TW201714388A - 混合式雙轉子馬達結構 - Google Patents

Abstract

一種混合式雙轉子馬達結構，其可包含定子、第一轉子、第二轉子、第一線圈及第二線圈。定子可包含複數個定子齒。第一轉子可與定子成徑向設置。第二轉子可與定子成徑向設置。第一線圈可繞設於該些定子齒上。第二線圈可繞設於該些定子齒上，第二線圈可包含複數個子線圈組，各個子圈線組包含複數個子線圈，該些子線圈可為串聯或並聯，而該第二線圈之極對數可為第一線圈之極對數之整數倍。

Description

混合式雙轉子馬達結構

本發明係有關於一種馬達結構，特別是一種混合式馬達結構。

一般而言，具雙轉子之馬達則需要具備對應的雙定子，各個定子上需要設置線圈以驅動對應的轉子，然而，上述的設計會使馬達的體積、重量及成本大幅增加，且由於設計上的缺失，上述的設計也無法在滿足低速高扭力的情況下同時兼顧寬廣轉速域的需求。

而由於電動車之輪內驅動馬達或一體式啟動發電機(Integrated Starter Generator，ISG)等等許多應用上有體積及重量的限制，又需要滿足低速高扭力及並能同時兼顧寬廣轉速域，因此上述的設計已無法達到實際上的應用需求。

美國專利第US20130093276號揭露一種具有雙轉子的馬達，其利用定子內的不導磁層防止多組線圈之間的相互干擾，然而，此前案雖然可以防止多組線圈之間的相互干擾，但其定子內需要設置不導磁層，因此也會使馬達的體積、重量及成本增加。

美國專利第US7030528號揭露一種具有雙轉子的馬達，其具備內定子、外定子、內轉子及外轉子的特殊結構，以防止設置於內定子之線圈與設置於外定子之線圈之間的相互干擾，然而，此前案雖然可以防止多組線圈之間的相互干擾，但由於其仍具備雙定子結構，故無法有效地降低馬達 的體積、重量及成本。

美國專利第US6924574號揭露一種具有雙轉子的馬達，其具備雙轉子及單定子的特殊結構，其雖然可以降低馬達的體積、重量及成本，但設置於單定子上的多組線圈仍會相互干擾，且定子線圈配置方式限制較多，故使用上缺乏彈性。

因此，如何提出一種馬達，能夠有效改善習知技藝之馬達體積過大、重量過高、成本過高、使用上缺乏彈性及無法在體積及重量限制的情況下達到低速高扭力及寬廣轉速域的情況已成為一個刻不容緩的問題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種混合式雙轉子馬達結構，以解決習知技藝之雙轉子馬達結構體積過大、重量過高、成本過高、使用上缺乏彈性及無法在體積及重量限制的情況下達到低速高扭力及寬廣轉速域的問題。

根據本發明之其中一目的，提出一種混合式雙轉子馬達結構，其可包含定子、第一轉子、第二轉子、第一線圈及第二線圈。定子可包含複數個定子齒。第一轉子可與定子成徑向設置。第二轉子可與定子成徑向設置。第一線圈可繞設於該些定子齒上。第二線圈可繞設於該些定子齒上，第二線圈可包含複數個子線圈組，各個子圈線組包含複數個子線圈，該些子線圈可為串聯或並聯，而該第二線圈之極對數可為第一線圈之極對數之一整數倍。

在一實施例中，第一線圈的極對數可大於或等於一對。

在一實施例中，子線圈組的數量可該整數倍之大於一的因數。

在一實施例中，該些子線圈組可為串聯。

在一實施例中，該些子線圈組可為並聯。

在一實施例中，當各個子線圈組之子線圈之數量為奇數，且沿定子之圓周之機械角之0~360度上或第一線圈之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個子線圈組之該些子線圈可為串聯。

在一實施例中，當各個子線圈組之子線圈之數量為偶數，且沿定子之圓周之機械角之0~360度上或第一線圈之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個子線圈組之該些子線圈可為並聯。

在一實施例中，當各個子線圈組之子線圈之數量為偶數，且沿定子之圓周之機械角之0~360度上或第一線圈之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個子線圈組之該些子線圈可為串聯。

在一實施例中，第一線圈與第二線圈可為環形(Toroidal)線圈。

在一實施例中，由徑向方向觀之，定子可設置於第一轉子及第二轉子之間。

在一實施例中，由徑向方向觀之，定子可設置於第一轉子及第二轉子之外。

在一實施例中，由徑向方向觀之，定子可設置於第一轉子及第二轉子之內。

在一實施例中，第一轉子與第二轉子可均為永磁式轉子。

在一實施例中，第一線圈的極對數與第一轉子的磁鐵組的極對數的總和可等於定子齒數，且第二線圈的極對數可等於第二轉子的磁鐵組的極對數。

在一實施例中，第一線圈可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，變極結構可藉由切換該些切換元件以改變第一線圈之極數。

在一實施例中，第二線圈可包含變極結構，變極結構可包含複數個切 換元件，變極結構可藉由切換該些切換元件以改變第二線圈之極數。

在一實施例中，第一轉子與第二轉子中之一可為永磁式轉子，而第一轉子與第二轉子中之另一個可為感應式轉子。

在一實施例中，混合式雙轉子馬達結構更可包含減速機及換流器，換流器可連結於定子之第一線圈及第二線圈以驅動第一轉子及第二轉子，而第一轉子可連結於輪軸，第二轉子可連結於減速機之輸入端，減速機之輸出端則可連結於輪軸。

在一實施例中，減速機之減速比之比值可等於第一轉子的磁鐵組的極對數與第二轉子的磁鐵組的極對數的比值。

在一實施例中，混合式雙轉子馬達結構更可包含第一開關及第二開關，換流器可透過第一開關連結於定子之第一線圈，並可透過第二開關連結於定子之第二線圈

1‧‧‧混合式雙轉子馬達結構

11‧‧‧定子

111‧‧‧定子齒

12A‧‧‧第一轉子

12B‧‧‧第二轉子

13A‧‧‧第一線圈

13B‧‧‧第二線圈

14A‧‧‧第一磁鐵組

14B‧‧‧第二磁鐵組

15‧‧‧減速機

16‧‧‧換流器

17A、17B‧‧‧開關

18‧‧‧輪軸

SG1-SG2‧‧‧子線圈組

S1-S6‧‧‧子線圈

AR1~AR2‧‧‧箭頭

第1圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第一示意圖。

第2圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第二示意圖。

第3圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第三示意圖。

第4圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第四示意圖。

第5圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第五示意圖。

第6圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第二實施例之示意圖。

第7圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第三實施例之示意圖。

第8圖 係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第四實施例之示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之混合式雙轉子馬達結構之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。除此之外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例中施行。也就是說，本發明的範圍不受已提出之實施例的限制，而以本發明提出之申請專利範圍為準。

其次，當本發明之實施例圖示中的各元件或步驟以單一元件或步驟描述說明時，不應以此作為有限定的認知，即如下之說明未特別強調數目上的限制時本發明之精神與應用範圍可推及多數個元件或結構並存的結構與方法上。再者，在本說明書中，各元件之不同部分並沒有完全依照尺寸繪圖，某些尺度與其他相關尺度相比或有被誇張或是簡化，以提供更清楚的描述以增進對本發明的理解。而本發明所沿用的現有技藝，在此僅做重點式的引用，以助本發明的闡述。

請參閱第1圖，其係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第一示意圖。如圖所示，混合式雙轉子馬達結構1可包含定子11、第一轉子12A、第二轉子12B、第一線圈13A、第二線圈13B及第一磁鐵組14A第二磁鐵組14B。

定子11可包含複數個定子齒111；第一轉子12A可與定子11成徑向設置，第一磁鐵組14A可設置於第一轉子12A之內表面之周圍；第二轉子12B可與定子11成徑向設置，第二磁鐵組14B可設置於第二轉子12B之內表面 之周圍，在本實施例中，由徑向方向觀之，定子11可設置於第一轉子12A及第二轉子12B之內；在本實施例中，第一轉子12A與第二轉子12B可均為永磁式轉子；在其它較佳的實施例中，第一轉子12A與第二轉子12B中之一可為永磁式轉子，而另一個可為感應式轉子。

第一線圈13A可繞設於該些定子齒111上。第二線圈13B可繞設於該些定子齒111上。其中，第二線圈13B可包含複數個子線圈組，該些子線圈組可為串聯或並聯，各個子圈線組包含複數個子線圈，該些子線圈可為串聯或並聯，而第二線圈13B之極對數可為第一線圈13A之極對數之一整數倍。第一線圈13A與第二線圈13B可以為各式各樣不同的形式，如環形(Toroidal)線圈等等。

此外，第一線圈13A可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，並可藉由切換該些切換元件以改變第一線圈13A之極數；同樣的，第二線圈13B可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，並可藉由切換該些切換元件以改變第二線圈13B之極數。因此，混合式雙轉子馬達結構1可藉由整合此特殊的變極結構以提供更多不同的動力特性，而上述之變極結構之詳細技術內容已於中華民國專利申請號第101129353號揭露，故不在此多加贅述。

請參閱第2圖及3圖，其係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第二示意圖及第三示意圖。第2圖及第3圖例示了本實施例的三相線圈之繞線之示意圖。

由於本發明所提出的電機架構之定子具有多個線圈，因此，如此透過合適的磁極關係，使多個線圈之間的磁通鏈結能夠降到最低也成為了一個重要課題，如此則可以維持馬達驅動時良好的獨立性以分別獨立地驅動第一轉子12A及第二轉子12B，進而達到精準的馬達控制。

如第2圖分別例示了本實施例第一線圈13A之U相、V相及W相的繞線方式，其極對數S1為1。如第3圖分別例示了本實施例第二線圈13B之U相、V相及W相的繞線方式，其極對數S2為4，故第二線圈13B之極對數S2為第一線圈13A之極對數S1的4倍。

也就是說，在第一線圈13A的極對數S1等於1時，第二線圈13B之極對數S2需要為第一線圈13A的極對數S1之大於1的整數倍，即：第一線圈之極對數S1=1；第二線圈之極對數S2=n(n>1)；在本實施例中，第一線圈13A的極對數S1與第一磁鐵組14A的極對數的總和可等於定子11之定子齒111的數量，且第二線圈13B的極對數S1等於第二磁鐵組14B的極對數，如此也可有效地減少第一線圈13A及第二線圈13B之間的磁通鏈結。

而在其它較佳的實施例中，第一線圈13A的極對數S1可大於1，同樣的，第二線圈13B之極對數S2需要為第一線圈13A的極對數S1之大於1的整數倍，即：第一線圈之極對數S1=q(q>1)；第二線圈之極對數S2=nq(n>1)；當然，上述僅為舉例，在其它較佳的實際例中，第一線圈13A的極對數S1及第二線圈13B的極對數S2還可以有多種不同的配置，本發明並不以此為限。

由上述可知，為了能夠有效地降低第一線圈13A及第二線圈13B之間的磁通鏈結，本實施例提及了上述幾種較佳的線圈設置。其中，在本實施例中，第二線圈13B之極對數可為第一線圈13A之極對數之一整數倍，第一線圈13A的極對數可大於或等於一對。除此之外，第二線圈13B之子線 圈組的數量可為該整數倍之大於一的因數。例如，若第一線圈13A的極對數為S1，而第二線圈13B的極對數為S2，則第二線圈13B之子線圈組的數量則為S2/S1之大於一的因數；若S2/S1=6，則第二線圈13B之子線圈組的數量則可以為2、3或6。

透過上述的設置，可使本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一線圈13A及第二線圈13B之間的磁通鏈結降低，如此則可以維持馬達驅動時良好的獨立性，使操控時能夠同時對第一轉子12A及第二轉子12B進行獨立控制，進而達到精準的馬達控制，以提供更佳的效能。

此外，由於第一線圈13A及第二線圈13B之間的磁通鏈結已有效地降低，定子11也不需要設置不導磁層，使混合式雙轉子馬達結構1之體積、重量及成本大幅降低。當然，上述的設置僅為舉例，線圈的繞線可依實際應用的需求而改變，本發明並不以此為限。

請參閱第4圖及第5圖，其係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第一實施例之第四示意圖及第五示意圖。第4圖及第5圖例示了本實施例較佳的線圈配置。

如同上述，為了維持馬達驅動時良好的獨立性，進而達到精準的馬達控制，使操控時能夠同時對第一轉子12A及第二轉子12B進行獨立控制，使多個線圈之間的磁通鏈結降到最低變的極為重要，而本實施例透過子線圈的特殊串聯並聯關係可進一步降低多個線圈之間的磁通鏈結，本實施例中舉例說明了數種較佳的方式。

如第4圖所示，第一線圈13A的極對數為1，第二線圈13B之極對數為4，第二線圈13B可為三相線圈，即U相、V相及W相，這裡以第二線圈13B之U相為例，其可包含4個子線圈S1-S4，該些子線圈S1-S4可繞設於定子11上，任何一個子線圈可與其對應的子線圈並聯，以形成一子線 圈組，且各個子線圈組之子線圈數量為2(偶數)，使第二線圈13B包含複數個子線圈組SG1-SG2，該些子線圈組SG1-SG2之間可為並聯。

如圖所示，第二線圈13B包含4個子線圈S1-S4，子線圈S1與對應的子線圈S3並聯形成一個子線圈組SG1，子線圈S2與對應的子線圈S4並聯形成一個子線圈組SG2，子線圈組SG1與子線圈組SG2並聯，圖中箭頭AR1所示之定子圓周方向為電氣角0~360度。

由上述可知，較佳的，當各個子線圈組SG1、SG2之子線圈之數量為偶數，且沿定子11之圓周之機械角之0~360度上或第一線圈13A之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個子線圈組SG1、SG2之該些子線圈可為並聯，而該些子線圈組SG1、SG2之間可為並聯。當然，在另一較佳的實施例中，該些子線圈組SG1、SG2之間可為串聯。而在其它較佳的實施例中，各個子線圈組SG1、SG2之該些子線圈也可為串聯，而該些子線圈組SG1、SG2之間則可為串聯或並聯。

當然，其它較佳的實施例中，各個子線圈組SG1、SG2之該些子線圈可為串聯，子線圈組SG1與子線圈組SG2則可以是以串聯或並聯的方式連結。

如第5圖所示，第一線圈13A的極對數為1，第二線圈13B之極對數為6，第二線圈13B可為三相線圈，即U相、V相及W相，這裡以第二線圈13B之U相為例，其可包含複數個子線圈S1-S6，該些子線圈S1-S6可繞設於定子11上，使第二線圈14可包含複數個子線圈組SG1-SG2，且各個子線圈組之子線圈數量為3(奇數)，該些子線圈組SG1-SG2之間可為並聯，第二線圈14的極對數可為各個子線圈組SG1-SG2之子線圈數量的整數倍。

如圖所示，第二線圈13B包含6個子線圈S1-S6組成二個子線圈組 SG1-SG2，子線圈S1、子線圈S3及子線圈S5串聯形成一個子線圈組SG1，子線圈S2、子線圈S4及子線圈S6串聯形成一個子線圈組SG2，子線圈組SG1與子線圈組SG2並聯，圖中箭頭AR2所示之定子11圓周方向為機械角0-360度。

由上述可知，較佳的，當各個子線圈組SG1、SG2之子線圈之數量為奇數，且沿定子11之圓周之機械角之0~360度上或第一線圈13A之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個子線圈組SG1、SG2之該些子線圈可為串聯，而該些子線圈組SG1、SG2之間可為並聯。當然，在另一較佳的實施例中，該些子線圈組SG1、SG2之間可為串聯。

當然，其它較佳的實施例中，各個子線圈組SG1、SG2之該些子線圈可為並聯，子線圈組SG1與子線圈組SG2則可以是以串聯或並聯的方式連結。

綜合上述，為了維持馬達驅動時良好的獨立性，以分別獨立地驅動第一轉子12A及第二轉子12B，進而達到精準的馬達控制，本發明之實施例提出了幾個子線圈的較佳的串並聯原則。當第一線圈13A極對數S1=1時，若第二線圈14有n個子線圈，其中n>1，至少有s種串聯方式，而s為n不等於一的因數的數量，該因數的集合為A={n₁,n₂,...,n_s}。例如n=4時，n₁=4，n₂=2，s=2。如n_i=k時，該k個子線圈的位置需平均分佈於定子11的圓周上，即機械角之0~360度上或第一線圈13A之磁場之電氣角之0至360度，且該k個子線圈可彼此串聯或並聯，而串聯的子線圈之間則可為並聯或串聯。

第一線圈極對數S1>1時，若第二線圈有nq個子線圈，其中n>1，至少有s種串聯方式，而s為n不等於一的因數的數量，該因數的集合為A={n₁,n₂,...,n_s}。例如n₁=4時，n₂=2，s=2。如n_i=k時，該k個子線圈的位置需 平均分佈於定子11上第一線圈13A產生之磁場的電氣角圓周上，即電氣角由0至360度，且該k個子線圈可彼此串聯或並聯，而串聯的子線圈之間則可為並聯或串聯。

透過上述的設置，可使本發明之混合式雙轉子馬達結構1之第一線圈13A及第二線圈13B之間的磁通鏈結降低，如此則可以維持馬達驅動時良好的獨立性，使操控時能夠同時對第一轉子12A及第二轉子12B進行獨立控制，進而達到精準的馬達控制，以提供更佳的效能。

又，透過上述的設置，混合式雙轉子馬達結構1之定子11可具有多種不同的線圈配置，使混合式雙轉子馬達結構1可以具備不同的動力特性，因此應用更為廣泛，使用上更具彈性。

此外，由於第一線圈13A及第二線圈13B之間的磁通鏈結已有效地降低，定子11也不需要設置不導磁層，使混合式雙轉子馬達結構1之體積、重量及成本大幅降低。

請參閱第6圖，其係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第二實施例之示意圖。如圖所示，混合式雙轉子馬達結構1可包含定子11、第一轉子12A、第二轉子12B、第一線圈13A、第二線圈13B及第一磁鐵組14A第二磁鐵組14B。

定子11可包含複數個定子齒111；第一轉子12A可與定子11成徑向設置，第一磁鐵組14A可設置於第一轉子12A之外表面之周圍；第二轉子12B可與定子11成徑向設置，第二磁鐵組14B可設置於第二轉子12B之外表面之周圍。

與前述實施例不同的是，由徑向方向觀之，在本實施例中，定子11可設置於第一轉子12A及第二轉子12B之外；同樣的，在本實施例中，第一轉子12A與第二轉子12B可均為永磁式轉子；在其它較佳的實施例中，第 一轉子12A與第二轉子12B中之一可為永磁式轉子，而另一個可為感應式轉子。

第一線圈13A可繞設於該些定子齒111上。第二線圈13B可繞設於該些定子齒111上。其中，第二線圈13B可包含複數個子線圈組，該些子線圈組可為串聯或並聯，各個子圈線組包含複數個子線圈，該些子線圈可為串聯或並聯，而第二線圈13B之極對數可為第一線圈13A之極對數之一整數倍。第一線圈13A與第二線圈13B可以為各式各樣不同的形式，如環形(Toroidal)線圈等等。

同樣的，第一線圈13A可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，並可藉由切換該些切換元件以改變第一線圈13A之極數；第二線圈13B也可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，並可藉由切換該些切換元件以改變第二線圈13B之極數。因此，混合式雙轉子馬達結構1可藉由整合此特殊的變極結構以提供更多不同的動力特性

如同上述，為了維持馬達驅動時良好的獨立性，進而達到精準的馬達控制，使操控時能夠同時對第一轉子12A及第二轉子12B進行獨立控制，本實施例也可應用特殊的線圈配置。然而，本實施例之線圈配置可以與前述實施例類似，故不在此多加贅述。

請參閱第7圖，其係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第三實施例之示意圖。如圖所示，混合式雙轉子馬達結構1可包含定子11、第一轉子12A、第二轉子12B、第一線圈13A、第二線圈13B及第一磁鐵組14A第二磁鐵組14B。

定子11之內表面及外表面可均包含複數個定子齒111；第一轉子12A可與定子11成徑向設置，第一磁鐵組14A可設置於第一轉子12A之內表面之周圍；第二轉子12B可與定子11成徑向設置，第二磁鐵組14B可設置 於第二轉子12B之外表面之周圍。

與前述實施例不同的是，在本實施例中，由徑向方向觀之，定子11可設置於第一轉子12A及第二轉子12B之間；同樣的，在本實施例中，第一轉子12A與第二轉子12B可均為永磁式轉子；在其它較佳的實施例中，第一轉子12A與第二轉子12B中之一可為永磁式轉子，而另一個可為感應式轉子。

第一線圈13A可繞設於該些定子齒111上。第二線圈13B可繞設於該些定子齒111上。其中，第二線圈13B可包含複數個子線圈組，該些子線圈組可為串聯或並聯，各個子圈線組包含複數個子線圈，該些子線圈可為串聯或並聯，而第二線圈13B之極對數可為第一線圈13A之極對數之一整數倍。第一線圈13A與第二線圈13B可以為各式各樣不同的形式，如環形(Toroidal)線圈等等。

同樣的，第一線圈13A可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，並可藉由切換該些切換元件以改變第一線圈13A之極數；第二線圈13B也可包含變極結構，變極結構可包含複數個切換元件，並可藉由切換該些切換元件以改變第二線圈13B之極數。因此，混合式雙轉子馬達結構1可藉由整合此特殊的變極結構以提供更多不同的動力特性

如同上述，為了維持馬達驅動時良好的獨立性，進而達到精準的馬達控制，使操控時能夠同時對第一轉子12A及第二轉子12B進行獨立控制，本實施例也可應用特殊的線圈配置。然而，本實施例之線圈配置可以與前述實施例類似，故不在此多加贅述。

值得一提的是，習知技藝之雙轉子馬達結構之定子需要設置不導磁層，以降低多個線圈之間的干擾，因此大幅地提高了其體積、重量及成本。相反的，在本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可具備雙轉子及 單定子，且定子中不需要設置不導磁層，因此混合式雙轉子馬達結構之體積、重量及成本可以進一步降低。

又，本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可利用特殊的線圈配置來使多組線圈間的磁通鏈結降到最低，使多組線圈可以更容易獨立地被驅動，故可以使馬達的效能達到最佳化。

本發明之一實施例中，習知技藝之雙轉子馬達結構由於設計上的缺失，故其定子無法具有多種不同的線圈配置，因此無法提供多種不同的動力特性。相反的，本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可利用之定子可具有多種不同的線圈配置，使混合式雙轉子馬達結構可以具備不同的動力特性，因此應用更為廣泛，使用上更具彈性。

此外，習知技藝之雙轉子馬達結構由於設計上的缺失，故無法滿足低速高扭力及並能同時兼顧寬廣轉速域的需求。相反的，本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可在定子上同時設置二組線圈，且二組線圈之間不會相互干擾，故可視情況地針對二組線圈分別進行激磁以驅動雙轉子，以分別提供高扭力及高功率等不同的特性，故能達到低速高扭力及並能同時兼顧寬廣轉速域的需求。

再者，本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可以在不提高整體功率的前提下達到低速高扭力，因此即使應用上有空間及重量的限制，本發明之混合式雙轉子馬達仍然可以發揮極佳的效能，故很適合應用於電動車之輪內驅動馬達或一體式啟動發電機等等具有空間及重量限制的應用。

請參閱第8圖，其係為本發明之混合式雙轉子馬達結構之第四實施例之示意圖。如圖所示，混合式雙轉子馬達結構1可包含定子11、第一轉子12A、第二轉子12B、第一線圈13A、第二線圈13B、減速機15、換流器 16、及開關17A、17B。

第一線圈13A及第二線圈13B可繞設於定子11上。換流器16可透過開關17A連結於第一線圈13A，並可透過開關17B連結於第二線圈13B以分別驅動第一轉子12A及第二轉子12B，而第一轉子12A可連結於輪軸18，第二轉子12B可連結於減速機15之輸入端，而減速機15之輸出端則可連結於輪軸18。

同樣的，在本實施例中，輪軸18的轉速為W，第二轉子12B的磁鐵組的極對數為第一轉子12A的磁鐵組的極對數的4倍，因此第二轉子12B的電氣角變化的速度也會是第一轉子12A的電氣角變化的速度的四倍。因此，在本實施例中，為了使第一轉子12A、第二轉子12B在同一個換流器16的驅動下能夠達到使第一轉子12A之三相線圈之反電動勢與第二轉子12B之三相線圈之反電動勢同相的目的，本實施例之減速機15之減速比可以設計為1：4，也就是說，減速機15之減速比之比值可等於第一轉子12A的磁鐵組的極對數與第二轉子12B的磁鐵組的極對數的比值，如此則可以達到上述的目的。

而在輪軸18之轉速W提高到一定程度時，第一轉子12A及第二轉子12B可能會發生不同步的現象，此時則可透過開關17A、17B選擇性地斷開換流器16與第一線圈13A及第二線圈13B中之一的連結，藉此使混合式雙轉子馬達結構1能穩定的作動。

藉由上述的設計，混合式雙轉子馬達結構1可以僅透過一個換流器16即可使第一轉子12A及第二轉子12B同步，因此可以使第一轉子12A、第二轉子12B之體積、重量及成本大幅地降低。除此之外，上述的設計更可以混合式雙轉子馬達結構1具有更多不同的動力特性，使其應用上更為廣泛。

值得一提的是，習知技藝之雙轉子馬達結構需要透過二個換流器來分別驅動二個轉子，因此其成本較高，相反的，本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可包含減速機等結構，因此雙轉子可僅透過一組換流器來驅動，故可以進一步降低混合式雙轉子馬達結構之體積、重量及成本，且能提供更多不同的動力特性。

承上所述，依本發明之混合式雙轉子馬達結構，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可具備雙轉子及單定子，且定子中不需要設置不導磁層，因此混合式雙轉子馬達結構之體積、重量及成本可以進一步降低。

(2)本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可利用特殊的線圈配置來使多組線圈間的磁通鏈結降到最低，使多組線圈可以更容易獨立地被驅動，故可以使馬達的效能達到最佳化。

(3)本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可利用之定子可具有多種不同的線圈配置，使混合式雙轉子馬達結構可以具備不同的動力特性，因此應用更為廣泛，使用上更具彈性。

(4)本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可包含減速機等結構，因此雙轉子可僅透過一組換流器來驅動，故可以進一步降低混合式雙轉子馬達結構之體積、重量及成本，且能夠提供更多不同的動力特性。

(5)本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可在定子上同時設置二組線圈，且二組線圈之間不會相互干擾，故可視情況地針對二組線圈分別進行激磁以驅動雙轉子，以分別提供高扭力及高功率等不同的特性，故能達到低速高扭力及並能同時兼顧寬廣轉速域的需求。

(6)本發明之一實施例中，混合式雙轉子馬達結構可在不提高整體功率 的前提下達到低速高扭力，因此即使應用上有空間及重量的限制，本發明之混合式馬達仍然可以發揮極佳的效能，故很適合應用於電動車之輪內驅動馬達或一體式啟動發電機(Integrated Starter Generator，ISG)等等具有空間及重量限制的應用。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧混合式雙轉子馬達結構

11‧‧‧定子

111‧‧‧定子齒

12A‧‧‧第一轉子

12B‧‧‧第二轉子

13A‧‧‧第一線圈

13B‧‧‧第二線圈

14A‧‧‧第一磁鐵組

14B‧‧‧第二磁鐵組

Claims (20)

1. 一種混合式雙轉子馬達結構，其包含有：一定子，係包含複數個定子齒；一第一轉子，係與該定子成徑向設置；一第二轉子，係與該定子成徑向設置；一第一線圈，係繞設於該些定子齒上；以及一第二線圈，係繞設於該些定子齒上，該第二線圈係包含複數個子線圈組，各個該子圈線組包含複數個子線圈，該些子線圈係為串聯或並聯，而該第二線圈之極對數係為該第一線圈之極對數之大於一的一整數倍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該第一線圈的極對數係大於或等於一對。
3. 如申請專利範圍第2項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該子線圈組的數量係為該整數倍之大於一的因數。
4. 如申請專利範圍第3項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該些子線圈組係為串聯。
5. 如申請專利範圍第3項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該些子線圈組係為並聯。
6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之混合式雙轉子馬達結構，當各個該子線圈組之子線圈之數量為奇數，且沿該定子之圓周之機械角之0~360度上或該第一線圈之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個該子線圈組之該些子線圈係為串聯。
7. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之混合式雙轉子馬達結構，當各個該子線圈組之子線圈之數量為偶數，且沿該定子之圓周之機械角之0~360度上或該第一線圈之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個該子線圈 組之該些子線圈係為並聯。
8. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之混合式雙轉子馬達結構，當各個該子線圈組之子線圈之數量為偶數，且沿該定子之圓周之機械角之0~360度上或該第一線圈之磁場之電氣角之0~360度上平均分佈時，各個該子線圈組之該些子線圈係為串聯。
9. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該第一線圈與該第二線圈係為一環形(Toroidal)線圈。
10. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中，由徑向方向觀之，該定子係設置於該第一轉子及該第二轉子之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中，由徑向方向觀之，該定子係設置於該第一轉子及該第二轉子之外。
12. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中，由徑向方向觀之，該定子係設置於該第一轉子及該第二轉子之內。
13. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中，該第一轉子與該第二轉子均為一永磁式轉子。
14. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該第一線圈的極對數與該第一轉子的磁鐵組的極對數的總和等於該定子齒數，且該第二線圈的極對數等於該第二轉子的磁鐵組的極對數。
15. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中，該第一轉子與該第二轉子中之一為一永磁式轉子，而該第一轉子與該第二轉子中之另一個為一感應式轉子。
16. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該第一線圈係包含一變極結構，該變極結構係包含複數個切換元件，該變極結構藉由切換該些切換元件以改變該第一線圈之極數。
17. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該第二線圈係包含一變極結構，該變極結構係包含複數個切換元件，該變極結構藉由切換該些切換元件以改變該第二線圈之極數。
18. 如申請專利範圍第1項所述之混合式雙轉子馬達結構，更包含一減速機及一換流器，該換流器係連結於該定子之該第一線圈及該第二線圈以驅動該第一轉子及該第二轉子，而該第一轉子連結於一輪軸，該第二轉子連結於該減速機之輸入端，該減速機之輸出端則連結於該輪軸。
19. 如申請專利範圍第18項所述之混合式雙轉子馬達結構，其中該減速機之減速比之比值係等於該第一轉子的磁鐵組的極對數與該第二轉子的磁鐵組的極對數的比值。
20. 如申請專利範圍第19項所述之混合式雙轉子馬達結構，更包含一第一開關及一第二開關，該換流器係透過該第一開關連結於該定子之該第一線圈，並透過該第二開關連結於該定子之該第二線圈。