CN101834506B - 具有双径向气隙的电机 - Google Patents
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Abstract
开关磁阻电机具有一组电极，该组电极连接到静止的保持构件，以形成定子。定子没有背铁。该电机具有两组转子电极，位于定子电极两侧，并且彼此在周向上对准。当一对转子电极与定子电极对准时，在定子电极的两端形成小气隙，通过该小气隙磁通被驱动，产生旋转布置的转矩或者线性布置的力。当电极处于非对准位置时，相电感非常低。
Description
技术领域
本发明主要涉及电机的设计，具体为磁阻电机的设计。其尤其适于开关磁阻电机。
背景技术
开关磁阻电机(无论作为电动机还是发电机工作)是可变磁阻电机的一种形式。开关磁阻系统的特征和操作在本领域中是众所周知的，并且已经得到描述，例如，Stephenson和Blake在PCIM’93会议(此会议于1993年6月21日-24日在N ürnberg召开)发表的论文“The characteristics，design andapplication of switched reluctance motors and drives”，此论文被并入本文中作为参考。在各种课本中也能够找到对于驱动器(drive)的一般处理，例如，TJE Miller的“Electronic Control of Switched Reluctance Machines”(Newnes，2001)。图1以图解形式示出了典型的开关磁阻电动机驱动系统，其中，开关磁阻电机12连接到负载19。直流电源ll可以是电池，或是被整流或滤波的交流干线(mains)，或者是其它形式的蓄能装置(energy storage)。在电子控制单元14的控制下，电源11提供的直流电压通过功率变换器13在电机12的各个相绕组16之间交换。
为了调速系统的恰当操作，必须正确地使交换与转子旋转的角度相同步，并且，通常采用转子位置检测器15提供对应于转子的角度位置的信号。本领域普通技术人员也熟知用于确定转子位置的无传感器技术。因而，转子位置检测器15可以采用许多形式，包括软件算法的形式，并且，转子位置检测器的输出可用于生成速度反馈信号。位置检测器的存在以及完全取决于转子瞬时位置的激励策略导致了为这些电机进行“交换的转子位置”的通用情况。
图2示出了许多种已知的变换器布局之一，其中，电机的相绕组16与母线26和27之间的两个交换器件21和22串联。母线26和27总称为变换器的“直流联络线(DC link)”。能量恢复二极管23和24连接到绕组，使得当开关21和22断开时线圈电流回流到直流联络线。电容器25，称为“直流联络线电容器”，其跨接直流联络线，以获得或沉没(sink)不能从电源汲取出或者不能返回到电源的直流联络线电流的交流分量(即，所谓的“脉动电流”)。实际上，电容器25可包括串联和/或并联的几个电容器，其中，使用并联连接时，一部分元件可分布在变换器中。电阻器28与较低的开关22串联连接，以提供非隔离的电流反馈信号。图1中示出了给出隔离信号的交流测量装置18。多相系统通常使用几个并联连接的图2中的“相脚”，来为电机的各相提供能量。
图3(b)中示出了典型的3相开关磁阻电机的横截面。此机器是双凸极的，即，定子30和转子32都具有磁性的凸极。图3(b)中，示出转子的一对电极34与相A的定子电极36完全对准。这表示相的最大电感的位置，最大电感经常被表示为Lmax，如图3(a)所示。在图3(c)中，转子旋转到转子的电极间的轴线37与定子电极36对准的位置。这表示相的最小电感的位置，该最小电感经常被表示为Lmin。随着转子转动，电感在Lmax和Lmin这两个极限值之间变化，呈现出如图3(a)所示的理想形式。实践中，由于磁通边缘现象以及磁路饱和，Lmax和Lmin处的尖角变得较圆。电感的最大值也将取决于电流。然而，此曲线可用于阐释机器的一般运行情况。
开关磁阻电机的相位电感周期是对于相应相位或每个相位电感发生变化的时间段，例如，在转子电极和相关各个定子电极完全对准时出现的最大值之间的时间段。通常，转子和定子具有相同的轴长，并且，理论上，在沿着轴长的任何横截面处它们之中的磁通路径都相同。芯子的轴长经常标示为机器的“有效长度”，在机器的两端，绕组的端部线匝(end-turn)位于有效长度之外。
图3所示的机器一般的构造是6电极定子和4电极转子，但是，也有很多其它变型，例如，l 2个定子电极和8个转子电极、8个定子电极和6个转子电极，等。在所有这些普通变型中，每个定子电极在Lmax位置处具有与其相关联的单个气隙，并且，相位的定子电极通过定子的背铁38(或“轭”)相互连接。图5示出了对于施加到相位A的激励在对准位置和非对准位置中的理想磁通分布图，并且，可注意到，磁通路径总是包括定子背铁52、定子电极54以及转子背铁56。仅当转子电极朝向被赋能的相位的定子电极移动时，磁通才通过转子电极58。从图5(b)所示的非对准位置也可以清楚看出，最小电感严重依赖于从定子电极到转子背铁56的空气路径59的长度。
众所周知，此类机器的输出是对准位置(图3(b))中的电感和非对准位置(图3(c))中的电感之间的差异以及其它因素的函数。设计者通过增加Lmax和减小Lmin，来完成最大化这种差异的任务。然而，常常可发现，改变定子和转子的布局来最大化对准电感(例如，通过加宽电极主体和电弧)损害了非对准电感，反之亦然。通常，需要在机器整体设计中出现的冲突性事件之间做出折衷。
电机一般由电工钢片的叠片制成，所得到的结构用于传输电机的操作所依赖的磁通。此结构被分层以减小漩涡电流的影响，由于磁通变化的时间率，漩涡电流在钢材中流动。通常，仅仅具有不变磁通的机器才具有非分层的结构。例如，直流电机的场结构可以是非分层的(即，实心的)，但是为了减小在移动到新的操作环境时的过渡反应，即使在这些机器中也常常采用分层结构。分层的程度受到机器中的磁通变化频率的影响。例如，在由50赫兹或60赫兹的干线电源直接供电、并且假定以1500或1800转/分钟工作的机器中，常常采用0.50或0.65毫米的叠片厚度。对于利用400赫兹电源并以12000转/分钟工作的机器而言，可以选择0.20毫米的叠片厚度。
当然，降低叠片厚度带来了很多不利，不仅是材料耗费和制造困难方面的不利。但为了获得减少漩涡电流损耗、获得更高效率和更高特定输出的优势，设计者通常准备接受这些不足。
机器的输出也依赖于所用钢材的所谓的磁化特性。这是施加到钢材的磁化作用(即，磁动力，mmf)和因此产生的磁通之间的关系。虽然设计者可选的钢材等级有一定的变化范围，但所有钢材都具有相同的一般特性，因为，随着磁动力增加到显著非线性点，磁动力和磁通之间的最初大致线性的关系逐渐弱化。实际上，这代表钢材通常可有效承载的磁通量的极限，一种通常被描述为“饱和”的状态，但这不是精确的描述性术语，因为这种关系中没有突然的中断点。
钢材的这种磁化特性变得与任何使用此钢材的机器的理想特性不可分割地联系在一起。例如，在开关磁阻电机中，理想的电感分布图(在前述Stephenson的论文中讨论过并在图3(a)中示出)呈现出钢材的特性，并且被显著地修改。这可从图4所示的磁链/角度/电流的关系中看出，其中，磁通与电流的非线性关系是显而易见的。
一般而言，为了满足越来越严格的性能规格，电机的设计者在设计更小成本更低的机器时承受着很大的压力。大小很重要，因为，大小通常与重量和成本有关，而重量和成本是在例如航空和汽车的领域中非常重要的参数，在这两个领域中，燃料消耗越来越被当作主要问题。初看起来，在给定性能下减小尺寸可以简单地通过让钢材承载更多磁通来实现，即，使得钢材在给定钢材体积的情况下承载更多磁通。然而，观察图4的曲线，可发现这会导致磁动力的非线性增加，从而导致机器的欧姆损耗的非线性增加，因此，导致与制冷相关联的热管理问题。这很可能使机器的功率变换器的成本因此而增加。因此，很明显，对于机器的特定输出存在实际的限制。
被结合到本文中作为参考的美国专利5828153(McClelland)中，公开了在具有外部转子的特定类型的开关磁阻电机中由分层材料制成的转子。
通过改变磁通路径方向来减小Lmin的努力常常被对材料进行分层以控制损耗的需要所阻碍。结合到本文中作为参考的美国专利申请2004/0070301(Mecrow)，公开了必须装配到轴上的转子段的排列。这些系统不可避免地给转子设计带来了机械上的复杂性。
已经在使用一对联合起作用以改善性能的常规的定子和转子方面做出了努力。例如，Deguchi的日本专利07163105使用两个各自具有自己的绕组的定子，这两个定子共享相同的背铁磁通路径，并且与两个通常连接起来的转子协同工作。通过基于来自加速计的信号激励两个定子绕组中较外部的定子绕组来控制定子组件的振动。Luk等(Yokeless switched reluctance motors，PESC 2006，Power Electronics Specialists Conference，Jeju，South Korea，2006年6月18-22日)采用了不同的安排，他们使用在转子电极环附近部署的一对分层C形芯的组件，为电动车提供电动机。
因此，存在对于无需明显减小Lmax即可减小Lmin的有成本效益的转子设计的需求。
软磁性复合(SMC)材料是基于铁粉的可磁化材料。通常将其压制成所需要的成品形状，而不是将其冲压和/或加工成所需要的成品形状。粉末冶金学技术的发展使得已能制造出这样一种粘合剂，这种粘合剂覆盖住铁粉并且保持高电阻，使得，当材料暴露到时变磁通中时，材料中的漩涡电流减小。可将此材料放入模具中，以800MPa的压力进行压制，形成所需要的部件。然后，以500℃的温度对所得到的部件进行热处理。Hultman和Jack的论文“Soft Magnetic Composites-Materials and Applications”(IEMDC会议，美国威斯康星州的麦迪逊市，2003年6月1-4日，第1卷，516-523页)中给出了该材料的性质的总结，该论文被并入本文中作为参考。
近年来，为永磁体、在部分磁路中采用SMC材料的同步和磁阻电机提出过多种原型设计。例如，在结合到本文中作为参考的Alakula等的论文“AnIron Composite Based Switched Reluctance Machine”(Stockholm Power Tech，1995年6月18-22日，第3卷，251-255页)中，利用SMC材料取代常规的叠片，保持基本的磁布局(magnetic geometry)不变。然而，相比常规的电机，这个方案没有展示出任何优势。Duhayon等的论文“Design of a HighSpeed Switched Reluctance Generator for Aircraft Applications”(比利时布鲁日，2002年8月25-28日，International Conference on Electrical Machine，ICEM2002)中报道的工作采用了类似的方法，该论文被结合到本文中作为参考。总之，这些设计者希望制作出在机械上以及功能上等同于现存的转子的至少部分由SMC制成的产品。
这些发明者已经意识到，将SMC应用于开关磁阻结构时需要对定子和转子的常规形状做出重大改变，以便充分利用SMC材料的性质，制作出改进的机器。
发明内容
在所附的独立的权利要求中定义了本发明。分别在相关的权利要求中叙述了本发明的优选特征。
根据本发明实施例的磁阻电机包括定子和转子，转子被布置成相对于定子绕轴线转动。转子具有内部转子部分和外部转子部分。内部转子部分具有向外凸出的内部转子电极，并且外部转子部分具有向内凸出的外部转子电极，这些电极分别从内芯部分和外芯部分凸出。因此，在内部转子部分和外部转子部分之间定义了在周向上径向宽度变动的间隙。定子具有在周向上设置在间隙内的定子电极，每个定子电极具有面向内部转子部分的内部定子电极面以及面向外部转子部分的外部定子电极面。
可见，本发明实施例为磁阻电机，例如，开关磁阻电机，提供了一种新的拓扑，该拓扑具有双径向气隙，在定子电极的每侧上各有一个气隙。因此，相比只有内芯部分或者只有外芯部分，通过空气的总磁通路径加倍了，于是，Lmin和Lmax之间的差值相对增大，从而获得了以上解释的改进转矩的结果。
第一转矩生成磁通路径由一对定子电极、一对内部转子电极以及一对对应的外部转子电极、外芯部分的一部分以及内芯部分的一部分定义。垂直于第一个磁通路径的另一转矩生成磁通路径可由每个定子电极、内部转子电极、对应的外部转子电极、外芯部分的一部分、内芯部分的一部分，以及连接内芯部分和外芯部分的终端部分的一部分定义。
例如，可通过将每个定子电极的零件固定至保持结构，来将定子电极固定至保持结构。此保持结构可以基本上由非磁性材料构成，因此，实际上，消除了所有进入保持结构中的泄露磁通。经过定子的转矩生成磁通路径可基本上限制到定子电极。
定子电极和转子中的一者或两者可以包括软磁符合材料或者由软磁复合材料制成，从而通常允许在模具中形成所需要的形状。
在一些实施例中，实际上，机器可包括两个背靠背安装的如上所述的机器。例如，机器可具有另外的内部和外部转子部分，其定义了在周向上径向宽度变动的另一间隙。类似地，这样的机器可具有另外的定子电极，这些定子电极在周向上安放在另一间隙之内，使得，每个定子电极的内部和外部定子电极面分别面向另外的内部和外部转子电极。具体地，所有转子部分可以通过公共终端部分连接起来，该公共终端部分连接另一内芯部分、另一外芯部分、内芯部分和外芯部分。这样使得机器的(实际上)两个转子被制造为一件式的单个电机部件。或者，这两个转子每一个都可以由单独的转子部件定义。这样使得两个转子可以安装成，使各个间隙彼此相对，定子电极被支撑在公共的中心保持结构上。可由延伸进各个间隙的单个定子电极构件在中心保持结构两侧提供定子电极和对应的另一定子电极。方便地，这使得各定子电极构件的两个定子电极可由连接定子电极构件的单个绕组提供能量。
例如，可通过将两个转子固定到公共轴上，来以彼此固定的关系设置这两个转子。然后，两个转子电极相对于彼此在周向上偏移开，这样，因为一个转子的转矩分布填入另一个转子的转矩分布的波形低凹处中，转矩逐渐平滑。或者，两个转子可以相对于彼此可旋转，使得它们可以以不同速度或以不同方向运转。
附图说明
参考附图，阅读了以下对于本发明的示例性实施例的详细描述之后，本发明的其它方面和优势将变得更明显，附图中：
图1示出了开关磁阻驱动系统的示意图；
图2示出图1的驱动系统的一个相位的典型电源电路拓扑；
图3(a)示出典型的开关磁阻电机的相绕组的电感分布；
图3(b)示出开关磁阻电机的示意性横截面；
图3(c)示出开关磁阻电机的另一个示意性横截面；
图4示出对于典型的开关磁阻电机的磁通链和电流的关系，作为转子位置的函数；
图5(a)示出对准位置上的磁阻电机的典型横截面中的磁通路径；
图5(b)示出非对准位置上的磁阻电机的典型横截面中的磁通路径；
图6(a)示出根据一个实施例的定子电极的排列；
图6(b)示出图6(a)的定子电极的轴向横截面；
图7(a)示出根据一个实施例的转子的轴向图；
图7(b)示出图7(a)的转子的垂直横截面；
图8(a)示出根据实施例处于最大电感位置的机器；
图8(b)示出根据实施例处于最小电感位置的机器；
图8(c)示出图8(a)中的机器的横截面；
图9(a)示出根据另一个实施例的机器；
图9(b)示出具有中心配件(central mounting)的定子电极；
图9(c)示出根据再一实施例的机器；以及
图10示出具有可独立旋转的转子的机器。
具体实施方式
为了实现Lmin的较大减小(从而增大对给定激励产生的转矩)，本发明对定子和转子使用全新的结构。定子不具有电极从其中延展出的背铁，而是，定子电极是隔离的磁部件。为了将它们保持在期望的空间位置，将它们安装在静止的保持结构上。保持结构可以是也可以不是铁磁性的，但不能设计为承载机器的任何主要工作磁通。
可以将所有定子电极和保持结构结合到一个模制部件中，不过这可能会导致将线圈装配到结构中的操作更费钱。对于任何具体设计，可以通过评价各类可选方案来进行选择。
为了向定子电极的两端提供磁通路径，转子具有与定子电极协同工作以在对准位置中提供低磁阻磁通路径并在非对准位置中提供磁阻非常高的路径的特征。
图6示出了定子的第一实施例。图6(a)示出多个定子电极60的排列。电极可以由电工钢片的叠片制作，但是，优先选择是由软磁性复合(SMC)材料，例如，SomaloyTM500来模制这些电极。每个电极在一端具有使得电极可固定到静止保持构件62的零件61。图6(b)示出了电极的轴向横截面，该电极被线圈64所缠绕。线圈由多匝绝缘电线(与通常为电机所用的一样)组成，并且大致从一个电极面径向延伸到另一个电极面。电极面66和67是拱形的，它们的中心与电极组的中心68重合。电极60上的线圈64以常规方式进行连接，形成相绕组。在此具有12个电极的示例性情形中，线圈可以以一组四个的方式进行连接，以形成三个相绕组，或者结对连接以形成六个相绕组。
图7示出转子70的第一实施例。图7(a)示出轴向视图，图7(b)示出垂直横截图。转子具有如下特征：
●内芯71，其具有用于安装在可旋转轴上的装置72；
●第一组转子电极73，从内芯径向向外延伸，该组转子电极以转子的旋转轴线为中心，这些电极具有拱形面77，这些拱形面77的圆心与第一组转子电极的中心710重合；
●外芯75；
●第二组转子电极76，从外芯径向向内延伸，第二组转子电极以转子的旋转轴线为中心，这些电极具有拱形面78，这些拱形面的圆心与第二组转子电极的中心710重合；
●终端片74，其将内芯71耦合到外芯75；
●这两组转子电极具有相同数目的电极，并且它们排列在源自这两组转子电极的中心的相同的径向线79上。
虽然可以将单独的片固定在一起来制作转子，但是，优选地，可由SMC来模塑整个转子。然而，在一些实施例中，将单独的片固定在一起来制作外芯75和内芯71，例如，通过将每个芯子分别固定到可旋转轴，使得以相对于彼此固定的关系安放外芯75和内芯71。在一些实施例中，将单独的片固定到转子来制作转子电极。需要强调的是，无论选取怎样的构造方法，图7所示的转子是一个片，所示的零件相对于彼此是固定的。
图8示出了图6的定子和图7的转子的装配。为简明起见，省略了静止保持构件62和一些隐藏的细节。12极定子上的12个线圈4个一组进行连接，以提供3相系统，并且与8极转子协同工作。图8(a)示出在对准位置(Lmax)中的机器的轴向示意图，可见，四个磁通路径82中的每一个(用点线示出每个相位的磁通路径)都通过四个定子电极，对应的内部和外部转子电极，以及转子的内部和外部芯子。对于磁路中的每个定子电极，磁通通过两个气隙。不同于常规结构，没有定子背铁，这样，如果保持构件62是非铁磁性的，则承载磁通的静止部分仅仅是定子电极。即使保持构件能够承载磁通，与转子电极周围的主要磁通路相比，保持构件具有的磁阻相对较高，因此，磁通流量将非常小。
图8(c)示出了处于最大电感位置的机器的轴向横截面。现在，磁通路径82表示为直线。这些主要的理想磁通路径的轴向边界是定子电极的端面84和转子的端面86。尽管所示的路径是理想化的，实际上，磁通路径将延伸进任何近便的低磁导率的相邻区域。具体地，将存在以虚线88示出的通过定子电极60、对应的两个气隙、转子电极73和76以及终端片74的路径。注意到，这不是表示泄露磁通路径，因为，磁通穿过工作气隙，并因此在期望的方向上产生转矩。还应注意，此磁通路径88的平面与磁通路径82的平面成直角。这是这种结构的重要特征。
图8(b)示出对于与图8(a)所述相同的相位在非对准位置中的机器。在此位置中，主磁通路径不包括内部或外部转子电极，因此每个定子电极两端处的气隙非常长，于是，最小电感Lmin非常低。最小电感的这种减小导致根据本发明构造的机器的性能的显著提高。
实际使用中，在利用转子位置反馈的系统的控制下，相绕组可经由功率开关连接到电源，如图1代表性地示出那样。
尽管转子被描述为由SMC模制而成，但是，也可以以其它方式形成转子，例如，加工方式。类似地，除了前述SomaloyTM500，此材料还可以是任何非分层的可磁化材料。
可以根据本领域中已经确立的设计规则来选择电极个数、转子电极个数以及相位个数。例如，之前引用的Stephenson的论文中描述了就这些选择指导设计师的设计规则。本发明不限于上述示例性的12个定子电极/8个转子电极/3相的布置。类似地，不是每个定子电极都需要具有关联的线圈，单个线圈可在不止一个定子电极中产生磁通。线圈仅在定子电极的径向宽度的一部分上延伸。
图9(a)中示出了另一个实施例，为简明起见，省略了隐藏的细节。这可以被当作背靠背布置的两个如图8(c)所示的机器。两组定子电极90、91可以是相同的，并且可以具有相同的绕组。这两组定子电极共同安装在静止保持构件92上。转子93、94共同安装在轴95上并在轴承(未示出)内旋转。这种布置的优势在于可以限制定子电极的轴向长度。这样不仅因为对于模制部件的纵横比有限制而使得此部件更易于制造，而且，还减小了电极在悬臂力作用下偏离期望位置的可能性，其中，悬臂力是由于制造缺陷而出现的。
与定子电极90、91相关联的相绕组可以由相同的功率变换器供电，这种情况下，保持构件92上的该组定子电极应该在周向上对准，而且，两个转子93、94上的相应组转子电极也应该在周向上对准。在使用中，两个转子在同一时刻为转矩产生同样的作用。在此实施例中，保持构件92两侧的电极对可以具有跨越两个电极的单个线圈99，并且，这两个电极可结合成一个单元98，如图9(b)所示。这具有减少所需要的定子电极部件和线圈的数目的优势。
在另一个实施例中，这两组定子电极90、91相对于彼此在周向上偏离一定角度，两个转子93、94上的相应组转子电极在周向上相对于彼此偏离同样的角度。
在其它实施例中，可由两个不同的功率变换器为定子电极90、91的阵列供电。这些实施例的其中一个在定子电极阵列上使用同样的绕组，并使用同样的功率变换器，但是，各组电极在周向上彼此错位开，并且功率变换器工作时存在对应的相位差，使得，来自两个转子的转矩贡献及时得到替换。这可用来修改机器生成的转矩的角度分布，例如，转矩脉动可减弱。在另一实施例中，用不同的电压对功率变换器供电，并且，两组定子电极的绕组具有不同数目的线圈匝数。这样使得机器的激励可独立地或者同时地来自两个分离的电压源。
在另一实施例中，如图9(c)中示出的横截面，在机器中央提供公共的转子部件96，其中，两组转子电极93、94轴向向外延伸，并与两组定子电极90、91协同工作。如上所述，各组电极可以是对准的或者是偏移的，线圈可以是同样的或是不相似的，从而产生上述优点。此实施例的优点在于可以使用单个转子组件，使得制造时更加经济。
在其它实施例中，单组定子电极被布置为与两个转子协同工作，这两个转子分别安装在两个轴上，可以独立于对方自由转动。图10中示出了这样一种安排，其中，一对定子电极100分别由单个线圈101包围。如前述实施例所述，所述组电极(电极对)由静止保持构件支撑，此处没有示出。所述组电极与两个转子协同工作。第一转子102安装在第一轴104上转动，第二转子103安装在第二轴105上转动。转子和轴具有共同轴心，但并没有机械地相连接。由于两个独立的转子共享一个定子，因此对于可用的电极和相位组合有一些限制。
在一个实施例中，转子和定子电极的数量相同，实现1相结构。所有定子电极都同步得到激励，但是，如果将转子安放在正确的起始位置，转子将在相反方向旋转。有很多这样的技术可以确保正确的起始位置，它们主要基于起动磁体的使用，例如，就像EP 0735651或EP 0601818中所述。在另一实施例中，定子电极的数量是转子电极数量的两倍，并将线圈分组为两相。由于可以通过铣出转子电极面的轮廓来确定2相开关磁阻电机的起始方向，两个转子电极组的电极面可以被给出在相反方向上的轮廓，从而，允许转子在相反方向启动。
在所有这些实施例中，机器可以利用彼此磁隔离的定子电极工作，而不像常规的电机拓扑中，电极从铁磁背铁延伸出。
尽管已经针对旋转电机描述了本发明，但是，本发明同样可应用于线性电机，线性电机具有轨道形式的定子和在轨道上移动的移动部件。本领域中使用的词语“转子”指的是旋转电机或线性电机中的可移动部分，此处可以这样理解。类似地，诸如“周向”、“径向”、“外部”和“内部”等词语也可以相应地理解为“沿着轨道”、“穿过轨道”、“在轨道的任何一侧”。于是，上述几个实施例的描述是通过举例的方式作出的，而不是用于将本发明限制于旋转系统。
本领域技术人员将能理解对所公开的结构的各种变形是可能存在的并且不会脱离本发明。因此，以上对几个实施例的描述是通过举例的方式作出的，而不旨在对本发明进行限制。技术人员很清楚，无需针对上述操作进行重大改变，即可对上述结构进行小修改。本发明仅由所附权利要求的范围进行限制。
Claims (22)
1.一种磁阻电机，包括
定子，和
转子，所述转子布置成相对于定子绕轴线转动，并且，所述转子具有内部转子部分和外部转子部分，所述内部转子部分具有从内芯部分向外凸出的内部转子电极，并且所述外部转子部分具有与每个内部转子电极对应的外部转子电极，所述外部转子电极从外芯部分向内凸出，因此，在内部转子部分和外部转子部分之间定义了在周向上径向宽度变动的间隙，
其中，定子具有在周向上设置在所述间隙内的定子电极，每个定子电极具有面向所述内部转子部分的内部定子电极面以及面向所述外部转子部分的外部定子电极面；
其中，所述外芯部分和所述内芯部分通过终端部分连接起来，并且，其中，第一转矩生成闭合磁通路径由一对定子电极、一对内部转子电极以及一对对应的外部转子电极、所述外芯部分的一部分、所述内芯部分的一部分、以及所述定子电极对的内部定子电极面和所述内部转子电极对的内部转子电极以及所述转子电极对的外部定子电极面和所述外部定子电极对的外部转子电极之间的各间隙内部的磁通路径部分组成；并且，第二转矩生成闭合磁通路径由所述对定子电极中的一个定子电极、所述对内部转子电极中的一个内部转子电极、对应的外部转子电极、所述外芯部分的一部分、所述终端部分的一部分、所述内芯部分的一部分、以及所述定子电极对中的所述定子电极的内部定子电极面和所述内部转子电极对的所述内部转子电极以及所述定子电极对的所述定子电极的外部定子电极面和所述对应的外部转子电极之间的各间隙内部的磁通路部分组成，所述第二转矩生成磁通路径与所述第一转矩生成磁通路径成直角。
2.如前述权利要求1所述的电机，其中，承载绕组的定子电极仅承载单个绕组用于激励各个定子电极。
3.如权利要求1所述的电机，其中，转矩生成闭合磁通路径由一对定子电极、一对内部转子电极以及一对对应的外部转子电极、所述外芯部分的一部分、所述内芯部分的一部分，以及定子电极对的内部定子电极面和内部转子电极对的内部转子电极以及定子电极对的外部定子电极面和外部转子电极对的外部转子电极之间的各间隙内部的磁通路径部分组成。
4.如前述权利要求1所述的电机，其中，所述定子包括所述定子电极被固定于其上的保持结构。
5.如权利要求4所述的电机，其中，每个定子电极具有定位零件，该定位零件与保持结构上的定位装置相互作用，以将所述定子电极固定至所述保持结构。
6.如权利要求4所述的电机，其中，所述保持结构由非磁性材料构成。
7.如权利要求5所述的电机，其中，所述保持结构由非磁性材料构成。
8.如前述权利要求中任一项所述的电机，其中，经过所述定子的转矩生成磁通路径限制到所述定子电极。
9.如前述权利要求1所述的电机，其中，所述转子包括软磁性复合材料。
10.如前述权利要求1所述的电机，其中，所述定子电极包括软磁性复合材料。
11.如前述权利要求1所述的电机，包括另一转子，所述另一转子被布置成相对于所述定子绕轴线转动，并且，所述另一转子具有另一内部转子部分和另一外部转子部分，所述另一内部转子部分具有从另一内芯部分向外凸出的另一内部转子电极，所述另一外部转子部分具有与每个另一内部转子电极对应的另一外部转子电极，该另一外部转子电极从另一外芯部分向内凸出，因此，在所述另一内部转子部分和外部转子部分之间定义了在周向上径向宽度变动的另一间隙，
其中，所述定子具有在周向上设置在所述另一间隙内的另外的定子电极，每个另外的定子电极具有面向所述另一内部转子部分的内部定子电极面以及面向所述另一外部转子部分的外部定子电极面。
12.如权利要求11所述的电机，其中，所述转子和另一转子形成单个转子部件。
13.如权利要求11所述的电机，其中，所述内部转子部分和外部转子部分通过第一终端部分相连，并且，所述另一内部转子部分和另一外部转子部分通过与所述第一终端部分相分离的第二终端部分相连，形成两个分离的转子部件。
14.如权利要求13所述的电机，其中，所述定子电极中的一个以及所述另外的定子电极中对应的一个由单个定子电极构件定义。
15.如权利要求13或权利要求12所述的电机，其中，所述转子和所述另一转子被设置成相对于彼此成固定的关系。
16.如权利要求13或权利要求12所述的电机，其中，所述转子和所述另一转子相对于彼此可旋转。
17.如权利要求11至14中任一项所述的电机，其中，对应的转子电极和另外的转子电极相对于彼此在周向上偏移开。
18.如权利要求15所述的电机，其中，对应的转子电极和另外的转子电极相对于彼此在周向上偏移开。
19.如权利要求16所述的电机，其中，对应的转子电极和另外的转子电极相对于彼此在周向上偏移开。
20.如权利要求17中所述的电机，其中，对应的转子电极和另外的转子电极相对于彼此在周向上偏移开。
21.如权利要求16中所述的电机，其中，所述定子电极构件具有相关的单个线圈，所述相关的单个线圈用于在所述定子电极构件中生成磁通。
22.一种定子，该定子用于前述权利要求中任一项所述的磁阻电机，该定子包括保持结构和固定到所述保持结构的一个或多个定子电极，其中，所述定子电极各自定义内部的径向地面向内的电极面，以及外部的径向地面向外的电极面，其中，所述保持结构由非磁性材料构成。
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