发明背景
在现有技术中，磁阻电机是众所周知的。通常在磁阻电机中，通过活动
部分向使励磁绕组电感最大(即；使磁阻最小)的位置移动产生转矩。
在一种类型的磁阻电机中，相绕组以可控频率受到激励。这种类型的磁
阻电机通常称为同步磁阻电机。在另一种类型的磁阻电机中，为了确定电机
转子的位置设置了电路，相绕组作为转子位置的函数受到激励。这种类型的
磁阻电机通常称为开关磁阻电机。尽管本发明是在开关磁阻电机的范围内进
行描述的，但是本发明适用于包括同步和开关磁阻电动机在内的所有形式的
磁阻电机，也适用于具有类似于开关磁阻电机的具有相绕组排布的其它电
机。
开关磁阻电机设计的一般理论和运行原理是众所周知的并已有论述，例
如在Nuremberg,Germany，于1993年6月21-24的PCIM93会议和展示上，
由Stephenson和Blake发表的“开关磁阻电机和驱动的特性、设计和应用”
中可以看出。
当开关磁阻电动机(或发电机)运行时，在电机的不同部分，磁通量连续
不断地增加、减少。变化的磁通量导致脉动的磁力作用在电机的电磁部分。
这些力会产生不期望的噪声和振动。这些力能够产生噪声的一个主要机理，
是由于磁力和空气隙正交导致定子变成椭圆形。通常，当磁通量沿着定子的
给定半径增加时，定子被磁力吸引成椭圆形。当磁通量减少时，定子被拉回
或弹回到其变形前的形状。定子的这种椭圆形变和反弹会产生可听见的噪
声，并且能造成不期望的振动。
除了上述现象导致定子变形以外，电动机中的脉动磁力还可以通过其它
方式使定子变形，同时也可以使转子和电机系统的其它部分变形。例如，转
子的变形能够造成转子端盖的谐振。这些附加的变形是不期望的振动和噪声
的另一潜在来源。
在磁阻电机中不期望的噪声的另一来源，包括通常与这种电机有关的
“报警器”效应。如上面所解释的，大多数磁阻电机中所使用的转子和定子
都包括凸极。将这种凸极转子布置在凸极定子所限定的铁心之内的这种机械
结构，在很多方面与报警器相似，并且在某些情况下，与采用报警器产生噪
声的现象一样，都会产生不期望的可听噪声。
与某些磁阻电机有关的不期望的噪声另一来源，是在运行期间空气被吸
入并穿过磁阻电机所带来的噪声。很多磁阻电机在运行期间，尤其在高速情
况下，转子的转动将空气吸入并穿过放置转子的空腔，导致不期望的“风阻”
噪声。
尽管人们已经认识到了不期望的声波噪声和振动的问题，但已知的磁阻
电动机控制系统并没有完全解决这一问题。所提出的一种解决方案是执行复
杂的控制技术，以便精确控制电机相绕组上的电流。这种解决方案中，有一
些在C.Y.Wu and C.Pollcodk的题为“开关磁阻驱动中分析和降低振动和可听
噪声”(Proceedings ofthe IAS′93 pp.106-113(1993))中已有总体论述。虽然这些
电流控制方法能够降低磁阻电机所产生的噪声，但是通常实施起来很困难且
费用昂贵。而且，这些降低噪声的电流开关电路类型仅仅构成降低噪声的一
种可能形式，不能消除不期望噪声的所有潜在来源。
本发明的目的是提供一种降低噪声的磁阻电机，这种磁阻电机易于制
造，可以独立运行，也可以与降低噪声的电流开关电路联合运行，从而降低
磁阻电机所产生的噪声。
图1A和1B所示为根据本发明示范的降低噪声的磁阻电机10。图1A
是安装完整的电机10的侧视图，图1B表示电机10的分解透视图及其各个
组件。
参照附图1A和1B，磁阻电机10包括中央定子11，定子11由基本相
同的合适金属(例如，层叠钢)叠片层叠而成。前端盖12a和后端盖12b相邻
安装，并通过多个螺栓13a和螺母13b穿过前端盖和后端盖14a和14b上设
的孔，以及穿过定子11上设的孔连接到定子11上。尽管图1B中只示出螺
母和螺栓13a和13b组合的一个例子，但可以理解，为了将前端盖和后端盖
12a和12b充分地连接到定子11上，需要用很多螺母和螺栓。
在图1A和1B所示的电机10的实施例中，定子11的叠片具有多个限定
中央空腔的向内伸出的定子磁极。在传统方式中，可以将多个相绕组缠绕在
这些定子磁极上。槽楔35设置在定子内磁极区域中，用于盖住否则将暴露在
定子的中央空腔中的那部分相绕组。在图1A和1B的实施例中有三相绕组，
每相绕组具有第一末端和第二末端，每个相绕组的每个末端终止在出线端。
与电机10的三相绕组相关的六个出线端固定在翼形出线盒15中。
转子装置16设置在由向内伸出的定子磁极限定的中央空腔中。在图1A
和1B所示的典型实施例中，转子装置16由基本相同的转子叠片层叠而成，
并与转轴19连接。轴承装置17a和17b也在转子层叠的两个相对侧面连接到
转轴上。轴承装置17a和17b可以通过夹紧机构保持定位，例如通过图1A
中所示部件18。
转子装置16安装在定子磁极所限定的中央空腔内，并通过轴承装置17a
和17b以及前端盖和后端盖12a和12b之间的联系保持定位在空腔中。在图
1A和1B所示的典型实施例中，前端盖和后端盖12a和12b都设有环形凹槽，
凹槽的大小可放置轴承装置17a和17b，这样，当端盖与定子11连接时，轴
承装置17a和17b通过端盖保持原位，且转子16定位保持在定子11的中央
空腔中。压缩机构，如弹簧20，可用于使转子装置恰当地保持在原位。
如图1A和1B所示，转轴19的前端部分延伸穿过前端盖12所限定的空
腔。转轴的前端部分包括可以连接负载的凹槽构件21，这样，电动机10的
运行将以适当的方式驱动负载。
如图1B所示，转轴19的后端部分终止在缩径部分22，其穿过后端盖
12b所限定的空腔。节流板机构23通过夹子24与缩径部分22连接。如图1B
所示，节流板机构23设有多个伸出的节流齿。
传感插板25通过螺栓或螺钉26(图1B中仅示出其中之一)连接到后端盖
12b。在图1B的例子中，传感插板25包括一个或多个接收节流板机构23的
节流齿、并产生信号的光传感器，这些信号指示转子相对于定子的角度位置。
传送转子位置信号的导向器，在从传感插板25伸出的插头27处与输出导线
连接。
将节流板23相对于转子16定位的一个最佳方法，以及所述节流板机构
23和传感插板24的最佳布置，在同一受让人的专利申请中已有描述，该专
利申请序列号是No.08/724,690，名称是“对中转子位置变换器的方法和装
置”，申请人是Barry M.Bewberg，申请日为1996,10,1这里参照该专利申
请的说明书和公开文本。
防尘罩30设在节流板机构23和传感插板25的上面，并可以通过简单
联锁装置的方式连接到后端盖12b上，因此防尘罩30包括“咬”进后端盖
12b的凹槽内的小凸块。在图1A和1B所示的典型实施例中，防尘罩30由
弹性塑料构成，这样，它可以很容易地移开和附接到后端盖12b上。
防尘罩30设有第一和第二槽形区域31和32。翼形出线盒15的一部分
延伸穿过第一槽形区域31，插头27的一部分延伸穿过第二槽形区域。
如同下面更为详细解释那样，电机10具有降低电机在正常运行期间所
产生的噪声量的多个特征。更准确地说，槽楔35以及前端盖和后端盖12a
和12b的结构，出线盒15和插头17以及防尘罩30的使用，所有这些都将降
低正常运行期间与电机10有关的噪声水平。
电机10中降低电机噪声输出的一个具体特征，是定子11内磁极区域中
槽楔35的结构和布置。本发明的这一特征在图2A-2C中更详细地示出。
图2A更为详细地示出了根据本发明的不同方面所构成的槽楔35。图
2A中的槽楔35包括其长度大致相当于定子11的厚度的槽楔35。槽楔35具
有第一厚度的中央区域，以及两个相对的侧区域36a和36b，侧区域的厚度
小于中央区域的厚度。在图2A-3C所示的槽楔35的具体实施例中，侧区域
36a和36b设有少量的齿状凹槽。这在图2C所示的具有几个槽楔35的剖面
图中表示得更清楚。
如图2B所示，槽楔35可以插入定子11的内磁极区域中，从而盖住位
于内磁极区域内的那部分相绕组，否则那部分相绕组将暴露出来。图2C所
示为用于将槽楔35相对于定子定位并保持原位的一个典型系统。如图2C所
示，定子11的每个伸出的定子磁极设有小的延伸的柄脚37，这样，每个内
磁极区域既与从一个定子磁极伸出的一个柄脚37a相关联，又与从另一定子
磁极伸出的第二柄脚37b相关联。槽楔35可以放置在内磁极区域中，这样柄
脚37a和37b就可以安装在凹槽36a和36b中，使槽楔35保持定位。在图示
实施例中，槽楔35位于磁导线的“顶部”，磁导线位于适当的内磁极区域中，
以致使磁导线压在槽楔35上，并提供有助于槽楔35保持定位的压缩力。
在具有本发明所公开的优点的技术中，适于应用那些一般的技术，使用
柄脚37a和37b以及凹槽36a和36b只是用于将槽楔35连接到定子11的一
种典型方法。
槽楔35设有内表面37，所述内表面不是平滑的而是波形的，其曲线半
径与相关定子磁极的曲率半径基本相等。这可以从图2C中反映出来，其中
由定子磁极和槽楔的内表面37所限定的内半径基本是恒定的。
已经确定，使用具有适当波形内表面的槽楔35，使得磁阻电机的噪声，
小于不具有任何槽楔或具有平滑(即非波形的)内表面的槽楔的类似磁阻电机
的噪声。可以认为，具有半径基本恒定的中央定子空腔的电机，可以明显抑
制前面所描述的“报警器”效应，也可以降低“风阻”噪声，否则当凸极转
子16转过凸极定子11时就会产生这种“风阻”噪声。因此，波形的槽楔35
构成了电机10降低噪声的一个重要特征。
可以认为，大大降低了电机所产生的噪声量的电机10的另一特征是，
前端盖和后端盖12a和12b的结构和设计。尤其是，前端盖和后端盖12a和
12b的内边缘厚度，可以随着定子11外部形状的波动而改变。当前端盖和后
端盖12a和12b固定到定子11上时，该波形的内边缘和定子11的外边缘相
配合，这就防止了空气从定子11所限定的中央空腔流到电动机以外的外界环
境，或者从电动机以外的外界环境流到定子11所限定的中央空腔。阻止这种
气流大大降低了声波噪声量，否则这种噪声在电机10正常运行期间就会产
生。本发明的这一方面进一步在图3A-3C中示出。
再来看图3A中的定子11的剖面。在图中清楚地示出了前述安放将端盖
12a和12b固定到定子11的螺栓的空腔14c。
如图3A所示，定子11没有光滑连续的外表面，而其外表面具有如凹槽
区域39a和39b那样的多个锯齿形，并具有基本“平滑”的外部轮廓40的区
域，以及具有基本曲线形或圆形外部轮廓41的区域。
为了适应定子11的不同形状的外表面，对前端盖和后端盖12a和12b
进行设计，使得安放定子11的那部分端盖是波形的，以便紧密配合定子11
的外表面，这样使前端盖和后端盖12a和12b与定子11平滑地配合。除了将
端盖设计为可安放定子11不同形状的外表面以外，端盖的结构还要具有“凸
缘”表面，这种设计的目的是为安放定子11，当将电机10定位时，转轴19
水平延伸，凸缘表面的水平部分与定子11的水平表面相配合，凸缘表面的垂
直部分与定子11的垂直部分相配合。本发明的这一方面在图3B和3C中详
细地示出。
图3B是电机10的侧剖面图。图3C是图3B中虚线圆圈所包围部分的
特写。从图中可以看出，定子11位于前端盖和后端盖12a和12b之间，通过
这种方式，一部分定子与端盖的水平表面相配合，一部分定子与端盖的垂直
表面相配合。如以上所解释的，为了与定子11的外表面相匹配，这些水平表
面和垂直表面为精确的波形。
图3C是定子11和端盖12a之间的配合实例。如图所示，部分定子11
与端盖12b的水平表面40相配合，同时部分定子11与端盖12b的垂直表面
相配合。
因为端盖12a和12b以及定子11之间的紧配安装，同时因为端盖在波
状外形的水平表面以及波状外形的垂直表面与定子配合，所以在正常运行期
间，电机10吸入或排出的空气量大大减少。这种空气流动的减少有助于减少
电机10的噪声。而且，通过定子11与前端盖和后端盖12a和12b配合建立
起来的声波屏障，也将阻止定子空腔中所产生的声波噪声进入外界环境中，
因此进一步减少了电机10所产生的环境噪声。
本发明有助于大大减少电机10所产生的噪声的再一方面，涉及防尘罩
30的使用，以及带有翼形出线盒15的端盖30、和传感插板插头27之间的
相互作用。特别是，所设计的防尘罩30是固定到后端盖12b上的，从而在电
机10运行时进一步限制了空气流入定子的中央空腔，或从定子的中央空腔流
出，也限制了声波噪声从中央空腔传到外界环境中。再有，防尘罩30具有被
向内伸出的弹性构件所包围的槽形区域31和32，弹性构件安放并接合翼形
出线盒15以及传感插板插头27，以阻止空气流过槽形区域以及声波噪声传
过槽形区域，同时也可以使插头27和出线盒15保持定位。涉及本发明这方
面的细节如图4A-4D和图5所示。
再来看图4A，所示翼形出线盒15固定到定子11上。翼形出线盒15是
弹性的，并由适当材料(如：塑料)构成。翼形出线盒15包括两个伸出的“柱
脚”45a和45b，其大小可以安装到两个定子磁极之间的内磁极气隙中。这
两个伸出的柱脚有助于将翼形出线盒15相对于定子定位。
翼形出线盒15还包括从翼形出线盒15的中央部分48向外延伸的翼46a
和46b。通过从表面向外延伸的翼46a和46b，可以将翼形出线盒15附加到
定子11上。在图4A所示的实施例中，用塑料带(其中一个如部件47所示)
将翼形出线盒15附加到定子上，塑料带经过延伸的翼46b的上面然后下来环
绕构成相绕组的其中一个线圈。
中央部分48的延伸方向通常与延伸的翼46a和46b所形成的平面垂直，
其排布如图4A所示。在图4A所示的实施例中，中央部分48设有六个隔开
的通道，用于安放定子11内放置的相绕组的六个末端。这六个相绕组可以终
止在揿钮线端，这样，适当的插头(未示出)可与翼形出线盒15相配合，使相
绕组与适当的控制电路电连接。
尽管从图4A中无法看出，实际上翼形出线盒15包括伸出的定位补翼
50，这使得翼形出线盒15在制造时可以恰好与定子11排成直线。定位补翼
50大体上如图4B所示，图4B从与图4A所示不同的角度示出了翼形出线盒
15。
参照附图4B，定位补翼50包括伸出的补翼，其终止在设有两个配合表
面的所标识的部分。这两个相配合的表面相互基本垂直。伸出的补翼50的长
度大致相当于定子11的一个边缘、和延伸到定子11以外的相绕组的线圈端
部的外面部分之间的距离。因此，伸出的补翼50就可以将翼形出线盒15相
对于定子11严格地定位在一个位置上。
在图4D所示的实施例中，伸出的补翼50设有多个向外延伸的挤压翼肋
51，该翼肋从补翼50的两个配合表面的其中一个向外延伸。正如下面详细
描述的，这些挤压翼肋补偿了电动机装配过程中出现的一些公差。
伸出的定位补翼50的大小足以安装到定子11上设置的凹槽区域39a和
39b中(见图3A)，这样，定位补翼就可以进一步相对于定子对翼形出线盒15
进行定位。有关翼形出线盒方面的更多细节如图4C和4D所示。
图4C是与图3B类似的定子11的剖面图。图中进一步示出了翼形出线
盒15相对于定子11的定位方式，即翼形出线盒15的伸出定位补翼50与定
子11的凹槽区域39b排成直线的方式。
图4D是电机10的部分例剖面图。图中示出了定子11，前端盖和后端
盖12a和12b。也示出了构成相绕组的线圈组52a和52b。可以看出，线圈
组52a和52b延伸到定子11的外面。翼形出线盒15紧挨着线圈组52a的一
组线圈端部安置。可以看出，中央部分48放在线圈的线圈端部的上面，翼形
凸件46a和46b穿过线圈端部表面延伸。如图所示，柱脚凸件45a和45b也
伸入定子线圈组52a中，并围绕定子线圈组52a。从图4D中还可看出，定
位补翼50从线圈组52a的线圈端部所形成的平面延伸到定子11，使得补翼
50的末端部分与定子11啮合。通过这种啮合方式，补翼50确保翼形出线盒
15保持在适当位置。如图4D所示，端盖12b邻靠补翼50所设的凹槽，并使
挤压补翼51变形(或受到挤压)。挤压补翼51的这种变形将补偿端盖12b制
造过程中的少量公差，从而使其更好地安装在端盖和层叠定子之间。这种紧
配安装可以降低本发明所述的电动机实施例产生的声波噪声量。
翼形出线盒15可以将电控制器快速连接到电机10的相绕组，也可以使
电机10的结构简单有效。准确地说，由于翼形出线盒15的弹性，并且翼形
出线盒1 5是以非刚性的方式附加到定子11和线圈组52a，所以翼形出线盒
在装配过程中可以四处移动，而不影响翼形出线盒15和定子11以及线圈52a
之间的连接。
反过来再参照图1A和1B，可看出翼形出线盒15的中央部分48可穿过
后端盖12b上的适当尺寸的开口延伸。然后由防尘罩30上的槽形开口31安
放中央部分48，防尘罩30安放翼形出线盒15的中央部分48的这种特殊方
式，有助于电机10的降低噪声性能。与本发明这一方面有关的防尘罩30的
结构细节如图5所示。
图5是后端盖12b和防尘罩30的正视图。在图5中具体可见到防尘罩
30所设置的槽形开口31和32。集中注意槽形开口31，开口31包括黑线55
所示的外部支撑区域，以及彼此之间通过狭缝隔开的六个向内伸出的部分
55-60。这样，六个向内伸出的狭缝中的每个都设有槽形开口。在图5的具
体实施例中，由线55所限定的外部支撑区域与翼形出线盒15的中央区域48
的剖面形状相同，只是略大一些。向内伸出的部分55-60由弹性材料(如：薄
塑料)构成并且突出，这就形成了小于中央区域剖面但形状大体相同的开口
62。这样，当防尘罩30放置在中央部分48上面，并且咬合后端盖12b时，
翼形出线盒15的中央部分48就会穿过开口62，并且使伸出部分55-60向上
变形，因此在伸出部分55-60和翼形出线盒15的中央部分48之间形成密封。
这种密封有两个作用：(ⅰ)有助于将翼形出线盒15保持在正确位置；(ⅱ)可以
限制运行期间流入或流出定子中央部分的空气流动，并阻止声波噪声从电机
10内部传送到外界环境中。
除由四个突出部分62-66所限定的槽形区域32以外，图5所示槽形区域
32与槽形区域31是相同的，其中突出部分设有略小于插头27中央部分但形
状与之相同的开口。槽形区域32的功能和作用与前面所述的槽形区域31类
似。
以上通过举例的方式对几个实施例进行了描述，但目的并不是将本发明
限制在这几个实施例中。本发明所公开的实施例和方法还可以有很多变形，
这些变形不背离本发明的范围和主题，其中可替换的结构也不背离本发明的
范围。本发明所描述的图示实施例可以用在减少噪声的磁阻系统中。
另外，为了清楚，本说明书没有对实际执行过程中的全部特征进行描
述。当然也可以认为，随着这种实施方式的发展，必须作出大量特殊的工作，
以实现开发者的特定目标。例如为与具有相关系统和相关产业要求一致，这
样上述过程就可能从一种执行方式变为另一种执行方式。而且，可以估计到
这种发展工作可能是复杂且耗时的，但对于那些受益于本发明的普通技术人
员来说，这是常规的任务。
本发明限制在以下权利要求所述的范围和主题中。