本實用新型屬于電機技術領域，尤其涉及一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機及新能源電動車輛。

背景技術：

電機是非常重要的機電轉換裝置，其能量轉換效率是尤為重要的技術指標。提高效率的實質是盡可能地減少電機的損耗。

傳統技術的電機多采用鏈式繞組或同心繞組，其繞組端部所帶來的漏磁和發熱較多，形成較多的渦流損耗及阻性銅損，如何有效降低電機端部帶來的損耗，成為制約電機效率的重要技術問題。

另一方面，在采用周向繞組時，對于采用單個朝向的單周分布式磁極的定子磁芯來說，在圓周上的相鄰磁極之間有空缺位置，即：相鄰磁極具有的間距，簡稱磁極距，定子繞組在磁極距處的部分磁場以磁力線彎曲的方式傳遞到磁極距兩邊的定子磁極，磁極距處的有部分磁場泄露發散至磁極距周圍的空間，這使得定子繞組產生的磁場利用率有所降低，還會形成較大的電磁干擾。

較為重要的又一方面，目前，新能源電動汽車采用的電機包括有：交流電機、永磁電機、開關磁阻電機等，一般這些電機仍采用具有端部繞組的傳統電機結構，由于該類電機所具有的上述不足，使電動汽車的發展較大程度上受制于電機技術的制約；在現有車載動力電池的技術條件下，在日益嚴格的節能和環保指標要求下，如何提高電機的效率和功率問題成為制約電動汽車發展的一個關鍵技術瓶頸，因此，亟待研發高效節能的高可靠性的新型電機。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種高效電機，以解決上述技術問題的至少一個技術問題，特別是降低漏磁及繞組端部帶來的發熱損耗。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：

依據本實用新型第一個方面，提供了一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，其特殊之處在于，包括定子、轉子、所述定子和轉子的支撐部件及電子控制系統，

所述轉子圓周上具有轉子磁極；

所述定子包括n個相位的定子磁芯和n個相位的定子繞組，其中n為≥1的自然數；

所述定子繞組為與所述轉子同軸心的圓周繞組，所述圓周繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結構的周向繞組；

其中，每一相位的所述定子磁芯包括軛部和定子磁極，所述軛部圍成連續的圓周型結構，所述軛部的圓周上具有能夠容納所述定子繞組的槽腔，所述槽腔的槽口兩側分別連接兩個正對的定子磁極構成磁極對，槽口每一側的相鄰定子磁極的根部彼此貼靠，每一磁極通過所述磁極的根部與所述槽口連接，所述定子磁極或定子磁極對按其在所述定子磁芯上所處圓周的不同分為1至多組，同一組定子磁極或磁極對的朝向相同，不同組的定子磁極或磁極對的朝向不同，所述朝向為與所述定子磁極發生磁力作用的轉子磁極的方向；

使每一相位的所述周向繞組的磁場能夠高效率傳遞到高密度圍繞在所述周向繞組整個圓周的所有朝向的定子磁極；

所述轉子具有與所述定子適應的1至多個朝向的轉子磁極，所述轉子磁極與所述定子磁極之間留有氣隙；

在所述定子的周向繞組通電時所述定子磁極對被磁化為磁性相異的兩種磁極，用于與所述轉子的磁極構成磁回路，通過所述磁回路磁通的變化使所述轉子旋轉向外輸出動力；或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢。

①當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為1個朝向分布的m個磁極對時，所述定子磁芯的槽口相對于所述槽體朝向一致使所述槽腔構成連續的圓型環槽，在所述槽口兩側的軛部圓周上，位于所述槽口第一側的m個磁極的根部與所述槽口第一側圓周連接，位于所述槽口第二側的另m個磁極的根部與所述槽口的第二側圓周連接，所述第一側或第二側的磁極的根部在相應槽口圓周上連續排列，所述第一側的任意兩個相鄰磁極或第二側的任意兩個相鄰磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使任一側相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

②當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為p個朝向分布的m個磁極對時，其中p≥2，所述定子磁芯的槽口相對于所述槽體朝向一致使所述槽腔構成連續的圓型環槽，在所述槽口兩側的軛部圓周上，位于所述槽口第一側的m個磁極的根部與所述槽口第一側圓周連接，位于所述槽口第二側的另m個磁極的根部與所述槽口的第二側圓周連接，所述第一側的磁極的根部或第二側的磁極的根部在相應槽口圓周上連續排列；

在所述槽口兩側的軛部圓周上，所述第一側的任意相鄰兩個磁極端部或第二側的任意相鄰兩個磁極端部相對于所述槽口圓周的朝向不同，不同朝向的磁極中的每個朝向的磁極在所述槽口圓周按一定順序交替分布，以適應于相應的轉子的多個朝向的磁極，使所述第一側任意兩個相鄰磁極之間或第二側任意兩個相鄰磁極之間分布磁阻，所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

③當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為2個朝向分布的2m個磁極對時，其中

第一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第二朝向分布的另m個磁極對所對應的定子磁芯的另m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

所述的m個槽口朝向與所述的另m個槽口朝向為兩個不同的朝向，且兩個朝向的槽口在所述磁芯上交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相鄰兩個定子磁極的根部分別連接在兩個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上兩個朝向的定子磁極交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

④當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為3個朝向分布的3m個磁極對時，其中

第一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第二朝向分布的另m個磁極對所對應的定子磁芯的另m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第三朝向分布的又m個磁極對所對應的定子磁芯的又m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

所述的m個槽口朝向與所述的另m個槽口朝向及所述的又m個槽口朝向為三個不同的朝向，且三個朝向的槽口在所述磁芯上按一定順序交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相連三個定子磁極的根部分別連接在三個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上三個朝向的定子磁極按一定順序交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

⑤當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為4個朝向分布的4m個磁極對時，其中

第一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第二朝向分布的另m個磁極對所對應的定子磁芯的另m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第三朝向分布的又m個磁極對所對應的定子磁芯的又m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第四朝向分布的再m個磁極對所對應的定子磁芯的再m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

所述的m個槽口朝向與所述的另m個槽口朝向及所述的又m個槽口朝向及所述的再m個槽口朝向為四個不同的朝向，且四個朝向的槽口在所述磁芯上按一定順序交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相連四個定子磁極的根部分別連接在四個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上四個朝向的定子磁極按一定順序律交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極。

⑥當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為t個朝向分布的tm個磁極對時，且t≥5為自然數，其中

每一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，不同朝向的磁極所對應的定子磁芯的槽口朝向不同，

且每個朝向的槽口在所述磁芯上按一定順序交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相連t個定子磁極的根部分別連接在t個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上t個朝向的定子磁極按一定順序律交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極。

進一步地，本實用新型還提供了一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，其特殊之處在于，所述定子磁芯為分體式定子磁芯，所述分體式定子磁芯為軸向分體式或為在定子磁芯的圓周方向上分體式定子磁芯。

進一步地，本實用新型還提供了一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，其特殊之處在于，所述電機為2相電機。

進一步地，本實用新型還提供了一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，其特殊之處在于，所述電機為3相電機。

進一步地，本實用新型還提供了一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，其特殊之處在于，所述電機為4相電機或4相以上的電機。

依據本實用新型的第二個方面，提供了一種新能源電動車輛，其特殊之處在于，包括如上述內容中所述的任一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機。

本實用新型的技術方案的有益效果是：

1、周向繞組結構，不存在原有技術的繞組端部，徹底消除了端部帶來的漏磁問題，磁場利用率明顯提高，使電機的功率和效率得以提高。

2、電機端蓋幾乎不會產生渦流損耗，也不會大量發熱。

3、采用周向繞組技術方案徹底擯除端部的發熱問題。

4、周向繞組緊湊、結構簡單、節省銅材和成本。

5、減小電機的體積和重量。

6、整體的周向繞組繞制工藝較為簡單，生產成本降低。

7、周向繞組繞制好以后，其裝配到定子槽內的工序比傳統繞組嵌線簡單，繞組還可以先浸漆烘干定型，繞組內每條導線規則度和一致性好，還可以將繞組預先裝配到適宜的絕緣支架內在連同所述的絕緣支架一切轉配到定子槽內，提高了絕緣性能。

8、在多相周向繞組的功率電機中，不同相位的繞組安裝在不同定子的槽內，不同相位的繞組之間不會出現相間短路極相間漏電現象，使電機可靠性和壽命提高。

9、所述周向繞組的應用前景較好，可以應用在多種電機中。

10、采用全周分極使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都高比率地傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極，定子繞組有效長度比例大大提高、定子繞組安匝數實際利用率提高、散射磁場減少、減小了渦流、降低了鐵損、提高了電機效率和功率密度。

11、由于周向繞組的功率電機具有上述較為優秀的技術效果，克服了現有技術的電機的一些技術弊端，尤其適合于作為新能源電動車輛的動力驅動裝置，從而提高電動車輛的能量轉化效率以及具有所述的一些其他優點，進一步推動了交通運輸業的發展，降低污染，使人類的現代文明生活更加美好。

附圖說明

圖1是周向繞組的非全周分極式電機的定子磁極示意圖；

圖2是周向繞組的非全周分極式電機的轉子磁極示意圖；

圖3是周向繞組示意圖；

圖4是非全周分極式電機的轉子磁極的磁力線展開示意圖；

圖5是單相周向繞組的全周磁通分極式電機的定子軸向剖面示意圖；

圖6是單相周向繞組的全周磁通分極式電機的轉子軸向剖面示意圖；

圖7是全周磁通分極式電機的轉子磁極的磁力線展開示意圖；

圖8是一種全周磁通分極式周向繞組電機的相鄰定子磁極剖視圖；

圖9是一種全周磁通分極式周向繞組電機的局部定子磁極展開圖；

圖10是一種單相周向繞組的全周磁通90°分極式電機的側剖面圖；

圖11是一種單相周向繞組的全周磁通分2極式電機的側面剖視圖；

圖12是一種單相周向繞組的U型磁芯全周磁通分3極式電機的側面剖視圖；

圖13是一種兩相周向繞組的U型磁芯全周磁通分2極式電機的側面剖視圖；

圖14是一種三相周向繞組的U型磁芯全周磁通分2極式電機的側面剖視圖；

圖15是一種四相周向繞組的U型磁芯全周磁通分2極式電機的側面剖視圖；

圖16是一種包括周向繞組的全周磁通分極式電機的汽車結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式做以進一步詳細描述，下述實施例僅用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型。

在闡述本實用新型的實施例之前，有必要先將周向繞組的非全周分極式的電機做以比較分析，以便更有助于理解全周分極式電機的技術特點。

如圖1所示，為周向繞組的非全周磁通分極式電機的定子磁極示意圖，所示的定子圓周上具有周向的環槽105，槽內用于嵌置環型的周向繞組，槽口兩側的圓周上均勻分布有定子磁極，槽口外側圓周上分布有外圈的定子磁極如101，磁極之間的空缺位置(如圖中的103位置)為外圈的磁極距，槽口內側圓周上分布有內圈的定子磁極如102，磁極之間的空缺位置(如圖中的104位置)為內圈的磁極距，外圈磁極和內圈磁極數目相等且一一正對，正對的兩個磁極構成磁極對(如101和102)。

如圖2所示，為周向繞組的非全周磁通分極式電機的轉子磁極示意圖，與上述定子對應地，所示的轉子圓周上分布有轉子磁極如121/122，磁極之間的空缺位置(如圖中的123、124位置)為轉子磁極距。轉子磁極數與定子磁極對數目相等，轉子軸為125。

如圖3所示，為周向繞組示意圖，所示周向繞組130為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結構的周向繞組，

用于在所述定子繞組130通電時使所述定子磁芯被磁化，所述槽105的槽口兩側圓周被磁化為異名磁極，如所述磁極101為S極則所述磁極102為N極，并通過所述定子磁極引導磁場，在所述轉子磁極121/122上產生電磁力矩驅動所述轉子旋轉，

或用于在所述轉子旋轉時通過磁極引導磁場，使磁場方向垂直于周向繞組導體，變化的磁場將使所述定子繞組產生感應電動勢，并通過其端子131引出。

上述內容為單相周向繞組的非全周分極式電機的說明，眾所周知，轉子磁極可以是軟磁磁極以構成開關磁阻電機，也可以是永磁磁極構成永磁電機，還可以是激磁磁極構成激磁電機；還可以設置多個單相定子及相應轉子進行軸向分相構成多相電機。

如圖4所示，為非全周磁通分極式電機的轉子磁極的展開示意圖，將磁芯的槽路展開，并將圓型磁芯展開在平面圖上，圖中虛線305為槽路中間對應于周向繞組的裝配位置，周向繞組槽口兩側的磁極(如301和302)為1磁極對，相鄰磁極之間的空缺位置如303和304為磁極距。在周向繞組通電時，磁芯被磁化，周向繞組導體周圍的磁場磁力線方向如圖示意，磁極展開部分磁力線較為平直、均勻，磁極距與磁極交接附近磁力線彎曲，磁極距部分槽底磁芯的磁力線分別向兩側彎曲指向就近的磁極，但磁極距中間部分還是有磁場散射到其周圍空間，形成較多漏磁，還會對周圍形成電磁干擾，如圖中303、304位置附近的磁力線情況。

為了克服上述電機磁芯漏磁較多問題，下面闡述本實用新型的一些具體實施方式。

第一方面，本實用新型實施例提供了一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，包括定子、轉子、所述定子和轉子的支撐部件及電子控制系統，所述轉子圓周上具有轉子磁極；

所述定子包括n個相位的定子磁芯和n個相位的定子繞組，其中n為≥1的自然數；

所述定子繞組為與所述轉子同軸心的圓周繞組，所述圓周繞組為單線繞制或多線并繞的圓型線圈結構的周向繞組；

其中，每一相位的所述定子磁芯包括軛部和定子磁極，所述軛部圍成連續的圓周型結構，所述軛部的圓周上具有能夠容納所述定子繞組的槽腔，所述槽腔的槽口兩側分別連接兩個正對的定子磁極構成磁極對，槽口每一側的相鄰定子磁極的根部彼此貼靠，每一磁極通過所述磁極的根部與所述槽口連接，所述定子磁極或定子磁極對按其在所述定子磁芯上所處圓周的不同分為1至多組，同一組定子磁極或磁極對的朝向相同，不同組的定子磁極或磁極對的朝向不同，所示朝向為與所述定子磁極發生磁力作用的轉子磁極的方向；

使每一相位的所述周向繞組的磁場能夠高效率傳遞到高密度圍繞在所述周向繞組整個圓周的所有朝向的定子磁極；

所述轉子具有與所述定子適應的1至多個朝向的轉子磁極，所述轉子磁極與所述定子磁極之間留有氣隙；

在所述定子的周向繞組通電時所述定子磁極對被磁化為磁性相異的兩種磁極，用于與所述轉子的磁極構成磁回路，通過所述磁回路磁通的變化使所述轉子旋轉向外輸出動力；或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢。

①當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為1個朝向分布的m個磁極對時，所述定子磁芯的槽口相對于所述槽體朝向一致使所述槽腔構成連續的圓型環槽，在所述槽口兩側的軛部圓周上，位于所述槽口第一側的m個磁極的根部與所述槽口第一側圓周連接，位于所述槽口第二側的另m個磁極的根部與所述槽口的第二側圓周連接，所述第一側或第二側的磁極的根部在相應槽口圓周上連續排列，所述第一側的任意兩個相鄰磁極或第二側的任意兩個相鄰磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使任一側相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

②當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為p個朝向分布的m個磁極對時，其中p≥2，所述定子磁芯的槽口相對于所述槽體朝向一致使所述槽腔構成連續的圓型環槽，在所述槽口兩側的軛部圓周上，位于所述槽口第一側的m個磁極的根部與所述槽口第一側圓周連接，位于所述槽口第二側的另m個磁極的根部與所述槽口的第二側圓周連接，所述第一側的磁極的根部或第二側的磁極的根部在相應槽口圓周上連續排列；

在所述槽口兩側的軛部圓周上，所述第一側的任意相鄰兩個磁極端部或第二側的任意相鄰兩個磁極端部相對于所述槽口圓周的朝向不同，不同朝向的磁極中的每個朝向的磁極在所述槽口圓周按一定順序交替分布，以適應于相應的轉子的多個朝向的磁極，使所述第一側任意兩個相鄰磁極之間或第二側任意兩個相鄰磁極之間分布磁阻，所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

③當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為2個朝向分布的2m個磁極對時，其中

第一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第二朝向分布的另m個磁極對所對應的定子磁芯的另m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

所述的m個槽口朝向與所述的另m個槽口朝向為兩個不同的朝向，且兩個朝向的槽口在所述磁芯上交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相鄰兩個定子磁極的根部分別連接在兩個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上兩個朝向的定子磁極交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

④當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為3個朝向分布的3m個磁極對時，其中

第一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第二朝向分布的另m個磁極對所對應的定子磁芯的另m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第三朝向分布的又m個磁極對所對應的定子磁芯的又m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

所述的m個槽口朝向與所述的另m個槽口朝向及所述的又m個槽口朝向為三個不同的朝向，且三個朝向的槽口在所述磁芯上按一定順序交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相連三個定子磁極的根部分別連接在三個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上三個朝向的定子磁極按一定順序交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極；

⑤當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為4個朝向分布的4m個磁極對時，其中

第一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第二朝向分布的另m個磁極對所對應的定子磁芯的另m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第三朝向分布的又m個磁極對所對應的定子磁芯的又m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

第四朝向分布的再m個磁極對所對應的定子磁芯的再m個槽口相對于所述槽體朝向一致，

所述的m個槽口朝向與所述的另m個槽口朝向及所述的又m個槽口朝向及所述的再m個槽口朝向為四個不同的朝向，且四個朝向的槽口在所述磁芯上按一定順序交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相連四個定子磁極的根部分別連接在四個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上四個朝向的定子磁極按一定順序律交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極。

⑥當所述定子磁芯的磁極在所述軛部圓周上為t個朝向分布的tm個磁極對時，且t≥5為自然數，其中

每一朝向分布的m個磁極對所對應的定子磁芯的m個槽口相對于所述槽體朝向一致，不同朝向的磁極所對應的定子磁芯的槽口朝向不同，

且每個朝向的槽口在所述磁芯上按一定順序交替排列，每個槽口兩側都與相應磁極對的兩個定子磁極的根部連接，圓周方向上相連t個定子磁極的根部分別連接在t個不同朝向的槽口一側圓周上，在定子磁芯的圓周方向上t個朝向的定子磁極按一定順序律交替布置，同一朝向的兩個相鄰定子磁極的端部之間為不連接的斷續分布，以使同一朝向的相鄰磁極之間分布磁阻，使所述定子繞組圓周上每一段所產生的磁場都傳導至相應位置的槽口兩側的對應的兩個磁極。

具體地，如下面實施例1至實施例8的闡述。

實施例1

如圖5所示，為單相周向繞組的全周磁通分極式電機的定子軸向剖面示意圖，其周向繞組與上述圖3所示的周向繞組相同，周向繞組嵌置在圓周506和507之間的槽路中。

如圖6所示，為單相周向繞組的全周磁通分極式電機的轉子軸向剖面示意圖，所述定子磁芯包括軛部和定子磁極，所述軛部圍成連續的圓周型結構，所述軛部的圓周上具有能夠容納所述定子繞組的槽腔505，所述槽腔的槽口兩側圓周均勻分布定子磁極，槽口兩側分別連接兩個正對的定子磁極(如磁極508和510)構成磁極對，槽口每一側的相鄰定子磁極的根部彼此貼靠，每一磁極通過所述磁極的根部與所述槽口連接；槽口向內徑方向的相鄰磁極的間距沿槽口向磁極端部為漸進式增寬，使定子之間磁極距大為減小(如511和509)，使周向繞組產生的定子磁場得到更充分的利用，從而提高電機功率和效率；所述定子磁極對按其端部朝向僅為1組，組內定子磁極或磁極對的朝向相同，共同朝向位于轉子上的單周磁極；使所述周向繞組的磁場能夠高效率傳遞到高密度圍繞在所述周向繞組整個圓周的定子磁極。

所述轉子具有與所述定子適應的1周轉子磁極如磁極501和502，轉子磁極之間也具有與定子對應的漸進式的磁極距如(503和504)，較小的磁極距提高了磁場利用率；所述轉子磁極與所述定子磁極之間留有氣隙，500為轉子軸。

在所述定子的周向繞組通電時所述定子磁極對被磁化為磁性相異的兩種磁極，用于與所述轉子的磁極構成磁回路，通過所述磁回路磁通的變化使所述轉子旋轉向外輸出動力；當轉子磁極與定子磁極為磁拉力時，將會力趨使轉子磁極與定子磁極處于正對位置(即“對中”)，當轉子磁極為永磁磁極且與定子磁極同極性時，其間的磁推力將會力趨使轉子磁極間的磁極距與定子磁極“對中”，通過電子控制系統檢測轉子相對位置并合理控制磁極之間的力矩及其相位，可以實現電機轉子旋轉；

或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢，同樣地，通過電子控制系統檢測轉子相對位置并合理控制磁極之間的相位，可以實現機械能轉化為電能并通過周向繞組輸出。

眾所周知，根據電機的基本原理，結合上述周向繞組電機結構，上述電機的轉子磁極可以是軟磁磁極以構成開關磁阻電機，也可以是永磁磁極構成永磁電機，還可以是激磁磁極構成激磁電機；不僅如此，而且還可以設置多個單相定子及相應轉子進行軸向分相構成多相電機。

如圖7所示，為全周磁通分極式電機的轉子磁極的展開示意圖，將磁芯的槽路展開，并將圓型磁芯展開在平面圖上，圖中虛線315為槽路中間對應于周向繞組的裝配位置，周向繞組槽口兩側的磁極(如311和312)為1磁極對，相鄰磁極之間的磁極距(如313和314)較圖4中的磁極距大為減小，在周向繞組通電時，磁芯被磁化，周向繞組導體周圍的磁場磁力線方向如圖示意，磁極展開部分磁力線較為平直、均勻，磁極距與磁極交接附近磁力線彎曲大為減少，磁極距部分散射磁場減少，從而減小了漏磁損耗和電磁干擾，如圖中313、314位置附近的磁力線。需要說明的是，磁極距313、314底部的夾角可以根據電機設計需要確定具體數值，圖中所示形狀僅為說明本實用新型，不是對技術方案的限制。

實施例2

如圖8所示，為一種全周磁通分極式周向繞組電機的相鄰定子磁極剖視圖，在定子的整個圓周上連續分布有交替排列的兩個互為180°朝向的定子磁極，現截取定子磁芯某相鄰定子磁極的剖視圖，用以說明該實施例的分極方式。

圖中，142為周向繞組的橫斷面，148為開口朝向左側的U型磁芯：該U型磁芯包括軛部140、槽口兩側圓周連接分別有兩個磁極143和144構成第一朝向的磁極對，在周向繞組通電時，兩個磁極143和144分別呈現不同磁性：

當與其接近的轉子磁極為軟磁磁極時，定子的磁極對將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極為永磁磁極且所述永磁磁極與所述轉子磁極極性相異時，定子的磁極對也將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極為激磁磁極且所述激磁磁極與所述轉子磁極極性相異時，定子的磁極對將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極與所述定子磁極極性相同時，定子磁極對將會對所述轉子磁極產生磁推力而力趨轉子磁極與定子磁極磁極距對“對中”；

上述任一種情況，都將驅動所述電機轉子轉動。

或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢，同樣地，通過電子控制系統檢測轉子相對位置并合理控制磁極之間的相位，可以實現機械能轉化為電能并通過周向繞組輸出。

同樣地，虛線147為開口朝向左側的U型磁芯：該U型磁芯包括軛部141、槽口兩側圓周連接分別有兩個磁極145和146構成第二朝向的定子磁極對，在周向繞組通電時，兩個磁極145和146分別呈現不同磁性：

當與其接近的轉子磁極為軟磁磁極時，定子的磁極對將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極為永磁磁極且所述永磁磁極與所述轉子磁極極性相異時，定子的磁極對也將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極為激磁磁極且所述激磁磁極與所述轉子磁極極性相異時，定子的磁極對將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極與所述定子磁極極性相同時，定子磁極對將會對所述轉子磁極產生磁推力而力趨轉子磁極與定子磁極磁極距對“對中”；

上述任一種情況，都將驅動所述電機轉子轉動。

或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢，同樣地，通過電子控制系統檢測轉子相對位置并合理控制磁極之間的相位，可以實現機械能轉化為電能并通過周向繞組輸出。

如圖9所示，為一種全周磁通分極式周向繞組電機的局部定子磁極展開圖，該圖顯示了單相周向繞組部分定子磁極展開圖，這是將圓形轉子磁芯展開為平面、又將槽型的磁芯展開為平面得到的展開圖，圖示的中間的兩條直線表示轉子磁芯槽路的底部，劃線154表示槽一側的深度，劃線155表示槽另一側的深度，兩側深度相同，劃線154向上的部分和劃線155向下的部分表示槽口兩側的磁極，可以理解為154和155為槽口兩側線。其中，實線所示磁極如150、151為第一朝向的磁極，如朝向為頁面向外，虛線所示磁極如152、153為第二朝向的磁極，如朝向為頁面向里，兩個朝向的磁極夾角可以為180度，兩個朝向的磁極交替布置，而相鄰磁極的根部如156和157、158和159是緊貼的，圖示磁極的實線和虛線有很小間隙是為了便于闡述和理解，實際上相鄰磁極根部之間沒有縫隙，這樣可以最大程度地減少漏磁帶來的損耗。

實施例3

如圖10所示，為一種單相周向繞組的全周磁通90°分極式電機的側剖面圖，定子圓周上交替分布兩個朝向的U型磁芯，所有U型磁芯的底部圓弧部分圍成能夠容納周向繞組的連續型的槽型結構，槽內放置周向繞組168，如定子磁芯173(圖示實線)磁芯開口朝向左側為第一朝向，槽口兩側圓周連接的兩個磁極構成磁極對164；第二朝向的定子磁芯174(圖示虛線)磁芯開口朝向上側，兩個朝向的磁極互成90°夾角，槽口兩側圓周連接的兩個磁極構成磁極對166；同樣下面的定子磁芯175朝向左側的第一朝向定子磁極對為165、定子磁芯176朝向下側的第二朝向磁極對為167；不同朝向的相鄰磁極根部相互貼靠，使周向繞組的磁場不會由于導體圓周處的磁極之間的空隙而漏磁。

轉子軸170連接有轉子盤，轉子盤上交替分布有與上述兩個朝向的定子磁極相適應的兩個朝向的轉子磁極，同一朝向的相鄰轉子磁極之間為轉子磁極距；如第一朝向的轉子磁極(圖中實線所示的)160、161，該朝向的轉子磁極適應于定子磁芯上開口朝向左側的(圖中實線所示的)第一朝向定子磁極對164、165；第二朝向的轉子磁極與第一朝向轉子磁極也是互成90°夾角，如第二朝向的轉子磁極(圖中虛線所示的)171、172，該朝向的轉子磁極適應于定子磁芯上開口朝向上側和下側的(圖中虛線所示的)第二朝向定子磁極對166、167；且轉子軸與第二朝向的轉子磁極之間的連接部件(如162、163)為非導磁材料，或者第二朝向的轉子磁極(如171、172)與轉子軸連接部分遠離定子磁極對，以避免與第一朝向定子磁極對之間發生磁力作用。第一朝向的相鄰定子磁極對之間的空缺位置為第一朝向的磁極距，第二朝向的定子磁極對之間的空缺位置為第二朝向的磁極距。任一朝向的U型定子磁極數目相等且和任一朝向的轉子磁極數目相等。

當第一朝向的定子磁極對與相應的第一朝向轉子磁極“對中”時，第二朝向的定子磁極對與相應的第二朝向轉子磁極之間也是恰好處于“對中”位置，對于單相周向繞組來說，第一朝向的定子磁極對與第二朝向的定子磁極對之間的電角度為0°。

需要說明的是，本實施例的附圖為磁極“173與174之間”和磁極“175與176之間”的剖面圖，也就是只有在這一切面上，才可以同時顯示兩種朝向的定子磁極，因為磁芯整體上是圍成圓周型的定子磁芯的，因此只能截取兩個朝向磁極的中間界面來真實地顯示定子磁極及轉子磁極的兩個朝向及其夾角。當然，隨著不同電機的定子磁芯或轉子磁芯上所設置的磁極數目的不同，有些電機的這種剖視圖只能正確顯示一個定子磁極對和另一個定子磁極對之間的切面及其夾角，因為所示切面在電機直徑方向上另一側的兩個朝向定子磁極之間界面或兩個朝向轉子磁極之間界面未處于所示切面上。

該單相周向繞組的全周磁通90°分極式電機的工作過程如下：

在周向繞組通電時，第一朝向定子磁極對164的兩個磁極分別呈現不同磁性：

當與其接近的轉子磁極(如160)為軟磁磁極時，定子的磁極對將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極為永磁磁極且所述永磁磁極與所述轉子磁極極性相異時，定子的磁極對也將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極為激磁磁極且所述激磁磁極與所述轉子磁極極性相異時，定子的磁極對將會對所述轉子磁極產生磁拉力而力趨轉子磁極與定子磁極對“對中”；

當與其接近的轉子磁極與所述定子磁極極性相同時，定子磁極對將會對所述轉子磁極產生磁推力而力趨轉子磁極與定子磁極磁極距對“對中”；

上述任一種情況，都將驅動所述電機轉子轉動。

或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢，同樣地，通過電子控制系統檢測轉子相對位置并合理控制磁極之間的相位，可以實現機械能轉化為電能并通過周向繞組輸出。

同時，虛線166所示的第二朝向定子磁極對的兩個磁極分別呈現不同磁性，與其接近的轉子磁極(如171)發生與上述磁極對164和磁極160之間同樣的磁力作用；

同時，磁極對165與磁極161之間、磁極對167與磁極172之間發生同樣的磁力作用，這樣，周向繞組的整個圓周上的導體周圍的磁通，在所述轉子旋轉過程中較大限度地實現能量之間的轉化，使電機效率提高、減少漏磁。

容易理解的是，第一朝向的定子磁極對與第二朝向的定子磁極對之間的角度可以為其他角度，如125°、270°以及前述的180°等角度；同時其轉子磁極相應地調整其朝向夾角。

實施例4

如圖11所示，為一種單相周向繞組的全周磁通分2極式電機的側面剖視圖，圖中，轉子軸180連接左側轉子盤，左側轉子盤圓周上有第一朝向的轉子磁極如181、182，相鄰轉子磁極之間具有轉子磁極距；轉子軸180還連接右側轉子盤，右側轉子盤圓周上有第二朝向的轉子磁極如185、186，相鄰轉子磁極之間具有轉子磁極距，任一朝向的U型定子磁極數目相等且和任一朝向的轉子磁極數目相等。

與上述兩個朝向的轉子磁極相對應的是，定子磁芯圓周上具有交替分布的兩個朝向的定子磁極，如第一朝向的定子磁極188(圖中實線)、第二朝向的定子磁極187(圖中虛線)，當第一朝向的定子磁極與轉子磁極“對中”時，第二朝向的定子磁極與第二朝向轉子磁極同時“對中”，當第一朝向的定子磁極的軛部與左轉子磁極之間的磁極距“對中”時，第二朝向的定子磁極與第二朝向的轉子磁極距“對中”。

當周向繞組183通電時，兩個朝向的定子磁極均產生磁性，若電機轉子與定子磁極磁性相異則其間磁拉力力趨定、轉子之間磁極“對中”，若電機轉子與定子磁極磁性相同則其間磁推力力趨定子磁極與轉子磁極距“對中”。從而推動電動轉子轉動，實現電能轉化為機械能。或所述轉子在外力驅動下通過所述磁回路磁通的變化使所述周向繞組產生感生電動勢，同樣地，通過電子控制系統檢測轉子相對位置并合理控制磁極之間的相位，可以實現機械能轉化為電能并通過周向繞組輸出。這樣，周向繞組的整個圓周上的導體周圍的磁通，在所述轉子旋轉過程中較大限度地實現能量之間的轉化，使電機效率提高、減少漏磁。

實施例5

如圖12所示，為一種單相周向繞組的U型磁芯全周磁通分3極式電機的側面剖視圖，圖中：轉子軸190通過非導磁轉子盤191連接第一朝向轉子磁極如192，還連接第二朝向轉子磁極如194，以及第三朝向轉子磁極如193，同一朝向的轉子磁極之間為轉子磁極距；任一朝向的U型定子磁極數目相等且和任一朝向的轉子磁極數目相等。

相應地，圍繞同一周向繞組198的三個朝向的定子磁極為：第一朝向定子磁極如196、第二朝向定子磁極如195、第一朝向定子磁極如197；同一朝向的定子磁極之間為定子磁極距；三個朝向的定子磁極在周向繞組圓周上交替分布且在周向繞組槽路位置上彼此之間無間隙，力趨使周向繞組磁場泄露程度降至最低。

三個朝向的定子磁極與轉子磁極同時對中，在單相周向繞組通電時，與上述單相電機同樣地能夠實現電機轉子轉動，或者轉子接受外界動力使周向繞組產生感應電動勢作為發電機使用。

實施例6

如圖13所示，為一種兩相周向繞組的U型磁芯全周磁通分2極式電機的側面剖視圖，圖中：轉子軸200通過第一轉子盤201連接第一朝向轉子磁極如202、203，通過第二轉子盤211連接第二朝向轉子磁極如206、207及第三朝向轉子磁極如212、213，還通過第三轉子盤221連接第四朝向轉子磁極如216、217，同一朝向的轉子磁極之間為轉子磁極距；任一朝向的U型定子磁極數目相等且和任一朝向的轉子磁極數目相等。

其中，第一朝向的轉子磁極如203與第一朝向的定子磁極如209對中時，第二朝向的轉子磁極如207與第二朝向的定子磁極如208同時對中；第三朝向的轉子磁極如213與第三朝向的定子磁極如219對中時，第四朝向的轉子磁極如217與第四朝向的定子磁極如218同時對中；且，在所述第一、二朝向的定、轉子磁極同時對中時，所述第三、四朝向的定子磁極與轉子磁極的磁極距同時對中。也就是，作為電機第一相繞組的周向繞組204與作為電機第二相繞組的周向繞組214之間的相位差為180°電角度。

因此，上述結構滿足兩相電機的工作條件，在電子控制系統的控制下，通過檢測轉子的相對位置，適時控制兩相周向繞組的電流，可以驅動電機旋轉或者作為發電機使用，同時，該電機的轉子可以是軟磁磁極、永磁磁極或激磁磁極中的一種，當然，激磁磁極需要增設勵磁繞組和勵磁電源。

該電機兩相繞組的每一相周向繞組的整個圓周上的導體周圍的磁通，在所述轉子旋轉過程中較大限度地實現能量之間的高效轉化，使電機效率提高、減少漏磁。

實施例7

如圖14所示，為一種三相周向繞組的U型磁芯全周磁通分2極式電機的側面剖視圖，圖中：轉子軸200通過第一轉子盤201連接第一朝向轉子磁極如202、203，通過第二轉子盤211連接第二朝向轉子磁極如206、207及第三朝向轉子磁極如212、213，還通過第三轉子盤221連接第四朝向轉子磁極如216、217及第五朝向轉子磁極如222、223，又通過第四轉子盤231連接第六朝向轉子磁極如226、227，同一朝向的轉子磁極之間為轉子磁極距；任一朝向的U型定子磁極數目相等且和任一朝向的轉子磁極數目相等。

其中，第一朝向的轉子磁極如203與第一朝向的定子磁極如209對中時，第二朝向的轉子磁極如207與第二朝向的定子磁極如208同時對中；第三朝向的轉子磁極如213與第三朝向的定子磁極如219對中時，第四朝向的轉子磁極如217與第四朝向的定子磁極如218同時對中；第五朝向的轉子磁極如223與第五朝向的定子磁極如229對中時，第六朝向的轉子磁極如227與第六朝向的定子磁極如228同時對中；

且，設所述第一、二朝向的定、轉子磁極同時對中時為0°電角度，所述第三、四朝向的定子磁極與轉子磁極對中時則為+120°電角度，所述第五、六朝向的定子磁極與轉子磁極對中時則為+240°電角度。也就是，電機第一相周向繞組204與第二相周向繞組214、第三相周向繞組224彼此之間的相位差為120°電角度。

因此，上述結構滿足三相電機的工作條件，在電子控制系統的控制下，通過檢測轉子的相對位置，適時控制兩相周向繞組的電流，可以驅動電機旋轉或者作為發電機使用，同時，該電機的轉子可以是軟磁磁極、永磁磁極或激磁磁極中的一種，當然，激磁磁極需要增設勵磁繞組和勵磁電源。

該電機兩相繞組的每一相周向繞組的整個圓周上的導體周圍的磁通，在所述轉子旋轉過程中較大限度地實現能量之間的轉化，使電機效率提高、減少漏磁。

實施例8

如圖15所示，為一種四相周向繞組的U型磁芯全周磁通分2極式電機的側面剖視圖，圖中：轉子軸200通過第一轉子盤201連接第一朝向轉子磁極如202、203，通過第二轉子盤211連接第二朝向轉子磁極如206、207及第三朝向轉子磁極如212、213，還通過第三轉子盤221連接第四朝向轉子磁極如216、217及第五朝向轉子磁極如222、223，又通過第四轉子盤231連接第六朝向轉子磁極如226、227及第七朝向轉子磁極如232、233，通過第五轉子盤241連接第八朝向轉子磁極如236、237，同一朝向的轉子磁極之間為轉子磁極距；任一朝向的U型定子磁極數目相等且和任一朝向的轉子磁極數目相等。

其中，第一朝向的轉子磁極如203與第一朝向的定子磁極如209對中時，第二朝向的轉子磁極如207與第二朝向的定子磁極如208同時對中；第三朝向的轉子磁極如213與第三朝向的定子磁極如219對中時，第四朝向的轉子磁極如217與第四朝向的定子磁極如218同時對中；第五朝向的轉子磁極如223與第五朝向的定子磁極如229對中時，第六朝向的轉子磁極如227與第六朝向的定子磁極如228同時對中；第七朝向的轉子磁極如233與第七朝向的定子磁極如239對中時，第八朝向的轉子磁極如237與第八朝向的定子磁極如238同時對中；

且，設所述第一、二朝向的定、轉子磁極同時對中時為0°電角度，所述第三、四朝向的定子磁極與轉子磁極對中時則為+90°電角度，所述第五、六朝向的定子磁極與轉子磁極對中時則為+180°電角度，所述第七、八朝向的定子磁極與轉子磁極對中時則為+270°電角度。也就是，電機第一相周向繞組204與第二相周向繞組214、第三相周向繞組224、第四相周向繞組234彼此之間的相位差為90°電角度。

因此，上述結構滿足四相電機的工作條件，在電子控制系統的控制下，通過檢測轉子的相對位置，適時開展兩相周向繞組的電流，可以驅動電機旋轉或者作為發電機使用，同時，該電機的轉子可以是軟磁磁極、永磁磁極或激磁磁極中的一種，當然，激磁磁極需要增設勵磁繞組和勵磁電源。另外，可以根據需要將多個單相全周磁通分極的周向繞組單相電機組合設計為5相及5相以上的電機，只需根據相數按分相角度排列定子及轉子，其基本原理與上述相同。

該電機兩相繞組的每一相周向繞組的整個圓周上的導體周圍的磁通，在所述轉子旋轉過程中較大限度地實現能量之間的轉化，使電機效率提高、減少漏磁。

不難理解的是，為了便于生產過程中的安裝于調試，可以將上述各種電機的定子磁芯制作成橫向或者縱向也就是軸向或者周向或徑向分體的多個小磁芯的方式，再組合裝配在一起，使之圍成包圍周向繞組的整體的定子磁芯，這種可以拆卸、組合的定子磁芯結構稱之為分體式定子磁芯；同樣，轉子磁芯也可以根據技術需要設計為分體式。

第二方面，本實用新型實施方式提供了一種新能源電動車輛，所述新能源電動車輛包括如上述內容中所述的任一種全周磁通分極式周向繞組的高效電機，用于驅動車輛行駛。

實施例9

如圖16所示，所述新能源電動車輛700包括動力總成701，所示動力總成701包括如前所述的一種多相周向繞組的全周磁通分極式功率電機，所述新能源電動車輛700還包括：底盤、車身及電器系統。

依據電動汽車對驅動電機的技術要求，特別是功率、效率和應用可靠性方面的要求，本實用新型技術方案所提供的周向繞組的功率電機的技術性能滿足電動車輛的需求條件，符合汽車在運轉平順性、低速大轉矩、急變速、高速、較大的轉速變化范圍、耐沖擊能力、溫升、功率、效率以及可靠性等方面技術需求，解決了亟需解決的技術難關，加速了節能環保的新型交通工具-電動汽車方面技術前進步伐，進一步推動了交通運輸業的發展，降低污染優化環境，使現代文明生活更加美好。

本實用新型的全周磁通分極式周向繞組的高效電機還可用于其他領域，如汽車發電機、工業發電機、渦輪發電機(組)、風力發電機；油田抽油功率電機以及航天科技、船舶、采礦、航海、醫療電器、家電電器、辦公設備等領域應用；特別是開關磁阻電機，其應用范圍較廣、應用前景十分樂觀。

以上實施方式僅用于說明本實用新型技術方案，本領域技術人員根據本實用新型技術方案得到的其他實施方式及等同代換或組合所得到的其他實施例均落入本實用新型權利保護范圍。