專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)及搭載該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可相應(yīng)于轉(zhuǎn)速改變有效磁通量的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及搭載該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛。
另外，由于現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以，在需要低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域和高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域雙方的場(chǎng)合，例如日本特開(kāi)平9-132042號(hào)公報(bào)記載的那樣，分別準(zhǔn)備滿足各區(qū)域的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行使用。另外，如特開(kāi)平7-298696號(hào)公報(bào)記載的那樣，可由1個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)切換驅(qū)動(dòng)和發(fā)電模式。
本發(fā)明的代表性目的在于提供一種在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域可獲得大轉(zhuǎn)矩特性、在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域可獲得大功率發(fā)電特性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及搭載該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛。另外，本發(fā)明的代表性目的在于提供一種在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域可獲得大轉(zhuǎn)矩特性、在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域可獲得大功率發(fā)電特性、并可提高可靠性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及搭載該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛。
本發(fā)明的基本特征在于可通過(guò)機(jī)械式的控制即由轉(zhuǎn)子剖分對(duì)有效磁通的控制，在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域獲得大轉(zhuǎn)矩特性，在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域獲得大功率發(fā)電特性。具體地說(shuō)，將沿旋轉(zhuǎn)方向交替地配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵的轉(zhuǎn)子沿軸向剖分，使剖分轉(zhuǎn)子一方相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向改變與剖分轉(zhuǎn)子另一方的相對(duì)軸向位置，或相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向相對(duì)于剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。這樣，本發(fā)明不在定子繞組中流過(guò)磁場(chǎng)削弱控制用電流也可進(jìn)行磁場(chǎng)削弱控制。另外，本發(fā)明通過(guò)從軸向兩側(cè)由支承機(jī)構(gòu)支承剖分轉(zhuǎn)子一方，緩和剖分轉(zhuǎn)子一方的軸向移動(dòng)力。
下面，列舉本發(fā)明的代表性的實(shí)施形式。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向改變上述剖分轉(zhuǎn)子一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的軸向位置。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變上述磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，一邊錯(cuò)開(kāi)配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心，一邊改變上述剖分轉(zhuǎn)子一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的軸向位置。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，一邊錯(cuò)開(kāi)配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心，一邊相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變上述磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，在使配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心對(duì)齊的狀態(tài)下，改變上述剖分轉(zhuǎn)子一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的軸向位置。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，在使配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心對(duì)齊的狀態(tài)下，相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變上述磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有繞組的定子和具有磁場(chǎng)用磁鐵的轉(zhuǎn)子，上述磁場(chǎng)用磁鐵由第1磁場(chǎng)用磁鐵和第2磁場(chǎng)用磁鐵構(gòu)成，該第1磁場(chǎng)用磁鐵沿旋轉(zhuǎn)方向依次排列不同極性的磁極，該第2磁場(chǎng)用磁鐵可相對(duì)該第1磁場(chǎng)用磁鐵旋轉(zhuǎn)并沿旋轉(zhuǎn)方向依次排列不同極性的磁極，上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵與上述定子的磁極相向，并具有伴隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向相對(duì)上述第1磁場(chǎng)用磁鐵的磁極改變上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位的機(jī)構(gòu)，該隨著轉(zhuǎn)矩方向進(jìn)行改變的機(jī)構(gòu)具有由產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向與上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵間的磁作用力的平衡對(duì)齊上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵的相同磁極中心的裝置及隨著產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向變得相反而使上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心錯(cuò)位的裝置，上述第2磁場(chǎng)用磁鐵由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承。
一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)車輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)與上述內(nèi)燃機(jī)的曲軸進(jìn)行機(jī)械式連接，由上述蓄電池供給的電力驅(qū)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)上述內(nèi)燃機(jī)，另外，由上述內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而發(fā)電并將電力供給上述蓄電池，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為上述任一記載中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
一種車輛，具有進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、由蓄電池供給的電力驅(qū)動(dòng)車輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為上述任一記載中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)前輪或后輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、由上述蓄電池供給的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)前輪或后輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為上述任一記載中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)車輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)與上述內(nèi)燃機(jī)的曲軸進(jìn)行機(jī)械式連接，并由上述蓄電池供給的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)上述內(nèi)燃機(jī)，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為上述任一記載中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)車輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)與上述內(nèi)燃機(jī)的曲軸進(jìn)行機(jī)械式連接，由上述內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而發(fā)電，并將電力供給上述蓄電池，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為上述任一記載中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
圖2為用于說(shuō)明

圖1的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的動(dòng)作的圖，示出轉(zhuǎn)子的磁極中心對(duì)齊的狀態(tài)。
圖3為用于說(shuō)明圖1的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)作的圖，示出轉(zhuǎn)子的磁極中心錯(cuò)位的狀態(tài)。
圖4為示出第1實(shí)施例的混合式車的驅(qū)動(dòng)裝置配置構(gòu)成的平面圖。
圖5A、5B為示出圖1的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的有效磁通Φ和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與旋轉(zhuǎn)角速度ω的關(guān)系的特性圖。
圖6為示出圖1的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電源系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)圖。
圖7為示出圖1的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制裝置的構(gòu)成的框圖。
圖8為示出第2實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖，示出電磁離合器的線圈未勵(lì)磁的狀態(tài)。
圖9為示出第2實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖，示出電磁離合器的線圈勵(lì)磁的狀態(tài)。
圖10為詳細(xì)示出第2實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的詳細(xì)圖。
圖11為詳細(xì)示出第3實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的詳細(xì)圖。
圖12為示出第4實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖。
圖13為示出第5實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖。
圖14為詳細(xì)示出第6實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的詳細(xì)圖。
圖15為示出第7實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖。
圖16為示出第8實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖。
圖17為示出第9實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的斷面圖。
圖18為用于說(shuō)明永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成的圖。
圖19為示出第10實(shí)施例的汽車的驅(qū)動(dòng)裝置配置構(gòu)成的平面圖。
圖20A、20B為示出第11實(shí)施例的4輪驅(qū)動(dòng)裝置的配置構(gòu)成的平面圖。
圖21A、21B為示出第12實(shí)施例的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)裝置配置構(gòu)成的平面圖。
另一方面，傳動(dòng)裝置3和永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的連接采用通過(guò)作為動(dòng)力接合隔離手段的離合器或通過(guò)利用流體的液力聯(lián)軸節(jié)或液力變矩器連接圖示中省略的傳動(dòng)裝置3的輸入軸和永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的回轉(zhuǎn)軸的方法。這樣，通過(guò)在傳動(dòng)裝置3與永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的連接中采用離合器或液力聯(lián)軸節(jié)或液力變矩器，可由永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2使發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)，并可在發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)后將發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)力或發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)力和永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)力傳遞到傳動(dòng)裝置3的輸入軸。
永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2可作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工作。在永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2通過(guò)電力變換器4電連接作為蓄電手段的蓄電池5。
在將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2用作電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，由電力變換器4(逆變器)將蓄電池5輸出的直流電變換成交流電，供給到永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，從而驅(qū)動(dòng)永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2。永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)力用作發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)或助推用。另一方面，在將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2用作發(fā)電機(jī)的場(chǎng)合，由電力變換器4(變流器)將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2發(fā)電產(chǎn)生的交流電變換成直流電，供給蓄電池5進(jìn)行蓄電。
圖1-圖3示出永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的構(gòu)成。圖1中的符號(hào)13為外殼(也稱定子架)。在外殼13的內(nèi)部沿周向形成多個(gè)沿軸向連通并流過(guò)冷卻水的冷卻水通道12。在外殼13的內(nèi)周側(cè)由熱裝或壓入等連接定子鐵心10。在定子鐵心10的內(nèi)周部沿周向形成多個(gè)沿軸向連續(xù)并朝定子鐵心10內(nèi)周表面開(kāi)口的槽。在定子鐵心10的槽中安裝電樞繞組11(也稱定子繞組或一次繞組)。
在定子鐵心10的內(nèi)周側(cè)隔開(kāi)空隙可回轉(zhuǎn)地設(shè)置轉(zhuǎn)子20。轉(zhuǎn)子20形成沿軸向剖分的構(gòu)成，具有第1轉(zhuǎn)子20A和第2轉(zhuǎn)子20B，該第1轉(zhuǎn)子20A固定于軸22(也稱旋轉(zhuǎn)軸)，該第2轉(zhuǎn)子20B可相對(duì)軸22分離，并且可由規(guī)定方向的轉(zhuǎn)矩作用一邊在軸22上回轉(zhuǎn)一邊朝軸向移動(dòng)。在第1轉(zhuǎn)子20A嵌入多個(gè)永久磁鐵21A，并使磁鐵的極性沿旋轉(zhuǎn)方向依次不同。在第2轉(zhuǎn)子20B嵌入多個(gè)永久磁鐵21B，并使磁鐵的極性沿旋轉(zhuǎn)方向依次不同。
第1轉(zhuǎn)子20A、第2轉(zhuǎn)子20B、及軸22屬于螺栓-螺母關(guān)系。即，第1轉(zhuǎn)子20A相當(dāng)于螺栓的頭部61，軸22相當(dāng)于螺栓的螺紋部60，第2轉(zhuǎn)子20B相當(dāng)于螺母62。為此，第1轉(zhuǎn)子20A固定于軸22，在軸22外周面形成陽(yáng)螺紋，在第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)周形成陰螺紋，該陰螺紋與形成于軸22的陽(yáng)螺紋螺旋接合。因此，在某一旋轉(zhuǎn)方向上，第2轉(zhuǎn)子20B一邊在軸22上旋轉(zhuǎn)一邊朝軸向一方側(cè)移動(dòng)，離開(kāi)第1轉(zhuǎn)子20A。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，第2轉(zhuǎn)子20B一邊在軸22上旋轉(zhuǎn)一邊朝軸向另一方側(cè)移動(dòng)，與第1轉(zhuǎn)子20A成為一體。
在軸22的一方側(cè)(第2轉(zhuǎn)子20B的與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)的相反側(cè))，設(shè)置作為移動(dòng)防止構(gòu)件的環(huán)狀止動(dòng)件24，以防止第2轉(zhuǎn)子20B從定子鐵心10的軸向端部伸出規(guī)定位移以上。在止動(dòng)件24的側(cè)部設(shè)置作為止動(dòng)件24的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并作為伺服機(jī)構(gòu)的致動(dòng)器25。由致動(dòng)器25的驅(qū)動(dòng)可在軸22上使止動(dòng)件24沿軸向兩方向移動(dòng)。按照本實(shí)施例，由止動(dòng)件24和致動(dòng)器25構(gòu)成的轉(zhuǎn)子位置變動(dòng)裝置使第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置改變到任意位置，相應(yīng)于轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⒂捎谰么盆F21A和永久磁鐵21B決定的有效磁通量控制為任意的量。
下面，說(shuō)明本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的動(dòng)作。在作為磁場(chǎng)用將永久磁鐵設(shè)置于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，如作為電動(dòng)機(jī)工作的場(chǎng)合和作為發(fā)電機(jī)工作的場(chǎng)合的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向相同，則轉(zhuǎn)子受到的轉(zhuǎn)矩的方向在作為電動(dòng)機(jī)工作的場(chǎng)合和作為發(fā)電機(jī)工作的場(chǎng)合相反。另外，如轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向相反，則轉(zhuǎn)矩的方向也相反。在本實(shí)施例中，基本上利用上述原理，在發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)時(shí)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域和在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，分別作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)如以下那樣工作。
在發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)時(shí)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，如圖2所示那樣，由在轉(zhuǎn)子20產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向和永久磁鐵21A、21B間的磁作用力的平衡使第1轉(zhuǎn)子20A和第2轉(zhuǎn)子20B接近，作為一個(gè)轉(zhuǎn)子，使相同極性的永久磁鐵21A、21B相互沿軸向排列，則永久磁鐵21A、21B的磁極中心對(duì)齊。即，擰緊螺母62，使螺栓的頭部61與螺母62接近。這樣，可使永久磁鐵的有效磁通量為最大。結(jié)果，可獲得大轉(zhuǎn)矩特性。
在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，與上述電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合同樣，旋轉(zhuǎn)方向相同，但轉(zhuǎn)子受到的轉(zhuǎn)矩的方向與上述電動(dòng)機(jī)相反。為此，如圖3所示，由產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子20、并且與作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作時(shí)相反的轉(zhuǎn)矩的方向使第2轉(zhuǎn)子20B在軸22上旋轉(zhuǎn)，同時(shí)朝軸向一方側(cè)(與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)的相反側(cè))移動(dòng)，從第1轉(zhuǎn)子20A離開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)永久磁鐵21A、21B的磁極中心。即，擰松螺母62，使螺母62從頭部61離開(kāi)。這樣，可減少永久磁鐵形成的有效磁通量。換言之，具有磁場(chǎng)削弱效果。結(jié)果，可獲得大功率發(fā)電特性。
下面，根據(jù)圖5A、5B說(shuō)明相對(duì)于旋轉(zhuǎn)區(qū)域如上述那樣使旋轉(zhuǎn)電機(jī)動(dòng)作的情況。圖5A、5B示出永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的有效磁通Φ和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E相對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度ω的特性。永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E由配置于轉(zhuǎn)子20的永久磁鐵21A、21B產(chǎn)生的有效磁通Φ和旋轉(zhuǎn)角速度ω決定。為此，例如由圖5A可知，如設(shè)配置于轉(zhuǎn)子20的永久磁鐵21A、21B產(chǎn)生的有效磁通Φ1為一定，使旋轉(zhuǎn)角速度ω(轉(zhuǎn)速)上升，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1與旋轉(zhuǎn)角速度ω成比例地上升。
當(dāng)在永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的整個(gè)旋轉(zhuǎn)區(qū)域以同一有效磁通作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工作時(shí)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)1的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域以有效磁通Φ1作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1上升到蓄電池5的充電電壓以上。為了防止用于儲(chǔ)存該電力的蓄電池5破損，需要將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)抑制在蓄電池5的充電電壓以下。為此，當(dāng)將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2用作發(fā)電機(jī)時(shí)，需要在某一轉(zhuǎn)速以上的區(qū)域進(jìn)行減少永久磁鐵21A、21B產(chǎn)生的磁通的控制，即磁場(chǎng)削弱控制。
因此，在本實(shí)施例中，如圖5A所示那樣，以旋轉(zhuǎn)角速度ω1為邊界，在其低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域側(cè)，將永久磁鐵21A、21B產(chǎn)生的有效磁通作為有效磁通Φ1，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1。在旋轉(zhuǎn)角速度ω1的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域側(cè)，將永久磁鐵21A、21B產(chǎn)生的有效磁通切換為有效磁通Φ2，產(chǎn)生比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1低的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2。這樣，可限制永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值，所以，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)1的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域?qū)⒂谰么盆F型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2用作發(fā)電機(jī)，也可在蓄電池1額定充電電壓以下的電壓對(duì)蓄電池1進(jìn)行充電。因此，在本實(shí)施例中，可防止蓄電池1的破損。
現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)在定子繞組中流過(guò)磁場(chǎng)削弱控制用電流進(jìn)行磁場(chǎng)削弱控制。然而，磁場(chǎng)削弱控制用電流需要與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)應(yīng)地上升，而該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與旋轉(zhuǎn)角速度成比例地上升，所以，定子繞組中產(chǎn)生的熱增加。為此，對(duì)于現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域可能出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的效率下降、超過(guò)冷卻性能的發(fā)熱導(dǎo)致的永久磁鐵的去磁等。對(duì)于本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，由于通過(guò)機(jī)械式的控制即轉(zhuǎn)子剖分的有效磁通控制進(jìn)行磁場(chǎng)削弱控制，所以，不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。另外，按照本實(shí)施例，由機(jī)械式的磁場(chǎng)削弱控制抑制高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不會(huì)降低永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的效率，所以，可在效率良好的狀態(tài)下在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域?qū)⒂谰么盆F型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2用于助推。
另外，在本實(shí)施例中，如圖5B所示，通過(guò)相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角速度ω使有效磁通Φ進(jìn)行更為細(xì)致的變化，即由致動(dòng)器25使止動(dòng)件24朝與第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)相反側(cè)緩慢移動(dòng)，從而使第2轉(zhuǎn)子20B緩慢離開(kāi)第1轉(zhuǎn)子20A，從而可在旋轉(zhuǎn)角速度ω1的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域側(cè)將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E大體保持一定。
圖6示出永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的電源系統(tǒng)圖。與發(fā)動(dòng)機(jī)1以機(jī)械方式連接的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的3相交流端子與電力變換器4(變流器和逆變器)進(jìn)行電連接。電力變換器4的直流側(cè)端子與蓄電池5(高電壓用)和高電壓系統(tǒng)進(jìn)行電連接。在高電壓系統(tǒng)通過(guò)DC-DC變流器30電連接將前照燈、音響裝置等作為負(fù)荷設(shè)備的低電壓系統(tǒng)和蓄電池9(低電壓用)。這樣，從高電壓系統(tǒng)向低電壓系統(tǒng)和蓄電池9供給已由DC-DC變流器30降壓的電力。
在車輛中設(shè)置控制永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)的控制裝置31和控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的節(jié)氣門開(kāi)度、燃料噴射量等的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置32。控制裝置31和發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置32之間可由通信線或通信網(wǎng)(例如車內(nèi)的局域網(wǎng)或無(wú)線等通信手段進(jìn)行信息傳輸或直接存儲(chǔ)器存取。通過(guò)這樣在控制裝置31與發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置32間進(jìn)行信息通信，可協(xié)調(diào)控制永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2和發(fā)動(dòng)機(jī)1。
圖7示出控制裝置31的構(gòu)成?？刂蒲b置31根據(jù)車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的運(yùn)行模式切換即驅(qū)動(dòng)模式(電動(dòng)機(jī))與發(fā)電模式(發(fā)電機(jī))的切換及控制永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)所需的指令生成。永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制通過(guò)根據(jù)從控制裝置31輸出的指令值控制電力變換器4(逆變器104)而進(jìn)行。永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的運(yùn)行模式的切換根據(jù)車輛的運(yùn)行狀態(tài)控制用于驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件24的致動(dòng)器25而進(jìn)行。
作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置32和安裝于車載設(shè)備的各種傳感器的信息，將例如蓄電池殘余量、車輛的運(yùn)行模式、節(jié)氣門開(kāi)度等狀態(tài)信號(hào)輸入到控制裝置31。另外，將永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)速和磁極位置及供給到永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的三相交流電流中的二相反饋到控制裝置31。
將發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置32和安裝于車載機(jī)器的各種傳感器輸出的信號(hào)和從速度變換部108輸出的角速度ω輸入到運(yùn)行判斷部101。運(yùn)行判斷部101根據(jù)這些信號(hào)對(duì)永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行判斷，輸出旋轉(zhuǎn)座標(biāo)系(d-q軸)的電流指令值iD＇、iQ＇。在這里，旋轉(zhuǎn)座標(biāo)系意味著將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁極位置(磁通)的方向作為d軸、將與d軸電直交的方向作為q軸構(gòu)成的座標(biāo)。因此，iD＇為d軸電流指令值，iQ＇為q軸電流指令值。速度變換部108根據(jù)檢測(cè)裝置106檢測(cè)出的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)速，輸出角速度值ω。另外，也可使用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(在具有變速器的場(chǎng)合可為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的倍增值)等代替永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)速。
將速度變換部108輸出的角速度ω、從運(yùn)行判斷部101輸出的電流指令值iD＇、iQ＇、及座標(biāo)變換部105輸出的電流值iD、iQ輸入到電流控制部102。電流控制部102根據(jù)角速度ω和電流指令值iD＇、iQ＇和電流值iD、iQ的差分輸出電壓指令值vD＇、vQ＇。座標(biāo)變換部105根據(jù)從逆變器104輸出的三相交流電流中的u相電流iU′、w相電流iW＇、從磁極位置變換部107輸出的磁極位置，輸出電流值iD、iQ。另外，磁極位置變換部107根據(jù)檢測(cè)裝置106檢測(cè)出的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的磁極位置輸出磁極位置。
將從磁極位置變換部107輸出的磁極位置、從電流控制部102輸出的電壓指令值vD＇、vQ＇輸出到三相變換部103。三相變換部103根據(jù)這些信號(hào)輸出u相電壓指令值vU、v相電壓指令值vV、w相電壓指令值vW。u相電壓指令值vU、v相電壓指令值vV、w相電壓指令值vW輸入到逆變器104，控制從逆變器104供給到永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的電流。這樣，對(duì)永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
(實(shí)施例2)下面，根據(jù)圖8-圖10說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例。圖8-圖10示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第1實(shí)施例的改良例。與第1實(shí)施例一樣，在沿周向形成多個(gè)軸向連通并流過(guò)冷卻水的冷卻水通道12的外殼13的內(nèi)周側(cè)連接定子鐵心10，該定子鐵心10在槽中安裝電樞繞組11。在外殼13的兩端部設(shè)置作為架構(gòu)件的環(huán)狀的端部托架49。在端部托架49的內(nèi)周側(cè)設(shè)置可旋轉(zhuǎn)地支承軸22的軸承裝置50。
可旋轉(zhuǎn)地配置于定子鐵心10內(nèi)周側(cè)的轉(zhuǎn)子20與第1實(shí)施例一樣，沿軸向剖分地構(gòu)成，具有第1轉(zhuǎn)子20A和第2轉(zhuǎn)子20B，該第1轉(zhuǎn)子20A固定于軸22，該第2轉(zhuǎn)子20B可相對(duì)軸22分離，并且可由規(guī)定方向的轉(zhuǎn)矩作用一邊在軸22上回轉(zhuǎn)一邊朝軸向移動(dòng)。在第1轉(zhuǎn)子20A與圖1同樣地嵌入多個(gè)永久磁鐵21A，并使磁鐵的極性沿旋轉(zhuǎn)方向依次不同。在第2轉(zhuǎn)子20B嵌入多個(gè)永久磁鐵21B，并使磁鐵的極性沿旋轉(zhuǎn)方向依次不同。第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)徑形成得比軸22的外徑大。
在第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)周面沿周向形成多個(gè)沿軸向連續(xù)的凹凸。在第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)周側(cè)嵌入套筒41，該套筒41沿外周面的周向形成多個(gè)與上述第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)周面形狀(凹凸)一致的形狀(即沿軸向連續(xù)的凹凸)。在套筒41的內(nèi)周側(cè)固定螺母構(gòu)件23B，該螺母構(gòu)件23B在內(nèi)周面形成陰螺紋。螺母構(gòu)件23B與形成于軸22外周面的螺紋部23A(陽(yáng)螺紋)螺旋接合即處于螺栓-螺母的關(guān)系。在套筒41的內(nèi)周側(cè)的螺母構(gòu)件23B兩側(cè)以規(guī)定間隔固定安裝環(huán)狀的支承構(gòu)件40A、40B。支承構(gòu)件40A、40B用于對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向往復(fù)運(yùn)行進(jìn)行導(dǎo)向。在支承構(gòu)件40A與第1轉(zhuǎn)子20A之間設(shè)置作為彈性體的彈簧48。彈簧48朝與第1轉(zhuǎn)子20A相反一側(cè)對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B產(chǎn)生推力。
在第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)周側(cè)設(shè)置套筒41，是為了防止在軸22或螺母構(gòu)件23B等產(chǎn)生電蝕等。即，如在第2轉(zhuǎn)子20B內(nèi)周側(cè)與軸22之間稍產(chǎn)生一點(diǎn)間隙，則隨著旋轉(zhuǎn)在第2轉(zhuǎn)子20B內(nèi)周側(cè)與軸22之間產(chǎn)生交鏈磁通變化，出現(xiàn)電蝕等問(wèn)題。為此，在本實(shí)施例中，在第2轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)周側(cè)設(shè)置套筒41，對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B內(nèi)周側(cè)與軸22之間進(jìn)行磁屏蔽。因此，套筒11由電阻率比鐵高的非磁性體形成。另外，套筒11還具有電絕緣效果。
在第2轉(zhuǎn)子20B的側(cè)方(與第1轉(zhuǎn)子20A相反側(cè))設(shè)置可朝軸向移動(dòng)的止動(dòng)件24。在止動(dòng)件24的側(cè)方(與第2轉(zhuǎn)子20B相反一側(cè))設(shè)置作為驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件24的伺服機(jī)構(gòu)的電磁離合器44。
止動(dòng)件24由構(gòu)成電磁離合器44的環(huán)狀可動(dòng)鐵心24a、設(shè)于可動(dòng)鐵心24a內(nèi)周側(cè)與軸22外周側(cè)之間的支承構(gòu)件47、及設(shè)于可動(dòng)鐵心24a側(cè)面(第2轉(zhuǎn)子20B側(cè))與第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)面(可動(dòng)鐵心24a側(cè))之間的支承構(gòu)件42構(gòu)成。支承構(gòu)件47為可將可動(dòng)鐵心24a支承于旋轉(zhuǎn)的軸22上的徑向軸承，并且可使可動(dòng)鐵心24a朝軸向移動(dòng)。支承構(gòu)件42為可將可動(dòng)鐵心24a支承于旋轉(zhuǎn)的第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)面的推力軸承，以機(jī)械方式連接第2轉(zhuǎn)子20B和可動(dòng)鐵心24a。
電磁離合器44包括兼用作止動(dòng)件24的構(gòu)件的可動(dòng)鐵心24a、設(shè)于第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)的端部托架49側(cè)面的環(huán)狀軛鐵44、安裝于軛鐵44的環(huán)狀槽的線圈46、及設(shè)于第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)的端部托架49側(cè)面與可動(dòng)鐵心24a之間并處于軛鐵44內(nèi)方的彈簧45。軛鐵44和線圈46為電磁力發(fā)生部，當(dāng)在線圈46流過(guò)電流使線圈46勵(lì)磁時(shí)，產(chǎn)生吸引的電磁力。由該吸引的電磁力可使可動(dòng)鐵心24a朝與第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)相反側(cè)移動(dòng)。作為彈性體的彈簧45朝第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)對(duì)可動(dòng)鐵心24a產(chǎn)生推力。這樣，可使可動(dòng)鐵心24a朝第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)移動(dòng)。此時(shí)，線圈46的勵(lì)磁被停止。在本實(shí)施例中，說(shuō)明了將電磁離合器44安裝于端部托架49的場(chǎng)合，但也可將其安裝到搭載永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的例如車輛的車身一部分，省略端部托架49。
對(duì)于如以上那樣構(gòu)成的本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，也與實(shí)施例1同樣，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域作為電動(dòng)機(jī)工作，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域作為發(fā)電機(jī)工作。
在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，由在轉(zhuǎn)子20產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向和永久磁鐵21A、21B間的磁作用力的平衡使第1轉(zhuǎn)子20A和第2轉(zhuǎn)子20B接近，作為一個(gè)轉(zhuǎn)子，使相同極性的永久磁鐵21A、21B相互沿軸向排列，則永久磁鐵21A、21B的磁極中心對(duì)齊。這樣，可使永久磁鐵的有效磁通量為最大。結(jié)果，可獲得大轉(zhuǎn)矩特性。圖8示出該狀態(tài)。
此時(shí)，線圈46為無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)，所以，可動(dòng)鐵心24a受到第2轉(zhuǎn)子20B的拉力作用，并且由彈簧45的作用推向第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)，與第2轉(zhuǎn)子20B一起移動(dòng)，所以，可保持第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置。另外，由于通過(guò)彈簧48的作用以一定的力朝可動(dòng)鐵心24a側(cè)推第2轉(zhuǎn)子20B，所以，可抑制第2轉(zhuǎn)子20B朝第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)移動(dòng)的勢(shì)頭，防止第2轉(zhuǎn)子20B對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的沖擊等導(dǎo)致的設(shè)備破損。另外，由于通過(guò)彈簧48的作用以一定的力朝可動(dòng)鐵心24a側(cè)推第2轉(zhuǎn)子20B，所以，可提高支承構(gòu)件42的作為推力軸承的功能。另外，也可通過(guò)控制線圈46的勵(lì)磁，抑制第2轉(zhuǎn)子20B朝第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)移動(dòng)的勢(shì)頭。另外，通過(guò)控制線圈46的勵(lì)磁使第2轉(zhuǎn)子20B的軸向移動(dòng)力平衡，可任意改變第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置。
在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，與上述電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合同樣，旋轉(zhuǎn)方向相同，但轉(zhuǎn)子受到的轉(zhuǎn)矩的方向與上述電動(dòng)機(jī)相反。為此，由產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子20、并與作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作時(shí)相反的轉(zhuǎn)矩方向使第2轉(zhuǎn)子20B在軸22上旋轉(zhuǎn)，同時(shí)朝與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)相反側(cè)移動(dòng)，從第1轉(zhuǎn)子20A離開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)永久磁鐵21A、21B的磁極中心。這樣，可減少永久磁鐵形成的有效磁通量。換言之，具有磁場(chǎng)削弱效果。結(jié)果，可獲得大功率發(fā)電特性。
此時(shí)，線圈46為勵(lì)磁狀態(tài)，所以，可動(dòng)鐵心24a由電磁力發(fā)生部產(chǎn)生的電磁力吸引到與第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)的相反側(cè)，并受到第2轉(zhuǎn)子20B的推力，與第2轉(zhuǎn)子20B一起移動(dòng)，所以，可保持第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置。另外，由于通過(guò)彈簧45的作用和線圈46的勵(lì)磁控制以一定的力朝第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)推第2轉(zhuǎn)子20B，所以，可抑制第2轉(zhuǎn)子20B朝與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)相反一側(cè)的移動(dòng)勢(shì)頭，從而可防止第2轉(zhuǎn)子20B朝與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)相反側(cè)的過(guò)度移動(dòng)導(dǎo)致的螺母構(gòu)件23B的螺紋和軸22的螺紋部23A的破損等。另外，由于通過(guò)彈簧48的作用以一定的力朝可動(dòng)鐵心24a側(cè)推第2轉(zhuǎn)子20B，所以，可提高支承構(gòu)件42的作為推力軸承的功能。通過(guò)控制線圈46的勵(lì)磁，使第2轉(zhuǎn)子20B的朝軸向移動(dòng)的力平衡，可任意改變第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置。
在第2實(shí)施例中，為了驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件24，使用了電磁離合器44，但也可通過(guò)使用液壓致動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)裝置與滾珠絲杠等的組合形成的直線驅(qū)動(dòng)裝置、線性馬達(dá)等，更為細(xì)致地控制止動(dòng)件24的軸向位置。
(實(shí)施例3)下面根據(jù)圖11說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施例。圖11示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第2實(shí)施例的改良例。以下僅對(duì)與前例不同的部分進(jìn)行說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，將具有比軸22外徑大的內(nèi)徑的凹部53設(shè)置在第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)面(第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)的側(cè)面)的內(nèi)周部。在與第1轉(zhuǎn)子20A的凹部53相向的第2轉(zhuǎn)子20B的側(cè)面設(shè)置凸起部54(凸部)，該凸起部54的內(nèi)徑比凹部53的內(nèi)徑小，比軸22的外徑大，而且與軸22的轉(zhuǎn)子20B的內(nèi)徑相同。這樣的構(gòu)成在第2轉(zhuǎn)子20B的軸向厚度小的場(chǎng)合有效。
在第2轉(zhuǎn)子20B內(nèi)周側(cè)和凸起部54內(nèi)周側(cè)嵌入套筒41。套筒41與前例相同。套筒41可與凸起部54成一體，也可與第2轉(zhuǎn)子20B成一體。在套筒41的內(nèi)周側(cè)，與前例同樣地固定螺母構(gòu)件23B和支承構(gòu)件40A、40B。
在第1轉(zhuǎn)子20A與支承構(gòu)件40A之間，設(shè)置作為彈性體的彈簧48。彈簧48用于朝與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)相反一側(cè)對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B產(chǎn)生推力。在支承構(gòu)件40B與止動(dòng)件24之間設(shè)置作為彈性體的彈簧51。彈簧51用于朝第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B施加推力。按照本實(shí)施例，可由彈簧48、51的作用抑制第2轉(zhuǎn)子20B移動(dòng)的勢(shì)頭，同時(shí)可輔助第2轉(zhuǎn)子20B的軸向移動(dòng)，并且可保持第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置。
(實(shí)施例4)下面根據(jù)圖12說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施例。圖12示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第2實(shí)施例的變形例，由電磁離合器44和止動(dòng)件24組成的轉(zhuǎn)子位置變動(dòng)裝置的構(gòu)成與上述實(shí)施例2不同。本圖示出線圈46勵(lì)磁的狀態(tài)。
在本實(shí)施例中，兼用作止動(dòng)件24的構(gòu)件的可動(dòng)鐵心24a的斷面形狀是L字狀。在可動(dòng)鐵心24a的第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)配置電磁離合器44的軛鐵44a。軛鐵44a通過(guò)安裝于其外周側(cè)的臂52支承于端部托架49。在構(gòu)成推力軸承的支承構(gòu)件42與可動(dòng)鐵心24a之間設(shè)置彈簧45。彈簧45用于朝與第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)相反側(cè)對(duì)可動(dòng)鐵心24a產(chǎn)生推力。在本實(shí)施例中，說(shuō)明了將電磁離合器44安裝于端部托架49的場(chǎng)合，但也可將其安裝到搭載永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的例如車輛的車身一部分，省略端部托架49。
按照本實(shí)施例，當(dāng)使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域作為電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，使線圈46勵(lì)磁，產(chǎn)生吸引力，由該吸引力和第2轉(zhuǎn)子20B的拉力使可動(dòng)鐵心24a朝第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)移動(dòng)。當(dāng)使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，停止線圈46的勵(lì)磁，由彈簧45的作用和第2轉(zhuǎn)子20B的推力，使可動(dòng)鐵心24a朝與第2轉(zhuǎn)子20B相反側(cè)移動(dòng)。即，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子位置變動(dòng)裝置的作用與第2實(shí)施例相反，但達(dá)到的效果與第2實(shí)施例相同。
在本實(shí)施例中，為了驅(qū)動(dòng)止動(dòng)件24，使用了電磁離合器44，但也可通過(guò)使用液壓致動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)裝置與滾珠絲杠等的組合形成的直線驅(qū)動(dòng)裝置、線性電動(dòng)機(jī)等，更為細(xì)致地控制止動(dòng)件24的軸向位置。
(實(shí)施例5)
下面根據(jù)圖13說(shuō)明本發(fā)明的第5實(shí)施例。圖13示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第3實(shí)施例的變形例，為沒(méi)有設(shè)于第1轉(zhuǎn)子20A的凹部和設(shè)于第2轉(zhuǎn)子20B的凸起部的場(chǎng)合的例。在本實(shí)施例中，也可由彈簧48、51的作用抑制第2轉(zhuǎn)子20B移動(dòng)的勢(shì)頭，同時(shí)可輔助第2轉(zhuǎn)子20B的軸向移動(dòng)，并且可保持第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位置。
(實(shí)施例6)下面根據(jù)圖14說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施例。圖14示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第1實(shí)施例的變形例，在第2轉(zhuǎn)子20B設(shè)置旋轉(zhuǎn)角θ量變動(dòng)的機(jī)構(gòu)，代替形成于第2轉(zhuǎn)子20B的螺紋部23B和形成于軸22的螺紋部23A組成的機(jī)構(gòu)。
為此，在第2轉(zhuǎn)子20B內(nèi)周側(cè)的相向的2個(gè)部位形成沿軸向連續(xù)的凸部。在軸22外周側(cè)的與第2轉(zhuǎn)子20B的凸部相向的部分形成沿軸向連續(xù)的凹部。軸22的凹部的周向?qū)挾刃纬傻帽鹊?轉(zhuǎn)子20B的凸部的周向?qū)挾却?。這樣，可相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A使第2轉(zhuǎn)子20B旋轉(zhuǎn)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角θ量，并且，可使其在軸22上沿軸向移動(dòng)。在第2轉(zhuǎn)子20B的凸部周向兩側(cè)與軸22的凹部之間設(shè)置彈簧26和緩沖器27。通過(guò)設(shè)置該彈簧26和緩沖器27，可緩和第2轉(zhuǎn)子20B的凸部與軸22的凹部的突然的沖擊。
(實(shí)施例7)下面根據(jù)圖15說(shuō)明本發(fā)明的第7實(shí)施例。圖15示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第5實(shí)施例的變形例，其中，使定子鐵心10與第1轉(zhuǎn)子20A之間的空隙尺寸Gap1不同于定子鐵心10與第2轉(zhuǎn)子20B之間的空隙尺寸Gap2。
第1轉(zhuǎn)子20A固定于軸22，而第2轉(zhuǎn)子20B可相對(duì)軸22分離。因此，在第2轉(zhuǎn)子20B與軸22之間稍有機(jī)械性尺寸的間隙，如在第2轉(zhuǎn)子20B施加大的轉(zhuǎn)矩或離心力等，則第2轉(zhuǎn)子20B可能出現(xiàn)偏心。為此，在本實(shí)施例中，將Gap2設(shè)定得比Gap1大，防止第2轉(zhuǎn)子20B與定子鐵心10的接觸導(dǎo)致的機(jī)械性破損。
(實(shí)施例8)
下面根據(jù)圖16說(shuō)明本發(fā)明的第8實(shí)施例。圖16示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第5實(shí)施例的變形例，其中，由位移測(cè)定器64檢測(cè)第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位移L1、L2，將該檢測(cè)出的位移L1、L2反饋到用于控制永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制裝置。即，在第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A錯(cuò)開(kāi)旋轉(zhuǎn)角θ的場(chǎng)合，需要根據(jù)該錯(cuò)位對(duì)供給到永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流的提前角進(jìn)行修正。另外，第2轉(zhuǎn)子20B的旋轉(zhuǎn)角θ與軸向位移量ΔL具有比例關(guān)系。
因此，在本實(shí)施例中，將第2轉(zhuǎn)子20B相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A的軸向位移L1、L2反饋到控制裝置，求出位移差ΔL，根據(jù)該求出的位移差ΔL修正從電力變換器供給到永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流的提前角。按照本實(shí)施例，通過(guò)修正該電流的提前角，可對(duì)永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行最佳控制。
(實(shí)施例9)下面根據(jù)圖17說(shuō)明本發(fā)明的第9實(shí)施例。圖17示出本實(shí)施例的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)成。本實(shí)施例與前面所有的實(shí)施例不同，第2轉(zhuǎn)子20B僅朝軸向相對(duì)第1轉(zhuǎn)子20A移動(dòng)。
為此，在第2轉(zhuǎn)子20B內(nèi)周側(cè)的相向的2個(gè)部位，形成沿軸向連續(xù)的凸部63B。在軸22外周側(cè)的與第2轉(zhuǎn)子20B的凸部63B相向的部位，形成沿軸向連續(xù)并與第2轉(zhuǎn)子20B的凸部配合的凹狀的槽63A。這樣，軸22的槽63A對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B的凸部63B進(jìn)行引導(dǎo)，第2轉(zhuǎn)子20B在軸22上沿軸向移動(dòng)。在第1轉(zhuǎn)子20A與第2轉(zhuǎn)子20B之間設(shè)置作為彈性體的彈簧48。彈簧48朝與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)相反側(cè)對(duì)第2轉(zhuǎn)子20B產(chǎn)生推力。在第2轉(zhuǎn)子20B的與第1轉(zhuǎn)子20A相反側(cè)設(shè)置由止動(dòng)件24致動(dòng)器25構(gòu)成的轉(zhuǎn)子位置變動(dòng)裝置，該致動(dòng)器25作為伺服機(jī)構(gòu)和止動(dòng)件24的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
在這樣構(gòu)成的本實(shí)施例中，相應(yīng)于永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速(角速度)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器25，改變止動(dòng)件24的軸向位置，使第2轉(zhuǎn)子20B沿軸向移動(dòng)，可使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工作。即，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，通過(guò)使止動(dòng)件24朝第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)移動(dòng)，可逆著彈簧48的力使第2轉(zhuǎn)子20B朝第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)移動(dòng)。這樣，可使第1轉(zhuǎn)子20A和第2轉(zhuǎn)子20B接近，從而使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)工作。另外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，通過(guò)使止動(dòng)件24朝與第2轉(zhuǎn)子20B側(cè)相反側(cè)移動(dòng)，可由彈簧48的力使第2轉(zhuǎn)子20B朝與第1轉(zhuǎn)子20A側(cè)相反側(cè)移動(dòng)。這樣，可使第2轉(zhuǎn)子20B離開(kāi)第1轉(zhuǎn)子20A，從而使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作。
在以上說(shuō)明中，以4極機(jī)的場(chǎng)合為例說(shuō)明了永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，但以上實(shí)施例的構(gòu)成不限于4極機(jī)，也可為2極機(jī)或6極機(jī)或圖18所示那樣的8極機(jī)，也可適用于更多極數(shù)機(jī)。作為將永久磁鐵安裝到轉(zhuǎn)子的方法，可如圖18所示那樣，采用在轉(zhuǎn)子內(nèi)部安裝永久磁鐵的所謂嵌入磁鐵型和在轉(zhuǎn)子表面安裝永久磁鐵的所謂表面磁鐵型中的任何一種。
(實(shí)施例10)下面根據(jù)圖19說(shuō)明本發(fā)明的第10實(shí)施例。圖19示出本實(shí)施例的汽車的驅(qū)動(dòng)裝置的配置構(gòu)成。本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置由金屬皮帶7連接發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸皮帶輪6與連接于永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的軸的皮帶輪8。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)1和永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2并列地配置。另外，也可通過(guò)鏈或帶齒皮帶連接曲軸皮帶輪6與皮帶輪8。另外，也可通過(guò)齒輪代替曲軸皮帶輪6和皮帶輪8進(jìn)行連接。作為永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，使用上述第1實(shí)施例-第9實(shí)施例中的任一永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)。圖中的符號(hào)3為傳動(dòng)裝置，符號(hào)5為通過(guò)電力變換器4與永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2進(jìn)行電連接的蓄電池。電力變換器4具有逆變器和變流器雙方的功能。另外，在本實(shí)施例的汽車的驅(qū)動(dòng)裝置中，也可以電動(dòng)機(jī)單體或發(fā)電機(jī)單體或電動(dòng)發(fā)電機(jī)的形式使用永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2。
按照本實(shí)施例，可由曲軸皮帶輪6、金屬皮帶7、皮帶輪8構(gòu)成處于發(fā)動(dòng)機(jī)1與永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2之間的具有速度比的變速機(jī)構(gòu)。例如，通過(guò)使曲軸皮帶輪6與皮帶輪8的半徑比為2∶1，可以發(fā)動(dòng)機(jī)1的2倍的速度使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2旋轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)時(shí)，可使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)1起動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩的1/2。因此，可使永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2小型化。
(實(shí)施例11)下面根據(jù)圖20A、20B說(shuō)明本發(fā)明的第11實(shí)施例。圖20A、20B示出本實(shí)施例的汽車的驅(qū)動(dòng)裝置的配置構(gòu)成。本實(shí)施例為上述第10實(shí)施例的變形例，除了連接于發(fā)動(dòng)機(jī)1的永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2A之外，還如圖20A、20B所示那樣，搭載上述第1-第9實(shí)施例中的任一永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)與由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的車輪(前輪)不同的車輪(后輪)。即，示出適用于4輪驅(qū)動(dòng)車的例。
在圖20A中，通過(guò)齒輪連接與由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的車輪(前輪)不同的車輪(后輪)的驅(qū)動(dòng)軸和永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2B。也可組合永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2B和差動(dòng)齒輪，一起驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)1和永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2A。在圖20B中，在與由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的車輪(前輪)不同的各車輪(后輪)連接永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2C，即作為輪內(nèi)電動(dòng)機(jī)型進(jìn)行連接。
(實(shí)施例12)下面根據(jù)圖21A、21B說(shuō)明本發(fā)明的第12實(shí)施例。圖21A、21B示出本實(shí)施例的電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)裝置的配置構(gòu)成。電動(dòng)汽車為沒(méi)有搭載內(nèi)燃機(jī)的車輛，由通過(guò)電力變換器4供給的蓄電池5的電力驅(qū)動(dòng)永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，驅(qū)動(dòng)車輛。圖21A為通過(guò)傳動(dòng)裝置3連接永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2與后輪的驅(qū)動(dòng)軸的場(chǎng)合。圖21B為直接連接永久磁鐵型同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)2與前輪的驅(qū)動(dòng)軸的場(chǎng)合。
按照以上說(shuō)明的本發(fā)明，可提供在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域能夠獲得大轉(zhuǎn)矩特性、在高速旋轉(zhuǎn)區(qū)域能夠獲得大功率特性的旋轉(zhuǎn)電機(jī)及搭載該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向改變上述剖分轉(zhuǎn)子一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的軸向位置。
2.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變上述磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
3.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，一邊錯(cuò)開(kāi)配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心，一邊改變上述剖分轉(zhuǎn)子一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的軸向位置。
4.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，一邊錯(cuò)開(kāi)配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心，一邊相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變上述磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
5.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，在使配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心對(duì)齊的狀態(tài)下，改變上述剖分轉(zhuǎn)子一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的軸向位置。
6.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有定子和轉(zhuǎn)子，該定子具有繞組，該轉(zhuǎn)子隔開(kāi)空隙可旋轉(zhuǎn)地配置于該定子的內(nèi)周側(cè)，并沿軸向剖分，還分別沿旋轉(zhuǎn)方向交替配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方具有變動(dòng)機(jī)構(gòu)并由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承，該變動(dòng)機(jī)構(gòu)可相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向，在使配置于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心與配置于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心對(duì)齊的狀態(tài)下，相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變上述磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
7.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方固定于旋轉(zhuǎn)軸，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方可從旋轉(zhuǎn)軸分離，并且，在上述剖分轉(zhuǎn)子的一方的內(nèi)周側(cè)和旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置螺紋部并相互連接。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方固定于旋轉(zhuǎn)軸，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方可從旋轉(zhuǎn)軸分離，并且，在上述剖分轉(zhuǎn)子的一方的內(nèi)周側(cè)隔著非磁性構(gòu)件設(shè)置內(nèi)周側(cè)具有螺紋部的環(huán)狀構(gòu)件，在旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置螺紋部，使其相互連接。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方固定于旋轉(zhuǎn)軸，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方可從旋轉(zhuǎn)軸分離，并且，在上述剖分轉(zhuǎn)子的一方的側(cè)面設(shè)置筒狀的凸起部，在上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方的側(cè)面設(shè)置可收容上述凸起部的凹部，在包含上述凸起部?jī)?nèi)周側(cè)的上述剖分轉(zhuǎn)子一方的內(nèi)周側(cè)，隔著非磁性構(gòu)件設(shè)置內(nèi)周側(cè)具有螺紋部的環(huán)狀構(gòu)件，在旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置螺紋部，使其相互連接。
10.如權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述非磁性構(gòu)件為電阻率比鐵高的管狀構(gòu)件。
11.如權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述環(huán)狀構(gòu)件為螺母。
12.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述支承機(jī)構(gòu)包括設(shè)于上述剖分轉(zhuǎn)子間的彈性體和設(shè)于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的側(cè)方的彈性體。
13.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述支承機(jī)構(gòu)包括設(shè)于上述剖分轉(zhuǎn)子間的彈性體、設(shè)于上述剖分轉(zhuǎn)子一方的側(cè)方并可沿旋轉(zhuǎn)軸朝軸向移動(dòng)的支承構(gòu)件、及可沿旋轉(zhuǎn)軸使該支承構(gòu)件沿軸向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服機(jī)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述支承機(jī)構(gòu)用于緩和上述剖分轉(zhuǎn)子一方的軸向移動(dòng)力。
16.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方與上述定子之間的空隙尺寸不同于上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方與上述定子之間的空隙尺寸。
17.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，上述剖分轉(zhuǎn)子的一方與上述定子之間的空隙尺寸比上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方與上述定子之間的空隙尺寸大。
18.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，相應(yīng)于配置在上述剖分轉(zhuǎn)子一方的磁場(chǎng)用磁鐵與配置在上述剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極位置的錯(cuò)位，修正供給到上述繞組的電流的提前角。
19.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中，檢測(cè)出上述剖分轉(zhuǎn)子的一方相對(duì)于上述剖分轉(zhuǎn)子的另一方的軸向位移量，根據(jù)該位移量修正供給到上述線圈的電流的提前角。
20.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括具有繞組的定子和具有磁場(chǎng)用磁鐵的轉(zhuǎn)子，上述磁場(chǎng)用磁鐵由第1磁場(chǎng)用磁鐵和第2磁場(chǎng)用磁鐵構(gòu)成，該第1磁場(chǎng)用磁鐵沿旋轉(zhuǎn)方向依次排列不同極性的磁極，該第2磁場(chǎng)用磁鐵可相對(duì)該第1磁場(chǎng)用磁鐵旋轉(zhuǎn)并沿旋轉(zhuǎn)方向依次排列不同極性的磁極，上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵與上述定子的磁極相向，并具有伴隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向相對(duì)上述第1磁場(chǎng)用磁鐵的磁極改變上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位的機(jī)構(gòu)，該隨著轉(zhuǎn)矩方向進(jìn)行改變的機(jī)構(gòu)具有通過(guò)產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向與上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵間的磁作用力的平衡，對(duì)齊上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵的相同磁極中心的裝置，和隨著產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向變得相反而使上述第1和第2磁場(chǎng)用磁鐵的磁極中心錯(cuò)位的裝置，上述第2磁場(chǎng)用磁鐵由支承機(jī)構(gòu)從其軸向兩側(cè)支承。
21.一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)車輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)與上述內(nèi)燃機(jī)的曲軸進(jìn)行機(jī)械式連接，由上述蓄電池供給的電力驅(qū)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)上述內(nèi)燃機(jī)，另外，由上述內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而發(fā)電并將電力供給上述蓄電池，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
22.如權(quán)利要求21所述的車輛，其中，在上述內(nèi)燃機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)作為電動(dòng)機(jī)工作，在上述內(nèi)燃機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)作為發(fā)電機(jī)工作。
23.一種車輛，具有進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、由蓄電池供給的電力驅(qū)動(dòng)車輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
24.一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)前輪或后輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、由上述蓄電池供給的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)前輪或后輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
25.一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)車輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)與上述內(nèi)燃機(jī)的曲軸進(jìn)行機(jī)械式連接，并由上述蓄電池供給的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)上述內(nèi)燃機(jī)，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
26.一種車輛，具有驅(qū)動(dòng)車輪的內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)行電力的充放電的蓄電池、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、控制該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電力變換器、及控制該電力變換器的控制裝置；該旋轉(zhuǎn)電機(jī)與上述內(nèi)燃機(jī)的曲軸進(jìn)行機(jī)械式連接，由上述內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而發(fā)電，并將電力供給上述蓄電池，上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)及搭載該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車輛,在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,將沿旋轉(zhuǎn)方向交替地配置極性不同的磁場(chǎng)用磁鐵的轉(zhuǎn)子沿軸向剖分,使剖分轉(zhuǎn)子一方相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向改變與剖分轉(zhuǎn)子另一方的相對(duì)軸向位置,或相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方向相對(duì)于剖分轉(zhuǎn)子另一方的磁極改變磁場(chǎng)用磁鐵的合成磁極的相位。
文檔編號(hào)H02K29/06GK1373549SQ0112584
公開(kāi)日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者金弘中, 岡部悟 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所