本實(shí)用新型屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及周向繞組的功率電機(jī)及新能源電動(dòng)車輛。

背景技術(shù)：

電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，包括電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，一般電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和支撐部件組成，一些電機(jī)還包括對(duì)電機(jī)繞組進(jìn)行電流及相序控制的電子控制單元(通常稱為控制器)以及傳感器等構(gòu)成的電子控制系統(tǒng)。

電機(jī)的定子包括定子磁芯和定子繞組，依據(jù)一般電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)，定子磁芯多為具有軸向槽結(jié)構(gòu)的磁芯，在槽內(nèi)放置定子繞組的直導(dǎo)體部分，定子繞組的弧形的端部外側(cè)并無磁芯，這種結(jié)構(gòu)使繞組端部導(dǎo)體的磁場(chǎng)利用率降低，一般定子繞組端部損耗占到繞組總損耗的1/4～ 1/2，減少端部的長(zhǎng)度可以提高電機(jī)的效率，實(shí)驗(yàn)表明，端部長(zhǎng)度減少20％，損耗下降10％。

由于采用具有端部的繞組，現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)具有以下技術(shù)問題：

1、端部漏磁較多，磁場(chǎng)利用率降低，電機(jī)功率和效率受到影響。

2、端部漏磁導(dǎo)致端部附近的金屬部件產(chǎn)生較大的渦流損耗，金屬器件溫升較高，一些特定電機(jī)上只得采取相應(yīng)的降溫措施，增加了成本和故障率，降低了電機(jī)的可靠性。

3、端部同時(shí)產(chǎn)生阻性功率消耗而發(fā)熱，使繞組銅損增加、溫度升高，而且浪費(fèi)能量。

4、端部的存在使得繞組的長(zhǎng)度較長(zhǎng)、電磁導(dǎo)線用量較大，增加了銅材和成本需求。

5、端部的存在還使電機(jī)體積增大、重量增加。

6、現(xiàn)有技術(shù)的磁芯槽部結(jié)構(gòu)使得繞組嵌線較為困難、繞線和嵌線工藝較為復(fù)雜、有些電機(jī)兩端空間較為狹小端部整形較為困難、嵌線專用設(shè)備耗資較大、使生產(chǎn)成本上升。

7、為了提高槽滿率，磁芯與繞組之間、或繞組與繞組之間所采用的絕緣紙或涂有的絕緣漆層較薄，有些電機(jī)繞組端部與殼體或端蓋距離較近，這些地方都容易出現(xiàn)擠壓、破損等導(dǎo)致絕緣層擊穿、搭鐵漏電等問題。

8、一般繞組多為近似橢圓型結(jié)構(gòu)，其最有效的直導(dǎo)體部分在嵌入槽內(nèi)以后往往由于裝配工藝問題產(chǎn)生彎曲、錯(cuò)位或錯(cuò)層擠壓?jiǎn)栴}，同樣，端部也容易出現(xiàn)錯(cuò)層擠壓現(xiàn)象，使絕緣可靠性降低，較容易出現(xiàn)匝間、相間短路或漏電，增加了電機(jī)的故障率；直導(dǎo)體部分在槽內(nèi)題產(chǎn)生彎曲、錯(cuò)位或錯(cuò)層擠壓?jiǎn)栴}還會(huì)使磁場(chǎng)波形畸變，影響電機(jī)的性能。

9、傳統(tǒng)的軸向槽嵌線的電機(jī)一旦確定設(shè)計(jì)方案其相數(shù)便固定，無法調(diào)整。

較為重要的另一方面是，目前新能源電動(dòng)汽車采用的電機(jī)包括有：交流電機(jī)、永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等，這些電機(jī)一般仍采用具有端部繞組的傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)，由于該類電機(jī)所具有的上述不足，使電動(dòng)汽車的發(fā)展較大程度上受現(xiàn)有電機(jī)技術(shù)的制約；在車載動(dòng)力電池的現(xiàn)有技術(shù)條件下，面對(duì)日益嚴(yán)格的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)指標(biāo)，如何提高電機(jī)的效率以及提高電機(jī)可靠性方面的問題成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，因此，亟待研發(fā)高效節(jié)能的高可靠性的新型電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，設(shè)計(jì)一種電機(jī)，能夠減少或克服繞組端部帶來的弊端，提高電機(jī)的效率、增加動(dòng)力輸出或電能輸出同時(shí)節(jié)省銅材、減低成本、降低溫升、提高電機(jī)可靠性；以期解決上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述定子和轉(zhuǎn)子的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)，其特殊之處在于，

所述定子、轉(zhuǎn)子、所述支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成開關(guān)磁阻方式工作的無刷電機(jī)，

所述轉(zhuǎn)子包括由軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，

所述定子包括定子磁芯和定子繞組，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圓周方向所開的槽，所述槽的走向是與所述轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，所述槽的槽口兩側(cè)圓周連接有定子磁極且所示定子磁極與所述轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，

所述槽用于放置定子繞組，所述定子繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，

用于在所述定子繞組通電時(shí)使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過所述定子磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

或

用于在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使所述定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

依據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述定子和轉(zhuǎn)子的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成，其特殊之處在于，

所述定子、轉(zhuǎn)子、所述支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成永磁電機(jī)，

所述轉(zhuǎn)子包括由永磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，

所述定子包括定子磁芯和定子繞組，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圓周方向所開的槽，所述槽的走向是與所述轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，所述槽的槽口兩側(cè)圓周連接有定子磁極且所述定子磁極與所述轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，

所述槽用于放置定子繞組，所述定子繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，

用于在所述定子繞組通電時(shí)使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過所述定子磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

或

用于在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使所述定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

依據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成，其特殊之處在于，

所述定子、轉(zhuǎn)子、所述支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成激磁電機(jī)，

所述轉(zhuǎn)子包括由軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，所述轉(zhuǎn)子還包括轉(zhuǎn)子繞組，用于在所述轉(zhuǎn)子繞組的激磁電流作用下激活所述轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)；

所述定子包括定子磁芯和定子繞組，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圓周方向所開的槽，所述槽的走向是與所述轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，所述槽的槽口兩側(cè)圓周連接有定子磁極且所述定子磁極與所述轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，

所述槽用于放置定子繞組，所述定子繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，

用于在所述定子繞組通電時(shí)使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過所述定子磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

或

用于在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使所述定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

依據(jù)本實(shí)用新型的第四方面，提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成，其特殊之處在于，

所述定子、轉(zhuǎn)子、所述定子和轉(zhuǎn)子的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成永磁與激磁混合電機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子和所述定子這二者之中至少之一在其磁回路上附加有永磁體，用于增強(qiáng)所述磁回路的磁場(chǎng)；

所述轉(zhuǎn)子包括具有軟磁材料制成的磁極，所述轉(zhuǎn)子還包括轉(zhuǎn)子繞組，用于在所述轉(zhuǎn)子繞組通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)或與所述永磁體磁場(chǎng)共同形成合成磁場(chǎng)；

所述定子包括定子磁芯和定子繞組，所述定子磁芯上具有沿所述定子磁芯圓周方向所開的槽，所述槽的走向是與所述轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，所述槽的槽口兩側(cè)圓周連接有定子磁極且所述定子磁極與所述轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，

所述槽用于放置定子繞組，所述定子繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，

用于在所述定子繞組通電時(shí)使所述定子磁芯被磁化，所述槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過所述定子磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使所述磁場(chǎng)或與所述定子附加的永磁體產(chǎn)生合成磁場(chǎng)在所述轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

或

用于在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使所述定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

依據(jù)上述第一至第四方面任一方面所提供的周向繞組的功率電機(jī)，進(jìn)一步的，還提供了一種外定子式和/或內(nèi)定子式和/或側(cè)定子式的周向繞組的功率電機(jī)，其特殊之處在于，

①當(dāng)所述定子為外定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周內(nèi)側(cè)，形成內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

②當(dāng)所述定子為內(nèi)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周外側(cè)，形成外環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

③當(dāng)所述定子為側(cè)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)，形成側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

④當(dāng)所述定子為所述①②③三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，所述定子磁芯開槽于所述定子圓周的相應(yīng)側(cè)，相應(yīng)形成內(nèi)環(huán)槽、外環(huán)槽和側(cè)環(huán)槽三者中至少兩者的復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)的定子磁芯。

進(jìn)一步的，本實(shí)用新型還提供了一種徑向分相的兩相定子和單轉(zhuǎn)子式的周向繞組功率電機(jī)，其特殊之處是，

所述電機(jī)包括徑向分相的兩相定子和徑向分相工作的單轉(zhuǎn)子，

所述單轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子磁極，

所述兩相定子包括同軸心布置的徑向分相的2個(gè)相位的定子磁芯，其中，

一個(gè)相位的定子磁芯具有位于所述轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)圓周外側(cè)的定子磁極，另一相位的定子磁芯具有位于所述轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)圓周內(nèi)側(cè)的定子磁極，

所述外側(cè)的定子磁極或所述內(nèi)側(cè)的定子磁極與所述轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙；

所述兩個(gè)相位的定子磁芯槽內(nèi)各具有一相所述周向繞組，使2個(gè)所述定子磁芯及相應(yīng)的周向繞組按照徑向分相排列構(gòu)成所述兩相定子；

所述轉(zhuǎn)子磁極為所述定子相適應(yīng)的單相磁極，所述單相磁極在所述單轉(zhuǎn)子的同一圓周上排列，所述單相磁極位于所述外定子磁極和所述內(nèi)定子磁極圍成的圓環(huán)范圍內(nèi)，所述單相磁極為所述2個(gè)相位的定子磁芯上的定子磁極所共用，在不同位置時(shí)按照定子分相時(shí)序分別接收所述兩相定子的電磁轉(zhuǎn)矩，使所述單轉(zhuǎn)子在所述內(nèi)側(cè)的定子磁極和外側(cè)的定子磁極的兩相電磁轉(zhuǎn)矩作用下旋轉(zhuǎn)；

或

用于在所述單轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使所述2相定子上的2個(gè)周向繞組產(chǎn)生2相感生電動(dòng)勢(shì)。

進(jìn)一步的，依據(jù)所述第一至第四方面任一方面所提供的周向繞組的功率電機(jī)，本實(shí)用新型還提供了一種軸向分相的多相式周向繞組的功率電機(jī)，其特殊之處是，所述電機(jī)包括軸向分相的多相定子和轉(zhuǎn)子，

所述多相定子包括軸向分相排列的2個(gè)或兩個(gè)以上的所述定子磁芯，還包括位于所述定子磁芯槽內(nèi)的定子繞組，其中，每一個(gè)所述定子磁芯槽內(nèi)具有一相所述定子繞組，使所述定子磁芯及相應(yīng)的定子繞組構(gòu)成軸向分相排列的所述多相定子；

所述轉(zhuǎn)子具有與所述定子相適應(yīng)的磁極，所述轉(zhuǎn)子的磁極與所述定子磁極之間留有間隙。

進(jìn)一步的，依據(jù)所述第三或第四方面提供的周向繞組的功率電機(jī)，本實(shí)用新型還提供了一種轉(zhuǎn)子上具有周向繞組的功率電機(jī)，其特殊之處在于，所述轉(zhuǎn)子的磁芯為與所述電機(jī)同軸心的周向開槽的圓周結(jié)構(gòu)，槽的走向是與所述轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，所述槽在朝向定子方向開有槽口，所述槽口兩側(cè)圓周連接有轉(zhuǎn)子磁極，且所述轉(zhuǎn)子磁極與所述電機(jī)的定子磁極之間留有氣隙，所述槽用于放置轉(zhuǎn)子繞組，所述轉(zhuǎn)子繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，

用于在所述轉(zhuǎn)子繞組通電時(shí)使所述轉(zhuǎn)子磁芯被磁化，所述槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過所述磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使所述磁場(chǎng)與所述電機(jī)定子磁極相互作用，并在所述轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生的電磁力矩驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

或

用于在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使所述定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

依據(jù)本實(shí)用新型的第五方面，提供了一種新能源電動(dòng)車輛，其特殊之處是，包括采用如上述任一方面所提供的周向繞組的功率電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述車輛行駛。

本實(shí)用新型的有益效果是，采用周向繞組，使電機(jī)具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1、周向繞組結(jié)構(gòu)，不存在原有技術(shù)的繞組端部，徹底消除了端部帶來的漏磁問題，磁場(chǎng)利用率明顯提高，使電機(jī)的功率和效率得以提高。

2、減小電機(jī)端蓋渦流損耗。

3、采用周向繞組技術(shù)方案徹底擯除端部的發(fā)熱問題。

4、周向繞組緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省銅材和成本。

5、減小電機(jī)的體積和重量。

6、整體的周向繞組繞制工藝較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本降低。

7、周向繞組繞制好以后，其裝配到定子槽內(nèi)的工序比傳統(tǒng)繞組嵌線簡(jiǎn)單，繞組還可以先浸漆烘干定型，繞組內(nèi)每條導(dǎo)線規(guī)則度和一致性好，使繞組間磁場(chǎng)干預(yù)大幅度減小，磁場(chǎng)規(guī)則度較好，還可以將繞組預(yù)先裝配到適宜的絕緣支架內(nèi)再連同絕緣支架一切轉(zhuǎn)配到定子槽內(nèi)，還提高了絕緣性能。

8、在多相周向繞組的功率電機(jī)中，不同相位的繞組安裝在不同定子的槽內(nèi)，不同相位的繞組之間不直接接觸、相互間隔離著環(huán)型定子磁芯和定子繞組環(huán)型絕緣支架，不會(huì)出現(xiàn)相間短路極相間漏電現(xiàn)象，使電機(jī)可靠性和壽命提高。

9、采用本實(shí)用新型技術(shù)方案的周向繞組的電機(jī)，在采用靈活方式設(shè)計(jì)的電機(jī)中，可以在轉(zhuǎn)配時(shí)根據(jù)不同場(chǎng)合的需求，通過增減轉(zhuǎn)子磁芯組合數(shù)目和定子磁芯數(shù)目及定子繞組組合數(shù)目來調(diào)整為不同相數(shù)的電機(jī)，使電機(jī)的應(yīng)用更為靈活、廣泛，節(jié)省設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成本。

10、定子和轉(zhuǎn)子可以分為較多的極數(shù)，減小了電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)同時(shí)不會(huì)像軸向槽繞線的的電機(jī)那樣工藝復(fù)雜，節(jié)省加工工時(shí)成本和繞組耗材。

11、所述周向繞組的應(yīng)用前景較好，可以應(yīng)用在多種電機(jī)中。

12、由于周向繞組的功率電機(jī)具有上述較為優(yōu)秀的技術(shù)效果，克服了現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)的一些技術(shù)弊端，尤其適合于作為新能源電動(dòng)車輛的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，從而提高電動(dòng)車輛的能量轉(zhuǎn)化效率以及具有所述的一些其他優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步推動(dòng)了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，降低污染，使人類的現(xiàn)代文明生活更加美好。

附圖說明

圖1是周向繞組電機(jī)的單相定子的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是周向繞組的示意圖；

圖3是單相定子磁極對(duì)應(yīng)角度示意圖；

圖4是凸極式轉(zhuǎn)子的軸向剖面示意圖；

圖5是凸極式轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是單相周向繞組的電機(jī)的定子示例展開圖和轉(zhuǎn)子示例展開圖；

圖7是一種單相周向繞組的徑向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是一種單相周向繞組的軸向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是一種單相周向繞組的側(cè)定子式軸向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10一種單相周向繞組的側(cè)定子式徑向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11一種三相周向繞組的外定子式徑向磁場(chǎng)電機(jī)電機(jī)的三相定子軸向剖面示意圖；

圖12是圖11所示電機(jī)的三相轉(zhuǎn)子軸向剖面示意圖；

圖13是圖11所示電機(jī)每相定子的立體結(jié)構(gòu)的輪廓示意圖；

圖14是圖11所示電機(jī)每一相周向繞組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是圖11所示電機(jī)三相定子透視示意圖及三相轉(zhuǎn)子側(cè)視示意圖；

圖16是圖11所示電機(jī)三相定子展開圖及三相轉(zhuǎn)子展開圖；

圖17是另一種形式三相周向繞組電機(jī)的三相定子展開圖及三相轉(zhuǎn)子展開圖；

圖18是單相內(nèi)定子軸向側(cè)視圖和徑向側(cè)視圖；

圖19是單相內(nèi)定子式周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)剖面示意圖；

圖20是徑向分相的兩相周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)的軸向剖視示意圖；

圖21是圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖22是圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子示意圖；

圖23是圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的外定子示意圖；

圖24是圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；

圖25是軸向分相的兩相周向繞組單轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖；

圖26是軸向分相的兩相周向繞組單轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；

圖27是內(nèi)環(huán)槽與側(cè)環(huán)槽構(gòu)成2相復(fù)合結(jié)構(gòu)的環(huán)槽定子的電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；

圖28是2內(nèi)環(huán)槽與1外環(huán)槽構(gòu)成3相復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)定子的開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；

圖29是2內(nèi)環(huán)槽與2外環(huán)槽構(gòu)成4相復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)定子的開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；

圖30是三相外定子式定子磁極同角度/轉(zhuǎn)子磁極按角度分相周向繞組永磁電機(jī)示意圖；

圖32是圖31所示電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子展開圖；

圖33是三相外定子式-轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極按角度分相的周向繞組永磁電機(jī)的定子透視圖及轉(zhuǎn)子側(cè)視圖；

圖34是圖33所示三相電機(jī)的展開圖；

圖35是側(cè)定子的周向繞組的永磁電機(jī)的單相定子及轉(zhuǎn)子的示意圖；

圖36是周向繞組激磁電機(jī)的單相定子及單相轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖37是三相外定子式-定子磁極同角度/轉(zhuǎn)子磁極角度分相的激磁電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子示意圖；

圖38是圖37所示電機(jī)的展開圖；

圖39是三相外定子式-轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極按角度分相的激磁電機(jī)展開圖；

圖40是單相周向繞組的永磁與激磁混合電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖41是周向繞組和附加磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖42是單相周向繞組的永磁與激磁混合電機(jī)的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖43是包括周向繞組電機(jī)的新能源電動(dòng)車輛示意圖。

具體實(shí)施方式

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型實(shí)施方式提供了周向繞組結(jié)構(gòu)的功率電機(jī)，其中包括周向繞組的功率型電動(dòng)機(jī)和周向繞組的功率型發(fā)電機(jī)。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做以進(jìn)一步詳細(xì)描述，實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，并不用來限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的權(quán)利范圍由權(quán)利要求限定。

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施方式提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述定子和轉(zhuǎn)子的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)，且所述定子、轉(zhuǎn)子、所述支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成開關(guān)磁阻方式工作的無刷電機(jī)；

其轉(zhuǎn)子包括由軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，

定子包括定子磁芯和定子繞組，定子磁芯為與電機(jī)同軸心的沿圓周方向(即周向)開槽的磁芯，

①當(dāng)所述定子為外定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周內(nèi)側(cè)，形成內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

②當(dāng)所述定子為內(nèi)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周外側(cè)，形成外環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

③當(dāng)所述定子為側(cè)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)，形成側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

④當(dāng)所述定子為所述①②③三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，所述定子磁芯所開槽于所述定子圓周的相應(yīng)側(cè)，并相應(yīng)形成內(nèi)環(huán)槽、外環(huán)槽和側(cè)環(huán)槽三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，也可以通過在定子上設(shè)計(jì)出折彎的導(dǎo)磁部將不同方向的槽口兩側(cè)的磁場(chǎng)引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子磁極，這樣使得定子的環(huán)型槽的開口方向與不同位置的轉(zhuǎn)子磁極得以多種多樣的靈活配置，便于滿足不同的電機(jī)設(shè)計(jì)需求。

需要說明的是，對(duì)于外定子式定子磁芯，其朝向轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓開有圓周方向的槽，而其背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)(即所述定子的外側(cè))可以是圓型或多邊形或其它形狀，對(duì)于下述的其他方面的周向繞組電機(jī)亦同。

槽的走向是與轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，圓周槽的槽口可以朝向轉(zhuǎn)子側(cè)，也可以朝向非轉(zhuǎn)子側(cè)再通過磁極或槽口兩側(cè)圓周或圓周的垂向延伸部分的磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)到轉(zhuǎn)子磁極，且定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，定子磁極或轉(zhuǎn)子磁極可以是凸極式磁極。

槽用于放置定子繞組，定子繞組可以為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組是指僅有單把線圈繞制而成的繞組，其繞制方向?yàn)閳A周方向，可以采用雙線或多跟導(dǎo)線并繞的方式進(jìn)行繞制，這樣有便于提高槽滿率或改善線圈的特性，這樣的圓周型線圈即為“周向繞組”(以下同)。

該周向繞組作為定子繞組的用途是，在周向繞組通電時(shí)使定子磁芯被磁化，槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)或通過圓周的垂向延伸部分和磁極引導(dǎo)定子磁芯的磁場(chǎng)，使定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此為電動(dòng)機(jī)工作模式；這樣的周向繞組或可以用于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此為發(fā)電機(jī)工作模式。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述用于說明：周向繞組電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)、周向繞組和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，是周向繞組電機(jī)的單相定子的立體結(jié)構(gòu)示意圖，在定子磁芯200圓周內(nèi)設(shè)有8對(duì)磁極，該磁極可以為凸極式磁極，在軸向方向上正對(duì)的每對(duì)凸極即為1“磁極對(duì)”，如磁極209和磁極210為1磁極對(duì)，所述磁極對(duì)即為該電機(jī)定子的“齒”(如圖中的左側(cè)磁極 201、右側(cè)磁極202等)、沿定子圓周方向的相鄰兩個(gè)磁極之間有軸向的槽相隔，所述“軸向的槽”即為“齒距”亦即磁極間距，稱之為“磁極距”(以下同)，如圖中的208等即為磁極距；其中，齒寬和齒距可以設(shè)計(jì)為相等或不等。

圖中定子磁芯上每個(gè)磁極對(duì)的兩個(gè)磁極中間有周向的環(huán)型槽相隔，即左側(cè)的8個(gè)磁極與右側(cè)的8個(gè)磁極的中間部分具有環(huán)型的槽204，圖中槽底部的左邊線206、槽底部的的右邊線 207之間即為槽的寬度，槽底到定子磁芯圓周外壁的厚度如211所示，該厚度范圍亦為導(dǎo)磁材料，整體磁芯包括齒部(如201、202)、軛部(如212)可以為同種導(dǎo)磁材料制成，其203 為定子磁芯的左、右邊線，虛線205為槽底在磁芯左端面上的垂直投影。

所述環(huán)型的槽用于嵌放繞制成圓周形狀的定子繞組，由于槽位于定子圓周中間的內(nèi)側(cè)，槽的外壁和槽的兩側(cè)都是磁性材料制成，這樣使槽內(nèi)周向繞組周圍的磁場(chǎng)得到較為高效的利用，一般周向繞組所在環(huán)槽的底部直徑大于磁極距底部的直徑、周向繞組的內(nèi)徑不小于磁極距底部的內(nèi)徑，這樣可以使周向繞組導(dǎo)體被環(huán)槽狀磁芯包圍的范圍接近最大化，使磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化率得以提高，從而提高電機(jī)效率，周向繞組的通過環(huán)槽的熱導(dǎo)系數(shù)頁明顯高于傳統(tǒng)電機(jī)繞組的端部外側(cè)的的空氣熱導(dǎo)系數(shù)，使周向繞組易于散熱，使繞組耐溫性能及電機(jī)可靠性提高。

如圖2所示，是周向繞組的示意圖：在周向繞組300中，具有單把線圈，單把線圈是將絕緣導(dǎo)線按一個(gè)旋繞方向繞制而成圓周形狀的圓線圈結(jié)構(gòu)，也可以雙線并繞或多線并繞，其引出線303可以在槽的底部磁芯鉆孔引出，也可以在磁極之間的磁極距底部等部位引出端線，周向繞組線圈可以繞制成型即進(jìn)行浸漆固化成型，裝配在定子磁芯的槽路之中，也可以在槽路中墊以絕緣材料，或者將線圈繞制在適宜槽路內(nèi)部的絕緣支架內(nèi)，根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)的不同需求，可采取相應(yīng)等級(jí)的絕緣措施。一般線圈的內(nèi)緣301的直徑不小于如208等磁極距的底部直徑，以實(shí)現(xiàn)更高的線圈磁場(chǎng)利用率。線圈外緣302可以貼在周向的槽路的底部。如線圈采取框架作為絕緣支架，框架的開口與否及開口朝向不做限定，可根據(jù)生產(chǎn)需要靈活設(shè)計(jì)。

如圖3所示，是單相定子磁極對(duì)應(yīng)角度示意圖：其中左圖為圖1的周向槽路左側(cè)部分的軸向視圖，右圖為圖1的周向槽路右側(cè)部分的軸向視圖，圖3中的磁極209與磁極210分別對(duì)應(yīng)于圖1中的磁極209與磁極210，磁極209與磁極210構(gòu)成1磁極對(duì)，磁極209的中心線與觀察者所設(shè)定的水平線213的夾角與磁極210的中心線與水平線213的夾角相等，如圖所示為α，其他磁極對(duì)的兩個(gè)磁極同樣地與水平線213夾角相等，如磁極214、磁極215與水平線213的夾角相等。由此，在位于左圖磁芯與右圖磁芯中間的周向繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)，將會(huì)正交極化每一磁極對(duì)的兩個(gè)磁極，使周向繞組的電流與磁極磁場(chǎng)始終呈垂直關(guān)系，因此從結(jié)構(gòu)上力趨實(shí)現(xiàn)其電磁轉(zhuǎn)化效率的最大化。

對(duì)于采用周向繞組的電機(jī)來說，轉(zhuǎn)配時(shí)，可以先安裝周向繞組一側(cè)的定子磁芯，再放置具有絕緣支架的周向繞組總成，然后安裝周向繞組另一側(cè)的定子磁芯，這比起傳統(tǒng)電機(jī)的多槽結(jié)構(gòu)的定子嵌線工藝簡(jiǎn)單許多；而所述的絕緣支架的結(jié)構(gòu)形式及其開口方向可以靈活設(shè)計(jì)，有些特定場(chǎng)合可以取消絕緣支架，如可以在定子磁芯的安裝周向繞組的槽路內(nèi)噴涂絕緣漆等方式進(jìn)行絕緣處理，以增大槽滿率及簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低成本，對(duì)于后述的其他方面其他形式的周向繞組的電機(jī)，這些方法同樣適用。

如圖4和圖5所示，其中圖4是凸極式轉(zhuǎn)子的軸向剖面示意圖，圖5是凸極式轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其轉(zhuǎn)子400圓周上具有8個(gè)凸極式磁極(如401)，可以與定子圓周內(nèi)的8個(gè)磁極對(duì)相對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)子上這8個(gè)磁極可以同時(shí)受到定子的8對(duì)磁極的磁拉力，即轉(zhuǎn)子圓周上所有的磁極可以同時(shí)受力，因此增大了磁力密度、提高開關(guān)磁阻電機(jī)的動(dòng)率和功率密度，而且在定子的一相周向繞組兩側(cè)的磁極對(duì)數(shù)不像傳統(tǒng)電機(jī)那樣受繞組的限制，因此定子可以設(shè)計(jì)為更多的磁極或磁極對(duì)，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子也具有相同的磁極數(shù)，這樣可以提高單轉(zhuǎn)內(nèi)的磁拉力加載頻率，提高電機(jī)運(yùn)行的平順性、降低噪音、增大功率和提高電機(jī)的效率；圖中403為轉(zhuǎn)子軸。以及，定子齒寬、定子磁極距、轉(zhuǎn)子齒寬、轉(zhuǎn)子磁極距402均可以靈活設(shè)計(jì)。

如圖6所示，是單相周向繞組電機(jī)的定子展開圖和轉(zhuǎn)子展開圖，其中，204為定子磁芯周向的槽，周向槽兩側(cè)為軸向?qū)R的磁極如201、202，定子磁極之間為磁極距如208，正對(duì)的兩個(gè)磁極構(gòu)成磁極對(duì)如209和210，槽204內(nèi)嵌有周向繞組217，216為周向繞組的絕緣層。

轉(zhuǎn)子400上均勻分布轉(zhuǎn)子磁極如401、405，磁極間分布有磁極距如402，結(jié)合前述的周向繞組電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖，易于理解的是，在所述定子內(nèi)環(huán)槽之中的周向繞組通電時(shí)，當(dāng)定子磁極對(duì)(如209、210)與轉(zhuǎn)子磁極(如405)對(duì)中時(shí)，定子磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極之間形成徑向磁力；當(dāng)在非對(duì)中位置時(shí)，定子磁極對(duì)將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生磁拉力，磁拉力在旋轉(zhuǎn)圓周方向的切向分量將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子向?qū)χ蟹较蛐D(zhuǎn)；當(dāng)外力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)將會(huì)在定子磁極對(duì)上產(chǎn)生磁通交替變化，使周向繞組的導(dǎo)體周圍產(chǎn)生垂直于導(dǎo)體的磁場(chǎng)變化，對(duì)于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)工作模式來說，導(dǎo)體產(chǎn)生的垂直于導(dǎo)體自身的磁場(chǎng)高效率地極化排列導(dǎo)體周圍磁芯的磁疇使定子磁芯得以高效“以電生磁”；對(duì)于開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)工作模式來說，在電感下降區(qū)形成周向繞組感生電流，轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電機(jī)吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能輸出，開關(guān)磁阻電機(jī)為發(fā)電機(jī)工作，其磁路路徑為：(假定于某一時(shí)刻)定子磁極對(duì)的左側(cè)定子磁極→內(nèi)環(huán)槽外壁導(dǎo)磁材料→定子磁極對(duì)的右側(cè)定子磁極→(根據(jù)前述假定得出)轉(zhuǎn)子右側(cè)磁極→(可以通過轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁芯到達(dá))轉(zhuǎn)子左側(cè)磁極→定子磁極對(duì)的左側(cè)定子磁極，該磁路的磁通在轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極對(duì)中時(shí)為最大值、在轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極之間的槽路對(duì)中時(shí)為最小值，隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，使所述磁路的磁通在最大值與最小值之間交替變化，且在周向繞組的環(huán)型導(dǎo)體任意一處的磁通方向始終是：磁通垂直于周向繞組導(dǎo)體，根據(jù)電磁感應(yīng)定律E＝nBLVsinθ(其中E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，B為導(dǎo)體周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為磁場(chǎng)中導(dǎo)體有效長(zhǎng)度，V為導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，θ為導(dǎo)體與磁場(chǎng)夾角，此時(shí)為90°)，使在周向繞組上產(chǎn)生效率趨于最大化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這是相對(duì)于有端部繞組的傳統(tǒng)繞組的重要區(qū)別；對(duì)于發(fā)電機(jī)工作模式來說，垂直于導(dǎo)體自身的磁場(chǎng)高效率地極化導(dǎo)體自身的載流子使所述周向繞組得以高效率的“以磁生電”，對(duì)于電動(dòng)機(jī)模式來說同樣地使周向繞組導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)趨于最大化。

因?yàn)閭鹘y(tǒng)繞組的端部的外側(cè)并無磁芯，使端部外側(cè)的磁場(chǎng)浪費(fèi)，還有可能產(chǎn)生有害的電磁干擾及渦流損耗，而且端部磁場(chǎng)分布較為復(fù)雜、不能做到磁力線處處與端部導(dǎo)體處處垂直。

因而無論是作為電動(dòng)機(jī)還是作為發(fā)電機(jī)，端部繞組帶來能量轉(zhuǎn)化效率的降低，本實(shí)用新型方案的周向繞組從根本上克服了傳統(tǒng)繞組端部帶來的弊端，同時(shí)，由于周向繞組為簡(jiǎn)單的圓形結(jié)構(gòu)，其繞制工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的具有端部的同心繞組或鏈?zhǔn)嚼@組乃至具有端部的單把繞組來說，都是較大地簡(jiǎn)化了繞線工藝與生產(chǎn)耗時(shí)，同時(shí)節(jié)省了端部耗材，周向繞組的圓型部分都被圍在周向的環(huán)槽當(dāng)中，比對(duì)傳統(tǒng)具有端部的繞組僅僅直導(dǎo)體部分被包圍在傳統(tǒng)電機(jī)的軸向直槽中來說，本實(shí)用新型技術(shù)方案也是提高了磁場(chǎng)利用率，從而對(duì)周向繞組電動(dòng)機(jī)來說是提高了電磁力矩，對(duì)周向繞組發(fā)電機(jī)來說提高了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感生電流，這樣，周向繞組提高了電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，對(duì)于節(jié)能減排的電機(jī)技術(shù)上又是一個(gè)核心突破。

如圖7所示，是一種單相周向繞組的徑向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖，在定子222和轉(zhuǎn)子400之間裝配有軸承，圓型轉(zhuǎn)子400外圓周上分布有凸極，圖中以點(diǎn)劃線表示磁極與磁極距相間(如磁極411、磁極距412)，定子內(nèi)側(cè)具有磁極對(duì)如221，每磁極對(duì)由軸向一致的兩個(gè)磁極構(gòu)成，各個(gè)磁極對(duì)都均勻分布在定子內(nèi)圓側(cè)，定子上的磁極對(duì)數(shù)與轉(zhuǎn)子上的凸極數(shù)相同；定子上每磁極對(duì)的兩個(gè)磁極中間有周向的槽204相隔，所述磁極對(duì)即為該電機(jī)定子的“齒”、沿定子圓周方向的相鄰兩個(gè)磁極之間有軸向的槽相隔，所述“軸向的槽”即為“齒距”。所述周向的槽的外壁和槽的兩側(cè)為與定子磁芯同種導(dǎo)磁材料所制成，周向繞組223線圈位于槽內(nèi)，并與槽之間隔有絕緣材料，絕緣材料可以是塑料或尼龍支架，也可以是絕緣布、絕緣紙，或者在槽內(nèi)涂有絕緣漆，用于防止周向繞組導(dǎo)體與磁芯之間漏電或短路。

在周向繞組通電時(shí)，圓型線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)將線圈外壁及線圈兩側(cè)的定子磁芯磁化，其中：若周向繞組線圈一側(cè)的磁極為N極，則線圈另一側(cè)的磁極為S極，每個(gè)磁極對(duì)將對(duì)靠近的轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生磁拉力力趨使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到磁通最大位置，即：轉(zhuǎn)子凸極與定子磁極對(duì)正對(duì)的位置，也就是“對(duì)中”，此時(shí)轉(zhuǎn)子凸極和定子磁極之間為徑向磁力，這是作為電動(dòng)機(jī)使用。

根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的特性，當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極與定子磁極對(duì)之間的軸向槽即磁極距“對(duì)中”時(shí)，該相電感最小，當(dāng)轉(zhuǎn)子凸極與與相應(yīng)定子磁極對(duì)對(duì)中時(shí)，該相電感最大。根據(jù)電磁場(chǎng)基本理論，伴隨磁場(chǎng)的存在，電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)存在，若在電感下降區(qū)形成電流，產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)吸收機(jī)械能，并可能把它轉(zhuǎn)換成電能輸出，故此時(shí)開關(guān)磁阻電機(jī)為發(fā)電機(jī)工作。

對(duì)于開關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員都易于理解，無論是作為電動(dòng)機(jī)還是作為發(fā)電機(jī)，一般需要有轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)位置，然后由電子控制單元控制，從而使電機(jī)遵循開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換；其中的位置傳感器、電子控制單元及控制所需的開關(guān)等構(gòu)成電機(jī)的電子控制系統(tǒng)；而對(duì)于無位置傳感器的多相電機(jī)來說，可以采用相電感檢測(cè)、相電流檢測(cè)、向定子繞組發(fā)送周期脈沖并檢測(cè)回饋脈沖或續(xù)流時(shí)間等方法進(jìn)行起動(dòng)控制及運(yùn)轉(zhuǎn)控制。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所述用于說明：一種單相周向繞組的軸向磁場(chǎng)電機(jī)。

如圖8所示，是一種單相周向繞組的軸向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中，定子磁芯230具有周向的內(nèi)環(huán)槽235，槽口如236兩側(cè)的圓周部分234上均勻分布有定子磁極(如 231、232)，軸向正對(duì)的兩個(gè)磁極構(gòu)成磁極對(duì)如231/232磁極對(duì)，內(nèi)環(huán)槽235轉(zhuǎn)配有周向的定子繞組223；定子磁芯230的主體部分包括定子磁芯軛部圓周233，定子磁極對(duì)231和232可以建立起軸向磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子400上的轉(zhuǎn)子磁極401伸入到定子磁極231和232在槽內(nèi)的空間，并且轉(zhuǎn)子磁極401與兩側(cè)的定子磁極231及232之間留有適當(dāng)氣隙，轉(zhuǎn)子軸為403，237為周向繞組與槽之間的絕緣層。電機(jī)其余結(jié)構(gòu)與圖7所示的電機(jī)大體類似，由于轉(zhuǎn)子磁極伸入到定子磁極中間的間隙之中，故每1定子磁極對(duì)的兩個(gè)磁極之間的磁場(chǎng)方向?yàn)檩S向，這樣定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間對(duì)中時(shí)為軸向磁力，其特點(diǎn)是：伸入到定子磁極對(duì)中間的轉(zhuǎn)子磁極縮短了磁路，可以進(jìn)一步提高磁場(chǎng)利用率，從而提高效率，其控制方式可與圖7所示的電機(jī)相同。

實(shí)施例3

本實(shí)施例所述用于說明：一種單相周向繞組的側(cè)定子式軸向磁場(chǎng)電機(jī)。

如圖9所示，是一種單相周向繞組的側(cè)定子式軸向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖，該電機(jī)包括定子240，定子240包括定子磁芯軛部404、磁芯上開有朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)的周向的槽，為側(cè)環(huán)槽，槽內(nèi)嵌有周向繞組245，周向繞組245與定子的側(cè)環(huán)槽之間轉(zhuǎn)配有絕緣支架243，周向繞組245的端部引線可以在定子磁芯鉆孔等方式引出；側(cè)環(huán)槽的槽口244朝向定子磁極方向(圖示為向右的方向)，槽口內(nèi)側(cè)圓周246的一周上均勻分布有凸極式定子磁極(如定子磁極242)，槽口外側(cè)圓周247的一周也均勻分布有凸極式磁極(如定子磁極241)，且內(nèi)圓周 246連接的磁極與外圓周247所連接的磁極呈正對(duì)方向，即相正對(duì)的兩個(gè)磁極的中心連線延長(zhǎng)線經(jīng)過電機(jī)的軸心線，相鄰定子磁極之間為磁極距。定子磁極如241、242位于轉(zhuǎn)子磁極 411的一側(cè)，故稱為“側(cè)定子電機(jī)”，轉(zhuǎn)子軸403與定子之間裝有軸承；定子磁極241、242 與轉(zhuǎn)子磁極411之間對(duì)中時(shí)為軸向磁力，其控制方式可以與圖7所示的電機(jī)相同。

此外，也可以將轉(zhuǎn)子磁極設(shè)計(jì)為伸入到定子磁極之間的方式，這樣定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間對(duì)中時(shí)為徑向磁力，可以縮短磁路，進(jìn)一步提高磁場(chǎng)利用率和電機(jī)效率，其控制方式可以與圖7所示的電機(jī)相同。

實(shí)施例4

本實(shí)施例所述用于說明：一種單相周向繞組的側(cè)定子式徑向磁場(chǎng)電機(jī)。

如圖10所示，是一種單相周向繞組的側(cè)定子式徑向磁場(chǎng)電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該種類型是將圖8所示電機(jī)側(cè)定子的槽口兩側(cè)的內(nèi)圓周、外圓周通過圓周垂直方向(即垂向)的延伸部將磁極引導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子的凸極。電機(jī)的定子包括定子磁芯軛部404、側(cè)環(huán)槽槽口內(nèi)側(cè)的內(nèi)圓周246、外側(cè)的外圓周247、以及通過定子磁極的延伸部248與內(nèi)圓周246、外圓周247 分別相連的外側(cè)的定子磁極(如241)和內(nèi)側(cè)的定子磁極(如242)，且外側(cè)的定子磁極和內(nèi)側(cè)的定子磁極在相應(yīng)的圓周上呈均勻分布，相鄰磁極間為磁極距；正對(duì)的外側(cè)的定子磁極和內(nèi)側(cè)的定子磁極構(gòu)成磁極對(duì)(如241和242)，還包括位于側(cè)環(huán)槽槽內(nèi)的定子的周向繞組243；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸403、轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子本體外圓周上均勻分布的轉(zhuǎn)子磁極411，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)與定子磁極對(duì)數(shù)相等，轉(zhuǎn)子軸與定子之間裝有軸承；當(dāng)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間對(duì)中時(shí)為期間的磁力徑向磁力，其控制方式可以與圖7所示的電機(jī)相同。

實(shí)施例5

本實(shí)施例所述用于說明：一種三相周向繞組的外定子式徑向磁場(chǎng)電機(jī)。

如圖11所示，為一種三相周向繞組外定子式徑向磁場(chǎng)電機(jī)的三相定子軸向剖面示意圖；三相定子磁芯同軸向串聯(lián)排列，因此三相定子的總長(zhǎng)度包含每一相定子磁芯軸向長(zhǎng)度之和，將該電機(jī)的三相定子磁芯軸向剖面圖繪制在同一水平基準(zhǔn)線的坐標(biāo)系下，用于顯示每一相位磁芯的8個(gè)定子磁極的相位關(guān)系，其中：251為A相定子磁芯軸向剖面示意圖，252為B相定子磁芯軸向剖面示意圖，253為C相定子磁芯軸向剖面示意圖，為了便于說明不同相位磁極的位置關(guān)系，繪制了貫穿三個(gè)相位剖面圖的參考線(虛線270)作為同一水平基準(zhǔn)線。

定子磁芯的每一相的相鄰磁極之間凹槽部分為磁極距，如261、262、263；圖中圓型線 254為定子磁芯的外部圓周線，255為A相定子磁芯中間位置的內(nèi)環(huán)槽的槽底圓周線，255至 254的厚度即為環(huán)型的周向環(huán)槽槽底磁芯的厚度，圓型線256為周向槽路內(nèi)裝配周向繞組后，對(duì)繞組內(nèi)徑的限制范圍，為提高磁場(chǎng)利用率，一般建議周向繞組線圈徑向的范圍在256至255 之間，其余B、C兩相與此要求相同。

在三相定子依次同軸心串聯(lián)連接的情況下，A相定子磁芯中的某一磁極如264磁極的中心和B相定子磁芯中的某一磁極如265磁極的中心和C相定子磁芯中的某一磁極如266磁極的中心在同一與電機(jī)軸線平行的直線上，即：三相定子中對(duì)應(yīng)的264、265、266磁極在電機(jī)的軸向上同角度，其徑向連線267、268、269與同一水平基準(zhǔn)線270的夾角都是α。

如圖12所示，為圖11所示電機(jī)的三相轉(zhuǎn)子軸向剖面示意圖；三相轉(zhuǎn)子磁芯同軸向串聯(lián)分相排列，因此三相轉(zhuǎn)子的總長(zhǎng)度包含每一相定子磁芯軸向長(zhǎng)度之和，將該電機(jī)的三相轉(zhuǎn)子磁芯軸向剖面圖繪制在同一水平基準(zhǔn)線的坐標(biāo)系下，用于對(duì)比顯示每一相位磁芯的8個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的相位關(guān)系，即如圖12所示，其中：421為A相轉(zhuǎn)子磁芯軸向剖面示意圖，422為B相轉(zhuǎn)子磁芯軸向剖面示意圖，423為C相轉(zhuǎn)子磁芯軸向剖面示意圖，420為同一水平基準(zhǔn)線。

轉(zhuǎn)子磁芯的三相磁極之間凹槽部分為磁極距；設(shè)轉(zhuǎn)子磁極的周向?qū)挾扰c磁極距的周向?qū)挾认嗟?，轉(zhuǎn)子圓周上每一磁極或磁極距的周向所占的幾何角度為360/16＝22.5°。

在三相轉(zhuǎn)子正確裝配時(shí)，以如圖位置為例：A相轉(zhuǎn)子磁芯中的磁極424的磁極中心的徑向連線427與同一水平基準(zhǔn)線420之間的幾何夾角為(360°/8)-(22.5°/2)＝33.75°；此時(shí)B相轉(zhuǎn)子磁芯中的磁極425磁極中心的徑向連線430與420同一水平基準(zhǔn)線420之間的幾何夾角為18.75°(圖中428線為427線的平行線，用于對(duì)比425磁極角度)；此時(shí)C相轉(zhuǎn)子磁極426磁極中心的徑向連線431與同一水平基準(zhǔn)線420之間的幾何夾角為3.75°(圖中429線為427線的平行線，用于對(duì)比426磁極角度)；這樣，既可以保持設(shè)定A相位0°電角度時(shí)，此時(shí)B相為(33.75-18.75)乘(極數(shù)8)＝120°(向右提前)，此時(shí)C相為(33.75-3.75) 乘(極數(shù)8)＝240°(向右提前)，這樣轉(zhuǎn)子磁極在幾何空間按照相差15°幾何角度分相，也就實(shí)現(xiàn)了A、B、C三相轉(zhuǎn)子磁極按照相差15X8＝120°的電角度分相，在上述三相定子磁極幾何角度相同情況下，可通過電子控制系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子磁極相對(duì)位置對(duì)定子的周向繞組進(jìn)行時(shí)序分相通電控制，使轉(zhuǎn)子磁極按照角步距產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，通過對(duì)三相周向繞組供電電壓、通電頻率及通電占空比的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)輸出功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速的優(yōu)化控制。

如圖13所示，為圖11所示電機(jī)每相定子的立體結(jié)構(gòu)的輪廓示意圖；280示出該定子磁芯輪廓線的關(guān)系，圖中：279為定子的軸心線，272為定子磁芯左邊圓周輪廓線，275為右邊圓周輪廓線，277為該定子磁芯中間的用于嵌放周向繞組的內(nèi)環(huán)槽的槽底左邊線，278為槽底左邊線277在定子磁芯外圓周壁上的徑向投影線，274為槽底右邊線在定子磁芯外圓周壁上的徑向投影線，276為定子磁極內(nèi)緣所在的圓周線。

如圖14所示，為圖11所示電機(jī)每一相周向繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，線圈300可以采用銅漆包線環(huán)型繞制而成周向繞組，該繞組為可以為單把線圈，單把線圈的兩個(gè)引線端子303 可以通過定子圓周鉆孔等方式引出；線圈300的外圓302可通過絕緣材料與定子磁芯的內(nèi)環(huán)槽的槽底貼緊，線圈的內(nèi)圓301的直徑一般不小于定子磁芯的磁極距底部所在圓周直徑。

如圖15所示，為圖11所示電機(jī)三相定子透視示意圖(281)及三相轉(zhuǎn)子側(cè)視示意圖(431)；在281示出的定子透視圖中，虛線315用于表示電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸的相對(duì)位置，定子在軸向上分為三個(gè)部分，282和283為定子相間的磁場(chǎng)隔離區(qū)域，在282左側(cè)為A相、282和283之間為 B相、在283右邊為C相，其中A、B、C相的每一相定子磁芯中間位置各具1內(nèi)環(huán)槽，內(nèi)環(huán)槽內(nèi)分別嵌有周向繞組311、312、313，周向繞組311兩側(cè)分布有定子磁極X和Y，1個(gè)X和 1個(gè)Y構(gòu)成1磁極對(duì)，相鄰定子磁極之間有軸向槽即磁極距相隔；在周向繞組通以適宜電流時(shí)，相應(yīng)的周向繞組兩側(cè)的磁極的磁疇被極化，兩側(cè)磁極X和磁極Y產(chǎn)生相異磁性，三相定子繞組311、312、313按時(shí)分相通電時(shí)，相應(yīng)的A、B、C三相的磁極對(duì)即“分時(shí)生磁”。

在431示出的轉(zhuǎn)子側(cè)視圖中，435表示轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子在軸向上分為三個(gè)部分，432為A 相、433為B相、434為C相，在相鄰相間有磁場(chǎng)隔離區(qū)域，相位區(qū)域位置分別與上述281所示的定子相對(duì)應(yīng)；在轉(zhuǎn)子的每一相位區(qū)域中具有轉(zhuǎn)子磁極(即具有斜線的橫條部分，如273 等)和轉(zhuǎn)子磁極距，在周向繞組通電時(shí)，如A相周向繞組311通電，對(duì)應(yīng)的A相定子磁極432 的X和Y將對(duì)A相轉(zhuǎn)子磁極273等產(chǎn)生磁拉力，使之趨于“對(duì)中”以趨磁阻最??；當(dāng)接近對(duì)中的適宜時(shí)刻，可以切斷繞組311電流并接通B相周向繞組312電流，對(duì)應(yīng)的定子磁極X和 Y將對(duì)B相轉(zhuǎn)子磁極433產(chǎn)生磁拉力，使之趨于“對(duì)中”以達(dá)磁阻最?。划?dāng)接近對(duì)中的適宜時(shí)刻，切斷繞組312電流并接通C相周向繞組313電流，對(duì)應(yīng)的定子磁極X和Y將對(duì)C相轉(zhuǎn)子磁極434產(chǎn)生磁拉力，使之趨于“對(duì)中”以達(dá)磁阻最??；爾后切斷繞組313電流，電機(jī)的電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子的位置關(guān)系控制上述三相周向繞組電流，再重復(fù)上述過程使開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，在上述過程中，定子的三相周向繞組是“幾何角度不分相而時(shí)間分相通電”、定子磁極是“分時(shí)分相生磁”、轉(zhuǎn)子的磁極是“幾何角度分相，分時(shí)受力”；這是作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)的過程。在一定條件下可以減小或省去相間的磁場(chǎng)隔離區(qū)域，以減小電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子的軸向尺寸，提高電機(jī)功率密度。當(dāng)作為發(fā)電機(jī)時(shí)，相應(yīng)的定子周向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這符合開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的工作原理。

需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的三相軸向分相的周向繞組開關(guān)磁阻電機(jī)，由于沒有端部，故磁場(chǎng)利用率較傳統(tǒng)具有端部的繞組有較大的提高，且圓型繞組的導(dǎo)體排列比傳統(tǒng)繞組的導(dǎo)體排列可以更加整齊，有利于磁場(chǎng)的規(guī)則分布，有利于散熱，減少匝間漏電短路等故障率。為了便于敘述和對(duì)附圖磁極的分辨，本實(shí)施例是以每相定子具有8個(gè)磁極對(duì)、每相轉(zhuǎn)子具有8個(gè)磁極為例來闡述本實(shí)用新型技術(shù)方案的，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要設(shè)置各種數(shù)量的磁極如采用較多的磁極，可以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩波動(dòng)明顯減小，減少噪音，減輕機(jī)械振動(dòng)，使磁阻電機(jī)的噪音及振動(dòng)方面得以明顯改善。

如圖16所示，為圖11所示電機(jī)三相定子展開圖及三相轉(zhuǎn)子展開圖；為了較為詳細(xì)地闡述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，再以展開圖進(jìn)行進(jìn)一步地說明。該種電機(jī)具有三相定子，每相定子具有與圖1基本一致的外定子結(jié)構(gòu)，每相定子具有磁極對(duì)如A相磁極對(duì)284、B相磁極對(duì) 285、C相磁極對(duì)286，相鄰磁極之間有磁極距如287、288、289；三個(gè)相位的定子磁芯沿軸向串聯(lián)連接，相鄰相間有磁場(chǎng)隔離區(qū)域282、283；每個(gè)相位的定子磁芯中間均具有各自的周向繞組，構(gòu)成三相繞組：A相周向繞組311、B相周向繞組312、C相周向繞組313，三相繞組的線圈位于不同的環(huán)槽內(nèi)，繞組之間不同槽，克服了傳統(tǒng)電機(jī)的容易出現(xiàn)相間漏電或擊穿短路的問題。各相定子的磁極對(duì)均沿軸向一一對(duì)齊分布于三相定子的內(nèi)圓上，如定子磁極對(duì) 284、285、286對(duì)齊，即定子磁極空間幾何角度一致，在各相周向繞組通電時(shí)進(jìn)行時(shí)序分相。

對(duì)于轉(zhuǎn)子來說，不同相位的轉(zhuǎn)子磁極之間沿圓周方向的角度不同(即空間角度及電角度不同)，如A相轉(zhuǎn)子磁極436居于設(shè)定的0°位置時(shí)，B相轉(zhuǎn)子磁極437居于+120°(電角度) 的位置、C相轉(zhuǎn)子磁極居于+240°(電角度)的位置，相鄰轉(zhuǎn)子的相鄰磁極相距120°的電角度，也就是轉(zhuǎn)子空間分相；圖中439、440、441表示轉(zhuǎn)子磁極距。

總結(jié)起來就是；定子時(shí)序分相、轉(zhuǎn)子空間分相，這樣，按照電機(jī)的電子控制系統(tǒng)的控制可以使電機(jī)作為開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)或者作為開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，特別是作為開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如有很強(qiáng)的過載能力、較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、較小的啟動(dòng)電流，其耐震特性、抗過載特性、溫度特性、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)性、高速穩(wěn)定性、對(duì)供電電池的損耗特性等都具有較優(yōu)秀的性能特點(diǎn)。本實(shí)施例為三相電機(jī)，易于實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。

實(shí)施例6

本實(shí)施例所述用于說明：另一種形式即轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極空間分相及時(shí)序分相的三相周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)。

如圖17所示，為另一種形式三相周向繞組電機(jī)的三相定子展開圖及三相轉(zhuǎn)子展開圖；三相的轉(zhuǎn)子凸極可以軸向一一對(duì)齊，也可以如圖所示將對(duì)齊的三相轉(zhuǎn)子磁極連接為整體的條形凸極，如轉(zhuǎn)子磁極442等(其長(zhǎng)度涵蓋了三相定子磁極的總長(zhǎng)度)，相鄰轉(zhuǎn)子磁極間有轉(zhuǎn)子磁極距如443等；而三相定子的每一相磁芯的磁極對(duì)在圓周方向的幾何空間角度(及電角度) 不同：如設(shè)定A相“磁極對(duì)”290左邊沿對(duì)應(yīng)電角度0度位置，則B相“磁極對(duì)”291對(duì)應(yīng)電角度+120度(電角度)位置、C相“磁極對(duì)”292對(duì)應(yīng)電角度+240度(電角度)位置，即相鄰相位定子的磁極對(duì)在周向相距120°的電角度，也就是定子空間分相；同時(shí)該圖還示出當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)：442左磁極的左邊沿對(duì)應(yīng)上述的0度位置時(shí)，其他磁極的對(duì)應(yīng)位置。圖中的295、296、297為定子磁極距，293、294為定子相間磁場(chǎng)隔離區(qū)域，316、317、318 為三相周向繞組。上述分相方式總結(jié)起來就是：定子空間分相、轉(zhuǎn)子時(shí)序分相(實(shí)際是轉(zhuǎn)子外觀上沒有分相，只是在受力時(shí)間上的分時(shí)序受力)，同樣可以在電子控制系統(tǒng)的控制下作為開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)或者作為開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)，也同樣具有開關(guān)磁阻電機(jī)的上述優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例7

本實(shí)施例所述用于說明：?jiǎn)蜗鄡?nèi)定子式周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)。

如圖18所示，為單相內(nèi)定子軸向側(cè)視圖和徑向側(cè)視圖，左圖444為軸向側(cè)視圖，右圖447為側(cè)向剖視圖；圖中，446為內(nèi)定子軸用于與外界固定，兩個(gè)定子盤與定子軸連接，兩個(gè)定子盤中間形成外環(huán)槽，槽內(nèi)嵌放周向的定子繞組319，外環(huán)槽的槽口外的兩個(gè)定子盤圓周上均勻分布有定子磁極，兩個(gè)定子盤圓周上的定子磁極數(shù)目相等且軸向一一對(duì)齊構(gòu)成磁極對(duì)，如定子磁極對(duì)445，虛線448表示槽口外的圓周，定子磁極之間具有磁極距。當(dāng)周向繞組通電時(shí)，槽口兩側(cè)磁極被磁化為異名磁極。

如圖19所示，為單相內(nèi)定子式周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖：電機(jī)的內(nèi)部為定子450，定子軸449與外界固定，而外部為轉(zhuǎn)子。周向繞組320位于內(nèi)定子的磁極中間的外環(huán)槽之內(nèi)，外環(huán)槽的槽口圓周452向外均勻分布有定子磁極如453，外轉(zhuǎn)子298具有向內(nèi)伸入內(nèi)定子中間的槽內(nèi)的方塊型凸極。當(dāng)周向繞組320通電時(shí)，定子磁極(如453)對(duì)和轉(zhuǎn)子凸極(如298)對(duì)中時(shí)的主要磁力方向?yàn)檩S向，可以采用一般開關(guān)磁阻電機(jī)的控制模式. 此圖所示電機(jī)為單相結(jié)構(gòu)，動(dòng)力從外轉(zhuǎn)子軸套299輸出(電動(dòng)機(jī)模式)或輸入(發(fā)電機(jī)模式)。轉(zhuǎn)子磁極也可以設(shè)計(jì)為在定子磁極圓周之外的磁極形式，即298下部凸出伸入槽口451處的方塊磁極被取消，而只留存內(nèi)定子磁極(如453)圓周外側(cè)的298剩余的長(zhǎng)方形部分，此種類型的磁極對(duì)中時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極形成徑向磁場(chǎng)。

同樣滴，本類型的內(nèi)定子電機(jī)可以復(fù)合為周向繞組的多相結(jié)構(gòu)的內(nèi)定子式開關(guān)磁阻電機(jī)。

實(shí)施例8

本實(shí)施例所述用于說明：徑向分相的兩相周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)。

如圖20所示，為徑向分相的兩相周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)的軸向剖視圖，圖中，459為轉(zhuǎn)子軸，454和455及其所在圓周范圍的其他弧形條塊為轉(zhuǎn)子磁極，456及其所在圓周范圍的其他弧形條塊為外側(cè)的定子磁極，457和458及其所在圓周范圍的其他弧形條塊為內(nèi)側(cè)的定子磁極，同一側(cè)的相鄰定子磁極之間為定子磁極距；圖示位置時(shí)電機(jī)正處于內(nèi)側(cè)的定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中位置，如內(nèi)側(cè)的定子磁極458的徑向中心線與轉(zhuǎn)子磁極455的徑向中心線重合為虛線460，此時(shí)內(nèi)側(cè)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極形成的徑向磁場(chǎng)達(dá)最大磁通，并且此時(shí)外側(cè)的定子磁極距與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中，外側(cè)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極達(dá)最小磁通。

當(dāng)隨著電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，如外側(cè)的定子磁極的徑向中心線與轉(zhuǎn)子磁極455的徑向中心線重合于461時(shí)，電機(jī)將處于外側(cè)的定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中位置，如外側(cè)的定子磁極456與轉(zhuǎn)子磁極454對(duì)中，此時(shí)外側(cè)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極形成的徑向磁場(chǎng)達(dá)最大磁通，并且此時(shí)內(nèi)定子的磁極距與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中，內(nèi)側(cè)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極達(dá)最小磁通。

隨著電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，外側(cè)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極的磁通、內(nèi)側(cè)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極的磁通大小交替變化，內(nèi)側(cè)定子磁極可采用一相周向繞組來激發(fā)定子磁場(chǎng)或者接受磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，外側(cè)的定子磁極采用另一相周向繞組來激發(fā)定子磁場(chǎng)或者接受磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，這樣形成單轉(zhuǎn)子盤上的單周轉(zhuǎn)子磁極可以與內(nèi)外兩圈定子磁極(對(duì))的發(fā)生電磁作用，構(gòu)成兩相開關(guān)磁阻電機(jī)，從而簡(jiǎn)化了電機(jī)結(jié)構(gòu)，提高了功率密度，降低了成本，提高電機(jī)可靠性。

上述內(nèi)容中，僅是為了便于理解，以簡(jiǎn)化的圖示和較為簡(jiǎn)單的說明來闡述內(nèi)外側(cè)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極的位置關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中，內(nèi)側(cè)的定子磁極或者外側(cè)的定子磁極，如457、 456等每一定子磁極也可為磁極對(duì)結(jié)構(gòu)。

如圖21所示，為徑向分相的兩相周向繞組開關(guān)磁阻電機(jī)的內(nèi)定子立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中， 463為內(nèi)定子軸，內(nèi)定子軸463上固定有2個(gè)內(nèi)定子盤：前面內(nèi)定子盤464圓周上具有均勻分布的內(nèi)定子磁極如466，后面內(nèi)定子盤465圓周上具有均勻分布的內(nèi)定子磁極如467，內(nèi)定子盤464與內(nèi)定子盤467之間為外環(huán)槽結(jié)構(gòu)用于放置定子周向繞組；每一內(nèi)定子盤上相鄰磁極之間的空缺位置為磁極距如468，前內(nèi)定子盤464和后內(nèi)定子盤465每對(duì)應(yīng)的兩個(gè)磁極構(gòu)成內(nèi)定子磁極對(duì)如466與467，當(dāng)內(nèi)定子盤之間的周向繞組通電時(shí)，每磁極對(duì)被磁化為1對(duì)異名磁極如466為S極則467為N極；可以對(duì)位于定子磁極對(duì)磁力作用范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生力趨使其對(duì)“對(duì)中”的磁拉力，當(dāng)在電子控制系統(tǒng)控制的適宜脈沖的作用下，隨著定子與轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的變化，適宜脈沖將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生相位適宜的磁拉力，驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；或者依據(jù)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能從周向繞組輸出。

如圖22所示，為圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子示意圖；在圖中，轉(zhuǎn)子上具有轉(zhuǎn)子軸套469，通過其軸套內(nèi)孔474可將轉(zhuǎn)子套裝在電機(jī)的內(nèi)定子軸(見圖21的內(nèi)定子軸463)上，并與內(nèi)定子軸之間可采用軸承或軸套支撐方式；473為轉(zhuǎn)子軸套端面，轉(zhuǎn)子軸套469另端固定有轉(zhuǎn)子盤470，轉(zhuǎn)子盤470的另側(cè)垂直于轉(zhuǎn)子盤的方向的圓周上均勻分布有轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子磁極可以為弧面形狀以利于旋轉(zhuǎn)時(shí)充分利用內(nèi)側(cè)的定子磁極與外側(cè)的定子磁極之間的空間及其磁場(chǎng)，如472為轉(zhuǎn)子磁極，471為轉(zhuǎn)子磁極距。

如圖23所示，為圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的外定子示意圖；圖中，外定子475上具有2 個(gè)外定子盤：前面外定子盤476圓周上具有均勻分布的外定子磁極如478，后面外定子盤465 圓周上具有均勻分布的外定子磁極如479，外定子盤477與外定子盤476之間為內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)用于放置周向繞組；每一外定子盤上相鄰磁極之間的空缺位置為磁極距，前外定子盤476和后外定子盤477每軸向正對(duì)的磁極構(gòu)成外定子磁極對(duì)如478與479構(gòu)成2磁極對(duì)，當(dāng)內(nèi)環(huán)槽里的周向繞組通電時(shí)，磁極對(duì)被磁化為異名磁極如478為N極則479為S極；可以對(duì)位于外定子磁極磁場(chǎng)作用范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁極(如圖22中的轉(zhuǎn)子磁極472等)產(chǎn)生力趨使所述轉(zhuǎn)子磁極與外側(cè)的定子磁極對(duì)“對(duì)中”的磁拉力，當(dāng)在電子控制系統(tǒng)控制的適宜脈沖的作用下，隨著定子與轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的變化，適宜脈沖將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生相位適宜的磁拉力，驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；或者依據(jù)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能從周向繞組輸出。

前述附圖20從軸向剖視圖示意了內(nèi)外兩相定子分相的周向繞組開關(guān)磁阻電機(jī)，上述附圖 21、22、23所示的內(nèi)定子、轉(zhuǎn)子和外定子同軸線安裝，附圖21、22、23又以立體結(jié)構(gòu)形式示意了所三者組成的具有內(nèi)外兩相定子和一個(gè)共用轉(zhuǎn)子的開關(guān)磁阻電機(jī)，其特點(diǎn)是采用徑向分相，內(nèi)定子磁極對(duì)與外定子磁極對(duì)位置相差180°電角度，內(nèi)定子與外定子共用單個(gè)圓周轉(zhuǎn)子即單轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子磁極，內(nèi)外兩相定子均采用周向繞組，可以在電子控制系統(tǒng)的控制下使轉(zhuǎn)子磁極沿徑向的內(nèi)側(cè)與外側(cè)分相受力，這樣簡(jiǎn)化了電機(jī)結(jié)構(gòu)，有利于提高功率；也可以構(gòu)成只有單轉(zhuǎn)子盤的兩相徑向分相的周向繞組的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)。

如圖24所示，為圖21所示開關(guān)磁阻電機(jī)的側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；如圖所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸482 上連接有轉(zhuǎn)子盤485，轉(zhuǎn)子盤圓周左側(cè)分布有轉(zhuǎn)子磁極486，磁極之間具有磁極距，定子483 與轉(zhuǎn)子軸482之間裝有軸承如487，定子483左側(cè)的定子盤上具有位于轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)外兩側(cè)的定子磁芯，內(nèi)外兩側(cè)的定子磁芯圓周上均分布有定子磁極如484；外側(cè)定子磁芯為朝向轉(zhuǎn)子磁極的內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)且分布有外側(cè)的定子磁極，如槽口324朝向轉(zhuǎn)子磁極486，槽內(nèi)具有一相周向繞組321；內(nèi)側(cè)定子磁芯為朝向轉(zhuǎn)子磁極的內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)且分布有內(nèi)側(cè)的定子磁極，如槽口323朝向轉(zhuǎn)子磁極486，槽內(nèi)具有另一相周向繞組322；其工作原理可與前述兩相周向繞組的徑向分相的開關(guān)磁阻電機(jī)相同。

圖20和圖24均為徑向分相的兩相電機(jī)示意圖，圖20示出其軸向剖視圖，轉(zhuǎn)子圓周上具有均勻分布的轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子磁極外側(cè)定子圓周上均勻分布有第一相定子磁極，該第一相定子磁極的磁極對(duì)與所述轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)，定子磁極對(duì)的每一磁極與轉(zhuǎn)子磁極的磁力為向圓周外側(cè)的徑向磁力；轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)側(cè)定子圓周上均勻分布有第二相定子磁極，該第二相定子磁極的磁極對(duì)與所述轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)，定子磁極對(duì)的每一磁極與轉(zhuǎn)子磁極的磁力為向圓周內(nèi)側(cè)的徑向磁力；所述的第一項(xiàng)定子磁極和第二相定子磁極相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子磁極相差180°電角度，因此該第一相定子磁極、第二相定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成具有兩個(gè)相位的開關(guān)磁阻電機(jī)，兩個(gè)相位共用僅一個(gè)圓周的轉(zhuǎn)子磁極，該單圓周的轉(zhuǎn)子磁極可以稱之為“單轉(zhuǎn)子磁極”，亦即：兩個(gè)相位的定子磁極對(duì)分列于所述“單轉(zhuǎn)子磁極”的兩側(cè)，且附圖24還顯示了該第一相定子磁極所在的定子磁芯和第二相定子磁極所在的定子磁芯為具有各自周向繞組的定子磁芯。

實(shí)施例9

本實(shí)施例所述用于說明：軸向分相的兩相周向繞組開關(guān)磁阻電機(jī)。

如圖25所示，為軸向分相的兩相周向繞組單轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖；其中，轉(zhuǎn)子包括：轉(zhuǎn)子軸488、轉(zhuǎn)子盤490、均勻分布于轉(zhuǎn)子盤圓周上的轉(zhuǎn)子磁極如491；定子包括：位于轉(zhuǎn)子盤兩側(cè)的定子盤，其與轉(zhuǎn)子軸488之間配有軸承如489；左側(cè)定子盤的圓周上具有朝向轉(zhuǎn)子磁極開口的側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)磁芯如492，側(cè)環(huán)槽內(nèi)嵌放一相周向繞組326，繞組326和側(cè)環(huán)槽內(nèi)壁之間可以有絕緣材料325做以電氣隔離，槽口497兩側(cè)的內(nèi)外兩圈的環(huán)型圓周上均勻分布有定子磁極如定子磁極499和定子磁極496，它們構(gòu)成1磁極對(duì)，磁極對(duì)數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相同。當(dāng)周向繞組326通電時(shí)繞組周圍的磁芯(包括側(cè)環(huán)槽槽底部分、槽的兩側(cè)、槽口外的磁極)被磁化，定子的每1磁極對(duì)的兩個(gè)磁極被極化為異名磁極，如圖所示周向繞組326 的電流方向時(shí)(上部剖面圖繞組326的“×”電流方向?yàn)榇怪庇陧撁嫦騼?nèi)、下部的“·”表示電流方向?yàn)榇怪庇陧撁驺@出)，定子磁極496為S極、定子磁極499為N極，該磁場(chǎng)將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極(上部的491磁極)產(chǎn)生磁拉力，磁拉力力趨轉(zhuǎn)子磁極(上部的491磁極)移動(dòng)至與 496和499組成的定子磁極對(duì)對(duì)中的位置，對(duì)中時(shí)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間為軸向磁場(chǎng)。

圖中右側(cè)的定子盤的圓周上具有朝向轉(zhuǎn)子磁極開口的側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)磁芯如493，側(cè)環(huán)槽內(nèi)嵌放一相周向繞組327，繞組326和側(cè)環(huán)槽內(nèi)壁之間有絕緣材料隔離，槽口兩側(cè)的內(nèi)外兩圈的環(huán)型圓周上均勻分布有定子磁極構(gòu)成磁極對(duì)，磁極對(duì)數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)相同。當(dāng)周向繞組327 通電時(shí)繞組周圍的磁芯(包括側(cè)環(huán)槽槽底部分、槽的兩側(cè)、槽口外的磁極)被磁化，定子的每1磁極對(duì)的兩個(gè)磁極被極化為異名磁極，如圖所示周向繞組327的電流方向時(shí)的定子磁極 498的磁場(chǎng)將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生磁拉力，磁拉力力趨轉(zhuǎn)子磁極(上部的491磁極)移動(dòng)至與 496和499組成的定子磁極對(duì)對(duì)中的位置，對(duì)中時(shí)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間為軸向磁場(chǎng)。

需要說明的是，圖中的定子磁極、轉(zhuǎn)子磁極均用虛線表示，是因?yàn)椋鹤髠?cè)定子磁極與右側(cè)定子磁極的相位不同，左側(cè)定子磁極與右側(cè)定子磁極相差180°電角度，即左側(cè)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中位置時(shí)右側(cè)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極距對(duì)中；根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的特性，本實(shí)施例所示的開關(guān)磁阻電機(jī)可以為兩相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，亦可為兩相開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)。在電機(jī)的電子控制系統(tǒng)的控制下由轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)矩功率或兩相周向繞組輸出電功率。本圖所示電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、功率密度大、工藝較為簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

如圖26所示，為軸向分相的兩相周向繞組單轉(zhuǎn)子式開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖，

圖25示出其側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖，與轉(zhuǎn)子軸500機(jī)械固定的轉(zhuǎn)子盤503圓周上具有均勻分布的轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子500和定子502之間裝有軸承如501；定子502包含左側(cè)定子盤和右側(cè)定子盤，位于轉(zhuǎn)子盤503左側(cè)的定子盤圓周上均勻分布有第一相定子磁極如504、506，該第一相定子磁極的磁極對(duì)與所述轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)，定子磁極對(duì)的每一磁極與轉(zhuǎn)子磁極的磁力為向左的軸向磁力；右側(cè)定子盤圓周上均勻分布有第二相定子磁極如505、507，該第二相定子磁極的磁極對(duì)與所述轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)，定子磁極對(duì)的每一磁極與轉(zhuǎn)子磁極的磁力為向右的軸向磁力；所述的第一項(xiàng)定子磁極和第二相定子磁極相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子磁極相差180°電角度，因此該第一相定子磁極、第二相定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)成具有兩個(gè)相位的開關(guān)磁阻電機(jī)，且兩個(gè)相位共用僅一個(gè)圓周的轉(zhuǎn)子磁極，該單圓周的轉(zhuǎn)子磁極可以稱之為“單轉(zhuǎn)子磁極”，亦即：兩個(gè)相位的定子磁極對(duì)分列于所述“單轉(zhuǎn)子磁極”的兩側(cè)，且附圖25和附圖26還顯示了該第一、二相定子磁極所在的定子磁芯均為具有周向繞組的定子磁芯。

實(shí)施例10

本實(shí)施例所述用于說明：復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)定子的周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)。

如圖27所示，為內(nèi)環(huán)槽與側(cè)環(huán)槽構(gòu)成2相復(fù)合結(jié)構(gòu)環(huán)槽定子的電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸508、轉(zhuǎn)子盤511，轉(zhuǎn)子軸508與定子之間具有軸承如510；位于電機(jī)定子 509外圓周的磁芯的側(cè)環(huán)槽328的槽口(如515)朝向右側(cè)的轉(zhuǎn)子磁極513，電機(jī)轉(zhuǎn)子的外圓周是轉(zhuǎn)子磁極(如513)向左延伸至所述定子509的磁極對(duì)的兩個(gè)磁極之間，這樣，在所述槽內(nèi)的周向繞組通電時(shí)，當(dāng)所述磁芯的磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)其間形成徑向磁力。定子509內(nèi)圓周磁芯的內(nèi)環(huán)槽的槽口(如514)朝向軸心方向，電機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周的轉(zhuǎn)子磁極(如 512)向左延伸至所述定子內(nèi)圓周的朝向軸心方向的磁芯的磁極之間，這樣，在所述槽內(nèi)的周向繞組329通電時(shí)，當(dāng)所述磁芯的磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)其間形成軸向磁力；上述內(nèi)圓周的定子周向繞組329兩側(cè)的內(nèi)環(huán)槽定子磁芯磁極和外圓周的定子磁芯磁極磁極相差180°電角度，因此，本圖所示的電機(jī)為具有內(nèi)環(huán)槽與側(cè)環(huán)槽構(gòu)成2相復(fù)合結(jié)構(gòu)的環(huán)槽定子開關(guān)磁阻電機(jī)，且兩個(gè)相位分別應(yīng)用轉(zhuǎn)子上的內(nèi)外兩個(gè)圓周的轉(zhuǎn)子磁極。根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的特性，本實(shí)施例所示的開關(guān)磁阻電機(jī)可以為兩相開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，亦可以為兩相開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)。

如圖28所示，為2內(nèi)環(huán)槽與1外環(huán)槽構(gòu)成3相復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)定子的開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖，本圖示出的電機(jī)的定子524具有3個(gè)環(huán)槽，包括兩個(gè)內(nèi)環(huán)槽，519/522為左側(cè)的內(nèi)環(huán)槽，518/523為右側(cè)的內(nèi)環(huán)槽，所述內(nèi)環(huán)槽及外環(huán)槽分居于定子中心盤的兩側(cè)的外側(cè)圓周上，且其槽口沿徑向朝向軸心，還包括一個(gè)居于定子中心盤內(nèi)側(cè)圓周上的槽520/521為內(nèi)側(cè)的外環(huán)槽，且其槽口沿徑向朝向軸心的反方向。

在左側(cè)內(nèi)環(huán)槽519/522槽口兩側(cè)圓周上均勻分布有第一相定子磁極對(duì)、槽內(nèi)嵌有第一相周向繞組331；在右側(cè)內(nèi)環(huán)槽518/523槽口兩側(cè)圓周上均勻分布有第二相定子磁極對(duì)、槽內(nèi)嵌有第二相周向繞組330，在定子中心盤的左側(cè)的外環(huán)槽520/521圓周上均勻分布有第三相定子磁極對(duì)、槽內(nèi)嵌有第三相周向繞組331。

轉(zhuǎn)子525包括轉(zhuǎn)子軸516和位于定子中心盤左側(cè)的左轉(zhuǎn)子盤及位于定子中心盤右側(cè)的右轉(zhuǎn)子盤：左轉(zhuǎn)子盤外端向右延伸有左轉(zhuǎn)子磁極，左轉(zhuǎn)子磁極在所述左轉(zhuǎn)子盤外端圓周上均勻分布；右轉(zhuǎn)子盤外端向左延伸有右轉(zhuǎn)子磁極，右轉(zhuǎn)子磁極在所述右轉(zhuǎn)子盤外端圓周上均勻分布；轉(zhuǎn)子軸516與定子524之間裝有軸承，如轉(zhuǎn)子軸516與定子中心盤之間的軸承517等。

所述的第一相定子磁極對(duì)、第三相定子磁極對(duì)共用位于第一相、第三相磁極之間的轉(zhuǎn)子的左轉(zhuǎn)子磁極，所述第二相定子磁極對(duì)使用所述的右轉(zhuǎn)子磁極；且所述第一相、第二相、第三相定子磁極對(duì)的數(shù)目、所示左轉(zhuǎn)子磁極數(shù)目、所述所述右轉(zhuǎn)子磁極數(shù)目相等。

當(dāng)然對(duì)于一些特殊要求的電機(jī)，可以將轉(zhuǎn)子磁極或定子磁極對(duì)數(shù)目設(shè)計(jì)為不相等的其他倍數(shù)關(guān)系。亦可將內(nèi)環(huán)槽518改為向右開口的側(cè)環(huán)槽形式構(gòu)成三相復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)的電機(jī)。

根據(jù)前述周向繞組電機(jī)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極的相位設(shè)置關(guān)系，不難理解的是：通過合理設(shè)置所述第一相定子磁極對(duì)、第二相定子磁極對(duì)、第三相定子磁極對(duì)和所述轉(zhuǎn)子上的左轉(zhuǎn)子磁極、右轉(zhuǎn)子磁極的相位關(guān)系，可以構(gòu)成具有三個(gè)相位的開關(guān)磁阻電機(jī)，如將所述第一相定子磁極對(duì)設(shè)計(jì)為0°、將第二相定子磁極對(duì)設(shè)置為有+120°電角度相位差的分相位置、將第三相定子磁極對(duì)設(shè)置為有+240°電角度相位差的分相位置，而將對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極設(shè)計(jì)為相同的相位角，也就是僅采用定子時(shí)序及空間分相；即可構(gòu)成三相周向繞組的復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)定子的開關(guān)磁阻電機(jī)，當(dāng)然也可以采取滿足開關(guān)磁阻電機(jī)合理運(yùn)行的其他分相方法。

如圖29所示，為具有2內(nèi)環(huán)槽與2外環(huán)槽構(gòu)成4相復(fù)合環(huán)槽結(jié)構(gòu)定子的開關(guān)磁阻電機(jī)側(cè)向剖視圖簡(jiǎn)圖；如圖，電機(jī)定子529上具有4個(gè)環(huán)槽，包括兩個(gè)內(nèi)環(huán)槽530和531分居于定子中心盤的兩側(cè)的外側(cè)圓周上，且其槽口沿徑向朝向軸心；還包括兩個(gè)分居于定子中心盤的兩側(cè)的內(nèi)側(cè)圓周上的兩個(gè)外環(huán)槽335和336，且其槽口沿徑向朝向軸心的反方向。

在內(nèi)環(huán)槽530槽口圓周上均勻分布有第一相定子磁極對(duì)，槽內(nèi)嵌設(shè)第一相周向繞組333，

在內(nèi)環(huán)槽531槽口圓周上均勻分布有第二相定子磁極對(duì)，槽內(nèi)嵌設(shè)第二相周向繞組334，

在外環(huán)槽532槽口圓周上均勻分布有第三相定子磁極對(duì)，槽內(nèi)嵌設(shè)第三相周向繞組335，

在外環(huán)槽533槽口圓周上均勻分布有第四相定子磁極對(duì)，槽內(nèi)嵌設(shè)第四相周向繞組336，

轉(zhuǎn)子528包括轉(zhuǎn)子軸和位于轉(zhuǎn)子軸中心左轉(zhuǎn)子盤及位于轉(zhuǎn)子軸中心右側(cè)的右轉(zhuǎn)子盤：其左轉(zhuǎn)子盤外端向右延伸有左轉(zhuǎn)子磁極，且左轉(zhuǎn)子磁極在所述左轉(zhuǎn)子盤外端圓周上均勻分布；其右轉(zhuǎn)子盤外端向左延伸有右轉(zhuǎn)子磁極，且右轉(zhuǎn)子磁極在所述右轉(zhuǎn)子盤外端圓周上均勻分布；且第一相、第二相、第三相、第四相定子磁極對(duì)的數(shù)目與左、右轉(zhuǎn)子磁極數(shù)目相同，當(dāng)然對(duì)于一些特殊要求的電機(jī)，可以將轉(zhuǎn)子磁極或定子磁極對(duì)數(shù)目設(shè)計(jì)為不相等的其他倍數(shù)關(guān)系。所述第一相定子磁極對(duì)、第三相定子磁極對(duì)共用位于第一相、第三相磁極對(duì)之間的左轉(zhuǎn)子磁極，所述第二相、第四相定子磁極對(duì)共用位于第二相、第四相磁極對(duì)之間的右轉(zhuǎn)子磁極。

根據(jù)前述周向繞組電機(jī)的定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極的相位設(shè)置關(guān)系，不難理解的是：通過合理設(shè)置所述第一相、第二相、第三相、第四相定子磁極對(duì)和所述轉(zhuǎn)子上的左轉(zhuǎn)子磁極、右轉(zhuǎn)子磁極的相位關(guān)系，可以構(gòu)成具有四個(gè)相位的開關(guān)磁阻電機(jī)，如將所述第一相定子磁極對(duì)設(shè)置為0°位置、第二相定子磁極對(duì)設(shè)置為+90°電角度相位差的分相位置、第三相定子磁極對(duì)設(shè)置為+180°電角度相位差的分相位置、第四相定子磁極對(duì)設(shè)置為+270°電角度相位差的分相位置，而所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極則為相同的相位角，也就是僅采用定子時(shí)序分相和空間分相；當(dāng)然還可以采取定子磁極對(duì)和轉(zhuǎn)子磁極均進(jìn)行相對(duì)相位角滿足開關(guān)磁阻電機(jī)合理運(yùn)行的其他分相方法，本圖所示電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

另外，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，可以將一定數(shù)目的定子磁芯軸向串聯(lián)，每個(gè)磁芯圓周上分布有定子磁極，相鄰磁芯之間留有周向的槽，槽內(nèi)嵌放周向繞組，這樣整個(gè)定子磁芯具有多個(gè)周向繞組，可以將轉(zhuǎn)子磁極設(shè)置為伸入相鄰定子磁芯的磁極之間的形式，利用定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間的軸向磁場(chǎng)使電機(jī)運(yùn)行；或可以將轉(zhuǎn)子磁極置為不伸入相鄰定子磁芯的磁極之間，而是旋轉(zhuǎn)于定子磁極端部以外的形式，利用定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間的徑向磁場(chǎng)來使電機(jī)運(yùn)行；多個(gè)定子磁芯及轉(zhuǎn)子磁芯亦可以采用分組分相、間隔分相以及不同周向繞組串聯(lián)、并聯(lián)、不同的勵(lì)磁電流方向等的多種組合等方式構(gòu)成多種形式的周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)，即可以利用定子磁芯的磁極對(duì)、也可以利用定子磁芯的每一個(gè)單磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間的磁拉力來使電機(jī)運(yùn)行，對(duì)于以下的周向繞組的永磁、激磁等類型的電機(jī)也同樣地可采取上述方法。

第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施方式還提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述定子和轉(zhuǎn)子的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)，其定子、轉(zhuǎn)子、所述支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成永磁電機(jī)，

其轉(zhuǎn)子包括由永磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，

定子包括定子磁芯和定子繞組，定子磁芯為與電機(jī)同軸心的沿圓周方向(即周向)開槽的磁芯，

①當(dāng)所述定子為外定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周內(nèi)側(cè)，形成內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

②當(dāng)所述定子為內(nèi)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周外側(cè)，形成外環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

③當(dāng)所述定子為側(cè)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)，形成側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

④當(dāng)所述定子為所述①②③三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，所述定子磁芯所開槽于所述定子圓周的相應(yīng)側(cè)，并相應(yīng)形成內(nèi)環(huán)槽、外環(huán)槽和側(cè)環(huán)槽三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，也可以通過在定子上設(shè)計(jì)出折彎的導(dǎo)磁部將不同方向的槽口兩側(cè)的磁場(chǎng)引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子磁極，這樣使得定子的環(huán)型槽的開口方向與不同位置的轉(zhuǎn)子磁極得以多種多樣的靈活配置，便于滿足不同的電機(jī)設(shè)計(jì)需求。

需要說明的是，對(duì)于外定子式定子磁芯，其朝向轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓開有圓周方向的槽，而其背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)(即所述定子的外側(cè))可以是圓型或多邊形或其它形狀。

槽的走向是與轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，圓周槽的槽口可以朝向轉(zhuǎn)子側(cè)，也可以朝向非轉(zhuǎn)子側(cè)再通過磁極或槽口兩側(cè)圓周或圓周的垂向延伸部分的磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)到轉(zhuǎn)子磁極，且定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，定子磁極或轉(zhuǎn)子磁極可以是凸極式磁極。

槽用于放置定子繞組，定子繞組可以為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組是指僅有單把線圈繞制成的繞組，其方向?yàn)閳A周方向，可以采用雙線或多跟導(dǎo)線并繞的方式進(jìn)行繞制，這樣有便于提高槽滿率或改善線圈的特性，這樣的圓周型線圈即為“周向繞組”，該周向繞組作為定子繞組的用途是，在周向繞組通電時(shí)使定子磁芯被磁化，槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)或通過圓周的垂向延伸部分和磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此為電動(dòng)機(jī)工作模式。這樣的周向繞組也可用于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此為發(fā)電機(jī)工作模式。

實(shí)施例11

本實(shí)施例所述用于說明：周向繞組的永磁式功率電機(jī)。

如圖30所示，為周向繞組永磁電機(jī)的單相定子和單相轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，左圖為定子磁芯示意圖，其結(jié)構(gòu)與前述的開關(guān)磁阻電機(jī)的單相外定子基本一致，定子圓周中間位置內(nèi)具有內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)，虛線537和虛線538為該環(huán)槽底部的兩個(gè)邊線在定子磁芯圓周外壁上的投影線，內(nèi)環(huán)槽用于嵌放周向繞組，周向繞組的兩側(cè)的定子圓周上均勻分布定子磁極如535，相鄰定子磁極之間為磁極距如536，槽口圓周兩側(cè)定子磁極數(shù)目相等且一一對(duì)齊構(gòu)成磁極對(duì)；一般周向繞組所在的內(nèi)環(huán)槽底部直徑大于磁極距底部的直徑，周向繞組的內(nèi)徑不小于定子磁極內(nèi)緣所在圓周的直徑，故周向繞組導(dǎo)體包圍在磁極距底部的環(huán)槽之內(nèi)，可以使磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化率得以提高，從而提高電機(jī)效率，當(dāng)周向繞組通電時(shí)，其一側(cè)的定子磁極呈現(xiàn)S磁性，另一側(cè)呈現(xiàn)N磁性，當(dāng)周向繞組電流方向反向時(shí)，其兩側(cè)的磁極磁性對(duì)調(diào)。

右圖為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子中間窄帶區(qū)域539可以為無磁性區(qū)或弱磁性區(qū)，以利每個(gè)凸極在轉(zhuǎn)子軸向上顯化為磁性相異的兩個(gè)磁極，539區(qū)域一側(cè)的轉(zhuǎn)子圓周均勻分布有外表為N 級(jí)的永磁磁極，如541，另一側(cè)的轉(zhuǎn)子圓周均勻分布有外表為S級(jí)的永磁磁極，如542，轉(zhuǎn)子圓周上N極永磁磁極數(shù)目與S極永磁磁極數(shù)目相同且一一軸向正對(duì)，正對(duì)的兩個(gè)永磁磁極構(gòu)成1永磁磁極對(duì)，且永磁磁極對(duì)的數(shù)目與定子磁極對(duì)的數(shù)目相等，如圖所示的示例：轉(zhuǎn)子左側(cè)的磁極均為N極而右側(cè)的磁極均為S極，相鄰磁極之間為磁極距如540，轉(zhuǎn)子軸為534。

轉(zhuǎn)子與定子同軸心裝配，這樣，在所述定子內(nèi)環(huán)槽之中的周向繞組通電時(shí)，當(dāng)定子磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)中時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁極之間形成徑向磁力；當(dāng)在非對(duì)中位置時(shí)，根據(jù)周向繞組電流方向不同，定、轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生磁拉力或磁推力，磁拉力或磁推力在旋轉(zhuǎn)圓周方向的切向分量將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子向?qū)χ蟹较蛐D(zhuǎn)；當(dāng)外力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的永磁磁極的磁場(chǎng)將會(huì)在定子磁極對(duì)上產(chǎn)生磁通交替變化，使周向繞組的左側(cè)與右側(cè)交替呈現(xiàn)不同極性的磁場(chǎng)變化；可以通過電子控制系統(tǒng)檢測(cè)轉(zhuǎn)子相對(duì)位置對(duì)定子周向繞組電流進(jìn)行相位控制，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

如作為發(fā)電機(jī)，以如圖的轉(zhuǎn)子磁性為例：其磁路路徑為：轉(zhuǎn)子左側(cè)磁極N極→定子磁極對(duì)的左側(cè)定子磁極→內(nèi)環(huán)槽外壁磁性材料→定子磁極對(duì)的右側(cè)定子磁極→轉(zhuǎn)子右側(cè)磁極S極→(可以通過轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁芯到達(dá))轉(zhuǎn)子左側(cè)磁極N極，該磁路的磁通在轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極“對(duì)中”時(shí)為最大值、在轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極距“對(duì)中”時(shí)為最小值，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，定子與轉(zhuǎn)子之間磁路的磁通在最大值與最小值之間交替變化，且在周向繞組的環(huán)型導(dǎo)體任意一處的磁通方向始終是：磁通垂直于周向繞組導(dǎo)體，根據(jù)電磁感應(yīng)定律E＝nBLVsinθ(θ恒為90°)使在周向繞組上產(chǎn)生效率最大化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這是相對(duì)于有端部繞組的傳統(tǒng)繞組的重要區(qū)別。傳統(tǒng)繞組的端部的外側(cè)并無磁芯，且端部導(dǎo)體角度規(guī)則性差、磁場(chǎng)分布較為復(fù)雜、不能保證磁力線處處與端部導(dǎo)體垂直，使端部外側(cè)的磁場(chǎng)很大程度上被浪費(fèi)，還有可能產(chǎn)生有害的渦流損耗及電磁干擾。

因而無論是作為功率電動(dòng)機(jī)還是作為功率發(fā)電機(jī)，繞組端部使功率電機(jī)損耗加大，而本實(shí)用新型技術(shù)方案的周向繞組從根本上克服了傳統(tǒng)繞組端部帶來的弊端，同時(shí)，由于周向繞組為簡(jiǎn)單的圓形結(jié)構(gòu)，其繞制工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的具有端部的同心繞組或鏈?zhǔn)嚼@組乃至具有端部的單把繞組來說，都是較大地簡(jiǎn)化了繞線工藝與生產(chǎn)耗時(shí)，同時(shí)節(jié)省掉端部耗材，周向繞組的圓型部分都被圍在周向的環(huán)槽當(dāng)中，比對(duì)傳統(tǒng)具有端部的繞組僅僅直導(dǎo)體部分被包圍在軸向直槽中的嵌線方式來說，本實(shí)用新型技術(shù)方案也是提高了磁場(chǎng)利用率，從而對(duì)周向繞組電動(dòng)機(jī)來說是提高了電磁力矩，對(duì)周向繞組發(fā)電機(jī)來說提高了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感生電流，這樣，周向繞組提高了電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，對(duì)于節(jié)能減排的電機(jī)技術(shù)上又是一個(gè)創(chuàng)造性突破。

電子控制系統(tǒng)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極相對(duì)位置和完成周向繞組的電路控制過程，可以實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子輸出的機(jī)械能或者將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能通過周向繞組輸出。該永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、極數(shù)設(shè)計(jì)與周向繞組互不干擾、功率密度大、縮短生產(chǎn)工藝流程、耗材少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例12

本實(shí)施例所述用于說明：定子磁極時(shí)序分相/轉(zhuǎn)子磁極空間分相的三相周向繞組的永磁電機(jī)。根據(jù)前述多相電機(jī)的內(nèi)容，可以理解的是，相應(yīng)地，可以將多個(gè)單相結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組合起來，對(duì)多個(gè)單相轉(zhuǎn)子組成的多相轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行角度分相組成多相周向繞組的永磁電機(jī)。以三相周向繞組的永磁電機(jī)為例，按照電機(jī)的分相設(shè)計(jì)，如其中第一相轉(zhuǎn)子永磁磁極與定子磁極接近對(duì)中時(shí)，其他相的轉(zhuǎn)子永磁磁極與定子磁極相差“相間電角度”處于未對(duì)中的位置，此時(shí)可以給第一相的定子周向繞組斷電再給其他相位的“目的相”如第二相定子的周向繞組通以正向電流時(shí)，所述第二相的定子磁極與轉(zhuǎn)子永磁磁極將產(chǎn)生較大磁拉力使其趨于對(duì)中而旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然，可以在所述第二相的周向繞組通正向電流時(shí)可以給第一相繞組通以反向電流，則第一相定子磁極產(chǎn)生與對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子永磁磁極中間為同極性的推斥磁場(chǎng)，即：第二相定、轉(zhuǎn)子極間為“磁拉力”時(shí)第一相定、轉(zhuǎn)子極間為“磁推力”，且其“磁推力”與前述的“磁拉力”正向疊加；在其后則是第三相定轉(zhuǎn)子極間的“磁拉力”與第二相定轉(zhuǎn)子極間為“磁推力”正向疊加；又其后是第一相極間的“磁拉力”與第三相極間為“磁推力”正向疊加；如此周而復(fù)始地循環(huán)往復(fù)，這樣增大了轉(zhuǎn)子所受的電磁轉(zhuǎn)矩，從而以較大的磁通密度產(chǎn)生較大的動(dòng)力功率輸出，以下結(jié)合圖31和圖32闡述這一過程。對(duì)于作為電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)來說，還可以在電子控制系統(tǒng)控制下，合理優(yōu)化控制上述定轉(zhuǎn)子極間的“磁拉力”和“磁推力”，優(yōu)化控制動(dòng)力模式以及電磁制動(dòng)能量的回收，此時(shí)電機(jī)作為電動(dòng)-發(fā)電一體機(jī)。

如圖31所示，為三相外定子式-定子磁極同角度/轉(zhuǎn)子磁極按角度分相的周向繞組永磁電機(jī)示意圖，其中，上圖為三相定子透視圖，下圖為三相轉(zhuǎn)子側(cè)視圖，需要說明的是圖31僅為描述該三相電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子分相位置的示意圖，并非是該種電機(jī)具有精確數(shù)據(jù)的的機(jī)械設(shè)計(jì)圖，因而圖中其各個(gè)磁極為示意性的位置并非其精確位置。

如圖中的上圖所示，三相定子包括三個(gè)部分，A相定子磁芯中間位置開有周向的內(nèi)環(huán)槽，槽內(nèi)嵌入周向繞組337，槽口兩側(cè)圓周均勻分布且一一正對(duì)的定子磁極X和Y，2個(gè)正對(duì)的定子磁極構(gòu)成1磁極對(duì)，如544和546，同側(cè)相鄰磁極之間為磁極距如545；B相定子磁芯中間位置開有周向的內(nèi)環(huán)槽，槽內(nèi)嵌入周向繞組338，槽口兩側(cè)圓周具有均勻分布且一一正對(duì)的定子磁極X和Y，相正對(duì)的定子磁極構(gòu)成1磁極對(duì)，同側(cè)相鄰磁極之間為磁極距；C相定子磁芯中間位置開有周向的內(nèi)環(huán)槽，槽內(nèi)嵌入周向繞組339，槽口兩側(cè)圓周具有均勻分布且一一正對(duì)的定子磁極X和Y，相正對(duì)的定子磁極構(gòu)成1磁極對(duì)，同側(cè)相鄰磁極之間為磁極距。A、 B、C三相的定子磁極在軸向上觀察的幾何角度相同彼此對(duì)齊，相鄰兩相定子磁芯之間設(shè)置有隔磁區(qū)547和548，在某些特定條件下可以取消隔磁區(qū)以縮短電機(jī)周線尺寸。圖中虛線框543 表示位于定子軸心的轉(zhuǎn)子軸位置。

如圖中的下圖所示，549為轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子分三個(gè)相位的磁極區(qū)域，相位之間具有隔磁區(qū) 553和555，隔磁區(qū)553左側(cè)為A相轉(zhuǎn)子磁極區(qū)域，其中部有與上述A相定子內(nèi)環(huán)槽等寬的隔磁區(qū)或弱磁區(qū)552，552的左側(cè)轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布有N極性轉(zhuǎn)子磁極如550，右側(cè)轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布有S極性轉(zhuǎn)子磁極如551，每一側(cè)的磁極數(shù)均和A相定子磁極對(duì)數(shù)相等，且轉(zhuǎn)子磁極軸向一一正對(duì)構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極對(duì)如550和551，同側(cè)相鄰極間為磁極距如557。

隔磁區(qū)553右側(cè)為B相轉(zhuǎn)子磁極區(qū)域，其中間具有與上述B相定子內(nèi)環(huán)槽等寬的隔磁區(qū)或弱磁區(qū)554，隔磁區(qū)或弱磁區(qū)554的左側(cè)轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布有N極性轉(zhuǎn)子磁極，右側(cè)轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布有S極性轉(zhuǎn)子磁極，每一側(cè)的磁極數(shù)均和B相定子磁極對(duì)數(shù)相等，且轉(zhuǎn)子磁極一一軸向正對(duì)構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極對(duì)，同側(cè)相鄰極間為磁極距。

隔磁區(qū)555右側(cè)為C相轉(zhuǎn)子磁極區(qū)域，其中間具有與上述C相定子內(nèi)環(huán)槽等寬的隔磁區(qū)或弱磁區(qū)556，隔磁區(qū)或弱磁區(qū)556的左側(cè)轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布有N極性轉(zhuǎn)子磁極，右側(cè)轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布有S極性轉(zhuǎn)子磁極，每一側(cè)的磁極數(shù)均和C相定子磁極對(duì)數(shù)相等，且轉(zhuǎn)子磁極一一軸向正對(duì)構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極對(duì)，同側(cè)相鄰極間為磁極距。

上述三相位的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)目相等，如其中B相轉(zhuǎn)子磁極位于超前于A相轉(zhuǎn)子磁極+120°電角度位置，C相轉(zhuǎn)子磁極位于超前于A相轉(zhuǎn)子磁極+240°電角度位置，當(dāng)其中某一相位周向繞組通電時(shí)，其兩側(cè)的磁極與同相位的轉(zhuǎn)子磁極磁性相反時(shí)(即：X為N極、Y為S極)使轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)動(dòng)趨于與定子磁極對(duì)中位置，此期間可以在其它適宜相位的周向繞組適宜角度范圍內(nèi)通以適宜方向電流，使三相定轉(zhuǎn)子極間磁力疊加增強(qiáng)，如用于驅(qū)動(dòng)時(shí)增加輸出功率，用于制動(dòng)時(shí)增加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感生電流。三個(gè)相位的周向繞組按照預(yù)設(shè)角度位置與磁極磁力關(guān)系在電子控制系統(tǒng)控制下使電機(jī)構(gòu)成三相周向繞組的永磁電機(jī)。本圖所示電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。另外，相對(duì)于上述圖示實(shí)施例的三相轉(zhuǎn)子永磁磁極的軸向排列為NSNSNS，也可以將不同相位的轉(zhuǎn)子永磁磁極按其他極性順序排列：如NSSNNS等，此時(shí)定子周向繞組控制軟件相應(yīng)調(diào)整。

如圖32所示，為圖31所示電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子展開圖，上圖586為定子展開圖，下圖587為轉(zhuǎn)子展開圖，如圖所示的A相、B相、C相周向繞組346、347、348的兩側(cè)均勻分布有定子磁極對(duì)，如A相磁極對(duì)588、B相磁極對(duì)589、C相磁極對(duì)590，在每相定子相鄰磁極間分布有磁極距如A相磁極距591、B相磁極距593、A相磁極距595，在定子的相鄰相間具有“AB 相間分隔592”和“BC相間分隔594”以避免或減少相間磁場(chǎng)干擾。不同相位之間磁極數(shù)目相等且一一軸向?qū)R，如磁極對(duì)588、589、590對(duì)齊。因此定子磁極在幾何角度上不分相，只是對(duì)不同相位的周向繞組在通電時(shí)間上做以“時(shí)序分相”。

與上圖對(duì)應(yīng)的下圖587示出了空間角度分相的轉(zhuǎn)子磁極展開圖，轉(zhuǎn)子上分布有三相永磁磁極，如A相永磁磁極對(duì)596、B相永磁磁極對(duì)597、C相永磁磁極對(duì)598，同相位的磁極對(duì)的極間有隔磁或弱磁區(qū)，不同相位之間有相間磁場(chǎng)分隔區(qū)以避免或減少相間磁場(chǎng)干擾。

當(dāng)所述轉(zhuǎn)子處于圖示位置時(shí)，如轉(zhuǎn)子A相永磁磁極對(duì)596相對(duì)于A相定子磁極對(duì)588處于“對(duì)中”位置：其磁極左沿對(duì)準(zhǔn)圖示的0°電角度位置，轉(zhuǎn)子B相永磁磁極對(duì)597相對(duì)于B 相定子磁極對(duì)589為+120°位置：其磁極左沿對(duì)準(zhǔn)圖示的+120°電角度位置，轉(zhuǎn)子C相永磁磁極對(duì)598相對(duì)于C相定子磁極對(duì)590為+240°位置：其磁極左沿對(duì)準(zhǔn)圖示的+240°電角度位置，因此可以使三相定子繞組在電子控制系統(tǒng)控制下按其相序進(jìn)行電流控制，使三相轉(zhuǎn)子按照預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，通過控制占空比及頻率、導(dǎo)通相位控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率。當(dāng)然，也可以作為周向繞組的發(fā)電機(jī)使用。

實(shí)施例13

本實(shí)施例所述用于說明：轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極按角度分相的周向繞組永磁電機(jī)。

如圖33所示，為三相外定子式-轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極按角度分相的周向繞組永磁電機(jī)的定子透視圖及轉(zhuǎn)子側(cè)視圖，上圖為定子透視圖，下圖為轉(zhuǎn)子側(cè)視圖。

如圖33中的上圖所示，該圖只是為闡述電機(jī)工作的示意圖并非具有精確數(shù)據(jù)的機(jī)械設(shè)計(jì)圖。圖中A相、B相、C相周向繞組343、344、345的兩側(cè)均勻分布有定子磁極對(duì)，不同相的定子磁極對(duì)的幾何空間角度不同使得其相對(duì)相位角度不同，如設(shè)定A相的定子磁極處于0°位置，設(shè)定B相的定子磁極處于+120°位置，設(shè)定C相的定子磁極處于+240°位置；在每相定子相鄰磁極間為磁極距，在定子的相鄰相間具有相間分隔區(qū)579和580以避免或減少相間磁場(chǎng)干擾。因此定子磁極是空間分相，不同相位的周向繞組在通電時(shí)間上做以“時(shí)序分相”；圖中340為周向繞組343的端子引線，端子340及其余繞組端子可以從定子磁芯鉆孔引出。虛線577示意電機(jī)轉(zhuǎn)子軸相應(yīng)位置。

與上圖相對(duì)照的下圖587示出轉(zhuǎn)子永磁磁極同幾何角度的磁極側(cè)視圖，轉(zhuǎn)子軸為581，轉(zhuǎn)子上具有三個(gè)相位的永磁磁極分布，如582，同相位的正對(duì)磁極的極間有隔磁區(qū)或弱磁區(qū)，轉(zhuǎn)子上不同相位的磁極數(shù)目相等且一一軸向?qū)R，即：轉(zhuǎn)子磁極同幾何角度，不做空間分相只是不同相位永磁磁極分時(shí)受力；不同相位之間具有相間分隔區(qū)以避免或減少相間磁場(chǎng)干擾。

轉(zhuǎn)子A相永磁磁極對(duì)相對(duì)于A相定子磁極對(duì)處于“對(duì)中”位置時(shí)，B相永磁磁極對(duì)相對(duì)于B相定子磁極對(duì)處于為+120°位置，C相永磁磁極對(duì)相對(duì)于C相定子磁極對(duì)處于+240 °位置；因此可以使三相定子繞組在電子控制系統(tǒng)控制下按其相位時(shí)序進(jìn)行通電電流控制，使三相轉(zhuǎn)子按照預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，通過控制占空比及頻率、導(dǎo)通相位控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率。當(dāng)然，也可以作為周向繞組的發(fā)電機(jī)使用。

如圖34所示，為圖33所示三相電機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子展開圖，上圖為轉(zhuǎn)子展開圖，下圖為定子展開圖。圖34的上圖的轉(zhuǎn)子558具有三相轉(zhuǎn)子永磁磁極對(duì)(如560、561、562)以及磁極距(如563、566、569)，相間也具有隔磁區(qū)565、568；圖34的下圖定子559具有三相定子磁極對(duì)(如571/572、573、574)，若以定子A相磁極為參考電角度0°時(shí)，B相磁極為+120 °、C相磁極為+240°電角度；此為定子角度分相與時(shí)序分相，而轉(zhuǎn)子永磁磁極同角度僅是分時(shí)受力；定子還包括周向繞組340、341和342，相間也具有隔磁區(qū)575、576；其結(jié)構(gòu)是將實(shí)施例12的轉(zhuǎn)子與定子的分相關(guān)系對(duì)換，其工作過程可參照上述原理，這里不再贅述。

另外，不難理解的是，對(duì)于永磁電機(jī)來說，也可以像開關(guān)磁阻電機(jī)，相應(yīng)地組成內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子的周向繞組的電機(jī)，只是由永磁材料制成的轉(zhuǎn)子位于電機(jī)的外圓周上，而定子位于電機(jī)的內(nèi)圓周上，電機(jī)的外圓部分即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，還可以進(jìn)行組合及分相以構(gòu)成多相的周向繞組的永磁電機(jī)，通過電子控制系統(tǒng)經(jīng)過定子繞組電流的相位控制乃至方向控制來控制永磁電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于其附圖類似于上述開關(guān)磁阻電機(jī)，只是相應(yīng)地把轉(zhuǎn)子磁極調(diào)換為永磁磁極，故這種永磁電機(jī)附圖未予示出。

實(shí)施例14

本實(shí)施例所述為用于說明：?jiǎn)蜗嘀芟蚶@組的側(cè)定子式永磁功率電機(jī)。

如圖35所示，為側(cè)定子的周向繞組的永磁電機(jī)的單相定子及轉(zhuǎn)子的示意圖，該電機(jī)包括，與轉(zhuǎn)子軸599連接的轉(zhuǎn)子盤的外圓上均勻分布有轉(zhuǎn)子永磁磁極如607和608(圖示為外圓側(cè)S 極、內(nèi)圓側(cè)N極)，轉(zhuǎn)子與定子之間裝有軸承如600，定子包括定子磁芯601和周向繞組349，定子磁芯601圓周上開有側(cè)環(huán)槽，槽口602朝向轉(zhuǎn)子磁極方向，槽口內(nèi)圓圓周603均勻分布有垂直于槽口的定子磁極如606、槽口外圓圓周604均勻分布有垂直于槽口的定子磁極如605、槽內(nèi)壁有絕緣材料350用作周向繞組與槽壁之間的電氣絕緣，當(dāng)周向繞組通以圖示方向的電流時(shí)，槽口外圓周的定子磁極如605為N極，606為S極，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極為非對(duì)中位置時(shí)，定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極間為磁拉力，該磁拉力力趨使轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極對(duì)中，當(dāng)定子周向繞組通以反向電流時(shí)，定子磁極與轉(zhuǎn)子永磁磁極之間為磁推力，因此在適宜的角度控制定子周向繞組的電流方向及電流通斷電時(shí)機(jī)(相當(dāng)于勵(lì)磁電角度)即可控制轉(zhuǎn)子的動(dòng)力輸出，這由電子控制系統(tǒng)控制完成。在轉(zhuǎn)子接受外力驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子周向繞組將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此亦可為發(fā)電機(jī)工作模式。該種實(shí)施方式的周向繞組永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、損耗小、工藝成本較為簡(jiǎn)單、耗材較少、功率密度較高等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然可將此種電機(jī)多相耦合構(gòu)成多相位的周向繞組永磁電機(jī)。

第三方面，本實(shí)用新型實(shí)施方式還提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、所述定子和轉(zhuǎn)子的支撐元件以及電子控制系統(tǒng)組成激磁電機(jī)；

其轉(zhuǎn)子包括由軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子還包括轉(zhuǎn)子繞組，用于在轉(zhuǎn)子繞組的激磁電流作用下激活轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)；

定子包括定子磁芯和定子繞組，定子磁芯為與電機(jī)同軸心的沿圓周方向(即周向)開槽的磁芯，

①當(dāng)所述定子為外定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周內(nèi)側(cè)，形成內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

②當(dāng)所述定子為內(nèi)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周外側(cè)，形成外環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

③當(dāng)所述定子為側(cè)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)，形成側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

④當(dāng)所述定子為所述①②③三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，所述定子磁芯所開槽于所述定子圓周的相應(yīng)側(cè)，并相應(yīng)形成內(nèi)環(huán)槽、外環(huán)槽和側(cè)環(huán)槽三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，也可以通過在定子上設(shè)計(jì)出折彎的導(dǎo)磁部將不同方向的槽口兩側(cè)的磁場(chǎng)引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子磁極，這樣使得定子的環(huán)型槽的開口方向與不同位置的轉(zhuǎn)子磁極得以多種多樣的靈活配置，便于滿足不同的電機(jī)設(shè)計(jì)需求。

需要說明的是，對(duì)于外定子式定子磁芯，其朝向轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓開有圓周方向的槽，而其背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)(即所述定子的外側(cè))可以是圓型或多邊形或其它形狀。

槽的走向是與轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，圓周槽的槽口可以朝向轉(zhuǎn)子側(cè)，也可以朝向非轉(zhuǎn)子側(cè)再通過磁極或槽口兩側(cè)圓周或圓周的垂向延伸部分的磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)到轉(zhuǎn)子磁極，且定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，定子磁極或轉(zhuǎn)子磁極可以是凸極式磁極。

槽用于放置定子繞組，定子繞組可以為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組是指僅有單把線圈繞制而成的繞組，其繞制方向?yàn)閳A周方向，可以采用雙線或多跟導(dǎo)線并繞的方式進(jìn)行繞制，這樣有便于提高槽滿率或改善線圈的特性，這樣的圓周型線圈即為“周向繞組”。該周向繞組作為定子繞組的用途是，在周向繞組通電時(shí)使定子磁芯被磁化，槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)或通過圓周的垂向延伸部分和磁極引導(dǎo)定子磁芯的磁場(chǎng)，使定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此為電動(dòng)機(jī)工作模式；這樣的周向繞組或可以用于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此為發(fā)電機(jī)工作模式。

實(shí)施例15

本實(shí)施例所述用于說明：外定子的單相周向繞組的激磁電機(jī)。

如圖36所示，為周向繞組激磁電機(jī)的單相定子及單相轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖，其中左圖為單相定子的示意圖，右圖為單相轉(zhuǎn)子的示意圖。

圖中，左圖為定子磁芯609示意圖，其結(jié)構(gòu)與前述的開關(guān)磁阻電機(jī)的單相定子基本一致，定子圓周中間位置的圓周內(nèi)具有內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)(圖示352的內(nèi)部)，虛線612和虛線613為該環(huán)槽底部的兩個(gè)邊線在定子磁芯圓周外壁上的投影線，內(nèi)環(huán)槽用于嵌放周向繞組，周向繞組的兩側(cè)的定子圓周上均勻分布定子磁極如611，相鄰定子磁極之間為磁極距如610，槽口圓周兩側(cè)定子磁極數(shù)目相等且一一對(duì)齊構(gòu)成磁極對(duì)；一般周向繞組所在的內(nèi)環(huán)槽底部直徑大于磁極距底部的直徑，周向繞組的內(nèi)徑不小于定子磁極內(nèi)緣所在圓周的直徑，故周向繞組導(dǎo)體包圍在磁極距底部的環(huán)槽之內(nèi)，可以使磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化率得以提高，從而提高電機(jī)效率，當(dāng)周向繞組通電時(shí)，其一側(cè)的定子磁極呈現(xiàn)S磁性，另一側(cè)呈現(xiàn)N磁性。

右圖為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子中間具有外環(huán)槽353用于嵌放轉(zhuǎn)子的周向繞組，槽的兩側(cè)均勻分布有軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極如615和618，磁極之間為磁極距如617，一般周向繞組的外徑不超出磁極距617底部616所在圓周的直徑；周向繞組兩側(cè)的磁極數(shù)目相等且一一軸向?qū)R構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極對(duì)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的周向繞組通電時(shí)使轉(zhuǎn)子磁極在轉(zhuǎn)子軸向上顯化為磁性相異的兩個(gè)極性；使轉(zhuǎn)子614與定子609同軸心組裝成電機(jī)，這樣，在所述轉(zhuǎn)子外環(huán)槽之中的周向繞組通電時(shí)，通過定子磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)之間的磁力作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸614旋轉(zhuǎn)，或轉(zhuǎn)子軸614接收外界動(dòng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)通過轉(zhuǎn)子與定子之間磁場(chǎng)變化使周向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為激磁獲得，其余工作原理與前述的永磁電機(jī)類似，這里不再贅述。轉(zhuǎn)子的周向繞組可以采用有刷方式連接外部激磁電源或者采用無刷電磁感應(yīng)式獲取外部激磁能量，如適宜要求下采用射頻耦合等技術(shù)手段。該永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、極數(shù)設(shè)計(jì)與周向繞組互不干擾、功率密度大、縮短工藝流程、耗材少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)前述多相電機(jī)的內(nèi)容，可以理解的是，相應(yīng)地，可以將多個(gè)單相結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組合起來，對(duì)多相定子在旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行角度分相組成多相周向繞組的激磁電機(jī)。

實(shí)施例16

本實(shí)施例所述為用于說明：三相周向繞組的外定子式激磁電機(jī)。

如圖37所示，為三相外定子式-定子磁極同角度/轉(zhuǎn)子磁極按角度分相的激磁電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子示意圖，其上圖為定子透視圖，下圖為轉(zhuǎn)子側(cè)視圖。在其上圖中，定子三相周向繞組 353、354、355的端子分別為356、357、358，端子可以由定子磁芯鉆孔引出，周向繞組兩側(cè)為各相的定子磁極p及q，相對(duì)應(yīng)的p與q一一對(duì)齊構(gòu)成磁極對(duì)，如磁極620和621構(gòu)成1 磁極對(duì)，相間有隔磁區(qū)622和623，虛線619表示所述定子中心的相當(dāng)于轉(zhuǎn)子軸的位置。

在其下圖中，轉(zhuǎn)子三相周向繞組359、360、361的端子分別為362、363、364，端子可以由碳刷與外界連接或者通過無線耦合勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子周向繞組兩側(cè)為各相的轉(zhuǎn)子磁極，如在某個(gè)方向電流作用下，轉(zhuǎn)子磁極極性為如圖所示，相對(duì)應(yīng)的N極與S極一一對(duì)齊且構(gòu)成磁極對(duì)，如磁極625和626構(gòu)成1磁極對(duì)，相間有隔磁區(qū)627和628，624表示轉(zhuǎn)子軸。

這樣，在所述定子內(nèi)環(huán)槽之中的周向繞組通電時(shí)，在電機(jī)電子控制系統(tǒng)的控制下，通過定子磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)之間的磁力驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸624旋轉(zhuǎn)，或轉(zhuǎn)子軸624接收外界動(dòng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)通過轉(zhuǎn)子與定子之間磁場(chǎng)變化使周向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為激磁獲得，其余工作原理與前述的永磁電機(jī)類似，這里不再贅述。該永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、極數(shù)設(shè)計(jì)與周向繞組互不干擾、功率密度大、縮短工藝流程、耗材少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

如圖38所示，為圖37所示電機(jī)的展開圖，上圖為定子展開圖，下圖為轉(zhuǎn)子展開圖，在其上圖中，定子三相周向繞組365、366、367的兩側(cè)分別為定子的A相定子磁極對(duì)、B相定子磁極對(duì)、C相定子磁極對(duì)，如A相磁極對(duì)629、B相磁極對(duì)630、C相磁極對(duì)631，每一相位的相鄰磁極之間具有磁極距相隔，如A相磁極距632、B相磁極距633、C相磁極距634；相間有隔磁區(qū)641和642，不同相位的定子磁極對(duì)數(shù)目相等且一一軸向?qū)R(即：同角度)，如磁極對(duì)629、630、631對(duì)齊，即：定子磁極在空間位置上不做分相而是在周向繞組的通電時(shí)間上做以“時(shí)序分相”。

在其下圖中，轉(zhuǎn)子三相周向繞組368、369、370的兩側(cè)分別為轉(zhuǎn)子的A相、B相、C相定子磁極對(duì)，如A相磁極對(duì)635、B相磁極對(duì)636、C相磁極對(duì)637，相間有隔磁區(qū)643和644，不同相位的定子磁極對(duì)數(shù)目相等且相鄰相位的定子磁極對(duì)相差120°電角度，如A相轉(zhuǎn)子磁極對(duì)635與A相定子磁極對(duì)629對(duì)齊時(shí)(即對(duì)中位置)，B相轉(zhuǎn)子磁極對(duì)636與B相定子磁極對(duì)630相差為+120°電角度，C相轉(zhuǎn)子磁極對(duì)637與C相定子磁極對(duì)631相差為+240°電角度，即：轉(zhuǎn)子磁極在空間位置上進(jìn)行角度分相。其余工作原理這里不再贅述。

實(shí)施例17

本實(shí)施例用于說明：三相外定子式-轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極按角度分相的激磁電機(jī)。

如圖39所示，為三相外定子式-轉(zhuǎn)子磁極同角度/定子磁極按角度分相的激磁電機(jī)展開圖，上圖為轉(zhuǎn)子展開圖，下圖為定子展開圖。其上圖中，轉(zhuǎn)子三相周向繞組371、372、373 的兩側(cè)分別為A相、B相、C相的轉(zhuǎn)子磁極對(duì)(如磁極對(duì)645、646、647)，在每一相周向繞組通電時(shí)，其兩側(cè)的轉(zhuǎn)子磁極極性相異，在每相的相鄰轉(zhuǎn)子磁極之間有磁極距相隔如648、 649、650，不同相位的轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)目相等且一一軸向?qū)R，如磁極對(duì)645、646、647對(duì)齊。轉(zhuǎn)子的三相周向繞組可以通過碳刷與外界做摩擦連接或者通過電磁輻射進(jìn)行無線耦合勵(lì)磁。

如圖39的下圖所示，定子的三相周向繞組374、375、376的兩側(cè)分別為A相、B相、C 相的定子磁極對(duì)，在每一相周向繞組的電流作用下，其兩側(cè)的定子磁極極性相異構(gòu)成磁極對(duì)如磁極對(duì)653、654、655，在每相的相鄰定子磁極之間有磁極距相隔如656、657、658，相間具有磁場(chǎng)隔離區(qū)657/658。不同相位的定子磁極對(duì)數(shù)目相等且定子磁極對(duì)數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)相等，相鄰相位的定子磁極對(duì)的相位差為120°電角度，如A相磁極對(duì)653與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)645 對(duì)齊時(shí)、B相磁極對(duì)654處于電角度+120°的位置、C相磁極對(duì)655處于電角度+240°的位置。

這樣，在定子內(nèi)環(huán)槽之中的周向繞組通電時(shí)，在電機(jī)電子控制系統(tǒng)的控制下，通過三相定子磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)之間的磁力作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，或轉(zhuǎn)子接收外界動(dòng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)通過轉(zhuǎn)子與定子之間磁場(chǎng)變化使周向繞組產(chǎn)生感應(yīng)出三相電動(dòng)勢(shì)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為激磁獲得，其余工作原理與前述的永磁電機(jī)類似，這里不再贅述。該永磁電機(jī)同樣具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、極數(shù)設(shè)計(jì)與周向繞組互不干擾、功率密度大、縮短工藝流程、耗材少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

不難理解的是，對(duì)于激磁電機(jī)，也可以像開關(guān)磁阻電機(jī)，相應(yīng)地組成周向繞組的內(nèi)定子電機(jī)，還可以進(jìn)行組合及分相成為多相的周向繞組的激磁電機(jī)，通過電子控制系統(tǒng)控制定子周向繞組電流來控制激磁電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，與前述永磁電機(jī)比較，只是相應(yīng)地把轉(zhuǎn)子永磁磁極改為轉(zhuǎn)子上周向繞組兩側(cè)的兩個(gè)磁極，故這種激磁電機(jī)附圖未予示出。

第四方面，本實(shí)用新型實(shí)施方式還提供了一種周向繞組的功率電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子及其支撐元件和電子控制系統(tǒng)組成永磁與激磁混合電機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子和定子這二者之中至少之一在其磁回路上設(shè)有永磁體，用于增強(qiáng)磁回路磁場(chǎng)；

轉(zhuǎn)子包括具有軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子還包括轉(zhuǎn)子繞組，用于在轉(zhuǎn)子繞組通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)或與永磁體磁場(chǎng)共同形成合成磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子繞組可以是普通的傳統(tǒng)式繞組，也可以是采用與定子同樣思路的“周向繞組”，這既可以簡(jiǎn)化繞組結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)磁場(chǎng)、又可以提高效率以及具有與上述定子的周向繞組相似的技術(shù)特點(diǎn)。

定子包括定子磁芯和定子繞組，定子磁芯為與電機(jī)同軸心的沿圓周方向(即周向)開槽的磁芯，

①當(dāng)所述定子為外定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周內(nèi)側(cè)，形成內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

②當(dāng)所述定子為內(nèi)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向所述定子圓周外側(cè)，形成外環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

③當(dāng)所述定子為側(cè)定子時(shí)，所述定子磁芯所開槽的槽口朝向轉(zhuǎn)子一側(cè)，形成側(cè)環(huán)槽結(jié)構(gòu)的磁芯；

④當(dāng)所述定子為所述①②③三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，所述定子磁芯所開槽于所述定子圓周的相應(yīng)側(cè)，并相應(yīng)形成內(nèi)環(huán)槽、外環(huán)槽和側(cè)環(huán)槽三者中至少兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，也可以通過在定子上設(shè)計(jì)出折彎的導(dǎo)磁部將不同方向的槽口兩側(cè)的磁場(chǎng)引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子磁極，這樣使得定子的環(huán)型槽的開口方向與不同位置的轉(zhuǎn)子磁極得以多種多樣的靈活配置，便于滿足不同的電機(jī)設(shè)計(jì)需求。

需要說明的是，對(duì)于外定子式定子磁芯，其朝向轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓開有圓周方向的槽，而其背向轉(zhuǎn)子的一側(cè)(即所述定子的外側(cè))可以是圓型或多邊形或其它形狀。

槽的走向是與轉(zhuǎn)子的軸向及徑向分別垂直的圓周方向，圓周槽的槽口可以朝向轉(zhuǎn)子側(cè)，也可以朝向非轉(zhuǎn)子側(cè)再通過磁極或槽口兩側(cè)圓周或圓周的垂向延伸部分的磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)到轉(zhuǎn)子磁極，且定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間留有氣隙，定子磁極或轉(zhuǎn)子磁極可以是凸極式磁極。

槽內(nèi)放置定子繞組，定子繞組可以為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組，圓型線圈結(jié)構(gòu)的周向繞組為僅有單把線圈繞制成的繞組，繞制方向?yàn)閳A周方向，可以采用雙線或多線并繞的方式，這樣有便于提高槽滿率或改善線圈的特性，這樣的圓周型線圈即為“周向繞組”，該周向繞組作為定子繞組的用途是，在周向繞組通電時(shí)使定子磁芯被磁化，槽的槽口兩側(cè)圓周被磁化為異名磁極并通過磁極引導(dǎo)磁場(chǎng)，使定子磁場(chǎng)或與永磁體的合成磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子磁極上產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，此為電動(dòng)機(jī)工作模式；在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過磁場(chǎng)的變化使定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此為發(fā)電機(jī)工作模式。

實(shí)施例18

本實(shí)施例所述用于說明：?jiǎn)蜗嘀芟蚶@組的永磁與激磁混合電機(jī)。

如圖40所示，為單相周向繞組的永磁與激磁混合電機(jī)的定子661和轉(zhuǎn)子666的結(jié)構(gòu)示意圖，所示的定子661與前述外定子式周向繞組電機(jī)的單相定子基本一致。圖中，左圖的定子磁芯661的圓周中間位置的圓周內(nèi)具有內(nèi)環(huán)槽結(jié)構(gòu)377，虛線664和虛線665為該環(huán)槽底部的兩個(gè)邊線在定子磁芯圓周外壁上的投影線，內(nèi)環(huán)槽用于嵌放周向繞組，周向繞組的兩側(cè)的定子圓周上均勻分布定子磁極如663，相鄰定子磁極之間為磁極距如662，槽口圓周兩側(cè)定子磁極數(shù)目相等且一一對(duì)齊構(gòu)成磁極對(duì)；一般周向繞組所在的內(nèi)環(huán)槽底部直徑大于磁極距底部的直徑，周向繞組的內(nèi)徑不小于定子磁極內(nèi)緣所在圓周的直徑，故周向繞組導(dǎo)體包圍在磁極距底部的環(huán)槽之內(nèi)，可以使磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化率得以提高，從而提高電機(jī)效率，當(dāng)周向繞組通電時(shí)，其一側(cè)的定子磁極呈現(xiàn)S磁性，另一側(cè)呈現(xiàn)N磁性。

右圖為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子666中間具有外環(huán)槽378用于嵌放轉(zhuǎn)子的周向繞組及附加的轉(zhuǎn)子永磁體(參見后圖41)，外環(huán)槽378的左圓周邊線為虛線669，外環(huán)槽的右圓周邊線為虛線670；槽的兩側(cè)均勻分布有軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子磁極如668，相鄰磁極之間為磁極距，一般周向繞組的外徑不超出磁極距底部的直徑；周向繞組兩側(cè)的磁極數(shù)目相等且一一軸向?qū)R構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極對(duì)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的周向繞組通電時(shí)使轉(zhuǎn)子磁極在轉(zhuǎn)子軸向上顯化為磁性相異的兩個(gè)極性，這樣，在所述定子內(nèi)環(huán)槽之中的周向繞組通電時(shí)，通過定子磁極對(duì)與轉(zhuǎn)子磁極對(duì)之間的磁力作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸667旋轉(zhuǎn)，或轉(zhuǎn)子軸667接收外界動(dòng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)通過轉(zhuǎn)子與定子之間磁場(chǎng)變化使周向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)為激磁和永磁合成獲得，其余工作原理與前述的永磁電機(jī)類似，這里不再贅述。轉(zhuǎn)子的周向繞組可以采用有刷方式連接激磁電源或采用無刷電磁感應(yīng)式獲取外部激磁能量。該電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、極數(shù)設(shè)計(jì)與周向繞組互不干擾、功率密度大、耗材少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)前述多相電機(jī)的內(nèi)容，可以理解的是，相應(yīng)地，可以將多個(gè)單相結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組合起來，對(duì)多相定子在旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行角度分相組成多相周向繞組的激磁電機(jī)。

如圖41所示，為周向繞組和附加磁極的結(jié)構(gòu)示意圖，左圖示出了周向繞組和附加磁極的位置關(guān)系，右圖為轉(zhuǎn)子的周向繞組379的軸向結(jié)構(gòu)示意圖，在左圖中的圓周虛線674至675 為周向繞組379的寬度范圍，圓周虛線673至674為左側(cè)附加環(huán)型永磁體671的寬度范圍，圓周虛線675至676為右側(cè)附加環(huán)型永磁體672的寬度范圍，且圓周虛線673至676之間總的厚度范圍不超過轉(zhuǎn)子磁芯666的圓周虛線669至670的厚度范圍，確保周向繞組及其兩側(cè)的附加環(huán)型永磁體適合于外環(huán)槽378內(nèi)。附加永磁體的磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子軟磁磁極的磁場(chǎng)為同向疊加，使轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)得以增強(qiáng)。右圖還示意了周向繞組結(jié)構(gòu)，其中周向繞組379為絕緣電磁線繞制的若干匝單把線圈，也可以同前述各種電機(jī)的周向繞組一樣采用多線并繞方式，繞組可以繞制于絕緣支架內(nèi)，該絕緣支架包括繞組內(nèi)絕緣層382、繞組外絕緣層381以及繞組外防護(hù)層380，單把線圈的兩端子383引出后可以通過碳刷與外界連接或者采用電磁感應(yīng)耦合獲得轉(zhuǎn)子激磁電源。該轉(zhuǎn)子周向繞組的結(jié)構(gòu)與前述各種類型定子周向繞組結(jié)構(gòu)基本一致。

如圖42所示，為單相周向繞組的永磁與激磁混合電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，這是對(duì)附加永磁磁極轉(zhuǎn)子的另一種附加方式：其轉(zhuǎn)子磁芯主體結(jié)構(gòu)與前述外定子式周向繞組激磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)基本相同，所不同的是在這轉(zhuǎn)子軟磁磁極(如677)外側(cè)附加有永磁材料制成的永磁磁極(如678和679)，附加永磁磁極的磁場(chǎng)為徑向磁場(chǎng)，圖示的383為轉(zhuǎn)子的周向繞組。

實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中，可根據(jù)技術(shù)要求靈活設(shè)計(jì)，如在定子磁芯、轉(zhuǎn)子磁芯上附加軸向或徑向磁場(chǎng)的附加磁極用以增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而增加磁通密度、增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩、提高功率和效率。

根據(jù)前述多相電機(jī)的內(nèi)容，可以理解的是，相應(yīng)的，可以將多個(gè)單相結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組合起來，對(duì)多相定子在旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行角度分相組成多相周向繞組的永磁與激磁混合電機(jī)，或?qū)Χ嘞噢D(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行角度分相組成多相周向繞組的激磁電機(jī)，附圖未予示出。

不難理解的是，對(duì)于永磁與激磁混合電機(jī)來說，也可以像開關(guān)磁阻電機(jī)，相應(yīng)地組成內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子的周向繞組的電機(jī)，只是轉(zhuǎn)子位于電機(jī)的外圓周上，而定子位于電機(jī)的內(nèi)圓周上，電機(jī)的外圓部分即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，還可以進(jìn)行組合及分相成為多相的周向繞組的永磁與激磁混合電機(jī)，通過電子控制系統(tǒng)經(jīng)過定子繞組電流的相位控制乃至方向控制來控制永磁與激磁混合電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于其附圖類似于上述開關(guān)磁阻電機(jī)，只是相應(yīng)地把轉(zhuǎn)子磁極分割為轉(zhuǎn)子上周向繞組兩側(cè)的兩個(gè)磁極，其工作過程基本一致，這里不再贅述，附圖未予示出。

對(duì)于上述四個(gè)方面的軸向分相周向繞組的電機(jī)，不僅可以設(shè)計(jì)為電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行，而且還可以設(shè)計(jì)為將多個(gè)單相結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子組合起來，對(duì)多個(gè)單相轉(zhuǎn)子組成的多相轉(zhuǎn)子、或?qū)Χ鄠€(gè)單相定子組成的多相定子在旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行角度分相組成多相周向繞組的電機(jī)。還可將多相定子及轉(zhuǎn)子的每一相設(shè)計(jì)成為單相分體式結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)配時(shí)可根據(jù)需要，選擇不同相數(shù)進(jìn)行組合，構(gòu)成2相、3相、4相等多相電機(jī)，因?yàn)楦飨喽ㄗ又g、各相轉(zhuǎn)子之間磁芯可以相互獨(dú)立、各相周向繞組相互獨(dú)立，這為生產(chǎn)帶來便利，可以自由組合，便于根據(jù)需要配合相應(yīng)的電子控制單元調(diào)整電機(jī)的相數(shù)與功率，使其應(yīng)用范圍更為廣泛，應(yīng)用前景較好。而傳統(tǒng)軸向槽嵌線的電機(jī)確定設(shè)計(jì)方案后其相數(shù)便固定，無法調(diào)整。

第五方面，本實(shí)用新型實(shí)施方式還提供了一種新能源電動(dòng)車輛，其包括如前所述任一種周向繞組的功率電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述車輛行駛。

實(shí)施例19

如圖43所示，所述新能源電動(dòng)車輛700包括：底盤、動(dòng)力總成、車身及電器系統(tǒng)。動(dòng)力總成701包括如前所述的任一種周向繞組的功率電機(jī)，依據(jù)電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)要求，特別是功率、效率和應(yīng)用可靠性方面的要求，本實(shí)用新型技術(shù)方案所提供的周向繞組的功率電機(jī)的技術(shù)性能滿足電動(dòng)車輛的需求條件，符合汽車在運(yùn)轉(zhuǎn)平順性、低速大轉(zhuǎn)矩、急變速、高速、較大的轉(zhuǎn)速變化范圍、耐沖擊能力、溫升、功率、效率以及可靠性等方面技術(shù)需求，解決了亟需解決的技術(shù)難關(guān)，加速了節(jié)能環(huán)保的新型交通工具-電動(dòng)汽車方面技術(shù)前進(jìn)步伐，進(jìn)一步推動(dòng)了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，降低污染優(yōu)化環(huán)境，使現(xiàn)代文明生活更加美好。

本實(shí)用新型的周向繞組的功率電機(jī)還可用于其他領(lǐng)域，如周向繞組的汽車發(fā)電機(jī)、周向繞組的工業(yè)發(fā)電機(jī)、渦輪發(fā)電機(jī)(組)、周向繞組的風(fēng)力發(fā)電機(jī)；油田抽油功率電機(jī)以及航天科技、船舶、采礦、航海、醫(yī)療電器、家電電器、辦公設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用；特別是周向繞組的開關(guān)磁阻電機(jī)，其應(yīng)用范圍較廣、應(yīng)用前景十分樂觀。

以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型技術(shù)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型發(fā)明思路得到的其他實(shí)施方式及等同代換或組合所得到的實(shí)施例均落入本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍。