專利名稱：開關磁阻電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種開關磁阻電機。
背景技術：
近來，例如汽車、航空航天、軍事、醫(yī)療設備等各個行業(yè)對電機的需求大大地增加。 特別是，由于稀土材料價格的迅速增長，使得使用永磁體的電機成本也出現(xiàn)增長，因而開關磁阻(SR)電機成為感興趣的一種新選擇。SR電機的驅動原理是利用磁阻轉矩使轉子旋轉，該磁阻轉矩根據(jù)磁阻的變化而產生。通常，如圖I所示，根據(jù)現(xiàn)有技術的開關磁阻電機100包括轉子110和定子120。其中，轉子110具有多個轉子凸極111并且定子120具有多個面對轉子凸極111的定子凸極121，而線圈130圍繞定子凸極121纏繞。進一步地，轉子110僅配置有鐵芯而沒有任何類型的勵磁裝置，例如，繞組線圈或者永磁體。因此，當外界電流流過線圈130時，通過由線圈130產生的磁力產生將轉子110朝向線圈130移動的磁阻轉矩,這樣轉子110朝磁路中磁阻最小的方向旋轉。但是，由于磁通路徑穿過定子120和轉子110，可能會引起現(xiàn)有技術中的開關磁阻電機100出現(xiàn)鐵芯損耗的現(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明致力于提供一種開關磁阻電機，該開關磁阻電機具有雙轉子結構，并且通過對應于內轉子和外轉子的定子鐵芯的結構改變減少磁通路徑，從而降低鐵芯損耗并且通過插入磁鐵加倍運行的效率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機，該開關磁阻電機包括外轉子、內轉子和定子鐵芯，其中外轉子包括沿環(huán)形內周面等距離形成的多個外轉子凸極；內轉子容納于外轉子的內部并且包括多個在沿環(huán)形外周面等距離形成的多個內轉子凸極；定子鐵芯形成在外轉子和內轉子之間并包括多個外定子凸極和內定子凸極，每個所述外定子凸極包括主凸極、第一副凸極和第二副凸極，所述主凸極、第一副凸極和第二副凸極對應于所述外轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的外周面順序形成，每個所述內定子凸極包括第一凸極和第二凸極，所述第一凸極和第二凸極對應于所述內轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的內周面順序形成，其中每一個線圈都是圍繞所述主凸極、第一凸極和第二凸極纏繞。
所述外定子凸極的第一副凸極和第二副凸極與所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極可在相互面對的方向上彼此對應地布置。開關磁阻電機還可以包括支撐材料，該支撐材料形成在構成所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極之間以及形成在所述多個內定子凸極之間。支撐材料可以是非磁性材料或者絕緣材料。開關磁阻電機還可以包括冷卻管道，該冷卻管道插入支撐材料并且布置在多個內定子凸極之間。開關磁阻電機還可以包括隔音材料，該隔音材料形成在多個等距離形成的外轉子凸極之間。構成外定子凸極的主凸極在周向方向上可以具有比第一副凸極和第二副凸極更寬的寬度。 開關磁阻電機還可以包括磁體，該磁體插入到將構成所述內定子凸極的所述第一凸極和第二凸極連接在一起的環(huán)形定子鐵芯中。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機，該開關磁阻電機包括外轉子、內轉子和定子鐵芯，其中外轉子包括沿環(huán)形內周面等距離形成的多個外轉子凸極；內轉子容納于外轉子的內部并且包括沿環(huán)形外周面等距離形成的多個內轉子凸極；該定子鐵芯形成在所述外轉子和所述內轉子之間并包括多個外定子凸極和內定子凸極，每個所述外定子凸極包括主凸極、第一副凸極和第二副凸極，所述主凸極、第一副凸極和第二副凸極對應于所述外轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的外周面順序形成，每個所述內定子凸極包括第一凸極和第二凸極，所述第一凸極和第二凸極對應于所述內轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的內周面順序形成，其中每一個線圈圍繞所述第一副凸極和第二副凸極以及所述第一凸極和第二凸極纏繞。所述外定子凸極的第一副凸極和第二副凸極與所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極可在相互面對的方向上彼此對應地布置。開關磁阻電機還可以包括支撐材料，該支撐材料形成在構成所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極之間以及形成在所述多個內定子凸極之間。 支撐材料可以是非磁性材料或者絕緣材料。開關磁阻電機還可以包括冷卻管道，該冷卻管道插入支撐材料并且布置在多個內定子凸極之間。開關磁阻電機還可以包括隔音材料，該隔音材料形成在多個等距離形成的外轉子凸極之間。構成外定子凸極的主凸極在周向方向上可以具有比第一副凸極和第二副凸極更寬的寬度。開關磁阻電機還可以包括磁體，該磁體插入到將構成所述內定子凸極的所述第一凸極和第二凸極連接在一起的環(huán)形定子鐵芯中。


圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術的開關磁阻電機的橫截面示意圖；圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機的橫截面示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機的橫截面示意圖，其中線圈繞組的位置改變；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機在運行時的磁通路徑的橫截面示意圖；圖5是顯示根據(jù)開關磁阻電機在圖4所示的運行之后運行的磁通路徑的橫截面示意圖；圖6是包括隔音材料的圖2所示的開關磁阻電機的改進示例的橫截面示意圖；圖7A和圖7B根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的具有磁鐵的開關磁阻電機的橫截面示意圖；圖8是顯示根據(jù)圖7所示的開關磁阻電機運行的磁通路徑的橫截面示意圖；
圖9是顯示根據(jù)開關磁阻電機在圖8所示的運行之后運行的磁通路徑的橫截面示意圖；圖10是圖示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機使用磁體時的相位差和轉矩特征的曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點將通過下面結合附圖的描述而更為清楚。在本說明書和權利要求書中使用的措辭和術語并不限于其典型意義或者字典定義，而應基于一定的規(guī)則解釋為具有與本發(fā)明的技術領域相關的意義或者概念，該規(guī)則基于發(fā)明者可以合理地確定所述術語的概念，以最合理的描述他/她用來實施本發(fā)明的最佳方式。本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將通過下面結合附圖的詳細描述而得以更清楚地理解。在說明書中，全部附圖的部件添加了附圖標記，應該注意的是，即使部件出現(xiàn)在不同的附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。此外，措詞“第一”、“第二”、“一表面”和“另一表面”等可以用來區(qū)分各種部件，但是該部件不受限于所述措詞。在對本發(fā)明進行描述時，為避免使本發(fā)明的主旨不清楚，相關的已知功能或者結構的詳細描述將省略。以下，將參考附圖來詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機的橫截面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機的橫截面示意圖，其中線圈33的繞組改變了位置；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機運行時的磁通路徑的橫截面示意圖；圖5示出了根據(jù)圖4運行之后的開關磁阻電機運行的磁通路徑的橫截面示意圖。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機包括外轉子20、內轉子10和定子鐵芯30，其中外轉子20包括多個沿環(huán)形內周面等距離形成的外轉子凸極21，內轉子10容納于外轉子20的內部并且包括沿外轉子20的環(huán)形外周面等距離形成的多個內轉子凸極11，定子鐵芯30形成為與外轉子20和內轉子10之間的每一個外轉子20和內轉子10都面對并且包括多個外定子凸極31和內定子凸極32，其中外定子凸極31的每一個包括對應于外轉子凸極21的主凸極31a、第一副凸極31b和第二副凸極31c，并且該主凸極31a、第一副凸極31b和第二副凸極31c相繼地沿著外定子凸極31的外周面形成，內定子凸極32的每一個包括對應于內轉子凸極11的第一凸極32a和第二凸極32b，并且第一凸極32a和第二凸極32b相繼地沿著外定子凸極31的內周面形成，其中每一個線圈33圍繞主凸極31a、第一凸極32a和第二凸極32b纏繞。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機具有雙轉子結構，其包括外轉子20、內轉子10和定子鐵芯20，其中外轉子20是外部的轉子，內轉子10是內部的轉子，定子鐵芯形成在外轉子20和內轉子10之間。定子鐵芯30具有與內轉子10和外轉子20的形狀相對應的形狀，并且通常是環(huán)形形狀。環(huán)形定子鐵芯30的外周面和內周面的每一個具有多個外定子凸極31和內定子凸極32，多個外定子凸極31和內定子凸極32的每一個與外轉子20的凸極以及內轉子10的凸極相對應。如圖2A和2B所示，外轉子20包括多個沿內周面等距離形成的外轉子凸極21。外轉子20，其是在外側形成的外轉子并且轉動，包括等距離向內形成的外轉子凸極21從而對應于將在下面描述的形成在定子鐵芯30上的外定子凸極31。在此結構中，外轉子凸極21形成為面對外定子凸極31。然而電流是按照A相、B相和C相的順序供應給繞組線圈33以 電激勵A相繞組部分31A、B相繞組部分3IB和C相繞組部分31C，從而外轉子20轉動。內轉子10容納于外轉子20的內部并且設置為可轉動。內轉子10包括沿外周面突出的多個內轉子凸極11。內轉子10，其是在內側形成的內轉子，包括等距離形成的內轉子凸極11從而對應于將在下面描述的定子鐵芯30上的內定子凸極32。在此結構中，內轉子凸極11形成為面對內定子凸極32。然而電流是按照A相、B相和C相的順序供應給繞組線圈33以電激勵A相繞組部分32A、B相繞組部分32B和C相繞組部分32C，從而內轉子10轉動。定子鐵芯30形成在外轉子20和內轉子10之間。考慮到外轉子20和內轉子10具有圓形的外形的情形，定子鐵芯30也應該具有環(huán)形的形狀從而對應于外轉子20和內轉子10的圓形外形。然而，對于本領域技術人員來說，很明顯地可以采用合適的設計變化從而使得定子鐵芯30具有對應于內轉子10和外轉子20的形狀。定子鐵芯30具有外定子凸極31和內定子凸極32，外定子凸極31和內定子凸極32的每一個分別對應于形成在外轉子20和內轉子10上的外轉子凸極21和內轉子凸極11的每一個。多個外定子凸極31等距離地形成從而在定子鐵芯30的外周面上向外突出并且形成為與外轉子凸極21對應，其中外轉子凸極21形成為從外轉子20的內周面突出。配置有主凸極31a，第一副凸極31b和第二副凸極31c的外定子凸極31包括在一個方向上順序形成的主凸極31a、第一副凸極31b和第二副凸極31c (根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，外定子凸極單元是基于圖2所示的情形生成，即主凸極、第一副凸極和第二副凸極沿著逆時針方向順序形成)。主凸極31a在圓周方向具有比第一副凸極31b和第二副凸極31c更寬的寬度，從而二等分通過向繞線線圈33施加電流而產生的磁通量并且使其流動。例如，主凸極31a具有兩倍于第一副凸極31b和第二副凸極31c的寬度。多個如上所述形成的外定子凸極31可按順序排列在定子鐵芯30上。如圖I所示，外定子凸極31的單元結構具有英語字母“E”的形狀。線圈33可以只圍繞主凸極31a纏繞或者只圍繞第一副凸極31b和第二副凸極31c而不圍繞主凸極31a纏繞。多個內定子凸極32等距離地形成從而在定子鐵芯30的內周面上向內突出并且形成為與內轉子凸極11對應，其中內轉子凸極11形成為從內轉子10的外周面向外突出。配置有第一凸極32a和第二凸極32b的內定子凸極32通常與定子鐵芯30共同形成pi U )形形狀，其中第一凸極32a和第二凸極32b連接于定子鐵芯30。第一凸極32a和第二凸極32b形成為彼此間隔分開并且在定子鐵芯30上相互平行以減少磁通路徑，以下將述及，從而能夠減少鐵芯損耗。如圖2A和2B所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，形成在環(huán)形定子鐵芯30上的外定子凸極31和內定子凸極32形成在彼此相互面對的方向。特別地，外定子凸極31的第一副凸極31b和第二副凸極31c和內定子凸極32的第一凸極32a和第二凸極32b可以形成在同一條線上，但是形成在彼此相對的反方向上。由于是這種結構，以下將述及的磁鐵60在插入的結構中，磁鐵60能夠有效地布置在磁通路徑中，磁通路徑由為了轉動外轉子20而施加的電流形成以及由為了轉動內轉子10而施加的電流形成。通過這樣的布置，磁鐵60形成在磁通路徑中，從而可以防止磁力的損失并且同時利用全部的磁鐵60。如圖2A所示，支撐材料40可填充在構成內定子凸極32的第一凸極32a和第二凸極32b之間以及在多個內定子凸極32之間。支撐材料40可以是非磁性材料或者絕緣材料并且形成在多個內定子凸極32之間，從而可以改善定子的強度。另外，還可以降低電機驅 動期間的振動和噪音。另外，如圖2B所示，支撐材料40a還可以形成在外定子凸極31之間。如圖2A所示，冷卻管道41還能夠以插入到支撐材料40中的方式形成，從而發(fā)散由于電機的高速運行產生的高熱量。冷卻管道41可以形成在內定子凸極32單元之間并且作為水可以在其中流動的水冷管道使用。另外，對于本領域技術人員來說，顯而易見的可以進行設計改變從而將用于冷卻高溫的各種材料用作形成冷卻管道41的內部部分的材料。另外，如圖2B所示，冷卻管道41還可以形成在支撐材料40a之間，該支撐材料40a形成在外定子凸極31之間。圖4和圖5圖示的是，當電流施加到根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機時而形成的磁通量流動路徑。如圖4所示，為了轉動外轉子20，A相繞組部分31A，其是第一相并包括纏繞在定子鐵芯30的外定子凸極31的主凸極31a上的線圈33，通過施加電流對該A相繞組部分31A進行激勵，從而產生磁通并在主凸極31a中二等分磁通。然后，二等分的磁通通過外轉子20的凸極在其臨近的兩側的外定子凸極31的副凸極中流過，即分別流過B相繞組部分31B的第一副凸極31b和A相繞組部分31A的第二副凸極31c。這里，外定子凸極31單元是基于這樣的情況，即其中每一相的線圈圍繞每一相的繞組部分的主凸極31a纏繞，第一副凸極31b和第二副凸極31c沿著逆時針方向順序形成，如圖4的截面圖所示。類似地，A’相繞組部分31A’，其是第一相，形成在A相繞組部分31A的相對側，并包括纏繞在外定子凸極31的主凸極31a的線圈33，通過施加電流對其進行激勵，從而產生磁通，在A’相繞組部分31A的主凸極31a中二等分磁通。然后，二等分的磁通通過外轉子凸極21在其臨近的兩側的外定子凸極31的副凸極中流過，即分別流過B’相繞組部分31B’的第一副凸極31b和A’相繞組部分31A’的第二副凸極31c。同時，為了轉動內轉子10，當包括在其周圍纏繞的線圈33的定子鐵芯30的內定子凸極32被施加電流激勵，從而產生磁通時，磁通從A相繞組部分32A的第二凸極32b流向面向該第二凸極32b的遠端的內轉子凸極11，其中A相繞組部分32A是包括在其上纏繞線圈33的內定子凸極32。然后，磁通順序通過與內轉子凸極11相鄰的另一內轉子凸極11以及面向該另一個內轉子凸極11并包括在其上纏繞線圈的第一凸極32a，并且之后流入將第一凸極32a和第二凸極32b相互連接的的環(huán)形定子鐵芯30，從而使得相對于現(xiàn)有技術中的情況，實現(xiàn)A相繞組32A的更短的磁通路徑。類似地，當向形成在A相繞組部分32A的對面的A’相繞組部分32A’施加電流時，磁通從包括纏繞在其上的線圈33的A’相繞組部分32A’的第一凸極32a流到面對該第一凸極32a的內轉子凸極11。然后，磁通順序通過與所述內轉子凸極11相鄰的另一內轉子凸極11以及面向該另一個內轉子凸極11且包括在其上纏繞的線圈的第二凸極32b，并且之后流入將第一凸極32a和第二凸極32b相互連接的環(huán)形定子鐵芯30，從而使得相對于現(xiàn)有技術中的情況，實現(xiàn)A’相繞組部分32A’的更短的磁通路徑。圖5示出了圖4之后的B相繞組部分31B施加電流激勵之后的磁通的流動，其中B相繞組部分31B是臨近的外定子凸極31。由于其技術原理與圖4的相同，將省略其詳細描述。當通過此原理施加電流的時候，可以改變磁阻，從而驅動磁阻電機。 圖6給出了在外轉子20上等距離形成的外轉子凸極21之間形成的隔音材料50的視圖。隔音材料50形成在外轉子20的外轉子凸極21之間，從而可以在電機運行的期間降低振動和噪音。隔音材料50可以是通常的絕緣材料。然而，隔音材料并不限于此，其可以是任何的非導電材料只要能夠布置在外轉子凸極21之間。圖7A和圖7B示出了磁鐵60插入根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機的定子鐵芯30的結構，此結構在施加電流的情況下可以達到加倍的效果。如圖7A和7B所示和前面的描述，支撐材料40和40a可形成在定子鐵芯的內定子凸極32之間或者外定子凸極31之間，并且每一個冷卻管道41和41a可形成在每一個支撐材料40和40a中。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機包括外轉子20、內轉子10和定子鐵芯30，其中外轉子20包括沿環(huán)形內周面等距離形成的多個外轉子凸極21，內轉子10容納于外轉子20的內部并且包括沿環(huán)形外周面等距離形成的多個內轉子凸極11，定子鐵芯30形成為與外轉子20和內轉子10之間的每一個外轉子20和內轉子10都面對并且包括多個外定子凸極31和內定子凸極32，其中外定子凸極31的每一個包括對應于外轉子凸極21的主凸極31a，第一副凸極31b和第二副凸極31c并且從而沿著其外周面順序形成，內定子凸極32的每一個包括對應于內轉子凸極11的第一凸極32a和第二凸極32b并且從而沿著其內周面順序形成，其中每一個線圈33圍繞第一副凸極31a和第二副凸極31b以及第一凸極32a和第二凸極32b纏繞。然而，與前面描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的開關磁阻電機相重復的配置部分的描述將省略。這里，作為磁鐵60，可以是鐵氧體永磁體、稀土永磁體或者Alico永磁體。特別地，若是稀土永磁體則是SmCo磁體和NdFeB磁體。SmCo磁體的優(yōu)點是其具有高的剩余磁感應強度、高的矯頑力(coercive force)、高的能量產生和溫度系數(shù)諸如去磁曲線,而NdFeB磁體的優(yōu)點是其剩余磁感應強度和矯頑力比SmCo的要高。特別地，如圖10所示，可以看到根據(jù)磁鐵60插入的情況下的相位角度的轉矩特性(曲線B和C)相比于根據(jù)磁鐵60未插入的情況下的相位角度的轉矩特性(曲線A)有很大的改善。更具體地，在Y軸上的轉矩特性的正值和負值表明根據(jù)在向前方向和相反方向(即每一個轉子的轉動方向)上的模擬結果的轉矩值。根據(jù)磁鐵60的類型，在NdFeB即稀土永磁體的情況下，曲線C示出了根據(jù)相位角度的轉矩值，并且在鐵氧體永磁體的情況下，曲線B示出了根據(jù)相位角度的轉矩值。從圖10的曲線可以看出在插入磁鐵60的曲線B和C中根據(jù)相位角度的轉矩特性相比于沒有插入磁鐵60的曲線A得到很大的改善。磁鐵60插入連接在第一凸極32a和第二凸極32b之間的環(huán)形定子鐵芯30中，其中第一凸極32a和第二凸極32b構成內定子凸極32。磁鐵60形成在第一凸極32a和第二凸極32b之間，從而當磁通流入連接在如上所述的第一凸極32a和第二凸極32b之間的定子鐵芯30時，由于磁鐵60的插入使得磁通產生的磁力相對增加。類似地，同樣的磁鐵60插入二等分的磁通路徑中和主凸極31a中并且流過外定子凸極31，從而可以得到相同的效果。更具體地，結合如圖8和9所示具有雙轉子結構并包括插入其中的磁鐵60的開關磁阻電機在施加電流激勵情況下的磁通的流動，將給出詳細的描述。 如圖8所示，為了轉動外轉子20，當包括在定子鐵芯30的外定子凸極31周圍纏繞的線圈33的A相繞組部分31A，即第一相，被施加電流激勵從而產生磁通時，磁通在主凸極31a中被二等分。然后，二等分的磁通通過外轉子20的凸極在其臨近的兩側的外定子凸極31的副凸極中流過，即分別流過B相繞組部分31B的第一副凸極31b和A相繞組部分31A的第二副凸極31c。然后，磁通流入連接到A相繞組部分31A的定子鐵芯30的連接部分中。當磁通從B相繞組部分31B的第一副凸極31b流入到與其相連的環(huán)形定子鐵芯30的時候，因為磁體60插入到磁通的路徑中而使磁力增加。類似地，磁體60布置在磁通的路徑上，此磁通路徑是從A相繞組部分31A的第二副凸極31c流到與其連接的定子鐵芯30，從而可以得到增加的磁力。類似地，當形成在A相繞組部分32A的對面并包括纏繞在外定子凸極31的主凸極31a上的線圈33的A’相繞組部分32A’，即第一相，施加有電流激勵時，產生的磁通在主凸極31a中被二等分。然后，二等分的磁通通過外轉子凸極21在其臨近的兩側的外定子凸極31的副凸極中流過，即分別流過B’相繞組部分31B’的第一副凸極31b和A’相繞組部分31A’的第二副凸極31c。此時，每一個磁體60插入布置在磁通的路徑上，從而可以獲得增大的磁力。同時，為了轉動內轉子10，當轉子鐵芯30的內定子凸極32被施加到其上的電流激勵時，從而產生磁通，磁通從A相繞組部分32A的第二凸極32b，即包括在其周圍纏繞的線圈33的內定子凸極32，流到面向第二凸極32b的內轉子凸極11。然后，磁通順序通過與所述內轉子凸極11相鄰的另一內轉子凸極11以及面向所述另一個內轉子凸極11的第一凸極32a，該第一凸極32a包括在其上纏繞的線圈，并且之后流入連接第一凸極32a和第二凸極32b的環(huán)形定子鐵芯30中，從而使得相對于現(xiàn)有技術中的情況，實現(xiàn)更短的磁通路徑。在此情況下，磁通在將第一凸極32a和第二凸極32b相互連接的的環(huán)形定子鐵芯30中流動并且磁鐵60布置在磁通路徑上，從而在施加相同的電流的時候可以得到相對較大的磁力。類似地，磁通從形成在A相繞組部分32A的相對側的內定子凸極32的A’相繞組部分32A’的第一凸極32a (該第一凸極32a包括纏繞在其上的線圈33)流到面對該第一凸極32a的內轉子凸極11。然后，磁通順序通過與內轉子凸極11相鄰的另一內轉子凸極11以及面向該另一個內轉子凸極11的第二凸極32b，該第二凸極32b包括在其上纏繞的線圈，并且之后流過布置在連接第一凸極32a和第二凸極32b的環(huán)形定子鐵芯30中的磁鐵60，從而使得相對于現(xiàn)有技術中的情況，在施加相同的電流時，可以實現(xiàn)更短的磁通路徑和獲得相對更大的磁力。圖9示出了圖8之后的B相繞組部分31B，即內定子凸極32施加電流激勵之后的磁通的流動情況，類似于B相繞組部分31B，即臨近的外定子凸極31施加電流激勵之后的磁通的流動的情況。由于其技術原理與圖8的相同，將省略對其的詳細描述。當通過此原理施加電流的時候，可以改變磁阻，從而驅動開關磁阻電機。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式的具有雙轉子結構的開關磁阻電機包括6個外定子凸極31和6個內定子凸極32，如圖2-圖9所示，外定子凸極31沿著環(huán)形定子鐵芯的周向方向向外突出并且等距離形成，內定子凸極32沿著環(huán)形定子鐵芯的周向向內突出。這里，線圈33纏繞外定子凸極31的主凸極31a和內定子凸極32的第一凸極32a和第二凸極32b以形成三相繞組。在外定子凸極31的情況中，線圈33還只圍繞第一副凸極31b和第二副凸極31c而不圍繞主凸極31a纏繞。等距離形成10個外轉子凸極21從而對應于外定子凸極31，并且等距離形成10個外轉子凸極11從而對應于內定子凸極32。這里，外定子凸 極31單元是基于這樣的情況的，其中主凸極31a、第一副凸極31b和第二副凸極31c沿著圖2的橫截面的逆時針方向順序形成。另外，內定子凸極32的數(shù)量是基于由第一凸極32a和第二凸極32b構成的單個內定子凸極32的個數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對應于形成在具有雙轉子結構、包括內轉子和外轉子的開關磁阻電機的內轉子和外轉子上的每一個凸極的環(huán)形定子鐵芯的凸極結構可以改變從而減少磁通路徑，這樣可以防止磁力損失，從而可以有效地驅動電機。另外，通過對應于形成在內轉子上的凸極的定子鐵芯的piU)形形狀的內轉子凸極結構，可以降低磁通路徑，從而可以降低鐵芯損耗。進一步地，通過對應于形成在外轉子上的凸極的定子鐵芯的E形形狀的外定子凸極結構，可以降低磁通路徑，從而可以降低磁力的損失。另外，外定子凸極形成為這樣的結構，其包括主凸極和副凸極，并且在周向方向主凸極具有比副凸極寬的寬度。因此，在主凸極中將磁通二等分從而通過臨近主凸極的每一個副凸極形成短的磁通路徑，以防止磁力損失，從而可以降低磁力的損失。進一步地，非磁性材料的支撐材料形成于在內轉子上形成的內轉子凸極之間，從而可以改善電機結構的強度并且降低電機驅動期間的噪音和振動。另外，隔音材料形成在外轉子的凸極之間，從而可以防止電機驅動期間的噪音。進一步地，線圈纏繞于各個外轉子鐵芯的主凸極或者副凸極，從而可以根據(jù)需要改變線圈的繞向(turn)結構。另外，各個磁鐵形成在定子鐵芯上并分布于這樣的點上，S卩外定子鐵芯的磁通路徑通過該點并且內定子鐵芯的磁通路徑通過該點，這樣在具有雙轉子結構的開關磁阻電機驅動期間，所有的磁鐵都形成轉矩部件，從而可以有效地利用磁鐵。雖然出于解釋的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但該優(yōu)選實施方式用于具體說明本發(fā)明，因而根據(jù)本發(fā)明的開關磁阻電機并不限于此，在不脫離附屬權利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神情況下，本領域技術人員可以做出各種修改、增加和替代。因此，這些修改、增加和替換也應該理解為落入本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種開關磁阻電機，該開關磁阻電機包括 外轉子，該外轉子包括沿該外轉子的環(huán)形內周面等距離形成的多個外轉子凸極； 內轉子，該內轉子容納于所述外轉子的內部并包括沿該內轉子的環(huán)形外周面等距離形成的多個內轉子凸極； 定子鐵芯，該定子鐵芯形成在所述外轉子和所述內轉子之間并包括多個外定子凸極和多個內定子凸極，每個所述外定子凸極包括主凸極、第一副凸極和第二副凸極，所述主凸極、第一副凸極和第二副凸極對應于所述外轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的外周面順序形成，每個所述內定子凸極包括第一凸極和第二凸極，所述第一凸極和第二凸極對應于所述內轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的內周面順序形成， 其中每一個線圈都是圍繞所述主凸極、第一凸極和第二凸極纏繞。
2.根據(jù)權利要求I所述的開關磁阻電機，其中，所述外定子凸極的第一副凸極和第二副凸極與所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極在相互面對的方向上彼此對應地布置。
3.根據(jù)權利要求I所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括支撐材料，該支撐材料形成在構成所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極之間以及形成在所述多個內定子凸極之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的開關磁阻電機，其中，所述支撐材料為非磁性材料或者絕緣材料。
5.根據(jù)權利要求3所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括冷卻管道，該冷卻管道插入所述支撐材料中并布置在所述多個內定子凸極之間。
6.根據(jù)權利要求I所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括隔音材料，該隔音材料形成在所述多個等距離形成的外轉子凸極之間。
7.根據(jù)權利要求I所述的開關磁阻電機，其中，構成所述外定子凸極的所述主凸極在周向方向上具有比所述第一副凸極和第二副凸極更寬的寬度。
8.根據(jù)權利要求2所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括磁體，該磁體插入到將構成所述內定子凸極的所述第一凸極和第二凸極彼此連接在一起的環(huán)形定子鐵芯中。
9.一種開關磁阻電機，該開關磁阻電機包括 外轉子，該外轉子包括沿該外轉子的環(huán)形內周面等距離形成的多個外轉子凸極； 內轉子，該內轉子容納于所述外轉子的內部并包括沿該內轉子的環(huán)形外周面等距離形成的多個內轉子凸極； 定子鐵芯，該定子鐵芯形成在所述外轉子和所述內轉子之間并包括多個外定子凸極和多個內定子凸極，每個所述外定子凸極包括主凸極、第一副凸極和第二副凸極，所述主凸極、第一副凸極和第二副凸極對應于所述外轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的外周面順序形成，每個所述內定子凸極包括第一凸極和第二凸極，所述第一凸極和第二凸極對應于所述內轉子凸極并且沿所述定子鐵芯的內周面順序形成， 其中每一個線圈都是圍繞所述第一副凸極和第二副凸極以及所述第一凸極和第二凸極纏繞。
10.根據(jù)權利要求9所述的開關磁阻電機，其中所述外定子凸極的第一副凸極和第二副凸極與所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極在相互面對的方向上彼此對應地布置。
11.根據(jù)權利要求9所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括支撐材料，該支撐材料形成在構成所述內定子凸極的第一凸極和第二凸極之間以及形成在所述多個內定子凸極之間。
12.根據(jù)權利要求11所述的開關磁阻電機，其中，所述支撐材料為非磁性材料或者絕緣材料。
13.根據(jù)權利要求11所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括冷卻管道，該冷卻管道插入所述支撐材料中并布置在所述多個內定子凸極之間。
14.根據(jù)權利要求9所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括隔音材料，該隔音材料形成在所述多個等距離形成的外轉子凸極之間。
15.根據(jù)權利要求9所述的開關磁阻電機，其中，構成所述外定子凸極的所述主凸極在周向方向上具有比所述第一副凸極和第二副凸極更寬的寬度。
16.根據(jù)權利要求10所述的開關磁阻電機，其中，該開關磁阻電機還包括磁體，該磁體插入到將構成所述內定子凸極的所述第一凸極和第二凸極彼此連接在一起的環(huán)形定子鐵芯中。
全文摘要
本發(fā)明在此公開了一種具有雙轉子結構的開關磁阻電機。通過順序布置主凸極、第一副凸極和第二副凸極，對應于外轉子凸極的外定子凸極形成為E形形狀，并且通過順序布置第一凸極和第二凸極，對應于內轉子凸極的內定子凸極形成為具有pi(π)形形狀，這樣可以減少磁通路徑，從而可以防止磁力損失。
文檔編號H02K9/197GK102969850SQ20111040991
公開日2013年3月13日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權日2011年9月1日
發(fā)明者金昶成, 李根洪, 崔昌煥, 裵漢京, 申洪澈 申請人:三星電機株式會社