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：
一般的开关磁阻电机(SRM)为其中的定子和转子均具有凸极式磁结构的电机，定子具有围绕定子缠绕的集中型线圈，并且转子仅由铁芯构成而不采用任何励磁装置(例如绕组、永磁体或类似物)，从而具有优秀的价格竞争力。速度可变的开关磁阻电机借助采用功率半导体器件的转换器和感测转子位置的传感器可以稳定地产生连续的转矩，并且容易控制以适合于每个应用所需的性能。就各种交流(AC)电机(例如感应电机、永磁同步电机或类似电机)和无刷直流(DC)电机来说，当在一个电磁场结构设计完成后，随着时间的推移，需要明显地改善其性能时，该电磁场结构需要作为新的电磁场结构进行重新设计。否则，除了更换高成本材料，如钢铁、永磁体或类似材料这种简单的设计改变之外没有其他办法，而这并不是有效的设计。这种现象也出现于开关磁阻电机。
发明内容
本发明致力于提供一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机具有能够灵活应对显著改善其性能的需求的新结构。根据本发明的优选实施方式，提供了一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括凸极式定子，该凸极式定子包括多个齿和安装在所述多个齿之间的磁体，所述齿具有围绕所述齿缠绕的线圈；以及凸极式转子，该凸极式转子插在所述定子的中心部分中并且旋转，其中所述磁体安装在缠绕有所述线圈的所述齿之间。所述定子可以包括狭缝部，该狭缝部形成在其间安装有所述磁体的所述齿的中心部分并具有空间，所述磁体可以布置成与形成在所述定子上的狭缝部间隔开。所述定子的容纳所述磁体的部分和所述狭缝部可以沿所述转子的径向布置。所述磁体可以是铁氧体磁体。
图I是根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的剖视图；图2是显示根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机中的电流方向的剖视图；图3和图4是根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的局部放大图；以及
图5和图6是显示SRM转矩根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的角度而产生的变化的图表。
具体实施例方式通过参考附图对实施方式的以下描述，本发明的各种目的、特征和优点将显而易见。本说明书和权利要求书中的术语和词语不应当被解释为限于典型含义或词典中的定义，而应当基于规则被解释为与本发明的技术范围相关的含义和概念，根据所述规则，发明人能够合适地定义术语的概念来最恰当地描述他或她所知道的实施本发明的最佳方法。通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将更为清楚地得到理解。在说明书中在所有附图中给部件添加附图标记，需要注意的是，即使该部件·显示在不同的附图中，相同的附图标记也表示相同的部件。此外，当可以确定与本发明相关的已知技术的详细描述会使本发明的主旨模糊时，将省略该具体的描述。以下，结合附图将详细描述本发明的优选实施方式。图I是根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的剖视图。图2是显示根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机中的电流方向的剖视图。图3和图4是根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的局部放大图。图5和图6是显示SRM转矩根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的角度而产生的变化的图表。如图I所示，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100包括定子110和转子120，所述定子110设置在所述开关磁阻电机100的边缘，所述转子120设置在定子110的
中心并围绕轴旋转。根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100是其中的定子110和转子120都具有凸极式磁结构的电机，所述定子110具有围绕所述定子缠绕的集中型线圈，并且所述转子120仅由铁芯构成而不采用任何励磁装置(例如绕组、永磁体或类似物)，从而具有优秀的价格竞争力。特别地，速度可变的开关磁阻电机100借助采用功率半导体器件的转换器和感测转子位置的传感器能够稳定地产生连续的转矩，并且容易控制以适用于每个应用所需的性倉泛。近期，就各种交流(AC)电机(如感应电机、永磁同步电机或类似电机)和无刷直流(DC)电机来说，当在一个电磁场结构设计完成后，随着时间的推移，需要明显地改善其性能时，该电磁场结构需要作为新的电磁场结构进行重新设计。否则，除了更换高成本材料，如钢铁、永磁体或类似材料这种简单的设计变化之外没有其他办法，而这并不是有效的设计。这种现象也出现于开关磁阻电机。根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100为设计成能够灵活应对一种电磁场结构设计完成后随着时间的推移需要显著改变其性能的情况的电机。如图I所示，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的特征是，磁体112插入在区段A之间，每个区段A包括至少一个能使区段A之间彼此电磁分离的齿111，从而磁体112的尺寸可以最大化。当磁体112插入在定子铁芯113的共同磁极中时，考虑到磁路方面定子铁芯113具有分隔结构。根据现有技术，定子铁芯113已经由于磁体112的插入部分而被分隔开。根据本发明的优选实施方式，磁体112插入在定子铁芯113中，从而能够增加输出密度。为了使电机转矩最大化或者提高转矩密度，需要使磁体112的尺寸最大化。根据本发明的优选实施方式，磁体112插入在区段A之间，从而能够使磁体112的尺寸最大化。
此外，磁体112插入在区段A之间，从而能够使定子铁芯的两侧通过磁体112而彼此分隔。即使定子铁芯的两侧彼此相连，它们也处于磁饱和的状态，因此不会对有助于转矩的磁通量产生影响。定子110是凸极式定子，所述定子的多个齿111具有断续地围绕所述齿缠绕的线圈 114。图2是显示根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100中的电流方向的剖视图。电流从磁体112的N极流向磁体112的S极(即沿B方向)。图2中的部件与图I中的部件相同。因此，省略对这些部件的描述。图3是将根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的磁体112组装到定子铁芯113之后的形状的放大视图，图4是显示根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的磁体112安装在定子铁芯113中的形状的视图。如图4所示，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的每一个磁体112均安装在齿111之间，所述齿111具有围绕所述齿缠绕的线圈114，并且磁体112和狭缝部115之间可以具有预定间隔。如果假定磁体112的纵向长度为T，磁体112和狭缝部115之间的间隔为t，则t的取值范围可以是大于等于O至小于等于T/2。随着t的增大，转矩减小。例如，如果假定当t = O时转矩是100%，则当t = T/10时转矩是90 %，当t = T/4时转矩是40 %，当t = T/2时转矩是30 %。考虑到性能方面，当t = O时转矩是最好的，然而，考虑到制造方面，优选地t具有小的值。图5是显示转矩根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的角度而产生的变化的图表。曲线P示出了显示转矩根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的角度而产生的变化的图表，曲线Q示出了显示转矩根据现有技术的开关磁阻电机的角度而产生的变化的图表。图6显示了根据现有技术的开关磁阻电机的平均转矩和根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的平均转矩。根据现有技术的开关磁阻电机的平均转矩Q是O. 82Nm。另一方面，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的平均转矩P是I. OONm。如图5和图6所示，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100的平均转矩比根据现有技术的开关磁阻电机的平均转矩高出20%或者更多。上述的根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100具有能够增加磁体112体积的结构，以使因磁体112而产生的磁通量最大化。此外，由于磁体112的体积增加，因此可以使用铁氧体磁体而不用钕(Nd)磁体，从而能够降低材料成本。
具有上述结构的根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100包括不具有绕组的凸极式转子120和缠绕有集中型线圈的凸极式定子110，并且所述开关磁阻电机100具有自由电磁场结构,在这种结构中磁体112可以插入定子110中或者也可以不插入其中，并且定子铁芯113在磁体112插入定子110中时被分隔开。此外，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100具有能够自由改变所插入的磁体112的尺寸、等级、位置、数量等的结构，以适合于所需的性能。更进一步地，无论什么状态只要加入磁体112总是可以实现两相或者更多相，从而能够容易地促进诸如转矩密度、效率等性能的提高。
另外，根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机100具有自由结构，其中用于永磁体的狭槽的冲头可以从冲模抽出，定子铁销可以根据需要制造，从而能够降低成本。插入磁体112，从而使得无论什么状态总是能够防止定子110中磁通量的交替，从而能够减少磁心损耗。尽管为了示例目的公开了本发明的优选实施方式，这些实施方式用于具体解释本发明，然而根据本发明的开关磁阻电机并不限于此，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离附带的权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、增加和替换都是可能的。因此，任何和所有的修改、变更或等同的配置应该被认为是在本发明的范围内，并且本发明的详细范围将在附带的权利要求书中公开。
权利要求
1.一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括 凸极式定子，该凸极式定子包括多个齿和安装在所述多个齿之间的磁体，所述齿具有围绕所述齿缠绕的线圈； 凸极式转子，该凸极式转子插在所述定子的中心部分中并且旋转， 其中，所述磁体安装在缠绕有所述线圈的所述齿之间。
2.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，所述定子包括狭缝部，该狭缝部形成在其间安装有所述磁体的所述齿的中心部分并具有空间，所述磁体布置成与形成在所述定子上的狭缝部间隔开。
3.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，所述定子的容纳所述磁体的部分和所述狭缝部沿所述转子的径向布置。
4.根据权利要求I所述的开关磁阻电机，其中，所述磁体是铁氧体磁体。
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式定子，该凸极式定子包括多个齿和安装在所述多个齿之间的磁体，所述齿具有围绕所述齿缠绕的线圈；以及凸极式转子，该凸极式转子插在所述定子的中心部分中并且旋转，其中所述磁体安装在缠绕有所述线圈的所述齿之间。
文档编号H02K21/16GK102957287SQ20111044688
公开日2013年3月6日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年8月22日
发明者郑盛太, 裴汉京, 任正圭, 李基荣, 梁海晙, 金世柱 申请人:三星电机株式会社