TWI680638B - 具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件 - Google Patents

Abstract

本創作為一種具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其包括單相軸向磁阻馬達及無線充電模組，單相軸向磁阻馬達設有定子及轉子；定子設有中心軸線，以及環繞中心軸線的相繞組及永久磁鐵；轉子與定子沿著中心軸線設置，轉子同軸且能轉動地設於定子，無線充電模組與相繞組電性連結；本創作的單相軸向磁阻馬達能以無線充電方波訊號來驅動，能解決具有徑向氣隙的現有磁阻馬達需設置饋孔穿置電線提供電流所衍生之適用環境受限的問題，提供一種能以無線供電模組進行磁激，而無需設置饋孔與電線來供電的具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件。

Description

具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件

本創作係涉及一種電機，尤其是指一種能以無線供電模組進行磁激，而無需設置饋孔與電線來供電的具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件。

利用磁通具有經過磁阻最小之路徑閉合的特性，來驅動轉子的磁阻馬達，其實已面世了一段時間，只是受限於控制技術而無法普及地應用；但是，隨著控制技術的進步，磁阻馬達也重新成為應用上的選擇之一。

現有的磁阻馬達多採用徑向氣隙的設計，具有徑向氣隙的現有磁阻馬達，其轉子軸向地穿置於其定子，且定子朝向轉子徑向地設有多個環繞轉子的齒，各齒與轉子在徑向上形成徑向氣隙，且齒上纏設有線圈而形成多個相繞組，兩相鄰的齒之間形成齒槽，現有的磁阻馬達以馬達驅動器將電流提供給多個相繞組，需要在包覆定子與轉子的外殼上設置饋孔、穿置電線來傳輸電流，因此無法保證氣密、防水，以及防塵的等級，在適用環境上有相當的限制；再者，現有磁阻馬達的轉子大都具有對稱的輪廓，因此常有死域狀況發生，使得轉子無法持續轉動；最後，具有徑向氣隙的現有磁阻馬達，為了形成多個齒來纏繞線圈，在相鄰的兩齒之間需要以加工機加工出齒槽，除了輪廓複雜、增加了加工的費用外，在定子內將線圈纏繞於各齒，也提高了製作上的困難、增加了製作成本；由此可知，具有徑向氣隙的現有磁阻馬達在結構上實有需要改良與進步的空間。

為了解決具有徑向氣隙之現有磁阻馬達，其結構設計所衍生之適用環境受限、轉子無法穩定轉動，以及制作成本高的問題。本創作提供一種具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其能以無線充電方波訊號驅動，且轉子採用拓樸方法設計，而定子的結構簡潔，能達到確保其氣密、防水與防塵特性、維持轉子穩定運轉、降低轉矩漣波，以及減少製作成本的目的。

本創作解決技術問題所提出的具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其包括：一單相軸向磁阻馬達，其包括有一定子及一轉子；該定子包括有一中心軸線、至少一個相繞組及至少一個永久磁鐵，該至少一個相繞組與該至少一個永久磁鐵環繞該中心軸線，各相繞組包括有一導磁柱及纏繞於該導磁柱的一線圈，該導磁柱與該定子的中心軸線相平行，各永久磁鐵呈柱狀且與該中心軸線相平行；該轉子與該定子沿著該中心軸線設置，該轉子同軸且能轉動地設於該定子；以及一無線充電模組，其包括有同軸且間隔設置的一發射端線圈組及一接收端線圈組，該接收端線圈組與該至少一個相繞組電性連結。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述之轉子包括有一參考平面及至少一對磁極，該參考平面與所述定子的中心軸線相垂直，該至少一對磁極中的各磁極包括有一磁極軸線及一參考軸線，該磁極軸線與該參考軸線設於該參考平面且通過該中心軸線，該磁極軸線與該參考軸線相垂直，該磁極沿著該磁極軸線設置。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述之轉子之參考平面包括有一第一假想圓、一第二假想圓、一第三假想圓、一第四 假想圓及一第五假想圓，該第一假想圓、該第二假想圓、該第三假想圓、該第四假想圓與該第五假想圓同心且依序地環繞所述定子之中心軸線；各相繞組的導磁柱於該參考平面形成一導磁柱投影，各永久磁鐵於該參考平面形成一磁柱投影，該第一假想圓與各導磁柱投影與各磁柱投影相外切，該第五假想圓與各導磁柱投影與各磁柱投影相內切，該第三假想圓通過各導磁柱投影的中心與各磁柱投影的中心；以及該至少一對磁極中的各磁極於該參考平面形成一磁極投影，該磁極投影包括有輪廓相異的一第一區、一第二區、一第三區、一第四區及一第五區，該第一區自靠近該定子之中心軸線處延伸至該第一假想圓，該第二區自該第一假想圓延伸至該第二假想圓，該第三區自該第二假想圓延伸至該第三假想圓，該第四區自該第三假想圓延伸至該第四假想圓，該第五區自該第四假想圓延伸至該第五假想圓。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影的第二區包括有一角部及一連接邊，該第二區的角部包括有一頂點，該第二區之角部的頂點與所述第二假想圓相切，所述定子的中心軸線延伸至該第二區之角部頂點的一射線與該磁極的參考軸線在逆時針方向夾設一夾角α，該第二區之連接邊與該磁極的磁極軸線相平行且延伸自該磁極之磁極投影的第一區，且該第二區之連接邊包括有銜接該第一區的一接點，該中心軸線延伸至該第二區之連接邊接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角β，該磁極之磁極投影的第四區包括有一角部，該第四區之角部包括有一頂點，該第四區之角部的頂點與所述第四假想圓相切，該中心軸線延伸至該第四區之角部頂點的一射線與該參考軸線在逆時針方向夾設一夾角γ，該第五區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點及該第二頂點與該第五假想圓相切，該第一頂點靠近該第四區之角部的頂點，該中心軸線延伸至該第五區之第 一頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設一夾角θ，該中心軸線延伸至該第五區之第二頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角φ；其中，該夾角α的角度為10度以上且為20度以下(10°≦α≦20°)；該夾角β的角度為10度以上且為25度以下(10°≦β≦25°)；該夾角γ的角度為50度以上且為60度以下(50°≦γ≦60°)；該夾角θ的角度為5度以上且為15度以下(5°≦θ≦15°)；該夾角φ的角度為20度以上且為30度以下(20°≦φ≦30°)。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述之所述的至少一個相繞組為二個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為一對磁極，所述夾角α為15度，所述夾角β為17度，所述夾角γ為57度，所述夾角θ為8度，所述夾角φ為21度。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影的第二區包括有一角部及一連接邊，該第二區的角部包括有一頂點，該第二區之角部的頂點與所述第二假想圓相切，所述定子的中心軸線延伸至該第二區之角部頂點的一射線與該磁極的參考軸線在逆時針方向夾設一夾角α，該第二區之連接邊與該磁極的磁極軸線相平行且延伸自該磁極之磁極投影的第一區，且該第二區之連接邊包括有銜接該第三區的一接點，該中心軸線延伸至該第二區之連接邊接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角β，該磁極之磁極投影的第四區包括有一角部，該第四區之角部包括有一頂點，該第四區之角部的頂點與所述第四假想圓相切，該中心軸線延伸至該第四區之角部頂點的一射線與該參考軸線在逆時針方向夾設一夾角γ，該第五區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點及該第二頂點與該第五假想圓相切，該第一頂點靠近該第四區之角部的頂點，該中心軸線延伸至該第五區之第一頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設一夾角θ，該中心軸線 延伸至該第五區之第二頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角φ；其中所述的至少一個相繞組為二個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為一對磁極，所述夾角α為15度，所述夾角β為19度，所述夾角γ為57度，所述夾角θ為8度，所述夾角φ為21度。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影包括有輪廓相異的一第一區、一第二區、一第三區及一第四區，該第一區、該第二區、該第三區與該第四區自所述定子的中心軸線而沿著該磁極的磁極軸線依序排列；該第一區包括有一連接邊，該第一區的連接邊平行該磁極的磁極軸線且延伸至該第三區，該第一區的連接邊包括有銜接該第三區的一接點，該定子的中心軸線延伸至該第一區連接邊之接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設10度；該第二區包括有一角部，該角部包括有一連接邊，該第二區之角部的連接邊與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設37度；該第三區包括有一角部，該角部包括有一頂點，該定子的中心軸線延伸至該第三區角部之頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設18度；該第四區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點靠近該第三區之角部的頂點，且該第一頂點與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設4度，該第二頂點遠離該第三區之角部的頂點且與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設12度；其中，所述的至少一個相繞組為二個或四個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個或四個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為二對磁極。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影包括有輪廓相異的一第一區、一第二區、一第三區及一第四區，該第一區、該第二區、該第三區與該第四區自所述定子的中心軸線而沿著該磁極的磁極軸線依序排列；該第一區包括有一連接邊，該第一區的連接邊平行該磁極的磁極軸線且延伸至該第四區，該第一區的連接邊包括有銜接該第四區的一接點，該定子的中心軸線延伸至該第一區連接邊之接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設7度；該第二區包括有一角部，該角部包括有一連接邊，該第二區之角部的連接邊與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設37度；該第三區包括有一角部，該角部包括有一頂點，該定子的中心軸線延伸至該第三區角部之頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設18度；該第四區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點靠近該第三區之角部的頂點，且該第一頂點與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設4度，該第二頂點遠離該第三區之角部的頂點且與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設12度；其中，所述的至少二個相繞組為二個或四個相繞組，所述至少二個永久磁鐵為二個或四個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為二對磁極。

所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述之無線充電模組包括有一電源供應器及一馬達驅動器，該電源供應器與該馬達驅動器與所述發射端線圈組依序電性連結。

本創作的技術手段可獲得的功效增進在於：

1.本創作之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其單相軸向磁阻馬達能以無線充電方波訊號來驅動，只有接收端線圈組與單相軸向磁阻馬達電性 連結，所以沒有電池更換的問題且能長時間使用，將單相軸向磁阻馬達與接收端線圈組設為一體，即無需再外接電線輸送電流，讓本創作適用於真空環境、壓力容器或者設置於液體中，本創作甚至還能植於人體內，來做長期藥劑釋放、觀察或者是追蹤等應用。

2.本創作的轉子利用拓樸方法進行最佳化設計，基於轉子之各對磁極非對稱的設計，使本創作避免了死域的產生，且具有低轉矩漣波，以及能得到高轉矩輸出的成果。

3.本創作單相軸向磁阻馬達之定子的相繞組，其導磁柱設為圓柱狀，而定子的永久磁鐵亦設為圓柱狀，容易加工製作，能節省具有徑向氣隙之現有磁阻馬達，其定子的加工費用，使本創作具有容易組裝以及節省製作成本的優勢。

10‧‧‧定子

101C‧‧‧中心軸線

11‧‧‧心軸

111‧‧‧安裝端

112‧‧‧結合端

113‧‧‧凸緣

12‧‧‧定位件

13‧‧‧相繞組

131‧‧‧導磁柱

131P‧‧‧導磁柱投影

132‧‧‧線圈

14‧‧‧永久磁鐵

14P‧‧‧磁柱投影

15‧‧‧永磁磁迴路片

20‧‧‧轉子

21‧‧‧磁極

2101C‧‧‧磁極軸線

2102C‧‧‧參考軸線

21P‧‧‧磁極投影

211P‧‧‧第一區

211P1‧‧‧連接邊

211P2‧‧‧接點

212P‧‧‧第二區

212P1‧‧‧角部

212P2‧‧‧連接邊

212P3‧‧‧頂點

212P4‧‧‧接點

212P5‧‧‧角部

212P6‧‧‧連接邊

213P‧‧‧第三區

213P1‧‧‧角部

213P2‧‧‧頂點

214P‧‧‧第四區

214P1‧‧‧角部

214P2‧‧‧頂點

214P3‧‧‧第一頂點

214P4‧‧‧第二頂點

215P‧‧‧第五區

215P1‧‧‧第一頂點

215P2‧‧‧第二頂點

40‧‧‧電源供應器

50‧‧‧馬達驅動器

60‧‧‧發射端線圈組

61‧‧‧發射端電路板

62‧‧‧發射端線圈

70‧‧‧接收端線圈組

71‧‧‧接收端電路板

72‧‧‧接收端線圈

C1‧‧‧第一假想圓

C2‧‧‧第二假想圓

C3‧‧‧第三假想圓

C4‧‧‧第四假想圓

C5‧‧‧第五假想圓

α、β、γ、θ、φ‧‧‧夾角

δ、η、χ、ε、π‧‧‧夾角

圖1係本創作第一較佳實施例之單相軸向磁阻馬達的外觀立體圖。

圖2係本創作第一較佳實施例之單相軸向磁阻馬達的元件分解圖。

圖3係本創作第一較佳實施例之投影的示意圖。

圖4係本創作之二極轉子第一設計的投影示意圖。

圖5係本創作之二極轉子第二設計的投影示意圖。

圖6係本創作第一較佳實施例之無線充電模組的平面示意圖。

圖7係本創作第一較佳實施例之單相軸向磁阻馬達與無線充電模組的配置示意圖。

圖8係本創作第一較佳實施例之轉矩及角度之實測與理論曲線圖。

圖9係本創作之二極轉子之兩設計於電流1安培時，轉矩與角度之理論曲線圖。

圖10係本創作第一較佳實施例應用於液體中的使用示意圖。

圖11係本創作第二較佳實施例的外觀立體圖。

圖12係本創作第二較佳實施例的元件分解圖。

圖13係本創作第三較佳實施例的外觀立體圖。

圖14係本創作第四較佳實施例的外觀立體圖。

圖15係本創作之四極轉子第一設計的投影示意圖。

圖16係本創作之四極轉子第二設計的投影示意圖。

圖17係本創作之四極轉子之兩設計於電流1安培時，轉矩與角度之理論曲線圖。

為能詳細瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照創作內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：本創作之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件係包括有一單相軸向磁阻馬達及一無線充電模組；如圖1及圖2所示，本創作第一較佳實施例的單相軸向磁阻馬達包括：一定子10及一轉子20；其中，該轉子20能轉動地結合於該定子10。

如圖1及圖2所示，該定子10包括有一中心軸線101C、一心軸11、二定位件12、二個相繞組13及二個永久磁鐵14；其中，該心軸11沿著該中心軸線101C設置，該心軸11呈圓柱狀且包括有一安裝端111、一結合端112及一凸緣113，該安裝端111與該結合端112於該中心軸線101C的延伸方向上相對，該凸緣113靠近該安裝端111；各定位件12呈圓板狀，其中的一該定位件12套設於該心軸11、抵靠於該凸緣113且靠近該安裝端111，另一該定位件12套設於該結合端112；兩該相繞組13以及兩該永久磁鐵14環繞該中心軸線101C，且各永久磁鐵14介於相鄰的兩該相繞組13之間；各相繞組13包括有一導磁柱131及一線圈132，該導磁柱131與該中心軸線101C相平行且包括有相對的二端，該導磁 柱131的兩端分別及結合於兩該定位件12，該線圈132環繞該導磁柱131；各永久磁鐵14呈柱狀且與該中心軸線101C相平行，該永久磁鐵14包括有相對的二端，該永久磁鐵14的兩端分別結合於兩該定位件12，各永久磁鐵14的直徑與各導磁柱131的直徑相等。

如圖1及圖2所示，該轉子20與該定子10沿著該中心軸線101C排列設置，該轉子20套設於該定子10的心軸11且抵靠於該心軸11的凸緣113，該轉子20與抵靠於該凸緣113的一該定位件12之間形成一氣隙，使該轉子20能轉動地結合設於該定子10。

如圖1及圖3所示，該轉子20包括有一參考平面及一對磁極21，該轉子20為設有一對磁極21的二極轉子，該參考平面與該定子10的中心軸線101C相垂直，該參考平面包括有一第一假想圓C1、一第二假想圓C2、一第三假想圓C3、一第四假想圓C4及一第五假想圓C5，該第一假想圓C1、該第二假想圓C2、該第三假想圓C3、該第四假想圓C4與該第五假想圓C5同心且依序地環繞該中心軸線101C。

如圖3所示，該定子10之各相繞組13的導磁柱131於該參考平面形成一導磁柱投影131P，該定子10之各永久磁鐵14於該參考平面形成一磁柱投影14P，該第一假想圓C1與各導磁柱投影131P與各磁柱投影14P相外切，該第五假想圓C5與各導磁柱投影131P與各磁柱投影14P相內切，該第三假想圓C3通過各導磁柱投影131P的中心與各磁柱投影14P的中心，該第一假想圓C1、該第三假想圓C3與該第五假想圓C5以各導磁柱131或各永久磁鐵14的半徑而等距設置，該第二假想圓C2介於該第一假想圓C1與該第三假想圓C3之間，該第四假想圓C4介於該第三假想圓C3與該第五假想圓C5之間。

如圖1及圖3所示，各磁極21包括有一磁極軸線2101C及一參考軸線2102C，該磁極軸線2101C與該參考軸線2102C設於該參考平面且通過該中 心軸線101C，該磁極軸線2101C與該參考軸線2102C相垂直，該磁極21沿著該磁極軸線2101C設置。

如圖3所示，該轉子20的各磁極21於該參考平面形成一磁極投影21P，該磁極投影21P包括有輪廓相異的一第一區211P、一第二區212P、一第三區213P、一第四區214P及一第五區215P，該第一區211P自該心軸11延伸至該第一假想圓C1，該第二區212P自該第一假想圓C1延伸至該第二假想圓C2，該第三區213P自該第二假想圓C2延伸至該第三假想圓C3，該第四214P區自該第三假想圓C3延伸至該第四假想圓C4，該第五區215P自該第四假想圓C4延伸至該第五假想圓C5。

如圖3及圖4所示，各磁極21之磁極投影21P的第二區212P包括有一角部212P1及一連接邊212P2，該第二區212P的角部212P1包括有一頂點212P3，該第二區212P之角部212P1的頂點212P3與該第二假想圓C2相切，該定子10的中心軸線101C延伸至該第二區212P之角部212P1頂點212P3的一射線與該磁極21的參考軸線2102C在逆時針方向夾設一夾角α，該夾角α的角度為10度以上且為20度以下(10°≦α≦20°)，該第二區212P之連接邊212P2與該磁極21的磁極軸線2101C相平行且延伸自該磁極21之磁極投影21P的第一區211P，且該第二區212P之連接邊212P2包括有銜接該第一區211P的一接點212P4，該中心軸線101C延伸至該第二區212P之連接邊212P2的接點212P4的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角β，該夾角β的角度為10度以上且為25度以下(10°≦β≦25°)。

各磁極21之磁極投影21P的第四區214P包括有一角部214P1，該第四區214P之角部214P1包括有一頂點214P2，該第四區214P之角部214P1的頂點214P2與該第四假想圓C4相切，該中心軸線101C延伸至該第四區214P之角部 214P1頂點214P2的一射線與該磁極21的參考軸線2102C在逆時針方向夾設一夾角γ，該夾角γ的角度為50度以上且為60度以下(50°≦γ≦60°)。

該第五區215P包括有一第一頂點215P1及一第二頂點215P2，該第一頂點215P1及該第二頂點215P2與該第五假想圓C5相切，該第一頂點215P1靠近該第四區214P之角部214P1的頂點214P2，該中心軸線101C延伸至該第五區215P之第一頂點215P1的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角θ，該夾角θ的角度為5度以上且為15度以下(5°≦θ≦15°)，該中心軸線101C延伸至該第五區215P之第二頂點215P2的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角φ，該夾角φ的角度為20度以上且為30度以下(20°≦φ≦30°)。

如圖4所示，設有一對磁極之該轉子20的第一設計(2pole-design1)，該夾角α為15度，該夾角β為17度，該夾角γ為57度，該夾角θ為8度，該夾角φ為21度；如圖5所示，設有一對磁極之該轉子20的第二設計(2pole-design2)，該夾角α為15度，該第二區212P之連接邊212P2包括有銜接該第三區213P的另一接點212P4，該中心軸線101C延伸至該第二區212P之連接邊212P2的接點212P4的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角β，該夾角β為19度，該夾角γ為57度，該夾角θ為8度，該夾角φ為21度。

如圖6及圖7所示，本創作之無線充電模組包括有一電源供應器40、一馬達驅動器50、一發射端線圈組60及一接收端線圈組70；其中，該電源供應器40與該馬達驅動器50電性連結，該發射端線圈組60包括有一發射端電路板61及一發射端線圈62，該電路板61與該馬達驅動器50與該線圈62電性連結，該接收端線圈組70包括有一接收端電路板71及與該接收端電路板71電性連結的一接收端線圈72，該接收端線圈組70與該單相軸向磁阻馬達的其中一相繞組13電性連結，該發射端線圈組60的發射端線圈62與該接收端線圈組70的接收端線 圈72相距2~10公釐(mm)，該電源供應器40所提供的電流經過該馬達驅動器50後，該馬達驅動器50將方波訊號傳送至該發射端線圈組60，利用該發射端線圈組60的發射端線圈62與該接收端線圈組70的接收端線圈72感應、將方波訊號傳送至該接收端線圈組70，驅動該單相軸向磁阻馬達，使其依照輸入訊號運轉。

如圖7所示，設置本創作之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件時，只要將該單相軸向磁阻馬達之定子10的相繞組13與該無線充電模組的接收端線圈組70電性連結，即能以該無線充電模組驅動該單相軸向磁阻馬達。

在本創作的第一較佳實施例中，該定子10的外徑為5.5公釐(mm)，該轉子20的外徑為4.5公釐(mm)，該心軸11的直徑為1公釐(mm)，該心軸11的長度為4.4公釐(mm)，各相繞組13之導磁柱131的直徑為1.3公釐(mm)，兩該相繞組13之導磁柱131的中心距離1.6公釐(mm)，該轉子20與抵靠該心軸11之凸緣113的一該定位件12之間形成的氣隙為50微米(μm)。本創作單相軸向磁阻馬達之定子10的相繞組13，其導磁柱131設為圓柱狀，而該定子10的永久磁鐵14亦設為圓柱狀，該定子10之相繞組13的導磁柱131與該定子10的永久磁鐵14容易加工製作，且容易組裝；與具有徑向氣隙之現有磁阻馬達相比，本創作單相軸向磁阻馬達之定子10能節省現有磁阻馬達耗費於加工齒槽的費用，使本創作具有容易組裝以及節省製作成本的優勢。

如圖8所示之本創作第一較佳實施例於電流0、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1安培(A)時，其轉矩與角度之實測與理論曲線圖，當激磁電流1A時，本創作第一較佳實施例的單相軸向磁阻馬達最高轉速可達1500RPM，啟動時需要的最大啟動轉矩為21微牛頓米(μNm)，平均轉矩輸出為14.8微牛頓米(μNm)，且能將轉矩漣波降低為65%。

在本創作的第一較佳實施例中，該發射端線圈組60的電路板61與該接收端線圈組70的電路板71之工作電壓為DC5V至DC12V，兩者的工作頻 率為0MHz至2MHz，該發射端線圈組60之發射端線圈62的電感為3.7μH，該接收端線圈組70之接收端線圈72的電感為14μH，該發射端線圈62與該接收端線圈72的距離為2公釐(mm)至10公釐(mm)；無線驅動時，該無線充電模組可傳送最大激磁電流為0.78安培(A)，本創作第一較佳實施例的單相軸向磁阻馬達最高轉速可達1000RPM，無旋轉時最大轉矩為14微牛頓米(μNm)，平均扭矩輸出為9.4微牛頓米(μNm)，而扭矩漣波為78%。

如圖3所示，該轉子20之其中一磁極21的磁極投影21P以該定子10的中心軸線101C為中心，而旋轉180度即為該轉子20之另一磁極21的磁極投影21P；如圖8所示，本創作之單相軸向磁阻馬達，其轉子20非對稱的設計能解決死域以及零轉矩的問題，且本創作之單相軸向磁阻馬達的結構簡單，能減少設置徑向氣隙之現有磁阻馬達的定子加工成本。如圖9所示，本創作之二極轉子的第一設計(2pole-design1)以及第二設計(2pole-design2)，其在各角度所得到的轉矩皆大於0，因此沒有死域以及零轉矩的問題，並且能輸出大轉矩。

本創作之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，由於單相馬達只需要單一線圈激磁，因此能利用該無線充電模組來驅動該單相軸向磁阻馬達，因為僅該接收端線圈組70與該單相軸向磁阻馬達電性連結，所以沒有電池更換的問題且能長時間的使用，將該單相軸向磁阻馬達與該接收端線圈組70設為一體時，在裝設該單相軸向磁阻馬達與該接收端線圈組70的外殼無需開孔，也無需再外接電線輸送電流，讓本創作適用於真空環境、壓力容器或者是如圖10所示，設置於液體中，甚至還能植於人體內，來做長期藥劑釋放、觀察或者是追蹤等應用。

如圖11及圖12所示，本創作的第二較佳實施例與第一較佳實施例大致相同，第二較佳實施例同樣包括有一該單相軸向磁阻馬達，以及一該無線充電模組，第二較佳實施例與第一較佳實施例的差異在於：該定子10的各相 繞組13包括有三導磁柱131，而該相繞組13的線圈132纏繞於三該導磁柱131；再者，該定子10進一步包括了一永磁磁迴路片15，該永磁磁迴路片15設於該心軸11的結合端112以及兩該永久磁鐵14的底端，該永磁磁迴路片15連接該心軸11與兩該永久磁鐵14。

本創作單相軸向磁阻馬達之定子10能設為六極或者八極，如圖13所示，在第三實施例中，該定子10包括有三該相繞組13及三該永久磁鐵14，該轉子20則為包括有二對磁極21的四極轉子；如圖14所示的第四較佳實施例，該定子10包括有四該相繞組13及四該永久磁鐵14，第四較佳實施例中，該轉子20同樣為包括有二對磁極21的四極轉子。

如圖15所示，設有二對磁極之該轉子20的第一設計(4pole-design1)，其中，該轉子20之各磁極21的磁極投影21P包括有輪廓相異的一該第一區211P、一該第二區212P、一該第三區213P及一該第四區214P，該第一區211P、該第二區212P、該第三區213P與該第四區214P自該定子的中心軸線101C而沿著該磁極21的磁極軸線2101C依序排列；該第一區211P包括有一連接邊211P1，該第一區211P的連接邊211P1平行該磁極21的磁極軸線2101C且延伸至該第三區213P，該第一區211P的連接邊211P1包括有銜接該第三區213P的一接點211P2，該定子10的中心軸線101C延伸至該第一區211P連接邊211P1之接點211P2的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角δ，該夾角δ為10度(δ=10°)；該第二區212P包括有一角部212P5，該角部212P5包括有自該第一區211P向該第二區212P延伸的一連接邊212P6，該第二區212P之角部212P5的連接邊212P6與該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角η，該夾角η為37度(η=37°)； 該第三區213P包括有一角部213P1，該角部213P1包括有一頂點213P2，該定子10的中心軸線101C延伸至該第三區213P角部213P1之頂點213P2的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角χ，該夾角χ為18度(χ=18°)；以及該第四區214P包括有一第一頂點214P3及一第二頂點214P4，該第一頂點214P2靠近該第三區213P之角部213P1的頂點213P2，且該第一頂點214P3與該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角ε，該夾角ε為4度(ε=4°)，該第二頂點214P4遠離該第三區213P之角部213P1的頂點213P2且與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角π，該夾角π為12度(π=12°)。

如圖16所示，設有二對磁極之該轉子20的第二設計(4pole-design2)，其中，該轉子20之各磁極21的磁極投影21P包括有輪廓相異的一該第一區211P、一該第二區212P、一該第三區213P及一該第四區214P，該第一區211P、該第二區212P、該第三區213P與該第四區214P自該定子的中心軸線101C而沿著該磁極21的磁極軸線2101C依序排列；該第一區211P包括有一連接邊211P1，該第一區211P的連接邊211P1平行該磁極21的磁極軸線2101C且延伸至該第四區214P，該第一區211P的連接邊211P1包括有銜接該第四區214P的一接點211P2，該定子10的中心軸線101C延伸至該第一區211P連接邊211P1之接點211P2的一射線與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角δ，該夾角δ為7度(δ=7°)；該第二區212P包括有一角部212P5，該角部212P5包括有一連接邊212P6，該第二區212P之角部212P5的連接邊212P6與該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角η，該夾角η為37度(η=37°)；該第三區213P包括有一角部213P1，該角部213P1包括有一頂點213P2，該定子10的中心軸線101C延伸至該第三區213P角部213P1之頂點213P2的一射線與 該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角χ，該夾角χ為18度(χ=18°)；以及該第四區214P包括有一第一頂點214P3及一第二頂點214P4，該第一頂點214P2靠近該第三區213P之角部213P1的頂點213P2，且該第一頂點214P3與該磁極21的磁極軸線2101C在順時針方向夾設一夾角ε，該夾角ε為4度(ε=4°)，該第二頂點214P4遠離該第三區213P之角部213P1的頂點213P2且與該磁極21的磁極軸線2101C在逆時針方向夾設一夾角π，該夾角π為12度(π=12°)。

如圖17所示，本創作之四極轉子20的第一設計(4pole-design1)以及第二設計(4pole-design2)，其在各角度所得到的轉矩皆大於0，同樣地沒有死域以及零轉矩的問題，並且能輸出大轉矩。

Claims (9)

1. 一種具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其包括：一單相軸向磁阻馬達，其包括有一定子及一轉子；該定子包括有一中心軸線、至少一個相繞組及至少一個永久磁鐵，該至少一個相繞組與該至少一個永久磁鐵環繞該中心軸線，各相繞組包括有一導磁柱及纏繞於該導磁柱的一線圈，該導磁柱與該定子的中心軸線相平行，各永久磁鐵呈柱狀且與該中心軸線相平行；該轉子與該定子沿著該中心軸線設置，該轉子同軸且能轉動地設於該定子；以及一無線充電模組，其包括有同軸且間隔設置的一發射端線圈組及一接收端線圈組，該接收端線圈組與該至少一個相繞組電性連結。
2. 如請求項1所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述的轉子包括有一參考平面及至少一對磁極，該參考平面與所述定子的中心軸線相垂直，該至少一對磁極中的各磁極包括有一磁極軸線及一參考軸線，該磁極軸線與該參考軸線設於該參考平面且通過該中心軸線，該磁極軸線與該參考軸線相垂直，該磁極沿著該磁極軸線設置。
3. 如請求項2所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述的轉子之參考平面包括有一第一假想圓、一第二假想圓、一第三假想圓、一第四假想圓及一第五假想圓，該第一假想圓、該第二假想圓、該第三假想圓、該第四假想圓與該第五假想圓同心且依序地環繞所述定子之中心軸線；各相繞組的導磁柱於該參考平面形成一導磁柱投影，各永久磁鐵於該參考平面形成一磁柱投影，該第一假想圓與各導磁柱投影與各磁柱投影相外切，該第五假想圓與各導磁柱投影與各磁柱投影相內切，該第三假想圓通過各導磁柱投影的中心與各磁柱投影的中心；以及該至少一對磁極中的各磁極於該參考平面形成一磁極投影，該磁極投影包括有輪廓相異的一第一區、一第二區、一第三區、一第四區及一第五區，該第一區自靠近該定子之中心軸線處延伸至該第一假想圓，該第二區自該第一假想圓延伸至該第二假想圓，該第三區自該第二假想圓延伸至該第三假想圓，該第四區自該第三假想圓延伸至該第四假想圓，該第五區自該第四假想圓延伸至該第五假想圓。
4. 如請求項3所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影的第二區包括有一角部及一連接邊，該第二區的角部包括有一頂點，該第二區之角部的頂點與所述第二假想圓相切，所述定子的中心軸線延伸至該第二區之角部頂點的一射線與該磁極的參考軸線在逆時針方向夾設一夾角α，該第二區之連接邊與該磁極的磁極軸線相平行且延伸自該磁極之磁極投影的第一區，且該第二區之連接邊包括有銜接該第一區的一接點，該中心軸線延伸至該第二區之連接邊接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角β，該磁極之磁極投影的第四區包括有一角部，該第四區之角部包括有一頂點，該第四區之角部的頂點與所述第四假想圓相切，該中心軸線延伸至該第四區之角部頂點的一射線與該參考軸線在逆時針方向夾設一夾角γ，該第五區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點及該第二頂點與該第五假想圓相切，該第一頂點靠近該第四區之角部的頂點，該中心軸線延伸至該第五區之第一頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設一夾角θ，該中心軸線延伸至該第五區之第二頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角φ；其中，該夾角α的角度為10度以上且為20度以下(10°≦α≦20°)；該夾角β的角度為10度以上且為25度以下(10°≦β≦25°)；該夾角γ的角度為50度以上且為60度以下(50°≦γ≦60°)；該夾角θ的角度為5度以上且為15度以下(5°≦θ≦15°)；該夾角φ的角度為20度以上且為30度以下(20°≦φ≦30°)。
5. 如請求項4所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述的至少一個相繞組為二個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為一對磁極，所述夾角α為15度，所述夾角β為17度，所述夾角γ為57度，所述夾角θ為8度，所述夾角φ為21度。
6. 如請求項3所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影的第二區包括有一角部及一連接邊，該第二區的角部包括有一頂點，該第二區之角部的頂點與所述第二假想圓相切，所述定子的中心軸線延伸至該第二區之角部頂點的一射線與該磁極的參考軸線在逆時針方向夾設一夾角α，該第二區之連接邊與該磁極的磁極軸線相平行且延伸自該磁極之磁極投影的第一區，且該第二區之連接邊包括有銜接該第三區的一接點，該中心軸線延伸至該第二區之連接邊接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角β，該磁極之磁極投影的第四區包括有一角部，該第四區之角部包括有一頂點，該第四區之角部的頂點與所述第四假想圓相切，該中心軸線延伸至該第四區之角部頂點的一射線與該參考軸線在逆時針方向夾設一夾角γ，該第五區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點及該第二頂點與該第五假想圓相切，該第一頂點靠近該第四區之角部的頂點，該中心軸線延伸至該第五區之第一頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設一夾角θ，該中心軸線延伸至該第五區之第二頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設一夾角φ；其中所述的至少一個相繞組為二個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為一對磁極，所述夾角α為15度，所述夾角β為19度，所述夾角γ為57度，所述夾角θ為8度，所述夾角φ為21度。
7. 如請求項2所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影包括有輪廓相異的一第一區、一第二區、一第三區及一第四區，該第一區、該第二區、該第三區與該第四區自所述定子的中心軸線而沿著該磁極的磁極軸線依序排列；該第一區包括有一連接邊，該第一區的連接邊平行該磁極的磁極軸線且延伸至該第三區，該第一區的連接邊包括有銜接該第三區的一接點，該定子的中心軸線延伸至該第一區連接邊之接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設10度；該第二區包括有一角部，該角部包括有一連接邊，該第二區之角部的連接邊與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設37度；該第三區包括有一角部，該角部包括有一頂點，該定子的中心軸線延伸至該第三區角部之頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設18度；該第四區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點靠近該第三區之角部的頂點，且該第一頂點與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設4度，該第二頂點遠離該第三區之角部的頂點且與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設12度；其中，所述的至少一個相繞組為二個或四個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個或四個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為二對磁極。
8. 如請求項2所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，各磁極之磁極投影包括有輪廓相異的一第一區、一第二區、一第三區及一第四區，該第一區、該第二區、該第三區與該第四區自所述定子的中心軸線而沿著該磁極的磁極軸線依序排列；該第一區包括有一連接邊，該第一區的連接邊平行該磁極的磁極軸線且延伸至該第四區，該第一區的連接邊包括有銜接該第四區的一接點，該定子的中心軸線延伸至該第一區連接邊之接點的一射線與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設7度；該第二區包括有一角部，該角部包括有一連接邊，該第二區之角部的連接邊與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設37度；該第三區包括有一角部，該角部包括有一頂點，該定子的中心軸線延伸至該第三區角部之頂點的一射線與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設18度；該第四區包括有一第一頂點及一第二頂點，該第一頂點靠近該第三區之角部的頂點，且該第一頂點與該磁極的磁極軸線在順時針方向夾設4度，該第二頂點遠離該第三區之角部的頂點且與該磁極的磁極軸線在逆時針方向夾設12度；其中，所述的至少一個相繞組為二個或四個相繞組，所述至少一個永久磁鐵為二個或四個永久磁鐵，所述轉子的至少一對磁極為二對磁極。
9. 如請求項1至8中任一項所述之具無線充電模組之單相軸向磁阻馬達組件，其中所述的無線充電模組包括有一電源供應器及一馬達驅動器，該電源供應器與該馬達驅動器與所述發射端線圈組依序電性連結。