开关磁阻电机.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103001435 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 103001435 A *CN103001435A* (21)申请号 201110449756.0 (22)申请日 2011.12.29 10-2011-0093063 2011.09.15 KR H02K 21/12(2006.01) H02K 1/14(2006.01) H02K 1/24(2006.01) (71)申请人 三星电机株式会社 地址 韩国京畿道 (72)发明人 田栽雨 (74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 代理人 黄志兴 李翔 (54) 发明名称 开关。

2、磁阻电机 (57) 摘要 本发明公开了一种开关磁阻电机， 该开关磁 阻电机包括 ： 由磁性材料制成的支座 ； 电路板， 该 电路板安装在所述支座的上部， 并且包括安装在 该电路板上的多个电子电路， 该电子电路用于供 电 ； 定子组件， 该定子组件安装在所述电路板的 上部， 并且包括沿径向形成的多个凸极， 该凸极上 缠绕有线圈 ； 以及转子壳， 该转子壳包括形成在 其侧部的凸部和槽部， 所述转子壳装配在所述定 子组件的外周上， 并且当向所述线圈通电时， 所述 定子组件中产生的电磁力使得所述转子壳转动。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 。

3、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种开关磁阻电机， 该开关磁阻电机包括 ： 支座， 该支座由磁性材料制成 ； 电路板， 该电路板安装在所述支座的上部， 并且包括安装在该电路板上的多个电子电 路， 该电子电路用于供电 ； 定子组件， 该定子组件安装在所述电路板的上部， 并且包括沿径向形成的多个凸极， 该 凸极包括缠绕在该凸极上的线圈 ； 以及 转子壳， 该转子壳包括转板和沿轴向等间距地形成在所述转板的外周上的凸部和槽 部， 从而所述转子壳装配于所述定子组件的外周上， 并且当向所述线圈供电时， 所述。

4、定子组 件中产生的电磁力使得所述转子壳转动。 2. 根据权利要求 1 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述定子组件的凸极的数量为 12 个。 3. 根据权利要求 1 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述定子组件的凸极具有三相结构。 4. 根据权利要求 3 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述定子组件的凸极具有多个三相结 构， 在该多个三相结构中依次形成 U 极、 V 极和 W 极。 5. 根据权利要求 1 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述转子壳的凸部的数量为 8 个。 6. 根据权利要求 1 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述转子壳由磁性材料制成。 7. 根据权利要求 4 所述的开关磁阻电机， 其。

5、中， 所述转子壳在仅向所述定子组件的凸 极中的 V 极通电时通过在所述 V 极的位置产生的电磁力而转动。 8. 根据权利要求 4 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述转子壳在仅向所述定子组件的凸 极中的 U 极通电时通过在所述 U 极的位置产生的电磁力而转动。 9. 根据权利要求 4 所述的开关磁阻电机， 其中， 所述转子壳在仅向所述定子组件的凸 极中的 W 极通电时通过在所述 W 极的位置产生的电磁力而转动。 10. 根据权利要求 1 所述的开关磁阻电机， 该开关磁阻电机还包括安装在所述转子壳 上部的卡盘组件。 权 利 要 求 书 CN 103001435 A 2 1/4 页 3 开关磁阻电机。

6、 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求于 2011 年 9 月 15 日提交的标题为 “Switched Reluctance Motor( 开 关磁阻电机)的韩国专利申请No.10-2011-0093063的优先权， 该申请通过引用而整体地结 合于本申请中。 技术领域 0003 本发明涉及一种开关磁阻电机。 背景技术 0004 在通常的开关磁阻电机 (SRM) 中， 定子和转子都具有凸极式磁路结构。 0005 此外， 定子上缠绕有集中式 (concentrated type) 线圈， 转子构造为仅具有铁芯， 而没有任何类型的励磁装置(绕组、 永磁体或类似物)， 从而成本具有优异。

7、的竞争力。 此外， 可变速的开关磁阻电机借助于采用功率半导体的变换器 (converter) 以及位置传感器稳 定地产生连续的扭矩， 并容易地控制为形成各种应用中所需的适当性能。 0006 此外， 由于转子结构简单， 开关磁阻电机价格低廉。然而， 开关磁阻电机的缺点在 于， 为了产生磁阻转矩， 必须采用由半导体开关构成的变换器， 因此增加了整个系统的成 本， 并且为了在高速驱动时进行适当的控制， 必须包括有能够执行高速运算的昂贵的控制 电路。 0007 此外， 主要用于诸如吸尘器、 电动工具等领域的通用电机无需变换器和位置传感 器， 通过采用简单机械结构的换向器和电刷便能够产生扭矩。通用电机已。

8、广泛用于诸如吸 尘器、 电动工具等领域， 这是因为其优点在于具有低成本结构， 而不是控制性能的优异。然 而， 转子和定子上都缠绕有线圈， 从而增加了材料成本， 并且转子具有铜损， 因此降低了电 机的效率。因此， 难以将通用电机应用到需要高效率的高级机型上。 0008 在根据现有技术的开关磁阻电机中的外转子型电机中， 磁体连接在转子上， 从而 通过磁体与位于中心固定侧的定子组件之间的电磁相互作用而使转子转动。 0009 也就是说， 外转子型电机通过定子组件的电磁力和磁体的磁力来获得旋转力。更 具体地说， 定子组件是固定的并且安装有转子壳 (rotor case)， 该转子壳为磁体的转动体， 所述。

9、转子壳通过磁力相互作用而转动。 0010 然而， 由于在中国对使用磁体的限制， 磁体的成本持续上升。因此， 迫切需要研发 不包括磁体的结构， 以免将来资源耗竭。 发明内容 0011 本发明致力于提供一种开关磁阻电机， 该开关磁阻电机不包括磁体， 从而降低成 本。 0012 根据本发明的一种优选实施方式， 提供了一种开关磁阻电机， 该开关磁阻电机包 括 ： 支座， 该支座由磁性材料制成 ； 电路板， 该电路板安装在所述支座的上部， 并且包括安 说 明 书 CN 103001435 A 3 2/4 页 4 装在该电路板上的多个电子电路， 该电子电路用于供电 ； 定子组件， 该定子组件安装在所述 电。

10、路板的上部， 并且包括沿径向形成的多个凸极， 该凸极包括缠绕在该凸极上的线圈 ； 以及 转子壳， 该转子壳包括形成在其侧部的凸部和槽部， 所述转子壳装配在所述定子组件的外 周上， 并且当向所述线圈通电时， 所述定子组件中产生的电磁力使得所述转子壳转动。 0013 所述定子组件的凸极的数量可以为 12 个。 0014 所述定子组件的凸极可以具有三相结构。 0015 所述定子组件的凸极可以具有多个三相结构， 在该多个三相结构中依次形成 U 极、 V 极和 W 极。 0016 所述转子壳的凸部的数量可以为 8 个。 0017 所述转子壳可以由磁性材料制成。 0018 所述转子壳在仅向所述定子组件的凸。

11、极中的V极供电时可以通过在所述V极的位 置产生的电磁力而转动。 0019 所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的U极通电时可以通过在所述U极的位 置产生的电磁力而转动。 0020 所述转子壳在仅向所述定子组件的凸极中的W极通电时可以通过在所述W极的位 置产生的电磁力而转动。 0021 所述开关磁阻电机可以还包括安装在所述转子壳上部的卡盘组件。 附图说明 0022 图 1 是根据本发明的一种优选实施方式的开关磁阻电机的分解透视图 ； 0023 图 2 是根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的横截面视图 ； 以及 0024 图3至图6是根据本发明优选实施方式的开关磁阻电机的根据电流施加位置的转 。

12、子壳的横截面视图。 具体实施方式 0025 通过以下参考附图对实施方式进行说明， 本发明的各种目的、 优点和特征将会更 清楚。 0026 本说明书和权利要求书中采用的术语和词语不应该被解释为受典型意义或字典 定义的限制， 而应该基于以下规则被解释为具有与本发明的技术范围相关的含义和概念， 根据该规则， 发明人能够适当地定义术语的概念以便最适当地描述他或她所知的用于实施 本发明的最佳方法。 0027 通过以下结合附图进行详细说明， 可以更清楚地理解本发明的以上和其它目的、 特征和优点。 需要注意的是， 对于在说明书的所有附图中的部件所添加的附图标记， 相同的 附图标记表示相同的部件， 即使这些部。

13、件显示在不同的附图中。 此外， 如果认为与本发明相 关的现有技术的详细说明可能会混淆本发明的主旨， 则将省略该详细说明。 0028 以下将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。 0029 图 1 是根据本发明的一种优选实施方式的开关磁阻电机的分解透视图 ； 图 2 是根 据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的横截面视图。 0030 图3至图6是根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机的根据电流施加位置的 说 明 书 CN 103001435 A 4 3/4 页 5 转子壳的横截面视图。 0031 如图 1 所示， 根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机 100 为外转子型电 机， 其构造为。

14、包括支座 110、 定子组件 120、 电路板 130、 转子壳 140、 卡盘组件 (chuck assembly)150 和防摩擦件 (rubber)160。 0032 支座 110 通常支撑所述电机的下部， 并且由磁性材料制成。 0033 定子组件 120 安装在支座 110 的上部， 并且包括多个凸极。凸极的数目可以变化， 所述凸极包括缠绕在该凸极上的线圈， 并且依次由 U 极、 V 极和 W 极形成， 电流依次地施加 在各个凸极上。下文将参考附图对凸极和施加电流的具体内容进行更详细的说明。 0034 电路板 130 安装在支座 110 和定子组件 120 之间， 并且包括多个电子元件。

15、和电子 电路， 以施加电力。 0035 电路板 130 安装有用于向定子组件 120 的线圈施加驱动信号的控制元件， 并且由 圆柱形支撑部 ( 未示出 ) 支撑， 该圆柱形支撑部从安装在电路板下方的支座 110 延伸， 以使 得电路板与底部之间具有间隔。安装于电路板 130 的下表面的控制元件位于该间隔内。 0036 转子壳 140 安装在定子组件 120 上方， 并且包括转板和沿轴向等间距地形成在该 转板的外周上的凸部 141 和槽部 142。 0037 转子壳 140 包括安装在其上部的轴 143， 并且支撑电机的转动。 0038 转子壳 140 的凸部 141 布置在定子组件 120 的。

16、凸极之间。定子组件 120 的形状与 凸极的布置之间的关系将在下文参考附图进行更详细的说明。 0039 卡盘组件 150 安装在转子壳 140 的上部， 并且所述轴 143 安装在该卡盘组件 150 内， 从而在转子壳 140 的上部支撑转子壳 140 的转动。 0040 防摩擦件 160 安装在转子壳 140 的外周上， 从而防止转子壳与其它部件之间的摩 擦， 并且防摩擦件 160 通常由弹性材料制成。防摩擦件 160 呈环形， 从而易于安装在转子壳 140 的外周上。 0041 图 2 中的 (a) 和 (b) 分别显示了根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机 100 的转子壳 140 和。

17、沿 A-A 线剖切的转子壳 140 的横截面。 0042 转子壳140通过层叠磁性钢板而形成， 并且可转动地设置在定子组件120的外部， 从而以预定间隙与定子组件 120 相间隔。 0043 图 2 中的 (a) 显示了转子壳 140 的侧部。在转子壳 140 的侧部依次形成凸部 141 和槽部 142。 0044 图 2 中的 (b) 显示了转子壳 140 沿 A-A 线剖切的横截面。转子壳 140 安装于定子 组件 120 的外周。在该结构中， 转子壳 140 的凸部 141 布置在部分 B 上。 0045 如图 2 中的 (b) 所示， 形成有转子壳 140 的凸部 141 的部分 B 。

18、分别对准定子组件 120 的凸极的外周面以及所述凸极之间的外周面。 0046 根据本发明的优选实施方式的电机 100 的定子组件 120 的十二个凸极基于轴 143 沿定子组件的径向形成。 0047 定子组件120的凸极分别包括缠绕在该凸极上的线圈121， 并且线圈121中的电流 流动方向和与该线圈 121 相邻的线圈中的电流流动方向相反。 0048 给电机通电时， 转子壳 140 转动。此处， 当给定子组件 120 的其中一个线圈 121 通电时， 转子壳 140 相应的位置部分因磁力而沿旋转前进方向 (rotation progress 说 明 书 CN 103001435 A 5 4/4。

19、 页 6 direction) 旋转。 0049 因此， 由于SRM电机中的外转子型SRM电机可以无需独立的磁体而旋转， 因此可以 有效地降低材料成本。 0050 图 3 至图 6 详细显示了根据本发明的优选实施方式的开关磁阻电机 100 的转子壳 140 的旋转。 0051 在图3中， 定子组件120的十二个凸极依次显示为U极、 V极和W极。 当仅向缠绕在 十二个凸极中的位于 V、 V、 V和 V位置上的线圈 121 通电时， 在 V、 V、 V和 V 位置处定子组件 120 产生电磁力， 并且由连附磁体的金属制成的转子壳 140 的 a、 c、 e 和 g 位置部分在磁力作用下沿箭头方向 。

20、R 转动。 0052 从而， 由于可以通过向缠绕在凸极上的一些线圈121通电来使转子壳140转动， 因 此不需要单独的磁体用于旋转。 0053 在图 4 中， 定子组件 120 的十二个凸极依次显示为 U 极、 V 极和 W 极。在旋转的转 子壳 140 的 a、 c、 e 和 g 位置部分分别与定子组件 120 的 V、 V、 V和 V位置之间的对 中位置附近的最佳点停止向缠绕在 V、 V、 V和 V极位置上的线圈 121 通电。那么， 当仅向缠绕在位于 W、 W、 W和 W位置上的线圈 121 通电时， 转子壳 140 的 b、 d、 f 和 h 位置部分在磁力作用下沿旋转前进方向 R 转。

21、动。 0054 从而， 由于可以通过向缠绕在凸极上的一些线圈121通电来使转子壳140转动， 因 此不需要单独的磁体用于旋转。 0055 在图5中， 当在旋转的转子壳140的b、 d、 f和h位置部分分别与定子组件120的W、 W、 W和 W位置之间的对中位置附近的最佳点停止向缠绕在位于 W、 W、 W和 W 位置上的线圈 121 通电， 并且仅向缠绕在 U、 U、 U和 U位置上的线圈 121 通电时， 转 子壳 140 的 a、 c、 e 和 g 位置部分在磁力作用下沿旋转方向 R 转动。 0056 在图 6 中， 当在旋转的转子壳 140 的 a、 c、 e 和 g 位置部分分别与定子组。

22、件 120 的 U、 U、 U和 U位置之间的对中 ( 即对准 ) 位置附近的最佳点停止向缠绕在位于 U、 U、 U和 U位置上的线圈 121 通电， 并且仅向缠绕在 V、 V、 V和 V位置上的线 圈 121 通电时， 转子壳 140 的 b、 d、 f 和 h 位置部分在磁力作用下沿旋转方向 R 转动。 0057 如上文所述， 当依次向定子组件 120 的线圈 121 通电时， 转子壳 140 连续地获得旋 转力， 从而转动。在本说明书中略去了对感应位置的方法和向线圈 121 施加电压的方法进 行说明。 0058 从而， 具有上述结构的开关磁阻电机 100 包括设置有凸部 141 和槽部 。

23、142 并且安 装于定子组件120的外周的转子壳140， 而无需使用磁体。 由于通过依次向定子组件120的 线圈 121 施加电流来使得转子壳 140 转动， 因此不需要单独的磁体用于旋转。 0059 虽然以说明为目的公开了本发明的优选实施方式， 但是这些优选实施方式用于具 体地解释本发明， 从而根据本发明的开关磁阻电机并不限于这些实施方式， 本领域技术人 员应该理解， 在不偏离如所附权利要求书所公开的本发明范围和精神的情况下， 各种修改、 增加和替换都是可行的。 0060 因此， 任何所有修改、 变型或等同设计应该被认为落在本发明的范围内， 本发明的 详细范围将通过所附权利要求书来公开。 说 明 书 CN 103001435 A 6 1/4 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103001435 A 7 2/4 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103001435 A 8 3/4 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103001435 A 9 4/4 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103001435 A 10 。