CN1579042A - 电动发电机 - Google Patents

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角谷直之
近藤康宏
玉木悟史
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

在永久磁铁埋入型集中卷绕式电动发电机中，机械·电气上独立的第1及第2绕组群(4，5)中，将卷绕有第1绕组群(4)的多个第1齿部(2)区分为3组(I，II，III)，同组(I，II，III)内相邻的第1齿部(2)的绕组卷绕方向互为反向。并且，在各组(I，II，III)之间，设有一个个绕组使用与第1绕组群(4)的绕组使用不相同的卷绕有第绕组群(5)的第2齿部(3)。由此，第1绕组群(4)中的发电电压和第2绕组群(5)中的发电电压的大小可产生不同，从而可单体对2种类的电位进行充电，可实现省空间、低成本的结构，并可降低反电压波形的变形，降低铁损，提高电动机效率，可有效地对2种类的电位的电源进行充电。

Description

电动发电机
技术领域
本发明涉及适用于PEV(Pure Electric Vehicle：纯电动汽车)、HEV(Hybrid ElectricVehicle：混合电动汽车)、FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle：燃料电池汽车)等的电动汽车的电动发电机。
背景技术
以往，将发动机和电动机作为驱动部的混合电动汽车，具有用于电动机驱动的高电压***电池、灯和音响等辅机用低电压***电池两种。考虑到搭载在车辆上的电池的维护，采用利用搭载在车辆上的电动发电机对电池进行充电的结构。
图16是传统的混合电动汽车的结构。8是发动机，9是电动机，借助10的动力切换机构将发动机或电动机或发动机和电动机双方的动力传递给车轮。电动机9从高电压电池70通过电力变换装置30得到控制。80是交流发电机，构成通过发动机的旋转，对低电压电池90进行充电的***结构。高电压电池的充电采用了将电动机9作为发电机进行动作，通过电力变换装置30对高电压电池70进行充电的机构。
另外，图17是另外一种传统混合电动汽车的结构图。与图16的不同之处在于，对低电压电池90的充电不是利用交流发电机80，而是从高电压电池70通过DC-DC变换器(コンバ一タ)100进行充电的结构(参照“TOYOTAESTIMA HYBRID新型车说明书产品号61994”，丰田汽车株式会社服务部，2001年6月发行，p0-9，p1-31)。
有关电动发电机，已有许多励磁绕组方式的电动发电机的提案，已知的有具有与高电压***电池连接的绕组和与低电压***电池连接的绕组两个绕组的结构(参照日本专利特开平6-105512号公报(第1页、第3页、图1))。
在上述传统的电动汽车驱动***的场合，需要两种具有主高压***和辅机用低压***和电动发电机、或1种电动发电机再另外设有DC/DC变换器。因此，存在着安装空间和成本增加的问题。
而且，在励磁绕组方式中由2个绕组构成的场合，及在作为车辆的动力用而卷绕绕组的场合，电动发电机的体积非常大，存在着无法搭载在车辆上的问题。而且，因为是励磁绕组方式，故还存在难以同时对各个绕组进行控制的问题。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以磁铁励磁方式而将2种电动发电机一体化、节省空间和低成本的电动汽车驱动***。
本发明内容
为了达到上述目的，本发明的电动发电机，其特征在于，包括保持有多个永久磁铁的转子、具有多个齿部的定子，并具有2个以上的分别卷绕在所述多个齿部上且相互机械上、电气上独立结构的绕组群。而且，所述多个齿部区分为第1齿部和第2齿部，所述多个绕组群区分为第1绕组群和第2绕组群，多个卷绕有所述第1绕组群的构成所述多个第1齿部的组，在所述定子整体中设有多个组。而且，对于相同组内的所述多个第1齿部，分别卷绕有施加同相电压的第1绕组群，并使其卷绕方向与相邻的绕组群相反，同时组与组之间配置有卷绕有所述第2绕组群的所述第2齿部。
此时，将第2绕组群的绕组规格做成与第1绕组群的绕组规格不相同，通过将匝数做得比第1绕组群少，可使第2绕组群的再生时的发电电压比第1绕组群的再生时的发电电压低。因此，比如可将额定旋转时产生的发电电压在第1绕组群中作为高压***的高电压电池的电压，在第2绕组群中作为低压***的低电压电池的电压。因此，不仅不再需要传统的用于高电压电池的电动发电机，而且也不需要用于低电压电池的其他电动发电机，对于仅再生1种电压时进行发电的电动发电机不再需要另外配备DC/DC变换器。
另外，通过高电压电池使第1绕组群进行动力运行，驱动电动发电机，由第2绕组群进行再生，也可对低电压电池进行充电。
另外，具有所述2个以上绕组群的电动发电机，其特征在于，各个独立的电力变换装置中的至少2个电力变换装置包括：由开关元件构成的变换器；门驱动电路；对所述变换器进行控制的控制部；对电机电流进行检测的电流检测传感器；对电机的磁极位置进行检测的磁极位置检测传感器；以及电源部，所述至少2个电力变换装置同时具有所述控制部、所述磁极位置检测传感器和所述电源部。
另外，将低电压绕组的发电电压设定成在最高旋转时为额定电压，且使与各个绕组的输出端连接的电力变换装置以升压模式驱动。
另外，将低电压绕组的发电电压设定成在最高转速的大致一半转速时为额定电压，且将与各个绕组的输出端连接的电力变换装置切换成弱励磁和强励磁并使其驱动。
而且，通过卷绕在来自磁铁的磁路形成部上的控制绕组，对至少1个绕组群的输出端产生的发电电压进行控制。
而且，在第1绕组群中电机的转速可变，对第2绕组群的输出端产生的发电电压进行控制。
本发明的电动发电机使用永久磁铁埋入型的转子，其结构上具备反凸极性，因而通过使通电的电流的电流相位提前，除产生磁扭矩外，还可产生磁阻扭矩，成为更大扭矩的电动发电机。即，相同输出功率的电动发电机能更小型化。
而且，1个个绕组作成集中卷绕的绕组，线圈端与分布卷绕的绕组相比可大幅度减小，能使电动发电机更小型化。
另外，对于本发明的电动发电机的第1绕组群产生的电压，在U·V·W相的各个组内，其绕组规格卷绕成为与相邻的第1齿部互为不同的极性，可缓和励磁分布的偏重，可降低电动发电机驱动时在主绕组内感应的反向电动势波形的变形。因此，能降低定子铁心和转子铁心的铁损，而且，对于转子铁心中的永久磁铁，也可抑制涡电流的发生，因而能减轻由其发生的热量，抑制永久磁铁的减磁，可实现高效的电动发电机。
而且，在本发明的电动发电机中，所述多个组由分别卷绕有第1绕组群的n个(只是n≥2的整数)的第1齿部构成，而且，将所述转子的极数设为p、所述第1齿部的总数设为t、将U·V·W3相的第1绕组群1套作成1组的绕组组数设为s(只是p、t、s都是正的整数)时，则满足以下关系：
p＝2×s×(±1+3×k)且p＞t(只是k≥0的整数)
因而所述第1绕组群所构成的各组内，相邻的所述多个第1齿部的各个绕组成为互为不同的极性，可缓和励磁分布的偏重，能降低电动发电机驱动时的第1绕组群的端子间发生电压波形的变形。因此，可抑制铁损的产生，提高电动发电机的效率。
而且，在本发明的电动发电机中，根据上述情况，转子极数为10q极，所述第1齿部之间形成的切槽总数为9q个，所述第2齿部相互之间形成的切槽总数为3q个(但无论怎样，q是正的整数)，在所述第1齿部的转子相对部角度为θ1[rad]、所述第2齿部的转子相对部角度为θ2[rad]的场合，则满足以下关系：
π/10q＜θ1＜π/5q及
π/45q＜θ2＜π/10q
从而磁通的饱和减小，容易流动，进一步提高扭矩，另一方面也可降低绕组中感应产生的反向电动势波形的变形，降低铁损，且可抑制永久磁铁的涡电流引起的发热，抑制永久磁铁的减磁，提高电动发电机的效率。
而且，在本发明的电动发电机中，在与所述转子的定子相对面相对的、所述多个第1齿部的前端部的周向端部边上，从所述转子的定子相对面离开地分别设置切除部。通过作成该结构，可缓和在各个齿部处的急剧的磁场变化，使电动发电机驱动时在绕组内产生的反向电动势的波形进一步接近正弦波，能降低扭矩波动及齿隙(コギング)扭矩。
在本发明的电动发电机中，在由卷绕有所述第1绕组群的所述第1齿部构成的各个组中，在组内的1个以上第1齿部的前端部设有1个以上的凹部。另外，凹部的形状做成大致矩形和圆弧形。当然也可是此外的其他形状。
通过该结构，由于使第1齿部的前端部的磁极名义上细分化为S极、N极、S极，因而可得到大的扭矩，同时能将扭矩波动抑制在很小的程度。
同样，也可在卷绕有所述第2绕组群的所述第2齿部的前端部设置1个以上凹部。而且，作为所述多个第2齿部以与转子的磁极节距相对应的间隔设置在由卷绕有所述第1绕组群的所述多个第1齿部构成的组与组之间，或卷绕有所述第2绕组群的所述多个第2齿部以等间隔配置在由卷绕有所述第1绕组群的所述多个第1齿部构成的组与组之间的结构，通过使第1齿部多齿化，可有效地利用磁通，能大扭矩化即高输出功率化。
而且，在本发明的电动发电机中，所述转子包括：所述多个永久磁铁；将与所述永久磁铁大致相同形状且具有比所述永久磁铁厚度小的宽度的多个切槽设置在所述多个永久磁铁的定子侧的相反侧的转子铁心。
通过该结构，在切槽部，使永久磁铁产生的磁通不易通过，即提高磁阻，进一步增大与磁阻小的地方的差异，通过产生更大的磁阻扭矩，可提高产生扭矩。
而且，在本发明的电动发电机中，所述转子中的所述多个永久磁铁的形状为：永久磁铁的各个定子侧侧面与所述转子的定子相对面之间的距离，在所述多个永久磁铁的中央部比各个端部大的形状，也可将构成所述转子的所述多个永久磁铁的形状做成朝所述转子的所述定子相对面侧相反的方向凸出的大致V字形，或与所述转子的径向垂直的直线状，或朝所述转子的定子相对面侧的相反方向凸出的圆弧状，还可做成具有比所述转子的半径大的半径且朝所述转子的定子相对面侧凸出的圆弧状。
通过该结构，在转子的定子相对部容易通过磁通的部分和不易通过的部分，即磁阻较小的部分和相比之下磁阻大的部分，可产生磁阻扭矩，可提高发生扭矩。
另外，通过做成使用本发明电动发电机的电动汽车，则不必像传统的那样需要高压***和低压***2种电动发电机、和对仅再生1种电压时进行发电的电动发电机另外设置DC-DC变换器，可构成节省空间且成本低的电动汽车驱动***，因而可提供低成本、对车室内能更宽敞地加以利用的电动汽车。
附图的简单说明
图1是用于说明本发明实施例1的电动发电机主要部分的主要部分概要剖视图。
图2是用于说明同一实施例的绕组卷绕方向的概要展开图。
图3是表示同一实施例的各绕组群相互间的接线状态的接线图。
图4是表示一例齿数组合的电动发电机的主要部分概要剖视图。
图5是用于说明本发明的实施例2的电动发电机主要部分的主要部分概要剖视图。
图6是用于说明同一实施例的定子铁心的局部放大图。
图7A是用于说明本发明实施例3的定子铁心的概要剖视图，图7B是表示同一实施例的一例凹部的形成方法的局部图，图7C是表示同一实施例的一例凹部形状的局部图。
图8A是用于说明本发明实施例4的一例永久磁铁形状的转子的概要剖视图，图8B是用于说明同一实施例的其他永久磁铁形状的转子的概要剖视图，图8C是用于说明同一实施例的又一永久磁铁形状的转子的概要剖视图，图8D是表示同一实施例的一例转子铁心形状的转子的概要剖视图。
图9是用于说明本发明实施例5的外转子型电动发电机的主要部分概要图。
图10是表示本发明实施例6的混合汽车结构的概要图。
图11是表示同一实施例的其他混合汽车结构的概要图。
图12是表示本发明实施例7的混合汽车结构的概要图。
图13是表示同一实施例的电力变换装置结构的方块图。
图14是表示本发明实施例8的电力变换装置结构的方块图。
图15是表示本发明的实施例10的各绕组群连接状态的方块图。
图16是表示搭载有电动发电机的传统的混合汽车结构的概要图。
图17是表示搭载有电动发电机和DC-DC变换器的传统混合汽车结构的概要图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
(实施例1)
图1～图3是用于说明本发明实施例1的电动发电机的图，图1是用于说明电机主要部分的、以垂直旋转中心轴的面为截面的主要部分剖视图，图2是用于说明卷绕在第1绕组群的齿部上的绕组卷绕方向的展开图，图3是表示第1及第2绕组群的各个接线状态的接线图。
图1中，将电磁钢板层叠而构成的定子铁心1，具有卷绕有第1绕组群4的齿部2和卷绕有第2绕组群5的齿部3。而在由电磁钢板层叠构成的转子铁心6中埋入永久磁铁7构成转子，在旋转中心O的周围，以可自由旋转的状态与第1及第2齿部2、3留有微小间隙地配置。此时，永久磁铁7的方向分别配置成各相邻的永久磁铁朝向不同的磁场方向。
卷绕有第1绕组群4的第1齿部2一共有9个，分成施加U相电压的组I、施加V相电压的组II、施加W相电压的组III，在各组I、II、III内分别设有3个第1齿部2。图2中，表示各组的第1绕组群4的卷绕方向。卷绕在组内正中央的第1齿部2上的第1绕组群4的卷绕方向22，相对于卷绕在位于组内两端的第1齿部2上的第1绕组群4的卷绕方向21是相反方向。即，各组I、II、III内的卷绕在第1齿部2上的第1绕组群4的卷绕方向，在其所属的组内，与相邻的第1齿部2成互为反向，相邻的第1齿部2的第1绕组群的极性互为反转。相对于各个第1齿部2的第1绕组群4串联连接，但也可并列连接。同样，相对于其他组的各个第1齿部2也用相同的方法卷绕第1绕组群4，从而各组形成U相、V相、W相的3相，以电气角120度的相位差配置，进行星形接线。因此，在U相、V相、W相各个组I、II、III内，互为相邻的第1齿部2呈互为相反的极性，因而可缓和磁场分布的偏重，减小电机驱动时端子间产生的反向电动势的波形的变形，因而可减小铁损。
本实施例1中，各组I、II、III各具有3个分别卷绕有第1绕组群4的第1齿部2(即，第1齿部2为3叉)，将U相·V相·W相的绕组1套作成1组的绕组组数为1组。
在上述结构中，将1个组内的第1齿部2的个数(叉数)设为n(n＞2的整数)、绕组组数设为s(s≥1的整数)、第1齿部2的总个数设为t、转子的极数设为p时，则以下关系成立：
p＝2×s×(±1+3×k)而p≥t                …(1)
利用公式(1)，则本实施例1的转子极数p为
p＝2×1×(-1+3×k)
若k＝2，则
p＝2×1×(-1+3×2)
＝10
此时的转子极数p与卷绕有第1绕组群4的第1齿部2的总个数t的关系为
p(＝10)＞t(＝9)
可见本实施例1的电动发电机结构满足上式(1)。
这里，1个卷绕有第1绕组群4的每一个第1齿部2的角度，对应于1个10极转子的磁极的角度为36度。因此，各组内排列有3个第1齿部2，因而1个组为108度，各个组之间产生12度的间隙。为此，在该间隙内配置了卷绕有第1绕组群5的第2齿部3，但不会特别产生因第1绕组群4所引起的电机基本特性的下降。
第2绕组群5，以电气角120度的相位差配置在第1绕组群4的各相之间，且星形接线，以与第1绕组群4独立的状态，也形成3相绕组。但是，其绕组规格与第1绕组群4的规格不同，匝数比第1绕组群4少，比如，第1绕组群4的匝数为288匝，第2绕组群5的匝数为12匝，各个输出功率，在第1绕组群4中设定为10～30kW，在第2绕组群5中设定为1～3kW。
本实施例1中，第1绕组群4及第2绕组群5的接线状态如图3所示。图3中，15u、15v、15w分别是各个第1绕组群4的U·V·W相的各输出点，15r·15s·15t分别是各第2绕组群5的U·V·W相的各输出点。第1绕组群4通过第1绕组群4相互之间由接线17a连接，第2绕组群5通过第2绕组群5相互之间由接线17b连接，第1绕组群4与第2绕组群5成为分别在机械、电气上独立的结构。图中的16a、16b是各中性点。
通过如此的结构，由高电压电池使第1绕组群4进行动力运行(施加电压)，驱动电动发电机，第2绕组群5进行再生(发生电压)，也可对低电压电池进行充电。
这里，第2绕组群5与第1绕组群4相比，卷绕有绕组的第2齿部3的个数设定得少，但与第1绕组群4相比输出功率小，因而可充分确保发电特性。
另外，无论是第1绕组群4与第2绕组群5双方作为再生用、还是再生时第1绕组群4的发电电压是高电压的场合，都可使第2绕组群5为低电压，比如，对额定旋转时产生的发电电压，可将第1绕组群4作为高压***的高电压电池的电压，将第2绕组群5作为低压***的低电压电池的电压。因此，不必像传统的那样为了低电压电池而另外设置DC/DC变换器。
另外，通过对卷绕有第2绕组群5的第2齿部3的齿宽设定为合适的宽度，第2齿部3内的磁通达到一定程度后，因磁饱和而抑制磁通量，因而即使是高速旋转时也能将第2绕组群5产生的发电电压抑制在很小。
而且，即使是更高速旋转时，通过第1绕组群4对弱励磁控制，将第1绕组群4的电压抑制在高电压***的高电压电池的允许电压范围内，同时也可将第2绕组群5的电压抑制在低电压电池的允许电压范围内。
本实施例1中，虽针对转子极数(p)为10极、卷绕有第1绕组群4的第1齿部总个数(t)为9(即，9个切槽)、卷绕有第2绕组群5的第2齿部总个数为3的场合进行了说明，但本发明并不局限于该场合，第1齿部总个数(t)与转子极数(p)的组合也可采用后叙的表1的组合结构。
而且，由卷绕有第1绕组群4的第1齿部2构成的各组I、II、III之间的间隙内设有的卷绕有第2绕组群5的第2齿部3的个数，也并不局限于本实施例1的结构中所说明的那样为1个，也可考虑具有多个的结构的组合。此时，使第1齿部2相互之间的节距与磁铁节距对应，同时也可使第2齿部3相互之间的节距与磁铁节距对应，但该结构的场合，互为相邻的第1齿部2与第2齿部3的间隔并不一定要与磁铁节距为相同的节距。或对第1齿部2之间的间隔、第2齿部之间的间隔及相邻的第1齿部2与第2齿部3的间隔全部进行等间隔分割。
卷绕有第1绕组群4的第1齿部2的总个数(t)、卷绕有第2绕组群5的第2齿部3的总个数、磁铁极数(p)的组合，可根据第1绕组群4的电力与第2绕组群的电力的平衡而设计最佳的组合。组合的一例子如表1所示。
(表1)
叉数(n) 绕组组数(s)     组数 切槽数 极数(p)
    No.1     2     1     3     6     8
    No.2     2     2     6     12     16
    No.3     2     3     9     18     24
    No.4     2     4     12     24     32
    No.5     3     1     3     9     10
    No.6     3     2     6     18     20
    No.7     3     3     9     27     30
    No.8     3     4     12     36     40
    No.9     4     1     3     12     14
    No.10     4     1     3     12     16
    No.11     4     2     6     24     28
    No.12     4     2     6     24     32
    No.13     5     1     3     15     16
    No.14     5     1     3     15     20
    No.15     5     1     3     15     22
    No.16     5     2     6     30     32
    No.17     5     2     6     30     40
    No.18     6     1     3     18     20
    No.19     6     1     3     18     22
    No.20     6     1     3     18     26
    No.21     6     2     6     36     40
    No.22     7     1     3     21     22
    No.23     7     1     3     21     26
    No.24     7     1     3     21     28
图4是在分别具有5个第1齿部2的组I、II、III之间分别设置了2个第2齿部3的结构的、第1及第2齿部2、3全部以等间隔节距进行分割的电动发电机的主要部分概要剖视图。图4中省略了第1及第2绕组群，但与上述结构的电动发电机相同，分成施加U相电压的组、施加V相电压的组、施加W相电压的组，第1绕组群与第2绕组群构成在机械、电气上都独立的结构。这里图示的结构，是上述表1中的No.15的组合，可见加大磁铁极数(p)的结果是，各组之间的间隙增大，用于设置第2齿部3的空间能取得大一些。
在本实施例1中，转子极数为10极，卷绕有第1绕组群4的第1齿部2相互之间形成的切槽总数为9个(即第1齿部的总数)，卷绕有第2绕组群5的第1齿部3相互之间形成的切槽总数为3个(即第2齿部的总数)。
对该结构进一步研究发现，当转子极数设为10q极、第1齿部2之间形成的切槽总数设为9q个、第2齿部3相互之间形成的切槽总数设为3q个(无论怎样，q是正的整数)、第1齿部2的转子相对部角度设为θ1[rad]、第2齿部3的转子相对部角度设为θ2[rad]时，如果设定为满足以下关系，
π/10q＜θ1＜πc/5q及
π/45q＜θ2＜π/10q                  …(2)
则磁通的饱和减小，容易流动，进一步提高扭矩，还可降低绕组中感应产生的反向电动势波形的变形，降低铁损，且可抑制永久磁铁的涡电流引起的发热，抑制永久磁铁的减磁，提高电动发电机的效率。
(实施例2)
图5～图6是用于说明本发明实施例2的电动发电机的图，图5是以与旋转中心轴垂直的面作为截面的定子铁心和与其内周面相对的转子的概要剖视图，图6是用于说明构成定子铁心的齿部形状的定子铁心的局部放大图。
如图5所示，与上述实施例1相同，定子铁心31具有卷绕有第1绕组群34的第1齿部32、卷绕有第2绕组群35的第1齿部33。卷绕有第1绕组群34的第1齿部32一共为9个，也分成施加U相电压的组I、施加V相电压的组II、施加W相电压的组III，在各组I、II、III之间设有内分别设有卷绕有第2绕组群35的第2齿部33。另外，与上述实施例1相同，各组I、II、III的第1齿部32上卷绕的第1绕组群34的卷绕方向，在其所属的组内与相邻的第1齿部32的卷绕方向互为反向，相邻的第1齿部32的第1绕组群的极性互为反转。此时，相对于各个第1齿部32的第1绕组群34是串联连接，但也可并列连接。同样，相对于其他组的第1齿部32也可用相同的方法卷绕第1绕组群34，从而各组分别形成U相、V相、W相的3相绕组，以电气角120度的相位差配置，并进行星形接线。而且，永久磁铁埋入型转子36在旋转中心O的周围以可自由旋转的状态与第1及第2齿部留有微小间隙地配置。此时，永久磁铁7的方向分别配置成各相邻的永久磁铁朝向不同的磁场方向。
与上述实施例1相同，若转子极数设为10m、第1齿部32之间形成的切槽总数设为9m、第2齿部33相互之间形成的切槽总数设为3m(无论怎样，m是正的整数)、第1齿部32的转子相对部角度设为θ1[rad]、第2齿部33的转子相对部角度设为θ2[rad]时，设定为满足上述公式(2)。
图6是图5的第1齿部32的局部放大图，下面对图6进行说明。在构成定子铁心31的第1齿部32的前端部41的各个周向端部，与转子36的定子相对面42相对的第1齿部32的前端部41的转子相对面，形成分别在周向端部附近具有为了从转子36的定子相对面42离开的切除部43、44的形状。切除部43与切除部44也可形成为大致相同大小。
本实施例2中，第1齿部32的所有前端部形成具有相同的形状并构成定子铁心31。通过将第1齿部32的各个前端部做成如此形状，可缓和在各个第1齿部32的急剧的磁场变化，使反向电动势的波形进一步接近正弦波，能降低扭矩波动及齿隙扭矩。
如上所述，采用本实施例2，第1齿部的前端部的转子相对面如此形成：在其前端部的各个周向端部附近具有为了从转子36的定子相对面离开的形状，可缓和在各个第1齿部32的急剧的磁场变化，因而能产生大的扭矩的同时，使发生电压的波形进一步接近正弦波，能降低扭矩波动及齿隙扭矩，而且能抑制发生电压的变形，因而可抑制铁损，实现非常高效的电动发电机。
通过如此的结构，与上述实施例1相同，由高电压电池使第1绕组群34进行动力运行(施加电压)，驱动电动发电机，第2绕组群35进行再生(发生电压)，也可对低电压电池进行充电。
这里，第2绕组群35与第1绕组群34相比，卷绕有绕组的第2齿部33的个数设定得少，但与第1绕组群34相比输出功率小，因而可充分确保发电特性。
另外，无论是第1绕组群34与第2绕组群35双方作为再生用，还是再生时第1绕组群34的发电电压是高电压，都可使第2绕组群35为低电压，比如，对额定旋转时产生的发电电压，可将第1绕组群34作为高压***的高电压电池的电压，将第2绕组群35作为低压***的低电压电池的电压。因此，不必像传统的那样为了低电压电池而另外设置电动发电机，也不必在电动发电机以外另设DC/DC变换器。
另外，通过对卷绕有第2绕组群35的第2齿部33的齿宽设定为合适的宽度，第2齿部33内的磁通达到一定程度后，因磁饱和而抑制磁通量，因而即使是高速旋转时也能将第2绕组群35产生的发电电压抑制在很小。
而且，即使是更高速旋转时，通过第1绕组群34对弱励磁控制，将第1绕组群34的电压抑制在高电压***的高电压电池的允许电压范围内，同时也可将第2绕组群35的电压抑制在低电压电池的允许电压范围内。
(实施例3)
图7A～7C是用于说明本发明的实施例3的电机的图，是定子铁心的概要俯视图。
如图7A所示，与上述实施例1相同，定子铁心51具有卷绕有第1绕组群54的第1齿部52、卷绕有第2绕组群55的第1齿部53。卷绕有第1绕组群54的第1齿部52一共为9个，也分成施加U相电压的组I、施加V相电压的组II、施加W相电压的组III，在各组I、II、III之间设有卷绕有第2绕组群55的第2齿部53。另外，与上述实施例1相同，各组I、II、III的第1齿部52上卷绕的第1绕组群54的卷绕方向，在其所属的组内与相邻的第1齿部52的卷绕方向互为反向，相邻的第1齿部52的第1绕组群的极性互为反转。此时，相对于各个第1齿部52的第1绕组群54是串联连接，但也可并列连接。同样，相对于其他组的第1齿部52也可用相同的方法卷绕第1绕组群54，从而各组分别形成U相、V相、W相的3相绕组，以电气角120度的相位差配置，并进行星形接线。而且，永久磁铁埋入型转子(未图示)在旋转中心O的周围以可自由旋转的状态与第1及第2齿部留有微小间隙地配置。此时，永久磁铁(未图示)的方向与上述实施例1及2相同，分别配置成各相邻的永久磁铁朝向不同的磁场方向。
与上述实施例1相同，若转子极数设为10m、第1齿部52之间形成的切槽总数设为9m、第2齿部53相互之间形成的切槽总数设为3m(无论怎样，m是正的整数)、第1齿部52的转子相对部角度设为θ1[rad]、第2齿部53的转子相对部角度设为θ2[rad]时，设定为满足上述公式(2)。
这里，对第1齿部52的前端部的形状进行详细说明。在位于各组I、II、III的中央部的第1齿部52前端部的与转子(未图示)相对的面上、且大致3等分的相对面的中央部分形成有使其转子相对面的周向长度大致3等分的大致矩形凹部56。通过该第1齿部52上形成凹部56，由卷绕在第1齿部52上的第1绕组群54使第1齿部52比如励磁为S极时，凹部56名义上像是N极。因此，由于凹部56，第1齿部52的前端部上的磁极名义上细分为S极、N极及S极。在其他组的位于各个中央部的第1齿部52上也形成同样的凹部，它们的第1齿部的前端部上的磁极也是名义上细分为S极、N极及S极。由此，在产生大的扭矩的同时，可将扭矩波动抑制得较小。
凹部的数目并不限于1个，如图7B所示，既可在第1齿部57的前端部上形成2个凹部58a、58b，也可形成3个以上。另外，凹部的形状不限于矩形，如图7C所示，既可是例如圆弧状的凹部59，当然也可是多个圆弧状凹部。另外，形成凹部的第1齿部52不只是位于各个组的中央部，既可在1个组内的另一个第1齿部52设置同样的凹部，也可不只是第1齿部地在第2齿部前端部上同样设置凹部。
另外，也可将凹部与前述实施例2中的、设在第1齿部前端部的周向端部的切除部一并设在本实施例3的各个第1齿部52的前端部上。
如上所述，采用本实施例3，通过在处于3组I、II、III的各个中央部的第1齿部52的前端部上形成1个或多个矩形或圆弧状的凹部，则与所述实施例1相同，还可将磁阻扭矩用于磁扭矩以外，可产生高扭矩，同时还能降低扭矩波动，此外，能抑制发生电压的变形，因而可抑制铁损，还抑制永久磁铁的减磁，实现非常高效的电动发电机。
通过如此的结构，与上述实施例1和实施例2相同，由高电压电池使第1绕组群54进行动力运行(施加电压)，驱动电动发电机，第2绕组群55进行再生(发生电压)，也可对低电压电池进行充电。
这里，第2绕组群55与第1绕组群54相比，卷绕有绕组的第2齿部53的个数设定得少，但与第1绕组群54相比输出功率小，因而可充分确保发电特性。
另外，无论是第1绕组群54与第2绕组群55双方作为再生用，还是再生时第1绕组群34的发电电压是高电压的场合，都可使第2绕组群35为低电压，比如，对额定旋转时产生的发电电压，可将第1绕组群54作为高压***的高电压电池的电压，将第2绕组群55作为低压***的低电压电池的电压。因此，不必像传统的那样为了低电压电池而另外设置电动发电机，也不必在电动发电机以外另设DC/DC变换器。
另外，通过对卷绕有第2绕组群55的第2齿部53的齿宽设定为合适的宽度，第2齿部53内的磁通达到一定程度后，因磁饱和而抑制磁通量，因而即使是高速旋转时也能将第2绕组群55产生的发电电压抑制在很小。
而且，即使是更高速旋转时，通过第1绕组群54对弱励磁控制，将第1绕组群54的电压抑制在高电压***的高电压电池的允许电压范围内，同时也可将第2绕组群55的电压抑制在低电压电池的允许电压为止。
(实施例4)
图8A～8D是分别表示埋入转子内的永久磁铁的形状及转子铁心的其他例子的剖视图。
上述实施例1～3中，转子由转子铁心和在周向等间隔地埋入转子铁心内的多个大致V字形的永久磁铁构成，转子的定子相对面与定子的转子相对面(即第1及第2齿部的各个前端部的转子相对面)具有微小的间隙，且以可旋转的状态配置在旋转中心O的周围。
永久磁铁的形状是比如如图8A所示那样的、与径向垂直的直线状的永久磁铁61，如图8B所示那样的、朝定子侧的相反侧的方向凸出的圆弧状的永久磁铁62，或如图8C所示那样的、朝定子侧凸出且具有转子铁心63的半径以上的半径圆弧状的永久磁铁64。另外，转子也可如图8D所示，由埋入转子铁心63内的永久磁铁65、在永久磁铁65位置与定子(未图示)侧相反的一侧设置有与永久磁铁65大致相同形状且具有比永久磁铁65厚度小的宽度的切槽66的转子铁心63构成。
如图8D所示，通过在永久磁铁65的附近设置切槽66，切槽66使磁铁难以通过，以减少d轴电感，进一步加大与q轴电感的差，通过使产生更大的磁阻扭矩，可增加作为电机的产生扭矩。即使在该带有切槽的转子铁心63的场合，永久磁铁的形状也可是图8A～图8C分别所示的直线状、朝定子侧的相反侧方向凸出的圆弧状或朝定子侧凸出的圆弧状。
如上所述，采用本实施例4，定子的各个齿部及卷绕在其上的第1绕组群分成U相、V相及W相的3组，在同一组内的相邻的绕组的极性不同，而且通过在转子中埋入一种永久磁铁，该永久磁铁具有使转子的定子相对面与定子侧侧面的距离在定子侧侧面的中央部比端部大的形状，除磁铁扭矩以外还可利用磁阻扭矩，产生大的扭矩，并可抑制发生电压的变形，因而可抑制铁损，抑制永久磁铁的减磁，可实现非常高效的电动发电机。
通过如此的结构，与上述实施例1～3相同，由高电压电池使第1绕组群(未图示)进行动力运行(施加电压)，驱动电动发电机，第2绕组群(未图示)进行再生(发生电压)，也可对低电压电池进行充电。
此时，即使将卷绕有上述第2绕组群的第2齿部(未图示)的个数设定得比卷绕有上述第1绕组群的第1齿部(未图示)的个数少，上述第2绕组群与上述第1绕组群相比输出功率也小，因而可充分确保发电特性。
另外，无论上述第1绕组群与上述第2绕组群双方作为再生用时，还是再生时第1绕组群的发电电压是高电压的场合，都可使上述第2绕组群为低电压，比如，对额定旋转时产生的发电电压，可将上述第1绕组群作为高压***的高电压电池的电压，将上述第2绕组群作为低压***的低电压电池的电压。因此，不必像传统的那样为了低电压电池而另外设置电动发电机，也不必在电动发电机以外另设DC/DC变换器。
另外，通过对卷绕有上述第2绕组群的第2齿部的齿宽设定为合适的宽度，上述第2齿部内的磁通达到一定程度后，因磁饱和而抑制磁通量，因而即使是高速旋转时也能将第2绕组群产生的发电电压抑制得很小。
而且，即使是更高速旋转时，通过上述第1绕组群对弱励磁控制，将第1绕组群的电压抑制在高电压***的高电压电池的允许电压范围内，同时也可将上述第2绕组群的电压抑制在低电压电池的允许电压范围内。
(实施例5)
上述实施例1～3中，对转子处于定子的内侧的结构即所谓内转子型电动发电机进行了说明，当然也可是转子处于定子的外侧即所谓的外转子型电动发电机的结构。以下，利用图9对永久磁铁埋入型外转子型电动发电机进行说明。
图9中，定子具有9个卷绕有第1绕组群114的第1齿部112，这些第1齿部112每3个作成1组，定子整体合计形成3组。各组中，与上述实施例1～3相同，1组施加U相电压，第2组施加V相电压，第3组施加W相电压，同时，各组内的卷绕在第1齿部112上的第1绕组群114的卷绕方向与相邻的绕组的卷绕方向互为反向。而且，在各组之间形成卷绕有第2绕组群115的第2齿部113，以电气角120度的相位差配置，并星形接线。
而且，设有与该定子第1及第2齿部112、113的各个前端部具有微小的间隙、埋入有在定子的径向外侧大致V字形的永久磁铁117的转子铁心116，且配置成围绕旋转中心O的周围可自由旋转的状态。
使用如此结构的外转子型电动发电机，与上述实施例1～3相同，由高电压电池使第1绕组群114进行动力运行(施加电压)，驱动电动发电机，第2绕组群115进行再生(发生电压)，也可对低电压电池进行充电。
此时，即使将卷绕有第2绕组群115的第2齿部113的个数设定得比卷绕有第1绕组群114的第1齿部112的个数少，但第2绕组群115与第1绕组群114相比输出功率小，因而可充分确保发电特性。
另外，无论第1绕组群114与第2绕组群115双方作为再生用时，还是再生时第1绕组群114的发电电压是高电压的场合，都可使第2绕组群115为低电压，比如，对额定旋转时产生的发电电压，可将第1绕组群114作为高压***的高电压电池的电压，将第2绕组群115作为低压***的低电压电池的电压。因此，不必像传统的那样为了低电压电池而另外设置电动发电机，也不必在电动发电机以外另设DC/DC变换器。
另外，通过对卷绕有第2绕组群115的第2齿部113的齿宽设定为合适的宽度，第2齿部113内的磁通达到一定程度后，因磁饱和而抑制磁通量，因而即使是高速旋转时也能将第2绕组群115产生的发电电压抑制得很小。
而且，即使是更高速旋转时，通过第1绕组群114对弱励磁控制，将第1绕组群114的电压抑制在高电压***的高电压电池的允许电压范围内，同时也可将第2绕组群115的电压抑制在低电压电池的允许电压范围内。
此外，既可在第1齿部112的前端部的周向端部设置与上述实施例2说明的相同的切除部，也可在同一前端部设置与上述实施例3说明的相同的凹部。而转子也可具有上述实施例4说明的直线状和圆弧状这样形状的永久磁铁。
(实施例6)
图10是表示本发明的实施例6的、搭载了具有在机械·电气上独立结构的2种绕组的电动发电机的混合汽车结构的概要图。
图10中，8是发动机，110是电动机，借助动力切换机构10而向车轮传递发动机8或电动机110或发动机8和电动机110双方的动力。电动机110是具有2个独立绕组的电动机，作为该电动机，可使用已描述的实施例1～5的各电动发电机。在上述机械·电气上独立的2种绕组中，1个绕组的端部通过电力变换转子121而与高电压电池70连接，另一个绕组通过电力变换转子122而与低电压电池90连接，但电机的结构上2种绕组在机械·电气独立，因而能容易确保绝缘。
1个绕组与高电压电池70连接，以该绕组的动力使车辆行走。另一个绕组与低电压电池90连接，作为对低电压电池70进行充电的发电机进行控制。
通过如此连接，即使是用电动机行走中，也能对低电压电池90进行充电，即使不准备交流发电机、DC-DC变换器等其他部件，也能对低电压电池90进行充电，有助于降低成本、节省空间。
另外，在如图17所示的传统结构的、从高电压电池70通过DC-DC变换器100对低电压电池90进行充电的***中，在高电压电池70因故而发生故障的场合，有可能会因为低电压电池90的负荷情况而使低电压电池90放电，导致车辆无法行驶。但是，采用本实施例6，高电压***和低电压***是独立的，因而即使高电压***发生故障，也能稳定地供给低电压，故同时兼有作为低电压电源的备份的功能。
图10对机械·电气上独立的绕组为2个(种)形态进行了说明，图11是有关机械·电气上独立的绕组3个(3种)形态的说明图。图10中，90是12V的电源，130是42V的电源，70是240V的电源，在装载有这些多个不同电源的车辆中，最大电压的240V是作为车辆驱动用的电机的电源，42V是空调、动力转向等消耗电力较大的负荷用电源，12V是灯、音响等消耗电力小的负荷用的电源。通过设定与负荷容量相对应的电源，可在各设备的高效区域进行使用，有利于设备的小型、轻量化。
为各电源搭载专用的发电机，则会增加该发电机的装载空间和重量，就失去了电源电压多样化的优点。但是，采用实施例6，不需要单独确保发电机用的空间，可对12V***、42V***、240V***分别进行充电控制。
这里，机械·电气上独立的3个绕组中的2个绕组与具有上述2种绕组的电动机的结构相同，对设置在定子上的2种齿部卷绕绕组，将剩下的1个绕组重叠卷绕在上述机械·电气上独立的2个绕组中的任何1个上。
(实施例7)
图12是表示本发明的实施例7的、搭载了电动发电机的混合汽车结构的概要图。
图12中，8是发动机，110是电动机，其借助动力切换机构10而向车轮传递发动机8或电动机110或发动机8和电动机110双方的动力。电动机110是具有2个独立的绕组的电动机，作为该电动机，可使用已描述的实施例1～4的各电动发电机。2个独立的绕组中，1个绕组的端部通过电力变换转子126而与高电压电池70连接，另一个绕组通过电力变换转子127而与低电压电池90连接。
在图12所示结构的本实施例7的***中，各个电力变换装置由变换器构成。本***如图13所示，包括：由开闭元件构成的变换器141、142；驱动变换器的开关元件的门驱动电路151、152；控制变换器的控制部160；对电动机电流进行检测的电流检测传感器171、172；对电动机的磁极位置进行检测的位置检测传感器180；电源部190。
通过输出入接口200对电动机输入指令，电动机内流动的电流、电动机的磁极位置由电流检测传感器171、172和位置检测传感180向控制部160输入，根据上述各传感器的输入，控制部160进行用于为执行刚才的指令对电动机进行控制的运算，将其结果通过门驱动电路151、152对构成变换器141、142的开关元件进行驱动，从而对电动机进行控制。只要控制部160由微处理器构成，则为了控制2个以上的绕组即电动机，如图11所示可共用控制部160、磁极位置传感器180和电源部190，与独立控制2个电动机的场合相比，有助于减少构成的零部件个数，降低成本，尺寸的小型化。
(实施例8)
以下，对本发明的实施例8进行说明。以先前叙述的实施例6、7的***结构为前提进行说明。
电动机产生的发电电压随电动机的转速而产生。比如，1000r/min下10V，如电动机发生电压，则10000r/min下产生100V的电压。车辆驱动用主电动机，即高电压用绕组为了确保车辆的高速性能，必须升至10000r/min附近旋转。另一方面，低电压用绕组发电机需要控制在一定的电压比如14V。为此，将低电压绕组设计成在10000r/min时产生额定电压14V，电力变换转子用变换器构成。这样，在比10000r/min低的转速时，只产生14V以下的发电电压。为此，通过利用升压模式对变换器进行控制，确保一定的电压14V。图14是表示一例利用变换器构成电力变换转子的结构图。
通过上述结构，变换器的开关元件由原来需要6个变为了3个，有助于减少零件个数、降低成本、小型化。
(实施例9)
以下，对本发明的实施例9进行说明。以先前叙述的实施例6、7的***结构为前提进行说明。
电动机产生的发电电压随电动机的转速而产生。比如，1000r/min下10V，如电机发生电压，则10000r/min下产生100V的电压。车辆驱动用主电动机，即高电压用绕组为了确保车辆的高速性能，必须升至10000r/min附近旋转。另一方面，低电压用绕组发电机需要控制在一定的电压比如14V。但是，在0～10000r/min变化的转速中，假设将低电压绕组设计成在1000r/min时产生10V，则会产生0V～100V的电压，故需要将该电压控制为一定电压14V。为了控制为一定电压，发生电压的动态范围越小控制性越好。为此，将绕组设计成大致一半的转速5000r/min时产生额定电压14V，电力变换转子用变换器构成。
在超过额定电压的转速范围进行弱励磁控制，以下的转速范围则进行强励磁控制。通过如此的控制状态切换，在发生电压低于额定电压的范围内，进行强励磁，提高发生电压，在发生电压高于额定电压的范围，则进行弱励磁，将发生电压控制得小一些，从而将动态范围名义上抑制为一半，提高控制性。
这里，对发生电压的控制使用变换器进行励磁控制的方法进行了说明，但即使对控制绕组流通电流，改变来自磁铁的磁阻，其结果，对第2绕组中产生的电压进行控制，也可得到相同的效果。
(实施例10)
以下，对本发明的实施例10进行说明。图15中，4是第1绕组群，通过电力变换装置30而与高电压电池70连接。5是第2绕组群，通过整流器300而与低电压电池90连接。
将第1绕组群4作为电动机(动力运行)，将第2绕组群5作为发电机(再生)进行动作，为了使低电压电池90的电压一定，通过对第1绕组群4的电力进行控制，调节电动机的转速，不管低电压电池90的负荷状态如何，都能控制成一定电压。
以第1绕组群4使电动机旋转(动力运行)，利用旋转的能量能控制发电电力，因而越是高速旋转，就越能提供小型化的电动发电机。
通过将上述实施例1～10的电动发电机作为PEV(Pure Electric Vehicle：纯电动汽车)、HEV(Hybrid Electric Vehicle：混合电动汽车)、FCEV(Fuel Cell ElectricVehicle：燃料电池汽车)等的汽车驱动用电机使用，从而不必像传统的那样需要高压***和低压***2种电动发电机和另设DC-DC变换器，可做成节省空间且成本低的电动汽车驱动***，因而可提供低成本、对车室内能更宽敞地加以利用的电动汽车。
产业上的可利用性
如上所述，采用本发明，第1绕组群与第2绕组群是分别相互电气·机械上独立的结构，同时卷绕在第2齿部上的第2绕组群的绕组规格与第1绕组群不同，因而即使再生时的发电电压是第1绕组群的高电压的场合，也适合第2绕组群做成低电压。具体地说，能将额定旋转时产生的发电电压做成第1绕组群是高压***的高电压电池的电压，第2绕组群是低压***的低电压电池的电压，而不必需要高电压电池用和低电压电池用2种电动发电机、和对单体的电动发电机再另设DC-DC变换器，适合于提供节省空间且成本低的驱动***。
另外，因为卷绕在各个第1齿部与第2齿部上的第1绕组群和第2绕组群相互在电气·机械上独立，所以适合于利用高电压电池由第1绕组群进行动力运行，驱动电动发电机，第2绕组群进行再生，对低电压电池进行充电。
而且，作为永久磁铁埋入型集中卷绕电动机，产生大的扭矩的同时，在具有多个卷绕有第1绕组群的第1齿部的各组内，相邻的第1齿部相互之间为不同的极性，因而可缓和磁场分布的偏重，可实现抑制电机驱动时的端子之间发生电压的变形，适合于降低铁损，而且，可减小永久磁铁的涡电流引起的发热，还抑制永久磁铁的减磁，适合于提供非常高效的电动发电机。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.删除。
2.一种电动发电机，包括：保持有多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的转子；具有多个齿部(2，32，52，3，33，53)的定子，同时，具有2个以上的、分别卷绕在所述多个齿部(2，32，52，3，33，53)上而成且相互在机械、电气上独立的结构的绕组群(4，34，54，5，35，55)，其特征在于，
所述多个齿部(2，32，52，3，33，53)区分为第1齿部(2，32，52)和第2齿部(3，33，53)，所述绕组群(4，34，54，5，35，55)区分为第1绕组群(4，34，54)和第2绕组群(5，35，55)，在所述定子整体中设有多个组(I，II，III)，该组(I，II，III)具有多个卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述第1齿部(2，32，52)，对于处于同一组(I，II，III)内的所述多个第1齿部(2，32，52)，分别卷绕有施加有同相电压的第1绕组群(4，34，54)，且其卷绕方向与相邻的互为反向，对相邻的所述多个组(I，II，III)分别施加异相电压，并在组(I，II，III)与组(I，II，III)之间配置有卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述第2齿部(3，33，53)。
3.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，所述多个组(I，II，III)由分别卷绕有第1绕组群(4，34，54)的n个(n≥2的整数)第1齿部(2，32，52)构成。
4.如权利要求2或3中任一项所述的电动发电机，其特征在于，在将所述转子的极数设为p、所述第1齿部(2，32，52)的总数设为t、将U·V·W的3相的第1绕组群(4，34，54)1套作为1组的绕组组数设为s(p、t、s都是正的整数)时，则满足以下关系。
p＝2×s×(±1+3×k)且p＞t(k≥0的整数)
5.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第1绕组群(54)的所述第1齿部(52)构成的各个组(I，II，III)中，在组(I，II，III)内的1个以上的第1齿部(52)前端部设有1个以上的凹部(56，58a，58b，59)。
6.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第2绕组群(55)的所述第2齿部(53)前端部设有1个以上的凹部(56，58a，58b，59)。
7.如权利要求5或6中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述凹部(56，58a，58b，59)的形状为矩形状或圆弧状。
8.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述多个第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)与组(I，II，III)之间，设有多个卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述多个第2齿部(3，33，53)。
9.如权利要求8所述的电动发电机，其特征在于，小由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述多个第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)与组(I，II，III)之间，以与转子的磁极节距相对应的间隔设置所述多个第2齿部(3，33，53)。
10.如权利要求8所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述多个第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)与组(I，II，III)之间，以等间隔配置卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述多个第2齿部(3，33，53)。
11.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在与所述转子的定子相对面相对的、构成所述定子的所述多个第1齿部932)的各个前端部(41)的周向端部附近，从所述转子(36)的定子相对面(42)离开地分别设置切除部(43，44)。
12.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在将转子极数设为10q、所述第1齿部(2，32，52)之间形成的切槽总数设为9q、所述第2齿部(3，33，53)相互之间形成的切槽总数设为3q(无论怎样q是正的整数)、所述第1齿部(2，32，52)的转子相对部角度设为θ1[rad]、所述第2齿部(3，33，53)的转子相对部角度设为θ2[rad]时，满足以下关系：
π/10q＜θ1＜π/5q及
π/45q＜θ2＜π/10q。
13.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的n个所述第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)，在所述定子整体中合计构成3n(n都是正的整数)个，且卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述第2齿部(3，33，53)构成3m个。
14.如权利要求13所述的电动发电机，其特征在于，由卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的m个所述第2齿部(3，33，53)构成的组，在所述定子整体中合计构成3m(m都是正的整数)个。
15.如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述转子是埋入有多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的结构。
16.如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述转子是将多个永久磁铁(7，61，62，64，65)配置在表面的结构。
17.如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述转子包括：所述多个永久磁铁(65)；将具有与所述永久磁铁(65)大致相同形状且具有比所述永久磁铁(65)厚度小的宽度的多个切槽(66)设置在所述多个永久磁铁(65)的定子侧的相反侧的转子铁心(63)。
18.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，具有所述多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的所述转子中，所述永久磁铁(7，61，62，64，65)的形状为，各个永久磁铁(7，61，62，64，65)的定子侧侧面与所述转子的定子相对面之间的距离，在所述多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的中央部比各个端部大的形状。
19.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(7，65)的形状是朝与所述转子的所述定子相对面侧相反的方向凸出的大致V字形。
20.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(61)的形状是与所述转子的径向垂直的直线状。
21.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(62)的形状是朝与所述转子的定子相对面侧的相反方向凸出的圆弧状。
22.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(7，65)的形状是具有比所述转子的半径大的半径且朝所述转子的定子相对面侧凸出的圆弧状。
23.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，所述2个以上的绕组群(4，5)的输出端，通过各个独立的电力变换装置(121，122，126，127)而与各个不同电位的电源(70，90，130，190)作电气负荷连接。
24.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
各个独立的电力变换装置(126，127)中的至少2个电力变换装置(126，127)包括：由开关元件构成的变换器(141，142)；对所述变换器(141，142)的开关元件进行驱动的门驱动电路(151，152)；对所述变换器(141，142)进行控制的控制部(160)；对电动机电流进行检测的电流检测传感器(171，172)；对电动机的磁极位置进行检测的磁极位置检测传感器(180)；以及电源部(190)，
所述至少2个电力变换装置(126，127)共有所述控制部(160)、所述磁极位置检测传感器(180)和所述电源部(190)。
25.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
至少对1个绕组群(4)，将该绕组群(4)的输出端产生的发电电压设定为在最高旋转时成为额定电压，且以升压模式驱动与各个绕组的输出端连接的电力变换装置。
26.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
至少对1个绕组群(5)，将该绕组群(5)的输出端产生的发电电压设定为在最高转速的大致一半的转速时成为额定电压，且将与各个绕组的输出端连接的电力变换装置切换成弱励磁和强励磁并使其驱动。
27.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
通过卷绕在来自永久磁铁的磁路形成部上的控制绕组，对至少1个绕组群(5)的输出端产生的发电电压进行控制。
28.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
对施加于至少1个绕组群(4)的电压进行调节，对电机的转速进行控制，根据其结果，对其他绕组群(5)的输出端产生的发电电压进行控制。
29.一种电动汽车，其特征在于，将权利要求2或23中任一项所述的电动发电机作为发电用的电动机而设置在汽车内部。

Claims (29)

1.一种电动发电机，其特征在于，包括：保持有多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的转子；具有多个齿部(2，32，52，3，33，53)的定子，
具有2个以上的、分别卷绕在所述多个齿部(2，32，52，3，33，53)上而成且相互在机械、电气上独立的结构的绕组群(4，34，54，5，35，55)。
2.如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述多个齿部(2，32，52，3，33，53)区分为第1齿部(2，32，52)和第2齿部(3，33，53)，同时所述绕组群(4，34，54，5，35，55)区分为第1绕组群(4，34，54)和第2绕组群(5，35，55)，在所述定子整体设有多个组(I，II，III)，该组(I，II，III)具有多个卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述第1齿部，对处于同一组(I，II，III)内的所述多个第1齿部(2，32，52)，分别卷绕有施加同相电压的第1绕组群(4，34，54)，且使其与相邻的绕组群卷绕方向相反，对相邻的所述多个组(I，II，III)分别施加异相电压，同时组(I，II，III)与组(I，II，III)之间配置有卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述第2齿部(3，33，53)。
3.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，所述多个组(I，II，III)由分别卷绕有第1绕组群(4，34，54)的n个(n≥2的整数)第1齿部(2，32，52)构成。
4.如权利要求2或3中任一项所述的电动发电机，其特征在于，在将所述转子的极数设为p、所述第1齿部(2，32，52)的总数设为t、将U·V·W的3相的第1绕组群(4，34，54)1套作为1组的绕组组数设为s(p、t、s都是正的整数)时，则满足以下关系。
p＝2×s×(±1+3×k)且p＞t(k≥0的整数)
5.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第1绕组群(54)的所述第1齿部(52)构成的各个组(I，II，III)中，在组(I，II，III)内的1个以上的第1齿部(52)前端部设有1个以上的凹部(56，58a，58b，59)。
6.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第2绕组群(55)的所述第2齿部(53)前端部设有1个以上的凹部(56，58a，58b，59)。
7.如权利要求5或6中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述凹部(56，58a，58b，59)的形状为矩形状或圆弧状。
8.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述多个第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)与组(I，II，III)之间，设有多个卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述多个第2齿部(3，33，53)。
9.如权利要求8所述的电动发电机，其特征在于，小由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述多个第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)与组(I，II，III)之间，以与转子的磁极节距相对应的间隔设置所述多个第2齿部(3，33，53)。
10.如权利要求8所述的电动发电机，其特征在于，在由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的所述多个第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)与组(I，II，III)之间，以等间隔配置卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述多个第2齿部(3，33，53)。
11.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在与所述转子的定子相对面相对的、构成所述定子的所述多个第1齿部932)的各个前端部(41)的周向端部附近，从所述转子(36)的定子相对面(42)离开地分别设置切除部(43，44)。
12.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在将转子极数设为10q、所述第1齿部(2，32，52)之间形成的切槽总数设为9q、所述第2齿部(3，33，53)相互之间形成的切槽总数设为3q(无论怎样q是正的整数)、所述第1齿部(2，32，52)的转子相对部角度设为θ1[rad]、所述第2齿部(3，33，53)的转子相对部角度设为θ2[rad]时，满足以下关系：
π/10q＜θ1＜π/5q及
π/45q＜θ2＜π/10q。
13.如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，由卷绕有所述第1绕组群(4，34，54)的n个所述第1齿部(2，32，52)构成的组(I，II，III)，在所述定子整体中合计构成3n(n都是正的整数)个，且卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的所述第2齿部(3，33，53)构成3m个。
14.如权利要求13所述的电动发电机，其特征在于，由卷绕有所述第2绕组群(5，35，55)的m个所述第2齿部(3，33，53)构成的组，在所述定子整体中合计构成3m(m都是正的整数)个。
15.如权利要求1或2中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述转子是埋入有多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的结构。
16.如权利要求1或2中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述转子是将多个永久磁铁(7，61，62，64，65)配置在表面的结构。
17.如权利要求1或2中任一项所述的电动发电机，其特征在于，所述转子包括：所述多个永久磁铁(65)；将具有与所述永久磁铁(65)大致相同形状且具有比所述永久磁铁(65)厚度小的宽度的多个切槽(66)设置在所述多个永久磁铁(65)的定子侧的相反侧的转子铁心(63)。
18.如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，具有所述多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的所述转子中，所述永久磁铁(7，61，62，64，65)的形状为，各个永久磁铁(7，61，62，64，65)的定子侧侧面与所述转子的定子相对面之间的距离，在所述多个永久磁铁(7，61，62，64，65)的中央部比各个端部大的形状。
19.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(7，65)的形状是朝与所述转子的所述定子相对面侧相反的方向凸出的大致V字形。
20.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(61)的形状是与所述转子的径向垂直的直线状。
21.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(62)的形状是朝与所述转子的定子相对面侧的相反方向凸出的圆弧状。
22.如权利要求18所述的电动发电机，其特征在于，构成所述转子的所述多个永久磁铁(7，65)的形状是具有比所述转子的半径大的半径且朝所述转子的定子相对面侧凸出的圆弧状。
23.如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述2个以上的绕组群(4，5)的输出端，通过各个独立的电力变换装置(121，122，126，127)而与各个不同电位的电源(70，90，130，190)作电气负荷连接。
24.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
各个独立的电力变换装置(126，127)中的至少2个电力变换装置(126，127)包括：由开关元件构成的变换器(141，142)；对所述变换器(141，142)的开关元件进行驱动的门驱动电路(151，152)；对所述变换器(141，142)进行控制的控制部(160)；对电动机电流进行检测的电流检测传感器(171，172)；对电动机的磁极位置进行检测的磁极位置检测传感器(180)；以及电源部(190)，
所述至少2个电力变换装置(126，127)共有所述控制部(160)、所述磁极位置检测传感器(180)和所述电源部(190)。
25.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
至少对1个绕组群(4)，将该绕组群(4)的输出端产生的发电电压设定为在最高旋转时成为额定电压，且以升压模式驱动与各个绕组的输出端连接的电力变换装置。
26.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
至少对1个绕组群(5)，将该绕组群(5)的输出端产生的发电电压设定为在最高转速的大致一半的转速时成为额定电压，且将与各个绕组的输出端连接的电力变换装置切换成弱励磁和强励磁并使其驱动。
27.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
通过卷绕在来自永久磁铁的磁路形成部上的控制绕组，对至少1个绕组群(5)的输出端产生的发电电压进行控制。
28.如权利要求23所述的电动发电机，其特征在于，具有所述2个以上绕组群(4，5)的电动发电机，
对施加于至少1个绕组群(4)的电压进行调节，对电机的转速进行控制，根据其结果，对其他绕组群(5)的输出端产生的发电电压进行控制。
29.一种电动汽车，其特征在于，将权利要求1、2或23中任一项所述的电动发电机作为发电用的电动机而设置在汽车内部。
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