本發(fā)明屬于電機技術領域，具體涉及周向繞組的交流異步電機。

背景技術：

電機是機械能和電能之間的轉化裝置，包括電動機和發(fā)電機。其中，現(xiàn)有技術的交流異步電機，一般是采用在定子軸向開槽布線的繞組結構，該種電機是利用定子繞組在定子磁芯上產(chǎn)生的交變磁場使轉子感應出異步感生電流，異步感生電流在定子磁場中驅動轉子旋轉；或者通過定子與轉子之間通過磁場的變化使定子繞組感應異步感生電壓，作為交流異步發(fā)電機使用。

無論是電動機還是發(fā)電機，在定子的軸向槽路中的定子繞組的直導體部分，其磁場轉化率較高，但繞組的端部一般呈近弧形，其漏磁較多，會產(chǎn)生較大的渦流發(fā)熱損耗及電磁輻射干擾，繞組端部的磁場利用率明顯低于其直導體部分的磁場利用率，且近弧形的端部導體的直流電阻發(fā)熱損耗較多，其通過弧形外側的空間向外散熱的熱導率明顯低于直導體部分通過所在槽路散熱的熱導率，因此往往出現(xiàn)由于過熱導致繞組端部先于直導體部分超溫乃至燒毀。統(tǒng)計表明，一般定子繞組端部損耗占到繞組總損耗的1/4～1/2，減少端部的長度，可以提高電機的效率，實驗表明，端部長度減少20％，損耗下降10％。

這種具有端部的繞組結構的電機具有以下技術缺陷或弊端：

1、端部漏磁較多，磁場利用率降低，電機功率和效率受到影響；

2、端部漏磁導致端部附近的端蓋等導磁部件產(chǎn)生較大的渦流損耗，端蓋及附近金屬器件溫升較高，在一些特定電機上不得不采取端蓋降溫措施，增加了成本和故障率，縮短了電機使用壽命；

3、端部同時產(chǎn)生阻性功率消耗而發(fā)熱，使繞組銅損增加、溫度升高，而且浪費能量；

4、端部的存在使得繞組的長度較長、電磁導線用量較大，增加了銅材和成本需求；

5、端部的存在還使電機體積增大、重量增加；

6、現(xiàn)有技術的磁芯槽部結構使得定子磁芯加工工藝較為復雜、繞組嵌線較為困難、嵌線專用設備耗資較大、工藝較復雜、使生產(chǎn)成本上升；

7、為了提高槽滿率，磁芯所采用的絕緣紙或涂有的絕緣漆層較薄，較易出現(xiàn)絕緣層擊穿、擠壓、破損導致搭鐵漏電問題；

8、一般繞組多為近似橢圓型結構，其最有效的直導體部分在嵌入槽內以后往往由于裝配工藝問題產(chǎn)生彎曲、錯位或錯層擠壓問題，同樣，端部也容易出現(xiàn)錯層擠壓現(xiàn)象，使絕緣可靠性降低，較容易出現(xiàn)匝間、相間短路或漏電，增加了電機的故障率；

較為重要的另一方面是，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(tǒng)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(fā)展較大程度上受制于電機技術的制約；在現(xiàn)有車載動力電池的技術條件下，在日益嚴格的節(jié)能和環(huán)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(fā)展的一個關鍵技術瓶頸，因此，亟待研發(fā)高效節(jié)能的高可靠性的新型電機。

因此，有必要設計出一種無端部繞組的電機。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無端部繞組的交流異步電機，以克服上述電機所具有的端部渦流損耗較大、端部漏磁電磁輻射較多、端部阻性發(fā)熱較多等技術缺陷。本發(fā)明的總體思路是設計一種圓周方向的繞組(即周向繞組)，所述圓周方向是與電機的軸向和徑向分別垂直的圓周方向，且所述圓周方向的繞組均置于與之適合的定子磁芯內，以更高效率地利用所述繞組產(chǎn)生的磁場，較大限度地磁化定子磁芯再通過定子磁芯的導磁部分將磁場傳遞至定子磁極，用于使與所述定子磁極預留較小氣隙的轉子磁極受到電磁力矩而推動轉子旋轉，構成單相或多相交流異步電機。

本發(fā)明創(chuàng)造性地將與繞組方向與電機轉子旋轉方向一致，使繞組的一周能夠整體性地藏于所述定子磁芯中，取消了端部，使電機在漏磁、渦流、阻性發(fā)熱等方面的損耗均隨端部的取消而大幅減小，且繞組導線長度可以縮短、體積減小、定子無需開有多個軸向直槽、繞線更為簡易、嵌裝方便。

依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種周向繞組的交流異步電機，其特殊之處在于，包括轉子、定子磁芯、定子繞組以及殼體和支撐部件，

所述轉子為異步電機轉子，

所述定子繞組為周向繞組，所述周向繞組為與所述電機同軸心的圓型線圈結構，

所述定子磁芯為外定子式定子磁芯，

所述定子磁芯包括筒形磁芯、定子磁極以及將所述筒形磁芯軸向端部和所述定子磁極一端連接起來的若干磁路連接體，

所述筒形磁芯為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的內部圓筒型的導磁體，所述筒形磁芯與所述周向繞組和所述轉子共軸線，所述筒形磁芯的內壁包圍所述周向繞組的外壁，所述周向繞組的內側圓周圍繞著沿所述圓周均勻分布的n個定子磁極，其中n≥2且n為偶數(shù)；

所述定子磁極與所述筒形磁芯的內部圓筒沿軸向平行，使所述n個定子磁極圍成圓周范圍的轉子工作區(qū)域；所述定子磁極與所述轉子磁極之間留有間隙；

任意相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；

使與所述筒形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在所述周向繞組圓周內側交替排列，

用于在所述周向繞組通電時，使所述周向繞組圓周內側交替排列的定子磁極的磁性相異，并在所述定子磁極圍成的圓周范圍的轉子工作區(qū)域形成交變磁場或旋轉磁場，驅動所述電機轉子旋轉；或用于通過磁場的變化使所述周向繞組產(chǎn)生感應電動勢作為發(fā)電機使用。

進一步地，本發(fā)明還提供了一種周向繞組的交流異步電機，其特殊之處在于所述電機為軸向分相的多相電機，所述電機的不同相位的定子磁芯沿軸向串聯(lián)布置，不同相位的轉子磁芯沿軸向串聯(lián)布置，所述多相電機采取：

①在旋轉周向上，相間定子磁極在旋轉周向上錯開一定幾何角度Θ，所述一定幾何角度Θ對應于相間相位差的電角度δ，轉子磁極在旋轉周向上采取對齊設置，相間轉子磁極幾何角度差為0；或采取：

②在旋轉周向上，相間定子磁極在旋轉周向上采取對齊設置，相間轉子磁極幾何角度差為0；轉子磁極在旋轉周向上，相間轉子磁極錯開一定幾何角度Θ，所述一定幾何角度Θ對應于相間相位差的電角度δ；或采?。?/p>

③在旋轉圓周方向上，相間定子磁極在旋轉圓周方向上錯開一定幾何角度Θ，所述一定幾何角度Θ對應的電角度為δ，轉子磁極在旋轉圓周方向上錯開一定幾何角度α，所述一定幾何角度α對應的電角度為β；且使電角度α和電角度β滿足公式：α+β＝2kπ+t，其中k∈整數(shù)，t為對應于相間相位差的電角度。

進一步地，本發(fā)明還提供了一種周向繞組的多相交流異步電機，其特殊之處在于，所述電機轉子為多項共用的多相感應式轉子，所述多相感應式轉子磁芯的軸向長度涵蓋所述多相電機所有相位定子長度值和，所述多相感應式轉子僅在其兩端設有短路環(huán)，所述多相感應式轉子上的磁芯槽路內的導體共用所述多相感應式轉子的整體槽路兩端的短路環(huán)。

依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種周向繞組的交流異步電機，其特殊之處在于，包括轉子、定子磁芯、定子繞組以及殼體和支撐部件，

所述轉子為異步電機轉子，

所述定子繞組為周向繞組，所述周向繞組為與所述電機同軸心的圓型線圈結構，

所述定子磁芯為內定子式定子磁芯，

所述定子磁芯包括筒形磁芯或圓柱形磁芯、定子磁極以及將所述筒形磁芯或圓柱形磁芯軸向端部和所述定子磁極一端連接起來的若干磁路連接體，

所述筒形磁芯或圓柱形磁芯為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的圓型的導磁體，所述筒形磁芯或圓柱形磁芯與所述周向繞組和所述轉子共軸線，所述筒形磁芯或圓柱形磁芯的外壁被所述周向繞組內壁包圍，所述周向繞組的外側圓周被沿所述圓周均勻分布的n個定子磁極圍繞，其中n≥2且n為偶數(shù)；

所述定子磁極與所述筒形磁芯或圓柱形磁芯的外圓沿軸向平行，使所述定子磁極圍成圓柱形范圍，所述轉子工作區(qū)域位于所述圓柱形外側；所述定子磁極與所述轉子磁極之間留有間隙；

相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與所述第一端接近的筒形磁芯或圓柱形磁芯的第一端，所述兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與所述第二端接近的筒形磁芯或圓柱形磁芯的第二端；

使與所述筒形磁芯或圓柱形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在所述周向繞組圓周外側交替排列，

用于在所述周向繞組通電時，使所述周向繞組圓周外側交替排列的定子磁極的磁性相異，并在所述定子磁極圍成的圓柱形外側的轉子工作區(qū)域形成交變磁場或旋轉磁場，驅動所述電機轉子旋轉；或用于通過磁場的變化使所述周向繞組產(chǎn)生感應電動勢作為發(fā)電機使用。

進一步地，本發(fā)明還提供了一種周向繞組的交流異步電機，其特殊之處在于所述電機為軸向分相的多相電機，所述電機的不同相位的定子磁芯沿軸向串聯(lián)布置，不同相位的轉子磁芯沿軸向串聯(lián)布置，所述多相電機采?。?/p>

①在旋轉周向上，相間定子磁極在旋轉周向上錯開一定幾何角度Θ，所述一定幾何角度Θ對應于相間相位差的電角度δ，轉子磁極在旋轉周向上采取對齊設置，相間轉子磁極幾何角度差為0；或采?。?/p>

②在旋轉周向上，相間定子磁極在旋轉周向上采取對齊設置，相間轉子磁極幾何角度差為0；轉子磁極在旋轉周向上，相間轉子磁極錯開一定幾何角度Θ，所述一定幾何角度Θ對應于相間相位差的電角度δ；或采?。?/p>

③在旋轉圓周方向上，相間定子磁極在旋轉圓周方向上錯開一定幾何角度Θ，所述一定幾何角度Θ對應的電角度為δ，轉子磁極在旋轉圓周方向上錯開一定幾何角度α，所述一定幾何角度α對應的電角度為β；且使電角度α和電角度β滿足公式：α+β＝2kπ+t，其中k∈整數(shù)，t為對應于相間相位差的電角度。

進一步地，本發(fā)明還提供了一種周向繞組的交流異步電機，其特殊之處在于，所述電機轉子為多項共用的多相感應式轉子，所述多相感應式轉子磁芯的軸向長度涵蓋所述多相電機所有相位定子長度值和，所述多相感應式轉子僅在其兩端設有短路環(huán)，所述多相感應式轉子上的磁芯槽路內的導體共用所述多相感應式轉子的整體槽路兩端的短路環(huán)。

本發(fā)明的有益效果是，采用周向繞組，使電機具有下述優(yōu)點：

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、減小電機端蓋渦流損耗。

3、采用周向繞組技術方案徹底擯除端部的發(fā)熱問題。

4、周向繞組緊湊、結構簡單、節(jié)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(chǎn)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(tǒng)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(guī)則度和一致性好，使繞組間磁場干預大幅度減小，磁場規(guī)則度較好，還可以將繞組預先裝配到適宜的絕緣支架內再連同絕緣支架一切轉配到定子槽內，還提高了絕緣性能。

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直接接觸、相互間隔離著環(huán)型定子磁芯和定子繞組環(huán)型絕緣支架，不會出現(xiàn)相間短路極相間漏電現(xiàn)象，使電機可靠性和壽命提高。

9、采用本發(fā)明技術方案的周向繞組的電機，在采用靈活方式設計的電機中，可以在轉配時根據(jù)不同場合的需求，通過增減轉子磁芯組合數(shù)目和定子磁芯數(shù)目及定子繞組組合數(shù)目來調整為不同相數(shù)的電機，使電機的應用更為靈活、廣泛，節(jié)省設計與生產(chǎn)成本。

10、定子和轉子可以分為較多的極數(shù)，減小了電機轉矩波動同時不會像軸向槽繞線的的電機那樣工藝復雜，節(jié)省加工工時成本和繞組耗材。

11、所述周向繞組電機的應用前景較好，可以應用在多種電機中。

附圖說明

圖1是單相周向繞組交流異步電機的定子軸向剖面結構示意圖；

圖2是單相周向繞組交流異步電機的定子立體結構示意圖；

圖3是單相周向繞組交流異步電機的側向剖面結構示意圖；

圖4是單相周向繞組交流異步電機的定子結構展開示意圖；

圖5是三相定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的三相定子相位比對圖；

圖6是三相定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的轉子立體結構示意圖；

圖7是三相定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的側剖面結構示意圖；

圖8是三相轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的三相定子相位比對圖；

圖9是三相轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的轉子立體結構示意圖；

圖10是三相轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的側剖面結構示意圖；

圖11是定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的側剖面結構示意圖；

圖12是定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的外轉子結構示意圖；

圖13是轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的側剖面結構示意圖；

圖14是轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的外轉子結構示意圖。

具體實施方式

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明實施方式提供了新型的周向繞組結構的交流異步電機，其中包括周向繞組的交流異步電動機和周向繞組的交流異步發(fā)電機，采用周向繞組，使電機具有前述的技術特點。

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式做以進一步詳細描述，實施例僅用于說明本發(fā)明，并不用來限制本發(fā)明，本發(fā)明的權利范圍由權利要求限定。

第一方面，本發(fā)明實施方式提供了一種周向繞組的交流異步電機，包括轉子、定子磁芯、定子繞組以及殼體和支撐部件，

所述轉子為異步電機轉子，

所述定子繞組為周向繞組，所述周向繞組為與所述電機同軸心的圓型線圈結構，

所述定子磁芯為外定子式定子磁芯，

所述定子磁芯包括筒形磁芯、定子磁極以及將所述筒形磁芯軸向端部和所述定子磁極一端連接起來的若干磁路連接體，

所述筒形磁芯為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的內部圓筒型的導磁體，所述筒形磁芯與所述周向繞組和所述轉子共軸線，所述筒形磁芯的內壁包圍所述周向繞組的外壁，所述周向繞組的內側圓周圍繞著沿所述圓周均勻分布的n個定子磁極，其中n≥2且n為偶數(shù)；

所述定子磁極與所述筒形磁芯的內部圓筒沿軸向平行，使所述n個定子磁極圍成圓周范圍的轉子工作區(qū)域；所述定子磁極與所述轉子磁極之間留有間隙；

任意相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；

使與所述筒形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在所述周向繞組圓周內側交替排列，

用于在所述周向繞組通電時，使所述周向繞組圓周內側交替排列的定子磁極的磁性相異，并在所述定子磁極圍成的圓周范圍的轉子工作區(qū)域形成交變磁場或旋轉磁場，驅動所述電機轉子旋轉；或用于通過磁場的變化使所述周向繞組產(chǎn)生感應電動勢作為發(fā)電機使用。

實施例1

圖1為單相周向繞組交流異步電機的定子軸向剖面結構示意圖；

圖2是單相周向繞組交流異步電機的定子立體結構示意圖；

周向繞組的交流電機包括轉子、定子磁芯、定子繞組以及殼體和支撐部件，作為單相周向繞組電機的定子如圖1和圖2所示，外定子式定子磁芯100、定子繞組104，轉子為異步電機轉子(圖中未予示出)，定子繞組104為周向繞組，是與電機同軸心的圓型線圈結構，定子磁芯包括筒形磁芯101、定子磁極102、定子磁極103以及將筒形磁芯101軸向端部和定子磁極一端連接起來的磁路連接體，如磁路連接體106，筒形磁芯為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的內部圓筒型的導磁體，如圖所示為一體結構的形式，也可以做成軸向或徑向等分體結構形式，筒形磁芯與周向繞組和轉子共軸線，筒形磁芯的內壁包圍周向繞組的外壁，周向繞組的內側圓周圍繞著沿圓周均勻分布的n個定子磁極，其中n≥2且n為偶數(shù)，本實施例中n＝2，為2極電機。

定子磁極與筒形磁芯的內部圓筒沿軸向平行，使2個定子磁極圍成圓周范圍的轉子工作區(qū)域；圖1中虛線109圓周之內即為轉子工作區(qū)域，定子磁極與轉子磁極之間留有間隙；任意相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與第一端接近的筒形磁芯的第一端，如磁極103的軸向一端通過磁路連接體106與該端接近的筒形磁芯101的一端連接；兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與第二端接近的筒形磁芯的第二端，如磁極102的軸向第二端通過磁路連接體與該端接近的筒形磁芯101的另一端111連接；兩個相鄰異名磁極102和103之間留有間距，如圖2中的間距107；使與筒形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在周向繞組圓周內側交替排列。

在周向繞組104通以交流電時，向繞組圓周內側交替排列的定子磁極102和103的磁性相異，并在定子磁極圍成的圓形的轉子工作區(qū)域形成交變磁場，驅動電機轉子旋轉，電機轉子為普通交流異步電機的轉子，圖中位于示出。該電機為單相2極交流異步電機。

實施例2

如圖3和圖4所示，其中圖3為單相周向繞組交流異步電機的側向剖面圖，圖4為其定子展開圖。

該周向繞組的交流異步電機包括：外定子式定子磁芯123、定子繞組126以及殼體122和支撐部件，轉子為異步電機轉子，定子繞組126為圓周方向的周向繞組，是與電機同軸心的圓型線圈結構，定子磁芯包括筒形磁芯123、定子磁極(如125、127)、定子磁極(如125)以及將筒形磁芯(123)軸向端部和定子磁極(如125)一端連接起來的磁路連接體(如124)，筒形磁芯(123)為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的內部圓筒型的導磁體，如圖所示為一體結構的形式，也可以做成軸向或徑向等分體結構形式，筒形磁芯與周向繞組和轉子共軸線，筒形磁芯的內壁包圍周向繞組的外壁，周向繞組的內側圓周圍繞著沿圓周均勻分布的n個定子磁極，其中n≥2且n為偶數(shù)，本實施例中n＝6，為6極電機。

定子磁極與筒形磁芯的內部圓筒沿軸向平行，使6個定子磁極圍成圓周范圍的轉子工作區(qū)域；定子磁極與轉子磁極之間留有間隙；任意相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與第一端接近的筒形磁芯的第一端，如磁極125的軸向一端通過磁路連接體124與該端接近的筒形磁芯123的一端連接；兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與第二端接近的筒形磁芯的第二端，兩個相鄰異名磁極(如127和130)之間留有間距；使與筒形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在周向繞組圓周內側交替排列。

電機轉子為普通交流異步電機的轉子，轉子軸121固定有轉子磁芯129，轉子磁芯中具有軸向槽路結構且其中具有條形導體即導電條(如銅條或鋁條)，轉子磁芯軸向兩端圓周具有短路環(huán)，轉子與傳統(tǒng)交流異步電機具有同樣的結構，轉子軸121和定子殼體122之間轉配有軸承。在周向繞組126通以交流電時，向繞組圓周內側交替排列的定子磁極的磁性相異，并在定子磁極圍成的圓形的轉子工作區(qū)域形成交變磁場，驅動電機轉子旋轉。

上述的兩個實施例均為對于周向繞組交流異步電機的闡述，采用周向繞組，使電機具有下述優(yōu)點：

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、減小電機端蓋渦流損耗。

3、采用周向繞組技術方案徹底擯除端部的發(fā)熱問題。

4、周向繞組緊湊、結構簡單、節(jié)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(chǎn)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(tǒng)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(guī)則度和一致性好，使繞組間磁場干預大幅度減小，磁場規(guī)則度較好，還可以將繞組預先裝配到適宜的絕緣支架內再連同絕緣支架一切轉配到定子槽內，還提高了絕緣性能。

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直接接觸、相互間隔離著環(huán)型定子磁芯和定子繞組環(huán)型絕緣支架，不會出現(xiàn)相間短路極相間漏電現(xiàn)象，使電機可靠性和壽命提高。

9、采用本發(fā)明技術方案的周向繞組的電機，在采用靈活方式設計的電機中，可以在轉配時根據(jù)不同場合的需求，通過增減轉子磁芯組合數(shù)目和定子磁芯數(shù)目及定子繞組組合數(shù)目來調整為不同相數(shù)的電機，使電機的應用更為靈活、廣泛，節(jié)省設計與生產(chǎn)成本。

10、定子和轉子可以分為較多的極數(shù)，減小了電機轉矩波動同時不會像軸向槽繞線的的電機那樣工藝復雜，節(jié)省加工工時成本和繞組耗材。

11、所述周向繞組電機的應用前景較好，可以應用在多種電機中。

周向繞組的單相交流異步電機本身無法實現(xiàn)確定方向的自起動，這同傳統(tǒng)單相交流異步電機一樣，可以通過增設起動繞組的方法來解決，如在通過電容或電感移相等方法產(chǎn)生分相電源，在電機中增設分相起動繞組，例如可以在垂直于上述定子磁極102和103之間的磁場方向的位置設置啟動繞組，在每一相鄰磁極間距(如107)兩側附近的定子磁極(如102和103)上開有軸向的槽，用于嵌入傳統(tǒng)形式的具有端部的啟動繞組，因為主繞組為周向繞組，故在電機啟動后的正常運轉期間，電機仍舊能發(fā)揮周向繞組低損耗、高效節(jié)能的優(yōu)勢。

當然，可以采取軸向分相的方法設置為多相交流異步電機，即解決自啟動問題，也使多相電機具有上述優(yōu)點，這將在后敘的多相周向繞組的交流異步電機實施例中闡述。

實施例3

本實施例是以三相電機為例對采用定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的闡述。

圖5為三相周向繞組軸向分相的交流異步電機的三相定子相位比對圖，圖6是該電機轉子立體結構示意圖，圖7是該電機側剖面結構示意圖。

如圖5所示，電機的三相定子命名為A、B、C三相，圖中145示意A相定子磁芯，146示意B相定子磁芯，147示意C相定子磁芯，選取每一相磁芯相鄰磁極的間距中點來進行三相定子磁芯的相位比較，圖中虛線140為公共基準水平線，其A相定子磁芯的磁極151和152的中間點所在直徑141垂直于公共水平基準線140，設磁極151和152中間點所在直徑141為0°；

B相定子磁芯的磁極153和154中間點所在直徑148與水平基準線140的垂線142夾角為向右α；

C相定子磁芯的磁極155和156中間點所在直徑149與水平基準線140的垂線143夾角為向右β；

由于圖示電機為三相4極電機，每兩極占據(jù)電角度360°，相鄰相間相位差為120°電角度，換算為4極電機的幾何角度即應為：α＝60°，β＝120°。

通過上述相位比較得知，三相定子磁芯A、B、C以此向右提前120°電角度，滿足三相電機分相要求。

如圖6所示，為該三相周向繞組軸向分相的交流異步電機的轉子立體結構示意圖，圖中轉子軸160連接轉子體，轉子體上的磁芯具有軸向的槽路結構，其槽路方向與軸向平行，槽內具有導電銅條或鋁條如導電條162，軟磁材料磁芯可以由硅鋼片疊制而成，如圖示的161等，在轉子體是軸向兩端圓周上具有短路環(huán)163和164用于將導電條連通。

在定子的A相、B相、C相周向繞組按相序通電時，轉子上所對應的區(qū)域：圖示位置的A相、B相、C相導電條感應出相應的感生電流，由于其采用軸向分相排列方式，故在其中任一相位處于0受力點的平衡位置時，其余兩相的感生電流仍會流經(jīng)該相的導電條使轉子在平衡位置時受力，并由相序決定其轉向?？梢岳斫獾氖?，這相當于把傳統(tǒng)三相電機的轉子拉長為原來的三倍，每一倍長度對應一個相位分別受到對應相位的定子磁場力，使轉子任然以相序決定的旋轉磁場方向滯后異步旋轉；該三相電機同樣可以像傳統(tǒng)交流電機一樣用作交流發(fā)電機使用，在作為發(fā)電機時，周向繞組同樣可以發(fā)揮其漏磁少、發(fā)熱少、溫升低、節(jié)能高效等優(yōu)點。

如圖7所示，為三相周向繞組軸向分相的交流異步電機的側向剖面圖，該圖中還示出了三相周向繞組167、168、169以及轉子軸160與殼體166之間的軸承165。

易于理解的是，該電機相當于將3個前述的單相周向繞組的交流異步電機沿軸向串聯(lián)起來，形成可以自啟動的三相交流電機。

實施例4

本實施例是以三相電機為例對采用轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的交流異步電機的闡述。

圖8為三相周向繞組軸向分相的交流異步電機的三相定子相位比對圖，圖9是該電機轉子立體結構示意圖，圖10是該電機側剖面結構示意圖。

如圖8所示，電機三相定子命名為A、B、C三相，圖中191示意A相定子磁芯，192示意B相定子磁芯，193示意C相定子磁芯，選取每一相磁芯相鄰磁極的間距中點來進行三相定子磁芯的相位比較，圖中虛線180為公共基準水平線，其A相定子磁芯的磁極184和185中間點所在直徑181垂直于公共水平基準線180；

B相定子磁芯的磁極186和187中間點所在直徑182與水平基準線180垂直；

C相定子磁芯的磁極188和189中間點所在直徑183與水平基準線180垂直；

通過上述相位比較得知，三相定子磁芯A、B、C相間在幾何位置上相差0°電角度，即在軸向上三個相位定子磁芯對齊。

如圖9所示，為三相周向繞組軸向分相的交流異步電機的轉子立體結構示意圖，圖中轉子軸215連接轉子體，轉子體上的磁芯具有三個相位的軸向的槽路結構，其槽路方向與軸向平行，槽內具有導電銅條或鋁條，如A相導電條217、B相導電條218、C相導電條219，其中B相導電條和A相導電條相比相差為120°電角度，換算為對應的幾何角度如圖所示p，C相導電條和B相導電條相比相差為120°電角度，換算為對應的幾何角度如圖所示q，轉子上鄰相導電條相連接；軟磁材料磁芯可以由硅鋼片疊制而成，如圖示的214等，在轉子體的軸向兩端圓周上具有短路環(huán)216和220用于將導電條連通。

在定子的A相、B相、C相周向繞組按相序通電時，轉子上所對應的區(qū)域：圖示位置的A相、B相、C相導電條感應出相應的感生電流，由于其采用軸向分相排列方式，故在其中任一相位處于0受力點的平衡位置時，其余兩相的感生電流仍會流經(jīng)該相的導電條使轉子在平衡位置時受力，并由相序決定其轉向?？梢岳斫獾氖?，這相當于把傳統(tǒng)三相電機的轉子拉長為原來的三倍，每一倍長度對應一個相位，再將相鄰相位旋轉120°電角度，而將傳統(tǒng)三相定子相反方向旋轉120°電角度，這樣每一相轉子與其相應的定子磁芯之間的矢量相位關系并未改變，轉子的三個相位區(qū)域可以分別受到對應相位的定子磁場力，使轉子仍然以相序決定的旋轉磁場方向滯后異步旋轉；該電機同樣也可以作為發(fā)電機使用。

如圖10所示，為周向繞組的三相周向繞組的轉子軸向分相、定子軸向對齊的交流異步電機的側向剖面圖，該圖中示出了三相定子磁芯191、192、193、三相磁極中的磁極208、209、210以及轉子軸194與殼體195之間的軸承196。

圖中轉子軸194連接轉子體，轉子體上的磁芯具有三個相位的軸向的槽路結構，其槽路方向與軸向平行，槽內具有導電銅條或鋁條，如A相導電條197、B相導電條198、C相導電條199，其中B相導電條和A相導電條相比相差為120°電角度，C相導電條和B相導電條相比相差為120°電角度，轉子上鄰相導電條相連接；軟磁材料磁芯可以由硅鋼片疊制而成，在轉子體的軸向兩端圓周上具有短路環(huán)211和212用于將導電條連通。

在定子的A相、B相、C相周向繞組205、206、207按相序通電時，轉子上所對應的區(qū)域：圖示位置的A相、B相、C相導電條感應出相應的感生電流，由于轉子采用軸向分相排列方式，故在其中任一相位處于0受力點的平衡位置時，其余兩相的感生電流仍會流經(jīng)該相的導電條使轉子在平衡位置時受力，并由相序決定其轉向?？梢岳斫獾氖?，這相當于把傳統(tǒng)三相電機的轉子拉長為原來的三倍，每一倍長度對應一個相位，再將相鄰相位旋轉120°電角度，而將傳統(tǒng)三相定子相反方向旋轉120°電角度，這樣每一相轉子與其相應的定子磁芯之間的矢量相位關系并未改變，轉子三個相位區(qū)域可以分別受到對應相位的定子磁場力，使轉子仍然以相序決定的旋轉磁場方向滯后異步旋轉；該電機同樣也可以作為發(fā)電機使用。

上述實施例中，是以便于理解的簡單圖示來描述三相電機的分相角度，在實際應用中，可以根據(jù)需要，例如根據(jù)出線口位置需要等，可將三相周向繞組的引線端在適宜位置引出，同時，若設相間的相位差為t時，若定子磁芯的相間電角度為x，轉子相間的電角度為y時，則x+y＝2kπ+t，以此角度確定相間相位差即可，其中k為整數(shù)。

第二方面，本發(fā)明實施方式提供了一種周向繞組的交流異步電機，包括轉子、定子磁芯、定子繞組以及殼體和支撐部件，

所述轉子為異步電機轉子，

所述定子繞組為周向繞組，所述周向繞組為與所述電機同軸心的圓型線圈結構，

所述定子磁芯為內定子式定子磁芯，

所述定子磁芯包括筒形磁芯或圓柱形磁芯、定子磁極以及將所述筒形磁芯或圓柱形磁芯軸向端部和所述定子磁極一端連接起來的若干磁路連接體，

所述筒形磁芯或圓柱形磁芯為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的圓型的導磁體，所述筒形磁芯或圓柱形磁芯與所述周向繞組和所述轉子共軸線，所述筒形磁芯或圓柱形磁芯的外壁被所述周向繞組內壁包圍，所述周向繞組的外側圓周被沿所述圓周均勻分布的n個定子磁極圍繞，其中n≥2且n為偶數(shù)；

所述定子磁極與所述筒形磁芯或圓柱形磁芯的外圓沿軸向平行，使所述定子磁極圍成圓柱形范圍，所述轉子工作區(qū)域位于所述圓柱形范圍外側；所述定子磁極與所述轉子磁極之間留有間隙；

相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；

使與所述筒形磁芯或圓柱形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在所述周向繞組圓周外側交替排列，

用于在所述周向繞組通電時，使所述周向繞組圓周外側交替排列的定子磁極的磁性相異，并在所述定子磁極圍成的圓柱形范圍外側的轉子工作區(qū)域形成交變磁場或旋轉磁場，驅動所述電機轉子旋轉；或用于通過磁場的變化使所述周向繞組產(chǎn)生感應電動勢作為發(fā)電機使用。

實施例5

本實施例是以三相電機為例對采用定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的闡述。

如圖11所示，為定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的側剖面結構示意圖。

該電機包括轉子、定子磁芯、定子繞組以及殼體和支撐部件，

所述轉子為外轉子式異步電機轉子，

所述定子繞組包括三相周向繞組240、241、242，這三相周向繞組為與所述電機同軸心的圓型線圈結構，

所述定子磁芯為內定子式定子磁芯，

所述定子磁芯包括軸向分相排列的三個筒形或圓柱形磁芯、三相定子磁極(如三相定子磁極中的A相磁極之233、B相磁極之234、C相磁極之235、)以及將所述筒形磁芯或圓柱形磁芯軸向端部和所述定子磁極一端連接起來的若干磁路連接體，

所述筒形磁芯或圓柱形磁芯為一體結構或分體組合結構的磁路連續(xù)的圓型的導磁體，所述筒形磁芯或圓柱形磁芯與所述周向繞組和所述轉子共軸線，所述筒形磁芯或圓柱形磁芯的外壁被所述周向繞組內壁包圍，所述周向繞組的外側圓周被沿所述圓周均勻分布的n個定子磁極圍繞，其中n≥2且n為偶數(shù)；本實施例中n＝4，為三相4極電機。

所述定子磁極與所述筒形磁芯的外圓沿軸向平行，使所述定子磁極圍成圓柱形范圍，所述轉子工作區(qū)域位于所述圓柱形范圍外側；所述定子磁極與所述轉子磁極之間留有間隙；

相鄰兩個定子磁極中第一個定子磁極的軸向第一端通過一個磁路連接體連接到與所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述兩個定子磁極中第二個定子磁極的軸向第二端通過另一個磁路連接體連接到與所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；

使與所述筒形磁芯第一端和第二端分別相連的定子磁極在所述周向繞組圓周外側交替排列，

用于在所述周向繞組通電時，使所述周向繞組圓周外側交替排列的定子磁極的磁性相異，并在所述定子磁極圍成的圓柱形外側的轉子工作區(qū)域形成旋轉磁場，驅動所述電機轉子旋轉；或用于通過磁場的變化使所述周向繞組產(chǎn)生感應電動勢作為發(fā)電機使用。

如圖12所示，為定子軸向分相、轉子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的外轉子結構示意圖。圖中定子軸與轉子軸套之間裝有軸承，轉子軸套243連接轉子體，轉子體上的磁芯具有軸向的槽路結構，其槽路方向與軸向平行，槽內具有導電銅條或鋁條如導電條282，軟磁材料磁芯可以由硅鋼片疊制而成，如圖示的283等，在轉子體是軸向兩端圓周上具有短路環(huán)280和281用于將導電條連通。

在定子的A相、B相、C相周向繞組240、241、242按相序通電時，轉子上所對應的區(qū)域的A相、B相、C相導電條感應出相應的感生電流，由于定子采用軸向分相排列方式，故在轉子任一相位處于0受力點的平衡位置時，其余兩相的感生電流仍會流經(jīng)該相的導電條使轉子在平衡位置時受力，并由相序決定其轉向?？梢岳斫獾氖?，這相當于把傳統(tǒng)內定子三相電機的轉子拉長為原來的三倍，每一倍長度對應一個相位分別受到對應相位的定子磁場力，使轉子任然以相序決定的旋轉磁場方向滯后異步旋轉，該電機同樣可以作為交流發(fā)電機使用。

實施例6

如圖13所示，為轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的側剖面結構示意圖。

內定子軸250連接三相定子磁芯，定子磁芯為圓柱形或圓筒形結構磁芯，為軸向排列的三相定子磁芯串聯(lián)連接，可以采用新材料新工藝的一體結構的三相磁芯，也可以有硅鋼片疊制而成或者采用軸向分體結構形式，每一相磁芯的軸向兩端均通過磁路連接體連接有定子磁極，如A相定子磁極之254、B相定子磁極之255、C相定子磁極之256；定子磁極圍繞在圓柱形或圓筒形結構磁芯的外部，且與圓柱形或圓筒形結構磁芯的外壁之間留有一定間隙用于放置圓周型的周向繞組，圓周上的相鄰定子磁極分別通過各自的磁路連接體與內部的圓柱形或圓筒形結構定子磁芯的兩短連接，如A相磁極254通過A相磁芯左端的磁路連接體257連接于內部圓柱形或圓筒形結構磁芯，其同相的相鄰定子磁極通過另一端的磁路連接體258連接于內部圓柱形或圓筒形結構磁芯，B相磁極255通過B相磁芯左端的磁路連接體258連接于內部圓柱形或圓筒形結構磁芯，其同相相鄰定子磁極通過另一端的磁路連接體259連接于內部圓柱形或圓筒形結構磁芯，C相磁極256通過C相磁芯左端的磁路連接體259連接于內部圓柱形或圓筒形結構磁芯，其同相相鄰定子磁極通過另一端的磁路連接體260連接于內部圓柱形或圓筒形結構磁芯。這樣，在三相周向繞組通以三相交流電時，三相周向繞組261、262、263使對應的A相磁極、B相磁極、C相磁極產(chǎn)生同步于相序的交變磁場，將在對應的轉子導電條上感應出感生電流。

如圖14所示，為轉子軸向分相、定子磁芯同角度的周向繞組的內定子式交流異步電機的外轉子結構示意圖。

圖中：定子軸和轉子軸套之間裝配有軸承，轉子軸套連接轉子體265，轉子體上的磁芯具有三個相位的軸向的槽路結構，其槽路方向與軸向平行，槽內具有導電銅條或鋁條，如A相導電條267、B相導電條268、C相導電條269，其中B相導電條和A相導電條相比相差為120°電角度，C相導電條和B相導電條相比相差為120°電角度，轉子上鄰相導電條相連接；軟磁材料磁芯可以由硅鋼片疊制而成，在轉子體的軸向兩端圓周上具有短路環(huán)266和270用于將導電條連通。

在定子的A相、B相、C相周向繞組按相序通電時，A相磁極、B相磁極、C相磁極產(chǎn)生同步于相序的交變磁場，轉子上所對應的區(qū)域的A相、B相、C相導電條感應出相應的感生電流，由于轉子采用軸向分相排列方式，故在其中任一相位處于0受力點的平衡位置時，其余兩相的感生電流仍會流經(jīng)該相的導電條使轉子在平衡位置時受力，并由相序決定其轉向?？梢岳斫獾氖?，這相當于把傳統(tǒng)內定子三相電機的轉子拉長為原來的三倍，每一倍長度對應一個相位，再將相鄰相位旋轉120°電角度，而將傳統(tǒng)三相定子相反方向旋轉120°電角度，這樣每一相轉子與其相應的定子磁芯之間的矢量相位關系并未改變，轉子三個相位區(qū)域可以分別受到對應相位的定子磁場力，使轉子任然以相序決定的旋轉磁場方向滯后異步旋轉，也可以作為交流發(fā)電機使用。

上述實施例中，是以便于理解的簡單圖示來描述三相電機的分相角度，在實際應用中，可以根據(jù)需要，例如根據(jù)出線口位置需要等，可將三相周向繞組的引線端在適宜位置引出，同時，若設相間的相位差為t時，若定子磁芯的相間電角度為x，轉子相間的電角度為y時，則x+y＝2kπ+t，以此角度保證相間相位差即可，其中k為整數(shù)。

對本領域的普通技術人員而言，對于上述實施方式所述實施類型可以很容易聯(lián)想到其他優(yōu)點和變形，因此，本發(fā)明不局限于所述實施例，實施例僅作為示例對本發(fā)明進行詳細、示范性的說明，在不脫離本發(fā)明思路的范圍內，本領域普通技術人員根據(jù)上述實施例通過簡單組合及各種形式的等同代換所得到的等同的技術方案，均包含在本發(fā)明的權利要求限定范圍及其等同范圍之內。