本實用新型涉及，尤其是涉及一種電機。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，電機的調(diào)速功能也逐漸得到了更多的重視。通常，由于電網(wǎng)或者驅(qū)動系統(tǒng)母線電壓的限制，電機要想兼顧轉(zhuǎn)矩特性的情況下大范圍改變工作轉(zhuǎn)速，就需要進行特殊的控制或者結(jié)構(gòu)設計。目前比較常用的方法是采用弱磁控制，然而，這種方式對電機的參數(shù)有著一定的限制，無法兼顧低速大轉(zhuǎn)矩工作區(qū)和高速低轉(zhuǎn)矩的高效率運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種電機，該電機具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點，同時能夠通過不同運行狀態(tài)的切換使得電機在不同負載工況下始終工作在高效率區(qū)間。

根據(jù)本實用新型的電機，包括：勵磁定子部；勵磁轉(zhuǎn)子部，所述勵磁轉(zhuǎn)子部沿所述電機的軸向與所述勵磁定子部間隔設置；磁阻轉(zhuǎn)子部，所述磁阻轉(zhuǎn)子部沿所述電機的軸向設在所述勵磁定子部和所述勵磁轉(zhuǎn)子部之間；切換機構(gòu)，所述切換機構(gòu)通過可選地固定所述勵磁定子部、所述勵磁轉(zhuǎn)子部和所述磁阻轉(zhuǎn)子部中的兩個的相對位置以選取所述勵磁轉(zhuǎn)子部和所述磁阻轉(zhuǎn)子部中的至少一個充當可相對所述勵磁定子部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；輸出軸，所述輸出軸由所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本實用新型的電機，通過將勵磁轉(zhuǎn)子部沿電機的軸向與勵磁定子部間隔設置，勵磁定子部和勵磁轉(zhuǎn)子部在氣隙的兩側(cè)且不互相干涉，有利于提高電機的轉(zhuǎn)矩和功率密度。而且，磁阻轉(zhuǎn)子部的結(jié)構(gòu)簡單、可靠，利用磁阻調(diào)制效應產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點。另外，通過設置切換機構(gòu)，可以實現(xiàn)電機的多種狀態(tài)的切換，電機在不同狀態(tài)下的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)和工作電頻率差異顯著，在不改變電機的繞組連接前提下、拓寬了電機的轉(zhuǎn)速工作范圍。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述切換機構(gòu)在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間可切換，所述輸出軸與所述磁阻轉(zhuǎn)子部固定連接，所述切換機構(gòu)處于所述第一狀態(tài)時固定所述勵磁轉(zhuǎn)子部，所述磁阻轉(zhuǎn)子部充當轉(zhuǎn)子帶動所述輸出軸旋轉(zhuǎn)，所述切換機構(gòu)處于所述第二狀態(tài)時固定所述勵磁轉(zhuǎn)子部與所述輸出軸的相對位置，所述磁阻轉(zhuǎn)子部和所述勵磁轉(zhuǎn)子部充當轉(zhuǎn)子帶動所述輸出軸旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述切換機構(gòu)包括：勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)，所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)與所述勵磁轉(zhuǎn)子部的相對位置固定；磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)，所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)與所述磁阻轉(zhuǎn)子部的相對位置固定；鎖止環(huán)，所述鎖止環(huán)沿所述電機的軸向可移動；同步器，所述切換機構(gòu)處于所述第一狀態(tài)時，所述同步器與所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)和所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)脫離配合且所述鎖止環(huán)鎖止所述勵磁轉(zhuǎn)子部，所述切換機構(gòu)處于所述第二狀態(tài)時，所述同步器分別與所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)和所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)配合且所述鎖止環(huán)釋放所述勵磁轉(zhuǎn)子部。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)與所述勵磁轉(zhuǎn)子部固定連接，所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)與所述輸出軸固定連接。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述同步器、所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)和所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)上分別設有卡齒，所述切換機構(gòu)處于所述第一狀態(tài)時，所述同步器上的卡齒分別與所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)上的卡齒和所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)上的卡齒脫離嚙合，所述切換機構(gòu)處于所述第二狀態(tài)時，所述同步器上的卡齒分別與所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)上的卡齒和所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)上的卡齒嚙合。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述同步器上的卡齒分布在所述同步器的外周面和內(nèi)周面上，所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)上的卡齒分布在所述勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)的內(nèi)周面上，所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)上的卡齒分布在所述磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)的外周面上。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述輸出軸的遠離所述勵磁定子部的一端構(gòu)成軸伸端，所述切換機構(gòu)鄰近所述輸出軸的軸伸端設置。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述磁阻轉(zhuǎn)子部沿所述電機的軸向與所述勵磁定子部和所述勵磁轉(zhuǎn)子部相對設置。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述勵磁定子部的中心軸線、所述勵磁轉(zhuǎn)子部的中心軸線、所述磁阻轉(zhuǎn)子部的中心軸線和所述輸出軸的中心軸線彼此重合。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述勵磁定子部包括：繞組鐵芯；繞組，所述繞組繞制在所述繞組鐵芯上。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述繞組鐵芯包括：基板；多個齒塊，多個所述齒塊設在所述基板的朝向所述磁阻轉(zhuǎn)子部的表面上且沿所述電機的周向等間距設置，所述繞組繞制在多個所述齒塊上。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述勵磁轉(zhuǎn)子部包括：永磁鐵芯；多個永磁體，多個所述永磁體設在所述永磁鐵芯的朝向磁阻轉(zhuǎn)子部的表面上且沿所述電機的周向等間距設置。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述磁阻轉(zhuǎn)子部包括：非導磁固定板，所述非導磁固定板上形成有沿所述電機的周向等間距設置且沿所述電機的軸向貫通的多個安裝孔；多個導磁磁阻塊，多個所述導磁磁阻塊分別設在多個所述安裝孔內(nèi)。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述導磁磁阻塊沿所述電機的軸向與所述勵磁定子部和所述勵磁轉(zhuǎn)子部在所述電機的軸向上的間隙相對設置。

根據(jù)本實用新型的一些實施例，所述勵磁定子部由交流電流驅(qū)動且產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)為p_s，所述勵磁轉(zhuǎn)子部產(chǎn)生的勵磁磁場的極對數(shù)為p_f，所述導磁磁阻塊的數(shù)量為p_r，其中，p_r＝|p_s±p_f|。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本實用新型實施例的電機的爆炸圖；

圖2是圖1中所示的電機的繞組鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型實施例的電機在切換機構(gòu)處于第一狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中圈示的A部的放大圖；

圖5是根據(jù)本實用新型實施例的電機在切換機構(gòu)處于第二狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中圈示的B部的放大圖。

附圖標記：

100：電機；

10：勵磁定子部；11：繞組鐵芯；111：基板；112：齒塊；12：繞組；

20：勵磁轉(zhuǎn)子部；21：永磁鐵芯；22：永磁體；

30：磁阻轉(zhuǎn)子部；31：非導磁固定板；311：安裝孔；32：導磁磁阻塊；

40：輸出軸；

50：切換機構(gòu)；

51：鎖止環(huán)；52：勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)；

53：磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)；54：同步器。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

隨著科技的發(fā)展，電機的調(diào)速功能也逐漸得到了更多的重視。通常，由于電網(wǎng)或者驅(qū)動系統(tǒng)母線電壓的限制，電機要想兼顧轉(zhuǎn)矩特性的情況下大范圍改變工作轉(zhuǎn)速，就需要進行特殊的控制或者結(jié)構(gòu)設計。目前比較常用的方法是采用弱磁控制，但這種方式對電機的參數(shù)有著一定的限制，無法兼顧低速大轉(zhuǎn)矩工作區(qū)和高速低轉(zhuǎn)矩的高效率運行。

一方面，相關技術(shù)中的變極感應電機工作在固定的電網(wǎng)頻率下，通過改變定子繞組的連接方式，達到轉(zhuǎn)子鼠籠中感應出的轉(zhuǎn)子極數(shù)變化，從而調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。但該種方法不適用于同步電機，并且需要改變定子繞組的連接，在直流變頻電機發(fā)展的大趨勢下已經(jīng)十分落伍。而另一方面，有學者提出可以通過采用AlNiCo等低矯頑力永磁體構(gòu)成記憶電機，通過繞組對轉(zhuǎn)子永磁體的充磁方向度進行在線調(diào)整，以達到同步電機變極的目的，然而該種方法采用的低矯頑力永磁體磁能級較低，容易造成電機的整體功率密度遠低于傳統(tǒng)永磁同步電機的問題。

為此，本實用新型提出一種電機，該電機具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點，同時能夠通過不同運行狀態(tài)的切換使得電機在不同負載工況下始終工作在高效率區(qū)間，適用于負載工況經(jīng)常變化的應用場合。

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

下面結(jié)合附圖1-圖6具體描述根據(jù)本實用新型實施例的電機100。

如圖1-圖6所示，根據(jù)本實用新型實施例的電機100包括勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20、磁阻轉(zhuǎn)子部30、切換機構(gòu)50和輸出軸40。

具體而言，勵磁轉(zhuǎn)子部20沿電機100的軸向與勵磁定子部10間隔設置，磁阻轉(zhuǎn)子部30沿電機100的軸向設在勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20之間，切換機構(gòu)50通過可選地固定勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20和磁阻轉(zhuǎn)子部30中的兩個的相對位置以選取勵磁轉(zhuǎn)子部20和磁阻轉(zhuǎn)子部30中的至少一個充當可相對勵磁定子部10旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，輸出軸40由該轉(zhuǎn)子驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

換言之，該電機100主要由勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20、磁阻轉(zhuǎn)子部30、切換機構(gòu)50和輸出軸40組成，其中，勵磁定子部10大致形成沿電機100的周向延伸的環(huán)形，勵磁定子部10的中部具有沿電機100的軸向(如圖1所示的左右方向)貫通的定子安裝通道，電機100在工作時，勵磁定子部10作為電機100的定子相對于電機100的殼體靜止不動。

進一步地，勵磁轉(zhuǎn)子部20大致形成沿電機100的周向延伸的環(huán)形，勵磁轉(zhuǎn)子部20的中部具有沿電機100的軸向貫通的轉(zhuǎn)子安裝通道，勵磁轉(zhuǎn)子部20與勵磁定子部10沿電機100的軸向間隔開布置。

在電機100的軸向上，磁阻轉(zhuǎn)子部30位于勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20之間且與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20分別間隔設置以分別形成氣隙，輸出軸40沿電機100的軸向依次穿過勵磁定子部10的定子安裝通道、磁阻轉(zhuǎn)子部30和勵磁轉(zhuǎn)子部20的轉(zhuǎn)子安裝通道，輸出軸40的中部與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定相連，使其作為電機100的轉(zhuǎn)子，在電機100工作時，相對于電機100的殼體運動。

因此，通過將勵磁轉(zhuǎn)子部20沿電機100的軸向與勵磁定子部10間隔設置，勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20在氣隙的兩側(cè)且不互相干涉，有利于提高電機100的轉(zhuǎn)矩和功率密度，而且磁阻轉(zhuǎn)子部30的結(jié)構(gòu)簡單、可靠，利用磁阻調(diào)制效應產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點。

切換機構(gòu)50在第一位置和第二位置之間互動，并可選擇地與勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20、磁阻轉(zhuǎn)子部30中的兩個相連使與其相連的兩個部件相對靜止，從而選取勵磁轉(zhuǎn)子部20作為電機100的轉(zhuǎn)子或者定子。

由此，根據(jù)本實用新型實施例的電機100，通過將勵磁轉(zhuǎn)子部20沿電機100的軸向與勵磁定子部10間隔設置，勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20在氣隙的兩側(cè)且不互相干涉，有利于提高電機100的轉(zhuǎn)矩和功率密度。而且，磁阻轉(zhuǎn)子部30的結(jié)構(gòu)簡單、可靠，利用磁阻調(diào)制效應產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點。另外，通過設置切換機構(gòu)50，可以實現(xiàn)電機100的多種狀態(tài)的切換，電機100在不同狀態(tài)下的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)和工作電頻率差異顯著，在不改變電機100的繞組12連接前提下、拓寬了電機100的轉(zhuǎn)速工作范圍。

當電機100工作在低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)間時，采用等效極對數(shù)較高的運行狀態(tài)，輸出轉(zhuǎn)矩大；當電機100工作在高速運行區(qū)間時，采用等效極對數(shù)較小的運行狀態(tài)，在無需進行弱磁控制的狀態(tài)下自然滿足高速工作需求，且因為工作頻率降低，效率大幅提升。因此，該電機100的最佳效率區(qū)間可以在低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)間和高速低轉(zhuǎn)矩區(qū)間之間切換，而不僅僅局限于傳統(tǒng)電機所在的“轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線”拐點附近的高效率運行，實現(xiàn)電機100的全工作范圍高效率運行，十分適用于負載頻繁變化的場合，如電動汽車、洗衣機、風力發(fā)電等。

再者，該電機100的轉(zhuǎn)矩密度遠高于常規(guī)永磁電機，在相同電機100體積的前提下、可以輸出更大的轉(zhuǎn)矩和功率。因此，該電機100具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點，同時能夠通過不同運行狀態(tài)的切換使得電機100在不同負載工況下始終工作在高效率區(qū)間，適用于負載工況經(jīng)常變化的應用場合。

切換機構(gòu)50可以為電磁式或機械式，其作用在于切換電機旋轉(zhuǎn)部件的組成形式于三種運行狀態(tài)之間，進而改變勵磁轉(zhuǎn)子部20、磁阻轉(zhuǎn)子部30的在電機100運行過程中處于可旋轉(zhuǎn)狀態(tài)或者固定的狀態(tài)。具體而言，第一運行狀態(tài)下，勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20固定不動，充當定子，磁阻轉(zhuǎn)子部30為旋轉(zhuǎn)部件并與輸出軸40相連，充當轉(zhuǎn)子，第一運行狀態(tài)下電機100的等效轉(zhuǎn)子極數(shù)為p_r，電機100的工作電頻率為ω_np_r，所述ω_n為電機轉(zhuǎn)軸的機械轉(zhuǎn)速。第二運行狀態(tài)下，勵磁定子部10固定不動，充當定子，勵磁轉(zhuǎn)子部20和磁阻轉(zhuǎn)子部30相連作為轉(zhuǎn)動部件，一同與轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，充當轉(zhuǎn)子，第二運行狀態(tài)下電機的等效轉(zhuǎn)子極數(shù)為p_s，電機100的工作電頻率為ω_np_s。第三運行狀態(tài)下，勵磁定子部10和磁阻轉(zhuǎn)子部30固定不動，充當定子，勵磁轉(zhuǎn)子部20為旋轉(zhuǎn)部件并與輸出軸40相連，充當轉(zhuǎn)子第三運行狀態(tài)下電機的等效轉(zhuǎn)子極數(shù)為p_f，電機100的工作電頻率為ω_np_f。以上三種運行狀態(tài)之間的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)，和相同轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速下的工作電頻率之比均為p_s:p_r:p_f。

當電機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，即輸出機械轉(zhuǎn)速相同時，以上所述三種運行狀態(tài)之間的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)和工作電頻率之比為p_s:p_r:p_f，進而可以通過切換電機100的不同運行狀態(tài)實現(xiàn)變極運行。

在實際實施時，電機100可以包含以上所述三種運行狀態(tài)中的任意兩種或者全部三種。

具體地，切換機構(gòu)50可以在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間可切換，輸出軸40與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定連接，此時輸出軸40與磁阻轉(zhuǎn)子部30之間沒有相對運動，切換機構(gòu)50處于第一狀態(tài)時固定勵磁轉(zhuǎn)子部20，磁阻轉(zhuǎn)子部30充當轉(zhuǎn)子帶動輸出軸40旋轉(zhuǎn)。

如圖1和圖3所示，當切換機構(gòu)50位于第一位置時，即處于第一狀態(tài)，此時切換機構(gòu)50與勵磁轉(zhuǎn)子部20相連，使勵磁轉(zhuǎn)子部20固定不動，由于勵磁定子部10作為電機100的定子相對于電機100的殼體靜止不動，從而使勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20的位置相對固定，即在此狀態(tài)下、電機100工作時，勵磁定子部10與勵磁轉(zhuǎn)子部20作為電機100的兩個定子，而磁阻轉(zhuǎn)子部30作為電機100的轉(zhuǎn)子，輸出軸40穿過勵磁轉(zhuǎn)子部20的轉(zhuǎn)子安裝通道且與勵磁轉(zhuǎn)子部20間隔開，且輸出軸40的中部與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定連接以輸出轉(zhuǎn)矩。

因此，通過設置切換機構(gòu)50，可以實現(xiàn)電機100的多種狀態(tài)的切換，電機100在不同狀態(tài)下的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)和工作電頻率差異顯著，在不改變電機100繞組的12連接前提下、拓寬了電機100的轉(zhuǎn)速工作范圍。

進一步地，切換機構(gòu)50處于第二狀態(tài)時固定勵磁轉(zhuǎn)子部20與輸出軸40的相對位置，磁阻轉(zhuǎn)子部30和勵磁轉(zhuǎn)子部20充當轉(zhuǎn)子帶動輸出軸40旋轉(zhuǎn)。

參照圖1和圖5，當切換機構(gòu)50位于第二位置時，即處于第二狀態(tài)，此時切換機構(gòu)50將勵磁轉(zhuǎn)子部20與輸出軸40相連，使二者的位置相對固定，即在此狀態(tài)下、電機100工作時，勵磁定子部10作為電機100的定子，而勵磁轉(zhuǎn)子部20與磁阻轉(zhuǎn)子部30作為電機100的兩個轉(zhuǎn)子，輸出軸40穿過勵磁轉(zhuǎn)子部20的轉(zhuǎn)子安裝通道且通過切換機構(gòu)50與勵磁轉(zhuǎn)子部20相連，輸出軸40的中部與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定連接以輸出轉(zhuǎn)矩。由此，通過設置切換機構(gòu)50，可以實現(xiàn)電機100的多種狀態(tài)的切換，電機100在兩種狀態(tài)下的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)和工作電頻率差異顯著，在不改變電機100的繞組12連接前提下、拓寬了電機100的轉(zhuǎn)速工作范圍。

在本實用新型的一些具體實施方式中，如圖1-圖6所示，切換機構(gòu)50包括勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52、磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53、鎖止環(huán)51和同步器54。

具體而言，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與勵磁轉(zhuǎn)子部20的相對位置固定，磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與磁阻轉(zhuǎn)子部30的相對位置固定，鎖止環(huán)51沿電機100的軸向可移動，切換機構(gòu)50處于第一狀態(tài)時，同步器54分別與勵磁定子固定環(huán)51和勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52配合且鎖止環(huán)51鎖止勵磁轉(zhuǎn)子部20，切換機構(gòu)50處于第二狀態(tài)時，同步器54分別與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53配合且鎖止環(huán)51釋放勵磁轉(zhuǎn)子部20。

電機100在工作時，由于勵磁定子部10作為電機100的定子、相對于電機100的殼體靜止不動，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與勵磁轉(zhuǎn)子部20固定相連以隨勵磁轉(zhuǎn)子部20一起運動。磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定相連，電機100在工作時，由于磁阻轉(zhuǎn)子部30作為電機100的轉(zhuǎn)子、相對于電機100的殼體運動，因此磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53隨著磁阻轉(zhuǎn)子部30一起運動。鎖止環(huán)51根據(jù)切換機構(gòu)50工作狀態(tài)的不同可以鎖止勵磁轉(zhuǎn)子部20(即使勵磁轉(zhuǎn)子部20固定不旋轉(zhuǎn))或釋放勵磁轉(zhuǎn)子部20(即解除對勵磁轉(zhuǎn)子部20的鎖止)。同步器54通過可選地與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53配合或脫離配合以選取勵磁轉(zhuǎn)子部20和磁阻轉(zhuǎn)子部30中的至少一個充當可相對勵磁定子部10旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，輸出軸40由該轉(zhuǎn)子驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

由此，通過設置可鎖止勵磁轉(zhuǎn)子部20的鎖止環(huán)51，在勵磁轉(zhuǎn)子部20上設置勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52，在磁阻轉(zhuǎn)子部30上設置磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53，便于與同步器54配合，從而實現(xiàn)電機100的兩種工作狀態(tài)的切換，同步器54作為切換機構(gòu)50中的活動件，可以與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53均配合或脫離配合，從而保證狀態(tài)切換的連續(xù)性和可靠性。

可選地，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與勵磁轉(zhuǎn)子部20固定連接，磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與輸出軸40固定連接。此時勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與勵磁轉(zhuǎn)子部20之間沒有相對運動，磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與輸出軸40之間也沒有相對運動。例如，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與勵磁轉(zhuǎn)子部20之間、磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與輸出軸40之間可以分別通過齒輪傳動結(jié)構(gòu)、鏈傳動結(jié)構(gòu)或者帶傳動結(jié)構(gòu)等實現(xiàn)位置的相對固定，從而利于實現(xiàn)切換機構(gòu)50的兩種狀態(tài)的切換，進而實現(xiàn)電機100的兩種工作狀態(tài)的切換。

優(yōu)選地，同步器54、勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上分別設有卡齒，切換機構(gòu)50處于第一狀態(tài)時，同步器54上的卡齒分別與磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒和勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒脫離嚙合，切換機構(gòu)50處于第二狀態(tài)時，同步器54上的卡齒分別與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒嚙合。

具體地，如圖1所示，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52固設在勵磁轉(zhuǎn)子部20上且勵磁轉(zhuǎn)子部20的端部設有卡齒，輸出軸40與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定相連，輸出軸40的外側(cè)壁設有磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53，且磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53的朝向勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52的一側(cè)也設有卡齒，并且磁阻轉(zhuǎn)子部30上的卡齒與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒在電機100的徑向上正對布置，同步器54設在勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53之間，且同步器54的朝向勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52與磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53的兩側(cè)分別設有與勵磁定子固定環(huán)51上的卡齒、勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒以及磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒配合的卡齒。

如圖3和圖4所示，在此狀態(tài)下，同步器54上的卡齒分別與磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒和勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒脫離嚙合，且通過鎖止環(huán)51鎖止勵磁轉(zhuǎn)子部20，使勵磁轉(zhuǎn)子部20和勵磁定子部10的位置相對固定，此時勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20均作為電機100的定子，而磁阻轉(zhuǎn)子部30作為電機100的轉(zhuǎn)子。

如圖5和圖6所示，在此狀態(tài)下，同步器54上的卡齒分別與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒嚙合，鎖止環(huán)51釋放勵磁轉(zhuǎn)子部20，使勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53的位置相對固定，即使輸出軸40、磁阻轉(zhuǎn)子部30、勵磁轉(zhuǎn)子部20的位置相對固定，此時勵磁定子部10均作為電機100的定子，而磁阻轉(zhuǎn)子部30、勵磁轉(zhuǎn)子部20作為電機100的轉(zhuǎn)子。

當電機100工作在低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)間時，采用等效極對數(shù)較高的運行狀態(tài)，輸出轉(zhuǎn)矩大；當電機100工作在高速運行區(qū)間時，采用等效極對數(shù)較小的運行狀態(tài)，在無需進行弱磁控制的狀態(tài)下自然滿足高速工作需求，且因為工作頻率降低，效率大幅提升。因此，該電機100的最佳效率區(qū)間可以在低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)間和高速低轉(zhuǎn)矩區(qū)間之間切換，而不僅僅局限于傳統(tǒng)電機所在的“轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線”拐點附近的高效率運行，實現(xiàn)電機100的全工作范圍高效率運行，十分適用于負載頻繁變化的場合，如電動汽車、洗衣機、風力發(fā)電等。

有利地，如圖4和圖6所示，同步器54上的卡齒分布在同步器54的外周面和內(nèi)周面上，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52上的卡齒分布在勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52的內(nèi)周面上，磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒分布在磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53的外周面上。

換言之，同步器54、鎖止環(huán)51、勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53可以分別形成沿電機100的周向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，且四個環(huán)形結(jié)構(gòu)同軸布置，其中，磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53外套在電機100的輸出軸40上且與輸出軸40固定相連，磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53的外側(cè)壁設有多個沿其周向布置的卡齒，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52外套在磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上且勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52的內(nèi)側(cè)壁與磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53的外側(cè)壁間隔開布置。

同步器54套設在電機100的輸出軸40上且位于勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52和磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53之間，其中同步器54的外側(cè)壁設有多個沿其周向布置且與勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52的的卡齒配合的卡齒，同步器54的內(nèi)側(cè)壁設有多個沿其周向布置且與磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53上的卡齒配合的卡齒；鎖止環(huán)51套設在電機100的輸出軸40上且位于勵磁轉(zhuǎn)子部20的遠離勵磁定子部10的一側(cè)(如圖3中的左側(cè))，以便于與勵磁轉(zhuǎn)子部20的側(cè)面貼合以鎖止勵磁轉(zhuǎn)子部20，起到剎車功能。

具體地，如圖1和圖3所示，當切換機構(gòu)50位于第一位置時，即處于第一狀態(tài)，此時切換機構(gòu)50分別與勵磁轉(zhuǎn)子部20相連，使勵磁轉(zhuǎn)子部20固定不動，由于勵磁定子部10作為電機100的定子相對于電機100的殼體靜止不動，從而使勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20的位置相對固定，即在此狀態(tài)下、電機100工作時，勵磁定子部10與勵磁轉(zhuǎn)子部20作為電機100的兩個定子，而磁阻轉(zhuǎn)子部30作為電機100的轉(zhuǎn)子，輸出軸40穿過勵磁轉(zhuǎn)子部20的轉(zhuǎn)子安裝通道且與勵磁轉(zhuǎn)子部20間隔開，輸出軸40的中部與磁阻轉(zhuǎn)子部30固定連接以輸出轉(zhuǎn)矩。由此，通過設置切換機構(gòu)50，可以實現(xiàn)電機100的多種狀態(tài)的切換，電機100在不同狀態(tài)下的等效轉(zhuǎn)子極對數(shù)和工作電頻率差異顯著，在不改變電機100的繞組12連接前提下、實拓寬了電機100的轉(zhuǎn)速工作范圍。

當電機100工作在低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)間時，采用等效極對數(shù)較高的運行狀態(tài)，輸出轉(zhuǎn)矩大；當電機100工作在高速運行區(qū)間時，采用等效極對數(shù)較小的運行狀態(tài)，在無需進行弱磁控制的狀態(tài)下自然滿足高速工作需求，且因為工作頻率降低，效率大幅提升。因此，該電機100的最佳效率區(qū)間可以在低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)間和高速低轉(zhuǎn)矩區(qū)間之間切換，而不僅僅局限于傳統(tǒng)電機所在的“轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線”拐點附近的高效率運行，實現(xiàn)電機100的全工作范圍高效率運行，十分適用于負載頻繁變化的場合，如電動汽車、洗衣機、風力發(fā)電等。

其中，輸出軸40的遠離勵磁定子部10的一端構(gòu)成軸伸端，切換機構(gòu)50鄰近輸出軸40的軸伸端設置。這樣方便切換機構(gòu)50的磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與輸出軸40固定連接，從而實現(xiàn)磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53與磁阻轉(zhuǎn)子部30的固定連接，進而實現(xiàn)切換機構(gòu)50將磁阻轉(zhuǎn)子部30和勵磁轉(zhuǎn)子部20的位置固定的目的，使電機100可以在兩個工作狀態(tài)之間切換，操作方便。

可選地，磁阻轉(zhuǎn)子部30沿電機100的軸向與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20相對設置。如圖3和圖5所示，磁阻轉(zhuǎn)子部30設在勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20之間，且與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20在左右方向上均正對布置。由此，將磁阻轉(zhuǎn)子部30在電機100的軸向上、與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20相對布置，使電機100的結(jié)構(gòu)更加緊湊，提升轉(zhuǎn)矩密度。

由此，將磁阻轉(zhuǎn)子部30沿電機100的軸向與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20相對設置，有利于減小電機100的軸向長度，且二者之間的氣隙使勵磁定子部10與勵磁轉(zhuǎn)子部20之間互不干涉，有利于提高電機100的轉(zhuǎn)矩和功率密度，從而提升電機100的性能。

優(yōu)選地，勵磁定子部10的中心軸線、勵磁轉(zhuǎn)子部20的中心軸線、磁阻轉(zhuǎn)子部30的中心軸線和輸出軸40的中心軸線彼此重合。換言之，勵磁定子部10形成沿電機100的軸向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，勵磁轉(zhuǎn)子部20形成沿電機100的軸向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，磁阻轉(zhuǎn)子部30形成沿電機100的軸向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中，勵磁定子部10與勵磁轉(zhuǎn)子部20沿電機100的軸向間隔設置且勵磁定子部10的中心軸線與勵磁轉(zhuǎn)子部20的中心軸線重合，磁阻轉(zhuǎn)子部30設在勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20之間，且與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20沿電機100的軸向(如圖3所示的左右方向)均間隔開布置，勵磁定子部10的中心軸線與磁阻轉(zhuǎn)子部30的中心軸線重合。該種形式的電機100的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，利用磁阻調(diào)制效應產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點。

其中，根據(jù)本實用新型的一個實施例，勵磁定子部10包括繞組鐵芯11和繞組12，繞組12繞制在繞組鐵芯11上。與相關技術(shù)中的電機相比，結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊。

可選地，繞組鐵芯11包括基板111和多個齒塊112，多個齒塊112設在基板111的朝向磁阻轉(zhuǎn)子部30的表面上且沿電機100的周向等間距設置，繞組12繞制在多個齒塊112上。

參照圖1和圖2，繞組鐵芯11主要由基板111和多個齒塊112組成，其中，繞組鐵芯11的基板111形成環(huán)形板件，例如圓環(huán)形板件，基板111的中部形成沿其厚度方向貫通的定子安裝通道，多個齒塊112沿基板111的周向間隔開布置，且設在基板111的同一側(cè)表面(如圖1所示的左側(cè)表面)上，在多個齒塊112的周向上、相鄰兩個齒塊112之間限定出齒槽，即齒槽的數(shù)量與齒塊112的數(shù)量相等，勵磁定子部10的繞組12的線圈分別繞制在多個齒塊112上，從而形成勵磁定子部10。該繞組鐵芯11的結(jié)構(gòu)簡單，加工、制造容易，且繞組12在繞制時更加方便，容易實現(xiàn)，有利于提高電機100的生產(chǎn)效率。

優(yōu)選地，多個齒塊112沿電機100的周向均勻分布在基板111上。換言之，多個齒塊112沿電機100的周向均勻、間隔開布置，每個齒塊112的中心線沿電機100的徑向延伸，且齒塊112的中心線為對稱軸線，相鄰兩個齒塊112的中心線的圓心角相等，即相鄰兩個齒槽的中心線的圓心角相等。

由此，由于齒塊112作為繞組12的線圈的支撐結(jié)構(gòu)，將多個齒塊112沿電機100的周向均勻布置在基板111上，加工、制造容易，有利于實現(xiàn)繞組12的線圈的均勻布置，從而使勵磁定子部10產(chǎn)生的磁場更加均勻，提升電機100的性能。

有利地，多個齒塊112和基板111一體成型，一體成型的結(jié)構(gòu)不僅成型簡單、方便，使結(jié)構(gòu)更加緊湊、穩(wěn)定，而且可以省去多余的連接件，減少部件數(shù)量，從而降低生產(chǎn)成本，再者，還有利于提高電機100的生產(chǎn)效率。

其中，根據(jù)本實用新型的一個實施例，勵磁轉(zhuǎn)子部20包括永磁鐵芯21和多個永磁體22，多個永磁體22設在永磁鐵芯21的朝向磁阻轉(zhuǎn)子部30的表面上且沿電機100的周向等間距設置。

也就是說，勵磁轉(zhuǎn)子部20主要由永磁鐵芯21和多個永磁體22組成，永磁鐵芯21形成沿電機100的周向延伸的環(huán)形板件，永磁鐵芯21的中部具有沿電機100的軸向延伸的轉(zhuǎn)子安裝通道，輸出軸40穿過轉(zhuǎn)子安裝通道與磁阻轉(zhuǎn)子部30或者勵磁轉(zhuǎn)子部20固定連接以輸出轉(zhuǎn)矩，多個永磁體22沿永磁鐵芯21的周向間隔開布置，且位于永磁鐵芯21的同一側(cè)表面(如圖3所示的右側(cè)表面)上。該勵磁轉(zhuǎn)子部20的結(jié)構(gòu)簡單，永磁鐵芯21和多個永磁體22組裝方便，勵磁轉(zhuǎn)子部20和勵磁定子部10布置在磁阻轉(zhuǎn)子部30的同一側(cè)，使二者位于氣隙的同一側(cè)且不互相干涉，有利于提高電機100的轉(zhuǎn)矩和功率密度。

優(yōu)選地，多個永磁體22沿電機100的周向均勻分布在永磁鐵芯21上。換言之，多個永磁體22沿電機100的周向均勻、間隔開布置，每個永磁體22的中心線沿電機100的徑向延伸，且永磁體22的中心線為對稱軸線，相鄰兩個永磁體22的中心線的圓心角相等，可以保證勵磁轉(zhuǎn)子部20產(chǎn)生均勻的磁場，從而提升電機100的性能。

進一步地，磁阻轉(zhuǎn)子部30包括非導磁固定板31和多個導磁磁阻塊32，非導磁固定板31上形成有沿電機100的周向等間距設置且沿電機100的軸向貫通的多個安裝孔311，多個導磁磁阻塊32分別設在多個安裝孔311內(nèi)。

具體地，如圖1所示，磁阻轉(zhuǎn)子部30主要由非導磁固定板31和多個導磁磁阻塊32組成，非導磁固定板31形成沿電機100的徑向延伸的板件，例如圓形板件，多個導磁磁阻塊32沿非導磁固定板31的周向間隔開布置，每個導磁磁阻塊32沿電機100的徑向延伸，該磁阻轉(zhuǎn)子部30的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，利用磁阻調(diào)制效應產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，具有高轉(zhuǎn)矩密度的特點，從而提升電機100的性能。

可選地，多個導磁磁阻塊32沿電機100的周向均勻分布在非導磁固定板31上。也就是說，多個導磁磁阻塊32沿電機100的周向均勻、間隔開布置，每個導磁磁阻塊32的中心線沿電機100的徑向延伸，且每個導磁磁阻塊32的中心線為對稱軸線，相鄰兩個導磁磁阻塊32的中心線的圓心角相等，有利于產(chǎn)生均勻的磁場，從而提高電機100的性能，提升電機100的品質(zhì)。

有利地，根據(jù)本實用新型的一個實施例，導磁磁阻塊32沿電機100的軸向與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20在電機100的軸向上的間隙相對設置。

參照圖3和圖5，電機100主要由勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20、磁阻轉(zhuǎn)子部30和輸出軸40組成，其中，勵磁定子部10包括繞組鐵芯11和繞組12，繞組鐵芯11包括基板111、多個齒塊112，基板111形成沿電機100的徑向延伸的環(huán)形板件，多個齒塊112設在基板111的朝向磁阻轉(zhuǎn)子部30的表面(如圖3所示的左側(cè)表面)上且沿電機100的周向間隔排列，繞組12繞制在多個齒塊112上；勵磁轉(zhuǎn)子部20包括永磁鐵芯21和多個永磁體22，永磁鐵芯21形成沿電機100的徑向延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)，且永磁鐵芯21設在繞組鐵芯11的基板111的一側(cè)，多個永磁體22設在永磁鐵芯21的朝向磁阻轉(zhuǎn)子部30的表面(如圖3所示的右側(cè)表面)上且沿電機100的周向間隔設置。

進一步地，磁阻轉(zhuǎn)子部30包括非導磁固定板31和多個導磁磁阻塊32，非導磁固定板31形成沿電機100的徑向延伸的圓形板件，非導磁固定板31上形成有沿電機100的軸向貫通的多個安裝孔311，多個安裝孔311沿電機100的周向間隔排布，多個導磁磁阻塊32分別安裝在多個安裝孔311內(nèi)，多個導磁磁阻塊32的兩側(cè)表面分別與繞組勵磁定子部10、永磁勵磁轉(zhuǎn)子部20間隔開且正對布置。

由此，將磁阻轉(zhuǎn)子部30沿電機100的軸向與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20相對設置，有利于減小電機100的軸向長度，且二者之間的氣隙使勵磁定子部10與勵磁轉(zhuǎn)子部20之間互不干涉，有利于提高電機100的轉(zhuǎn)矩和功率密度，從而提升電機100的性能。

此外，根據(jù)本實用新型的一個實施例，勵磁定子部10由交流電流驅(qū)動且產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)為p_s，勵磁轉(zhuǎn)子部20產(chǎn)生的勵磁磁場的極對數(shù)為p_f，導磁磁阻塊32的數(shù)量為p_r，其中，p_r＝|p_s±p_f|。

例如，本實施例中齒塊112的個數(shù)為12，繞組12為三相對稱繞組，當注入三相對稱電流時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場極對數(shù)為p_s＝4。勵磁轉(zhuǎn)子部20由永磁鐵芯21和永磁體22構(gòu)成，永磁鐵芯21由高磁導率材料構(gòu)成，永磁體22采用軸向充磁，沿圓周均勻的安裝在勵磁轉(zhuǎn)子部20的永磁鐵芯21上，并極性交替布置，與繞組12處于軸向同側(cè)，產(chǎn)生極對數(shù)p_f＝6的永磁磁場，勵磁轉(zhuǎn)子部20與勵磁定子部10共軸線，并在電機100的徑向上、處于內(nèi)側(cè)，兩者保持相近的軸向位置。磁阻轉(zhuǎn)子部30由高磁導率材料構(gòu)成的導磁磁阻塊32和非導磁材料構(gòu)成的非導磁固定板31構(gòu)成，多個導磁磁阻塊32沿圓周均勻的安裝在非導磁固定板31上，與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20間隔固定的氣隙相對，導磁磁阻塊32的數(shù)量為p_r＝10，滿足優(yōu)選公式，磁阻轉(zhuǎn)子部30與輸出軸40直接相連接。

這里，需要說明的是，勵磁定子部10的繞組鐵芯11、勵磁轉(zhuǎn)子部20的永磁鐵芯21、磁阻轉(zhuǎn)子部30的導磁磁阻塊32所用高導磁材料可由包含但不限于硅鋼片、鈷鋼片、坡莫合金、SMC等高導磁材料構(gòu)成；以上所述勵磁轉(zhuǎn)子部20的永磁體22可由包含但不限于釹鐵硼、鐵氧體、鋁鎳鈷、釤鈷等永磁材料構(gòu)成，非導磁固定板31的相鄰兩個安裝孔311之間為磁阻間隔塊，磁阻間隔塊所用非導磁材料可由包含但不限于空氣、塑料、高分子聚合物、非導磁金屬等構(gòu)成，磁阻間隔塊與導磁磁阻塊32交替間隔布置；勵磁定子部10的繞組12可以為單相或多相繞組，可以為分數(shù)槽或整數(shù)槽繞組；勵磁轉(zhuǎn)子部20的永磁體22安放形式可以為內(nèi)置式或表貼式，可由單層或多層永磁體22構(gòu)成，永磁體22的充磁方向可以為平行、徑向、逆徑向等；切換機構(gòu)50可以為電磁式或機械式。

該電機100具備高轉(zhuǎn)矩密度特點，轉(zhuǎn)子極數(shù)和運行頻率可受控轉(zhuǎn)化，且電機100的繞組12在極數(shù)變化的過程中無需任何改變，該電機100充分結(jié)合了變極電機100高效率運行區(qū)間大范圍調(diào)整的特點，具備高轉(zhuǎn)矩、高功率密度的特點是，適用于從家用電器、電動汽車、風力發(fā)電等廣泛應用場合。

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型實施例的電機100進行詳細描述。

如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型實施例的電機100由三個主要部分構(gòu)成，即勵磁定子部10、勵磁轉(zhuǎn)子部20、磁阻轉(zhuǎn)子部30，勵磁定子部10由高導磁材料構(gòu)成的繞組鐵芯11和繞制在其上的繞組12構(gòu)成，勵磁定子部10的繞組鐵芯11由高磁導率材料構(gòu)成的基板111和其上均勻分布的齒塊112構(gòu)成，本實施例中齒塊112的個數(shù)為12，繞組12為三相對稱繞組，當注入三相對稱電流時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場極對數(shù)為p_s＝4。勵磁轉(zhuǎn)子部20由永磁鐵芯21和永磁體22構(gòu)成，永磁鐵芯21由高磁導率材料構(gòu)成，永磁體22采用軸向充磁，沿圓周均勻的安裝在勵磁轉(zhuǎn)子部20的永磁鐵芯21上，并極性交替布置，與繞組12處于軸向同側(cè)，產(chǎn)生極對數(shù)p_f＝6的永磁磁場，勵磁轉(zhuǎn)子部20與勵磁定子部10共軸線，并間隔設置，兩者保持相近的軸向位置。磁阻轉(zhuǎn)子部30由高磁導率材料構(gòu)成的導磁磁阻塊32和非導磁材料構(gòu)成的非導磁固定板31構(gòu)成，多個導磁磁阻塊32沿圓周均勻的安裝在非導磁固定板31上，與勵磁定子部10和勵磁轉(zhuǎn)子部20間隔固定的氣隙相對，導磁磁阻塊32的數(shù)量為p_r＝10，滿足優(yōu)選公式，磁阻轉(zhuǎn)子部30與輸出軸40直接相連接。

在本實施例中，切換機構(gòu)50位于軸伸側(cè)，切換機構(gòu)50由鎖止和切換兩部分構(gòu)成，切換機構(gòu)50包括磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53、同步器54、鎖止環(huán)51、勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52。磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53為徑向外側(cè)有卡齒的齒圈，與輸出軸40直接相連接，同步器54為徑向內(nèi)側(cè)和外側(cè)均有卡齒的齒圈，勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52為徑向內(nèi)側(cè)有卡齒的齒圈且固定在永磁鐵芯21上，鎖止環(huán)51沿電機100的軸向可移動以適于鎖止勵磁轉(zhuǎn)子部20。

圖3和圖4為本實施例的電機100在第一運行狀態(tài)下的示意圖，鎖止環(huán)51移動到圖示位置，對勵磁轉(zhuǎn)子部20進行鎖止，在此狀態(tài)下，勵磁轉(zhuǎn)子部20和勵磁定子部10固定不旋轉(zhuǎn)，磁阻轉(zhuǎn)子部30帶動輸出軸40旋轉(zhuǎn)，電機100的等效運行極對數(shù)為p_r＝10，電機100在600rpm下的運行頻率為100Hz。

圖5和圖6為本實施例的電機100在第二運行狀態(tài)下的示意圖，同步器54移動到圖示位置，嚙合磁阻轉(zhuǎn)子固定環(huán)53和勵磁轉(zhuǎn)子固定環(huán)52，鎖止環(huán)51運動到圖示位置，解除對勵磁轉(zhuǎn)子部20的鎖止，在此狀態(tài)下，勵磁定子部10固定不旋轉(zhuǎn)，勵磁轉(zhuǎn)子部20和磁阻轉(zhuǎn)子部30相對保持固定，同步驅(qū)動輸出軸40旋轉(zhuǎn)，電機100的等效運行極對數(shù)為p_s＝4，電機100在600rpm下的運行頻率為僅40Hz。且本實施例的電機100在第一、第二運行狀態(tài)下的等效極對數(shù)和運行頻率的比值為5:2。

因此，該電機100具備高轉(zhuǎn)矩密度特點，轉(zhuǎn)子極數(shù)和運行頻率可受控轉(zhuǎn)化，且電機100的繞組12在極數(shù)變化的過程中無需任何改變，該電機100充分結(jié)合了變極電機的高效率運行區(qū)間大范圍調(diào)整的特點，具備高轉(zhuǎn)矩、高功率密度的特點是，適用于從家用電器、電動汽車、風力發(fā)電等廣泛應用場合。

根據(jù)本實用新型實施例的電機100的其他構(gòu)成以及操作對于本領域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。