(57)【要約】【課題】弱め界磁および強め界磁制御を可能な回転電機であって、ロータの回転の振動が抑制されると共に、ロータコア内での磁気飽和の抑制が図られた回転電機を提供する。【解決手段】回転電機は、ロータコア４３を備え、ロータコア４３には、磁石４４に対してロータコア４３の径方向内方側に間隔をあけて位置する空隙部４７が形成され、磁石４４と空隙部４７との間に、磁石４４からの磁束が流れる磁束経路部４８が形成される。【選択図】図２
2010045919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心に回転可能に設けられた回転シャフトと、
環状に形成されたステータコアおよび該ステータコアに巻回されたステータコイルを含むステータと、
前記回転シャフトに固設され、前記ステータ内に挿入されたロータコア、および磁極が前記ロータコアの径方向に並ぶように前記ロータコアに埋設された磁石を含むロータと、
前記ステータコアの外周に設けられた界磁ヨークと、
前記界磁ヨークと前記ロータとの間に磁気回路を形成することで、前記ロータコアと前記ステータコアとの間の磁束量を制御可能な巻線と、
を備え、
前記ロータコアには、前記磁石に対して前記ロータコアの径方向内方側に間隔をあけて位置する空隙部が形成され、
前記磁石と前記空隙部との間に、前記磁石からの磁束が流れる磁石用磁束通路が形成された、回転電機。
【請求項２】
前記空隙部は、前記磁石の縁部に沿って延びる、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記磁石は、前記ロータコアの周方向に間隔を隔てて複数形成され、前記空隙部は、各前記磁石に対して、前記ロータコアの径方向内方側にそれぞれ設けられ、前記空隙部が、前記ロータコアの周方向に間隔を隔てて設けられることで、前記ロータコアのうち、前記空隙部間に位置する部分に、前記ステータコイルに電流を供給することで生じる磁束が流れるステータコイル磁束用通路が規定された、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記空隙部の幅は、前記磁石用磁束通路の幅よりも広い、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機。
【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】
従来から各種回転電機が提案されている。たとえば、特開２００５−６５３８５号公報に記載された永久磁石型モータは、中心軸に沿って配置された回転軸と、回転軸近傍に中心軸に平行に延設されたコアと、中心軸方向一端からステータ磁極に対向した位置に延設されたＮ極磁極と、コアの中心軸方向他端からステータ磁極に対向した位置に延設されたＳ極磁極とを備えている。さらに、この永久磁石式モータは、コアの一端及び他端間に巻装された界磁巻線と、中心軸方向にみてＮ極磁極及びＳ極磁極に挟まれた位置であって、ステータ磁極に対向した位置に配置された円筒形状の永久磁石とを備えている。
【０００３】
また、特開２００８−４３０９９号公報に記載された回転電動機は、回転可能な回転シャフトと、筒状に形成されたステータコアと、回転シャフトに固設されたロータコアと、異なる磁性の一組の磁極が、ロータコアの径方向に並ぶようにロータコアに設定された磁石と、ステータコアの外周に設けられた磁界ヨークと、磁界ヨークとロータコアとの間に磁気回路を形成することで、ロータコアとステータコアとの間の磁束密度を制御可能な巻線とを備える。
【特許文献１】特開２００５−６５３８５号公報
【特許文献２】特開２００８−４３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開２００５−６５３８５号公報に記載された永久磁石型モータにおいては、コアに供給される磁束量は、ロータに設けられた巻線によって調整されている。このため、ロータが高速回転すると、巻線が僅かにずれたりすることで、ロータに振動が生じる等の問題が生じる。
【０００５】
特開２００８−４３０９９号公報に記載された回転電動機においては、ステータコイルからの磁束と、磁石からの磁束が合成されることで、磁気飽和が生じやすくなっている。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、弱め界磁および強め界磁制御を可能な回転電機であって、ロータの回転の振動が抑制されると共に、ロータコア内での磁気飽和の抑制が図られた回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、回転軸線を中心に回転可能に設けられた回転シャフトと、環状に形成されたステータコアおよび該ステータコアに巻回されたステータコイルを含むステータと、回転シャフトに固設され、ステータ内に挿入されたロータコア、および磁極がロータコアの径方向に並ぶようにロータコアに埋設された磁石を含むロータと、ステータコアの外周に設けられた界磁ヨークと、界磁ヨークとロータとの間に磁気回路を形成することで、ロータコアとステータコアとの間の磁束量を制御可能な巻線とを備える。そして、上記ロータコアには、磁石に対してロータコアの径方向内方側に間隔をあけて位置する空隙部が形成され、磁石と空隙部との間に、磁石からの磁束が流れる磁石用磁束通路が形成される。好ましくは、上記空隙部は、磁石の縁部に沿って延びる。
【０００８】
好ましくは、上記磁石は、ロータコアの周方向に間隔を隔てて複数形成され、空隙部は、各磁石に対して、ロータコアの径方向内方側にそれぞれ設けられ、空隙部が、ロータコアの周方向に間隔を隔てて設けられることで、ロータコアのうち、空隙部間に位置する部分に、ステータコイルに電流を供給することで生じる磁束が流れるステータコイル磁束用通路が規定される。好ましくは、上記空隙部の幅は、磁石用磁束通路の幅よりも広く形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る回転電機によれば、ロータに生じる振動を抑制することができると共に、弱め界磁および強め界磁制御を行うことができ、ロータコア内での磁気飽和の抑制が図られた回転電機を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本実施の形態に係る回転電機について、図１から図８を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００１１】
なお、下記の実施の形態では、本発明をハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータ（回転電機）に適用した例について図を用いて説明するが、ハイブリッド車両以外の各種車両（たとえば燃料電池車や電気自動車を含む電動車両）や、産業機器、空調機器、環境機器等の様々な機器に搭載される回転電機に対しても本発明は適用可能である。
【００１２】
図１は、本実施の形態１に係る回転電機１０の側断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００１３】
この図１および図２に示されるように、回転電機１０は、回転シャフト４１と、回転シャフト４１に固設されたロータ４０と、環状に形成されたステータ３０と、ステータ３０の外周に設けられた界磁ヨーク２１と、界磁コイル５０，５１と備えている。
【００１４】
ロータ（回転子）４０と、ステータ（固定子）３０との間には、エアギャップＧＰが設けられており、ロータ４０とステータ３０とは、互いに僅かに径方向に離間するように配置されている。ステータ３０は、中空円筒状に形成されており、複数の電磁鋼板を積層することで構成されている。ステータ３０内には、ロータ４０および回転シャフト４１が回転軸線Ｏを中心に回転可能に配置されている。
【００１５】
ロータ４０は、回転シャフト４１に固設されたロータコア４３と、このロータコア４３に埋設された磁石４４とを有している。
【００１６】
そして、ロータコア４３は、円筒状に形成された積層ロータコア４３ａと、この積層ロータコア４３ａの内周に設けられた圧粉ロータコア４３ｂとを有している。
【００１７】
圧粉ロータコア４３ｂは、一体の磁性材料から構成されており、具体的には粉末成形磁性体（ＳＭＣ：Soft Magnetic Composites）から構成されている。
【００１８】
積層ロータコア４３ａは、複数の電磁鋼板を積層して構成されており、鋼板間には隙間があるため、軸方向の磁気抵抗が、径方向および周方向の磁気抵抗より大きくなっている。このため、積層ロータコア４３ａ内においては、磁石からの磁力線は、軸方向に流れ難く、径方向および周方向に流れやすくなっている。
【００１９】
圧粉ロータコア４３ｂは、粉末成形磁性体から構成されているため、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向の磁気抵抗は、積層ロータコア４３ａの軸方向の磁気抵抗より小さくされている。このため、圧粉ロータコア４３ｂ内では、積層ロータコア４３ａ内より軸方向に磁力線が流れやすくなっている。界磁ヨーク２１は、中空円筒状に形成されており、ステータ３０およびロータ４０を収容する。界磁ヨーク２１は、筒状に形成され、ステータ３０の外周面上に装着された側壁部２１ｂと、この側壁部２１ｂの両端部に形成された天板部２１ａとを備えている。天板部２１ａの中央部には、貫通孔２１ｄが形成されており、さらに、天板部２１ａの内表面側には、貫通孔２１ｄを規定する突出部２１ｃが形成されている。貫通孔２１ｄには、軸受４６を介して、回転シャフト４１が回転可能に嵌め込まれている。
【００２０】
突出部２１ｃは、環状に形成されており、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向端面に向けて突出している。この突出部２１ｃの外周面には、界磁コイル５０，５１が巻回されている。そして、界磁コイル５０，５１に電流が供給されることで、磁束が発生した磁束が、突出部２１ｃと圧粉ロータコア４３ｂとの間を流通可能となっている。
【００２１】
図２に示すように、積層ロータコア４３ａには、ロータ４０の周方向に間隔を隔てて複数の磁石対４２が配置されている。この磁石対４２は、ロータ４０の外周側に位置する表面がＳ極とされ、ロータ４０の径方向内方側の表面がＮ極となるように配置されている。さらに、積層ロータコア４３ａには、磁石対４２（磁石４４）に対して、ロータコア４３の径方向内方側に間隔をあけて位置する空隙部４７が形成されている。
【００２２】
ステータ３０は、複数の電磁鋼板を積層することで構成されたステータコア２２と、このステータコア２２に巻回され、図１に示すステータコイル３５とを備えている。ステータコア２２の内周面には、周方向に間隔を隔てて複数形成されたステータティース２３と、このステータティース２３間に位置するスロットとが形成されている。そして、ステータコイル３５がステータティース２３に巻回されている。
【００２３】
なお、図１に示す制御装置１００は、回転電機１０が出力すべきトルク指令値を回転電機１０の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から受け取って、その受け取ったトルク指令値によって指定されたトルクを出力するためのモータ制御電流を生成し、その生成したモータ制御電流を三相ケーブルを介してステータコイル３５に供給する。このように、ステータコイル３５に電流を供給することで、ロータ４０が回転する。図３は、磁石対４２およびその周囲の構成の詳細を示す断面図である。なお、この図３に示す状態においては、界磁コイル５０，５１には、電流は供給されておらず、所謂、強め界磁制御および弱め界磁制御のいずれの制御も行われていない。
【００２４】
この図３および図２に示すように、磁石対４２は、ロータコア４３の周方向に配列する２つの磁石４４Ａ，４４Ｂを含む。磁石４４Ａ，４４Ｂは、Ｖ字形状となるように配置されており、それぞれ、ロータコア４３に形成された磁石収容孔内に収容されている。空隙部４７は、磁石対４２の周方向中央部に位置する部分から、磁石対４２の周方向端部に向かうに従って、漸次、ロータコア４３の径方向外方側に沿うように屈曲している。そして、空隙部４７は、磁石対４２の径方向内方側の外周縁部に沿って延びている。
【００２５】
そして、積層ロータコア４３ａのうち、磁石４４Ａ，４４Ｂと、空隙部４７との間に位置する部分には、磁束経路部４８が形成されている。この磁束経路部４８は、磁石４４Ａ，４４Ｂに対して、ロータコア４３の径方向内方側に隣り合う部分に形成されている。なお、磁束経路部４８の径方向の幅は、空隙部４７の径方向の幅よりも小さくなっている。
【００２６】
この磁束経路部４８は、磁石対４２の周方向中央部に位置する部分に対して径方向内方側に隣り部分から、磁石対４２の周方向端部に位置する部分に対して径方向内方側に隣り合う部分を通り、ロータコア４３の周縁部に達するように延びている。
【００２７】
ここで、図２に示すように、ロータコア４３には、複数の磁石対４２がロータコア４３の周方向に間隔を隔てて複数設けられており、ロータコア４３のうち、各磁石対４２に対して径方向内方側に位置する部分に、空隙部４７が形成されている。そして、ロータコア４３のうち、隣り合うロータコア４３間に位置する部分には、圧粉ロータコア４３ｂの外周縁部から積層ロータコア４３ａの外周縁部に達する磁束経路部４５が形成されている。なお、この磁束経路部４５は、空隙部４７によって、圧粉ロータコア４３ｂの外周縁部から積層ロータコア４３ａの外周縁部に向かうにしたがって、幅細となる規定されている。
【００２８】
図３において、磁石４４Ａの表面のうち、径方向内方側の表面から磁束ＭＦ１０〜磁束ＭＦ１２が放射され、磁束経路部４８内に入り込む。磁束経路部４８に対して磁石４４Ａと反対側に位置する部分には、空隙部４７が形成されているため、磁石４４Ａからの磁束ＭＦ１０〜磁束ＭＦ１２が空隙部４７を超えて、圧粉ロータコア４３ｂに入り込むことが抑制されている。
【００２９】
このため、磁石４４Ａから放射される磁束ＭＦ１０〜磁束ＭＦ１２のうち、大半の磁束ＭＦ１０，ＭＦ１１が、磁束経路部４８を通る。そして、磁石４４Ａから放射される磁束ＭＦ１０〜磁束ＭＦ１２のうち、一部の磁束ＭＦ１２が空隙部４７を超えて、圧粉ロータコア４３ｂ内に入り込む。
【００３０】
そして、磁束ＭＦ１０，ＭＦ１１は、積層ロータコア４３ａの外周縁部からエアギャップＧＰを超えて、ステータティース２３Ａの端面に達する。
【００３１】
なお、この図３に示す例においては、ステータティース２３Ｂの端面がＮ磁極となると共に、ステータティース２３Ｅの端面がＳ磁極となるように、コイル２４に電流が供給されている。
【００３２】
これにより、ステータティース２３Ａからステータコア２２内に入り込んだ磁束ＭＦ１０，ＭＦ１１は、ステータティース２３Ｂ内に入り込み、ステータティース２３Ｂの端面からロータコア４３内に入り込む。
【００３３】
その一方で、磁束ＭＦ１３は、圧粉ロータコア４３ｂ内をロータコア４３の軸方向に進む。そして、図１において、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向端部から突出部２１ｃ内に入り込む。その後、磁束ＭＦ１２は、界磁ヨーク２１の天板部２１ａから、側壁部２１ｂ内に入り込み、その後、積層ロータコア４３ａ内に入り込む。そして、ステータティース２３Ｂから磁石４４Ａに戻る。
【００３４】
ここで、ステータティース２３Ａは、磁束ＭＦ１０等が放射される磁束経路部４８の端部よりも回転方向Ｐ前方側に位置している。さらに、ステータティース２３Ｂの幅方向中央部は、磁石４４Ａの周方向中央部よりも、回転方向Ｐ前方側に位置している。
【００３５】
このため、上記のように磁束ＭＦ１０〜Ｍ１３によって規定される磁気回路の経路長が短くなるように、ロータコア４３には、回転方向Ｐのトルクが加えられる。
【００３６】
磁石４４Ｂは、磁石４４Ａに対して回転方向Ｐ後方側に位置している。磁石４４ＢのＮ極側の表面から磁束ＭＦ１３〜ＭＦ１４が放射され、磁束経路部４８内に入り込む。
【００３７】
そして、磁石４４Ｂから放射される磁束ＭＦ１３〜ＭＦ１５のうち、大半の磁束ＭＦ１４，ＭＦ１５は、磁束経路部４８内を進み、磁束経路部４８の磁石４４Ｂ側の端部からステータティース２３Ｅ内に入り込む。その後、ステータティース２３Ｃの端面からエアギャップＧＰを介して、積層ロータコア４３ａ内に入り込み、磁石４４Ｂに戻る。
【００３８】
その一方で、磁石４４Ｂからのうち、一部の磁束ＭＦ１３は、空隙部４７を超えて、圧粉ロータコア４３ｂ内に入り込む。そして、圧粉ロータコア４３ｂを軸方向に進み、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向端部から突出部２１ｃ内に入り込む。その後、上記界磁ヨーク２１内を通り、ステータティース２３Ｂから積層ロータコア４３ａ内に入り込み、磁石４４Ｂに戻る。
【００３９】
この際、磁石４４Ｂの幅方向中央部は、ステータティース２３Ｃ，２３Ｂの幅方向中央部よりも回転方向Ｐ後方側に位置している。このため、ロータコア４３には、磁束ＭＦ１３〜ＭＦ１５によって規定される磁気回路の経路長が短くなるように、ロータコア４３には、回転方向Ｐのトルクが加えられる。
【００４０】
ここで、磁束ＭＦ１２，ＭＦ１３は、ロータ４０とステータ３０との間を１度通る一方で、他の磁束は、２度通っている。このため、磁束ＭＦ１２，ＭＦ１３によって生じるトルクは、他の磁束によって生じる磁束よりも小さくなっている。
【００４１】
その一方で、本実施の形態に係る回転電機１０においては、磁石４４Ａ，４４Ｂと圧粉ロータコア４３ｂとの間に空隙部４７を配置することで、磁束ＭＦ１２，ＭＦ１３等のように、圧粉ロータコア４３ｂに向かう磁束を低減することができる。これにより、ロータコア４８ａの磁気飽和が緩和され、回転電機１０のトルクの上昇を図ることができる。特に、空隙部４７のロータコア４３の径方向の幅は、磁束経路部４８の径方向の幅よりも大きいため、空隙部４７を超える磁束量を低減することができる。
【００４２】
さらに、空隙部４７は、磁石４４Ａ，４４Ｂと、圧粉ロータコア４３ｂとの間に位置しており、磁石４４Ａ，４４Ｂに沿って延びてるため、磁石４４Ａ，４４Ｂから放射される磁束が、圧粉ロータコア４３ｂに達することを良好に抑制することができる。ここで、ステータティース２３Ｅの端面がＳ磁極となるように、コイル２４には、電流が供給されている。そして、ステータティース２３の端面がＳ磁極に励磁することで、磁束ＭＦ２０，ＭＦ２１が生じる。
【００４３】
磁束ＭＦ２０，ＭＦ２１は、ステータティース２３Ｅ内を通り、ステータティース２３ＥからエアギャップＧＰを介して、磁束経路部４５内に入り込む。その後、磁束経路部４５を回転方向Ｐに向けて通り、磁束経路部４５の径方向端面からエアギャップＧＰを通り、ステータティース２３Ｅ内に入り込む。
【００４４】
ここで、ステータティース２３Ｅの幅方向中央部は、磁束経路部４５の幅方向中央部よりも、回転方向Ｐ前方側に位置している。このため、上記の磁束ＭＦ２０，ＭＦ２１によって規定される磁気回路の経路長が短くなるように、ロータコア４３には、回転方向Ｐに向かうリラクタンストルクが生じる。
【００４５】
ここで、磁石４４Ｂからの磁束ＭＦ１４〜ＭＦ１５は、空隙部４７と磁石４４Ｂとの間に形成された磁束経路部４８内を通り、その一方で、リラクタンストルクを生み出す磁束ＭＦ２０，ＭＦ２１はロータコア４３のうち、空隙部４７に対して磁束経路部４８と反対側に位置する磁束経路部４５内を通る。
【００４６】
このため、磁石４４Ｂからの磁束ＭＦ１４，ＭＦ１５と、コイル２４に電流が供給されることで生じる磁束ＭＦ２０，ＭＦ２１とが分離されており、互いの流通領域が空隙部４７によって区分されている。
【００４７】
このため、ロータコア４３内で、磁束密度が過度に高くなる部分が生じることを抑制することができ、磁束が飽和することを抑制することができる。これに伴い、各磁束によって、ロータコア４３を回転方向Ｐに回転させるトルクを生み出すことができる。
【００４８】
図４は、強め界磁制御時における回転電機１０の側断面図であり、図５は、強め界磁制御時の断面図である。図４に示すように、界磁コイル５０，５１に電流を供給することで、磁気回路Ｋ１を形成する。磁束回路Ｋ１を通る磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、まず、突出部２１ｃから圧粉ロータコア４３ｂの軸方向端面に入り込む。そして、圧粉ロータコア４３ｂを軸方向に進む。その後、積層ロータコア４３ａ内に入り込む。ここで、圧粉ロータコア４３ｂは、圧粉磁心によって構成されているため、軸方向および径方向の磁気抵抗が低減されいるため、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、圧粉ロータコア４３ｂ内を軸方向および径方向に良好に流通可能となっている。そして、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１が、積層ロータコア４３ａ内に入り込むと、当該磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、積層ロータコア４３ａを構成する電磁鋼板の主表面に沿って進む。その後、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、ロータ４０の外周縁部からエアギャップＧＰを通り、ステータ３０の内周面に達する。
【００４９】
ここで、積層ロータコア４３ａおよびステータ３０は、複数の電磁鋼板を積層することで、構成されているので、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、積層ロータコア４３ａおよびステータ３０を構成する電磁鋼板の主表面に沿って進み易く、積層ロータコア４３ａおよびステータ３０の軸方向に進み難くなっている。
【００５０】
ステータ３０に達した磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、ステータ３０を構成する電磁鋼板の主表面に沿って進み、ステータ３０の外周縁部から、界磁ヨーク２１内に入りこむ。その後、側壁部２１ｂおよび天板部２１ａを通り、突出部２１ｃに戻る。
【００５１】
図５に示すように、強め界磁時には、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、圧粉ロータコア４３ｂから積層ロータコア４３ａ、エアギャップＧＰおよびステータコア２２を通って、界磁ヨーク２１に達している。
【００５２】
このため、圧粉ロータコア４３ｂの外周面は、Ｎ極としての性質を有し、界磁ヨーク２１の内周面は、Ｓ極としての性質を有することになる。
【００５３】
ここで、図３に示すように、界磁コイル５０，５１に電流が供給されていない状態においては、磁石４４Ａ，４４Ｂからの磁束のうち、一部の磁束ＭＦ１２，ＭＦ１３は、空隙部４７を介して、圧粉ロータコア４３ｂに達する。
【００５４】
しかし、上記図５に示すように、圧粉ロータコア４３ｂの表面がＮ極としての性質を有することで、上記磁束ＭＦ１２，ＭＦ１３が圧粉ロータコア４３ｂに達することが抑制される。
【００５５】
このため、これら、磁束ＭＦ１２，ＭＦ１３においても、磁束ＭＦ１０，ＭＦ１１，ＭＦ１４，ＭＦ１５と同様に、磁束経路部４８およびエアギャップＧＰを通り、ステータコア２２に達するように流通する。その後、各磁束は各ステータティースからエアギャップＧＰを介して、積層ロータコア４３ａ内に入り込む。
【００５６】
これにより、上記図３に示す状態よりも、エアギャップＧＰを通って、ステータ３０とロータ４０との間を通る磁束量の向上を図ることができ、回転電機１０のトルクの上昇を図ることができる。
【００５７】
また、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１も加えられることで、さらに、エアギャップＧＰを介して、ステータ３０およびロータ４０間を通る磁束量の向上を図ることができ、発生するトルクの向上を図ることができる。これにより、たとえば、低回転時においても、大きなトルクを得ることができる。
【００５８】
図６は、弱め界磁制御時の回転電機１０の側断面図である。この図６に示すように、界磁コイル５０，５１に電流を供給することで、磁束ＭＦ５０および磁束ＭＦ５１によって磁束回路Ｋ２が形成される。
【００５９】
磁束回路Ｋ２を通る磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、突出部２１ｃから天板部２１ａおよび側壁部２１ｂをとおり、ステータ３０の外周面からステータ３０内に入り込む。そして、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、ステータ３０を構成する電磁鋼板の主表面に沿って、ステータ３０の内周面に向けて進む。その後、ステータ３０の内周面からエアギャップＧＰを介して、ロータ４０の積層ロータコア４３ａ内に入り込む。ロータ４０内に入り込んだ磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、その後、圧粉ロータコア４３ｂ内に入り込み、そして、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向に進み、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向端面から突出部２１ｃ内に入り込む。
【００６０】
図７は、上記図６に示す弱め界磁制御時の回転電機１０の断面図である。この図７に示すように、磁束ＭＦ５０，ＭＦ５１は、界磁ヨーク２１からステータコア２２、エアギャップＧＰおよび積層ロータコア４３ａを介して、圧粉ロータコア４３ｂに達するように進む。
【００６１】
このため、界磁ヨーク２１の内周面は、Ｎ極としての性質を有し、さらに、圧粉ロータコア４３ｂの外周面は、Ｓ極としての性質を有する。
【００６２】
これにより、磁石４４Ａ，４４Ｂからの磁束ＭＦ１０〜磁束ＭＦ１５のうち、多くの磁束ＭＦ１１〜磁束ＭＦ１４が、圧粉ロータコア４３ｂにひきつけられ、空隙部４７を通り、圧粉ロータコア４３ｂに達する。
【００６３】
そして、磁束ＭＦ１１〜磁束ＭＦ１４は、圧粉ロータコア４３ｂを軸方向に進み、圧粉ロータコア４３ｂの軸方向端部から突出部２１ｃに達する。その後、天板部２１ａ、２１ｂを介して、ステータコア２２内に入り込み、各ステータティースからエアギャップＧＰを介して、積層ロータコア４３ａ内に入り込む。
【００６４】
このように、多くの磁束が、圧粉ロータコア４３ｂに入り込むことで、ステータ３０とロータ４０との間を通る磁束量を低減することができる。ステータコア２２に巻回されたコイルを横切る磁束量を低減することができ、ステータコア２２に巻回されたコイルに生じる逆起電力を低減することができる。
【００６５】
そして、ステータコア２２に巻回されたコイルに生じる逆起電力を低減することで、コイルに電流を供給することが可能となる。これにより、ロータ４０が高速回転しているときにおいても、ステータコイルに電流を供給することが可能となり、さらに、ロータ４０を高速回転させることが可能となる。
【００６６】
上記のように、本実施の形態に係る回転電機１０によれば、弱め界磁制御および強め界磁制御を行うことができ、低回転時に高トルクを確保すると共に、低いトルクでロータ４０を高速回転させることができる。
【００６７】
なお、図８は、従来の回転電機の磁束密度を示す断面図である。この図８において領域Ｍ１が最も磁束密度が高く、領域Ｍ１から領域Ｍ４に向かうにしたがって、磁束密度が低くなる。図８に示すように、従来の回転電機においては、ロータコアのうち、永久磁石の側方に位置する部分において、磁束密度が高くなっていることが分かる。そして、当該領域においては、リラクタンストルクを発生させる磁束と、永久磁石からの磁束とが混在しており、磁気飽和していることが分かる。
【００６８】
その一方で、本実施の形態に係る回転電機１０においては、空隙部４７によって、リラクタンストルクを発生させる磁束と、永久磁石からの磁束とが混在することを抑制することができ、磁束が飽和することを抑制することができる。
【００６９】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、回転電機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施の形態１に係る回転電機の側断面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】磁石対およびその周囲の構成の詳細を示す断面図である。
【図４】強め界磁制御時における回転電機の側断面図である。
【図５】強め界磁制御時の断面図である。
【図６】弱め界磁制御時の回転電機の側断面図である。
【図７】弱め界磁制御時の回転電機の断面図である。
【図８】従来の回転電機の磁束密度を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  回転電機、２１  界磁ヨーク、２２  ステータコア、２３  ステータティース、２４  コイル、３０  ステータ、３５  ステータコイル、４０  ロータ、４１  回転シャフト、４２  磁石対、４３  ロータコア、４３ｂ  圧粉ロータコア、４３ａ  積層ロータコア、４４Ａ，４４Ｂ  磁石、４５  磁束経路部、４７  空隙部、４８  磁束経路部、５０，５１  界磁コイル、１００  制御装置。
【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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