具有虚拟转子的磁阻马达的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及机电马达，具体涉及磁阻马达。更具体地，本公开涉及能够使用数目减少的磁极以减少的转矩脉动将电功率转换为机械功率的磁阻马达。
【背景技术】
[0002]磁阻马达是靠磁阻运行的类型的机电马达。特别地，利用磁阻概念，磁场导致磁通跟随磁阻最少的路径。目前可用的磁阻马达通常包括定子和转子。定子和转子两者均具有磁极。通常，定子由以形成磁极对的方式围绕中心轴线布置的电磁线圈组成。当激励这些磁极对时，建立旋转磁场。该旋转磁场导致转子的磁极沿着磁阻最少的路径移动。
[0003]虽然磁阻马达以低成本提供了高功率密度，但是这些类型的马达会以比期望更高的转矩脉动进行操作。转矩脉动是在一次旋转期间产生的最大扭矩和最小扭矩之差。此外，这些类型的马达的更高转矩脉动可能引起比期望更多的噪音。
[0004]开关磁阻马达是一种磁阻马达。开关磁阻马达的转子所具有的磁极比定子上的磁极更少。定子的磁极可被称为定子磁极，而转子的磁极可被称为转子磁极。典型的开关磁阻马达具有六个定子磁极和四个转子磁极。虽然该配置可减少转矩脉动，但是对于某些应用，转矩脉动可能不会减少到期望的公差内。
[0005]目前可用的磁阻马达可能无法提供足够的低转矩脉动以满足诸如(但不限于)航空航天系统之类的系统的选定要求。因此，期望具有一种考虑上面讨论的问题以及其它可能问题中的至少一些问题的方法和设备。
【发明内容】
[0006]在一个说明性实施方式中，一种设备包括定子和板。所述定子包括具有重叠配置的多个电磁线圈。将多相电流施加给所述多个电磁线圈会产生磁场。当响应于所述磁场使所述板的一部分接触所述定子时，所述板形成虚拟磁极。使所述磁场围绕穿过所述定子的中心轴线旋转会使所述虚拟磁极围绕所述中心轴线旋转。
[0007]在另一说明性实施方式中，一种磁阻马达包括壳体、定子和板。所述定子和所述板位于所述壳体中。所述定子具有至少三个磁极对。所述板至少部分地由磁性材料构成。当所述板的一部分与所述定子对接时，所述板形成虚拟磁极。使由所述定子产生的磁场围绕穿过所述定子的中心轴线旋转会给所述虚拟磁极施加扭矩。
[0008]在又一说明性实施方式中，提供了一种用于操作磁阻马达的方法。将多相电流施加给所述磁阻马达的定子的多个电磁线圈，以产生磁场。所述多个电磁线圈具有重叠配置。利用所述多相电流使所述磁场围绕穿过所述定子的中心轴线旋转以向虚拟磁极施加扭矩，该虚拟磁极由相对于所述定子定位且响应于所述磁场产出的轴向力朝向所述定子倾斜的板形成。
[0009]这些特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中组合，其中可以参考以下描述和附图看到进一步细节。
【附图说明】
[0010]认为是说明性实施方式的特点的新颖特征在所附权利要求书中加以阐述。然而，当结合附图阅读时，参考本公开的说明性实施方式的以下详细描述将会最好地理解这些例示性实施方式以及最佳使用模式、其进一步的目的及特征，其中:
[0011]图1是依据一个说明性实施方式采取框图形式的磁阻马达的图示；
[0012]图2是依据一个说明性实施方式的绕组图的图示；
[0013]图3是依据一个说明性实施方式的磁阻马达的等距视图的图示；
[0014]图4是依据一个说明性实施方式的磁阻马达的分解正视等距视图的图示；
[0015]图5是依据一个说明性实施方式的磁阻马达的分解后视等距视图的图示；
[0016]图6是依据一个说明性实施方式的定子的放大等距视图的图示；
[0017]图7是依据一个说明性实施方式的定子的俯视等距视图的图示；
[0018]图8是依据一个说明性实施方式的定子的分解俯视等距视图的图示；
[0019]图9是依据一个说明性实施方式的板的放大等距视图的图示；
[0020]图10是依据一个说明性实施方式的板的横截面图的图示；
[0021]图11是依据一个说明性实施方式的定子、板和输出元件的侧视图的图示；
[0022]图12是依据一个说明性实施方式的板的倾斜度变化的图示；
[0023]图13是依据一个说明性实施方式的板的倾斜度变化的图示；
[0024]图14是依据一个说明性实施方式以流程图形式说明用于操作磁阻马达的过程的图示；以及
[0025]图15是依据一个说明性实施方式以流程图形式说明用于操作磁阻马达的过程的图示。
【具体实施方式】
[0026]这些说明性实施方式认识到并出于不同的考虑。例如，这些说明性实施方式认识并考虑到，会期望具有一种能够提供期望的转矩脉动性能的磁阻马达。特别地，会期望具有一种设计简单且成本有效的同时还提供减少的转矩脉动的磁阻马达。
[0027]这些说明性实施方式认识并考虑到，减少在磁阻马达中感生的转子磁极的数量可减少转矩脉动。此外，这些说明性实施方式认识并考虑到，可通过省去单独的物理转子来减少转矩脉动。由此，这些说明性实施方式提供的磁阻马达包括具有电磁线圈的定子，所述电磁线圈具有能减少所需转子磁极数量的重叠配置。
[0028]现在参考附图，特别参考图1，依据一个说明性实施方式，磁阻马达的图示被描绘成框图的形式。在该说明性示例中，磁阻马达100可用于产生力102，力102驱动一驱动元件104。换句话说，力102可移动驱动元件104。总之，驱动元件104和磁阻马达100可形成致动器106。取决于实施方案，致动器106可采取线性致动器或旋转致动器的形式。
[0029]致动器106可用于在不同类型的系统中提供移动。例如，致动器106可被实施为航空航天系统108的一部分。航空航天系统108可采取飞行器、无人机、航天器、航天飞机、卫星、空间站或一些其它类型的航空航天系统或平台的形式。当然，在其它说明性示例中，致动器106可用在一些其它类型的系统中，包括但不限于:基于地面的系统、基于水的系统、发动机系统、车辆、机器人系统或一些其它类型的系统。
[0030]在一个说明性实施方式中，磁阻马达100包括壳体111、定子112、板113和输出元件114。定子112、板113以及至少一部分输出元件114可容纳在壳体111内。
[0031]定子112可包括芯部115和多个电磁线圈116。芯部115也可被称为定子铁芯。芯部115可由若干芯构件构成。如本文所用，“若干”项目包括一个或多个项目。以这种方式，芯部115可包括一个或多个芯构件。这些芯构件中的每个并因此芯部115可由铁磁材料构成。在一个说明性示例中，芯部115可由铁构成。
[0032]在一些情况下，多个电磁线圈116也可被称为多个绕组。多个电磁线圈116均可由能够承载电流流动的导电材料构成。经过多个电磁线圈116中的每个线圈的电流产生了磁场。多个电磁线圈116中的每个线圈均可由以导电的方式连接到一起的一个或多个线圈元件或以导电的方式连接到一起的一个或多个绕组构成。
[0033]在一个说明性示例中，多个电磁线圈116可包括至少三个电磁线圈。例如而非限制性地，多个电磁线圈116可包括第一线圈118、第二线圈120和第三线圈122。
[0034]多个电磁线圈116可具有重叠配置124。利用重叠配置124，多个电磁线圈116可布置成相对于定子平面126至少部分地重叠。定子平面126可以是穿过定子112的平面，与穿过定子112的中心轴线125大致垂直。重叠配置124可以是这样的配置，在该配置中多个电磁线圈116均相对于定子的定子平面126以选定程度与多个电磁线圈116中的其它电磁线圈中的至少一个重叠。
[0035]作为一个说明性示例，第一线圈118可相对于定子平面126与第二线圈120重叠约120度。第二线圈120可相对于定子平面126与第三线圈122重叠约120度。第三线圈122可相对于定子平面126与第一线圈118重叠约120度。
[0036]在该说明性示例中，第一线圈118、第二线圈120和第三线圈122均可对着定子平面126的大约三分之二。例如，第一线圈118、第二线圈120和第三线圈122均可对着定子平面126的约240度。换句话说，第一线圈118、第二线圈120和第三线圈122均可相对于定子平面126延伸约240度。
[0037]总之，芯部115和多个电磁线圈116可形成磁极对127。在该说明性示例中，磁极对127可包括至少三个磁极对。每