專利名稱：準同步磁阻電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型磁阻電機，更具體地說涉及旋轉或直線式準同步磁阻電機。
如本技術領域的技術人員公知的，其中一種最熟知的最廣為應用的磁阻電機是開關式磁阻電動機，其使用方面存在的局限性在于，存在轉矩和速度振蕩現(xiàn)象以及難于實現(xiàn)高電流變化率。
這種開關式磁阻電動機的其它缺點在于，用于控制磁阻電動機和向其供電的電路十分復雜和昂貴，特別是對于大功率電機。
作為用于解決上述缺點的替代方案，已經提出申請?zhí)枮镻I9400880-9于95年10月24日公開的專利申請，題為“磁阻電機”，其提供的電機包含轉子和定子。所述定子具有由磁性材料片組成的鐵心和形成有一些伸向轉子的縱向齒。所述定子還包含一些能夠容納多相繞組的槽，所述繞組由均勻地圍繞定子磁性材料的線圈組成。補充一點，所述轉子是由形成有一些伸向定子的縱向齒的磁性材料片組成的鐵心構成的。因此，當由均衡的多相電壓向所述線圈供電時，產生旋轉磁場，使轉子和定子之間產生相對運動。
然而即使這種電機能夠克服在先技術的缺點，仍然存在的問題是，在申請?zhí)枮镻I9400880-9的專利申請中所介紹的電機具有的特定缺點是功率因數(shù)低，在某些情況下可能增加驅動系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明的目的是提供一種磁阻電機，其在低速下具有高轉矩，能有利地替代常規(guī)的開關式磁阻電機。
本發(fā)明的另一目的是提供一種磁阻電機，其在低速下具有高轉矩，由于其在成本和維護方面的優(yōu)點，能有利地替代常規(guī)的(提高轉矩和降低速度的)機械式破碎機。
本發(fā)明的再一目的是提供一種磁阻電機，其能夠對電機的轉矩和轉速大范圍地控制，而無需復雜的價格高的電源和控制電路。
本發(fā)明的再一目的是提供一種磁阻電機，其具有一些結構特征，使得不會在形成的轉矩和轉速中產生振蕩。
本發(fā)明的再一目的是提供一種改進的磁阻電機，其正像上面介紹的申請?zhí)枮镻I9400880-9的專利申請一樣，具有高功率因數(shù)的特性。
利用這樣一種準同步磁阻電機能夠實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它目的及優(yōu)點，其包含的定子含有由非磁耦合的或弱磁耦合的鐵磁材料片的扇形體組成的鐵心，該鐵磁材料片具有在其面向轉子的端面上排列的縱向齒以及形成有一些容納繞組的槽，該繞組包含一些圍繞鐵磁材料的線圈，因此當這樣形成的繞組通電時能產生磁場。
所述轉子是電機中的一個整體部件，其也包含有由一些鐵磁材料片組成的鐵心，沿其轉向定子的端面均勻排列有一些縱向齒。此外，轉子上的齒數(shù)必須與定子上的齒數(shù)不同。
該電機還裝有用于監(jiān)測和識別定子和轉子之間相對位置的裝置，以便能識別定子和轉子之間的最大導磁率的區(qū)域，從而能適當?shù)叵蚨ㄗ泳€圈供電，因此可能得到最大轉矩。
本發(fā)明具有的結構特征與在申請?zhí)枮镻I9400880-9的專利申請介紹的相似，然而在如下方面存在基本差別定子鐵心是由非磁耦合的或弱磁耦合的扇形體組成的，與在申請?zhí)枮镻I9400880-9的專利申請文件中介紹的電機相反，后者采用整體的磁性材料片；以及各個線圈單獨供有由識別轉子齒和定子之間的相對位置的裝置控制和監(jiān)測的電流，在申請?zhí)枮镻I9400880-9的專利申請文件中線圈是多相的并由均衡的多相電壓供電。
這些差別使本發(fā)明的電機具有高的功率因數(shù)，這意味著在其運行過程中電機吸收較低的電流。
因此，本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種類型的準同步磁阻電機，其包含至少一個由鐵磁材料片構成的和形成有多個均勻分布的齒的轉子，和至少一個定子，在其面對所述轉子的表面上形成有第二多個也均勻分布的齒，還有附加(plus)繞組，所述繞組由電流源選擇性地供電，以及該至少一個定子是由一系列的非磁耦合的或弱磁耦合的鐵磁材料片的扇形體組成的，每個扇形體包含至少一個繞組，每個扇形體中的該至少一個繞組利用監(jiān)測裝置控制其功率，定子上的齒數(shù)與轉子上的齒數(shù)不同。
參照附圖通過如下的介紹將會更好地理解本發(fā)明的范圍，附圖中所表示的僅用于說明而不是對本發(fā)明的限定，其中

圖1是以根據(jù)本發(fā)明的構思構成的準同步磁阻旋轉電動機的局部斷面表示的透視圖，該構思是對于(按照在定子上有一個繞組，而所述的定子在轉子的外部的)準同步磁阻電機形成的。
圖2是圖1所示的電動機的斷面圖；圖2a是圖2所示的電動機中的扇形體的放大詳圖；圖2b是與圖2a相似的視圖，不過轉子距定子齒位移1/6節(jié)距；圖3是與圖1所示的準同步磁阻旋轉電動機相同的以局部斷面表示的透視圖，不過定子在轉子的內部；圖4是圖3所示的電動機的斷面圖；圖5是以根據(jù)本發(fā)明的構思構成的準同步磁阻直線電動機的示意表示的透視圖，該構思是對于準同步磁阻電機形成的；圖6是圖5所示的電動機的縱向斷面圖；圖7是以根據(jù)本發(fā)明的構思構成的準同步磁阻盤式電動機的示意表示的透視圖，該構思是對于準同步磁阻電機形成的；圖8是圖7所示的電動機的橫向斷面圖；圖9是以根據(jù)本發(fā)明的構思構成的具有兩個定子和兩個(內和外)準同步磁阻繞組的電動機的局部剖面的透視圖，該構思是對于準同步電機形成的；圖10是上述的電動機其中一個的軸端的正面圖，該軸端與用于監(jiān)測和識別轉子和定子齒之間的相對位置的裝置相耦合；以及圖11-11c示意表示圖5所示的直線電動機的移動。
根據(jù)上述附圖，根據(jù)本發(fā)明的構思構成的準同步磁阻電機，其構思是按照這樣一個定子10構成的，該定子10帶有一個由一些非磁耦合的或弱磁耦合的鐵磁材料片的扇形體11組成的鐵芯，該扇形體11具有在其面對所述轉子20的表面上排列的縱向齒1和形成有用于容納一個或多個繞組6的槽2。
這些繞組6包括圍繞定子10的磁性材料的多個線圈，以便當這一繞組通電時產生磁場。
由于作為準同步磁阻電機的整體部件是所述的轉子20，轉子20也包含有由一些鐵磁材料片組成的鐵心，沿其轉向定子10的端面均勻排列有縱向齒21，所述的齒21的數(shù)目與定子10上的齒1的數(shù)目不同。
更具體地說，圖1-2表示準同步旋轉電動機的殼，其牢固地容納定子10，在定子10內部配置有由軸5支承的轉子20。
如圖所示，該定子10是由一些非磁耦合的或弱磁耦合的扇形體11組成的，以及是由鐵磁材料片構成的，其面對所述轉子20的表面上形成有多個齒1。此外，所述定子形成有容納繞組6的一系列的槽2。
此外，由鐵磁材料片組成的轉子20在其面向定子10的表面上形成有多個齒21，轉子20的齒21的數(shù)目與定子10上的齒1的數(shù)目不同。
圖3-4表示與上面介紹相似的一種電動機，區(qū)別之處僅在于，定子10在內部并由軸5支承，而轉子20安裝到電動機外殼3上。
圖5-6以十分示意的方式表示與上面介紹相似的一種直線電動機，其中定子10和轉子20通過各自的齒1和21彼此面對。根據(jù)本發(fā)明構成的定子10是由一些非磁耦合的或弱磁耦合的扇形體11組成的，繞組6容納在每個扇形體內部。
圖7-8也以示意的方式表示一種準同步盤式電動機，其中轉子20安裝在電動機的軸5上，通過各自的齒21和1轉子20面對定子10。定子10是由多個非磁耦合的扇形體11組成的，在這個實例中，僅由兩個扇形體11表示，每個扇形體11具有一些槽，容納繞組6。所述的繞組6維持在定子10的每個扇形體11內部，具體地說，在各個槽2內部。
最后，圖9表示根據(jù)本發(fā)明的特征形成的具有兩個定子10、10’和兩個繞組6、6’的準同步磁阻電動機。更具體地說，所述的電動機包含安裝到外殼3上的第一外部定子10，其按公知的方式圍繞一安裝到軸5上的轉子20。所述的定子10形成有一系列的內齒1，其面向轉子20的一系列的外齒1。所述的轉子20內部形成有第二系列的齒21’，其面向第二定子10’的一系列的齒1’。在這個實例中，定子10、10’是固定的，并具有各自的按角位置配合的扇形體11、11’，與各自的繞組6、6’相配合。
該電機還具備有監(jiān)測裝置4，用于相對識別轉子20的齒和定子10的齒，如圖10所示。這種公知類型的裝置例如可以為解析器或編碼器，其能夠確定轉子20的齒21和定子10的齒1的相對位置。
另外，這一監(jiān)測裝置4可以包含例如按照霍爾效應的適當安裝到定子10上的位置檢測器。
為了更好地理解本發(fā)明提出的構思，參照圖5中所示的準同步直線電動機，按照更詳細的方式介紹準同步磁阻電機的運行。
利用用于識別定子10的齒1和轉子20的齒21的相對位置的監(jiān)測裝置4，識別出在圖11中表示的狀態(tài)(對準的齒1a和齒21a)，并使線圈6a和6b通電，即，磁場總是維持在距最高導磁率區(qū)90°的磁化角度，因此使轉子20的齒21移動，直到它們到達平衡位置，如在圖11a中所示。在這種狀態(tài)下，其中可以看出，定子的齒1e與轉子20的齒21e相對準，線圈6a斷電，接著的線圈6c與線圈6b共同通電，因此使轉子20的齒21朝著圖11b中所示位置形成新的移動。按照相同的順序，線圈6b斷電，線圈6c與線圈6d共同通電，因此使轉子20朝著圖11c中所示位置形成移動，在該處，可以看出，齒1l與齒21l相對準，如此等等。
因此，通過連續(xù)地按可控的方式重復對線圈的通電、斷電的控制，實現(xiàn)轉子20的可控移動。如圖11所示，當定子10的繞組6a和6b通電時，定子10和轉子20的最高導磁率區(qū)趨于停在與該磁化區(qū)域對準的位置上，使得后者隨其拖動最高導磁率區(qū)，因此使定子10和轉子20之間產生相對位移。
當繞組順序地通電和斷電時，在定子10和轉子20之間產生順序的位移，使得當磁場位移完成360°電角度時，轉子20將僅越過定子10的兩個齒。
在該過程中，該磁場沿相反的方向移動90°的相位，可以實現(xiàn)按4個象限的運行，即，沿電機的任一旋轉方向(順時針或逆時針)可以產生加速或制動轉矩。
將定子10的齒1的數(shù)目和轉子20的齒21的數(shù)目適當?shù)慕M合，就能形成準同步磁阻電機的轉矩和確定同步速度。正如前述的，轉子20的齒21的數(shù)目應不同于定子10的齒1的數(shù)目。例如，在圖1中所示的實際結構表示定子的齒數(shù)為144，轉子的齒數(shù)為146。
轉子20的速度是所述轉子20的齒數(shù)的函數(shù)及電源(未表示)觸發(fā)頻率的函數(shù)，即，按更具體的方式，轉子20的速度與電源的觸發(fā)速度成正比，與轉子20的齒數(shù)成反比。因此，可以斷定，通過適當?shù)剡x擇轉子20的齒數(shù)21，可以易于達到任何額定的轉速，通過改變電源的開關頻率，能夠進一步形成由零到額定值的任何一種轉速。
雖然上面僅是介紹了準同步磁阻電機的某些結構模型，但應強調指出，本發(fā)明構思可以應用于任何類型的結構，采用任何類型的用于定子10的繞組6的電源。
特別是，作為其特征，所述(未加說明的)電源應該有可能由監(jiān)測裝置4直接或間接控制，以此根據(jù)定子10和轉子20之間的相對位置，向扇形體11的繞組6供電。
關于監(jiān)測裝置4，除了上述優(yōu)選的類型以外，可以利用能夠精確確定定子10和轉子20之間的相對位置的任何裝置，其可以直接或者通過接口控制用于繞組6的電源。
另一方面，繞組6的內部位置也可以改變，例如通過圍繞定子10的齒1排列一個或一些繞組6。另一個替代方案是圍繞每個所述扇形體11排列繞組6，因此完全圍繞每個所述扇形體11。此外，每個所述扇形體11可以包含一個以上的繞組6，每個由各自的電源分別供電。
權利要求
1.一種準同步磁阻電機，包含至少一個轉子20，其由鐵磁材料片構成并形成有多個均勻分布的齒21；以及至少一個定子10，在其上帶有第二多個也均勻分布的齒1；附加繞組6，利用電流源選擇性地向附加繞組6供電，其特征在于，至少一個定子10是由一系列非磁耦合的或弱磁耦合的由鐵磁材料片構成的扇形體11組成的，每個扇形體11包含至少一個繞組6，每個扇形體11的該至少一個繞組6的功率是由監(jiān)測裝置4控制的，定子10的齒1的數(shù)目與轉子20的齒21的數(shù)目不同。
2.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，每個繞組6優(yōu)選排列在定子10的扇形體11的槽2中。
3.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，用于繞組6的電流源是由監(jiān)測定子10的齒1和轉子20的齒21之間的相對位置的裝置4控制的，所述的監(jiān)測裝置4是霍爾型檢測器。
4.根據(jù)權利要求3所述的電機，其特征在于，所述的監(jiān)測裝置是另外的編碼器或解析器。
5.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，該電機是一準同步磁阻旋轉電動機。
6.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，該電機是一準同步磁阻直線電動機。
7.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，該電機是一準同步磁阻盤式電動機。
8.根據(jù)權利要求1所述的電機，其特征在于，該電機是包含兩個或更多個定子10、10’以及兩個或更多個準同步磁阻繞組6的電動機。
全文摘要
一種準同步磁阻電機,其由一個定子限定,該定子具有一個鐵心,該鐵心包含由鐵磁材料片組成的一些非磁耦合的或弱磁耦合的扇形體組成的組件,其具有在其面向轉子的端面上排列的一些縱向齒以及形成有容納繞組的槽。該準同步磁阻電機具有作為一個整體部件的所述轉子,轉子也包含有鐵磁材料片鐵心,該鐵心形成有在其面向定子的端面上均勻排列的縱向齒,所述齒的數(shù)目不同于定子的齒的數(shù)目。
文檔編號H02K37/00GK1256549SQ9912155
公開日2000年6月14日 申請日期1999年10月15日 優(yōu)先權日1999年10月15日
發(fā)明者法南多·加西亞 申請人:阿特拉斯電梯股份有限公司