(57)【要約】【課題】高トルク低回転速度から低トルク高回転速度に至る運転可能領域を拡大することができる回転電気機械を提供する。【解決手段】固定子の歯部３０を少なくとも第一歯部３１と第二歯部３２とに分割し、両歯部３１、３２間の磁気抵抗が小さい第一位置と、同磁気抵抗が相対的に大きい第二位置との間で、第二歯部３２を第一歯部３１に対して相対移動自在とする。前記第二歯部３２が第一位置に配置された状態において、（主磁気回路の総磁気抵抗）＜（短絡磁気回路の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗）の関係式を満たすように構成されると共に、前記第二歯部３２が前記第二位置に配置された状態において、（短絡磁気回路の総磁気抵抗）＜（主磁気回路の総磁気抵抗）、および（短絡磁気回路の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗）の両関係式を満たすように構成する。【選択図】図５Ｃ
2015146732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の回転子本体に複数の永久磁石が埋め込み状態に配置され、回転軸を中心に回転する回転子と、
前記回転子の半径方向の外側に、前記回転子本体の外周縁部に対向するように該外周縁部から間隙を介して配置された円筒状の固定子とを備え、
前記固定子は、
前記固定子の周方向に間隔を隔てて配置された複数の歯部と、
前記各歯部と共に固定子磁路を形成する固定子ヨーク部と、
前記各歯部の周囲に配置された巻線と、
前記固定子ヨーク部と前記各歯部とで構成される前記固定子磁路を機械的に変更して該固定子磁路の磁気抵抗値を変更する磁気抵抗変更機構とを備え、
前記各歯部は、胴部と、該胴部の回転子側の端部における前記周方向の両側に側方突出状に延びた一対の側方突出部とを備え、
前記周方向に互いに隣り合う一対の前記歯部のうち、一方の前記歯部が有する他方の前記歯部へ向けて伸びる側方突出部と、他方の前記歯部が有する一方の前記歯部へ向けて伸びる側方突出部とは、互いに間隔を空けて対向しており、
前記磁気抵抗変更機構は、前記固定子磁路の磁気抵抗が小さい第一状態と、該第一状態よりも相対的に前記固定子磁路の磁気抵抗が大きい第二状態との間で、前記固定子磁路を機械的に変更するように構成され、
前記第一状態において、
（主磁気回路の総磁気抵抗）＜（短絡磁気回路の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗）
の関係式を満たすように構成されると共に、
前記第二状態において、
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）＜（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）、および
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗）
の両関係式を満たすように構成され、
前記主磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部のうちの一方の歯部の前記固定子ヨーク部側を経て前記隣接する一対の歯部のうちの他方の歯部、および前記一対の永久磁石のうちの他方の永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義され、
前記短絡磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、前記歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の他方の前記永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義され、
前記永久磁石間磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石の一方の永久磁石の一方の磁極から、前記歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の間の中間領域を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される、回転電気機械。
【請求項２】
前記磁気抵抗変更機構は、前記歯部が前記回転軸の半径方向に分割された複数個の分割歯部を有し、これら複数個の分割歯部のうち少なくともいずれか１つの分割歯部が他の分割歯部に対して前記回転軸の周方向に相対移動自在な可動分割歯部を構成し、該可動分割歯部が、前記第一状態と前記第二状態との間で移動自在となされている、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項３】
前記回転子は、隣接する前記永久磁石間の中間領域に、前記外周縁部の外周面から半径方向内側に向かってのびた切欠部が形成されている、請求項１に記載の回転電気機械。
【請求項４】
前記回転子は、前記外周縁部に周方向に沿って複数の永久磁石嵌め込み用スリットが形成され、該スリットに前記永久磁石が挿入されている、請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項５】
前記各永久磁石における前記周方向の端部と前記切欠部との間に、前記永久磁石の半径方向外側に位置する前記回転子本体の外周縁部を構成する鉄心部分とその反対側に位置する鉄心部分とを連結する連結壁を有する、請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項６】
前記各永久磁石は、前記周方向に二分割され、互いに離間状態に配置された一対の分割永久磁石片からなり、前記一対の分割永久磁石片は、前記回転子本体の外周縁部にその外周面から前記半径方向内側に位置した状態で埋設状態に配置されると共に、
前記各分割永久磁石片の前記周方向の外側端部がそれぞれ前記切欠部に露出した状態となされている、請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項７】
前記各永久磁石の半径方向外側に配置された前記回転子本体の外周縁部が、前記一対の分割永久磁石片の間に延びた中央連結壁によって前記回転子本体に連結固定されている、請求項６に記載の回転電気機械。
【請求項８】
円柱状の回転子本体に複数の永久磁石が埋め込み状態に配置され、回転軸を中心に回転する回転子と、
前記回転子の半径方向の外側に、前記回転子本体の外周縁部に対向するように該外周縁部から間隙を介して配置された円筒状の固定子とを備え、
前記固定子は、
前記固定子の周方向に間隔を隔てて配置された複数の歯部を有し、
前記複数の歯部のそれぞれの歯部は、前記半径方向に複数個に分割され、少なくとも前記回転子本体の前記外周縁部に前記間隙を介して対向するように配置された第一歯部と、前記半径方向の最も外側に配置された第二歯部とを含む複数の分割歯部を有し、
前記固定子は、更に、前記第二歯部が固定された円筒状の固定子ヨーク部と、前記歯部の周囲に配置された巻線とを有し、
前記各歯部における前記第一歯部は、胴部と、該胴部の回転子側の端部における前記周方向の両側に側方突出状に延びた一対の側方突出部とを備え、
前記周方向に互いに隣り合う一対の前記第一歯部のうち、一方の前記第一歯部が有する他方の前記第一歯部へ向けて伸びる側方突出部と、他方の前記第一歯部が有する一方の前記第一歯部へ向けて伸びる側方突出部とは、互いに間隔を空けて対向しており、
前記各歯部における前記複数の分割歯部のうちの少なくともいずれか１の分割歯部が、他の分割歯部に対して前記周方向に相対移動自在な可動分割歯部を構成し、
前記可動分割歯部は、前記各歯部における前記複数の分割歯部で形成される磁路の磁気抵抗が小さい第一位置と、該第一位置における前記磁気抵抗よりも相対的に磁気抵抗が大きい第二位置との間で相対移動自在となされ、
前記可動分割歯部が前記第一位置に配置された状態において、
（主磁気回路の総磁気抵抗）＜（短絡磁気回路の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗）
の関係式を満たすように構成されると共に、
前記可動分割歯部が前記第二位置に配置された状態において、
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）＜（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）、および
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗）
の両関係式を満たすように構成され、
前記主磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部のうちの一方の歯部の前記固定子ヨーク部側を経て前記隣接する一対の歯部のうちの他方の歯部、および前記一対の永久磁石のうちの他方の永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義され、
前記短絡磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、前記第一歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の他方の前記永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義され、
前記永久磁石間磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石の一方の永久磁石の一方の磁極から、前記第一歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の間の中間領域を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される、回転電気機械。
【請求項９】
前記回転子は、隣接する前記永久磁石間の中間領域に、前記外周縁部の外周面から半径方向内側に向かってのびた切欠部が形成されている、請求項７に記載の回転電気機械。
【請求項１０】
前記回転子は、前記外周縁部に周方向に沿って複数の永久磁石嵌め込み用スリットが形成され、該スリットに前記永久磁石が挿入されると共に、
隣接する一対の前記永久磁石間の中間領域に、前記外周縁部の外周面から半径方向内側に向かってのびた切欠部が形成されている、請求項８又は９に記載の回転電気機械。
【請求項１１】
前記各永久磁石における前記周方向の端部と前記切欠部との間に、前記永久磁石の半径方向外側に位置する前記回転子本体の外周縁部を構成する鉄心部分とその反対側に位置する鉄心部分とを連結する連結壁を有する、請求項８ないし１０のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項１２】
前記各永久磁石は、前記周方向に二分割され、互いに離間状態に配置された一対の分割永久磁石片からなり、前記一対の分割永久磁石片は、前記回転子本体の外周縁部にその外周面から前記半径方向内側に位置した状態で埋設状態に配置されると共に、
前記各分割永久磁石片の前記周方向の外側端部がそれぞれ前記切欠部に露出した状態となされている、請求項８ないし１０のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項１３】
前記各永久磁石の半径方向外側に配置された前記回転子本体の外周縁部が、前記一対の分割永久磁石片の間に延びた中央連結壁によって前記回転子本体に連結固定されている、請求項１２に記載の回転電気機械。
【請求項１４】
前記各歯部は、前記半径方向に２分割されて、前記回転子本体の前記外周縁部に前記間隙を介して対向するように配置された第一歯部と、該第一歯部の前記半径方向外側に間隙を介して配置された第二歯部とを含み、
前記第二歯部が、前記第一歯部に対して前記周方向に相対移動自在となされている、請求項８ないし１３のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項１５】
前記第一位置は、前記複数の分割歯部が前記半径方向に整列してこれら分割歯部で構成される磁気回路の磁気抵抗が最小になる磁気抵抗最小位置として定義されると共に、
前記第二位置は、前記可動分割歯部が他の分割歯部に対して前記周方向に相対移動してこれら分割歯部で構成される磁気回路の磁気抵抗が最大になる磁気抵抗最大位置として定義され、
前記可動分割歯部が前記磁気抵抗最小位置と前記磁気抵抗最大位置との間の任意の位置で連続的または不連続的に相対移動可能となされている、請求項８ないし１４のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項１６】
前記回転子の前記外周縁部と前記歯部の前記第一歯部との間の磁気抵抗をＲｈ、前記第一位置における前記第一歯部と前記第二歯部との間の磁気抵抗をＲk1、前記第二位置における前記第一歯部と前記第二歯部との間の磁気抵抗をＲｋ２、周方向に隣接する一対の第一歯部における隣接する前記側方突出部相互間の磁気抵抗をＲｊ、前記隣接する永久磁石の間の中間領域の磁気抵抗をＲｘとそれぞれ定義した場合、
前記可動分割歯部が前記第一位置に配置された状態において、
（２Ｒｈ＋２Ｒk1）＜（２Ｒｈ＋Ｒｊ）≦（Ｒｘ）
の関係式を満たすように構成されると共に、
前記可動分割歯部が前記第二位置に相対移動した状態において、
（２Ｒｈ＋Ｒｊ）＜（２Ｒｈ＋２Ｒｋ２）、および
（２Ｒｈ＋Ｒｊ）≦（Ｒｘ）
の両関係式が満たされる、請求項８ないし１５のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械。
【請求項１７】
前記永久磁石は、ネオジウム磁石である、請求項１ないし１６のいずれか１つの請求項
に記載の回転電気機械。
【請求項１８】
請求項１ないし１６のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械を備えた乗り物。
【請求項１９】
請求項１ないし１６のいずれか１つの請求項に記載の回転電気機械を備えた電気製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動自動二輪車その他電動車両や各種電気機械における駆動源用の電動モータとして好適に用いられる回転電気機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電動自動二輪車その他電動車両用の駆動源に用いられる電動モータ、あるいは各種電気製品における駆動源に用いられる電動モータとして、永久磁石を備え回転軸を中心に回転する回転子と、その回転子にその半径方向に間隙を隔てて配置された、固定子巻線を備えた固定子とを備えた回転電気機械が広く知られている。
【０００３】
ところで、近年、電動自動二輪車その他の車両の駆動源用電動モータとして、小型かつ高性能なものが求められている。この種の電動モータにおいて、高トルク低速回転領域から低トルク高速回転領域までの運転可能領域が広ければ、内燃機関の車両で通常必要とされる変速機を用いることなく、走行に必要な駆動力を得ることが可能である。
【０００４】
しかしながら、電動モータは、その特性上、低速度領域では高いトルクを発生することができるものの、高速度領域では回転速度の上限が制限されるという特性がある。即ち、電動モータにおいては、その回転数が低い領域では高いトルクを発生することができるものの、回転数が上昇すると回転子に設けられた永久磁石の磁束によって固定子に配置された固定子巻線に生じる誘起電圧（逆起電力）が増加する。そして、回転速度が上昇してある速度に達すると、固定子巻線に誘起される誘起電圧が電動モータの印加電圧と等しくなり、固定子巻線に電流を流せなくなって、それ以上回転数を上げることができなくなる。この問題を解決するために、たとえば弱め界磁制御を行って誘起電圧を低減することが行われている。
【０００５】
この弱め界磁制御は、前記誘起電圧を打ち消すための電流を固定子巻線に供給するものである。従って、外部から電力を供給できる状況で用いられる電動モータであれば、消費電力の増大が駆動可能時間の短縮をもたらすことはない。しかし、例えば電動自動二輪車のように、外部からの電力供給がなされず、バッテリーに蓄積された電力のみで駆動される電動モータを備えたものにあっては、そのバッテリー容量が有限である。そのため、固定子巻線に誘起される誘起電圧を打ち消すための電流を別途供給するとその分消費電力が増大し、それだけ駆動可能時間が短縮してしまう。従って、できるだけ消費電力を減らしたいという要請がある。
【０００６】
そこで、本発明者は、新たな電力消費を招く弱め界磁制御に代わる方法として、固定子の構造を工夫する方法を提案した。即ち、固定子における巻線が配置される歯部を少なくとも２つの歯部に分割し、その分割された２つの歯部を相対移動可能として、その相対移動によって磁束の流れを変えて高速回転時に固定子巻線に鎖交する回転子の磁束を減少させることを提案した。この提案によれば、高速回転時には固定子巻線の磁束鎖交数を物理的手段によって調整することができるので、弱め界磁制御の際に必要な電力を低減ないしは不要とすることができ、ひいては電力損失を低減することができる回転電気機械を提供することができた。
【０００７】
ところで、この種の回転電気機械においても、高トルク低速回転領域から低トルク高速回転領域までの運転可能領域をより一層拡大することが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、高トルク低回転速度から低トルク高回転速度に至る運転可能領域をより一層拡大することができる回転電気機械を提供することを目的とするものである。
【００１０】
本発明は、他の側面によると、回転子の永久磁石として強力な永久磁石を用いた場合であっても、高トルク低回転速度から低トルク高回転速度に至る運転可能領域を拡大することができ、かつ永久磁石に生ずるジュール損の発生を抑制することができる、いわゆるラジアルギャップ型回転電気機械を提供することを目的とするものである。
【００１１】
更に、この発明のその他の目的及び利点は、以下の好ましい実施形態から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下に、本発明に係る回転電気機械の構成について説明する。
本発明に係る回転電気機械は、円柱状の回転子本体に複数の永久磁石が埋め込み状態に配置され、回転軸を中心に回転する回転子と、前記回転子の半径方向の外側に、前記回転子本体の外周縁部に対向するように該外周縁部から間隙を介して配置された円筒状の固定子とを備えている。
【００１３】
前記固定子は、前記固定子の周方向に間隔を隔てて配置された複数の歯部と、前記各歯部と共に固定子磁路を形成する固定子ヨーク部と、前記各歯部の周囲に配置された巻線と、前記固定子ヨーク部と前記各歯部とで構成される前記固定子磁路を機械的に変更して該固定子磁路の磁気抵抗値を変更する磁気抵抗変更機構とを備え、前記各歯部は、胴部と、該胴部の回転子側の端部における前記周方向の両側に側方突出状に延びた一対の側方突出部とを備えている。
【００１４】
前記磁気抵抗変更機構は、前記固定子磁路の磁気抵抗が小さい第一状態と、該第一状態よりも相対的に前記固定子磁路の磁気抵抗が大きい第二状態との間で、前記固定子磁路を機械的に変更するように構成され、
前記第一状態において、
（主磁気回路の総磁気抵抗）＜（短絡磁気回路の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗）
の関係式を満たすように構成されると共に、
前記第二状態において、
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）＜（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）、および
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗）
の両関係式を満たすように構成されている。
【００１５】
前記主磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部のうちの一方の歯部の前記固定子ヨーク部側を経て前記隣接する一対の歯部のうちの他方の歯部、および前記一対の永久磁石のうちの他方の永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００１６】
前記短絡磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、前記歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の他方の前記永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００１７】
前記永久磁石間磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石の一方の永久磁石の一方の磁極から、前記歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の間の中間領域を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００１８】
前記磁気抵抗変更機構は、前記歯部が前記回転軸の半径方向に分割された複数個の分割歯部を有し、これら複数個の分割歯部のうち少なくともいずれか１つの分割歯部が他の分割歯部に対して前記回転軸の周方向に相対移動自在な可動分割歯部を構成し、該可動分割歯部が、前記第一状態と前記第二状態との間で移動自在となされたものであっても良い。
【００１９】
好ましくは、前記回転子として、隣接する前記永久磁石間の中間領域に、前記外周縁部の外周面から半径方向内側に向かってのびた切欠部が形成されたものを用いる。また、前記回転子として、前記外周縁部に周方向に沿って複数の永久磁石嵌め込み用スリットが形成され、該スリットに前記永久磁石が挿入されたものを用いることが好ましい。好ましくは、前記各永久磁石における前記周方向の端部と前記切欠部との間に、前記永久磁石の半径方向外側に位置する前記回転子本体の外周縁部を構成する鉄心部分とその反対側に位置する鉄心部分とを連結する連結壁を有する。
【００２０】
前記各永久磁石は、前記周方向に二分割され、互いに離間状態に配置された一対の分割永久磁石片からなり、前記一対の分割永久磁石片は、前記回転子本体の外周縁部にその外周面から前記半径方向内側に位置した状態で埋設状態に配置されると共に、前記各分割永久磁石片の前記周方向の外側端部がそれぞれ前記切欠部に露出した状態となされたものであっても良い。前記各永久磁石の半径方向外側に配置された前記回転子本体の外周縁部が、前記一対の分割永久磁石片の間に延びた中央連結壁によって前記回転子本体に連結固定されているものとしても良い。
【００２１】
この発明の他の側面によると、回転電気機械は、
円柱状の回転子本体に複数の永久磁石が埋め込み状態に配置され、回転軸を中心に回転する回転子と、
前記回転子の半径方向の外側に、前記回転子本体の外周縁部に対向するように該外周縁部から間隙を介して配置された円筒状の固定子とを備え、
前記固定子は、
前記固定子の周方向に間隔を隔てて配置された複数の歯部を有し、
前記複数の歯部のそれぞれの歯部は、前記半径方向に複数個に分割され、少なくとも前記回転子本体の前記外周縁部に前記間隙を介して対向するように配置された第一歯部と、
前記半径方向の最も外側に配置された第二歯部とを含む複数の分割歯部を有し、
前記固定子は、更に、前記第二歯部が固定された円筒状の固定子ヨーク部と、前記歯部の周囲に配置された巻線とを有し、
前記各歯部における前記第一歯部は、胴部と、該胴部の回転子側の端部における前記周方向の両側に側方突出状に延びた一対の側方突出部とを備え、
前記各歯部における前記複数の分割歯部のうちの少なくともいずれか１の分割歯部が、他の分割歯部に対して前記周方向に相対移動自在な可動分割歯部を構成し、
前記可動分割歯部は、前記各歯部における前記複数の分割歯部で形成される磁路の磁気抵抗が小さい第一位置と、該第一位置における前記磁気抵抗よりも相対的に磁気抵抗が大きい第二位置との間で相対移動自在となされ、
前記可動分割歯部が前記第一位置に配置された状態において、
（主磁気回路の総磁気抵抗）＜（短絡磁気回路の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗）
の関係式を満たすように構成されると共に、
前記可動分割歯部が前記第二位置に配置された状態において、
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）＜（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）、および
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗）
の両関係式を満たすように構成され、
前記主磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部のうちの一方の歯部の前記固定子ヨーク部側を経て前記隣接する一対の歯部のうちの他方の歯部、および前記一対の永久磁石のうちの他方の永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義され、
前記短絡磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石のうちの一方の永久磁石の一方の磁極から、前記第一歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の他方の前記永久磁石を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義され、
前記永久磁石間磁気回路は、前記隣接する一対の永久磁石の一方の永久磁石の一方の磁極から、前記第一歯部の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部を除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石の間の中間領域を経て、前記一方の永久磁石の他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００２２】
前記回転子は、隣接する前記永久磁石間の中間領域に、前記外周縁部の外周面から半径方向内側に向かってのびた切欠部が形成されたものであっても良い。
【００２３】
前記回転子は、前記外周縁部に周方向に沿って複数の永久磁石嵌め込み用スリットが形成され、該スリットに前記永久磁石が挿入されると共に、隣接する一対の前記永久磁石間の中間領域に、前記外周縁部の外周面から前記半径方向の内側に向かってのびた切欠部が形成されたものであっても良い。
【００２４】
前記各永久磁石における前記周方向の端部と前記切欠部との間に、前記永久磁石の前記半径方向の外側に位置する前記回転子本体の外周縁部を構成する鉄心部分とその反対側に位置する鉄心部分とを連結する連結壁を有するものとしても良い。
【００２５】
前記各永久磁石は、前記周方向に二分割され、互いに離間状態に配置された一対の分割永久磁石片からなり、前記一対の分割永久磁石片は、前記回転子本体の外周縁部にその外周面から前記半径方向内側に位置した状態で埋設状態に配置されると共に、前記各分割永久磁石片の前記周方向の外側端部がそれぞれ前記切欠部に露出した状態となされたものとしても良い。前記各永久磁石の前記半径方向外側に配置された前記回転子本体の外周縁部が、前記一対の分割永久磁石片の間に延びた中央連結壁によって前記回転子本体に連結固定されたものとしても良い。
【００２６】
前記各歯部は、前記半径方向に２分割されて、前記回転子本体の前記外周縁部に前記間隙を介して対向するように配置された第一歯部と、該第一歯部の前記半径方向外側に間隙を介して配置された第二歯部とを含み、前記第二歯部が、前記第一歯部に対して前記周方向に相対移動自在となされたものとしても良い。
【００２７】
前記第一位置は、前記複数の分割歯部が前記半径方向に整列してこれら分割歯部で構成される磁気回路の磁気抵抗が最小になる磁気抵抗最小位置として定義されると共に、前記第二位置は、前記可動分割歯部が他の分割歯部に対して前記周方向に相対移動してこれら分割歯部で構成される磁気回路の磁気抵抗が最大になる磁気抵抗最大位置として定義され、前記可動分割歯部が前記磁気抵抗最小位置と前記磁気抵抗最大位置との間の任意の位置で連続的または不連続的に相対移動可能となされたものとしても良い。
【００２８】
前記回転子の前記外周縁部と前記歯部の前記第一歯部との間の磁気抵抗をＲｈ、前記第一位置における前記第一歯部と前記第二歯部との間の磁気抵抗をＲk1、前記第二位置における前記第一歯部と前記第二歯部との間の磁気抵抗をＲｋ２、前記隣接する一対の第一歯部における隣接する前記側方突出部相互間の磁気抵抗をＲｊ、前記隣接する永久磁石の間の中間領域の磁気抵抗をＲｘとそれぞれ定義した場合、
前記可動分割歯部が前記第一位置に配置された状態において、
（２Ｒｈ＋２Ｒk1）＜（２Ｒｈ＋Ｒｊ）≦（Ｒｘ）
の関係式を満たすように構成されると共に、
前記可動分割歯部が前記第二位置に相対移動した状態において、
（２Ｒｈ＋Ｒｊ）＜（２Ｒｈ＋２Ｒｋ２）、および
（２Ｒｈ＋Ｒｊ）≦（Ｒｘ）
の両関係式が満たされたものとしても良い。
【００２９】
上記いずれの回転電気機械においても、前記永久磁石として、ネオジウム磁石を用いても良い。
【００３０】
この発明の更に他の側面によると、前記回転電気機械を備えた乗り物を提供することができる。
【００３１】
この発明の更に他の側面によると、前記回転電気機械を備えた電気製品を提供することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の好ましい実施形態によれば、高速度回転領域における回転速度の上限を拡大して運転可能領域をより一層拡大することを可能とした回転電気機械を提供することができる。また、従来の弱め界磁制御における界磁制御のための電力を低減ないしは不要とすることを可能とした回転電気機械を提供することができる。更には強力な永久磁石を採用した場合においても、低速回転領域で高いトルクを得ることができると共に、高速度回転領域における回転速度の上限を拡大して運転可能領域を拡大することができる。しかも永久磁石に生ずるジュール損の発生を低減して効率の低下を抑制すると共に、ジュール損による発熱に起因する永久磁石自体の保磁力および残留磁束密度の低下を抑制し、ひいては電動モータの効率の低下を抑制することができる回転電気機械を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、この発明の第１実施形態に係る回転電気機械の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、前記回転電気機械の主要構成部材を順次軸方向に引き出した状態で示す斜視図である。
【図３】図３は、前記回転電気機械の固定子と回転子の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３の４−４線に沿って切断した断面図であり、第二歯部が第一歯部に対して正対した第一位置にある状態を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに対応する断面図であり、第二歯部が第一歯部に対して相対移動して第二位置にある状態を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａに示した第一位置状態における部分拡大断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａにおける永久磁石間の付近を拡大して示した断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４Ｂに示した第二位置状態における部分拡大断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図４Ｂに示した第二位置状態において、回転子が回転した場合における磁束の流れを示す説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示した状態から回転子が更に反時計回り方向に回転した場合における磁束の流れを示す説明図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ｂに示した状態から回転子が更に反時計回り方向に回転した場合における磁束の流れを示す説明図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る回転電気機械に用いられる回転子の断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２実施形態において図４Ｂに示した第二位置に対応する状態で、回転子が回転した場合における磁束の流れを示す説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示した状態から回転子が更に反時計回り方向に回転した場合における磁束の流れを示す説明図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ｂに示した状態から回転子が更に反時計回り方向に回転した場合における磁束の流れを示す説明図である。
【図９Ａ】図９Ａは、この発明の関連技術としての回転電気機械を示す概略断面図であり、第二歯部が第一歯部に対して正対した第一位置にある状態を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示す回転電気機械において、第二歯部が第一歯部に対して相対移動して第二位置にある状態を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、この発明の実施形態に係る回転電気機械を装備した車輌を示す概略図である。
【図１１】図１１は、この発明の実施形態に係る回転電気機械を装備した電気製品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る回転電気機械としての電動モータは、高トルク・低速回転および低トルク・高速回転が要求される、例えば電動自動二輪車その他車輌を含む各種乗り物Ｖにおける主たる駆動源あるいは補助駆動源として好適に使用されるものである(図１０参照)。もっとも、この発明に係る回転電気機械は、このような車輌用の用途に限定されるものではなく、他に例えば、洗濯機等の家電製品やＤＶＤプレーヤ等のＯＡ機器等の電気製品Ｅにおける駆動源としての電動モータとしても好適に用いられるものである（図１１参照）。
【００３５】
先ず、本発明の開発経緯について説明する。市場においては、より一層高性能な回転電気機械が望まれていた。そこで本発明者は、例えばネオジム磁石のような、より強力な磁力を有する永久磁石片を採用することにより、更なる性能の向上を試みた。すなわち、本発明者は、いわゆるラジアルギャップ型回転電気機械において、前記永久磁石Ｍとして強力な永久磁石を採用すべく種々実験と研究を行った。具体的には、このラジアルギャップ型回転電気機械は、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、回転軸１０１を中心に回転する円筒状の回転子本体１１０の周縁部に複数個の永久磁石Ｍを周方向に一定の間隔を隔てて埋め込み状態に配置した回転子１０２と、その回転子１０２の外周縁部の半径方向外側に間隙を介して対向するように配置された円筒状の固定子１０３とで構成されたものである。更に具体的には以下のような構成を有するものとした。
【００３６】
前記永久磁石片Ｍとして、軸方向に沿ってのびた断面矩形状の板状に形成されたものを用いた。この永久磁石片Ｍは、前記回転子本体１１０の外周縁部に、その外周面から半径方向に所定距離だけ内側に位置するような態様で形成された、対応断面形状のスリットＳ内に軸方向に沿ってはめ込まれた状態で埋設固定した。従って、永久磁石片Ｍは、回転子本体１１０がその回転軸１０１を中心に高速で回転しても、スリットＳ内に固定されて遠心力で半径方向外側に飛び出さないようにされている。
【００３７】
前記固定子１０３を、前記回転子１０２の半径方向外側に該回転子の外周縁から所定の間隙を介して対向するように同軸状に配置した。前記固定子１０３は、前記回転子１０２の半径方向外側に前記間隙を隔てた状態で、前記回転子１０２の周方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部１３０を有するものとした。各歯部１３０は、その回転子側の端部とは反対側の端部に近い部位において、半径方向に分割して２つの分割歯部、即ち前記回転子側に近い第一歯部１３１とその外側に配置された第二歯部１３２とを有するものとした。これら第一歯部１３１と第二歯部１３２とは、相対移動が可能となるように所定の間隙を隔てて配置されている。
【００３８】
前記各第一歯部１３１は、その回転子側の端部の端縁を回転子１０２の外周形状に対応した円弧状に形成すると共に、その回転子側の端部の周方向の両側部にそれぞれ周方向に沿って延びた側方突出部１３１ａ、１３１ａを一体的に形成した。前記各第一歯部１３１には、それぞれ巻線（図示略）を施した。
【００３９】
そして、図９Ａに示すように第一歯部１３１と第二歯部１３２とが半径方向に一致して正対する位置と、図９Ｂに示すように、第二歯部１３２が隣接する一対の第一歯部１３１、１３１の中間に位置する位置との間で、可動分割歯部としての第二歯部１３２を第一歯部１３１に対する相対位置を連続的に自在に変更することができるものとした。
【００４０】
上記構成の電動モータを用いて前記可動分割歯部としての第二歯部１３２を周方向に移動させて第一歯部１３１に対する相対位置を変更してシュミレーション解析を行った。その結果、可動分割歯部としての第二歯部１３２を周方向に移動させて第一歯部１３１に対する相対位置を変更することによって、従来の弱め界磁制御における界磁制御のための電力を必要とすることなく、高速度回転領域の上限を拡大して運転可能領域を拡大することができることを確認した。
【００４１】
しかし、その一方において、本発明者が更なる実験、研究を繰り返したところ、以下のような問題点を有するものであることを知見するに至った。即ち、前記可動分割歯部としての第二歯部１３２を周方向に移動させて第一歯部１３１に対する相対位置を変更して、第二歯部１３２を前記第二位置に移動させた状態で、電動モータを運転すると、確かに高速度回転領域の上限を拡大して運転可能領域を拡大することができるものの、電動モータの効率が低下することを知見するに至った。
【００４２】
その原因を解明すべく、本件発明者が、更に鋭意研究、実験、解析を行ったところ、第二歯部１３２を前記第二位置に移動させた状態で、電動モータを運転すると、永久磁石内に大きな磁束変化が生じ、永久磁石内に渦電流が発生してジュール損が生じモータの効率が低下することを突き止めた。また、その渦電流によるジュール損で永久磁石が発熱して、その発熱に起因して永久磁石自体の保磁力および残留磁束密度が低下し、ひいては電動モータの効率が低下するということも解明した。
【００４３】
また、本件発明者は、可動分割歯部１３２の位置如何によって、「主磁気回路の総磁気抵抗」、「短絡磁気回路の総磁気抵抗」、「永久磁石間磁気回路の総磁気抵抗」との関係を適切に設定することによって、高速度回転領域の上限を拡大して運転可能領域を拡大しつつ、上記問題を解消することができることを解明して、本件発明を完成させるに至ったのである。以下、この発明を具体的な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
（第１実施形態）
図１ないし図６は、本発明の第１実施形態に係る、電動自動二輪車用の電動モータとして好適に使用されるラジアルギャップ型電動モータを示す概略断面図である。これら図面に示すように、このラジアルギャップ型電動モータは、主要構成部材として、複数個の永久磁石片Ｍを外周縁部に周方向に一定の間隔を隔てて配置され、回転軸１を中心に回転する円柱状の回転子２と、その回転子２の外周縁部の半径方向外側に間隙を隔てて対向するように配置された円筒状の固定子３と、この固定子３を構成する後述する可動分割歯部３２を相対移動させるための回動機構４とを備えている。前記回転子２は、図２に示すように、軸心に前記回転軸１が設けられた円筒状の回転子本体１０を有する。この回転子本体１０の外周縁部には、断面矩形状の板状の永久磁石片Ｍが周方向に沿って一定間隔を隔てて合計６個配置されている。
【００４５】
この各永久磁石片Ｍとしては、強力な磁場を作ることができる、例えばネオジム（ネオジウム）磁石等を好適に用いることができる。本発明者は、特にこのような強力な永久磁石を用いた場合、その永久磁石、回転子および固定子の形状や配置如何によっては、前記永久磁石にジュール損が発生して発熱し、効率が大幅に低下し、また永久磁石の保磁力および残留磁束密度が低減してモータの特性が悪化することがあることを見出した。もっともこのような問題は、必ずしも強力な永久磁石を用いる場合に限定されるものではなく、従来汎用されている通常の磁力を有する永久磁石を用いた場合にも程度の差こそあれ生ずるものである。本件発明に係る回転電気機械においては、後述する新たな構造に係る提案により、上記問題点が解消されるようになされている。
【００４６】
図２に示すように、前記永久磁石片Ｍは、軸方向Ｘに沿ってのびた断面矩形状の板状に形成されたものである。この永久磁石片Ｍは、図３に示すように、前記回転子本体１０の外周縁部に、その外周面から半径方向内側に所定距離だけ位置するような態様で形成された断面横長矩形状スリットＳ内に軸方向に沿ってはめ込まれた状態で埋設固定されている。従って、永久磁石片Ｍは、回転子本体１０がその回転軸１を中心に高速で回転しても、スリットＳ内に固定されて遠心力で半径方向外側に飛び出さないようになされている。
【００４７】
前記スリットＳの幅寸法は、例えば図５Ａに示すように、永久磁石片Ｍの幅寸法より若干長く形成されており、永久磁石片Ｍをはめ込んだ状態において該永久磁石片Ｍの両端にエアギャップＳ１が形成され、フラックスバリアを構成するものとなされている。また、前記回転子本体１０の外周縁には、その外周面から半径方向内側に向かって断面略Ｖ字状の切り込み１１が軸方向Ｘに沿って形成されている。而して、この切り込み１１の両側には、永久磁石片Ｍの上下の鉄心部分を連結する連結壁９が一体的に形成されている（例えば図６Ａ参照）。
【００４８】
前記回転子本体１０は、例えば打ち抜き加工により所定形状に成形された多数枚の薄いケイ素鋼板を軸方向Ｘに沿って張り合わせることにより形成されたものであり、これにより回転子本体１０内の磁束の変化に起因する渦電流損の低減が図られている。
【００４９】
前記固定子３は、前記回転子２の半径方向外側に所定の間隙を隔てて対向するように同軸状に配置されている。図２に示すように、この固定子３は、前記回転子本体２の外周に前記間隙を隔てて回転子２と同軸に配置された円筒状の第一固定子部３Ａと、その第一固定子部３Ａの半径方向外側に所定間隙を隔てて第一固定子部３Ａに対して周方向に相対移動可能な状態で、前記回転子２と同軸に配置された円筒状の第二固定子部３Ｂとを有する。
【００５０】
前記固定子３は、図４Ａに示すように、前記回転子２の半径方向外側に前記間隙を隔てた状態で、前記回転子２の周方向に沿って所定間隔で配置された複数の歯部３０を有する。各歯部３０は、その回転子側の端部とは反対側の端部に近い部位において、半径方向に分割されて２つの分割歯部、即ち前記回転子側に近い第一歯部３１とその外側に配置された第二歯部３２とを有する。
【００５１】
これら第一歯部３１と第二歯部３２とは、相対移動が可能となるように所定の間隙を隔てて配置されている。これら第一歯部３１と第二歯部３２との間隙は、第一歯部３１の回転子側の端縁と回転子２の外周縁との間隔よりも小さく設定されている。即ち、第一歯部３１と第二歯部３２とが半径方向に一致して正対する状態における両歯部間の磁気抵抗Ｒｋは、第一歯部３１の回転子側の端縁と回転子２の外周縁との間の磁気抵抗Ｒｈよりも小さく設定されている。
【００５２】
前記各第一歯部３１は、その回転子側の端部の端縁が回転子２の外周形状に対応した円弧状に形成されると共に、その回転子側の端部の周方向の両側部にはそれぞれ周方向に沿って延びた側方突出部３１ａ、３１ａが一体的に形成されている（図５Ａ参照）。
【００５３】
隣り合う第一歯部３１、３１の側方突出部３１ａ、３１ａ相互間の間隔は、第一歯部３１と第二歯部３２との間隔よりも大きく設定されている。具体的には、隣り合う第一歯部３１、３１の側方突出部３１ａ、３１ａ間の磁気抵抗Ｒｊが、第一歯部３１と第二歯部３２とが半径方向に一致して正対する状態における両歯部間の磁気抵抗Ｒｋ（Ｒｋ１）の２倍の磁気抵抗２Ｒｋ（２Ｒｋ１）よりも大きくなるように、前記側方突出部３１ａ、３１ａ相互間の間隔が設定されている（図５Ａ参照）。
【００５４】
前記各第一歯部３１には、それぞれ巻線４０が施されている。図２に示すように、これら巻線４０が施された複数の第一歯部３１は樹脂モールドによって円筒状の第一固定子部３Ａを構成している。前記巻線４０としては、単一の巻線であっても良く、また複数の別個独立した巻線であっても良い。この実施形態では、単一の巻線が採用されている。
【００５５】
前記各第二歯部３２は、図５Ａに示すように、円筒状の固定子ヨーク部５０の内周面から内側突出状に一体的に設けられたものであり、前記第一歯部３１と対応するように配置されている。この実施形態では、第二歯部３２は、固定子ヨーク部５０と一体構造となされているが、固定子ヨーク部５０とは別構造として形成し、第二歯部３２を固定子ヨーク部５０に連結固定するようにしても良い。図２に示すように、これら第二歯部３２と固定子ヨーク部５０は円筒状の第二固定子部３Ｂを構成している。
【００５６】
前記第二固定子部３Ｂを構成する前記固定子ヨーク部５０の外周面には、図２に示すように、周方向の一部の領域に、複数の歯からなるギア部５１が、固定子ヨーク部５０の長さ方向の全長に亘って形成されている。このギア部５１には、図１に示すように、前記回動機構４の駆動モータ４ａによって減速機構４ｂを介して回転駆動される歯車４ｃが噛み合わされている。
【００５７】
前記駆動モータ４ａは、図示しないコントローラによって正逆両方向に回転駆動するように構成されており、このモータの回転力が減速機構４ｂを介して歯車４ｃに伝達される。この歯車４ｃの回転は、固定子ヨーク部５０（第二固定子部３Ｂ）のギア部５１に伝達され、第二固定子部３Ｂが、第一固定子部３Ａに対して周方向に相対移動され、ひいては第二歯部３２が第一歯部３１に対して周方向に一定範囲で相対移動自在となされている。このように駆動モータ４ａを制御することによって、第一歯部３１と第二歯部３２との相対位置を任意かつ連続的または非連続的に変更することができる。
【００５８】
而して、前記駆動モータ４ａを制御することによって、図４Ａに示すように、第一歯部３１と第二歯部３２とが半径方向に一致して正対しこれら両歯部で構成される磁路の磁気抵抗Ｒｋ１が最小となる磁気抵抗最小位置と、図４Ｂに示すように、第二歯部３２が隣接する一対の第一歯部３１、３１の中間に位置して両歯部３１、３２で構成される磁路の磁気抵抗Ｒｋ２が最大となる磁気抵抗最大位置との間で、可動分割歯部としての第二歯部３２の第一歯部３１に対する相対位置を連続的または不連続的に自在に変更することができる。
【００５９】
図４Ａに示す磁気抵抗最小位置を第一位置とし、図４Ｂに示す磁気抵抗最大位置を第二位置とそれぞれ定義すると、それら第一位置と第二位置との間で、前記可動分割歯部（第二歯部３２）が移動するように制御される。
【００６０】
もっとも、この発明においては、第一位置および第二位置は、必ずしも磁気抵抗最小位置と磁気抵抗最大位置にそれぞれ完全に一致させることを必要とするものではない。例えば、本発明は、磁気抵抗最小位置と磁気抵抗最大位置との間の任意の二点を第一位置および第二位置として定義し、これら第一位置と第二位置との間で可動分割歯部（第二歯部）３２を移動制御するように構成することも許容するものである。また、この発明においては、請求項１で定義したように、固定子ヨーク部５０と歯部３０とで構成される固定子磁路の磁気抵抗が小さい状態を第一状態と定義すると共に、該第一状態よりも相対的に前記固定子磁路の磁気抵抗が大きい状態を第二状態と定義した場合に、固定子磁路が機械的に変更されて、第一状態と第二状態とが転換自在となされる場合も含むものである。以下、第一位置と第二位置という概念を用いて説明するが、これらを第一状態及び第二状態という概念で置き換えた場合においても、同様の作用効果を奏するものであると理解されるべきである。
【００６１】
この実施形態では、歯部３０が半径方向に二分割されたものを例示しているが、これに限定されるものではない。この発明では、歯部３０を、例えば半径方向に３つ以上に分割したものであっても良い。歯部３０が３つ以上に分割されたものである場合、前記回転子２の最も近くに配置された分割歯部が第一歯部３１、その反対側の最も外側に配置された分割歯部が第二歯部３２として定義される。このように３分割あるいはそれ以上に分割されたものである場合、複数の分割歯部のうちの少なくともいずれか１の分割歯部を、他の分割歯部に対して相対移動自在な可動分割歯部として構成し、その相対移動によって分割歯部で構成される磁路の磁気抵抗を調整可能なものとすれば良い。
【００６２】
また、この実施形態では、各歯部を第一歯部３１と第二歯部３２とに分割したものとして説明しているが、以下のような構成としても把握することができる。即ち、第一歯部３１が歯部３０を構成し、第二歯部３２と固定子ヨーク部５０とが固定子ヨーク部を構成し、固定子ヨーク部の内周面に凹部５０ａ（図５Ａ参照）が形成され、該固定子ヨーク部５０が歯部（第一歯部３１）に対して周方向に移動自在となされた構成としても把握することができる。このように、歯部３０が半径方向に分割されていない構成として把握した場合、固定子３は、固定子ヨーク部５０と歯部３０とで構成される固定子磁路が機械的に変更されて該固定子磁路の磁気抵抗値が変更する磁気抵抗変更機構を備えたものであると把握することができる。このような把握の仕方如何に拘わらず、同じ作用効果を奏するものである。上記磁気抵抗変更機構は、この実施形態に示したような歯部を分割したタイプに限定されるものではなく、固定子ヨーク部５０と歯部３０とで構成される固定子磁路を機械的に変更して該固定子磁路の磁気抵抗値を変更することができるものであれば、他の如何なる構成を有するものであっても良い。例えば、磁気抵抗変更機構の他の具体例として、各歯部を分割することなく、固定子ヨーク部５０をその周方向に分割して固定子ヨーク部５０の一部に磁気ギャップを設け、この磁気ギャップの間隔を調整可能としたものを挙げることができる。
【００６３】
前記可動分割歯部としての第二歯部３２が、前記第一位置に配置された状態において、以下の関係式を満たすように構成されている（図５Ａ参照）。
（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ（2Ｒk1））＜（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ））≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗（Ｒｘ））
また、前記可動分割歯部としての第二歯部３２が、前記第二位置に配置された状態おいて、以下の両関係式ＡおよびＢを満たすように構成されている（図５Ｃ参照）。
関係式Ａ：（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋Ｒｊ）＜（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ（2Ｒｋ２））、および
関係式Ｂ：（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋Ｒｊ）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗）（Ｒｘ）
ここに、主磁気回路Ｃ1、短絡磁気回路Ｃ2、および永久磁石間磁気回路Ｃ3は、以下のように定義される。
【００６４】
前記主磁気回路Ｃ1は、図５Ａおよび図５Ｃに示すように、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極（図では半径方向外側の磁極）から、隣接する一対の前記歯部３０、３０のうちの一方の歯部３０から前記固定子ヨーク部側を経て前記隣接する一対の歯部３０、３０のうちの他方の歯部３０、および前記一対の永久磁石Ｍ、Ｍのうちの他方の永久磁石Ｍを経て、前記一方の永久磁石Ｍの他方の磁極（図では半径方向内側の磁極）に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００６５】
より具体的には、前記主磁気回路Ｃ１は、図５Ａに示すように、前記可動分割歯部３２が第一歯部３１と正対した第一位置にある場合には、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部３０、３０のうちの一方の歯部３０の第一歯部３１、第二歯部３２、前記固定子ヨーク部５０を経て、前記隣接する一対の歯部３０、３０のうちの他方の歯部３０の第二歯部３２、第一歯部３１、前記一対の永久磁石Ｍ、Ｍのうちの他方の永久磁石Ｍを経て、前記一方の永久磁石Ｍの他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００６６】
一方、前記主磁気回路Ｃ１は、図５Ｃに示すように、前記可動分割歯部３２が反時計回り方向に移動して隣接する第一歯部３１、３１の間に位置した第二位置にある場合には、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部３０、３０のうちの一方の歯部３０の第一歯部３１、該第一歯部３１の固定子ヨーク部側の端部、これに対応する第二歯部３２の端部、同第二歯部３２、同第二歯部３２の反対側の端部、前記隣接する一対の歯部３０、３０のうちの他方の歯部３０の第一歯部３１の固定子ヨーク部側の端部、該第一歯部３１、前記一対の永久磁石Ｍ、Ｍのうちの他方の永久磁石Ｍを経て、前記一方の永久磁石Ｍの他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。このように第二歯部３２が第二位置にある状態では、主たる磁束は、固定子ヨーク部５０側においては、第二歯部３２を主として通過し、固定子ヨーク部５０にはあまり通過しない。
【００６７】
勿論、永久磁石Ｍの磁束は、第二歯部３２の位置如何に拘わらず、前記経路以外にも漏れ磁束として、例えば隣り合う第一歯部３１、３１間をも通過するものであるが、この発明においては、主たる磁束経路をもって磁気回路を定義している。これは、主磁気回路Ｃ1のみならず、短絡磁気回路Ｃ2および永久磁石間磁気回路Ｃ3にも当てはまるものとして理解されるべきである。
【００６８】
前記短絡磁気回路Ｃ２は、図５Ａおよび図５Ｃに示すように、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、前記第一歯部３１の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部３１ａを除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石Ｍ、Ｍのうちの他方の前記永久磁石Ｍを経て、前記一方の永久磁石Ｍの他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義される。
【００６９】
より具体的には、前記短絡磁気回路Ｃ２は、例えば図６Ｂに示すように、隣接する永久磁石Ｍ、Ｍの隣接する端部が、隣接する歯部３０、３０における第一歯部３１、３１の隣接する側方突出部３１ａ、３１ａに対応する位置にある場合には、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、隣接する一対の前記歯部３０、３０のうちの一方の歯部３０の前記第一歯部３１の回転子側の端部、該回転子側の端部の一方の前記側方突出部３１ａ、該一方の側方突出部３１ａに隣接する、前記隣接する一対の歯部３０、３０のうちの他方の歯部３０の前記第一歯部３１の前記側方突出部３１ａ、該他方の歯部３０の第一歯部３１の前記回転子側の端部、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの他方の前記永久磁石片Ｍを経て、前記一方の永久磁石片Ｍの他方の磁極に至る経路を主たる経路とする磁気回路Ｃ２として定義される。
【００７０】
また、前記短絡磁気回路Ｃ２は、例えば図６Ａあるいは図６Ｃに示すように、隣接する永久磁石Ｍ、Ｍの隣接する端部が、歯部３０における第一歯部３１の側方突出部３１ａに対応する位置にある場合には、以下の経路を主たる経路とする磁気回路として定義される。即ち、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、前記第一歯部３１の側方突出部３１ａを経て、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの他方の前記永久磁石片Ｍ、前記一方の永久磁石片Ｍの他方の磁極に至る経路を主たる経路とする磁気回路Ｃ２として定義される。
【００７１】
このように短絡磁気回路Ｃ２は、回転子２の永久磁石Ｍと、固定子２の第一歯部３１との相対位置によってその磁気経路は若干異なるが、前述したとおり、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのうちの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、前記第一歯部３１の胴部における前記回転子側の端部および前記側方突出部３１ａを除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石Ｍ、Ｍのうちの他方の前記永久磁石Ｍを経て、前記一方の永久磁石Ｍの他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路として定義されるものである。
【００７２】
前記永久磁石間磁気回路Ｃ３は、図５Ａに示すように、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、前記第一歯部３１における前記回転子側の端部および前記側方突出部３１ａを除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの間の中間領域Ｘ（図５Ａでは、Ｖ字状切欠部１１が形成された領域）を介して他方の磁極に至る磁気回路Ｃ３として定義される。
【００７３】
具体的には、例えば回転子１０と固定子３０とが図５Ｂに示す位置関係にある場合には、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、前記第一歯部３１の胴部の半径方向外側部分を経由することなく、該第一歯部３１の回転子側の端部および回転子１０と固定子３１との間隙（エアギャップ）から、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの間の中間領域Ｘ（図５ＢではＶ字状切欠部１１が形成された領域）を介して他方の磁極に至る経路を主たる経路とする磁気回路Ｃ３として定義される。
【００７４】
この場合も、短絡磁気回路Ｃ３は、回転子２の永久磁石Ｍと、固定子２の第一歯部３１との相対位置によってその磁気経路は若干異なるが、前述したとおり、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの一方の永久磁石片Ｍの一方の磁極から、前記第一歯部３１における前記回転子側の端部および前記側方突出部３１ａを除いた前記半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの間の中間領域Ｘ（図５Ａでは、Ｖ字状切欠部１１が形成された領域）を介して他方の磁極に至る経路を主たる磁気経路とする磁気回路Ｃ３として定義されるものである。
【００７５】
この実施形態に係る電動モータにあっては、可動分割歯部としての第一歯部３２が第一歯部３１と半径方向に一致して正対した第一位置にある状態（図５Ａ参照）と、前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態（図５Ｃ参照）とでは、回転子２が回転した場合における前記永久磁石片Ｍの一方の磁極から出て他方の磁極に至る磁束の流れが異なる。
【００７６】
先ず、可動分割歯部としての第一歯部３２が第一歯部３１と半径方向に一致して正対した第一位置にある状態（図５Ａ参照）において、回転子２が回転した場合における前記永久磁石片Ｍの一方の磁極から出て他方の磁極に至る磁束の流れについて説明する。
【００７７】
この状態においては、上述のとおり、（主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ（２Ｒk1）））＜（短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ））≦（永久磁石間磁気回路Ｃ３の総磁気抵抗（Ｒｘ））という関係式を満たすものである。即ち、回転子２の回転位置如何に拘わらず、主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋２Ｒｋ（２Ｒk1））が小さいものであるため、前記永久磁石片Ｍ（図５Ａにおいて右側の永久磁石片Ｍ）の一方の磁極（同図において上側の磁極）から出た磁束の大半は、以下の経路を経て他方の磁極（同図において下側の磁極）に戻る。
【００７８】
即ち、図５Ａにおける右側の永久磁石片Ｍに着目すると、該永久磁石片Ｍの一方の磁極（同図において上側の磁極）から出た磁束は、左右一対の固定子３０、３０のうちの一方の固定子３０（同図において中央に位置した固定子３０）の第一歯部３１、この外側に正対した第二歯部３２、固定子ヨーク部５０、他方の固定子３０（同図において周方向左側に位置する固定子３０）の第二歯部３２（同図において周方向左側に位置した第二歯部３２）、該第二歯部３２に正対した前記一対の固定子３０、３０のうちの他方の固定子３０（同図において左側に位置した固定子３０）の第一歯部３１、そして左側に隣接配置された永久磁石片Ｍを経由して、他方の磁極（同図において下側の磁極）に戻る。
【００７９】
勿論、上記経路以外にも、隣接する歯部３０、３０相互間、特に隣接する第一歯部３１、３１の側方突出部３１ａ、３１ａ相互間にも漏れ磁束が存在するが、これら相互間の磁気抵抗は主磁気回路の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ）よりも遥かに大きいものであるため主磁気回路Ｃ１の磁束流に大きな影響を与えるものではない。また、前記永久磁石片Ｍの両端には、永久磁石片Ｍの上下の鉄心部分を連結する連結壁９が一体的に形成されている（例えば図６Ａ参照）。従ってこの連結壁９にも常に磁束流が存在するが、この磁束流は飽和状態で安定しているため主磁気回路Ｃ１の磁束流に大きな影響を与えるものではない。
【００８０】
従って、可動分割歯部としての第一歯部３２が第一歯部３１と半径方向に一致して正対した第一位置にある状態（図５Ａ参照）において、回転子２が回転した場合、前記永久磁石片Ｍの一方の磁極から出て他方の磁極に至る磁束の流れは安定しており、従って、永久磁石片Ｍ内の磁束の変化は少ない。その結果、該永久磁石片Ｍで発生するジュール損も小さいものとなっている。
【００８１】
次に、前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態（図５Ｃ参照）において、回転子２が回転した場合における前記永久磁石片Ｍの一方の磁極から出て他方の磁極に至る磁束の流れについて説明する。
【００８２】
この状態においては、上述のとおり、（短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋Ｒｊ）＜（主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ（２Ｒｋ２））という関係式、および（短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋Ｒｊ）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ３の総磁気抵抗）（Ｒｘ）という関係式の双方の関係式を満たすものである。即ち、この第二位置の状態においては、回転子２の回転位置如何に拘わらず、短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ）が主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋２Ｒｋ（2Ｒｋ２））よりも小さいものである。このため、前記永久磁石片Ｍ（図５Ｃにおいて右側の永久磁石片Ｍ）の一方の磁極（同図において上側の磁極）から出た磁束の大半は、短絡磁気回路Ｃ２の経路を経て他方の磁極（同図において下側の磁極）に戻ることになる。従って、以下の説明においては、短絡磁気回路Ｃ２の周辺のみを拡大した図６Ａないし図６Ｃに基づいて説明する。
【００８３】
即ち、図６Ａないし図６Ｃに示すように、回転子１０が回転して、その外周縁部に埋設配置された永久磁石片Ｍが周方向に移動した場合、隣り合う一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの隣接する端部が隣接する第一歯部３１、３１の側方突出部３１ａ、３１ａを周方向に通過する際に、磁束流が変化する。
【００８４】
まず、一対の永久磁石片Ｍ、Ｍの隣接する双方の端部が、第一歯部３１に対向配置された状態にあっては（図示略）、例えば右側の永久磁石片Ｍの一方の磁極から出た磁束は、その大半が第一歯部３１の回転子側の端部、左側の永久磁石片Ｍを経由して他方の磁極に戻る。なお、この状態において、右側の永久磁石片Ｍの左端部に形成された連結壁９にも、固定子側から回転子側に向かって（即ち、半径方向内側に向かって）、右側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が常に流れている。一方、左側の永久磁石片Ｍの右端部に形成された連結壁９にも、同様に、回転子側から固定子側に向かって（即ち、半径方向外側に向かって）、左側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が常に流れている。
【００８５】
この状態から回転子２が反時計回りに回転して、図６Ａに示すように、左側の永久磁石片Ｍの右側端部が、右側の第一歯部３１の側方突出部３１ａを離れるまでは、右側の永久磁石片Ｍの一方の磁極から出た磁束は、右側の第一歯部３１の側方突出部３１ａ、左側の永久磁石片Ｍを経由して他方の磁極に戻る。この状態においても、右側の永久磁石片Ｍの左端部に形成された連結壁９には、固定子側から回転子側に向かって（即ち、半径方向内側に向かって）、右側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が常に流れている。一方、左側の永久磁石片Ｍの右端部に形成された連結壁９にも、回転子側から固定子側に向かって（即ち、半径方向外側に向かって）、左側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が常に流れている。
【００８６】
この状態から更に回転子２が反時計回りに回転して、図６Ｂに示すように、左右の永久磁石片Ｍの隣接する端部の中間部分、すなわちＶ字状切欠部１１が隣接する第一歯部３１、３１の隣接する側方突出部３１ａ，３１ａの中間位置に一致した状態にあっては、右側の永久磁石片Ｍの一方の磁極から出た磁束の大半は、右側の第一歯部３１の側方突出部３１ａから、これに隣接する左側の第一歯部３１の側方突出部３１ａ、そして左側の永久磁石片Ｍを経由して他方の磁極に戻る経路を形成する。この状態にあっては、主たる磁気回路が隣接する側方突出部３１ａ、３１ａ間を経由するものとなるので、図６Ａに示した状態よりも磁気抵抗が大きくなるものの、隣接する側方突出部３１ａ、３１ａ間の磁気抵抗Ｒｊを介して磁気短絡回路Ｃ２が確保されているため、磁束流の大きな変動を抑制することができる。従って、図６Ａの状態から図６Ｂの状態に変化した場合でも、永久磁石片Ｍ内の磁束の変化が抑制される。
【００８７】
なお、図６Ｂに示す状態においても、右側の永久磁石片Ｍの左端部に形成された連結壁９には、固定子側から回転子側に向かって（即ち、半径方向内側に向かって）、右側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が流れている。一方、左側の永久磁石片Ｍの右端部に形成された連結壁９には、回転子側から固定子側に向かって（半径方向外側に向かって）、左側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が流れている。このように連結片９を流れる磁束流は図６Ａの場合と同様であり、永久磁石片Ｍ内の磁束の変化の抑制に寄与していると考えられる。
【００８８】
また、この状態から回転子２が更に反時計回りに回転して、図６Ｃに示すように、右側の永久磁石片Ｍの左側端部が、左側の第一歯部３１の側方突出部３１ａに近づくと、右側の永久磁石片Ｍの一方の磁極から出た磁力線は、左側の第一歯部３１の側方突出部３１ａ、そして左側の永久磁石片Ｍを経由して他方の磁極に戻るようになる。  
なお、この状態においても、右側の永久磁石片Ｍの左端部に形成された連結壁９には、固定子側から回転子側に向かって（半径方向内側に向かって）、右側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が流れている。一方、左側の永久磁石片Ｍの右端部に形成された連結壁９には、回転子側から固定子側に向かって（半径方向外側に向かって）、左側の永久磁石片Ｍから出た磁束の一部が流れている。このように連結片９を流れる磁束流は図６Ｂの場合と同様であり、永久磁石片Ｍ内の磁束の変化の抑制に寄与していると考えられる。
【００８９】
このように前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態（図５Ｂ参照）においても、勿論、上記経路以外にも、隣接する歯部３０、３０相互間等にも漏れ磁束が存在するが、これら相互間の磁気抵抗は短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗）（Ｒｊ）よりも遥かに大きいものであるため短絡磁気回路Ｃ２の磁束流に大きな影響を与えるものではない。また、前記永久磁石片Ｍの両端に形成された連結壁９には、常に永久磁石片Ｍの磁束の一部が流れているが、前述したようにその流れ方向は回転子２の回転位置如何に拘わらず同一である。
【００９０】
また、上で説明したように、前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態においては、前記隣接する一対の永久磁石片Ｍ、Ｍのそれぞれがその一方の磁極から出た磁束が、前記第一歯部３１の半径方向外側の部分を経由することなく、前記隣接する一対の永久磁石Ｍ、Ｍの間の中間領域Ｘを介して他方の磁極に至る磁気回路として定義される前記永久磁石間磁気回路Ｃ３は、短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ）と等しいか、あるいはそれより大きいものである。従って、前記永久磁石間磁気回路Ｃ３には、磁束が流れにくくなっており、図９Ａおよび図９Ｂに示したように、この永久磁石間磁気回路Ｃ３に固定子と同じ構成材料からなる連結壁が存在する場合のように、回転子２の回転に伴って隣り合う永久磁石片Ｍ、Ｍの磁束が交互に逆方向に通過するような共通経路を構成することもない。従って、各永久磁石片Ｍ、Ｍに大きな磁束の変化を生じさせるような不都合を回避することができ、ひいては、永久磁石片Ｍ内の磁束の変化を抑制することができる。その結果、該永久磁石片Ｍで発生する渦電流に起因するジュール損を抑制することができ、電動モータとしての効率の向上を図るとともに、永久磁石Ｍの保磁力および残留磁束密度の低下を抑制してモータの特性を維持することができる。
【００９１】
（第２実施形態）
本発明の第２施形態に係る回転電気機械は、電動自動二輪車用の電動モータとして好適に使用されるラジアルギャップ型電動モータである。この第２実施形態に係るラジアルギャップ型電動モータは、前記第１実施形態に係る電動モータと基本的な構成はほぼ同一である。前記第１実施形態に係る電動モータとの差異は、回転子２の周縁部における永久磁石片Ｍの取付構造である。以下、その差異を中心に説明する。
【００９２】
即ち、この実施形態においては、図７に示すように、第１実施形態に対応する各永久磁石片Ｍが回転子２の周方向に分割されて、所定間隔を隔てて離間状態に配置された２つの分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１で構成されている。これら分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の半径方向外側には、外周面が円弧状に形成された抑え片１５が設けられている。この抑え片１５は、隣接する分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１間に位置する中央連結壁１６で回転子本体１０の回転中心側と一体的に連結されている。即ち、前記抑え片１５と前記中央連結壁１６とは断面視ほぼＴ字状を呈するものとなされている。これらにより、両分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１が回転子本体１０に対して固定されており、回転子１０が回転した場合でも分割永久磁石Ｍ１、Ｍ１が遠心力で飛散しないようになされている。
【００９３】
また、この実施形態においても、第１実施形態におけるＶ字状の切欠部１１に対応する切欠部を有するが、第１実施例におけるような永久磁石片Ｍの端部に形成された連結壁９を備えておらず、分割永久磁石片Ｍ１の幅方向の端部がＶ字状の切欠部１１に露出した状態となされている。またＶ字状の切欠部１１の底部には、前記各分割永久磁石片Ｍ１の端部に沿って半径方向外側に延出した係止部１８、１８が形成されている。而して、この係止部１８と前記中央連結壁１６とによって、前記分割永久磁石片Ｍ１の周方向への動きが阻止されている。なお、前記抑え片１５、中央連結壁１６、係止部１８は、回転子本体１０と一体的に形成されたものであり、例えば薄いケイ素鋼板を打ち抜き形成し、これらを積層することによって製作されるものである。上記以外の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、対応箇所に同一符号を付してその説明を省略する
【００９４】
この第２実施形態においても、前記可動分割歯部としての第二歯部３２が、前記第一位置に配置された状態において、以下の関係式を満たすように構成されている。
（主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ））＜（短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ））≦（永久磁石間磁気回路Ｃ３の総磁気抵抗（Ｒｘ））
また、前記可動分割歯部としての第二歯部３２が、前記第二位置に配置された状態おいて、
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）＜（主磁気回路Ｃ1の総磁気抵抗）、および
（短絡磁気回路Ｃ2の総磁気抵抗）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ3の総磁気抵抗）
の両関係式を満たすように構成されている。
【００９５】
前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態において、回転子２が回転した場合における一方の分割永久磁石片Ｍ１の一方の磁極から出て他方の磁極に至る磁束の流れについて説明する。
【００９６】
この状態においては、上述のとおり、（短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋Ｒｊ）＜（主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗）（２Ｒｈ＋２Ｒｋ）≦（永久磁石間磁気回路Ｃ３の総磁気抵抗）（Ｒｘ）という関係式を満たすものである。即ち、この第二位置の状態においては、回転子２の回転位置如何に拘わらず、短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ）が主磁気回路Ｃ１の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋２Ｒｋ）よりも小さいものである。従って、前記分割永久磁石片Ｍ（図８Ａにおいて右側の分割永久磁石片Ｍ）の一方の磁極（同図において右側の磁極）から出た磁束の大半は、短絡磁気回路Ｃ２の経路を経て他方の磁極（同図において左側の磁極）に戻ることになる。従って、以下の説明においては、短絡磁気回路Ｃ２の周辺のみを拡大した図８Ａないし図８Ｃに基づいて説明する。
【００９７】
即ち、図８Ａないし図８Ｃに示すように、回転子１０の外周縁部に配置された永久磁石片Ｍが回転した場合、Ｖ字状の切欠部１１を介して隣り合う一対の分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の隣接する端部が隣接する第一歯部３１、３１の側方突出部３１ａ、３１ａを周方向に通過する際に、磁束流が変化する。
【００９８】
まず、前記Ｖ字状の切欠部１１を介して隣り合う分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の隣接する双方の端部が共に、第一歯部３１に対向配置された状態にあっては（図示略）、例えば右側の分割永久磁石片Ｍ１の一方の磁極（第一歯部３１側の磁極）から出た磁束は、その大半が第一歯部３１、左側の分割永久磁石片Ｍ１を経由して他方の磁極に戻る。なお、この実施形態にあっては、第１実施形態における連結壁９がＶ字状切欠部１１には形成されていないため、前記Ｖ字状の切欠部１１を介して隣り合う分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の間を通る永久磁石間磁気回路Ｃ３の磁気抵抗は大きな値となっている。従って、この永久磁石間磁気回路Ｃ３には、殆ど磁束が流れない。なお、隣接する分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の間の中央連結壁１６には、これら両分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の磁束が流れるが、回転子１の回転位置如何に拘わらず、その磁束流は飽和状態でほぼ一定となっている。
【００９９】
この状態から回転子２が反時計回りに回転して、図８Ａに示すように、左側の分割永久磁石片Ｍ１の右側端部が、右側の第一歯部３１、３１の側方突出部３１ａを離れるまでは、右側の永久磁石片Ｍの一方の磁極から出た磁束は、右側の第一歯部３１の側方突出部３１ａ、左側の分割永久磁石片Ｍ１を経由して他方の磁極に戻る。
【０１００】
この状態から更に回転子２が反時計回りに回転して、図８Ｂに示すように、左右の分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の隣接する端部の中間部分、即ちＶ字状の切欠部１１が、隣接する第一歯部３１、３１の隣接する側方突出部３１ａ、３１ａの中間位置に一致した状態にあっては、右側の分割永久磁石片Ｍ１の一方の磁極から出た磁力線の大半は、右側の第一歯部３１の側方突出部３１ａから、これに隣接する左側の第一歯部３１の側方突出部３１ａ、そして左側の分割永久磁石片Ｍ１を経由して他方の磁極に戻る経路を形成する。この状態にあっては、主たる磁気回路が隣接する側方突出部３１ａ、３１ａ間を経由するものとなるので、図８Ａに示した状態よりも磁気抵抗が大きくなるものの、隣接する側方突出部３１ａ、３１ａ間の磁気抵抗Ｒｊを介して磁気短絡回路Ｃ２が確保されているため、磁束流の大きな変動を抑制することができる。従って、図８Ａの状態から図８Ｂの状態に変化した場合でも永久磁石片Ｍ内の磁束の変化が抑制される。
【０１０１】
また、この状態から回転子２が更に反時計回りに回転して、図８Ｃに示すように、右側の永久磁石片Ｍの左側端部が、左側の第一歯部３１の側方突出部３１ａに近づくと、右側の永久磁石片Ｍの一方の磁極から出た磁力線は、左側の第一歯部３１の側方突出部３１ａ、そして左側の永久磁石片Ｍを経由して他方の磁極に戻るようになる。  
【０１０２】
このように前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態においても、勿論、上記経路以外にも、周方向に隣接する歯部３０、３０相互間にも漏れ磁束が存在するが、これら相互間の磁気抵抗は短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗）Ｒｊよりも遥かに大きいものであるため短絡気回路Ｃ２の磁束流に大きな影響を与えるものではない。また、前記分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１の中間に形成された中央連結壁１６には、常に永久磁石片Ｍの磁束の一部が流れているが、前述したようにその流れ方向は回転子２の回転位置如何に拘わらず同一である。
【０１０３】
また、上で説明したように、前記第二歯部３２が第一歯部３１に対して相対移動して第二位置にある状態においては、前記Ｖ字状の切欠部１１を介して隣接する一対の分割永久磁石片Ｍ１、Ｍ１のそれぞれが、その一方の磁極から出た磁束が、前記永久磁石間磁気回路Ｃ３を経由することはない。即ち、前記隣接する一対の永久磁石Ｍ、Ｍの間の中間領域を介して他方の磁極に至る磁気回路として定義される前記永久磁石間磁気回路Ｃ３の磁気抵抗Ｒｘは、短絡磁気回路Ｃ２の総磁気抵抗（２Ｒｈ＋Ｒｊ）と等しいか、あるいはそれより大きいからである。従って、前記永久磁石間磁気回路Ｃ３には、磁束が流れにくくなっており、図９Ａおよび図９Ｂに示したように、この永久磁石間磁気回路Ｃ３に固定子と同じ構成材料の連結壁を設けた場合のように、回転子２の回転に伴って隣り合う永久磁石片Ｍ、Ｍの磁束が交互に逆方向に通過するような共通経路を構成することもない。従って、各永久磁石片Ｍ、Ｍに大きな磁束の変化を生じさせるような不都合を回避することができ、ひいては、永久磁石片Ｍ内の磁束の変化を抑制することができる。その結果、永久磁石片Ｍで発生する渦電流に起因するジュール損を抑制することができ、電動モータとしての効率を向上することができ、またジュール損に伴って発生する熱により永久磁石Ｍの保磁力および残留磁束密度が低減するのを抑制することができ、モータの特性を維持することができる。
【０１０４】
なお、上記いずれの実施形態においても、永久磁石片Ｍとして断面矩形状に形成されたものを用い、これに対応するスリットを回転子本体の周縁部に形成して、該スリットに永久磁石をはめ込んだものを例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば回転子本体の外周に対応する断面弧状に形成した永久磁石を用い、この永久磁石を回転子本体の外周面に固定した構造のものをも許容するものである。この場合、回転子の回転に伴って永久磁石が遠心力で回転子本体から外れないようにしっかり固定しなければならないことは言うまでもない。また、この場合には前記各実施形態におけるような連結壁９、１６を省略することができ、この連結壁により永久磁石の磁束が常時ながれる常時短絡磁気回路が形成されことがないので、永久磁石の性能を無駄なく活用することができる。
【０１０５】
また、本件発明は、従来の弱め界磁制御に変わるものとして用いることができるものであるが、もとより弱め界磁制御との併用を妨げるものではない。
【０１０６】
また、上記各実施例においては、回転子本体の周縁部にその周方向に複数のスロットが形成され、各スロットに永久磁石が埋め込み状態に挿入配置されたものを例示したが、本件発明はこれに限定されるものではない。本発明における「円柱状の回転子本体に複数の永久磁石が埋め込み状態に配置され」とは、例えば、薄肉状の円筒体と、その円筒体内に収納された円柱体とで回転子本体が構成され、その円筒体と円柱体との間に複数の永久磁石が周方向に並ぶように配列されたような形態であってもよく、複数の永久磁石が回転子本体に埋め込み状態に配置されたあらゆる全ての形態を含むように解釈されるべきである。
【０１０７】
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではなく、ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、この発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。
【０１０８】
本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものであるが、この開示は本発明の原理の実施例を提供するものと見なされるべきであって、それら実施例は、本発明をここに記載しかつ／または図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。
【０１０９】
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載したが、本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではなく、この開示に基づいていわゆる当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を有するありとあらゆる実施形態をも包含するものである。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施例に限定されるべきではなく、そのような実施例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
この発明にかかる回転電気機械は、例えば電動二輪車等の車輌あるいは各種電気機械における駆動源用の電動モータとして好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１１】
１        回転軸
２        回転子
３        固定子
４        回動機構
３０      歯部
３１      第一歯部（分割歯部）
３２      第二歯部（分割可動歯部）
４０      巻線
５０      固定子ヨーク部
５１      ギア部
Ｃ        コントローラ  
Ｍ        永久磁石
Ｐ        電源
Ｒ        回転電気機械（電動モータ）
Ｖ        車両（電動自動二輪車）
Ｃ１      主磁気回路      
Ｃ２      短絡磁気回路    
Ｃ３      永久磁石間磁気回路  
Ｒｈ            回転子の外周縁部と歯部の第一歯部との間の磁気抵抗
Ｒk1      第一位置における第一歯部と第二歯部との間の磁気抵抗
Ｒｋ２          第二位置における第一歯部と第二歯部との間の磁気抵抗
Ｒｊ        周方向に隣接する一対の第一歯部における隣接する側方突出部相互間の磁気抵抗
Ｒｘ          隣接する永久磁石の間の中間領域の磁気抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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