CN103001435A

CN103001435A - 开关磁阻电机

Info

Publication number: CN103001435A
Application number: CN2011104497560A
Authority: CN
Inventors: 田栽雨
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-03-27
Also published as: US20130069495A1; JP2013066360A; KR20130029659A

Abstract

本发明公开了一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括：由磁性材料制成的支座；电路板，该电路板安装在所述支座的上部，并且包括安装在该电路板上的多个电子电路，该电子电路用于供电；定子组件，该定子组件安装在所述电路板的上部，并且包括沿径向形成的多个凸极，该凸极上缠绕有线圈；以及转子壳，该转子壳包括形成在其侧部的凸部和槽部，所述转子壳装配在所述定子组件的外周上，并且当向所述线圈通电时，所述定子组件中产生的电磁力使得所述转子壳转动。

Description

开关磁阻电机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月15日提交的标题为“Switched ReluctanceMotor(开关磁阻电机)的韩国专利申请No.10-2011-0093063的优先权，该申请通过引用而整体地结合于本申请中。

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(SRM)中，定子和转子都具有凸极式磁路结构。

此外，定子上缠绕有集中式(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变换器(converter)以及位置传感器稳定地产生连续的扭矩，并容易地控制为形成各种应用中所需的适当性能。

此外，由于转子结构简单，开关磁阻电机价格低廉。然而，开关磁阻电机的缺点在于，为了产生磁阻转矩，必须采用由半导体开关构成的变换器，因此增加了整个系统的成本，并且为了在高速驱动时进行适当的控制，必须包括有能够执行高速运算的昂贵的控制电路。

此外，主要用于诸如吸尘器、电动工具等领域的通用电机无需变换器和位置传感器，通过采用简单机械结构的换向器和电刷便能够产生扭矩。通用电机已广泛用于诸如吸尘器、电动工具等领域，这是因为其优点在于具有低成本结构，而不是控制性能的优异。然而，转子和定子上都缠绕有线圈，从而增加了材料成本，并且转子具有铜损，因此降低了电机的效率。因此，难以将通用电机应用到需要高效率的高级机型上。

在根据现有技术的开关磁阻电机中的外转子型电机中，磁体连接在转子上，从而通过磁体与位于中心固定侧的定子组件之间的电磁相互作用而使转子转动。

也就是说，外转子型电机通过定子组件的电磁力和磁体的磁力来获得旋转力。更具体地说，定子组件是固定的并且安装有转子壳(rotor case)，该转子壳为磁体的转动体，所述转子壳通过磁力相互作用而转动。

然而，由于在中国对使用磁体的限制，磁体的成本持续上升。因此，迫切需要研发不包括磁体的结构，以免将来资源耗竭。

发明内容

本发明致力于提供一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机不包括磁体，从而降低成本。

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：支座，该支座由磁性材料制成；电路板，该电路板安装在所述支座的上部，并且包括安装在该电路板上的多个电子电路，该电子电路用于供电；定子组件，该定子组件安装在所述电路板的上部，并且包括沿径向形成的多个凸极，该凸极包括缠绕在该凸极上的线圈；以及转子壳，该转子壳包括形成在其侧部的凸部和槽部，所述转子壳装配在所述定子组件的外周上，并且当向所述线圈通电时，所述定子组件中产生的电磁力使得所述转子壳转动。

所述定子组件的凸极的数量可以为12个。

所述定子组件的凸极可以具有三相结构。

所述定子组件的凸极可以具有多个三相结构，在该多个三相结构中依次形成U极、V极和W极。

所述转子壳的凸部的数量可以为8个。

所述转子壳可以由磁性材料制成。

所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的V极供电时可以通过在所述V极的位置产生的电磁力而转动。

所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的U极通电时可以通过在所述U极的位置产生的电磁力而转动。

所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的W极通电时可以通过在所述W极的位置产生的电磁力而转动。

所述开关磁阻电机可以还包括安装在所述转子壳上部的卡盘组件。

附图说明

图1是根据本发明的一种优选实施方式的开关磁阻电机的分解透视图；

图2是根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的横截面视图；以及

图3至图6是根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的根据电流施加位置的转子壳的横截面视图。

具体实施方式

通过以下参考附图对实施方式进行说明，本发明的各种目的、优点和特征将会更清楚。

本说明书和权利要求书中采用的术语和词语不应该被解释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范围相关的含义和概念，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详细说明，可以更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和优点。需要注意的是，对于在说明书的所有附图中的部件所添加的附图标记，相同的附图标记表示相同的部件，即使这些部件显示在不同的附图中。此外，如果认为与本发明相关的现有技术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。

以下将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

图1是根据本发明的一种优选实施方式的开关磁阻电机的分解透视图；图2是根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的横截面视图。

图3至图6是根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的根据电流施加位置的转子壳的横截面视图。

如图1所示，根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机100为外转子型电机，其构造为包括支座110、定子组件120、电路板130、转子壳140、卡盘组件(chuck assembly)150和防摩擦件(rubber)160。

支座110通常支撑所述电机的下部，并且由磁性材料制成。

定子组件120安装在支座110的上部，并且包括多个凸极。凸极的数目可以变化，所述凸极包括缠绕在该凸极上的线圈，并且依次由U极、V极和W极形成，电流依次地施加在各个凸极上。下文将参考附图对凸极和施加电流的具体内容进行更详细的说明。

电路板130安装在支座110和定子组件120之间，并且包括多个电子元件和电子电路，以施加电力。

电路板130安装有用于向定子组件120的线圈施加驱动信号的控制元件，并且由圆柱形支撑部(未示出)支撑，该圆柱形支撑部从安装在电路板下方的支座110延伸，以使得电路板与底部之间具有间隔。安装于电路板130的下表面的控制元件位于该间隔内。

转子壳140安装在定子组件120上方，并且包括转板和沿轴向等间距地形成在该转板的外周上的凸部141和槽部142。

转子壳140包括安装在其上部的轴143，并且支撑电机的转动。

转子壳140的凸部141布置在定子组件120的凸极之间。定子组件120的形状与凸极的布置之间的关系将在下文参考附图进行更详细的说明。

卡盘组件150安装在转子壳140的上部，并且所述轴143安装在该卡盘组件150内，从而在转子壳140的上部支撑转子壳140的转动。

防摩擦件160安装在转子壳140的外周上，从而防止转子壳与其它部件之间的摩擦，并且防摩擦件160通常由弹性材料制成。防摩擦件160呈环形，从而易于安装在转子壳140的外周上。

图2中的(a)和(b)分别显示了根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机100的转子壳140和沿A-A线剖切的转子壳140的横截面。

转子壳140通过层叠磁性钢板而形成，并且可转动地设置在定子组件120的外部，从而以预定间隙与定子组件120相间隔。

图2中的(a)显示了转子壳140的侧部。在转子壳140的侧部依次形成凸部141和槽部142。

图2中的(b)显示了转子壳140沿A-A线剖切的横截面。转子壳140安装于定子组件120的外周。在该结构中，转子壳140的凸部141布置在部分B上。

如图2中的(b)所示，形成有转子壳140的凸部141的部分B分别对准定子组件120的凸极的外周面以及所述凸极之间的外周面。

根据本发明的优选实施方式的电机100的定子组件120的十二个凸极基于轴143沿定子组件的径向形成。

定子组件120的凸极分别包括缠绕在该凸极上的线圈121，并且线圈121中的电流流动方向和与该线圈121相邻的线圈中的电流流动方向相反。

给电机通电时，转子壳140转动。此处，当给定子组件120的其中一个线圈121通电时，转子壳140相应的位置部分因磁力而沿旋转前进方向(rotation progress direction)旋转。

因此，由于SRM电机中的外转子型SRM电机可以无需独立的磁体而旋转，因此可以有效地降低材料成本。

图3至图6详细显示了根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机100的转子壳140的旋转。

在图3中，定子组件120的十二个凸极依次显示为U极、V极和W极。当仅向缠绕在十二个凸极中的位于V、V′、V″和V′″位置上的线圈121通电时，在V、V′、V″和V′″位置处定子组件120产生电磁力，并且由连附磁体的金属制成的转子壳140的a、c、e和g位置部分在磁力作用下沿箭头方向R转动。

从而，由于可以通过向缠绕在凸极上的一些线圈121通电来使转子壳140转动，因此不需要单独的磁体用于旋转。

在图4中，定子组件120的十二个凸极依次显示为U极、V极和W极。在旋转的转子壳140的a、c、e和g位置部分分别与定子组件120的V、V′、V″和V′″位置之间的对中位置附近的最佳点停止向缠绕在V、V′、V″和V′″极位置上的线圈121通电。那么，当仅向缠绕在位于W、W′、W″和W′″位置上的线圈121通电时，转子壳140的b、d、f和h位置部分在磁力作用下沿旋转前进方向R转动。

在图5中，当在旋转的转子壳140的b、d、f和h位置部分分别与定子组件120的W、W′、W″和W′″位置之间的对中位置附近的最佳点停止向缠绕在位于W、W′、W″和W′″位置上的线圈121通电，并且仅向缠绕在U、U′、U″和U′″位置上的线圈121通电时，转子壳140的a、c、e和g位置部分在磁力作用下沿旋转方向R转动。

在图6中，当在旋转的转子壳140的a、c、e和g位置部分分别与定子组件120的U、U′、U″和U′″位置之间的对中(即对准)位置附近的最佳点停止向缠绕在位于U、U′、U″和U′″位置上的线圈121通电，并且仅向缠绕在V、V′、V″和V′″位置上的线圈121通电时，转子壳140的b、d、f和h位置部分在磁力作用下沿旋转方向R转动。

如上文所述，当依次向定子组件120的线圈121通电时，转子壳140连续地获得旋转力，从而转动。在本说明书中略去了对感应位置的方法和向线圈121施加电压的方法进行说明。

从而，具有上述结构的开关磁阻电机100包括设置有凸部141和槽部142并且安装于定子组件120的外周的转子壳140，而无需使用磁体。由于通过依次向定子组件120的线圈121施加电流来使得转子壳140转动，因此不需要单独的磁体用于旋转。

虽然以说明为目的公开了本发明的优选实施方式，但是这些优选实施方式用于具体地解释本发明，从而根据本发明的开关磁阻电机并不限于这些实施方式，本领域技术人员应该理解，在不偏离如所附权利要求书所公开的本发明范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换都是可行的。

因此，任何所有修改、变型或等同设计应该被认为落在本发明的范围内，本发明的详细范围将通过所附权利要求书来公开。

Claims

1.一种开关磁阻电机，该开关磁阻电机包括：

支座，该支座由磁性材料制成；

电路板，该电路板安装在所述支座的上部，并且包括安装在该电路板上的多个电子电路，该电子电路用于供电；

定子组件，该定子组件安装在所述电路板的上部，并且包括沿径向形成的多个凸极，该凸极包括缠绕在该凸极上的线圈；以及

转子壳，该转子壳包括转板和沿轴向等间距地形成在所述转板的外周上的凸部和槽部，从而所述转子壳装配于所述定子组件的外周上，并且当向所述线圈供电时，所述定子组件中产生的电磁力使得所述转子壳转动。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，所述定子组件的凸极的数量为12个。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，所述定子组件的凸极具有三相结构。

4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机，其中，所述定子组件的凸极具有多个三相结构，在该多个三相结构中依次形成U极、V极和W极。

5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，所述转子壳的凸部的数量为8个。

6.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，所述转子壳由磁性材料制成。

7.根据权利要求4所述的开关磁阻电机，其中，所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的V极通电时通过在所述V极的位置产生的电磁力而转动。

8.根据权利要求4所述的开关磁阻电机，其中，所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的U极通电时通过在所述U极的位置产生的电磁力而转动。

9.根据权利要求4所述的开关磁阻电机，其中，所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的W极通电时通过在所述W极的位置产生的电磁力而转动。

10.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，该开关磁阻电机还包括安装在所述转子壳上部的卡盘组件。