CN110098706B - 开关磁阻电动机、骑乘型车辆及动力产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种噪音少、体型小且重量轻的开关磁阻电动机、骑乘型车辆及动力产生装置。开关磁阻电动机(11)具备：圆盘板(12)，该圆盘板具有圆板状的非磁性体(13)以及配置于非磁性体(13)的外周部的多个磁性体(15)；以及多个磁场形成单元(21、22、23)，该多个磁场形成单元配置于圆盘板的外周侧，各磁场形成单元具备：线圈卷绕构件(25)，该线圈卷绕构件延伸成从圆盘板的外周部的轴向一侧通过圆盘板的径向外侧且到达圆盘板的外周部的轴向另一侧；以及主线圈(27、28)，该主线圈卷绕于线圈卷绕构件，通过使驱动电流流过主线圈，从而形成沿圆盘板的轴向贯穿圆盘板的外周部的驱动磁场，通过该驱动磁场吸引各磁性体而使圆盘板旋转。

Description

开关磁阻电动机、骑乘型车辆及动力产生装置

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电动机、具备作为动力源的开关磁阻电动机的骑乘型车辆以及动力产生装置。

背景技术

目前，作为电动汽车、混合动力汽车的行驶的动力源，大多使用在转子设置有永久磁铁的永磁电动机。在下述的专利文献1中，记载有将这样的电动机用作行驶的辅助动力源的混合动力机动两轮车。

另外，作为电动汽车、混合动力汽车的行驶的动力源，也会使用如下述的专利文献2所记载的那样的开关磁阻电动机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-67252号公报

专利文献2：日本特开2017-147778号公报

发明所要解决的课题

使用永磁电动机作为电动汽车、混合动力汽车的行驶的动力源会有如下问题。

为了获得足够的转矩来行驶，希望使用具有强的磁力的钕磁铁等稀土类磁铁来作为永磁电动机中的永久磁铁。然而，这样的稀土类磁铁价格高。因此，导致电动汽车、混合动力汽车的制造成本变高。

另外，在永磁电动机中，当转子通过车轮的旋转而相对于定子旋转时，产生齿槽转矩。在车辆开始行驶后，当电动机停止、离合器分离而车轮基于惯性旋转时，车辆会由于齿槽转矩而产生微振动。在将永磁电动机用作机动两轮车等小型车辆的行驶的动力源的情况下，由上述齿槽转矩引起的微振动会对车辆的乘员造成不适感。

另外，永磁电动机由于具有永久磁铁而较重。因此，导致车辆变重。

这些问题中的几个能够通过将开关磁阻电动机用作电动汽车、混合动力汽车的行驶的动力源来解决。即，开关磁阻电动机由于未使用永久磁铁而能够低成本地进行制造。因此，能够降低电动汽车、混合动力汽车的制造成本。另外，由于开关磁阻电动机是不具有永久磁铁的构造，因此即使转子在电动机停止时旋转，也不产生齿槽转矩。因此，能够防止如上述那样的车辆的微振动。

然而，将专利文献2所记载的现有的开关磁阻电动机用作电动汽车、混合动力汽车的行驶的动力源会有如下问题。

即，在专利文献2所记载的现有的开关磁阻电动机中，定子配置于转子的外周侧，用于使转子旋转的磁吸引力作用于电动机的径向上。定子由于该吸引力而沿电动机的径向振动，该振动传递到对定子进行支撑的壳体而使得壳体振动，其结果是，会产生大的噪音。

该噪音能够通过以提高定子或者壳体的刚性的方式抑制定子或者壳体的振动来降低。然而，为了提高定子或者壳体的刚性，电动机大型化，其结果是，车辆变大或者变重。

发明内容

本发明例如是鉴于如上述那样的问题而完成的，本发明的课题在于提供一种能够容易地抑制噪音并且体型小且重量轻的开关磁阻电动机、骑乘型车辆以及动力产生装置。

用于解决课题的技术手段

为了解决上述课题，本发明的开关磁阻电动机的特征在于，具备：圆盘板，该圆盘板具有圆板状的非磁性体和至少四个磁性体，所述非磁性体与旋转体一起旋转，所述至少四个磁性体配置成在所述非磁性体的外周部沿所述非磁性体的周向隔开规定间隔；以及至少三个磁场形成单元，该至少三个磁场形成单元配置在所述圆盘板的外周侧，且在与所述圆盘板分离的状态下配置成沿所述圆盘板的周向隔开与所述规定间隔不同的间隔，并且通过安装构件固定于支承体，该支承体支撑所述旋转体能够旋转，各所述磁场形成单元具备：线圈卷绕构件，该线圈卷绕构件由软磁性材料形成，并且延伸成从所述圆盘板的外周部的轴向一侧通过所述圆盘板的径向外侧并到达所述圆盘板的外周部的轴向另一侧；以及主线圈，该主线圈卷绕于所述线圈卷绕构件，通过使驱动电流流过所述主线圈，从而形成沿所述圆盘板的轴向贯穿所述圆盘板的外周部的驱动磁场，通过该驱动磁场吸引各所述磁性体而使所述圆盘板旋转。

另外，本发明的骑乘型车辆的特征在于，具备作为使前轮或者后轮旋转的动力源的上述本发明的开关磁阻电动机。

另外，本发明的动力产生装置的特征在于，具备：输出轴；以及作为使所述输出轴旋转的动力源的多个上述本发明的开关磁阻电动机。

发明效果

根据本发明，能够容易地抑制由开关磁阻电动机产生的噪音，并且能够实现开关磁阻电动机的小型化及轻量化。另外，根据本发明，能够通过使用这样的开关磁阻电动机来实现噪音少、体型小且重量轻的骑乘型车辆或者动力产生装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的开关磁阻电动机的外观图。

图2是表示在图1中的开关磁阻电动机中将安装构件去掉后的状态的说明图。

图3是从图1中的箭头III-III所示的方向观察的开关磁阻电动机的剖视图。

图4是从图1中的箭头IV-IV所示的方向观察的开关磁阻电动机的剖视图。

图5是表示用于对本发明的实施例的开关磁阻电动机进行控制的电动机控制电路等的框图。

图6是表示在本发明的实施例的开关磁阻电动机中来自磁传感器的输出以及向主线圈施加的驱动电压的时序图。

图7是表示在本发明的实施例的开关磁阻电动机中发电磁场的磁通密度相对于磁场形成单元的线圈卷绕构件与磁性体的距离的变化的特性线图。

图8是表示设置有本发明的实施例的开关磁阻电动机的骑乘型车辆的外观图。

图9是表示在图8中的骑乘型车辆中设置有开关磁阻电动机的部分的说明图。

图10是表示设置有多个本发明的实施例的开关磁阻电动机的动力产生装置的剖视图。

符号说明

11 SR电动机(开关磁阻电动机)

12 圆盘板

13 非磁性体

15 磁性体

21、22、23 磁场形成单元

25 线圈卷绕构件

25A 第一部分

25B 第二部分

25C 第三部分

25D 第四部分

25E 第五部分

27、28 主线圈

29 副线圈

31、32 磁传感器(位置传感器)

33、85 安装构件

51 骑乘型车辆

54 前叉

55 前轮

57 后轮

58 发动机(外部动力源)

62 前车轮

68 制动转子

81 动力产生装置

83 输出轴

具体实施方式

本发明的实施方式的开关磁阻电动机具备圆盘板以及至少三个磁场形成单元。圆盘板具有与旋转体一起旋转的圆板状的非磁性体以及配置成在非磁性体的外周部沿非磁性体的周向隔开规定间隔的至少四个磁性体。至少三个磁场形成单元配置在圆盘板的外周侧，且在与圆盘板分离的状态下配置成沿圆盘板的周向隔开与规定间隔不同的间隔，并且通过安装构件固定于支承体，该支承体支撑旋转体能够旋转。并且，各磁场形成单元具备线圈卷绕构件以及主线圈。线圈卷绕构件由软磁性材料形成，并且延伸成从圆盘板的外周部的轴向一侧通过圆盘板的径向外侧并到达圆盘板的外周部的轴向另一侧。主线圈卷绕于线圈卷绕构件。在该开关磁阻电动机中，当为了使圆盘板旋转而在规定的时机使驱动电流流过各磁场形成单元的主线圈时，在该时机，在各磁场形成单元中形成沿圆盘板的轴向贯穿圆盘板的外周部的驱动磁场。并且，通过由该驱动磁场产生的磁吸引力来吸引各磁性体，从而使圆盘板旋转。

本发明的实施方式的开关磁阻电动机与现有的开关磁阻电动机相比，至少在如下方面不同。

例如专利文献2所记载的那样，现有的开关磁阻电动机具备圆筒状的壳体、以贯穿壳体的轴线的方式设置的旋转轴、在壳体内固定于旋转轴的外周侧的转子、在壳体内设置于转子的外周侧且固定于壳体的周壁的定子以及形成用于使转子相对于定子旋转的磁场的线圈(参照该文献的图3等)。在转子上，遍及整周地形成有向径向外侧突出的多个齿。另外，在定子上，遍及整周地形成有向径向内侧突出的多个齿，在定子的各齿卷绕有上述线圈。在具有这样的结构的现有的开关磁阻电动机中，当为了使转子旋转而在规定的时机使电流流过各线圈时，在该时机，在定子的各齿与转子的各齿之间形成磁场，通过由该磁场产生的磁吸引力而使转子旋转。

在该现有的开关磁阻电动机中，定子的各齿与转子的各齿在电动机的径向上相对，因此用于使转子旋转的磁吸引力作用于电动机的径向上。由于该径向的磁吸引力，定子的多个齿分别在不同的时机被向径向内侧拉伸，其结果是，定子在径向上振动。由于定子固定于壳体的周壁，因此当定子在径向上振动时，壳体的周壁在径向上振动，其结果是，会从壳体产生大的噪音。该噪音能够通过以提高定子或者壳体的刚性的方式抑制定子或者壳体的振动来降低。然而，由于磁吸引力遍及定子的整周地作用于径向上，因此，充分地抑制振动需要提高定子或者壳体的整体的刚性。其结果是，定子或者壳体变大，开关磁阻电动机整体大型化或者变重。

对此，在本发明的实施方式的开关磁阻电动机中，各磁场形成单元的线圈卷绕构件具有延伸成从圆盘板的外周部的轴向一侧通过圆盘板的径向外侧并到达圆盘板的外周部的轴向另一侧的形状，线圈卷绕构件的一方的端部与另一方的端部隔着圆盘板的外周部相对。各线圈卷绕构件由软磁性材料形成，作为对磁场进行定向的磁轭而发挥功能。通过使电流流过主线圈而形成的磁场通过线圈卷绕构件而被定向为通过线圈卷绕构件的一方的端部与另一方的端部之间，即，被定向为沿圆盘板的轴向贯穿圆盘板的外周部。在该情况下，磁吸引力作用于在圆盘板的外周部设置的磁性体与线圈卷绕构件的端部之间。因此，在圆盘板旋转时，该磁吸引力成为要使各磁场形成单元沿圆盘板的轴向振动的力。然而，磁吸引力沿轴向作用于线圈卷绕构件的端部。因此，能够通过如下方法容易地抑制振动：提高线圈卷绕构件的刚性，或者调整线圈卷绕构件的刚性而使线圈卷绕构件的固有振动频率脱离由磁吸引力产生的振动的振动频率的范围，或者使缓冲构件设置在各磁场形成单元与安装构件之间等方法，因此，能够容易地抑制噪音的产生。另外，即使为了抑制振动而采用这样的方法，与上述现有的开关磁阻电动机相比，也能够抑制开关磁阻电动机的大型化或者重量增加。

另外，本发明的实施方式的骑乘型车辆具备作为使前轮或者后轮旋转的动力源的上述本发明的实施方式的开关磁阻电动机。根据本发明的实施方式的骑乘型车辆，能够通过使用上述本发明的实施方式的开关磁阻电动机来降低行驶时等的噪音，并且能够实现车辆的小型化以及轻量化。

另外，本发明的实施方式的动力产生装置具备多个作为使输出轴旋转的动力源的上述本发明的实施方式的开关磁阻电动机。根据本发明的实施方式的动力产生装置，能够通过使用上述本发明的实施方式的开关磁阻电动机来降低装置驱动时的噪音。另外，通过使用多个开关磁阻电动机，能够提高输出轴的转矩。

【实施例】

(SR电动机的结构)

图1表示本发明的实施例的开关磁阻电动机11。此外，在本实施例的记载中，将开关磁阻电动机称为“SR电动机”。图2表示在SR电动机11中留下磁场形成单元21、22及23，以及磁传感器31及32，并且将安装构件33去掉后的状态。图3表示从图1中的箭头III-III所示的方向观察的SR电动机11的剖面。图4表示从图1中的箭头IV-IV所示的方向观察的SR电动机11的剖面。

如图1所示，SR电动机11具备圆盘板12、多个磁场形成单元21、22及23、多个磁传感器31及32以及安装构件33。圆盘板12例如固定于骑乘型车辆的前车轮等旋转体，与旋转体一体地旋转。各磁场形成单元21、22、23例如通过安装构件33固定于骑乘型车辆的前叉等将旋转体支撑为能够旋转的支承体。各磁传感器31、32配置于圆盘板12的外周部附近，且固定于安装构件33。

圆盘板12具有非磁性体13以及设置于非磁性体13的多个磁性体15。

非磁性体13形成为圆板状。非磁性体13的材料优选具有高的强度且重量轻的非磁性材料，例如优选铝。此外，也可以使用钛、铜或者陶瓷等作为非磁性体13的材料。另外，非磁性体13的直径以及厚度能够根据SR电动机11的用途、要求的性能等而任意设定。此外，本实施例的SR电动机11假定用作骑乘型车辆的前轮的动力源而被设计出来，非磁性体13的直径例如为200mm～300mm左右，非磁性体13的厚度例如为5mm～10mm左右。

另外，在非磁性体13的中央部形成有插通孔13A。插通孔13A例如是供骑乘型车辆的前轮的车轴等、旋转体的旋转轴等通过的孔，并且沿非磁性体13的轴向将非磁性体13贯通。另外，在非磁性体13的外周部形成有多个贯通孔13B。各贯通孔13B是用于在非磁性体13设置磁性体15的孔，并且沿非磁性体13的轴向将非磁性体13贯通。另外，在非磁性体13的内周部形成有多个螺栓孔13C。各螺栓孔13C是供用于将非磁性体13固定于旋转体的螺栓通过的孔，并且沿非磁性体13的轴向将非磁性体13贯通。使螺栓穿过各螺栓孔13C并使该螺栓与旋转体连接，从而使非磁性体13固定于旋转体并且与旋转体一起旋转。

在非磁性体13的外周部，遍及其整周地设置有多个磁性体15。另外，多个磁性体15沿非磁性体13的周向分别隔开相等的间隔配置。本实施例的SR电动机11例如具有16个的磁性体15，因此磁性体15隔开22.5度的间隔配置。

各磁性体15例如通过软铁等软磁性材料形成为圆柱状。各磁性体15插入非磁性体13的贯通孔13B并固定。各磁性体15的轴向一方的端面在非磁性体13的表面(轴向一方的端面)处露出到外部，各磁性体15的轴向另一方的端面在非磁性体13的背面(轴向另一方的端面)处露出到外部。另外，各磁性体15的轴向上的长度与非磁性体13的厚度相等，各磁性体15的轴向一方的端面与非磁性体13的表面位于同一面内，各磁性体15的轴向另一方的端面与非磁性体13的背面位于同一面内。此外，也可以将各磁性体15的轴向上的长度设定为与非磁性体13的厚度不同的值，各磁性体15的轴向一方的端面可以不与非磁性体13的表面位于同一面内，各磁性体15的轴向另一方的端面也可以不与非磁性体13的背面位于同一面内。另外，本实施例中的各磁性体15的直径例如为30mm～40mm左右，但各磁性体15的直径不被限定于此。

如图2所示，多个磁场形成单元21、22以及23配置在圆盘板12(具体而言为非磁性体13)的外周侧，且配置成沿圆盘板12的周向隔开相等的间隔。本实施例中的SR电动机11具有三个磁场形成单元21、22及23。另外，如图3所示，各磁场形成单元21、22、23以与圆盘板12分离的状态配置。

如图2所示，在磁场形成单元21、22以及23中，彼此相邻的两个磁场形成单元的间隔大于彼此相邻的两个磁性体15的间隔。具体而言，在彼此相邻的两个磁性体15的间隔为a度且磁场形成单元的个数为n个的情况下，彼此相邻的两个磁场形成单元的间隔由如下算式确定。

a{1+(1/n)}

在本实施例的SR电动机11中，彼此相邻的两个磁性体15的间隔为22.5度，磁场形成单元的个数为三个，因此彼此相邻的两个磁场形成单元的间隔为30度。

另外，这些磁场形成单元21、22及23配置于圆盘板12的外周侧的一部分。在本实施例中，多个磁场形成单元21、22及23在圆盘板12的外周侧大致配置于从图2所示的基准位置P顺时针旋转60度的范围R内。

如图3所示，磁场形成单元21具备线圈卷绕构件25、两组第一主线圈27、第二主线圈28以及两组副线圈29。磁场形成单元22以及23也具有与磁场形成单元21相同的构造。

线圈卷绕构件25由铁等软磁性材料形成。另外，线圈卷绕构件25延伸成从圆盘板12的外周部的轴向一侧(表面侧)通过圆盘板12的径向外侧并到达圆盘板12的外周部的轴向另一侧(背面侧)，整体来看形成为大致コ字状或者大致C字状。另外，线圈卷绕构件25配置成从圆盘板12的径向外侧夹着圆盘板12的外周部，线圈卷绕构件25的一方的端部与另一方的端部隔着圆盘板12而彼此相对。

进一步详细地进行说明，线圈卷绕构件25具有：第一部分25A，该第一部分25A在圆盘板12的外周部的轴向一侧沿圆盘板12的轴向延伸；第二部分25B，该第二部分25B在圆盘板12的外周部的轴向另一侧沿圆盘板12的轴向延伸；第三部分25C，该第三部分25C在圆盘板12的径向外侧沿圆盘板12的轴向延伸；第四部分25D，该第四部分25D在圆盘板12的外周部的轴向一侧沿圆盘板12的径向延伸，并连结第一部分25A与第三部分25C；以及第五部分25E，该第五部分25E在圆盘板12的外周部的轴向另一侧沿圆盘板12的径向延伸，并连结第二部分25B与第三部分25C。这些第一部分25A、第二部分25B、第三部分25C、第四部分25D以及第五部分25E分别形成为大致圆柱状。此外，也可以将这些部分25A～25E形成为多棱柱状。

两组第一主线圈27、第二主线圈28以及两组副线圈29均为在导体涂敷绝缘覆膜而得到的电线，例如为漆包线。两组第一主线圈27分别卷绕于线圈卷绕构件25的第一部分25A以及第二部分25B。第二主线圈28卷绕于线圈卷绕构件25的第三部分25C。另外，两组副线圈29分别卷绕于线圈卷绕构件25的第四部分25D以及第五部分25E。如后所述，两组第一主线圈27以及第二主线圈28是用于使圆盘板12旋转的线圈，两组副线圈29是用于使SR电动机11作为发电机而发挥功能的线圈。

多个磁传感器31及32是对圆盘板12的旋转方向上的位置或者旋转角度进行检测的位置传感器。能够将霍尔元件或者磁阻元件等用作各磁传感器31、32。本实施例的SR电动机11具有两个磁传感器31及32。如图2所示，磁传感器31及32均配置于圆盘板12的外周部附近。具体而言，磁传感器31及32均在圆盘板12的外周部的轴向一侧的面附近配置成与该面相对。另外，磁传感器31及32中的一方的磁传感器31配置于磁场形成单元21与磁场形成单元22之间，另一方的磁传感器32配置于磁场形成单元22与磁场形成单元23之间。另外，如图4所示，一方的磁传感器31固定于在安装构件33形成的传感器安装部33A。另一方的磁传感器32也同样地固定于安装构件33。

安装构件33具有确定多个磁场形成单元21、22及23以及多个磁传感器31及32的位置并将它们固定于支承体的功能。安装构件33例如由铝或者钛等非磁性材料形成，如图1所示，从圆盘板12的轴向一侧观察时的形状为圆弧状，如图3所示，横剖面的形状为大致コ字状。各磁场形成单元21、22、23通过螺栓34固定于安装构件33的内侧。另外，各磁传感器31、32如上述那样固定于传感器安装部33A(参照图4)。

(SR电动机的控制)

图5表示用于控制SR电动机11的电动机控制电路41等。SR电动机11具有作为使旋转体旋转的动力源的功能和作为发电机的功能。以下，将使SR电动机11作为动力源而运作的模式称为“驱动模式”，将使SR电动机11作为发电机而运作的模式称为“发电模式”。电动机控制电路41包含用于使SR电动机11作为动力源而运作的电路和用于使SR电动机11作为发电机而运作的电路。

在图5中，电动机控制电路41具备运算处理电路42、驱动电路43以及发电电路44。运算处理电路42例如具备中央运算处理装置等。在运算处理电路42连接有模式切换装置45、两个磁传感器31及32、驱动电路43以及发电电路44。驱动电路43是向三个磁场形成单元21、22及23所分别具有的两组第一主线圈27以及第二主线圈28施加驱动电压而供给驱动电流的电路。在驱动电路43分别连接有这些第一主线圈27以及第二主线圈28。发电电路44是向三个磁场形成单元21、22及23所分别具有的两组副线圈29供给发电电流的电路。在发电电路44分别连接有这些副线圈29。模式切换装置45是具有对SR电动机11的模式进行切换的功能的装置，例如为在SR电动机11作为骑乘型车辆的前轮的动力源被使用的情况下对骑乘型车辆进行控制的电子控制单元(ECU)等。

模式切换装置45选择性地向运算处理电路42输出对将SR电动机11设定为驱动模式进行指示的模式设定信号、及对将SR电动机11设定为发电模式进行指示的模式设定信号。在从模式切换装置45输出对将SR电动机11设定为驱动模式进行指示的模式设定信号时，运算处理电路42在基于从磁传感器31及32分别输出的检测信号而确定的时机将第一、第二以及第三驱动电流供给信号向驱动电路43输出。第一驱动电流供给信号是对向磁场形成单元21所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流进行指示的信号。第二驱动电流供给信号是对向磁场形成单元22所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流进行指示的信号。第三驱动电流供给信号是对向磁场形成单元23所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流进行指示的信号。在从运算处理电路42输出了第一驱动电流供给信号时，驱动电路43向磁场形成单元21所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流，在从运算处理电路42输出了第二驱动电流供给信号时，驱动电路43向磁场形成单元22所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流，在从运算处理电路42输出了第三驱动电流供给信号时，驱动电路43向磁场形成单元23所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流。

在此，图6表示在使圆盘板12以某一恒定的速度旋转期间，来自磁传感器31及32的检测信号的输出、以及向磁场形成单元21、22及23所分别具有的第一主线圈27以及第二主线圈28施加驱动电压的时机的一例。在图6中，从磁传感器31输出的检测信号的电压在该磁传感器31与任一个磁性体15之间的距离为规定的距离以下时变为高电平。这一点对于磁传感器32也同样。另外，在向磁场形成单元21所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28施加驱动电压期间，向该第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流。这一点对于磁场形成单元22以及23也同样。

在各磁场形成单元21、22及23中，通过向第一主线圈27以及第二主线圈28分别供给驱动电流，从而形成沿圆盘板12的轴向贯穿圆盘板12的外周部的驱动磁场。通过在图6所示那样的时机向三个磁场形成单元21、22及23所分别具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流，从而在该时机，各磁性体15被依次向三个磁场形成单元21、22及23吸引，进而圆盘板12旋转，伴随于此，旋转体旋转。

在此，图3中的箭头M表示在向磁场形成单元21所具有的第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流时形成的驱动磁场的方向。线圈卷绕构件25作为将磁场定向的磁轭而发挥功能。通过线圈卷绕构件25，驱动磁场被定向为沿圆盘板12的轴向贯穿设置在线圈卷绕构件25的两端部之间的圆盘板12的外周部。

另外，在从模式切换装置45输出对将SR电动机11设定为发电模式进行指示的模式设定信号时，运算处理电路42将发电电流供给信号向发电电路44输出。发电电流供给信号是对向三个磁场形成单元21、22及23所分别具有的副线圈29供给发电电流进行指示的信号。在从运算处理电路42输出发电电流供给信号时，发电电路44向三个磁场形成单元21、22及23所分别具有的副线圈29分别供给发电电流。发电电流是恒定的直流电流。在各磁场形成单元21、22、23中，通过在停止向第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流的状态下向副线圈29供给发电电流而形成发电磁场。发电磁场通过作为磁轭而发挥功能的线圈卷绕构件25而被定向为沿圆盘板12的轴向贯穿圆盘板12的外周部并且将卷绕于该线圈卷绕构件25的第一主线圈27以及第二主线圈28贯穿。在本实施例中，发电磁场的方向与驱动磁场的方向相同，为图3中的箭头M所示的方向。

在形成了这样的发电磁场的状态下，当圆盘板12由于惯性或者来自外部动力源的动力旋转，使得磁性体15通过线圈卷绕构件25的端部之间时，线圈卷绕构件25的端部之间的磁阻发生变化，发电磁场中的磁通密度发生变化。当发电磁场中的磁通密度发生变化时，由于电磁感应，在卷绕于该线圈卷绕构件25的第一主线圈27以及第二主线圈28产生电动势。即，在SR电动机11中进行发电。例如，这些电动势被存储于在骑乘型车辆设置的电池。在此，图7表示线圈卷绕构件25与磁性体15的距离与发电磁场中的磁通密度的关系。观察图7可知，当线圈卷绕构件25与磁性体15的距离短时，发电磁场中的磁通密度高，当线圈卷绕构件25与磁性体15的距离远时，发电磁场中的磁通密度低。

以上，如说明的那样，本发明的实施例的SR电动机11具有如下结构：多个磁场形成单元21、22及23配置于圆盘板12的外周侧，各磁场形成单元21、22、23的线圈卷绕构件25形成为以从圆盘板12的外周部的轴向一侧通过圆盘板12的径向外侧而到达圆盘板12的外周部的轴向另一侧的方式延伸的形状，通过向第一主线圈27以及第二主线圈28供给驱动电流而形成沿圆盘板12的轴向贯穿圆盘板12的外周部的驱动磁场，通过该驱动磁场来吸引各磁性体15而使圆盘板12旋转。根据该结构，能够容易地抑制由SR电动机11的旋转驱动产生的噪音。即，在SR电动机11中，由驱动磁场产生的磁吸引力在各磁场形成单元21、22、23中作用于线圈卷绕构件25的端部与磁性体15之间。该磁吸引力在磁性体15通过线圈卷绕构件25的两端部之间时变大，在磁性体15远离线圈卷绕构件25的两端部之间时变小，因此在SR电动机11旋转时，该磁吸引力成为要使各磁场形成单元21、22、23沿圆盘板12的轴向振动的力。然而，磁吸引力沿轴向施加于线圈卷绕构件25的端部。因此，能够通过如下的方法而容易地抑制振动：提高线圈卷绕构件25的刚性，或者调整线圈卷绕构件25的刚性而使线圈卷绕构件25的固有振动频率脱离由磁吸引力产生的振动的振动频率的范围等方法。因此，能够容易地抑制由该振动引起的噪音的产生。另外，即便实施这样的振动抑制方法，也只不过会使线圈卷绕构件25稍微大型化，而SR电动机11不会整体大型化。因此，能够抑制噪音的产生，并且也能够抑制SR电动机11的大型化以及重量增加。

另外，在SR电动机11中，磁场形成单元21、22及23仅设置于圆盘板12的外周侧的一部分。具体而言，磁场形成单元21、22及23在圆盘板12的外周侧大致配置于从图2所示的基准位置P顺时针旋转60度的范围R内。通过由驱动磁场产生的磁吸引力而发生振动的可能性高的部分为磁场形成单元21、22及23，因此通过将磁场形成单元21、22及23仅设置于圆盘板12的外周侧的一部分，能够减少在SR电动机11中发生振动的可能性高的地方。其结果是，根据本发明的实施例的SR电动机11，与定子的外周部整体或者壳体的周壁整体发生振动的可能性高的专利文献2所记载的现有的SR电动机相比，能够减小振动的程度，另外，能够容易地实现振动的抑制。

另外，在SR电动机11中，第一主线圈27卷绕于线圈卷绕构件25的第一部分25A以及第二部分25B，第二主线圈28卷绕于线圈卷绕构件25的第三部分25C。通过该结构，能够形成具有高磁通密度的驱动磁场并且缩小各磁场形成单元21、22、23的宽度尺寸(圆盘板12的轴向上的各磁场形成单元21、22、23的尺寸)。即，能够通过增加供驱动电流流动的线圈的卷绕量来提高驱动磁场的磁通密度。然而，观察图3进行研究发现，想要增加线圈卷绕构件25的第一部分25A和第二部分25B处的第一主线圈27的卷绕量就必须延长第一部分25A或者第二部分25B，其结果是，导致线圈卷绕构件25的宽度尺寸增大。另一方面，线圈卷绕构件25的第三部分25C与第一部分25A以及第二部分25B相比更长，因此，即使不延长第三部分25C也容易增加第二主线圈28的卷绕量。其结果是，不增大线圈卷绕构件25的宽度尺寸就能够增加第三部分25C处的第二主线圈28的卷绕量，由此，能够提高驱动磁场的磁通密度。

如此，能够形成具有高磁通密度的驱动磁场并且能够减小各磁场形成单元21、22、23的宽度尺寸，因此容易将SR电动机11设置于例如骑乘型车辆的前轮而活用为前轮的动力源。具体而言，通过形成具有高磁通密度的驱动磁场，能够得到充分大的作为骑乘型车辆的行驶的动力源的输出转矩，通过减小各磁场形成单元21、22、23的宽度尺寸，如后所述，能够将SR电动机11以与盘式制动器同样的方式安装于骑乘型车辆的前车轮。

另外，根据SR电动机11，由于将副线圈29卷绕于线圈卷绕构件25，因此能够在圆盘板12通过惯性或者来自其他外部动力源的动力而旋转期间进行发电。由此，能够使SR电动机11作为发电机而发挥功能。另外，由于设为将副线圈29分别卷绕于线圈卷绕构件25的第四部分25D以及第五部分25E的结构，因此在各磁场形成单元21、22、23中，能够以简单的结构实现使圆盘板12旋转的功能和发电功能。

另外，根据SR电动机11，由于设为将磁传感器31及32与磁场形成单元21、22及23一起设置于安装构件33的结构，因此与使用另外的构件将磁传感器31及32设置于圆盘板12的外周部附近的情况相比，能够削减SR电动机11的部件件数，能够使SR电动机11的构造简化，或者能够实现SR电动机11的小型化。

此外，在上述SR电动机11中，磁场形成单元的个数只要为三个以上即可，不被特别限定，磁性体15的个数只要为四个以上即可，不被特别限定。这些个数能够考虑SR电动机11的用途、要求的性能等而适当选择。

另外，在线圈卷绕构件25中卷绕主线圈或者副线圈的部分不被限定于实施例所述的部分。另外，在上述SR电动机11中，举出了设置两组第一主线圈27、第二主线圈以及两组副线圈29的情况，但主线圈或者副线圈的组数不被特别限定。

另外，在上述SR电动机11中，对圆盘板12的旋转方向上的位置进行检测的位置传感器不限定于磁传感器，也可以使用光传感器等其他位置传感器或者旋转传感器。另外，位置传感器的配置方法也不限定于实施例所述的方法。

另外，在上述实施例中，举出假定用作骑乘型车辆的前轮的动力源而设计的SR电动机11的例子，但本发明的SR电动机不限定于应用到骑乘型车辆，也可以应用到其他种类的车辆、船舶，或者各种动力产生装置。

(骑乘型车辆)

图8表示将本发明的实施例的SR电动机11用作前轮55的动力源的骑乘型车辆51。

图9表示在图8中的骑乘型车辆51中从骑乘型车辆51的前方观察前车轮62的轮毂63和其周围的状态。此外，在图9中，省略前车轮62的辐条65的图示。另外，当在关于骑乘型车辆51的说明中叙述方向时，以由骑乘型车辆51的驾驶员观察的方向为基准。图8以及图9的右下的箭头表示由驾驶员观察的方向。

在图8中，骑乘型车辆51具备车身框架52，在车身框架52的前部通过转向轴以及托架等而支撑有前叉54。另外，在前叉54的下端侧，前轮55被支撑为能够旋转。另外，在车身框架52的后部下侧设置有摆臂56，在摆臂56的后端侧，后轮57被支撑为能够旋转。另外，在车身框架52中前轮55与后轮57之间的部分支撑有作为外部动力源的发动机58。另外，在骑乘型车辆51的驾驶座椅59的下方收容有电池60。

前轮55具备车轴61、前车轮62以及前轮胎66。前车轮62具有以能够旋转的方式支撑于车轴61的轮毂63(参照图9)、安装前轮胎66的轮圈64、连结轮毂63与轮圈64的多根辐条65。

并且，如图9所示，骑乘型车辆51具备前制动器67以及作为前轮的动力源的SR电动机11。前制动器67是盘式制动器，具有制动转子68以及制动钳69。SR电动机11的结构如上所述。制动转子68使用螺栓固定于轮毂63的右侧的端部。另外，制动钳69使用螺栓固定于在前叉54的右下部配置的外管54R的下端侧。另外，SR电动机11的圆盘板12使用螺栓70固定于轮毂63的左侧的端部。另外，在SR电动机11中固定有磁场形成单元21、22及23以及磁传感器31及32的安装构件33使用安装托架71以及螺栓固定于在前叉54的左下部配置的外管54L的下端侧。另外，圆盘板12配置成与制动转子68同轴且在左右方向上与制动转子68并列。

例如，在利用骑乘型车辆51在泥泞、有碎石的场所等行驶时，将SR电动机11设定为驱动模式，通过SR电动机11使前轮55向前进方向旋转。由此，能够安全地在泥泞、有碎石的场所等行驶。另外，在使骑乘型车辆51后退时，也可以将SR电动机11设定为驱动模式，利用SR电动机11使前轮55向后退方向旋转。另外，在利用骑乘型车辆51在铺设的道路行驶时，通过专用的发动机58的动力使后轮57旋转而行驶。在此期间，将SR电动机11设定为发电模式。在通过发动机58使骑乘型车辆51在铺设的道路行驶期间，圆盘板12与前轮55一起旋转。利用该圆盘板12的旋转而通过SR电动机11发电。由发电得到的电力蓄积于电池60。

通过将本发明的实施例的SR电动机11用作骑乘型车辆51的前轮55的动力源，能够容易地实现具有前轮驱动能力的骑乘型车辆51。即，具有圆盘板12、安装构件33的SR电动机11的结构以及形状与具有制动转子和制动钳的既存的盘式制动器的结构以及形状类似，在安装构件33固定有磁场形成单元21、22及23以及磁传感器31及32。因此，能够以与将盘式制动器设置于前轮55的既存的方法同样的方法将SR电动机11容易地设置于前轮55。例如，采用在前车轮的两侧分别具备盘式制动器的所谓双盘制动器的骑乘型车辆被广泛应用。在采用该双盘制动器的骑乘型车辆中，通过将单侧的盘式制动器置换为SR电动机11，从而能够利用骑乘型车辆的既知的构造容易地实现具有前轮驱动能力的骑乘型车辆。

另外，通过将不具有价格高的稀土类磁铁的SR电动机11用作前轮55的动力源，能够以低成本实现具有前轮驱动能力的骑乘型车辆51。

另外，不具有永久磁铁的SR电动机11在SR电动机11停止时不产生齿槽转矩。因此，通过将SR电动机11用作前轮55的驱动源，能够防止由于齿槽转矩而在骑乘型车辆51产生微振动，能够实现乘坐舒适性良好的具有前轮驱动能力的骑乘型车辆51。

另外，通过将小型且轻量的本发明的实施例的SR电动机11用作前轮的动力源，与将重量大的永磁电动机用作前轮的动力源的情况或者设置将设置于燃料箱的下方的发动机的动力传递到前轮的前轮动力传递机构的情况相比，能够实现具有前轮驱动能力的骑乘型车辆的小型化或者轻量化。

此外，也能够将本发明的实施例的SR电动机11用作使骑乘型车辆51的后轮57旋转的动力源。在该情况下，例如，将SR电动机11的圆盘板12固定于后车轮的轮毂，将固定有磁场形成单元21、22及23以及磁传感器31及32的安装构件33固定于摆臂56。由此，能够容易地实现电动的骑乘型车辆。

(动力产生装置)

图10表示具备多个本发明的实施例的SR电动机11的动力产生装置81。在图10中，动力产生装置81具备圆筒状的壳体82，在壳体82设置有输出轴83。输出轴83沿壳体82的轴向延伸，并通过轴承84而能够旋转地支撑于壳体82。另外，在壳体82内，例如设置有四个SR电动机11。各SR电动机11的圆盘板12配置成与输出轴83同轴且分别平行，并且沿轴向并列。各圆盘板12固定于输出轴83，与输出轴83一起旋转。另外，相对于四个SR电动机11设置有共用的一个安装构件85，各SR电动机11中的磁场形成单元21、22及23以及磁传感器31及32固定于安装构件85。另外，安装构件85使用螺栓等固定于壳体82的周壁的一部分。

在具有这样的结构的动力产生装置81中，将各SR电动机11设定为驱动模式，通过驱动各SR电动机11而使输出轴83旋转。能够将输出轴83的旋转用作其他装置的动力。根据动力产生装置81，通过使用多个SR电动机11来使输出轴83旋转，能够提高输出轴83的输出转矩。

另外，在动力产生装置81中，壳体82的周壁容易在壳体82的径向上振动，容易产生由振动引起的噪音，但与此相比，在壳体82的轴向上难以振动，也难以产生由振动引起的噪音。各SR电动机11的共用的安装构件85固定于壳体82的周壁，因此各SR电动机11的旋转时的振动传递到壳体82的周壁，但各SR电动机11的旋转时的振动的方向为壳体82的轴向，因此难以产生由壳体82的周壁的振动引起的噪音。如此，根据动力产生装置81，能够降低驱动时的噪音。

另外，动力产生装置81通过将各SR电动机11的模式设定为发电模式而能够进行发电。

此外，本发明在不违反请求保护的范围以及能够从说明书整体读取的发明的主旨或者思想的范围内能够进行适当变更，伴随这样的变更的SR电动机、骑乘型车辆以及动力产生装置也包含在本发明的技术思想中。

Claims (6)

1.一种开关磁阻电动机，不具有永久磁铁，其特征在于，具备：

圆盘板，该圆盘板具有圆板状的非磁性体和至少四个除永久磁铁外的磁性体，所述非磁性体与旋转体一起旋转，所述至少四个除永久磁铁外的磁性体配置成在所述非磁性体的外周部沿所述非磁性体的周向隔开规定间隔；以及

至少三个磁场形成单元，该至少三个磁场形成单元配置在所述圆盘板的外周侧，且在与所述圆盘板分离的状态下配置成沿所述圆盘板的周向隔开与所述规定间隔不同的间隔，并且通过安装构件固定于支承体，该支承体支撑所述旋转体能够旋转，

各所述磁场形成单元具备：

线圈卷绕构件，该线圈卷绕构件由软磁性材料形成，并且延伸成从所述圆盘板的外周部的轴向一侧通过所述圆盘板的径向外侧并到达所述圆盘板的外周部的轴向另一侧；以及

主线圈，该主线圈卷绕于所述线圈卷绕构件，

通过使驱动电流流过所述主线圈，从而形成沿所述圆盘板的轴向贯穿所述圆盘板的外周部的驱动磁场，通过该驱动磁场吸引各所述磁性体而使所述圆盘板旋转，

所述开关磁阻电动机还具备副线圈，该副线圈卷绕于所述线圈卷绕构件，

通过使电流流过所述副线圈，从而形成沿所述圆盘板的轴向贯穿所述圆盘板的外周部的发电磁场，并且在通过惯性或者来自外部动力源的动力所述圆盘板旋转期间所述主线圈产生电动势，

所述线圈卷绕构件具有：第一部分，该第一部分在所述圆盘板的外周部的轴向一侧沿所述圆盘板的轴向延伸；第二部分，该第二部分在所述圆盘板的外周部的轴向另一侧沿所述圆盘板的轴向延伸；第三部分，该第三部分在所述圆盘板的径向外侧沿所述圆盘板的轴向延伸；第四部分，该第四部分在所述圆盘板的外周部的轴向一侧沿所述圆盘板的径向延伸，并且连结所述第一部分与所述第三部分；以及第五部分，该第五部分在所述圆盘板的外周部的轴向另一侧沿所述圆盘板的径向延伸，并且连结所述第二部分与所述第三部分，

所述主线圈包含两组第一主线圈以及第二主线圈，

两组所述第一主线圈卷绕于所述线圈卷绕构件的所述第一部分和所述第二部分，并且所述第二主线圈卷绕于所述线圈卷绕构件的所述第三部分，

所述副线圈包含两组副线圈，

两组所述副线圈卷绕于所述线圈卷绕构件的所述第四部分和所述第五部分，

所述至少三个磁场形成单元在所述圆盘板的所述外周侧配置于从基准位置顺时针旋转60度的范围内。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电动机，其特征在于，

还具备对所述圆盘板的旋转方向上的位置进行检测的位置传感器，所述位置传感器设置于所述安装构件。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻电动机，其特征在于，

所述圆盘板固定于骑乘型车辆的前车轮，所述各磁场形成单元通过所述安装构件固定于所述骑乘型车辆的前叉。

4.根据权利要求3所述的开关磁阻电动机，其特征在于，

所述圆盘板配置成与制动转子同轴且与所述制动转子并列。

5.一种骑乘型车辆，其特征在于，

具备作为使前轮或者后轮旋转的动力源的如权利要求1所述的开关磁阻电动机。

6.一种动力产生装置，其特征在于，具备：

输出轴；以及

作为使所述输出轴旋转的动力源的多个如权利要求1所述的开关磁阻电动机。

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