2044i9 捶濟部中央標準局8工消费合作社印« 五、發明説明（1 ) 本發明：> 背署 太發明：> 筘面 本發明偽關於具有線圈之無槽孔馬達，此等線圈形成 旋轉之磁場在無槽孔之定子鐵芯中。 背景^钓沭 無槽孔馬達可以抑制電磁雜音及經由定子槽孔所造成 之諧波磁通的轉矩紋波。因為該抑制能力，希望利用無槽 孔馬達於裝置中，（此等裝置中，須要低雜音和低轉矩紋 波）。無槽孔馬達掲示於日本特許公開專利申請案（ΚοΚ-ai) No. 1 — 252 1 34及日本公告專利申請案（Κ-〇Ku) No. 57 — 21932 中。 附帶說，在無槽孔馬達中，定子與轉子間之間隙，對 於無槽孔馬達的特性，具有甚大影通常，當漏磁通回 應間隙之大小而增加時，輸出轉矩即下降，而功率因數則 根據間隙之大小，改變得更壞。 因此，需要：該間隙儘可能地小。 然而，在如上述之無槽孔馬逹中，難以造成充分小之 小間隙，因為將定子線圈構成為兩層。 太發明之槪略 因此，本發明的一個目的在提供一種無槽孔馬逹，它 可具有充分小之間隙在定子與轉子間及改進轉矩和功率因 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· 訂· .線. 纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公定） -3 - 81.9.25,000 04419 A6 B6 經濟部中央橒準局8工消费合作杜_* 五、發明説明（2 ) 數等特性。為了在本發明，«得該目的，該無槽孔馬逹具 有定子鐵芯（其中包括：沿著此等定子鐵芯予以圓柱形配 置之許多線圈），每一線圈具有一部份，它在定子鐵芯直 徑之方向，減少線圈的匝數，並使經相互堆叠之接鄰線圈 在以定子鐵芯直徑之方向，所形成之部份上。 因此，在本發明中，因為每一値線圏僳沿著沒有槽孔 之定子鐵芯予以圓柱式配置，故形成以直徑之方向，減少 匝數的部份。 另外，將接鄰之線圈構造成堆在直徑方向之減少之部 份上，且將定子線圈構造成一層。 根據此，定子與轉子間之間隙可能較較早技藝為小。 其结果是，因為可能回應間隙之尺寸，而增加定子鐵芯的 厚度，所以可能回應漏磁通之減少，及回應定子鐵芯之她 缓飽和狀況而改進各種特性。 另外，當不改變定子鐵芯的厚度時，可能回應間隙之 減小而使定子鐵芯之外部尺寸變小。因此，可能使無槽孔 馬達小型化。 匾式夕簡菫教沭 圖1是無槽孔馬達的示意橫向截面，顯示：本發明之 第一具體實施例。 圖2是顯示本發明第一具體實施例之線圈的配置匾。 圖3是第一步驟中，組合定子的透視圖。 圖4是第二步驟中，組合定子的透視圖。 ------„----^-------------裝一-^----.玎------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)· 本纸張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公货） -4 - 81.9.25,000 04419 A6 B6 鳗濟部中央標準局S工消费合作社印* 五、發明説明（3) 豳15是第三步驟中，组合定子的透視圖。 鷗6是第四步想中，组合定子的透視圖。 鷗7是第五步驟中，组合定子的透視圖。 圖8是最後步驟中，组合定子的透視匾。 圖9是線圈配置之第一實例之視圖。 圖10是線圈配置之第二實例之視圖。 圖1 1是線圈配置之第三實例之視圖。 圖1 2是線圈配置之第四實例之視圖。 圖13是線圈配置之第五實例之視圖。 圖1 4是線圈配置之第六實例之視圖。 圖1 5是線圈配置之第七實例之梘圖。 圖16是定子鐵芯的透視圖，顯示：本發明之第二具 髏實施例。 圖17是定子鐵心的透視圖，顯示：本發明之第三具 體實施例。 圖18是定子鐵心的透視圖，顯示：本發明之第四具 體實施例。 圖1 9是一種形式的定子鐵心之第一實例的頂視圖。 圖2 0是該形式的定子鐵心之第一實例的透視圖。， 圖21是一種形式的定子鐵心之第二實例的頂視圖。 圖2 2是一種形式的定子鐵心之第三實例的頂視圖。 圖2 3是一種形式的定子鐵心之第四實例的頂視圔。 圖24是顯示本發明之第五具體實施例的線圈架之透 視圖。 ---*---1-----^-------------裝--卜----·}7------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)· 表纸張尺度適用中國國家樣準（CNS)甲4规格（21〇 X 297公犛） -5 - 81.9.25,000 ^04419 A6 B6 «濟部t央標準居霣工消费含作社印« 五、發明説明（4) 圖25是组合定子之透視画，顯示：本發明之第五具 體實施例》 圖2 6是组合定子之經變更實例的透視圖，顯示：本 發明之第五具體實施例。 圖27是顯示：本發明之第六具體實施例之無槽孔馬 達的示意横截面圖。 較佯具餺奮掄例的詳沭 本發明的第一具體實施例將參略圖1至圔8予以敘述。 述及圖1 ,轉子1偽通過軸承（圖中未示）予以配 置在框架2中。轉子1具有永久磁石3而形成磁極之四値 極。配置具有三相和四極之一個定子4包封框架2中之轉， 子1。該定子4係由：經固定在框架2中之各定子鐵心5 及經安裝在定子鐵心5中之線圈6所維成，它形成旋轉之 磁場。 在此情況，定子鐵芯5偽經由層合以圓型所形成之電 磁銷板予以圓柱式形成而無槽孔。當定子4的相數指示為 m,而定子4的極數指示為p時，線圈的數目是mXp ( 在此具鼷實施例中，如m=3而p=4,則線圈之數目為 12)。第一相（U相）中，4傾線圈之每一者，各自指 示為U1至U4,第二相（V相）中之4値線圈之毎一者 ，各自指示為VI至V4,第三相（W相）中之4個線圈 的每一者，各自指示為W1至W4。 圖2顯示：線安裝在定子鐵’芯芯中之線圈6的横截面 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本買) i裝. 訂· .線· 表纸張尺度適用中國國家捸準（CNS)甲4規格（21〇 X 297公釐） -6 - 81.9.25,000 ^04419 A6 B6 經濟部中央櫺準局w工消费合作杜印* 五、發明説明（5 ) (U1〜U4, VI〜V4, W1〜W4)及其配置之一 镝實施例。 各線圈U1〜U4, VI〜V4,W1〜W4僳以圓 的圓周之方向，予以配置整整齊齊。將線圈6配置成對（ 例如：圖2中之U1與U1),又每對的線圈6佔據機械 角度中之（2tt/p) ° ,即：機械角度中之90°。根 據此，將各線圈6沿著定子鐵芯5之内部，圓柱式配置。 構造每一線圈6來滿足下列狀況。 (狀況1 ) 形成每一値線圈6,而以向著内部之定子鐵芯5的直 徑方向，減少匝數。換言之，如圖2中所示，假定說，當 U1以圓周之方向而延伸時，在徑向方向之線圈U1的厚 度即減小。 (狀況2 ) 經圓柱形配置之接鄰線圏的減小部份，以定子鐵心5 的直徑之方向，相互予以堆積（或重叠）。（在此具體實 施例中，減小之部份相當於整個線圈6 )。 (狀況3 ) 形成每一個線圈6,因此使：狀況1中所述之匝數的 分佈改變，成為連缠在電角度中之（π /m ) °的範圍中 連缠，接近正弦波形狀，即：電角度的60° 。 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 丨裝· 訂· -線· 衣纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公楚·） -7 - 81.9.25,000 419 A6 _B6__ 五、發明説明（6 ) 當形成線圈U1〜U4,VI〜V4,W1〜W4的 毎一者之匝數的分佈而滿足狀況3時，關於EMF (電動 勢）的分佈之波形（經由線圈U1〜U4, VI〜V4, W1〜W4造成EMF在轉子1與定子4間之間隙上）， 大體上是一値正弦波形式。 通常，當將電動勢的分佈之波形形成為在具有槽孔之 定子中所成形之正弦波時，線圈的數目受到限制。如果槽 孔的數目指示為Ζ,極的數目指示為Ρ,而相之數目指示 為m,則將毎一個線圈捲繞而分成Z / (p*m)線圈。 因此，舉例而言，當一具馬達具有三相，四極和36個槽 孔時，則將每一個線圈捲繞而分成3 (=36/ (3· 4 )= 36/12)値線圈。當每一相的導體數目指示為11 ，並將上述三線圈的毎一個之導體數目的分佈界定為Ci ，C 2和C 3 ,則C ,，C 2和C a將予以敘述如下： (請先閲讀背面之注意事項再填窝，本頁) -裝· 訂· 線. 經濟部中央標竿局员工消费合作社印髮
Ci = [n/{2sin2(aq/2).cosec(a/2)}]. sin {(q-l/2)a} C2 = [n/{2sin2(aq/2) · cosec (a/2) }]. sin {(q-3/2)a} C3 = [n/{ 2sin2 (aq/2) . cosec (or/2) }]. sin {(q-5/2)a> ' a = (27Γ/Ζ) . (p/2)(弧度） -δ - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公楚） 81.9.25,000 204419 Α6 Β6 經濟部中央標準局8工消费合作社印« 五、發明説明（7 ) 在另一方面，在没有槽孔之定子的情況，導體之數目 的分佈必須予以趙績，而經分成12 (=ρ·ιπ = 4. 3 )部份之線圈的外部佔據機械角中之30° (=360/ 12),它相當於電角度之60°。 公式（1)之s in { (q — 1/2) α}將予以計 算如下： q a = (Z / (p，m) } ♦ (2π/Ζ) · (P / 2 ) = π/ 3 = 60 (度） 線圈内部的導體數目之分佈將予以計算如下： sin〔 { q - ( 2 q - 1 ) / 2} α ]= sin ( ot / 2 ) α/2 = (1/2) ♦ ( 2 π / 2 ) · (ρ/2) =π ρ / ( 2 Ζ ) 當經建議：槽孔之數目'' Ζ "是無穹大時，ττρ/ (2 Ζ )"等於0 ° (零）。另外，基於一個數值：{ q 一 （2q_l)/2} xa,將線圈之中部份的導體數目 之分佈形成為正弦波形狀。 因此，如果導體的數目，傜回應自s i η0°至 s i η60°之波形而予分佈，即：將各線圈U1〜U4 ，VI〜V4,W1〜W4的匝數之分佈形成為在電角度 中之60°範圍内之正弦波形成，則將藺於EMF之分佈 (請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂. .線. 本纸張尺度適用中國國家橒準（CNS)甲4规格（210 X 297公笼） -9 ~ 81.9.25,000 204419 A6 B6 經濟部t央標準局8工消费合作杜印€ 五、發明説明（8 ) 的波形，形成為一種正弦波形之形式。 製造定子4之過程予以敘述如下： 述及圖3,將第一線圈6放置在一値圓柱形形成線圈 之工具7的外部面上，將下一値線圈，以圓的圓周之方向 予以移位，並放置在接鄰者的一部份上。在安放上所有的 線圈6後，拉出該圓柱形形成線圈之工具7而形成圖4中 所不之圓柱形線圈8。 當增加線圈6時，將绝緣紙（圖中未示）例如：一片 聚酯膜或一種芳族聚醯胺纖維薄片嵌入毎一線圏6之間。 因此，絶緣紙使每一線圈6絶綠。另外，可以將所産生之 線圏6浸渣入清漆中。 述及圖5,將經環繞以絶緣紙9例如一張聚酯膜或芳 族聚醯胺纖雒薄片之圓柱形線圈8,並將經環繞以絶緣紙 9之圓柱形線圈8嵌入定子鐵芯5中。 述及圖6及圖7,當將一圓柱形塑模工具10嵌入圓 柱形線圈8中時，經嵌入圓柱形塑模工具1◦中之整個圓 柱形線圈8,經由一種熱固性樹脂予以造型而使定子鐵芯 5與圓柱形線圈8成整髏。在此情況，可以採用含有磁粉 之一種熱固性樹脂。 在熱固性樹脂已硬化後，拉出圓柱形塑模工具10。 此後，將整體之定子鐵芯5和圓柱形線圈8嵌入框架2中 ，將定子鐵芯5,經由螺釘或填隙等予以固定至框架2上 ，而産生圖8中所述之定子4。 將整體之定子鐵芯5和圓柱形線圈8嵌入並固定至框 本纸張尺度適用中國國家櫺準（CNS)甲4規格（210 X 297公犛） 一1〇 一 81.9.25,000 .-IT----I.---l·--------------裝----.玎------線 (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁)· A6 B6 204419 五'發明説明（9) 架2上。當將整鯉之定子鐵芯5和圓柱形線圈8嵌入框架 2中時，可以將該定子鐵芯5和國柱形線圈8模製；另種 方式是，可以将定子鐵芯和圓柱形線圈8 ,在將定子鐵芯 5嵌入並固定至框架2及將圓柱形線圈線圈8嵌入定子鐵 芯5中後，予以模裂。另外，當將定子鐵芯5和圓柱形線 圈8模製時，一個掩蓋物可以在此時，經由熱固性樹脂， 予以形成在定子4的外部。根據此，可能産生一種無框架 之馬達（它不須框架2)。 如上所述，在此具體實施例中，將12値線圈U1〜 U3, VI〜V3,W1〜W4圓柱式配置至定子鐵芯5 的内部面上，且每一對的線圈6佔據90° (在機械角中 )。形成各線圈U1〜U4, VI〜V4,W1〜W4而 以向著内部之定子鐵芯5直徑之方向，減少匝數。減少轉 動數目之一部份；將在圓柱式予以配置之接鄰線圈上之那 些部份相互堆叠。 因此，將線圏U1〜U4, VI〜V4,W1〜W4 構造成為一層，將匝數的分佈均勻化在下列部份上（在此 部份上，接鄰線圈，以定子鐵芯5直徑之方向相互堆叠） 。當各線圈U1〜U4， VI〜V4,W1〜W4的厚度 開始增加時，轉子2與定子4間之間隙開始較較早技藝為 小。 其结果是，因為可能：回應於間隙的大小而增加定子 鐵芯5的厚度，所以可能回應於漏磁通的減少及回應於定 子鐵芯5的鬆弛飽和狀況而改良各特性。另外，當不須增 --------：——I-------------裝 II ：----#------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)· 經濟部中央標準局8工消费合作社印« 本紙張尺度適用中國國家櫺準（CNS)甲4規格（210 X 297公楚） -11 一 81.9.25,000 A6 B6 204419 五、發明説明（10) 加定子鐵芯5之厚度時，可能回應於間陳之減小，而使定 子鐵芯5之大小減小，而因此，使無槽孔馬達小型化。 當各線圈U1〜U4,VI〜V4.W1〜W4的匝 數之分佈在電角度的60°範圍内之正波形式之形式上， 連缠改變時，關於EMF的分佈之波形式（它像經由線圈 U1〜U4, VI〜V4, W1〜W4予以産生在轉子1 與定子4間之間隙上）可被形成為一値大體上正弦波形狀 之形式。根據此，此具體實施例的無槽孔馬達防止産生諧 波磁通。因此，有效地防止，由於相對之諧波磁通而發生 磁噪聲和轉矩波動。 將每一線圈U1〜U4, VI〜V4, W1〜W4圓 柱形配置，將其一端定位在圓柱形線圈8之内部，而另端 予以定位在圓柱形線圈8之外部，如例如：圖2中所示。 因此，使各線圈U1〜U4, VI〜V4,W1〜W4的 各端間和轉子間之平均距離（即：操作轉子1之旋轉磁場 的強度）均勻化，並減少轉矩波動。 因為將各線圈U1〜U4, VI〜V4, W1〜W4 與定子鐵芯.5模製，當EMF産生在各線圈U1〜U4, VI〜V4,W1〜W4與轉子間之間隙上時，可以防止 由於每一線圈U1〜U4, VI〜V4,W1〜W4的標 準位置與彼等之實際位置間之間隙，馬達的特性之退化。 當將各線圏U1〜U4,VI〜V4,W1〜W4和 定子鐵芯5傜由被包含在磁鐵粉末中之熱固性樹脂予以模 裂，所以轉子1與定子4間之間隙變小，且磁通之漏洩減 ..11.---,-------------------裝—1^----#------線---. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁). . 經濟部中央標準局S工消费合作社印* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNTS)甲4規格（210 X 297公货） -12 - 81.9.25.000 ,04413 A6 B6 «濟部中央標準局8工消费合作杜印« 五、發明説明（11) 少。因此，改良了输出轉矩的特性。然而，若必須，磁鐵 粉可以經由熱固性樹脂予以包含。 雖然，在此具體實施例中，各線圈U1〜U4, VI 〜V4, W1〜W4的鞞動數目之分佈，像向著線圈内部 而減少，但是減少之狀態，在電角度中之60°範圍内之 正弦波形狀之形式上，連缠地改變，不須形成，大體上如 上述之正弦波形狀之形式。 其次，各線圏的轉動數目分佈的另外實例將參照圖9 至1 5予以敘述。 在圖9中所示之實施例中，將電角度的60°之範圍 内的各線圈U1〜U4,VI〜V4,W1〜W4的堆成 上之毎一値邊界形成改變為直線。 在圖10中所示之實施例中，將該邊界形成改變像一 値三階形狀之形式。 在圖11中所示之實施例中，將該邊界形成改變為直 線至6 0°之範圍的中央部份，並在中央部份，形成為垂 直地改變。另外，將它形成，改變為直線在其餘的60° 範圍中。 圖12中所示之實施例中，將邊界形成改變為直線在 60°範圍中之兩端上之三部份的毎一部份中。 圖13中所示之實施例中，僅將接近匝數分佈之内部 電路之一値部份形成改變為直線。 圖14中所示之實施例中，僅將接近分佈之内部電路 之半個部份形成而減少。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂· 丨線· 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公》) ~ 13 ~ 81.9.25,000 ^04419 A6 B6
嫒濟部中央標準局SX消费合作社印W 五、發明説明（12) 圖15中所示之實施例中，形成分佈的一傾部份之兩 面，改變成直線。 在圖9至15中所顯示之各實施例中，由於每一線圏 U1〜U4, VI〜V4，W1〜W4，當EMF分佈的 波形之經線減少，且難以産生諧波磁通時，防止了磁噪聲 和轉矩波動。 雖然定子鐵芯5之形成，偽堆叠依照傳統方式予以製 造之電磁銷片，但是該定子鐵芯5之形成，可以堆叠一種 低磁伸縮材料，例如：6. 5%矽銷片。因此，可能改良 馬逹的電磁特性。 其次，本發明的第二具髓實施例將參照圖16予以敘 述。 在此具體實施例中，將部份Μ (它係由堆叠6. 5% 矽銷片予以形成），以定子鐵芯5的軸之方向，予以形成 在兩邊綠的各部份上。 本發明之第三具體實施例將參照圖17予以敘述。 在此具體實施例中，將定子磁芯5Α縱向形成為錐形 電磁鏑板之一値繞成之螺旋。 另外；本發明之第四具體實施例將參照圔18予以敘 述。 在此具體實施例中，將定子鐵芯5 Β ,側向形成為錐 形電磁銷板之一値繞成之螺旋，係一値線束鐵芯。 因此，在圖17與18中所述之具體實施例中，改良 了定子鐵芯5的輸出。另外，定子鐵芯5的形狀並不限定 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂· 線. 彖纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公缝〉 -14 - 81.9.25,000 ^0441^ A6 B6 蛵濟部中央標準局貝工消费合作社卹《 五、發明説明（13) 是如上之圓柱形形式。 如圖19與20中所示，可以将許多間隙或溝槽11 (在此實施例中，有4個槽），以定子鐵芯5的軸之方向 ，形成在定子鐵芯的内部上。在此情況，當合併定子鐵芯 5和圓柱形線圈8時，熱固性樹脂進入此等槽1 1中。因 此，確定，圓柱形線圈8經由各槽11予以固定。 另外，如圖2中所示代替各槽1 1 ,可以將許多的突 出部12 (此實例中，有4値突出部），以定子鐵芯5的 軸之方向，形成在定子鐵芯5的内部上。當將定子鐵芯5 和圓柱形線圏8模製時，將各突出部12插入熱固性樹脂 中。因此，確定，圓柱形線圈8經由各突出部12予以固 定。 如圖22中所示，將定子鐵芯5的内部，以多邊形予 以形成而具有許多凹處1 3 a。 如圖23中所示，將許多弓形之凹處13b形成在定 子鐵芯5的内部。 因此，確定，將圓柱形線圈8固定至圖22與23中 所示之實施例中。尤其圖2 3中所示之實例中，如果將凹 處13b之數目設定等於線圈6之數目，它是相之數目、、 m 〃乘以極的數目'' p "的數目，（在圖23中所示之此 實例中，凹處的數目是12)，將回應於線圈6之數目， 予以形成在圓柱形線圈8之外部上的突出部，定位在各凹 處13b中。因此，改良了外殼效率。 本發明的第五具體實施例將參照圖24, 25與26 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -—裝. 訂· —線· 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） -15 81,9.25,000 204419 A6 B6 經濟部中央標準局8工消费合作社印* 五、發明説明（14) 予以敘述。 在第五具體實施例中，將包含12個肋部14b之繞 線管14,以徑向之正規間隔予以形成而突出在環14a 的外部上（並具有每一肋部14b間所形成之空心14c );將繞線管藏置入定子鐵芯5中。該繞線管14像由一 種非磁性材料，例如樹脂予以造成。 如圖25中所示，各線圈6傜被捲繞在繞線管14上 ，將具有線圈6之繞線管14嵌入定子鐵芯5中，並將它 經由連合等等予以固定。 因此，在此項具體實施例中，減少了製造所需要之整 個時間，因為將凹處5a (鑌嵌繞線管14之各肋部14 a的尖部份）形成在定子鐵芯5的内部，確定，將繞線管 1 4予以固定。 雖然本發明係被施加至内部轉子型的無槽孔馬達，其 中，轉子偽在定子的内部中予以旋轉，但是亦可將本發明 施加至外部轉子型的馬逹，其中，轉子傜在定子之外部予 以旋轉。 外部轉子型的無槽孔馬達將參照圖2 7予以敘述。 在圖27中，經由軸承（圖中未示出）予以支持的轉 子1 5包括：一個永久磁石1 6 ,它形成磁極的四個極在 —値杯狀之轭鐵1 5 a内部。經由轉子1 5予以環繞之三 相和四極之一個定子17係由（各）環狀之定子鐵芯} 8 和形成旋轉之磁場的線圈6所组成；線圏偽被安裝在定子 鐵芯1 8之外部。 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) -丨裝· 訂. -丨線. 本纸張尺度適用中國國豕標準（C>JS)甲4規格（210 X 297公楚） 一 16 - 81.9.25 000 ‘9 A6 __B6 五、發明説明（15) 如上所述，根據本發明，當将每一個線圈構成為一層 時，可以減小定子與轉子間之間隙。因此，回應於漏磁通 之少，可以改良各種特性，且可以減少無槽孔馬達的尺寸 Ο i ------·---l·-------------装----,ΤΓ------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)· · 經濟部中央櫺準局B工消费合作社印« 本纸張尺度適用中國國豕橒準（CNS)甲4規格（210 X 297公犛）~ 17 ~ 81.9.25,000