2^95^2 A6 B6 經濟部中央標準局W工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明之背暑 丄__ •技術铕域 本發明有關一同步電機，特別是一旋轉或一線性同步 馬達及一同步發電機。本發明也有關在電機工具中之一主 軸馬達及類似者，更有關一同步馬達其旋轉頻率及輸出値 或輸出轉矩可同時控制者。 2 ·背景技莛 傳統上，電機工具中之一同步馬達及類似者具有一轉 子及一電樞。轉子具有永久磁鐵或線圈其可由直流電而受 激。電樞具有一單層線圈有兩極、四極、六極或類似者。 —兩相或三相交流電被用來產生旋轉磁場。 但用於電機工具之主軸之同步馬達需不僅控制旋轉頻 率，且需同時控制其輸出値。 例如在用來磨平表面之一底銑床中，尾端銑刀通常是 直接連接於一主軸馬達上。當切割形成細的工作表面時需 要一不變的周圍速度及切割力。這些是由尾端銑刀之材料 及種類，工作之材料及類似者所決定的。故較好的是維持 主軸馬達之輸出値不變，如在圖1 A中所示之大直徑尾端 鉄刀中產生一低速度及一大轉矩，或在如圖1 B中所示之 小直徑尾端銑刀中產生高速度及低轉矩。 一用來轉動銑床之主軸之主軸馬達需能不論製程半徑 而可供應一不變的切割力。即如圖2中所示，即使製程半 徑因切割之進行而依比例減小，切割體積或切割力也必須 (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. 訂. .線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 3 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局貝工消t合作社印製 五、發明説明（2 ) 不變。故須以增加馬達之旋轉頻率而使輸出値不變。 如上所述，使用於電機工具之一主軸之馬達必須包括 一控制方法以同時控制旋轉頻率及轉矩値或旋轉頻率及輸 出値爲預定値。但用於電機工具之主軸之傳統馬達具有一 單層中之單層線圈，且控制其中電流之相，頻率，增益等 。故因控制方法之複雜而很難產生預定之負載特徵。 如上所述，因線圈爲一單層繞線而控制電流之控制方 法之複雜性，使傳統同步馬達有很難滿足電機工具之一主 軸所需之各種特徵之問題。 又傳統電機工具中之同步馬達具有一電樞（定子）及 —轉子。爲了產生一磁場極，同步馬達具有一轉子有永久 磁鐵或一線圈可由一直流電而受激。一通用之同步馬達具 有兩至八個極。 另外，傳統同步發電機也具有一電樞（定子）及一轉 子。爲了產生一磁場極，同步發電機具有一轉子有一永久 磁鐵或一線圈其可作爲一電磁鐵者。 但發電機之結構因轉子之永久磁石或繞在轉子上之線 圈而複雜且變弱。故在髙速度轉動時之變形或失敗會造成 各種困難的問題。 當同步發電機需要各種特徵例如在一大旋轉範圍中之 一不變輸出特徵時，具有小轉矩脈動之旋轉特徵時，及不 會被轉子之放熱而熱變形之特徵時會有另一問題。 本發明之槪沭 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -丨裝· 訂· -線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A6 __B6_ 五、發明説明（3 ) 本發明之一目標爲提供一同步發電機其適於電機工具 0 之一主軸且能同時控制旋轉頻率及轉矩値或旋轉頻率及輸 出値在預定値。 本發明之另一目標爲提供一同步電機其不需使用永久 磁鐵或線圈。 爲達成上述之目標，由第一觀點，本發明提供一同步 馬達裝置包含： 一定子以雙層繞線繞著第一繞線及第二繞線： 一轉子具有一突起的極形狀且可轉動地容納於定子中 » —第一控制器作爲第一繞線之電源且控制馬達之旋轉 頻率；及 一第二控制器作爲一電源且控制馬達之輸出値或轉矩 値0 另外，本發明也提供一同步馬達裝置包含： 一定子以雙層繞線繞著第一繞線及第二繞線； 一轉子主要含有磁性各向異性材料以提供突起且可轉 動地容納於定子中： —第一控制器作爲第一繞線之電源且控制馬達之旋轉 頻率；及 一第二控制器作爲第二繞線之電源且控制馬達之輸出 値或轉矩値。 又本發明提供一同步馬達裝置包含： —定子以雙層繞線繞著第_繞線及第二繞線： (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) i裝· 訂. 線. 本紙張尺度適用中國®家標準（CNS)甲4规格（210 X 2W公釐） 5 82.3. 40,000 經濟部中央標準局貝工消費合作社印5衣 A6 B6 五、發明説明（4 ) 一轉子繞著待供應電流之至少一線圈且可轉動地容納 於定子中： 一第一控制器作爲第一繞線之電源且控制馬達之旋轉 頻率；及 一第二控制器作爲第二繞線之電源且控制馬達之輸出 値或轉矩値。 又本發明提供一同步馬達裝置包含： 一定子以雙層繞線繞著第一繞線及第二繞線： —轉子由磁性各向異性材料製成且可轉動地容納於定 子中； 一第一控制器作爲第一繞線之電源且控制馬達之旋轉 頻率：及 一第二控制器作爲第二繞線之電源且控制馬達之輸出 値或轉矩値。 在上述之同步馬達裝置中，馬達之旋轉頻率是以第一 控制器偵測轉子之旋轉頻率及位置而控制被供應至第一繞 線之電流而作控制的。輸出値或轉矩値是以控制被供應至 第二繞線之電流而改變旋轉磁場以增加或減小磁力而作控 制的。 由第二觀點，本發明提供一同步電機包含： —電樞具有一核心繞著一磁場繞線以產生一磁場通量 及一電樞繞線與磁場繞線之電相呈9 0 °之角度進行：及 一轉子可轉動地容納於電樞中且以磁場磁通量在一預 定方向中被磁化。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂. -線. .卜· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 2ddS^2 A6 ____B6_ 五、發明説明（5 ) 另外，本發明也提供一同步電機包含： —電樞具有一核心繞著一磁場繞線及一電樞繞線，磁 場繞線有三對三相繞線以1 2 0°之相角度連續移動且產 生一磁場通量，電樞繞線有三對三相繞線以1 2 0 °之相 角度連續移動且由磁場繞線以9 0 °之角度前準；及 —轉子可轉動地容納於電樞中且以磁場磁通量在一預 定方向中被磁化。 關於上述之同步電機，轉子是以磁場繞線之磁場電流 而在一預定方向中被磁化，即使轉子在任何位匱，因在轉 子，電樞電流，與磁場電流之間的各相角度是被控制爲不 變的預定角度，一旋轉的轉矩會因磁場電流產生之磁場磁 通量及供應至電樞繞線之電樞電流而產生。另外，如果轉 子是以一外力轉動時，感應電壓會產生而使同步電機作爲 一轉動磁場磁極型同步電機。 圖面之簡沭 圖1A爲大直徑尾端銑刀與工作件之間的關係圖。 圖1 B爲小直徑尾端銑刀與工作件之間的關係圖。 圖2爲轉動機之切割製程與製程半徑之間的關係圖。 圖3爲一方塊圖顯示使用根據本發明之第一實施例之 磁阻同步馬達之控制器。 圖4爲有關第一實施例之轉子之磁極方向與旋轉磁場 之間的關係圖。 圖5爲有關第一實施例之由A繞線及B繞線所產生之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -7 - 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) —裝. 訂· •線· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A6 B6 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 旋轉磁場與複合磁場之間的關係圖。 圖6爲有關第一實施例之包含雙層繞線之電樞核心之 —例子之圖。 圖7爲圖3之磁阻同步馬達之A繞線與B繞線之間的 相差爲9 0 °之角度時，A繞線與B繞線之電流之間的相 關係圖。 圖8爲圖3之磁阻同步馬達之三相電流中A繞線及B 繞線之電流之間的相關係圖。 圖9爲第一實施例之電樞核心之一例子圖，其以一材 料絕綠，其具有强的磁阻以減小A繞線與B繞線之間的干 擾。 圖10爲使用根據本發明之二極永久磁鐵之同步馬達 之一例子之圖。 圖11爲有四極之圖10之同步馬達之一例子之圖。 圖1 2爲根據本發明之第二實施例之三相同步馬達之 電樞之結構圖。 圖13爲關於圖12之三相同步馬達中被供應至磁場 繞線與電樞繞線之電流之間的相差之圇。 圖1 4爲關於第二實施例中由磁場電流所產生之磁密 度之圖。 圖15爲關於第二實施例中由一磁各向異性磁主體製 成之轉子之一例子之圖。 圖1 6爲關於第二實施例中具有一突起極形狀之轉子 之一例子之圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4規格（210 X 2耵公釐) -8 - 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· 訂 線. 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（7 ) 圖17爲關於第二實施例中爲一區間型轉子之一例子 之圖。 圖18爲關於第二實施例中爲一混合型轉子之一例子 之圖。 圖1 9爲關於第二實施例中四極之一突起極形狀轉子 之一例子之圖。 圖2 0爲一方塊圖顯示根據第二實施例用來控制同步 馬達之轉動速度之控制器。 圖21爲一方塊圖顯示根據第二實施例用來控制同步 馬達之位置之控制器。 圖2 2爲一方塊圖顯示根據第二實施例用來控制以減 低同步馬達之損耗之控制器。 圖2 3爲關於第二實施例中一反應器產生之同步馬達 之相位延遲之一例子之圖。 圖2 4爲關於第二實施例中更包含轉子之永久磁鐵之 同步馬達之一例子之圖。 圖2 5 A爲關於第二實施例中包含電樞分爲兩部份以 簡化組合之同步馬達之一例子之縱區間圖。 圖2 5 B爲圖2 5 A中顯示之同步馬達之一橫截面圖 〇 圖2 6爲關於第二寅施例中馬達之轉子軸與一電機工 具之主軸形成爲一體之一例子之圖。 圖2 7爲一例子之圖其在第二例子中之磁場繞線與電 樞繞線是分別建成且相鄰設置。 (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 丨裝. 訂. 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 A6 B6_ 五、發明説明（8 ) 圖2 8 A爲關於圖2 7中磁場繞線與磁繞線之間的裝 置關係之圖。 圖2 8 B爲關於圖2 7中磁場繞線與磁繞線之間的裝 置關係之圖。 圖2 9爲應用本發明於一線形馬達之一實施例之結構 圖0 圖3 0爲一圖敘述根據本發明之同步發電機之例子中 之原理。 圖3 1爲一方塊圖顯示關於圖3 0之同步發電機中用 來維持不變電流輸出之控制器之例子。 官施例之敘述 第一官施例 參考隨同之圖面，下面將敘述根據本發明之第一實施 例之一同步馬達裝置。 參考圖3 ，同步馬達裝置包括一反應同步馬達1 〇 1 及一控制電路以控制反應同步馬達101。反應同步馬達 101包含一定子及一轉子。控制電路稍後將敘述。 經濟部中央標準局員工消費合作社印5取 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝· 線· 轉到圖4 ，將敘述有關反應同步馬達101。當定子 繞線被供應一三相電流以產生一旋轉磁場時，轉子在磁阻 最低之一極性軸方向P中會受激。這是因爲磁阻在轉子之 各種角度中會改變。極性軸方向P對應於轉子突出的方向 中。結果轉子被旋轉磁場轉動而極性軸被磁化產生。 另外，雖然在圖4中顯示之轉子形成橫截面之突起極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -1Π ~ 82.3. 40,000 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A6 B6 _ 五、發明説明（9 ) 形狀以在預定方向（一極性軸方向）中磁化轉子，轉子也 可在磁性各向異性磁體中形成一環形，轉子可包括許多在 極性軸方向中延伸之孔隙，轉子可爲混合型，且轉子可有 兩極性.軸，如圖1 5至1 9中所示。 轉到圖6 ，同步馬達101之定子更包含雙層繞線， 即A繞線（U — V - W )及B繞線（u — v，w )。旋轉 磁場是以控制這些繞線之複合向量而被控制的。下面將敘 述控制旋轉磁場之一控制方塊圖。 回到圇3 ，敘述將指導控制電路。控制電路包含一第 一控制器及一第二控制器。第一控制器是用來供應A繞線 電流I A至A繞線。第一控制器包含一旋轉頻率命令裝置 1 5 1 ，一旋轉頻率偵測器1 0 3以偵測馬達1 0 1之旋 轉頻率N，一位置偵測器1 0 5以偵測一轉子位置而產生 一轉子位置訊號R，.一第一減數器1 0 7以比較旋轉頻率 命令裝置之旋轉頻率N_與馬達之旋轉頻率N而找出一差 異e 1 ，一第一電流測量電路1 0 9以根據差異e 1而測 量A繞線之電流命令ml ，一第一變換器113以供應一 第一預定電流，即A繞線電流I A至A繞線，而一第一控 制單元111決定一第一控制訊號Ml例如一脈動寬度調 節控制訊號以根據現在將敘述之電流命令m 1，轉子位置 訊號R，及一第一偵測電流I 1而控制第一變換器1 1 3 0 第一電流偵測器1 2 3偵測第一預定電流以產生一代 表第一電流値之第一測得電流I1。當差異e1爲正時， (請先閲讀背面之注意事项再塡寫本頁) 丨裝. 訂. 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局KK工消費合作社印製
五、發明説明（10) 即當旋轉頻率N小於預定旋轉頻率N_時，第一電流測量 電路1 0 9會測量電流命令訊號ml以增加A繞線電流 I A。相反地，第一電流測量電路1 〇 9測量電流命令訊 號m 1以減小電流I A。 第一控制單元111根據電流命令訊號ml而產生一 對應於轉子位置訊號R之控制電流値。又，第一控制單元 1 1 1比較控制電流値與第一電流値，以產生第一控制訊 號ml而找出其間之差異。第一控制單元111產生一第 —控制訊號Μ 1例如一脈動寬度調節控制訊號以控制第一 變換器1 1 3。在三相電流被供應至同步馬達之情況中， 第一控制單元產生三個脈動寬度調節控制訊號其互相間之 相差異爲1 2 0°之角度。 馬達之旋轉頻率及轉子位置是以習知技藝之方式使用 一轉動編碼器或一分解器偵測。 此敘述將被指導於用來供應Β繞線電流IΒ至Β繞線 之第二控制器。第二控制器包含一輸出命令裝置1 5 3以 命令輸出値予馬達，一輸出算術電路121以根據由旋轉 頻率偵測器1 0 3，位置偵測器1 0 5，第一電流偵測器 1 2 3及第二電流偵測器1 2 5而來之數據計算馬達之輸 出値，一第二減數器1 2 7以比較被輸出命令裝置下令之 輸出値Ρ _與被輸出算術電路1 2 1計算之輸出値而偵測 差異e 2 ，一第二電流測量電路1 2 9以產生一電流命令 訊號m 2其被用來根據差異e 2而測量被供應至B繞線之 電流，一第二變換器1 3 3以供應一第二預定電流，即B (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝_ •11. 、丨線· 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 五 線 11)繞 Β 明铲 發電 線 繞 A6 B6 第1 出 輸 IX 3 IX 元 單 制 控1 第1 及 經濟部中央標準局員工消费合作社印製
控制訊號Μ 2例如一脈動寬度調節控制訊號，以根據現在 將敘述之電流命令訊號m2，轉子位置訊號R及一第二測 得電流I 2而控制第二變換器1 3 3。 第二電流偵測器1 2 5偵測第二預定電流以產生第二 測得電流I 2。當差異e 2爲正時，即當由輸出算術電路 121計算之輸出値小於預定輸出値ρ·時，第二電流測 量電路1 2 9會輸出電流命令訊號m2以增加供應至B繞 線之電流而使複合磁場之磁力增加。這即是說，如圖4中 所示，如果轉子之磁化磁極之方向爲P而由A繞線電流I A及B繞線電流IB所產生之旋轉磁場之複合方向爲H0 ，6繞線電流I B被增加使負載角度d增加。 這是因爲旋轉轉矩因一交流電之方向改變而增加，其 可產生一旋轉磁場，朝向磁極之一方向之直角。故如圖5 中所示，一由B繞線電流I B產生之磁場HB在由A繞線 電流IA所產生之旋轉磁場HA之一方向之正性方向中被 增加。複合磁場H0會移動使相向前移動。如果差異e 2 爲負，B繞線電流I B被增加使磁場HB在一負性方向中 被增加。 第二控制單元131根據電流命令訊號m2而產生一 對應於轉子位置訊號R之控制電流値。另外，第一控制單 元1 3 1比較控制電流値與第二電流偵測器1 2 5之第二 電流値以根據其間之差異而產生第二變換器1 3 3之第二 控制訊號Μ 2。第二控制訊號Μ 2可調節B繞線電流I B (請先閲讀背面之注意事項再項寫本頁) -丨裝· 訂 .線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 五、發明説明（12 ) 使被供應至第二變換器之B繞線電流IB之導線或延遲之 相角度與被供應至第一變換器之A繞線電流I A成爲9 0 ° 。在三相電流被供應至同步馬達之情形下，第二控制單 元產生三脈動寬度調節控制訊號其互相間之相差異爲 1 2 0 °之角度。 分別由一旋轉頻率命令裝置151及一輸出命令器 1 5 3下令之旋轉頻率N·及輸出値P·不必爲不變而可 根據時間及情況作改變。例如馬達之開動及類似者可由程 式控制或邏輯控制而作控制。 轉到圖6 ，電樞核心有四極及2 4孔隙及二雙層繞線 ，即被供應三相交流電之A繞線及B繞線。在圖6中，數 字2 0 1表示電樞核心而數字2 0 3表示轉子。數字 2 0 5及2 0 7表示雙層繞線。在此情形下，A繞線是以 線圈U、V、W、U，、V -及W >之合併表示。B繞線 是以線圈U、V、W、U ' 、V '及w"·"之合併表示。繞 線是以習知技藝之方式繞著的。爲了增加A繞線及B繞線 之間的干擾，電樞可提供一材料211製成之絕緣其在A 繞線與B繞線之間有强的磁阻。 圖7顯示在A繞線之電流與B繞線之電流之間的相差 異爲9 0°之角度時，被供應至線圈u及u之電流間之相 關係。 圖8顯示流程被供應三相交流電之各繞線之電流間之 相關係。馬達之旋轉頻率及轉子之極方向可由技藝中已知 方式之一轉動編碼器或分解器而被偵測。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) --裝· 訂· •丨線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公货） -14 82.3. 40,000 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A6 B6__ 五、發明説明（13 ) 當旋轉磁場HA强於旋轉磁場HB時，例如當電流A 繞線之電流値丨ΙΑ丨爲數倍於電流値|IB|時，磁化 轉子之磁極之方向是由幾乎由A繞線電流IA產生之旋轉 磁場HA所決定，而B繞線電流能被作爲一電流以主要控 制旋轉磁場Η A。 雖然在上述同步馬達中A繞線電流IA與B繞線電流 IB之間的相差異爲90° ，這也可爲一預定角度 0° <α<9 0° )。相差異較好的爲9 0。以控制及減 小電樞反應等造成之干擾。 輸出可以技藝中已知方式由馬達之旋轉頻率，轉子位 置及在繞線中流動之電流I A及I B而被計算，或輸出可 事前在實驗中找出。 在上述之同步馬達中，雖然已敘述同時控制旋轉頻率 及輸出値之方法，此方法可被用來同時控制旋轉頻率及輸 出轉矩。 轉到圖1 0及1 1 ，敘述將指導根據本發明之改良實 施例之同步馬達。各同步馬達具有由永久磁鐵製成之磁極 。圖10顯示磁極之數目爲二之情形。圖11顯示磁極之 數目爲四之情形。 在圖1 0中，數字2 3 1表示一轉子。轉子具有永久 磁鐵2 3 3及2 3 5固定於轉子外面。數字2 4 1表示一 電樞。電樞是以雙層繞線繞著一 A繞線2 4 3及一B繞線 2 4 5。當一電流被供應至A繞線及B繞線如圖中所示時 ，即當B繞線延遲於A繞線9 0 °時，一 A繞線之旋轉磁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂· .線‘ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公發） 15 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 五、發明説明（14 ) 場在圖中實線所示的方向中產生，一 B繞線之旋轉磁場在 虛線所示的方向中產生。 轉子具有一磁極方向主要由永久磁鐵決定。馬達之旋 轉頻率及輸出値是由被供應至A繞線及B繞線之電流所產 生之旋轉磁場所決定的。如果A繞線電流I A與B繞線電 流I B之間的相差異爲9 0 ° ，極方向可容易地以控制B 繞線電流I B而作控制。另外，一負載角度也可被容易地 控制。電流値IIAI及1IB|不須不同而可爲類似値 Ο 也可以用圖3中敘述的方式以永久磁鐵來控制同步馬 達之反應。 在圖11中，磁極之數目爲四。在此情形下，反應同 步馬達也可以上述的方式以及圖10中之情形被控制。 雖然敘述只是指導一轉劃型之同步馬達，也可應用本 發明於一直線型之同步馬達。 如上所述，第一實施例可容易地控制旋轉頻率及輸出 値或旋轉頻率及輸出轉矩。故這在輸出値較好爲不變之電 機工具之主軸馬達中具有一高公用値。 第二實施例 參考圖面，下面將敘述根據本發明之第二實施例之一 旋轉同步馬達。 參考圖1 2 ，一三相同步馬達1 〇 1包含一電樞核心 1 3具有2 4個孔隙1 5。一磁場繞線1 7及一電樞繞線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -1 fi - 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂. 線· A6 B6 五、發明説明（15) 1 9經各孔隙1 5以雙層繞線繞著電樞核心1 3。電樞核 心13在其中可轉動地容納一轉子21。轉子21可在預 定方向中被容易地磁化。 磁場繞線17包含第一、第二、第三、第四、第五及 第六磁場線圈u、v、w、u >、v >及。電樞線圈 1 9包含第一、第二、第三、第四、第五及第六電樞線圈 U、V、W、U /、V '及^/ —。第一、第二及第三磁場 線圈u、v、w是互相以1 2 0°之角度設置。第四、第 五及第六磁場線圈u - 、v >及是互相以1 2 0°之 角度設置。第一、第二及第三電樞線圈u、乂及贾是互相 以1 2 0。之角度設置。第四、第五及第六電樞線圈u 一 、v —及w—是互相以1 2 0。之角度設置。第一、第二 及第三磁場線圈u、v及w是分別以9 0°之角度偏移於 第一、第二及第二電樞線圈U、V及W。第四、第五及第 六磁場線圏u >、v /及w*"是分別以9 0°之角度偏移 於第四、第五及第六電樞線圈、V<及W 一。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. 參考圖1 3連同圖1 2 ，敘述如下。當磁場繞線電流 I u、I v、Iw被供應至磁場繞線1 7時，一複合磁場 N及S被產生。此時，磁通量分佈爲一正弦波。當一磁通 量中心β爲零之最大磁通量爲Φιτι時，磁通量是以方程式 (1)表示。 Φ 二 4>m.Cos6 (1) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -17 - 82.3. 40,000 經濟部中央標準局兵工滴費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（16) 在此情形下轉子有一容易磁化的軸，當磁場繞線電流 是以磁場之磁通量中心配合容易磁化之軸的方式作控制時 ，轉子是在預定方向中被磁化。在此情況下，磁場具有一 以方程式（2 )表示之磁通量密度。 B = Bm*Cos<9 (2) 三相電流IU、 IV及IW被供應至電樞繞線。三相 電IU、 IV及IW以預定角度α或較好的電相中之 9 0°由磁場繞線電流I u、I V及Iw導出。 這造成轉矩T之產生以根據弗來明定則（Fleming’s rule)轉動轉子。轉矩T將敘述如下。 在電樞電流I U、I V及I W之相被控制爲配合於磁 化轉化之磁極之情形下，轉矩T將說明如下。在電樞線圈 U、V及W之各線圈之磁通量密度BU、BV及BW是以 方程式（3 )表示。 BU = Bm*Cos^ BV = Bm. Cos (0 — 120。） BW=Bm-Cos (^-24 0 °C) (3) 因爲電樞電流I U、I V及I W是被控制爲配合磁極 之位置，電樞IU、IV及I \V是以方程式（4 )表示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -18 - 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝· 訂· A6 Β6 ςΓηSI 明 發= -1 、U V 五：： w m m Λν ( s s ο οc c /V s οc 是 Β 2 T ( / 矩 κ 3 轉-I II 故 τ 式υ 程I 方· 以 υ Β κ 2 OC ο 4 2 4 W Β \1/ + 5 ο V ( 示I 表 · ) V 5 B m
W (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 其中Bm表示最大磁通量密度，I rn表不電樞電流之 最大値，而β表示磁極之中心與線圈U之間的一相角度。 另外，一磁通量密度Φ >被電樞電流產生。但因轉子是由 磁各向異性物質製成且在磁通量之方向中的磁阻很强，磁 通量Φ >不受影響。 訂 上述的關係說明於圖1 4中。 線 經濟部t央標準局貝工消費合作社印製 轉到圖1 5至1 8，敘述將指導一磁各向異性轉子之 例子。一轉子31是由一磁各向異性磁體製成而截面爲環 形。磁各向異性磁體之金屬是由晶粒取向矽鋼、晶粒取向 鎳鐵鋼或類似者所製成。在圖1 5中，磁各向異性磁體在 一第一方向X中易於磁化但在垂直於第一方向X之一第二 方向Υ中很難磁化。 轉到圖1 6 ，敘述將指導磁各向異性轉子之另一例子 。一轉子3 3爲一突起極型且由一各向同性磁體製成。由 於切割，轉子在第一方向X中易於磁化而在第二方向Υ中 很難磁化。 ’ 轉到圖1 7 ，敘述將指導磁各向異性轉子之另一例子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -19 - 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（18 ) 。一轉子3 5爲一菡間型。轉子3 5包含一內側及一外側 區。內側區是由一非磁體3 7製成。外側區是由一磁體 3 9製成。磁體3 9在第一$向X中沒有空氣隙4 1。空 氣隙4 1可爲非磁體。轉子3 5因其小的磁阻力而在第一 方向X中易於磁化，但在第二方向Y中很難磁化。 轉到圖1 8，敘述將有關於磁各向異性轉子之另—例 子。一轉子4 3爲一混合型。轉？ 4 3是由一磁體4 5製 成。磁體4 5在第一方向X中沒有空氣隙4 7。空氣隙 4 7可爲一非磁體。故轉子4 3在第一方向X中易於磁化 但在第二方向Y中很難磁化。 轉到圖1 9 ，敘述將指導一具有四磁極之轉子之另一 例子。轉子4 9分別在X及方向中易於磁化但在Y及 Υ /方向中很難磁化。 如上所述，轉子在垂直於旋轉軸方向之預定方向中提 供磁各向異性。電樞繞著兩對三相繞線。兩繞線之電流相 較好的是互相偏移9 0°之角度。故由磁場繞線電流及電 樞繞線電流所產生之磁場磁通量會根據弗來明定則而產生 轉矩。結果可達成一完全的向量控制而能產生有磁通量Φ 及電流I之最大値之最好轉矩。 如磁場磁通量與磁場電流成比例，轉矩Τ是以方程式 (6)表示。 T = Κ 2 · I A · IB (6) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -丨裝. 訂· .線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -20 - 82.3. 40,000 A6 B6 五、發明説明（19 ) 其中I A表示磁場 以上述的方式 I B產生。磁通 Φ之方向。但如 環形且有一不變 如果 容易的磁 轉子，轉 故根 首先提及 磁通量Φ 結果 轉子四週 發明之同 及由銘、 的感應馬 根據 在方 7 )表示 轉子爲 化軸時 矩T也 據本發 之磁通 /之方 根據本 繞著一 步馬達 銅或類 達由一 本發明 程式（ R Φ ^ 轉子是 的空氣 磁各向 ，即使 會根據 明之主 量Φ之 向中很 發明之 磁場線 也不需 似者製 感應電 之同步 5 )中 電流而 電樞磁 之方向 由一磁 隙繞著 異性磁 轉子爲 方程式 軸馬達 方向中 難磁化 同步馬 圈或提 要轉子 成之鼠 流產生 馬達使 馬達之 I B表 阻磁通 是垂直 各向同 轉子時 體其在 環形且 (5 ) 可由轉 易於磁 示電樞電 量Φ /也 於首先提 性材料製 ，轉子即 沿磁通量 有不變的 而產生。 子之材料 化但在第 流0 由電樞電流 及之磁通量 成爲橫截面 不能轉動。 之方向中有 空氣隙繞著 達成，其在 二個提及之 達不需如傳統的同步電機在 供轉子一永久磁鐵。根據本 之矽鋼板或提供其中之孔隙 籠型之繞線，且不像一傳統 熱。 用如下。 輸出値P〔 w〕以方程式（ (請先閱讀背面之注意事項再埙寫本頁)( 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 = 2"T=，3EI (7) 其中η表示馬達每秒之轉動〔r p s〕，T表示轉矩 N m ) ，E表示一三相繞線之間的反電動勢〔V〕，而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -21 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（20 ) I表示一相電流〔A〕。反電動勢E〔V〕是以方程式（ 8 )表示，其中K表示一成比例之常數，而Φ表示一磁通 量密度。 Ε = Κ·Φ·η〔ν〕 （8) 根據方程式（7)及（8)，同步馬達可使用如下： —同步馬達使磁通量密度Φ爲常數且在轉動數目範圍由〇 到η中有不變的轉矩特徵，一同步馬達使磁通量密度Φ改 變且在轉動數目由0到η之範圍中有一不變的輸出値特徵 ，一高效率同步馬達使Φ I之乘積適當地被控制以在各種 負載中減少馬達損耗，及類似者。故根據本發明之同步馬 達可被使用於工業之任何領域。一些具體的例子將在下面 敘述。 轉到圖2 0 ，敘述將指導一 AC伺服馬達其速度是以 根據本發明之同步馬達1 0 1所控制。 如圖12中所示，同步馬達101具有一電樞繞線 1 9及磁場繞線1 7。電樞繞線1 9及磁場繞線1 7被供 應一電樞電流I a及一磁場電流I ί。位置及旋轉速度偵 測器1 4 3偵測一磁極位置及旋轉速度。位置及旋轉速度 偵測器1 4 3使用技藝中已知之方式例如一轉動編碼器及 轉動分解器以偵測旋轉速度及磁極位置。 電樞電流I a及磁場電流I f是以第一變換器ί 4 5 及第二變換器1 4 7控制，如下面敘述者。即同步馬達 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) i裝. 訂. .線. 本紙張尺度適用中國@家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） 82.3. 40,000 A6 B6 五、發明説明（21 ) 101之旋轉速度控制如下。 首先，一旋轉速度擴大器161被供應一旋轉速度命 令訊號S 1其爲一所需旋轉頻率之代表。位置及轉動偵測 器1 4 3偵測同步馬達1 〇 1之旋轉頻率以產生一旋轉速 度訊號S 2其被供應至旋轉速度擴大器1 6 1 °反應於旋 轉速度命令S 1及轉動訊號S 2，旋轉速度擴大器1 δ 1 產生一電樞電流控制命令訊號S 3 ° 一電樞電流擴大器1 6 3被供應至電樞電流命令訊號 S 3以及一電樞電流命令訊號S 5。由設在第一變換器 1 5 4之輸出側之一電樞電流偵測器1 1 5所偵測之一電 樞電流訊號S 7被回送至電樞電流擴大器1 6 3。電樞電 流擴大器1 6 3被供應一變換器控制訊號S 9。 當磁場電流擴大器171被供應磁場電流命令訊號 S 1 1時，由設在第二變換器之輸出側之一磁場電流偵測 器117所偵測之磁場電流訊號s13被回送至磁場電流 擴大器171。磁場電流擴大器171輸出一變換器控制 訊號S 1 5以控制第二變換器1 4 7。 烴濟部中央標準局貝工消費合作社印3衣 又，一電樞及磁場電流相控制擴大器1 7 3被供應一 磁極位置訊號S 4，電樞電流訊號S 7及磁場電流訊號 S 1 3。第一變換器1 4 5及第二變換器1 4 7分別被供 應控制訊號S17及S19以控制由電樞及磁場電流相控 制擴大器1 7 3而來之電流之各相及頻率。然後根據本發 明之同步馬達可作爲一 A C伺服馬達以控制電流I a及 If而提供所需之轉動速度。 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •丨裝· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） A6 B6 五、發明説明 圖2 1 (22) 爲根據本發明之另一例子之圖且顯示一 A C伺 塊圖其 的。圖 數：故敘述被省略 一位置偏差擴 S 2 1其表示所需 —負載移動範圍訊 器2 5 3所偵測。 範圍訊號S 2 3及 1 6 1被供應一由 服馬達之方 度是被控制 中一負載移動範圍或一負載中之旋轉角 2 1與圖2 0中有相同的電路及相同的 請 先 閲 讀 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 命令訊號 之負載角 轉到 統之另一 耗。在圖 數字；故 如上 7 )所示 程式（6 電樞電流 耗，同步 電樞繞線 所設定。 所設定。 S 2 7 度0 圖2 2 例子。 2 2中 敘述被 所述， ，而轉 )所示 I a與 馬達即 電阻R 馬達特 所需之 大器2 5 1被供應一位置命令訊號 之負載移動範圍或負載中之旋轉角度。 號S 2 3是以一負載移動範圍偵測感應 位置偏差擴大器2 5 1被供應負載移動 磁極位置訊號S 2 5。旋轉速度擴大器 位置偏差擴大器2 5 1產生之旋轉速度 而旋轉馬達，並控制負載移動範圍或旋轉 ，敘述將指導在本發明中一高效率控制系 高效率控制系統減少同步馬達101之損 ，與圖2 0相同之電路被顯示且有相同的 省略。 輸出値是以P = 2 π η T表示如方程式（ 矩Τ是以Τ = Κ2 · ΙΑ· IB表示如方 。故如根據磁場磁通量及馬達特徵而調節 磁場電流I f之間的比例以減少馬達之損 可以高效率操作。磁場磁通量特徵是由一 a，一磁場繞線電阻Rf ，磁場電流I f 徵例如鐵損耗是由電樞之頻率及磁場電流 旋轉頻率及轉矩被控制，其比例可達成高 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 24 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 五、發明説明（23) 效率操作。 參考圖2 2，一用來減少馬達之銅損耗之高效率控制 系統之一例子將在下面敘述。 如果電樞電流是以I a〔A〕表示，磁場電流是以 If 〔A〕表示，電樞電阻是以Ra 〔Ω〕表示，而磁場 磁電阻是以Rf 〔Ω〕表示，銅損耗Pc〔W〕是以方程 式（9 )表示而轉矩T〔Nm〕是以方锃式（1 0 )表示 〇 Pc = Ia2.Ra+If2.Rf〔W〕 （9) T = K · I a · I f ( N m ) (10) 一負載轉矩以電樞電流偵測器1 1 5及磁場電流偵測 器1 1 7偵測而由電流I a及I f被找出。電流I a及 If爲不低於負載轉矩値之變數，以決定一第一控制命令 訊號I a·及一第二控制命令訊號I 而使得銅損耗 Pc減少，並控制第一及第二控制命令訊號I a·及 I f * 。在圖2 2中，一馬達損耗減少控制電路2 11被 供應由電樞電流偵測器1 1 5偵測之電樞電流I a及由磁 場電流偵測器1 1 7偵測之磁場電流I f 。馬達損耗減少 控制電路211之電樞電阻Ra及磁場電阻Rf是固定爲 由馬達決定之一本微値。由馬達損耗減少控制電路2 1 1 產生之第一控制命令訊號I a_及第二控制命令訊號 I f_被供應至電樞電流擴大器1 6 3及磁場電流擴大器 (請先H讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝· '17. .線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 A6 B6 烴濟部中央標準曷®:工消費合作社印製 五、發明説明（24) 1 7 1而非在圖2 0中之電樞電流訊號S 7及磁場電流訊 號S 1 3，故實現了馬達銅損耗之減少及高效率控制。 轉到圖2 3，敘述將指導根據本發明之同步馬達之另 一例子。同步馬達包含一轉子2 2 7，電樞繞線1 9及磁 場繞線1 7。電樞繞線1 9是直接地連接於一三相交流電 源。磁場繞線1 7是經由一電容器2 2 1及一電磁開關 2 2 3而連接於三相交流電源。電磁開關2 2 3是以一同 步電路2 2 5控制的。 首先，當電磁開關2 2 3被關閉，電樞繞線1 9被供 應三相交流電時，一感應電流通過轉子2 2 7，使由電樞 繞線19產生之一旋轉磁場及感應電流會根據弗來明定則 g生一轉矩以轉動馬達作爲一感應馬達。當馬達之旋轉速 度因感應轉矩而接近一同步速度時，同步電路2 2 5被操 作而打開電磁開關2 2 3。磁場繞線1 7被供應一電流其 相差異因電容器2 2 1而爲9 0°以在轉子2 2 7中產生 一磁場磁極。引力在磁場磁極與旋轉磁場之間產生。轉子 與引力同步而轉動作爲一同步馬達。一線圈或一線圈與一 電容器可被用來取代電容器2 2 1。 轉到圖2 4 ，敘述將指導根據本發明之另一例子。同 步馬達具有一轉子2 4 1。在此情況下，轉子2 4 1沒有 永久磁鐵2 4 3 a及2 4 3 b。一永久磁鐵磁通量Φ 1由 永久磁鐵2 4 3 a及2 4 3 b產生。一磁場繞線磁通量Φ 由磁場繞線1 7 (u、v、w)產生。 轉子2 4 1沒有磁極位置偵測器（未顯示）以控制磁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -?.β ~ 82.3.40 000 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) i裝· 訂. 線. 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A6 B6 _ 五、發明説明（25) 場磁電流使永久磁鐵磁通量Φ1之方向配合於磁場繞線磁 通量Φ之方向。在此情況下，如果永久磁鐵磁通量Φ 1及 磁場繞線磁通量Φ具有相同的相，一複合磁場磁通量Σ Φ =Φ 1 + Φ會增加磁場磁通量。如果永久磁鐵磁通量Φ 1 及磁場繞線磁通量Φ具有相反的相，複合磁場磁通量2 Φ =Φ 1 — Φ會減小磁場磁通量。 轉到圖2 5 Α及2 5 Β，敘述將指導具有一可被分成 兩部份之電樞以簡化馬達之組合之同步馬達之一例子。在 圖2 5A及2 5B中，分割之電樞2 6 1 a及2 6 1 b分 別具有繞線2 6 3 a及2 6 3 b。 故馬達之組合的限制可以減少。分割電樞2 6 1 a及 2 6 1 b可由圖中顯示之箭頭方向互相面對而被合併。故 —軸承2 6 5可被裝設在一轉動軸2 6 7上，無關於馬達 之組合。 轉到圖2 6 ，敘述將指導一例子其中一電機工具之主 軸是與馬達之轉子軸緊密地形成。一電樞2 8 5中繞著一 電樞繞線及磁場繞線。在主軸2 8 1是由一磁體製成之情 況下，其尾端部份根據本發明是處理成構成一轉子，並安 排一電樞2 8 5繞著轉子，使能形成電機工具與馬達爲一 體。一切割器2 8 7被裝設在一電機店工具2 8 9上。電 機店工具2 8 9是固定在主軸2 8 1上的。主軸2 8 1是 可轉動地以軸承2 9 1支撑。 轉到圖2 7、2 8A及2 8B，敘述將指導同步馬達 之另一例子其能在一軸方向中組合。同步馬達包含一磁場 本紙張ΛΛ適用中國國家標準（CNS)甲4规格⑵Q χ 297公货）”:1 -~~" 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再項寫本頁) 丨裝· 訂· .線. 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（26 ) 繞線3 0 1，一電樞繞線3 Q 3，電樞核心3 0 5及 3 0 7，一轉動軸3 1 3，及一轉子3 1 9。電樞核心 3 0 5及3 0 7分別繞著磁場繞線3 0 1及電樞繞線 3 0 3。電樞核心3 0 5及3 0 7是在軸方向中相鄰排列 。參考軸3 0 9及3 1 1被調整爲使電樞核心3 0 5及 3 0 7之間的相差異在較好的一 9 0°之角度。在圖2 7 中，轉子3 1 9是以一磁體3 1 5製成而磁體部份3 1 7 繞著轉動軸3 1 3。電樞核心3 0 5及3 0 7被設在轉子 3 1 9之外側。一用來構成磁電路之連接器磁體3 2 1被 設在電樞核心3 0 5及3 0 7之外側，以提供由虛線顯示 之封閉磁電路。結果，此例子之同步馬達顯示出上述有許 多繞線之同步馬達之相同性能。因爲橫過電樞之距離可由 分割電樞而縮短，此例子之同步馬達可用在需一細長馬達 之電機。 轉到圖2 9 ，敘述將指導塵用本發明於一線型馬達之 一例子。線型馬達4 0 1包含一電樞4 0 3及一針4 0 5 。電樞4 0 3爲一三相電樞具有兩極及2 4個孔隙如圖 1 2中所示。針4 0 5具有一磁極其具有區間結構如圖8 中所示。 電樞4 0 3包含一電樞核心4 0 7及一磁場繞線 ------------.--------------裝------#------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)( ( 4 0 9包含線圈u、v及w及一電樞繞線4 1 1包含線圈 U、V及W。電樞核心4 0 7具有一梳區且以雙層繞線且 繞著磁場繞線4 0 9及電樞繞線4 1 1。針4 G 5包含許 多由一磁體例如鐵製成的磁極4 1 7而一安裝板4 1 7由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） -28 - 82.3. 40,000
A6 B6 五、發明説明（27 ) 一非磁體例如鋁製成。磁極413之間以一預定空間 4 1 5被安裝在安裝板4 1 7上。當繞線4 0 9及4 1 1 被供應三相交流電時，在電樞與針之間會產生一水平力。 故如電樞被固定時針會移動，而如針被固定時電樞會移動 0 雖然此例子有兩極及2 4個孔隙，此例子並不限於圖 2 9而可作各種改良。 轉到圖3 0，敘述將指導根據本發明之同步發電機之 例子之原理。發電機包含一電樞核心5 0 1及一轉子 5 0 7。電樞核心5 0 1具有一雙層繞線，即一磁場繞線 5 0 3及一電樞繞線5 0 5。因轉子爲一突起極型，轉子 5 0 7易於在圖中之垂直方向中磁化很難在圖中之水平方 向中磁化。繞線5 0 3及5 0 5爲三相繞線且各具有兩極 。繞線503及505是設成使相差異爲較好的90。。 經濟部申央標準局貝工消費合作社印製 當具有線圈u、v及w之磁場繞線5 0 3被供應三相 電流時，一磁場磁通量5 0 9被產生。一磁場繞線電流被 控制使磁場磁通量5 0 9之一磁極中央軸5 1 1可保持對 應於馬達之容易磁化軸5 1 3。旋轉保持在一定方向中磁 化之轉子，三相電壓會感應於具有線圈U >、v Z及W 一 之電樞繞線5 0 5中。故一發電機被提供。 發電機之一輸出電壓V及一輸出頻率f分別以方程式 (11)及（12)表示。 V = K 1 · Φ · η 〔V〕 (11) 82.3. 40,000 (請先Η讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝. 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公發） A6 B6 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 五、發明説明（28 ) f = K 2 · η · p 〔HZ〕 （12) 其中Ki及1^2表示比例常數，φ表示一磁場磁通量 〔MAXWELL〕，而η表示一每秒之旋轉頻率〔rp s〕。如果一磁場電流I f與磁場磁通量φ成比例，方程 式（1 3 )如下〇 Φ = K 3 -If (MAXWELL) (13) 如上所述，根據本發明之同步發電機不需以一線圈繞 著轉子或在轉子上安裝一永久磁鐵。結果本發明可提供同 步發電機一特別簡單且穗固之轉子。 圖31顯示一控制器之方塊圖以隨著根據本發明之同 步發電機中之負載波動而控制輸出電壓爲常數。 在圖3 1中，控制器包括一同步發電機5 2 1及一控 制電路以隨著負載波動而保持一輸出電壓爲常數。 同步發電機5 2 1包含一轉子5 2 3及一電樞繞線 5 0 5。轉子5 2 3是連接於一驅動馬達5 2 5例如渦輪 ，引擎，及水力渦輪且以一定速度轉動。電樞繞線5 0 5 被連接於負載5 2 7。轉子5 2 3沒有一磁極位置偵測器 5 3 1例如一轉動編碼器以產生一磁極位置訊號S 5 1。 電樞5 0 5沒有一儀器電位裝置5 3 5以偵測輸出電壓並 產生輸出電壓訊號S 5 2。 控制電路包括一電樞電壓擴大器5 3 7，一磁場電流 本紙張尺度迺用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -30 - 82.3. 40,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. 訂_ _線· A6 B6 五、發明説明（29 ) 擴大器5 3 9，一變換器5 4 3，一磁場電流相控制擴大 器5 4 1，及一磁場電流偵測器5 4 2。電樞電壓擴大器 5 3 7被供應一電壓命令訊號S 5 3以同時作爲所需電壓 及輸出電壓訊號S 5 2。磁場電流擴大器5 3 9由電壓擴 大器5 3 7被供應一磁場電流命令訊號S 5 5，且一磁場 電流訊號S 5 7被磁場電流偵測器5 4 2所偵測。 磁場電流相控制擴大器5 4 1被供應一由磁場電流擴 大器5 3 9產生之磁場電流値命令訊號S 5 9以及一磁極 位置訊號S 5 1。變換器5 4 3由磁場電流相控制擴大器 5 4 1被供應一變換器控制訊號S 6 1。 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 (請先Μ讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝. .線· 如果負載未被連接於同步發電機，即無負載操作時， 感應電壓是等於輸出電壓。如果負載被連接於同步發電機 時，一電流會通過電樞繞線（U、V、W)而一電壓降會 因電樞繞線之阻抗而產生以降低輸出電壓。故電樞電壓擴 大器5 3 7由儀器電位裝置5 3 5被供應輸出電壓訊號 S 5 2以補足電壓降而維持輸出電壓不變。電樞電壓擴大 器5 3 7會擴大電壓命令訊號S 5 3與輸出電壓訊號 S 5 2之間的偏差，以供應磁場電流命令訊號S 5 5至磁 場電流擴大器5 3 9。磁場電流擴大器5 3 9會擴大磁場 電流命令訊號S 5 5與磁場電流訊號S 5 7之間的偏差， 以供應磁場電流値命令訊號S 5 9至磁場電流控制擴大器 5 4 1。根據磁場位置訊號S 5 1及磁場電流値命令訊號 S 5 9 ，磁場電流相控制擴大器5 4 1會產生一變換器控 制訊號S 6 1 ，以當即使轉子在不同位置時也能正確地供 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） -31 - 82.3. 40,000 A6 B6 五、發明説明（3G) 應磁場電流至磁場繞線。變換器5 4 3根據變換器控制訊 號S 6 1而產生磁場電流並控制磁場電流之値。故即使負 載波動時，輸出電壓也不變。 如上所述，根據第二實施例，因轉子不需有一永久磁 鐵及繞著線圈而可提供具有一簡單及穩固結構之轉子之同 步電機。在高速度時，轉子因其穩固結構而不會受損。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) •裝· .1線· 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 32 82.3. 40,000