(57)【要約】【課題】電動機が効率良く動作する運転領域を拡大する。【解決手段】周方向Ｃに間隔をおいてロータコア１７に配列された磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］の中に、極性の切替えが可能な第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４を、それらの極性の切替えにより、極性がＳ極の磁極部と極性がＮ極の磁極部がロータコア１７の周方向Ｃに交互に並んだ状態と、極性がＳ極の磁極部が２個続く磁極部の並びと極性がＮ極の磁極部が２個続く磁極部の並びとがロータコア１７の周方向Ｃに交互に並んだ状態とが切り替わるように配置した。【選択図】図２
2020188588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石によりそれぞれ構成された複数の磁極部が周方向に間隔をおいて配列されたロータコアを備える電動機用ロータにおいて、
「ｍ」を自然数としたとき、
前記複数の磁極部には、極性の切替えが可能な可変磁極部が複数含まれており、
かつ前記可変磁極部のそれぞれの極性を切り替えることで設定される前記複数の磁極部の極性の組合せの中に、前記複数の磁極部を前記ロータコアの周方向に順番に見ていったときに、極性がＳ極の前記磁極部がｍ個続く同磁極部の並びと、極性がＮ極の磁極部がｍ個続く同磁極部の並びと、が交互に表れる組合せであって、ｍの値が異なる複数の組合せが含まれている
電動機用ロータ。
【請求項２】
既定の自然数である値ｎについて、前記ロータコアに設けられた前記磁極部の数は４ｎ個であって、
前記４ｎ個の磁極部は、極性がＳ極に固定されたＳ極固定磁極部、極性がＮ極に固定されたＮ極固定磁極部、前記可変磁極部である第１可変磁極部、及び前記第１可変磁極部とは逆の極性となるように同第１可変磁極部と連動して極性が切り替わる前記可変磁極部である第２可変磁極部の４種の磁極部のいずれかであり、
かつ前記Ｓ極固定磁極部となっている磁極部を起点として前記４ｎ個の磁極部を前記ロータコアの周方向に順番に数えていったとき、１からｎまでのすべての自然数ｉについて、（４ｉ−３）番目の磁極部は前記Ｓ極固定磁極部であり、（４ｉ−２）番目の磁極部は前記第１可変磁極部であり、（４ｉ−１）番目の磁極部は前記第２可変磁極部であり、かつ４ｉ番目の磁極部は前記Ｎ極固定磁極部である
請求項１に記載の電動機用ロータ。
【請求項３】
前記可変磁極部は、磁化方向に直交する回転軸を有して回転可能に支持された状態で前記ロータコアに設置された円柱状の永久磁石により構成されている
請求項２に記載の電動機用ロータ。
【請求項４】
前記円柱状の永久磁石のそれぞれに一体回転可能に取り付けられた歯車と、前記歯車のそれぞれに歯車列を介して駆動連結されたアクチュエータと、を備えている請求項３に記載の電動機用ロータ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電動機用ロータを備える電動機。
【請求項６】
前記電動機の回転速度が高いときには同回転速度が低いときよりもｍが大きい値となるように前記可変磁極部のそれぞれの極性が切り替えられる請求項５に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に組み付けられる電動機用ロータ、及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に見られるような、ロータコアに埋め込まれた永久磁石によりロータの磁極が形成された埋込み磁石（ＩＰＭ：Interior Permanent Magnet）型の電動機が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＩＰＭ型の電動機において、低回転速度時に大きいトルクを得るには、ロータの磁極数を多くすることが好ましい。ただし、ロータの磁極数を多くすると、高回転速度時にステータのコイルに発生する逆起電圧が高くなって、電動機の駆動効率が低下する。このように電動機の駆動効率を向上する上で最適なロータの磁極数は、電動機の回転速度等により異なっている。そのため、回転速度の可変域が広い電動機では、その可変域の中の限られた回転速度の範囲でしか、高効率で電動機を動作できない場合がある。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、電動機が効率良く動作する運転領域を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電動機用ロータは、永久磁石によりそれぞれ構成された複数の磁極部が周方向に間隔をおいて配列されたロータコアを備えている。また、同電動機用ロータにおける上記複数の磁極部の中には、極性の切替えが可能な可変磁極部が複数含まれている。ここで、「ｍ」を自然数とする。このとき、上記電動機用ロータは、可変磁極部のそれぞれの極性を切り替えることで設定される上記複数の磁極部の極性の組合せの中に、複数の磁極部をロータコアの周方向に順番に見ていったときに、極性がＳ極の磁極部がｍ個続く同磁極部の並びと、極性がＮ極の磁極部がｍ個続く同磁極部の並びと、が交互に表れる組合せであって、ｍの値が異なる複数の組合せを含むものとなっている。
【０００７】
上記電動機用ロータでは、同ロータの磁極数の変更が可能である。例えば、上記電動機用ロータのロータコアに設けられた磁極部の個数が１２であるとする。上記ｍの値が１の場合のロータコアには、極性がＳ極の磁極部と極性がＮ極の磁極部とが交互に１２個並んだ状態となる。このときには、１２個の磁極部のそれぞれが磁極を構成することになり、電動機用ロータが１２個の磁極を有した状態となる。また、上記ｍの値が２の場合のロータコアには、極性がＳ極の磁極部が２個続く磁極部の並びと、極性がＮ極の磁極部が２個続く磁極部の並びと、が周方向に交互に並んだ状態となり、電動機用ロータが６個の磁極を有した状態となる。さらに、上記ｍの値が３の場合のロータコアは、極性がＮ極となった磁極部が３個続く磁極部の並びと、極性がＳ極となった磁極部が３個続く磁極部の並びと、が周方向に交互に並んだ状態となり、電動機用ロータが４個の磁極を有した状態となる。このように、上記電動機用ロータにおいて、ｍの値が変化するように各可変磁極部の極性を切り替えると、同ロータの磁極数が変化する。こうした電動機用ロータを採用する電動機では、運転領域毎にその運転領域で電動機を効率良く動作可能な数にロータの磁極数を切り替えられる。そのため、上記電動機用ロータを採用すれば、電動機が効率良く動作可能な運転領域を拡大できる。
【０００８】
上記電動機用ロータは、例えば次のように構成できる。この構成では、「ｎ」を既定の自然数ｎとしたときに４ｎ個の磁極部をロータコアに設ける。すなわち、磁極部の数を４の倍数とする。ここで、上記４ｎ個の磁極部をロータコアの周方向に順番に数えていったとき、１からｎまでのすべての自然数ｉについて、次のように磁極部をロータコアに配置する。すなわち、（４ｉ−３）番目の磁極部を極性がＳ極に固定されたＳ極固定磁極部とするとともに、（４ｉ−２）番目の磁極部を可変磁極部である第１可変磁極部とする。また、（４ｉ−１）番目の磁極部を、第１可変磁極部とは逆の極性となるように同第１可変磁極部と連動して極性が切り替わる可変磁極部である第２可変磁極部とするとともに、４ｉ番目の磁極部を極性がＮ極に固定されたＮ極固定磁極部とする。
【０００９】
このように構成された電動機用ロータでは、第１可変磁極部の極性がＮ極のときには第２可変磁極部の極性はＳ極となる。このときの電動機用ロータは、極性がＳ極となった磁極部と極性がＮ極となった磁極部とがロータコアの周方向に交互に並んだ状態、すなわちロータが４ｎ個の磁極を有した状態となる。これに対して、第１可変磁極部の極性がＳ極のときには第２可変磁極部の極性はＮ極となる。このときの電動機用ロータは、極性がＳ極となった磁極部の対と極性がＮ極となった磁極部の対とがロータコアの周方向に交互に並んだ状態、すなわちロータが２ｎ個の磁極を有した状態となる。よって、上記のように電動機用ロータを構成した場合には、ロータの磁極数を４ｎ個と２ｎ個とに切り替えられる。
【００１０】
なお、上記電動機用ロータにおける可変磁極部は、磁化方向に直交する回転軸を有して回転可能に支持された状態でロータコアに設置された円柱状の永久磁石により構成可能である。こうした場合、円柱状の永久磁石を半回転することで、可変磁極部の極性が切り替わる。さらに、上記円柱状の永久磁石のそれぞれに一体回転可能に取り付けられた歯車と、同歯車のそれぞれに歯車列を介して駆動連結されたアクチュエータと、を備えるように電動機用ロータを構成とするとよい。こうした場合、歯車列を介してアクチュエータに駆動連結された多数の円柱状の永久磁石が連動して回転される。そのため、複数の可変磁極部の極性の切替えをアクチュエータが一括して行える。
【００１１】
なお、電動機の回転速度が低いときには、ロータの磁極数が多い方がトルクを確保し易くなる。これに対して電動機の回転速度が高いときには、ロータの磁極数が少ない方が、ロータの回転に伴い発生する逆起電圧が低くなり、駆動電圧の上昇が抑えられる。そのため、上記電動機用ロータを採用する電動機では、同電動機の回転速度が高いときには同回転速度が低いときよりもｍが大きい値となるように、すなわち回転速度が高いときには同回転速度が低いときよりもロータの磁極数が少なくなるように可変磁極部のそれぞれの極性を切り替えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電動機が効率良く動作する運転領域を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の電動機の模式断面図。
【図２】同実施形態の電動機用ロータの正面図。
【図３】同ロータにおけるＳ極固定磁極部及びその近傍の部分を拡大して示す図。
【図４】同ロータに設けられたＮ極固定磁極部及びその近傍の部分を拡大して示す図。
【図５】同ロータに設けられた第１可変磁極部、及び第２可変磁極部を構成する円柱状永久磁石の斜視図。
【図６】同ロータにおける第１可変磁極部、第２可変磁極部及びそれらの近傍の部分を拡大して示す図。
【図７】同ロータにおいて第１可変磁極部及び第２可変磁極部の極性が図５の状態から反転されたときの状態を示す図。
【図８】磁極数を３段階に切り替えられるように構成した電動機用ロータの一例における磁極部の配置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、電動機及び電動機用ロータの第１実施形態を、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動機１０は、円筒状の内部空間を有したケース１１と、そのケース１１の内部空間に収容されたステータ１２及びロータ１３と、を備えている。ステータ１２は、中空円筒状の磁性体であり、ケース１１の内周に固定されている。ステータ１２には、コイル１４が巻装されている。一方、本実施形態の電動機用ロータとしてのロータ１３は、軸受１５を介してケース１１に回転可能に支持されたロータ軸１６と、そのロータ軸１６と一体回転するように連結されたロータコア１７と、を備えている。ロータコア１７は、円筒状の磁性体であり、ケース１１の内部空間におけるステータ１２の径方向内側の部分に収容されている。なお、ステータ１２及びロータコア１７は、複数の電磁鋼板をロータ軸１６の軸方向Ｌに積層し、加圧かしめ等により連結することでそれぞれ形成されている。
【００１５】
ロータ１３におけるロータコア１７の軸方向Ｌ側方の部分には、駆動歯車１８が設けられている。駆動歯車１８は、ロータ軸１６及びロータコア１７に対して相対回動可能に組み付けられている。また、ロータ１３には、ロータ軸１６及びロータコア１７に対して駆動歯車１８を相対回動させるアクチュエータ１９が設けられている。
【００１６】
電動機１０は、電動機１０の回転速度や負荷に応じてステータ１２のコイル１４に印加する駆動電圧を制御する駆動回路２０を備えている。本実施形態の電動機１０では、アクチュエータ１９の駆動制御も駆動回路２０が行っている。
【００１７】
図２には、図１の矢印ＦＲで示す方向から見たロータ１３の正面図を示す。同図に示すように、ロータコア１７の外縁付近には、ロータ１３に磁極を形成するための永久磁石により構成された８個の磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］が周方向Ｃにそれぞれ等しい間隔をおいて配列されている。なお、磁極部に付した符号（Ｐ［ｊ］）における大括弧内の数値（ｊ）は、８個の磁極部のうちの一つである磁極部Ｐ［１］を起点として上記８個の磁極部を図２における時計回り方向に順番に数えていったときの該当磁極部の順番を表している。これら８個の磁極部のうち、磁極部Ｐ［１］及び磁極部Ｐ［５］は、極性がＳ極に固定されたＳ極固定磁極部２１とされている。また、磁極部Ｐ［４］及び磁極部Ｐ［８］は、極性がＮ極に固定されたＮ極固定磁極部２２とされている。さらに、磁極部Ｐ［２］及び磁極部Ｐ［６］は、極性の切替えが可能な可変磁極部である第１可変磁極部２３とされている。そして、磁極部Ｐ［３］及び磁極部Ｐ［７］は、第１可変磁極部２３とは逆の極性となるように同第１可変磁極部２３と連動して極性が切り替わる可変磁極部である第２可変磁極部２４とされている。なお、ここでの磁極部の極性とは、同磁極部を構成する永久磁石のロータコア１７の径方向Ｒ外側の極性を表している。
【００１８】
図３に示すように、Ｓ極固定磁極部２１の設置箇所におけるロータコア１７の外縁付近の部分には、同ロータコア１７を軸方向Ｌに貫通する一対の貫通孔２１Ａが周方向Ｃに間隔をおいて設けられている。２つの貫通孔２１Ａは、ロータコア１７の径方向Ｒ内側から径方向Ｒ外側に向うにつれて互いの間隔が広がるように形成されている。また、２つの貫通孔２１Ａのそれぞれには、径方向Ｒ外側の極性がＳ極となった状態で平板状の永久磁石２１Ｂが挿入されている。Ｓ極固定磁極部２１は、これら２枚の永久磁石２１Ｂにより構成されている。
【００１９】
図４に示すように、ロータコア１７におけるＮ極固定磁極部２２の設置箇所にも、Ｓ極固定磁極部２１の設置箇所と同様の一対の貫通孔２２Ａが設けられている。それら２つの貫通孔２２Ａのそれぞれには、径方向Ｒ外側の極性がＮ極となった状態で、平板状の永久磁石２２Ｂが挿入されている。そして、それら２枚の永久磁石２２Ｂにより、Ｎ極固定磁極部２２が構成されている。
【００２０】
このようにＳ極固定磁極部２１及びＮ極固定磁極部２２は、ロータコア１７に固定された状態で取り付けられた平板状の永久磁石２１Ｂ、２２Ｂにより構成されている。これに対して、第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４は、ロータコア１７に回転可能に取り付けられた歯車付磁石２５により構成されている。
【００２１】
図５に示すように、歯車付磁石２５は、円柱形状の永久磁石である円柱磁石２６と、その円柱磁石２６の端部に固定された歯車２７と、により構成されている。円柱磁石２６の磁化方向は、円柱軸に直交する方向とされている。
【００２２】
図６に示すように、第１可変磁極部２３の設置箇所におけるロータコア１７の外縁付近にも、周方向Ｃに間隔をおいてロータコア１７を軸方向Ｌに貫通する一対の貫通孔２３Ａが周方向Ｃに間隔をおいて設けられている。２つの貫通孔２３Ａは、ロータコア１７の径方向Ｒ内側から径方向Ｒ外側に向うにつれて互いの間隔が広がるように形成されている。そして、それら貫通孔２３Ａのそれぞれには、歯車２７を貫通孔２３Ａから突き出した状態で歯車付磁石２５が３つ並んで挿入されている。各貫通孔２３Ａにおいて３つの歯車付磁石２５は、貫通孔２３Ａの内周壁及び隣接する円柱磁石２６の側面により、円柱磁石２６の円柱軸を中心に回転可能に支持された状態とされている。また、各貫通孔２３Ａでは、隣り合った歯車付磁石２５の歯車２７が噛み合わされている。さらに、各貫通孔２３Ａに挿入された３つの歯車付磁石２５の歯車２７のうち、もう一方の貫通孔２３Ａに最も近い位置に位置するものは、駆動歯車１８に噛み合わされている。
【００２３】
第１可変磁極部２３は、２つの貫通孔２３Ａにそれぞれ３個ずつ挿入された合計６個の歯車付磁石２５により構成されている。これら６個の歯車付磁石２５は、各々の歯車２７と駆動歯車１８とにより構成された歯車列を介してアクチュエータ１９に駆動連結されている。そして、アクチュエータ１９が駆動歯車１８を回転駆動するとそれに連動して貫通孔２３Ａ内で各歯車付磁石２５がそれぞれ回転するようになる。なお、第１可変磁極部２３における６つの歯車付磁石２５は、各々の円柱磁石２６が同じ磁極をロータコア１７の径方向Ｒ外側に向けた状態が形成されるように設置されている。
【００２４】
第２可変磁極部２４も、基本的には、第１可変磁極部２３と同様の構成とされている。すなわち、第２可変磁極部２４は、ロータコア１７に設けられた一対の貫通孔２４Ａのそれぞれに３つずつ挿入された合計６個の歯車付磁石２５により構成されている。ただし、第２可変磁極部２４には、第１可変磁極部２３の各歯車付磁石２５がロータコア１７の径方向Ｒ外側に同じ磁極を向けた状態となるときに、それとは逆の磁極をロータコア１７の径方向Ｒ外側に向けた状態となるように、各歯車付磁石２５が設置されている。すなわち、図５に示すように、第１可変磁極部２３の各歯車付磁石２５がロータコア１７の径方向Ｒ外側にＮ極を向けた状態となるときには、第２可変磁極部２４の各歯車付磁石２５はロータコア１７の径方向Ｒ外側にＳ極を向けた状態となる。このときの第１可変磁極部２３の極性はＮ極となり、第２可変磁極部２４の極性はＳ極となる。
【００２５】
図６には、第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４の各歯車付磁石２５が、図５に示した状態からそれぞれ半回転したときの状態が示されている。このときの第１可変磁極部２３の極性はＳ極となり、第２可変磁極部２４の極性はＮ極となる。このように、第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４はいずれも、極性の切替えが可能な可変磁極部とされている。そして、第２可変磁極部２４は、第１可変磁極部２３とは逆の極性となるように同第１可変磁極部２３と連動して極性が切り替わるように構成されている。
【００２６】
こうした本実施形態の電動機１０では、第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４の極性の切替えに応じてロータ１３の磁極数が切り替わる。表１には、ロータ１３の磁極数と各磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］の極性との関係を示す。なお、同表における「Ｓ固」はＳ極固定磁極部２１を、「Ｎ固」はＮ極固定磁極部２２を、「可１」は第１可変磁極部２３を、「可２」は第２可変磁極部２４を、それぞれ表している。
【００２７】
【表１】
2020188588.tif 000003
上述のように第１可変磁極部２３の極性がＮ極のときには、第２可変磁極部２４の極性はＳ極となる。このときのロータコア１７には、極性がＳ極の磁極部と極性がＮ極の磁極部とが周方向Ｃに交互に並んだ状態となる。よって、このときのロータ１３の磁極数は８となる。一方、第１可変磁極部２３の極性がＳ極のときには、第２可変磁極部２４の極性はＮ極となる。このときのロータコア１７には、８個の磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］を周方向Ｃに順番に見ていったときに、極性がＳ極の磁極部が２個続く同磁極部の並びと、極性がＮ極の磁極部が２個続く同磁極部の並びと、が交互に表れる状態となる。すなわち、このときのロータコア１７は、同じ極性の磁極部が２個続く磁極部の並びが４組存在することになる。よって、このときのロータ１３の磁極数は４となる。
【００２８】
なお、本実施形態の電動機１０における駆動回路２０は、同電動機１０の回転速度に応じてロータ１３の磁極数を切り替えている。具体的には、駆動回路２０は、電動機１０の回転速度が既定の切替回転速度ＶＡ以下のときにはロータ１３の磁極数が８となり、電動機１０の回転速度が切替回転速度ＶＡを超えるときにはロータ１３の磁極数が４となるようにアクチュエータ１９を駆動している。
【００２９】
本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の電動機１０における駆動回路２０は、電動機１０の回転駆動に際して、コイル１４への通電によりステータ１２に回転磁界を発生させる。そして、ステータ１２に発生した回転磁界がロータコア１７の各磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］に作用させることで、ロータ１３に回転力を発生させている。こうした電動機１０が発生するトルクは、ロータ１３の磁極数が多いほど、大きくなる。
【００３０】
一方、ロータ１３が回転すると、ステータ１２のコイル１４に逆起電圧が発生する。そのため、電動機１０の回転駆動には、逆起電圧よりも高い駆動電圧をコイル１４に印加する必要がある。コイル１４に発生する逆起電圧は、電動機１０の回転速度が高くなるほど高くなる。また、コイル１４に発生する逆起電圧は、ロータ１３の磁極数が多いほど高くなる。
【００３１】
これに対して本実施形態では、電動機１０の回転速度が切替回転速度ＶＡ以下の場合にはロータ１３の磁極数が８となるように、駆動回路２０がアクチュエータ１９の駆動制御を行っている。このときには、ロータ１３の磁極数が４とされた場合よりも、大きいトルクを発生可能となる。
【００３２】
一方、駆動回路２０は、電動機１０の回転速度が切替回転速度ＶＡを超えると、ロータ１３の磁極数が４となるようにアクチュエータ１９を駆動する。よって、電動機１０の回転速度が切替回転速度ＶＡを超える領域では、ロータ１３の磁極数を８に固定した場合に比べてステータ１２のコイル１４に発生する逆起電圧が低くなる。
【００３３】
以上の本実施形態の電動機用のロータ１３及び電動機１０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態の電動機用のロータ１３は、極性を切替え可能な第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４を備えている。そして、第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４の極性の切替えにより設定される磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］の極性の組合せとして次の２つの組合せを有している。すなわち、極性がＳ極の磁極部と極性がＮ極の磁極部がロータコア１７の周方向Ｃに交互に並ぶ組合せと、極性がＳ極の磁極部が２個続く磁極部の並びと極性がＮ極の磁極部が２個続く磁極部の並びとがロータコア１７の周方向Ｃに交互に並ぶ組合せと、である。こうしたロータ１３を採用する電動機１０では、運転領域毎にその運転領域で電動機１０を効率良く動作可能な数にロータ１３の磁極数を切り替えられる。そのため、電動機１０が効率良く動作可能な運転領域を拡大できる。
【００３４】
（２）ロータコア１７に設けられた８個の磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［８］をロータコアの周方向に順番に数えていったとき、次のように磁極部が配置されている。すなわち、１番目及び５番目の磁極部Ｐ［１］、Ｐ［５］を極性がＳ極に固定されたＳ極固定磁極部２１とするとともに、２番目及び６番目の磁極部を可変磁極部である第１可変磁極部２３としている。また、３番目及び７番目の磁極部Ｐ［３］、Ｐ［７］を、第１可変磁極部２３とは逆の極性となるように同第１可変磁極部２３と連動して極性が切り替わる可変磁極部である第２可変磁極部２４とするとともに、４番目及び８番目の磁極部Ｐ［４］、Ｐ［８］を極性がＮ極に固定されたＮ極固定磁極部２２としている。そのため、ロータ１３の磁極数を８個と４個とに切り替えられる。
【００３５】
（３）第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４を、磁化方向に直交する回転軸を有して回転可能に支持された状態でロータコア１７に設置された円柱状の永久磁石である円柱磁石２６により構成している。こうした場合、ロータコア１７内で円柱磁石２６を半回転することで、第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４の極性が切り替わる。そのため、比較的簡易な機構で第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４の極性の切替えを行える。
【００３６】
（４）円柱磁石２６のそれぞれに一体回転可能に取り付けられた歯車２７と、同歯車２７のそれぞれに歯車列を介して駆動連結されたアクチュエータ１９と、を備えている。こうした場合、歯車列を介してアクチュエータに１９に駆動連結された多数の円柱磁石２６が連動して回転される。そのため、ロータコア１７に２個ずつ設けられた第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部２４の極性の切替えをアクチュエータ１９が一括して行える。
【００３７】
（５）電動機１０の回転速度が切替回転速度ＶＡよりも高いときには同回転速度が切替回転数ＶＡ以下のときよりもロータ１３の磁極数が少なくなるように第１可変磁極部２３及び第２可変磁極部のそれぞれの極性を切り替えている。そのため、低回転速度時のトルクを確保しつつ、ステータ１２のコイル１４に派生する逆起電圧の高回転速度時の上昇を抑えられる。
【００３８】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態は、８個の磁極部を備えるとともに、ロータ１３の磁極数を磁極部の数と同じ８個と磁極部の数の半分の４個とに切り替えるように構成されていた。磁極部の数が８個としなくても、磁極部の数、及び配置を下記のようにすれば、磁極部と同数とその半分の数とに磁極数を切替え可能な電動機用ロータを構成できる。まず、ロータコア１７に設ける磁極部の数を４の倍数とする。このときの磁極部の数を４ｎ個とする。「ｎ」は自然数である。４ｎ個の磁極部には、上述のＳ極固定磁極部２１が含まれる。ここで、Ｓ極固定磁極部２１となっている磁極部を起点として４ｎ個の磁極部をロータコア１７の周方向に順番に数えていったものとする。このとき、１からｎまでのすべての自然数ｉについて、（４ｉ−３）番目の磁極部をＳ極固定磁極部２１とするとともに、（４ｉ−２）番目の磁極部を第１可変磁極部２３とする。また、（４ｉ−１）番目の磁極部を第２可変磁極部２４とするとともに、４ｉ番目の磁極部をＮ極固定磁極部２２とする。このようにロータコア１７に磁極部を配置すれば、ロータ１３の磁極数を４ｎ個と２ｎ個とに切り替えられる。
【００３９】
・磁極数を３段階以上に切替え可能にロータ１３を構成することも可能である。ここでは、図８に示すような１２個の磁極部Ｐ［１］〜Ｐ［１２］がロータコア１７に設けられた構成において、３段階の磁極数の切替えを行う場合について説明する。この場合には、極性がＳ極に固定されたＳ極固定磁極部、極性がＮ極に固定されたＮ極固定磁極部、及び極性を切替え可能な可変磁極部を、下表のように配置する。そして、同表に示すように可変磁極部のそれぞれの極性を切り替えることで、ロータ１３の磁極数を４個、６個、１２個の３段階に変更できる。いずれにせよ、次のようにロータ１３が構成されていれば、その磁極数の切替えが可能である。すなわち、可変磁極部のそれぞれの極性を切り替えることで設定される磁極部の極性の組合せの中に、次のものが含まれるのであれば、ロータ１３の磁極数の切替えが可能となる。すなわち、複数の磁極部をロータコア１７の周方向Ｃに順番に見ていったときに、極性がＳ極の磁極部がｍ個続く同磁極部の並びと、極性がＮ極の磁極部がｍ個続く同磁極部の並びと、が交互に表れる組合せであって、ｍの値が異なる複数の組合せが含まれる。なお、「ｍ」は自然数である。
【００４０】
【表２】
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・上記実施形態では、円柱磁石２６の回転により極性が切り替わるように可変磁極部が構成されていたが、それ以外の構成で極性の切替えを行うようにしてもよい。例えば、可変磁極部を次のような棒状の永久磁石により構成することでも、可変磁極部の極性の切替えを行える。すなわち、軸方向Ｌの長さがロータコア１７の２倍となっており、その半分の径方向Ｒ外側の極性がＳ極、残りの半分の径方向Ｒ外側の極性がＮ極となった棒状の永久磁石を軸方向Ｌに摺動できるようにロータコア１７に設置する。こうした場合、そうした棒状の永久磁石を軸方向Ｌにスライドすることで、可変磁極部の極性を切り替えられる。
【００４１】
・上記実施形態では、電動機１０の回転速度に応じてロータ１３の磁極数を切り替えていたが、それ以外の態様で磁極数の切替えを行うようにしてもよい。例えば、電動機１０のトルクに応じて、あるいはトルクと回転速度とに応じて、磁極数を切り替えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電動機、１１……ケース、１２…ステータ、１３…電動機用ロータとしてのロータ、１４…コイル、１５…軸受、１６…ロータ軸、１７…ロータコア、２０…駆動回路、２１…Ｓ極固定磁極部、２２…Ｎ極固定磁極部、２３…第１可変磁極部、２４…第２可変磁極部、２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａ…貫通孔、２１Ｂ，２２Ｎ…永久磁石、２５…歯車付磁石、２６…円柱磁石、２７…歯車、Ｐ［１］〜Ｐ［１２］…磁極部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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