CN108270335A - 一种可串联的模块化开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机领域，具体为一种可串联的模块化开关磁阻电机，动子内套装有输出轴，输出轴的两端伸出电机的外壳。相对于现有技术，本发明采用开关磁阻内动子电机，在动子内套装有输出轴，输出轴的两端伸出电机的外壳，这样在电机之间可以通过联轴器等部件把电机串联起来，这样电机在作为轮边电机时，能够根据需求串联相关的电机个数，实现电机的功率可调。

Description

一种可串联的模块化开关磁阻电机

技术领域

本发明属于电机领域，具体为一种可串联的模块化开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电动机系统（Switched Reluctance Drive ：SRD）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。

开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机（SRM）、功率变换器、控制器、转子位置检测器四大部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器则安装在电机的一端。

开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机（SRM）是SRD中实现机电能量转换的部件，也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。现有SRM系双凸极可变磁阻电动机，其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，称为“一相”，SR电动机可以设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配。相数多、步距角小，有利于减少转矩脉动，但结构复杂，且主开关器件多，成本高，现今应用较多的是四相（8/6）结构和三相（12/8）结构。

开关磁阻电动机传动系统综合了感应电动机传动系统和直流电动汽车电机传动系统的优点，是这些传动系统的有力竞争者，其主要优点如下：

1、开关磁阻电动机有较大的电动机利用系数，可以是感应电动机利用系数的1.2～1.4倍。2、电动机的结构简单，转子上没有任何形式的绕组；定子上只有简单的集中绕组，端部较短，没有相间跨接线。因此，具有制造工序少、成本低、工作可靠、维修量小等特点。3、开关磁阻电动机的转矩与电流极性无关，只需要单向的电流激励，理想上公率变换电路中每相可以只用一个开关元件，且与电动机绕组串联，不会像PWM逆变器电源那样，存在两个开关元件直通的危险。所以，开关磁阻电动机驱动系统SED线路简单，可靠性高，成本低于PWM交流调速系统。4、开关磁阻电动机转子的结构形式对转速限制小，可制成高转速电动机，而且转子的转动惯量小，在电流每次换相时又可以随时改变相匝转矩的大小和方向，因而系统有良好的动态响应。5、SRD系统可以通过对电流的导通、断开和对幅值的控制，得到满足不同负载要求的机械特性，易于实现系统的软启动和四象限运行等功能，控制灵活。又由于SRD系统是自同步系统运行，不会像变频供电的感应电动机那样在低频时出现不稳定和振荡问题。6、由于SR开关磁阻电动机采用了独特的结构和设计方法以及相应的控制技巧，其单位处理可以与感应电动机相媲美，甚至还略占优势。SRD系统的效率和功率密度在宽广的速度和负载范围内都可以维持在教导水平。

开关磁阻电动机驱动系统的主要缺点是：

1、有转矩脉动。从工作原理可知，S开关磁阻电动机转子上产生的转矩是由一些列脉冲转矩叠加而成的，由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响，合成转矩不是一个恒定转矩，而有一定的谐波分量，这影响了SR电动机低速运行性能。2、SR电动机传动系统的噪声与震动比一般电动机大。

上述缺点，本质上是开关磁阻电动机驱动系统即SRD系统的开关磁阻电动机SRM的结构造成的，要想减小转矩脉动及其引起的噪声与震动，就要改变开关磁阻电动机SRM的结构。

目前的电动汽车的电机功率都是固定的，不能再改变，不能满足客户的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的电动汽车的电机功率都是固定的，不能满足客户的需求，为解决上述问题，提供一种可串联的模块化开关磁阻电机。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种可串联的模块化开关磁阻电机，包括开关磁阻内动子电机，动子内套装有输出轴，输出轴的两端伸出电机的外壳。

电机的外壳上设置有连接法兰。

输出轴的端部设置有键槽。

串联的模块化开关磁阻电机之间通过联轴器连接。

电机的两端设置有端盖，输出轴上套装有轴承，轴承设置在端盖上。

电机的两个端盖上分别设置有凸起和凹槽，凸起和凹槽对应设置。

电动汽车，开关磁阻电机作为汽车的轮边电机。

轮边电机包括至少两个串联的开关磁阻电机。

相对于现有技术，本发明采用开关磁阻内动子电机，在动子内套装有输出轴，输出轴的两端伸出电机的外壳，这样在电机之间可以通过联轴器等部件把电机串联起来，这样电机在作为轮边电机时，能够根据需求串联相关的电机个数，实现电机的功率可调。

附图说明

图1 是外单螺旋齿极直线排列开关磁阻电机组合结构示意图。

图2是外单螺旋齿极直线排列开关磁阻电机组合结构示意图。

图3是双外螺旋外定子构件直排开关磁阻电机组合结构示意图。

图3-1是四外螺旋外定子构件直排开关磁阻电机组合结构示意图。

图3-2是图3-1仅留外螺旋定子齿极铁芯0231圆弧面的透明端部的示意图。

图4是螺旋条状定子齿极构件组合结构示意图。

图5是片状双螺旋内定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图6 是片状双螺旋内定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图7 是双螺旋外部齿极halbach阵列定子构件直排电机构件组合结构示意图。

图8 是双外螺旋外齿极halbach阵列螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图9 是双直齿外齿极halbach阵列直线排列电机构件组合结构示意图。

图10是双直齿外halbach阵列螺旋排列定子开关磁阻电机构件组合结构示意图。

图11 是十字螺旋内定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图12 是内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图13是内四螺旋halbach阵列环定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图14是十字螺旋内定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图15是内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图16是内四螺旋halbach阵列环定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图17是十字螺旋内定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图18是halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图19是halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图20是halbach阵列四直齿外定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图21是halbach阵列四直齿外定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图22是halbach阵列四直齿外定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图23是halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图24是halbach阵列四螺旋外定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图25是halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机构件组合结构示意图。

图26是八螺旋外定子齿极螺旋排列电机构件组合结构示意图。

图27是立体直条状螺旋齿极定子电动机构件组合结构示意图。

图28是立体螺旋条状螺旋齿极定子电动机构件组合结构示意图。

图29是halbach阵列螺旋齿极螺旋排列内反向螺旋电动机构件组合结构示意图。

图30是模块化开关磁阻电机的结构主视图。

图31是模块化开关磁阻电机的立体图。

图32是图30A-A剖视图。

图33是模块化开关磁阻电机的串联示意图。

图34是模块化开关磁阻电机的串联结构剖视图。

图35是模块化开关磁阻电机在车架上的安装示意图。

具体实施方式

图3-1为四外螺旋外定子构件直排开关磁阻电机，外螺旋定子齿极铁芯0231，外螺旋定子齿极铁芯0231外套设外螺旋线圈0232构成外螺旋定子齿极，6个外螺旋定子齿极直线层叠固定排列构成外螺旋定子齿极直排定子构件0239，四个外螺旋定子齿极直排定子构件0239沿圆周均匀设置，构成四外螺旋外定子272，每层四外螺旋外定子的齿极数是四个，在相邻外螺旋定子齿极铁芯0231圆弧面的端部，沿圆周方向形成避免形成磁短路的间隔2734，沿旋转轴方向也形成避免形成磁短路的间隔2735，四外螺旋外定子272内套设动子齿极273，动子齿极273由螺旋动子单元螺旋排列构成整体双螺旋动子0331，整体双螺旋动子0331有支撑件0332支撑。

螺旋铁芯0231的螺距为660mm，长度为50mm，螺旋线圈0232的厚度为2.5mm，单个螺旋齿极长度为55mm，6个单个螺旋齿极沿转轴方向直线排列，长度为330mm，其轭部由轭铁0233连接，轭铁0223与6个螺旋铁芯0231为整体成形结构或者整体硅钢片沿圆周叠置而成，动子齿极为与定子铁芯配合的沿圆周相对设置的圆弧角为45度的圆环沿轴向螺旋构成的双螺旋结构。其螺距为660mm，长度为330mm包含6个螺旋齿极单元以螺旋的结构排列，动子齿极置于四外螺旋外定子内。

圆弧角度为：β=89°＜360/m/2=360/4=90°，这是因为相邻螺旋铁芯0231之间沿圆周方向形成避免形成磁短路的间隔2734，该间隔2734形成的圆弧对应圆心的角度为2°，由于螺旋线圈0232的厚度为2.5mm，所以沿旋转轴方向相邻螺旋铁芯0231之间避免形成磁短路的间隔2735的长度为5mm。

图3-2为图3-1削除大部分四外螺旋外定子，仅留外螺旋定子齿极铁芯0231圆弧面的透明端部的示意图，四个外螺旋定子齿极直排定子构件0239分别称为A、B、C、D列；如图3-2 第一层A列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为8°，此时，0231A1、0231A2、0231A3、及0231B4、0231B5、0231B6六个外螺旋定子齿极产生磁场，使整体双螺旋动子0331的一个齿极受力，带动整体双螺旋动子0331沿逆时针方向旋转，同时C、D列产生同样的力，带动整体双螺旋动子0331沿逆时针方向旋转。

当某第一层A列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线重合时，0231A1、0231B4不产生磁场，0231A2、0231A3、及0231B5、0231B6四个外螺旋定子齿极产生磁场，当整体双螺旋动子0331转过间隔2734后，又有六个外螺旋定子齿极产生磁场，

第一层A列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线重合，第二层A列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为30°，第三层A列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为60°，第四层A列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为90°其中第四层A列为平衡位置，同时，第四层B列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线重合，第五层B列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为30°，第六层B列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为60°，第一层B列定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线夹角为90°其中第一层B列为平衡位置，初始启动时，需要A列第二、第三层单独或共同产生磁力，B列第五、第六层单独或共同产生磁力，使A列第四层脱离平衡位置，B列第一层脱离平衡位置，转动之后，就可以在平衡位置使A列第四层、B列第一层通磁产生磁力，也就是有6层能够进行排列组合产生磁力，就有多种控制方式，转动30°后，第三、四、五层重复以此循环。

当仅仅一层导磁时，若同层上下两个齿极指向轴心端同极性，则当定子齿极磁力线穿过气隙，进入对应动子单元后磁力线沿转轴方向向两侧进入相邻动子单元，然后由相邻动子单元穿过气隙进入相邻定子齿极后，通过轭铁进入导磁定子齿极形成回路。

同层上下两个齿极指向轴心端相反极性，则定子齿极的磁力线穿过气隙进入上动子齿极后沿轴方向的两侧通过支撑板进入下动子齿极穿过下动子齿极与一定子齿极之间的气隙进入下定子齿极铁芯产生扭矩。

当两层同时导磁时，相邻两个定子齿极的磁方向相反，这样磁力线由定子齿极穿过气隙进入对应动子齿极单元，然后沿轴方向进入相邻动子齿极单元，穿过气隙进入相邻定子齿极后，通过轭铁至磁力线出发定子齿极形成闭合回路。

当然，上述支撑板可以删除，由非导磁材料支撑动子齿极，由于导磁材料的比重大，本发明不仅本图例，其它图例使用导磁材料少，能大大减轻电机重量，通过漏磁自行产生磁回路，如果不考虑重量，动子齿极可以如图7为实心体，轭铁可以是管状轭铁，这样可以自行按照磁阻最小原理形成磁回路，此时，针对整个电机来说，磁力线由定子齿极进入动子齿极的数目与磁力线由动子齿极进入定子齿极的数目大致相当。

以下实施例3的技术方案为：定子齿极数目与动子齿极数目相等的技术方案，定子齿极数目与动子齿极数目都是两个；本实施例为：定子齿极数目是动子齿极数目的两倍的技术方案；就是将定子齿极数目2增加为4的技术方案，而动子齿极数目不变，也就是将定子齿极数目与动子齿极数目相等的技术方案重新设计为定子齿极数目是动子齿极数目的两倍的技术方案。以下实施例1-2、5-29，均为定子齿极数目与动子齿极数目相等的技术方案，将实施例1-2、5-29的技术方案，按照上述方式，均重新设计为定子齿极数目是动子齿极数目的两倍，就是本发明的技术方案，这样性能提高近一倍。

实施例1：如图1为外单螺旋齿极直线排列开关磁阻电机011，外单螺旋铁芯0211外套设外单螺旋线圈0212构成外单螺旋定子齿极构件0219，两个外单螺旋定子齿极构件0219沿轴向直线排列构成外单螺旋齿极直线排列定子021，其内套设动子齿极031，动子齿极为半圆环沿旋转轴方向螺旋体，螺距为两个外单螺旋定子齿极的长度。

螺旋铁芯0211的螺距为1000mm，长度为460mm内侧形成螺旋圆弧面，用于与动子配合，形成旋转轴方向的磁回路，螺旋铁芯0211的轭部是与两个螺旋铁芯0211整体成型的轭铁0213，若螺旋铁芯0211的材料为硅钢片，与轭铁0213一体成型的螺旋铁芯0211为，与轭铁0213一体成型的螺旋硅钢片，沿圆周方向叠成整体螺旋单齿极铁芯0211和轭铁0213，图中没有示出，动子齿极的螺距为1000mm，长度为1000mm，就是两个长度为500mm的单螺旋齿极单元螺旋排列在一起，置于单螺旋齿极直线排列定子内。由于单螺旋齿极构件直线排列定子在为两层，当第一层定子齿极中心线与对应动子齿极单元中心线重合时，第二层定子齿极中心线其本处于相反位置，这样在转动过程中由于转动惯性，动子继续旋转使另一个单螺旋齿极对单螺旋齿极螺旋排列动子产生磁拉力，使该动子旋转，以此往复，使该动子持续旋转，当停止转动后，设置在偏离定子齿极位置的永磁体吸引该动子，使其中心线与对应定子齿极中心偏离，使启用时定子齿极能够使动子齿极旋转。

实施例2：如图2为外单螺旋齿极直线排列开关磁阻电机012，螺旋铁芯0221外套设螺旋线圈0222构成定子齿极构件0219，定子齿极构件0229沿轴向直线排列构成外单螺旋齿极直线排列定子022，其内套设动子齿极032，动子齿极032由3个螺旋动子单元0321螺旋排列。每层单螺旋齿极铁芯的长度加上线圈的厚度为333.3mm，铁芯侧方可以设槽，线圈可以环绕设在铁芯侧方的槽内，三层单螺旋齿极直线排列，构成单螺旋齿极直线排列定子，该定子的轭部设有轭铁连接。

当第一层定子中心线与动子单元中心线重合时，第二层定子中心线与对应动子单元中心线夹角为120°，使第二层产生磁拉力，当第二层动子单元旋转60°时，第三层动子单元与第三层定子齿极构件刚接触，二者中心线夹角180°，此时，①第三层不产生磁拉力，由第二层继续产生磁拉力，旋转60°，二者中心线重合，第三层两者之间的夹角为60°，以次循环，动子就可以持续旋转；②第三层产生磁拉力，与第三层共同将动子旋转60°，以此循环，那么这60°的扭矩比①的扭矩大；③第三层产生磁拉力，第二层停止磁拉力，使动子旋转60°，此60°的扭矩最小，以此往复循环，可以产生三种不同强度的扭矩，适合不同的需要。当然，上述的方式也适用定子为单螺旋齿极定子构件螺旋排列，配合单螺旋齿极动子单元直线排列的结构。当然将上述的外定子结构换为单螺旋齿极内定子配合单齿极单元外动子的结构也行。

上述齿极也可以是直齿，此时动子和定子均为直齿。

实施例3：图3为双外螺旋外定子构件直排开关磁阻电机013，为沿圆周相对设置的两个外螺旋定子齿极铁芯0231，外螺旋定子齿极铁芯0231外套设外螺旋线圈0232构成外螺旋定子齿极，6个外螺旋定子齿极直线排列构成外螺旋定子齿极直排定子构件0239，其内套设动子齿极033，动子齿极033由螺旋动子单元螺旋排列构成整体双螺旋动子0331。螺旋铁芯0231的螺距为660mm，长度为50mm，螺旋线圈0232的厚度为2.5mm，长度为330mm，单个螺旋齿极长度为55mm，6个单个螺旋齿极沿转轴方向直线排列，其轭部由轭铁0233连接，轭铁0223与6个螺旋铁芯0231为整体成形结构或者整体硅钢片沿圆周叠置而成，动子齿极为与定子铁芯配合的沿圆周相对设置的圆弧角为45度的圆环沿轴向螺旋构成的双螺旋结构。其螺距为660mm，长度为330mm包含6个螺旋齿极单元以螺旋的结构排列，动子齿极置于外定子齿极内。

圆弧角度为：360/m/2=360/4=90°。

层间齿极中心线夹角为360/2/6=30°。

当第一层定子齿极中心线与对应定子齿极单元中心线重合时，第二层中心线夹角为30°，第二层为60°，第四层为90°其中第四层为平衡位置，初始启动时，需要第二、第三层单独或共同产生磁力，使第四层脱离平衡位置，转动之后，就可以在平衡位置使第四层单独产生磁力，也就是有3层能够进行排列组合产生磁力，就有多种控制方式，转动30°后，第三、四、五层重复以此循环。

当仅仅一层导磁时，若同层上下两个齿极指向轴心端同极性，则当定子齿极磁力线穿过气隙，进入对应动子单元后磁力线沿转轴方向向两侧进入相邻动子单元，然后由相邻动子单元穿过气隙进入相邻定子齿极后，通过轭铁进入导磁定子齿极形成回路。

同层上下两个齿极指向轴心端相反极性，则定子齿极的磁力线穿过气隙进入上动子齿极后沿轴方向的两侧通过支撑板进入下动子齿极穿过下动子齿极与一定子齿极之间的气隙进入下定子齿极铁芯产生扭矩。

当两层同时导磁时，相邻两个定子齿极的磁方向相反，这样磁力线由定子齿极穿过气隙进入对应动子齿极单元，然后沿轴方向进入相邻动子齿极单元，穿过气隙进入相邻定子齿极后，通过轭铁至磁力线出发定子齿极形成闭合回路。

当然，上述支撑板可以删除，由非导磁材料支撑动子齿极，由于导磁材料的比重大，本发明不仅本图例，其它图例使用导磁材料少，能大大减轻电机重量，通过漏磁自行产生磁回路，如果不考虑重量，动子齿极可以如图7为实心体，轭铁可以是管状轭铁，这样可以自行按照磁阻最小原理形成磁回路。

实施例4：图4为螺旋条状定子齿极构件，共四层螺旋齿极100在旋转轴方向螺旋排列构成螺旋条状螺旋定子齿极，螺旋条状螺旋定子齿极的轭部由配合的螺旋条状导磁材料作为轭铁101，将四个螺旋齿极100构成的螺旋条状螺旋定子齿极的轭部连接构成串磁的U型电磁铁，螺旋齿极100外套设齿极线圈103，螺旋齿极100之间的轭铁102上套设螺旋轭部线圈104，组成的螺旋条状螺旋齿极定子构件。这样的构件沿圆周均匀设置构成螺旋条状螺旋齿极定子。

实施例5：图5为片状双螺旋内定子齿极直线排列电机015，片状双螺旋定子齿极铁芯0251外套齿极线圈0252构成片状内双螺旋定子齿极构件，定子齿极构件沿轴向直线排列构成片状双螺旋定子齿极直线排列定子，该定子的中心部位为轭部，6个片状双螺旋内定子齿极铁芯的轭部可以由导磁材料连接，但是一般不用连接。其外套设与其配合的整体双螺旋动子齿极035，螺旋动子单元螺旋排列为螺旋动子条0351，两个螺旋定子条0351由支架0352支撑构成双螺旋动子齿极035。

使用时，同一片中的磁方向相同，相邻两片的磁方向相反，通过动子构成磁回路，当然也可以在定子中部用轭铁连接，这样就不限定同一片中的磁方向，图中螺旋结构的螺距为660mm，定子构件的长度为55mm，动子长度为330mm。

实施例6：图6为片状双螺旋内定子齿极螺旋排列电机016，片状双螺旋定子齿极铁芯0261外套齿极线圈0262构成片状内双螺旋定子齿极构件0259，定子齿极构件0259沿轴向螺旋排列构成片状双螺旋定子齿极螺旋排列定子026，其外套设与其配合的整体双螺旋动子齿极036，螺旋动子单元0361直线排列为整体，由支架0362双螺旋动子齿极036，其它与图5例相同。

当然，螺旋定子齿极构件中部的铁芯可以由轭铁连接，本专利所述的齿极铁芯与轭铁连接，一般来说，齿极铁芯与轭铁是整体成型结构，或硅钢片沿圆周，当然也可以是单个齿极铁芯紧贴轭铁并固定在一起，如捆扎、粘接等。

实施例7：图7为双螺旋外部齿极halbach阵列定子构件直排电机017，定子为沿圆周相对设置的两个外螺旋定子齿极铁芯0271，由环状轭铁0273连接外螺旋定子齿极铁芯0271外套设外螺旋线圈0272，齿极之间的环状轭铁0273套设轭铁线圈0274构成双外螺旋halbach阵列定子齿极构件0279，该构件沿转轴方向直线排列构成双外螺旋halbach阵列定子027，其内套设动子齿极037，动子齿极是6个片状双螺旋动子单元螺旋排列构成整体双螺旋动子。

使用时，每个构件构成halbach阵列使两个齿极之间产生磁场，假设仅一层导磁，则磁力线穿过气隙和实体动子齿极单元，形成回路。当动子齿极为图3的033时，磁力线通过两侧导磁支撑板0332形成磁回路；，动子齿极删除导磁材料支撑板0332时，就通过比较复杂的漏磁形成磁回路。相邻两个构件同时导磁且齿极之间磁方向相反，假设第一层和第二层导磁，磁力线由第一层磁轭汇集到上定子齿极，穿过气隙进入对应动子齿极单元的上齿极（对于实心动子来说，当相邻齿极单元的距离小于动子齿极单元上下齿极之间的距离时或者选定的动子齿极含或者不含支撑板）磁力线大致沿轴向进入相邻动子齿极单元的上齿极，然后穿过气隙进入第二层定子上齿极，分散进入第二层两侧轭铁并汇集到第二层下齿极，由第二层下齿极穿过气隙进入第二层，动子齿极单元的下齿极，然后返回到第一层动子齿极单元的下齿极后，穿过气隙进入第一层定子齿极构件的下齿极，再进入第一层两侧轭铁构成完整回路，当三层同时导磁时主要形成两个这样的磁回路，对实心或有支撑板铁芯来说可以再层内形成回路，没有支撑板的实心动子漏磁形成部分回路，当然也有漏磁，实心动子直径小时在层内就形成磁回路。

实施例8：图8为双外螺旋外齿极halbach阵列螺旋排列电机018，定子为沿圆周相对设置的两个外螺旋定子齿极铁芯0281，由环状轭铁0283连接，外螺旋定子齿极铁芯0281外套设外螺旋线圈0282，齿极之间的环状轭铁0283套设轭铁线圈0284构成双外螺旋定子齿极halbach阵列构件，该构件沿转轴方向螺旋排列构成双螺旋外齿极halbach阵列螺旋排列定子，其内套设动子齿极038，动子齿极038由直齿动子单元0381直线排列构成整体直线动子。

实施例9：如图9所示，沿圆周相对设置的双直齿外定子齿极铁芯0291由环状轭铁0293连接双直齿外定子齿极铁芯0291外套线圈0292，齿极之间的环状轭铁套设轭铁线圈0294构成双直齿外定子halbach阵列直排定子构件0299，该构件沿轴向直线排列构成双直齿外halbach阵列直排定子构件029，动子齿极为内外缘45度圆弧形成的直齿构成双直齿内动子齿极单元，6个双直齿内动子齿极单元沿轴向螺旋排列，构成整体双直齿内动子齿极单元螺旋排列动子039，双直齿内动子齿极单元螺旋排列动子039螺距660mm，长度330mm，其外套设双外直齿定子齿极直线排列定子构成双直齿外齿极halbach阵列直线排列电机019，本实施方式除直齿不同外其它与图7实施例相同。

实施例10：图10为双直齿外halbach阵列螺旋排列定子开关磁阻电机，如图10，仅仅动子和定子的齿极是直齿，其它与图8相同。

双直齿外halbach阵列螺旋排列定子构件2109由两个沿圆周相对设置的直齿外齿极铁芯2101构成直齿外定子构件2109外套设线圈2102，直齿外定子铁芯2101的轭部由双环状导磁材料2103连接固定，直齿外定子铁芯2101之间的环状导磁材料2103外套设线圈2104构成直齿外halbach阵列定子构件2109，直齿外halbach阵列定子构件2109沿转轴方向螺旋排列构成直齿外halbach阵列螺旋排列定子210，直齿外halbach阵列螺旋排列定子内设双直齿动子单元直线排列构成双直齿动子310，构成双直齿外halbach阵列螺旋排列定子开关磁阻电机110。

实施例11：图11为十字螺旋内定子齿极直线排列电机111，十字螺旋内定子齿极铁芯2111外套设齿极线圈2112构成十字螺旋定子齿极构件2119，十字螺旋定子齿极构件2119沿轴向直线排列构成十字内螺旋定子齿极直线排列定子211，其外套设螺旋动子齿极311，螺旋外动子齿极条3111由圆筒支架3112固定，形成整体。

十字螺旋内定子齿极铁芯2111的螺距为816mm，宽度为30mm，齿极线圈2112的厚度为2mm，螺旋外动子齿极条3111的螺距为816mm，长度为204mm，两层螺旋外动子齿极单元中心线之间的夹角为15°。

实施例12：图12为内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机112，定子为沿圆周均匀设置的4个螺旋定子齿极铁芯2121，螺旋定子齿极铁芯2121厚度为20mm，螺距为816mm，由环状轭铁2123连接，螺旋定子齿极铁芯2121外套设齿极线圈2122，齿极线圈2122厚度为2mm，齿极之间的环状轭铁2123套设轭铁线圈2124构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件2129，该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子212，其外套设螺旋动子齿极312，螺旋齿极条3121长度为204mm，螺距为816mm，由支架3122固定构成螺旋动子齿极312。

实施例13：图13为内四螺旋halbach阵列环定子齿极螺旋排列电机113，定子为沿圆周均匀设置的四个螺旋定子齿极铁芯2131，由环状轭铁2133连接，螺旋定子齿极铁芯2131外套设齿极线圈2132，，齿极之间的环状轭铁2133套设轭铁线圈2134构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件2139，该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子213，其外套设直排动子齿极313，螺旋齿极条3131由支架3132固定构成直排动子齿极313。

实施例14：图14为十字螺旋内定子齿极螺旋排列电机114，十字螺旋定子齿极铁芯2141外套设齿极线圈2142构成十字螺旋定子齿极构件，十字螺旋定子齿极构件沿转轴方向螺旋排列构成十字内螺旋定子齿极螺旋排列定子214，其外套设直线动子齿极314，螺旋外动子齿极条3141由支架3142固定形成整体。

实施例15：图15为内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列电机115，定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯2151，由环状轭铁2153连接，直齿定子齿极铁芯2151外套设齿极线圈2152，齿极之间的环状轭铁2153套设轭铁线圈2154构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件2159，该构件沿转轴方向直线排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极直线排列定子215，其外套设外螺旋动子齿极315，直齿齿极条3151由支架3152固定构成外螺旋动子齿极315。

实施例16：图16为内四螺旋halbach阵列环定子齿极螺旋排列电机116，定子为沿圆周均匀设置的4个直齿定子齿极铁芯2161，直齿定子齿极铁芯2161厚度为20mm，由环状轭铁2163连接，直齿定子齿极铁芯2161外套设齿极线圈2162，齿极线圈2162厚度为2mm，齿极之间的环状轭铁2163套设轭铁线圈2164构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极构件，该构件沿转轴方向螺旋排列构成内四螺旋halbach阵列环定子齿极螺旋排列定子216，其外套设直排动子齿极316，直齿齿极条3161长度为204mm，由支架3162固定构成直排动子齿极316。

实施例17：图17为十字螺旋内定子齿极螺旋排列电机117，十字四螺旋定子齿极铁芯2171外套设齿极线圈2172构成十字螺旋定子齿极构件，十字螺旋定子齿极构件沿转轴方向螺旋排列构成十字内螺旋定子齿极螺旋排列定子217，其外套设直线动子齿极317，直齿外动子齿极条3171由支架3172固定形成整体。

十字四螺旋定子齿极铁芯2171的螺距为816mm，宽度为30mm，齿极线圈2172的厚度为2mm，直齿外动子齿极条3171的长度为204mm。

实施例18：图18为halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机118，定子为沿圆周均匀设置的螺旋定子齿极铁芯2181，由环状轭铁2183连接，螺旋定子齿极铁芯2181外套设齿极线圈2182，齿极之间的环状轭铁2183套设轭铁线圈2184构成定子齿极构件2189，该构件沿轴向直线排列构成螺旋外定子齿极直线排列定子218，其内套设动子齿极318，动子齿极318是十字四螺旋齿极单元3181螺旋排列构成整体四螺旋动子。

实施例19：图19为halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机119，定子为沿圆周均匀设置的螺旋定子齿极铁芯2191，由环状轭铁2193连接，螺旋定子齿极铁芯2191外套设齿极线圈2192，齿极之间的环状轭铁2193套设轭铁线圈2194构成定子齿极构件2199，该构件沿轴向直线排列构成螺旋外定子齿极直线排列定子219，其内套设动子齿极319，动子齿极319是螺旋齿极单元3191螺旋排列构成整体四螺旋动子，螺旋齿极单元3191由环状动子轭铁3192连接。

实施例20：图20为halbach阵列四直齿外定子齿极直线排列电机120，定子为沿圆周均匀设置的直齿定子齿极铁芯2201，由环状轭铁2203连接，直齿定子齿极铁芯2201外套设齿极线圈2202，齿极之间的环状轭铁2203套设轭铁线圈2204构成定子齿极构件2209，该构件沿轴向直线排列构成螺旋外定子齿极直线排列定子220，其内套设动子齿极320，动子齿极320是直齿齿极单元3201螺旋排列构成整体四螺旋动子，直齿齿极单元3201由环状动子轭铁3202连接。

实施例21：图21为halbach阵列四直齿外定子齿极直线排列电机121，定子为沿圆周均匀设置的直齿定子齿极铁芯2211，由环状轭铁2213连接，直齿定子齿极铁芯2211外套设齿极线圈2212，齿极之间的环状轭铁2213套设轭铁线圈2214构成定子齿极构件2219，该构件沿轴向直线排列构成螺旋外定子齿极直线排列定子221，其内套设动子齿极321，动子齿极321是十字直齿齿极单元3211螺旋排列构成整体四螺旋动子。

实施例22：图22为halbach阵列四直齿外定子齿极螺旋排列电机122，定子为沿圆周均匀设置的直齿定子齿极铁芯2221，由环状轭铁2223连接，直齿定子齿极铁芯2221外套设齿极线圈2222，齿极之间的环状轭铁2223套设轭铁线圈2224构成定子齿极构件2229，该构件螺旋排列构成螺旋外定子齿极螺旋排列定子222，其内套设动子齿极322，动子齿极322是直齿齿极单元3221直线排列构成整体四直线动子，直齿齿极单元3221由环状动子轭铁3222连接。

实施例23：图23为halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机123，十字定子为沿圆周均匀设置的直齿定子齿极铁芯2231，由环状轭铁2233连接，直齿定子齿极铁芯2231外套设齿极线圈2232，齿极之间的环状轭铁2233套设轭铁线圈2234构成定子齿极构件2239，该构件螺旋排列构成螺旋外定子齿极螺旋排列定子223，其内套设动子齿极323，动子齿极323是十字直齿齿极单元3231直线排列构成整体四直线动子323。

实施例24：图24为halbach阵列四螺旋外定子齿极螺旋排列电机124，定子为沿圆周均匀设置的螺旋定子齿极铁芯2241，由环状轭铁2243连接，螺旋定子齿极铁芯2241外套设齿极线圈2242，齿极之间的环状轭铁2243套设轭铁线圈2244构成定子齿极构件2249，该构件螺旋排列构成螺旋外定子齿极螺旋排列定子224，其内套设动子齿极324，动子齿极324是螺旋齿极单元3241直线排列构成整体四直线动子，螺旋齿极单元3241由环状动子轭铁3242连接。

实施例25：图25为halbach阵列四螺旋外定子齿极直线排列电机125，定子为沿圆周均匀设置的螺旋定子齿极铁芯2251，由环状轭铁2253连接，螺旋定子齿极铁芯2251外套设齿极线圈2252，齿极之间的环状轭铁2253套设轭铁线圈2254构成定子齿极构件2259，该构件螺旋排列构成螺旋外定子齿极螺旋排列定子225，其内套设动子齿极325，动子齿极325是十字螺旋齿极单元3251直线排列构成整体四直线动子。

实施例26：图26为八螺旋外定子齿极螺旋排列电机126，定子为沿圆周均匀设置的螺旋定子齿极铁芯2251，由螺旋轭铁2263连接，螺旋定子齿极铁芯2251外套设齿极线圈2262，齿极之间的螺旋轭铁2263套设轭铁线圈2264构成定子齿极构件，该构件螺旋排列构成螺旋外定子齿极螺旋排列定子226，其内套设动子齿极326，动子齿极326是直齿齿极单元3261螺旋排列构成整体八螺旋动子。

实施例27：如图27所示，两个螺旋外定子齿极2271的轭部由环状导磁材料作为轭铁2273将其固定连接，螺旋外定子齿极2271套设齿极线圈2272，螺旋外定子齿极2271之间的轭铁2273上套设轭铁线圈2274，螺旋外定子齿极2271的轭部在旋转轴方向由直条状导磁材料作为直条轭铁2275再次连接。螺旋外定子齿极2271之间的直条状轭铁2275上套设直条轭铁线圈2276构成立体直条状螺旋齿极定子227，其内套设两个沿圆周相对设置的螺旋动子3271构成的双螺旋条状动子327，该两个螺旋动子条3271由支撑件3272支撑固定，构成立体直条状螺旋齿极定子电动机。

实施例28：如图28所示，两个螺旋外定子齿极2281的轭部由环状导磁材料作为轭铁2283将其固定连接，螺旋外定子齿极2281套设齿极线圈2282，螺旋外定子齿极2281之间的轭铁2283上套设轭铁线圈2284，螺旋外定子齿极2281的轭部在旋转轴方向由螺旋条状导磁材料作为螺旋条状轭铁2285再次连接，螺旋外定子齿极2281之间的螺旋条状轭铁2285上套设螺旋条状轭铁线圈2286构成立体螺旋条状螺旋齿极定子228，其内套设两个沿圆周相对设置的螺旋动子3281构成的双螺旋直条状动子328，该两个螺旋动子条3281由支撑件3282支撑固定，构成立体螺旋条状螺旋齿极定子电动机。

实施例29：如图29所示,两个螺旋齿极铁芯2291沿圆周相对设置，两个螺旋齿极铁芯2291的轭部由环状轭铁2293连接，螺旋齿极铁芯2291套设齿极线圈2292，螺旋齿极铁芯2291之间的轭铁2293轭铁线圈2294，构成halbach阵列螺旋齿极定子构件，halbach阵列螺旋齿极定子构件沿转轴方向螺旋排列，构成halbach阵列螺旋齿极螺旋排列定子229，其内设反向双螺旋齿极动子，构成halbach阵列螺旋齿极螺旋排列定子229内设反螺旋动子电动机，halbach阵列螺旋齿极螺旋排列的螺距为660mm，长度为330mm，反向双螺旋齿极动子的螺距为660mm，长度为330mm,只是螺距方向相反，这样三层halbach阵列螺旋齿极定子构件每次转动60°就能够保持持续旋转，六层相当于两个三层的halbach阵列螺旋齿极螺旋排列内反向螺旋电动机串联。

现有开关磁阻电动机调速系统的功率变换器、控制器、转子位置检测器等，通过适应性修改，就可以应用于本发明。

一种可串联的模块化开关磁阻电机，包括开关磁阻内动子电机，动子内套装有输出轴1003，输出轴1003的两端伸出电机的外壳。如图30-32所示。

电机的外壳上设置有连接法兰1000。

输出轴1003的端部设置有键槽。

串联的模块化开关磁阻电机之间通过联轴器连接。

电机的两端设置有端盖，输出轴1003上套装有轴承，轴承设置在端盖上。其中一个端盖上设置有内置联轴器1001，内置联轴器1001上设置有与输出轴1003端部键槽配合的键，输出轴1003的一端直接从端盖中伸出，另一端与端盖上的内置联轴器1001连接，内置联轴器1001的长度为至少两个输出轴1003端部键槽的长度，这样在串联时，后一个开关磁阻电机输出轴1003的端部键槽与前一个开关磁阻电机的内置联轴器1001配合，实现两个电机的串联。串联结构如图33-34所示。

电机的两个端盖上分别设置有凸起1004和凹槽1005，凸起1004和凹槽1005对应设置，在电机串联时后一个电机的凸起1004伸入到前一个电机的凹槽1005内，或者前一个电机的凸起1004伸入到后一个电机的凹槽1005内，相邻电机之间的连接法兰1000通过螺栓连接。

一种电动汽车，开关磁阻电机作为汽车的轮边电机，如图35所示，电机的每个轴处安装一个开关磁阻电机。

轮边电机包括至少两个串联的开关磁阻电机，这样可以根据需求调节开关磁阻电机的数量，使电动汽车的功率达到需求。

本专利公开的数值和数据，例如螺距、宽度、高度等仅仅是说明结构特征，不作为对本发明的限制性解释。

Claims (8)

1.一种可串联的模块化开关磁阻电机，包括开关磁阻内动子电机，其特征在于：动子内套装有输出轴，输出轴的两端伸出电机的外壳。

2.根据权利要求1所述的一种可串联的模块化开关磁阻电机，其特征在于：电机的外壳上设置有连接法兰。

3.根据权利要求1所述的一种可串联的模块化开关磁阻电机，其特征在于：输出轴的端部设置有键槽。

4.根据权利要求1所述的一种可串联的模块化开关磁阻电机，其特征在于：串联的模块化开关磁阻电机之间通过联轴器连接。

5.根据权利要求1所述的一种可串联的模块化开关磁阻电机，其特征在于：电机的两端设置有端盖，输出轴上套装有轴承，轴承设置在端盖上。

6.根据权利要求1所述的一种可串联的模块化开关磁阻电机，其特征在于：电机的两个端盖上分别设置有凸起和凹槽，凸起和凹槽对应设置。

7.应用权利要求1-6中任一权利要求所述的一种可串联的模块化开关磁阻电机的电动汽车，其特征在于：开关磁阻电机作为汽车的轮边电机。

8.根据权利要求7所述的电动汽车，其特征在于：轮边电机包括至少两个串联的开关磁阻电机。