TWI275228B - Claw pole motor stator - Google Patents

Description

1275228 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在並置於軸線方向之多數齒間所形成之多 數槽中收容捲繞在與軸線正交之平面内之多數繞組之爪極 型馬達之定子。 【先别技術】 此種爪極型馬達之定子公開揭示於下列專利文獻】。此馬 達對應於U相、V相及w相之各相而具有3個單位定子，各單 位定子具有在軸線方向分離之2個齒、與在徑向外端連接該 等齒之回程通路而形成剖面〔字形。π，通電至收容於剖 面C字形之單位定子内部之環狀繞組而構成獨立之磁路 時，可磁化在該2個齒之徑向内端朝向轉子突設之極性相異 之2種突起。 [專利文獻1] 曰本特開平7-227075號 【發明内容】 而上逸以往之馬達雖在軸線方向重疊u相、v相及w相 =3個單位定子而構叙子，但各單位定子在其内部具有收 奋…且之％狀槽，且由於具有2個齒及2種突起，故袖線方 向之厚度變厚，而有重疊3個該等單位定子之定子之軸線方 向之尺寸大型化之問題。且因各相之單位定子之磁路獨 立，故有不能有效利用該等磁路之問題。 、/、將此種馬達配置於複合式車輛之引擎與變速器之 間時’其厚度最好儘可能地薄，但上述以往之馬達由於定 96057.doc 1275228 子較厚’故難以符合其要求。 本發明係鑑於前述之情況所研發而成，其目的在於一面 崔保爪極型馬達之輸出轉矩，—面極力地薄化定子之抽線 方向之厚度。 ，為達成上述之目的，依據本發明之第丨特徵所提案之爪極 型馬達之定子係具備設瓜為2以上之自然數，交互配置於軸 線方向之2m個齒及2m_1個槽；將各齒相互連接之回程通 路，及收备於各槽之繞組；收容於互相只離開㈤之槽之繞組 以/放磁方向相反方式串聯連接，設N=2m，通過各齒之磁通 之相位分別各錯開360。/N。 依據本务明之苐2特徵所提案之爪極型馬達之定子係 具備設m為2以上之自然數，交互配置於軸線方向之_ 個回及2m個槽；將各齒相互連接之回程通路丨及收容於各 才曰之、凡、、且，收各於互相只離開m之槽之繞組以激磁方向相反 弋串％連接，5又N-2m，通過各齒之磁通之相位分別各錯 開360 /N，通過第丨齒及第2m+1齒之磁通係同相位，且為 通過其他齒之磁通之2分之1。 又依據本發明之第3特徵所提案之爪極型馬達之定子係 除上述第1或第2特徵夕卜，設K為2以上之自然數，而N=2Km 時，將連續配置之K個繞組串聯連接。 又依據本發明之第4特徵所提案之爪極型馬達之定子係 除上述第1或第2特徵外，前述各齒具有相位各錯開360 °/N 之突起。 又依據本發明之第5特徵所提案之爪極型馬達之定子係 96057.doc 1275228 除上述第4特徵外 向延伸。 前述突起係沿著轉子之外周面向軸線方 除發明之第6特徵所提案之爪極型馬達之定子係 二:Γ:::’前述各齒歸 和千，、有同一相位之突起。 又’依據本發明之第7特徵所提案之爪極型 除上述第2特徵外，第b μ 千係 弟1回及弟2m+l齒具有沿著轉子之外周 面向軸線方向延伸之相同長度之突起。 依據本务明之第8特徵所提案之爪極型馬達之定子係 除上迷第1或第2特徵外，前述定子具備冷卻構造。 、依據本發明之第9特徵所提案之爪極型馬達之定子係 除上述第8特射卜，前述冷卻構造係設於定子之内部及周邊 部之至少一方。 , 依據本务明之第10特徵所提案之爪極型馬達之定子 =^上述第94寸徵外，設於前述定子之周邊部之冷卻構造係 包含至少一個凹部、至少一個凸部或多數冷卻散熱片。 ^ 依據本發明之第11特徵所提案之爪極型馬達之定子 二示上述第9特彳玫外，設於前述定子之内部之冷卻構造具有 至少一個冷卻空間。 又，依據本發明之第12特徵所提案之爪極型馬達之定子 係除上述第11特徵外，前述冷卻空間係由定子與該定子之 支持為之協同作用所構成。 又’依據本發明之第13特徵所提案之爪極型馬達之定子 係除上述第11特徵外，前述冷卻空間係由定子、該定子之 96057.doc 1275228 寺即_夹入疋子及支持器之補強環之協同作用所構成。 依據本务明之第14特徵所提案之爪極型馬達之定子 係除上述第8特徵外，前述冷卻構造係制冷卻水及冷卻風 之至少一方冷卻定子。 [發明之效果] 依據第1特徵，由於將2〇1個齒及2m__#交互配置於轴 線方向’並將收容於各槽之繞組中之互相_m之槽之繞組 以激磁方向相反方式串聯連接，使通過各齒之磁通之相位 分別逐次錯開360 VN，故可廢止對轉矩無助益之繞組部分 (過渡部分），且經由回程通路共用各相之磁㉟，藉以獲得薄 型而高輸出之馬達，且構成波繞馬達之磁路，故與突極集 中繞馬達相比，可增加輸出轉矩。 依據第2特徵，由於將2111+1個齒及2m個槽交互配置於軸 線方向，並將收容於各槽之繞組中之互相離開m之槽之繞組 以激磁方向相反方式串聯連接，使通過各齒之磁通之相位 分別逐次錯開360VN，使通過第丨齒及第2m+i齒之磁通成 為同相位，且為通過其他齒之磁通之2分之丨，故可廢止對 轉矩無助益之繞組部分（過渡部分），且經由回程通路共用各 相之磁路，藉轉得薄型而高㈣之馬達，且構成波“ 達之磁路，故與突極集中繞馬達相比，可增加輸出轉矩。 依據第3特徵，由於設〖為2以上之自然數，而Μ:—時， 將連續配置之K個繞組串聯連接，故可實現分布繞組之磁動 勢分布而降低轉矩波動及鐵芯損耗。 依據第44寸欲，由於各齒包含相位各錯開36〇Q/n之突起， 96057.doc 1275228 故可使轉子之磁極之相位—致，以簡化構造，並縮小 ： 與轉子之氣隙，增加轉子之輸出轉矩。 v 延Γ據故第由於突起係沿著轉子之外周面向轴線方向 矩。 有效利用轉子產生之磁通，增加轉子之輸出轉 依據第6特徵，由於對相位各錯開36〇VN之轉子，各齒包 含相位之突起，故可使定子之突起之相位一致，以簡 化構小突起與轉子之氣隙，增加轉子之輸出轉矩。m 依據第7特徵，由於第1齒及第2m+l齒係包含沿著轉子之 杏α #向軸線方向延伸之相同長度之突起’故可使通過第1 齒及第2叫齒之磁通之總和與分別通過其他齒之磁通肖 * 勻化。 依據第8特徵，由於定子包含冷卻構造，故馬達運轉時， 可防止線圈發熱引起之溫度上升。 I第9特徵，由於冷卻構造設於定子之内部及周邊部之 至少一方，故可有效冷卻定子。 籲 立據第1 〇特徵，由於設於定子之周邊部之冷卻構造以凹 部、凸部或多數冷卻散熱片構成，故可增加冷媒與定子之 接觸面積，提高冷卻效果。 ς办據第11々寸徵，由於設於定子之内部之冷卻構造係以冷 17二間構成，故可將冷媒通至冷卻空間，提高定子之冷卻 效果。 ° ν 依據第12特徵，由於冷卻空間係由定子與支持器之協同 作用所構成，故可形成大容積之冷卻空間而不損及定子之 96057.doc -10 - 1275228 強度。 〜依據第13特徵，由於冷卻空間係由定子、支持器、失在 疋=支持器之補強環之協同作用所構成，&不僅可形成 ，谷#貝之冷卻空間而不損及定子之強度，且可以補強環有 效地補強定子。 ^ $據第14特徵，由於冷卻構造係利用冷卻水或冷卻風冷 部疋子’故不需要特別之冷媒而可降低成本。 本發明之上述、其他目的、特徵及優點可依照所附圖式 由以下詳述之適當實施形態之說明中獲得更明確之瞭解。 【實施方式】 以下，依據圖1〜圖9、圖27A及圖27B，說明本發明之第1 實施例。 [實施例1] 圖27A係表示以往之一般的m相波繞馬達之磁路。瓜為2 以上之自然數，各相之繞組係以激磁方向反方向方式成波 狀通過m個錯開之槽。此時，第k(1$k$mMg之繞組之交鏈 磁通以(j>k-(|)k+m表示。 圖9(A)、（B)係表示將以往之一般的m相波繞馬達向軸線 方向展開，設有2m個齒與2m-1個槽之m相波繞爪極型馬達 之磁路，此情形也可知悉各相之交鏈磁通並無變化。即， 弟k(1 S k S m-1)相之繞組之交鍵磁通為φ]^φ2ιχχ_ (j>k+m_(()2m)=(l)k_(l)k+m，故與圖 27Α之情形一致。又，m相以 外之繞組分別存在2槽份，相對地，m相之繞組只存在1槽份。 將以上之構成加以歸納時，由於採用將2m個齒及2m-1個 96057.doc -11 - 1275228 槽交互配置於軸線方向，並將收容於互相離開m之槽之繞組 以激磁方向相反方式串聯連接，且使通過各齒之磁通之相 位分別逐次錯開360V2m之構成，故可構成與圖27A所示之 一般的m相波繞爪極型馬達等效之磁路。又，N=2.K.m(K 為2以上之自然數）時，即使採用將連續配置之£個繞組串聯 連接之構造（分布繞），也可同樣構成等效之磁路。 如圖1所示，複合式車輛之動力單元達具有配置於引擎e 及變速裔T之間之2相波繞爪極型馬達M。在引擎£之汽缸體 11及曲軸箱12之右側面結合馬達箱13、變扭器箱14及變速 器箱15，在支持於汽缸體丨丨及曲軸箱12間之曲軸16之軸端 固定馬達Μ之轉子π。環狀之定子19隔著特定之氣隙與固 疋於轉子17之外周之多數永久磁鐵η· ··相對向，支持 疋子19之定子支持器2〇被夾入固定於汽缸體丨丨及曲軸箱12 與馬達箱13之對開面。 收容於變扭器箱14之變扭器21具有透平渦輪22與泵葉輪 23，結合於透平渦輪22而覆蓋泵葉輪23之側蓋以係經由驅 動板25而連接於馬達Μ之轉子17。變扭器箱14之泵葉輪23 結合於支持在變速器箱15之輸出軸26之左端。 其\，參如圖2〜圖8說明二相爪極型馬達μ之定子19之構 造。 由圖8可以知悉··定子19具有以壓粉材料一體成型之第1 疋子環31、第2定子環32、第3定子環33及第4定子環34、Α + 相繞組36、Β +相繞組37及Α—相繞組38。第1定子環31〜第4 定子環34重疊於軸線l方向。 96057.doc -12- v 1275228 之回程通路二3=::二：形成環狀 =向内延伸之9個齒31b. · ·、與由此等齒二間隔位:: 向内端再向徑向内延伸之9個突起31C 二

之徑向内端係彎曲成L字形，—面开/成錐·:。而各突起31C ^ , 7 r 风維形，一面向軸線L 方向早側延伸。齒31b係對應於繞組36、37、38之_向古产 之部分，其徑向内側之部分成為突起3卜。 门又 由圖4、圖7及圖8可以知悉··第2 之回程rh 衣32具有形成環狀 之口輊通路32a、由此回程通路 ^ ^ ^ ^ 仏之周方向等間隔位置向 仏向内延伸之9個齒32b· · ·、盥 〇田此寺齒32b · · ·之庐 向内端再向徑向内延伸之9個突· 工 、c · · ·。而各突起^ 之徑向内端係形成非對稱之丁字 起 缸括τ + 面形成錐形，一面向 軸、、泉L方向兩側延伸。齒32b係對應於繞組36、”、 向南度之部分，其徑向内側之部分成為突起仏。 二 由圖5、圖7及圖8可以知籴·榮，〜 了 ^知心.弟3定子環33係與第2定子環 32成鏡面對稱之構件，且 衣 / 折回而可與第2定子環32 互換之同一形狀。第3定子淨u ^ 衣33之各部之符號係將第2定子 衣32之各部之符號「32」變更為「33」。 由圖6、圖7及圖8可以知籴·笛7 μ ·弟4定子環34係與第}定子環 31成鏡面對稱之構件，且具有 用折回而可與第1定子環31 互換之同一形狀。第4定子璟3 疋子衣34之各部之符號係將第1定子 衣之各部之符號「31」變更為「34」。 本實施例之馬賴係以二相交流驅動，a +相、B +相、A — 相及B —相之突起31c · · · 2C· · ·、33c· · ·、34c· · · 96057.doc -13 - 1275228 係以電氣角360。/4=90。錯開配置於周方向，相對地，轉子 17之永久磁鐵18係共用於A+相、B+相、A_相及B—相之突 起 31c · · ·、32c · · ·、33c · · ·、34c · · ·，而產 生同一相位之磁通，因此，各相之突起3 i c · · ·、32c · · ·、 33c· · ·、3牝· · ·可使轉子17產生均勻之輸出轉矩。 由圖3〜圖7可以知悉.·Α+相之9個突起31c· · · 、^相 之9個突起32c· · ·、A—相之9個突起33c· · ·及相之 9個突起34c· ··朝向轉子π之面係呈現略長方形之同一 形狀’沿著定子19之内周面被依序配置於圓周方向。此等 突起 31c · · ·、32c · · · ' 33c · · ·、34c · · ·之轴 線L方向之寬略等於轉子17之永久磁鐵18· ••之軸線二方 向之寬’故可使定子19及轉子17間之交鏈磁通增加至最大 限而可增加轉子17之輸出轉矩。且各永久磁鐵18共用於Α + 相、Β+相、Α—相及Β—相之突起31c 34c· · · 33c · · •、32c· >、3 3 c · · ·、 故無必要對應於各相之突起31c· · ·、32c· · ·、 、3 4c · · ·而在軸線L方向分割永久磁鐵丨8，故 可減少永久磁鐵18之數 第1定子環31之齒31b· ··與第2定子環32之齒32b· · · 之間形成環狀之槽41，在此槽41中收容預先被捲繞之a+相 繞组36。又，第2定子環32之齒32b· ··與第3定子環33 之齒33b· ··之間形成環狀之槽42,在此槽42中收容預先 被捲繞之B+相繞組37。又，第3定子環33之齒33b· ··與 第4定子環34之齒34b· ··之間形成環狀之槽43，在此槽 43中收容預先被捲繞之A-相繞組38。 96057.doc -14- 1275228 如此，形成於第！定子環31〜第4定子環34之間之3個槽 4卜42、43中夾入固定3個繞組36、37、38，故無需固定各 繞組36、37、38用之另外之固定構件，且各繞組％、π、 38被收容於槽41、42、彻部，並無與外部構件相干擾之 虞，故外部構件之尺寸管理較為容易。 & 各繞組36、37、38係以長方形剖面之平角線為導線，在 徑向捲繞4層，在軸、紅方向捲繞2層。@，將a+相繞㈣ 及B+相繞組37之電動勢之方向設定成同方向，且將A_相繞 組3 8之電動勢之方向設定成反方向。 突起31c· · ·、b +相之突起32c· +而，將2相交流電流供應至A+相及a-相繞組刊、π、與 B+相繞組37時，可在依序配置於定子19之内周面之a+相之 A相之突起33c · · · 及B—相之突起34c·..形成旋轉磁場，利用與永久磁鐵 1 8 · · ·間所形成之磁力旋轉驅動轉子i 7。 如以上所示，廢止對A+相繞組36、B+相繞組37及入_相 繞組38以圓筒狀配置成包圍軸線[之輸出轉矩無助益之繞 組部分(過渡部分)，且藉由共用各相之磁路，而有效利用第 i定子環3 i〜第4定子環34，以獲得小型而高輸出之馬達m， 尤其可藉謀求馬達Μ之薄型化，容易配置於引擎£與變速器 τ間之狹窄空間。 其次，說明有關馬達Μ之定子19之冷卻構造。 本實施例之第i定子環31〜第4定子環34係由壓粉磁性材 料所構成。即，將黑格尼斯公司製之鐵系合金之磁性材料 粉末之表面包覆無稽材料皮膜之壓粉材料，以模具壓塑成 96057.doc -15- 1275228 石型成特定形狀，對其施以定徑處理而調整型狀後，施以熱 :更化處理❿製成第}定子環31〜第4定子環34。如此，使用應 粉磁性材料，可容易製造複雜形狀之第1定子環31〜第4定2 環34。 、在定子19之第！定子環31〜第4定子環处外周部，在其虔 粉成型時’使用型芯形成環狀之冷媒通路；·.·，使:為 冷煤之冷卻水或冷卻風流通至此等冷媒通路了. · · jL· 丨 y\ + ’ 制a相繞組m目繞組37及八-相繞組38之發㈣以 溫度上升。由於在定子19之第】定子環31〜第4定子環34之内 部设有冷媒通路卜· •，故不受定子19之外形影響’對定 子支持器20支持定子19不會造成妨礙。又，在定子19之内 部直接設有冷媒通路J · · 、， ^ 故可充分確保冷煤之冷卻效 果’並可防止冷煤之治漏 灵屬且可增加定子19之支持方法之 自由度。 其次’依據圖10〜圖12說明本發明之第2實施例。 [實施例2] 第1實施例之定子19之A+i日τ,+ ^ _ 之八相、Β相、A—相及Β-相之齒 3 lb · · · 、32b · · · 、 •、34b · · ·係錯開相 位而被配置於周方向，由該等齒3lb. · · 、3沘· · ·、 33b· · ·、34b· · ·之徑向内端向 31c· · · 、32c· · · 、n • · · 、34c · · ·係具有與 定子19之軸向L方向之厚戶：相 ’、 子度相冋見度。而，轉子17之永久磁 鐵18· · ·之寬度係與突起3lc· · · 32c· · · 、33c· · ·、 34c· · ·之寬度相同，且被久4 饭各相之突起31c· · ·、32c· · ·、 96057.doc -16 - 1275228 33c 34c · · ·所共有。 對此’第2實施例之定子19之A+相、B+相、A—相及b-相 之齒3 1 b · 32b · · · 、 33b · · · 、 34b · · •係被 配置於同一相位，由齒31b· · ·、32b· · ·、33b· · ·、 34b · 向徑向内側以略同粗度延伸之突起3丨c · · ·、 he· · ·、33c· · ·、34c· · ·也被配置於同_相位。 另一方面，配置於轉子17之外周之永久磁鐵丨8 · ••係對 應於各相之突起 31c· · ·、32c· · ·、33c· · ·、34c· · · 而在軸線L方向被配置成4段，且以電氣角36〇v2m=：9〇。錯開 相位被配置於周方向。A+相、B+相及A—相之繞組36、37、 38之構造與第1實施例相同。 依據此第2實施例，也與上述第1實施例同樣地，可薄化 疋子19之軸線L·方向之厚度，但會使零件數增加相當於永久 磁鐵18· ··分杳j成4段之部分，且會使轉子I?之輸出轉矩 減少相當於各相之突起31c· · ·、32c· · ·、33e. · ·、 34c ···朝向永久磁鐵1 8 ···之面積變小之部分。但 由於可使定子19之突起31c· · ·、32c· · ·、33。· · · 34c · · ·之相位一致，故可簡化定子19之構造。 其次，依據圖13A及圖13B說明本發明之第3實施例。 [實施例3] 弟3 κ ;^例係上述弟2貫施例之變形，在第2實施例中，係 使各相之突起 31c· · ·、32c· · ·、33c· · ·、34c· · · 之相位一致’而使各相之永久磁鐵18· ••之相位以36〇。 /2m=90°錯開；相對地，在第3實施例中，係使各相之突起 96057.doc -17- 1275228 •、乂c· · ·、33c· · ·、34c· · ·之相位以 3 60 /2m=90錯開，而使各相之永久磁鐵18 · ••之相位一 致。依據此第3實施例，也可達成與第2實施例同樣之作用 效果。又，不將永久磁鐵丨8 · · ·分割成4段，而採用與第 1實施例定子19相同之永久磁鐵18· ••時，可減少零件數。 將圖27A所示之以往之一般的m相波繞馬達之磁路，如圖 27B所示在圓周方向分割時，其分割面會產生磁通φ〇。將圖 27Β之分割之磁路如圖17(Α)、（Β)所示在軸線方向展開時， 可獲得具有2m+l個齒與2m個槽之m相波繞馬達之磁路，磁 通Φ〇會通過其背面軛部。此時，第k(1gkgm)相之繞組之 交鏈磁通為φ1(-φ〇-(φ]^+πι-φ〇)=φ]^φΐ^+ιη，故與圖27A之情形 一致0 將以上之構成加以歸納時，由於將2m+1個齒及2ιη個槽交 互配置於軸線方向，並將收容於互相離開m之槽之繞组以激 磁方向相反方式串聯連接，且使通過各齒之磁通之相位分 別逐次錯開360°/2m，更使通過第1及第2m+i齒之磁通同相 位，且為通過其他齒之磁通之2分之1，故可構成與圖27 A 所示之一般的m相波繞爪極型馬達等效之磁路。又，n=2 · K · m(K為2以上之自然數）時，即使採用將連續配置之κ個 繞組串聯連接之構造（分布繞），也可同樣構成等效之磁路。 其次，依據圖14〜圖17說明將上述m相波繞爪極型馬達之 具體化之第4實施例。 [實施例4] 弟1 κ施例〜弟3貫施例係在疊層於轴線l方向之第1定子 96057.doc -18· I275228 〜第4定子環34之間具有]個槽4i、u、c，但第々實施 例係在豐層於軸線L方向之第丨定子環3丨〜第$定子環h之間 ’、有4個槽41、42、43、44。中央之第3定子環33係將經由 w 33b連接於環狀之回程通路33&之徑向之内側之突起μ。 之形狀形成在軸線L方向對稱，位於其兩側之第2定子環32 及第4定子環34係可互換之鏡面對稱之構件，具有在軸線L 方向不對稱之突起32c、34c。 位於第2定子環3 2及第4定子環3 4之兩側之第i定子環3 i 及第5疋子環3 5係可互換之鏡面對稱之構件，具有在軸線l 方向不對稱之突起31c、35c。兩突起31c、3父位於定子19 之圓周方向之相同位置，向互相接近之方向延伸。因此， 定子環及第5定子環35之突起31c、35c之軸線L方向之 覓度約為第2定子環32及第4定子環34之突起32〇〜34c之軸 線L方向之寬度之一半。 在豐層於軸線L方向之第丨定子環3丨〜第5定子環35之間形 成4個;^日41、42、43、44，各槽41 ' 42、43、44中分別收容 A+相繞組36、B+相繞組37、A-相繞組38及^相繞組39。 A相繞組36及B +相繞組37之電動勢之方向係設定於互相 相同方向且A相繞組38及B相繞組39之電動勢之方向也 設定於互相相同方向，並與A+相繞組36&B+相繞組P之電 動勢之方向相反方向。 而，將2相交流電流供應至A+相及a-相繞組刊、％、與 B相及B相繞組37、39時，可在依序配置於定子^之内周 面之A+相之突起31c. . ·、35c· · ·、B+相之突起32c. · ·、 96057.doc -19- 1275228 A — 場 相之突起33c· · ·及B-相之突起34()· · ·形成旋轉磁 ，利用與永久磁鐵18· ··間所形成之磁力旋轉驅動轉 子1 7。 此日τ，通過軸線L方向兩端之第i定子環3丨及第5定子環3 5 之齒31b、35b之磁通雖為通過其他之第2定子環32、第3定 子環33及第4疋子環34之齒3 2b、33b、3 4b之磁通之一半， 但由於第1定子環31及第5定子環35之齒31b、35b係配置成 相同相位，而f質上成一體地執行其機能，故不會發生各 相間之磁通不平衡之現象。 而，依據此第4實施例，也由於A+相繞組％、B +相繞組 37、^相繞組3^b-相繞組39以圓筒狀配置成包圍軸線l 之狀心故可藉廢止對輸出轉矩無助益之繞組部分（過渡部 分），且藉由共用各相之磁路，而有效利用第丨定子環Μ〜第 5定子環35，以獲得小型而高輸出之馬達Μ，尤其可藉謀求 馬達Μ之薄型化，容易配置於引擎Ε與變速器了間之 間。 二 其次’依據圖18〜圖2〇說明本發明之第5實施例。 [實施例5] 苐4貫施例之定子19之a +相 之齒 34b · · 相β相、A相及B—相 31b · · · (35b · · · )、32b · · ·、 係錯開相位而配置於周方向，由該等之齒训· · 向延伸之突起31e· · .(35e. 軸線[方 34c* * 96057.doc -20- 1275228 而，轉子17之永久磁鐵18 · · ·之寬度係與突起31〇 · · · (35c · · · )、32c · · ·、 同，且被各相之突起31c· 33c· · ·、 • · (35c · 34c · · ·之寬度相 • · ) 、 32c · · ·、 33c · · . ^ 34C . · •所共有。 對此，第5實施例之定子19之^相、B+相、A—相及β一相 之齒 31b· · .(35b· · .)、32b· · ·、33b· · ·、34b· · · 係被配置於同一相位，由齒3 lb · · · (35b · · · )、32b · · ·、 33b----34b· ··向徑向内側延伸之突起31c(35c· ··)···、 32C· · ·、33c· · ·、34c· · ·也被配置於同一相位。 另一方面，配置於轉子17之外周之永久磁鐵18 · ••係對 應於各相之突起 31c· · .(35c· · .)、32C· · ·、33c. · ·、 34c· ··而在轴線L方向被配置成5段，且以電氣角36〇。 /2m=90°錯開相位被配置於周方向。但對應於軸線1方向之 兩端之突起31c· · ·、35c· · ·之永久磁鐵18· ••係 被配置於同一相位。A+相、B+相及相之繞組36、37、 3 8、3 9之構造與弟4貫施例相同。 依據此第5實施例，也與上述第4實施例同樣地，可薄化 定子19之軸線L方向之厚度，但會使零件數增加相當於永久 磁鐵18· ··分割成5段之部分，且會使轉子17之輸出轉矩 減少相當於各相之突起31c· ·· (35c· ··)···、32c. ··、 33c ·· · 之部分。但 32c ·· · 、34c · · ·朝向永久磁鐵18 · ••之面積變小 ，由於可使定子19之突起31c· · · (35c· · ·)、 、33c · · ·、34c · · ·之相位一致，故可簡化 定子19之構造。 96057.doc -21 - 1275228 其次，依據圖21A及圖21B說明本發明之第6實施例。 [實施例6] 第6實施例係上述第5實施例之變形，在第5實施例中，係 使各相之突起 31c· · .(35c· · *)、3 2c· · ·、33e· · ·、 34c· · ·之相位一致，而使各相之永久磁鐵18· · ·之相 位以360 V2m=90。錯開；相對地，在第6實施例中，係使各 相之突起 31c· · .(3 5c· · ·)、32ο· · ·、33ο· · ·、 34c · · ·之相位以36〇。/2111=9〇。錯開，而使各相之永久磁 鐵18 ···之相位一致。依據此第6實施例，也可達成與第 5實施例同樣之作用效果。又，不將永久磁鐵18· ••分割 成5段，而採用與第4實施例之定子19相同之永久磁鐵 1 8 ···時，可減少零件數。 以上說明之各實施例之爪極型馬達Μ由於在繞組36、 37、38、39採用波繞（全節集中繞），故與突極集中繞（短節 集中繞）相比，可增加轉矩。以下，說明其理由。 在圖22所不之突極集中繞之繞組分布中，其繞袓磁動勢 如圖23 Α所示，以方向錯開120。之大小為1之二向量表示。a 與b之激磁方向相反，故如圖23B所示，交鏈於b之磁通變化 向量為相反方向，其合成向量之電動勢之大小為，3。 相對地’在圖24所示之本實施例之波繞之繞組分布中， 其繞祖磁動勢如圖25A所示，以方向錯開18〇。之大小為 一向S表不。3與13之激磁方向相反，故如圖25B所示，交鏈 於b之磁通變化向量為相反方向，其合成向量之電動勢之大 小為2。 96057.doc -22- 1275228 如此，繞組之間距非為180。之情形與為i 8〇。之情形相 比，即使在同一繞組阻數、同一磁通變化下，其電動勢也 會變小’假設線圈間距為βπ時，其比率可由下式求得： kp=sin(pu/2) 此係數kp稱為短節繞係數。 短節繞係數kp之最大值為1係在線圈間距βπ=18〇。之情 形，但將波繞採用作為集中繞時，如圖26Α所示，由於磁動 勢分布呈矩形波狀，故增加槽數使電動勢接近於正弦波 時，也就是說，如圖26Β所示，將波繞採用作為分布繞時， 可降低轉矩波動及高頻所引起之鐵芯損耗。 採用此分布繞時，磁動勢分布雖接近於正弦波，但假設 分布槽數為q、分布間距為(^夺，基本波成分之大小會如下 式變小： kd=sin(qa/2)/{qsin(a/2)} 此係數kd稱為分布繞係數。 其次，依據圖28A及圖28B說明定子19之冷煤通路j之另 一實施例。 圖28A之實施例係設置跨及定子丨9之第i定子環3 1〜第* 子環34之共通冷煤通路1之情形，雖有必要考慮定子Η之丨 模面之密閉問題，但與在第i定子環31〜第4定子環h分別， 置獨立之多數冷煤通路；· ••之情形相比，由於在_ 型時不需要型芯’故相對地可降低成本，且可增加通路: 面積及簡化供應冷媒之配管。 1 圖2 8 B所示之實施例係利用在定子19壓粉成型時埋入. 96057.doc -23- 1275228 熱傳導率之㈣之管51· . 1形成冷煤通路；· · ·，故 與使用型峨冷煤通路J···之情形相比，可降低成本。 其ί欠，依據圖29A至圖_說明定子之冷煤通路J之又 另一貫施例。 圖29A所示之實施例係前述圖28A所示之實施例之變 形，在定子19之外周面與支持此定子19之環狀之定子支持 器20之内周面之間形成單-之冷煤通路J。依據本實施例， 雖有必要考慮定子19與定子支持器2〇之開模面之密閉問 題’但由於在形成冷煤通路時不需要型芯，故可降低成本。 圖29B所示之實施例係前述圖29八所示之實施例之變 形’冷煤通路J係由形成於定子19之外周面及定子支持器⑼ 内周面又方之凹邛之協同作用所構成。本實施例係利用 定子19之凹部及定子支持器2〇之凹部之協同作用構成冷煤 通路J，故可縮小定子19側之凹部，而—面確保較子此 強度及磁路’-面確保冷煤通路；之通路剖面積。 圖29C所示之實施例係定子19之外周面為單純之圓筒 面’在軸方向兩側之第1、坌 弟1弟4疋子％31、34之外周面壓入2 個補強環52、52,再於補強環52、52之外周面壓入定子支 持器20之實施例。依據本實施例，可一面確保定子Μ及定 子支持器20之形狀之最單純化，一面利用定子…補強環 52、52及定子支持器2〇之協同作用構成大剖面積之冷煤通 路J，且可利用補強環52、52補強定子丨9。 圖 所示之只轭例係前述圖29A所示之實施例之變 形’在定子19之外周面之2條溝與定子支持器2〇之内周面之 96057.doc -24- 1275228 前述 間形成2個冷煤通路j、Jo依 伙艨本貝％例，亦可達成與 圖29Α所不之實施例同樣之作用效果。 其·^ ’依據圖30Α〜圖30C1 士發ΗΗ丨”、人η 口儿5兄明以冷卻散熱片F · · ·冷卻 定子19之實施例。 圖3 0Α所不之κ %例係在定子19之外周面突設形成環狀 夕數冷口Ρ政熱片F ···之實施例。由於會與冷卻散熱片 F· · ·相干擾，不能以環狀之定子支持器2〇支持定子以 之外周面故利用板狀之定子支持器20、20支持定子19之 兩側面。 ^寻冷部散熱片F· ··係在將第1定子環31〜第4定子環 34£私成形之際同時形成，故與事後固定以別的構件形成 、口ρ月文熱片之情形相比，成本較低，且由定子之本體 :Ρ對冷部散熱片F…之熱傳達效率良好，故可提高冷卻 放果。另外，由於使用冷卻風作為冷煤，不僅可廢止使用 液體之冷媒時需要之泵、配管、散熱器等，且無需顧慮漏 冷煤之問題。 四圖30=所示之實施例係在構成定子19之兩側面之第}定子 f —及第4定子環34突設形成環狀之多數冷卻散熱片f ·· · 之/貝％例。依據本實施例，由於在定子19之外周面不存在 $部散熱片F· ··，故可利用環狀之定子支持器2〇支持該 定子19，簡化支持構造。 、圖j〇c所不之實施例係在定子19之外周面及兩側面突設 :::熱片F· · ·，故可增加冷卻散熱片f· · ·之數以 θ S P放果。但本實施例不能利用圖3 0 A或圖3 0B所示之 96057.doc -25- 1275228 疋子支持器20、20支持定子〗9，故有必要在定子〗9之圓周 方向之數處形成冷卻散熱片F ···之缺口，在該位置支持 定子19。 以上，已說明本發明之實施例，但本發明可在不脫離其 要旨之範圍内，執行種種之變更。 例如在實施例中，雖舉例說明2相爪極型馬達M，但本發 明也可適用於3相以上之爪極型馬達M。 又，在實施例中，雖將爪極型馬達M使用作為複合式車 輛之行車用馬達，但其用途可任意選擇。 又，在實施例中，各相之定子環31、32、33、34、朽雖 以C泰材料構成，但也可採用其他各種材質。即以純粹之 磁性體、燒結材料及I粉材料中之一種構成定子環Η、. 33' 34、35時，會比以疊層鋼板構成之情形更容易成型， 以純粹之磁性體或燒結材料構成時，可降低成本，以塵粉 材料構成時，可降低磁通之損耗。 又在貝施例中，各相夕兹1 6 1 谷相之弟1〜弟5定子環31、32、33、34、 35雖分別一體成型 ” 乂要枯將回程通路3la、32a、33a、 34a、 35a、齒31b· · · · 33b · · ·、34b · · ·、 ••及突起 31c · · ·、32c · · ·、u • 33c···、34c···、 c· ··二分割構成時，可提高此等之設計自由度。 又，在實施例中，各相之繞組36、 用异大游立丨 38、39之導線採 用長方形纠面之平角線，但也可 正多_ # ^ 正方形或正六角形等 正夕角形剖面或圓形剖面之 角形剖面之導㈣m ^長方形剖面或正多 線可增加繞組36、37、38、39之估有面 96057.doc -26， 1275228 積，採用圓形剖面之導線時，可有助於成本之降低。 又’在κ⑻例中’作為冷卻定子19之冷媒雖以成本最低 之冷卻水或冷卻風為例加以說明’但亦可使用其他任意之 冷煤。 【圖式簡單說明】 圖1係具備爪極型馬達之複合式車輛之動力I元之圖。 (實施例1) 圖2係圖1之2_2線放大剖面圖。（實施例u 圖3係圖2之3-3線剖面圖。（實施例u 圖4係圖2之4_4線剖面圖。（實施例】） 圖5係圖2之5-5線剖面圖。（實施例i) 圖6係圖2之6-6線剖面圖。（實施例i) 圖7係定子及轉子之局部切剖立體圖。（實施例u 圖8係定子及轉子之分解立體圖。（實施例u 圖9係m相波繞爪極型馬達之等效電路圖。（實施例工） 圖10係2相爪極型馬達之定子及轉子之局部切剖立體 圖。（實施例2) 圖11係定子及轉子之分解立體圖。（實施例2) 圖12係圖10之12-12線剖面圖。（實施例2) 圖13 A係本發明之第3實施例之2相爪極型馬達之定子及 轉子之模式圖。（實施例3) 圖13 B係本發明之第3實施例之2相爪極型馬達之定子及 轉子之模式圖。（實施例3) 圖14係2相爪極型馬達之定子及轉子之局部切剖立體 96057.doc -27- 1275228 圖。（實施例4) 圖15係疋子及轉子之分解立體圖。（實施例4) 圖16係圖14之16-16線剖面圖。（實施例4) 圖Π係m相波繞爪極型馬達之等效電路圖。（實施例工） 圖18係2相爪極型馬達之定子及轉子之局部切剖立體 圖。（實施例5) 圖19係定子及轉子之分解立體圖。（實施例5) 圖20係圖18之20-20線剖面圖。（實施例5) 圖21A係本發明之第6實施例之2相爪極型馬達之定子及 轉子之模式圖。（實施例6) 圖21B係本發明之第6實施例之2相爪極型馬達之定子及 轉子之模式圖。（實施例6) 圖22係表示短節集中繞（突極集中繞）之繞組分布之圖。 圖23 A係短節集中繞（突極集中繞）之繞組之電動勢之說 明圖。 圖23B係短節集中繞（突極集中繞）之繞組之電動勢之★兒 明圖。 圖24係表示全節集中繞（波繞）之繞組分布之圖。 圖25 A係全節集中繞（波繞）之繞組之電動勢之說明圖。 圖25B係全節集中繞（波繞）之繞組之電動勢之說明圖。 圖26A係集中繞之電動勢分布之說明圖。 圖26B係分布繞之電動勢分布之說明圖。 圖27A係m相波繞馬達之等效電路圖。 圖27B係m相波繞馬達之等效電路圖。 96057.doc -28- 1275228 圖28A係表示冷煤通路之另一實施例之圖。 圖28B係表示冷煤通路之另一實施例之圖。 圖29 A係表示冷煤通路之又另一實施例之圖 圖29B係表示冷煤通路之又另一實施例之圖 圖29C係表示冷煤通路之又另一實施例之圖 圖29D係表示冷煤通路之又另一實施例之圖 圖30A係表示具有冷卻散熱片之實施例之圖 圖30B係表示具有冷卻散熱片之實施例之圖 圖30C係表示具有冷卻散熱片之實施例之圖 【主要元件符號說明】 17 轉子 31a 回程通路 31b 齒 31c 突起 32a 回程通路 32b 齒 32c 突起 33a 回程通路 33b 齒 33c 突起 34a 回程通路 34b 齒 34c 突起 35a 回程通路 96057.doc -29- 齒 突起 繞組 繞組 繞組 繞組 槽 槽 槽 槽 補強環888 冷卻散熱片 冷煤通路 軸線 -30-

Claims (1)

1275228 十、申請專利範園： 1· 一種爪極型馬達之定子，其係具備··設m為2以上之自然 數，交互配置於軸線方向之2m個齒及2m-l個槽；將各齒 相互連接之回程通路；及收容於各槽之繞組；收容於互 相只離開m之槽之繞組以激磁方向相反方式串聯連接，設 N=2m ’通過各齒之磁通之相位分別各錯開36〇。/以者。 2· 一種爪極型馬達之定子，其係具備：設瓜為2以上之自然 數’父互配置於軸線方向之2m+i個齒及2rn個槽；將各齒 相互連接之回程通路；及收容於各槽之繞組丨收容於互 相只離開m之槽之繞組以激磁方向相反方式串聯連接，設 N-2m ,通過各齒之磁通之相位分別各錯開36〇。化，通過 第1齒及第2m+l齒之磁通係同相位，且為通過其他齒之磁 通之2分之1者。 3. 如請求項1或2之爪極型馬達之定子，其中設尺為2以上之 自然數，而N=2 K m時’將連續配置之κ個繞組串聯連接者。 4. 如請求項!或2之爪極型馬達之定子，其中前述各齒具有 相位各錯開·360°/Ν之突起者。 5. 如請求項4之爪極型馬達之定子，其中前述突起係沿著轉 子之外周面向軸線方向延伸者。 &如請求項_之爪極型馬達之定子’其中前述各齒對磁 極，相位各錯開360VN之轉子，具有同一相位之突起者。 士明求項2之爪極型馬達之定子，其中第}齒及第^+1齒 具有沿著轉子之外周面向軸線方向延伸之相同長度之突 96057.doc 1275228 8·如凊求項1或2之爪極型馬達之定子，其中前述定子具備 冷卻構造者。 9·如請求項8之爪極型馬達之定子，其中前述冷卻構造係設 於定子之内部及周邊部之至少一方者。 10. 如請求項9之爪極型馬達之定子，其中設於前述定子之周 邊部之冷卻構造係包含至少一個凹部、至少一個凸部戋 多數冷卻散熱片者。 11. 如請求項9之爪極型馬達之定子，其中設於前述定子之内 部之冷卻構造具有至少一個冷卻空間者。 12·如請求項丨丨之爪極型馬達之定子，其中前述冷卻空間係 由定子與該定子之支持器之協同作用所構成者。 13·如請求項11之爪極型馬達之定子，其中前述冷卻空間係 由定子、該定子之支持器與夾入定子及支持器之補強二 之協同作用所構成者。 & 14. 如請求項8之爪極型馬達之定子，其中前述冷卻構造係| 用冷卻水及冷卻風之至少一方冷卻定子者。 ’、利 96057.doc -2 -