具有奇数极‑相指数的开关磁阻电机制造技术

本文描述了用于开关磁阻电机配置的各种实施方式。在至少一个实施方式中，根据本文的教导配置的开关磁阻电机包括定子，其包括预定数量的凸起的定子极(Ns)，相对于定子可转动地安装的转子，转子包括多个凸起的转子极，以及围绕预定数量的定子极设置以形成开关磁阻电机的至少一个相的多个线圈，其中转子极和定子极对称布置，并且转子极的数量与Ns和相的数量有关，根据：i)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有奇数极-相指数的开关磁阻电机相关申请的交叉引用本申请要求2015年5月15日提交的第62/161,907号美国临时专利申请的优先权，该美国申请的内容以引用方式并入本文中。
所描述的实施方式一般涉及开关磁阻电机，并且特别涉及开关磁阻电机以及制造具有奇数个定子极每相的开关磁阻电机的方法。技术背景电机已经在范围广泛的工业被应用为电动机和发电机达一个多世纪。磁阻电机是这样的电机，其中，转矩由机器的可移动部件移动到励磁的绕组的电感最大化位置的趋势产生。开关磁阻电机是一种磁阻电机，在该磁阻电机中根据机器的可移动部件的位置给绕组通电。常规的开关磁阻电机通常具有围绕每个定子极的集中绕组以产生电磁场。通常，在开关磁阻电机中，取决于在每相中的极的数量，围绕定子极的绕组串联和/或并联连接以产生相绕组。当相通电时，由线圈绕组产生的通量闭合其通过转子的路径，以及最近的转子极转动以与定子极对准。由于双重凸起，即围绕定子和转子两者的凸极，当转子极向定子极移动时，气隙长度，以及，因此，存储的能量改变。然而，常规的开关磁阻电机常常遭受高转矩波动、低扭矩密度、振动和声学噪声。
技术实现思路
一方面，本文所描述的至少一个实施方式提供了开关磁阻电机包括，包括预定数量的定子极的定子，其中每个定子极是凸极；相对于定子旋转地安装的转子，转子包括多个转子极，其中该多个转子极是凸极；以及围绕着预定数量的定子极设置以形成开关磁阻电机的至少一个相的多个线圈，该多个线圈适于承载电流以在预定数量的定子极中产生磁通量，其中该多个转子极和预定数量的定子极对称地布置，并且其中转子极的数量与定子极的预定数量以及相的数量相关，根据：如果相的数量是奇数，和如果相的数量是偶数，其中Ns是定子极的预定数量，m是相的数量，以及k是基于定子极的预定数量和相的数量的配置指数。另一方面，在本文所描述的至少一个实施方式中，提供了具有凸起的转子极和凸起的定子极的开关磁阻电机，凸起的转子极和凸起的定子极具有在以下公式限定的数值关系：对于奇数数量的相，和对于偶数数量的相，其中Ns是凸起的定子极的预定数量，Nr是凸起的转子极的数量，m是相的数量，以及k是基于定子极的预定数量和相的数量的配置指数，以及其中凸起的定子极和凸起的转子极对称地布置。另一方面，在本文所描述的至少一个实施方式中，提供了用于制造具有一定数量的转子极和一定数量的定子极的开关磁阻电机的方法，该方法包括：确定转子极的数量和定子极的数量中的一个；确定相的数量；根据下式确定转子极的数量和定子极的数量中的另一个，如果相的数量是奇数，和如果相的数量是偶数，其中Ns是凸起的定子极的预定数量，m是相的数量，以及k是基于定子极的预定数量和相的数量的配置指数；设置具有数量的定子极的定子，其中每个定子极是凸极并且定子极对称布置；相对于定子可转动地安装转子，转子具有数量的转子极，其中转子极是凸极并且转子极对称布置；以及围绕数量的定子极缠绕多个线圈以形成开关磁阻电机的数量的相，多个线圈适于承载电流以在数量的定子极中产生磁通量。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，极-相指数是奇数，其中极-相指数是定子极的预定数量与相的数量的比。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，如果相的数量为偶数则定子极的预定数量是偶数，以及如果相的数量是奇数则定子极的预定数量是奇数。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，根据下式确定配置指数：如果相的数量是偶数，和如果相的数量是奇数。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，多个线圈围绕着预定数量的定子极在相互耦合的配置中设置。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，预定数量的定子极和多个转子极布置成选自下组的配置中：内部转子配置、外部转子配置、轴向通量配置、线性配置、多转子配置和多定子配置。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，预定数量的定子极彼此等距以提供对称的布置。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，多个转子极彼此等距以提供对称的布置。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，使用软磁材料制造预定数量的定子极和多个转子极。在开关磁阻电机和/或制造开关磁阻电机的方法的各种实施方式中，预定数量的定子极中的每个定子极具有根据下式确定的电位置：Ns_elect＝mod((Ns_mech-Nr_mech)Nr+180°，360)其中Ns_elect是定子极的电位置，Ns_mech是定子极的机械位置，以及Nr_mech是转子极的机械位置，其中每个定子极的机械位置根据θs[p]＝Tps(p-1)确定，其中以及p＝1，2，...，Ns，其中θs[p]是每个定子极的机械位置，以及其中每个转子极的机械位置根据θr[t]＝Tpr(t-1)确定，其中以及t＝1，2，...，Nr，其中θr[t]是每个转子极的机械位置。从以下结合附图的详细描述中，本申请的其它特征和优点将变得显而易见。然而，应当理解，详细描述和具体实施方式，尽管指示本申请的优选实施方式，仅以说明的方式给出，因为从该详细描述中，在本申请的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。附图说明为了更好地理解本文描述的各种实施方式，并且为了更清楚地展示这些各种实施方式可以被如何的实施，将通过示例的方式参考附图，附图示出至少一个示例性实施方式并且现将简要描述。图1A示出了根据示例性实施方式的常规的18/12开关磁阻电极。图1B示出了根据示例性实施方式的常规的8/10开关磁阻电机。图2示出了根据示例性实施方式的三相12/8开关磁阻电机。图3示出了根据示例性实施方式的三相6/10开关磁阻电机。图4示出了根据示例性实施方式的四相24/18开关磁阻电机。图5示出了根据示例性实施方式的三相9/12开关磁阻电机。图6示出了根据另一示例性实施方式的三相9/12开关磁阻电机。图7示出了根据另一示例性实施方式的三相9/12开关磁阻电机。图8示出了根据又一示例性实施方式的三相9/12开关磁阻电机。图9示出了根据另一示例性实施方式的三相9/12开关磁阻电机。图10示出了根据示例性实施方式的三相15/20开关磁阻电机。图11示出了根据示例性实施方式的四相20/15开关磁阻电机。提供附图的目的是为了说明本文所描述的示例性实施方式的各个方面和特征。为了说明的简要和清楚，图中所述的元件并未必要地按比例绘制。此外，在认为适当的位置，参考数字可以在图中重复以表示相应的或类似的元件。详细说明下面将要描述各种装置或过程以提供所要求保护的主题的至少一个实施方式的示例。下面描述的实施方式没有限制任何所要求保护的主题，并且任何所要求保护的主题可以涵盖与下面描述的这些不同的过程、装置、设备或系统。所要求保护的主题不限于，具有以下描述的任何一个装置、设备、系统或过程的所有特征的装置、设备、系统或过程，或者下面所描述的多个或所有装置、设备、系统或处理所共有的特征。下面描述的装置、设备、系统或过程可能不是任何所要求保护的主题的实施方式。在本文件中未要求保护的下文描述的装置、设备、系统或过程中公开的任何主题可以是另一种保护工具的主题，例如继续专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
开关磁阻电机，包括：定子，其包括预定数量的定子极，其中每个定子极是凸极；转子，其相对于所述定子可转动地安装，所述转子包括多个转子极，其中所述多个转子极是凸极；以及多个线圈，其围绕所述预定数量的定子极设置以形成所述开关磁阻电机的至少一个相，所述多个线圈适于承载电流以在所述预定数量的定子极中产生磁通量，其中所述多个转子极和所述预定数量的定子极对称地布置，以及其中转子极的数量与所述定子极的预定数量和相的数量相关，根据：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.15 US 62/161,9071.开关磁阻电机，包括：定子，其包括预定数量的定子极，其中每个定子极是凸极；转子，其相对于所述定子可转动地安装，所述转子包括多个转子极，其中所述多个转子极是凸极；以及多个线圈，其围绕所述预定数量的定子极设置以形成所述开关磁阻电机的至少一个相，所述多个线圈适于承载电流以在所述预定数量的定子极中产生磁通量，其中所述多个转子极和所述预定数量的定子极对称地布置，以及其中转子极的数量与所述定子极的预定数量和相的数量相关，根据：如果相的数量是奇数，和如果相的数量是偶数，其中Ns是所述定子极的预定数量，m是所述相的数量，以及k是基于所述定子极的预定数量和所述相的数量的配置指数。2.如权利要求1所述的开关磁阻电机，其中极-相指数是奇数，所述极-相指数是所述定子极的预定数量与所述相的数量的比。3.如权利要求1和2中任一项所述的开关磁阻电机，其中如果所述相的数量为偶数则所述定子极的预定数量为偶数，以及其中如果所述相的数量为奇数则所述定子极的预定数量为奇数。4.如权利要求1至3中任一项所述的开关磁阻电机，其中所述配置指数根据下式确定：如果所述相的数量是偶数，和如果所述相的数量是奇数。5.如权利要求1至4中任一项所述的开关磁阻电机，其中所述多个线圈围绕所述预定数量的定子极在相互耦合的配置中设置。6.如权利要求1至5中任一项所述的开关磁阻电机，其中所述预定数量的定子极和所述多个转子极布置在选自下组的配置中：内部转子配置、外部转子配置、轴向通量配置、线性配置、多转子配置和多定子配置。7.如权利要求1至6中任一项所述的开关磁阻电机，其中所述预定数量的定子极彼此等距以提供对称的布置。8.如权利要求1至7中任一项所述的开关磁阻电动机系统，其中所述多个转子极彼此等距以提供对称的布置。9.如权利要求1至8中任一项所述的开关磁阻电机，其中使用软磁材料制造所述预定数量的定子极和所述多个转子极。10.开关磁阻电机，具有凸起的转子极和凸起的定子极，凸起的转子极和凸起的定子极具有由下列公式限定的数值关系：对于奇数数量的相，和对于偶数数量的相，其中Ns是凸起的定子极的数量，Nr是凸起的转子极的数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝尔克·比尔金，阿里·伊马迪，
申请(专利权)人：麦克马斯特大学，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA