機的控繼成更複 雜與不易。

一組合沿軸向佈置的三個第二圖電機，以作為本發明的完整第 一實施例的三相旋轉電機，其中每個第二圖電機為第—實施例的 三相旋轉電機的其中-相。因而，電樞成員的每相單元的電磁體 讀的對應軸磁軌’與其他相單摘電磁體元件具有不同的對 應移動磁執。藉由之後例示的實施例以類比推論至第—實施例， 故不再做進一步的說明。 本發月的各種實麵態巾，旋翻機的場磁鐵成貞的每個磁 性兀件水久磁極的數目’與電樞成員的每個電磁體元件極的數 伽·-、有兩個或超過兩個以上。為了祕表現場磁鐵成員的每 疋件與電樞成員的每個電磁體元件的在空間中的相互關 桃相圖轉敘述朗巾，旋轉電機的場磁鐵成員的 元件从雖咖，與綱貞__體元件極 的數目’如兩個作為例示。 為第—輯機的改變轉子磁性元件永久雜的極數與 心、子電磁體①件極的極數為兩個的部份平面布局的示意圖 13 200939600 。第三圖電機的一相單元的輪狀環8〇與磁性元件的輪狀環，在 第四圖中被以一相單元的輪狀環80，與磁性元件的輪狀2 70，’ Ο 替代’故而每個電磁體7L件極的極數與每個雜元件永久磁極的 極數，由第三_三極更軸第四圖的兩極，其以圖示顯示在圖 中。第四财，圖中上半部的5個電磁體元件8Qa，相互間以磁性 隔離，且_電韻元件8Qa，轉繞練轉㈣圓周方向且有極 間間隙77’ ；而下半部的5個眺鄰磁性元件沿環燒著旋轉轴的圓 Ο 周方向則以極間間隙87’分隔。圖中上半部的5個電磁體元件 80a’的兩極的上方極面82，與下半部的5個磁性元件的兩永久 磁極的上方極面72,隔著-徑向氣隙相應；而上半部的5個電磁 體元件的兩_下錄㈣’則射半部的5個磁性元件的兩永 久磁極的下方極面71’隔著—徑向氣隙相應。圖中例示的由左至 右排列的下半部5舰鄰雜树可以安排為：下錄面Η，的 磁極極性以N、S、N、S、N，上方極面？2的磁極極性以 N、S (圖中未顯示）。在此每個電磁體元件上的線圈數量，可視需 要以安排至少-鎌_上的數量。相對於第三圖電機，第四圖 電機結構所作的改變，雖然影響了極大值輸出，但第四圖電機與 第二圖電機具有完全類_雜與_。 第一圖為可制於本發明的三相電機巾電磁力的平面圖。圖 中_三相錢在義方向的各錢上，财賴_在移動方 向的母相電磁力化’士的平面展卩姻’料樞三相線圈令的 200939600 三相交流電流，使每相電磁力Fa、Fb、Fc的合成力F為定值，並 顯示於圖中。 第六圖為本發明第二實施例的轉子磁性元件的永久磁極極面 與相應的定子電磁體元件的極極面的部份平面布局的示意圖，其 類同於組合沿軸向佈置的三個第四圖電機。第七圖為本發明的第 三實施例，類同於第六圖中的平面布局的示意圖的一個改變結構 Ο 〇 的部份平面布局的示意圖。在第六圖或第七圖中，本發明第二或 第三實施_三減觀機，顯示其電樞成_三相單元如何沿 著環繞著旋轉軸的圓周方向與場磁鐵成員的三個輪狀環的磁性元 件相應Γ藉由電樞成員的每相單元分财各自的對應移動磁軌， 以依據本發明工藝所作的安排，在三相旋轉電機的每相相單元的 。’體元件巾的線圈裡流通相對於桃鄰相單元的電磁體元件中的 =圈有⑽度相位偏移量的—交流正弦波電流，來達成第五圖中 描述的效應。在此以三相作為例示。 =第^或第七圖中作為例示說_三相旋轉電機的部份平 其類同於邱向佈置以三個第四圖電機’·其中， 一相旋轉電機的其中- 磁性元件的輪全躺磁性元件被均分為三個 環隔著各㈣徑向氣隙各自*—、70 e ’使每個雜元件的輪狀 80, c的其中之一 個相早兀的輪狀環80, a、80, b、 單元不同的移動磁軌應’因而，母相單元的移動磁執具有與其他相 200939600 如第六圖的例示，三相_機的____ 70的三個磁性元件的輪狀環70, a、7〇H 长 性元件相互·安排沿著環繞著旋轉__方向的磁 元件兩磁極極面（71，a、72, a)、（71，b72 的磁性 D在軸向上相互偏移;而三相旋轉電機的電員 80’，的三個相單元的她環80, a、⑽b、8〇, 2的輪狀環 的電 (81，c、 Ο ❹ 體元件相_被安排沿著環__的_向2電磁 磁體元件兩極極面（81，a、82，a)、（8l，b 82，b) 82’ c)相互以軸向延展排列。 如第七圖的例示，三相旋轉電機的場磁鐵成員的輪狀環 力三個磁性元件的輪狀環7〇, a、7〇,卜7〇, c各自 磁性元件相互_賴沿著魏輕熟_财如各自的^ 性70件兩磁極極面（71，a、72, a)、（71，b、72, b)、⑺，C、 π c)相互以軸向延展排列；而電樞成員的輪狀環⑽，，， 三個相單元的輪狀環80, a、8〇, b、8〇, c各自的電磁體元件相 互間則被安排沿著環繞著旋轉細顯方向以各自的電磁體元件 兩極極面（8Γ a、82, a)、（81，b、82, b)、（8r c 82, 〇 在軸向上相互偏移。 “第/、ϋ與第七圖中的三相旋轉電機類同於各自以三個第四圖 電機組成’其中每個第四圖電機作為三減轉電機的其中一相， 電樞成員的每相單元電磁體元件的每極極面各自與呈同軸配置的 磁I·生元件輪狀％的磁性元件磁極極面其巾之—以徑向氣隙分隔； 16 200939600 母-圖的上半部顯示五組础鄰的電磁體元件沿環繞著旋轉抽的圓 周方向的平面布局’其中每組三個電磁體元件各自含有各自的兩 極極面（8Γ a、82, a)、（81，b、82, b) (8i，c、D， Ο ❹ 且母組的三個電磁體元件相互間以磁性隔離；每—圖的下半部顯 示五組_的雖元件沿環繞著旋雜_周方⑽平面布局， 其中每組的三個磁性元件各自含有各自的兩永久磁極極面 (71，a、72, a)、（71，b、72, b)、（71，c、72’ 幻。在 各自的圖中，上方電磁體元件的兩極極面（81，a、82, a)與上 方磁性元件的兩永久磁極極面（71，a、72’ a)相應，中間的電 磁體元件的兩極極面（81，b、82, b)與中間的磁性元件的兩永 久磁極極面（71 b、72 b)相應，下方的電磁體元件的兩極極 面（81 c、82, c)與下方的磁性元件的兩永久磁極極面⑺，c、 72 c)相應。此種結構’藉由在軸向上安排有一序列的電磁體元 件，並對沿轴向排列的電磁體順序勵磁以控制轉子運動在一預定 方向此種安排’可在移動方向長度有限的限制下，藉由增加更 多的平行氣隙提供更高的力矩輪出；紐相同體積條件下，在移 動方向空間中安排更多數目的電磁體元件，以提供更高的力矩輸 出。因而’可職_騎額空間作更有效。 第六圖與第七_實施例例示的三相旋轉電機，其可藉由^ 環繞著旋轉軸的關方向轉㈣補元件_ _使沿環繞著 旋轉軸的圓周方向此鄰的電磁體元件相互間無鐵磁性接觸，以進 一步降低田比鄰線圈間的磁通轉換干擾效應；而沿環繞著旋轉轴的 200939600 圓周方_的磁性元件間的間隙使沿環繞錢熟 :::=Γ1Χ磁性隔離’可使磁性元件的磁極磁通: =二；此種安排’可使電機能在相同空間的限制下提供更 第八圖為本發明第四實施例，類同於第七圖中的平面布局的 不意圖的-做變結構的部份平面布局的示意圖。為了進一步平 緩永久磁鐵通過電磁體造成的額外_力矩，第三實施例三相旋 轉電機的場磁鐵成員的輪狀環70’ ’’被更替以第四實施例三相 旋轉電機的場磁鐵成員的輪狀環期。第八圖中，三相旋轉電機的 場磁鐵成員的輪狀環期的三個磁性元件的輪狀環術、鳩、 7〇ic各自的磁性元件兩磁極極面（711a、712a)、此）、 ailc、712c)被安排以相互間垂直於移動方向排列，以及各自 與隔著徑向氣_應相單元的減電磁體元件_絲極面具有 歪斜關聯；而電減貞的輪狀環的三個相單元的輪狀環各自的電 磁體7L件相互間則被安排沿著環繞著旋轉軸的圓周方向以各自的 電磁體元件兩極極面在軸向上相互偏移。 在第八圖中’電磁體元件的兩極的每極極面與相應磁性元件 的兩磁極的相應磁極極面在空間中以預定的位置相互偏移，與相 同間距的電磁體元件間的間隙、相同間距的磁性元件間的間隙， 並藉由在複數個電磁體元件的線圈中以三相交流電流的流動，而 18 200939600 每相的電紐形為-正弦_，使磁性元件與電磁體元件相互作 用，而導致電樞成員與場磁鐵成㈣在環繞著旋轉軸的圓周方向 上以-赋方向的-相對移動，以達成第五圖中描述的效應。

第四實施例中’因電磁體元件的極的各自極面與隔著徑向氣 隙相應的磁性元件的相應磁極極面相互間的表錢何形狀有差異 ，使得當電磁體元件的極面邊緣在接近或離開永久磁極極面邊緣 時’因相互作用的極面邊緣相互歪斜關聯，使作用在電磁體元件 與磁性元·雜_糊力辦終崎低電機因 額外頓轉力矩造成的不利影響。此種表面幾何形狀差異的安排， 仍保有在移動方向錢有__下，對賴軸方姑間作更 有效利用的利益；還可進—步抑制頓轉力矩的大小之變化比率。 /九圖為本發明第五實施例，類同於第六圖中的平面布局的 構的物面布局㈣圖。第五 =相旋轉電機的場磁鐵成員的輪狀環7〇，，與第二實施例相同， 磁性兀件的輪狀環70, a、7〇, b、7〇, c各自的磁性元件 =Γ紐雜_____各自的磁性元 件兩磁極極面(71，a、72, a)、（71，b、72, b)、（71，c、

相W °魏圖輪偷需—組三個電 磁體兀件 80a a、80a，h、sn。， B -相對移動，复令，一⑽C P可提供在移動方向上需要的 〃 ’二個相單元各自的電磁體元件8Ga，a、 y、l_^(81，a、82，a)、（8i，b、82，b)、 c 82 c)相互以轴向延展排列。因而，每相單元至少具 19 200939600 有一個含線圈的電磁體元件，而每個電磁體元件的每極含有各自 的極面’且每個電磁體元件的兩極相互間約呈平行與橫向延展配 置。 第九圖中，一二相旋轉電機的電枢成員的每相單元的電磁體 元件環繞著旋轉軸的圓周方向與場磁鐵成員的三個輪狀環其中之 一呈同軸配置，而三個相單元的每相單元祇含有一個具有兩極的 電磁體元件，且每個電磁體元件本身祕相互間平行與軸向 延展配置’以及每相單元與其他相的相單元相以磁性隔離。 ❹ Ο 在二相旋轉賴t ’每個雜元件的兩雜的每侧姉面祇顯 示出一=-的磁場極性，而每個磁性元件本身的晚鄰磁極極面具 ^的磁％極性相反；並且，磁鐵成將—個輪狀環的磁性元件的 每固磁極肖環繞著旋轉軸的關方向排觸她鄰雜元件的此 鄰磁極，沿著環繞著旋轉軸的圓周方向以磁極極性的連續交替 你（未‘”細）。其中，每相單元的電磁體元件的對應移動磁轨， 〜、他相單元的電磁體元件具有不同的對應移動磁執，以使每個 的2兀Γ每個磁極沿著環繞練_的_方向各自與相應 元的每^個相應極以—触⑽分隔。藉由在組成三相單 細體元件的各自線圈中加人三相電流，而每相的 成Γ。’使三減轉電機獲得基本上為定值的合 制電樞成員紗相早70敝成祇需—組三個電顧元件，即可控 定方向的一相载成員間在環繞著旋轉轴的圓周方向上以一預 20 200939600 如第九圖顯示，磁性元件與相應的電磁體元件是如何依據本 發明被安排在三相旋轉電機中，以達成第五齡描述的效應。此 狀況，有利於旋轉電機在沿環繞著旋轉軸的圓周方向輕間上同 時安排多辦聯且各自獨立軸的個體。此外，三滅轉電機的 電樞f員的三相單元可如本實施例的例示，以—組三個電磁體元 件為單位’其馳成㈣三鱗元可視輸出需求以決定需要的單 位數量。

❹ 雖然’如第九_示，本發明第五實施_三減轉電機的 場磁鐵成㈣三舰性元件的輪狀環，其各自的磁性元件相互間 被安排沿著環繞著旋轉軸的_方向以各自的磁性元件兩磁極極 面在轴向上相互偏移；而電樞成員的_組三個電磁體元件的兩極 極面以相互以軸向延展排列。但本發明亦可類同於如第七實施例 的三相旋轉電機的場磁鐵成員的三個磁性元件的輪狀環，並各自 的磁性元件相互·鋪沿著環繞麵熟的_方向以各自的 磁性元件_極_目互以軸向延展侧；㈣枢成員的三相單 娜仍為-組三個電磁體元件’且—組三個電磁體元件的兩極極 面則在軸向上相互偏移（未顯示）。 因而 和長結Γ 的麻，本發嶋的方法，可在移動 矩限制下，藉由增加更多的平行氣隙提供更高的力 時安排更多辦歡各自獨立移動的傭。甚至於 可視4 H個賴體元件為單位，獅適 數量 以供應輸㈣求。 数置 21 200939600 、斤有以_相疑轉電機的實施例為例示的多相旋轉電機 雖然§乡相旋轉電機上作為外殼賴定磁性元件的外環由 ^磁f生的材料軸時’或是當多相旋轉電機的磁性元件的鍵結部 =非導磁性的材料形成時’對磁性祕磁極的磁通集中有不利 ^曰’仁疋’多相旋轉電機的運轉控制並無不同，仍然能獲得可 用的運轉。 ❹ 树似触實_，對於雜元件歧電·元件任何一 者而《其所組成凡件的尺寸可規格化製造，使能有利於製造簡 此卜在本發明的各種實施例中，磁性元件可藉由導磁性材 料形成的鏈結部分結合永久雜形成-整體’以及^旋轉電機 上作為外殼明定雖元件的外環可由非導磁性哺料形成，使 磁性元件相互間無鐵磁性接觸；因而，在磁性元件的磁極上可提 供更平坦的磁通分佈。而且，電磁體元件藉由非導磁性材料組成 〇的支_造分顧定，使每個定子電磁體元件相互間的磁路實質 上各自獨立，以盡可能降低磁通的轉換干擾效應之達成。因此， 本發明❹械轉電機，不僅獲得賴特性巾的磁通集中與磁通 損失與干擾效應的極小化；並可藉由電樞成員的多相單元安排， 與每相單元的移動磁軌與其他相單元具有不同的移動磁執，以在 電機在體積不變的狀況下，因增加場磁鐵成員的磁性元件與相應 的電柩成員的電磁體元件的有效氣隙表面面積，而增進電機的高 轉矩能力。此外’本發明多相旋轉電機並可視需要以安排更多串 聯且各自獨立移動的個體。 22 200939600 前述的各種實行之形態，係作為一例示來闊明本發明 雷㈣gw、實 之限制。雜本利之例示為在内的 電樞成員的多相罝士破山+」 早7^由在外的場磁鐵成員的輪狀環所包圍環 、凡仁裢二'纟0構也能被反置，以至;磁辅&旨 成員的冬相ι 彳至於场磁鐵成貝的輪狀環被_ 成貝的夕相早疋所包圍環繞 施，增加更多的平油π 本發她了有其料同的實 十仃相早7〇而抵有較少的相電流數 互偏移的相位不平衡，如.二, Ο ^ 、·—相電&非以—⑽度相位相互偏移； -此例;；。ΓΑ開巾’僅賴示且描述本發明少量的各式各樣的 ^明施夠應用在各式各樣的其他組合及環境中，而 2夠在不超過_於上述說明之本發明概細範_改變或修 【圖式簡單說明】 本七明之纟㈣在作糊示說明，而非經由關來敘述，在繪 圖^的相似7〇件以她參考數字表示。將本發明的少量—些實施 形態，以隨後繪圖例示說明如下： 第-圖為美國專利授權公告號67刪2中 極極面峨梅__树咖。 八第二圖為本發明第-實施例的部分組成成份的零附件的立體 分解圖。 ―第®為第一圖電機的轉子磁性元件的永久磁極極面與相應 勺定子電磁體7C件的極極賴部份平面布局的示意圖。 23 200939600 相2=^三_機岐變轉子磁性元件永久雜的極數與 =敎子t鐵件崎咖_ _㈣局的示意 1¾

t圖為可翻於本發明的三相電機中電磁力的平面圖U 與相應發明第二實施例的轉子磁性元件的永久雜極面 ❹ 〇 類门二、&磁體疋件的極極面的部份平面布局的示意圖，其 類同於以三個細_機_向佈置組合而得。 的干第三實施例，_於第六圖中的平面布局 的不思圖的—個改變結構的部份平面布局的示意圖。 本翻第四實施例，_於第七财的平面 不思圖的-做變結_部份平面布局的示意圖。 第九圖為本發日料五實施例，_於第六圖中 示意圖的另—改_雜平面布局崎賴。。的 【主要元件符號說明】 母相電磁力Fa、Fb、Fc 二相電磁力的合成力F為定值 永久磁體的輪狀環2， 永久磁極極面2a、2b、2c 電磁體 3e、8Ga、8Ga，、衡 a、，b、· c 定子8 電樞成員的輪狀環8〇’ ’ 、8〇，，， 相單元的輪狀環8〇、8〇，、80, a、8〇, b、8〇, Γ 24 200939600 電磁體元件的線圈85 電磁體元件的導磁性的鏈結部分84 包磁體元件的極的極面3ea、3eb、3ec、81、82、83、81，、 82 ' 81’ a、82’ a、81，b、82，b、81’ c、82，c %磁體元件的支撐構造89 轉子7 轉子外環79 場磁鐵成員的輪狀環70,，、70，，，、701 磁&元件的輪狀環 70、70，、70，a、70，b、70，c、701a、 701b、7〇lc 磁性元件的磁極 71、72、73、71，、72， 、71，a、72，a、 71，1ί , '72 b、71’ c、72’ c、711a、712a、711b、712b、 711c、712c 磁性元件的鏈結部分74 7鄰電磁體元件、;吨絲旋轉軸關周方向的極間間隙π、 田比鄰磁性元件沿環繞著旋轉軸的圓周方向的極間間隙87、 25

Claims (1)

1. 200939600 十、申請專利範圍 1. 一種多相旋轉電機，含有： -個場磁鐵成員’具有二個或二個以上的輪狀環，而每一 輪狀環構成以含永久磁_磁性元件魏著旋_的圓周方 7配置，且該磁性元件的每個磁極極面祇顯示出—單一_ 場極性’以及縣個雜元件本身__極極面 場極性相反； —個電樞刻，具有的多相單元構成鱗解元含有至少 一個電磁體元件，而該每相單域其他相單元相互間以磁性 . _ ’且魏顧元件本相極相·平行與軸向延展 配置；其中 該電樞成員的縣相單元的電磁體元件環繞著旋轉轴的圓 周方向與該場磁鐵成員的輪狀環其中之一呈同轴配置，以及 ❹ 該每解元電雜元件的每極麵各自銳呈_配置的輪 狀_該磁性元件磁極極面其中之一以徑向氣隙分隔；並且， 藉由在該多相單元的該每相單元電磁體元件流動一預定偏 移值的交流電流，而導致該電樞成肢該場磁鐵成員間的一 相對運動。 2.如申請專利範圍第】項的多相旋轉電機，其中該電磁體元件具 有線圈與導磁性的鏈結部分，當該電磁體元件的線圈加以電流 激磁時，在該電磁體元件細亟面產生一單一的磁場極性，並 使該電磁體元件本身_轉極極面產生的磁場極性相反，而當 26 200939600 該線圈中通過的電流逆轉時，在該電磁體元件每極極面的磁場 極性也隨之逆轉。 3. 如申請專利範H第1項的多相旋轉電機，其中該每相單元的電 磁體兀件⑽絲動磁軌，與其他相單元㈣磁體元件具有不 同的對應移動磁軌。 4. 如申請專利範圍第1項的多相旋轉電機，其中該每個電磁體元 件都各自經由非導磁性材料組成的支撐構造分別固定，使該每 個電磁體元件相互間無鐵磁性的接觸。 5. 如申請專利範圍第丨項的多相旋轉電機，其中該場磁鐵成員每 -個輪狀環的該雜元件的每侧極，與環縣旋轉軸的圓周 方向排列的性元件的此鄰磁極，沿著環繞著旋轉軸的圓 周方向以磁極極性N/s連續交替配置。 6. 如申請專利範圍第5項的多相旋轉電機，其中該每個磁性元件 的永久磁鐵藉由導磁性材料形成的鏈結部分結合成一整體，使 形成磁性元件磁極的永久磁鐵在面向徑向氣隙的表面祇顯示 出一個單一的磁場極性，並與結合至磁性元件的鏈結部分的永 久磁鐵背面表面的磁場極性相反。 7. 如申1專利範圍第5項的多相旋轉電機，其中該場磁鐵成員的 每一個輪狀環沿著環繞著旋轉軸的圓周方向的毗鄰磁性元件 相互間無鐵磁性的接觸。 •女申叫專利範圍第7項的多相旋轉電機，其中該磁性元件相互 間無鐵磁性的接觸。 27 200939600 9.如申請專利範圍第1項的多相旋轉電機，其中該電磁體元件的 極的各自極面與隔著徑向氣隙相應的磁性元件的相應磁極極 面相互間的表面幾何形狀有差異。 〇

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