TW380329B - Permanent-magnet revolving electrodynamic machine with a concentrated winding stator - Google Patents

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Μ Β7 經浼部中央標準局貨工消贽合作社印鉍 五、發明説明 ( 1 ) 1 1 (發明之領域） 1 1 I 本 發 明 係 關 於 一 種 永 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 尤 其 是 關 1 1 於 __. 種 適 用 於 電 動 機 轉 矩 與 發 電 機 之 發 生 電 壓 大 » ιίπ Μ 粗 /-*—·- 1 I 1 I 線 繞 組 的 具 有 街 中 繞 線 式 定 子 之 永 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 0 先 閲 1 1 (Μ往技術之說明） 背 而 1 I 之 1 Μ 電 池 組 等 作 為 電 源 的 旋 轉 電 機 ， 一 般 係 低 電 壓 而 流 注 意 1 1 通 大 電 流 » 因 此 t 捲 嬈 在 此 種 旋 轉 電 機 之 定 子 磁 極 的 定 子 項 1 广、 繞 組 » 為 了 減 小 電 阻 值 而 使 用 粗 線 繞 組 0 填 .寫 (; 頁 1 玆 使 用 第 1 9 圖 說 明 使 用 於 Μ 往 此 種 之 旋 轉 電 機 的 定 子 1 1 第 19 圖 係 表 示 從 軸 向 觀 看 Μ 往 之 旋 轉 電 機 的 定 子 84的 1 1 1 横 剖 tin 圖 有 1 2個 之 各 該 定 子 磁 極 S5 a 1 8 5 a 1 2 從 軛 86向 訂 I 中 心 放 射 狀 且 周 方 向 以 等 間 隔 形 成 ，定子磁極8 5 a 1 〜8 5 a 12 1 I 之 各 前 UU m 部 8 5 b 1 8 ? b 1 2 係 形 成 向 周 方 向 擴 大 之 形 狀 ， W0 1 1 I 係 鄰 接 之 定 子 磁 極 ， 例 如 85a 1 1 8 5 a 2 間 的 開 縫 寬 度 ， 而 形 1 (j 成 在 各 定 子 磁 極 間 的 溝 87 之 底 部 87 a 之 形 狀 係 形 成 圓 弧 形 1 狀 Ο 1 1 一 般 情 形 f 永 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 係 使 用 具 有 定 子 磁 極 1 1 1 在 該 磁 極 m 中 地 配 置 定 子 繞 組 的 永 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 1 1 在 該 K 往 之 永 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 t 一 般 % 將 定 子 之 磁 極 數 1 I Μ 與 永 久 磁 鐵 之 磁 極 數 P 之 比 例 作 為 Μ : P : 3 2， 又 電 動 機 1 1 用 繞 組 與 發 電 機 用 繞 組 係 捲 繞 並 配 置 在 相 間 之 溝 內 0 1 1 (發明欲解決之問題點) 1 1 然 而 1 在 具 有 上 述 Μ 往 之 锴 中 繞 線 式 定 子 的 旋 轉 電 機 1 1 本紙张尺度適用中國囤家標卑（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） 1 3 963 7 經湞部中夾標準局負工消炝合作社印絜 A7 ____ B7 五、發明説明（2) ,有如下之問題。 (1 )在Μ往之旋轉電機的定子係如第1 9圖所示，由於 定子磁極之前端部形成向周方向擴大，因此，鄰接之定子 磁極間的溝寬度狹窄，當使用繞線機之噴嘴來捲繞要裝設 在定子磁極之粗線繞組時，因噴嘴通過之溝寬度狹窄，因 此，噴嘴之寬度尺寸被限制，而無法捲繞此種粗線繞組。 (2)又，即使欲使用事先捲繞粗線之繞組時，也由於 上述溝寬度狹窄，無法從定子之中心侧揷入定子磁極。 (3 )又，由於隙縫底部為圓弧形狀，因此，隙縫面積 也小，繞組之總捲繞數也被限制。 (4〉由於定子之磁極數Μ與永久磁鐵之磁極數Ρ之比 例為M : Ρ = 3 : 2，因此.，耦合變動轉矩（c 〇 g g i n g t 〇 r q u e )大， 而且表示嬈嬈之有效利用比率的繞組係數較小為0 . 8 6 6 ,因 此，成為電動機轉矩小，發電機之發生電壓小的旋轉電機 0 (5)由於定子之磁極數Μ與永久磁鐵之磁極數P之比 例為Μ:Ρ = 3:2,因此，無法將電動機用繞組群與發電機用繞 組群分別配置在定子磁極，兩者之絕緣成為共用，冈而安 全性較差。 - 本發明之目的係在於提供一種欲解決Μ往者之上述問 題的具有集中繞線式定子之永久磁鐵式旋轉電機。 (發明之概要） 為了達成上述目的，依照本發明之第1觀點乃，提供 一種具有集中繞線式定子之永久磁鐵式旋轉電機者，其構 本紙張尺度適用中國囤家標卑（（'NS )八4規格（210 X 297公f ) I Γ^ΤΤ? (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ •Jo A7 B7 經湞部中决標準局負工消处合作社印^ 五、發明説明 ( 3 ) 1 I 成 係 具 備 ； 將 繞 組 分 別 捲 裝 於 具 備 以 放 射 狀 配 置 於 圓 環 狀 1 1 軛 之 複 數 個 定 子 磁 極 的 定 子 鐵 心 之 定 子 磁 極 的 定 子 ， 及 具 1 1 備 在 該 定 子 經 介 空 隙 具 有 旋 轉 白 如 地 保 持 之 複 數 個 磁 極 之 1 I 請 1 I 永 久 磁 鐵 的 轉 子 的 具 有 集 中 繞 線 式 定 子 之 旋 轉 電 機 ’ 其 特 先 閱 1 1 讀 1 m 為 定 子 鐵 心 之 磁 極 之 寬 度 沿 全 長 全 面 成 為 —* 定 的 直 線 背 1 1 之 1 形 狀 » 在 其 前 端 附 近 兩 側 之 大 約 對 稱 位 置 設 置 小 溝 1 Μ 鄰 意 奉 1 接 之 磁 極 與 軛 所 界 定 之 溝 底 部 形 成 二 角 形 t 將 捲 繞 定 數 之 項 捲 數 的 嬈 組 ， 成 型 為 可 嵌 著 於 前 述 磁 極 t 而 將 該 定 子 繞 組 填 寫 小 頁 1 介 著 絕 緣 物 裝 設 於 上 述 磁 極 而 在 設 於 上 述 定 子 磁 極 之 1 溝 嵌 裝 者 楔 〇 1 1 依 照 該 構 成 t 定 子 磁 極 如 上 所 述 • 磁 極 寬 度 定 之 1 1 直 線 形 狀 溝 底 部 也 呈 三 角 形 狀 地 形 成 » 因 此 » 鄰 接 之 定 訂 | 子 磁 極 間 之 溝 寬 度 也 擴 大 ， 故 可 將 事 先 捲 繞 之 線 軸 ( • 1 I b 〇 bb i η ) 之 粗 線 的 粗 線 定 子 繞 組 從 定 子 鐵 心 之 軸 中 心 側 揷 1 1 I 入 在 定 子 磁 極 0 1 1 又 1 因 溝 面 積 增 加 » 因 此 t 提 供 一 種 也 可 Μ 增 加 定 子 繞 組 之 總 捲 繞 數 0 1 1 依 照 本 發 明 之 第 2 觀 點 1 在 定 子 磁 極 之 — 半 每 隔 一 俩 1 1 配 置 電 動 機 用 m 組 t 同 樣 地 1 在 剩 下 之 一 半 的 定 子 磁 極 配 1 I 置 發 電 用 繞 組 之 構 造 的 具 有 集 中 繞 線 式 定 子 之 永 久 磁 鐵 式 1 1 I 旋 轉 電 機 Ο 1 1 依 昭 /v»、 該 構 成 時 ) 則 電 動 機 用 繞 組 與 發 電 機 用 繞 組 之 兩 1 1 繞 組 的 絕 緣 被 兀 全 地 分 離 > 可 得 到 安 全 性 提 高 之 旋 轉 電 機 1 1 ， 並 且 也 可 減 少 終 Λ.Ι*ί m 處 理 次 數 Ο 1 1 本紙張尺度適中國國家標準（CNS ) Λ4规梠（210X 297公釐） ‘：} 3 9 6 3 7 經湞部中央標準局負η消资合作社印製 A7 . _ B7 五、發明説明（4 ) 依照本發明之第3觀點，乃提供一種將電動機用嬈組 與發電機繞組作成為繞捲數不相同的具有集中繞線式定子 之永久磁鐵式旋轉電機。 作成為如上述之構成，考慮依發電機輸出之貪載的電 壓降分量，可K事先增大發電機電壓。 依照本發明之第4觀點，乃提供一種將定子之磁極數 Μ與轉子之永久磁鐵的磁極數P的關係設成為（2 / 3 ) < ( P / Μ )<(4/3),且成為Μ 的具有集中繞線式定子之永久磁鐵 式旋轉電機。 在此等之Μ與Ρ之範圍的組合之表示定子繞組之有效 利用比率的h述之繞組係數與Μ往者相比較，可得到同等 ，或較大之數值。 依照本發明之第5觀點，乃提供一種將定子之磁極數 Μ與轉子之永久磁鐵的磁極數Ρ的關係成為M:P = 6n :(6r? ±2〉的具有集中繞線式定子永久磁鐵式旋轉電機（但是，r) 係2 Κ上的整數）。 經成為此等之Μ與Ρ之比例，由於繞組係數在π=2為 0.933,在7} =3為0.970,在？7 =4為0.983之大數值，因此， 得到大電動機轉矩與發電電壓，而且耦合變動轉矩小的旋 轉電機。 (附圖之簡單說明〉 第1圖係表示本發明之旋轉電機之實施例之切除一部 分的縱剖面圖。 第2圖係表示設置本發明之旋轉電機之電動機用撓組 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙张尺度適用中國囤家標準（CNS ) Λ4規格（2)〇Χ297公釐） 4 3 9 6 3 7 Μ Β7 好-'邓中"^"局异工消费合作社印 五、發明説明 ( 5 ) 1 I 與 發 電 機 用 m 組 之 電 動 發 電 機 的 橫 剖 面 圖 0 1 1 I 第 3 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 械 之 定 子 鐵 心 之 徑 向 1 1 | 的 剖 面 圖 0 /·—'S 1 I 請 I 第 4 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 之 定 子 磁 極 與 永 久 磁 先 閱 1 I 讀 1 I 鐵 轉 子 之 磁 場 解 析 之 一 半 剖 面 的 磁 通 分 佈 圖 〇 背 面 1 I 之 1 第 5 圖 係 表 示 將 依 組 合 定 子 之 磁 極 數 Μ 與 永 久 磁 鐵 之 意 1 Ψ 1 磁 極 數 P 的 繞 組 係 數 K 成 為 表 1 之 面 式 0 項 再 第 6 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 之 捲 繞 成 線 軸 狀 繞 組 俱 寫 yj 裝 頁 1 的 斜 視 圖 0 1 第 7 圖 係 表 示 揷 入 在 本 發 明 之 旋 轉 電 機 之 定 子 磁 極 之 1 1 絕 緣 體 的 斜 視 圖 0 1 1 第 8 圖 係 表 示 插 入 在 本 發 明 之 旋 轉 電 機 之 定 子 磁 極 之 訂 1 溝 的 楔 之 斜 視 圖 0 1 I 第 9 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 械 之 電 動 機 用 定 子 繞 1 I 組 的 串 聯 連 接 圖 0 第 10 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 械 之 發 電 機 用 定 子 繞 1 組 的 串 聯 連 接 圖 〇 1 1 第 1 1 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 械 之 定 子 繞 組 之 其 他 1 1 實 施 例 的 串 聯 連 接 圖 0 1 1 第 1 2 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 電 機 械 之 電 動 機 用 定 子 繞 1 I 組 的 並 聯 連 接 圖 0 1 I 第 1 3 圖 係 表 示 本 發 明 之 旋 轉 m 機 械 之 發 電 機 用 定 子 繞 1 1 | 組 的 並 聯 連 接 圖 0 1 1 第 1 ^ 圖 係 表 示 串 聯 及 並 聯 地 聯 接 本 發 明 之 電 動 旋 轉 機 1 1 本紙張尺度適用中國园家摞讀.（CNS ) Λ4現格（210X 297公釐） 3 9 6 3 7 A7 B7 經"部中次掠準局货工消费合作社印製 五、發明説明 ( 6 ) 1 I 械 之 電 動 機 用 tact 早 獨 機 之 定 子 繞 組 與 發 電 機 用 no 早 獨 機 之 定 子 1 I 繞 組 並 形 成 一 相 的 連 接 圖 0 1 1 I 第 1 5 圖 係 表 示 在 本 發 明 之 旋 轉 電 機 之 定 子 鐵 心 的 磁 極 請 1 1 I 附 著 合 成 樹 脂 等 之 皮 膜 之 狀 態 的 橫 剖 面 圖 〇 閱 讀 1 1 第 1 6 圖 係 表 示 在 本 發 明 之 旋 轉 電 機 之 定 子 磁 極 % 交 互 背 1 1 之 1 地 配 置 直 線 形 狀 之 磁 極 與 在 前 端 形 成 極 塊 之 磁 極 的 定 子 鐵 注 意 1 I 事 1 心 之 橫 剖 面 圖 0 項 再 Γ) 第 17 圖 係 表 示 將 電 動 機 用 繞 組 與 發 電 機 用 繞 組 之 線 徑 寫 本 V 頁 1 與 捲 繞 數 之 關 係 成 為 表 2 的 圖 式 0 1 I 第 18 圖 係 表 示 揷 入 在 本 發 明 之 旋 轉 電 機 的 定 子 磁 極 之 1 1 溝 之 其 他 構 成 例 之 楔 的 斜 視 圖 〇 1 1 訂 1 1 第 1 9 圖 係 表 示 Μ 往 之 旋 轉 電 機 之 定 子 鐵 心 的 橫 剖 面 圖 (實施例之說明） 1 1 | 實 施 例 6 Η 使 用 第 1 圖 說 明 本 發 明 的 具 有 集 中 繞 線 式 定 子 之 永 1 | 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 之 一 實 施 例 0 1 1 第 1 圖 係 表 示 切 除 表 示 本 發 明 之 二 相 的 上 述 永 久 磁 鐵 1 1 式 旋 轉 電 機 之 實 施 例 的 縱 剖 面 圖 0 1 1 在 同 圖 中 > 本 發 明 之 永 久 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 1 係 由 定 子 1 I 2 與 轉 子 3 所 構 成 » 定 子 2 具 有 定 子 鐵 心 4 與 定 子 繞 組 5， 1 I 將 定 子 繞 組 5 予 Μ 絕 緣 的 絕 緣 體 6， 將 來 商 定 子 繞 組 5 之 終 1 1 I 端 線 (未予圔示） 予 Μ 結 線 的 連 接 板 7， 而 有 與 連 接 板 7 之 輸 1 1 I 出 端 子 8 導 電 式 連 接 的 電 m ]〇, 經 由 固 定 於 前 蓋 1 1 之 襯 * 1 1 本紙张尺度適川中國囤家摞卑（（'NS ) Λ4規格（2丨OX 297公釐） 3 9 6 3 7 經濟部中央標準局員Η消费合作权印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 9拉出外面。 又，在軸向之兩端配設有將定子鐵心4固定於内周面 之散熱片11a的前蓋11,及與前蓋11嵌合的後蓋12。 另一方面，轉子3具有，在定子鐵心4經由空隙相對 向的永久磁鐵2 1固定於轉子鐵心2 2 ,轉子鐵心2 2係被壓入 在軸23,或是Μ鍵（未予圖示）加以固定，在轉子鐵心22之 軸向之一端，僅介經螺合於軸23之螺帽25b固定有規定轉 子鐵心2 2之軸向位置的壓板2 4，在轉子鐵心2 2之另一方端 ，配設有固定與永久磁鐵21成為相同極數之磁極位置檢出 用磁鐵2 6的安裝板2 7。 磁極位置檢出用磁鐵2 6係配成從永久磁鐵2 1之端面向 軸向具有一定之空隙距離，在軸23之兩端，設有滾珠軸承 2 8 a , 2 8 b ,分別插入並嵌合在前蓋1 1與後蓋1 2之內徑部，滚 珠軸承28a，係將內輪介經螺帽25a,及將外輪介經螺合於前 蓋內徑部之螺帽25c固定成不會向軸向移動。 與磁極位置檢出用磁鐵26向軸向介著空隙，在相對向 於前蓋11之軸承支承部分的永久磁鐵21的前端部lib,固定 有配置了檢出轉子3之永久磁鐵21之位置的磁極位置檢出 器的基板29,該磁極位置檢出器一般由翟爾1C或霍爾元件 等所構成，Μ機械角度1 2 0度節距圓周方向設置三個。 Μ下，在第2圖表示作為定子繞紐5設置電動機用繞 組與發電機用嬈組的本發明之具有集中繞線式定子之永久 磁鐵式旋轉電機1的橫剖面圖，又，在第3圔表示使用於 本發明之永久磁鐵式旋轉電機1之定子鐵心4的橫剖面圖 本紙張尺度適用中國囤家標準（CKS )八4現格（210 X 297公漦） 7 3 9 6 3 7 (請先閲讀背vg之注意事項再填寫本頁)

、1T

Aw A7 B7 經消部中次標準局員-T消费合作社印列4 五、發明説明 ( 8 ) 1 1 I 在 第 2 圔 及 第 3 圖 中 » 定 子 2 係 由 定 子 鐵 心 4 與 定 子 1 1 1 繞 組 5 ,及 定 子 繞 組 5 之 絕 緣 物 的 絕 緣 體 6 與 兼 具 定 子 繞 組 1 I 請 1 I 5 之 防 止 掉 落 與 絕 緣 的 楔 13所 構 成 0 先 間 1 I 讀 1 | 繼 而 * 使 用 第 2 圖 及 第 3 圖 說 明 各 部 之 構 造 0 背 1¾ 1 | 之 1. 定 子 鐵 心 4 係 具 備 定 子 鐵 心 軛 40及 附 與 5 1 至 62記 m 的 注 素 1 事 1 1 2個 磁 極 之 定 子 磁 極 4 1所 構 成 〇 項 再 D 如 第 3 圖 所 示 在 定 子 磁 極 4 1 之 內 徑 側 X X. 刖 jLill m 部 k S 兩 填 寫 裝 頁 1 個 溝 42 a , 42 b , 而 其 剖 面 形 狀 係 以 內 外 徑 向 共 同 —«· 厚 度 的 直 1 線 形 狀 所 構 成 » 如 此 1 由 於 將 定 子 磁 極 4 1 之 形 狀 形 成 直 線 1 1 形 狀 t 因 此 » 鄰 接 之 定 子 磁 極 4 1 間 例 如 磁 極 m 碼 5 5與 56 1 1 之 間 的 溝 部 尺 寸 f 係 比 表 示 於 第 19 圖 Μ 往 例 之 溝 尺 寸 W0 訂 1 可 形 成 較 寬 大 0 1 I 定 子 繞 組 5 所 配 置 的 溝 部 70 之 外 徑 方 向 之 底 部 70 a 的 1 I 剖 面 形 狀 並 不 是 如 Η 往 之 白 軸 中 心 形 成 的 圓 弧 形 狀 f 而 是 1 r\ 如 圖 所 示 之 形 成 Η 直 線 連 結 之 三 角 形 狀 所 Η f 定 子 鐵 心 鐵 心 之 軛 4C 之 徑 向 厚 度 t 係 對 於 定 子 磁 極 4 1 之 軛 4C 之 厚 度 1 1 11 y 定 子 磁 極 間 之 轭 40的 中 央 部 之 厚 度 為 t2而 較 小 如 此 1 1 贅 由 於 將 溝 底 部 7C a 形 狀 成 為 三 角 形 狀 t 故 可 形 成 溝 部 70 1 I 之 剖 面 積 較 大 0 1 I 經 由 與 定 子 鐵 心 4 與 空 隙 相 對 向 的 轉 子 3 係 如 第 2 圖 1 1 I 所 示 » 由 叠 層 1C 1極 (或是1 4極） 之 永 久 磁 鐵 2 與 薄 鐵 板 所 成 1 1 的 轉 子 鐵 心 2 2所 構 成 t 又 如 下 述 之 第 5 圖 之 表 1 所 示 f 1 1 定 子 磁 極 為 1 2個 永 久 磁 鐵 之 磁 極 不 m 係 10極 或 14 丨極 均 為 相 1 1 本紙張尺度適州中國國家標4M CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 3 9 6 3 7 结湞部中"椋卑局：SC-T·消t合作社印欠 A7 _ B7 五、發明説明（9 ) 同之繞組係數。 各永久磁鐵21係在其外徑部未設置增強環，直接介箸 小隙相對向於定子鐵心4。 永久磁鐵2 1係大約成涕形狀，而插入在轉子鐵心2 2之 逆梯形狀溝，以黏接劑等加Μ固定。 永久磁鐵21之剖面形狀係如圖所使示，經由與定子鐵 心4空隙使相對向之上面形成圓弧狀，與轉子鐵心2 2相接 觸之下面係形成平坦，而兩側面係形成具有推拔，則可將 空隙之磁通分佈接近於正弦波，同時可牢固地構成與轉子 鐵心22之固裝，且具有能Μ低成本地製造的特徵。 本發明之定子的磁極數Μ與轉子之永久磁鐵的磁極數 Ρ,有多種組合，檢討如何選定該Μ與Ρ之組合時，由於Μ 與Ρ之組合與繞組係數之關係Μ ( 2 / 3 ) < ( P / Μ〉< ( 4 / 3 )，且成 為Ρ#Μ之關係的範圍計算時即成為如第5丽之表1所示， 依表1，可知Μ與Ρ之全部組合之繞組係數為0.866 Μ上。 因此，在Μ與Ρ之比例具有3:2之Μ往的具有集中繞 線式定子之旋轉電機係如上述，因嬈組係數Κ係0.866,因 此，表示比以往所實施之Μ與Ρ之組合相同之數值或該數 值Μ上之髙數值。 尤其是，在「永久磁鐵之磁極數Ρ」之欄內附有*記號 者，係表示成為最大繞組係數Κ之組.合。 該繞組係數Κ成為最大之定子之磁極數H與永久磁鐵 之磁極數Ρ之組合關係Μ —般式表現時，則成為 1*1:卩=67?:(6??土2),但是77係2以上之整數。 本紙張尺度適州中國國家標卑（（:’NS ) Λ4規梠（210X 297公f ) ~ Γ~77Ί 9 3 9 〇 3 / (請先閱讀背面之注意事項再填离本頁) ro裝丨丨 、τ A7 B7 鉀湞部中决掠準局貞-T消费合作社印" 五、發明説明 ( 10) 1 I 在 表 1 之 厂 永 久 磁 鐵 之 磁 極 數 P」 之欄 了附有#記 m 者 1 1 係 表 示 繼 續 上 述 之 取 大 繞 組 係 數 K 之 組 合 之 後 繞 組 係 數 1 1 Κ 大 之 Μ 與 P 的 組 合 1 0 /·\ 1 I 請 1 I 經 由 以 上 之 檢 討 、 在 Μ 下 所 說 明 之 本 發 明 的 實 施 例 t 先 間 1 | 讀 1 | 說 明 採 用 作 為 表 1 之 定 子 磁 極 之 個 數 Μ 為 12 永 久 磁 鐵 之 背 面 1 | 之 磁 極 數 Ρ 為 14 之 組 合 的 構 成 〇 vi. 黃 1 事 1 在 第 4 圖 表 示 在 本 發 明 的 具 有 集 中 繞 線 式 定 子 之 永 久 項 再 填 〇 磁 鐵 式 旋 轉 電 機 1 之 實 施 例 的 12 個 定 子 磁 極 4 1 與 1 4 極 永 久 本 裝 頁 1 磁 鐵 2 1 時 的 依 磁 場 解 析 之 1/2 剖 面 的 磁 通 分 佈 圖 1 在 第 2 '—^ 1 圖 中 為 了 方 便 圖 示 永 久 磁 鐵 2 1 係 表 示 1 0 極 之 情 形 t 惟 將 1 1 該 第 2 圖 與 第 4 圖 之 磁 通 分 佈 圖 相 bb 較 即 可 知 / 磁 通 係 從 1 1 定 子 磁 極 5 1 經 空 隙 ι 通 過 永 久 磁 鐵 2 1 與 轉 子 鐵 心 22之 後 訂 | 分 別 經 異 極 之 永 久 磁 鐵 2 1 與 空 隙 t 被 分 割 成 定 子 磁 極 52 與 1 I 62 , 回 到 定 子 磁 極 5 1 0 1 1 I 所 以 t 在 與 定 子 磁 極 5 1相 對 向 之 180 度 位 置 的 定 子 磁 1 Λ 極 5 7配 置 定 子 繞 組 5， 因 磁 通 交 割 於 定 子 繞 組 5， 因 此 ) 可 構 成 三 相 電 動 機 » 發 電 機 之 一 相 分 量 0 1 1 在 此 時 ， 繞 組 係 數 係 成 為 0 . 93 3 之 大 數 值 〇 1 1 由 表 示 於 第 4 圖 之 磁 通 分 佈 圖 } 定 子 磁 極 4 1與 永 久 磁 1 I 鐵 2 1 經 沒 有 磁 性 之 介 裝 物 > 直 接 與 空 隙 相 對 向 f 由 於 幾 乎 I 1 I 沒 有 鄰 接 之 永 久 磁 鐵 2 1 間 之 洩 漏 磁 通 t 因 此 t 可 知 有 很 多 1 1 有 效 磁 通 0 1 1 在 第 2 圖 ， 說 明 本 發 明 之 其 他 特 徵 的 定 子 繞 組 5 之 配 1 1 置 » 定 子 繞 組 5 係 Μ 6 個 電 動 機 用 之 定 子 嬈 組 5a ι及 6 個 發 1 i 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ΛΦ規枱（2丨Ο X 297公漦） ι 〇 3 9 6 3 7 A7 B7 經湞部中央標準局具工消费合作社印製 五、發明説明 ( 11) 1 I 電 機 用 之 定 子 繞 組 5b 的 12個 所 構 成 0 1 1 電 動 機 用 定 子 繞 組 5a 係 如 圖 所 示 1 隔 著 一 個 磁 極 裝 設 1 1 定 子 磁 極 4 1 之 磁 極 號 碼 5 1 53 5 5 % 57 59 6 1 又 » 發 /-S 1 1 讀 1 1 電 機 之 定 子 繞 組 5 b係 裝 設 在 剩 下 之 定 子 磁 極 4 1 的 磁 極 號 碼 先 閱 1 I 讀 1 I 52 54 56 58 % 60 Λ 62 0 背 1¾ 1 | 之 因 此 t 在 第 2 圖 中 » 分 別 總 括 之 電 動 機 用 之 定 子 繞 組 查 1 事 1 5a Μ 5 1 a、 5 3a 5 5 a、 57a 6 1 a 表 示 t 而 將 發 電 機 用 之 定 項 子 繞 組 5bM 52 a N 5 4 a 56 a、 60a 、 62 a c 填 沐 U 裝 頁 1 各 該 電 動 機 用 定 子 繞 組 5a 與 發 電 機 用 定 子 繞 組 5 b 係 ___· 1 如 第 6 圖 所 示 ) 事 先 使 用 繞 線 模 具 捲 嬈 成 線 軸 (b 〇 b b i η) 狀 1 1 j 而 將 開 始 捲 繞 與 結 束 捲 繞 之 終 端 線 就 每 一 繞 組 拉 出 兩 條 1 I 〇 訂 1 在 第 7 圖 表 示 裝 設 各 定 子 磁 極 4 1 之 絕 緣 體 所 構 成 的 L 1 1 I 剖 面 形 狀 之 絕 緣 體 6 的 斜 視 圖 1 在 表 示 於 第 2 圖 的 定 子 磁 1 1 | 極 4 1 ι 每 —‘ 定 子 磁 極 4 1插 入 有 猶 如 包 圍 該 定 子 磁 極 4 1 之 表 1 r\ 示 於 第 7 圖 之 長 方 形 剖 面 孔 形 狀 所 構 成 的 絕 緣 μι» 體 6 , 並 且 » w 電 動 機 用 定 子 繞 組 5a 與 發 電 機 用 定 子 繞 組 5 b則 經 由 絕 緣 體 1 1 6 插 入 在 規 定 之 各 定 子 磁 極 4 1 ， 插 人 絕 緣 體 6 之 後 的 狀 態 1 | 係 表 示 在 第 2 圖 t 將 定 子 繞 組 5 揷 入 之 後 1 將 由 絕 緣 材 料 1 I 所 構 成 之 表 示 於 第 8 圖 之 薄 板 狀 楔 1 3從 軸 向 插 入 在 定 子 磁 1 1 I 極 4 1 之 溝 部 42 , 用 於 繞 組 5 之 絕 緣 與 防 止 掉 落 〇 1 1 揷 入 楔 13 之 後 > 以 漆 料 或 模 塑 材 來 固 定 定 子 繞 組 5 0 1 1 在 第 9 圔 表 示 電 動 機 用 定 子 繞 組 5a 之 連 接 圔 0 1 1 電 動 機 用 定 子 繞 組 5a 係 三 相 永 久 磁 鐵 電 動 機 贅 繞 組 係 1 1 本紙張尺度適川中國國家標卑（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公f ) ι 1 3 9 6 3 7 經濟部中央標準局負工消费合作"-印髮 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公漦） 3 9 6 3 7 A7 B7 五、發明説明（l2) 由U、 V、 W相之三相所構成。 U相係串聯地連接有配置於定子磁極4 1之磁極號碼5 1 (M下僅稱為定子磁極51,對於其他之磁極號碼也做同樣之 表示）之定子繞組51a的Ul( + ),及配置於定子磁極51成 180度對向位置之定子磁極51的定子繞組5a之定子繞組號 碼57a(M下僅稱為定子繞組57a,對於其他之繞組號碼也做 同樣之表示）的U1(-〉，K構成U相。 Η下，V相係串聯地連接有配置於定子磁極5 3之定子繞 組53a的Vl(-),及配置於180度對向位置之定子磁極59之 定子繞組5 9 a的V 1 ( + ), Μ構成V相。 同樣地，Μ相係串聯地連接有配置於定子磁極55之定 子繞組5 5 a的W 1 ( + ),及配置於與此1 8 0度對向位置之定子 磁極61之定子繞組61a的Wl(-),M構成W相。 II、 V、W相之定子繞組57a, 59a, 61a之捲繞完成終端 係被連接而成為中性點。 在此，（+ )與（-)之記號係表示繞組之捲繞方向（+ ) 時係表示例如順時鐘方向，（-）係表示反時鐘方向。 在第10圖表示發電機用定子繞組5b的連接圖。 發電機用定子繞組5 b係三相永久磁鐵發電機，繞組係 U、 V、 W相之三相所構成。 U相係串聯地連接有配置於定子磁極5 2之定子繞組5 2 a 的U 2 (-),及配置於定子磁極5 2成1 8 0度對向位置之定子磁 極5 8的定子嬈組5 8 a的11 2 ( + ), Μ構成U相。 Μ下，V相係串聯地連接有配置於定子磁極54之定子繞 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

.-0¾衣------ΪΤ------Q 經潢部中央標準局β〈-τ···,?;π费合作社印判衣 A7 B7 五、發明説明（13) 組5 4 a的V 2 ( + ),及配置於1 8 0度對向位置之定子磁極6 0之 定子嬈組60a的V2(-), Μ構成V相。 同樣地，W相係串聯地連接有配置於定子磁極5 6之定子 繞組5 6 a的W 2 (-),及配置於1 8 0度對向位置之定子磁極6 2 之定子繞組62a的W2( + ),M構成W相。 U、 V、 W相之定子繞組5 8 a , 6 0 a，6 2 a之捲繞完成終端 係被連接而成為發電機之中性點。 記號（+ )與（-）係與電動機用繞組5 a之情形同樣地，表 示繞組之捲繞方向，（ + )時係表示例如順時鐘方向，（-）係 表示反時鐘方向。 如此，在本發明的具有集中繞線式定子之永久磁鐵旋 轉電機1，因電動機用定子繞組5a與發電機用定子繞組5b係 隔箸一個配置於另一個定子磁極41,因此，兩者之絕緣完全 地被分離。 對於電動機用定子繞組5a之捲組數N1,發電機用定子 嬈組5b之捲嬈數N2係不但相同捲繞數，還考慮發電機輸出 之負載的電壓降分量，可設成N1<N2 Μ事先使發電電壓增 大0 本發明的具有集中繞線式定子之永久磁鐵式旋轉電機 1 ,係在上述實施例中，說明定子之磁極數Μ為1 2個，而永 久磁鐵之磁極數Ρ為1 4極者，惟Μ M : Ρ = 6 η : ( 6 η ± 2 )之條 件所構成之Μ = 1 2個，Ρ = 1 0極者，惟也可得到相同繞組係數 之0.933，但是，？？係2以上之整數。 構成電動機用定子繞組5 a之U組的定子繞組5 1 a係在 本紙張尺度適用中國园家標卑（C'NS )八4规梠（2丨Ο X 297公釐） 1 3 3 9 6 3 7 ο繁ΐτQ (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7五、發明説明（】.4)順時鐘方向被筒管捲嬈，而定子繞組57a係在反時鐘方向 被筒管捲繞，連接定子繞組51a之捲繞完成端與5 7a之開 M 並 繞 捲 始 與 向 方 鐘 時 順 如 例 /(\ 向 方 繞 捲並 同 a’ 相57 Μ 與 惟 a IX » 5 成組 構繞 所子 住定 相繞 之捲 > 管 (-筒 組 U 繞到 與得 端可 終則 繞 ， 捲端 之終 a 嬈 51捲 組之 繞 a 子57 定組 接繞 連與

端 ， 終住 成相 完的 繞 } 捲(- 1X 之 U 的 a 相 機機 電電 發發 ，到 得 Μ 可 也 法 組方 繞同 子相 定Μ ιτπ 月 4T 機 W 動 、 V 電 之 U 他之 其 5 , 組 述繞 所子 上定 如用 之 b 5 組 繞 子 定 用 相 成 構· 的 須 必 所 5 組 繞 子 定 的 相 呈 4 長軛 全之 面 心 全鐵 成子 形定 係使 度成 寬設 極而 磁式 ,方 述此 所用 上不 如惟 係 ， 41狀 極形 磁線 子直 定之 定 . 軸 狀線 拔成 推繞 的捲 小將 變可 侧 ， 徑寬 內變 向度。 箸寬41 隨縫極 度開磁 寬之於 極間設 磁極裝 , 磁地 大子利 度定順 寬接 5 極鄰組 磁於繞 之由之 側也狀 子半 定一 式之 線 Μ 繞數 中値 集 之 有41 具極 的磁 明子 發定 本在 之係 示 -表機 所電 例轉 施旋 實式 述鐵 上磁 在久 永 之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經湞部中央標準局員工消费合作i.!.八 之成 餘構 其之 在機 而電 , 發 a 5 * 組機 嬈 勖 子電 定的 Bu b 月 5 機組 動繞 電子 置定 配用 式機 方動 之發 個置 一 設 。 著，形 隔半情 為 一 的 旋配 之個 子 一 定著 式隔 線 ， 繞半 中 一 集之 有 Μ 具數 的個 機之 ^ * 一 動 4 電極 獨磁 單 子 為定 作在 欲成 , 作 而 ， 然機 電 轉 也 1Χ 4 極 磁 子 定 的 半 ο一 Μ 之可 餘也 其成 在構 而之 3 ， 5 5a組 組嬈 嬈子 子定 定用 用機 機動 動電 電置 置配 本紙張尺度適用屮國囤家標準（（'NS ) Λ4规格（2)ΟΧ 297公漦） 4 It-·1 3 9 6 3 7 經满部中央標準局貝-τ·消资合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 5) 同樣地，在定子磁極41之値數Μ之一半，隔著一個配 置發電機用定子繞組5b,而在其餘之一半的定子磁極41也 配置發電機用嬈組5b之構成，則成為單獨發電機的具有集 中繞線式定子之旋轉電機。 在此，電動機用定子繞組5a及發電機繞組5b之捲繞數 係作為上述之情形的兩倍。 如第11圖之繞組連接圖所示，作成將事先經捲繞成線 軸狀之粗線所成之1 2個定子繞組5插入配置在1 2個所有定 子磁極41,U相以定子繞組51a之Ul( + )，52a之Ul(-)，57a之 Ul(-),58a之Ul( +〉之四個所構成，又，V相Μ定子繞組53a 之 Vl(-),54a之 Vl(+〉，59a之 Vl(+)，60a之 Vl(-〉之四個所構 成，又W相以定子繞組55a之Wl( + ),56a之Wl(-〉，61a之W1 ( + ), 62a之Wl(-〉之四個所構成，作成每一各相地串聯連接 之構成，同樣地，可得到成為單獨之電動機，發電機的具有 集中繞線式定子之旋轉電機。 第9圖，第1 0圖及第1 1圖係表示分別使用於本發明的 具有集中繞線式定子之旋轉電機的定子繞組之結線圖，分 別表示全繞組單獨地作為電動機用繞組5a,或是形成作為 發電機用繞组5b之情形，或是單獨地使用電動機用繞組5a 或發電機用繞組5b時，串聯地連接同相之繞組5之情形，惟 也可Μ並聯地連接同相之繞組5。 亦即，作為使用於本發明之永久磁鐵式旋轉電機的定 子繞組5,在第12圖將電動機用繞組5a,而在第13圖係將發 電機用嬈組5 b ,分別表示並聯地連接線圖單體Μ形成一相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ小規格（210 X 297公f ) . ^ a Ω . Q 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝Η消费合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（16) 之情形的連接圖，第14圖係表示在電動機用繞組5a或發電 機用繞組5b之單獨機，將串聯繞組5者並聯地連接Μ形成 一相之情形。 將並聯繞組5者串聯地連接以形成一相也可Μ。 在並聯地連接時，各繞組5a, 5b必須成為同數，惟對 於表示於第9圖至第11圖及第12圖至第14圖之連接例，將 電動機用繞組5a與發電機用繞組5b之各繞組的線徑與捲繞 數之關係的一例子表示於第1 7圖之表2 ,在同表中，Φ D 1與 φβ2係有下（1〉式之關係，而ΦΙ)2與<DD3係有下（2〉式之 關係。 Φ D2之斷面積=(Φ D1之斷面積）/2·.·(1>。 Φ D 3之斷面積=(Φ D 2之斷面積〉/ 2 · . . ( 2 )。 在表示於第2圖之定子2的構造，係在定子鐵心4之 磁極41裝設絕緣體6,並經由該絕緣體6裝設定子繞組5,惟 如第1 5圖所示，作成在定子鐵心4之磁極4 1的內周側附箸 合成樹脂等之皮膜的絕緣構造4 1 G之磁極之構造時，介經 該絕緣構造41G成為絕緣體6之代用，因此，在本發明的 具有集中澆線式定子之永久磁鐵式旋轉電機，係在定子鐵 心4之磁極4 1省略絕緣體6之構成也可考量。 不用依表示於第8圖之上述絕緣材料的薄板狀楔1 3 , 而使用例如經加熱，具有比空氣高之導磁係數之加熱合成 樹脂與鐵粉成為疊層板化之磁性楔，可減低發生在定子磁 極溝4 2 a , 4 2 b之磁通密度之急劇下降的永久磁鐵之渦流損 失，因此，可減輕轉子3之溫度上昇，或可提高電動旋轉 本紙ίΑ尺度適州中國國家標準（CNS )，\4规格（2K) X 297公f ) 1 6 3 9 6 3 7 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

經湞部中央撐準局員Η消费合作社印^ A7 — B7 五、發明説明（17) 機械之效率，又可減低振動矂音。 另一方面，磁性楔形狀係除了表示於第8圖之薄板狀 之外，如第18圖所示，構成減薄寬度W之大約中央部之厚 度之V字塊形狀的磁性楔13,則可減少在鄰接定子磁極41 間的磁通。 定子鐵心4之形狀與第3圖不同，如第16圖所示，交 互地配置磁極寬一定之直線形狀的磁極，及在前端形成極 塊（Ρ ο 1 e s h 〇 e )的磁極，在直線形狀之磁極裝設事先成形 之繞組5 ,而在形成極塊之磁極也可介經繞組機之噴嘴能捲 繞成繞組。 本發明的具有集中嬈線式定子之永久磁鐵式旋轉電機 係如上述地構成，故具有如下之優異之效果。 (1 )由於本發明之旋轉電機係相鄰接之定子磁極間之 溝寬度尺寸較大，可將事先經捲繞成線軸狀之粗線的定子 繞組，從定子鐵心之徑中心侧插入在定子磁極，因此可減 小繞組電組，得到在高輸出而損失小的旋轉電機。 (2)由於將溝底部之形狀成為三角形狀，可增加溝面 積，可増加定子繞組之捲繞數，因此可得大電動機轉矩與 發電電壓。 (3 )將定子之磁極數Μ與永久磁鐵之磁極數P之比例 設定為Μ:Ρ = 6η :(6η ±2),使繞組係數成為0.933之大數 值，可得到大電動機轉矩與發電電壓，又成為耦合變動轉 矩較小之電動旋轉機械，但是，η係作為2 Μ上之整數。 (4 )介經定子之磁極數Μ —半之個數（Μ / 2 ),分別配置 本紙张尺度適用十國國家標準（（'NS ) Λ4规格（2丨Ο X 297公漦） 1 ? 3 9 6 3 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-- I 訂------ A7 B7 五、發明説明（IS) 電動機用定子繞組與發電機用定子繞組，使兩者之絕緣完 全地被分離，因此可提髙完全性，又，經終端處理線數也 經濟部中史標準局M.X消贽合作社印裝 , 得 相大 向可 不增 對， 成先 相通 構事 地磁 數可 接效 繞， 。直有 捲量 間隙加 之分 時空增 組降 業由， 嬈壓 作經此 用電 接係因 。 機的 連鐵 ，小電載 之磁少變發負 板久較也與之 接永通感組出 連與磁電繞 _ 與心病 ，用機 短鐵洩矩機電 縮子之 轉動發 。 可定鐵機電依壓 故} 磁動} 慮電 .(5久電(6考機 少 永大 ，電 較 故到 同發 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本纸張尺度適用中國國家標準（（:’NS ) Λ4規格（2丨0X 297公釐） 18 39 6 37

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1. 一種具有集中環繞式定子之永久磁鐵電動旋轉機械， 具備：將繞組分別捲裝於具備放射狀配置於圓環狀軛 及數 ，複 子之 定持 的保 極地 磁如 子自 定轉 之旋 心有 鐵具 子隙 定間 的空 極由 磁經 子子 定定 個該 數在 複備 之具 旋全 之長 子全 定沿 式度 線寬 繞之 中極 集磁 有之 具心 的鐵 子子 轉定 的 鐵為 磁徵 久特 永其 之 ， 極機 磁電 個轉 對部 約底 大溝 之之 側定 兩界 近所 附軛 端與 前極 其磁 在之 -接 狀鄰 形M 線 ， 直溝 呈小 的置 定設 1 置 為位 面稱 可於 為設 型裝 成物 ，緣 組絕 繞著 的介 數組 捲繞 之子 數定 定該 一 將 繞而 捲 ， 將極 ，磁 形述 角前 三於 成著 形嵌 〇 之 楔子 著定 裝式 嵌線 溝繞 小中 之集 極有 磁具 子之 定述 述所 上項 於 1 設第 在圍 而範 -利 極專 磁請 述申 上如 2 隔定 每的 半半 1 1 之之 極餘 磁其 子在 定 -在地 ，樣 中同 。 其 ，者 ΟΗ ΠΛ > 匆 紹 機繞繞 電用用 轉機電 旋動發 式電置 鐵置配 磁配極 久値磁 永一子 之電 子發 定與 式組 線繞 繞用 中機 集動 有電. 具將 之 - 述中 所其。 項 ，者 2 機同 第電相 圍轉不 範旋成 利式構 專鐵數 請磁繞 申久用 如永機 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 具將 之 ， 述中 所其 項 ， 一 機 何電 任轉 中旋 項式 3 鐵 第磁 至久 項永 1 之 第子 圍定 範式 利線 專繞 請中 申集 如有 係 關 的 P 數 者 磁M5 的 鐵 磁 久 永 之). 子/3 轉(4 與)< Μ Μ / 數(p _)< 磁/3 之(2 子成 定構 P 為 成 且 具將 之 ， 述中 所其 項 ， 一 機 何電 任轉 中旋 項式 3 鐵 第磁 至久 項永 1 之 第子 圍定 範式 利線 專繞 請中 申集 如有 5 數 極=6 磁:p - Μ 之 { 子成 定構 係 關 的 P 數 極 磁 的 鐵 磁 久 永 之 子 轉 與 者 2 土 Π 6 /V Π 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 9 1A 3 9 6 7 3