发明名称 具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构
摘要 传统发电机或电动机常由与磁极等厚之中间环状磁路呈单侧或双侧包覆所构成,故转部及磁场积热通常藉轴向泵动风扇冷却之,唯当电机转部直径较小、轴向积厚较长之型态,由于转部与磁极间气隙在0.2~1㎜之间(视功率大小、转部直径及额定转速等参数而定),通风不易;此项具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构为藉着较窄于转子轴向积厚并呈交叉耦合之中间磁路结构构成利于与其耦合之互动电机结构(通常为转部)直接作散热,磁极轴向积厚仍维持与转部相同,中间磁路总截面积则由径向尺寸作增减,而磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,使磁极与相对驱动转部之间隙与共构磁路之同对磁极各相对位置间之磁阻呈反比,即相对应极面磁路愈短磁阻愈低之位置与相对驱动转部之间隙愈大,反之即愈小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称以配合电机之需求者;中间磁路设置于磁极与磁极间,具有一路或一路以上呈交叉之磁路结构向双侧延展耦合于相邻磁极之间,或具有一路或一路以上呈直线或斜向单侧耦合于相邻磁极间,由中间磁路间隙形成交错冷却孔,并以两端具有不同极性磁极之磁路结构与其相对运动之互动电机结构呈周期性迎向冷却孔,在上述基本观念下,中间磁路之形状包括由一体构成或块状或片状交叉叠成。
申请公布号 TW322653 申请公布日期 1997.12.11
申请号 TW085111894 申请日期 1996.09.30
申请人 杨泰和 发明人 杨泰和
分类号 H02K1/06 主分类号 H02K1/06
代理机构 代理人
主权项 1.一种具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构为可应用于回转式或线型运转之电机,其构成为藉着较窄于转子轴向积厚并呈交叉耦合之中间磁路结构构成利于与其耦合之互动电机结构(通常为转部)直接作散热,磁极轴向积厚仍维持与转部相同,中间磁路总截面积则由径向尺寸作增减,而磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,使磁极与相对驱动转部之间隙与共构磁路之同对磁极各相对位置间之磁阻呈反比,即相对应极面磁路愈短磁阻愈低之位置与相对驱动转部之间隙愈大,反之即愈小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称以配合电机之需求者;中间磁路设置于磁极与磁极间,具有一路或一路以上呈交叉之磁路结构向双侧延展耦合于相邻磁极之间,或具有一路或一路以上呈直线或斜向单侧耦合于相邻磁极间,由中间磁路间隙形成交错冷却孔,并以两端具有不同极性磁极之磁路结构与其相对运动之互动电机结构呈周期性迎向冷却孔,中间磁路之形状包括由一体构成或块状或片状交叉叠成。2.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其磁极靠外侧极面及磁极靠内侧极面与所耦合互动回转电机结构(通常为转子)之间隙,使内侧极面与所耦合之互动回转电机结构间具较大间隙g3,而外侧极面与所耦合之互动回转体间具较小之间隙g4,即g3>g4以调整其磁力线分布密度,维持磁力线所形成之两磁极呈180电机角者。3.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,为供应用于回转式或线型运动式发电机、电动机或其他以电能激励产生激磁或以永久磁铁构成磁极之回转或线型运转电机装置,以和所耦合互动电机结构产生互动,并藉交叉耦合中间磁路以耦合磁极间之磁力线构成高散热率电机磁路结构,其磁场磁路结构之构成如下:--具有至少两极或两极以上由永久磁铁或绕组激磁所构成之磁极,磁极正面供耦合互动电机结构,以藉电磁效应产生回转或线性驱动位移者;--耦合于各磁极间之磁路为由良导磁材料构成,其结构方式可为单侧或双侧延展,不同指向之中间磁路与各磁极结合位置可为呈对称或非对称之交叉状,同指向之中间磁路与所联结磁极之耦合位置为呈交叉对称之垂直延展或呈非对称位置之斜向延展;--其与磁极相对之互动电机结构为由整流子式电枢或感应式或绕线式或永久磁铁式或良好导磁体或磁滞型等结构元件构成之互动电机结构供与上述磁场结构呈互动,包括两者其中之一为固定体、另一为运动体或两者皆为运动体,其运作结构包括回转或线性驱动型态者,其主要特征在于:--磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙为其特征,以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征以配合电机之需求者。4.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其主要构成含:--磁场磁路结构300:为由良导磁材料加矽钢片所构成并呈非封闭形状,其两端为磁极位置,供绕设激磁绕组311.312.313.314或结合永久磁铁式磁极所构成,矽钢片互呈交错叠合,其叠合后构成具有径向通风孔之环形磁场磁路结构,或为呈链状交叉叠设延展之线型电机磁场磁路结构者;--与磁极相对之互动电机结构301:为由整流子式电枢或感应式或绕线式或永久磁铁式或良好导磁体或磁滞型等结构元件构成之互动电机结构,供与上述磁场结构呈互动,包括两者其中之一为固定体、另一为运动体或两者皆为运动体,其运作结构包括回转或线性驱动型态者,其主要特征在于:--磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙为其特征,以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征以配合电机之需求者。5.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其主要构成含:--磁场磁路结构700:为由良导磁材料加矽钢片所构成并呈非封闭形状,其两端为磁极位置,其主磁路结构与辅助磁路结构迎向互动电机结构之每一极面具有至少一组线槽供叠绕激磁绕组,其矽钢片互呈交错叠合,其叠合后构成具有径向通风孔之环形磁场磁路结构;或为呈链状交叉叠设延展之线型电机磁场磁路结构者;--与磁极相对之互动电机结构701:为由整流子式电枢或感应式或绕线式或永久磁铁式或良好导磁体或磁滞型等结构元件构成之互动电机结构,供与上述电机磁场结构呈互动,包括两者其中之一为固定体、另一为运动体或两者皆为运动体者,其运作结构包括回转或线型驱动型态者,其主要特征在于:--磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙为其特征,以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征以配合电机之需求者。6.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其主要结构包括:--磁场磁路结构900:为由两对具有各别独立中间磁路之磁极构成4组磁极,磁场磁路结构为由良导磁材料如矽钢片或其他良导磁性之薄片或块状一体构成,以各对磁极为个别单元之磁极磁路结构,为呈径向独立耦合于互动电机结构,各磁极并呈N-S-N-S……顺序交错分布者,磁场之磁极可为由永磁式磁极所构成,或为设有激磁绕组之单独磁极或为具有导体槽供叠设激磁绕组之多齿状磁极者;--与磁极相对之互动电机结构901:为由整流子式电枢或感应式或绕线式或永久磁铁式或良好导磁体或磁滞型等结构元件构成之互动电机结构,其绕组呈与磁场极数对应分布,即每一磁极皆能与互动电机结构产生电动机或发电机效应,包括两者其中之一为固定体、另一为运动体或两者皆为运动体,其运作结构包括回转或线型驱动型态者,其主要特征在于:--磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙为其特征,以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征以配合电机之需求者。7.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,若磁场磁极由永久磁铁式磁极所构成,即由永久磁铁式磁极耦合于直流电枢或耦合于具有至少两相(PHASE)绕组以产生旋转磁场之互动电机结构,若磁场磁极为以电能激励之激磁绕组,则其构成包括直流激磁磁极所构成或交流激磁绕组所构成,而与所耦合互动电机结构产生电动机或发电机功能之电磁互动效应者,或磁场磁极为由磁场绕组激磁式与永久磁铁式磁极混合并用之型态所构成者。8.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,为由4极或4极以上电机结构磁极混合并设,其磁极中至少一对由永久磁铁式磁极1101所构成,而其余为由激磁绕组1111.1112通电激磁式磁极1102所构成,或其中至少一对磁极由磁场绕组激磁式磁极1102所构成,而其余磁极由永久磁铁式磁极1101所构成者;其电机运作结构包括回转或线性驱动型态者,其主要特征在于:--磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙为其特征,以维持磁极极面磁力线均匀布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征以配合电机之需求者。9.如申请专利范围第8项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其永久磁铁式磁极与绕组激磁式磁极之混用型电机结构若作为电动机或发电机运转时,由于永久磁铁式磁极之极性固定,故可藉绕组激磁式磁极之激磁绕组与电枢呈串联,并藉操控两者串联极性关系,以选择电机组运转时,激磁绕组所激励之磁极与整体电机磁极混合后,电机组为呈助激特性或差激特性者,其主要特征在于:--磁极与相对驱动转部之间隙具有随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙为其特征,以维持磁极极面磁力线均匀分布,并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征以配合电机之需求者。10.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,亦可由导磁材料沿轴向呈多段独立结构磁路所构成者,即由导磁材料依几何形状之阶级变化沿轴向呈多段分割结构再交叉组合以耦合于互动电机结构者。11.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其单侧或双侧延展之一路或一路以上中间磁路,亦可为呈斜向延展以使互动电机结构表面,在运动中与斜槽呈交错而顺序迎向散热孔以利于散热者,其运作结构包括回转或线型驱动型态者。12.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其磁极与相对驱动转部之间隙具随同组两磁极间磁路缩短或磁阻较少则间隙加大,而于两磁极间磁路愈长磁阻愈高则间隙缩小,进而使其间隙沿极轴两侧对称位置呈不对称间隙,以维持磁极极面磁力线均匀分布并使磁极两侧磁力线分布呈对称为其特征。13.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,与其匹配之各项弹性结构可依需要求而选定以下结构型态之全部或部份结构型态,含:--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其多路型态中间磁路之各别中间磁路尺寸可为相同或不同者,即其单侧或双侧耦合于磁极间之中间磁路,若为多路结构时各路之间可为同尺寸或不同尺寸者;--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,可为两极或两极以上之结构者,即在相同原理之下,可依工程需求而作选择各种极数者;--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,包括应用于交流或直流、无刷或有刷、同步或异步之回转电机结构者;--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,包括应用于交流或直流、无刷或有刷、同步或异步之线型驱动电机结构者;--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,所耦合之电磁效应互动电机结构包括交流或直流、无刷或有刷之回转电动机或发电机之转部,或呈反向互动即外部磁场为回转体而内部转部呈固定者,或内外皆可互动回转者;--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,包括耦合可被吸引之导磁体以构成交流或直流电磁铁者;--前述具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构所示,由两端呈非封闭之薄片状导磁材料所构成之单侧或双侧耦合交错状磁路,其磁极可呈与各叠片中间磁路一体构成,或各磁极分别独立设置再与中间磁路结合者。14.如申请专利范围第1项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其所耦合之电磁效应互动电机结构包括可被吸引之导磁性互动体、或整流子式电枢、或感应式互动体、或永久磁铁式互动体、或涡流效应、或磁滞型等互动电机结构为其特征者。15.如申请专利范围第8项所述之具均匀磁阻调节气隙之交叉耦合磁路结构,其磁场磁路结构所耦合之整流子式电枢为以波绕为主,在特别安排永久磁铁式磁极与绕组激磁式磁极磁场强度之平均度下,亦可匹配耦合于前述各种互动电机结构者。图示简单说明:第一图所示为具独立磁路之磁极对结合对称气隙造成不匀均之磁通分布图。第二图为示系为本发明所产生均匀趋对磁通分布例。第三图所示系为本发明由交错叠置导磁薄片构成之磁场磁路结构实施例示意图。第四图为第三图之侧视图。第五图为第三图结构之立体示意图。第六图为第三-五图之电机结构应用于线型驱动型态实施例。第七图所示为可设置叠绕激磁绕组之交错叠置导磁薄片所构成之实施例。第八图为第七图之电机结构应用于线型驱动型态实施例。第九图为4极电机结构由两对各具独立中间磁路及磁极之磁场磁路结构所构成共同耦合于互动电机结构之实施例。第十图为第九图之电机结构应用于线型驱动型态实施例。第十一图为由磁场绕组激磁式磁极与永久磁铁式磁极混合并设实施例。第十二图为第十一图之电机结构应用于线型驱动型态实施例。第十三图所示系为本发明具双侧斜向延展中间磁路实施例示意图。第十四图为第十三图之前视图。第十五图为第十三图之电机结构应用于线型驱动型态实施例。
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