特開 2024-108565 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】P2024108565

(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 1/22 20060101AFI20240805BHJP

   H02K 21/14 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

H02K1/22 A

H02K21/14 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012994

(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）】

5H601

5H621

【Ｆターム（参考）】

5H601AA01

5H601CC01

5H601DD01

5H601DD11

5H601GA24

5H601GA25

5H621GA17

5H621HH01

(57)【要約】

【課題】磁力可変モータの性能向上に伴って複雑化するロータの強度を確保する。
【解決手段】磁力の変更が可能なロータ３０の構造である。そのロータコア３２は、ステータ１０と対向するフランジ部３２ａとその内側に位置するベース部３２ｂとを連結しているコネクト部３２ｃを有している。各磁極部３３は、フランジ部３２ａに配置される磁力固定磁石４０および磁力可変磁石５０と、フランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間に区画される空隙部６１とを含む。磁力固定磁石４０が二分されることにより、その周方向幅の中心部位に内側連結部３６が設けられている。第１柱部３４が複数の外側連結部３４ａで構成されるとともに、その一群が、二分された磁力固定磁石４０の各々の周方向幅の中心位置Ｌ１よりも周方向内側に配置されている。
【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、
ステータの内側に配置されて当該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、
前記ロータコアは、
前記ステータと対向し、軸方向断面が環状のフランジ部と、
所定の間隔を隔てて前記フランジ部の内側に位置するベース部と、
前記ベース部と前記フランジ部とを連結しているコネクト部と、
を有し、
前記磁極部の各々は、
ｄ軸を中心にして磁力が径方向に向くように前記フランジ部に配置される周方向に長い磁力固定磁石と、
磁力が周方向に向くように、前記フランジ部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、
前記コネクト部によって前記フランジ部と前記ベース部との間に区画される空隙部と、
を含み、
前記コネクト部は、前記磁力固定磁石の各々の径方向内側に位置する第１柱部を含み、
前記磁力固定磁石が前記ｄ軸に対して線対称状に二分されることにより、前記フランジ部における当該磁力固定磁石の周方向幅の中心部位に、軸方向断面が径方向に延びる棒状の内側連結部が設けられていて、
前記第１柱部が、前記フランジ部と前記ベース部との間に架設される軸方向断面が柱状の複数の外側連結部で構成されるとともに、当該外側連結部の一群が、二分された前記磁力固定磁石の各々の周方向幅の中心位置よりも周方向内側に配置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、
前記第１柱部が２本の外側連結部で構成されていて、当該外側連結部の各々の周方向幅の中心位置が、二分された前記磁力固定磁石の各々の周方向幅の中心位置よりも前記ｄ軸の側に位置し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、
前記磁力可変磁石の各々はｑ軸を中心とする位置に配置されており、
前記コネクト部が、前記磁力可変磁石の各々の径方向内側の部分に位置して前記フランジ部と前記ベース部との間に架設される軸方向断面が柱状の第２柱部を含むロータの構造。

【請求項4】

請求項３に記載のロータの構造において、
前記第２柱部が、前記磁力可変磁石よりも大きい周方向幅を有するとともに、前記磁力可変磁石よりも径方向内側の部分に当該第２柱部に沿って延びる非磁性体を含有することにより、当該非磁性体の両側に、前記磁力可変磁石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連結腕部が形成されているロータの構造。

【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束制御が一般に行われている。弱め磁束制御により、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。そして、そのためには、磁力固定磁石、磁力可変磁石、および空隙など(ロータ要素)について工夫する必要がある。その結果、これらロータ要素の個数は増加し、その配置、形状など、ロータの構造が複雑化することは避けられない。

【0010】

しかも、これらロータ要素は、ロータの回転時に強い遠心力が作用するロータの外周部分に偏在する。そのため、ロータの外周部分は、そのベースとなっているロータコアの割合が減少し、強度の点では不利になる。

【0011】

従って、磁力可変モータの場合、ロータ要素を工夫するだけでなく、遠心力破壊に耐え得る強度を確保する必要がある。

【0012】

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、それに伴って複雑化するロータの強度を確保する技術について開示する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

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。

【0014】

前記ロータは、ステータの内側に配置されて当該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。前記ロータコアは、前記ステータと対向し、軸方向断面が環状のフランジ部と、所定の間隔を隔てて前記フランジ部の内側に位置するベース部と、前記ベース部と前記フランジ部とを連結しているコネクト部と、を有している。

【0015】

前記磁極部の各々は、ｄ軸を中心にして磁力が径方向に向くように前記フランジ部に配置される周方向に長い磁力固定磁石と、磁力が周方向に向くように、前記フランジ部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、前記コネクト部によって前記フランジ部と前記ベース部との間に区画される空隙部と、を含む。

【0016】

前記コネクト部は、前記磁力固定磁石の各々の径方向内側に位置する第１柱部を含む。そして、前記磁力固定磁石が前記ｄ軸に対して線対称状に二分されることにより、前記フランジ部における当該磁力固定磁石の周方向幅の中心部位に、軸方向断面が径方向に延びる棒状の内側連結部が設けられていて、前記第１柱部が、前記フランジ部と前記ベース部との間に架設される軸方向断面が柱状の複数の外側連結部で構成されるとともに、当該外側連結部の一群が、二分された前記磁力固定磁石の各々の周方向幅の中心位置よりも周方向内側に配置されている。

【0017】

すなわち、このロータはステータの内側に配置されているので、回転時にはその外周部分に強い遠心力が作用する。従って、特にその外周部分を構成しているロータコアのフランジ部において、遠心力破壊に耐え得る強度を確保する必要がある。

【0018】

そのフランジ部には、各磁極部を構成している磁力固定磁石、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。

【0019】

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。

【0020】

磁力固定磁石は二分されることにより、フランジ部における磁力固定磁石の周方向幅の中心部位に、軸方向断面が径方向に延びる棒状の内側連結部が設けられている。磁力固定磁石は周方向に長いので、遠心力によって径方向外側に大きな荷重が加わると、フランジ部における磁力固定磁石の収容部位が変形して遠心力破壊するおそれがある。

【0021】

それに対し、磁力固定磁石を二分してフランジ部における磁力固定磁石の収容部位の周方向幅の中心部位を内側連結部で連結すれば、その周方向に長いスペースを二分でき、磁力固定磁石に作用する荷重も分散できる。従って、フランジ部の十分な強度を確保できる。

【0022】

ロータコアにおけるフランジ部とその内側のベース部との間には、コネクト部によって空隙部が区画されている。空隙部を大きくすることでロータの軽量化を促進できるが、空隙部を大きくすればそれだけロータの強度は低下する。

【0023】

それに対し、このロータでは、磁力固定磁石の径方向内側に位置する第１柱部が、フランジ部とベース部との間に架設される柱状の複数の外側連結部で構成されている。そして、その外側連結部の一群が、二分された磁力固定磁石の各々の周方向幅の中心位置よりも周方向内側に配置されている。

【0024】

強度の観点からは、第１柱部の周方向幅は大きくするのが好ましいが、そうすればロータが重くなる。第１柱部は磁路としても機能する。第１柱部の周方向幅の大きさは、強度にも影響するが、磁束の流れにも影響する。細すぎると第１柱部の磁気飽和の影響で磁石固定磁石の発する磁束が低下するが、磁力可変磁石へステータからの磁界が作用し易くなる。太すぎると第１柱部の磁気飽和が解消されるまでは磁石固定磁石の発する磁束が増加するが、磁力可変磁石へステータからの磁界が作用し難くなる。従って、第１柱部の周方向幅は、磁束流れによって好適な幅が決まる。それにより、第１柱部は幅を調整した複数の外側連結部で構成されている。

【0025】

磁力固定磁石の磁束はｄ軸の中心側の方が強いので、外側連結部をｄ軸から離れた位置に配置すると、磁路としての機能が低下する。更に、磁力固定磁石はｄ軸を中心に二分されているので、磁路としては、ｄ軸の中心よりもその両側に偏った位置の方が好ましい。そこで、上述したように外側連結部が配置している。そうすることにより、外側連結部に磁力固定磁石の磁束が流れ易くなり、第１柱部の磁路としての機能を確保できる。

【0026】

ロータの回転時に内側連結部に加わる径方向外側への荷重は、主に第１柱部によって受け止められる。それに対し、外側連結部は、内側連結部を中心にして周方向に拡がった部位に配置されているので、その荷重を略均等に分散して受け止めることができる。

【0027】

従って、外側連結部の個々の幅が小さくても、内側連結部に加わる荷重を受け止めることができるとともに全体として好適な幅とすることができる。

【0028】

例えば、前記第１柱部が２本の外側連結部で構成されていて、当該外側連結部の各々の周方向幅の中心位置が、二分された前記磁力固定磁石の各々の周方向幅の中心位置よりも前記ｄ軸の側に位置している、としてもよい。

【0029】

そうすれば、二分された磁力固定磁石の各々に対して、外側連結部の各々を対応させることができ、第１柱部を適正化できる。

【0030】

前記磁力可変磁石の各々はｑ軸を中心とする位置に配置されており、前記コネクト部が、前記磁力可変磁石の各々の径方向内側の部分に位置して前記フランジ部と前記ベース部との間に架設される軸方向断面が柱状の第２柱部を含む、としてもよい。

【0031】

ロータコアのｑ軸の部分に大きな空隙を設けると、強度が不足して遠心力破壊が生じ易い。それに対し、ｑ軸の部分にも第２柱部を設ければ、ロータの強度を更に向上できる。

【0032】

前記第２柱部が、前記磁力可変磁石よりも大きい周方向幅を有するとともに、前記磁力可変磁石よりも径方向内側の部分に当該第２柱部に沿って延びる非磁性体を含有することにより、当該非磁性体の両側に、前記磁力可変磁石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連結腕部が形成されている、としてもよい。

【0033】

連結腕部の各々は、第１柱部と協働して、磁力固定磁石等が配置されている部位に加わる荷重をその周方向外側から受け止める。従って、その荷重を効果的に分散できるので、ロータの強度を構造的に向上できる。そして、連結腕部の各々は磁路を構成する。従って、第２柱部は、フランジ部とベース部との間を接続する磁路としても機能する。

【0034】

第１磁力可変磁石の径方向内側には、第１磁力可変磁石よりも周方向幅の大きい非磁性体が配置されている。非磁性体には、合成樹脂などの軽量な素材が利用できる。従って、遠心力が作用すると、適度な荷重で第１磁力可変磁石を径方向外側に押し付けることができ、第１磁力可変磁石の飛び出しを抑制できる。

【発明の効果】

【0035】

開示する技術を適用したロータによれば、その機能の向上と必要十分な強度を両立できる。それにより、駆動モータの性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【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】ロータコアの断面構造を示す図である。

【図10】ロータコアの構造の工夫を説明するための図である。

【図11】ロータコアの応力分布の解析結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

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。

【0038】

＜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。

【0039】

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）。

【0040】

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。

【0041】

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）。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

＜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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

＜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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

＜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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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３０ａ（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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

（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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

（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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

（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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

＜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。

【0102】

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。

【0103】

（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。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

（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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

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。

【0113】

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。

【0114】

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。

【0115】

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。

【0116】

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。

【0117】

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。

【0118】

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。

【0119】

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。

【0120】

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。

【0121】

＜ロータの強度に関する工夫＞
上述したように、ロータ３０の構造を工夫することにより、駆動モータ２の高出力化、高効率化等を実現している。ところが、その結果、磁力固定磁石４０、磁力可変磁石５０、空隙部など（ロータ要素）の個数は増加し、その配置、形状など、ロータ３０の構造は複雑化している。

【0122】

そして、これらロータ要素はロータ３０の外周部分に偏在する。そのため、ロータ３０の外周部分は、そのベースとなるロータコア３２の割合が少なくなり、強度の点では不利になる。その一方で、ロータ３０の回転時には、ロータ３０の外周部分に強い遠心力が作用する。従って、ロータ３０は、遠心力破壊が発生しないように、必要十分な強度を確保する必要がある。

【0123】

そこで、このロータ３０では、その機能の向上と必要十分な強度とが両立できるように、ロータコア３２の構造が工夫されている。以下、その工夫について説明する。

【0124】

（ロータコアの構造）
図９に、回転軸方向から見たロータコア３２の断面構造（磁極部３３の部分）を示す。ロータコア３２には、上述した第１空隙部６１、第２空隙部６２、および第３空隙部６３と、第１収容部８１、第２収容部８２、第３収容部８３、および第４収容部８４とが形成されている。これらはいずれも、ｄ軸に対して線対称状に形成されている。

【0125】

第１収容部８１は、磁力固定磁石４０および第２補助磁力固定磁石４２を収容するスペースである。これらを隙間無く挿入できるように、その内周面の形状および大きさが形成されている。第１収容部８１の径方向外側かつｄ軸から離れた端部は、第２空隙部６２に連なっており、これらは一体化している。第１収容部８１の周方向幅の中心部位は、内側連結部３６によって二分されている。

【0126】

第２収容部８２は、第２磁力可変磁石５２を収容するスペースである。これを隙間無く挿入できるように、その内周面の形状および大きさが形成されている。第２収容部８２の径方向内側かつｄ軸の側の端部は、第２空隙部６２に連なっており、これらは一体化している。

【0127】

第３収容部８３は、第１補助磁力固定磁石４１を収容するスペースである。これを隙間無く挿入できるように、その内周面の形状および大きさが形成されている。

【0128】

第４収容部８４は、第１磁力可変磁石５１および合成樹脂７０を収容するスペースである。これらを隙間無く挿入できるように、その内周面の形状および大きさが形成されている。第４収容部８４の径方向外側には、ロータコア３２の外周面に開口したスリット状の切欠部８４ａが形成されている。切欠部８４ａは、ロータコア３２の軸方向の全域にわたって延びており、ロータコア３２の外周面を分断している。

【0129】

切欠部８４ａの周方向の両側には、切欠部８４ａの縁に沿って軸方向に延びる一対の規制突起８４ｂ，８４ｂが設けられている。これら規制突起８４ｂ，８４ｂは、ｑ軸側に突出し、ｑ軸を挟んで対向している。

【0130】

（ロータコアの構造の工夫）
第１収容部８１が二分されていて、その周方向幅の中心部分が径方向に延びる内側連結部３６で連結されている。

【0131】

機能的には、磁力固定磁石４０は１個でもよく、部材点数の観点からもその方が好ましい。しかし、磁力固定磁石４０を１個にした場合、第１収容部８１が周方向に長くなる。更に、第１収容部８１は第２空隙部６２および第２収容部８２とも一体に形成されている。すなわち、磁力固定磁石４０を１個にした場合、図１０に符号ＬＳで示すように、周方向に長く連なるスペースが形成される。

【0132】

そのため、ロータ３０が回転して、磁力固定磁石４０に径方向外側への荷重が加わった場合には、第１収容部８１、第２空隙部６２、および第２収容部８２が変形し、矢印Ａで示すようにフランジ部３２ａが容易に拡がって、遠心力破壊するおそれがある。

【0133】

それに対し、図９に示すように、第１収容部８１の周方向幅の中心部分が内側連結部３６で連結されていれば、その周方向に長いスペースを二分でき、磁力固定磁石４０に作用する荷重も分散できる。従って、機能性の観点から、磁力固定磁石４０、第２補助磁力固定磁石４２、第２空隙部６２、および第２磁力可変磁石５２をこのような配置にしても、フランジ部３２ａの十分な強度を確保できる。

【0134】

更に、ロータ３０の回転時に、これら磁力固定磁石４０等が配置されているフランジ部３２ａの部分（磁極主要部）に加わる径方向外側への荷重は、主に第１柱部３４によって受け止められる。それに対し、第１柱部３４は、所定位置に配置された複数の外側連結部３４ａによって構成されている。

【0135】

すなわち、第１柱部３４は、複数の外側連結部３４ａで構成し、その外側連結部３４ａの一群が、二分された磁力固定磁石４０の各々の周方向幅の中心位置よりも周方向内側に位置するように配置されている。

【0136】

更に、実施形態のロータ３０のように、第１柱部３４を２本の外側連結部３４ａで構成する場合には、外側連結部３４ａの各々の周方向幅の中心位置は、二分された磁力固定磁石４０の各々の周方向幅の中心位置よりもｄ軸側に位置するように構成するのが好ましい。そうすれば、二分された磁力固定磁石４０の各々に対して、外側連結部３４ａの各々を対応させることができ、第１柱部３４による作用をより適正化できる。

【0137】

具体的には、二分された磁力固定磁石４０（磁石片４０ａ）の各々の周方向幅の中心位置を、図９に一点鎖線Ｌ１で示す。これら一点鎖線Ｌ１の間に、外側連結部３４ａが位置するように配置されている。そして、外側連結部３４ａの各々の周方向幅の中心位置を、図９に一点鎖線Ｌ２で示す。これら一点鎖線Ｌ２は、一点鎖線Ｌ１よりもｄ軸側に位置している。なお、外側連結部３４ａは２本に限らず、３本または４本であってもよい。

【0138】

強度の観点からは、第１柱部３４の周方向幅は大きくするのが好ましい。しかし、そうすれば、空隙が減って重くなる。第１柱部３４は、フランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間を連結していることから、磁力固定磁石４０の磁路としても機能する。すなわち、第１柱部３４の幅の大きさは、強度にも影響するが、磁束の流れにも影響する。

【0139】

具体的には、第１柱部３４が細すぎると、第１柱部３４の磁気飽和の影響で磁石固定磁石４０の発する磁束が低下するが、磁力可変磁石５０へステータ１０からの磁界が作用し易くなる。第１柱部３４が太すぎると、第１柱部３４の磁気飽和が解消されるまでは磁石固定磁石４０の発する磁束が増加するが、磁力可変磁石５０へステータ１０からの磁界が作用し難くなる。従って、第１柱部３４の周方向幅は、磁束流れによって好適な幅が決まる。それにより、第１柱部３４は、適切な幅に調整された複数の外側連結部３４ａで構成されている。

【0140】

磁力固定磁石４０の磁束は、ｄ軸の中心側の方が強い。従って、外側連結部３４ａをｄ軸から離れた位置に配置すると、磁力固定磁石４０の磁束の円滑な流れが妨げられるので、磁路としての機能が低下する。

【0141】

磁力固定磁石４０はｄ軸を中心に２つの磁石片４０ａに二分されている。従って、磁力固定磁石４０の磁束もその磁石片４０ａの各々から流出または流入するので、磁路としては、ｄ軸の中心よりもその両側に偏った位置の方が好ましい。

【0142】

そこで、上述したように外側連結部３４ａが配置されている。その結果、外側連結部３４ａに磁力固定磁石４０の磁束が流れ易くなるので、第１柱部３４の磁路としての機能を確保できる。

【0143】

磁力固定磁石４０の周方向幅の中心部位には内側連結部３６が設けられている。従って、内側連結部３６に加わる荷重の多くは、第１柱部３４が受け止める。それに対し、外側連結部３４ａは、内側連結部３６を中心にして周方向に拡がった部位に配置されているので、その荷重を略均等に分散して受け止めることができる。従って、外側連結部３４ａの個々の幅が小さくても、内側連結部３６に加わる荷重を受け止めることができる。

【0144】

そして、上述したように、外側連結部３４ａの個々の幅が小さくても、これら全体としては適切な幅とすることができる。従って、第１柱部３４を上述したように構成することで、磁力固定磁石４０の磁路と必要十分な強度の双方を確保できる。

【0145】

更にこのロータコア３２では、磁力可変磁石５０が配置されているｑ軸の部分に、フランジ部３２ａとベース部３２ｂを連結する第２柱部３５が設けられている。

【0146】

ロータコア３２のｑ軸におけるフランジ部３２ａより径方向内側の部分に大きな空隙を設けると、強度が不足して遠心力破壊が生じ易い。それに対し、このロータコア３２には、ｑ軸の部分にも、フランジ部３２ａとベース部３２ｂを連結する第２柱部３５が設けられているので、ロータコア３２の強度を確保できる。

【0147】

しかし、ロータコア３２におけるｑ軸の径方向外側の部分には、ロータコア３２の外周面３０ａを分断する切欠部８４ａが設けられている。従って、この部分が大きく変形して切欠部８４ａが拡がると、第１磁力可変磁石５１が飛び出すおそれがある。

【0148】

それに対し、このロータ３０では、第１磁力可変磁石５１は２つの磁性体片５３，５３で構成されている。そして、これら磁性体片５３，５３の各々は、切欠部８４ａの両側に設けられた規制突起８４ｂにより、径方向外側への飛び出しが規制されている。

【0149】

そして、第２柱部３５の周方向幅は、第１磁力可変磁石５１よりも大きくしている。そのうえで、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合成樹脂７０を含有させることで、その合成樹脂７０の両側に、第１磁力可変磁石５１よりも周方向外側に位置する一対の連結腕部３５ａ，３５ａを形成している。

【0150】

連結腕部３５ａの各々は、第１柱部３４と協働して、磁極主要部に加わる荷重をその周方向外側から受け止める。従って、その荷重を効果的に分散できるので、ロータ３０の強度を構造的に向上できる。そして、連結腕部３５ａの各々は磁路を構成する。従って、第２柱部３５は、フランジ部３２ａとベース部３２ｂとの間を接続する磁路としても機能する。

【0151】

そして、第１磁力可変磁石５１の径方向内側には、第１磁力可変磁石５１よりも周方向幅の大きい合成樹脂７０が配置されている。それにより、遠心力が作用すると、合成樹脂７０の荷重は２つの磁性体片５３，５３に加わる。合成樹脂７０は、比較的軽量なので、その荷重も小さい。

【0152】

それにより、合成樹脂７０は、適度な荷重で磁性体片５３の各々を規制突起８４ｂに押し付ける。従って、規制突起８４ｂに受け止められている２つの磁性体片５３，５３の飛び出しを抑制できる。

【0153】

（ロータコアの応力分布）
図１１に、遠心力を過剰に作用させた時のロータコア３２の応力分布を解析した結果を例示する。この図では、明暗の暗い部分ほど応力が大きい。

【0154】

図１１より、内側連結部３６に大きな応力が作用しており、その応力が、２本の外側連結部３４ａ，３４ａに分散していることが見て取れる。

【0155】

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】

【0156】

１ 自動車
２ 駆動モータ
３ エンジン
１０ ステータ
３０ ロータ
３２ ロータコア
３２ａ フランジ部
３２ｂ ベース部
３２ｃ コネクト部
３３ 磁極部
３４ 第１柱部
３４ａ 外側連結部
３５ 第２柱部
３５ａ 連結腕部
３６ 内側連結部
４０ 磁力固定磁石
４０ａ 磁石片
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
８１ 第１収容部
８２ 第２収容部
８３ 第３収容部
８４ 第４収容部
８４ａ 切欠部
８４ｂ 規制突起
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】

【図11】