TW201141015A - Motor - Google Patents

Description

201141015 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電磁馬達。 【先前技術】 2()()7113357與购2咖68362等專利顯示由磁鐵 構成的轉子與由磁鐵構成的定子之間的互相作用，旋轉的 力量源自於轉子與定子之間的磁性吸引力。 在這些先前的專利裡，揭露有第一吸引力用以帶動起 始動作1但這第—則丨力僅於轉子與定子非常接近時才會 產生’每是因為當它們如果不夠相近時，彼此之間存在一 個磁性斥力，這足錄礙第—則丨力的產生使其無法產生 運動。在先前的專利裡’轉子之相等間距而不同磁鐵組之 間會產生磁場流動’而使轉子的磁場封閉，導致轉子失去 與定子之間互相作用的動力。 f本項發明裡，我們將用心項常見的物理定律：⑴ 第一定律：兩個磁鐵之_吸引力幾乎科該磁鐵之間相 斥力的兩倍；（2)第二定律：兩塊磁鐵之間的吸引力取決於 兩者之間距離的長短；（3)第三定律：磁鐵的磁力大小決定 於磁鐵的體積大小。 【發明内容】 、馬達是由轉子與定子所構成，兩者皆由許多磁鐵形 成。因為磁鐵之間存在著一些不同的吸引力，因此我們首 先解說轉子與定子的磁鐵設定以便能解說接下來的運作原 201141015 定子是由一些磁鐵組與一磁導性材料所構成。這些磁 鐵有一面磁場是單極，而亦有磁場是雙極的面。磁導性材 料位於每組磁鐵組的一端。 一轉子的磁鐵組裡，磁鐵之間是利用前後互相吸引形 成圈狀線型排序，或以梯狀方式分布以隔離旋轉面，因此 每個磁鐵組内的磁鐵都以不同的距離與定子互相作用。磁 鐵有一面磁場是單極，而另一面磁場則是雙極，而與定子 互相作用的面為磁鐵的雙極面（如圖一所示）。 每組磁鐵存在一端，為該組的第一區，用以與定子產 生磁場作用，來導致旋轉的產生。每組磁鐵的一端具有一 單極的磁極，該磁極位於磁導性材料的一端（如圖一所示）。 定子是由一些相近的磁鐵及一位於一極端的磁導性 材料組成。定子的磁鐵是由不同體積的磁鐵組成，前後磁 鐵互相吸引，並由體積大至體積小的順序排列。這些磁鐵 有一面磁場是單極，而另一面磁場是雙極，而與轉子互相 作用的面為磁鐵的雙極面，因此每個磁鐵組内的磁鐵都以 不同的距離與轉子互相作用。 磁導性材料可為一高磁導率的材料，提供一個可以讓 磁場輕易通過的路徑，因而達到類似磁極的作用。 轉子與定子之間，磁作用的發生源於雙方磁鐵的接 近。例如圖一的步驟A所示，根據第一定律所述，轉子第 一塊磁鐵的北磁極端與定子第一塊磁鐵的南磁極端存在一 個相當大的吸引力，圖中所示的小斷線顯示所述之吸引 力。此後產生了步驟B，此步驟裡，存在二種吸引力，第 201141015 一種為轉子第一塊磁鐵北磁極與定子第二塊磁鐵南磁極之 間的互相吸引力，但根據第二與第三定律，這樣的吸引力 比較弱，因為磁鐵之間的距離相對更遠，其體積也逐漸減 少。此外還存在其它遞減的吸引力，每個吸引力越來越小， 而導致轉子只會向單一方向旋轉。 在本發明裡，轉子的轉軸上，磁鐵組有了新的分配： 在重新的分配裡，轉子的不同磁鐵組之間的距離更加接 近，每條軸的磁鐵組分布於不同旋轉平面的半徑上，以螺 旋狀的路線分配，各與旋轉軸形成不相同的距離（如圖二所 示）。該結構說明如下，與定子互相作用的第一組磁鐵對每 個轉子軸之距離最遠，而與定子互相作用的最後一組磁鐵 最接近於旋轉軸（如圖二所示）。 為了解決前述第一種吸引力的問題，本發明提供了一 固定距離互相平行的雙旋轉軸的馬達轉子，其每一軸都擁 有不同組之磁鐵組分布於軸的半徑上。這個解決問題的方 案，使每條軸兩端形成磁極，並與另一軸的磁極相反，而 產生讓軸旋轉的吸引力，直至雙方的半徑最接近的位置， 由這樣的旋轉促使轉子開始轉動。 在本發明裡，定子位於分割兩軸之間的直線中央，因 為轉子有兩個軸，因此必須有一個定子，其磁鐵有兩個區 域接近轉子，每區域分別只單獨與轉子其中較接近軸的磁 組產生磁性吸引力作用。 馬達的旋轉首先產生於雙旋轉軸的磁鐵組極端之吸 引，之後則如圖一的敘述，由定子吸引轉子產生吸引力。 201141015 定子的每區首先吸引每個轉軸最遠的磁鐵組，再逐漸往後 至最後一組。 本發明具備三種優點，首先創造了第一個磁性吸引力 以產生初始運動。另一項優點為磁鐵組之間的距離較近， 因此磁場會增加’並不會如以往專利般，因距離而失去磁 性吸引力。第三項優點為雙軸中每一單軸上的螺旋狀磁鐵 組分布，使轉子可以更順利避開定子的磁場吸引力。 【實施方式】 本項發明是為了幫助部分設備的轉矩，例如使用於腳 踏車的踏板，因為主要力量仍是源自於人類肌肉。 馬達是由轉子與定子的磁鐵所形成，這些磁鐵有一面 磁場是單極而另一面磁場是雙極的。 請參考圖三，本發明之定子是由兩個互相平行的轴 1、2以一固定距離分開而構成。形成轉子的包含磁鐵組3 及一個位於每組磁鐵3 —端的磁導性材料磁導性材料4。 這些磁鐵組3位於每一軸1、2的半徑上。 定子主要可分為兩個接近的區域，所述區域皆由雙極 磁鐵5組成及一位於定子各區域一端的磁導性材料4構 成。定子位於分割兩旋轉軸1、2之間的直線中央，離雙軸 有對等的距離。定子形成一個軸6，該軸6與每個旋轉軸 正交，作為形成定子的各區域，以複數個大小不同寬度相 似的雙極磁鐵5吸引並前後排列。雙極磁鐵5是以帶有一 磁極平面面積較大的面向吸引，每塊雙極磁鐵之間存在一 小段距離，並以平面面積遞減的順序排列，每個雙極磁鐵 201141015 5有兩面是平的，每面帶有單一磁極。 每個定子的雙極磁鐵5都有兩個磁極，平行於定子的 軸6。如圖一所示，磁場引導向材料4位於定子面積較大 的一端，磁場引導向材料材料4平行於位於一端帶有單一 磁極的雙極磁鐵5之面。 馬達的定子是由兩個以雙極磁鐵5組成的區域形成， 如圖三所示。每個定子區域只與距離較近的轉子軸的磁鐵 組互相產生磁性作用。 每個轉子部份是由帶有雙極的長方形、體積不一、寬 度相似的磁鐵3組成，磁鐵3有單磁極和雙磁極等兩種面， 每塊磁鐵3有兩個平面，每一平面帶有單一磁極。磁鐵3 前後排列，並以帶有一磁極平面，且面積較大的面向吸引。 每磁鐵3之間存在一小段距離，並形成一圈狀或層狀分 布，磁鐵3之兩端與定子的距離不相等，沒有互相吸引的 面，帶有雙磁極能與定子產生作用。每塊磁鐵3以平面面 積遞減的順序排列，磁鐵3面積較大的一面位於距離定子 距離較近的一端。 轉子的每個磁導性材料4位於最接近平行於一端磁鐵 3組末端磁鐵面的定子。轉子與定子的磁導性材料4可為 一高磁導率的材料或高導電率材料，以便於當電流導入時 電流會阻止磁場，亦可為以上兩種材料的結合。 轉子雙軸1、2的磁鐵3分布可如下解說。轉軸1具 有磁場導向材料4 一端的磁極，與另一轉軸2具有磁場導 向材料4 一端的磁極相反，因此轉子雙軸1、2的半徑會互 8 201141015 =生定子的磁鐵5對轉子的分布與旋轉的運動 L因為取絲轉子與定子相互作用的磁 較大磁鐵的-端。 马體積 磁極的分布可如下解說。定子巾，具有料各區域的 磁場導向材料4之-端與最接近的轉子軸中帶有磁導性材 料4之一端具有相同磁極。 為了提昇馬達的動力，本發明提供在轉子每個轴工、2 的半徑上放置不同組的磁鐵3，轉子之每個軸卜2上最佳 的分布是將非常接近的兩組放置於同—個平面。與定子產 生作用之第-磁鐵組是距離轉子軸！較遠的—包，二 所示。 一 第二磁鐵組位於第一磁鐵組之後，離轉子軸丨較近， 另設置第三磁鐵組於另一旋轉平面上。例如在接近定子軸 6的平面上，第三磁鐵組距離轉子軸丨最近。 最佳的馬達配置顯示於圖三，其中每個轉子軸丨、2 的第三磁鐵組之後’於同—軸上設置第三個旋轉平面，也 是將非常接近的兩組前後放置於同一個平面，而第一磁鐵 組離兩個轉子的軸較遠，如此，定子的各區域則為介於三 個旋轉平面之間，如圖三所示。 【圖式簡單說明】 圖一係顯示轉子的磁鐵與定子的磁鐵之間的磁性吸 引力在步驟Α與Β裡，虛線部分顯示兩個磁極之間存在 的磁性吸引力； 圖一係顯示轉子的複數個磁鐵組，其距離轉子之旋轉 201141015 轴不同距離的地方，呈線螺旋狀的排列。由磁鐵構成的定 子非常接近轉子的螺旋狀排列； 圖三係顯示轉子的兩軸之間有一距離，每一軸有如圖 二所述的螺旋狀分布，另外更包含另一磁鐵組平面。定子 是由兩個區域的磁鐵組所組成，位於分割兩軸之間的直線 中央。 【主要元件符號說明】 A、B步驟 1、2軸 3磁鐵組 4磁導性材料 5雙極磁鐵組 6轴

Claims (1)

1. 201141015 七、申請專利範圍： 1 · 一種馬達，其包含： 一轉子及一定子’其皆由複數個雙磁極磁鐵及一磁導性 材料組合而成，且該轉子及該定子的磁鐵包含單磁極面 與雙磁極面，每個該磁鐵包含二個單磁極的平面； 該定子的該複數個磁鐵體積大小不同寬度相似且前後 吸引排列，賴數個磁_之吸引力是由較大的單磁極 平面作用，並以一短小距離相隔，面積逐漸遞減排列； 其中’ s亥定子的該複數個磁鐵各有兩個極面，該複數 個磁鐵平行於—定子軸；該磁導性材料位於該定子面積 較大的一端，且平行於該複數個磁鐵之極面； 該轉子包含由複數個磁鐵形成的複數組磁鐵組及一個 位於該複數個磁鐵組—端的—磁導性材料，該複數個磁 鐵組及該磁導性材料位於該轉子的半徑上；其中，該轉 子的該複數個磁鐵是由體積大小不相等但寬度油的 該複數個磁_成且前後吸㈣列，㈣數個磁鐵間 及引力疋由較大的單磁極平面作用，並以—短小距離 相隔丄面積逐漸遞減排列，形成—個圓形結構，兩端距 疋子長度不相等，不吸引的面有兩個磁極能與該定 子互動’其巾’該轉子之該複數個磁鐵的該磁導性材料 位於最接近該定子的—端且平行於該磁鐵之極面； 該轉子是由二平行轉子軸形成，其㈣轉子輛間具有-距離；較子位於該距離間的中央，該定子是由二相近 區域的磁鐵組構成，各域只與距料近的該轉子軸 201141015 產生磁性互動’各該韓子 轉子軸的该複數個磁鐵組位於該轉 子軸的+徑上，距離近且 w 相及引，至少在一個螺旋線 用、=軸有不同的距離;其中’與該定子之各該區域作 用的第-磁鐵組為距離該轉子轴最遠的組合，而與該定 子之各該區域作用的最後磁鐵組為最接近該轉子軸的 組合。 2·如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該轉子轴之磁 鐵組的該磁導性材料與另一轉子軸之磁鐵組的磁導性 材料具有相反磁極。 3·如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中該定子具有磁 導性材料的一端與距離最近之轉子軸具有磁導性材料 的磁鐵組具有相同磁極。 12