CN216672825U - 电机结构、轮毂电机及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，提供一种电机结构、轮毂电机及车辆，该电机结构，包括定子结构、外转子以及内转子。定子结构包括围绕形成环形结构的多个绕组单元，外转子朝向定子结构的内周侧形成N个第一凸齿，内转子朝向定子结构的外周侧形成M个第二凸齿。在呈环形结构的定子结构的外周侧和内周侧分别设置一个外转子和一个内转子，并且，外转子和内转子呈同轴设置，即满足同轴转动的需要。该种布设方式，实现双力矩的输出，同时，整体体积更小，空间利用率更高，并且，本申请的电机结构，其磁回路更短，避免漏磁问题，输出效率更高，输出转矩更大。

Description

电机结构、轮毂电机及车辆

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其提供一种电机结构、具有该电机结构的轮毂电机以及具有该轮毂电机的车辆。

背景技术

双转子电机具有两个机械轴，可以实现两个机械轴能量的独立传递。该种电机极大的减小了设备的体积和重量，也能够提高工作效率。

传统的双转子电机包括定子、内转子以及外转子，通常是在定子的径向具有相反方向的两个凸极，并在凸极上绕制绕组，定子轭部具有圆周方向的隔磁环，使得内、外绕组相互独立。

然而，上述双转子电机结构，磁回路闭合路径需通过整个定子轭部和转子轭部，结果是磁回路过长，存在漏磁等问题，进而导致双转子电机的输出转矩较低。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种电机结构，旨在解决现有的双转子电机结构的输出转矩低的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供一种电机结构，包括呈环形结构的定子结构、套设于所述定子结构的外周侧的外转子以及置于所述定子结构的内周侧的内转子，所述外转子和所述内转子同轴设置，所述定子结构包括围绕形成环形结构的多个绕组单元，所述外转子朝向所述定子结构的内周侧形成N个第一凸齿，所述内转子朝向所述定子结构的外周侧形成M个第二凸齿；

其中，当所述绕组单元通电时，通电的两个所述绕组单元、与通电的两个所述绕组单元相对应的两个所述第一凸齿、以及与通电的两个所述绕组单元相对应的两个第二凸齿形成磁回路。

本申请实施例的有益效果：本申请提供的电机结构，在呈环形结构的定子结构的外周侧和内周侧分别设置一个外转子和一个内转子，并且，外转子和内转子呈同轴设置，即满足同轴转动的需要。该种布设方式，实现双力矩的输出，同时，整体体积更小，空间利用率更高。具体地，当绕组单元通电时，通电的两个绕组单元产生磁场，磁感应线则由当前的绕组单元的一端流出，经过当前绕组单元对应的第一凸齿，再流经另一绕组单元所对应的第一凸齿后，进入另一绕组单元，并且，经由另一绕组单元的另一端进入其对应的第二凸齿，再流经当前绕组单元对应的第二凸齿后，回到当前绕组单元，以上为一个磁回路，随着磁场扭曲对第一凸齿产生切向拉力，而使得外转子绕于定子结构的中轴线转动，同理地，磁场扭曲也对第二凸齿产生切向拉力，内转子则能够绕于定子结构的中轴线转动，即在同一电机中获得双力矩的输出。综上，本申请的电机结构，其磁回路更短，避免漏磁问题，输出效率更高，输出转矩更大。

在一个实施例中，所述绕组单元包括定子主体以及绕于所述定子主体上的线圈，所述定子主体具有朝向所述第一凸齿的第一定子齿部以及朝向所述第二凸齿的第二定子齿部，所述第一定子齿部的齿宽c大于所述第二定子齿部的齿宽d。

在一个实施例中，所述外转子的槽宽f与所述第一凸齿的齿宽e的比值范围为1.6～1.9；和/或，所述内转子的槽宽h与所述第二凸齿的齿宽i的比值范围为1.6～1.9。

在一个实施例中，所述第一凸齿的齿宽e与所述第一定子齿部的齿宽c的比值范围为0.9～1.1；和/或，所述第二凸齿的齿宽i与所述第二定子齿部的齿宽d的比值范围为0.9～1.1。

在一个实施例中，所述第一定子齿部的齿长k与所述定子主体的长度之比为5％～15％；和/或，所述第二定子齿部的齿长j与所述定子主体的长度之比为5％～15％。

在一个实施例中，所述定子结构的环形结构等分为X个分区，X为大于或等于3的正整数，所述定子结构的相数A为大于或等于3的正整数，每相中具有X个定子绕组，相邻的n个所述第一绕组单元组成所述定子绕组，n为偶数，并且，所述第一凸齿的数量等于所述第二凸齿的数量，N＝A*n*X+X。

在一个实施例中，所述第一凸齿的齿角度和所述第二凸齿的齿角度均相同，且齿角度为α，以及，所述第一凸齿的齿角度与所述绕组单元的齿角度也相同，并且，α＝360°/(A*n*X+X)；相邻两个所述定子绕组的最外侧的两个所述绕组单元的中间线的夹角β＝α*(A+1)/A。

在一个实施例中，相邻两个所述绕组单元之间形成间隙。

在一个实施例中，所述电机结构还包括永磁体组件，所述永磁体组件包括设于所述绕组单元上的第一子磁体以及设于所述第一凸齿上的且与所述第一子磁体相对应的第二子磁体；或者，

所述永磁体组件包括设于所述绕组单元上的第一子磁体以及设于所述第二凸齿上的且与所述第一子磁体相对应的第三子磁体；或者，

所述永磁体组件包括设于所述绕组单元上的两个第一子磁体、设于所述第一凸齿上的第二子磁体以及设于所述第二凸齿上的第三子磁体。

在一个实施例中，所述线圈的数量为多个，各所述线圈沿所述定子主体的长度方向依次设置，并且，各所述线圈之间采用并联连接，每个所述线圈在通电后产生的磁感线方向一致。

第二方面，本申请还提供一种轮毂电机，包括上述所述的电机结构。

本申请实施例的有益效果：本申请提供的轮毂电机，在具有上述电机结构的基础上，该轮毂电机的整体体积更小，输出效率更高。

第三方面，本申请还提供一种车辆，包括上述所述的轮毂电机。

本申请实施例的有益效果：本申请提供的车辆，在具有上述轮毂电机的基础上，该车辆具有良好的提速能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电机结构的主视图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本实用新型实施例提供的电机结构在工作状态下磁通流向的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电机结构的另一主视图；

图5为本实用新型实施例提供的电机结构的定子结构中w相处于通电状态下的主视图；

图6为本实用新型实施例提供的电机结构的定子结构中v相处于通电状态下的主视图；

图7为本实用新型实施例提供的电机结构的定子结构中u相处于通电状态下的主视图；

图8为本实用新型实施例提供的电机结构的定子结构、外转子以及内转子的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的电机结构的又一主视图；

图10为图9中B处的放大图；

图11为本实用新型实施例提供的电机结构的套件的结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的电机结构的局部放大图；

图13为本实用新型实施例提供的电机结构的另一局部放大图；

图14为本实用新型实施例提供的电机结构的又一局部放大图；

图15为本发明实施例提供的电机结构的绕组单元的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的电机结构的绕组单元的另一结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100、电机结构；10、定子结构；111、绕组单元；20、外转子；30、内转子；21、第一凸齿；31、第二凸齿；11、定子绕组；11a、定子主体；11b、线圈；11a1、第一定子齿部；11a2、第二定子齿部；40、套件；41、套筒主体；42、连接部；40a、凸部；40b、凹部；51、第一子磁体；52、第二子磁体；53、第三子磁体。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图3，本申请实施例的电机结构100包括定子结构10、外转子20和内转子30。

具体地，定子结构10呈的环形结构。外转子20套设在定子结构10的外周侧，内转子30置于定子结构10的内周侧。外转子20和内转子30绕于定子结构10的中轴线同轴转动，在获得相同力矩输出的情况下，本申请实施例的电机结构100的整体体积更小。

定子结构10包括沿着一圆周依次排列形成环形结构的多个绕组单元111。各绕组单元111在通电情况下产生磁场。

外转子20朝向定子结构10的内周侧形成N个第一凸齿21，内转子30朝向定子结构10的外周侧形成M个第二凸齿31，其中，N和M为正整数。当外转子20、内转子30相对定子结构10转动时，第一凸齿21、第二凸齿31会间断性地与绕组单元111正对。第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量可相同也可不同。在二者数量相同情况下，外转子20和内转子30能够获得相同或相近似的转动力矩，而在二者数量差异较大的情况下，外转子20和内转子30能够获得差异化较大的转动力矩。

在使用时，对绕组单元111进行通电，通电的两个绕组单元111、与通电的两个绕组单元111相对应的两个第一凸齿21、以及与通电的两个绕组单元111相对应的两个第二凸齿31形成磁回路，该通电的两个绕组单元111可以是相邻设置的，也可以是相隔设置的(两者之间还存在其他绕组单元111)。请参考图3，当相邻的两个绕组单元111处于通电状态时，当前两个绕组单元111、当前两个绕组单元111相对或接近的两个第一凸齿21以及当前两个绕组单元111相对或接近的两个第二凸齿31形成磁回路，与相隔设置的两个绕组通电的情况相比，该磁回路最短，磁阻最小，获得转动力矩最大，能够减小电机的损耗，提高电机效率。

外转子20和内转子30同轴转动的原理如下：参考图3，磁通在沿着相邻近的两个绕组单元111、两个第一凸齿21以及两个第二凸齿31形成闭合磁路径，随着磁场扭曲对第一凸齿21和第二凸齿31产生切向拉力。具体地，当通电的两个绕组单元111的中间线L1与对应的第一凸齿21的中间线L2和对应的第二凸齿31的中间线L3相错开时，产生的磁场则迫使第一凸齿21的中间线L2和第二凸齿31的中间线L3与当前通电的两个绕组单元111的中间线L1相重合，在重合的过程中，则对外转子20和内转子30产生切向拉力，而当第一凸齿21的中间线L2和第二凸齿31的中间线L3与当前通电的两个绕组单元111的中间线L1相对齐，处于重合状态时，当前的第一凸齿21和第二凸齿31和对应的绕组单元111完全吸合，此时，获得的切向拉力最小。

示例地，当电机结构100应用于永磁电机上时，各绕组单元111接入交流电，通过调整各绕组单元111的通电顺序来形成磁通，使得外转子20和内转子30获得切向拉力，最终使得外转子20和内转子30同轴转动。

示例地，当电机结构100应用于开关磁阻电机上时，各绕组单元111是采用局部顺次通电的方式，即，仅对局部绕组单元111进行通电。这样，通过局部绕组单元111进行通断电的方式，来实现外转子20和内转子30同轴转动。

同时，在本实施例中，磁回路的路径大小是可调控的，即，外转子20和内转子30所输出的力矩大小是调控的。例如，当相邻的两个绕组单元111处于通电状态时，当前两个绕组单元111、当前两个绕组单元111相对的两个第一凸齿21以及当前两个绕组单元111相对的两个第二凸齿31形成一个磁回路，此时，磁回路最短。或者，处于通电状态下的两个绕组单元111之间至少存在一个未通电的绕组单元111，那么，此时，所形成的磁回路的路径更大，磁阻也更大，适用于输出功率更小的电机。

需要说明地是，本申请的电机结构100，是由一个外设电源对定子结构10进行供电，以实现外转子20和内转子30的同轴转动。例如，当电机结构100应用于永磁电机上时，由该外设电源为各绕组单元111进行供电，通过调整各绕组单元111的通电顺序来形成磁通。或者，当电机结构100应用于开关磁阻电机上时，则是由该外设电源对局部各绕组单元111进行顺次通断电。

本申请实施例提供的电机结构100，在呈环形结构的定子结构10的外周侧和内周侧分别设置一个外转子20和一个内转子30，并且，外转子20和内转子30呈同轴设置，即满足同轴转动的需要。该种布设方式，实现双力矩的输出，同时，整体体积更小，空间利用率更高。具体地，当绕组单元111通电时，通电的两个绕组单元111产生磁场，磁感应线则由当前的绕组单元111的一端流出，经过当前绕组单元111对应的第一凸齿21，再流经另一绕组单元111所对应的第一凸齿21后，进入另一绕组单元111，并且，经由另一绕组单元111的另一端进入其对应的第二凸齿31，再流经当前绕组单元111对应的第二凸齿31后，回到当前绕组单元111，以上为一个磁回路，如图3所示，即该磁回路的路径为：绕组单元a1-第一凸齿b1-第一凸齿b2-绕组单元a2-第二凸齿c1-第二凸齿c2-绕组单元a1，磁回路以最短的路径形成闭环，可以理解，上述的a1、a2、b1、b2、c1、c2仅用于示意名称相同但位置不同的两个部件。随着磁场扭曲对第一凸齿21产生切向拉力，而使得外转子20绕于定子结构10的中轴线转动，同理地，磁场扭曲也对第二凸齿31产生切向拉力，内转子30则能够绕于定子结构10的中轴线转动，即在同一电机中获得双力矩的输出。综上，本申请实施例的电机结构100，其磁回路更短，避免漏磁问题，输出效率更高，输出转矩更大。

请参考图4至图7，在一个实施例中，将本申请实施例的电机结构100应用于开关磁阻电机中，整个定子结构10等分为X个分区，可选地，X为大于等于3的正整数，每个分区中包含相同数量的定子绕组11，在任一通电状态下，每个分区中有一个定子绕组通电，同时通电的这X个定子绕组为一相，也即，在每一个分区中，每一相对应一个定子绕组，由此可以得出，每个分区中的定子绕组数与相数A相等。定子结构10的相数为A，可选地，A为大于等于3的正整数，例如，该电机结构100为三相、四相或五相电机。每个相中具有X个定子绕组11，其中，相邻的n个绕组单元111组成定子绕组11，n为偶数，例如，每个定子绕组11中的绕组单元111可为两个、四个、六个等。具体地，定子结构10的分区数，定子绕组11的相数以及定子绕组11中的绕组单元111的数量可根据需要进行调整。图5至7中示意的定子结构10中，X＝3、A＝3、n＝8，即三个分区，每个分区包含u、w、v三组定子绕组11，整个定子结构10包括u、w、v三相绕组，每个定子绕组11含有八个绕组单元111。在另一实施例中，定子结构10的相数、分区以及绕组单元的数量可为其他值，例如，X＝5、A＝4、n＝10，即，定子结构分五个区，每个分区包含四个定子绕组11，以及，整个定子结构包括四相绕组，每个定子绕组11含有十个绕组单元111。综上，以此类推。

在开关磁阻电机中，第一凸齿21的数量等于第二凸齿31的数量，并且，第一凸齿21的数量N＝A*n*X+X。

示例地，如图4所示，该电机结构100为三相电机，那么，定子结构10的相数为三，并且，定位结构10的环形圆周被等分为三个分区，每个相中具有三个定子绕组11，每个定子绕组11具有八个绕组单元111。那么，第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量N＝3*8*3+3，为75个。

在一个实施例中，外转子20上的各第一凸齿21呈均匀分布，即每个第一凸齿21之间的间距是相同的。

在另一个实施例中，外转子20上的各第一凸齿21呈均匀分布，并且，内转子30上的各第二凸齿31呈均匀分布。

当第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量相同时，以定子结构10的中轴线为中心点，内转子30的各第二凸齿31则与外转子20的各第一凸齿21呈辐射状对应。这样，能够始终保证每两个第一凸齿21、其所对应的两个第二凸齿31以及二者之间存在两个绕组单元111形成最短磁回路。

请参考图2，在一个实施例中，当第一凸齿21和第二凸齿31的数量相同时，第一凸齿21的齿角度α和第二凸齿31的齿角度也相同，并且，二者的齿角度α与绕组单元111的角度相同，并且，α＝360°/(A*n*X+X)；相邻两个定子绕组11的最外侧的两个绕组单元111的中间线的夹角β＝α*(A+1)/A。这里，第一凸齿21的齿角度α为相邻两个第一凸齿21的中间线的夹角，第二凸齿31的齿角度为相邻两个第二凸齿31的中间线的夹角；以及，绕组单元111的齿角度为同一定子绕组中相邻两个绕组单元111的中间线的夹角。

示例地，定子结构10的环形圆周被分为三个分区，每一分区具有三个定子绕组11，即相数为三，每个定子绕组11由八个绕组单元111组成，第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量为75个，那么，α＝360°/75＝4.8°，以及，相邻两个定子绕组11之间的夹角β＝6.4°。

或者，示例地，定子结构10的环形圆周被分为四个分区，每一分区具有四个定子绕组11，即相数为四，每个定子绕组11由六个绕组单元111组成，第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量为100个，那么，α＝4.5°，以及，相邻两个定子绕组11之间的夹角β＝6°。

综上可知，第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量多于绕组单元111的数量，例如，当定子结构10的环形圆周被分为三个分区，每一分区有三个定子绕组11，即相数为三，每个定子绕组11由八个绕组单元111组成，绕组单元111的数量为72个，第一凸齿21的数量和第二凸齿31的数量为75个，这样，各第一凸齿21与各绕组单元111之间能够形成更多错位，以及，各第二凸齿31与各绕组单元111之间也能够形成更多错位，这样，在绕组单元111处于通电状态时，则有更多的第一凸齿21的中间线和第二凸齿31的中间线与对应的绕组单元111的中间线存在错位，从而在电机启动的瞬间或换相的瞬间对外转子20和内转子30提供切向拉力，以使外转子20和内转子30相对定子结构10的中轴线进行绕轴转动。

请参考图2图8以及图15，在一个实施例中，绕组单元111包括定子主体11a以及绕于定子主体11a上的线圈11b，在一个定子绕组11中，各绕组单元111的线圈11b串联。优选地，定子主体11a呈I型结构，其相对两端分别朝向对应的第一凸齿21和第二凸齿31。线圈11b通过同一方向绕于定子主体11a上。例如，线圈11b顺时针绕于定子主体11a上或者逆时针绕于定子主体11a上，从而在通电状态下，磁场的磁感线沿定子主体11a的长度方向流经定子主体11a。

显而易见的是，本申请实施例所说的第一凸齿21、第二凸齿31朝向定子主体11a或绕组单元111，应理解为第一凸齿21、第二凸齿31与定子主体11a或绕组单元111正对时的状态，而不应理解为任意时刻的状态。

定子主体11a具有朝向第一凸齿21的第一定子齿部11a1以及朝向于第二凸齿31的第二定子齿部11a2，第一定子齿部11a1的齿宽c大于第二定子齿部11a2的齿宽d。可以理解地，线圈11b绕于第一定子齿部11a1和第二定子齿部11a2之间的定子主体11a上，以防止线圈11b从定子主体11a上脱出。以及，由于各第二凸齿31处于内圈，各第一凸齿21处于外圈，在二者数量相同的情况下，各第一凸齿21的间距应大于第二凸齿31的间距，因此，为了实现定子主体11a和第一凸齿21，以及，定子主体11a和第二凸齿31有更好的对应角度，定子主体11a的第一定子齿部11a1的宽度应该大于第二定子齿部11a2的宽度。

具体地，请参考图8，在一个实施例中，外转子20的槽宽f与第一凸齿21的齿宽e的比值范围为1.6～1.9。这里，外转子20的槽宽f是指相邻两个第一凸齿21之间的间距。外转子20的槽宽f与第一凸齿21的齿宽e的比值可为1.6、1.7、1.8以及1.9等。当然，外转子20的槽宽f与第一凸齿21的齿宽e的比值也可为其他数值，例如，1.61、1.775、1.801等。

同时，外转子20的槽宽f和第一凸齿21的齿宽e的比值与内转子30的槽宽h与第二凸齿31的齿宽i的比值互不影响，二者的取值上可以相同，也可以不同。同理地，内转子30的槽宽h与第二凸齿31的齿宽i的比值范围为1.6～1.9。同理地，内转子30的槽宽h是指相邻两个第二凸齿31之间的间距。同时，内转子30的槽宽h与第一凸齿21的齿宽e的比值可为1.6、1.7、1.8以及1.9等。内转子30的槽宽h与第二凸齿31的齿宽i的比值也可为其他数值，例如，1.601、1.772、1.801等。

具体地，请参考图8，在一个实施例中，第一凸齿21的齿宽e与第一定子齿部11a1的齿宽c的比值范围为0.9～1.1。可以理解地，第一定子齿部11a1的齿宽c是指与第一凸齿21的齿宽e相对应的宽度。二者的比值可为0.9、1.0以及1.1等。当然，第一凸齿21的齿宽e与第一定子齿部11a1的齿宽c的比值也可为0.91、1.01以及1.001等。

同时，第一凸齿21的齿宽e与第一定子齿部11a1的齿宽c的比值与第二凸齿31的齿宽i与第二定子齿部11a2的齿宽d的比值互不影响，二者的取值上可以相同，也可以不同。同理地，第二凸齿31的齿宽i与第二定子齿部11a2的齿宽d的比值范围为0.9～1.1。这里，第二定子齿部11a2的齿宽d是指与第二凸齿31的齿宽i相对应的宽度。二者的比值可为0.9、1.0以及1.1等。当然，第二凸齿31的齿宽i与第二定子齿部11a2的齿宽d的比值也可为0.901、1.011以及1.09等。

具体地，请参考图8，在一个实施例中，第一定子齿部11a1的齿长k与定子主体11a的长度之比为5％～15％。这里，第一定子齿部11a1的齿长k是指第一定子齿部11a1沿定子主体11a长度方向上的距离。第一定子齿部11a1的齿长k占比定子主体11a的长度可为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等。

同时，第一定子齿部11a1的齿长k与定子主体11a的长度之比的数值与第二定子齿部11a2的齿长j与定子主体11a的长度之比的数值互不影响，二者的取值上可以相同，也可以不同。同理地，第二定子齿部11a2的齿长j与定子主体11a的长度之比为5％～15％。这里，第二定子齿部11a2的齿长j是指第二定子齿部11a2沿定子主体11a长度方向上的距离。第二定子齿部11a2的齿长j占比定子主体11a的长度可为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等。

以上参数范围是由技术人员通过大量随机仿真模拟实验而获得，以下为实验过程：

仿真模拟实验设计：对于上述参数进行随机取值，并应用在该参数值所对应的电机结构100上，同时确保每个实验组别的电机结构100上施加相同的电流信号，最后，获得每个实验组别的电机结构100的峰值磁力矩。

需要说明的是，每个实验组别的电机结构100在定子结构10的分区、相数、定子绕组11中绕组单元111的数量保持相同。同时，为了简化表述，将外转子20的槽宽f与第一凸齿21的齿宽e的比值简称为A1组数据；将内转子30的槽宽h与第二凸齿31的齿宽i的比值简称为A2组数据；将第一凸齿21的齿宽e与第一定子齿部11a1的齿宽c的比值简称为B1组数据；将第二凸齿31的齿宽i与第二定子齿部11a2的齿宽d的比值简称为B2组数据；将第一定子齿部11a1的齿长k与定子主体11a的长度之比简称为C1组数据；将第二定子齿部11a2的齿长j与定子主体11a的长度之比简称为C2组数据，以下为仿真模拟结果，请参见下表：

以上各实验组别是大量随机实验中具有代表性的，由于实验次数庞大，因而未能尽数列举出来。

根据上述各实验组别的数据结果可知：比对实验组别1、2、3、6、9、12、14、15、16、17的数据，发现A1组数据、A2组数据、B1组数据、B2组数据、C1组数据以及C2组数据在本申请所限定的范围内时，对应的电机结构100的峰值磁力矩远大于超出本申请限定范围所对应的电机结构100的峰值磁力矩，并且，再单独对比实验组别4、5、10、11、18、19、20、21的数据，发现一旦A1组数据、A2组数据、B1组数据、B2组数据、C1组数据以及C2组数据中任意一或几组数值范围超出在本申请所限定的范围时，对应的电机结构100的峰值磁力矩出现骤降。由此得出：将A1组数据、A2组数据、B1组数据、B2组数据、C1组数据以及C2组数据在本申请所限定的范围内时，电机结构100的峰值磁力矩的数值较好。

比对实验组别1、2、9、12、14、15、16、17的数据，C1组数据和C2组数据对电机结构100的峰值磁力矩大小影响较小，可以忽略不计。同时，A1组数据和A2组数据与B1组数据和B2组数据之间的组合并不存在必然的叠加增益的逻辑关系，即，并非A1组数据和A2组数据与B1组数据和B2组数据均取中间值时，对应的电机结构100的峰值磁力矩最大，而是只要A1组数据、A2组数据、B1组数据、B2组数据、C1组数据以及C2组数据在本申请所限定的范围内时，就能够组合出其他高峰值磁力矩的电机结构100。

请参考图4至图7，在一个实施例中，各定子绕组11顺序通电，外转子20和内转子30正向转动；各定子绕组11逆序通电，外转子20和内转子30反向转动。这里，顺序通电可以理解为按照顺时针方向对各定子绕组11进行通电，那么，外转子20和内转子30则与通电方向相同进行转动，即做顺时针转动，以及，按照逆时针方向对各定子绕组11进行通电，那么，外转子20和内转子30则与通电方向相同进行转动，即做逆时针转动。

示例地，当本申请实施例的电机结构100应用于开关磁阻电机上时，对定子结构10接入三相交流电，其具体通电过程如图中所示，现对通电过程进行讲解：

请参考图5至图7，定子结构10的环形圆周被划分为三个分区，每一分区处设置有三个定子绕组11，每个定子绕组11由八个绕组单元111组成。为了方便说明，每个分区包括w相定子绕组11、v相定子绕组11以及u相定子绕组11。当通电顺序是w-v-u，且，每个定子绕组11中绕组单元111均通电时，外转子20和内转子30逆时针同轴转动。具体地，当w相定子绕组11通电时，在该定子绕组11中，相邻的两个第一凸齿21、与该两个第一凸齿21对应的两个第二凸齿31以及两个绕组单元111形成最短磁回路，使得当前的两个第一凸齿21和两个第二凸齿31受到切向拉力逆时针转动一定角度，直至两个第一凸齿21和两个第二凸齿31与对应的两个绕组单元111处于吸合状态，同理地，当v相定子绕组11通电时，重复上述动作，外转子20和内转子30再逆时针转动一定角度，依次类推，当u相定子绕组11通电时，外转子20和内转子30再逆时针转动一定角度，这样，按照上述通电顺序，外转子20和内转子30实现同轴逆时针转动。而当通电顺序是u-v-w，且，每个定子绕组11中绕组单元111均通电时，外转子20和内转子30顺时针同轴转动。

具体地，当u相定子绕组11通电时，在该定子绕组11中，相邻的两个第一凸齿21、与该两个第一凸齿21对应的两个第二凸齿31以及两个绕组单元111形成最短磁回路，使得当前的两个第一凸齿21和两个第二凸齿31切向拉力而顺时针转动一定角度，同理地，当v相定子绕组11通电时，重复上述动作，外转子20和内转子30再次顺时针转动一定角度，依次类推，当w相定子绕组11通电时，外转子20和内转子30再次顺时针转动一定角度，这样，按照上述通电顺序，外转子20和内转子303逐渐顺时针转动起来。

在一个实施例中，相邻两个绕组单元111之间形成间隙。可以理解地，在围合形成环形结构时，各绕组单元111之间形成间隙，这样，避免相邻两个的绕组单元111在通电后其形成磁场相互影响。

当本申请的电机结构100应用于开关磁阻电机上时，可以理解地，相邻两个定子绕组11之间也形成间隙，即，相邻两个定子绕组11的最外侧的绕组单元111之间形成间隙。这样，也能够避免相邻两个定子绕组在通电后其形成磁场相互影响。

具体地，可在电机结构100的壳体上开设若干个安装槽，并且，将各绕组单元111设于对应的安装槽内，从而形成环形结构。

或者，在电机结构100的壳体内设置若干个支架，即，通过支架将绕组单元111进行固定，并且围合形成环形结构。

或者，请参考图9至图11，在另一个实施例中，各绕组单元111通过非导磁结构的套件40进行拼接连接，套件40可采用塑料或者铝材等非导磁金属，同时，套件40还可以避免线圈11b与定子主体11a直接接触，从而达到隔磁的效果。具体地，套件40包括呈中空结构的套筒主体41以及由套筒主体41的相对两端向外伸出的连接部42，绕组单元111的定子主体11a设于套筒主体41内，线圈11b绕于套筒主体41的外侧，且位于两个连接部42之间，以及，相邻两个套件40通过其连接部42进行拼接连接。同时，拼接连接的优势在于：方便后期维修，可对各绕组单元111进行替换。

示例地，套件40的连接部42上分别设有凸柱以及与凸柱相适配的凹槽，那么，当具有凸柱的套件40沿定子结构10的周向方向插设人具有凹槽的套件40内时，二者则实现拼接连接。当然，凸柱和凹槽的设置位置也可根据实际使用需求进行替换。

或者，同样是采用凸柱和凹槽的拼接连接结构，但是，装配方向改为沿定子结构10的径向方向，即，具有凸柱的套件40可沿定子结构10的径向方向插设入具有凹槽的套件40内，同样地能够满足拼接连接的要求。

具体地，请参考图10和图11，相邻两个套件40之间通过拼接结构进行拼接连接。拼接结构包括相互适配的凸部40a和凹部40b，在其中一个套件40的连接部42上设置凸部40a，以及，在另一个套件40的连接部42上开设凹部40b，通过凸部40a和凹部40b配合插接。

示意地，如图10所示，各绕组单元111沿定子结构10的周向方向通过套件40进行拼接连接，那么，在套件40的两个连接部42的同一侧上设置凸部40a，以及，在该两个连接部42的另一侧上开设凹部40b，这样，在装配过程中，当前的套件40上的两个凸部40a沿定子结构10的周向方向插设入前置位的套件40的两个凹部40b处，依次类推，各绕组单元111则能够拼接形成呈环形的定子结构10。

示例地，或者，在套件40的两个连接部42中，其中一个连接部42的相对两侧均设置凸部，以及，另一个连接部42的相对两侧均开设有凹部，同理地，在装配过程中，当前的套件40上的一个凸部40a和一个凹部41沿定子结构10的周向方向插设入前置位的套件40的凹部40b和凸部40a处，依次类推，各绕组单元111则能够拼接形成呈环形的定子结构10。

这里，凸部40a为突出于连接部42的表面的部分，可为柱体、块体等，其形状不做限定；以及，凹部40b则是与凸部40a的外形轮廓相适配的槽形结构。

请参考图12至图14，在一个实施例中，电机结构100还包括永磁体组。这里，永磁体组用于补充外转子20和内转子30在转动过程中，定子结构10在通断电过程中所存在的漏磁现象。可以理解地，当电机结构100增设永磁体组时，该电机结构100则适用于永磁电机的范畴。

具体地，根据实际使用的需要，永磁体组的设置位置和数量可进行调整。

例如，如图12所示，永磁体组件包括设于绕组单元111上的第一子磁体51以及设于第一凸齿21上的且与第一子磁体51相对应的第二子磁体52。这里，第一子磁体51和第二子磁体52分别设于绕组单元111和第一凸齿21的表面，或者，内置于绕组单元111和第一凸齿21。

或者，如图13所示，永磁体组件包括设于绕组单元111上的第一子磁体51以及设于第二凸齿31上的且与第一子磁体51相对应的第三子磁体53。同理地，第一子磁体51和第三子磁体53分别设于绕组单元111和第二凸齿31的表面，或者，内置于绕组单元111和第二凸齿31。

或者，如图14所示，永磁体组件包括设于绕组单元111上的两个第一子磁体51、设于第一凸齿21上的第二子磁体52以及设于第二凸齿31上的第三子磁体53。

定子的磁通量与线圈匝数和电流呈正关的，而电机的供电方式则是采用额定电压供电，通过线圈增加匝数会导致电阻变大，电流变小，因此，定子的磁通量的增加会受到限制，达到一定程度后不会再增加。为了解决上述问题，在另一实施例中，请参考图16，线圈11b的数量为多个，例如，线圈11b的数量至少两个以及两个以上，以定子主体11a能够承载为主。各线圈11b沿定子主体11a的长度方向依次设置，并且，各线圈11b之间采用并联连接，每个线圈11b在通电后产生的磁感线方向一致。可以理解地，将各线圈11b进行并联设置接电后，每个线圈11b的电压均为电机接入的额定电压，避免了线圈串联电阻变大而导致电流变小的问题，相邻的线圈11b也不会被干扰，这样，绕组单元111的磁通量能够大幅增加。

第二方面，本申请还提供一种轮毂电机，包括上述的电机结构100。

本申请实施例提供的轮毂电机，在具有上述电机结构100的基础上，磁回路短，从而可减小电机损耗，提高电机效率，即，该轮毂电机的整体体积更小，输出效率更高。

第三方面，本申请还提供一种车辆，包括上述的轮毂电机。该车辆可为新能源电动车，也可为油电混合车。

本申请实施例提供的车辆，在具有上述轮毂电机的基础上，该车辆具有良好的提速能力，且，行驶过程中更加平稳。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电机结构，其特征在于：包括呈环形结构的定子结构、套设于所述定子结构的外周侧的外转子以及置于所述定子结构的内周侧的内转子，所述外转子和所述内转子同轴设置，所述定子结构包括沿着一圆周依次排列形成环形结构的多个绕组单元，所述外转子朝向所述定子结构的内周侧形成N个第一凸齿，所述内转子朝向所述定子结构的外周侧形成M个第二凸齿；

其中，当所述绕组单元通电时，通电的两个所述绕组单元、与通电的两个所述绕组单元相对应的两个所述第一凸齿、以及与通电的两个所述绕组单元相对应的两个第二凸齿形成磁回路。

2.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于：所述绕组单元包括定子主体以及绕于所述定子主体上的线圈，所述定子主体具有朝向所述第一凸齿的第一定子齿部以及朝向所述第二凸齿的第二定子齿部，所述第一定子齿部的齿宽c大于所述第二定子齿部的齿宽d。

3.根据权利要求2所述的电机结构，其特征在于：所述外转子的槽宽f与所述第一凸齿的齿宽e的比值范围为1.6～1.9；和/或，所述内转子的槽宽h与所述第二凸齿的齿宽i的比值范围为1.6～1.9。

4.根据权利要求3所述的电机结构，其特征在于：所述第一凸齿的齿宽e与所述第一定子齿部的齿宽c的比值范围为0.9～1.1；和/或，所述第二凸齿的齿宽i与所述第二定子齿部的齿宽d的比值范围为0.9～1.1。

5.根据权利要求2所述的电机结构，其特征在于：所述第一定子齿部的齿长k与所述定子主体的长度之比为5％～15％；和/或，所述第二定子齿部的齿长j与所述定子主体的长度之比为5％～15％。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电机结构，其特征在于：所述定子结构的环形结构等分为X个分区，X为大于或等于3的正整数，所述定子结构的相数A为大于或等于3的正整数，每相中具有X个定子绕组，相邻的n个所述第一绕组单元组成所述定子绕组，n为偶数，并且，所述第一凸齿的数量等于所述第二凸齿的数量，N＝A*n*X+X。

7.根据权利要求6所述的电机结构，其特征在于：所述第一凸齿的齿角度和所述第二凸齿的齿角度均相同，且为α，以及，所述第一凸齿的齿角度与所述绕组单元的齿角度也相同，并且，α＝360°/(A*n*X+X)；相邻两个所述定子绕组的最外侧的两个所述绕组单元的中间线的夹角β＝α*(A+1)/A。

8.根据权利要求1至5任一项所述的电机结构，其特征在于：相邻两个所述绕组单元之间形成间隙。

9.根据权利要求1至5任一项所述的电机结构，其特征在于：所述电机结构还包括永磁体组件，所述永磁体组件包括设于所述绕组单元上的第一子磁体以及设于所述第一凸齿上的且与所述第一子磁体相对应的第二子磁体；或者，

所述永磁体组件包括设于所述绕组单元上的第一子磁体以及设于所述第二凸齿上的且与所述第一子磁体相对应的第三子磁体；或者，

所述永磁体组件包括设于所述绕组单元上的两个第一子磁体、设于所述第一凸齿上的第二子磁体以及设于所述第二凸齿上的第三子磁体。

10.根据权利要求2至5任一项所述的电机结构，其特征在于：所述线圈的数量为多个，各所述线圈沿所述定子主体的长度方向依次设置，并且，各所述线圈之间采用并联连接，每个所述线圈在通电后产生的磁感线方向一致。

11.一种轮毂电机，其特征在于：包括如权利要求1至10任一项所述的电机结构。

12.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求11所述的轮毂电机。

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