特許 5957417 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5957417

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 16/04 20060101AFI20160714BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20160714BHJP

   H02K 1/27 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   H02K16/04

   H02K1/22 A

   H02K1/27 501A

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-123784(P2013-123784)

(22)【出願日】2013年6月12日

(65)【公開番号】特開2014-241695(P2014-241695A)

(43)【公開日】2014年12月25日

【審査請求日】2015年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土屋 英滋

(72)【発明者】

【氏名】土方 亘

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 隆男

(72)【発明者】

【氏名】松本 祥平

(72)【発明者】

【氏名】林 裕人

(72)【発明者】

【氏名】上村 雅英

(72)【発明者】

【氏名】村上 新

(72)【発明者】

【氏名】椎名 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】遠山 智之

【審査官】 宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０１１５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １６／００−１６／０４

Ｈ０２Ｋ １／２２

Ｈ０２Ｋ １／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に沿って複数の磁極を備え、回転磁界を生じさせるステータと、
周方向に沿って間隔を空けて、それぞれ磁極が交互となるように永久磁石が複数設けられ、前記回転磁界に応じて回転させられるロータと、
を備え、
前記ロータは、前記周方向に沿って隣り合う永久磁石間に、
前記ロータ内を流れる、一方の前記永久磁石から他方の前記永久磁石に向かう磁束の流れを妨げるブリッジ部と、
前記ステータの磁極に面するとともに、前記ブリッジ部にて妨げられた磁束を前記ロータ外に漏らして前記ステータの磁極に鎖交させる副磁極部と、
を備えることを特徴とする、回転電機。

【請求項2】

請求項1記載の回転電機であって、
前記副磁極部は、軟磁性材料から構成され、
前記ブリッジ部は、軟磁性材料の径方向の厚さが前記副磁極部よりも薄くなるように形成された、薄肉部を備えることを特徴とする、回転電機。

【請求項3】

請求項２記載の回転電機であって、
前記薄肉部の周方向の長さは、前記副磁極部と前記ステータの磁極とのエアギャップ距離よりも長くなるように形成され、
前記薄肉部の径方向の厚さＬ_ＢＧ[ｍ]は、前記薄肉部の飽和磁化Ｊｓ[Ｔ]、並びに、周方向に沿って前記薄肉部に隣接する前記永久磁石のうち、Ｎ極が前記ロータの内部を向いた永久磁石の、残留磁束密度Ｂｒ[Ｔ]及び磁極幅Ｗ_ＭＧ[ｍ]を用いた数式Ｊｓ・Ｌ_ＢＧ＜（Ｂｒ・Ｗ_ＭＧ）／２を満たすように形成されていることを特徴とする、回転電機。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の回転電機であって、
前記ロータには、その径方向に沿って、対向面が同極となるように、複数の永久磁石が設けられていることを特徴とする、回転電機。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の回転電機であって、
前記永久磁石と前記副磁極部との間には、前記副磁極部から前記永久磁石への磁束の回り込みを抑制するための空隙または非磁性材料が設けられていることを特徴とする、回転電機。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載の回転電機であって、
前記ステータは円環形状であって、その内周面に前記磁極が形成され、
前記ロータは前記ステータ内に配置されるとともに、円環形状であって、その外周面に前記永久磁石及び前記副磁極部が形成され、
前記ロータ内には、その外周面に磁極が形成された電機子が配置され、
前記電機子の磁極は、当該磁極に対向する前記ロータの永久磁石の磁極と同極となるように励磁され、前記電機子の磁極から前記ロータに流れる磁束が、前記ロータ内の磁束を増加させることを特徴とする、回転電機。

【請求項7】

請求項１から５のいずれかに記載の回転電機であって、
前記ステータは円環形状であって、その内周面に前記磁極が形成され、
前記ロータは前記ステータ内に配置されるとともに、円環形状であって、その外周面に前記永久磁石及び前記副磁極部が形成され、
前記ロータ内には、その外周面に磁極が形成された電機子が配置され、
前記電機子の磁極は、当該磁極に対向する前記ロータの永久磁石の磁極と異極となるように励磁され、前記電機子の磁極から前記ロータに流れる磁束が、前記ロータ内の磁束を打ち消すことを特徴とする、回転電機。

【請求項8】

請求項1記載の回転電機であって、
前記ブリッジ部は、前記ロータの全径方向に亘って非磁性材料が設けられていることを特徴とする、回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の回転電機として、例えば特許文献１には、ロータ（回転子）に永久磁石を設けている。ロータは円環（中空リング）形状であって、その内周面に、周方向に沿って複数の永久磁石が設けられている。ロータ内には、第１の電機子が設けられており、また、ロータ外には、第２の電機子が設けられている。第１の電機子の磁極とロータの永久磁石とが電磁気的に結合する一方で、ロータの永久磁石から当該ロータのバックヨークを経由してロータ外に漏れた漏れ磁束が、第２の電機子の磁極に鎖交する。これにより第２の電機子の磁極とロータの永久磁石とが電磁気的に結合する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１１４９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、回転電機に対して、小型化の要望が近年高まっている。回転電機の小型化は、その多極化によって実現できることが、従来から知られている。そこで、本発明は、従来と比較した、回転電機の多極化を可能にする、回転電機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、回転電機に関するものである。当該回転電機は、周方向に沿って複数の磁極を備え、回転磁界を生じさせるステータと、周方向に沿って間隔を空けて、それぞれ磁極が交互となるように永久磁石が複数設けられ、前記回転磁界に応じて回転させられるロータと、を備える。前記ロータは、前記周方向に沿って隣り合う永久磁石間に、前記ロータ内を流れる、一方の前記永久磁石から他方の前記永久磁石に向かう磁束の流れを妨げるブリッジ部と、前記ステータの磁極に面するとともに、前記ブリッジ部にて妨げられた磁束を前記ロータ外に漏らして前記ステータの磁極に鎖交させる副磁極部と、を備える。

【0006】

また、上記発明において、前記副磁極部は、軟磁性材料から構成され、前記ブリッジ部は、軟磁性材料の径方向の厚さが前記副磁極部よりも薄くなるように形成された、薄肉部を備えることが好適である。

【0007】

また、上記発明において、前記薄肉部の周方向の長さは、前記副磁極部と前記ステータの磁極とのエアギャップ距離よりも長くなるように形成され、前記薄肉部の径方向の厚さＬ_ＢＧ[ｍ]は、前記薄肉部の飽和磁化Ｊｓ[Ｔ]、並びに、周方向に沿って前記薄肉部に隣接する前記永久磁石のうち、Ｎ極が前記ロータの内部を向いた永久磁石の、残留磁束密度Ｂｒ[Ｔ]及び磁極幅Ｗ_ＭＧ[ｍ]を用いた数式Ｊｓ・Ｌ_ＢＧ＜（Ｂｒ・Ｗ_ＭＧ）／２を満たすように形成されていることが好適である。

【0008】

また、上記発明において、前記ロータには、その径方向に沿って、対向面が同極となるように、複数の永久磁石が設けられていることが好適である。

【0009】

また、上記発明において、前記永久磁石と前記副磁極部との間には、前記副磁極部から前記永久磁石への磁束の回り込みを抑制するための空隙または非磁性材料が設けられていることが好適である。

【0010】

また、上記発明において、前記ステータは円環形状であって、その内周面に前記磁極が形成され、前記ロータは前記ステータ内に配置されるとともに、円環形状であって、その外周面に前記永久磁石及び前記副磁極部が形成され、前記ロータ内には、その外周面に磁極が形成された電機子が配置され、前記電機子の磁極は、当該磁極に対向する前記ロータの永久磁石の磁極と同極となるように励磁され、前記電機子の磁極から前記ロータに流れる磁束が、前記ロータ内の磁束を増加させることが好適である。

【0011】

また、上記発明において、前記ステータは円環形状であって、その内周面に前記磁極が形成され、前記ロータは前記ステータ内に配置されるとともに、円環形状であって、その外周面に前記永久磁石及び前記副磁極部が形成され、前記ロータ内には、その外周面に磁極が形成された電機子が配置され、前記電機子の磁極は、当該磁極に対向する前記ロータの永久磁石の磁極と異極となるように励磁され、前記電機子の磁極から前記ロータに流れる磁束が、前記ロータ内の磁束を打ち消すことが好適である。

【0012】

また、上記発明において、前記ブリッジ部は、前記回転子の全径方向に亘って非磁性材料が設けられていることが好適である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、従来と比較して、多極化された回転電機を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る回転電機を搭載した車両を例示する図である。

【図2】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図3】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図4】薄肉部の形状寸法を説明するための図である。

【図5】従来技術に係る回転電機の一部断面図である。

【図6】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図7】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図8】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図9】ステータの鎖交磁束について説明する図である。

【図10】ステータの鎖交磁束について説明する図である。

【図11】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図12】本実施形態に係る回転電機の一部断面図である。

【図13】本実施形態に係る回転電機の別例を示す一部断面図である。

【図14】本実施形態に係る回転電機の別例を示す一部断面図である。

【図15】本実施形態に係る回転電機の別例を示す一部断面図である。

【図16】本実施形態に係る回転電機の別例を示す一部断面図である。

【図17】本実施形態に係る回転電機の別例を示す一部断面図である。

【図18】本実施形態に係る回転電機の別例を示す一部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１に、本実施形態に係る回転電機１０を例示する。図１に示す実施形態では、回転電機１０は、車両の駆動源として用いられている。回転電機１０は、いわゆる中空ロータ型の回転電機であってよく、ステータ１２（固定子）、ロータ１４（回転子）、及び電機子１６を備えている。ステータ１２は円環形状であって、その内側に、エアギャップを介してロータ１４が配置される。ロータ１４もまた円環形状であって、その内側に、エアギャップを介して、円柱形状の電機子１６が配置される。また、ロータ１４と電機子１６には、クラッチ機構２６が設けられていてもよい。クラッチ機構２６を係合状態にすることで、電機子１６とロータ１４とが物理的に結合される。

【0016】

図２に、ステータ１２、ロータ１４、及び電機子１６の詳細構造を例示する。図２では、ステータ１２、ロータ１４、及び電機子１６を、その中心軸に垂直な平面で切り取ったときの断面の、１／４の部分を示している。残りの３／４の部分も、これと同様の形状をしている。

【0017】

ステータ１２は、回転磁界を生じさせてロータ１４を回転させる。ステータ１２は、周方向に沿って複数の磁極２８Ａを備える。ステータ１２は、ステータコア３０及びコイル３２を備えており、コイル３２及びステータコア３０のティース３４によって、磁極２８Ａが形成される。磁極２８Ａは、ロータ１４に面するように設けられており、図２では、ステータ１２の内周面に磁極２８Ａが設けられている。

【0018】

磁極２８Ａは、回転磁界を生じさせるように励磁される。例えば、図１に示すように、ステータ１２は、バッテリ等の直流電源からなる蓄電装置１８から、インバータ２０を経由して、電力が供給される。所望の回転磁界に応じた波形の電流が、インバータ２０を介して磁極２８Ａに供給されることで、磁極２８Ａに回転磁界が生じる。

【0019】

図２に戻り、電機子１６は、周方向に沿って複数の磁極２８Ｂを備える。電機子１６は、ステータ１２と同様に、コア３６及びコイル３８を備えており、コイル３８及びコア３６のティース４０によって、磁極２８Ｂが形成される。磁極２８Ｂは、ロータ１４に面するように設けられており、図２では、電機子１６の外周面に磁極２８Ｂが設けられている。

【0020】

電機子１６は、ロータとして機能してもよく、ステータとして機能してもよい。図１に示す実施形態では、電機子１６は、エンジン２４の駆動力を伝達するロータとして機能する。電機子１６には、磁極２８Ｂを励磁させるための電力供給手段が接続されている。例えば、蓄電装置１８から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９及びインバータ２１を経由して、電機子１６に交流電流が供給される。また、電機子１６がロータとして機能する場合、スリップリング４２等の給電手段を介して、電機子１６に電力を供給してもよい。

【0021】

ロータ１４は、ステータ１２や電機子１６と電磁気的に結合して、回転させられる回転子である。例えば図１に示す実施形態では、ロータ１４は、変速機２２を介して、車輪２５に駆動力を伝達する。

【0022】

図２に示すように、ロータ１４は、ロータコア４３及び永久磁石４４を備える。ロータコア４３は、磁束を通過させる磁路としての機能を備える。例えば、ロータコア４３は、軟磁性材料から構成される。ここで軟磁性材料とは、透磁率が高く保磁力が低い、言い換えると、外部磁界をかけると磁化されるが、外部磁界を除くと、磁化が消える磁性材料を指している。具体的には、ロータコア４３は、積層鋼板から構成される。

【0023】

永久磁石４４は、例えば平板形状であってよく、その最大面積となる対向面が、電機子１６側及びステータ１２側に向くように配置される。永久磁石４４は、径方向に沿って磁極が反転するように設けられている。例えば電機子１６側の面がＮ極である場合、ステータ１２側の面はＳ極となる。また、永久磁石４４は、周方向に沿って間隔を空けて、複数設けられている。このとき、永久磁石４４は、周方向に沿って、それぞれ磁極が交互になるように設けられている。例えば、電機子１６側の面が、周方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極と交互に切り替わるように、永久磁石４４が配置される。

【0024】

また、ロータ１４は、周方向に沿って隣り合う永久磁石４４間に、ブリッジ部４６及び副磁極部４８を備えている。図３に示すように、ブリッジ部４６は、ロータ１４内の磁束の流れを妨げる。ブリッジ部４６を挟んで隣り合う永久磁石４４の一方から、他方の永久磁石４４に向かう磁束の流れは、このブリッジ部４６によって妨げられる。

【0025】

図２、３にて例示するブリッジ部４６は、薄肉部５０を備えている。薄肉部５０は、軟磁性材料から形成されている。ブリッジ部４６は、例えば、ロータ１４のロータコア４３の一部であってよい。薄肉部５０は、副磁極部４８よりもその径方向の厚さが薄くなるように形成されている。ロータ１４内を流れる磁束は、薄肉部５０にて磁気飽和して、ロータ１４外に漏れるようになる。

【0026】

副磁極部４８は、ブリッジ部４６にて妨げられた磁束をロータ１４外に漏らしてステータ１２の磁極２８Ａに鎖交させる。副磁極部４８は、軟磁性材料から形成されてよく、ステータ１２の磁極に面するように配置されている。副磁極部４８は、ロータコア４３の一部であってよい。

【0027】

また、副磁極部４８は、永久磁石４４への磁束の回り込みを防ぐために、永久磁石４４との間に、空隙または非磁性材料が設けられていてもよい。

【0028】

薄肉部５０の形状は、副磁極部４８及び永久磁石４４の特性に応じて定めてもよい。図４には、薄肉部５０の形状を求める際の模式図が記載されている。薄肉部５０の周方向の長さをＷ_ＢＧ[ｍ]とし、径方向の厚さをＬ_ＢＧ[ｍ]とする。副磁極部４８とステータ１２の磁極２８Ａとのエアギャップ距離をＬ_ＡＧ[ｍ]とする。さらに、周方向に沿って薄肉部５０に隣接する永久磁石４４Ａ１，４４Ａ２，４４Ｂ１，４４Ｂ２のうち、Ｎ極がロータ１４の内部を向いた永久磁石４４Ａ１，４４Ｂ１の磁極幅をＷ_ＭＧとする。ここで、永久磁石４４が径方向に複数設けられている場合は、磁極幅Ｗ_ＭＧは、それぞれの永久磁石４４Ａ１磁極幅Ｗ_１と永久磁石４４Ｂ１の磁極幅Ｗ_２の和とする。さらに、薄肉部５０の飽和磁化をＪｓ[Ｔ]で表し、永久磁石４４Ａ１，４４Ｂ１の残留磁束密度をＢｒ[Ｔ]で示す。

【0029】

まず、薄肉部５０とステータ１２の磁極２８Ａとのエアギャップ距離は、副磁極部４８とステータ１２の磁極２８Ａとのエアギャップ距離Ｌ_ＡＧ以上とすることが好適である。また、薄肉部５０は飽和磁化に近づくにつれて磁気抵抗が増加し、飽和磁化の近傍では空気の磁気抵抗と同等程度まで増加する。このことから、薄肉部５０の周方向長さＷ_ＢＧを、副磁極部４８とステータ１２の磁極２８Ａとのエアギャップ距離Ｌ_ＡＧよりも長くする（Ｗ_ＢＧ＞Ｌ_ＡＧ）ことが好適である。このようにすることで、薄肉部５０にて漏れた磁束は、ステータ１２側に振り向けられる。

【0030】

また、薄肉部５０の径方向の厚さＬ_ＢＧの範囲は、飽和磁化を十分に生じさせるために、以下の数式（１）を満たす範囲とすることが好適である。

【0031】

【数1】

【0032】

なお、数式（１）の右辺は、永久磁石４４Ａ１，４４Ｂ１の残留磁束密度Ｂｒと磁極幅Ｗ_ＭＧの積の半値となっているが、これは、永久磁石４４の磁束は両隣の磁石に流れ、磁束は半分となることを考慮したものである。

【0033】

本実施形態によれば、ブリッジ部４６を設けることで、ロータ１４内の磁束を飽和させて、ロータ１４外への磁束漏れを促進する。さらにブリッジ部４６に隣接して設けられた副磁極部４８から、漏れ磁束がステータ１２に流れるようになる。副磁極部４８は、自身は軟磁性材料であるものの、上記の構成によって、見かけ上、磁極として振舞うようになる。図２、３のように、１つの永久磁石４４に対して両脇に２つの副磁極部４８及びブリッジ部４６をそれぞれ設けることで、１つの永久磁石４４から３つの磁極が得られるようになる。この結果、従来と比較して回転電機の多極化が可能となる。

【0034】

また、多極化に伴って、回転電機１０を小型化させることが可能となる。図５には、比較例として、ブリッジ部４６及び副磁極部４８を持たない回転電機が示されている。ロータ１４の永久磁石４４からエアギャップを介してステータ１２の磁極２８Ａと鎖交する磁束は、そのままステータコア３０のバックヨーク５２に周り、隣接する永久磁石４４に向かう。

【0035】

これに対して本実施形態のように、ブリッジ部４６及び副磁極部４８を設けた場合、図６に示すように、ステータ１２の磁極２８Ａと鎖交した磁束の一部は、そのまま副磁極部４８側に戻るように流れ、バックヨーク５２に回る磁束は、その分少なくなる。バックヨーク５２を流れる磁束が低減する分、バックヨーク５２の薄肉化が可能となり、回転電機の小型化に繋がる。さらに、永久磁石４４の個数は図５と図６で変わっておらず、基本的に出力トルクは図５の例と図６の例とで変わらないから、出力トルクを維持したままの小型化が可能となる。言い換えると、単位体積・重量当たりのトルク密度を向上させることが可能となる。

【0036】

図７には、本実施形態に係る回転電機１０の別例が示されている。ロータ１４には、その径方向に沿って、複数の永久磁石４４Ａ，４４Ｂが設けられている。永久磁石４４Ａ，４４Ｂは、対向面が同極となるように、それぞれ設けられている。

【0037】

このような構成を備えることで、ステータ１２への鎖交磁束を効果的に増加させることが可能となる。図８には、その原理を説明する模式図が例示されている。図の上段には、ステータ１２側の永久磁石４４Ａのみがロータ１４に設けられているときの例（以下、ステータ側単独配置と呼ぶ）が示されている。この例では、永久磁石４４Ａからの磁束の一部（図では１本）がブリッジ部４６を経由して隣接する永久磁石４４Ａに流れるともに、ブリッジ部４６の磁気飽和に伴って、残りの一部（図では１本）が副磁極部４８から漏れてステータ１２に鎖交する。

【0038】

図の中段には、電機子１６側の永久磁石４４Ｂのみがロータ１４に設けられているときの例（以下、電機子側単独配置と呼ぶ）が示されている。この例では、永久磁石４４Ｂからの磁束の一部（図では１本）がブリッジ部４６を経由して隣接する永久磁石４４Ｂに流れるとともに、残りの一部（図では１本）が副磁極部４８から漏れてステータ１２に鎖交する。

【0039】

図の下段には、永久磁石４４Ａ，４４Ｂの両方を設けた例（以下、両側配置と呼ぶ）が示されている。ブリッジ部４６を流れる磁束は上段及び中段の例と変わりがない（図では１本）が、副磁極部４８からステータ１２に向かう磁束が、上段と中段の和（２本）よりも増加している（図では３本）。つまり、本実施形態においては、個々の永久磁石４４を設けた場合の和よりも多くの鎖交磁束を得ることができる。

【0040】

図９には、図８の各例についてシミュレーションを行った結果が示されている。横軸は電機角を表し、縦軸はステータ１２への鎖交磁束を表している。ステータ側単独配置の鎖交磁束、及び電機子側単独配置の鎖交磁束と比較して、両側配置の鎖交磁束が大きく増加している。さらに、両側配置の鎖交磁束は、ステータ側単独配置の鎖交磁束と、電機子側単独配置の鎖交磁束の単純和よりも増加している。

【0041】

なお、参考例として、図１０に、永久磁石４４Ａ及び４４Ｂの対向する磁極を異極とした場合の例を示す。この場合、対向する磁極間で磁束が収束してしまうので、両側配置の鎖交磁束は、ステータ側単独配置の鎖交磁束と、電機子側単独配置の鎖交磁束の単純和よりも低下する。

【0042】

また、電機子１６の磁極２８Ｂの磁束を利用して、ステータ１２への鎖交磁束を調整するようにしてもよい。図１１には、その模式図が示されている。上段には、図８と同様に、ステータ側単独配置の例が示されている。中段には、電機子１６の磁極２８Ｂによる磁束をロータ１４に鎖交させたときの例が示されている。さらに、下段には、両者の場合を組み合わせた例が示されている。下段の例に示されるように、電機子１６の磁極２８Ｂを、これと対向するロータ１４の永久磁石４４Ａの磁極と同極にするように、磁極２８Ｂを励磁することで、ロータ１４内の磁束を増加させ、その結果、ステータ１２への鎖交磁束を増加させることができる。

【0043】

また、図１２の下段のように、電機子１６の磁極２８Ｂを、これと対向するロータ１４の永久磁石４４Ａの磁極と異極にするように、磁極２８Ｂを励磁することで、ロータ１４内の磁束を打ち消して、その結果、ステータ１２への鎖交磁束を低減させることができる。

【0044】

このように、電機子１６の界磁が可変であることを利用して、ロータ１４内の磁束を増減させることが可能となる。つまり、ロータ１４とステータ１２との電磁気的な結合力を制御することが可能となり、回転電機１０のトルク制御等に利用することができる。

【0045】

図１３には、本実施形態に係る回転電機１０の別例が示されている。ここでは、副磁極部４８及び薄肉部５０を、電機子１６側に設けている。このように構成しても、薄肉部５０の周方向長さＷ_ＢＧを、副磁極部４８とステータ１２の磁極２８Ａとのエアギャップ距離Ｌ_ＡＧよりも長く（Ｗ_ＢＧ＞Ｌ_ＡＧ）するとともに、上記した数式（１）を満たす範囲で薄肉部５０を形成することで、副磁極部４８からステータ１２への差交磁束を確保することが可能となる。

【0046】

また、ロータ１４の多極化に伴って、回転磁界が高周波数側にシフトする。言い換えると、多極化前のロータ１４と同一の回転数を出力させようとすると、磁極が増加する分、回転磁界の周波数は高くなる。高周波化に伴って回転電機の速度制御が困難となったり、モータ損失が増加するおそれがある。そこで、電機子１６の回転数を比較的低回転数で回転させたいときなどに、図１３のような構成を採る事が好適である。

【0047】

図１４には、本実施形態に係る回転電機１０の更なる別例が示されている。ここでは、ブリッジ部４６は、ロータ１４の全径方向に沿って、非磁性材料５４が設けられている。非磁性材料は、例えばアルミ合金から構成される。また、非磁性材料５４の周方向長さＷ_ＢＧは、副磁極部４８とステータ１２の磁極２８Ａとのエアギャップ距離Ｌ_ＡＧよりも長く（Ｗ_ＢＧ＞Ｌ_ＡＧ）することが好適である。

【0048】

図１５には、本実施形態に係る回転電機１０の更なる別例が示されている。ここでは、永久磁石４４と副磁極部４８との間の、空隙または非磁性材料を省略した例が示されている。この場合、副磁極部４８の磁束の一部が永久磁石４４に回り込み、その分ステータ１２への差交磁束が減少するが、空隙を介さずにロータコア４３にて永久磁石４４を確実に固定するので、強度が増加するという利点が得られる。

【0049】

図１６には、本実施形態に係る回転電機１０の更なる別例が示されている。ここでは、永久磁石４４Ａ，４４Ｂをロータコア４３内に埋め込んだ、いわゆるＩＰＭ構造を採っている。ロータコア４３内に永久磁石が埋め込まれていることから、ロータ１４の遠心力によって永久磁石４４がロータコア４３から剥離するおそれがないという利点が得られる。

【0050】

また、図１７のように、電機子１６側にも薄肉部５０を形成するようにしてもよい。このようにすることで、ロータコア４３の機械的な強度が向上するという利点が得られる。

【0051】

さらに、本実施形態では、回転電機１０として、ステータ１２、ロータ１４、及び電機子１６を備えた、いわゆる中空ロータ型の回転電機を例示していたが、この例に限られない。例えば、図１８に示すように、円環形状のステータ１２と、円柱形状のロータ１４を備えた回転電機１０であってもよい。この場合、ブリッジ部４６は、薄肉部５０と中心軸シャフト５６との間を空隙とするか、非磁性材料５８を設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１０ 回転電機、１２ ステータ、１４ ロータ、１６ 電機子、２８Ａ ステータ磁極、２８Ｂ 電機子磁極、３０ ステータコア、３６ 電機子コア、４３ ロータコア、４４ 永久磁石、４６ ブリッジ部、４８ 副磁極部、５０ 薄肉部、５２ バックヨーク、５４ 非磁性材料。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】