具有八極定子的電機(jī)及該定子的繞線結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種具有八極定子的電機(jī)及該定子的繞線結(jié)構(gòu)，用以提升發(fā)電有八極定子的電機(jī)的發(fā)電效率，該定子的繞線結(jié)構(gòu)包含：一定子，該定子包含沿一圓周方向排列的一第一磁極、一第二磁極、一第三磁極、一第四磁極、一第五磁極、一第六磁極、一第七磁極及一第八磁極，各該磁極上分別繞設(shè)有磁極繞組，且該第一磁極、該第二磁極、該第三磁極、該第四磁極、該第五磁極、該第六磁極、該第七磁極及第八磁極的磁極繞組的線圈匝數(shù)比為1：8：3：4：9：2：7：6。其中，該定子1的各磁極繞組的線圈匝數(shù)總和為40n，且40n≧720。
【專利說明】
具有八極定子的電機(jī)及該定子的繞線結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種電機(jī)及其定子的繞線結(jié)構(gòu)，尤其是一種由八個(gè)磁極所構(gòu)成的定 子的銅線圈的繞線結(jié)構(gòu)，且該定子的八個(gè)磁極與八極轉(zhuǎn)子協(xié)同運(yùn)作產(chǎn)生電力。
【背景技術(shù)】
[0002] 定子是電機(jī)(包含馬達(dá)或發(fā)電機(jī))的必要組成構(gòu)件之一。其中，在各種電機(jī)中，具有 八個(gè)磁極的款式(在此稱為八極定子），由于常被掲露于相關(guān)文獻(xiàn)中，且為市面上易于取得 的商業(yè)產(chǎn)品，因此其并非屬于新穎的物品。
[0003] 然而，現(xiàn)有電機(jī)的定子的各個(gè)磁極上所繞設(shè)的線圈應(yīng)數(shù)均相同，因此在各個(gè)磁極 上所繞設(shè)的線圈通入電流時(shí)，各該磁極在轉(zhuǎn)子磁場的感應(yīng)之下將產(chǎn)生相同強(qiáng)度的電力，因 而造成轉(zhuǎn)子的磁極(亦即電樞)旋轉(zhuǎn)通過定子的二個(gè)相鄰磁極之間時(shí)，容易承受較高的磁阻 抗。所述磁阻抗一般很高，且為造成電機(jī)熱能量損失及效率低落的主因之一。
[0004] 另一方面，由于上述熱損失，現(xiàn)有電機(jī)在持續(xù)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，該定子的各磁極 的溫度將會(huì)升高。由于該轉(zhuǎn)子和定子的繞線皆為奇數(shù)圈，各個(gè)磁極皆有均勻的熱損失，造成 同樣的溫度增幅。最終，該定子各磁極的高溫常常通過各種方式影響該轉(zhuǎn)子的效率。在更差 的情況中，不論是基于散逸或?qū)α鞯姆绞剑D(zhuǎn)子的溫度將隨著定子的溫度升高而上升。最 后，除非熱能順利散逸，否則將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的諸多不良效應(yīng)，包含運(yùn)轉(zhuǎn)壽命、能量效率及環(huán) 境效應(yīng)等等。
[000引已知當(dāng)電機(jī)的整體溫度升高時(shí)，其鐵損造成的磁損(包含磁滯損與滿流損)與電機(jī) 銅線圈的電阻損耗均會(huì)隨的提升，致使電機(jī)的虛功增加，造成功率損耗增加，包含電機(jī)的有 效和無效成分(active and reactive components),造成其發(fā)電效率大幅下降。整體而言， 轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中須承受較高的磁阻抗，因此，若無法解決熱能散逸的問題，不論任何方式 皆難W提升發(fā)電效率及電力轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是利用一般八極定子的非等圈數(shù)的銅線圈繞線的方式，來提供 一種新穎的線圈設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，W解決熱能的問題。其中，借助適當(dāng)?shù)胤峙涓鞔艠O的圈數(shù)，每對 相異的磁極將產(chǎn)生大小不同且磁阻和能量損耗均大幅降低的磁場。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種八極定子的繞線結(jié)構(gòu)及該具有該八極定子的電 機(jī)，通過使各磁極上的磁極繞組具有相異的線圈應(yīng)數(shù)，能夠使運(yùn)作中的各該磁極的溫升幅 度不同，讓轉(zhuǎn)子及定子本體在旋轉(zhuǎn)過程中所接收的熱能容易于該電機(jī)內(nèi)部傳導(dǎo)，W提升該 電機(jī)的散熱效果及整體能量效率。
[0008] 為達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明所運(yùn)用的技術(shù)手段包含有：
[0009] -種定子的繞線結(jié)構(gòu)，包含一定子，該定子包含沿一圓周方向排列的一第一磁極、 一第二磁極、一第立磁極、一第四磁極、一第五磁極、一第六磁極、一第屯磁極及一第八磁 極，各該磁極上分別繞設(shè)有磁極繞組，且該第一磁極、該第二磁極、該第=磁極、該第四磁 極、該第五磁極、該第六磁極、該第屯磁極及第八磁極的磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)比為1:8:3:4: 9:2:7:6。其中，該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和為40n，且40n含720。
[0010] 如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其中，該第一磁極供繞設(shè)一第一磁極繞組，該第二磁極 供繞設(shè)一第二磁極繞組，該第=磁極供繞設(shè)一第=磁極繞組，該第四磁極供繞設(shè)一第四磁 極繞組，該第五磁極供繞設(shè)一第五磁極繞組，該第六磁極供繞設(shè)一第六磁極繞組，該第屯磁 極供繞設(shè)一第屯磁極繞組，該第八磁極供繞設(shè)一第八磁極繞組，且該第一磁極繞組的線圈 應(yīng)數(shù)為n，該第二磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)為8n、該第S磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)為化、該第四磁極 繞組的線圈應(yīng)數(shù)為4n，該第五磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)為化，該第六磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)為化， 該第屯磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)為化，該第八磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)為6n。
[0011] 如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其中，該定子的各磁極包含單一齒部，該第一磁極的齒 部供繞設(shè)該第一磁極繞組，該第二磁極的齒部供繞設(shè)該第二磁極繞組，該第=磁極的齒部 供繞設(shè)該第=磁極繞組，該第四磁極的齒部供繞設(shè)該第四磁極繞組，該第五磁極的齒部供 繞設(shè)該第五磁極繞組，該第六磁極的齒部供繞設(shè)該第六磁極繞組，該第屯磁極的齒部供繞 設(shè)該第屯磁極繞組，該第八磁極的齒部供繞設(shè)一第八磁極繞組。
[0012] 如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其中，該定子的各磁極的線槽數(shù)量為數(shù)個(gè)，使得各該磁 極包含數(shù)個(gè)齒部。
[0013] 如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其中，各該磁極包含一第一線槽、一第二線槽、一第= 線槽及一第四線槽，各該磁極繞組為依序繞設(shè)在該第一線槽與第=線槽W及該第二線槽與 第四線槽中的線圈。
[0014] 如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其中，各該磁極包含一第一線槽、一第二線槽、一第= 線槽、一第四線槽、一第五線槽及第六線槽，各該磁極繞組為依序繞設(shè)在該第一線槽與第四 線槽、該第二線槽與第五線槽W及該第=線槽與第六線槽中的線圈。
[0015] 如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其中，該定子于徑向方向上相對的任二磁極的磁極繞 組的線圈應(yīng)數(shù)總和相等。亦即，該第一磁極繞組加上該第二及第八磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總 和等于該第=磁極繞組加上該第四及第二磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和、該第五磁極繞組加上 該第六及第四磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和，W及該第屯磁極繞組加上該第八及第六磁極繞組 的線圈應(yīng)數(shù)總和。
[0016] -種具有八極定子的電機(jī)，該電機(jī)包含如上所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，且另包含一轉(zhuǎn) 子，該轉(zhuǎn)子具有八個(gè)電樞磁極，八個(gè)電樞磁極W繞設(shè)有八個(gè)轉(zhuǎn)子線圈。
[0017] 如上所述具有八極定子的電機(jī)，其中，各該轉(zhuǎn)子線圈所繞設(shè)的線圈應(yīng)數(shù)為5n應(yīng)。
[0018] 根據(jù)前述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)及該定子的繞線結(jié)構(gòu)能夠利用 非對稱的線圈繞線于任二相鄰的磁極間產(chǎn)生非對稱的磁場，來降低該轉(zhuǎn)子的電樞磁極所承 受的磁阻抗，W降低電機(jī)的損失，進(jìn)而提升該電機(jī)的發(fā)電效率；同時(shí)，利用該定子的各磁極 溫度不同的特性，確實(shí)可W提升該電機(jī)的散熱效果，進(jìn)一步提升其發(fā)電效率。
【附圖說明】
[0019] 圖1:是本發(fā)明一實(shí)施例的平面示意圖。
[0020] 圖2:是本發(fā)明一實(shí)施例的外觀示意圖。
[0021] 圖3:是本發(fā)明一實(shí)施例另一實(shí)施態(tài)樣的外觀示意圖。
[0022] 圖4:是本發(fā)明一實(shí)施例再一實(shí)施態(tài)樣的外觀示意圖。
[0023] 圖5:是一種現(xiàn)有電機(jī)的外觀示意圖。
[0024] 【附圖標(biāo)記說明】
[00巧]〔本發(fā)明）
[0026] 1 定子
[0027] 11 第一磁極 111 第一磁極繞組
[002引 112a第一線槽 112b 第二線槽
[0029] 112c第S線槽 112d 第四線槽
[0030] 11化第五線槽 112f 第六線槽
[0031 ] 12 第二磁極 121 第二磁極繞組
[0032] 122a第一線槽 122b 第二線槽
[0033] 122c第S線槽 122d 第四線槽
[0034] 13 第S磁極 131 第S磁極繞組
[003引14 第四磁極 141 第四磁極繞組
[0036] 15 第五磁極 141 第五磁極繞組
[0037] 16 第六磁極 161 第六磁極繞組
[003引17 第屯磁極 171 第屯磁極繞組
[0039] 18 第八磁極 181 第八磁極繞組
[0040] 2 轉(zhuǎn)子 21 電樞磁極
[0041] Ll 第一導(dǎo)線 L2 第二導(dǎo)線
[0042] L3 第S導(dǎo)線 L4 第四導(dǎo)線
[004引〔現(xiàn)有技術(shù)）
[0044] 9 現(xiàn)有電機(jī)
[004引 91 定子 92 轉(zhuǎn)子
[0046] 11' 第一相位導(dǎo)線 12' 第二相位導(dǎo)線
[0047] 13' 第S相位導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 為讓本發(fā)明的上述及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較 佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下：
[0049] 請參照圖1所示，本發(fā)明具有八極定子的電機(jī)的一實(shí)施例的示意圖，該電機(jī)包含一 定子1及一轉(zhuǎn)子2,該定子1包含八個(gè)磁極，分別為沿一圓周方向（例如:順時(shí)針方向或逆時(shí)針 方向）排列的一第一磁極11、一第二磁極12、一第S磁極13、一第四磁極14、一第五磁極15、 一第六磁極16、一第屯磁極17及一第八磁極18。該第一~第八磁極11~18上分別繞設(shè)有磁 極繞組，所述磁極繞組是將線圈集中纏繞于各該磁極所形成，且該第一、第二、第=、第四、 第五、第六、第屯及第八磁極11、12、13、14、15、16、17、18的磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)比為1:8:3: 4:9:2:7:6。在本發(fā)明中，該電機(jī)可實(shí)施為一馬達(dá)或一發(fā)電機(jī)。
[0050] 具體的，請參照圖2所示，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)的其中一種實(shí)施態(tài)樣，該 定子1的各磁極的線槽數(shù)量可W為一個(gè);換句話說，各該磁極包含單一齒部。據(jù)此，該第一磁 極11的齒部可供繞設(shè)一第一磁極繞組111;該第二磁極12的齒部可供繞設(shè)一第二磁極繞組 121;同理，該第^、第四、第五、第六、第屯及第八磁極13、14、15、16、17、18的齒部分別供繞 設(shè)一第三、一第四、一第五、一第六、一第屯及一第八及磁極繞組131、141、151、161、171、 181。其中，若該第一磁極繞組111的線圈應(yīng)數(shù)為n，則該第二磁極繞組121的線圈應(yīng)數(shù)為8n， 該第S磁極繞組131的線圈應(yīng)數(shù)為化，該第四磁極繞組141的線圈應(yīng)數(shù)為4n，該第五磁極繞 組151的線圈應(yīng)數(shù)為化，該第六磁極繞組161的線圈應(yīng)數(shù)為化，該第屯磁極繞組171的線圈應(yīng) 數(shù)為化，該第八磁極繞組181的線圈應(yīng)數(shù)為6n，使得該第一、第二、第S、第四、第五、第六、第 屯及第八磁極繞組111、121、131、141、151、161、171、181的線圈應(yīng)數(shù)比能夠形成1:8:3:4:9: 2:7:6。
[0051] 此外，該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和可W表示如下式(1)所示：
[0052] ln+8n+3n+4n+9n+化巧n+6n = 40n (1)由此可知，當(dāng)該第一磁極繞組111 的線圈應(yīng)數(shù)為n應(yīng)時(shí)，該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和即為40n應(yīng)。舉例而言，當(dāng)該第 一磁極繞組111的線圈應(yīng)數(shù)為40應(yīng)時(shí)，該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和即為1600應(yīng)， 是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的。
[0053] 請續(xù)參照圖1及圖2所示，該轉(zhuǎn)子2可W具有八個(gè)電樞磁極21，各該電樞磁極21上同 樣可W繞設(shè)有相同應(yīng)數(shù)的轉(zhuǎn)子線圈，且該轉(zhuǎn)子的各個(gè)電樞磁極21與該定子1間具有一氣隙。 其中，已知該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和為40n應(yīng)，因此各該電樞磁極21上所繞設(shè) 的線圈應(yīng)數(shù)可W表示如下式(2)所示：
[0054] 40n今8 = 5n (2)
[0055] 亦即，各該電樞磁極21上所繞設(shè)的線圈應(yīng)數(shù)可W為5n應(yīng)，故舉例來說，當(dāng)該第一磁 極繞組111的線圈應(yīng)數(shù)為18應(yīng)時(shí)，各該電樞磁極21上的線圈應(yīng)數(shù)均為90應(yīng)。
[0056] 請參照圖3所示，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)的另一實(shí)施態(tài)樣，該定子1的各磁 極的線槽數(shù)量可W為數(shù)個(gè);換句話說，各該磁極包含數(shù)個(gè)齒部。舉例而言，在本實(shí)施態(tài)樣中， 各該磁極包含4個(gè)線槽，使得該定子1的極距為4。其中，該第一磁極11包含一第一線槽112a、 一第二線槽11化、一第=線槽112c及一第四線槽112d，該第一磁極繞組111為繞設(shè)在該第一 ~第四線槽112a~112d中的n應(yīng)線圈。具體的，通過將一導(dǎo)線在該第一線槽112a與第S線槽 112c繞設(shè)n應(yīng)后，接續(xù)在該第二線槽112b與第四線槽112d繞設(shè)n應(yīng)，即可構(gòu)成該第一磁極繞 組111。該第二磁極12亦包含一第一線槽122a、一第二線槽12化、一第=線槽122c及一第四 線槽122d，該第二磁極繞組121為繞設(shè)在該第一~第四線槽122a~122d中的Sn應(yīng)線圈；同 理，該第S~第八磁極13、14、15、16、17、18同樣分別包含一第一線槽、一第二線槽、一第^ 線槽及一第四線槽，且該第S~第八磁極繞組131、141、151、161、171、181分別為繞設(shè)在所 述第一~第四線槽中的化、4n、化、2n、化與6n應(yīng)線圈。
[0057] 借助上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)實(shí)際使用時(shí)，該轉(zhuǎn)子2可供結(jié)合 一轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸受一動(dòng)力源(例如：馬達(dá)巧E動(dòng)，使該轉(zhuǎn)子2可W受該轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。 該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)及該定子1的繞線結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)在于：
[0058] 雖然該定子1的各磁極上的第一、第二、第=、第四、第五、第六、第屯及第八磁極繞 組111、121、131、141、151、161、171、181具有相異的線圈應(yīng)數(shù)，然而該定子1于徑向方向上相 對的任二磁極的磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和均相等。更具體的，已知該第一、第二、第=、第 四、第五、第六、第屯及第八磁極繞組111、121、131、141、151、161、171、181的線圈應(yīng)數(shù)比形 成1:8:3:4:9:2:7:6,且該第一及第五磁極11、15、該第二及第六磁極12、16、該第S及第屯 磁極13、17與該第四及第八磁極14、18分別于徑向方向上相對，該第一及第五磁極繞組111、 151的線圈應(yīng)數(shù)總和為IOn，則該第二及第六磁極繞組121、161的線圈應(yīng)數(shù)總和為1 On，該第 S及第屯磁極繞組131、171的線圈應(yīng)數(shù)總和為lOn，該第四及第八磁極繞組14U181的線圈 應(yīng)數(shù)總和亦為lOn，使得該定子1于徑向方向上相對的任二磁極的磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和 均相等。
[0059] 再者，請續(xù)參照圖1所示，該第一磁極繞組111及其二側(cè)的磁極繞組(第二及第八磁 極繞組12U181)的線圈應(yīng)數(shù)總和為15n(第一磁極繞組111為n應(yīng)，第二磁極繞組121為Sn應(yīng)， 第八磁極繞組181為6n應(yīng)）；該第=磁極繞組131及其二側(cè)的磁極繞組(第二及第四磁極繞組 12U141)的線圈應(yīng)數(shù)總和為15n(第S磁極繞組131為化應(yīng)，第二磁極繞組121為Sn應(yīng)，第四 磁極繞組141為4n應(yīng)）；該第五磁極繞組151及其二側(cè)的磁極繞組(第四及第六磁極繞組141、 161)的線圈應(yīng)數(shù)總和為15n(第五磁極繞組151為化應(yīng)，第四磁極繞組141為4n應(yīng)，第六磁極 繞組161為化應(yīng)）；且該第屯磁極繞組171及其二側(cè)的磁極繞組(第六及第八磁極繞組161、 181)的線圈應(yīng)數(shù)總和同樣為15n(第屯磁極繞組171為7n應(yīng)，第六磁極繞組161為化應(yīng)，第八 磁極繞組181為6n應(yīng)）。換句話說，于該圓周方向上分別相差90°的奇數(shù)磁極的第一磁極繞組 111、第=磁極繞組131、第五磁極繞組151及第屯磁極繞組171與其各自二側(cè)的磁極繞組的 線圈應(yīng)數(shù)總和均相等。
[0060] 據(jù)此，該實(shí)施例借助使該定子1于徑向方向上相對的任二磁極的磁極繞組的線圈 應(yīng)數(shù)總和相等，并且使于該圓周方向上分別相差90°的第一磁極繞組111、第S磁極繞組 131、第五磁極繞組151及第屯磁極繞組171與其各自二側(cè)的磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和相等， 可W使該轉(zhuǎn)子2受該轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)而相對該定子1旋轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的效果。其中，該定子1 的各磁極上的第一、第二、第=、第四、第五、第六、第屯及第八磁極繞組111、121、131、141、 151、161、171、181具有相異的線圈應(yīng)數(shù)，使得任二相鄰的磁極間具有一電壓差。更具體的， W該第一磁極11與第二磁極12為例，該第一磁極11的第一磁極繞組111的線圈應(yīng)數(shù)為n，該 第二磁極12的第二磁極繞組121的線圈應(yīng)數(shù)為8n，據(jù)此，當(dāng)該第一~第八磁極繞組 131、141、151、161、171、181通入電流時(shí)，該第一磁極繞組111與該第二磁極繞組121的等效 電壓不同，因此該第一磁極11與第二磁極12間具有一電壓差，使得該第一磁極11與第二磁 極12能夠產(chǎn)生不同強(qiáng)度的磁場。據(jù)此，當(dāng)該轉(zhuǎn)子2的電樞磁極21旋轉(zhuǎn)通過該第一磁極11與第 二磁極12之間時(shí)，利用該第一磁極11與第二磁極12磁場強(qiáng)度差異來降低該電樞磁極21所承 受的磁阻抗，使該轉(zhuǎn)子2能夠更為平順地轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0061] 值得注意的是，為了確保任二相鄰的磁極間所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度差異幅度足W降低 該電樞磁極21所承受的磁阻抗，該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和較佳大于等于720 應(yīng)，亦即，該第一磁極繞組111的線圈應(yīng)數(shù)較佳大于等于18應(yīng)，使得40n含720。更具體的，已 知該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和與該定子1運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的電壓呈正相關(guān)，因此設(shè) 計(jì)使該線圈應(yīng)數(shù)總和大于等于720應(yīng)，確實(shí)能夠提升二相鄰的磁極間所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度差 異。再者，借助設(shè)計(jì)使該線圈應(yīng)數(shù)總和大于等于720應(yīng)，可W使該定子1滿足高電壓/低電流 的工作條件，同時(shí)降低組成該定子1的娃鋼片所需的厚度，能夠進(jìn)一步降低該定子1的重量 與制造成本。
[0062] 再者，由于該定子1的各磁極上的磁極繞組具有相異的線圈應(yīng)數(shù)，因此各該磁極繞 組的等效電壓不同。因此，當(dāng)該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各該磁極的溫升幅 度將不同。更具體的，W于徑向方向上相對的該第一磁極11與第五磁極15為例，該第一磁極 11的第一磁極繞組111的線圈應(yīng)數(shù)為n，該第五磁極15的第五磁極繞組151的線圈應(yīng)數(shù)為化， 因此該第五磁極15的溫升幅度將大于該第一磁極11;換句話說，該第一磁極11在運(yùn)轉(zhuǎn)過程 中維持于一相對低溫，而該第五磁極15在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中維持于一相對高溫。借此，雖然該轉(zhuǎn)子 2的電樞磁極21旋轉(zhuǎn)通過該第五磁極15時(shí)，可能受到該第五磁極15的相對高溫影響而產(chǎn)生 溫升;然而，該電樞磁極21旋轉(zhuǎn)通過該第一磁極11時(shí)，由于該第一磁極11具有相對低溫，使 得該電樞磁極21的熱能能夠有效溢散。由此可知，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)利用該定 子1的各磁極溫度不同的特性，可W使該轉(zhuǎn)子2在旋轉(zhuǎn)過程中所接收的熱能容易于該電機(jī)內(nèi) 部傳導(dǎo)，進(jìn)而提升該電機(jī)的散熱效果及能源效率。
[0063] 綜上所述，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對定子旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞磁極的磁阻抗造成電機(jī)的損失， 本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)及該定子1的繞線結(jié)構(gòu)借助使該定子1的各磁極上的第 一、第二、第S、第四、第五、第六、第屯及第八磁極繞組111、121、131、141、151、161、171、181 具有相異的線圈應(yīng)數(shù)，可W通過適當(dāng)設(shè)計(jì)使該第一、第二、第=、第四、第五、第六、第屯及第 八磁極繞組 111、121、131、141、151、161、171、181 的線圈應(yīng)數(shù)比形成 1:8:3:4:9:2:7:6,確保 該轉(zhuǎn)子2受帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的效果及增進(jìn)能源效率，并且利用任二相鄰的磁極 間所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度差異來有效降低該電樞磁極21所承受的磁阻抗，W降低電機(jī)的損失， 進(jìn)而提升該實(shí)施例具有八極定子電機(jī)的發(fā)電效率或最大機(jī)械轉(zhuǎn)矩。
[0064] 此外，已知當(dāng)電機(jī)的整體溫度升高時(shí)，其鐵損所導(dǎo)致的磁損(包含其磁滯損與滿流 損)與電機(jī)的銅線圈的電阻損耗及滿流損均會(huì)隨之提升，致使電機(jī)的虛功增加，造成其發(fā)電 效率大幅下降。本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)及該定子1的繞線結(jié)構(gòu)利用該定子1的各 磁極溫度不同的特性，可W使該轉(zhuǎn)子2在旋轉(zhuǎn)過程中所接收的熱能容易于該電機(jī)內(nèi)部傳導(dǎo)， 進(jìn)而提升該電機(jī)的散熱效果。據(jù)此，通過降低鐵忍和銅線圈的損耗，該實(shí)施例具有八極定子 的電機(jī)的整體溫度能夠下降，W限制其鐵損與銅損，進(jìn)一步提升其發(fā)電效率或提高可獲得 的最大轉(zhuǎn)矩。
[0065] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可W理解當(dāng)本發(fā)明實(shí)施例的八極定子1經(jīng)由通電而于其磁極 產(chǎn)生交變磁場時(shí)，該八極定子1可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于該八極定子1的磁場通過感應(yīng)轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，此效應(yīng)即為回授運(yùn)作。由于轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)力道部份由轉(zhuǎn)子本身所提供，因此可提升 電機(jī)的效率。由于上述的八極定子繞線方式，因此除了可W提升電機(jī)的散熱效率之外，亦可 增進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。如此，可證明該八極定子1的繞線結(jié)構(gòu)可用W制作一電機(jī)，且其溫度 僅略高于現(xiàn)有電機(jī)運(yùn)作前的溫度數(shù)度而已。
[0066] 為了凸顯本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)相較現(xiàn)有電機(jī)確實(shí)具有較高的發(fā)電 效率，將該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)與使用該八極定子的一=相電機(jī)的配線方式一并進(jìn) 行實(shí)際測試。請參照圖4所示，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)的再一實(shí)施態(tài)樣，在本實(shí)施態(tài) 樣中，各該磁極包含6個(gè)線槽，使得該定子1的極距為6。其中，該第一磁極11包含一第一線槽 112曰、一第二線槽11化、一第=線槽112c、一第四線槽112d、一第五線槽112e及一第六線槽 112f，該第一磁極繞組111為繞設(shè)在該第一~第六線槽112a~112f中的n應(yīng)線圈。具體的，通 過將一導(dǎo)線在該第一線槽112a與第四線槽112d繞設(shè)n應(yīng)后，接續(xù)在該第二線槽11化與第五 線槽112e繞設(shè)n應(yīng)，最后在該第=線槽112c與第六線槽112f繞設(shè)n應(yīng)，即可構(gòu)成該第一磁極 繞組111。同理，該第二~第八磁極12、13、14、15、16、17、18同樣分別包含一第一線槽、一第 二線槽、一第=線槽、一第四線槽、一第五線槽及一第六線槽，且該第二~第八磁極繞組 121、131、141、151、161、171、181分別為繞設(shè)在所述第一~第六線槽中的：3n、4n、化、2n、化與 6n應(yīng)線圈。該定子1的各磁極繞組的線圈應(yīng)數(shù)總和為720應(yīng)，亦即，該第一磁極繞組111的線 圈應(yīng)數(shù)為18應(yīng)。
[0067] 注意到，在本實(shí)施態(tài)樣中，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)為一單相八極電機(jī)，據(jù) 此，該定子1于徑向方向上相對的任二磁極的磁極繞組可W由同一導(dǎo)線纏繞形成。更具體 的，該第一磁極繞組111與該第五磁極繞組151可W由一第一導(dǎo)線Ll纏繞形成，該第二磁極 繞組121與該第六磁極繞組161可W由一第二導(dǎo)線L2纏繞形成，該第=磁極繞組131與該第 屯磁極繞組171可W由一第=導(dǎo)線L3纏繞形成，該第四磁極繞組141與該第八磁極繞組181 可W由一第四導(dǎo)線L4纏繞形成，且該第一導(dǎo)線LU第二導(dǎo)線L2、第=導(dǎo)線L3與第四導(dǎo)線L4可 W相互串聯(lián)連接并聯(lián)連接，本發(fā)明并不加 W限制。
[0068] 請另參照圖5所示，一種現(xiàn)有=相八極電機(jī)9,該現(xiàn)有電機(jī)9包含一定子91及一轉(zhuǎn)子 92,該定子91的極距同樣為6。該現(xiàn)有電機(jī)9由一第一相位導(dǎo)線L1'、一第二相位導(dǎo)線L2'及一 第=相位導(dǎo)線L3'于該定子91的各個(gè)磁極間繞設(shè)相同應(yīng)數(shù)的線圈，且該定子91的各磁極所 繞設(shè)的線圈應(yīng)數(shù)總和為720應(yīng)。該定子91可W采用全節(jié)距繞或短節(jié)距繞，關(guān)于該定子91的繞 線方法是本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所能理解的，且美國專利申請第12/566,723等專利前案均 已掲示該定子91的繞線方法，恕不再行寶述。
[0069] 由此可知，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)的再一實(shí)施態(tài)樣與該現(xiàn)有電機(jī)9均為八 極48槽的電機(jī)，且該定子1與該現(xiàn)有電機(jī)9的定子91中，各磁極所繞設(shè)的線圈應(yīng)數(shù)總和均為 720應(yīng)。借此，采用具有10馬力、7.5斤瓦輸出功率與ISOOrpm額定轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)推動(dòng)該轉(zhuǎn)子2 與該現(xiàn)有電機(jī)9的轉(zhuǎn)子92,并且W額定功率6kW且額定電壓為220V的電熱管作為電機(jī)負(fù)載， 可W測得如下表一所示的測試數(shù)據(jù)。其中，由于該現(xiàn)有電機(jī)9為一=相電機(jī)，分別對該第一 相位導(dǎo)線L1'與第二相位導(dǎo)線L2'間的輸出側(cè)L12'W及該第二相位導(dǎo)線L2'與第=相位導(dǎo)線 L3'間的輸出側(cè)L23'進(jìn)行測試。
[0070] 表一
[0071]
[0072]
[0073] 由于上表一可知，雖然該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)的再一實(shí)施態(tài)樣與該現(xiàn)有電 機(jī)9為線圈應(yīng)數(shù)總和相同的八極48槽電機(jī)，然而該實(shí)施例所產(chǎn)生的無效電力(0.6)明顯小于 該現(xiàn)有電機(jī)9所產(chǎn)生的無效電力(約1.85 )，使得該實(shí)施例的功率因數(shù)(0.995)優(yōu)于該現(xiàn)有電 機(jī)9的功率因數(shù)(約0.86)。據(jù)此，本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)具有較小的虛功，確實(shí) 能夠增進(jìn)其其發(fā)電效率。值得一提的是，該實(shí)施例所輸出電能的相位角（5°)明顯小于該現(xiàn) 有電機(jī)9所輸出電能的相位角(約30.5°)，因此提供另一證據(jù)證明本發(fā)明實(shí)施例具有八極定 子的電機(jī)具有較小的虛功，本發(fā)明實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)及該定子的繞線結(jié)構(gòu)確實(shí)能 達(dá)到更高的能量轉(zhuǎn)換效率。
[0074] 再者，該現(xiàn)有電機(jī)9所產(chǎn)生的無效電力（約1.85)的約為該實(shí)施例所產(chǎn)生的無效電 力(0.6)的=倍，因此在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的整體溫度勢必會(huì)高于該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)。 除此之外，為了進(jìn)行比較，借助實(shí)際對該定子1的各個(gè)磁極的溫度進(jìn)行測量，可W得出在八 個(gè)磁極中，溫度最低的為該第一磁極11的45%相對地，溫度最高的為該第五磁極15的75°， 顯見該定子1的各磁極溫度確實(shí)不同，且其差異最高可達(dá)2.5倍，由于該轉(zhuǎn)子2的一電樞磁極 21通過溫度最高的第五磁極15的行程僅占其完整行程的1/8,確實(shí)有助于該電樞磁極21的 熱能溢散，使該轉(zhuǎn)子2在旋轉(zhuǎn)過程中所接收的熱能容易于該電機(jī)內(nèi)部傳導(dǎo)，進(jìn)而提升該電機(jī) 的散熱效果。據(jù)此，該實(shí)施例具有八極定子的電機(jī)確實(shí)使其整體溫度下降，W限制其鐵損與 銅損，因此相較該現(xiàn)有電機(jī)9而言發(fā)電效率能夠有效提升。
[0075] 綜上所述，本發(fā)明具有八極定子的電機(jī)及該定子的繞線結(jié)構(gòu)確可降低轉(zhuǎn)子所承受 的磁阻抗，并且提升電機(jī)的散熱效果，W達(dá)到提升具有八極定子的電機(jī)的發(fā)電及能源效率 的功效。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包含： 一個(gè)定子，該定子包含沿一個(gè)圓周方向排列的一個(gè)第一磁極、一個(gè)第二磁極、一個(gè)第三 磁極、一個(gè)第四磁極、一個(gè)第五磁極、一個(gè)第六磁極、一個(gè)第七磁極及一個(gè)第八磁極，各該磁 極上分別繞設(shè)有磁極繞組，且該第一磁極、該第二磁極、該第三磁極、該第四磁極、該第五磁 極、該第六磁極、該第七磁極及第八磁極的磁極繞組的線圈匝數(shù)比為1:8:3:4:9:2:7:6,且 該定子1的各磁極繞組的線圈匝數(shù)總和為40η，其中，40η^720。2. 如權(quán)利要求1所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于:該第一磁極供繞設(shè)一個(gè)第一磁極繞 組，該第二磁極供繞設(shè)一個(gè)第二磁極繞組，該第三磁極供繞設(shè)一個(gè)第三磁極繞組，該第四磁 極供繞設(shè)一個(gè)第四磁極繞組，該第五磁極供繞設(shè)一個(gè)第五磁極繞組，該第六磁極供繞設(shè)一 個(gè)第六磁極繞組，該第七磁極供繞設(shè)一個(gè)第七磁極繞組，該第八磁極供繞設(shè)一個(gè)第八磁極 繞組，且該第一磁極繞組的線圈匝數(shù)為η，該第二磁極繞組的線圈匝數(shù)為8η、該第三磁極繞 組的線圈匝數(shù)為3η、該第四磁極繞組的線圈匝數(shù)為4η，該第五磁極繞組的線圈匝數(shù)為9η，該 第六磁極繞組的線圈匝數(shù)為2η，該第七磁極繞組的線圈匝數(shù)為7η，該第八磁極繞組的線圈 匝數(shù)為6η。3. 如權(quán)利要求2所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于:該定子的各磁極包含單一齒部，該 第一磁極的齒部供繞設(shè)該第一磁極繞組，該第二磁極的齒部供繞設(shè)該第二磁極繞組，該第 三磁極的齒部供繞設(shè)該第三磁極繞組，該第四磁極的齒部供繞設(shè)該第四磁極繞組，該第五 磁極的齒部供繞設(shè)該第五磁極繞組，該第六磁極的齒部供繞設(shè)該第六磁極繞組，該第七磁 極的齒部供繞設(shè)該第七磁極繞組，該第八磁極的齒部供繞設(shè)該第八磁極繞組。4. 如權(quán)利要求2所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于：該定子的各磁極的線槽數(shù)量為數(shù) 個(gè)，使得各該磁極包含數(shù)個(gè)齒部。5. 如權(quán)利要求4所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于:各該磁極包含一個(gè)第一線槽、一個(gè) 第二線槽、一個(gè)第三線槽及一個(gè)第四線槽，各該磁極繞組為依序繞設(shè)在該第一線槽與第三 線槽以及該第二線槽與第四線槽中的線圈。6. 如權(quán)利要求4所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于:各該磁極包含一個(gè)第一線槽、一個(gè) 第二線槽、一個(gè)第三線槽、一個(gè)第四線槽、一個(gè)第五線槽及一個(gè)第六線槽，各該磁極繞組為 依序繞設(shè)在該第一線槽與第四線槽、該第二線槽與第五線槽以及該第三線槽與第六線槽中 的線圈。7. 如權(quán)利要求2、3、4、5或6所述定子的繞線結(jié)構(gòu)，其特征在于:該定子于徑向方向上相 對的任二磁極的磁極繞組的線圈匝數(shù)總和相等，且該第一磁極繞組加上該第二及第八磁極 繞組的線圈匝數(shù)總和等于該第三磁極繞組加上該第四及第二磁極繞組的線圈匝數(shù)總和、該 第五磁極繞組加上該第六及第四磁極繞組的線圈匝數(shù)總和，以及該第七磁極繞組加上該第 八及第六磁極繞組的線圈匝數(shù)總和。8. -種具有八極定子的電機(jī)，其特征在于，該電機(jī)包含如權(quán)利要求2、3、4、5或6所述定 子的繞線結(jié)構(gòu)，且另包含： 一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有八個(gè)電樞磁極，各該電樞磁極以繞設(shè)有轉(zhuǎn)子線圈。9. 如權(quán)利要求8所述具有八極定子的電機(jī)，其特征在于:各該電樞磁極上所繞設(shè)的轉(zhuǎn)子 線圈匝數(shù)為5η匝。
【文檔編號(hào)】H02K3/12GK105846582SQ201610076138
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】林高合, 王世宏
【申請人】林高合, 王世宏