CN108448756B - 包括u形转子磁极结构的开关磁阻电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机，所述开关磁阻电机包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，每个定子磁极上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐。本发明所提供的开关磁阻电机能够显著减少电机径向振动和转矩脉动，由此可减小由径向振动产生的噪声，提高电机效率。

Description

包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机
技术领域
本发明涉及开关磁阻电机领域，具体地说，本发明涉及一种实现单向旋转的包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机。
背景技术
开关磁阻电机已经得到较为广泛的应用。然而，传统的开关磁阻电机还存在以下不足：1、传统的开关磁阻电机在运行中所产生的径向振动是开关磁阻电机噪声的主要原因；2、传统的开关磁阻电机在运行中所产生的转矩脉动是开关磁阻电机运行不平稳、效率不高的主要原因；3、传统的开关磁阻电机的功率密度不高；4、传统的四相或五相或更多相的开关磁阻电机的控制系统复杂。
发明内容
本发明的目的在于至少部分克服传统的开关磁阻电机的上述不足，提供一种包括U形转子磁极结构的开关磁阻电机。
所述开关磁阻电机包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括沿轴向延伸的定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，在每个定子磁极齿部或在定子磁极根部上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐，定子磁极的数量大于转子磁极的数量。
定子磁极齿部的轴向宽度与转子磁极齿部的轴向宽度相等。
定子磁极根部的径向厚度是定子磁极齿部的轴向厚度的至少一半。
转子磁极齿部的径向厚度与转子磁极根部的径向厚度相等。
在定子磁极根部的位于相邻两个定子磁极齿部之间的部分缠绕线圈，相邻两个线圈的缠绕方向相反；或者，在每个定子磁极齿部上缠绕线圈，缠绕在相邻两个定子磁极齿部上的线圈的缠绕方向彼此相反。
针对每个定子磁极，在定子磁极根部或定子磁极齿部上缠绕线圈的方式一致。
定子磁极的数量是转子磁极的数量的整数倍N，N≥2。
转子磁极根部沿周向的弧长与定子磁极沿周向的弧长大致相等，转子磁极沿周向的弧长与N个定子磁极连同所述N个定子磁极之间的气隙沿周向的总弧长大致相等。
在转子磁极根部的位于相邻两个转子磁极齿部之间的部分设置有永磁体。
所述定子还包括由非磁性材料制成的空心定子安装筒体，所述多个定子磁极嵌装在所述空心定子安装筒体上，所述转子还包括由非磁性材料制成的空心转子安装筒体，所述多个转子磁极嵌装在所述空心转子安装筒体上，并且所述多个转子磁极的面向定子的表面与所述空心转子安装筒体的外周面齐平。
根据本发明的另一方面，提供一种开关磁阻电机，所述开关磁阻电机包括同轴地设置的定子和转子，定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括：定子磁极根部，沿着轴向延伸；第一定子磁极延伸部分，从定子磁极根部的两端沿径向朝向转子延伸；第二定子磁极延伸部分，从第一定子磁极延伸部分的下部沿轴向彼此相对地延伸，在定子磁极根部或第一定子磁极延伸部分上缠绕有线圈，转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的两端沿周向同曲率地延伸的转子磁极齿部，形成U形转子磁极，转子磁极与第二定子磁极延伸部分之间的空间沿轴向对齐，定子磁极的数量大于转子磁极的数量。
转子磁极的径向厚度与第二定子磁极延伸部分的径向厚度大致相等，转子磁极齿部的内侧表面的半径与第二定子磁极延伸部分的内侧表面的半径大致相等，转子磁极的轴向长度小于第二定子磁极延伸部分之间的轴向长度。
所述定子还包括由非磁性材料制成的定子安装体，所述多个定子磁极嵌装在所述定子安装体上。
所述转子还包括由非磁性材料制成的转子安装盘，所述多个转子磁极嵌装在所述转子安装盘上，并且所述多个转子磁极的外侧表面与所述转子安装盘的外周面齐平。
在转子安装盘的周向上均匀设置有多个转子磁极安装槽，转子磁极安装槽的数量与转子磁极的数量相等，转子磁极安装槽从转子安装盘的外周面朝向转子安装盘的中心凹进，转子磁极安装槽的凹进深度等于转子磁极根部的径向厚度，转子安装盘的厚度与转子磁极齿部之间的轴向距离相等。
本发明所提供的单向旋转开关磁阻电机可提供如下优点：能够减少由于径向力波动而产生的径向振动以及产生的噪声，减少扭矩脉动，改善开关磁阻电机的性能，从而提高开关磁阻电机的效率；定子磁极励磁线圈电流的接通和关断控制的实现简单，可简化控制系统。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图；
图2是根据本发明的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图；
图3是根据本发明的第二实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图；
图4A和图4B是根据本发明的实施例的单向旋转开关磁阻电机的各种气隙的尺寸的示意图。
图5A至图5D是根据本发明的实施例的单向旋转开关磁阻电机的过程的示意图。
图6是根据本发明的实施例的包括16个定子磁极和4个转子磁极的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图；
图7是根据本发明的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图；
图8是根据本发明的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机的转子磁极的安装示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图1是根据本发明的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图，
图2是根据本发明的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图。
参照图1和图2，示出了根据本发明的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机的结构。在本实施例中，开关磁阻电机可以是内转子外定子结构或内定子外转子结构。为了便于描述，下面以具有内转子外定子结构的开关磁阻电机为例进行说明。
开关磁阻电机可包括同轴地布置的定子10和转子20，定子10可包括沿周向均匀分布的多个定子磁极11，在每个定子磁极11上均缠绕有线圈(未示出)。
转子20可包括沿周向均匀分布的多个转子磁极21。定子磁极11和转子磁极21均可由多层硅钢片叠置而成。定子磁极11和转子磁极21可分别嵌装在由非磁性材料制成的定子安装筒体14和转子安装筒体24上，非磁性材料可以是非磁性轻金属材料(例如铝镁合金)、高强度塑料等。两个安装筒体14、24可同轴地设置，并且两个安装筒体14、24可以是空心的筒体。在转子安装筒体24上可安装有旋转轴(未示出)，以通过旋转轴对外出输出功率。在安装时，转子磁极21的面对定子的表面可与转子安装筒体24的外周面齐平，从而对于整个转子20来说，转子20的面对定子的表面为平滑的表面而不存在凹凸不平，以减少电机运行时的噪声。
每个定子磁极11以及其上缠绕的线圈可形成单独的一相。或者，根据定子磁极11的数量和转子磁极21的数量，在多个定子磁极11中的关于周向均匀间隔分布的一部分定子磁极11上缠绕的线圈彼此连接，由此所述一部分定子磁极11以及其上缠绕的线圈形成一相。
定子磁极11可包括定子磁极根部12以及从定子磁极根部12沿径向朝向转子20延伸的多个定子磁极齿部13，定子磁极根部12沿着轴向延伸。因而，从周向的法线方向看，定子磁极11可大体上呈U形或扩展的U形，其中，扩展的U形可指多个连续的U形一体地形成，从而组成一体的单个部件。定子磁极根部12可嵌装在定子安装筒体14上。
可在定子磁极根部12上缠绕有多个线圈，具体地，可在定子磁极根部的位于相邻两个定子磁极齿部之间的部分缠绕有线圈，相邻两个线圈的缠绕方向相反。或者，可在每个定子磁极齿部13上缠绕有线圈，缠绕在相邻两个定子磁极齿部13上的线圈的缠绕方向彼此相反。针对各个定子磁极11，在定子磁极根部12或定子磁极齿部13上缠绕线圈的方式是一致的，从而使得每个定子磁极11沿轴向具有一致的N、S磁极分布。
定子磁极齿部13可在轴向上可均匀地分布，相邻的两个定子磁极齿部13可分隔开相等的间距。处于最外侧的两个定子磁极齿部13的轴向宽度可小于其它定子齿部13的轴向宽度，例如，最外侧的定子磁极齿部13的轴向宽度可大体上是其它定子磁极齿部13的一半。另外，定子磁极根部12的径向厚度可以是位于中间的定子磁极齿部13的轴向厚度的大体一半或者一半以上，以便确保开关磁阻电机在运行时在定子磁极11上的各个磁路上的磁通量大体相等。定子磁极根部12与多个定子磁极齿部13可为一体成型部件。
转子磁极21可包括沿轴向延伸的转子磁极根部22和多个转子磁极齿部23，转子磁极根部22大体上呈长条状，其外轮廓大体上对应于定子磁极根部12，两者的轴向长度和周向弧长大体相等。多个转子磁极齿部23从转子磁极根部22的同一侧沿周向同曲率地延伸，也就是说，转子磁极齿部23的面对定子10的表面与转子磁极根部22的面对定子的表面同在一个圆柱面上，并且转子磁极齿部23的径向厚度可大体上与转子磁极根部22的径向厚度相等。换言之，转子磁极齿部23可与转子磁极根部22为一体成型的部件，从而构成转子磁极21。因此，从周向的法线方向看，转子磁极21也可大体上呈U形或扩展的U形，其中，扩展的U形可指多个连续的U形一体地形成，从而组成一体的单个部件。转子磁极齿部23可在轴向上可均匀地分布，相邻的两个转子磁极齿部23可分隔开相等的间距。转子磁极根部22与多个转子磁极齿部23也可为一体成型部件。
多个转子磁极齿部23在轴向上的分布可大体上与多个定子磁极齿部13对应。也就是说，转子磁极齿部23的数量与定子磁极齿部13的数量相等，并且转子磁极齿部23的轴向长度可大体上等于定子磁极齿部13的轴向长度，多个转子磁极齿部23中的每个面对多个定子磁极齿部13中的对应一个，即，多个定子磁极齿部13与多个转子磁极齿部23沿轴向彼此对齐。
因此，通过设置多个转子磁极齿部23，可使得开关磁阻电机具有预定的开通角提前量和预定的关断角提前量，提供了电力利用效率，使得定子和转子上的切向力(转矩)始终保持在较高值的范围内而不会减小到零，同时使得径向力始终保持在较低值的范围内而不会增大到较高的值。进而通过减小径向力波动和幅值，可有效地减小电机的径向振动和噪声，并且通过使电机始终具有较高的转矩而能够显著提高电机效率。
电机的定子10受到的径向力和切向力可通过调节转子磁极齿部23的尺寸而在一定的范围内变化。因而可显著改善定子10和转子20的受力状况，减小径向力波动，进而可减少电机的振动和噪声，并且还显著提高电机的转矩。
图3是根据本发明的第二实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图。
参照图3，根据本发明的第二实施例的单向旋转开关磁阻电机在结构上与根据本发明的第一实施例的单向旋转开关磁阻电机类似，不同之处在于，在第二实施例中，定子磁极11呈单个U形，转子磁极21也呈单个U形。
图4A和图4B是根据本发明的实施例的单向旋转开关磁阻电机的各种气隙的尺寸的示意图。
参照图4A和图4B，定子磁极11与转子磁极21之间的沿着径向的气隙的尺寸δ1为十分之一毫米的数量级，通常在0.1毫米至3.0毫米之间。相邻两个定子磁极11之间的气隙的尺寸δ2、相邻两个转子磁极21之间的气隙的尺寸δ3、转子磁极21的两个相邻转子磁极齿部23之间气隙的尺寸δ4、以及定子磁极11的两个相邻定子磁极齿部13之间气隙的尺寸(未示出)均可大于δ1的20倍。由此，便于遵循磁阻最小原理而驱使在相应的定子磁极11与转子磁极21之间形成磁阻最小的闭合路径，使得相应转子磁极21转动而产生转矩，进而带动转子20转动。
根据本发明的第一和第二实施例，定子磁极11的数量S是大于1的自然数，转子磁极21的数量M是等于或大于1的自然数，S>M。
优选地，定子磁极11的数量S是转子磁极21的数量M的整数倍N，N≥2。因此，在周向上每间隔(N-1)个定子磁极11的M个定子磁极11上缠绕的线圈彼此连接，所述M个定子磁极11以及其上缠绕的线圈形成一相，由此一共形成N相。因此，开关磁阻电机的相数是N，可形成N相开关磁阻电机。例如，可形成两相、三相、四相、五相、六相、七相、八相等开关磁阻电机。
优选地，定子磁极11的数量S和转子磁极21的数量M均为偶数，S是M的整数倍N(N≥2)。因此，定子磁极11和转子磁极21均可关于周向对称分布。
例如，S为4，M为2，N为2。或者，S为6，M为2，N为3。或者，S为8，M为2，N为4(如下面的图5A至图5D所示)。或者，S为8，M为4，N为2(如图1所示)。或者，S为12，M为4，N为3(如图4A所示)。或者，S为16，M为4，N为4(如下面的图6所示)。可根据实际需要设置S、M的数值。
在S是M的整数倍N的情况下，转子磁极根部22沿周向的弧长与定子磁极11沿周向的弧长大致相等，转子磁极21沿周向的弧长与N个定子磁极11连同所述N个定子磁极11之间的气隙沿周向的总弧长大致相等。
下面简要描述单向旋转开关磁阻电机的自起动旋转的过程。
首先需要确定定子磁极11和转子磁极21的相对位置关系。可通过设置在开关磁阻电机中的位置传感器来检测定子磁极11和转子磁极21的相对位置关系。
具体地，确定转子磁极21的转子磁极根部22与哪一相/哪几相定子磁极11沿周向具有最大重合度，就对具有最大重合度的那一相/那几相定子磁极11断电(切断缠绕在那一相/那几相定子磁极11上的线圈的电流)，同时对所有其它相定子磁极11通电(保持缠绕在所有其它相定子磁极11上的线圈的电流)。此时，根据磁阻最小原理，其它相定子磁极11与转子磁极21趋向于形成磁阻最小的闭合路径，而在周向上沿转子磁极21的转子磁极齿部23的延伸方向将转子磁极21拉向其它相定子磁极11(由此形成转矩)。单向旋转开关磁阻电机的旋转方向取决于转子磁极齿部23的延伸方向，即，转子磁极齿部23的延伸方向一致。在转子磁极21沿周向转动预定距离后，转子磁极21又将与相应的转子磁极21沿周向具有最大重合度，进而重复前述断电和通电控制，如此往复，可使得转子磁极21连续转动，带动转子20转动，由此通过旋转轴对外出输出功率。总结来说，通电和断电的控制方式是，对沿周向与转子磁极根部22具有最大重合度的定子磁极11断电，而对所有其它定子磁极11通电。可通过由开关器件(例如晶体管)形成的开关电路来实现上述断电和通电控制。
下面参照图5A至图5D以包括8个定子磁极和两个转子磁极21的四相单向旋转开关磁阻电机为例来说明上述自起动旋转的过程。
图5A至图5D是根据本发明的实施例的单向旋转开关磁阻电机的自起动过程的示意图。
参照图5A，两个转子磁极21的转子磁极根部22与A1-A2相定子磁极11沿周向具有最大重合度，此时对A1-A2相定子磁极11断电(切断缠绕在A1-A2相定子磁极11上的线圈的电流)，同时对所有其它相定子磁极11(B1-B2相定子磁极11、C1-C2相定子磁极11以及D1-D2相定子磁极11)通电(保持缠绕在B1-B2相定子磁极11、C1-C2相定子磁极11以及D1-D2相定子磁极11上的线圈的电流)。此时，根据磁阻最小原理，B1-B2相定子磁极11、C1-C2相定子磁极11以及D1-D2相定子磁极11与转子磁极21趋向于形成磁阻最小的闭合路径，而在周向上沿转子磁极21的转子磁极齿部23的延伸方向将转子磁极21拉向B1-B2相定子磁极11、C1-C2相定子磁极11以及D1-D2相定子磁极11(图5A中示出为顺时针方向)。此时，转子20顺时针转动。
在转子磁极21沿周向转动预定距离后，参照图5B，两个转子磁极21的转子磁极根部22与B1-B2相定子磁极11沿周向具有最大重合度，此时对B1-B2相定子磁极11断电(切断缠绕在B1-B2相定子磁极11上的线圈的电流)，同时对所有其它相定子磁极11(C1-C2相定子磁极11、D1-D2相定子磁极11以及A1-A2相定子磁极11)通电(保持缠绕在C1-C2相定子磁极11、D1-D2相定子磁极11以及A1-A2相定子磁极11上的线圈的电流)。此时，根据磁阻最小原理，C1-C2相定子磁极11、D1-D2相定子磁极11以及A1-A2相定子磁极11与转子磁极21趋向于形成磁阻最小的闭合路径，而在周向上沿转子磁极21的转子磁极齿部23的延伸方向将转子磁极21拉向C1-C2相定子磁极11、D1-D2相定子磁极11以及A1-A2相定子磁极11。此时，转子20继续顺时针转动。
接着，在转子磁极21沿周向转动预定距离后，参照图5C，两个转子磁极21的转子磁极根部22与C1-C2相定子磁极11沿周向具有最大重合度，此时对C1-C2相定子磁极11断电(切断缠绕在C1-C2相定子磁极11上的线圈的电流)，同时对所有其它相定子磁极11(D1-D2相定子磁极11、A1-A2相定子磁极11以及B1-B2相定子磁极11)通电(保持缠绕在D1-D2相定子磁极11、A1-A2相定子磁极11以及B1-B2相定子磁极11上的线圈的电流)。此时，根据磁阻最小原理，D1-D2相定子磁极11、A1-A2相定子磁极11以及B1-B2相定子磁极11与转子磁极21趋向于形成磁阻最小的闭合路径，而在周向上沿转子磁极21的转子磁极齿部23的延伸方向将转子磁极21拉向D1-D2相定子磁极11、A1-A2相定子磁极11以及B1-B2相定子磁极11。此时，转子20继续顺时针转动。
然后，在转子磁极21沿周向转动预定距离后，参照图5D，两个转子磁极21的转子磁极根部22与D1-D2相定子磁极11沿周向具有最大重合度，此时对D1-D2相定子磁极11断电(切断缠绕在D1-D2相定子磁极11上的线圈的电流)，同时对所有其它相定子磁极11(A1-A2相定子磁极11、B1-B2相定子磁极11以及C1-C2相定子磁极11)通电(保持缠绕在A1-A2相定子磁极11、B1-B2相定子磁极11以及C1-C2相定子磁极11上的线圈的电流)。此时，根据磁阻最小原理，A1-A2相定子磁极11、B1-B2相定子磁极11以及C1-C2相定子磁极11与转子磁极21趋向于形成磁阻最小的闭合路径，而在周向上沿转子磁极21的转子磁极齿部23的延伸方向将转子磁极21拉向A1-A2相定子磁极11、B1-B2相定子磁极11以及C1-C2相定子磁极11。此时，转子20顺时针转动。
然后，在转子磁极21沿周向转动预定距离后，转子磁极21与定子磁极11之间的相对位置再次处于图5A所示的状态。重复前述断电和通电控制，如此往复，可使得转子磁极21连续转动，带动转子20转动，由此通过旋转轴对外出输出功率。
图6是根据本发明的实施例的包括16个定子磁极和4个转子磁极的单向旋转开关磁阻电机的结构示意图。
参照图6，开关磁阻电机包括四相定子磁极，即，A1-A2-A3-A4相定子磁极、B1-B2-B3-B4相定子磁极、C1-C2-C3-C4相定子磁极以及D1-D2-D3-D4相定子磁极。
图6的单向旋转开关磁阻电机与前面的实施例的开关磁阻电机结构类似，只是定子磁极和转子磁极的数量不同，这里不再赘述。
根据本发明，可在转子磁极根部22设置永磁体(例如，在转子磁极根部22的位于相邻两个转子磁极齿部23之间的部分设置永磁体)，可实现加强型开关磁阻电机结构，有助于提高电机效率。
图7是根据本发明的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机的局部结构示意图，图8是根据本发明的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机的转子磁极的安装示意图。
根据本发明的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机在结构上与根据本发明的第一和第二实施例的单向旋转开关磁阻电机的差别主要在于定子磁极的构造以及转子磁极的嵌装方式，而在其它方面大体类似。
参照图7和图8，根据本发明的第三实施例的单向旋转开关磁阻电机可包括同轴地布置的定子30和转子40，定子30可包括沿周向均匀分布的多个定子磁极31，在每个定子磁极31上均缠绕有线圈(未示出)。
转子40可包括沿周向均匀分布的多个转子磁极41。定子磁极31和转子磁极41均可由多层硅钢片叠置而成。定子磁极31和转子磁极41可分别嵌装在由非磁性材料制成的定子安装体(未示出)和转子安装盘50上。转子安装盘50可以是实心盘，或者可在实心盘上设置沿轴向贯穿的多个通孔而形成转子安装盘50(这样可减轻转子安装盘50的重量)。定子安装体和转子安装盘50可同轴地设置。在转子安装盘50上可安装有旋转轴(未示出)，以通过旋转轴对外出输出功率。在安装时，转子磁极41的面对定子的表面可与转子安装盘50的外周面齐平，从而对于整个转子40来说，转子40的面对定子的表面为平滑的表面而不存在凹凸不平，以减少电机运行时的噪声。
每个定子磁极31以及其上缠绕的线圈可形成单独的一相。或者，根据定子磁极31的数量和转子磁极41的数量，在多个定子磁极31中的关于周向均匀间隔分布的一部分定子磁极31上缠绕的线圈彼此连接，由此所述一部分定子磁极31以及其上缠绕的线圈形成一相。
定子磁极31可包括：定子磁极根部32，沿着轴向延伸；第一定子磁极延伸部分33，从定子磁极根部32的两端沿径向朝向转子40延伸；第二定子磁极延伸部分34，从第一定子磁极延伸部分33的下部沿轴向彼此相对地延伸。定子磁极31大体上呈C形。可在定子磁极根部32或第一定子磁极延伸部分33上缠绕有线圈。
转子磁极41可包括：转子磁极根部42，沿着轴向延伸；转子磁极齿部43，从转子磁极根部42的两端沿周向同曲率地延伸。也就是说，转子磁极齿部43的面对定子的表面与转子磁极根部42的面对定子的表面同在一个圆柱面上，并且转子磁极齿部43的径向厚度可上与转子磁极根部42的径向厚度大致相等。因此，从周向的法线方向看，转子磁极41可大体上呈U形。
转子磁极41与第二定子磁极延伸部分34之间的空间沿轴向对齐。转子磁极41的径向厚度可与第二定子磁极延伸部分34的径向厚度大致相等。转子磁极41的轴向长度可小于第二定子磁极延伸部分34之间的轴向长度。转子磁极齿部43的内侧表面的半径可与第二定子磁极延伸部分34的内侧表面的半径大致相等。这样，转子磁极41可转动穿过第二定子磁极延伸部分34之间的部分。
参照图8，可在转子安装盘50的周向上均匀设置多个转子磁极安装槽，转子磁极安装槽的数量与转子磁极41的数量相等。转子磁极安装槽从转子安装盘50的外周面朝向转子安装盘50的中心凹进，转子磁极安装槽的形状与转子磁极根部42匹配，转子磁极安装槽的凹进深度等于转子磁极根部42的径向厚度，以容纳转子磁极根部42。转子安装盘50的厚度可与转子磁极齿部43之间的轴向距离相等。这样，多个转子磁极41可装配在转子安装盘50上，转子磁极齿部43的外侧表面与转子安装盘50的外周面同在一个圆柱面上。此外，针对两个相邻的转子磁极41，在一个转子磁极41的转子磁极根部42与另一个转子磁极41的转子磁极齿部43之间的沿周向的空隙可填充非磁性材料。
例如，定子安装体可包括两个定子安装盘，可在定子安装盘的周向上均匀设置多个定子磁极安装槽，两个第二定子磁极延伸部分34可沿轴向分别嵌装在所述两个定子安装盘上的定子磁极安装槽中，嵌装方式与转子磁极41嵌装在转子安装盘50上的方式类似。转子安装盘50可设置在所述两个定子安装盘之间，转子安装盘50与所述两个定子安装盘同轴地设置。
类似地，也可在转子磁极根部42设置永磁体(例如，在转子磁极根部42的位于两个转子磁极齿部43之间的部分设置永磁体)，可实现加强型开关磁阻电机结构，有助于提高电机效率。
与前面的实施例类似，定子磁极31的数量S是大于1的自然数，转子磁极41的数量M是等于或大于1的自然数，S>M。优选地，定子磁极31的数量S是转子磁极41的数量M的整数倍N，N≥2。因此，在周向上每间隔(N-1)个定子磁极11的M个定子磁极31上缠绕的线圈彼此连接，所述M个定子磁极31以及其上缠绕的线圈形成一相，由此一共形成N相。因此，开关磁阻电机的相数是N，可形成N相开关磁阻电机。优选地，定子磁极31的数量S和转子磁极41的数量M均为偶数，S是M的整数倍N(N≥2)。因此，定子磁极31和转子磁极41均可关于周向对称分布。
定子磁极31通电和断电的控制方式与前面的实施例相同，即，对沿周向与转子磁极根部42具有最大重合度的定子磁极31断电，而对所有其它定子磁极31通电。
本发明所提供的单向旋转开关磁阻电机可提供如下优点：能够减少由于径向力波动而产生的径向振动以及由此产生的噪声，减少扭矩脉动，改善开关磁阻电机的性能，从而提高开关磁阻电机的效率；定子磁极励磁线圈电流的接通和关断控制的实现简单，可简化控制系统。
上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和变型，这些修改和变型也应在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种开关磁阻电机，包括同轴地设置的定子和转子，
定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括沿轴向延伸的定子磁极根部以及从定子磁极根部沿径向朝向转子延伸的多个定子磁极齿部，在每个定子磁极齿部或在定子磁极根部上缠绕有线圈，
转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的同一侧沿周向同曲率地延伸的多个转子磁极齿部，
所述多个定子磁极齿部与所述多个转子磁极齿部沿轴向彼此对齐，
定子磁极的数量大于转子磁极的数量。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，定子磁极齿部的轴向宽度与转子磁极齿部的轴向宽度相等。
3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，定子磁极根部的径向厚度是定子磁极齿部的轴向厚度的至少一半。
4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，转子磁极齿部的径向厚度与转子磁极根部的径向厚度相等。
5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，在定子磁极根部的位于相邻两个定子磁极齿部之间的部分缠绕线圈，相邻两个线圈的缠绕方向相反；或者，在每个定子磁极齿部上缠绕线圈，缠绕在相邻两个定子磁极齿部上的线圈的缠绕方向彼此相反。
6.根据权利要求5所述的开关磁阻电机，其中，针对每个定子磁极，在定子磁极根部或定子磁极齿部上缠绕线圈的方式一致。
7.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，定子磁极的数量是转子磁极的数量的整数倍N，N≥2。
8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机，其中，转子磁极根部沿周向的弧长与定子磁极沿周向的弧长大致相等，转子磁极沿周向的弧长与N个定子磁极连同所述N个定子磁极之间的气隙沿周向的总弧长大致相等。
9.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，在转子磁极根部的位于相邻两个转子磁极齿部之间的部分设置有永磁体。
10.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其中，所述定子还包括由非磁性材料制成的空心定子安装筒体，所述多个定子磁极嵌装在所述空心定子安装筒体上，所述转子还包括由非磁性材料制成的空心转子安装筒体，所述多个转子磁极嵌装在所述空心转子安装筒体上，并且所述多个转子磁极的面向定子的表面与所述空心转子安装筒体的外周面齐平。
11.一种开关磁阻电机，包括同轴地设置的定子和转子，
定子包括沿周向均匀分布的多个定子磁极，每个定子磁极包括：定子磁极根部，沿着轴向延伸；第一定子磁极延伸部分，从定子磁极根部的两端沿径向朝向转子延伸；第二定子磁极延伸部分，从第一定子磁极延伸部分的接近转子的端部沿轴向彼此相对地延伸，在定子磁极根部或第一定子磁极延伸部分上缠绕有线圈，
转子包括沿周向均匀分布的多个转子磁极，每个转子磁极包括沿轴向延伸的转子磁极根部以及从转子磁极根部的两端沿周向同曲率地延伸的转子磁极齿部，形成U形转子磁极，
转子磁极与第二定子磁极延伸部分之间的空间沿轴向对齐，
定子磁极的数量大于转子磁极的数量。
12.根据权利要求11所述的开关磁阻电机，其中，转子磁极的径向厚度与第二定子磁极延伸部分的径向厚度大致相等，转子磁极齿部的内侧表面的半径与第二定子磁极延伸部分的内侧表面的半径大致相等，转子磁极的轴向长度小于第二定子磁极延伸部分之间的轴向长度。
13.根据权利要求12所述的开关磁阻电机，其中，所述定子还包括由非磁性材料制成的定子安装体，所述多个定子磁极嵌装在所述定子安装体上，所述转子还包括由非磁性材料制成的转子安装盘，所述多个转子磁极嵌装在所述转子安装盘上，并且所述多个转子磁极的外侧表面与所述转子安装盘的外周面齐平。
14.根据权利要求13所述的开关磁阻电机，其中，在转子安装盘的周向上均匀设置有多个转子磁极安装槽，转子磁极安装槽的数量与转子磁极的数量相等，转子磁极安装槽从转子安装盘的外周面朝向转子安装盘的中心凹进，转子磁极安装槽的凹进深度等于转子磁极根部的径向厚度，转子安装盘的厚度与转子磁极齿部之间的轴向距离相等。
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CN105743237B (zh) * 2016-04-28 2018-09-04 周欢 一种开关磁阻电机的定子极和转子极结构
CN107346920A (zh) * 2016-05-06 2017-11-14 南京理工大学 高扭矩密度磁阻旋转电机
CN106385150B (zh) * 2016-11-22 2019-03-05 华晨汽车集团控股有限公司 一种定子分块两相6/5结构开关磁阻电机

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