TWI277269B - Electric motor - Google Patents

Description

1277269 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電動馬達，主要係以動力輪方式用 於各種車輛，特別是可應用於電氣推進式之各種兩輪車、 輪椅、工作母機，電動車及其各種的車輛及機器。 【先前技術】 例如（SU 628008 A，15.10.1978; SU 910480 A， 07.03.1 9 82 ; SU 1 72 5 7 8 0 A3，07.04.1 992 ； US 5 1 6462 3 B 1 ，US 6492756 B1，1 0.1 2.2002)等專利文獻之習知技術， 業已揭示了一種不具減速齒輪而爲集電器動力輪者，其中 動力輪之轉動係直接以磁性定子-及-轉子系統之電磁相互 作用爲之。 此種電動馬達在硏發上所面臨的一個主要問題爲，在 不顯著增加電源之電力（尤以電壓爲然）下卻可增加其扭力 〇 解決該問題的一個途徑係作多重應用一增加電動馬達 組件之數量（永久磁鐵及電磁鐵等），此種思維可見諸蘇聯 第2 1 29965號發明專利案的揭示。此專利案中所述的電動 馬達，複數個永久磁鐵係以平行的兩排固定於定子之環形 磁性導體，極性變換爲縱向式（複數個磁鐵在一線上）及橫 向式（不同排之相鄰近的磁鐵爲相反極性）。諸永久磁鐵之 各兩排具有含複數電磁鐵之一對應轉子部，該等電磁鐵則 係以”其等本身”之排的方式面對定子的複數個永久磁鐵。 此種電動馬達可稱之爲具有含一共同磁性導體的兩個定子 1277269 以及兩個轉子（亦含一共同磁性導體）。 ‘ 【發明內容】 本發明之原理與上述先前技術者相同但配置不同，本 發明所提供之動力輪具有數個創新獨特優點，例如，在損 耗特性上（由於磁阻之降低而可增加扭力），及在結構特性 上，亦因馬達縱長尺寸之減少，此等”動力輪”之馬達而言 特別重要，亦使損耗減低。 依本發明，所提供主要用於運輸車輛之電動馬達，包 括有： _ 主體爲一環形磁性導體之定子，該一磁性導體具有一 外部與一內部的周圍表面以及一軸徑，一第〗組的永久磁 鐵可對稱性的，並以交變的極性環繞磁性導體的外部周圍 ’及一第2組永久磁鐵則以對稱性的，並以交變的極性環 繞磁性導體的內部周圍，第1及第2組永久磁鐵係配置成 對，且在通經環形磁性導體厚度之方向上，兩者之極性互 爲相反； 由第1及第2部分組成之轉子，第1部分爲繞著該定 # 子外部，而第2部分則爲位在定子內側之內部，各該部分 在面對定子之永久磁鐵處均裝載有相等數量的電磁鐵，且 該兩部分亦均具有依定子之環形，磁性導體軸徑爲軸徑的 一共同幾何軸徑； 一集電器型之電流分佈器，具有位在附近，且以介質 間隙分隔之複數個電流導流板，該等電流導流板係連接直 流電源以使具有交變的極性；及 -6- 1277269 複數個電流集電器，彼等被固定設置可接觸集電器型 電流分佈器諸板片，該等電流集電器係連接於轉子上電磁 鐵之繞組者。 最好是，二轉子部分的電磁鐵彼此相對間可設在一共 同之軸徑上，且彼等之繞組對應於電流集電器可予連接爲 成對方式，集電器型電流分佈器之電流導流板數量係相等 於定子永久磁鐵之成對數量，且諸板片間之介質間隙的軸 線係沿定子永久磁鐵之軸線予以作對正。 電流集電器可依繞著相對於電流分佈器之周圍作設置 的方式而固定在內部轉子上。 不同於前述之習知專利案者，乃本發明所揭示之電動 馬達係具有非位在同一邊的兩排永久磁鐵，而係位在環形 磁性導體的相反側邊上，兩排成相對向，且相鄰近磁鐵彼 此間之極性亦爲相反極性者。 轉子兩個部分的配置方式亦不同：其中的一個外部轉 子係繞著定子（具有永久磁鐵的環形磁性導體），另一個內 部轉子是位在定子內側。定子與兩個轉子部分爲一個共同 的幾何軸徑。該兩個轉子部分具有相同數量的電磁鐵，係 對稱性的繞著周圍作設置，外部轉子的電磁鐵係對應於內 部轉子之電磁鐵成反向的設置（亦即，該兩部之各成對電 磁鐵的軸徑係位在相同但對立的平面中）。轉子內外兩部 分的電磁線圈係成對的連接於電流集電器，同時並觀諸分 佈集電器之電流集電器板片的數量、以及定子之永久磁鐵 的成對數量、等兩者的品質狀況而定；且集電器必須加以 1277269 固定’以使集電器之諸電流集電器板片間的諸介質間隙， 彼等之軸線乃可沿著定子之永久磁鐵的軸線予以對正。 【實施方式】 爲了更易於了解本發明，並說明本發明可達成預期功 效之緣由’將以實施例配合附圖詳述之。 如附圖所示’本發明之電動馬達主要由定子（：）、外 部轉子（2)與內部轉子（3)、及一分佈器（集電器）4等所組成 〇 就構件而言，定子係由一環形磁性導體（5)及設在其 兩側之複數個永久磁鐵（6)所組成。諸磁鐵相對於一排（位 在磁性導體之同一側上者）中、各相鄰近電磁鐵的極性係 成交變式’且在磁性導體兩側上之諸磁鐵的極間則互爲相 反極性。外部轉子（2)及內部轉子（3)係分別承載有電磁鐵（7) 及（8)。在相同的對立平面中，該等電磁鐵係相面對，且 各面向於電磁鐵對者，則係位在同軸上。轉子兩部分中之 相鄰電磁鐵均係成對式的連接於電流集電器（9)。此等可 予繞著集電器型電流分佈器（4)作設置俾可用於電動馬達 之調整。 柱形集電器型電流分佈器（4)具有數個導電流板（10), 該等導電流板可藉匯流排採取交變極性方式以電線（1 1 )連 接於一直流電源（未示）。該等板片係以介質間隙（1 2)相互 分隔。介質間隙（12)之軸線係沿定子之永久磁鐵（6)的軸線 作對正，且該等集流板之總數量則係等於該等磁鐵之成對 數量。 1277269 馬達之動作原理與習知者並無不同，自毋庸贅述。當 馬達連接電源時，轉子即繞著其軸徑（丨3 )轉動。”動力輪" 變式中的扭力傳輸即可達成之，特別的是，其係經由連接 於輪子的殻體（1 4 )者。 依本發明，由於定子磁鐵及轉子部分電磁鐵等之配置 ’則在定子磁性導體之狹窄空隙內，電磁磁通（1 5)並不閉 合’而係沿著由轉子部之兩對電磁鐵芯部所形成的理論性 圓環形狀（theoretical toroidal shape)作行進；把諸永久磁 鐵設在定子磁性導體之相反兩側上的構成，在電磁鐵之再 通聯（recommuni cation)期間亦可增進磁通量的通路。 經測試後之結果顯示，依本發明所作成之電動馬達， 在比較性的低電力（3〜5kW)下，可將扭力由3 00Nm增加 至 8 00Nm。樣本馬達之功率爲 5kW，直徑爲 3 9 5mm，重 量爲24kg，在電壓爲48V時，其扭力可高達約600Nm。 依本發明之諸項特點均可應用於本發明之各種可行態 樣上，且亦可用於任何可能之組合中。 本說明者及申請專利範圍中之用字，例如"包括 (comprise)’’、”含有（contain)"及此種意涵相同但字面不同 的其他字眼，例如’’含（c 〇 m p r i s i n g ) ”含有（c 〇 m p r i s e s ) ’’等 之意義係指’’包括但不限於（including but not limited to)" ，且並非不包括其他的組件（components)、體物（integers) 、部分品（moieties)、增添物（additives)、或步驟等。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明電動馬達之部分橫向剖面圖。 1277269 第2圖爲本發明電動馬達之部分縱向剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 定子 2 外部轉子 3 內部轉子 4 集電器型電流分佈器 5 環形磁性導體 6 永久磁鐵 7 電fe鐵 8 電fe鐵 9 電流集電器 10 導電流板 11 電線 12 介質間隙 13 軸徑 14 殼體 15 電磁磁通

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Claims (1)

1277269 十、申請專利範圍： 第9 3 1 2 6 4 5 6號「電動馬達」專利案 (2006年10月修正） 1. 一種主要用於運輸車輛之電動馬達，包括： 具有一環形磁性導體之一定子，該一磁性導體具有 一外部與一內部周圍表面以及一軸徑，一第1組複數個 永久磁鐵係採對稱式並以交變極性方式圍繞該磁性導體 之外部周圍表面配置，及一第2組複數個永久磁鐵亦採 對稱式並亦以交變極性方式圍繞該磁性導體之內部周圍鲁 表面配置’該第1及第2組之複數個永久磁鐵係以成對 之方式作配置，且以相反之極性在通過環形磁性導體之 厚度方向上彼此相面對； 由第1與第2部分組成之一轉子，第1部分係繞著 該定子而作爲外部，第2部分則作爲內部並位在定子之 內側，各該部分在面對定子永久磁鐵處均分別裝載有相 等數量之電磁鐵，且該兩部分具有以定子之環形磁性導 體的軸徑爲軸徑之一共同幾何性軸徑； ^ 一集電器型電流分佈器’具有複數個導電流板片， 係位在附近並以介質間隙作分隔，該等板片可連接於一 直流電源俾具有交變的極性；及 複數個電流集電器，彼等被固定設置可接觸集電器 型電流分佈器之該等板片’此等電流集電器可連接於定 子上電磁鐵的繞組。 2 .如申請專利範圍第1項之電動馬達，其中轉子兩個部分 1277269 之複數個電磁鐵彼此相對間係位在同軸上，且該等之繞 組係對應於電流集電器而作成對式的連接，集電器型電 流分佈器之電流導流板的數量係相等於定子之永久磁鐵 的成對數量，且該等板片間之介質間隙的複數個軸線係 沿定子永久磁鐵的複數個軸線進行對正。 3 .如申請專利範圍第1項之電動馬達，其中該等電流集電 器固設在內部轉子部分之方式爲，該等電流集電器可被 設置成繞著相對於集電器型電流分佈器之周圍。 4 .如申請專利範圍第2項之電動馬達，其中該等電流集電 鲁 器固設在內部轉子部分之方式爲，該等電流集電器可被 設置成繞著相對於集電器型電流分佈器之周圍。 5 .如申請專利範圍第1至第4項中任一項之電動馬達，其 中通過在該等導電流板間之多數介質間隙的多數軸線沿 著定子之永久磁鐵的軸線予以對正。

-2- 1277269 七、指定代表圖： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： _ (一） 本案指定代表圖為：第（1 ) (二) 本代表圖之元件符號簡單說明 1 定子 2 外部轉子 3 內部轉子 4 集電器 5 環形磁導體 6 永久磁鐵 7 轉子運行電磁鐵 8 轉子運行電磁鐵 9 電流集電器 10 導電流板 11 電線 12 介質間隙 13 軸徑 14 殼體 15 電磁磁通 -4-