TWI842530B - 三相軸向磁通切換馬達 - Google Patents

Abstract

本發明的三相軸向磁通切換馬達包含具有六個導磁柱之定子，以及具有四個磁極之轉子。轉子設置於樞軸上，四個磁極以一中心軸線為軸旋轉90∘具有相同之形狀，且每一磁極具有頸部及頭部。頸部具有直線的二側邊，其一端與轉子的本體連接；頭部具有二內側弧邊及二外側弧邊，內側弧邊的一端與側邊的另一端連接，內側弧邊的另一端與外側弧邊的一端連接，外側弧邊的另一端彼此相連接形成磁極的端點。轉子以拓樸方法進行最佳化設計，具有更高扭矩輸出及更低扭矩漣波的特性，提升能源密度。

Description

三相軸向磁通切換馬達

一種馬達，尤指一種三相軸向磁通切換馬達。

磁通切換馬達(flux switching motor,FSM)是一種電動機技術領域中的一種馬達，與切換式磁阻馬達(switched reluctance motor,SRM)藉由定子產生的旋轉磁場吸引軟磁性材料的轉子的驅動方式不同，FSM藉由交流電源在定子生的磁場使磁鐵材料的轉子產生磁通，並通過操控定子磁場的方向及大小驅動轉子進行特定方向或速度之旋轉，相較SRM具有更佳的操控性，能夠更準確定位轉子位置。

然而，在FSM中，轉子與定子之間的相對形狀直接影響兩者的磁場之間的作用方式，並影響產生之扭矩大小及扭矩漣波及轉動效率，故如何設計高效率的轉子及定子形狀是馬達技術領域中的一門重要課題。此外，傳統的定子設計多為扇形形狀，具有加工及組裝的難度及成本較高之問題，故現有的FSM需要進一步改善。

有鑑於FSM技術的優化需求，本發明提出一種三相軸向磁通切換馬達，包含：一定子，包含一上定位片、一下定位片、一樞軸、一第一導磁柱、一第二導磁柱、一第三導磁柱、一第四導磁柱、一第五導磁柱、一第六導磁柱及複數線圈：該上定位片及該下定位片的外周邊為圓形；該第一導磁柱至該第六導磁 柱裝設於該上定位片與該下定位片之間，該樞軸凸出於該上定位片的頂面，該複數線圈分別繞設於該第一導磁柱至該第六導磁柱上；及一轉子，設置於該上定位片的頂面上，且樞設於該樞軸；其中，該定子定義有一中心軸線及與該中心軸線垂直的一水平參考面，該水平參考面包含互相垂直的一第一基準線及一第二基準線；該轉子定義有與該中心軸線垂直的一水平基準面，該水平基準面包含相互垂直的一第一參考線及一第二參考線，該第一參考線與該第二參考線能分別與該第一基準線及該第二基準線重疊；該轉子具有一本體，以及由該本體向外延伸的一第一磁極、一第二磁極、一第三磁極及一第四磁極；該第一磁極的形狀以該中心軸線為軸旋轉90°、180°、270°分別對應相同於該第二磁極至該第四磁極的形狀；該第一磁極包含：一頸部，具有相互平行且為直邊的二側邊，該二側邊的一端連接該本體，該二側邊以該第一參考線為軸互為對稱；一頭部，具有二內側弧邊及二外側弧邊，該二內側弧邊的一端與該頸部的二側邊另一端連接，該二內側弧邊的另一端與該二外側弧邊的一端連接，且該二外側弧邊的另一端彼此相接形成一端點；該二內側弧邊以該第一參考線為軸互為對稱，該二外側弧邊以該第一參考線為軸互為對稱。

本發明的三相軸向磁通馬達通過六個導磁柱及具有四個磁極的轉子搭配，可以提供雙相激磁及單相激磁兩種不同的輸出方式。轉子通過拓樸方法進行最佳化設計，在相同轉子規格上，相較切換式磁阻馬達具有更高扭矩輸出及更低扭矩漣波的特性，提升能源密度。此外，定子整體而言採用圓柱形之設計，較傳統扇形設計容易加工及裝配，且採用軸向磁通設計，適合扁平形 狀或輸出軸方向受限之環境，適用於機械手臂或微型幫浦、風扇、無人機等體積小，且需要高機械精密度及操控精密度等技術領域。

10:定子

101:第一基準線

102:第二基準線

11:上定位片

111:軸孔

112:定位孔

12:樞軸

121:間隔環

130:中軸

131:第一導磁柱

132:第二導磁柱

133:第三導磁柱

134:第四導磁柱

135:第五導磁柱

136:第六導磁柱

14:下定位片

141:軸孔

142:定位孔

15:線圈

151:激磁繞組

152:第一電樞繞組

153:第二電樞繞組

100:中心軸線

20:轉子

201:第一參考線

202:第二參考線

21:第一磁極

211:頸部

211A:側邊

212:頭部

212A:內側弧邊

212B:外側弧邊

22:第二磁極

23:第三磁極

24:第四磁極

25:本體

θ1:第一夾角

θ2:第二夾角

2a:第一短軸的長度

2b:第一長軸的長度，第二短軸的長度

2A:第二長軸的長度

c:假想橢圓中心與中心軸線的距離之2倍

d:直徑

e:二側邊之間的距離

C1:第一假想圓

C2:第二假想圓

C3:第三假想圓

C4:第四假想圓

C5:第五假想圓

C6:第六假想圓

C7:第七假想圓

r:假想橢圓中心

R1:第一假想橢圓

R2:第二假想橢圓

n1:第一交點

n2:第二交點

P1:端點

P2:相切點

IDC:激磁繞組電流

IAC1:第一電樞繞組電流

IAC2:第二電樞繞組電流

圖1係本發明三相軸向磁通切換馬達的外觀立體示意圖。

圖2係本發明三相軸向磁通切換馬達的分離立體示意圖。

圖3係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子的上視平面圖。

圖4係本發明三相軸向磁通切換馬達的上視透視平面圖。

圖5係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子的第一磁極的局部放大上視透視平面圖。

圖6係本發明三相軸向磁通切換馬達及第一至第七假想圓之上視平面示意圖。

圖7係本發明三相軸向磁通切換馬達的定子及第一、四及六假想圓的上視平面示意圖。

圖8係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子及第二、三、五、七假想圓的上視平面示意圖。

圖9A係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子相對定子旋轉角度在0°至30°時第一導磁柱至第六導磁柱上的電流方向示意圖。

圖9B係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子相對定子旋轉角度在30°至60°時第一導磁柱至第六導磁柱上的電流方向示意圖。

圖9C係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子相對定子旋轉角度在60°至90°時第一導磁柱至第六導磁柱上的電流方向示意圖。

圖10A至圖10C係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子相對定子旋轉角度在0°至30°時的電流方向及磁通方向簡化示意圖。

圖11A至圖11C係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子相對定子旋轉角度在30°至60°時的電流方向及磁通方向簡化示意圖。

圖12A至圖12C係本發明三相軸向磁通切換馬達的轉子相對定子旋轉角度在60°至90°時的電流方向及磁通方向簡化示意圖。

圖13係本發明三相軸向磁通切換馬達以雙相激磁驅動的轉子旋轉角度相對扭矩的實驗波型圖。

圖14係本發明三相軸向磁通切換馬達以雙相激磁及以單相激磁驅動的轉子旋轉角度相對扭矩的實驗波形圖。

請參閱圖1及圖2所示，本發明的三相軸向磁通切換馬達，包含一定子10及一轉子20。該轉子20樞設於該定子10上，並根據該定子10產生之磁通相對該定子10旋轉。本發明以該轉子20設置於該定子10的上方描述該轉子20相對該定子10的設置位置，但並不以此限制本發明實際使用的狀態方向。

該定子10包含有一上定位片11、一樞軸12、一第一導磁柱131、一第二導磁柱132、一第三導磁柱133、一第四導磁柱134、一第五導磁柱135、一第六導磁柱136、一下定位片14及複數線圈15。該第一導磁柱131至該第六導磁柱136設置於該上定位片11及該下定位片14之間，該第一導磁柱131至該第六導磁柱136分別為圓柱且各自的一中軸130與該中心軸線100平行，該複數線圈15分別繞設於該第一導磁柱131至該第六導磁柱136上。在一種實施例中，該上定位片11及該下定位片14係具有相同形狀，其外周邊為一圓形。該上定位片11及該下定位片14分別具有位於中心的一軸孔111、141，以及環繞該軸孔111、141等距排列的六個定位孔112、142。該六個定位孔112、142的直徑與該第一 導磁柱131至該第六導磁柱136的直徑相等，且該上定位片11的六個定位孔112與該下定位片14的六個定位孔142的位置上下互相對應，以供該第一導磁柱131至該第六導磁柱136的上端及下端分別設置於該上定位片11的六個定位孔112及下定位片14的六個定位孔142中。

該樞軸12的一端設置於下定位片14的軸孔141中，另一端通過該上定位片11的軸孔111並凸出於該上定位片11的一頂面，且在該頂面上具有一環設於該樞軸12的側表面的間隔環121。該轉子20設置於該上定位片11的頂面上，且以一轉子軸孔以樞設於該樞軸12。該間隔環121位於該轉子20及該上定位片11的頂面之間，隔開該轉子20及該上定位片11的頂面以形成一氣隙。較佳的，該間隔環121係以金屬絲纏繞於該樞軸12表面形成。

以下將進一步詳細描述該定子10及該轉子20之形狀構造。

請參閱圖3及圖4所示，該定子10定義有一中心軸線100，以及與該中心軸線100垂直的一水平參考面，該水平參考面包含相互垂直的一第一基準線101及一第二基準線102。相對應的，該轉子20定義有與該中心軸線100垂直的一水平基準面，該水平基準面包含相互垂直的一第一參考線201及一第二參考線202，且該第一參考線201與該第二參考線202能與該第一基準線101及該第二基準線102重疊。

請參考圖3，該轉子20具有一本體25，以及由該本體25向外延伸的一第一磁極21、一第二磁極22、一第三磁極23及一第四磁極24。其中，該第一磁極21的形狀以該中心軸線100為軸旋轉90°、180°、270°分別對應相同於該第二磁極22至該第四磁極24的形狀。進一步的，該第一磁極21及該第三磁極23分別以該第一參考線201為軸左右對稱，該第二磁極22及該第四磁極24分別以該第二參考線202為軸左右對稱。簡言之，該第一磁極21至該第四磁極24具有相同的形狀，且該形狀是一線對稱形狀。

請參閱圖3所示，該第一磁極21包含一頸部211及一頭部212，該頸部211位於與該轉子20的本體25及該頭部212之間。該頸部211具有相互平行且為直邊的二側邊211A，以該第一參考線201為軸互為對稱，該二側邊211A的一端連接該本體25，且該二側邊211A與本體25的連接點為二第二交點n2。該頭部212具有二內側弧邊212A及二外側弧邊212B，該二內側弧邊212A的一端與該頸部211的二側邊211A的另一端連接，且該二側邊211A與該二內側弧邊212A的連接點為二第一交點n1。該二外側弧邊212B的一端與該二內側弧邊212A的另一端連接，且該二外側弧邊212B的另一端彼此相接形成一端點P1。該二內側弧邊212A及該二外側弧邊212B均為外凸弧邊。該二內側弧邊212A以該第一參考線201為軸互為對稱，該二外側弧邊212B以該第一參考線201為軸互為對稱。換言之，該第一磁極21的形狀係以該第一參考線201為軸之線對稱形狀。該第二磁極22至該第四磁極24的形狀與該第一磁極21相同，即該第二磁極22至該第四磁極24具有樣形狀的頸部及頭部。

其中，第一交點n1至該中心軸線100的一垂直連線與該第一參考線201的一夾角為一第一夾角θ1，而第二交點n2至中心軸線100的一垂直連接與該第一參考線201的一夾角為一第二夾角θ2。在一種較佳實施例中，該第一夾角θ1大於20°且小於25，該第二夾角θ2大於15°且小於25°。即，20°<θ1<25°，且15°<θ2<25°。

請一併參閱圖4所示，假設該第一導磁柱131至該第六導磁柱136的一直徑定義為d，而該轉子20的第一磁極21的頸部211的二側邊211A之間的距離定義為e，較佳的，3d/5≦e≦6d/5。

在一較佳實施例中，d=0.25mm，e=0.2mm。

請一併參閱圖3及圖5所示，該第一磁極21的頭部212定義有一假想橢圓中心r，該第一參考線201通過該假想橢圓中心r，且定義有以該假想橢圓 中心r為中心的一第一假想橢圓R1及一第二假想橢圓R2，該假想橢圓中心r與該中心軸線100的距離之2倍定義為c。其中，該第一假想橢圓R1具有一第一短軸及一第一長軸，該第一短軸及該第一長軸分別能與該水平基準面重合。該第一短軸的延伸通過該中心軸線100，即與該第一參考線201部分重合，該第一短軸的長度定義為2a，該第一長軸的長度定義為2b；該第二假想橢圓R2具有一第二短軸及一第二長軸，該第二短軸及該第二長軸分別能與該水平基準面重合。該第二長軸的延伸通過該中心軸線100，即與該第一參考線201部分重合，該第二短軸的長度為2b，該第二長軸的長度定義為2A，該二外側弧邊212B與該第一假想橢圓R1的部分重合，該二內側弧邊212A與該第二假想橢圓R2部分重合，且該二內側弧邊212A與該二外側弧邊212B於該第一假想橢圓R1的第一長軸端點與該第二假想橢圓R2的第二短軸的相切點P2連接。該第一短軸、第一長軸、第二短軸、第三長軸之長度範圍較佳如下：d/2≦2a≦3/2d；d≦2A≦3d/2；d/2≦2b≦3d/2；0.70mm≦c≦0.90mm；0.20mm≦d≦0.25mm。

在一較佳實施例中，2a=0.24mm；2b=0.26mm；2A=0.32mm；c=0.84mm。

請參閱圖6所示，進一步而言，該定子10的水平基準面上定義有以該中心軸線100為圓心且半徑由小至大的一第一假想圓C1、一第二假想圓C2、一第三假想圓C3、一第四假想圓C4、一第五假想圓C5、一第六假想圓C6及一第七假想圓C7。該第一假想圓C1的直徑定義為DS1，該第二假想圓C2的直徑定義為DR2，該第三假想圓C3的直徑定義為DR3，該第四假想圓C4的直徑定義為DS4，該第五假想圓C5的直徑定義為DR5，該第六假想圓C6的直徑定義為DS6，該第七假想圓C7的直徑定義為DR7。

請參閱圖7所示，其中，該第一導磁柱131至該第六導磁柱136各自的一中軸130與該中心軸線100平行，該第一假想圓C1是該第一導磁柱131至 該第六導磁柱136的外切圓，該第四假想圓C4與該第一導磁柱131至該第六導磁柱136的中軸130相交，且該第一導磁柱131至該第六導磁柱136分別內切於該第六假想圓C6。較佳的，DS4≦DR5≦DS6=DS4+d。

請參閱圖8所示，其中，該轉子20的本體25係以該中心軸線100為圓心的一圓盤，且該本體25的直徑相等於該第二假想圓C2的直徑；該第三假想圓C3通過該第一交點n1，該第五假想圓C5通過該假想橢圓中心r，該第七假想圓C7通過該端點P1。

較佳的，DS6≦DR7；DS1=DS4-d≦DR2≦DS4；DS1=DS4-d≦DR3≦DR5。

在一較佳實施例中，該複數線圈15中包含一激磁繞組151、一第一電樞繞組152及一第二電樞繞組153。該激磁繞組151用以通過一直流電，該第一電樞繞組152及該第二電樞繞組153分別用以通過交流電。所述交流電例如是一方波交流電。

在本發明的三相軸向磁通切換馬達的一驅動範例中，該定子10及轉子20的一示例性實際規格如下表所示：

在本範例中，該激磁繞組151、該第一電樞繞組152及該第二電樞繞組153在該第一倒磁柱至該第六導磁柱136上的繞設方向如下：該激磁繞組151以一第一方向繞設該第一導磁柱131及該第六導磁柱136，且以一第二方向繞設於該第三導磁柱133及該第四導磁柱134；該第一電樞繞組152以一第三方向繞設於該第四導磁柱134及該第五導磁柱135，且以一第四方向繞設於該第一導磁柱131及該第二導磁柱132；該第二電樞繞組153以一第五方向繞設於該第五導磁柱135及該第六導磁柱136，且以一第六方向繞設於該第二導磁柱132及該第三導磁柱133；其中，該第一方向與該第二方向相反，該第三方向與該第四方向相反，且該第五方向與該第六方向相反。該第一方向至第六方向分別為順時針方向或逆時針方向。

上述繞設手段了限定該激磁繞組151、第一電樞繞組152及第二電樞繞組153在該第一導磁柱131至第六導磁柱136外的電流相對方向，通過電流輸入方向的設定，則可以從而控制轉子20在特定旋轉角度下通過轉子20之磁通及其所受磁力方向。

其中，如本案圖1及圖2所示繞設於該第一導磁柱131至該第六導磁柱136中的同一個導磁柱上的兩個繞組較佳是分別繞設於該導磁柱上的上半段及下半段。其也可以是分別繞設於內層及外層，本發明不以此為限。

本發明以該轉子20為逆時針旋轉為例，說明一種雙相驅動方法。基於本發明的轉子20的形狀會相同於該轉子20在該樞軸12上以該中心軸線100為軸向對該定子10旋轉90°時的形狀，且本範例之步進角為30°，以下以該轉子20相對該定子10旋轉0°至30°、30°至60°、60°至90°說明該激磁繞組151、第一電樞繞組152及第二電樞繞組153之電流操作。90°至180°、180°至270°，及270°至360°之動作方式與0°至90°相同，在此不加以贅述。

以下先對圖9A至9C，以及圖10A至12C中之符號標示及其定義進行說明。

圖9A至9C分別為該轉子20相對該定子10旋轉0°至30°、30°至60°、60°至90°時，該激磁繞組151、該第一電樞繞組152及該第二電樞繞組153該第一導磁柱131至該第六導磁柱136外之電流方向上視簡化示意圖。其中，該激磁繞組151電流IDC標示為IDC，該第一電樞繞組152電流IAC1標示為IAC1，該第二電樞繞組153電流IAC2標示為IAC2。須說明的是，IDC、IAC1及IAC2繪示於內圈或外圈僅為圖面表達方便，並不代表IDC、IAC1及IAC2在該第一導磁柱131至該第六導磁柱136之內外相對位置。

在圖10A至圖12C中，分別為該轉子20相對該定子10在不同旋轉角度時，激磁繞組151、第一電樞繞組152及第二電樞繞組153相對該第一導磁柱131至該第六導磁柱136之電流方向及通過轉子20的磁通狀態的側視簡化示意圖。其中，「O」表示電流方向為流出圖面，「X」表示電流方向為流入圖 面，此為本領域所習知的電流方向示意方法，故在此不再贅述。三角形箭頭符號則表示該處所產生之磁場方向。

請一併參閱圖9A及圖10A至10C，當該轉子20相對該定子10旋轉0°至30°時，激磁繞組151電流IDC、第一電樞繞組152電流IAC1及第二電樞繞組153電流IAC2之電流方向請參考圖9A。該第一導磁柱131及第四導磁柱134上的激磁繞組151電流IDC與第一電樞繞組152電流IAC1方向相反，磁通互相抵消，該第一導磁柱131及該第四導磁柱134上沒有磁通產生，如圖10A所示；該第二導磁柱132及第五導磁柱135上的第一電樞繞組152電流IAC1及第二電樞繞組153電流IAC2方向相同，磁通相疊加，該第二導磁柱132及第五導磁柱135上產生磁通，該磁通方向如圖10B所示；該第三導磁柱133及第六導磁柱136上的激磁繞組151電流IDC及第二電樞繞組153電流IAC2方向相同，磁通相疊加，該第二導磁柱132及第五導磁柱135上產生磁通，該磁通方向如圖10C所示。

請一併參閱圖9B及圖11A至11C，當該轉子20相對該定子10旋轉30°至60°時，該第一電樞繞組152換相電流方向改變，激磁繞組151電流IDC、第一電樞繞組152電流IAC1及第二電樞繞組153電流IAC2之電流方向請參考圖9B。該第一導磁柱131及第四導磁柱134上的激磁繞組151電流IDC與第一電樞繞組152電流IAC1方向相同，磁通疊加，該第一導磁柱131及該第四導磁柱134上產生磁通，該磁通方向如圖11A所示；該第二導磁柱132及第五導磁柱135上的第一電樞繞組152電流IAC1及第二電樞繞組153電流IAC2方向相反，磁通互相抵消，該第二導磁柱132及第五導磁柱135上沒有磁通產生，如圖11B所示；該第三導磁柱133及第六導磁柱136上的激磁繞組151電流IDC及第二電樞繞組153電流IAC2方向相同，磁通疊加，該第二導磁柱132及第五導磁柱135上產生磁通，該磁通方向請參考圖11C所示。

請一併參閱圖9C及圖12A至12C，當該轉子20相對該定子10旋轉60°至90°時，該第二電樞繞組153換相電流方向改變，激磁繞組151電流IDC、第一電樞繞組152電流IAC1及第二電樞繞組153電流IAC2之電流方向如圖9C所示。該第一導磁柱131及第四導磁柱134上的激磁繞組151電流IDC與第一電樞繞組152電流IAC1方向相同，磁通疊加，該第一導磁柱131及該第四導磁柱134上產生磁通，該磁通方向如圖12A所示；該第二導磁柱132及第五導磁柱135上的第一電樞繞組152電流IAC1及第二電樞繞組153電流IAC2方向相同，磁通疊加，該第二導磁柱132及第五導磁柱135上產生磁通，如圖12B所示；該第三導磁柱133及第六導磁柱136上的激磁繞組151電流IDC及第二電樞繞組153電流IAC2方向相反，磁通互相抵消，該第二導磁柱132及第五導磁柱135上沒有磁通產生，如圖11C所示。

以上清楚說明了根據該激磁繞組151電流IDC、第一電樞繞組152電流IAC1及該第二電樞繞組153電流IAC2之電流變化驅動該轉子20之手段。

請參考圖13所示，根據上述馬達規格及驅動手段，該馬達產生的最大扭矩為0.399μNm，最小扭矩為0.237μNm，平均扭矩為0.351μNm，扭矩漣波為46.43%。

請參考圖14所示，根據上述規格及驅動手段，若改以單相激磁驅動方式驅動馬達，產生的最大扭矩為0.372μNm，最小扭矩為0.236μNm，平均扭矩為0.326μNm，扭矩漣波為48.07%。故在相同馬達結構規格之情形下，以雙相激磁驅動所產生之扭矩及扭矩漣波相較單相激磁驅動方式，雙相激磁驅動馬達的平均扭矩提升了14.79%，扭矩漣波降低7.09%。

綜上所述，本發明的三相軸向磁通切換馬達通過對轉子及定子的拓樸設計，有效增加輸出扭矩及降低扭矩漣波，提升能源密度從而有更好的 能源轉換效率。此外，在使用相同轉子的情況下，三相軸向磁通切換馬達相較採用切換式磁阻馬達之驅動方式，平均扭矩提升了16.43%，扭矩漣波降低3.94%。可見本發明的三相軸向磁通切換馬達為一相對優化之設計，且具有元件加工及組裝工藝簡單，能夠容易第地進行微小化製做，具有適用於小型化或精密機械之優勢。

10:定子

11:上定位片

12:樞軸

132:第二導磁柱

133:第三導磁柱

134:第四導磁柱

135:第五導磁柱

136:第六導磁柱

14:下定位片

15:線圈

20:轉子

21:第一磁極

22:第二磁極

23:第三磁極

24:第四磁極

25:本體

Claims (6)

1. 一種三相軸向磁通切換馬達，包含：一定子，包含一上定位片、一下定位片、一樞軸、一第一導磁柱、一第二導磁柱、一第三導磁柱、一第四導磁柱、一第五導磁柱、一第六導磁柱及複數線圈：該上定位片及該下定位片的外周邊為圓形；該第一導磁柱至該第六導磁柱裝設於該上定位片與該下定位片之間，該樞軸凸出於該上定位片的頂面，該複數線圈分別繞設於該第一導磁柱至該第六導磁柱上；及一轉子，設置於該上定位片的頂面上，且樞設於該樞軸；其中，該定子定義有一中心軸線及與該中心軸線垂直的一水平參考面，該水平參考面包含互相垂直的一第一基準線及一第二基準線；該轉子定義有與該中心軸線垂直的一水平基準面，該水平基準面包含相互垂直的一第一參考線及一第二參考線，該第一參考線與該第二參考線能分別與該第一基準線及該第二基準線重疊；該轉子具有一本體，以及由該本體向外延伸的一第一磁極、一第二磁極、一第三磁極及一第四磁極；該第一磁極的形狀以該中心軸線為軸旋轉90°、180°、270°分別對應相同於該第二磁極至該第四磁極的形狀；該第一磁極包含：一頸部，具有相互平行且為直邊的二側邊，該二側邊的一端連接該本體，該二側邊以該第一參考線為軸互為對稱；一頭部，具有二內側弧邊及二外側弧邊，該二內側弧邊的一端與該頸部的二側邊另一端連接，該二內側弧邊的另一端與該二外側弧邊的一端連接，且該二外側弧邊的另一端彼此相接形成一端點；該二內側弧邊以該第一參考線為軸互為對稱，該二外側弧邊以該第一參考線為軸互為對稱。
2. 如請求項1所述之三相軸向磁通切換馬達，其中，該第一導磁柱至該第六導磁柱分別為圓柱且各自的一中軸與該中心軸線平行，且圓柱的直徑定義為d；該轉子的第一磁極的頸部的二側邊之間的距離定義為e，3/5d≦e≦6/5d。
3. 如請求項1所述之三相軸向磁通切換馬達，其中，該第一磁極的頭部定義有一假想橢圓中心，以及以該假想橢圓中心為中心的一第一假想橢圓及一第二假想橢圓，該第一參考線通過該假想橢圓中心；該第一假想橢圓具有一第一短軸及一第一長軸，該第一短軸的延伸通過該中心軸線，該第一短軸的長度定義為2a，該第一長軸的長度定義為2b；該第二假想橢圓具有一第二短軸及一第二長軸，該第二長軸的延伸通過該中心軸線，該第二短軸的長度為2b，該第二長軸的長度定義為2A；該轉子的第一磁極的頭部的二外側弧邊與該第一假想橢圓部分重合，該頭部的二內側弧邊與該第二假想橢圓部分重合；該假想橢圓中心與該中心軸線的距離之2倍定義為c；其中，1/2d≦2a≦3/2d；d≦2A≦3/2d；1/2d≦2b≦3/2d；0.70≦c≦0.90；0.20≦d≦0.25。
4. 如請求項2所述之三相軸向磁通切換馬達，其中，該第一磁極的頸部的二側邊與頭部的二內側弧邊有二第一交點，該等第一交點至該中心軸線的一垂直連線與該第一參考線有一第一夾角；該第一磁極的頸部的二側邊分別與該本體有二第二交點，該等第二交點與該中心軸線的一垂直連線與該第一參考線有一第二夾角； 該第一夾角大於20°且小於25°；該第二夾角大於15°且小於25°。
5. 如請求項2所述之三相軸向磁通切換馬達，其中，該第一磁極的頸部的二側邊與頭部的二內側弧邊有二第一交點，且該第一磁極的頭部定義有一假想橢圓中心，該第一參考線通過該假想橢圓中心；其中，該定子的水平基準面上定義有以該中心軸線為圓心且半徑由小至大的一第一假想圓、一第二假想圓、一第三假想圓、一第四假想圓、一第五假想圓、一第六假想圓及一第七假想圓；該第一假想圓的直徑定義為DS1，該第二假想圓的直徑定義為DR2，該第三假想圓的直徑定義為DR3，該第四假想圓的直徑定義為DS4，該第五假想圓的直徑定義為DR5，該第六假想圓的直徑定義為DS6，該第七假想圓的直徑定義為DR7；該第一導磁柱至該第六導磁柱各自的一中軸與該中心軸線平行，該第一假想圓是該第一導磁柱至該第六導磁柱的外切圓，該第四假想圓與該第一導磁柱至該第六導磁柱的中軸相交，且該第一導磁柱至該第六導磁柱分別內切於該第六假想圓；該轉子的本體係以該中心軸線為圓心的圓盤，該本體的直徑相等於該第二假想圓的直徑；該第三假想圓通過該第一交點，該第五假想圓通過該假想橢圓中心，該第七假想圓通過該端點；其中，DS4≦DR5≦DS6=DS4+d；DS6≦DR7；DS1=DS4-d≦DR2≦DS4；DS1=DS4-d≦DR3≦DR5。
6. 如請求項2所述之三相軸向磁通切換馬達，其中，該複數線圈中包含一激磁繞組、一第一電樞繞組及一第二電樞繞組；其中， 該激磁繞組以一第一方向繞設該第一導磁柱及該第六導磁柱，且以一第二方向繞設於該第三導磁柱及該第四導磁柱；該第一電樞繞組以一第三方向繞設於該第四導磁柱及該第五導磁柱，且以一第四方向繞設於該第一導磁柱及該第二導磁柱；該第二電樞繞組以一第五方向繞設於該第五導磁柱及該第六導磁柱，且以一第六方向繞設於該第二導磁柱及該第三導磁柱；其中，該第一方向與該第二方向相反，該第三方向與該第四方向相反，且該第五方向與該第六方向相反。

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