專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配備有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
如在日本專利申請公開No. 2010-279165 (JP 2010-279165 A)中描述的那樣，已知有一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子設(shè)置有作為線圈的轉(zhuǎn)子繞組，且通過磁場感應(yīng)出通過轉(zhuǎn)子繞組的電流，使得在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所述磁場由定子內(nèi)產(chǎn)生的磁動勢所生成且包括作為諧波分量的空間諧波。在JP 2010-279165 A中描述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)配備有定子和布置在定子徑向內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子。定子具有設(shè)置在定子芯的在周向方向上相互分開的多個位置處的齒。圍繞定子的齒，通過集中纏繞方法纏繞了多個相的定子繞組。通過使多個相的交變電流通過多個相的定子繞組，可產(chǎn)生在周向方向上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。
此外，轉(zhuǎn)子具有設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯的在周向方向上的多個位置處的凸極。轉(zhuǎn)子繞組圍繞每個凸極纏繞。對于轉(zhuǎn)子繞組，圍繞每隔一個凸極纏繞的轉(zhuǎn)子繞組相互串聯(lián)連接，而圍繞在轉(zhuǎn)子的周向方向上兩個彼此相鄰的凸極纏繞的轉(zhuǎn)子繞組相互電分離。二極管連接到轉(zhuǎn)子繞組的相互分開的組的每個。連接到在轉(zhuǎn)子的周向方向上兩個彼此相鄰的兩個轉(zhuǎn)子繞組的二極管在相互相反的方向上連接到其各轉(zhuǎn)子繞組，使得流過兩個相鄰的轉(zhuǎn)子繞組的電流的方向相互相反。因此，當(dāng)直流電在二極管的整流方向上流過每個轉(zhuǎn)子繞組時，在周向方向上彼此相鄰的兩個凸極的磁方向相互相反，且因此在每個凸極內(nèi)形成磁體，使得N極和S極在轉(zhuǎn)子的周向方向上相互交替。在這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，凸極與定子的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使得轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子上。此外，使用通過定子形成的磁場的諧波成分，作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩可有效地增大。順便提及地，除JP 2010-279165 A之外，與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)也包括日本專利申請公開 No. 2007-185082 (JP 2007-185082 A)、日本專利申請公開 No. 2010-98908 (JP2010-98908 A)、日本專利申請公開No. 2010-11079 (JP 2010-11079A)、日本專利申請公開 No. 2004-187488 (JP 2004-187488 A)和日本專利申請公開 No. 2009-183060 (JP2009-183060 A)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了能夠有效地增大轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種如下的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于包括定子，該定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；和轉(zhuǎn)子，線圈圍繞該轉(zhuǎn)子纏繞，使得通過旋轉(zhuǎn)磁場的諧波分量在線圈內(nèi)產(chǎn)生了電動勢，并且，在該轉(zhuǎn)子中通過電動勢產(chǎn)生磁極，其中轉(zhuǎn)子具有引導(dǎo)部分，該引導(dǎo)部分將諧波分量從定子引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子。在根據(jù)本發(fā)明的方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子可包括磁極部分，所述磁極部分形成為使得所述磁極通過電動勢在磁極部分中產(chǎn)生。此外，在根據(jù)本發(fā)明的方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，引導(dǎo)部分可設(shè)置成與定子相鄰。再進(jìn)一步地，引導(dǎo)部分可設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，以與圍繞處于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心軸線上的中心繪制的假想的最大外接圓相接。再進(jìn)一步地，在根據(jù)本發(fā)明的方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，引導(dǎo)部分可引導(dǎo)諧波分量，使得所產(chǎn)生的電動勢的幅值增大。根據(jù)本發(fā)明，通過使得由定子產(chǎn)生的磁場內(nèi)的大量的諧波分量與轉(zhuǎn)子的線圈關(guān)聯(lián)，可實現(xiàn)可有效地增大轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。


本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義將參考附圖在下文中描述，其中類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件，且其中圖I是示出了其中作為整流元件的二極管聯(lián)接到根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電 機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組的狀態(tài)的示意圖；圖2是示出了圖I的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分的示意性截面視圖，所述部分在周向方向上延伸且其中定子的一部分和轉(zhuǎn)子的一部分相互面對，同時省略了二極管的圖示；圖3是圖2中示出的部分A的放大且詳細(xì)的視圖；圖4是示出了其中通過流過轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量在本發(fā)明的實施 例中的轉(zhuǎn)子內(nèi)流動的方式的示意圖；圖5是示出了與轉(zhuǎn)子繞組關(guān)聯(lián)的磁通量的幅值(變化寬度)在轉(zhuǎn)子繞組的在圖I中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的周向方向上的周向?qū)挾?改變時的計算結(jié)果的簡圖；圖6A是示出了在不同的定子電流下的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性的簡圖，該簡圖作為以不具有任何輔助極的比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖6B是示出了在不同的定子電流下的轉(zhuǎn)子磁動勢和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的簡圖，該簡圖作為以比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖7A是示出了在不同的定子電流下的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性的簡圖，該簡圖作為以本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖7B是示出了在不同的定子電流下的轉(zhuǎn)子磁動勢和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的簡圖，該簡圖作為以本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖8A是示出了轉(zhuǎn)子繞組的空間諧波關(guān)聯(lián)通量的簡圖，該簡圖作為以不具有任何輔助極的比較例以及示例I和示例2執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖8B是示出了轉(zhuǎn)子繞組的自感的簡圖，該簡圖作為以比較例和示例I和示例2執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖SC是示出了通過轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流的簡圖，該簡圖作為以比較例以及示例I和示例2執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖8D是示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的簡圖，該簡圖作為以比較例以及示例I和示例2執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖9A是示出了空間諧波的磁通線的示意性簡圖，該簡圖作為以不具有任何輔助極的比較例執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖9B是示出了空間諧波的磁通線的示意性簡圖，該簡圖作為以本發(fā)明的實施例執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；
圖IOA是示出了由轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通線的示意性簡圖，該簡圖作為以不具有任何輔助極的比較例執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果；圖IOB是示出了由轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通線的示意性簡圖，該簡圖作為以示例I執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果，在示例I中每個輔助電極的基部部分由本發(fā)明的實施例中的磁性材料制成；圖IOC是示出了由轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通線的示意性簡圖，該簡圖作為以示例I執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果，在示例I中每個輔助電極的基部部分由本發(fā)明的實施例中的非磁性材料制成；圖11是示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的示例的總體構(gòu)造的簡圖，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；圖12是示出了圖11中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的控制裝置的構(gòu)造的框圖；圖13A是示出了圖11中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中的定子電流在d軸電流指令值Id'疊加后的q軸電流指令值Iqsunf和三相電流方面的與時間相關(guān)的改變的示例的簡圖；圖13B是示出了與圖13A對應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁動勢的與時間相關(guān)的改變的簡圖；圖13C是示出了與圖13A對應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的與時間相關(guān)的改變的簡圖；圖14A至圖14C示出了示意性簡圖,所述示意性簡圖示出了其中磁通量通過圖11中所示的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子的方式，分別為其中q軸電流是恒定值的情況(圖14A)，其中減小的脈沖電流疊加在q軸電流上的情況的早期階段(圖14B)，和其中減小的脈沖電流疊加在q軸電流上的情況的晚期階段(圖14C)；圖15是示出了在定子電流上疊加了增加的脈沖電流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的通過U相的定子繞組的電流(定子電流)和在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)生的感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流)的示例的簡圖；圖16A和圖16B示出了轉(zhuǎn)子的示意性簡圖，圖中示出了在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中當(dāng)脈沖電流疊加在q軸電流上時發(fā)生的改變；圖17是示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的簡圖，該簡圖用于圖示其中圖11中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的脈沖電流的疊加狀態(tài)改變的示例；圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的另一個示例的示意性簡圖；圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的再一個示例的示意性簡圖；且圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的又一個示例的示意性簡圖；且圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的再另一個示例的示意性簡圖。
具體實施例方式將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。圖I至圖3是示出了本發(fā)明的實施例的簡圖。圖I是示出了其中作為整流元件的二極管聯(lián)接到根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組的狀態(tài)的示意性簡圖。圖2是示出了圖I的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一部分的示意性截面視圖，所述部分在周向方向上延伸且其中定子的一部分和轉(zhuǎn)子的一部分相互面對，同時省略了二極管的圖示。圖3是圖2中示出的部分A的放大的和詳細(xì)的視圖。如在圖I中示出，作為電動馬達(dá)或發(fā)電機(jī)工作的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10包括定子12和轉(zhuǎn)子14，其中，定子12固定到外殼(未示出)，轉(zhuǎn)子14在徑向方向上布置在定子12的內(nèi)部，以便在其間留有預(yù)定氣隙的情況下面對定子12，且所述轉(zhuǎn)子14可相對于定子12旋轉(zhuǎn)(術(shù)語“徑向方向”(有時通過術(shù)語徑向來指示)指任何與轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸線正交的徑向方向，且在后文中“徑向方向”的意義在如下描述中是相同的，除非另外地指示)。此外，定子12包括定子芯26、布置在定子芯26上的沿其周向方向的多個位置處的齒30、以及圍繞單獨(dú)的齒30布置的、即圍繞其纏繞的多個相(更確切地，三個相，即u相、V相和w相)的定子繞組28u、28v、28w。具體而言，在定子芯26的內(nèi)周表面上，作為徑向向內(nèi)(朝向轉(zhuǎn)子14)突出的多個定子齒的齒30圍繞轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸線、在周向方向上相互間隔開地布置，且因此在單獨(dú)的齒30之間形成了槽31 (順便提及地，“周向方向”指沿著圓心在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心軸線上繪制的圓的任何方向，且術(shù)語“周向方向”的意義在如下的描述中是相同的，除非另外地指示)。定子芯26和齒30由磁性材料形成為整體。 各相的定子繞組28u、28v、28w通過使用短節(jié)距集中纏繞方法、使得線經(jīng)過槽31來圍繞單獨(dú)的齒30纏繞。由于定子繞組28u、28v、28w以前述方式纏繞在齒30上，所以構(gòu)造了磁極。然后，通過使多相交變電流通過多個相的定子繞組28u、28v、28w，在周向方向上并置的齒30被磁化，使得定子12產(chǎn)生在周向方向上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。順便提及，定子繞組不限制于其中繞組圍繞定子齒纏繞的構(gòu)造，而是也可纏繞在除定子齒外的定子芯上。由齒30形成且從其遠(yuǎn)端表面延伸的旋轉(zhuǎn)磁場作用在轉(zhuǎn)子14上。在圖I中示出的示例中，三個相(u相、V相和w相)的三個定子繞組28u、28v、28w圍繞其纏繞的三個齒30構(gòu)成了極對。轉(zhuǎn)子14包括中空的圓柱形轉(zhuǎn)子芯16 ;齒19，該齒19是從轉(zhuǎn)子芯16的外周表面上的沿轉(zhuǎn)子芯16的周向方向的多個位置徑向向外(朝向定子12)突出的突出部分，并且齒19是主凸極且是磁極部分，即轉(zhuǎn)子齒；和轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，其是多個線圈。轉(zhuǎn)子芯16和齒19形成為磁性材料的整體。更具體地，多個第一轉(zhuǎn)子繞組42n通過集中纏繞方法圍繞轉(zhuǎn)子14的周向方向上的每隔一個齒19纏繞，且多個第二轉(zhuǎn)子繞組42s通過集中纏繞方法圍繞與前述設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子繞組42n的齒19相鄰的齒19纏繞，所述后者齒19是在周向方向上另一組每隔一個的齒19。此外，包括多個第一轉(zhuǎn)子繞組42n的第一轉(zhuǎn)子繞組電路44和包括多個第二轉(zhuǎn)子繞組42s的第二轉(zhuǎn)子繞組電路46分別與二極管21n和二極管21s連接，所述二極管的每個是磁特性調(diào)整部分且是整流元件。即，第一轉(zhuǎn)子繞組42n和第二轉(zhuǎn)子繞組42s通過集中纏繞方法在轉(zhuǎn)子芯16的沿周向方向的多個位置處纏繞。此外，在轉(zhuǎn)子14的周向方向上的每隔一個的位置處布置的第一轉(zhuǎn)子繞組42n串聯(lián)地電連接，且以無端的(或環(huán)狀)方式電連接，且作為整流元件和第一二極管的二極管21n插入在第一轉(zhuǎn)子繞組42n的串聯(lián)電路的一部分內(nèi)且與之串聯(lián)連接。以此方式構(gòu)建了第一轉(zhuǎn)子繞組電路44。所有第一轉(zhuǎn)子繞組42n圍繞用作相同的磁極(N極)的齒19纏繞。此外，第二轉(zhuǎn)子繞組42s串聯(lián)地且以無端(或環(huán)狀)方式電連接，且作為整流元件和第二二極管的二極管21s串聯(lián)地連接到第二轉(zhuǎn)子繞組42s的串聯(lián)電路的一部分內(nèi)。以此方式構(gòu)建了第二轉(zhuǎn)子繞組電路46。所有第二轉(zhuǎn)子繞組42s圍繞用作相同的磁極(S極)的齒19纏繞。此外，圍繞在周向方向上彼此相鄰的兩個齒19 (形成相反磁極的磁體)纏繞的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s相互電分離。此外，通過二極管21n和21s實現(xiàn)的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流的整流方向相互相反，使得在轉(zhuǎn)子14的周向方向上彼此相鄰的兩個齒19形成相反磁極的磁體。即，二極管21n和21s以如下連接方式連接到在周向方向上相互交替的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，該連接方式使得電流流過轉(zhuǎn)子繞組42n的方向和電流流過轉(zhuǎn)子繞組42s的方向(即二極管21n和21s的整流方向)，即二極管21n和21s的正方向，相互相反。此外，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的每個的纏繞中心軸線位于徑向方向上。因而，二極管21n和21s將分別被由通過定子12產(chǎn)生的且包括作為諧波分量的空間諧波的旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)的電動勢導(dǎo)致流過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流整流，使得流過在轉(zhuǎn)子14的周向方向上彼此相鄰的兩個轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流的相形成為相互交替的A相和B相。A相電流在相應(yīng)的齒19的每個的遠(yuǎn)端側(cè)中產(chǎn)生了N極，且B相電流在相應(yīng)的齒19的每個的遠(yuǎn)端側(cè)中產(chǎn)生了 S極。即，為轉(zhuǎn)子14設(shè)置的整流元件是二極管21n和21s，它們分別是連接到轉(zhuǎn)子繞組42n和轉(zhuǎn)子繞組42s的第一和第二 整流元件。此外，二極管21n和21s每個分別獨(dú)立地對被感應(yīng)電動勢感應(yīng)為流過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流進(jìn)行整流，使得布置在沿周向方向的多個位置處的齒19的、由流過轉(zhuǎn)子繞組42n和流過轉(zhuǎn)子繞組42s的電流確定的磁特性在周向方向上交替變化。因此，多個二極管21n和21s導(dǎo)致多個齒19的磁特性有助于在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在周向方向上交替地改變。在該構(gòu)造中，二極管21n和21s的數(shù)目可降低到兩個，且因此轉(zhuǎn)子14的繞組的結(jié)構(gòu)可簡化，而與參考圖18在下文中描述的另一個實施例不同。此外，轉(zhuǎn)子14同心地固定到可旋轉(zhuǎn)地支承在外殼(未示出)上的旋轉(zhuǎn)軸22 (見圖18和圖20等，因為圖I未示出旋轉(zhuǎn)軸22)的徑向外側(cè)。順便提及地，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的每個可圍繞齒19的相應(yīng)的一個纏繞，使得由樹脂等制成的且具有電絕緣特性的絕緣體等插入在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的每個與齒19的相應(yīng)的一個之間。此外，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的每個在轉(zhuǎn)子14的周向方向上的寬度0設(shè)定為小于與轉(zhuǎn)子14的180度的電角度對應(yīng)的寬度，且轉(zhuǎn)子繞組42n和42s通過短節(jié)距纏繞方法圍繞齒19纏繞。更優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s在轉(zhuǎn)子14的周向方向上的寬度0設(shè)定為等于或大體上等于與轉(zhuǎn)子14的90度的電角度對應(yīng)的寬度?？紤]到轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的橫截面積，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的寬度0可通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的橫截面的中心寬度表示。即，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的寬度0可通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的每個的內(nèi)周表面之間在周向方向上的間隔及其外周表面之間在周向方向上的間隔的平均值來表示。順便提及，轉(zhuǎn)子14的電角度通過轉(zhuǎn)子14的機(jī)械角度與轉(zhuǎn)子14的極對數(shù)p的乘積表示(電角度=機(jī)械角度Xp)。因此，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的每個的在周向方向上的寬度0滿足如下表達(dá)式(I)，其中r是從轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸線到轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的距離。0 < JI Xr/p. (I)以該方式限制寬度0的原因?qū)⒃谙挛闹性敿?xì)解釋。特別地，在該實施例中，轉(zhuǎn)子芯16包括多個輔助極48，所述輔助極48是每個布置于在轉(zhuǎn)子14的周向方向上彼此相鄰的兩個齒19之間的位置處的引導(dǎo)部分，例如布置于在周向方向上彼此相鄰的兩個齒19之間的中間位置處的引導(dǎo)部分。以此方式布置的輔助極48具有從定子12向轉(zhuǎn)子14引導(dǎo)空間諧波(將在后文中描述)的功能，所述空間諧波是由定子12產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的諧波分量。此外，輔助極48設(shè)置在轉(zhuǎn)子14上，以便接近于定子12而使輔助極48與定子12之間具有小的間隙，該小的間隙大體上等于定子12和轉(zhuǎn)子14之間的間隙。更優(yōu)選地，輔助極48設(shè)置成使得其遠(yuǎn)端與圍繞處于轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸線上的中心繪制的轉(zhuǎn)子14的假想的最大外接圓相接。例如，如果轉(zhuǎn)子14的齒19的每個的遠(yuǎn)端與所述最大外接圓相接，則每個輔助極48的遠(yuǎn)端也與最大外接圓相接。每個輔助極48由于至少部分地由磁性材料制成而具有磁性。例如，如在圖2和圖3中所示，每個輔助極48設(shè)置在槽50的底部的周向中央部分上-所 述槽50是形成在轉(zhuǎn)子芯16的外周表面上的兩個周向相鄰的齒19之間的溝槽部分，其方式使得輔助極48徑向向外突出，即朝向定子12突出。每個輔助極48具有由非磁性材料形成的基部部分52，和聯(lián)接到基部部分52的遠(yuǎn)端側(cè)且由磁性材料形成的遠(yuǎn)端部分54?；坎糠?2的作為轉(zhuǎn)子14的徑向方向上的內(nèi)端的基部端一體地聯(lián)接且固定到轉(zhuǎn)子芯16的外周表面。因此，多個輔助極48設(shè)置為從轉(zhuǎn)子芯16的外周表面朝向定子12突出，且多個輔助極48每個由具有磁性的遠(yuǎn)端部分54和不具有磁性的基部部分52構(gòu)造。此外，基部部分52和遠(yuǎn)端部分54的每個在周向方向上的截面中具有大致矩形的截面形狀。然而，基部部分52和遠(yuǎn)端部分54的形狀不限于該示例。此外，如在圖3中示出的，基部部分52在周向方向上的厚度Tl形成為小于遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2(T1 < T2)，且因此階梯部分56設(shè)置在遠(yuǎn)端部分54和基部部分52之間的聯(lián)接部分處。階梯部分56在轉(zhuǎn)子14的徑向方向上向內(nèi)面向?；坎糠?2聯(lián)接到遠(yuǎn)端部分54的階梯部分56的徑向面向內(nèi)表面的周向中央部分。即，遠(yuǎn)端部分54和基部部分52通過階梯部分56聯(lián)接。順便提及地，雖然在圖3中示出的示例中，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s通過具有矩形截面形狀的正方形線或平的矩形線形成，但這不是限制性的。例如，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s也可通過具有圓形截面形狀的圓形線形成。此外，遠(yuǎn)端部分54可由與轉(zhuǎn)子芯16相同的材料形成，例如由磁性鋼片、諸如鋼的磁性材料等形成。相比之下，基部部分52由非磁性材料形成，例如由樹脂、包括不銹鋼等的非磁性金屬等形成。順便提及地，在輔助極48與由磁性材料形成的轉(zhuǎn)子芯16 —體形成時，輔助極48也可通過將每個輔助極48的基部部分52去磁而形成。例如，在輔助極48和配備有齒19的轉(zhuǎn)子芯16 —體形成之后，輔助極48的基部部分52可通過激光照射過程去磁，在執(zhí)行所述照射過程的同時供給鎳。此外，每個輔助極48可通過將由不銹鋼等制成的非磁性材料部分聯(lián)接到遠(yuǎn)端側(cè)磁性材料部分而構(gòu)成，且因此形成的輔助極48可通過焊接等聯(lián)接到分開的轉(zhuǎn)子芯16的部分。此外，由例如樹脂等的非磁性材料制成的基部部分52可與齒19和遠(yuǎn)端部分54分開地制造，且可通過接合部分等機(jī)械地聯(lián)接到分開的轉(zhuǎn)子芯16的部分和遠(yuǎn)端部分54。例如，也可提供如下構(gòu)造，其中每個輔助極48的基部部分52的基端部分設(shè)置有擴(kuò)大的部分，所述擴(kuò)大的部分的截面積從相鄰部分的截面積明顯地增大，且在所述構(gòu)造中，孔部分形成在基部部分52聯(lián)接到其上的轉(zhuǎn)子芯16的外周表面的部分內(nèi)，且其中可與輔助極48的擴(kuò)大的部分接合的接合部分形成在每個孔部分的深的內(nèi)側(cè)部分內(nèi)，且然后通過將每個輔助極48的擴(kuò)大的部分插入到孔部分的一個內(nèi)同時使擴(kuò)大的部分彈性變形而使得擴(kuò)大的部分與孔部分的接合部分接合而將每個輔助極48的基部部分52聯(lián)接到轉(zhuǎn)子芯16。此外，在類似的構(gòu)造中，也可將每個輔助極48的遠(yuǎn)端部分54機(jī)械地聯(lián)接到形成在其基部部分52上的擴(kuò)大的部分。
此外，在轉(zhuǎn)子14側(cè)上，如在圖4中示意性地圖示，二極管21n和21s分別連接到圍繞在轉(zhuǎn)子14的周向方向上彼此相鄰的齒19纏繞的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s。因為具有由定子12產(chǎn)生的諧波的旋轉(zhuǎn)磁場(圖I和圖2)與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)，電流被感應(yīng)通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，同時電流的方向分別被二極管21n和21s限制，使得齒19被磁化，使得兩個相鄰的齒19變成相互不同的磁極部分。在該情況中，通過感應(yīng)的電流產(chǎn)生的磁通量沿著如圖4中的箭頭a所示的路線在齒19和轉(zhuǎn)子芯16中流動?；貋韰⒖紙D1，在該實施例中旋轉(zhuǎn)電機(jī)10由轉(zhuǎn)子14和定子12構(gòu)成，該定子12布置在轉(zhuǎn)子14的徑向外側(cè)以便面向轉(zhuǎn)子。根據(jù)如此構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，可通過具有空間諧波且通過定子12產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)出通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流，且因此在轉(zhuǎn)子14上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。特別地，產(chǎn)生圍繞定子12的旋轉(zhuǎn)磁場的磁動勢的分布不是正弦分布(僅包括基波分量)，而是由于三相的定子繞組28u、28v和28w的布置和取決于齒30和槽31的定子芯26的形狀而包含諧波分量的分布。特別地，在集中纏繞方法中，三相的定子繞組28u、 28v和28w不相互重疊，使得在定子12內(nèi)的磁動勢分布中發(fā)生的諧波分量的幅值水平增加。例如，在其中定子繞組28u、28v和28w通過三相集中纏繞方法形成的情況中，作為輸入電頻率的(時間)三階分量的空間二階分量的幅值水平增加。由于定子繞組28u、28v和28w的布置和定子芯26的形狀而發(fā)生在磁動勢內(nèi)的諧波分量稱為空間諧波。即，定子12產(chǎn)生具有作為諧波分量的空間諧波的磁場。此外，轉(zhuǎn)子14設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，使得感應(yīng)的電動勢通過空間諧波產(chǎn)生。此外，采用這樣的構(gòu)造使得感應(yīng)的電動勢在設(shè)置在轉(zhuǎn)子14上的齒19內(nèi)產(chǎn)生了磁極。設(shè)置在轉(zhuǎn)子14上的輔助極48將空間諧波從定子12引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子14。輔助極48設(shè)置成靠近定子12，且設(shè)置成引導(dǎo)空間諧波，使得在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)感應(yīng)的電動勢的幅值增大。此外，因為通過使三相交變電流通過三相定子繞組28u、28v和28w而圍繞定子12的齒30形成的旋轉(zhuǎn)磁場(基波分量)作用在轉(zhuǎn)子14上，所以轉(zhuǎn)子14的齒19被旋轉(zhuǎn)磁場吸引，使得轉(zhuǎn)子14的磁阻降低。因此，轉(zhuǎn)矩(磁阻轉(zhuǎn)矩)作用在轉(zhuǎn)子14上。此外，當(dāng)具有圍繞齒30形成的空間諧波的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)時，通過空間諧波在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s中產(chǎn)生了頻率與轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)頻率(旋轉(zhuǎn)磁場的基波分量)不同的磁通量變化。由于該磁通量變化，在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)的電動勢。由于感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生而流過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流分別被二極管21n和21s在一個方向上整流(整流為直流)。然后，當(dāng)齒19即轉(zhuǎn)子齒因為被二極管21n和21s整流的分別流過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的直流電流而被磁化時，在齒19內(nèi)形成了其磁極固定(固定為N極或S極)的磁體。因為通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流被二極管21n和21s整流的方向如上所述相互相反，所以在齒19內(nèi)形成的磁體使得N極和S極在周向方向上相互交替。齒19(帶有固定極的磁體)的磁場與由定子12產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(基波分量)相互作用，使得發(fā)生吸引和排斥作用。在由定子12產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(基波分量)和齒19(磁體)的磁場之間的電磁相互作用(吸引和排斥作用)也可導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩(對應(yīng)于磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩)作用在轉(zhuǎn)子14上，且轉(zhuǎn)子14與由定子12產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(基波分量)同步地旋轉(zhuǎn)。因此，可使旋轉(zhuǎn)電機(jī)10用作電動馬達(dá)，所述電動馬達(dá)通過使用施加到定子繞組28u、28v和28w的電力而產(chǎn)生原動力(機(jī)械動力)。此外，根據(jù)該實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，設(shè)置有輔助極48，所述輔助極48是將由定子12產(chǎn)生的磁場的空間諧波從定子12引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子14的引導(dǎo)部分。因此，能夠使大量的空間諧波與轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)，使得磁通量的改變可增大且因此在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s中感應(yīng)的電流可增大。結(jié)果,轉(zhuǎn)子磁力可增大,從而能夠?qū)崿F(xiàn)可有效增大轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10。特別地，輔助極48設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的齒19之間，且每個輔助極48的一部分由非磁性材料形成。因此，由定子12產(chǎn)生的與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的磁場的空間諧波、特別是空間二階諧波可通過輔助極48增加，且磁通量的改變可增大，且在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)感應(yīng)的電流可增大。因此，轉(zhuǎn)子磁力可增加，且轉(zhuǎn)矩在例如大體上整個運(yùn)行范圍等的大范圍內(nèi)可有效地增加。此外，輔助極48設(shè)置成靠近定子12，且設(shè)置成引導(dǎo)空間諧波，使得在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)感應(yīng)的電動勢的幅值增大。因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩可更有效地增大。此外，輔助極48在轉(zhuǎn)子14的周向方向上相互接近的兩個齒19之間聯(lián)接到轉(zhuǎn)子芯16的外周表面，以朝向定子12突出，且輔助極48具有由非磁性材料形成的基部部分52和由磁性材料形成的遠(yuǎn)端部分54。因此，可防止從轉(zhuǎn)子14的變成S極的齒19向變成N極的齒19通過轉(zhuǎn)子芯16的內(nèi)部的磁通量被任何輔助極48的基部部分52短路，且可有效地防止通過齒19以在轉(zhuǎn)子14和定子12之間產(chǎn)生磁吸引力的磁通量減少。因此，可抑制轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感增加，使得所產(chǎn)生的通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的感應(yīng)電流可進(jìn)一步增大，且旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩可進(jìn)一步增大。此外，每個輔助極48具有基部部分52和聯(lián)接到基部部分52的遠(yuǎn)端部分54，且所述遠(yuǎn)端部分的周向厚度T2大于基部部分52的相應(yīng)的厚度。因此，通過減小基部部分52的周向方向上的厚度Tl，通過基部部分52的磁通量可處于飽和狀態(tài)。因此，這也有效地防止了應(yīng)通過齒19以在轉(zhuǎn)子14和定子12之間產(chǎn)生磁吸引力的磁通量的減少，且抑制了轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感的增加。因此，在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可增大，且旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩可增大。相比之下，在以上所述的JP 2010-279165 A中描述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在與設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)子齒對應(yīng)且在轉(zhuǎn)子的周向方向上相互接近的相鄰?fù)箻O之間不設(shè)置輔助極，且因此不存在在轉(zhuǎn)矩的有效提高方面的改善空間。即，在JP 2010-279165 A中描述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，由定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的諧波分量導(dǎo)致的磁場的變化所產(chǎn)生的通過轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩。然而，空間諧波大量地通過設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的相鄰?fù)箻O之間的高磁阻空間，且因此可能無法增加磁通量。因此，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩的有效提高方面存在改善空間。此外，以上所述的JP 2007-185082 A、JP 2010-98908 A 和 JP2010-11079 A 每個描述了利用脈沖電流的疊加的場繞組類型的同步電機(jī)，但其中并未披露通過使旋轉(zhuǎn)磁場的空間諧波與轉(zhuǎn)子繞組關(guān)聯(lián)而可有效增大轉(zhuǎn)矩的任何方式。此外，以上所述的JP 2004-187488 A描述了具有如下定子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，即在所述定子中，多個齒設(shè)置在定子芯的內(nèi)周表面上，且輔助齒設(shè)置在相鄰的主齒之間的槽部分中，且當(dāng)線圈圍繞每個主齒纏繞時，線圈的外周表面緊密接觸相鄰的輔助齒。此外，以上所述的JP2009-183060 A描述了具有配備永磁體的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中在定子的周向方向上繞組極的節(jié)距與另一個繞組極的節(jié)距不同。然而，應(yīng)注意的是，在JP 2004-187488 A和JP 2009-183060 A中描述的結(jié)構(gòu)都不是通過使旋轉(zhuǎn)磁場的大量空間諧波與轉(zhuǎn)子繞組關(guān)聯(lián)、而有效地增加轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)。在 JP 2007-185082 A、JP 2010-98908 A、JP 2010-11079 A、JP2004-187488 A和JP 2009-183060 A中描述的結(jié)構(gòu)中，如果旋轉(zhuǎn)電機(jī)的芯厚度增加以增加轉(zhuǎn)矩，則這將變成增大旋轉(zhuǎn)電機(jī)的尺寸或?qū)е鲁杀驹黾雍椭亓吭黾拥囊蛩亍４送?，如果定子電流增大以增加轉(zhuǎn)矩，這也將變成增加銅損且因此降低燃料經(jīng)濟(jì)性且增加逆變器的尺寸且導(dǎo)致成本增加、重量增加或可安裝性和冷卻性能惡化的因素。根據(jù)該實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，前述缺陷都可解決。此外，在該實施例中，因為轉(zhuǎn)子繞組42n和42s在轉(zhuǎn)子14的周向方向上的寬度0如在前述表達(dá)式(I)中所述被限制，所以在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)磁場的空間諧波所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大。特別地，由于空間諧波導(dǎo)致的與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的磁通量的幅值(變化寬度)受到轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的在周向方向上的寬度0的影響。圖5示出了計算在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的周向?qū)挾?在周向方向上改變時與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的磁通量的幅值(變化寬度)的結(jié)果。在圖5中，線圈寬度0以電角度示出。如在圖5中所示，在線圈寬度0從180°減小時，與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的磁通量的變化寬度增大。因此，通過使得線圈寬度9小于180°，即通過以短節(jié)距纏繞方法提供轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，與全節(jié)距纏繞方法相比，由于空間諧波導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)磁通量的幅值增大。 因此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)10(圖I)中，通過使得齒19在周向方向上的寬度小于與180°電角度對應(yīng)的寬度，且通過以短節(jié)距纏繞方法圍繞齒19纏繞轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)通過空間諧波感應(yīng)的電動勢有效地增大。結(jié)果，作用在轉(zhuǎn)子14上的轉(zhuǎn)矩可有效地增大。此外，如在圖5中所示，在其中線圈寬度0為90°的情況中，由于空間諧波導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)磁通量的幅值變成最大值。因此，為進(jìn)一步增大由于空間諧波導(dǎo)致的與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的磁通量的幅值，優(yōu)選地使得轉(zhuǎn)子繞組42n和42s在周向方向上的線圈寬度9等于(或大致等于)與轉(zhuǎn)子14的90°的電角度對應(yīng)的寬度。因此，優(yōu)選的是使得轉(zhuǎn)子繞組42n和42s在周向方向上的的寬度0滿足(或大體上滿足)如下表達(dá)式(2)，其中p是轉(zhuǎn)子14的極對數(shù)，且r是從轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中心軸線到轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的距離。0 = Ji Xr/(2Xp). . . (2)以此方式，在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)由空間諧波產(chǎn)生感應(yīng)電動勢可最大化，且因此由感應(yīng)電流產(chǎn)生的通過每個齒19的磁通量可最有效地增大。結(jié)果，作用在轉(zhuǎn)子14上的轉(zhuǎn)矩可更有效地增大。特別地，如果寬度0極大地超過與90°對應(yīng)的寬度，則變得可能的是在相互抵消的方向上的磁動勢與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)，且隨著寬度0從與90°對應(yīng)的寬度減小，該可能性降低。然而，如果寬度9變得極大地小于與90°對應(yīng)的寬度，則與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的磁動勢的幅度極大地降低。因此，通過將寬度0設(shè)定為等于與大約90°對應(yīng)的寬度，可防止前述缺陷。因此，優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的在周向方向上的寬度9大體上等于與90°電角度對應(yīng)的寬度。此外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)10中，也可通過相對于轉(zhuǎn)子位置控制電流超前角-即通過定子繞組28u、28v和28w的交變電流的相位-來控制轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)矩。此外，轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)矩也可通過控制通過定子繞組28u、28v和28w的交變電流的幅值而被控制。此外，因為轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)速度的改變也改變了轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)矩也可通過控制轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)速而被控制。
順便提及地，在前面的描述中，對于每個輔助極48，基部部分52由非磁性材料形成，而遠(yuǎn)端部分54由磁性材料形成,且遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2大于基部部分52在周向方向上的厚度Tl。然而，該實施例不限制于該構(gòu)造。例如，包括基部部分52和遠(yuǎn)端部分54的每個輔助極48的整體可由磁性材料形成，而每個輔助極48的形狀保持與圖I至圖3中所示的形狀相同?？商娲兀部刹捎萌缦聵?gòu)造，即其中每個輔助極48的整體由磁性材料形成，且每個輔助極48在周向方向上的厚度在基部部分52和遠(yuǎn)端部分54之間是一致的，且因此不存在階梯部分56 (圖3)。然而，在該情況中，不能有效地防止應(yīng)通過齒19以在轉(zhuǎn)子14和定子12之間產(chǎn)生磁吸引力的磁通量減少，且不能獲得限制轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感增加的效果。因此，可增加轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的感應(yīng)的電流的效果小于圖I至圖3中所示的構(gòu)
造中的情況。然而，在該情況中，也獲得了可增加與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的空間諧波、特別是空間二階諧波的效果，使得旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩增大。因此，在其中每個輔助極48的整體由磁性材料形成的情況中，優(yōu)選的是，遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2大于基部部分52在周向方向上的厚度T 1，如在圖I至圖3中所示的以上所述的構(gòu)造中的情況。在該情況中，可有效地防止應(yīng)通過齒19以在轉(zhuǎn)子14和定子12之間產(chǎn)生磁吸引力的磁通量減少，且可抑制轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感增大，且可進(jìn)一步提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩。同時，只要每個輔助極48的基部部分52由非磁性材料形成，即使當(dāng)每個輔助極48在周向方向上的厚度在基部部分52和遠(yuǎn)端部分54之間是相同的時，與其中每個輔助極48的整體由磁性材料形成且其中遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2大于基部部分52在周向方向上的厚度Tl的情況相同，也獲得了可提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩的效果。即，即使在前者情況中，也可有效地防止應(yīng)通過齒19以在轉(zhuǎn)子14和定子12之間產(chǎn)生磁吸引力的磁通量減少，且可限制轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感增大。因此，在該實施例中，優(yōu)選地，每個輔助極48的遠(yuǎn)端部分54由磁性材料形成，且其基部部分52由非磁性材料形成，且每個輔助極48的基部部分52在周向方向上的厚度Tl和其遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2形成為相等的。替代地，每個輔助極48的整體可由磁性材料形成，且遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2可形成為大于基部部分52在周向方向上的厚度Tl。更優(yōu)選地，如在圖I至圖3中所示的以上所述的構(gòu)造中，每個輔助極48的遠(yuǎn)端部分54由磁性材料形成,且其基部部分52由非磁性材料形成,且遠(yuǎn)端部分54在周向方向上的厚度T2形成為大于基部部分52在周向方向上的厚度Tl。接下來，將與以不包含在本發(fā)明中的作為比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行的仿真的結(jié)果一起描述為確認(rèn)裝配有輔助極48的實施例的效果而執(zhí)行的仿真的結(jié)果。在如下描述中，與圖I至圖4中所示的元件可比的元件以相同的附圖標(biāo)記指示。首先，參考圖6A和圖6B，將描述在比較例的情況下的結(jié)果。圖6A是示出了對于不同的定子電流的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性的簡圖，該簡圖作為以不具有任何輔助極48的比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果。應(yīng)注意的是，在此，在該仿真中使用的比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是具有大體上與圖I至圖3所示構(gòu)造相同的構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，不同在于比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)在轉(zhuǎn)子14上的相鄰的齒19之間未配備有輔助極48。在該該構(gòu)造的比較例中，執(zhí)行了仿真以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。圖6A示出了仿真結(jié)果。在圖6A中示出的指示E1A、E2A...指示了當(dāng)供給了不同的定子電流、即通過定子繞組28u、28v和28w的電流時三相交變電流的有效值，且指示了定子電流的有效值以E1、E2...的次序逐漸減小。如在圖6A中示出，在比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在低轉(zhuǎn)速范圍中轉(zhuǎn)矩低，但在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)矩變大，且轉(zhuǎn)矩從中等轉(zhuǎn)速范圍到高轉(zhuǎn)速范圍變小。圖6B是示出了在不同的定子電流的情況下轉(zhuǎn)子磁動勢和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的簡圖，該簡圖作為以比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果。在圖6A中表示電流的指示E1A、E2A...與圖6A中的含義相同，且在圖6A和圖6B中相同的指示表示相同的定子電流的有效值(這也適用于圖7A和圖7B)。在圖6B中，縱軸表示以安培-匝為單位的磁動勢。因為所有轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的匝數(shù)相等，所以在圖6B中的縱軸對應(yīng)于在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)感應(yīng)的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流。如由圖6B中示出的結(jié)果顯而易見的，隨著轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)子磁動勢逐漸增加到預(yù)定的轉(zhuǎn)速。相比之下，圖7A和圖7B示出了以圖I至圖3中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10執(zhí)行的仿真的結(jié)果。圖7A是示出了在不同的定子電流的情況下轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性的簡圖，該簡圖作為以本 發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果。如從圖6A和圖7A之間的對比顯而易見的，與比較例相比，在本發(fā)明的實施例中，最大轉(zhuǎn)矩對于相同的定子電流而言更大；例如，對于定子電流的有效值E1A，以圖6A中示出的比較例的最大轉(zhuǎn)矩為1.0進(jìn)行比較，則在圖7A中示出的實施例中，最大轉(zhuǎn)矩為I. 032，即實施例中的最大轉(zhuǎn)矩增大了約3%。在轉(zhuǎn)速為FlmirT1時，以圖6A中通過ElA產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為I. 0進(jìn)行比較，在圖7A中通過ElA產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為I. 45，即增大了 45%。在轉(zhuǎn)速為FZmirT1時，以圖6A中通過ElA產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為1.0進(jìn)行比較，在圖7A中通過ElA產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為2. 0，即增大為其兩倍。順便提及地，在圖6A和圖7A中，沿縱軸的標(biāo)度和沿橫軸的標(biāo)度分別表示兩個簡圖之間的相等的大小。因此，已確認(rèn)，與比較例相比，實施例可在大體上整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)矩。圖7B是示出了在不同的定子電流下轉(zhuǎn)子磁動勢和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的簡圖，該簡圖作為以本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行仿真而獲得的結(jié)果。如從圖6B和圖7B之間的比較顯而易見的，已確認(rèn)在實施例中，如與比較例相比，在大體上整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)子磁動勢可大于比較例中的轉(zhuǎn)子磁動勢，且在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流也可形成為在大體上整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)比比較例更大。順便提及地，在圖6B和圖7B中，沿縱軸的標(biāo)度和沿橫軸的標(biāo)度分別表示兩個簡圖之間的相等的大小。接下來，將參考圖8A至圖8D，基于計算結(jié)果確認(rèn)由輔助極48實現(xiàn)的效果和在其中每個輔助極48的基部部分52由非磁性材料形成的情況中實現(xiàn)的效果。圖8A是示出了轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的空間諧波關(guān)聯(lián)通量的簡圖，且圖SB是示出了轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感的簡圖。圖8C是示出了通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流的簡圖，且圖8D是示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的簡圖。在圖8A至圖SC的每個中，在以上所述的未設(shè)置有輔助極48的比較例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及示例I和示例2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間進(jìn)行了比較。示例I是基于圖I至圖3中所示的以上所述的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置有完全由磁性材料形成的輔助極48。示例2是基于圖I至圖3中所示的以上所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置有如下輔助極48，所述輔助極48的遠(yuǎn)端部分54由磁性材料形成，且其基部部分52由非磁性材料形成。在圖8A至圖8D中，縱軸的標(biāo)度代表了關(guān)聯(lián)通量、自感、感應(yīng)電流和轉(zhuǎn)矩的相對值，其中比較例的這些值被限定為I。
如從圖8A中顯而易見的，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的空間諧波關(guān)聯(lián)通量在比較例中小，且在示例I和示例2中大。更具體地，空間諧波關(guān)聯(lián)通量在示例I中稍大于示例2。此夕卜，如從圖8B顯而易見的，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的自感在其中整個輔助極48由磁性材料制成的示例I中最大，且在比較例和示例2中同等地小。這被認(rèn)為是由于在示例I中通過齒19的磁通量到輔助極48的基部部分52短路所導(dǎo)致。如從圖SC中顯而易見的，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流以比較例、示例I和示例2的次序逐漸增大。這被認(rèn)為是由于如在圖8B中所示在示例I中的自感增大所導(dǎo)致。此外，如從圖8D中顯而易見的，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以比較例、示例I和示例2的次序根據(jù)其不同的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流而逐漸增大。從這些結(jié)果也可理解到，在實施例中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩可增大，且可通過使每個輔助極48的基部部分52由非磁性材料形成而獲得更大的效果。接下來，參考圖9A和圖9B，將描述關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的空間諧波的磁通量的仿真結(jié)果。圖9A和圖9B是每個示出了空間諧波的磁通量的示意性簡圖。圖9A示出了以上所述的比較例的情況，且圖9B示出了圖I至圖3中示出的實施例的情況。順便提及地，雖然圖9A示出了看似輔助極48的構(gòu)造，但仿真結(jié)果基于不設(shè)置輔助極48 (這也適用于圖IOA (在 后面描述))的假設(shè)來計算。在圖9A和圖9B中，轉(zhuǎn)子14和定子12之間的相的關(guān)系是相同的。在該情況中，定子12的齒30面向通過“I”指示的位置，該位置對應(yīng)于輔助極48。從仿真結(jié)果可理解到，在圖9B中示出的提供有輔助極48的實施例中，與圖9A中示出的未設(shè)置有輔助極48的比較例相比，更多的空間二階諧波的磁通量與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)以便通過輔助極48。此外，在圖9B中，輔助極48布置為與槽50的底部部分分開，且實施例也可以以該方式構(gòu)造。例如，在該情況中，輔助極48通過在其軸向端部部分處結(jié)合到設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的在軸向方向上的兩個相對端部上的金屬板或端板而構(gòu)造，或類似地構(gòu)造。接下來，參考圖IOA至圖10C，描述了關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的由轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流導(dǎo)致的磁通量的仿真結(jié)果。圖IOA至圖IOC是示意性簡圖，每個示出了通過轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量。圖IOA示出了以上所述的比較例的情況。圖IOB示出了在圖I至圖3中示出的實施例的示例I的情況，其中每個輔助極48的基部部分52由磁性材料制成。圖IOC示出了實施例的示例2的情況，其中每個輔助極48的基部部分52由非磁性材料制成。在圖IOA至圖IOC的所有圖中，轉(zhuǎn)子14和定子12之間的相的關(guān)系相同。在該情況中，由圖IOA中的Ml指示的定子12的齒30和由圖IOA中的M2指示的轉(zhuǎn)子14的齒19部分地在徑向方向上相互面對。仿真結(jié)果指示了，在圖IOB中示出的示例I中，因為每個輔助極48的基部部分52由非磁性材料制成，所以更多的磁通量通過由M3指示的基部部分52。因此，可理解的是通過輔助極48短路的磁通量增加了轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電感。另一方面，在圖IOA中示出的不帶有輔助極48的比較例中和在圖IOC中示出的其中每個輔助極48的基部部分52由非磁性材料形成的示例2中，與示例I不同的是不存在通過輔助極48短路的磁通量，使得能夠比示例I中更強(qiáng)地抑制轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電感的增加。結(jié)果，根據(jù)在圖IOC中示出的其中與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的空間二階諧波關(guān)聯(lián)的磁通量可增加且可限制轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電感增加的示例2，可使得旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩更大。接下來，參考圖11至圖14C，將描述包括前述實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34的示例。順便提及地，在圖11至圖14C中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34已構(gòu)思成用于除前述轉(zhuǎn)矩增加效果之外的增大低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩的目的，這通過將脈沖電流疊加在旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的q軸電流上來實現(xiàn)。圖11是示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34的總體構(gòu)造的簡圖。旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)10、作為驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的驅(qū)動部分的逆變器36、控制逆變器36的控制裝置38、以及作為電源部分電力存儲裝置40，且因此驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)10。旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的構(gòu)造與圖I至圖3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的構(gòu)造相同。在如下描述中，與圖I至圖3中所示相同的元件以相同的附圖標(biāo)記指示。電力存儲裝置40設(shè)置為直流電源，且可充電和可放電，且例如由二次電池構(gòu)成。逆變器36具有U相、V相和W相的三個相臂Au、Av和Aw，且所述三個相臂Au、Av和Aw的每個具有串聯(lián)連接的兩個開關(guān)元件Sw。每個開關(guān)元件Sw是晶體管、IGBT等。二極管Di與每個開關(guān)元件Sw逆向地并聯(lián)連接。此外,相臂Au、Av和Aw的每個的中點連接到構(gòu)成旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的定子繞組28u、28v和28w的相應(yīng)的一個相的端側(cè)。對于定子繞組28u、28v和28w， 每個相的定子繞組相互串聯(lián)連接，且不同相的定子繞組28u、28v和28w在中性點處連接。此外，電力存儲裝置40的正電極側(cè)和負(fù)電極側(cè)分別連接到逆變器36的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)。電容器68連接在電力存儲裝置40和逆變器36之間，使得電容器68與逆變器并聯(lián)連接?？刂蒲b置38例如根據(jù)從車輛等的加速踏板傳感器(未示出)輸入的加速指令信號來計算旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，，且根據(jù)與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩等相當(dāng)?shù)碾娏髦噶钪祦砜刂泼總€開關(guān)元件Sw的開關(guān)操作?？刂蒲b置38接收表示由設(shè)置在至少兩個相的定子繞組(例如，繞組28u和28v)上的電流傳感器70檢測到的電流值的信號的輸入，且接收表示由例如旋轉(zhuǎn)變壓器等的旋轉(zhuǎn)角度檢測部分82 (圖12)檢測到的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)角度的信號?？刂蒲b置38包括微型計算機(jī)，所述微型計算機(jī)具有中央處理單元(CPU)、存儲器等，且控制裝置38通過控制逆變器36的開關(guān)元件Sw的開關(guān)來控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩?？刂蒲b置38可包括具有不同功能的多個分開的控制器。該控制裝置38能夠通過構(gòu)成逆變器36的開關(guān)元件Sw的開關(guān)操作而將來自電力存儲裝置40的直流電力轉(zhuǎn)換為三相的交變電力，即u相、V相和w相，且供給與定子繞組28u、28v和28w的相對應(yīng)的相的電力。根據(jù)以上所述的控制裝置38，轉(zhuǎn)子14(圖I至圖3)的轉(zhuǎn)矩可通過控制通過定子繞組28u、28v和28w的交變電力的相(電流超前角)來控制。旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34例如安裝為用作混合動力車輛、燃料電池車輛、純電動車輛等內(nèi)的車輛驅(qū)動動力生成設(shè)備，其中混合動力車輛配備有發(fā)動機(jī)和作為驅(qū)動動力源的牽引馬達(dá)。順便提及地，作為電壓轉(zhuǎn)換部分的DC/DC逆變器可連接在電力存儲裝置40和逆變器36之間，使得電力存儲裝置40的電壓可升高且然后供給到逆變器36。圖12是示出了在控制裝置38內(nèi)的逆變器控制部分的構(gòu)造的簡圖?？刂蒲b置38包括電流指令計算部分(未示出)、減少脈沖疊加裝置72、減法器74和75、PI計算部分76和77、三相/兩相轉(zhuǎn)換部分78、兩相/三相轉(zhuǎn)換部分80、旋轉(zhuǎn)角度檢測部分82、脈寬調(diào)制(PWM)信號生成部分(未示出)、以及門電路(未示出)。電流指令計算部分遵照事先準(zhǔn)備的表格等根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩指令值來計算對應(yīng)于d軸和q軸的電流指令值Icf和Iq%所述轉(zhuǎn)矩指令值根據(jù)從使用者輸入加速指令來計算。在此應(yīng)注意的是，d軸是沿磁極方向的，該磁極方向是轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的纏繞中心軸線的方向，且q軸是沿如下方向的，該方向相對于d軸在電角度方面在旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的周向方向上超前90度。例如，在其中轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)方向如在圖I中所示規(guī)定的情況中，d軸方向和q軸方向通過圖I中的箭頭所指示的關(guān)系規(guī)定。此外，電流指令值IcT和Iq*分別是作為d軸電流分量的指令值的d軸指令值和作為q軸電流分量的指令值的q軸指令值。通過使用以上所述的d軸和q軸，使得可通過向量控制來確定通過定子繞組28u、28v和28w的電流。
三相/兩相轉(zhuǎn)換部分78從由設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)10內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度檢測部分82檢測到的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)角度0和由電流傳感器70檢測到的兩相的電流(例如，V相和W相的電流Iv和Iw)來計算兩相電流的d軸電流值Id和q軸電流值Iq。為何通過電流傳感器70僅檢測兩相的電流的原因是三相電流之和為零，所以另一個相的電流可通過計算得至IJ。然而，也可檢測U相、V相和W相的電流，且從檢測到的電流值計算d軸電流值Id和q軸電流值Iq。減少脈沖疊加裝置72具有生成減少脈沖電流的減少脈沖生成部分84和在恒定的循環(huán)中將減少脈沖電流Iqp*疊加在即加在q軸電流指令值Iq*上的加法部分86，且所述加法部分86將通過加法而獲得的疊加后的q軸電流指令值Iqsunf輸出到相應(yīng)的減法器75。此外，對應(yīng)于d軸的減法器74確定了 d軸電流指令值Icf和通過三相/兩相轉(zhuǎn)換部分78的轉(zhuǎn)換而獲得的d軸電流Id之間的偏差5 Id,且將所述偏差8 Id輸入到對應(yīng)于d軸的PI計算部分76。此外，對應(yīng)于q軸的減法器75確定了疊加后的q軸電流指令值Iqsum*和通過三相/兩相轉(zhuǎn)換部分78的轉(zhuǎn)換而獲得的q軸電流Iq之間的偏差Slq，且將所述偏差Slq輸入到對應(yīng)于q軸的PI計算部分77。PI計算部分76和77通過基于預(yù)定的增益進(jìn)行PI計算來確定關(guān)于輸入偏差S Id和5 Iq的控制偏差，且計算與控制偏差相當(dāng)?shù)膁軸電壓指令值Vd*和q軸電壓指令值Vq'兩相/三相轉(zhuǎn)換部分80基于在I. 5個控制循環(huán)之后從旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)角度0獲得的預(yù)測的角度，即預(yù)測的位置，將從PI計算部分76和77輸入的電壓指令值VcT和Vcf轉(zhuǎn)換為三相即u相、V相和w相的電壓指令值Vu、Vv和Vw。電壓指令值Vu、Vv和Vw被PWM信號生成部分(未示出)轉(zhuǎn)換為PWM信號，且PWM信號被輸出到門電路(未示出)。門電路通過選擇控制信號施加到其上的開關(guān)元件Sw來控制開關(guān)元件Sw的開/關(guān)狀態(tài)。因此，控制裝置38將流過定子繞組28u、28v和28w的定子電流轉(zhuǎn)換到dq軸坐標(biāo)系內(nèi)，以獲得d軸電流分量和q軸電流分量，且控制裝置38控制逆變器36以通過包括反饋控制的向量控制獲得對應(yīng)于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的每個相的定子電流。圖13A是示出了圖11中示出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的定子電流在d軸電流指令值Id'疊加后的q軸電流指令值Iqsunf和三相電流方面的與時間相關(guān)的改變的示例的簡圖。圖13B是示出了對應(yīng)于圖13A的轉(zhuǎn)子磁動勢的與時間相關(guān)的改變的簡圖。圖13C是示出了對應(yīng)于圖13A的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的與時間相關(guān)的改變的簡圖。圖13A、圖13B和圖13C在簡圖中示出了仿真結(jié)果，在每個圖中將非常短的時間以擴(kuò)大的尺度示出，即在橫向方向上擴(kuò)大地示出。因此，雖然在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動期間U相、V相和W相電流實際上為正弦波，但圖13A在脈沖電流疊加前后將所述相電流示出為直線。如在圖13A中所示，在圖12中示出的減少脈沖疊加裝置72將減少脈沖電流僅疊加在q軸電流指令值Iq*上。d軸電流指令值IcT是與轉(zhuǎn)矩指令對應(yīng)地計算的恒定值。因此，以脈沖方式減小且然后增大的電流指令值通過減少脈沖疊加裝置72在恒定的循環(huán)中疊加在q軸電流指令值Iq*上。順便提及地，如在圖13A中所示，即使當(dāng)脈沖電流指令為矩形波形，脈沖電流有時也因為響應(yīng)中的延遲而實際上變成組合以如通過虛線P所示的曲線的脈沖形式。此外，減少脈沖電流的脈沖波形可以是任何波形，包括矩形波、三角波或形成為由多個曲線和直線組成的突出形狀的任何波形。如果減少脈沖電流以以上所述方式疊加，則例如在其中最大電流流過一相的定子繞組且其中相等的電流流過另外的兩個相的定子繞組且相等的電流之和流過一相的定子繞組的情況中，電流絕對值減小。例如，圖13A示出了如下情況，即其中最大電流流過W相的定子繞組28w且其中相等的電流流過其他兩相即U相和V相的定子繞組28u和28v且相等的電流之和流過W相的定子繞組。在該情況中，雙頭箭頭Y示出了電流的限制范圍，且虛線P和Q示出了在設(shè)計中要求的電流的可允許的極限。特別地，由于涉及例如逆變器36的電容器等的多個部件的關(guān)系，要求電流的值處于要求虛線P和Q之間。在這些條件下，流過W相的定子繞組28w的電流的值處于可允許極限的附近。在該情況中，減少脈沖電流的疊加降低了三相的電流值的絕對值，但根據(jù)電流改變的定子12上的旋轉(zhuǎn)磁場的空間諧波 分量中的通量改變增大。因此，如在圖13B中所示，轉(zhuǎn)子電動勢增大，且如在圖13C中所示，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩增大。此外，因為U相和V相的脈沖電流的峰值在正側(cè)降低，且W相的脈沖電流的峰值在負(fù)側(cè)升高，所以三相的電流可包含在電流的限制范圍內(nèi)(所述范圍通過圖13A中的雙頭箭頭Y表示)。這將參考圖14A至圖14C進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖14A至圖14C示意性地示出了簡圖，所述簡圖示出了磁通量通過圖11中所示的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子的方式，分別為其中q軸電流是恒定值的情況(圖14A)，其中減少脈沖電流疊加在q軸電流上的情況的早期階段(圖14B)，和其中減少脈沖電流疊加在q軸電流上的情況的晚期階段(圖14C)。在圖14A至圖14C中，設(shè)置有三相的定子繞組28u、28v和28w的齒30不徑向面向設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的齒19，使得齒30面向在轉(zhuǎn)子14的周向方向上彼此相鄰的兩個齒19之間的中間位置。在該狀態(tài)下，在定子12和轉(zhuǎn)子14之間流動的磁通量是q軸磁通量，如通過圖14A至圖14C中的實線箭頭Rl和虛線箭頭R2所指示。圖14A對應(yīng)于圖13A中示出的狀態(tài)Al，其中疊加后的q軸電流指令值Iqsunf是恒定值，且圖14B對應(yīng)于圖13A中的疊加后的q軸電流指令值Iqsunf上的減少脈沖電流發(fā)生的早期階段，即圖13A中的狀態(tài)A2，其中指令值Iqsunf急劇減小。此外，圖14C對應(yīng)于圖13A中的疊加后的q軸電流指令值Iqsunf上的減少脈沖電流發(fā)生的晚期階段，即圖13A中的狀態(tài)A3，其中指令值Iqsunf急劇增大。首先，如在圖14A中所示，在其間在減少脈沖電流發(fā)生之前疊加后的q軸電流指令值Iqsunf為恒定的狀態(tài)期間，如通過實線箭頭Rl所示，磁通量從W相的齒30經(jīng)由在位置A和B處的齒19之間的空間、通過在位置A和B處的齒19、而流向U相和V相的齒30。在該情況中，正電流流過U相和V相的定子繞組28u和28v，且大的負(fù)電流流過W相的定子繞組28w0然而，在該情況中，不發(fā)生由于通過齒30的基波分量導(dǎo)致的磁通量改變。另一方面，如在圖14B中所示，在減少脈沖電流發(fā)生的早期階段期間，即在其中q軸電流急劇減小的狀態(tài)期間，通過定子繞組28u、28v和28w的電流的絕對值在減小的方向上改變，且在外表上看，由于從圖14A中所示的狀態(tài)的改變，磁通量在如通過虛線箭頭R2所示的相反的方向上流動。順便提及地，磁通量的改變可以是定子電流的正負(fù)值的實際反向，其中磁通量在與圖14A中所示的通量方向相反的方向上流動。在任何情況中，磁通量以如下方向在位置A處的齒19內(nèi)流動,所述方向使得在位置A處的齒19的N極改變?yōu)镾極,且感應(yīng)電流傾向于以抑制磁通量的流動的方向流過位置A處的齒19的轉(zhuǎn)子繞組42n，且電流在圖14B中的箭頭T的方向上的流動不被二極管21n阻斷。另一方面，在位置B處的齒19內(nèi)，磁通量以如下方向流動，所述方向使得在位置B處的齒19的S極被強(qiáng)化，且感應(yīng)電流傾向于以如下方向流過在位置B處的齒19的轉(zhuǎn)子繞組42s，所述方向抑制了磁通量的流動，即所述方向?qū)е挛恢肂處的齒19變成N極；然而，在該方向上的電流流動被二極管21s阻斷，且因此電流不流過位置B處的轉(zhuǎn)子繞組42s。隨后，如在圖14C中所示，在減少脈沖電流發(fā)生的后期階段期間，即在其中q軸電流急劇增大的狀態(tài)期間，通過定子繞組28u、28v和28w的電流的幅度在增大的方向上改變，且磁通量在與圖14B中的通量方向相反的方向上流動，如通過圖14C中的實線箭頭Rl所示。在該情況中，磁通量以如下方向在位置A處的齒19內(nèi)流動，所述方向強(qiáng)化了位置A處的齒19的N極，且感應(yīng)電流傾向于以如下方向流過位置A處的齒19的轉(zhuǎn)子繞組42n，所述方向抑制了通量的流動，即所述方向?qū)е铝宋恢肁處的齒19變成S極(與二極管21n的方向相反的方向X);然而，因為電流已正在如在圖14B中所示流動，所以電流至少在一定的時間階段期間逐漸減小。此外，在位置B處的齒19中，磁通量以如下方向流動，使得位置B處的齒19的S極傾向于改變?yōu)镹極，且感應(yīng)電流傾向于以抑制磁通量的流動的方向流過位置B處的齒19的定子繞組42s，且在圖14C中的箭頭Y的方向上的電流流動不被二極管21n阻斷。結(jié)果，如通過圖13B和圖13C中的B2所指示，由于減少脈沖電流在q軸電流上的疊力口，轉(zhuǎn)子磁動勢增大且馬達(dá)轉(zhuǎn)矩增大。此外，當(dāng)減少脈沖電流變成零且狀態(tài)返回到圖14A的狀態(tài)時，通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流逐漸減小。然而，通過周期性地疊加減少脈沖電流，可獲得增大轉(zhuǎn)矩的效果。順便提及地，雖然以上描述了其中在通過W相的定子繞組28w的電流變成最大值時疊加減少脈沖電流的情況，但通過U相和V相的繞組28u和28v的電流的情況與以上所述相同。根據(jù)以上所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34，可實現(xiàn)可在整個范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)矩且進(jìn)一步在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)矩同時防止過大的電流流過定子繞組28u、28v和28w的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10。例如，在其中多相的定子繞組28u、28v和28w是三相的定子繞組的情況中，即使當(dāng)在對于一相(例如，W相)的定子繞組進(jìn)行脈沖電流疊加之前，通過一相(例如，W相)的定子繞組的電流的絕對值高于流過其他相(例如,U相和V相)的定子繞組的電流的絕對值時，降低脈沖的疊加也增大了在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，同時以脈沖方式降低了流過所有相的繞組的電流的絕對值。因此，即使在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也增大了旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩，同時抑制了作為通過所有定子繞組28u、28v和28w的電流的定子電流的峰值。此外，由于輔助極48 (圖I至圖3)，通過定子12生成的磁場的與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的空間諧波、特別是空間二階諧波從定子12被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子14，且磁通量的改變增加，且在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流進(jìn)一步增大，且低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步增大。此外，因為不需要在轉(zhuǎn)子14側(cè)上設(shè)置磁體，所以可實現(xiàn)無磁體構(gòu)造和高轉(zhuǎn)矩構(gòu)造。此外，如在圖13A中所示，通過將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令上，流過一相、的定子繞組-例如W相的定子繞組28W-的電流的絕對值以脈沖方式減小。然而，本發(fā)明不限制于其中以脈沖方式改變的電流峰值的頂部接近零的模式。例如，疊加后的q軸電流指令I(lǐng)qsunf的減少脈沖電流的減小幅度E (圖13A)可增大，使得流過W相的定子繞組28w的負(fù)電流在升高到O附近之后增加到正側(cè)。在該情況中，也可增加由于空間諧波導(dǎo)致的q軸磁通量的變化量，且因此在不過度增大定子電流的情況下增大轉(zhuǎn)矩。在上面提到的JP 2007-185082 A中描述的同步電機(jī)的情況中，通過脈沖電流在轉(zhuǎn)子內(nèi)形成電磁體。在該電機(jī)中，轉(zhuǎn)子繞組被設(shè)置成在轉(zhuǎn)子的外周部分上直徑上越過轉(zhuǎn)子而圍繞轉(zhuǎn)子纏繞，且整流元件被連接到轉(zhuǎn)子繞組，使得兩個不同的磁極形成在轉(zhuǎn)子的在直徑上的相對側(cè)處。因此，即使脈沖電流疊加在q軸電流上，用于形成兩個磁極的感應(yīng)電流也相互抵消，使得不能產(chǎn)生通過轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流。特別地，該構(gòu)造不能通過將脈沖電流疊加在q軸電流上而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。此外，在上面提到的JP 2010-98908 A中描述的同步電機(jī)的情況中，以脈沖方式增大且然后減小的增加脈沖電流疊加在d軸電流和q軸電流上，且因此可能使得流過定子繞 組的電流的峰值可能過度地升高。此外，在上面提到的JP 2010-11079 A中描述的同步電機(jī)未公開任何用于將減少脈沖電流疊加在q軸電流上的裝置，其用于實現(xiàn)可甚至在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)矩同時防止過大的電流流過定子繞組的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的目的。例如，圖15示出與在圖11至圖14C中所示的構(gòu)造不同的構(gòu)造的示例中通過U相定子繞組的電流(定子電流)的示例和所產(chǎn)生的通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流)的示例，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)將增加脈沖電流疊加在定子電流上。在圖15中示出的示例中，提供了與圖11至圖14C中所示的構(gòu)造大體上相同的構(gòu)造，不同在于代替減少脈沖電流而疊加了增加脈沖電流。如在圖15中所示，在該示例中，以脈沖方式增大且然后減小的增加脈沖電流被疊加在正弦波的定子電流上。在該情況中，當(dāng)定子電流如通過箭頭Cl所示急劇上升時，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流急劇減小，如通過箭頭Dl所示。然后，當(dāng)定子電流如通過箭頭C2所示急劇下降時，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流增大。由于該原理，流過三相的定子繞組的一個的電流增大。因此，為產(chǎn)生希望的轉(zhuǎn)矩，有時變得需要疊加大的電流脈沖。在該情況中，增加脈沖電流疊加在d軸電流上。因此，不能說不存在電流的峰值可能變得過大且超過在設(shè)計中要求的逆變器電流限制極限的可能性。相比之下，根據(jù)圖11至圖14C中示出的構(gòu)造，因為可防止定子電流變得過大，即因為可防止電流的峰值過大，所以可解決所有前述缺點和缺陷。順便提及地，在圖I至圖3中示出的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10可使用在其感應(yīng)電流在圖15中所示的示例中。例如，即使當(dāng)定子電流的峰值升高時，也可實現(xiàn)其中將不超過逆變器的電流限制極限的構(gòu)造。根據(jù)圖I至圖3中示出的實施例，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s連接到作為整流元件的二極管21n和21s，使得在轉(zhuǎn)子14的周向方向上彼此相鄰的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的二極管21n和21s的向前方向相互相反。因為二極管21n和21s將由于感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生所導(dǎo)致的流過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流整流，所以流過在周向方向上彼此相鄰的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的電流的相相互不同，即，A相和B相交替。也可構(gòu)思與所述實施例不同的實施例，如在圖16A和圖16B中所示。圖16A和圖16B示出了轉(zhuǎn)子的示意性簡圖，示出了在另一個實施例中當(dāng)脈沖電流疊加在q軸電流上時發(fā)生的改變。在圖16A和圖16B中示出的另一個實施例中，轉(zhuǎn)子繞組88n和88s圍繞設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的在周向方向上的多個位置處的齒19纏繞，且每對相鄰的轉(zhuǎn)子繞組88n和88s經(jīng)由二極管90相互連接，使得由流過轉(zhuǎn)子繞組88n和88s的電流形成的極部分的磁特性，即，齒19的磁特性交替地改變。此外，在圖16A和圖16B中示出的示例中，轉(zhuǎn)子14設(shè)置有類似于圖I至圖3中所示的實施例的輔助極，但輔助極在圖16A和圖16B的圖示中省略。在該另一個實施例中，在其中空間諧波的q軸磁通量由于脈沖電流疊加在q軸電流上而如圖16A和圖16B中的虛線箭頭所指示地流動的情況中，電流傾向于流動為使得N極和S極都變成S極(圖16A)，但在N極側(cè)和S極側(cè)的電流相互抵消。此外，在其中q軸磁通量在與圖16A中所示的方向相反的方向上流動的情況中，電流傾向于流動為使得N極和S極都變成N極(圖16B)，但在N極側(cè)和S極側(cè)的電流相互抵消。因此，在圖16A和圖16B中示出的另一個實施例中，脈沖電流在q軸電流上的疊加不感應(yīng)通過轉(zhuǎn)子繞組88n和88s的電流。相比之下，在圖I至圖3中示出的實施例可通過如上所述將脈沖電流疊加在q軸電流上而獲得轉(zhuǎn)矩增大效果。然而，在圖16A至圖16B中所示的實施例中，也可通過將具有以脈沖方式增加的增加脈沖電流疊加在d軸電流指令上以導(dǎo)致電流流過定子繞組等而在轉(zhuǎn)子14上產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩。順便提及地，在以上參考圖11至圖14C所描述的實施例中，控制裝置38具有減少脈沖疊加裝置72以用于將減少脈沖電流疊加在q軸電流上，且脈沖電流不疊加在d軸電流上。然而，控制裝置38可構(gòu)造為具有減少脈沖疊加裝置72以用于將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上，且具有增加脈沖疊加裝置以用于在d軸電流指令I(lǐng)cT上疊加增加脈沖電流，即以脈沖方式急劇增大且然后急劇減小的脈沖電流。即，作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，控制部分可構(gòu)造為具有減少/增加脈沖疊加裝置，以用于將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上且在d軸電流指令I(lǐng)cT上疊加以脈沖方式增大的增加脈沖電流。根據(jù)該構(gòu)造，可增大通過d軸電流生成的以通過d軸磁路的磁通量的變化量，同時將三相的定子電流保持在電流限制范圍內(nèi)。因此，可進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)子14內(nèi)的感應(yīng)電流，以有效地增大旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩。具體地，可實現(xiàn)可在整個范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)矩且進(jìn)一步在低速范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)矩同時防止過大的電流流過定子繞組28u、28v和28w的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10。更具體地，通過將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上且將增加脈沖電流疊加在d軸電流指令I(lǐng)d*上，可增大在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，同時將所有相的電流保持在要求的電流限制范圍內(nèi)。此外，因為增加脈沖電流疊加在d軸電流指令I(lǐng)cf上，所以可放大通過d軸電流指令I(lǐng)cT生成的且通過d軸磁路的磁通量的變化量。通過氣隙的通道可在對應(yīng)于d軸電流指令I(lǐng)cf的d軸磁路內(nèi)形成為比在對應(yīng)于q軸電流指令I(lǐng)q*的q軸磁路內(nèi)更小，使得磁阻降低。因此，d軸磁通量的變化量的增加對于增大轉(zhuǎn)矩是有效的。因此，可增大通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的感應(yīng)電流且因此即使在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也增大旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩，同時限制所有相的定子電流的峰值。此外，由于輔助極48，可增加通過定子12生成的旋轉(zhuǎn)磁場的與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)的空間諧波特別是空間二階諧波，使得磁通量的改變加大，且通過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的感應(yīng)電流增大，并且旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也增大。此外，在圖11至圖14C中示出的實施例中，減少脈沖疊加裝置72可設(shè)計為使得僅當(dāng)當(dāng)前運(yùn)行條件落入通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速規(guī)定的預(yù)定的范圍內(nèi)時，減少脈沖電流才疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上。例如，減少脈沖疊加裝置72也可設(shè)計為使得僅當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩大于或等于預(yù)定的轉(zhuǎn)矩時才將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上。此外，圖17是示出了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的簡圖，用于圖示其中脈沖電流的疊加狀態(tài)在圖11至圖14C中所示的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中改變的示例。具體地，在圖17中示出的示例中，脈沖電流的疊加模式可根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍，或根據(jù)其轉(zhuǎn)矩范圍以三個階段改變。圖17示出了在其中使用不疊加脈沖電流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的情況中旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。因此，在通過雙頭箭頭Z指示的低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的轉(zhuǎn)矩相對低，且轉(zhuǎn)矩的增加希望在陰影部分所示的范圍內(nèi)。該缺點可通過如下實施例解決，在所述實施例中脈沖電流的疊加模式在如上所述的其中控制部分具有減少/增加脈沖疊加裝置的構(gòu)造中以三個階段改變。在該實施例中，在其中轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系在圖17中示出的Hl區(qū)域、H2區(qū)域和H3區(qū)域內(nèi)規(guī)定的情況中，脈沖電流通過與三個區(qū)域?qū)?yīng)的不同模式疊加在d軸電流和q軸電流的至少一個上。在Hl區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的輸出轉(zhuǎn)矩小于或等于閾值(KlN*m)同時轉(zhuǎn)子14 的轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定的轉(zhuǎn)速(J miiT1)時，減少/增加脈沖疊加裝置執(zhí)行將增加脈沖電流Idp*疊加在d軸電流指令I(lǐng)cf上而不將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上的增加脈沖模式。因此，當(dāng)存在距電流限制極限的良好裕量時，可通過僅使用d軸磁通量改變的增加脈沖模式來有效地感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流。在H2區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的輸出轉(zhuǎn)矩超過閾值(KlN*m)且小于或等于第二閾值(K2N*m)同時轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定的轉(zhuǎn)速(J miiT1)時，減少/增加脈沖疊加裝置執(zhí)行將增加脈沖電流Idp*疊加在d軸電流指令I(lǐng)cf上且將減少脈沖電流Iqp*疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上的增加/減少脈沖模式。在如上所述其中距電流限制極限的裕量小 的情況中，可通過使用q軸磁通量改變以及d軸磁通量改變的增加/減少脈沖模式在電流限制極限的范圍內(nèi)感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流。在H3區(qū)域內(nèi)，即當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的輸出轉(zhuǎn)矩超過閾值(K2N m)同時轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定的轉(zhuǎn)速(J miiT1)時，減少/增加脈沖疊加裝置執(zhí)行將減少脈沖電流Iqp*疊加在q軸電流指令I(lǐng)q*上而不將增加脈沖電流疊加在d軸電流指令I(lǐng)cf上的減少脈沖模式。因此，在電流限制極限的附近，采用僅使用q軸磁通量改變的減少脈沖模式，使得可通過將所有相的定子電流朝向電流限制范圍的中央改變而增大轉(zhuǎn)矩同時防止電流增大。雖然描述了其中不同的脈沖電流疊加模式可選擇地用于三個階段即Hl區(qū)域、H2區(qū)域和H3區(qū)域的情況，但脈沖電流的疊加模式可在兩個階段之間切換，即在Hl區(qū)域和H2區(qū)域之間切換。在該情況中，雖然轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)速小于或等于預(yù)定的轉(zhuǎn)速，但當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩小于或等于閾值時，減少/增加脈沖疊加裝置執(zhí)行將增加脈沖電流疊加在d軸電流指令上而不將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令上的增加脈沖模式；且當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩超過閾值時，減少/增加脈沖疊加裝置執(zhí)行將增加脈沖電流疊加在d軸電流指令上且將減少脈沖電流疊加在q軸電流指令上的減少/降低脈沖模式。在以上所述的示例中，作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)34的部件的控制裝置38將脈沖電流疊加在q軸電流或d軸電流上。然而，在包括圖I至圖3中所示的實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中，也可采用如下構(gòu)造，即所述構(gòu)造簡單地具有驅(qū)動逆變器的功能而不提供減少脈沖疊加裝置或減少/增加脈沖疊加裝置。接下來，將描述前述實施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的構(gòu)造的其他示例。如在下文中示出的，本發(fā)明可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的多種構(gòu)造示例。例如，在以上參考圖I至圖3所示的實施例中，轉(zhuǎn)子14具有如下構(gòu)造，即其中在周向方向上相互相鄰的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s電分離，且布置在每隔一個齒19上的轉(zhuǎn)子繞組42n串聯(lián)電連接，且布置在每隔一個齒19 (與設(shè)置有繞組42n的齒19不同)上的轉(zhuǎn)子繞組42s串聯(lián)電連接。然而，如在圖18中所示，甚至在如下包括轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中-即其中二極管21n和21s逐一分別連接到圍繞作為轉(zhuǎn)子齒的 齒19纏繞的且作為磁極部分的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，且其中轉(zhuǎn)子繞組42n和轉(zhuǎn)子繞組42s相互電分離，輔助極48也可設(shè)置在齒19之間。特別地，在轉(zhuǎn)子芯16上，每個至少部分地由磁性材料形成的多個輔助極48設(shè)置在相鄰的齒19之間，即每個輔助極48設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的在周向方向上的兩個相鄰的齒19之間的槽50的底部的中央部分上。其他構(gòu)造與圖I至圖3中所示的實施例的構(gòu)造相同。此外，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s也可通過超環(huán)形纏繞方法來提供，如在圖19中所示。在圖19中示出的構(gòu)造示例中，轉(zhuǎn)子芯16包括環(huán)形芯部分92和齒19，齒19是從環(huán)形芯部分92徑向向外(朝向定子12)突出的轉(zhuǎn)子齒。此外，在轉(zhuǎn)子芯16中，每個至少部分地由磁性材料制成的多個輔助極48設(shè)置在相鄰的齒19之間，即，每個輔助極48設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的在周向方向上的兩個相鄰的齒19之間的槽50的底部的中央部分上。此外，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s在靠近單獨(dú)的齒19的位置處圍繞環(huán)形芯部分92通過超環(huán)形纏繞方法纏繞。同樣在圖19中示出的構(gòu)造示例中，因為通過定子12形成的且包括空間諧波的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s關(guān)聯(lián)，所以被二極管21n和21s整流的直流電流過轉(zhuǎn)子繞組42n和42s，使得齒19被磁化。結(jié)果，靠近轉(zhuǎn)子繞組42n定位的齒19用作N極，且靠近轉(zhuǎn)子繞組42s定位的齒19用作S極。在該情況中，通過將每個齒19在轉(zhuǎn)子14的周向方向上的寬度9設(shè)定為短于與轉(zhuǎn)子14的180°電角度對應(yīng)的寬度，在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)通過空間諧波產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可有效地增大。此外，為了使得在轉(zhuǎn)子繞組42n和42s內(nèi)通過空間諧波產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大化，優(yōu)選地是，每個齒19在周向方向上的寬度9被設(shè)定為等于(或大體上等于)與轉(zhuǎn)子14的90°電角度對應(yīng)的寬度。順便提及地，在圖19中示出的示例中，類似于圖I中示出的構(gòu)造示例，在周向方向上相互交替地相鄰的轉(zhuǎn)子繞組42n和轉(zhuǎn)子繞組42s相互電分離；在周向方向上交替布置的轉(zhuǎn)子繞組42n相互串聯(lián)電連接；在周向方向上交替布置的轉(zhuǎn)子繞組42s相互串聯(lián)電連接。然而，在其中轉(zhuǎn)子繞組42n和42s通過超環(huán)形纏繞方法纏繞的示例中，靠近齒19纏繞的轉(zhuǎn)子繞組42n和轉(zhuǎn)子繞組42s也可相互電分離，如在圖18中所示的構(gòu)造示例中的。其他構(gòu)造與前述實施例的構(gòu)造相同。此外，在前述實施例中，所有齒19可設(shè)置有相互電連接為單個繞組線的轉(zhuǎn)子繞組42，例如在圖20中所示的。在圖20中所示的構(gòu)造示例中，轉(zhuǎn)子繞組42通過二極管21被短路，使得流過轉(zhuǎn)子繞組42的電流被二極管21整流到一個方向上(直流)。對于圍繞齒19纏繞的轉(zhuǎn)子繞組42，圍繞在周向方向上彼此相鄰的兩個齒19的繞組的纏繞方向相互相反，使得在周向方向上彼此相鄰的兩個齒19的磁化方向相互相反。此外，在轉(zhuǎn)子芯16中，每個至少部分地由磁性材料制成的多個輔助極48設(shè)置在相鄰的齒19之間，即每個輔助極48設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的在周向方向上彼此相鄰的兩個齒19之間的槽50的底部的中央部分上。在圖20中示出的構(gòu)造示例中，對于通過將脈沖電流疊加在例如關(guān)于定子電流的d軸指令上而形成在定子12上的旋轉(zhuǎn)磁場，變化的磁通量與轉(zhuǎn)子繞組42關(guān)聯(lián)，使得由二極管21整流的直流電流流過轉(zhuǎn)子繞組42，且齒19被磁化。結(jié)果，齒19用作其磁極固定的磁體。在該情況中，在周向方向上彼此相鄰的兩個齒19變成其磁極相互不同的磁體。根據(jù)圖20中示出的構(gòu)造示例，二極管21的數(shù)量可減少到一個。其他構(gòu)造大體上與圖I至圖3中所示的以上所述的實施例的構(gòu)造相同。作為再一個實施例，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s也可圍繞固定到轉(zhuǎn)子芯16的外周表面上的多個位置的永磁體94纏繞，如在圖21中所示。在作為該構(gòu)造示例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的部件的轉(zhuǎn)子14中，轉(zhuǎn)子芯16不具有磁凸性，且永磁體94在轉(zhuǎn)子芯16的周向方向上固定到轉(zhuǎn)子芯16的外周表面上的多個位置。此外，轉(zhuǎn)子繞組42n和42s圍繞永磁體94纏繞。在該構(gòu)造中，在周向方向上的與轉(zhuǎn)子繞組42n和42s的內(nèi)側(cè)相對于周向方向重合的多個位置處的轉(zhuǎn)子14的部分用作磁極部分。永磁體94在轉(zhuǎn)子14的徑向方向上被磁化，且在周向方向上相互鄰近的兩個永磁體94的磁化方向被設(shè)定為在徑向方向上相互相反。在圖21中，在永磁體94上繪制的實線箭頭代表了永磁體94的磁化方向。此外，至少部分地由磁性材料制成的多個輔助極48設(shè)置在相鄰的齒19之間，即輔助極48設(shè)置在轉(zhuǎn)子14的在周向方向上的每對相鄰的齒19之間的中央部分上。 此外，圍繞永磁體94纏繞的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s不相互電連接，而是相互電分離(絕緣)。相互電分離的轉(zhuǎn)子繞組42n和42s各分別通過二極管21n和21s短路。二極管21n的極性和二極管21s的極性相互不同。其他構(gòu)造大體上與前述在圖I至圖3中示出的實施例的構(gòu)造相同。雖然用于執(zhí)行本發(fā)明的形式已在上文中描述，但應(yīng)認(rèn)識到的是這樣的實施例等根本不限制本發(fā)明，而是本發(fā)明可通過多種形式執(zhí)行而不偏離本發(fā)明的主旨。例如，雖然在前述描述中，轉(zhuǎn)子布置在定子的徑向內(nèi)側(cè)使得轉(zhuǎn)子和定子相互面對，但本發(fā)明也可執(zhí)行為其中轉(zhuǎn)子布置在定子的徑向外側(cè)使得轉(zhuǎn)子和定子相互面對的構(gòu)造。此外，雖然在前述描述中定子繞組圍繞定子通過集中纏繞方法纏繞，但本發(fā)明也可執(zhí)行為例如其中定子繞組通過分布纏繞方法設(shè)置在定子上的構(gòu)造-只要可產(chǎn)生具有空間諧波的旋轉(zhuǎn)磁場。此外，雖然在實施例的每個中，磁特性調(diào)整部分是二極管裝置，但也可采用任何其他構(gòu)造作為磁特性調(diào)整部分，只要所述構(gòu)造具有改變在轉(zhuǎn)子齒內(nèi)或在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)側(cè)在周向方向上交替地發(fā)生的磁特性的功能。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10),其特征在于包括 定子(12)，所述定子(12)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；和 轉(zhuǎn)子(14)，線圈(42n、42s)圍繞所述轉(zhuǎn)子(14)纏繞，使得通過所述旋轉(zhuǎn)磁場的諧波分量在所述線圈中產(chǎn)生電動勢，并且，在所述轉(zhuǎn)子(14)中通過所述電動勢產(chǎn)生磁極，其中，所述轉(zhuǎn)子(14)具有引導(dǎo)部分(48)，所述引導(dǎo)部分(48)將所述諧波分量從所述定子(12)引導(dǎo)到所述轉(zhuǎn)子(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)，其中 所述轉(zhuǎn)子(14)包括磁極部分(19)，所述磁極部分(19)形成為使得所述磁極通過所述電動勢在所述磁極部分(19)中產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)，其中 所述引導(dǎo)部分(48)設(shè)置成與所述定子(12)相鄰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)，其中 所述引導(dǎo)部分(48)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子(14)中，以便與圍繞處于所述轉(zhuǎn)子(14)的旋轉(zhuǎn)中心軸線上的中心繪制的假想的最大外接圓相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)，其中 所述引導(dǎo)部分(48)引導(dǎo)所述諧波分量，使得產(chǎn)生的電動勢的幅值增大。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)(10)，包括定子(12)，該定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；和轉(zhuǎn)子(14)，線圈繞組(42n、42s)圍繞該轉(zhuǎn)子纏繞，使得通過旋轉(zhuǎn)磁場的諧波分量產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，且在轉(zhuǎn)子中通過感應(yīng)電動勢產(chǎn)生磁極。定子具有作為引導(dǎo)部分的輔助極，該引導(dǎo)部分將諧波分量從定子引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子。
文檔編號H02K21/26GK102738995SQ20121009790
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者中井英雄, 山田英治, 平本健二, 水谷良治, 知念真太郎, 蓑島紀(jì)元 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社豐田自動織機(jī)