特開 2023-28866 回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023028866

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】回転機械

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20220101AFI20230224BHJP

   H02K 21/16 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

H02K1/27 501M

H02K1/27 501A

H02K21/16 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021134815

(22)【出願日】2021-08-20

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100116920

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 光

(72)【発明者】

【氏名】高橋 芳明

(72)【発明者】

【氏名】山口 浩二

(72)【発明者】

【氏名】小林 紘樹

(72)【発明者】

【氏名】桂 健志郎

【テーマコード（参考）】

5H621

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H621BB07

5H621BB10

5H621GA01

5H621GA04

5H621HH01

5H622AA03

5H622CA02

5H622CA05

5H622CA13

5H622CB02

5H622DD05

5H622PP03

5H622QB02

(57)【要約】

【課題】
リラクタンストルクを用いて出力の向上が図れる回転機械を提供すること。
【解決手段】
回転機械１は、ステータ２の内側に表面磁石型のロータ３を回転可能に配置した回転機械であって、ロータ３に設けられロータ３の表面に異なる磁極を周方向へ交互に形成してなる第一磁石部３２１と、ロータ３に設けられ第一磁石部３２１と透磁率の異なる磁石により構成されロータ３の径方向に磁界が通りやすい経路Ｐを形成するための第二磁石部３２２を備えて構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータの内側に表面磁石型のロータを回転可能に配置した回転機械において、
前記ロータに設けられ、前記ロータの表面部に異なる磁極を周方向へ交互に形成してなる第一磁石部と、
前記ロータに設けられ、前記第一磁石部と透磁率の異なる磁石により構成され、前記ロータの径方向に磁界が通りやすい経路を形成するための第二磁石部と、
を備える回転機械。

【請求項2】

前記第二磁石部は、前記第一磁石部より透磁率の低い磁石により構成され、前記第一磁石部に対し周方向に隣接して設けられて前記第一磁石部の形成領域に磁界が通りやすい経路を形成する、
請求項１に記載の回転機械。

【請求項3】

前記第一磁石部は、ボンド磁石により形成され、
前記第二磁石部は、焼結磁石により形成され、前記第一磁石部より透磁率が低い、
請求項１又は２に記載の回転機械。

【請求項4】

ステータの内側に表面磁石型のロータを回転可能に配置した回転機械において、
前記ロータは、前記ロータの表面部に異なる磁極を周方向へ交互に形成してなる第一磁石部と、前記第一磁石部より透磁率の低い磁石により構成される第二磁石部と、を備え、
前記第一磁石部は、外周面において前記ロータの回転軸線を挟んで対称に位置する第一円弧部と第二円弧部を有し、
前記第一円弧部と前記第二円弧部の間に形成される帯状領域に前記第二磁石部が形成されていない、
回転機械。

【請求項5】

前記第二磁石部は、前記帯状領域を挟んだ両側の領域に形成されている、
請求項４に記載の回転機械。

【請求項6】

前記第二磁石部は、前記帯状領域を挟んだ両側の領域において複数形成されている、
請求項４又は５に記載の回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転機械として、例えば、特開２０１９－１６１９３３号公報に記載されるように、表面磁石型のロータを備えるブラシレスモータが知られている。このロータは回転軸の周囲に複数のマグネットを有し、マグネットは異なる磁極のものを周方向に交互に配置して設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１６１９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような表面磁石型のロータを備える回転機械にあっては、リラクタンストルクを用いて出力を向上させることが難しい。すなわち、表面磁石型のロータは、永久磁石が周面に沿って配置されているため、リラクタンストルクが生じにくく、主に磁石トルクによって回転が行われる。

【0005】

そこで、リラクタンストルクを用いて出力の向上が図れる回転機械の開発が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る回転機械は、ステータの内側に表面磁石型のロータを回転可能に配置した回転機械において、ロータに設けられロータの表面に異なる磁極を周方向へ交互に形成してなる第一磁石部と、ロータに設けられ第一磁石部と透磁率の異なる磁石により構成され、ロータの径方向に磁界が通りやすい経路を形成するための第二磁石部を備えて構成されている。この回転機械によれば、第二磁石部によってロータの径方向において磁界の通りやすい経路が形成される。このため、回転機械の作動時において、第一磁石部によってマグネットトルクを得られると共に、磁界の通りやすい経路の形成によってリラクタンストルクを得ることができる。従って、リラクタンストルクを用いて出力の向上を図ることができる。

【0007】

また、本開示の一態様に係る回転機械において、第二磁石部は、第一磁石部より透磁率の低い磁石により構成され、第一磁石部に対し周方向に隣接して設けられて第一磁石部の形成領域に磁界が通りやすい経路を形成してもよい。この場合、第二磁石部が、第一磁石部より透磁率の低い磁石により構成され第一磁石部に対し周方向に隣接して設けられることにより、第一磁石部の形成領域に磁界が通りやすい経路を形成することができる。

【0008】

また、本開示の一態様に係る回転機械において、第一磁石部は、ボンド磁石により形成され、第二磁石部は、焼結磁石により形成され第一磁石部より透磁率が低くてもよい。

【0009】

本開示の一態様に係る回転機械は、ステータの内側に表面磁石型のロータを回転可能に配置した回転機械において、ロータは、ロータの外周部に異なる磁極を周方向へ交互に形成してなる第一磁石部と、第一磁石部より透磁率の低い磁石により構成される第二磁石部とを備え、第一磁石部は外周面においてロータの回転軸線を挟んで対称に位置する第一円弧部と第二円弧部を有し、第一円弧部と第二円弧部の間に形成される帯状領域に第二磁石部が形成されていないように構成されている。この回転機械によれば、ロータが第一磁石部と透磁率の低い第二磁石部を備え、第一磁石部が外周面においてロータの回転軸線を挟んで対称な位置に第一円弧部と第二円弧部を有し、第一円弧部と第二円弧部の間に形成される帯状領域に第二磁石部が形成されていないように構成されている。このため、帯状領域は、ロータにおいて磁界が通りやすい経路となる。従って、回転機械の作動時において、第一磁石部によってマグネットトルクを得られると共に、磁界の通りやすい経路の形成によってリラクタンストルクを得ることができる。これにより、リラクタンストルクを用いて出力の向上を図ることができる。

【0010】

また、本開示の一態様に係る回転機械において、第二磁石部は、帯状領域を挟んだ両側の領域に形成されていてもよい。この場合、第二磁石部が帯状領域を挟んだ両側の領域に形成されているため、帯状領域がロータにおいて磁界が通りやすい経路となる。従って、回転機械の作動時において、第一磁石部によってマグネットトルクを得られると共に、磁界の通りやすい経路の形成によってリラクタンストルクを得ることができる。これにより、リラクタンストルクを用いて出力の向上を図ることができる。

【0011】

また、本開示の一態様に係る回転機械において、第二磁石部は、帯状領域を挟んだ両側の領域において複数形成されていてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示に係る発明によれば、リラクタンストルクを用いて出力の向上が図れる回転機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の実施形態に係る回転機械の概要を示す断面図である。

【図2】図１の回転機械のロータの断面図である。

【図3】図２のロータの斜視図である。

【図4】図１の回転機械の電気的構成の概要を示すブロック図である。

【図5】図１の回転機械の動作を示すフローチャートである。

【図6】図１の回転機械の変形例を示す図である。

【図7】図１の回転機械の変形例を示す図である。

【図8】図１の回転機械の変形例を示す図である。

【図9】図１の回転機械の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

図１は、本開示の実施形態に係る回転機械の構成概要を示す断面図である。図２は、図１の回転機械のロータの断面図である。

【0016】

図１に示すように、本実施形態に係る回転機械１は、ステータ２の内側に表面磁石型のロータ３を回転可能に配置して構成される。回転機械１は、例えば電動機であり、電気エネルギの供給によりロータ３を回転させて機械的エネルギを発生させる。ステータ２は、回転軸線Ａを中心に回転する磁界を発生させ、ロータ３を回転させる。ステータ２は、ハウジング４に収容されており、ハウジング４に対して回転及び移動しないように固定されている。ロータ３は、ハウジング４に設けられるベアリングなどにより軸受けされ、回転軸線Ａを中心に回転可能に取り付けられている。

【0017】

ステータ２は、例えば、コア２１及びコイル２２により構成される。コア２１は、磁束の通路となる鉄心であり、ロータ３の外周に沿って等間隔で形成される複数のティース２１ａを形成している。例えば、コア２１は、内側にロータ３を配置可能な円筒部２１ｂを有し、円筒部２１ｂの内面から回転軸線Ａに向けて突出するティース２１ａを複数形成している。ティース２１ａは、コイル２２を巻き付けるための部位である。ティース２１ａの先端は、幅広に形成されている。例えば、ティース２１ａは、周方向に沿って三つ形成される。

【0018】

コア２１は、例えば、回転軸線Ａの方向に複数の鋼板を積層させて形成される。鋼板を積層させてコア２１を構成することにより、渦電流の発生を抑制でき、鉄損の低減を図ることができる。コイル２２は、電流を流すための巻線であって、ティース２１ａに巻き付けられ、電流の流れによりロータ３に対し磁界を発生させる。例えば、磁界は、ロータ３の径方向の成分を有するように形成される。また、複数のコイル２２に対し位相をずらして電流を流すことにより、回転軸線Ａを中心に回転する磁界を形成することができる。

【0019】

ロータ３は、回転軸線Ａに沿って配置される軸部材３１と、軸部材３１の外周側に設けられる磁石部３２を備えている。軸部材３１は、棒状の部材であって、回転機械１の出力軸として機能する。軸部材３１は、例えば金属などの磁性体により形成される。また、軸部材３１は、磁石部３２と比べて透磁率の高い材料（例えば、強磁性体材料）を用いて形成されている。

【0020】

図２に示すように、磁石部３２は、第一磁石部３２１及び第二磁石部３２２を有している。第一磁石部３２１は、ロータ３の表面部において周方向に向けて異なる磁極を交互に配置して構成される。つまり、第一磁石部３２１は、ロータ３の外周に沿ってＮ極とＳ極を交互に配置している。例えば、図２では、第一磁石部３２１は、ｄ軸の向きの外周位置にＮ極、ｄ軸と反対の向きの外周位置にＳ極を形成している。ロータ３は、表面に二つの磁極を有しており、回転軸線Ａ（回転中心）からＮ極へ向けた方向がｄ軸となり、回転軸線ＡからＮ極とＳ極の間の方向がｑ軸となる。つまり、ｄ軸とｑ軸のなす角が９０度となっている。第一磁石部３２１は、ロータ３の周方向に異なる磁極を交互に配置することにより、回転機械１の作動時にマグネットトルクを発生させる。なお、図２では、ロータ３の回転方向Ｒが反時計回りである場合を示している。また、図２では、説明の便宜上、軸部材３１の断面を示すハッチングの図示を省略している。

【0021】

第二磁石部３２２は、第一磁石部３２１と透磁率の異なる磁石により構成され、ロータ３の径方向に磁界が通りやすい経路Ｐを形成する。例えば、第二磁石部３２２は、第一磁石部３２１により透磁率の低い磁石により構成される。そして、第二磁石部３２２は、周方向へ第一磁石部３２１に隣接するように設けられる。これにより、第二磁石部３２２は、第一磁石部３２１の形成領域に磁界が通りやすい経路Ｐを形成させる。図２では、ロータ３の周方向へ第一磁石部３２１と第二磁石部３２２が交互に形成されている。つまり、第一磁石部３２１が軸部材３１を挟んで軸部材３１の両側に形成され、第二磁石部３２２が軸部材３１を挟んで軸部材３１の両側に形成されている。このため、第一磁石部３２１が形成される領域に沿って磁界が通りやすい経路Ｐが形成される。詳述すると、透磁率の異なる第一磁石部３２１及び第二磁石部３２２を設けることにより、ロータ３の径方向において、磁気抵抗の差が生じて、磁界が通りやすい経路Ｐが形成される。図２では、ｄ軸に沿って磁界が通りやすい経路Ｐが形成されている。このようなロータ３に対し、ｄ軸とｑ軸の間に磁界Ｂを形成することにより、マグネットトルクとリラクタンストルクを得ることができ、回転機械１の出力を高めることができる。

【0022】

第一磁石部３２１は、外周面においてロータ３の回転軸線Ａを挟んで対称の位置に第一円弧部３２１ａと第二円弧部３２１ｂを有している。第一円弧部３２１ａ及び第二円弧部３２１ｂは、第一磁石部３２１の外周面において、回転軸線Ａを挟んで対称の位置に形成される円弧状の部位である。そして、第一円弧部３２１ａと第二円弧部３２１ｂの間に帯状領域３２１ｃが形成される。つまり、帯状領域３２１ｃは、第一円弧部３２１ａと第二円弧部３２１ｂの間の第一磁石部３２１及び軸部材３１に形成されている。この帯状領域３２１ｃには、第二磁石部３２２が形成されていない。第二磁石部３２２は、帯状領域３２１ｃを挟んだ両側の領域に形成されている。このため、帯状領域３２１ｃは、ロータ３の他の領域と比べて径方向に磁界が通りやすい領域となり、この帯状領域３２１ｃ内に磁界が通りやすい経路Ｐが形成される。帯状領域３２１ｃは、例えばｄ軸とｑ軸の間の方向に向けて形成される。このとき、帯状領域３２１ｃは、ｄ軸又はｑ軸と同じ方向に形成されてもよい。図２では、帯状領域３２１ｃは、ｄ軸と同じ方向に向けて形成されている。このように、ロータ３において、帯状領域３２１ｃ及び磁界が通りやすい経路Ｐが形成されることにより、回転機械の作動時において、リラクタンストルクを得ることができる。これにより、リラクタンストルクを用いて回転機械１の出力の向上を図ることができる。

【0023】

例えば、第一磁石部３２１がボンド磁石により形成され、第二磁石部３２２が焼結磁石により形成される。これにより、第一磁石部３２１と第二磁石部３２２を異なる透磁率とすることができ、第一磁石部３２１を第二磁石部３２２により高い透磁率とすることができる。ボンド磁石は、ゴム磁石またはプラスチック磁石とも称される。第一磁石部３２１及び第二磁石部３２２は、着磁されたものをロータ３に組み込んでもよいし、未着磁のものを組み込んだ後に着磁して構成してもよい。なお、第一磁石部３２１と第二磁石部３２２を異なる透磁率とすることができれば、ボンド磁石及び焼結磁石以外の磁石を用いてもよい。

【0024】

ロータ３の外周には、スリーブ３３が取り付けられている。スリーブ３３は、非磁性材料からなる円筒形の部材である。スリーブ３３は、磁石部３２の外周に取り付けられることにより、磁石部３２を拘束する。つまり、スリーブ３３は、ロータ３の回転時に磁石部３２が軸部材３１から外れることを防止している。

【0025】

図３は、ロータ３の斜視図である。図３に示すように、ロータ３の軸部材３１は、回転軸線Ａに沿って延びており、磁石部３２から突出して設けられている。軸部材３１の突出した部分は、ハウジング４に対し軸受けされる。また、軸部材３１でハウジング４から外部へ延出する部分は、回転機械１の出力軸として用いられる。

【0026】

図４は、回転機械１の電気的構成の概要を示すブロック図である。図４に示すように、ステータ２の三つのコイル２２は、例えばＹ結線（星形結線）により接続されている。つまり、各コイル２２の一端は互いに接続され、他端はインバータ９１に接続されている。このコイル２２は、順次電流を流されることにより、ロータ３に対し回転する磁界を与える。インバータ９１は、直流電圧を交流電圧に変換する機器であり、例えば三相交流電圧をコイル２２に印加する。インバータ９１としては、例えば六つのパワートランジスタを用いたブリッジ回路が用いられる。インバータ９１は、制御器９２の制御信号を受けて作動し、コイル２２に電流を供給する。制御器９２は、外部からの作動指令に応じてインバータ９１に対し制御信号を出力する。制御器９２は、回転機械１の制御を行う電子制御機器であり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータにより構成される。インバータ９１及び制御器９２は、ステータ２及びロータ３を収容するハウジング４と一体に構成してもよいし、ハウジング４の外部に設置されていてもよい。また、インバータ９１は、制御器９２の内部に設けられていてもよい。

【0027】

回転機械１には、ロータ３の回転状態を検出するセンサ５を備えている。センサ５としては、例えばホール素子などの磁気センサやロータリエンコーダなどが用いられる。センサ５は制御器９２に接続され、センサ５の出力信号は制御器９２に入力される。制御器９２は、センサ５の出力信号に基づいて、ロータ３及び軸部材３１の回転位置及び回転速度の一部又は全部を含む回転状態を認識する。なお、本実施形態では、センサ５を用いているが、センサレス制御などによってロータ３の回転位置を検出してもよく、センサ５の設置を省略する場合もある。

【0028】

次に、本実施形態に係る回転機械１の動作について説明する。

【0029】

図５は、回転機械１の動作を示すフローチャートであり、回転機械１の作動制御処理を示している。図５の制御処理は、例えば制御器９２により実行され、この制御処理により回転機械１が作動する。まず、ステップＳ１０（以下、単に「Ｓ１０」という。Ｓ１０以降のステップについても同様とする。）に示すように、指令信号の読み込み処理が行われる。この指令信号の読み込み処理は、制御器９２に対し入力される指令信号を読み込む処理である。指令信号は、回転機械１の作動についての指令信号であり、例えば回転機械１の回転速度の信号が該当する。この指令信号は、例えば外部の機器やインターフェースなどから制御器９２に入力される。

【0030】

Ｓ１２に処理が移行し、回転位置の検出処理が行われる。この検出処理は、ロータ３の回転位置を検出する処理である。例えば、制御器９２は、センサ５の出力信号に基づいてロータ３の磁極の位置を検出する。なお、この回転位置の検出処理において、センサ５を用いずにロータ３の回転位置を検出してもよい。例えば、制御器９２は、各コイル２２の誘起電圧検出を行ってロータ３の回転位置を検出してもよい。次に、Ｓ１４に処理が移行し、制御信号の生成処理が行われる。制御信号の生成処理は、インバータ９１へ出力する制御信号を生成する処理である。制御信号の生成は、例えば、Ｓ１０の指令信号及びＳ１２の検出結果を基づいて行われる。具体的には、ロータ３の回転位置に対し磁界Ｂが先行するように制御信号が生成される。つまり、制御信号は、図２に示すように、磁界Ｂがロータ３のｄ軸方向とｑ軸方向の間に向けて形成されるように、生成される。このように制御信号が生成されることにより、リラクタンストルクを生じさせてロータ３を回転させることができる。

【0031】

そして、図５のＳ１６に処理が移行し、信号出力処理が行われる。信号出力処理は、Ｓ１４にて生成された制御信号を出力する処理である。例えば、制御器９２は、Ｓ１４にて生成された制御信号をインバータ９１に対して出力する。これにより、インバータ９１は、制御信号に応じた駆動電流を生成し、回転機械１へ駆動電流を出力する。回転機械１のステータ２には駆動電流が入力され、ステータ２のコイル２２に電流が流れる。このため、ｄ軸方向に対しロータ３の回転方向Ｒへ先行する磁界Ｂが形成され、ロータ３及び軸部材３１が回転する。このとき、図２に示すように、磁界Ｂがロータ３のｄ軸方向とｑ軸方向の間の向きに形成される。このように磁界Ｂが形成されることにより、マグネットトルク及びリラクタンストルクを用いてロータ３を回転させることができる。すなわち、第一磁石部３２１の磁力によってマグネットトルクを得られると共に、磁界の通りやすい経路Ｐの形成によってリラクタンストルクを得ることができる。従って、リラクタンストルクを用いて出力の向上を図ることができる。

【0032】

そして、図５のＳ１８に処理が移行し、回転機械１の作動を終了するか否かが判定される。例えば、制御器９２に対し作動終了すべき信号が入力されていない場合、回転機械１の作動を終了しないと判定され、Ｓ１０に処理が戻る。そして、Ｓ１０～Ｓ１６の処理が継続して実行される。これに対し、例えば、制御器９２に対し作動終了すべき信号が入力された場合、回転機械１の作動を終了すると判定され、図５の一連の制御処理を終了する。

【0033】

以上説明したように、本実施形態に係る回転機械１によれば、第二磁石部３２２によってロータ３の径方向において磁界の通りやすい経路Ｐが形成される。このため、回転機械１の作動時において、第一磁石部３２１によってマグネットトルクを得られると共に、磁界の通りやすい経路Ｐの形成によってリラクタンストルクを得ることができる。従って、リラクタンストルクを用いて回転機械１の出力の向上を図ることができる。

【0034】

一般に、表面磁石型のＰＭモータでは、マグネットトルクによって出力を得ており、リラクタンストルクを用いることが難しい。それに対し、本実施形態に係る回転機械１では、ロータ３に透磁率の異なる第一磁石部３２１と第二磁石部３２２を設けることにより、マグネットトルクによる出力を確保しつつ、リラクタンストルクを生じさせることができる。これにより、回転機械１の出力向上を図ることができる。

【0035】

また、本実施形態に係る回転機械１によれば、第二磁石部３２２が、第一磁石部３２１より透磁率の低い磁石により構成され、第一磁石部３２１に対し周方向に隣接して設けられている。このため、ロータ３の周方向において、第一磁石部３２１の形成領域に磁界が通りやすい経路Ｐを形成することができる。従って、回転機械１の作動時にリラクタンストルクを発生させることができ、回転機械１の出力向上を図ることができる。

【0036】

また、本実施形態に係る回転機械１によれば、ロータ３が第一磁石部３２１と透磁率の低い第二磁石部３２２を備え、第一磁石部３２１が外周面においてロータ３の回転軸線Ａを挟んで対称な位置に第一円弧部３２１ａと第二円弧部３２１ｂを有し、第一円弧部３２１ａと第二円弧部３２１ｂの間に形成される帯状領域３２１ｃに第二磁石部３２２が形成されていないように構成される。このため、帯状領域３２１ｃは、ロータ３において磁界が通りやすい経路Ｐとなる。従って、回転機械１の作動時において、第一磁石部３２１によってマグネットトルクを得られると共に、磁界の通りやすい経路Ｐの形成によってリラクタンストルクを得ることができる。これにより、表面磁石型のロータ３を備えていても、リラクタンストルクを用いて出力の向上を図ることができる。

【0037】

なお、以上のように、本開示の実施形態に係る回転機械１ついて説明したが、本開示の回転機械は、上述した実施形態に回転機械１に限定されるものではない。本開示の回転機械は、特許請求の範囲の記載の要旨を逸脱しない範囲で様々な変形態様で実施することができる。

【0038】

例えば、上述した実施形態に係る回転機械１では、ロータ３の磁石部３２を周方向に分割して第一磁石部３２１と第二磁石部３２２を交互に配列しているが、第二磁石部３２２によってロータ３の径方向において磁界の通りやすい経路Ｐを形成できれば、第一磁石部３２１と第二磁石部３２２の形成態様は、そのような態様でなくてもよい。

【0039】

具体的には、図６に示すように、ロータ３ａにおいて、磁石部３２をｄ軸の方向に沿って分割して第一磁石部３２１及び第二磁石部３２２を配列してもよい。すなわち、ｑ軸と平行し軸部材３１と接する二つの線分を境界として、その境界の間に第一磁石部３２１を形成し、この第一磁石部３２１のＮ極側とＳ極側にそれぞれ第二磁石部３２２を形成してもよい。この場合、ｑ軸と平行する第一磁石部３２１及び軸部材３１の形成領域が帯状領域３２１ｃとなり、この帯状領域３２１ｃ内に磁界の通りやすい経路Ｐが形成される。ｑ軸より位相の進んだ角度で磁界Ｂを形成することにより、マグネットトルク及びリラクタンストルクを得ることができ、回転機械１の出力向上を図ることができる。なお、図６では、説明の便宜上、軸部材３１の断面を示すハッチングの図示を省略している。図７～図９についても同様にハッチングを省略している。

【0040】

また、図７に示すように、ロータ３ｂにおいて、磁石部３２の全体に第一磁石部３２１を形成し、その第一磁石部３２１の形成領域の中に複数の第二磁石部３２２を形成してもよい。例えば、断面円形の第二磁石部３２２が周方向に四つ配列される。第二磁石部３２２は、第一磁石部３２１の径方向の長さより短い直径で形成される。図７において、第二磁石部３２２の上部がＮ極、下部がＳ極とされる。この場合、第二磁石部３２２と第二磁石部３２２の間を通る径方向に帯状領域３２１ｃが形成され、この帯状領域３２１ｃ内に磁界の通りやすい経路Ｐが形成される。帯状領域３２１ｃを挟んだ両側の領域には、複数の第二磁石部３２２が形成されている。この経路Ｐに対し位相の進んだ角度で磁界Ｂを形成することにより、マグネットトルク及びリラクタンストルクを得ることができ、回転機械１の出力向上を図ることができる。なお、図７では、第二磁石部３２２を四つ形成する場合を示したが、それ以外の数の第二磁石部３２２を形成してもよい。

【0041】

また、図８に示すように、ロータ３ｃにおいて、磁石部３２の全体に第一磁石部３２１を形成し、その第一磁石部３２１の形成領域の中に複数の第二磁石部３２２を形成してもよい。例えば、断面矩形の第二磁石部３２２が周方向に四つ配列される。第二磁石部３２２は、ｄ軸又はｑ軸と平行な四辺を有する断面形状とされ、周方向の辺より径方向の辺を短くした長方形の断面で形成される。図８において、第二磁石部３２２の上部がＮ極、下部がＳ極とされる。この場合、第二磁石部３２２と第二磁石部３２２の間を通る径方向に帯状領域３２１ｃが形成され、この帯状領域３２１ｃ内に磁界の通りやすい経路Ｐが形成される。帯状領域３２１ｃを挟んだ両側の領域には、複数の第二磁石部３２２が形成されている。この経路Ｐに対し位相の進んだ角度で磁界Ｂを形成することにより、マグネットトルク及びリラクタンストルクを得ることができ、回転機械１の出力向上を図ることができる。なお、図８では、第二磁石部３２２を四つ形成する場合を示したが、それ以外の数の第二磁石部３２２を形成してもよい。

【0042】

また、図９に示すように、ロータ３ｄにおいて、磁石部３２の全体に第一磁石部３２１を形成し、その第一磁石部３２１の形成領域の中に複数の第二磁石部３２２を形成してもよい。例えば、断面矩形の第二磁石部３２２が周方向に八つ配列される。第二磁石部３２２は、周方向の辺より径方向の辺を短くした長方形の断面で形成され、二つ一組として四組設けられている。つまり、一組の第二磁石部３２２は、向き合う短辺を回転軸線Ａに近づけるように互いの長辺をロータ３ｄの中心側へ傾けて形成されている。図９において、第二磁石部３２２の上部がＮ極、下部がＳ極とされる。この場合、一組の第二磁石部３２２と隣接する他組の第二磁石部３２２の間を通る径方向に帯状領域３２１ｃが形成され、この帯状領域３２１ｃ内に磁界の通りやすい経路Ｐが形成される。帯状領域３２１ｃを挟んだ両側の領域には、複数の第二磁石部３２２が形成されている。この経路Ｐに対し位相の進んだ角度で磁界Ｂを形成することにより、マグネットトルク及びリラクタンストルクを得ることができ、回転機械１の出力向上を図ることができる。

【0043】

また、上述した各実施形態においては、ステータ２が三つのティース２１ａを形成したステータ２を用いる回転機械について説明したが、三つ以外の数のティースを形成したステータを用いた回転機械であってもよい。

【0044】

また、ロータ３として、二極タイプ以外のタイプのものを用いてもよい。例えば、四極以上のタイプのロータを備えた回転機械であってもよい。

【0045】

また、上述した各実施形態においては、ロータ３としてスリーブ３３を備えたものを用いているが、スリーブ３３を備えていないロータを用いてもよい。

【0046】

また、上述した各実施形態においては、回転機械を電動機に適用した場合について説明したが、回転機械を他の機器に適用してもよい。例えば、回転機械を発電機又はモータジェネレータに適用してもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ 回転機械
２ ステータ
３ ロータ
４ ハウジング
２１ コア
２１ａ ティース
２１ｂ 円筒部
２２ コイル
３１ 軸部材
３２ 磁石部
３３ スリーブ
３２１ 第一磁石部
３２１ａ 第一円弧部
３２１ｂ 第二円弧部
３２１ｃ 帯状領域
３２２ 第二磁石部
Ａ 回転軸線
Ｂ 磁界
Ｐ 経路
Ｒ 回転方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】