CN106575891B - 同步磁阻机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步磁阻机械，其具有多个磁极并包括具有多个间隔开的槽的定子和转子。转子对于每个极具有一个直轴和一个交轴，并且包括多个磁通屏障，每个磁通屏障在至少一个屏障点处向其圆周延伸。绕着转子的圆周的屏障点之间的连续角度分隔在从初始轴向相邻的结束轴移动大致半个极距时增大或减少，初始轴是直轴或交轴中的一者，结束轴是直轴和交轴中的另一者。大小的增大或减小可以由系统的渐进数列掌控。
Description
技术领域
本发明涉及同步磁阻机械的设计和具有永磁体辅助的同步磁阻机械，特别是这种机械的转子。
背景技术
同步磁阻机械具有布置在开槽定子中的多相定子绕组和具有相同极数的转子。定子绕组通常是三相分布式绕组，其中重叠线圈跨越极距的50％以上，最常见的定子示例具有12、18、24、36或48个槽。具有小于50％的极距的定子绕组也是可能的，其中期望短端绕组，但是由于不同相的线圈之间的减小的互耦合，通常它们具有较低的性能。
同步磁阻电机的转子可以利用可渗透和不可渗透钢的交替层沿轴向层叠，从而在直和交磁阻之间提供高比率。这些轴向层叠结构难以成本有效地制造，并且无法提供用于高速旋转的高强度，因此为了易于制造，优选采用横向层叠结构。
具有横向叠片的转子由Honsinger在US 3,652,885中提出。横向叠片的转子在每个叠片中具有冲压的槽的样式。开槽样式产生转子的气隙表面的转子具有低磁导率(还称为直轴或d轴)的区域和转子的由定子产生的磁通更难以穿透转子的表面的区域。这些高磁导率的区域被称为交轴或q轴。
转子上的开槽和定子齿之间的相互作用和开槽产生转矩变化或转矩波动。由于产生声学噪声和振动，因此转矩波动是不期望的。
现有技术方法存在有通过仔细选择在转子的表面正下方的等效转子槽的数量来减小转矩波动。在美国专利5,818,140和专利申请WO2010/131233中，每对磁极的等效转子槽的数量被建议为比每对磁极的定子槽的数量多4个或 少4个，以实现最佳性能。美国专利5,818,140还提出，如果要避免明显的转矩波动，则每对磁极的等效转子槽的数量不应当等于每对磁极的定子槽的数量或者与每对磁极的定子槽的数量相差两个。
美国专利6,239,526提供了一种替代方法，通过布置成如果转子磁通屏障的一端邻近定子齿，另一端应该到达邻近定子槽的转子的表面。
虽然现有技术中描述的方法提供了减小转矩波动，但是它们不一定产生具有最高效率的电机设计。其一个原因是通过选择与定子槽的数量相比具有4个额外的等效转子槽可以导致转子钢中的更高的磁通频率，而通过定子齿的磁通屏障的频率增大。较高的局部磁通频率导致转子中较高的铁损，降低了电机的效率。
发明内容
根据本发明的一个方面，描述了一种同步磁阻机械，其具有多个磁极并包括具有多个间隔开的槽的定子和转子。转子对于每个极具有一个直轴和一个交轴，并且包括多个磁通屏障，每个磁通屏障在至少一个屏障点处向其圆周延伸。绕着转子的圆周的屏障点之间的连续角度分隔在从初始轴向相邻的结束轴移动大致半个极距时增大或减少，初始轴是直轴或交轴中的一者，结束轴是直轴和交轴中的另一者。尺寸的增大或减小可以由系统的渐进数列掌控。在此背景下，将理解的是，术语“同步磁阻机械”旨在覆盖没有永磁体辅助的同步磁阻机械和具有永磁体辅助的同步磁阻机械。
进一步方面和优选的特征在随后权利要求2等中阐述。
根据本发明的另一个方面，描述了一种用于具有多个极的同步磁阻机械的转子，所述转子包括多个磁通屏障，每个磁通屏障在至少一个屏障点处向其圆周延伸，所述转子对于每个极具有一个直轴和一个交轴，其中，绕着所述转子的圆周的屏障点之间的连续的角度分隔在从初始轴向相邻的结束轴移动大致 半个极距时增大或减小，所述初始轴是直轴或交轴中的一者，所述结束轴是直轴和交轴中的另一者。
因此，本发明至少在优选实施方式中为同步磁阻电机和永磁体辅助的同步磁阻电机提供具有低转矩波动和低转子铁损的转子设计技术。用于转子磁通屏障之间的设置和间隔的技术可以应用于任何数量的等效转子屏障。用本文公开的公式计算的屏障之间的间隔可以显著地减少转子中的转矩波动，否则等价转子屏障的数量将被认为是不合适的。作为应用本文描述的技术的结果，可以设计具有高每安培转矩、低转矩波动和低转子损耗的转子。
附图说明
现将仅通过示例并参考附图来描述本发明的一些优选实施方式，在附图中：
图1示出了典型的同步磁阻机械的定子和转子；
图2示出了典型的同步磁阻机械的转子；
图3示出了同步磁阻机械中的转子磁通屏障的间隔布置；
图4示出了同步磁阻机械中的转子磁通屏障的可选择的间隔布置；
图5示出了同步磁阻机械中的转子磁通屏障的另一可选择的间隔布置；
图6示出了使用不同转子设计构造的机械的转矩-角度特性；
图7示出了使用不同转子设计构造的机械的另一转矩-角度特性；
图8示出了使用不同转子设计构造的机械的另一转矩-角度特性；
图9示出了当每半极具有三个转子屏障时公差在初始轴屏障比的范围上如何变化；
图10示出了当每半极具有四个转子屏障时公差在初始轴屏障比的范围上如何变化；
图11示出了当每半极具有三个转子屏障时公比在初始轴屏障比的范围上如何变化；
图12示出了当每半极具有四个转子屏障时公比在初始轴屏障比的范围上如何变化；
图13示出了具有永磁体辅助的同步磁阻转子的磁通屏障布置的一种设计的间隔的示意图；
图14示出了与具有等间隔转子槽的设计相比根据本公开设计的永磁体辅助的同步磁阻电机的计算转矩对角度的结果；以及
图15示出了使用本文所述原理设计的实际转子的示例。
具体实施方式
图1示出了典型的同步磁阻电机的定子和转子堆栈(stack)。定子1通常是槽2延伸定子的长度以承载相绕组的层叠的堆栈。相绕组通常包括三相分布式绕组。绕组被布置成产生在定子内朝向转子向内定向的磁极。利用定子绕组中的三相交流电，在定子1和转子3之间的气隙中产生旋转磁场。
图1中的转子3在其层叠结构内具有被切割出的槽4。这些槽是高磁导率的区域，因此在高磁阻的转子中产生路径。因此，槽4被称为磁通屏障(flux barrier)。
图2示出了转子3的一个叠片10的更详细视图。转子叠片的这个特别示例具有6阶(order 6)的旋转对称性。这意味着其具有六极样式的磁通屏障。每个磁极具有直轴12和交轴14。直轴12和直轴13之间的角度为120度，并且包括两个转子极距(rotor polepitches)。直轴12和交轴14之间的角度是极距的一半。如果围绕转子3的定子1承载设置在18个槽2中的6极三相绕组(每相每极一个槽)，则转子叠片将定向成使得直轴与由定子产生的磁极对齐。在该定向中，定子磁通能够容易地沿着磁通屏障的线从一个直轴链接到相邻的 直轴。这是最低磁阻的路径。磁通难以从交轴传递到相邻的交轴，因为这是高磁阻的路径。
如本领域所公知的，定子可以具有不同数量的槽。图1示出了具有18个槽的六极定子。对于六极定子来说，具有36个槽也是常见的。四极定子通常在定子中配置有12、24、36或48个槽。每个定子齿的磁通和转子磁通屏障周围的磁阻的变化之间的局部相互作用在气隙的周边产生转矩变化。随着转子转动，在气隙中产生的总转矩将随着位置而变化。这种变化导致转矩波动。为了平稳的输出转矩和安静的电动机操作，使转矩波动最小化是有利的。在磁通屏障周围的转子中的局部磁通变化也导致由于涡流和磁滞效应而引起的铁损。如果同步磁阻电动机要实现具有低转子损耗的最高效率，则重要的是使这些效应最小化。
图3示出了根据本发明的同步磁阻转子的磁通屏障布置的一种设计的间隔的示意图。该示意图沿着转子的圆周以线性方式示出了屏障的间隔。该图被绘制为转子的表面被展开成直线。在本示例中，存在将转子的每个d轴和q轴分开的三个转子屏障。分别表示极距的一部分的屏障间隔wxx可以按照以下选择：
w11＞w12＞w23＞w33 (1)
在图3中，从直轴开始并移动到交轴，相邻屏障之间的间隔逐渐减小。
并且由于两个d轴(或两个q轴)之间的角度弧是极距，则
w11+2w12+2w23+w33＝1 (2)
转子极距θp由下式给出：
其中p是机器中的磁极数。
图3所示的示例在转子的q轴上的屏障之间的间隔最窄。因此，这被称为初始轴，因为它定义了所有后续屏障间隔的等差数列(arithmetic series)的起始值。常数ki用于将初始间隔a与定子齿距相关。在图3中，d轴上的屏障间隔是最宽的。在该示例中，d轴被称为数列的结束轴。
图4示出了同步磁阻转子的屏障的第二设计的间隔的示意图。该示意图沿着转子的圆周以线性方式示出了屏障的间隔。该图也被绘制 为转子的表面被展开成直线。在本示例中，存在将转子的每个d轴和q轴分开的三个转子屏障。分别表示极距的一部分的屏障间隔wxx根据本发明遵循下式：
w11＞w12＞w23＞w34 (4)
如图3所示，q轴用作具有最窄屏障间隔的初始轴，d轴是具有最宽屏障间隔的结束轴。然而，与图3相反，该示例包含直接在q轴上的额外的屏障布置。这个额外的屏障不从磁极的一半延伸到q轴另一例上的等效位置。额外的屏障甚至可能不存在于转子上，或者有时用于定位焊接点或仅定位q轴槽。然而，在数学上，存在完成从直轴到交轴的屏障间隔的逐渐变化。
由于两个d轴(或两个q轴)之间的角度弧是极距，则
w11+2w12+2w23+2w34＝1 (5)
图5示出了最窄的屏障间隔在d轴周围并且相邻屏障之间的角度间隔在从直轴向交轴移动时逐渐增大的示例。
为了提供最有效的转矩波动减小和使转子中的铁损最小化，建议从初始轴到结束轴逐渐地和系统地改变连续的转子屏障之间的间隔。
如果图3中的屏障之间的间隔遵循如下的从w33到w11增大的等差数列，则产生在降低转矩波动方面特别有效的一种系统的方法：
w33＝a (6)
w23＝a+d (7)
w12＝a+2d (8)
w11＝α+3d (9)
因此，
w11+2w12+2w23+w33＝6a+9d＝1极距 (10)
如果a被选择为定子齿间隔的比率ki(其中NS是定子齿的数量)
则可以从式(10)和(11)的联立求解确定公差d的值，
如果图4中的屏障之间的间隔遵循如下的从w34到w11增大的等差数列，
w34＝a (13)
w23＝a+d (14)
w12＝a+2d (15)
w11＝α+3d (16)
因此
w11+2w12+2w23+2w34＝7a+9d＝1极距 (17)
如果a被选择为如式(11)中的定子齿间隔的比率ki，则可以从式(17)和(11)的联立求解确定图4的公差d的值，
如图3所示，图4所示的示例在转子的q轴上的屏障之间的间隔最窄。这又称为初始轴，这是因为它定义了所有后续屏障间隔的等差数列的起始值。常数ki用于将初始间隔a与定子齿距相关。在图4中，d轴上的屏障间隔是最宽的。在该示例中，d轴又被称为等差数列的结束轴。
图5示出了最窄的屏障间隔在d轴周围的示例。在这种情况下，d轴通常被称为初始轴，并且将是等差数列的起始点。
w11＜w12＜w23＜w33 (20)
由于在初始轴或结束轴上没有额外的屏障，所以应用图3所得出的等式，并且公差d由式(12)给出。
可以从等差数列的总和导出屏障间隔的关于每个半个极距的屏障数量的更通用的公式。等差数列的和由下式给出：
在每半极具有nb个屏障并且在屏障顺序的初始轴或结束轴处存在或不存在额外屏障分别由布尔变量Ei和Ef表示的情况下，则屏障间隔的和是：
其中当在初始或结束轴上没有额外的屏障时Ei和Ef的值为0，或者当在对应轴上存在额外屏障(或者即使屏障不存在，分配给额外屏障的间隔)时Ei和Ef的值为1。
公式(23)对于不同的nb、Ei和Ef的值的评测给出了在表1中示出的极距总和的值。尽管表1示出了每半个极距两到五个整体屏障的极距总和，但是公式可以被扩展用于每半个极距任何数量的全长屏障。
表1
给定如表1中计算的极距的总和和所需的ki的值，可以使用式(11)计算a的值。由于来自表1的求和值必须始终等于1，因此可以确定d的值。
由于由此a和d是已知的，因此屏障的间隔可以放置在转子几何形状上，以根据等差数列实现期望的分布。
由于与等差数列相关联的屏障间隔不规则，所以所传递的转矩波动可以被最小化，这是因为定子槽和转子屏障之间的对准在每个极上具有几何分布的样式。当转子屏障的间隔否则接近定子槽之间的间隔时，本发明所述的屏障间隔的方法是特别有用的。由于初始轴和结束轴的选择是任意的，因此公差d的值可以是正的或负的。
如果屏障之间的间隔遵循等比数列，则可以实现另一种系统地且逐渐地改变初始轴和结束轴之间的屏障间隔的方法。在图3中，随着间隔从w33增加到w11，它可以遵循以下等比数列：
w33＝a (23)
w23＝ar (24)
w12＝ar2 (25)
w11＝ar3 (26)
因此，
w11+2w12+2w23+w33＝a(1+2r+2r2+r3)＝1极距 (27)
如果a被选择为由式(11)给出的定子齿间隔的比率ki，则可以从式(27)和(11)的联立求解确定公比r的值，使得r由下式的解给出：
图4所示的相邻屏障之间的间隔的系统的和渐进的变化的实现也可以通过等比数列实现。此示例包含直接位于q轴上的额外屏障布置。如果屏障之间的间隔遵循以下从w34到w11增加的等比数列：
w34＝a (29)
w23＝ar (30)
w12＝ar2 (31)
w11＝ar3 (32)
因此
w11+2w12+2w23+2w34＝a(2+2r+2r2+r3)＝1极距 (33)
如果a被选择为根据式(11)的定子齿间隔的比率ki，则可以从式(33)和(11)的联立求解确定公差d的值，使得r由下式的解给出：
如图3所示，图4所示的示例在转子的q轴上的屏障之间的间隔最窄。这又称为初始轴，这是因为它定义了所有后续屏障间隔的等比数列的起始值。常数ki用于将初始间隔a与定子齿距相关。在图4中，d轴上的屏障间隔是最宽的。在该示例中，d轴又被称为等比数列的结束轴。
图5示出了最窄的屏障间隔在d轴周围的示例。在这种情况下，d轴将被称为初始轴，并且将是等比数列的起始点。由于在初始轴或结束轴上没有额外的屏障，所以应用图3所得出的等式，公比r由式(28)给出。
可以从等比数列的总和导出屏障间隔的关于每半个极距的屏障数量的更通用的公式。等比数列的和由下式给出：
在每半极具有nb个屏障并且在屏障顺序的初始轴或结束轴处存在或不存在额外屏障分别由布尔变量Ei和Ef表示的情况下，则屏障间隔的和是：
其中当在初始或结束轴上没有额外的屏障时Ei和Ef的值为0，或者当在对应轴上存在额外屏障(或者即使屏障不存在，分配给额外屏障的间隔)时Ei和Ef的值为1。
公式(36)对于不同的nb、Ei和Ef的值的评测给出了在表2中示出的极距总和的值。尽管表2示出了每半个极距两到五个整体屏障的极距总和，但是公式可以被扩展用于每半极距任何数量的全长屏障。
表2
给定如表2中计算的极距的总和和所需的ki的值，可以使用式(11)计算a的值。由于来自表2的求和值必须始终等于1，因此可以确定r的值。
由于由此a和r是已知的，因此屏障的间隔可以放置在转子几何形状上，以根据等比数列实现期望的分布。
由于与等比数列相关联的屏障间隔不规则，所以所传递的转矩波动可以被最小化，这是因为定子槽和转子屏障之间的对准在每个极上具有几何分布的样 式。当转子屏障的间隔否则接近定子槽之间的间隔时，本发明所述的屏障间隔的方法是特别有用的。
表3列出了具有36个定子槽和24个定子槽的4极电机的定子槽和转子屏障的一些常见组合。这些示例涵盖了从一个磁极面向相邻磁极面引导磁通量的屏障数量nb为3或4的所有情况。在初始轴或结束轴上存在额外的屏障布置由分别由Ei和Ef的值表示。最后一列显示两个极距的表面上的(apparent)转子屏障端部位置的总数。只要保持间隔模式，则不需要在所有端部位置中存在屏障。
表3
用星号标出的情况是每对磁极的转子屏障端部位置等于每对磁极的两个定子槽或在每对磁极的两个定子槽内的情况。现有技术出版物(Vagatti US 5,818,140)已具体地将这些组合消除为具有高转矩波动。然而，由于每对磁极的屏障布置的数量和每对磁极的定子槽的数量非常相似，因此这些可以是还提供每安培高转矩的设计。从初始轴向结束轴逐渐且系统地变化的可变屏障间 隔的实现提供了转矩波动的显著减小并且允许这些组合适于高性能同步磁阻设计。
图6给出了在转子旋转30度并且定子场移动通过等同角度以与转子保持同步的情况下通过有限元分析计算的转矩的示例。用于图6中的分析的定子具有36个槽。具有三角形标记的第一线实现表2的第三行，以给出14个等效的每对磁极的屏障端部位置。这比在这种情况下为每对磁极18个定子槽的数量少4。在美国专利5,818,140和专利申请WO 2010/131233中，每对磁极的等效转子槽的数量被建议为比每对磁极的定子槽的数量多4个或少4个，以实现最小的转矩波动。与这种设计相关联的转矩波动由具有三角形标记的线示出并且相对低。带方形标记的线是从每对磁极具有16个等效屏障布置的转子输出的转矩。这是由表2的第五行使用nb＝4、Ei＝0和Ef＝0生成的。具有这种设计的转矩波动令人无法接受地高：这是现有技术预测的结果。然而，如上所述每对磁极取16个等效槽并使用如上所述等差数列叠加间隔样式输出低转矩波动的带菱形标记的转矩。等差数列对每个屏障的间隔样式做出小但非常显著的变化，使得转矩波动被完全破坏。作为使用等差数列来计算屏障间隔的结果，可以选择用于每安培的最佳转矩和最小铁损的屏障的数量，然后使用等差数列从初始轴到最终轴逐渐增加间隔以消除转矩波动。
图7示出了可以通过根据等比数列逐步且系统地改变屏障间隔实现的类似的结果。将注意到，图7中实现的结果与图6中的结果非常相似。这是因为对于初始轴使用相同的间隔，并且由于等差数列或等比数列中的项数非常小，在这些示例中，两个数列没有明显的偏离。
图8示出了对于24个槽的定子实现根据本发明的等差数列的结果的另一个示例。具有菱形标记的设计具有高的转矩和比三角形标记的设计低的波动。三角形标记是根据现有技术实现的设计，并且根据本发明使用等差数列的设计提供了优异的转矩和较低的转矩波动。类似的结果还可以用等比数列来实现。
图9和图10示出了根据等差数列在间隔上具有逐渐和系统的变化的转子设计中的公差d的变化。曲线示出了在36个槽的定子中的公差d随初始轴屏障比ki的变化。图9是针对每半间距3个完全屏障而计算的。从表3中，根据在结束轴上是否存在屏障点而在每对磁极有12个或14个转子屏障端部位置。图10是针对每半间距4个完全屏障而计算的。因此，从表3中，每对磁极有16个或18个转子屏障端部位置。假设d不为零，屏障之间的间隔将从初始轴向结束轴逐渐变化。公差为正值意味着屏障间隔将从初始轴向结束轴增加。也可以选择公差为负值。这意味着屏障间隔将从初始轴向结束轴减小。
图11和图12示出了根据等比数列在间隔上具有逐渐和系统的变化的转子设计中的公比r的变化。曲线示出了在36个槽的定子中的公比r随初始轴屏障比ki的变化。图11是针对每半间距3个完全屏障而计算的。图12是针对在初始轴或结束轴上没有额外的屏障的每半间距4个完全屏障计算的。假设r不等于1，屏障之间的间隔将从初始轴向结束轴逐渐变化。公差大于1意味着屏障间隔将从初始轴向结束轴增加。也可以选择公比小于1。这意味着屏障间隔将从初始轴向结束轴减小。
图13示出了根据本发明的用于具有永磁体辅助(assistance)的同步磁阻转子的磁通屏障布置的一种设计的间隔的示意图。该示意图沿着转子的圆周以线性方式示出了屏障的间隔。该图被绘制为转子的表面被展开成直线。在该示例中，存在将转子的每个d轴和q轴分开的三个转子屏障。每个代表极距的一部分的屏障间隔wxx根据本发明遵循以下样式：
w11＞w12＞w23＞w33 (37)
放置在屏障内的磁体被定向为具有指向q轴的相同极性。因此，相邻的q轴将具有相反的磁极性。磁体的效果是增大d轴和q轴磁阻之间的差，因此永磁体辅助增大了同步磁阻电机在给定电流水平下的转矩和效率。
通过将磁体放置在间隔被配置成遵循根据本发明的任何实施方式的等差数列的屏障中，屏障间隔从d轴向q轴存在渐进变化。这种渐进变化对于消除 磁通量锁定到定子齿磁阻的任何趋势特别有效，从而减小了齿形转矩。此外，转矩波形的低次谐波在幅度上减小，电机的总转矩波动减小。通过使用等差数列来确定永磁体辅助的同步磁阻电机的屏障之间的间隔，可以设计具有被现有技术关注为转矩波动高的数量的屏障(如表3所示)的转子。这种转子设计以前被忽略，但是使用本发明的设计方法，它们可以被设计成提供优异的性能。
图14示出了与具有等间隔转子槽的设计相比根据本发明设计的永磁体辅助的同步磁阻电机的计算转矩与角度比较的一个结果。定子具有36个槽并且缠绕有4极绕组。在图11中比较了每对磁极具有14和16个槽的转子。所有转子设计均具有相同的永磁体辅助的体积。最低的转矩波动由转子屏障间隔根据等差数列逐渐变化和每对磁极具有16个等效槽的转子设计提供。因此本发明特别适合于计算永磁体辅助的同步磁阻电机中的屏障的最佳间隔。
等比数列也提供了一种减少永磁体辅助的同步磁阻电机中的转矩波动的方法。等比数列和等差数列均提供了将屏障间隔从初始轴处的初始值逐渐地调整到结束轴处的更小或更大值的系统的方法。也可以使用其他数学数列，只要它们提供屏障间隔的单调变化即可。
图13中的屏障布置和磁体位置用于说明在屏障的末端最靠近转子表面的点之间的间隔的目的。在实际的转子设计中，屏障形状受到必须装配在转子轴和转子表面之间的转子叠片区域中的约束。可以预期，屏障的部分可以被弯曲或以除了直角以外的角度布置。此外，对于机械强度，通常，特别是在较大的转子中，需要层叠钢的桥接部分以对离轴更远的钢部分提供径向支撑。
图15示出了根据本发明设计的实际转子的示例。转子叠片110是具有4个直轴112和4个交轴114的4极叠片。对于屏障间隔实现的设计使用等比数列来从位于d轴112的最宽处向位于交轴114的最窄间隔逐渐减小屏障间隔。在该示例中，初始轴是直轴，结束轴是交轴。在每半极内有4个屏障，并且在结束轴上存在屏障位置，每对极总共提供18个转子屏障点。最接近每个交轴的第四屏障132已经完全切除，因为剩余的钢将几乎没有磁效用。去除超过第 四屏障的钢部分不会改变几何间隔公式的实施，其仍然限定切口应当与转子圆周相交的位置。
图15中的叠片已被设计成适合于具有永磁体辅助的同步磁阻电机。形成屏障130的槽都是矩形形状，使得磁体可以被容纳在标记为130的24个槽中的每一个内。另外，可以将用于永磁辅助的磁体定位在平行或近似平行于转子叠片的气隙表面的切线的槽中。这种磁体可以位于槽131中。如果半径大或旋转速度高，可以对桥120、121加固以支撑转子的抵抗径向应力的外部。
图15中的叠片已被设计用于36槽的定子，使得初始轴(d轴)上的转子屏障点之间的间隔由ki＝1.4确定。然后根据本发明的等式并使用等于转子极距的-0.0143的单个公差值d来确定所有其它的屏障位置。
应当理解，当它们最接近转子表面时，屏障的形状在不同的设计中可以是不同的，并将在屏障的布置中预想到一些小的变化，使得实现最佳效果的转矩波动减小。
Claims (12)
1.一种同步磁阻机械，所述同步磁阻机械包括多个磁极，所述同步磁阻机械包括：
定子，其具有多个间隔开的槽；和
转子，其包括多个磁通屏障，每个磁通屏障朝向所述转子的圆周上的屏障点延伸，所述转子对于每个极具有一个直轴和一个交轴；
其中绕着所述转子的圆周的屏障点之间的连续角度分隔在跨越从初始轴向相邻的结束轴的半个极距上遵循等差序列或等比序列增大或遵循等差序列或等比序列减少；
其中所述初始轴是直轴或交轴，并且其中，当所述初始轴为直轴时所述结束轴为交轴，或当所述初始轴为交轴时所述结束轴为直轴。
2.如权利要求1所述的同步磁阻机械，其特征在于，所述等差序列或等比序列能够被计算为在所述初始轴和/或结束轴处存在附加的屏障点，使得从所述初始轴到第一屏障点的角度分隔被视为所述等差序列或等比序列中的第一项和/或从最后的屏障点到所述结束轴的角度分隔被视为所述等差序列或等比序列中的最后项。
3.如权利要求1所述的同步磁阻机械，其特征在于，所述等差序列或等比序列能够被基于以下计算：一个半极距的最后的屏障点和下一个半极距的相邻的最后屏障点之间的角度分隔被视为所述等差序列或等比序列中的最后项。
4.如权利要求1所述的同步磁阻机械，其特征在于，所述等差序列或等比序列的第一项被选择为其中a是一个极距的分数，ki是定子齿间隔的比率，p是极数，NS是定子槽的数量。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的同步磁阻机械，其特征在于，从所述初始轴向所述结束轴移动的连续角度分隔遵循等差序列，使得在连续角度分隔之间存在大小为公差d。
6.如权利要求5所述的同步磁阻机械，其特征在于，作为每个半极有nb个屏障的一个极距的一部分的角度分隔的总和由下式给定，并且在所述等差序列的初始轴或结束轴处存在和不存在额外的屏障是由布尔变量Ei和Ef分别表示：
其中当在初始轴或结束轴上没有额外的屏障时Ei和Ef的值为0，或者当在对应轴上存在额外屏障时Ei和Ef的值为1。
7.如权利要求1至4中的任一项所述的同步磁阻机械，其特征在于，从所述初始轴向所述结束轴移动的连续角度分隔遵循等比序列，使得在连续角度分隔之间存在大小为公比r。
8.如权利要求7所述的同步磁阻机械，其特征在于，作为每个半极有nb个屏障的一个极距的一部分的角度分隔的总和由下式给定，并且在所述等比序列的初始轴或结束轴处存在和不存在额外的屏障是由布尔变量Ei和Ef分别表示：
其中当在初始轴或结束轴上没有额外的屏障时Ei和Ef的值为0，或者当在对应轴上存在额外屏障时Ei和Ef的值为1。
9.如权利要求1-4中的任一项所述的同步磁阻机械，其特征在于，所述转子被横向层叠，并且在每个叠片中设置所述磁通屏障。
10.如权利要求1-4中的任一项所述的同步磁阻机械，其特征在于，所述磁通屏障形成为所述转子中的槽。
11.如权利要求1-4中的任一项所述的同步磁阻机械，其特征在于，还包括位于所述磁通屏障内的永磁体，所述永磁体全部定向成具有指向交轴的相同极性。
12.一种用于具有多个极的同步磁阻机械的转子，所述转子包括多个磁通屏障，每个磁通屏障朝向所述转子的圆周上的屏障点延伸，所述转子对于每个极具有一个直轴和一个交轴，其中，绕着所述转子的圆周的屏障点之间的连续的角度分隔在跨越从初始轴向相邻的结束轴的半个极距上遵循等差序列或等比序列增大或遵循等差序列或等比序列减小；其中，所述初始轴是直轴或交轴，并且其中，当所述初始轴为直轴时所述结束轴为交轴，或当所述初始轴为交轴时所述结束轴为直轴。
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