WO2016084798A1 - 電流供給システム、電力供給システム、及び制御装置 - Google Patents

電流供給システム、電力供給システム、及び制御装置 Download PDF

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日野 陽至
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    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/34Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the absence of energy storing means
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    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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Definitions

  • the present invention relates to a current supply system, a power supply system, and a control device.
  • Patent Document 1 discloses a vehicle.
  • the vehicle disclosed in Patent Document 1 is a hybrid vehicle.
  • the vehicle includes an engine, an accelerator pedal, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, and drive wheels.
  • the first rotating electrical machine is connected to the output shaft of the engine.
  • the first rotating electrical machine mainly functions as a generator.
  • the second rotating electrical machine is electrically connected to the first rotating electrical machine.
  • the second rotating electrical machine mainly functions as a motor.
  • the second rotating electrical machine is connected to the drive wheels of the vehicle.
  • the depression of the accelerator pedal by the driver represents a request for acceleration of the vehicle.
  • the intake air amount of the engine can be arbitrarily adjusted. Therefore, for example, the vehicle is controlled as follows.
  • a target output of the second rotating electrical machine (motor) is determined based on the amount of depression of the accelerator pedal by the driver and the vehicle speed.
  • the target generated power of the first rotating electrical machine (generator) is determined according to the target output of the second rotating electrical machine.
  • the target output of the engine is determined according to the target generated power.
  • the intake air amount and fuel injection amount of the engine are controlled so as to obtain this target output.
  • the first rotating electrical machine controls the generated power
  • the second rotating electrical machine controls the output.
  • the generated power of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine are matched to the actual output of the engine. Output is controlled.
  • the electric power (output) of a rotary electric machine is controlled and the application to the some vehicle type which has various characteristics is achieved.
  • Patent Document 1 has a problem that it is difficult to perform sufficient acceleration when further acceleration is required during high-speed traveling. As a case where further acceleration is required during traveling, for example, when starting uphill during traveling, there are cases where other vehicles are overtaken during traveling.
  • An object of the present invention is a current supply system that can be reduced in size and can be applied to both a drive source with a wide range of rotation speed and a drive source with a narrow range of rotation speed, and can suitably supply current. Is to provide. Another object of the present invention is applicable to both a drive source that can be miniaturized and that has a wide range of rotation speeds and a drive source that has a narrow range of rotation speeds, and can suitably supply power. It is to provide a power supply system.
  • the present invention adopts the following configuration in order to solve the above-described problems.
  • a current supply system that receives a rotational driving force from a driving source and supplies a current to an electric load device in which a demand for the current changes.
  • the current supply system includes: A rotor having a permanent magnet and connected to the drive source; A stator having a winding and a stator core around which the winding is wound and disposed opposite to the rotor; The current supplied to the electric load device is changed by changing the inductance of the winding by changing the reluctance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding according to the current demand required for the current supply system.
  • a supply current adjustment unit for adjustment.
  • the supply current adjusting unit changes the inductance of the winding by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding in accordance with the current demand required for the current supply system. And adjust the current supplied to the electrical load device.
  • the degree of current change with respect to voltage change when changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding is different from, for example, changing the rotation speed of the drive source. Therefore, the current supply system of (1) adjusts the current supplied to the electric load device while suppressing the linkage between the voltage change and the current change, as compared with, for example, only changing the rotational speed of the drive source. Can do. Furthermore, the current supply system of (1) adjusts the current supplied to the electric load device by changing the inductance of the winding by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding.
  • the current supply system of (1) can adjust the current supplied to the electric load device while suppressing the increase in the diameter of the winding or the increase in the magnet amount, the current supply system itself can be downsized. . Therefore, the current supply system of (1) can be reduced in size, and can be applied to both a drive source with a wide range of rotation speed and a drive source with a narrow range of rotation speed, and current supply can be suitably performed. it can.
  • a magnetic circuit through the stator core as seen from the winding includes at least one non-magnetic gap;
  • the supply current adjustment unit changes an inductance of the winding by changing a magnetic resistance of a nonmagnetic gap between the winding and the rotor among the at least one nonmagnetic gap. Adjust the current supplied to the load device.
  • the supply current adjustment unit changes the inductance of the winding by changing the magnetic resistance of the non-magnetic gap between the winding and the rotor.
  • An alternating magnetic field is generated between the winding and the rotor by a permanent magnet that moves as the rotor rotates. For example, reducing the reluctance of the non-magnetic gap between the winding and the rotor reduces the loss for the alternating magnetic field. For this reason, an electric current can be increased with respect to the rotational power supplied to a rotor. Therefore, the adjustment amount of the current supplied to the electric load device can be increased.
  • a magnetic circuit through the stator core as seen from the winding includes at least one non-magnetic gap;
  • the supply current adjusting unit is a nonmagnetic material having the largest magnetic resistance when the inductance of the winding is set to the largest value within a settable value range of the at least one nonmagnetic material gap.
  • the magnetoresistance of the non-magnetic material gap having the largest magnetoresistance when the inductance of the winding is set to the largest value within the settable value range is changed. For this reason, it is easy to increase the amount of change in the inductance of the winding. Therefore, the amount of current adjustment can be further increased.
  • the current supply system according to any one of (1) to (3),
  • the supply current adjusting unit is By changing the reluctance of the magnetic circuit passing through the stator core, as seen from the winding, in accordance with the current requirement required by the current supply system, the rate of change of the magnetic flux interlinked with the winding is changed.
  • the inductance of the winding is changed so as to be smaller than the inductance change rate, and the supplied current is adjusted.
  • the supply current adjusting unit changes the inductance of the winding so that the rate of change of the magnetic flux interlinking with the winding is smaller than the rate of change of the inductance of the winding.
  • the magnetic flux interlinking with the winding affects the voltage and current, and the winding inductance mainly affects the current. Therefore, the supply current adjusting unit can adjust the supplied current while suppressing the voltage change rate to be smaller than the current change rate in accordance with a current request required for the current supply system. For this reason, the supply current adjusting unit can adjust the current while suppressing the influence of the restriction due to the voltage. Therefore, according to the configuration of (4), it is possible to reduce the size and apply to both a drive source with a wide range of rotation speed and a drive source with a narrow range of rotation speed, and more suitably supply current. Can do.
  • the current supply system according to any one of (1) to (4),
  • the supply current adjusting unit is The relative position of the stator core relative to the winding is moved in accordance with the current demand required by the current supply system to change the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding. To change the inductance of the winding and adjust the current supplied to the electric load device.
  • the supply current adjustment unit moves the relative position of at least a part of the stator core with respect to the winding, and changes the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as viewed from the winding. Winding inductance changes more reliably. For this reason, according to the electric current request
  • the current supply system according to (5), The supply current adjusting unit is The stator core as viewed from the winding is moved by moving the relative position of the stator core with respect to the winding so as to maintain the relative position of the stator core with respect to the rotor in response to a current demand required by the current supply system.
  • the inductance of the winding is changed by changing the reluctance of the passing magnetic circuit, and the current supplied to the electric load device is adjusted.
  • the present invention can be applied to both a driving source with a wide rotational speed range and a driving source with a narrow rotational speed range, and current can be supplied more suitably.
  • the current supply system according to any one of (1) to (5),
  • the supply current adjusting unit is In response to a current demand required for the current supply system, the inductance of the winding is changed by changing the reluctance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding by moving the winding. Adjust the current supplied to the electrical load device.
  • the present invention can be applied to both a driving source with a wide rotational speed range and a driving source with a narrow rotational speed range, and current can be supplied more suitably.
  • a supply voltage adjustment unit is provided that adjusts a voltage supplied to the electric load device by changing an induced electromotive voltage of the winding by changing an interlinkage magnetic flux that leaves the permanent magnet of the rotor and links with the winding.
  • the current supply system according to (8), The supply voltage adjusting unit is Changing the induced electromotive force of the winding by moving the relative position of the permanent magnet with respect to the winding to change the linkage magnetic flux generated from the permanent magnet of the rotor and interlinking with the winding; Adjust the voltage supplied to.
  • the voltage supplied to the electric load device can be reliably adjusted. According to the structure of (9), it can apply reliably to both a drive source with a wide range of rotational speed, and a drive source with a narrow range of rotational speed.
  • the stator core includes a plurality of first stator core portions having facing portions facing the rotor via a non-magnetic gap, and a second stator core portion not including the facing portions,
  • the supply current adjusting unit is By passing one of the plurality of first stator core portions and the second stator core portion with respect to the other according to the current demand required for the current supply system, the stator core passes through the stator core. Change the magnetic resistance of the magnetic circuit.
  • the supply current adjusting unit moves one of the plurality of first stator core units and the second stator core unit included in the stator core with respect to the other.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core is greatly changed as viewed from the winding as compared with the case where one of the stator core and the member other than the stator core is moved with respect to the other.
  • required of an electric current supply system becomes wide. Therefore, according to the configuration of (10), the applicability to both a drive source with a wide rotation speed range and a drive source with a narrow rotation speed range is high.
  • the supply current adjustment unit includes: The non-magnetic gap length between each of the plurality of first stator core portions and the second stator core portion is greater than the non-magnetic gap length between adjacent first stator core portions of the plurality of first stator core portions. From the short first state, The non-magnetic gap length between each of the plurality of first stator core portions and the second stator core portion is greater than the non-magnetic gap length between adjacent first stator core portions of the plurality of first stator core portions. Up to the second state, too long By moving one of the plurality of first stator core portions and the second stator core portion with respect to the other, the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding is changed.
  • the non-magnetic gap length between each of the plurality of first stator core portions and the second stator core portion is adjacent to the first of the plurality of first stator core portions. It is shorter than the non-magnetic material gap length between the stator core portions.
  • the nonmagnetic material gap length between each of the plurality of first stator core portions and the second stator core portion is a nonmagnetic material gap between adjacent first stator core portions of the plurality of first stator core portions. Longer than long.
  • the magnetic flux passing through the non-magnetic gap between the adjacent first stator core portions out of the magnetic flux caused by the current of the winding is mainly the first stator core portion and the second stator core portion.
  • the magnetic flux resulting from the current of the winding mainly passes through both the first stator core portion and the second stator core portion.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the first stator core portion is large. As seen from the winding, the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core changes more greatly. Therefore, according to the configuration of (11), the applicability to both a driving source with a wide rotational speed range and a driving source with a narrow rotational speed range is high.
  • the current supply system according to any one of (1) to (10);
  • the drive source A power supply system comprising: a drive source rotation speed adjusting unit that adjusts a voltage supplied to the electric load device by changing a rotation speed of the rotor by changing a rotation speed of the drive source.
  • the drive source rotation speed adjustment unit changes the rotation speed of the rotor by changing the rotation speed of the drive source, and adjusts the voltage supplied to the electric load device.
  • the supply current adjustment unit included in the current supply system adjusts the current supplied to the electric load device by changing the inductance of the winding by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding. Electric power is controlled by both the drive source rotation speed adjustment unit and the supply current adjustment unit.
  • the present invention can be miniaturized and has high applicability to both a drive source having a wide rotational speed range and a drive source having a narrow rotational speed range.
  • a control device used in a current supply system that receives a rotational driving force from a driving source and supplies current to an electric load device in which a request for current changes.
  • the current supply system includes: A rotor having a permanent magnet and connected to the drive source; A stator having a winding and a stator core around which the winding is wound and disposed opposite to the rotor; A current adjusting mechanism for adjusting the current supplied to the electric load device by changing the inductance of the winding by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding;
  • the control device changes the inductance of the winding by causing the current adjusting mechanism to change the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core in response to a current request required for the current supply system.
  • the control device can adjust the current supplied to the electric load device while suppressing the linkage between the voltage change and the current change, as compared with, for example, only changing the rotational speed of the drive source. Therefore, according to the control device of (13), the current supply system can be reduced in size, and the current supply system can be applied to both a drive source having a wide rotational speed range and a drive source having a narrow rotational speed range. It is. Moreover, according to the control apparatus of (13), the current supply by the current supply system can be suitably performed.
  • a current supply system that can be reduced in size and can be applied to both a drive source having a wide rotation speed range and a drive source having a narrow rotation speed range and capable of suitably supplying a current, and A control device can be provided.
  • the power supply can be applied to both a drive source that can be downsized and has a wide range of rotation speeds and a drive source that has a narrow range of rotation speeds, and can suitably supply power.
  • a system can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a device in which a current supply system according to a first embodiment of the present invention is mounted.
  • (A) is a schematic diagram for demonstrating adjustment of the supply current adjustment part in the current supply system shown in FIG.
  • (B) is a schematic diagram showing a state when the inductance of the winding is set to a value smaller than that of (A).
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing an equivalent circuit of windings of a supply current adjusting unit shown in FIG. 2.
  • A) is a schematic diagram for demonstrating adjustment of the supply current adjustment part in the current supply system of 2nd embodiment.
  • (B) is a schematic diagram showing a state when the inductance of the winding is set to a value smaller than that of (A).
  • FIG. 1 is a schematic diagram which shows the 1st state of the stator shown in FIG.
  • B is a schematic diagram which shows the 2nd state of the stator shown in FIG. It is a graph which shows the output current characteristic with respect to the rotational speed of the rotor in the electric current supply system shown in FIG.
  • the output of the engine is further increased under a situation where the rotational speed of the motor (second rotating electrical machine) is relatively high and the output voltage of the generator is relatively high. .
  • the output voltage of the generator further increases.
  • the present inventor has found that in the vehicle shown in Patent Document 1, the power generation voltage of the generator, that is, the output voltage is likely to be high, and it is necessary to increase the withstand voltage of the electrical components.
  • the output current of the generator is controlled in detail by, for example, an on / off operation of a switching element arranged between the generator and the motor.
  • the switching element with a high withstand voltage has a high resistance when turned on, the efficiency is reduced due to heat loss of the switching element.
  • the efficiency is reduced due to heat loss of the switching element.
  • not only switching elements but electrical components are generally increased in size by increasing the breakdown voltage. As a result, there has been a problem that the efficiency is lowered and the size is increased due to the higher breakdown voltage.
  • the change in the generated power of the generator is mainly caused by the change in the generated voltage. Therefore, when the generated current is increased or decreased, the generated voltage greatly increases or decreases. Therefore, it is difficult to control the current beyond the range of constraints on the rotational speed of the engine or the range of constraints on the voltage. For example, in an engine, in order to reduce fuel consumption and size, it is considered to narrow the range of rotational speed. However, in a vehicle as shown in Patent Document 1, the output voltage range of the generator is governed by the engine speed range. For this reason, when an engine having a reduced rotational speed range is employed, the output voltage range of the generator is reduced according to the rotational speed range of the engine.
  • the increase in the current output from the generator is not limited to the vehicle as shown in Patent Document 1, and it was thought that the increase was mainly due to the increase in voltage.
  • the voltage increases, for example, by increasing the rotational speed, increasing the magnetic force, or increasing the number of turns of the winding.
  • the current saturates with increasing rotational speed due to the armature reaction.
  • an increase in magnetic force or an increase in the number of turns of the winding causes an increase in size.
  • the magnetic circuit that affects the inductance is the magnetic circuit viewed from the winding. There is a difference between the magnetic circuit seen from the winding and the magnetic circuit that exits the rotor magnet and passes through the winding.
  • the present inventor has made a distinction between a magnetic circuit viewed from the winding and a magnetic circuit that goes out of the rotor magnet and passes through the winding. As a result, the present inventors have found that the inductance can be greatly changed by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit as viewed from the winding.
  • the present inventor has obtained the following knowledge in the current supply system that receives the rotational driving force from the driving source and supplies the current to the electric load device in which the demand for the current changes.
  • the current supplied to the electrical load device is adjusted by changing the inductance of the winding by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding according to the current demand required for the current supply system, And the interlocking of voltage can be suppressed.
  • the current supply system of the present invention is a completed invention based on the above-described knowledge. That is, in the current supply system of the present invention, the supply current adjusting unit changes the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core, as viewed from the winding, in accordance with the current request required for the current supply system. Thus, the supply current adjusting unit changes the inductance of the winding and adjusts the current supplied to the electric load device.
  • the degree of current change with respect to voltage change when changing the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding is larger than when changing the rotational speed of the drive source, for example.
  • the current supply system adjusts the current supplied to the electric load device while suppressing the linkage between the voltage change and the current change as compared with, for example, only changing the rotational speed of the drive source. Can do.
  • the current supply can be applied to both a drive source that can be reduced in size and has a wide range of rotation speeds and a drive source that has a narrow range of rotation speeds.
  • a system can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an apparatus equipped with a current supply system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a vehicle V as an example of a device in which a current supply system is mounted.
  • the vehicle V includes a power supply system P.
  • the power supply system P includes a current supply system 1, an engine EG, a drive source rotation speed adjustment unit EC, and a motor 18. That is, the vehicle V includes the current supply system 1, the engine EG, the drive source rotational speed adjustment unit EC, and the motor 18.
  • the vehicle V includes wheels Wa, Wb, Wc, Wd, a request instruction unit A, a converter D, and an inverter J.
  • the motor 18 is connected to the drive wheels Wc and Wd among the wheels Wa to Wd.
  • the motor 18 drives the vehicle V by rotationally driving the drive wheels Wc and Wd.
  • the engine EG is a drive source for the vehicle V. However, in this embodiment, the engine EG does not supply mechanical force directly to the drive wheels Wc and Wd.
  • the mechanical power output from the engine EG is converted into electric power by the current supply system 1.
  • the converted electric power is converted again into mechanical power by the motor 18.
  • the engine EG has an output shaft C.
  • the output shaft C is, for example, a crank shaft.
  • the engine EG rotates the output shaft C by burning fuel.
  • the engine EG outputs mechanical power as rotation of the output shaft C.
  • the power supply system P includes an engine EG and a current supply system 1.
  • the power supply system P supplies power to the motor 18.
  • the power supply system P has a power supply function.
  • the current supply system 1 of the power supply system P is mechanically connected to the engine EG.
  • the current supply system 1 receives rotational driving force from the engine EG and supplies current to the motor 18.
  • the current supply system 1 has a generator function.
  • the request instruction unit A outputs a current request.
  • the request instruction unit A has an accelerator operator. Specifically, the request instruction unit A is operated by the driver of the vehicle V. As a result, the request instructing unit A outputs a vehicle V acceleration request.
  • the acceleration request for the vehicle V corresponds to the torque for driving the drive wheels Wc and Wd.
  • the acceleration request of the vehicle V is also an output request for the output of the vehicle V.
  • the output of the vehicle V corresponds to the output of the motor 18.
  • the acceleration request of the vehicle V corresponds to the output torque request of the motor 18.
  • the output torque of the motor 18 corresponds to the current supplied to the motor 18.
  • the current request output from the request instruction unit A to the power supply system P corresponds to a request for the current supplied to the motor 18.
  • the current request output from the request instruction unit A to the power supply system P is a request for the current output from the power supply system P toward the motor 18.
  • the request instruction unit A outputs a current request to the power supply system P. Specifically, the request instruction unit A outputs a signal representing a request.
  • the vehicle V is driven by a motor 18.
  • the output of the vehicle V corresponds to the output of the motor 18.
  • the output of the motor 18 is based on the power supplied to the motor 18.
  • the power request required for the power supply system P is a request for the power that the power supply system P supplies to the motor 18.
  • the request instructing unit A outputs a power request for power required to be supplied to the motor 18 as an output request for the vehicle V, that is, a power request required for the power supply system P.
  • the power request includes a voltage request and a current request.
  • the acceleration of the vehicle V corresponds to the output torque of the motor 18.
  • the output torque of the motor 18 is based on the current supplied to the motor 18.
  • the current request required for the current supply system 1 is a request for the current that the current supply system 1 supplies to the motor 18.
  • the request instructing unit A outputs a current request for a current required to be supplied to the motor 18 as an acceleration request for the vehicle V, that is, a current request required for the current supply system 1.
  • the request instruction unit A outputs a signal indicating a current request.
  • the current supply system 1 receives a rotational driving force from the engine EG and supplies a current to the motor 18.
  • the current supply system 1 adjusts the current supplied to the motor 18 in response to a current request required for the current supply system 1. In other words, the current supply system 1 adjusts the current supplied to the motor 18 in response to a current request required for the current supply system 1.
  • the engine EG is provided with a drive source rotational speed adjustment unit EC.
  • the drive source rotational speed adjustment unit EC controls the operation of the engine EG.
  • the drive source rotation speed adjustment unit EC adjusts the rotation speed of the output shaft C of the engine EG in response to the output request (power request) of the request instruction unit A.
  • the vehicle V includes a converter D and an inverter J.
  • the current supply system 1 supplies current to the motor 18 via the converter D and the inverter J.
  • the converter D performs rectification.
  • the converter D converts the three-phase alternating current output from the current supply system 1 into direct current.
  • the converter D has, for example, an inverter circuit.
  • the converter D has, for example, a three-phase bridge inverter circuit composed of transistors corresponding to three phases.
  • the converter D can also be comprised with the bridge circuit comprised with the diode. That is, the converter D can also be comprised by a rectifier.
  • the converter D can also be included in the current supply system 1.
  • the inverter J supplies a current for driving the motor 18 to the motor 18.
  • the motor 18 is, for example, a three-phase brushless motor.
  • the inverter J converts the direct current output from the converter D into a three-phase current corresponding to the three phases of the three-phase brushless motor and having phases shifted from each other by 120 degrees. Note that the inverter J can also be included in the motor 18.
  • the motor 18 is operated by electric power supplied from the current supply system 1 via the converter D and the inverter J.
  • the motor 18 drives the vehicle V by rotating the drive wheels Wc and Wd.
  • the motor 18 it is also possible to employ
  • the motor 18 is a DC motor, the inverter J is omitted.
  • the engine EG corresponds to an example of a drive source according to the present invention.
  • the motor 18 corresponds to an example of an electric load device according to the present invention.
  • the power supply system P functions as a power source that generates power.
  • the combination of the current supply system 1 and the motor 18 functions as a transmission that transmits the output of the engine EG to the drive wheels Wc and Wd while changing the torque and the rotational speed.
  • the current supply system 1 includes a rotor 11, a stator 12, and a supply current adjustment unit 13.
  • the rotor 11 and the stator 12 constitute a three-phase brushless generator. That is, the current supply system 1 functions as a generator.
  • the rotor 11 has a permanent magnet. More specifically, the rotor 11 has a plurality of magnetic pole portions 111 and a back yoke portion 112.
  • the magnetic pole part 111 is comprised with the permanent magnet.
  • the back yoke portion 112 is made of, for example, a ferromagnetic material.
  • the magnetic pole portion 111 is disposed between the back yoke portion 112 and the stator 12.
  • the magnetic pole portion 111 is attached to the back yoke portion 112.
  • the plurality of magnetic pole portions 111 are arranged in a line in the circumferential direction Z around the rotation axis of the rotor 11, that is, in the rotation direction of the rotor 11.
  • the plurality of magnetic pole portions 111 are arranged such that the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction Z.
  • the generator 10 is a permanent magnet type three-phase brushless generator.
  • the rotor 11 is not provided with a winding to which current is supplied.
  • the stator 12 is disposed to face the rotor 11.
  • the stator 12 has a plurality of windings 121 and a stator core 122.
  • the stator core 122 is made of, for example, a ferromagnetic material.
  • the stator core 122 constitutes a magnetic circuit of the stator 12.
  • the plurality of windings 121 are wound around the stator core 122.
  • the stator core 122 has a core body 122a (see FIG. 2A) and a plurality of tooth portions 122b.
  • the core body 122a functions as a yoke.
  • the plurality of tooth portions 122 b extend from the core body 122 a toward the rotor 11.
  • the plurality of tooth portions 122 b protrude from the core body 122 a toward the rotor 11.
  • the front end surface of the tooth portion 122b extending toward the rotor 11 and the magnetic pole portion 111 of the rotor 11 face each other through an air gap.
  • the plurality of tooth portions 122b are arranged in a line in the circumferential direction Z with an interval in the circumferential direction Z.
  • the plurality of windings 121 are wound around the plurality of tooth portions 122b, respectively.
  • the plurality of windings 121 correspond to any one of the U phase, V phase, and W phase constituting the three phases.
  • the windings 121 corresponding to each of the U phase, the V phase, and the W phase are sequentially arranged in the circumferential direction Z.
  • the rotor 11 is connected to the output shaft C of the engine EG.
  • the rotor 11 rotates in conjunction with the rotation of the output shaft C.
  • the rotor 11 rotates the magnetic pole portion 111 in a posture facing the tooth portion 122b of the stator core 122.
  • the current supply system 1 supplies the generated current to the motor 18.
  • the current output from the current supply system 1 is supplied to the motor 18.
  • the current output from the current supply system 1 is supplied to the motor 18 via the converter D and the inverter J.
  • the current output from the current supply system 1 increases, the current supplied from the converter D to the inverter J increases, and the current supplied to the motor 18 increases.
  • the voltage output from the current supply system 1 is supplied to the motor 18 via the converter D and the inverter J.
  • the rotor 11 and the stator 12 have an axial gap type structure.
  • the rotor 11 and the stator 12 are opposed to each other in the rotation axis direction (axial direction) X of the rotor 11.
  • the plurality of tooth portions 122b included in the stator 12 protrude in the axial direction X from the core body 122a.
  • the axial direction X in the present embodiment is a direction in which the rotor 11 and the stator 12 face each other.
  • the supply current adjustment unit 13 adjusts the current supplied to the motor 18.
  • the supply current adjustment unit 13 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit viewed from the winding 121 in response to a current request required for the current supply system 1.
  • the magnetic circuit viewed from the winding 121 is a magnetic circuit passing through the stator core 122.
  • the supply current adjustment unit 13 changes the inductance of the winding 121.
  • the supply current adjusting unit 13 adjusts the current supplied to the motor 18.
  • the magnetic circuit viewed from the winding 121 is, for example, a closed loop circuit.
  • the magnetic circuit viewed from the winding 121 passes through the internal path of the winding 121 and ends from one end of the internal path of the winding 121 (end close to the rotor) to one end of the internal path of the adjacent winding 121 ( End of the winding 121), through the internal path of the adjacent winding 121, and from the other end (end far from the rotor) of the internal path of the adjacent winding 121 to the internal path of the winding 121.
  • This is a circuit that reaches the other end (the end far from the rotor).
  • the internal path of the winding 121 is a path that passes through the inside of the winding 121 in the opposing direction of the rotor 11 and the stator 12.
  • a part of the magnetic circuit viewed from the winding 121 is a non-magnetic gap such as an air gap.
  • the magnetic circuit viewed from the winding includes, for example, a stator core 122 and a nonmagnetic gap.
  • the supply current adjustment unit 13 includes a current adjustment mechanism 131 and a current adjustment control unit 132.
  • the current adjustment mechanism 131 is a mechanism that changes the magnetic resistance of the magnetic circuit as viewed from the winding 121.
  • the current adjustment control unit 132 controls the current adjustment mechanism 131 according to a current request required for the current supply system 1.
  • a current request required for the current supply system 1 is output from the request instruction unit A.
  • the current adjustment control unit 132 controls the current adjustment mechanism 131 according to the current request represented by the request instruction unit A.
  • the current adjustment control unit 132 corresponds to an example of a control device according to the present invention.
  • the current adjustment control unit 132 is constituted by, for example, a microcontroller.
  • the current adjustment control unit 132 includes a central processing unit (not shown) and a storage device (not shown).
  • the central processing unit performs arithmetic processing based on the control program.
  • the storage device stores data relating to programs and operations.
  • the current adjustment control unit 132 can also be configured by wired logic.
  • the current adjustment control unit 132 is attached to the current adjustment mechanism 131. However, the current adjustment control unit 132 can be arranged at a location away from the current adjustment mechanism 131.
  • the current adjustment control unit 132 can also be used as the drive source rotation speed adjustment unit EC that controls the combustion operation of the engine EG.
  • the drive source rotational speed adjustment unit EC changes the rotational speed of the rotor 11 by changing the rotational speed of the engine EG. Thereby, the drive source rotational speed adjustment unit EC adjusts the voltage supplied to the motor 18. When the rotational speed of the rotor 11 changes, the voltage supplied to the motor 18 also changes. However, the change in the rotation speed of the rotor 11 and the adjustment by the supply current adjustment unit 13 have different magnitudes of influence on the voltage and current supplied to the motor 18. The voltage supplied to the motor 18 can be easily adjusted by changing the rotational speed of the rotor 11.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining adjustment of the supply current adjusting unit 13 in the current supply system 1 shown in FIG.
  • FIG. 2A shows a state when the inductance of the winding 121 is set to the largest value within the range of settable values.
  • FIG. 2B shows a state when the inductance of the winding 121 is set to a value smaller than that in FIG.
  • FIG. 2A shows a part of the rotor 11 and the stator 12 provided in the current supply system 1.
  • the current supply system 1 of the present embodiment is configured by an SPM (Surface Permanent Magnet) generator.
  • the rotor 11 and the stator 12 are opposed to each other. More specifically, the magnetic pole portion 111 of the rotor 11 and the tooth portion 122b of the stator core 122 of the stator 12 face each other with an air gap interposed therebetween. The magnetic pole portion 111 is exposed toward the stator 12.
  • SPM Surface Permanent Magnet
  • the supply current adjustment unit 13 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121. Accordingly, the supply current adjustment unit 13 changes the inductance of the winding 121 and adjusts the current supplied to the motor 18. Specifically, the supply current adjustment unit 13 moves the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121. Thereby, the supply current adjusting unit 13 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121.
  • the winding 121 is fixed to a housing (not shown) of the generator.
  • the stator core 122 is supported by the housing so as to be movable in the axial direction X with respect to the winding 121.
  • Winding 121 is not fixed to tooth part 122b.
  • a gap is provided between the cylindrical winding 121 and the tooth portion 122b.
  • the clearance is a clearance that allows the tooth portion 122b to move with respect to
  • the current adjustment mechanism 131 of the supply current adjustment unit 13 moves the stator core 122 so that the tooth portion 122b moves in the direction of entering and exiting the winding 121 wound in a cylindrical shape.
  • the current adjustment mechanism 131 moves the stator core 122 in the axial direction X.
  • the current adjustment control unit 132 operates the current adjustment mechanism 131 in response to the current request.
  • the current adjustment mechanism 131 is schematically shown by a pinion rack mechanism and a motor in order to easily understand the movement of the stator core 122.
  • a mechanism other than that shown in the figure can be employed.
  • a mechanism having a cylindrical member arranged concentrically with the stator core and screw-engaged with the stator core can be employed.
  • the stator core moves in the axial direction X.
  • the supply current adjustment unit 13 moves the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 so as to maintain the relative position of the stator core 122 with respect to the rotor 11.
  • a broken line Q in FIG. 2 represents that the rotor 11 moves in conjunction with the stator core 122 in the axial direction X.
  • the structure for maintaining the relative position between the rotor 11 and the stator core 122 is formed by, for example, rotatably supporting the rotor 11 by the bearing portion 113.
  • the position of the bearing portion 113 is fixed with respect to the stator core 122.
  • FIG. A line of the magnetic flux F1 represents a main magnetic circuit through which the magnetic flux F1 generated in the magnetic pole portion 111 passes. Therefore, the magnetic circuit through which the magnetic flux F1 passes is referred to as a magnetic circuit F1.
  • the main magnetic flux F1 generated by the magnetic pole part 111 flows through the magnetic pole part 111, the air gap between the magnetic pole part 111 and the tooth part 122b, the tooth part 122b, the core body 122a, and the back yoke part 112.
  • the magnetic circuit F1 is configured by the magnetic pole part 111, the air gap between the magnetic pole part 111 and the tooth part 122b, the tooth part 122b, the core body 122a, and the back yoke part 112.
  • 2A and 2B show three tooth portions 122b among the plurality of tooth portions 122b arranged in the circumferential direction.
  • the figure shows a state in which the magnetic pole portion 111 faces the central tooth portion 122b of the three tooth portions 122b.
  • the amount of magnetic flux generated by the magnetic pole portion 111 and interlinked with the winding 121 changes.
  • an induced electromotive voltage is generated in the winding 121. That is, power generation is performed.
  • the induced electromotive voltage generated in the winding 121 depends on the amount of magnetic flux interlinking with the winding 121.
  • the amount of magnetic flux interlinking with the winding 121 is smaller as the magnetic resistance of the magnetic circuit F1 is larger.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit F1 mainly depends on the magnetic resistance of the air gap between the tooth part 122b and the magnetic pole part 111.
  • the magnetic resistance of the air gap between the tooth part 122b and the magnetic pole part 111 depends on the air gap length L1 between the tooth part 122b and the magnetic pole part 111. Therefore, the induced electromotive voltage generated in the winding 121 depends on the air gap length L1 between the tooth portion 122b and the magnetic pole portion 111.
  • FIG. 2A and 2B show the main magnetic flux F2 generated by the current flowing through the winding 121.
  • FIG. When power generation is performed, a current due to the induced electromotive voltage flows through the winding 121.
  • the magnetic flux F2 is generated by a current flowing through the winding 121 when power generation is performed.
  • the line of the magnetic flux F2 represents the main magnetic circuit through which the magnetic flux F2 generated by the current of the winding 121 passes. Therefore, the magnetic circuit through which the magnetic flux F2 passes is referred to as a magnetic circuit F2.
  • the magnetic circuit F ⁇ b> 2 is a magnetic circuit viewed from the winding 121.
  • the magnetic circuit F2 viewed from the winding 121 is configured by a path that passes through the inside of the winding 121 and minimizes the entire magnetic resistance of the magnetic circuit F2.
  • the magnetic circuit F2 passes through the stator core 122.
  • the magnetic circuit F2 passes through the adjacent tooth portions 122b.
  • three tooth portions 122b among the plurality of tooth portions 122b arranged in the circumferential direction are shown.
  • winding 121 wound around the center tooth part 122b among the three tooth parts 122b is shown as a representative.
  • a magnetic circuit F2 viewed from a certain winding 121 passes through a tooth portion 122b wound by the winding 121 and two tooth portions 122b adjacent to the tooth portion 122b.
  • the main magnetic flux F2 generated by the current in the winding 121 passes through the air gap between the tooth portion 122b, the core body 122a, and two adjacent tooth portions 122b. That is, the magnetic circuit F2 is constituted by the tooth gap 122b, the core main body 122a, and the air gap between the two adjacent teeth 122b.
  • the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 includes one air gap.
  • the part constituted by the air gap in the magnetic circuit F2 is indicated by a thick line.
  • a thick line portion constituted by an air gap is simply referred to as an air gap F2a.
  • the air gap F ⁇ b> 2 a is between the winding 121 and the rotor 11.
  • the air gap F2a constituting the magnetic circuit F2 is between the winding 121 and the rotor 11 and between the adjacent tooth portions 122b.
  • the air gap F2a is a nonmagnetic material gap.
  • the magnetic circuit F2 in the air gap F2a is provided so as to connect portions of the two adjacent tooth portions 122b facing the rotor 11 to each other.
  • the magnetic circuit F2 viewed from the winding 121 is configured by an air gap F2a between two adjacent tooth portions 122b.
  • the magnetic circuit F ⁇ b> 2 is not substantially constituted by the back yoke portion 112 of the rotor 11. Most of the magnetic flux F2 generated by the current of the winding 121 does not pass through the back yoke portion 112 of the rotor 11 and passes through the air gap between the two adjacent tooth portions 122b for the following reason.
  • the magnetic pole portion 111 is simply regarded as a magnetic flux path.
  • the magnetic pole part 111 is comprised with the permanent magnet whose magnetic permeability is as low as air. Therefore, the magnetic pole part 111 can be regarded as equivalent to air in the magnetic circuit F2. Since the magnetic pole part 111 is equivalent to air, the substantial air gap length between the stator 12 and the rotor 11 is the distance L11 from the tooth part 122b to the back yoke part 112. The distance L11 from the tooth part 122b to the back yoke part 112 includes the thickness of the magnetic pole part 111 in the axial direction X.
  • the distance L11 is longer than the distance L1 from the tooth part 122b to the magnetic pole part 111.
  • the amount of magnetic flux F2 generated by the current of the winding 121 is smaller than the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet of the magnetic pole portion 111.
  • Most of the magnetic flux F2 generated by the current of the winding 121 is difficult to reach the back yoke portion 112 across the air gap length L11. Accordingly, the magnetic flux passing through the back yoke portion 112 is small in the magnetic flux F2 generated by the current of the winding 121.
  • the inductance of the winding 121 is set to the largest value within a settable value range.
  • the air gap F2a constituting the magnetic circuit F2 has the largest magnetoresistance among the elements constituting the magnetic circuit F2.
  • the air gap F2a has a larger magnetic resistance than the remaining portion F2b of the air gap F2a in the magnetic circuit F2.
  • the inductance of the winding 121 depends on the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 viewed from the winding 121.
  • the inductance of the winding 121 is inversely proportional to the magnetic resistance of the magnetic circuit F 2 viewed from the winding 121.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 viewed from the winding 121 is the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 through which the magnetic flux F2 generated by the current of the winding 121 flows.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121 includes the magnetic resistance of the air gap F2a between the two adjacent tooth portions 122b.
  • the magnetic flux F ⁇ b> 2 generated by the current in the winding 121 passes through both the stator 12 and the rotor 11.
  • most of the magnetic flux generated by the current in the winding 121 passes through the air gap F2a between the two adjacent tooth portions 122b without passing through the back yoke portion 112 of the rotor 11. Therefore, the magnetic resistance viewed from the winding 121 is more dependent on the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator 12 than the magnetic resistance of the magnetic circuit F1 passing through the rotor 11.
  • the inductance of the winding 121 is stronger than the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121 than the magnetic resistance of the magnetic circuit F1 passing through the rotor 11 as viewed from the winding 121.
  • the inductance of the winding 121 substantially depends on the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121.
  • the supply current adjusting unit 13 moves the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 in response to a current request. Thereby, the supply current adjusting unit 13 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121. As a result, the supply current adjustment unit 13 changes the inductance of the winding 121. For example, when the supply current adjusting unit 13 moves the stator core 122 in the direction of the arrow X1, the tooth portion 122b of the stator core 122 moves in a direction to come out of the winding 121 wound in a cylindrical shape.
  • FIG. 2B shows a state having a smaller inductance than the state of FIG.
  • the tooth portion 122b of the stator core 122 When the tooth portion 122b of the stator core 122 is removed from the winding 121, the amount of the stator core 122 existing in the winding 121 is reduced. As a result, the magnetic flux in the winding 121 is expanded. From the viewpoint of the magnetic circuit F2 viewed from the winding 121, the length of the air gap F2a constituting the magnetic circuit F2 is increased. Therefore, the magnetic resistance of the air gap F2a between the winding 121 and the rotor 11 increases. That is, the magnetic resistance of the air gap F2a having the largest magnetic resistance increases. As a result, the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 as seen from the winding 121 increases. As a result, the inductance of the winding 121 is reduced.
  • the supply current adjusting unit 13 changes the magnetic resistance of the air gap F2a having the largest magnetic resistance. Thereby, the supply current adjusting unit 13 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the adjacent tooth portion 122b. Therefore, for example, the amount of change in the inductance of the winding 121 is likely to change greatly compared to the case where the magnetic resistance of the portion other than the air gap F2a is changed.
  • the supply current adjusting unit 13 changes the inductance of the winding 121 so that the rate of change of the inductance of the winding 121 is larger than the rate of change of the magnetic flux interlinking with the winding 121. Thereby, the supply current adjustment unit 13 adjusts the current.
  • the supply current adjustment unit 13 of the current supply system 1 of the present embodiment moves the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 so as to maintain the relative position of the stator core 122 with respect to the rotor 11.
  • the supply current adjusting unit 13 moves the stator core 122 in the direction of the arrow X1
  • the rotor 11 also moves in the direction of the arrow X1 in conjunction with it.
  • the relative position of the stator core 122 with respect to the rotor 11 is maintained.
  • a change in the air gap length L1 between the tooth portion 122b and the magnetic pole portion 111 is suppressed. Therefore, the change of the magnetic flux F1 flowing from the magnetic pole part 111 to the stator core 122 is suppressed. That is, the change of the magnetic flux F1 interlinking with the winding 121 is suppressed.
  • FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing an equivalent circuit of the winding 121 of the supply current adjusting unit 13 shown in FIG.
  • the winding 121 (see FIG. 2) electrically includes an AC voltage source 121A, an inductor 121B, and a resistor 121C.
  • the induced electromotive voltage E output from the AC voltage source 121 ⁇ / b> A mainly depends on the product of the magnetic flux ⁇ interlinked with the winding 121, that is, the magnetic flux F ⁇ b> 1 and the rotational speed ⁇ of the rotor 11.
  • the inductance L of the inductor 121B mainly depends on the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator 12 as viewed from the winding 121.
  • the resistance value R of the resistor 121C is a winding resistance.
  • the impedance of the winding 121 is roughly as follows: (( ⁇ L) 2 + R 2 ) 1/2 It is represented by
  • the supply current adjusting unit 13 moves the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 in response to a current request. Accordingly, the supply current adjusting unit 13 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121. As a result, the supply current adjusting unit 13 changes the inductance L of the winding 121. The impedance is changed by changing the inductance L. As a result, the current supplied from the current supply system 1 is adjusted.
  • the supply current adjusting unit 13 adjusts the current by changing the inductance of the winding 121 so that the change rate of the magnetic flux ⁇ interlinking with the winding 121 is smaller than the change rate of the inductance L of the winding 121. .
  • the supply current adjusting unit 13 adjusts the current I. Therefore, the current is adjusted so that the change in the induced electromotive voltage E is suppressed.
  • the drive source rotational speed adjustment unit EC changes the rotational speed ⁇ of the rotor 11 by changing the rotational speed of the engine EG, and adjusts the voltage supplied to the motor 18.
  • the output (rotational power) of the engine EG mainly changes the rotational speed of the output shaft C, that is, the rotational speed ⁇ of the rotor 11.
  • the rotational speed ⁇ of the rotor 11 affects both the induced electromotive voltage E of the winding 121 and the impedance (( ⁇ L) 2 + R 2 ) 1/2 .
  • the linkage between the supply voltage and the supply current is high.
  • the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 is moved in response to a current request, and the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121 is changed.
  • the inductance of the winding 121 changes.
  • the current supply system suppresses the linkage between the voltage change and the current change as compared with the case where only the rotation speed of the output shaft C of the engine EG is changed by, for example, the drive source rotation speed adjustment unit EC.
  • the current supplied to the electric load device can be adjusted.
  • the supply current adjusting unit 13 of the present embodiment moves the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 so as to maintain the relative position of the stator core 122 with respect to the rotor 11. For this reason, the current can be adjusted while suppressing the influence of the restriction due to the voltage.
  • the supply current adjusting unit 13 can adjust the current while suppressing the influence of the restriction due to the voltage.
  • the present invention can be applied to both an engine EG having a wide rotational speed range and an engine EG having a narrow rotational speed range, and can supply current more suitably.
  • the supply current adjustment unit 13 increases the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 viewed from the winding 121 in response to a request for increasing the current. As a result, the supply current adjusting unit 13 decreases the inductance of the winding 121. Thereby, the electric current supplied to the motor 18 as an electric load device can be increased.
  • the supply current adjustment unit 13 changes the inductance of the winding 121 by changing the magnetic resistance of the air gap F2a between the winding 121 and the rotor 11.
  • An alternating magnetic field is generated between the winding 121 and the rotor 11 by the magnetic pole portion 111 that moves as the rotor 11 rotates.
  • the loss for the alternating magnetic field is reduced.
  • the iron loss in the magnetic circuit F2 passing through the air gap F2a is reduced. Since the loss is reduced, a larger current can be output. Therefore, the adjustment amount of the current supplied to the motor 18 as the electric load device can be increased.
  • the current supply system 1 adjusts the current supplied to the motor 18 by changing the inductance of the winding 121 by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 as seen from the winding 121. For this reason, in the current supply system 1, the current supplied to the motor 18 can be adjusted while suppressing an increase in the diameter of the winding 121 or an increase in the amount of magnets. For this reason, the current supply system 1 itself can be reduced in size.
  • the movement of the relative position of the stator core 122 with respect to the winding 121 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 2 as viewed from the winding 121.
  • the inductance L of the winding 121 changes and the current is adjusted.
  • the inductance L since the inductance L is changed by changing the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 as viewed from the winding 121, the inductance L can be gradually changed.
  • the winding is required to use a thick wire to cope with an excessive current change. Therefore, the efficiency is reduced in the method of changing the substantial number of windings. In addition, the system becomes larger.
  • the inductance L of the winding 121 changes as the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the stator core 122 changes. For this reason, the inductance L of the winding 121 can be gradually changed. As a result, a rapid increase in voltage generated in the winding 121 is suppressed. Therefore, it is possible to connect a low voltage component to the current supply system 1. For this reason, efficiency is high. Moreover, it is not necessary to provide a switching element for current switching. Moreover, a comparatively thin wire can be used for the winding. The increase in size of the current supply system 1 can be suppressed.
  • the current supply system 1 can be reduced in size and can be applied to both an engine EG having a wide rotational speed range and an engine EG having a narrow rotational speed range, and can suitably supply current. .
  • the power is adjusted by both the drive source rotation speed adjustment unit EC and the supply current adjustment unit 13. Both current and voltage are changed by the adjustment by the drive source rotation speed adjustment unit EC. Further, both the current and the voltage are changed by the adjustment by the supply current adjusting unit 13.
  • the change in the rotational speed of the rotor 11 by the drive source rotational speed adjustment unit EC differs from the adjustment by the supply current adjustment unit 13 in the magnitude of the influence on the voltage and current supplied to the motor 18.
  • the change in the rotational speed of the rotor 11 has a greater influence on the voltage supplied to the motor 18 than the adjustment by the supply current adjustment unit 13.
  • the voltage supplied to the motor 18 can be easily adjusted by changing the rotational speed of the rotor 11. According to the current supply system 1 of the present embodiment, the independence of the adjustment of the current supplied to the electric load device and the adjustment of the voltage can be increased, so that adjustment more suitable for each of the current request and the voltage request can be performed. it can.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are schematic diagrams for explaining adjustment of the supply current adjustment unit in the current supply system of the second embodiment.
  • FIG. 4A shows a state when the inductance of the winding 121 is set to the largest value within the range of settable values.
  • FIG. 4B shows a state when the inductance of the winding 121 is set to a value smaller than that in FIG.
  • the positional relationship among the winding 221, the stator core 222, and the rotor 21 in FIG. 4A is the same as the positional relationship in the first embodiment described with reference to FIG.
  • the magnetic circuit F21 is a magnetic circuit through which the magnetic flux generated by the magnetic pole portion 211 passes.
  • the magnetic circuit F22 is a magnetic circuit viewed from the winding 221.
  • the magnetic circuit F22 viewed from the winding 221 is configured by a path that passes through the inside of the winding 221 and minimizes the entire magnetic resistance of the magnetic circuit F22.
  • the magnetic circuit F22 passes through the stator core 222.
  • the magnetic circuit F22 passes through two adjacent tooth portions 222b.
  • the magnetic circuit F22 passing through the stator core 222 includes an air gap F22a.
  • the air gap F ⁇ b> 22 a is between the winding 221 and the rotor 21.
  • the air gap F22a constituting the magnetic circuit F22 is between the winding 221 and the rotor 21 and between two adjacent tooth portions 222b.
  • the air gap F22a is a nonmagnetic material gap.
  • the air gap F22a constituting the magnetic circuit F2 is provided so as to connect portions of the two adjacent tooth portions 222b facing the rotor 21.
  • the magnetic circuit F22 viewed from the winding 221 does not pass through the back yoke portion 212 of the rotor 21.
  • the magnetic circuit F22 viewed from the winding 221 has an air gap F22a between two adjacent tooth portions 122b.
  • the magnetic resistance of the air gap F22a constituting the magnetic circuit F22 is the largest among the magnetic resistances of the elements constituting the magnetic circuit F22.
  • the air gap F22a has a larger magnetic resistance than the remaining portion F22b of the air gap F22a in the magnetic circuit F22.
  • the supply current adjustment unit 23 moves the winding 221 in response to a current request required for the current supply system 2.
  • the supply current adjusting unit 23 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F22 as viewed from the winding 221.
  • the supply current adjusting unit 23 changes the inductance of the winding 221 and adjusts the current supplied to the motor 18 (see FIG. 1).
  • the supply current adjustment unit 23 moves the winding 221 without moving the stator core 222. More specifically, the stator core 222 is fixed to a housing (not shown).
  • the rotor 21 is rotatably supported by the housing. The rotor 21 is fixed in the axial direction X.
  • the winding 221 is supported by the casing so as to be movable in the axial direction X with respect to the casing.
  • the current adjustment mechanism 231 of the supply current adjustment unit 23 moves the winding 221 so that the tooth portion 222 b moves in a direction in and out of the cylindrical winding 221.
  • the current adjustment mechanism 231 moves the winding 221 in the axial direction X.
  • the current adjustment mechanism 231 moves the winding 221 in the direction of the arrow X2. All the windings 221 wound around the tooth portion 222b move together.
  • the current adjustment control unit 232 operates the current adjustment mechanism 231 in response to a current request.
  • FIG. 4 (B) shows a state having an inductance smaller than that in FIG. 4 (A).
  • the state shown in FIG. 4B is a state in which the winding 221 has moved in the direction of the arrow X2.
  • the supply current adjusting unit 23 moves only the winding 221. Accordingly, the supply current adjusting unit 23 moves the relative position of the stator core 222 with respect to the winding 221 in response to a current request. As a result, the supply current adjusting unit 23 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F ⁇ b> 22 passing through the stator core 222 as viewed from the winding 221. For example, when the winding 221 moves in the direction of the arrow X 2, that is, toward the rotor 21, the tooth portion 222 b of the stator core 222 comes out of the winding 221. When the tooth portion 222b is removed from the winding 221, the amount of the stator core 222 existing in the winding 221 decreases.
  • the length of the air gap F22a constituting the magnetic circuit F22 viewed from the winding 221 is increased. Accordingly, the magnetic resistance of the air gap F22a between the winding 221 and the rotor 21 increases. That is, the magnetic resistance of the air gap F22a having the largest magnetic resistance increases. As a result, the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 as viewed from the winding 221 increases. As a result, the inductance of the winding 221 decreases.
  • the supply current adjusting unit 23 changes the magnetic resistance of the air gap F22a having the largest magnetic resistance. As a result, the supply current adjusting unit 23 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 passing through the adjacent tooth portion 222b.
  • the inductance of the winding 221 is likely to change greatly compared to the case where the magnetic resistance of the portion F22b other than the air gap F22a is changed.
  • the supply current adjustment unit 23 changes the inductance of the winding 221. Therefore, as in the case of the first embodiment, the current supply system 2 can be reduced in size, and can be applied to both an engine EG having a wide rotational speed range and an engine EG having a narrow rotational speed range. Supply can be suitably performed.
  • the supply current adjustment unit 23 increases the magnetic resistance of the magnetic circuit F22 viewed from the winding 221 in response to a request for increasing the current.
  • the supply current adjusting unit 23 reduces the inductance of the winding 221.
  • the supply current adjusting unit 23 changes the inductance of the winding 221 by changing the magnetic resistance of the air gap F22a between the winding 221 and the rotor 21.
  • the loss for the alternating magnetic field is reduced. Therefore, the adjustment amount of the current supplied to the motor 18 as the electric load device can be increased.
  • the relative position of the stator core 222 with respect to the winding 221 can be moved so as to maintain the relative position of the stator core 222 with respect to the rotor 21 by moving only the winding 221. it can.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a current supply system of the third embodiment.
  • the stator core 322 in the current supply system 3 shown in FIG. 5 includes a plurality of first stator core portions 323 and a second stator core portion 324.
  • Each of the plurality of first stator core portions 323 has a facing portion 323a that faces the rotor 31 via an air gap.
  • the plurality of first stator core portions 323 are arranged in an annular shape at intervals. That is, the plurality of first stator core portions 323 are arranged in a line in the circumferential direction Z.
  • the plurality of first stator core portions 323 function as main tooth portions in the stator 32. Therefore, the first stator core portion 323 is also referred to as a first tooth portion 323 in the present specification.
  • the length in the circumferential direction Z at the facing portion 323a of the first stator core portion 323 is longer than the length in the circumferential direction Z at a portion other than the facing portion 323a of the first stator core portion 323. Winding 321 is wound around first stator core portion 323.
  • the second stator core portion 324 is disposed at a position opposite to the rotor 31 with the first stator core portion 323 interposed therebetween.
  • the first stator core portion 323 is disposed between the second stator core portion 324 and the rotor 31.
  • the second stator core portion 324 does not have the facing portion 323 a that faces the rotor 31.
  • the second stator core portion 324 includes an annular stator yoke portion 324a and a plurality of second tooth portions 324b.
  • the second tooth portion 324b protrudes toward the first stator core portion 323 from the stator yoke portion 324a.
  • the number of the second tooth portions 324b is the same as the number of the first stator core portions 323.
  • the stator yoke portion 324a and the second tooth portion 324b are magnetically coupled. That is, the second tooth portion 324b may be integrally formed with the stator yoke portion 324a. The second tooth portion 324b may be formed separately from the stator yoke portion 324a and attached to the stator yoke portion 324a. The second tooth portions 324b are arranged in a line in the circumferential direction Z. The second tooth portions 324b are arranged in an annular shape with a space equal to that of the first stator core portion 323.
  • the supply current adjustment unit 33 in the current supply system 3 of the present embodiment moves a part of the stator core 322 relative to the winding 321.
  • the supply current adjustment unit 33 moves one of the plurality of first stator core units 323 and the second stator core unit 324 with respect to the other.
  • the supply current adjusting unit 33 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 viewed from the winding 321.
  • the supply current adjustment unit 33 adjusts the current supplied to the motor 18.
  • the current adjustment mechanism 331 is controlled by the current adjustment control unit 332. More specifically, the first stator core portion 323 is fixed to a housing (not shown).
  • the second stator core portion 324 is supported to be rotatable in the circumferential direction Z.
  • the current adjustment mechanism 331 of the supply current adjustment unit 33 rotates the second stator core unit 324 in the circumferential direction Z around the rotation axis of the rotor 31. Thereby, the current adjustment mechanism 331 moves the second stator core portion 324 from the first state (see FIG. 6A) to the second state (see FIG. 6B).
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing a first state of the stator 32 shown in FIG.
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing a second state of the stator 32 shown in FIG.
  • FIG. 6A shows a state when the inductance of the winding 321 is set to the largest value within the range of values that can be set.
  • FIG. 6B shows a state when the inductance of the winding 321 is set to a value smaller than that in FIG.
  • each of the plurality of second tooth portions 324b faces each of the plurality of first stator core portions 323.
  • an air gap length L32 between each of the plurality of first stator core portions 323 and the second stator core portion 324 is an air gap between adjacent first stator core portions of the plurality of first stator core portions 323. It is shorter than the length L33.
  • the air gap length L33 is the air gap length between the portions of the first stator core portion 323 provided between the winding 321 and the rotor 31 in the direction in which the rotor 31 and the stator 32 face each other. is there.
  • each of the plurality of second tooth portions 324b is located between the first stator core portions 323 adjacent to each other.
  • the air gap length L34 between each of the plurality of first stator core portions 323 and the second stator core portion 324 is the air between the adjacent first stator core portions 323 among the plurality of first stator core portions 323. It is longer than the gap length L33.
  • 6A and 6B show a magnetic circuit F31 through which a magnetic flux generated by the magnetic pole portion 311 passes, and a magnetic circuit F32 viewed from the winding 321.
  • FIG. The magnetic circuit F32 viewed from the winding 321 is configured by a path that passes through the inside of the winding 321 and minimizes the entire magnetic resistance of the magnetic circuit F32.
  • the magnetic circuit F32 passes through the stator core 322.
  • the magnetic circuit F32 passes through adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323).
  • the magnetic circuit F32 includes three air gaps.
  • an air gap F32a a portion formed by an air gap between two adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323) is referred to as an air gap F32a.
  • a portion formed by an air gap between each of the two adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323) and the second stator core portion 324 is referred to as an air gap F32c.
  • An air gap F ⁇ b> 32 a between two adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323) is between the winding 321 and the rotor 31.
  • the air gap F22a constituting the magnetic circuit F22 is between the winding 221 and the rotor 21 and between two adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323).
  • the air gap F32a is provided so as to connect the end surfaces of the two adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323) facing each other.
  • the air gap length L32 between each of the plurality of first stator core portions 323 (first tooth portions 323) and the second stator core portion 324 has a plurality of first stator core portions. Is shorter than the air gap length L33 between the adjacent first stator core portions 323 (first tooth portions 323).
  • the air gap length L33 is the longest air gap in the magnetic circuit F32. Therefore, in the first state, the magnetic resistance of the air gap F32a between the adjacent first stator core portions 323 in the magnetic circuit F32 viewed from the winding 321 is the magnetic resistance of the elements constituting the magnetic circuit F32. The biggest.
  • the air gap F32a has a magnetic resistance larger than any of the magnetic resistances of the remaining portions F32b, F32c, and F32d of the air gap F32a in the magnetic circuit F32.
  • the magnetic resistance of the air gap F32a is larger than the magnetic resistance of the air gap F32c between the first stator core portion 323 and the second stator core portion 324.
  • the magnetic flux F32 due to the current of the winding 321 flows through the first stator core portion 323 and the second stator core portion 324 that are adjacent to each other.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 viewed from the winding 321 depends on the air gap length L33 between the adjacent first stator core portions 323.
  • the magnetic flux F31 generated by the magnetic pole portion 311 passes through two adjacent first stator core portions 323.
  • the magnetic flux F31 is generated from one magnetic pole portion 311, a gap between the magnetic pole portion 311 and the first stator core portion 323, the first stator core portion 323, the second stator core portion 324, the adjacent first stator core portion 323, the magnetic pole. It flows through the gap between the part 311 and the first stator core part 323, the adjacent magnetic pole part 311, and the back yoke part 312. That is, in the first state shown in FIG. 6A, the magnetic circuit F31 of the magnetic pole portion 311 passes through the two adjacent first stator core portions 323 and the second stator core portion 324.
  • the air gap length L34 between each of the plurality of first stator core portions 323 and the second stator core portion 324 is adjacent to the first of the plurality of first stator core portions 323.
  • the air gap length L33 between the stator core portions 323 is longer.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 passing through the stator core 322 as viewed from the winding 321 is affected by the air gap length L34 between the first stator core portion 323 and the second stator core portion 324.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 passing through the stator core 322 as viewed from the winding 321 in the second state is larger than the magnetic resistance in the first state.
  • the magnetic flux F31 generated by the magnetic pole portion 311 passes through the gap between the magnetic pole portion 311 and the first stator core portion 323 from one magnetic pole portion 311 and passes through the first stator core portion 323.
  • the magnetic flux F31 passes from the first stator core part 323 directly to the adjacent first stator core part 323.
  • a magnetic flux F31 generated by the magnetic pole portion 311 passes through a gap between two adjacent first stator core portions 323.
  • the path of the magnetic flux F31 generated by the magnetic pole portion 311 is switched. Even when the path of the magnetic flux F31 is not switched in the second state, at least the magnetic flux F31 generated by the magnetic pole portion 311 increases the magnetic flux passing through the gap between the two adjacent first stator core portions 323.
  • the magnetic resistance of the air gap F32a substantially increases. This is magnetically equivalent to an increase in the air gap length L33 between two adjacent first stator core portions 323. For this reason, the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 including the air gap F32a is larger.
  • the rate of change in inductance of the winding 321 is greater than the rate of change in magnetic flux generated at the magnetic pole portion 311 and interlinked with the winding 321.
  • the supply current adjusting unit 33 includes a plurality of first stator core units 323 and second units from the first state (see FIG. 6A) to the second state (see FIG. 6B) in response to a request for current increase.
  • One of the stator core portions 324 is moved with respect to the other. As a result, the supply current adjusting unit 33 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 viewed from the winding 321.
  • the supply current adjustment unit 33 changes the inductance of the winding 321. As a result, the supply current adjusting unit 33 adjusts the current supplied to the motor 18 (see FIG. 1).
  • the supply current adjustment unit 33 changes the magnetic resistance of the air gap F32a.
  • the supply current adjustment part 33 changes the magnetic resistance of the air gap F32a without changing the air gap length L33 between the first stator core parts 323 as adjacent tooth parts.
  • the supply current adjusting unit 33 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 passing through the first stator core portion 323 serving as an adjacent tooth portion.
  • the air gap F32a has the largest magnetic resistance among the elements constituting the magnetic circuit F32 in the first state.
  • the inductance of the winding 321 is likely to change greatly compared to the case where the magnetic resistance of the portion other than the air gap F32a is changed.
  • the supply current adjusting unit 33 changes the inductance of the winding 321 by changing the magnetic resistance of the air gap F32a between the winding 321 and the rotor 31. As a result, the loss for the alternating magnetic field is reduced. Therefore, the adjustment amount of the current supplied to the motor 18 as the electric load device can be increased.
  • FIG. 7 is a graph showing output current characteristics with respect to the rotational speed of the rotor 31 in the current supply system 3 shown in FIG.
  • a broken line H1 represents the output current characteristic in the first state shown in FIG.
  • the current supply system 3 When the current supply system 3 has the output current characteristic indicated by the broken line H1, the current supply system 3 operates so that the combination of the output current and the rotation speed is located in a region below the broken line H1 in the graph of FIG.
  • a solid line H2 represents the output current characteristic in the second state shown in FIG.
  • the current supply system 3 has the output current characteristic indicated by the solid line H2
  • the current supply system 3 operates so that the combination of the output current and the rotation speed is located in a region below the solid line H2.
  • the graph of FIG. 7 shows characteristics when the supply voltage adjustment unit 34 (see FIG. 5) is not operated in order to make the current control easy to understand. The adjustment in the current supply system 3 will be described with reference to the graph of FIG.
  • the output current in the first state shown by the broken line H1 When attention is paid to the output current in the first state shown by the broken line H1, the output current increases as the rotational speed increases. Accordingly, the output current of the current supply system 3 can be adjusted by the rotational speed of the rotor 31.
  • the rotational speed of the rotor 31 corresponds to the rotational speed of the output shaft C (see FIG. 1) of the engine EG.
  • the output current in the first state increases sharply as the rotational speed increases in a region where the rotational speed of the rotor 31 is relatively low.
  • the output current in the first state gradually increases in response to the increase in the rotation speed in a region where the rotation speed is relatively high. That is, in the region where the rotational speed is relatively high, the rate of change of the output current with respect to the change of the rotational speed is small.
  • the rotation speed of the rotor 31 is significantly increased. Is required. For example, when the vehicle V (see FIG. 1) starts climbing when traveling, or when other vehicles are overtaken during traveling, additional torque of the motor 18 is required during high-speed traveling. In this case, the current demand increases. In a state where the state of the supply current adjusting unit 33 is fixed, when the current demand increases corresponding to further acceleration, it is required to further increase the rotational speed of the rotor 31, that is, the rotational speed of the engine EG.
  • the range of the rotation speed is narrowed in order to reduce fuel consumption and size. Narrowing the rotational speed range of the engine EG leads to narrowing the output current range.
  • the supply current adjustment unit 33 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 passing through the stator core 322 as viewed from the winding 321 in response to a current request. As a result, the supply current adjustment unit 33 changes the inductance of the winding 321. Thus, the supply current adjustment unit 33 adjusts the current supplied to the motor 18. Specifically, the supply current adjusting unit 33 moves the second stator core unit 324 from the first state (see FIG. 6A) to the second state (see FIG. 6B). As a result, the supply current adjusting unit 33 can change the output current characteristic of FIG. 7 from the broken line H1 to the solid line H2.
  • the output current characteristics for example, when the diameter of the winding is increased or the amount of magnets is increased with a general generator, the output current is secured as shown by the broken line H1 in FIG. Is possible. Moreover, with a general generator, when the diameter of the winding is increased or the amount of magnets is increased, a characteristic that increases the output current according to the increase in the rotation speed as shown by the solid line H2 in a region where the rotation speed is high is shown. It is possible to obtain. However, when the diameter of the winding is increased or the amount of magnets is increased, the current supply system itself is increased in size.
  • a method for adjusting the current supplied to the motor 18 for example, use of a DC-DC converter is conceivable.
  • a DC-DC converter capable of inputting / outputting electric power for driving the vehicle V components such as a built-in transformer are increased in size corresponding to the electric power.
  • the supply current adjustment unit 33 changes the magnetic resistance of the magnetic circuit F32 passing through the stator core 322 as viewed from the winding 321 in response to a current request. As a result, the supply current adjustment unit 33 changes the inductance of the winding 321. Therefore, the current can be adjusted according to the current demand without increasing the diameter of the winding or increasing the magnet amount.
  • the current supply system 3 of the present embodiment can be reduced in size. Furthermore, the current supply system 3 of the present embodiment can be applied to both an engine EG having a wide rotational speed range and an engine EG having a narrow rotational speed range, and can suitably supply current.
  • the current supply system 3 includes a supply voltage adjustment unit 34 separately from the supply current adjustment unit 33.
  • the supply voltage adjusting unit 34 changes the interlinkage magnetic flux that leaves the magnetic pole portion 311 of the rotor 31 and that interlinks with the winding 321. Accordingly, the supply voltage adjusting unit 34 changes the induced electromotive voltage of the winding 321 and adjusts the voltage supplied to the motor 18. More specifically, the supply voltage adjustment unit 34 moves the rotor 31 in the axial direction X. Accordingly, the supply voltage adjusting unit 34 changes the air gap length L311 between the rotor 31 and the stator 32.
  • Such movement of the rotor 31 in the axial direction X can be realized by, for example, the voltage supply adjusting mechanism 344 that moves the bearing portion 313 that rotatably supports the rotor 31 in the axial direction X.
  • the voltage supply adjustment mechanism 344 is controlled by the voltage supply control unit 342.
  • the voltage supply control unit 342 By changing the air gap length L31 between the rotor 31 and the stator 32, the magnetic resistance between the rotor 31 and the stator 32 changes.
  • the amount of magnetic flux generated at the magnetic pole portion 311 and interlinked with the winding 321 changes. Accordingly, the voltage supplied by the current supply system 3 changes.
  • the current supply system 3 of the present embodiment includes a supply voltage adjustment unit 34 separately from the supply current adjustment unit 33. Therefore, since the independence of the adjustment of the current supplied to the motor 18 and the adjustment of the voltage can be further increased, the adjustment more suitable for each of the current request and the voltage request can be performed.
  • the voltage supplied to the motor 18 mainly corresponds to the rotational speed of the motor 18, and the current supplied to the motor 18 mainly corresponds to the output torque of the motor 18.
  • the current supply system 3 of the present embodiment can make adjustments suitable for both the rotational speed of the motor 18 and the output torque.
  • the supply voltage adjusting unit 34 can further suppress fluctuations in the interlinkage magnetic flux interlinking with the winding 321 due to the operation of the supply current adjusting unit 33 as follows.
  • the interlinkage magnetic flux that goes out of the magnetic pole portion 311 of the rotor 31 and interlinks with the winding 321 flows through the stator core 322. That is, the interlinkage magnetic flux that goes out of the magnetic pole portion 311 and interlinks with the winding 321 flows through the first stator core portion 323 and the second stator core portion 324.
  • the supply current adjustment unit 33 moves the second stator core unit 324 from the first state (see FIG. 6A) to the second state (see FIG.
  • the supply voltage adjustment unit 34 changes the air gap length L31 between the rotor 31 and the stator 32 so as to compensate for fluctuations in the linkage magnetic flux interlinking with the winding 321 due to the operation of the supply current adjustment unit 33. As a result, fluctuations in the interlinkage magnetic flux interlinking with the winding 321 due to the operation of the supply current adjusting unit 33 can be suppressed.
  • the supply current adjustment unit 33 can adjust the current while further suppressing the influence of the restriction due to the voltage by the compensation operation of the supply voltage adjustment unit 34.
  • the current supplied to the electric load device can be adjusted while suppressing the interlocking between the voltage change and the current change with reference to the current characteristic graph of FIG. did.
  • the broken line H1 shown in FIG. 7 shows an example of the output current characteristic when the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core is small as viewed from the winding.
  • a solid line H2 shown in FIG. 7 shows an example of the output current characteristic when the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core is large as viewed from the winding.
  • the output current characteristic of the current supply system (generator) shown in FIG. 7 means that the change in the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the winding in this embodiment is performed in two stages. Absent.
  • the output current characteristics of the current supply system may be changed in a plurality of steps, may be changed steplessly, or may be changed continuously.
  • the output current characteristics of the broken line H1 and the solid line H2 shown in FIG. 7 are included in the output current characteristics that change in a plurality of steps, steplessly, or continuously.
  • the change of the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as viewed from the winding may be performed in two stages.
  • the supply current adjusting unit changes the state of the current supply system from one of the high resistance state and the low resistance state to the other state.
  • the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as viewed from the winding in the low resistance state is smaller than the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as viewed from the winding in the high resistance state.
  • the state of the current supply system is changed so that the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as viewed from the winding is increased, the state of the current supply system before the change is the low resistance state, and after the change The current supply system is in a high resistance state.
  • the state of the current supply system before the change is the high resistance state
  • the current after the change The state of the supply system is a low resistance state. That is, the absolute magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core as seen from the windings in the high resistance state and the low resistance state is not particularly limited.
  • the high resistance state and the low resistance state are relatively determined.
  • the inductance of the winding in the high resistance state is smaller than the inductance of the winding in the low resistance state.
  • an example of the output current characteristic of the current supply system in the high resistance state is a broken line H1 shown in FIG.
  • the output current characteristic curve is a curve showing the output current of the current supply system with respect to the rotational speed of the rotor.
  • the current supply system of the present invention is a current supply system in the high resistance state (see H2).
  • the current (I2) can be output.
  • the current supply system of the present invention is changed under the condition that the rotational speed is relatively high by changing the state of the current supply system so that the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core is high as viewed from the winding. A current of a magnitude that the previous current supply system could not output can be output.
  • the current supply system according to the present invention see H1.
  • M ⁇ the maximum current that can be output when the current supply system
  • M ⁇ the maximum current that can be output when the current supply system (see H2) in the high resistance state rotates at the rotational speed (M ⁇ ). Is configured to output a large current.
  • the current supply system of the present invention is changed under the condition that the rotational speed is relatively low by changing the state of the current supply system so that the magnetic resistance of the magnetic circuit passing through the stator core is low as viewed from the winding. A current of a magnitude that the previous current supply system could not output can be output.
  • the changed current supply system has the rotational speed (M).
  • M ⁇ or M + the rotational speed
  • the current supply system before the change can output a current larger than the maximum current that can be output when rotating at the rotational speed (M ⁇ or M +). It is configured as follows.
  • the current supply system 3 includes both the supply current adjustment unit 33 and the supply voltage adjustment unit 34.
  • the current supply system of the present invention may not include the supply voltage adjusting unit.
  • the example of the 1st stator core part 323 which has the protrusion part which protruded in the circumferential direction Z, ie, the direction in which a 1st stator core part is located in the edge part which opposes a rotor as a 1st stator core part. explained.
  • the 1st stator core part in this invention does not need to have a protrusion part.
  • the example of the rotor and the stator having the axial gap type structure has been described.
  • the current supply system of the present invention can also be applied to a radial gap structure in which the rotor and the stator are opposed in the radial direction via the air gap.
  • the axial direction X (FIG. 2) in the axial gap type structure of the present embodiment is an example of the direction in which the rotor and the stator in the present invention face each other.
  • the rotor and the stator face each other in the radial direction.
  • the current supply system of the present invention may be constituted by an IPM (Interior Permanent Magnet) generator.
  • the air gap in the above-described embodiment is an example of a nonmagnetic material gap.
  • the nonmagnetic gap is a gap made of one or more kinds of nonmagnetic materials.
  • the nonmagnetic material is not particularly limited. Examples of the nonmagnetic material include air, aluminum, and resin.
  • the nonmagnetic gap preferably includes at least an air gap.
  • the output shaft C of the engine EG and the rotor 11 of the current supply system 1 may be connected via a transmission device represented by, for example, a belt, a gear, or a drive shaft.
  • the output shaft C of the engine EG and the rotor 11 of the current supply system 1 are preferably connected without a transmission having a variable gear ratio. In other words, the ratio of the rotational speed of the rotor 11 of the current supply system 1 to the rotational speed of the output shaft C of the engine EG is preferably constant.
  • the ratio may be greater than 1, may be 1, or may be less than 1.
  • the ratio exceeds 1.
  • the ratio is 1.
  • the ratio is less than 1.
  • the example of the accelerator operator as the request instruction unit A has been described.
  • the current request required for the current supply system of the present invention is not limited to the output of the accelerator operator.
  • indication part the following are mentioned, for example.
  • the supply current adjusting unit 13 decreases the inductance of the winding 121 by decreasing the magnetic resistance of the magnetic circuit F2 viewed from the winding 121 in response to a request for increasing the current.
  • the supply current adjusting unit of the present invention does not always need to reduce the magnetic resistance of the magnetic circuit as viewed from the winding in response to a request for increasing the current.
  • the example in which the current adjustment control unit configured by a microcontroller or a wired logic (logic circuit) is provided has been described.
  • required of an electric current supply system is not restricted to an electrical signal.
  • the supply current adjusting unit of the present invention may be operated by a wire connected to the operation lever, for example.
  • the supply current adjustment unit may not include a microcontroller or a motor, and may move the stator core by a force transmitted by the wire.
  • the current request required for the current supply system may be a human operation.
  • the supply current adjusting unit of the present invention may include, for example, a lever that interlocks with the stator core, and the stator core is moved by operating the lever by a person.
  • the example of the motor 18 has been described as the electric load device.
  • the electric load device in the present invention is not limited to this, and may be an electric heating device that converts electric power into heat, for example.
  • the current supply system of the present invention can be reduced in size, it can be suitably used as a current supply system mounted on a vehicle.
  • the current supply system of the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a power generator.
  • the example of the engine EG has been described as the drive source.
  • the drive source in this invention is not restricted to this, For example, a turbine or a windmill may be sufficient.

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Abstract

小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる電流供給システム等を提供する。 駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムであって、前記電流供給システムは、永久磁石を有し前記駆動源に接続されたロータと、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する供給電流調整部とを備える。

Description

電流供給システム、電力供給システム、及び制御装置
 本発明は、電流供給システム、電力供給システム、及び制御装置に関する。
 従来、次のような電力供給システムが知られている。この電力供給システムでは、駆動源からの機械的なパワーが電力に変換される。変換された電力が、前記システムに接続された装置に供給される。変換された電力は、例えば、前記装置において、熱に変換され、あるいは、再び機械的なパワーに変換され、利用される。
 例えば、特許文献1には車両が示されている。特許文献1に示される車両は、ハイブリッド車両である。前記車両は、エンジン、アクセルペダル、第1回転電機、第2回転電機、及び駆動輪を備えている。第1回転電機は、エンジンの出力軸に連結されている。第1回転電機は、主に発電機として機能する。第2回転電機は、第1回転電機と電気的に接続されている。第2回転電機は、主にモータとして機能する。第2回転電機は、車両の駆動輪に連結されている。
 特許文献1に示すような車両において、運転者によるアクセルペダルの踏込みは、車両の加速要求を表す。特許文献1に示すような車両が電子制御スロットル装置を備える場合、エンジンの吸入空気量が任意に調整可能である。従って、例えば、以下のように車両の制御が行われる。運転者によるアクセルペダルの踏込み量と車速とに基づいて第2回転電機(モータ)の目標出力が決定される。第2回転電機の目標出力に応じて第1回転電機(発電機)の目標発電電力が決定される。この目標発電電力に応じてエンジンの目標出力が決定される。この目標出力が得られるようにエンジンの吸入空気量及び燃料噴射量が制御される。この制御において、第1回転電機では発電電力が制御され、第2回転電機では出力が制御される。また、特許文献1に示すような車両において、アクセルペダルとエンジンのスロットルとが機械的に連結されている場合には、エンジンの実出力に合わせて第1回転電機の発電電力と第2回転電機の出力とが制御される。このように、特許文献1では、回転電機の電力(出力)が制御されており、様々な特性を有する複数の車種への適用が図られている。
特開2002-345109号公報
 しかしながら、特許文献1に示すような車両では、高速走行時に更なる加速が必要となる場合に、充分な加速を行うことが困難であるという問題があった。走行時に更なる加速が必要となる場合としては、例えば、走行時に登坂を開始する場合、走行時に他の車両を追い抜く場合がある。
 特許文献1に示すような車両は、高速走行時に更なる加速を行う場合、モータの回転速度が比較的高く且つ発電機の出力電圧が比較的高い状況下で、更にエンジンの回転速度を増大させる。この結果、発電機の出力電圧が更に増大することとなる。出力電圧の更なる増大に対応するには、電気部品の高耐圧化が必要となり、電気部品の高耐圧化に伴う効率の低下、及びシステムの大型化を招来する場合があった。
 また、発電機の出力電圧の増大を抑制するために、巻線の太さ又は磁石の量を変えることにより発電機の出力特性を変更することが可能である。しかし、発電機の出力電流増大を図るために巻線の太径化又は磁石量の増大をすると、発電機が大型化するため、システムが大型化するという問題があった。
 このように、特許文献1に示すような車両が、高速走行時に更なる加速が必要となる場合に、充分な加速を行うためには、システムの大型化を避け難いという問題があった。なお、この問題は、エンジンの回転速度の範囲の広狭に関わらず生じ得る問題であった。さらに、この問題は、車両においてのみ生じる問題ではなく、後述するように、駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムにおいても生じる問題であった。
 本発明の目的は、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる電流供給システムを提供することである。また、本発明の別の目的は、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電力の供給を好適に行うことができる電力供給システムを提供することである。
 本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
 (1) 駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムであって、
 前記電流供給システムは、
永久磁石を有し前記駆動源に接続されたロータと、
巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、
前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する供給電流調整部と
を備える。
 (1)の電流供給システムでは、駆動源に接続されたロータが回転駆動力を受け回転すると、ロータに備えられた永久磁石の磁束が巻線に作用することによって、誘導起電圧が生じる。誘導起電圧に起因して、電気負荷装置に電流が供給される。(1)の電流供給システムでは、供給電流調整部が、電流供給システムに要求される電流要求に応じて巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、例えば駆動源の回転速度を変える場合と異なる。従って、(1)の電流供給システムは、例えば駆動源の回転速度を変えるのみの場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流を調整することができる。
 またさらに、(1)の電流供給システムは、巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。このため、(1)の電流供給システムは、巻線の太径化又は磁石量の増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流を調整することができるので、電流供給システム自体が小型化できる。
 従って、(1)の電流供給システムは、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる。
 (2) (1)の電流供給システムであって、
 前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路は、少なくとも1つの非磁性体ギャップを含み、
 前記供給電流調整部は、前記少なくとも1つの非磁性体ギャップのうち、前記巻線と前記ロータとの間にある非磁性体ギャップの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
 (2)の構成によれば、供給電流調整部は、巻線とロータとの間にある非磁性体ギャップの磁気抵抗を変えることによって巻線のインダクタンスを変える。巻線とロータとの間には、ロータの回転に伴い移動する永久磁石によって交番磁界が生じる。例えば、巻線とロータとの間にある非磁性体ギャップの磁気抵抗を減少させると、交番磁界についての損失が減少する。このため、ロータに供給される回転パワーに対し電流を増大することができる。従って、電気負荷装置に供給する電流の調整量を増大することができる。
 (3) (1)又は(2)の電流供給システムであって、
 前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路は、少なくとも1つの非磁性体ギャップを含み、
 前記供給電流調整部は、前記少なくとも1つの非磁性体ギャップのうち、前記巻線のインダクタンスが設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている時の磁気抵抗が最も大きい非磁性体ギャップの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
 (3)の構成によれば、巻線のインダクタンスが設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている時の磁気抵抗が最も大きい非磁性体ギャップの磁気抵抗が変わる。このため、巻線のインダクタンスの変化量を増大させやすい。従って、電流の調整量をより増大することができる。
 (4) (1)から(3)いずれか1の電流供給システムであって、
 前記供給電流調整部が、
前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、供給する電流を調整する。
 (4)の構成によれば、供給電流調整部は、巻線と鎖交する磁束の変化率が巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように巻線のインダクタンスを変える。巻線と鎖交する磁束は、電圧及び電流に影響を与え、巻線のインダクタンスは主として電流に影響を与える。従って、供給電流調整部は、電流供給システムに要求される電流要求に応じて、電圧の変化率を電流の変化率よりも小さく抑えつつ、供給する電流を調整することができる。このため、供給電流調整部は、電圧による制約の影響を抑えつつ電流を調整することができる。従って、(4)の構成によれば、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給をより好適に行うことができる。
 (5) (1)から(4)いずれか1の電流供給システムであって、
 前記供給電流調整部が、
前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線に対する前記ステータコアの少なくとも一部の相対位置を移動させて、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
 (5)の構成によれば、供給電流調整部が、巻線に対するステータコアの少なくとも一部の相対位置を移動させて、巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えるので、巻線のインダクタンスがより確実に変わる。このため、電流供給システムに要求される電流要求に応じて、電気負荷装置に供給する電流をより確実に調整することができる。(5)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方へ確実に適用することができる。
 (6) (5)の電流供給システムであって、
 前記供給電流調整部が、
前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
 (6)の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するように巻線に対するステータコアの相対位置が移動するので、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じ巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、(6)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給をより好適に行うことができる。
 (7) (1)から(5)いずれか1の電流供給システムであって、
 前記供給電流調整部が、
前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて、前記巻線を移動させて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
 (7)の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するようにステータコアに対する巻線の相対位置が移動するので、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じて巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、(7)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給をより好適に行うことができる。
 (8) (1)から(3)いずれか1の電流供給システムであって、
前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整する供給電圧調整部を備える。
 (8)の構成によれば、電気負荷装置に供給する電流の調整と電圧の調整の独立性を高めることができるので、電流要求と電圧要求のそれぞれにより適した調整を行うことができる。従って、(8)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方への適用性が高い。
 (9) (8)の電流供給システムであって、
 前記供給電圧調整部が、
前記巻線に対する前記永久磁石の相対位置を移動させて前記ロータの永久磁石から生じて前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整する。
 (9)の構成によれば、電気負荷装置に供給する電圧を確実に調整することができる。(9)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方へ確実に適用することができる。
 (10) (1)から(5)いずれか1の電流供給システムであって、
 前記ステータコアは、前記ロータに非磁性体ギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータコア部と、前記対面部を含まない第二ステータコア部とを備え、
 前記供給電流調整部が、
前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて、前記複数の第一ステータコア部及び前記第二ステータコア部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える。
 (10)の構成によれば、供給電流調整部は、ステータコアが備える複数の第一ステータコア部と、第二ステータコア部の一方を他方に対して移動する。この場合、例えばステータコア及びステータコア以外の部材の一方を他方に対して移動する場合と比べて、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が大きく変わる。このため、電流供給システムに要求される電流要求に応じて、電気負荷装置に供給する電流を調整できる範囲が広くなる。従って、(10)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方への適用性が高い。
 (11) (10)の電流供給システムであって、
 前記供給電流調整部は、
前記複数の第一ステータコア部のそれぞれと前記第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップ長が、前記複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップ長よりも短い第一状態から、
前記複数の第一ステータコア部のそれぞれと前記第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップ長が、前記複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップ長よりも長い第二状態まで、
前記複数の第一ステータコア部及び前記第二ステータコア部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える。
 (11)の構成によれば、第一状態では、複数の第一ステータコア部のそれぞれと第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップ長が、複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップ長よりも短い。第二状態では、複数の第一ステータコア部のそれぞれと第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップ長が、複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップ長よりも長い。
 このため、第一状態では、巻線の電流に起因する磁束のうち、隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップを通る磁束が、主に、第一ステータコア部と第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップを通る。従って、巻線の電流に起因する磁束が、主に、第一ステータコア部と第二ステータコア部の双方を通る。第二状態では、第一ステータコア部を通る磁気回路の磁気抵抗が大きい。巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗がより大きく変わる。従って、(11)の構成によれば、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方への適用性が高い。
 (12) (1)から(10)のいずれか1の電流供給システムと、
 前記駆動源と、
 前記駆動源の回転速度を変えることによって前記ロータの回転速度を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整する駆動源回転速度調整部とを備えた
電力供給システム。
 (12)の電力供給システムによれば、駆動源回転速度調整部は、駆動源の回転速度を変えることによってロータの回転速度を変え、電気負荷装置に供給する電圧を調整する。また、電流供給システムが備える供給電流調整部は、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。駆動源回転速度調整部と供給電流調整部の双方によって電力が制御される。(12)の電力供給システムによれば、電気負荷装置に供給する電流の調整と電圧の調整の独立性を高めることができるので、電流要求と電圧要求のそれぞれにより適した調整を行うことができる。従って、(12)の電力供給システムによれば、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方への適用性が高い。
 (13) 駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムに用いられる制御装置であって、
 前記電流供給システムは、
永久磁石を有し前記駆動源に接続されたロータと、
巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、
前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する電流調整機構とを備え、
 前記制御装置は、前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて、前記電流調整機構に、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えさせることによって前記巻線のインダクタンスを変えさせる。
 (13)の制御装置は、例えば駆動源の回転速度を変えるのみの場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流を調整することができる。従って、(13)の制御装置によれば、電流供給システムを小型化でき、且つ電流供給システムを回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用させることが可能である。また、(13)の制御装置によれば、電流供給システムによる電流の供給を好適に行うことができる。
 本発明によれば、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる電流供給システム及び制御装置を提供することができる。また、本発明によれば、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電力の供給を好適に行うことができる電力供給システムを提供することができる。
本発明の第一実施形態に係る電流供給システムが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。 (A)は、図1に示す電流供給システムにおける供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。(B)は、(A)よりも巻線のインダクタンスが小さい値に設定されている時の状態を示す模式図である。 図2に示す供給電流調整部の巻線の等価回路を概略的に示す回路図である。 (A)は、第二実施形態の電流供給システムにおける供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。(B)は、(A)よりも巻線のインダクタンスが小さい値に設定されている時の状態を示す模式図である。 第三実施形態の電流供給システムを示す模式図である。 (A)は、図5に示すステータの第一状態を示す模式図である。(B)は、図5に示すステータの第二状態を示す模式図である。 図5に示す電流供給システムにおけるロータの回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
 駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムについて、本発明者が行った検討について説明する。
 例えば特許文献1に示すような車両では、運転者によるアクセルペダルの踏込量に基づいてエンジンの出力が制御される時、エンジンの出力トルクと回転速度との両方が変化する。エンジンの回転速度の変化率は、エンジンの出力トルクの変化率より大きい。また、エンジンの回転速度の変化は、発電機(第1回転電機)の発電電圧の変化に直接影響する。発電電圧の変化に起因して、発電機の発電電流が変化する。そのため、エンジンの出力の増大に応じて発電機の発電電力が増大するとき、その発電電力の増大は、主に発電電圧の増大に起因して生じる。従って、特許文献1に示すような車両では、発電機の発電電力を増大させようとすると、発電電圧が大きく増大してしまう。
 例えば、高速走行時に更なる加速を行う場合、モータ(第2回転電機)の回転速度が比較的高く且つ発電機の出力電圧が比較的高い状況下で、更にエンジンの出力を増大させることになる。この結果、発電機の出力電圧が更に増大してしまう。このため、電気部品の高耐圧化が必要となる。本発明者は、以上のような理由により、特許文献1に示す車両では、発電機の発電電圧即ち出力電圧が高くなり易く、電気部品の高耐圧化が必要になることを見出した。なお、発電機の出力電流は、例えば、発電機とモータの間に配置されるスイッチング素子のオン・オフ動作によって詳細に制御される。高耐圧化されたスイッチング素子は、オン時の抵抗が高いので、スイッチング素子の熱損失により効率が低下する。また、スイッチング素子に限らず、電気部品は、一般的に高耐圧化することによって大型化する。その結果、高耐圧化に伴う効率の低下、及び大型化が生じるという問題があった。
 また、特許文献1に示すような車両では、上述したように、発電機の発電電力の変化が、主に発電電圧の変化に起因して生じる。従って、発電電流を増減させようとすると、発電電圧が大きく増減する。そのため、エンジンの回転速度についての制約の範囲又は電圧についての制約の範囲を超えて電流を制御することが困難である。
 例えば、エンジンにおいては、低燃費化及び小型化を図るため、回転速度の範囲を狭めることが考えられている。しかし、特許文献1に示すような車両では、発電機の出力電圧の範囲が、エンジンの回転速度の範囲に支配されている。このため、回転速度の範囲が狭められたエンジンを採用すると、エンジンの回転速度の範囲に応じて発電機の出力電圧の範囲が狭まる。つまり、エンジンの回転速度の範囲を狭めることは、そのまま、モータの出力の範囲を狭めることにつながる。本発明者は、以上のような理由により、特許文献1に示す発電機には、回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方を適用することが困難であることを見出した。
 さらに、特許文献1に示すような車両では、上述したように、発電機からモータに供給される電力の増大が、主に電圧の増大に起因する。そのため、電圧の増大に伴うモータの回転速度の増大が生じ易い一方、電流の増大に伴うモータの出力トルクの増大が生じ難い。従って、モータの出力トルクを増大させるために発電機からモータに供給される電流を増大させようとすると、電圧も増大してしまう。そのため、モータの出力トルクの増大とともにモータの回転速度も増大してしまう。本発明者は、以上のような理由により、特許文献1に示す発電機ではモータへの電流の供給を好適に行うことが困難であることを見出した。
 そして、本発明者は、上述した課題について更に検討を行った。その結果、本発明者は、特許文献1に示すような車両では、電流及び電圧(回転速度及びトルク)の区別が考慮されずに出力が制御されており、電流及び電圧(回転速度及びトルク)の連動性が高いため、上述した課題が生じることを見出した。
 さらに、本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を行った。
 特許文献1に示すような車両に限られず、発電機から出力される電流の増大は、主に電圧の増大によると考えられていた。電圧は、例えば、回転速度の増大、磁力の増大、又は巻線の巻数の増大によって、増大する。しかし、電流は、電機子反作用によって、回転速度の増大に対し飽和する。また、磁力の増大又は巻線の巻数の増大は、大型化を招く。
 発電機から出力される電流を増大させる為には、インダクタンスに起因する電機子反作用を低減させる事が考えられる。しかし、巻線のインダクタンスを減少させると鎖交磁束が減少する為、結果、電流を増大する事が困難であると考えられていた。
 本発明者は、磁気回路に着目した。インダクタンスに影響する磁気回路は、巻線から見た磁気回路である。巻線から見た磁気回路と、ロータの磁石から出て巻線を通る磁気回路との間には、違いがある。本発明者は、巻線から見た磁気回路と、ロータの磁石から出て巻線を通る磁気回路とを明確に区別して検討した。その結果、本発明者らは、巻線から見た磁気回路の磁気抵抗を変えることによって、インダクタンスを大きく変えることができることを見出した。
 その結果、本発明者は、駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムにおいて、次の知見を得た。電流供給システムに要求される電流要求に応じて巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整すれば、電流及び電圧の連動性を抑えることができる。
 本発明の電流供給システムは、上述した知見に基づいて完成した発明である。即ち、本発明の電流供給システムでは、供給電流調整部が、電流供給システムに要求される電流要求に応じて巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部が、巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、例えば駆動源の回転速度を変える場合より大きい。従って、本実施形態の電流供給システムは、例えば駆動源の回転速度を変えるのみの場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流を調整することができる。その結果、本発明の電流供給システムによれば、上述した課題を解決することができる。即ち、本発明によれば、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広い駆動源及び回転速度の範囲が狭い駆動源の双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる電流供給システムを提供することができる。
 以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
 [第一実施形態]
 図1は、本発明の第一実施形態に係る電流供給システムが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。
 図1には、電流供給システムが搭載された装置の例として車両Vが示されている。車両Vは、電力供給システムPを備えている。電力供給システムPは、電流供給システム1、エンジンEG、駆動源回転速度調整部EC、及び、モータ18を備えている。つまり、車両Vは、電流供給システム1、エンジンEG、駆動源回転速度調整部EC、及び、モータ18を備えている。また、車両Vは、車輪Wa,Wb,Wc,Wd、要求指示部A、コンバータD、及び、インバータJを備えている。
 モータ18は、車輪Wa~Wdのうち、駆動輪Wc,Wdに接続されている。モータ18は、駆動輪Wc,Wdを回転駆動することによって車両Vを走行させる。エンジンEGは、車両Vの駆動源である。ただし、本実施形態では、エンジンEGは、駆動輪Wc,Wdに直接機械的な力を供給しない。エンジンEGが出力する機械的なパワーは、電流供給システム1で電力に変換される。変換された電力は、モータ18で機械的なパワーに再び変換される。
 エンジンEGは、出力軸Cを有している。出力軸Cは、例えばクランク軸である。エンジンEGは、燃料を燃焼させることによって、出力軸Cを回転させる。エンジンEGは、機械的なパワーを出力軸Cの回転として出力する。
 電力供給システムPは、エンジンEGと電流供給システム1とを備えている。電力供給システムPは、モータ18に電力を供給する。電力供給システムPは、電源の機能を有する。電力供給システムPの電流供給システム1は、エンジンEGと機械的に接続されている。電流供給システム1は、エンジンEGから回転駆動力を受けるとともに、モータ18に電流を供給する。電流供給システム1は、発電機の機能を有する。
 要求指示部Aは、電流要求を出力する。要求指示部Aは、アクセル操作子を有する。
 詳細には、要求指示部Aは、ビークルVの運転者に操作される。これによって、要求指示部Aは、ビークルVの加速要求を出力する。ビークルVの加速要求は、駆動輪Wc,Wdを駆動するトルクに対応する。ビークルVの加速要求は、ビークルVの出力についての出力要求でもある。ビークルVの出力は、モータ18の出力に対応する。ビークルVの加速要求は、モータ18の出力トルクの要求に対応する。モータ18の出力トルクは、モータ18に供給される電流に対応する。
 要求指示部Aから電力供給システムPに出力される電流要求は、モータ18に供給される電流についての要求に対応している。つまり、要求指示部Aから電力供給システムPに出力される電流要求は、電力供給システムPがモータ18に向けて出力する電流についての要求である。要求指示部Aは、電力供給システムPに電流要求を出力する。具体的には、要求指示部Aは、要求を表す信号を出力する。
 車両Vは、モータ18によって駆動されている。車両Vの出力は、モータ18の出力に対応する。モータ18の出力は、モータ18に供給される電力に基づいている。電力供給システムPに要求される電力要求は、電力供給システムPがモータ18に供給する電力についての要求である。要求指示部Aは、車両Vの出力要求として、モータ18に供給することが要求される電力についての電力要求、すなわち電力供給システムPに要求される電力要求を出力する。電力要求は、電圧要求と電流要求とを含んでいる。特に、車両Vの加速は、モータ18の出力トルクに対応する。モータ18の出力トルクは、モータ18に供給される電流に基づいている。電流供給システム1に要求される電流要求は、電流供給システム1がモータ18に供給する電流についての要求である。要求指示部Aは、車両Vの加速要求として、モータ18に供給することが要求される電流についての電流要求、すなわち電流供給システム1に要求される電流要求を出力する。要求指示部Aは、電流要求を表す信号を出力する。
 電流供給システム1は、エンジンEGから回転駆動力を受けるとともに、モータ18に電流を供給する。電流供給システム1は、電流供給システム1に要求される電流要求に応じてモータ18に供給する電流を調整する。言い換えると、電流供給システム1は、電流供給システム1に要求される電流要求に応じて、モータ18に供給される電流を調整する。
 エンジンEGには、駆動源回転速度調整部ECが設けられている。駆動源回転速度調整部ECは、エンジンEGの動作を制御する。駆動源回転速度調整部ECは、要求指示部Aの出力要求(電力要求)に応じて、エンジンEGの出力軸Cの回転速度を調整する。
 車両Vは、コンバータD及びインバータJを備えている。電流供給システム1は、コンバータD及びインバータJを経由して、モータ18に電流を供給する。
 コンバータDは、整流を行う。コンバータDは、電流供給システム1から出力された三相交流を直流に変換する。コンバータDは、例えば、インバータ回路を有する。コンバータDは、例えば、三相の各相に対応するトランジスタで構成された三相ブリッジインバータ回路を有する。ただし、コンバータDは、ダイオードで構成されたブリッジ回路で構成することもできる。すなわち、コンバータDは、レクチファイアで構成することもできる。コンバータDは、電流供給システム1に含めることも可能である。
 インバータJは、モータ18を駆動するための電流をモータ18に供給する。モータ18は、例えば、三相ブラシレスモータである。インバータJは、コンバータDから出力された直流を、三相ブラシレスモータの三相に対応した、位相が互いに120度ずれた三相の電流に変換する。なお、インバータJは、モータ18に含めることも可能である。
 モータ18は、コンバータD及びインバータJを介して電流供給システム1から供給された電力によって動作する。モータ18は、駆動輪Wc,Wdを回転させることによって、車両Vを走行させる。
 なお、モータ18として、三相ブラシレスモータでなく、例えばブラシを備えた直流モータを採用することも可能である。モータ18が直流モータである場合、インバータJは省略される。
 エンジンEGは、本発明にいう駆動源の一例に相当する。モータ18は、本発明にいう電気負荷装置の一例に相当する。
 車両Vにおいて、電力供給システムPは、電力を発生する電源として機能する。また、車両Vにおいて、電流供給システム1及びモータ18の組合せは、エンジンEGの出力を、トルク及び回転速度を変えて駆動輪Wc,Wdに伝達するトランスミッションとして機能する。
 [電流供給システム]
 電流供給システム1は、ロータ11、ステータ12、及び供給電流調整部13を備えている。ロータ11及びステータ12は、三相ブラシレス型発電機を構成する。つまり、電流供給システム1は、発電機として機能する。
 ロータ11は、永久磁石を有する。より詳細には、ロータ11は、複数の磁極部111とバックヨーク部112とを有する。磁極部111は永久磁石で構成されている。バックヨーク部112は、例えば強磁性材料からなる。磁極部111はバックヨーク部112とステータ12との間に配置されている。磁極部111はバックヨーク部112に取付けられている。複数の磁極部111は、ロータ11の回転軸線を中心とした周方向Zすなわちロータ11の回転方向に一列に並んで配置されている。複数の磁極部111は、N極及びS極が周方向Zで交互になるように配置されている。発電機10は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機である。ロータ11には、電流が供給される巻線が設けられていない。
 ステータ12は、ロータ11と対向して配置されている。ステータ12は、複数の巻線121及びステータコア122を有する。ステータコア122は、例えば強磁性材料からなる。ステータコア122は、ステータ12の磁気回路を構成する。複数の巻線121はステータコア122に巻かれている。ステータコア122は、コア本体122a(図2(A)参照)と複数の歯部122bを有する。コア本体122aは、ヨークとして機能する。複数の歯部122bは、コア本体122aから、ロータ11に向かって延びている。複数の歯部122bは、コア本体122aから、ロータ11に向かって突出している。ロータ11に向かって延びた歯部122bの先端面と、ロータ11の磁極部111とはエアギャップを介して互いに対向している。複数の歯部122bは、周方向Zに間隔を空けて周方向Zに一列に並んでいる。複数の巻線121は、複数の歯部122bにそれぞれ巻かれている。複数の巻線121は、三相を構成するU相、V相、及びW相のいずれかの相に対応している。U相、V相、及びW相のそれぞれに対応する巻線121は、周方向Zに順に配置されている。
 ロータ11は、エンジンEGの出力軸Cに接続されている。ロータ11が出力軸Cの回転と連動して回転する。ロータ11は、磁極部111を、ステータコア122の歯部122bと対向させた姿勢で回転させる。ロータ11が回転すると、巻線121と鎖交する磁束が変化する。これによって、巻線121に誘導起電圧が生じる。このようにして、電流供給システム1では、発電が行われる。電流供給システム1は、モータ18に発電された電流を供給する。電流供給システム1が出力する電流は、モータ18に供給される。詳細には、電流供給システム1が出力する電流は、コンバータD及びインバータJを介して、モータ18に供給される。電流供給システム1が出力する電流が増大すると、コンバータDからインバータJに供給される電流が増大し、モータ18に供給される電流が増大する。電流供給システム1が出力する電圧は、コンバータD及びインバータJを介して、モータ18に供給される。
 本実施形態において、ロータ11及びステータ12は、アキシャルギャップ型構造を有する。ロータ11とステータ12とは、ロータ11の回転軸線方向(軸方向)Xで互いに対向している。ステータ12が有する複数の歯部122bは、コア本体122aから軸方向Xに突出している。本実施形態における軸方向Xは、ロータ11とステータ12とが対向する方向である。
 供給電流調整部13は、モータ18に供給する電流を調整する。供給電流調整部13は、電流供給システム1に要求される電流要求に応じて巻線121から見た磁気回路の磁気抵抗を変える。巻線121から見た磁気回路は、ステータコア122を通る磁気回路である。これによって、供給電流調整部13は、巻線121のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部13は、モータ18に供給する電流を調整する。なお、巻線121から見た磁気回路は、例えば閉ループ回路である。巻線121から見た磁気回路は、巻線121の内部経路を通って、巻線121の内部経路の一端部(ロータに近い端部)から、隣り合う巻線121の内部経路の一端部(ロータに近い端部)に至り、前記隣り合う巻線121の内部経路を通って、隣り合う巻線121の内部経路の他端部(ロータから遠い端部)から、前記巻線121の内部経路の他端部(ロータから遠い端部)に至る回路である。巻線121の内部経路は、巻線121の内側をロータ11とステータ12との対向方向に通る経路である。巻線121から見た磁気回路の一部が、エアギャップ等の非磁性体ギャップである。巻線から見た磁気回路は、例えば、ステータコア122と非磁性体ギャップとからなる。
 供給電流調整部13は、電流調整機構131、及び電流調整制御部132を有する。
 電流調整機構131は、巻線121から見た磁気回路の磁気抵抗を変える機構である。
 電流調整制御部132は、電流供給システム1に要求される電流要求に応じて電流調整機構131を制御する。本実施形態において、電流供給システム1に要求される電流要求は、要求指示部Aから出力される。電流調整制御部132は、要求指示部Aが表す電流要求に応じて、電流調整機構131を制御する。電流調整制御部132は、本発明にいう制御装置の一例に相当する。
 電流調整制御部132は、例えばマイクロコントローラで構成されている。電流調整制御部132は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを備えている。中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。ただし、電流調整制御部132は、ワイヤードロジックで構成することも可能である。電流調整制御部132は、電流調整機構131に取付けられている。しかし、電流調整制御部132は、電流調整機構131とは離れた場所に配置することも可能である。また、電流調整制御部132は、エンジンEGの燃焼動作を制御する駆動源回転速度調整部ECと兼用されることも可能である。
 駆動源回転速度調整部ECは、エンジンEGの回転速度を変えることによってロータ11の回転速度を変える。これによって、駆動源回転速度調整部ECは、モータ18に供給される電圧を調整する。ロータ11の回転速度が変わると、モータ18に供給される電圧も変わる。しかし、ロータ11の回転速度の変化と、供給電流調整部13による調整とでは、モータ18に供給する電圧と電流との各々への影響の大きさが異なる。モータ18に供給する電圧は、ロータ11の回転速度を変えることによって調整し易い。
 図2(A)及び図2(B)は、図1に示す電流供給システム1における供給電流調整部13の調整を説明するための模式図である。図2(A)は、巻線121のインダクタンスが設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている時の状態を示している。図2(B)は、図2(A)よりも巻線121のインダクタンスが小さい値に設定されている時の状態を示している。
 図2(A)には、電流供給システム1に備えられたロータ11及びステータ12の一部が示されている。本実施形態の電流供給システム1は、SPM(Surface Permanent Magnet)発電機によって構成されている。ロータ11とステータ12とは、互いに対向している。より詳細には、ロータ11の磁極部111と、ステータ12のステータコア122の歯部122bとがエアギャップを挟んで互いに対向している。磁極部111は、ステータ12に向かって露出している。
 供給電流調整部13は、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部13は、巻線121のインダクタンスを変え、モータ18に供給する電流を調整する。具体的には、供給電流調整部13は、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動する。これによって、供給電流調整部13は、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。
 巻線121は、発電機の図示しない筐体に固定されている。ステータコア122は、巻線121に対し軸方向Xで移動自在なように筐体に支持されている。巻線121は、歯部122bに固定されていない。筒状の巻線121と歯部122bとの間には、隙間が設けられている。前記隙間は、歯部122bが巻線121に対して移動自在となる程度の隙間である。
 供給電流調整部13の電流調整機構131は、筒状に巻かれた巻線121の中に出入りする方向に歯部122bが移動するよう、ステータコア122を移動させる。本実施形態では、電流調整機構131は、軸方向Xにステータコア122を移動させる。電流調整制御部132は、電流要求に応じて電流調整機構131を動作させる。
 なお、図2には、ステータコア122の移動を分りやすく説明するため、電流調整機構131がピニオンラック機構及びモータによって模式的に示されている。ただし、ステータコア122を移動させる電流調整機構131として、図に示す以外の機構が採用可能である。例えば、ステータコアと同心に配置され、ステータコアとネジ係合する円筒部材を有する機構が採用可能である。このような機構では、例えば、円筒部材がステータコアに対し回転することによって、ステータコアが軸方向Xに移動する。
 供給電流調整部13は、ロータ11に対するステータコア122の相対位置を維持するように、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させる。図2の破線Qは、ロータ11が、軸方向Xにおいて、ステータコア122と連動して移動することを表している。ロータ11とステータコア122の相対位置を維持する構造は、例えば、軸受部113によってロータ11を回転可能に支持することによって形成される。軸受部113の位置は、ステータコア122に対して固定されている。
 図2(A)及び図2(B)には、磁極部111によって生じる主な磁束F1が示されている。磁束F1の線は、磁極部111で生じる磁束F1が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束F1が通る磁気回路を、磁気回路F1と称する。
 磁極部111によって生じる主な磁束F1は、磁極部111、磁極部111と歯部122bとの間のエアギャップ、歯部122b、コア本体122a、及びバックヨーク部112を通って流れる。つまり、磁極部111、磁極部111と歯部122bとの間のエアギャップ、歯部122b、コア本体122a、及びバックヨーク部112によって、磁気回路F1が構成されている。
 なお、図2(A)及び図2(B)では、周方向に並んだ複数の歯部122bのうち3つの歯部122bが示されている。磁気回路F1を分かりやすく示すため、図には、3つの歯部122bのうち中央の歯部122bに磁極部111が対向した状態が示されている。
 ロータ11が回転すると、磁極部111によって生じ、巻線121と鎖交する磁束の量が変化する。巻線121と鎖交する磁束の量が変化することによって、巻線121に誘導起電圧が生じる。すなわち、発電が行われる。
 巻線121に生じる誘導起電圧は、巻線121と鎖交する磁束の量に依存している。巻線121と鎖交する磁束の量は、磁気回路F1の磁気抵抗が大きいほど、少ない。磁気回路F1の磁気抵抗は、主に、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップの磁気抵抗に依存している。歯部122bと磁極部111との間のエアギャップの磁気抵抗は、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップ長L1に依存している。
 従って、巻線121に生じる誘導起電圧は、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップ長L1に依存している。
 図2(A)及び図2(B)には、巻線121に流れる電流によって生じる主な磁束F2が示されている。発電が行われるとき、巻線121には、誘導起電圧に起因した電流が流れる。磁束F2は、発電が行われるとき、巻線121に流れる電流によって生じる。磁束F2の線は、巻線121の電流によって生じる磁束F2が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束F2が通る磁気回路を、磁気回路F2と称する。磁気回路F2は、巻線121から見た磁気回路である。巻線121から見た磁気回路F2は、巻線121の内部を通り、且つ、磁気回路F2の全体の磁気抵抗が最小となる経路で構成される。
 磁気回路F2は、ステータコア122を通る。磁気回路F2は、隣り合う歯部122bを通る。図には、周方向に並んだ複数の歯部122bのうち3つの歯部122bが示されている。3つの歯部122bのうち中央の歯部122bに巻いた巻線121から見た磁気回路F2が代表として示されている。ある巻線121から見た磁気回路F2は、当該巻線121が巻いた歯部122b、及びこの歯部122bと隣り合う2つの歯部122bを通る。
 巻線121の電流によって生じる主な磁束F2は、歯部122b、コア本体122a、及び、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップを通る。つまり、歯部122b、コア本体122a、及び、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップによって、磁気回路F2が構成されている。ステータコア122を通る磁気回路F2は、1つのエアギャップを含む。磁気回路F2のうちエアギャップによって構成された部分は、太線で示されている。磁気回路F2のうち、エアギャップによって構成された太線部分を、単にエアギャップF2aと称する。エアギャップF2aは、巻線121とロータ11との間にある。磁気回路F2を構成するエアギャップF2aは、巻線121とロータ11との間で、且つ、隣り合う歯部122bの間にある。エアギャップF2aは、非磁性体ギャップである。エアギャップF2aにおける磁気回路F2は、隣り合う2つの歯部122bのそれぞれの、ロータ11に対向する部分同士を繋ぐように設けられている。
 巻線121から見た磁気回路F2は、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップF2aで構成される。磁気回路F2は、実質的にロータ11のバックヨーク部112で構成されない。巻線121の電流によって生じる磁束F2の多くは、次の理由で、ロータ11のバックヨーク部112を通らず、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップを通る。
 電流によって巻線121に生じる磁束F2に関して、磁極部111は、単に磁束の経路と見なされる。本実施形態において、磁極部111は、透磁率が空気と同程度に低い永久磁石で構成されている。そのため、磁極部111は、磁気回路F2において空気と同等と見なせる。磁極部111が空気と同等であるため、ステータ12とロータ11との間の実質的なエアギャップ長は、歯部122bからバックヨーク部112までの距離L11になる。歯部122bからバックヨーク部112までの距離L11は、軸方向Xにおける磁極部111の厚みを含む。そのため、距離L11は、歯部122bから磁極部111までの距離L1よりも長い。
 しかも、本実施形態では、巻線121の電流によって生じる磁束F2の量は、磁極部111の永久磁石によって生じる磁束の量よりも少ない。巻線121の電流によって生じる磁束F2の多くは、エアギャップ長L11を隔てたバックヨーク部112に到達し難い。従って、巻線121の電流によって生じる磁束F2のうち、バックヨーク部112を通る磁束は少ない。
 従って、巻線121の電流によって生じる磁束F2の多くは、ロータ11のバックヨーク部112よりも、歯部122bと歯部122bとの間のエアギャップF2aを通る。図2(A)に示す状態では、巻線121のインダクタンスが、設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている。図2(A)に示す状態で、磁気回路F2を構成するエアギャップF2aは、磁気回路F2を構成する要素の中で磁気抵抗が最も大きい。エアギャップF2aは、磁気回路F2のうち、エアギャップF2aの残りの部分F2bよりも大きい磁気抵抗を有する。
 巻線121のインダクタンスは、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗に依存する。巻線121のインダクタンスは、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗に反比例する。
 ここで、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗とは、巻線121の電流によって生じる磁束F2が流れる磁気回路F2の磁気抵抗である。巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗には、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップF2aの磁気抵抗が含まれる。巻線121に電流によって生じる磁束F2は、厳密には、ステータ12及びロータ11の双方を通る。しかし、上述したように、巻線121に電流によって生じる磁束の多くは、ロータ11のバックヨーク部112を介さず、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップF2aを通る。従って、巻線121から見た磁気抵抗は、ロータ11を通る磁気回路F1の磁気抵抗よりも、ステータ12を通る磁気回路F2の磁気抵抗に強く依存する。つまり、巻線121のインダクタンスは、巻線121から見た、ロータ11を通る磁気回路F1の磁気抵抗よりも、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗に、より強く依存する。従って、巻線121のインダクタンスは、実質的に、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗に依存する。
 供給電流調整部13は、電流要求に応じて巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部13は、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部13は、巻線121のインダクタンスを変える。例えば、供給電流調整部13が、ステータコア122を矢印X1の向きに移動させると、ステータコア122の歯部122bが、筒状に巻かれた巻線121の中から抜ける向きに移動する。
 図2(B)には、図2(A)の状態よりも小さいインダクタンスを有する状態が示されている。
 ステータコア122の歯部122bが、巻線121から抜けると、巻線121の中に存在するステータコア122の量が減少する。この結果、巻線121の中の磁束が拡がる。巻線121から見た磁気回路F2の観点では、磁気回路F2を構成するエアギャップF2aの長さが長くなる。従って、巻線121とロータ11との間にあるエアギャップF2aの磁気抵抗が、増大する。つまり、磁気抵抗が最も大きいエアギャップF2aの磁気抵抗が増大する。この結果、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗が増大する。これによって、巻線121のインダクタンスが減少する。
 供給電流調整部13は、磁気抵抗が最も大きいエアギャップF2aの磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部13は、隣り合う歯部122bを通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。従って、例えばエアギャップF2a以外の部分の磁気抵抗を変える場合と比べて、巻線121のインダクタンスの変化量が大きく変化しやすい。
 さらに、供給電流調整部13は、巻線121のインダクタンスの変化率が巻線121と鎖交する磁束の変化率よりも大きくなるように巻線121のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部13は、電流を調整する。本実施形態の電流供給システム1の供給電流調整部13は、ロータ11に対するステータコア122の相対位置を維持するように、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動する。
 供給電流調整部13が、ステータコア122を矢印X1の向きに移動させると、ロータ11も連動して矢印X1の向きに移動する。このため、ロータ11に対するステータコア122の相対位置が維持される。
 ロータ11に対するステータコア122の相対位置が維持されることによって、ステータコア122が移動する場合に、歯部122bと磁極部111との間のエアギャップ長L1の変化が抑えられる。従って、磁極部111からステータコア122に流れる磁束F1の変化が抑えられる。つまり、巻線121と鎖交する磁束F1の変化が抑えられる。
 図3は、図2(A)に示す供給電流調整部13の巻線121の等価回路を概略的に示す回路図である。
 図3に示すように、巻線121(図2参照)は、電気的に、交流電圧源121A、インダクタ121B、及び抵抗121Cを含んでいる。
 交流電圧源121Aが出力する誘導起電圧Eは、主に巻線121と鎖交する磁束Φつまり磁束F1とロータ11の回転速度ωの積に依存する。インダクタ121BのインダクタンスLは、主に巻線121から見た、ステータ12を通る磁気回路F2の磁気抵抗に依存する。抵抗121Cの抵抗値Rは、巻線抵抗である。巻線121のインピーダンスは、概略的には、
((ωL)+R1/2
で表される。
 供給電流調整部13は、電流要求に応じて巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させる。供給電流調整部13は、これによって、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部13は、巻線121のインダクタンスLを変える。インダクタンスLが変えられることによってインピーダンスが変わる。これによって、電流供給システム1から供給される電流が調整される。
 また、供給電流調整部13は、巻線121と鎖交する磁束Φの変化率が、巻線121のインダクタンスLの変化率よりも小さくなるように巻線121のインダクタンスを変え、電流を調整する。これによって、供給電流調整部13は、電流Iを調整する。従って、誘導起電圧Eの変化が抑えられるように電流が調整される。
 車両Vにおいて、電流供給システム1から供給される電流を調整する方法として、供給電流調整部13による調整の他に、エンジンEGの出力(回転パワー)を変える方法が考えられる。つまり、駆動源回転速度調整部ECが、エンジンEGの回転速度を変えることによってロータ11の回転速度ωを変え、モータ18に供給する電圧を調整する。
 エンジンEGの出力(回転パワー)は、主に出力軸Cの回転速度、すなわち、ロータ11の回転速度ωを変える。ロータ11の回転速度ωは、巻線121の誘導起電圧E、及びインピーダンス((ωL)+R1/2の双方に影響する。このため、エンジンEGの出力軸Cの回転速度を変える方法のみによると、供給電圧と供給電流の連動性が高い。
 これに対し、電流供給システム1では、電流要求に応じて巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動させて、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。これによって、巻線121のインダクタンスが変わる。このため、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、ロータ11の回転速度ωを変える場合と異なる。従って、本実施形態の電流供給システムは、例えば駆動源回転速度調整部ECによってエンジンEGの出力軸Cの回転速度を変えるのみの場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流を調整することができる。
 例えば、本実施形態の供給電流調整部13は、ロータ11に対するステータコア122の相対位置を維持するように、巻線121に対するステータコア122の相対位置を移動する。このため、電圧による制約の影響を抑えつつ、電流を調整することができる。
 供給電流調整部13は、電圧による制約の影響を抑えつつ電流を調整することができる。回転速度の範囲が広いエンジンEG及び回転速度の範囲が狭いエンジンEGの双方に適用可能であり、電流の供給をより好適に行うことができる。
 例えば、電流供給システム1では、供給電流調整部13が、電流増大の要求に応じて、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗を増大させる。これによって、供給電流調整部13が、巻線121のインダクタンスを減少させる。これによって、電気負荷装置としてのモータ18に供給する電流を増大することができる。
 供給電流調整部13は、巻線121とロータ11との間にあるエアギャップF2aの磁気抵抗を変えることによって巻線121のインダクタンスを変える。巻線121とロータ11との間には、ロータ11の回転に伴い移動する磁極部111によって交番磁界が生じる。例えば、巻線121とロータ11との間にあるエアギャップF2aの磁気抵抗を減少させると、交番磁界についての損失が減少する。詳細には、エアギャップF2aを通る磁気回路F2における鉄損が減少する。損失が減少するため、より大きな電流を出力することができる。従って、電気負荷装置としてのモータ18に供給する電流の調整量を増大することができる。
 また、電流供給システム1は、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変えることによって巻線121のインダクタンスを変え、モータ18に供給する電流を調整する。このため、電流供給システム1では、巻線121の太径化又は磁石量の増大を抑えつつ、モータ18に供給する電流を調整することができる。このため、電流供給システム1自体が小型化できる。
 本実施形態では、巻線121に対するステータコア122の相対位置の移動が、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗を変える。これによって、巻線121のインダクタンスLが変わり、電流が調整される。本実施形態では、巻線121から見た、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗を変えることによってインダクタンスLを変えるので、インダクタンスLを徐々に変えることができる。
 インダクタンスを変える方法として、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗でなく、巻線の実質的な巻数を変えることが考えられる。例えば、電流出力端子として、巻線の端に設けた端子と巻線の途中に設けた端子とを切換えて用いることが考えられる。また、巻線の途中に設けた端子を他の端子と短絡することが考えられる。これによって、電流に関与する実質的な巻数が変わる。この結果、インダクタンスが変わる。
 しかし、巻線の実質的な巻数を変える場合、実質的な巻数が瞬時に大きく変わる。このため、巻線で過大な電圧が生じる。また、短時間で過大な電流が流れ易い。実質的な巻数を変える場合には、電流切換えのためのスイッチング素子の設置が求められる。さらに、スイッチング素子には、過大な電圧に対応するため、高耐圧であることが求められる。巻線には、過大な電流の変化に対応するため、太い線材の使用が求められる。従って、巻線の実質的な巻数を変える方法では、効率が低下する。また、システムが大型化する。
 本実施形態では、ステータコア122を通る磁気回路F2の磁気抵抗が変わることによって、巻線121のインダクタンスLが変わる。このため、巻線121のインダクタンスLを徐々に変えることができる。この結果、巻線121に生じる電圧の急激な上昇が抑えられる。従って、電流供給システム1に低耐圧の部品を接続することが可能である。このため、効率が高い。また、電流切換えのためのスイッチング素子を備えなくてよい。また、巻線に比較的細い線材を用いることができる。電流供給システム1の大型化が抑えられる。
 このように、電流供給システム1は、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広いエンジンEG及び回転速度の範囲が狭いエンジンEGの双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる。
 また、電流供給システム1を含む電力供給システムP(図1参照)では、駆動源回転速度調整部ECと供給電流調整部13の双方によって電力が調整される。駆動源回転速度調整部ECによる調整によって、電流と電圧の双方が変化する。また、供給電流調整部13による調整によっても、電流と電圧の双方が変化する。ただし、駆動源回転速度調整部ECによるロータ11の回転速度の変化は、供給電流調整部13による調整と比べて、モータ18に供給する電圧と電流の各々への影響の大きさが異なる。ロータ11の回転速度の変化は、供給電流調整部13による調整と比べて、モータ18に供給する電圧への影響が大きい。モータ18に供給する電圧は、ロータ11の回転速度を変えることによって調整しやすい。本実施形態の電流供給システム1によれば、電気負荷装置に供給する電流の調整と電圧の調整の独立性を高めることができるので、電流要求と電圧要求のそれぞれにより適した調整を行うことができる。
 [第二実施形態]
 続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
 図4(A)及び図4(B)は、第二実施形態の電流供給システムにおける供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。図4(A)は、巻線121のインダクタンスが、設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている時の状態を示している。図4(B)は、図4(A)よりも巻線121のインダクタンスが小さい値に設定されている時の状態を示している。
 図4(A)における、巻線221、ステータコア222、及びロータ21の位置関係は、図2(A)を参照して説明した第一実施形態の位置関係と同じである。
 磁気回路F21は、磁極部211によって生じる磁束が通る磁気回路である。磁気回路F22は、巻線221から見た磁気回路である。巻線221から見た磁気回路F22は、巻線221の内部を通り、且つ、磁気回路F22の全体の磁気抵抗が最小となる経路で構成される。磁気回路F22は、ステータコア222を通る。磁気回路F22は、隣り合う2つの歯部222bを通る。
 ステータコア222を通る磁気回路F22は、エアギャップF22aを含む。エアギャップF22aは、巻線221とロータ21との間にある。磁気回路F22を構成するエアギャップF22aは、巻線221とロータ21との間で、且つ、隣り合う2つの歯部222bの間にある。エアギャップF22aは、非磁性体ギャップである。磁気回路F2を構成するエアギャップF22aは、隣り合う2つの歯部222bのそれぞれの、ロータ21に対向する部分同士を繋ぐように設けられている。
 巻線221から見た磁気回路F22は、ロータ21のバックヨーク部212を通らない。巻線221から見た磁気回路F22は、隣り合う2つの歯部122bの間のエアギャップF22aを有する。
 図4(A)に示す状態で、磁気回路F22を構成するエアギャップF22aの磁気抵抗は、磁気回路F22を構成する要素の磁気抵抗の中で最も大きい。エアギャップF22aは、磁気回路F22のうち、エアギャップF22aの残りの部分F22bよりも大きい磁気抵抗を有する。
 図4(A)に示す電流供給システム2において、供給電流調整部23は、電流供給システム2に要求される電流要求に応じて、巻線221を移動させる。これによって、供給電流調整部23は、巻線221から見た磁気回路F22の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部23は、巻線221のインダクタンスを変え、モータ18(図1参照)に供給する電流を調整する。
 供給電流調整部23は、ステータコア222を移動させず、巻線221を移動させる。
 より詳細には、ステータコア222は、図示しない筐体に固定されている。ロータ21は、筐体に回転可能に支持されている。ロータ21は、軸方向Xについて固定されている。巻線221は、筐体に対し軸方向Xに移動自在なように筐体に支持されている。
 供給電流調整部23の電流調整機構231は、歯部222bが筒状の巻線221の中に出入りする方向に移動するよう、巻線221を移動させる。本実施形態では、電流調整機構231は、巻線221を軸方向Xに移動させる。電流調整機構231は、例えば、巻線221を矢印X2の向きに移動させる。歯部222bに巻かれた巻線221はすべて一体となって移動する。電流調整制御部232は、電流要求に応じて電流調整機構231を動作させる。
 図4(B)には、図4(A)の状態よりも小さいインダクタンスを有する状態が示されている。図4(B)に示す状態は、巻線221が矢印X2の向きに移動した状態である。
本実施形態において、供給電流調整部23は、巻線221のみを移動させる。これによって、供給電流調整部23は、電流要求に応じて巻線221に対するステータコア222の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部23は、巻線221から見た、ステータコア222を通る磁気回路F22の磁気抵抗を変える。
 例えば、巻線221が矢印X2の向き、すなわちロータ21に向かって移動すると、ステータコア222の歯部222bが、巻線221から抜ける。歯部222bが巻線221から抜けると、巻線221の中に存在するステータコア222の量が減少する。この結果、巻線221から見た磁気回路F22を構成するエアギャップF22aの長さが長くなる。従って、巻線221とロータ21との間にあるエアギャップF22aの磁気抵抗が、増大する。つまり、磁気抵抗が最も大きいエアギャップF22aの磁気抵抗が増大する。この結果、巻線221から見た磁気回路F2の磁気抵抗が増大する。これによって、巻線221のインダクタンスが減少する。
 供給電流調整部23は、磁気抵抗が最も大きいエアギャップF22aの磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部23は、隣り合う歯部222bを通る磁気回路F2の磁気抵抗を変える。従って、例えばエアギャップF22a以外の部分F22bの磁気抵抗を変える場合と比べて、巻線221のインダクタンスが大きく変化しやすい。
 このようにして、供給電流調整部23は、巻線221のインダクタンスを変える。このため、電流供給システム2は、第一実施形態の場合と同様、小型化でき、且つ回転速度の範囲が広いエンジンEG及び回転速度の範囲が狭いエンジンEGの双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる。
 例えば、電流供給システム2では、供給電流調整部23が、電流増大の要求に応じて、巻線221から見た磁気回路F22の磁気抵抗を増大させる。これによって、供給電流調整部23が、巻線221のインダクタンスを減少させる。これによって、電気負荷装置としてのモータ18(図1参照)に供給する電流を増大することができる。
 供給電流調整部23は、巻線221とロータ21との間にあるエアギャップF22aの磁気抵抗を変えることによって巻線221のインダクタンスを変える。この結果、交番磁界についての損失が減少する。従って、電気負荷装置としてのモータ18に供給する電流の調整量を増大することができる。
 さらに、本実施形態の電流供給システム2では、巻線221のみを移動させることによって、ロータ21に対するステータコア222の相対位置を維持するように、巻線221に対するステータコア222の相対位置を移動することができる。
 [第三実施形態]
 続いて、本発明の第三実施形態について説明する。以下の第三実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
 図5は、第三実施形態の電流供給システムを示す模式図である。
 図5に示す電流供給システム3におけるステータコア322は、複数の第一ステータコア部323と、第二ステータコア部324とを備えている。
 複数の第一ステータコア部323のそれぞれは、ロータ31にエアギャップを介して対面する対面部323aを有する。複数の第一ステータコア部323は、間隔を空けて円環状に配置されている。すなわち、複数の第一ステータコア部323は、周方向Zに一列に並んで配置されている。複数の第一ステータコア部323は、ステータ32において主たる歯部として機能する。そこで、第一ステータコア部323は、本明細書において、第一歯部323とも称される。第一ステータコア部323の対面部323aでの周方向Zの長さは、第一ステータコア部323の、対面部323a以外の部分における周方向Zの長さよりも長い。巻線321は、第一ステータコア部323に巻かれている。
 第二ステータコア部324は、第一ステータコア部323を挟んで、ロータ31とは反対の位置に配置されている。第一ステータコア部323は、第二ステータコア部324とロータ31との間に配置されている。第二ステータコア部324は、ロータ31と対面する対面部323aを有さない。第二ステータコア部324は、円環状のステータヨーク部324a、及び複数の第二歯部324bを有する。第二歯部324bは、ステータヨーク部324aよりも第一ステータコア部323の方に向かって突出している。第二歯部324bの数は、第一ステータコア部323の数と同じである。ステータヨーク部324aと第二歯部324bは、磁気的に結合している。即ち、第二歯部324bは、ステータヨーク部324aと一体成形されていてもよい。第二歯部324bは、ステータヨーク部324aと別体に形成されてステータヨーク部324aに取り付けられてもよい。第二歯部324bは、周方向Zに一列に並んで配置されている。第二歯部324bは、第一ステータコア部323と等しい間隔を空けて円環状に配置されている。
 本実施形態の電流供給システム3における供給電流調整部33は、巻線321に対するステータコア322の一部の相対位置を移動させる。供給電流調整部33は、複数の第一ステータコア部323及び第二ステータコア部324の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部33は、巻線321から見た磁気回路F32の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部33は、モータ18に供給する電流を調整する。
 電流調整機構331は、電流調整制御部332に制御される。より詳細には、第一ステータコア部323は、図示しない筐体に対して固定されている。第二ステータコア部324は、周方向Zで回転可能に支持されている。供給電流調整部33の電流調整機構331は、第二ステータコア部324を、ロータ31の回転軸線を中心とした周方向Zに回転させる。これによって、電流調整機構331は、第二ステータコア部324を第一状態(図6(A)参照)から第二状態(図6(B)参照)まで移動させる。
 図6(A)は、図5に示すステータ32の第一状態を示す模式図である。図6(B)は、図5に示すステータ32の第二状態を示す模式図である。
 図6(A)は、巻線321のインダクタンスが、設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている時の状態を示している。図6(B)は、図6(A)よりも巻線321のインダクタンスが小さい値に設定されている時の状態を示している。
 図6(A)に示す第一状態では、周方向Zにおいて、複数の第二歯部324bのそれぞれが、複数の第一ステータコア部323のそれぞれと向かい合う。第一状態では、複数の第一ステータコア部323のそれぞれと第二ステータコア部324との間のエアギャップ長L32が、複数の第一ステータコア部323のうち隣り合う第一ステータコア部の間のエアギャップ長L33よりも短い。エアギャップ長L33は、詳細には、ロータ31とステータ32とが対向する方向において、第一ステータコア部323のそれぞれの、巻線321とロータ31の間に設けられた部分同士におけるエアギャップ長である。
 図6(B)に示す第二状態では、周方向Zにおいて、複数の第二歯部324bのそれぞれが、互いに隣り合う第一ステータコア部323の間に位置する。第二状態では、複数の第一ステータコア部323のそれぞれと第二ステータコア部324との間のエアギャップ長L34が、複数の第一ステータコア部323のうち隣り合う第一ステータコア部323の間のエアギャップ長L33よりも長い。
 第三実施形態の電流供給システム3における供給電流調整部33の調整を説明する。
 図6(A)及び図6(B)には、磁極部311によって生じる磁束が通る磁気回路F31、及び巻線321から見た磁気回路F32が示されている。巻線321から見た磁気回路F32は、巻線321の内部を通り、且つ、磁気回路F32の全体の磁気抵抗が最小となる経路で構成される。磁気回路F32は、ステータコア322を通る。磁気回路F32は、隣り合う第一ステータコア部323(第一歯部323)を通る。
 磁気回路F32は、3つのエアギャップを含む。磁気回路F32のうち、隣り合う2つの第一ステータコア部323(第一歯部323)の間のエアギャップによって構成された部分を、エアギャップF32aと称する。磁気回路F32のうち、隣り合う2つの第一ステータコア部323(第一歯部323)のそれぞれと、第二ステータコア部324との間のエアギャップによって構成された部分を、エアギャップF32cと称する。隣り合う2つの第一ステータコア部323(第一歯部323)の間のエアギャップF32aは、巻線321とロータ31との間にある。磁気回路F22を構成するエアギャップF22aは、巻線221とロータ21との間で、且つ、隣り合う2つの第一ステータコア部323(第一歯部323)の間にある。エアギャップF32aは、隣り合う2つの第一ステータコア部323(第一歯部323)のそれぞれの、互いに対向する端面どうしを繋ぐように設けられている。
 図6(A)に示す第一状態では、複数の第一ステータコア部323(第一歯部323)のそれぞれと第二ステータコア部324との間のエアギャップ長L32が、複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部323(第一歯部323)の間のエアギャップ長L33よりも短い。エアギャップ長L33は、磁気回路F32において最も長いエアギャップである。従って、第一状態で、巻線321から見た磁気回路F32のうち、隣り合う第一ステータコア部323の間のエアギャップF32aの磁気抵抗は、磁気回路F32を構成する要素の磁気抵抗の中で最も大きい。エアギャップF32aは、磁気回路F32のうち、エアギャップF32aの残りの部分F32b,F32c,F32dのいずれの磁気抵抗よりも大きい磁気抵抗を有する。エアギャップF32aの磁気抵抗は、第一ステータコア部323と第二ステータコア部324との間のエアギャップF32cの磁気抵抗よりも大きい。
 巻線321の電流による磁束F32は、図6(A)に示すように、隣り合う第一ステータコア部323と、第二ステータコア部324とを通じて流れる。巻線321から見た磁気回路F32の磁気抵抗は、隣り合う第一ステータコア部323の間のエアギャップ長L33に依存する。
 また、磁極部311によって生じる磁束F31は、隣り合う2つの第一ステータコア部323を通る。詳細には、磁束F31は、1つの磁極部311から、磁極部311と第一ステータコア部323の間のギャップ、第一ステータコア部323、第二ステータコア部324、隣の第一ステータコア部323、磁極部311と第一ステータコア部323の間のギャップ、隣りの磁極部311、そしてバックヨーク部312を通って流れる。つまり、図6(A)に示す第一状態では、磁極部311の磁気回路F31は、隣り合う2つの第一ステータコア部323と、第二ステータコア部324を通る。
 図6(B)に示す第二状態では、複数の第一ステータコア部323のそれぞれと第二ステータコア部324との間のエアギャップ長L34が、複数の第一ステータコア部323のうち隣り合う第一ステータコア部323の間のエアギャップ長L33よりも長い。このため、巻線321から見た、ステータコア322を通る磁気回路F32の磁気抵抗は、第一ステータコア部323と第二ステータコア部324との間のエアギャップ長L34の影響を受ける。この結果、第二状態における巻線321から見た、ステータコア322を通る磁気回路F32の磁気抵抗は、第一状態における磁気抵抗よりも大きい。
 また、磁極部311によって生じる磁束F31は、1つの磁極部311から、磁極部311と第一ステータコア部323の間のギャップを通り、第一ステータコア部323を通る。磁束F31は、第一ステータコア部323から、直接隣の第一ステータコア部323を通る。磁極部311によって生じる磁束F31は、隣り合う2つの第一ステータコア部323の間のギャップを通る。このように、第二状態では、磁極部311によって生じる磁束F31の経路が切り替わる。また、第二状態で磁束F31の経路が切り替わらない場合でも、少なくとも磁極部311によって生じる磁束F31のうち、隣り合う2つの第一ステータコア部323の間のギャップを通る磁束が増大する。隣り合う2つの第一ステータコア部323の間のギャップを通る磁束F31が増大すると、エアギャップF32aの磁気抵抗が実質的に増大する。これは、隣り合う2つの第一ステータコア部323の間のエアギャップ長L33が増大したことと磁気的に等価である。このため、エアギャップF32aを含む磁気回路F32の磁気抵抗が、さらに大きい。巻線321のインダクタンスの変化率が、磁極部311で生じ巻線321と鎖交する磁束の変化率よりも大きい。
 先に説明したように、巻線321のインダクタンスは、巻線321から見た磁気抵抗に反比例する傾向を有する。従って、第二状態における巻線321のインダクタンスは、第一状態における巻線321のインダクタンスよりも小さい。
 供給電流調整部33は、電流増大の要求に応じて、第一状態(図6(A)参照)から第二状態(図6(B)参照)まで、複数の第一ステータコア部323及び第二ステータコア部324の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部33は、巻線321から見た磁気回路F32の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部33は、巻線321のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部33は、モータ18(図1参照)に供給する電流を調整する。
 供給電流調整部33は、エアギャップF32aの磁気抵抗を変える。供給電流調整部33は、隣り合う歯部としての第一ステータコア部323の間のエアギャップ長L33を変えることなくエアギャップF32aの磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部33は、隣り合う歯部としての第一ステータコア部323を通る磁気回路F32の磁気抵抗を変える。エアギャップF32aは、第一状態において、磁気回路F32を構成する要素の中で磁気抵抗が最も大きい。従って、例えばエアギャップF32a以外の部分の磁気抵抗を変える場合と比べて、巻線321のインダクタンスが大きく変化しやすい。
 供給電流調整部33は、巻線321とロータ31との間にあるエアギャップF32aの磁気抵抗を変えることによって巻線321のインダクタンスを変える。この結果、交番磁界についての損失が減少する。従って、電気負荷装置としてのモータ18に供給する電流の調整量を増大することができる。
 図7は、図5に示す電流供給システム3におけるロータ31の回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
 図7のグラフにおいて、破線H1は、図6(A)に示す第一状態における出力電流特性を表している。電流供給システム3が破線H1に示される出力電流特性を有する場合、電流供給システム3は、図7のグラフにおいて出力電流と回転速度との組合せが破線H1以下の領域に位置するように動作する。実線H2は、図6(B)に示す第二状態における出力電流特性を表している。電流供給システム3が実線H2に示される出力電流特性を有する場合、電流供給システム3は、出力電流と回転速度との組合せが実線H2以下の領域に位置するように動作する。なお、図7のグラフでは、電流の制御を分かりやすくするため、供給電圧調整部34(図5参照)を動作させない場合の特性を示している。
 図7のグラフを参照して、電流供給システム3における調整について説明する。
 破線H1に示す、第一状態における出力電流に着目すると、出力電流は、回転速度の増大に応じて増大する。従って、電流供給システム3の出力電流は、ロータ31の回転速度によって調整することも可能である。ロータ31の回転速度は、エンジンEGの出力軸C(図1参照)の回転速度に相当する。
 しかし、第一状態における出力電流は、ロータ31の回転速度が比較的小さい領域で、回転速度の増大に応じて急峻に増大する。その一方で、第一状態における出力電流は、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の増大に応じた出力電流の増大が緩やかである。すなわち、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい。
 例えば、電流供給システム3が第一状態に固定される場合、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい領域において、出力電流を増大するためには、ロータ31の回転速度を大幅に増大することが求められる。
 例えば、車両V(図1参照)が走行時に登坂を開始する場合、又は、走行時に他の車両を追い抜く場合、高速走行時に更なるモータ18のトルクが必要となる。この場合、電流要求が増大する。
 供給電流調整部33の状態が固定した状態において、更なる加速に対応して電流要求が増大する場合、ロータ31の回転速度、即ちエンジンEGの回転速度を更に増大することが求められる。つまり、出力電流を増大するために、エンジンEGの回転パワーを過剰に増大する必要がある。
 例えば、回転速度がN1であり、出力電流がI1である状況で、電流要求の増大を受け、電流をI2まで増大させる場合がある。この場合、電流供給システム3が、グラフのH1に対応する第一状態に固定されていると、ロータ31の回転速度が過剰に増大することとなる。言い換えると、エンジンEGの回転速度が過剰に増大する。これによって、エンジンEG自体の燃料効率が低下する。
 巻線321の誘導起電圧は、ロータ31の回転速度にほぼ比例する。そのため、回転速度を大幅に増大すると、誘導起電圧が大幅に増大する。電圧の大幅な増大に対応するためには、電気部品の高耐圧化が必要となり、電気部品の高耐圧化に伴う効率の低下、及びシステムの大型化を招来する。
 また、エンジンEGにおいては、低燃費化及び小型化を図るため、回転速度の範囲を狭めることが考えられている。エンジンEGの回転速度の範囲を狭めることは、出力電流の範囲を狭めることにつながる。
 本実施形態の電流供給システム3では、供給電流調整部33が、電流要求に応じて巻線321から見た、ステータコア322を通る磁気回路F32の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部33が、巻線321のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部33が、モータ18に供給する電流を調整する。具体的には、供給電流調整部33が、第二ステータコア部324を第一状態(図6(A)参照)から第二状態(図6(B)参照)まで移動させる。これによって、供給電流調整部33が、図7の出力電流特性を破線H1から実線H2のように変えることができる。
 出力電流特性に関して、例えば、一般的な発電機で、巻線の太径化又は磁石量の増大を行うと、回転速度が低い領域で図7の破線H1に示すように出力電流を確保することが可能である。また、一般的な発電機で、巻線の太径化又は磁石量の増大を行うと、回転速度が高い領域で実線H2に示すように回転速度の増大に応じて出力電流を増大させる特性を得ることが可能である。しかし、巻線の太径化又は磁石量の増大を行うと、電流供給システム自体が大型化してしまう。
 また、モータ18に供給する電流を調整する方法としては、例えば、DC-DCコンバータの利用が考えられる。しかし、車両Vを駆動するような電力を入出力可能なDC-DCコンバータは、内蔵されるトランス等の部品が電力に対応して大型化してしまう。
 本実施形態の電流供給システム3では、供給電流調整部33が、電流要求に応じて巻線321から見た、ステータコア322を通る磁気回路F32の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部33が、巻線321のインダクタンスを変える。このため、巻線の太径化又は磁石量の増大を行わずに、電流要求に応じて電流を調整することができる。
 このように、本実施形態の電流供給システム3は、小型化できる。さらに、本実施形態の電流供給システム3は、回転速度の範囲が広いエンジンEG及び回転速度の範囲が狭いエンジンEGの双方に適用可能であり、電流の供給を好適に行うことができる。
 再び図5を参照して電流供給システム3の供給電圧調整部34について説明する。
 電流供給システム3は、供給電流調整部33とは別に、供給電圧調整部34を備えている。
 供給電圧調整部34は、ロータ31の磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束を変える。これによって、供給電圧調整部34は、巻線321の誘導起電圧を変え、モータ18に供給する電圧を調整する。より詳細には、供給電圧調整部34は、ロータ31を軸方向Xに移動させる。これによって、供給電圧調整部34は、ロータ31と、ステータ32との間のエアギャップ長L311を変える。このようなロータ31の軸方向Xへの移動は、例えばロータ31を回転可能に支持する軸受部313を、軸方向Xに移動させる電圧供給調整機構344によって実現されることができる。電圧供給調整機構344は、電圧供給制御部342によって制御される。ロータ31とステータ32との間のエアギャップ長L31が変わることによって、ロータ31と、ステータ32との間の磁気抵抗が変わる。これによって、磁極部311で生じて巻線321と鎖交する磁束の量が変わる。従って、電流供給システム3が供給する電圧が変わる。
 本実施形態の電流供給システム3は、供給電流調整部33とは別に、供給電圧調整部34を備えている。従って、モータ18に供給する電流の調整と電圧の調整の独立性をより高めることができるので、電流要求と電圧要求のそれぞれにより適した調整を行うことができる。例えば、モータ18に供給する電圧は、主にモータ18の回転速度に対応し、モータ18に供給する電流は、主にモータ18の出力トルクに対応する。本実施形態の電流供給システム3は、モータ18の回転速度及び出力トルクの双方の要求に適した調整を行うことができる。
 また、供給電圧調整部34は、次のようにして、供給電流調整部33の動作に起因する、巻線321と鎖交する鎖交磁束の変動をさらに抑えることができる。
 ロータ31の磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束は、ステータコア322を通って流れる。つまり、磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束は、第一ステータコア部323及び第二ステータコア部324を通って流れる。
 供給電流調整部33が、第二ステータコア部324を第一状態(図6(A)参照)から第二状態(図6(B)参照)まで移動させると、第一ステータコア部323と第二ステータコア部324との間のエアギャップ長L32,L34が変わる。このため、ロータ31の磁極部311から出て巻線321と鎖交する鎖交磁束の量も変わる。
 供給電圧調整部34は、供給電流調整部33の動作による巻線321と鎖交する鎖交磁束の変動を補償するように、ロータ31と、ステータ32との間のエアギャップ長L31を変える。この結果、供給電流調整部33の動作に起因する、巻線321と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えられる。
 このようにして、供給電流調整部33は、供給電圧調整部34の補償動作によって、電圧による制約の影響をより抑えつつ、電流を調整することができる。
 なお、上述した第三実施形態では、図7の電流特性のグラフを参照して、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流を調整することができることを説明した。しかし、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電気負荷装置に供給する電流の調整ができることは、第一実施形態及び第二実施形態においても同様である。
 また、図7に示す破線H1は、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が小さい時の出力電流特性の一例を示す。図7に示す実線H2は、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が大きい時の出力電流特性の一例を示す。即ち、図7に示す電流供給システム(発電機)の出力電流特性は、本実施形態における巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗の変更が2段階で行われることを意味していない。電流供給システムの出力電流特性は、複数段階的に変更されてもよく、無段階的に変更されてもよく、連続的に変更されてもよい。複数段階的、無段階的又は連続的に変化する出力電流特性の中に、図7に示す破線H1及び実線H2の出力電流特性が含まれる。本発明において、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗の変更は、2段階で行われてもよい。
 供給電流調整部が、電流供給システムの状態を、高抵抗状態及び低抵抗状態のいずれか一方の状態から他方の状態に変更する場合について説明する。低抵抗状態における巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗は、高抵抗状態における巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗よりも小さい。例えば、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が増大するように電流供給システムの状態が変更された場合、変更前の電流供給システムの状態が、低抵抗状態であり、変更後の電流供給システムの状態が、高抵抗状態である。巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が減少するように電流供給システムの状態が変更された場合、変更前の電流供給システムの状態が、高抵抗状態であり、変更後の電流供給システムの状態が、低抵抗状態である。即ち、高抵抗状態及び低抵抗状態における巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路絶対的な磁気抵抗は、特に限定されない。高抵抗状態と低抵抗状態とは、相対的に定められる。高抵抗状態における巻線のインダクタンスは、低抵抗状態における巻線のインダクタンスよりも小さい。
 なお、以下の例では、高抵抗状態における電流供給システムの出力電流特性の一例が図7に示す破線H1であり、低抵抗状態における電流供給システムの出力電流特性の一例が図7に示す実線H2である。破線H1と実線H2との交点Mに相当する回転速度(M)では、高抵抗状態における電流供給システムと、低抵抗状態における電流供給システムとが、同じ回転速度(M)において、同じ大きさの電流を出力できる。巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が変更された時、変更前の電流供給システムと、変更後の電流供給システムとの間には、このように、互いの出力電流特性曲線(H1、H2)の交点に相当する回転速度(M)が生じる。なお、出力電流特性曲線は、ロータの回転速度に対する電流供給システムの出力電流を示す曲線である。
 本発明の電流供給システムは、図7に示すように、供給電流調整部により電流供給システムの状態が低抵抗状態から高抵抗状態に変更された場合に、高抵抗状態における電流供給システム(H2参照)が、回転速度(M)よりも大きい回転速度(M+)で回転する時に、低抵抗状態における電流供給システム(H1参照)が回転速度(M+)で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流(I2)を出力できるように構成されている。本発明の電流供給システムは、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が高くなるように電流供給システムの状態が変更されることにより、回転速度が比較的高い状況下で、変更前の電流供給システムが出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
 本発明の電流供給システムは、図7に示すように、供給電流調整部により電流供給システムの状態が高抵抗状態から低抵抗状態に変更された場合に、低抵抗状態における電流供給システム(H1参照)が、回転速度(M)よりも小さい回転速度(M-)で回転する時に、高抵抗状態における電流供給システム(H2参照)が回転速度(M-)で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。本発明の電流供給システムは、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗が低くなるように電流供給システムの状態が変更されることにより、回転速度が比較的低い状況下で、変更前の電流供給システムが出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
 このように、本発明の電流供給システムでは、供給電流調整部が、巻線から見た、ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変更した時に、変更後の電流供給システムが、回転速度(M)よりも大きい又は小さい回転速度(M-又はM+)で回転する時に、変更前の電流供給システムが前記回転速度(M-又はM+)で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。
 また、上述した第三実施形態では、電流供給システム3が、供給電流調整部33及び供給電圧調整部34の双方を備えることを説明した。ただし、本発明の電流供給システムは、供給電圧調整部を備えていなくともよい。
 また、上述した第三実施形態では、第一ステータコア部として、ロータに対向する端部に、周方向Zすなわち第一ステータコア部が並ぶ方向に突出した突出部を有する第一ステータコア部323の例を説明した。ただし、本発明における第一ステータコア部は、突出部を有していなくてもよい。
 また、上述した実施形態では、アキシャルギャップ型構造を有するロータ及びステータの例を説明した。ただし、本発明の電流供給システムは、ロータとステータとが、エアギャップを介して径方向で対向するラジアルギャップ構造にも適用できる。本実施形態のアキシャルギャップ型構造における軸方向X(図2)は、本発明におけるロータとステータとが対向する方向の一例である。ラジアルギャップ構造においては、ロータとステータとが径方向に対向する。
 また、上述した実施形態では、SPM発電機によって構成されている電流供給システムの例を説明した。本発明の電流供給システムは、IPM(Interior Permanent Magnet)発電機によって構成されてもよい。
 また、上述した実施形態におけるエアギャップは、非磁性体ギャップの一例である。非磁性体ギャップは、1種又は複数種の非磁性体からなるギャップである。非磁性体は、特に限定されない。非磁性体としては、例えば、空気、アルミニウム、樹脂が挙げられる。非磁性体ギャップは、少なくともエアギャップを含むことが好ましい。
 また、上述した実施形態では、ロータ11がエンジンEGに接続される構成の詳細として、ロータ11は、エンジンEGの出力軸Cと直接接続されている例を説明した。ただし、エンジンEGの出力軸Cと電流供給システム1のロータ11とは、例えばベルト、歯車、又はドライブシャフトに代表される伝達装置を介して接続されていてもよい。ただし、エンジンEGの出力軸Cと電流供給システム1のロータ11とは、変速比が可変の変速装置を介すことなく接続されることが好ましい。言い換えると、エンジンEGの出力軸Cの回転速度に対する電流供給システム1のロータ11の回転速度の比は一定であることが好ましい。前記比(速度比)は、1を超えてもよく、1であってもよく、1未満であってもよい。出力軸Cとロータ11とが増速装置を介して接続される場合、前記比は1を超える。出力軸Cとロータ11とが等速装置を介して接続される場合、前記比は1である。出力軸Cとロータ11とが減速装置を介して接続される場合、前記比は1未満である。
 また、上述した実施形態では、要求指示部Aとしてアクセル操作子の例を説明した。ただし、本発明の電流供給システムに要求される電流要求は、アクセル操作子の出力に限られない。要求指示部、及び要求指示部から出力される電流要求として、例えば次のものが挙げられる。
・車両の自動速度制御装置(クルーズコントロール)から出力される加速要求の信号
・運転者が操作する、アクセル操作子とは別のスイッチ、ボリュームの出力
・電気負荷装置に設けられた操作子の出力
 また、上述した実施形態では、供給電流調整部13が、電流増大の要求に応じて、巻線121から見た磁気回路F2の磁気抵抗を減少させることによって、巻線121のインダクタンスを減少させる例を説明した。ただし、本発明の供給電流調整部は、常に電流増大の要求に応じて、巻線から見た磁気回路の磁気抵抗を減少させなくともよい。
 また、上述した実施形態では、マイクロコントローラ又はワイヤードロジック(論理回路)で構成された電流調整制御部を備える例を説明した。また、電流供給システムに要求される電流要求は、電気信号に限られない。本発明の供給電流調整部は、例えば、操作レバーに接続されたワイヤによって動作するものであってもよい。この場合、供給電流調整部は、マイクロコントローラやモータを備えず、ワイヤが伝達する力によってステータコアを移動させてもよい。
 また、電流供給システムに要求される電流要求は、人の操作であってもよい。例えば、本発明の供給電流調整部は、例えば、ステータコアと連動するレバーを備えて、このレバーが人によって操作されることで、ステータコアを移動させるものであってもよい。
 また、上述した実施形態では、電気負荷装置として、モータ18の例を説明した。ただし、本発明における電気負荷装置はこれに限られず、例えば、電力を熱に変換する電熱装置であってもよい。
 また、上述した実施形態では、電流供給システムが適用される装置として、車両の例を説明した。本発明の電流供給システムは小型化できるので、車両に搭載される電流供給システムとして好適に用いられる。ただし、本発明の電流供給システムはこれに限られず、例えば、発電装置に適用できる。
 また、上述した実施形態では、駆動源として、エンジンEGの例を説明した。ただし、本発明における駆動源は、これに限られず、例えば、タービン又は風車であってもよい。
 上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ/又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び/又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
 1、2、3  電流供給システム
 11、21、31  ロータ
 12、22、32  ステータ
 13、23、33  供給電流調整部
 111、311、211  磁極部
 121、221、321  巻線

Claims (13)

  1.  駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムであって、
     前記電流供給システムは、
    永久磁石を有し前記駆動源に接続されたロータと、
    巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、
    前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する供給電流調整部と
    を備える。
  2.  請求項1に記載の電流供給システムであって、
     前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路は、少なくとも1つの非磁性体ギャップを含み、
     前記供給電流調整部は、前記少なくとも1つの非磁性体ギャップのうち、前記巻線と前記ロータとの間にある非磁性体ギャップの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
  3.  請求項1又は2に記載の電流供給システムであって、
     前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路は、少なくとも1つの非磁性体ギャップを含み、
     前記供給電流調整部は、前記少なくとも1つの非磁性体ギャップのうち、前記巻線のインダクタンスが設定可能な値の範囲内で最も大きい値に設定されている時の磁気抵抗が最も大きい非磁性体ギャップの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
  4.  請求項1から3いずれか1項に記載の電流供給システムであって、
     前記供給電流調整部が、
    前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、供給する電流を調整する。
  5.  請求項1から4いずれか1項に記載の電流供給システムであって、
     前記供給電流調整部が、
    前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記巻線に対する前記ステータコアの少なくとも一部の相対位置を移動させて、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
  6. 請求項5に記載の電流供給システムであって、
     前記供給電流調整部が、
    前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
  7.  請求項1から5いずれか1項に記載の電流供給システムであって、
     前記供給電流調整部が、
    前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて、前記巻線を移動させて前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する。
  8. 請求項1から3いずれか1項に記載の電流供給システムであって、
    前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整する供給電圧調整部を備える。
  9. 請求項8に記載の電流供給システムであって、
     前記供給電圧調整部が、
    前記巻線に対する前記永久磁石の相対位置を移動させて前記ロータの永久磁石から生じて前記巻線と鎖交する前記鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整する。
  10.  請求項1から5いずれか1項に記載の電流供給システムであって、
     前記ステータコアは、前記ロータに非磁性体ギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータコア部と、前記対面部を含まない第二ステータコア部とを備え、
     前記供給電流調整部が、
    前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて、前記複数の第一ステータコア部及び前記第二ステータコア部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える。
  11.  請求項10に記載の電流供給システムであって、
     前記供給電流調整部は、
    前記複数の第一ステータコア部のそれぞれと前記第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップ長が、前記複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップ長よりも短い第一状態から、
    前記複数の第一ステータコア部のそれぞれと前記第二ステータコア部との間の非磁性体ギャップ長が、前記複数の第一ステータコア部のうち隣り合う第一ステータコア部の間の非磁性体ギャップ長よりも長い第二状態まで、
    前記複数の第一ステータコア部及び前記第二ステータコア部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変える。
  12.  請求項1から10のいずれか1項に記載の電流供給システムと
     前記駆動源と、
     前記駆動源の回転速度を変えることによって前記ロータの回転速度を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整する駆動源回転速度調整部とを備えた
    電力供給システム。
  13.  駆動源から回転駆動力を受けるとともに、電流の要求が変化する電気負荷装置に電流を供給する電流供給システムに用いられる制御装置であって、
     前記電流供給システムは、
    永久磁石を有し前記駆動源に接続されたロータと、
    巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、
    前記巻線から見た、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する電流調整機構とを備え、
     前記制御装置は、前記電流供給システムに要求される電流要求に応じて、前記電流調整機構に、前記ステータコアを通る磁気回路の磁気抵抗を変えさせることによって前記巻線のインダクタンスを変えさせる。
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