(57)【要約】【課題】本発明は、ハイブリッド励磁式回転電機に係り、永久磁石の着磁を専用の着磁装置を用いることなく簡易に行うことにある。【解決手段】ハイブリッド励磁式回転電機１０は、永久磁石６４，６８で励磁された第１磁極と永久磁石で励磁されていない第２磁極とを備えるロータコア５２を有するロータ１２と、ロータ１２を回転させる回転磁界を発生させるステータ１４と、第２磁極を励磁する励磁コイル７０と、励磁コイル７０に双方向に直流電流を供給し得るＤＣ励磁回路と、を備える。【選択図】図１
2013188095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石で励磁された第１磁極と永久磁石で励磁されていない第２磁極とを備えるロータコアを有するロータと、
前記ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、
前記第２磁極を励磁する励磁コイルと、
前記励磁コイルに双方向に直流電流を供給し得るＤＣ励磁回路と、
を備えることを特徴とするハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項２】
前記ＤＣ励磁回路は、前記第２磁極を励磁すべく前記励磁コイルに所定方向の直流電流を供給する通常励磁回路と、前記永久磁石を着磁すべく前記励磁コイルに前記所定方向とは反対方向の直流電流を供給する着磁回路と、を有することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項３】
前記着磁回路は、前記永久磁石への着磁要求時に前記励磁コイルに前記反対方向の直流電流を供給することを特徴とする請求項２記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項４】
前記着磁回路は、起動毎又は所定時間毎に前記励磁コイルに前記反対方向の直流電流を供給することを特徴とする請求項２記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項５】
前記着磁回路が前記永久磁石を着磁すべく前記励磁コイルに前記反対方向の直流電流を供給する際に、前記ステータのステータコイルに前記永久磁石を着磁させる磁束を発生させるｄ軸電流を供給する着磁時ｄ軸電流制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【請求項６】
前記ロータは、軸方向に隙間を空けて分割され、それぞれ周方向に前記第１磁極と前記第２磁極とが交互に配置され、それぞれの前記第１磁極の極性が互いに異なり、かつ一方の前記第１磁極と他方の前記第２磁極とが軸方向で前記隙間を介して互いに対向配置された第１及び第２ロータコアを有し、
前記励磁コイルは、前記隙間に配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のハイブリッド励磁式回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド励磁式回転電機に係り、特に、励磁回路として永久磁石と電磁石との双方を用いたハイブリッド励磁式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石と電磁石とを備えるハイブリッド励磁式回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機は、ロータと、ロータの外径側に配置され、ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、を備えている。ステータは、ステータコアと、ステータコイルと、を有している。また、ロータは、軸方向に延びるシャフトと、軸方向に分割された第１及び第２ロータコアと、を有している。第１及び第２ロータコアはそれぞれ、径方向端部に周方向に交互に配置された、永久磁石で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。第１ロータコアの永久磁石励磁磁極と第２ロータコアの永久磁石励磁磁極とは、互いに反転した極性からなる。第１ロータコアの永久磁石励磁磁極と第２ロータコアの永久磁石非励磁磁極とは、軸方向で互いに対向配置されていると共に、第１ロータコアの永久磁石非励磁磁極と第２ロータコアの永久磁石励磁磁極とは、軸方向で互いに対向配置されている。
【０００３】
永久磁石による磁束量は略一定である。また、上記の回転電機は、永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイルを備えている。励磁コイルが外部から所定方向に通電されると、永久磁石非励磁磁極を励磁して永久磁石による磁束を弱める磁束が発生する。従って、上記の回転電機によれば、永久磁石による磁束と電磁石による磁束との合成磁束によりロータを適切に回転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】特開平６−３５１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１記載の回転電機において、ロータを適切に回転させるうえでは、事前に永久磁石を適正な状態に着磁させておくことが必要である。永久磁石の着磁は、一般的に、回転電機の製造ライン上でその着磁を行う着磁装置を用いて行われる。しかし、このように製造ライン上で着磁装置を用いて永久磁石を着磁する手法では、製造ライン上の設備費用が過大となってしまう。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、永久磁石の着磁を専用の着磁装置を用いることなく簡易に行うことが可能なハイブリッド励磁式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】
【０００７】
上記の目的は、永久磁石で励磁された第１磁極と永久磁石で励磁されていない第２磁極とを備えるロータコアを有するロータと、前記ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータと、前記第２磁極を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルに双方向に直流電流を供給し得るＤＣ励磁回路と、を備えるハイブリッド励磁式回転電機により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、永久磁石の着磁を専用の着磁装置を用いることなく簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の構造を表した斜視図である。
【図２】本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を軸中心線を含む平面で切断した際の断面図である。
【図３】本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図である。
【図４】本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図である。
【図５】本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機の制御装置の構成図である。
【図６】本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機における磁束の流れを表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明に係るハイブリッド励磁式回転電機の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド励磁式回転電機１０の構造を表した斜視図を示す。尚、図１には、一部がカットされたハイブリッド励磁式回転電機１０が示されている。図２は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０を軸中心線を含む平面で切断した際の断面図を示す。図３は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図を示す。図４は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図を示す。また、図５は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０の制御装置の構成図を示す。
【００１２】
本実施例において、ハイブリッド励磁式回転電機１０は、軸回りに回転可能なロータ１２と、ロータ１２を回転させる回転磁界を発生させるステータ１４と、を備えている。ロータ１２は、軸方向両端において軸受１６，１８を介してケース２０に回転可能に支持されている。ステータ１４は、ロータ１２の外径側に配置されており、ケース２０に固定されている。ロータ１２とステータ１４とは、互いに径方向に所定長のエアギャップ２２を介して対向している。
【００１３】
ステータ１４は、ステータコア２４と、ステータコイル２８と、を有している。ステータコア２４は、中空円筒状に形成されている。ステータコア２４には、内周面にステータティース２６が形成されている。ステータティース２６は、ステータコア２４の径方向内方すなわち軸中心に向けて突出していると共に、ステータコア２４の軸方向端部間で延在している。ステータティース２６は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１２個や１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００１４】
各ステータティース２６にはそれぞれ、ステータコイル２８が巻き付けられている。ステータコイル２８は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１２個や１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各ステータコイル２８は、ハイブリッド励磁式回転電機１０が例えば三相交流モータに適用される場合は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの何れかを構成する。
【００１５】
ステータコア２４は、軸方向に分割されており、第１ステータコア３０と、第２ステータコア３２と、第３ステータコア３４と、を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４は、互いに軸方向に並んでいる。第１及び第３ステータコア３０，３４は、軸方向両端に配置されている。第２ステータコア３２は、軸方向中央に配置されており、軸方向で第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とに挟まれている。ステータコア２４は、軸方向中央の第２ステータコア３２と、その第２ステータコア３２を軸方向両側で挟む第１及び第３ステータコア３０，３４と、に軸方向で分割される。
【００１６】
第１〜第３ステータコア３０〜３４は、それぞれ中空円筒状に形成されており、互いに略同じ内径及び互いに略同じ外径を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４はそれぞれ、円環状に形成されたバックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａと、そのバックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａの内周面から軸中心に向けて突出するステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂと、からなる。各第１〜第３ステータコア３０〜３４において、バックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａとステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂとは互いに一体に形成されている。尚、各第１〜第３ステータコア３０〜３４において、バックヨーク部３０ａ，３２ａ，３４ａとステータティース部３０ｂ，３２ｂ，３４ｂとは、それぞれ別体で設けられることとしてもよい。
【００１７】
第１〜第３ステータコア３０〜３４のステータティース３０ｂ，３２ｂ，３４ｂは、互いに軸方向に並ぶように設けられており、全体として上記のステータティース２６を構成する。また、ステータコイル２８は、ステータティース２６ごとに巻かれており、周方向に並んだステータティース２６間のスロットにおいては第１〜第３ステータコア３０〜３４を軸方向に貫いている。
【００１８】
第１及び第３ステータコア３０，３４はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された電磁鋼板コアである。また、第２ステータコア３２は、鉄などの軟磁性材料、具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。第２ステータコア３２の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗に比べて小さい。
【００１９】
ステータコア２４の外径側には、薄肉円筒状のヨーク３６が設けられている。ヨーク３６は、第１〜第３ステータコア３０〜３４の外周全周を覆うように形成されており、第１〜第３ステータコア３０〜３４を支持している。ヨーク３６は、第２ステータコア３２と同様に、絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された圧粉コアである。ヨーク３６の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗よりも小さい。尚、ヨーク３６と第２ステータコア３２とは、互いに一体に形成されていてもよい。ヨーク３６は、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の外径面に接着固定される。第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とは、ヨーク３６及び第２ステータコア３２を介して互いに磁気的に結合される。
【００２０】
また、ステータコア２４は、ステータ１４をケース２０に取り付け固定するための外径側に突出する取付部３８を有している。取付部３８は、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されている。取付部３８は、第１ステータコア３０と一体に形成された取付部３８ａと、第３ステータコア３４と一体に形成された取付部３８ｂと、両取付部３８ａ，３８ｂで挟まれる取付部３８ｃと、を有している。取付部３８ｃは、第２ステータコア３２の外径側に配置されている。尚、取付部３８ｃは、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されることに代えて、第２ステータコア３２と一体に形成されることとしてもよい。取付部３８は、周方向に複数（例えば３個）設けられている。取付部３８には、軸方向に貫通する貫通穴４０が設けられている。ステータ１４は、取付部３８の貫通穴４０を貫通するボルト４２がケース２０に締結されることによりケース２０に固定される。
【００２１】
ロータ１２は、ステータ１４の内径側に配置されている。ロータ１２は、シャフト５０と、ロータコア５２と、を有している。シャフト５０は、軸方向に延びており、軸方向両端側でステータ１４の軸方向端部から延出している。尚、シャフト５０は、少なくとも軸方向一方側でステータ１４の軸方向端部から延出していればよい。シャフト５０は、所定の鉄損を有する材料、具体的にはＳ４５Ｃなどの炭素鋼で形成されている。ロータコア５２は、シャフト５０の外径側に配置されてそのシャフト５０に支持される外径側ロータコア５４を有している。外径側ロータコア５４は、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外径面に固定されている。
【００２２】
外径側ロータコア５４は、軸方向に分割されており、第１外径側ロータコア５６と、第２外径側ロータコア５８と、を有している。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８はそれぞれ、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外径側に配置されてシャフト５０に支持されている。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８とは、互いに軸方向に環状の隙間６０を空けて離間している。隙間６０は、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の内径側の部位から外径側の部位にかけて略同じ大きさを有するように形成されている。
【００２３】
第１外径側ロータコア５６の外径面は、第１ステータコア３０の内径面と径方向で対向している。すなわち、第１外径側ロータコア５６の外径面と第１ステータコア３０の内径面とは互いに径方向で対向している。また、第２外径側ロータコア５８の外径面は、第３ステータコア３４の内径面と径方向で対向している。すなわち、第２外径側ロータコア５８の外径面と第３ステータコア３４の内径面とは互いに径方向で対向している。隙間６０は、第２ステータコア３２の内径面に面しており、第２ステータコア３２の内径側に設けられている。
【００２４】
第１外径側ロータコア５６の外周部には、ロータティース６２が形成されている。ロータティース６２は、第１外径側ロータコア５６の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６２は、第１外径側ロータコア５６の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２５】
周方向において互いに隣接するロータティース６２の間にはそれぞれ、永久磁石６４がロータティース６２と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６４は、第１外径側ロータコア５６の外径側に配置されている。永久磁石６４は、例えばフェライト磁石やアルニコ磁石，サマリウムコバルト磁石などである。永久磁石６４は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６４は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６４は、所定の極性（例えば、外径側をＮ極としかつ内径側をＳ極とする。）に着磁されている。
【００２６】
永久磁石６４の外径側端面とロータティース６２の外径側端面とは、軸中心から略同じ距離に形成されている。第１外径側ロータコア５６は、永久磁石６４で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６４で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６２に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第１外径側ロータコア５６は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に所定数（例えば１２個）の極数を有している。
【００２７】
また、第２外径側ロータコア５８の外周部には、ロータティース６６が形成されている。ロータティース６６は、第２外径側ロータコア５８の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６６は、第２外径側ロータコア５８の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。
【００２８】
周方向において互いに隣接するロータティース６６の間にはそれぞれ、永久磁石６８がロータティース６６と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６４は、第２外径側ロータコア５８の外径側に配置されている。永久磁石６８は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６８は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６８は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６８は、上記の永久磁石６４の極性とは異なる所定の極性（例えば、外径側をＳ極としかつ内径側をＮ極とする。）に着磁されている。すなわち、永久磁石６８と永久磁石６４とは、互いに反転した極性を有している。
【００２９】
永久磁石６８の外径側端面とロータティース６６の外径側端面とは、軸中心から互いに略同じ距離になる位置に形成されている。第２外径側ロータコア５８は、永久磁石６８で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６８で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６６に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第２外径側ロータコア５８は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に第１外径側ロータコア５６の極数と同じ所定数（例えば１２個）の極数を有している。
【００３０】
第１外径側ロータコア５６の永久磁石励磁磁極と、第２外径側ロータコア５８の永久磁石非励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１外径側ロータコア５６の永久磁石６４と第２外径側ロータコア５８のロータティース６６とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。また、第１外径側ロータコア５６の永久磁石非励磁磁極と、第２外径側ロータコア５８の永久磁石励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１外径側ロータコア５６のロータティース６２と第２外径側ロータコア５８の永久磁石６８とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。
【００３１】
上記の隙間６０には、すなわち、第１外径側ロータコア５６と第２外径側ロータコア５８との軸方向間には、ロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル７０が配置されている。励磁コイル７０は、隙間６０の略全域を埋めている。励磁コイル７０は、シャフト５０の回りに環状に形成されており、トロイダル巻きされている。励磁コイル７０は、径方向各部における軸方向の厚さが互いに略均一となるように形成されている。励磁コイル７０は、シャフト５０の外径側に配置されていると共に、第２ステータコア３２の内径側に配置されており、第２ステータコア３２と径方向で対向している。励磁コイル７０は、ステータ１４或いはステータコア２４に固定されている。
【００３２】
励磁コイル７０のステータ１４への固定は、保持部材を用いて行われる。この保持部材は、環状の励磁コイル７０を内径側から保持できるように、断面Ｕ字状に形成された樹脂などのクリップ部材であり、シャフト５０の回りの周方向に複数設けられている。励磁コイル７０は、複数の保持部材がそれぞれ、励磁コイル７０の径方向内側端面及び軸方向端面に当接してその励磁コイル７０を保持しつつステータ１４に取り付けられることにより、ステータ１４に固定される。
【００３３】
尚、励磁コイル７０をステータ１４に固定する手法としては、励磁コイル７０をステータコア２４の第１〜第３ステータコア３０〜３４に直接固定することとしてもよい。例えば、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の互いに面する軸方向端面、又は、第２ステータコア３２の内径面に穴を空け、その穴を通して保持部材を引っ掛けることにより、励磁コイル７０のステータ１４への固定を実現することとしてもよい。
【００３４】
励磁コイル７０の両端のリード線７７は、ステータ１４内を通って、具体的には、ステータ１４のステータコア２４が有するステータティース２６間のスロット内を軸方向に貫くように通って外部に引き出される。リード線７７には、ハイブリッド励磁式回転電機１０を制御する制御装置７９が接続されている。励磁コイル７０は、制御装置７９から直流電流が供給されることによりその励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束を発生させる。この磁束量は、励磁コイル７０に供給される直流電流に応じた大きさである。
【００３５】
制御装置７９は、電子制御ユニットにより構成されており、コントローラ８１と、駆動回路８３と、を備えている。駆動回路８３は、励磁コイル７０に対して双方向に通電することが可能な回路であって、電源８５と、４つのスイッチング素子８７と、からなるＨブリッジ駆動回路である。コントローラ８１は、各スイッチング素子８７をオン／オフさせることが可能である。駆動回路８３は、対応する一対のスイッチング素子８７がオンされかつ別の一対のスイッチング素子８７がオフされることにより励磁コイル７０に所定方向Ｘ＋の直流電流を供給すると共に、また、それらのオン／オフが逆にされることにより励磁コイル７０に上記所定方向Ｘ＋とは反対方向Ｘ−の直流電流（逆方向直流電流）を供給する。
【００３６】
シャフト５０は、中空形状に形成されている。シャフト５０は、径が比較的大きな大径円筒部７２と、径が比較的小さな小径円筒部７４，７６と、を有している。小径円筒部７４，７６は、軸方向両端に設けられている。シャフト５０は、小径円筒部７４，７６において軸受１６，１８を介してケース２０に支持される。大径円筒部７２は、軸方向中央に設けられており、軸方向両端の小径円筒部７４，７６に挟まれている。第１及び第２外径側ロータコア５６，５８は、大径円筒部７２の外径側に配置されてその大径円筒部７２に支持されており、その大径円筒部７２の外径面に固定されている。
【００３７】
また、ロータコア５２は、シャフト５０の内径側に配置されてそのシャフト５０に支持される内径側ロータコア８０を有している。内径側ロータコア８０は、ロータコア５２の第１外径側ロータコア５６及び第２外径側ロータコア５８並びに励磁コイル７０の内径側に配置されている。シャフト５０の大径円筒部７２内には、中空空間８２が形成されている。内径側ロータコア８０は、大径円筒部７２の中空空間８２内に収容されており、大径円筒部７２の内径面に接着固定されている。内径側ロータコア８０は、軟磁性材料具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成されている。内径側ロータコア８０は、鉄損がシャフト５０の鉄損に比べて小さい材料で形成されている。
【００３８】
内径側ロータコア８０は、周方向に分割されており、軸方向から見て扇状に形成された複数（例えば６個）のロータコア片８４からなる。内径側ロータコア８０の周方向における分割は、周方向において等間隔（等角度）で行われ、各ロータコア片８４は、互いに同じ形状を有している。内径側ロータコア８０の周方向における分割数すなわちロータコア片８４の数は、外径側ロータコア５４における第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の極数又はその極数の約数である。例えば、極数が“１２”である場合は、分割数は“２”、“３”、“４”、“６”、又は“１２”である（図３及び図４において分割数は“６”である）。
【００３９】
内径側ロータコア８０の周方向における分割は、また、ロータ１２やシャフト５０の軸中心と、ロータ１２の第１及び第２外径側ロータコア５６，５８において周方向に交互に配置された永久磁石６４，６８及びロータティース６２，６６（すなわち、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極）のうちの二以上のものの各周方向中心と、を通る線上で行われる。すなわち、内径側ロータコア８０の周方向における分割面を含む各平面はそれぞれ、ロータ１２やシャフト５０の軸中心を通ると共に、何れかの永久磁石６４，６８及びロータティース６２，６６（すなわち、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極）の周方向中心を通る。
【００４０】
また、内径側ロータコア８０は、軸方向端部に軸方向に空いた切欠穴８６，８８を有している。切欠穴８６，８８は、軸方向両端に設けられている。切欠穴８６，８８は、径が軸方向端面から軸方向中央にかけて小さくなるようにテーパ状又は階段状に形成されている。切欠穴８６，８８の軸方向端部（最浅部）の径は、シャフト５０の大径円筒部７２の内径と略一致し、かつ、切欠穴８６，８８の軸方向中央部（最深部）の径は、所定の径である。内径側ロータコア８０は、軸方向中央部で径方向に所定の厚みを有する一方、軸方向両端部それぞれで軸方向中央部の厚みよりも小さい厚みを有する。シャフト５０の大径円筒部７２の径方向の厚みは、モータトルクを伝達するのに必要な強度を維持するような厚さに設定され、内径側ロータコア８０の軸方向中央部における径方向の厚みは、励磁コイル７０によって発生する磁束が飽和しない所定の厚さに設定されるため、内径側ロータコア８０の軸方向中央部における径方向の厚みは、シャフト５０の大径円筒部７２の径方向の厚みよりも大きい。
【００４１】
切欠穴８６と切欠穴８８とは、互いに軸方向中央側で連通しており、最深部同士で互いに軸方向に貫通する貫通穴８９を通じて接続している。すなわち、内径側ロータコア８０は、貫通穴８９が形成されるように中空形状に形成されている。内径側ロータコア８０の切欠穴８６，８８及び貫通穴８９はすべて、シャフト５０の軸中心線上に設けられている。内径側ロータコア８０の貫通穴８９は、切欠穴８６，８８の最深部の径と略同じ径を有している。
【００４２】
ロータ１２は、軸方向に２分割されている。シャフト５０は、軸方向に２分割されており、互いに嵌合する２つのカップ状部材９０，９２からなる。シャフト５０の軸方向分割位置は、軸方向の略中央である。カップ状部材９０は、小径円筒部７４と、大径円筒部７２の一部（具体的には、小径円筒部７４に接続する側の半分）と、を有している。カップ状部材９２は、小径円筒部７６と、大径円筒部７２の一部（具体的には、小径円筒部７６に接続する側の半分）と、を有している。シャフト５０は、カップ状部材９０とカップ状部材９２とが互いに嵌合することにより形成される。カップ状部材９０には第１外径側ロータコア５６が、また、カップ状部材９２には第２外径側ロータコア５８が、それぞれ支持される。第１外径側ロータコア５６はカップ状部材９０の外径面に、また、第２外径側ロータコア５８はカップ状部材９２の外径面に、それぞれ固定される。
【００４３】
カップ状部材９０，９２にはそれぞれ、軸中心上で軸方向に空いたボルト穴９４，９６が形成されている。ボルト穴９４，９６は、内径側ロータコア８０の貫通穴８９の径と略同じ径を有している。カップ状部材９０，９２のボルト穴９４，９６及び内径側ロータコア８０の貫通穴８９には、ボルト９８が挿入される。カップ状部材９０とカップ状部材９２とは、互いに嵌合しつつ、ボルト９８により締結される。
【００４４】
尚、内径側ロータコア８０は、軸方向に２分割されていてもよい。この場合、内径側ロータコア８０の軸方向分割位置は、シャフト５０の軸方向分割位置に対応していてもよく、軸方向の略中央であってもよい。また、内径側ロータコア８０の分割された一方はシャフト５０のカップ状部材９０の内径面に、また、内径側ロータコア８０の分割された他方はカップ状部材９２の内径面に、それぞれ接着固定されることとすればよい。
【００４５】
図６は、本実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０における磁束の流れを表した図を示す。
【００４６】
上記のハイブリッド励磁式回転電機１０の構造において、コントローラ８１は、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極を励磁すべきタイミングで、励磁コイル７０に所定方向Ｘ＋の直流電流が流れるようにスイッチング素子８７をスイッチング駆動する。環状の励磁コイル７０に所定方向Ｘ＋の直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向一方から他方に向けて貫く磁束が発生する。
【００４７】
この所定方向Ｘ＋の直流励磁による励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束は、第２又は第１外径側ロータコア５８，５６の永久磁石非励磁磁極→内径側ロータコア８０→第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極→エアギャップ２２→ステータコア２４→エアギャップ２２→第２又は第１外径側ロータコア５８，５６の永久磁石非励磁磁極からなる経路（図６において一重実線の矢印で示す経路）で流通する。かかる磁束が発生すると、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極が励磁される。この電磁石による磁束は、永久磁石６４，６８による磁束を弱める。また、この電磁石による磁束量は、励磁コイル７０に流す所定方向Ｘ＋の直流電流の大きさに応じて調整される。
【００４８】
従って、本実施例によれば、永久磁石６４，６８による磁束と励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束との合成磁束によりロータ１２をステータ１４に対して回転させるトルクを調整することができる。コントローラ８１は、励磁コイル７０に供給される所定方向＋の直流電流が所定量となるようにスイッチング素子８７をスイッチング駆動する。このため、励磁コイル７０を用いた電磁石によりロータ１２を適切に回転させることができる。
【００４９】
また、本実施例において、ハイブリッド励磁式回転電機１０が組み立てられて製造された後、コントローラ８１は、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４，６８を着磁すべきタイミングで、励磁コイル７０に所定方向Ｘ＋とは反対方向Ｘ−の直流電流（逆方向直流電流）が流れるようにスイッチング素子８７をスイッチング駆動する。環状の励磁コイル７０に逆方向直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向他方から一方に向けて貫く磁束が発生する。
【００５０】
この逆方向直流電流の直流励磁による励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束は、第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４又は６８→内径側ロータコア８０→第２又は第１外径側ロータコア５８，５６の永久磁石６８又は６４→エアギャップ２２→ステータコア２４→エアギャップ２２→第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４又は６８からなる経路（図６において一重破線の矢印で示す経路）で流通する。かかる磁束が発生すると、永久磁石６４，６８が増加側に励磁されて着磁される。この際の磁束量は、励磁コイル７０に流す逆方向直流電流の大きさに応じて調整される。
【００５１】
従って、本実施例によれば、励磁コイル７０に、永久磁石６４，６８による磁束を弱める磁束を発生させる所定方向Ｘ＋の直流電流とは異なる反対方向Ｘ−の直流電流（逆方向直流電流）を流すことで、永久磁石６４，６８を増磁・着磁させることができる。このため、永久磁石６４，６８を増磁・着磁するうえでの駆動回路８３として、励磁コイル７０に対して双方向通電を行うことが可能な回路を用意すれば十分であるので、永久磁石６４，６８の増磁・着磁を、専用の着磁装置を用いることなく、ハイブリッド励磁式回転電機１０の構成要素を用いて簡易に実現させることが可能である。
【００５２】
尚、コントローラ８１は、また、周方向に並んだ複数のステータコイル２８それぞれに駆動回路９９を介して接続されているものとし、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４，６８を着磁すべきタイミングで、更に、ステータコイル２８に流す電流を制御することとしてもよい。
【００５３】
すなわち、ハイブリッド励磁式回転電機１０の回転制御においては、ステータコイル２８に流れる電流を、永久磁石６４，６８の磁束方向とその方向に直交する直交方向とに分離して、それぞれ独立して調整し、磁束と発生トルクとを制御するベクトル制御が実施される。このステータコイル２８に流す電流の制御においては、ロータ１２と共に回転するいわゆるｄ−ｑ座標系で表した電流値が用いられる。このｄ−ｑ座標系において、ｄ軸は、ロータ１２に取り付けられた永久磁石６４，６８による磁束方向であり、一方、ｑ軸は、ｄ軸に直交する方向である。ステータコイル２８に流れる電流のうちｑ軸成分を表すｑ軸電流は回転トルクを発生させる成分であり、また、ｄ軸成分を表すｄ軸電流は磁束を生成する成分である。
【００５４】
コントローラ８１は、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４，６８を着磁すべきタイミングで、スタータコイル２８に永久磁石６４，６８を着磁させる磁束を発生させる正方向のｄ軸電流が流れるように制御を行う。かかるｄ軸電流が供給されると、永久磁石６４，６８を着磁させる正方向に磁束が発生する。この磁束は、第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４又は６８→内径側ロータコア８０→第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極→エアギャップ２２→ステータコア２４→エアギャップ２２→第１又は第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４又は６８からなる経路（図６において二重破線の矢印で示す経路）で流通する。かかる磁束が発生すると、永久磁石６４，６８が増加側に励磁されて着磁される。この際の磁束量は、ステータコイル２８に流すｄ軸電流の大きさに応じて調整される。
【００５５】
従って、本実施例によれば、ステータコイル２８に永久磁石６４，６８を着磁させる磁束を発生させるｄ軸電流を流すことで、永久磁石６４，６８を増磁・着磁させることができる。この点、本実施例においては、永久磁石６４，６８の増磁・着磁を、励磁コイル７０に逆方向直流電流を流すと共にステータコイル２８に永久磁石６４，６８を着磁させる磁束を発生させるｄ軸電流を流すことにより実現することができるので、永久磁石６４，６８の増磁・着磁を確実にかつ速やかに行うことができ、上記の効果を一層高めることが可能である。
【００５６】
尚、コントローラ８１は、上記の如き永久磁石６４，６８の着磁処理をその着磁が必要な状況で行うこととすればよい。例えば、ハイブリッド励磁式回転電機１０の組み立て完了直後の例えば着磁工程や検査工程などに行うこととしてもよい。また、例えば、永久磁石６４，６８の減磁が生じた後の再着磁時に行うこととしてもよい。かかる構成によれば、ハイブリッド励磁式回転電機１０の使用中に永久磁石６４，６８に減磁が生じた場合にもその後に永久磁石６４，６８を再着磁することができるので、そのハイブリッド励磁式回転電機１０を分解することなくかつロータ１２を交換することなく、そのハイブリッド励磁式回転電機１０を再生させることが可能である。また、ハイブリッド励磁式回転電機１０が車両などに搭載される場合はその車両などが起動される毎に行うこととしてもよいし、また、所定時間毎に行うこととしてもよい。かかる構成によれば、永久磁石６４，６８の増磁・着磁が定期的に行われるので、永久磁石６４，６８の機能を高い状態に維持することが可能である。
【００５７】
このように、本実施例においては、永久磁石６４，６８の増磁・着磁を、専用の着磁装置を用いることなく、ハイブリッド励磁式回転電機１０内の構成要素を用いて簡易に実現させることが可能であるので、永久磁石６４，６８として磁力の比較的小さなフェライト磁石などを用いても、所望のトルク性能を発揮させることが可能であり、所望のトルク性能を発揮させるうえで磁力の比較的大きな例えばネオジム磁石を用いるのを不要とすることが可能である。
【００５８】
尚、上記の実施例においては、第１及び第２外径側ロータコア５６，５８が特許請求の範囲に記載した「第１ロータコア」及び「第２ロータコア」に、駆動回路８３が特許請求の範囲に記載した「ＤＣ励磁回路」、「通常励磁回路」、及び「着磁回路」に、コントローラ８１が第１及び第２外径側ロータコア５６，５８の永久磁石６４，６８を着磁すべきタイミングで、スタータコイル２８に永久磁石６４，６８を着磁させる磁束を発生させるｄ軸電流が流れるように制御を行うことが特許請求の範囲に記載した「着磁時ｄ軸電流制御手段」に、それぞれ相当している。
【００５９】
ところで、本発明のハイブリッド励磁式回転電機は、上記した実施例のハイブリッド励磁式回転電機１０の構成に限定されるものではなく、ハイブリッド励磁式回転電機であれば、上記した実施例以外の構成に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ハイブリッド励磁式回転電機
１２  ロータ
１４  ステータ
２２  エアギャップ
２４  ステータコア
２８  ステータコイル
５０  シャフト
５２  ロータコア
５４  外径側ロータコア
５６  第１外径側ロータコア
５８  第２外径側ロータコア
６０  隙間
６４，６８  永久磁石
７０  励磁コイル
７９  制御装置
８０  内径側ロータコア
８１  コントローラ
８３  駆動回路
【図１】
2013188095.tif 000003
【図２】
2013188095.tif 000004
【図３】
2013188095.tif 000005
【図４】
2013188095.tif 000006
【図５】
2013188095.tif 000007
【図６】
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