CN103348584A - 旋转电机驱动系统 - Google Patents

Abstract

定子（12）具有通过集中绕组围绕定子芯（26）卷绕的多相定子线圈（28u，28v和28w）。转子（14）具有在周向方向上在转子芯（16）的多个部分处卷绕的转子线圈（42n和42s）以及用作连接到转子线圈（42n和42s）的整流器单元并且在周向方向上交替地改变各个转子线圈（42n和42s）的磁特性的二极管（21n和21s）。旋转电机驱动系统包括减小/增加脉冲叠加单元，其将用于脉冲状减小的减小脉冲电流叠加在用于使电流通过定子线圈（28u，28v和28w）的q轴电流指令上，并且将用于脉冲状增加的增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上。

Description

旋转电机驱动系统

技术领域

本发明涉及旋转电机驱动系统，包括具有被布置成彼此面对的定子和转子的旋转电机、驱动该旋转电机的驱动单元以及控制该驱动单元的控制单元。

背景技术

如在日本专利申请公开No.2009-112091（JP-A-2009-112091）中所述，已知一种旋转电机，其中，为转子提供转子线圈，并且通过旋转磁场在转子线圈中生成感应电流，以便使转子产生转矩。旋转磁场由定子产生，并且包括空间谐波。此外，通过该转子电机，在转子线圈中有效地生成感应电流，以使其可以获得有效地增加作用在转子上的转矩的效果。图23至图25示出了在JP-A-2009-112091中所述的旋转电机的示意构造。图23是示出当在平行于转子的旋转轴的方向上看时，定子和转子的示意构造的视图。图24示出定子的示意构造。图25示出转子的示意构造。

然而，在图23至图25所示的旋转电机10的情况下，对于在旋转电机10的旋转速度低的低速旋转期间有效地增加转矩而言，还有提高的空间。图26是示出当使用与图23至图25所示的旋转电机相同的构造作为电动马达（马达）时，在旋转速度低的范围中，在转子旋转速度和马达转矩间的相互关系的例子的图。如图26所示，旋转电机10的马达转矩在旋转速度低的范围中显著地减小。这是因为，当参考图23至图25描述时，在旋转电机10中，由于由定子12产生的旋转磁场的谐波分量，由磁场波动产生流过转子线圈18n和18s的转子感应电流，同时与转子线圈18n和18s磁链（link）的磁通量在旋转速度低的范围中未显著地改变，但磁链磁通量的波动速度减小，因此，感应电动电压减小来降低转子感应电流。因此，马达转矩在低速旋转期间减小。注意在上述描述中，当在旋转速度低的范围中将旋转电机10用作电动马达时，马达转矩减小，然而，当旋转电机10还被用作发电机时，因为相同的原因，在低旋转速度范围中，再生转矩可能显著地减小。

发明内容

发明人具有如下想法：存在将脉冲电流叠加在要通过定子线圈的交流电上以增加在转子线圈中产生的感应电流，由此使得即使在低旋转速度范围中也可以增加旋转电机的转矩的可能性。然而，发明人发现除非设计出叠加脉冲电流的方法，否则流过定子线圈的电流的峰值变得过大，可能会导致麻烦，诸如包括作为旋转电机驱动单元的逆变器的控制系统的尺寸和成本增加。

与此相比，日本专利申请公开No.2007-185082(JP-A-2007-185082)、日本专利申请公开No.2010-98908(JP-A-2010-98908)和日本专利申请公开No.2010-110079(JP-A-2010-110079)描述了利用脉冲电流叠加的励磁绕组同步机，然而，这些公开内容没有描述在防止过多电流流过定子线圈的同时增加转矩的措施。

本发明实现了一种旋转电机，即使在低旋转速度范围中也能增加转矩，同时防止过多电流流过旋转电机驱动系统中的定子线圈。

本发明的第一方面涉及一种旋转电机驱动系统，包括：旋转电机，该旋转电机具有被布置成使得彼此面对的定子和转子；驱动单元，该驱动单元驱动该旋转电机；以及控制单元，该控制单元控制该驱动单元。该定子具有：定子芯，该定子芯具有在围绕该转子的旋转轴的周向方向上间隔的多个定子槽；以及，多相定子线圈，该多相定子线圈通过集中绕组，经由该定子槽，围绕该定子芯卷绕；该转子具有：转子芯，该转子芯具有在围绕该转子的旋转轴的周向方向上间隔的多个转子槽；转子线圈，该转子线圈在该转子芯在周向方向上的多个部分处卷绕，使得被至少部分地布置在该转子槽中；以及整流器单元，该整流器单元被连接到该转子线圈，并且在该多个转子线圈之中，在周向方向上交替地改变该各个转子线圈的磁特性；并且该转子在周向方向上交替地改变在周向方向上的多个部分处的磁极部的磁特性，该磁特性由流过该各个转子线圈的电流产生，并且该控制单元具有减小/增加脉冲叠加单元，该减小/增加脉冲叠加单元将用于脉冲状减小的减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上，该q轴电流指令用于使电流流过该定子线圈以便在相对于作为该各个转子线圈的绕组中心轴方向的磁极方向，电角度提前90度的方向上生成励磁磁通量，并且该减小/增加脉冲叠加单元将用于脉冲状增加的增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，该d轴电流指令用于使电流流过该定子线圈以便在该磁极方向上产生励磁磁通量。注意，减小脉冲电流是指以脉冲状的方式急剧减小然后急剧增加的脉冲电流，并且增加脉冲电流是指以脉冲状方式急剧地增加然后急剧减小的脉冲电流。此外，减小脉冲电流和增加脉冲电流的每一个的脉冲状波形可以是矩形波、三角形波和由多个曲线和/或直线形成为突出状的波形的任何一个。注意“转子芯”是指除转子中的转子线圈外的整体构件，并且可以是例如由磁体和由磁性材料制成的转子芯体形成。此外，“转子槽”不限于具有凹槽形状并且通向转子芯的周边表面的部分，例如，包括不通向转子芯的周边表面并且形成为在转子芯的内部在轴向方向上延伸的狭缝。

通过旋转电机驱动系统，可以实现即使在低旋转速度范围中也能增加转矩，同时抑制过多电流流过定子线圈的旋转电机。即，通过将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上，并且将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，能够增加在转子线圈中产生的感应电流，同时使所有相的电流落在所要求的电流极限范围内。此外，将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，因此能够增加通过由d轴电流指令产生的d轴磁路的磁通量的波动量。与对应于q轴电流指令的q轴磁路相比，d轴磁路能减少磁通量通过空隙的通路，因此，磁阻减小。因此，增加d轴磁通量的波动量对增加转矩有效。由此，即使在低旋转速度范围内，也可以增加在转子线圈中感应的感应电流，同时抑制所有相的定子电流的峰值，因此，可以增加旋转电机的转矩。

当该旋转电机的输出转矩低于或等于阈值时，该减小/增加脉冲叠加单元可以将该增加脉冲电流叠加在该d轴电流指令上，并且可以不将该减小脉冲电流叠加在该q轴电流指令上；并且当该输出转矩超出该阈值时，该减小/增加脉冲叠加单元可以将该增加脉冲电流叠加在该d轴电流指令上，并且可以将该减小脉冲电流叠加在该q轴电流指令上。

该减小/增加脉冲叠加单元可以将该减小脉冲电流叠加在该q轴电流指令上，并且可以将该增加脉冲电流叠加在该d轴电流指令上，使得在将脉冲电流叠加在待通过该定子线圈的定子电流上之后的电流矢量落在由在该脉冲电流不被叠加在该定子电流上时在dq坐标系中定义的电流矢量的远端绘制的控制圆内。

该转子线圈的每一个可以连接到整流器元件的任何一个，该整流器元件用作该整流器单元，并且在该转子的周向方向上任何相邻两个该转子线圈之间，该整流器元件的正向是相反的，并且该整流器元件可以整流由感应电动势产生以流过该转子线圈的电流，以由此在A相和B相之间交替地改变流过在周向方向上任何相邻两个该转子线圈的电流的相位。

该整流器元件可以是分别连接到相应转子线圈的第一整流器元件和第二整流器元件，并且该第一整流器元件和该第二整流器元件可以独立地整流由于所产生的感应电动势而产生的电流，使得所整流的电流流过相应转子线圈；并且该第一整流器元件和该第二整流器元件可以在周向方向上交替地改变在周向方向上的多个部分处的该磁极部的磁特性，该磁特性由流过该各个转子线圈的电流产生。

该转子芯可以包括凸极，该凸极是在该转子的周向方向上间隔布置并且向该定子突出的该多个磁极部，并且当由该整流器单元整流的电流流过该转子线圈时，该凸极可以被磁化，以由此起具有固定磁极的磁体的作用。

该转子芯可以包括凸极，该凸极是在该转子的周向方向上间隔布置并且向该定子突出的该多个磁极部，当由该整流器元件整流的电流流过该转子线圈时，该凸极可以被磁化，以由此起具有固定磁极的磁体的作用，并且该转子可以进一步具有在该各个凸极的近部处卷绕的辅助转子线圈，并且围绕在该转子的周向方向上任何相邻两个该凸极卷绕的任何两个该辅助转子线圈可以彼此串联连接，以构成辅助线圈组，并且围绕在该转子的周向方向上任何相邻两个该凸极卷绕的任何相邻两个该转子线圈的一端可以经由该各个相应整流器元件在连接点处彼此连接，使得该各个相应整流器元件在相反方向上彼此面对，围绕在该转子的周向方向上任何相邻两个该凸极卷绕的该任何相邻两个该转子线圈的另一端可以分别连接到该辅助线圈组的一端，并且该连接点可以连接到该辅助线圈组的另一端。

在该转子的周向方向上每一凸极的宽度可以小于与电角度180°对应的宽度，并且通过短节距绕组，可以将该转子线圈的每一个围绕相应一个该凸极卷绕。

在该转子的周向方向上每一转子线圈的宽度可以等于与电角度90°对应的宽度。

通过根据本发明的方面的旋转电机驱动系统，可以实现即使在低旋转速度范围中也能增加转矩同时抑制过多电流流过定子线圈的旋转电机。

附图说明

在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术和工业意义，其中，相同的数字表示相同的元件，并且其中：

图1是示出根据本发明的实施例的旋转电机驱动系统的示意构造的视图；

图2是局部示出本发明的实施例中的定子面对转子的部分的示意图；

图3A是示出在本发明的实施例中的磁通量在转子中通过的状态的示意图；

图3B是示出通过计算与转子线圈磁链的磁通量的幅度，同时改变图2中所示的旋转电机中的周向方向上的转子线圈的宽度θ获得的结果的图；

图4是示出本发明的实施例中的控制器的构造的框图；

图5A是在本发明的实施例中，使用叠加的d轴电流指令值Idsum*、叠加的q轴电流指令值Iqsum*以及每一相电流示出定子电流中的时间变化的例子的时序图；

图5B是示出与图5A对应的在转子线圈中感应的转子电流的时间变化的时序图；

图6是用于示例在本发明的实施例中，开始将脉冲电流叠加在三相定子电流上的时间点t1和t2的时序图；

图7A是示出在本发明的实施例中，当q轴电流是设定值时，磁通量通过定子和转子的状态的示意图；

图7B是示出在将减小脉冲电流叠加在q轴电流上时，在前半周期中，磁通量通过定子和转子的状态的示意图；

图7C是示出在将减小脉冲电流叠加在q轴电流上时，在后半周期中，磁通量通过定子和转子的状态的示意图；

图8是示出在本发明的实施例中，磁通量因为d轴电流而通过定子和转子的状态的示意图；

图9是表示在本发明的实施例中，叠加脉冲电流前后的电流矢量的图；

图10是示出在本发明的实施例中旋转电机的旋转速度和转矩间的相互关系的图，以示例改变脉冲电流叠加状态的例子；

图11是示出本发明的另一实施例并且对应于图3A的视图；

图12是示出图11的实施例中，转子线圈和转子辅助线圈的等效电路的视图；

图13是示出在本发明的另一实施例中的定子面对转子的部分的局部示意截面图；

图14是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图15是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图16是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图17是当在平行于转子的旋转轴的方向上看时，构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的示意图；

图18是示出图17的构造例子的转子的示意图；

图19是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图20是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图21是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图22是示出构成本发明的实施例的旋转电机的另一构造例子的转子的示意图；

图23是示出在现有的旋转电机中，在平行于转子的旋转轴的方向上看时，定子和转子的示意构造的视图；

图24是示出在图23的旋转电机中的定子的示意构造的视图；

图25是示出在图23的旋转电机中的转子的示意构造的视图；以及

图26是示出在与图23的旋转电机相同的构造中，转子旋转速度和马达转矩间的相互关系的例子的图。

具体实施方式

图1至图8和图10是示出本发明的实施例的视图。图1是示出根据本实施例的旋转电机驱动系统的示意构造的视图。图2是局部示出本实施例中的定子面对转子的部分的示意图。图3A是示出本实施例中的磁通量通过转子的状态的示意图。图3B示出通过计算与转子线圈磁链的磁通量的幅度，同时改变图2中所示的旋转电机中的周向方向上的转子线圈的宽度θ获得的结果的图。图4是示出本发明的实施例中的控制器的构造的框图。如图1所示，根据本实施例的旋转电机驱动系统34包括旋转电机10、逆变器36、控制器38和蓄电设备40。逆变器36是驱动旋转电机10的驱动单元。控制器38是控制逆变器36的控制单元。蓄电设备40是电源。旋转电机驱动系统34驱动旋转电机10。此外，如图2所示，用作电动马达或发电机的旋转电机10包括定子12和转子14。定子12被固定到外壳（未示出）。转子14以预定间隔在径向方向上被布置在定子12的内侧，以便面对定子12，并且相对于定子12可旋转。注意，“径向”是指垂直于转子的旋转轴的径向（在下文中，除非特别说明，“径向”的含义是相同的）。

此外，定子12包括定子芯26以及多相（更具体地说，例如，U相、V相和W相的三相）定子线圈28u、28v和28w。定子芯26由磁性材料制成。定子线圈28u、28v和28w被布置在定子芯26上。齿30在周向方向上被布置在定子芯26的多个部分处。齿30是在径向方向上向内侧（向转子14（见图23））突出的多个定子齿。在任何相邻齿30间形成作为定子槽的槽31。注意“周向方向”是指沿绕转子的旋转中心轴所画的圆的方向（在下文中，除非特别说明，“周向方向”的含义是相同的）。

即，在径向方向上向内侧（向转子14）突出的多个齿30沿围绕作为转子14旋转轴的旋转中心轴的周向方向间隔布置在定子芯26的内周表面上，并且每一个均被形成在任何相邻齿30间的槽31在周向方向上间隔形成。即，定子芯26具有在围绕转子14的旋转轴的周向方向上间隔形成的多个槽31。

三相定子线圈28u、28v和28w通过集中短节距绕组经由槽31围绕定子芯26的相应齿30卷绕。用这种方式，定子线圈28u、28v和28w围绕相应齿30卷绕以便构成磁极。然后，多相交流电通过多相定子线圈28u、28v和28w，以磁化在周向方向上排列的齿30。通过这样做，可以在定子12中产生在周向方向上旋转的旋转磁场。注意，定子线圈不限于用这种方式将定子线圈围绕定子的相应齿卷绕的构造，定子线圈可以围绕除定子的齿外的定子芯卷绕。

将在齿30中形成的旋转磁场被从齿30的远端面施加到转子14。在图2所示的例子中，一个极对由三相（U相、V相和W相）定子线圈28u、28v和28w分别围绕其卷绕的三个齿30形成。

此外，转子14包括由磁性材料制成的转子芯16以及多个转子线圈42n和42s。齿19被提供在转子芯16的外周表面在周向方向上的多个部分处，使得在径向方向上向外侧（向定子12）突出，并且齿19沿转子芯16的外周表面间隔布置。齿19是多个磁极部（突出部和凸极）并且是转子齿。齿19面对定子12。此外，每一个均是在转子芯16的任何相邻齿19之间的转子槽的槽20在周向方向上间隔形成。即，转子芯16具有围绕转子14的旋转轴在周向方向上间隔形成的多个槽20。

因为齿19，在磁通量从定子12（齿30）通过的情况下，磁阻随转子14的旋转方向改变。在每一个齿19的位置处，磁阻低，并且在任何相邻齿19之间的位置处，磁阻高。然后，转子线圈42n和42s围绕这些齿19卷绕，使得在周向方向上交替地排列转子线圈42n和转子线圈42s。在此，转子线圈42n和42s的每一个的绕组中心轴与径向方向重合。

此外，多个第一转子线圈42n分别通过集中绕组在转子14的周向方向上围绕每隔一个齿19卷绕，并且多个第二转子线圈42s分别通过集中绕组围绕其他齿19卷绕。其他齿19与第一转子线圈42n围绕其卷绕的齿19相邻，并且是在周向方向上每隔一个的齿19。此外，二极管21n和21s分别连接到第一转子线圈电路44和第二转子线圈电路46。第一转子线圈电路44包括多个第一转子线圈42n。第二转子线圈电路46包括多个第二转子线圈42s。即，在转子14的周向方向上交替布置的多个第一转子线圈42n彼此串联电连接并且无限连接，并且二极管21n在多个第一转子线圈42n的任意两个之间的部分处与第一转子线圈42n的每一个串联连接，以由此构成第一转子线圈电路44。二极管21n是整流器单元（整流器元件），并且是第一二极管。第一转子线圈42n围绕起相同磁极（北极）作用的齿19卷绕。

另外，多个第二转子线圈42s彼此串联地电连接并且无限连接，并且二极管21s在多个第二转子线圈42s的任意两个之间的部分处与第二转子线圈42s的每一个串联连接。二极管21s是整流器单元（整流器元件）并且是第二二极管。第二定子线圈42s围绕起相同磁极（南极）作用的齿19卷绕。此外，使在周向方向上分别围绕任何两个相邻齿19（形成具有不同磁极的磁体）卷绕的转子线圈42n和42s彼此电隔离。用这种方式，在周向方向上在转子芯16的外周部的多个部分处卷绕转子线圈42n和42s，使得被分别部分地布置在相应槽20中。

此外，分别由二极管21n和21s整流流过转子线圈42n和42s的电流的整流方向是相反的，使得在周向方向上在转子14的任何相邻齿19中形成具有不同磁极的磁体。即，二极管21n和21s以相互相反的方向分别连接到转子线圈42n和42s，使得分别流过在转子14的周向方向上的任何相邻两个转子线圈42n和42s的电流的方向（各个二极管21n和21s的整流方向），即正向，是彼此相反的。然后，二极管21n和21s分别整流流过相应转子线圈42n和42s的电流，该电流归因于通过旋转由定子12产生并且包括空间谐波的磁场而产生的感应电动势。通过这样做，流过在转子14的周向方向上的任何相邻两个转子线圈42n和42s的电流的相位在A相和B相间交替地改变。A相在齿19的相应一个的远端侧产生北极。B相在齿19的相应一个的远端侧产生南极。即，为转子14提供的整流器元件是作为第一整流器元件的二极管21n和作为第二整流器元件的二极管21s。二极管21n和21s分别连接到相应转子线圈42n和42s。此外，因为所产生的感应电动势，二极管21n和21s分别独立地整流流过相应转子线圈42n和42s的电流，并且在周向方向上交替地改变在周向方向上的多个部分处的齿19的磁特性。齿19的磁特性由流过各个转子线圈42n和42s的电流产生。用这种方式，多个二极管21n和21s在周向方向上交替地改变磁特性。通过在转子线圈42n和42s中产生的感应电动势，在多个齿19中分别产生磁特性。即，二极管21n和21s连接到相应转子线圈42n和42s，并且在多个转子线圈42n和42s之中，在周向方向上交替地改变各个转子线圈42n和42s的磁特性。利用该构造，与图23至图25所示的构造的情形不同，二极管21n和21s的数量可以减少到2个，因此，可以简化转子14的线圈结构。此外，转子14在径向方向上同心地固定到旋转轴22的外侧（见图23、图25等等，在图2中未示出）。旋转轴22由外壳（未示出）可旋转地支撑。注意，在本实施例中，整流器元件连接到相应转子线圈42n和42s；然而，在本发明的方面中，在多个转子线圈之中，交替地改变周向方向上的转子线圈的磁特性的整流器元件仅需要连接到转子线圈，并且整流器元件可以使用除该整流器元件外的构造。注意转子线圈42n和42s可以经由绝缘体等等围绕相应齿19卷绕，该绝缘体由树脂等等制成，且具有电绝缘特性。

此外，将在转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ设置为使得比与转子14的电角度180°对应的宽度短，并且转子线圈42n和42s通过短节矩绕组分别围绕齿19卷绕。更期望的是，转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ等于或基本等于与转子14的电角度90°对应的宽度。考虑到转子线圈42n和42s的每一个的横截面积，在此可以由转子线圈42n和42s的每一个的截面的中心宽度表达转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ。即，可以由转子线圈42n和42s的每一个的内周表面宽度和外周表面宽度的平均值来表达转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ。注意，由通过将转子14的机械角乘以转子14的极对的数量p获得的值来表达转子14的电角度（电角度=机械角×p）。因此，在周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ满足下述数学表达式（1），其中，从转子14的旋转中心轴到转子线圈42n和42s的每一个的距离为r。

θ<π×r/p    (1)

稍后将详细地描述通过数字表达式（1）限定宽度θ的原因。

此外，如图1所示，蓄电设备40被提供为直流电源。蓄电设备40是可充电和可放电的，并且例如由蓄电池组形成。逆变器36包括三相U相、V相和W相臂Au、Av和Aw。在三相臂Au、Av和Aw的每一个中，串联连接两个开关元件Sw。开关元件Sw是晶体管、IGBT等等。此外，二极管Di与开关元件的每一个反并联连接。此外，臂Au、Av和Aw的中点分别连接到构成旋转电机10的相应相的定子线圈28u、28v和28w的一端。在定子线圈28u、28v和28w之中，同相的定子线圈彼此串联连接，并且不同相的定子线圈28u、28v和28w在中性点彼此连接。

此外，蓄电设备40的正极侧和负极侧分别连接到逆变器36的正极侧和负极侧，并且电容器68在蓄电设备40和逆变器36间与逆变器36并联连接。控制器38例如响应于从车辆的加速度踏板传感器（未示出）等等输入的加速指令信号，计算旋转电机10的转矩目标，然后，基于根据转矩目标的电流指令值，控制开关元件Sw的开关操作等等。向控制器38中输入指示电流值的信号和指示旋转电机10的转子14的旋转角的信号，该电流值由为三相定子线圈之中的至少两相定子线圈（例如28u和28v）提供的电流传感器70检测，该旋转角由诸如旋转变压器的旋转角检测单元82（图4）检测。控制器38包括具有CPU、存储器等等的微计算机。控制器38控制逆变器36的开关元件Sw的开关，以控制旋转电机10的转矩。控制器38可以由逐个功能划分的多个控制器形成。

由此构成的控制器38能通过构成逆变器36的开关元件Sw的开关操作，将来自蓄电设备40的直流电转换成U相、V相和W相的三相交流电，以为三相定子线圈28u、28v和28w提供相应相的电力。利用由此构成的控制器38，也可以通过控制流过定子线圈28u、28v和28w的交流电的相位（提前），控制转子14的转矩（图2）。

此外，通过图2中所示的旋转电机10，通过旋转磁场，在转子线圈42n和42s中产生感应电流，由此使得可以使转子14产生转矩。旋转磁场由定子12产生，并包括空间谐波。即，使定子12产生旋转磁场的磁动势的分布不是（仅基波中的）正弦分布，并且由于三相定子线圈28u、28v和28w的布置以及定子芯归因于齿30和槽31的形状而包括谐波分量。特别地，在集中绕组中，三相定子线圈28u、28v和28彼此不重叠，因此在定子12的磁动势分布中出现的谐波分量的振幅级增加。例如，当通过三相集中绕组形成定子线圈28u、28v和28w时，作为输入电频率的（时间）三次分量的空间二次分量的振幅级增加为谐波分量。由于以这种方式的定子线圈28u、28v和28w的布置和定子芯26的形状，在磁动势中出现的谐波分量被称为空间谐波。

此外，当使三相交流电通过三相定子线圈28u、28v和28w，使得在齿30中形成的旋转磁场（基波分量）被施加到转子14时，齿19受齿30的旋转磁场吸引，以致转子14的磁阻减小。通过这样做，转矩（磁阻转矩）作用在转子14上。

此外，当形成在齿30中并包括空间谐波分量的旋转磁场与转子14的转子线圈42n和42s磁链时，因为空间谐波分量，在转子线圈42n和42s中出现在频率上与转子14的旋转频率（旋转磁场的基波分量）不同的磁通量波动。因为磁通量波动，在转子线圈42n和42s中产生感应电动势。利用所产生的感应电动势，流过转子线圈42n和42s的电流分别由二极管21n和21s整流，以便具有单向方向（直流）。然后，当由二极管21n和21s整流的直流流过转子线圈42n和42s时，作为转子齿的齿19被磁化。通过这样做，齿19的每一个起具有固定磁极（北极和南极中的任何一个）的磁体的作用。如上所述，流过转子线圈42n和42s的电流由二极管21n和21s整流的整流方向彼此相反，因此在各个齿19中产生的磁体是使得北极和南极被交替地布置在周向方向上。然后，齿19（具有固定磁极的磁体）的磁场与由定子12产生的旋转磁场（基波分量）相互作用以产生吸引和排斥作用。转矩（对应于磁矩）甚至可以通过在由定子12产生的旋转磁场（基波分量）和齿19（磁体）的磁场间的电磁相互作用（吸引和排斥作用）而被施加到转子14上，转子14被驱动为与由定子12产生的旋转磁场（基波分量）同步地旋转。用这种方式，旋转电机10能起利用提供给定子线圈28u、28v和28w的电力的电动马达的作用来使转子14发电（机械动力）。

在这种情况下，在转子14中，如由图3A的示意图所示，不同二极管21n和21s分别连接到分别围绕在转子14的周向方向上任何相邻齿19卷绕的转子线圈42n和42s。由定子12（图2）产生并且包括谐波的旋转磁场与转子线圈42n和42s磁链。通过这样做，在转子线圈42n和42s中感应由二极管21n和21s整流方向的感应电流，并且将齿19磁化成在任何相邻齿19之间的不同磁极部。在这种情况下，由感应电流引起的磁通量在由图3A中的箭头α指示的方向上通过齿19和转子芯16除齿19外的部分。

此外，图1中所示的旋转电机驱动系统34例如被安装在混合车辆、燃料电池车辆、电动车辆等等上，作为车辆驱动力产生设备并被使用。混合车辆包括发动机和作为驱动源的驱动电动马达。注意在蓄电设备40和逆变器36之间连接作为电压转换单元的DC/DC转换器，并且蓄电设备40的电压被增加并被供应给逆变器36也是可行的。

此外，旋转电机驱动系统34的控制器38具有减小/增加脉冲叠加单元72（图4）。减小/增加脉冲叠加单元72将用于脉冲状减小的减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上，该q轴电流指令用于使电流通过定子线圈28u、28v和28w以便在q轴方向（稍后所述）中产生励磁磁通量，并且将用于脉冲状增加的增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，该d轴电流指令用于使电流通过定子线圈28u、28v和28w以便在d轴方向（稍后所述）产生励磁磁通量。这将参考图4详细地描述。图4是示出控制器38中的逆变器控制单元的构造的视图。控制器38包括电流指令计算单元（未示出）、减小/增加脉冲叠加单元72、减法单元74和75、PI运算单元76和77、三相/两相转换单元78、两相/三相转换单元80、旋转角度检测单元82、PWM信号生成单元（未示出）和门电路（未示出）。

电流指令计算单元基于响应于从用户输入的加速指令而计算的旋转电机10的转矩指令值，根据预定表等等，来计算对应于d轴和q轴的电流指令值Id*和Iq*。其中，d轴意指作为旋转电机10的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的绕组中心轴方向的磁极方向，并且q轴是指相对于d轴，电角度提前90度的方向。例如，当如图2所示定义转子14的旋转方向时，由图2的箭头所指示的关系来定义d轴方向和q轴方向。此外，电流指令值Id*和Iq*分别是作为用于d轴电流分量的指令值的d轴电流指令值和作为用于q轴电流分量的指令值的q轴电流指令值。使用这些d轴和q轴，使得可以通过矢量控制，来确定将通过定子线圈28u、28v和28w的电流。

三相/两相转换单元78根据为旋转电机10提供的旋转角度检测单元82检测的旋转电机10的旋转角度θ以及由电流传感器70检测的两相电流（例如V相和W相电流Iv和Iw），来计算作为两相电流的d轴电流值Id和q轴电流值Iq。注意仅由电流传感器70检测两相电流的原因是因为两相电流（d轴电流值Id和q轴电流值Iq）的和为0，因此，可以计算另一相电流。然而，检测U相、V相和W相电流，然后由这些电流值计算d轴电流值Id和q轴电流值Iq也是可行的。

减小/增加脉冲叠加单元72具有减小/增加脉冲生成单元84以及加法单元86和87。减小/增加脉冲生成单元84生成将被叠加在q轴电流上的减小脉冲电流以及将被叠加在d轴电流上的增加脉冲电流。使用加法单元86和87，以分别将增加脉冲电流和减小脉冲电流与d轴电流和q轴电流相加。用于d轴电流的加法单元86以设定间隔将增加脉冲电流Idp*和d轴电流指令值Id*叠加或相加，然后将加法后的叠加d轴电流指令值Idsum*输出到相应减法单元74。用于q轴电流的加法单元87在将增加脉冲电流叠加到d轴电流的相同时序，将减小脉冲电流Iqp*和q轴电流指令值Iq*叠加或相加，然后将加法后的叠加q轴电流指令值Iqsum*输出到相应减法单元75。此外，对应于d轴的减法单元74获得在叠加d轴电流指令值Idsum*和由三相/两相转换单元78转换的d轴电流Id之间的偏差δId，然后将偏差δId输入到对应于d轴的PI运算单元76。

此外，对应于q轴的减法单元75获得在叠加q轴电流指令值Iqsum*和由三相/两相转换单元78转换的q轴电流Iq之间的偏差δIq，然后将偏差δIq输入到对应于q轴的PI运算单元77。PI运算单元76和77分别以预定增益对输入偏差δId和δIq执行PI运算以获得控制偏差，然后计算对应于控制偏差的d轴电压指令值Vd*和q轴电压指令值Vq*。

两相/三相转换单元80使用从旋转电机10的旋转角θ获得并预测为1.5个控制间隔后的位置的预测角，将从PI运算单元76和77输入的电压指令值Vd*和Vq*转换成三相U相、V相和W相电压指令值Vu、Vv和Vw。通过PWM信号生成单元（未示出），电压指令值Vu、Vv和Vw被转换成PWM信号，并且将PWM信号输出到门电路（未示出）。门电路选择控制信号被施加到的开关元件Sw，以由此控制开关元件Sw的开/关状态。用这种方式，控制器38将流过定子线圈28u、28v和28w的定子电流转换成dq轴坐标系，以获得d轴电流分量和q轴电流分量，并且控制逆变器36以便能通过包括反馈控制的矢量控制，来获得对应于目标转矩的各个相的定子电流。

图5A是在本实施例中，使用叠加d轴电流指令值Idsum*、叠加q轴电流指令值Iqsum*和每一相电流，示出定子电流的时间变化的例子的时序图。图5B是与图5A对应的在转子线圈中感应的转子电流的时间变化的时序图。注意图5A和图5B示出了将极短的时间周期在时间上扩展，即在图中的水平方向上扩展时的模拟结果。因此，实际上，当驱动旋转电机时，U相、V相和W相电流分别形成正弦波；然而在图5A中，线性地示出了在叠加脉冲电流前后的那些相电流。注意，在下述描述中，相同的参考数字表示与图1至图4所示的元件相同的部件。

如图5A所示，图4中所示的减小/增加脉冲叠加单元72同时将减小脉冲电流叠加在d轴电流指令值Id*上并且将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令值Iq*上。对d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*两者，与转矩指令对应，计算未叠加脉冲电流的电流值。用这种方式，通过减小/增加脉冲叠加单元72，将以设定的间隔以脉冲状方式减小然后增加的电流指令叠加在q轴电流指令值Iq*上，并且通过减小/增加脉冲叠加单元72，将以脉冲状方式增加然后减小的电流指令叠加在d轴电流指令值Id*上。注意，即使脉冲电流被指令为图5A所示的矩形波形，因为响应延迟，脉冲电流实际上可以具有组合了如由虚线β指示的曲线的脉冲状形式。此外，增加脉冲电流和减小脉冲电流的每一个的脉冲状波形可以是矩形波、三角波和由多个曲线和/或直线形成为突出形状的波形的任何一个。

当以这种方式叠加脉冲电流时，例如，可以增加在流过至少一相定子线圈的电流的变化，同时即使最大电流流过一相定子线圈，相等的电流分别流过剩余两相定子线圈，并且流过剩余两相定子线圈的相等电流之和流过该一相定子线圈时，也能抑制电流的峰值。例如，图5A的下半部分的时序图示出了最大电流流过W相定子线圈28w，相等的电流分别流过剩余两个U相和V相定子线圈28u和28v，并且流过剩余两相定子线圈28u和28v的同样电流的和流过W相定子线圈28w的情形。图6是用于示例在本实施例中的时间点t1和t2的时序图，在该时间点，开始将脉冲电流叠加在三相定子电流上。如图6所示，使三相定子电流的相位彼此偏移120°。与此相比，在图5A和图5B中，在W相定子电流最小的t1,t2,…的瞬间，将脉冲电流叠加在d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*上。注意，在下述描述中，在图6的时间点t1和t2处叠加脉冲电流；然而，本实施例不打算限制叠加脉冲电流的时间。在图6中，以设定间隔ta叠加脉冲电流。

在这种情况下，箭头γ指示电流限制范围，并且虚线P和Q是根据设计要求的容许电流极限。即，基于逆变器36的诸如容量的分量关系，要求电流值落在虚线P和Q间。然后，流过W相定子线圈28w的电流值位于可容许电流极限之一附近。在这种情况下，通过叠加增加脉冲电流和减小脉冲电流，可以增加至少一相（例如V相）电流的变化，同时使所有相的电流落在所要求的电流极限范围（γ范围）内。因此，在由定子12产生的旋转磁场中感应的空间谐波分量的磁通量的变化随电流变化增加。在这种情况下，流过W相定子线圈28w并且接近可容许极限之一的电流向电流极限范围的中心减小，并且流过U相定子线圈28u并且远离可容许极限的电流增加但可以减小增加量。因此，可以增加出现在转子线圈42n和42s中的感应电流，同时防止过电流流过所有定子线圈28u、28v和28w。此外，将增加脉冲电流Idp*叠加在d轴电流指令Id*上，因此，可以增加通过d轴磁路并且由d轴电流指令Id*产生的磁通量的波动量。与对应于q轴电流指令的q轴磁路相比，d轴磁路能减少使磁通量通过作为在定子12和转子14之间的空隙的间隙的通路，因此，磁阻减小。因此，在由定子12产生的旋转磁场中包括的空间谐波分量的磁通量的变化随电流变化增加。因此，转子电流如图5B所示增加，以及马达转矩增加。此外，可以使三相落在电流极限范围（图5A中的箭头γ范围）内。由此，即使在低旋转速度范围中，也可以增加在转子线圈42n和42s中感应的感应电流，同时抑制所有相的定子电流的峰值，因此，可以增加旋转电机10的转矩。

将参考图7A至图7C和图8，进一步详细地描述。在图7A至图7C和图8中，将分别在由于q轴电流的磁通量变化（图7A至图7C）和由于d轴电流的磁通量变化（图8）之间进行描述。图7A至图7C是分别示出在本实施例中，当q轴电流是设定值时磁通量通过定子和转子的状态，在前半周期中当减小脉冲电流叠加在q轴电流上时磁通量通过定子和转子的状态，以及在后半周期中当减小脉冲电流叠加到q轴电流上时磁通量通过定子和转子的状态。在图7A至图7C的每一个中，三相定子线圈28u、28v和28w围绕其卷绕的齿30不径向面对转子线圈42n和42s围绕其卷绕的齿19，因此，齿30之一面对在转子14的周向方向上的两个相邻齿19之间的中心位置。在这种情况下，如由图7A至图7C中的实线箭头R1和虚线箭头R2所示，通过定子12和转子14的磁通量是q轴磁通量。

图7A对应于在图5A中叠加q轴电流指令值Iqsum*是设定值的A1状态。图7B对应于图5A中在前半周期中减小脉冲电流出现在叠加q轴电流指令值Iqsum*中的状态，即Iqsum*急剧减小的A2状态。此外，图7C对应于图5A中在后半周期中减小脉冲电流出现在叠加q轴电流指令值Iqsum*中的状态，即Iqsum*急剧增加的A3状态。

首先，如图7A所示，在减少脉冲电流出现前，叠加q轴电流指令值Iqsum*为设定值的状态下，磁通量从W相齿30经由“A”和“B”齿19间的空间通过“A”和“B”齿19，然后到达U相和V相齿30。在这种情况下，正电流流过U相和V相定子线圈28u和28v，并且大的负电流流过W相定子线圈28w。然而，在这种情况下，由于通过齿30的每一个的基波，没有发生磁通量变化。

与此相比，如图7B所示，在前半周期中出现减小脉冲电流的状态下，即在q轴电流急剧减小的状态下，流过定子线圈28u、28v和28w的每一个的电流的大小变小，很显然，因为如虚线R2所示的从图7A的变化，磁通量在相反方向上通过。注意，对磁通量的变化，可以反转定子电流值的符号，以便磁通量实际上在与图7A相反的方向上通过。在任何情况下，在“A”齿19中，磁通量在从北极改变到南极的方向上通过，感应电流试图在阻止磁通量通过的方向上流过转子线圈42n，并且在图7B的箭头T方向上通过的感应电流未受二极管21n阻挡。与此相比，在“B”齿19中，磁通量在增强南极的方向上通过，并且感应电流试图在阻止磁通量的通路的方向，即在将“B”齿19改变成北极的方向上流过转子线圈42s；然而，在该方向上的感应电流的流动被二极管21s阻挡，因此，电流在“B”中不流动。

接着，如图7C所示，在减小脉冲电流出现在后半周期中的状态下，即，在q轴电流急剧增加的状态下，流过定子线圈28u、28v和28w的每一个的电流的大小变为增加，然后，磁通量在如由实线箭头R1所示的、与图7B相反的方向上通过。在这种情况下，在“A”齿19中，磁通量在增强北极的方向上通过，并且感应电流试图在阻止磁通量的通路的方向，即将“A”齿19改变成南极的方向（与二极管21n相反的X方向）中流过转子线圈42n；然而，电流已经在图7B中流动，因此，电流在至少一定时间段逐步地减小但在与X方向相反的方向上流动。此外，在“B”齿19中，磁通量在将南极改变成北极的方向上通过，感应电流试图在阻止磁通量的通路的方向上流过转子线圈42s，并且在图7C的箭头Y方向上的感应电流的流动未受二极管21s阻挡。

此外，当减小脉冲电流变为0并再次回到图7A的状态时，流过转子线圈42n和42s的电流逐步地减小。当减小脉冲电流叠加在q轴电流上时的q轴磁通量的变化如上所述；然而，与叠加减小脉冲电流的同时，将增加脉冲叠加在d轴电流上。在这种情况下，d轴磁通量如图8所示地通过。图8是示出在本实施例中，因为d轴电流，磁通量通过定子12和转子14的状态的示意图。即，因为定子线圈28u、28v和28w的d轴电流，d轴磁通量如由图8的箭头R3所示地通过。图8中的箭头R3指示在d轴磁通量的正向上的流动。d轴磁通量通过“B”齿19、转子芯16的背轭和“A”齿19，从V相齿30通向U相齿30。用这种方式，d轴磁通量所通过的d轴磁路不通过大的空隙，与如图7A至图7C所示的q轴磁通量所通过的q轴磁路的情形不同，因此，容许大量磁通量由此通过，从而可以增加磁通量的变化。此外，当如图5A所示，将增加脉冲电流叠加在d轴电流上时，由于d轴电流，d轴磁通量的通路急剧增加，然后急剧减小。因此，如从图7B、7C和图8显而易见的，当考虑d轴磁通量和q轴磁通量两者时，V相定子电流显著地减小，然后增加返回，并且U相定子电流以低增长率增加，然后减小返回。因此，如图5A所示，叠加脉冲电流来改变V相定子电流，并且能够增加V相定子电流的变化，同时使所有相的定子电流落在电流极限范围内，因此，可以增加旋转电机10的转矩。

图9是示出在本实施例中，在叠加脉冲电流前后的电流矢量的图。图9示出在dq坐标系中的定子电流的电流矢量。在图9中，电流矢量I示出在叠加由目标转矩确定的脉冲电流等等之前的初始电流矢量的例子。此外，电流矢量Ia是以在初始电流矢量中，将增加脉冲电流叠加在d轴电流上并且将减小脉冲电流叠加在q轴电流上的方式获得的电流矢量。当以这种方式叠加脉冲电流时，电流矢量改变。然而，同样在该情况下，在本实施例中，将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上并且将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，使得在将脉冲电流叠加在定子电流上后的电流矢量Ia落在由初始电流矢量的远端所绘制的控制圆X内。因此，可以使定子电流落在电流极限范围内。与此相比，电流矢量Ib示出根据比较实施例的构造的电流矢量，在该比较实施例中，仅将增加脉冲电流叠加在d轴电流上，并且未将脉冲电流叠加在q轴上。在这种情况下，很显然，电流矢量Ib从控制圆延伸，并且定子电流超出电流极限范围。

用这种方式，在本实施例中，控制器38的减小/增加脉冲叠加单元72将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上并且将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，使得在将脉冲电流叠加在定子电流上后的电流矢量Ia落在由在未将脉冲电流叠加在定子电流上时在dq坐标系中定义的初始电流矢量的远端绘制的控制圆内。因此，图4中所示的减小/增加脉冲生成单元84基于旋转电机10当前的电流转矩和旋转速度，确定增加脉冲电流Idp*和减小脉冲电流Iqp*。

图10是本实施例中，示出在旋转电机的旋转速度和转矩间的相互关系的图，用于示例改变脉冲电流叠加状态的例子。如图10所示，在本实施例中，基于旋转电机10的旋转速度和转矩的范围，可以用三步改变叠加脉冲电流的模式。图10示出在本实施例中，当未叠加脉冲电流时，旋转电机10的旋转速度和转矩之间的相互关系。因此，在旋转速度低的范围中，由箭头Z所示，因为在本发明的发明内容中所述的原因，存在旋转电机10的转矩减小的可能性。由此，在现有技术中，期望增加图10的阴影区中的转矩。与此相比，在本实施例中，当在H1区、H2区和H3区中定义转矩和旋转速度间的相互关系时，以对应于各个区的不同模式，将脉冲电流叠加在d轴电流和q轴电流的至少一个上。

首先，在H1区中，即，当转子14的旋转速度低于或等于预定旋转速度（J min^-1）并且旋转电机10的输出转矩低于或等于阈值（K1Nm）时，减小/增加脉冲叠加单元72执行增加脉冲模式，其中，将增加脉冲电流Idp*叠加在d轴电流指令Id*上，但不将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令Iq*上。当用这种方式，离电流极限有余裕时，使用仅d轴磁通量变化的增加脉冲模式能有效地感应转子电流。

与此相比，在H2区中，当转子14的旋转速度低于或等于预定旋转速度（J min^-1），并且旋转电机10的输出转矩高于阈值（K1Nm）并低于或等于第二阈值（K2Nm）时，减小/增加脉冲叠加单元72执行减小/增加脉冲模式，其中，将增加脉冲电流Idp*叠加在d轴电流指令Id*上，并且将减小脉冲电流Iqp*叠加在q轴电流指令Iq*上。当用这种方式，与电流极限有小余裕时，使用d轴磁通量的变化和q轴磁通量的变化的减小/增加脉冲模式能在电流极限的范围内感应转子电流。

此外，在H3区中，即，当转子14的旋转速度低于或等于预定旋转速度（J min^-1），并且旋转电机10的输出转矩超出第二阈值（K2Nm）时，减小/增加脉冲叠加单元72执行减小脉冲模式，其中，将减小脉冲电流Iqp*叠加在q轴电流指令Iq*上，但不将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令Id*上。当以这种方式，变得接近电流极限时，使用仅使用q轴磁通量变化的减小脉冲模式，因此，使所有三相定子电流向电流极限范围的中心改变，以使得能够增加转矩同时防止电流增加。

注意在上述描述中，用三步，即H1区、H2区和H3区来改变叠加脉冲电流的模式，相反，也可以用二步，即H1区和H2区来改变叠加脉冲电流的模式。在这种情况下，当转子14的旋转速度低于或等于预定旋转速度并且输出转矩低于或等于阈值时，减小/增加脉冲叠加单元72执行增加脉冲模式，其中，将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，但不将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上，并且当输出转矩超出阈值时，减小/增加脉冲叠加单元72执行减小/增加脉冲模式，其中，将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，并且将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上。注意，当用上述三步或两步改变叠加脉冲电流的模式时，可以基于输出转矩来改变叠加脉冲电流的模式，而不定义旋转速度的条件。

通过上述旋转电机驱动系统，可以实现即使在低旋转速度范围中也能增加转矩，同时防止过电流流过所有定子线圈28u、28v和28w的旋转电机。即，通过将减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上并且将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，可以增加出现在转子线圈42n和42s中的感应电流，同时使所有相的电流落在所需电流极限范围内。此外，将增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，因此，可以增加通过由d轴电流指令产生的d轴磁路的磁通量的波动量。与对应于q轴电流指令的q轴磁路相比，d轴磁路能减小通过空隙的磁通量的通路，因此，磁阻减小。因此，增加d轴磁通量的波动量对增加转矩有效。由此，即使在低旋转速度范围中，也可以增加在转子线圈42n和42s中感应的感应电流，同时抑制所有相的定子电流的峰值，因此，可以增加旋转电机10的转矩。因此，例如，这防止逆变器36的每一开关元件的容量增加，这样可以降低包括逆变器36的控制系统的成本和尺寸。此外，不必扩大用于电流控制的每一电流传感器的检测范围，这样可以减小每一传感器的尺寸，并且有效地增加每一传感器的检测精度。此外，不必为转子14提供磁体，因此，可以实现无磁体和高转矩构造。

与此相比，在JP-A-2007-185082中所述的同步机的情况下，电磁体由使用脉冲电流的转子形成，然而，在转子的外周部处提供转子线圈以便横跨在径向方向上，并且一个整流器元件连接到每一转子线圈以在转子的径向方向上，在相反侧上形成两个不同的磁极。因此，即使当将脉冲叠加在q轴电流上时，用于形成两个磁极的感应电流也能彼此抵消，因此，在转子线圈中不会产生感应电流。即，利用该构造，不可能通过将脉冲电流叠加在q轴电流上来产生转矩。

此外，在JP-A-2010-98908中所述的同步机的情况下，将以脉冲状的方式增加然后减小的增加脉冲电流叠加在d轴电流和q轴电流上，因此，流过定子线圈的电流的峰值可能会过多增加。此外，在JP-A-2010-110079中所述的同步机的情况下，为实现即使在低旋转速度范围中也能增加转矩同时防止过多电流流过定子线圈的旋转电机的目的，未描述用于将减小脉冲电流叠加在q轴电流上的设备。

此外，在本实施例中，如在上述数字表达式（1）中所述，调整在转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ，因此可以增加在转子线圈42n和42s的每一个中产生的、由于旋转磁场的空间谐波而导致的感应电动势。即，由于空间谐波而与转子线圈42n和42s磁链的磁通量的振幅（波动宽度）受周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ影响。其中，图3B示出了计算与转子线圈42n和42s磁链的磁场的振幅（波动宽度）同时改变在周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ的结果。图3B以电角度示出线圈宽度θ。如图3B所示，当线圈宽度θ从180°减小时，与转子线圈42n和42s磁链的磁通量的波动宽度增加。因此，使线圈宽度θ小于180°，即，由短节距绕组形成转子线圈42n和42s，由此与满节距绕组相比，由于空间谐波，使得可以增加磁链磁通量的振幅。

由此，在旋转电机10（图2）中，使周向方向上的齿19的每一个的宽度小于与电角度180°对应的宽度，并且通过短节距绕组，使转子线圈42n和42s围绕相应齿19卷绕，由此使得可以有效地增加在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波而导致的感应电动势。因此，可以有效地增加作用在转子14上的转矩。

此外，如图3B所示，当线圈宽度θ为90°时，由于空间谐波的磁链磁通量的振幅为最大。由此，为进一步增加由于空间谐波而与转子线圈42n和42s磁链的磁通量的振幅，期望周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ等于（或基本上等于）与转子14的电角度90°对应的宽度。因此，在转子14的极对数为p并且从转子14的旋转中心轴到转子线圈42n和42s的每一个的距离为r的情况下，在周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ期望满足（或基本上满足）下述数字表达式（2）。

θ=π×r/(2×p)    (2)

通过这样做，可以最大化在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波的感应电动势，并且可以最有效地增加由于感应电流而在各个齿19中生成的磁通量。因此，可以进一步有效地增加作用在转子14上的转矩。即，当宽度θ显著地超出对应于90°的宽度时，在彼此抵消方向上的磁动势倾向于与转子线圈42n和42s磁链；然而，当宽度θ变得小于对应于90°的宽度时，磁动势的发生概率减小。然而，当宽度θ相对于对应于90°的宽度显著地减小时，与转子线圈42n和42s磁链的磁动势的大小显著地减小。因此，宽度θ被设定成对应于约90°的宽度，由此使得可以防止这种麻烦。因此，期望在周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ基本上等于与电角度90°对应的宽度。

用这种方式，在本实施例中，当在转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ基本上等于与电角度90°对应的宽度时，可以增加在转子线圈42n和42s中产生的、由于旋转磁场的空间谐波而导致的感应电动势，因此，可以最有效地增加为磁极部的齿19的磁通量。通过流过转子线圈42n和42s的感应电流产生齿19的磁通量。因此，可以进一步有效地增加作用在转子14上的转矩。注意，在本实施例中，转子14被构造成使得在周向方向上的任何相邻转子线圈42n和42s彼此电隔离，在周向方向上交替布置的转子线圈42n彼此串联地电连接，并且在周向方向上交替布置的转子线圈42s彼此串联电连接。然而，在本实施例中，如在图23至图25所示的构造的情况下，旋转电机包括转子14，其中，二极管21n和21s的任何一个被连接到围绕相应齿19卷绕的转子线圈42n和42s的每一个，并且使转子线圈42n和42s彼此电隔离，并且控制器38具有减小/增加脉冲叠加单元72（图4）也是可行的。

接着，图11是示出本发明的另一实施例并且对应于图3A的视图。另外，图12是示出图11的实施例中的转子线圈和转子辅助线圈的等效电路的视图。在根据图11所示的实施例的旋转电机中，与图1至图8所示的实施例不同，转子14的齿19不仅配备有围绕远端侧卷绕的转子线圈42n和42s，并且还配备有围绕近端侧卷绕的辅助转子线圈92n和92s。即，在本实施例中，如在图1至图8所示的实施例的情况下，转子芯16包括齿19。齿19在转子14的周向方向上间隔布置。齿19是向定子12突出（见图2）的多个磁极部以及凸部。此外，当由二极管21n和21s整流的电流流过转子线圈42n和42s和辅助转子线圈92n和92s时，齿19被磁化，由此起具有固定磁极的磁体的作用。此外，辅助转子线圈92n和92s围绕相应齿19的近端侧卷绕，并且分别围绕转子14的周向方向上的任何相邻齿19卷绕。使辅助转子线圈92n和92s的任何两个彼此串联连接，以构成辅助线圈组94。

此外，使围绕转子14的周向方向上的任何相邻两个齿19卷绕的转子线圈42n和42s的任何相邻两个的一端经由各个相应的二极管21n和21s在连接点R（图2）处彼此连接，以便各个相应二极管21n和21s在相反方向上彼此面对。此外，使转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的任何两个的另一端各自连接到辅助线圈组94的一端，并且连接点R连接到辅助线圈组94的另一端。

通过这种构造，整流电流分别流过转子线圈42n和42s和辅助转子线圈92n和92s，以磁化齿19，并且使齿19起磁极部的作用。即，通过使交流电通过定子线圈28u、28v和28w，包括空间谐波分量的旋转磁场从定子（图2）作用在转子14上。由于空间谐波分量的磁通量的波动，泄漏到转子14的齿19之间的空间中的泄漏磁通量发生波动，并且通过这样做，产生感应电动势。此外，可以将产生感应电流的功能主要赋予在齿19的远端侧处的转子线圈42n和42s，并且将磁化齿19的功能主要赋予辅助转子线圈92n和92s。此外，流过围绕任何相邻齿19卷绕的转子线圈42n和42s的电流总量变为流过辅助转子线圈92n和92s的电流。此外，使任何相邻辅助转子线圈92n和92s彼此串联连接，因此，可以获得与当相邻辅助转子线圈92n和92s两者的匝数增加时相同的有利效果，并且可以减少流过转子线圈42n和42s和辅助转子线圈92n和92s的电流，同时不改变通过齿19的磁通量。其他构造和操作与图1至图8所示的实施例相同。

接着，图13是局部示出在本发明的另一实施例中的定子面对转子的部分的示意截面图。根据本实施例的旋转电机10不同于图1至图8所示的实施例或图11和图12所示的实施例之处在于，在转子14的周向方向上的任何相邻齿19之间提供由磁性材料制成的辅助磁极96。此外，每一辅助磁极96耦合到由非磁性材料制成的柱状部98的远端部分。在转子芯16的外周表面上在周向方向的任何相邻齿之间的槽100的底部处，每一柱状部98的近部耦合到周向方向上的中心。注意，在每一柱状部98由磁性材料形成并且可以确保柱状部98的强度的条件下，可以充分减小转子14的周向方向上的柱状部98的截面面积。

通过上述构造，在包括辅助极96的部分处易于形成空间谐波分量所通过的磁路，因此，使包括在由定子12产生的旋转磁场中的大量空间谐波通过辅助极96，以由此使得可以增加空间谐波的磁通量的波动。因此，可以进一步增加发生在转子线圈42n和42s中的感应电流，由此使得可以进一步增加旋转电机10的转矩。其他构造和操作与图1至图8所示的实施例类似。

接着，将描述构成根据上述实施例的旋转电机驱动系统的旋转电机的其他构造例子。如下所述，可以将本发明的方面应用于旋转电机的不同构造例子。

例如，在上述实施例中，转子线圈42n和42s围绕作为在转子14的径向方向上突出的凸极的相应齿19卷绕；相反，如图14所示，在转子芯16中形成为转子槽的狭缝（空间）48，由此根据旋转方向改变转子14的磁阻也是可行的。如图14所示，在旋转芯16中，被形成以便在径向方向上布置多个狭缝48的部分的周向中央的每一磁路是q轴磁路部50，并且沿布置转子线圈的磁极部的方向的每一磁路是d轴磁路部52，形成狭缝48以使得面对定子12的q轴磁路部50和d轴磁路部52交替布置在周向方向上，并且每一q轴磁路部50位于周向方向上的任何相邻d轴磁路部52之间。

转子线圈42n和42s的每一个通过狭缝48围绕具有低磁阻的d轴磁路部52的相应一个卷绕。在这种情况下，在围绕转子14的旋转轴的周向方向上间隔地在转子芯16中形成狭缝48，并且在转子芯16的外周部上，在周向方向上的多个部分处卷绕转子线圈42n和42s，以便使其部分布置在狭缝48中。在图14所示的构造例子中，包括空间谐波分量并且在定子12中形成的旋转磁场与转子线圈42n和42s磁链，以使由二极管21n和21s整流的直流流过转子线圈42n和42s，以由此磁化d轴磁路部52。因此，d轴磁路部52起具有固定磁极的磁体（磁极部）的作用。此时，将在周向方向上的每一d轴磁路部52的宽度（转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ）设定为使得比与转子14的电角度180°对应的宽度短，并且通过短节距绕组，使转子线圈42n和42s围绕相应d轴磁路部52卷绕。通过这样做，可以有效地增加在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波而导致的感应电动势。此外，为最大化在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波而导致的感应电动势，期望在周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ等于（或基本上等于）与转子14的电角度90°对应的宽度。其他构造和操作与上述实施例类似。

此外，在上述实施例中，例如如图15所示，转子芯16包括由磁性材料制成的转子芯体17和多个永久磁体54，并且将永久磁体54布置在转子芯16上也是可行的。在图15所示的构造例子中，起具有固定磁极的磁体作用的多个磁极部56被布置成在周向方向上间隔地面对定子12（见图2），并且转子线圈42n和42s围绕相应磁极部56卷绕。在这种情况下，在周向方向上转子芯16的多个部分处形成作为转子槽的狭缝102，并且转子线圈42n和42s被卷绕在转子芯16的外周部上在周向方向上的多个部分处，使得被部分布置在狭缝102中。将永久磁体54的每一个布置成面对在周向方向上的任何相邻磁极部56之间的定子12（齿30）。永久磁体54可以被嵌入转子芯16中或可以被暴露于转子芯16的表面（外周表面）。此外，永久磁体54可以以V形布置在转子芯16内部。在图15所示的构造例子中，在定子12中形成的、包括空间谐波分量的旋转磁场与转子线圈42n和42s磁链，以使由二极管21n和21s整流的直流流过转子线圈42n和42s，以由此磁化磁极部56。因此，磁极部56起具有固定磁极的磁体的作用。此时，将周向方向上的磁极部的每一个的宽度（转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ）设定成比与转子14的电角度180°对应的宽度短，并且通过短节距绕组，使转子线圈42n和42s围绕相应磁极部56卷绕，由此使得可以有效地增加在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波而导致的感应电动势。此外，为最大化在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波所导致的感应电动势，期望周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ等于（或基本上等于）与转子14的电角度90°对应的宽度。其他构造和操作与上述实施例类似。

此外，在上述实施例中，例如，如图16所示，可以通过环形绕组卷绕转子线圈42n和42s。在图16所示的构造例子中，转子芯16包括环形芯部58，并且齿19的每一个在径向方向上从环形芯部58向外侧突出（向定子12）。通过环形绕组，在靠近齿19的环形芯部58的位置处卷绕转子线圈42n和42s。此外，在周向方向上，在转子芯16的多个部分处卷绕转子线圈42n和42s，以便被部分布置在槽20中。在图16所示的构造例子中，在定子12中形成的、包括空间谐波分量的旋转磁场与转子线圈42n和42s磁链，以使由二极管21n和21s整流的直流流过转子线圈42n和42s，以由此磁化齿19。因此，位于转子线圈42n附近的齿19起北极的作用，并且位于转子线圈42s附近的齿19起南极的作用。此时，将周向方向上的齿19的每一个的宽度θ设定成比与转子14的电角度180°对应的宽度短，以由此使得可以有效地增加在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波的感应电动势。此外，为最大化在转子线圈42n和42s中产生的、由于空间谐波的感应电动势，期望周向方向上的齿19的每一个的宽度θ等于（基本上等于）与转子14的电角度90°对应的宽度。注意图16示出了在周向方向上的任何相邻转子线圈42n和42s彼此电隔离、在周向方向上交替布置的转子线圈42n彼此串联电连接，并且在周向方向上交替布置的转子线圈42s彼此串联电连接的例子，与图2所示的构造例子的情形相同。然而，在通过环形绕组卷绕转子线圈42n和42s的例子中，如图23至图25所示的构造例子的情形中，各自围绕相应齿19卷绕的转子线圈42n和42s可以彼此电隔离。其他构造和操作与上述实施例类似。

此外，如在下述构造例子中所述，在上述实施例中，将旋转电机的转子线圈布置在与转子的磁体相同的位置处、与每个均被形成在任何相邻齿之间的槽相同的位置处，或与由于多个狭缝而具有磁性凸极特性的部分相同的位置处是可行的。图17是示出当在平行于旋转轴的方向上看时，旋转电机的示意图。图18是示出当在平行于旋转轴的方向上看时，图17的转子的示意构造的示意图。

根据本构造例子的旋转电机10包括定子12和转子14。定子12被固定到外壳（未示出）。转子14在径向方向上被布置在定子12的内侧，以便以预定间隙面对定子12，并且相对于定子12可旋转。注意定子12的构造和操作与图1至图8所示的实施例类似。

如图18所示，转子14包括转子芯16和转子线圈42n和42s。在周向方向上，在转子芯16的多个部分处布置和卷绕转子线圈42n和42s。转子芯16包括由磁性材料制成的转子芯体17和在周向方向上布置在转子14的多个部分处的永久磁体54。转子14被固定到旋转轴22。在周向方向上在转子芯16的多个部分形成磁极部60，诸如在径向方向上延伸的柱状部，并且转子线圈42n和42s围绕相应磁极部60卷绕。即，在周向方向上，在转子芯16的多个部分处形成作为转子槽的狭缝102，并且在周向方向上，转子线圈42n和42s被卷绕在转子芯16的外周部的多个部分处，使得被部分地布置在狭缝102中。

在与转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s对应的、在周向方向上的转子14的多个部分处，将永久磁体54布置在，即嵌入在磁极部60内部。反过来说，转子线圈42n和42s围绕相应永久磁体54卷绕。在转子14的径向方向上磁化永久磁体54，并且磁化方向在转子14的周向方向上的任何相邻永久磁体54之间改变。在图17和图18中（同样适用于稍后所述的图19），永久磁体54上的实线箭头指示永久磁体54的磁化方向。注意磁极部60可以由在周向方向上在转子14的多个部分处的、被布置成在径向方向上延伸的凸极等等形成。

转子14在周向方向上具有不同磁性凸极特性。在定位成在周向方向上偏离永久磁体54并且也偏离转子14中的磁极部60的、在周向方向上的任何相邻磁极部60之间的周向中央的磁路被称为q轴磁路，并且与转子线圈42n和42s的每一个的绕组中心轴在周向方向上重合的磁路被称为d轴磁路的情况下，永久磁体54分别被布置在位于周向方向上的转子14的多个部分处的d轴磁路中。

此外，围绕相应磁极部60卷绕的转子线圈42n和42s彼此不电连接，而是彼此隔离（绝缘）。因此，作为整流器元件的二极管21n和21s的任何一个与电隔离转子线圈42n和42s的每一个并联连接。此外，电流流过连接到在转子14的周向方向上交替布置的转子线圈42n的每一个的方向和电流流过连接到剩余转子线圈42s的二极管21s的每一个的方向反转，以在相反方向上设定二极管21n和21s的正向。因此，经由二极管21n或21s，使转子线圈42n和42s的每一个短路。由此，在一个方向上整流流过转子线圈42n和42s的电流。同样在本构造例子的情况下，二极管21n和21s整流因为所产生的感应电动势而流过转子线圈42n和42s的电流，由此在A相和B相之间交替地改变流过转子14的周向方向上的任何相邻转子线圈42n和42s的电流的相位。

当根据二极管21n和21s的整流方向的直流流过转子线圈42n和42s时，转子线圈42n和42s围绕其卷绕的磁极部60被磁化，以使磁极部60起具有固定磁极的磁体的作用。在图17和图18中，在转子14的径向方向上的转子线圈42n和42s的外侧上所示的虚线箭头的方向指示磁极部60的磁化方向。

此外，如图18所示，在转子14的周向方向上的任何相邻转子线圈42n和42s间，直流的方向相互相反。然后，在转子14的周向方向上的任何相邻磁极部60之间，磁化方向相互相反。即，在本构造例子中，在转子14的周向方向上，磁极部60的磁性特性交替地改变。例如，在图17和18中，在转子14的周向方向上与转子线圈42n重合的部分的径向外侧布置北极，该部分在转子14的周向方向上被交替布置磁极部60，并且在转子14的周向方向上与转子线圈42s重合的部分的径向外侧布置南极，该部分是在周向方向上与北极磁极部60相邻磁极部60。因此，在转子14的周向方向上的任何相邻两个磁极部60（北极和南极）构成一个极对。此外，永久磁体54的磁化方向变为与磁极部60的磁极方向重合，磁极部60在转子14的周向方向上与永久磁体54重合。

此外，在图17和图18所示的例子中，形成八个磁极部60，并且转子14的极对的数量为四。此外，定子12的极对数（图17）和转子14的极对数均为四，并且定子12的极对数等于转子14的极对数。然而，定子12的极对数和转子14的极对数分别可以是除四以外的数。

此外，在本构造例子中，将转子14的周向方向上的磁极部60的每一个的宽度设定成比与转子14的电角度180°对应的宽度短。因此，将周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ（图18）设定成比与转子14的电角度180°对应的宽度短，并且通过短节距绕组，使转子线圈42n和42s围绕相应磁极部60卷绕。此外，期望地，在转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度θ等于（或基本上等于）与电角度90°对应的宽度。

在由此构造的旋转电机10中，使三相交流电通过三相定子线圈28u、28v和28w，以使由齿30（图17）产生的、具有包括谐波分量的频率的旋转磁场施加到转子14。然后，响应于此，磁阻转矩Tre、由永久磁体产生的永久磁体转矩Tmg以及由转子线圈产生的转子线圈转矩Tcoil作用在转子14上，使转子14被驱动，与由定子12产生的旋转磁场（基波分量）同步地旋转。其中，磁阻转矩Tre是由于各个磁极部60受由定子12产生的旋转磁场吸引的结果而产生的转矩。此外，永久磁体转矩Tmg是因为吸引和排斥作用产生的转矩，该吸引和排斥作用是由永久磁体54产生的磁场和由定子12产生的旋转磁场之间的相互作用。此外，转子线圈转矩Tcoil是由于被施加到转子线圈42n和42s的、由定子12产生的磁动势的空间谐波分量的结果，由转子线圈42n和42s感应的电流导致的转矩。该转矩通过吸引和排斥作用产生，该吸引和排斥作用是由磁极60产生的磁场和由定子12产生的旋转磁场间的电磁相互作用。

通过根据本构造例子的上述旋转电机10，可以有效地增加旋转电机10的转矩。此外，由流过转子线圈42n和42s的感应电流，抑制永久磁体54的磁通量波动，因此，抑制各个永久磁体54内的涡流的损失，以使得可以减少磁体发热。

此外，图19是在另一构造例子，与图18对应的示意图。在本构造例子中，作为多个转子线圈42n和42s的一部分的、在转子14的周向方向上交替布置的转子线圈42n彼此串联电连接，并且在周向方向上交替布置的剩余转子线圈42s彼此串联电连接。即，围绕起磁体作用的磁极部60卷绕并且在相同方向上磁化的转子线圈42n或42s彼此串联电连接。此外，在转子14的周向方向上围绕任何相邻磁极部60卷绕的转子线圈42n和42s彼此电隔离。因此，包括彼此电连接的转子线圈42n的电路和包括彼此电连接的转子线圈42s的电路构成彼此电隔离的一对转子线圈电路62a和62b。即，围绕相互具有相同的磁特性的磁极部60卷绕的转子线圈42n或42s彼此电连接。

此外，作为整流器元件并且具有相互不同极性的二极管21n和21s分别被连接到与交替布置的转子线圈42n和42s串联的转子线圈电路62a和62b对，在一个方向上整流流过转子线圈电路62a和62b的电流的方向。此外，流过转子线圈电路62a和62b对的一个的电流和流过转子线圈电路62a和62b的另一个的电流彼此相反。其他构造和操作与图17和18所示的构造例子类似。

图20是在另一构造例子中与图18对应的示意图。根据本构造例子构成旋转电机的转子14不同于图19所示的构造例子的转子14之处在于省略为转子14提供的永久磁体54（见图19）。此外，转子芯16在周向方向上的外周表面的多个部分处包括在径向方向上突出的齿64，并且在转子14的周向方向上的任何相邻齿64之间布置转子线圈42n和42s的任何一个。即，在内部为空的空心状态中布置转子线圈42n和42s。此外，在转子14的周向方向上的任何相邻转子线圈42n和42s之间的部分向定子12突出（见图17），并且转子芯16具有磁性凸极特性。在这种情况下，转子线圈42n和42s被卷绕在周向方向上的转子芯16的外周部分的多个部分处，以便被部分或全部布置在相应槽20中。

在由此构成的转子14中，与转子14的周向方向上的齿64重合的磁路变为q轴磁路，并且在转子14的周向方向上与转子线圈42n和42s重合的位置变为d轴磁路。

通过上述本构造例子，与图17和图18所示的构造例子不同，未在转子14中布置永久磁体54（见图18），然而，可以增加旋转电机的转矩，而与转子14的旋转方向无关。即，电流相-转矩特性是相同的，而与转子14的旋转方向无关，并且转矩的最大值增加，因此，可以有效地增加转矩。例如，当增加电力运行转矩时，可以在转子14的正向旋转和反向旋转期间都增加电力运行转矩。此外，当增加再生转矩时，可以在转子14的正向旋转和反向旋转期间都增加再生转矩。因此，可以实现能在转子14的正向旋转和反射旋转中都获得高转矩的旋转电机。其他构造和操作与图17和图18所示的构造例子或图19所示的构造例子类似。

图21是在另一构造例子中，与图18对应的示意图。根据本构造例子构成旋转电机的转子14也被构造成使得不对转子14提供永久磁体（见图18等等），与在图20所示的构造例子的情形相同。在本构造例子中，在构成转子14的转子芯16内形成作为空隙部分和转子槽的狭缝48，由此改变在旋转方向上的转子14的磁阻。即，在截面中以基本上U形在轴向方向上延伸并且在径向方向上具有朝外侧的开口形状的多个狭缝48被布置在周向方向上转子芯16的多个部分处，以便在转子14的径向方向上隔开。因此，使转子线圈42n和42s被布置在周向方向上的转子芯16的多个部分处，以便与多个狭缝48的周向中央重合，以形成d轴磁路，并且周向方向上的任何相邻狭缝48之间的磁路为q轴磁路。

此外，转子线圈42n和42s分别由二极管21n和21s短路。二极管21n和21s在任何相邻转子线圈42n和42s之间具有不同极性。分别由二极管21n短路的转子线圈42n和分别由二极管21s短路的转子线圈42s交替地布置在转子14的周向方向上，并且由流过转子线圈42n和42s的电流产生的多个磁极部66的磁特性在转子14的周向方向上交替地改变。在这种情况下，围绕转子芯16中的转子14的旋转轴在周向方向上间隔地形成狭缝48，并且在转子芯16的外周部上，转子线圈42n和42s被卷绕在周向方向上的多个部分处，以便被部分布置在狭缝48中。

在上述本示例性例子的情况下，来自定子12（见图17）的旋转磁场与转子线圈42n和42s磁链，以使由二极管21n和21s整流的直流流过转子线圈42n和42s，由此磁化位于周向方向上的多个部分处的磁极部66，即d轴磁路，并且磁极部66起具有固定磁极的磁体的作用。此外，将在转子14的周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度设定成比与转子14的电角度180°对应的宽度短，并且通过短节距绕组，使转子线圈42n和42s围绕各个磁极部60卷绕。此外，期望地，周向方向上的转子线圈42n和42s的每一个的宽度等于（或基本上等于）与转子14的电角度90°对应的宽度。

同样在上述本构造例子的情况下，未在转子14上布置永久磁体；然而，可以增加旋转电机的转矩，而与转子14的旋转方向无关。其他构造和操作与图17和图18所示的构造例子类似。

图22是在另一构造例子中，与图18对应的示意图。根据本构造例子构成旋转电机的转子14不同于构成图17和图18中所示的构造例子的转子14之处在于转子芯16由以磁性材料制成的转子芯体104和多个永久磁体54形成。此外，转子芯体104不具有磁凸极特性，并且永久磁体54被固定在周向方向上转子芯体104的外周表面的多个部分处。此外，转子芯16被形成为使得绕转子的旋转轴，在周向方向上间隔地在任何相邻永久磁体54之间形成槽20。此外，转子线圈42n和42s围绕相应永久磁体54卷绕。在这种情况下，转子线圈42n和42s围绕周向方向上的转子芯16的外周部的多个部分卷绕，以便被部分地布置在槽20中。在本构造例子中，在周向方向上的转子14的多个部分处，在周向方向上与永久磁体重合的部分形成为磁极部。此外，转子线圈42n和42s分别由二极管21n和21s短路。二极管21n和21s在任何相邻转子线圈42n和42s间具有不同极性。其他构造和操作与图17和图18所示的构造例子类似。

在上述实施例和构造例子中，描述了将定子12和转子14布置成在垂直于旋转轴22的径向方向上彼此面对的径向旋转电机。然而，构成上述实施例的旋转电机可以是将定子12和转子14布置成在平行于旋转轴22的方向（沿旋转轴的方向）彼此面对的轴向旋转电机。此外，上文描述了将转子在径向方向上布置在定子的内侧上以便面对定子的情形，相反，也可以通过将转子在径向方向上布置在定子的外侧以便面对定子的构造实现本发明的方面。

如上所述，根据上述实施例的旋转电机驱动系统包括：旋转电机，该旋转电机具有被布置成使得彼此面对的定子和转子；驱动单元，该驱动单元驱动该旋转电机；以及控制单元，该控制单元控制该驱动单元。该定子具有：定子芯，该定子芯具有在周向方向上的多个位置处形成的定子槽；以及，多相定子线圈，该多相定子线圈通过集中绕组，经由该定子槽，围绕该定子芯卷绕；该转子具有：转子芯；转子线圈，该转子线圈在该转子芯在周向方向上的多个部分处卷绕；以及整流器单元，该整流器单元被连接到该转子线圈，并且在该多个转子线圈之中，在周向方向上交替地改变该各个转子线圈的磁特性。该转子在周向方向上交替地改变在周向方向上的多个部分处的磁极部的磁特性。该磁特性由流过该各个转子线圈的电流产生。该控制单元具有减小/增加脉冲叠加单元，该减小/增加脉冲叠加单元将用于脉冲状减小的减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上，该q轴电流指令用于使电流流过该定子线圈以便在相对于作为该各个转子线圈的绕组中心轴方向的磁极方向，电角度提前90度的方向上生成励磁磁通量，并且该减小/增加脉冲叠加单元将用于脉冲状增加的增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，该d轴电流指令用于使电流流过该定子线圈以便在该磁极方向上产生励磁磁通量。因此，通过该构造，如上所述，可以实现即使在低旋转速度范围中也能增加转矩，同时防止过多电流流过定子线圈的旋转电机。

本发明的实施例如上所述，然而，本发明的方面不限于上述实施例。在不背离本发明的范围的情况下，本发明当然可以以不同形式实现。

Claims (9)

1.一种旋转电机驱动系统，包括：

旋转电机，所述旋转电机具有被布置成使得彼此面对的定子和转子；

驱动单元，所述驱动单元驱动所述旋转电机；以及

控制单元，所述控制单元控制所述驱动单元，其中

所述定子具有：定子芯，所述定子芯具有在围绕所述转子的旋转轴的周向方向上间隔的多个定子槽；以及，多相定子线圈，所述多相定子线圈通过集中绕组，经由所述定子槽，围绕所述定子芯卷绕，

所述转子具有：转子芯，所述转子芯具有在围绕所述转子的旋转轴的周向方向上间隔的多个转子槽；转子线圈，所述转子线圈在所述转子芯在周向方向上的多个部分处卷绕，使得被至少部分地布置在所述转子槽中；以及整流器单元，所述整流器单元被连接到所述转子线圈，并且在所述多个转子线圈之中，在周向方向上交替地改变所述各个转子线圈的磁特性，

所述转子在周向方向上交替地改变在周向方向上的多个部分处的磁极部的磁特性，所述磁特性由流过所述各个转子线圈的电流产生，并且

所述控制单元具有减小/增加脉冲叠加单元，所述减小/增加脉冲叠加单元将用于脉冲状减小的减小脉冲电流叠加在q轴电流指令上，所述q轴电流指令用于使电流流过所述定子线圈以便在相对于作为所述各个转子线圈的绕组中心轴方向的磁极方向，电角度提前90度的方向上生成励磁磁通量，并且所述减小/增加脉冲叠加单元将用于脉冲状增加的增加脉冲电流叠加在d轴电流指令上，所述d轴电流指令用于使电流流过所述定子线圈以便在所述磁极方向上产生励磁磁通量。

2.根据权利要求1所述的旋转电机驱动系统，其中

当所述旋转电机的输出转矩低于或等于阈值时，所述减小/增加脉冲叠加单元将所述增加脉冲电流叠加在所述d轴电流指令上，并且不将所述减小脉冲电流叠加在所述q轴电流指令上；并且当所述输出转矩超出所述阈值时，所述减小/增加脉冲叠加单元将所述增加脉冲电流叠加在所述d轴电流指令上，并且将所述减小脉冲电流叠加在所述q轴电流指令上。

3.根据权利要求1所述的旋转电机驱动系统，其中

所述减小/增加脉冲叠加单元将所述减小脉冲电流叠加在所述q轴电流指令上，并且将所述增加脉冲电流叠加在所述d轴电流指令上，使得在将脉冲电流叠加在待通过所述定子线圈的定子电流上之后的电流矢量落在由在所述脉冲电流不被叠加在所述定子电流上时在dq坐标系中定义的电流矢量的远端绘制的控制圆内。

4.根据权利要求1至3的任何一项所述的旋转电机驱动系统，其中

所述转子线圈的每一个连接到整流器元件的任何一个，所述整流器元件用作所述整流器单元，并且在所述转子的周向方向上任何相邻两个所述转子线圈之间，所述整流器元件的正向是相反的，并且所述整流器元件整流由感应电动势产生以流过所述转子线圈的电流，以由此在A相和B相之间交替地改变流过在周向方向上任何相邻两个所述转子线圈的电流的相位。

5.根据权利要求4所述的旋转电机驱动系统，其中

所述整流器元件是分别连接到相应转子线圈的第一整流器元件和第二整流器元件，并且

所述第一整流器元件和所述第二整流器元件独立地整流由于所产生的感应电动势而产生的电流，使得所整流的电流流过相应转子线圈；并且所述第一整流器元件和所述第二整流器元件在周向方向上交替地改变在周向方向上的多个部分处的所述磁极部的磁特性，所述磁特性由流过所述各个转子线圈的电流产生。

6.根据权利要求1至5的任何一项所述的旋转电机驱动系统，其中

所述转子芯包括凸极，所述凸极是在所述转子的周向方向上间隔布置并且向所述定子突出的所述多个磁极部，并且

当由所述整流器单元整流的电流流过所述转子线圈时，所述凸极被磁化，以由此起具有固定磁极的磁体的作用。

7.根据权利要求5所述的旋转电机驱动系统，其中

所述转子芯包括凸极，所述凸极是在所述转子的周向方向上间隔布置并且向所述定子突出的所述多个磁极部，

当由所述整流器元件整流的电流流过所述转子线圈时，所述凸极被磁化，以由此起具有固定磁极的磁体的作用，

所述转子进一步具有在所述各个凸极的近部处卷绕的辅助转子线圈，

围绕在所述转子的周向方向上任何相邻两个所述凸极卷绕的任何两个所述辅助转子线圈彼此串联连接，以构成辅助线圈组，

围绕在所述转子的周向方向上任何相邻两个所述凸极卷绕的任何相邻两个所述转子线圈的一端经由所述各个相应整流器元件在连接点处彼此连接，使得所述各个相应整流器元件在相反方向上彼此面对，

围绕在所述转子的周向方向上任何相邻两个所述凸极卷绕的所述任何相邻两个所述转子线圈的另一端分别连接到所述辅助线圈组的一端，并且

所述连接点连接到所述辅助线圈组的另一端。

8.根据权利要求6或7所述的旋转电机驱动系统，其中

在所述转子的周向方向上每一凸极的宽度小于与电角度180°对应的宽度，并且

通过短节距绕组，将所述转子线圈的每一个围绕相应一个所述凸极卷绕。

9.根据权利要求8所述的旋转电机驱动系统，其中

在所述转子的周向方向上每一转子线圈的宽度等于与电角度90°对应的宽度。

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