(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石同期モータであって、
固定子巻線を備えた固定子と、
前記固定子に対して回転可能な回転子コアを備え、前記固定子との間に空隙をもって該固定子に対し径方向内側又は径方向外側に配置される回転子と、
前記回転子コアに取り付けられた少なくとも１つの永久磁石を備えた磁気構造体と、
を備え、
前記磁気構造体は、該磁気構造体の異なる磁極の間を流れる磁束を生成し、
前記磁束は、前記空隙及び前記固定子の前記固定子巻線を通過する主磁束経路と、前記回転子コア内における前記永久磁石の前記空隙寄りの端部周辺を通過する漏洩磁束経路と、を通過し、
さらに、前記固定子、前記回転子、及び前記磁気構造体は、以下の式
【数１】
0006353976.tif 000010
【数２】
0006353976.tif 000011
（ただし、Ｖｓは前記固定子巻線の起磁力を表し、Ｖｍは前記磁気構造体の起磁力を表し、Ｒｇは前記空隙の磁気抵抗を表し、Ｒｓは前記主磁束経路に沿う前記固定子の磁気抵抗を表し、Ｒｒは前記主磁束経路に沿う前記回転子コアの磁気抵抗を表し、Ｒｂは前記漏洩磁束経路に沿う前記回転子コアの磁気抵抗を表し、ηは、前記磁気構造体によって生成される全磁束に対する、前記漏洩磁束経路を通って流れる磁束としての漏洩磁束の比を表す）、
を満たすように構成される、
永久磁石同期モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石同期モータであって、
前記漏洩磁束経路は、１つの前記永久磁石の異なる磁極の間に延在する、
永久磁石同期モータ。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石同期モータであって、
前記漏洩磁束経路の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗は、
１つの前記永久磁石の一の磁極と、前記永久磁石に隣接する隣接永久磁石における前記一の磁極とは異なる磁極と、の間に延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい、
永久磁石同期モータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の永久磁石同期モータであって、
前記回転子コアは、前記永久磁石と該永久磁石に隣接する隣接永久磁石との間に配置される磁気障壁と、円周方向において前記永久磁石の端部に隣接する側面開口部と、を有し、
前記漏洩磁束経路は、前記回転子コアにおける前記磁気障壁と前記側面開口部との間に延在する、
永久磁石同期モータ。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の永久磁石同期モータであって、
前記回転子コアは、円周方向に延在する周部分と、前記周部分から径方向に延在するラジアル部分と、を有し、
前記漏洩磁束経路は、前記回転子コアの前記周部分及び前記ラジアル部分に沿って延在し、
前記周部分に沿う前記漏洩磁束経路の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される前記周部分の磁気抵抗は、前記ラジアル部分に沿う前記漏洩磁束経路の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される前記ラジアル部分の磁気抵抗よりも小さい、
永久磁石同期モータ。
【請求項６】
請求項１に記載の永久磁石同期モータであって、
前記漏洩磁束経路は、１つの前記永久磁石の一の磁極と、前記永久磁石に隣接する隣接永久磁石における前記一の磁極とは異なる磁極と、の間に延在する、
永久磁石同期モータ。
【請求項７】
請求項６に記載の永久磁石同期モータであって、
前記回転子コアは、
前記漏洩磁束経路の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗が前記永久磁石の異なる磁極間に延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さくなるように、前記永久磁石と前記隣接永久磁石との間に延在する磁気障壁を有する、
永久磁石同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、永久磁石同期モータに関する。より具体的には、本発明は、永久磁石を有する回転子を備えた永久磁石同期モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車及びハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、自動車用の駆動源として動作する電気モータを含む。完全な電気自動車では、電気モータは、ただ一つの駆動源として動作する。他方で、ＨＥＶは、電気モータ及び従来の燃焼エンジンを含み、これらは、当技術において理解されるような条件に基づいて、自動車用の駆動源として動作する。
【０００３】
可変磁化特性を達成するための低保持力磁石を備えた回転子を含む電気モータ（以下、「可変磁化モータ」と記載する）が知られている（例えば、特許文献１を参照されたい）。例えば、図４に示されるように、可変磁化モータは、回転子コア１０２、複数の低保持力磁石１０３、及び複数の高保持力磁石１０４を有する回転子１０１を有する。この構成については、低保持力磁石１０３の磁化レベルは、固定子の固定子巻線における電流によって発生される磁界によって、変化させることが可能である。具体的には、モータの効率を改善するために、低保持力磁石１０３の磁化レベルは、モータの動作状態に応じて、ｄ軸磁束によって変化させることが可能である。特に、磁化レベルは、モータによって発生されるトルクを増加させるために、増加させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５２１５６号公報
【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、可変磁化モータについては、モータの磁化レベルを変化させるために、固定子巻線に印加される負荷電流の瞬時の増加が要求され、このことは、モータにおける銅損を増加させる。従って、可変磁化モータの効率は、従来のマシンと比較して改善されるものの、磁化状態の変化の間に起こる余分な銅損が、改善の程度を制限する。
【０００６】
それ故に、可変磁化モータの磁化レベルを変化させることに伴う銅損を低減することによって、改善された効率を備えた、改善されたモータを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
既知技術の状態を考慮して、永久磁石同期モータの一態様は、固定子巻線を備えた固定子と、固定子に対して回転可能な回転子コアを備えた回転子と、回転子コアに取り付けられた少なくとも１つの永久磁石を備えた磁気構造体とを含む。回転子は、固定子との間に空隙をもって該固定子に対し径方向内側又は径方向外側に配置される。磁気構造体は該磁気構造体の異なる磁極の間を流れる磁束を生成する。そして、磁束は、空隙及び固定子の固定子巻線を通過する主磁束経路と回転子コア内における永久磁石の空隙寄りの端部周辺を通過する漏洩磁束経路と、を通過する。さらに、固定子、回転子、及び磁気構造体は、次の式を満たすように構成される。
【０００８】
【数１】
0006353976.tif 000002
【０００９】
【数２】
0006353976.tif 000003
【００１０】
ここで、Ｖｓは固定子巻線の起磁力を表し、Ｖｍは磁気構造体の起磁力を表し、Ｒｇは空隙の磁気抵抗を表し、Ｒｓは主磁束経路に沿う固定子の磁気抵抗を表し、Ｒｒは主磁束経路に沿う回転子コアの磁気抵抗を表し、Ｒｂは漏洩磁束経路に沿う回転子コアの磁気抵抗を表し、且つηは、磁気構造体によって生成される全磁束に対する、漏洩磁束経路を通って流れる磁束としての漏洩磁束の比である。
【００１１】
本出願の開示の一部を構成する添付図面を今から参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に従う永久磁石同期モータの概略部分断面図である。
【図２】図２は、第２実施形態に従う永久磁石同期モータの概略部分断面図である。
【図３】図３は、第３実施形態に従う永久磁石同期モータの概略部分断面図である。
【図４】図４は、可変磁化モータの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照しつつ、選択された実施形態を説明する。なお、以下の実施形態の説明は、例証のためだけに提供されるものであり、添付された請求項及びそれらの等価物によって定義される発明を制限する目的で提供されるものではない。このことは、本出願の開示から当業者にとって明らかであろう。
【００１４】
［第１実施形態］
図１を参照すると、永久磁石同期モータ１０（「内部永久磁石モータ」とも記載する）が、第１実施形態に従って例示されている。図１に示されるように、モータ１０は、基本的に、回転子１２及び固定子１４を含む。モータ１０は、自動車、トラック、ＳＵＶなどのような、任意のタイプの電気自動車又はＨＥＶにおいて、及び当技術で理解されるような他の任意のタイプの装置において使用することが可能である。回転子１２及び固定子１４は、金属、又は当技術で理解されるような他の任意の適切な材料で形成することが可能である。
【００１５】
例示された実施形態において、回転子１２は、回転子コア１６を有する。また、モータ１０は、回転子コア１６に固定される複数の磁石１８を含む。回転子コア１６は、固定子１４に対してモータ１０の中心回転軸Ｏ周りに回転可能である。また、回転子コア１６は、固定子１４との間に空隙２０をもって該固定子１４に対し径方向内側に配置される。回転子コア１６は、一対の漏洩部分２２、磁束障壁２４、及び一対の側面開口部２６をそれぞれ複数有するように構成される。回転子コア１６は、基本的に、一体の単一部材として形成される。回転子コア１６の構成を、以下で更に詳細に説明する。例示された実施形態において、回転子コア１６は、固定子１４との間に空隙２０を介して該固定子１４に対して径方向内側に配置される。しかしながら、当技術で理解されるように、回転子コア１６を、固定子１４との間に空隙２０をもって該固定子１４に対し径方向外側に配置しても良い。
【００１６】
例示された実施形態において、固定子１４は、回転子１２に対し、モータ１０の中心回転軸Ｏを中心とする同心円状に配列される。上記のように、固定子１４は、回転子１２との間に空隙２０をもって該回転子１２に対し径方向外側に配置される。特に、図１に例示されるように、空隙２０は、回転子１２の外側円周部２８と、固定子１４の内側円周部３０との間に存在し、それによって、回転子１２は、中心回転軸Ｏの周りに、制限無く又は実質的に制限無く、回転することが可能である。固定子１４は、基本的に、複数の固定子ティース３２、複数の固定子巻線３４、及び従来の任意の態様で構成することが可能な他の部品を含む。例示された実施形態において、固定子ティース３２は、当技術で既知であるような、幅広の固定子ティースとして構成される。しかしながら、固定子ティース３２は、任意の適切なサイズを有することが可能である。また、固定子１４は、本明細書で議論される実施形態を実現させるために、任意の数の固定子ティース３２を含むことが可能である。この例では、固定子ティース３２は、固定子１４の内側円周部３０に対して開放されているが、しかし要望に応じて、閉塞されていても良い。固定子巻線３４は、固定子ティース３２の周りに巻かれた銅線又はアルミニウム線から成る。しかしながら、固定子巻線３４は、当技術で既知であるような、適切な任意のタイプの材料で形成することが可能である。例示された実施形態において、固定子１４として、当技術で既知であるような、従来の固定子を使用することが可能である。従って、簡略化のため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
例示された実施形態において、磁石１８は、回転子１２の円周部の周辺において、隣接する対の磁束障壁２４の間に一定間隔で配置される。図１に示されるように、磁石１８の各々は、一対の永久磁石片１８ａ又は１８ｂ（例えば、少なくとも１つの永久磁石）を有し、それによって、交互の極性を備えたモータ１０のモータ磁極が画定される。例示された実施形態において、四対の磁石片１８ａ及び四対の磁石片１８ｂが、中心回転軸Ｏの周りの円周方向に交互に配列され、それによって、モータ１０の８つのモータ磁極が画定される。具体的には、例示された実施形態において、例えば、磁石片１８ａのＮ極は、磁石片１８ａのＳ極に対して径方向外側に配列され、その一方で、磁石片１８ｂのＳ極は、磁石片１８ｂのＮ極に対して径方向外側に配列される。従って、例示された実施形態において、回転子１２は、磁石片１８ａ及び１８ｂのペアを八対含み、これらの磁石片は、８つの磁束障壁２４の間に位置決めされ、且つ中心回転軸Ｏの周りの円周方向に、４５度の間隔で配置される。しかしながら、磁石片１８ａ及び１８ｂの数、又は磁石１８の数は、磁束障壁２４の数の変化に応じて、変えても良い。更に、各磁石１８は、単一の磁石片として、又は２つ以上の磁石片として構成することが可能である。図１に示されるように、ｄ軸は、各磁石１８の中心を通過する。換言すれば、ｄ軸は、対の磁石片１８ａの間又は対の磁石片１８ｂの間を通過する。他方で、ｑ軸は、各磁束障壁２４を通過する。換言すれば、ｑ軸は、磁石１８の隣接する対の間、又は磁石片１８ａ及び１８ｂの隣接する対の間を通過する。しかしながら、本明細書で議論される実施形態を実現させるために、磁石１８又は磁束障壁２４は、ｄ軸及びｑ軸に関して、任意の適切な場所に位置決めすることが可能である。例示された実施形態において、対の磁石片１８ａは、相互に円周方向に向かいつつ、径方向内方に伸長する。同様に、対の磁石片１８ｂは、相互に円周方向に向かいつつ、径方向内方に伸長する。しかしながら、磁石片１８ａ及び１８ｂは、必要に応じて、且つ／又は要望に応じて、異なった態様で配列することが可能である。
【００１８】
例示された実施形態において、磁石１８は、磁束を作り出す磁気構造体を形成する。ここで該磁束は、磁石１８の異なる磁極の間を、複数の第１の主磁束経路４０、複数の第２の主磁束経路４２、及び複数の漏洩磁束経路４６を通って流れる。例示された実施形態において、図１に示されるように、第１の主磁束経路４０の各々は、複数の磁石１８のうちの１つの磁石における一方の磁極（例えば、磁石片１８ａのＮ極）から、この一つの磁石に隣接する磁石における他方の磁極（例えば、磁石片１８ｂのＳ極）まで延在する。また、第１の主磁束経路４０の各々は、空隙２０を経由して、固定子１４の固定子巻線３４を通過する。その一方で、第２の主磁束経路４２の各々は、複数の磁石１８のうちの上記隣接する磁石における一方の磁極（例えば、磁石片１８ｂのＮ極）から、複数の磁石１８のうちの上記１つの磁石における他方の磁極（例えば、磁石片１８ａのＳ極）まで延在する。また、第２の主磁束経路４２の各々は、回転子コア１６を通過する。例示された実施形態において、一対の第１の主磁束経路４０及び第２の主磁束経路４２は、主磁束経路を形成するが、この主磁束経路は、空隙２０を経由して、固定子１４の固定子巻線３４を通過する。他方で、漏洩磁束経路４６の各々は、回転子コア１６内において、磁石片１８ａ及び１８ｂのそれぞれの空隙２０周辺の端部寄りに位置する。例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６の各々は、磁石片１８ａの相互に異なる磁極間及び磁石片１８ｂの相互に異なる磁極間（例えば、磁石片１８ａのＮ極とＳ極の間、又は磁石片１８ｂのＮ極とＳ極の間）において、回転子コア１６の各漏洩部分２２まで延在する。
【００１９】
上記のように、回転子コア１６は、漏洩部分２２、磁束障壁２４、及び側面開口部２６を有する。図１には、モータ１０の２つの磁石１８又は２つのモータ磁極に対する二対の漏洩部分２２及び二対の側面開口部２６のみを示している。しかし、回転子コア１６は、モータ１０の８つの磁石１８又は８つのモータ磁極に対応して、全部で八対の漏洩部分２２、及び八対の側面開口部２６を有する。同様に、図１には、モータ１０の２つの磁石１８又は２つのモータ磁極に対する１つの磁束障壁２４全体及び２つの部分的な磁束障壁２４のみを示している。しかしながら、回転子コア１６は、八対の磁石１８の隣接する対の間、又はモータ１０の８つのモータ磁極の隣接する対の間に、全部で８つの磁束障壁２４を有する。一方、回転子コア１６は、モータ１０が使用される環境に応じて好適と考えられる数の漏洩部分２２、磁束障壁２４、及び側面開口部２６を含んでいても良い。例示された実施形態において、回転子コア１６は、ｄ軸及びｑ軸に対して、鏡像対称に構成される。
【００２０】
図１に示されるように、漏洩部分２２は、基本的に、磁石１８の異なる磁極間に延在するＵ字型部分を含み、それによって、Ｕ字型部分内に漏洩磁束経路４６をそれぞれ画定する。換言すれば、例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６は、それぞれ漏洩部分２２を通って延在する。図１に示されるように、隣接する対の磁石１８における各漏洩部分２２は、磁束障壁２４を介して円周方向において相互に向き合う。換言すれば、各磁束障壁２４は、隣接する対の漏洩部分２２の間に配置される。具体的には、磁束障壁２４は、モータ１０の磁石１８の隣接する対の間に（例えば、磁石片１８ａと、磁石片１８ａに隣接する磁石片１８ｂとの間に）、又はモータ磁極の隣接する対の間に配置される。例示された実施形態において、磁束障壁２４は、漏洩部分２２の隣接する対の間の空隙として構成される。従って、漏洩部分２２上の漏洩磁束経路４６の、磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗は、磁束障壁２４を通過して隣接対の磁石１８の異なる磁極間に（例えば、磁石片１８ａのＮ極と、磁石片１８ａに隣接する磁石片１８ｂのＳ極との間に）延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい。例示された実施形態において、磁束障壁２４は、径方向外側に開放しており、固定子１４の内側円周部３０に対向する。そして、磁束障壁２４は、回転子１２の外側円周部２８から、側面開口部２６の径方向内側の境界部よりも径方向内側の位置まで、径方向に沿って延在する。例示された実施形態において、磁束障壁２４は、空隙として構成される。しかしながら、磁束障壁２４は、当技術における従来のような、任意の適切なタイプの絶縁材料を含むことも可能である。側面開口部２６は、磁石片１８ａの両端部及び磁石片１８ｂの両端部に円周方向に隣接する。その結果、漏洩部分２２は、それぞれ、磁束障壁２４と側面開口部２６との間に配置される。従って、漏洩部分２２を通って延在する漏洩磁束経路４６は、それぞれ、回転子コア１６上で磁束障壁２４と側面開口部２６との間に延在する。
【００２１】
例示された実施形態において、回転子１２、固定子１４、及び磁石１８（例えば、磁気構造体）は、モータ１０の１つのモータ磁極に対して、次の式（１）及び（２）を満足するように更に構成される。
【００２２】
【数３】
0006353976.tif 000004
【００２３】
【数４】
0006353976.tif 000005
【００２４】
ここでＶｓは、モータ１０の１つのモータ磁極に対する固定子巻線３４の起磁力を表し、Ｖｍは、モータ１０の１つのモータ磁極に対する磁石１８の起磁力を表す。Ｒｇは、モータ１０の１つのモータ磁極に対する空隙２０の磁気抵抗を表し、Ｒｓは、モータ１０の１つのモータ磁極に対する第１の主磁束経路４０に沿う固定子１４の磁気抵抗を表し、Ｒｒは、モータ１０の１つのモータ磁極に対する第２の主磁束経路４２に沿う回転子コア１６の磁気抵抗を表す。Ｒｂは、漏洩磁束経路４６に沿う回転子コア１６の磁気抵抗を表し、ηは、モータ１０の１つのモータ磁極用に磁石１８によって生成される全磁束に対する、漏洩磁束経路４６を通って流れる磁束としての漏洩磁束の比を表す。特に、ηは、固定子１４が無負荷である間（即ち、固定子巻線３４の起磁力がゼロである間）、磁石１８によって作り出される全磁束に対する、漏洩磁束経路４６を通って流れる磁束としての漏洩磁束の比である。
【００２５】
例示された実施形態において、式（１）は、第１の主磁束経路４０及び第２の主磁束経路４２の磁気抵抗と、漏洩磁束経路４６の磁気抵抗と、磁石１８の起磁力と、固定子１４に負荷電流が印加される固定子１４の負荷状態の下における固定子１４の起磁力との間の関係を表す。他方で、式（２）は、負荷電流が固定子１４に印加されていない無負荷状態の下における関係を表す。
【００２６】
モータ１０が上記のように構成されることによって、モータ１０は、隣接する対の磁石１８の間に、固定子１４によって誘起された磁束の磁束経路上で磁気障壁として働く磁束障壁２４を有する。その結果、同じ磁石１８の異なる磁極の間をつなぐ漏洩磁束経路４６の磁気抵抗は、隣接する対の磁石１８のそれぞれ異なる磁極の間をつなぐ磁束経路の磁気抵抗よりも小さい。モータ１０はまた、磁石１８の端部のあたりで側面開口部２６を有する。この構成により、モータ１０は、あるモータ特性を達成することが可能である。そのモータ特性では、最大負荷状態の下での従来のモータと同じレベルで、鎖交磁束が最大化され、その一方で、低負荷状態又は無負荷状態の下において従来のモータよりも低い鎖交磁束を維持するが、これは、式（１）及び（２）によって表される条件を満足するように、モータ１０を構成することによって行われる。
【００２７】
特に、例示された実施形態において、モータ１０に関して、磁石１８によって生成される全磁束の２０％以上が、無負荷状態の下では、漏洩部分２２上の漏洩磁束経路４６を経由して漏洩する。更に、磁束障壁２４及び側面開口部２６によって、固定子１４によって誘起された磁束は、主に漏洩磁束経路４６を通って流れ、これによって、負荷状態の下では、漏洩磁束経路４６上での漏洩磁束を相殺する。特に、漏洩磁束経路４６は、ｑ軸と交差結合するために、磁束障壁２４の近くに位置される。これにより、負荷状態の下では、漏洩磁束経路４６上の漏洩磁束は相殺される。その結果、モータ１０については、鎖交磁束の量に関して高い可変磁束特性を期待することが可能である。例えば、トルク性能を失わせることなく、高速且つ低トルク動作で、２０％以上の損失低減を期待することが可能である。また、最大負荷状態の下で、最大鎖交磁束を得ることが可能である。
【００２８】
また、漏洩部分２２は、回転子１２の回転中に磁石１８に及ぼされる遠心力を受け止める補強部材としても機能させることができる。例示された実施形態において、漏洩部分２２の幅は、自然に、より大きくなる。その結果、モータ１０は、従来のモータよりも高速で駆動することが可能であるか、又はモータ１０は、モータ出力特性を低下させることなく従来のモータよりも大きな径を有することが可能である。
【００２９】
それ故に、この構成によって、モータ１０は、従来のモータのように永久磁石の磁化レベルを変化させることなく、固定子１４によって誘起される磁束に応じて変化する固定子１４とリンクした磁束特性を有することとなる。また、モータ１０については、銅損の増加を抑制することが可能であり、従って、高速且つ低トルク動作におけるモータ効率を改善することが可能である。また、同じ最大鎖交磁束を最大負荷において得ることが可能であるため、モータサイズを増加させることなく、最大モータ出力トルク特性を維持することが可能である。
【００３０】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ１０については、回転子１２、固定子１４、及び磁石１８は、式（１）及び（２）を満足するように構成される。
【００３１】
この構成により、磁石１８による固定子１４における鎖交磁束は、固定子１４によって誘起される磁束が増加するにつれて増加する。従って、固定子１４における鎖交磁束は、最大負荷状態において最大化される。更に、この構成については、モータ１０の剛性は、従来の回転子と比較して増加する。従って、モータ１０には、より大きな径の回転子を設けることが可能であるか、又はより高速の運転に耐えることが可能である。それ故に、この構成によって、最大出力を維持しながら、銅損の増加を抑制し、高速且つ低トルク動作における鉄損を減少させることが可能であり、モータ効率が改善する。また、ｑ軸と高度に交差結合される漏洩磁束経路４６を経由して磁束を漏洩させることによって、高い可変磁束特性を得ることが可能である。
【００３２】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ１０については、漏洩磁束経路４６は、同じ磁石片１８ａ又は１８ｂの異なる磁極間に延在する。特に、モータ１０は、同じ磁石片１８ａ又は１８ｂの反対側の側面の間に漏洩磁束経路４６を有する。
【００３３】
この構成により、鎖交磁束は、固定子１４によって誘起される磁束の変化に応じて変化させることが可能であるが、これは、磁石片１８ａ又は１８ｂの端部分のあたりに、小さな漏洩部分２２を単に設けることによって行われる。従って、この構成については、モータ１０のサイズにおける増加を抑制しながら、モータ効率を改善することが可能である。また、ｑ軸と高度に交差結合される漏洩磁束経路４６を経由して磁束を漏洩させることによって、より高い可変磁束特性を得ることが可能である。
【００３４】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ１０については、漏洩磁束経路４６に沿う、漏洩部分２２の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗は、一対の隣接する磁石１８（例えば、磁石片１８ａ及び、磁石片１８ａに隣接する隣接磁石片１８ｂ）の異なる磁極間に延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい。
【００３５】
この構成については、固定子１４によって誘起される磁束及び漏洩磁束は、交差結合させることが可能であり、固定子１４における負荷電流の増加による鎖交磁束の変化量は、より大きくすることが可能である。従って、高速及び低トルク動作における鉄損は、減少させることが可能であり、これにより、モータ効率が改善する。
【００３６】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ１０については、回転子コア１６は、一対の隣接する磁石１８（例えば、磁石片１８ａと、磁石片１８ａに隣接する隣接磁石片１８ｂ）と、磁石片１８ａ又は１８ｂの端部に対して円周方向に隣接する側面開口部２６との間に配置される磁束障壁２４（例えば、磁気障壁）を有する。漏洩磁束経路４６は、磁束障壁２４と側面開口部２６との間の回転子コア１６上に延在する。
【００３７】
この構成によって、固定子１４によって誘起される磁束及び漏洩磁束は、十分に交差結合させることが可能であり、固定子１４における負荷電流の増加による鎖交磁束の変化量は、より大きくすることが可能である。従って、高速且つ低トルク動作における鉄損は、減少させることが可能であり、これにより、モータ効率が改善する。
【００３８】
［第２実施形態］
図２を参照しながら、第２実施形態で例示される永久磁石同期モータ５０（「内部永久磁石モータ」とも記載する）を説明する。第１実施形態と第２実施形態との間の類似性を考慮して、第１実施形態の部分と同一であるか、又は実質的に同一である第２実施形態の部分は、第１実施形態の部分と同じ参照符号を付す。また、第１実施形態の部分と同一である第２実施形態の部分は、簡潔さのために、省略する場合がある。具体的には、モータ５０は、回転子５２の構成を除いて、第１実施形態に従うモータ１０と同一であるか、又は実質的に同一となり得る。従って、固定子１４の詳細な説明は、簡潔さのために省略する。
【００３９】
図２に示されるように、回転子５２は、回転子コア５６を有する。また、モータ５０は回転子コア５６に固定される複数の磁石５８を含む。回転子コア５６は、モータ５０の中心回転軸Ｏの周りで、固定子１４に対して回転可能であり、固定子１４との間に空隙６０をもって固定子１４に対し径方向内側に配置される。回転子コア５６は、一対の漏洩部分６２、磁束障壁６４、及び一対の側面開口部６６をそれぞれ複数含むように構成される。回転子コア５６は、基本的に、一体の単一部材として形成される。回転子コア５６の構成を、以下でさらに詳細に説明する。
【００４０】
例示された実施形態において、固定子１４は、回転子５２に対して、モータ５０の中心回転軸Ｏを中心に同心円状に配列される。上記のように、固定子１４は、回転子５２との間に空隙６０をもって回転子５２に対し径方向外側に配置される。特に、図２に例示されるように、空隙６０は、回転子５２の外側円周部６８と、固定子１４の内側円周部３０との間に存在し、それによって、回転子５２が、中心回転軸Ｏの周りで、制限無く又は実質的に制限なく回転可能である。
【００４１】
例示された実施形態において、磁石５８は、回転子５２の円周部の周辺において、磁束障壁６４の隣接する対の間に配置される。図２に示されるように、磁石５８の各々は、一体の単一部材として形成され、それによって、交互の極性を備えたモータ５０の各モータ磁極を画定する。例示された実施形態において、８つの磁石５８は、中心回転軸Ｏの周りに、円周方向に交互に配列され、それによって、モータ５０の８つのモータ磁極を画定する。具体的には、例示された実施形態において、磁石５８は、その長手方向が径方向に直交する方向、又は実質的に直交する方向に沿うように延在し、その結果、例えば、磁石５８の一方の磁極は、磁石５８の他方の磁極に対して径方向外側に配列される。従って、例示された実施形態において、回転子５２は８つの磁石５８を含み、これら８つの磁石は、８つの磁束障壁６４の間に位置決めされ、且つ中心回転軸Ｏの周りに、円周方向に４５度間隔で配置される。しかしながら、磁石５８の数は、磁束障壁６４の数の変化に応じて変えることが可能である。さらに、各磁石５８は、複数の磁石片として構成することが可能である。図２で示されるように、ｄ軸は、各磁石５８の中心を通過する。他方で、ｑ軸は、各磁束障壁６４を通過する。換言すれば、ｑ軸は、隣接する磁石５８の対の間を通る。しかしながら、本明細書で議論される実施形態を実現させるために、磁石５８又は磁束障壁６４は、ｄ軸及びｑ軸に関して、任意の適切な場所に位置決めすることが可能である。また、磁石５８は、必要に応じて、且つ／又は要望に応じて、異なった態様で配列することが可能である。
【００４２】
例示された実施形態において、磁石５８は磁気構造体を形成し、この磁気構造体は、複数の第１の主磁束経路４０、複数の第２の主磁束経路４２、及び複数の漏洩磁束経路４６を通って、複数の磁石５８の相互に異なる磁極の間を流れる磁束を作り出す。例示された実施形態において、図２に示されるように、第１の主磁束経路４０の各々は、１つの磁石５８における一方の磁極から、これに隣接する磁石５８における他方の磁極まで延在し、空隙６０を経由して固定子１４の固定子巻線３４を通過する。その一方で、第２の主磁束経路４２の各々は、上記隣接する磁石５８における一方の磁極から、上記１つの磁石５８の他方の磁極まで延在し、且つ回転子コア５６を通過する。例示された実施形態において、一対の第１の主磁束経路４０及び第２の主磁束経路４２は、空隙６０を介して固定子１４の固定子巻線３４を通過する主磁束経路を形成する。他方で、漏洩磁束経路４６の各々は、回転子コア５６内において、磁石５８のそれぞれの空隙６０周辺の端部寄りに位置する。例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６の各々は、磁石５８のそれぞれの異なる磁極の間において、回転子コア５６の漏洩部分６２のうちの一つまで延在する。
【００４３】
上記のように、回転子コア５６は、漏洩部分６２、磁束障壁６４、及び側面開口部６６を有する。モータ５０の２つの磁石５８又は２つのモータ磁極に対して、二対の漏洩部分６２だけ、及び二対の側面開口部６６だけが図２に示されてはいる。しかし、回転子コア５６は、モータ５０の８つの磁石５８又は８つのモータ磁極に対応して、全部で八対の漏洩部分６２及び八対の側面開口部６６を有する。同様に、モータ５０の２つの磁石５８又は２つのモータ磁極に対して、１つの完全な磁束障壁６４及び２つの部分的磁束障壁６４だけが図２に示されてはいる。しかしながら、回転子コア５６は、八対の磁石５８の隣接する対の間、又はモータ５０の８つのモータ磁極の隣接する対の間に、全部で８つの磁束障壁６４を有する。しかしながら、回転子コア５６は、モータ５０が使用される環境に応じて好適と考えられる数の漏洩部分６２、磁束障壁６４、及び側面開口部６６を含んでいても良い。例示された実施形態において、回転子コア５６は、ｄ軸及びｑ軸に関して、鏡像対称に構成される。
【００４４】
図２に示されるように、漏洩部分６２は、基本的に、正方形のＵ字型部分を含み、このＵ字型部分は、磁石５８の異なる磁極の間に延在する。それによって、Ｕ字型部分の範囲内に漏洩磁束経路４６がそれぞれ画定される。換言すれば、例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６は、それぞれ、漏洩部分６２を通って延在する。より具体的には、図２に示されるように、漏洩部分６２の各々は、主に、外側周部分６２ａ（例えば、周部分）、ラジアル部分６２ｂ、及び内側周部分６２ｃ（例えば、周部分）を含む。外側周部分６２ａは、磁石５８のそれぞれの磁石から離れるように、円周方向に延在する。ラジアル部分６２ｂは、外側周部分６２ａから放射状に、且つ内側に延在する。例示された実施形態において、ラジアル部分６２ｂは、外側周部分６２ａに対して、垂直に又は実質的に垂直に延在する。ラジアル部分６２ｂは、外側周部分６２ａに対して放射状に、且つ内側に配置され、且つラジアル部分６２ｂから磁石５８のそれぞれの磁石に向けて、円周方向に延在する。例示された実施形態において、内側周部分６２ｃは、ラジアル部分６２ｂに対して、垂直に又は実質的に垂直に延在する。この構成については、漏洩部分６２は、漏洩部分の範囲内に長方形の側面開口部６６を、それぞれ画定する。
【００４５】
例示された実施形態において、図２に示されるように、漏洩磁束経路４６は、外側周部分６２ａ、ラジアル部分６２ｂ、及び内側周部分６２ｃに沿って延在する。具体的には、図２に示されるように、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃは、漏洩磁束経路４６に対して磁気経路幅ｌ１を有し、その一方で、ラジアル部分６２ｂは、漏洩磁束経路４６に対して、磁気経路幅ｌ１よりも小さい磁気経路幅ｌ２を有する（ｌ１＞ｌ２）。また、図２に示されるように、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃは、漏洩磁束経路４６に沿って磁気経路長ｌ３を有するが、この磁気経路長ｌ３はまた、長方形の側面開口部６６の一辺の寸法を定義する。例示された実施形態において、漏洩部分６２は、周部分の磁気抵抗が、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗よりも小さくなるように構成される。ここで、周部分の磁気抵抗は、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃに沿う漏洩磁束経路４６の磁気経路幅（ｌ１）及び磁気経路長（ｌ３）に基づいて算出される。また、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗は、ラジアル部分６２ｂに沿う漏洩磁束経路４６の磁気経路幅（ｌ２）及び（外側周部分６２ａと内側周部分６２ｃとの間の）磁気経路長に基づいて算出される。特に、例示された実施形態において、漏洩部分６２は、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃの磁気抵抗が、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗よりも小さくなるように構成される。ここで、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃの磁気抵抗は、磁気経路長（ｌ３）と磁気経路幅（ｌ１）の比を用いて算出される。また、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗は、（外側周部分６２ａと内側周部分６２ｃとの間の）磁気経路長と磁気経路幅（ｌ２）の比を用いて算出される。特に、例示された実施形態において、漏洩部分６２は、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃの全磁気抵抗が、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗よりも小さくなるように構成される。しかしながら、漏洩部分６２は、外側周部分６２ａの磁気抵抗及び内側周部分６２ｃの磁気抵抗の少なくとも一方が、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗よりも小さくなるように構成されても良い。
【００４６】
図２に示されるように、磁石５８の隣接する対の漏洩部分６２は、磁束障壁６４を介して、それぞれ円周方向において相互に対向する。換言すれば、磁束障壁６４は、漏洩部分６２の隣接する対の間に配置される。具体的には、磁束障壁６４は、モータ５０の磁石５８の隣接する対の間に、又はモータ磁極の隣接する対の間に配置される。例示された実施形態において、磁束障壁６４は、漏洩部分６２の隣接する対の間の空隙として構成される。従って、漏洩部分６２上の漏洩磁束経路４６の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗は、磁束障壁６４を通って磁石５８の隣接する対の異なる磁極の間に延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい。例示された実施形態において、磁束障壁６４は、径方向外側に開放している。これによって、磁束障壁６４は、固定子１４の内側円周部３０と対向する。そして、磁束障壁６４は、回転子５２の外側円周部６８から、磁石５８又は漏洩部分６２の径方向内側の境界部よりも径方向内側の位置まで、径方向に沿って延在する。例示された実施形態において、磁束障壁６４は、空隙として構成される。しかしながら、磁束障壁６４は、当技術において従来からあるような、適切な任意のタイプの絶縁材料で構成されても良い。側面開口部６６は、円周方向において磁石５８の端部に隣接している。その結果、漏洩部分６２は、磁束障壁６４と側面開口部６６との間にそれぞれ配置される。従って、漏洩部分６２を通って延在する漏洩磁束経路４６は、回転子コア５６上で磁束障壁６４と側面開口部６６との間にそれぞれ延在する。
【００４７】
例示された実施形態において、回転子５２、固定子１４、及び磁石５８（例えば、磁気構造体）は、モータ５０の１つのモータ磁極に対して、以下の式（１）及び（２）を満足するように更に構成される。
【００４８】
【数５】
0006353976.tif 000006
【００４９】
【数６】
0006353976.tif 000007
【００５０】
ここで、Ｖｓは、モータ５０の１つのモータ磁極に対する固定子巻線３４の起磁力を表し、且つＶｍは、モータ５０の１つのモータ磁極に対する磁石５８の起磁力を表す。Ｒｇは、モータ５０の１つのモータ磁極に対する空隙６０の磁気抵抗を表し、Ｒｓは、モータ５０の１つのモータ磁極に対する第１の主磁束経路４０に沿う固定子１４の磁気抵抗を表し、Ｒｒは、モータ５０の１つのモータ磁極に対する第２の主磁束経路４２に沿う回転子コア５６の磁気抵抗を表し、Ｒｂは、漏洩磁束経路４６に沿う回転子コア５６の磁気抵抗を表し、ηは、モータ５０の１つのモータ磁極用に磁石５８によって生成される磁束の総和に対する、漏洩磁束経路４６を通って流れる磁束としての漏洩磁束の比を表す。特に、ηは、固定子１４が無負荷である間に（即ち、固定子巻線３４の起磁力がゼロである間に）、磁石５８によって作り出される全磁束に対する、漏洩磁束経路４６を通って流れる漏洩磁束としての漏洩磁束の比を表す。
【００５１】
例示された実施形態において、式（１）は、第１の主磁束経路４０及び第２の主磁束経路４２の磁気抵抗及び漏洩磁束経路４６の磁気抵抗と、磁石５８の起磁力と、固定子１４に負荷電流が印加される固定子１４の負荷状態下における固定子１４の起磁力との間の関係を表す。他方で、式（２）は、固定子１４に負荷電流が印加されない無負荷状態下における関係を表す。
【００５２】
モータ５０が上記のように構成されることによって、モータ５０は、基本的に、第１実施形態に従うモータ１０と同じ利点を有する。更に、例示された実施形態において、漏洩部分６２の各々は、外側周部分６２ａ、内側周部分６２ｃ、及びラジアル部分６２ｂを有し、且つ漏洩磁束経路４６は、外側周部分６２ａ、ラジアル部分６２ｂ、及び内側周部分６２ｃに沿って延在する。また、漏洩磁束経路４６に沿う、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃの磁気抵抗は、漏洩磁束経路４６に沿う、ラジアル部分６２ｂの磁気抵抗よりも小さい。従って、モータ５０は、あるモータ特性を達成することが可能である。そのモータ特性においては、低負荷状態又は無負荷状態の下において従来のモータのものよりも低い鎖交磁束を維持しつつ、鎖交磁束が、最大負荷状態の下にある従来のモータと同じレベルで最大化される。さらに、固定子１４によって誘起される磁束の増加に伴う突極比の瞬時変化を抑制することが可能である。突極比は、ｄ軸方向におけるインダクタンスとｑ軸方向におけるインダクタンスの比によって定義される。一般に、突極性に基づく回転子位置感知方法については、突極性の変動が、検出精度に大きな影響を及ぼす。しかしながら、モータ５０については、検出精度を大幅に改善することが可能である。その結果、この構成については、モータ効率を改善しながら、回転子位置センサを除去することによって、製造コストを下げることが可能である。
【００５３】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ５０については、回転子コア５６は、円周方向に延在する外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃと、外側周部分６２ａと内側周部分６２ｃとの間で径方向に延在するラジアル部分６２ｂとを有する。漏洩磁束経路４６は、回転子コア５６の外側周部分６２ａ、ラジアル部分６２ｂ、及び内側周部分６２ｃに沿って延在する。外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃに沿う漏洩磁束経路４６の磁気経路幅ｌ１及び磁気経路長ｌ３に基づいて算出される外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃの磁気抵抗は、ラジアル部分６２ｂに沿う漏洩磁束経路４６の磁気経路幅ｌ２及び磁気経路長に基づいて算出されるラジアル部分６２ｂの磁気抵抗よりも小さい。
【００５４】
この構成により、固定子１４によって誘起される磁束の増加による回転子位置感知特性の低下を抑制することが可能である。従って、モータ効率を改善しながら、回転子位置センサを除去することによって、製造コストを下げることが可能である。
【００５５】
また、モータ５０によれば、漏洩磁束経路４６は、漏洩部分６２に沿った磁石５８の端部周辺において長方形の形状を有する。これにより、可変鎖交磁束と自己感知特性が均衡する。さらに、モータ５０によれば、外側周部分６２ａ及び内側周部分６２ｃの磁気経路幅ｌ１は、ラジアル部分６２ｂの磁気経路幅ｌ２よりも大きいので、これによっても自己感知特性が改善される。
【００５６】
［第３実施形態］
以下では、図３を参照しながら、永久磁石同期モータ７０（第２実施形態に従って例示される「内部永久磁石モータ」も参照される）について説明する。第１実施形態から第３実施形態の間の類似性を考慮して、第１実施形態及び第２実施形態の部分と同一であるか、又は実質的に同一である第３実施形態の部分は、第１実施形態及び第２実施形態の部分と同じ参照符号を付す。また、第１実施形態及び第２実施形態の部分と同一である第３実施形態の部分の説明は、簡潔さのために、省略する場合がある。具体的には、モータ７０は、回転子７２の構成を除いて、第１実施形態に従うモータ１０と同一であるか、又は実質的に同一となり得る。従って、固定子１４の詳細な説明は、簡潔さのために省略する。
【００５７】
例示された実施形態において、回転子７２は、回転子コア７６を有する。また、モータ７０は、回転子コア７６に固定される複数の磁石７８を含む。回転子コア７６は、固定子１４に対してモータ７０の中心回転軸Ｏの周りに回転可能であり、固定子１４との間に空隙８０をもって固定子１４に対して径方向に内側に配置される。回転子コア７６は、漏洩部分８２、磁束障壁８４、及び一対の側面開口部８６をそれぞれ複数含むように構成される。回転子コア７６は、基本的に、一体の単一部材として形成される。回転子コア７６の構成を、以下でさらに詳細に説明する。
【００５８】
例示された実施形態において、固定子１４は、回転子７２に対して、モータ５０の中心回転軸Ｏを中心に同心円状に配列される。上記のように、固定子１４は回転子７２との間に空隙８０をもって回転子７２に対し径方向外側に配置される。特に、図３に例示されるように、空隙８０が、回転子７２の外側円周部８８と固定子１４の内側円周部３０との間に存在し、これによって、回転子７２が、中心回転軸Ｏの周りで、制限無く又は実質的に制限無く回転可能である。
【００５９】
例示された実施形態において、磁石７８は、回転子７２の円周部の周辺において、磁束障壁８４の隣接する対の間に配置される。図３に示されるように、磁石７８の各々は、一対の永久磁石片７８ａ又は７８ｂ（例えば、少なくとも１つの永久磁石）を有し、それによって、交互の極性を備えたモータ７０の各モータ磁極を画定する。例示された実施形態において、四対の磁石片７８ａ及び四対の磁石片７８ｂは、中心回転軸Ｏの周りに、円周方向に交互に配列され、それによって、モータ７０の８つのモータ磁極を画定する。具体的には、例示された実施形態において、例えば、磁石片７８ａのＮ極は、磁石片７８ａのＳ極に対して径方向外側に配列される。その一方で、磁石片７８ｂのＳ極は、磁石片７８ｂのＮ極に対して径方向外側に配列される。従って、例示された実施形態において、回転子７２は、八対の磁石片７８ａ及び７８ｂを含み、これらの磁石片は、８つの磁束障壁８４の間に位置決めされ、且つ中心回転軸Ｏの周りで、円周方向に４５度間隔で配置される。しかしながら、磁石片７８ａ及び７８ｂの数、又は磁石７８の数は、の変化に応じて変えることが可能である。更に、各磁石７８は、単一の磁石片、又は２つ以上の磁石片として構成することが可能である。図３に示されるように、ｄ軸は、各磁石７８の中心を通過する。換言すれば、ｄ軸は、対の磁石片７８ａの間又は対の磁石片７８ｂの対の間を通過する。他方で、ｑ軸は、各磁束障壁８４を通過する。換言すれば、ｑ軸は、磁石７８の隣接する対の間、又は磁石片７８ａ及び７８ｂの隣接する対の間を通過する。しかしながら、磁石７８又は磁束障壁８４は、ｄ軸及びｑ軸に関して、適切な任意の場所に位置決めすることが可能であり、それによって、本明細書で議論される実施形態を実現する。例示された実施形態において、対の磁石片７８ａは、相互に円周方向に向かいつつ、径方向内方に伸長する。同様に、対の磁石片７８ｂは、相互に円周方向に向かいつつ、径方向内方に伸長する。しかしながら、磁石片７８ａ及び７８ｂは，必要に応じて、且つ／又は要望に応じて、異なった態様で配列することが可能である。
【００６０】
例示された実施形態において、磁石７８は磁気構造体を形成する。この磁気構造体は、複数の第１の主磁束経路４０、複数の第２の主磁束経路４２、及び複数の漏洩磁束経路４６を通って、磁石７８の異なる磁極の間を流れる磁束を作り出す。例示された実施形態において、図３に示されるように、第１の主磁束経路４０の各々は、複数の磁石７８のうちの１つの磁石における一方の磁極（例えば、磁石片７８ａのＮ極）から、この一つの磁石に隣接する磁石における他方の磁極（例えば、磁石片７８ｂのＳ極）まで延在する。また、第１の主磁束経路４０の各々は、空隙８０を経由して固定子１４の固定子巻線３４を通過する。その一方で、第２の主磁束経路４２の各々は、複数の磁石７８のうちの上記隣接する磁石における一方の磁極（例えば、磁石片７８ｂのＮ極）から、複数の磁石７８のうちの上記１つの磁石における他方の磁極（例えば、磁石片７８ａのＳ極）まで延在する。また、第２の主磁束経路４２の各々は、回転子コア７６を通過する。例示された実施形態において、一対の第１の主磁束経路４０及び第２の主磁束経路４２は、空隙８０を経由して固定子１４の固定子巻線３４を通過する主磁束経路を形成する。他方で、漏洩磁束経路４６の各々は、回転子コア７６内において、磁石片７８ａ及び７８ｂのそれぞれの空隙８０周辺の端部寄りに位置する。例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６の各々は、磁石７８の隣接する対の異なる磁極の間（例えば、磁石片７８ａのＮ極と磁石片７８ｂのＳ極との間）において、回転子コア７６の漏洩部分８２まで延在する。
【００６１】
上記のように、回転子コア７６は、漏洩部分８２、磁束障壁８４、及び側面開口部８６を有する。図３には、モータ７０の２つの磁石７８又は２つのモータ磁極に対する１つの漏洩部分８２全体及び２つの部分的な漏洩部分８２のみを示している。しかしながら、回転子コア７６は、全部で８つの磁石７８に対応して、８つの漏洩部分８２及び８つの磁束障壁８４を有する。同様に、図３には、モータ７０の２つの磁石７８又は２つのモータ磁極に対する二対の側面開口部８６のみを示している。しかしながら、回転子コア７６は、全部でモータ７０の８つの磁石７８又は８つのモータ磁極に対応して、八対の側面開口部８６を有する。一方、回転子コア７６は、モータ７０が使用される環境に応じて好適と考えられる数の漏洩部分８２、磁束障壁８４、及び側面開口部８６を有していても良い。例示された実施形態において、回転子コア７６は、ｄ軸及びｑ軸に関して、鏡像対称に構成される。
【００６２】
図３に示されるように、漏洩部分８２は、基本的に、磁石７８の隣接する対の異なる磁極の間にそれぞれ延在し、それによって、漏洩部分内の漏洩磁束経路４６をそれぞれ画定する。換言すれば、例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６は、それぞれ、漏洩部分８２を通って延在する。図３に示されるように、漏洩部分８２は、径方向において、空隙８０を介して固定子１４の内側円周部３０と対向する。具体的には、漏洩部分８２の各々は、磁束障壁８４のそれぞれの磁束障壁の径方向外側の境界部と、回転子７２の外側円周部８８との間に存在する。また、漏洩部分８２は、磁石７８の隣接する対の間で、円周方向に延在する。従って、例示された実施形態において、漏洩磁束経路４６は、磁石７８の隣接する対の異なる磁極の間に（例えば、磁石片７８ａと、磁石片７８ａに隣接する磁石片７８ｂとの間に）、それぞれ延在する。また、図３に示されるように、磁束障壁８４は、隣接する磁石７８の対の間で、又は隣接する側面開口部８６の対の間で、円周方向に沿って配置される。具体的には、磁束障壁８４は、モータ７０の隣接する磁石７８の対の間に、又は隣接するモータ磁極の対の間に（例えば、磁石片７８ａと、磁石片７８ａに隣接する磁石片７８ｂとの間に）配置される。例示された実施形態において、磁束障壁８４は、隣接する磁石７８の対の間の（磁石片７８ａと、磁石片７８ａに隣接する磁石片７８ｂとの間の）空隙として構成される。その結果、漏洩磁束経路４６の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗は、同じ磁石７８の異なる磁極の間（例えば、磁石片７８ａのＮ極と同じ磁石片７８ａのＳ極との間）において磁束障壁８４まで延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい。例示された実施形態において、磁束障壁８４は、空隙として構成される。しかしながら、磁束障壁８４は、当技術において従来のような、任意の適切なタイプの絶縁材料を含むことも可能である。側面開口部８６は、磁石片７８ａの両端部及び磁石片７８ｂの両端部に対して、円周方向に隣接する。
【００６３】
例示された実施形態において、回転子７２、固定子１４、及び磁石７８（例えば、磁気構造体）は、モータ７０の１つのモータ磁極に対して、次の式（１）及び（２）を満足するように更に構成される。
【００６４】
【数７】
0006353976.tif 000008
【００６５】
【数８】
0006353976.tif 000009
【００６６】
ここでＶｓは、モータ７０の１つのモータ磁極に対する固定子巻線３４の起磁力を表し、Ｖｍは、モータ７０の１つのモータ磁極に対する磁石７８の起磁力を表す。Ｒｇは、モータ７０の１つのモータ磁極に対する空隙８０の磁気抵抗を表し、Ｒｓは、モータ７０の１つのモータ磁極に対する第１の主磁束経路４０に沿う固定子１４の磁気抵抗を表し、Ｒｒは、モータ７０の１つのモータ磁極に対する第２の主磁束経路４２に沿う回転子コア７６の磁気抵抗を表す。Ｒｂは、漏洩磁束経路４６に沿う回転子コア７６の磁気抵抗を表し、ηは、モータ７０の１つのモータ磁極のための磁石７８によって生成される全磁束に対する、漏洩磁束経路４６を通って流れる磁束である漏洩磁束の比を表す。特に、ηは、固定子１４が無負荷である間に（即ち、固定子巻線３４の起磁力がゼロの間に）、磁石７８によって作り出される全磁束に対する、漏洩磁束経路４６を通って流れる磁束としての漏洩磁束の比を表す。
【００６７】
例示された実施形態において、式（１）は、第１の主磁束経路４０及び第２の主磁束経路４２の磁気抵抗及び漏洩磁束経路４６の磁気抵抗と、磁石７８の起磁力と、固定子１４に負荷電流が印加される固定子１４の負荷状態下における固定子１４の起磁力との間の関係を表す。他方で、式（２）は、固定子１４に負荷電流が印加されない無負荷状態下における関係を表す。
【００６８】
モータ７０が上記のように構成されることによって、モータ７０は、基本的に、第１実施形態に従うモータ１０と同じ利点を有する。更に、例示された実施形態において、図３に示されるように、モータ７０は、磁石７８の隣接する対の異なる磁極の間に（例えば、磁石片７８ａのＮ極と、磁石片７８ａに隣接する磁石片７８ｂのＳ極との間に）延在する漏洩磁束経路４６を有する。さらに、モータ７０は、式（１）及び（２）によって表される条件を満足するように構成される。
【００６９】
図３に示されるように、モータ７０は、同じ磁石７８（例えば、磁石片７８ａ又は７８ｂ）の異なる磁極の間に、磁気障壁としての磁束障壁８４を有し、その結果、磁石７８の隣接する対の異なる磁極の間に（例えば、磁石片７８ａ及び磁石片７８ｂの異なる磁極の間に）延在する漏洩磁束経路４６の磁気抵抗は、同じ磁石７８の異なる磁極の間に延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい。この構成により、固定子１４によって誘起される磁束の磁束経路上に、大きな磁気障壁を設ける必要はない。従って、突極比をより大きくしてリラクタンストルクを増加させることができ、且つ負荷状態下で、モータの高い動力係数を維持することが可能である。従って、この構成により、銅損の増加を抑制することが可能となり、高速且つ低トルク動作におけるモータ効率を改善することができる。また、同じ最大鎖交磁束を、最大負荷において得ることが可能なので、モータのサイズを増加させることなく、最大モータ出力トルク特性を維持することが可能である。
【００７０】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ７０によれば、漏洩磁束経路４６は、磁石７８の隣接する対の異なる磁極の間に延在する。
【００７１】
この構成により、空隙８０の周辺に小さな漏洩部分８２を設けるだけで、固定子１４によって誘起される磁束の変化に応じて、鎖交磁束を変化させることが可能である。従って、この構成によれば、モータのサイズにおける増加を抑制しながら、モータ効率を改善することが可能である。また、この構成により、高いｑ軸インダクタンスを維持して高い動力係数を得ることができる。
【００７２】
例示された実施形態において、一態様に従うモータ７０によれば、回転子コア７６は、磁石７８の隣接する対の間に延在する磁気障壁８４を有し、その結果、漏洩磁束経路４６の磁気経路幅及び磁気経路長に基づいて算出される磁気抵抗は、同じ磁石７８の異なる磁極の間に延在する磁気経路の磁気抵抗よりも小さい。
【００７３】
この構成により、固定子１４によって誘起される磁束の磁束経路上に、大きな磁気障壁を設ける必要がなく、また、リラクタンストルクを増加させることが可能である。従って、モータ出力の降下を抑制しつつ、負荷状態下におけるモータの動力係数、及びモータ効率を改善することが可能である。
【００７４】
また、モータ７０によれば、ｑ軸方向におけるインダクタンスがより高くなることで、自己漏洩型の構造と比べて、同一トルクを保ちつつより高い動力係数を得ることが可能である。
【００７５】
［用語の一般的解釈］
本発明の範囲を理解する上で、本明細書で使用される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）及びその派生語は非制限的用語であり、この非制限的用語は、述べられた特徴、要素、構成部分、グループ、整数、及び／又はステップの存在を明示するが、しかし、述べられていない他の特徴、要素、構成部分、グループ、整数、及び／又はステップの存在を排除するものではない。前述のことは、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、及び他の派生語のような類似的意味を有する単語にも適用される。また、単数形で使用される場合、用語「部分（ｐａｒｔ）」、「部分（ｓｅｃｔｉｏｎ）」、「部分（ｐｏｒｔｉｏｎ）」、「部材（ｍｅｍｂｅｒ）」、又は「要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、単一の部分又は複数の部分の二重の意味を有することが可能である。本明細書で使用される、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、及び「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」のような程度を表す用語は、最終結果が著しく変化されないように、修飾された用語からの無理のない程度のずれを意味する。
【００７６】
本発明を例示するために、選択された実施形態だけが選ばれてきたが、添付された請求項に定義されるような本発明の範囲から外れることなく、様々な変形及び変更が本明細書においてなされ得ることは、当業者にとって、本明細書の開示から明らかであろう。例えば、様々な構成部分のサイズ、形状、場所、又は方位は、必要に応じて、且つ／又は要望に応じて、変化させることが可能である。直接接続される、又は互いに接触することが示される構成部分は、それらの構成部分の間に配置される中間構造体を有することが可能である。１つの要素の機能は、２つの要素によって実施することが可能であり、逆もまた成り立つ。１つの実施形態の構造及び機能は、別の実施形態において採用することが可能である。全ての利点が、特定の実施形態において、同時に存在する必要はない。単独であれ、他の特徴との組み合わせであれ、先行技術には他に類を見ないあらゆる特徴もまた、そのような特徴によって具現化される構造的概念及び／又は機能的概念を含めて、出願人による発明の他の説明と考えられるべきである。従って、本発明による実施形態の前述の説明は、例示のためだけに提供されるものであり、添付された請求項及びそれらの等価物によって定義されるような本発明を、制限することを目的としたものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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