本实用新型涉及一种电机装置，特别是一种具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置。
背景技术：
由于全球暖化及空气污染的问题日益严重，维持地球生命的系统正产生大规模的改变；因此，如何降低温室气体排放已成为了一个重要的议题；温室气体排放的其中一个主要的来源为车辆，故在环保意识抬头的现今，电动车已经成为了一个未来的主流；然而，目前电动车常采用的永磁电机仍有着许多缺点有待改进。
例如，电动车为了使电机能具有高扭力，电机的设计上通常不会考虑省电效果，因此使电机极为耗电，进而降低了电动车的续航力。
另外，若为了使电机能具有高省电效果，电机的设计上通常则不会考虑扭力，因此上述设计虽可使电动车具有较高的续航力，但在需要高扭力的场合，如起步、爬坡及载重等，则无法提供较佳的效能。
此外，若为了使电机能同时兼顾省电效果及扭力，通常需要采用更大的电机或加入变速箱，如此则会使电动车的体积及重量增大，进而影响到电动车的设计，还需增加电池容量。
电机针对其应用负载需求，在省电效果、扭力、转速及功率间有不同的设计。因此，如何提出一种永磁电机装置，能够有效改善现有技术的永磁电机的各种缺点已成为一个刻不容缓的问题。
技术实现要素：
有鉴于上述现有技术的问题，本实用新型的其中一个目的就是在提供一种具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置及其控制方法，以解决现有技术的永磁电机的各种问题。
根据本实用新型的其中一个目的，提出一种具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置，其可包含绕组、电源、极性变换装置及切换装置。绕组可包含多个线圈。极性变换装置可与电源与绕组连接，以控制磁极变换。切换装置可包含多个开关，所述多个开关可分别与所述多个线圈连接；切换装置能切换所述多个开关以改变所述多个线圈的串并联状态。
在一较佳的实施例中，当切换装置切换所述多个开关以改变所述多个线圈的串并联状态时，永磁电机装置的性能改变。
在一较佳的实施例中，永磁电机装置的性能包含省电效果、扭力、转速及功率中的一个或二个以上。
承上所述，依本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置，其可具有一或多个下述优点：
(1)本实用新型的一个实施例中，永磁电机装置各个电枢上的绕组可包含多个线圈，且所述多个线圈可通过多个开关组成的切换装置互相连接以改变所述多个线圈的串并联状态以视情况在高省电效果及高转速之间调整电机性能，使电动车不但具有高续航力，且可在需要高出力的场合也能有极佳的效能。
(2)本实用新型的一个实施例中，永磁电机装置可通过改变各个电枢上的绕组的多个线圈的串并联状态以调整电机的转速及省电效果，使电机性能可在转速及省电效果需求之间变换，大幅提升了电机的效能。
(3)本实用新型的一个实施例中，电机可通过改变各个电枢上的绕组的多个线圈的串并联状态以调整电机的转速及省电效果，因此不会增加体积及重量，故不会影响到电动车的设计。
(4)本实用新型的一个实施例中，可应用于永磁电机，例如直流无刷电机及直流有刷电机。
(5)本实用新型的一个实施例中，永磁电机装置设计简单，因此可以在不大幅增加成本的情况下达到所欲达到的功效。
附图说明
图1为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第一实施例的电机装置图。
图2为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第一实施例的绕组的第一示意图。
图3为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第二示意图。
图4为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第三示意图。
图5为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第一示意图。
图6为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的绕组的第二示意图。
图7为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第三示意图。
图8为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第四示意图。
图9为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第一示意图。
图10为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第二示意图。
图11为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第三示意图。
图12为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第四示意图。
图13为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第五示意图。
图14为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第四实施例的示意图。
图15为本实用新型的永磁电机装置的控制方法的一实施例的流程图。
附图标记列表—1-永磁电机装置；11-磁铁；12-电枢；121-电枢齿；122-绕组； 13-切换装置；L1-第一线圈；L2-第二线圈；L3-第三线圈；L4-第四线圈；L5-第五线圈；L6-第六线圈；S1-第一开关；S2-第二开关；S3-第三开关；S4-第四开关； S5-第五开关；S6-第六开关；S7-第七开关；S8-第八开关；S9-第九开关；S10-第十开关；S11-第十一开关；S12-第十二开关；S13第十三开关；S14-第十四开关；S15-第十五开关；14-极性变换装置；E+-第一电极；E--第二电极；N、S-磁极； I-电流；S151……S154-步骤流程。
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置及其控制方法实施例，为了清楚与方便附图说明之故，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。在以下描述及/或申请专利范围中，当提及组件「连接」或「耦合」至另一组件时，其可直接连接或耦合至该另一组件或可存在介入组件；而当提及组件「直接连接」或「直接耦合」至另一组件时，不存在介入组件，用于描述组件或层之间的关系的其他字词应以相同方式解释。为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。
请参阅图1，其为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置第一实施例的电机装置图。如图所示，具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置1可包含磁铁11、电枢12、切换装置13、极性变换装置14及电源(为了清楚表示附图，图中仅绘示电源的电极E+及E-)。
磁铁11可产生磁场。
电枢12可包含多个电枢齿121及多个绕组122；所述多个绕组122可分别绕设于所述多个电枢齿121上，使电枢12产生的磁场可以与磁铁11产生的磁场相互作用。
极性变换装置14可与电源连接，并可通过切换装置13与所述多个绕组122 连接，以控制磁极变换；在较佳的实施例中，若永磁电机装置1为有刷电机，极性变换装置14则可为电刷；若永磁电机装置1为无刷电机，极性变换装置14则可为电子开关，如MOS、BJT等晶体管。
在本实施例中，永磁电机装置1可为内转子装置，但仅为举例说明而已；在其它较佳的实施例中，永磁电机装置1也可为外转子装置或其它各种不同的电机装置。
请参阅图2、图3及图4，其为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第一实施例的绕组的第一示意图、第二示意图及第三示意图。如图2所示，各个绕组122可包含第一线圈L1及第二线圈L2；在本实施例中，第一线圈 L1及第二线圈L2的匝数为50。
切换装置13可包含多个开关；在本实施例，切换装置13可包含第一开关S1、第二开关S2及第三开关S3，第一开关S1、第二开关S2及第三开关S3分别与第一线圈L1及第二线圈L2连接；其中，切换装置13能切换第一开关S1、第二开关S2及第三开关S3以改变第一线圈L1及第二线圈L2的串并联状态。
第一线圈L1的第一端可分别过第一开关S1及第二开关S2与第二线圈L2 第一端及第二端连接，而第一线圈L1的第二端可与电源(未绘于图中)的第一电极 E+连接，并可通过第三开关S3与第二线圈L2的第二端连接；第二线圈L2的第一端更可与电源的第二电极E-连接。
如图3所示，当第二开关S2导通时，第一线圈L1及第二线圈L2为串联状态，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为100的线圈，而通过绕组122的总电流为I；当第一线圈L1及第二线圈L2串联时，其相当于绕组122具有一个匝数为 100的线圈；此时，永磁电机装置1处于省电效果较高但转速较低的状态。
如图4所示，当第一开关S1及第三开关S3导通时，第一线圈L1及第二线圈L2为并联状态，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为50的线圈，而通过绕组 122的总电流为2I；当第一线圈L1及第二线圈L2并联时，其相当于绕组122具有二个匝数50但并绕的线圈；此时，永磁电机装置1处于转速较高但省电效果较低的状态。
根据本实用新型的实施例，永磁电机装置1的各个电枢齿121上的绕组122 可包含多个线圈L1及L2，且所述多个线圈L1及L2可通过多个开关互相连接以改变所述多个线圈的串并联状态以视情况在高省电效果及高转速之间调整电机性能，使电动车不但具有高续航力，且可在需要高转速的场合也能有极佳的效能；另外，上述的结构设计使永磁电机装置1可在不增加体积及重量的情况下同时兼顾省电效果及转速，故确实可以改善现有技术的缺点。
由上述可知，本实施例的永磁电机装置1可经过切换装置与线圈连接，使这些线圈通过串联或并联的各种组合，达成电机提升省电效果，扭力，转速，功率的目的。
本实施例的永磁电机装置仅为举例，永磁电机装置可应用于各种不同类型的永磁电机，例如直流无刷电机及直流有刷电机，其结构可依实际需求改变，本实用新型并不以此为限。
值得一提的是，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置的各个绕组可包含多个线圈，且所述多个线圈可通过切换装置互相连接以改变所述多个线圈的串并联状态以视情况在高省电效果及高转速之间调整电机性能，使电动车不但具有高续航力，且可在需要高转速的场合也能有极佳的效能。
此外，现有技术的永磁电机为了能同时兼顾省电效果及转速，通常需要采用更大的电机或加入变速箱，如此则会使电动车的体积及重量增大，进而影响到电动车的设计，还需增加电池容量。相反的，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置可通过改变各个绕组的线圈的串并联状态以调整电机的转速及省电效果，因此不会增加体积及重量，故不会影响到电动车的设计。
另外，根据本实用新型的实施例，可应用于各种不同类型的永磁电机，例如直流无刷电机及直流有刷电机等等，故应用上极为广泛。
再者，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置的结构设计简单，因此可以在不大幅增加成本的情况下达到所欲达到的功效。由上述可知，本实用新型实具进步性的专利要件。
请参阅图5、图6、图7及图8，其为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第二实施例的绕组的第一示意图、第二示意图、第三示意图及第四示意图，并请同时参阅图1。
本实施例的永磁电机装置1与前述实施例的图1相似，故不在此多加赘述；与前述实施例不同的是，在本实施例中，各个绕组122具有与前述实施例不同的结构。
如图5所示，各个绕组122可包含第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3 及第四线圈L4；在本实施例中，第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3及第四线圈L4的匝数为25。
在本实施例，切换装置13可包含第一开关S1……第九开关S9，第一开关 S1……第九开关S9可分别与第一线圈L1……第四线圈L4连接；其中，切换装置13能切换第一开关S1……第九开关S9以改变第一线圈L1……第四线圈L4 的串并联状态。
第一线圈L1的第一端可分别过第一开关S1及第二开关S2与第二线圈L2 第一端及第二端连接；第一线圈L1的第二端可与电源(未绘于图中)的第一电极 E+连接，并可通过第三开关S3与第二线圈L2的第二端连接。
第二线圈L2的第一端可分别通过第四开关S4及第五开关S5与第三线圈L3 的第一端及第二端连接；第二线圈L2的第二端可通过第六开关S6与第三线圈 L3的第二端连接。
第三线圈L3的第一端可分别通过第七开关S7及第八开关S8与第四线圈L4 的第一端及第二端连接；第三线圈L3的第二端可通过第九开关S9与第四线圈 L4的第二端连接；第四线圈L4的第一端更可与电源的第二电极E-连接。
如图6所示，当第二开关S2、第五开关S5及第八开关S8导通时，第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3及第四线圈L4为串联状态，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为100的线圈，而通过绕组122的总电流为I；当第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3及第四线圈L4串联时，其相当于绕组122具有一个匝数为100的线圈；此时，永磁电机结构1处于省电效果较高但转速较低的状态。
如图7所示，当第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5、第七开关S7及第九开关S9导通时，第一线圈L1及第二线圈L2并联，第三线圈L3及第四线圈L4并联，第一线圈L1及第二线圈L2的并联结构与第三线圈L3及第四线圈 L4的并联结构串联，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为50的线圈，而通过绕组122的总电流为2I；此时，永磁电机装置1的省电效果降低一级但转速提升一级。
如图8所示，第一开关S1、第三开关S3、第四开关S4、第六开关S6、第七开关S7及第九开关S9导通时，第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3及第四线圈L4为并联状态，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为25的线圈，而通过绕组122的总电流为4I；当第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3及第四线圈L4并联时，其相当于绕组122具有四个匝数25但并绕的线圈；此时，永磁电机装置1的省电效果再降低一级但转速再提升一级。
请参阅图9、图10、图11、图12及图13，其为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第三实施例的绕组的第一示意图、第二示意图、第三示意图、第四示意图及第五示意图，并请同时参阅图1。
本实施例的永磁电机装置1与前述实施例的图1相似，故不在此多加赘述；与前述实施例不同的是，在本实施例中，各个绕组122具有与前述实施例不同的结构。
如图9所示，各个绕组122可包含第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6；在本实施例中，第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6的匝数为10。
在本实施例，切换装置13可包含第一开关S1……第十五开关S15，第一开关S1……第九开关S9可分别与第一线圈L1……第六线圈L6连接；其中，切换装置13能切换第一开关S1……第十五开关S15以改变第一线圈L1……第六线圈 L6的串并联状态。
第一线圈L1的第一端可分别过第一开关S1及第二开关S2与第二线圈L2 第一端及第二端连接；第一线圈L1的第二端可与电源(未绘于图中)的第一电极 E+连接，并可通过第三开关S3与第二线圈L2的第二端连接。
第二线圈L2的第一端可分别通过第四开关S4及第五开关S5与第三线圈L3 的第一端及第二端连接；第二线圈L2的第二端可通过第六开关S6与第三线圈 L3的第二端连接。
第三线圈L3的第一端可分别通过第七开关S7及第八开关S8与第四线圈L4 的第一端及第二端连接；第三线圈L3的第二端可通过第九开关S9与第四线圈 L4的第二端连接。
第四线圈L4的第一端可分别通过第十开关S10及第十一开关S11与第五线圈L5的第一端及第二端连接；第四线圈L4的第二端可通过第十二开关S12与第五线圈L5的第二端连接。
第五线圈L5的第一端可分别通过第十三开关S13及第十四开关S14与第六线圈L6的第一端及第二端连接；第五线圈L5的第二端可通过第十五开关S15 与第六线圈L6的第二端连接；第六线圈L6的第一端更可与电源的第二电极E- 连接。
如图10所示，当第二开关S2、第五开关S5、第八开关S8、第十一开关S11 及第十四开关S14导通时，第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈 L4、第五线圈L5及第六线圈L6为串联状态，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为60的线圈，而通过绕组122的总电流为I；当第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6串联时，其相当于绕组122 具有一个匝数为60的线圈；此时，永磁电机装置1处于省电效果较高但转速较低的状态。
如图11所示，当第一开关S1、第三开关S3、第五开关S5、第七开关S7、第九开关S9、第十一开关S11、第十三开关S13及第十五开关S15导通时，第一线圈L1及第二线圈L2并联，第三线圈L3及第四线圈L4并联，第五线圈L5及第六线圈L6，第一线圈L1及第二线圈L2的并联结构、第三线圈L3及第四线圈 L4的并联结构及第五线圈L5及第六线圈L6的并联结构彼此串联，此时绕组122 的总阻抗相当于匝数为30的线圈，而通过绕组122的总电流为2I；此时，永磁电机装置1的省电效果降低一级但转速提升一级。
如图12所示，第一开关S1、第三开关S3、第四开关S4、第六开关S6、第八开关S8、第十开关S10、第十二开关S12、第十三开关S13及第十五开关S15 导通时，第一线圈L1、第二线圈L2及第三线圈L3并联，第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6并联，第一线圈L1、第二线圈L2及第三线圈L3的并联结构与第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6的并联结构串联，此时绕组122 的总阻抗相当于匝数为20的线圈，而通过绕组122的总电流为3I；此时，永磁电机装置1的省电效果再降低一级但转速再提升一级。
如图13所示，第一开关S1、第三开关S3、第四开关S4、第六开关S6、第七开关S7、第九开关S9、第八开关S8、第十开关S10、第十二开关S12、第十三开关S13及第十五开关S15导通时，第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6为并联状态，此时绕组122的总阻抗相当于匝数为10的线圈，而通过绕组122的总电流为6I；当第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第四线圈L4、第五线圈L5及第六线圈L6并联时，其相当于绕组122具有六个匝数10但并绕的线圈；此时，永磁电机装置1的省电效果再降低一级但转速再提升一级。
本实施例的永磁电机装置仅为举例，永磁电机装置可应用于各种不同类型的永磁电机，例如直流无刷电机及直流有刷电机，其结构可依实际需求改变，本实用新型并不以此为限。
由上述可知，前述二个实施例的永磁电机装置1的各个绕组122具有更多的线圈，因此可提供更多的变化，使永磁电机装置1能提供三个不同等级的扭力、三个不同等级的转速及三个不同等级的省电效果以供调整，故可使永磁电机装置 1可同时兼顾扭力及省电效果，大幅提升了永磁电机装置1的效能及应用。
请参阅图14，其为本实用新型的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置的第四实施例的示意图。如图所示，具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置1可包含磁铁、电枢12、极性变换装置14及电源(为了能够清楚表示附图，图中省略了磁铁及电源等组件)。
磁铁可产生磁场。
电枢12可包含多个电枢齿121，而各个电枢齿121可包含多个绕组122，所述多个电枢齿121的所述多个绕组122可与电源(未绘于图中)连接；与前述实施例不同的是，在本实施例中，各个电枢齿121可包含多个绕组122。电枢12产生的磁场可以与磁铁11产生的磁场相互作用。
极性变换装置14可与电源连接，并可通过切换装置13与所述多个绕组122 连接，以控制磁极变换。
除此之外，具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置1更可包含切换装置13，其可包含多个开关，所述多个开关可分别与所述多个电枢齿121的所述多个绕组122 连接；因此，切换装置13可切换所述多个开关以改变所述多个电枢齿121的所述多个绕组122的串并联状态。
当切换装置13切换所述多个开关以改变所述多个电枢齿121的所述多个绕组122的串并联状态时，永磁电机装置的特性，包含省电效果、扭力、转速或功率，也同时改变，如同前述实施例所述。
因此，通过本实施例的具可变匝数绕组线圈的永磁电机装置1，同样可达到在省电效果及扭力及转速之间调整永磁电机装置1的特性，大幅提升了永磁电机装置1的效能，应用上也更为广泛。
请参阅图15，其为本实用新型的永磁电机装置的控制方法的一实施例的流程图。本实用新型的永磁电机装置的控制方法在一较佳的实施例中可包含下列步骤：
步骤S151：将极性变换装置与电源及电机的绕组的多个线圈连接，以控制磁极变换。
步骤S152：将切换装置的多个开关分别与所述多个线圈连接。
步骤S153：切换所述多个开关以改变所述多个线圈的串并联状态。
步骤S154：通过所述多个线圈的不同的串并联状态改变永磁电机装置的性能。
综上所述，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置各个电枢上的绕组可包含多个线圈，且所述多个线圈可通过多个开关组成的切换装置以改变所述多个线圈的串并联状态以视情况在省电效果及扭力及转速之间调整电机性能，使电动车不但具有高续航力，且可在需要高出力的场合也能有极佳的效能。
又，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置可通过切换装置改变绕组的多个线圈的串并联状态以调整电机的转速及省电效果，使电机性能可在转速及省电效果需求之间变换，大幅提升了电机的效能。
此外，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置可通过切换装置改变各个绕组的多个线圈的串并联状态以调整永磁电机装置的转速及省电效果，因此不会增加体积及重量，故不会影响到电动车的设计。
另外，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置可应用于各种不同类型的永磁电机，例如直流无刷电机及直流有刷电机，故应用上极为广泛。
再者，根据本实用新型的实施例，永磁电机装置的结构设计简单，因此可以在不大幅增加成本的情况下达到所欲达到的功效。
可见本实用新型在突破现有技术下，确实已达到所欲增进之功效，且本领域技术人员也不容易想到，其所具之进步性、实用性，显已符合专利之申请要件，依法提出专利申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励发明创造，至感德便。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。其它任何未脱离本实用新型之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应该包含于后附的权利要求书中。