CN104518629A - 横向磁通电机和车辆 - Google Patents

Abstract

一种横向磁通电机，包括：定子，所述定子具有在旋转方向上卷绕的圆形线圈，多个第一铁磁体布置在旋转方向上，所述第一铁磁体中的每一个围绕所述圆形线圈的一部分；和布置成隔着间隙面对第一铁磁体的转子，所述转子可绕所述圆形线圈的中心轴旋转；其中，所述转子包括布置在所述旋转方向上的多个第二铁磁体；以及布置在所述第二铁磁体之间的磁通产生部，所述第二铁磁体中的每一个用以在旋转方向上产生磁场。

Description

横向磁通电机和车辆

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2013年9月30日提交的日本专利申请No.2013-205870的优先权的权益，该日本专利申请的整个内容通过引用并入本文。

技术领域

本文描述的实施例大体涉及一种横向磁通电机和一种使用该横向磁通电机的车辆。

背景技术

横向磁通电机具有可绕轴旋转的转子和围绕转子的定子。定子具有同轴地卷绕转子的圆形线圈和围绕该线圈并且布置在圆周上的多个U形铁磁体。这些U形铁磁体在两端处具有磁极。转子具有交替地布置在圆周上的永磁体和铁磁体。转子的永磁体和铁磁体被布置成面对定子的U形铁磁体的磁极。

发明内容

本发明所要解决的课题是提供一种齿槽扭矩很小的横向磁通电机和一种使用该横向磁通电机的车辆。

根据实施例的横向磁通电机包括：定子，所述定子具有以旋转轴为中心在旋转方向上卷绕的圆形线圈；多个第一铁磁体隔着规定的间隔布置在旋转方向上，所述第一铁磁体中的每一个围绕线圈的一部分；以及布置成隔着规定的间隙面对第一铁磁体的转子，所述转子以旋转轴为中心可旋转。其中，所述转子包括：隔着规定的间隔布置在旋转方向上的多个第二铁磁体；以及布置在相邻的所述第二铁磁体之间用以在所述旋转方向上产生磁场的通量产生部。

通过上述构成，可以提供一种齿槽扭矩很小的横向磁通电机和一种使用该横向磁通电机的车辆。

附图说明

图1示出根据第一实施例的横向磁通电机的斜视图。

图2示出图1的横向磁通电机的截面。

图3示出前视图，其示出图1的转子和定子的示意图。

图4示出斜视图，其示意性地示出根据第一实施例的驱动部件。

图5示出截面斜视图，其示出了图4的转子和定子的示意图。

图6(A)、(B)和(C)示出图4的驱动部件的截面图。

图7示出根据第二实施例的横向磁通电机的斜视图。

图8示出图7的横向磁通电机的截面。

图9示出前视图，其示出了图7的转子和定子的示意图。

图10示出斜视图，其示意性地示出根据第二实施例的驱动部件。

图11示出截面斜视图，其示出了图10的转子和定子的示意图。

图12(A)、(B)和(C)示出图10的驱动部件的截面图。

图13示出根据第三实施例的横向磁通电机的驱动***的示意图。

图14示出图13的驱动电路的示意图。

图15示出图14的圆形线圈的三相电流。

图16示出图14的圆形线圈的三相电流。

图17示出根据第四实施例的车辆的示意图。

图18示出根据第四实施例的车辆的示意图。

图19示出根据第四实施例的车辆的示意图。

图20示出根据第四实施例的车辆的示意图。

图21(A)、(B)、(C)示出根据比较示例的定子和转子的局部截面图。

具体实施方式

在横向磁通电机中，通过对圆形线圈供应多相电流来产生转矩。然而，当驱动横向磁通电机时，还产生作为转矩波动的因素之一的齿槽转矩。期望较低的齿槽转矩用于横向磁通电机的平滑驱动。

在如下所示的一个实施例的一方面中，能够提供实现低齿槽转矩的横向磁通电机和使用该横向磁通电机的车辆。

根据某些实施例的一方面，提供了横向磁通电机，该横向磁通电机包括：定子，所述定子具有在旋转方向上卷绕的圆形线圈，多个第一铁磁体布置在所述旋转方向上，所述第一铁磁体中的每一个围绕圆形线圈的一部分；以及布置成隔着间隙面对第一铁磁体的转子，所述转子能够绕圆形线圈的中心轴旋转；其中，所述转子包括布置在旋转方向上的多个第二铁磁体；以及布置在相邻的第二铁磁体之间的磁通产生部，所述磁通产生部中的每一个用以在旋转方向上产生磁场。

根据其它实施例的一方面，提供了包括横向磁通电机的车辆。

在下文中，将参照附图进一步详细地说明这些实施例。

[第一实施例]

图1示出根据第一实施例的横向磁通电机10的斜视图。横向磁通电机10具有旋转轴5和多个驱动部件1(图1示出三个驱动部件1)。这些驱动部件1沿着旋转轴5的轴向方向布置。多个驱动部件1中的每一个具有定子2和转子3。定子2和转子3在旋转方向上的每个相对相位在驱动部件当中不同。横向磁通电机10具有容纳多个驱动部件1的圆柱形壳体(未示出)。旋转轴5由布置在壳体中的一对轴承可旋转地支撑。

在图2中，示出横向磁通电机10的沿着穿过旋转轴5并且平行于旋转轴5的虚平面的截面。在下文中，该截面是在穿过旋转轴5并且平行于旋转轴5的虚平面处的截面，即，沿着垂直于转子3的旋转方向的方向的截面。如图2所示，转子3附接到旋转轴5，多个转子3经由旋转轴5相互连接。转子3可相对于定子2(下述多个定子芯)绕旋转轴5旋转。由非磁性材料制成的连接部(未示出)设置在相邻的两个定子2之间，并且这些定子2经由连接部连接到彼此。定子2固定到壳体。在驱动部件1中的每一个中，转子3和定子2(下述定子芯)在垂直于旋转轴5的轴向方向的径向方向上隔着间隙相对。在该实施例中，转子3位于定子2的内部。

图3是示出转子和定子的示意图的前视图。驱动部件1具有定子2和转子3，该转子3通过定子2和转子3之间的间隙d设置在定子2的内圆周内。

定子2具有在圆周方向(旋转方向)上在放置在距旋转轴5的中心一定距离(r1)处的虚拟圆柱体上卷绕的圆形线圈4和在圆周方向(旋转方向)上独立地围绕线圈4的一部分的多个定子芯(第一铁磁体)21。

转子3具有沿圆周方向(旋转方向)独立地放置在离旋转轴5的中心一定距离(r3)处的虚拟圆柱体上的多个转子芯(第二铁磁体)31。此外，转子3具有在三个连续的转子芯31中的第一芯和第二芯(构件)之间的第一磁通产生部32A和在三个连续的转子芯31中的第二芯和第三芯之间的第二磁通产生部32B。第一芯、第二芯和第三芯连续地布置在圆周方向上。转子芯31的内侧连接到由非磁性材料制成的环状部33。

图4是示意性地示出根据第一实施例的驱动部件的斜视图。转子3具有在三个连续的转子芯31中的第一芯和第二芯之间的第三磁通产生部32C和在三个连续的转子芯31中的第二芯和第三芯之间的第四磁通产生部32D。第一磁通产生部32A和第三磁通产生部32C在轴向方向上是相对的，并且第二磁通产生部32B和第四磁通产生部32D在轴向方向上是相对的。

图5是截面斜视图，其示出转子3和定子2的示意图。每个定子芯21具有U形形状。此外，定子芯21具有在U形形状的端部中的第一磁极部21A和第二磁极部21B。定子芯21将线圈4保持在第一磁极部21A和第二磁极部21B之间。

第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B在径向方向上布置在靠近第一磁极部21A的边缘处，以便对应于在第一磁极部21A的轴向方向上的位置。转子芯31和第一磁极部21A面对转子3的某个旋转位置。第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D在径向方向上布置在靠近第二磁极部21B的边缘处，以便对应于在第二磁极部21B的轴向方向上的位置。转子芯31和第二磁极部21B面对转子3的某个旋转位置。

图6(A)、(B)和(C)是示出当转子芯32和定子芯21相对时的示例的图示。图6(A)、(B)和(C)分别为图4的驱动部件1的A-A截面图、B-B截面图和C-C截面图。

第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B是经由粘合剂材料(未示出)结合到相邻的转子芯31的侧表面的永磁体。第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B使磁通量在旋转方向(相应地，箭头1032A和1032B的方向)上流动。箭头1032A和1032B的相应的方向相对于旋转方向是相反的。然后，闭合磁路51A和52A经由第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B形成在定子芯21和转子芯31之间。第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D是经由粘合剂材料(未示出)结合到相邻的转子芯31的侧表面的永磁体。第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D使磁通量在旋转方向(相应地，箭头1032C和1032D的方向)上流动。箭头1032C和1032D的方向相对于旋转方向是相反的。然后，闭合磁路51B和52B经由第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D形成在定子芯21和转子芯31之间。而且，因为箭头1032A和1032B的方向是相反的，并且箭头1032C和1032D的方向是相反的，所以高浓度磁通量流经转子芯31。

虽然第一至第四磁通产生部32A、32B、32C和32D具有大致垂直于相邻的转子芯31的侧表面的磁化方向是有利的，但是能够使用通过由于转子芯31中的第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B而产生的磁场的排斥而朝径向方向的外侧(从转子3至定子2)产生的磁场。类似地，能够使用通过由于转子芯31中的第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D而产生的磁场的排斥而朝径向方向的外侧(从转子3至定子2)产生的磁场。

可以使用磁化永磁体或产生磁场的构件作为第一至第四磁通产生部32A、32B、32C和32D。例如，该构件能够包括铁芯和线圈，并且磁通量通过对线圈供应电流而产生。

在常规横向磁通电机中，如图21(A)、(B)、和(C)所示，磁通产生部232(即，部232A、232B、232C、232D)在箭头1232(即，箭头1232A、1232B、1232C、1232D)的方向(径向方向)上产生磁场，磁场沿着磁通产生部232、转子芯233、间隙262、定子芯221(即，芯221A、221B)、间隙262和磁通产生部232(磁路252(即，电路252A、252B))流动。因此，即使在不供应电流时，也产生齿槽转矩，这是因为由于磁通产生部232产生的磁场影响定子芯221。当供应电流时，产生对应于驱动电流的转矩。转矩包括因相同的齿槽转矩的原因而产生的脉动(转矩波动)。虽然转速的波动由旋转期间的脉动转矩而引起，但是在高速旋转中由脉动转矩引起的波动一般很小。当齿槽转矩很小时，脉动转矩一般能够保持很小。为了在低速下执行平滑旋转，设计电机使齿槽转矩较小是期望的。

在下文中，将参照图6(A)、(B)和(C)说明驱动部件1的机构，该机构在不供应电流时抑制齿槽转矩，而在供应电流时产生高转矩。

当不激励圆形线圈4时，定子芯21和转子芯31的磁饱和(铁芯内部的磁化量最大化)不发生。由第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B产生的大部分磁通量沿着磁路51A流动，磁路51A的路径大部分包括铁芯，而较少的磁通量沿着包括大间隙的磁路52A流动。由第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D产生的大部分磁通量沿着磁路51B流动，磁路51B的路径大部分包括铁芯，而较少的磁通量沿着包括大间隙的磁路52B流动。然后，沿着磁路51A和磁路51B流动的磁通量不影响定子2，并因此，不产生齿槽转矩。

当圆形线圈4被激励时，由电流产生的磁通量沿着包括定子芯21和转子芯31的磁路53流动，定子芯21和转子芯31的磁饱和发生。当定子芯21和转子芯31磁饱和时，磁通量在芯中的流动容易性几乎变得与在间隙中相同。因此，由第一磁通产生部32A和第二磁通产生部32B产生的磁通量沿着如由磁路52A所示的小路径流动，并且同样地，由第三磁通产生部32C和第四磁通产生部32D产生的磁通量沿着如由磁路52B所示的小路径流动。转矩通过沿着磁路52A、52B和磁路53流动的磁通量之间的相互作用而产生。

此外，当圆形线圈4不被激励时，沿着磁路51A和51B、或52A和52B流动的磁通量的百分比近似由间隙61(在相邻的转子芯31之间)的大小与间隙62(在定子芯21和转子芯31之间)的大小的比确定。间隙61沿径向方向r朝外侧延伸，间隙61被表示为g(r)＝g₀+(r-r₀)tan(θ)，其中，g₀代表最里面的间隙长度，θ代表由转子芯31的径向方向和长侧形成的角度，g(r)在与环状非磁性构件33接触的部分(r＝r₀)具有最小值，并且g(r)在与第一磁通产生部32A接触的部分(r＝r_m)具有最大值。如果磁通量在垂直于径向方向的方向上沿着间隙611从径向位置＝r的小段dr开始流动，则每单位长度的磁阻被表示为g(r)cos(θ)/(μ₀dr)，其中μ₀为自由空间的导磁率。间隙611对于径向位置r＝r₀～r_m而言是平行的，如果转子芯31的磁阻的大小可以忽略，则间隙61的磁阻R_m1通过相对于r积分而被表示为sinθ/μ₀ln(g_m-g₀)，其中，g_m代表g(r_m)。

另一方面，磁路52A或52B包括至少两个间隙长度d，但是它取决于旋转位置，并且因此，磁阻R_m2至多为2d/μ₀t，其中，t为在圆周方向上转子芯31的厚度的一半。因此，通过设计使得R_m1<<R_m2，当圆形线圈4不被激励时，由于第一磁通产生部32A而产生的磁通量的大部分沿着磁路51A流动。此外，设计R_m1<<R_m2几乎与设计使得g₀<<d相同。

[第二实施例]

根据第二实施例的横向磁通电机与根据第一实施例的横向磁通电机的不同之处在于，转子芯连接到铁磁性材料的环状构件。

图7示出根据第二实施例的横向磁通电机110的斜视图。横向磁通电机110具有旋转轴105和多个驱动部件101(图7示出三个驱动部件101)。这些驱动部件101沿着旋转轴105的轴向方向布置。多个驱动部件101中的每一个具有定子102和转子103。定子102和转子103在旋转方向上的每个相对相位在驱动部件之间不同。横向磁通电机110具有容纳多个驱动部件101的圆柱形壳体(未示出)。旋转轴105由布置在壳体中的一对轴承可旋转地支撑。

在图8中，示出横向磁通电机110的沿着穿过旋转轴105并且平行于旋转轴105的虚平面的截面。在下文中，该截面是在穿过旋转轴105并且平行于旋转轴105的虚平面处的截面，即，沿着垂直于转子103的旋转方向的方向的截面。如图8所示，转子103附接到旋转轴105，多个转子103经由旋转轴105相互连接。转子103可相对于定子102(下述多个定子芯)绕旋转轴105旋转。由非磁性材料制成的连接部(未示出)设置在相邻的两个定子102之间，这些定子102经由连接部连接到彼此。定子102固定到壳体。在驱动部件101中的每一个中，转子103和定子102(下述定子芯)在垂直于旋转轴105的轴向方向的径向方向上隔着间隙相对。在该实施例中，转子103位于定子102的内部。

图9是示出转子和定子的示意图的前视图。驱动部件101具有定子102和转子103，该转子103通过间隙d设置在定子102的内圆周内部。

定子102具有在圆周方向(旋转方向)上在放置在离旋转轴105的中心一定距离(r1)处的虚拟圆柱体上卷绕的圆形线圈104和在圆周方向(旋转方向)上独立地围绕线圈104的一部分的多个定子芯(第一铁磁体)121。

转子103具有沿圆周方向(旋转方向)独立地放置在离旋转轴105的中心一定距离(r3)处的虚拟圆柱体上的多个转子芯(第二铁磁体)131。此外，转子103具有在三个连续的转子芯131中的第一芯和第二芯之间的第一磁通产生部132A和在三个连续的转子芯131中的第二芯和第三芯之间的第二磁通产生部132B。第一芯、第二芯和第三芯连续地布置在圆周方向上。转子芯131的内侧连接到由铁磁性材料制成的环状部133(第三铁磁体)。

图10是示意性地示出根据第二实施例的驱动部件的斜视图。转子103具有在三个连续的转子芯131中的第一芯和第二芯之间的第三磁通产生部132C和在三个连续的转子芯131中的第二芯和第三芯之间的第四磁通产生部132D。第一磁通产生部132A和第三磁通产生部132C在轴向方向上是相对的，并且第二磁通产生部132B和第四磁通产生部132D在轴向方向上是相对的。

图11是示出转子和定子的示意图的截面斜视图。每个定子芯121具有U形形状。此外，定子芯121具有在U形形状的端部中的第一磁极部121A和第二磁极部121B。定子芯121将线圈104保持在第一磁极部121A和第二磁极部121B之间。

第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B在径向方向上布置在靠近第一磁极部121A的边缘处，以便对应于在第一磁极部121A的轴向方向上的位置。转子芯131和第一磁极部121A面对转子103的某个旋转位置。第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D在径向方向上布置在靠近第二磁极部121B的边缘处，以便对应于在第二磁极部121B的轴向方向上的位置。转子芯131和第二磁极部121B面对转子103的某个旋转位置。

图12(A)、(B)和(C)是示出当转子芯132和定子芯121相对时的示例的图示。图12(A)、(B)和(C)分别为图10的驱动部件101的A-A截面图、B-B截面图和C-C截面图。

第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B是经由粘合剂材料(未示出)结合到相邻的转子芯131的侧表面的永磁体。第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B使磁通量在旋转方向(相应地，箭头1132A和1132B的方向)上流动。箭头1132A和1132B的方向与旋转方向相反。然后，闭合磁路151A和152A经由第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B形成在定子芯121和转子芯131当中。第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D是经由粘合剂材料(未示出)结合到相邻的转子芯131的侧表面的永磁体。第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D使磁通量在旋转方向(相应地，箭头1132C和1132D的方向)上流动。箭头1132C和1132D的方向与旋转方向相反。然后，闭合磁路151B和152B经由第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D形成在定子芯121和转子芯131当中。而且，因为箭头1132A和1132B的方向是相反的，并且1132C和1132D的方向是相反的，所以高浓度磁通量流经转子芯131。

虽然第一至第四磁通产生部132A、132B、132C和132D具有大致垂直于相邻的转子芯131的侧表面的磁化方向是有利的，但是能够使用通过由于转子芯131中的第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B而产生的磁场的排斥而朝径向方向的外侧(从转子103至定子102)产生的磁场。类似地，能够使用通过由于转子芯131中的第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D而产生的磁场的排斥而朝径向方向的外侧(从转子103至定子102)产生的磁场。

可以使用磁化永磁体或产生磁场的构件作为第一至第四磁通产生部132A、132B、132C和132D。例如，该构件能够包括铁芯和线圈，并且通过对线圈供应电流而产生磁通量。

在下文中，将参照图12(A)、(B)和(C)说明驱动部件101的机构，该机构在不供应电流时抑制齿槽转矩，并且在供应电流时产生高转矩。

当不激励圆形线圈104时，定子芯121和转子芯131的磁饱和(铁芯内部的磁化量最大化)不发生。由第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B产生的磁通量的大部分沿着磁路151A流动，磁路151A的路径大部分包括铁芯，而较少的磁通量沿着包括大间隙的磁路152A流动。由第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D产生的磁通量的大部分沿着磁路151B流动，磁路151B的路径大部分包括铁芯，而较少的磁通量沿着包括大间隙的磁路152B流动。沿着磁路151A和磁路151B流动的磁通量不影响定子102，并且因此，不产生齿槽转矩。

与第一实施例相比，因为横向磁通电机110具有环状铁磁部133，磁路151A和151B比磁路51A和51B短，所以由磁通产生部132A、132B、132C、132D产生的磁通量的较大的量易于流动。因此，沿着磁路152A和152B流动的磁通量减少，并且因此，能够减少齿槽转矩。

当圆形线圈104被激励时，由电流产生的磁通量沿着经过定子芯121和转子芯131的磁路153流动，定子芯121和转子芯131的磁饱和产生。当定子芯121和转子芯131磁饱和时，磁通量在芯中的流动容易性几乎与在间隙中相同。因此，由第一磁通产生部132A和第二磁通产生部132B产生的磁通量沿着如由磁路152A所示的小路径流动，并且同样地，由第三磁通产生部132C和第四磁通产生部132D产生的磁通量沿着如由磁路152B所示的小路径流动。转矩通过沿着磁路152A、152B和磁路153流动的磁通量当中的相互作用而产生。

与第一实施例相比，因为环状铁磁部133与转子芯131相接触，所以磁路151A和151B不包括间隙，并且磁阻很小。因此，当圆形线圈104不被激励时，磁通量的大部分沿着磁路151A和151B流动。

[第三实施例]

在下文中，将解释根据第三实施例的横向磁通电机的驱动***。

图13是根据第三实施例的横向磁通电机401的驱动***的示意图。如图13所示，驱动***401包括第一实施例的横向磁通电机(旋转机)402、旋转位置检测器403、旋转控制器404、和驱动电路405。替代地，能够使用根据第二实施例的横向磁通电机作为旋转机402。

检测器403基于来自安装在旋转机402的驱动轴上的传感器431的输出来检测转子3的位置，或基于来自驱动电路405的输出和旋转机402的物理模型来检测转子的旋转位置(无传感器估计)。

控制器404从检测器403获得位置数据，并且基于所实施的控制算法对驱动电路405施加电压。

驱动电路405通过来自控制器404和供电单元(未示出)的功率供应，向与第一实施例的线圈4相对应的圆形线圈供应电流。结果，在转子中产生转矩，并且旋转机402被驱动。

图14为驱动电路405的示意图。如图14所示，驱动电路405包括切换电路450和栅极驱动电路453。切换电路450具有多个切换单元451(即，451A、451B、451C、451A’、451B’、451C’)，包括例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)和二极管。每个切换单元451通过桥路的每个相连接到对应于线圈4的圆形线圈421(421A、421B、421C)。每个切换单元451由来自栅极驱动电路453的脉冲信号驱动。在图14中，旋转机402是三相的，也就是，旋转机402包括三个驱动部件，包括图1中的转子和定子，并且圆形线圈是三相的。

如果旋转机402具有不同数量的相，则用于该相数的切换电路450是适用的。在这种情况下，使用包括切换单元的切换电路450，切换单元的数量对应于相的数量。此外，功率放大器电路(未示出)能够与圆形线圈421连接。

图15示出被供应至三相线圈421的三相电流。图15示出当PWM(脉宽调制)控制被施加到切换电路450时或当功率放大器电路的输出被施加到切换电路450时的三相电流461(即，461A、461B、461C)。事实上，虽然三相电流包括噪声，但是图15仅示出基波的分量，该分量的每个相与其它相偏移120°。转子以与基波的频率相对应的转速被驱动。

而且，图16示出当脉冲控制被施加到切换电路450时的三相电流471(即，471A、471B、471C)。三相电流471是方形波，其每个相与其它相偏移120°。

根据应用于任意实施例的横向磁通电机的驱动***401，转子的稳定旋转能够在对转子的旋转位置的充分控制下进行。当使用无传感器估计时，不需要传感器431，并且节省成本。而且，在横向磁通电机中，相数能够可选地被设计，并且通常而言，横向磁通电机能够通过PWM控制或与施加到PM(永磁体)电机或混合步进电机的控制相同的控制被驱动。

[第四实施例]

在下文中，将说明根据第四实施例的车辆。第四实施例的车辆包括第一实施例或第二实施例的横向磁通电机(旋转机)。本文中描述的车辆例如是指二至四轮混合电动车辆、二至四轮电动车辆、电机辅助自行车等。

混合类型车辆将内燃机和靠电池供电的旋转机的组合作为行驶电源。电动车辆将靠电池供电的旋转机作为行驶电源。作为车辆的驱动力，取决于行驶条件，具有宽范围的发动机速度和转矩的电源是必需的。一般而言，内燃机受到其转矩和发动机速度的限制，能够通过其转矩和发动机速度来执行理想的能量效率，并且能量效率在不同于以上条件的驱动条件下下降。在混合类型车辆中，能够通过使内燃机在用以发电的最佳条件下，并且以高效率的旋转机驱动车轮或以内燃机和旋转机的功率的组合进行驱动来提高整个车辆的能量效率。此外，通过在减速时将车辆的动能再生为电功率，与仅使用典型的内燃机的车辆相比，每燃料单位的英里数能够显著地增加。

取决于内燃机和旋转机如何被组合，混合动力车辆能够粗略地分类为三种类型。

图17示出一般而言被称为串联式混合动力车辆的混合动力车辆500。如图17所示，混合动力车辆500具有内燃机501、发电机502、逆变器503、电池组(电源)504、横向磁通电机(旋转机)505、和车轮506。旋转机505是例如根据第一实施例的横向磁通电机10(图1)。

在混合动力车辆500中，内燃机501的整个功率由发电机502一次转换成电功率，并且该电功率通过逆变器503对电池组(电源)504充电。电池组504中的电功率通过逆变器503被供应至旋转机505，并且车轮506由旋转机505驱动。因此，串联式混合动力车辆是其中发电机合并到电动车辆中的***。根据混合动力车辆500，内燃机501能够在高效率条件下被驱动，并且电功率的再生也是可能的。另一方面，因为车轮506由旋转机505驱动，所以高输出的旋转机505是需要的。

图18示出被称为并联式混合动力车辆的混合动力车辆510。如图18所示，混合动力车辆510具有内燃机501、逆变器503、电池组(电源)504、横向磁通电机(旋转机)507、和车轮506。旋转机507是例如根据第一实施例的横向磁通电机10(图1)，并且旋转机507用于驱动车轮506并且用于发电机。

在混合动力车辆510中，车轮506主要由内燃机501驱动。取决于情形，其功率的一部分由旋转机507转换成电功率。电池组504由电功率通过逆变器503充电。在启程或加速时，随着增加的载荷，通过逆变器503对旋转机507供应来自电池组504的电功率，旋转机507支持驱动力。根据混合动力车辆510，通过减小内燃机501的载荷的改变能够实现高效率，并且电功率的再生也是可能的。而且，由于驱动车辆506主要由内燃机501执行，所以根据所需的支持的比例能够可选地确定旋转机507的输出。甚至通过使用相对小的旋转机507和电池组504也能够构造混合动力车辆510。

图19示出被称为串并联式混合动力车辆的混合动力车辆520。它具有其中串联与并联被组合的方案。功率分配机构508分配内燃机501的输出，用于发电以及用于驱动轮。发动机的载荷控制能够比在并联方案中更加精细地执行，并且能够增加能量效率。

图20示出根据第四实施例的电动车辆530。旋转机507是例如根据第一实施例的横向磁通电机10(图1)，并且旋转机507用于驱动车轮506并且用于发电机。

在电动车辆530中，电池组504中的电功率通过逆变器503被供应至旋转机507，并且车轮506由旋转机507驱动。取决于情形，旋转机507驱动车轮506，并且作为发电机产生电功率。电池组504由产生的电功率充电。

如上所述，根据第四实施例，提供了具有根据上述实施例的横向磁通电机的车辆。

在根据一个实施例的横向磁通电机中，可行的是，因为每个磁通产生部布置在相邻的转子芯31之间，并且相邻的转子芯31的另一侧的顶端靠近彼此或通过铁磁性材料连接，所以当不供应电流时，磁通量被短路以减小齿槽转矩。

根据该实施例的横向磁通电机不限于其中如图1和图7所示面对转子和定子的表面的法线是在径向方向上的径向间隙电机的示例，并且能够使用其中面对转子和定子的表面的法线是在轴方向上的轴向间隙电机。此外，根据该实施例的横向磁通电机并不限于其中转子如图1和图7所示位于定子的内侧上的内转子的示例，并且能够使用其中转子位于定子的外部上的外转子。

这些实施例仅作为示例提出，并且不旨在限制权利要求的范围。这些实施例能够在各种其它实施例中被执行，并且其各种缩写、替换及修改能够在不超过本发明的本质的范围内被实现。此外，这些实施例及其修改被包括在本发明的范围和实质内，并且同时，被包括在权利要求及其等同物的范围内所描述的发明中。

Claims (10)

1.一种横向磁通电机，包括：

定子，所述定子具有在旋转方向上卷绕的圆形线圈，多个第一铁磁体布置在所述旋转方向上，所述第一铁磁体中的每一个围绕所述圆形线圈的一部分；以及

转子，所述转子被布置成隔着间隙面对所述第一铁磁体，所述转子能够绕所述圆形线圈的中心轴旋转；

其中，所述转子包括：

布置在所述旋转方向上的多个第二铁磁体；以及

布置在相邻的所述第二铁磁体之间的磁通产生部，所述第二铁磁体中的每一个用以在所述旋转方向上产生磁场。

2.根据权利要求1所述的横向磁通电机，

其中，所述多个第二铁磁体在所述旋转方向上包括第一构件、第二构件和第三构件，

其中，所述磁通产生部包括布置在所述第一构件和所述第二构件之间的第一磁通产生部和布置在所述第二构件和所述第三构件之间的第二磁通产生部，所述第一磁通产生部和所述第二磁通产生部用以在所述旋转方向上产生彼此相反的磁场。

3.根据权利要求1所述的横向磁通电机，进一步包括：

布置在相邻的所述第二铁磁体之间的第三铁磁体。

4.根据权利要求1所述的横向磁通电机，

其中，所述第一铁磁体和所述第二铁磁体中的任一个都部分地具有各向异性特性。

5.一种横向磁通电机，包括：

多个定子，每个所述定子均具有在旋转方向上卷绕的圆形线圈，多个第一铁磁体布置在所述旋转方向上，所述第一铁磁体中的每一个围绕所述圆形线圈的一部分；以及

多个转子，每个所述转子被布置成隔着间隙面对所述多个第一铁磁体中的第一铁磁体，所述转子能够相对于所述定子中的对应的一个定子绕所述圆形线圈的中心轴旋转；

其中，所述转子中的每一个包括：

布置在所述旋转方向上的多个第二铁磁体；以及

布置在所述相邻的第二铁磁体之间的磁通产生部，所述第二铁磁体中的每一个用以在所述旋转方向上产生磁场，

其中，所述定子和所述转子的每个相对相位在所述旋转方向上不同。

6.根据权利要求1所述的横向磁通电机，进一步包括：

检测器，所述检测器用以检测所述转子的旋转位置，以及产生位置数据；

控制单元，所述控制单元被配置成获得所述位置数据以及被配置成基于所述位置数据来对到所述圆形线圈的电流的量进行控制。

7.一种车辆，包括：

根据权利要求1或权利要求5所述的横向磁通电机。

8.根据权利要求7所述的车辆，

其中，所述横向磁通电机进一步包括：

检测器，所述检测器用以检测所述转子的旋转位置以及用以产生位置数据；以及

控制单元，所述控制单元被配置成获得所述位置数据以及被配置成基于所述位置数据来对到所述圆形线圈的电流的量进行控制。

9.根据权利要求8所述的车辆，进一步包括：

用以输出电功率的电源；以及

用于转换所述电功率的逆变器；

其中，所述横向磁通电机利用由所述逆变器转换的电功率来进行操作。

10.一种横向磁通电机，包括：

定子，所述定子具有在旋转方向上卷绕的圆形线圈，多个第一铁磁体布置在所述旋转方向上，所述第一铁磁体中的每一个围绕所述圆形线圈的一部分；以及

转子，所述转子被布置成隔着间隙面对所述第一铁磁体，所述转子能够绕所述圆形线圈的中心轴旋转；

其中，所述转子包括：

多个第二铁磁体，所述多个第二铁磁体在所述旋转方向上包括第一构件、第二构件和第三构件，其中，所述磁通产生部包括布置在所述第一构件和所述第二构件之间的第一磁通产生部和布置在所述第二构件和所述第三构件之间的第二磁通产生部，所述第一磁通产生部和所述第二磁通产生部用以在所述旋转方向上产生彼此相反的磁场，所述多个第二铁磁体布置在所述旋转方向上；以及

布置在相邻的所述第二铁磁体之间的磁通产生部，所述第二铁磁体中的每一个用以在所述旋转方向上产生磁场。