(57)【要約】【課題】回転電機の大トルクと高速回転との両立を図る。【解決手段】回転電機１０は、固定子巻線２２と固定子鉄心２１を備えた固定子２０と、回転子鉄心３１を備えた回転子３０と、を有し、回転子鉄心３１は、磁極毎に設けられた永久磁石３４と、周方向に隣接する上記磁極の間若しくは磁極に設けられ、通電により磁束を周方向に発生する界磁巻線３５と、他の部位より弱い磁性を備え、界磁巻線３５を保持する弱磁性領域３２ｂと、を備える。
2014188505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線と固定子鉄心を備えた固定子と、
回転子鉄心を備えた回転子と、
を有し、
前記回転子鉄心は、
磁極毎に設けられた永久磁石と、
巻線用鉄心を有する界磁巻線と、
強磁性部と非磁性部とを有する複合磁性材と、
を備える
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記界磁巻線は、
周方向に隣接する前記磁極の間、若しくは、前記磁極に設けられ、通電により漏れ磁束を遮断し、
前記非磁性部は、
前記界磁巻線を保持する保持部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記保持部は、
前記界磁巻線の半径方向外側に設けられ、当該界磁巻線を半径方向外側から保持する
ことを特徴とする請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転子鉄心は、
前記永久磁石及び前記界磁巻線を間に挟んで設けられた、外側の第１鉄心と内側の第２鉄心とを備えている
ことを特徴とする請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
前記保持部は、
前記第１鉄心のうち、前記界磁巻線の半径方向外側の部位に
設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機。
【請求項６】
前記界磁巻線は、
非通電時に前記永久磁石及び前記巻線用鉄心を通過する漏れ磁束を、通電時において遮断するように、励磁される
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項７】
前記界磁巻線は、
非通電時に前記永久磁石から半径方向に沿って前記固定子側へ向かう磁束を、通電時において増大させるように、励磁される
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項８】
固定子側に接続された１次巻線と、回転子側に接続された２次巻線と、を備えた
非接触給電装置を有する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか１項記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転子が、軸方向に多数の磁性板を積層した鉄心によって構成された回転子磁極と、回転子磁極の周方向のほぼ中央部に埋め込まれた永久磁石と、回転子磁極の基部に設けられ外部からの界磁電流の供給により通電される環状の界磁巻線と、を備えた、回転電機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２４７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、界磁巻線を遠心力に抗して保持する保持構造が弱いことから、高速回転化が困難である。これを解消するために当該保持構造の半径方向寸法を増大させた場合には、永久磁石からの磁束の漏洩が大きくなってトルク発生に寄与する磁束が減少するので、低速回転時の大トルク化が困難となる。【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大トルクと高速回転との両立を図れる、回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、固定子巻線と固定子鉄心を備えた固定子と、回転子鉄心を備えた回転子と、を有し、前記回転子鉄心は、磁極毎に設けられた永久磁石と、巻線用鉄心を有する界磁巻線と、強磁性部と非磁性部とを有する複合磁性材と、を備える回転電機が適用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の回転電機によれば、大トルクと高速回転との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ′断面による横断面図である。
【図３】界磁巻線による磁束制御を表す、界磁巻線非通電時の説明図、及び、界磁巻線通電時の説明図である。
【図４】非接触給電装置の詳細構成を表す、図１の部分拡大断面図である。
【図５】非接触給電装置の２次巻線に発生した交流高電圧を整流する整流回路を表す回路図である。
【図６】第２実施形態の回転電機に備えられた回転子を表す横断面図である。
【図７】界磁巻線による磁束制御を表す、界磁巻線の非通電時の説明図、及び、界磁巻線の通電時の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、開示の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１乃至図５により第１実施形態の回転電機を説明する。
【００１１】
＜回転電機の全体構成＞
まず、第１実施形態の回転電機１０の全体構成について説明する。図１及び図２において、回転電機１０は、巻線の通電で特性が変化する（詳細は後述）いわゆる可変界磁回転電機であり、円筒状のフレーム９を有する。このフレーム９の半径方向（図１中の上下方向）を以下単に「半径方向」と称し、フレーム９の軸方向（図１中の左右方向）を以下単に「軸方向」と称し、フレーム９の周方向を以下単に「周方向」と称する。
【００１２】
回転電機１０は、フレーム９の半径方向内側に設けられた固定子２０と、固定子２０の半径方向内側に設けられた円筒状の回転子３０と、を備えた、インナーロータ型の電動機である。また回転電機１０は、フレーム９の軸方向一方側（図１中左側）の開口部を塞ぐ反負荷側ブラケット１１と、フレーム９の軸方向他方側（図１中右側）の開口部を塞ぐ負荷側ブラケット１２と、回転子３０の内側に設けられた円筒状の非接触給電装置５０と、を備えている。
【００１３】
回転子３０は、上記軸方向に延びる回転軸８に設けられている。回転軸８は、上記非接触給電装置５０を半径方向内側に収容可能な中空の円筒部８ａと、円筒部８ａの軸方向一方側（図１中左側）に一体に設けられた反負荷側軸部８ｂと、円筒部８ａの軸方向他方側（図１中右側）に一体に設けられた負荷側軸部８ｃと、を備えている。
【００１４】
上記反負荷側軸部８ｂの外周面は、軸受７ａを介して反負荷側ブラケット１１に回転自在に支持されている。なお反負荷側ブラケット１１には、回転軸８の反負荷側軸部８ｂを収容する蓋部６が設けられている。上記負荷側軸部８ｃの外周面は、軸受７ｂを介して負荷側ブラケット１２に回転自在に支持されている。また円筒部８ａの軸方向一方側（図１中左側）端部の内周面は、軸受５２ａを介し、非接触給電装置５０の中空の支持軸５１に回転自在に支持されている。円筒部８ａの軸方向他方側（図１中右側）の端部の内周面は、軸受５２ｂを介し、上記支持軸５１に回転自在に支持されている。
【００１５】
固定子２０は、フレーム９の内周面に設けられた固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の周方向に配列された複数個（この例では１２個）の固定子巻線２２と、を備えている。固定子鉄心２１は、半径方向外側の周縁部を貫通する複数のボルト２５によって、上記半負荷側ブラケット１１と負荷側ブラケット１２との間に固定されている。固定子鉄心２１の半径方向外側には、軸方向に貫通するティース２３が周方向に複数（この例では１２個）配列されている。このとき、隣り合う２つのティース２３，２３の間に、軸方向に貫通するスロット２４が形成されている。各固定子巻線２２は、ティース２３に装着されるとともに、ティース２３の周方向両側のスロット２４に収容される。
【００１６】
＜回転子の詳細構造＞
回転子３０は、リング状の回転子鉄心３１を備えている。回転子鉄心３１には、半径方向外側に周方向に沿ってＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に複数（この例では１０個）設けられている。回転子鉄心３１は、永久磁石３４と、巻線用鉄心３５ａを備えた界磁巻線３５と、を有している。
【００１７】
永久磁石３４は、磁極毎に回転子鉄心３１の半径方向略中央部に設けられている。界磁巻線３５は、周方向に隣接する磁極の間に、回転子鉄心３１の半径方向略中央部から半径方向外側部に亘って設けられている。界磁巻線３５は、回転子鉄心３１のうち周方向に隣接する２つの磁極の間に設けられ、巻線用鉄心３５ａに巻回されて通電により磁束を周方向に発生する。
【００１８】
また回転子鉄心３１は、径方向外側の第１鉄心３２と径方向内側の第２鉄心３３と、を備えている。第１鉄心３２は、固定子鉄心２１との間に径方向に磁気的空隙を空けて対向して配置される。第２鉄心３３は、第１鉄心３２の径方向内側でかつ回転軸８の円筒部８ａの外側に取り付けられている。これら第１鉄心３２と第２鉄心３３とは、上記永久磁石３４及び上記界磁巻線３５を間に挟みつつ、一体的に組み付けられている。この一体となった状態の第１鉄心３２及び第２鉄心３３において、軸方向にそれぞれ貫通する第１装着孔３７及び第２装着孔３８が設けられている。
【００１９】
すなわち、第１鉄心３２には第１装着孔３７の一部をなす凹部が設けられ、第２鉄心３３には第１装着孔３７の残りの部分をなす凹部が設けられる。そして、上記第１鉄心３２と第２鉄心３３とが上記のように一体となったときに、それら２つの凹部が合体することで第１装着孔３７が形成される。同様に、第１鉄心３２に第２装着孔３８の一部をなす凹部が設けられ、第２鉄心３３には第２装着孔３８の残りの部分をなす凹部が設けられる。そして、上記第１鉄心３２と第２鉄心３３とが上記のように一体となったときに、それら２つの凹部が合体することで第２装着孔３７が形成される。そして、第１装着孔３７に永久磁石３４が取り付けられ、第２装着孔３８に界磁巻線３５が取り付けられる。
【００２０】
＜第１鉄心の磁性領域＞
そして、第１鉄心３２は、強磁性領域３２ａ（強磁性部に相当）と、強磁性領域３２ａより磁性が弱い弱磁性領域３２ｂ（この例では非磁性領域。非磁性部に相当）と、を備えた、複合磁性材により構成されている。弱磁性領域３２ｂは、第１鉄心３２のうちの界磁巻線３５の半径方向外側の幅の狭い部位に形成され、この幅の狭い部位（すなわち弱磁性領域３２ｂ）が、界磁巻線３５の近傍（詳細には界磁巻線３５の半径方向外側）に設けられ、界磁巻線３５を半径方向外側から保持する。この結果、この例では、上記弱磁性領域３２ｂが、他の部位より弱い磁性を備え界磁巻線３５を保持する保持部として機能する。
【００２１】
第１鉄心３２のうち、上記界磁巻線３５の半径方向外側領域（言い換えれば第１装着孔３８の半径方向外側領域。以下同様）に弱磁性領域３２ｂを形成する際には、例えばまず、強磁性材としての複合磁性材の板材を、第１鉄心３２に対応した形状に加工し、積層する。その後、上記積層体を例えば図示しない高温ガス炉内に挿入し、高温の火炎を界磁巻線３５用の上記第１装着孔３８に通過させ、１２００℃程度に加熱する。その後、熱の拡散を利用した自然冷却で急冷して磁性を消失させる。これにより、強磁性複合磁性材の第１鉄心３２のうち上記界磁巻線３５の半径方向外側領域以外の領域を強磁性領域３２ａとして残存させつつ、第１鉄心３２のうち上記界磁巻線３５の半径方向外側領域を、上記弱磁性領域３２ｂとすることができる。
【００２２】
例えば上記のような手法を用いることにより、単一組成の複合磁性材でありながら、強磁性と弱磁性の両方の磁気特性を実現して、回転子鉄心３１の第１鉄心３２に強磁性領域３２ａと弱磁性領域３２ｂとを形成することができる。なお、１２００℃程度に加熱する方法としては、誘導過熱等他の方法も適宜用いられる。
【００２３】
＜界磁巻線の励磁制御＞
本実施形態の回転電機１０では、界磁巻線３５の通電の有無によって、大トルクを得る制御と、高速回転を得る制御とが切り替えられる。この界磁巻線３５の励磁制御について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。
【００２４】
＜界磁巻線非通電時の挙動＞
上記界磁巻線３５の非通電時（すなわち、上記高速回転を行う通常時）において、回転子鉄心３１の永久磁石３４が形成する磁束を、図３（ａ）に示す。図３（ａ）及び前述の図１に示すように、界磁巻線３５の非通電時には、回転子鉄心３１のＮ極の磁極（図２参照）に対応して配置された永久磁石３４のＮ極から出た磁束（以下適宜、「ギャップ磁束」という）Ｂは、トルク発生に寄与する磁気回路を形成する。すなわち、このギャップ磁束Ｂは、上記永久磁石３４の上記Ｎ極から、第１鉄心３２、回転子３０と固定子２０との間の空隙、及び、回転子３０のティース２３、をそれぞれ半径方向外側へ横切った後、周方向に隣接する別のティース２３へと回り込む。そして、ギャップ磁束Ｂは、当該ティース２３を半径方向内側へ横切り、上記回転子鉄心３１のＮ極の磁極に隣接するＳ極の磁極（図１参照）に対応して配置された別の永久磁石３４のＳ極へ至り、当該別の永久磁石３４のＮ極から出た後、もとの永久磁石３４のＳ極へと戻る。
【００２５】
また、回転子鉄心３１のＮ極の磁極（図２参照）に対応して配置された上記永久磁石３４の上記Ｎ極から出た磁束の一部（以下適宜、「漏れ磁束」という）Ｑが、上述したギャップ磁束Ｂの磁気回路とは別の磁気回路（漏洩磁気回路）を形成する。すなわち、この磁束Ｑは、図３（ａ）に示すように、上記永久磁石３４の上記Ｎ極から、第１鉄心３２を周方向に横切りつつ巻線用鉄心３５ａを通過した後、上記回転子鉄心３１のＮ極の磁極に隣接するＳ極の磁極（図１参照）に対応して配置された別の永久磁石３４のＳ極へ至り、当該別の永久磁石３４のＮ極から出た後、もとの永久磁石３４のＳ極へと戻る。このような漏れ磁束Ｑの発生により、この界磁巻線３５の非通電時（すなわち通常時）には、上記ギャップ磁束Ｂの磁束密度が低下した状態となっている。
【００２６】
＜界磁巻線通電時の挙動＞
上記界磁巻線３５の通電時において、回転子鉄心３１の永久磁石３４が形成する磁束を、図３（ｂ）に示す。界磁巻線３５は通電時には磁束を周方向に発生する機能を備えるので、界磁巻線３５が通電により励磁されると、巻線用鉄心３５ａの通過時において上記漏れ磁束Ｑと逆方向となる磁束Ｐを発生する。言い換えれば、界磁巻線３５は、漏れ磁束Ｑを遮断するように励磁される。この結果、上記図３（ａ）を用いて上述したような、漏れ磁束Ｑの発生によるギャップ磁束Ｂの低下が防止される。さらに通電を大きくすると、図３（ｂ）に示すように、前述のようにして上記永久磁石３４の上記Ｎ極から第１鉄心３２を半径方向外側へ向かうギャップ磁束Ｂに対し、巻線用鉄心３５ａを通った後の上記磁束Ｐも加わるので、トルク発生に寄与する磁束を増大させる（言い換えればギャップ磁束Ｂを増大させる）ことができる。
【００２７】
以上の結果、本実施形態の回転電機１０では、大トルク特性を得たい場合には界磁巻線３５を通電して図３（ｂ）の磁束発生態様とし、高速回転の特性を得たい場合には、界磁巻線３５を非通電状態として図３（ａ）の磁束発生態様とされる。
【００２８】
＜非接触給電装置＞
次に、上記界磁巻線３５への通電を行うために用いられる上記非接触給電装置５０の構成について、図４を用いて説明する。図４において、前述したように、非接触給電装置５０は、中空の上記支持軸５１を備えている。この支持軸５１は、軸方向一方側（図４中左側）の端部を上記蓋部６に取り付けられ（図１参照）、固定子２０に固定されている。蓋部６に取り付けられたこの支持軸５１は、上記反負荷側軸部８ｂから、円筒部８ａの軸方向他方側（図４中右側）の端面部まで、回転軸８内を延びている。
【００２９】
支持軸５１の外周面には、軸方向に沿って３つの環状溝５５ａを有する絶縁性のブラケット５５が取り付けられている。ブラケット５５の環状溝５５ａ内には、上記軸方向に沿って、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の１次巻線５４がそれぞれ巻回されている。また、これに対応して、上記回転軸８の円筒部８ａの内周面には、上記軸方向に沿って３つの環状溝５７ａを有する絶縁性のブラケット５７が取り付けられている。ブラケット５７の環状溝５７ａ内には、上記軸方向に沿って、上記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の１次巻線５４の半径方向外側の部位となるように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の２次巻線５６が巻回されている。このとき、各相の２次巻線５６は、対応する１次巻線５４に対し半径方向に所定の間隙を空けて対向するように設けられる。
【００３０】
各１次巻線５４には、支持軸５１の中空部５１ａ内を通る図示しないリード線を介して、固定子２０側の３相交流電源（図示せず）に接続されている。３相交流電源から１次巻線５４に供給された３相交流の高電圧により、各相の２次巻線５６に各相の交流高電圧が誘起される。各相の２次巻線５６に誘起された交流高電圧は、図５に示すように、直列接続した２個のダイオード５８，５８を３相分並列接続した、整流回路６０によって整流された後、負荷抵抗Ｚを介して界磁巻線３５に供給される。整流回路６０は、例えば、図４に示すように、回転軸８の円筒部８ａの軸方向一方側（図４中左側）の端部に設けられる。
【００３１】
＜第１実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の回転電機１０では、回転子鉄心３１に弱磁性領域３２ｂが設けられている。弱磁性領域３２ｂは、界磁巻線３５の近傍において当該界磁巻線３５を保持する機能を備えている。これにより、界磁巻線３５を遠心力に抗して強固に保持することができるので、高速回転化を図ることができる。ここで、このような界磁巻線３５を保持する保持部が他の部位と同等の磁性を備えていると、永久磁石３４からの磁束が当該保持部を通過することとなり磁束の漏洩が増大する。本実施形態では、弱磁性領域３２ｂが他の部位よりも弱い磁性を備えることにより、上記弊害を回避し、磁束の漏洩を抑制することができる。この結果、図３（ｂ）を用いて前述したように、低速時にトルク発生に寄与する磁束を確保することができ、大トルク化を図ることができる。以上のようにして、本実施形態によれば、大トルクと高速回転との両立を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態では特に、弱磁性領域３２ｂは、界磁巻線３５の半径方向外側に設けられ、当該界磁巻線３５を半径方向外側から保持する。これにより、高速回転時に界磁巻線３５に対し大きな遠心力が外側へ加わったときでも、界磁巻線３５を半径方向外側から確実に保持することができる。
【００３３】
また、本実施形態では特に、回転子鉄心３１は、強磁性領域３２ａと弱磁性領域３２ｂとを備えた複合磁性材により構成されており、弱磁性領域３２ｂが前述の保持部として機能する。これにより、共通の単一部材を用いた回転子鉄心３１において、他の部位よりも弱い磁性を備えた弱磁性領域３２ｂを容易に実現することができる。
【００３４】
また、本実施形態では特に、回転子鉄心３１は、永久磁石３４及び界磁巻線３５を間に挟んで設けられた、外側の第１鉄心３２と内側の第２鉄心３３とを備えている。これにより、内側の第２鉄心３３と外側の第１鉄心３２とを先に組み付けた後、巻線用鉄心付きの界磁巻線３５を後からそれら第１鉄心３２と第２鉄心３３との間に組み込むことができる。この結果、製造時における組立作業性を向上することができる。またその際、上記のようにして後付けで組み込まれる別部材である界磁巻線３５の外側を、第１鉄心３２で囲い込むことにより、高速回転時であっても界磁巻線３５を遠心力に抗して保持することができる。
【００３５】
また、本実施形態では特に、弱磁性領域３２ｂは、第１鉄心３２のうち、界磁巻線３５の半径方向外側の部位に設けられている。界磁巻線３５の外側を囲い込む第１鉄心３２に備えられた弱磁性領域３２ｂにより、高速回転時であっても界磁巻線３５を遠心力に抗して確実に保持することができる。
【００３６】
また、本実施形態では特に、界磁巻線３５は、非通電時に永久磁石３４及び巻線用鉄心３５ａを通過する漏れ磁束Ｑを、通電時において遮断するように、励磁される。すなわち、本実施形態においては、高速回転時には界磁巻線３５を非通電状態とすることで、永久磁石３４及び巻線用鉄心３５ａを漏れ磁束Ｑが通過するようにし、高速回転を実現する。そして、低速時には、界磁巻線３５に通電して励磁し上記漏れ磁束Ｑを遮断することで、大トルク化を図ることができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の回転電機の構成について図６及び図７を用いて説明する。各図において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜、説明を省略又は簡略化する。本実施形態の回転電機は、上記第１実施形態の固定子２０と同様の円筒状の固定子（図示せず）と、この固定子の半径方向の内側に磁気的空隙を空けて設けられた円筒状の回転子３０Ａと、を備える。
【００３８】
＜回転子の詳細構造＞
回転子３０Ａは、リング状の回転子鉄心３１Ａを備えている。回転子鉄心３１Ａには、半径方向外側に周方向に沿ってＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に複数（この例では１０個）設けられている。回転子鉄心３１Ａは、磁極毎に回転子鉄心３１Ａの半径方向略外側部に設けられた、上記第１実施形態と同様の永久磁石３４と、界磁巻線６５と、を有している。
【００３９】
また、回転子鉄心３１Ａは、外側の第１鉄心３２と内側の第２鉄心３３とを備えている。第２鉄心３３の半径方向外側には、軸方向に貫通する複数（この例では１０個）の上記ティース３３ａが周方向に配列されている。隣り合う２つのティース３３ａ，３３ａの間に、軸方向に貫通するスロット３３ｂが形成されている。各界磁巻線６５は、通電により磁束を周方向に発生するようにティース３３ａに巻回されるとともに、ティース３３ａの両側のスロット３３ｂに収容される。なお、スロット３３ｂ内に収容された両側のティース３３ａの界磁巻線６５の相対する直線部の間の間隙は、モールド樹脂６１が充填される。上記第１鉄心３２及び第２鉄心３３は、永久磁石３４及び界磁巻線６５を間に挟むように設けられている。界磁巻線６５は、回転子鉄心３１Ａにおける上記磁極に設けられ、通電により磁束を半径方向に発生する。
＜第１鉄心の磁性領域＞
そして、第１鉄心３２は、上記第１実施形態と同様、強磁性領域３２ａ（強磁性部に相当）と、強磁性領域３２ａより磁性が弱い弱磁性領域３２ｂ（この例では非磁性領域。非磁性部に相当）と、を備えた、複合磁性材により構成されている。弱磁性領域３２ｂは、第１鉄心３２のうち、界磁巻線６５の近傍（詳細には界磁巻線６５の半径方向外側）に設けられ、界磁巻線６５を半径方向外側から保持する。この結果、この例では、上記弱磁性領域３２ｂが、他の部位より弱い磁性を備え界磁巻線６５を保持する保持部として機能する。
【００４０】
なお、弱磁性領域３２ｂは、上記第１実施形態と同様、強磁性複合磁性材の第１鉄心３２を部分的に加熱処理することにより形成することができる。
【００４１】
＜界磁巻線の励磁制御＞
本実施形態の回転電機では、上記第１実施形態と同様、界磁巻線６５の通電の有無によって、大トルクを得る制御と、高速回転を得る制御とが切り替えられる。この界磁巻線６５の励磁制御について、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明する。
【００４２】
＜界磁巻線非通電時の挙動＞
上記界磁巻線６５の非通電時（すなわち、上記高速回転を行う通常時）において、回転子鉄心３１Ａの永久磁石３４が形成する磁束は、図７（ａ）及び前述の図６に示すように、回転子鉄心３１ＡのＮ極の磁極（図６参照）に対応して配置された永久磁石３４のＮ極から出た上記第１実施形態と同様のギャップ磁束Ｂが、トルク発生に寄与する磁気回路を形成する。すなわち、ギャップ磁束Ｂは、上記永久磁石３４の上記Ｎ極から、第１鉄心３２、回転子３０と固定子２０との間の空隙、及び、回転子３０のティース２３（前述の図２参照）、をそれぞれ半径方向外側へ横切った後、周方向に隣接する別のティース２３へと回り込む。そして、ギャップ磁束Ｂは、当該ティース２３を半径方向内側へ横切り、上記回転子鉄心３１ＡのＮ極の磁極に隣接するＳ極の磁極（図６参照）に対応して配置された別の永久磁石３４のＳ極へ至る。その後、当該別の永久磁石３４のＮ極から出た後、その別の永久磁石の半径方向内側に位置する回転子鉄心３１Ａのティース３３ａから、当該ティース３３ａの半径方向内側の基端部を介し、周方向に隣接する、もとの永久磁石３４に対応したティース３３ａと回り込む。そして、回り込んだギャップ磁束Ｂは、もとの永久磁石の上記Ｓ極へと戻る。すなわち、この回転子鉄心３１Ａでは、上記永久磁石３４のＮ極から出た磁束は、上記第１実施形態のように第１鉄心３２を周方向に横切ることがなく、前述の漏れ磁束が生じない。
【００４３】
＜界磁巻線通電時の挙動＞
上記界磁巻線６５の通電時において、回転子鉄心３１Ａの永久磁石３４が形成する磁束を、図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示すように、界磁巻線６５は通電時には磁束を半径方向に発生する機能を備えるので、界磁巻線６５が通電により励磁されると、図７（ａ）の非通電時に永久磁石３４から半径方向に沿って固定子２０側へと向かっていた上記ギャップ磁束Ｂと同方向の、磁束Ｐ′が生じる。言い換えれば、磁束Ｐ′が加わることでギャップ磁束Ｂを増大させることができる。
【００４４】
すなわち、本実施形態の回転電機では、第１実施形態と同様にして、大トルク特性を得たい場合には界磁巻線６５を通電して図７（ｂ）の磁束発生態様とし、高速回転の特性を得たい場合には、界磁巻線６５を非通電状態として図７（ａ）の磁束発生態様とされる。
【００４５】
以上説明した第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を得る。特に、低速時において界磁巻線６５に通電して励磁し、永久磁石３４から固定子２０側へ向かうトルク発生に寄与する磁束を増大させる（ギャップ磁束Ｂ＋磁束Ｐ′とする）ことで、大トルク化を図ることができる。また、この結果、非通電時に生じる漏れ磁束を通電時に遮断して大トルク化を図る上記第１実施形態の手法のように、非通電時の永久磁石３４の無駄が生じることがない。
【００４６】
なお、以上では、回転電機１０が、回転子３０，３０Ａを固定子２０の内側に備えたインナーロータ型である場合を一例として説明したが、回転子を固定子の外側に備えたアウターロータ型の回転電機に対しても適用可能である。さらに、回転電機１０が電動機である場合を一例として説明したが、回転電機１０が発電機である場合にも適用することができる。
【００４７】
また、以上既に述べた以外にも、上記各実施形態や変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００４８】
その他、一々例示はしないが、上記実施形態及び変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４９】
８            回転軸
８ａ          円筒部
１０          回転電機
２０          固定子
２１          固定子鉄心
２２          固定子巻線
３０          回転子
３０Ａ        回転子
３１          回転子鉄心
３１Ａ        回転子鉄心
３２          第１鉄心
３２ａ        強磁性領域
３２ｂ        弱磁性領域
３３          第２鉄心
３３ａ        ティース
３４          永久磁石
３５          界磁巻線
３５ａ        巻回用鉄心
５０          非接触給電装置
５４          １次巻線
５６          ２次巻線
【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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【国際調査報告】
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