CN101313449B - 开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机，其可在转子的旋转中减少噪音并防止过热。该开关磁阻电机包括：定子铁芯，其具有多个以预定的间距向内突出的磁极；线圈，其缠绕于该定子铁芯的突出的磁极周围；以及转子铁芯，其以预定间隙可转动地容置于该定子铁芯的内侧，其具有多个沿径向向外突出的磁极，以及从该转子铁芯的每一个突出的磁极的前端突出的圆形部件，在转子铁芯的所述突出的磁极的转动中，所述突出的磁极的前端最初靠近定子铁芯的每一个突出的磁极，从而使得定子铁芯的突出的磁极与转子铁芯的突出的磁极之间的间隙逐渐减小。

Description

开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电机，特别涉及一种如下的开关磁阻电机，其可减少由于转子的旋转而产生的叶片通过频率(BPF)因素(element)的噪音，并可防止电机过热。

背景技术

开关磁阻电机与普遍的电机相比，结构更简单、成本更低、转矩密度更高以及效率更高。然而，由于转矩脉动而使得振动噪音增加，从而使得开关磁阻电机存在缺陷。

在开关磁阻电机中，定子和转子都包括有多个磁极或齿。定子包括绕线，而转子不包括线圈或磁铁。

定子的相对齿的线圈彼此串连。当检测到转子的位置，且每一相位的电流为开或关时，该转子转动。

图1为说明传统的开关磁阻电机的截面图。

参考图1，传统的开关磁阻电机包括固设于电机壳体或框架(图未示)内的定子10，可转动的嵌设于定子10中的转子20，以及压入转子20的中部的转轴30。

定子10包括：通过层压多个钢板而形成的定子铁芯11；形成于定子铁芯11的中部的壳体孔11a；多个突出的磁极11b，其沿着径向向内突出到壳体孔11a，并沿周向以预定的间距彼此间隔而形成；以及缠绕所述突出的磁极11b的线圈12，其用于通过供给的电能产生电磁力。

转子20包括通过层压多个钢板而形成的转子铁芯21。其中，所述多个钢板中的每一个钢板在其中部均具有轴孔21a，以容置转轴30，并且还具有多个向外突出的磁极21b，所述磁极21b沿径向位于轴孔21a的圆周上。

在转子铁芯21的转动中，转子铁芯21的形状产生的BPF因素，使得传统的开关磁阻电机产生噪音，即，在转子铁芯21的转动中，当定子铁芯11的突出的磁极11b与转子铁芯21的突出的磁极21b彼此接触时，产生BPF因素。

为解决前述问题而提出一种可在转子铁芯21的转动中降低BPF因素的结构，该结构通过将合成树脂填充到形成于定子铁芯11的突出的磁极11b之间的沟槽11c中，而形成树脂形成部件40。

然而在此结构中，转子铁芯21与定子铁芯11之间的空气通道被形成于槽沟11c内部的树脂形成部件40堵塞。从而，转子铁芯21在转动中产生的热无法充分地散发出去，因此，使线圈12及转子铁芯21过热。从而导致降低电机的效率及性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种开关磁阻电机，其可逐渐地改变定子铁芯与转子铁芯之间的间隙，从而减少转子在转动中，定子铁芯的突出的磁极与转子铁芯的突出的磁极彼此接触时产生的BPF因素的噪音。

本发明的另一目的在于提供一种开关磁阻电机，其通过确保空气通道不被树脂填满而可防止开关磁阻电机过热。

为了达到上述及其他优点，并根据本发明的目的，正如在此所具体并广泛描述的，本发明提供了一种开关磁阻电机，包括：定子铁芯，其具有多个以预定的间距向内突出的磁极；线圈，其缠绕于该定子铁芯的突出的磁极周围；转子铁芯，其以预定间隙可转动地容置于定子铁芯的内侧，且具有多个沿径向向外突出的磁极，以及从转子铁芯的每个突出的磁极的前端突出的圆形部件，在转子铁芯的所述突出的磁极的转动中，所述突出的磁极的前端最初靠近定子铁芯的每一个突出的磁极，从而使得定子铁芯的突出的磁极与转子铁芯的突出的磁极之间的间隙可逐渐减小。

在此构造中，定子铁芯与转子铁芯的重叠部分中的间隙并不是突变的而是逐渐变化的，因此减少了BPF因素，即减少了由于转子的转动而产生的噪音因素。在定子铁芯与转子铁芯的重叠部分中，扭矩也没有发生突变。因此，由于扭矩的突变而产生的噪音也得以降低。

每一个圆形部件都包括多个具有不同曲率半径的圆形部件。

圆形部件包括：第一圆形部件，其沿该转子铁芯的转动方向形成于该转子铁芯的突出的磁极的前端；以及第二圆形部件，其曲率半径形成为大于该第一圆形部件的曲率半径，且沿着该转子铁芯的转动方向，连接于该第一圆形部件的后端。

优选地，转子铁芯沿一个方向转动。

另一方面，转子铁芯相对于穿过其转动中心的直线不对称。

圆形部件沿转子铁芯的转动方向突出。

圆形部件可以椭圆形突出。

此外，本发明还提供了一种开关磁阻电机，包括：定子铁芯，其具有多个突出的磁极；线圈，其缠绕于定子铁芯的突出的磁极周围；以及转子铁芯，其以预定间隔容置于定子铁芯的突出的磁极的内侧，且具有多个沿一个方向转动的突出的磁极，以及沿转子铁芯的转动方向突出的圆形部件，所述圆形部件形成于转子铁芯的每个突出的磁极的前端，在转子铁芯的突出的磁极的转动中，所述突出的磁极的前端最初靠近定子铁芯的每一个突出的磁极。

因此，该开关磁阻电机通过在定子铁芯的突出的磁极之间的空间中以及转子铁芯的突出的磁极之间的空间中确保空气通道，且不填充树脂，而可避免升高温度而导致的过热。

圆形部件与突出的磁极的直线部件的延长线相比更为突出，该直线部件的延长线关于具有圆形部件的突出的磁极相对。

另一方面，优选地，转子铁芯相对于穿过其转动中心的直线不对称。

本发明前述的和其他的目的、特征、方案、及优点，将通过以下结合附图对本发明的具体说明中更加清楚。

附图说明

附图作为本说明书的一部分并结合于本说明书中而对本发明提供进一步的理解，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为示出了传统的开关磁阻电机的一个实例的截面图；

图2为示出了传统的开关磁阻电机的另一个实例的截面图；

图3为示出了根据本发明的开关磁阻电机的截面图；以及

图4为示出了图3中的主要元件的放大图。

具体实施方式

现在将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细地描述，附图中示出了本发明的实例。

在下文中，将参照附图对根据本发明的开关磁阻电机进行更详细地解释。

图3为示出了根据本发明的开关磁阻电机的截面图，图4为示出了图3中主要元件的放大图。

同样，由于对于众所周知的功能或结构的多余的详细说明会使本发明不清楚，因此不再对其详细描述。

如图3及图4所示，开关磁阻电机包括固设于电机的壳体或框架(图未示)内的定子110，可转动地嵌设于定子110中的转子120，以及压入到转子120的中部的转轴130。

定子110包括：通过层压多个钢板而形成的定子铁芯111；形成于定子铁芯111的中部的壳体孔111a；多个突出的磁极111b，其沿着径向向内突出至壳体孔111a，并沿周向以预定的间距彼此间隔地形成；以及缠绕突出的磁极111b的线圈112，其用于通过供给的电能产生电磁力。

转子120包括以预定的间隙可转动地容置在定子铁芯111中的转子铁芯121，其通过层压多个钢板而形成。所述多个钢板中的每一个钢板的中部均具有轴孔121a，以容置转轴130，并且还具有多个向外突出的磁极121b，所述磁极沿径向位于轴孔121a的圆周上。

其中，转子铁芯121及突出的磁极121b朝一个方向W转动。

圆形部件122从转子铁芯121的突出的磁极121b的前端，沿转子铁芯121的转动方向W突出，因此，在转子铁芯121的转动中，转子铁芯121的突出的磁极121b与定子铁芯111的突出的磁极111b之间的间隙G可逐渐减小。

圆形部件122沿转子铁芯121的转动方向W突出。更具体地说，圆形部件122从转子铁芯121的每一个突出的磁极121b的前端突出，所述突出的磁极121b的前端在转子铁芯121的转动中最初靠近定子铁芯111的每一 个突出的磁极11b。

因此，转子铁芯121相对于穿过其转动中心的直线不对称。

也就是说，由于圆形部件122与该突出的磁极121b的直线部件123的延长线相比更为突出，因此圆形部件122相对于该延长线为不对称的，其中的该直线部件123的延长线关于该具有圆形部件122的突出的磁极121b相对。

另一方面，每个圆形部件122可由多个具有不同曲率半径的圆形部件组成。可认为，每一个圆形部件122包括具有不同曲率半径的第一圆形部件及第二圆形部件。

具有预定曲率半径(curvature)R1的第一圆形部件122a沿转子铁芯121的转动方向W，形成于转子铁芯121的突出的磁极121b的前端，具有曲率半径R2的第二圆形部件122b沿转子铁芯121的转动方向W，连续地连接于第一圆形部件122a的后端，且第二圆形部件122b的曲率半径R2相对大于第一圆形部件122a的曲率半径R1。

除了多个具有不同曲率半径的圆形部件122a及122b以外，圆形部件122还可以椭圆形形成。沿转子铁芯121的转动方向W、形成于转子铁芯121的突出的磁极121b的前端的圆形部件122，用于逐步缓慢地改变间隙G，该间隙G在转子铁芯121的转动中，形成于转子铁芯121的突出的磁极121b及定子铁芯111的突出的磁极111b之间。

也就是说，在最初靠近定子铁芯111的突出的磁极111b时，形成于转子定子铁芯111的突出的磁极111b及转子铁芯121的突出的磁极121b之间的间隙G逐渐减小，然后通过形成圆形部件122而保持不变。

因此，开关磁阻电机可在转子铁芯121的转动中，减少由转子铁芯121的形状产生的BPF因素而导致的噪音，即在转子铁芯21的转动中，当定子铁芯111的突出的磁极111b与转子铁芯121的突出的磁极121b彼此接触时，产生BPF因素。开关磁阻电机可防止在转子铁芯21的转动中，定子铁芯111的突出的磁极111b与转子铁芯121的突出的磁极121b的接触部分的感应系数的突变。因此，开关磁阻电机限制了转矩的突变以及由于感应系数的突变而产生的噪音。在开关磁阻电机中，为了减少由于转子铁芯121的形状而产生的BPF因素，圆形部件122沿转子铁芯121的转动方向W，从转子铁芯 121的突出的磁极121b的前端突出，而并非像传统技术中，通过将合成树脂填充到定子铁芯111的沟槽111c中，而形成树脂形成部件(参见图1)。因此，开关磁阻电机可防止转子铁芯121在转动中过热，并通过减少由于转子铁芯121的形状而产生的BPF因素，而改善噪音特性。

也就是说，此结构可通过逐渐减小在转子铁芯121的转动中，转子铁芯121的突出的磁极121b与定子铁芯111的突出的磁极111b之间形成的间隙，而减少BPF因素。此外，此结构还可通过确保转子铁芯121与定子铁芯111之间的空气通道，而将转子铁芯121在转动中产生的热充分地散发出去，并由此防止线圈112和转子铁芯121过热，从而可防止电机的效率及性能的降低。

在上述本发明的具体实施例中，圆形部件122沿转子铁芯121的转动方向W，形成于转子铁芯121的突出的磁极121b的前端。然而，应该理解的是，圆形部件(图未示)可以同样的方式，沿转子铁芯121的转动方向W，形成于转子铁芯121的突出的磁极121b的后端。

在上述本发明的具体实施例中，圆形部件122应用于两相开关磁阻电机。但是，显然的是，圆形部件122也可应用于单相、三相或四相开关磁阻电机。

如前所述，根据本发明的开关磁阻电机通过沿转子铁芯的转动方向，在转子铁芯的突出的磁极的前端形成圆形部件，而减少了转子铁芯在转动中产生的噪音，并通过确保空气通道，省略树脂形成部件，而防止电机过热。

此外，开关磁阻电机可通过防止感应系数的突变而限制转矩的突变。

由于本发明可包含许多不背离其精神或特征的实施形式，因此应当理解的是，除其他说明外，以上所描述的具体实施例不被上述描述的任何细节所限制，而应当在所附的权利要求所限定的精神及范围内被宽泛地解释，因此，属于权利要求界定范围内的所有变化及修改，或该界定的等同都包含在所附的权利要求中。

Claims (9)

1.一种开关磁阻电机，包括：

定子铁芯，其具有多个以预定的间距向内突出的磁极；

多个线圈，其缠绕于该定子铁芯的所述突出的磁极周围；以及

转子铁芯，其以预定间隙可转动地容置于该定子铁芯的内侧，且具有多个沿径向向外突出的磁极，并且从该转子铁芯的每一个所述突出的磁极的前端突出有圆形部件，在转子铁芯的所述突出的磁极的转动中，所述突出的磁极的前端最初靠近该定子铁芯的每一个所述突出的磁极，从而形成于该定子铁芯的所述突出的磁极与该转子铁芯的所述突出的磁极之间的间隙能够逐渐减小。

2.如权利要求1所述的开关磁阻电机，其中每一个所述圆形部件均包括多个具有不同曲率半径的圆形部件。

3.如权利要求2所述的开关磁阻电机，其中所述圆形部件包括：

第一圆形部件，其沿该转子铁芯的转动方向形成于该转子铁芯的所述突出的磁极的前端；以及

第二圆形部件，其曲率半径形成为大于所述第一圆形部件的曲率半径，且沿该转子铁芯的转动方向连接于所述第一圆形部件的后端。

4.如权利要求1所述的开关磁阻电机，其中该转子铁芯沿一个方向转动。

5.如权利要求1所述的开关磁阻电机，其中该转子铁芯相对于穿过其转动中心的直线不对称。

6.如权利要求4所述的开关磁阻电机，其中所述圆形部件沿该转子铁芯的转动方向突出。

7.如权利要求2所述的开关磁阻电机，其中所述圆形部件以椭圆形突出。

8.一种开关磁阻电机，包括：

定子铁芯，其具有多个突出的磁极；

多个线圈，其缠绕于该定子铁芯的所述突出的磁极周围；以及

转子铁芯，其以预定间隙容置于该定子铁芯的所述突出的磁极的内侧，且具有多个沿一个方向转动的突出的磁极，

圆形部件，其沿该转子铁芯的转动方向突出，且形成于该转子铁芯的每一个所述突出的磁极的前端，在该转子铁芯的所述突出的磁极的转动中，所述突出的磁极的前端最初靠近该定子铁芯的每一个所述突出的磁极，

其中，所述圆形部件与所述突出的磁极的直线部件的延长线相比更为突出，所述直线部件的延长线关于具有所述圆形部件的所述突出的磁极相对。

9.如权利要求8所述的开关磁阻电机，其中该转子铁芯相对于穿过其转动中心的直线不对称。

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