CN112600377A - 旋转电机以及旋转电机的控制方法 - Google Patents
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Abstract
提供能够调整泄漏到转子芯的桥部的磁铁磁通的量的旋转电机以及旋转电机的控制方法。一种旋转电机，具备：转子，具有在外周部在周向上配置有多个分别收容永久磁铁且以向径向外侧按照V字形状扩展的方式配置的一对磁铁收容孔的圆环状的转子芯；定子，具有圆环状的定子芯及定子线圈；以及励磁磁轭，设置有通过通电而产生励磁磁通的励磁线圈，其中，励磁磁轭的径向的一端部中的轴线方向的端面和转子芯的桥部的轴线方向的端面在轴线方向上相向，励磁磁轭的径向的另一端部中的轴线方向的端面和转子芯的轴线方向的端面或者定子芯的轴线方向的端面在轴线方向上相向。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机以及旋转电机的控制方法。
背景技术
以往，已知具备转子和定子的旋转电机，该转子具有设置有多个永久磁铁的圆环状的转子芯，该定子具有相对转子芯在径向上隔开间隔而配置的圆环状的定子芯以及定子线圈。
在专利文献1中，公开了在圆环状的转子芯的外周部设置有多个磁铁收容孔，并在磁铁收容孔的各个中收容有永久磁铁的旋转电机的转子。在所述转子芯中，在周向上接近的2个磁铁收容孔成对，被配置成向径向外侧按照V字形状扩展。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-242462号公报
发明内容
在具备在转子芯的外周部配置有多个所述一对磁铁收容孔的转子的旋转电机中，在转子芯中，由永久磁铁产生的磁通(磁铁磁通)的一部分泄漏到形成一对磁铁收容孔的2个磁铁收容孔之间的桥部。永久磁铁产生的磁通泄漏到桥部的一部分，转子与定子之间的磁通量降低，所以反电动势降低，能够实现高旋转化。另一方面，在永久磁铁产生的磁通泄漏到桥部的一部分而转子与定子之间的磁通量降低时，转矩降低，高输出化变得困难。因此，为了同时实现高旋转化和高输出化，最好能够调整泄漏到所述桥部的磁铁磁通的量。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种能够调整泄漏到转子芯的桥部的磁铁磁通的量的旋转电机以及旋转电机的控制方法。
为了解决上述课题并达成目的，本发明提供一种旋转电机，其特征在于，具备：旋转轴部件，能够以轴线为中心旋转；转子，具有圆环状的转子芯，在该转子芯的外周部在周向上配置有多个分别收容永久磁铁且以向径向外侧按照V字形状扩展的方式配置的一对磁铁收容孔、且该转子芯固定到所述旋转轴部件的；定子，具有圆环状的定子芯及设置于所述定子芯的定子线圈，该定子芯相对所述转子在所述径向上隔开间隔而配置；励磁磁轭，相对所述转子配置于所述旋转轴部件的轴线方向的外侧；以及励磁线圈，设置于所述励磁磁轭，通过通电而能够产生励磁磁通，在所述转子芯中的形成所述一对磁铁收容孔的2个所述磁铁收容孔之间，设置有桥部，所述励磁磁轭的所述径向的一端部中的所述轴线方向的端面和所述桥部的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向，所述励磁磁轭的所述径向的另一端部中的所述轴线方向的端面和所述转子芯的所述轴线方向的端面或者所述定子芯的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向。
由此，在本发明所涉及的旋转电机中，能够使向励磁线圈进行通电而产生的励磁磁通从励磁磁轭的径向的另一端部通过转子芯的桥部，利用励磁磁通使所述桥部饱和。由此，在桥部中励磁磁通妨碍由永久磁铁产生的磁通的进入，能够抑制由永久磁铁产生的磁通的一部分泄漏到桥部。因此，能够高效地使用磁铁磁通来实现高输出化。另外，通过不向励磁线圈进行通电，能够使由永久磁铁产生的磁通的一部分泄漏到转子芯的桥部。因此，能够使反电动势降低而实现高旋转化。因此，本发明所涉及的旋转电机能够调整泄漏到转子芯的桥部的磁铁磁通的量。
另外，也可以是所述励磁磁轭的所述径向的另一端部在比所述励磁磁轭的所述径向的一端部更靠所述径向的内侧与所述转子芯的所述轴线方向的端面相向。
由此，能够在励磁磁轭和转子芯中形成励磁磁通流过的磁回路。
另外，也可以是所述励磁磁轭的所述径向的另一端部在比所述桥部更靠所述径向的外侧与所述转子芯的所述轴线方向的端面相向。
由此，能够使由永久磁铁产生的磁通的一部分流入到励磁磁轭而短路。
另外，也可以是所述励磁磁轭的所述径向的另一端部进而与所述定子芯的所述轴线方向的端面相向。
由此，能够加强在转子与定子之间流过的磁通。
另外，也可以是所述励磁磁轭的另一端部配置于比所述定子线圈在所述径向上更靠内侧。
由此，能够减小旋转电机的所述径向的尺寸。
另外，也可以是所述励磁线圈和所述定子线圈在所述轴线方向的位置至少重叠一部分。
由此，能够减小旋转电机的轴线方向的尺寸。
另外，也可以是在所述转子芯中，在周向上相邻的所述桥部之间设置有非磁性区域。
由此，能够使磁铁磁通和励磁磁通不易干扰。
另外，本发明提供一种旋转电机的控制方法，其特征在于，所述旋转电机具备：旋转轴部件，能够以轴线为中心旋转；转子，具有圆环状的转子芯，在该转子芯的外周部在周向上配置有多个分别收容永久磁铁且以向径向外侧按照V字形状扩展的方式配置的一对磁铁收容孔、且该转子芯固定到所述旋转轴部件；定子，具有圆环状的定子芯及设置于所述定子芯的定子线圈，该定子芯相对所述转子在所述径向上隔开间隔而配置；励磁磁轭，相对所述转子配置于所述旋转轴部件的轴线方向的外侧；以及励磁线圈，设置于所述励磁磁轭，通过通电而能够产生励磁磁通，在所述转子芯中的形成所述一对磁铁收容孔的2个所述磁铁收容孔之间，设置有桥部，所述励磁磁轭的所述径向的一端部中的所述轴线方向的端面和所述桥部的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向，所述励磁磁轭的所述径向的另一端部中的所述轴线方向的端面和所述转子芯的所述轴线方向的端面或者所述定子芯的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向，在提高所述旋转电机的转速时，执行不向所述励磁线圈进行通电的第1控制模式，在提高所述旋转电机的输出转矩时，执行向所述励磁线圈进行通电的第2控制模式。
由此，在本发明所涉及的旋转电机的控制方法中，在高旋转时，执行第1控制模式，不向励磁线圈进行通电，从而使由永久磁铁产生的磁通的一部分泄漏到桥部，从而能够使反电动势降低而实现高旋转化。另外，在高输出时，执行第2控制模式，向励磁线圈进行通电，从而使励磁磁通流到桥部而饱和，抑制磁铁磁通的一部分泄漏到桥部，能够高效地使用磁铁磁通来实现高输出化。因此，本发明所涉及的旋转电机的控制方法能够调整泄漏到转子芯的桥部的磁铁磁通的量。
在本发明所涉及的旋转电机以及旋转电机的控制方法中，能够使向励磁线圈进行通电而产生的励磁磁通从励磁磁轭的径向的另一端部通过转子芯的桥部，利用励磁磁通使所述桥部饱和。由此，在桥部中励磁磁通妨碍由永久磁铁产生的磁通的进入，能够抑制由永久磁铁产生的磁通的一部分泄漏到桥部。因此，能够高效地使用磁铁磁通来实现高输出化。另外，通过不向励磁线圈进行通电，能够使由永久磁铁产生的磁通的一部分泄漏到转子芯的桥部。因此，能够使反电动势降低而实现高旋转化。因此，本发明所涉及的旋转电机以及旋转电机的控制方法起到能够调整泄漏到转子芯的桥部的磁铁磁通的量这样的效果。
附图说明
图1是示出应用实施方式1所涉及的旋转电机的电动车辆的结构的框图。
图2是实施方式1所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图3是图2中的A-A剖面中的转子的剖面图。
图4是示出高旋转模式时的磁铁磁通的流动的实施方式1所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图5是示出高旋转模式时的磁铁磁通的流动的图4中的C-C剖面中的转子的剖面图。
图6是示出高输出模式时的励磁磁通的流动的实施方式1所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图7是示出高输出模式时的磁铁磁通以及励磁磁通的流动的图6中的D-D剖面中的转子的剖面图。
图8是示出高输出模式时的励磁磁通的流动的其他例子的实施方式1所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图9是示出电子控制装置实施的旋转电机的高旋转模式和高输出模式的控制的一个例子的流程图。
图10是实施方式2所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图11是图10中的E-E剖面中的旋转电机的剖面图。
图12是示出高旋转模式时的磁铁磁通的流动的实施方式2所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图13是示出高旋转模式时的磁铁磁通的流动的图12中的G-G剖面中的旋转电机的剖面图。
图14是示出高输出模式时的励磁磁通的流动的实施方式2所涉及的旋转电机的沿着轴线的剖面图。
图15是示出高输出模式时的磁铁磁通以及励磁磁通的流动的图14中的H-H剖面中的转子的剖面图。
(符号说明)
1：旋转电机；2：轴；3：转子；4：定子；5A、5B：励磁磁轭；6A、6B：励磁线圈；31：转子芯；32：永久磁铁；33：磁铁收容孔；34：磁通泄漏抑制孔；35：中央桥部；41：定子芯；42：定子线圈；51A、51B：外侧壁部；52A、52B：端壁部；53A、53B：内侧壁部；70：电池；75：功率控制单元；80：电子控制装置；90：差动装置；95：驱动轮；100：电动车辆；421：线圈端；MF1：磁铁磁通；MF2：励磁磁通。
具体实施方式
(实施方式1)
以下，说明本发明所涉及的旋转电机以及旋转电机的控制方法的实施方式1。此外，本发明不限定于本实施方式。
图1是示出应用实施方式1所涉及的旋转电机1的电动车辆100的结构的框图。电动车辆100具备旋转电机1、电池70、功率控制单元75、电子控制装置80、差动装置90以及驱动轮95等。
旋转电机1是例如3相交流的旋转电机。旋转电机1具有作为输出用于利用从电池70经由功率控制单元75供给的电力经由差动装置90使驱动轮95驱动的驱动力的电动机的功能。另外，旋转电机1还具有作为在电动车辆100的制动时发电的发电机的功能。旋转电机1发电出的电力经由功率控制单元75被供给给电池70。这样，实施方式1所涉及的旋转电机1是所谓电动发电机。
电池70是由镍氢电池、锂离子电池等二次电池构成的蓄电装置。电池70除了通过由旋转电机1发电出的电力进行充电以外，还能够通过从外部电源供给的电力来充电。此外，电池70不限于二次电池，是能够生成直流电压、并且可充电的蓄电装置即可，也可以是例如电容器等。
功率控制单元75具有将从电池70供给的直流电力变换为交流电力而供给给旋转电机1、或者将旋转电机1发电出的交流电力变换为直流电力而供给给电池70的功能。
电子控制装置80由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory)等构成，控制功率控制单元75来调整从电池70供给给旋转电机1的电力量等，控制旋转电机1。
此外，实施方式1所涉及的旋转电机1还能够应用于具备引擎和旋转电机的混合动力汽车等。
图2是实施方式1所涉及的旋转电机1的沿着轴线的剖面图。图3是图2中的A-A剖面中的转子3的剖面图。此外，图2是与图3中的B-B剖面相当的位置处的旋转电机1的剖面图。
如图2所示，实施方式1所涉及的旋转电机1具备轴2、转子3、定子4、励磁磁轭5A、5B以及励磁线圈6A、6B等。
轴2是在轴线方向D1上长条且能够以轴线为中心旋转的金属制的旋转轴部件。此外，在以下的说明中，“轴线方向D1”定义为轴2的轴线方向(长度方向)。
如图3所示，转子3具有转子芯31、多个永久磁铁32、多个磁铁收容孔33、多个磁通泄漏抑制孔34以及多个中央桥部35等。
转子芯31在轴2的轴线方向D1上层叠多个电磁钢板而圆筒状地形成，以能够与轴2一起旋转的方式直接固设到轴2。转子芯31在轴线方向D1上在电磁钢板之间有间隙，所以轴线方向D1的磁阻大于作为与转子芯31的轴线方向D1正交的方向的径向D2以及转子芯31的周向D3的磁阻。因此，在转子芯31内，磁通难以在轴线方向D1上流过，磁通易于在径向D2上流过。
如图3所示，在转子芯31的外周部设置有多个沿着轴线方向D1延伸的磁铁收容孔33。磁铁收容孔33被配置成邻接的2个成对，成为向径向外侧打开的V字形状。即，转子芯31在外周部具备多个以向径向外侧按照V字形状扩展的方式配置的一对磁铁收容孔33。在实施方式1所涉及的旋转电机1中，在转子芯31中设置有16个磁铁收容孔33。
在磁铁收容孔33中，收容有长方体的永久磁铁32。分别收容于一对磁铁收容孔33的永久磁铁32被配置成极性的朝向相同。例如，一对永久磁铁32各自的N极被配置成朝向转子芯31的径向外侧。而且，在该一对永久磁铁32中，在周向D3上邻接的其他一对永久磁铁32中，配置成S极朝向径向外侧。这样，以V字配置的一对永久磁铁32形成一个磁极。即，转子3在外周部以使N极和S极交替的方式具备8极由以向径向外侧按照V字形扩展的方式配置的一对永久磁铁32构成的磁极。
如图3所示，一对磁铁收容孔33各自的形状为以与轴2的轴线交叉的未图示的对称线为中心而左右对称的构造。另外，收容于一对磁铁收容孔33的各个的、一对永久磁铁32的位置也以所述对称线为中心而左右对称。在磁铁收容孔33中，在收容有永久磁铁32的状态下，在径向外侧和径向内侧的永久磁铁32的短边与转子芯31之间的区域中，分别形成有矩形形状的外侧间隙部以及内侧间隙部。其中，内侧间隙部沿着所述对称线向转子芯31的径向内侧延伸。此外，也可以在外侧间隙部以及内侧间隙部中，注入用于将永久磁铁32固定到磁铁收容孔33的树脂。
在转子芯31中的形成一对磁铁收容孔33的2个磁铁收容孔13之间，更具体而言在周向D3上2个磁铁收容孔13各自的内侧间隙部之间，形成有中央桥部35。中央桥部35沿着磁铁收容孔13的内侧间隙部延伸。
另外，在转子芯31中，在周向D3上相邻的所述磁极的边界、且多个中央桥部35的周向D3之间，作为非磁性区域设置有与轴线方向D1正交的剖面为圆形的在轴线方向D1上贯通的磁通泄漏抑制孔34。在实施方式1所涉及的旋转电机1中，在同心圆上，8个磁通泄漏抑制孔34设置于转子芯31。此外，作为磁通泄漏抑制孔34的形状，例如，与轴线方向D1正交的剖面也可以不是圆形而是矩形等。另外，磁通泄漏抑制孔34也可以不在轴线方向D1上贯通转子芯31。进而，也可以在磁通泄漏抑制孔34的内部，填充树脂、非磁性的金属等非磁性部件。
返回到图2，定子4具有在转子芯31的径向D2上向外方隔开预定间隔而配置的圆筒状的定子芯41和在定子芯41上缠绕设置的定子线圈42。定子芯41是在轴线方向D1上层叠多张电磁钢板而构成的。定子芯41在轴线方向D1上在电磁钢板之间有间隙，所以轴线方向D1的磁阻大于径向D2以及周向D3的磁阻。因此，在定子芯41内，磁通难以在轴线方向D1上流过，磁通易于在径向D2上流过。
励磁磁轭5A、5B由磁性材料构成，如图2所示，相互在转子3的轴线方向D1上配置于外侧，在轴线方向D1上夹着转子3而相互相向。励磁磁轭5A、5B由圆筒状的外侧壁部51A、51B、圆环状的端壁部52A、52B以及圆筒状的内侧壁部53A、53B构成。
外侧壁部51A、51B是励磁磁轭5A、5B的径向D2的一端部，从端壁部52A、52B的径向D2的外周缘部在轴线方向D1上延伸到转子3侧。另外，外侧壁部51A、51B的轴线方向D1的内侧的端面510A、510B和设置于转子芯31的中央桥部35的轴线方向D1的端面在轴线方向D1上隔开预定间隔而相向。
端壁部52A、52B在径向D2上延伸，分别在轴线方向D1上配置于从转子芯31的两端隔开预定间隔的位置。
内侧壁部53A、53B是励磁磁轭5A、5B的径向D2的另一端部，在轴线方向D1上延伸，与端壁部52A、52B的径向D2的内周缘部连续地形成。另外，内侧壁部53A、53B的轴线方向D1的内侧的端面530A、530B和转子芯31的轴线方向D1的端面310A、310B在轴线方向D1上隔开预定间隔而相向。另外，内侧壁部53A、53B在径向D2上从轴2隔开预定间隔地配置。
此外，在图3中，从径向D2的外侧朝向内侧，依次示出第1虚线的圆X1、第1双点划线的圆Y1、第2双点划线的圆Y2以及第2虚线的圆X1。而且，在图3中，励磁磁轭5A中的外侧壁部51A的端面510A的位置用由第1虚线的圆X1和第1双点划线的圆Y1夹住的区域表示。另外，在图3中，励磁线圈6A中的端面60A的位置用由第1双点划线的圆Y1和第2双点划线的圆Y2夹住的区域表示。另外，在图3中，励磁磁轭5A中的内侧壁部53A的端面530A的位置用由第2双点划线的圆Y2和第2虚线的圆X2夹住的区域表示。
如图2以及图3所示，励磁磁轭5A中的外侧壁部51A的端面510A在轴线方向D1上与转子3的所有中央桥部35相向。另外，励磁磁轭5A中的内侧壁部53A的端面530A在轴线方向D1上在比中央桥部35更靠径向内侧与转子芯31的端面310A相向。
此外，关于励磁磁轭5B也同样地，励磁磁轭5B中的外侧壁部51B的端面510B在轴线方向D1上与转子3的所有中央桥部35相向。另外，励磁磁轭5B中的内侧壁部53B的端面530B在轴线方向D1上在比中央桥部35更靠径向内侧与转子芯31的端面310B相向。
在端壁部52A、52B的轴线方向D1上的转子3侧的面设置有励磁线圈6A、6B。励磁线圈6A、6B能够根据通电量调整在励磁磁轭5A、5B与转子芯31之间流过的后述励磁磁通MF2(参照图6)的量。
此外，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，励磁磁轭5A、5B以及励磁线圈6A、6B配置于比定子线圈42的线圈端421在径向D2上更靠内侧，从而能够减小旋转电机1的径向D2的尺寸。
另外，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，励磁线圈6A、6B和定子线圈42最好在从径向D2观察时至少一部分重叠。换言之，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，最好将励磁线圈6A、6B和定子线圈42以使相互的轴线方向D1的位置至少重叠一部分的方式配置。在实施方式1所涉及的旋转电机1中，在径向D2上从外侧观察内侧时，励磁线圈6A、6B的至少一部分与定子线圈42的线圈端421重叠。换言之，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，将励磁线圈6A、6B和定子线圈42的线圈端421以使相互的轴线方向D1的位置至少重叠一部分的方式配置。由此，能够减小旋转电机1的轴线方向D1的尺寸。
进而，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，除了励磁线圈6A、6B以外，励磁磁轭5A、5B也最好在从径向D2观察时至少一部分与定子线圈42重叠。换言之，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，最好将励磁磁轭5A、5B以及励磁线圈6A、6B和定子线圈42以使各自的轴线方向D1的位置至少重叠一部分方式配置。在实施方式1所涉及的旋转电机1中，在径向D2上从外侧观察内侧时，除了励磁线圈6A、6B以外，励磁磁轭5A、5B的至少一部分也与定子线圈42的线圈端421重叠。换言之，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，将励磁磁轭5A、5B以及励磁线圈6A、6B和定子线圈42的线圈端421以使各自的轴线方向D1的位置至少重叠一部分的方式配置。由此，能够减小旋转电机1的轴线方向D1的尺寸。
在实施方式1所涉及的旋转电机1中，例如，能够通过设置于搭载旋转电机1的电动车辆100的电子控制装置80执行高旋转模式和高输出模式，高旋转模式是在提高旋转电机1的转速时执行的第1控制模式，高输出模式是在提高旋转电机1的输出转矩时执行的第2控制模式。高旋转模式是指，在旋转电机1的高旋转时(转矩负荷少时)、无负荷时，通过电子控制装置80控制功率控制单元75，不向励磁线圈6A以及励磁线圈6b进行通电的模式。高输出模式是指，在旋转电机1的高输出时(高负荷时)，通过电子控制装置80控制功率控制单元75，向励磁线圈6A以及励磁线圈6b进行通电的模式。此外，例如，在搭载有旋转电机1的电动车辆100中，电子控制装置80根据由驾驶员踩踏加速器的踏入量、根据电动车辆100的行驶状态等而要求的所需转矩、所需转速等适当地判断来进行高旋转模式以及高输出模式各自的选择即可。
图4是示出高旋转模式时的磁铁磁通MF1的流动的实施方式1所涉及的旋转电机1的沿着轴线的剖面图。此外，在图4所示的旋转电机1的剖面中，将转子3以及定子4仅图示一半。另外，在图4中，磁铁磁通MF1的流动用虚线的箭头表示。图5是示出高旋转模式时的磁铁磁通MF1的流动的图4中的C-C剖面中的转子3的剖面图。此外，在图5中，磁铁磁通MF1的流动用虚线的箭头表示。
在实施方式1所涉及的旋转电机1中，通过在高旋转模式时不向励磁线圈6A、6B进行通电，从而如图5所示，由永久磁铁32产生的磁铁磁通MF1的一部分泄漏到转子芯31的中央桥部35，在转子芯31内短路的磁铁磁通MF1的量变多。另外，如图4所示，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，励磁磁轭5A、5B中的外侧壁部51A的端面510A和中央桥部35相向，所以磁铁磁通MF1的一部分从中央桥部35流到外侧壁部51A、51B，磁铁磁通MF1的一部分在励磁磁轭5A、5B中也短路。
由此，在高旋转模式时，从转子芯31的永久磁铁32流向定子芯41的磁铁磁通MF1减少，能够使反电动势减少，所以能够实现高旋转化(提高转速)。另外，通过使反电动势减少，能够使阻力损失减少。
图6是示出高输出模式时的励磁磁通MF2的流动的实施方式1所涉及的旋转电机1的沿着轴线的剖面图。此外，在图6所示的旋转电机1的剖面中，将转子3以及定子4仅图示一半。另外，在图6中，励磁磁通MF2的流动用实线的箭头表示。图7是示出高输出模式时的磁铁磁通MF1以及励磁磁通MF2的流动的图6中的D-D剖面中的转子3的剖面图。此外，在图7中，磁铁磁通MF1的流动用虚线的箭头表示。另外，在图7中，在○中示出黑圈(·)的记号表示励磁磁通MF2从纸面里侧流到纸面跟前侧。另外，在○中示出×的记号表示励磁磁通MF2从纸面跟前侧流到纸面里侧。
在实施方式1所涉及的旋转电机1中，在高输出模式时，通过电子控制装置80控制功率控制单元75，向励磁线圈6A、6B进行通电。而且，如图6所示，通过向励磁线圈6A进行通电，在以励磁磁轭5A的内侧壁部53A为起点观察的情况下，形成励磁磁通MF2按照内侧壁部53A、端壁部52A、外侧壁部51A、转子芯31的顺序流过的图6中的顺时针方向的磁回路。另外，如图6所示，通过励磁线圈6B被通电，在以励磁磁轭5B的内侧壁部53B为起点观察的情况下，形成励磁磁通MF2按照内侧壁部53B、端壁部52B、外侧壁部51B、转子芯31的顺序在图6中的逆时针方向上流过的磁回路。
由此，如图6所示，在高输出模式时，励磁磁通MF2从励磁磁轭5A中的外侧壁部51A的端面510A流到转子芯31的中央桥部35。另外，同样地，励磁磁通MF2从励磁磁轭5B中的外侧壁部51B的端面510B流到转子芯31的中央桥部35。因此，转子芯31的中央桥部35通过励磁磁通MF2饱和。
这样，在高输出模式时，通过利用励磁磁通MF2使转子芯31的中央桥部35饱和，从而能够抑制由永久磁铁32产生的磁铁磁通MF1的一部分泄漏到中央桥部35，使在转子芯31内短路的磁铁磁通MF1的量比高旋转模式时降低。因此，从转子芯31的永久磁铁32流向定子芯41的磁铁磁通MF1比高旋转模式时更多，所以能够有效地使用磁铁磁通MF1，能够提高输出转矩。
另外，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，通过在多个中央桥部35的周向D3之间的位置设置磁通泄漏抑制孔34作为非磁性区域，从而能够使磁铁磁通MF1和励磁磁通MF2不易干扰。
此外，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，向励磁线圈6A、6B的通电方向既可以是相同的朝向，也可以是相反的朝向。换言之，由励磁线圈6A、6B产生的励磁磁通MF2流过的朝向既可以如图7所示励磁线圈6A侧为图6中顺时针方向，励磁线圈6B侧为图6中逆时针方向，也可以如图8所示励磁线圈6A、6B都为图8中逆时针方向。即，能够使由励磁线圈6A、6B产生的励磁磁通MF2流到转子芯31的中央桥部35，通过励磁磁通MF2使中央桥部35饱和即可。
图9是示出电子控制装置80实施的旋转电机1的高旋转模式和高输出模式的控制的一个例子的流程图。
首先，电子控制装置80判断是否执行高旋转模式(步骤S1)。在判断为执行高旋转模式的情况下(在步骤S1中“是”)，电子控制装置80控制功率控制单元75，不对励磁线圈6A、6B通电，不使励磁磁通MF2产生(步骤S2)，结束一连串的控制。由此，能够使磁铁磁通MF1的一部分泄漏到转子芯31的中央桥部35，能够使反电动势降低而实现高旋转化。
另一方面，在判断为不执行高旋转模式的情况下(在步骤S1中“否”)，电子控制装置80执行高输出模式(步骤S3)。然后，电子控制装置80控制功率控制单元75，对励磁线圈6A、6B通电，使励磁磁通MF2产生(步骤S4)，结束一连串的控制。由此，使励磁磁通MF2通过中央桥部35，能够抑制磁铁磁通MF1的一部分泄漏到中央桥部35，能够高效地使用磁铁磁通MF1来实现高输出化。
这样，实施方式1所涉及的旋转电机1能够调整泄漏到转子芯31的中央桥部35的磁铁磁通MF1的量，同时实现高旋转化和高输出化。
此外，在实施方式1所涉及的旋转电机1中，在考虑高旋转模式时使反电动势降低到最大限度时，最好在高旋转模式时不向励磁线圈6A、6B进行通电。另一方面，如果是以实际使用上没有问题的程度降低反电动势，则也可以在高旋转模式时，使以转子芯31的中央桥部35不会通过励磁磁通MF2饱和而磁铁磁通MF1的一部分能够从中央桥部35稍微泄漏的程度产生励磁磁通MF2那样的比高输出模式时小的电流流过励磁线圈6A、6B。
(实施方式2)
以下，说明本发明所涉及的旋转电机以及旋转电机的控制方法的实施方式2。此外，与实施方式1所涉及的旋转电机1共同的部分的说明适当地省略。另外，在本实施方式中，以将实施方式2所涉及的旋转电机与实施方式1所涉及的旋转电机1同样地应用于电动车辆100的情况为例子进行说明。
图10是实施方式2所涉及的旋转电机1的沿着轴线的剖面图。
图11是图10中的E-E剖面中的旋转电机1的剖面图。此外，图10是与图11中的F-F剖面相当的位置处的旋转电机1的剖面图。另外，在图11中，从径向D2的外侧朝向内侧，依次示出第1虚线的圆X11、第1双点划线的圆Y11、第2双点划线的圆Y12、以及第2虚线的圆X12。而且，在图11中，将励磁磁轭5A中的外侧壁部51A的端面510A的位置用由第1虚线的圆X11和第2双点划线的圆Y11夹住的区域表示。另外，在图11中，将励磁线圈6A中的端面60A的位置用由第1双点划线的圆X11和第2双点划线的圆Y12夹住的区域表示。另外，在图11中，将励磁磁轭5A中的内侧壁部53A的端面530A的位置用由第2双点划线的圆Y12和第2虚线的圆X12夹住的区域表示。
如图10所示，在实施方式2所涉及的旋转电机1中，励磁磁轭5A、5B的外侧壁部51A、51B的端面510A、510B和转子芯31的端面310A、310B以及定子芯41的端面410A、410B在轴线方向D1上隔开预定间隔而相向。另外，励磁磁轭5A、5B的内侧壁部53A、53B的轴线方向D1的端面530A、530B与转子芯31的端面310A、310B在轴线方向D1上隔开预定间隔而相向。
而且，在关注励磁磁轭5A时，如图10所示，励磁磁轭5A中的外侧壁部51A的端面510A在轴线方向D1上与定子芯41的内周缘部以及转子芯31的外周缘部相向。另外，励磁磁轭5A中的内侧壁部53A的端面530A在轴线方向D1上与设置于转子芯31的所有中央桥部35相向。
此外，关于励磁磁轭5B也同样地，励磁磁轭5B中的外侧壁部51B的端面510B在轴线方向D1上与定子芯41的内周缘部以及转子芯31的外周缘部相向。另外，励磁磁轭5B中的内侧壁部53B的端面530B在轴线方向D1上与设置于转子芯31的所有中央桥部35相向。
在实施方式2所涉及的旋转电机1中，励磁磁轭5A、5B以及励磁线圈6A、6B配置于比定子线圈42的线圈端421在径向D2更靠内侧，在径向D2上从外侧观察内侧时，励磁磁轭5A、5B以及励磁线圈6A、6B的至少一部分最好与线圈端421重叠。由此，能够抑制旋转电机1的轴线方向D1的尺寸变大。
另外，如图10所示，在实施方式2所涉及的旋转电机1中，内侧壁部53A、53B与中央桥部35在轴线方向D1上相向，励磁磁轭5A、5B在径向D2上大幅远离轴2。因此，能够有效活用在径向D2上形成于轴2与励磁磁轭5A、5B之间的轴2的周围的空间。因此，例如，能够将轴承、旋转传感器(解析器)配置到所述空间，能够减小旋转电机1的轴线方向D1的尺寸。
图12是示出高旋转模式时的磁铁磁通MF1的流动的实施方式2所涉及的旋转电机1的沿着轴线的剖面图。此外，在图12所示的旋转电机1的剖面中，将转子3以及定子4仅图示一半。另外，在图12中，磁铁磁通MF1的流动用虚线的箭头表示。图13是示出高旋转模式时的磁铁磁通MF1的流动的图12中的G-G剖面中的旋转电机1的剖面图。此外，在图13中，磁铁磁通MF1的流动用虚线的箭头表示。
在实施方式2所涉及的旋转电机1中，在高旋转模式时，通过电子控制装置80控制功率控制单元75，不向励磁线圈6A、6B进行通电。由此，如图13所示，由永久磁铁32产生的磁铁磁通MF1的一部分泄漏到转子芯31的中央桥部35，在转子芯31内短路的磁铁磁通MF1的量变多。另外，在高旋转模式时，在励磁磁轭5A、5B中不流过励磁磁通MF2，所以如图12所示，磁铁磁通MF1的一部分通过转子芯31的外周缘部、定子芯41的内周缘部等流入到励磁磁轭5A、5B而短路。
由此，在高旋转模式时，从转子芯31的永久磁铁32流向定子芯41的磁铁磁通MF1减少，能够使反电动势减少，所以能够实现高旋转化(提高转速)。另外，通过使反电动势减少，能够使阻力损失减少。
图14是示出高输出模式时的励磁磁通MF2的流动的实施方式2所涉及的旋转电机1的沿着轴线的剖面图。此外，在图14所示的旋转电机1的剖面中，将转子3以及定子4仅图示一半。另外，在图14中，励磁磁通MF2的流动用实线的箭头表示。图15是示出高输出模式时的磁铁磁通MF1以及励磁磁通MF2的流动的图14中的H-H剖面中的转子3的剖面图。此外，在图15中，磁铁磁通MF1的流动用虚线的箭头表示。另外，在图15中，在○中示出黑圈(·)的记号表示励磁磁通MF2从纸面里侧流到纸面跟前侧。另外，在○中示出×的记号表示励磁磁通MF2从纸面跟前侧流到纸面里侧。
如图14所示，在实施方式2所涉及的旋转电机1中，在高输出模式时，通过电子控制装置80控制功率控制单元75，向励磁线圈6A进行通电。由此，在以励磁磁轭5A的内侧壁部53A为起点观察的情况下，形成励磁磁通MF2按照内侧壁部53A、端壁部52A、外侧壁部51A、定子芯41、转子芯31的顺序流过的图14中顺时针方向的磁回路。此时，从定子芯41流到转子芯31的励磁磁通MF2通过转子芯31的中央桥部35流到内侧壁部53A。另外，如图14所示，通过励磁线圈6B被通电，在以励磁磁轭5B的内侧壁部53B为起点观察的情况下，形成励磁磁通MF2按照内侧壁部53B、端壁部52B、外侧壁部51B、定子芯41、转子芯31的顺序在图14中的逆时针方向上流过的磁回路。此时，从定子芯41流到转子芯31的励磁磁通MF2通过转子芯31的中央桥部35流到内侧壁部53B。
即，在高输出模式时，如图15所示，在转子芯31的中央桥部35中流过励磁磁通MF2，利用励磁磁通MF2使中央桥部35饱和。这样，在高输出模式时，通过利用励磁磁通MF2使中央桥部35饱和，能够抑制由永久磁铁32产生的磁铁磁通MF1的一部分泄漏到中央桥部35，使在转子芯31内短路的磁铁磁通MF1的量比高旋转模式时降低。因此，从转子芯31的永久磁铁32流向定子芯41的磁铁磁通MF1比高旋转模式时更多，所以能够有效地使用磁铁磁通MF1。进而，在实施方式2所涉及的旋转电机1中，励磁磁通MF2在径向D2上在定子芯41与转子芯31之间流过，所以针对转子3产生励磁磁通MF2所引起的转矩。因此，在实施方式2所涉及的旋转电机1中，能够在高输出模式时提高输出转矩。
另外，在实施方式2所涉及的旋转电机1中，通过在多个中央桥部35的周向D3之间的位置设置磁通泄漏抑制孔34作为非磁性区域，从而能够使磁铁磁通MF1和励磁磁通MF2不易干扰。
Claims (8)
1.一种旋转电机，其特征在于，具备：
旋转轴部件，以轴线为中心旋转；
转子，具有圆环状的转子芯，在该转子芯的外周部在周向上配置有多个分别收容永久磁铁且以向径向外侧按照V字形状扩展的方式配置的一对磁铁收容孔、且该转子芯固定到所述旋转轴部件；
定子，具有圆环状的定子芯及设置于所述定子芯的定子线圈，该定子芯相对所述转子在所述径向上隔开间隔而配置；
励磁磁轭，相对所述转子配置于所述旋转轴部件的轴线方向的外侧；以及
励磁线圈，设置于所述励磁磁轭，通过通电而产生励磁磁通，
在所述转子芯中的形成所述一对磁铁收容孔的2个所述磁铁收容孔之间，设置有桥部，
所述励磁磁轭的所述径向的一端部中的所述轴线方向的端面和所述桥部的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向，
所述励磁磁轭的所述径向的另一端部中的所述轴线方向的端面和所述转子芯的所述轴线方向的端面或者所述定子芯的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
所述励磁磁轭的所述径向的另一端部在比所述励磁磁轭的所述径向的一端部更靠所述径向的内侧与所述转子芯的所述轴线方向的端面相向。
3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
所述励磁磁轭的所述径向的另一端部在比所述桥部更靠所述径向的外侧与所述转子芯的所述轴线方向的端面相向。
4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，
所述励磁磁轭的所述径向的另一端部进而与所述定子芯的所述轴线方向的端面相向。
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，
所述励磁磁轭的另一端部配置于比所述定子线圈在所述径向上更靠内侧。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述励磁线圈和所述定子线圈在所述轴线方向的位置至少重叠一部分。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的旋转电机，其特征在于，
在所述转子芯中，在周向上相邻的所述桥部之间设置有非磁性区域。
8.一种旋转电机的控制方法，其特征在于，
所述旋转电机具备：
旋转轴部件，以轴线为中心旋转；
转子，具有圆环状的转子芯，在该转子芯的外周部在周向上配置有多个分别收容永久磁铁且以向径向外侧按照V字形状扩展的方式配置的一对磁铁收容孔、且该转子芯固定到所述旋转轴部件；
定子，具有圆环状的定子芯及设置于所述定子芯的定子线圈，该定子芯相对所述转子在所述径向上隔开间隔而配置；
励磁磁轭，相对所述转子配置于所述旋转轴部件的轴线方向的外侧；以及
励磁线圈，设置于所述励磁磁轭，通过通电而产生励磁磁通，
在所述转子芯中的形成所述一对磁铁收容孔的2个所述磁铁收容孔之间，设置有桥部，
所述励磁磁轭的所述径向的一端部中的所述轴线方向的端面和所述桥部的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向，
所述励磁磁轭的所述径向的另一端部中的所述轴线方向的端面和所述转子芯的所述轴线方向的端面或者所述定子芯的所述轴线方向的端面在所述轴线方向上相向，
在提高所述旋转电机的转速时，执行不向所述励磁线圈进行通电的第1控制模式，
在提高所述旋转电机的输出转矩时，执行向所述励磁线圈进行通电的第2控制模式。
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