和連續(xù)或不連續(xù)地改變。
[0087]通過控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4a，作為可動(dòng)分割齒部的第二齒部32相對(duì)于第一齒部31的相對(duì)位置能在磁阻最小的位置和磁阻最大的位置之間被連續(xù)或不連續(xù)地自由改變，在所述磁阻最小的位置，如圖4A所示，由以徑向?qū)?zhǔn)的方式布置的第一齒部31和第二齒部32形成的磁路的磁阻Rkl最小，在所述磁阻最大的位置，如圖4B所示，第二齒部32定位在一對(duì)鄰接的第一齒部31和31之間并且由第一齒部31和第二齒部32形成的磁路的磁阻Rk2最大。
[0088]當(dāng)如圖4A所示的磁阻最小的位置定義為第一位置且如圖4B所示的磁阻最大的位置定義為第二位置時(shí)，可動(dòng)分割齒部(第二齒部32)被控制成使得該可動(dòng)分割齒部在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。
[0089]在本發(fā)明中，不要求第一位置和第二位置分別精確地對(duì)應(yīng)于磁阻最小的位置和磁阻最大的位置。例如，在本發(fā)明中，本發(fā)明能構(gòu)造成使得磁阻最小的位置和磁阻最大的位置之間的兩個(gè)任意位置分別定義為第一位置和第二位置，并且可動(dòng)分割齒部(第二齒部)32在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。此外，在本發(fā)明中，當(dāng)由定子軛部50和齒部30形成的定子磁路的磁阻小的狀態(tài)定義為第一狀態(tài)并且定子磁路的磁阻相對(duì)大于第一狀態(tài)的狀態(tài)定義為第二狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明包括定子磁路被機(jī)械地改變以致定子磁路的磁阻在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間改變的情況。以下說明使用上述語(yǔ)言(即第一位置和第二位置)進(jìn)行，但應(yīng)該理解的是，當(dāng)用第一狀態(tài)和第二狀態(tài)代替這些語(yǔ)言時(shí)，能獲得相同的效果。
[0090]在此實(shí)施例中，舉例說明了在半徑方向上被分割成兩部分的齒部30，但該齒部并不局限于此。在本發(fā)明中，齒部30能在半徑方向上被分割成例如三個(gè)或更多部分。當(dāng)齒部30被分割成三個(gè)或更多部分時(shí)，布置成最接近轉(zhuǎn)子2的分割齒部定義為第一齒部31，并且布置在最外相反側(cè)的分割齒部定義為第二齒部32。在齒部被分割成三個(gè)或更多分割齒部的情況下，齒部能構(gòu)造成使得多個(gè)分割齒部中的至少一個(gè)構(gòu)成可相對(duì)于其他分割齒部相對(duì)移動(dòng)的可動(dòng)分割齒部，并且由分割齒部形成的磁路的磁阻可通過可動(dòng)分割齒部的相對(duì)移動(dòng)來調(diào)節(jié)。
[0091]在此實(shí)施例中，進(jìn)行以下說明使得各齒部被分割成第一齒部31和第二齒部32，但能將該結(jié)構(gòu)理解如下。也就是說，該結(jié)構(gòu)能這樣理解:第一齒部31構(gòu)成齒部；第二齒部32和定子軛部50構(gòu)成定子軛部；定子軛部50的內(nèi)周上形成有凹部50a(參見圖5A);并且定子軛部可沿周向相對(duì)于齒部(第一齒部31)相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)將齒部30理解成具有齒部30未在徑向上被分割的結(jié)構(gòu)時(shí)，能將定子3理解成設(shè)置有當(dāng)由定子軛部50和齒部30形成的定子磁路被機(jī)械地改變時(shí)定子磁路的磁阻值改變的磁阻改變機(jī)構(gòu)。上述磁阻改變機(jī)構(gòu)并不限于如齒部被分割的實(shí)施例中所示的類型，而是能具有任何其他結(jié)構(gòu)，只要由定子軛部50和齒部30形成的定子磁路被機(jī)械地改變以致定子磁路的磁阻值能被改變。例如，修改的磁阻改變機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例包括這樣一個(gè)機(jī)構(gòu):在不分割各齒部的情況下，定子軛部50在周向上被分割以在定子軛部50的一部分處形成磁隙以致該磁隙能被調(diào)節(jié)。
[0092]同時(shí)，在這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)，在電動(dòng)機(jī)中，為了提高性能同時(shí)減小尺寸，通常已作出了用于將盡可能多的繞組布置在定子上的提案。例如，已提出通過改變繞組在定子上的路線或繞組本身的形狀來提高每單位繞組的空間系數(shù)。換言之，傳統(tǒng)提案僅針對(duì)如何將盡可能多的繞組布置在有限的可布置繞組的區(qū)域內(nèi)。
[0093]總之，在傳統(tǒng)提案中，已嘗試通過在有限的可布置繞組的區(qū)域內(nèi)布置盡可能多的繞組來增大轉(zhuǎn)矩同時(shí)抑制電機(jī)本身的擴(kuò)大。
[0094]但是，作為銳意的實(shí)驗(yàn)和研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下事實(shí):上述提高轉(zhuǎn)矩同時(shí)抑制電機(jī)本身擴(kuò)大的目的能通過上述嘗試來實(shí)現(xiàn)，但難以實(shí)現(xiàn)從高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速范圍到低轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速范圍的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)和需要另一種嘗試的認(rèn)識(shí)，發(fā)明人完成了本發(fā)明。換言之，發(fā)明人改變了他們的傳統(tǒng)觀念，并提出了與提高繞組的空間系數(shù)的傳統(tǒng)思想完全相反的新思想。也就是說，發(fā)明人敢于采用“降低繞組的空間系數(shù)”的方法，傳統(tǒng)電機(jī)開發(fā)技術(shù)人員從未考慮過該方法，這是因?yàn)樵摲椒ㄒ疝D(zhuǎn)矩的降低和電機(jī)尺寸的擴(kuò)大。
[0095]此外，如根據(jù)該實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電機(jī)所示，在齒部被分割成多個(gè)齒部并且任意一個(gè)分割齒部可相對(duì)于另一個(gè)分割齒部相對(duì)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)中，發(fā)明人采用了改變“繞組的空間系數(shù)(繞組的占用比率)”的平衡的方法。此外，所述方法構(gòu)造成，擴(kuò)大當(dāng)由多個(gè)齒部形成的磁路的磁阻大時(shí)與定子繞組交聯(lián)的轉(zhuǎn)子的永磁體的磁通和當(dāng)所述磁路的磁阻小時(shí)與定子繞組交聯(lián)的轉(zhuǎn)子的永磁體的磁通之間的差別。這樣，能夠擴(kuò)大從高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速范圍到低轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速范圍的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。以下將作出具體說明。
[0096]在此實(shí)施例中，如上所述，齒部30設(shè)置有布置在齒部30的周圍的繞組40。圖5A中通過虛線示出的區(qū)域定義為能實(shí)際布置繞組的可布置繞組的區(qū)域A，其中可布置繞組的區(qū)域A是通過在一對(duì)鄰接的齒部30和30的周向中間位置等分由一對(duì)鄰接的齒部30和30以及定子軛部50包圍的區(qū)域而獲得的區(qū)域之一。
[0097]在根據(jù)此實(shí)施例的電機(jī)中，如圖5A和5B所示，繞組40僅布置在可布置繞組的區(qū)域A的一部分內(nèi)。具體而言，繞組40布置在可布置繞組的區(qū)域A內(nèi)由從可布置繞組的區(qū)域A的轉(zhuǎn)子側(cè)端部Ain以特定距離L朝轉(zhuǎn)子側(cè)移位的位置和第一齒部31的徑向最外端部限定并位于其間的區(qū)域內(nèi)。
[0098]如圖5A所示，繞組40構(gòu)成通電繞組40E，繞組40的整個(gè)部分通電以在第一齒部31和第二齒部32以徑向?qū)?zhǔn)的方式布置的第一位置產(chǎn)生磁場(chǎng)。另一方面，如圖5B所示，繞組40還構(gòu)成通電繞組40E，通過繞組40的整個(gè)部分通電以即使在作為可動(dòng)分割齒部的第二齒部32沿周向移動(dòng)并且布置在一對(duì)鄰接的齒部31和31之間的第二位置也產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，在此實(shí)施例中，位于第一位置的通電繞組40E和位于第二位置的通電繞組40E相同。
[0099]圖5B示出了可動(dòng)分割齒部32位于可動(dòng)分割齒部32相對(duì)于另一個(gè)分割齒部31相對(duì)移動(dòng)以致由分割齒部31和32形成的磁路的磁阻Rk(Rk2)較大的第二位置的狀態(tài)。在該第二位置狀態(tài)下，從可布置繞組的區(qū)域A內(nèi)的通電繞組40E(在此實(shí)施例中為全部繞組)的定子軛部側(cè)端(即，外側(cè)端)Aout到可布置繞組的區(qū)域A的轉(zhuǎn)子側(cè)端部Ain( S卩，內(nèi)側(cè)端)的區(qū)域在沿齒部30的分割齒部31和32的布置方向的中間位置被分割成如雙點(diǎn)劃線所示的布置在轉(zhuǎn)子側(cè)的第一區(qū)域Al和布置在定子軛部側(cè)的第二區(qū)域A2。
[0100]本發(fā)明中的“中間位置”并非僅意味著幾何學(xué)和嚴(yán)格地等分的位置，并且意味著徑向中間區(qū)域內(nèi)具有一定范圍的任意中間位置。例如，使用此實(shí)施例作為示例，在此實(shí)施例中，中間位置定義為第一分割齒部31的徑向最外端側(cè)Aout ( S卩，第一分割齒部31的定子軛部側(cè)端)和可布置繞組的區(qū)域A的最內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子側(cè)端Ain之間的距離被等分的位置。但是，在本發(fā)明中，不同于如上所述嚴(yán)格且相等地分割的位置，“中間位置”能定義為定子軛部側(cè)端Aout和最內(nèi)轉(zhuǎn)子側(cè)端Ain之間具有一定寬度的中間區(qū)域的徑向上的任意位置。換言之，本發(fā)明中的“中間位置”并非僅為幾何學(xué)上嚴(yán)格的中間位置，而應(yīng)理解為包括具有一般含義的大致中間位置，包括在幾何形狀嚴(yán)格的中間位置周圍具有一定寬度的位置。此解釋也應(yīng)該適用于以下其他實(shí)施例。
[0101]定義為布置在第一區(qū)域Al內(nèi)的通電繞組40E的實(shí)際總繞組截面S4qe與第一區(qū)域Al的截面積Sai的比率的通電繞組空間系數(shù)(S4(]E/SA1)被設(shè)定為相對(duì)小于定義為布置在第二區(qū)域A2內(nèi)的通電繞組40E的實(shí)際總繞組截面積S4ide與第二區(qū)域A2的截面積Sa2的比率的通電繞組空間系數(shù)(S4(]E/SA2)。
[0102]在本發(fā)明中，如上所述設(shè)定通電繞組空間系數(shù)的原因如下。如圖4A和5A所示，在作為可動(dòng)分割齒部的第二齒部32位于第一齒部31和第二齒部32以徑向?qū)?zhǔn)的方向布置的第一位置的狀態(tài)下，當(dāng)轉(zhuǎn)子2以低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過在旋轉(zhuǎn)時(shí)永磁片M的磁通在繞組40中產(chǎn)生感應(yīng)電壓(逆電動(dòng)勢(shì))。當(dāng)轉(zhuǎn)速低時(shí)，感應(yīng)電壓與繞組40的被施加電壓相比較小，且因此能進(jìn)一步提尚轉(zhuǎn)速。
[0103]然而，隨著轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速上升，在繞組40中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓通過永磁片M的旋轉(zhuǎn)磁通逐漸增大。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到特定轉(zhuǎn)速時(shí)，施加至繞組40的電壓和在繞組40中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓變成相等，且因此轉(zhuǎn)速達(dá)到上限。當(dāng)然，這種情況下，能通過提高施加至繞組40的電壓來擴(kuò)大轉(zhuǎn)速的上限。但是，由于電力消耗顯著增大，因此不建議這樣。
[0104]作為用于通過解決電機(jī)的旋轉(zhuǎn)特性的弱點(diǎn)進(jìn)來提高轉(zhuǎn)速的方法，S卩，從高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速到低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速的方法，已知一種弱磁控制方法。作為能夠替代或支持傳統(tǒng)弱磁控制方法的方法，如上所述，發(fā)明人提出一種通過用機(jī)械結(jié)構(gòu)改變磁通流以減少在高轉(zhuǎn)速時(shí)永磁體的磁通的定子繞組的磁通交聯(lián)來控制感應(yīng)電壓的方法。
[0105]也就是說，發(fā)明人提出將定子的齒部分割成至少兩個(gè)分割部以致分割齒部能相對(duì)移動(dòng)以改變磁通流，從而通過在高轉(zhuǎn)速時(shí)永磁體的磁通來減少定子繞組的磁通交聯(lián)。但是，在使用更強(qiáng)的永磁體的情況下，盡管可以增大轉(zhuǎn)矩，但出現(xiàn)了阻礙運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大的轉(zhuǎn)速的上限減小的新問題。
[0106]為了解決此新問題，在本發(fā)明中，如上所述，設(shè)計(jì)繞組40的布置結(jié)構(gòu)。也就是說，定義為各區(qū)域Al和A2內(nèi)的通電繞組40E的實(shí)際總繞組截面積S4ide與第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2的截面積的比率的通電卷線空間系數(shù)被設(shè)定成使得第一區(qū)域Al內(nèi)的空間系數(shù)相對(duì)小于第二區(qū)域A2內(nèi)的空間系數(shù)。
[0107]如圖5A所示，在第一齒部31和第二齒部32以徑向?qū)?zhǔn)的方式布置的第一位置狀態(tài)下，第一齒部31和第二齒部32之間的間隙的磁阻Rk(Rkl)相對(duì)明顯小于形成在鄰接的第一齒部31和31的轉(zhuǎn)子側(cè)端部上的側(cè)面突出部31a和31a之間的磁阻Rj (即，2Rk (2Rkl)< Rj)。因此，從一對(duì)鄰接的齒部30和30中的一個(gè)齒部經(jīng)由定子軛部50延伸到一對(duì)鄰接的齒部30和30中的另一個(gè)齒部的磁路的總磁阻2Rk(2Rkl)小于形成在鄰接的第一齒部31和31的轉(zhuǎn)子側(cè)端部上的側(cè)面突出部31a和31a之間的磁阻Rj。由此，大部分來自轉(zhuǎn)子2的永磁片M的磁通經(jīng)過從一對(duì)鄰接的齒部30和30中的一個(gè)齒部經(jīng)由定子軛部50延伸到一對(duì)鄰接的齒部30和30中的另一個(gè)齒部的磁路。
[0108]另一方面，如圖5B所示，在作為可動(dòng)分割齒部的第二齒部32相對(duì)于第一齒部31移動(dòng)的第二位置狀態(tài)下，第一齒部31和第二齒部32之間的磁阻Rk(Rk2)變成相對(duì)大于形成在鄰接的第一齒部31和31的轉(zhuǎn)子側(cè)端部上的側(cè)面突出部31a和31a之間的磁阻Rj (Rj<2XRk(2XRk2))0應(yīng)該指出的是，不要求周向上鄰接的磁阻Rk(Rk2)相同。因此，從一對(duì)鄰接的齒部30和30中的一個(gè)齒部的第一齒部31經(jīng)由布置在鄰接的第一齒部31和31之間的第二齒部32延伸到一對(duì)鄰接的齒部30和30中的另一個(gè)齒部的第一齒部31的磁路的總磁阻2Rk(2Rk2)大于鄰接的第一齒部31和31的側(cè)面突出部31a和31a之間的磁阻Rj。因此，來自轉(zhuǎn)子2的永磁片M的磁通通過從鄰接的第一齒部31和31中的一個(gè)齒部的轉(zhuǎn)子側(cè)端部、鄰接的第一齒部31和31中的一個(gè)齒部的側(cè)面突出部31a、鄰接的第一齒部31和31中的另一個(gè)齒部的側(cè)面突出部31a以及鄰接的第一齒部31a和31a中的另一個(gè)齒部的轉(zhuǎn)子側(cè)端部延伸的磁路。
[0109]這樣，通過使作為可動(dòng)分割齒部的第二齒部32相對(duì)于第一齒部31移動(dòng)，能夠改變主磁通流。
[0110]如圖5A所示，在第一齒部31和第二齒部32以徑向?qū)?zhǔn)的方式布置的第一位置狀態(tài)下，如上所述，大部分來自轉(zhuǎn)子2的永磁片M的磁通通過從一對(duì)鄰接的齒部30和30中的一個(gè)齒部經(jīng)由定子軛部50延伸到一對(duì)鄰接的齒部30和30中的另一個(gè)齒部的磁路。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速在該第一位置狀態(tài)下升高時(shí)，由于永磁片M的大部分磁通橫切繞組40而在繞組40上