一种短磁路磁阻电动机
技术领域：

本发明涉及磁阻电动机所用复式定子磁极以及采用复式定子磁极的短磁路磁阻电动机，它包括采用复式定子磁极的径向分相式短磁路磁阻电动机和采用复式定子磁极的盘式短路磁阻电动机以及采用复式定子磁极的轴向分相式短磁路磁阻电动机和采用复式定子磁极的径向分相式往复回旋型短磁路磁阻电动机以及采用复式定子磁极的直线往复式短磁路磁阻电动机。本发明还涉及采用复式定子磁极的短磁路磁阻电动机所使用的转（动）子铁心，它包括由多个带有双向导引部的凸台所构成的转（动）子铁心以及由多个带有单向导引部的凸台所构成的转子铁心；本发明还涉及短磁路磁阻电动机使用的带绕组转子。
背景技术：

现有技术的磁阻电动机均采用双凸极定、转子结构。在定子磁极上装有简单的集中绕组和把径向相对的两个定子磁极上的激磁绕组构成同相。使用开关型直流供电方式和按照一定的顺序连续不断地接通和断开相应相定子激磁绕组的电流，来控制磁阻电动机内部工作磁场的正、反转移动方向，并依靠转子与定子工作磁极之间存在的可变磁阻回路，使转子受到向磁阻最小位置运动的切向磁拉力而产生连续运行。对于各相激磁绕组的磁通闭合路径来说，它有长、短磁路之分。长磁路指的是：每相定子激磁绕组所产生的主磁通，总是横穿电机的内部，然后，再沿圆周方向分量返回闭合。而对小于这一磁通闭合路径长度者，统称为短磁路结构的磁阻电动机。

众所周知：无论是旋转型还是直线往复型磁阻电动机都是一种具有复合电磁铁特征的电动机。而对于电磁铁来说，可闭合铁心磁路设计的越短，它所产生的磁通就越多，由此可知，利用同样的电流、电压，能够产生出更多磁力线的磁阻电动机，才会成为高效率的磁阻电动机。
目前，已经进入公用技术领域的磁阻电动机有：单方向旋转运行的“涡轮转子两相SR磁阻电动机”和采用矩形、梯形或扇形凸极组成转子铁心的多相磁阻电动机。如：三相6/4极，三相6/2极，三相6/8极，四相8/6极，四相8/10极，三相12/8极，三相24/32极，三相12/10极，五相10/8极，七相14/12极等，以及和它们相对应并具有轴向气隙的各种盘形磁阻电动机。见（中国版本图书馆CIP数据核字（2000）第06758号，吴建华先生编著的《开关磁阻电动机设计与应用》）第12—18页。

另有一种磁阻电动机，是将极数相等的定子铁心和转子铁心分段后，以轴向间隔并列的方式加在一起和把每段定子铁心上的所有激磁绕组设为同相，并使各相定、转子铁心的磁极之间依次错开相同的磁极夹角，这种以轴向分相的磁阻电动机，具有抵抗电机壳体受内部径向力作用而引发扩张形变的能力。见（李恩光先生编著的《机电伺服控制技术》，中国版本图书馆CIP数据核字（2003）第085544号）第20—21页。

2006年4月18日，由美国得克萨斯A&M大学系统与星转股份有限公司联合提出一项《高转矩磁阻电动机》的国际发明专利（2006800183778.8），于2007年11月26日进入中国，它提供了一种插装式定子铁心短磁路磁阻电动机，由于定子铁心采用了 “U”形或“E” 形独立极，从而比以往开关型磁阻电动机的效率有了更大的提高。
2006年5月5日，中国发明专利（200710103675.9），提出了一种可供三相或三相以上磁阻电动机通用的两极型椭圆形转子铁心，可以使磁阻电动机定、转子之间的旋转配合，保持在一种平滑的过渡状态，并引入激磁绕组的瞬间双电压启动方法。有利于定子磁场的快速建立。

2006年9月8日，英国磁阻驱动有限公司在中国申请了“组装式轴向延伸的独立极转子铁心”发明专利（20061015763.1）. 由于减少了转子铁心的质量，从而提高了磁阻电动机的电磁转换效率。

2007年，由中国台湾国立联合大学电机工程学系硕士蔡尹胜先生完成的《以DSP为基础开关式磁阻马达驱动与控制器之研究》。电动机本体结构涉及到一种以不同宽度平直极面的定、转子磁极配合，改变了现有技术定、转子磁极初始位置以“尖对尖或面对面”的传统模式，这种在气隙方面的创新，有效地减少了磁阻电动机反向转矩的产生并能够获得平滑的电磁转矩。

2008年7月25日，中国发明专利（200810133771.2），提供了一种利用三相交流自整电源对磁阻电动机的开环控制方法，可方便于各种类型的两相、三相或六相磁阻电动机使用。减少了电源电流对磁阻电动机电器元件的开关冲击作用。
在中国发明专利“200810133771.2”当中，还提供了利用“自控式光耦开关”取代现有技术控制器的技术方案。可以使开关磁阻电机驱动系统（SRD）的综合成本大幅度降低。
在中国发明专利“200810133771.2”当中，还提供了多弧面磁极的外转子铁心，可以是外转子磁阻电动机的运行特征得到改善。

2008年，由中国台湾成功大学机械系林冠宇先生发表在《马达电子报》第274期上的 “磁阻马达与果汁机之应用”，介绍了德国福维可（VORWERK）公司生产的一种两相6/3极磁阻电动机。很明显，该种三凸极转子与六凸极定子的配合，同样具备稳定和抵抗磁阻电动机定子外壳扩张形变的能力。
另外，在现有技术当中，还可以见到一种用做往复回旋运动的长磁路两相4/2极磁阻电动机。采用单相交流电源整流供电，被应用于机械振动领域。

在现有技术的磁阻电动机设计当中，因于太多关注于径向相对定子磁极上的绕组才能构成同相的传统模式，所以，对定、转子磁极数的选择，大都局限于偶数级的范围，无形中丧失了对三相以上磁阻电动机引入三凸极转子铁心的使用可能。同样，也丧失了对五凸极转子铁心、七凸极转子铁心、九凸极转子铁心等更多奇数凸极转子铁心的使用。究其根本原因就是：在现有技术当中的每个定子激磁绕组，都不具备在其所在定子磁极上独立完成其磁通的最短闭合能力。从而，导致磁阻电动机的设计选型，缺泛一定的灵活性。除此之外，现有技术为了减小其转矩脉动，通常都是以增加电动机的相数或改变电动机励磁模式来解决问题，但这样的结果，必然使磁阻电动机的控制系统变得更加复杂和制造成本的提高，这在很大程度上影响了磁阻电动机的推广与应用。
通过对现有技术磁阻电动机的了解，发现如下技术问题：

（1）由于现有技术磁阻电动机的定子激磁绕组，都不具有在所在的定子磁极上独立完成其磁通的最短闭合能力。所以，不能够开发出如：三相9/3极，三相15/5极，三相21/7极，三相27/9极，四相12/3极，四相20/5极，四相28/7极，四相36/9极，五相15/3极，五相25/5极，五相35/7极，五相45/9极，六相18/3极，六相30/5极，六相42/7极，六相54/9极等更小步距和简单电连接的内转子型或外转子型或（单、双边）盘式或多铁心并列的轴向分相式最短磁路的单、双向旋转的高效率磁阻电动机。亦不能开发出象两相4/2极，三相12/4极，三相24/8极，三相48/16极，五相20/4极，五相40/8极，五相80/16，六相24/4极，六相48/8极，六相96/16极那样的内转子型或外转子型或（单、双边）盘式或多铁心并列的轴向分相式最短磁路的单、双向旋转的高效率磁阻电动机。

（2）现有技术的磁阻电动机，无论本体结构如何改变，都趋向于如何利用定子激磁绕组的两条有效边，使其磁能效率最大化。却忽略了定子激磁绕组存在的端部漏磁（非工作气隙）问题。毫无无疑，占激磁绕组周长相当比例的端部绕组的磁场能量没有被很好利用，也阻碍着现有技术磁阻电动机转换效率的进一步提高。

（3）在现有技术当中，还未见到由多弧面凸台磁极构成的三凸极以上的内转子铁心和三凸极外转子铁心及五凸极以上的外转子铁心，也未见到由多形型凸台磁极构成的三凸极内转子铁心以及三凸极外转子铁心和五凸极以上的外转子铁心，也未见到带单向导引部的多弧面凸台磁极或带单向导引部的多形型凸台磁极构成的单向旋转磁阻电动机用多极转子铁心。而这些带有双向导引部或单向导引部的凸台磁极构成的转子铁心对减小磁阻电动机的转矩脉动来说，又都是是十分有益的。

发明内容：
本发明的目的，就是要提供一种能够使激磁绕组在所在磁极上独立完成其磁通最短闭合的复式定子磁极，以及由复式定子磁极组成的转子铁心与带有双向导引部的多形型凸台磁极组成的转子铁心或由带有双向导引部的多弧面凸台磁极组成的转子铁心所构成的短磁路磁阻电动机。本发明还提供由复式定子磁极组成的转子铁心与带单向导引部凸台磁极的转子铁心所构成的单向旋转短磁路磁阻电动机。当然，对于带有双向导引部或单向导引部的凸台磁极组成的转子铁心来说，并不局限于上述短磁路磁阻电动机的使用，它们仍然可以在现有技术各种长、短磁路结构的磁阻电动机上广泛应用。本发明还提供短磁路磁阻电动机使用的一种带绕组的两极型转子，该种带绕组的两极型转子，也同样适用于在现有技术的各种磁阻电动机当中使用。（待续）