[发明专利]降噪和减振的开关磁阻电机

说明书

一种表现出降噪和减振的开关磁阻电机，该电机包括：至少一个转子，被布置为围绕中心轴线旋转，该至少一个转子包括围绕中心轴线布置的一组转子极；至少一个定子，与中心轴线和至少一个转子同心地并且从中心轴线和至少一个转子径向向外地定位，该至少一个定子具有外表面和外表面有源区；外壳，具有仅从定子外表面有源区径向向外定位的套筒；至少一个外壳端板，耦合到所述外壳的端部；并且其中所述定子仅通过所述至少一个端板与所述套筒连接。

技术领域

该申请要求于2018年4月16日提交的序列号62/658485的美国临时申请的优先权。该临时申请的公开内容整体并入本文。

背景技术

本发明总体涉及开关磁阻电机，并且更具体地涉及用于开关磁阻电机的降噪方法、以及与传统的开关磁阻电机相比表现出降噪的开关磁阻电机。

发明内容

开关磁阻电机(“SRM”)是旋转电机，并且由于其坚固耐用的结构以及可用的精细电动机控制选项，是多种发电机和电动机控制应用的可行候选方案。在SRM中，定子和转子具有凸极并且电力被输送到定子中的绕组，而不是传统电动机/发电机的转子。在操作中，SRM通过磁阻转矩运行，其中转子位置由电压冲程以及转子和定子之间伴随的磁连通旋转地推动。在SRM中，相绕组可以在定子上发现，这与没有励磁并且其上没有安装绕组或永磁体的转子不同。相反，SRM的转子由导磁材料形成，通常是铁，当电流流过定子极时，该导磁材料会吸引定子极上的绕组产生的磁通。

尽管SRM可以作为开关磁阻发电机或开关磁阻电动机，但是在电动机形式中，当对定子相绕组的励磁以相对于转子位置的顺序打开和关闭时，对定子的磁吸引使得转子旋转。在发电机形式中，负载以这种顺序切换到线圈以使电流与旋转同步。

尽管SRM在一些方式中比传统电动机更简单(因为电力不需要输送到旋转部件)，但是同时更复杂，因为电力必须在不同时间输送到不同绕组。开关系统，诸如机电装置(诸如换向器或者模拟或数字定时电路)，通常用于完成这种必要的精细控制。

尽管传统的SRM与传统配置的电动机和发电机相比提供了许多优点，但是在许多情况下SRM表现出高水平的转矩波动，这事实上导致了不可接受的噪声水平和振动水平。在SRM中，当定子绕组通电时，实心凸极转子的磁阻会产生推动其旋转的力。当某些定子极通电时，通常在直径上相对，转子向与那些极对准的方向移动。当这种情况发生时，极会断电，并且下一步的定子极会通电。作用在转子上的力实际上非常轻微地使转子变形成更类似于椭圆柱的东西。虽然作为整体的百分比，变形是非常轻微的，但是它足以在外壳内产生波动，然后该波动通过电机输出传递为可测量的振动。压力波进一步表现为从电机壳体发出的可测量的声音。

已经采用了最小化转矩波动的各种手段。抑制和隔离可以降低可听到的噪声和振动。大多数现代SRM采用了可编程逻辑控制器，从而可以精确地对相激活进行定时以最小化非旋转运动。因为可以准确知道转子位置，因此当转矩波动发生时，特定的控制器技术可以进一步降低转矩波动。然而，噪声和振动仍然会发生，通常表现为电动机在其底座上的物理振动，以及从SRM外壳发出的噪声能量。

因此需要通过隔离其定子/转子机构而表现出降低的噪声和振动的SRM。

对此，本发明的第一目标是提供一种SRM，该SRM包括在所有或基本上所有的定子外表面与所有或基本上所有的外壳之间的、从所述表面径向向外的间隙。

本发明的第二目标是提供一种SRM，其中定子/转子机构仅由连接到外壳端板的桥支撑。

本发明的第三目标是提供一种SRM，其中定子和转子通过SRM外壳以外的装置保持对准。

本发明的另一目标是提供一种SRM，其中定子仅经由中间结构机械地连接到外壳。

本发明的另一目标是提供一种SRM，其中定子和外壳不相连。

本发明的另一目标是提供一种SRM，其中定子仅通过外壳端板耦合到外壳。