TW201820767A - 馬達 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於獲得能夠謀求頓轉轉矩或頓轉推力的降低之馬達。
在本發明的馬達1中，電樞芯4係具有彼此相鄰排列的複數個齒8。在複數個齒8的各者係收容有複數個永久磁鐵。凸極件3係具有1個以上的凸極32，以將凸極32朝向齒8的狀態配置。彼此相鄰的兩個齒8所收容的各永久磁鐵5係以讓相同磁極面對面的方式配置。設齒8的間距為P1、設凸極32的間距為P2，則滿足(P1/P2)<1/6或5/6<(P1/P2)<7/6。

Description

馬達
本發明係有關具有設有永久磁鐵的電樞之馬達(motor)。
在習知技術中，已知有種馬達構成為：在電樞芯(core)的各齒(teeth)個別收容有永久磁鐵，具有凸極的凸極件相對於電樞進行旋轉。在該種習知技術的的馬達中，電樞繞組係以集中繞組方式個別地設置在各齒(參照例如下述之專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2002-199679號公報
在前述專利文獻1所揭示的習知技術的馬達中，凸極件的凸極的個數為5、電樞的齒的個數為6，因此，由6個永久磁鐵產生的3極對的磁通勢經5個凸極調變而產生2極對的磁通。因此，當將電樞繞組所形成的磁 極數與齒數的關係以「磁極數：齒數」系列的極槽搭配(pole and slot combination)的形式表示，則前述專利文獻1所揭示的習知技術的馬達係以2：3系列的極槽搭配進行動作，頓轉轉矩(cogging torque，又稱齒槽效應轉矩)變大。
本發明係為了解決上述課題而研創完成者，目的在於獲得能夠謀求頓轉轉矩或頓轉推力的降低之馬達。
本發明的馬達係具備：電樞，係具有電樞芯、複數個永久磁鐵、及複數個電樞繞組，其中，電樞芯係具有彼此相鄰排列的複數個齒，複數個永久磁鐵係收容在複數個齒的各者，複數個電樞繞組係設置在複數個齒的各者；及凸極件，係具有1個以上的凸極，以將凸極朝向齒的狀態配置；電樞及凸極件係能夠往複數個齒排列的方向相對移動；彼此相鄰的兩個齒所收容的各永久磁鐵係以讓相同磁極面對面的方式配置；設齒的間距(pitch)為P1、設凸極的間距為P2，則滿足(P1/P2)<1/6或5/6<(P1/P2)<7/6。
依據本發明的馬達，齒的間距P1與凸極的間距P2的關係滿足上式，因此能夠令頓轉的基本波次數增加。藉此，能夠縮小頓轉的基本波次數的振幅值，能夠謀求頓轉轉矩或頓轉推力的降低。
1‧‧‧馬達
2‧‧‧電樞
3‧‧‧凸極件
4‧‧‧電樞芯
4a‧‧‧電樞芯的外周面
5‧‧‧永久磁鐵
6‧‧‧電樞繞組
7‧‧‧芯背
8‧‧‧齒
8a‧‧‧端部齒
8b‧‧‧中間部齒
8c‧‧‧端部鄰接齒
9‧‧‧槽
31‧‧‧凸極件本體
32‧‧‧凸極
A‧‧‧軸線
d‧‧‧永久磁鐵的厚度
D‧‧‧電樞芯的外周面的圓周方向長度
G‧‧‧氣隙
N‧‧‧與Q個齒相對向的凸極的個數
P1‧‧‧齒的間距
P2‧‧‧凸極的間距
P3‧‧‧永久磁鐵的間距
Q‧‧‧齒的個數
U11、U12‧‧‧U相的電樞繞組
U21、U22‧‧‧U相的電樞繞組
V11、V12‧‧‧V相的電樞繞組
V21、V22‧‧‧V相的電樞繞組
W11、W12‧‧‧W相的電樞繞組
W21、W22‧‧‧W相的電樞繞組
θ1、θ2、θ3‧‧‧角度
第1圖係顯示本發明實施形態1的馬達之構成圖。
第2圖係顯示第1圖的12個電樞繞組之接線圖。
第3圖係顯示本發明實施形態2的馬達之構成圖。
第4圖係顯示本發明實施形態3的馬達之構成圖。
第5圖係顯示本發明實施形態4的馬達之構成圖。
第6圖係顯示本發明實施形態5的馬達之構成圖。
第7圖係顯示本發明實施形態6的馬達之構成圖。
第8圖係顯示本發明實施形態7的馬達之構成圖。
第9圖係顯示本發明實施形態8的馬達之構成圖。
第10圖係顯示本發明實施形態9的馬達之構成圖。
第11圖係顯示本發明實施形態10的馬達之構成圖。
第12圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足Q=3．k．m時的k、m及Q的值的組合之表。
第13圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k+0.5)．m時的k、m及N的值的組合之表。
第14圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k-0.5)．m時的k、m及N的值的組合之表。
第15圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k+0.5)．m時的k、m及極槽搭配的值的組合之表。
第16圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k-0.5)．m時的k、m及極槽搭配的值的組合之表。
第17圖係顯示本發明實施形態11的馬達之構成圖。
第18圖係顯示本發明實施形態12的馬達之構成圖。
第19圖係顯示在第18圖的各齒產生的頓轉轉矩的1f成分之向量(vector)圖。
第20圖係顯示本發明實施形態13的馬達之構成圖。
第21圖係顯示本發明實施形態14的馬達之構成圖。
第22圖係顯示本發明實施形態15的馬達之構成圖。
以下，針對本發明實施形態，參照圖式進行說明。
實施形態1.
第1圖係顯示本發明實施形態1的馬達之構成圖。在第1圖中，馬達1係具有：作為定子的環狀的電樞2；及作為轉子的凸極件3，係配置在電樞2內側，相對於電樞2進行旋轉。因此，在本例中，馬達1係構成為旋轉馬達。
電樞2係具有：鐵製的電樞芯4；複數個永久磁鐵5，係收容在電樞芯4；及複數個電樞繞組6，係設置在電樞芯4。
電樞芯4係具有：環狀的芯背(core back)7；及複數個齒8，係分別從芯背7的內面朝向凸極件3突出。
複數個齒8係往電樞芯4的圓周方向彼此相鄰等間隔排列。藉此，在複數個齒8間係分別形成有屬於空間的槽9。槽9的個數係與齒8的個數相同。各槽9的開口係朝向凸極件3。在本例中，齒8的個數為12、槽9的個數亦為12。
永久磁鐵5係個別收容在各齒8。在本例 中，係將沿電樞2的徑方向配置的板狀的永久磁鐵5收容在齒8的圓周方向中央部。此外，彼此相鄰的兩個齒8所收容的各永久磁鐵5係以讓相同磁極面對面的方式配置。因此，彼此相鄰的全部的永久磁鐵5係在電樞2的圓周方向交替配置磁極。此外，在本例中，永久磁鐵5係在電樞芯4的內周面從齒8露出，在電樞芯4的外周面被芯背7包覆。
各電樞繞組6係以集中繞組方式個別地設置在各齒8。藉此，在本例中，電樞繞組6的個數為12。此外，各電樞繞組6係收容在槽9。將三相的各相分別以U相、V相及W相表示，則各電樞繞組6當中的4個電樞繞組6係成為U相的電樞繞組U11、U12、U21、U22，另外的4個電樞繞組6係成為V相的電樞繞組V11、V12、V21、V22，剩下的4個電樞繞組6係成為W相的電樞繞組W11、W12、W21、W22。如第1圖所示，12個電樞繞組6係與12個齒8的各者對應，係往第1圖的逆時針方向按+U11、-U12、-V11、+V12、+W11、-W12、-U21、+U22、+V21、-V22、-W21、+W22的順序排列。其中，「+」及「-」係代表電樞繞組6的互異的繞線極性，且係表示當各電樞繞組6流過同一方向的電流時，在電樞繞組6產生的電磁場的方向係在徑方向互為反向。
第2圖係顯示第1圖的12個電樞繞組6之接線圖。在電樞2中，考慮各電樞繞組6的感應電壓的對稱性，依序串聯連接之U相的電樞繞組U11、U12、U21、 U22而成的U相的串聯線路、依序串聯連接之V相的電樞繞組V11、V12、V21、V22而成的V相的串聯線路、及依序串聯連接之W相的電樞繞組W11、W12、W21、W22而成的W相的串聯線路係連接在共通的中性點。亦即，在電樞2中，複數個電樞繞組6係以Y接線方式進行接線。
凸極件3係與電樞2同軸配置。因此，凸極件3係具有與電樞2共通的軸線A。此外，在凸極件3與電樞2之間係存在有間隙，即氣隙(air gap)。藉此，電樞2及凸極件3係能夠往複數個齒8排列的方向、即電樞2的圓周方向相對移動。
凸極件3係具有：圓柱狀的凸極件本體31；及1個以上的凸極32，係設置在凸極件本體31的外周部。在本例中，凸極32的個數為11。各凸極32係往複數個齒8排列的方向、即電樞2的圓周方向等間隔排列。
此處，設將彼此相鄰的兩個齒8各自的圓周方向的一端與軸線A連結的兩條直線所成之角度為θ1、設將彼此相鄰的兩個凸極32各自的圓周方向的一端與軸線A連結的兩條直線所成之角度為θ2。此外，設將永久磁鐵5的圓周方向的兩端與軸線A連結的兩條直線所成之角度為θ3。此外，設通過複數個齒8的端面且沿複數個齒8排列的圓周方向設定的面為間距基準面。在本例中，間距基準面係構成為以軸線A為中心的圓筒面。
此外，在共通的間距基準面中，設與θ1的範圍對應的圓周方向的距離為齒8的間距P1、設與θ2的 範圍對應的圓周方向的距離為凸極32的間距P2、設與θ3的範圍對應的圓周方向的距離為永久磁鐵5的間距P3。亦即，設共通的間距基準面中的各齒8間的圓周方向的間隔為齒8的間距P1、設共通的間距基準面中的各凸極32間的圓周方向的間隔為凸極32的間距P2、設共通的間距基準面中的永久磁鐵5的厚度為永久磁鐵5的間距P3。
如上述定義齒8的間距P1、及凸極32的間距P2，P1與P2的關係係構成為滿足下式(1)或下式(2)的關係。
(P1/P2)<1/6……(1)
5/6<(P1/P2)<7/6……(2)
此外，設齒8的個數為Q、設與Q個齒8相對向的凸極32的個數為N，則下式(3)的關係係成立。另外，凸極32的個數N並無需為自然數。
(P1/P2)=(N/Q)……(3)
在本例中，Q=12、N=11，滿足上式(2)。
在馬達1中，由12個永久磁鐵5產生的6極對的磁通勢經11個凸極32調變，產生5極對的磁通。因此，在本例中，馬達1係以10極12槽進行動作。亦即，當將複數個電樞繞組6所形成的磁極數與齒8的個數的關係以「磁極數：齒數」系列的極槽搭配的形式表示，則在本例中，馬達1係以5：6系列的極槽搭配進行動作。
此外，永久磁鐵5的間距P3與齒8的間距P1的關係係構成為滿足下式(4)的關係。
5<P1/P3<10……(4)
在本例中，P1/P3=7.5，滿足上式(4)。
當P1/P3≦5時，永久磁鐵5的厚度相對於齒8的寬度的比例太大，導致容易在齒8產生磁飽和。此外，當10≦P1/P3時，永久磁鐵5的厚度相對於齒8的寬度的比例太小，導致無法足夠地獲得永久磁鐵5的磁通量。依此，藉由永久磁鐵5的間距P3與齒8的間距P1的關係滿足上式(4)，能夠使馬達1的轉矩增加。
在如上述的馬達1中，齒8的間距P1與凸極32的間距P2的關係係滿足上式(2)，因此，能夠使頓轉的基本波次數較習知技術的2：3系列的極槽搭配時增加。具體而言，由於齒8的個數Q=12、與Q個齒8相對向的凸極32的個數N=11，因此能夠令馬達1以10極12槽進行動作，能夠使頓轉的基本波次數較習知技術的2：3系列的極槽搭配時增加。藉此，能夠縮小頓轉的基本波次數的振幅值，謀求頓轉轉矩的降低。此外，當為習知技術的2：3系列時，繞組因數為0.866，相對於此，在本實施形態的5：6系列的極槽搭配中，繞組因數為0.933。因此，在本實施形態中，繞組因數係較習知技術的2：3系列時增加，能夠謀求馬達1的轉矩的提升。
此外，永久磁鐵5的間距P3與齒8的間距P1的關係係滿足上式(4)，因此，能夠足夠地獲得永久磁鐵5的磁通量，並且不易在齒8產生磁飽和。藉此，能夠提高電樞2的感應電壓，能夠謀求馬達1的轉矩的增加。
另外，在上述的例子中，複數個電樞繞組6的繞組配置採用的雖是以10極12槽進行動作的馬達1的通常的繞組配置，但當為與5：6系列的極槽搭配不同的其他極槽搭配時，例如為8極9槽、14極15槽等時，係能夠使用與其他極槽搭配對應的通常的繞組配置作為複數個電樞繞組的繞組配置。
實施形態2.
第3圖係顯示本發明實施形態2的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q=12、N=13。藉此，在本實施形態中，P1與P2的關係係構成為滿足上式(2)的關係。此外，12個電樞繞組6係與12個齒8的各者對應，係往第3圖的逆時針方向按+U11、-U12、-W11、+W12、+V11、-V12、-U21、+U22、+W21、-W22、-V21、+V22的順序排列。其中，同實施形態1，「+」及「-」係代表電樞繞組6的互異的繞線極性。
在本實施形態中，由12個永久磁鐵5產生的6極對的磁通勢經13個凸極32調變，產生7極對的磁通。因此，在本例中，馬達1係以14極12槽進行動作。亦即，在本例中，馬達1係以7：6系列的極槽搭配進行動作。其餘構成係與實施形態1相同。
如上述，即使採用Q=12、N=13，仍能夠使P1與P2的關係滿足上式(2)。具體而言，由於Q=12、N=13，因此能夠令馬達1以14極12槽進行動作，能夠令馬達1以比5：6系列大的7：6系列的極槽搭配進行動作。藉此， 能夠謀求頓轉轉矩更進一步的降低。此外，能夠減少單一極的永久磁鐵5的個數，因此，能夠減少通過芯背7的單一極的磁通量。藉此，在芯背7的磁飽和不易產生，能夠縮減芯背7的徑方向的厚度。因此，能夠擴大電樞繞組6的繞線區域，能夠謀求電樞繞組6的銅損的降低。
實施形態3.
第4圖係顯示本發明實施形態3的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q=12、N=1。藉此，在本實施形態中，P1與P2的關係係構成為滿足上式(1)的關係。
凸極件3的形狀係構成為圓柱狀。此外，凸極件3係以令凸極件3的圓柱狀的中心軸線從軸線A偏心的狀態配置在電樞2內側。凸極件3係以軸線A為中心相對於電樞2進行擺轉。藉此，構成具有1個凸極32的凸極件3。
此外，當凸極32的個數為1時，從凸極32到繞凸極件3一圈回到原來的凸極32為止的角度係成為θ2，θ2係為凸極件3的一圈份的角度即360度。因此，凸極32的間距P2係為間距基準面的一圈份的圓周方向的距離。
在本實施形態中，由12個永久磁鐵5產生的6極對的磁通勢經1個凸極32調變，產生7極對的磁通。因此，在本例中，馬達1係以14極12槽進行動作。亦即，在本例中，馬達1係以7：6系列的極槽搭配進行動作。其餘構成係與實施形態2相同。
如上述，即使採用Q=12、N=1，仍能夠使P1與P2的關係滿足上式(1)。具體而言，由於Q=12、N=1，因此，同實施形態2，能夠令馬達1以7：6系列的極槽搭配進行動作，能夠謀求頓轉轉矩更進一步的降低。此外，能夠減少單一極的永久磁鐵5的個數，因此，能夠縮減芯背7的徑方向的厚度，亦能夠謀求電樞繞組6的銅損的降低。此外，藉由P1與P2的關係滿足上式(1)，能夠減少凸極件3的凸極32的個數，能夠使凸極件3的製造變得容易。
實施形態4.
第5圖係顯示本發明實施形態4的馬達之構成圖。在本實施形態中，電樞2及凸極件3各者係沿直線方向配置。亦即，在本例中，馬達1係構成為線性馬達(linear motor)。此外，在本例中，電樞芯4及凸極件3各者的形狀係構成為將實施形態1的電樞芯4及凸極件3的圓周方向展開成直線方向而成的形狀。
在馬達1中，鐵製的凸極件3係沿直線方向配置，作為線性馬達的搬送路。電樞2係構成為能夠往沿凸極件3的直線方向移動。凸極件本體31係沿電樞2進行移動的直線方向配置的板狀構件。複數個凸極32係往沿凸極件本體31的直線方向等間隔排列。
電樞2係平行於凸極件3地配置。藉此，複數個齒8係往複數個凸極32排列的直線方向等間隔排列。在本例中，電樞芯4的齒8的個數為12。電樞2係以將各齒8朝向凸極件3的狀態配置。
在本例中，各永久磁鐵5係個別收容在各齒8，各永久磁鐵5係在電樞芯4的凸極件3側的面、及電樞芯4的與凸極件3側為相反側的面的各個面露出。
此外，設通過複數個齒8的端面且沿複數個齒8排列的直線方向設定的平面為間距基準面。此外，設共通的間距基準面中的各齒8間的直線方向的間隔為齒8的間距P1、設共通的間距基準面中的各凸極32間的直線方向的間隔為凸極32的間距P2。如上述定義齒8的間距P1、及凸極32的間距P2，P1與P2的關係係構成為滿足上式(1)或上式(2)的關係。
此外，在本實施形態中，同樣地，設齒8的個數為Q、設與Q個齒8相對向的凸極32的個數為N，則上式(3)的關係係成立。另外，凸極32的個數N並無需為自然數。
在本例中，同實施形態1，由於Q=12、N=11，因此，滿足上式(2)。因此，在本例中，馬達1係以5：6系列的極槽搭配進行動作。
在如上述的馬達1中，凸極件3沿直線方向配置，複數個齒8朝沿凸極件3的直線方向排列，電樞2構成為能夠朝複數個齒8排列的直線方向相對於凸極件3進行移動，因此，藉由使用凸極件3作為電樞2進行移動的搬送路，便不需要在線性馬達的搬送路設置永久磁鐵5。藉此，能夠抑制屬於線性馬達的馬達1的製造成本(cost)的增加。
亦即，在通常的線性馬達中，就搬送作為動子的電樞的搬送路而言，會使用設有永久磁鐵的鐵芯。因此，需要用到與動子的搬送距離成比例的永久磁鐵，當為長距離搬送時，由於搬送路長，使得永久磁鐵的使用量增加導致成本增加。相對於此，在本實施形態中，電樞2具有永久磁鐵5，作為搬送路使用的凸極件3僅以鐵構成，因此即使搬送路長，仍能夠抑制永久磁鐵5的使用量的增加。因此，在本實施形態中，即使為長距離搬送，仍能夠抑制馬達1的製造成本的增加。另外，在電樞2係亦可搭載能夠供電給電樞2的放大器(amplifer)。
此外，在本實施形態中，同樣地，由於Q=12、N=11，因此，能夠使齒8的間距P1與凸極32的間距P2的關係滿足上式(2)，能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的頓轉推力的降低。此外，當為習知技術的2：3系列時，繞組因數為0.866，相對於此，在本實施形態的5：6系列的極槽搭配中，繞組因數為0.933。因此，在本實施形態中，繞組因數係較習知技術的2：3系列時增加，能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的推力的提升。
另外，在上述的例子中，各永久磁鐵5雖係在電樞芯4的凸極件3側的面、及電樞芯4的與凸極件3側為相反側的面的各個面露出，但亦可為在電樞芯4的凸極件3側的面令各永久磁鐵5露出，在電樞芯4的與凸極件3側為相反側的面以芯背7包覆各永久磁鐵5。
此外，在上述的例子中，雖係在線性馬達 使用Q=12、N=11，但亦可同實施形態3，在線性馬達使用Q=12、N=1。
實施形態5.
第6圖係顯示本發明實施形態5的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q=12、N=13。藉此，在本實施形態中，P1與P2的關係係構成為滿足上式(2)的關係。
因此，在本實施形態中，由12個永久磁鐵5產生的6極對的磁通勢經13個凸極32調變，產生7極對的磁通。因此，在本例中，馬達1係以14極12槽進行動作。亦即，在本例中，馬達1係以7：6系列的極槽搭配進行動作。其餘構成係與實施形態4相同。
如上述，在屬於線性馬達的馬達1中，即使採用Q=12、N=13，仍能夠使P1與P2的關係滿足上式(2)。藉此，令馬達1以比5：6系列大的7：6系列的極槽搭配進行動作，能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的頓轉推力更進一步的降低。此外，能夠減少單一極的永久磁鐵5的個數，因此，不易產生在芯背7的磁飽和，能夠縮減芯背7的徑方向的厚度。因此，能夠擴大電樞繞組6的繞線區域，能夠謀求電樞繞組6的銅損的降低。
實施形態6.
第7圖係顯示本發明實施形態6的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q=12、N=11.2。
例如，要以Q=12構成10極12槽來令馬達1進行動作，只要滿足下式(5)即可；要以Q=12構成14極 12槽來令馬達1進行動作，只要滿足下式(6)即可。
5/6<(P1/P2)<1……(5)
1<(P1/P2)<7/6……(6)
在本實施形態中，由於Q=12、N=11.2，因此，依上式(3)，P1與P2的關係係構成為滿足上式(5)的關係。其餘構成係與實施形態4相同。
如上述，即使N的值不是自然數，仍能夠令馬達1順利地進行動作。藉此，例如即使凸極件3的工作精度差時，仍能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的頓轉推力的降低，能夠令馬達1順利地進行動作。
另外，在上述的例子中，馬達1雖係構成為線性馬達，但即使馬達1為旋轉馬達，仍同樣能夠謀求馬達1的頓轉轉矩的降低。
實施形態7.
第8圖係顯示本發明實施形態7的馬達之構成圖。在屬於線性馬達的馬達1中，係在電樞芯4的沿各齒8排列的直線方向的兩側的端部分別設有突起部11。各突起部11係從芯背7朝向凸極件3突出，與凸極件3相對向。此外，各突起部11係在各齒8排列的直線方向，與齒8拉開配置。在各突起部11係未設有電樞繞組6。各突起部11係以與芯背7相同的材料構成，並且與芯背7一體地形成。在本例中，Q=12、N=11。因此，在本例中，P1與P2的關係係構成為滿足上式(2)的關係。其餘構成係與實施形態4相同。
在如上述的馬達1中，係在電樞芯4的沿各齒8排列的直線方向的兩側的端部分別設有突起部11，因此能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的頓轉推力更進一步的降低。此外，亦能夠謀求馬達1的推力的提升。
另外，在上述的例子中，雖係在電樞芯4兩側的端部分別設有突起部11，但亦可僅在電樞芯4的沿各齒8排列的直線方向的單側的端部設置突起部11。
實施形態8.
第9圖係顯示本發明實施形態8的馬達之構成圖。設位在電樞芯4的沿各齒8排列的直線方向的兩側的端部的各齒8為端部齒8a、設端部齒8a以外的各齒8為中間部齒8b，端部齒8a的形狀係與中間部齒8b的形狀不同。各中間部齒8b的形狀係形成為彼此相同的形狀。
齒8的間距P1與凸極32的間距P2的關係係構成為滿足上式(1)或上式(2)的關係。此外，P1、P2、Q、N的關係係構成為滿足上式(3)的關係。另外，上式(1)至上式(6)中使用的齒8的間距P1係以間距基準面中各中間部齒8b間的距離設定。其餘構成係與實施形態4相同。
在如上述的馬達1中，端部齒8a的形狀係與中間部齒8b的形狀不同，因此，藉由調整端部齒8a的形狀，能夠謀求屬於線性馬達的能夠謀求馬達1的頓轉推力更進一步的降低。亦即，在屬於線性馬達的馬達1中，不同於旋轉馬達，電樞2並沒有相連續成環狀，在電樞2進行移動的直線方向存在電樞2的端部而構成為不連續。 因此，起因於存在電樞2的端部而構成為不連續，引致在馬達1的推力多了頓轉成分。在本實施形態中，端部齒8a的形狀係與中間部齒8b的形狀不同，因此，能夠抑制起因於電樞2的不連續性所引致的頓轉成分，能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的頓轉推力更進一步的降低。此外，亦能夠謀求馬達1的推力的提升。
另外，在上述的例子中，雖然位在電樞芯4兩側的端部的各端部齒8a的各者的形狀係與中間部齒8b的形狀不同，但亦可僅令各端部齒8a之中位在電樞芯4單側的端部的端部齒8a的形狀不同於中間部齒8b的形狀。
此外，在上述的例子中，雖係藉由令端部齒8a的形狀不同於中間部齒8b的形狀來謀求馬達1的頓轉推力的降低，但亦可藉由令端部齒8a與端部齒8a隔壁的中間部齒8b之間的距離即端部齒8b的間距、及各中間部齒8b間的距離即中間部齒8b的間距互異，來抑制起因於電樞2的不連續性所引致的頓轉成分而謀求馬達1的頓轉推力的降低。
實施形態9.
第10圖係顯示本發明實施形態9的馬達之構成圖。在本例中，同實施形態8，設位在電樞芯4的沿各齒8排列的直線方向的兩側的端部的各齒8為端部齒8a、設端部齒8a以外的各齒8為中間部齒8b。此外，在本例中，設各中間部齒8b之中位在各端部齒8a隔壁的中間部齒8b為端部鄰接齒8c。如上述定義各齒8，各端部鄰接齒8c的形狀係 與其他各齒8的形狀不同，即與端部鄰接齒8c以外的中間部齒8b及端部齒8a各者的形狀不同。在本例中，收容在端部鄰接齒8c的永久磁鐵5的形狀係與收容在端部鄰接齒8c以外的其他齒8的永久磁鐵5的形狀不同，藉此，各端部鄰接齒8c的形狀係與其他齒8的形狀不同。此外，在本例中，收容在端部鄰接齒8c的永久磁鐵5的厚度係比收容在其他齒8的永久磁鐵5的厚度大。端部鄰接齒8c以外的中間部齒8b及端部齒8a各者的形狀係形成為彼此相同的形狀。其餘構成係與實施形態8相同。
在如上述的馬達1中，位在端部齒8a隔壁的端部鄰接齒8c的形狀係與端部鄰接齒8c以外的其他齒8的形狀不同，因此，能夠抑制起因於電樞2的不連續性所引致的頓轉成分，能夠謀求馬達1的頓轉推力更進一步的降低。此外，亦能夠謀求馬達1的推力的提升。
另外，在上述的例子中，雖然位在電樞芯4兩側的各端部鄰接齒8c各者的形狀係與其他齒8的形狀不同，但亦可僅令位在電樞芯4單側的端部鄰接齒8c的形狀不同於其他齒8的形狀。
實施形態10.
第11圖係顯示本發明實施形態10的馬達之構成圖。在本實施形態中，係將齒8的個數Q設定為滿足下式(7)的值、將與Q個齒8相對向的凸極32的個數N設定為滿足下式(8)的值。
Q=3．k．m……(7)
N=(3．k±0.5)．m……(8)
其中，k為2以上的自然數，即k=2、3、4、……；m為1以上的自然數，即m=1、2、3、……。
在本例中係滿足k=2、m=2，Q=12、N=11。
第12圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足Q=3．k．m時的k、m及Q的值的組合之表。此外，第13圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k+0.5)．m時的k、m及N的值的組合之表。此外，第14圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k-0.5)．m時的k、m及N的值的組合之表。此外，第15圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k+0.5)．m時的k、m及極槽搭配的值的組合之表。此外，第16圖係顯示在本發明實施形態10的馬達中，滿足N=(3．k-0.5)．m時的k、m及極槽搭配的值的組合之表。另外，在第15圖及第16圖中，就極槽搭配的值的表記而言，係採用於極數附加「P」、於齒數即槽數附加「S」的表記方式。例如，當極數為5、齒數為6時，係採用「5P6S」作為極槽搭配的值的表記方式。
如第12圖至第16圖所示，在本實施形態中，係在k>1、m≧1的範圍，相應於k及m的值而設定Q及N。其餘構成係與實施形態1相同。
在如上述的馬達1中，Q滿足上式(7)並且N滿足上式(8)，因此能夠令轉矩的基本波增加，能夠令馬達1的轉矩增加。此外，由於k>1，因此繞組因數提高，而 能夠謀求轉矩的增加，並且能夠謀求起因於極槽搭配所引致的頓轉轉矩的降低。
此外，係在上式(7)及上式(8)中滿足m=2，因此，能夠使因凸極件3及永久磁鐵5的作用而生的頓轉轉矩在各齒8間相抵消。因此，能夠更進一步抑制頓轉轉矩。
此外，在馬達1中，相較於滿足N=(3．k+0.5)．m時，在滿足N=(3．k-0.5)．m時，存在於電樞芯4與凸極件3之間的氣隙的磁通密度的基本波增加更多。因此，藉由以滿足Q=3．k．m及滿足N=(3．k-0.5)．m的方式設定齒8的個數及凸極32的個數，能夠謀求馬達1的轉矩更進一步的增加。
實施形態11.
第17圖係顯示本發明實施形態11的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=1、k>1。在本例中係滿足m=1、k=2。藉此，在本例中，Q=6、N=5.5。其餘構成係與實施形態4相同。
在如上述的馬達1中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)滿足中m=1、k>1，因此，能夠在各極槽搭配中使齒8及永久磁鐵5的個數成為最少。例如，能夠使「10P12S」的極槽搭配變成「5P6S」、使「16P18S」的極槽搭配變成「8P9S」。藉此，當令馬達1的體積固定時，能夠在各極槽搭配中使永久磁鐵5的厚度 成為最大，能夠增加從永久磁鐵5通往凸極件3的磁通量。因此，能夠提高電樞2的感應電壓，能夠令馬達1的推力增加。
在本例中，係滿足m=1、k=2，Q=6、N=5.5，因此能夠在以5：6系列的極槽搭配進行動作的馬達1中使永久磁鐵5的個數成為最少。藉此，能夠在5：6系列的極槽搭配中使永久磁鐵5的厚度成為最大，使氣隙的磁通密度增加，能夠令屬於線性馬達的馬達1的推力增加。
此外，相較於滿足N=(3．k+0.5)．m時，在滿足N=(3．k-0.5)．m時，能夠使氣隙的磁通密度的基本波增加更多。依此，藉由滿足N=(3．k-0.5)．m，能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的推力更進一步的增加。
在上述的例子中，雖係將Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=1、k>1的構成使用在線性馬達，但亦可將Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=1、k>1的構成使用在旋轉馬達。如此同樣能夠在各極槽搭配中使永久磁鐵5的厚度成為最大，能夠令旋轉馬達的轉矩增加。
實施形態12.
第18圖係顯示本發明實施形態12的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k>1。在本例中係滿足m=2、k=2。藉此，在本例中，Q=12、N=11。
當在上式(7)及上式(8)中滿足m=2，因凸極 件3及永久磁鐵5的作用而生的頓轉轉矩的1f成分、亦即以與氣隙的變動相同的週期出現的頓轉轉矩成分便朝在各齒8間相抵消的方向產生。另外，在第18圖中係顯示為了說明上的方便而分配給各齒8的朝直線方向連續的編號1至12(以圓框圈起來的編號)作為齒編號。
第19圖係顯示在第18圖的各齒8產生的頓轉轉矩的1f成分之向量圖。在第19圖中係將在第18圖的各齒8個別產生的頓轉轉矩的1f成分的向量按每一齒編號1至12統整顯示。如第19圖所示，可知當將在齒編號1至12的各齒8產生的頓轉轉矩的1f成分相加，頓轉轉矩的1f成分的合成向量幾乎為0。其餘構成係與實施形態11相同。
在如上述的馬達1中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k>1，因此，能夠令在各齒8產生的頓轉轉矩的1f成分相抵消。藉此，能夠謀求馬達1的謀求頓轉轉矩更進一步的降低。
實施形態13.
第20圖係顯示本發明實施形態13的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=4、k>1。在本例中係滿足m=4、k=2，Q=24、N=22。此外，在本例中，馬達1係構成為旋轉馬達。
當在上式(7)及上式(8)中滿足m=4，沿軸線A觀看時所見得的凸極件3的形狀便成為就通過軸線A的直線而對稱的形狀。此外，當在上式(7)及上式(8)中滿足 m=4，沿軸線A觀看時所見得的極槽搭配便成為就通過軸線A且彼此正交的第1直線及第2直線其中一者而對稱的關係。其餘構成係與實施形態10相同。
在如上述的馬達1中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=4、k>1，因此，能夠確保凸極件3的形狀的對稱性及馬達1的極槽搭配的對稱性。藉此，能夠謀求馬達1的振動及噪音的減少。
此外，由於能夠確保電樞2的感應電壓的對稱性，因此能夠將複數個電樞繞組6的接線採用兩並聯接線。當將複數個電樞繞組6的接線採用複數並聯接線時，將近接的同相的電樞繞組6分別串聯連接，藉此構成複數組同相的電樞繞組串聯部，再將複數組同相的電樞繞組串聯部進行並聯接線。在將複數組同相的電樞繞組串聯部予以並聯接線的馬達中，設n為2以上的自然數，m=2．n的關係係成立，同相的電樞繞組串聯部的並聯數C係為n的1以外的因數。此外，當m=2．n的關係成立、同相的電樞繞組串聯部的並聯數C為1以外的n的因數時，在一個電樞繞組串聯部串聯連接的電樞繞組6的個數係為Q/(3．C)。藉此，能夠令感應電壓的平衡(balance)提升，能夠謀求馬達1的轉矩漣波(ripple)、振動及噪音的減少。
實施形態14.
第21圖係顯示本發明實施形態14的馬達之構成圖。在本實施形態中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k=2。藉此，Q=12、N=11或13。 因此，當N=11時，馬達1係以10極12槽進行動作；當N=13時，馬達1係以14極12槽進行動作。在本例中，馬達1係構成為旋轉馬達。
若考慮氣隙G、永久磁鐵5的厚度d、繞組因數的平衡，則當在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k=2時，藉由氣隙G成為2mm至4mm、電樞芯4的外周面4a的圓周方向長度D與單一永久磁鐵5的厚度d之比成為(37至45)：1，使電樞2的感應電壓成為最大。其餘構成係與實施形態10相同。
在如上述的馬達1中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k=2，因此，藉由考慮氣隙G、永久磁鐵5的厚度d、繞組因數的平衡來調整氣隙、電樞芯4、永久磁鐵5各者的大小，能夠提高電樞2的感應電壓。藉此，能夠謀求屬於旋轉馬達的馬達1的頓轉轉矩的降低。
實施形態15.
第22圖係顯示本發明實施形態15的馬達之構成圖。在本實施形態中，同實施形態14，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k=2。藉此，Q=12、N=11或13。因此，當N=11時，馬達1係以10極12槽進行動作；當N=13時，馬達1係以14極12槽進行動作。在本例中，馬達1係構成為線性馬達。
若考慮氣隙G、永久磁鐵5的厚度d、繞組因數的平衡，則當在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k=2 時，藉由氣隙G成為2mm至4mm、電樞芯4的直線方向的全長D與單一永久磁鐵5的厚度d之比成為(37至45)：1，使電樞2的感應電壓成為最大。其餘構成係與實施形態11相同。
在如上述的馬達1中，Q及N滿足上式(7)及上式(8)、在上式(7)及上式(8)中滿足m=2、k=2，因此，藉由考慮氣隙G、永久磁鐵5的厚度d、繞組因數的平衡來調整氣隙G、電樞芯4、永久磁鐵5各者的大小，能夠提高電樞2的感應電壓，能夠謀求屬於線性馬達的馬達1的頓轉推力的降低。亦即，即使馬達1為線性馬達，仍能夠獲得與旋轉馬達相同的效果。
另外，在實施形態14及15中，雖係構成為在上式(7)及上式(8)中滿足m=2，但只要k=2，則即使m為1或3以上的自然數，仍能夠謀求馬達1的頓轉轉矩或頓轉推力的降低。

Claims (10)

  1. .一種馬達，係具備：電樞，係具有電樞芯、複數個永久磁鐵、及複數個電樞繞組，其中，前述電樞芯係具有彼此相鄰排列的複數個齒，前述複數個永久磁鐵係收容在前述複數個齒的各者，前述複數個電樞繞組係設置在前述複數個齒的各者；及凸極件，係具有1個以上的凸極，以將前述凸極朝向前述齒的狀態配置；前述電樞及前述凸極件係能夠往前述複數個齒排列的方向相對移動；彼此相鄰的兩個前述齒所收容的各前述永久磁鐵係以讓相同磁極面對面的方式配置；設前述齒的間距為P1、設前述凸極的間距為P2，則滿足(P1/P2)<1/6或5/6<(P1/P2)<7/6。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中，設前述永久磁鐵的間距為P3，則滿足5<P1/P3<10。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之馬達，其中，設前述齒的個數為Q、設與Q個前述齒相對向的前述凸極的個數為N、設k為2以上的自然數、設m為1以上的自然數，則滿足Q=3．k．m及N=(3．k±0.5)．m。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之馬達，其中，滿足m=1。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之馬達，其中，滿足m=2。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之馬達，其中，滿足m=4。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之馬達，其中，滿足k=2。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之馬達，其中，藉由將複數個同相的前述電樞繞組串聯連接而構成複數組同相的電樞繞組串聯部；前述複數組同相的電樞繞組串聯部係經並聯接線；設n為2以上的自然數，則m=2．n的關係成立；前述複數組同相的電樞繞組串聯部的並聯數C係為n的1以外的因數；在前述電樞繞組串聯部串聯連接的前述電樞繞組的個數係為Q/(3．C)。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之馬達，其中，前述凸極件係沿直線方向配置；前述複數個齒係朝前述直線方向排列；前述電樞係構成為能夠朝前述直線方向相對於前述凸極件移動。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之馬達，其中，設前述齒的個數為Q、設與Q個前述齒相對向的前述凸極的個數為N、設k為2以上的自然數、設m為1以上的自然數，則滿足Q=3．k．m及N=(3．k±0.5)．m。
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