CN102651597B - 永久磁铁式旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供不会大型化且组装性好的永久磁铁式旋转电机。永久磁铁式旋转电机具备定子、磁化线圈、转子、以及外壳。所述定子具有形成驱动用磁回路的电枢线圈。所述磁化线圈形成磁化用磁回路。所述转子具有固定磁力磁铁、配置有所述固定磁力磁铁的转子铁芯、以及可变磁力磁铁。所述固定磁力磁铁配置成比所述可变磁力磁铁靠近所述驱动用磁回路附近。所述可变磁力磁铁配置成比所述固定磁力磁铁靠近所述磁化用磁回路附近。所述外壳收纳所述定子及所述转子。

Description

永久磁铁式旋转电机

技术领域

本发明涉及永久磁铁式旋转电机。

背景技术

包括发达国家、发展中国家在内，在世界范围，二氧化碳和能量消耗正在增加。为了改善这种状况，系统的节能是比较有效的。在电动汽车、电车、电梯、家电等中，为了得到高效率，采用永久磁铁马达。例如，在汽车中，需要有从低速·高转矩的状态到高速·低转矩的状态的宽范围的运转区域。因此，永久磁铁马达在中·高速区域或轻负荷时效率下降。于是，根据运转状况来直接改变永久磁铁的磁力的可变磁力记忆马达、励磁线圈方式和绕组切换方式等的可变磁力马达正受到瞩目。

可变磁力记忆马达通过在转子上配置磁力、磁化方向不变化的固定磁力磁铁、以及磁力、磁化方向可变的可变磁力磁铁来产生磁场。若可变磁力磁铁的磁力较大地变化，则由磁铁整体产生的电枢线圈的交链磁通量也变化。转子内的可变磁力磁铁的磁力、磁化方向根据磁化线圈的磁场而变化，该磁化线圈的磁场是通过向配置于定子外周侧的磁化线圈流入极短时间的脉冲状磁化电流而产生的。

专利文献1：日本特开2008-289300号公报

但是，在磁化线圈配置在定子外周侧的情况下，磁化线圈需要夹入到定子铁芯。因此，定子的轴长增长与磁化线圈对应的量。其结果，永久磁铁式旋转电机大型化，组装性复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不会大型化且组装性好的永久磁铁式旋转电机。

根据本发明，永久磁铁式旋转电机具备定子、磁化线圈、转子、以及外壳。所述定子具有形成驱动用磁回路的电枢线圈。所述磁化线圈形成磁化用磁回路。所述转子具有固定磁力磁铁、配置有所述固定磁力磁铁的转子铁芯和可变磁力磁铁。所述固定磁力磁铁配置成比所述可变磁力磁铁靠近所述驱动用磁回路附近。所述可变磁力磁铁配置成比所述固定磁力磁铁靠近所述磁化用磁回路附近。所述外壳收纳所述定子及所述转子。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的纵剖视图。

图2是概要地表示第一实施方式所涉及的端板的结构的图。

图3是第一实施方式所涉及的转子铁芯的径向的剖视图。

图4A是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的控制系统的框图。

图4B是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的控制系统的框图。

图4C是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的控制系统的框图。

图5是表示第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机上的磁通的形态的图。

图6是表示第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机上的磁通的形态的图。

图7是概要地表示第一实施方式所涉及的端板的其他结构的图。

图8是概要地表示第一实施方式所涉及的端板的其他结构的图。

图9是表示第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的变形例的纵剖视图。

图10是第二实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的纵剖视图。

图11是第三实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机的纵剖视图。

附图标记说明

1a…永久磁铁式旋转电机、1b…永久磁铁式旋转电机、1c…永久磁铁式旋转电机、2…转子、3…定子、4…外壳、201…旋转轴、201a…凸部、201b…凸部、202…端板、203…转子铁芯、203a…凹部、203b…凸部、204…垫板、205…转子铁芯、205a…凹部、205b…凸部、206…端板、301…定子铁芯、302…电枢线圈、401…外壳主体、402…盖体、402a…槽部、403…轴承、404…轴承、501…螺母、502…螺母、503…螺钉、504…磁化线圈、505…叠片铁芯、506…磁化线圈、507…叠片铁芯、600…电池、601…DC/DC转换器、602…逆变器、603…开关电路、604…DC/DC转换器、2021…框架、2022…可变磁力磁铁、2031…固定磁力磁铁、2051…固定磁力磁铁、2061…框架、2062…可变磁力磁铁、4011…圆筒部、4011a…台阶部、4012…环状部、4012a…槽部。

具体实施方式

下面，参照附图说明各种实施方式。另外，通过实施方式，对共同的结构赋予同一符号，省略重复说明。此外，各图是用于促进理解实施方式的示意图，其形状、尺寸、比例等与实际的装置之间存在不同之处，这些可以参照如下的说明和现有技术，适当进行设计变更。

图1是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的轴向的纵剖视图。永久磁铁式旋转电机1a具备转子2、定子3、外壳4。在第一实施方式中，将与轴向正交的方向称为径向。

转子2具备旋转轴201、端板202、转子铁芯203、垫板(Backing Plate)204、转子铁芯205、端板206。转子2隔着空隙(气隙)与定子3对置。端板202、转子铁芯203、垫板204、转子铁芯205、端板206形成有开口，以便嵌装于旋转轴201。转子2按照端板202、转子铁芯203、垫板204、转子铁芯205、端板206的顺序嵌装(设置)于旋转轴201。也就是说，在转子2中，端板202(后述的可变磁力磁铁2022)及端板206(后述的可变磁力磁铁2062)比转子铁芯203及转子铁芯205更靠轴向的端部。

旋转轴201是外径在整个轴向上均匀地构成的圆柱状。旋转轴201在轴向的中央具有沿着整个周向形成的凸部201a。凸部201a有助于旋转铁芯203、205相对于旋转轴201的定位、以及转子2的组装性。对于转子2的组装，将在后面叙述。旋转轴201例如由铁构成。旋转轴201构成磁路的一部分。

端板202构成为对转子铁芯203的接触面整体产生按压的程度的大小。端板202的轴向尺寸为例如10mm左右。对于端板202的结构，将在后面叙述。

转子铁芯203通过将电磁钢板层叠来构成，该电磁钢板是通过在铁中添加硅制造而成的。电磁钢板例如是厚度为0.3mm左右的环状薄板。转子铁芯203是圆柱形状。转子铁芯203以其一端侧与凸部201a相接触的方式嵌装于旋转轴201。转子铁芯203具备多个固定磁力磁铁2031。在第一实施方式中，所谓固定磁力磁铁是指，在永久磁铁式旋转电机1a运转时磁力不变化的永久磁铁。例如，固定磁力磁铁是保持力较大的稀土类永久磁铁(NdFeB类磁铁等)。关于固定磁力磁铁2031在转子铁芯203中的配置，将在后面叙述。

垫板204的轴向宽度与凸部201a的宽度大致相同。垫板204被配置于在径向上与凸部201a对置的位置。垫板204被转子铁芯203和转子铁芯205从轴向的两侧夹持，从而被固定于旋转轴201。垫板204防止转子铁芯203因被端板202按压而变形，并且防止转子铁芯205因被端板206按压而变形。此外，垫板204由非磁性构件(例如铝)构成，作为对转子铁芯203与转子铁芯205之间进行磁性遮蔽(隔离)的隔离物发挥作用。也就是说，垫板204防止转子铁芯203与转子铁芯205接触。

转子铁芯205与转子铁芯203同样地构成。转子铁芯205以其一端侧与凸部201a相接触的方式嵌装于旋转轴201。转子铁芯205具备多个固定磁力磁铁2051。关于固定磁力磁铁2051在转子铁芯205中的配置，将在后面叙述。

端板206构成为对转子铁芯205的接触面整体产生按压的大小。端板206的轴向尺寸例如为10mm左右。

图2是概要地表示端板202及端板206的结构的一个例子的图。端板202具备框架2021及多个可变磁力磁铁2022。同样地，端板206具有框架2061及多个可变磁力磁铁2062。框架2021及框架2061例如由铝构成。端板202在环状的框架2021中沿周向配置有多个可变磁力磁铁2022。多个可变磁力磁铁2022以隔着规定间隙的等间隔配置于框架2021。在第一实施方式中，所谓可变磁力磁铁是指，磁化的状态(磁力的大小、方向)通过磁场而变化的永久磁铁。例如，可变磁力磁铁的保持力比固定磁力磁铁小，为100～500kA/m程度。例如，可变磁力磁铁是钐钴磁铁磁铁。可变磁力磁铁2022以容易磁化的方向与轴向一致的方式配置于框架2021。关于端板206也相同。另外，框架2021及框架2061在轴向上不与可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062对置，以便不会阻碍可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062的磁路。这是为了防止由于框架2021及框架2061阻碍可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062的磁路而导致永久磁铁式旋转电机1a的性能下降。

接着，说明端板202、转子铁芯203、垫板204、转子铁芯205和端板206相对于旋转轴201的固定。

端板202以在轴向上与垫板204之间夹持着转子铁芯203的方式配置于旋转轴201。端板202的与转子铁芯203接触的面相反一侧的面被螺母501止挡。螺母501用于使端板202产生将转子铁芯203向垫板204及凸部201a推压的力。此外，螺母501能够容易地将端板202及转子铁芯203固定于旋转轴201。端板202在螺母501的按压下将转子铁芯203向垫板204及凸部201a推压从而将其固定于旋转轴201。另外，螺母501的外径具有不会与配置在端板202上的可变磁力磁铁2022对置的大小。这是为了防止由于螺母501阻碍可变磁力磁铁2022的磁路而导致永久磁铁式旋转电机1a性能下降。

另一方面，端板206以在轴向上与垫板204之间夹持着转子铁芯205的方式配置于旋转轴201。端板206的与转子铁芯205接触的面相反一侧的面被螺母502止挡。螺母502用于使端板206产生将转子铁芯205向垫板204及凸部201a推压的力。此外，螺母502能够容易地将端板206及转子铁芯205固定于旋转轴201。端板206在螺母502的按压下将转子铁芯205向垫板204及凸部201a推压从而将其固定于旋转轴201。另外，螺母502的外径具有不会与配置于端板206的可变磁力磁铁2062对置的大小。这是为了防止螺母501阻碍由于可变磁力磁铁2062的磁路而导致永久磁铁式旋转电机1a的性能下降。

定子3具备定子铁芯301、电枢线圈302。定子3以与转子2成同轴(同心状)的方式安装于外壳4。

定子铁芯301通过将电磁钢板层叠来构成，该电磁钢板是通过在铁中添加硅制造而成的。定子铁芯301的轴向大小构成为与转子铁芯203及转子铁芯204对置的大小。定子铁芯301在内部形成有沿轴向延伸的多个切槽(slot)。

电枢线圈302按照U相-V相-W相的顺序埋入到形成于定子铁芯301内部的切槽中。电枢线圈302的线圈端部从定子铁芯301的轴向两端面伸出。电枢线圈302形成驱动用磁回路。

外壳4为轴向的两端封闭的形状。外壳4将转子2、定子3收纳在内部。外壳4由磁性体(例如铁)构成。外壳4构成磁路的一部分。外壳4具备外壳主体401、盖体402、轴承403、轴承404。

外壳主体401具备将径向覆盖的圆筒部4011以及将轴向的一端(图1的左侧)封堵的环状部4012。外壳主体401为轴向的另一端(图1的右侧)敞开的形状。外壳主体401的轴向的另一端被后面叙述的盖体502封堵。外壳主体401在环状部4012的中心部形成有开口。外壳主体401在该开口部分配置有轴承403。轴承403将旋转轴201的一端支承成自由旋转。

圆筒部4011具备台阶部4011a，该台阶部4011a位于与端板202和转子铁芯203的接触位置在径向上对置的位置。台阶部4011a沿着整个周向形成于圆筒部4011。圆筒部4011构成为，从台阶部4011a到一端侧(环状部4012侧)的内径小于从台阶部4011a到另一端侧(盖体402侧)的内径。定子3以在轴向上与台阶部4011a相接触的方式嵌入，从而以在径向上与转子2对置的方式安装于外壳主体401。台阶部4011a将定子3相对于外壳主体401定位。另外，定子3的外径构成为与从台阶部4011a到另一端侧(盖体402侧)的内径大致相同。定子3例如利用螺钉503被固定于外壳主体401。另外，定子3也可以不使用螺钉503，而通过烧嵌固定于外壳主体401，定子3相对于外壳主体401的固定方法没有限制。

环状部4012在内表面(与端板202对置的面)上沿着整个周向形成有向轴向凹陷的槽部4012a。槽部4012a在环状部4012中形成在与端板202对置的位置。

在槽部4012a中嵌入配置有环状的磁化线圈504。磁化线圈504具有通过被直流电压励磁而产生将可变磁力磁铁2022磁化的磁场的功能。也就是说，磁化线圈504形成磁化用磁回路。

此外，在环状部4012上配置有与旋转轴201成同心状卷绕的环状的叠片铁芯505。叠片铁芯505以与可变磁力磁铁2022在轴向上对置的方式配置于环状部4012。叠片铁芯505具有防止在与可变磁力磁铁2022在轴向上对置的环状部4012中流动涡电流的功能。外壳主体401在配置有磁化线圈504及叠片铁芯505的状态下用树脂浸渍。

盖体402为环状，在中心部形成有开口。盖体402在该开口部分配置有轴承404。轴承404将旋转轴201的另一端支承成旋转自由。盖体402以将外壳主体401的轴向的另一端堵塞(封闭)的方式与外壳主体401接合。例如，盖体402被螺钉接合到外壳主体401，然而接合方法没有限定。盖体402在内表面(与端板206对置的面)上沿着周向形成有向轴向凹陷的槽部402a。槽部402a在盖体402中形成在与端板206对置的位置。

在槽部402a中嵌入配置有环状的磁化线圈506。磁化线圈506具有通过被直流电压励磁而产生将可变磁力磁铁2062磁化的磁场的功能。也就是说，磁化线圈506形成磁化用磁回路。

此外，在盖体402上配置有与旋转轴201成同心状卷绕的环状的叠片铁芯507。叠片铁芯507以与可变磁力磁铁2062在轴向上对置的方式配置于盖体402。与叠片铁芯505相同，叠片铁芯507具有防止在与可变磁力磁铁2062在轴向上对置的盖体402中流动涡电流的功能。盖体402在配置有磁化线圈506及叠片铁芯507的状态下用树脂浸渍。

图3是第一实施方式所涉及的转子铁芯203及转子铁芯205的径向的剖视图。图3示出了安装在旋转轴201上的转子铁芯203及转子铁芯205的相对位置关系。转子铁芯203沿着整个周向以等间隔交替地形成有凹部203a及凸部203b。作为一个例子，转子铁芯203形成有4个凹部203a及4个凸部203b。也就是说，相邻的凹部203a彼此相隔90度，相邻的凸部203b彼此相隔90度。各凹部203a中埋入(配置)有固定磁力磁铁2031。固定磁力磁铁2031的气隙面全部是N极。

转子铁芯205沿着整个周向以等间隔交替地形成有凹部205a和凸部205b。作为一个例子，转子铁芯205形成有4个凹部205a和4个凸部205b。也就是说，相邻的凹部205a彼此相隔90度，相邻的凸部205b彼此相隔90度。各凹部205a中埋入(配置)有固定磁力磁铁2051。固定磁力磁铁2051的气隙面全部是S极。转子铁芯205的凸部205b与转子铁芯203的固定磁力磁铁2031在轴向上对置。换言之，转子铁芯205的固定磁力磁铁2051与转子铁芯203的凸部203b在轴向上对置。也就是说，转子铁芯203和转子铁芯205以在周向上错开1个极(45度)的量的状态配置于旋转轴201。

如上所述，转子2具有固定磁力磁铁2031、2051和可变磁力磁铁2022、2062。而且，固定磁力磁铁2031、2051被配置在比可变磁力磁铁2022、2062靠近电枢线圈302所形成的驱动用磁回路附近。作为一个例子，固定磁力磁铁2031、2051在径向上比可变磁力磁铁2022、2062靠近电枢线圈302。可变磁力磁铁2022、2062被配置在比固定磁力磁铁2031、2051靠近磁化线圈504、506所形成的磁化用磁回路附近。作为一个例子，可变磁力磁铁2022、2062在轴向上比固定磁力磁铁2031、2051靠近磁化线圈504、506。另外，磁化线圈可以只有1个配置在永久磁铁式旋转电机1a。

接着，说明第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的组装步骤。另外，组装步骤是一个例子，可以根据本说明书中记载的变形例任意变更。首先，将磁化线圈504及叠片铁芯505嵌入到外壳主体401，用树脂浸渍外壳主体401。同样地，将磁化线圈506及叠片铁芯507嵌入到盖体402，用树脂浸渍盖体402。接着，将定子3嵌入到外壳主体401，用螺钉503将定子3固定于外壳主体401。

接着，如下述那样构成转子2。首先，将垫板204插入到旋转轴201，从轴向的两侧，将转子铁芯203及转子铁芯205插入到旋转轴201。另外，转子铁芯203及转子铁芯205以图3所示的相对位置关系插入到旋转轴201。接着，将端板202及端板206从轴向的两侧插入到旋转轴201。接着，通过拧紧螺母501，介由端板202将转子铁芯203固定于旋转轴201。同样地，通过拧紧螺母502，介由端板206将转子铁芯205固定于旋转轴201。

接着，将旋转轴201的一端侧插入到轴承403。接着，将旋转轴201的另一端侧插入到轴承404，并且将盖体402接合到外壳主体401。

接着，说明第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的控制系统。图4A是表示第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的控制系统的框图。图4A所示的控制系统具备电池600、DC/DC转换器601、逆变器602、开关电路603。

DC/DC转换器601将电池600的直流电压转换为规定的直流电压。DC/DC转换器601作为升压电路发挥作用。DC/DC转换器601与逆变器602连接。

逆变器602被供给由DC/DC转换器601进行了转换的直流电压。逆变器602将基于来自DC/DC转换器601的直流电压的直流电力转换成3相交流电力。逆变器602与电枢线圈302连接。逆变器602分别向电枢线圈302的U相、V相、W相供给3相的交流电力。

开关电路603的一端侧与DC/DC转换器601的输出侧(换言之，逆变器602的直流电源侧)连接。也就是说，开关电路603被供给用于供给到逆变器602的由DC/DC转换器601进行了转换的直流电压。开关电路603的另一端侧与磁化线圈504及磁化线圈506连接。开关电路603向磁化线圈504及磁化线圈506供给脉冲状的直流电压，将磁化线圈504及磁化线圈506励磁。开关电路603进行控制，使得在使可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062的磁化状态变化的情况下，暂时使磁化线圈504及磁化线圈506励磁。另外，用于将磁化线圈504及磁化线圈506励磁的直流电压被DC/DC转换器601升压。

图4B是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的控制系统的变形例。图4B所示的控制系统具备电池600、DC/DC转换器601、逆变器602、开关电路603。开关电路603与图4A所示的例子不同，一端侧与电池600连接，另一端侧与磁化线圈504及磁化线圈506连接。

在图4A或图4B所示的控制系统中，磁化线圈504及磁化线圈506的励磁无需复杂结构，所以能够由DC/DC转换器601重叠地实现驱动用控制和励磁用控制的双方。因此，控制系统只是在用于驱动永久磁铁式旋转电机1a的DC/DC转换器601、逆变器602上加上了开关电路603，能够简单地构成。

图4C是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的控制系统的其他变形例。在图4C所示的控制系统中，除了电池600、DC/DC转换器601、逆变器602、开关电路603之外，还具备DC/DC转换器604。

DC/DC转换器604与DC/DC转换器601同样地，将电池600的直流电压转换为规定的直流电压。DC/DC转换器604作为升压电路发挥作用。开关电路603的一端侧与DC/DC转换器604的输出侧连接。开关电路603的另一端侧与磁化线圈504及磁化线圈506连接。

图4C所示的控制系统相比于图4A或图4B所示的控制系统，结构上只是多了DC/DC转换器604。但是，在图4A或图4B所示的控制系统中，由于用DC/DC转换器601重叠地实现驱动用控制和励磁用控制的双方，所以有可能无法最大限度地发挥永久磁铁式旋转电机1a的旋转能力。此外，在图4A或图4B所示的控制系统中，为了防止由于驱动用控制与励磁用控制的重叠控制产生的发热，需要将DC/DC转换器601大型化。相对于此，在图4C所示的控制系统中，励磁用的DC/DC转换器604是相对于驱动用的DC/DC转换器601独立的结构，磁化线圈504及磁化线圈506的励磁无需复杂结构。因此，DC/DC转换器604无需为了进行发热对策而大型化。因此，在图4C所示的控制系统中，即使结构构件的数量增加，作为整体，也能够小型化。此外，由于驱动用的DC/DC转换器601是与励磁用的DC/DC转换器604独立的结构，所以图4C所示的控制系统能够最大限度地发挥永久磁铁式旋转电机1a的旋转能力。

接着，说明第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的作用。图5及图6是第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a的轴向的纵剖视图。首先，说明电枢线圈302的交链磁通的增磁。

图5示出了将电枢线圈302的交链磁通最大化时(增磁状态)的、由磁化线圈504及可变磁力磁铁2022产生的磁通的形态(虚线箭头)、由磁化线圈506及可变磁力磁铁2062产生的磁通的形态(单点划线箭头)。磁化线圈504暂时沿虚线箭头方向产生将可变磁力磁铁2022磁化的磁通(磁场)，以使可变磁力磁铁2022产生将转子铁芯203磁化为S极的磁通(磁场)。可变磁力磁铁2022被由磁化线圈504产生的磁通(磁场)磁化，沿虚线箭头方向产生磁通(磁场)。因此，在转子铁芯203的气隙面上，沿着整个周向交替地形成凸部203b的极性(S极)和固定磁力磁铁2031的极性(N极)。

另一方面，磁化线圈506暂时沿单点划线箭头方向产生将可变磁力磁铁2062磁化的磁通(磁场)，以使可变磁力磁铁2062产生将转子铁芯205磁化为N极的磁通(磁场)。可变磁力磁铁2062被由磁化线圈506产生的磁通(磁场)磁化，沿单点划线箭头方向产生磁通(磁场)。因此，在转子铁芯205的气隙面上，沿着整个周向交替地形成凸部205b的极性(S极)和固定磁力磁铁2051的极性(N极)。也就是说，转子铁芯203与转子铁芯205在轴向上对置的极性在整个周向上均相同。

由于来自转子铁芯203的磁通和来自转子铁芯205的磁通的方向相同，所以电枢线圈302的交链磁通成为增磁状态，永久磁铁式旋转电机1a的转矩增大。此外，例如，在永久磁铁式旋转电机1a的低速区域中，开关电路603向磁化线圈504及磁化线圈506连续地流入电流以使得由磁化线圈504及磁化线圈506产生的磁通将电枢线圈302的交链磁通增磁，由此，以在短时间内增大转矩的方式将磁化线圈504及磁化线圈506励磁。这样的话，就永久磁铁式旋转电机1a的转矩而言，在铁路、电动汽车等交通系统中，在以最大负荷前进时、在大斜率斜坡上前进时、越过障碍物时等在极短时间内需要最大转矩的情况下，在由可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062产生的交链磁通最大的方向上向磁化线圈504及磁化线圈506流入了最大容许电流时，该永久磁铁式旋转电机1a的转矩成为规格中的最大转矩。

接着，说明电枢线圈302的交链磁通的减磁。

图6示出了将电枢线圈302的交链磁通最小化(减磁状态)时的、由磁化线圈504及可变磁力磁铁2022产生的磁通(磁场)的形态(虚线箭头)、由磁化线圈506及可变磁力磁铁2062产生的磁通(磁场)的形态(单点划线箭头)。磁化线圈504暂时沿虚线箭头方向产生将可变磁力磁铁2022的磁通(磁场)，以使可变磁力磁铁2022产生将转子铁芯203磁化为N极的磁通(磁场)。可变磁力磁铁2022被由磁化线圈504产生的磁通(磁场)磁化，沿虚线箭头方向产生磁通(磁场)。因此，在转子铁芯203的气隙面上，沿着整个周向以相同极性的方式形成有凸部203b的极性(N极)与固定磁力磁铁2031的极性(N极)。

另一方面，磁化线圈506暂时沿单点划线箭头方向产生将可变磁力磁铁2062磁化的磁通(磁场)，以使可变磁力磁铁2062产生将转子铁芯205磁化为S极的磁通(磁场)。可变磁力磁铁2062被由磁化线圈506产生的磁通(磁场)磁化，沿单点划线箭头方向产生磁通(磁场)。因此，在转子铁芯205的气隙面上，沿着整个周向以相同极性的方式形成有凸部205b的极性(S极)和固定磁力磁铁2051的极性(S极)。也就是说，转子铁芯203与转子铁芯205在轴向上对置的极性在整个周向上都不同。因此，永久磁铁式旋转电机1a不产生转矩。换言之，由于来自转子铁芯203的磁通与来自转子铁芯205的磁通相互抵消，所以电枢线圈302的交链磁通成为减磁状态。

电枢线圈302中产生的交链磁通所引起的感应电压成为最小，即使提高永久磁铁式旋转电机1a的转速，该感应电压也在逆变器602的容许电压以下。因此，永久磁铁式旋转电机1a能够提高转速。此外，例如也可以是，在永久磁铁式旋转电机1a的高速区域中，开关电路603以使由磁化线圈504及磁化线圈506产生的磁通将电枢线圈302的交链磁通减磁的方式将磁化线圈504及磁化线圈506励磁。例如，在铁路、电机汽车等交通系统中以最高转速运转时车轮或轮胎空转的瞬间，永久磁铁式旋转电机1a沿着由可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062产生的交链磁通减少的方向，并且以成为永久磁铁式旋转电机1a和逆变器602的容许过电压以下的方式，向磁化线圈504及磁化线圈506流入电流。因此，永久磁铁式旋转电机1a能够进一步提高转速。

接着，说明第一实施方式的变形例。旋转轴201也可以不形成有凸部201a。这是因为，即使旋转轴201不形成凸部201a，垫板204也能够防止转子铁芯203被端板202按压而变形，防止转子铁芯205被端板206按压而变形，也能够防止转子铁芯203与转子铁芯205相互接触。

此外，磁化线圈504在外壳主体401中的位置不限于在轴向上与端板203对置的位置。磁化线圈504只要以使产生的磁通(磁场)穿过可变磁力磁铁2022的方式配置于外壳主体401即可。同样，磁化线圈506在盖体402上的位置不限于在轴向上与端板206对置的位置。磁化线圈506只要以使产生的磁通(磁场)穿过可变磁力磁铁2062的方式配置于盖体402即可。

另外，除了图2所示的例子之外，端板202及端板206也可以采用图7、图8所示那样的结构。在图7所示的例子中，在端板202，多个可变磁力磁铁2022在周向上几乎没有间隙地配置于框架2021。对于端板206也相同。在图8所示的例子中，在端板202，在周向上未被分割的圆环状的1个可变磁力磁铁2022配置于框架2021。对于端板206也相同。在端板202及端板206采用图7或图8所示的结构的情况下，在外壳4上可以不配置叠片铁芯505及叠片铁芯507。这是因为，即使转子2旋转，在与采用图7或图8所示的方式构成的可变磁力磁铁2022或可变磁力磁铁2062对置的外壳4的部分穿过的磁通的量也不会变化，所以在外壳4中几乎不会流动涡电流。

此外，如图9所示，也可以是，转子铁芯203及转子铁芯205以与固定磁力磁铁2031及固定磁力磁铁2051在轴向上对置的方式配置于旋转轴201。另外，固定磁力磁铁2031的气隙面的极性与固定磁力磁铁2051的气隙面的极性为相同极性(可以是S极，也可以是N极)。

下面说明具备图9所示的转子2的永久磁铁式旋转电机1a中的、电枢线圈302的交链磁通的增磁。磁化线圈504及磁化线圈506以使转子铁芯203的凸部203b的极性及转子铁芯205的凸部205b的极性成为相同极性的方式暂时产生分别将可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062磁化的磁通(磁场)。转子铁芯203及转子铁芯205的对置的极性在整个周向上相同。由于来自转子铁芯203的磁通和来自转子铁芯205的磁通的方向相同，所以电枢线圈302的交链磁通成为增磁状态。

接着，说明具备图9所示的转子2的永久磁铁式旋转电机1a中的、电枢线圈302的交链磁通的减磁。磁化线圈504及磁化线圈506以使转子铁芯203的凸部203b的极性及转子铁芯205的凸部205b的极性成为相反极性的方式暂时产生分别将可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062磁化的磁通(磁场)。由于来自转子铁芯203的凸部203b的磁通和来自转子铁芯205的凸部205b的磁通相互抵消，所以电枢线圈302的交链磁通成为减磁状态。

根据第一实施方式，永久磁铁式旋转电机1a根据运转状况直接改变可变磁力磁铁2022及可变磁力磁铁2062的磁力，从而能够在从低速·高转矩的状态至高速·低转矩的状态的宽范围的运转区域进行动作。此外，根据第一实施方式，永久磁铁式旋转电机1a通过采用上述结构，不会变得大型化，组装性变好。

接着，说明第二实施方式。图10是第二实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1b的轴向的纵剖视图。在第二实施方式中，旋转轴201在比轴向的中央靠近环状部4012侧的位置具备沿着整个周向形成的凸部201b。凸部201与端板202相接触。与第一实施方式相同，端板206被螺母502止挡。也就是说，在第二实施方式中，端板202、转子铁芯203、垫板204、转子铁芯205、端板206从轴向的一端侧被凸部201b、从另一端侧被螺母602夹持而被固定于旋转轴201。凸部201b的大小被设定为不与配置在端板202上的可变磁力磁铁2022对置的程度。这是为了防止由于凸部201b阻碍可变磁力磁铁2022的磁路而导致永久磁铁式旋转电机1a的性能下降。在第二实施方式中，凸部201b发挥与在第一实施方式中说明的螺母501相同的功能，所以与第一实施方式相比，构件数量减少，凸部201b侧的固定强度增大。

接着，说明第二实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1b的组装步骤。另外，以下所示的组装步骤是一个例子，可以根据本说明书中记载的变形例任意变更。首先，将磁化线圈504及叠片铁芯505嵌入到外壳主体401，用树脂浸渍外壳主体401。同样地，将磁化线圈506及叠片铁芯507嵌入到盖体402，用树脂浸渍盖体402。

接着，将定子3嵌入到外壳主体401，用螺钉503将定子3固定于外壳主体401。接着，将端板202、转子铁芯203、垫板204、转子铁芯205、端板206依次插入到旋转轴201。接着，将螺母504拧紧，从而将端板202、转子铁芯203、垫板204、转子铁芯205、端板206固定于旋转轴201。接着，将旋转轴201的一端侧插入到轴承403。接着，将旋转轴201的另一端侧插入到轴承404，并且将盖体402接合到外壳主体401上。

根据第二实施方式，永久磁铁式旋转电机1b与第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a同样地动作，进而不会变得大型化，组装性变好。

接着，说明第三实施方式。图11是第三实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1c的轴向的纵剖视图。在第三实施方式中，与第一实施方式不同，磁化线圈504及磁化线圈506不是被配置于外壳4，而是被配置于定子3。此外，在第三实施方式中，转子2上没有设置垫板303。

磁化线圈504在定子铁芯301中被配置于与端板202(换言之，变磁力磁铁2022)在径向上对置的位置。同样地，磁化线圈506在定子铁芯301中被配置于与端板206(换言之，可变磁力磁铁2062)在径向上对置的位置。另外，磁化线圈504及磁化线圈506在定子铁芯301中的位置不限于此。磁化线圈504只要以使产生的磁通(磁场)穿过可变磁力磁铁2022的方式配置于定子铁芯301即可。例如也可以是，磁化线圈504在固定铁芯301中被配置于与转子铁芯203在径向上对置的位置。磁化线圈506也可以同样地在固定铁芯301中被配置于与转子铁芯205在径向上对置的位置。另外，在磁化线圈504以靠近电枢线圈302的方式配置于定子铁芯301的情况下，可以在磁化线圈504与电枢线圈302之间配置纸等绝缘材料。这是为了防止磁化线圈504与电枢线圈302直接接触而导致永久磁铁式旋转电机1c的性能下降。同样地，也可以在磁化线圈506与电枢线圈302之间配置有绝缘材料。

在第三实施方式中，与第一实施方式不同，基于以下的理由，没有在转子2设置垫板204。在第三实施方式中也与第一实施方式同样地在旋转轴2设置有凸部201a。旋转轴201的凸部201a能够与垫板204同样地防止转子铁芯203被端板202按压而变形，并且防止转子铁芯205被端板206按压而变形。此外，由于与垫板204同样地在转子铁芯203与转子铁芯205之间形成有间隙，所以能够防止相互接触。

接着，说明第三实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1c的组装步骤。另外，以下所示的组装步骤是一个例子，可以根据本说明书中记载的变形例任意变更。首先，将叠片铁芯505嵌入到外壳主体401，用树脂浸渍外壳主体401。同样地，将叠片铁芯507嵌入到盖体402，用树脂浸渍盖体402。

接着，在定子铁芯301配置磁化线圈504及磁化线圈506，用树脂浸渍定子铁芯301。接着，将定子3嵌入到外壳主体401，用螺钉503将定子3固定于外壳主体401。接着，虽然垫板204没有插入到旋转轴201中，仍与第一实施方式同样地构成转子201。接着，将固定有转子2的旋转轴201的一端侧插入到轴承403。接着，将旋转轴201的另一端侧插入到轴承404，并且将盖体402接合到外壳主体401上。

根据第三实施方式，永久磁铁式旋转电机1c与第一实施方式所涉及的永久磁铁式旋转电机1a同样地动作，进而不会变得大型化，组装性变好。

上述第一实施方式至第三实施方式也可以适当组合。虽然说明了本发明的几个实施方式，然而这些实施方式是作为例子示出的，并不是要限定发明的范围。这些新颖的实施方式也可以采用其他各种方式实施，在不脱离发明宗旨的范围内，能够将部分结构省略、替换、变更。这些实施方式及其变形也包含在发明范围、宗旨内，且包含在权利要求书中记载的范围及其等同范围内。

Claims (5)

1.一种永久磁铁式旋转电机，其中，具备：

定子，具有形成驱动用磁回路的电枢线圈；

磁化线圈，形成磁化用磁回路；

转子，具有固定磁力磁铁、配置有所述固定磁力磁铁的转子铁芯、以及可变磁力磁铁，所述固定磁力磁铁配置成比所述可变磁力磁铁靠近所述驱动用磁回路附近，所述可变磁力磁铁配置成比所述固定磁力磁铁靠近所述磁化用磁回路附近；以及

外壳，收纳所述定子及所述转子，

在所述转子中，使所述可变磁力磁铁比所述转子铁芯靠近轴向端部。

2.如权利要求1所述的永久磁铁式旋转电机，其中，

所述磁化线圈配置于所述外壳。

3.如权利要求1所述的永久磁铁式旋转电机，其中，

所述磁化线圈配置于所述定子。

4.如权利要求1所述的永久磁铁式旋转电机，其中，

具备叠片铁芯，该叠片铁芯以与所述可变磁力磁铁对置的方式配置于所述外壳。

5.如权利要求1所述的永久磁铁式旋转电机，其中，

以通过向所述磁化线圈连续流入电流使由所述磁化线圈产生的磁通将所述电枢线圈的交链磁通增加的方式对所述磁化线圈励磁，使转矩增大。