专利名称：磁通量可变旋转电机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括具有永久磁铁激磁的发电机、电动机的旋转电机系统。
背景技术：
取出通过永久磁铁激磁与电枢的相对旋转而电磁地产生的电カ的发电机、或者根据通过对电枢供给的电流产生的磁场与永久磁铁激磁的相互作用而产生永久磁铁激磁与电枢的相对旋转的电动机等旋转电机装置的能量效率优良，伴随永久磁铁的技术进步而在日常广泛使用。但是，在这样的旋转电机中，来自永久磁铁的磁通恒定，所以不论是用作电动机还是用作发电机，都无法在宽的旋转速度范围内始終得到最佳的输出。S卩，在电动机的情况下，在高速旋转域中，逆电动势(发电电压)变得过高，其结果难以控制，作为弱激磁控制提出有减弱激磁强度的各种手段。另外，在发电机的情况下，为了在宽的旋转速度范围内使发电电压成为规定的电平，使用了利用专门激磁电流控制的恒定电压发电机或者由半导体构成的发电电压的恒定电压化电路。在电动机中广泛采用利用超前相位电流的弱激磁控制，但在能量效率、控制范围中存在界限。有不牺牲磁铁励磁旋转电机中的能量效率的高度，而通过机械性的偏倚进行旋转电机的激磁控制的尝试(例如日本专利第4243651号)。其能够将激磁条件保持为机械性的偏倚，所以能够将与激磁控制相伴的能量损失抑制为最小限而实现高能量效率的旋转电机。在将能量损失抑制为最小限的其他激磁控制方法中有在旋转电机的运转中不可逆地变更永久磁铁的磁化状态，有日本特开2006 — 280195、日本特开2008 — 048514、日本特开2008 — 125201等技术提案。在这些技术中，由具有高抗磁力的永久磁铁和具有低抗磁力的磁铁构成与电枢对向的转子磁极，希望通过电枢线圈制作的磁场变更低抗磁力的永久磁铁的磁化。但是，在电枢线圈的附近配置低抗磁力磁铁的结构经常有可能由于难以遇见的事故而上述永久磁铁的磁化被变更，在系统的稳定性中存在重大忧虑。另外，高电压/大电流脉冲下的磁化变更有可能对电子电路造成重大的损坏。
发明内容
因此，本发明想要解决的课题在于，提供ー种旋转电机系统以及磁通量控制方法，能够维持系统的稳定性的同时，进行强激磁控制以及弱激磁控制而将输出控制为最佳。在本发明的旋转电机系统中，转子在周方向上交替具有通过磁化固定的永久磁铁被磁化为相互异极的磁性体突极，在磁性体突极内部配置有控制磁鉄，以对转子一并地进行励磁的方式配置有励磁线圈，电枢线圈生成的磁通以及励磁线圈生成的励磁磁通在相同的方向上流动的控制磁铁的磁化被选择性地变更。其具体的结构如以下规定。旋转电机装置构成为电枢以及转子能够相对地旋转，转子具有在周方向上配置的ー个以上的磁性体突极,通过在磁性体突极内和/或邻接的磁性体突极之间配置的永久磁铁，在周方向上邻接的磁性体突极被磁化为相互异极，电枢在在周方向上配置有ー个以上、的磁性体齿、和在磁性体齿上卷绕的电枢线圏。在邻接的上述磁性体突极的至少一方中，在远离电枢的磁性体突极内部配置有控制磁铁，还配置有励磁磁路部件、和励磁线圈，励磁线圈配置成在包括励磁磁路部件以及电枢以及控制磁铁的磁路中一井地发生磁通，以仅通过由电枢线圈发生的磁通不会变更上述控制磁铁的磁化状态的方式，设定磁化方向长度与抗磁力之积，旋转电机装置构成为由励磁线圈发生的励磁磁通以及由电枢线圈发生的磁通在相同的方向上流动的上述控制磁铁的磁化状态被不可逆地变更。以使旋转电机装置的输出最佳化的方式根据上述输出变更上述控制磁铁的磁化状态，控制与电枢线圈交链的磁通量。作为最佳化的对象的输出是指，输出转矩、再生制动时的制动カ以及回收能量量、发电电压等。在磁性体突极内和/或邻接的磁性体突极之间配置的永久磁铁具有不易被磁化变更的大小的抗磁力。配置控制磁铁的磁性体突极内的位置是指，在远离电枢的ー侧，不易受到电枢线圈发生的磁通的影响的位置。进而，对于控制磁鉄，以不易由于电枢线圈通常发生的磁通而被磁化变更，并且能够通过从励磁线圈以及电枢线圈在相同的方向上流动的合成磁通而变更磁化的方式，设定作为磁化难易度的磁化方向长度与抗磁力之积。在邻接的磁性体突极内分别配置控制磁铁的情况下，邻接的控制磁铁的磁化方向相互相逆，变更励磁线圈发生的励磁磁通的方向，其磁化状态依次变更。作为励磁磁通的磁路结构例，有对电枢以及转子ー并地供给励磁磁通的结构。励磁磁路部件的两端在电枢和转子隔着微小缝隙交替排列的电枢以及转子群的端中配置的转子或者电枢磁性地耦合而由励磁磁路部件、转子、电枢构成闭合磁路，励磁线圈配置成在该闭合磁路中发生磁通。磁性地耦合是指，配置成ニ个磁性体彼此直接连接、或者隔着微小缝隙而对向的状态。励磁线圈成为环绕轴的结构而能够配置到静止侧。旋转电机装置还能够成为ー个以上的圆筒状电枢和转子在径方向上隔着空隙而对向的构造、ー个以上的圆盘状电枢和转子在轴方向上隔着空隙而对向的构造、ー个以上的圆锥面形状的电枢和转子隔着空隙而对向的构造等任ー构造。 作为励磁磁通的磁路结构的其他例子，有在轴方向上排列的ニ个转子与电枢对向的结构。励磁线圈配置于ニ个转子之间或者电枢的轴方向之间而在由电枢、第一转子、第二转子构成的闭合磁路中发生励磁磁通。以在第一转子、第二转子中相互逆向地流动的方式发生励磁磁通，并且以在周方向上邻接的磁性体突极中相互逆向地流动的方式发生来自电枢线圈的磁通，而在第一转子、第二转子内未在轴方向上排列的控制磁铁的磁化被同时变更。控制磁铁由磁化难易度不同的ー个以上的磁铁要素并联地连接的结构、或者磁化难易度即磁化方向长度与抗磁力之积连续变化的磁铁构成。上述控制磁铁的结构的目的在于与电枢线圈交链的磁通量的控制，磁化难易度不同的磁铁要素的配置不限于一个剖面内，而分配到转子整体。将使磁性体突极磁化为与磁性体突极附近的永久磁铁相同的极性的磁铁要素作为第一磁化，第一磁化的磁铁要素增加与电枢线圈交链的磁通量。在上述旋转电机系统中，有使励磁磁通集中到控制磁铁而易于变更控制磁铁的磁 化的结构。即，在永久磁铁的至少一方的磁极侧配置有导体,通过导体中感应的涡电流,脉冲状磁通难以在永久磁铁内流动。在导体中为了抑制由于涡电流所致的发热，使用导电性优良的原材料。通过上述结构，电枢线圈生成的双向的脉冲状磁通不易通过永久磁铁，集中到控制磁铁，控制磁铁的磁化易于变更。在上述旋转电机系统中，能够除了来自控制磁铁的磁通以外还重叠由对励磁线圈供给的电流发生的磁通来进行激磁控制。具有大小的厚度的控制磁铁在周方向上邻接的磁性体突极内交替配置，在由励磁线圈发生的磁通的通过难易度中设置了差异。在控制磁铁的各磁化状态下对励磁线圈供给在控制磁铁中不会产生不可逆的磁化变化的程度的磁通调整电流，将所感应出的磁通重叠到来自控制磁铁的磁通来调整电枢中流动的磁通量。即使控制磁铁的磁化能够连续地变更，控制磁铁的磁化变更在大部分的情况下间歇地实施，作为結果，离散地控制电枢中流动的磁通量的情况较多。在本发明中，使在控制磁铁的各磁化状态下励磁线圈感应的磁通重叠到来自控制磁铁的磁通来精密地控制电枢中流动的磁通量。对于旋转电机系统，如果将向电枢线圈的电流作为输入并将旋转力作为输出则是电动机，如果将旋转力作为输入并从电枢线圈输出电流则是发电机。在电动机或者发电机中，存在最佳的磁极结构，它们是可逆的，上述旋转电机系统能够应用于电动机、发电机。
图I是第一实施例的旋转电机的纵剖面图。图2是图I所示的旋转电机的电枢以及转子的剖面图。图3是电枢、转子放大后的剖面图以及示出强激磁下的磁通的流动。图4是电枢、转子放大后的剖面图以及示出弱激磁下的磁通的流动。图5是电枢、转子放大后的剖面图以及示出来自用于减弱激磁的电枢线圈以及励磁线圈的磁通的流动。图6是电枢、转子放大后的剖面图以及示出来自用于加强激磁的电枢线圈以及励磁线圈的磁通的流动。图7是第二实施例的旋转电机的纵剖面图。图8是图7所示的旋转电机的电枢以及转子的剖面图。图9是电枢、转子放大后的剖面图以及示出强激磁下的磁通的流动。图10是电枢、转子放大后的剖面图以及示出弱激磁下的磁通的流动。图11是电枢、转子放大后的剖面图以及示出来自用于减弱激磁的电枢线圈以及励磁线圈的磁通的流动。图12是电枢、转子放大后的剖面图以及示出来自用于加强激磁的电枢线圈以及励磁线圈的磁通的流动。图13 (a)、13 (b)、13 (C)、13 (d)示出图7所示的控制磁铁的一部分的纵剖面图，图13 (a)示出磁铁要素131、132、133都是第一磁化的状态。图13 (b)示出磁铁要素131、132是第一磁化、磁铁要素133是第二磁化的状态。图13 (c)示出磁铁要素131是第一磁化、磁铁要素132、133是第二磁化的状态。图13 (d)示出磁铁要素131、132、133都是第二
图14是第三实施例的旋转电机系统的框图。图15是第四实施例的旋转电机的纵剖面图。图16是图15所示的旋转电机的电枢以及转子的剖面图。
图17是图15所示的旋转电机的转子的立体图。图18 Ca)是电枢、转子放大后的剖面图以及示出强激磁下的磁通的流动、(b)是电枢、转子放大后的剖面图以及示出弱激磁下的磁通的流动。图19是转子的立体图，示出为了控制磁铁的磁化变更而供给的来自励磁线圈以及电枢线圈的磁通的方向。图20是转子的立体图，示出为了控制磁铁的磁化变更而供给的来自励磁线圈以及电枢线圈的磁通的方向。图21是第五实施例的旋转电机的纵剖面图。 图22是图21所示的旋转电机的电枢以及转子的剖面图。图23是图21所示的旋转电机的转子的立体图。图24 (a)是电枢、转子放大后的剖面图以及示出强激磁下的磁通的流动、(b)是电枢、转子放大后的剖面图以及示出弱激磁下的磁通的流动。图25是转子的立体图，示出为了控制磁铁的磁化变更而供给的来自励磁线圈以及电枢线圈的磁通的方向。图26是第六实施例的旋转电机系统的框图。
具体实施例方式以下，參照附图，针对本发明的旋转电机系统，说明其实施例以及原理作用等。实施例I使用图I至图6，说明本发明的旋转电机系统的第一实施例。第一实施例是径向间隙构造的旋转电机系统，配置励磁线圈使其环绕旋转轴。图I示出在径向间隙构造的旋转电机中应用了本发明的实施例。旋转轴11经由轴承13可转动地支撑于外壳12，从外周侧向内周侧依次配置有第一电枢、转子17、第二电枢。转子17在外周面以及内周面与第一电枢、第二电枢分别对向，编号18表不配置于外周侧的表面磁极部、与内周侧的表面磁极部之间的控制磁铁，编号19表不转子支撑体。控制磁铁18在转子17内配置于第一电枢、第二电枢中的离开磁性体齿的位置，控制磁铁18内的箭头表示磁化方向。第一电枢、第二电枢分别与转子17对向，固定于外壳12。第一电枢具有从圆筒状磁轭15在径方向延伸的磁性体齿14、在磁性体齿14上卷绕的电枢线圈16，第二电枢具有从圆筒状磁轭Ib在径方向延伸的磁性体齿la、在磁性体齿Ia上卷绕的电枢线圈lc。外壳12由锻铁构成而相当于励磁磁路部件，使圆筒状磁轭15和圆筒状磁轭Ib磁性地稱合，励磁线圈Id配置成在包括圆筒状磁轭15、磁性体齿14、转子17、磁性体齿la、圆筒状磁轭lb、外壳12的磁路中发生励磁磁通。图2示出图I的沿着A — A’的电枢以及转子的剖面图，为了说明相互的关系，对构成部分的一部分附加了编号。在转子17的表面磁极部的内周面以及外周面，磁性体突极和永久磁铁在周方向上交替配置，内周面中的磁性体突极和外周面中的磁性体突极在径方向上排列。用编号21、23来代表在表面磁极部的外周面邻接的磁性体突极，用编号26、28来代表邻接的永久磁铁。同样地，用编号22、25来代表在表面磁极部的内周面邻接的磁性体突极，用编号27、29来代表邻接的永久磁铁。另外，邻接的永久磁铁被配置成具有相互逆向的磁化，以使在径方向上排列的磁性体突极21、22彼此、磁性体突极23、25彼此在相互相同的方向上磁化，使在周方向上排列的磁性体突极21、23彼此、磁性体突极22、25彼此在相互不同的方向上磁化。例如,永久磁铁26和永久磁铁27、永久磁铁28和永久磁铁29、永久磁铁26和永久磁铁28、永久磁铁27和永久磁铁29分别具有相互逆向的磁化。编号2a表示在永久磁铁26、永久磁铁27之间、永久磁铁28、永久磁铁29之间配置的非磁性体。在磁性体突极21、22之间配置有具有径方向磁化的控制磁铁18，在磁性体突极23,25之间配置有具有径方 向磁化的控制磁铁24。在周方向上相邻的控制磁铁18、24的磁化方向被设定成相互逆向。在本实施例中，变更控制磁铁18、24的磁化状态，来控制从转子17向第一电枢、第二电枢侧泄漏的磁通量。永久磁铁26、27、28、29、控制磁铁18、24内的箭头表不磁化方向。永久磁铁26、27、28、29以在旋转驱动时不易受到电枢线圈的影响的方式由抗磁力大的钕磁铁构成，控制磁铁18、24以能够通过励磁线圈Id以及电枢线圈16、Ic的合成磁通变更磁化的方式，由抗磁力是约110kA/m且磁化方向厚度是8mm的铝镍钴磁铁构成。第一电枢包括固定于外壳12的圆筒状磁轭15、从圆筒状磁轭15在径方向上延伸的多个磁性体齿14、以及在磁性体齿14上卷绕的电枢线圈16。第二电枢包括圆筒状磁轭lb、从圆筒状磁轭Ib在径方向上延伸的多个磁性体齿la、以及在磁性体齿Ia上卷绕的电枢线圈lc。在第一电枢、第二电枢中，针对转子的16磁极分别配置有24个电枢线圈。图3放大示出图2的一部分，说明强激磁下的磁通的流动。虚线31代表地表示来自永久磁铁26、27、28、29的磁通，虚线32代表地表示来自控制磁铁18、24的磁通。如该图所示，在来自永久磁铁26、27、28、29的磁通31和来自控制磁铁18、24的磁通32在磁性体突极21、23、22、25内分别在相同的方向上流动的情况下，与电枢线圈16、lc交链的磁通量増大。因此，在控制磁铁18中，外径方向的磁化相当于第一磁化、内径方向的磁化相当于第ニ磁化，在控制磁铁24中，内径方向的磁化相当于第一磁化、外径方向的磁化相当于第二磁化。图4示出控制磁铁18、24的磁化方向与图3所示的状态相逆的状态。控制磁铁18、永久磁铁29、控制磁铁24、永久磁铁28构成闭合磁路，并且控制磁铁18、永久磁铁27、控制磁铁24、永久磁铁26构成闭合磁路，而向电枢侧流动的磁通量減少。虚线41代表地表示上述闭合磁路中流动的磁通，图4的情况相当于弱激磁的状态。通过永久磁铁26、27、28、29、控制磁铁18、24的饱和磁通密度、磁极面积等，设定在该状态下向电枢侧流动的磁通量。在本实施例中，将控制磁铁18、24的磁化状态控制为图3、图4所示的状态的某一个来控制与电枢线圈交链的磁通量。图3的情况是强激磁的状态，图4的情况相当于弱激磁状态。以下，说明对控制磁铁18、24的磁化状态进行控制的结构以及动作原理。如图I所示，以使第一电枢的圆筒状磁轭15和第二电枢的圆筒状磁轭Ib磁性地率禹合，并使励磁线圈Id在包括第一电枢、转子、第二电枢、外壳12的磁电路中发生磁通的方式，环绕外壳12的一部分以及旋转轴11而配置有相当于励磁磁路部件的外壳12。励磁线圈Id是对第一电枢、转子、第二电枢ー并地进行励磁的结构，使用图5、图6来说明控制磁铁
18、24的磁化变更。图5是用于说明为了从图3所示的状态设为弱激磁而变更控制磁铁18的磁化的原理的图。励磁线圈Id将与控制磁铁18的磁化方向逆向地流动的励磁磁通一井供给给转子。虚线51所示的励磁磁通依次流过磁性体突极21、控制磁铁18、磁性体突极22，虚线52所示的励磁磁通依次流过磁性体突极23、控制磁铁24、磁性体突极25。在磁性体齿14、la分别与磁性体突极21、22对向了时，对电枢线圈16、lc供给用于在磁性体突极21、22内发生在与励磁磁通51相同的方向上流动的磁通的电流。通过虚线53、54代表地表不由电枢线圈16、Ic发生的磁通。磁通53与永久磁铁26、28的磁化方向逆向地流动，所以不易在永久磁铁26、28内流动，磁通54与永久磁铁27、29的磁化方向逆向地流动，所以不易在永久磁铁27、29内流动。因此，磁通53和磁通54易于在控制磁铁18内在与励磁磁通51相同的方向上流动。另外，在磁性体突极23、25以及控制磁铁24内，励磁磁通52和磁通53、54相互逆向地流动。这些磁通相互抵消，在控制磁铁24内流动的 磁通少。因此，由励磁线圈IcU电枢线圈16、Ic发生的磁通集中到控制磁铁18，控制磁铁18的磁化反转。在对转子进行旋转驱动时，从电枢线圈16、Ic向转子施加磁通53、54，但在永久磁铁26、27、28、29中，由于由以钕磁铁为主体的抗磁力大的永久磁铁构成，所以它们的磁化不会受到影响。另外，作为控制磁铁18、24的磁化难易度的抗磁力与磁化方向长度之积被设定为不会仅通过磁通53、54、或者磁通51、52而使磁化状态变更的程度。这样由励磁线圈Id、电枢线圈16、Ic发生的磁通集中到控制磁铁18,控制磁铁18的磁化方向反转。接着控制磁铁18的磁化变更，控制磁铁24的磁化变更。变更对励磁线圈Id供给的电流的方向，通过与控制磁铁18的磁化变更相同的上述步骤，控制磁铁24的磁化变更。图6是用于说明为了从图4所示的状态成为强激磁而变更控制磁铁18的磁化的原理的图。将控制磁铁18的磁化从弱激磁状态变更为强激磁状态的过程比较困难。S卩，来自电枢线圈16、lc的磁通在配置于磁性体突极之间的永久磁铁26、28、27、29中短路，而难以使磁通集中到控制磁铁18。在本发明中，来自励磁线圈Id的励磁磁通和来自电枢线圈
16、Ic的磁通重叠，使永久磁铁26、28、27、29磁性地饱和，从而磁通集中到控制磁铁18。
励磁线圈Id将与控制磁铁18的磁化方向逆向地流动的励磁磁通ー并地供给给转子。虚线61所示的励磁磁通依次流过磁性体突极22、控制磁铁18、磁性体突极21，虚线62所示的励磁磁通依次流过磁性体突极25、控制磁铁24、磁性体突极23。在磁性体齿14、la分别与磁性体突极21、22对向了时，对电枢线圈16、lc，供给用于在磁性体突极21、22内发生在与励磁磁通61相同的方向上流动的磁通的电流。通过虚线63、64代表地表示由电枢线圈16、Ic发生的磁通。磁通63流动的方向与永久磁铁26、28的磁化方向相同且易于在永久磁铁26、28内流动，磁通64流动的方向与永久磁铁27、29的磁化方向相同且易于在永久磁铁27、29内流动。因此，磁通63、64不易集中到控制磁铁18内。在磁性体突极23、25以及控制磁铁24内，励磁磁通62和磁通63、64相互逆向地流动。这些磁通相互抵消，在控制磁铁24内流动的磁通少。因此，以通过磁通63、64使永久磁铁26、28、27、29磁性地饱和的方式增大对电枢线圈16、Ic供给的电流，由励磁线圈IcU电枢线圈16、Ic发生的磁通集中到控制磁铁18,控制磁铁18的磁化反转。接着控制磁铁18的磁化变更，控制磁铁24的磁化变更。变更对励磁线圈Id供给的电流的方向，通过与控制磁铁18的磁化变更相同的上述步骤，控制磁铁24的磁化变更。在本实施例中，控制磁铁18、24配置于相互邻接的磁性体突极内，所以它们的磁化变更能够依次短时间内结束，但磁化变更所需的时间由对励磁线圈Id供给的电流的切换时间左右。由励磁线圈Id发生的励磁磁通在外壳12中流动，所以包含高频分量的窄脉冲状磁通不易流动。进而，在増大励磁线圈Id的卷绕数的情况下，电感变大，在电流的切換中花费时间。通过减小卷绕次数，并用压粉铁芯来构成外壳12内周部，能够使窄脉冲状磁通易于通过，而使控制磁铁的磁化变更在短时间内结束。在图3 — 6中，为易于理解，用不同的线来代表地表示来自永久磁铁、控制磁铁、电枢线圈、励磁线圈各个的磁通。只要在磁性体内不产生磁性的饱和，则磁通重叠。这些图是为了易于理解而模型地图示的图。 在本实施例的旋转电机装置中，磁性体突极之间的永久磁铁接近电枢，所以期望采用钕磁铁。控制磁铁配置于远离电枢的位置，在能够通过励磁线圈以及电枢线圈的合成磁通来变更磁化的范围内设定磁化方向长度与抗磁力之积。对于控制磁铁的磁化变更，仅通过来自电枢线圈的磁通比较困难，但能够与来自励磁线圈的励磁磁通合并来变更磁化，控制磁铁的磁化状态被稳定地维持。在控制磁铁中，能够使用铝镍钴磁铁、钕磁铁、其他磁铁，与励磁线圈以及电枢线圈的各规格、进而电源的规格符合地选定。以上，使用图I至图6示出第一实施例的结构，说明了为了与电枢线圈交链的磁通量变更而进行控制磁铁的磁化变更的原理。本实施例所示的旋转电机装置作为能够进行激磁控制的电动机或者发电机动作，但与激磁控制相关以外的结构与以往的旋转电机装置相同，作为电动机或者发电机的动作的说明省略。在本实施例中，构成为同相的电枢线圈同时与包括希望磁化反转的控制磁铁18的磁性体突极21、22对向，但本发明的结构不限于此。励磁线圈对电枢以及转子ー并供给励磁磁通，电枢线圈控制励磁磁通的流动而使磁通集中到希望磁化变更的控制磁鉄。当然能够根据本发明的要_，变更电枢线圈的结构。另外，本实施例是具有ニ个电枢的径向间隙构造，但还能够设为具有ニ个电枢的轴向间隙构造。在该情况下，使第一电枢、转子、第二电枢形成为圆盘状，在轴方向上依次配置。励磁线圈以环绕旋转轴的方式配置于转子的外周侧或者内周侧。实施例2使用图I至图13，说明本发明的旋转电机系统的第二实施例。第二实施例是径向间隙构造的旋转电机系统，控制磁铁构成为磁化难易度不同的磁铁要素的并联连接。图7示出在径向间隙构造的旋转电机中应用了本发明的实施例的纵剖面图，旋转轴71经由轴承73可转动地支撑于外壳72。电枢具有固定于外壳72的从圆筒状磁轭75在径方向上延伸的磁性体齿74、和在磁性体齿74上卷绕的电枢线圈76。转子具有表面磁极部77、圆筒状磁芯79、转子支撑体7a而与旋转轴71—起旋转。外壳72由以锻铁为主体的磁性体构成，与圆筒状磁芯79的两端隔着微小缝隙而对向，以使励磁线圈78在由外壳72、圆筒状磁芯79、表面磁极部77、磁性体齿74、圆筒状磁轭75构成的磁路中发生励磁磁通的方式，环绕旋转轴71地配置。图8示出图7的沿着B — B’的电枢以及转子的剖面图，为了说明相互的关系而对构成部分的一部分附加了编号。表面磁极部77是磁性体通过集合磁铁在周方向上被划分的结构。在中间磁性体突极83的两侧面配置了大致相同的磁化方向的磁铁板85、86的组合是磁性地与磁铁等价的集合磁铁。即，在周方向上交替排列磁性体突极和集合磁铁而构成了转子的表面磁极部77。使邻接的磁性体突极成为磁性体突极81、磁性体突极82，以在相互不同的方向上磁化的方式，使邻接的集合磁铁的磁化方向相互反转而构成。在磁性体突极81、82各自的周方向两侧面配置的磁铁板是V字状的配置，将磁铁板的交叉角度设定为适合于磁通障壁的角度。对磁铁板84、85、86、87附加的箭头表不与磁铁板84、85、86、87的板面大致正交的磁化方向在磁性体突极81的内周侧配置有控制磁铁88，在磁性体突极82的内周侧配置有控制磁铁89。控制磁铁88、89都配置于远离磁性体齿74的位置，控制磁铁88、89内的箭头表不磁化方向。磁铁板84、85和控制磁铁88使磁性体突极81磁化为相同的极性，磁铁板86,87和控制磁铁89使磁性体突极82磁化为相同的极性。集合磁铁由中间磁性体突极83以及磁铁板85、86构成，以使来自励磁线圈78的磁通不会经由中间磁性体突极83流到电枢侧的方式，在集合磁铁的内周侧配置有非磁性体8b。进而，控制磁铁88、89分别构成为在轴方向上反复配置的厚度不同的磁铁要素的并联连接。其结构如图13所示。电枢包括固定于外壳72的圆筒状磁轭75、从圆筒状磁轭75在径方向上延伸的多个磁性体齿74、以及在磁性体齿74上卷绕的电枢线圈76。在电枢的磁性体齿74前端，在邻接的磁性体齿74前端部之间配置有在径方向上短的可饱和磁性体耦合部8a。在用模具对硅钢板进行冲压而层叠磁性体齿74以及可饱和磁性体耦合部8a，并卷绕了电枢线圈76之后，与由压粉铁芯构成的圆筒状磁轭75组合而成为电枢。可饱和磁性体耦合部8a使邻接的磁性体齿74彼此机械地连结而而使磁性体齿74的支撑强度提高，抑制磁性体齿74的不需要的振动。可饱和磁性体耦合部8a的径方向的长度被设定得较短而成为易于磁性地饱和的形状，所以通过电枢线圈76发生的磁通或者来自永久磁铁的磁通容易地饱和，在该情况下电枢线圈76发生的磁通以及磁通的短路成为微量。如果对电枢线圈76供给了电流，则随着时间经过，可饱和磁性体耦合部8a磁性地饱和而向周边泄漏磁通,但磁饱和的可饱和磁性体耦合部8a中出现的实效的磁空隙的边界并未清除，所以泄漏的磁通的分布变缓，可饱和磁性体耦合部8a在该点中使对磁性体齿74施加的カ的时间变化也变缓而对振动抑制作出贡献。在本实施例中，控制磁铁88、89也构成为磁化难易度不同的磁铁要素的并联连接，图13示出配置于磁性体突极81的控制磁铁88的纵剖面图。控制磁铁88由磁化方向长度不同的磁铁要素131、132、133构成，磁铁要素131、132、133按照该顺序反复在轴方向上排列，通过磁性体并联地连接。如果通过电枢线圈76、励磁线圈78提供了磁场，则将磁铁要素131、132、133上下夹住的磁性体之间的磁势差(磁动势)大致均匀，在各磁铁要素内施加相当于将磁势差除以长度而得到的值的磁场强度，该磁场強度超过了抗磁力的磁铁要素的磁化变更。因此,短的磁铁要素易于被磁化,长的磁铁要素不易被磁化。控制磁铁89也是相同的结构且磁化方向与控制磁铁88相逆。图9、10、11、12是将图8所示的电枢以及转子的一部分放大而示出的剖面图，使用这些图来说明磁通的流动。在这些图中，将U相、V相、W相的电枢线圈分别设为电枢线圈91、92、93而在周方向上反复配置了电枢线圈76。另外，在本实施例中，控制磁铁88、89分别由3个磁铁要素构成，3个磁铁要素能够分别取不同的磁化方向。在图9、10中将在数量上多的磁铁要素的磁化方向表示为控制磁铁88、89各自的磁化方向。在图9中，虚线94代表地表示来自磁铁板84、85、86、87的磁通，虚线95代表地表示来自控制磁铁88、89的磁通。在该图中，磁性体突极81、82通过宽度窄的磁性体相互连结，但宽度窄的磁性体易于磁性地饱和，所以能够磁性地忽略。磁铁板84、85和控制磁铁88使磁性体突极81磁化为S极，磁铁板86、87和控制磁铁89使磁性体突极82磁化为N极的情况是增大与电枢线圈交链的磁通量的状态。将控制磁铁88的磁化方向作为内径方向的状态相当于如图13 (a)、(b)所示，2个以上的磁铁要素的磁化方向是内径方向的状态，在控制磁铁88中，内径方向的磁化相当于第一磁化、外径方向的磁化相当于第二磁化。在控制磁铁89中，外径方向的磁化相当于第一磁化、内径方向的磁化相当于第二磁化。
图10是从图9所示的状态反转了控制磁铁88、89的磁化方向的状态。控制磁铁88、89和磁铁板85、86构成闭合磁路，控制磁铁88、89和磁铁板84、87构成闭合磁路，而向电枢侧流动的磁通量減少。虚线101代表地表示构成闭合磁路的磁通，图10的情况相当于弱激磁的状态。通过磁铁板84、85、86、87、控制磁铁88、89的饱和磁通密度、磁极面积等，设定在该状态下向电枢侧流动的磁通量。将控制磁铁88的磁化方向作为外径方向的各磁铁要素的磁化状态相当于如图13 (c)、(d)所示，2个以上的磁铁要素的磁化方向是外径方向的状态。在本实施例中，变更控制磁铁88、89的磁化状态来控制与电枢线圈交链的磁通量。以下，说明控制控制磁铁88、89的磁化状态的结构以及动作原理。如图7所示，相当于励磁磁路部件的外壳72使电枢的圆筒状磁轭75和圆筒状磁芯79磁性地耦合，励磁线圈78配置成在由外壳72、圆筒状磁芯79、表面磁极部77、磁性体齿74、圆筒状磁轭75构成的磁路中发生励磁磁通。配置于转子两端的励磁线圈78是完全相同的结构，励磁线圈78都针对表面磁极部77在相同的方向上进行励磁。该结构用于在轴长长的旋转电机装置中均等地供给充分的量的励磁磁通，在轴长短的旋转电机装置的情况下仅一方的励磁线圈78就充分。励磁线圈78是对电枢、转子一并地进行励磁的结构，使用图11、图12、图13来说明控制磁铁88、89的磁化状态变更。图11是用于说明将控制磁铁88向弱激磁侧进行磁化变更的原理的图，控制磁铁88、89分别代表地表示具有内径方向的磁化的磁铁要素、具有外径方向的磁化的磁铁要素。将控制磁铁88向弱激磁侧变更是指，以从图13 (a)、(b)、(c)分别变更为图13 (b)、(c)、(d)的状态的方式，在构成控制磁铁88的磁铁要素中，增加具有外径方向的磁化的磁铁要素的数量，通过励磁线圈78、电枢线圈91、92、93供给在控制磁铁88内在外径方向上流动的磁通,而将控制磁铁88向弱激磁侧磁化变更。励磁线圈78将在磁性体突极81、82内在外径方向上流动的励磁磁通ー并地供给给转子。虚线113所示的励磁磁通在控制磁铁88、磁性体突极81内流动，虚线114所示的励磁磁通在控制磁铁89、磁性体突极82内流动。在配置有电枢线圈91的磁性体齿与磁性体突极81对向时，以在磁性体突极81内在与励磁磁通113相同的方向上使磁通流动的方式，对电枢线圈91供给电流，对在与磁性体突极82对向的磁性体齿上卷绕的电枢线圈92、93，以在磁性体突极82内与励磁磁通114逆向地流动磁通的方式，供给电流。将由电枢线圈91、92、93发生的磁通代表地表示为虚线
111、112,磁通112表示包括永久磁铁85、86的小的磁路中流动的磁通、磁通111表示包括控制磁铁88、89的大的磁路中流动的磁通。在磁性体突极81内磁通111、112流动的方向与励磁磁通113流动的方向相同，在磁性体突极82内磁通111、112流动的方向与励磁磁通114流动的方向相逆。如果对电枢线圈91、92、93供给了在磁性体突极82内励磁磁通114和磁通111、112抵消的程度的电流,则控制磁铁89中流动的磁通成为大致零，磁通集中到控制磁铁88，控制磁铁88的磁化反转。在对转子进行旋转驱动时，从电枢线圈对转子施加磁通111、112。磁通111流动的磁路比磁通112流动的磁路长，所以磁通112的量比磁通111的量大。但是，磁通112流动的方向与永久磁铁85、86的磁化方向相逆，但由于在永久磁铁85、86中，由抗磁力大的钕磁铁构成，所以它们的磁化不会受到影响。另外，表示控制磁铁88、89的磁化难易度的抗磁力与磁化方向长度之积被设定为仅通过磁通111不会变更磁化状态的程度，所以控制磁铁88、89的磁化状态被稳定地维持。这样，来自励磁线圈78、电枢线圈91、92、93的磁通集中到控制磁铁88，构成控制磁铁88的磁铁要素的磁化变更。參照图13，进ー步说明各磁铁要素的磁化状态与电枢线圈的交链磁通量的关系。将磁铁要素131、132、133按照该顺序在轴方向反复排列而构成控制磁铁88。如果将磁铁要素131、132、133的长度相当的从磁铁板84、85向电枢侧流动的磁通量作为基准而设为1.0，而将从各磁铁要素向电枢侧流动的磁通量设为0.25，则在图13 (a)的情况下，经由磁性体突极81而向电枢侧流动的磁通量相当于I. 75。在图13 (a)中减少向电枢侧流动的磁通量的情况下，以仅使磁化方向长度最小的磁铁要素133的磁化方向反转的方式，对电枢线圈91、92、93、励磁线圈78供给电流。其结果是图13 (b)所示的状态，来自磁铁要素132、133的磁通相互抵消而来自控制磁铁88的磁通量成为0. 25，经由磁性体突极81而向电枢侧流动的磁通量成为I. 25。进而，在图13 (b)中减少向电枢侧流动的磁通量的情况下，对电枢线圈91、92、93、励磁线圈78供给仅使磁铁要素132的磁化方向反转，而对磁铁要素131的磁化状态不造成影响那样的电流。其结果是图13 (c)所示的状态，来自控制磁铁88的磁通与来自磁铁板84,85的磁通部分性地抵消，经由磁性体突极81而向电枢侧流动的磁通量成为0. 75。进而，在图13 (C)中减少向电枢侧流动的磁通量的情况下，以使磁化方向长度最长的磁铁要素131的磁化方向反转的方式，对电枢线圈91、92、93、励磁线圈78供给电流。其结果是图13 (d)所示的状态，经由磁性体突极81而向电枢侧流动的磁通量成为0. 25。图12用于说明将控制磁铁88向强激磁侧磁化变更的原理的图，控制磁铁88、89分别代表地表示控制磁铁88内的具有外径方向的磁化的磁铁要素、控制磁铁89内的具有内径方向的磁化的磁铁要素。将控制磁铁88向强激磁侧磁化变更是指，在构成控制磁铁88的磁铁要素中，增加具有内径方向的磁化的磁铁要素的数量，通过励磁线圈78、电枢线圈91、92、93供给在控制磁铁88内在内径方向上流动的磁通。将控制磁铁88从弱激磁状态向强激磁磁化变更的过程比较困难。即，来自电枢线圈的磁通在磁性体突极之间配置的磁铁板中短路,而难以使磁通集中到控制磁铁88。在本发明中，来自励磁线圈的励磁磁通和来自电枢线圈的磁通重叠，使磁铁板磁性地饱和，从而磁通集中到控制磁铁88。励磁线圈78将与控制磁铁88的磁化方向逆向地流动的励磁磁通ー并供给给转子。虚线123所示的励磁磁通在磁性体突极81、控制磁铁88内流动、虚线125所示的励磁、磁通在控制磁铁89、磁性体突极82内流动。以在配置有电枢线圈91的磁性体齿与磁性体突极81对向了时在磁性体突极81内在与励磁磁通123相同的方向流动磁通的方式对电枢线圈91供给电流，对在与磁性体突极82对向的磁性体齿上卷绕的电枢线圈92、93以在磁性体突极82内与励磁磁通125逆向地流动磁通的方式供给电流。由电枢线圈91、92、93发生的磁通代表地表示为虚线121、122,磁通122表示包括永久磁铁85、86的小的磁路中流动的磁通、磁通121表示包括控制磁铁88、89的大的磁路中流动的磁通。在磁性体突极81内，磁通121、122流动的方向与励磁磁通123流动的方向相同，在磁性体突极82内，磁通121、122流动的方向与励磁磁通125流动的方向相逆。另外,励磁磁通123流动的方向和控制磁铁88的磁化方向相逆，所以励磁磁通123的一部分如虚线124所示，经由永久磁铁85、86、控制磁铁89而流动。如果对电枢线圈91、92、93供给在磁性体突极82内励磁磁通125和磁通121、122抵消的程度的电流，则励磁磁通125成为大致零，但励磁磁通124变大。在该状态下不对控制磁铁88供给充分的磁通，控制磁铁88的磁化不反转。如果进ー步增大对电枢线圈91、92、93供给的电流，通过磁通122使永久磁铁85、86磁性地饱和，则由励磁线圈78和电枢线圈91、92、93发生的磁通集中到控制磁铁88，控制磁铁88的磁化反转。由励磁线圈78发生的励磁磁通123和由电枢线圈91、92、93发生的磁通121、122都在控制磁铁88内在相同的方向上流动而变更磁铁要素的磁化。以下，參照图13，进ー步说明各磁铁要素的磁化状态与电枢线圈的交链磁通量的关系。在控制磁铁88的磁化如图13 (d)所示的状态下，与电枢线圈的交链磁通量最少，经由磁性体突极81而向电枢侧流动的磁通量是0. 25。为了增加与电枢线圈的交链磁通量，供给在控制磁铁88内在内径方向上流动的磁通而增加具有内径方向的磁化的磁铁要素数。供给仅使磁化方向长度最短的磁铁要素133在内径方向上反转的大小的电流，虽然未图示其结果，但经由磁性体突极81向电枢侧流动的磁通量成为0. 75。在进ー步増加与电枢线圈的交链磁通量的情况下，将使磁铁要素132的磁化方向反转，且不对磁铁要素131的磁化造成影响那样的大小的电流供给给励磁线圈78、电枢线圈91、92、93，磁铁要素132的磁化方向成为内径方向。虽然未图示该状态，但经由磁性体突极81而向电枢侧流动的磁通量成为I. 25。在进ー步増加与电枢线圈的交链磁通量的情况下，将使磁化方向长度最长的磁铁要素131的磁化方向反转的大小的电流供给给励磁线圈78、电枢线圈91、92、93而使磁铁要素131的磁化方向成为内径方向。该状态是图13(a)，经由磁性体突极81向电枢侧流动的磁通量成为1.75。在上述步骤中，不对控制磁铁89供给充分的磁通，构成控制磁铁89的磁铁要素的磁化不变更。控制磁铁89的结构与控制磁铁88相同，但各磁铁要素的磁化的方向相逆。通过与上述控制磁铁88的磁化状态变更相同的步骤，变更控制磁铁89的磁化状态。
在图9至图12中，为了易于理解，用不同的线代表地表示来自磁铁板、控制磁铁、电枢线圈、励磁线圈各个的磁通。只要在磁性体内没有产生磁性的饱和，则磁通不重叠。这些图是为了易于理解而模型地图示的图。
在本实施例中，在轴方向上排列了磁化方向长度不同的磁铁要素，所以与电枢线圈交链的磁通量在轴方向上变动，逆电动势、输出转矩也在轴方向上变动。但是，来自控制磁铁的磁通存在在轴方向上分散而平均化的倾向，逆电动势即使在轴方向上变动也在电枢线圈内平均化。输出转矩在轴方向上变动，而有可能引起振动，但能够通过减小各磁铁要素磁铁的排列周期来消除。在本实施例中，通过磁化方向长度不同的磁铁要素的并联连接而构成了控制磁铁，但还能够将磁化方向长度连续变化的结构、将抗磁力不同的磁铁要素并联连接的结构作为控制磁铁。另外，当然还能够代替将各磁铁要素在轴方向上排列而在各磁性体突极内在周方向上排列。进而另外，通过使控制磁铁88、控制磁铁89各自的最小磁化方向长度成为不同的值，还能够利用励磁线圈78进行电枢中流动的磁通量的微调整。即，永久磁铁的饱和磁通量恒定，永久磁铁的磁导率接近空隙，所以在永久磁铁的厚度大的情况下，能够针对来自外 部的磁通，使永久磁铁成为双向的磁通的隔离部件。在将控制磁铁88的最小磁化方向长度设定为小于控制磁铁89的情况下，由励磁线圈78发生的磁通从控制磁铁89大部分通过控制磁铁88而流动，通过对励磁线圈78供给不变更控制磁铁88、控制磁铁89的磁化状态的程度的磁通调整电流，能够失效地调整与电枢线圈76交链的磁通量。这样变更对励磁线圈78以及电枢线圈91、92、93供给的电流，变更与控制磁铁88、89中的第一磁化、第二磁化分别对应的磁铁要素数来控制电枢中流动的磁通量。将电枢中流动的磁通量与电流的关系在设计阶段设定为映射数据。但是，在旋转电机的量产阶段，有时还存在部件的尺寸的偏差、磁特性的偏差，而难以精密地控制电枢中流动的磁通量。在这样的情况下，在组装了旋转电机之后，针对旋转电机分别检查上述关系，修正上述映射数据。进而，在磁性体易于受到温度所致的影响、且还担心经时变化所致的影响的情况下，还能够在旋转电机的运转中监视磁化电流与作为其结果的控制磁铁88、89的磁化状态的关系来学习地取得修正上述映射数据的信息。虽然难以直接掌握电枢中流动的磁通量，但參照电枢线圈76中出现的感应电压来推测电枢中流动的磁通量。例如，电枢线圈76中出现的感应电压的振幅和与电枢线圈76交链的磁通量以及旋转速度大致成比例。以作为以增加控制磁铁88、89内的第一磁化的磁铁要素数的方式对励磁线圈78以及电枢线圈91、92、93施加电流的结果，在感应电压的振幅的变化量小于目标值的情况下，増大同一条件下的电流的振幅，在感应电压的振幅的变化量大于目标值的情况下，减小同一条件下的电流的振幅的方式，修正与为了变更磁化变更而供给的电流相关的參数。以上，使用图7至图13示出第二实施例的结构，说明了为了与电枢线圈交链的磁通量变更而进行控制磁铁的磁化变更的原理。本实施例所示的旋转电机装置作为能够进行激磁控制的电动机或者发电机动作，但与激磁控制相关以外的结构与以往的旋转电机装置相同，作为电动机或者发电机的动作的说明省略。本实施例是控制电枢中流动的磁通量而使输出最佳化的系统，说明作为电动机系统的控制。在将旋转电机用作电动机的情况下，进行磁通量控制而将旋转カ控制为最佳。在旋转速度大于规定的值，而减小与电枢线圈交链的磁通量吋，以在控制磁铁88中减小具有内径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁88的磁化状态，以在控制磁铁89中减少具有外径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁89的磁化状态。在旋转速度小于规定的值，而增大与电枢线圈交链的磁通量时，以在控制磁铁88中减少具有外径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁88的磁化状态，以在控制磁铁89中减少具有内径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁89的磁化状态。说明在将旋转电机用作发电机的情况下，以进行磁通量控制而使发电电压成为规定的电压的方式控制的恒定电压发电系统。在发电电压大于规定的值，而减小与电枢线圈交链的磁通量吋，以在控制磁铁88中減少具有内径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁88的磁化状态，以在控制磁铁89中减小具有外径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线 圈78而变更控制磁铁89的磁化状态。在发电电压小于规定的值，而增大与电枢线圈交链的磁通量时，以在控制磁铁88中减小具有外径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁88的磁化状态，以在控制磁铁89中减少具有内径方向的磁化的磁铁要素数的方式，使电流流过电枢线圈91、92、93、励磁线圈78而变更控制磁铁89的磁化状态。实施例3使用图14说明本发明的第三实施例的旋转电机系统。第三实施例是在第二实施例的旋转电机系统中，分别独立地监视各磁性体突极内的控制磁铁的磁化状态，来控制所有控制磁铁的磁化状态的旋转电机系统。在第二实施例中，通过对励磁线圈78、电枢线圈76供给的电流，不可逆地变更控制磁铁88、89的磁化状态，来变更与电枢线圈76交链的磁通量。在该情况下，在第二实施例中，为了得知控制磁铁88、89的磁化状态是否被正确地变更，能够监视电枢线圈76中出现的感应电压的振幅变化，来修正磁化状态变更的条件。但是，控制磁铁88、89配置于各个磁性体突极内，而各个的磁特性微妙地不同，控制磁铁88、89的磁化状态有可能针对每个磁性体突极而不同。难以通过监视在各磁性体齿上卷绕的电枢线圈76串联地连接的电枢线圈整体中出现的感应电压来检测各个控制磁铁88、89的磁化状态，难以正确地控制磁化状态。本实施例是能够解决上述缺点的系统，能够检测各个磁性体突极内的控制磁铁的磁化状态来修正磁化状态变更的条件。即，本实施例具有一个电枢线圈中出现的感应电压的监视单元，与转子的旋转一起依次检测各个磁性体突极内的控制磁铁的磁化状态。在控制磁铁的磁化状态变更与目标不同的情况下，在该控制磁铁的磁化变更吋，以U相、V相、W相为单位而修正对电枢线圈供给的电流。图14示出在本实施例中用于控制磁铁的磁化状态变更的控制框图，使用图14来说明控制磁铁的磁化状态控制的步骤。编号141表示图7所示的第二实施例的旋转电机，编号142表示控制部，编号143、144、145表示分别驱动电枢线圈91、92、93的电路，编号147表不对励磁线圈78供给电流的电路,编号148表不转子的位置传感器,编号146表不用于检测属于电枢线圈91的一个电枢线圈中出现的感应电压的电压检测器。在本实施例中，控制磁铁88的磁化状态被变更为弱激磁侧(增加具有外径方向的磁化的磁铁要素数)，以下，參照图11，进ー步说明步骤的概略。励磁线圈78将在磁性体突极81、82内在外径方向上流动的励磁磁通113、114 一井供给给转子。根据位置传感器148的输出，在配置有电枢线圈91的磁性体齿与磁性体突极81对向了时，以在磁性体突极81内在与励磁磁通113相同的方向上使磁通流动的方式，对电枢线圈91供给电流，对在与磁性体突极82对向的磁性体齿上卷绕的电 枢线圈92、93以在磁性体突极82内与励磁磁通114逆向地流动磁通的方式，供给电流。从驱动电路143、144、145，对电枢线圈91、92、93分别供给上述电流，控制磁铁88的磁化状态变更。接下来，控制磁铁89的磁化也通过同样的步骤变更。在控制磁铁的磁化状态变更之后，电压检测器146检测与转子的旋转一起流入到磁性体齿74的磁通量所引起的感应电压的瞬时振幅，与转子的位置传感器148的输出一井地确认各个控制磁铁的磁化状态。控制部142根据其结果，在感应电压的振幅的变化量小于目标值的情况下，增大为了变更控制磁铁的磁化状态而对电枢线圈施加的电流的振幅，在上述电枢线圈中出现的感应电压的振幅的变化量大于目标值的情况下，减小为了变更控制磁铁的磁化状态而对电枢线圈施加的电流的振幅。通过參照图14说明的上述控制步骤，控制成控制磁铁的磁化状态在全周变得均匀。为了磁化变更，从驱动电路143、144、145，以相单位，对电枢线圈供给了电流，但还能够仅对ー个电枢线圈施加用于磁化状态变更的电流来更细致地控制。另外，还能够变更对励磁线圈78供给的电流量，能够根据旋转电机的规格进行各种修正。实施例4使用图15至图20，说明本发明的旋转电机系统的第四实施例。第四实施例是在轴方向上排列ニ个转子，并经由径向间隙而与电枢对向的旋转电机，励磁线圈配置于ニ个转子之间。图15示出在径向间隙构造的旋转电机中应用了本发明的实施例的纵剖面图，旋转轴151经由轴承153可转动地支撑于外壳152。电枢具有固定于外壳152的从圆筒状磁轭155在径方向上延伸的磁性体齿154、和在磁性体齿154上卷绕的电枢线圈156。第一转子具有表面磁极部158、控制磁铁159,第二转子具有表面磁极部15a、控制磁铁15b, ニ个转子将圆筒状磁芯157作为共用的部件而固定到旋转轴151。圆筒状磁芯157是各个转子的圆筒状磁芯和励磁磁路部件被一体化的构造，以在轴方向上易于使磁通流动的方式由压粉铁芯构成。励磁线圈15c配置成在相当于ニ个转子之间的表面磁极部158、15a之间环绕圆筒状磁芯157，在由圆筒状磁芯157、控制磁铁159、表面磁极部158、磁性体齿154、圆筒状磁轭155、磁性体齿154、表面磁极部15a、控制磁铁15b构成的磁路中发生励磁磁通。对励磁线圈15c,经由刷15e、滑环15d供给电流。图16示出图15的沿着C 一 C’的电枢以及转子的剖面图，为了说明相互的关系，对构成部分的一部分附加了编号。表面磁极部158是圆筒状磁性体基板通过铜板以及永久磁铁在周方向上被划分的结构。用编号161、162代表地表示邻接的磁性体突极，在周方向上交替排列了第一磁性体突极161、第二磁性体突极162。进而,用编号163、164代表地表不邻接的永久磁铁，具有周方向磁化地在周方向上交替排列了永久磁铁163、164。以使第一磁性体突极161、第二磁性体突极162在相互不同的方向上磁化的方式，相互反转地配置了邻接的永久磁铁163、164的磁化方向。图15所示的控制磁铁159被识别为在第一磁性体突极161的内周侧配置的控制磁铁165、在第二磁性体突极162的内周侧配置的控制磁铁166。控制磁铁165、166都配置于远离磁性体齿154的位置,控制磁铁165、166内、永久磁铁163、164内的箭头表不磁化方向。编号167表不配置于永久磁铁163、164各自的两侧的铜板,编号168代表地表不在永久磁铁端、控制磁铁端配置的非磁性体。在铜板167与永久磁铁163、164各个之间，以存在磁性体的磁路的方式，设置间隔，铜板167的厚度被设定为虽然磁阻变大但磁通能够通过的程度、约0. 5毫米。电枢线圈156生成的交流磁通在铜板167中产生涡电流，对永久磁铁163、164施加的磁场强度被 抑制，来自永久磁铁163、164的直流性的磁通经由铜板167与永久磁铁163、164之间的磁路或者经由铜板167而流动。电枢线圈生成的磁通随着远离电枢表面而扩散，磁场强度变小。在转子的驱动时，主要从邻接的磁性体齿154之间泄漏的磁通被施加到转子，控制磁铁配置于磁性体突极的内部，所以对控制磁铁施加的磁场强度也被抑制。配置控制磁铁的磁性体突极内部的位置是在转子的驱动时电枢线圈生成的磁通不会对控制磁铁的磁化状态产生不可逆的影响的位置。电枢包括固定于外壳152的圆筒状磁轭155、从圆筒状磁轭155在径方向上延伸的磁性体齿154、以及在磁性体齿154上卷绕的电枢线圈156。在邻接的磁性体齿154前端部之间配置了在电枢的磁性体齿154前端在径方向上短的可饱和磁性体耦合部169。在用模具对硅钢板进行冲压而层叠磁性体齿154以及可饱和磁性体耦合部169，并卷绕了电枢线圈156之后，与由压粉铁芯构成的圆筒状磁轭155组合而成为电枢。图16示出与第一转子相当的表面磁极部158的磁极结构。图17示出转子整体的立体图，说明与第二转子相当的表面磁极部15a的磁极结构,说明表面磁极部158、15a的相互的关系。表面磁极部15a的结构与表面磁极部158完全相同，通过铜板167以及具有周方向磁化的永久磁铁173、174而在周方向上划分了圆筒状磁性体基板,在周方向上交替配置了磁化为相互异极的第一磁性体突极171、第二磁性体突极172。进而，图15所示的控制磁铁15b作为控制磁铁175、176而分别配置于第一磁性体突极171、第二磁性体突极172的内周侧。第一磁性体突极161通过永久磁铁163、164被磁化为S极，第一磁性体突极171通过永久磁铁173、174被磁化为S极，第一磁性体突极161、第一磁性体突极171在轴方向上排列。图18 (a)、(b)是将图16所示的电枢以及转子的一部分放大而示出的剖面图，使用这些图来说明磁通的流动。在这些图中，将U相、V相、W相的电枢线圈分别作为电枢线圈181、182、183而在周方向上反复配置了电枢线圈156。在图18 Ca)中，虚线184代表地表示来自永久磁铁163、164的磁通，虚线185代表地表示来自控制磁铁165、166的磁通。在该图中，磁性体突极161、162通过宽度窄的磁性体相互连结，但宽度窄的磁性体易于磁性地饱和，所以能够磁性地忽略。如该图所示，永久磁铁163、164和控制磁铁165、166使第一磁性体突极161磁化为S极，使第二磁性体突极162磁化为N极。图18 (b)是从图18 (a)所示的状态控制磁铁165、166的磁化方向反转了的状态。控制磁铁165、166和永久磁铁163、164构成闭合磁路而向电枢侧流动的磁通量減少。虚线186代表地表示构成闭合磁路的磁通，图18 (b)的情况相当于弱激磁的状态。通过永久磁铁163、164、控制磁铁165、166的饱和磁通密度、磁极面积等，设定在该状态下向电枢侧流动的磁通量。如图18 (a)、(b)所示，在控制磁铁166的磁化方向设为外径方向、将控制磁铁165的磁化方向设为内径方向的情况是增大与电枢线圈交链的磁通量的状态，在控制磁铁166中外径方向的磁化相当于第一磁化，在控制磁铁165中内径方向的磁化相当于第一磁化。在本实施例中，永久磁铁163、164、173、174由磁化状态不易变更的钕磁铁构成， 控制磁铁165、166、175、176由相比于永久磁铁163、164、173、174磁化变更容易的铝镍钴磁铁构成，变更控制磁铁165、166、175、176的磁化状态而控制与电枢线圈交链的磁通量。以下，说明控制控制磁铁165、166、175、176的磁化状态的结构以及动作原理。如图15所示，励磁线圈15c配置成在表面磁极部158、15a之间环绕旋转轴151,在由圆筒状磁芯157、控制磁铁159、表面磁极部158、磁性体齿154、圆筒状磁轭155、磁性体齿154、表面磁极部15a、控制磁铁15b构成的磁路中发生励磁磁通。參照图19、20，说明选择性地控制控制磁铁165、166、175、176的磁化状态的步骤。图19示出将控制磁铁165的磁化方向变更为外径方向、将控制磁铁176的磁化方向变更为内径方向的情况。以使励磁磁通在控制磁铁165内在外径方向上流动、在控制磁铁176内在内径方向上流动的方式，对励磁线圈15c预先供给励磁电流。编号191、编号192、编号193、编号194分别表不在第一磁性体突极161内、第二磁性体突极162内、第一磁性体突极171内、第二磁性体突极172内流动的励磁磁通的方向。进而，以使由电枢线圈发生的磁通在控制磁铁165内在外径方向上流动、在控制磁铁176内在内径方向上流动的方式，对电枢线圈供给电流。在图18 Ca)中，以在第一磁性体突极161内在外径方向上使磁通195流动的方式,对与第一磁性体突极161对向的电枢线圈182、183供给电流。进而，以在第二磁性体突极162内在内径方向上使磁通197流动的方式，对与第二磁性体突极162对向的电枢线圈181供给电流。磁通195和磁通196分别在第一磁性体突极161、171内在相同的方向上流动，磁通197和磁通198分别在第二磁性体突极162、172内在相同的方向上流动。由电枢线圈发生的磁通195和由励磁线圈发生的励磁磁通191在第一磁性体突极161内在相同的方向上流动，由电枢线圈发生的磁通198和由励磁线圈发生的励磁磁通194在第二磁性体突极172内在相同的方向上流动。磁通197和励磁磁通192在第二磁性体突极162内相互逆向地流动，磁通196和励磁磁通193在第一磁性体突极171内相互逆向地流动。因此，在第二磁性体突极162内以及第一磁性体突极171内未流动充分的磁通，所以控制磁铁166、175的磁化状态不受到影响。在第一磁性体突极161内以及第ニ磁性体突极172内，流动充分的磁通，控制磁铁165的磁化方向被变更为外径方向，控制磁铁176的磁化方向被变更为内径方向。图20示出将控制磁铁166的磁化方向变更为内径方向、将控制磁铁175的磁化方向变更为外径方向的情況。对励磁线圈15c供给的电流的极性与图19的情况相逆，编号201、202、203、204分别表示磁性体突极161、162、171、172内流动的励磁磁通的方向。因此，电枢线圈发生的磁通和励磁磁通在第二磁性体突极162内在相互相同的方向上流动，在第一磁性体突极171内在相互相同的方向上流动。于是，控制磁铁166的磁化方向被变更为内径方向，控制磁铁175的磁化方向被变更为外径方向。这样，按照上述步骤，图18 Ca)所示的控制磁铁165、166、175、176的磁化状态被变更为图18 (b)所示的状态、或者相逆地从图18 (b)所示的状态变更为图18 (a)所示的状态。相伴于此，控制与电枢线圈156 (181、182、183)交链的磁通量。在第一、第二实施例中，在控制磁铁的磁化方向从弱激磁状态被变更为强激磁状 态时,励磁线圈以及电枢线圈发生的磁通在永久磁铁中也流动,而不易使磁通集中到控制磁铁。在本实施例中，在永久磁铁163、164、173、174的磁极附近,配置有铜板167,所以电枢线圈156 (181、182、183)生成的脉冲状磁通产生涡电流而难以通过铜板167，集中到控制磁铁165、166、175、176。因此，在控制磁铁165、166、175、176的磁化变更时，能够减小对励磁线圈以及电枢线圈供给的电流。以上，使用图15至图20，示出本实施例的结构，以使磁通集中到为了控制磁铁的磁化变更而选择出的控制磁铁的步骤为中心而进行了说明。本实施例所示的旋转电机装置作为能够进行激磁控制的电动机或者发电机动作，但与激磁控制相关以外的结构与以往的旋转电机装置相同，作为电动机或者发电机的动作的说明省略。在本实施例中，在永久磁铁163、164、173、174的磁极附近配置铜板167而减小在控制磁铁165、166、175、176的磁化变更时必要的对励磁线圈以及电枢线圈供给的电流。铜板167还能够使在转子的旋转驱动时电枢线圈生成的交流磁通不易通过，而减少对永久磁铁163、164、173、174施加的磁场强度。因此，在本实施例中，在永久磁铁163、164、173、174中使用了钕磁铁，但能够适合地设定铜板167的厚度、铜板167与永久磁铁163、164、173、174之间的磁路宽而在永久磁铁163、164、173、174中使用希土类以外的低抗磁力磁铁原材料。实施例5使用图21至图25来说明本发明的旋转电机系统的第五实施例。在第五实施例中，在轴方向上排列ニ个转子，并隔着径向间隙而与电枢对向，主要通过磁阻转矩来旋转驱动。起动转矩改善，再生制动时的控制改善。图21示出在径向间隙构造的旋转电机中应用了本发明的实施例的纵剖面图，旋转轴151经由轴承153可转动地支撑于外壳152。电枢具有固定于外壳152的从圆筒状磁轭155在径方向上延伸的磁性体齿154、和在磁性体齿154上卷绕的电枢线圈156。第一转子具有表面磁极部211、第二转子具有表面磁极部212，ニ个转子将圆筒状磁芯216作为共用的部件而固定于旋转轴151。各个表面磁极部仅在周方向上相邻的磁性体突极的一方具有磁铁，图21示出永久磁铁213、控制磁铁214。在轴方向上交替配置了永久磁铁213、控制磁铁214。圆筒状磁芯216是各个转子的圆筒状磁芯和励磁磁路部件被一体化的构造，以在轴方向上易于使磁通流动的方式由压粉铁芯构成。励磁线圈215以环绕旋转轴151的方式固定于电枢侧，在包括圆筒状磁芯216、表面磁极部211、磁性体齿154、圆筒状磁轭155、磁性体齿154、表面磁极部212的磁路中发生励磁磁通。图22示出图21的沿着D — D’的电枢以及转子的剖面图，为了易于说明相互的关系，对构成部分的一部分附加了编号。表面磁极部211由在表面在周方向上交替具有凸部和凹部的磁性体构成。作为第一磁性体突极221、第二磁性体突极222，在周方向上，交替配置了邻接的凸部。编号223表示凹部。在第二磁性体突极222的远离电枢的内部配置了永久磁铁213、控制磁铁214 (在图22中未图示)，第一磁性体突极221、第二磁性体突极222在相互不同的方向上磁化。编号224表不配置于永久磁铁213端的非磁性体,永久磁铁213内的箭头表示磁化方向。在凹部223中转子的表面中的磁阻大，磁阻转矩大。电枢的结构与图16所示的第四实施例相同，所以再次的说明省略。图22示出与第一转子相当的表面磁极部211的磁极结构。图23示出转子整体的立体图，说明与第二转子相当的表面磁极部212的磁极结构，说明表面磁极部211、212的相互的关系。表面磁极部212的结构与表面磁极部211大致相同，由在周方向上具有凸部和凹部的磁性体构成。用编号231、232代表地表示邻接的磁性体突极，在周方向上交替配置有第一磁性体突极231、第二磁性体突极232。在远离电枢的第一磁性体突极231的内部配置有永久磁铁233 (在图23中未图示)、控制磁铁234，第一磁性体突极231、第二磁性体突极232被磁化为相互不同的方向。励磁线圈215以环绕旋转轴151的方式固定于电枢侧，但在该图中，以易于理解表面磁极部211、212与励磁线圈215的位置关系的方式,在表面磁极部211、212之间示出励磁线圈215。表面磁极部211与表面磁极部212的相异点是永久磁铁以及控制磁铁的位置。第一磁性体突极221通过永久磁铁213、控制磁铁214被磁化为S极，第一磁性体突极231通过永久磁铁233、控制磁铁234被磁化为S极，作为相同种类的极性的第一磁性体突极221、第一磁性体突极231在轴方向上排列。本实施例是使在周方向上邻接的磁性体突极的一方中配置的永久磁铁以及控制磁铁的厚度成为零的极端的结构例，能够通过励磁线圈215调整与电枢线圈156交链的磁通量。即，磁铁的饱和磁通量恒定，磁铁的磁导率接近空隙，所以能够使磁性地饱和了的磁铁针对双向的磁通成为隔离部件。在从励磁线圈215供给了励磁磁通的情况下，第一磁性体突极221以及第二磁性体突极232经由圆筒状磁芯216直接连接，所以励磁磁通易于经由第一磁性体突极221以及第二磁性体突极232而向电枢侧流动。编号235、236表示经由第一磁性体突极221以及第二磁性体突极232而向电枢侧流动的各个励磁磁通的方向，通过对励磁线圈215供给的电流的方向，控制励磁磁通235、236的方向。图24 (a)、(b)是将图22所示的电枢以及转子的一部分放大而示出的剖面图，使用这些图来说明磁通的流动。在这些图中，将U相、V相、W相的电枢线圈分别作为电枢线圈181、182、183而在周方向上反复配置了电枢线圈156。在图24 (a)中，虚线241代表地表示来自永久磁铁213、控制磁铁214 (在图24中未图示)的磁通。图24 (b)是从图24 Ca)所示的状态控制磁铁214 (在图24中未图示)的磁化方向反转了的状态。来自永久磁铁213的磁通242在轴方向上流动而和在图24中未示出的控制磁铁214构成闭合磁路来减少向电枢侧流动的磁通量。图24 (b)的情况相当于弱激磁的状态。通过永久磁铁213、控制磁铁214的饱和磁通密度、磁极面积等，设定在该状态下向电枢侧流动的磁通量。
虽然未图示第二表面磁极部中的永久磁铁233与控制磁铁234的关系，但在如图24 (a)、(b)、图23所示，将控制磁铁214的磁化方向设为外径方向、将控制磁铁234的磁化方向设为内径方向的情况下，増大与电枢线圈交链的磁通量。在控制磁铁214中外径方向的磁化相当于第一磁化，在控制磁铁234中内径方向的磁化相当于第一磁化。在本实施例中，永久磁铁213、233由磁化状态不易变更的钕磁铁构成，控制磁铁214,234由易于从永久磁铁213、233变更磁化状态的铝镍钴磁铁构成。于是，通过励磁线圈215以及电枢线圈156变更控制磁铁214、234的磁化状态而控制与电枢线圈交链的磁通量。以下，说明对控制磁铁214、234的磁化状态进行控制的结构以及动作原理。如图21所示，励磁线圈215配置成在电枢侧的轴方向上间环绕旋转轴151,在由圆筒状磁芯216、(控制磁铁214 )、表面磁极部211、磁性体齿154、圆筒状磁轭155、磁性体齿154、表面磁极部212、(控制磁铁234)构成的磁路中发生励磁磁通。
參照图25，说明变更控制磁铁214、234的磁化状态的步骤。图25示出将控制磁铁214的磁化方向变更为内径方向，将控制磁铁234的磁化方向变更为外径方向的情况。以使励磁磁通在控制磁铁234内在外径方向上流动、在控制磁铁214内在内径方向上流动的方式，对励磁线圈215预先供给励磁电流。编号251、编号252、编号253、编号254分别表示在第一磁性体突极221内、第二磁性体突极222内、第一磁性体突极231内、第二磁性体突极232内流动的励磁磁通的方向。进而，以使由电枢线圈发生的磁通在控制磁铁234内在外径方向上、在控制磁铁214内在内径方向上流动的方式，对电枢线圈供给电流。在图24 Ca)中，以在第二磁性体突极222内在内径方向上使磁通257流动的方式，对与第二磁性体突极222对向的电枢线圈181供给电流。以在第一磁性体突极221内在外径方向上使磁通255流动的方式，对与第一磁性体突极221对向的电枢线圈182、183供给电流。磁通256在第一磁性体突极231内在与磁通255相同的方向上流动、磁通258在第二磁性体突极232内在与磁通257相同的方向上流动。由电枢线圈发生的磁通256和由励磁线圈发生的励磁磁通253在第一磁性体突极231内在相同的方向上流动、由电枢线圈发生的磁通257和由励磁线圈发生的励磁磁通252在第二磁性体突极222内在相同的方向上流动。由电枢线圈发生的磁通255和由励磁线圈发生的励磁磁通251在第一磁性体突极221内相互逆向地流动、由电枢线圈发生的磁通258和由励磁线圈发生的励磁磁通254在第二磁性体突极232内相互逆向地流动。因此，在第一磁性体突极231内以及第二磁性体突极222内，充分的磁通流动，控制磁铁234的磁化方向变更为外径方向，控制磁铁214的磁化方向变更为内径方向。这样，按照上述步骤，图24 (a)所示的强激磁状态变更为图24 (b)所示的弱激磁状态、或者相逆地从图24 (b)所示的状态变更为图24 (a)所示的状态。相伴于此，控制与电枢线圈156 (181、182、183)交链的磁通量。在图24 (b)所示的弱激磁状态变更为图24(a)所示的强激磁状态的情况下，用于变更控制磁铁的磁化状态的磁通有可能向永久磁铁侧流动。在该情况下，以使永久磁铁磁性地饱和，而对控制磁铁供给充分的磁通的方式，充分増大对电枢线圈以及励磁线圈供给的电流。进而，能够在永久磁铁的磁极附近配置导体板，使脉冲状磁通不易在永久磁铁中流动，而使控制磁铁的磁化状态变更变得容易。本实施例示出专门利用磁阻转矩来旋转驱动的旋转电机系统。通常如图24 (b)所示，电枢中流动的磁通量最小，转子被旋转驱动。但是，仅在磁阻转矩的状态下，起动转矩小，所以使控制磁铁214、234成为图24 (a)所示的磁化状态来增大电枢中流动的磁通量，进而通过励磁线圈215发生图23所示的励磁磁通235、236来増大起动转矩。进而，在再 生制动时，使永久磁铁213、控制磁铁214成为图24 Ca)所示的磁化状态，控制对励磁线圈215供给的电流来控制再生制动力，直至低速高效地回收能量。在以往方法中，反复磁能的蓄积、能量回收的步骤，而能够实现能量回收，但通过本实施例能够更高效地进行能量回收。实施例6根据图26，说明本发明的第六实施例的旋转电机系统。第六实施例是将第二实施例的旋转电机系统作为轮毂马达嵌入到前轮，并与前轮驱动的引擎组合的混合动カ汽车系统。在该图中，前轮驱动的引擎262经由变速器263、驱动轴269而与嵌入到前轮的旋转电机261结合，通过引擎262和旋转电机261驱动混合动カ汽车。控制装置264接收来自上位控制装置的指令26b，经由驱动电路265将旋转电机261作为电动机进行驱动，控制经由磁通量控制电路266而流入电枢的磁通量。进而，控制装置264是接收来自上位控制装置的指令26b，经由整流电路267对电枢线圈76的引出线26c中出现的发电电カ进行整流，而对电池268进行充电的结构。在仅通过旋转电机261驱动混合动カ汽车时，在变速器263中将引擎262切离，而减轻旋转电机261的负载。当需要在低旋转速度域中强化旋转电机261的磁铁转矩的情况下，以增加控制磁铁88、89内的第一磁化的磁铁要素数的方式，对励磁线圈78、电枢线圈76施加电流，来变更控制磁铁88、89的磁化状态，而增大电枢中流动的磁通量。在高旋转速度域中设为弱激磁的情况下，以增加控制磁铁88、89内的第二磁化的磁铁要素数的方式，对励磁线圈78、电枢线圈76施加电流，来变更控制磁铁88、89的磁化状态，而减小电枢中流动的磁通量。在仅通过引擎262的旋转カ驱动混合动カ汽车时，以使控制磁铁88、89内的第二磁化的磁铁要素数成为最大的方式，对励磁线圈78、电枢线圈76供给电流，而使电枢中流动的磁通量成为最小。在该状态下从转子泄漏的磁通量成为最小，所以即使通过引擎262使转子旋转，涡电流损失也少。在通过旋转电机261以及引擎262驱动混合动カ汽车时，在变速器263中，使引擎262结合到驱动轴269，通过两者驱动混合动カ汽车。在引擎262的驱动カ中存在余力，能够将旋转电机261作为发电机而使电池268充电。将电枢线圈76的引出线26c中出现的发电电カ经由整流电路267变换为直流，而使电池268充电。在该情况下，控制装置264在发电电压大于对电池268进行充电的最佳的电压的情况下，以增加控制磁铁88、89内的第二磁化的磁铁要素数的方式，对励磁线圈78、电枢线圈76施加电流，来变更控制磁铁88、89的磁化状态，而减小电枢中流动的磁通量。在发电电压小于对电池268进行充电的最佳的电压的情况下，以增加控制磁铁88、89内的第一磁化的磁铁要素数的方式，对励磁线圈78、电枢线圈76施加电流，来变更控制磁铁88、89的磁化状态,而增大电枢中流动的磁通量。在对电池268充电的情况下，通过使旋转电机系统成为恒定电压发电机，不需要变换发电电压的转换器。另外，进而即使在电池268由电压的种类不同的多种电池构成的情况下，也能够通过附加切换电路将各个电池控制为最佳的发电电压来排除昂贵的转换器。另外，还能够在对电池268充电时与磁通量控制一起控制充电电流来进行驱动负载和发电负载的分配控制。本实施例还作为混合动カ汽车的制动时的能量回收系统有效地发挥功能。如果根据制动踏板的动作，通过指令26b接收到再生制动的指示，则控制装置264经由磁通量控制电路266以增加第一磁化的磁铁要素数的方式对励磁线圈78、电枢线圈76供给电流来増加第一磁化的磁铁要素数而增大电枢中流动的磁通量,通过发电电カ对电池268充电。由于与电枢线圈76交链的磁通量増加，所以所取出的电カ大，能够临时积蓄到电气双重层电容器等蓄电系统而确保制动カ并改善能量回收。以往，无法低速地回收充分的能量，但在本实施例中，能够自由地控制与电枢线圈76交链的磁通量，所以即使在低速下也能够再生能量，能够确保制动力。旋转电机261是用作驱动用电动机的结构，所以能够作为再生制动用的发电机发生充分的制动力。本实施例是用作混合动カ汽车的发电机兼电动机的旋转电机系统，但当然还能够 作为电车中的旋转电机系统。在该情况下，在上述实施例中去除混合动カ汽车的引擎262、变速器263、驱动轴269，而仅通过本发明的旋转电机系统来驱动电车，构成制动时的能量回收系统。以上，举出实施例而说明了本发明的旋转电机系统。这些实施例示出实现本发明的要_、目的的例子，而并未限定本发明的范围。例如，在上述说明中，以径向间隙构造的旋转电机装置为实施例而进行了说明，但当然还能够是大致圆盘状的电枢和转子在轴方向上对向的轴向间隙结构的旋转电机装置、进而转子、电枢以及转子按照该顺序在轴方向上对向的构造等旋转电机装置。进而，当然能够分别组合上述实施例中的转子的磁极结构、电枢的结构、励磁部的结构等来构成实现本发明的要g的旋转电机装置。产业上的可利用性应用了本发明的旋转电机系统能够与以往的旋转电机同样地利用磁铁转矩以及磁阻转矩，进而能够改善发电功能、并且控制该发电功能。应用于移动体的发电机兼电动机系统，除了作为驱动用电动机，能够期待以往以上的旋转速度范围内的使用和低电流/大转矩输出以外，还能够实现制动时的能量回收来改善综合的能量消耗量。
权利要求
1.ー种旋转电机系统，转子具有在与电枢的对向面中在周方向上配置的ー个以上的磁性体突极，通过在磁性体突极内和/或邻接的磁性体突极之间配置的永久磁铁，在周方向上邻接的磁性体突极被磁化为相互异极，电枢在与转子的对向面中在周方向上配置ー个以上的磁性体齿和在磁性体齿上卷绕的电枢线圈，电枢和转子隔着微小缝隙相互对向并且能够相对旋转，所述旋转电机系统的特征在于 在周方向上邻接的所述磁性体突极的至少一方中，在远离与电枢的对向面的磁性体突极内部配置控制磁铁，还具有励磁磁路部件、和励磁线圈，励磁线圈配置成在包括励磁磁路部件、电枢以及转子的磁路中一并地发生励磁磁通，以仅通过由电枢线圈发生的磁通不会变更所述控制磁铁的磁化状态的方式，设定磁化方向长度和抗磁力之积，由励磁线圈发生的励磁磁通以及由电枢线圈发生的磁通在相同的方向上流动的所述控制磁铁的磁化状态不可逆地变更，以使旋转电机装置的输出成为最佳化的方式，根据所述输出变更所述控制磁铁的磁化状态，控制与电枢线圈交链的磁通量。
2.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于所述励磁磁路部件的两端与电枢和转子隔着微小缝隙交替排列的电枢/转子群的两端中配置的转子或者电枢分别磁性地耦合，励磁线圈配置成在包括励磁磁路部件、电枢、以及转子的磁路中一井地发生磁通。
3.根据权利要求2所述的旋转电机系统，其特征在于电枢和转子隔着微小缝隙交替排列的电枢/转子群的端中配置的转子的磁性体突极配置于磁性体基板，所述磁性体基板与励磁磁路部件的一端磁性地I禹合。
4.根据权利要求2所述的旋转电机系统，其特征在干电枢和转子隔着微小缝隙交替排列的电枢/转子群的端中配置的电枢的电枢线圈以及磁性体齿配置于磁轭，所述磁轭与励磁磁路部件的一端磁性地I禹合。
5.根据权利要求2所述的旋转电机系统，其特征在干电枢、转子、电枢隔着微小缝隙按照该顺序排列，转子具有通过非磁性体和/或永久磁铁将磁性体在周方向上划分而形成的多个磁性体突极，在周方向上邻接的磁性体突极被磁化为相互不同的方向，控制磁铁配置于所述ニ个面的大致中间。
6.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于ニ个转子即第一转子以及第ニ转子配置成在轴方向上排列并与电枢在径方向上对向，磁化为相同的极性的第一转子的磁性体突极和第二转子的磁性体突极在轴方向上排列，在第一转子以及第ニ转子中配置圆筒状磁芯，控制磁铁配置于在周方向上邻接的至少一方的磁性体突极内部，所述励磁磁路部件配置成使第一转子的圆筒状磁芯和第二转子的圆筒状磁芯磁性地耦合，所述励磁线圈在由电枢、第一转子、励磁磁路部件、以及第二转子构成的磁路中发生励磁磁通。
7.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于控制磁铁是通过磁性体并联连接磁化方向长度与抗磁力之积相互不同的磁铁要素而构成的，所述磁铁要素具有磁化方向相互相逆的第一磁化、第二磁化中的某ー个磁化，具有第一磁化的磁铁要素使磁性体突极磁化为与永久磁铁使磁性体突极磁化的极性相同的极性。
8.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于在控制磁铁内与应反转的磁化逆向地流动的励磁磁通通过励磁线圈一井地供给给转子，通过与包括具有应反转的磁化的控制磁铁的磁性体突极对向的电枢线圈发生与所述磁化方向逆向的磁通，变更所述控制磁铁的磁化状态。
9.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于在控制磁铁内与应反转的磁化逆向地流动的励磁磁通通过励磁线圈一井地供给给转子，以在包括具有应反转的磁化的控制磁铁的磁性体突极内发生与所述磁化方向逆向的磁通，并且在与所述磁性体突极邻接的磁性体突极中发生与所述磁化方向相同的方向的磁通的方式，对电枢线圈供给电流，而变更所述控制磁铁的磁化状态。
10.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于在控制磁铁内与应反转的磁化逆向地流动的励磁磁通通过励磁线圈一井地供给给转子，以在与包括具有应反转的磁化的 控制磁铁的磁性体突极对向的磁性体齿中发生与所述磁化方向逆向的磁通，并且在与和所述磁性体突极邻接的磁性体突极对向的磁性体齿中发生与所述磁化方向相同的方向的磁通的方式，对电枢线圈供给电流，而变更所述控制磁铁的磁化状态。
11.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于在所述永久磁铁的至少一方的磁极与磁性体突极之间配置有非磁性导体。
12.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于在磁性体的ニ个侧面配置永久磁铁而构成的集合磁铁配置于磁性体突极之间，以使励磁线圈发生的励磁磁通不易通过所述磁性体的方式,在所述磁性体中配置非磁性体。
13.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于磁化方向厚度相对大的控制磁铁和磁化方向厚度相对小的控制磁铁在周方向上交替配置，将磁通调整电流供给给励磁线圈，调整与电枢线圈交链的磁通量。
14.根据权利要求I所述的旋转电机系统，其特征在于配置至少ー个电枢线圈中出现的感应电压的监视单元，监视与转子的旋转一起而与所述电枢线圈交链的磁通所引起的感应电压，在控制磁铁的磁化状态的变更之后各控制磁铁的磁化所引起的所述电枢线圈中出现的感应电压的振幅的变化量小于目标值的情况下，增大为了变更控制磁铁的磁化状态而对励磁线圈以及电枢线圈施加的电流的振幅，在各控制磁铁的磁化所引起的所述电枢线圈中出现的感应电压的振幅的变化量大于目标值的情况下，减小为了变更控制磁铁的磁化状态而对励磁线圈以及电枢线圈施加的电流的振幅。
15.根据权利要求f14中的任意一项所述的旋转电机系统，其特征在于还包括 控制装置， 该旋转电机系统将旋转力作为输入，将发电电力作为输出，并且， 将使磁性体突极磁化为与在磁性体突极周边配置的永久磁铁使磁性体突极磁化的极性相同的极性的磁铁要素作为第一磁化，在电枢线圈中感应的发电电压大于规定的值时，控制装置以减少第一磁化的磁极面积的方式，对励磁线圈以及电枢线圈供给电流来减小电枢中流动的磁通量，在电枢线圈中感应的发电电压小于规定的值时，控制装置以增大第一磁化的磁极面积的方式，对励磁线圈以及电枢线圈供给电流来增大电枢中流动的磁通量，将发电电压控制为规定的值。
16.根据权利要求f14中的任意一项所述的旋转电机系统，其特征在于还包括 控制装置， 该旋转电机系统将向电枢线圈的供给电流作为输入，将旋转力作为输出，并且， 将使磁性体突极磁化为与在磁性体突极周边配置的永久磁铁使磁性体突极磁化的极性相同的极性的磁铁要素作为第一磁化，在旋转速度大于规定的值而减少电枢中流动的磁通量时，控制装置以减少第一磁化的磁极面积的方式，对励磁线圈以及电枢线圈供给电流来减小电枢中流动的磁通量，在旋转速度小于规定的值而增大电枢中流动的磁通量时，控制装置以增加第一磁化的磁极面积的方式，对励磁线圈以及电枢线圈供给电流来増大电枢中流动的磁通量，将旋转カ控制为最佳。
17.根据权利要求f14中的任意一项所述的旋转电机系统，其特征在于还包括 控制装置， 该旋转电机系统将向电枢线圈的供给电流作为输入，将旋转力作为输出，并且， 将使磁性体突极磁化为与在磁性体突极周边配置的永久磁铁使磁性体突极磁化的极性相同的极性的磁铁要素作为第一磁化，在減少旋转速度的情况下，控制装置对电枢线圈连接电池，并且以增大控制磁铁内的第一磁化的磁极面积的方式，对励磁线圈以及电枢线圈供给电流来増大电枢中流动的磁通量，取出旋转能量而作为发电电力。
18.ー种旋转电机装置的磁通量控制方法，在该旋转电机装置中，转子具有在与电枢的对向面中在周方向上配置的ー个以上的磁性体突极，通过在磁性体突极内和/或邻接的磁性体突极之间配置的永久磁铁，在周方向上邻接的磁性体突极被磁化为相互异极，电枢在与转子的对向面中在周方向上具有ー个以上的电枢线圈，电枢和转子隔着微小缝隙相互对向并且能够相对地旋转，所述磁通量控制方法的特征在于 在周方向上邻接的所述磁性体突极的至少一方中，配置能够进行磁化变更的控制磁铁,还配置以在包括电枢和转子的磁路中一并地发生励磁磁通的方式环绕轴的励磁线圈，以仅通过由电枢线圈发生的磁通不会变更所述控制磁铁的磁化状态的方式，设定磁化方向长度与抗磁力之积，仅不可逆地变更由励磁线圈发生的励磁磁通以及由电枢线圈发生的磁通在相同的方向上流动的所述控制磁铁的磁化状态，变更所述控制磁铁的磁化状态，控制与电枢线圈交链的磁通量。
全文摘要
一种旋转电机系统，一个以上的电枢和转子对向，在转子表面在周方向上交替具有被磁化为相互异极的磁性体突极，并且在磁性体突极内具有控制磁铁，还具有对转子的磁极一并地进行励磁的励磁线圈，根据旋转电机的输出，不可逆地变更由励磁线圈以及电枢线圈发生的磁通在相同的方向上流动的控制磁铁的磁化状态，控制与电枢线圈交链的磁通量。应用于移动体的发电机兼电动机系统，除了作为驱动用电动机，能够期待以往以上的旋转速度范围内的使用和低电流/大转矩输出以外，还能够实现制动时的能量回收来改善综合的能量消耗量。
文档编号H02K21/04GK102648570SQ20108005506
公开日2012年8月22日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月13日
发明者市山义和 申请人:有限公司日库技术研究所