[发明专利]弧驱电机及电动车辆

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，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。

发明内容

本发明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，以及本发明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。

依据本发明的第一方面，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。

依据本发明的第二方面，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；