CN105703590B - 具有虚拟转子的磁阻马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有虚拟转子的磁阻马达，一种用于操作磁阻马达的方法和设备。该设备包括定子和板。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。

Description

具有虚拟转子的磁阻马达
技术领域
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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：
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；
图2是依据一个说明性实施方式的绕组图的图示；
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；
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；
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；
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；
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；
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；
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；
图10是依据一个说明性实施方式的板的横截面图的图示；
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；
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；
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；
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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。每个磁极对127均可相对于定子平面126对向约120度。此外，在该说明性示例中，每个磁极对127均可由多个电磁线圈116中的两个线圈的重叠部形成。
作为一个说明性示例，缠绕在芯部115的第一部分周围的第一线圈118和第二线圈120重叠可形成第一磁极对。在芯部115的第二部分周围的第二线圈120和第三线圈122重叠可形成第二磁极对。在芯部115的第三部分周围的第三线圈122和第一线圈118重叠可形成第三磁极对。
板113可相对于定子112定位。板113可至少部分地由磁性材料构成。特别地，至少板113的被配置为面对定子112的部分可由磁性材料构成。磁性材料可采取例如而非限制性地磁钢的形式。
板113可具有面对定子112的第一表面128以及面对输出元件114的第二表面130。在该说明性示例中，至少第一表面128可具有曲面形状。在一个说明性示例中，第一表面128可具有锥形形状129。至少第一表面128可由磁性材料构成。
第一齿轮132可与板113的第一表面128关联。第二齿轮134可与板113的第二表面130关联。如本文所用，当一个部件与另一部件“关联”时，这种关联在所描绘的示例中是物理关联。
例如，通过固定到第二部件、粘结到第二部件、安装到第二部件、焊接到第二部件、紧固到第二部件和/或以一些其它合适的方式连接到第二部件，诸如第一齿轮132的第一部件可被认为与诸如板113的第二部件关联。第一部件还可利用第三部件连接到第二部件。此外，通过形成为第二部件的一部分和/或延伸部，第一部件可被认为与第二部件关联。
另外，如本文所用，短语“…中的至少一个”当与一列条目一起使用时意味着，可使用一个或多个所列条目的不同组合，并且可能只需要列出的其中一个条目。条目可以是特定的对象、事物或类别。换句话说，“…中的至少一个”意味着，可从列中使用任何组合的条目或任何数量的条目，但可能并不是列中的所有条目都需要。
例如，“条目A、条目B和条目C中的至少一个”可能意指：条目A；条目A和条目B；条目B；条目A、条目B和条目C；或条目B和条目C。在一些情况下，“条目A、条目B和条目C中的至少一个”可能意指例如而非限制性地：两个条目A、一个条目B和十个条目C；四个条目B和七个条目C；或一些其它合适的组合。
第一齿轮132可被配置为接合与定子112关联的定子齿轮133。第二齿轮134可被配置为接合与输出元件114关联的输出齿轮136。第一齿轮132、第二齿轮134、定子齿轮133和输出齿轮136均可由多个齿(也可被称为齿轮齿)构成。
在该说明性示例中，定子112、板113和输出元件114均可关于穿过定子112的中心轴线125同轴地布置。换句话说，定子112、板113和输出元件114均可共享中心轴线125。板113可定位成使得板113的质心沿着中心轴线125。
多相电流138可由电流源141施加给多个电磁线圈116。在一个说明性示例中，多相电流138可采取三相电流140的形式。电流源141可将三相电流140发送到多个电磁线圈116中。三相电流140可包括可分别发送到第一线圈118、第二线圈120和第三线圈122中的第一相电流、第二相电流和第三相电流。
三相电流140能以产生磁场142的方式发送到多个电磁线圈116中。特别地，三相电流140能以产生磁场142的方式发送到多个电磁线圈116中，磁场142围绕定子112的中心轴线125旋转。
三相电流140可发送到多个电磁线圈116中而无需接通和断开。换句话说，三个相的三个电流可同时发送到多个电磁线圈116中。由此，多个电磁线圈116可同时都被激励。无需对多个电磁线圈116中的一个或多个去激励就可实现磁场142围绕中心轴线125的旋转。
磁场142的产生引起了轴向力144，轴向力144将板113的一部分拉向定子112。换句话说，轴向力144导致板113的一部分朝向定子112相对于中心轴线125倾斜。板113能以可旋转的方式与支点元件145关联。支点元件145可允许板113倾斜。
板113的倾斜可能导致板113的一部分接触定子112的一部分。特别地，当板113的第一表面128具有锥形形状129时，可在板113的第一表面128和定子112之间形成线对接(line interface)。该线对接可以是定子112和板113的第一表面128之间的径向线接触。定子112和板113的第一表面128之间的该线对接可形成虚拟磁极146。
虚拟磁极146可被认为是虚拟转子磁极，不过磁阻马达100中不存在物理转子。磁场142围绕中心轴线125的旋转导致虚拟磁极146围绕中心轴线125旋转。换句话说，虚拟磁极146可由旋转的磁场142施加扭矩。
然而，形成虚拟磁极146的物理线对接可不围绕中心轴线125旋转。相反，磁场142的旋转可能导致板113围绕支点元件145的倾斜度发生变化，使得第一表面128的与定子112接触的部分改变。以这种方式，线对接可径向变化。随着板113的倾斜角响应于旋转的磁场142而改变，线对接也改变，使得虚拟磁极146似乎围绕中心轴线125旋转。板113的倾斜度改变还可被称为摇摆。因此，板113有时可被称为摇摆板。
磁场142的旋转导致施加轴向力144的位置也围绕中心轴线125旋转，这又可给虚拟磁极146施加扭矩。在该说明性示例中，施加轴向力144的位置可保持在顺时针方向或在逆时针方向上背离虚拟磁极146约90度，以给虚拟磁极146施加扭矩。
例如，三相电流140的所有三个电流能以同步方式施加给多个电磁线圈116，这导致磁场142旋转，从而导致轴向力144的位置围绕中心轴线125旋转。当轴向力144的该位置顺时针旋转时，轴向力144可被认为领先虚拟磁极146约90度。当轴向力144的该位置逆时针旋转时，轴向力144可被认为滞后虚拟磁极146约90度。轴向力144的位置和虚拟磁极146之间约90度的该角距离可提供磁力向扭矩的最有效转换。
板113朝向定子112的倾斜导致与板113关联的第一齿轮132的一部分接合定子齿轮133，而与板113关联的第二齿轮134的一部分接合输出齿轮136。定子齿轮133和输出齿轮136可彼此大致平行，并且可共享中心轴线125。定子齿轮133和输出齿轮136可分开，以在定子齿轮133和输出齿轮136之间为板113提供足够的倾斜。
板113的第一齿轮132和第二齿轮134允许在不使用物理转子的情况下在定子112和输出元件114之间产生扭矩。板113围绕支点元件145的倾斜相对于定子平面126产生了虚拟椭圆投影。例如，当板113倾斜时，板113、第一齿轮132和第二齿轮134当投影到定子平面126中时均可看作椭圆。这些虚拟椭圆投影可以是相同的，并且由此被认为是单个虚拟椭圆投影。磁场142的旋转使该虚拟椭圆投影旋转，从而在定子齿轮133和输出齿轮136之间产生扭矩。以这种方式，无需使板113围绕中心轴线125旋转就可利用板113在定子112和输出元件114之间产生扭矩。
第一齿轮132、第二齿轮134、定子齿轮133和输出齿轮136均可由齿构成，所述齿成形为使得在定子齿轮133和输出齿轮136之间产生的扭矩致使输出元件114旋转。输出元件114的旋转可用于使驱动元件104旋转。
上述磁阻马达100的配置可产生扭矩，其中转矩脉动150减少至选定公差内。例如，转矩脉动150可减少至低于一些选定阈值。此外，不必对多个电磁线圈116中的一个或多个去激励就可减少转矩脉动150。与物理转子的多个磁极旋转相反，虚拟磁极146的旋转可足以减少磁阻马达100的转矩脉动150，使得磁阻马达100可用在期望的系统中。此外，转矩脉动150的这种减少可减少通过操作磁阻马达100而产生的噪音。再者，上述磁阻马达100的配置可提供磁阻马达100的启动、停止和方向控制。
在其它说明性示例中，磁阻马达100可包括转子装置156，并且定子112可包括第一定子部件152和第二定子部件154。转子装置156可包括轴158以及与轴158关联的斜板160。
第一定子部件152和第二定子部件154可定位在轴158的相反两端处。能以类似于上述定子112的方式实施第一定子部件152和第二定子部件154。多个电磁线圈116均可与第一定子部件152和第二定子部件154中的每一者关联。例如而非限制性地，芯部115可包括铁磁材料构成的柱形套筒，该柱形套筒容纳多个电磁线圈116。
总之，芯部115和多个电磁线圈116可被配置为使得第一定子部件152具有磁极153并且第二定子部件154具有相应磁极155。例如而非限制性地，磁极153可为N磁极，而相应磁极155可为S磁极，反之亦然。在该说明性示例中，磁极153和相应磁极155可分别包括一起形成至少三个磁极对的至少三个磁极和至少三个相应磁极。
在一个说明性示例中，第一线圈118可包括：第一绕组，其缠绕在芯部115的与第一定子部件152关联的芯构件周围；和第二绕组，其缠绕在芯部115的与第二定子部件154关联的另一芯构件周围。这两个芯构件和绕组可用于建立第一磁极对。以这种方式，第一磁极对可沿轴向和径向两个方向延伸。类似地，第二线圈120可包括：第一绕组，其缠绕在芯部115的与第一定子部件152关联的芯构件周围；和第二绕组，其缠绕在芯部115的与第二定子部件154关联的另一芯构件周围。这两个芯构件和绕组可用于建立第二磁极对。
此外，第三线圈122可包括：第一绕组，其缠绕在芯部115的与第一定子部件152关联的芯构件周围；和第二绕组，其缠绕在芯部115的与第二定子部件154关联的另一芯构件周围。这两个芯构件和绕组可用于建立第三磁极对。
与第一定子部件152和第二定子部件154关联的芯部115可被配置为使得用于这三个磁极对中的每个磁极对的两个磁极在投影到定子平面126上时会间隔约180度。以这种方式，在一个说明性示例中，第一定子部件152和第二定子部件154可被配置为使得磁极对127形成在第一定子部件152的三个磁极153和第二定子部件154的三个相应磁极155之间。磁极153的中心可间隔开约120度。相应磁极155的中心可间隔开约120度。
转子装置156可具有两个转子磁极162。第一定子部件152和第二定子部件154可被配置为产生磁场142，当三相电流140施加给多个电磁线圈116时磁场142旋转。三相电流140能以产生旋转的磁场142的方式被调整并发送到第一定子部件152和第二定子部件154的线圈中。
磁场142可产生这样的磁通路径，其从第一定子部件152和第二定子部件154中的一者经由转子装置156通入第一定子部件152和第二定子部件154中的另一者。在磁场142围绕中心轴线125旋转时，该磁通路径也可围绕中心轴线125旋转。
磁场142可导致斜板160倾斜，斜板160的倾斜导致转子装置156的两个转子磁极162中的一个转子磁极部分地投影到与第一定子部件152对应的定子平面中，并且两个转子磁极162中的另一个转子磁极部分地投影到与第二定子部件154对应的定子平面中。这两个定子平面可彼此大致垂直。两个转子磁极162的这些投影可导致磁阻差，磁阻差导致转子装置156旋转。
磁阻马达100的这种配置可仅使用两个转子磁极来提供磁阻马达100的启动、停止和方向控制。此外，可提供这种类型的控制而无需对多个电磁线圈116进行任何去激励。通过仅使用两个转子磁极并且不必对多个电磁线圈116中的一个或多个去激励，可减少转矩脉动150。转矩脉动150的减少又可减少因操作磁阻马达100而产生的噪音。
图1中的磁阻马达100的图示并不意在暗示对可实施说明性实施方式的方式施加物理或架构限制。可使用除了或代替图示部件的其它部件。一些部件是可选的。另外，呈现的各方框示出了一些功能部件。当实施在一个说明性实施方式中时，这些方框中的一个或多个可组合、拆分或者组合并拆分为不同的方框。
现在参考图2，描绘了依据一个说明性实施方式的绕组图的图示。在该说明性示例中，绕组图200描绘了第一线圈202、第二线圈204和第三线圈206的重叠配置201。第一线圈202、第二线圈204和第三线圈206是图1中的多个电磁线圈116的一个实施方案的示例。
如所描绘的，第一线圈202的一部分与第二线圈204的一部分重叠。第二线圈204的一部分与第三线圈206的一部分重叠。此外，第三线圈206的一部分与第一线圈202重叠。
在该说明性示例中，第一线圈202、第二线圈204和第三线圈206均被连接到中性点208。相A电流210可发送到第一线圈202中。相B电流212可发送到第二线圈204中。相C电流214可发送到第三线圈206中。相A电流210、相B电流212和相C电流214可以是图1中的三相电流140的一个实施方案的示例。
如所描绘的，相A电流210和相B电流212可在第一线圈202和第二线圈204重叠的相反方向上流动。相B电流212和相C电流214可在第二线圈204和第三线圈206重叠的相反方向上流动。相A电流210和相C电流214可在第三线圈206和第一线圈202重叠的相反方向上流动。
现在参考图3，描绘了依据一个说明性实施方式的磁阻马达的等距视图的图示。在该说明性示例中，磁阻马达300可以是图1中的磁阻马达100的一个实施方案的示例。
如所描绘的，磁阻马达300可包括壳体302、保持结构303和输出元件304。壳体302可以是图1中的壳体111的一个实施方案的示例。保持结构303可用于将磁阻马达300附接至某一类型的结构或系统。
输出元件304可以是图1中的输出元件114的一个实施方案的示例。输出元件304可被配置为与驱动元件(未示出)关联。在一些情况下，输出元件304可被配置为与轴(未示出)关联。磁阻马达300可产生力，该力使输出元件304旋转，从而使与输出元件304关联的驱动元件(未示出)围绕中心轴线306旋转。取决于实施方案，输出元件304可在沿着箭头308的任一方向上围绕中心轴线306旋转。
现在参考图4，描绘了依据一个说明性实施方式的图3的磁阻马达300的分解正视等距视图的图示。图3的磁阻马达300可关于穿过磁阻马达300的中心轴线306进行分解。
在该说明性示例中，除了壳体302、输出元件304和保持结构303，可看到磁阻马达300的其它部件。如所描绘的，磁阻马达300可包括定子400、支点元件402、板404、挡圈406、保持元件408和挡圈410。
定子400可以是图1中的定子112的一个实施方案的示例。板404可以是图1中的板113的一个实施方案的示例。支点元件402可以是图1中的支点元件145的一个实施方案的示例。
如所描绘的，传感器系统411可附接至定子400。传感器系统411可用于测量板404相对于定子平面(对应于定子400)的位置以及输出元件304相对于中心轴线306的角位置。
在该说明性示例中，定子400可包括芯部412、线圈413、定子壳体414和定子齿轮415。芯部412和线圈413可位于定子壳体414内。定子齿轮415可与定子壳体414关联。芯部412、线圈413和定子齿轮415可分别是图1中的芯部115、多个电磁线圈116和定子齿轮133的实施方案的示例。
板404可被配置为与支点元件402关联。支点元件402可具有端部418和曲面端部416。板404可具有开口420。板404的开口420可接收支点元件402的曲面端部416。板404可被配置为围绕支点元件402的曲面端部416倾斜或枢转。
如所描绘的，第一齿轮422和第二齿轮424可与板404关联。第一齿轮422和第二齿轮424可分别是图1中的第一齿轮132和第二齿轮134的实施方案的示例。当板404围绕支点元件402的曲面端部416倾斜时，第一齿轮422的一部分可接合定子齿轮415，而第二齿轮424的一部分可接合与输出元件304关联的输出齿轮426。
挡圈406、保持元件408和挡圈410可用于将输出元件304固定到保持结构303。如上所述，保持结构303可用于将磁阻马达300固定到驱动元件(未示出)。
现在参考图5，描绘了依据一个说明性实施方式的图3和图4的磁阻马达300的分解后视等距视图的图示。第一齿轮422和输出齿轮426可在该视图中更清晰地描绘出来。此外，传感器系统411在该视图中也可更清晰地可见。
在该说明性示例中，可看到板404的表面500。表面500可具有锥形形状502。
如所描绘的，保持区504可由穿过板404的开口420的至少一部分形成。支点元件402的曲面端部416可被配置为安装在保持区504内。支点元件402的端部418可通过穿过板404的开口420以及输出元件304中的开口506。
安装板508可用于覆盖曲面端部416。紧固件510可用于通过装设在保持区504的相应孔512内来装设安装板508。
现在参考图6，描绘了依据一个说明性实施方式的图4的定子400的放大等距视图的图示。在该说明性示例中，可更清晰地看到定子齿轮415的齿600。
现在转向图7，描绘了依据一个说明性实施方式的图4的定子400的俯视等距视图的图示。如所描绘的，传感器系统411可包括角位置传感器700和距离传感器702。角位置传感器700可连接到图3至图5所示的输出元件304，并且可用于测量输出元件304相对于图3中的中心轴线306的角位置。
距离传感器702可包括三个距离传感器，这三个距离传感器出于测量每个距离传感器和图4和图5中的板404之间的距离的目的来测量涡流。通过使用这三个距离测量结果，可知晓板404相对于定子平面的位置。换句话说，由距离传感器702产生的距离测量结果可用于测量板404的倾斜度。
由传感器系统411提供的信息可用于调节磁阻马达300。特别地，由传感器系统411提供的信息可用于根据需要来整流磁阻马达300。
现在参考图8，描绘了依据说明性实施方式的图7的定子400的分解俯视等距视图的图示。在该说明性示例中，可更清晰地看见芯部412和线圈413。
如所描绘的，线圈413可包括第一线圈800、第二线圈802和第三线圈804。第一线圈800、第二线圈802和第三线圈804可分别是图1中的第一线圈118、第二线圈120和第三线圈122的实施方案的示例。
第一线圈800可由彼此连接的第一部分806和第二部分808构成。第二线圈802可由彼此连接的第一部分810和第二部分812构成。第三线圈804可由彼此连接的第一部分814和第二部分816构成。组成第一线圈800、第二线圈802和第三线圈804中的每一者的两个部分之间的导电连接以表征形式示于图8中。组成第一线圈800、第二线圈802和第三线圈804中的每一者的两个部分能以响应于施加给这些线圈的三相电流而期望地产生磁场并使磁场旋转的任何配置缠绕并连接到一起。
如所描绘的，第一线圈800的第一部分806和第三线圈804的第二部分816可重叠。第一线圈800的第二部分808和第二线圈802的第一部分810可重叠。第二线圈802的第二部分812和第三线圈804的第一部分814可重叠。第一线圈800、第二线圈802和第三线圈804均可对着大致垂直于中心轴线306的定子平面约240度。此外，第一线圈800、第二线圈802和第三线圈804的重叠部分可相对于该定子平面重叠约120度。
芯部412可包括芯环818、芯构件820、芯构件822和芯构件824。芯构件820、芯构件822和芯构件824均可与芯环818关联。在该说明性示例中，第一线圈800的第一部分806和第三线圈804的第二部分816可缠绕在芯构件820周围。第一线圈800的第二部分808和第二线圈802的第一部分810可缠绕在芯构件822周围。第二线圈802的第二部分812和第三线圈804的第一部分814可缠绕在芯构件824周围。
现在参考图9，描绘了依据一个说明性实施方式的图4的板404的放大等距视图的图示。在该说明性示例中，可更清晰地看到与板404关联的第二齿轮424的齿900。
现在参考图10，描绘了依据一个说明性实施方式的图9的板404的横截面图的图示。在该说明性示例中，描绘了沿图9的线10-10的方向上截取的图9的板404的横截面图。在该说明性示例中，可更清晰地看到保持区504。保持区504可具有曲面形状1000，曲面形状1000被配置为接收图4和图5所示的支点元件402的曲面端部416。
现在参考图11，描绘了依据一个说明性实施方式的图4和图5的定子400、板404和输出元件304的侧视图的图示。在该说明性示例中，为了清楚起见，示出的板404没有图2的支点元件402。
板404可倾斜。当板404倾斜时，第一齿轮422的一部分可接合定子齿轮415的一部分，并且第二齿轮424的一部分可接合输出齿轮426的一部分。板404的倾斜可在大致垂直于中心轴线306的定子平面中产生虚拟椭圆投影。
定子400使磁场旋转可改变板404的倾斜或摇摆，使得该虚拟椭圆投影在箭头1100的方向上围绕中心轴线306旋转。特别地，虚拟椭圆投影可在不需要使板404围绕中心轴线306旋转的情况下进行旋转。在该说明性示例中，板404的部分1102已朝向定子400倾斜。
现在参考图12，描绘了依据一个说明性实施方式板404的倾斜从图11中的板404的倾斜变化的图示。在该说明性示例中，板404的倾斜部分已经改变。板404的部分1200朝向定子400倾斜。然而，如所描绘的，板404并未围绕中心轴线306旋转。相反，通过使板404的部分1200朝向定子400倾斜而产生的虚拟椭圆投影已沿方向箭头1202旋转。
现在参考图13，描绘了依据一个说明性实施方式板404的倾斜从图11中的板404的倾斜变化的图示。在该说明性示例中，板404的倾斜部分已改变。板404的部分1300朝向定子400倾斜。然而，如所描绘的，板404并未围绕中心轴线306旋转。相反，通过使板404的部分1300朝向定子400倾斜而产生的虚拟椭圆投影已沿方向箭头1302旋转。
图2中的绕组图200以及图3至图13中的磁阻马达300的各种部件的图示并非意在暗示对可实施说明性实施方式的方式进行物理或架构限制。除了图示的部件或代替图示的部件，可使用其它部件。一些部件是可选的。
图3至图13所示的不同部件可以是从图1中以框图的形式示出的部件如何可以实施为物理结构的说明性示例。另外，图3至图13中的一些部件可以与图1中的部件组合，与图1中的部件一起使用，或者这二者的结合。
现在参考图14，以流程图的形式描绘了依据一个说明性实施方式的用于操作磁阻马达的过程的图示。可实施图14中图示的过程来操作例如图1中描述的磁阻马达100。
该过程可开始于：将多相电流施加给马达的定子的多个电磁线圈以产生磁场(操作1400)。这多个电磁线圈具有重叠配置。
接下来，利用多相电流使磁场围绕穿过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定子定位且响应于由该磁场产生的轴向力朝向定子倾斜的板形成(操作1402)，该过程随后终止。
现在参考图15，以流程图的形式描绘了依据一个说明性实施方式的用于操作磁阻马达的过程的图示。可实施图15中图示的过程来操作例如图1中描述的磁阻马达100。
该过程可开始于：将多相电流施加给与具有至少三个磁极的第一定子部件和具有至少三个相应磁极的第二定子部件关联的多个电磁线圈，以产生磁场(操作1500)。接下来，利用多相电流使磁场围绕穿过第一定子部件和第二定子部件的中心轴线旋转，以向定位在第一定子部件和第二定子部件之间且具有两个转子磁极的转子装置施加扭矩(操作1502)，该过程随后终止。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1、一种设备，该设备包括：定子，所述定子包括具有重叠配置的多个电磁线圈，其中将多相电流施加给所述多个电磁线圈会产生磁场；和板，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，其中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。
条款2、根据条款1所述的设备，其中，所述多个电磁线圈包括：第一线圈；第二线圈；和第三线圈，其中所述重叠配置包括：所述第一线圈与所述第二线圈重叠约120度，所述第二线圈与所述第三线圈重叠约120度，以及所述第三线圈与所述第一线圈重叠约120度。
条款3、根据条款1所述的设备，其中，所述多个电磁线圈包括至少三个电磁线圈。
条款4、根据条款3所述的设备，其中，所述至少三个电磁线圈均相对于与所述定子对应的定子平面对向约240度。
条款5、根据条款1所述的设备，其中，所述定子进一步包括：芯部，所述芯部由铁磁材料构成。
条款6、根据条款5所述的设备，其中，所述芯部和所述多个电磁线圈形成至少三个磁极对。
条款7、根据条款1所述的设备，其中，所述多相电流包括三相电流。
条款8、根据条款1所述的设备，所述设备进一步包括壳体，其中所述定子和所述板位于所述壳体内。
条款9、根据条款1所述的设备，所述设备进一步包括支点元件，所述支点元件具有曲面端部，其中所述板被配置为围绕所述曲面端部倾斜。
条款10、根据条款1所述的设备，其中，所述板包括：第一齿轮；和第二齿轮。
条款11、根据条款10所述的设备，其中，所述定子包括：定子壳体；和定子齿轮，所述定子齿轮与所述定子壳体关联，其中所述第一齿轮被配置为至少部分地接合所述定子齿轮。
条款12、根据条款10所述的设备，所述设备进一步包括：输出元件；和输出齿轮，所述输出齿轮与所述输出元件关联，其中所述第二齿轮被配置为至少部分地接合所述输出齿轮。
条款13、根据条款1所述的设备，其中，所述板具有为锥形形状的表面，使得所述虚拟磁极由所述表面和所述定子之间的线对接形成。
条款14、根据条款1所述的设备，其中，所述虚拟磁极由所述板和所述定子之间的线对接形成。
条款15、根据条款1所述的设备，其中，所述定子和所述板形成磁阻马达，所述磁阻马达产生使驱动元件移动的力。
条款16、一种磁阻马达，该磁阻马达包括：壳体；定子，所述定子位于所述壳体中并且具有至少三个磁极对；和板，所述板位于所述壳体中并且至少部分地由磁性材料构成，其中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，并且其中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向所述虚拟磁极施加扭矩。
条款17、根据条款16所述的磁阻马达，所述磁阻马达进一步包括支点元件，所述支点元件具有与所述板的保持区配合的曲面端部，其中所述板能围绕所述曲面端部倾斜。
条款18、一种用于操作磁阻马达的方法，该方法包括：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，其中所述多个电磁线圈具有重叠配置；以及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，所述虚拟磁极由相对于所述定子定位且响应于所述磁场产生的轴向力朝向所述定子倾斜的板形成。
条款19、根据条款18所述的方法，其中，施加多相电流的步骤包括：将第一相电流施加给第一线圈；将第二相电流施加给第二线圈；以及将第三相电流施加给第三线圈。
条款20、根据条款19所述的方法，其中，使所述磁场旋转的步骤包括：调整所述第一相电流、所述第二相电流和所述第三相电流中的至少一者。
所描绘的不同实施方式的流程图和框图图示了说明性实施方式中的设备和方法的一些可能实施方案的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方框可代表操作或步骤的模块、节段、功能和/或其一部分。
在说明性实施方式的一些替代实施方案中，方框中未指出的一种或多种功能可不按图中指出的顺序发生。例如，在一些情况下，取决于所涉及的功能，相继示出的两个方框可大致同时执行，或者所述方框有时可能以相反的顺序执行。而且，除了流程图或框图中图示的方框，可增添其它方框。
已经为了阐明或描述之目的描述了不同的说明性实施方式，并不意图穷举或限制于公开形式的实施方式。一些变型与变更对本领域普通技术人员而言会是显而易见的。而且，与其它期望的实施方式相比，不同的说明性实施方式可提供不同的特征。选出并描述了所选的实施方式以便最好地解释实施方式的原理、实际应用，并且使本领域普通技术人员能够针对具有适于所构想的具体应用的各种变更的各种实施方式理解本公开。

Claims (15)

1.一种包括定子(112)和板(113)的设备，
所述定子(112)包括芯部(412)和具有重叠配置(124)的多个电磁线圈(116)，其中所述芯部(412)具有第一芯构件(820)、第二芯构件(822)和第三芯构件(824)并且其中将多相电流施加给所述多个电磁线圈会产生引起轴向力的磁场；并且
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(113)形成虚拟磁极(146)，其中，所述板具有为面对所述定子(112)的锥形形状(502)的表面(500)，使得由所述表面与所述定子之间的线对接形成所述虚拟磁极,使所述磁场围绕穿过所述定子的中心轴线(125)旋转会使所述虚拟磁极围绕所述中心轴线旋转，
其中，所述多个电磁线圈包括第一线圈(118，800)，第二线圈(120，802)，和第三线圈(122，804)，
其中：
所述第一线圈(118，800)包括围绕所述第一芯构件(820)缠绕的第一部分(806)和围绕所述第二芯构件(822)缠绕的第二部分(808)，其中所述第一部分(806)和所述第二部分(808)彼此连接；
所述第二线圈(120,802)包括围绕所述第二芯构件(822)缠绕的第一部分(810)和围绕所述第三芯构件(824)缠绕的第二部分(812)，其中所述第一部分(810)和所述第二部分(812)彼此连接；并且
所述第三线圈(122,804)包括围绕所述第三芯构件(824)缠绕的第一部分(814)和围绕所述第一芯构件(820)缠绕的第二部分(816)，其中所述第一部分(814)和所述第二部分(816)彼此连接；
其中，所述电磁线圈均相对于与所述定子对应的定子平面对向240度；
其中所述重叠配置包括：所述第一线圈(118，800)的第二部分(808)与所述第二线圈(120,802)的第一部分(810)重叠120度，所述第二线圈(120,802)的第二部分(812)与所述第三线圈(122,804)的第一部分(814)重叠120度，以及所述第三线圈(122,804)的第二部分(816)与所述第一线圈(118，800)的第一部分(806)重叠120度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述芯部由铁磁材料构成。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述芯部和所述多个电磁线圈形成至少三个磁极对。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多相电流包括三相电流。
5.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括：
壳体(302)，其中所述定子和所述板位于所述壳体内。
6.根据权利要求1所述的设备，所述设备进一步包括：
支点元件(145)，所述支点元件具有曲面端部，其中所述板被配置为围绕所述曲面端部倾斜。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述板包括：
第一齿轮(132)；和
第二齿轮(134)。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述定子包括：
定子壳体(414)；和
定子齿轮(415)，所述定子齿轮与所述定子壳体关联，其中所述第一齿轮被配置为至少部分地接合所述定子齿轮。
9.根据权利要求7所述的设备，所述设备进一步包括：
输出元件(304)；和
输出齿轮(426)，所述输出齿轮与所述输出元件关联，其中所述第二齿轮被配置为至少部分地接合所述输出齿轮。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述定子和所述板形成磁阻马达(300)，所述磁阻马达产生使驱动元件移动的力。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，该磁阻马达还包括壳体，所述定子位于所述壳体中并且具有至少三个磁极对，所述板位于所述壳体中并且至少部分地由磁性材料构成。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述磁阻马达进一步包括支点元件，所述支点元件具有与所述板的保持区配合的曲面端部，其中所述板能围绕所述曲面端部倾斜。
13.一种用于操作根据权利要求10所述的设备的方法，该方法包括：
将多相电流施加(1400)给所述磁阻马达的定子的多个电磁线圈，以产生磁场；以及
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(1402)，以向所述虚拟磁极施加扭矩。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，施加多相电流的步骤包括：
将第一相电流施加(1500)给第一线圈；
将第二相电流施加给第二线圈；以及
将第三相电流施加给第三线圈。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，使所述磁场旋转的步骤包括：
调整所述第一相电流、所述第二相电流和所述第三相电流中的至少一者。
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