(57)【要約】【課題】電動機の体積当たりの効率を高める。【解決手段】回転子１０１は環状の外周面１０１ａと内周面１０１ｂとを備え、その周方向において交互に、第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８に区分される。第１部分１１〜１４はそれぞれ界磁用磁石３１〜３４を有し、第２部分１５〜１８はそれぞれ軟磁性材３５〜３８を有する。回転子１０１の内周面１０１ｂ側には内周側固定子２００が、外周面１０１ａ側には外周側固定子３００が、それぞれ設けられ、巻線スロットの全断面積を増大させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも環状の外周面（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ）及び内周面（１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂ）を備え、
周方向において交互に、第１部分（１１〜１４）及び第２部分（１５〜１８）とに区分され、
前記第１部分の各々は、前記外周面側と前記内周面側とに相互に異なる磁極面を呈する界磁用磁石（３１〜３４）を有し、
前記第２部分の各々は軟磁性材（３５〜３８）を有する回転子（１０１〜１０７）。
【請求項２】
前記軟磁性材と前記界磁用磁石（３１〜３４）とが前記周方向において接触して設けられる、請求項１記載の回転子（１０１〜１０７）。
【請求項３】
前記軟磁性材（３５）の前記界磁用磁石（３１）との境界における厚さ（ｔ３５２）は、他の位置における厚さ（ｔ３５１）よりも薄い、請求項２記載の回転子（１０１）。
【請求項４】
前記界磁用磁石（３１）の前記軟磁性材（３５）との境界における厚さ（ｔ３１２）は、他の位置における厚さ（ｔ３１１）よりも薄い、請求項２記載の回転子（１０１）。
【請求項５】
前記界磁用磁石（３１〜３４）は硬磁性材に着磁して得られ、
前記第２部分の各々（１５〜１８）は、
前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記外周面（１０２ａ）側で前記周方向に延在して前記硬磁性材からなる外周側硬磁性部（４５ａ〜４８ａ）と、
前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記内周面（１０２ｂ）側で前記周方向に延在する前記硬磁性材からなる内周側硬磁性部（４５ｂ〜４８ｂ）と
を更に有する、請求項２記載の回転子（１０２）。
【請求項６】
前記軟磁性材（３５）の前記界磁用磁石（３１）との境界における厚さ（ｔ３５２）は、他の位置における厚さ（ｔ３５１）よりも薄い、請求項５記載の回転子（１０２）。
【請求項７】
前記第１部分の各々（１１〜１４）は、
前記第２部分の前記軟磁性材（３５〜３８）と連続して前記界磁用磁石（３１〜３４）の前記内周面（１０３ｂ）側で前記周方向に延在し、軟磁性材からなる内周側軟磁性部（４１ｂ〜４４ｂ）と、
前記第２部分の前記軟磁性材と連続して前記界磁用磁石の前記外周面（１０３ａ）側で前記周方向に突出し、軟磁性材からなる外周側軟磁性突起（３５ａ〜３８ａ）と
を更に有する、請求項２記載の回転子（１０３）。
【請求項８】
前記第１部分の各々（１１〜１４）は、
前記第２部分の前記軟磁性材（３５〜３８）と連続して前記界磁用磁石（３１〜３４）の前記外周面（１０４ａ）側で前記周方向に延在し、軟磁性材からなる外周側軟磁性部（４１ａ〜４４ａ）と、
前記第２部分の前記軟磁性材と連続して前記界磁用磁石の前記内周面（１０４ｂ）側で前記周方向に突出し、軟磁性材からなる内周側軟磁性突起（３５ｂ〜３８ｂ）と
を更に有する、請求項２記載の回転子（１０４）。
【請求項９】
前記界磁用磁石（３１〜３４）は硬磁性材に着磁して得られ、
前記第２部分の各々（１５〜１８）は、
前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材（３５〜３８）の前記内周面（１０５ｂ）側で前記周方向に延在して前記硬磁性材からなる内周側硬磁性部（４５ｂ〜４８ｂ）と、
前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記外周面（１０５ａ）側で前記周方向に突出して前記硬磁性材からなる外周側硬磁性突起（３１ａ〜３４ａ）と
を更に有する、請求項２記載の回転子（１０５）。
【請求項１０】
前記界磁用磁石（３１〜３４）は硬磁性材に着磁して得られ、
前記第２部分の各々（１５〜１８）は、
前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材（３５〜３８）の前記外周面（１０６ａ）側で前記周方向に延在して前記硬磁性材からなる外周側硬磁性部（４５ａ〜４８ａ）と、
前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記内周面（１０６ｂ）側で前記周方向に突出して前記硬磁性材からなる内周側硬磁性突起（３１ｂ〜３４ｂ）と
を更に有する、請求項２記載の回転子（１０６）。
【請求項１１】
前記第２部分（１５〜１８）の前記軟磁性材（３５〜３８）に穴（５１〜５４）を更に有する、請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の回転子（１０７）。
【請求項１２】
前記穴（５１〜５４）は円形である、請求項１１記載の回転子（１０７）。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに記載の回転子（１０１〜１０７）と、
前記回転子に対して前記内周面（１０１ｂ）側に設けられた内周側固定子（２００）と、
前記回転子に対して前記外周面（１０１ａ）側に設けられた外周側固定子（３００）と
を備える電動機。
【請求項１４】
前記内周側固定子（２００）が有する歯部（２０１）の前記周方向についての中心と、前記外周側固定子（３００）が有する歯部（３０１）の前記周方向についての中心とは、前記周方向についての相対的な位置関係が可変である、請求項１３記載の電動機。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４のいずれか一つに記載の電動機を搭載したことを特徴とする圧縮機。
【請求項１６】
請求項１３又は請求項１４のいずれか一つに記載の電動機を搭載したことを特徴とする送風機。
【請求項１７】
請求項１５記載の圧縮機又は請求項１６記載の送風機の、少なくともいずれか一方を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機、中でも表面磁石型の回転子に関する。当該電動機は圧縮機や送風機の駆動源として搭載することができる。
【背景技術】
【０００２】
小型で高効率な電動機を実現するにあたっては、永久磁石を用いた永久磁石励磁電動機が最有力である。永久磁石励磁の同期系電動機の一般的な指標は、下掲の非特許文献１に紹介されている。
【０００３】
冷却条件が揃えられ、寸法が同一の電動機であれば、温度上昇と放熱の関係から許容損失Ｗｃがほぼ同一と考えることができる。トルクＴと許容損失Ｗｃは式（１）の関係にあり、係数Ｋｍはモータコンスタントと呼ばれる。
【０００４】
Ｔ＝Ｗｃ・√Ｋｍ…（１）。
【０００５】
よって、許容損失Ｗｃが一定である場合には、モータコンスタントＫｍが大きいほどトルクＴが大きくなる。よってモータコンスタントＫｍを、許容トルク（通常は連続定格トルク）の指標値として用いらることができる。
【０００６】
モータコンスタントＫｍは式（２）で表すことができる。ここで極対数ｐ、巻き線最大鎖交磁束Φ、占積率ｆｓ、巻線スロットの全断面積Ｓｔ、巻線の固有抵抗ρ、単位コイルの平均長ｌを導入した。また電流波形は正弦波であり、磁束が正弦波状に交番すると仮定した。また電動機の損失は、特に電動機が小型の場合には銅損が大部分であり、鉄損を省略して考慮している。
【０００７】
Ｋｍ＝（１／２）ｐΦ√（ｆｓＳｔ／ρｌ）…（２）。
【０００８】
従って、電動機の体積当たりの電動機効率を高めるためにはモータコンスタントＫｍを高める必要があり、式（２）から以下の諸方針が有効である。
【０００９】
(i)巻き線の占積率ｆｓを大きくする
(ii)単位コイルの平均長ｌを短くする
(iii)巻線の固有抵抗ρを小さくする
(iv)巻線最大鎖交磁束Φを大きくする
(v)極対数ｐを大きくする
(vi)巻線スロットの全断面積Ｓｔを大きくする。
【００１０】
方針(i)についてはスロット形状の工夫が、例えば特許文献１及び特許文献２に提案されている。方針(ii)については、分布巻きの採用から集中巻きの採用へと移行することで、実現されている。方針(iii)については、固有抵抗が銅よりも低い材料は銀しか現存せず、コスト的、工業的に望ましくない。
【００１１】
方針(iv)については、永久磁石に希土類磁石を採用する他、電動機の単位体積当たりでの磁極面の表面積の増大が挙げられる。しかしながら、磁極面の表面積の増大は二つの観点から望ましくない。
【００１２】
その一つは、固定子として巻線が巻回された電機子を採用し、回転子には永久磁石を界磁用磁石として採用することが望ましく、更に回転子は固定子に囲まれていることが望ましい点にある。電機子を回転子として採用すれば、巻き線電流の整流のための機械的整流子が必要となり、高耐久性、高信頼性、耐塵性等の観点から望ましくないため、永久磁石を界磁用磁石に用いて回転子を構成することが望ましい。更に電動機を、例えば圧縮機等の内部へと挿入する観点から、回転子を外側から囲む固定子が存在することが望ましい。してみれば、磁極面の表面積の増大は電動機の小型化を阻害する要因となり得る。
【００１３】
もう一つの観点は、方針(vi)とも関連する。電動機を小型化にするために回転子を囲む固定子の外径をそのままにしておきながら、磁極面の表面積を増大させると、当該固定子の内径も大きくなってしまう。これでは当該固定子のスロットが径方向に短くなってしまい、巻線スロットの全断面積Ｓｔが小さくなってしまう。これは方針(vi)で望まれる方針とは逆である。
【００１４】
また方針(v)に基づいて極対数ｐを増大させた場合にも巻線スロットの全断面積Ｓｔが小さくなってしまう。
【００１５】
一方、下掲の非特許文献２に紹介されるように、界磁用磁石を回転子の内部に埋め込んだ、埋込磁石型の回転子では、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも利用することができる。回転子の固定子に対する鉄部の磁気抵抗の回転角度依存性を持たせることにより、通電時の電機子電流位相を進角側にずらすことができ、磁気抵抗の突極性から生じるリラクタンストルクを利用することでトルクを増大するのである。
【００１６】
即ち極対数Ｐｎ、鎖交磁束Φａ、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑを導入すると、トルクＴは式（３）で表される。
【００１７】
Ｔ＝Ｐｎ（ΦａＩｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ＩｄＩｑ）…（３）。
【００１８】
方針(iv)(v)と同様に、鎖交磁束Φａ、極対数Ｐｎを増大させることも望ましい。しかし更に、ｑ軸インダクタンスＬｑを増大させることがトルクの増大に寄与する。電機子電流位相を進角側にずらすことでｄ軸電流Ｉｄは負となるからである。
【００１９】
一方、回転子に流れる磁束はその周辺近傍に多く流れるため、回転子の内側にも電機子を設ければ巻線スロットの全断面積Ｓｔを増大させることができる。回転子の内外に電機子を設ける技術は、例えば特許文献３乃至特許文献６に紹介されている。
【００２０】
但し特許文献３乃至特許文献５に示された構造では磁気抵抗の突極性を利用できないと考えられ、また特許文献６に示された構造では界磁用磁石を有する回転子の内側の電機子も回転子であり、界磁用磁石を有する回転子のリラクタンストルクを有効に利用することは困難であると考えられる。
【００２１】
なお特許文献７には弱め界磁電流を流すことなく弱め界磁を行う技術が提案されている。
【００２２】
【特許文献１】特開２０００−３２４７２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８７３７０号公報
【特許文献３】特開２００２−３３５６５８号公報
【特許文献４】特開２００２−３６９４６７号公報
【特許文献５】特開２００２−８４７２０号公報
【特許文献６】特開平９−５６１２６号公報
【特許文献７】特開平９−２３３８８７号公報
【非特許文献１】大西和夫、「永久磁石モータのトルク評価と最適構造の検討」、電気学会論文誌Ｄ産業応用部門部門誌、平成７年、第１１５巻、第７号、第９３０頁〜第９３５頁
【非特許文献２】特定用途指向型リラクタンストルク応用電動機の高性能化調査専門委員会、「特定用途指向型リラクタンストルク応用電動機の高性能化」、電気学会技術報告第９２０号、２００３年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ｑ軸インダクタンスＬｑを増大させるために、永久磁石の埋設位置を回転子の中心軸に近づけることも可能である。これにより永久磁石よりも外側に位置する回転子コアの体積が増大し、ｑ軸インダクタンスＬｑが増大するのである。
【００２４】
しかし永久磁石の埋設位置を回転子の中心軸に近づけると、回転子の外径を一定とした場合、磁極の表面積が小さくなってしまい、方針(iv)と反してしまう。また回転子の内側にも固定子を設けることで電動機の体積当たりの効率を高める工夫も採用しにくい。
【００２５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電動機の体積当たりの効率を高める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この発明にかかる回転子の第１の態様（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６）は、いずれも環状の外周面（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ）及び内周面（１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，１０４ｂ，１０５ｂ，１０６ｂ）を備え、周方向において交互に、第１部分（１１〜１４）及び第２部分（１５〜１８）とに区分される。前記第１部分の各々は、前記外周面側と前記内周面側とに相互に異なる磁極面を呈する界磁用磁石（３１〜３４）を有し、前記第２部分の各々は軟磁性材（３５〜３８）を有する。
【００２７】
この発明にかかる回転子の第２の態様（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６）は、回転子の第１の態様であって、前記軟磁性材と前記界磁用磁石（３１〜３４）とが前記周方向において接触して設けられる。
【００２８】
この発明にかかる回転子の第３の態様（１０１）は、回転子の第２の態様であって、前記軟磁性材（３５）の前記界磁用磁石（３１）との境界における厚さ（ｔ３５２）は、他の位置における厚さ（ｔ３５１）よりも薄い。
【００２９】
この発明にかかる回転子の第４の態様（１０１）は、回転子の第２の態様であって、前記界磁用磁石（３１）の前記軟磁性材（３５）との境界における厚さ（ｔ３１２）は、他の位置における厚さ（ｔ３１１）よりも薄い。
【００３０】
この発明にかかる回転子の第５の態様（１０２）は、回転子の第２の態様であって、前記界磁用磁石（３１〜３４）は硬磁性材に着磁して得られ、前記第２部分の各々（１５〜１８）は、前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記外周面（１０２ａ）側で前記周方向に延在して前記硬磁性材からなる外周側硬磁性部（４５ａ〜４８ａ）と、前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記内周面（１０２ｂ）側で前記周方向に延在する前記硬磁性材からなる内周側硬磁性部（４５ｂ〜４８ｂ）とを更に有する。
【００３１】
この発明にかかる回転子の第６の態様（１０２）は、回転子の第５の態様であって、前記軟磁性材（３５）の前記界磁用磁石（３１）との境界における厚さ（ｔ３５２）は、他の位置における厚さ（ｔ３５１）よりも薄い。
【００３２】
この発明にかかる回転子の第７の態様（１０３）は、回転子の第２の態様であって、前記第１部分の各々（１１〜１４）は、前記第２部分の前記軟磁性材（３５〜３８）と連続して前記界磁用磁石（３１〜３４）の前記内周面（１０３ｂ）側で前記周方向に延在し、軟磁性材からなる内周側軟磁性部（４１ｂ〜４４ｂ）と、前記第２部分の前記軟磁性材と連続して前記界磁用磁石の前記外周面（１０３ａ）側で前記周方向に突出し、軟磁性材からなる外周側軟磁性突起（３５ａ〜３８ａ）とを更に有する。
【００３３】
この発明にかかる回転子の第８の態様（１０４）は、回転子の第２の態様であって、前記第１部分の各々（１１〜１４）は、前記第２部分の前記軟磁性材（３５〜３８）と連続して前記界磁用磁石（３１〜３４）の前記外周面（１０４ａ）側で前記周方向に延在し、軟磁性材からなる外周側軟磁性部（４１ａ〜４４ａ）と、前記第２部分の前記軟磁性材と連続して前記界磁用磁石の前記内周面（１０４ｂ）側で前記周方向に突出し、軟磁性材からなる内周側軟磁性突起（３５ｂ〜３８ｂ）とを更に有する。
【００３４】
この発明にかかる回転子の第９の態様（１０５）は、回転子の第２の態様であって、前記界磁用磁石（３１〜３４）は硬磁性材に着磁して得られ、前記第２部分の各々（１５〜１８）は、前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材（３５〜３８）の前記内周面（１０５ｂ）側で前記周方向に延在して前記硬磁性材からなる内周側硬磁性部（４５ｂ〜４８ｂ）と、前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記外周面（１０５ａ）側で前記周方向に突出して前記硬磁性材からなる外周側硬磁性突起（３１ａ〜３４ａ）とを更に有する。
【００３５】
この発明にかかる回転子の第１０の態様（１０６）は、回転子の第２の態様であって、前記界磁用磁石（３１〜３４）は硬磁性材に着磁して得られ、前記第２部分の各々（１５〜１８）は、前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材（３５〜３８）の前記外周面（１０６ａ）側で前記周方向に延在して前記硬磁性材からなる外周側硬磁性部（４５ａ〜４８ａ）と、前記界磁用磁石と連続して前記軟磁性材の前記内周面（１０６ｂ）側で前記周方向に突出して前記硬磁性材からなる内周側硬磁性突起（３１ｂ〜３４ｂ）とを更に有する。
【００３６】
この発明にかかる回転子の第１１の態様（１０７）は、回転子の第１乃至第１０の態様のいずれかであって、前記第２部分（１５〜１８）の前記軟磁性材（３５〜３８）に穴（５１〜５４）を更に有する。
【００３７】
この発明にかかる回転子の第１２の態様（１０７）は、回転子の第１１の態様であって、前記穴（５１〜５４）は円形である。
【００３８】
この発明にかかる電動機の第１の態様は、回転子の第１の態様乃至第１２の態様のいずれか（１０１〜１０７）と、前記回転子に対して前記内周面（１０１ｂ）側に設けられた内周側固定子（２００）と、前記回転子に対して前記外周面（１０１ａ）側に設けられた外周側固定子（３００）とを備える。
【００３９】
この発明にかかる電動機の第２の態様は、電動機の第１の態様であって、前記内周側固定子（２００）が有する歯部（２０１）の前記周方向についての中心と、前記外周側固定子（３００）が有する歯部（３０１）の前記周方向についての中心とは、前記周方向についての相対的な位置関係が可変である。
【００４０】
この発明にかかる圧縮機は、電動機の第１の態様又は第２の態様の電動機を搭載したことを特徴とする。
【００４１】
この発明にかかる送風機は、電動機の第１の態様又は第２の態様の電動機を搭載したことを特徴とする。
【００４２】
この発明にかかる空気調和機は、この発明にかかる圧縮機又はこの発明にかかる送風機の、少なくともいずれか一方を備える。
【発明の効果】
【００４３】
この発明にかかる回転子の第１の態様によれば、第２部分は第１部分に対して周方向に交互に設けられるので、いわゆるｑ軸インダクタンスを大きくすることができる。しかも内周面側及び外周面側の両方に電機子を設けることができるので、電機子巻線のスロットの総面積が増大し、体積当たりの効率が高い電動機の構成に資することができる。
【００４４】
この発明にかかる回転子の第２の態様によれば、軟磁性材の体積を大きくし、いわゆるｑ軸インダクタンスを大きくすることができる。
【００４５】
この発明にかかる回転子の第３の態様によれば、界磁用磁石に隣接する軟磁性材を介して、当該界磁用磁石で極性が異なる磁極面の間を磁束が短絡して流れることを回避でき、電機子に与える界磁の減少を防ぐ。
【００４６】
この発明にかかる回転子の第４の態様によれば、界磁用磁石から電機子に与えられる界磁が、界磁用磁石と軟磁性材との境界で急峻に変化することを避け、電機子に与える磁束の高調波成分を低減する。
【００４７】
この発明にかかる回転子の第５の態様によれば、外周側硬磁性部と内周側硬磁性部との間で軟磁性材が保持される。
【００４８】
この発明にかかる回転子の第６の態様によれば、界磁用磁石に隣接する軟磁性材を介して、当該界磁用磁石で極性が異なる磁極面の間を磁束が短絡して流れることを回避でき、電機子に与える界磁の減少を防ぐ。
【００４９】
この発明にかかる回転子の第７の態様によれば、外周側軟磁性突起と内周側軟磁性部との間で界磁用磁石が保持される。
【００５０】
この発明にかかる回転子の第８の態様によれば、内周側軟磁性突起と外周側軟磁性部との間で界磁用磁石が保持される。
【００５１】
この発明にかかる回転子の第９の態様によれば、外周側硬磁性突起と内周側硬磁性部との間で軟磁性材が保持される。
【００５２】
この発明にかかる回転子の第１０の態様によれば、内周側硬磁性突起と外周側硬磁性部との間で軟磁性材が保持される。
【００５３】
この発明にかかる回転子の第１１の態様によれば、穴において例えばボルトやリベットなどの締結具を貫挿することにより、軸方向に軟磁性体を締結することができる。しかもｑ軸方向の磁束の流れを阻害することはあっても、ｄ軸方向の磁束の流れを阻害しにくい。
【００５４】
この発明にかかる回転子の第１２の態様によれば、所望の機械強度を得るために必要な穴の寸法が小さいため、当該穴による磁束の流れの阻害が小さい。また第２部分において外周及び内周のいずれに向かっても磁性体が広がる形状が得られるので、固定子と第２部分との間でのｑ軸方向の磁束を流れ易くする。
【００５５】
この発明にかかる電動機の第１の態様によれば、ｑ軸インダクタンスを大きく、かつ巻線スロットの全断面積を増大させることができる。
【００５６】
この発明にかかる電動機の第２の態様によれば、界磁用磁石から得られる磁束のうち、内周側固定子の歯部の回転子側、あるいは外周側固定子の歯部の回転子側を経由して周方向に流れる成分を増大させることができるので、固定子の電機子電流を制御することなく、弱め界磁を等価的に実現することができる。従って弱め磁束電流による銅損の上昇や、負のｄ軸電流による界磁用磁石の減磁も発生しない。当該相対的な位置関係の調整は巻線の巻回数の調整と比較すると微調整がし易いので、設定されるべき回転数が異なる電動機に共通して採用できる。
【００５７】
この発明にかかる圧縮機、送風機、空気調和機によれば、それぞれ圧縮、送風、空調の効率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
第１の実施の形態．
以下では簡単のため、回転子の極対数が２であり、固定子の相数が３である場合を例にとって説明するが、その他の極対数や相数にも本発明を適用することができる。
【００５９】
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる回転子１０１の構成を示す断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。
【００６０】
回転子１０１は外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂを備え、これらはいずれも環状を呈する。ここでは両者は同心円を呈しているが、必ずしも真円である必要はなく、設計上の変更は適宜に可能である。また図１は回転軸Ｑに垂直な断面を示しているため、外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂは面ではなく、線として示されている。
【００６１】
回転子１０１はその周方向において交互に、第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８に区分される。第１部分１１〜１４はそれぞれ界磁用磁石３１〜３４を有しており、本実施の形態では第１部分１１〜１４は界磁用磁石３１〜３４自体で構成されている。界磁用磁石３１〜３４の各々は、外周面１０１ａ側と内周面１０１ｂ側とに相互に異なる磁極面を呈する。例えば、誘起電圧の高調波低減のために、第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８を偏芯、偏肉形状としてもよい。
【００６２】
本実施の形態及び以下の実施の形態では、界磁用磁石３１，３３がＳ極の磁極面を、界磁用磁石３２，３４がＮ極の磁極面を、それぞれ外周面１０１ａ側に向けて呈している場合を例に採って説明する。もちろん、固定子の極対数が増えても、一つの第２部分を介して隣接する一対の第１部分において、界磁用磁石が外周面側に呈する磁極面の磁極が相互に異なっていればよい。
【００６３】
第２部分１５〜１８は軟磁性材３５〜３８を有しており、本実施の形態では軟磁性材３５〜３８自体で構成されている。軟磁性材３５〜３８としては公知の電磁鋼板、圧粉鉄心を採用することができる。
【００６４】
第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８は相互に接着されていてもよい。あるいは図示されない薄肉のＳＵＳ（Stainless Used Steel）管により、外周面１０１ａ側及び内周面１０１ｂ側から第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８を保持してもよい。当該ＳＵＳ管は非磁性材であることが望ましい。
【００６５】
図２は回転子１０１を用いた電動機の構成を例示する断面図であり、簡単のため電機子巻線は省略して描画している。回転子１０１の内周面１０１ｂ側には内周側固定子２００が、外周面１０１ａ側には外周側固定子３００が、それぞれ設けられた構成を有している。界磁用磁石３１〜３４の、第２部分１５〜１８との境界付近での磁化方向は、第１部分１１〜１４と第２部分１５〜１８との境界に略平行であることが望ましい。界磁用磁石３１〜３４から得られる界磁が第２部分１５〜１８へ流れることを困難にし、以て内周側固定子２００と外周側固定子３００へ有効に界磁を与えるためである。
【００６６】
このように回転子１０１の内外に固定子を設けることにより、巻線スロットの全断面積を増大させることができる。これは体積当たりの効率が高い電動機の構成に資することになる。
【００６７】
もちろん、本実施の形態において、特許文献１や特許文献２に紹介されたようなスロット形状の工夫を伴って、更に巻線スロットの全断面積を増大させてもよい。
【００６８】
外周側固定子３００は径方向に延在する歯部３０１を有しており、その先端（回転子１０１側）は周方向に広がって幅広部３０２を形成している。同様に、内周側固定子２００は径方向に延在する歯部２０１を有しており、その先端（回転子２０１側）は周方向に広がって幅広部２０２を形成している。
【００６９】
図２において符号を伴わない矢印は、界磁用磁石３１〜３４による磁束の流れを例示している。回転子１０１と外周側固定子３００とは主としてその歯部３０１を介して、磁束が流入出し、回転子１０１と内周側固定子２００とは主としてその歯部２０１を介して、磁束が流入出する。
【００７０】
第２部分１５〜１８は第１部分１１〜１４に対して、周方向において交互に設けられるので、回転子１０１の内側に設けられる固定子を経由して第２部分１５〜１８に磁束が流れ、また第２部分１５〜１８の周方向の角度θｗを大きくすることができる。これによりｑ軸インダクタンスＬｑを大きくすることができる。
【００７１】
図３は回転子１０１にｄ軸磁束φａが流れる様子を概念的に示す図であり、図４は回転子１０１にｑ軸磁束φｂが流れる様子を概念的に示す図であり、いずれも図１の断面図に対応している。
【００７２】
ｄ軸磁束φａは界磁用磁石３１，３３と、界磁用磁石３２，３４との間を流れる。よってｄ軸磁束φａはほぼ第１部分１１〜１４のみを流れることになる。
【００７３】
ｑ軸磁束φｂは軟磁性材３５，３７と、軟磁性材３６，３８との間を流れる。よって第２部分１５〜１８はほぼ第２部分１５〜１８のみを流れることになる。よって第２部分１５〜１８が周方向に広がる角度θｗを広げることが、ｑ軸インダクタンスＬｑを増大させる観点から望ましい。
【００７４】
なお、内周側固定子２００は巻線（図示省略）が巻回される電機子であるが、これを回転子としない方が望ましい。もし回転子１０１の内側の電機子を回転子とすると、上述のように機械的整流子が必要となる他、外側の電機子である外周側固定子３００と相対的に回転することになる。この相対的な回転はいずれかの電機子の、回転子１０１の界磁に対する相対回転数を減少させ、電動機の効率の低下を招来してしまう。またこの相対的な回転はｑ軸磁束φｂの経路を乱し、リラクタンストルクの変動を増大させ、その利用が困難となる。
【００７５】
図５は回転子１０１、内周側固定子２００、外周側固定子３００を備えた電動機の断面図であり、回転中心を含む断面を概念的に示している。回転子１０１は端板１１２を介して回転軸１１３に連結されており、回転軸１１３は軸受け１１４，１１５によって支持されている。内周側固定子２００、外周側固定子３００はそれぞれ支持部２０４，３０４によって支持されている。
【００７６】
端板１１２によって第１部分１１〜１４と第２部分１５〜１８とが結合されていてもよい。その観点からは端板１１２は非磁性材であることが望ましい。ただし、第２部分１５〜１８の軟磁性材が回転子１０１の回転軸１１３についての両端において連結しており、界磁用磁石３１〜３４が回転軸１１３に沿った方向において軟磁性材に挟み込まれていてもよい。かかる態様は、部品点数削減の観点から望ましい。
【００７７】
また内周側固定子２００、外周側固定子３００には、それぞれ電機子巻線２０３，３０３が巻回されている。図２は、図５中の位置II−IIにおいて、支持部２０４，３０４及び電機子巻線２０３，３０３を省略した断面図に相当する。
【００７８】
図６及び図７は電機子巻線２０３，３０３（図５）が接続される態様を例示する回路図である。図６及び図７に示されたコイル２０３Ｕ，２０３Ｖ，２０３Ｗは、それぞれ電機子巻線２０３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルであり、コイル３０３Ｕ，３０３Ｖ，３０３Ｗは、それぞれ電機子巻線３０３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルである。
【００７９】
図６及び図７は、スター結線を採用し、各相において電機子巻線２０３，３０３がそれぞれ直列及び並列に接続されている場合を示した。本実施の形態ではこのような直列結線及び並列結線のいずれの態様をも採用できる。もちろん、図８及び図９のように、デルタ結線を採用し、各相において電機子巻線２０３，３０３がそれぞれ直列及び並列に接続してもよい。ただし、デルタ結線を採用すると誘起電圧の不均衡による環状電流は銅損を大きくするので、スター結線を採用して電機子巻き線２０３，３０３は各相ごとに直列に接続されていることが望ましい。
【００８０】
第２の実施の形態．
ｑ軸インダクタンスＬｑを増大させる観点同様の観点から、軟磁性材３５〜３８と界磁用磁石３１〜３４とが周方向において、非磁性材を介することなく接触して設けられることが望ましい。軟磁性材３５〜３８の体積を大きくし、ｑ軸インダクタンスを大きくすることができるからである。
【００８１】
しかしながら、界磁用磁石３１〜３４に隣接する軟磁性材３５〜３８を介して、当該界磁用磁石で極性が異なる磁極面の間を磁束が短絡して流れる可能性がある。これは内周側電機子２００、外周側電機子３００（図２参照）に与える界磁の減少を招来する。
【００８２】
また、界磁用磁石３１〜３４と軟磁性材３５〜３８との境界において内周側電機子２００、外周側電機子３００に与える界磁が急峻に変化する可能性がある。これは界磁の高調波成分の増大、ひいては回転子１０１の滑らかな回転の阻害や、振動、騒音の増大を招来する。
【００８３】
本実施の形態ではこれらの問題を軽減する構造を呈示する。図１０及び図１１はいずれも本発明の第２の実施の形態の構成を示す断面図であり、図１の界磁用磁石３１と軟磁性材３５との境界近傍を拡大して示している。
【００８４】
図１０では、軟磁性材３５の界磁用磁石３１との境界における厚さｔ３５２は、他の位置における厚さｔ３５１よりも薄くなっている。よって界磁用磁石３１の外周面１０１ａ側の磁極面３１Ｓとａ内周面１０１ｂ側の磁極面３１Ｎとの間で軟磁性材３５を介して磁束が短絡して流れることを回避できる。よって内周側電機子２００、外周側電機子３００に与えられる界磁の減少を防ぐ。
【００８５】
図１１では、界磁用磁石３１の軟磁性材３５との境界における厚さｔ３１２は、他の位置における厚さｔ３１１よりも薄くなっている。よって界磁用磁石３１から内周側電機子２００、外周側電機子３００に与えられる界磁が、界磁用磁石３１と軟磁性材３５との境界で急峻に変化することを回避できる。よって内周側電機子２００、外周側電機子３００に与えられる界磁の高調波成分を低減する。
【００８６】
第３の実施の形態．
図１２は、本発明の第３の実施の形態にかかる回転子１０２の構成を示す断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。
【００８７】
回転子１０２は外周面１０２ａ及び内周面１０２ｂを備え、これらはいずれも環状を呈する。回転子１０２も回転子１０１と同様、その周方向において交互に、第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８に区分される。第１部分１１〜１４はそれぞれ界磁用磁石３１〜３４を有しており、本実施の形態では第１部分１１〜１４は界磁用磁石３１〜３４自体で構成されている。界磁用磁石３１〜３４の各々は、外周面１０２ａ側と内周面１０２ｂ側とに相互に異なる磁極面を呈する。第２部分も回転子１０１と同様に、軟磁性材３５〜３８を有している。
【００８８】
しかし、第２部分１５は回転子１０１とは異なり、軟磁性材３５の外周面１０２ａ側で周方向に延在して硬磁性材からなる外周側硬磁性部４５ａと、軟磁性材３５の内周面１０２ｂ側で周方向に延在して硬磁性材からなる内周側硬磁性部４５ｂとを更に有している。同様にして、第２部分１６〜１８は軟磁性材３６〜３８の外周面１０２ａ側で周方向に延在して硬磁性材からなる外周側硬磁性部４６ａ〜４８ａと、軟磁性材３６〜３８の内周面１０２ｂ側で周方向に延在して硬磁性材からなる内周側硬磁性部４６ｂ〜４８ｂとを更に有している。
【００８９】
外周側硬磁性部４５ａと内周側硬磁性部４５ｂとは、いずれも界磁用磁石３１，３２と連続している。同様にして外周側硬磁性部４６ａと内周側硬磁性部４６ｂとが界磁用磁石３２，３３と、外周側硬磁性部４７ａと内周側硬磁性部４７ｂとが界磁用磁石３３，３４と、外周側硬磁性部４８ａと内周側硬磁性部４８ｂとが界磁用磁石３４，３１と、それぞれ連続している。
【００９０】
界磁用磁石３１〜３４は硬磁性材に着磁して得ることができるので、外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａや内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂと同じ硬磁性材を用いて界磁用磁石３１〜３４を形成することができる。軟磁性材である鉄片の周りをボンド磁石で成形し、ボンド磁石に鉄片が埋め込まれた構造としてもよいし、軟磁性粉と硬磁性粉とを用いて一体成形を行ってもよい。
【００９１】
界磁用磁石３１〜３４に対応する部分のみが着磁され、外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａと、内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂとは、着磁されていないことが望ましい。ただし外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａと内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂとに対応する部分に対して着磁処理を施さないのであれば、界磁用磁石３１〜３４に対応する部分のみに対する着磁処理の影響を受けることで、結果的に外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａと内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂとが幾分か着磁してもよい。
【００９２】
本実施の形態にかかる回転子１０２によれば、外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａと内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂとの間で軟磁性材３５〜３８を保持することができる。
【００９３】
図１３は本実施の形態の望ましい態様を示す断面図であり、図１２の第１部分１１と第２部分１５との境界近傍を拡大して示している。
【００９４】
図１３では、図１０と同様に、軟磁性材３５の界磁用磁石３１との境界における厚さｔ３５２は、他の位置における厚さｔ３５１よりも薄くなっている。よって第１の実施の形態で説明したように、界磁用磁石３１の軟磁性材３５を介して磁束が短絡して流れることを回避でき、内周側電機子２００、外周側電機子３００に与えられる界磁の減少を防ぐことができる。
【００９５】
なお、第１部分１１〜１４の硬磁性材が回転子１０１の回転軸１１３についての両端において連結しており、第２部分１５〜１８の軟磁性材が回転軸１１３に沿った方向において硬磁性材に挟み込まれていてもよい。かかる態様は、部品点数削減の観点から望ましい。ただし、上記両端においては当該硬磁性材は磁束を発生させないことが望ましく、着磁されていないことがより望ましい。
【００９６】
第４の実施の形態．
図１４は、本発明の第４の実施の形態にかかる回転子１０３の構成を示す断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。
【００９７】
回転子１０３は外周面１０３ａ及び内周面１０３ｂを備え、これらはいずれも環状を呈する。回転子１０３も回転子１０１と同様、その周方向において交互に、第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８に区分される。第２部分１５〜１８は軟磁性材３５〜３８を有しており、本実施の形態では第２部分１５〜１８は軟磁性材３５〜３８自体で構成されている。第１部分１１〜１４も回転子１０１と同様、界磁用磁石３１〜３４を有しており、各々は、外周面１０３ａ側と内周面１０３ｂ側とに相互に異なる磁極面を呈する。
【００９８】
しかし第１部分１１は、回転子１０１とは異なり、界磁用磁石３１の内周面１０３ｂ側で周方向に延在し、軟磁性材からなる内周側軟磁性部４１ｂと、界磁用磁石３１の外周面１０３ａ側で軟磁性材３５，３８にそれぞれ連続して周方向に突出し、軟磁性材からなる外周側軟磁性突起３５ａ，３８ａとを更に有している。同様にして、第１部分１２〜１４は、界磁用磁石３２〜３４の内周面１０３ｂ側で周方向に延在し、軟磁性材からなる内周側軟磁性部４２ｂ〜４４ｂと、界磁用磁石３２〜３４の外周面１０３ａ側で軟磁性材３５〜３８にそれぞれ連続して周方向に突出し、軟磁性材からなる外周側軟磁性突起３５ａ〜３８ａを更に有している。
【００９９】
内周側軟磁性部４１ｂは軟磁性材３８，３５と連続している。同様にして内周側軟磁性部４２ｂは軟磁性材３５，３６と、内周側軟磁性部４３ｂは軟磁性材３６，３７と、内周側軟磁性部４４ｂは軟磁性材３７，３８と、それぞれ連続している。
【０１００】
本実施の形態にかかる回転子１０３によれば、外周側軟磁性突起３５ａ〜３８ａと内周側軟磁性部４１ｂ〜４４ｂとの間で界磁用磁石３１〜３４を保持することができる。保持する観点からは、外周側軟磁性突起３５ａ〜３８ａはそれぞれ軟磁性材３５〜３８について一対ずつ設けられることが効果的である。
【０１０１】
第５の実施の形態．
図１５は、本発明の第５の実施の形態にかかる回転子１０４の構成を示す断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。
【０１０２】
回転子１０４は外周面１０４ａ及び内周面１０４ｂを備え、これらはいずれも環状を呈する。
【０１０３】
回転子１０４は、回転子１０３の第１部分１１〜１４において、界磁用磁石３１〜３４を保持するための軟磁性部と軟磁性突起とを、外周面１０４ａ側と内周面１０４ｂ側とで入れ替えた構造を呈している。
【０１０４】
即ち、第１部分１１は、界磁用磁石３１の外周面１０４ａ側で周方向に延在し、軟磁性材からなる外周側軟磁性部４１ａと、界磁用磁石３１の内周面１０４ａ側で軟磁性材３５、３８からそれぞれ連続して周方向に突出し、軟磁性材からなる内周側軟磁性突起３５ｂ，３８ｂとを更に有している。同様にして、第１部分１２〜１４は、界磁用磁石３２〜３４の外周面１０４ａ側で周方向に延在し、軟磁性材からなる外周側軟磁性部４２ａ〜４４ａと、界磁用磁石３２〜３４の内周面１０４ｂ側で軟磁性材３５〜３８にそれぞれ連続して周方向に突出し、軟磁性材からなる内周側軟磁性突起３５ｂ〜３８ｂを更に有している。
【０１０５】
外周側軟磁性部４１ａは軟磁性材３８，３５と連続している。同様にして外周側軟磁性部４２ａは軟磁性材３５，３６と、外周側軟磁性部４３ａは軟磁性材３６，３７と、外周側軟磁性部４４ａは軟磁性材３７，３８と、それぞれ連続している。
【０１０６】
本実施の形態にかかる回転子１０４によれば、内周側軟磁性突起３５ｂ〜３８ｂと外周側軟磁性部４１ａ〜４４ａとの間で界磁用磁石３１〜３４を保持することができる。保持する観点からは、内周側軟磁性突起３５ｂ〜３８ｂはそれぞれ軟磁性材３５〜３８について一対ずつ設けられることが効果的である。
【０１０７】
第６の実施の形態．
図１６は、本発明の第６の実施の形態にかかる回転子１０５の構成を示す断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。
【０１０８】
回転子１０５は外周面１０５ａ及び内周面１０５ｂを備え、これらはいずれも環状を呈する。回転子１０５も回転子１０１と同様、その周方向において交互に、第１部分１１〜１４及び第２部分１５〜１８に区分される。第１部分１１〜１４はそれぞれ界磁用磁石３１〜３４を有しており、本実施の形態では第１部分１１〜１４は界磁用磁石３１〜３４自体で構成されている。界磁用磁石３１〜３４の各々は、外周面１０５ａ側と内周面１０５ｂ側とに相互に異なる磁極面を呈する。第２部分も回転子１０１と同様に、軟磁性材３５〜３８を有している。
【０１０９】
しかし、第２部分１５は回転子１０１とは異なり、軟磁性材３５の内周面１０５ｂ側で周方向に延在し、硬磁性材からなる内周側硬磁性部４５ｂと、軟磁性材３５の外周面１０５ａ側で界磁用磁石３１，３２にそれぞれ連続して周方向に突出し、硬磁性材からなる外周側硬磁性突起３１ａ，３２ａとを更に有している。同様にして、第２部分１６〜１８は、軟磁性材３６〜３８の内周面１０５ｂ側で周方向に延在し、硬磁性材からなる内周側硬磁性部４６ｂ〜４８ｂと、軟磁性材３６〜３８の外周面１０５ａ側で界磁用磁石３１〜３４にそれぞれ連続して周方向に突出し、硬磁性材からなる外周側硬磁性突起３１ａ〜３４ａを更に有している。
【０１１０】
内周側硬磁性部４５ｂは界磁用磁石３１，３２と連続している。同様にして内周側硬磁性部４６ｂは界磁用磁石３２，３３と、内周側硬磁性部４７ｂは界磁用磁石３３，３４と、内周側硬磁性部４８ｂは界磁用磁石３４，３１と、それぞれ連続している。
【０１１１】
界磁用磁石３１〜３４は硬磁性材に着磁して得ることができるので、外周側硬磁性突起３１ａ〜３４ａや内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂと同じ硬磁性材を用いて界磁用磁石３１〜３４を形成することができる。
【０１１２】
本実施の形態にかかる回転子１０５によれば、外周側硬磁性突起３１ａ〜３４ａと内周側硬磁性部４５ｂ〜４８ｂとの間で軟磁性材３５〜３８を保持することができる。保持する観点からは、外周側硬磁性突起３１ａ〜３４ａはそれぞれ界磁用磁石３１〜３４について一対ずつ設けられることが効果的である。
【０１１３】
第７の実施の形態．
図１７は、本発明の第７の実施の形態にかかる回転子１０６の構成を示す断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。
【０１１４】
回転子１０６は外周面１０６ａ及び内周面１０６ｂを備え、これらはいずれも環状を呈する。
【０１１５】
回転子１０６は、回転子１０５の第２部分１５〜１８において、軟磁性材３５〜３８を保持するための硬磁性部と硬磁性突起とを、外周面１０６ａ側と内周面１０６ｂ側とで入れ替えた構造を呈している。
【０１１６】
即ち、第２部分１５は、軟磁性材３５の外周面１０６ａ側で周方向に延在し、硬磁性材からなる外周側硬磁性部４５ａと、軟磁性材３５の内周面１０５ｂ側で界磁用磁石３１，３２にそれぞれ連続して周方向に突出し、硬磁性材からなる内周側硬磁性突起３１ｂ，３２ｂとを更に有している。同様にして、第２部分１６〜１８は、軟磁性材３６〜３８の外周面１０６ａ側で周方向に延在し、硬磁性材からなる外周側硬磁性部４６ａ〜４８ａと、軟磁性材３６〜３８の内周面１０６ｂ側で界磁用磁石３１〜３４にそれぞれ連続して周方向に突出し、硬磁性材からなる内周側硬磁性突起３１ｂ〜３４ｂを更に有している。
【０１１７】
外周側硬磁性部４５ａは界磁用磁石３１，３２と連続している。同様にして外周側硬磁性部４６ａは界磁用磁石３２，３３と、外周側硬磁性部４７ａは界磁用磁石３３，３４と、外周側硬磁性部４８ａは界磁用磁石３４，３１と、それぞれ連続している。
【０１１８】
界磁用磁石３１〜３４は硬磁性材に着磁して得ることができるので、内周側硬磁性突起３１ｂ〜３４ｂや外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａと同じ硬磁性材を用いて界磁用磁石３１〜３４を形成することができる。
【０１１９】
本実施の形態にかかる回転子１０６によれば、内周側硬磁性突起３１ｂ〜３４ｂと外周側硬磁性部４５ａ〜４８ａとの間で軟磁性材３５〜３８を保持することができる。保持する観点からは、内周側硬磁性突起３１ｂ〜３４ｂはそれぞれ界磁用磁石３１〜３４について一対ずつ設けられることが効果的である。
【０１２０】
第８の実施の形態．
図１８は本発明の第８の実施の形態にかかる回転子１０１の構成を示す平面図である。図１に示された回転子１０１に対して、第２部分１５〜１８において、軟磁性材３５〜３８にそれぞれ穴５１〜５４が設けられている。
【０１２１】
穴５１〜５４に例えばボルトやリベットなどの締結具を貫挿し、これらを用いて簡易かつ安価に、端板１１２（図５参照）を締結することができる。また第２部分１５〜１８が回転軸Ｑ方向に複数の鋼板が積層されて形成される場合には、当該鋼板同士を締結することができる。
【０１２２】
もし接着剤を用いて複数の鋼板同士を連結しようとすると、接着硬化時間を必要とし、電動機の使用環境、特に温度環境が制約される。しかし本実施の形態ではそのような問題は回避される。
【０１２３】
もし第１部分１１〜１４に穴を設けてしまうと、これに貫挿する締結具に磁性体を用いたとしても、マグネットトルクに寄与するｄ軸磁束φａ（図３）の流れを阻害する。これに対し、第２部分１５〜１８に穴５１〜５４を設けることにより、ｑ軸磁束φｂ（図４）の流れを阻害することはあっても、ｄ軸磁束φａの流れを阻害しにくい。
【０１２４】
既述のように、第２部分１５〜１８は第１部分１１〜１４に対して、周方向において交互に設けられるので、その角度θｗを増大させ易い。よって穴５１〜５４を設けるための面積に余裕があり、穴５１〜５４を大きくすることができる。また穴５１〜５４を設けても、ｑ軸磁束φｂの流れは阻害されるものの、ある程度は確保し易い。
【０１２５】
望ましくは、穴５１〜５４は円形である。この場合、応力が集中する角がなく、また穴以外のリブとして機能する部分も太くできるので、所望の機械強度を得るために必要な穴５１〜５４の寸法が小さくなり、穴５１〜５４によるｑ軸磁束φｂの阻害を小さくできる。
【０１２６】
また第２部分１５〜１８においては、外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂのいずれに向かっても磁性体が広がる形状が得られるので、内周側電機子２００、外周側電機子３００（図２参照）と第２部分１５〜１８との間でのｑ軸磁束φｂを流れ易くする。
【０１２７】
もちろん、上記磁束の阻害を低減するためには、穴５１〜５４に貫挿する締結具は、磁性材料を採用することが望ましい。
【０１２８】
また、第２の実施の形態乃至第７の実施の形態に示された回転子１０２〜１０６の第２部分１５〜１８において、軟磁性材３５〜３８にそれぞれ穴５１〜５４を設けてもよいことはもちろんである。
【０１２９】
第９の実施の形態．
図１９は本発明の第９の実施の形態にかかる電動機の構成を例示する断面図である。図４に示された構成と比較して、内周側固定子２００の歯部２０１の周方向の中心と、外周側固定子２３０の歯部３０１の周方向の中心とが、周方向についての相対的な位置がずれている。図１４では機械角として３０度ずれている場合が例示されており、電気角として６０度のずれに相当する。なお、簡単のため、電機子巻線２０３，３０３は一部の歯部２０１．３０１に巻回されているもののみを描いている。
【０１３０】
このような位置ずれは、電動機の使用前に、もしくは使用中において、機械的に行うことができる。例えば電動機の使用前にマニュアルで位置ずれを起こさせてもよいし、使用中にはサーボモータ等のアクチュエータで位置ずれを起こさせてもよい。このアクチュエータは、例えば図１０に示された支持部２０４において設けることができる。
【０１３１】
磁束Ψａは界磁用磁石３２の外周側の磁極面（ここではＮ極）から発生する磁束を、磁束Ψｂは磁石３３の内周側の磁極面（ここではＮ極）から発生する磁束を、それぞれ示している。
【０１３２】
磁束Ψａが界磁用磁石３２の内周側の磁極面（ここではＳ極）へ向かうに際して、外周側固定子３００のヨークまで歯部３０１を経由して電機子巻線３０３に鎖交する。しかし上記の位置ずれが生じているので、内周側固定子２００の歯部２０１においては、電機子巻線２０３に鎖交することなく、その幅広部２０２を経由する経路が存在する。
【０１３３】
同様にして、磁束Ψｂが磁石３３の外周側の磁極面（ここではＳ極）へ向かうに際して、内周側固定子２００の歯部２０１を経由して電機子巻線２０３に鎖交するが、外周側固定子３００の歯部３０１においては、電機子巻線３０３に鎖交することなく、その幅広部３０２を経由する経路が存在する。
【０１３４】
これらの経路は実質的には界磁用磁石３２，３３の界磁を弱めることとなる。つまり上述の位置ずれは、実質的な弱め界磁制御である弱め磁束制御を機械的に実現している。このようにして、弱め磁束電流を流すことなく弱め磁束制御が実現でき、高出力領域での効率向上が達成できる。図１９では電気角として６０度に相当する位置ずれが示されており、弱め磁束を最大限利用している場合が例示されている。
【０１３５】
この実施の形態によれば、弱め磁束電流による銅損の上昇や、負のｄ軸電流による界磁用磁石の減磁も発生しない。しかも相対的な位置関係の調整は巻線の巻回数の調整と比較すると微調整がし易いので、設定されるべき回転数が異なる電動機に共通して採用できる。
【０１３６】
なお、弱め磁束制御の際には歯部の幅広部２０２，３０２の磁束密度が上昇するので、幅広部２０２，３０２での鉄損は上昇する。しかし幅広部２０２，３０２以外の歯部２０２，３０２を通過する磁束密度は減少するので、より長い磁路における鉄損を低減できることにより、電動機の総鉄損は低減する。
【０１３７】
また弱め磁束制御を行う場合、誘起電圧の不均衡による環状電流による損失を誘発しない観点からは、図６に示されるよう直列結線の方が望ましい。
【０１３８】
もちろん、第２の実施の形態乃至第７の実施の形態に示された回転子１０２〜１０６を本実施の形態に採用できるし、第８の実施の形態に示されたように、回転子に穴５１〜５４が設けられていてもよい。
【０１３９】
このように、内外の電機子の相互の位置関係を調整することで弱め磁束制御を行うことは、特に電動機を小型化する場合に好適である。例えば特許文献７には方向性電磁鋼板の圧延方向による透磁率異方性を利用し、固定子に調整用のプラグを埋め込んでいる。しかしこれは固定子自体の磁束密度を損なってしまうため、電動機の小型化の観点からは望ましくない。
【０１４０】
また本実施の形態にかかる電動機では、同一の電流を用いても回転数を微調整することが容易であるので、電動機が低圧で動作する使用である場合に好適である。低圧で動作する電動機では巻線の巻回数が小さくなるため、巻回数を変更して微調整を行うことは容易ではない。巻回数の変更は離散的な数値の制御であるからである。
【０１４１】
もちろん、空気調和機の圧縮機や送風機に、本発明にかかる電動機を搭載し、圧縮や送風の効率を向上させることができる。よって当該圧縮機や送風機の少なくともいずれか一方を備えた空気調和機は、空調効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電動機の構成を例示する断面図である。
【図３】回転子にｄ軸磁束が流れる様子を概念的に示す図である。
【図４】回転子にｑ軸磁束が流れる様子を概念的に示す図である。
【図５】電動機の構成を示す断面図である。
【図６】電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。
【図７】電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。
【図８】電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。
【図９】電機子巻線が接続される態様を示す回路図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態にかかる回転子の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第８の実施の形態にかかる構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の第９の実施の形態にかかる電動機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１１〜１４  第１部分  
１５〜１８  第２部分
１０１〜１０６  回転子
１０１ａ〜１０６ａ  外周面
１０１ｂ〜１０６ｂ  内周面
３１〜３４  界磁用磁石
３５〜３８  軟磁性材
３１ａ〜３４ａ  外周側硬磁性突起
３１ｂ〜３４ｂ  内周側硬磁性突起
３５ａ〜３８ａ  外周側軟磁性突起
３５ｂ〜３８ｂ  内周側軟磁性突起
４１ａ〜４４ａ  外周側軟磁性部
４１ｂ〜４４ｂ  内周側軟磁性部
４５ａ〜４８ａ  外周側硬磁性部
４５ｂ〜４８ｂ  内周側硬磁性部
１０１〜１０６  回転子
１０１ａ〜１０６ａ  外周面
１０１ｂ〜１０６ｂ  内周面
２００  内周側電機子
３００  外周側電機子
２０１，３０１  歯部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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