旋转电机和旋转电机的电流输入控制方法技术

一种旋转电机(100)，具备：定子(11)，其具有由于来自外部的旋转控制用的驱动电流的流通而产生磁通的电枢线圈(14)；以及转子(21)，其具有感应线圈(27)和励磁线圈(28)，在感应线圈(27)中，磁通从定子侧交链而产生感应电流，在励磁线圈(28)中，由于该感应电流(励磁电流)的流通而产生磁通，在上述旋转电机(100)中，在转子中的卷绕有励磁线圈的多个转子齿(22)的每一个转子齿(22)上，在靠近定子的一侧埋设有低矫顽力磁铁(51)，脉冲电流与电枢线圈中流通的驱动电流重叠而对低矫顽力磁铁进行充磁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在转子侧配置有低矫顽力磁铁的旋转电机及其电流输入控制方法。
技术介绍
旋转电机作为驱动源安装于各种驱动装置，例如已知为了搭载于电动汽车、混合动力车等而在转子侧埋入永久磁铁而利用磁铁转矩得到大输出(大转矩)的IPM电机(Interior Permanent Magnet Motor；内置永磁体电机)。出于小型化、高输出化(高能量密度化)的要求，该IPM电机一般采用剩余磁通密度高、能够确保耐热性的钕磁铁。但是，钕磁铁由于添加了Dy(镝)、Tb(铽)那样的昂贵的稀土类因而导致成本高，另外，将来也有可能不能稳定地确保供应。因而，在近年的旋转电机中，提出了将低矫顽力磁铁埋入转子侧使其磁化至期望的磁力(所谓的充磁)，以此来取代昂贵的钕磁铁那样的永久磁铁(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2008-43172号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在该专利文献1所述那样的旋转电机的情况下，例如在车载的情况下，需要将利用逆变器将电池的直流电流转换为交流电流而得到的磁化电流输入到电枢线圈来使低矫顽力磁铁作为可变磁铁而充磁为规定磁力。因而，在搭载了这种旋转电机的情况下，需要从逆变器输出使低矫顽力磁铁磁化至饱和磁力以上所需的磁化电流。因此，例如要想搭载这种旋转电机，需要使包含逆变器等的回路的耐电压、电流容量变得充分高，会有使各种电子设备变得大型化并且成本变高的缺点。因此，本专利技术的目的在于，提供能够通过输入电流值较小的磁化电流来使设置于转子侧的低矫顽力磁铁充磁的旋转电机及其电流输入控制方法。用于解决问题的方案解决上述问题的旋转电机的专利技术的一个方式是一种旋转电机，具备：定子，其具有在驱动电流流过时产生磁通的电枢线圈；以及转子，其具有多个凸极，在上述凸极上卷绕有在励磁电流流过时产生磁通的励磁线圈，在上述旋转电机中，在上述转子中，在上述凸极的靠近上述定子的一侧配置有低矫顽力磁铁，将脉冲电流与上述电枢线圈中流通的上述驱动电流重叠而对上述低矫顽力磁铁进行充磁。解决上述问题的旋转电机的电流输入控制方法的专利技术的一个方式是对上述旋转电机中的电枢线圈的电流输入控制方法，上述旋转电机具备：定子，其具有在驱动电流流过时产生磁通的电枢线圈；以及转子，其具有多个凸极，在上述凸极上卷绕有在励磁电流的流过时产生磁通的励磁线圈，在上述旋转电机的转子中，在上述凸极的靠近上述定子的一侧配置有低矫顽力磁铁，在将上述驱动电流提供给上述电枢线圈时，将脉冲电流与上述驱动电流重叠而使上述低矫顽力磁铁充磁。专利技术效果这样，根据本专利技术的一个方式，能够提供仅将电流值较小的脉冲电流作为磁化电流输入到电枢线圈就能够使设置于转子侧的低矫顽力磁铁充磁的旋转电机及其电流输入控制方法。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的旋转电机的图，是表示其概略整体构成的径向截面图。图2是将定子和转子的主要部分放大后的径向截面图。图3是对电枢线圈供应驱动电流的简易回路构成图。图4是表示将电枢线圈集中卷绕或分布卷绕，在经由间隙而交链的情况下随着旋转角而变化的磁通密度的坐标图。图5是表示与图4所示的磁通重叠的高次空间谐波磁通的各次的磁通密度的坐标图。图6是比较由电枢线圈的各相、感应线圈以及励磁线圈产生的磁通的坐标图。图7是经由二极管连接感应线圈和励磁线圈的简易回路构成图。图8是表示在仅以电枢线圈使低矫顽力磁铁充磁的情况下所需的脉冲电流的概念图。图9是表示以具备电枢线圈和励磁线圈的结构使低矫顽力磁铁充磁的情况下所需的脉冲电流的概念图。图10是表示对电枢线圈输入脉冲电流时产生的电流波形的波形图。图11是说明低矫顽力磁铁的充磁时的控制处理的流程图。图12是比较在各种结构中得到的转矩的坐标图。图13是说明低矫顽力磁铁的退磁时的控制处理的流程图。附图标记说明11 定子12 定子齿13 定子槽14 电枢线圈21 转子22 转子齿(凸极)23 转子槽25 辅极芯材(辅极)27 感应线圈(辅极)28、281、282 励磁线圈29A、29B 二极管(整流元件)51 低矫顽力磁铁51a 磁极面100 旋转电机101 轴(旋转轴)110 控制器(脉冲控制部)110m 存储器111 车载电池112 逆变器BF 基波磁通G 气隙IF 感应脉冲磁通PF 脉冲磁通pf 脉冲磁通(自感磁通)RF 反作用磁通(互感磁通)WF 充磁磁通具体实施方式下面，参照附图，详细地说明本专利技术的实施方式。图1～图13是说明本专利技术的一个实施方式所涉及的旋转电机及其电流输入控制方法的图。(旋转电机的构成)在图1和图2中，旋转电机100具有无需从外部对转子21输入能量的结构，例如具有适于安装于混合动力汽车、电动汽车的性能。旋转电机100具备：定子11，其形成为大致圆筒形状；以及转子21，其固定于作为驱动轴旋转的轴(旋转轴)101，收纳于定子11内，转子21装配于轴101，与轴101轴心一致且一体地旋转。在定子11中，在周向上均等地配置有多根定子齿12，定子齿12在径向上延伸并形成为凸极形状，使其内周面12a侧隔着气隙G与后述的转子21的转子齿22的外周面22a靠近并相对。在定子齿12中，
利用在相邻的侧面22b间形成的空间的定子槽13，将3相绕组的每一相分别单独地进行集中卷绕，从而形成电枢线圈14。利用由控制器110所控制的逆变器112将图3所示的车载电池111内的直流电流转换为三相的交流电流，作为旋转控制用的驱动电流输入(供应)给电枢线圈14，从而，定子齿12作为产生使相对地收纳在内部(旋转轴侧)的转子21旋转的磁通的电磁铁发挥作用。在此，控制器110将统一控制车辆整体的控制程序存储在存储器110m内，依照各种参数执行控制程序，从而驱动旋转电机100旋转。在转子21中，在周向上均等地配置有多根转子齿(凸极)22，转子齿22与定子齿12同样地在径向上延伸并形成为凸极形状。转子齿22形成为与定子齿12在全周方向上的根数不同，相对旋转时外周面22a与定子齿12的内周面12a适当地靠近并相对。从而，旋转电机100能够通过对定子11的电枢线圈14通电而产生磁通，使该磁通从定子齿12的内周面12a向相对的转子齿22的外周面22a交链。在该旋转电机100中，利用使与定子齿12之间交链的磁通所通过的磁路最短的磁阻转矩(主旋转力)使转子21相对旋转。其结果是，旋转电机100能够从轴101将通电输入的电能作为机械能输出，轴101与在定子11内相对旋转的转子21一体地旋转，它们的轴心一致。这时，在旋转电机100中，在从定子齿12的内周面12a向转子齿22的外周面22a交链的磁通中重叠着高次空间谐波成分。因此，在转子21侧也能够利用从定子11侧交链的磁通的高次空间谐波成分的磁通密度的变化，在内置的线圈中产生感应电流，得到电磁力。详细来说，若仅对定子11的电枢线圈14供应基本频率的驱动电力，则只是由于以该基本频率变动的主磁通而使转子21(转子齿22)旋转，因此，在转子21侧仅配置线圈，交链的磁通不会发生变化，不会产生感应电流。而另一方面，磁通中重叠着高次空间谐波成分，该高次空间谐波成分以与基本频率不同的周期随时间变化，并且从外周面22a侧与转子齿22交链。因而，通过在转子齿22的外周面22a的附近设置
线圈，基本频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转电机，具备：定子，其具有在驱动电流流过时产生磁通的电枢线圈；以及转子，其具有多个凸极，在上述凸极上卷绕有在励磁电流流过时产生磁通的励磁线圈，上述旋转电机的特征在于，在上述转子中，在上述凸极的靠近上述定子的一侧配置有低矫顽力磁铁，在脉冲电流叠加到上述驱动电流时，上述低矫顽力磁铁被磁化至规定磁力。

【技术特征摘要】
2015.03.05 JP 2015-0434801.一种旋转电机，具备：定子，其具有在驱动电流流过时产生磁通的电枢线圈；以及转子，其具有多个凸极，在上述凸极上卷绕有在励磁电流流过时产生磁通的励磁线圈，上述旋转电机的特征在于，在上述转子中，在上述凸极的靠近上述定子的一侧配置有低矫顽力磁铁，在脉冲电流叠加到上述驱动电流时，上述低矫顽力磁铁被磁化至规定磁力。2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，上述转子具备感应线圈，上述感应线圈与上述电枢线圈产生的磁通交链，上述感应线圈产生的感应电流作为励磁电流，在该励磁电流输入到上述励磁线圈时上述励磁线圈产生磁通。3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，上述低矫顽力磁铁被由脉冲磁通和响应磁通形成的磁场磁化并到达磁饱和区域，上述脉冲磁通是通过对上述电枢线圈输入上述脉冲电流产生的，上述响应磁通是由于上述脉冲磁通的变化在上述励磁线圈中产生的。4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，具备脉冲控制部，上述脉冲控制部控制与上述驱动电流重叠的上述脉冲电流，上述脉冲控制部以如下方式对上述脉冲电流进行调整：通过自感磁通和互感磁通使上述低...

【专利技术属性】
技术研发人员：青山真大，
申请(专利权)人：铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP