CN208445459U - 弧驱电机及电动车辆 - Google Patents

Abstract

一种弧驱电机及电动车辆，其中弧驱电机包括转子、弧驱定子及转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特殊之处在于，弧驱定子位于转子盘侧向的一段弧上，转子盘上均匀分布有转子磁极如，转子盘和转子轴固定连接，弧驱定子上分布有定子磁极，每一定子磁极上绕有定子绕组，用于在电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使转子旋转，或用于在电子控制系统的控制下使定子绕组依相序产生感应电动势，此种结构有利于减小气隙所占磁路长度比例、有利于提高效率和功率，减小力矩波动和降低噪音，有利于增加电磁制动力，以及用于特种机械。

Description

弧驱电机及电动车辆

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及弧驱电机及电动车辆。

背景技术

电机，是机械能与电能转换的装置，包括电动机和发电机，广泛应用于工业、农业、航天、交通、通信、计算机、科研、办公设备、家用电器、医疗设备、环保机械等多个领域，特别是应对于燃料资源的短缺和汽车尾气排放对大自然环境的破坏，世界多国都在积极努力研发各种新能源汽车；而作为新能源无污染的零排放的汽车，电机成为了核心的动力驱动部件，并且在车辆倒拖行驶时还可以作为发电机使用用以回收能量。

众所周知，气隙作为防止定子、转子之间产生机械摩擦的必备条件，气隙越小，定子与转子之间的磁通量的角变化率越大，磁通量的角变化率越大，电机的出力会越大，理论上气隙为0时，在其他参数条件一定的情况下，电机的出力能力达最大值；然而，这是不能在现实中实现的。减小气隙，需要提高转子、定子、轴承以及绕组等机械精度，这受到电机材料、生产设备、工艺水平、成本需求等多方面因素的制约；在目前广泛采用的电机领域，要想缩小气隙较为困难。然而，在不减小气隙的情况下，必须保证足够的定子驱动电流才能产生足够的定子磁场去驱动转子，较大的驱动电流将会在定子绕组导体上产生一定的“铜损”，减小铜损也是降低电机损耗的一个重要方面。

基于电动汽车的特点，对所采用的电机也有较高的要求。为了提升最高时速，电机应有较高的瞬时功率和转矩密度；为了增加充电行驶距离，电机应有较高的效率；此外有很强的过载能力、大的启动转矩、转矩响应要快。电动车起动和爬坡时速度较低，但要求力矩较大。

实用新型内容

本实用新型创造性地将传统电机技术中的圆周定子改变为贴近转子圆周的一段弧或几段弧型定子，在沿用此思路的前提下可以变形出多种结构的弧型定子驱动转子运转的电机，简称为“弧驱电机”，用于解决上述技术问题中的至少一个问题，以及本实用新型的创造高度所带来的其他一些有益的新的技术效果，也可以在特种机械中得以应用。

依据本实用新型的第一方面，提供了一种开关磁阻方式工作的弧驱电机，包括转子、弧驱定子以及所述转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特殊之处在于，

所述转子、弧驱定子以及所述支撑元件和所述电子控制系统构成开关磁阻方式工作的电机，

所述转子圆周上具有软磁材料制成的转子磁极；

所述弧驱定子具有至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对，所述至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对面对所述转子呈同心的弧形分布：

当所述电机为外定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为内定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为侧定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，所述弧驱定子位于与所述转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

所述弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在所述电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使所述转子旋转，或用于在所述电子控制系统的控制下使所述定子绕组依相序产生感应电动势。

依据本实用新型的第二方面，提供了一种永磁方式工作的弧驱电机，包括转子、弧驱定子以及所述转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特征在于，

所述转子、弧驱定子以及所述支撑元件和所述电子控制系统构成永磁式工作的电机，

所述转子圆周上具有永磁式的转子磁极；

所述弧驱定子具有与所述转子磁极旋转圆周相适应的软磁磁极或软磁磁极对，所述软磁磁极或软磁磁极对面对所述转子呈弧形分布：

当所述电机为外定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为内定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为侧定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，所述弧驱定子位于与所述转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

所述弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在所述电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使所述转子旋转，或用于在所述电子控制系统的控制下使所述定子绕组依相序产生感应电动势。

依据本实用新型的第三方面，提供了一种混合励磁方式工作的弧驱电机，包括转子、弧驱定子以及所述转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特殊之处在于，所述转子、弧驱定子以及所述支撑元件和所述电子控制系统构成混合励磁方式工作的电机，

其中，所述转子和所述定子这二者之中至少之一在其磁回路上设有永磁体，用于增强所述磁回路的磁场；

所述转子圆周上具有软磁材料制成的转子磁极；

所述弧驱定子具有与所述转子磁极旋转圆周相适应的软磁磁极或软磁磁极对，所述软磁磁极或软磁磁极对面对所述转子呈弧形分布：

当所述电机为外定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为内定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为侧定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，所述弧驱定子位于与所述转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

所述弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在所述电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使所述转子旋转，或用于在所述电子控制系统的控制下使所述定子绕组依相序产生感应电动势。

进一步地，还提供了一种弧驱电机，其特殊之处在于，所述弧驱电机为内定子式电机或外定子式电机或内外定子式电机或内外转子式电机。

进一步地，还提供了一种弧驱电机，其特殊之处在于，所述转子的转子磁极和所述转子的导磁的轭部连为一体。

依据本实用新型的第四方面，提供了一种电动车辆，其特殊之处在于，包括前述任一种所述的弧驱电机。

本实用新型的有益效果是：采用弧驱定子，可以在增加电机转子直径的前提下，在电机输出或输入同等转矩的情况下，可以减小转子磁极与定子磁极之间的电磁力，这样可以减小定子或转子的励磁电流，从而减小铜损和铁损，提高电机效率和功率，还可以减小电子控制器末级功率管的电流负担，提高耐久性和可靠性，减少故障率和延长使用寿命，也可以减小绕组线圈的线径，进一步节省铜材。

在同等气隙的情况下，可以减小气隙所占的转子与定子之间的有效磁路的长度比例，减小了气隙所占的长度比例，这等效于减小了气隙，也就减小了气隙损耗，因而提高电机出力或增加感应电动势，提高了电机效率和功率。

在同样的定子或转子励磁电流情况下，可以增加电磁转矩，提高电机的输出功率，对于发电机则可以提高磁通量变化率，增加输出电压和提高效率。

减小励磁电流还可以减小电机的电磁噪声。

可以在保证磁极磁通量条件下，在一定的弧长范围设置较多的定子磁极，相应地也设置较多的转子磁极，在保证有效电磁力矩情况下，可以缩短单个磁极线圈通电脉冲宽度，提高驱动脉冲的频率，有利于减小电机转矩波动、使电机运行较平稳、减低噪声。

可以缩短电机的轴向长度或轴向厚度，同时增加电机径向长度，这样电机可以做的较薄，适应于一些特殊的专业场合，如可以装在汽车底盘上，以使汽车获得更佳的重心位置，有利于提高操控稳定性和安全驾驶。

附图说明

图1是本实用新型实施方式提供的开关磁阻方式工作的弧驱电机的一种结构形式示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的内定子式弧驱电机的一种结构形式示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的一种侧定子式弧驱电机的定转子位置关系示意图；

图4是本实用新型实施方式提供的另一种外定子式弧驱电机的定转子位置关系示意图；

图5是本实用新型实施方式提供的开关磁阻方式工作的弧驱电机的另一种结构形式示意图；

图6是本实用新型实施方式提供的永磁方式工作的弧驱电机的一种结构形式示意图；

图7是本实用新型实施方式提供的永磁方式工作的弧驱电机的一种结构形式的定子与转子磁极位置关系示意图；

图8是实施方式提供的永磁方式工作的弧驱电机的另一种结构形式的定子与转子磁极位置关系示意图；

图9是实施方式提供的永磁方式工作的弧驱电机的又一种结构形式的定子与转子磁极位置关系示意图；

图10是本实用新型实施方式提供的又一种侧定子式弧驱电机的定转子位置关系示意图；

图11是本实用新型实施方式提供的内定子式弧驱电机的两种结构形式的转子示意图；

图12是本实用新型实施方式提供的包括弧驱电机的两电动车辆示意图。

具体实施方式

根据本实用新型的设计思路，将传统电机技术中的圆周定子创造性地改变为贴近转子圆周的一段弧或几段弧型定子，在沿用此思路的前提下可以变形出多种结构的弧型定子驱动转子运转的电机，简称为“弧驱电机”；用于解决上述技术问题中的至少一个问题，以及本实用新型的创造高度所带来的其他一些有益的技术效果。

为了简明扼要、突出重点，下述实施方式的阐述和附图仅就本实用新型的关键技术点做以较为详细的说明和图示，而对于常规技术的一些结构的说明，则从简或省略，如对于电机壳体结构、轴承、电控模块、绝缘支架等非实用新型点的结构尽量不在本说明书中赘述。

第一方面，本实用新型实施方式提供了一种开关磁阻方式工作的弧驱电机。

如图1所示，为一种开关磁阻方式工作的弧驱电机的示意图。

包括转子1101、弧驱定子1201以及转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其结构特点是，

转子1101、弧驱定子1201以及支撑元件和电子控制系统构成开关磁阻方式工作的电机，

转子1101圆周上具有软磁材料制成的转子磁极，如磁极1102等；

弧驱定子1201上具有至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对，如位于弧驱定子1201上的三个定子磁极1203、定子磁极1204和定子磁极1205，其中每一个磁极上具有独立的集中式绕组，集中式绕组为定子磁极磁芯励磁，每一个定子磁芯具有软磁磁极对，经过集中式绕组激励使磁极对的两个磁极呈现相异的磁性，如定子磁极1203上绕有集中式绕组1208，在绕组1208通以电流时会使磁极1205和磁极1206被磁化为异名磁极，至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对面对转子呈同心的弧形分布：

如当电机为外定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；图1所示即为外定子式弧驱电机的示意图，定子1201 位于转子1101旋转圆周的外部，且图示的三个定子磁极呈一段弧排列，定子体的弧长范围是从图中的A线到B线，本图仅为说明技术方案的示意图，实际产品设计可以根据需要采取相应的弧度，可以设置多个弧状定子体，多个定子体上布有多相位磁极，单一定子体可以内部完整分相、也可以不同定子体之间差异分相。

如当电机为内定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；如图2所示，即为内定子式弧驱电机结构示意图，外转子1191上均匀分布有转子磁极1192等，内定子位于转子1192旋转圆周的内部，且呈弧形，内定子1291上分布有定子磁极1293、定子磁极1294和定子磁极1295，每个定子磁极上具有集中式绕组，如定子磁极1293上绕有定子绕组1298，用于激励定子磁极产生磁场，图中的1193表示转子所在圆周的圆心，这种电机的弧驱内定子使固定的，圆型外转子可以采用外圈支承的方式、也可以采用局部支承的方式等多种形式。

如当电机为侧定子式电机时，如图3所示，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制，图中转子盘3117和转子轴3113固定连接，由轴承3115和3116支承，转子盘3117外圆分布有转子磁极3112，弧驱定子位于转子盘的一侧，其上的定子磁极3001上绕有集中式定子绕组3201。

易于理解的是，如当电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，弧驱定子位于与转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制。如还有转子磁极两侧受力弧驱电机，其定子磁芯与转子盘的位置关系如图4所示，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制，图中转子盘4117和转子轴4113固定连接，由轴承4115和4116支承，转子盘4117外圆分布有转子磁极4112，弧驱定子位于转子盘的一侧，其上的定子磁极4001上绕有集中式定子绕组4201，当定子绕组4201通电时将对转子磁极4112等产生磁拉力。

弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使转子旋转，或用于在电子控制系统的控制下使定子绕组依相序产生感应电动势。

如图5所示，为开关磁阻方式工作的弧驱电机的另一种结构形式示意图，包括转子5101、弧驱定子5201以及转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其结构特点是，

转子5101、弧驱定子5201以及支撑元件和电子控制系统构成开关磁阻方式工作的电机，

转子5101圆周上具有软磁材料制成的转子磁极，如磁极5102等；

弧驱定子5201上具有至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对，如位于弧驱定子5201上的三个定子磁极5203、定子磁极5204和定子磁极5205，其中每一个磁极上具有独立的集中式绕组，集中式绕组为定子磁极磁芯励磁，每一个定子磁芯具有软磁磁极对，经过集中式绕组激励使磁极对的两个磁极呈现相异的磁性，如定子磁极5203上绕有集中式绕组5208，在绕组5208通以电流时会使磁极5205和磁极5206被磁化为异名磁极，至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对面对转子呈同心的弧形分布：

如当电机为外定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；图5所示为外定子式弧驱电机的示意图，定子5201 位于转子5101旋转圆周的外部，且图示的三个定子磁极呈一段弧排列。

弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使转子旋转，或用于在电子控制系统的控制下使定子绕组依相序产生感应电动势。

第二方面，本实用新型实施方式提供了一种永磁方式工作的弧驱电机。如图6所示，包括转子2101、弧驱定子2201以及转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其结构特点是，

转子2101、弧驱定子2201以及支撑元件和电子控制系统构成永磁式工作的电机，

转子2101圆周上具有永磁式的转子磁极，如永磁磁极2102等，每个转子磁极上具有成对出现的异名磁极；

弧驱定子2201上具有与转子磁极旋转圆周相适应的软磁磁极或软磁磁极对，如定子软磁磁极2202、定子软磁磁极2203、定子软磁磁极2204，每个磁极上具有集中式定子绕组，如定子软磁磁极2202上绕有集中式定子绕组2208，该定子绕组通电时使定子磁极上的磁极对 2205和2206被磁化为两个异名磁极，两个软磁磁极或软磁磁极对面对转子呈弧形分布，当定子绕组通电时，将对邻近的转子磁极产生电磁力矩，驱动转子旋转，当转子旋转时，还会使定子绕组产生感生电动势。

易于理解的是，如当电机为外定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

如当电机为内定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

如当电机为侧定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

如当电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，弧驱定子位于与转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使转子旋转，或用于在电子控制系统的控制下使定子绕组依相序产生感应电动势。

附图7示出了一种弧驱永磁电机的定子与转子位置关系，图中转子2101上的永磁磁极 2102具有旋转圆周方向分化的两个异名磁极N和S，弧驱定子的一个定子磁极2202上绕有定子绕组2208，将磁极对的旋转圆周方向分化的两个磁极2205、2206异名磁化，并与转子永磁磁极产生电磁拉力或者电磁推力，驱动转子转动。这种结构的转子永磁磁极使在转子上进行表贴装配的。

附图8示出了另一种弧驱永磁电机的定子与转子位置关系，图中转子2101上的永磁磁极 2102具有旋转圆周方向分化的两个异名磁极N和S，弧驱定子的一个定子磁极2202上绕有定子绕组2208，将磁极对的旋转圆周方向分化的两个磁极2205、2206异名磁化，并与转子永磁磁极产生电磁拉力或者电磁推力，驱动转子转动。这种结构的转子永磁磁极使在转子上进行镶嵌装配的。

附图9示出了另一种弧驱永磁电机的定子与转子位置关系，图中转子上的永磁磁极2112 具有轴向方向分化的两个异名磁极N和S，弧驱定子的一个定子磁极2212上绕有定子绕组 2218，将磁极对的轴向方向分化的两个磁极2215、2216异名磁化，并与转子永磁磁极产生电磁拉力或者电磁推力，驱动转子转动。这种结构的转子永磁磁极使在转子上进行镶嵌装配的。

附图10所示为一种侧定子式弧驱电机的定转子位置关系，左图为转子轴向剖面图，右图为转子与弧驱定子位置关系，这种结构可以应用在开关磁阻弧驱电机(转子盘外圆的转子磁极为软磁磁极)、永磁弧驱电机(转子盘外圆的转子磁极为永磁磁极)、混合励磁电机。转子盘3111上均匀分布有转子磁极3112，转子盘和转子轴3113固定连接，弧驱定子3004上分布有定子磁极3001、3002、3003、3005、3006和3007，每一定子磁极上绕有定子绕组，绕组按照相序通电时，驱动转子按设定方向旋转。

第三方面，本实用新型实施方式提供了一种开关磁阻方式工作的弧驱电机。其包括转子、弧驱定子以及转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特殊之处在于，转子、弧驱定子以及支撑元件和电子控制系统构成混合励磁方式工作的电机，

其中，转子和定子这二者之中至少之一在其磁回路上设有永磁体，用于增强磁回路的磁场；

转子圆周上具有软磁材料制成的转子磁极；

弧驱定子具有与转子磁极旋转圆周相适应的软磁磁极或软磁磁极对，软磁磁极或软磁磁极对面对转子呈弧形分布：

如当电机为外定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

如当电机为内定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

如当电机为侧定子式电机时，弧驱定子位于转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

如当电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，弧驱定子位于与转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，弧驱定子对转子实行分相控制；

弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使转子旋转，或用于在电子控制系统的控制下使定子绕组依相序产生感应电动势。

在上述两个方面的实施例中，可以清楚的理解弧驱电机的一般结构形式，相应的在定子或转子磁极上镶嵌有辅助磁块，即构成混合励磁的弧驱电机，其工作过长与永磁式弧驱电机类似，为简洁起见，这里不再重复，附图亦从略。

针对于上述三方面的电机类型，容易理解的是，同样可以把这些“弧驱电机”制造成为内定子式电机或外定子式电机或内外定子式电机或内外转子式电机。

此外，如图11所示，为本实用新型实施方式提供的内式弧驱电机的两种结构形式的转子示意图，可以将转子的转子磁极和转子的导磁的轭部连为一体，如图11中的左图,转子盘6111 和转子轴6113固定连接转子盘圆周上布有转子磁极6112等；转子也可以是有多个独立的转子磁极连接成的整体，如图11中的右图，转子盘6121和转子轴6123固定连接转子盘圆周上布有转子磁极6122等；这均可以实现与相应的弧驱定子的实现磁路驱动。

通过采用本实用新型技术方案的弧驱电机，由于采用弧驱定子，一方面，可以在增加电机转子直径的前提下，在电机输出或输入同等转矩的情况下，可以减小转子磁极与定子磁极之间的电磁力，因为电机输出的转矩M＝FR，其中F为定子磁极对转子磁极的切向作用力，R 为切向作用力F的等效作用点到转子轴心的半径，当半径R增大时，在输出同等转矩的要求下，定子磁极对转子磁极的电磁力可以减小，这样可以减小定子或转子的励磁电流及励磁功率，减小励磁电流还可以减小电机的电磁噪声，可以减小铜损和铁损，提高电机效率，还可以减小电子控制器末级功率管的电流负担，提高耐久性和可靠性，减少故障率和延长使用寿命，也可以减小绕组线圈的线径，进一步节省铜材。

另一个方面，在同等气隙的情况下，由于采用弧驱定子，可以在增加电机转子直径的前提下，可以减小气隙所占的转子与定子之间的有效磁路的长度比例，减小了气隙所占的长度比例，这等效于减小了气隙，也就减小了气隙损耗，因而提高电机出力或增加感应电动势，提高了电机效率和功率。

若是以同等励磁电流及励磁功率来为定子励磁，可以增加电磁转矩，提高电机的输出功率，对于发电机则可以提高磁通量变化率，增加输出电压和提高效率。

增大转子半径可以在转子圆周上布置更多的转子磁极，同等体积的单个转子磁极所占的转子圆心角减小、相邻转子磁极间距所占的转子圆心角也减小，转矩波动所占的圆心角减小、使电机转矩波动降低、噪声降低，输出动力更为均衡。

可以在保证磁极磁通量条件下，在一定的弧长范围设置较多的定子磁极，相应地也设置较多的转子磁极，在保证有效电磁力矩情况下，可以缩短单个磁极线圈通电脉冲宽度，提高驱动脉冲的频率，有利于减小电机转矩波动、使电机运行较平稳、减低噪声。

再一方面，转子磁极位于增大的转子圆周上，当对弧驱定子的定子磁极通电时可以有效进行电磁制动，这也是因为增大转子的半径上以较小的电磁制动力即可获得较大的制动转矩，还可以实现电磁驻车制动，这是在常规半径的电机中不能可靠实现的，这也是本实用新型的一个有益的技术效果。

以及，某些特种场合或者特种机械，如需要大直径的转子、或需要仅仅在转子局部设置固定式定子磁极的限制因素来说，本实用新型技术方案可以有效解决这些问题。

第四方面，本实用新型实施方式提供了一种电动车辆，这种电动车辆采用包括前述任一种的弧驱电机。由于这种电机的特性，可以缩短电机的轴向长度或轴向厚度，同时增加电机径向长度，这样电机可以做的较薄，适应于一些特殊的专业场合，如可以装在汽车底盘上，以使汽车获得更佳的重心位置，有利于提高操控稳定性和安全驾驶。如图12所示，为采用弧驱电机的一种电动车辆示意图。

本实用新型的实施方式仅用于说明本实用新型的技术方案，不是对本实用新型的限制，通过等同代换及非创造性劳动所得到的其他实施例或其他组合所得到的实施例均落入本实用新型保护范围，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种弧驱电机，包括转子、弧驱定子以及所述转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特征在于，

所述转子、弧驱定子以及所述支撑元件和所述电子控制系统构成开关磁阻方式工作的电机，

所述转子圆周上具有软磁材料制成的转子磁极；

所述弧驱定子具有至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对，所述至少三个相位的软磁磁极或软磁磁极对面对所述转子呈同心的弧形分布：

当所述电机为外定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为内定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为侧定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，所述弧驱定子位于与所述转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

所述弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在所述电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使所述转子旋转，或用于在所述电子控制系统的控制下使所述定子绕组依相序产生感应电动势。

2.根据权利要求1所述的弧驱电机，其特征在于，所述弧驱电机为内定子式电机或外定子式电机或内外定子式电机或内外转子式电机。

3.根据权利要求1或2所述的弧驱电机，其特征在于，所述转子的转子磁极和所述转子的导磁的轭部连为一体。

4.一种弧驱电机，包括转子、弧驱定子以及所述转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特征在于，

所述转子、弧驱定子以及所述支撑元件和所述电子控制系统构成永磁式工作的电机，

所述转子圆周上具有永磁式的转子磁极；

所述弧驱定子具有与所述转子磁极旋转圆周相适应的软磁磁极或软磁磁极对，所述软磁磁极或软磁磁极对面对所述转子呈弧形分布：

当所述电机为外定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为内定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为侧定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，所述弧驱定子位于与所述转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

所述弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在所述电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使所述转子旋转，或用于在所述电子控制系统的控制下使所述定子绕组依相序产生感应电动势。

5.根据权利要求4所述的弧驱电机，其特征在于，所述弧驱电机为内定子式电机或外定子式电机或内外定子式电机或内外转子式电机。

6.根据权利要求4或5所述的弧驱电机，其特征在于，所述转子的转子磁极和所述转子的导磁的轭部连为一体。

7.一种弧驱电机，包括转子、弧驱定子以及所述转子、弧驱定子的支撑元件和电子控制系统，其特征在于，

所述转子、弧驱定子以及所述支撑元件和所述电子控制系统构成混合励磁方式工作的电机，

其中，所述转子和所述定子这二者之中至少之一在其磁回路上设有永磁体，用于增强所述磁回路的磁场；

所述转子圆周上具有软磁材料制成的转子磁极；

所述弧驱定子具有与所述转子磁极旋转圆周相适应的软磁磁极或软磁磁极对，所述软磁磁极或软磁磁极对面对所述转子呈弧形分布：

当所述电机为外定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的外部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为内定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的内部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为侧定子式电机时，所述弧驱定子位于所述转子磁极旋转圆周的侧部圆周的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

当所述电机为外定子、内定子、侧定子这三者中至少二者的混合结构时，所述弧驱定子位于与所述转子磁极旋转圆周对应的外部圆周、内部圆周、侧部圆周三者中至少二者的一段弧或几段弧上，所述弧驱定子对所述转子实行分相控制；

所述弧驱定子的软磁磁极或软磁磁极对的磁芯上设有定子绕组，用于在所述电子控制系统的控制下依相序产生电磁力矩使所述转子旋转，或用于在所述电子控制系统的控制下使所述定子绕组依相序产生感应电动势。

8.根据权利要求7所述的弧驱电机，其特征在于，所述弧驱电机为内定子式电机或外定子式电机或内外定子式电机或内外转子式电机。

9.根据权利要求7或8所述的弧驱电机，其特征在于，所述转子的转子磁极和所述转子的导磁的轭部连为一体。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的弧驱电机。