[发明专利]电机装置

说明书

技术领域

本发明是有关一种电机装置，特别是有关于一种定子配置有电枢绕组及/或场绕组，定子与动子设有凸齿与槽部的磁通切换型电机装置。

背景技术

电机装置包含马达与发电机，结构大致上皆包含定子及动子。一般永磁无刷马达的永久磁铁是位于动子上，但磁铁亦可位于定子上，如美国专利第5672925号所公开的磁通切换型永磁马达。一般低速的马达若动子采取多磁极的设计较容易得到大扭力的特性，然而受限于定子绕线及结构强度的要求，定子槽数与动子极数的设定有其物理上的限制。而多磁极的动子磁石的黏贴加工亦会造成问题，因此美国专利第4190779号、第4695777号、第4712028号公开了不具有永久磁铁的无刷马达以达成多磁极的作法。又如美国专利第4757220号、第7064468号公开了永磁无刷马达以达成多磁极的作法。因此，如何有效率的产生多磁极的马达架构，即成业界亟欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机装置，可使用于马达或发电机。

为实现上述目的，本发明提供的电机装置主要包含一定子11与动子12，动子12形成有n个等距排列的、朝向定子11的第一凸齿121，每两个第一凸齿121间隔一第一槽部124。定子11形成有复数个朝向动子12的沟部115，每个沟部115朝向动子12的端部开设有第二槽部117，沟部115的数量为S、每两个沟部115之间朝向动子12开设有第三槽部119，相邻的第三槽部119之间绕设有跨越沟部115的电枢绕组13。每个第二槽部117与其相邻的第三槽部119之间形成至少一个第二凸齿110。定子11的第二槽部117的宽度为第二凸齿110的宽度的e倍；定子11的第三槽部119宽度为第二凸齿110的宽度的f倍；每二个相邻的第二槽部117之间包含2t个第二凸齿110；动子12的第一槽部124的宽度为第一凸齿121宽度的k倍。其中，e、f、m、Q、t、k、n均为配置参数。令电机装置的相数为P，则沟部115的总数量S与相数P具有第一配置关系；e与f具有第二配置关系；m、P、Q、t、k、e与f具有第三配置关系；n、m、k及Q具有第四配置关系。

本发明根据上述配置关系所提出的电机装置具有相当优异的性能，请参考图7A至图7D，为本发明所提出的电机装置的其中一个实施例，其中定子为3相12槽(P＝3、Q＝2)、动子12的第一凸齿数n＝38。图7A至图7D为动子12往左前进90度、180度、270度与360度电气角的状况。由图7A至图7D可以看出，定子11的第二凸齿110与动子12的第一凸齿121所对应重迭的凸齿宽度W01+W02+W03+W04的总和在四种电气角时，几乎固定不变，可预期动子12的运转过程中，在各个电气角时定子11的第二凸齿110与动子12的第一凸齿121所对应重迭的凸齿宽度W01+W02+W03+W04的总和亦几乎固定。对于一般双凸极电机装置(包括马达与发电机)的设计而言，假若定子11与动子12对应重迭的凸齿宽度W01+W02+W03+W04的总和在运转时的变异量大，顿转转矩则大；假若定子11与动子12对应重迭的凸齿宽度W01+W02+W03+W04的总和在运转时的变异量小，顿转转矩则小。本发明所提出的电机装置的定子11与动子12对应重迭的凸齿宽度W01+W02+W03+W04的总和在运转时几乎固定不变，因此顿转转矩极低，不像一般双凸极电机都有极大的顿转转矩。

因此，本发明提供的电机装置，由配置参数的调整，容易达成多磁极又具有低的顿转转矩，当配合辅助的场绕组时，可由调整场绕组的电流来控制气隙磁通密度，达到弱磁或增磁的功能，极适合用在直驱式电动车马达或风力发电机等的应用。

本发明的电机装置，由配置参数的调整，使容易于低转速时仍具有高扭力的特性。

本发明的电机装置，由配置参数的调整，顿转转矩较低，运转顺畅。

本发明的电机装置，可用于电动马达，尤其是电动车的马达，藉以提升电动车的效能。

本发明的电机装置，可用于发电机，尤其是风力发电机，以提升风力发电机的效能。

附图说明

图1至图5为拓朴构造示意图，是根据本发明提出的较佳实施例，为一种电机装置。

图6A至图6C为拓朴构造示意图，为本发明较佳实施例的配置参数示意图。

图7A至图7D为拓朴构造示意图，为本发明所提出的电机装置的定子11与动子12对应位置关系，其中动子12电气角分别为90度、180度、270度、360度。

图8A为动子运转时，各个电气角与其所相对应的顿转转矩。