TWI769099B - 馬達及其無鐵心定子線圈繞線組 - Google Patents

Abstract

本發明係一種馬達及其無鐵心定子線圈繞線組。其中，無鐵心定子線圈繞線組包括一重疊線圈繞組及一非重疊線圈繞組。該重疊線圈繞組包括環狀排列之複數第一線圈及環狀排列之複數第二線圈，且上述第一線圈及上述第二線圈以一相位差相互疊置；該非重疊線圈繞組包括環狀排列之複數第三線圈，上述第三線圈設置在相鄰第一線圈及相鄰第二線圈之間。藉此可使馬達之反電動勢常數、轉矩常數有較佳的表現。

Description

馬達及其無鐵心定子線圈繞線組

本發明係有關於一種馬達及其無鐵心定子線圈繞線組，特別是指馬達之無鐵心定子線圈繞線組係由重疊線圈繞組及非重疊線圈繞組配製而成之複合線圈繞組。

馬達由轉子及定子組成，其中轉子上配置永久磁鐵，定子上則配置用以導入電流之線圈，藉此產生感應電動勢使轉子轉動。

具體而言，通常定子分為有鐵心定子及無鐵心定子。有鐵心定子是由鐵心提供繞線軸供導線繞設於繞線軸形成線圈；無鐵心定子則由導線繞製成線圈後，串接成環形的定子構造。

而在無鐵心定子中，可再區分為重疊線圈繞組形式及非重疊線圈繞組形式。重疊線圈繞組形式之無鐵心定子包括有雙層線圈相互疊置，例如中國專利第CN108242860A號「一種無鐵心定子及電機」；非重疊線圈繞組形式之無鐵心定子則僅有單層線圈，例如中國專利第CN108123558A號「一種無鐵心軸向磁通電機」。

進一步計算重疊線圈繞組形式之無鐵心定子與非重疊線圈繞組形式之無鐵心定子之馬達反電動勢及轉矩，可發現在相同的配置下，重疊線圈繞組的馬達在反電動勢常數及轉矩常數的表現優於非重疊線圈繞組的馬達。

為了能夠再進一步提高馬達之轉矩，本發明提出一種馬達之無鐵心定子線圈繞線組，包括有：一重疊線圈繞組，包括環狀排列之複數第一線圈及環狀排列之複數第二線圈，且上述第一線圈及上述第二線圈以一相位差相互疊置；一非重疊線圈繞組，包括環狀排列之複數第三線圈，上述第三線圈設置在相鄰第一線圈及相鄰第二線圈之間。

進一步，包括一印刷電路板，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈分別設置在該印刷電路板的相對面。

進一步，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)小於π。更進一步，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)為5/6 π。

本發明亦為一種馬達，包括：一轉子，以及上述無鐵心定子線圈繞線組相對該轉子設置。

進一步，該轉子之數量為二個，並分別位於該無鐵心定子線圈繞線組相對二側。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.上述無鐵心定子線圈繞線組配置有重疊線圈繞組及非重疊線圈繞組，可提升空間利用率(槽滿率)，藉此可在馬達之反電動勢常數、轉矩常數及輸出功率有較佳的表現。

2.該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)為5/6 π，藉以置入該非重疊線圈繞組的第三線圈，可以獲得最佳化之反電動勢常數、轉矩常數及輸出功率的表現。

3.利用該印刷電路板區隔上述第一線圈及第二線圈，以及分別位在相鄰第一線圈及相鄰第二線圈之間的第三線圈，可避免位在該印刷電路板其中一面的第一線圈及第三線圈，與位在該印刷電路板另一面的第二線圈及第三線圈相互接觸而產生絕緣破壞。

1:馬達

2:無鐵心定子線圈繞線組

21:重疊線圈繞組

211:第一線圈

212:第二線圈

22:非重疊線圈繞組

221:第三線圈

23:印刷電路板

[第一圖]係為本發明之馬達的示意圖。

[第二圖]係為本發明之馬達之無鐵心定子線圈繞線組的立體示意圖。

[第三圖]係為本發明之馬達之無鐵心定子線圈繞線組的平面示意圖。

[第四圖]係為本發明之馬達之無鐵心定子線圈繞線組的局部示意圖。

綜合上述技術特徵，本發明之馬達及其無鐵心定子線圈繞線組的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

參閱第一圖所示，本實施例之馬達包括：一轉子1，以及一無鐵心定子線圈繞線組2相對該轉子1設置，本實施例具體上該轉子1之數量為二個，並分別位於該無鐵心定子線圈繞線組2的相對二側。

參閱第二圖至第四圖所示，上述無鐵心定子線圈繞線組2包括有一重疊線圈繞組21、一非重疊線圈繞組22及一印刷電路板23。該重疊線圈繞組21包括環狀排列之複數第一線圈211及環狀排列之複數第二線圈212，且上述第一線圈211及上述第二線圈212以一相位差相互疊置，該相位差例如30度，而上述第一線圈211及第二線圈212的線圈跨距(coil pitch)小於π，較佳為本實施例之5/6 π；該非重疊線圈繞組22包括環狀排列之複數第三線圈221，上述第三線圈221設置在相鄰第一線圈211及相鄰第二線圈212之間；其中，該重疊線圈繞組21之第一線圈211及第二線圈212分別設置在該印刷電路板23的相對面，藉此可以避免位在該印刷電路板23其中一面的第一線圈211及第三線圈221，與位在該印刷電路板23另一面的第二線圈212及第三線圈221相互接觸而產生絕緣破壞。

參閱下表一及表二所示，分別為使用習知重疊線圈繞組之無鐵心定子馬達的反電動勢常數、轉矩常數及輸出功率的效率的模擬。

參閱下表三及表四所示，分別為使用本實施例之無鐵心定子線圈繞線組之馬達的反電動勢常數、轉矩常數及輸出功率的效率的模擬。

根據上述模擬數據可知，使用本發明之無鐵心定子線圈繞線組2的馬達具有較佳的反電動勢常數、轉矩常數以及輸出功率的效率。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

2:無鐵心定子線圈繞線組

21:重疊線圈繞組

211:第一線圈

212:第二線圈

22:非重疊線圈繞組

221:第三線圈

23:印刷電路板

Claims (9)

1. 一種馬達之無鐵心定子線圈繞線組，包括有：一重疊線圈繞組，包括環狀排列之複數第一線圈及環狀排列之複數第二線圈，且上述第一線圈及上述第二線圈以一相位差相互疊置；一非重疊線圈繞組，包括環狀排列之複數第三線圈，上述第三線圈設置在相鄰第一線圈及相鄰第二線圈之間。
2. 如請求項1所述之馬達之無鐵心定子線圈繞線組，進一步，包括一印刷電路板，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈分別設置在該印刷電路板的相對面。
3. 如請求項1所述之馬達之無鐵心定子線圈繞線組，其中，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)小於π。
4. 如請求項3所述之馬達之無鐵心定子線圈繞線組，其中，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)大於等於5/6 π。
5. 一種馬達，包括：一轉子；一無鐵心定子線圈繞線組，相對該轉子設置，該無鐵心定子線圈繞線組包括有：一重疊線圈繞組，包括環狀排列之複數第一線圈及環狀排列之複數第二線圈，且上述第一線圈及上述第二線圈以一相位差相互疊置；一非重疊線圈繞組，包括環狀排列之複數第三線圈，上述第三線圈設置在相鄰第一線圈及相鄰第二線圈之間。
6. 如請求項5所述之馬達，進一步，包括一印刷電路板，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈分別設置在該印刷電路板的相對面。
7. 如請求項5所述之馬達，其中，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)小於π。
8. 如請求項7所述之馬達之無鐵心定子線圈繞線組，其中，該重疊線圈繞組之第一線圈及第二線圈的線圈跨距(coil pitch)大於等於5/6 π。
9. 如請求項5所述之馬達，其中，該轉子之數量為二個，並分別位於該無鐵心定子線圈繞線組相對二側。

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