旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)，具備：定子(10)，其具有由于通電而產(chǎn)生磁通的電樞線圈(14)；內(nèi)轉(zhuǎn)子(30)，其由于磁通的通過而旋轉(zhuǎn)；以及外轉(zhuǎn)子(20)，其配置于通過內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁通的磁路的中途并旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)中，外轉(zhuǎn)子以在周向上保持規(guī)定間隔的方式配置有包括多個(gè)軟磁體的磁路構(gòu)件(21)，內(nèi)轉(zhuǎn)子在周向上排列有多個(gè)轉(zhuǎn)子齒(32)，在轉(zhuǎn)子齒(32)上纏繞有感應(yīng)線圈(34)和勵(lì)磁線圈(35)，感應(yīng)線圈(34)由于電樞線圈產(chǎn)生的磁通的交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電流，勵(lì)磁線圈(35)由于感應(yīng)電流的流通而產(chǎn)生磁場(chǎng)。
【專利說明】
旋轉(zhuǎn)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及雙轉(zhuǎn)子類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為動(dòng)力源安裝于各種裝置，例如，在車輛的情況下單獨(dú)地安裝，作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源發(fā)揮作用，或者與內(nèi)燃機(jī)一起安裝，作為混合動(dòng)力車的動(dòng)力源發(fā)揮作用。
[0003]特別是在混合動(dòng)力車的情況下，旋轉(zhuǎn)電機(jī)有時(shí)通過行星齒輪與內(nèi)燃機(jī)組合，納入用來發(fā)電和驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中。在這種情況下，存在如下問題:由于是將內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電用電機(jī)以及驅(qū)動(dòng)用電機(jī)分別與行星齒輪一起納入系統(tǒng)內(nèi)，因而會(huì)變得大型化，難以搭載于小型車輛。
[0004]對(duì)此，特開2013-188065號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)法使其具備復(fù)合化的功能，能夠作為發(fā)電用電機(jī)、驅(qū)動(dòng)用電機(jī)以及行星齒輪(gear)發(fā)揮作用。
[0005]例如，如圖5所示，特開2013-188065號(hào)公報(bào)中記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)M具備:定子S(極對(duì)數(shù)A)，其具有極對(duì)數(shù)為6的電樞線圈C;第I轉(zhuǎn)子Rl (極對(duì)數(shù)P)，其具有極對(duì)數(shù)為10的永久磁鐵PM;以及第2轉(zhuǎn)子R2(極數(shù)H(A+P))，其具有極數(shù)為16的磁傳導(dǎo)通路MP。該旋轉(zhuǎn)電機(jī)M是如下磁場(chǎng)調(diào)制型雙軸電機(jī):能夠利用磁場(chǎng)調(diào)制原理，使定子S、第I轉(zhuǎn)子Rl以及第2轉(zhuǎn)子R2這3個(gè)要素與行星齒輪中的太陽齒輪、內(nèi)嚙齒輪、載體等同地發(fā)揮作用。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:特開2013-188065號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]然而，在特開2013-188065號(hào)公報(bào)中記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)M的情況下，很難像能將永久磁鐵的磁力原樣作為磁鐵轉(zhuǎn)矩來使用的IPM電機(jī)(Inter1r Permanent Magnet Motor;內(nèi)置式永磁電機(jī))那樣，增大轉(zhuǎn)矩密度，得到大的輸出，為了彌補(bǔ)其轉(zhuǎn)矩，需要使用殘留磁通密度較大的昂貴的永久磁鐵。
[0011 ]另外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)M的結(jié)構(gòu)中，與永久磁鐵交鏈的磁通的變動(dòng)較大，因此，需要采用保磁力較大且熱退磁較少的例如添加了Dy(鏑)、Tb(鋱)這樣的昂貴的稀土類的昂貴的永久磁鐵，例如，Nd-Fe-B磁鐵(釹磁鐵)。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于，提供不使用永久磁鐵就能有效地利用磁鐵轉(zhuǎn)矩的磁場(chǎng)調(diào)制雙軸型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0013]用于解決問題的方案
[0014]解決上述問題的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)明的一個(gè)方式是一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具備:定子，其具有在通電時(shí)產(chǎn)生磁通的電樞線圈(電機(jī)子極=O);第I轉(zhuǎn)子，其在上述磁通通過時(shí)旋轉(zhuǎn);第2轉(zhuǎn)子，其配置于通過上述第I轉(zhuǎn)子的上述磁通的磁路的中途并旋轉(zhuǎn)，上述第2轉(zhuǎn)子配置有多個(gè)軟磁體，并且該多個(gè)軟磁體按照規(guī)定間隔配置在圓周方向上，上述第I轉(zhuǎn)子在圓周方向上排列有多個(gè)凸極部，在上述凸極部上纏繞有感應(yīng)線圈和勵(lì)磁線圈，上述感應(yīng)線圈由上述電樞線圈產(chǎn)生的磁通的交鏈誘發(fā)感應(yīng)電流，上述勵(lì)磁線圈在上述感應(yīng)電流通過時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
[0015]從而，僅通過對(duì)定子的電樞線圈供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流，電樞線圈的磁通就能夠在第I轉(zhuǎn)子中與凸極部的感應(yīng)線圈交鏈，產(chǎn)生感應(yīng)電流，對(duì)勵(lì)磁線圈通電，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)(勵(lì)磁磁通)。并且，在第2轉(zhuǎn)子中，由定子和第I轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通通過排列于磁路中途的軟磁體。
[0016]發(fā)明效果
[0017]這樣，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，能夠產(chǎn)生與定子、第i轉(zhuǎn)子、第2轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)(磁路長度)相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，并將其作為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。另外，能夠利用由第I轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)使第I轉(zhuǎn)子的凸極部作為電磁鐵發(fā)揮作用，利用磁鐵轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
[0018]因此，能夠提供不使用永久磁鐵就能有效地利用磁鐵轉(zhuǎn)矩的具備第I轉(zhuǎn)子和第2轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)調(diào)制雙軸型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的概略構(gòu)成的I/4部分的與旋轉(zhuǎn)軸正交的截面圖。
[0020]圖2是用于說明該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的概略整體構(gòu)成的與旋轉(zhuǎn)軸平行的截面概念圖。
[0021]圖3是表示設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子中的二極管的連接閉合電路的連接圖。
[0022]圖4A和圖4B表不與圖3的閉合電路不同的閉合電路，圖4A是表不本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的1/4部分的第I閉合電路的連接圖，圖4B是表示與圖4A的閉合電路不同排列的第2閉合電路的連接圖。
[0023]圖5是表示與本實(shí)施方式不同結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)調(diào)制雙軸型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的概略整體構(gòu)成的與旋轉(zhuǎn)軸正交的截面圖。
[0024]圖6是表示本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性的坐標(biāo)圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明
[0026]10 定子
[0027]12定子齒
[0028]14電樞線圈
[0029]20外轉(zhuǎn)子(第2轉(zhuǎn)子)
[0030]21磁路構(gòu)件[0031 ] 22 空隙
[0032]30內(nèi)轉(zhuǎn)子(第I轉(zhuǎn)子)
[0033]32轉(zhuǎn)子齒(凸極部)
[0034]34感應(yīng)線圈
[0035]35勵(lì)磁線圈
[0036]37A、37B 二極管
[0037]39、39ql、39q2 閉合電路
[0038]100旋轉(zhuǎn)電機(jī)
[0039]101外旋轉(zhuǎn)軸
[0040]102內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸[0041 ] G1、G2 氣隙
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1?圖6是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圖。
[0043]在圖1和圖2中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(雙轉(zhuǎn)子型電機(jī))100具備:定子10，其形成為大致圓筒形狀;外轉(zhuǎn)子(第2轉(zhuǎn)子)20，其旋轉(zhuǎn)自如地收納在該定子10內(nèi)，固定有與軸心一致的外旋轉(zhuǎn)軸(也簡稱旋轉(zhuǎn)軸)1I;以及內(nèi)轉(zhuǎn)子(第I轉(zhuǎn)子)30，其旋轉(zhuǎn)自如地收納在該外轉(zhuǎn)子20內(nèi)，固定有與軸心一致的內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸(也簡稱旋轉(zhuǎn)軸)102。圖1圖示了機(jī)械角度360度中的90度(1/4)的徑向截面圖。
[0044]在定子10中，在周向上排列有在朝著軸心的徑向上延伸的多根定子齒12。定子齒12以使內(nèi)周面12a側(cè)與后述的外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21的外周面21a隔著氣隙Gl相對(duì)的方式形成。
[0045]在定子10中，在相鄰的定子齒12的相互面對(duì)的側(cè)面12b間形成有槽13，在槽13中設(shè)有將繞組線圈分布纏繞而成的電樞線圈14。使對(duì)電樞線圈14供電而產(chǎn)生的磁通與外轉(zhuǎn)子20、內(nèi)轉(zhuǎn)子30交鏈，從而，分別驅(qū)動(dòng)這些轉(zhuǎn)子20、30旋轉(zhuǎn)。
[0046]在外轉(zhuǎn)子20中，包括導(dǎo)磁率高的鋼材等軟磁體的棱柱狀的磁路構(gòu)件21以在軸方向延伸的方式排列在周向上。磁路構(gòu)件21例如以外轉(zhuǎn)子20的軸方向的一端側(cè)被圓盤狀的第I端板25連結(jié)支撐，并且，軸方向的另一端側(cè)被形成為同心的環(huán)形的第2端板26連結(jié)支撐的方式構(gòu)成，形成為所謂的籠型電機(jī)的轉(zhuǎn)子形態(tài)。
[0047]外轉(zhuǎn)子20按如下方式形成:使磁通較好地通過的磁路構(gòu)件21與不讓磁通通過的空隙22在周向上交替連續(xù)排列，磁路構(gòu)件21的徑向的外周面21a和內(nèi)周面21b分別與定子10的定子齒12的內(nèi)周面12a和后述的內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32的外周面32a相對(duì)。
[0048]在外轉(zhuǎn)子20中，由定子10的電樞線圈14產(chǎn)生并發(fā)生交鏈的磁通高效地通過磁路構(gòu)件21，而在空隙22處該磁通的通過受到妨礙。由定子10的電樞線圈14產(chǎn)生的磁通在通過外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21后，如后所述，與內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32的外周面32a交鏈，再次通過外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21，從而，形成返回定子10的磁回路。
[0049]當(dāng)外轉(zhuǎn)子20相對(duì)于定子10相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成反復(fù)切換使磁通通過的磁路構(gòu)件21和限制磁通通過的空隙22的磁回路。
[0050]從而，外轉(zhuǎn)子20能夠使由電樞線圈14產(chǎn)生并發(fā)生交鏈的磁通的磁通量發(fā)生變動(dòng)。由于該磁通速量的變動(dòng)，在外轉(zhuǎn)子20中，在定子10和內(nèi)轉(zhuǎn)子30之間產(chǎn)生使通過氣隙Gl和后述的氣隙G2的磁通的磁路最短的轉(zhuǎn)矩(旋轉(zhuǎn)力)，因此，外轉(zhuǎn)子20能夠相對(duì)于定子10相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0051 ]在內(nèi)轉(zhuǎn)子30中，在周向上排列有朝著遠(yuǎn)離軸心的徑向延伸的多根轉(zhuǎn)子齒(凸極部)32。轉(zhuǎn)子齒32的外周面32a與外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21的內(nèi)周面21b隔著氣隙G2相對(duì)。
[0052]在轉(zhuǎn)子齒32中，在相鄰的轉(zhuǎn)子齒32的相互面對(duì)的側(cè)面32b間形成有槽33，在槽33內(nèi)的外轉(zhuǎn)子20側(cè)卷繞有感應(yīng)線圈34，并且，在槽33內(nèi)的軸心側(cè)卷繞有勵(lì)磁線圈35。
[0053]感應(yīng)線圈34在每個(gè)轉(zhuǎn)子齒32上在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的徑向形成相同方向的繞組，采用集中卷繞的方式，排列在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的周向上，每隔I個(gè)轉(zhuǎn)子齒32串聯(lián)連接，2個(gè)串聯(lián)連接線路以兩端部連接而并聯(lián)連接。該感應(yīng)線圈34利用磁通的交鏈而產(chǎn)生(誘發(fā))感應(yīng)電流。
[0054]勵(lì)磁線圈35在相鄰的轉(zhuǎn)子齒32上形成相反方向的繞組，以集中卷繞的方式形成在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的徑向上，在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的周向上排列，這些線圈的兩端部分別在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的外周側(cè)和軸心側(cè)連接，全部串聯(lián)連接。勵(lì)磁線圈35被供應(yīng)勵(lì)磁電流，從而被勵(lì)磁化，作為電磁鐵發(fā)揮作用。
[0055]如圖3所示，這些感應(yīng)線圈34和勵(lì)磁線圈35與二極管37A、37B—起形成閉合電路39。閉合電路39是按如下方式連接而成的回路構(gòu)成:二極管37A、37B分別將由每隔I個(gè)的感應(yīng)線圈34所產(chǎn)生的交流的感應(yīng)電流整流為一個(gè)方向，作為直流勵(lì)磁電流供應(yīng)給勵(lì)磁線圈35ο
[0056 ]利用該回路構(gòu)成，能夠?qū)⒂筛袘?yīng)線圈34產(chǎn)生的感應(yīng)電流整流并作為勵(lì)磁電流使勵(lì)磁線圈35勵(lì)磁化，從而使轉(zhuǎn)子齒32作為電磁鐵發(fā)揮作用。
[0057]二極管37Α、37Β即使在使感應(yīng)線圈34、勵(lì)磁線圈35多極化的情況下，也是通過串聯(lián)連接來抑制使用數(shù)量的，為了避免大量使用，不是形成一般的H橋式的全波整流回路，而是形成中性點(diǎn)鉗位式的半波整流回路，以分別相差180度相位差的方式連接二極管37Α、37Β，使一方的感應(yīng)電流反相而進(jìn)行半波整流輸出。
[0058]旋轉(zhuǎn)電機(jī)100也可以以將機(jī)械角度360度區(qū)分為各90度的4個(gè)部分的方式構(gòu)筑。在這種情況下，如圖4Α和圖4Β所示，閉合電路39是按分別為90度機(jī)械角度的1/4部分分割而成的閉合電路39ql或39q2的回路構(gòu)成。在閉合電路39ql、39q2中，5個(gè)勵(lì)磁線圈35全部串聯(lián)連接，而感應(yīng)線圈34分為3個(gè)串聯(lián)連接和2個(gè)串聯(lián)連接，這2個(gè)串聯(lián)連接線路是并聯(lián)連接的。
[0059]具體來說，如圖4A所示，將閉合電路39ql設(shè)為在旋轉(zhuǎn)方向上3個(gè)串聯(lián)連接的一側(cè)在前的模式，如圖4B所示，將閉合電路39q2設(shè)為在旋轉(zhuǎn)方向上2個(gè)串聯(lián)連接的一側(cè)在前的模式，將閉合電路39ql、39q2分別配置為以軸心為中心的點(diǎn)對(duì)稱的位置關(guān)系。在這種情況下，由感應(yīng)線圈34產(chǎn)生的感應(yīng)電流量及其相位關(guān)系也是根據(jù)定子10(電樞)的極數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子30(電磁鐵)的極數(shù)以及外轉(zhuǎn)子20(磁傳導(dǎo)通路)的極數(shù)的不同而不同的，因此，并不一定是由串聯(lián)數(shù)的比率決定的。另外，由于是將閉合電路39ql、39q2配置于點(diǎn)對(duì)稱的位置，因此，不會(huì)降低旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。
[0060]在閉合電路39的勵(lì)磁線圈35中，相鄰的轉(zhuǎn)子齒32彼此的卷繞方向是反向的。因而，構(gòu)成一部分磁回路的內(nèi)轉(zhuǎn)子30的一個(gè)轉(zhuǎn)子齒32被磁化而作為使S極與外轉(zhuǎn)子20相對(duì)的電磁鐵發(fā)揮作用，S極是使交鏈的磁通從外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21向其轉(zhuǎn)子齒32感應(yīng)的方向。另夕卜，相鄰的另一個(gè)轉(zhuǎn)子齒32被磁化而作為使N極與外轉(zhuǎn)子20相對(duì)的電磁鐵發(fā)揮作用，N極是使磁通從其另一個(gè)轉(zhuǎn)子齒32向外轉(zhuǎn)子20側(cè)感應(yīng)的方向。
[0061 ]如上所述，在內(nèi)轉(zhuǎn)子30中，包括不被外轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)所調(diào)制的成分的來自定子1的異步磁通與轉(zhuǎn)子齒32的外周面32a交鏈。
[0062]S卩，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，與內(nèi)轉(zhuǎn)子30的感應(yīng)線圈34交鏈的磁通中包括不被外轉(zhuǎn)子20調(diào)制地(與內(nèi)轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)不同步地)發(fā)生變動(dòng)的成分，因此，能夠在感應(yīng)線圈34中產(chǎn)生感應(yīng)電流。從而，利用二極管37A、37B對(duì)該感應(yīng)電流進(jìn)行整流使其成為直流勵(lì)磁電流而對(duì)勵(lì)磁線圈35通電，從而能夠使轉(zhuǎn)子齒32作為電磁鐵發(fā)揮作用并產(chǎn)生勵(lì)磁磁通。
[0063]而且，在內(nèi)轉(zhuǎn)子30中，來自定子10的經(jīng)外轉(zhuǎn)子20而交鏈的磁通中的被該外轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)所調(diào)制后的磁通與內(nèi)轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)同步地發(fā)生交鏈。從而，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能夠產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
[0064]這時(shí)，來自定子10的定子齒12且經(jīng)外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21與內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32交鏈的磁通是由交流電源對(duì)分布纏繞而成的電樞線圈14供電而產(chǎn)生的。
[0065]在本實(shí)施方式中，該電樞線圈14采用的是分布繞組，也可以集中纏繞來設(shè)置。在采用集中繞組的情況下，與由分布繞組的線圈產(chǎn)生的情況相比，能夠使較多的高次諧波成分重疊于與轉(zhuǎn)子齒32交鏈的磁通。該與磁通重疊的高次諧波成分起到使磁通量發(fā)生變動(dòng)的作用，因此，能夠有效地在感應(yīng)線圈34中產(chǎn)生感應(yīng)電流，能夠?qū)?lì)磁線圈35供應(yīng)更大的勵(lì)磁電流，產(chǎn)生勵(lì)磁磁通。
[0066]因而，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，不設(shè)置永久磁鐵就能夠利用磁鐵轉(zhuǎn)矩(旋轉(zhuǎn)力)使內(nèi)轉(zhuǎn)子30相對(duì)于定子10相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在該內(nèi)轉(zhuǎn)子30中，使轉(zhuǎn)子齒32作為以磁化方向(N極、S極)沿著周向交替變化的方式排列的電磁鐵發(fā)揮作用，從而，能夠使在內(nèi)轉(zhuǎn)子30與外轉(zhuǎn)子20之間交鏈的磁通順利地在槽33中迂回而交接。
[0067]在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，外轉(zhuǎn)子20相對(duì)于定子10相對(duì)旋轉(zhuǎn)，另外，經(jīng)由該旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子20(磁路構(gòu)件21)的磁通所交鏈的內(nèi)轉(zhuǎn)子30由于磁鐵轉(zhuǎn)矩而相對(duì)于外轉(zhuǎn)子20相對(duì)旋轉(zhuǎn)，因此，能夠使外轉(zhuǎn)子20低速旋轉(zhuǎn)并且使內(nèi)轉(zhuǎn)子30高速旋轉(zhuǎn)。
[0068]另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100根據(jù)定子10、外轉(zhuǎn)子20以及內(nèi)轉(zhuǎn)子30的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生上述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩。具體來說，當(dāng)將定子10的電樞線圈14的極對(duì)數(shù)設(shè)為A，將作為外轉(zhuǎn)子20的極數(shù)的磁路構(gòu)件21的數(shù)量設(shè)為H，將作為內(nèi)轉(zhuǎn)子30的極對(duì)數(shù)的轉(zhuǎn)子齒(電磁鐵)32的極對(duì)數(shù)設(shè)為P時(shí)，得到使下式(I)成立的組合。
[0069]H= |A土Pl......(I)
[0070]在該結(jié)構(gòu)中，能夠有效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使外轉(zhuǎn)子20和內(nèi)轉(zhuǎn)子30相對(duì)于定子10高效地相對(duì)旋轉(zhuǎn)。例如，在本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，定子10的電樞線圈14的極對(duì)數(shù)A = 6、外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21的極數(shù)H= 16、內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32的極對(duì)數(shù)P = 10，滿足上述的式(I)。
[0071]并且，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，在定子10內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地收納有外轉(zhuǎn)子20，而且，在該外轉(zhuǎn)子20內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如地收納有內(nèi)轉(zhuǎn)子30，分別設(shè)有與外轉(zhuǎn)子20和內(nèi)轉(zhuǎn)子30—體地同軸旋轉(zhuǎn)的外旋轉(zhuǎn)軸101和內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸102。
[0072]因此，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100成為如下磁場(chǎng)調(diào)制型雙軸電機(jī)的結(jié)構(gòu):能夠與行星齒輪相對(duì)應(yīng)地，定子10作為太陽齒輪，外轉(zhuǎn)子20作為載體，內(nèi)轉(zhuǎn)子30作為內(nèi)嚙齒輪發(fā)揮作用，因此，能夠利用磁場(chǎng)調(diào)制原理傳遞動(dòng)力。此外，在本實(shí)施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，也可以以磁路構(gòu)件21所形成的內(nèi)轉(zhuǎn)子20作為載體發(fā)揮作用的方式構(gòu)成。
[0073]利用該結(jié)構(gòu)，雖然省略了圖不，但例如在將旋轉(zhuǎn)電機(jī)100與發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))一起作為驅(qū)動(dòng)源安裝于混合動(dòng)力汽車的情況下，若將外轉(zhuǎn)子20的外旋轉(zhuǎn)軸101和內(nèi)轉(zhuǎn)子30的內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸102分別與車輛的動(dòng)力傳遞路徑直接連結(jié)，經(jīng)由逆變器將車輛的電池與定子10的電樞線圈14連接，從而能夠在作為驅(qū)動(dòng)源的同時(shí)也作為動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用。
[0074]另外，如圖5所示，特開2013-188065號(hào)公報(bào)中記載的旋轉(zhuǎn)電機(jī)M構(gòu)成為如下磁場(chǎng)調(diào)制型雙軸電機(jī):在定子S的電樞線圈C的極對(duì)數(shù)A = 6、外轉(zhuǎn)子Rl的永久磁鐵PM的極對(duì)數(shù)P =1、內(nèi)轉(zhuǎn)子R2的磁傳導(dǎo)通路MP的極數(shù)H (A+P ) = 16的結(jié)構(gòu)中，利用磁場(chǎng)調(diào)制原理，與行星齒輪中的太陽齒輪、內(nèi)嚙齒輪、載體等同地發(fā)揮作用。
[0075]對(duì)此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100在定子1的電樞線圈14的極對(duì)數(shù)A= 6、內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32的極對(duì)數(shù)P= 10、外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件(調(diào)制構(gòu)件)21的極數(shù)H(A+P) = 16的結(jié)構(gòu)中，滿足上述的式(I)，在外轉(zhuǎn)子20中配置有調(diào)制構(gòu)件(磁傳導(dǎo)通路)，在內(nèi)轉(zhuǎn)子30中配置有電磁鐵(轉(zhuǎn)子齒32)。從而，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能夠以與該旋轉(zhuǎn)電機(jī)M等同的轉(zhuǎn)矩波形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。圖6表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的轉(zhuǎn)矩特性的坐標(biāo)圖。旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的內(nèi)轉(zhuǎn)子30所利用的電磁力能夠在轉(zhuǎn)子齒32的徑向上確保充分的長度而利用感應(yīng)線圈34和勵(lì)磁線圈35的匝數(shù)來調(diào)整其卷繞量、比率，因此，能夠產(chǎn)生最佳的感應(yīng)電流、勵(lì)磁電流，得到充分的轉(zhuǎn)矩。
[0076]另外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，在內(nèi)轉(zhuǎn)子30側(cè)的轉(zhuǎn)子齒32上卷繞設(shè)置感應(yīng)線圈34和勵(lì)磁線圈35，因而，能夠充分確保線圈長度并且使磁阻的脈動(dòng)變大，能夠在感應(yīng)線圈34中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流，對(duì)勵(lì)磁線圈35供應(yīng)較大的勵(lì)磁電流，能夠產(chǎn)生足夠的電磁力作為磁鐵轉(zhuǎn)矩而促進(jìn)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0077]也能夠像旋轉(zhuǎn)電機(jī)M那樣，在外轉(zhuǎn)子20側(cè)配置具有充分長度的凸極并卷繞感應(yīng)線圈、勵(lì)磁線圈，但在這種情況下，內(nèi)轉(zhuǎn)子的直徑相對(duì)地變小，磁阻的脈動(dòng)也變小，因此，不能得到足夠的電磁力(磁鐵轉(zhuǎn)矩)。因此，適合采用本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的結(jié)構(gòu)。
[0078]這樣，在本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，在外轉(zhuǎn)子20中配置多個(gè)磁路構(gòu)件21，在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32上配置感應(yīng)線圈34和勵(lì)磁線圈35。因此，能夠使對(duì)定子10的電樞線圈14供應(yīng)交流的驅(qū)動(dòng)電流而產(chǎn)生的磁通通過外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21并與內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32交鏈，使感應(yīng)線圈34產(chǎn)生感應(yīng)電流，能夠利用二極管37A、37B對(duì)該感應(yīng)電流進(jìn)行整流并將其供應(yīng)給勵(lì)磁線圈35，從而產(chǎn)生勵(lì)磁磁通。
[0079]因而，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，不使用永久磁鐵就能使由定子10產(chǎn)生的磁通以及由內(nèi)轉(zhuǎn)子30產(chǎn)生的磁通經(jīng)外轉(zhuǎn)子20(磁路構(gòu)件21)返回定子10，能夠形成閉合的磁回路。
[0080]因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能夠產(chǎn)生使該磁回路中的磁路長度最短的轉(zhuǎn)矩。另外，能夠利用使內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32作為電磁鐵發(fā)揮作用而產(chǎn)生的磁鐵轉(zhuǎn)矩來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
[0081]其結(jié)果是，能夠提供不使用永久磁鐵就能有效地利用磁鐵轉(zhuǎn)矩的具備外轉(zhuǎn)子20和內(nèi)轉(zhuǎn)子30的磁場(chǎng)調(diào)制雙軸型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100。
[0082]感應(yīng)線圈34是在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32的外周側(cè)向相同方向集中纏繞而成的，勵(lì)磁線圈35是在該轉(zhuǎn)子齒32的軸心側(cè)交替改變卷繞方向地進(jìn)行集中纏繞而成的。因此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，能夠使由定子10的電樞線圈14產(chǎn)生的磁通經(jīng)外轉(zhuǎn)子20(磁路構(gòu)件21)與感應(yīng)線圈34有效地交鏈而高效地產(chǎn)生感應(yīng)電流，能夠使根據(jù)勵(lì)磁線圈35的卷繞方向而被磁化而成的電磁鐵的N極和S極交替地與外轉(zhuǎn)子20的磁路構(gòu)件21相對(duì)，形成適當(dāng)?shù)拇呕芈贰?br>[0083]作為本實(shí)施方式的第2方式，雖然省略了圖示，但也可以在內(nèi)轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)子齒32內(nèi)埋設(shè)永久磁鐵。以使磁極(N極、S極)與利用二極管37A、37B進(jìn)行整流而使轉(zhuǎn)子齒32作為電磁鐵發(fā)揮作用時(shí)的磁化方向一致的方式配置該永久磁鐵。在這種情況下，能夠使轉(zhuǎn)子齒32的電磁鐵的磁力加上永久磁鐵的磁力發(fā)揮作用，能夠產(chǎn)生更大的磁力作用，驅(qū)動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子30(內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸102)以較大的轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)。此外，該永久磁鐵只要產(chǎn)生輔助利用感應(yīng)線圈34發(fā)揮作用的電磁力的磁力就足夠了，因此，不必是例如釹磁鐵這樣稀少且昂貴的永久磁鐵，只要采用能夠穩(wěn)定供應(yīng)且廉價(jià)的種類即可。此外，也可以采用釹磁鐵這樣稀少且昂貴的永久磁鐵，在這種情況下，能夠得到穩(wěn)定且較大的轉(zhuǎn)矩。
[0084]而且，作為本實(shí)施方式的第3方式，不限于旋轉(zhuǎn)電機(jī)100這樣在徑向形成氣隙Gl、G2的徑向間隙結(jié)構(gòu)，也可以以在旋轉(zhuǎn)軸方向形成間隙的軸向間隙結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在這種情況下，也是在軸方向排列的定子和2組轉(zhuǎn)子側(cè)分別配置電樞線圈、磁路構(gòu)件、感應(yīng)線圈。
[0085]另外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100這樣的徑向間隙結(jié)構(gòu)的情況下，不限于由電磁鋼板的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成定子10、外轉(zhuǎn)子20、內(nèi)轉(zhuǎn)子30，例如也可以采用如下的所謂SMC芯，S卩:對(duì)鐵粉等具有磁性的顆粒的表面進(jìn)行絕緣包覆處理而得到軟磁性復(fù)合粉材(Sof t MagneticComposites)，對(duì)該軟磁性復(fù)合粉材進(jìn)一步進(jìn)行鐵粉壓縮成型和熱處理而制造出的壓粉磁芯。該SMC芯容易成型，因此適于軸向間隙結(jié)構(gòu)。
[0086]另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100不限于車載用，例如能夠適當(dāng)用作風(fēng)力發(fā)電、工作機(jī)械等的驅(qū)動(dòng)源。
[0087]雖然公開了本發(fā)明的實(shí)施方式，但很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行變更。旨在將所有這樣的修改以及等價(jià)物都包含于前面的權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具備: 定子，其具有在通電時(shí)產(chǎn)生磁通的電樞線圈； 第I轉(zhuǎn)子，其在上述磁通通過時(shí)旋轉(zhuǎn)； 第2轉(zhuǎn)子，其配置于通過上述第I轉(zhuǎn)子的上述磁通的磁路的中途并旋轉(zhuǎn)， 上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于， 上述第2轉(zhuǎn)子配置有多個(gè)軟磁體，并且該多個(gè)軟磁體按照規(guī)定間隔配置在圓周方向上，上述第I轉(zhuǎn)子在圓周方向上排列有多個(gè)凸極部，在上述凸極部上纏繞有感應(yīng)線圈和勵(lì)磁線圈，上述感應(yīng)線圈由上述電樞線圈產(chǎn)生的磁通的交鏈誘發(fā)感應(yīng)電流，上述勵(lì)磁線圈在上述感應(yīng)電流通過時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中， 在上述第I轉(zhuǎn)子中，上述感應(yīng)線圈配置于上述第2轉(zhuǎn)子側(cè)，上述勵(lì)磁線圈配置于旋轉(zhuǎn)軸側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中， 上述感應(yīng)線圈形成為在相鄰的上述凸極部纏繞的該感應(yīng)線圈的纏繞方向相同，上述勵(lì)磁線圈形成為在相鄰的上述凸極部纏繞的該勵(lì)磁線圈的纏繞方向相反。
【文檔編號(hào)】H02K16/02GK105846620SQ201610045226
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】久保田芳永, 青山真大
【申請(qǐng)人】鈴木株式會(huì)社