CN105119451A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转电机，包括转子和定子，定子包含齿部、定子轭部、一个或多个绕组以及磁阻改变机构，磁阻改变机构在第一状态和第二状态之间机械地改变定子磁路，一个或多个绕组包括在定子磁路改变到第二状态的情况下通电的通电绕组，可布置绕组的区域的在从通电绕组的定子轭部侧端至转子侧端的范围内的区域在转子的径向或旋转轴线的轴向上在齿部的中间位置处被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域，由第一区域内存在的通电绕组的实际总绕组截面积与第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数相对小于由第二区域内存在的通电绕组的实际总绕组截面积与第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数。

Description

旋转电机
本申请是于2012年12月20日提交的申请号为201210557373.X、名称为“旋转电机”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种旋转电机，所述旋转电机优选被用作作为例如包括电动摩托车的各种电动车辆以及各种电气机械的驱动力的电动机。
背景技术
通常，作为被用作例如包括电动摩托车的各种电动车辆和各种电气制品的驱动力的电动机，径向间隙型旋转电机和轴向间隙型旋转电机是众所周知的。径向间隙型旋转电机包括转子和圆筒形定子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转，所述圆筒形定子具有定子绕组并且经由间隙布置在所述转子的径向上。另一方面，轴向间隙型旋转电机包括定子和圆盘形转子，所述定子具有定子绕组，所述转子具有永磁体并且经由间隙布置在所述定子在所述定子的轴向上的一个端侧。
近年来，希望有作为用于包括电动摩托车的各种电动车辆的驱动力的小型和高性能电动机。在这种电动机中，如果从高转矩低转速范围到低转矩高转速范围的运转范围宽，则能在不使用对于带有内燃发动机的车辆而言通常需要的变速器的情况下获得车辆行驶所需的驱动力。当考虑将这种电机安装在车辆上时，优选电动机的大小尽可能小。因此，为了获得小型和高性能的电动机，优选在定子的有限的可布置绕组的区域内布置尽可能多的绕组，并且已形成各种提案。根据一些提案，可以说绕组的空间系数已得到提高且因此能提供能够产生高转矩的紧凑式电动机。
但是，由于电动机的特点，电动机具有这样一个问题：尽管能在低转速范围内产生高转矩，但转速的上限将被限制在高转速范围内。也就是说，在电动机中，尽管能在低转速范围内产生高转矩，但随着转数增加，通过设置于转子的永磁体的磁通，在布置在定子上的定子绕组处产生的感应电压(即逆电动势)增加。当转速升高并达到一定速度时，在定子绕组处感生的感应电压变成等于电动机的被施加电压，从而妨碍定子绕组中的电流流动。这进而妨碍转速的进一步升高。为了解决此问题，例如通过进行弱磁控制来降低感应电压(即，逆电动势)。
但是，弱磁控制需要另外的电力来取消感应电压。因此，在使电动机在从外部供给电力的状态下使用的产品的情况下，增加的电力消耗并未引起缩短的可驱动时间。但是，在诸如通过安装在其上的电池驱动的电动摩托车的产品的情况下，由于电池容量有限，因此为了取消在定子绕组中感生的感应电压而供给的电流导致增加的电力消耗，从而引起缩短的可驱动时间。由此，要求尽可能多地减少电力消耗。
本发明人提出了一种能够避免需要引起另外的电力消耗的弱磁控制的新型定子结构。在此提案中，绕组布置在其上的定子的齿部以可相对移动的方式被分割成至少两个分割齿部以致其相对移动改变磁通流以减少定子绕组在高转速时的磁通匝连数。根据此提案，由于能通过物理的手段来调节定子绕组在高转速时的磁通匝连数，因此能降低或避免弱磁控制通常所需的电力，这使得能够提供能够降低电力消耗的旋转电机。
在这种具有上述结构的旋转电机中，希望进一步扩大从高转矩低转速范围到低转矩高转速范围的运转范围。
现有技术专利文献
专利文献1：日本特开专利申请公报No.2006-191782
发明内容
本发明要解决的课题
本发明鉴于上述传统问题而作出，且旨在提供一种能够进一步扩大从高转矩低转速范围到低转矩高转速范围的运转范围。
本发明的另一个方面是提供一种径向间隙型旋转电机，所述旋转电机能够扩大从高转矩低转速范围到低转矩高转速范围的运转范围，即使使用强永磁体作为用于转子的永磁体，也能有效地将其控制。
本发明的其他目的和优点将从以下优选实施例显而易见。
解决问题的手段
以下将描述根据本发明的旋转电机的结构。
本发明提供一种旋转电机，包括：转子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转；和定子，所述定子布置成经由间隙面向所述转子。
其中，所述定子包括：齿部，所述齿部布置成经由所述间隙面向所述转子；定子轭部，所述定子轭部与所述齿部共同形成定子磁路；和一个或多个绕组，所述绕组布置成占用由所述定子轭部和所述齿部包围的可布置绕组的区域的至少一部分；以及磁阻改变机构，所述磁阻改变机构构造成通过机械地改变由所述定子轭部和所述齿部形成的定子磁路来改变所述定子磁路的磁阻。
其中，所述磁阻改变机构构造成在第一状态和第二状态之间机械地改变所述定子磁路，在所述第一状态下，所述定子磁路的磁阻小，在所述第二状态下，所述定子磁路的磁阻相对大于所述第一状态下的磁阻。
其中，所述一个或多个绕组包括通电绕组，所述通电绕组在所述定子磁路由所述磁阻改变机构改变到所述第二状态的情况下通电。
其中，所述可布置绕组的区域的在从所述通电绕组的定子轭部侧端至可布置绕组的区域的转子侧端的范围内的区域在所述转子的径向或所述旋转轴线的轴向上在所述齿部的中间位置处被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域，并且，其中，由所述第一区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数被设定为相对小于由所述第二区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数。
本发明还提供一种旋转电机，包括：转子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转；和定子，所述定子布置成经由间隙面向所述转子。
其中，所述定子包括齿部，所述齿部布置成经由所述间隙面向所述转子。
其中，所述齿部在从转子侧端部朝其相反侧端部的方向上被分割成多个分割齿部，所述多个分割齿部包括布置成经由所述间隙面向所述转子的第一齿部和布置在所述第一齿部的相反侧端部上的第二齿部。
其中，所述定子还包括固定所述第二齿部的定子轭部和一个或多个绕组，所述绕组布置在由所述齿部和所述定子轭部包围的可布置绕组的区域内以便占用所述可布置绕组的区域的至少一部分。
其中，所述齿部的所述多个分割齿部之中的至少一个分割齿部构成能相对于另一个分割齿部移动的可动分割齿部，并且，其中，所述可动分割齿部能在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，由所述齿部的所述分割齿部形成的磁路的磁阻小，在所述第二位置，由所述齿部的所述分割齿部形成的磁路的磁阻相对大于在所述第一位置的磁阻。
其中，所述一个或多个绕组包括通电绕组，所述通电绕组在所述可动分割齿部布置在所述第二位置的状态下通电。
其中，所述可布置绕组的区域的在从所述通电绕组的定子轭部侧端至可布置绕组的区域的转子侧端的范围内的区域在所述第一齿部和所述第二齿部的布置方向上在所述齿部的中间位置处被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域，并且，其中，由所述第一区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数被设定为相对小于由所述第二区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数。
根据本发明的旋转电机包括转子和定子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转，所述定子布置成经由间隙面向所述转子。
所述定子包括布置成经由所述间隙面向所述转子的齿部、与所述齿部共同形成定子磁路的定子轭部和布置成占据由所述定子轭部和所述齿部包围的可布置绕组的区域的至少一部分的一个或多个绕组，以及磁阻改变机构，所述磁阻改变机构构造成通过机械地改变由所述定子轭部和所述齿部形成的定子磁路来改变所述定子磁路的磁阻。
上述磁阻改变机构构造成在第一状态和第二状态之间机械地改变所述定子磁路，在所述第一状态下，所述定子磁路的磁阻小，在所述第二状态下，所述定子磁路的磁阻相对大于所述定子磁路在所述第一状态下的磁阻。
所述一个或多个绕组包括通电绕组，所述通电绕组在所述定子磁路由所述磁阻改变机构改变到所述第二状态的状态下通电。
所述可布置绕组的区域的在从所述通电绕组的定子轭部侧端至所述可布置绕组的区域的转子侧端的范围内的区域在所述齿部在所述转子的径向上的中间位置被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域。由所述第一区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数被设定为相对小于由所述第二区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数(通电绕组占用比率)。
优选上述磁阻改变机构包括通过在所述旋转轴线的径向上分割所述齿部而形成的多个分割齿部。所述多个分割齿部之中的至少一个分割齿部构成可相对于另一个分割齿部沿所述旋转轴线的周向相对移动的可动分割齿部。所述可动分割齿部构成为使得所述可动分割齿部可沿所述周向移动，以在所述第一状态和所述第二状态之间改变所述定子磁路的磁阻。
所述通电绕组的所述转子侧端能构造成布置在以预定距离朝所述定子侧离开所述可布置绕组的区域的所述转子侧端的位置以致在所述可布置绕组的区域内的转子侧区域内未形成绕组。这种情况下，在所述第二状态下，存在较少与绕组交联的磁通，这大幅控制了向绕组感生的感应电压(逆电动势)。这进而能增大转子的转速的上限值。
在上述旋转电机中，所述通电绕组的所述转子侧端和所述可布置绕组的区域的所述转子侧端之间能布置有用于固定所述绕组的绕组固定部件。
在上述旋转电机中，上述一个或多个绕组能构造成以整个绕组朝所述定子轭部侧偏心地定位这样的方式布置。
或者，所述一个或多个绕组能形成为使得匝数在所述可布置绕组的区域内从所述转子侧端朝所述定子轭部侧端增加。
根据本发明的另一个方面，所述旋转电机包括转子和定子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转，所述定子布置成经由间隙面向所述转子。所述定子包括布置成经由所述间隙面向所述转子的齿部。上述齿部在从转子侧端部朝其相反的侧端部的方向上被分割成多个分割齿部。所述多个分割齿部包括布置成经由所述间隙面向所述转子的第一齿部和布置在所述第一齿部的相反端部上的第二齿部。所述定子还包括定子轭部和一个或多个绕组，所述第二齿部被固定于所述定子轭部，所述绕组布置在由所述齿部和所述定子轭部包围的可布置绕组的区域内以便占用所述可布置绕组的区域的至少一部分。所述齿部的所述多个分割齿部之中的至少一个分割齿部构成可相对于另一个分割齿部移动的可动分割齿部。上述可动分割齿部可在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，由所述齿部的所述分割齿部形成的磁路的磁阻小，在所述第二位置，由所述齿部的所述分割齿部形成的磁路的磁阻相对大于在所述第一位置的磁阻。上述一个或多个绕组包括通电绕组，所述通电绕组在所述可动分割齿部布置在所述第二位置的状态下通电。所述可布置绕组的区域的在从所述通电绕组的定子轭部侧端至所述可布置绕组的区域的转子侧端的范围内的区域在所述齿部在所述转子的径向上的中间位置被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域。由所述第一区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数被设定为相对小于由所述第二区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数。
在此旋转电机中，例如，所述通电绕组的所述转子侧端能布置在以预定距离朝所述定子侧离开所述可布置绕组的区域的所述转子侧端的位置，并且在所述可布置绕组的区域内的转子侧区域内未形成绕组。
此外，所述通电绕组的所述转子侧端和所述可布置绕组的区域的所述转子侧端之间能布置有用于固定所述绕组的绕组固定部件。此外，上述一个或多个绕组能布置成使得所述一个或多个绕组朝所述定子轭部侧偏心地定位。或者，上述一个或多个绕组能形成为使得匝数在所述可布置绕组的区域内从所述转子侧端朝所述定子轭部侧端增加。
任意上述旋转电机能作为径向间隙型机械形成，在所述径向间隙型机械中，所述转子包括圆柱形转子主体和布置在所述转子主体的外周缘部的永磁体，并且定子包括具有第一齿部的圆筒形第一定子部、具有第二齿部和定子轭部的布置在所述第一定子部的外侧的圆筒形第二定子部和一个或多个绕组，所述绕组布置在形成在所述齿部周围的所述可布置绕组的区域内以便占用所述可布置绕组的区域的至少一部分，并且所述第二定子部可相对于所述第一定子部沿所述两个定子部的周向相对移动。
或者，所述旋转电机能作为轴向间隙型机械形成，在所述轴向间隙型机械中，转子包括可绕旋转轴线旋转的圆盘形转子主体和布置在所述转子主体的一个表面上的永磁体，并且定子布置成在所述旋转轴线的轴向上面向所述转子主体。
在上述径向间隙型旋转电机中，能使用包括以嵌埋方式以一定间隔沿周向布置在所述转子主体的一个表面上的多个永磁体的转子。
在上述轴向间隙型旋转电机中，能使用包括以向外露出的方式以一定间隔沿周向布置在所述转子主体的一个表面上的多个永磁体的转子。
在所述径向间隙型或所述轴向间隙型旋转电机中，能使用钕磁体作为所述永磁体。
在所述径向间隙型或所述轴向间隙型旋转电机中，上述第一齿部包括体部和一对侧面突出部，所述一对侧面突出部从所述体部的转子侧端部在周向上的两侧从周向延伸。
在上述旋转电机中，如果所述可动分割齿部构造成使得，在所述可动分割齿部布置在所述第一位置的状态下，从所述邻接的一对齿部中的一个齿部的所述转子侧端部经由所述定子轭部延伸到所述邻接的一对齿部中的另一个齿部的所述转子侧端部的路径的磁阻被设定为小于所述一对邻接的齿部的一对邻接的侧面突出部之间的磁阻，并且在所述可动分割齿部布置在所述第二位置的状态下，从所述邻接的一对齿部中的一个齿部的所述转子侧端部经由所述定子轭部延伸到所述邻接的一对齿部中的另一个齿部的所述转子侧端部的路径的磁阻被设定为大于所述一对邻接的齿部的所述一对邻接的侧面突出部之间的磁阻，则能通过相对移动所述可动分割齿部来改变所述转子的所述永磁体的磁通流。
根据本发明的其他目的，能够提供一种装备有上述旋转电机的车辆。
根据本发明的再其他目的，能够提供一种装备有上述旋转电机的电气制品。
本发明的效果
根据本发明，能够提供一种旋转电机，所述旋转电机能够扩大高转速范围内的转速的上限并且进一步扩大运转范围。同样，能够提供一种旋转电机，所述旋转电机能够降低或避免用于传统弱磁控制的电力。此外，即使在使用强永磁体的情况下，能在低转速范围内获得高转矩，并且能扩大高转速范围内的转速的上限和运转范围。此外，可以提供一种旋转电机，所述旋转电机能通过抑制在永磁体中产生的焦耳损失的发生来控制效率的降低，控制由于焦耳损失而引起的发热所造成的永磁体的矫顽磁力的降低，并且控制电动机的效率的降低。
附图说明
[图1]图1是示意性地显示了根据本发明的第一实施例的旋转电机的结构的截面图。
[图2]图2是在轴向上以顺次拉出的方式显示了旋转电机的主要构成部件的立体图。
[图3]图3是显示了旋转电机的转子和定子的截面图。
[图4A]图4A是沿图3中的线4-4截取并且显示了第二齿部位于第一齿部和第二齿部以径向对准的方式布置的第一位置的状态的截面图。
[图4B]图4B是对应于图4A的截面图，显示了第二齿部位于第二齿部相对于第一齿部相对移动的第二位置的状态。
[图5A]图5A是显示了在如图4A所示的第一状态下绕组布置在其上的齿部及其附近的部分扩大截面图。
[图5B]图5B是显示了在如图4B所示的第二状态下绕组布置在其上的齿部及其附近的部分扩大截面图。
[图6A]图6A是对应于图5A的部分扩大截面图，显示了根据本发明的第二实施例的旋转电机。
[图6B]图6B是对应于图5B的部分扩大截面图，显示了根据本发明的第二实施例的旋转电机。
[图7A]图7A是对应于图5A的部分扩大截面图，显示了根据本发明的第三实施例的旋转电机。
[图7B]图7B是对应于图5B的部分扩大截面图，显示了根据本发明的第三实施例的旋转电机。
[图8A]图8A是示意性地显示了根据本发明的第四实施例的旋转电机的主要结构部件的截面图。
[图8B]图8B是根据第四实施例的绕组及其附近的部分扩大的截面图。
[图9]图9是根据本发明的第五实施例的轴向间隙型旋转电机的主要结构部件的整体透视图。
[图10]图10是显示了装备有根据本发明的旋转电机的车辆的示意图。
[图11]图11是显示了装备有根据本发明的旋转电机的电气制品的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的优选实施例。作为根据本发明的实施例的旋转电机R的电动机适合用于各种车辆V中的主驱动源或辅助驱动源，所述车辆包括例如要求低转速下的高转矩和高转速下的低转矩的电动摩托车和其他车辆(参看图10)。根据本发明的旋转电机并不限于在这些车辆中使用，而是能用于例如包括诸如洗涤机等家电制品或诸如DVD播放机等办公自动化设备的电气制品E中作为驱动力的电动机(参看图11)。
[第一实施例]
图1至5示意性地显示了根据本发明的第一实施例的适合被用作用于电动摩托车的电动机的径向间隙型电动机。如这些图所示，该径向间隙型电机包括圆柱形转子2、圆筒形定子3和旋转机构4，所述圆柱形转子2具有以嵌埋方式在外周部以一定间隔布置在周向上的多个永磁体M并且构造成绕旋转轴线旋转，所述圆筒形定子3布置成借助于一间隙面向转子2在径向上的外周缘部，所述旋转机构4构造成使后文将说明的构成定子3的可动分割齿部相对移动。
如图2所示，转子2包括圆筒形转子主体10，该转子主体10在轴心具有旋转轴线1。在转子主体10的外周缘部中，均具有矩形截面的多个(在本实施例中为6个)板形永磁片M以一致的间隔以嵌埋方式布置在转子2的周向上。
在永磁片M中，例如，能使用钕磁体。在使用强永磁体的情况下，在传统电动机中，能产生高转矩，但在高速回转时将在定子绕组中感生大的感应电压(逆电动势)，其降低了最高转速。但是，在根据本发明的旋转电机中，能通过后述绕组布置结构来解决这种问题。
本发明并不限于使用此类强永磁体的情况，并且允许使用具有通常磁力的通常可获得的永磁体。此外，永磁体的材料、特性、尺寸和数量在本发明中并未特别加以限制。
永磁片M形成为具有沿轴向X延伸的矩形截面形状的板形，并被嵌埋在狭缝S中并固定于狭缝S，所述狭缝S具有对应的截面形状并在外周面的径向内侧预定距离的位置形成在转子主体10的外周缘部中。因此，即使转子主体10绕旋转轴线1以高转速旋转，永磁片M也不会由于离心力而沿半径方向向外侧飞出，这是因为永磁片M被固定地装配在狭缝S中。
转子主体10例如通过在轴向X上结合多个薄硅钢板而形成，各硅钢板通过冲压加工而形成为预定形状，以致能减小由于转子主体10中的磁通的变化而产生的可能的涡电流损失。
在该实施例中，如上所述，上述永磁片M以嵌埋方式布置在转子主体10的外周缘部中，并且多个永磁片M布置在周向上，但本发明并不限于以上。例如，多个永磁片M能布置在转子主体10的外周面上，并用例如圆筒形支承部件固定以致永磁片不会由于转子主体10的旋转所产生的离心力而向径向外侧飞出。此外，代替多个分开和独立的永磁片，能使用一体形成为圆筒形并磁化的一体式永磁体。
定子3经由预定间隙与转子2共轴地布置并且布置在转子2的径向外侧以便面向上述转子2。如图2和3所示，定子3包括圆筒形第一定子部3A和圆筒形第二定子部3B，所述第一定子部3A经由预定间隙与转子2共轴地布置并且布置在转子主体2的外周面的外侧，所述第二定子部3B在第二定子部3B能相对于第一定子部3A沿周向移动的状态下经由预定间隙与转子2共轴地布置并且布置在第一定子部3A的径向外侧。
定子3如图4A所示包括沿转子2的周向以预定间隔布置的多个齿部30，间隙形成在转子2的径向外侧。各齿部30在更接近与转子侧端部相反的端部的部分在径向上被分割成两个分割齿部，即布置成更接近转子侧的第一齿部31和布置在第一齿部31的外侧的第二齿部32。
第一齿部31和第二齿部32经由预定间隙布置使得两齿部能相对移动。第一齿部31和第二齿部32之间的间隙被设定成小于第一齿部31的转子侧端部边缘和转子2的外周面之间的间隙。也就是说，在第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的状态下，第一齿部31和第二齿部32之间的磁阻Rk(Rk1)小于第一齿部31的转子侧端部边缘和转子2的外周边缘之间的磁阻Rh(参看图5A)。
各第一齿部31形成为使得体部的转子侧端部的端部边缘形成为对应于转子2的外周形状的圆弧形状，并且一体地设置有在体部的转子侧端部的周向两侧部分上沿周向延伸的侧面突出部31a和31a。
邻接的第一齿部31和31的侧面突出部31a和31a之间的间隙被设定成大于第一齿部31和第二齿部32之间的间隙。具体地，侧面突出部31a和31a之间的间隙被设定成使得，在第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的状态下，邻接的第一齿部31和31的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj大于第一齿部31和第二齿部32之间磁阻的两倍2RK(2RK1)(参见图5A)。
各第一齿部31设置有绕组40。如图2所示，多个带有这些绕组40的第一齿部31构成树脂模制的圆筒形第一定子部3A。绕组40能够是单个绕组或多个分开且独立的绕组。在此实施例中，采用了单个绕组。绕组40的布置结构将在后文描述。
第二齿部32如图4A所示以第二齿部32从圆筒形定子轭部50的内周面向内突出并且对应于第一齿部31布置这样的方式与定子轭部50一体形成。在此实施例中，第二齿部32是带有定子轭部50的一体结构，但其能构造成使得第二齿部32与定子轭部50分开形成并连接和固定于定子轭部50。如图2所示，第二齿部32和定子轭部50构成圆筒形第二定子部3B。
在构成第二定子部3B的定子轭部50的外周面上，如图2所示，在周向区域的一部分上，具有多个齿的齿轮部51沿在定子轭部50的纵向上的整个长度形成。如图1所示，齿轮部51与由旋转机构4的驱动电机4a经由减速机构4b旋转驱动的齿轮4c啮合。
驱动电机4a构造成由图中未示出的控制器沿两相反的方向旋转，并且电机4a的旋转力经由减速机构4b传输到齿轮4c。齿轮4c的旋转被传输到定子轭部50(第二定子部3B)的齿轮部51，第二定子部3B相对于第一定子部3A沿周向相对移动，并且第二齿部32能沿第一齿部31的周向在一定范围内自由和相对移动。这样，通过控制驱动电机4a，第一齿部31和第二齿部32的相对位置能被任意和连续或不连续地改变。
通过控制驱动电机4a，作为可动分割齿部的第二齿部32相对于第一齿部31的相对位置能在磁阻最小的位置和磁阻最大的位置之间被连续或不连续地自由改变，在所述磁阻最小的位置，如图4A所示，由以径向对准的方式布置的第一齿部31和第二齿部32形成的磁路的磁阻Rk1最小，在所述磁阻最大的位置，如图4B所示，第二齿部32定位在一对邻接的第一齿部31和31之间并且由第一齿部31和第二齿部32形成的磁路的磁阻Rk2最大。
当如图4A所示的磁阻最小的位置定义为第一位置且如图4B所示的磁阻最大的位置定义为第二位置时，可动分割齿部(第二齿部32)被控制成使得该可动分割齿部在第一位置和第二位置之间移动。
在本发明中，不要求第一位置和第二位置分别精确地对应于磁阻最小的位置和磁阻最大的位置。例如，在本发明中，本发明能构造成使得磁阻最小的位置和磁阻最大的位置之间的两个任意位置分别定义为第一位置和第二位置，并且可动分割齿部(第二齿部)32在第一位置和第二位置之间移动。此外，在本发明中，当由定子轭部50和齿部30形成的定子磁路的磁阻小的状态定义为第一状态并且定子磁路的磁阻相对大于第一状态的状态定义为第二状态时，本发明包括定子磁路被机械地改变以致定子磁路的磁阻在第一状态和第二状态之间改变的情况。以下说明使用上述语言(即第一位置和第二位置)进行，但应该理解的是，当用第一状态和第二状态代替这些语言时，能获得相同的效果。
在此实施例中，举例说明了在半径方向上被分割成两部分的齿部30，但该齿部并不局限于此。在本发明中，齿部30能在半径方向上被分割成例如三个或更多部分。当齿部30被分割成三个或更多部分时，布置成最接近转子2的分割齿部定义为第一齿部31，并且布置在最外相反侧的分割齿部定义为第二齿部32。在齿部被分割成三个或更多分割齿部的情况下，齿部能构造成使得多个分割齿部中的至少一个构成可相对于其他分割齿部相对移动的可动分割齿部，并且由分割齿部形成的磁路的磁阻可通过可动分割齿部的相对移动来调节。
在此实施例中，进行以下说明使得各齿部被分割成第一齿部31和第二齿部32，但能将该结构理解如下。也就是说，该结构能这样理解：第一齿部31构成齿部；第二齿部32和定子轭部50构成定子轭部；定子轭部50的内周上形成有凹部50a(参见图5A)；并且定子轭部可沿周向相对于齿部(第一齿部31)相对移动。当将齿部30理解成具有齿部30未在径向上被分割的结构时，能将定子3理解成设置有当由定子轭部50和齿部30形成的定子磁路被机械地改变时定子磁路的磁阻值改变的磁阻改变机构。上述磁阻改变机构并不限于如齿部被分割的实施例中所示的类型，而是能具有任何其他结构，只要由定子轭部50和齿部30形成的定子磁路被机械地改变以致定子磁路的磁阻值能被改变。例如，修改的磁阻改变机构的一个示例包括这样一个机构：在不分割各齿部的情况下，定子轭部50在周向上被分割以在定子轭部50的一部分处形成磁隙以致该磁隙能被调节。
同时，在这种旋转电机的领域内，在电动机中，为了提高性能同时减小尺寸，通常已作出了用于将尽可能多的绕组布置在定子上的提案。例如，已提出通过改变绕组在定子上的路线或绕组本身的形状来提高每单位绕组的空间系数。换言之，传统提案仅针对如何将尽可能多的绕组布置在有限的可布置绕组的区域内。
总之，在传统提案中，已尝试通过在有限的可布置绕组的区域内布置尽可能多的绕组来增大转矩同时抑制电机本身的扩大。
但是，作为锐意的实验和研究的结果，本发明人发现了以下事实：上述提高转矩同时抑制电机本身扩大的目的能通过上述尝试来实现，但难以实现从高转矩低转速范围到低转矩高转速范围的运转范围的进一步扩大。基于上述发现和需要另一种尝试的认识，发明人完成了本发明。换言之，发明人改变了他们的传统观念，并提出了与提高绕组的空间系数的传统思想完全相反的新思想。也就是说，发明人敢于采用“降低绕组的空间系数”的方法，传统电机开发技术人员从未考虑过该方法，这是因为该方法引起转矩的降低和电机尺寸的扩大。
此外，如根据该实施例的旋转电机所示，在齿部被分割成多个齿部并且任意一个分割齿部可相对于另一个分割齿部相对移动的结构中，发明人采用了改变“绕组的空间系数(绕组的占用比率)”的平衡的方法。此外，所述方法构造成，扩大当由多个齿部形成的磁路的磁阻大时与定子绕组交联的转子的永磁体的磁通和当所述磁路的磁阻小时与定子绕组交联的转子的永磁体的磁通之间的差别。这样，能够扩大从高转矩低转速范围到低转矩高转速范围的运转范围。以下将作出具体说明。
在此实施例中，如上所述，齿部30设置有布置在齿部30的周围的绕组40。图5A中通过虚线示出的区域定义为能实际布置绕组的可布置绕组的区域A，其中可布置绕组的区域A是通过在一对邻接的齿部30和30的周向中间位置等分由一对邻接的齿部30和30以及定子轭部50包围的区域而获得的区域之一。
在根据此实施例的电机中，如图5A和5B所示，绕组40仅布置在可布置绕组的区域A的一部分内。具体而言，绕组40布置在可布置绕组的区域A内由从可布置绕组的区域A的转子侧端部Ain以特定距离L朝转子侧移位的位置和第一齿部31的径向最外端部限定并位于其间的区域内。
如图5A所示，绕组40构成通电绕组40E，绕组40的整个部分通电以在第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的第一位置产生磁场。另一方面，如图5B所示，绕组40还构成通电绕组40E，通过绕组40的整个部分通电以即使在作为可动分割齿部的第二齿部32沿周向移动并且布置在一对邻接的齿部31和31之间的第二位置也产生磁场。因此，在此实施例中，位于第一位置的通电绕组40E和位于第二位置的通电绕组40E相同。
图5B示出了可动分割齿部32位于可动分割齿部32相对于另一个分割齿部31相对移动以致由分割齿部31和32形成的磁路的磁阻Rk(Rk2)较大的第二位置的状态。在该第二位置状态下，从可布置绕组的区域A内的通电绕组40E(在此实施例中为全部绕组)的定子轭部侧端(即，外侧端)Aout到可布置绕组的区域A的转子侧端部Ain(即，内侧端)的区域在沿齿部30的分割齿部31和32的布置方向的中间位置被分割成如双点划线所示的布置在转子侧的第一区域A1和布置在定子轭部侧的第二区域A2。
本发明中的“中间位置”并非仅意味着几何学和严格地等分的位置，并且意味着径向中间区域内具有一定范围的任意中间位置。例如，使用此实施例作为示例，在此实施例中，中间位置定义为第一分割齿部31的径向最外端侧Aout(即，第一分割齿部31的定子轭部侧端)和可布置绕组的区域A的最内侧转子侧端Ain之间的距离被等分的位置。但是，在本发明中，不同于如上所述严格且相等地分割的位置，“中间位置”能定义为定子轭部侧端Aout和最内转子侧端Ain之间具有一定宽度的中间区域的径向上的任意位置。换言之，本发明中的“中间位置”并非仅为几何学上严格的中间位置，而应理解为包括具有一般含义的大致中间位置，包括在几何形状严格的中间位置周围具有一定宽度的位置。此解释也应该适用于以下其他实施例。
定义为布置在第一区域A1内的通电绕组40E的实际总绕组截面S40E与第一区域A1的截面积SA1的比率的通电绕组空间系数(S40E/SA1)被设定为相对小于定义为布置在第二区域A2内的通电绕组40E的实际总绕组截面积S40E与第二区域A2的截面积SA2的比率的通电绕组空间系数(S40E/SA2)。
在本发明中，如上所述设定通电绕组空间系数的原因如下。如图4A和5A所示，在作为可动分割齿部的第二齿部32位于第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方向布置的第一位置的状态下，当转子2以低转速旋转时，通过在旋转时永磁片M的磁通在绕组40中产生感应电压(逆电动势)。当转速低时，感应电压与绕组40的被施加电压相比较小，且因此能进一步提高转速。
然而，随着转子2的转速上升，在绕组40中产生的感应电压通过永磁片M的旋转磁通逐渐增大。当转速达到特定转速时，施加至绕组40的电压和在绕组40中产生的感应电压变成相等，且因此转速达到上限。当然，这种情况下，能通过提高施加至绕组40的电压来扩大转速的上限。但是，由于电力消耗显著增大，因此不建议这样。
作为用于通过解决电机的旋转特性的弱点进来提高转速的方法，即，从高转矩低转速到低转速高转速的方法，已知一种弱磁控制方法。作为能够替代或支持传统弱磁控制方法的方法，如上所述，发明人提出一种通过用机械结构改变磁通流以减少在高转速时永磁体的磁通的定子绕组的磁通交联来控制感应电压的方法。
也就是说，发明人提出将定子的齿部分割成至少两个分割部以致分割齿部能相对移动以改变磁通流，从而通过在高转速时永磁体的磁通来减少定子绕组的磁通交联。但是，在使用更强的永磁体的情况下，尽管可以增大转矩，但出现了阻碍运转范围的进一步扩大的转速的上限减小的新问题。
为了解决此新问题，在本发明中，如上所述，设计绕组40的布置结构。也就是说，定义为各区域A1和A2内的通电绕组40E的实际总绕组截面积S40E与第一区域A1和第二区域A2的截面积的比率的通电卷线空间系数被设定成使得第一区域A1内的空间系数相对小于第二区域A2内的空间系数。
如图5A所示，在第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的第一位置状态下，第一齿部31和第二齿部32之间的间隙的磁阻Rk(Rk1)相对明显小于形成在邻接的第一齿部31和31的转子侧端部上的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj(即，2Rk(2Rk1)＜Rj)。因此，从一对邻接的齿部30和30中的一个齿部经由定子轭部50延伸到一对邻接的齿部30和30中的另一个齿部的磁路的总磁阻2Rk(2Rk1)小于形成在邻接的第一齿部31和31的转子侧端部上的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj。由此，大部分来自转子2的永磁片M的磁通经过从一对邻接的齿部30和30中的一个齿部经由定子轭部50延伸到一对邻接的齿部30和30中的另一个齿部的磁路。
另一方面，如图5B所示，在作为可动分割齿部的第二齿部32相对于第一齿部31移动的第二位置状态下，第一齿部31和第二齿部32之间的磁阻Rk(Rk2)变成相对大于形成在邻接的第一齿部31和31的转子侧端部上的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj(Rj＜2×Rk(2×Rk2))。应该指出的是，不要求周向上邻接的磁阻Rk(Rk2)相同。因此，从一对邻接的齿部30和30中的一个齿部的第一齿部31经由布置在邻接的第一齿部31和31之间的第二齿部32延伸到一对邻接的齿部30和30中的另一个齿部的第一齿部31的磁路的总磁阻2Rk(2Rk2)大于邻接的第一齿部31和31的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj。因此，来自转子2的永磁片M的磁通通过从邻接的第一齿部31和31中的一个齿部的转子侧端部、邻接的第一齿部31和31中的一个齿部的侧面突出部31a、邻接的第一齿部31和31中的另一个齿部的侧面突出部31a以及邻接的第一齿部31a和31a中的另一个齿部的转子侧端部延伸的磁路。
这样，通过使作为可动分割齿部的第二齿部32相对于第一齿部31移动，能够改变主磁通流。
如图5A所示，在第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的第一位置状态下，如上所述，大部分来自转子2的永磁片M的磁通通过从一对邻接的齿部30和30中的一个齿部经由定子轭部50延伸到一对邻接的齿部30和30中的另一个齿部的磁路。因此，当转子2的转速在该第一位置状态下升高时，由于永磁片M的大部分磁通横切绕组40而在绕组40上产生大的感应电压。因此，在此第一位置的状态下，转子2不能以超过特定转速的高转速旋转。
相反，如图5B所示，在第二齿部32相对于第一齿部31相对移动的第二位置状态下，来自永磁体M和M中的一个永磁体的一个磁极的磁通通过具有主路径的磁性回路，所述主路径从邻接的第一齿部31和31中的一个齿部的转子侧端部经由邻接的第一齿部31和31中的一个齿部的转子侧端部的侧面突出部31a和邻接的第一齿部31和31中的另一个齿部的转子侧端部的侧面突出部31a延伸到邻接的第一齿部31和31中的另一个齿部的转子侧端部。这样，由于永磁体M的大部分磁通通过邻接的第一齿部31和31的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj，因此绕组40的磁通交联减少，这进而显著降低了绕组40的感应电压。因此，能增大转子的转速的上限值。
同时，发明人发现了以下事实：在第二齿部32相对于第一齿部31移动的第二位置状态下，并非永磁体M的所有磁通都通过邻接的第一齿部31和31的侧面突出部31a和31a之间的磁阻Rj，而是一部分磁通通过与邻接的第一齿部31和31的转子侧端部之间的部分不同的部分，即，作为磁通泄漏的邻接的齿部30和30之间的部分，并且通过此磁通泄漏在绕组40中产生的感应电压妨碍了转子2的上限转速的上升。通常，如上所述，考虑优选将尽可能多的绕组布置在从其转子侧端部到其相反侧端部包围齿部30的可布置绕组的区域A内，以增大绕组空间系数。
但是，发明人发现了以下事实：不能忽视与尤其在可布置绕组的区域A内卷绕在齿部的转子侧端部上的绕组40交联的磁通泄漏的影响，并且设计绕组布置。尤其在使用产生强磁力的磁体例如钕磁体的情况下，与卷绕在齿部的转子侧端部周围的绕组交联的磁通泄漏增加，且因此其影响变大。因此，尤其在这种情况下，本发明能发挥显著的效果。
作为用于将如上所述的通电绕组空间系数设定为在第一区域A1内相对小于在第二区域A2内的具体方法，例如，如图4和5所示，能举例说明一方法，其中绕组40在其相对于齿部30移向定子轭部侧以致在转子侧端部的预定区域内未形成绕组的状态下形成。这种情况下，绕组固定部件F能布置在未形成绕组的部分上(参看图5A)。此外，包括绕组40的第一齿部31能形成为使用树脂模制的圆筒形状。
如上所述，在第二齿部32相对于第一齿部31相对移动的第二位置状态下，邻接的第一齿部31和31之间的磁通泄漏在转子侧端部中大于在定子轭部侧端部中。因此，通过将绕组40布置成使得通电绕组空间系数在第一区域A1内相对小于在第二区域A2内，能控制第一区域A1内存在的通电绕组40E所感生的感应电压(逆电动势)。因此，通过控制第二齿部32相对于第一齿部31的相对位置，能控制对绕组40感生的感应电压(逆电动势)的量，这进而能提高由感应电压(逆电动势)的量决定的转子2的最高转速。
如上所述，由于能通过借助于控制第二齿部32相对于第一齿部31的位置提高最高转速来扩大运转范围，因此不需要如弱磁场控制的情况下那样供给逆电动势控制所需的电力。因此，能控制整个电机的电力消耗。
在本发明中，第二齿部32相对于第一齿部31的位置控制并不限于第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的如图5A所示的第一位置以及第二齿部32相对于第一齿部31相对移动的如图5B所示的第二位置被控制成可选择地切换的情况。换言之，本发明包括第二齿部32被控制成在第一位置和第二位置之间相对于第一齿部31连续或不连续地移动的情况。通过连续或不连续的控制，电机能根据转速而在最有效的状态下发挥性能。
在此实施例中，针对仅执行第二齿部32相对于第一齿部31的位置控制的情况进行了说明。但是，本发明允许上述位置控制和传统弱磁控制的合并使用。
[第二实施例]
图6A和6B是对应于图5A和5B的扩大截面图，显示了根据本发明的第二实施例的电动机的绕组部分及其周围。在第二实施例中，绕组40形成在可布置绕组的区域A内对应于第一齿部31的区域内使得匝数从第一齿部31的转子侧端部朝相反侧端部增加以改变卷线空间系数。
同样，在此实施例中，如图6A所示，在第一齿部31和第二齿部32以径向对准的方式布置的第一位置，绕组40的全部部分通电，且因此绕组40构成产生磁场的通电绕组40E。另一方面，如图6B所示，同样在作为可动分割齿部的第二齿部32移动并且布置在一对邻接的第一齿部31和31之间的第二位置，绕组40的全部部分通电且因此绕组40的全部部分构成产生磁场的通电绕组40E。因此，在此实施例中，位于第一位置的通电绕组40E和位于第二位置的通电绕组40E彼此一致。
如图6B所示，在可动分割齿部32相对于另一个分割齿部31相对移动且位于由两个分割齿部31和32形成的磁路的磁阻Rk(Rk2)大的第二位置的情况下，可布置绕组的区域A内从位于第二位置的通电的通电绕组40E的定子侧端Aout到可布置绕组的区域A内的转子侧端Ain的区域在沿齿部30的分割齿部31和32所布置的方向上的中间位置被分割成如通过双点划线所示的布置在转子侧的第一区域A1和布置在定子轭部侧的第二区域A2。
定义为第一区域A1内存在的通电绕组40E的实际总绕组截面S40E与第一区域A1的截面积SA1的比率的通电绕组空间系数(S40E/SA1)被设定为相对小于定义为第二区域A2的通电绕组40E的实际总绕组截面积S40E与第二区域A2的截面积SA2的比率的通电绕组空间系数(S40E/SA2)。
因此，同样，在此实施例中，以与第一实施例中相同的方式，能通过第二齿部32相对于第一齿部31的位置控制来提高最高转速以扩大运转范围。其他结构、作用和效果与第一实施例中相同，且因此将通过向对应的部分分配相同的参考标号而省略说明。
[第三实施例]
图7A和7B是对应于图5A和5B的扩大截面图，显示了根据本发明的第三实施例的电动机的绕组部分及其周围。在此实施例中，尽可能多的绕组40布置在可布置绕组的区域A的转子侧端和第一齿部31的定子轭部侧端之间的范围内。
但是，此实施例不同于上述实施例。在此实施例中，绕组40由两个绕组、即布置在转子侧的第一绕组40A和布置在定子轭部侧的第二绕组40B构成。在如图7A所示的第一位置状态下，第一绕组40A和第二绕组40B两者都通电。另一方面，在如图7B所示的第二位置状态下，布置在定子轭部侧的第二绕组40B构成通电的通电绕组40E，但布置在转子侧的第一绕组40A构成不通电的非通电绕组。
这样，第一绕组40A在预定时点被控制电路(未示出)切换到通电状态和非通电状态下。如图7B所示，在作为可动分割齿部的第二齿部32相对于第一齿部31相对移动的第二位置状态下，通电绕组空间系数在第一区域A1内相对小于在第二区域A2内。这样，该绕组由多个绕组构成，并且通过根据可动分割齿部相对于另一个分割齿部的相对位置来选择通电绕组，能任意地改变通电绕组空间系数。因此，能减小在转子的高转速下产生的逆电动势。
在该实施例中，绕组40由两种绕组、即布置在转子端部侧的第一绕组40A和布置在定子轭部侧的第二绕组40B构成，但本发明并不局限于此。例如，绕组40能由三种或更多绕组构成。在这种情况下，能通过适当选择要通电的通电绕组来更详细地任意设定通电绕组空间系数。其他结构、作用和效果与第一实施例中相同，且因此将通过向对应的部分分配相同的参考标号而省略说明。
[第四实施例]
图8A和8B显示了根据本发明的第四实施例的电动机，并且是对应于图4A的示意性截面图。在第一至第三实施例中，转子2布置在定子3的内侧。但是，第四实施例与第一至第三实施例的不同之处在于转子2布置在定子3的外侧。
在图8A和8B中，为了通过与第一实施例进行比较来容易理解各部分的结构，向具有相同作用的结构部分分配相同的参考标号。
如这些图中所示，该径向间隙型电动机包括构造成绕旋转中心(图中为100)旋转的圆筒形转子2，并且多个永磁片M沿周向布置在圆筒形转子2的内周面上。在转子2的内侧，多个齿部30沿周向布置成经由预定间隙面向永磁片M。以与其他实施例中相同的方式，齿部30在径向上被分割成布置在转子侧的第一齿部31和布置在相反侧的第二齿部32。第二齿部32一体地形成在定子轭部50上。
同样，在该电动机中，第二齿部32可沿周向相对于第一齿部31相对移动。同样，绕组40布置在第一齿部31的外围。绕组40布置在接近定子轭部50侧的状态下。此外，在此实施例中，定义为第一区域A1内存在的通电绕组40E的实际绕组总截面积S40E与如本发明中定义的第一区域A1的截面积SA1的比率的通电空间系数被设定为相对小于如定义为第二区域A2内存在的通电绕组40E的实际总绕组截面积S40E与第二区域A2的截面积SA2的比率的通电绕组空间系数。
因此，同样，在此实施例中，以与其他实施例中相同的方式，能通过第二齿部32相对于第一齿部31的位置控制来提高最高转速，从而扩大运转范围。其他结构、作用和效果与第一实施例中相同，且因此将通过向对应的部分分配相同的参考标号而省略说明。
[第五实施例]
图9是显示了根据本发明的第五实施例的电动机的示意性结构的透视图。根据此第五实施例的电动机是轴向间隙型电动机，并且包括具有定子绕组140的定子103和具有永磁体M并经由间隙布置在定子103的轴向上的圆盘形转子102。
转子102构造成绕旋转轴线101旋转。另一方面，定子103包括多个齿部130，所述齿部130均经由间隙布置成面向转子102的一个表面侧并以一定间隔布置在周向上。各齿部130在轴向上被分割成布置成更接近转子102的第一齿部131和布置在相反侧的第二齿部132。定子103包括盘形定子轭部150，其中各第二齿部132被固定于一个表面侧。定子轭部150可随同第二齿部132一起沿第一齿部131的周向相对和自由移动。定子轭部150包括齿轮部151，该齿轮部151具有部分形成在定子轭部150的周缘上的多个齿。
该电动机包括驱动电机104a和包括减速机构的驱动机构104，所述减速机构包括多个齿轮。减速机构104b的齿轮104c与齿轮部151啮合。驱动电机104a经由带电源P的控制器C在相反的方向上被可自由旋转地驱动。当驱动电机104a被驱动时，旋转力经由减速机构104b传输到齿轮104c，并传递到啮合的齿轮部151。因此，定子轭部150和第二齿部132相对于第一齿部131相对移动。
同样，在此实施例中，以与其他实施例中相同的方式，第二齿部132可在第一齿部和第二齿部之间的磁阻变成最小的磁阻最小的位置(第一位置)与第一齿部和第二齿部之间的磁阻变成最大的磁阻最大的位置(第二位置)之间相对于第一齿部131相对和自由地移动。
绕组140在偏心地定位(图中偏心地定位在底部)的状态下布置在第一齿部131的定子侧端部上。因此，同样，在此实施例中，如在其他实施例中说明的那样，定义为第一区域A1内存在的通电绕组40E的实际绕组总截面积S40E与如本发明中定义的第一区域A1的截面积SA1的比率的通电空间系数被设定为相对小于如定义为第二区域A2内存在的通电绕组40E的实际总绕组截面积S40E与区域A2的截面积SA2的比率的通电绕组空间系数。
因此，同样，在此实施例中，以与其他实施例中相同的方式，能通过第二齿部132相对于第一齿部131的位置控制来提高最高转速，从而扩大运转范围。其他结构、作用和效果与第一实施例中相同，且因此将通过向对应的部分分配相同的参考标号而省略说明。
在上述各实施例中，通过举例说明绕组40和140仅布置在第一齿部31和131周围的情况作出了说明，但绕组也能布置在第二齿部32和132上。
应该理解的是，文中所用的术语和表达用于说明且无意用于以限制的方式解释，不排除文中所示和提及的特征的任何等同物，并且允许落在本发明要求专利权的范围内的各种改型。
尽管本发明可以许多不同形式来实施，但文中在理解本公开文本应该被认为提供了本发明的原理的示例并且此类示例并非旨在将本发明限制于文中描述和/或文中图示的优选实施例的前提下描述了多个说明性的实施例。
尽管文中已描述了本发明的说明性的实施例，但本发明并不局限于文中所述的各种优选实施例，而是包括任意和所有具有如本领域的技术人员基于本公开文本将认识到的等同要素、修正、省略、组合(例如，跨各个实施例的特征的组合)、改良和/或变更的实施例。权利要求中的限定应基于权利要求中所采用的语言宽泛地解释，而不局限于本说明书中或在本申请的执行期间所述的示例，应当认为这些示例是非穷尽的。例如，在本公开文本中，术语“优选地”是非排他性的且意味着“优选地，但不限于”。
本申请根据35U.S.C.§119要求2011年12月22日提交的日本专利申请No.P2011-281398和2012年10月15日提交的日本专利申请No.P2012-227651的优先权，所述申请的全部公开内容以引用的方式整体并入本文。
工业适用性
本发明的旋转电机能被优选地用作作为例如包括电动摩托车的各种电动车辆和各种电气机械的驱动力的电动机。
参考标号说明
1:旋转轴线
2:转子
3:定子
4:旋转机构
30:齿部
31:第一齿部(分割齿部)
32:第二齿部(分割可动齿部)
40:绕组
40E：通电绕组
50:定子轭部
51:齿轮部
101:旋转轴线
102:转子
103:定子
104:旋转机构
130:齿部
131:第一齿部(分割齿部)
132:第二齿部(可动分割齿部)
140:绕组
150:定子轭部
151:齿轮部
A：可布置绕组的区域
A1：第一区域
A2：第二区域
Aout：通电绕组的定子轭部侧端
Ain：可布置绕组的区域的转子侧端
C：控制器
E：电气制品
F：绕组固定部件
M：永磁体
P：电源
R：旋转电机(电动机)
SA1：第一区域的截面积
SA2：第二区域的截面积
V：车辆(电动摩托车)

Claims (20)

1.一种旋转电机，包括：
转子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转；和
定子，所述定子布置成经由间隙面向所述转子，
其中，所述定子包括：
齿部，所述齿部布置成经由所述间隙面向所述转子；
定子轭部，所述定子轭部与所述齿部共同形成定子磁路；和
一个或多个绕组，所述绕组布置成占用由所述定子轭部和所述齿部包围的可布置绕组的区域的至少一部分；以及
磁阻改变机构，所述磁阻改变机构构造成通过机械地改变由所述定子轭部和所述齿部形成的定子磁路来改变所述定子磁路的磁阻，
其中，所述磁阻改变机构构造成在第一状态和第二状态之间机械地改变所述定子磁路，在所述第一状态下，所述定子磁路的磁阻小，在所述第二状态下，所述定子磁路的磁阻相对大于所述第一状态下的磁阻，
其中，所述一个或多个绕组包括通电绕组，所述通电绕组在所述定子磁路由所述磁阻改变机构改变到所述第二状态的情况下通电，
其中，所述可布置绕组的区域的在从所述通电绕组的定子轭部侧端至可布置绕组的区域的转子侧端的范围内的区域在所述转子的径向或所述旋转轴线的轴向上在所述齿部的中间位置处被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域，并且
其中，由所述第一区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数被设定为相对小于由所述第二区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数。
2.如权利要求1所述的旋转电机，
其中，所述磁阻改变机构包括通过在所述旋转轴线的径向或轴向上分割所述齿部而获得的多个分割齿部，
其中，所述多个分割齿部之中的至少一个分割齿部构造成能相对于另一个分割齿部沿所述旋转轴线的周向相对移动的可动分割齿部，并且
其中，所述可动分割齿部能沿周向移动以致所述定子磁路的磁阻在所述第一状态和所述第二状态之间改变。
3.如权利要求1所述的旋转电机，
其中，所述通电绕组的转子侧端布置在以预定距离朝所述定子侧离开所述可布置绕组的区域的转子侧端的位置，并且
其中，在所述可布置绕组的区域内的转子侧区域内未形成绕组。
4.如权利要求3所述的旋转电机，
其中，所述通电绕组的转子侧端和所述可布置绕组的区域的转子侧端之间布置有用于固定所述绕组的绕组固定部件。
5.如权利要求1所述的旋转电机，
其中，所述一个或多个绕组布置成使得所述一个或多个绕组朝定子轭部侧偏心地定位。
6.如权利要求1所述的旋转电机，
其中，所述一个或多个绕组形成为使得匝数在所述可布置绕组的区域内从转子侧端朝定子轭部侧端增加。
7.一种旋转电机，包括：
转子，所述转子具有永磁体并且构造成绕旋转轴线旋转；和
定子，所述定子布置成经由间隙面向所述转子，
其中，所述定子包括齿部，所述齿部布置成经由所述间隙面向所述转子，
其中，所述齿部在从转子侧端部朝其相反侧端部的方向上被分割成多个分割齿部，所述多个分割齿部包括布置成经由所述间隙面向所述转子的第一齿部和布置在所述第一齿部的相反侧端部上的第二齿部，
其中，所述定子还包括固定所述第二齿部的定子轭部和一个或多个绕组，所述绕组布置在由所述齿部和所述定子轭部包围的可布置绕组的区域内以便占用所述可布置绕组的区域的至少一部分，
其中，所述齿部的所述多个分割齿部之中的至少一个分割齿部构成能相对于另一个分割齿部移动的可动分割齿部，并且
其中，所述可动分割齿部能在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，由所述齿部的所述分割齿部形成的磁路的磁阻小，在所述第二位置，由所述齿部的所述分割齿部形成的磁路的磁阻相对大于在所述第一位置的磁阻，
其中，所述一个或多个绕组包括通电绕组，所述通电绕组在所述可动分割齿部布置在所述第二位置的状态下通电，
其中，所述可布置绕组的区域的在从所述通电绕组的定子轭部侧端至可布置绕组的区域的转子侧端的范围内的区域在所述第一齿部和所述第二齿部的布置方向上在所述齿部的中间位置处被分割成布置在转子侧的第一区域和布置在定子轭部侧的第二区域，并且
其中，由所述第一区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第一区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数被设定为相对小于由所述第二区域内存在的所述通电绕组的实际总绕组截面积与所述第二区域的截面积的比率定义的通电绕组空间系数。
8.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述通电绕组的转子侧端布置在以预定距离朝所述定子侧离开所述可布置绕组的区域的转子侧端的位置，并且
其中，在所述可布置绕组的区域内的转子侧区域内未形成绕组。
9.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述通电绕组的转子侧端和所述可布置绕组的区域的转子侧端之间布置有用于固定所述绕组的绕组固定部件。
10.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述一个或多个绕组布置成使得所述一个或多个绕组朝定子轭部侧偏心地定位。
11.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述一个或多个绕组形成为使得匝数在所述可布置绕组的区域内从转子侧端朝定子轭部侧端增加。
12.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述转子包括圆柱形转子主体和布置在所述转子主体的外周缘部的永磁体，
其中，所述定子包括具有所述第一齿部的圆筒形第一定子部、布置在所述第一定子部的外侧的圆筒形第二定子部和一个或多个绕组，所述一个或多个绕组布置在形成在齿部周围的可布置绕组的区域内以便占用所述可布置绕组的区域的至少一部分，并且
其中，所述第二定子部能相对于所述第一定子部沿这两个定子部的周向相对移动。
13.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述转子包括能绕旋转轴线旋转的圆盘形转子主体和布置在所述转子主体的一个表面上的永磁体，并且
其中，所述定子布置成在所述旋转轴线的轴向上面向所述转子主体。
14.如权利要求12所述的旋转电机，
其中，所述转子包括以嵌埋方式以一定间隔沿周向布置在所述转子主体的外周缘部中的多个永磁体。
15.如权利要求13所述的旋转电机，
其中，所述转子包括以向外露出的方式以一定间隔沿周向布置在所述转子主体的一个表面上的多个永磁体。
16.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述多个永磁体是钕永磁体。
17.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，所述第一齿部包括体部和一对侧面突出部，所述一对侧面突出部在周向上从所述体部的转子侧端部的周向两侧延伸。
18.如权利要求7所述的旋转电机，
其中，在所述可动分割齿部布置在所述第一位置的状态下，从一对邻接的齿部中的一个齿部的转子侧端部经由定子轭部延伸到所述一对邻接的齿部中的另一个齿部的转子侧端部的路径的磁阻被设定为小于所述一对邻接的齿部的一对邻接的侧面突出部之间的磁阻，并且
其中，在所述可动分割齿部布置在所述第二位置的状态下，从一对邻接的齿部中的一个齿部的转子侧端部经由定子轭部延伸到所述一对邻接的齿部中的另一个齿部的转子侧端部的路径的磁阻被设定为大于所述一对邻接的齿部的一对邻接的侧面突出部之间的磁阻。
19.一种车辆，所述车辆装备有如权利要求1所述的旋转电机。
20.一种电气制品，所述电气制品装备有如权利要求1所述的旋转电机。
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