(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線を有する固定子と、
回転子鉄心と、前記電機子巻線を通電して形成される磁界で磁化状態が変化することで磁束量が不可逆的に変化する前記回転子鉄心に埋め込まれた第１、第２、第３及び第４の可変磁力磁石と、前記第１、第２、第３及び第４の可変磁力磁石よりも保磁力と磁化方向厚さの積が大きい前記回転子鉄心に埋め込まれた第１及び第２の固定磁力磁石と、前記第１、第２、第３及び第４の可変磁力磁石よりも磁気抵抗の小さい第１及び第２の磁性部材と、第１及び第２の短絡コイルを有する回転子と、
を有する永久磁石式回転電機であって、
前記回転子鉄心は、磁極の中心軸を挟む両側において、前記回転子鉄心の中心側から外周側に向かって設けられた第１の挿入孔及び第２の挿入孔を有し、
前記第１の挿入孔において、前記第１の固定磁力磁石は前記回転子鉄心の中心側に配置され、前記第１の可変磁力磁石と前記第２の可変磁力磁石は磁化方向が同じになるように前記回転子鉄心の外周側に積層配置され、前記第１の磁性部材は第１の可変磁力磁石と第２の可変磁力磁石との間に配置され、第１の短絡コイルは前記第１の固定磁力磁石と前記第１の可変磁力磁石の間に配置され、
前記第２の挿入孔において、前記第２の固定磁力磁石は前記回転子鉄心の中心側に配置され、前記第３の可変磁力磁石と前記第４の可変磁力磁石は磁化方向が同じになるように前記回転子鉄心の外周側に積層配置され、前記第２の磁性部材は前記第３の可変磁力磁石と前記第４の可変磁力磁石との間に配置され、前記第２の短絡コイルは前記第２の固定磁力磁石と前記第３の可変磁力磁石の間に配置され、
前記回転子鉄心は、前記第１の固定磁力磁石の磁化方向において前記第１の固定磁力磁石よりも前記回転子鉄心の外周側に設けられた第１の空洞と、前記第２の固定磁力磁石の磁化方向において前記第２の固定磁力磁石よりも前記回転子鉄心の外周側に設けられた第２の空洞を有する、
永久磁石式回転電機。
【請求項２】
前記第１の磁性部材は前記第１の可変磁力磁石の磁化直角方向における磁気抵抗が前記第１の可変磁力磁石及び前記第２の可変磁力磁石よりも小さく、前記第２の磁性部材は前記第３の可変磁力磁石の磁化直角方向における磁気抵抗が前記第３の可変磁力磁石及び前記第４の可変磁力磁石よりも小さい、請求項１記載の永久磁石式回転電機。
【請求項３】
前記第１の磁性部材は前記第１の可変磁力磁石の磁化方向における磁気抵抗が前記第１の可変磁力磁石及び前記第２の可変磁力磁石よりも小さく、前記第２の磁性部材は前記第３の可変磁力磁石及び前記第４の可変磁力磁石の磁化方向における磁気抵抗が前記第３の可変磁力磁石よりも小さい、請求項２記載の永久磁石式回転電機。
【請求項４】
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材は強磁性体を含む、請求項３記載の永久磁石式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、永久磁石式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、保磁力と磁化方向厚さの積が小となる永久磁石（以降、可変磁力磁石という）と、保磁力と磁化方向厚さの積が可変磁力磁石よりも大となる永久磁石（以降、固定磁力磁石という）を使用した永久磁石式回転電機がある。このような永久磁石式回転電機では、可変磁力磁石による鎖交磁束は、磁化電流による磁界によって、不可逆的に変化する。そのため、可変磁力磁石による鎖交磁束量と固定磁力磁石による鎖交磁束量の和である総鎖交磁束量は、可変磁力磁石による鎖交磁束の量、方向を調整することで、可変である。可変磁力磁石による鎖交磁束が固定磁力磁石による鎖交磁束と同方向となるように磁化することを増磁という。逆に、可変磁力磁石による鎖交磁束が固定磁力磁石による鎖交磁束と逆方向となるように磁化することを減磁という。したがって、このような永久磁石式回転電機は、低速から高速までの広範囲での可変速運転を高出力で可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８０１９５号公報
【特許文献２】特開２００８−４８５１４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２４６０８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】埋込磁石同期モータの設計と制御，武田洋次・他，オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような永久磁石式回転電機では、可変磁力磁石の磁化時における磁化電流による磁界は、可変磁力磁石内では、可変磁力磁石の磁化方向と直交する方向（以降、磁化直角方向という）で一定ではなく、不均一となる。これは、磁化電流による磁束は、可変磁力磁石内では、磁化直角方向に反れて流れるためである。そのため、可変磁力磁石には、磁化電流による磁界によって磁化されにくい部分が生じるため、可変磁力磁石は、十分に磁化されない。
【０００６】
したがって、可変磁力磁石を十分に磁化するためには、磁化されやすい部分に必要な量以上の磁化電流が必要である。磁化電流量を増加するためには、インバータ容量を増大、つまり、装置を大型化する必要がある。
【０００７】
本発明の課題は、可変磁力磁石の増減磁時に要する磁化電流の増加を防止する永久磁石式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】
【０００８】
実施形態によれば、永久磁石式回転電機は、固定子と回転子を有する。前記固定子は、電機子巻線を有する。前記回転子は、回転子鉄心、第１の永久磁石、第２の永久磁石、磁気抵抗の小さい部材を有する。前記第１の永久磁石は、前記電機子巻線を通電して形成される磁界で磁化状態が変化することで磁束量が不可逆的に変化する前記回転子鉄心に埋め込まれている。前記第２の永久磁石は、前記回転子鉄心に埋め込まれている。前記磁気抵抗の小さい部材は、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の間に配置され、前記第１の永久磁石よりも磁気抵抗が小さい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機における磁極１極分の展開断面図。
【図２】第1の実施形態に係る可変磁力磁石内における電機子巻線による磁束の流れを示す図。
【図３】第１の実施形態に係る可変磁力磁石内における短絡コイルによる磁束の流れを示す図。
【図４】第１の実施形態に係る磁性部材の一例を示す斜視図。
【図５】第１の実施形態に係る磁性部材の他の例を示す斜視図。
【図６】第２の実施形態に係る永久磁石式回転電機における磁極１極分の展開断面図。
【図７】第３の実施形態に係る永久磁石式回転電機における磁極１極分の展開断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施形態）
図１は、第1の実施形態に係る永久磁石式回転電機１における磁極１極分の展開断面図である。磁極２の中心軸方向がｑ軸、磁極間の中心軸方向がｄ軸である。永久磁石式回転電機１は、固定子１０及び回転子２０を有する。固定子１０は、円筒状であり、エアギャップを介して回転子２０の外周に配置されている。回転子２０は、円柱状であり、固定子１０と同軸上に配置されている。
【００１１】
固定子１０は、固定子鉄心１０１及び電機子巻線１０２を有する。固定子鉄心１０１は、電機子巻線１０２が周方向に複数埋め込まれている。電機子巻線１０２は、三相交流を用いる場合、周方向にＵ相−Ｖ相−Ｗ相の順に巻かれている。回転子２０は、回転子鉄心２０１、可変磁力磁石２０２、固定磁力磁石２０３、２０４、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄを有する。回転子鉄心２０１は、珪素鋼板を積層して構成されている。回転子鉄心２０１は、挿入孔２０１１、２０１２、２０１３を軸方向に有する。挿入孔２０１１は、磁極２の中央に設けられている。挿入孔２０１２、２０１３は、挿入孔２０１１の両側に設けられている。
【００１２】
可変磁力磁石２０２は、磁化方向がｑ軸方向となるように挿入孔２０１１に埋め込まれている。可変磁力磁石２０２は、磁化方向に可変磁力磁石２０２ａと可変磁力磁石２０２ｂに２分割されている。可変磁力磁石２０２ａと可変磁力磁石２０２ｂの間には、磁性部材２０２１が挟み込まれている。磁性部材２０２１は、可変磁力磁石２０２の磁化方向及び磁化直角方向の少なくとも一方向における磁気抵抗が可変磁力磁石２０２の磁気抵抗に比べて小さい強磁性体を含む材料で構成されている。磁性部材２０２１は、例えば、可変磁力磁石２０２の磁化方向の厚さ０．３ｍｍ、０．３５ｍｍなどの電磁鋼板または鉄である。磁性部材２０２１の作用については、後述する。可変磁力磁石２０２は、電機子巻線１０２に通電する極短時間となるパルス的な磁化電流によって形成される磁界が作用し、磁化方向が不可逆的に変化する。
【００１３】
固定磁力磁石２０３は、磁化方向がｄ軸方向となるように挿入孔２０１２に埋め込まれている。固定磁力磁石２０４は、磁化方向がｄ軸方向となるように挿入孔２０１３に埋め込まれている。上記のように回転子鉄心２０１に埋め込まれた可変磁力磁石２０２、固定磁力磁石２０３、２０４は、磁気回路上で並列回路を構成し、磁極２を形成する。なお、図1は、磁極２のみについて示しているが、回転子鉄心２０１には、複数の磁極が周方向に形成されている。他の磁極は、磁極２と同様に形成されているため、説明を省略する。
【００１４】
さらに、回転子鉄心２０１は、軸方向に空洞２０１４、２０１５を有する。空洞２０１４は、固定磁力磁石２０３の磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に設けられている。同様に、空洞２０１５は、固定磁力磁石２０４の磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に設けられている。空洞２０１４、２０１５の作用について説明する。固定磁力磁石２０３，２０４は、空洞２０１４、２０１５により、電機子巻線１０２で発生する磁界の影響が小さい。一方、可変磁力磁石２０２の周りには磁気障壁が設けられていない。そのため、可変磁力磁石２０２は、電機子巻線１０２で発生する磁界の影響が大きい。空洞２０１４、２０１５は、電機子巻線１０２で発生する磁界を効果的に可変磁力磁石２０２に作用させることができる。なお、第１の実施形態では、回転子２０には、磁気障壁としての空洞２０１４、２０１５が設けられている例について説明するが、回転子２０には、空洞２０１４、２０１５が設けられていなくてもよい。
【００１５】
短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄは、ｄ軸外周側と可変磁力磁石２０２近傍に配置されている。つまり、短絡コイル２０５ａ、２０５ｄは、互いに接続され、挿入孔２０１１の空隙を利用して、固定磁力磁石２０３を取り囲むように回転子鉄心２０１に巻かれている。同様に、短絡コイル２０５ｃ、２０５ｄは、互いに接続され、挿入孔２０１１の空隙を利用して、固定磁力磁石２０４を取り囲むように回転子鉄心２０１に巻かれている。短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄは、導電性の線材である。なお、短絡コイル２０５の代わりに、渦電流が流れる導電板を用いてもよい。
【００１６】
短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄの作用について説明する。短絡コイル２０５a〜２０５ｄには、電機子巻線１０２に通電する磁化電流で発生する磁界によって短絡電流が発生する。短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄは、短絡電流により磁界を発生する。固定磁力磁石２０３、２０４内では、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄで発生する磁束の方向は、電機子巻線１０２で発生する磁束の方向と逆方向である。そのため、固定磁力磁石２０３、固定磁力磁石２０３内では、電機子巻線１０２で発生する磁束は、短絡コイル２０５で発生する磁束によって打ち消される。したがって、固定磁力磁石２０３、固定磁力磁石２０４の磁束の増減はほとんど生じない。可変磁力磁石２０２内では、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄで発生する磁束の方向は、電機子巻線１０２で発生する磁束の方向と同方向である。そのため、可変磁力磁石２０２内では、電機子巻線１０２で発生する磁束は、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄで発生する磁束によって強められる。したがって、可変磁力磁石２０２は、少ない磁化電流で磁化する。
【００１７】
つまり、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄは、電機子巻線１０２で発生する磁界を可変磁力磁石２０２に集中することができる。なお、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄで発生する磁界は、可変磁力磁石２０２内において、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄの近傍ではその影響が強く、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄから離れた部分（磁化直角方向の中央部分）ではその影響が弱い。なお、第１の実施形態では、回転子２０には、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄが設けられている例について説明するが、回転子２０には、短絡コイル２０５ａ〜２０５ｄを設けられていなくてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、永久磁石式回転電機１は、可変磁力磁石２０２が電機子巻線１０２に通電する磁化電流による磁界で着磁することで、可変磁力磁石２０２の鎖交磁束量と固定磁力磁石２０３、２０４の鎖交磁束量の和である総鎖交磁束量を広範囲に調整できる。
【００１９】
低速域では、可変磁力磁石２０２は、鎖交磁束が固定磁力磁石２０３、２０４の鎖交磁束と同方向になるように増磁する。特に低速域の初期動作時は、可変磁力磁石２０２は、鎖交磁束が最大量となるように増磁するため、総鎖交磁束量は最大になる。そのため、永久磁石式回転電機１のトルク及び出力は、最大になる。
【００２０】
中・高速域では、可変磁力磁石２０２は、鎖交磁束が低速域における量よりも小さい量となるように増磁、または、鎖交磁束が固定磁力磁石２０３、２０４の鎖交磁束と逆方向になるように減磁するため、総鎖交磁束量は、低速域における量よりも減少する。そのため、永久磁石式回転電機１の回転電機の回転速度は、速くなる。
【００２１】
次に、磁性部材２０２１の作用について説明する。図２は、可変磁力磁石２０２内における電機子巻線１０２で発生する磁束の流れを示す可変磁力磁石２０２の断面図である。電機子巻線１０２で発生する磁束は、可変磁力磁石２０４内において、磁性部材２０２１によって、磁化直角方向に反れて流れることなく磁化方向全体に十分に流れる。つまり、可変磁力磁石２０４における磁化直角方向の中央部を流れる磁束は、磁性体２０２１を通して流れ易くなる。そのため、可変磁力磁石２０２内の磁界分布は平滑化されて均一になる。
【００２２】
図３は、可変磁力磁石２０２内における短絡コイル２０５で発生する磁束の流れを示す可変磁力磁石２０２の断面図である。短絡コイル２０５で発生する磁束は、可変磁力磁石２０４内において、磁性部材２０２１によって、磁化直角方向に反れて流れることなく磁化方向全体に十分に流れる。つまり、可変磁力磁石２０４における磁化直角方向の中央部を流れる磁束は、磁性体２０２１を通して流れ易くなる。そのため、可変磁力磁石２０２内の磁界分布は平滑化されて均一になる。
【００２３】
ここで、比較例として、可変磁力磁石２０２ａと可変磁力磁石２０２ｂの間に磁性体２０２１が挟み込まれていない場合について説明する。電機子巻線１０２で発生する磁束及び短絡コイル２０５で発生する磁束は、磁化方向に沿って可変磁力磁石２０２内に入るが、可変磁力磁石２０２内で磁化直角方向に反れて流れる。可変磁力磁石２０２の磁化直角方向における中央部の磁界分布は疎となり、可変磁力磁石２０２は、不均一な磁界分布になる。特に回転子２０に短絡コイル２０５が設けられている場合にこの傾向が強い。
【００２４】
第１の実施形態によれば、磁性体２０２１が可変磁力磁石２０２内に設けられているため、可変磁力磁石２０２を磁化するための磁化電流は、大幅に低減することができる。そのため、インバータの電流容量も低減することができる。その結果、永久磁石式回転電機は、小型化、高信頼性かつ低コストを実現できる。
【００２５】
なお、図1に示す例では、可変磁力磁石２０２は、磁化方向に２分割されているが、可変磁力磁石２０２は、磁化直角方向に２分割されていてもよい。また、図1に示す例では、可変磁力磁石２０２の分割数は２であるが、これに限られない。なお、磁性部材２０２１の数は、可変磁力磁石２０２の分割数に応じて増加する。また、可変磁力磁石２０２ａと可変磁力磁石２０２ｂの分割方向における大きさは、同じであっても異なっていてもよい。
【００２６】
次に、磁性部材２０２１の軸方向の断面形状について説明する。図１に示す例では、磁性部材２０２１は、可変磁力磁石２０２ａ及び可変磁力磁石２０２ｂと対向する面において、可変磁力磁石２０２の磁化直角方向における可変磁力磁石２０２ａ及び可変磁力磁石２０２ｂと同じ幅であるが、これに限られない。磁性部材２０２１は、可変磁力磁石２０２の少なくとも一方からはみ出す幅であってもよい。また、磁性部材２０２１は、可変磁力磁石２０２の磁化直角方向における可変磁力磁石２０２ａ及び可変磁力磁石２０２ｂの幅よりも小さい幅であって、磁化直角方向における中央部分に配置されていてもよい。なお、磁性部材２０２１が可変磁力磁石２０２の磁化直角方向における中央部分にのみ配置されている場合、可変磁力磁石２０２ａ及び可変磁力磁石２０２ｂは、磁性部材２０２１と磁化方向に対向しない部分において磁性部材２０２１の大きさだけ離間するように構成されていてもよく、磁性部材２０２１を取り囲むように構成されていてもよい。つまり、磁性部材２０２１は、可変磁力磁石２０２内に磁性部材２０２１が設けられていない状態で、電機子巻線１０２で発生する磁界及び短絡コイル２０５で発生する磁界の影響が弱い領域である磁化直角方向の中央部分に少なくとも配置されていればよい。なお、磁性部材２０２１は、断面が直線状でなくても、波状であってもよい。
【００２７】
また、磁性部材２０２１は、可変磁力磁石２０２の磁化直角方向における中央部分が回転子鉄心２０１の外周側に突出するような形状であってもよい。磁性部材２０２１が回転子鉄心２０１の外周側に突出するような形状であれば、可変磁力磁石２０２の磁化直角方向における中央部分は、電機子巻線１０２及び短絡コイル２０５に近づくため、電機子巻線１０２で発生する磁界及び短絡コイル２０５で発生する磁界のサポートを受け易い。そのため、可変磁力磁石２０２内で磁束が流れ易くなる。例として、磁性部材２０２１の形状は、可変磁力磁石２０２の磁化直角方向の中心部分を頂点とした曲面で形成される逆Ｕ字状の断面形状であっても、可変磁力磁石２０２の磁化直角方向の中心部分を頂点とした２つの平面で形成される逆Ｖ字状の断面形状であってもよい。
【００２８】
次に、回転子鉄心２０１の軸方向における磁性部材２０２１の構成について説明する。図４は、磁性部材２０２１の一例を示す斜視図である。磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向に磁性体２０２１ａと非磁性体２０２１ｂを短冊状に積層して構成されている。したがって、磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向の磁気抵抗が大きい。なお、磁性体２０２１aと非磁性体２０２１ｂの積層数は、限定されない。なお、磁性部材２０２１は、非磁性体２０２１ｂの代わりに接着剤で磁性体２０２１aを互い固定すると共に絶縁してもよい。図４に示す磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向に連続となる磁性体で構成された場合に比べて、回転子鉄心２０１の軸方向の磁気抵抗が大きくなる。
【００２９】
図５は、磁性部材２０２１の他の例を示す斜視図である。磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向に複数の磁性線２０２１ｃを互いに離間させて並べて構成されている。なお、複数の磁性線２０２１ｃが被覆されていれば、磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向に複数の磁性線２０２１ｃを互いに接触させて並べて構成されていてもよい。図５に示す磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向に連続となる磁性体で構成された場合に比べて、回転子鉄心２０１の軸方向の磁気抵抗が大きくなる。図５に示す磁性部材２０２１は、磁性線２０２１ｃの配置が容易であるため、磁性部材２０２１の製造コストは、低減できる。なお、磁性部材２０２１は、回転子鉄心２０１の軸方向に連続となる磁性体で構成されているとしても、可変磁力磁石２０２の磁化方向、磁化直角方向の少なくとも一方向の磁気抵抗が小さく、回転子鉄心２０１の軸方向の磁気抵抗が大きくなるような異方性を有する材料で構成されていればよい。
【００３０】
なお、磁性体２０２１ａ及び磁性線２０２１ｃは、例えば、アモルファス材料、フェライトまたは圧粉磁性体で構成されてもよい。また、磁性部材２０２１は、蒸着または圧着による磁性メッキで構成し、可変磁力磁石２０２に一体で構成されてもよい。なお、第１の実施形態では、図１に示すように、可変磁力磁石２０２は磁性体２０２１を含んでいるが、それ自体の磁化方向、磁化直角方向の少なくとも一方向の磁気抵抗が小さく、回転子鉄心２０１の軸方向の磁気抵抗が大きければ、可変磁力磁石２０２は磁性体２０２１を含んでいなくてもよい。
【００３１】
第１の実施形態によれば、磁性部材２０２１は回転子鉄心２０１の軸方向の磁気抵抗が大きいため、電機子巻線１０２で発生する磁界及び短絡コイル２０５で発生する磁界による可変磁力磁石２０４内の磁界分布は均一になる。そのため、回転子鉄心２０１における渦電流損は低減する。したがって、永久磁石式回転電機１は、磁化電流を低減しつつ、運転時のスロット高調波やインバータによる高調波磁束による渦電流を低減することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）  
図６は、第２の実施形態に係る永久磁石式回転電機１の磁極１極分の展開断面図である。なお、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。挿入孔２０１１には、可変磁力磁石２０６と固定磁力磁石２０７が、磁化方向が同じになるように積層（直列）配置されている。磁性部材２０８は、可変磁力磁石２０６と固定磁力磁石２０７の間に挟み込まれている。磁性部材２０８は、磁性部材２０２１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００３３】
なお、積層配置された可変磁力磁石２０６と固定磁力磁石２０７は、挿入孔２０１２及び挿入孔２０１３の少なくとも一方に配置してもよい。可変磁力磁石２０６は、固定磁力磁石２０７よりも磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に配置されているが、固定磁力磁石２０７と逆に配置されていてもよい。また、可変磁力磁石２０６と固定磁力磁石２０７は、磁化直角方向に並べて配置してもよい。なお、図６は、磁極２のみについて示しているが、回転子鉄心２０１には、複数の磁極が周方向に形成されている。他の磁極は、磁極２と同様に形成されているため、説明を省略する。第２の実施形態に係る永久磁石式回転電機１は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
（第３の実施形態）  
図７は、第３の実施形態に係る永久磁石式回転電機１の磁極１極分の展開断面図である。なお、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。回転子鉄心２０１は、軸方向に挿入孔２０１６、２０１７を有する。挿入孔２０１６、２０１７は、磁極２を中心とした両側に、回転子鉄心２０１の磁極２の中央から外周側に向かってＶ字状に回転子鉄心２０１に配置されている。
【００３５】
挿入孔２０１６では、固定磁力磁石２０９が磁極２の中央側に配置されている。さらに、挿入孔２０１６では、可変磁力磁石２１０と固定磁力磁石２１１が、磁化方向が同じになるように、回転子鉄心２０１の外周側に積層配置されている。可変磁力磁石２１０と固定磁力磁石２１１の間には、磁性部材２１２が挟み込まれている。磁性部材２１２は、磁性部材２０２１と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、固定磁力磁石２０９は、可変磁力磁石２１０と固定磁力磁石２１１が積層されている位置と入れ替えてもよい。可変磁力磁石２１０は、固定磁力磁石２１１よりも磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に配置されているが、固定磁力磁石２１１と逆に配置されていてもよい。また、可変磁力磁石２１０と固定磁力磁石２１１は、磁化直角方向に並べて配置してもよい。また、固定磁力磁石２１１の代わりに可変磁力磁石が配置されていてもよい。
【００３６】
同様に、挿入孔２０１７では、固定磁力磁石２１３が磁極２の中央側に配置されている。さらに、挿入孔２０１７では、可変磁力磁石２１４と固定磁力磁石２１５が、磁化方向が同じになるように、回転子鉄心２０１の外周側に積層配置されている。可変磁力磁石２１４と固定磁力磁石２１５の間には、磁性部材２１６が挟み込まれている。磁性部材２１６は、磁性部材２０２１と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、固定磁力磁石２１３、可変磁力磁石２１４と固定磁力磁石２１５が積層されている位置と入れ替えてもよい。可変磁力磁石２１４は、固定磁力磁石２１５よりも磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に配置されているが、固定磁力磁石２１５と逆に配置されていてもよい。また、可変磁力磁石２１４と固定磁力磁石２１５は、磁化直角方向に並べて配置してもよい。また、固定磁力磁石２１５の代わりに可変磁力磁石が配置されていてもよい。
【００３７】
挿入孔２０１５では、短絡コイル２１７ａが、固定磁力磁石２０９と可変磁力磁石２１０の間であって回転子鉄心２０１の軸方向に配置されている。挿入孔２０１７では、短絡コイル２１７ｂが、固定磁力磁石２１３と可変磁力磁石２１４の間であって回転子鉄心２０１の軸方向に配置されている。短絡コイル２１７ａと短絡コイル２１６ｂは、互いに接続されている。短絡コイル２１７ａと短絡コイル２１７ｂは、短絡コイル２０５ａ、２０５ｂと同様に作用するため、説明を省略する。
【００３８】
回転子鉄心２０１は、磁気障壁となる軸方向の空洞２０１８、２０１９を有する。空洞２０１８は、固定磁力磁石２０９の磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に設けられている。空洞２０１９は、固定磁力磁石２１３の磁化方向における回転子鉄心２０１の外周側に設けられている。なお、図７は、磁極２のみについて示しているが、回転子鉄心２０１には、複数の磁極が周方向に形成されている。他の磁極は、磁極２と同様に形成されているため、説明を省略する。第３の実施形態に係る永久磁石式回転電機１は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１…永久磁石式回転電機、２…磁極、１０…固定子、２０…回転子、１０１…固定子鉄心、１０２…電機子巻線、２０１…回転子鉄心、２０２…可変磁力磁石、２０２a…可変磁力磁石、２０２ｂ…可変磁力磁石、２０３…固定磁力磁石、２０４…固定磁力磁石、２０５ａ〜２０５ｄ…短絡コイル、２０６…可変磁力磁石、２０７…固定磁力磁石、２０８…磁性部材、２０９…固定磁力磁石、２１０…可変磁力磁石、２１１…固定磁力磁石、２１２…磁性部材、２１３…固定磁力磁石、２１４…可変磁力磁石、２１５…固定磁力磁石、２１６…磁性部材、２１７a、２１７b…短絡コイル、２０１１…挿入孔、２０１２…挿入孔、２０１３…挿入孔、２０１４…空洞、２０１５…空洞、２０１６…挿入孔、２０１７…挿入孔、２０１８…空洞、２０１９…空洞、２０２１…磁性部材、２０２１ａ…磁性体、２０２１ｂ…非磁性体、２０２１ｃ…磁性線。
【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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