TWI785669B - 能量轉換裝置 - Google Patents

Abstract

一種能量轉換裝置，包含一轉子總成以及一定子總成。轉子總成包含一轉軸以及複數個轉子單元。複數個轉子單元設置於轉軸上。各轉子單元包含複數個轉子槽。相鄰二轉子單元之複數個轉子槽錯位一角度。定子總成包含一套筒以及複數個定子單元。複數個定子單元設置於套筒中。定子總成套設於轉子總成上，使得複數個定子單元與複數個轉子單元相互對應。

Description

能量轉換裝置

本發明關於一種能量轉換裝置，尤指一種可提高極數之能量轉換裝置。

定子與轉子是發電機與電動機中的重要元件。發電機係利用轉子相對於定子轉動時的磁場變化來使定子的線圈產生電流，電動機則係將電流輸入定子的線圈以產生磁場來驅動轉子轉動。一般而言，發電機或電動機之頻率與轉速及極數有關。在轉速相同的情況下，極數愈多，頻率就愈高，極數愈少，頻率就愈低。先前技術之發電機或電動機之極數係為固定，因此，極數少之發電機或電動機在低轉速時無法適用於高頻率之應用，然而，增加極數必須增加發電機或電動機之直徑，將增加成本、體積、重量。

本發明之目的在於提供一種可提高極數之能量轉換裝置，以解決上述問題。

為達成上述目的，本發明揭露一種能量轉換裝置，包含一轉子總成以及一定子總成。該轉子總成包含一轉軸以及複數個轉子單元。該複數個轉子單元設置於該轉軸上。各該轉子單元包含複數個轉子槽。相鄰二該轉子單元之該複數個轉子槽錯位一角度。該定子總成包含一套筒以及複數個定子單元。該複數個定子單元設置於該套筒中。該定子總成套設於該轉子總成上，使得該複數個定子單元與該複數個轉子單元相互對應。該角度以下列公式計算得到：θr=360°/Pr(Nr-1)；其中，θr表示該角度，Nr表示該複數個轉子單元之數量，且Pr 表示各該轉子單元之該複數個轉子槽之數量。

根據本發明其中一實施例，首尾二該轉子單元之該複數個轉子槽無錯位。

根據本發明其中一實施例，該定子總成另包含複數個墊圈。各該墊圈設置於相鄰二該定子單元之間。

為達成上述目的，本發明另揭露一種能量轉換裝置，包含一轉子總成以及一定子總成。該轉子總成包含一轉軸以及複數個轉子單元。該複數個轉子單元設置於該轉軸上。該定子總成包含一套筒以及複數個定子單元。該複數個定子單元設置於該套筒中。各該定子單元包含複數個定子槽。相鄰二該定子單元之該複數個定子槽錯位一角度。該定子總成套設於該轉子總成上，使得該複數個定子單元與該複數個轉子單元相互對應。該角度以下列公式計算得到：θs=360°/Ps(Ns-1)；其中，θs表示該角度，Ns表示該複數個定子單元之數量，且Ps表示各該定子單元之該複數個定子槽之數量。

根據本發明其中一實施例，首尾二該定子單元之該複數個定子槽無錯位。

根據本發明其中一實施例，該定子總成另包含複數個墊圈。各該墊圈設置於相鄰二該定子單元之間。

綜上所述，本發明可使轉子總成之相鄰二轉子單元之複數個轉子槽錯位一角度，或使定子總成之相鄰二定子單元之複數個定子槽錯位一角度。此時，裝設有此轉子總成及/或定子總成之能量轉換裝置(例如，發電機或電動機)之極數即會等於轉子單元之數量與各轉子單元之極數的乘積。藉此，即可提高能量轉換裝置之極數，使得低轉速之能量轉換裝置可適用於高輸出頻率之應用。

1:能量轉換裝置

10:轉子總成

12:定子總成

102:轉軸

104:轉子單元

106:轉子槽

120:套筒

122:定子單元

124:墊圈

126:定子槽

θr,θs:角度

第1圖為根據本發明一實施例之能量轉換裝置的立體圖。

第2圖為第1圖中的能量轉換裝置的剖面圖。

第3圖為第1圖中的轉子總成的立體圖。

第4圖為第1圖中的定子總成的立體圖。

第5圖為第3圖中的相鄰二轉子單元的俯視圖。

第6圖為根據本發明另一實施例之定子總成的立體圖。

第7圖為第6圖中的相鄰二定子單元的俯視圖。

請參閱第1圖至第5圖，第1圖為根據本發明一實施例之能量轉換裝置1的立體圖，第2圖為第1圖中的能量轉換裝置1的剖面圖，第3圖為第1圖中的轉子總成10的立體圖，第4圖為第1圖中的定子總成12的立體圖，第5圖為第3圖中的相鄰二轉子單元104的俯視圖。

如第1圖與第2圖所示，能量轉換裝置1包含一轉子總成10以及一定子總成12。在本實施例中，能量轉換裝置1可為發電機或電動機，視實際應用而定。

如第2圖與第3圖所示，轉子總成10包含一轉軸102以及複數個轉子單元104。複數個轉子單元104相互間隔地設置於轉軸102上。如第2圖與第4圖所示，定子總成12包含一套筒120以及複數個定子單元122。複數個定子單元122相互間隔地設置於套筒120中。定子總成12可另包含複數個墊圈124，其中各墊圈124分別設置於相鄰二定子單元122之間，以將相鄰二定子單元122隔開。在本實施例中，轉子單元104之數量為五個，且定子單元122之數量亦為五個。需說明的是，轉子單元104之數量與定子單元122之數量可根據實際應用而決定，不以圖中所繪示之實施例為限。

如第2圖所示，定子總成12可套設於轉子總成10上，使得複數個定子單元122與複數個轉子單元104相互對應。換言之，定子單元122的數量與位置對 應轉子單元104的數量與位置。在本實施例中，各定子單元122與各轉子單元104可分別由複數個矽鋼片堆疊而成。

如第3圖所示，各轉子單元104包含複數個轉子槽106，其中轉子槽106用以容置磁鐵(未繪示於圖中)。如第4圖所示，各定子單元122包含複數個定子槽126，其中定子槽126用以容置線圈(未繪示於圖中)。當能量轉換裝置1為發電機時，能量轉換裝置1係利用轉子總成10相對於定子總成12轉動時的磁場變化來使定子總成12的線圈產生電流。當能量轉換裝置1為電動機時，能量轉換裝置1則係將電流輸入定子總成12的線圈以產生磁場來驅動轉子總成10轉動。

在本實施例中，相鄰二轉子單元104之複數個轉子槽106可錯位一角度θr，如第5圖所示。角度θr可以下列公式一計算得到：公式一：θr=360°/Pr(Nr-1)。

在公式一中，Nr表示複數個轉子單元104之數量，且Pr表示各轉子單元104之複數個轉子槽106之數量。此外，首尾二轉子單元104之複數個轉子槽106無錯位。一般而言，轉子單元104之複數個轉子槽106之數量即為轉子單元104之極數。例如，若轉子單元104之複數個轉子槽106之數量為64，則轉子單元104之極數即為64。由於相鄰二轉子單元104之複數個轉子槽106錯位一角度θr，因此，裝設有此轉子總成10之能量轉換裝置1之極數即會等於轉子單元104之數量與各轉子單元104之極數的乘積。例如，若轉子單元104之數量為5，且各轉子單元104之極數為64，則能量轉換裝置1之極數即會等於320。藉此，即可提高能量轉換裝置1之極數，使得低轉速之能量轉換裝置1可適用於高頻率之應用。

請參閱第6圖以及第7圖，第6圖為根據本發明另一實施例之定子總成12的立體圖，第7圖為第6圖中的相鄰二定子單元122的俯視圖。

在本實施例中，相鄰二定子單元122之複數個定子槽126可錯位一角度θs，如第7圖所示。角度θs可以下列公式二計算得到： 公式二：θs=360°/Ps(Ns-1)。

在公式二中，Ns表示複數個定子單元122之數量，且Ps表示各定子單元122之複數個定子槽126之數量。此外，首尾二定子單元122之複數個定子槽126無錯位。第6圖所示之定子總成12可裝設於上述之能量轉換裝置1。由於相鄰二定子單元122之複數個定子槽126錯位一角度θs，因此，裝設有此定子總成12之能量轉換裝置1之極數即會等於轉子單元104之數量與各轉子單元104之極數的乘積。例如，若轉子單元104之數量為5，且各轉子單元104之極數為64，則能量轉換裝置1之極數即會等於320。藉此，即可提高能量轉換裝置1之極數，使得低轉速之能量轉換裝置1可適用於高頻率之應用。

需說明的是，只要轉子槽與定子槽的至少其中之一錯位一角度，即可提高能量轉換裝置1之極數。因此，本發明可根據實際應用選擇使轉子槽與定子槽的至少其中之一錯位一角度。

綜上所述，本發明可使轉子總成之相鄰二轉子單元之複數個轉子槽錯位一角度，或使定子總成之相鄰二定子單元之複數個定子槽錯位一角度。此時，裝設有此轉子總成及/或定子總成之能量轉換裝置(例如，發電機或電動機)之極數即會等於轉子單元之數量與各轉子單元之極數的乘積。藉此，即可提高能量轉換裝置之極數，使得低轉速之能量轉換裝置可適用於高頻率之應用。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1:能量轉換裝置

10:轉子總成

12:定子總成

102:轉軸

104:轉子單元

106:轉子槽

120:套筒

122:定子單元

126:定子槽

Claims (3)

1. 一種能量轉換裝置，包含：一轉子總成，包含一轉軸以及複數個轉子單元，該複數個轉子單元設置於該轉軸上；以及一定子總成，包含一套筒以及複數個定子單元，該複數個定子單元設置於該套筒中，各該定子單元包含複數個定子槽，相鄰二該定子單元之該複數個定子槽錯位一角度，該定子總成套設於該轉子總成上，使得該複數個定子單元與該複數個轉子單元相互對應；其中，該角度以下列公式計算得到：θs=360°/Ps(Ns-1)，θs表示該角度，Ns表示該複數個定子單元之數量，且Ps表示各該定子單元之該複數個定子槽之數量。
2. 如請求項1所述之能量轉換裝置，其中首尾二該定子單元之該複數個定子槽無錯位。
3. 如請求項1所述之能量轉換裝置，其中該定子總成另包含複數個墊圈，各該墊圈設置於相鄰二該定子單元之間。

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