TWI362810B - Electric motor - Google Patents

Description

1362810 30590pifl 修正日期:100年11月8日 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種使轉子及定子都由永久磁鐵構 成的電動機，更具體地說，是關於一種利用在轉子及定子 之間所配置的開關線圈，控制轉子及定子間的吸引、排斥 而得到旋轉力之電動機。 【先前技術】 在專利文獻1中記述有由轉子構成的同步電動機，其 =磁極相距等角間隔在同—圓周上排列設置之圓筒狀磁鐵 =，只在這些成對磁極中的一個圍繞設置屏蔽用非鐵金屬 裱二’，成具有應與單相交流電源相連接的線圈之定子，並 與該定子的磁極群相隔小空隙而可轉動地設置任意個數的 燒結材料的小耐久磁鐵。 ，為專利文獻1的同步電動機的縱剖面圖。在圖8 中，當2相交流通過線圈2時，定子的構造的圓筒鐵芯工 的^方端部5、6的磁極極性依次進行移動，但此時在轉子 的&向腕3的頂端小轴上所設置的小磁鐵4，因為與其最 =的定子側的磁極5、6之磁力的吸引及排斥的關;系而 轉動，繼而向轉子側以規定的規定方向進行極其順滑 轉旋轉，且只要在線圈2中流過電流就可持續地進行旋 。亦即，在本電動機中，是在開始時使線圈2流過電流， 各=i磁鐵體4圍繞小軸稍稍轉動，到達接收轉動力最適 位置而形成啟動，該小磁鐵體4具有宛如月亮圍繞地 衣進仃公轉的關係。 3〇590pifl 爲981〇2558號中文說明書無畫線修正本 修正日期:100年11月8曰 在專利文獻2中記述有一種 旋轉軸上設置感應電動機A V t動裝置，其在同-子’且該同步電動機的轉子以在°同—步電動機B的轉 面，或極面上全都呈現相同磁極❻/、定子側磁極的全周 在其固定側磁極上分別捲繞的勵行磁化，而且， 向’直到與規定頻率電源進行連、互變換捲繞方 線圈到轉子的磁路湘非磁性〜、外’從定子側偏轉 動機A為主要進行旋轉軸的啟_並個感應電 步電動機賦予真空管電路的一定頻;疋=續，而且，對同 以一定速度旋轉而進行修整。科的輸出’使該旋轉轴 圖9為用於表示專利文獻2的 造之部分縱剖面圖。在圖9中，、動裝置的隱 +用而Μ μ, 1 讀同步電動機B的轉子 兩，且偏轉線圈分為内外2部分"， =之間的磁路電阻取為可調整的極高的值，所以，當開 下利用小型的感應電動機Α就夠用，而 ^ ’即使達到與規定的_速度接近的速度也不會遭受 基於發電作用的強電阻。 亦即，在從真空管電路得到的輸出的 ;，”㈠附近’可利用小型感應二：A: ，地使旋轉軸7 _並進人正常職轉狀態，而且，如只 是，為了，旋轉軸7保持狀旋轉速度而進行修整，則利 用從真^官電路所得到的輸出對同步電動機B進行控制即 可，所以同步電動機B需要較少的電力即可，能夠使機械 裝置全體的設計頗為容易且低廉地進行製作。 l3628l〇 30590pifl 修正日期:100年11月8日 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 子槿：的發明的同步電動機是由定子和轉 具有與單相交流電源相連接的線圈， 而且’專利文獻2的發明的同步 成，二疋一 > 7式的感應電動機入和同步電動機8構 電力二认：匕的感應電動機A由具有接收商用交流 】力的供給之勵魏_定子和籠型轉子形成，同步電動 ^早f勵磁線圈叫的定子和磁化了的硬磁性材料 的轉子形成。亦即，在任—構成中，都是 3=呈同心圓狀定子，並藉由使勵磁用的 過電k，產生旋轉磁場而得到旋轉力。為 需要的電流，因為要得到必要的扭矩而需要足夠 m為將定子和轉子呈同心圓狀配置，所 33 —5011號公報 33 — 1961號公報 〔專利文獻1〕曰本專利申請公告昭 〔專利文獻2〕曰本專利申請公告昭 【發明内容】 本發明是為了解決上述問題而形成的，其目的是提供 種没计及製作簡單且可以小電流動作的電動機。 本發明的電動機的特徵在於，包括：定子，其在— 具有由多個構成的第1固定永久磁鐵，在另—側具有盘二 述多個數相同數目的第2固定永久磁鐵，謂述多個第^ 第2蚊永久磁鐵是以相互鄰接的麵形成異極之形熊 配置成圓盤狀、且以彼此對向的磁極形成異極之形態=行 ^62810 3〇590pifi 修正日期:1〇〇年11月8日 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 配置；第1環狀8， 有第I開關線圈捲繞環 f1固定永久磁鐵侧’具 部和間隙部其分割數1開關線圈分割為線圈 定配置在第2固定永=“夕個數相同；第2環狀芯，固 環狀芯，第2開關線::線J具有第2開關線圈捲繞 和第2轉子板，其進行連結的第1轉子被 向的、與前述多個數相 板具有與第1開關線圈斟 極之形離而配之以相互鄰接的磁鐵形成s 广而配置成圓盤狀的第 ，成異 3有與第2開關線圈對向的、且、’轉子 同極對向的前述多個數相同 ，f 1㈣水久磁鐵所 異極之形態而配置成圓盤狀的第2;^互f接的磁鐵形成 苐1、第2開關用線圈分別具有第ι疋轉水久磁=;而且’ f 2開關部’並藉由根據第卜第2轉子板的旋：和第1、 虽前述第卜第2轉子板的前述第!、第=轉:時序， 以及前述定子的前述第丄、帛2 轉水久磁鐵、 為同極對向時，猝由使與_ 水久磁鐵的任何一方 n 使與冰**況對應的第1或第， C作，而從第1或第2電源部對第12關 =圈供給電流，使前述第i或第2轉子板的第f =關用 轉永久磁鐵、以及前述定子的前述第1或第2 ，第2旋 鐵之間產生磁場的相互作用，而控制由第i ^永久磁 的旋轉。 —弟2轉子板 本發明的電動機的第1開關線圈之線圈部的 红 與多個第1固定永久磁鐵彼此相互連接的鄰接部 7 1362810 3〇590pifl 修正日期:1〇〇年11月8日 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 f:第2閧關線圈的線圈部的中央部是與前述多個第2固 定永久磁鐵彼此相互連接的鄰接部對向捲繞。 如利用本發明的電動機，則旋轉轉矩的大小是由各永 久磁鐵的韻的強度奴，用於控舰磁場所形成的相互 =用之開關用制的電流為小電流即可，所以電動機需要 較少的電力即可。而且，定子和轉子可在相同旋轉轴上相 距規定的間隙’可輕鬆地進行配置，所以不需要高度的設 计及製作技術。藉此，可提供一種能以小電力進行動作的 簡易電動機。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式詳細說明如 下。 【實施方式】 參照圖示對本發明的實施形態進行說明。圖1所示為 本發明的電動機的構成之構成圖。在圖1中，電動機200 具有定子板55,是以在一側具有4個組成的第1固定永久 磁鐵45 ’在另一側具有與該4個相同數目的第2固定永久 磁鐵50 ’並使第1、第2固定永久磁鐵的彼此對向的磁極 為異極之形態進行配置。 而且’具有：第1開關用線圈15，其配置在第1固定 永久磁鐵45側，使線圈部和間隙部分別分割為4個並捲繞 在固定的第1環狀芯10上；第2開關用線圈20，其配置 在第2固定永久磁鐵50侧，線圈部和間隙部分別分割為4 個並捲繞在固定的第2環狀芯12上。 1362810 30590pifl 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 修正曰期:100年U月8曰 ?35和第2轉子板^用^^第6^行連結的第1轉子 環狀芯10對向且與前述 子^35具有與第1 鐵乂第2轉子板4〇具有數目之第1旋轉永久磁 4個為相同數目之第2旋二城芯12對向且與前述 鐵25和第2旋轉。第⑽永久磁 地進行配置。另外，是對的對向的磁極彼此形成同極 ;鐵的數目都為4的情况進===永久 可，也可為大於等於2的任意的數。…、要為相同數目即 定子55、第i環狀芯]〇 罩85而固定在基座9〇上 :狀是利用定子 行支持，並利用定子罩8轉^ 60利用轴承65、70進 關用線圈15上所連接的第 座95上。在第1開 圈20上所連接的第 f關。M0及在第2開關用線 -2上，並使轉子35如而連接在各個電源部90-卜90 開關動作_奸⑽、85的 行說明。 电動機2〇〇的坪細構成進 m 乐丄圓疋水久磁鐵45，名jk 7〇,

：；mim50 - I 2 □疋水久磁鐵45、5〇的對向的第 進行配置。該定子55通過定 此形成異極地 所㈣本發明關__之輕構成的連 9 1362810 修正日期:1〇〇年11月8日 30590pifl 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 接電路圖。在圖3A中，第1開關用線圈15使線圈部和間 隙部分別分割為4個並捲繞在在第1環狀芯10上。在第i 開關用線圈15的兩端，串聯連接有第1電源部125—1、 第1開關部75—1及防止回流用二極管130—1，構成閉合 電路。 在圖3B中’第2開關用線圈20使線圈部和間隙部分 別分割為4個並捲繞在在第2環狀芯12上。而且，第i、 第2開關線圈15、20的線圈部和間隙部彼此對向捲繞。在 第2開關用線圈20的兩端，串聯連接有第2電源部125_ 2、第2開關部75 —2及防止回流用二極管13〇 —2，構成 閉合電路。 所不馮不贫月的裱狀芯和定子罩之組裝構成的细 =圖°第i環狀芯Η)和第2環狀怒12彼此挾持定子玫未 =而在其兩側配置，並固定在相同的定子罩％上且 疋子罩85固定在基座9〇上。 5中圖本發明的轉子之構成的轉子構成圖。在圖 對向地第1環狀芯1G和第2環狀芯12分別 35和具有4.29第1旋轉永久磁鐵25的第1旋轉板 利用旋轉轴60進行鐵^的第2旋轉板40彼此 第2旋轉永久磁鐵30 ;此極=旋:永久磁鐵25和 利用圖！中的轴承 ^極對向配置。旋轉軸60是 固定在基座90上。 進仃支持，並通過定子罩85而 圖6A、B為用於表示旋轉開關和旋轉轴的連接之連接 1362810 30590pifl 修正日期:1〇〇年11月8日 爲98l〇2558號中文說明書無畫線修正本 圖。在圖6A、B中，第】η a -2是由旋轉開關椹占⑽1和第2開關部75 疋㈣爛_成，並魏_ 開關部75-1和第2開_7一錢接作為第1 關，如圖3Α、Β所示，發揮機能的各旋轉開 m 130-1 ±m 、 電，原邛125 — 1及防止回流 用一木& 30 1串聯連接，並與第 閉合電路，同樣，與第2電1關用線圈15構成 管130-2 _聯連接，並盥第 防止回流用二極 路。在旋轉嶋端圈2G構成閉合電 電容器95—卜95 2 有瞬態放電吸收用的 據旋轉軸60的旋轉角而接通、斷開。 舰為子開關的電路連接圖。圖6Α、Β中的 機械式開關的旋轉開關，可分別置換為雷^關μ _〇—n2。在圖7Α„'開關的電動 的笛〗《够U 在曰7八8中’用於摘測圖5所示 •朗〔夫板35、40的旋轉角之第1及第2霍爾感 j (未圖不）的輸出’通過電阻110-1、110 —2被分別 二则20—1、12〇~2的閘極，並作為開關元 ^發揮機能。電阻阳—卜奶-2生成朝向閘極的㈣ 二而且，電動M〇S1〇〇—卜刚—2是與第i電源部 、第2電源部125 —2及防止回流用二極管13〇—卜 130 2分別串聯連接，並與第丨開關用線圈μ及 關用^圈22構成閉合電路。在電動MOS12G-卜120-2 的鳊與接地之間，分別連接有瞬態放電吸收用電容p 115—1、115-2 〇 ° 接著，在對圖1尹的電動機2〇〇的動作進行說明之 1362810 30590pifl ’ 爲981〇2558號中文說明書無畫線修正本 修正曰期:100年11月8曰 前，對圖1中所示的各個永久磁鐵的 轉板35和第2旋轉板40以及定子” v關係中第1故 軸而構成之情況進行說明。在這種^具有獨立的旋轉 芯10的第1開關用線圈15中不、方 ，當在第1環狀 例如手動使第丨旋轉板35旋轉日;狀態下’利用 狀態。然而，當在第1開關用線圈^ ζ =維持靜止 使第1旋轉板35旋轉時，對向的 電&的狀態下 永久磁鐵45的異極彼此吸引，久磁鐵25和固定 35 〇 , ^55^f 1 的雷沒而批制笙1』〜用第1開關用線圈15 而控制幻㈣板35和定子55的磁場所形成之相 而且，當在第2環狀芯12的第2卩 流過電流的狀態下，使第2旋轉板40 i轉時、、，^〇5^ 5直^靜^1。與此相對，在使第2旋轉板4G或定子 雷、狀態下’當第2開關用線圈2〇中流過 電机時，如對向的旋轉永久磁鐵30和固定永久磁 壞’則會因彼此的吸引排斥力，而使未止 * 板40和定子55的磁場所形成的相互作，•用控制由第2旋轉 ^ Mm # 1關線圈中流過電流的狀態下，如 _ " 1 水久磁鐵30和固定永久磁鐵55的對向平衡雜 揭破壞’則會因彼此的吸刪力而使第2旋轉板4〇 = 12 3〇590pifl 修正日期:100年11月8日 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 °此時’為了不使得對向的第1旋轉板35的旋轉永久 士始Γ和疋子55的固定永久磁鐵4s之異極彼此吸引而形 成㈣的制動力，隔斷朝向第1開關聽圈15的電流。 去〜」用办轉’而使第1旋轉板35的旋轉永久磁鐵25 :〇:旋的Γ定永久磁鐵45的位置關係’與第2旋轉板 署H轉 鐵30和定子55的固定永久磁鐵50的位 =係火進仃置換。如在該狀態下第i _用線圈Μ中产過 轉的慣性而使對向的旋轉永久磁鐵30和:定 的對向平_猶破壞時，由於彼此的吸弓丨排: 1旋轉板35持續進行旋轉軸6〇的旋 '時，同樣為了不使得對向的第2旋轉板4〇的旋乍。 鐵30和定子55的固定永久磁鐵5〇显 水久礙 旋轉的制動力，隔斷朝向第2開關用線^的:而形成 這樣，藉由利用第！開關部75叫和 ：。 —2轉換對第i開關用線圈15及第2開關^ '關部75 流的供給，而使電動機2〇〇持續旋轉。該第/開〇的電 2開關部75 — 2的電流轉換控制：：75、 =&可利用機械式開關的旋轉開關，而依據所 的叙轉角進行接通、斷開，也可分別置 =轉輪60 電動M〇S1〇〇—1、100 —、”、、電子式開關的 而且，對第1開關用線圈15及 流的方向，並不對旋轉方向^20所 電流可只是控制該磁場所形成的相圈的 电々L。因 13 1362810 修正日期:1〇〇年11月8日 30590pifl 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 此，如圖3所示，第1、第2開關用線圈15、20使線圈部 和間隙部分別分割為4個，並彼此對向地捲繞在第1、第2 環狀芯10、12上。在第1、第2開關用線圈15、20的兩 端，串聯連接有第卜第2電源部125 — 1、125 —2、第i、 第2開關部75—1、75 —2及防止回流用二極管130-1、 130 —2，構成閉合電路。 在該構成中，由於第1旋轉板35及第2旋轉板4〇進 行旋轉，而使旋轉永久磁鐵25、30所分別形成的磁路，分 別貫通第1開關用線圈15及第2開關用線圈20的線圈部， 並在各線圈部產生感應電偶力。藉由使該感應電偶力所形 成的各電流和第1、第2電源部125— 1、125 —2所形成的 電流相加流過’可進一步降低來自各電源部的開關用園 的電流。 固 在第1開關用線圈15及第2開關用線圈2〇的線圈部 βίτ ^ -V /xa . . . ·

了她战丄—2 11 且止。藉由使該反向電流流出的時序和為 步:也線圈的電流斷開之開關部的時序同 為了你絲趙 66明1 -X. 小型電動機， 2組直結連接 稍稍偏離，而 部75 — 1和筮

雖，而從靜止狀態起動 1和第2開關部75〜2 1362810 30590pifl 修正日期:100年11月8日 爲卯1〇2558號中文說明書無畫線修正本 轉速度及驅動力，且控制旋轉方向。 如以上所說明的，在利用本發明的情況下，旋轉扭矩 的大小是由各永久磁鐵的磁場的強度而決定，因為用於控 制該磁場所形成的相互作用之開關用線圈的電流可為小電 流，所以電動機需要較少的電力即可。而且，#由利用開 關用線圈所感應的電偶力的電流，可使來自電源部的電流 供、進步形成小電流。定子和轉子因為可在相同旋轉轴 ^目距規疋的_而容易地進行配置，所以不需要高度的 〇又^及製作技術。藉此，可提供能夠利則、電力進行動 之簡易的電動機。 【圖式簡單說明】 圖1所示為本發明的電動機的構成之構成圖。 圖 接電路圖 圖 圖2所示為本發明的定子的構成之定子構成圖。 3 A、B所不為本發明的開關用線圈的連接構成 3 〇 裝圖。4所示為本發㈣環狀芯和定子罩驗裝構成之版 =所示為本發明的轉子的構成之轉子構成圖。 1?! ΙΑ不為旋轉開關和旋轉軸之連接的連接圖。 Θ 、B為利用電子開關的電路連接圖。 =8為專利文獻丨的同步電動機的縱剖面圖。 造之部示專利文獻2的同步電動裝置的内部構 15 1362810 30590pifl 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 修正日期:1〇〇年11月8日 【主要元件符號說明】 1 :圓筒鐵芯 2 :線圈 3 :放射腕 4 :小磁鐵 5、6 :磁極 8、9 :偏轉線圈内外的2部分 10 :第1環狀芯· 12 :第2環狀芯 15 :第1開關用線圈 20 :第2開關用線圈 22 :第2開關用線圈 25 :第1旋轉永久磁鐵 30 :第2旋轉永久磁鐵 35 :第1轉子板 40 :第2轉子板 45 :第1固定永久磁鐵 鲁 50 :第2固定永久磁鐵 55 :定子 60 :旋轉軸 65 :第1軸承 70 :第2軸承 75_1 :第1開關部 75-2 :第2開關部 16 1362810 30590pifl 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 修正日期:1〇〇年11月8日 80 :第1開關部 80—1、80 — 2 .電刷 85 :定子罩 90 :基座 90—1、90 —2 :電源部 95 :基座 95—1、95 —2 :瞬間放電吸收用電容器 100—1、100 —2 :電動 MOS ^ 105—；1、105 — 2 :電阻 110—1、110 —2 :電阻 115—1、115 —2 :瞬間放電吸收用電容器 120—1、120 —2 :電動 MOS 125—1 :第1電源部 125 —2 :第2電源部 130—1、130 — 2 :防止反流用二極管 200 :電動機 Φ A:感應電動機 B :同步電動機 17

Claims (1)

1362810 30590pifl 修正日期:100年U月8日 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 七、申請專利範圍： 1.一種電動機，其待徵在於，包括·· 疋子’在-側具有由多個永久磁鐵構成的第丨固定永 久磁鐵’在另-側具有與前衫個永久磁鐵數相同數目的 ，2固定永久磁鐵，且前述多個第卜第2固定永久磁鐵 是以相互鄰接的磁卿成異極之㈣㈣置㈣盤狀、且 以彼此對向的磁極形成異極之形態進行配置；

^第1環狀芯，固定配置在第1固定永久磁鐵側，具有 第1、開關線圈捲繞環狀芯，帛i關線圈分割為線圈部和 間隙部，其分割數與前述多個數相同； ★第2環狀芯，固定配置在第2固定永久磁鐵侧，具有 第2開關線®捲繞環狀芯，第2開縣圈分割為線圈部和 間隙部，其分割數與前述多個數相同；以及

彼此利用驅動軸進行連結的第1轉子板和第2轉子 板丄其中’第1轉子板具有與前述第1開關線圈對向的、 f前述多個數相同數目之以相互鄰接的磁鐵形成異極之形 態而配置成圓盤狀的第丨旋轉永久磁鐵， 、★第2轉子板具有與前述第2開關線圈對向的、且與前 述第1旋轉永久磁鐵所同極對向的前述多個數相同數目之 以相互鄰接的磁鐵形成異極之形態而配置成圓盤狀的第2 旋轉永久磁鐵； 而且，前述第1、第2開關用線圈分別具有第i、第2 電源部和第1、第2開關部， 並藉由根據前述第丨、第2轉子板的旋轉的時序，當 18 1362810 » » . * 30590pifl 修正日期:1〇〇年11月8日 爲981〇2558號中文說明書無畫線修正本 前^第卜第2轉子板的前述第丨、第2 及前狀子的前述第丨、第2固定永久磁鐵的任何鐵^ 同極對向時，藉由使浦述情況對應 門 關部進行動作，而從前述第i = 2開

i或第2旋轉永久磁鐵、以及；轉子板的第 固定永久磁鐵之間產生磁2=：^^述第1或第2 1或第2轉子板的旋轉。、 ’而控制由前述第 24申/專利範圍第1項所述之電動機，其中， 引’L第1開關線圈的前述線圈部 θ 多個第1固定永久磁鐵彼此相互連接之鄰^對述 前述第2開關線圈的前述線圈部 多個第Τ:^〇ί5’是與前述 疋水久磁鐵彼此相互連接之鄰接部對向捲繞。 19 1362810 30590pifl 爲98102558號中文說明書無畫線修正本 修正日期:1〇〇年11月8日 四、 指定代表圖： (一） 本案之指定代表圖：圖（丨）。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 10 :第1環狀芯 12 :第2環狀芯 15 :第1開關用線圈 20 :第2開關用線圈 25 :第1旋轉永久磁鐵 • 30:第2旋轉永久磁鐵 35 :第1轉子板 40 :第2轉子板 45 :第1固定永久磁鐵 50 :第2固定永久磁鐵 55 :定子 60 :旋轉轴 65 :第1軸承 70 :第2軸承 • 75—1 :第1開關部 75 —2 :第2開關部 85 :定子罩 90 :基座 200 :電動機 五、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵 的化學式： 無。 3