专利名称：开关磁阻电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关磁阻电机。
背景技术：
在通常的开关磁阻电机中，定子和转子都具有凸极式磁结构。此外，定子具有围绕定子缠绕的集中型(concentrated type)线圈,转子构造为仅具有铁芯,而没有任何类型的励磁装置(绕组、永磁体或类似物)，从而成本具有优异的竞争力。此外，可变速的开关磁阻·电机借助于采用功率半导体的转换器(converter)以及位置传感器稳定地产生连续的扭矩，并且容易地控制为适当各种应用中所需的性能。对于各种交流(AC)电机(感应电机、永磁同步电机等)和无刷直流(DC)电机，由于在一种电磁场结构的设计完成之后经过一段时间，当需要性能的重大改进时，该电磁场结构就需要重新设计为新的电磁场结构。否则，除了更换高成本材料(例如钢、永磁体等)的简单设计改变(这并不是有效的设计)之外没有其他方法。开关磁阻电机也具有上述问题。更具体地，根据现有技术的开关磁阻电机包括转子和具有凸极的定子。此外，线圈围绕凸极缠绕以形成相绕组。当相绕组通电流时，就产生了磁场，并且在定子的凸极和转子之间产生引力，使得转子旋转。此外，在定子中形成有多个凸极，线圈围绕多个凸极缠绕，以形成多个相绕组，并且多个相绕组中的每个相绕组都励磁以产生扭矩，从而使转子旋转。然而，在根据现有技术的开关磁阻电机中，由于只有绕组励磁以产生扭矩，所以扭矩密度和效率等有限。此外，当根据现有技术的开关磁阻电机用作具有多相的开关磁阻电机时，由于磁通量的交叉而增加了铁芯的损耗。
发明内容
本发明致力于提供一种开关磁阻电机，其中，通过围绕定子的凸极缠绕线圈而形成多个相绕组，通过在相绕组之间的辅助槽中缠绕线圈而形成电磁体，其中，由相绕组励磁产生的磁通量与电磁体产生的磁力相互作用，从而可以增加磁通量总量并且可以提高扭矩密度，由相绕组励磁产生的磁通量中不产生交叉线，从而可以降低铁芯损耗。根据本发明的一种优选实施方式，提供了一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括凸极型转子，该凸极型转子设置有多个凸极；以及定子，该定子包括定子体、多个相绕组和多个电磁体，所述定子体设置有朝向所述转子的多个凸极和布置在该多个凸极之间的多个辅助槽，所述多个相绕组通过围绕所述凸极缠绕线圈而形成，所述多个电磁体通过在所述辅助槽中缠绕线圈而形成。所述多个辅助槽可以为定向为从所述定子体的内周朝向所述定子体的外周的方向或者从所述定子体的外周朝向所述定子体的内周形成的槽。所述线圈在所述多个辅助槽中缠绕的方向可以彼此反复交叉。所述线圈围绕所述定子的多个凸极缠绕的方向可以彼此反复交叉。所述电磁体可以布置为使得产生的磁力的方向与在所述相绕组中产生的磁通量的方向相对应。由所述相绕组励磁产生的磁通量中可以不产生交叉线。沿所述转子的周向可以等间距地形成有所述转子的六个凸极，沿所述定子体的 周向可以等间距地形成有所述定子体的四个凸极，所述相绕组可以形成为两相绕组，该两相绕组通过围绕所述凸极缠绕所述线圈而形成，并且在所述凸极之间可以形成有四个辅助槽。沿所述转子的周向可以等间距地形成有所述转子的十个凸极，沿所述定子体的周向可以等间距地形成有与所述转子的凸极相对应的所述定子体的六个凸极，所述相绕组可以形成为三相绕组，该三相绕组通过围绕所述凸极缠绕所述线圈而形成，并且在所述凸极之间可以形成有六个辅助槽。
图I是根据本发明的第一优选实施方式的开关磁阻电机的结构示意图；图2是显示图I中所示的开关磁阻电机在第一相绕组励磁时磁通量分布的使用状态不意图；图3是显示图I中所示的开关磁阻电机在第二相绕组励磁时磁通量分布的使用状态不意图；以及图4是根据本发明的第二优选实施方式的开关磁阻电机的结构示意图。
具体实施例方式通过以下参考附图对实施方式进行的说明，本发明的各种目的、优点和特征将变得显而易见。本发明说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应理解为受典型意义或字典定义的限制，而应该基于以下规则被解释为具有与本发明的技术领域相关的含义和概念，根据该规则发明人能够适当地定义术语的概念以便最适当地描述他或她所知的用于实施本发明的最佳方法。通过以下结合附图进行的详细说明，可以更清楚地理解本发明的以上和其它目的、优点和特征。在说明书中，对于所有附图中的部件所添加的附图标记，要注意的是，同样的附图标记代表同样的部件，即使这些部件显示在不同附图中。此外，如果认为与本发明技术领域相关的详细说明可能会混淆本发明的主旨，则将省略该详细说明。下面将参考附图对根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机进行描述。图I是根据本发明的第一优选实施方式的开关磁阻电机的结构示意图。如图所示，开关磁阻电机200包括转子210和定子，其中，转子210通过电磁力相对于定子旋转。更具体地，转子210可旋转地布置在定子的内侧，并作为凸极型转子使用，该凸极型转子包括沿径向在其外周部上形成的多个凸极211。此外，沿转子的周向等间距地形成所述转子的六个凸极211。此外，定子包括定子体220、相绕组230al、230a2、230bl、230b2和电磁体240。另外，定子体220设置有多个凸极221和形成在该凸极221之间的多个辅助槽222，多个凸极221沿径向向内凸出以朝向转子并且沿周向等间距布置。此外，线圈围绕定子体220的多个凸极221缠绕，从而包围多个凸极221以形成相绕组230al、230a2、230bl和230b2。此外，线圈围绕定子的多个凸极221缠绕的方向彼此反复交叉。
另外，多个辅助槽222为沿定子体的径向定向为从定子体的内周朝向其外周或者从其外周朝向其内周形成的槽，从而线圈沿定子体220的径向(即围绕定子体的内周和外周)缠绕，从而用作电磁体。此外，电磁体240通过将电磁体240的磁力增加到由相绕组230al、230a2、230bl和230b2励磁而产生的磁通量上来提高扭矩密度。如上所述，线圈缠绕在沿定子的径向设置在相绕组230al、230a2、230bl和230b2之间的辅助槽222中，从而形成电磁体240。此夕卜，线圈沿多个辅助槽222缠绕的方向彼此反复交叉。通过上述结构，如图2所示，电磁体240产生磁力，该磁力的方向与在相绕组中产生的磁通量的方向相对应。图I显示了两相开关磁阻电机，在该两相开关磁阻电机中，沿转子的周向等间距地形成转子的六个凸极211，并且沿定子体的周向等间距地形成定子体220的四个凸极221。另外，每个线圈都集中围绕四个凸极221缠绕，从而形成了具有A相和B相的两相相绕组230al、230a2、230bl和230b2。此外，在凸极之间形成有四个辅助槽222。如上所述，图I所示的开关磁阻电机200是两相开关磁阻电机。因此，与2n(n为正整数)相对应的偶数相开关磁阻电机设置为使得通过相绕组励磁和电磁体产生的磁通量方向如图2所不的开关磁阻电机一样彼此交叉。图2是显示图I所示的开关磁阻电机的第一相绕组励磁时磁通量分布的使用状态示意图。如图所示，在开关磁阻电机200中，当相绕组中的A相绕组(也就是第一相绕组)230al和230a2施加有电流以励磁时，产生了磁通量。更具体地，产生了 A相绕组230al和230a2的磁通量和通过电磁体240的磁力产生的磁通量(Φα 和Φα2)。此处，由于电磁体240的磁力方向与在A相绕组230al和230a2中产生的磁通量方向相对应，因此提高了扭矩密度。此外，定子内任意位置的磁通量中都不会产生交叉线，因此减少了铁芯损耗。也就是说，磁通量路径短，所以电感增加。此外，由于电磁体，磁通量总量增加，引力增加，所以转子旋转。图3是显示图I中所示的开关磁阻电机的第二相绕组励磁时磁通量分布的使用状态示意图。如图所示，在开关磁阻电机200中，当相绕组中的B相绕组(也就是第二相绕组)230bl和230b2施加有电流以励磁时，产生了磁通量(Ob^P Ob2)。在这种情况下，电磁体240的磁力方向与在B相绕组230bl和230b2中产生的磁通量方向相对应，所以提高了扭矩密度。图4是根据本发明的第二优选实施方式的开关磁阻电机的结构示意图。如图所示，与如图I所示的根据本发明的第一优选实施方式的开关磁阻电机200相比，开关磁阻电机300用作三相开关磁阻电机。为此，开关磁阻电机300设置为包括转子310和定子，该定子包括定子体320、相绕组330和电磁体340。更具体地，转子310可旋转地布置在定子的内侧，并且作为凸极型转子使用，该凸 极型转子包括沿径向在其外周部上形成的多个凸极311。此外，沿转子的周向等间距地形成转子的十个凸极311。此外，形成定子体320的六个凸极321，每个线圈集中地围绕六个凸极321缠绕，从而形成具有U相、V相和W相的三相相绕组330al、330a2、330bl、330b2、330cl和330c2。此外，在凸极321之间形成六个辅助槽322，线圈缠绕在辅助槽322中，从而形成电磁体340，并且电磁体340布置为使得产生的磁力方向与相绕组330al、330a2、330bl、330b2、330cl和330c2中产生的磁通量方向相对应。与两相开关磁阻电机200不同的是，具有上述结构的开关磁阻电机300允许磁通量的方向按照U相绕组330al、V相绕组330bl、W相绕组330cl、U相绕组330a2、V相绕组330b2和W相绕组330c2的顺序彼此交叉，所以磁通量在任何位置都不会产生交叉线。此外，电磁体340安装为使得产生的磁力方向与相绕组330al、330a2、330bl、330b2、330cl、330c2的磁通量的方向相对应。此外，在如箭头所示的方向上形成磁力，从而能够提高扭矩密度。如上所述，图4所示的开关磁阻电机300是三相开关电机。因此，奇数相开关磁阻电机可以设计为使磁体和磁通量的方向以如图4所示的开关磁阻电机300的方式确定通过上述结构，在定子的磁通量中不会因电磁体产生交叉线，从而可以减少铁芯损耗并且可以提高扭矩密度。根据本发明的优选实施方式，可以提供一种开关磁阻电机，其中，通过围绕定子的凸极缠绕线圈来形成多个相绕组，通过在相绕组之间的辅助槽中缠绕线圈来形成电磁体，其中，由于相绕组励磁产生的磁通量与电磁体产生的磁力相互作用，因此可以增加磁通量总量并且可以提高扭矩密度，由于相绕组励磁产生的磁通量中不会产生交叉线，从而可以降低铁芯损耗。虽然以说明为目的公开了本发明的优选实施方式，但是这些优选的实施方式用于具体地解释本发明，因此根据本发明的开关磁阻电机并不仅限于这些优选实施方式，本技术领域人员应该理解，在不脱离附属权利要求公开的本发明的范围和主旨的情况下，可以进行各种修改、增加和替换。因此，任何所有修改、变形或等同设置应当被认为落在本发明的范围内，本发明的详细范围将通过附属权利要求公开。
权利要求
1.开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括 凸极型转子，该凸极型转子设置有多个凸极；以及 定子，该定子包括定子体、多个相绕组和多个电磁体，所述定子体设置有朝向所述转子的多个凸极和布置在该多个凸极之间的多个辅助槽，所述多个相绕组通过围绕所述凸极缠绕线圈而形成，所述多个电磁体通过在所述辅助槽中缠绕线圈而形成。
2.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，在所述定子内形成的所述多个凸极沿径向向内突出以朝向所述转子，并且所述多个凸极沿周向等间距布置。
3.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，所述多个辅助槽为定向为从所述定子体的内周朝向所述定子体的外周或者从所述定子体的外周朝向所述定子体的内周而形成的槽。
4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机，其中，所述线圈在所述多个辅助槽中缠绕的方向彼此反复交叉。
5.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，所述电磁体布置为使得产生的磁力的方向与在所述相绕组中产生的磁通量的方向相对应。
6.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，所述线圈围绕所述定子的多个凸极缠绕的方向彼此反复交叉。
7.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，由所述相绕组励磁产生的磁通量中不产生交叉线。
8.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，沿所述转子的周向等间距地形成有所述转子的六个凸极，沿所述定子体的周向等间距地形成有所述定子体的四个凸极，所述相绕组形成为两相绕组，该两相绕组通过围绕所述凸极缠绕所述线圈而形成，并且在所述凸极之间形成有四个辅助槽。
9.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，沿所述转子的周向等间距地形成有所述转子的十个凸极，沿所述定子体的周向等间距地形成有与所述转子的凸极相对应的所述定子体的六个凸极，所述相绕组形成为三相绕组，该三相绕组通过围绕所述凸极缠绕所述线圈而形成，并且在所述凸极之间形成有六个辅助槽。
全文摘要
本发明公开了一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括凸极型转子，该凸极型转子设置有多个凸极；以及定子，该定子包括定子体、多个相绕组和多个电磁体，所述定子体设置有朝向所述转子的多个凸极和布置在该多个凸极之间的多个辅助槽，所述多个相绕组通过围绕所述凸极缠绕线圈而形成，所述多个电磁体通过在所述辅助槽中缠绕线圈而形成，其中，由所述相绕组励磁产生的磁通量与所述电磁体产生的磁力相互作用，从而可以增加磁通量总量并且可以提高扭矩密度，并且由所述相绕组励磁产生的磁通量中不会产生交叉线。
文档编号H02K1/24GK102957235SQ20121007138
公开日2013年3月6日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年8月22日
发明者梁海晙, 李基荣, 郑盛太, 金亨准 申请人:三星电机株式会社