開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)的制造方法
【專利摘要】一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，包括：軸；環(huán)形轉(zhuǎn)子，其包圍在定子外側(cè)，其內(nèi)側(cè)具有第一數(shù)量的轉(zhuǎn)子磁極，這些轉(zhuǎn)子磁極沿圓周均勻分布，該軸所定義的旋轉(zhuǎn)中心線與該環(huán)形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心線重合；定子裝置，具有第二數(shù)量的定子單元，每個(gè)定子單元具有一定子線圈，這些定子單元中分成兩組，以構(gòu)成一第一組定子單元和一第二組定子單元，每個(gè)第一組定子單元的定子單元由兩個(gè)第二組定子單元的定子單元在兩邊包圍；以及控制電路，其包括一正向半波整流裝置和一反向半波整流裝置；第一組定子單元中的定子線圈與該正向半波整流裝置相連，第二組定子單元中的定子線圈與該反向半波整流裝置相連。本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)低，并且易于制造和易于控制。
【專利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁阻電動(dòng)機(jī)是現(xiàn)有習(xí)知的。一般地，磁阻電動(dòng)機(jī)是指轉(zhuǎn)子上沒(méi)有永久磁鐵的一類電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)矩是通過(guò)磁阻產(chǎn)生的，也就是說(shuō)，由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向磁阻最小位置處的趨勢(shì)產(chǎn)生?，F(xiàn)有的一種磁阻電動(dòng)機(jī)通過(guò)一電路進(jìn)行控制。該電路決定轉(zhuǎn)子的位置，一相的線圈是轉(zhuǎn)子的位置的函數(shù)。這類磁阻電動(dòng)機(jī)被稱為開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)。
[0003]圖1A示出了一個(gè)SRM的原理性立體圖。該SRM的圓筒形定子102包括多個(gè)向內(nèi)突伸的磁極104、106。這些磁極由該定子的內(nèi)周向內(nèi)突伸并指向該圓筒形定子的開(kāi)口中心。該定子通過(guò)由繞在該定子的磁極上的線圈112產(chǎn)生的電流變化而生成的一磁場(chǎng)的周期性地磁化。收容在該開(kāi)口中心的一轉(zhuǎn)子107具有向外突伸的電極108、110。一般地，該轉(zhuǎn)子沒(méi)有永久磁鐵。該轉(zhuǎn)子與定子是同軸的。該轉(zhuǎn)子可以用諸如層疊硅鋼之類的軟磁材料制成，并具有多個(gè)突出部108、110用以作為在磁阻過(guò)程中的突出的磁極。該轉(zhuǎn)子與一轉(zhuǎn)軸111相連，該轉(zhuǎn)軸111在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可自由旋轉(zhuǎn)以作為一輸出軸。激勵(lì)該定子能量可使該轉(zhuǎn)子的磁極與該定子的磁極對(duì)齊，從而使磁通路徑的磁阻最小。該轉(zhuǎn)子的位置信息可用以控制各相的激勵(lì)以達(dá)成穩(wěn)定和連續(xù)的轉(zhuǎn)矩。
[0004]圖1B示出了一個(gè)SRM的原理性剖視圖。在每個(gè)定子磁極116上設(shè)有一線圈114。相對(duì)地設(shè)置的兩個(gè)定子磁極116、118可以相互配合構(gòu)成一相。每一相可通過(guò)向線圈114供給電流而激勵(lì)。通常設(shè)有開(kāi)關(guān)裝置來(lái)使線圈114交替地連接一電路，該電路在該相被激勵(lì)時(shí)向該線圈供給電流，該電路并在該相去激勵(lì)時(shí)將該線圈與一電流源切斷，該電路還能在回收保留在該線圈中的能量。
[0005]當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極120與兩個(gè)相鄰的定子磁極118、122等距時(shí)，該轉(zhuǎn)子磁極120處于完全不對(duì)齊位置。對(duì)于轉(zhuǎn)子磁極120而言，這是最大磁阻的位置。在對(duì)齊位置，兩個(gè)以上的轉(zhuǎn)子磁極124、126與兩個(gè)以上的定子磁極128、130完全對(duì)齊，這是最小磁阻的位置。
[0006]在一個(gè)SRM中，磁阻轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生是通過(guò)在一對(duì)轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)被激勵(lì)的定子磁極處于不對(duì)齊的位置時(shí)對(duì)一對(duì)定子磁極進(jìn)行激勵(lì)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩是朝向減少磁阻的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的。如此，最近的轉(zhuǎn)子磁極被從不對(duì)齊的位置拉向與定子磁場(chǎng)對(duì)齊的位置，也就是磁阻減小的位置。激勵(lì)一對(duì)定子磁極，會(huì)在這對(duì)定子磁極上形成北極和南極。由于轉(zhuǎn)子磁極與被激勵(lì)的定子磁極不對(duì)齊，定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間的磁阻不是最小的。該對(duì)轉(zhuǎn)子磁極傾向于移動(dòng)到與被激勵(lì)的定子磁極最小磁阻的位置。最小磁阻的位置發(fā)生于該轉(zhuǎn)子與該被激勵(lì)的定子磁極對(duì)齊。
[0007]為了保持旋轉(zhuǎn)，該定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)必須先于該轉(zhuǎn)子磁極，從而持續(xù)不斷地推動(dòng)該轉(zhuǎn)子。在一個(gè)特定相位角，轉(zhuǎn)子磁極朝向最小磁阻位置旋轉(zhuǎn)并接近該磁阻最小的位置，該定子磁極的去激勵(lì)的相上的電流被去除掉。隨后，或同時(shí)，第二相被激勵(lì)，在第二對(duì)定子磁極上形成北極和南極。如果第二相是在該定子的第二對(duì)磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間的磁阻減小的過(guò)程中進(jìn)行激勵(lì)的，正向的轉(zhuǎn)矩會(huì)被維持，旋轉(zhuǎn)會(huì)繼續(xù)。通過(guò)這種方式的對(duì)定子磁極進(jìn)行激勵(lì)和去激勵(lì)，可以產(chǎn)生持續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。一些SRM類型可運(yùn)行于三相交流供電。最常規(guī)的SRM類型則是開(kāi)關(guān)磁阻型的，因?yàn)殡娮訐Q向在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、速度控制以及平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)方面具有明顯的控制優(yōu)勢(shì)。
[0008]SRM可根據(jù)磁通路徑與電動(dòng)機(jī)的軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系而進(jìn)行分類。如果磁通路徑與軸垂直，也就是磁通路徑是沿圓筒形定子與轉(zhuǎn)子的半徑方向的話，該SRM可視為徑向的。
[0009]與徑向SRM有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不夠平穩(wěn)。在轉(zhuǎn)子位于定子磁極之間的相位角時(shí)，磁阻最大，轉(zhuǎn)矩下降很多，而在轉(zhuǎn)子與定子磁極對(duì)齊的相位角時(shí)，磁阻最小，轉(zhuǎn)矩上升。這種轉(zhuǎn)矩的升降現(xiàn)象就是習(xí)知的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0010]與現(xiàn)有的SRM有關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是，在很多需要的低速應(yīng)用場(chǎng)景中，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是不夠的。
[0011]與徑向SRM有關(guān)的又一個(gè)問(wèn)題是噪音與震動(dòng)。隨著徑向SRM的磁阻的增減，電動(dòng)機(jī)部件中的的磁通相應(yīng)變化，并且轉(zhuǎn)子和定子磁極的變形會(huì)使磁極間的分離空間的減少，進(jìn)而導(dǎo)致定子的橢圓化，聲頻噪聲以及不必要的震動(dòng)。
[0012]轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的問(wèn)題可通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)控制電路來(lái)解決，比如:通過(guò)在激勵(lì)一相的時(shí)候，使電流的性能與該相的激活周期相對(duì)應(yīng)，令磁通的變化率受控以使機(jī)器轉(zhuǎn)矩的改變不那么陡峭。這需要復(fù)雜的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致較高的設(shè)計(jì)、制造以及維護(hù)成本。SRM的一般性的工作原理公開(kāi)于 http: //services, eng, uts.edu.au/sub iects IGZ/eet Switched%20Reluctance%20Motor TGZ 7 3 05.pdf ?通常地,為了減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng),復(fù)雜的仿真是必須的，比如在以下網(wǎng)址所公開(kāi)白勺:http: //www.planet-rt.com/techenical-document/real-time-simulation-and-control-reluctance-motor-drives-high-speed-operatiorio 這會(huì)進(jìn)一步增加控制電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。
[0013]因此，存在著對(duì)于一種低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的易于制造和易于控制的SRM的需要。進(jìn)一步地，存在著對(duì)于在低速時(shí) 有高轉(zhuǎn)矩的SRM的需要，該SRM可通過(guò)普通的三相交流電進(jìn)行供電或者采用簡(jiǎn)單的控制電路進(jìn)行控制。更進(jìn)一步地，存在著對(duì)于具有彈性數(shù)量的定子和轉(zhuǎn)子的SRM的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提出一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)低，并且易于制造和易于控制。
[0015]本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題提出一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，包括:
[0016]一轉(zhuǎn)軸，其定義了一旋轉(zhuǎn)中心線；
[0017]一環(huán)形轉(zhuǎn)子，該環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)具有第一數(shù)量的轉(zhuǎn)子磁極，這些轉(zhuǎn)子磁極沿圓周均勻分布，該軸所定義的旋轉(zhuǎn)中心線與該環(huán)形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心線重合；
[0018]一定子裝置，其與該軸相連，其具有第二數(shù)量的定子單元；這些定子單元沿圓周均勻分布；這些定子單元在垂直于該軸的一個(gè)共同平面內(nèi)對(duì)齊，并且軸向地與該環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)間隔一軸向空氣間隙；每個(gè)定子單元具有在激勵(lì)時(shí)在該軸向空氣間隙中產(chǎn)生一磁通的一定子線圈，在該軸向空氣間隙中的磁通與該軸平行；該第二數(shù)量的定子單元分成兩組，以構(gòu)成一第一組定子單元和一第二組定子單元。每個(gè)第一組定子單元的定子單元由兩個(gè)第二組定子單元的定子單元在兩邊包圍；以及
[0019]一控制電路，其包括一正向半波整流裝置和一反向半波整流裝置；
[0020]其中，第一組定子單元中的定子線圈與該正向半波整流裝置相連，第二組定子單元中的定子線圈與該反向半波整流裝置相連。
[0021]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該環(huán)形轉(zhuǎn)子為一第一環(huán)形轉(zhuǎn)子，該定子裝置為一第一定子裝置，該開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)還包括:
[0022]一第二環(huán)形轉(zhuǎn)子和一第三環(huán)形轉(zhuǎn)子，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)和第三環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)各具有沿圓周均勻分布的第一數(shù)量的轉(zhuǎn)子磁極；以及
[0023]一第二定子裝置和一第三定子裝置，各自與該軸相連，各自與該第一定子裝置結(jié)構(gòu)相同；
[0024]其中，該控制電路還包括兩個(gè)正向半波整流裝置和兩個(gè)反向半波整流裝置；
[0025]其中，每個(gè)定子裝置中的第一組定子單元中的定子線圈與一正向半波整流裝置相連，每個(gè)定子裝置中的第二組定子單元中的定子線圈與一反向半波整流裝置相連；并且
[0026]其中，兩個(gè)相鄰的定子單元定義出一定子扇形角，兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子磁極定義出一轉(zhuǎn)子扇形角。
[0027]該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第一環(huán)形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)位，該第三環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)位。優(yōu)選地，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第一環(huán)形轉(zhuǎn)子有三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子有三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位。或者，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第一環(huán)形轉(zhuǎn)子有六分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子有六分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位。
[0028]該第二定子裝置相對(duì)該第一定子裝置轉(zhuǎn)位，該第三定子裝置相對(duì)該第二定子裝置轉(zhuǎn)位。優(yōu)選地，該第二定子裝置相對(duì)該第一定子裝置有三分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三定子裝置相對(duì)該第二定子裝置有三分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位?；蛘撸摰诙ㄗ友b置相對(duì)該第一定子裝置有六分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三定子裝置相對(duì)該第二定子裝置有六分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位。
[0029]優(yōu)選地，該開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是采用三相交流電供電的。
[0030]優(yōu)選地，該第一數(shù)量是該第二數(shù)量的一半。
[0031]優(yōu)選地，各定子單元具有C形的磁芯，該C形的磁芯的后部形成一空氣間隙。在該第一組定子單元或第二組定子單元中的定子線圈是串聯(lián)的或者并聯(lián)的。
[0032]優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)子磁極的材質(zhì)選自于由鐵、鋼、鐵氧體、非晶磁和坡莫合金構(gòu)成的軟磁材料群組，該鋼包括鐵芯硅鋼和硅鋼。該環(huán)形轉(zhuǎn)子的材質(zhì)選自于由鋁、鈦、鋼、鐵、塑料和陶瓷構(gòu)成的群組，該塑料包括纖維增強(qiáng)塑料。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，通過(guò)環(huán)形轉(zhuǎn)子上的第一數(shù)量的轉(zhuǎn)子磁極與設(shè)置在該環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)周沿的第二數(shù)量的定子單元的配合，并通過(guò)將這些定子單元分為兩組，進(jìn)而可通過(guò)交流電的正向和方向?qū)▉?lái)分別控制這兩組定子單元的勵(lì)磁，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)低，并且易于制造和易于控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]結(jié)合以下附圖，本發(fā)明這些和其他說(shuō)明將會(huì)更加清楚，其中:[0035]圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的徑向SRM的局部立體圖。
[0036]圖1B是圖1A所示現(xiàn)有技術(shù)的徑向SRM的剖面圖。
[0037]圖2A是本發(fā)明的SRM —具體實(shí)施例的局部立體圖。
[0038]圖2B是本發(fā)明的SRM —具體實(shí)施例中一定子單元與一轉(zhuǎn)子的局部示意。
[0039]圖2C是本發(fā)明的SRM —具體實(shí)施例中一定子單元與一轉(zhuǎn)子的剖面示意。
[0040]圖3A是本發(fā)明的SRM —具體實(shí)施例中一定子裝置的原理示意。
[0041]圖3B是本發(fā)明的SRM—示例性的轉(zhuǎn)子與圖3A所示定子裝置配合使用的原理示
O
[0042]圖3C是本發(fā)明的SRM—具體實(shí)施例中圖3B所示定子裝置與圖3A所示轉(zhuǎn)子的原
理示意。
[0043]圖4是本發(fā)明的SRM —具體實(shí)施例中一電源轉(zhuǎn)換器用以控制該軸向SRM的示意。
[0044]圖5A是本發(fā)明的SRM另一具體實(shí)施例的原理示意。
[0045]圖5B是本發(fā)明的SRM另一具體實(shí)施例的原理示意。
[0046]圖5C示出了本發(fā)明的三相、48定子SRM的具體實(shí)施例。
[0047]圖原理性地示出了本發(fā)明的六相、48定子SRM的具體實(shí)施例。
[0048]圖6A示出了本發(fā)明的用于三相SRM的星形接法的電源轉(zhuǎn)換器。
[0049]圖6B示出了本發(fā)明的用于三相SRM的三角形接法的電源轉(zhuǎn)換器。
[0050]圖7A示出了商用正弦波電力供給波形。
[0051]圖7B示出用以最小化轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的非常規(guī)波形的正向部分。
[0052]圖7C示出三相電源轉(zhuǎn)換器。
[0053]圖7D示出用以最小化轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的三相調(diào)節(jié)波形。
[0054]圖8示出了在一環(huán)形轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)置的一定子。
[0055]圖9A和圖9B示出了在一直線定子。
【具體實(shí)施方式】
[0056]本發(fā)明提出了一種開(kāi)關(guān)磁阻機(jī)構(gòu)，包括相互配合的一動(dòng)子和一定子，該動(dòng)子具有第一數(shù)量的動(dòng)子磁極，該動(dòng)子定義一動(dòng)子平面，這些動(dòng)子磁極均勻分布于該動(dòng)子平面的一側(cè)；該定子具有第二數(shù)量的定子單元，定子單元對(duì)應(yīng)于該動(dòng)子上的動(dòng)子磁極均勻分布，這些定子單元在平行于該動(dòng)子平面的一個(gè)共同平面內(nèi)對(duì)齊，每個(gè)定子單元定義一空氣間隙，該動(dòng)子上的動(dòng)子磁極可對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)至該空氣間隙中；其中，每個(gè)定子單元具有在激勵(lì)時(shí)在該空氣間隙中產(chǎn)生一磁通的一定子線圈，該空氣間隙中的磁通與該動(dòng)子平面垂直。優(yōu)選地，每個(gè)定子單元具有C形的磁芯，該定子線圈是對(duì)應(yīng)纏繞在該磁芯上，該C形的磁芯的后部有一開(kāi)口以形成該空氣間隙。
[0057]其中，該定子單元的設(shè)計(jì)算法是使該空氣間隙最短，該設(shè)計(jì)算法的限制是只要讓該動(dòng)子能夠自由旋轉(zhuǎn)和通過(guò)該空氣間隙。該動(dòng)子的設(shè)計(jì)算法是使該動(dòng)子的機(jī)械主體最薄，該設(shè)計(jì)算法的限制是只要讓該動(dòng)子有足夠的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)支撐其上的動(dòng)子磁極和提供希望的轉(zhuǎn)矩。該定子單元與該動(dòng)子的磁路的設(shè)計(jì)算法是使產(chǎn)生有效力矩的工作磁通僅需要穿過(guò)動(dòng)子磁極和空氣，無(wú)須穿過(guò)動(dòng)子的機(jī)械主體。該定子單元與該動(dòng)子間形成最短的工作磁路；每個(gè)定子單元具有C形的磁芯，該定子線圈是對(duì)應(yīng)纏繞在該磁芯上，該C形的磁芯的后部有一個(gè)開(kāi)口以形成該空氣間隙；該工作磁路僅包括C型鐵芯和動(dòng)子磁極以及空氣，無(wú)須包括定子支撐體和動(dòng)子支撐體。每個(gè)定子單元所產(chǎn)生的磁路在機(jī)械/物理上是完全獨(dú)立的，不會(huì)相互影響和交叉。
[0058]參見(jiàn)圖2A，本發(fā)明在一實(shí)施例中示出了一個(gè)三相軸向SRM200。該SRM200的基本元件包括一定子裝置201，其具有多個(gè)C形的定子單元202，204，206，208和210 ;以及一轉(zhuǎn)子212，其包括一轉(zhuǎn)軸214和三個(gè)徑向延伸的轉(zhuǎn)盤(pán)216，218，220。該轉(zhuǎn)軸214的中心縱軸221可視為轉(zhuǎn)子212的旋轉(zhuǎn)軸。各轉(zhuǎn)盤(pán)216，218，220分別具有多個(gè)轉(zhuǎn)子磁極222，224，226。
[0059]C形的定子單元202，204，206，208和210與轉(zhuǎn)盤(pán)216，218，220及轉(zhuǎn)子磁極222，224，226軸向間隔以形成軸向空氣間隙。對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)而言，以轉(zhuǎn)盤(pán)218為例，相關(guān)的C形的定子單元204，206在垂直于軸221的一個(gè)公共平面內(nèi)對(duì)齊。如后面將要敘述的，定子磁極也是相互間隔一設(shè)定的定子磁極扇角地均勻分布于圓周上的，導(dǎo)致定子單元均勻分布于圓周上。
[0060]定子裝置中的每個(gè)定子單元202，204，206，208和210是一電磁鐵，該電磁鐵具有一 C形的磁芯和一定子線圈228，230。一并參見(jiàn)圖2B和圖2C，在定子線圈232被激勵(lì)時(shí)，在該C形的磁芯中產(chǎn)生一磁通236并在背鐵部分242，244暴露而與轉(zhuǎn)子磁極234相互作用，以使磁通236延伸至定子單元238與轉(zhuǎn)子磁極234之間的間隙。從該定子單元238延伸出并穿越轉(zhuǎn)子磁極234的磁通236是軸向的，平行于轉(zhuǎn)軸214。穿越空氣間隙246的磁通236是縮短了的，也就是，較常規(guī)的SRM要短很多，因此，磁通236大體上保留在間隙246中，并只在定子單元的定子磁極238的背鐵部分242，244延伸穿過(guò)，大致與轉(zhuǎn)盤(pán)240的軸向厚度相當(dāng)。通常地，一相中的線圈232是被切換地處于導(dǎo)通和斷開(kāi)的狀態(tài)，首先，是在該相導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)由磁場(chǎng)捕獲對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)盤(pán)240上的轉(zhuǎn)子磁極234，然后，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極完全或者大致完全與特定定子單元對(duì)齊時(shí)，該相被斷開(kāi)。通過(guò)這些相的預(yù)定的切換控制可以激勵(lì)與相應(yīng)的轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)應(yīng)的定子線圈，從而達(dá)成所需的轉(zhuǎn)子速度，以及達(dá)成正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制。
[0061]轉(zhuǎn)子磁極234可配置成經(jīng)過(guò)磁極234的磁通236在徑向上是均衡的，也就是，在沿轉(zhuǎn)盤(pán)朝向轉(zhuǎn)軸的徑向上不存在吸引和排斥力。這種配置通過(guò)消除常規(guī)SRM上存在的徑向作用力，可大體上消除噪聲，震動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)的變形。
[0062]有利地，獨(dú)特的，定子單元的短的磁通路徑可減少磁漏，從而增加定子裝置的功效。較小的磁漏可以使定子磁極布置的更近，這意味著較大數(shù)量的定子磁極是可行的，而在常規(guī)的SRM中由于磁漏的影響，較大數(shù)量的定子磁極難以實(shí)現(xiàn)的。較大數(shù)量的定子磁極又可以增強(qiáng)SRM的轉(zhuǎn)矩，并降低SRM的轉(zhuǎn)速。在一些實(shí)施例中，無(wú)須額外的機(jī)械傳動(dòng)裝置來(lái)降低SRM的輸出速度。在運(yùn)行中，短的磁通路徑還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
[0063]有利地，獨(dú)特的定子單元具有相同的配置，并比現(xiàn)有技術(shù)的徑向SRM中的定子單元要緊湊得多。因此，如圖2A所示的定子裝置是易于制造的，可減少制造用材料，降低制造成本，并且可自動(dòng)化裝配。
[0064]有利地，轉(zhuǎn)子磁極的制造可進(jìn)一步簡(jiǎn)化，只需將轉(zhuǎn)子磁極插入轉(zhuǎn)盤(pán)即可，從而減少磁性材料的消耗。
[0065]有利地，工作磁通路徑只穿越轉(zhuǎn)子磁極，而不用穿過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)本體。通過(guò)將轉(zhuǎn)子磁極嵌入到轉(zhuǎn)盤(pán)，該轉(zhuǎn)盤(pán)可采用多種非磁性材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。適用于該轉(zhuǎn)子磁極的磁性材質(zhì)包括，但不限于，鐵、鋼、鐵氧體、非晶磁和坡莫合金等軟磁材料，該鋼包括鐵芯硅鋼。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)子磁極的磁性材質(zhì)為諸如電機(jī)鐵、硅鋼之類的鐵磁性材料。適用于該轉(zhuǎn)盤(pán)的非磁性材質(zhì)包括，但不限于，鋁、鈦、鋼、鐵、塑料、陶瓷和碳纖維，該塑料包括纖維增強(qiáng)塑料。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)盤(pán)的材質(zhì)為鑄鋁、鑄鐵、鋼或塑料。術(shù)語(yǔ)“非磁性材料”用以描述一般不易受磁場(chǎng)影響的材料。術(shù)語(yǔ)“磁性材料”用以描述易受磁場(chǎng)影響的材料。通常地，磁性材料的鐵磁性只在施加外部磁場(chǎng)時(shí)才顯現(xiàn)。這里的“磁性材料”不包括永磁鐵。
[0066]有利地，定子裝置中的定子單元可以單獨(dú)控制，或者，如下面將要進(jìn)一步詳述的成組控制。
[0067]參見(jiàn)圖3A，其原理性地示出了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的定子裝置302。在該圖示中，定子裝置302具有48個(gè)定子單元304，306，308，310，312，314。每個(gè)定子裝置中的定子單元?jiǎng)澐譃閮山M，如圖中的黑塊和白塊所示，對(duì)應(yīng)地，在該圖示中，組A用白色表示，組B用黑色表示。這些定子單元均勻分布在圓周上并且在兩個(gè)定子單元之間具有設(shè)定的定子扇形角，在本實(shí)施例中，該定子扇形角為7.5°，每個(gè)組A中的定子單元，例如定子單元304，306，308，由兩個(gè)B中的定子單元，例如定子單元310，312，314在兩端包圍。因此，在第一組或第二組中的兩個(gè)定子單元之間具有一設(shè)定的組扇形角，在本實(shí)施例中，該組扇形角為15°。
[0068]第一組(組A)中的定子單元304，306，308可以連接成任意形式，只要流過(guò)每個(gè)定子單元的線圈的電流是相同的。同樣的，第二組(組B)中的定子單元310，312，314可以連接成任意形式，只要流過(guò)每個(gè)定子單元的線圈的電流是相同的。換言之，每個(gè)組中的定子單?？梢允谴?lián)，并聯(lián)或者是串并聯(lián)的組合。
[0069]參見(jiàn)圖3B，其示出了與圖3A所示的定子裝置302相配合的示例性的轉(zhuǎn)子320。該轉(zhuǎn)子支持24個(gè)轉(zhuǎn)子磁極322，324，326，這些轉(zhuǎn)子磁極均勻分布在圓周上并且在兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極之間具有設(shè)定的轉(zhuǎn)子扇形角，在本實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)子扇形角為15° ,與定子裝置302的定子單元的間隔相關(guān)。
[0070]參見(jiàn)圖3C，其原理性地示出了帶有轉(zhuǎn)子320的定子裝置302，其中，示出了定子裝置302中的定子單元與轉(zhuǎn)子320中的轉(zhuǎn)子磁極之間的關(guān)系。一個(gè)組中的定子單元的數(shù)目與轉(zhuǎn)子320中的轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)目是相等的，也就是，定子裝置330中的一個(gè)組中的兩個(gè)定子單元之間的組扇形角與轉(zhuǎn)子320上的兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極之間的轉(zhuǎn)子扇形角332是相同的。這兩個(gè)扇形角的相同可使轉(zhuǎn)盤(pán)320的每次轉(zhuǎn)動(dòng)中，一個(gè)組中的定子單元與轉(zhuǎn)子磁極同時(shí)對(duì)準(zhǔn)(register)。在每個(gè)循環(huán)中，這種對(duì)準(zhǔn)重復(fù)出現(xiàn)，在圖3C中也就是48次，與定子單元和轉(zhuǎn)子磁極的總數(shù)目相對(duì)應(yīng)。由于轉(zhuǎn)子磁極向定子單元對(duì)準(zhǔn)，該組中的定子單元的線圈只在轉(zhuǎn)子磁極鄰近定子單元的空氣間隙時(shí)進(jìn)行電激勵(lì)，以產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并在到達(dá)完全對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)之前去激勵(lì)。轉(zhuǎn)子磁極和一個(gè)組中的定子單元具有較大的數(shù)目，能夠在低速或啟動(dòng)狀態(tài)也產(chǎn)生相當(dāng)大的轉(zhuǎn)矩。
[0071]參見(jiàn)圖2B和圖3C，一組中的定子單元與轉(zhuǎn)子磁極的設(shè)置可導(dǎo)致在每個(gè)定子單元238和轉(zhuǎn)子磁極234之間形成本地的磁通路徑。參見(jiàn)圖2C，示出了與一定子單元238相關(guān)的一本地磁通路徑236。該磁通路徑包括兩個(gè)磁極242，244和轉(zhuǎn)盤(pán)240。轉(zhuǎn)子磁極234被鄰接的兩個(gè)磁極242，244磁吸引。該轉(zhuǎn)盤(pán)240并不直接參與工作磁通路徑的建立，因此，轉(zhuǎn)盤(pán)240可用諸如鋁、朔料或者任何其他合適材料這類的輕的、非磁性材料制成。本地磁路的形成可使需要的磁路徑的長(zhǎng)度最小化，從而減少功率損耗。轉(zhuǎn)子磁極由多個(gè)相同的磁性材料構(gòu)成，例如，但不限于，電機(jī)用軟磁鐵。在裝配時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極可簡(jiǎn)單地插入或者嵌入該轉(zhuǎn)盤(pán)240 中。
[0072]參見(jiàn)圖3A，定子裝置302中的定子單元交替地連接成兩組，組A和組B。圖4示出了一電源轉(zhuǎn)換控制電路，其根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，可用以控制該軸向SRM。按該圖示，該控制電路分別與兩組的，A和B，定子裝置302中的定子單元402和404相連。組A402的定子單元與一個(gè)反向的半波整流裝置相連，組B404的定子單元與另一個(gè)正向的半波整流裝置相連。端子U與單相交流電相連。在運(yùn)行時(shí)，單相交流電的正半波流過(guò)組B404的定子單元。單相交流電的負(fù)半波流過(guò)組A402的定子單元。有利地，組A的定子單元的線圈與組B的定子單元的線圈是交替激勵(lì)的，并與單相交流電的相位同步。這會(huì)產(chǎn)生一運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，其在鄰近的轉(zhuǎn)子磁極上會(huì)引起轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)可使鄰近的轉(zhuǎn)子磁極與被激勵(lì)的定子單元對(duì)齊以使磁通路徑最小。有利地，單相交流電的正半周與負(fù)半周均對(duì)本發(fā)明的軸向SRM的運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。有利地，參見(jiàn)圖3A和圖3C，由于有24個(gè)定子單元同時(shí)被激勵(lì)，可產(chǎn)生足夠大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
[0073]有利地，由于軸向磁通路徑較現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)的磁通路徑短很多，所以只需要較少的鐵芯硅鋼。由于通常的端子連接器的消除，所以轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)施例也只需要較少的銅線圈。由于徑向磁力的均衡，所以可消除徑向震動(dòng)。較少的鋼和銅線圈可使電動(dòng)機(jī)更小，更輕和更便宜。由于工作磁通路徑完全是軸向的，無(wú)須別的元件傳導(dǎo)圓周的磁通。
[0074]定子裝置302和轉(zhuǎn)盤(pán)320也可用于多相SRM中，優(yōu)選地，如圖5A所示，在三相SRM中。采用多個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)可便利地實(shí)現(xiàn)多相的使用，其中，一相影響一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，一次只激勵(lì)該轉(zhuǎn)盤(pán)的半數(shù)的定子單元。為了簡(jiǎn)化三維示意，在圖5A和圖5B中，只示出了 24個(gè)定子單元和12個(gè)轉(zhuǎn)子磁極。與圖3A描述的結(jié)構(gòu)相同，定子裝置502，504，506中的定子單元交替地連接成兩組，組A和組B。換言之，第一組中的每個(gè)定子單元526被第二組中的兩個(gè)定子單元527，530包圍。這些定子單元沿圓周均勻分布并定義出一個(gè)公共的設(shè)定的定子扇形角，在圖5A的實(shí)施例中，該定子扇形角為15°。同組中的兩個(gè)連續(xù)定子單元間的組扇形角為30°。這些轉(zhuǎn)子磁極沿圓周均勻分布并也間隔一個(gè)公共的設(shè)定的扇形角，在圖5A的實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)子扇形角為30°。
[0075]該SRM500包括三個(gè)定子裝置502，504，506。每個(gè)定子裝置502，504，506包括24個(gè)C形的定子單元508-530。每個(gè)定子裝置對(duì)應(yīng)一個(gè)具有12個(gè)轉(zhuǎn)子磁極532-548的轉(zhuǎn)盤(pán)。為了更好的示意，只將理解SRM的運(yùn)行所必要的元件示意出來(lái)，一些定子單元被除去以使轉(zhuǎn)子磁極暴露出來(lái)，并且一些定子線圈并未示出。三個(gè)徑向延伸的轉(zhuǎn)盤(pán)550，552，554和一轉(zhuǎn)軸558構(gòu)成一定子。該轉(zhuǎn)軸558的中心縱軸560可視為該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸。
[0076]對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)而言，以轉(zhuǎn)盤(pán)550為例，有關(guān)的C形的定子單元508，510，512，514在垂直于該軸560的一個(gè)共同的假設(shè)的平面內(nèi)對(duì)齊。每個(gè)定子單元508-530具有一定子線圈562，564。為了更好地圖示起見(jiàn)，一些定子單元514，518，524中的定子線圈并未示出。第二相和第三相的定子裝置也是同樣地配置的。顯然，每相的定子裝置是與另兩相的定子裝置中的任一個(gè)軸向?qū)R的。作為這種軸向?qū)R的一個(gè)例子，定子裝置502，504，506分別與三相交流電的第一，第二和第三相對(duì)應(yīng)。
[0077]三個(gè)徑向延伸的轉(zhuǎn)盤(pán)550，552，554中的每一個(gè)，可相對(duì)其前面的轉(zhuǎn)盤(pán)偏差一個(gè)轉(zhuǎn)位角。
[0078]在圖5A的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)盤(pán)552相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)550偏差或者轉(zhuǎn)位三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角，也就是，10°。定子裝置502中每?jī)蓚€(gè)定子單元中就有一個(gè)與轉(zhuǎn)盤(pán)550上的一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極完全對(duì)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)盤(pán)552上的轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)位是逆時(shí)針的10°，轉(zhuǎn)盤(pán)554上的轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)位是逆時(shí)針加多10°，換言之，轉(zhuǎn)盤(pán)554相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)550偏差或者轉(zhuǎn)位三分之二個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角，也就是，20°。結(jié)果就是，轉(zhuǎn)盤(pán)550，552，554中的一個(gè)上的轉(zhuǎn)子磁極，在與特定相相關(guān)的線圈被激勵(lì)時(shí)，是定位來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以繞著轉(zhuǎn)軸558旋轉(zhuǎn)的。通常地，一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)代表一個(gè)不同的相，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的有角度的起始位置為角度上的偏差或轉(zhuǎn)位。每個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)與轉(zhuǎn)軸558固定在一起以維持各個(gè)不同相的定子裝置502，504，506之間的轉(zhuǎn)位偏差。
[0079]在圖5B示出的第二實(shí)施例中，三個(gè)定子裝置502，504，506也可以是相互存在偏差的。
[0080]在這個(gè)具體實(shí)施例中，定子裝置502相對(duì)定子裝置504偏差或者轉(zhuǎn)位三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角，也就是，10°。定子裝置502中每?jī)蓚€(gè)定子單元中就有一個(gè)與轉(zhuǎn)盤(pán)550上的一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極完全對(duì)準(zhǔn)。定子裝置504上的定子單元的轉(zhuǎn)位是順時(shí)針的10°，定子裝置506上的定子單元的轉(zhuǎn)位是順時(shí)針加多10°，換言之，定子裝置506轉(zhuǎn)位20°。結(jié)果就是，轉(zhuǎn)盤(pán)550，552，554中的一個(gè)上的轉(zhuǎn)子磁極，在與特定相相關(guān)的線圈被激勵(lì)時(shí)，是定位來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以繞著轉(zhuǎn)軸558旋轉(zhuǎn)的。
[0081]通常地，在多相SRM中，例如，在圖5A和圖5B所示的三相SRM中，轉(zhuǎn)盤(pán)可調(diào)節(jié)成相對(duì)其他轉(zhuǎn)盤(pán)有偏差或轉(zhuǎn)位。單獨(dú)地，定子裝置也可調(diào)節(jié)成相對(duì)其他定子裝置有偏差或轉(zhuǎn)位。因此，在任何時(shí)候，至少一相的定子單元和轉(zhuǎn)子磁極，在相關(guān)的線圈被激勵(lì)時(shí)，可確定方向以產(chǎn)生向前的轉(zhuǎn)矩，或者，多相SRM的總轉(zhuǎn)矩是一穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)矩。
[0082]由于定子裝置中的C形的定子單元的尺寸是緊湊的，相比于現(xiàn)有的SRM，本發(fā)明可以采用更多的定子單元。圖5C示出了一個(gè)三相SRM，其每相具有48個(gè)定子單元和24個(gè)轉(zhuǎn)子磁極。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，轉(zhuǎn)子磁極的數(shù)量可以是任意整數(shù)，定子單元的數(shù)量可以是任意偶數(shù)。定子裝置和轉(zhuǎn)盤(pán)體現(xiàn)出模塊化的結(jié)構(gòu)原理，因此，更多的定子單元可以加入本發(fā)明的軸向SRM中。圖原理性地示出了本發(fā)明的一個(gè)6相-48定子單元的SRM的具體實(shí)施例。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子和定子的偏差轉(zhuǎn)位可以是轉(zhuǎn)子扇形角的1/6。這種偏差轉(zhuǎn)位可導(dǎo)致不同的轉(zhuǎn)矩模式?；镜兀粋€(gè)SRM可以構(gòu)建或者在已有的SRM上通過(guò)增添轉(zhuǎn)盤(pán)和定子裝置進(jìn)行擴(kuò)充來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)矩。定子裝置和轉(zhuǎn)盤(pán)的多種可能的偏差排列可提供所需的轉(zhuǎn)矩特性，如果不是這樣，則只能依靠復(fù)雜的控制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0084]有利地，如圖5A和圖5B所示的三相SRM可以通過(guò)圖6A所示的簡(jiǎn)單的星形接法的電源轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)?；蛘?，通過(guò)圖6B所示的三角形接法的電源轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0085]如圖4所示的基本的單相電源轉(zhuǎn)換器，可進(jìn)一步連接成圖6A所示的星形接法。與圖5A和圖5B所示的實(shí)施例相關(guān)，該電路可劃分為三個(gè)相組602，604，606。相組602，604，606中的每一個(gè)分別與定子裝置502，504，506中的兩組的定子單元Al和BI，A2和B2，A3和B3相關(guān)。連接U，V和W與三相交流電的一相對(duì)應(yīng)連接。組A1608的定子單元與一個(gè)反向的半波整流裝置相連，組B1610的定子單元與另一個(gè)正向的半波整流裝置相連。V相和W相上的半波整流裝置的接法與此類似。在運(yùn)行時(shí)，U相的正半周期流過(guò)組B1610的定子單元。U相的負(fù)半周期流過(guò)組A1608的定子單元。
[0086]有利地，組Al的定子單元的線圈與組BI的定子單元的線圈是交替激勵(lì)的，并與三相交流電的U相的相位同步。同樣地，組A2的定子單元的線圈與組B2的定子單元的線圈是交替激勵(lì)的，并與三相交流電的V相的相位同步，組A3的定子單元的線圈與組B3的定子單元的線圈是交替激勵(lì)的，并與三相交流電的W相的相位同步。有利地，交流電的正半周與負(fù)半周均對(duì)本發(fā)明的軸向SRM的運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。因此，如圖5A所示，一個(gè)3相-24定子單元-12轉(zhuǎn)子磁極的SRM要產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，每轉(zhuǎn)一圈，定子單元要被激勵(lì)24次。
[0087]圖6B示出了三個(gè)如圖4所示的基本的單相電源轉(zhuǎn)換器的一種替代性的電源轉(zhuǎn)換器，以三角形接法來(lái)適應(yīng)本發(fā)明的軸向SRM。如之前已經(jīng)討論過(guò)的，只要流經(jīng)各組定子單元中的定子單元的電流是相同的，定子裝置中的定子單元可以是任意接法。例如，這些定子單元可以是串聯(lián)的。圖6B所示的電源轉(zhuǎn)換器可以提供較高的峰-峰電壓，因此，其適合于驅(qū)動(dòng)串聯(lián)在一起的定子單元。
[0088]參考圖3A-3B和圖5A-5B，由于同一時(shí)刻有12個(gè)或者24個(gè)定子單元被激勵(lì)，一個(gè)足夠大的起始轉(zhuǎn)矩可有利地產(chǎn)生。
[0089]有利地，通過(guò)調(diào)節(jié)多相SRM的轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)位角和定子裝置的轉(zhuǎn)位角，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)可以最小化或者消除。
[0090]RT1W, RT2 (t)和RT3(t)可結(jié)合不同的控制算法，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)位和定子裝置的轉(zhuǎn)位來(lái)控制。因此，可以使RT1U^RT2 (t)+RT3 (t)的幅度最小化，甚至達(dá)成理想狀態(tài):
[0091]RT1 (t)+RT2 (t)+RT3 (t) =常數(shù)，
[0092]例如，對(duì)于三相交流正弦波而言，
[0093]sin (x) +sin (χ-2/3 η ) +sin (χ-4/3 η )是常數(shù)，
[0094]對(duì)于三相三角波 函數(shù)f(x)而言，
[0095]RT1 (t) +RT2 (t) +RT3 (t) =f (x) +f (χ-2/3 π ) +f (χ-4/3 π )也是常數(shù)，
[0096]其中:χ=2 ft，在三相正弦函數(shù)sin(x)和三相三角波函數(shù)f (X)中，2/3 π =120°電相角，4/3 =240°電相角。
[0097]對(duì)于一個(gè)具有三個(gè)定子和三個(gè)轉(zhuǎn)子的SRM電機(jī)，
[0098]定義CT是恒定轉(zhuǎn)矩分量(常量)，
[0099]RT (t)是脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩分量(變化量)，
[0100]Tl=CTART1 (t)是第一個(gè)定子和第一個(gè)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，
[0101]T2=CT2+RT2 (t)是第二個(gè)定子和第二個(gè)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，
[0102]T3=CT3+RT3(t)是第三個(gè)定子和第三個(gè)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，
[0103]電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩是三個(gè)定子與三個(gè)轉(zhuǎn)子的合成轉(zhuǎn)矩T，
[0104](t) +CT2+RT2 (t) +CT3+RT3 (t)，
[0105]如果TzTl+TZ+TSzCTi+RTi (t) +CT2+RT2 (t) +CT3+RT3 (t)=常數(shù)，就意味著不存在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0106]參考圖4，圖5A，圖6A和圖6B，將定子劃分為兩組并配備正向的和反向的半波整流器可簡(jiǎn)化的SRM的運(yùn)行，并可有利地使電力供給的正半周期與負(fù)半周期對(duì)SRM的工作轉(zhuǎn)矩做貢獻(xiàn)。如圖7A所示，可采用商用的電力供給驅(qū)動(dòng)該SRM.[0107]與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例相對(duì)應(yīng)，具有最小的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，用以驅(qū)動(dòng)SRM的定子線圈的電流波形，作為例舉，而不是限制，如圖7D所示，可以不是正弦波，而是以不規(guī)則的波形。當(dāng) 1=11+12+13=(^+1^ (t) +CT2+RT2 (t) +CT3+RT3 (t)=常數(shù)時(shí)，一波形可以視作為最佳的。[0108]一電源轉(zhuǎn)換器，例如:如圖7C所示的三相電源轉(zhuǎn)換器可用以產(chǎn)生如圖7D所示的最佳波形來(lái)給如圖5A或5B所示的SRM供電。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，很顯然地，該三相最佳波形的正半周和負(fù)半周都為該SRM的運(yùn)行工作轉(zhuǎn)矩出了力。
[0109]如圖8所示，在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，定子是設(shè)置在環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)的。
[0110]在該圖示的實(shí)施例中，定子802具有設(shè)置在環(huán)形轉(zhuǎn)子812內(nèi)側(cè)的24個(gè)定子單元804,806,808,810o其中，環(huán)形轉(zhuǎn)子812具有12個(gè)轉(zhuǎn)子磁極814。這些定子單元可劃分兩組，每組有12個(gè)定子單元，分別以804，810和806，808標(biāo)示。這些定子單元沿圓周間隔一設(shè)定的定子扇形角均勻分布，在本實(shí)施例中，該定子扇形角為15°，每個(gè)第一組中的定子單元被兩個(gè)第二組中的定子單元在兩端包圍。第一組或第二組中的兩個(gè)相鄰定子單元之間因此具有一組扇形角，在本實(shí)施例中，該組扇形角為30°。相應(yīng)地，12個(gè)轉(zhuǎn)子磁極814的兩相鄰轉(zhuǎn)子磁極也具有一設(shè)定的角，本實(shí)施例中，該角為30°。
[0111]只要流經(jīng)每個(gè)定子單元的線圈的電流是相等的，第一組定子單元804，810的接法可以是任意的。同樣，只要流經(jīng)每個(gè)定子單元的線圈的電流是相等的，第二組定子單元806，809的接法也可以是任意的。
[0112]對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，很顯然地，圖8所示的結(jié)構(gòu)也可用于多相結(jié)構(gòu)，類似于圖5Α至所示。
[0113]對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，也很顯然地，圖4，圖6A和6B所示的連接是優(yōu)選的實(shí)施例，但不是限定的。
[0114]需要說(shuō)明的是，區(qū)別于前述的轉(zhuǎn)子位于內(nèi)側(cè)的具體實(shí)施例，在這里的轉(zhuǎn)子位于外側(cè)的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子并不與一轉(zhuǎn)軸相連，而是定子與一軸(圖未示出)相連。這里所說(shuō)的軸，定義了一旋轉(zhuǎn)中心線，該軸所定義的旋轉(zhuǎn)中心線與該環(huán)形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心線重合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，環(huán)形轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)，定子及與之相連的軸本身是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，這一點(diǎn)，類似于:汽車輪子，輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)，但是軸是不轉(zhuǎn)的。換言之，這種結(jié)構(gòu)，定子和軸固定在一起，由外轉(zhuǎn)子帶動(dòng)工作件。
[0115]圖9A和9B示出了一個(gè)具體實(shí)施例，其中定子是線型的。定子902，904，906，908與一軌道或滑道910結(jié)合可啟動(dòng)一直線運(yùn)動(dòng)。這些定子也可劃分為兩組，例如:定子902和906在第一組，定子904和908在第二組。當(dāng)這兩組定子與圖4所示的半波整流裝置相連時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌道910可沿直線前向運(yùn)動(dòng)。
[0116]圖9B示出了一組三相線性裝置912，914，916。定子裝置918，920，922中的每一個(gè)與其他有偏差。并且，軌道上的磁極024，026之間的距離是兩倍于定子之間的距離，從而使得磁極一次只與一組定子相互作用。在圖示的實(shí)施例中，定子920和922的偏差，優(yōu)選地，為軌道810上的兩個(gè)磁極之間距離的1/3或2/3。
[0117]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的軌道或滑道910可視為一直線形動(dòng)子，該直線形動(dòng)子具有第一數(shù)量的動(dòng)子磁極，這些動(dòng)子磁極沿直線均勻分布于該直線形動(dòng)子的一側(cè)。從而，該電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可以概要地描述為:一直線形動(dòng)子，具有第一數(shù)量的動(dòng)子磁極，這些動(dòng)子磁極沿直線均勻分布于該直線形動(dòng)子的一側(cè)；一定子裝置，其具有第二數(shù)量的定子單元；這些定子單元沿直線均勻分布；這些定子單元在平行于該直線形動(dòng)子的一個(gè)共同平面內(nèi)對(duì)齊，并且與該直線形動(dòng)子的一側(cè)間隔一垂直方向空氣間隙；每個(gè)定子單元具有在激勵(lì)時(shí)在該垂直方向空氣間隙中產(chǎn)生一磁通的一定子線圈，在該垂直方向空氣間隙中的磁通與該直線形動(dòng)子垂直；該第二數(shù)量的定子單元分成兩組，以構(gòu)成一第一組定子單元和一第二組定子單元，每個(gè)第一組定子單元的定子單元和第二組定子單元的定子單元交叉布置；以及一控制電路，其包括一正向半波整流裝置和一反向半波整流裝置；其中，第一組定子單元中的定子線圈與該正向半波整流裝置相連，第二組定子單元中的定子線圈與該反向半波整流裝置相連。
[0118]前述的盤(pán)形轉(zhuǎn)子和環(huán)形轉(zhuǎn)子的一般性說(shuō)明，同樣適用于這種直線形動(dòng)子的情形。類似前述的將兩個(gè)轉(zhuǎn)子磁極之間的角度差異定義為轉(zhuǎn)子扇形角，可以將兩個(gè)直線形的動(dòng)子磁極之間的距離差異定義為轉(zhuǎn)子節(jié)距；類似前述的將兩個(gè)定子單元之間的角度差異定義為定子扇形角，可以將兩個(gè)直線形的定子單元之間的距離差異定義為定子節(jié)距，進(jìn)而有:前述的三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位對(duì)應(yīng)于三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子節(jié)距的偏位、六分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位對(duì)應(yīng)于六分之一個(gè)轉(zhuǎn)子節(jié)距的偏位、三分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位對(duì)應(yīng)于三分之一個(gè)定子節(jié)距的偏位以及六分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位對(duì)應(yīng)于六分之一個(gè)定子節(jié)距的偏位。
[0119]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括: 一軸，其定義了一旋轉(zhuǎn)中心線； 一環(huán)形轉(zhuǎn)子，該環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)具有第一數(shù)量的轉(zhuǎn)子磁極，這些轉(zhuǎn)子磁極沿圓周均勻分布，該軸所定義的旋轉(zhuǎn)中心線與該環(huán)形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心線重合； 一定子裝置，與該軸相連，其具有第二數(shù)量的定子單元；這些定子單元沿圓周均勻分布；這些定子單元在垂直于該軸的一個(gè)共同平面內(nèi)對(duì)齊，沿圓周方向均勻分布，并且軸向地與該環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)間隔一軸向空氣間隙；每個(gè)定子單元具有在激勵(lì)時(shí)在該軸向空氣間隙中產(chǎn)生一磁通的一定子線圈，在該軸向空氣間隙中的磁通與該軸平行；該第二數(shù)量的定子單元分成兩組，以構(gòu)成一第一組定子單元和一第二組定子單元； 每個(gè)第一組定子單元的定子單元由兩個(gè)第二組定子單元的定子單元在兩邊包圍；以及 一控制電路，其包括一正向半波整流裝置和一反向半波整流裝置； 其中，第一組定子單元中的定子線圈與該正向半波整流裝置相連，第二組定子單元中的定子線圈與該反向半 波整流裝置相連。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該環(huán)形轉(zhuǎn)子為一第一環(huán)形轉(zhuǎn)子，該定子裝置為一第一定子裝置，該開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)還包括: 一第二環(huán)形轉(zhuǎn)子和一第三環(huán)形轉(zhuǎn)子，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)和第三環(huán)形轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)各具有沿圓周均勻分布的第一數(shù)量的轉(zhuǎn)子磁極；以及 一第二定子裝置和一第三定子裝置，各自與該軸相連，各自與該第一定子裝置結(jié)構(gòu)相同； 其中，該控制電路還包括兩個(gè)正向半波整流裝置和兩個(gè)反向半波整流裝置； 其中，每個(gè)定子裝置中的第一組定子單元中的定子線圈與一正向半波整流裝置相連，每個(gè)定子裝置中的第二組定子單元中的定子線圈與一反向半波整流裝置相連；并且 其中，兩個(gè)相鄰的定子單元定義出一定子扇形角，兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子磁極定義出一轉(zhuǎn)子扇形角。
3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第一環(huán)形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)位，該第三環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)位。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第一環(huán)形轉(zhuǎn)子有三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子有三分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位；或者，該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第一環(huán)形轉(zhuǎn)子有六分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三環(huán)形轉(zhuǎn)子相對(duì)該第二環(huán)形轉(zhuǎn)子有六分之一個(gè)轉(zhuǎn)子扇形角的轉(zhuǎn)位。
5.依據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該第二定子裝置相對(duì)該第一定子裝置轉(zhuǎn)位，該第三定子裝置相對(duì)該第二定子裝置轉(zhuǎn)位。
6.依據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該第二定子裝置相對(duì)該第一定子裝置有三分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三定子裝置相對(duì)該第二定子裝置有三分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位；或者，該第二定子裝置相對(duì)該第一定子裝置有六分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位，該第三定子裝置相對(duì)該第二定子裝置有六分之一個(gè)定子扇形角的轉(zhuǎn)位。
7.依據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該SRM是采用三相交流電供電的。
8.依據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該第一數(shù)量是該第二數(shù)量的一半。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，各定子單元具有C形的磁芯，該C形的磁芯的后部形成一空氣間隙；在該第一組定子單元或第二組定子單元中的定子線圈是串聯(lián)的或者并聯(lián)的。
10.依據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子磁極的材質(zhì)選自于由鐵、鋼、鐵氧體、非晶磁和坡莫合金構(gòu)成的軟磁材料群組，該鋼包括鐵芯硅鋼和硅鋼；該環(huán)形轉(zhuǎn)子的材質(zhì)選自于由 鋁 、鈦、鋼、鐵、塑料和陶瓷構(gòu)成的群組，該塑料包括纖維增強(qiáng)塑料。
【文檔編號(hào)】H02K41/03GK103427576SQ201310263736
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】袁德芳 申請(qǐng)人:深圳市合興加能科技有限公司