專利名稱：開關(guān)磁阻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)。
背景技術(shù)：
一般的開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)為其中的定子和轉(zhuǎn)子均具有凸極式磁結(jié)構(gòu)的電機(jī)，定子具有圍繞定子纏繞的集中型線圈，并且轉(zhuǎn)子僅由鐵芯構(gòu)成而不采用任何勵(lì)磁裝置(例如繞組、永磁體或類似物)，從而具有優(yōu)秀的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。速度可變的開關(guān)磁阻電機(jī)借助采用功率半導(dǎo)體器件的轉(zhuǎn)換器和感測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器可以穩(wěn)定地產(chǎn)生連續(xù)的轉(zhuǎn)矩，并且容易控制以適合于每個(gè)應(yīng)用所需的性能。就各種交流(AC)電機(jī)(例如感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)或類似電機(jī))和無(wú)刷直流(DC)電機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)在一個(gè)電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，隨著時(shí)間的推移，需要明顯地改善其性能時(shí)，該電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)需要作為新的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。否則，除了更換高成本材料，如鋼鐵、永磁體或類似材料這種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)改變之外沒(méi)有其他辦法，而這并不是有效的設(shè)計(jì)。這種現(xiàn)象也出現(xiàn)于開關(guān)磁阻電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)，該開關(guān)磁阻電機(jī)具有能夠靈活應(yīng)對(duì)顯著改善其性能的需求的新結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，提供了一種開關(guān)磁阻電機(jī)，該開關(guān)磁阻電機(jī)包括凸極式定子，該凸極式定子包括多個(gè)齒和安裝在所述多個(gè)齒之間的磁體，所述齒具有圍繞所述齒纏繞的線圈；以及凸極式轉(zhuǎn)子，該凸極式轉(zhuǎn)子插在所述定子的中心部分中并且旋轉(zhuǎn)，其中所述磁體安裝在纏繞有所述線圈的所述齒之間。所述定子可以包括狹縫部，該狹縫部形成在其間安裝有所述磁體的所述齒的中心部分并具有空間，所述磁體可以布置成與形成在所述定子上的狹縫部間隔開。所述定子的容納所述磁體的部分和所述狹縫部可以沿所述轉(zhuǎn)子的徑向布置。所述磁體可以是鐵氧體磁體。


圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的剖視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)中的電流方向的剖視圖；圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的局部放大圖；以及
圖5和圖6是顯示SRM轉(zhuǎn)矩根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的角度而產(chǎn)生的變化的圖表。
具體實(shí)施例方式通過(guò)參考附圖對(duì)實(shí)施方式的以下描述，本發(fā)明的各種目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語(yǔ)和詞語(yǔ)不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于典型含義或詞典中的定義，而應(yīng)當(dāng)基于規(guī)則被解釋為與本發(fā)明的技術(shù)范圍相關(guān)的含義和概念，根據(jù)所述規(guī)則，發(fā)明人能夠合適地定義術(shù)語(yǔ)的概念來(lái)最恰當(dāng)?shù)孛枋鏊蛩赖膶?shí)施本發(fā)明的最佳方法。通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚地得到理解。在說(shuō)明書中在所有附圖中給部件添加附圖標(biāo)記，需要注意的是，即使該部件·顯示在不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記也表示相同的部件。此外，當(dāng)可以確定與本發(fā)明相關(guān)的已知技術(shù)的詳細(xì)描述會(huì)使本發(fā)明的主旨模糊時(shí)，將省略該具體的描述。以下，結(jié)合附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的剖視圖。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)中的電流方向的剖視圖。圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的局部放大圖。圖5和圖6是顯示SRM轉(zhuǎn)矩根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的角度而產(chǎn)生的變化的圖表。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100包括定子110和轉(zhuǎn)子120，所述定子110設(shè)置在所述開關(guān)磁阻電機(jī)100的邊緣，所述轉(zhuǎn)子120設(shè)置在定子110的
中心并圍繞軸旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100是其中的定子110和轉(zhuǎn)子120都具有凸極式磁結(jié)構(gòu)的電機(jī)，所述定子110具有圍繞所述定子纏繞的集中型線圈，并且所述轉(zhuǎn)子120僅由鐵芯構(gòu)成而不采用任何勵(lì)磁裝置(例如繞組、永磁體或類似物)，從而具有優(yōu)秀的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。特別地，速度可變的開關(guān)磁阻電機(jī)100借助采用功率半導(dǎo)體器件的轉(zhuǎn)換器和感測(cè)轉(zhuǎn)子位置的傳感器能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生連續(xù)的轉(zhuǎn)矩，并且容易控制以適用于每個(gè)應(yīng)用所需的性倉(cāng)泛。近期，就各種交流(AC)電機(jī)(如感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)或類似電機(jī))和無(wú)刷直流(DC)電機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)在一個(gè)電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，隨著時(shí)間的推移，需要明顯地改善其性能時(shí)，該電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)需要作為新的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。否則，除了更換高成本材料，如鋼鐵、永磁體或類似材料這種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)變化之外沒(méi)有其他辦法，而這并不是有效的設(shè)計(jì)。這種現(xiàn)象也出現(xiàn)于開關(guān)磁阻電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100為設(shè)計(jì)成能夠靈活應(yīng)對(duì)一種電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后隨著時(shí)間的推移需要顯著改變其性能的情況的電機(jī)。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的特征是，磁體112插入在區(qū)段A之間，每個(gè)區(qū)段A包括至少一個(gè)能使區(qū)段A之間彼此電磁分離的齒111，從而磁體112的尺寸可以最大化。當(dāng)磁體112插入在定子鐵芯113的共同磁極中時(shí)，考慮到磁路方面定子鐵芯113具有分隔結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，定子鐵芯113已經(jīng)由于磁體112的插入部分而被分隔開。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，磁體112插入在定子鐵芯113中，從而能夠增加輸出密度。為了使電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大化或者提高轉(zhuǎn)矩密度，需要使磁體112的尺寸最大化。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，磁體112插入在區(qū)段A之間，從而能夠使磁體112的尺寸最大化。
此外，磁體112插入在區(qū)段A之間，從而能夠使定子鐵芯的兩側(cè)通過(guò)磁體112而彼此分隔。即使定子鐵芯的兩側(cè)彼此相連，它們也處于磁飽和的狀態(tài)，因此不會(huì)對(duì)有助于轉(zhuǎn)矩的磁通量產(chǎn)生影響。定子110是凸極式定子，所述定子的多個(gè)齒111具有斷續(xù)地圍繞所述齒纏繞的線圈 114。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100中的電流方向的剖視圖。電流從磁體112的N極流向磁體112的S極(即沿B方向)。圖2中的部件與圖I中的部件相同。因此，省略對(duì)這些部件的描述。圖3是將根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的磁體112組裝到定子鐵芯113之后的形狀的放大視圖，圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的磁體112安裝在定子鐵芯113中的形狀的視圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的每一個(gè)磁體112均安裝在齒111之間，所述齒111具有圍繞所述齒纏繞的線圈114，并且磁體112和狹縫部115之間可以具有預(yù)定間隔。如果假定磁體112的縱向長(zhǎng)度為T，磁體112和狹縫部115之間的間隔為t，則t的取值范圍可以是大于等于O至小于等于T/2。隨著t的增大，轉(zhuǎn)矩減小。例如，如果假定當(dāng)t = O時(shí)轉(zhuǎn)矩是100%，則當(dāng)t = T/10時(shí)轉(zhuǎn)矩是90 %，當(dāng)t = T/4時(shí)轉(zhuǎn)矩是40 %，當(dāng)t = T/2時(shí)轉(zhuǎn)矩是30 %。考慮到性能方面，當(dāng)t = O時(shí)轉(zhuǎn)矩是最好的，然而，考慮到制造方面，優(yōu)選地t具有小的值。圖5是顯示轉(zhuǎn)矩根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的角度而產(chǎn)生的變化的圖表。曲線P示出了顯示轉(zhuǎn)矩根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的角度而產(chǎn)生的變化的圖表，曲線Q示出了顯示轉(zhuǎn)矩根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)的角度而產(chǎn)生的變化的圖表。圖6顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩和根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩Q是O. 82Nm。另一方面，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩P是I. OONm。如圖5和圖6所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100的平均轉(zhuǎn)矩比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)磁阻電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩高出20%或者更多。上述的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100具有能夠增加磁體112體積的結(jié)構(gòu)，以使因磁體112而產(chǎn)生的磁通量最大化。此外，由于磁體112的體積增加，因此可以使用鐵氧體磁體而不用釹(Nd)磁體，從而能夠降低材料成本。
具有上述結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100包括不具有繞組的凸極式轉(zhuǎn)子120和纏繞有集中型線圈的凸極式定子110，并且所述開關(guān)磁阻電機(jī)100具有自由電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)中磁體112可以插入定子110中或者也可以不插入其中，并且定子鐵芯113在磁體112插入定子110中時(shí)被分隔開。此外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100具有能夠自由改變所插入的磁體112的尺寸、等級(jí)、位置、數(shù)量等的結(jié)構(gòu)，以適合于所需的性能。更進(jìn)一步地，無(wú)論什么狀態(tài)只要加入磁體112總是可以實(shí)現(xiàn)兩相或者更多相，從而能夠容易地促進(jìn)諸如轉(zhuǎn)矩密度、效率等性能的提高。
另外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的開關(guān)磁阻電機(jī)100具有自由結(jié)構(gòu)，其中用于永磁體的狹槽的沖頭可以從沖模抽出，定子鐵銷可以根據(jù)需要制造，從而能夠降低成本。插入磁體112，從而使得無(wú)論什么狀態(tài)總是能夠防止定子110中磁通量的交替，從而能夠減少磁心損耗。盡管為了示例目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，這些實(shí)施方式用于具體解釋本發(fā)明，然而根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)磁阻電機(jī)并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離附帶的權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，各種修改、增加和替換都是可能的。因此，任何和所有的修改、變更或等同的配置應(yīng)該被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且本發(fā)明的詳細(xì)范圍將在附帶的權(quán)利要求書中公開。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)磁阻電機(jī)，該開關(guān)磁阻電機(jī)包括 凸極式定子，該凸極式定子包括多個(gè)齒和安裝在所述多個(gè)齒之間的磁體，所述齒具有圍繞所述齒纏繞的線圈； 凸極式轉(zhuǎn)子，該凸極式轉(zhuǎn)子插在所述定子的中心部分中并且旋轉(zhuǎn)， 其中，所述磁體安裝在纏繞有所述線圈的所述齒之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，所述定子包括狹縫部，該狹縫部形成在其間安裝有所述磁體的所述齒的中心部分并具有空間，所述磁體布置成與形成在所述定子上的狹縫部間隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，所述定子的容納所述磁體的部分和所述狹縫部沿所述轉(zhuǎn)子的徑向布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，所述磁體是鐵氧體磁體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)磁阻電機(jī)，該開關(guān)磁阻電機(jī)包括凸極式定子，該凸極式定子包括多個(gè)齒和安裝在所述多個(gè)齒之間的磁體，所述齒具有圍繞所述齒纏繞的線圈；以及凸極式轉(zhuǎn)子，該凸極式轉(zhuǎn)子插在所述定子的中心部分中并且旋轉(zhuǎn)，其中所述磁體安裝在纏繞有所述線圈的所述齒之間。
文檔編號(hào)H02K21/16GK102957287SQ20111044688
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者鄭盛太, 裴漢京, 任正圭, 李基榮, 梁海晙, 金世柱 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社