TWI569558B - 電氣機器 - Google Patents

Description

電氣機器

本發明係有關於包含配備有多數永久磁鐵之一轉子及配備有多數電磁極之一定子的一種電氣機器。

使該等永久磁鐵均勻分布在該轉子上且該等電磁極均勻分布在該定子上之這種電氣機器被用來作為電動馬達及發電機已有數十年了，在這方面，為了改善這種機器之性能及效率已花費大量經費。然而，在這種機器操作時仍發生相當多的損失，這些損失不僅影響該電氣機器之效率，亦會帶來其他問題。在操作時，特別是習知電氣機器之轉子會受到大量熱之作用，需要該機器全體達成全面冷卻之要求。

因此，作為本發明之基礎的目的在於可取得相較於前述先前技術在該轉子中具有較少動力損失之一電氣機器。

這目的是藉由一種包含在申請專利範圍第1項中所述之裝置組合的電氣機器來達成。

該電氣機器包含配備有多數永久磁鐵之一轉子及配備有多數電磁極之一定子。該電氣機器之特徵在於數個相鄰電磁極分別構成一電磁極群，其中該等相鄰電磁極以一第一電磁極間距分開，且屬於不同電磁極群之相鄰電磁極以大於該第一電磁極間距之一電磁極間距分開，且各電磁極群具有偶數個電磁極，並且一電磁極群之相鄰電磁極互相結合以便在操作時產生相反方向之磁場。

由於，以電路來說，偶數個電磁極之群配置及結合，在該電氣機器中，特別是通過該轉子之長程磁通被大幅減少或被完全避免，可以說在一電磁極群中將一短、封閉路徑加強於該磁通。一封閉磁通路徑通常透過在該定子與轉子之間的一空氣間隙由一第一電磁極通過該轉子之永久磁鐵通往該轉子軛，由此通過該轉子之永久磁鐵，通過該空氣間隙到達相同電磁極群之一第二電磁極且通過該定子核心回到該初始電磁極。

依據先前技術，以電路來說，利用均勻分配該等電磁極而不是群結合，經常會形成其中通量線在該轉子中延伸長距離在兩遠距永久磁鐵之間的封閉磁通迴路；因此，在該定子中亦會出現長程效應，覆蓋多數電磁極。相對於此，本發明帶來該等磁場在一電磁極群內封閉之效應的極佳先決條件。各個電磁極群與各個相鄰電磁極群分開，使得在一群中內之耦合多於不同電磁極群之電磁極間的耦合。

所請求之配置可因此防止長程磁通通過該轉子，這導致連同這些磁通一起產生之損失減少，該等損失之減少伴隨由於損失造成之熱減少。除了減少所產生之熱以外，本發明提供之優點是未被一電磁極佔據之在各個電磁極群之間產生的空間可被用來冷卻。為達此目的，這空間可以留出來作為一空氣間隙以便讓空氣流經這間隙，達到冷卻之目的。該中間空間亦可被用來收納冷卻裝置，如以下將詳細說明者，在該等電磁極群之間產生這中間空間提供之另一優點是相當有利於製造該定子之多數獨立組件並且將這些組件安裝至一定子本體上。

在較佳實施例中，兩個相鄰電磁極分別構成一電磁極群。或者，四個相鄰電磁極分別構成一電磁極群。這種每一電磁極群相當少數之電磁極帶來數種優點，每一電磁極群少數之電磁極產生多數之電磁極群，這些電磁極群又可被驅動使得許多部份相位被施加至不同的電磁極群，導致一如此被控制之電動馬達非常平順的運轉及/或在操作該電氣機器時很少產生噪音。此外，相當小之電磁極群之電磁極可輕易地一起被驅動。但是，一電磁極群亦可包含6或8個或甚至更多個電磁極。

在一較佳實施例中，該電氣機器之特徵在於在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間的各個電磁極間距，以該等永久磁鐵之磁相角測量時最大為40°，且以最大30°為佳，大於它在該等電磁極等距分布在該定子上時的值。在這方面，該電磁極間距被定義為在該等給定電磁極之兩中心之間的角度。以類似之方式，亦被稱為轉子極間距之永久磁鐵間距係在亦被稱為轉子極之給定永久磁鐵之兩中心之間的角度。該等永久磁鐵均勻地分布在圓周上且，在徑向上，交替地於相反方向被極化。在相鄰永久磁鐵之中心之間形成有180°之磁相角，因此，該電磁極間距以該電磁極間距之磁相角測量時增加30°對應於增加(30/180)*永久磁鐵間距。藉由這結構，可製成得到具有以下性質之一電氣機器。在一電磁極群之電磁極中感應之電壓的量不會偏離在為一等距間隔之定子時，即，在所有定子電磁極均勻分布環繞該定子圓周時之感應電壓值超過3%。在不同電磁極群之線圈之間，有至多0.2之耦合比。因此，該電氣機器被設計成使得性能與具有均勻分布定子電磁極之一電氣機器之性能沒有明顯不同，且使得在相鄰電磁極群之間有少量耦合，因此上述短磁通迴路在一電磁極群內連同該結合一起產生。

該電磁極間距與環繞該定子圓周之一等距電磁極間距之偏差的前述數值亦已產生好處，就與繞組或鐵體積損失比較而言，在用以收納該等電磁極線圈之一電磁極群之定子齒之間形成一足夠寬度之溝槽且在相鄰電磁極群之間形成一足夠幾何外加寬度之溝槽。在屬於一電磁極群之相鄰電磁極群之間的電磁極間距係依據在相鄰電磁極群之間的選定間距來調整，該電氣機器被操作使得在一群內之相鄰電磁極在任何操作時間具有相反磁場，因此在一電磁極群之兩個相鄰電磁極之間的幾何間距對應於大約180°之電/磁相角。

該電氣機器亦可設計成使得在屬於相同電磁極群之相鄰電磁極之間的各個電磁極間距被設定為比在該等電磁極等距分布在該定子上時將出現之值更低之值。這配置亦可達成關於在一電磁極群內減少電磁極間距及在相鄰電磁極群之間增加間距之前述優點。可以看見的是在兩群之間增加之電磁極間距與在各個電磁極群內減少之電磁極間距之間的關係取決於每個電磁極群之電磁極數目。在較佳實施例中，在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間的電磁極間距實質地大於當該等電磁極等距分布在該定子上時，且特別是更遠大於由於一般製造公差所產生之在該等電磁極間距中的差。

對於在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間的電磁極間距而言，以該等永久磁鐵之磁相角測量時特別好的是240°。換言之，該電磁極間距是該轉子極間距的4/3倍。這在該等兩電磁極群之間產生特別有效之解耦合，除此以外，以此方式分開之電磁極群可以與一3相系統之相位直接連接。

在一較佳實施例中，屬於不同電磁極群之相鄰電磁極各具有一第二電磁極間距。在有關各個電磁極群之間距方面產生該電氣機器之一般構造之亦可被稱為部份對稱的這種配置具有多數優點。另一方面，該定子可完全由相同定子組件構成，且各組件具有正好一或多個電磁極群及在電磁極群之間之溝槽之正好一或多個外加的寬度。另一方面，相鄰電磁極群在整個定子圓周上具有相同間距，使得有關在該等電磁極群之間使用外加之溝槽寬度達成一均一構造，例如，用以冷卻該電氣機器或用以安裝該電氣機器。這種均一構造對於該機器之性能亦可是有利的，但是，依據該機器之驅動方案，在操作時各種磁場互相相對之定相及有關該電氣機器之殘餘漣波的要求，不將該等電磁極群配置成具有互相分開一固定間距也是有利的。該電氣機器之用語“殘餘漣波”在此應被了解為由於該幾何構造及該驅動方案在該轉子旋轉時該電氣機器在操作中受到之轉矩的非固定過程或行為。

在另一較佳實施例中，該等永久磁鐵具有一轉子極間距且該轉子極間距與該電磁極間距不同，且最好小於該電磁極間距。這實施例在該電氣機器之性能及低殘餘漣波方面是特別有利的。

在操作時一電磁極群之相鄰電磁極產生相反方向之磁場，該磁場方向在此係有關於通過在定子與轉子之間之空氣間隙之磁場的徑向延伸部份。換言之，當由在該定子中之一電磁極至該轉子產生一磁場時，該磁場由該轉子延伸至相同電磁極群之相鄰電磁極。因此，在操作時形成有通過一電磁極群之兩個相鄰電磁極之一封閉磁通迴路。因為各電磁極群具有偶數個電磁極的事實，所以在一電磁極群內僅形成短程磁迴圈。這將在該轉子中產生之損失減至最少，這又導致先前所述之優點。

依據本發明之一電磁極群之相鄰電磁極的結合，使得在操作時相反方向之這些產生磁場可以許多種不同方式達成。另一方面，相鄰電磁極之一連接可以建立在一配線層上，相鄰電磁極可以串聯使得方向相反之磁場形成在該等相鄰電磁極之間。為達此目的，該配線係設計成使得當由徑向觀看時，電流朝相反方向流經兩個相鄰電磁極之兩個相鄰線圈，即，在一線圈中朝順時針方向且在另一線圈中朝逆時針方向。在由兩個電磁極構成之一電磁極群中，該等兩個電磁極可以串聯；在由四個電磁極構成之一電磁極群中，所有四個電磁極可以串聯。在這情形中，該等相鄰電磁極可以連接藉一(或多個，分別地)控制電子電路供給之不同端子，該等電子電路系統提供該等電磁極之一對應驅動方案以便產生相反方向之對應磁場。亦有可想到的解決方法，其中該等電磁極之子群係串聯，而不同多數子群則透過不同多數電子電路端子連接。

依據本發明之一較佳實施例，各電磁極包含一定子齒及環繞該等定子齒之一線圈，且多數繞組溝槽係分別設置在兩定子齒之間以便收納該等線圈。因此，在組裝該電氣機器時，該等線圈可方便地放在該等定子齒上。為了達到這個目的，剛性的但不是鬆弛地捲繞之線圈是特別地-但不是唯一地-適合的。在一電磁極群內之溝槽的形狀以矩形為佳，關於矩形這一點應了解的是該等溝槽橫截面形成具有實質直角之多數凹部。因此，在一較佳實施例中之定子齒形成有錐形側緣，即，它們的橫截面為梯形。可以看到的是依據本發明，該等線圈滑動插入在該等定子齒上在安裝操作中是特別方便的。當然，亦可將該等線圈繞組直接捲繞在該等定子齒上。在不同電磁極群之間的溝槽亦可為矩形橫截面，但最好不是矩形橫截面。特別地，這些群間溝槽可利用任何形狀為環繞該等鄰接齒延伸之線圈提供空間及最適當地利用剩餘空間以達成所需之另外的功能。

在一較佳實施例中，一溫度感測器及/或冷卻裝置設置在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間。依這方式，存在不同電磁極群之間的自由空間被用來監測該電氣機器之溫度及/或用來冷卻該電氣機器。與由於每個電磁極群偶數個電磁極減少該轉子損失且因此減少該轉子之熱一起，該電氣機器之主動冷卻提供另外的優點。該電氣機器可以最大性能模式操作，使該機器在一段較長時間接受到最大加熱。分別有關於冷卻時間及涉及較少加熱之操作時間的要求減少，其此以外，由於在該定子/轉子總成外側之冷卻裝置之要求降低，所以該電氣機器整體可為更緊緻之設計或可被配置在一較小殼體中。將一溫度感測器配置在兩電磁極群之間的自由空間帶來的另一優點是溫度檢測緊臨該轉子發生，不需要複雜地安裝該感測器且不需要複雜地，例如無線地傳送溫度信號至該電氣機器之控制器。

在另一實施例中，在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間設有用以將多數電磁極安裝在一定子本體上之安裝裝置。依此方式，存在相鄰電磁極群之間的自由空間被用來簡化及/或改善該電氣機器之組裝操作。該安裝裝置可由例如一適當設計之一中間構件構成，使得一個電磁極群被夾持在兩個這種中間構件之間且因此被固持定位。這些中間構件可以藉螺絲、螺栓等與該定子本體連接，使得該等電磁極相對該定子本體被固定定位。這種固定可以在該組裝操作時方便地、便宜地且快速地實現。此外，它可正如方便地、便宜地且快速地被釋放以便進行維護與修理工作。這種中間構件之一示範性實施例是各沿著該電氣機器軸向延伸在兩電磁極群之間的多數具有溝槽帶。

在又一較佳實施例中，該定子具有在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間被中斷的一定子核心。藉由這配置，避免在該定子核心中延伸在數個電磁極群上之多數磁迴圈，更進一步促進在兩個相鄰電磁極中之短程封閉磁場之產生。利用這構成方法，可更促進各種不同電磁極群之解耦合，藉此有關短磁通迴圈之上述優點本身更強地存在。該中斷可以任何適當非磁性材料之形式提供，這在該等電磁極群之間提供一磁隔離。

該定子核心之中斷可被設計為用以將多數電磁極安裝在一定子本體上之一安裝裝置，因此該中斷適用於達成對於該電氣機器之組裝及分解性質為一改良構造之目的與用於解耦合各個電磁極群兩者。就另一種方式而言，該中斷可被設計為用於一冷卻裝置及/或一溫度感測器之一收納裝置。該中斷亦可被設計為同時作為一安裝裝置及作為用於一冷卻裝置及/或一溫度感測器之一收納裝置。

在一特佳實施例中，被預製成一完整單元之一定子部份包含一個電磁極群之電磁極，這種完整單元可以輕易地預製。此外，由這些預製定子部份獲得該定子之快速且便宜之組裝，且在該組裝操作中之這些部份僅固定於一定子本體且與該電氣機器之控制單元連接。

依據一較佳實施例，該電氣機器更包含第一控制電子電路及第二電子電路，其中各組兩個相鄰電磁極群之一電磁極群與該第一控制電子電路連接，且另一電磁極群分別地與該第二控制電子電路連接。依此方式可以只利用兩控制電子電路操作該電氣機器，因此有助於達成該電氣機器之低複雜性及便宜製造。

就另一種方式而言，各組兩個相鄰電磁極群可與相同之控制電子電路連接。詳而言之，該驅動方案可被設計成使得兩個相鄰電磁極群與第一控制電子電路連接，下一個兩電磁極群與第二控制電子電路連接，再下一個兩電磁極群再與該第一控制電子電路連接等。

另一方面，在原始依附之申請專利範圍第2至15項中所指出之特徵是至少與原始申請專利範圍第1項一起指出本發明之較佳實施例的任選優先特徵。但是，在此要清楚地強調的是在沒有同時實現原始申請專利範圍之特徵的情形下，這些特徵之大部份亦可產生技術上切合實際的且有利的電氣機器，這特別對於申請專利範圍第4、5、9、10、11、13、14及15項為真。因此清楚地揭露的是請求原始申請專利範圍第2至15項本身之特徵，即，不包括原始申請專利範圍第1項之特徵，構成獨立發明；在這方面亦可包括一部份數量之原始申請專利範圍第1項之特徵。

本發明將藉由在圖式中示之多數實施例在以下更詳細地說明，其中第1圖顯示依據本發明之一電氣機器之一第一實施例之一部份橫截面圖；及第2圖顯示依據本發明之一電氣機器之一第二實施例之一部份橫截面圖。

第1圖顯示依據本發明之一電氣機器之一第一實施例之一部份橫截面圖，所示之部份顯示各個定子100及轉子200之一扇形部份。所示之部份覆蓋該電氣機器之整個圓周的大約1/8。

定子100具有一定子核心102，該定子核心102包含一環形部份，該環形部份具有由其向內延伸之三個定子齒110、114與120。該等定子齒110、114與120具有梯形橫截面且互相分開，該等定子齒被各個磁性線圈包圍。定子齒110與磁性線圈112一起構成一第一電磁極，定子齒114與磁性線圈116一起構成一第二電磁極，且定子齒120與磁性線圈122一起構成一第三電磁極。在第1圖之示範性實施例中，該等定子齒由鐵片形成且是環繞該等定子齒之各個磁性線圈之核心。該定子核心102及該等定子齒110、114與120為一體之設計，但是，它們亦可由數個組成部件構成。

在該等定子齒之間，設置有多數矩形凹部。如由徑向內側朝外側所見，這些凹部在該等定子齒之間構成矩形溝槽。該等磁性線圈112、116與122亦具有矩形橫截面，且該等磁性線圈具有相同橫截面。該等第一與第二電磁極一起構成一第一電磁極群，該第三電磁極與一第四電磁極(圖未示)構成一第二電磁極群，該第二電磁極群與該第一電磁極群相鄰。在定子齒110與定子齒114之間的溝槽，即，位在一電磁極群內之溝槽比在定子齒114與定子齒120之間的溝槽，即，位在兩電磁極群之間的溝槽更窄。在定子齒110與定子齒114之間的溝槽正好具有一寬度，使得成為放置在該溝槽中之該等磁性線圈112與116的部份大體上完全填滿該溝槽寬度。

由於該等磁性線圈之橫截面積相似之事實，因此一空氣間隙在定子齒114與定子齒120之間之溝槽中，在磁性線圈116與磁性線圈122之間保持空著。在第1圖之示範性實施例中，一冷卻管132被配置在這空氣間隙中。在該第一電磁極群之相對側上，在磁性線圈112旁邊，配置有另一冷卻管130。該等冷卻管130與132各設置在該溝槽底部，即，緊臨該定子核心102。亦可想到的是使這些冷卻管朝徑向位移至在該空氣間隙中在該等磁性線圈之間的一不同位置，該等冷卻管具有圓形橫截面積，且該等冷卻管之直徑實質上對應於在該等磁性線圈之間的空氣間隙。亦可使用其他橫截面積及尺寸。

該轉子200之所示部份顯示一環狀轉子核心202，該轉子核心202具有與其附接之多數永久磁鐵。所示部份顯示三個完整永久磁鐵204、206與208，而一第四永久磁鐵210只能被看見一部份。在相鄰永久磁鐵之間的間距是相同的，在此說明中各個永久磁鐵亦被稱為轉子極，且在其間之距離與轉子極間距相同。該等永久磁鐵被磁化使得，對各個永久磁鐵而言，北極與南極之其中一極位在面向該定子之側且因此使得其北極與南極之另一極位在安裝在該轉子核心上之側上。該等永久磁鐵被配置成使得它們的極性交錯。

在第1圖之實施例中，該轉子極間距小於相鄰電磁極之間的間距，相鄰電磁極兩者均在一電磁極群內，且亦在電磁極群邊界處。由於這構形，相對於各個相對電磁極，各個永久磁鐵之至少某些相對位置在一任意之操作時間是不同的。在第1圖所示之時刻，永久磁鐵204成為正好位於與定子齒110及在定子齒110一側上之磁性線圈112的部份相對處。該等永久磁鐵206、208與210，在所示之時刻，相對於各個相對電磁極，各具有不同相對位置。

在相對極之間產生之各個轉矩在操作時加總起來，使得在該轉子旋轉時產生之轉矩儘可能地高且儘可能地不變。在這方面，如發明所屬技術領域中具有通常知識者所了解，具有多相位控制信號之磁性線圈的驅動方案在此具有決定性的關係。由於在電氣機器之領域中具有通常知識者可指出一適當控制，故這方面之一詳細說明在此省去。

在第1圖之實施例中，所示之轉子核心202是環狀的。這環狀轉子核心202，為了操作該電氣機器，可以配置在一軸上，而該轉子核心202之移動傳送至該軸/或由該軸傳送。該軸與該轉子核心202兩者均可由鐵磁材料製成，軸與轉子核心202亦可為一體之設計。

其一部份以橫截面圖顯示在第1圖中之電氣機器的操作將在以下說明。首先，假設第1圖之電氣機器係如一電動馬達般操作。其次，假設該轉子在所示之圖中朝順時針方向旋轉。第三，假設在所示之時刻，在該等電磁極之定子齒110與114中朝徑向電氣地產生的磁場具有與大部份位在與該等定子齒110與114相對處之各個永久磁鐵204與206相反的極性。因此，該等永久磁鐵之磁場與該等電氣產生之磁場的交互作用產生一封閉磁通迴圈通過定子齒110，通過 該空氣間隙至永久磁鐵204之“上表面”，由永久磁鐵204之“下表面”至永久磁鐵206之“下表面”-其具有相反極性-，通過該空氣間隙至定子齒114且通過定子核心102之環狀部份至定子齒110。在這方面可以看到的是，由於該等永久磁鐵與該等電磁極之相對位置，產生了朝順時針方向作用在該轉子上之一力。此外，可以看到的是當該轉子再旋轉及在一稍後時刻該等電磁極之極性反轉時-永久磁鐵204在該稍後時間係位在所示時刻永久磁鐵206之位置，另一永久磁鐵(圖未示)在該稍後時刻係位在所示時刻永久磁鐵204之位置，再次形成方向與上述磁通迴圈相反之一磁通迴圈，但朝順時針方向在該轉子上再施加一力。依此方式，達成該電氣機器之一連續操作，建立短程磁通路徑。

磁性線圈116與磁性線圈112串聯，使得相反方向之磁場在該等磁性線圈之磁核心中，即，在定子齒110與114中產生。詳而言之，可隨時間變化之磁場在該等定子齒110與114中電氣地產生，具有互相錯開180°之相位或，換言之，具有相同量，但呈相反極性。

前述短程磁通路徑可以藉由該定子之電磁極之磁性線圈的一對應驅動方案通過整個電氣機器，這是因為透過解耦合不同電磁極群及在一電磁極群內提供偶數個電磁極，避免長程磁通路徑的緣故。如前所述，短程磁通路徑大幅減少在電氣機器中產生之損失，使得在該電氣機器中產生之熱亦減少。

此外，藉由提供冷卻管130與132，熱產生被有效地抵 消。該等冷卻管具有流過其中，吸收在該電氣機器中產生通過該管壁之熱且將該熱運送離開的一流體，最好是一冷卻液體。亦可多數冷卻管在該等磁性線圈之間平行地延伸。所示之冷卻管130與132實現在該等磁性線圈中因電流產生之廢熱的運送及在轉子核心202與定子核心102中因變化之磁場所產生之廢熱的運送兩者。將該等冷卻管插在該等磁性線圈之間是特別有效，因為所述電氣機器之一特殊熱點會在這位置。

第2圖顯示依據本發明之一第二實施例之一電氣機器之一部份橫截面圖。對應於第1圖之實施例之組件以相同符號表示，為了得到更佳可視性，在第2圖中未顯示轉子部份。假設該轉子具有關於第1圖所示之設計，第2圖顯示該定子一稍大扇形部份，即，全部定子之大約1/6。由於依據第2圖之實施例之電磁極具有與依據第1圖之實施例之電磁極相同之設計，所以第2圖顯示較多數電磁極，精確來說為四個電磁極。有關於該第二電磁極群，不僅顯示由定子齒120與磁性線圈122構成(如第1圖之情形)之一個電磁極，而且顯示由定子齒124與磁性線圈126之第二電磁極。因此，總共顯示各具有兩電磁極之兩個電磁極群。如第1圖中之情形，在屬於不同電磁極群之相鄰定子齒114與120之間設有比分別屬於相同電磁極群之相鄰定子齒110與114及120與124之間更寬的一溝槽。因此，參照第1圖所述之優點可直接讀在第2圖之實施例上。第2圖之實施例的操作與第1圖之實施例的操作類似。

依據第2圖之實施例之定子核心102在電磁極群邊界處被一中間構件136中斷，除此以外，該定子核心102與該中間構件(或中斷物)136徑向地在外側被一定子本體140封閉。換言之，定子核心102與中間構件136安裝在一環狀定子本體140上。在第2圖之示範性實施例中，這種安裝係藉由一螺絲134實現。藉由螺絲134，中間構件136固定在定子本體140上。在所示電磁極群之各個另一端處，設有類似螺絲及類似中間構件(圖未示)。由於該等中間構件之固定，如由有關圓弧段之簡單幾何因素可了解，該等電磁極群被夾持在該等中間構件之間。因此，該定子之組件可只藉由將中間構件螺接在該等電磁極群之間而被固定，這確保該定子之簡單、快速及便宜安裝與解除安裝的可能性。就對於上述固定之一替代/另外的方式而言，各個電磁極群亦可以一不同適當方式附接於該定子本體40，該等中間構件可以軸向延伸之具有溝槽帶或桿或棒之形式設置。

第2圖以加上陰影之方式顯示定子本體140及中間構件136，這是為了要顯示這些組件是非磁性之設計，這表示在第2圖之示範性實施例中，它們由不支持磁通之傳播的一材料，即，一非鐵磁性材料構成。因此，所示之兩個電磁極群互相被磁性地分開。依此方式，長程磁通路徑，即，延伸通過數個電磁極群之磁通路徑在操作該電氣機器時再縮短。通過一個電磁極群之定子齒之短磁性迴圈及在該轉子中之一短磁通路徑的形成被促進，產生前述之優點。

但是，該等中間構件亦可不中斷該定子之核心且僅提供機械分離，為該組裝操作產生前述優點。

為了固定呈朝軸向延伸之具有溝槽帶之形式的中間構件，可使用多數螺栓作為螺絲之一替代物。螺栓或螺絲可以例如一周期之軸向分開方式配置，又，可使用長形軸向延伸連接元件。冷卻裝置及/或溫度感測器可被收納在該等中間構件中。

要清楚強調的是在所有實施例中，定子及轉子之角色可以交換。因此該定子可具有多數永久磁鐵，且該轉子可具有多數電磁極。此外，亦可設置一第二組電磁極來代替永久磁鐵。如在徑向上所見，該定子可被配置在外側與內側，且直接之效果是該轉子亦可配置在外側與內側。依據本發明，一轉子/定子組合可以被操作作為電動馬達及作為發電機兩者。其中具有多數磁性元件之一第一馬達元件相對於亦具有多數磁性元件之一第二馬達元件直線地移動的第一線性馬達也可以依據本發明之原理設計。這些實施例被視是對於先前指出之問題的等效解決方法。

依據本發明之一電氣機器之驅動或提取在依據本發明之一發電機中產生之能量通常以多相位方式實現，依據本發明之一電氣機器之電磁極群可以利用三個不同相位被驅動。為達此目的，可以使用三相電流。就另一種方式而言，驅動可以藉由脈寬調變信號實施。與三個不同之多數相位亦是可想到的。

在一較佳實施例中，該電氣機器包含十二個電磁極群，該等電磁極群利用一或三個相位以交替方式連續地被驅動。此外，兩個相鄰電磁極群分別被相同之控制電子電路驅動，且全部只設置兩個控制電子電路。因此第一控制電子電路驅動兩個相鄰電磁極群，第二控制電子電路驅動下兩個電磁極群，該第一控制電子電路再驅動後續之兩個電磁極群等。

除此以外，應指出的是該等永久磁鐵不一定具有矩形橫截面。詳而言之，最好以一相當大之曲率半徑朝該空氣間隙彎曲之呈一條麵包狀之橫截面也是可想到的。

關於在該轉子、在一電磁極群內之定子及在互相相對之兩電磁極群之間之定子之極距的條件，有許多可以想到的選擇。請參閱第1圖，該可能性已依據轉子極距小於在一電磁極群內之定子極距說明過了。這兩個極距，即，在各個極中心之間的角度亦可是相等的。當然，在兩個電磁極群之間的極距大於兩個前述極距尺寸。但是，在一電磁極群內之極距亦可位在理論等距定子極距與轉子極距之間。在這本文中，該等轉子極與定子極之相對數目會容忍該電氣機器之較佳實施例具有比定子極更多之轉子極，例如多兩個。

100．．．定子

102．．．定子核心

110,114,120,124．．．定子齒

112,116,122,126．．．磁性線圈

130,132．．．冷卻管

134．．．螺絲

136．．．中間構件

140．．．定子本體

200．．．轉子

202．．．轉子核心

204,206,208,210．．．永久磁鐵

第1圖顯示依據本發明之一電氣機器之一第一實施例之一部份橫截面圖；及

第2圖顯示依據本發明之一電氣機器之一第二實施例之一部份橫截面圖。

100．．．定子

102．．．定子核心

110,114,120．．．定子齒

112,116,122．．．磁性線圈

130,132．．．冷卻管

200．．．轉子

202．．．轉子核心

204,206,208,210．．．永久磁鐵

Claims (14)

1. 一種電氣機器，包含配備有多數永久磁鐵之一轉子，及配備有多數電磁極之一定子；其中：數個相鄰電磁極分別構成一電磁極群，其中該等相鄰電磁極以一第一電磁極間距分開，屬於不同電磁極群之相鄰電磁極以大於該第一電磁極間距之一電磁極間距分開，各電磁極群具有偶數個電磁極，一電磁極群之相鄰電磁極互相鏈結合以便在操作時產生相反方向之磁場，以及該等永久磁鐵具有一轉子極間距且該轉子極間距與該第一電磁極間距不同，其中在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間的電磁極間距，以該等永久磁鐵之磁相角測量時為240度。
2. 如申請專利範圍第1項之電氣機器，其中兩個相鄰電磁極分別構成一電磁極群。
3. 如申請專利範圍第1項之電氣機器，其中四個相鄰電磁極分別構成一電磁極群。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間的各個電磁極間距，以該等永久磁鐵之磁相角測量時最大為40°、且以最大30°為佳時，大於它在該等電磁極等距分 布在該定子上時的值。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中屬於不同電磁極群之相鄰電磁極各以一第二電磁極間距分開。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中該轉子極間距係小於該第一電磁極間距。
7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中各電磁極包含一定子齒及環繞該等定子齒之一線圈，且多數繞組溝槽係分別設置在兩定子齒之間以便收納該等線圈。
8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中一溫度感測器及/或冷卻裝置設置在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間。
9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中用以將多數電磁極安裝在一定子本體上之安裝裝置係備置在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間。
10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中該定子包含在屬於不同電磁極群之相鄰電磁極之間被中斷的一定子核心。
11. 如申請專利範圍第10項之電氣機器，其中該定子核心之中斷被設計為用以將多數電磁極安裝在一定子本體上之一安裝裝置。
12. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中被預製成一完整單元之一定子部份包含一個 電磁極群之電磁極。
13. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，更包含第一控制電子電路及第二控制電子電路，其中兩個相鄰電磁極群的一個別組之一電磁極群與該第一控制電子電路連接，且該個別另外的電磁極群分別地與該第二控制電子電路連接。
14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電氣機器，其中兩個相鄰電磁極群的一個別組與相同之控制電子電路連接。