TWI679831B - 具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達／馬達－發電機 - Google Patents

Abstract

一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達，包括：至少二個彼此平行配置固設於一樞軸的盤式外轉子，每一盤式外轉子分別包括一個基體及偶數個永久磁鐵，永久磁鐵分別以兩相同極性相對接的方式以樞軸為圓心均勻設置於基體，以及至少二個接近的盤式外轉子的永久磁鐵的相異磁極彼此相對設置；至少一組欄杆式定子，包括複數個長條狀鐵芯，分別以各自的兩極分別接近對應前述兩個盤式外轉子的永久磁鐵，以及上述永久磁鐵數目大於前述鐵芯數目的一倍且低於二倍，每一前述鐵芯分別纏繞有一電動線圈繞組，供接受一交流的時脈式驅動訊號磁化前述鐵芯。

Description

具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機

一種外盤式馬達，尤其是一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機。

圖1為一種常見的外盤式馬達1，永久磁鐵2設置在馬達外層的轉子處，而電樞線圈3則纏繞於核心定子處的鐵芯，無論是電流經過電樞線圈因電阻而發熱，或是在換相過程中發生電流跳接時的驟熱，都難以輕易散出；且因受限於內外層包覆式的結構設計，使得面對輸出扭力變更、安裝空間限制等問題時，其應變的彈性也減少了。

由於馬達運行主要是依賴磁力的異極相吸和同極相斥，磁力線的分佈在馬達運行中佔有決定性的影響。因為空氣的磁阻甚高，如果永磁裝置和線圈中的鐵芯，在封閉迴路中所佔途徑比例越低，經過的空氣區域越長，磁阻將大幅升高，磁通因而分散，作用的效率也隨之降低。

一般而言，馬達設置於定子處鐵芯的數目需要大於設置在轉子處永久磁鐵的數目。在鐵芯的數目較多的情況下，除了容易產生更多的熱能之外，馬達內的散熱空間也會減少，進而使馬達的能量轉換效率降低。尤其，因為空間的限制，當鐵芯數目較多時，每一鐵芯上所能纏繞的線圈匝數因此受到限制，這也意味定子的體積無法進一步縮小，使得馬達整體無法微型化。相反地，如果能減少鐵芯數目，將可以在相同的空間中纏繞 更多匝數的線圈，或者以較小的空間提供相同大小的磁場以及磁力線。

另方面，只要將馬達反向運用，就是能將動能轉換為電能的發電機。但同樣地，發電機設置於定子處鐵芯的數目也需要大於設置在轉子處永久磁鐵的數目，使得發電機的能量轉換效率下降。

如何以永久磁鐵大於鐵芯數目的配置方式，一方面縮減馬達體積、增加磁力線密度，另方面提升馬達的能量轉換效率，並讓永久磁鐵的磁極和鐵芯的間隙縮小，構成適當的磁迴路，讓磁通量集中在預期通路中而避免發散，並且妥善運用時變的驅動訊號，形成電磁鐵和永久磁鐵有效率地交互作用，以及反向作為電動機時，同樣提供較佳的能量轉換效率，就是本發明所要解決的問題。

本發明的一目的，在提供一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機，藉由配置永久磁鐵大於鐵芯的數目比例，提高線圈匝數，使磁通密度提高，提升能量轉換效率。

本發明另一目的，在提供一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機，利用枝芽狀鐵芯間的狹縫狹小，達到降低磁阻，保持磁通路順暢，讓發電效率提升的功效。

本發明再一目的，在提供一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機，作為馬達時，藉由時脈式驅動訊號間的相位差，配合鐵芯和永久磁鐵的比例配置，讓馬達整體磁力驅動均勻，運轉順暢。

本發明又一目的，在提供一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機，藉由盤式外轉子的結構使具有電動線圈繞組和發電線 圈繞組的定子不被包覆，易於散熱而順利延長馬達/發電機組件的壽命。

本發明又再一目的，在提供一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機，藉由每二個彼此平行配置的盤式外轉子間設置一組欄杆式定子的結構，可以依需要向前述外盤式轉子的兩外側同軸擴充，達到不變更馬達單體的規格設計，而能彈性因應輸出扭力與安裝空間的需求。

依照本發明所揭露的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機，包括：至少一根沿一軸向延伸的樞軸；至少二個彼此平行配置且垂直固設於上述樞軸的盤式外轉子，每一前述盤式外轉子分別包括一個基體及偶數個永久磁鐵，前述永久磁鐵分別以兩相同極性相對接的方式以上述樞軸為圓心均勻設置於上述基體，以及前述至少二個接近的盤式外轉子的前述永久磁鐵的相同磁極彼此相對設置；至少一組欄杆式定子，包括複數個枝芽狀鐵芯，每一前述鐵芯分別包括一根沿著平行上述軸向彼此平行排列的本體，以及至少兩個自前述本體向相鄰的本體延伸的枝芽部；其中，前述所有本體均勻分布於一個以上述樞軸為圓心的圓管處，每一前述鐵芯的前述枝芽部均隔一狹縫對應鄰接前述鐵芯中相鄰於該鐵芯者；上述永久磁鐵數目大於前述鐵芯數目的一倍且低於二倍，每一前述本體分別纏繞有一電動線圈繞組，供接受一交流的時脈式驅動訊號磁化前述鐵芯，每一前述鐵芯的前述枝芽中的至少一者分別纏繞有一發電線圈繞組；至少一個轉子位置感測元件，供量測上述盤式外轉子的上述永久磁鐵位置，並輸出至少一個位置訊號；一個致能控制器，依據所收到的前述位置訊號，提供上述交流的時脈式驅動訊號至上述電動線圈繞組，並使得每兩相鄰前述電動線圈繞組的時脈式驅動訊號間，分別具有一均勻的相位差，且所有 該組欄杆式定子的所有相鄰電動線圈繞組間的前述相位差總和為360度的非零整數倍；及一組電能回收迴路，供接收上述發電線圈繞組所發電能。

由於本案一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/馬達-發電機包含了至少二個彼此平行配置的盤式外轉子及至少一組欄杆式定子，藉由外轉子與定子相互間的巧妙配置，讓永久磁鐵的數目能夠大於鐵芯的數目比例，一方面可以藉由減少鐵芯數目而增大鐵芯周邊的空間，增多相同體積馬達中，每一鐵芯所能纏繞的線圈匝數，提高磁通密度；另方面藉由減少空氣隙的距離，且枝芽狀鐵芯和相鄰的枝芽狀鐵芯間，具有磁阻的狹縫同樣被侷限至極小，使得磁通量主要經過鐵芯和永久磁鐵達成迴路，磁阻被大幅降低，另作為發電機時，磁通路仍能保持暢通，磁阻降低，發電效率藉此提升；且由於永久磁鐵和鐵芯的數目相互匹配，共同構成磁迴路，搭配彼此具有特定相位差的時脈式驅動訊號，讓轉子的運轉順暢；加上外盤式馬達散熱容易，馬達組件壽命得以延長，進一步藉由輔助盤式外轉子及輔助欄杆式定子的擴充，使得本發明不需變更馬達單體的規格設計，就能彈性調整輸出扭力與因應安裝空間的需求；尤其，藉由外轉子上的每兩個相鄰的永久磁鐵以相同極性相對接的方式設置並相對前述樞軸均勻排列，且每二個接近的盤式外轉子的永久磁鐵的相異磁極彼此相對設置，以及欄杆式定子的每一鐵芯分別以各自的兩極分別接近對應兩個盤式外轉子的永久磁鐵，結合永久磁鐵數目大於鐵芯數目的一倍且低於二倍的結構特點，提升馬達/發電機的能量轉換效率，並且達成減少發熱及降低耗能的功效，進而達成以上所述所有目的。

1‧‧‧外盤式馬達

2‧‧‧永久磁鐵

3‧‧‧電樞線圈

13‧‧‧轉子位置感測元件

15‧‧‧致能控制器

20‧‧‧外盤式馬達

21‧‧‧盤式外轉子

22‧‧‧欄杆式定子

23‧‧‧樞軸

211‧‧‧基體

213‧‧‧永久磁鐵

215‧‧‧聚磁磁鐵

221‧‧‧長條狀鐵芯

223‧‧‧電動線圈繞組

225‧‧‧非導磁定子基座

321、321’、321”‧‧‧枝芽狀鐵芯

323、323’、323”‧‧‧本體

325、325’、325”‧‧‧枝芽部

327、327’‧‧‧電動線圈繞組

329、329’、329”‧‧‧發電線圈繞組

圖1為習知具有外轉子的馬達的結構側視示意圖，用以說明馬達定子與轉子的相對位置關係。

圖2為本發明具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達的第一較佳實施例的立體示意圖，說明盤式外轉子與欄杆式定子的相對關係。

圖3為本發明第一較佳實施例的立體分解示意圖，說明盤式外轉子、永久磁鐵及鐵芯的立體組合結構。

圖4為圖3的永久磁鐵和鐵芯-線圈立體分解示意圖。

圖5為圖4的永久磁鐵和鐵芯-線圈立體組合示意圖。

圖6為圖4實施例永久磁鐵的磁力線分佈側視示意圖。

圖7為圖5實施例致能控制器提供的時脈式驅動訊號示意圖，說明相鄰線圈繞組所接收時脈式驅動訊號相位差關係。

圖8為本發明具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達-發電機第一較佳實施例的永久磁鐵和鐵芯-線圈立體組合示意圖。

圖9為本發明具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達-發電機第二較佳實施例的永久磁鐵和鐵芯-線圈立體組合示意圖。

圖10為圖9實施例中的單一鐵芯和電動線圈繞組以及發電線圈繞組立體關係示意圖。

圖11為本發明具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達-發電機第三較佳實施例的永久磁鐵和鐵芯-線圈立體組合示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此 技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點與功效。

本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書之揭示內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，任何結構之修飾、大小之調整或比例關係之改變，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

本案一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達的第一較佳實施例，請一併參考圖2至圖5所示，外盤式馬達20具有一根沿一軸向延伸的樞軸23，為便於說明，此處定義前述軸向方向為沿著圖式的上下方向，以及兩個彼此平行配置的盤式外轉子21，每一個盤式外轉子21分別包括一個基體211、偶數個永久磁鐵213及聚磁磁鐵215，在本例中是以每一個盤式外轉子21具有10個永久磁鐵213為例。且本例中的基體211都是圓形盤狀，分別以其對稱中心垂直固設於上述樞軸23。

前述永久磁鐵213在本例中均為略成長扁彎弧形平坦嵌設於上述基體211中，並且每個永久磁鐵213的兩磁極N、S，不僅都設置於上述基體211處，並且相鄰的兩個永久磁鐵213，都是以N極兩兩相接近或S極兩兩相接近的方式設置。如熟悉此技術領域人士所能輕易理解，即使此處的永久磁鐵改採其他如馬蹄形或長方形，只要依前述方式設置於基體211，仍無礙於本發明的實施。且由於本例中的永久磁鐵213本身為彎弧狀，磁鐵的彎弧形狀恰使得各磁鐵和磁極都共同位於一個以上述樞軸23為圓心的圓上均勻排列，此外，前述兩個盤式外轉子21的相對設置方式，是以永久磁鐵213的相異磁極彼此相對的方式設置，為便於說明，以下稱此種永久磁鐵以相異磁極彼此相對的設置方式為一種順向的配置方式。

上述外盤式馬達20還包含一組欄杆式定子22，該組欄杆式定子22在本例中包括9根長條狀鐵芯221，每一上述長條狀鐵芯221的長度均為3.5公分，本例中的長條狀鐵芯221例釋為以複數矽鋼片構成，藉此降低渦電流作用，並共同受一個非導磁定子基座225的固持。當然，本發明技術領域具有通常知識者也可以任意選擇例如鐵粉壓鑄而成或其他慣用磁導體作為鐵芯，均無礙於本案實施。

請同時參考圖6所示的磁力線分佈側視示意圖，每一前述長條狀鐵芯221分別沿上述樞軸23彼此平行排列，且以樞軸23為圓心均勻分布，由於各長條狀鐵芯221間均勻配置，因此在本例中，每一長條狀鐵芯221和樞軸23連線，和相鄰長條狀鐵芯221樞軸23連線間的夾角均為40度，且每一長條狀鐵芯221的兩極分別接近對應前述兩個盤式外轉子21的上述永久磁鐵213，兩根長條狀鐵芯221分別接近其N極和S極，使得上下方的盤式外轉子21相互對應的永久磁鐵213正好可以通過此處的兩根長條狀鐵芯221構成一個完整磁迴路。

尤其如本例中的馬達整體厚度不大於6公分，實際上厚度僅約5公分左右，盤式外轉子21的厚度則約0.5公分，使得長條狀鐵芯221相較於永久磁鐵213間的間隙相當窄小，比盤式外轉子21的厚度更窄，使得磁迴路中行經空氣的部分甚短，永久磁鐵213的磁力線將密集通過長條狀鐵芯221，磁阻因而大幅降低。透過本例中巧妙的配置，永久磁鐵213的數目可大於長條狀鐵芯221數目的一倍並低於二倍。

每一上述長條狀鐵芯221分別纏繞有一電動線圈繞組223，供接受一交流的時脈式驅動訊號磁化前述長條狀鐵芯221；在永久磁鐵213的 某磁極剛經過長條狀鐵芯221的對應端部時，在鐵芯端部形成和該磁極相同的磁性，以發揮同極性相斥的推力，且在相反磁極接近時提供異極性相吸的引力；直到次一磁極接近，則長條狀鐵芯221的端部磁性開始減弱而至歸零，隨後換相，改以相反的磁性再度推動次一磁極繼續運轉。由於永久磁鐵213的數目並不等於長條狀鐵芯221的數目，要產生最大的推動扭矩，不僅必須準確獲得盤式外轉子21的永久磁鐵213位置，還要對每一電動線圈繞組223提供具有相位差的時脈式驅動訊號。尤其是因為鐵芯數目較少，每一鐵芯可以纏繞的線圈匝數從而增多，一方面使得相同體積的馬達中，電動線圈繞組223的匝數增多，磁通量因而更提高，使得馬達的輸出扭力增大；另方面，也代表如果要輸出相同扭力，可以將馬達體積再進一步縮小。

在本例中，欄杆式定子22更包括一個非導磁定子基座225，藉以固持住每一長條狀鐵芯221，而非導磁定子基座225更在圖式上下兩端分別設置有一組滾珠軸承(圖未示)，藉此讓上述樞軸23在非導磁定子基座225中順利樞轉。並且讓盤式外轉子21和欄杆式定子22可相對樞轉地組合。

請一併參考圖7所示，藉由轉子位置感測元件13量測並輸出一個位置訊號到致能控制器15，而致能控制器15則依據所收到的前述位置訊號，提供一個交流的時脈式驅動訊號至欄杆式定子22的電動線圈繞組223，進而使得每兩相鄰電動線圈繞組223的時脈式驅動訊號間，分別具有一均勻的相位差，且所有該組欄杆式定子22的所有相鄰電動線圈繞組223間的前述相位差總和為360度的非零整數倍。因此，各長條狀鐵芯221將受到與盤式外轉子21轉速相匹配的時脈式驅動訊號所驅動，且相鄰長條狀鐵芯221所收到的時脈式驅動訊號間分別存在如本例中120度的相位差，使得每 相距三根鐵芯後，第四根鐵芯所受的時脈式驅動訊號將等同於第一根鐵芯，而環繞九根鐵芯後，本例中的相位差的總和為1080度。於本例中，上述轉子位置感測元件13例釋為霍爾元件，本發明所屬技術領域具有通常知識者可選用其他適合的元件進行簡單變換。當然，此處鐵芯雖舉例為三的倍數，但如熟悉本技術領域人士所能輕易理解，鐵芯數目並不侷限於此，即使為四的倍數、五的倍數，只需將每一鐵芯上電動線圈繞組所施加的驅動訊號逐次產生90度相位差或72度相位差即可。亦即，只要不怕相位差的計算和處理較為麻煩，鐵芯數目可以為任何大於三的正整數。

當上述外盤式馬達20位於上述軸向上方的盤式外轉子21的永久磁鐵213的磁極自左至右以S-N、N-S、S-N、…的方式對接串聯排列於基體211，則相對地位於上述軸向下方的盤式外轉子21的永久磁鐵213的磁極自左至右以將相對設置而以N-S、S-N、N-S、…的方式對接串聯排列於基體211。此時，若有一長條狀鐵芯221被驅動感應出的磁極正好與接近對應的上述永久磁鐵213的磁極相同，因磁極相斥而由長條狀鐵芯221推動永久磁鐵213以樞軸23為圓心轉動，也就是上述盤式外轉子21被上述欄杆式定子22推動旋轉，於本例，以樞軸23為圓心每隔120度產生一處相同的推/拉作用，使得上述外盤式馬達20中每一時相可產生三倍的推/拉力。

上述長條狀鐵芯221與接近對應的上述永久磁鐵213的最短距離小於基體211厚度，使對應的上述長條狀鐵芯221與上述永久磁鐵213形成良好的磁通迴路。同時考量時脈式驅動訊號導入的情況，永久磁鐵213隨轉子旋轉，將恰好在長條狀鐵芯221中的感應磁極換相時，藉由永久磁鐵213的磁力線行經長條狀鐵芯221，使得磁滯損耗(Hysteresis losses)降低，進而 減少磁導體發熱，也使得電能的消耗降低，馬達整體轉換效率因而上升。

當上述盤式外轉子21受上述欄杆式定子22推動旋轉，長條狀鐵芯221與永久磁鐵213原先建立的對應關係發生錯位改變，原先磁極所受到的同極斥力，逐漸因為轉子的旋轉，改由次一磁極受到相異磁極的引力，此時，上述轉子位置感測元件13將感測到盤式外轉子21的永久磁鐵213位置的改變，更進一步輸出一個上述位置訊號到上述致能控制器15，促使致能控制器15依據所收到的位置訊號，研判盤式外轉子21是否有轉速變化，並決定交流時脈式驅動訊號的頻率是否需配合提高或降低。

在本實施例中，為更進一步減少空氣隙的距離，並且讓永久磁鐵的磁力線集中，因此在每兩個極性相對的彼此接近永久磁鐵213的磁極面向欄杆式定子22的位置，分別安裝有一個聚磁磁鐵215，在本例中為一扁圓柱型永久磁鐵，每一個聚磁磁鐵215都是和對應永久磁鐵的磁極相吸，並且承擔作為磁力線的通道，進一步縮窄由永久磁鐵213至長條狀鐵芯221間的空氣隙，降低磁阻而提升轉換效率。

當然，此聚磁磁鐵並非必須設置，為簡化結構降低製造成本，也可以將永久磁鐵和相鄰永久磁鐵間的間隙縮窄，且同時縮短永久磁鐵和長條狀鐵芯間的距離，使得轉子和欄杆式定子間磁阻降低。此外，上述的永久磁鐵僅需為成對均勻設置，並未侷限於10個，僅需符合數目介於欄杆式定子中長條狀鐵芯數的一倍至兩倍間的整數即可，關鍵在於上述時脈式驅動訊號，彼此間的相位差總和為360度的整數倍，且每二相鄰線圈間的相位差都是彼此相同，且隨轉速變更。

永久磁鐵數目大於鐵芯數目的配置，同樣可以使用於馬達- 發電機的結構，圖8至圖11列出本發明具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達-發電機的三個較佳實施例。為了清楚表達永久磁鐵和鐵芯-線圈的結構關係，對於與前例中馬達相同的元件，如樞軸、盤式外轉子的基體和欄杆式定子的非導磁定子基座將於圖中省略。

圖8中的馬達-發電機具有10個永久磁鐵213、10個聚磁磁鐵215和6根枝芽狀鐵芯321，為便於說明起見，此處將枝芽狀鐵芯321進一步區分為與樞軸走向大致呈平行配置的本體323、以及延伸自該本體323且大致與該本體323呈正交的至少兩個枝芽部325。在本例中的枝芽部325僅由本體323的同一側面延伸，使得本例中的枝芽狀鐵芯321由側視觀察，形狀類似希臘字母的”π”，而本例的每一本體323的長度均為3.5公分。

每一枝芽狀鐵芯321在兩個枝芽部325之間，分別纏繞有一電動線圈繞組327，供接受一交流的時脈式驅動訊號磁化枝芽狀鐵芯321的本體323；在上方盤式外轉子的一個永久磁鐵213的磁極剛要接近經過本體323的對應端部時，在枝芽狀鐵芯321的本體323的端部形成和該磁極相反的磁性，以發揮異極性相吸的引力，且在磁極逐步接近時，枝芽狀鐵芯321的端部磁性開始減弱而至歸零，隨後磁極遠離時換相，提供同極性相斥的推力；直到次一磁極再度接近，才進行下一週期的勵磁，再度吸引次一磁極繼續運轉。由於永久磁鐵213的數目並不等於枝芽狀鐵芯321的數目，要產生最大的推動扭矩，不僅必須準確獲得盤式外轉子的永久磁鐵213位置，還要對每一電動線圈繞組327提供具有相位差的時脈式驅動訊號。

由於上方的盤式外轉子和下方的盤式外轉子間，永久磁鐵磁極是以順向排列，因此，上方永久磁鐵213的磁力線是行經電動線圈繞組 327，並且由下方盤式外轉子中的永久磁鐵及相鄰的本體323返回而構成完整磁迴路。另方面，在馬達運轉時，由於欄杆式定子和盤式外轉子間的相對旋轉，會使得設置於兩個枝芽部325處的發電線圈繞組329在運動過程中切割磁力線，因此發電線圈繞組329會在相對旋轉過程中，回收部分動能並且轉換為電能，產生感應電流。

上述實施例中的枝芽狀鐵芯，並不侷限於由本體單側延伸而出，也可以如圖9與圖10中另一較佳實施例所示的9根枝芽狀鐵芯321’，具有從圓柱形的本體323’，朝向左右兩側各延伸出兩根圓柱形枝芽部325’，使得相鄰的枝芽狀鐵芯321’，是以相互對應的枝芽部325’相接近，而本例中在每一枝芽部325’上，都設置有一個發電線圈繞組329’，每一枝芽狀鐵芯321’在兩個枝芽部325’之間，分別纏繞有一個電動線圈繞組327’。

除了上述10：6及10：9的永久磁鐵和鐵芯比例，也可以如圖11中另一較佳實施例所示，以4個永久磁鐵213和3根枝芽狀鐵芯321”的配置構成馬達-發電機，本例中從圓柱形的本體323”朝向左右兩側各延伸出兩根的圓柱形枝芽部325”，相較於前例的枝芽部具有較長的結構，讓每一枝芽部325”上的發電線圈繞組329”圈數能有更大的調整範圍，進而提升發電效能，且透過本例中的結構配置，能有效地達到減少發熱的功效。

當上述各實施例單純由兩片盤式外轉子和一組欄杆式定子所構成的馬達出力不足時，上述各實施例也可在下方的盤式外轉子下，更沿著樞軸的同軸方向，增加一組與前述盤式外轉子和上述欄杆式定子結構相同並且呈共樞軸配置的輔助欄杆式定子和輔助盤式外轉子，該輔助欄杆式定子並受上述致能控制器致能磁化，就此增加整體的扭力輸出。由於上 述鐵芯-線圈的數目配置，可以提供永久磁鐵完整的磁力線通路，讓磁阻大幅降低，且永久磁鐵的旋轉移動可以週期性地減弱鐵芯受交流電訊號勵磁過程中的磁滯現象，讓磁滯現象所帶來的發熱及能量耗損降低，藉此使得本發明所揭露的馬達在運轉過程中發熱量低，能量轉換效率高，達成超越現有技術的上述發明目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋之範圍內。經過本發明較佳實施例之描述後，熟悉此一技術領域人員應可瞭解到，本案實為一新穎、進步且具產業實用性之發明，深具發展價值。

Claims (8)

1. 一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達，包括：至少一根沿一軸向延伸的樞軸；至少二個彼此平行配置且垂直固設於上述樞軸的盤式外轉子，每一前述盤式外轉子分別包括一個基體及偶數個永久磁鐵，前述永久磁鐵分別以兩相同極性相對接的方式以上述樞軸為圓心均勻設置於上述基體，以及前述至少二個接近的盤式外轉子的前述永久磁鐵的相異磁極彼此相對設置；至少一組欄杆式定子，包括複數個長條狀鐵芯，所述長條狀鐵芯為複數矽鋼片構成，每一前述鐵芯分別沿著平行上述軸向彼此平行排列，且均勻分布於一個以上述樞軸為圓心的圓管處，前述該組欄杆式定子的每一前述鐵芯，分別以各自的兩極分別接近對應前述兩個盤式外轉子的上述永久磁鐵，以及上述永久磁鐵數目大於前述鐵芯數目的一倍且低於二倍，每一前述鐵芯分別纏繞有一電動線圈繞組，供接受一交流的時脈式驅動訊號磁化前述鐵芯；至少一個轉子位置感測元件，供量測上述盤式外轉子的永久磁鐵位置，並輸出至少一個位置訊號；及一個致能控制器，依據所收到的前述位置訊號，提供上述交流的時脈式驅動訊號至上述電動線圈繞組，並使得每兩相鄰前述電動線圈繞組的時脈式驅動訊號間，分別具有一均勻的相位差，且所有該組欄杆式定子的所有相鄰線圈繞組間的前述相位差總和為360度的非零整數倍。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達，其中上述欄杆式定子更包括一個固持上述各鐵芯的非導磁定子基座。
3. 如申請專利範圍第1項所述的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達，更包括一個連結至上述欄杆式定子的馬達外殼。
4. 如申請專利範圍第1項所述的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達，更包括一個平行上述盤式外轉子且與前述盤式外轉子結構相同並且呈共樞軸配置的輔助盤式外轉子，前述輔助盤式外轉子設置於上述二個盤式外轉子的外側；一組設置於前述二個盤式外轉子之一和上述輔助盤式外轉子間的輔助欄杆式定子，該輔助欄杆式定子和上述欄杆式定子結構相同且呈共樞軸配置，該輔助欄杆式定子並受上述致能控制器致能磁化。
5. 一種具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/發電機，包括：至少一根沿一軸向延伸的樞軸；至少二個彼此平行配置且垂直固設於上述樞軸的盤式外轉子，每一前述盤式外轉子分別包括一個基體及偶數個永久磁鐵，前述永久磁鐵分別以兩相同極性相對接的方式以上述樞軸為圓心均勻設置於上述基體，以及前述至少二個接近的盤式外轉子的前述永久磁鐵的相同磁極彼此相對設置；至少一組欄杆式定子，包括複數個枝芽狀鐵芯，所述枝芽狀鐵芯為複數矽鋼片構成，每一前述鐵芯分別包括一根沿著平行上述軸向彼此平行排列的本體，以及至少兩個自前述本體向相鄰的本體延伸的枝芽部；其中，前述所有本體均勻分布於一個以上述樞軸為圓心的圓管處，每一前述鐵芯的前述枝芽部均隔一狹縫對應鄰接前述鐵芯中相鄰於該鐵芯者；上述永久磁鐵數目大於前述鐵芯數目的一倍且低於二倍，每一前述本體分別纏繞有一電動線圈繞組，供接受一交流的時脈式驅動訊號磁化前述鐵芯，每一前述鐵芯的前述枝芽中的至少一者分別纏繞有一發電線圈繞組；至少一個轉子位置感測元件，供量測上述盤式外轉子的上述永久磁鐵位置，並輸出至少一個位置訊號；一個致能控制器，依據所收到的前述位置訊號，提供上述交流的時脈式驅動訊號至上述電動線圈繞組，並使得每兩相鄰前述電動線圈繞組的時脈式驅動訊號間，分別具有一均勻的相位差，且所有該組欄杆式定子的所有相鄰電動線圈繞組間的前述相位差總和為360度的非零整數倍；及一組電能回收迴路，供接收上述發電線圈繞組所發電能。
6. 如申請專利範圍第5項所述的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/發電機，其中上述欄杆式定子更包括一個固持上述各鐵芯的非導磁定子基座。
7. 如申請專利範圍第5項所述的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/發電機，更包括一個連結至上述欄杆式定子的馬達外殼。
8. 如申請專利範圍第5項所述的具有多永久磁鐵對順向外轉子的馬達/發電機，更包括一個平行上述盤式外轉子且與前述盤式外轉子結構相同並且呈共樞軸配置的輔助盤式外轉子，前述輔助盤式外轉子設置於上述二個盤式外轉子的外側；一組設置於前述二個盤式外轉子之一和上述輔助盤式外轉子間的輔助欄杆式定子，該輔助欄杆式定子和上述欄杆式定子結構相同且呈共樞軸配置，該輔助欄杆式定子並受上述致能控制器致能磁化。