TWI306324B - Rotary electrical machine - Google Patents

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TWI306324B
TWI306324B TW094132878A TW94132878A TWI306324B TW I306324 B TWI306324 B TW I306324B TW 094132878 A TW094132878 A TW 094132878A TW 94132878 A TW94132878 A TW 94132878A TW I306324 B TWI306324 B TW I306324B
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Haruyoshi Hino
Keiko Murota
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Yamaha Motor Co Ltd
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Description

1306324 九、發明說明： f發明所屬之技術領域】 本發明係與小型旋轉電機㈣，其係在不❹流向線圈 之電士於減弱激磁控制的狀態下’把從高扭矩低轉 扭矩南轉速之寬廣運轉區域，以高效率且簡易方式進行々 制者。 工 【先前技術】 先刖’在電動機車等之驅動源或其他一般電動 二：為徑向氣隙型旋轉電機使用之徑向氣隙型電動馬達 …下構造··轉子之輛（轉子側輛）與定子之輛（定子侧 &目互對向，且其對向面係與旋轉轴平行；而該轉子 之軛係具有受其軸承所支持之旋轉軸者。 此外，在轉子側輛之對向面上，在其圓筒狀之内壁 =方向係配設有複數個激磁用磁鐵；在定子側輕之對向 轉t側輛之圓筒狀的對向面呈對向方式，配置 名土 /久射狀之複數個齒部。再去，卜 ' 著線圈。 s -述複數個齒部係捲繞 亦即’在徑向氣隙型電動馬遠 相互的對向面係與旋轉轴呈平行，且用磁鐵與齒部之 沿著旋轉軸形成圓筒狀。亦即，如：二向面間之氣隙係 示，氣隙係從旋轉軸往輕射方向形成二°孔隙型之名稱所 此外，在徑向氣隙型電動馬達 馬達：與上述者相反，其定子側“ 有如下形式之電動 側軛係形成圓柱狀且配置於定圓筒狀，而轉子 軛之圓筒内。在此形式 105164.doc 1306324 之電動馬達方φ，已有如下之電動馬達被研發出來：為了 ρ方止頓轉並同時實現高速旋轉時之低扭矩化，而在定子側 軛之疋子鐵心的突端部、及轉子側軛之永久磁鐵構件的對 向面之f曰1，《料由透磁部與非透磁部交互配置所形成之 圓筒構件。（譬如，參考專利文獻1)
再者’在同樣把定子側概形成圓筒狀'轉子側概呈圓柱 狀且配置於定子側輛之圓筒内的電動馬達方面，亦有如下 電動=達被研發出來：&了減少高速旋轉時之定子鍵交磁 束’定子側輛之定子鐵心係包含：圓筒狀體鐵心、及在該 圓筒狀體之鐵心内進退之棒狀體鐵心；使棒狀體鐵心對: 圓筒狀體鐵心周圍捲繞之線圈’往定子側軛之半徑方向移 動。（譬如，參考專利文獻2) 向氣隙型旋轉電機亦受到矚目 :該轴向氣隙型旋轉電機方面，譬如有轴向氣隙型電動 =其係：圓板狀之轉子側辆與圓板狀之定子側輛係互 m該轉子側輛係具有受其轴承所支持之 轴者，而該定子側㈣以其旋轉轴之轴線為中心者。 邛此:卜’在轉子側軛之對向面上，沿著其圓板狀之周邊 側二:Γ::用：鐵係呈圓形(或圓環狀)配設;在定子 呈略圓L ’沿者其圓板狀之周邊部，複數個齒部係 ^狀配狄。再者，在激磁用磁鐵與齒部之 二形成氣ι·且該對向面係形成與旋轉軸直交 J疋轉轴垂直）之面。亦即’如轴向氣隙型之名稱 I05I64.doc 1306324 示對向面間之氣隙係沿旋轉轴方向（即軸方向）形成。 、、上述車由向氣隙型電動馬達，在使其輸出特性為可變之方 、係以如下方法為一般所熟知：使轉子（配設有激磁 用磁鐵之轉子側軛)及與之呈對向配置之定子(配設於定子 側椀之線圈捲繞鐵心)中之任何—個，往旋轉方向位移， 來控制轉子與定子間之距離；藉由此方式，把流動於激磁 用磁鐵與線圈捲繞鐵心間之磁束量進行增減控制。
[專利文獻Π特開2__261988號公報（[摘要]、陣5]、圖 [專利文獻2]特開2004_166369號公報（[摘要]、 [〇〇2〇]〜[0023]、圖 1、圖3) (發明所欲解決之問題） 二!二μ前技術之結構，係導致裝置整體體積變 “ ’械性磨損之結構。換言之，即使存在著徑向氣 構；之結構應儘量維持較細形狀、軸向氣隙型馬達結 到;：里::::較薄形狀之需求’但上述需求迄今仍無法得 改善:餘：在編助於扭矩之電流方面，仍有極大 有鑒於上述先前技術上之實際情況 供-種旋轉電機，其係:把與轉子呈對向::置 =為提 分割為2個部位，使分割之2個部位之任一方：子至少 把他方部位對該固定之部位 °位固定’ 丄, 位得子之旋轉方向 由此方式，大幅度改變磁束流之流動；亦即…’精 部的旋轉（移動），來實施激磁控制。 疋子之基 105164.doc 1306324 【發明内容】 以下敍述與本發明有關之旋轉電機之構造。 首先，第一發明之旋轉電機具有：轉子，其係以旋轉軸 為中心進行旋轉者；及定子，其係與該轉子對向配置者； 上述轉子或上述定子之任一者係在上述轉子與上述定子對 向之方向，至少被分割為2個部位，且該被分割之2個部位 之任一方之部位對他方之部位，往上述轉子之旋轉方向或 反轉方向移動，使形成上述第一部位及上述第二部位之間 之磁阻的間隙可變地構成。 在該旋轉電機中，譬如以上述—方之部位對於上述他方 之部位的移動，係特定角度内之往返移動之方式所構成。 又：該旋轉電機’亦可構成如下：譬如上述—方之部位 及上述他方之部位為定子；上述他方之部位為第一定子鐵 心’其具備複數個第一齒部’其係對上述轉子，使一方之 向’並在側面周圍施有繞線者；上述一方之部位為 :疋子鐵心’其具備複數個第二齒部，其係在與上述第 對向配置者。轉子之㈣反側端面使-方之端部 的1匕=況:譬如以上述一方之部位對於上述他方之部位 方式所構成。 兩側之弟—齒部的爽角之 又’該旋轉電機，譬如亦可構成如Ύ 及上述他方之部位為轉4方之4位 其具備複數個第—磁性體係第轉子 則生體其係對上述定子，使-方之端 105164.doc 1306324 面對向者；上述-方之部位係第二轉子，其具備複數個第 二磁性體，其係在與上述第一磁性體之對向於上述定子之 端面相反側端面使一方之端部對向配置者。 此—情況’譬如以上述—方 的旋轉角’係小於上述等於左 角之方式所構成。 之部位對於上述他方之部位 右兩側之第二之磁性體的夾
之旋轉電機係具有：轉子，其係具有以 :轉轴為中心進行旋轉之圓環部者；帛—定子鐵心， 備複數個第一齒部，复#星 ” 述圓"κ Ί、有如下部位者：對該轉子之上 側同μη &面對向配置，且在除兩端面以外的 齒部…… 第-疋子鐵心’其具備複數個第二 上述鏟工+ 鐵之上边弟一齒部之對向於 上連轉子之端面相反 if笛6 ^面使—方之端部對向配置者；上 述第二定子鐵心係往卜、+.絲7 W直t，上 動。 、a轉子之旋轉方向或反轉方向移 上述第二定子鐵心，疑 向移動之方式所構 反轉方向移動， I 4 4轉子之旋轉方向或 于任上述轉子之轴方 述-方之端部對向：=具備在與上述第二齒部之上 設部之方式所構成。 _於上述第二齒部之側面之突 於該旋轉電機中，譬 之上述圓環部對向的戚而 丈第—齒部之與前述轉子 及周面無繞線之部位所"下方，係分成周面有繞線之部位 斤形成；而上述第二齒部係與 105164.doc -J0- 13〇6324 :=面有繞線之部位對應的#部及與上述第-齒部 周面無、，堯線之部位對應的齒部。 此外’上述轉子與上述第一齒部之對向面 形成傾斜狀，以描L 3如以刀別 内側較厚、a 之對向面係上述旋轉軸方向之 ^ 卜側較薄之方式構成亦可。 接者’第三發明之旋轉電機係具有 :::轉:Γ™㈣-一=備複 述轉：，：:方::在該轉子之上述圓筒狀之内侧，對上 面周圍施有繞線者，。兩缒面以外的側 齒部，1俜在I -疋1线心’其具備複數個第二 上述轉;=:定子鐵心之上述第-齒部之對向於 述第 目_端面使—方之端部對向配置者。上 動子鐵"係往上述轉子之旋轉方向或反轉方向移 再者第四發明之旋轉電機係呈右.n 4 子，其細走轉軸為中心進旋轉·：圓筒狀之轉 具備複數個第-齒部，其係子鐵心，其 上述轉子，使轉子之輕射方向外側’對 側面周圍施有繞線且在除兩端面以外的 二齒部’其係在與該第一定子二具備複數個第 於上述轉子之端面相反側端面使_方==—齒部之對向 將他方之端部保持於保持 1向配置，且 上述轉子之旋轉方向或反轉方向移：述第二…心係往 在上述第二、第三或第 ，譬如以在 乃之方疋轉電機中 105164.doc -11 · 1306324 土述第二齒部正對於上述第一齒部之位置時，上述第一齒 κ、正對之上述第二齒部間之磁阻比上述第一齒部與鄰接 於該第-齒部之其他第一齒部間之磁阻小；且當上述第二 =部移動到上述第一齒部與鄰接於該第一齒部之其他第一 =之正中間位置時，經由上述第二齒部之上述第一齒部 二p接於該第一齒部之其他第—齒部間之磁阻比上述第一 =與鄰接於該第一齒部之其他第一齒部間之磁阻大之方 式所構成。 :月况’上述磁阻譬如以由上述第一齒部與鄰接於該 第—#部之其他第一齒部間之距 it f ^ pa 或上述第一齒部與上 边第間之距離所調節之方式所構成。 此外，在上述第二、楚：r & 備蒋叙μ —帛二或第四旋轉電機中，譬如以具 轉=力傳達機構，其係使上述第二定子鐵心往上述 讀方向歧轉方向移動者；又 疋子鐵心對於上述第一定 弟一 方疋轉方向或反轉方向之特定角 轉子之 成；又，毯如以上^ & 的< 返移動之方式所構 的移動，二=子鐵心對於上述第-定子鐵心 式所構成:又轉移… 體模製所構成；又，譬如複數個上述繞線係-構件係一體模製所構成。 ω ° 上述保持 (發明之效果） 本發明提供一種具備如下機構之堅 機，該機構係在不使整體體積變大、不^之灰轉電 曰加機械性磨損、 105l64.doc ^06324 …、須具備變速考 下，… 耗費無助於扭矩之電力的狀況 下使輸出特性成為可變者。 【實施方式】 :下’參考圖示，針對本發明之實施型態作說明。 本發明之旋轉電機的電動機車） 圖1係内建與本菸 向型態有關之旋轉電機（轴 圖’_ ’’、、達）之裝置之—例（電動機車）之侧面圖。如 J :例之電動機車1在其車體前方上部係具備車頭 柱2 ’在该車頭柱2内，俜插 係插通者可自由旋轉之用於改變車 體方向的方向操縱軸(未圖示）。 在該方向操縱軸之上端，係安裝著方向柱支持部4,而 :、係固定著方向柱3者。在上述方向柱3之兩端，係安裝著 柄5。又，在« 1之未顯現之右側（圖1紙面下方）的握柄係 可自由轉動之節流握柄。 又’從車頭柱2之下端往下方，係安裝有左右一對之前 又柱6。其係挟持著前車軸8 ;該前車軸8係把前輪7作軸支 撐’在緩衝懸吊於該前又柱6之下端的狀態下，使之可自 由旋轉。 在上述方向柱支持部4方面，在方向柱3之前方，係配置 有儀表9 ’在儀表9之下方係配設有頭燈11 ; &外，在該頭 、丘11之兩側方’係分別設置有前方向燈右側之前方向 燈12，因隱藏於紙面下方故無法在圖i顯示）。 從車頭柱2往車體後方係延設著左右一對之車體框架 13 ’從侧面觀察其係呈略L字形。該車體框架㈣呈圓管 105164.doc -13- 1306324 中心軸線BO為中 圓形。 心之逆向C字形狀 亦即’呈部份殘缺的 定子39係在其定子側軛46，沿圓周 數量的略矩形之齒部裝設孔；且。^形成3之倍數之 (在圖3中為朝堪$ + y 備如下齒部47 :其下部 甲為朝紙面之側端部)往上述 固設，並；儿宕工办,Α 丨衮叹孔插入’進仃 X心疋子側軛46之圓周方向， ^ 向間距）作排列。 以—疋間隔（圓周方 菌邵47係由鋼板之叠 纸面夕车取其上端面（在圖3中為 紙面之手刖側面）係對轉子3 43之之激磁用磁鐵42，在旋轉軸 之轴方向，以特定之間隙，呈對向配置。 又’圓周方向間距係指， 伤·知 各線之間的角度，該線 1糸’把上端面之中 , 中 從該中心沿上端面，與軸承37a、 之中心轴線B 0連結而成去.而u山 成者，而上端面係各鄰接之齒部 之與激磁用磁鐵42之對向面。 如上所述，定子側輛46之形狀，係以軸承37a、37b之中 心軸物為中心的部份殘缺之圓形，因此，上述3之倍數 之=量的齒部47的排列，亦沿部份殘缺之圓形進行排列； 而定子側軛46係把上述齒部47作固定及保持者。基於此 因與作正圓狀排列之情形相較，係欠缺與圓之殘缺部對 應之3相量(U相、V相、〜相)的3個齒部。以下，把上述圓 之殘缺部稱為齒部欠缺部位48。 此外，定子39係具備：線圈49(參考圖2)，其係捲繞於 各齒部47者；模製部5 I，其係把各齒部47及線圈49以樹脂 等進行模製，一體化而成者；及複數個&緣52,其係形成 105164.d〇i 1306324 此外，在各插入孔5 8方面， 側之内#丨rft Uh ^ λ- 子侧軛46之外周面46a ::側面—作放射狀貫通設置有縫隙59 枯杯 他間的鋼板部份切斷而形成， 使插入孔58與定子側軛46之外側連通。 二 =側輕46,齒部47係依序配置於齒部欠缺部位伽 、：如上述般，齒部47係被施加2極3相之交變電 =、以U相、V相、軸3個為一組者。在轉子％，係以特 疋之配置間隔’配設有偶數個激磁用磁鐵42，而其係具有 :極與s極之極對者；而該特定之配置間隔係與3個i组之齒 部47之配置間隔對應者。 、田…、，如刖述般，激磁用磁鐵42亦可由n極與§極交互 磁化之-個磁鐵所構成，而該雜與§極係由 之同-面之圓，，被永久分極之介電體部位所形成广 亦即，在配置上，譬如，針對6個齒部47之配置間隔 二，係經常對向存在著4個具有〗極對的激磁用磁鐵U ;或 疋，經常對向存在著i個具有4極對的激磁用磁鐵U。此 外，針對9個齒部47之配置間隔内，係經常對向存在著6個 具有1極對的激磁用磁鐵42 ;或是，經常對向存在著i個具 有6極對的激磁用磁鐵42。 又，在圖4中，齒部47係配設著丨5個；其係為了配置圖3 所示編碼器基板5 5 ,而從原本由1 8個齒部47所構成之定子 刪除3個齒部47而成者。 因此’在構造上，針對該1 5個齒部4 7之配置間隔内（含 刪除之3個部位），無論使用偶數個激磁用磁鐵42或使用1 105164.doc -20- 1306324 個激磁用磁鐵 ^係經常對向存在著12極對的磁極。（軸， 氣型電動馬達之驅動原理） 、下針對軸向氣隙型電動馬達之驅動原理作說明。 田圖5(a)〜(f)係轴向氣隙型電動馬達之驅動原理之說明 圖在圖5(a)中，箭頭a係指轉子^之旋轉方向；箭頭匕係 指磁束之综人'、 ’ 口万向’其中，係以N極之激磁用磁鐵42(以下 簡稱磁鐵42)所發出之磁束之方向為正，以S極之磁鐵42所 兹束之方向為負。然而，磁束之方向並非全如箭頭 般句朝正下方’亦有朝斜下方的情形’但箭頭b係意味 耆，整體為朝下之方向。 又，圖5(a)之箭頭c係指磁束之綜合方向，其中，係以N 極性之磁束方向為正，以8極性之磁束方向為負；而該磁 束係藉由對捲繞於定子39之各齒部47的線圈49通電所產 生，且以鐵心材-齒部47(47u、47v、47w)-進行勵磁者。然 而，磁束之方向並非全如箭頭c般均朝正上方，亦有朝斜 上方的情形’但箭頭c係意味著，整體為朝上之方向。 又’在圖5(a)〜(f)中’ u相之齒部47係以47u表示；V相之 齒部47係以47v表示、W相之齒部47係以47w表示。 圖5(a)係顯示如下狀態：n極之磁鐵42係位於u相之齒部 47u的正上方，S極之磁鐵42係位於V相之齒部47v與W相之 齒部47w之中間位置。 在此狀態下，往U相之齒部47u之線圈49的電流係被切 斷’齒部47u方面之磁束為0，僅有來自N極之磁鐵42的磁 束流入齒部47u内。 105164.doc •21 - 1306324 V相之齒部47v之線圈49係流入產生S極性之磁束的電 流，此S極性之磁束係藉由齒部47v進行勵磁。接著，藉由 被勵磁後之齒部4 7 v之S極性之磁束，使同一極性之S極之 磁鐵42被往箭頭a方向排斥。 另一方面，W相之齒部47w之線圈49係流入產生N極性之 磁束的電流，此N極性之磁束係藉由齒部4 7 w進行勵磁。 接著，藉由被勵磁後之齒部47w之N極性之磁束，使相反 極性之S極之磁鐵42被往箭頭a方向吸引。 藉由往箭頭a方向之扭矩，轉子38係往箭頭a方向轉動， 呈現圖5(b)之狀態；而該扭矩係藉由上述排斥力與吸引力 所產生者。亦即，N極之磁鐵42係位於U相之齒部47u與V 相之齒部47v的中間位置，S極之磁鐵42係位於W相之齒部 47w的正上方。 在此狀態下，在U相之齒部47u之線圈49方面係變換電流 之流向，產生N極性之磁束，此N極性之磁束係藉由齒部 4 7 u進行勵磁；並藉由被勵磁後之n極性之磁束，把同一極 性之N極之磁鐵42往箭頭a方向排斥。 另一方面，在V相之齒部47v之線圈49方面係變換電流之 流向’產生S極性之磁束，此S極性之磁束係藉由齒部4 7 v 進行勵磁；並藉由被勵磁後之S極性之磁束，把相反極性 之N極之磁鐵4 2往箭頭a方向吸引。 再者’在此狀態下，往W相之齒部47w之線圈49的電流 係被切斷，齒部47w方面之磁束為〇，僅有來自S極之磁鐵 42的磁束流入齒部47w内。 105164.doc -22- 1306324 接著，在此一情況下，亦藉由往箭頭a方向之扭矩，轉 子38係往箭頭3方向轉動’呈現圖5⑷之狀態；而該扭矩係 藉由上述排斥力與吸引力所產生者。此狀態之齒部叼與磁 鐵42間的關係雖與圖5(a)之狀態相同，但齒部^之與^極 及S極之磁鐵42的對應關係，係各往箭頭&方向偏移一個。 亦即，N極之磁鐵42位於V相之齒部47v的正上方’ 3極 之磁鐵42係位於W相之齒部47W、及鄰接之3相}組中之1；相 之齒部4 7 u的中間位置。 在此圖5(c)狀態下，齒部47v '齒部47w及鄰接之齒部 47u的電流及線圈49所產生之磁束之極性，係與在圖5(a)狀 態下，3相1組之齒部47u、齒部47v及鄰接之齒部47w的電 流及線圈49所產生之磁束之極性相同。 亦即，此一情況下，亦產生往箭頭a方向之扭矩，而該 扭矩係藉由排斥力與吸引力所產生者。藉由該扭矩，轉子 38係往箭頭a方向轉動’呈現圖5(d)之狀態。此狀態之齒部 47與磁鐵42間的關係雖與圖5(b)之狀態相同，但在此情 況’齒部47之與N極及S極之磁鐵42的對應關係，係各往箭 頭a方向偏移一個。 亦即’ N極之磁鐵42係位於V相之齒部47v及W相之啬部 47w的中間位置’ s極之磁鐵42係位於鄰接之3相1組中之u 相之齒部47u的正上方。 在此圖5(d)狀態下，齒部47v、齒部47w及鄰接之齒部 47u的電流及線圈49所產生之磁束之極性，係與在圖5(b)狀 悲'下’ 3相1組之齒部4 7 u、齒部4 7 v及齒部4 7 w的電流及線 105164.doc -23 - 1306324 圈49所產生之磁束之極性相同。 以下，以同樣方式，變遷為圖5(e)之狀態，接著更變遷 為圖5(f)之狀態，N極之磁鐵42係位於W相之齒部47w及鄰 接之3相1組中之U相之齒部47u的中間位置，圖5(a)之左所 示3相1組之U相之齒部47u ' V相之齒部47v及W相之齒部 47γ、和2個1對之N極磁鐵42及S極磁鐵42間之驅動關係結 束。 接著’持續如圖5(a)所示，圖左所示3相1組之U相之齒 部47u、V相之齒部47v及W相之齒部47w，和2個1對之N極 磁鐵42及S極磁鐵42間的驅動關係，係如圖5(a)〜(f)般開 始；而上述2個1對之N極磁鐵42及S極磁鐵42係鄰接於已結 束上述驅動關係之2個1對之N極磁鐵42及S極磁鐵42之旋轉 方向上游側者。 再者’在圖5(a)〜(f)方面’係將磁鐵42與齒部47間之位 置關係以容易理解方式分成6段作說明；但實際上，對線 圈49所施加電流，係呈正弦弧之電流以特定之相位差依序 對呈2極3相1組之鄰接的3個齒部47進行施加；由於轉子3 8 側之磁鐵42進行旋轉，故該通電在線圈杓所產生之磁束之 方向、大小會產生變化。 此外’在貫際之排列方面，磁鐵42的N極與s極之間 隔’可此比圖5(a)〜(f)所示之情形更加靠近，可能有丨個齒 邛47検跨N極磁鐵42與S極磁鐵42，與之呈對向的情形發 再者使用由複數個極對所形成之1個磁鐵，以取代 偶數個磁鐵42的情形時，則N極與s極之間無間隔呈接觸狀 105164.doc ‘24- 1306324 箭頭E所示，從圖之上方觀察，電流係往反時鐘方向流 動，如此一來，在線圈49内產生且藉由齒部47所勵磁之磁 束，係按箭頭G4所示方向流動，與在N極磁鐵42及3極磁 鐵42間流動之磁束形成交錯。在此一情況下，n極磁鐵42 被排斥，s極磁鐵42被吸引，在轉子38產生往箭頭a方向之 扭矩。 在圖6中，磁鐵42之對齒部47的位置產生交替’當左之 #磁鐵42變為_、右之磁鐵變為S時，流向齒部47之電流的 方向，變為箭頭E之相反方向；亦即，從圖之上方觀察， 變化為順時鐘方向。 然而，採取上述基本結構之電動馬達，在旋轉速度上， ^因其結構而產生限制，到達-定界限後，旋轉力即無法 提=為了產生圖i所示機車之足可用於行走的扭矩，如 換算為電動機車之速度時，速度之極限約為每小時2〇 h 左右。但其仍會因輪胎直徑、驅動系齒輪比、馬達規格等 而有所不同，此點無庸置疑。 >、圊係通常之電動馬達之旋轉速度有一定極限之原理的 次月圖。圖7所示狀態係顯示，圖5(c)所示N極磁鐵42、V 相之齒部47v及其近旁之位置狀態。 又，在圖7中，僅顯示v相之齒部47v之線圈49，但省略 f他齒部之線圈的圖*。如在圖5所述，當磁鐵42來到齒 °M7V之正上方時’線圈49係處於未被施加電流的狀態。 >在圖7中’轉子38、定子39、及齒部47(47U、47v、47w) ^幻生磁性材，由於磁鐵42與齒部47之對向面間之間隔d 105164.doc -26- 1306324 ^疋轉力（亦即，#高扭矩低速旋轉移向低扭矩高速旋轉） 之手段，係以減弱激磁控制之方法為一般所熟知。 圖鴂減弱激磁控制之方法之模式圖。如在圖7所述，當 N極磁鐵42(S極磁鐵42的情形亦同）來到齒部〇之正上方 時，線圈49係未被施加電流，在此狀態下，當轉扣之旋 轉提高時’該旋轉會遭遇極大阻力。 然而，如圖所示，當N極磁鐵42來到齒部〇之正上方 時，對'線圈49往箭頭E所示方向（s極磁鐵42的情形為相反 方向）’施加適度之電流，藉由此方式，在齒部47往箭頭 以所示方向（S極磁鐵42的情形為相反方向）產生鄕性之磁 束。 /線圈所產生之磁束係發揮如下作用：把從N極磁鐵Ο 對齒部4 7往箭頭G 2所示方向發出的N極性之磁束進行減 弱亦即，由於發揮減弱圖7所示磁束流61及62的作用， 故磁阻亦以同等份量減小，旋轉力因而變大。亦即，可獲 得低扭矩高速旋轉。 此減弱激磁控制之方法係··在電流為0之定時之際，朝 把電磁鐵42往線圈發出之磁束減弱之方向，在旋轉驅動用 (扭矩產生用）電流上加上產生磁束之新電流，施加於線 圈，而該新電流之相位係比交變電流之相位更偏移者，而 忒乂 電流係當圖5所示電磁鐵42來到齒部47之正上方 時，在電流為〇之定時之際，施加於U相、v相、w相之3相 齒部47者。亦即，施加與旋轉扭矩本身無關之新電流。 此外為了使上述電動馬達獲得低扭矩高速旋轉，可採 105164.doc -28- 1306324 與圖2及圖4之基本構造所示之轉子38為同—構造。 亦即，在圖1〇中，轉子71 '旋轉軸72、轉子側輛73、圓 環部74 '斜錐部75、第一圓筒部76、圓環部77、第二圓筒 部78、及激磁用磁鐵79，係與圖2及圖4所示之轉子38、: 轉軸41e、轉子側軛41、圓環部41a、斜錐部41b、第—圓 筒部4lc、圓環部4ld、第二圓筒部（旋轉轴M3、及激磁用 磁鐵4 2相同。
對轉子71(更詳細而言’係對配置有複數個激則磁鐵 79之面），定子（stator)88係呈對向配置。定子以係分成第 —定子83及第二定子87二個部位。 第一定子83具備第4子鐵心8G，其係具有以保持構件 (未圖示）所保持之複數個第一齒部81者。第一齒部81係使 一方之端面81a與旋轉軸72之軸方向呈對向配置。在上述 第-齒部81上’在兩端面(81a、m)以外之側面周圍係 施有繞線82。 又，上述第一齒部81之與轉子71呈對向之端面“a，係 比相反侧之端面Slb形成得更大。如此一來，鄰接之第— 齒部：與“之間的間隙，在與轉子71呈對向之端面⑴側 係較窄，而在相反側之端面81b側則較寬。 一 ^該繞線82狀態之複數個第一窗部81，係與繞線82作 一體模製，整體形狀形成圓環狀之第一定子83。又，扭矩 產生用驅動電流之控制’係採取與圖5所說明之相同方 亦即，藉由未實施減弱激磁控制之基本驅動方法的電 *控制’來對此電動馬達實施扭矩產生控制；而該電流係 105164.doc -30· 1306324 位置時的低扭矩高速旋轉狀態。 又’圖13⑷係顯示如下狀態：轉子？}之第^個磁鐵顶係 與定子側之第~中 叱子83之第i個第一齒部81i呈正對，且定 子側之第二定子8 7夕势 〇 . 之弟1個第二齒部84i對該第一齒部81i係 呈正對狀態；亦即，係顯示與圖12⑷相同的狀態。
一又’圖13(b)係顯示如下狀態：轉子71之磁鐵79i與第一 定子83之第一齒部8Η的位置關係不變，而第二定子”之 第二齒部84i位於第—定子Μ之第—齒㈣〗㈣出之正中 門位置’亦即’係顯示與圖12(。)相同的狀態。 在圖13(a)中，轉子71中之轉子侧軛乃的圓環部μ、第一 定子83之第一齒部81(81M、8u、s】i + i)、第二定子π之 第二齒部84(841]、84j、84叫及保持構件85係具有強透 磁性；磁鐵79(79M、79i、79i+1)與第一齒部“之對向面 間之磁阻h、及上述第一齒部81與第二齒部84之對向面間 之磁阻k，由於距離相當接近，因此很低。 又’如前所述，第一齒部81之與轉子71呈對向之端面 81a’係比其他端面81b形成得更大；因此，在鄰接之第一 齒部以方面’在與轉子71呈對向之端面…之間，係形成 比其他端面間之磁阻微小許多之磁阻卜此』係比與上述轉 子71間的磁阻h更大《亦即，上述磁阻係具有「h〜k<j」之 基於此因，在磁鐵79i(作為N極）及鄰接之磁鐵乃“〗（作 為S極）間所形成之磁束，幾乎無㈣透磁阻』，而穿透磁阻 h、第一齒部sn、磁阻k、第二齒部8心、保持構件85、第 105164.doc -34- 1306324 一齒部84i-l、磁阻k、第一齒部81i-l、磁阻h、及圓環部 7 4形成強力之磁束流9 8 a。 再者’在磁鐵79i(N極）及其他鄰接之磁鐵79i+l(S極）間 所形成之磁束’亦幾乎無法穿透磁阻j，而穿透磁阻h、第 一齒部81i、磁阻k、第二齒部84i+l、保持構件85、第二齒 部84H1、磁阻k '第一齒部81i+l、磁阻h、及圓環部74 , 形成強力之磁束流98b。
上述現象’非僅磁鐵79i為N極之磁鐵的情形，如為8極 之磁鐵的情形，除了磁束流之方向相反外，亦形成流向相 互關連之磁鐵79、第一齒部8丨、第二齒部84、保持構件 85 '圓環部74的強力磁束流，此點仍相同。 冉者，該強力之磁束流係形 ' ^ ^ ”’产’可人了'月尺，富電 動馬達70從高扭矩低速旋#變遷為低扭矩高速旋轉時，祀 快就會面臨極限，此點已如前所述…為了延長該極限 點’可採取減弱激磁控制方法，此點亦如前所述。 般然在本例中，如在圖"及圖12⑷、⑻、⑷所說明 弟一齒部84係可從與第一齒部81呈正對之基 Π::”81與81之正中間位置之最大移動位置為 今角度内，沿著轉子71之箭頭a所示旋轉方^ 行回動（往返移動）。 W方向進 見在，叙设使第二齒部84從圖13⑷所示之基 進行旋動到圖柳)所示之最大移動位置為止。置= 一齒部81盘筮& 寻，在第
…間之對向部，係形成比正對時之V 更大的。異^ -1-A A-A- 了寻之k :第二齒部84係以比保持構件85更突 105164.doc -35· 1306324 設之形狀進行配置’因此’在第一 *部81與保持構件 間’係形成比與第二齒部84間之m更大的η。 亦即，上述者係具有「m<n」的關係。相對於^，可把〇力 以忽視，因此，如圖13(b)所示狀態’當第二齒部84移巴動： 第一齒部81及與之鄰接的其他第一齒部81間之正中間位置 時，，第二齒部與第一定子之端面81a的相反側端面之間 所形成之磁阻即為m ;而端面81a係與轉子71呈對向者。 此外，如前所述，第-定子81之與轉子71呈對向之端面 81a係比其他之端面81b形成得更大，因此，在鄰接之第一 齒部si之間方面，在與轉子71呈對向之端面…之間所形 成之磁阻j，係極微小，在圖13(b)所示狀態下，其與上述 磁阻m間係形成「j<2m」之關係。 “ 亦即’所獲付的結果為：磁阻』比磁阻扪更小。而磁阻』 係：在第一齒部81之與轉子71呈對向之端面8ia、及與第 -齒部81鄰接之其他第一齒部以之與轉子”呈對向之端面 8 la之間所形成的距離；而磁阻瓜係：在第二窗部及第一齒 部的端面81a之相反側端面川之間所形成的最短距離，而 端面81a係與轉子7][呈對向者。 接著，在形成該狀態（亦即，各構件間之磁阻形成厂 j n」之關係）的情況下’如圖13(b)所示，磁鐵79i(N 極）與其他鄰接之磁鐵79i_i(雄）之間所形成之磁束，由於 磁阻m及磁阻n的緣故，並不會從第—齒部81^向第二齒 狼!或保持構件85 ’而形成僅穿透第一齒部…、磁阻 J、第一童部81卜卜及圓環部74之弱磁束流99a。 105I64.doc -36- 1306324 再者，磁鐵79i(N極）與其他鄰接之磁鐵79丨+1(8極）之間 所形成之磁束，由於磁阻m及磁阻n的緣故，亦不會從第一 齒部81i流向第二齒部84i + 1或保持構件85，而形成僅穿透 第一齒部8Π、磁阻j、第一齒部81i+1、及圓環部74之弱磁 束流99b。 如此一來，來自磁鐵79之磁束並不橫斷第—齒部8丨之繞
線82(未圖示），由於消除了轉子”之往旋轉方向之磁阻， 故可實現高速旋轉；而該磁阻係此磁束橫斷繞線82所產生 者。 同樣的’來自磁鐵79之磁束幾乎不流入第一齒部Η的繞 線鐵^ 因此’在已被繞線82通電之第—齒部8】與磁鐵 79之間所產生之往轉子71的扭矩，係呈現降低；亦即，達 成低扭矩高速旋轉。 如上所述H部係僅在與第—齒部之正對位置、及 到鄰接之第一齒部為止之Φ pq 理 巧止之甲間位置，進行往返移動，故可 使整體之構造精簡化。 在此，針對上述形成磁阻之空間，亦即，形成磁阻之氣 宗（圖13之j k m、„等）作說明。形成磁阻之氣隙係指， 在磁束流動路徑途中的空氣或盥办 — %人齊工軋同等之磁阻空間。接 者，斜對此形成磁阻之氣卩ψ丨 虱1承（以下簡稱氣隙）進一步作說 明。 〇 圍M(a)〜（e)係使2構件間 Ώ， 丨且產生變化之的接觸面積 及氣隙之差異的說明圖。通當 通吊，從磁鐵流出之磁束流，欲 >瓜動由磁性體所構成之2構件間 再仵間時，只要有—部份之磁束 105164.doc ‘37- 1306324 積B部份及縱剖面之面積D_B部份，相對地進行距離以及 2b之分隔移動。 此一情況下’在縱剖面之面積B部份呈現飽和之磁束 流’亦成為僅流入面積B=50S之磁束流，並經由摺接面 C2(面積C2=100S、B<C2)，流入磁性體1〇2。 亦即，在圖14(b)及圖14(c)中，磁阻並無變化。換言 之’在2個磁性體1 01及1 〇2之磁束流方向上，分隔之距離 • a、b或2a、2b的空間，即使距離有變化，磁阻卻無變化 (磁阻為不可變），故並非形成磁阻的空間^亦即，無法形 成氣隙。 接著’如圖l4(d)所示，假設2個磁性體1〇丨及1〇2進一步 在水平面之面積C部份相互摺接的狀態下，使縱剖面之面 積B部份及縱刳面之面積D-B部份，相對地進行距離3 5&及 3.5b之分隔移動。 此時’水平面之面積C部份為摺接面C3=25S ;亦即， ® B>C3。因此，磁束流1 03在摺接面C3呈現飽和，僅相當於 面積25S之量流入磁性體102側。 亦即，2個磁性體101及102間之磁阻，係當摺接面c之損 接面比磁性體1 〇 1之凸出部之縱剖面面積B為小時，才開妒 產生變化。換言之，磁阻係因2構件間之摺接面面積而變 化。 在圖14(c)到圖14(d)之磁阻變化，係根據摺接面(：之面積 變化（C2 — C3之變化）而定’而非根據2構件間之分隔距離 (2a及2b —3.5a及3.5b之變化）而定。換言之，2構件間變化 105164.doc -39· 1306324 之分隔距離3.5a及3.5b ’依然無法形成氣隙。 又，圖14(e)係顯示，2個磁性體1〇1及ι〇2係使縱剖面之 面積B部份及縱剖面之面積D-B部份，進行相對分隔為距 離5a及5b ’圖14(d)所示摺接面C3係完全被從摺接部份隔 離，僅分開距離C4。 如前所述’當2構件完全被氣隙所隔離時，磁束之磁束 流係流入最容易流入之處，亦即流入最窄的距離C4之處。 亦即，磁阻係在距離C4之部份產生，此距離以即磁阻氣 隙。換言之，磁阻係根據距離C4部份的距離變化而變化： 換言之，距離C4係使磁阻成為可變之氣隙。距離^及距 離Μ非使磁阻成為可變之空間；亦即，其並非㈣。在 本例中，作為氣隙進行說明者，係上述距離c4般的部份。 在本實施型態中，如上述般， ^ M ^ ^ 版疋子係至少分成2個部 ，曰，—方之部位，把他方之部位往轉子之方Λ 即，盥從Μ羊a迎 得于之方向（亦 向，二，：内流動之磁束流之方向呈直角的方 ^载K糸捲繞有繞線者）移動， 如此一央，π + 心成可變氣隙； 在不耗費有助於扭矩之電力 度改變旋餹番μ 〇 k況下，大幅 沒支奴轉電機之輸出特性。 圖⑷（b)係上述第—實 達之變形例（之—、A ^之軸向氣隙型電動馬 的主要部份之結構圖。 圖1 5 (a)係1旨+， .....如下狀態：與圖〗3(a)所示壯 一定子83之第—本* 下狀態相同之第 a w 口 MI與第二定子8 7之第_ 之狀態。本例夕结_ ~~ is(部8 4呈正對 一 弟二齒部84係在該狀態下，』面 頭e所示般，從楚 如圖之雙向箭 4 一歯部81往斜下方作分離移動。 305164.doc -40- 1306324 亦即，如圖15(b)所示，第二定子87係對第—定子^， 往與圖外之轉子71之旋轉方向呈平行的方向移動，同時亦 在與轉子71之旋轉方向呈垂直的方向移動。 、 因此，第-定子83之第一齒部81與第二定子 部84在與轉子71之旋 乐—齒 ㈣方向呈垂直的方向上的距離 圖15⑷所示距離ρ變化為同圖 Ρ，（Ρ，>Ρ)。 ^ β不之更大的距離 ^即1-齒部81與第二齒部84間之磁阻氣隙，係 3(b)的情形變得更大。藉由此 · 機之輸出特性。 了大‘度改錢轉電 圖16⑷〜⑷係第一實施型態之 形例(之二)的主要部份之結構圖。…電動馬達之變 圖：(a) (b)所不’本例之第_齒部⑽係在端面 ~第一㈤4 105之側面抵接之突 八 φ 第—齒部105之一方之端部呈對向者 如此一來，第一齒部104係禁止第 ⑻所示正對位置的更右方移動，亦即 位。 第二窗部1〇5之-古—^亥端面係與 •齒部105往比同圖 把正對位置進行定 又’同樣在本例中，在結構上 細，非但往與圖外之轉子7】-=對第-齒 移動’亦往與轉子7!之旋轉方向呈垂直：呈平，的方向 即，可從坌冰Λ 6方向移動。亦 弟—齒部81往斜下方作分離移動。 圖】6(c)係顯示’第二齒部〗〇5對第— 所示方向作水平移動；心 :，往箭頭f 頌不，第二齒部】〇5對第 305J64.d〇c -41 - 1306324 齒吾P 1 0 4，° τ .L 玉水平且垂直（亦即’往箭頭g所示方向），往 斜下方移動。 此—情ί兄5 结· . 弟—㈣部104與第二齒部105間之磁阻亦比圖 13(b)的情況變得更 于更大。猎由此方式，可大幅度改變旋轉電 機之輸出特性。 (與本發明之第_本 一只施4 I、有關之軸向氣隙型電動馬達 之構造與動作）
圖7⑷⑷係第二實施型態之軸向氣隙型電動馬達之主 要部份之結構圖。 士圖17⑷、（C)所示，在本例之第一齒部106方面，其與 轉子71之圓環部74呈對向之端部⑽」之下方，係分成： 附繞線。p位1 〇6_2 ,其係在周面具有繞線⑽者；及無繞線 部位106-3，其在周面無繞線者。 ..... 相對的，如圖17(b)、⑷所示，第二齒部ι〇8係分成：内 側齒部1 0 9，其传盘坌|，Λ, 係Μ弟齒部106之附繞線部位106-2對應 者；及外側齒部1 1 Λ /、仏，、第一齒部1 06之無繞線部位 106-3對應者。 第一回。卩108之上述内側齒部1〇9係配置於圓環狀之保持 構件m之内側(中心轴側）；外側齒部η〇係配置於保持構 件ill之外側且對應於鄰接之2個齒部1〇9之中間的位置。 如圖me)所示狀態係··第一齒部1〇6之附繞線部位1〇6_2 與第二齒部108之内側齒部109呈正對，與圖13⑷之情況相 同。此外’由於無繞線部位购與外 狀之配置部外側，呈交互配置，磁阻氣隙在各段： ]05] 64.doc -42- 1306324 故與磁束流幾乎無任何關聯。 相對的，圖17(d)所示狀態係：第一齒部1〇6之附繞線部 位106-2與第二齒部108之内側齒部1〇9的位置關係係與圖 13(b)之情況相同。此外，無繞線部位} 〇6_3與外側齒部j ^ 〇 係呈正對狀態。 亦即’激磁用磁鐵79之磁束係通過無繞線部位1〇6、3、 外側齒部110及保持構件lu而還流，幾乎不流到第一齒部 1〇6之附繞線部位106_2。亦即，比圖13〇)所示之例更強力 切斷附繞線部位1 06_2之磁束流。 又，在上述第一及第二實施型態中，無論轉子與定子之 對向面、或分割為2部位之定子間之對向面，都與轉子之 旋轉面呈平行（在圖中為水平）狀，但各部之對向面則不限 於上述型態。 圖18⑷、㈦係顯示無論轉子與定子之
為2部位之定+ „ +批人^ 4刀f J S之對向面都形成傾斜面之例之圖。 同圖（a)、（b)所示之例俜顯 和4、及第二齒和H·面激剌磁鐵⑴、第一齒 手田对方向形成内下外 鐵113係保持於轉 …而激磁用磁 件U5者。即便^ Γ 齒部116係保持於保持構 便如此，亦可獲得上诚盘梦 態同樣之作用與效果。 ’、第一及第二實施型 (與本發明之筮_ 之構造）4…型態有關之袖向氣隙型電動馬達 ήηη -43 - 1306324 攝剖面圖。 為 在同圖中’把各部之構造與第一實施型態作比較， 和圖1〇2理解，針對與圖10具有相同功能的部份，職予 間丨〇相同之元件符號。 子:;同：所示，此轴向氣隙型電動馬達具備：圓筒狀之轉 進行旋2以旋㈣（在圖中’以旋轉中心117顯示）為中心 選订旋轉者；及圓筒狀 第-齒加… 鐵心83,其具備複數個 73二方二m該轉子73之圓筒狀之内側，對轉子 以外之側面周圍係施有繞線82者。，且在兩端面81a及81b 8:1卜二具：第二定子鐵心87，其具備複數個第二齒部 配置jW卩之相幻«面作對向 面係第-定子心=71持構件85者，而該端 之第一齒部81之對轉子73呈對向 在此軸向氣隙型電動馬達中對^者。 束流之方向呈直交之方向，亦即第鐵心㈣往與磁 時鐘方向移動；而該磁束流_/圖之順時鐘方向或逆 通電而產生，且穿透第专邦广疋子鐵心83之_ 牙边弟一齒部81内者。 現與圖13(a) ' (b)所$日日々«由此方式，可實 )所次明之相同的激磁 (與本發明之第四實施型態有 之構造） 軸向氣隙型電動馬達 圖20係與第四實施型態有關 構剖面圖。 门礼隙型電動馬達之結 又’在同圖中，把各部之構造與 ^ 錢施型態作比較， 105164.doc -44- 1306324 Γ :理解，針對與圖10具有相同功能的部份，賦予 D圖ίο相同之元件符號。 狀如同圖所示，此軸向氣隙型電動馬達具備：圓柱或圓筒 ^轉子73，其係以旋轉軸72為中心進行旋轉者；及第一 7 ^。83 ’其具備複數個第一齒部81，而其係在該轉子 之輪射方向外側，斜趙 配 對轉子73，把一方之端面8la作對向 者。且兩端面81认8113以外之側面周圍係施有繞線82 部：外而1具有第二定子鐵心87，其係具備複數個第二齒 81b作對/係把一方之端部8粍對端面⑴之相反側端面 0丄b作對向配置， ^ ^ 者，而端面r把他方之端部84b保持於保持構件85 而知面8 1 &係第一定子錙心Μ +哲 ?3呈對向者。 之弟一回部81之對轉子 在此軸向氣隙型電動馬達 束流之方向呈直交之方向，* 疋子鐵心87係往與磁 時鐘方Λ°亦即，往圖之順時鐘方向或逆 通電而該磁束流係對第-定子鐵·繞唆82 通電而產生’且穿透第一齒部δ 堯㈣ 現與圖叫小⑻所㈣夕/ 藉由此方式’可實 …’（)所6兒明之相同的激磁控制。 (與本發明之第五眚& 之構造） 向氣隙型電動馬達 圖21係與第五實施型態有關之 主要部份結構之立體圖。才 。氣隙型電動馬達之 隙型電動馬達的轉子：5圖中’僅顯示本例之軸向氣 百先’圖21所示本例之轉子120具備複數個激磁用磁鐵 105164.doc -45- 1306324 122， 其係固設於第—轉子 者0 120-1之轉子側軛之圓環部12】 再者’具備第二轉子 -2，其係與上述激磁用磁鐵122 之旋轉面約略呈趨技处 與激磁用磁鐵122同數之磁性 A、/ 圖示之保持旋轉構件，與第-轉子ϋ扣 口於同-#Α ’並與第—轉子進行連動旋轉者。 與該轉子12〇呈對命
° -置之疋子’係與圖3及圖4所示定 子39同樣結構之定子。 回β 丁疋 在本例此軸向氣隙步】番& α ... 〃 i電動馬達中，在進行低速高扭矩旋 轉時’如圖21所示船，埜., 第一轉子120-1與第二轉子12〇_2係 設定於’激磁用磁鐵122及磁性體123呈完全疊合，以同一 相位進行旋轉之位置。 藉由此方式進行控制，使激磁用磁鐵⑵之磁束在收束 於磁性體123後’則流入定子之齒部。
圖22係在上述結構中，作高速低扭矩旋轉時之第一轉子 12〇Z與第—轉子12G_2間之旋轉相位偏移關係圖。圖22係 顯不，第一轉子12(M與第二轉子12〇_2間之旋轉相位偏移 最大的狀態。 弟一轉子120-1與第二轉子】2〇_2係可從圖21所示相位一 致之狀㈣圖22所示相位15度偏移之狀態為止，在任音之 位置形成偏移。 ~ 在圖22所示相位15度偏移的狀態下，除了在旋轉中心方 向端部部份形叙略小磁阻㈣:之外，激❹磁鐵122與 磁性體123間之磁阻氣隙’在旋轉軸寬方向之大部份變得 .46- 1306324 扣合於同一軸’並與第-轉子124]進行連動旋轉者。 磁^體合體型磁鐵129係藉由把磁性體127及激磁用磁鐵 128豐合而形纟；而磁性體127係朝磁性體126側呈對向配 置者；而激磁用磁鐵128係與定子（省略圖示）側呈對向配置 者。 與4轉子124呈對向配置之定子，係與圖3及圖4所示定 子39相同構造之定子。 在本例之軸向氣隙型電動馬達中，在進行低速高扭矩旋 轉時，如圖23所示般，第一轉子12ζμι與第二轉子以扣之係 设疋於，磁性體126及磁性體合體型磁鐵129呈完全疊合， 以同一相位進行旋轉之位置。 如此來’在激磁用磁鐵12 8之磁束方面，來自_方之 磁極的磁束，係藉由合體型之磁性體127及在其上方呈對 向之磁性體126進行收束，並作整流；然後，藉由圓環部 125及鄰接之磁性體丨26、及與該磁性體} %在下方呈對向 之磁性體127進行收束，並作整流，接著流向該磁性體127 及合體型之激磁用磁鐵128。 再者’激磁用磁鐵128之來自他方之磁極的磁束，係流 入與激磁用磁鐵128在下方呈對向之定子之齒部，藉以定 子側輛’流向鄰接之齒部。 亦即’激磁用磁鐵12 8之磁束係流經，合體型之磁性體 1 27、磁性體1 26、圓環部125、鄰接之磁性體126、與該磁 性體126呈對向之磁性體127、與之構成合體型之激磁用磁 鐵12 8、定子之齒部、定子側軛、鄰接之齒部、與之呈對 1 1 rinn -Λ9,. 1306324 向之合體型之激磁用磁鐵128，往捲繞於定子之齒部之線 圈内還流。 此一狀態，係與圖13(a)所示磁束流之流動為同一狀態， 如此一來，可實現低速高扭矩旋轉時之驅動狀態。 圖24係顯示，在上述軸向氣隙型電動馬達結構中，作高 速低扭矩旋轉時，第一轉子及第二轉子124_2間之旋 轉相位之偏移的關係。圖Μ係顯示第一轉子124」及第二 轉子124-2間之旋轉相位之偏移呈最大時之狀態。 在本例中，第一轉子丨24·1及第二轉子124-2係可從圖23 所示相位一致之狀態到圖24所示相位⑽偏移之狀態為 A ’在任意之位置形成偏移。 在圖24所不相位15度偏移之狀態下，磁性體⑺虚磁性 體126間之磁阻氣隙為極大。因此，磁性體127之磁束流幾 乎不流向磁性體126，處於切斷狀態。 二：態係與圖剛所示狀態略為不同，在先前磁束 斷d 流動的部份上，氣隙變大，磁束流被切 :在磁“未流向定子側之齒部的狀態方面，則為同— ’ ^ I卩實現低速高扭矩旋轉時之驅動狀態。 置=從圖Μ之狀態到圖24之狀態為止，在適宜之位 位偏 —轉子Μ1與第二轉子124.2間之旋轉相 位偏移，來控制鏈交磁 旦 轉相 控制之電力狀況下，，制旋：#可在不耗費無助於激磁 【圖式簡單說明】 轉逮度及旋轉扭矩的關係。 圖1係内建與本發明之第一與 只也i態有關之旋轉電機（軸 105164.doc -49- 1306324 動馬達)之裝置之一例(電動機車)之側面圖。 =把本發明之基本’亦即，轴向氣隙 :r之結構’崎之後端部近旁之結構㈣示之 圖圖玲攸电動馬達之定子及其周邊之後輪側所見之結構 子rm定子之要部概略構造及與定子呈對向配置之轉 圖。轉輪’以簡單分解之形狀，作對比顯示之立體 圖 圖5⑷〜⑺係軸向氣隙型電動馬達之驅動原理之說明 圖6係在實際之N極磁鐵與§極磁鐵之接 齒部橫跨N極磁鐵與纟歹·1中1個 y 孰興S極磁鐵，呈對向狀態之gj。 圖7係通常之軸向氣隙型 pp . ^ _ 晃動馬達之旋轉速度有一定極 限之理由的說明圖。 u 圖8係用於提高通常 輕向氣隙型電動馬達之旋轉 之減弱激磁控制方法之模式圖。 又 圖9係把第一實施型態 土〜、疋軸向氣隙型電動 土 後臂之後端部近旁之構造 ^ < 1」崎顯不之剖面圖。 圖1 0係第一實施型能 圖。 …軸向氣隙型電動馬達之分解立體 圖11係把第一實施型態 ’' I軸向軋隙型電動馬迳之έ _灿 態與旋轉控制系同時 3違之 '，且裝狀 才，，"貝不之立體圖。 圖 12(a)、（b)、（c)係在第— & 貝細1型恶之軸向氣隙型電動 105164.doc -50. 1306324 馬違，藉由第二定子’沿轉子之旋轉方 行往返運動之旋轉角及動作之說明圖。于弟-定子進 圖13(a)、（b)係第一實施型態之轴 從高扭矩低速旋轉到低扭矩高 /電動馬達， 明圓。 之％轉控制原理之說 圖14(a)〜（e)係形成磁阻之氣隙的說明圖。 圖15⑷、（b)係第_實施型態之轴 變形例（之-）的主要部份之結構圖。4電動馬達之 圖16(a)〜⑷係第一實施型態之軸 形例（之二）的主要部份之結構圖。H電動馬達之變 圖1 7⑷〜⑷係第二實施型態之轴 要部份之結構圖。 〃段、良電動馬達之主 圖1 8(a)、（b)係顯示轉子與定子之 位之定子間，對向面係形成非水平面之：之圖及分割為2部 圖19係與第三實施型態有關之轴向顧。 構剖面圖。 氣隙型電動馬達之結 圖20係與第四實施型態有關之軸 構剖面圖。 氣隙型電動馬達之結 圖2〗係與第五實施型態有關之軸 要部份之結構立體圖。 礼隙型電動馬達之主 圖22係與第$择& 、弟五貫施型態有關之軸 速低扭矩旋轉時之第—轉子與第二轉^隙型電動馬達作高 關係圖。 轉子間之旋轉相位偏移 圖23¼與第六實施型態有關之^ 稍向氧隙型電動馬達之主 J05J64.doc -51 - 1306324 要部份之結構圖。 圖24係在與第六實施型態有關之軸向〃 構中，作高速低扭矩旋轉時， 。乳隙型電動馬達結 一轉子及第二轉子間之旋 轉相位之偏移關係圖。 1 【主要元件符號說明】 1 電動機車 2 車頭桎 3 方向柱 4 方向柱支持部 5 握柄 6 前叉杈 7 前輪 8 前車軸 9 儀表 11 頭燈 12 前方向燈 13 車體框架 14 椅座軌 14a 後方側端部 15 椅座 16 電池 17 椅座支架 18 後擋板 19 尾燈 doc -52- 1306324
21 後方向燈 22 後臂托架 23 後臂 23a 後端部 24 柩軸 25 後輪 26 後缓衝器 27 腳踏板 28 側腳架 29 車由 31 返回彈簧 32 軸向氣隙型電動馬達 33 驅動單元 34 齒輪罩 35 行星齒輪減速機 36 控制器 36a，37b 軸承 38 轉子 39 定子 41 轉子側輛 41a 圓環部 41b 斜錐部 41c 第一圓筒部 41d 圓環部 J05164.doc -53- 1306324
4 1 e 第二圓筒部 42 激磁用磁鐵（磁鐵） 43 附齒旋轉軸 44 後車軸 45 螺帽 46 定子側軛 46a 外周面 47(47u, 47v, 47w) 齒部 48 齒部欠缺部位 49 線圈 51 模製部 52 凸緣 53 螺栓 54 換流器 55 編瑪基板 56 線束 57a, 57b, 57c 磁極檢出元件 58 插入孔 5 8a, 5 8b 内侧面 59 縫隙 61, 62 磁束流 70 軸向氣隙型電動馬達（電動馬達） 71 轉子 72 旋轉軸 105164.doc -*54 - 1306324
73 轉子側 輛 74 圓環部 75 斜錐部 76 第一圓 筒部 77 圓環部 78 第二圓 筒部 79 激磁用 磁鐵 80 第一定 子鐵心 81 第一齒 部 81a ，81b 端面 81c 側面周 圍 82 繞線 83 第一定 子 84 第二齒 部 84a ,84b 端部 85 保持構件 86 裝設孔 87 第二定 子（鐵心） 88 定子（stator) 89 縫隙 90 齒輪扣 合用齒部 91， 92, 93 減速齒 車 94 馬達 95 鍋輪 105164.doc -55 - 1306324
96 電源 97 控制器 98a，98b 磁束流 99a，99b 磁束流 101，102 磁性體 103 磁束 104 第一齒部 104-1 突設部 105 第二齒部 106 第一齒部 106-1 轉子側端部 106-2 附繞線部位 106-3 無繞線部位 107 繞線 108 第二齒部 109 内側齒部 110 外侧齒部 111 保持構件 112 轉子 113 激磁用磁鐵 114 第一齒部 115 保持構件 116 第二齒部 117 轉子之旋轉中心 】05】64.doc -56 - 1306324 120 轉子 120-1 第一轉子 120-2 第二轉子 121 轉子側軛之圓環部 122 激磁用磁鐵 123 磁性體 124 轉子 124-1 第一轉子 124-2 第二轉子 125 轉子側軛之圓環部 126 磁性體 127 磁性體 128 激磁用磁鐵 129 磁性體合體型磁鐵 105164.doc -57-

Claims (1)

  1. L30^S2<32878號專利申請案 中文申請細範®雜本(97年9月) ^ H·# ^ ^ ^ · M. *_ I月曰修正替換!' lg-- 申請專利範圍： 種旋轉電機，其特徵為具有： 1. ，子L旋轉軸為中心進行旋轉者；及 疋子，其係與該轉子對向配置者； 月ϋ述轉子或前述定子之任一 子對向t θ 者係在别述轉子與前述定 扣之方向’至少被分割為2個部位； 該被分割之2個部位之 — 4± # _ 方之。卩位對他方之部位， 1 a轉子之旋轉方向或反轉方向移動； 使形成前述第一部位及 隙可變地構成； U位之間之磁阻的間 前述-方之部位及前述他方之部位為定子； 刖述他方之部位為第— 齒部，其係對上述轉子 圍施有繞線者； 前述一方之部位為第 齒部，其係在與前述第 疋子鐵心，其具備複數個第一 使一方之端面對向，在側面周 定子鐵心，其具備複數個第二 相反t #部之對向於前述轉子之端面 反側鳊面使一方之端部對向配置者。 2·如請求項1之旋轉電機，|方之部位的移動，係在特；角二述—方之部位對前述他 3 ^ . s , 寻疋角度内之往返移動。 士 5月求項1之旋轉電機，其 他方之部位的旋轉角 立對於則述 第二齒部之夹角。係小於專於前述位於左右兩側之 4.如請求項1之旋轉電機’ 方之部位為轉子； 述—方之部位及上述他 105164-970911.doc 1306324 前述他方之部位係第一 hti 體，其係對前述定子，你一士，/、具備複數個第一磁 1生 前述-方之部位係第二轉子之端面對向者； 體，其係在與前述第—卿’其具備複數個第二磁性 相反側端面使—方之端^ 向於前述定子之端面 5. 6.
    <鳊°卩對向配置者。 如請求項4之旋轉電機，其 他方之部位的旋㈣，係小 P方之部位對於前述 第二磁性敎夾肖。 、1述位於左右兩側之 一種旋轉電機，其特徵為具有： 轉子，其係具有以旋轉轴為中心進行旋轉之圓環部 者， ，、六· W歿歎個第一齒部，其係具有 下部位者：對該轉子之 上这圓％部，使一方之端面對 配置’且在除兩端面以外沾相彳田I t丄 M外的側周面施有繞線者；及 定子鐵心之前㈣—齒部 <對向⑨前述轉子之端 第一疋子鐵心，其具備複數個第二齒部，其係在與 第 相反側端面使一方之端部對向配置者； 刚述第一疋子鐵心係往上述轉子之旋轉方向或反轉方 向移動。 7.如請求項6之旋轉電機，其中前述第二定子鐵心係往前 述轉子之旋轉方向或反轉方向移動，並且往前述轉子之 軸方向移動。 8·如請求項6之旋轉電機，其中前述第一齒部具備突設 部，其係在與前述第二齒部之前述一方之端部對向之端 105164-970911.doc 1306324 ?. 面抵接於前述第二齒部之側面者 伏q 如請求項6之旋轉電 子之前述圓環部對向 ^之與前述轉 之：仇及周面無繞線之部位所形成广成周面有繞線 扁述第—齒部係與前 — 對應的齒部及與前 ^ ^之周以繞線之部位 的齒部。心弟—齒部之周面無繞線之部位對應 10 11. 12. .如請求項6之旋轉電機，其中前述轉子與前述第— 之對向面分別形成傾斜狀，以便前述轉子之對卜部 述旋轉轴方向之内側較厚、外側較薄。對向面係前 一種旋轉電機，其特徵為具有： 第瞻:轉子，其係以旋轉轴為中心進行旋轉者； 第一疋子鐵心，其具備複數個第—齒部， 子之前述圓筒狀之内側，對前述轉子，使」、係， 向:置:且在除兩端面以外的側面周圍施有繞線之:;面對 第一疋子鐵心，其具備複數個第二齒 第-定子鐵心之前述第一齒部之 鏟係在與該 L &刖速轉j *山t 相反側端面使一方之端部對向配置者； 而面 前述第二定子鐵心係往上述轉子之旋 向移動。 轉方向或反轉方 一種旋轉電機，其特徵為具有： 圓柱或圓筒狀之轉子，其係以旋轉轴為 ’甲心進行旋轉.. 第一定子鐵心，其具備複數個第—齒邹，复， 子之輻射方向外側，對前述轉子，使一其係在该轉 之端面對向配 105164-970911.d〇, 1306324 置，且在除兩端面 ^iL_4 卜的側面周圍施有繞線者 弟-疋子鐵心，其具備複數個第二齒部 第-定子鐵心之前述第一齒部之對 隸係在與該 相反側端面使—方 、_子之端面 持於保持構件者； ϋ ’ 1將他方之端部保 向移前動述第二定子鐵心係往前述轉子之旋轉方向或反轉方 1 3 .如睛求項
    於正對於12之旋轉電機’其中前述第二齒部位 之’述月a齒部之位置時，前述第-齒部與正對 一二;之:ΓΓ之磁阻比前述第一齒部與鄰接於該第 移動二一齒部間之磁阻小；且當前述第二齒部 則述第一齒部與鄰接於該第一齒部之其他第一齒 部之正中間位置時，經由前述第二齒部之前述第一齒: 與鄰接於該第一齒部之其他第一齒部間之磁阻比前述第 -齒部與鄰接於該第一齒部之其他第一齒部間之磁阻 大0 14_如明求項13之旋轉電機，其中前述磁阻係由前述第一齒 部與鄰接於該第一齒部之其他第一齒部間之距離，或前 述第齒部與前述第二齒部間之距離所調節。 15·如印求項6、11或12之旋轉電機，其中具備移動驅動力 專達機構’其係使剖述第二定子鐵心往前述轉子之旋轉 方向或反轉方向移動者。 16·如請求項6、11或12之旋轉電機，其中前述第二定子鐵 心對於前述第一定子鐵心的移動，係往前述轉子之旋轉 105164-970911.doc iJ%324 方向或反轉方向夕么— f 正㈣頁I In ° 特疋角度内的往返移動。---------二」---------...…-J *如請求項6、n斗 係往前述轉子之旋轉 、、 、 1或12之旋轉電機’其中前述第二定子鐵 對於㈣述第一定子鐵心的移動 方向之間歇性旋轉移動。 1 δ, 士口 令青 叫’項6、11或12之旋轉電機，其中複數個前述第 ΐ9 與前述繞線係-體模製者。 ^邛與如述保持構件係一體模製者 月长項6、11或丨2之旋轉電機，其中複數個前述第
    105164-970911.doc L30傲©4132878號申請案 中文圖式替換本（97年9月） Η 、圖式： 淨7.¾•替換美
    105164.doc 1306324
    F]修正骑^
    105164.doc 1306324 97. 9. 後側
    丨車輛前進方向 古前側 圖3 105164.doc 1306324
    圖4 105164.doc 4- 1306324 (旋轉方向)1 . b(轉子N極之 a 磁束方向） 42 -
    47u 47v 47w 47υ 47ν 47w
    42 42 S Ν 〆 S < Ν
    S Ν Ο S Ν 0 42 42
    47w 47υ
    105164.doc 1306324
    105164.doc 1306324
    圖10 年月日修正替換頁丨 97. 0. fg-1 105164.doc -9- Γ306324
    圖11 105164.doc 10- 1306324
    81 圖12 年月日修正替換貞 ^^2- 105164.doc -11 - 1306324 年片 Η修正替換iij 1 §..........."J
    79M 98a a 79i 98b 73(74〉 791+1
    圖13 105164.doc 12- Γ306324
    八年月曰修正替換頁丨 H J 2-'
    103
    5a | (e) 圖14 105164.doc •13- 1306324 97. 9. 12
    81
    (b)
    圖15 105164.doc • 14- 1306324
    104 104-1 (a)
    圖16 105164.doc -15 - 1306324
    if正麵I Η π 105164.doc -16- 1306324
    (a)
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