CN102738990B - 横向磁通型旋转电机及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供实现高的功率因数和高的磁通密度的横向磁通型旋转电机以及使用了它的车辆。为一种具有被沿旋转方向卷绕的线圈；包围上述线圈一部分的第1强磁性体和第2强磁性体被沿上述旋转方向配置着的固定单元；能够围绕旋转轴旋转的转子；以及，与上述固定单元相对置、被安装在上述转子上的旋转单元的横向磁通型旋转电机；旋转单元与上述第1强磁性体相对置的第3强磁性体；与上述第2强磁性体相对置的第4强磁性体；以及，被穿插在上述第3强磁性体与上述第4强磁性体之间的第1磁场产生部和第2磁场产生部；第1和第2磁场产生部从与旋转单元相对置的面朝与固定单元相对置的面产生磁场，该磁场的方向是互相相反的方向的横向磁通型旋转电机；以及使用了它的车辆。

Description

横向磁通型旋转电机及车辆
本发明申请基于2011年3月30日提出的日本专利申请No.2011-076417号并主张该申请的优先权，引用该申请的全部内容并入本发明中。本发明申请还基于2011年7月29日提出的日本专利申请No.2011-166843号并主张该申请的优先权，引用该申请的全部内容并入本发明中。
技术领域
本实施方式涉及横向磁通型旋转电机及使用了它的车辆。
背景技术
横向磁通型旋转电机中，定子由与转子同轴卷绕的圆环状线圈和配置在包围它的圆周上的U字型铁心构成，转子由与定子的磁极相对置地配置的永久磁铁和铁心构成。
该定子与转子在旋转方向上的相对关系不同的组合有2个以上，通过给这些定子的圆环状线圈提供多相交流电流而产生转矩。该结构一般产生多极磁场容易、能够获得高的转矩。此前提出过在转子铁心上设置凸极的结构的横向磁通型旋转电机。
此前提出的横向磁通型在磁通的流通路径上包括铁心、空气以及永久磁铁。永久磁铁是为了产生转子侧的磁场所必需的，但由于永久磁铁的磁导率几乎与在空气中同样地低，因此获得高的磁通密度是困难的。
发明内容
以下所示的一个实施方式中，能够提供实现高的功率因数和高的磁通密度的横向磁通型旋转电机以及使用了它的车辆。
根据第1实施方式，提供一种具有：被沿旋转方向卷绕的线圈；包围上述线圈一部分的第1强磁性体和第2强磁性体被沿上述旋转方向配置着的固定单元；能够围绕旋转轴旋转的转子；以及，与上述固定单元相对置、被安装在上述转子上的旋转单元；上述旋转单元具有：与上述第1强磁性体相对置的第3强磁性体；与上述第2强磁性体相对置的第4强磁性体；以及，被穿插在上述第3强磁性体与上述第4强磁性体之间的第1磁场产生部和第2磁场产生部；上述第1磁场产生部和上述第2磁场产生部从上述旋转单元的相对置的面朝上述固定单元的相对置的面产生磁场，该磁场的方向是互相相反的方向。
根据第2实施方式，提供具有第1实施方式的横向磁通型旋转电机的车辆。
附图说明
图1为表示第1实施方式的旋转电机的结构的整体图；
图2为表示图1中的驱动单元2的结构的剖视图；
图3为图2的A-A线剖视图和B区域的放大图；
图4为表示第2实施方式的旋转电机101的结构的整体图；
图5为表示图4中的驱动单元102的结构的剖视图；
图6为图5的C-C线剖视图和D区域的放大图；
图7为表示第3实施方式的旋转电机201的结构的整体图；
图8为表示图7中的驱动单元202的结构的剖视图；
图9为图8的E-E线剖视图和F区域的放大图；
图10为表示第4实施方式的旋转电机301的结构的整体图；
图11为表示图10中的驱动单元302的结构的剖视图；
图12为表示第5实施方式的旋转电机401的结构的整体图；
图13为表示图12中的驱动单元402的结构的剖视图；
图14为图13的G-G线剖视图和H区域的放大图；
图15为表示第6实施方式的旋转电机501的结构的整体图；
图16为从图15所示的箭头C″方向看的图，为表示驱动单元502的结构的图；
图17为表示图15中的旋转单元503的结构的剖视图；
图18为表示图15中的固定单元504的结构的剖视图；
图19为图16的I-I线剖视图和J区域的放大图；
图20为表示第7实施方式的旋转电机601的结构的整体图；
图21为从图20所示的箭头F″方向看的图，为表示驱动单元602的结构的图；
图22为表示图20中的旋转单元603的结构的剖视图；
图23为表示图20中的固定单元604的结构的剖视图；
图24为图20的K-K线剖视图和L区域的放大图；
图25为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生右向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图26为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生右向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图27为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生右向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图28为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生右向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图29为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生左向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图30为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生左向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图31为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生左向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图32为表示第1实施方式的旋转电机1的用来产生左向驱动力的电流方向与强磁性体42的磁化之间的关系的图；
图33为表示第1实施方式的旋转电机1的加速时的电流和时刻的图；
图34为表示第1实施方式的旋转电机1的减速时的电流和时刻的图；
图35为表示第8实施方式的串联式混合动力汽车的示意图；
图36为表示第8实施方式的并联式混合动力汽车的示意图；
图37为表示第8实施方式的串并联式混合动力汽车的示意图；
图38为表示第8实施方式的电动汽车的示意图；
图39为表示第9实施方式的旋转单元102的结构的剖视图；
图40为图39的B-B线、C-C线、E-E线的剖视图和D区域的放大图；
图41为表示第10实施方式的旋转单元102的结构的剖视图；
图42为图41的B′-B′线、C′-C′线、E′-E′线的剖视图和D′区域的放大图；
图43为表示第11实施方式的旋转电机801的结构的整体图；
图44为表示图43中的旋转单元803的结构的A″-A″线剖视图；
图45为表示图43中的固定单元804的结构的B″-B″线剖视图；
图46为表示图44和图45的C″区域的放大图及A″-A″线剖视图；
图47为表示图44和图45的C″区域的放大图及D″-D″线剖视图；
图48为将图46的驱动单元802的2个部分串联连接时的结构图及D″-D″线剖视图；
图49为将图47的驱动单元802的2个部分串联连接时的结构图及D″-D″线剖视图。
具体实施方式
下面对于实施方式参照附图更详细地进行说明。
[第1实施方式]
以下对于第1实施方式的旋转电机1参照图1～图3和图25～图34进行说明。
图1～图3为用来说明本实施方式的旋转电机1的结构的图。首先，图1表示了旋转电机1的整体图。旋转电机1中由旋转单元3和固定单元4构成的驱动单元2沿轴向配置了多个(本例中为2个)，各旋转单元3用旋转轴5连接着。图2表示了驱动单元2的剖面。图3表示了图2的A-A线剖视图和B区域部的放大图。驱动单元2中旋转单元3和固定单元4沿径向隔着空隙45相对置。当然，虽然旋转电机1是旋转单元3围绕旋转轴旋转，但对于以下附图的说明是就旋转单元3和固定单元4处于该图面所示的状态时作为示例而说明的。
旋转单元3由强磁性体31(第3强磁性体31a、第4强磁性体31b)和在径向上产生互相相反方向的磁场的磁场产生部32、34构成。另外，磁化方向33、35分别表示磁场产生部32、34产生的磁场的方向。利用这样的旋转单元3的结构，在圆周方向上磁场产生部32(34)与强磁性体31产生不同方向的磁场，在空隙45a和45b中的磁场的方向反转。
另一方面，固定单元4由线圈41和包围该线圈41一部分的强磁性体42构成。强磁性体42(第1强磁性体42a、第2强磁性体42b)具有易磁化轴44，通过像分割线43所示那样组合分割结构，能够应用作为各向异性强磁性体的良好的磁特性。
另外，其中在强磁性体42使用无各向异性的强磁性体的情况下没有采用分割结构的必要。如果使线圈41励磁，包围线圈41的强磁性体31和强磁性体42中流过磁通，与磁场产生部32、34产生的磁场相互作用，结果产生转矩。
旋转电机1至少具有旋转单元3和固定单元4在旋转方向上的相对相位不同的2种驱动单元2。因此，通过调整提供给多个驱动单元2的线圈41的电流量的比例，能够控制转矩。例如，如果旋转电机1具有2个驱动单元2，通过这两个线圈41中使用两相交流电，能够控制转矩。第1实施方式中由于线圈41励磁产生的磁通的路径仅由强磁性体和空隙构成，因此磁导率高，用同一个线圈41的磁动势能够在空隙部产生强力的磁场。并且，第1实施方式由于在旋转单元3和固定单元4双方中具有磁通源，因此旋转电机1能够获得高的功率因数。
图25～32为表示旋转电机1的驱动力与电流方向的关系的图。为了给旋转单元3付与一定的驱动力所需要的线圈41的电流因旋转单元3的旋转角度φr不同而异。其中，图25～28表示了为了给旋转单元3付与向右的驱动力所需要的线圈41a、42b的电流Ia、Ib的方向与此时强磁性体42a、42b的磁化(N极或S极)之间的关系。另外，旋转单元3的旋转角度φr与固定单元4的一个强磁性体42a的角度位置φs之间的关系在图25中表示φs-π/2＜φr＜φs，图26中表示φs＜φr＜φs+π/2，图27中表示φs+π/2＜φr＜φs+π，图28中表示φs-π＜φr＜φs-π/2。并且，图29～32表示了为了给旋转单元3付与向左的驱动力所需要的线圈41a、42b的电流Ia、Ib的方向与此时强磁性体42a、42b的磁化(N极或S极)。图29中表示φs-π/2＜φr＜φs，图30中表示φs＜φr＜φs+π/2，图31中表示φs+π/2＜φr＜φs+π，图32中表示φs-π＜φr＜φs-π/2。
其中，旋转电机1具有2个驱动单元2，旋转单元3的强磁性体31、磁场产生部34(32)以及固定单元4的强磁性体42被沿旋转方向(前进方向)以2τ的间隔配置。并且，2组旋转单元3被沿旋转方向同相位配置，2组固定单元4被沿旋转方向相差90°的相位差(与偏差量τ/2相对应)配置。在图25～32中，为了给旋转单元3付与驱动力，有根据旋转单元3的旋转角度φr分别给线圈41a、41b提供适当的电流Ia、Ib的必要。因此，第1实施方式中需要测量旋转单元3的旋转角度φr的传感器84，以及获取传感器84的信号、控制线圈41的电流的控制器83。图25～28的82a和82b表示了为了给旋转单元3付与向右的驱动力81、181、281、381所需要的电流Ia、Ib的方向，图29～32的电流82a和82b表示了为了给旋转单元3付与向左的驱动力481、581、681、781所需要的电流Ia、Ib的方向。根据图25～28，为了向右进行加速，例如电流82a和82b有提供图33所示那样的交流电流的必要。电流Ia比电流Ib前进90°相位，随着时间的推移，周期T变短(频率变高)。这是因为如果加速时间变长，旋转单元3的每单位时间的位置变化量变大，有与此相一致快速改变电流方向的必要。另一方面，根据图29～32，为了减速向右的运动，例如电流82a和82b有提供图34所示那样的交流电流的必要。电流波形Ia比电流Ib滞后90°相位，随着时间的推移，周期T′变长(频率变低)。这是因为如果减速时间变长，旋转单元3每单位时间的位置变化量变小，有与此相一致慢速改变电流方向的必要。其中，作为例子电流波形91、92、93、191、192、193采用矩形波，但除此以外对于正弦波等各种交流电流也一样。`并且，在驱动单元2具有多数组的情况下，通过给与此相同数量的线圈41应用多相交流电，能够同样实现旋转单元3的驱动控制。
(第1实施方式的作用)
对于在第1实施方式中产生转矩时的作用进行说明。
第一，当通过在线圈41中流过电流进行励磁时，在位于其周围的强磁性体42、空隙45a、强磁性体31、空隙45b和强磁性体42的路径中磁通流通，形成与径向和轴向平行的磁回路70。另一方面，磁场产生部32(34)的磁通在磁场产生部32(34)、空隙45a(45b)、强磁性体42、空隙45a(45b)、强磁性体31、空隙46a(46b)和磁场产生部32(34)的路径中流通，形成与径向和周方向平行的磁回路71。此时，在强磁性体42、空隙45a(45b)和强磁性体31的路径中，线圈41的励磁与磁场产生部32(34)产生的磁通相互作用，结果在旋转单元3中产生转矩。并且，由于相对置的旋转单元3和固定单元4的组数为多数，旋转单元3与固定单元4在旋转方向上的相对相位不同的组数为多数，因此通过调整这些组的线圈41的电流，在各位置上控制转矩成为可能。并且，通过使强磁性体31(42)的易磁化轴37(44)与磁通的路径一致，能够获得比各向同性强磁性体高的磁通密度，能够降低铁损。
[第2实施方式]
图4～图6为用来说明第2实施方式的旋转电机101的结构的图。
基本结构与上述旋转电机1相同，但在旋转单元103的不与固定单元104相对的面上安装有强磁性体138这一点不同。利用该结构，磁场产生部132(134)的磁通在磁场产生部132(134)、空隙145a(145b)、强磁性体142、空隙145a(145b)、强磁性体131、强磁性体138和磁场产生部132(134)的路径中流通，形成与径向和周方向平行的磁回路171。与第1实施方式不同，当磁场产生部132(134)产生的磁通从强磁性体131流向磁场产生部132(134)之际，由于不通过空隙46a(46b)而在磁导率高的强磁性体138中流过，因此即使磁场产生部132(134)的磁动势相同也能够在空隙145a(145b)中产生强力的磁场。
[第3实施方式]
图7～图9为用来说明第3实施方式的旋转电机201的结构的图。
基本结构与上述旋转电机1相同，但在旋转单元203的不与固定单元204相对的面上安装有增强强磁性体231内部的磁场的磁场产生部251、252(255、256)这一点不同。第3实施方式采用磁场产生部251、252(255、256)产生与旋转方向平行、互相相反方向的磁场的结构。利用该结构，磁场产生部232(234)的磁通在磁场产生部232(234)、空隙245a(245b)、强磁性体242、空隙245a(245b)、强磁性体231、磁场产生部251、252(255、256)和磁场产生部232(234)的路径中流通，形成与径向和周方向平行的磁回路271。与第1实施方式不同，当从强磁性体231向着磁场产生部232(234)之际，由于在相当于空隙46a(46b)的位置存在磁场产生部251、252(255、256)，因此磁力被增强。在磁场产生部使用永久磁铁的情况下，虽然一般情况下磁导率与空隙大致相等，但通过上述磁力的增强，在旋转单元203与固定单元204之间的空隙245a(245b)中能够在空隙部产生强力的磁场。
[第4实施方式]
图10和图11为用来说明第4实施方式的旋转电机301的结构的图。
基本结构与上述旋转电机201相同，但没有遍及旋转单元303的周方向的全周等间隔地配置强磁性体342、具有多个没有遍及全周的线圈341这一点不同。其中，线圈341采用2个，被线圈341包围的强磁性体342a和342b分别沿圆周方向等间隔地配置，但强磁性体342a与强磁性体342b沿圆周方向偏离角度θ地配置。由此，固定单元304a和旋转单元303的组与固定单元304b和旋转单元303的组在旋转方向上的相对相位不同，通过调整提供给多个驱动单元302的线圈341的电流的比例，能够控制转矩。在这种情况下，通过在线圈341a和341b中使用两相交流电，能够控制转矩。
[第5实施方式]
图12～图14为用来说明第5实施方式的旋转电机401的结构的图。
基本结构与上述旋转电机201相同，但驱动单元402在同心圆上具有多组旋转单元403和固定单元404这一点不同。其中，用2组固定单元404a、404b和旋转单元403构成，所述旋转单元403具有在空隙445a、445b中产生磁场的磁场产生部432a、434a和强磁性体431a以及在空隙445c、445d中产生磁场的磁场产生部432b、434b和强磁性体431b。并且，通过将磁场产生部451、452配置在磁场产生部432a、434a、强磁性体431a与磁场产生部432b、434b、强磁性体431b之间，与第3实施方式一样增强磁力。磁场产生部432a、434a、强磁性体431a分别相对于磁场产生部432b、434b、强磁性体431b，沿旋转方向以同相位配置，磁场产生部432a、434a分别产生与磁场产生部432b、434b的磁场相反方向的磁场。利用该结构，在旋转单元403的径向的内侧和外侧与两组固定单元404a、404b引起磁性相互作用，能够产生强力的转矩。
[第6实施方式]
图15～图19为用来说明第6实施方式的旋转电机501的结构的图。基本结构与上述旋转电机1相同，但旋转单元503与固定单元504沿轴向相对这一点不同。在这种情况下，如果使线圈541励磁，在位于其周围的强磁性体542、空隙545a、强磁性体531、空隙545b、强磁性体542的路径中磁通流通，此时形成的磁回路570与第1实施方式一样与径向和轴向平行。另一方面，磁场产生部532(534)的磁通在磁场产生部532(534)、空隙545a(545b)、强磁性体542、空隙545a(545b)、强磁性体531、空隙546a(546b)、磁场产生部532(534)的路径中流通，但此时形成的磁回路571与第1实施方式不同，与轴向和周方向平行。在该结构中，假设旋转单元503和固定单元504的直径为D2，则旋转单元503和固定单元504的相对面的面积最大为πD2 2，与直径D2的平方成比例，几乎不依存于旋转单元503和固定单元504的轴向的长度L2、L2′。因此，能够构成轴向的长度L2、L2′小的旋转电机501，通过增大直径D2，能够产生与其平方成比例的强力的转矩。
[第7实施方式]
图20～图24为用来说明第7实施方式的旋转电机601的结构的图。基本结构与上述旋转电机501相同，但如图21的K-K线剖视图所示，在径向上配置有多组线圈641、强磁性体642、强磁性体631、磁场产生部632、651、652(634、655、656)这一点不同。这里用4组线圈641、强磁性体642、强磁性体631和3组磁场产生部632、651、652以及2组磁场产生部634、655、656构成。从一组的线圈641、强磁性体642、强磁性体631、磁场产生部632、651、652(634、655、656)来看与第6实施方式相同，但通过使4组线圈641a、641b、641c、641d励磁形成4组磁回路670a、670b、670c、670d。其中，如果使线圈641a和641c的电流方向相同，其方向与线圈641b、641d的电流的方向相反的话，在空隙645b、645c、645d中从4个线圈产生的磁场互相增强。利用该结构，能够高密度地配置线圈641、强磁性体642、强磁性体631、磁场产生部632、651、652(634、655、656)，能够实现旋转电机的高输出密度化。
[第8实施方式]
第8实施方式的车辆具备第1实施方式的旋转电机。作为这里所说的车辆，可以列举两轮～四轮混合动力电动汽车、两轮～四轮电动汽车、助力自行车等。
图35～37表示了将内燃机和电池驱动的旋转电机组合作为行走动力源的混合动力型车辆，图38表示了将电池驱动的旋转电机作为行走动力源的电动汽车的车辆。车辆的驱动力根据其行走条件需要宽广范围的转速和扭矩的动力源。一般来说，内燃机局限于呈现理想的能源效率的转矩·转速，在除此以外的运转条件下能源效率低下。混合动力型车辆具有这样的特征：通过使内燃机在最合适的条件下运转发电，同时用高效率的旋转电机驱动车轮，或者通过将内燃机和旋转电机的动力组合进行驱动，能够提高车辆整体的能源效率。并且，通过将减速时车辆具有的动能作为电力再生，与普通的内燃机单独行走的车辆相比较，能够飞跃性地增大每单位燃料量的行走距离。
混合动力车辆根据内燃机和旋转电机的组合方式大分能够分为3类。
图35表示了一般称之为串联式混合动力车辆的混合动力车辆50。将内燃机51的动力用发电机52暂时全部转换成电力，将该电力通过逆变器53积蓄到电池组54中。电池组54的电力通过逆变器53提供给第1实施方式的旋转电机55，由旋转电机55驱动车轮56。为电动车辆中整合了发电机的系统。内燃机能够在高效率的条件下运转，电力再生也可能。其相反方面，由于车轮的驱动仅由旋转电机进行，因此需要高输出功率的旋转电机。
图36表示了称之为并联式混合动力车辆的混合动力车辆57。标记58表示兼具发电机的第1实施方式的旋转电机。内燃机51主要驱动车轮56，根据情况不同，将其动力的一部分用发电机58转换成电力，电池组54用该电力充电。在负载变重的前进或加速时，用旋转电机58辅助驱动力。为这样的系统：普通车辆为基础，为了达到减少内燃机51的负载变动而高效率化的目的，一并进行电力再生等。由于车轮56的驱动主要由内燃机51进行，因此旋转电机58的输出能够由需要的辅助比例任意决定。使用比较小的旋转电机58和电池组54也能够构成系统。
图37中表示了称之为串并联式混合动力车辆的混合动力车辆59。为将串联和并联两者组合了的方式。动力分配机构60将内燃机51的输出分配成充电用和车轮驱动用。比并联方式更精确地进行发动机的负载控制，能够提高能源效率。
图38表示了电动汽车车辆61。标记58表示兼具发电机的第1实施方式的旋转电机。旋转电机58驱动车轮56，根据情况不同，作为发电机58转换成电力，电池组54用该电力充电。
[第9实施方式]
图39～图40为用来说明第9实施方式的旋转电机101的结构的图。
基本结构与上述第2实施方式的旋转电机101相同，但强磁性体147插入强磁性体142之间这一点不同。
第9实施方式当线圈141中流过电流励磁时，如图40的E-E线剖视图所示，在位于其周围的强磁性体142、空隙145a、强磁性体131、空隙145b和强磁性体142的路径中磁通流通，形成与径向和轴向平行的磁回路170。另一方面，磁场产生部132(134)的磁通在磁场产生部132(134)、空隙145a(145b)、强磁性体147a(147b)、强磁性体142、空隙145a(145b)、强磁性体131、强磁性体138a(138b)、磁场产生部132(134)的路径中流通，形成与径向和周方向平行的磁回路171a(171b)。此时，在强磁性体142、空隙145a(145b)和强磁性体131的路径中，线圈141的励磁与磁场产生部132(134)产生的磁通相互作用，结果在旋转单元103中产生转矩。并且，由于相对置的旋转单元103和固定单元104的组数为多数，旋转单元103与固定单元104在旋转方向上的相对相位不同的组数为多数，因此通过调整这些组的线圈141的电流，在各位置上控制转矩成为可能。其中，通过使用强磁性体138和147，磁场产生部一侧的磁回路171中的磁导率增大，用相同的磁动势能够产生强力的磁场，能够实现高转矩化。
并且，通过该旋转电机的强磁性体应用各向异性强磁性体，例如使强磁性体131(142)的易磁化轴137(144)与磁回路170中的磁通的路径一致，能够获得比各向同性强磁性体高的磁通密度，能够降低铁损。
[第10实施方式]
图41～图42为用来说明第10实施方式的旋转电机101的结构的图。基本结构与上述第9实施方式的旋转电机101相同，但固定单元104的强磁性体142与强磁性体147r接触而安装这一点不同。虽然图41中强磁性体147r为环形，沿与强磁性体142不同的方向层叠来接触配置，但这两者不单独制作，通过切削加工或压粉磁心的压制成型等制成一体，也能够以同样的原理驱动。
在这种情况下，显著地减少组装工序成为可能。旋转单元103和固定单元104之间的空隙如图41和图42所示具有空隙145和空隙148这2种。如果线圈141中流过电流的话，虽然形成磁回路170，但在其路径中强磁性体147r与强磁性体131之间几乎所有的磁通经由空隙145集中流过，其行为与第9实施方式的旋转电机101时大致相同。另一方面，磁场产生部132(134)的磁通也大部分经由空隙145流通，但在磁场产生部132(134)的表面上离开了空隙145的部分容易经由空隙148流通。因此，与第2实施方式的旋转电机101相比，第10实施方式的旋转电机101从磁场产生部132(134)一侧看的磁导率高，能够产生强力的磁场。第10实施方式的旋转电机101也与第9实施方式的旋转电机101一样，至少具有旋转单元103和固定单元104的相对位置关系不同的2种驱动单元102。因此，通过调整提供给多个驱动单元102的线圈141的电流量的比例，能够控制转矩。有关驱动力与电流的关系和驱动控制基本上与第1实施方式相同。
另外，强磁性体147r如图42所示，优选在与旋转单元103相对的一侧沿旋转方向具有凹凸。由此，能够确实地获得本实施方式特有的效果。
[第11实施方式]
图43～图49为用来说明本发明第11实施方式的旋转电机801的结构的图。基本结构与上述第6实施方式的旋转电机501相同，但旋转电机801与旋转电机501相比较，固定单元804穿插在2个旋转单元803之间这一点不同。图44为用来说明从A″-A″线的剖面看图43的旋转单元803的结构的图。基本结构与上述第9实施方式的旋转单元103相同，但磁场产生部832(834)产生的磁场的方向为旋转轴805的长度方向这一点不同。图45为用来说明从B″-B″线的剖面看图43的固定单元804的结构的图。强磁性体847插入包围线圈841的强磁性体842与相邻的强磁性体842之间这一点为与上述第9实施方式的固定单元104相同的结构，由此，与将强磁性体147插入旋转电机101中一样，磁场产生部一侧的磁回路871中的磁导率增大，用相同的磁动势能够产生强力的磁场，能够实现高转矩化。图46表示将图44和图45的C″区域沿旋转轴805的长度方向排列的结构。被插入相邻的强磁性体842之间的强磁性体847为与强磁性体842相同的U字型形状，与强磁性体842相反配置，旋转单元803a和830b关于固定单元804对称地配置。利用该结构，即使在相邻的强磁性体842之间的空间中也用通过将线圈841励磁而产生的磁通在强磁性体847与旋转单元803b之间形成磁回路870b，能够不泄漏到空气中地有效应用这些磁通，而且，从固定单元804的集成度方面看也是有利的。并且，如图47所示，即使构成不关于固定单元804对称结构的旋转单元803a和803b，也能够与图46的情况一样减少往空气中的磁通的泄漏，同时能够实现固定单元804的高集成化。由于图46和图47所示的2个旋转单元的结构上的不同，齿槽转矩(Cogging Torque)与轴向上产生的力(垂直力)的举动出现差异。在图46的情况下，作用于旋转单元803a的磁阻转矩为右侧，作用于旋转单元803b上的磁阻转矩为左侧，两者互相抵消，整体上产生的磁阻转矩小。另一方面，在图47的情况下，作用于旋转单元803a和旋转单元803b上的磁阻转矩都为右侧，产生的磁阻转矩大。该磁阻转矩越大，则齿槽转矩也越大。因此，这些磁阻转矩之差作为齿槽转矩之差造成影响。并且，由于强磁性体842与强磁性体831a和强磁性体847与强磁性体831b相对的面积在图47的情况下相等，因此轴向上产生的力完全抵消，但由于在图46的情况下不同，在轴向产生力。该轴向的力给轴承的保持特性造成影响。因此，能够根据用途区分使用2个旋转单元803的组合。
图48表示应用了2组使用了图46所示的旋转单元803和固定单元804的驱动单元802时的结构。其中，2组驱动单元802中所有的旋转单元803的相位相同，2组固定单元804的相位相差90°。因此，如果线圈841a和841b使用两相交流电的话，能够控制转矩。并且，驱动单元802a的旋转单元803b和驱动单元802b的旋转单元803c通过共用强磁性体838d，能够实现高集成化。并且，与第3实施方式的旋转电机201一样，为了增强磁回路871的磁场，将强磁性体838换成磁场产生部也可以。即使在这种情况下，从由线圈841的励磁形成的磁回路870看的磁导率也不低下，通过与磁回路871的强力磁场互相作用，能够实现转矩的增大。图49表示了使用了2组使用了图47所示的旋转单元803和固定单元804的驱动单元802时的结构，能够获得与图48的情况相同的特性。这两者可以通过重视齿槽转矩特性和轴承保持特性中的哪一个而区分使用。
这些实施方式只是作为例子提出，并没有限定发明范围的意图。这些实施方式有可能以其他各种方式实施，在不超出发明宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换和变更。例如，在第8实施方式的车辆中，取代第1实施方式的旋转电机应用其他实施方式的旋转电机也是可能的。
并且，这些实施方式及其变形包含在发明的范围或宗旨中，同时包含在专利请求的范围中记载的发明及其均等的范围内。

Claims (14)

1.一种横向磁通型旋转电机，具有：被沿旋转方向卷绕的线圈；包围上述线圈一部分的第1强磁性体和第2强磁性体被沿上述旋转方向配置着的固定单元；能够围绕旋转轴旋转的转子；以及，与上述固定单元相对置、被安装在上述转子上的旋转单元；
上述旋转单元具有：与上述第1强磁性体的两端相对置的第3强磁性体；与上述第2强磁性体的两端相对置的第4强磁性体；被穿插在上述第3强磁性体与上述第4强磁性体之间的第1磁场产生部；以及，被穿插在上述第3强磁性体与上述第4强磁性体之间的第2磁场产生部；
上述第1磁场产生部和上述第2磁场产生部沿着上述旋转轴的方向相对置，
上述第1磁场产生部和上述第2磁场产生部从上述旋转单元的相对置的面朝上述固定单元的相对置的面产生磁场，该磁场的方向是互相相反的方向。
2.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，具有多个上述旋转单元和上述固定单元的组；
具有在上述旋转单元与上述固定单元的旋转方向的相对位置关系上不同的多个组。
3.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，其特征在于，在上述旋转单元的不与上述固定单元相对置的面上，具有被安装在上述第3强磁性体、第4强磁性体、上述第1磁场产生部或上述第2磁场产生部的至少任一个上的第5强磁性体。
4.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，其特征在于，在上述旋转单元的不与上述固定单元相对置的面上具有被安装在上述第3强磁性体、第4强磁性体、上述第1磁场产生部或上述第2磁场产生部的至少任一个上，沿增强上述第3强磁性体和第4强磁性体各强磁性体中的磁场的方向产生磁场地配置的第3磁场产生部和第4磁场产生部。
5.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，上述固定单元具有被穿插在上述第1强磁性体与上述第2强磁性体之间的第5强磁性体。
6.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，上述固定单元具有被穿插在上述第1旋转单元及上述第1强磁性体或上述第2强磁性体之间、在与上述第1旋转单元相对置的一侧具有凹凸的第5强磁性体。
7.如权利要求5所述的横向磁通型旋转电机，上述旋转单元将上述固定单元相对于旋转轴同心圆状穿插地配置有2个，一个旋转单元通过上述线圈的励磁与经由上述第1强磁性体和上述第2强磁性体的磁场相互作用；
另一个旋转单元通过上述线圈的励磁与经由上述第5强磁性体的磁场相互作用。
8.如权利要求6所述的横向磁通型旋转电机，上述旋转单元将上述固定单元相对于旋转轴同心圆状穿插地配置有2个，一个旋转单元通过上述线圈的励磁与经由上述第1强磁性体和上述第2强磁性体的磁场相互作用；
另一个旋转单元通过上述线圈的励磁与经由上述第5强磁性体的磁场相互作用。
9.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，上述第1强磁性体至上述第4强磁性体中的至少一个为部分或者整体地具有磁性各向异性的强磁性体。
10.如权利要求1所述的横向磁通型旋转电机，具有测量上述旋转单元围绕旋转轴的旋转角度的测量单元；以及，根据来自上述测量单元的信号控制上述线圈中流过的电流量的控制单元。
11.一种车辆，其特征在于，包括横向磁通型旋转电机，
所述横向磁通型旋转电机具有：被沿旋转方向卷绕的线圈；包围上述线圈一部分的第1强磁性体和第2强磁性体被沿上述旋转方向配置着的固定单元；能够围绕旋转轴旋转的转子；以及，与上述固定单元相对置、被安装在上述转子上的旋转单元；
上述旋转单元具有：与上述第1强磁性体的两端相对置的第3强磁性体；与上述第2强磁性体的两端相对置的第4强磁性体；被穿插在上述第3强磁性体与上述第4强磁性体之间的第1磁场产生部；以及，被穿插在上述第3强磁性体与上述第4强磁性体之间的第2磁场产生部；
上述第1磁场产生部和上述第2磁场产生部沿着上述旋转轴的方向相对置，
上述第1磁场产生部和上述第2磁场产生部从上述旋转单元的相对置的面朝上述固定单元的相对置的面产生磁场，该磁场的方向是互相相反的方向。
12.如权利要求11所述的车辆，其特征在于，上述横向磁通型旋转电机还具有：测量上述旋转单元围绕旋转轴的旋转角度的测量单元，以及，根据来自上述测量单元的信号控制上述线圈中流过的电流量的控制单元。
13.如权利要求11所述的车辆，其特征在于，还具有：电源以及将从上述电源输出的电力逆变的逆变器，利用被上述逆变器逆变后的电力使上述横向磁通型旋转电机动作。
14.如权利要求11所述的车辆，其特征在于，还具有：内燃机、将由上述内燃机输出的驱动力转换成电力的发电机、逆变上述发电机发电出的电力的逆变器、以及利用被上述逆变器逆变后的电力而被充电的电源；利用从上述电源输出的电力使上述横向磁通型旋转电机动作。
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