電動車及其開關磁阻電機、開關磁阻電機系統的製作方法

2023-10-04 20:00:04 2

本實用新型涉及電機的技術領域，涉及一種電動車及其開關磁阻電機、開關磁阻電機系統。

背景技術：

發明人在實踐中發現，目前大功率電動車的輪轂驅動電機一般採用永磁同步電機和軸向磁場電機，一般很少採用開關磁阻電機。

下面對這三種電機的性能進行分析：

1、軸向磁場電機結構複雜，生產成本高，實際應用價值不高。

2、現有技術中的開關磁阻電機一般被做成內轉子電機形式，外轉子輪轂電機未見被採用。作為內轉子應用的開關磁阻電機的低速平穩性、噪聲、功率密度仍不如永磁同步電機。

3、永磁同步電機存在著易退磁、低速運行效率低、壽命較短、可維護性比較差等缺點。

技術實現要素：

為了解決現有技術中開關磁阻電機的功率密度低、噪聲高以及生產工藝複雜等問題，本實用新型提供一種新型的開關磁阻電機結構及其系統，以及利用該開關磁阻電機的電動車。

為解決上述問題，本實用新型實施例提供了一種內轉子外定子結構的開關磁阻電機，所述開關磁阻電機包括殼體及設於殼體內的內轉子和外定子，所述外定子包括繞周向間隔設置的多個定子齒和位於所述定子齒之間的定子槽，其中所述外定子的槽口寬度與所述定子齒的寬度之比為1～1.25。

根據本實用新型一優選實施例，所述定子槽的槽深是所述定子齒的寬度的2～4倍。

根據本實用新型一優選實施例，所述內轉子包括繞周向間隔設置的多個轉子齒以及位於所述轉子齒之間的轉子槽，其中所述轉子槽的槽口寬度與所述轉子齒的寬度之比為1～0.75。

根據本實用新型一優選實施例，所述內轉子和所述外定子之間氣隙的寬度為0.25～0.5mm。

根據本實用新型一優選實施例，所述轉子槽的深度為所述內轉子與所述外定子之間氣隙寬度的20～30倍。

根據本實用新型一優選實施例，所述內轉子為具有16個轉子齒的16極內轉子，所述外定子為具有24個定子槽的24槽外定子。

根據本實用新型一優選實施例，所述轉子齒之間設有絕緣絕磁填充材料。

根據本實用新型一優選實施例，所述填充材料蓋設於轉子槽的槽口或者填平轉子槽。

為解決上述技術問題，本發還提供一種開關磁阻電機系統，所述系統包括驅動器和上述實施例中任一項所述的開關磁阻電機；所述驅動器用於控制所述開關磁阻電機的運行狀態。

為解決上述技術問題，本發進一步提供一種電動車，所述電動車為純電動或混合動力車，所述電動車包括上述實施例中任一項所述的開關磁阻電機。

與現有技術相比，該開關磁阻電機轉矩大、低速性能好、效率平臺寬、功率密度高、噪聲低、環境適應性好、可靠性高、使用壽命長、生產工藝簡單、成本低。可廣泛用於電動車中。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1開關磁阻電機調速系統的結構組成框圖；

圖2是外轉子結構的開關磁阻電機及其三相繞組示意圖；

圖3是圖2中開關磁阻電機的局部結構放大圖；

圖4是定子繞組的磁場分布示意圖；

圖5是現有技術接通方法中單個繞組的磁場分布圖；

圖6是定、轉子相對位置與相繞組電感曲線圖；

圖7是轉子齒結構第一優選實施例的放大圖；

圖8是轉子齒結構第二優選實施例的放大圖；

圖9是轉子齒結構第三優選實施例的放大圖；

圖10是轉子齒結構第四優選實施例的放大圖；

圖11是現有技術中電感隨轉角變化的曲線圖；

圖12是本實用新型開關磁阻電機齒尖結構的電感隨轉角變化的曲線圖；

圖13是填充物蓋設於轉子槽的槽口的示意圖；

圖14是填充物填充於轉子槽內的結構示意圖；

圖15是開關磁阻電機控制系統的組成框圖；

圖16是工作狀態選擇模塊的電路結構示意圖；

圖17是內轉子結構的開關磁阻電機及其三相繞組示意圖；

圖18是圖17中開關磁阻電機的局部結構放大圖；以及

圖19是一種優選的內轉子結構的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步的詳細描述。特別指出的是，以下實施例僅用於說明本實用新型，但不對本實用新型的範圍進行限定。同樣的，以下實施例僅為本實用新型的部分實施例而非全部實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

本實用新型的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」、「第三」「第四」等(如果存在)是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本實用新型的實施例例如能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

開關磁阻電機的一種調速系統的組成框圖如圖1所示，該調速系統一般包括開關磁阻電機100、功率變換器200、控制器300以及位置傳感器400。關於調速系統各組成單元之間的控制過程，在本領域技術人員的理解範圍內，此處不再詳述。

本實用新型實施例提供一種開關磁阻電機，該開關磁阻電機為三相開關磁阻電機，包括殼體及設於殼體內的凸極轉子和凸極定子，定子的齒上繞有ABC三相繞組。

優選的，ABC三相繞組中的每一相均包括至少三個引出端，其中包括兩個端部引出端，位於繞組兩端，還包括至少一個中部引出端，該中部引出端位於繞組中間的某一位置，這樣，當將中部某一引出端和其中一個端部引出端接入電路時，則每一相繞組只有部分通電工作，而將兩個端部引出端接入電路時，則每一相繞組全部通電工作，從而實現對工作狀態的調節。

例如，ABC三相繞組中的每一相均是具有中點的三相繞組，中部引出端即與繞組的中點相連接，則繞組可以全部接入電路進行工作，對應於電機的正常工作狀態，也可以以其一半接入電路進行工作，對應於電機輔助工作狀態。ABC三相繞組可以設置成包括多個中部引出端，這樣電機的工作狀態則可以有多種檔位調節。

優選的，本實施例中開關磁阻電機可以為外轉子內定子電機，其中，如圖2所示，定子包括繞周向間隔設置的多個定子齒和位於定子齒之間的定子槽；轉子包括繞周向設置的多個轉子齒和位於轉子齒之間的轉子槽。該轉子410可以為16極的外轉子、定子420為24槽的內定子。

如圖2所示，16極外轉子24槽內定子電機可採用ABCABC……的順序繞制，共24個繞組元件，三相繞組各有8個串聯的繞組元件，繞組元件採用多根絕緣銅線並繞，將多根絕緣銅線分成兩半，如此8個串聯的繞組元件，又形成並繞的兩部分，共有兩個線首端和兩個線尾端，將其中一對線首端和線尾端作為為該相繞組的端部引出端，再將另一對線首端與線尾端並接後，作為該相繞組的中點引出端，因此ABC三相繞組是具有中點引出端的三相繞組。當然，在其他實施例中，三相繞組中的每一項還可以設有多個中部引出端，且引出位置也不限於在繞組的中點，在本領域技術人員的理解範圍內，此處不再贅述。

請參閱圖3，圖3是圖2中開關磁阻電機的局部結構放大圖。優選的，本實施例中定子的槽底寬度L10與定子齒的寬度L8之比為1～1.25，槽深D1是齒寬L8的2～4倍。此設計可以保證電機的材料利用率高，震動和噪聲小。這是由於開關磁阻電機不使用永磁體，僅僅使用鐵芯和銅線，當其用銅量與用鐵量相當時，電機的材料利用率最高。而開關磁阻電機的定子的槽底寬度與定子齒的寬度比為1時，可以認為其用銅量與用鐵量相當，槽底寬度與定子齒的寬度比大於1，則可以放更多銅線。但如果槽底寬度與定子齒的寬度比過大，當槽深是齒寬的2～4倍時，意味著定子齒的寬度太窄，當齒上繞組通電後，定、轉子在強烈的磁拉力作用下，容易產生震動和噪聲。本實用新型定子的槽深、齒和槽的寬度比的取值範圍，有效確保電機的材料利用率高，也即提高了電機的功率密度，且抑制了震動和噪聲。

優選的，外轉子的槽口寬度L7與轉子齒的寬度L6滿足：L7/L6為1～0.75，槽深D2為轉子410與定子420之間氣隙δ的20～30倍。轉子的這種結構設計與定子的槽底寬度L10與定子齒的寬度L8之比為1～1.25，槽深D1是齒寬L8的2～4倍的設計相配合，導致本實用新型開關磁阻電機的與最大電感Lmax與最小電感Lmin之比Lmax/Lmin值要比傳統開關磁阻電機大得多，本實用新型的電感比可高達6～8，而傳統開關磁阻電機只能達到2.5～4.5左右。由於開關磁阻電機的輸出力矩電感比高意味大，電機的輸出力矩就大，也即成倍提高了電機的功率密度。其中，在本實施例中轉子與定子之間的氣隙δ的寬度可以設計為δ＝(0.25～0.5)mm。

進一步地，為了提高電機的功率密度，本實施例中定子的相鄰定子齒上的繞組產生的磁場方向相反，請參閱圖4，圖4是定子繞組的磁場分布示意圖，相比較於傳統的繞組通電方法，相鄰定子齒上的繞組的磁場方向相同，使每個繞組單獨形成一個小磁場，請參閱圖5，圖5是現有技術接通方法中單個繞組的磁場分布圖；本實施例中相鄰定子齒的繞組的電流方向相反，以使相鄰繞組產生的磁場方向相反；該種接通方法可以使相鄰定子繞組之間共同形成磁場，此種結構可以提高磁場密度，使磁阻轉矩變大，進而提高電機的功率密度。該種繞組的通電方式不但適用於本實施例中的16極24槽的電機結構，同樣適用於轉子為(8×n)極的轉子，定子為(12×n)槽的定子(其中，n為大於等於2的正整數)的電機結構。

傳統電機的電感隨轉角變化的曲線如圖6所示，存在電感不變的小區間，該區間的不產生力矩。為了縮小該區間，提高電機的利用率，本實用新型轉子的每一個轉子齒的兩側設計為非對稱結構，譬如轉子齒的兩個齒尖的角度設計為不同的角度等。則電機的電感隨轉角變化的曲線的區間變小，甚至消失。而轉子齒兩個齒尖中的至少一個可以設計為鈍角。

進一步優選地，請一併參閱圖7，圖7是轉子齒結構第一優選實施例的放大圖，本實施例中的轉子齒的兩個齒尖中的一個齒尖4101設計成鈍角，另一個齒尖4102設計為銳角或者直角。其中，轉子齒尖鈍角的深度D3可以為氣隙δ的1～2倍，轉子齒尖鈍角的寬度D4可以為轉子齒的寬度L6的1/10～1/5，若電機按鈍角的方向順序地對三相繞組通電，可以大幅度減小電機的噪聲。

另外，在其他實施例中，轉子齒的兩個齒尖還可以都設計成鈍角、都設計成銳角或者銳角與直角搭配的結構形式，只要保證轉子齒的兩側為非對稱結構即可。請進一步參閱圖8-圖10，圖8是轉子齒結構第二優選實施例的放大圖，圖9是轉子齒結構第三優選實施例的放大圖，以及圖10是轉子齒結構第四優選實施例的放大圖；其中，圖8實施例中轉子齒的兩側齒尖一個為圓弧結構4101，另一個為削角結構4102，削角位置形成兩個鈍角；圖9實施例中轉子齒的兩側齒尖一個為銳角或者直角結構4101，另一個為突出的尖角結構4102，而圖10實施例中轉子齒的兩側齒尖一個為銳角或者直角結構4101，另一個齒尖附近設有一凹槽的結構4102。以上僅僅列舉了幾種轉子齒的結構，本實用新型保護的主旨是轉子齒的兩側為非對稱結構。當然，在其他實施例中，還可以有多種變化的轉子齒結構，此處不再一一列舉。

請參閱圖11和圖12，圖11是現有技術中電感隨轉角變化的曲線圖，圖12是本實用新型開關磁阻電機齒尖結構的電感隨轉角變化的曲線圖，很顯然，本實用新型中的齒尖設計結構，其電感隨轉角變化的曲線的區間變小(圖中標號X為位置)，甚至消失，即不產生力矩的區間很小甚至消失，從很大程度上提高了電機的磁通利用率，進而增大了電機的輸出轉矩。

優選的，轉子槽的槽口或者轉子槽內部還可以設置填充物，以減小轉子的風阻。該填充物(覆蓋物)需要為絕緣絕磁材料，譬如塑料、玻璃鋼或者複合材料等等。

請一併參閱圖13和圖14，圖13和圖14是兩種填充物設置結構的示意圖，其中，圖13是覆蓋物蓋設於轉子槽的槽口的示意圖，圖14是填充物填充於轉子槽內的結構示意圖。

圖13中覆蓋物500可以為粘貼在轉子槽430槽口的帶狀結構，覆蓋物500可以為一整條覆蓋在整個轉子的所有轉子槽430上，還可以為分段結構覆蓋部分轉子槽430，在本領域技術人員的理解範圍內，此處不再詳述。

圖14中填充物500為填充在轉子槽430內楔塊，優選為填平轉子槽430。在填充物500填充於轉子槽時，填充物500與銳角或者直角齒尖結構的轉子齒之間平滑過渡連接(圖14中標註510位置處)；而填充物500與鈍角齒尖結構的轉子齒之間通過弧面(圖14中標註520位置處)過渡連接。這種填充物500與兩側轉子齒之間通過平滑過渡結構連接可以保證轉子的整體外側面為平滑結構，達到最大程度的減小風阻的目的。

進一步地，為了使填充物500可以可靠的鑲嵌在相應的轉子槽內，在轉子齒的側面上可以設置有的定位槽(圖中未標註)，相應地，填充物500的側面設有與定位槽結構相適配的定位凸起530，該定位凸起530與定位槽配合實現對填充物500的卡接定位，進而保證填充物500可靠的鑲嵌在相應的轉子槽內。當然，圖14中僅僅示意了一種弧狀結構的定位突起530，當然，還可以為燕尾結構等，只要能夠保證填充物500可以穩定鑲嵌或者卡接在轉子槽內即可，此處不再一一列舉。

本實用新型另外還提供一種開關磁阻電機的控制系統，請參閱圖15，圖15是開關磁阻電機控制系統的組成框圖；該系統包括開關磁阻電機510和驅動器520，其中開關磁阻電機510可以是前述實施例描述的開關磁阻電機。

該驅動器520至少包括工作狀態選擇模塊521，該工作狀態選擇模塊521用於選擇三相繞組的位於兩個端部引出端之間全部繞組或位於端部引出端與中點引出端之間或中點引出端之間的部分進行工作，以使得開關磁阻電機實現不同扭矩輸出。

該工作狀態選擇模塊521至少包括三個第一開關、三個第二開關、三個第三開關、三個第一續流二極體、三個第二續流二極體以及三個第三續流二極體，其中三個第一開關的集電極接電源的正極，發射極分別連接對應的一相繞組的一個端部引出端，三個第二開關的集電極分別連接對應的一相繞組的另一個端部引出端，發射極連接電源的負極，三個第三開關的集電極分別連接對應的一相繞組的中點引出端，發射極連接電源的負極，三個第一續流二極體的負極分別連接對應的一相繞組所連接的第一開關的集電極，正極分別連接對應的一相繞組所連接的第二開關的集電極，三個第二續流二極體的負極分別連接對應的一相繞組所連接的第一開關的發射極，正極分別連接對應的一相繞組所連接的第二開關的發射極，三個三續流二極體的負極分別連接對應的一相繞組所連接的第一開關的集電極，正極分別連接對應的一相繞組所連接的第三開關的集電極。

舉例來說，如圖16所示，上述工作狀態選擇模塊521可包括3個輔助功率開關V7、V8、V9和3個輔助續流二極體VD7、VD8、VD9，輔助功率開關參與工作時，為輔助工作狀態；輔助功率開關停止工作時，為正常工作狀態。

當ABC三相繞組是具有中點的三相繞組時(即以繞組的中點引出端為例)，V1、V2、V3分別是A、B、C三相繞組的上橋臂功率開關，其集電極接電源Us的正極；其發射極分別接A、B、C三相繞組的輸入端，且分別與續流二極體VD4、VD5、VD6的負極相連，然後將續流二極體VD4、VD5、VD6的正極接電源Us的負極。A、B、C三相繞組的輸出端分別接下橋臂功率開關V4、V5、V6的集電極，且分別與續流二極體VD1、VD2、VD3的正極相連，然後將續流二極體VD1、VD2、VD3的負極接電源Us的正極。而功率開關V4、V5、V6的發射極接電源Us的負極(電源地)。如此構成三相開關磁阻電機的功率驅動電路；A、B、C三相繞組的中點引出端分別與輔助功率開關V7、V8、V9的集電極相連接，且分別與輔助續流二極體VD7、VD8、VD9的正極相連，然後將輔助續流二極體VD7、VD8、VD9的負極接電源Us的正極。

正常工作狀態時，讓輔助功率開關V7、V8、V9關斷停止工作，三相開關磁阻電機驅動控制器的V1～V6功率開關正常工作，可以使三相開關磁阻電機的A、B、C三相繞組全部投入工作；輔助工作狀態時，讓三相開關磁阻電機驅動控制器的V1～V3和V7～V9輔助功率開關正常工作，而功率開關V4、V5、V6關斷停止工作，使三相開關磁阻電機的A、B、C三相繞組的1/2匝數繞組投入工作。由於正常工作狀態時，三相繞組全部投入工作，電機的總匝數大，電機產生的力矩大，轉速低；輔助工作狀態時，電機的只有1/2匝數參與工作，電機的力矩小但轉速高；兩者配合實現了兩檔無極變速。

本實施例三相開關磁阻電機的驅動控制器520可以在當電機獲得輸入轉速時，利用開關磁阻電機的位置傳感器，令其在三相繞組電感隨位置角變化的變化率，的區域，對相應的三相繞組的功率開關進行開關控制，實現發電機運行。

該驅動控制器520可以根據轉速，控制開關磁阻電機在正常工作狀態和輔助工作狀態下運行；正常工作狀態時，讓輔助功率開關V7、V8、V9關斷停止工作，三相開關磁阻電機的驅動控制器的V1～V6功率開關正常工作，可以使三相開關磁阻電機的A、B、C三相繞組全部投入工作；輔助工作狀態時，讓三相開關磁阻電機的驅動控制器的V1～V3和V7～V9輔助功率開關正常工作，而功率開關V4、V5、V6關斷停止工作，使三相開關磁阻電機的A、B、C三相繞組的1/2匝數繞組投入工作。由於正常工作狀態時，三相繞組全部投入工作，電機的總匝數大，電機適應大力矩，轉速低狀態；輔助工作狀態時，電機的只有1/2匝數參與工作，電機適應小力矩高轉速狀態；兩者配合實現了低轉速發電機運行和高轉速發電機運行。

本實施例中三相開關磁阻電機作為發電機運行的突出優點是：完全沒有由於齒槽效應產生的定位力矩；加上擁有低轉速發電機運行和高轉速發電機運行模式，高效率發電的區域非常寬。

本實用新型實施例中的開關磁阻電機結構有效提高了開關磁阻電機的功率密度，降低開關磁阻電機的轉矩波動和噪音，具有特別寬的高效率工作區域。該開關磁阻電機完全沒有由於齒槽效應產生的定位力矩，作為發電機運行，高效率發電的區域非常寬。

另外，在工作狀態選擇模塊521選擇接入繞組其他位置的中部引出線時，還可以組合出不同的檔位變換形式，在本領域技術人的理解範圍內，此處不再一一詳述。

進一步地，本實用新型實施例還提供一種內轉子外定子結構的開關磁阻電機，請參閱圖17，圖17是內轉子結構的開關磁阻電機及其三相繞組示意圖。優選地，該實施例中的開關磁阻電機為具有16個轉子齒的16極的內轉子且具有24個定子槽的24槽外定子電機。圖中標號210為定子，220為轉子。

同樣的，該16極內轉子24槽外定子電機可採用ABCABC……的順序繞制，共24個繞組元件，三相繞組各有8個串聯的繞組元件，繞組元件採用多根絕緣銅線並繞，將多根絕緣銅線分成兩半，如此8個串聯的繞組元件，又形成並繞的兩部分，共有兩個線首端和兩個線尾端，將其中一對線首端和線尾端作為為該相繞組的端部引出端，再將另一對線首端與線尾端並接後，作為該相繞組的中點引出端，因此ABC三相繞組是具有中點引出端的三相繞組。當然，在其他實施例中，三相繞組中的每一項還可以設有多個中部引出端，且引出位置也不限於在繞組的中點，在本領域技術人員的理解範圍內，此處不再贅述。

請一併參閱圖18，圖18是圖17中開關磁阻電機的局部結構放大圖。優選的，本實施例中定子的槽口寬度L2與定子齒的寬度L1之比為1～1.25，槽深D5是齒寬L1的2～4倍。此設計可以保證電機的材料利用率高，震動和噪聲小。這是由於開關磁阻電機不使用永磁體，僅僅使用鐵芯和銅線，當其用銅量與用鐵量相當時，電機的材料利用率最高。而開關磁阻電機的定子的槽口寬度與定子齒的寬度比為1時，可以認為其用銅量與用鐵量相當，槽口寬度與定子齒的寬度比大於1，則可以放更多銅線。但如果槽口寬度與定子齒的寬度比過大，當槽深是齒寬的2～4倍時，意味著定子齒的寬度太窄，當齒上繞組通電後，定、轉子在強烈的磁拉力作用下，容易產生震動和噪聲。本實用新型定子的槽深、齒和槽的寬度比的取值範圍，有效確保電機的材料利用率高，也即提高了電機的功率密度，且抑制了震動和噪聲。

優選的，外轉子的槽口寬度L5與轉子齒的寬度L4滿足：L5/L4為1～0.75，槽深D6為轉子220與定子210之間氣隙δ的20～30倍。轉子的這種結構設計與定子的槽口寬度L5與定子齒的寬度L4之比為1～1.25，槽深D5是齒寬L1的2～4倍的設計相配合，導致本實用新型開關磁阻電機的與最大電感Lmax與最小電感Lmin之比Lmax/Lmin值要比傳統開關磁阻電機大得多，本實用新型的電感比可高達6～8，而傳統開關磁阻電機只能達到2.5～4.5左右。由於開關磁阻電機的輸出力矩電感比高意味大，電機的輸出力矩就大，也即成倍提高了電機的功率密度。其中，在本實施例中轉子與定子之間的氣隙δ的寬度可以設計為δ＝(0.25～0.5)mm。

為了進一步提高電機的功率密度，本實施例中定子的相鄰定子齒上的繞組也採用產生磁場方向相反的電流控制形式，具體的磁場形式及原理請參數上述實施例中的相關描述，此處不再贅述。

請參閱圖19，圖19是一種優選的內轉子結構的示意圖，優選地，本實施例中的轉子齒兩側齒尖同樣可以設計成角度不同的結構，關於轉子齒齒尖的結構特徵，請參閱上述實施例中的相關描述，此處不再贅述。

另外，轉子槽內同樣可以設置填充物(圖中標號600)，以減小轉子的風阻，圖中雖然只標示出了一處設置有填充物600，但應該是所有轉子槽內都設置填充物600。而關於填充物600的設置結構以及材料等技術特徵，也請參閱上述實施例中的相關描述，此處亦不再重複。

內轉子結構電機的一個最優實施例

本實施例中的開關磁阻電機包括凸極轉子、凸極定子以及驅動控制器等，其中，轉子為16極、定子為24槽。

本實施例取定子的槽口寬度與定子齒的寬度之比為1/0.8，槽深是齒寬的3倍。此設計有效確保電機的材料利用率高，也即提高了電機的功率密度，且抑制了震動和噪聲。

本實施例三相開關磁阻電機，16極的轉子的槽口寬度角與轉子齒的寬度之比為0.8，槽深為氣隙δ的25倍。轉子的這種設計結構可使電感比高達7，而傳統開關磁阻電機只能達到2.5～4.5左右。由於開關磁阻電機的輸出力矩電感比高意味大，電機的輸出力矩就大，也即成倍提高了電機的功率密度。

同時轉子的每一個轉子齒的兩個齒尖中的一個齒尖設計成鈍角，另一個為銳角。則電機的電感隨轉角變化的曲線的區間變小，甚至消失。若電機按鈍角的方向順序地對三相繞組通電，還可以大幅度減小電機的噪聲。

本實施例三相開關磁阻電機的轉子、定子之間的氣隙δ的寬度為δ＝0.25mm，轉子齒齒尖鈍角的深度為0.3mm，鈍角的寬度為轉子齒的寬度的1/6。

本實施例定子的齒上繞有ABC三相繞組，ABC三相繞組是具有中點的三相繞組。三相繞組的分布順序分別為A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-共24個繞組元件，三相繞組各有8個串聯的繞組元件；繞組元件採用多根絕緣銅線並繞，將多根絕緣銅線分成兩半，如此8個串聯的繞組元件，又形成並繞的兩部分，共有兩個線首端和兩個線尾端，將其中一對首端和尾端作為為該相繞組的引出端，再將另一對首端、尾端並接後，作為該相繞組的中點引出端，因此ABC三相繞組是具有中點的三相繞組。

本實施例中的三相開關磁阻電機，為了減小風阻和噪音，轉子的槽內插有楔塊，楔塊的材料可以為塑料和玻璃纖維複合材料等。

本實施例三相開關磁阻電機的驅動控制電路圖中(請參閱圖16)，V1、V2、V3分別是A、B、C三相繞組的上橋臂功率開關，其集電極接電源Us的正極；其發射極分別接A、B、C三相繞組的輸入端，且分別與續流二極體VD4、VD5、VD6的負極相連，然後將續流二極體VD4、VD5、VD6的正極接電源Us的負極。A、B、C三相繞組的輸出端，分別接下橋臂功率開關V4、V5、V6的集電極，且分別與續流二極體VD1、VD2、VD3的正極相連，然後將續流二極體VD1、VD2、VD3的負極接電源Us的正極。而功率開關V4、V5、V6的發射極接電源Us的負極(電源地)。如此構成普通三相開關磁阻電機的功率驅動電路；A、B、C三相繞組的中點引出端，分別與輔助功率開關V7、V8、V9的集電極相連接，且分別與輔助續流二極體VD7、VD8、VD9的正極相連，然後將輔助續流二極體VD7、VD8、VD9的負極接電源Us的正極。

本實施例中三相開關磁阻電機的驅動控制器增加了3個輔助功率開關和3個輔助續流二極體，輔助功率開關參與工作時，為輔助工作狀態，輔助功率開關停止工作時，為正常工作狀態。正常工作狀態時，讓輔助功率開關V7、V8、V9關斷停止工作，三相開關磁阻電機的驅動控制器的V1～V6功率開關正常工作，可以使三相開關磁阻電機的A、B、C三相繞組全部投入工作；輔助工作狀態時，讓三相開關磁阻電機的驅動控制器的V1～V3和V7～V9輔助功率開關正常工作，而功率開關V4、V5、V6關斷停止工作，使三相開關磁阻電機的A、B、C三相繞組的1/2匝數繞組投入工作。由於正常工作狀態時，三相繞組全部投入工作，電機的總匝數大，電機產生的力矩大，轉速低；輔助工作狀態時，電機的只有1/2匝數參與工作，電機的力矩小但轉速高；兩者配合實現了兩檔無極變速。

由於正常工作狀態時，三相繞組全部投入工作，電機的總匝數大，電機產生的力矩大，轉速低。正常工作狀態時，能夠保證低轉速區間，電機有高的效率平臺，轉速接近高速區效率漸漸變低，此時控制器根據轉速反饋，切換到輔助工作狀態。

輔助工作狀態時，電機的只有1/2匝數參與工作，電機的力矩小但轉速高。輔助工作狀態時，電機能夠保證高轉速區間(4000～9000轉/分)，電機有高的效率平臺，儘管當轉速接近低速區效率漸漸變低，但此時控制器根據轉速反饋，又切換到正常工作狀態，獲得低速區(0～4000轉/分)的高的效率平臺。可見，兩種工作狀態的配合實現了兩檔無極變速，擴展了電機實際工作區域的高效率區域。因此，本實施例三相開關磁阻電機的實際效率平臺比傳統開關磁阻電機寬許多。

本實施例開關磁阻電機效率曲線在125-50％額定轉速範圍內，和在50-300％額定扭矩範圍內，效率不低於86％，最高效率97％。

本實用新型實施例中的開關磁阻電機結構有效提高了開關磁阻電機的功率密度，降低開關磁阻電機的轉矩波動和噪音，具有特別寬的高效率工作區域。

本發明還提供一種車輪，該車輪採用開關磁阻電機驅動，而該開關磁阻電機為如前實施例中所述的開關磁阻電機。

優選地，該車輪可以包括輪轂式開關磁阻電機，即利用輪轂式開關磁阻電機驅動，該輪轂式開關磁阻電機為外轉子內定子的電機結構。

進一步地，本發明還提供一種電動車，該電動車可以為電動汽車、電動摩託車或者電動自行車等。該電動車為純電動或混合動力車，該電動車的車輪採用開關磁阻電機驅動，該開關磁阻電機也為如前實施例中所述的開關磁阻電機。優選的，該電動車的驅動輪可採用上述實施例中的車輪結構，即車輪包括輪轂式開關磁阻電機，利用輪轂式開關磁阻電機驅動車輪轉動。

需要說明的是，以上各實施例均屬於同一實用新型構思，各實施例的描述各有側重，在個別實施例中描述未詳盡之處，可參考其他實施例中的描述。

本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序可以存儲於一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：快閃記憶體盤、只讀存儲器(Read-Only Memory，ROM)、隨機存取器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或光碟等。

以上對本實用新型實施例所提供的開關磁阻電機及系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。