特開 2024-108548 ロータの構造

(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】P2024108548

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】ロータの構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20240805BHJP

   H02K 21/14 20060101ALI20240805BHJP

   H02K 19/10 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

H02K21/14 M

H02K19/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012975

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】板坂 直樹

【テーマコード（参考）】

5H619

5H621

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H619AA01

5H619BB01

5H619BB24

5H619PP02

5H619PP08

5H621GA17

5H621HH01

5H622AA03

5H622CB02

5H622CB03

(57)【要約】

【課題】磁力可変モータのマグネットトルクおよびリラクタンストルクの双方を有効活用できるようにする。
【解決手段】磁力の変更が可能なロータ３０の構造である。ロータコア３２に配置された複数の磁極部３３を備える。磁極部３３の各々は磁力固定磁石４０と磁力可変磁石５０とを含む。これらの間の部分に空隙部６２が配置されている。磁力可変磁石５０と空隙部６２との周方向の間隔Ｄが、対向面３０ａに近づくに従って大きくなるとともに、空隙部６２の周方向の幅Ｗａが、径方向を磁力固定磁石４０の側から離れるに従って小さくなるように、空隙部６２が形成されている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動モータを構成する、磁力の変更が可能なロータの構造であって、
ステータと所定のギャップを介して対向するロータコアと、
対向面に沿って周方向に交互に並ぶように前記ロータコアに配置された複数の磁極部と、
を備え、
前記磁極部の各々は、
磁力が径方向に向くように前記ロータコアに配置される磁力固定磁石と、
磁力が周方向に向くように、前記ロータコアにおける前記磁力固定磁石よりも前記対向面の側の部分の当該磁力固定磁石の周方向に隣接した位置に配置される磁力可変磁石と、
を含み、
回転軸方向から見た前記ロータコアにおける前記磁力固定磁石と前記磁力可変磁石との間の部分に、当該磁力固定磁石の端部から前記対向面に向かって延びる断面を有する空隙部が配置されていて、前記磁力可変磁石と前記空隙部との周方向の間隔が、前記対向面に近づくに従って大きくなるとともに、前記空隙部の周方向の幅が、径方向を前記磁力固定磁石の側から離れるに従って小さくなるように前記空隙部が形成されているロータの構造。

【請求項2】

請求項１に記載のロータの構造において、
前記ロータコアにおける前記磁力固定磁石と前記対向面との間の部分に、前記空隙部に端部を近接した状態で、前記磁力固定磁石の磁力を増強する補助磁力固定磁石が配置されているロータの構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載のロータの構造において、
前記空隙部が、前記磁力固定磁石の端部から前記対向面に向かって先細りした径側延出部と、当該径側延出部の基端部から前記磁力可変磁石に向かって先細りした周側延出部と、を有し、
前記磁力可変磁石が、前記空隙部から離れて配置された第１磁力可変磁石と、当該第１磁力可変磁石に隣接した状態で前記周側延出部の先端部分から前記対向面に向かって延びるように配置された第２磁力可変磁石と、を含むロータの構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示する技術は、自動車の駆動に好適な駆動モータを構成するロータの構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ハイブリッド車や電気自動車など、自動車の電動化が進んでいる。自動車に搭載される駆動モータは、低速での運転時には低回転ではあるが高トルクな出力が要求されるし、高速での運転時には低トルクではあるが高回転な出力が要求される。そのような広い範囲で、駆動モータは安定した出力が要求される。

【0003】

この種の駆動モータには永久磁石同期モータが広く用いられており、高トルクを出力するために、そのロータには、磁力が強力な永久磁石が組み付けられている。そして、車載の駆動モータは、バッテリを電源とし、インバータでその電流を制御することによって駆動する。そのため、バッテリの電圧やインバータの容量を超える電流は駆動モータに供給できない。

【0004】

回転数の上昇に伴って逆起電力も増加するが、電流量が限られるので、駆動モータが出力できる回転数は制限を受ける。そのため、駆動モータの制御において、ステータに所定の電流を流すことにより鎖交磁束を弱める弱め磁界制御（弱め磁束制御）が一般に行われている。弱め磁界制御により、制限を超える高回転が出力可能になるが、銅損、鉄損が増加する。

【0005】

それに対し、最近では、保磁力の小さい永久磁石を用いることにより、ロータの磁力を変更できるようにした駆動モータ（以下、磁力可変モータともいう）が注目されている。ロータの磁力を駆動状態に応じて可変できれば、逆起電力の低減とともに、駆動モータの高出力化、高効率化などが実現できるようになるので、自動車の燃費、電費を向上できる。

【0006】

例えば、特許文献１には、磁力が変わらない永久磁石（磁力固定磁石）とともに、磁力の変更が可能な永久磁石（磁力可変磁石）をロータに組み付けた磁力可変モータが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２１－２７７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

自動車の駆動モータを磁力可変モータにした場合、自動車の運転中にロータの磁力が変化する。それにより、ロータの磁力が変わらない従来の駆動モータよりも、ロータの磁力を増加させる場面、ロータの磁力を減少させる場面など、モータ性能に影響する運転場面が増加する。

【0009】

従って、磁力可変モータを効果的に活用するためには、ロータの構造を、そのような多様な運転場面の各々に対して最適化する必要がある。その点、引用文献１の磁力可変モータは改善の余地がある。

【0010】

例えば、引用文献１の磁力可変モータの場合、リラクタンストルクが十分に活用できていない不利がある。

【0011】

すなわち、ロータの中心から放射状に各磁極中心を通って延びるｄ軸は、磁力固定磁石の周方向に長い磁極面とその幅中央部位で直交するだけでなく、磁力固定磁石の両側にも、別の磁力固定磁石が近接している。そして、ロータの中心から放射状に各磁極間中心を通って延びるｑ軸は、径方向に長い磁力可変磁石の端面とその幅中央部位で直交するだけでなく、その径方向内側には大きな空隙（フラックスバリア１１）が存在している。

【0012】

磁気抵抗は、透磁率の高いコアに比べて磁石および空隙の方が圧倒的に高い。従って、引用文献１の磁力可変モータでは、ロータにおけるｄ軸およびｑ軸のいずれの部分においても磁束は通り難い。それにより、大きな突極差（Ｌｑ－Ｌｄ）が得られないので、引用文献１の磁力可変モータでは、リラクタンストルクを有効に活用できていない。

【0013】

開示する技術は、磁力可変モータの様々な運転場面に対して効果的に対応できるロータの構造の実現を目指すものであり、特に、マグネットトルクおよびリラクタンストルクの双方の有効活用が可能になる技術について開示する。

【課題を解決するための手段】

【0014】

開示する技術は、駆動モータを構成する、磁力の変更が可能なロータの構造に関する。

【0015】

前記ロータは、ステータと所定のギャップを介して対向するロータコアと、対向面に沿って周方向に交互に並ぶように前記ロータコアに配置された複数の磁極部と、を備える。前記磁極部の各々は、磁力が径方向に向くように前記ロータコアに配置される磁力固定磁石と、磁力が周方向に向くように、前記ロータコアにおける前記磁力固定磁石よりも前記対向面の側の部分の当該磁力固定磁石の周方向に隣接した位置に配置される磁力可変磁石と、を含む。

【0016】

そして、回転軸方向から見た前記ロータコアにおける前記磁力固定磁石と前記磁力可変磁石との間の部分に、当該磁力固定磁石の端部から前記対向面に向かって延びる断面を有する空隙部が配置されていて、前記磁力可変磁石と前記空隙部との周方向の間隔が、前記対向面に近づくに従って大きくなるとともに、前記空隙部の周方向の幅が、径方向を前記磁力固定磁石の側から離れるに従って小さくなるように前記空隙部が形成されている。

【0017】

すなわち、このロータの構造によれば、各磁極部に磁力固定磁石、つまり磁力が一定で変化しない磁石と、磁力可変磁石、つまり磁力の変更が可能な磁石とが配置されている。従って、磁力可変磁石を増磁または減磁することにより、各磁極部で得られる総磁力を所定の範囲で大小に変更できる。

【0018】

そして、回転軸方向から見た場合に、磁力可変磁石は、ロータコアにおける磁力固定磁石よりも対向面の側の部分の磁力固定磁石の周方向に隣接した位置に配置されている。それにより、磁力可変磁石は、ステータからの磁界の作用を受け易く、周方向に着磁され易い。

【0019】

そして、ロータコアにおけるこれら磁石の間の部分に、磁力固定磁石の端部から対向面に向かって延びる断面を有する空隙部が配置されている。すなわち、磁力固定磁石の磁極面と磁力可変磁石の磁極面との間は、空隙部によって遮断されている。それにより、磁力固定磁石から出る磁束と磁力可変磁石から出る磁束とが互いに干渉するのを抑制でき、双方の磁力を効果的に活用できる。

【0020】

そして、磁力可変磁石と空隙部との周方向の間隔は、対向面に近づくに従って大きくなるとともに、空隙部の周方向の幅が、径方向を磁力固定磁石の側から離れるに従って小さくなるように空隙部が形成されている。すなわち、空隙部の軸方向断面は、径方向外側に向かうに従って、磁力可変磁石から離れるように先細りした形状に形成されている。それにより、磁力可変磁石から出る磁束は、空隙部によって径方向外側に向かうように誘導され、磁力固定磁石から出る磁束と反発することなく円滑に合流する。従って、マグネットトルクを効果的に活用できる。

【0021】

上述したように、突極差（Ｌｑ－Ｌｄ）が大きいほど、リラクタンストルクは大きくなる。すなわち、Ｌｑが大きい（ｑ軸を中心としてステータの側からロータに流れるｑ軸磁束が流れ易い）ほど、そして、Ｌｄが小さい（ｄ軸を中心としてステータの側からロータに流れるｄ軸磁束が流れ難い）ほど、リラクタンスは大きくなる。

【0022】

それに対し、空隙部は、径方向外側に向かって先細りしているので、その径方向外側に向かうほど、磁気抵抗は小さくなる。そのため、空隙部であっても、その径方向外側は比較的磁束が流れ易い。従って、ｄ軸周辺を流れるｄ軸磁束およびｑ軸周辺を流れるｑ軸磁束は、空隙部の径方向外側を通って流れ得る。

【0023】

しかし、そのｄ軸磁束は、空隙部の周方向幅が大きくなる方向に向かううえに、その下流側には磁力可変磁石が位置しているので、流れ難い。それに対し、そのｑ軸磁束は、空隙部の周方向幅が大きくならない方向に向かううえに、その下流側にはロータコアによる磁路が存在するので、流れ易い。

【0024】

従って、このロータの構造によれば、ｄ軸磁束は流れ難い一方で、ｑ軸磁束は流れ易くなっている。突極差が大きいことから、大きなリラクタンストルクを得ることができる。従って、マグネットトルクに加え、リラクタンストルクについても効果的に活用できる。

【0025】

前記ロータコアにおける前記磁力固定磁石と前記対向面との間の部分に、前記空隙部に端部を近接した状態で、前記磁力固定磁石の磁力を増強する補助磁力固定磁石が配置されている、としてもよい。

【0026】

そうすれば、マグネットトルクをより増強できる。そして、ｄ軸近傍のｄ軸磁束は、磁気抵抗が大きい補助磁力固定磁石と正対するので、補助磁力固定磁石を迂回して流れる必要があり、よりいっそう流れ難くなる。その一方で、ｑ軸磁束は、補助磁力固定磁石の斜め側方から空隙部と補助磁力固定磁石との間の部分に向かうので、流れ易い。従って、突極差も更に大きくなり、リラクタンストルクも大きくできる。

【0027】

前記空隙部が、前記磁力固定磁石の端部から前記対向面に向かって先細りした径側延出部と、当該径側延出部の基端部から前記磁力可変磁石に向かって先細りした周側延出部と、を有し、前記磁力可変磁石が、前記空隙部から離れて配置された第１磁力可変磁石と、当該第１磁力可変磁石に隣接した状態で前記周側延出部の先端部分から前記対向面に向かって延びるように配置された第２磁力可変磁石と、を含む、としてもよい。

【0028】

そうすれば、第２磁力可変磁石と周側延出部の先端部分との間の磁路は遮断されるので、第２磁力可変磁石の磁極面から出る磁力可変磁石の磁束は、漏れること無く、空隙部によって径方向外側に向かうように誘導される。従って、マグネットトルクを大きくできる。

【0029】

そして、第１磁力可変磁石と第２磁力可変磁石との間に磁路が存在しているので、ｑ軸近傍を流れるｑ軸磁束は流れ易い。従って、リラクタンストルクも大きくできる。

【発明の効果】

【0030】

開示する技術によれば、マグネットトルクおよびリラクタンストルクの双方の有効活用が可能になる。それにより、特に高トルクを出力する場面で有利となり、駆動モータの性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】開示する技術を適用した自動車を示す図である。

【図2】駆動モータの運転領域を表したマップである。

【図3】駆動モータの断面構造を示す図である。

【図4】図３における磁極部の部分を拡大した図である。

【図5】増磁場面に対する工夫を説明するための図（比較例）である。

【図6】磁場面に対する工夫を説明するための図（実施例）である。

【図7】減磁場面、高力率運転場面に対する工夫を説明するための図である。

【図8】磁束阻害構造の機能を説明するための図である。

【図9】マグネットトルクの活用について説明するための図である。

【図10】リラクタンストルクの活用について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、開示する技術について説明する。ただし、以下の説明は本質的に例示に過ぎない。開示する技術は、磁力の変更が可能なロータの構造に関する。そして、特に自動車を駆動する駆動モータに好適である。従って、本実施形態では、車載の駆動モータへの適用例を示す。

【0033】

＜駆動モータで走行する自動車＞
図１に、駆動モータで走行する自動車１を示す。この自動車１はハイブリッド車である。その駆動源には、開示する技術を適用した駆動モータ２（磁力可変モータ）とともにエンジン３が搭載されている。これらが協働して２つの駆動輪４Ｒを回転駆動する。それにより、自動車１は走行する。

【0034】

この自動車１の場合、エンジン３は車体の前側に配置されており、駆動輪４Ｒは車体の後側に配置されている。すなわち、この自動車１は、いわゆるＦＲ車である。更に、この自動車１の駆動源の主体はエンジン３である。駆動モータ２は、エンジン３の駆動をアシストする形で利用される（いわゆるマイルドハイブリット）。駆動モータ２はまた、発電機としても利用される（いわゆる回生）。

【0035】

エンジン３は、例えばガソリンを燃料にして燃焼を行う内燃機関である。エンジン３は、軽油を燃料とするディーゼル機関であってもよい。駆動モータ２は、第１クラッチ５を介してエンジン３の後方に連結されている。駆動モータ２は、三相の交流によって駆動する永久磁石同期モータである。

【0036】

ただし、この駆動モータ２は上述したように磁力可変モータである。そのロータには、後述する磁力固定磁石４０および磁力可変磁石５０が設けられていて、磁力の変更が可能に構成されている。モータ性能を向上するために、そのロータの構造は工夫が施されている（その詳細は後述）。

【0037】

駆動モータ２は、インバータ６を介して駆動バッテリ７と接続されている。駆動バッテリ７は、複数のリチウムイオン電池で構成されている。駆動バッテリ７の定格電圧は５０Ｖ以下（具体的には４８Ｖ）である。駆動バッテリ７は、インバータ６に直流電力を供給する。インバータ６は、その直流電力を位相が異なる３相の交流電流に変換して駆動モータ２に供給する。それにより、駆動モータ２は回転する。

【0038】

駆動モータ２の後方には、第２クラッチ８を介して変速機９が連結されている。変速機９は、多段式自動変速機（いわゆるＡＴ）である。エンジン３および／または駆動モータ２によって出力される回転動力は、第２クラッチ８を通じて変速機９に出力される。変速機９はプロペラシャフトを介してデファレンシャルギアに連結されている。

【0039】

デファレンシャルギアは、一対の駆動シャフトを介して左右の駆動輪４Ｒ，４Ｒに連結されている。自動車１の走行時（力行時）には、変速機９で変速された回転動力が、デファレンシャルギアで振り分けられて各駆動輪４Ｒに伝達される。

【0040】

自動車１の減速時（回生時）には、駆動モータ２を用いて消費されるエネルギーの回収が行われる。具体的には、自動車１が制動する時に、第２クラッチ８は連結したままで第１クラッチ５を解放する。そうすることにより、駆動輪の回転動力で駆動モータ２を回転させて発電する。その電力を駆動バッテリ７に充電してエネルギーを回収する。

【0041】

＜燃費の向上＞
ハイブリッド車の場合、力行時には主にエンジン３が用いられるので、燃費に対する駆動モータ２の影響は小さい。一方、回生時には主に駆動モータ２が用いられるので、燃費に対する駆動モータ２の影響は大きい。

【0042】

自動車１は高頻度で減速する。そのため、減速時に消費されるエネルギーは多い。従って、ハイブリッド車の燃費向上のためには、回生時のエネルギー回収率を高めることが重要である。

【0043】

そして、そのためには、駆動モータ２の高出力化が有効であり、それに対して、駆動モータ２のロータ３０の磁力を変更可能にすること、すなわち、駆動モータ２に磁力可変モータを採用するのが効果的である。磁力可変モータであれば、広範囲な運転領域で力率を最適化することが可能になるので、高出力にできる。

【0044】

そして、力率を最適化、すなわち、ステータ１０が出力する電磁力とロータ３０が出力する磁力とが略一致するようにすれば、駆動モータ２を高出力にできる。それに対し、通常の永久磁石型同期モータの場合、ロータ３０の磁力は一定である。そのため、力率を最適化できるは一部の運転領域だけである。

【0045】

それに対し、磁力可変モータであれば、ロータ３０の磁力を変更できるので、広範囲な運転領域で力率を最適化できる。そして、広範囲な運転領域で力率を最適化できれば、駆動モータ２を高出力化できる。更に、工夫することによって高効率化も実現可能になるので、自動車１の燃費を向上できる。

【0046】

＜駆動モータの運転領域＞
図２に、駆動モータ２の運転領域を表したマップを例示する。このマップでは、回転数別のトルク（負荷）の上限値を示す負荷上限ラインＴｍにより、駆動モータ２が出力できる運転領域が画定されている。

【0047】

磁力可変モータの運転領域は、力率が最適化されるように、ロータ３０の磁力別に複数の磁化領域に区画されている。例示のマップでは、３つの磁化領域に区画されている。

【0048】

すなわち、最大トルクＴ１を含み、負荷上限ラインに沿って高負荷側に拡がる第１磁化領域Ｒｍ１と、第１磁化領域Ｒｍ１よりも低負荷側に拡がる第２磁化領域Ｒｍ２と、第２磁化領域Ｒｍ２よりも低負荷側に拡がり、高回転側において駆動モータ２が空運転するトルク（自動車１の走行に寄与しないトルク）Ｔ０を含む第３磁化領域Ｒｍ３と、に区画されている。

【0049】

これら磁化領域Ｒｍの各々は、それぞれの出力に対応した最適な磁力が設定される。通常、第１磁化領域Ｒｍ１の磁力は、第２磁化領域Ｒｍ２の磁力よりも高く、第３磁化領域Ｒｍ３の磁力は、第２磁化領域Ｒｍ２の磁力よりも低く設定される。

【0050】

自動車１の走行中、駆動モータ２の運転状態に基づいて磁化領域Ｒｍが予測され、磁化領域Ｒｍを移行する場合には、その磁化領域の磁力に合わせてロータ３０の磁力が変更される。例えば、第２磁化領域Ｒｍ２から第１磁化領域Ｒｍ１に移行する場合には、駆動モータ２で増磁が実行される。第２磁化領域Ｒｍ２から第３磁化領域Ｒｍ３に移行する場合には、駆動モータ２で減磁が実行される。

【0051】

詳細は後述するが、増磁または減磁する場合には、ステータ１０に対してロータ３０が所定位置となるタイミングで、所定のコイル１２にパルス状の大電流を流す。そうすることによって処理対象とする磁力可変磁石５０に対してステータ１０から強い磁界を発生させる。それにより、所定の磁力が得られるまで磁力可変磁石５０を着磁する。

【0052】

増磁と減磁とでは発生させる磁界の向きは逆である。増磁では、磁力可変磁石５０の磁力が磁力固定磁石４０の磁力と同方向に向くように着磁する。減磁では、磁力可変磁石５０の磁力が磁力固定磁石４０の磁力と逆方向に向くように着磁する。着磁の状態により、磁力可変磁石５０の磁力の向きを反転したり磁力の強さを大小に変化したりできる。

【0053】

ただし、着磁は車載機器の制限を受ける。すなわち、磁力可変磁石５０の磁力を強く着磁するためには、大電流を駆動モータ２に供給する必要があり、駆動バッテリ７の電圧およびインバータ６の容量によって制限を受ける。

【0054】

これら機器を大型化することも考えられるが、車載されているので大型化することは難しい。そのため、既存の機器を用いる制限された条件下でも適切に着磁できるように、開示する技術では、駆動モータ２の構造、特にロータ３０の構造を工夫している。

【0055】

＜駆動モータの構造＞
図３に、回転軸方向から見た駆動モータ２の断面構造を示す。例示の駆動モータ２は、ステータ１０、ロータ３０、シャフト２０、ハブ２１などで構成されている。なお、以下の説明において、回転軸方向または軸方向は、回転軸Ｊが延びている方向を表す。径方向は、回転軸Ｊを中心とした半径方向を表す。周方向は、回転軸Ｊを中心としたその周囲の方向を表す。

【0056】

ステータ１０は、円筒状の部材からなり、自動車１の車体に固定される不図示のモータケースに収容されている。ステータ１０は、軸方向断面が環状のステータコア１１と、複数のコイル１２とを有している。ステータコア１１は、透磁率の高い複数の鋼板を回転軸方向に積層して構成されている。コイル１２は、ステータコア１１に電線を巻回して構成されている。

【0057】

具体的には、ステータコア１１には、内側に等間隔で放射状に張り出す複数（４８個）のティース１１ａが設けられている。これらティース１１ａの間に形成されている空間（スロット）に電線を所定の順序で巻き掛けることで複数のコイル１２が形成されている。これらコイル１２は、流れる電流の位相が異なるＵ相、Ｖ相、およびＷ相からなる三相のコイル群を構成している。各相のコイル１２は、周方向に順番に配置されている。

【0058】

ロータ３０は、軸方向断面が環状の部材からなり、ステータ１０の内側に配置されている（いわゆるインナロータ型）。ロータ３０の外周面３０ａは、ステータ１０の内周面と所定のギャップ３１を介して対向している（図４参照）。ロータ３０は、軸方向断面が環状のロータコア３２と、磁力が径方向外側に向くように設けられたＮ極およびＳ極とからなる複数（１６個）の磁極部３３と、を有している。

【0059】

ロータコア３２は、ステータ１０とギャップ３１を介して対向する軸方向断面が環状の部材からなり、透磁率の高い複数の鋼板を回転軸方向に積層して構成されている。磁極部３３の各々は、ロータコア３２の外周面（ロータ３０の外周面と同じ。対向面３０ａともいう）に沿ってＮ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように配置されている。

【0060】

なお、この実施形態では、１６極４８スロットの駆動モータ２を例示するが、駆動モータ２のスロットコンビネーションは、これに限るものでない。例えば、２Ｎ倍の磁極数と、３Ｍ倍のスロット数（Ｎ、Ｍは整数）とで、スロットコンビネーションを構成することができる。特に車載する場合、モータサイズ、要求出力、後述するロータ３０の構造などの制限から、磁極数は８極以上２０極以下の範囲で設定するのが好ましい。

【0061】

ロータ３０は、ハブ２１を介して、モータケースに軸支されたシャフト２０と一体化されている。それにより、これらロータ３０、ハブ２１、およびシャフト２０は、回転軸Ｊを中心に回転自在に構成されている。

【0062】

（ロータの構造の詳細）
図４に、図３における磁極部３３の部分を拡大した図を示す。回転軸Ｊから放射状に延びて各磁極部３３の周方向の中心を通る線はｄ軸を表している。回転軸Ｊから放射状に延びて隣接した２つの磁極部３３の間の中心を通る線はｑ軸を表している。

【0063】

ロータコア３２は、フランジ部３２ａ、ベース部３２ｂ、コネクト部３２ｃなどで構成されている。フランジ部３２ａは、ステータ１０と対向している軸方向断面が環状の部分である。ベース部３２ｂは、ハブ２１に固定される軸方向断面が環状の部分である。ベース部３２ｂは、フランジ部３２ａと所定の間隔を隔ててその内側に位置する。これらフランジ部３２ａとベース部３２ｂとがコネクト部３２ｃによって連結されている。

【0064】

コネクト部３２ｃは、複数の第１柱部３４および複数の第２柱部３５を含む。具体的には、第１柱部３４は、ｄ軸ごとに設けられている。第２柱部３５は、ｑ軸ごとに設けられている。コネクト部３２ｃで区画されることにより、ロータコア３２におけるフランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間の部分には、複数の空隙部（後述する第１空隙部６１および第３空隙部６３）が形成されている。

【0065】

磁極部３３の各々は、磁力固定磁石４０、第１補助磁力固定磁石４１（補助磁力固定磁石）、第２補助磁力固定磁石４２、磁力可変磁石５０、空隙部などによって構成されている。磁力可変磁石５０は、第１磁力可変磁石５１および第２磁力可変磁石５２を含む。空隙部は、第１空隙部６１、第２空隙部６２、および、第３空隙部６３を含む。

【0066】

磁力固定磁石４０、第１補助磁力固定磁石４１、第２補助磁力固定磁石４２の各々は、従来の永久磁石と同様であり、磁性体の残留磁束密度が不変、つまり磁力が一定で変化しない磁石である。これら磁力固定磁石４０には、ネオジム磁石などの、磁束密度が高く、保磁力も大きい磁石が用いられる。これら磁力固定磁石４０は、それぞれ異なる磁性体であってもよいが、このロータ３０では、同じ磁性体が用いられている。

【0067】

一方、磁力可変磁石５０は、磁性体の残留磁束密度が可変、つまり磁力の変更が可能な磁石である。磁力可変磁石５０には、アルニコ磁石などの、磁束密度は高いが、保磁力は小さい磁石が用いられる。第１磁力可変磁石５１と第２磁力可変磁石５２とは、異なる磁性体であってもよいが、このロータ３０では同じ磁性体が用いられている。

【0068】

それにより、駆動バッテリ７およびインバータ６が出力可能な大電流（例えば７５０Ａｒｍｓ）では、磁力固定磁石４０は着磁できないが、磁力可変磁石５０は着磁でき、その磁力を変化させることができる。なお、駆動モータ２を普通に駆動する時の電流の大きさでは、磁力可変磁石５０もほとんど着磁しない。従って、磁力可変磁石５０も永久磁石として機能する。

【0069】

磁力固定磁石４０は、各磁極部３３の主体となる要素であり、その磁力は最も強い。磁力固定磁石４０の軸方向断面は、短辺側よりも長辺側が十分に（例えば２倍以上５倍以下）大きい長方形に形成されている。磁力固定磁石４０の長辺側の側面は、磁束が出入りするＳ極またはＮ極からなる磁極面ＰＦを構成している。磁力固定磁石４０は、ｄ軸を中心にして磁力が径方向に向くように、その磁極面ＰＦをｄ軸に直交させた状態でフランジ部３２ａの中心側に配置されている。

【0070】

周方向に長い磁力固定磁石４０は、ｄ軸に対して線対称状に二分されている。すなわち、磁力固定磁石４０は、ｄ軸を挟んで線対称に位置する一対の磁石片４０ａ，４０ａで構成されている。それにより、フランジ部３２ａにおける磁力固定磁石４０の周方向幅の中心部位には、軸方向断面が径方向に延びる棒状の部分（ロータコア３２の一部である内側連結部３６）が設けられている。

【0071】

第１補助磁力固定磁石４１は、各磁極部３３の補助的な要素であり、磁力固定磁石４０の磁力を補強する機能を有している。その磁力は磁力固定磁石４０に次いで強い。第１補助磁力固定磁石４１の軸方向断面は、磁力固定磁石４０よりも短辺および長辺の双方が小さい長方形に形成されている。第１補助磁力固定磁石４１の長辺側の側面もまた磁極面ＰＦを構成している。

【0072】

第１補助磁力固定磁石４１は、磁力固定磁石４０と同様に、その磁極面ＰＦをｄ軸に直交させた状態でフランジ部３２ａにおけるその対向面３０ａと磁力固定磁石４０との間の部分に配置されている。磁力固定磁石４０の磁力が増強されるように、径方向に並ぶ第１補助磁力固定磁石４１および磁力固定磁石４０の各々の磁極面ＰＦ（Ｎ極またはＳ極）は同じ向きに配置されている。

【0073】

第２補助磁力固定磁石４２は、各磁極部３３の補助的な要素であり、磁力固定磁石４０の磁束を誘導する機能を有している。第２補助磁力固定磁石４２は、各磁極部３３に２つずつ設けられている。第２補助磁力固定磁石４２の軸方向断面は、磁力固定磁石４０と異なり、長辺が短辺より僅かに大きい長方形に形成されている。第２補助磁力固定磁石４２の磁極面ＰＦは、その長辺側の側面によって構成されている。

【0074】

第２補助磁力固定磁石４２の各々は、その磁極面ＰＦを構成している長辺側の端面が磁力固定磁石４０の周方向側端面と接するように、磁力固定磁石４０の端部に配置されている。第２補助磁力固定磁石４２の各々は、ｄ軸に対して線対称状に配置されている。

【0075】

（磁力可変磁石）
磁力可変磁石５０は、フランジ部３２ａにおける磁力固定磁石４０よりもその対向面３０ａの側の部分であって磁力固定磁石４０の周方向に隣接した位置に配置されている。

【0076】

磁力可変磁石５０は、磁力固定磁石４０と協働して各磁極部３３の主体となる要素であり、その磁力は変更可能である。磁力可変磁石５０による最大の磁力は、磁力固定磁石４０および第１補助磁力固定磁石４１による総合した磁力と同等以下に設定されている。

【0077】

磁力可変磁石５０の各々は、ｑ軸を中心とする位置に配置されている。上述したように、磁力可変磁石５０は第１磁力可変磁石５１および第２磁力可変磁石５２を含む。第１磁力可変磁石５１の周方向幅の中心は、ｑ軸上に位置している。第２磁力可変磁石５２は、第１磁力可変磁石５１の周方向の両側に設けられていて、第１磁力可変磁石５１に隣接するように配置されている。

【0078】

第１磁力可変磁石５１および第２磁力可変磁石５２の各々は、同一の磁性体片５３で構成されている。その磁性体片５３の軸方向断面は、短辺側よりも長辺側が十分に（５倍程度）大きい長方形に形成されている。磁性体片５３の長辺の大きさは、磁力固定磁石４０の短辺の大きさと略同じである。第１磁力可変磁石５１および第２磁力可変磁石５２の各々は、磁力固定磁石４０よりも軸方向断面の厚みは十分に小さい。

【0079】

磁性体片５３の長辺側の側面は磁極面ＰＦを構成する。磁力が周方向に向くように、各磁性体片５３の磁極面ＰＦは周方向に面している。第１磁力可変磁石５１は、２つの磁性体片５３，５３を突き合わせて周方向に並置することによって構成されている。第２磁力可変磁石５２は、１つの磁性体片５３を第１磁力可変磁石５１と平行に並べることによって構成されている。

【0080】

（空隙部）
第１空隙部６１および第３空隙部６３は、上述したように、コネクト部３２ｃで区画されることによってフランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間に形成されている。第２空隙部６２は、フランジ部３２ａに形成されている。

【0081】

具体的には、第１柱部３４は、磁力固定磁石４０の各々の径方向内側に位置する複数（図示では２本）の部分（外側連結部３４ａ）によって構成されている。外側連結部３４ａの各々は、フランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間に架設されていて、軸方向断面が径方向に延びる柱状に形成されている。

【0082】

これら外側連結部３４ａの各々は、所定の間隔を隔てた状態で、ｄ軸に対して線対称状に配置されている。第３空隙部６３は、これら外側連結部３４ａの間に形成されている。第３空隙部６３は、ｄ軸に沿って延びる略矩形の軸方向断面を有している。

【0083】

第２柱部３５は、磁力可変磁石５０の各々の径方向内側に位置して、フランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間に架設されている。第２柱部３５の軸方向断面は径方向に延びる柱状に形成されている。第１柱部３４よりも第２柱部３５の方が径方向に長い。周方向幅は、第１磁力可変磁石５１よりも第２柱部３５の方が大きい。第２柱部３５の周方向幅の中心は、ｑ軸上に位置している。

【0084】

第２柱部３５は、合成樹脂７０（非磁性体）を含有している。すなわち、第２柱部３５における第１磁力可変磁石５１よりも径方向内側の部分に、第２柱部３５に沿って延びる合成樹脂７０が埋設されている。合成樹脂７０の軸方向断面は、周方向幅が第２柱部３５よりも僅かに小さい長方形に形成されている。

【0085】

それにより、第２柱部３５における合成樹脂７０の両側の部分には、第１磁力可変磁石５１よりも周方向外側に位置するとともに、軸方向断面が棒状の一対の部分（ロータコア３２の一部である連結腕部３５ａ）が形成されている。なお、棒状は柱状よりも幅が小さいことを表している。

【0086】

第１空隙部６１は、第１柱部３４と第２柱部３５との間に形成されている。すなわち、第１空隙部６１の周方向の両側は、第１柱部３４と第２柱部３５とによって区画され、第１空隙部６１の径方向内側はベース部３２ｂによって区画されている。第１空隙部６１は、磁極部３３の各々に、ｄ軸に対して線対称状に２つ形成されている。第１空隙部６１の径方向外側は、第１柱部３４の径方向外側の端部から第２柱部３５の径方向外側の端部にわたって延びる屈曲面６１ａによって区画されている。

【0087】

その屈曲面６１ａは、磁力固定磁石４０および第２補助磁力固定磁石４２に近接し、これらに沿って延びるように形成されている。回転軸方向から見て、屈曲面６１ａは、径方向内側に向かって膨らむ円弧状である。第１空隙部６１の軸方向断面は大きい。第１空隙部６１により、ロータコア３２は軽量化されている。

【0088】

第２空隙部６２は、回転軸方向から見て、フランジ部３２ａにおける磁力固定磁石４０と磁力可変磁石５０との間の部分に配置されている。第２空隙部６２は、磁極部３３の各々に、ｄ軸に対して線対称状に２つ形成されている。第２空隙部６２の軸方向断面は、磁力固定磁石４０の端部４０ｂ（詳細には、磁力固定磁石４０の径方向外側に位置する角部）からフランジ部３２ａの対向面３０ａに向かって延びるように形成されている。

【0089】

そして、図４の左側の磁極部３３において示すように、磁力可変磁石５０と第２空隙部６２との周方向の間隔Ｄは、対向面３０ａに近づくに従って大きくなるとともに、第２空隙部６２の周方向の幅Ｗａは、径方向を磁力固定磁石４０の側から離れるに従って小さくなるように第２空隙部６２は形成されている。

【0090】

具体的には、第２空隙部６２は、磁力固定磁石４０の端部から対向面３０ａに向かって先細りした部分（径側延出部６２ａ）と、径側延出部６２ａの基端部から磁力可変磁石５０に向かって先細りした部分（周側延出部６２ｂ）とを有し、軸方向断面がＬ形状に形成されている。

【0091】

回転軸方向から見て、径側延出部６２ａのｄ軸側の側面は、径方向に延びる直線状であり、周側延出部６２ｂの径方向内側の側面は、周方向に延びる直線状である。そして、径側延出部６２ａのｑ軸側と周側延出部６２ｂの径方向外側にわたる側面は、磁力固定磁石４０の端部に向かって膨らむ曲線状である。

【0092】

磁力固定磁石４０の端部４０ｂの一部（詳細には、磁力固定磁石４０の端面の径方向外側部分）は、第２空隙部６２に露出し、第２空隙部６２と直に接している。第２補助磁力固定磁石４２の径方向外側の端面の一部も、第２空隙部６２に露出し、第２空隙部６２と直に接している。

【0093】

それにより、各磁極部３３におけるフランジ部３２ａの径方向外側には、２つの第２空隙部６２と磁力固定磁石４０の磁極面ＰＦとによって、周方向の両側および径方向内側が区画された第１閉鎖領域３７が形成されている。その第１閉鎖領域３７に、両端部を径側延出部６２ａに近接させた状態で、第１補助磁力固定磁石４１が配置されている。第１補助磁力固定磁石４１の各端部と、径側延出部６２ａにおけるｄ軸側の各側面との間の周方向幅Ｗｂは同一である。

【0094】

第１磁力可変磁石５１は第２空隙部６２から離れた位置に配置されているのに対し、第２磁力可変磁石５２は、周側延出部６２ｂの先端部分から対向面３０ａに向かって延びるように配置されている。

【0095】

具体的には、第２磁力可変磁石５２の径方向内側の端部５２ａは、周側延出部６２ｂの先端部分に露出し、第２空隙部６２と直に接している。それにより、各磁極部３３におけるフランジ部３２ａの対向面３０ａの側には、第２空隙部６２と第２磁力可変磁石５２の磁極面ＰＦとによって、周方向の両側および径方向内側が区画された２つの第２閉鎖領域３８が形成されている。

【0096】

＜駆動モータの様々な運転場面への対応＞
上述したように、駆動モータ２は、広範囲な運転領域で安定した出力が求められる。燃費向上の観点からは、更に、その広範囲な運転領域で力率の最適化が求められる。しかも、磁力可変モータの場合、増磁および減磁からなる磁化方向が真逆の着磁が行われる。

【0097】

従って、駆動モータ２の高出力化、高効率化等を実現するためには、これら様々な運転場面に対して磁束の流れを最適化できるようにする必要がある。上述したロータ３０の構造は、その要求を実現できるように工夫されている。

【0098】

（増磁場面に対する工夫）
上述したように、駆動モータ２に供給できる大電流は制限される。従って、そのような制限の下で、磁力可変磁石５０は、磁力が飽和に達するまで、効率よく増磁できるのが好ましい。しかし、磁力固定磁石４０および磁力可変磁石５０の各々を基本的な位置に配置するだけでは、そのような増磁は難しい。

【0099】

図５に、比較例として、そのようなロータ３０の構造を例示する。上図は模式図であり、下図はそれを実施形態のロータ３０に対応させた図である。増磁時には、磁力可変磁石５０に対し、矢印Ｍｓが示すように、その周方向外側からｄ軸側に向けて強い磁力（磁界）を作用させて磁化させる。

【0100】

磁力固定磁石４０の径方向外側の磁極面ＰＦ（Ｎ極）からは、高密度な磁束が径方向外側に向けて流れている。その磁束の一部が、磁力可変磁石５０を増磁する磁束と反発し合うことから、磁力可変磁石５０を増磁する磁束の磁束密度が低下する。その結果、磁力可変磁石５０を効率よく増磁できない。

【0101】

図６に、図５に対応して表した実施形態のロータ３０の構造を例示する。空気の磁気抵抗は、ステータコア１１の磁気抵抗に比べて圧倒的に高い。従って、第２空隙部６２を設けたことにより、反発し合う磁路が遮断される。そして、磁束は最短距離で流れる性質がある。従って、磁力可変磁石５０から磁力固定磁石４０のＳ極に向かう順方向の磁束の流れが形成される。

【0102】

更に、このロータ３０の場合、第１空隙部６１の屈曲面６１ａによってその磁束の流れが誘導される。また更に、第２補助磁力固定磁石４２により、その磁束の流れが促進される。その結果、制約された条件下であっても、磁力が飽和に達するまで、磁力可変磁石５０を効率よく増磁できる。

【0103】

（減磁場面、高力率運転場面に対する工夫）
減磁の場合、増磁よりも低い磁束密度で、磁力が飽和に達するまで磁力可変磁石５０を減磁できる。しかし、減磁では、磁力可変磁石５０に対して、増磁とは逆方向、つまりｄ軸側から着磁する。

【0104】

そのため、減磁で磁力可変磁石５０に作用させる磁界は、磁束密度の違いを除けば、弱め磁界制御で作用させる磁界と実質的には同じである。具体的には、中負荷ないし低負荷かつ高回転での運転領域で駆動モータ２を駆動する運転場面（高力率運転場面）、例えば、図２における運転ポイントＰ１（追い越し加速など）では、連続した中回転での高出力が要求される。

【0105】

このとき、駆動モータ２では、ｄ軸においてロータ３０とステータ１０との間でぶつかる磁束が打ち消し合って相殺されるように、弱め磁界制御が行われる。その結果、高力率運転場面では、弱め磁界制御に伴って、磁力可変磁石５０に減磁方向の磁界が作用する。

【0106】

一方、図２における運転ポイントＰ２（高速巡航走行など）では、低負荷側に移行する際に減磁が行われる。減磁では、磁力可変磁石５０に強い磁界を作用させる必要がある。なお、運転ポイントＰ２で高負荷側に移行する際には、上述したような増磁が行われる。

【0107】

図７に、高力率運転場面および減磁場面の各々での基本的なロータ３０の構造を模式的に例示する。上図は高力率運転場面であり、下図は減磁場面である。

【0108】

矢印Ｍｓが示すように、ステータ１０からロータ３０の磁極部３３に向けて、高力率運転場面では弱い磁束が、減磁場面では強い磁束が、それぞれ加えられる。これら磁束の各々は、磁力固定磁石４０の側からステータ１０に向かう磁束と反発し、その一部は、両側の磁力可変磁石５０に向かう。

【0109】

それにより、減磁場面では、これら双方の磁束量で磁力可変磁石５０を着磁できるので、増磁よりも小さい大電流で減磁できる。従って、減磁場面では、これら磁束を磁力可変磁石５０の側に向かわせるのが好ましい。

【0110】

一方、高力率運転場面では、磁束の一部が磁力可変磁石５０の側に逸れると、安定した磁束の相殺が困難になる。磁力可変磁石５０が不要に減磁されてしまうおそれもある。従って、高力率運転場面では、減磁場面と異なり、磁束が磁力可変磁石５０の側に逸れるのを抑制するのが好ましい。

【0111】

それに対し、この駆動モータ２には、磁力固定磁石４０の側から反発して磁力可変磁石５０に向かう磁束（反発磁束）の磁路を段階的に妨げる磁束阻害構造が設けられている。具体的には、第２閉鎖領域３８が磁束阻害構造を構成している。

【0112】

磁石を構成している磁性体と空気の磁気抵抗はほぼ同じである。そして、これらの磁気抵抗は、ステータコア１１の磁気抵抗に比べて圧倒的に高い。従って、第２空隙部６２および第２磁力可変磁石５２の双方は、同等の磁気抵抗を有し、磁束の流れを阻害する。

【0113】

図８を参照して、磁束阻害構造の機能を説明する。図８の（ａ）に示すように、ステータ１０の側の磁束量が少ない時には、反発して磁力固定磁石４０から磁力可変磁石５０に向かう磁束量も少ない。そして、その流れの多くは、第２空隙部６２によって阻害される。磁束は最短距離で流れる性質があるので、逸れた磁束は、矢印ｍｆ１で示すように、短絡した磁路で磁力固定磁石４０に戻る。

【0114】

図８の（ｂ）に示すように、ステータ１０の側の磁束量が増えると、磁力固定磁石４０から磁力可変磁石５０に向かう磁束の一部は、矢印ｍｆ２で示すように、短絡せずに第２空隙を透過して磁力可変磁石５０に向かう。しかし、その流れは第２磁力可変磁石５２によって阻害される。そして、その磁束は、短絡した磁路で磁力固定磁石４０に戻る。

【0115】

そして、図８の（ｃ）に示すように、ステータ１０の側の磁束量が更に増えると、磁力固定磁石４０から磁力可変磁石５０に向かう磁束の一部は、矢印ｍｆ３で示すように、第２空隙部６２および第２磁力可変磁石５２を透過し、第１磁力可変磁石５１に向かって流れるようになる。それにより、第２磁力可変磁石５２と第１磁力可変磁石５１の双方を減磁することが可能になる。この結果、減磁場面および高力率運転場面の相反した要求を実現できる。

【0116】

（高トルク運転場面に対する工夫）
駆動モータ２では、低回転ではあるが高トルクの出力が要求される。例えば、図２における運転ポイントＰ３（坂道発進など）では、高トルクの出力が要求される。この場合、磁力可変磁石５０の磁力を飽和磁力まで高めるだけでは、出力できないおそれがある。

【0117】

それに対し、この駆動モータ２では、マグネットトルクおよびリラクタンストルクの双方を効果的に活用することで、高トルク運転場面でも適切に駆動できるように工夫されている。

【0118】

すなわち、永久磁石同期モータである駆動モータ２が出力するトルクは、ロータ３０に設けられている磁石（磁力固定磁石４０および磁力可変磁石５０）に起因して発生するマグネットトルクと、ロータコア３２の突極差（Ｌｑ－Ｌｄに相当）に起因して発生するリラクタンストルクとを合わせたトータルトルクである。

【0119】

従って、マグネットトルクおよびリラクタンストルクの双方を効果的に活用すれば、駆動モータ２が出力できる最大トルクも大きくなるので、高トルク運転場面でも適切に駆動できるようになる。なお、Ｌｑはｑ軸におけるインダクタンス（磁束の通り易さに相当）であり、Ｌｄはｄ軸におけるインダクタンスである。突極差が大きいほど、リラクタンストルクは大きくなる。

【0120】

（マグネットトルクの活用）
図９を参照して、マグネットトルクの活用について説明する。図９は、磁力固定磁石４０のＮ極が径方向外側に向いた磁極部３３を示している。上図はその基本的な構成を表した模式図であり、下図はそれを実施形態のロータ３０に対応させた図である。

【0121】

磁力固定磁石４０からは、ステータ１０に向かう強い磁力が発生している。実施形態のロータ３０のように、第１補助磁力固定磁石４１を設置すれば、更にその磁力を強化でき、高トルクを出力できる。そして、高トルク運転場面での磁力可変磁石５０は、飽和磁力に至るまで増磁されている。従って、磁力可変磁石５０のｄ軸側の磁極面ＰＦはＮ極であり、磁力可変磁石５０の磁力は最大値となっている。

【0122】

回転軸方向から見た場合、ロータコア３２における磁力固定磁石４０と磁力可変磁石５０との間の部分には、磁力固定磁石４０の端部から対向面３０ａに向かって延びる断面を有する第２空隙部６２が配置されている。従って、磁力固定磁石４０の径方向外側の磁極面ＰＦと、磁力可変磁石５０のｄ軸側の磁極面ＰＦとの間は、第２空隙部６２によって遮断されている。それにより、磁力固定磁石４０から出る磁束と磁力可変磁石５０から出る磁束とが互いに干渉するのを抑制でき、双方の磁力を効果的に活用できる。

【0123】

そして、磁力可変磁石５０と第２空隙部６２との周方向の間隔Ｄは、ステータコア１１の対向面３０ａに近づくに従って大きくなるように形成されている。そして、第２空隙部６２の周方向の幅Ｗａは、径方向を磁力固定磁石４０の側から離れるに従って小さくなるように形成されている。

【0124】

すなわち、第２空隙部６２の軸方向断面は、径方向外側に向かうに従って、磁力可変磁石５０から離れるように先細りした形状に形成されている。それにより、磁力可変磁石５０から出る磁束は、第２空隙部６２によって径方向外側に向かうように誘導され、磁力固定磁石４０から出る磁束と反発することなく円滑に合流する。

【0125】

更に、第２磁力可変磁石５２は、第１磁力可変磁石５１に隣接した状態で周側延出部６２ｂの先端部分から対向面３０ａに向かって延びるように配置されている。

【0126】

すなわち、第２磁力可変磁石５２と周側延出部６２ｂの先端部分との間の磁路は遮断されているので、第２磁力可変磁石５２の磁極面から出る磁力可変磁石５０の磁束は、漏れること無く、第２空隙部６２によって径方向外側に向かうように誘導される。従って、マグネットトルクを効果的に活用できる。

【0127】

（リラクタンストルクの活用）
図１０を参照して、リラクタンストルクの活用について説明する。図１０は、ロータ３０における磁極部３３の部分を示している。破線矢印ｍｆｄは、後述するｄ軸磁束の流れを表している。実線矢印ｍｆｑは、後述するｑ軸磁束の流れを表している。

【0128】

上述したように、リラクタンストルクは、Ｌｑが大きい、つまりｑ軸を中心としてステータ１０の側からロータ３０に流れる磁束（ｑ軸磁束）が流れ易いほど、大きくなる。リラクタンストルクはまた、Ｌｄが小さい、つまりｄ軸を中心としてステータ１０の側からロータ３０に流れる磁束（ｄ軸磁束）が流れ難いほど、大きくなる。

【0129】

それに対し、ロータ３０におけるｄ軸の中心部位には、周方向の両側が第２空隙部６２で区画され、径方向の内側が磁力固定磁石４０で区画された第１閉鎖領域３７が設けられている。従って、ステータ１０の側からｄ軸近傍を流れるｄ軸磁束は、第１閉鎖領域３７に流入するので、流れ難い。

【0130】

しかも、第１閉鎖領域３７の径方向外側には、ｄ軸磁束の流れ方向に正対するように第１補助磁力固定磁石４１が配置されている。従って、よりいっそう流れ難い。磁力固定磁石４０の周方向幅の中心部位には、ロータコア３２の一部である内側連結部３６が存在する。しかし、その上流側に第１補助磁力固定磁石４１が存在しているので、ｄ軸磁束が内側連結部３６に流入するためには、第１補助磁力固定磁石４１を迂回しなければならない。従って、ｄ軸近傍を流れるｄ軸磁束は、ロータ３０を流れ難い。

【0131】

第２空隙部６２は、径方向外側に向かって先細りしているので、その径方向外側に向かうほど、磁気抵抗は小さくなる。そのため、第２空隙部６２であっても、その径方向外側は比較的磁束が流れ易い。従って、ｄ軸周辺を流れるｄ軸磁束は、第２空隙部６２の径方向外側を通って流れ得る。

【0132】

また、第２空隙部６２の径方向外側の端部とフランジ部３２ａの対向面３０ａとの間にはロータコア３２の部分が存在している。従って、ｄ軸周辺を流れるｄ軸磁束は、その部分を通って磁束が流れ得る。しかし、これらｄ軸磁束の流れは、第２空隙部６２の周方向幅が大きくなる方向に向かううえに、これらｄ軸磁束の流れが向かう下流側には、径方向内側の端部が周側延出部６２ｂの先端部分から対向面３０ａに向かって延びる第２磁力可変磁石５２が位置している。

【0133】

従って、下流側の磁路も遮断されるので、これらｄ軸磁束も流れ難い。更にその下流側には第１磁力可変磁石５１、第１空隙部６１、および合成樹脂７０が存在しているので、これらｄ軸磁束がその先に流れても更に流れ難くい。その結果、ｄ軸磁束はロータ３０を流れ難い。

【0134】

それに対し、ロータ３０におけるｑ軸の中心部位には、第１磁力可変磁石５１が存在しているが、その周方向幅は小さい。そして、第１磁力可変磁石５１の両側に隣接する第２磁力可変磁石５２は、第１磁力可変磁石５１から離れた位置に有るので、第１磁力可変磁石５１の両側には、ロータコア３２からなる磁路が存在している。従って、ｑ軸近傍を流れるｑ軸磁束は、ロータ３０に流入し易い。

【0135】

その部位からロータ３０に流入したｑ軸磁束の流れの下流側には、第１空隙部６１と合成樹脂７０を含有する第２柱部３５が存在している。しかし、第２柱部３５には、ロータコア３２の一部である一対の連結腕部３５ａ，３５ａが設けられている。そして、第１空隙部６１の径方向外側には、ロータコア３２の一部として、屈曲面６１ａに沿った軸方向断面が棒状の部分が存在している。従って、これら磁路を通ることができるので、ｑ軸近傍を流れるｑ軸磁束は、ロータ３０を流れ易い。

【0136】

更に、ｑ軸周辺を流れるｑ軸磁束もロータ３０を流れ易い。すなわち、第２磁力可変磁石５２よりもｄ軸側に流入するｑ軸磁束の下流側には、第２空隙部６２が存在する。しかし、第２空隙部６２は、径方向外側に向かって先細りしているので、その径方向外側に向かうほど、磁気抵抗は小さくなる。

【0137】

そのため、第２空隙部６２であっても、その径方向外側は磁束が流れ得る。従って、ｑ軸周辺を流れるｑ軸磁束は、第２空隙部６２の径方向外側を通って流れ得る。また、第２空隙部６２の径方向外側の端部とフランジ部３２ａの対向面３０ａとの間にはロータコア３２の部分が存在している。従って、ｑ軸周辺を流れるｑ軸磁束は、その部分を通って磁束が流れ得る。

【0138】

そして、これらｑ軸磁束の流れは、第２空隙部６２の周方向幅が大きくならない方向に向かううえに、これらｑ軸磁束の流れが向かう下流側には、ｄ軸磁束の流れとは異なり、磁力固定磁石４０と第１補助磁力固定磁石４１との間の部分を通るロータコア３２による磁路が存在する。それにより、これらｑ軸磁束は、その流れ方向に沿った比較的短い距離で流れることができる。従って、ｑ軸周辺を流れるｑ軸磁束もまたロータ３０を流れ易い。その結果、ｑ軸磁束はロータ３０を流れ易い。

【0139】

このように、このロータ３０の構造によれば、ｄ軸磁束は流れ難い一方で、ｑ軸磁束は流れ易くなっている。突極差が大きいことから、大きなリラクタンストルクを得ることができる。従って、マグネットトルクに加え、リラクタンストルクについても効果的に活用できる。その結果、駆動モータ２が出力できる最大トルクも大きくなるので、高トルク運転場面でも適切に駆動できるようになる。

【0140】

なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、上述した実施形態では、ハイブリッド車を例示したが、駆動モータ２のみで走行する電気自動車であってもよい。ロータコア３２は、ハブ２１を介してシャフト２０に固定していたが、ハブ２１を介さず直接シャフト２０に固定してもよい。

【符号の説明】

【0141】

１ 自動車
２ 駆動モータ
３ エンジン
６ インバータ
７ 駆動バッテリ
１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ コイル
３０ ロータ
３０ａ 外周面（対向面）
３１ ギャップ
３２ ロータコア
３３ 磁極部
３４ 第１柱部
３５ 第２柱部
４０ 磁力固定磁石
４１ 第１補助磁力固定磁石（補助磁力固定磁石）
４２ 第２補助磁力固定磁石
５０ 磁力可変磁石
５１ 第１磁力可変磁石
５２ 第２磁力可変磁石
６１ 第１空隙部
６２ 第２空隙部
６３ 第３空隙部
７０ 合成樹脂
ＰＦ 磁極面
Ｊ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】