CN1734881A - 无刷旋转电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷旋转电动机，包含有：一个转子，包括有沿着旋转轴的圆周方向配置以构成轮状之环的复数个磁性组件，而每一个磁性组件的两磁极极面之间的气隙为径向；一个定子，含有至少一个电磁体成员，每一个电磁体成员都含有成对极，电磁体成员的成对极的每一个极有各自的极面，而复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向配置以构成轮状之环；在此电动机在转子与定子之间具有偶数个径向气隙以分隔转子组件与定子成员；使本发明电动机在借由彼此相互间磁通回路各自独立的复数个线圈两端所形成的磁通，以利用永磁铁的磁能的同时，也关注于个别线圈在单独操作激磁时，达成几何学上平衡的需求。

Description

无刷旋转电动机

技术领域

本发明涉及一种复数个磁通回路的无刷旋转电动机。

背景技术

电动机与发电机的功能在于电能和机械能的互换，以作为能量传递或控制之用，通常依所需要的电源来区分。一般分类成直流电机及交流电机，也因电源区分为直流电源或者交流电源，造成直流电机及交流电机在传统的电机结构上亦有所差异。传统上的交流电动机较为经济耐用，而常被用来作为各式各样装置的动力源；但早年因交流电机的速度控制不易，故当装置要求电机有较佳速度控制时，往往首选就是直流电机。现今因电子技术的进步，即使是传统的交流电机欲作速度控制，也不再麻烦；但也因电子技术的进步，使得电动机的运转不再受到电源是直流或者交流的限制。就像是直流电源提供变频器电能输入，以变频器的输出作传统交流电动机的速度控制。

对于汽车及机车之类的运输工具而言，早年，直流电源限制了交流电机在其上的使用。此外，也因通用交流电机的转速控制不易与使用时的效率不佳，使得交流电机也不能满足运输工具的动力要求。近年来，因电子技术的进步，直流电源早已不是问题的所在，虽然传统交流电动机的转速控制已经不再困难，但效率高低仍然是众人注目之所在。

以通用电动机而言，不论直流电动机或交流电动机的运作，其转子与定子间均采用磁极同性相斥、异性相吸的磁原理。早期绝大多数电动机的设计都只使用激磁体的一端来产生转距，此种设计最多也仅仅运用了电动机潜能的一半。但现今有许多旋转电动机的设计，利用激磁线圈的两端来产生电动机的转距。在中国专利授权公告号CN1096740C中，约翰等人所提出的电动机结构，将标准电动机改良，以感知器侦测转子与定子的相对位置，并控制线圈激磁来利用线圈的两端与永磁极作用，来产生电动机的转距。但传统电动机结构会因毗邻的磁极，造成磁通的集中受到影响，且毗邻的线圈也有不利的转换干扰效应。

Heidelberg等人在美国专利授权第4754207号证书中提出一个直流电动机，其借用相互隔离的磁路来处理毗邻线圈间磁通的转换干扰效应。此直流电动机的定子上包含有复数个各自独立激磁的电磁体，而转子上的永磁极与定子上各自分别激磁的电磁体以径向气隙隔离，并以感知器侦测转子与定子的相对位置，在不同的时间，分别合宜地控制电磁体上的线圈电流，将造成电动机的平顺运转。

其后，在美国专利授权第6384496号证书中，Pyntikov等人所提出电机械的结构利用了前述的效应，并对电机械的结构加以修正改良；使电动机不但可获得高效率及平顺的转矩运作，而且也有益于制造时的简化以及操控的灵活性。但实际应用时，为了达到几何学上的空间径向平衡，而在设计运作之前，就必需事先妥当地安排线圈在空间中的配置。在运作中，同时启断相配合的数个线圈，以达到几何学上的平衡。此时，即使只有一个线圈故障，但为保障在几何学上的平衡，而必需将数个相配合的线圈同时停止运作。如此，不只是降低了电动机操控的灵活性，也加大了转矩的涟波。

此待解决的缺陷为，在永不满足地增进电动机的高效率、高输出力矩及制作过程的简化的同时，还必需要顾及降低转矩的脉动和灵活安全的运作特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷旋转电动机，其可达成电动机的几何学上的空间平衡，且不仅促进简单可行的电动机制造外，也获得电动机的高效率、高输出力矩、更平顺的输出力矩和灵活安全的运作特性。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

本发明的一种无刷旋转电动机的构造，它包含有：一个连接在固定轴上的定子及一个转子；转子上含有第一个数目的略呈C型横截面的磁性组件的永磁极极对，所有的磁性组件的开口方向朝向轴向，并使所有的磁性组件永磁极极面间的气隙为径向气隙，以界定其本身的磁场范围，而且在实质上以南/北磁极交替的方式、沿着圆周方向以略相等的距离配置来构成一轮状之环，安置在转子每一个轮状环上的每一个磁性组件实质上均类同于同一个轮状环的另一个磁性组件。而前述的定子含有第二个数目的约呈H型横截面的电磁体成员，定子的每一个电磁体成员都含有成对极，且定子的每一个电磁体成员由非导磁性的材料支持的定子构造所固定，使电磁体成员相互间无铁磁性的接触。定子每一个电磁体成员的成对极的两极分别有各自的极面，而电磁体成员的成对极的两极极面各自面向径向，且沿着旋转轴的圆周方向、以略相等的距离配置来构成轮状的环。此定子的轮状环的被限制在前述的转子磁性组件的两磁极极面所形成的径向气隙中间，将前述的转子磁性组件的两磁极极面所形成的径向气隙分隔成两个不同直径的径向气隙。前述的转子磁性组件的两磁极极面间的径向气隙形成的环被分割成外气隙及内气隙，此两个不同直径的气隙与旋转轴呈同轴配置，半径较大者为外气隙，半径较小者为内气隙。对每一个转子轮状环及与其应对组合的每一个定子轮状环而言，在转子磁性组件永磁极极面与定子电磁体成对极极面之间的径向外气隙及径向内气隙分别各自具有相同的径向距离。并且在前述的定子的每一个电磁体成员的成对极之间安置一个线圈，每一个线圈有各自的开关做激磁，当线圈被激磁时，在电磁体成员的成对极上造成相反的磁场极性。但将线圈中的电流以相反方向激励时，则会使电磁体成员的成对磁极的极性逆转。这些各自分别激磁的定子电磁体成员的成对磁极借由径向外气隙及径向内气隙来与将其围绕包含的转子磁场作分隔，以与相应的转子磁性组件的永磁场产生合宜的引力或斥力。每一个电磁体成员上的线圈各自依据定子与转子间的相对位置来决定激磁，以使在合宜的时间，分别对每一个电磁体成员上的线圈各自独立的激磁，来控制电磁体成对极两极面的磁性方向改变，并与所对应的转子磁性组件永磁场的磁极相互作用，以提供旋转。在此借由定子电磁体成员的磁通路径的相互分隔，以处理两毗邻的线圈间的磁场干扰效应的不利的影响。此线圈的激磁开关可以用机械式的换向器或电子式的切换电路来达到，电子式的切换电路必需对应于位置感知器的感测讯号的响应来启断电子切换电路。

前述的转子的每一个磁性组件实质上都有类同的尺寸，而且前述的定子的每一个电磁体成员实质上的尺寸都类同；定子电磁体成员的成对极构成的轮状环在转子磁性组件的两磁极极面中间以径向分隔气隙成两个不同径向直径的外气隙及内气隙，定子的每一个电磁体成员成对极各自的极面分别面朝上气隙及下气隙以面对转子的每一个磁性组件的两磁极极面，使定子每一个电磁体成员的成对极极面各自以背对背朝向径向。前述的定子电磁体成员的成对极在沿着外气隙圆周方向及内气隙圆周方向的极表面长度略小于所面对的转子磁性组件永磁极极表面长度。前述的转子的每一个磁性组件由两部份组成，具导磁性物质形成前述的磁性组件的主体部分，前述的磁性组件的另一部份为磁极极面朝向径向的永磁铁，并贴附在磁性组件的主体部分；而贴附在磁性组件主体部分的两永磁铁面向着径向气隙，以期待与前述的定子电磁体成员的成对极极面径向相面对。使前述的转子磁性组件的永磁极透过径向气隙与定子电磁体成员形成一完整的磁通回路。当电磁体成员上的线圈被激磁时，对电磁体成员成对极的两极面造成相反的磁极极性；而启断以使通过线圈中的电流逆转时，在电磁体成员成对极的两极面磁性也将随之逆转。

依据本发明的实施例中所述的无刷旋转电动机，在适当的位置放置位置感知器，以感知器所测知的转子与定子相互间的相对位置，来控制定子电磁体上的线圈中的电流；并在转子与定子相互间的预定的相对位置，分别控制相应的电磁体上线圈的激磁，以驱动转子的旋转。使电动机在合适的时间，分别对每一个线圈加以适当的激磁电流，以造成电动机平顺的运转。

虽然转子永磁极极对及与其对应的定子成对极的特定数目被提出来，但本发明的具体化实现时，定子成对极的数目及转子永磁极极对的数目可以相同也可以不同，以符合设计所需的要求。而且定子电磁体成员的线圈可以尽量扁平化，以使每一个电磁体成员成对极的两极面在沿着转轴的圆周方向的极表面可尽量接近，以使转子组件及定子成员的各自的两极面的磁通分布接近类同。本发明借由径向气隙及毗邻的磁极间距来分隔毗邻磁场的干扰效应，以达到更佳的磁通利用，来更进一步地提高电动机的性能。令电动机除了可提供更大的输出、更高能量的效率以外，实际上也使电动机易于制造，而且获致灵活的操控能力。

在更进一步地具体化中，无刷旋转电动机在内含有一个复数个永磁铁形成的轮状环的定子，且在***的转子含有复数个具导磁性材质制成约呈C型的电磁体成员以径向环绕着定子；在内的定子永磁铁形成的轮状环分割***的转子电磁体成员的极间气隙，使转子的电磁体成员成对极极面与定子永磁铁两磁极极面隔着两径向气隙面对。而定子的每一个永磁铁两磁极极面经由两径向气隙期待着通过转子的电磁体成员的成对极极面，以进入具导磁性材质制成的电磁体成员，形成一完整的磁通回路。转子的每一个电磁体成员绕制有一个线圈，且每一个电磁体成员上的线圈各自依据定子与转子间的相对位置来决定激磁，使在合宜的时间，分别对所有的线圈各自独立的激磁，来控制电磁体成对极两极面的磁性方向改变，以与相应的定子永磁场磁极产生合宜的引力或斥力，以提供旋转。

本发明除了可以获得高效率及高输出力矩的电动机运作需求之外，更可以降低单一线圈运作时，因几何学的不平衡所产生的不利影响；以达成在灵活、平顺的电动机操作。此外，不论是对于定子或是转子任何一者而言，其所组成组件的尺寸也可各自以规格化的制造；就如同在电磁体成员上的线圈可以更简易且规格化的绕制，如此，不但有利于电动机性能之提高，也有利于制造的简化。

在本发明之后的更进一步具体化展示及描述，并经由彻底地仔细思考本发明所作的说明，本发明额外的优点，将很快且明显地变成易于实施的工艺。当本发明在实际施行之际，本发明可以有其它各式各样且不完全一样的实体化措施；其能仅修整数个本发明的细节，而不偏离本发明所叙述申请专利范围所记载的各项技术事项的关点说明，来实行本发明。因而，本发明所作的描述及绘图仅只是在此被视为本质上的说明，而非是实际实行的限制。

本发明的无刷旋转电动机适用于高效率发电机、电动机，可用于驱动专用装置的引擎，如电动轮椅、电动脚踏车、电动汽车、汽电混合汽车、...等等。

附图说明

图1为本发明一实施例的电动机零附件的立体分解图；

图2为本发明一实施例的电动机的组合图；

图3为图2沿着线A-A所得到的剖视图；

图4为图2沿着线B-B所得到电动机构造的部份详细的截面图；

图5为本发明一实施例的最佳单一形式电动机定子与转子的平面图；

图6为图5的无刷旋转电动机以径向串接的方式组成的电动机的定子与转子的剖视图；

图7为对应至图6径向串接无刷旋转电动机构造的另一部份截面图的图标；

图8为本发明的无刷旋转电动机的另一种结构以图标转子组件与定子组件的横截面图。

具体实施方式

本发明的“无刷旋转电动机”意在借由复数个线圈两端所形成的彼此相互间不连续的各自独立的磁通回路，来利用永磁铁的磁能。相较于其它提供较高能量效率的电动机，本发明的电动机在提供更大的输出、更高的能量效率的同时，也关注于在个别线圈激磁的单独操作时，即可注意到电动机的几何学上平衡的需求。使电动机的输出转矩控制可更加细致，也增加了电动机操作的灵活度。

图1为本发明的一实施例的立体分解图，用以说明一实施例的电动机的组成成员。在此电动机主要是由一个定子1及一个转子2构成，定子1的复数个电磁体成员60及转子的复数个磁性组件50配置如图1显示。转子外圈70用以接合两侧边的外壳80。电磁体成员60经由扇形平钣321镶嵌在定子固定盘32上，并将定子固定盘32直接固接至固定轴74；磁性组件50由约呈C型横截面构造且可导磁的主体部分55及磁极极面朝向径向的两永磁铁51、52组成，经磁性组件主体部分55侧背契合至转子盘面81。

图2为本发明的一实施例的电动机的组合图，可适合用于车轮以作为驱动。

图3为图2电动机沿着线A-A所得到的剖视图，以图解显示本发明的一实施例的较简单单一形式电动机的定子轮状环1与转子轮状环2；在此，定子电磁体成员60沿着转轴的圆周方向形成的轮状环置于转子磁性组件50的两永磁极51、52极面的径向气隙20中间。图3的无刷旋转电动机表现出含有激磁线圈的定子电磁体成员成对极两极面64、65与转子磁性组件永磁极极面53、54相互间隔着径向气隙21、22面对的剖视图。

图4为沿着图2线B-B所得到的电动机构造的定子1与转子2的部份详细横截面图。在此作为转动用的外壳80经由轴衬76再透过轴承78以接到固定轴74上，且将转子盘面81与外壳80的一个侧边固定如图标，两侧边的外壳80则以转子外圈70固接，转子磁性组件50则契合至转子盘面81上以带动转子旋转；定子固定盘32则直接固接至固定轴74，如图中所示地将定子电磁体成员60经由扇形平钣321契合至定子固定盘32。图4的横截面图中，转子的每一个磁性组件50为约呈C形的横截面且由两部份组成，其中一个部份是约呈C型横截面构造且可导磁的组件55，以形成磁性组件的主体部分55，主体部分背部的突出部分用以契合至转子盘面81；磁性组件50的另一组成部份为面向径向气隙以贴附在磁性组件主体部分的开口的两永磁铁51、52。而磁极极面53、54朝向径向且表面极性相反的两永磁铁51、52，隔着径向气隙20面对面。在此，导磁性物质制造的C型主体部分55形成转子磁性组件的轭铁，其对磁性组件的两永磁铁而言，C型横截面主体部分55在形成一个磁通回归的路径，以使磁通聚集在两永磁铁N、S极的端部，而有效地使用的功能。定子1的电磁体成员60具有核心61，以链接一成对极62、63形成约呈H型的横截面，且以导磁性的物质制造，如Fe，SiFe，SiFeP，SiFeCo，...等等；并在电磁体成员60的核心61上绕制有线圈69。令电磁体成员60契合至一非导磁性物质制造的扇形平钣321，并透过扇形平钣321组装于定子固定盘32。两径向气隙21、22位于转子磁性组件两永磁极极面53、54及定子成对极极面64、65之间以分隔转子2及定子1。因而，转子的磁性组件的两永磁极实质上各自隔着两不同直径的同轴气隙21、22，以期待与定子电磁体成员的成对极极面径向分别相面对。

图3中的转子含有复数个磁性组件50，而每一个磁性组件的两端分别贴附有表面磁场N/S相反的永磁极极对51、52，且两永磁极51、52极间含有径向气隙20，使转子的磁性组件50沿着旋转轴的圆周方向以磁场极性N/S连续交替、略相等之间隔距离56配置以构成轮状的环。在此，每一个磁性组件全都沿着圆周方向平行，以同轴、一致的开口方向安置，而且每一个磁性组件的开口方向也都平行于转轴的轴向。在此的两永磁铁51、52是薄的双极性永磁铁，实质上为两不同直径的同心、同角度的扇形，隔着气隙以径向面对，并紧密的贴附在磁性组件主体部分55上，使之成为一体。转子的每一个永磁铁极面全都只显示出一个单一的磁极极性，并与永磁铁背边表面的极性相反；而且每一个磁性组件的两永磁铁磁极极面的表面极性相反，并径向面对。使轭铁55上的两永磁铁51、52隔着分隔定子及转子的气隙21、22，期待着经由电磁体成员的成对极62、63、电磁体核心61，以形成一个封闭的磁通回归路径。当环绕在电磁体核心上的线圈受到激磁时，其磁通经由电磁体核心61、成对极62、63，透过分隔定子及转子的气隙21、22与转子磁性组件的两永磁铁51、52相互间作电磁的交互作用。转子上沿着转轴的圆周方向、相同的直径安置的永磁铁，其毗邻的永磁铁以N/S磁极连续交替的方式沿着圆周以略相等的距离56配置。在转子每一个磁性组件开口贴附的两永磁铁，各自以两不同的直径、略相等之间隔56成同心圆排列，且面向径向气隙20的永磁铁极面具有相反的极性。

图3中的定子1含有复数个电磁体成员60，且定子的每一个电磁体成员位于转子2的磁性组件50的两永磁极51、52所形成的径向气隙20中间，将此径向气隙20分隔成两个不同直径且与旋转轴呈同轴配置的气隙21、22。前述的两个同轴气隙，半径较大者为外气隙21，半径较小者为内气隙22。在此，定子的每一个电磁体成员的成对极62、63间都安置一个线圈69，且每一个线圈都有一个磁心61结构以联系成对极来组构成定子的电磁体成员60。而且，定子的每一个电磁体成员相互间无铁磁性的接触，以与毗邻的电磁体成员具有磁的隔离。定子以复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向、略相等的间隔距离配置构成轮状的环，以使定子轮状环至少部分被转子轮状环所围绕包含。定子每一个电磁体成员成对极的每一个极都有面朝各自的径向气隙的极面64、65，以分别与转子的磁性组件永磁极对的极面53、54各自隔着径向气隙21、22面对。并且，定子电磁体成员成对极极表面与所面对的转子的磁性组件永磁极对极表面在沿着外气隙圆周方向及内气隙圆周方向具有几乎相同的长度。因转子磁性组件的数目比定子电磁体成员的数目要多，故对隔着两不同直径的同轴气隙21、22以相面对的转子磁性组件与定子电磁体成员而言；沿着此两同轴的气隙的圆周方向，毗邻的定子电磁体成员的极间距离要大于转子磁性组件相互间的极间距离56。图3的构造使产生力矩的磁通可以被集中且提供一个大的气隙表面积，使电动机结构的体积减至最少，以获得更高效率的电动机。

图4的横截面图中，在此扇形平钣321的制造材料使用以非导磁性的物质，如铝或不锈钢等等，以使每一个定子电磁体成员相互间为实质上各自自行独立的磁通路径。乃因定子电磁体成员60相互间的铁磁性隔离，且定子及转子间的气隙21、22小于毗邻的转子磁性组件50相互间的永磁极极间距离56，使转子磁性组件配合定子电磁体成员而可得到更集中的磁通分布回路，以提供更好的电动机特性。

电动机中，在适当的位置放置位置感知器或与换向器配合的电刷，使在合宜的时间分别启断各别的电磁体成员上线圈的电流，以获致平顺的转矩输出。例如，以感知器所测知的定子与转子相对位置作为反应，来恰当地控制电磁体成员上线圈的激磁，造成相应的定子电磁体成员的磁化。而相反的磁场极性N、S随之在电磁体成对极极面上产生磁极，此线圈激磁所造成的磁通越过气隙产生磁动势，与转子上的永磁极相互间作电磁的交互影响，以驱动转子旋转。

下述叙述作为说明，以电动机中定子的单一个电磁体成员的线圈的激磁控制为例。因异性磁极相吸，当转子永磁极的N极转向定子电磁体成员磁极的S极时，永磁极组件的径向对边的S极同时也以相同的角速度转向电磁体成员成对磁极的对偶极N极，使转子永磁极被定子电磁体成员所吸引。而在转子永磁极被吸引，以致径向包含定子电磁体成员时，逆转定子电磁体成员的线圈中的电流，以迫使定子电磁体成员成对磁极的磁场方向随之逆转。此时定子电磁体成员成对磁极的磁场极性与包围在外的转子永磁极因同性磁极相斥，使转子永磁极被定子电磁体成员所推斥；但同时也因异性磁极相吸，而对毗邻的转子永磁极加以吸引。重复进行上述的过程，因而造成转子旋转。

虽然前述之叙述，仅只以定子单一个电磁体成员的线圈上的激磁控制举例，但对定子上其它的每一个电磁体成员，均可分别视为各自独立的单一个体，各自分别依据位置感知器所测知转子与定子的相对位置，来决定本身线圈上的激磁控制。磁性组件主体部分当然也可由非导磁性的材料形成，虽然会对磁通的集中有不利的影响，但针对此无刷旋转电动机的运转控制而言，并无很大的不同。而定子电磁体成员与转子磁性组件的数目分别可以是一个或多个，定子电磁体成员的数目当然可以与相对应的转子轮状环上磁性组件的数目相同；但为了减少输出转矩的不利影响，无刷旋转电动机定子轮状环上电磁体成员的数目可如例示来安排，或是在实际实施时依设计的要求来决定。也因每一个电磁体成员为相类同且分别独立的个体，不但可以同时制造，而且使线圈易于绕制及更为紧密；如此，不仅可减少线圈绕组的铜线用量，也同时提高了电动机的性能。

如前述的例示，由于转子磁性组件的永磁极为顺着旋转轴以磁场极性N/S连续交替、略相等的间隔安置在转子盘面。虽然转子每一个轮状环上的磁性组件数目可以是奇数，但为了得到易于平顺运转的电动机，故转子每一个轮状环上的磁性组件数目最好为偶数，使转子易于安排磁场的分布及其在几何学上的平衡。此外，因转子永磁极组件与定子电磁体成员径向幅射对应，故可降低甚至于消除定子单一个电磁体成员的线圈单独激磁时对电动机的不良影响，使无刷旋转电动机的输出转矩控制可更加细致，更增加了电动机操作的灵活度。

在本发明的更佳实施例中，图5显示的电动机的定子6与转子8的剖视图，电动机的定子电磁体成员与转子磁性组件的数目为图1电动机中的倍数，而图五电动机中线圈的激磁控制与图一完全类同，仅需将图5电动机中角度相差180度的线圈串联或并联激磁，即可更加小心地预防因其它因素造成几何学上的不平衡而产生的不佳效应。而且，因本发明关注于在个别线圈激磁的单独操作中的径向幅射对应，故当图5电动机相差180°空间角度的对应线圈以并联激磁时，即使只有一个线圈激磁而另一个线圈却因故无法激磁，形成的单一成员单独操作，其对电动机不良的影响也可降至最小。

更进一步地，在考虑到电动机额外的扁平化、更大的输出需要以及更平顺的运转需求下，可以将两个不同直径的图5实施例的无刷旋转电动机以径向串接的方式组成一具有偶数个径向气隙以分隔定子成员及转子组件的无刷旋转电动机。图6即为此种目的之无刷旋转电动机的定子6、7与转子8、9的剖视图；图7为对应至图6径向串接无刷旋转电动机构造的另一部份截面图的图标，在实施时，其串接了两不同直径的图5电动机。更甚者，视实际的状况及需求，可将更多个不同直径的无刷旋转电动机以径向串接的方式组成更大的输出力矩的具有偶数个径向气隙以分隔定子成员及转子组件的无刷旋转电动机。图6的具有偶数个径向气隙以分隔定子成员及转子组件的无刷旋转电动机是以两个不同直径的图5的无刷旋转电动机以径向串接的方式组合而成。其将外转子复数个磁性组件及内转子复数个磁性组件沿着各自的圆周方向分别各自以略相等的距离配置来构成各自的转子轮状环，而且将在外的转子轮状环8或在内的转子轮状环9两者之一在圆周方向移动轮状环一个相应的角度；使图6电动机的转子所有磁性组件的圆周方向的间隔256于轴的旋转方向平均配置于转子盘面281。但外定子6上及内定子7上的复数个电磁体成员，则沿着各自的圆周方向分别各自以略相等的距离配置来构成各自隔离的两轮状环，其以径向串接、在圆周方向相应的角度相同且由非导磁性的材料支持的构造固定至定子固定盘232上。因此不需要额外增加位置感知器，而在合适的时间，分别对所有的线圈各自加以适当的激磁，来达成所需的平顺运转。

虽然本发明的实施例已经如上列的描述，像在定子上安置含线圈的电磁体成员，而在转子上安置磁性组件；但这些组成也能被反置，以至于磁性组件被定子携带且转子上含凸起极之线圈。在本发明的另一实施例中，无刷旋转电动机的转子为复数个约呈C型的电磁体成员组成的转子轮状环，且经由非导磁性之材料固定至转子盘面，或直接将电磁体成员固定至非导磁性的物质制造的转子盘面；而定子则由复数个永磁铁的磁性组件124镶嵌至定子固定盘140上以构成定子轮状环。图8的横截面图为此实施例实际施行时模拟于图4的主要差异部份结构，以图标说明此种结构的转子成员与定子组件。而图8与图4的不同在于，图8中的转子配置含有线圈100的约呈C型横截面电磁体成员，隔着径向外气隙110及径向内气隙111以与定子的永磁铁的磁性组件124作电磁作用。在此的线圈100为一个线圈均分为两半并以串联应用，使用时完全可视为单一个线圈。定子的永磁铁124的两磁极极面120、121的磁场极性相反且全都只显示出单一的磁极极性，以各自面向径向外气隙110及径向内气隙111。而定子永磁铁极性相反的两磁极透过径向气隙，以期待着经由径向面对的转子电磁体成员的两极极面130、131，经过电磁体成员的两极133、核心132与轭铁134，以形成一个磁通回归的路径。定子轮状环的结构为定子复数个永磁铁顺着旋转轴、沿着圆周方向、以磁场极性N/S连续交替、略相等的间隔安置在定子固定盘上。而转子每一个含有线圈的电磁体成员相互间无铁磁性的接触，每一个电磁体成员两极极面以径向面对且内含一径向气隙；将此复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向、略相等的间隔配置以构成轮状的环。在此，转子轮状环隔着偶数个径向气隙围绕包含定子轮状环，依据感知器侦测的定子与转子的相对位置，以恰当地分别控制转子的每一个电磁体成员的线圈激磁，以与定子的永磁铁相互间作电磁交互作用。

图8的电磁体成员上的线圈当然不一定要均分为两半，也可以只使用一个；或是放置线圈在轭铁上。进一步地，参照到本发明的图6、图7的实施例，可获得类同于图6、图7的无刷旋转电动机之设计需求。当电动机额外的扁平化、更大之输出需要以及更平顺的运转需求要求时，也可以将两个不同直径的图8的无刷旋转电动机以径向串接的方式组成一具有偶数个径向气隙以分隔定子组件及转子成员的无刷旋转电动机。

实际具体实施时，尤有更甚者，可将本发明的实施例的无刷旋转电动机的定子固定盘与另一对应的无刷旋转电动机的定子固定盘以背对背的轴向串接方式来提供输出的增加，亦或是把此种无刷旋转电动机固定用的转子盘面与另一对应的无刷旋转电动机固定用的转子盘面以背对背的轴向串接方式来增加输出的供给。

前述的各种实行的形态，系作为一例示来阐明本发明，但本发明并不受到该等实施形态的限制。虽然本发明的例示为一个在内的定子经由一个在外的转子所包围环绕，但这些结构也能被反置，以至于转子被定子所包围环绕。在本次公开中，仅只显示且描述本发明少量的各式各样的一些例示。本发明能够应用在各式各样的其它组合及环境中，而且能够在不超过类似于上述说明的本发明概念的范围内改变或修正。

Claims (12)

1、一种无刷旋转电动机，其特征在包含有：

一个转子，包括有沿着旋转轴的圆周方向配置以构成轮状之环的复数个磁性组件，而每一个磁性组件的两磁极极面之间的气隙为径向；

一个定子，含有至少一个电磁体成员，每一个电磁体成员都含有成对极，电磁体成员的成对极的每一个极有各自的极面，而复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向配置以构成轮状之环；在此，

定子的轮状环被限制在转子的磁性组件的两磁极极间的径向气隙中间，而至少有部分定子的轮状环被转子的轮状环所围绕包含，将转子的磁性组件的两磁极极间径向气隙分隔成两个不同直径的径向气隙，此定子轮状环及转子轮状环之间形成的两个不同直径的径向气隙，半径较大者为外气隙，半径较小者为内气隙，使转子轮状环的每一个磁性组件的两磁极极面分别隔着外气隙与内气隙以与定子轮状环的电磁体成员的成对极极面相对。

2、如权利要求书1所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述定子的每一个电磁体成员一般约呈H型且由具导磁性的物质组成，每一个电磁体成员各自的成对极的两极极面分别朝向外气隙与内气隙，以及每一个电磁体成员的成对极间安置一个线圈，当线圈加以电流激磁时，在电磁体成员成对磁极的两极面产生相反的磁场极性，而当通过线圈中的电流逆转时，在成对磁极的两极面的磁场极性也随之逆转，每一个电磁体成员都各自以非导磁性材料支持的构造固定至定子上，且定子的每一个电磁体成员相互间无铁磁性的接触，使定子的复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向，以成对磁极极面背对背、极面面朝径向且略相等的间隔配置形成定子的轮状环。

3、如权利要求书1所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述转子的每一个磁性组件一般约呈C型横截面且开口方向平行于转轴的轴向，而转子的每一个磁性组件一般由两部份组成，具导磁性物质形成磁性组件的主体部分，磁性组件的另一部份为永磁铁，并组装于磁性组件的主体部分，而磁性组件的两磁极极面各自具有单一的极性且两磁极极面极性相反而且两磁极极面间的气隙为径向，转子上直接毗邻的磁性组件的磁场极性方向以径向相反；而每一个磁性组件的两磁极极面分别隔着外气隙与内气隙以与前述的定子电磁体成员的成对极极面相面对，使转子的复数个磁性组件沿着旋转轴的圆周方向，以一致的开口方向、同轴、磁场极性N/S连续交替、略相等的间隔配置形成转子的轮状环。

4、如权利要求书3所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的磁性组件主体部分的开口的两端各自贴附一永磁铁，此两永磁铁磁极极面以径向面对，面向各自的径向气隙的磁极极面各自具有单一的极性且极性相反，而复数个永磁铁分别沿着旋转轴的各自的圆周方向平行排列，以磁场极性N/S连续交替贴附至各自的磁性组件主体部分。

5、如权利要求书4所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的磁性组件主体部分可由非导磁性的材料形成。

6、一种无刷旋转电动机，其特征在于：具有偶数个径向气隙以分隔无刷旋转电动机的定子部分及转子部分，包含有：

一个转子，含有复数个轮状环，彼此构成以同轴及沿径向毗邻，每一个轮状环分别含有各自的复数个磁性组件，转子每一个轮状环的各自的复数个磁性组件沿着旋转轴的各自的圆周方向配置，以各自的构成轮状环，而且，每一个磁性组件的两极极面之间的气隙为径向；

一个定子，含有复数个轮状环，彼此以同轴且不同直径的径向排列，每一个轮状环各自含有至少一个电磁体成员，以使每一个轮状环至少部分被各自对应的转子轮状环所围绕包含，每一个电磁体成员都含有成对极，电磁体成员的成对极的每一个极有各自的极面，而定子每一个轮状环分别以各自的复数个电磁体成员沿着旋转轴的各自的圆周方向配置，以各自的构成轮状环；在此，

转子每一个轮状环的每一个磁性组件相互间无相对运动，将定子与转子组合，使定子的每一个轮状环各自至少有部分被相对应的转子的轮状环所围绕包含，而将相对应的转子轮状环的磁性组件的两极间的径向气隙分隔成两个不同直径的径向气隙，使转子的每一个轮状环上每一个磁性组件的两磁极极面分别隔着各自的两个不同直径的径向气隙以与相对应的定子的轮状环的电磁体成员的成对极极面相对，并因而在前述的定子及相对应的转子间形成偶数个不同直径的径向气隙。

7、如权利要求6所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的定子的每一个电磁体成员一般约呈H型且由具导磁性的物质组成，每一个电磁体成员的成对极有各自面向径向气隙的极面，每一个电磁体成员的成对极间安置一个线圈，当线圈加以电流激磁时，在电磁体成员成对磁极的两极面产生相反的磁场极性，而当通过线圈中的电流逆转时，在成对磁极的两极面的磁场极性也随之逆转，每一个电磁体成员都各自以非导磁性材料支持的构造固定至定子上，且定子的每一个电磁体成员相互间无铁磁性的接触，使定子的每一个轮状环各自的复数个电磁体成员分别沿着旋转轴各自的圆周方向，以成对磁极极面背对背、极面面朝径向且略相等之间隔配置在定子上。

8、如权利要求6所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的转子的每一个磁性组件一般约呈C型横截面且开口方向平行于转轴的轴向，而转子的每一个磁性组件一般由两部份组成，具导磁性物质形成磁性组件的主体部分，磁性组件的另一部份为永磁铁，并组装于磁性组件的主体部分，而磁性组件的两磁极极面各自具有单一的极性与两磁极极面极性相反与两磁极极面间的气隙为径向，在转子的每一个轮状环上直接毗邻的磁性组件的磁场极性方向以径向相反；而每一个磁性组件的两磁极极面与相对应的定子轮状环的电磁体成员成对极极面分别隔着各自的径向气隙相面对，使转子的每一个轮状环的复数个磁性组件分别沿着旋转轴各自的圆周方向，以一致的开口方向、同轴、磁场极性N/S连续交替、略相等之间隔配置，以构成各自的轮状环。

9、如权利要求3所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的转子的磁性组件也可以是一般约呈C型的永磁铁构成。

10、一种无刷旋转电动机，其特征在包含有：

一个定子，包括有沿着旋转轴的圆周方向配置以构成轮状之环的复数个磁性组件，而每一个磁性组件的两磁极极面各自具有单一的极性且磁场极性相反，并且两磁极极面的磁极方向一般为径向；

一个转子，含有至少一个电磁体成员，每一个电磁体成员都含有成对极，电磁体成员的成对极的每一个极有各自的极面，而每一个电磁体成员成对极极面一般以径向面对、内含一径向气隙，使复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向配置以构成轮状的环；在此，

定子的轮状环被限制在转子的电磁体成员的成对极的极间径向气隙中间，至少有部分定子的轮状环被转子的轮状环所包含，将转子的电磁体成员的成对极极间径向气隙分隔成两个不同直径的径向气隙，此定子轮状环及转子轮状环之间形成的两个不同直径的径向气隙，半径较大者为外气隙，半径较小者为内气隙。

11、如权利要求10所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的转子的每一个电磁体成员一般约呈C型且开口方向平行于转轴的轴向，每一个电磁体成员由具导磁性的物质组成而且各自的成对极两极面以径向面对，以及每一个电磁体成员安置一个线圈，当线圈以电流激磁时，在电磁体成员成对磁极的两极面产生相反的磁场极性，而当通过线圈中的电流逆转时，在成对磁极的两极面的磁场极性也随之逆转，每一个电磁体成员都各自以非导磁性材料支持的构造固定至转子上，且转子的每一个电磁体成员相互间无铁磁性的接触，使转子的复数个电磁体成员沿着旋转轴的圆周方向，以一致的开口方向、同轴、略相等之间隔配置以构成轮状的环。

12、如权利要求10所述的无刷旋转电动机，其特征在于：前述的定子的磁性组件可以是磁极方向径向的永磁铁，使定子之复数个磁性组件沿着旋转轴的圆周方向排列，以磁场极性N/S连续交替、略相等的间隔配置构成轮状的环。

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