CN107005188A - 电流供给系统、电力供给系统及控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电流供给系统，其能够小型化，能够应用于转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者，并且能够适当地供给电流。电流供给系统从驱动源接收旋转驱动力并且向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流。电流供给系统设置有：转子，其包括永久磁铁并连接至驱动源；定子，其包括绕组和定子芯并与转子相对地布置，绕组缠绕在定子芯上；和供给电流调整部，其根据电流供给系统的电流要求来改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻，由此改变绕组的电感，从而调整供给至电负载装置的电流。

Description

电流供给系统、电力供给系统及控制装置
技术领域
本发明涉及一种电流供给系统、电力供给系统及控制装置。
背景技术
先前公知的电力供给系统如下。电力供给系统被配置为来自驱动源的机械功率被转换成电力。转换所产生的电力供给至与上述系统连接的设备。转换所产生的电力例如在上述设备中被转换为热或者再次被转换成机械功率而利用。
例如，专利文献1(PTL1)示出车辆。专利文献1所示的车辆是混合动力车辆。该车辆包括引擎、加速踏板、第一旋转电机、第二旋转电机和驱动轮。第一旋转电机联接至引擎的输出轴。第一旋转电机主要作为发电机而发挥功能。第二旋转电机与第一旋转电机电性连接。第二旋转电机主要作为马达而发挥功能。第二旋转电机联接到车辆的驱动轮。
在专利文献1所示的车辆中，驾驶员对加速踏板的踩踏表示要求车辆加速。如果专利文献1所示的车辆设置有电子控制节流阀装置，则能够任意调整引擎所吸入的空气量。因此，例如，以如下方式控制车辆。第二旋转电机(马达)的目标输出根据驾驶员对加速踏板踩踏量及车速来确定。由第一旋转电机(发电机)产生的目标电力根据第二旋转电机的目标输出来确定。根据要产生的目标电力确定引擎的目标输出。控制引擎的吸入空气量和燃料喷射量，以获得目标输出。在该控制中，控制第一旋转电机的发电电力，并且控制第二旋转电机的输出。在专利文献1所示的车辆具有与其引擎节流阀机械联接的加速踏板的情况下，根据引擎的实际输出控制第一旋转电机的发电电力和第二旋转电机的输出。在专利文献1中，如上所述，控制旋转电机的电力(输出)，以允许应用于具有不同特性的各种类型的车辆。
引用列表
专利文献
PTL1：日本专利特开2002-345109号公报
发明内容
技术问题
然而，专利文献1所示的车辆存在如下问题，即，在高速行驶的车辆需要进一步加速的情况下难以进行充分加速。行驶车辆需要进一步加速的情况的示例包括在行驶时车辆开始爬坡的情况或者该车辆超过其他车辆的情况。
为了在高速行驶时进一步加速，专利文献1所示的车辆在马达以相对较高的转速旋转并且发电机输出相对较高的电压的情况下进一步增加引擎的转速。这导致发电机的输出电压进一步增大。为了承受进一步增大的输出电压，电气零件需要具有高击穿电压，这可能导致由于电气零件的击穿电压增大而使效率降低和系统的尺寸增大。
为了避免发电机的输出电压增大，可以考虑通过改变绕组的厚度或磁铁量来改变发电机的输出特性。然而，这伴有如下问题，即，为了增大发电机的输出电流，绕组的厚度或磁铁量增大，这导致发电机的尺寸增大，因此系统的尺寸增大。
如上所述，专利文献1所示的车辆存在如下问题，即，在高速行驶的车辆需要进一步加速的情况下，为进行充分加速，系统的尺寸增大是不可避免的。该问题是可以与引擎的转速的范围的宽窄无关的问题。另外，该问题不仅是可以在车辆中产生的问题，而且是可以在如下所述的电流供给系统中产生的问题：该电流供给系统被配置为从驱动源接收旋转驱动力并向要求可变电流的电负载装置供给电流，将在下文对其进行描述。
本发明的目的在于提供一种电流供给系统，该电流供给系统能够小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够适当地供给电流。本发明的另一个目的在于提供一种电力供给系统，该电力供给系统能够小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够适当地供给电力。
解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明采用以下构造。
(1)一种电流供给系统，其被配置为从驱动源接收旋转驱动力并且向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流，
所述电流供给系统包括：
转子，其连接至所述驱动源，所述转子包括永久磁铁；
定子，其与所述转子相对地布置，所述定子包括绕组和定子芯，所述绕组缠绕在所述定子芯上；和
供给电流调整部，其根据所述电流供给系统的电流要求来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
(1)的电流供给系统被配置为当连接到驱动源的转子受到旋转驱动力而旋转时，转子中所具有的永久磁铁的磁通作用于绕组以产生感应电压。感应电压使得电流供给至电负载装置。在(1)的电流供给系统中，供给电流调整部根据电流供给系统的电流要求，来改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻，由此改变绕组的电感，从而调整供给至电负载装置的电流。改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻时所获得电流变化与电压变化的比率不同于例如改变驱动源的转速时所获得的电流变化与电压变化的比率。因此，(1)的电流供给系统与例如仅改变驱动源的转速的情况相比，能够在电压变化与电流变化之间的连动性较小的情况下调整供给至电负载装置的电流。
此外，(1)的电流供给系统通过改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻来改变绕组的电感，从而调整供给至电负载装置的电流。即，(1)的电流供给系统能够在抑制绕组的厚度和磁铁量的增大的情况下调整供给至电负载装置的电流。这允许电流供给系统自身的小型化。
因此，(1)的电流供给系统能够小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够适当地供给电流。
(2)根据(1)所述的电流供给系统，其中
从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路包括至少一个非磁性体间隙，并且
所述供给电流调整部通过改变所述至少一个非磁性体间隙中位于所述绕组与所述转子之间的非磁性体间隙的磁阻来改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
在(2)的构造中，供给电流调整部通过改变位于绕组与转子之间的非磁性体间隙的磁阻来改变绕组的电感。永久磁铁随着转子的旋转而移动使得在绕组与转子之间产生交替磁场。例如，减小位于绕组与转子之间的非磁性体间隙的磁阻导致交替磁场的损耗减少。这可以相对于供给至转子的旋转功率而增大电流。因此，可以增大供给至电负载装置的电流的调整量。
(3)根据(1)或(2)所述的电流供给系统，其中
从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路包括至少一个非磁性体间隙，并且
所述供给电流调整部通过改变所述至少一个非磁性体间隙中将所述绕组的电感设定为最大可设定值时磁阻最大的非磁性体间隙的磁阻而改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
当绕组的电感被设定为最高可设定值时，(3)的构造改变磁阻最大的非磁性体间隙的磁阻。这使得易于使绕组的电感的变化量增大。因此，可以增大电流的调整量。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，使得与所述绕组交链的磁通的变化率小于所述绕组的电感的变化率，从而调整供给的电流。
在(4)的构造中，供给电流调整部改变绕组的电感，使得与绕组交链的磁通的变化率小于绕组的电感的变化率。与绕组交链的磁通对电压和电流具有影响，而绕组的电感主要对电流具有影响。因此，供给电流调整部能够根据电流供给系统的电流要求，在电压的变化率小于电流的变化率的情况下来调整所供给的电流。即，供给电流调整部能够一面抑制电压的制约的影响，一面调整电流。因此，(4)的构造能够小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并能够更适当地供给电流。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求，使所述定子芯的至少一部分相对于所述绕组的位置移动而改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
(5)的如下构造能够进一步确保绕组的电感的改变：供给电流调整部使定子芯的至少一部分相对于绕组的位置移动，使得改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻。这可以进一步确保可以根据电流供给系统的电流要求来调整供给至电负载装置的电流。(5)的构造与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者可靠地兼容。
(6)根据(5)所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求，以维持所述定子芯相对于所述转子的位置的方式使所述定子芯相对于所述绕组的位置移动，来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
(6)的构造以维持定子芯相对于转子的位置的方式使定子芯相对于绕组的位置移动，从而能够抑制从转子的永久磁铁向定子芯流动的磁通的变化。即，抑制了由永久磁铁产生并与绕组交链的磁通的变化。结果，抑制当定子芯相对于绕组的位置移动时所引起的电压的变化。因此，(6)的构造能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够更适当地供给电流。
(7)根据(1)至(5)中任一项所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求，使所述绕组移动来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
(7)的如下构造以维持定子芯相对于转子的位置的方式使绕组相对于定子芯的位置移动，从而抑制从转子的永久磁铁向定子芯流动的磁通的变化。也就是说，抑制由永久磁铁产生并与绕组交链的磁通的变化。结果，抑制当定子芯相对于绕组的位置移动时所引起的电压的变化。因此，(7)的构造能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够更适当地供给电流。
(8)根据(1)至(3)中任一项所述的电流供给系统，其包括：
供给电压调整部，其通过改变从所述转子的永久磁铁流动并与所述绕组交链的交链磁通，来改变所述绕组的感应电压，从而调整供给至所述电负载装置的电压。
(8)的构造能够提高供给至电负载装置的电流的调整与供给至电负载装置的电压的调整之间独立性，从而能够进行更适应于电流要求和电压要求的每一者的调整。因此，(8)的构造能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者高度兼容。
(9)根据(8)所述的电流供给系统，其中
所述供给电压调整部使所述永久磁铁相对于所述绕组的位置移动，来改变从所述转子的永久磁铁流动并与所述绕组交链的所述交链磁通，由此改变所述绕组的感应电压，从而调整供给至所述电负载装置的电压。
(9)的构造能够确保供给至电负载装置的电压的调整。(9)的构造能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者可靠地兼容。
(10)根据(1)至(5)中任一项所述的电流供给系统，其中
所述定子芯包括多个第一定子芯部和第二定子芯部，所述多个第一定子芯部中的每一者具有隔着非磁性体间隙与所述转子相向的相向部，所述第二定子芯部不包含所述相向部，并且
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求来使所述多个第一定子芯部和所述第二定子芯部中的一者相对于另一者移动，由此改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻。
在(10)的构造中，供给电流调整部使定子芯所包括的多个第一定子芯部和第二定子铁芯部中的一者相对于另一者移动。例如与定子芯和不同于定子芯的构件中的一者相对于另一者移动的构造相比，该构造较大地改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻。因此，可以根据电流供给系统的电流要求，在更大的范围内对供给至电负载装置的电流进行调整。因此，(10)的构造能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者高度兼容。
(11)根据(10)所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部使所述多个第一定子芯部和所述第二定子芯部中的一者相对于另一者移动以便从第一状态移位至第二状态，由此改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，
所述第一状态是所述多个第一定子芯部中的每一者与所述第二定子芯部之间的非磁性体间隙长度短于所述多个第一定子芯部中相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙长度，
所述第二状态是所述多个第一定子芯部中的每一者与所述第二定子芯部之间的非磁性体间隙长度长于所述多个第一定子芯部中相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙长度。
在(11)的结构中，在第一状态下，多个第一定子芯部的每一者和第二定子芯部之间的非磁性体间隙长度短于多个第一定子芯部中相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙长度。在第二状态下，多个第一定子芯部中的每一者和第二定子芯部之间的非磁性体间隙长度长于多个第一定子芯部中相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙长度。
因此，在第一状态下，由绕组中的电流产生的磁通的一部分通过相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙流动并且主要通过第一定子芯部与第二定子芯部之间的非磁性体间隙流动。即，由绕组中的电流产生的磁通主要通过第一定子芯部和第二定子芯部两者流动。在第二状态下，通过第一定子芯部的磁回路的磁阻较高。从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻更大地改变。因此，(11)的构造能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者高度兼容。
(12)一种电力供给系统，其包括：
根据(1)至(10)中任一项所述的电流供给系统，
驱动源；和
驱动源转速调整部，其通过改变所述驱动源的转速来改变转子的转速，从而调整供给到电负载装置的电压。
在(12)的电力供给系统中，驱动源转速调整部改变驱动源的转速以改变转子的转速，使得调整供给至电负载装置的电压。电流供给系统中所包括的供给电流调整部通过改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻，来改变绕组的电感，从而调整供给至电负载装置的电流。电力由驱动源转速调整部和供给电流调整部两者来控制。(12)的电力供给系统能够提高供给至电负载装置的电流的调整与供给至电负载装置的电压的调整之间的独立性，从而能够进行更适合于电流要求和电压要求的各者的调整。因此，(12)的电力供给系统能够小型化，并且能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者高度兼容。
(13)一种控制装置，其用于被配置为从驱动源接收旋转驱动力并且向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流的电流供给系统，
所述电流供给系统包括：
转子，其连接至所述驱动源，所述转子包括永久磁铁；
定子，其与所述转子相对地布置，所述定子包括绕组和定子芯，所述绕组缠绕在所述定子芯上；和
电流调整机构，其通过改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，来改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流，
所述控制装置根据所述电流供给系统的电流要求，使所述电流调整机构通过改变通过所述定子芯的磁回路的磁阻来改变所述绕组的电感。
例如与仅改变驱动源的转速的情况相比，(13)的控制装置能够一面抑制电压变化与电流变化的连动性，一面调整供给至电负载装置的电流。因此，(13)的控制装置允许电流供给系统小型化，并且还允许电流供给系统能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容。此外，(13)的控制装置使电流供给系统能够适当地供给电流。
本发明的有益效果
本发明提供了：电流供给系统，其能够小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够适当地供给电流；和用于电流供给系统的控制装置。本发明还提供了一种电力供给系统，该电力供给系统能够小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够适当地供给电力。
附图说明
图1是示出安装有根据本发明的第一实施例的电流供给系统的设备的概略构造的方框图。
图2(A)是用于说明图1所示的电流供给系统中的供给电流调整部所进行的调整的示意图；并且(B)是绕组的电感被设定为比(A)小的值时的状态的示意图。
图3是示意性地示出图2所示的供给电流调整部的绕组的等效电路的电路图。
图4(A)是用于说明根据第二实施例的电流供给系统中的供给电流调整部所进行的调整的示意图；并且(B)是绕组的电感被设定为比(A)小的值时的状态的示意图。
图5是示出根据第三实施例的电流供给系统的示意图。
图6(A)是示出图5所示的定子的第一状态的示意图；并且(B)是示出图5所示的定子的第二状态的示意图。
图7是示出图5所示的电流供给系统的相对于转子的转速的输出电流特性的曲线图。
具体实施方式
接着，将描述本发明人对如下所述的电流供给系统所进行的研究：该电流供给系统被配置为从驱动源接收旋转驱动力并且向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流。
例如，在专利文献1所示的、被配置为基于驾驶员所踩下的加速踏板的踩踏量来控制引擎输出的车辆中；引擎的输出转矩和转速两者均被改变。引擎的转速的变化率高于引擎的输出转矩的变化率。引擎的转速的变化对发电机(第一旋转电机)的发电电压的变化有直接的影响。发电电压的变化导致发电机的发电电流的变化。当随着引擎输出的增大，发电机的发电电力增大时，该发电电力的增大主要是由发电电压的增大而引起的。因此，在专利文献1所示的车辆中，若欲增大发电机的发电电力，则发电电压大幅增大。
例如，为了在高速行驶时进行进一步加速，需要在马达(第二旋转电机)以相对较高的转速旋转并且发电机输出相对较高的电压的同时进一步增大引擎输出。该结果导致发电机的输出电压进一步增大。因此，电气零件需要具有高击穿电压。由于这些原因，本发明人发现：在专利文献1所示的车辆中，发电机易于产生高发电电压，即高输出电压，这要求电气零件具有高击穿电压。这里，发电机的输出电流例如通过接通或断开布置在发电机和马达之间的开关元件来被精确地控制。具有高击穿电压的开关元件在接通时电阻较高。这导致由于开关元件的热损耗而引起效率降低。电气零件并不限于开关元件，电气零件一般会由于具有高击穿电压而尺寸增大。因此，存在由于高击穿电压而产生的效率降低和尺寸增大的问题。
如上所述，在专利文献1所示的车辆中，发电机发电电力的变化主要由发电电压的变化而引起。因此，若欲增大或减小发电电流，则发电电压大幅增大或减小。因此，难以超出对引擎转速的制约或对电压的制约而控制电流。
例如，对于引擎，为了实现燃料效率提高和小型化，可以选择缩小转速的范围。然而，在专利文献1所示的车辆中，发电机的输出电压的范围取决于引擎的转速的范围。采用具有缩小了的转速范围的引擎导致发电机的输出电压的范围根据引擎转速的范围而缩小。即，缩小引擎转速的范围直接导致马达输出的范围变窄。由于这些原因，本发明的发明人发现难以将转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者应用于专利文献1所示的发电机。
此外，在专利文献1所示的车辆中，如上所述，从发电机向马达供给的电力的增大主要由电压的升高而引起。马达的转速易于随着电压的增大而增大，而马达的输出转矩不易随着电流的增大而增大。因此，若欲为了增大马达的输出转矩而使从发电机向马达供给的电流增大，则电压增大。马达的输出转矩增大，马达的转速必然会增大。由于这些原因，本发明人发现专利文献1所示的发电机难以适当地向马达供给电流。
本发明人进一步研究了上述问题。结果，本发明人发现：在专利文献1所示的车辆中出现的上述问题的原因在于未考虑电流与电压(转速和转矩)之间的区别而对输出进行控制，使得电流和电压(转速和转矩)的连动性较高。
为了解决上述问题，本发明人进一步进行了深入的研究。
认为从发电机输出的电流的增大主要是由电压的增大而引起的，并且这并不是专利文献1所示的车辆所独有的。电压例如通过转速的增大、磁力的增大或绕组匝数的增大而增大。由于电枢反应，电流随着转速的增大而达到饱和。磁力的增大或绕组匝数的增大导致尺寸增大。
增大从发电机输出的电流的一种可能的方法是降低由电感所引起的电枢反应。然而，认为减小绕组的电感会导致减少交链磁通，这使得难以增大电流。
本发明人着眼于磁回路。影响电感的磁回路是从绕组观察的磁回路。从绕组观察的磁回路不同于从转子的磁体延伸并通过绕组的磁回路。本发明人所进行的研究是：对从绕组观察的磁回路和从转子的磁体延伸并通过绕组的磁回路之间进行明确地区分。因此，本发明人发现：通过改变从绕组观察的磁回路的磁阻可以较大地改变电感。
结果，本发明人对于被配置为从驱动源接收旋转驱动力并向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流的电流供给系统，获得了以下发现。若根据电流供给系统的电流要求来改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻，由此改变绕组的电感，从而调整供给至电负载装置的电流，则能够抑制电流与电压之间的连动性。
基于以上发现完成了本发明的电流供给系统。本发明的电流供给系统包括供给电流调整部，该供给电流调整部被配置为根据电流供给系统的电流要求来改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻。以这种方式，供给电流调整部改变绕组的电感，从而调整要供给至电负载装置的电流。改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻时所获得的电流变化与电压变化的比率高于当例如改变驱动源的转速时所获得的电流变化与电压变化的比率。因此，例如与只改变驱动源的转速的情形相比，本实施例的电流供给系统能够调整供给至电负载装置的电流，抑制电压变化与电流变化之间的连动性。因此，本发明的电流供给系统能够解决上述问题。即，本发明提供了一种电流供给系统，该电流供给系统可小型化，能够与转速范围较宽的驱动源和转速范围较窄的驱动源两者相兼容，并且能够适当地供给电流。
在下文中，基于优选实施例并参照附图描述本发明。
[第一实施例]
图1是示出安装有根据本发明的第一实施例的电流供给系统的设备的概略构造的方框图。
图1示出作为安装有电流供给系统的设备的示例的车辆V。车辆V包括电力供给系统P。电力供给系统P包括电流供给系统1、引擎EG、驱动源转速调整部EC和马达18。即，车辆V包括电动供给系统1、引擎EG、驱动源转速调整部EC和马达18。车辆V还包括车轮Wa、Wb、Wc、Wd、要求指示部A、转换器D和逆变器J。
马达18连接至车轮Wa至Wd中的驱动轮Wc、Wd。马达18驱动驱动轮Wc、Wd旋转，使得车辆V行驶。引擎EG是车辆V的驱动源。在本实施例中，引擎EG不直接向驱动轮Wc、Wd供给机械功率。引擎EG所输出的机械功率由电流供给系统1转换为电力。通过转换得到的电力由马达18再次转换为机械功率。
引擎EG包括输出轴C。输出轴C例如是曲柄轴。引擎EG通过燃料燃烧而驱动输出轴C旋转。引擎EG以输出轴C旋转的形式输出机械功率。
电力供给系统P包括引擎EG和电流供给系统1。电力供给系统P向马达18供给电力。电力供给系统P具有电源的功能。电力供给系统P中所具有的电流供给系统1与引擎EG机械连接。电流供给系统1从引擎EG接收旋转驱动力，并向马达18供给电流。电流供给系统1具有发电机的功能。
要求指示部A输出电流要求。要求指示部A具有加速操作器。
更具体地说，要求指示部A由车辆V的驾驶员操作。因此，要求指示部A输出车辆V的加速要求。车辆V的加速要求对应于用于驱动驱动轮的转矩Wc、Wd。车辆V的加速要求也作为要求车辆V的输出的输出要求。车辆V的输出对应于马达18的输出。车辆V的加速要求对应于马达18的输出转矩的要求。马达18的输出转矩对应于供给至马达18的电流。
要求指示部A输出至电力供给系统P的电流要求对应于供给至马达18的电流的要求。即，要求指示部A输出至电力供给系统P的电流要求为从电力供给系统P供给至马达18的电流的要求。要求指示部A将电流要求输出至电力供给系统P。具体地说，要求指示部A输出表示要求的信号。
车辆V由马达18驱动。车辆V的输出对应于马达18的输出。马达18的输出基于供给至马达18的电力。向电力供给系统P发出的电力要求是从电力供给系统P向马达18供给的电力的要求。要求指示部A输出如下电力要求作为要求车辆V的输出的输出要求：该电力要求要求供给至马达的电力，换句话说，电力要求向电力供给系统P发出。电力要求包括电压要求和电流要求。特别地，车辆V的加速度对应于马达18的输出转矩。马达18的输出转矩基于供给至马达18的电流。向电流供给系统1发出的电流要求是从电流供给系统1向马达18供给的电流的要求。输出如下电流要求作为车辆V的加速要求：该电流要求关于供给至马达18的电流，换句话说，电流供给系统1的电流需求。要求指示部A输出表示电流要求的信号。
电流供给系统1从引擎EG接收旋转驱动力并向马达18供给电流。电流供给系统1根据向电流供给系统1发出的电流请求而调整电流供给系统1供给至马达18的电流。换句话说，电流供给系统1根据电流供给系统1的电流要求而调整供给至马达18的电流。
引擎EG包括驱动源转速调整部EC。驱动源转速调整部EC控制引擎EG的动作转。驱动源转速调整部EC根据由要求指示部A发出的输出要求(电力要求)来调整引擎EG的输出轴C的转速。
车辆V包括转换器D和逆变器J。电流供给系统1经由转换器D和逆变器J向马达18供给电流。
转换器D进行整流。转换器D将从电流供给系统1输出的三相AC转换成DC。转换器D例如具有逆变器电路。转换器D例如具有三相桥式逆变器电路，该三相桥式逆变器电路包括与三相中的各相相对应的电晶体。转换器D也可以包括具有二极管的桥接电路。即，转换器D可以被配置为整流器。转换器D可以包含在电流供给系统1中。
逆变器J向马达18供给用于驱动马达18的电流。马达18例如是三相无刷马达。逆变器J将从转换器D输出的DC转换成与三相无刷马达的三相相对应并且相位相互错开120度的三相的电流。逆变器J可以包含在马达18中。
马达18通过经由转换器D和逆变器J从电流供给系统1供给的电力而动作。马达18使驱动轮Wc、Wd旋转，从而车辆V行驶。
代替三相无刷马达，可以采用例如具有电刷的DC马达作为马达18。在马达18是DC马达的情况下，不设置逆变器J。
引擎EG表示本发明的驱动源的一个示例。马达18表示本发明的电负载装置的一个示例。
在车辆V中，电力供给系统P作为产生电力的电源发挥功能。在车辆V中，电流供给系统1与马达18相结合来作为变速箱而发挥功能，该变速箱改变转矩和转速而将引擎EG的输出传递至驱动轮Wc、Wd。
[电流供给系统]
电流供给系统1包括转子11、定子12和供给电流调整部13。转子11和定子12构成三相无刷发电机。即，电流供给系统1作为发电机而发挥功能。
转子11包括永久磁铁。更具体地说，转子11包括多个磁极部111和背轭部112。磁极部111由永久磁铁制成。背轭部112例如由强磁性材料制成。磁极部111布置在背轭部112和定子12之间。磁极部111附装至背轭部112。多个磁极部111被布置成围绕转子11的旋转轴线沿圆周方向Z排列，即在转子11的旋转方向上排列。多个磁极部111被布置成N极和S极在圆周方向Z上交替。发电机10是永久磁铁式三相无刷发电机。用于供给电流的绕组未设置在转子11上。
定子12布置成与转子11相对。定子12包括多个绕组121和定子芯122。定子芯122可以由例如强磁性材料制成。定子芯122形成定子12的磁回路。多个绕组121缠绕在定子芯122上。定子芯122包括芯本体122a(参见图2(A))和多个齿部122b。芯本体122a作为磁轭而发挥功能。多个齿部122b从芯本体122a朝向转子11延伸。多个齿部122b从芯本体122a朝向转子11突出。朝向转子11延伸的齿部122b的前端面与转子11的磁极部111隔着气隙而彼此相对。多个齿部122b在圆周方向Z上隔开布置并沿圆周方向Z排列。多个绕组121中的每一者缠绕在多个齿部122b中的每一者上。多个绕组121中的每一者对应于三相(即U相、V相和W相)中的任一相。与U相、V相和W相相对应的绕组121沿圆周方向Z依序布置。
转子11连接至引擎EG的输出轴C。转子11随着输出轴C的旋转而旋转。转子11的磁极部111以磁极部111与定子芯122的齿部122b相对的状态旋转。若转子11旋转，则与绕组121交链的磁通变化。结果，在绕组121中产生感应电压。以此方式，电流供给系统1进行发电。电流供给系统1将发电电流供给至马达18。从电流供给系统1输出的电流被供给至马达18。更具体地说，从电流供给系统1输出的电流经由转换器D和逆变器J而供给至马达18。随着从电流供给系统1输出的电流增大，则从转换器D供给至逆变器J的电流增大，使得供给至马达18的电流增大。从电流供给系统1输出的电压经由转换器D和逆变器J供给至马达18。
在本实施例中，转子11和定子12具有轴向间隙结构。转子11和定子12在转子11的旋转轴线方向(轴向)X上彼此相对。定子12中所具有的多个齿部122b从芯本体122a向轴向X突出。在本实施例中，轴向X是转子11和定子12相对的方向。
供给电流调整部13调整供给至马达18的电流。供给电流调整部13根据向电流供给系统1发出的电流要求来改变从绕组121观察的磁回路的磁阻。从绕组121观察的磁回路是指通过定子芯122的磁回路。因此，供给电流调整部13改变绕组121的电感。以这种方式，供给电流调整部13调整供给至马达18的电流。从绕组121观察的磁回路例如是闭环回路。从绕组121观察的磁回路为如下回路：该回路通过绕组121的内部路径从绕组121的内部路径的一端部(靠近转子的端部)到达相邻绕组121的内部路径的一端部(靠近转子的端部)，通过相邻绕组121的内部路径从相邻绕组121的内部路径的另一端部(远离转子的端部)到达上述绕组121的内部路径的另一端部(远离转子的端部)。绕组121的内部路径是在绕组121的内部设置为沿转子11和定子12彼此相对的方向延伸的路径。从绕组121观察的磁回路的一部分具有诸如气隙等的非磁性体间隙。从绕组观察的磁回路可以例如包括定子芯122和非磁性体间隙。
供给电流调整部13包括电流调整机构131和电流调整控制部132。
电流调整机构131是用于改变从绕组121观察的磁回路的磁阻的机构。
电流调整控制部132根据向电流供给系统1发出的电流要求来控制电流调整机构131。在本实施例中，从要求指示部A输出对电流供给系统1发出的电流要求。电流调整控制部132根据由要求指示部A所指示的电流要求来控制电流调整机构131。电流调整控制部132表示本发明的控制装置的一个示例。
电流调整控制部132例如包括微控制器。电流调整控制部132包括中央处理部(未示出)和存储装置(未示出)。中央处理部基于控制程序而执行运算处理。存储装置存储程序和与运算相关的数据。或者，电流调整控制部132可以被配置为布线逻辑。电流调整控制部132附装至电流调整机构131。电流调整控制部132也可以布置在远离电流调整机构131的位置。电流调整控制部132也可兼用于对引擎EG的燃烧动作进行控制的驱动源转速调整部EC。
驱动源转速调整部EC通过改变引擎EG的转速来改变转子11的转速。因此，驱动源转速调整部EC调整供给至马达18的电压。转子11的转速改变导致供给至马达18的电压改变。这里，转子11的转速的变化与供给电流调整部13所进行的调整对供给至马达18的电压和电流的各者的影响的大小不同。通过改变转子11的转速更易于对供给至马达18的电压进行调整。
图2(A)和图2(B)是用于说明设置在图1所示的电流供给系统1中的供给电流调整部13所进行的调整的示意图。图2(A)示出了绕组121的电感被设定为最高可设定值的状态。图2(B)示出了绕组121的电感被设定为比图2(A)小的值的状态。
图2(A)示出了设置在电流供给系统1中的转子11的一部分和定子12的一部分。本实施例的电流供给系统1包括SPM(Surface Permanent Magnet，表面永磁)发电机。转子11和定子12彼此相对。更具体地说，转子11的磁极部111和定子12的定子芯122的齿部122b隔着气隙而彼此相对。磁极部111朝向定子12而露出。
供给电流调整部13改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。以这种方式，供给电流调整部13改变绕组121的电感以调整供给至马达18的电流。更详细地说，供给电流调整部13移动定子芯122相对于绕组121的位置。以这种方式，供给电流调整部13改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。
绕组121被固定至发电机的壳体(未示出)。定子芯122被支撑在壳体上，使得定子芯122相对于绕组121在轴向X上自由移动。绕组121未固定至齿部122b。在筒状的每个绕组121和每个齿部122b之间设置有间隙。该间隙使得齿部122b能够相对于绕组121自由移动。
供给电流调整部13的电流调整机构131使定子芯122移动，以使齿部122b在出入于缠绕成筒状的绕组121中的方向上移动。在本实施例中，电流调整机构131使定子芯122在轴向X上移动。电流调整控制部132根据电流要求而使电流调整机构131动作。
在图2中，为了以易于理解的方式描述定子芯122的移动，电流调整机构131以小齿轮齿条机构和马达的形式示意性地示出。这里，可以采用图示以外的机构作为使定子芯122移动的电流调整机构131。例如，可以采用具有与定子芯同心布置并与定子芯螺纹接合的圆筒构件的机构。这样的机构能够通过例如圆筒构件相对于定子芯旋转来使定子芯在轴向X上移动。
供给电流调整部13以维持定子芯122相对于转子11的位置的方式使定子芯122相对于绕组121的位置移动。如图2所示，虚线Q表示转子11在轴向X上与定子芯122连动地移动。用于维持转子11与定子芯122之间的相对位置的结构例如通过轴承部113可旋转地支撑转子11而形成。轴承部113的位置相对于定子芯122固定。
图2(A)和图2(B)图示出由磁极部111产生的主要的磁通F1。每个磁通F1的线表示由磁极部111所产生的磁通F1所通过的主要的磁回路。磁通F1所通过的磁回路被称为磁回路F1。
由磁极部111产生的主要的磁通F1通过磁极部111、磁极部111与齿部122b之间的气隙、齿部122b、芯本体122a和背轭部112而流动。换句话说，磁回路F1由磁极部111、磁极部111和齿部122b之间的气隙、齿部122b、芯本体122a和背轭部112构成。
这里，图2(A)和图2(B)示出在圆周方向上布置的多个齿部122b中的三个齿部122b。为了易懂地图示出磁回路F1，图2(A)和图2(B)示出了磁极部111与三个齿部122b中的中间齿部122b相对的状态。
若转子11旋转，则由磁极部111产生并与绕组121交链的磁通的量变化。与绕组121交链的磁通的量的变化导致绕组121中产生感应电压。即，进行发电。
绕组121中产生的感应电压取决于与绕组121交链的磁通的量。磁回路F1的磁阻越大，则与绕组121交链的磁通的量越少。磁回路F1的磁阻主要取决于齿部122b和磁极部111之间的气隙的磁阻。齿部122b与磁极部111之间的气隙的磁阻取决于齿部122b与磁极部111之间的气隙的气隙长度L1。
因此，绕组121中产生的感应电压取决于齿部122b与磁极部111之间的气隙的气隙长度L1。
图2(A)和图2(B)图示出由绕组121中流通的电流而产生的主要的磁通F2。在进行发电时，由感应电压所引起的电流在绕组121中流通。在进行发电时磁通F2通过在绕组121中流通的电流而产生。每个磁通F2的线表示由绕组121中的电流所产生的磁通F2所通过的主要的磁回路。磁通F2所通过的磁回路被称为磁回路F2。磁回路F2是从绕组121观察的磁回路。从绕组121观察的磁回路F2包括通过绕组121的内部并且使磁回路F2整体的磁阻成为最小的路径。
磁回路F2通过定子芯122。磁回路F2通过相邻的齿部122b。在图中，示出了在圆周方向上布置的多个齿部122b中的三个齿部122b。作为典型示例，图示出了用于缠绕在三个齿部122b中的中间齿部122b上的绕组121的磁回路F2。用于某绕组121的磁回路F2通过缠绕有某绕组121的齿部122b和与某齿部122b相邻的两个齿部122b。
由绕组121中的电流产生的主要的磁通F2通过齿部122b、芯本体122a和相邻的两个齿部122b之间的气隙。换句话说，磁回路F2由齿部122b、芯本体122a和相邻的两个齿部122b之间的气隙构成。通过定子芯122的磁回路F2包含一个气隙。磁回路F2的包含气隙的一部分用粗线表示。磁回路F2的包含气隙的粗线部分简称为气隙F2a。气隙F2a位于绕组121和转子11之间。磁回路F2中所包含的气隙F2a位于绕组121和转子11之间以及相邻的齿部122b之间。气隙F2a是非磁性体间隙。磁回路F2的与气隙F2a相对应的一部分设置为将相邻的两个齿部122b各自与转子11相对的部分相连接。
从绕组121观察的磁回路F2包括相邻两个齿部122b之间的气隙F2a。磁回路F2实质上不包括转子11的背轭部112。由绕组121中的电流所产生的磁通F2的大部分基于如下理由通过相邻的两个齿部122b之间的气隙，而不通过转子11的背轭部112。
对于由绕组121中的电流所产生的磁通F2，磁极部111仅被视为磁通的路径。在本实施例中，磁极部111包含磁导率比空气低的永久磁铁。因此，磁极部111在磁回路F2中被视为与空气等同。由于磁极部111与空气等同，因此定子12与转子11之间的气隙的实质气隙长度等于从齿部122b到背轭部112的距离L11。从齿部122b到背轭部112的距离包括轴向X上的磁极部111的厚度。因此，距离L11比从齿部122b到磁极部111的距离L1长。
此外，在本实施例中，由绕组121中的电流所产生的磁通F2的量小于由磁极部111的永久磁铁所产生的磁通的量。由绕组121中的电流所产生的磁通F2的大部分难以到达隔着气隙长度L11的背轭部112。由绕组121中的电流所产生的磁通F2中通过背轭部112的磁通较少。
因此，由绕组121中的电流所产生的磁通F2的大部分通过齿部122b之间的气隙F2a而非通过转子11的背轭部112。在图2(A)所示的状态下，绕组121的电感被设定为最高可设定值。在图2(A)所示的状态下，磁回路F2中所包含的气隙F2a在磁回路F2的各部分中磁阻最大。气隙F2a具有比磁回路F2中除气隙F2a之外的剩余部分F2b大的磁阻。
绕组121的电感取决于从绕组121观察的磁回路F2的磁阻。绕组121的电感与从绕组121观察的磁回路F2的磁阻成反比。
这里，从绕组121观察的磁回路F2的磁阻是由绕组121中的电流所产生的磁通F2流通的磁回路F2的磁阻。从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻包括相邻的两个齿部122b之间的气隙F2a的磁阻。在严格意义上，由绕组121中的电流产生的磁通F2通过定子12和转子11两者。然而，如上所述，由绕组121中的电流所产生的磁通的大部分通过相邻的两个齿部122b之间的气隙F2a，而不通过转子11的背轭部112。因此，与取决于通过转子11的磁回路F1的磁阻相比，从绕组121观察的磁阻更大地取决于通过定子12的磁回路F2的磁阻。即，与取决于从绕组121侧观察时通过转子11的磁回路F1的磁阻相比，绕组121的电感更大地取决于从绕组121侧观察时通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。因此，绕组121的电感实质上取决于从绕组121侧观察时通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。
供给电流调整部13根据电流要求而使定子芯122相对于绕组121的相对位置移动。以这种方式，供给电流调整部13改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。以这种方式，供给电流调整部13改变绕组121的电感。例如，在供给电流调整部13使定子芯122沿着箭头X1所指的方向移动的情况下，定子芯122的齿部122b朝向从缠绕成筒状的绕组121中脱离的方向移动。
图2(B)示出了具有比图2(A)所示的状态小的电感的状态。
若定子芯122的齿部122b从绕组121中脱离，则绕组121中所存在的定子芯122的量减少。结果，绕组121中的磁通扩大。从从绕组121观察的磁回路F2的角度考虑，构成磁回路F2的气隙F2a的长度变长。这增大了绕组121和转子11之间的气隙F2a的磁阻。即，磁阻最大的气隙F2a的磁阻增大。结果，从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻增大。因此，绕组121的电感减小。
供给电流调整部13改变磁阻最大的气隙F2a的磁阻。因此，供给电流调整部13改变通过相邻的齿部122b的磁回路F2的磁阻。与例如改变除气隙F2a以外的部分的磁阻相比，这可能导致绕组121的电感较大地变化。
此外，供给电流调整部13改变绕组121的电感使得绕组121的电感的变化率高于与绕组121交链的磁通的变化率。以这种方式，供给电流调整部13调整电流。根据本实施例的电流供给系统1的供给电流调整部13以维持定子芯122相对于转子11的位置的方式使定子芯122相对于绕组121的位置移动。
若供给电流调整部13沿箭头X1的方向移动定子芯122，转子11也连动地沿箭头X1的方向移动。因此，定子芯122相对于转子11的位置得以维持。
由于维持了定子芯122相对于转子11的位置，因此能够抑制当定子芯122移动时可能引起的齿部122b与磁极部111之间的气隙长度L1的变化。因此，抑制从磁极部111向定子芯122流动的磁通F1的变化。即，抑制与绕组121交链的磁通F1的变化。
图3是示意性地示出图2(A)所示的供给电流调整部13的绕组121的等效电路的电路图。
如图3所示，绕组121(参见图2)电性地包括AC电压源121A、电感器121B和电阻121C。
AC电压源121A输出的感应电压E主要取决于转子11的转速ω和与绕组121交链的磁通Φ(即磁通F1)的乘积。电感器121B的电感L主要取决于从绕组121观察的通过定子12的磁回路F2的磁阻。电阻121C的电阻值R为绕组电阻。绕组121的阻抗示意性地表示为：((ωL)2+R2)1/2。
供给电流调整部13根据电流要求而使定子芯122相对于绕组121的相对位置移动。因此，供给电流调整部13改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。因此，供给电流调整部13改变绕组121的电感L。改变电感L导致阻抗的变化。结果，从电流供给系统1供给的电流得以调整。
供给电流调整部13改变绕组121的电感使得与绕组121交链的磁通Φ的变化率低于绕组121的电感L的变化率，从而调整电流。以这种方式，供给电流调整部13调整电流I。因此，以感应电压E的变化较小的方式来调整电流。
在车辆V中，作为对从电流供给系统1供给的电流进行调整的方法，除由供给电流调整部13进行调整之外，也可以考虑改变引擎EG的输出(旋转功率)。驱动源转速调整部EC改变引擎EG的转速，以改变转子11的转速ω，从而调整供给至马达18的电压。
引擎EG的输出(旋转功率)主要改变输出轴C的转速，即转子11的转速ω。转子11的转速ω影响绕组121的感应电压E和阻抗((ωL)2+R2)1/2两者。因此，仅采用改变引擎EG的输出轴C的转速的方法不能避免供给电压和供给电流之间的高连动性。
在此方面，电流供给系统1根据电流要求使定子芯122相对于绕组121的位置移动，以改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻。结果，绕组121的电感改变。因此，改变从绕组121观察的磁回路F2的磁阻时所获得的电流变化与电压变化的比率与改变转子11的转速ω时所获得的电流变化与电压变化的比率不同。例如与仅由电流驱动源转速调整部EC改变引擎EG的输出轴C的转速的情况相比，本实施例的电流供给系统能够一面抑制电压变化和电流变化的连动性，一面调整供给至电负载装置的电流。
例如，本实施例的供给电流调整部13以维持定子芯122相对于转子11的位置的方式使定子芯122相对于绕组121的位置移动。这使得能够一面抑制电压的制约的影响，一面调整电流。
供给电流调整部13能够一面抑制电压的制约的影响一面调整电流。它能够与转速范围较宽的引擎EG和转速范围较窄的引擎EG两者相兼容，并且能够更适当地供给电流。
例如，在电流供给系统1中，供给电流调整部13根据增大电流的要求而增大从绕组121观察的磁回路F2的磁阻。因此，供给电流调整部13减少绕组121的电感。结果，可以增大供给至作为电负载装置的马达18的电流。
供给电流调整部13通过改变位于绕组121和转子11之间的气隙F2a的磁阻来改变绕组121的电感。在绕组121和转子11之间，磁极部111随着转子11的旋转而移动导致产生交替磁场。例如，减少绕组121和转子11之间的气隙F2a的磁阻导致交替磁场的损耗减少。确切地说，通过气隙F2a的磁回路F2中的磁损耗减小。损耗的减少允许输出更大的电流。因此，能够增大供给至作为电负载装置的马达18的电流的调整量。
电流供给系统1改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻，以改变绕组121的电感，从而调整供给至马达18的电流。因此，电流供给系统1能够一面抑制绕组121的厚度和磁铁量的增大，一面调整供给至马达18的电流。这允许电流供给系统1自身的小型化。
在本实施例中，定子芯122相对于绕组121的相对位置的移动导致从绕组121观察的磁回路F2的磁阻的变化。结果，绕组121的电感L被改变，使得电流被调整。本实施例由于通过改变从绕组121观察的通过定子芯122的磁回路F2的磁阻来改变电感L，因此可以慢慢地改变电感L。
作为改变电感的方法，还可以考虑改变绕组的实质匝数，而非改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻。例如，可以考虑选择性地切换设置在绕组一端的端子与设置在绕组中间的端子以用作电流输出端子。也可考虑使设置在绕组中间的端子与其他端子短路。这会改变影响电流的实质匝数。结果，电感被改变。
这里，在改变绕组的实质匝数的情况下，实质匝数瞬间较大地改变。因此，绕组产生过大的电压。另外，易于在短时间内流通过大的电流。在改变实质匝数的情况下，需要提供用于切换电流的开关元件。此外，为了承受过大的电压，要求开关元件具有高击穿电压。为了应对过大的电流的变化，绕组需要由粗线制成。由于这些原因，改变绕组的实质匝数的方法效率较低。此外，系统的尺寸增大。
在本实施例中，通过定子芯122的磁回路F2的磁阻发生改变，使得绕组121的电感L变化。因此，绕组121的电感L可以慢慢地变化。这可以抑制绕组121中产生的电压的急剧上升。因此，可将具有低击穿电压的零件连接至电流供给系统1。这提供了较高的效率。这也无需提供用于切换电流的开关元件。这也允许绕组使用较细的线材。抑制电流供给系统1的尺寸增大。
以这种方式，电流供给系统1可小型化，能够与转速范围较宽的引擎EG和转速范围较窄的引擎EG两者相兼容，并且能够适当地供给电流。
包括电流供给系统1的电力供给系统P(参见图1)通过驱动源转速调整部EC和供给电流调整部13两者来调整电力。驱动源转速调整部EC所进行的调整改变电流和电压两者。供给电流调整部13所进行的调整还改变电流和电压两者。由驱动源转速调整部EC引起的转子11的转速的变化与由供给电流调整部13所进行的调整相比对供给至马达18的电压和电流的各者的影响的大小不同。转子11的转速的变化与由供给电流调整部13所进行的调整相比，对供给至马达18的电压的影响更大。由于本实施例的电流供给系统1能够提高供给至电负载装置的电流的调整与电压的调整之间的独立性，因此可进行响应于电流要求和电压要求各者的调整。
[第二实施例]
接着，对本发明的第二实施例进行说明。在下面给出的第二实施例的说明中，主要对与上述第一实施例的不同之处进行说明。
图4(A)和图4(B)是用于说明根据第二实施例的设置在电流供给系统中的供给电流调整部所进行的调整的示意图。图4(A)示出绕组221的电感被设定为最高可设定值的状态。图4(B)示出绕组221的电感被设定为比图4(A)小的值的状态。
图4(A)所示的绕组221、定子芯222和转子21之间的位置关系与参照图2(A)所述的第一实施例的位置关系相同。
磁回路F21是由磁极部211产生的磁通所通过的磁回路。磁回路F22是从绕组221观察的磁回路。从绕组221观察的磁回路F22包括通过绕组221的内部且磁回路F22整体的磁阻最小的路径。磁回路F22通过定子芯222。磁回路F22通过相邻的两个齿部222b。
通过定子芯222的磁回路F22包括气隙F22a。气隙F22a位于绕组221和转子21之间。磁回路F22中包含的气隙F22a位于绕组221和转子21之间以及相邻的两个齿部222b之间。气隙F22a是非磁性体间隙。磁回路F22中包含的气隙F22a设置为将相邻的两个齿部222b各自与转子21相对的部分相连接。
从绕组221观察的磁回路F22不通过转子21的背轭部212。从绕组221观察的磁回路F22包括相邻的两个齿部222b之间的气隙F22a。
在图4(A)所示的状态下，磁回路F22中包含的气隙F22a在磁回路F22的各部分中磁阻最大。气隙F22a具有比磁回路F22中除气隙F22a之外的剩余部分F22b大的磁阻。
在图4(A)所示的电流供给系统2中，供给电流调整部23根据对电流供给系统2发出的电流要求而使绕组221移动。因此，供给电流调整部23改变从绕组221观察的磁回路F22的磁阻。因此，供给电流调整部23改变绕组221的电感，以调整供给至马达18(参见图1)的电流。
供给电流调整部23在未使定子芯222移动的情况下而使绕组221移动。
更具体地说，定子芯222固定在壳体(未示出)上。转子21可旋转地支撑在壳体上。转子21相对于轴向X固定。绕组221支撑在壳体上，使得绕组221可相对于壳体在轴向X上自由移动。
供给电流调整部23的电流调整机构231使绕组221在使得齿部222b移入和移出筒状绕组221的方向上移动。在本实施例中，电流调整机构231使绕组221在轴向X上移动。电流调整机构231例如使绕组221沿箭头X2所指的方向移动。缠绕在齿部222b上的所有绕组221一体地或一起移动。电流调整控制部232根据电流要求而使电流调整机构231动作。
图4(B)示出了具有比图4(A)所示的状态小的电感的状态。图4(B)中所示的状态是绕组221沿箭头X2的方向移动之后的状态。
在本实施例中，供给电流调整部23仅使绕组221移动。以这种方式，供给电流调整部23根据电流要求而使定子芯222相对于绕组221的位置移动。因此，供给电流调整部23改变从绕组221观察的通过定子芯222的磁回路F22的磁阻。
例如，当绕组221沿箭头X2的方向(即朝向转子21)移动时，定子芯222的齿部222b从绕组221中脱离。齿部222b从绕组221中脱离使绕组221中存在的定子芯222的量减少。结果，从绕组221观察的磁回路F22中包含的气隙F22a的长度变长。这增大了绕组221和转子21之间的气隙F22a的磁阻。即，磁阻最大的气隙F22a的磁阻增大。结果，从绕组221观察的磁回路F22的磁阻增大。因此，绕组221的电感减小。
供给电流调整部23改变磁阻最大的气隙F22a的磁阻。因此，供给电流调整部23改变通过相邻的齿部222b的磁回路F22的磁阻。因此，与例如改变除气隙F22a之外的部分F22b的磁阻的情况相比，绕组221的电感易于发生较大的变化。
以这种方式，供给电流调整部23改变绕组221的电感。因此，与第一实施例类似地，电流供给系统2可小型化，能够与转速范围较宽的引擎EG和转速范围较窄的引擎EG两者相兼容，并且能够适当地供给电流。
例如，在电流供给系统2中，供给电流调整部23根据增大电流的要求，而增大从绕组221观察的磁回路F22的磁阻。因此，供给电流调整部23减小绕组221的电感。结果，可以增大供给至作为电负载装置的马达18(参见图1)的电流。
供给电流调整部23通过改变位于绕组221和转子21之间的气隙F22a的磁阻来改变绕组221的电感。该结果导致交替磁场损耗减小。因此，能够增大供给至作为电负载装置的马达18的电流的调整量。
此外，仅使绕组221移动的本实施例的电流供给系统2能够以维持定子芯222相对于转子21的位置的方式使定子芯222相对于绕组221的位置移动。
[第三实施例]
接着，对本发明的第三实施例进行说明。在下面给出的第三实施例的说明中，主要对与上述第一实施例的不同之处进行说明。
图5是示出根据第三实施例的电流供给系统的示意图。
图5所示的电流供给系统3设置有定子芯322，定子芯322包括多个第一定子芯部323和第二定子芯部324。
多个第一定子芯部323中的每一者设置有隔着气隙与转子31相向的相向部323a。多个第一定子芯部323隔开间隔地呈环状布置。即，多个第一定子芯部323沿圆周方向Z排列。多个第一定子芯部323在定子32中作为主要的齿部而发挥功能。在本说明书中，第一定子芯部323也被称为第一齿部323。第一定子芯部323的相向部323a的圆周方向Z上的长度长于第一定子芯部323的除相向部323a以外的任意部分的圆周方向Z上的长度。绕组321缠绕在每个第一定子芯部323上。
第二定子芯部324隔着第一定子芯部323而布置在与转子31相对的位置。第一定子芯部323布置在第二定子芯部324与转子31之间。第二定子芯部324未设置有与转子31相向的相向部323a。第二定子芯部324包括环状的定子磁轭部324a和多个第二齿部324b。第二齿部324b从定子磁轭部324a朝向第一定子芯部323突出。第二齿部324b的数量等于第一定子芯部323的数量。定子磁轭部324a和第二齿部324b磁耦合。第二齿部324b可以与定子磁轭部324a一体地形成。或者，第二齿部324b可以与定子磁轭部324a分开地形成，使得它们可附接至定子磁轭部324a。第二齿部324b被布置成沿圆周方向Z排列。第二齿部324b隔开与第一定子芯部323相等的间隔呈环状布置。
本实施例的电流供给系统3的供给电流调整部33使定子芯322的一部分相对于绕组321的位置移动。供给电流调整部33使第一定子芯部323和第二定子芯部324中的一者相对于另一者移动。以这种方式，供给电流调整部33改变从绕组321观察的磁回路F32的磁阻。以这种方式，供给电流调整部33调整供给至马达18的电流。
电流调整机构331由电流调整控制部332控制。更具体地说，第一定子芯部323固定在壳体(未图示)上。第二定子芯部324被支撑为能够沿圆周方向Z旋转。供给电流调整部33的电流调整机构331使第二定子芯部324围绕转子31的旋转轴线沿圆周方向Z旋转。以这种方式，电流调整机构331使第二定子芯部324从第一状态(参见图6(A))移动到第二状态(参见图6(B))。
图6(A)是示出图5所示的定子32处于第一状态的示意图。图6(B)是示出图5所示的定子32处于第二状态的示意图。
在图6(A)所示的状态下，绕组321的电感被设定为最高可设定值。在图6(B)所示的状态下，绕组321的电感被设定为比图6(A)小的值。
在图6(A)所示的第一状态下，在圆周方向Z上，多个第二齿部324b中的每一者面向多个第一定子芯部件323中的每一者。在第一状态下，多个第一定子芯部323的每一者与第二定子芯部324之间的气隙长度L32短于多个第一定子芯部323中相邻的第一定子芯部之间的气隙长度L33。更确切地说，气隙长度L33是在第一定子芯部323的以下各部分之间形成的气隙的长度：这些部分中的每一者在转子31与定子32彼此相对的方向上布置在绕组321和转子31之间。
在图6(B)所示的第二状态下，在圆周方向Z上，多个第二齿部324b中的每一者位于相邻的第一定子芯部323之间。在第二状态下，多个第一齿部324b中的每一者与第二定子芯部324之间的气隙长度L34长于多个第一定子芯部323中相邻的第一定子芯部323之间的气隙长度L33。
随后对根据第三实施例的电流供给系统3的供给电流调整部33所进行的调整进行说明。
图6(A)和图6(B)图示出由磁极部311产生的磁通所通过的磁回路F31和从绕组321观察的磁回路F32。从绕组321观察的磁回路F32包括通过绕组321的内部且磁回路F32整体的磁阻最小的路径。磁回路F32通过定子芯322。磁回路F32通过相邻的第一定子芯部323(第一齿部323)。
磁回路F32包括三个气隙。磁回路F32中与相邻的两个第一定子芯部件323(第一齿部323)之间的气隙相对应的部分被称为气隙F32a。磁回路F32中与相邻的两个第一定子芯部323(第一齿部323)的每一者和第二定子芯部324之间的气隙相对应的部分被称为气隙F32c。相邻的两个第一定子芯部323(第一齿部323)之间的气隙F32a位于绕组321与转子31之间。磁回路F32中包含的气隙F32a位于绕组321与转子321之间以及相邻的两个第一定子芯部件323(第一齿部323)之间。气隙F32a被设置为将相邻的两个第一定子芯部323(第一齿部323)各自的相互相对的端面相连接。
在图6(A)所示的第一状态下，多个第一定子芯部323(第一齿部323)中的每一者与第二定子芯部324之间的气隙长度L32短于多个第一定子芯部323(第一齿部323)中相邻的第一定子芯部之间的气隙长度L33。气隙长度L33在磁回路F32中是最长的气隙长度。因此，在第一状态下，相邻的第一定子芯部323之间的气隙F32a在从绕组321观察的磁回路F32的各部分中磁阻最大。气隙F32a具有比磁回路F32中除气隙F32a之外的剩余部分F32b、F32c和F32d中任一者的磁阻均大的磁阻。气隙F32a的磁阻大于第一定子芯部323与第二定子芯部324之间的气隙F32c的磁阻。
由绕组321中的电流产生的磁通F32通过相邻的第一定子芯部323和第二定子芯部324流动，如图6(A)所示。从绕组321观察的磁回路F32的磁阻取决于相邻的第一定子芯部323之间的气隙长度L33。
由磁极部311产生的磁通F31通过相邻的两个第一定子芯部件323。更详细地说，磁通F31通过一个磁极部311、磁极部311与第一定子芯部323之间的间隙、第一定子芯部323、第二定子芯部324、相邻的第一定子芯部323、第一定子芯部323与磁极部311之间的间隙、相邻的磁极部311、和背轭部312。在图6(A)所示的第一状态下，磁极部311的磁通F31通过相邻的两个第一定子芯部323、和第二定子芯部324。
在图6(B)所示的第二状态下，多个第一定子芯部323中的每一者和第二定子芯部324之间的气隙长度L34长于多个第一定子芯部323中的相邻的第一定子芯部之间的气隙长度L33。因此，从绕组321观察的通过定子芯322的磁回路F32的磁阻受第一定子芯部323与第二定子芯部324之间的气隙长度L34的影响。结果，在第二状态下，从绕组321观察的通过定子芯322的磁回路F32的磁阻大于第一状态下的磁阻。
由磁极部311产生的磁通F31通过一个磁极部311、磁极部311与第一定子芯部323之间的间隙和第一定子芯部323。磁通F31从第一定子芯部323直接向相邻的第一定子芯部323流动。由磁极部311产生的磁通F31通过相邻的两个第一定子芯部323之间的间隙。在第二状态下，切换由磁极部311产生的磁通F31的路径，如上所述。在第二状态下，即使没有切换磁通F31的路径，至少由磁极部311产生的磁通F31中通过相邻的两个第一定子芯部323之间的间隙的一部分磁通会增大。磁通F31中通过相邻的两个第一定子芯部323之间的间隙的一部分磁通的增大导致气隙F32a的磁阻的实质上增大。在磁性上，这等效于相邻的两个第一定子芯部323之间的气隙长度L33增大。因此，包括气隙F32a的磁回路F32的磁阻进一步增大。绕组321的电感的变化率高于由磁极部311产生并与绕组321铰链的磁通的变化率。
如上所述，绕组321的电感具有与绕组321的磁阻成反比的倾向。因此，第二状态下的绕组321的电感小于第一状态下的绕组321的电感。
供给电流调整部33根据增大电流的要求，使第一定子芯部323和第二定子芯部324中的一者相对于另一者移动，以便从第一状态(参见图6(A))移位至第二状态(参见6(B))。以这种方式，供给电流调整部33改变从绕组321观察的磁回路F32的磁阻。因此，供给电流调整部33改变绕组321的电感。以这种方式，供给电流调整部33调整供给至马达18(参见图1)的电流。
供给电流调整部33改变气隙F32a的磁阻。供给电流调整部33在不改变作为相邻的齿部的第一定子芯部323之间的气隙长度L33的情况下而改变气隙F32a的磁阻。因此，供给电流调整部33改变通过作为相邻的齿部的第一定子芯部323的磁回路F32的磁阻。在第一状态下，气隙F32a在磁回路F32的各部分中磁阻最大。因此，例如与改变除气隙F32a之外的部分的磁阻的情况相比，绕组321的电感的变化更大。
供给电流调整部33通过改变位于绕组321和转子31之间的气隙F32a的磁阻来改变绕组321的电感。该结果导致交替磁场损耗减少。因此，能够增大供给至作为电负载装置的马达18的电流的调整量。
图7是示出相对于图5所示的电流供给系统3的转子31的转速的输出电流特性的曲线图。
在图7的曲线图中，虚线H1表示图6(A)所示的第一状态下的输出电流特性。在电流供给系统3具有虚线H1所示的输出电流特性的情况下，电流供给系统3以在图7的曲线图中输出电流与转速的组合位于虚线H1以下的区域中的方式动作。实线H2表示图6(B)所示的第二状态下的输出电流特性。在电流供给系统3具有由实线H2所示的输出电流特性的情况下，电流供给系统3以输出电流和转速的组合位于实线H2以下的区域中的方式动作。这里，图7的曲线图通过以易于理解的方式描述电流控制而示出了当不使供给电压调整部34(参见图5)动作时所获得的特性。
参照图7的曲线图对电流供给系统3中进行的调整进行说明。
着眼于在虚线H1所示的第一状态中所获得的输出电流，输出电流随着转速的增大而增大。因此，电流供给系统3的输出电流也可通过转子31的转速来调整。转子31的转速对应于引擎EG的输出轴C(参见图1)的转速。
在第一状态下，输出电流在转子31的转速相对较小的区域，随着转速的增大而急剧地增大。在第一状态下，输出电流在转速相对较高的区域，随着转速的增大而平稳地增大。即，在转速相对较高的区域中，相对于转速的变化的输出电流的变化率较小。
例如，如果电流供给系统3固定在第一状态，则需要转子31的转速显著地增大，以便在相对于转速的变化的输出电流的变化率较小的区域中增大输出电流。
例如，当车辆V(参见图1)在行驶期间开始爬坡或者超过其他车辆时，高速行驶的车辆需要更大的马达18的转矩。在这种情况下发出增大电流的要求。
如果在供给电流调整部33的状态固定的情况下发出用于实现进一步加速的增大电流的要求，则需要进一步增大转子31的转速，即引擎EG的转速。即，为了增大输出电流，需要过度增大引擎EG的旋转功率。
例如，假设以下情形，即，当转速为N1并且输出电流为I1时，发出增大电流的要求，使得电流需要增大到I2。在这种情况下，如果电流供给系统3固定在与曲线图中的H1相对应的第一状态，则转子31的转速会过度增大。换句话说，引擎EG的转速过度增大。这会降低引擎EG本身的燃料效率。
绕组321的感应电压与转子31的转速大致成正比。转速的显著增大导致感应电压的显著增大。为了承受电压的显著增大，电气零件需要具有高击穿电压，这导致因电气零件的击穿电压增大而产生效率降低和系统的尺寸增大。
从实现燃料效率提高和小型化的观点出发，考虑缩小引擎EG的转速范围。缩小引擎EG的转速范围导致缩小输出电流的范围。
在本实施例的电流供给系统3中，供给电流调整部33根据电流要求改变从绕组321观察的通过定子芯322的磁回路F32的磁阻。因此，供给电流调整部33改变绕组321的电感。因此，供给电流调整部33调整供给至马达18的电流。具体地说，供给电流调整部33使第二定子芯部324移动以便从第一状态(参见图6(A))移位至第二状态(参见图6(B))。以这种方式，供给电流调整部33能够使输出电流特性从虚线H1所示的特性改变为图7的实线H2所示的特性。
对于输出电流特性，例如，在普通发电机中，增大绕组的厚度或磁铁量使得可以确保在转速较低的区域中输出电流如图7的虚线H1所示的那样。此外，在普通发电机中，增大绕组的厚度或磁铁量使得可以获得如下特性：在转速较高的区域中，输出电流如实线H2所示的那样随着转速增大而增大。然而，增大绕组的厚度或磁体的数量导致电流供给系统本身的尺寸增大。
作为对供给至马达18的电流进行调整的方法，例如，可考虑使用DC-DC转换器。然而，配置为输入和输出能够驱动车辆V的电力的DC-DC转换器不能避免其零件(诸如内置的变压器等)响应于所需电力的增大而尺寸增大。
在本实施例的电流供给系统3中，供给电流调整部33根据电流要求而改变从绕组321观察的通过定子芯322的磁回路F32的磁阻。因此，供给电流调整部33改变绕组321的电感。这使得能够在不增大绕组的厚度或磁铁量的情况下根据电流要求而调整电流。
即，本实施例的电流供给系统3能够小型化。此外，本实施例的电流供给系统3能够与转速范围较宽的引擎EG和转速范围较窄的引擎EG两者相兼容，并且能够适当地供给电流。
随后，再次参照图5对电流供给系统3的供给电压调整部34进行说明。
电流供给系统3除了供给电流调整部33之外还包括供给电压调整部34。
供给电压调整部34改变从转子31的磁极部311输出并与绕组321交链的交链磁通。因此，供给电压调整部34改变绕组321的感应电压，从而调整供给至马达18的电压。具体地说，供给电压调整部34使转子31在轴向X上移动。因此，供给电压调整部34改变转子31和定子之间的气隙长度L31。转子31沿轴向X的移动例如通过被配置为使轴承部313沿轴向X移动的电压供给调整机构344来实现，轴承部313以可旋转的方式支撑转子31。电压供给调整机构344被电压供给控制部342控制。转子31与定子32之间的气隙长度L31的改变导致转子31与定子32之间的磁阻改变。结果，由磁极部311产生并与绕组321交链的磁通的量改变。由电流供给系统3供给的电压相应地改变。
本实施例的电流供给系统3除了供给电流调整部33之外还包括供给电压调整部34。因此，可进一步提高供给至马达18的电流的调整与电压的调整之间的独立性，故而可进行更适合于电流要求和电压要求中的每一者的调整。例如，供给至马达18的电压主要与马达18的转速对应，供给至马达18的电流主要与马达18的输出转矩对应。本实施例的电流供给系统3可进行响应于马达18的转速和输出转矩的两者的要求的调整。
供给电压调整部34能够更大程度地抑制与绕组321交链的交链磁通的变化。该变化是由供给电流调整部33的动作所引起的，并且以如下方式实现更大程度地抑制。
从转子31的磁极部311输出并与绕组321交链的交链磁通通过定子芯322流动。具体地说，从磁极部311输出并与绕组321交链的交链磁通通过第一定子芯部323和第二定子芯部324流动。
响应于供给电流调整部33移动第二定子芯部324以便从第一状态(参见图6(A))移位至第二状态(参见图6(B))，第一定子芯部323与第二定子芯部324之间的气隙长度L32、L34改变。结果，从转子31的磁极部311输出并与绕组321交链的交链磁通改变。
供给电压调整部34改变转子31和定子32之间的气隙长度L31，以补偿由供给电流调整部33的动作所引起的与绕组321交链的交链磁通的变化。这可以抑制由供给电流调整部33的动作所引起的与绕组321交链的交链磁通的变化。
供给电流调整部33通过与供给电压调整部34所进行的补偿相结合，能够一面抑制电压的制约的影响，一面调整电流。
以上参照图7的电流特性曲线图所述的第三实施例图示出了可以在电压变化和电流变化之间的连动性较小的情况下来调整供给至电负载装置的电流。这里，应当注意，在第一实施例和第二实施例中，也可以在电压变化和电流变化之间的连动性较小的情况下来调整供给至电负载装置的电流。
图7的虚线H1表示在从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻较低的情况下所获得的示例性输出电流特性。图7所示的实线H2表示在从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻较大的情况下所获得的示例性输出电流特性。即，图7所示的电流供给系统(发电机)的输出电流特性不应被解释为将从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻的变化限制为如本实施例所示的两级变化。电流供给系统的输出电流特性可以分为多个阶段改变、不分阶段地改变或者可以连续地改变。由图7的虚线H1和实线H2所示的输出电流特性包含在分为多个阶段改变、不分阶段地改变或连续地改变的输出电流特性中。在本发明中，从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻可以分为两个阶段改变。
随后，对供给电流调整部将电流供给系统的状态从高电阻状态和低电阻状态中的一种状态改变为另一种状态的情形进行说明。在低电阻状态下从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻低于高电阻状态下从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻。例如，在电流供给系统的状态发生改变使得从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻增大的情况下；改变前的电流供给系统的状态为低电阻状态，改变后的电流供给系统的状态为高电阻状态。在电流供给系统的状态发生改变使得从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻减少的情况下；改变前的电流供给系统的状态为高电阻状态，改变后的电流供给系统的状态为低电阻状态。因此，在高电阻状态和低电阻状态下，从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻的绝对值并不特别限定。高电阻状态和低电阻状态是相对定义的。高电阻状态下绕组的电感小于低电阻状态下绕组的电感。
在如下所述的示例中，低电阻状态下的电流供给系统的示例性输出电流特性对应于图7的虚线H1，高电阻状态下的电流供给系统的示例性输出电流特性对应于图7的实线H2。在与虚线H1和实线H2的交点M相对应的转速(M)下，高电阻状态下的电流供给系统和低电阻状态下的电流供给系统以相等的转速(M)输出相同大小的电流。即，在从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻变化之前和之后所获得的电流供给系统的输出电流特性曲线(H1，H2)之间具有交点，并且存在与该交点相对应的转速(M)。这里，输出电流特性曲线是表示相对于转子的转速的电流供给系统的输出电流的曲线。
如图7所示，本发明的电流供给系统被配置为在供给电流调整部将电流供给系统的状态从低电阻状态变为高电阻状态的情况下，高电阻状态(H2)下的电流供给系统以高于转速(M)的转速(M+)旋转时可以输出比低电阻状态(H1)下的电流供给系统以转速(M+)旋转时所能输出的最大电流大的电流(I2)。在本发明的电流供给系统中，改变电流供给系统的状态，以便增大从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻，从而使电流供给系统可以输出在变化前以相对较高的转速时所无法输出的大电流。
如图7所示，本发明的电流供给系统被配置为在供给电流调整部将电流供给系统的状态从高电阻状态改变为低电阻状态的情况下，低电阻状态(H1)下的电流供给系统以低于转速(M)的转速(M-)旋转时可以输出比高电阻状态(H2)下的电流供给系统以转速(M-)旋转时所能输出的最大电流大的电流。在本发明的电流供给系统中，电流供给系统的状态发生变化，以便降低从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻，从而能够使电流供给系统输出在变化前以相对较低的转速时所无法输出的大电流。
如上所述，本发明的电流供给系统被配置为在供给电流调整部改变从绕组观察的通过定子芯的磁回路的磁阻之后，电流供给系统以高于或低于转速(M)的转速(M-或M+)旋转时可以输出比电流供给系统在变化前以转速(M-或M+)旋转时所能输出的最大电流大的电流。
在上述第三实施例中，电流供给系统3包括供给电流调整部33和供给电压调整部34两者。然而，本发明的电流供给系统也可不包括供给电压调整部。
在第三实施例中，作为第一定子芯部的示例说明的第一定子芯部323在与转子相反的端部具有沿圆周方向Z突出的突出部，圆周方向是指第一定子芯部并排布置的方向。然而，本发明的第一定子芯部也可不包括突出部。
在上述实施例中，以具有轴向间隙结构的转子和定子作为示例进行了说明。本发明的电流供给系统也可应用于转子和定子隔着气隙在径向上彼此相对的径向间隙结构。这些实施例的轴向间隙结构中限定的轴向X(图2)是本发明的转子和定子彼此相对的方向的一个示例。在径向间隙结构中，转子和定子在径向上彼此相对。
在上述实施例中，以包括SPM发电机的电流供给系统为例进行了说明。或者，本发明的电流供给系统可以是IPM(Interior Permanent Magnet，内部永磁)发电机。
上述实施例中所示的气隙是非磁性体间隙的一个示例。非磁性体间隙是由单一类型的非磁性体材料或多种类型的非磁性体材料制成的间隙。非磁性体材料并不特别限定。非磁性体材料的示例包括空气、铝和树脂。非磁性体间隙优选至少包括气隙。
在上述实施例中，作为转子11连接至引擎EG的构造的具体示例，对转子11与引擎EG的输出轴C直接连接的构造进行了说明。这里，引擎EG的输出轴C和电流供给系统1的转子11可以经由皮带、齿轮或驱动轴所代表的传动机构而连接。然而，优选引擎EG的输出轴C和电流供给系统1的转子11不经由变速比可变的变速装置而连接。换句话说，优选电流供给系统1的转子11的转速与引擎EG的输出轴C的转速的比率是固定的。比率(速度比)可以大于一、等于一或小于一。当输出轴C和转子11经由增速机构而连接时，该比率超过一。当输出轴C和转子11经由定速机构而连接时，该比率为一。当输出轴C和转子11经由减速机构而连接时，该比率小于一。
在上述实施例中，以加速操作器作为要求指示部A的示例进行了说明。这里，向本发明的电流供给系统发出的电流要求并非始终需要加速器操作器的输出。以下是要求指示部和要求指示部发出的电流要求的一些示例：
从车辆的自动速度控制装置(巡航控制)发出的加速要求的信号；
由驾驶员操作的与加速操作器不同的开关和音量的输出；或者
设置在电负载装置中的操作器的输出。
上述实施例对如下示例进行了说明，即，供给电流调整部13通过根据增大电流的要求而使从绕组121观察的磁回路F2的磁阻减少，由此减少绕组121的电感。然而，本发明的供给电流调整部也可不始终根据增大电流的要求而使从绕组观察的磁回路的磁阻减少。
上述实施例对以下示例进行了说明，即，提供了包括微控制器或布线逻辑(逻辑电路)的电流调整控制部。向电流供给系统发出的电流要求不限于电信号。本发明的供给电流调整部例如可以通过与操作杆连接的线来动作也是可以接受的。这种构造可以不具备微控制器和马达，并且供给电流调整部通过使用从线传递的力来使定子芯移动。
电流要求可以通过人为操作发给电流供给系统。例如，可以考虑本发明的供给电流调整部包括与定子芯连动的杆，使得定子芯由操纵杆的人移动。
在上述实施例中，以马达18作为电负载装置的示例进行了说明。然而，本发明的电负载装置并不限于此，例如也可以是将电转换为热的电热装置。
在上述实施例中，以车辆作为应用电流供给系统的装置的示例进行了说明。能够实现小型化的本发明的电流供给系统适合作为安装在车辆上的电流供给系统使用。然而，本发明的电流供给系统的应用并不限于此，例如也可以应用于发电装置。
在上述实施例中，以引擎EG作为驱动源的示例进行了说明。然而，本发明的驱动源并不限于此，例如也可以是涡轮机或风车。
应当理解，上述实施例中使用的术语和表述用于说明，并非为用于限定性地进行解释而使用，这些术语和表述不排除本文所示和所提及的特征的任何等同物，并且落入本发明的保护范围内的各种变化。本发明可以以许多不同的形式来实施。本公开应被视为提供本发明的原理的示例。本文描述了了许多说明性实施例，但应理解，这些实施例并不旨在将本发明限制于本文所述和/或本文所示的优选实施例。本文所述的实施例不是限制性的。本发明包括本领域的技术人员基于本公开所能认识到的具有同等要素、修正、删除、组合、改良和/或变更的任何和所有实施例。权利要求中的限定事项应基于权利要求书中使用的用语进行广泛地解释，而不应限于本说明书中或在本申请的审查期间所述的示例。本发明应基于权利要求书中使用的用语进行广泛地解释。
附图标记列表
1、2、3 电流供给系统
11、21、31 转子
12、22、32 定子
13、23、33 供给电流调整部
111、311、211 磁极部
121、221、321 绕组

Claims (13)

1.一种电流供给系统，其被配置为从驱动源接收旋转驱动力并且向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流，
所述电流供给系统包括：
转子，其连接至所述驱动源，所述转子包括永久磁铁；
定子，其与所述转子相对地布置，所述定子包括绕组和定子芯，所述绕组缠绕在所述定子芯上；和
供给电流调整部，其根据所述电流供给系统的电流要求来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
2.根据权利要求1所述的电流供给系统，其中
从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路包括至少一个非磁性体间隙，并且
所述供给电流调整部通过改变所述至少一个非磁性体间隙中位于所述绕组与所述转子之间的非磁性体间隙的磁阻来改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
3.根据权利要求1或2所述的电流供给系统，其中
从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路包括至少一个非磁性体间隙，并且
所述供给电流调整部通过改变所述至少一个非磁性体间隙中将所述绕组的电感设定为最大可设定值时磁阻最大的非磁性体间隙的磁阻而改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，使得与所述绕组交链的磁通的变化率小于所述绕组的电感的变化率，从而调整供给的电流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求，使所述定子芯的至少一部分相对于所述绕组的位置移动而改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
6.根据权利要求5所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求，以维持所述定子芯相对于所述转子的位置的方式使所述定子芯相对于所述绕组的位置移动，来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求，使所述绕组移动来改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，由此改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电流供给系统，其包括：
供给电压调整部，其通过改变从所述转子的永久磁铁流动并与所述绕组交链的交链磁通，来改变所述绕组的感应电压，从而调整供给至所述电负载装置的电压。
9.根据权利要求8所述的电流供给系统，其中
所述供给电压调整部使所述永久磁铁相对于所述绕组的位置移动，来改变从所述转子的永久磁铁流动并与所述绕组交链的所述交链磁通，由此改变所述绕组的感应电压，从而调整供给至所述电负载装置的电压。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的电流供给系统，其中
所述定子芯包括多个第一定子芯部和第二定子芯部，所述多个第一定子芯部中的每一者具有隔着非磁性体间隙与所述转子相向的相向部，所述第二定子芯部不包含所述相向部，并且
所述供给电流调整部根据所述电流供给系统的电流要求来使所述多个第一定子芯部和所述第二定子芯部中的一者相对于另一者移动，由此改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻。
11.根据权利要求10所述的电流供给系统，其中
所述供给电流调整部使所述多个第一定子芯部和所述第二定子芯部中的一者相对于另一者移动以便从第一状态移位至第二状态，由此改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，
所述第一状态是所述多个第一定子芯部中的每一者与所述第二定子芯部之间的非磁性体间隙长度短于所述多个第一定子芯部中相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙长度，
所述第二状态是所述多个第一定子芯部中的每一者与所述第二定子芯部之间的非磁性体间隙长度长于所述多个第一定子芯部中相邻的第一定子芯部之间的非磁性体间隙长度。
12.一种电力供给系统，其包括：
根据权利要求1至10中任一项所述的电流供给系统，
所述驱动源；和
驱动源转速调整部，其通过改变所述驱动源的转速来改变所述转子的转速，从而调整供给到所述电负载装置的电压。
13.一种控制装置，其用于被配置为从驱动源接收旋转驱动力并且向要求能够变化的电流的电负载装置供给电流的电流供给系统，
所述电流供给系统包括：
转子，其连接至所述驱动源，所述转子包括永久磁铁；
定子，其与所述转子相对地布置，所述定子包括绕组和定子芯，所述绕组缠绕在所述定子芯上；和
电流调整机构，其通过改变从所述绕组观察的通过所述定子芯的磁回路的磁阻，来改变所述绕组的电感，从而调整供给至所述电负载装置的电流，
所述控制装置根据所述电流供给系统的电流要求，使所述电流调整机构通过改变通过所述定子芯的磁回路的磁阻来改变所述绕组的电感。
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