可變磁通型旋轉電的制造方法
【專利摘要】一種可變磁通型旋轉電機，包括定子(11)以及轉子(12)。所述定子(11)包括纏繞在齒上的定子線圈(C)。所述轉子(12)限定介于轉子(12)與定子(11)之間的空氣隙。所述轉子(12)具有布置在d軸磁路上的至少一個永磁體(m)。所述定子(11)以及所述轉子(12)相對于永磁體(m)設置以在處于或者低于所述定子(11)和轉子(12)中的至少一個的芯體材料的磁飽和的范圍內設定d(Kt(I))dI≥0的特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的電流，并且相應于由Tr＝KT×I表示的、作用在所述轉子(12)上的扭矩Tr，KT相對于I的函數由KT＝Kt(I)表示。
【專利說明】可變磁通型旋轉電機
【技術領域】
[0001 ] 本發明一般涉及一種可變磁通型旋轉電機。
【背景技術】
[0002]其中電樞磁通鏈接被改變的一種旋轉電機公開在2006-280195號日本公開專利申請等(例如，2006-280195號日本公開專利)中。然而，采用公開在2006-280195號日本公開專利申請中的旋轉電機，需要控制磁體的磁化狀態。控制因此是困難的，并且因為具有小矯頑場強度的磁體一直被使用以便控制磁力，一直難以避免由于電樞反作用導致的退磁，導致設計和使用方面的限制。此外，一直存在的問題是，由于磁化/退磁電流的流動導致的高能量損失。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是通過提供一種可變磁通型旋轉電機來解決這些類型的問題，此可變磁通型旋轉電機在低載荷期間增加損失，在高轉速期間抑制損失，并且抑制電阻損耗。
[0004]鑒于上述，提供一種可變磁通型旋轉電機，其基本上包括環形定子以及轉子。所述環形定子包括纏繞在多個齒上的定子線圈。所述轉子具有圓形形狀，與所述定子同心，并且限定介于轉子與定子之間的空氣隙。所述轉子具有布置于d軸磁路上的至少一個永磁體。所述定子與所述轉子相對于所述永磁體設置以在處于或者低于所述定子和轉子中的至少一個的芯體材料的磁飽和的范圍內設定d(Kt(I))dI ^ O的操作特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的電流，并且相應于由Tr = KTXI表示的、作用在所述轉子上的給定扭矩Tr，扭矩常量KT相對于所施加電流I的函數由KT = Kt⑴表示。
[0005]采用本發明的旋轉電機，低載荷時期的損失、高旋轉速度時期的損失以及電阻損耗能夠通過形成磁通旁路路徑來抑制，此磁通旁路路徑能夠抑制由于相鄰磁極之間的定子電樞作用導致的磁通泄漏的量。此外，通過抑制由于電樞左右導致的磁通泄漏，能夠實現高載荷期間最大扭矩的產生。結果，通過使用本發明的旋轉電機作為電動車輛中電動機，運行模式期間的電力消耗能夠大大地改善。
[0006]此外，本發明的旋轉電機有這樣一種結構，使得用于轉子中磁體的磁通的路徑由電樞電流抑制而無需改變永磁體的磁化狀態。因此抑制比較容易，并且由于沒有進行磁化/退磁，因此沒有相關的能量損失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]現在參照附圖，附圖形成本原始公開的一部分:
[0008]圖1是示意圖，示出關于第一實施例的旋轉電機的結構；
[0009]圖2是示意圖,示出在無載荷狀態下關于一實施例的旋轉電機的磁通流；
[0010]圖3是示意圖，示出當q軸電流提供至關于一實施例的旋轉電機的定子線圈時的磁通流；
[0011]圖4是示意圖，示出關于第一實施例的第一修改示例的旋轉電機的結構；
[0012]圖5是示意圖，示出關于第一實施例的第二修改示例的旋轉電機的結構；
[0013]圖6是示意圖，示出關于第一實施例的第三修改示例的旋轉電機的結構；
[0014]圖7是示意圖，示出關于第一實施例的第四修改示例的旋轉電機的結構；
[0015]圖8是示意圖，示出關于第五修改示例的旋轉電機的結構；
[0016]圖9是示意圖，示出關于第二實施例的旋轉電機的結構；
[0017]圖10是解釋性示意圖，示出當磁場阻礙部件沒有設置在第二實施例的旋轉電機中時的磁通流；
[0018]圖11是示意圖，示出關于第三實施例的旋轉電機的結構；
[0019]圖12是示意圖，示出關于第四實施例的旋轉電機的結構；
[0020]圖13是特性圖，示出在一實施例中扭矩與流向定子線圈的電流之間的關系；
[0021]圖14是特性圖，示出在一實施例中扭矩常量與流向定子線圈的電流之間的關系。
【具體實施方式】
[0022]現在參照附圖解釋可變磁通型旋轉電機的選定實施例。根據本公開內容對于本領域技術人員明顯的是，實施例的下述描述僅提供用于說明而非用于限制由所附的權利要求以及其等價物限定的本發明
[0023]第一實施例
[0024]圖1是示意圖，示出關于第一實施例的旋轉電機的結構。構成整個結構的四分之一的部分被示出。旋轉電機的整個結構的其余四分之三中的其它每個四分之一以連續重復的方式重復所示出的四分之一。如圖1所示，此旋轉電機具有形成環形的定子11，以及形成為與所述定子11同心的圓形的轉子12，以形成電動機或者發電機。
[0025]所述定子11具有定子鐵芯14以及多個(例如，24個)齒51，齒由所述定子鐵芯14向內突出。相鄰齒51之間的空間稱為槽52。定子線圈C纏繞在所述齒51上。所述定子鐵芯14例如由層疊鐵片形成。
[0026]所述轉子12有轉子鐵芯13，其中所述轉子鐵芯13形成具有層疊鐵片結構的圓柱形，此層疊鐵片結構通過層疊由高磁導率的金屬形成的鐵片來制造。此外，在與所述定子11相對的轉子13的周向邊緣部分上，四個永磁體m(具體而言，四極結構)沿圓周方向相對于彼此以等間距設置，相鄰永磁體的極性是相反的。在圖1中，示出整個旋轉電機的四分之一,并且因此僅有一個永磁體m被示出。
[0027]在所述轉子鐵芯13相對的部分上設置間隙，并且所述永磁體m通過嵌入這些間隙中而牢固地固定于所述轉子鐵心13。此外，所述轉子12的徑向方向是所述永磁體m的磁化方向。在此實施例中，每個永磁體m的幾何中心作為d軸，并且q軸限定為處于與d軸成90°電角(在此實施例中，有四個磁極，因此該位置就機械角度而言為45° )。
[0028]所述轉子12的外圓周為圓弧形，并且電間隙部分16形成于相鄰磁極之間。通過形成這些間隙部分16，在所述轉子鐵芯13的外圓周部分上于相鄰磁極之間的連續部分上相應于每個永磁體m形成兩個磁通旁路路徑3。具體而言，所述磁通旁路路徑3設置在空氣隙4附近，此空氣隙4用作所述定子11與所述轉子12之間的間隙部分。此外，寬度為A的窄的磁路2形成于所述永磁體m與所述間隙部分16之間。所述磁路2的寬度A被設置為小于所述磁通旁路路徑3的寬度B。具體而言，所述定子11以及所述轉子12相對于所述永磁體m如此設置使得A〈B的關系被設定。
[0029]因為所設置的A〈B的關系，與當經由所述磁路2朝著所述永磁體m的相對磁極側泄漏時相比，由所述永磁體m發出的磁通當經由所述磁通旁路路徑3朝著相鄰永磁體的相對磁極側泄漏時遇到更低的磁阻。穿過所述磁路2的磁通是從所述永磁體m的表面至所述永磁體m的后表面的泄漏磁通，并且泄漏磁通量幾乎獨立于電樞電流，因此構成了無價值的簡單磁通損失。另一方面，穿過所述磁通旁路路徑3的磁通可通過電樞電流受到抑制，并且因此根據機械的操作點，效率通過適當的抑制得以提高。
[0030]此外，沿d軸的磁阻被設置為小于沿q軸的磁阻。換言之，凸極特性得以產生，其中沿d軸方向的電感Ld以及沿q軸方向的電感Lq呈Ld>Lq的關系。
[0031]此外，對于所述永磁體m，厚度與矯頑場強度之間的關系由定子規格(特性)以及電源容量確定，并且能夠通過逆電場(reversed electric field)磁化并且退磁d永磁體被用于所述永磁體m。
[0032]關于第一實施例的旋轉電機的操作在下文中描述。圖2是解釋性示意圖，示出當電流沒有提供至纏繞在所述定子11的齒51上的定子線圈時的磁通分布。如圖2所示，當電流沒有提供時，由所述永磁體m發出的磁通的一部分21流向所述定子11，與所述定子線圈產生交連。此外，從所述永磁體m發出的磁通的其它部分I穿過兩側的磁通旁路路徑3朝向相鄰磁極泄漏。
[0033]由于此原因，容易抑制穿過所述磁通旁路路徑3泄漏的磁通量。因此，當所述旋轉電機在低載荷下操作時，所需的扭矩能夠容易地通過抑制與所述定子線圈產生交連的磁通量的來產生。
[0034]圖3是解釋性示意圖，示出當電流提供至所述定子線圈時的磁通分布。當所述轉子12在箭頭Yl的方向旋轉時，由永磁體m發出的磁通53面向旋轉的方向。此外,應該理解的是，從所述永磁體m至磁通旁路路徑3的磁通的泄漏由電樞反作用(armaturecounteract1n) 31抑制。具體而言，采用此實施例的旋轉電機，所述磁通旁路路徑3(磁通泄漏路徑)被提供，使得無載荷或者低載荷期間，磁通在相鄰磁極之間泄漏。此外，所述磁通旁路路徑3 (磁通泄漏路徑)被布置在這樣的位置，從而流向所述磁通旁路路徑3的泄漏磁通能夠通過根據電樞電流的電樞作用(armature act1n)(機器作為電流的函數)來抑制。
[0035]以此方式，采用根據第一實施例的旋轉電機，所述磁通旁路路徑3設置作為當從所述永磁體m發出的磁通朝向相鄰永磁體泄漏時的路徑。此外,每個磁通旁路路徑3的磁通流入以及流出部分(由圖1中的符號“a”表示的部分)被設置在所述空氣隙4附近。因此，通過抑制流向所述定子線圈的電流，流過磁通旁路路徑3的磁通容易被抑制。
[0036]此外，通過當所述轉子12在無載荷情況或者低載荷情況下旋轉時增加泄漏磁通，包括在與所述定子11交連的磁通能夠被減少，并且損失能夠被降低。此外，當在高載荷情況下旋轉時，能夠通過抑制流向所述定子線圈的電流來抑制泄漏磁通，并且包括在與所述定子11交連的磁通能夠增加，從而提供高扭矩。因此，當本實施例的旋轉電機使用在電動車輛中時，模式運行電力消耗能夠被大大地改善。
[0037]此外，通過在空氣隙4附近設置磁通旁路路徑3，磁通流入以及流出部分被布置在空氣隙4附近而無需使轉子結構復雜化，從而，使得易于抑制流動穿過所述磁通旁路路徑3的磁通量。
[0038]此外，所述磁路2的寬度A以及所述磁通旁路路徑3的寬度B被設置為B>A的關系，并且，在從所述永磁體m發出的磁通中，泄漏磁通的大部分是穿過所述磁通旁路路徑3的磁通，允許磁通量易于抑制。此外，如果關系為B>2A的結構被使用，抑制能夠更加的改盡口 ο
[0039]采用本實施例的旋轉電機，象在無載荷或者低載荷期間，當小電流I被提供至所述定子線圈時，產生流動穿過所述磁通旁路路徑3的泄漏磁通，從而減小了由所述永磁體m的磁通在定子線圈中感應出的反電動勢，此反電動勢引起在所述轉子12中產生的扭矩Tr的減小。此外，當流向所述定子線圈的電流I增加以便在高速下運轉旋轉電機時，泄漏磁通減小，并且包括在與電樞交連的磁體的磁通量增加，由此允許所述扭矩Tr增加。具體而言，關于采用本實施例的旋轉電機的扭矩Tr以及電流I，隨著所述電流I的增加，所述扭矩Tr的改變速度增加，如圖13中的符號ql所示。
[0040]換言之，當扭矩Tr關于扭矩常量KT與電流I表示為Tr = KTXI時，扭矩常量KT以函數KT = Kt(I)與電流I相關，并且在處于或者低于芯體材料的磁場飽和下，具有d(Kt(I))/dI ^ O關系的操作特性被設定。
[0041]因此，當施加電流時，所述磁體磁通與所述定子線圈之間的交連程度增加，并且扭矩常量增加。由于這個原因，在低扭矩范圍，磁體磁通與定子線圈之間的交連程度減小，損耗減小，并且所感應的電壓也減小，這增加了可變速度范圍。此外，磁場回路相對于磁極的中心是對稱的，并且，無論所述轉子12旋轉的方向如何均獲得大致相似的特性。
[0042]此外，在關于磁體的磁通分布的上述關系d (Kt(I) )/dI彡O的情況下，當施加電流時，磁體向相反磁極的磁通泄漏量減小，并且最大扭矩常量KTjnax被設置為比最小扭矩常量KT_min高出10%或者更大。具體而言,如圖14中曲線q2所表示的，當無電流I傳導至定子線圈時，在無載荷下所述扭矩常量KT被設置為最小值KT_min，并且當所述電流I大時，所述扭矩常量KT被設置在最大值KT_max。所述最大扭矩常量KTjnax被設置為至少比所述最小扭矩常量KTjnin高出10%。
[0043]通過以這種方式設置參數，在不使用特殊抑制方法或者附加結構情況下，能夠通過通常電流抑制來抑制磁體磁通。因此，在不增加成本的情況下能夠提高性能。此外，在高轉速期間弱磁場抑制的水平能夠減小，并且能夠使用具有低矯頑場強度的低成本磁體。另夕卜，所述磁體的尺寸能夠減小。
[0044]此外，在第一實施例中，發動機有凸極特性，其中在d軸方向的電感Ld與在q軸方向的電感Lq之間的關系為Ld>Lq，并且因此，當正d軸電流被施加至所述定子線圈時，能夠獲得正磁阻扭矩，這允許最大扭矩增加。
[0045]此外，對于所述永磁體m，使用能夠通過由所述定子規格以及電源容量產生的反磁場磁化/退磁的磁體，并且因此，采用旋轉電機的電機的特性能夠被改變。
[0046]接下來，將參照圖4至圖8說明出現在第一實施例中的旋轉電機的修改示例。圖4是示出第一修改示例的圖形。關于所述轉子12,兩個永磁體ml以及m2相對于圓周方向傾斜并且相對于d軸對稱設置。此外，如圖4所示，磁場阻礙部件22a以及22b被形成于所述永磁體ml以及所述永磁體m2—側。因此，于轉子鐵芯13與磁通旁路路徑5a以及5b之間流動的磁通被磁場阻礙部件22a以及22b屏蔽。此外，通過形成磁場阻礙部件22a以及22b，設置在所述永磁體ml —側的磁路23a以及設置在所述永磁體m2 —側的磁路23b中的每個都有窄的寬度(寬度A2)。因此，磁路24形成于兩永磁體ml與m2之間，并且此磁路24也有小的寬度(寬度Al)。此外，所述磁路24以及所述磁路23a和23b的寬度Al以及A2被設置為小于所述磁通旁路路徑3的寬度B。
[0047]因此，在有此結構的第一修改示例中，能夠實現與上述第一實施例相似的效果。
[0048]圖5是示出第二修改示例的圖形。如圖5所示，在第二修改示例中，兩個永磁體m3以及m4被設置在所述轉子12的一個磁極中。相應永磁體m3以及m4如此布置，使得它們的縱向方向與q軸一致，Q軸構成磁極之間的中心軸線(相對于d軸傾斜45°的軸線)。此外，相應永磁體m3以及m4在相對于徑向方向成直角的方向上磁化，如由箭頭Dl以及D2所示出的方向。
[0049]磁通旁路路徑26a以及26b被形成于作為所述永磁體m3以及m4的外圓周側的端部的所述轉子12中，并且寬度窄的磁路25a以及25b通過作為內圓周側端部的轉子12中的間隙部分形成。在圖5中示出的磁路25a以及25b的寬度A被設置為小于所述磁通旁路路徑26a以及26b的寬度B。
[0050]因此，在有此結構的第二修改示例中，能夠實現與上述第一實施例相似的效果。
[0051]圖6是示出第三修改示例的圖形。如圖6所示,在第三修改示例中，三個永磁體m5、m6以及m7被設置在所述轉子12的單個磁極中。這些磁體中的永磁體m5如此設置,使得其縱向方向沿著所述轉子12的圓周方向延伸，并且其中心基本上與d軸一致。此外，所述永磁體5在所述轉子12的徑向方向磁化。所述永磁體m6以及m7如此設置，使得其縱向方向與作為磁極之間的中心軸線的q軸一致。此外，所述永磁體m6以及m7在與徑向方向垂直的方向上磁化。
[0052]磁通旁路路徑27a以及27b設置在永磁體m6以及m7的外圓周側的端部處,并且寬度窄的磁路28a以及28b被設置在永磁體m5的兩端處。磁路28a以及28b的寬度A被設置為小于磁通旁路路徑27a以及27b的寬度B。
[0053]因此，在有此結構的第三修改示例中，能夠實現與上述第一實施例相似的效果。
[0054]圖7是示出第四修改示例的圖形。如圖7所示,在第四修改示例中，三個永磁體m8、m9以及mlO被設置在所述轉子12的單個磁極中。這些磁體中的永磁體m8如此設置，使得縱向方向沿著所述轉子12的圓周方向延伸，并且永磁體m8的中心基本上與d軸一致。此外，永磁體m8在所述轉子12的徑向方向上被磁化。所述永磁體m9以及mlO被布置在這樣的位置，它們從q軸略微靠內，并且永磁體m9以及mlO在與轉子12的徑向方向垂直的方向上磁化。
[0055]磁通旁路路徑29a以及29b被設置在永磁體m9以及mlO的外圓周側的端部處，并且寬度窄的磁路30a以及30b被設置在所述永磁體m8的兩端處。磁路30a以及30b的寬度A被設置為小于磁通旁路路徑29a以及29b的寬度B。
[0056]因此，在有此結構的第四修改示例中，能夠實現與第一實施例相似的效果。
[0057]圖8是示出第五修改示例的圖形。如圖8所示，在第五修改示例中，永磁體ml I朝向轉子12的一磁極中的外圓周側設置。所述永磁體mil在所述轉子12的徑向方向上磁化。此外，磁場阻礙部件35a以及35b被設置在所述永磁體ml I的兩端，并且磁場阻礙部件36a以及36b被設置在其外側。此外，磁路32a以及32b在所述永磁體mil與所述磁場阻礙部件35a和35b之間形成，并且磁通旁路路徑33a以及33b在內側的磁場阻礙部件35a以及35b與外側的磁場阻礙部件36a以及36b之間形成。此外，外側的磁場阻礙部件36a以及36b的外圓周部分形成磁路34a以及34b。此外,所述磁路32a、32b的寬度A被設置為小于所述磁通旁路路徑33a以及33b的寬度B。
[0058]因此，在有此結構的第五修改示例中，能夠實現與第一實施例相似的效果。
[0059]第二實施例
[0060]下文將描述第二實施例。圖9是示出第二實施例的旋轉電機的結構的圖形。在圖9中，僅示出了整個旋轉電機的四分之一。旋轉電機的整個結構的其余四分之三中的每個其它四分之一以連續重復的方式重復所示出的四分之一。為簡單起見，第一實施例的相同的附圖標記將被用于描述第二實施例。如圖9所示，如上文所描述的第一實施例，第二實施例的旋轉電機有環形定子11以及同心布置的轉子12，空氣隙4作為所述定子11與所述轉子12之間的間隙部分。所述轉子12有轉子鐵芯13。
[0061]在與所述定子11相對的轉子鐵芯13的周邊上，四個永磁體m(具體而言，四極結構)相對于彼此以等間距的方式沿圓周方向設置，相鄰永磁體的極性是相反的。在圖9中，示出整個旋轉電機的四分之一，并且因此僅有一個永磁體ml2被示出。此外，在此實施例中，所述永磁體ml2朝向所述轉子鐵芯13的外圓周側設置。
[0062]間隙被設置在轉子鐵芯13的相反位置，并且所述永磁體ml2通過嵌入間隙的方式牢固的固定在所述轉子鐵芯13上。此外，所述永磁體ml2的中心與d軸一致，并且所述轉子12的徑向方向為磁化方向。
[0063]此外，屏蔽磁場的流的磁場阻礙部件37a以及37b被設置在所述永磁體ml2的兩偵牝并且磁通旁路路徑39a以及39b在所述磁場阻礙部件37a以及37b的外圓周側處形成。此外，磁場阻礙部件38a以及38b形成在所述磁通旁路路徑39a以及39b的外圓周側。具體而言，所述磁場阻礙部件38a以及38b被形成在所述轉子12與所述空氣隙4之間，并且因此，所述磁通旁路路徑39a和39b與所述定子11之間的間隙是大的。此外，寬度窄的磁路41a以及41b形成在所述永磁體ml2與所述磁場阻礙部件37a和37b之間。磁場阻礙部件能夠由相對磁導率為I的材料形成，例如樹脂或者空氣。
[0064]采用根據第二實施例的旋轉電機，通過設置所述磁場阻礙部件38a以及38b，磁通旁路路徑39a以及39b與所述定子11磁性分離。此外，磁阻礙部件37a以及37b被設置在所述磁通旁路路徑39a以及39b的內側，并且因此，通過設置所述磁場阻礙部件37a以及37b，磁性分離也相對于轉子鐵芯13的內側形成。
[0065]圖10示出了當在圖9中示出的磁場阻礙部件38a以及38b不設置在所述定子11與磁通旁路路徑39a和39b之間時的磁通的流。導通期間，產生穿過磁通旁路路徑39a以及39b朝向所述定子11的泄漏磁通40，由于磁體磁通抑制能力的減小而引起扭矩減小。然而，如圖9所示，通過設置磁阻礙部件38a以及38b，盡管有磁通55流向定子11，在圖10中示出的泄漏磁通40也能夠被抑制，并且抑制磁通的能力能夠被增加。
[0066]以此方式，采用第二實施例的旋轉電機，通過在所述轉子鐵芯13與所述定子11之間形成磁阻礙部件38a以及38b，所述轉子鐵芯13與所述定子11之間的磁阻能夠增加，并且從轉子鐵芯13流向定子11的泄漏磁通40能夠被抑制。此外，從磁通旁路路徑39a以及39b至定子11的磁場阻力增加，并且因此，可以抑制由于磁通投影(magnetic fluxproject1n)導致的扭矩減小以及磁通抑制水平的損失。
[0067]第三實施例
[0068]下文將描述第三實施例。圖11是示出根據第三實施例的旋轉電機的結構的圖形。如第一以及第二實施例，圖11僅示出整個旋轉電機的四分之一。旋轉電機的整個結構的其余四分之三中的每個其它四分之一以連續重復的方式重復所示的四分之一。為簡單起見，第一實施例的相同的附圖標記將被用于描述第三實施例。如圖11所示，如上文所描述的第一以及第二實施例，第三實施例的旋轉電機有環形定子11以及同心布置的轉子12，空氣隙4用作所述定子11與所述轉子12之間的間隙部分。所述轉子12包括轉子鐵芯13。
[0069]在與所述定子11相對的轉子鐵芯13的圓周邊緣部分上，四個永磁體m(特別是，四極結構)相對于彼此以等間距的方式沿圓周方向設置，相鄰永磁體的極性是相反的。在圖11中，示出整個旋轉電機的四分之一，并且因此僅有一個永磁體ml3被示出。
[0070]間隙被設置在轉子鐵芯13的相對位置，并且所述永磁體ml3通過嵌入間隙的方式牢固地固定在所述轉子鐵芯13上。此外，所述永磁體ml3的中心與d軸一致，并且所述轉子12的徑向方向為磁化方向。
[0071]此外，屏蔽磁通的流的磁場阻礙部件42a以及42b被設置在所述永磁體ml3的兩側,磁通旁路路徑43a以及43b被形成在磁場阻礙部件42a以及42b的外圓周側處，磁阻礙部件44a以及44b被設置在磁通旁路路徑43a以及43b的外圓周側，并且寬度窄的橋形成部件45a以及45b被設置在磁阻礙部件44a以及44b的外圓周側。因此，所述空氣隙4形成在所述橋形成部件45a和45b與所述定子11之間。
[0072]此外，寬度窄的磁路46a以及46b形成于所述永磁體ml3與所述磁阻礙部件42a和42b之間，并且磁路46a以及46b的寬度基本上與所述橋形成部件45a以及45b的寬度一樣。
[0073]采用根據第三實施例的旋轉電機，磁通旁路路徑43a和43b與所述定子11被磁阻礙部件44a和44b磁分離。此外，磁阻礙部件42a以及42b被設置在磁通旁路路徑43a以及43b的內側，并且磁通旁路路徑43a和43b與轉子鐵芯13的內側通過磁場阻礙部件42a和42b磁分離。因此，可以減少從轉子鐵芯13流向定子11的泄漏磁通。
[0074]此外，通過提供寬度窄的橋形成部件45a以及45b，磁導脈動可以減小，并且扭矩波動能夠減少，因此有助于增加扭矩。
[0075]第四實施例
[0076]下文將描述第四實施例。圖12是示出根據第四實施例的旋轉電機的結構的圖形。根據第四實施例的旋轉電機與上文所描述的第三實施例的旋轉電機有基本上一樣的結構。因此，同樣的部件被標有同樣的符號，并且它們的結構描述已被省略。
[0077]采用根據第四實施例的旋轉電機，如圖12所示，橋形成部件45a以及45b被設置在轉子12的外圓周部分,并且橋形成部件45a和45b以及磁通旁路路徑43a和43b通過連接部件47a以及47b連接。磁場阻礙部件44a以及44b形成于橋形成部件45a和45b與磁通旁路路徑43a和43b之間。
[0078]采用此實施例的旋轉電機，連接部分47a以及47b被設置在空氣隙4附近，并且形成于連接部件47a和47b處的轉子12的切線48與在磁通旁路路徑43a和43b上的磁通矢量方向49之間的角度Θ被設置為45°至90°的范圍內。
[0079]通過此方式設置該角度，流入磁通旁路路徑43a和43b流入或者從磁通旁路路徑43a和43b流出的磁通穿過磁通旁路路徑43a和43b遠端處的連接部分47a以及47b,并且因此通過所述定子11的反磁場能夠有效的實現泄漏磁通的抑制。此外，從所述磁通旁路路徑43a以及43b至所述定子11的磁場抑制得以增加，并且可以減少由于磁通投影導致的扭矩損失和磁通抑制的量。
[0080]雖然僅只選定的實施例被選擇用于說明本發明，根據本公開內容對于本領域的技術人員顯而易見的是，在不偏離由所附權利要求書限定的本發明范圍的情況下，可以做出各種改變以及修改。一個元件的功能可以由兩個元件執行，并且反之亦然。一實施例的結構和功能可以在另一實施例中采用。不需要所有的優點同時存在于一特定的實施例中。有別于現有技術的每個獨特特征，無論是單獨或者與其他特征的組合，也應認為是 申請人:的進一步發明的單獨說明，包括由此類特征體現的結構和/或功能概念。因此，根據本發明的實施例的上述描述僅用于說明，而非用于限制由所附權利要求書以及其等價物限定的本發明。
【權利要求】
1.一種可變磁通型旋轉電機，包括: 環形定子，包括纏繞在多個齒上的定子線圈；以及 圓形轉子，與所述定子同心并且在所述轉子與所述定子之間限定出空氣隙，并且所述轉子包括設置于d軸磁路上的至少一個永磁體，磁場回路的形狀相對于磁極中心基本上對稱； 所述定子與所述轉子相對于所述至少一個永磁體設置以在處于或者低于所述定子和轉子中的至少一個的芯體材料的磁飽和的范圍內設定d (Kt (I) )dl^0的操作特性，其中KT代表扭矩常量，而I代表施加的電流，并且相應于由Tr = KTXI表示的、作用在所述轉子上的給定扭矩Tr,扭矩常量KT相對于所施加電流I的函數由KT = Kt(I)表示。
2.根據權利要求1所述的可變磁通型旋轉電機，其中 從所述至少一個永磁體發出的磁通的分布具有特性d(Kt(I))/dI ^ O，使得所述定子以及所述轉子相對于至少一個永磁體布置以設定隨著電流的施加而減小的、在無載荷狀態下所述至少一個永磁體的磁通向相反磁極的泄漏量以及取值比最小扭矩常量KTjnin大10%或者更多的最大扭矩常量KTjnax。
3.根據權利要求1或2所述的可變磁通型旋轉電機，其中 關于所述磁場回路的磁體磁通特性，所述定子以及轉子相對于所述至少一個永磁體布置以設置用作磁通向相鄰永磁體磁極泄漏的路徑且設置在所述轉子與定子之間的空氣間隙附近的磁通旁路路徑的磁通流入和流出部分，使得與朝向所述至少一個永磁體的相反磁極泄漏所遇到的磁場阻力相比，從所述至少一個永磁體發出的磁通朝向與所述至少一個永磁體相鄰的相鄰永磁體的相反磁極泄漏遇到更小的磁場阻力。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的可變磁通型旋轉電機，其中 磁場阻礙部件被設置于所述磁通旁路路徑與空氣隙之間，以抑制從所述磁通旁路部分向所述定子的定子鐵芯的磁通泄漏。
5.根據權利要求4所述的可變磁通型旋轉電機，其中 所述轉子鐵芯有橋形成部分，設置在所述磁阻礙與所述空氣隙之間。
6.根據權利要求3至5中任一項所述的可變磁通型旋轉電機，其中 所述磁通旁路路徑的磁通流入以及流出部分設置在所述空氣隙附近，并且所述磁通旁路路徑如此設置，使得形成于所述空氣隙中的磁通量矢量的方向與所述轉外圓周的圓弧和所述磁通矢量之間交點處的切線方向之間的角度在45°至90°的范圍內。
7.根據權利要求1至6所述的可變磁通型旋轉電機，其中 所述轉子有凸極特性，其中d軸電感Ld大于q軸電感Lq。
8.根據權利要求1至7所述的可變磁通型旋轉電機，其中 所述至少一個永磁體的磁體厚度與矯頑場強度之間的關系根據用于驅動旋轉電機的電源容量以及定子的特性進行設定，以提供其中所述至少一個永磁體在操作期間通過反電場選擇性地予以磁化以及退磁的磁化/退磁能力。
【文檔編號】H02K1/27GK104412493SQ201280074319
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2012年6月26日 優先權日:2012年6月26日
【發明者】加藤崇, 羅伯特.洛倫茨, 納提.利姆斯萬 申請人:日產自動車株式會社, 威斯康星校友研究基金會