CN106059200A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

提供无需复杂的控制或装置就能作为发电机发挥功能的便宜且小型的旋转电机。旋转电机包括：定子，其具有多个定子齿；转子，其具有多个转子齿；以及多相的电枢绕组(125)和励磁绕组两者，其设于定子齿，上述旋转电机具有：二极管桥(310)，其对由多相的电枢绕组感应的感应电压进行整流后输出；以及电容器(321)，其分别与多相的电枢绕组串联连接。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及磁通开关电机结构的旋转电机。

背景技术

以往已知在具备电枢绕组的定子的内侧旋转的转子的表面设有永磁铁的表面磁铁型同步电机(SPMSM：Surface Permanent Magnet Synchronous Motor：表面永磁同步电机)、在该转子内埋入永磁铁的埋入磁铁型同步电机(IPMSM：Interior Permanent MagnetSynchronous Motor：内永磁同步电机)。

这些电机(旋转电机)与蓄电池一起搭载于车辆，能够通过利用发动机的驱动轴的旋转或者行驶中的车轮的旋转而作为发电机发挥功能。电机的发电电力充电于蓄电池。由此，能够持续使用蓄电池。

例如，专利文献1所记载的发电机的励磁极配置于转子侧，该励磁极能够通过接触电刷的滑环输入直流励磁电流从而作为电磁铁发挥功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平5－252670号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在该专利文献1所记载的发电机中，为了使励磁极作为电磁铁发挥功能而设置的滑环会发生磨损，因此该滑环等的维护是必须的。另外，滑环根据与电刷的接触状态的不同而会在电极间产生异常电压、所谓的浪涌电压，所以有可能发生损伤。另外，浪涌电压有时成为针对控制信号等的噪声。

另外，优选在将旋转电机用作车载发电机的情况下，构成为能够产生负转矩而进行再生动作。当进行再生动作时，需要按照成为负转矩的相位角施加电流，因此需要用于产生旋转磁场的逆变器(电力转换装置)，必须进行矢量控制等复杂的电流控制。与此相伴地，导致系统整体的成本变高，尺寸变得大型化。

因此，本发明的目的在于提供无需复杂的控制或装置就能作为发电机发挥功能的便宜且小型的旋转电机。

用于解决问题的方案

解决上述问题的旋转电机的发明的一个方式是如下旋转电机，包括：定子，其具有多个定子齿；转子，其具有多个转子齿；以及多相的电枢绕组和励磁绕组，其设于上述定子齿，上述旋转电机具有：整流器，其对由上述多相的电枢绕组感应的感应电压进行整流；以及电容器，其分别与上述多相的电枢绕组串联连接。

发明效果

这样根据本发明的一个方式，能够提供无需复杂的控制或装置就能作为发电机发挥功能的便宜且小型的旋转电机。

附图说明

图1是说明本发明的第1实施方式的旋转电机的图，是表示其概略整体构成的截面构成图。

图2是表示旋转电机所具备的直流电源电路的电路图。

图3是表示旋转电机所具备的交流电源电路的电路图。

图4是表示对励磁绕组施加电流进行激励时的磁通密度分布的磁通示意图。

图5是表示对励磁绕组施加电流进行激励时在电枢绕组中产生的感应电压波形的坐标图。

图6是对FSM、SPMSM、IPMSM比较与输入到电机的电流相位相应的转矩特性的坐标图。

图7是用电源Vf、电感成分L、内部电阻成分R、静电电容C将交流电源电路的电枢绕组和电容器实现模型化的概念电路图。

图8是将电枢绕组的电感L固定而切换电容器的静电电容C时的负的转矩波形图。

图9是表示使旋转电机在动力模式下工作时的电源电路的电路图。

图10是说明本发明的第2实施方式的旋转电机的图，是表示旋转电机具备的交流电源电路的电路图。

图11是表示在图10所示的交流电源电路中切换电容器的并联数量的开关的电路图。

图12是表示将电枢绕组的电感L固定而切换电容器的静电电容C时根据转子的旋转速度而在电枢绕组中产生的感应电流的坐标图。

图13是在将电枢绕组的电感L固定而切换电容器的静电电容C时根据转子的旋转速度而产生的负的转矩波形图。

图14是表示将电枢绕组的电感L固定并将根据转子的旋转速度而产生的负转矩设为最大的电容器的静电电容C的坐标图。

图15是说明本发明的第3实施方式的旋转电机的图，是表示组装旋转电机的车辆的结构的概念结构图。

图16是表示旋转电机的概略整体构成的截面构成图。

附图标记说明

100 旋转电机

110、610 转子

111、611 转子齿

117、617 转子槽

120 定子

121 定子齿

125 电枢绕组

125u U相用电枢绕组

125v V相用电枢绕组

125w W相用电枢绕组

126 励磁绕组

127 定子槽

200 直流电源电路

210 车载蓄电池

220 DC/DC转换器

221 斩波电路

300 交流电源电路

310 二极管桥

311u、311v、311w、312u、312v、312w 整流二极管

321、321u、321v、321w、521 电容器

520、520u、520v、520w 电容器列

531 开关

EL 电负载

FL 磁通线

G 间隙

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)图1～图9是说明本发明的第1实施方式的旋转电机的图。

在图1中，旋转电机100具备：转子110，其为圆筒形状，以轴(旋转轴)101为中心旋转并与轴101成为一体；以及定子120，其大致为圆筒形状，收纳该转子110且转子110旋转自如。旋转电机100作为发电机优选地搭载于例如混合动力汽车或电动汽车。

旋转电机100具有与所谓的磁通开关电机(FSM)同样的结构。在本实施方式中，作为一例说明将旋转电机100作为发电机进行车载的情况。此外，该旋转电机100也能够用作电机(电动机)，其对配置于定子120侧的电枢绕组125和励磁绕组126供应电力而形成经由转子110侧的磁回路从而进行旋转驱动。

在此，磁通开关电机由电机驱动用频率的2倍的频率励磁，因此无法使磁阻转矩、即所谓的d轴电感和q轴电感同步。由此，磁通开关电机由利用从定子侧励磁的直流磁场(静止磁场)的电磁铁(磁铁)转矩进行驱动。即，磁通开关电机的作为永磁铁电机进行驱动的结构成为与SPM(表面磁铁型)电机进行对比的结构。

定子120具备从外周侧圆筒形状的定子磁轭129向轴心侧延伸的多个定子齿121。定子齿121均等地配置于定子磁轭129的内周面侧的24处，形成为朝向转子110的后述的转子齿111的外周面111a的突极形状。在周向上相邻的定子齿121之间形成有定子槽127。定子槽127与定子齿121的数量对应地在周向上配置在24个部位。利用定子槽127将电枢绕组125和励磁绕组126配置于定子齿12作为绕组线圈。

定子齿121和定子磁轭129通过例如在轴101的轴向上层叠磁性体的电磁钢板而一体形成为同一构件。定子齿121形成为内周面121a隔着微小的间隙G与转子110的转子齿111的外周面111a相对。

电枢绕组125形成为对将1个定子槽127夹在中间的2个定子齿121卷绕绕组的分布卷绕的绕组线圈，配置成按照3相(UVW)的各相分别在周向上依次相邻。励磁绕组126与电枢绕组125同样地形成为对将1个定子槽127夹在中间的2个定子齿121卷绕绕组的分布卷绕的绕组线圈，配置成在周向上依次相邻。

即，电枢绕组125利用被夹在卷绕有励磁绕组126的定子齿121之间的定子槽127来形成绕组线圈。同样地，励磁绕组126利用被夹在卷绕有电枢绕组125的定子齿121之间的定子槽127来形成绕组线圈。在这些电枢绕组125和励磁绕组126被配置成：以跨越2个定子齿121的方式卷绕的绕组线圈交替位于错开1个定子齿121的位置。

如后所述，电枢绕组125还作为交流电源电路300的一部分发挥功能，3相(UVW)的交流电力在电枢绕组125中流动而使电枢绕组125进行交流励磁。从后述的直流电源电路200对励磁绕组126供应直流电流而使励磁绕组126进行直流励磁。

因此，电枢绕组125配置成在定子120中U相用电枢绕组125u、V相用电枢绕组125v以及W相用电枢绕组125w依次在周向上相邻。另外，在定子120中，励磁绕组126配置成卷绕于电枢绕组125之间的2个定子齿121并且跨越上述2个定子齿121。

转子110具备：毂119，其固定轴101；以及多个转子齿111，其从毂(磁轭)119向远离轴101的轴心的方向延伸。

转子齿111均等地配置于以轴101为中心的毂119周围的10处，形成为从毂119朝向定子120的内周面121a侧延伸的突极形状。该转子齿111在旋转时隔着间隙G与定子120的卷绕电枢绕组125、励磁绕组126的24极的定子齿121的内周面121a相对。

转子齿111和毂119与定子120同样地，例如通过在轴101的轴向上层叠磁性体的电磁钢板而一体形成为同一构件。转子齿111形成为隔着微小的间隙G与定子120的定子齿121的内周面121a相对。

在此，转子110在作为磁轭发挥功能的毂119内形成有空隙118，上述空隙118在轴向上连续地贯通周向上的均等间隔的多个部位。空隙118形成于位于从转子齿111的轴心起的延伸线上的10处。该空隙118是为了使在作为经过转子齿111的磁通的磁路(磁轭)发挥功能的毂119内不会发生磁饱和而设置的。并且，在转子110中设定空隙118，使得空隙118的厚度成为通过仿真的方式研究的磁性体的厚度(电磁钢板的宽度)。

具体地，形成电磁钢板的宽度来确保如下程度的磁路，使得在转子110为最大负荷时或以最高速度旋转时产生并从定子120交链的磁通(磁通密度)能够不会发生磁饱和地经过。即，转子110形成为：毂119内的空隙118的内面118a与使轴101嵌入的内筒面110a或者转子槽117的底面117a之间在径向上的间隔、相邻的空隙118的内面118a之间在周向上的间隔成为确保不会发生磁饱和的磁通容量的磁路。此外，还考虑将轴101压入毂119的内筒面110a内时的应力(紧固量)来确定上述间隔。

另外，通过仿真(例如应力解析)的方式研究后形成为：对该转子槽117的从底面117a向侧面111b(转子齿111的侧面)立起的边界区域、空隙118的内面118a的角区域赋予R(焊接完成的圆角)，从而不会发生应力集中。具体地，该边界区域、角区域以最高速度旋转时的最大米塞斯应力不超过构成转子110的磁性体(电磁钢板)的物性值，另外，该边界区域、角区域形成为不会发生塑性变形的R形状。

根据该结构，转子110能够一边缓和应力集中一边进行旋转驱动，能够确保在最大负荷等时从定子120侧交链时的磁通密度也不会导致发生磁饱和的磁路。该转子110通过上述边界区域、角区域的R形状形成平缓地连续的磁路，由此能够不产生转矩波动地以高质量的旋转转矩进行旋转驱动。另外，转子110能够通过形成多个空隙118而实现轻量化，能够通过惯性的降低实现旋转速度的响应性的提高，通过负荷的降低实现轴承的损伤减轻，通过重量的减小实现燃油效率的提高。另外，用金属模具将电磁钢板冲压成转子110的形状时的操作性良好且生产性提高。

并且，如图2所示，旋转电机100具备直流电源电路200。直流电源电路200形成有车载蓄电池210通过DC/DC转换器220与励磁绕组126连接并施加直流励磁电流的闭合电路。励磁绕组126串联连接并与DC/DC转换器220连接。DC/DC转换器220内置斩波电路221，根据来自车辆侧的控制器的与发动机转速或行驶速度等相应的控制信号来控制斩波电路221等的驱动而将来自车载蓄电池210的直流电流的供应实现最佳化。

具体地，在直流电源电路200中，根据与发动机转速或行驶速度等相应的转子110(轴101)的旋转，通过DC/DC转换器220的斩波电路221供应或阻断直流电流而进行断续动作的控制。由此，直流电源电路200产生可变励磁。

这样旋转电机100从直流电源电路200向励磁绕组126断续地施加直流电流而产生可变励磁，由此能够与施加交流电流时同样地产生旋转磁场。因而，旋转电机100能够使旋转的磁通从定子120的定子齿121与转子齿111交链而产生使转子110旋转的转矩。

此时，转子110的转子齿111作为外周面111a与定子120的定子齿121的内周面121a反复相对从而隔着间隙G使磁通交链的开关发挥功能。

如图4所示，旋转电机100通过定子120的励磁绕组126产生旋转磁场，隔着间隙G使与定子齿121的内周面121a与转子齿111的外周面111a的相对状况(定时)相应的磁通密度分布(在图中图示磁通线FL)的磁通交链。由此，能够产生使转子110旋转的磁铁转矩作为旋转力。

另外，在该旋转电机100中，如图5所示，由定子120的励磁绕组126产生旋转磁场，由此与该旋转磁场的旋转频率相应的感应电压在电枢绕组125中产生。

由此，按与由定子120的励磁绕组126产生的旋转磁场的旋转频率对应的特定的电流相位的定时，使交流电流在还作为后述的交流电源电路300的一部分发挥功能的电枢绕组125中流动，由此能够使旋转电机100在动力模式或者再生模式下工作。此外，在动力模式下，能够将旋转电机100用作电动机(电机)，在再生模式下，能够将旋转电机100用作发电机。

并且，如图3所示，旋转电机100具备交流电源电路300。交流电源电路300包括电枢绕组125和电容器321，电枢绕组125的Y接线(星型接线)侧的中性点位置连接着二极管桥(整流器)310。二极管桥310成为将从交流电源电路300接收到的交流电流整流为直流电流，并将该直流电流供应到包括车载蓄电池210的车载的各种电负载EL的电路构成。

在该交流电源电路300中，构成电枢绕组125的U相用电枢绕组125u、V相用电枢绕组125v以及W相用电枢绕组125w按照各相分别被串联连接，分别施加交流电流，分别使电枢绕组125进行交流励磁。

二极管桥310构筑成如下电路构成：成为同一整流方向的2个一组的整流二极管(整流元件)311u、312u、整流二极管311v、312v以及整流二极管311w、312w分别串联连接并使两端侧并联连接，从而与3相(UVW)的各相对应。该二极管桥310作为二极管开关发挥功能。

在该二极管桥310中，整流二极管311u、312u、整流二极管311v、312v以及整流二极管311w、312w的各组的中间部连接着各相各自的U相用电枢绕组125u、V相用电枢绕组125v以及W相用电枢绕组125w的一端侧端部。另外，将整流二极管311u、312u、整流二极管311v、312v以及整流二极管311w、312w各自的与各组的一端侧端部相反的一侧的端部、即与连接着U相用电枢绕组125u、V相用电枢绕组125v以及W相用电枢绕组125w的一端侧端部相反的一侧的两端部作为共用的连接点与例如车载蓄电池210的电负载EL并联连接。

根据该电路构成，旋转电机100如后所述按照交流电源电路300的电枢绕组125的各相产生交流电力并利用电容器321施加电流，由此分别进行交流励磁。经由电枢绕组125的交流电力按照各相分别以二极管桥310的整流二极管311u、312u、整流二极管311v、312v、以及整流二极管311w、312w各自的各组整流而作为直流电力供应到电负载EL，由此例如由车载蓄电池210蓄电。

具体地，在交流电源电路300中，电枢绕组125的二极管桥310的一方端部(各相各自的前级)分别串联连接着各相各自的电容器321(321u、321v、321w)，电容器321u、321v、321w的另一方端部被共用连接。该电容器321u、321v、321w的另一方端部进行所谓的Y接线连接。

在此，在使旋转电机100作为发电机在再生模式下工作的情况下，使转子110产生负转矩(制动转矩)而通过轴101的旋转产生电力。此外，本实施方式的旋转电机100由于采用磁通开关电机结构，所以无法原样利用交流发电机采用的再生控制的技术。另外，在电流相位与电压相位不存在差的功率因数＝1的定时产生负转矩，在高效地回收再生能量上是理想的，但不进行相位控制的交流发电机无法在这种定时产生负转矩。

图6是图示与输入到电机的电流相位相应的转矩特性的坐标图。在该坐标图中，可知在旋转电机100这种磁通开关电机(FSM)的情况下，负转矩在电流相位为0度的定时成为最大。

而在利用永磁铁的电机(SPMSM、IPMSM)的情况下，可知在电流相位为0度的定时无法输出转矩而进行空转。在SPMSM的情况下，负转矩在电流相位为270度的定时成为最大，在IPMSM的情况下，负转矩在比电流相位为270度晚的定时成为最大，因此当作为发电机使用时，需要通过逆变器等控制电流相位。

该图6的电流相位＝0度是与电压相位的相位差成为零且能够以功率因数＝1高效地工作的定时。在FSM的情况下能够利用最大的负转矩使旋转电机100再生动作，但在SPMSM或IPMSM的情况下无法利用负转矩而是进行空转。

这样交流电源电路300在电枢绕组125的Y接线侧的中性点位置连接着二极管桥310，并且在该电枢绕组125的与中性点连接相反的一侧连接着电容器321从而形成各相各自的LC电路。

该二极管桥310的输出侧(与电枢绕组125的连接侧相反的一侧)连接着车载蓄电池210等电负载EL。

并且，旋转电机100通过直流电源电路200的DC/DC转换器220的斩波电路221对励磁绕组126断续地施加直流励磁电流从而产生旋转磁场。旋转电机100的旋转的转子齿111的外周面111a作为开关发挥功能，即外周面111a隔着间隙G与定子齿121的内周面121a反复相对，由此能够使产生的旋转磁通交链或阻断。

此时，在旋转电机100中，经由定子磁轭129的磁通从转子齿111的外周面111a隔着间隙G与定子齿121的内周面121a交链，由此能够使电枢绕组125感应而产生感应电流。因而，旋转电机100能够在产生负转矩的定时将该感应电流供应到电枢绕组125从而执行再生模式。在该再生模式下，能够通过交流电源电路300的二极管桥310对由电枢绕组125产生的感应电流进行整流而将其供应到电负载EL的蓄电池等，能够使上述蓄电池等积蓄电能。另外，还能使与二极管桥310相反的一侧连接的电容器321积蓄电能。

如图7所示，在交流电源电路300中，在设为在二极管桥310的前级构成电源Vf并且上述电源Vf产生与电枢绕组125按照旋转频率ω与转子齿111交链的旋转磁通φf相应的感应电压的情况下，作为将该电源Vf、该电枢绕组125的电感成分L、内部电阻成分R、以及电容器321的静电电容C串联连接的每1相的电路构成，能够实现模型化。

并且，该旋转电机100在再生模式下在功率因数＝1的电流相位与电压相位的相位差消失的定时，直流电源电路200从车载蓄电池210向励磁绕组126供应断续的直流励磁电流，交流电源电路300对电枢绕组125施加感应电流，由此确保(保持)以最大的负转矩工作的状态。

具体地，交流电源电路300使由电枢绕组125产生的感应电流积蓄于电容器321，并且重复随着该电枢绕组125的作为电感的电磁能量的变化而从电容器321引出蓄电电力的动作。即，交流电源电路300在电枢绕组125和电容器321之间重复传送电荷能量的动作，从而进行电感L和电容器C之间的能量的授受而连续地形成交流磁通。

因此，在交流电源电路300中，在电枢绕组125中感应的交流的感应电压能够在电感L和电容器C之间进行电磁谐振、发生所谓的AC自励磁而形成旋转磁通。在妨碍电感L的能量的增减的方向上进行AC自励作用，因此以产生制动转矩的相位产生该旋转磁通。

例如，如图8所示，旋转电机100随着直流电源电路200的DC/DC转换器220对励磁绕组126施加电流而开始旋转，交流电源电路300的电容器321在和电枢绕组125之间交换与静电电容C相应的电荷能量。由此，旋转电机100能够产生负的制动转矩，能够作为将由二极管桥310整流的直流电流供应到电负载EL的蓄电池等的发电机而动作。此外，图8表示将电枢绕组125的电感L固定而将电容器321的静电电容C设为0.02F或者0.2F时的负的转矩波形。

这样交流电源电路300在图7所示的电感L和电容器C之间产生电磁谐振(所谓的AC自励磁)，由此能够执行再生动作。

然而，图2和图3是选择执行再生模式时的电源电路200、300的电路构成，在以动力模式使旋转电机100工作的情况下，只要切换为图9所示的电源电路400即可。

具体地，在电源电路400中，如图9所示，在DC/DC转换器220的前级连接的DC/AC逆变器420的各相(UVW)按Y接线连接着电枢绕组125(125u、125v、125w)。在该电源电路400中，除了从DC/DC转换器220向励磁绕组126供应断续的直流电流以外，从DC/AC逆变器420按产生旋转转矩的定时对电枢绕组125施加交流电流。由此，旋转电机100作为使转子110(轴101)旋转驱动的电动机发挥功能。

此外，该图9所示的电源电路400表示旋转电机100以动力模式工作的情况下所需的电路构成。在以再生模式使旋转电机100工作的情况下，断开DC/AC逆变器420。在动力模式下，只要设为将无效化(断开)的二极管桥310、电容器321与电枢绕组125连接，具备图2的直流电源电路200和图3的交流电源电路300的电路构成即可。另外，在无需以动力模式工作的情况下，只要设为仅具备图2的直流电源电路200和图3的交流电源电路300的再生模式专用的旋转电机100即可。

这样在本实施方式的旋转电机100中，直流电源电路200对励磁绕组126施加电流，由此能够将交流电源电路300在电枢绕组125中进行激励的感应电流用二极管桥310进行整流后供电到车载蓄电池210等电负载EL。此外，优选交流电源电路300为了作为再生模式保持产生制动转矩而尽量在电枢绕组125和电容器321之间维持使电荷能量往复的电磁谐振，为了使各个电感L和电容器C满足后述的LC谐振条件，优选选择电容器321的静电电容C。

根据以上内容，旋转电机100无需由具备滑环带来的维护、由逆变器进行复杂的交流电流的供应控制等，仅通过设置二极管桥310和电容器321就能作为便宜的发电机发挥功能。

在此，该旋转电机100的转子110是仅包括电磁钢板的铁块，因此坚固性高。另外，旋转电机100能够调整在定子120的励磁绕组126中产生的励磁，因此即使通过无需滑环的无电刷方式也能够实现交流发电机的发电控制。

(第2实施方式)图10～图14是表示本发明的第2实施方式的旋转电机的图。此外，在本实施方式中，由于构成为与上述第1实施方式大致相同，因此沿用附图并对同样的构成附上同一附图标记而主要说明特征部分(在下面说明的第3实施方式中也是同样的)。

在图10中，本实施方式的旋转电机100在交流电源电路300的电枢绕组125的前级连接着代替上述实施方式的电容器321的电容器列520。

电容器列520按各相分别构筑电容器列520u、520v、520w，进行Y接线连接。该电容器列520u、520v、520w在各个电容器列中并联连接多个电容器521。电容器列520串联连接在各相各自的电枢绕组125(125u、125v、125w)的前级。

在本实施方式中，在各电容器列520中，3个电容器521通过开关531分别能够断开、接通地与1个电容器521并联连接。开关531如图11所示，电容器533与在正反相反的方向上并联连接的2个晶闸管532a、532b串联连接。该开关531能够通过打开、关闭晶闸管532a、532b而分别将电容器521断开、接通。

由此，旋转电机100能够将电枢绕组125的电感L固定且改变电容器321的静电电容C，如图12所示，能够根据转子110的旋转速度改变由电枢绕组125感应的电流值并将其调整为最佳值。

例如，如图12所示，交流电源电路300在转子110的旋转速度为3000rpm的情况下，将各相各自的电容器列520的合成静电电容C调整为0.0002F，由此能够在电枢绕组125中感应大电流而确保制动转矩，且能够将由二极管桥310整流的直流电流供应到车载蓄电池210等电负载EL。

制动转矩根据该交流电源电路300的各相各自的电容器列520的合成静电电容C和转子110的旋转速度的不同而变化。详细地，将各相各自的电容器列520的合成静电电容C切换为例如0.2F、0.02F、0.004F、0.008F、0.0008F、0.0002F且改变转子110的旋转速度时的制动转矩如图13所示的转矩特性那样发生变化。

并且，可知在改变转子110的旋转速度时如图14所示切换形成最大制动转矩的各相各自的电容器列520的合成静电电容C即可。

优选交流电源电路300为了在图7所示的电感L和电容器C之间损失较少地执行能量的授受而进行LC谐振。该交流电源电路300通过满足LC谐振条件而能够在实质上消除该电感L和电容器C的能量消耗地高效地执行再生动作。

能够由使用电枢绕组125的电感成分L、内部电阻成分R以及电容器321的静电电容C的下式(1)表示该交流电源电路300的图7所示的每1相的LC谐振等效电路模型的阻抗Z。在该式(1)中，通过设为ωL＝1/ωC而能够仅设为小的内部电阻成分R而使能量损失最小。重复这种LC谐振从而能够执行高效的再生动作。

Z＝R+jωL+1/jωC＝R+j(ωL－(1/ωC))…(1)

如上所示，该旋转电机100能够控制交流电源电路300的各相各自的电容器列520的开关531使得成为与转子110(轴101)的旋转速度相应的最佳的制动转矩，并调整合成静电电容C，由此高效地执行再生模式。

这样在本实施方式的旋转电机100中，除了上述实施方式的作用效果以外，能够通过切换在电枢绕组125的各相各自的前级串联连接的电容器列520的开关531而调整静电电容C。因此，旋转电机100例如调整为满足LC谐振条件的静电电容C使得按照根据车速而变化的转子110的旋转速度产生最佳的制动转矩，由此能够执行高效的再生模式。

(第3实施方式)图15和图16是表示本发明的第3实施方式的旋转电机的图。

在图15中，本实施方式的旋转电机100作为仅执行再生模式的发电机搭载于车辆。旋转电机100例如不仅通过车辆M的车轮的旋转使转子610(轴101)旋转而执行再生模式，还作为受到车辆M行驶时的风压或来自发动机601的废气的风压而旋转的发电机进行搭载。

具体地，车辆M构筑为设置通用的旋转电机700以与内燃机的发动机601一起联合驱动的所谓的混合动力车。旋转电机700从车载蓄电池210通过逆变器720供应电力而执行动力模式从而作为电动机(电机)工作。另外，旋转电机700在执行再生模式时作为受到发动机601的驱动轴601a或车轮的旋转力而发电的发电机工作，逆变器720将发电电力充电到车载蓄电池210。

发动机601通过在设置于车辆M的前面侧的散热器602中经过的行驶风与冷却水进行热交换而不会过热地工作。在该散热器602的下游侧设置作为发电机发挥功能的旋转电机100。另外，发动机601在净化燃烧后的废气的催化转换器603的下游侧的排气管604处也设置作为发电机发挥功能的旋转电机100。

本实施方式的旋转电机100如图16所示在定子120内收纳代替转子110的转子610且转子610旋转自如。转子610具有未图示的叶轮，使轴101嵌入毂619内并以轴101为轴心。因此，转子610的例如上游侧的叶轮受到行驶风或废气的风压而旋转。该转子610以与该风压相应的转速旋转。此外，对转子610赋予了旋转力后的行驶风或废气在转子齿611间的转子槽617内经过。

由此，旋转电机100能够作为使转子610在最佳的定时与由定子120产生的磁通交链而形成磁回路的开关发挥功能。

这样在本实施方式的旋转电机100中，与上述实施方式的转子110同样地，转子610通过叶轮利用行驶风或废气的风压而旋转，从而能够执行再生模式，能够对车载蓄电池210进行充电。

作为上述实施方式的其它方式，也可以将包括多个开关元件的逆变器电路设为整流器，上述逆变器电路代替如二极管桥310那样包括多个二极管的二极管开关电路。例如，也可以将MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等开关元件构筑为整流元件。此外，在设为逆变器电路的情况下，需要进行电流控制，因此如上述实施方式那样采用仅进行整流的二极管桥310能够实现简单的控制，是优选的。

而且，将LC谐振点设为可变的方法不限于调整电容器的并联数量，也可以与串联组合后能够细致地进行调整，另外，不限于电容器，也可以设为将电枢绕组125的串联数量或并联数量组合后用电感进行调整。

另外，不限于旋转电机100这种径向间隙结构，还能够应用于轴向间隙结构的磁通开关电机而得到同样的作用效果。而且，不限于旋转电机100那样的10极24槽，还能够应用于其它组合的磁通开关电机的结构。

另外，转子110、610或定子120不仅可以按照电磁钢板的层叠结构制造，也可以采用对软磁复合粉末材料(Soft Magnetic Composites)进一步进行铁粉压缩成型和热处理而制造的压粉磁芯、所谓的SMC铁芯，上述软磁复合粉末材料例如是对铁粉等具有磁性的粒子的表面进行绝缘涂层处理而成的。由于该SMC铁芯易于成型，所以还适用于轴向间隙结构。另外，使用铝导体制作转子或定子也能够同样地发挥功能。

而且，旋转电机100既可以构筑为对励磁绕组126追加配置永磁铁的混合类型，也可以通过混合励磁型得到磁铁转矩。

该旋转电机100不限于用于车载，例如能够优选用作风力发电或机床工具等的驱动源。

虽然公开了本发明的实施方式，但是本领域技术人员明白可在不脱离本发明的范围的情况下施加变更。意图将所有这种修改和等价物包含于前面的权利要求。

Claims (3)

1.一种旋转电机，包括：

定子，其具有多个定子齿；

转子，其具有多个转子齿；以及

多相的电枢绕组和励磁绕组，其设于上述定子齿，

上述旋转电机的特征在于，具有：

整流器，其对由上述多相的电枢绕组感应的感应电压进行整流；以及

电容器，其分别与上述多相的电枢绕组串联连接。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

上述电容器设成在该电容器和上述电枢绕组之间产生电磁谐振，并形成为能够按照各相分别调整该电容器的静电容量。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转电机，其中，

上述整流器是由多个二极管构成的二极管开关。