(57)【要約】【課題】本発明は、基部の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、高調波磁束を増減させることができる回転電機の提供を目的とする。【解決手段】回転電機は、円筒状であって、励磁コイルが設けられている固定子と、前記固定子内に配置され、軸周りに回転する基部と、前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、前記基部の回転方向に定められたピッチで配置されている複数の突出部と、前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、磁石が設けられ、隣接する前記突出部の間に配置されている複数の磁石部であって、前記基部の回転数の増加に伴い前記固定子と前記突出部との対向間隔の変化量よりも前記固定子との対向間隔の変化量が大きくなる複数の磁石部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状であって、励磁コイルが設けられている固定子と、
前記固定子内に配置され、軸周りに回転する基部と、
前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、前記基部の回転方向に定められたピッチで配置されている複数の突出部と、
前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、磁石が設けられ、隣接する前記突出部の間に配置されている複数の磁石部であって、前記基部の回転数の増加に伴い前記固定子と前記突出部との対向間隔の変化量よりも前記固定子との対向間隔の変化量が大きくなる複数の磁石部と、
を備えた回転電機。
【請求項２】
前記磁石部は、磁石を保持している保持部と、前記保持部と前記基部との間に配置され、前記保持部及び前記基部を繋ぐ繋ぎ部と、を含み、前記基部の回転数の増加に伴い前記繋ぎ部が前記保持部に引っ張られて前記固定子との対向間隔を変化させる、
請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
円筒状であって、励磁コイルが設けられている固定子と、
前記固定子内に配置され、軸周りに回転する基部と、
前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、前記基部の回転方向に定められたピッチで配置されている複数の突出部と、
磁石と、前記磁石を保持するとともに前記固定子に内周側から対向する保持部と、前記保持部と前記基部との間に配置され、前記基部の軸方向から見て前記突出部及び前記保持部よりも幅が狭く、前記保持部と前記基部とを繋ぐ繋ぎ部と、を有し、隣接する前記突出部の間に配置されている複数の磁石部と、
を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、励磁コイルを巻装した固定子と、前記固定子に所定の隙間をあけて相対回転自在に配置され、永久磁石を設けた回転子とを備え、前記永久磁石が発生する磁束と前記励磁コイルに流れる電流との相互作用により前記回転子が回転する永久磁石式回転電機が開示されている。また、前記回転子には、当該回転子の回転により応力が加わることで磁気特性が変化し、前記永久磁石の磁束を減少させる磁気特性可変素子が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の永久磁石式回転電機は、回転子の回転数によらず、高調波磁束が一定とされる。
【０００５】
本発明は、基部の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、高調波磁束を増減させることができる回転電機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の回転電機は、円筒状であって、励磁コイルが設けられている固定子と、前記固定子内に配置され、軸周りに回転する基部と、前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、前記基部の回転方向に定められたピッチで配置されている複数の突出部と、前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、磁石が設けられ、隣接する前記突出部の間に配置されている複数の磁石部であって、前記基部の回転数の増加に伴い前記固定子と前記突出部との対向間隔の変化量よりも前記固定子との対向間隔の変化量が大きくなる複数の磁石部と、を備えている。
【０００７】
請求項１の回転電機は、基部の回転数の増加に伴い、固定子と突出部との対向間隔の変化量よりも固定子と磁石部との対向間隔の変化量が大きくなる。したがって、請求項１の回転電機は、基部の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、高調波磁束を増減させることができる。
【０００８】
請求項２の回転電機は、請求項１記載の回転電機であって、前記磁石部は、磁石を保持している保持部と、前記保持部と前記基部との間に配置され、前記保持部及び前記基部を繋ぐ繋ぎ部と、を含み、前記基部の回転数の増加に伴い前記繋ぎ部が前記保持部に引っ張られて前記固定子との対向間隔を変化させる。
【０００９】
請求項２の回転電機は、基部の回転数の増加に伴い、繋ぎ部が保持部に引っ張られることで、固定子と磁石部との対向間隔を変化させる。したがって、請求項２の回転電機は、簡単な構成で、固定子と磁石部との対向間隔を調整することができる。
【００１０】
請求項３の回転電機は、円筒状であって、励磁コイルが設けられている固定子と、前記固定子内に配置され、軸周りに回転する基部と、前記基部から前記固定子に向けて突出するとともに前記固定子に内周側から対向し、前記基部の回転方向に定められたピッチで配置されている複数の突出部と、磁石と、前記磁石を保持するとともに前記固定子に内周側から対向する保持部と、前記保持部と前記基部との間に配置され、前記基部の軸方向から見て前記突出部及び前記保持部よりも幅が狭く、前記保持部と前記基部とを繋ぐ繋ぎ部と、を有し、隣接する前記突出部の間に配置されている複数の磁石部と、を備えている。
【００１１】
請求項３の回転電機は、基部の回転数の増加に伴い、繋ぎ部が保持部に引っ張られることで、固定子と磁石部との対向間隔を変化させる。このため、請求項３の回転電機は、基部の回転数の増加に伴い、固定子と突出部との対向間隔の変化量よりも固定子と磁石部との対向間隔の変化量が大きくなる。したがって、請求項３の回転電機は、基部の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、高調波磁束を増減させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、基部の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、高調波磁束を増減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態のモーターであって、停止している状態の概略図（断面図）である。
【図２】実施形態のモーターの一部を示す図であって、停止している状態の概略図（断面図）である。
【図３】実施形態のモーターの一部を示す図であって、停止している状態の概略図（断面図）である。
【図４】実施形態のモーターの一部を示す図であって、定められた回転数で回転している状態の概略図（断面図）である。
【図５】比較形態のモーターの一部を示す図であって、停止している状態及び定められた回転数で回転している状態の概略図（断面図）である。
【図６】比較形態のモーターにおける、回転子の回転数に対する各高調波次数の誘起電圧比の変化のシミュレーション結果である。
【図７】実施形態のモーターにおける、回転子の回転数に対する各高調波次数の誘起電圧比の変化のシミュレーション結果である。
【図８】第１変形例のモーターの一部を示す図であって、停止している状態の概略図（断面図）である。
【図９】第２変形例のモーターの一部を示す図であって、停止している状態の概略図（断面図）である。
【図１０】第３変形例のモーターの一部を示す図であって、停止している状態の概略図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
≪概要≫
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について説明する。次いで、実施形態の３つの変形例（以下、第１変形例、第２変形例及び第３変形例という。）について説明する。
【００１５】
≪実施形態≫
以下、本実施形態のモーター１０について説明する。まず、本実施形態のモーター１０の構成について説明する。次いで、本実施形態のモーター１０の作用について説明する。
【００１６】
＜構成＞
本実施形態のモーター１０は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、固定子２０と、回転子３０と、を含んで構成されている。本実施形態のモーター１０は、いわゆる永久磁石形同期モーター（同期モーター）とされている。ここで、モーター１０は、回転電機の一例である。なお、図１、図２及び図４はモーター１０の断面図であるが、一部のハッチングが省略されている。
【００１７】
［固定子］
固定子２０は、外部電源（図示省略）から交流電圧が印加されることで、回転磁界を発生する機能を有する。固定子２０は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、鉄心２２と、励磁コイル２４と、を含んで構成されている。鉄心２２は、円筒状とされ、内周面に軸方向に沿う複数の溝２２Ａが形成されている。別の見方をすると、鉄心２２の内周面には、軸方向に沿う複数の突起２２Ｂが形成されている。各溝２２Ａの断面は、軸方向から見ると、矩形状とされている。各溝２２Ａ及び各突起２２Ｂは、鉄心２２の周方向に等ピッチで配置されている。そして、各溝２２Ａには、励磁コイル２４が嵌め込まれている。すなわち、本実施形態の固定子２０は、円筒状であって、励磁コイル２４が設けられている。本実施形態の励磁コイル２４は、一例としていわゆる型巻コイルとされている。また、図中の符号Ｏは、鉄心２２（固定子２０）の軸心を示している。なお、本実施形態の固定子２０は、各溝２２Ａに嵌め込まれた各励磁コイル２４が引っ込んだ状態とされている。
【００１８】
以上の構成により、外部電源（図示省略）から各溝２２Ａに嵌め込まれた励磁コイル２４に交流電圧が印加されると、固定子２０は、回転磁界を発生するようになっている。なお、固定子２０が発生する回転磁界の向きは、図１における矢印Ａ方向とされている。
【００１９】
［回転子］
回転子３０は、固定子２０による回転磁界により軸周りに回転する機能を有する。回転子３０は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、回転軸３２と、基部３４と、複数の突出部３６と、複数の磁石部３８と、を含んで構成されている。
【００２０】
〔回転軸及び基部〕
回転軸３２は、円柱とされ、その軸心を固定子２０の軸心に重ねた状態で、固定子２０内に配置されている。回転軸３２は、軸受（図示省略）に支持されて、固定子２０に対して軸周りに回転可能とされている。基部３４は、円筒とされ、回転軸３２の外周に嵌め込まれて回転軸３２に固定されている。ここで、本実施形態における基部３４は、図１、図２及び図４において、回転軸３２と回転軸３２を囲む破線とで挟まれた部分とされている。
【００２１】
〔突出部〕
各突出部３６は、図１に示されるように、基部３４と固定子２０との間に基部３４の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って等ピッチで配置されている。ここで、等ピッチとは、定められたピッチの一例である。そして、各突出部３６は、基部３４から径方向外側に突出して固定子２０に内周側から対向している。ここで、「対向している」とは、各突出部３６（一方）が固定子２０（他方）から径方向に離間していること、別言すれば、各突出部３６と、固定子２０の各突起２２Ｂとの間に、隙間が形成されていることをいう。
【００２２】
各突出部３６は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、軸方向から見ると、等脚台形状とされ、基部３４との境界（破線部分）から径方向外側端部に亘って径方向と直交する方向の幅が徐々に狭くなっている。また、各突出部３６の径方向外側端部は、軸方向から見ると、軸心Ｏを中心とする円弧を成している。すなわち、各突出部３６の径方向外側端部には、径方向に凸となる円弧面（以下、円弧面３６Ａという。）が形成されている。以下の説明では、各突出部３６の円弧面３６Ａと、固定子２０の各突起２２Ｂとの対向間隔を、対向間隔Ｇ１とする。なお、本実施形態の突出部３６は、基部３４から径方向外側に延びて基部３４と一体的に形成されている。すなわち、本実施形態の突出部３６は、基部３４と別の部材で構成されて、基部３４に固定されているものではない。
【００２３】
各突出部３６は、基部３４の回転数の増加に伴い遠心力が増大する場合であっても、径方向外側に伸びることがない（後述する磁石部３８に比べて誤差程度しか伸びることがない）構成とされている。そのため、本実施形態では、基部３４の回転数によらず、対向間隔Ｇ１は狭くならない（本明細書でいう「基部３４の回転数によらず、対向間隔Ｇ１は狭くならない」とは、対向間隔Ｇ１が後述する対向間隔Ｇ２に比べて誤差程度しか狭くならないことを意味する。）、すなわち、対向間隔Ｇ１の変化量が変わらない構成とされている。
【００２４】
なお、各突出部３６には、図１、図２、図３及び図４に示されるように、磁石６０が設けられていない。
【００２５】
〔磁石部〕
磁石部３８は、基部３４の回転数の増加に伴う遠心力の増大により、径方向に弾性変形する機能を有する（図２及び図４参照）。各磁石部３８は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、隣接する各突出部３６の間に配置され、基部３４から突出して固定子２０に内周側から対向している。ここで、「対向している」とは、各磁石部３８（一方）が固定子２０（他方）から径方向に離間していること、別言すれば、各磁石部３８と、固定子２０の各突起２２Ｂとの間に、隙間が形成されていることをいう。以下の説明では、各磁石部３８と、固定子２０の各突起２２Ｂとの対向間隔を、対向間隔Ｇ２とする。本実施形態では、一例として、基部３４が停止している状態（回転していない状態）における対向間隔Ｇ２は、対向間隔Ｇ１と同等とされている。なお、各磁石部３８には、後述する磁石６０が設けられている。
【００２６】
各磁石部３８は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、ブリッジ４０と、本体５０と、磁石６０と、を含んで構成されている。なお、各磁石部３８は、軸方向から見ると、軸心Ｏ及び各磁石部３８を挟んで隣接する突出部３６の中央を通る仮想直線（図２における一点鎖線）に対して線対称の構成とされている。
【００２７】
〈ブリッジ〉
各ブリッジ４０は、基部３４と各本体５０とを繋ぎつつ、基部３４の回転数の増加に伴い本体５０に引っ張られて径方向外側に伸びる機能を有する。ここで、各ブリッジ４０は、繋ぎ部の一例である。各ブリッジ４０は、軸方向から見ると、基部３４から径方向外側に延びた状態で、後述する各本体５０と基部３４との間に配置されている。また、各ブリッジ４０は、周方向両側に隣接する突出部３６と隙間を形成している。そして、各ブリッジ４０は、基部３４と一体的に形成されている。すなわち、各ブリッジ４０は、基部３４と別の部材で構成されて、基部３４に固定されているものではない。なお、各ブリッジ４０は、軸方向から見て、各突出部３６よりも幅が狭い。
【００２８】
〈本体〉
各本体５０は、磁石６０を保持する機能を有する。ここで、各本体５０は、保持部の一例である。各本体５０は、軸方向から見ると、各ブリッジ４０よりも幅が広い（別言すると、各ブリッジ４０は、軸方向から見ると、各本体５０よりも幅が狭い）。
【００２９】
各本体５０の径方向内側端部は、径方向外側に凹む屈曲面とされており、その屈曲部分でブリッジ４０に繋がっている。各本体５０の径方向外側端部は、軸方向から見ると、軸心Ｏを中心とする円弧を成している。すなわち、各本体５０の径方向外側端部には、径方向に凸となる円弧面（以下、円弧面５０Ａという。）が形成されている。円弧面５０Ａの径は、突出部３６の円弧面３６Ａの径と同等とされている。なお、前述の対向間隔Ｇ２とは、各磁石部３８の円弧面５０Ａと、固定子２０の各突起２２Ｂとの対向間隔を意味する。
【００３０】
各本体５０の周方向端部は、軸方向から見ると、１段の段差を有しており、固定子２０に近い側の部分が周方向に凸となっている（別の見方をすると、固定子２０に遠い側の部分（軸心Ｏに近い側の部分）が凹となっている）。
【００３１】
各本体５０は、各ブリッジ４０と一体的に形成されている。すなわち、各本体５０は、各ブリッジ４０と別の部材で構成されて、各ブリッジ４０に固定されているものではない。なお、各本体５０には、軸方向に沿う一対の貫通穴５０Ｂが形成されている。各貫通穴５０Ｂは、軸方向から見て、矩形とされている。
【００３２】
〈磁石〉
磁石６０は、固定子２０が発生する回転磁界に吸い寄せられるようになっている。磁石６０は、一対の第１磁石６２と、二対の第２磁石６４とを含んで構成されている。本実施形態の磁石６０は、永久磁石とされている。ここで、第１磁石６２及び第２磁石６４は、磁石の一例である。なお、磁石６０が回転磁界に吸い寄せられることで、回転子３０は固定子２０の回転磁界の速度に同期して回転するようになっている。
【００３３】
各第１磁石６２は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、軸方向から見ると、矩形とされている。そして、一対の第１磁石６２は、図１、図２、図３及び図４に示されるように、本体５０の一対の貫通穴５０Ｂに嵌め込まれ、接着されて固定されている。
【００３４】
一対の第２磁石６４は、第１磁石６２と同等の形状の磁石を２つ並べた構成とされている。そして、二対の第２磁石６４は、各本体５０の周方向両端部における凹となっている部分に一対ずつ接着させて固定されている。また、一対の第２磁石６４における各本体５０に固定されている側と反対側の端面は、各本体５０の周方向端部における周方向に凸となっている部分の端面とともに、平面を形成している。そして、この平面は、隣接する突出部３６の周方向の面との間に、隙間を形成している。なお、各本体５０の周方向端部における周方向に凸となっている部分は、基部３４の回転時の遠心力に対抗して各第２磁石６４を支えるようになっている。
【００３５】
〈磁石部の各構成要素の関係〉
次に、各磁石部３８の各構成要素の関係について説明する。前述のとおり、基部３４の回転数の増加に伴い、各ブリッジ４０は径方向外側に伸びる。これは、主に各磁石６０及び各磁石６０を保持している各本体５０に遠心力が作用することにより、各ブリッジ４０が径方向外側に引っ張られることによる。そして、各ブリッジ４０が径方向外側に伸びると、本体５０は、径方向外側に移動する（図４参照）。このため、本実施形態の各磁石部３８は、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ２が狭くなるように構成されている（図４参照）。なお、前述のとおり、基部３４が停止している状態において対向間隔Ｇ２は対向間隔Ｇ１と同等とされており、かつ、基部３４の回転数によらず対向間隔Ｇ１は狭くならない。そのため、本実施形態の各磁石部３８は、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ１よりも対向間隔Ｇ２が狭くなるように構成されている（図４参照）。別の見方をすると、本実施形態では、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ１の変化量よりも対向間隔Ｇ２の変化量が大きくなる構成とされている。
【００３６】
以上が、本実施形態のモーター１０の構成についての説明である。
【００３７】
＜作用＞
次に、本実施形態の作用（第１、第２及び第３の作用）について、本実施形態を後述する比較形態と比較しながら説明する。まず、比較形態について説明し、本実施形態の作用について説明する。なお、比較形態において本実施形態の構成要素と同等の構成要素を用いる場合、本実施形態の構成要素をそのまま用いて説明する。
【００３８】
［比較形態について］
比較形態のモーター１０Ａは、図５に示されるように、本実施形態のモーター１０と異なり、各突出部３６と各磁石部３８との間に隙間がない。すなわち、比較形態の回転子３０Ａは、基部３４、各突出部３６及び各磁石部３８が一体的な構成とされている。比較形態のモーター１０Ａは、上記の点以外、本実施形態のモーター１０と同様の構成とされている。なお、図５における一点鎖線は、本実施形態のモーター１０における各突出部３６と各磁石部３８の縁に相当する部分を示している。すなわち、図５において、一点鎖線に囲まれた部分は、本実施形態のモーター１０における隙間に相当する。
【００３９】
図６のグラフは、比較形態のモーター１０Ａにおける、回転子３０Ａの回転数と、各高調波次数の誘起電圧比との関係についてのシミュレーションの結果を示している。ここで、誘起電圧比とは、回転子３０Ａの各回転数での基本波（１次成分）の誘起電圧を１とした場合の各高調波次数の誘起電圧の比のことをいう。なお、比較形態の場合、基本波の誘起電圧は、基部３４（回転子３０Ａ）の回転数によらず一定であった。
【００４０】
比較形態のモーター１０Ａでは、図６のグラフに示されるように、回転子３０Ａの回転数に対する各高調波次数の誘起電圧比はほぼ一定であった。なお、図６のグラフでは、高調波次数のうち一部の高調波次数を図示しているが、他の高調波次数の場合も、図６のグラフに図示した各高調波次数の場合と同様、回転子３０Ａの回転数に対する誘起電圧比はほぼ一定であった。すなわち、比較形態のモーター１０Ａの場合、回転子３０Ａの回転数に対して各高調波次数の誘起電圧比がほぼ一定となることが分かった。そして、本願の発明者は、比較形態において回転子３０Ａの回転数に対する誘起電圧比がほぼ一定である理由を、基部３４の回転数の増加に伴い遠心力が増大しても対向間隔Ｇ１及び対向間隔Ｇ２が狭くならないことに起因すると推測した。
【００４１】
［本実施形態について］
これに対して、本実施形態のモーター１０の場合、比較形態のモーター１０Ａの場合と異なり、回転子３０の回転数に対し一部の高調波次数の誘起電圧比が変化することが分かった。ここで、図７のグラフは、本実施形態のモーター１０における、回転子３０の回転数と、各高調波次数の誘起電圧比との関係についてのシミュレーションの結果を示している。なお、本実施形態の場合、基本波の誘起電圧は、基部３４（回転子３０）の回転数によらず一定であった。
【００４２】
図６及び図７のグラフを比較すると、本実施形態の２３次及び２５次の高調波次数の誘起電圧比は、比較形態の場合と異なり、回転子３０の回転数の増加に伴い増大していた（以下、第１の特性という。）。また、本実施形態の３５次及び３７次の高調波次数の誘起電圧比は、比較形態の場合と異なり、回転子３０の回転数が２００００回転まで増加することに伴い増大していた（以下、第２の特性という。）。ただし、本実施形態の３５次及び３７次の高調波次数の誘起電圧比は、比較形態の場合と異なり、回転子３０の回転数が２００００回転を超えて増加することに伴い減少していた（以下、第３の特性という。）。以上のとおり、本実施形態と比較形態とを比較すると、本実施形態のモーター１０は、第１、第２及び第３の特性を有する。そして、本願の発明者は、本実施形態のモーター１０が第１、第２及び第３の特性を有することの理由を、以下のように推測した。以下、本実施形態の作用（第１、第２及び第３の作用）について説明する。
【００４３】
［第１及び第２の特性を有することの理由及びその作用］
本実施形態のモーター１０は、前述のとおり、回転子３０の基部３４の外周に、複数の突出部３６と、複数の磁石部３８とが配置されている。そして、各突出部３６と固定子２０との対向間隔Ｇ１は、基部３４の回転数によらず狭くならない（前述のとおり、対向間隔Ｇ１は、対向間隔Ｇ２に比べて誤差程度しか狭くならない）。これに対して、各磁石部３８と固定子２０との対向間隔Ｇ２は、基部３４の回転数の増加に伴い狭くなる。以上のとおり、本実施形態のモーター１０は、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ１が変化しないまま、対向間隔Ｇ２が狭くなる。すなわち、本実施形態のモーター１０は、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ１の変化量（０又はほぼ０）よりも対向間隔Ｇ２の変化量が大きい。そのため、本実施形態では、基部３４の回転数の増加に伴い、基本波の誘起電圧の増加（基本波磁束の増加）を抑制しつつ、固定子２０に鎖交する一部の高調波次数の磁束（本実施形態の場合は、２３次、２５次、３５次及び３７次の高調波次数の磁束）を増加させることができると推測される。
【００４４】
したがって、本実施形態のモーター１０は、基部３４の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、一部の高調波磁束を増加させることができる（以下、第１の作用という。）。これに伴い、本実施形態のモーター１０は、例えば、基部３４（回転子３０）の利用回転数における最高回転数を一例として１００００回転として用いる場合、一部の高調波磁束の増加により過電流損失を発生させることで、回転子３０の過回転を抑制する（電磁ブレーキをかける）ことができる。
【００４５】
なお、別の見方をすると、本実施形態の場合、固定子２０と各磁石部３８との対向間隔Ｇ２は、基部３４の回転数の増加に伴い各ブリッジ４０が磁石６０を保持している本体５０に引っ張られて狭くなる。その結果、本実施形態のモーター１０は、基部３４の回転数の増加に伴い対向間隔Ｇ１の変化量（０又はほぼ０）よりも対向間隔Ｇ２の変化量が大きくなることから、第１の作用を奏するといえる。
【００４６】
また、更に別の見方をすると、本実施形態の場合、磁石６０を保持している各本体５０が錘として機能し、各ブリッジ４０は基部３４の回転数の増加に伴い錘としての各本体５０に引っ張られて径方向外側に伸びることで、対向間隔Ｇ２が狭くなる。このため、本実施形態は、各ブリッジ４０の形状を変える（例えば、幅を広くする、又は狭くする等）ことで、基部３４の回転数に対する対向間隔Ｇ２を調整することができる。したがって、本実施形態のモーター１０は、簡単な構成で対向間隔Ｇ２を調整することができる（以下、第２の作用という。）。
【００４７】
［第３の特性を有することの理由及びその作用］
第３の特性は、前述のとおり、３５次及び３７次の高調波次数の誘起電圧比が基部３４の回転数が２００００回転を超えて増加する場合に減少することである。なお、３５次及び３７次の高調波次数の誘起電圧比は、図７のグラフに示されるように、回転子３０の回転数が２００００回転まで増加することに伴い増加する。そして、３５次及び３７次の高調波次数の誘起電圧比は、基部３４の回転数が２００００回転を超えると減少する。
【００４８】
ここで、本実施形態のモーター１０が第３の特性を有する理由は以下のとおりと推測される。すなわち、基部３４の回転数が２００００回転を超えて各突出部３６及び各磁石部３８に作用する遠心力が更に大きくなると、各突出部３６及び各磁石部３８に生じる応力が大きくなる。その結果、各突出部３６及び各磁石部３８（各本体５０）が変形して、回転子３０の磁石６０と固定子２０の励磁コイル２４とで構成される磁気回路の磁気抵抗が変化する（大きくなる）と推測される。
【００４９】
したがって、本実施形態のモーター１０は、基部３４の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、一部の高調波磁束を減少させることができる（以下、第３の作用という。）。これに伴い、本実施形態のモーター１０は、例えば、基部３４（回転子３０）の利用回転数における最低回転数を一例として２００００回転として用いる場合、一部の高調波磁束を減少させることにより、回転子３０の回転効率を向上させることができる。特に、本実施形態の場合、第３の特性に寄与する高調波次数は、３５次及び３７次の高調波次数であり、２３次及び２５次の高調波次数ではない。また、渦損失の大きさは、一般的に、周波数の２乗に比例する。すなわち、本実施形態の場合、第３の特性に寄与するのが２３次及び２５次の高調波次数ではなく３５次及び３７次の高調波次数であることから、渦損失を大きく減少させて、回転子３０の回転効率を大きく向上させることができる。
【００５０】
［補足］
なお、本実施形態のモーター１０は、第１及び第３の作用を併せ持つことから、基部３４の回転数の増加に伴い、基本波磁束の増加を抑制しつつ、高調波磁束を増減（増加及び減少）させることができるといえる。
【００５１】
以上が、本実施形態についての説明である。
【００５２】
≪変形例≫
以下、本実施形態の変形例（第１及び第２変形例）について図面を参照しつつ説明する。
【００５３】
＜第１変形例＞
次に、第１変形例のモーター１０Ｂについて図８を参照しつつ説明する。本変形例のモーター１０Ｂの場合、前述の実施形態の場合と異なり、回転子３０Ｂの各本体５０に、一対の第１磁石６２が固定されていない。そのため、本変形例のモーター１０Ｂは、前述の実施形態のモーター１０と異なり、各本体５０に一対の貫通穴５０Ｂが形成されていない。また、本変形例のモーター１０Ｂは、前述の実施形態のモーター１０と異なり、第２磁石６４のみが固定子２０の回転磁界に吸い寄せられて、回転子３０Ｂが固定子２０の回転磁界の速度に同期して回転するようになっている。以上のとおり、本変形例のモーター１０Ｂは、これらの点以外、前述の実施形態のモーター１０と同様の構成とされている。本変形例の作用は、前述の実施形態の場合と同様である。なお、本変形例のモーター１０Ｂは、回転電機の一例である。
【００５４】
＜第２変形例＞
次に、第２変形例のモーター１０Ｃについて図９を参照しつつ説明する。本変形例のモーター１０Ｃの場合、前述の実施形態の場合と異なり、回転子３０Ｃの各本体５０に、一対の第２磁石６４が固定されていない。また、本変形例の場合、前述の実施形態のモーター１０と異なり、各本体５０の周方向端部は周方向に隣接する突出部３６の周方向端面に沿った平面とされている。そして、本変形例のモーター１０Ｃは、第１磁石６２のみが固定子２０の回転磁界に吸い寄せられて、回転子３０Ｃが固定子２０の回転磁界の速度に同期して回転するようになっている。以上のとおり、本変形例のモーター１０Ｃは、これらの点以外、前述の実施形態のモーター１０と同様の構成とされている。本変形例の作用は、前述の実施形態の場合と同様である。なお、本変形例のモーター１０Ｃは、回転電機の一例である。
【００５５】
＜第３変形例＞
次に、第３変形例のモーター１０Ｄについて図１０を参照しつつ説明する。本変形例のモーター１０Ｄの場合、前述の実施形態の場合と異なり、周方向に隣接する磁石部３８の本体５０同士が、繋ぎ壁３９で繋がっている。ここで、隣接する本体５０同士は、各繋ぎ壁３９と一体的に形成されている。各繋ぎ壁３９の径方向外側の面は、径方向外側に凸となる各本体５０の円弧面５０Ａと同径の円弧面を形成している。また、各繋ぎ壁３９の径方向内側の面は、径方向内側に凹となる円弧面を形成して、各突出部３６の円弧面３６Ａと対向している。なお、本変形例の場合であっても、各突出部３６は、基部３４から径方向外側に突出して固定子２０に、内周側から（繋ぎ壁３９を挟んだ状態で、）対向している。すなわち、各突出部３６は、固定子２０から径方向に離間している。そして、本変形例のモーター１０Ｄは、基部３４の回転数の増加に伴い各ブリッジ４０が径方向外側に伸びると、各本体５０は、各繋ぎ壁３９とともに径方向外側に移動するようになっている。以上のとおり、本変形例のモーター１０Ｄは、これらの点以外、前述の実施形態のモーター１０と同様の構成とされている。本変形例の作用は、前述の実施形態の場合と同様である。なお、本変形例のモーター１０Ｄは、回転電機の一例である。
【００５６】
以上が、本実施形態の変形例についての説明である。
【００５７】
以上のとおり、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲は前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の技術的範囲には、下記のような形態も含まれる。
【００５８】
各実施形態（以下、本実施形態並びに第１、第２及び第３変形例をいう。）では、モーター（電動機）１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを回転電機の一例であるとして説明した。しかしながら、各実施形態のモーター１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと同様の構成を、ジェネレーター（発電機）として用いてもよい。すなわち、各実施形態のモーター１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと同様の構成のジェネレーター１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ（図１、２、３、８、９及び１０参照）は、回転電機の一例である。
【００５９】
また、各実施形態では、固定子２０の鉄心２２の各溝２２Ａは図示（図１、２、３、４、８、９及び１０参照）のピッチで形成されているとして説明したが、図示と異なるピッチで形成されていてもよい。当該形態の場合、基部３４の回転数の増加に伴い誘起電圧比が増減する高調波が各実施形態の場合と異なる次数の高調波となる場合もあるが、その場合であっても各実施形態の作用（第１、第２及び第３の作用）を奏する。
【００６０】
各実施形態の励磁コイル２４は、鉄心２２の各溝２２Ａにいわゆる型巻コイルを嵌め込んで配置されているとして説明した。しかしながら、励磁コイル２４は、鉄心２２の各溝２２Ａに直接巻線を巻いていく、いわゆる乱巻コイルであってもよい。
【００６１】
また、各実施形態では、回転子３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの各突出部３６は、基部３４の回転方向に沿って定められたピッチ（図１、２、３、４、８、９及び１０参照）で配置されているとして説明したが、図示と異なるピッチで形成されていてもよい。当該形態の場合、基部３４の回転数の増加に伴い誘起電圧比が増減する高調波が各実施形態の場合と異なる次数の高調波となるだけで、当該形態の場合も各実施形態の作用（第１、第２及び第３の作用）を奏する。
【００６２】
また、各実施形態の回転子３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、基部３４及び各突出部３６が一体的に形成されているとして説明した。しかしながら、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ２の変化量が対向間隔Ｇ１の変化量よりも大きくなる構成であれば、各突出部３６を基部３４と別の部材で構成し、各突出部３６を部品として基部３４に固定してもよい。
【００６３】
また、各実施形態の回転子３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、基部３４並びに各磁石部３８を構成するブリッジ４０及び本体５０が一体的に形成されているとして説明した。しかしながら、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ２の変化量が対向間隔Ｇ１の変化量よりも大きくなる構成であれば、各ブリッジ４０及び各本体５０を一体としたままで基部３４と別の部材で構成し、各ブリッジ４０及び各本体５０を部品として基部３４に固定してもよい。また、基部３４及び各ブリッジ４０を一体とし、各本体５０を別の部材で構成し、各本体５０を部品として各ブリッジ４０に固定してもよい。また、基部３４、各ブリッジ４０及び各本体５０をそれぞれ別の部品として、それぞれを固定してもよい。
【００６４】
また、各実施形態では、回転子３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの磁石６０（第１磁石６２、第２磁石６４）は、それぞれ図示のとおりに各本体５０に固定されているとして説明した。しかしながら、固定子２０の回転磁界に磁石６０が吸い寄せられることで、回転子３０、３０Ｂ、３０Ｃが軸周りに回転することができれば、図１、２、３、４、８、９及び１０に図示された磁石６０の配置と異なる配置であってもよい。
【００６５】
また、各実施形態の回転子３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの各突出部３６及び各磁石部３８は、図示（図１、２、３、４、８、９及び１０参照）のとおりの形状であるとして説明した。しかしながら、基部３４の回転数の増加に伴い、対向間隔Ｇ２の変化量が対向間隔Ｇ１の変化量よりも大きくなる構成であれば、各突出部３６及び各磁石部３８の形状は、図１、２、３、４、８、９及び１０参照に図示された形状と異なる形状であってもよい。
【００６６】
また、各実施形態のモーター１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、基部３４の停止時において、対向間隔Ｇ２は対向間隔Ｇ１と同等であり、基部３４の回転数の増加に伴い対向間隔Ｇ２は対向間隔Ｇ１よりも狭くなるように構成されているとして説明した。しかしながら、基部３４の回転数の増加に伴い対向間隔Ｇ２の変化量が対向間隔Ｇ１の変化量よりも大きくなる構成であれば、基部３４の停止時における対向間隔Ｇ２は対向間隔Ｇ１と同等でなくてもよい。例えば、停止時において、対向間隔Ｇ２が対向間隔Ｇ１より広くてもよい。また、対向間隔Ｇ２が対向間隔Ｇ１より狭くてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０          モーター、ジェネレーター（回転電機の一例）
１０Ｂ        モーター、ジェネレーター（回転電機の一例）
１０Ｃ        モーター、ジェネレーター（回転電機の一例）
１０Ｄ        モーター、ジェネレーター（回転電機の一例）
２０          固定子
２４          励磁コイル
３４          基部
３６          突出部
３８          磁石部
４０          ブリッジ（繋ぎ部の一例）
５０          本体（保持部の一例）
６０          磁石
６２          第１磁石（磁石の一例）
６４          第２磁石（磁石の一例）
Ｇ１          対向間隔（固定子と突出部との対向間隔の一例）
Ｇ２          対向間隔（固定子と磁石部との対向間隔の一例）
【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】
2017011871.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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