(57)【要約】【課題】強め界磁の際に径方向に向かう充分な磁束を確保しつつ、外周側回転子を動力伝達軸に締結手段で締結できるようにして、強め界磁状態における出力トルクを充分に高めることが可能な電動機を提供する。【解決手段】内周側回転子６に設けられる内周側永久磁石９は、内周側回転子６の略半径方向に磁化し、円周方向で隣接するもの同士の磁極が異磁極になるように配置する。外周側回転子５に設ける外周側永久磁石５３は、外周側回転子５の略円周方向に磁化し、円周方向で隣接するもの同士の磁極が同極同士で向き合うように配置する。回転軸を連結するための締結孔５１は、外周側回転子５のロータ鉄心８のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石５３，５３の間に配置する。【選択図】図２
2008067577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に沿うように複数の内周側永久磁石が配設された内周側回転子と、
この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように複数の外周側永久磁石が配設された外周側回転子と、を備え、
前記外周側永久磁石を保持する外周側回転子のロータ鉄心に、動力伝達軸を連結するための締結孔が設けられている電動機であって、
前記内周側永久磁石は、内周側回転子の略径方向に磁化されるとともに、内周側回転子の円周方向で隣接するもの同士の磁極が異磁極になるように配置され、
前記外周側永久磁石は、外周側回転子の略円周方向に磁化されるとともに、外周側回転子の円周方向で隣接するもの同士の磁極が同極同士で向き合うように配置され、
前記締結孔は、外周側回転子の前記ロータ鉄心のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石の間に配置されていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記外周側回転子のロータ鉄心のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石の間には、さらに、両側の外周側永久磁石に同極同士で面するように径方向に磁化された副外周側永久磁石が配置され、
この副外周側永久磁石は、前記ロータ鉄心上の前記締結孔の両側に配置される一対の副磁石ブロックから成ることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記各外周側永久磁石は、外周側回転子の円周方向で二分される一対の主磁石ブロックから成り、前記外周側回転子のロータ鉄心には、前記一対の主磁石ブロックを円周方向で分断し、かつ前記ロータ鉄心の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブが設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項４】
前記外周側回転子のロータ鉄心のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石の間には、前記副磁石ブロックの位置から前記締結孔の周縁に沿うように磁束障壁用孔部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
【請求項５】
前記磁束障壁用孔部は、前記締結孔を間に挟む両側の副磁石ブロックから夫々前記締結孔に沿うように前記外周側回転子のロータ鉄心に形成され、前記一方の副磁石ブロック側の磁束障壁用孔部と他方の副磁石ブロック側の磁束障壁用孔部の間に、前記外周側回転子のロータ鉄心の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子に永久磁石を備えた電動機に関し、特に、回転子の永久磁石の界磁特性を変更できる電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機として、夫々個別に永久磁石を備える内周側回転子と外周側回転子とが同軸に配設され、この両回転子を周方向に相対的に回動させる（両回転子の相対的な位相を変更する）ことにより、回転子全体としての界磁特性を変更できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この電動機では、電動機の回転速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材によって、外周側回転子と内周側回転子との何れか一方を他方に対して周方向に回動させる。また、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、外周側回転子および内周側回転子の周方向の相対位置を変更する。
【０００４】
この電動機においては、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことで、回転子全体の界磁を強めて誘起電圧を増大させ、逆に、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに同極同士で対向させる（対極配置にする）ことで、回転子全体の界磁を弱めて誘起電圧を減少させる。
【特許文献１】特開２００２−２０４５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の電動機においては、電動機特性の変更幅を広げるために界磁の可変レシオをより大きくすることが望まれている。そして、可変レシオを効率良く高めるためには、内周側回転子と外周側回転子の間のエアギャップをより狭くする方が有利であることが知られている。
【０００６】
しかし、内周側回転子と外周側回転子の間のエアギャップを狭めるためには、外周側回転子の内周面の高い寸法精度が要求され、この要求を満たすためには、外周側回転子と動力伝達軸の連結に際して圧入等の手法を用いることができない。
【０００７】
このため、本出願人は、動力伝達軸の端部に連結板を設け、連結板の外周縁部を外周側回転子にボルト締結することを検討しているが、この手法を採用する場合、外周側回転子のロータ鉄心に設ける締結孔が、強め界磁の際の磁束ロスの原因にならない構造であることが重要となる。
【０００８】
そこでこの発明は、強め界磁の際に径方向に向かう充分な磁束を確保しつつ、外周側回転子を動力伝達軸に締結手段で締結できるようにして、強め界磁状態における出力トルクを充分に高めることが可能な電動機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、円周方向に沿うように複数の内周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における内周側永久磁石９）が配設された内周側回転子（例えば、後述の実施形態における内周側回転子６）と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように複数の外周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における外周側永久磁石５３）が配設された外周側回転子（例えば、後述の実施形態における外周側回転子６）と、を備え、前記外周側永久磁石を保持する外周側回転子のロータ鉄心（例えば、後述の実施形態におけるロータ鉄心８）に、動力伝達軸（例えば、後述の実施形態における回転軸４）を連結するための締結孔（例えば、後述の実施形態における締結孔５１）が設けられている電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１）であって、前記内周側永久磁石は、内周側回転子の略径方向に磁化されるとともに、内周側回転子の円周方向で隣接するもの同士の磁極が異磁極になるように配置され、前記外周側永久磁石は、外周側回転子の略円周方向に磁化されるとともに、外周側回転子の円周方向で隣接するもの同士の磁極が同極同士で向き合うように配置され、前記締結孔は、外周側回転子の前記ロータ鉄心のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石の間に配置されていることを特徴とする。
これにより、内周側永久磁石が、回転方向両側の外周側永久磁石と同極同士で対面するときには所謂ハルバッハ効果によって径方向に向かう充分な磁束を得ることができ、しかも、隣接する外周側永久磁石の間の締結孔が径方向に向かう磁束の短絡を防止するように機能する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動機において、前記外周側回転子のロータ鉄心のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石の間には、さらに、両側の外周側永久磁石に同極同士で面するように径方向に磁化された副外周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における副外周側永久磁石５０）が配置され、この副外周側永久磁石は、前記ロータ鉄心上の前記締結孔の両側に配置される一対の副磁石ブロック（例えば、後述の実施形態における副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂ）から成ることを特徴とする。
これにより、副外周側永久磁石による磁束が加わり、径方向外側に向かう磁束が増大するとともに、副外周側永久磁石を構成する一対の副磁石ブロックが締結孔を挟んで分断されることから、径方向に向かう磁束の短絡防止も確保される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１項に記載の電動機において、前記各外周側永久磁石は、外周側回転子の円周方向で二分される一対の主磁石ブロック（例えば、後述の実施形態における主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂ）から成り、前記外周側回転子のロータ鉄心には、前記一対の主磁石ブロックを円周方向で分断し、かつ前記ロータ鉄心の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブ（例えば、後述の実施形態における補強リブ６０）が設けられていることを特徴とする。
これにより、外周側回転子のロータ鉄心の内周縁部と外周縁部が主磁石ブロック間の補強リブによって連結され、ロータ鉄心の強度、特に、遠心力に対する強度が高まる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電動機において、前記外周側回転子のロータ鉄心のうちの、円周方向で隣接する外周側永久磁石の間には、前記副磁石ブロックの位置から前記締結孔の周縁に沿うように磁束障壁用孔部（例えば、後述の実施形態における磁束障壁用孔５２）が設けられていることを特徴とする。
これにより、磁束障壁用孔部が締結孔の外側にさらに配置されるため、径方向に向かう磁束の短絡がより確実に防止される。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電動機において、前記磁束障壁用孔部は、前記締結孔を間に挟む両側の副磁石ブロックから夫々前記締結孔に沿うように前記外周側回転子のロータ鉄心に形成され、前記一方の副磁石ブロック側の磁束障壁用孔部と他方の副磁石ブロック側の磁束障壁用孔部の間に、前記外周側回転子のロータ鉄心の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブ（例えば、後述の実施形態における補強リブ５４）が設けられていることを特徴とする。
これにより、径方向に向かう磁束の短絡が磁束障壁用孔部によってより確実に防止されるようになるとともに、外周側回転子のロータ鉄心の内周縁部と外周縁部が磁束障壁用孔部の間の補強リブによって連結され、ロータ鉄心の強度、特に、遠心力に対する強度が高まる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、所謂ハルバッハ効果によって強め界磁の際に外周側回転子から径方向に向かう充分な磁束を得ることができるうえ、締結孔によって不要な磁束の短絡を効率良く防止することができるため、強め界磁の際に径方向に向かう充分な磁束を確保して強め界磁状態における出力トルクを充分に高めつつ、外周側回転子を動力伝達軸に締結手段で締結することができる。したがって、この発明によれば、内周側回転子と外周側回転子の間のエアギャップを狭め、界磁の可変レシオを充分に高めることが可能になる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、副外周側永久磁石によって径方向に向かう磁束のさらなる増加を図ることができるとともに、副磁石ブロックを締結孔の両側に配置することによって磁束の短絡防止効果も確保することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、外周側回転子のロータ鉄心の内周縁部と外周縁部を主磁石ブロック間の補強リブによって連結するため、ロータ鉄心の強度を効果的に高めることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、磁束障壁用孔部が締結孔の外側にさらに配置されることにより、径方向に向かう磁束の短絡を確実に防止することができるため、強め界磁の際に径方向に向かう充分な磁束をより確実に得ることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、締結孔の外側に配置される一対の磁束障壁用の間にロータ鉄心の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブが設けられているため、ロータ鉄心の強度を効果的に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。最初に、図１〜図４に示す第１の実施形態について説明する。
【００２０】
この実施形態の電動機１は、図１に示すように円環状の固定子２の内周側に回転子ユニット３が配置されたインナロータ型のブラシレスモータであり、例えばハイブリッド車や電動車両等の走行駆動源として用いられる。固定子２は複数相の固定子巻線２ａを有し、回転子ユニット３は軸芯部に回転軸４（動力伝達軸）を有している。車両の走行駆動源として用いる場合には、電動機１の回転力はトランスミッション（図示せず）を介して車輪の駆動軸（図示せず）に伝達される。この場合、電動機１は車両の減速時に発電機として機能させれば、回生エネルギーとして蓄電器に回収することもできる。また、ハイブリッド車においては、電動機１の回転軸４をさらに内燃機関のクランクシャフト（図示せず）に連結することにより、内燃機関による発電にも利用することができる。
【００２１】
回転子ユニット３は、図１〜図４に示すように、円環状の外周側回転子５と、この外周側回転子５の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子６を備え、外周側回転子５と内周側回転子６が設定角度の範囲で回動可能とされている。
【００２２】
内周側回転子６は、回転子本体であるロータ鉄心７が円環状に形成され、そのロータ鉄心７の外周側に偏寄した位置に、複数の磁石装着スロット７ａが円周方向等間隔に形成されている。各磁石装着スロット７ａは、ロータ鉄心７の接線方向に沿う矩形状の開口がロータ鉄心７の軸線と略平行に形成され、かつ、その矩形状の開口がロータ鉄心７の軸方向の一端から他端に亙っている。この各磁石装着スロット７ａには、厚み方向に磁化された平板状の永久磁石9(以下、「内周側永久磁石９」と呼ぶ)が装着されている。なお、各磁石装着スロット７ａに装着される内周側永久磁石９は、円周方向に並列に並んで同極配置された複数の磁石片から構成されるものであっても良い。また、この場合、磁石片同士は離間して配置されていても良い。
ここで、各内周側永久磁石９は、磁石装着スロット７ａに装着された状態において磁化方向が内周側回転子６の径方向を向き、かつ、円周方向で隣接するもの同士の磁極(例えば、径方向外側に向く磁極)が異磁極になっている。つまり、内周側永久磁石９は、内周側回転子６上に異磁極が円周方向に沿って交互に並ぶように配置されている。
【００２３】
一方、外周側回転子５は、ロータ本体であるロータ鉄心８が内周側回転子６と同様に円環状に形成されている。
ロータ鉄心８には、図２に示すように磁石装着スロット８ａが円周方向等間隔に形成されている。この各磁石装着スロット８ａは、ロータ鉄心８の径方向に沿う矩形状の開口が外周側回転子５の軸線と平行に延出している。この各磁石装着スロット８ａには、厚み方向に磁化された平板状の永久磁石５３(以下「外周側永久磁石５３」と呼ぶ)が装着されている。この外周側永久磁石５３は、磁石装着スロット８ａに装着された状態において、磁化方向が略円周方向（正確には、外周側回転子５の軸心を中心とする円の接線方向）を向き、円周方向で隣接するもの同士が同極同士で対向するようになっている。つまり、外周側回転子５には、外周側永久磁石５３…によるＮ極同士の対向配置とＳ極同士の対向配置が円周方向に沿って交互に設けられている。
【００２４】
また、ロータ鉄心８上の隣接する各外周側永久磁石５３，５３間のエリア（以下、「同極間エリア」）には、隣接する外周側永久磁石５３，５３の中間位置に後述するドライブプレート１６，１６をボルト結合するための締結孔５１が形成されるとともに、その締結孔５１の円周方向両側に一対の磁石装着スロット８ｂが形成されている。この各磁石装着スロット８ｂは、ロータ鉄心８の内周側に偏寄した位置において、隣接する磁石装着スロット８ａの径方向の内側端に近接して設けられている。各磁石装着スロット８ｂは、ロータ鉄心８の接線方向に沿う矩形状の開口が外周側回転子５の軸線と平行になるように延出している。
【００２５】
各磁石装着スロット８ｂには、厚み方向に磁化された平板状の永久磁石(以下、「副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂ」と呼ぶ)が装着されている。各副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂは、磁石装着スロット８ｂに装着された状態において、磁化方向が径方向を向き、締結孔５１を挟んで両側に配置される各対の磁極が同極にされ、隣接する対同士の磁極が異磁極となっている。つまり、同極間エリア内に配置される各副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂの対は、異磁極が円周方向に沿って交互に並ぶように外周側回転子５上に配置されている。なお、同極間エリア内で締結孔５１の両側に配置される副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂの対は、この発明における副外周側永久磁石を構成している。
【００２６】
また、同極間エリア内に配置される副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂは、同極間エリアに臨む両側の外周側永久磁石５３，５３の対向磁極と同極で向き合うようになっている。つまり、例えば、Ｎ極同士で向き合う外周側永久磁石５３，５３の間には、径方向外側面がＮ極となるように副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂが配置され、Ｓ極同士で向き合う外周側永久磁石５３，５３の間には、径方向外側面がＳ極となるように副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂが配置されている。
【００２７】
また、ロータ鉄心８には、各磁石装着スロット８ｂの締結孔５１側の端部から締結孔５１の外周縁部に沿って径方向外側に延出する円弧状の磁束障壁用孔５２が形成されている。同じ同極間エリアに配置される一対の磁束障壁用孔５２，５２は、隣接する外周側永久磁石５３，５３の中間位置の近傍まで延び、磁束障壁用孔５２，５２の間にはロータ鉄心８の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブ５４が形成されている。
【００２８】
ところで、内周側永久磁石９と外周側永久磁石５３は、図２(Ｂ)に示すように、内周側永久磁石９が同極間エリアの外周側永久磁石５３，５３の磁極と同磁極同士で対面したときには、径方向に向かう界磁が所謂ハルバッハ効果によって最も強められる強め界磁の状態を得ることができ、図４に示すように、内周側永久磁石９が同極間エリアの外周側永久磁石５３，５３の磁極と異磁極同士で対面したときには、径方向に向かう界磁が磁路短絡によって最も弱められる弱め界磁の状態を得ることができる。
また、内周側永久磁石９と副外周側永久磁石５０(副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂ)は、図２(Ｂ)に示すように、内周側永久磁石９と副外周側永久磁石５０が互いに異磁極同士で対向するときには、径方向に向かう界磁が最も強められる強め界磁の状態を得ることができ、図４に示すように、内周側永久磁石９と副外周側永久磁石５０が互いに同磁極同士で対向するときには、径方向に向かう界磁が最も弱められる弱め界磁の状態を得ることができる。
【００２９】
この回転子ユニット３においては、外周側永久磁石５３と副外周側永久磁石５０が上記のように配置されているため、内周側永久磁石９と外周側永久磁石５３が強め界磁状態のときには、内周側永久磁石９と副外周側永久磁石５０も強め界磁状態となり、内周側永久磁石６と外周側永久磁石５３が弱め界磁状態のときには、内周側永久磁石と副外周側永久磁石５０も弱め界磁状態となる。
【００３０】
また、回転子ユニット３は、外周側回転子５と内周側回転子６を相対回動させるための回動機構１１(位相変更手段)を備えている。この回動機構１１は非圧縮性の作動流体である作動油の圧力によって操作されるようになっている。
【００３１】
回動機構１１は、図１〜図４に示すように回転軸４の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ１４と、ベーンロータ１４の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング１５とを備え、この環状ハウジング１５が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ１４が、環状ハウジング１５と内周側回転子６の両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート１６，１６を介して外周側回転子５に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ１４は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、環状ハウジング１５は内周側回転子６に一体化されている。
【００３２】
ベーンロータ１４は、回転軸４にスプライン嵌合される円筒状のボス部１７の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン１８が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング１５は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部１９が設けられ、この各凹部１９にベーンロータ１４の対応するベーン１８が収容配置されるようになっている。各凹部１９は、ベーン１８の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁２０と、隣接する凹部１９，１９同士を隔成する略三角形状の仕切壁２１によって構成され、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時に、ベーン１８が一方の仕切壁２１と他方の仕切壁２１の間を変位し得るようになっている。この実施形態の場合、仕切壁２１はベーン１８と当接することにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動を規制するストッパとしても機能する。なお、各ベーン１８の先端部と仕切壁２１の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材２２が設けられ、これらのシール部材２２によってベーン１８と凹部１９の底壁２０、仕切壁２１とボス部１７の外周面の各間が液密にシールされている。
【００３３】
また、内周側回転子６に固定される環状ハウジング１５のベース部１５ａは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、図１に示すように内周側回転子６や仕切壁２１に対して軸方向外側に突出している。このベース部１５ａの外側に突出した各端部は、ドライブプレート１６に形成された環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持され、環状ハウジング１５と内周側回転子６が、外周側回転子５や回転軸４にフローティング状態で支持されるようになっている。
【００３４】
外周側回転子５とベーンロータ１４を連結する両側のドライブプレート１６，１６は、環状ハウジング１５の両側面（軸方向の両端面）に摺動自在に密接し、環状ハウジング１５の各凹部１９の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部１９は、ベーンロータ１４のボス部１７と両側のドライブプレート１６，１６によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、作動油が導入される導入空間２３となっている。各導入空間２３内は、ベーンロータ１４の対応する各ベーン１８によって夫々２室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室２４、他方の部屋が遅角側作動室２５とされている。進角側作動室２４は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室２５は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、図２，図３中の矢印Ｒで示す電動機１の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、電動機１の回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。
【００３５】
また、進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動油の給排は回転軸４を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室２４は、油圧制御装置の進角側給排通路２６に接続され、遅角側作動室２５は同油圧制御装置の遅角側給排通路２７に接続されているが、進角側給排通路２６と遅角側給排通路２７の一部は、図１に示すように、夫々回転軸４に軸方向に沿って形成させた通路孔２６ａ，２７ａによって構成されている。そして、各通路孔２６ａ，２７ａの端部は、回転軸４の外周面の軸方向にオフセットした２位置に形成された環状溝２６ｂと環状溝２７ｂに夫々接続され、その各環状溝２６ｂ，２７ｂは、ベーンロータ１４のボス部１７に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔２６ｃ…，２７ｃ…に接続されている。進角側給排通路２６の各導通孔２６ｃは環状溝２６ｂと各進角側作動室２４とを接続し、遅角側給排通路２７の各導通孔２７ｃは環状溝２７ｂと各遅角側作動室２５とを接続している。
【００３６】
なお、この電動機１は、進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動油の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、こうして磁界の強さが変更されると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機１として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、電動機１の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
【００３７】
以上のように、この実施形態の電動機１においては、内周側回転子６と外周側回転子５の位相角を変更する回動機構１１が油圧によって操作されるため、両回転子６，５の位相角を任意のタイミングで迅速に、かつ自由に変更することができる。
【００３８】
また、この電動機１の場合、両回転子６，５の界磁状態を強め界磁にするときには、内周側永久磁石９と外周側永久磁石５３がハルバッハ配置となって固定子巻線２ａ方向(径方向)に向かう充分な磁束を得ることができ、しかも、円周方向で隣接する外周側永久磁石５３，５３間に、締結孔５１とその周縁をほぼ覆う磁束障壁用孔５２が配置されていることから、隣接する外周側永久磁石５３，５３間での径方向に向かう磁束の短絡を防止し、磁束の減少を効果的に抑制することができる。また、この実施形態の場合、強め界磁の状態では、内周側永久磁石９と副外周側永久磁石５０の間でも径方向に向かう磁束が発生し、しかも、各副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂと隣接する外周側永久磁石５３がハルバッハ配置となるために、径方向に向かうより一層多くの磁束を得ることができる。
したがって、この電動機１では、強め界磁の状態において大きな出力トルクを得ることができる。
【００３９】
そして、この電動機１において、ドライブプレート１６，１６を不具合なく外周側回転子５のロータ鉄心８ａにボルト結合することができるため、外周側回転子５に回転軸４を圧入固定する場合に比較して内周側回転子６と外周側回転子５の間のクリアランスを小さくして、界磁の可変レシオを充分に大きく確保することが可能となる。
【００４０】
また、この実施形態の電動機１の場合、締結孔５１を間に挟む両側の副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂの位置から延出する磁束障壁用孔５２，５２の間に、ロータ鉄心８の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブ５４が設けられているため、ロータ鉄心８の強度、特に、遠心力に対するロータ鉄心８の強度を確実に高めることができる。即ち、この実施形態においては、ロータ鉄心８上に外周側永久磁石５３と副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂが密に近接した状態で配置されているために、外周側永久磁石５３と副磁石ブロック５０Ａ，５０Ｂに近接した位置ではロータ鉄心８の内周縁部と外周縁部の間の連結強度を確保しにくい状況になっているが、磁束障壁用孔５２を二分するように補強リブ５４が設けられているため、ロータ鉄心８の内周縁部と外周縁部の連結強度がこの補強リブ５４によって高く維持される。
【００４１】
図５は、以上で説明した第１の実施形態の変形例である。この変形例では、ロータ鉄心８のうちの、外周側永久磁石５３の径方向内側の端面と、外周側永久磁石５３の円周方向両側の副磁石ブロック５０Ｂ，５０Ａの端面とで囲まれるスペースに円形状の磁束障壁用孔５５が追加されている。
【００４２】
この変形例の場合、追加した磁束障壁用孔５５によって不要な磁束の短絡をさらに有効に防止することができるうえ、ロータ鉄心８のさらなる軽量化を図ることができる。
【００４３】
つづいて、図６〜図８に示すこの発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
この実施形態の電動機１０１は、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、外周側回転子１０５の構造が若干異なっている。即ち、外周側回転子１０５のロータ鉄心１０８には、第１の実施形態の磁石装着スロット８ａに代えて円周方向で二分された磁石装着スロット１０８ａ，１０８ａの対が設けられ、この磁石装着スロット１０８ａ，１０８ａ対に外周側永久磁石を成す主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂの対が装着されている。そして、対を成す磁石装着スロット１０８ａ，１０８ａの間には、ロータ鉄心１０８の内周縁部と外周縁部を連結する補強リブ６０が設けられている。また、対を成す磁石装着スロット１０８ａ，１０８ａに装着される主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂは異磁極同士で対向配置されている。
【００４４】
この実施形態の電動機１０１は、基本的な作用・効果は第１の実施形態とほぼ同様であるが、対を成す磁石装着スロット１０８ａ，１０８ａの間に補強リブ６０が設けられているために、ロータ鉄心１０８の内周縁部と外周縁部の間の連結強度をさらに高めることができる。また、この電動機１０１の場合、補強リブ６０が主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂの外周側の保持部に近接して設けられることから、主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂに対する保持強度が効果的に高められるようになり、その結果、主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂの外周側保持部の肉厚を薄くして径方向に向かう磁束量を効果的に増大させることが可能になる。
【００４５】
図９は、この第２の実施形態の変形例である。この変形例は、ロータ鉄心１０８のうちの、主磁石ブロック１５３Ａ，１５３Ｂの径方向内側の端面と、円周方向両側の副磁石ブロック５０Ｂ，５０Ａの端面とで囲まれるスペースに円形状の磁束障壁用孔５５が追加されたものであり、図５に示した変形例と同様の作用・効果を得ることができる。
【００４６】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の各実施形態においては、外周側回転子の円周方向で隣接する外周側永久磁石の間に、締結孔の両側に位置されるように一対の副磁石ブロックを配置したが、図１０に夫々示す第３の実施形態のように副磁石ブロックを省略することも可能である。また、さらに図１１に示す実施形態のように締結孔の周囲の磁束障壁用孔を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の第１の実施形態の電動機の要部断面図。
【図２】同実施形態を示す一部部品を取り去った回転子ユニットの側面図(Ａ)と、その部分拡大図(Ｂ)を併せて記載した図。
【図３】同実施形態を示す回転子ユニットの部分拡大側面図。
【図４】同実施形態の回転子ユニットの分解斜視図。
【図５】同実施形態の変形例の回転子ユニットの部分拡大側面図。
【図６】この発明の第２の実施形態を示す一部部品を取り去った回転子ユニットの側面図。
【図７】同実施形態を示す回転子ユニットの部分拡大側面図。
【図８】同実施形態を示す回転子ユニットの部分拡大側面図。
【図９】同実施形態の変形例の回転子ユニットの部分拡大側面図。
【図１０】この発明の第３の実施形態を示す回転子ユニットの側面図。
【図１１】この発明の第４の実施形態を示す回転子ユニットの側面図。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１…電動機
４…回転軸(動力伝達軸)
５，１０５…外周側回転子
６…内周側回転子
８，１０８…ロータ鉄心
９…内周側永久磁石
５０Ａ，５０Ｂ…副磁石ブロック
５２…磁束障壁用孔
５３…外周側永久磁石
５４…補強リブ
６０…補強リブ
１５３Ａ，１５３Ｂ…主磁石ブロック
【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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