JP2005204439A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸方向におけるロータの両端面を有効利用可能な回転電機を提供する。
【解決手段】 回転電磁１００は、ステータ１０と、ロータ２０とを備える。ステータ１０は、回転軸方向ＤＲ１に配置されたラジアル部１０Ａと、径方向ＤＲ２に配置されたアキシャル部１０Ｂ，１０Ｃとを含む。ラジアル部１０Ａおよびアキシャル部１０Ｂ，１０Ｃは、ティースおよびコイルからなる。ロータ２０は、ロータシャフト２１と、ロータコア２２と、磁石２３とを含む。ロータコア２２は、ラジアル部２２Ａおよびアキシャル部２２Ｂ，２２Ｃからなる。磁石２３は、ラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃからなる。磁石２３のラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、それぞれ、ステータ１０のラジアル部１０Ａおよびアキシャル部１０Ｂ，１０Ｃに対向して設けられる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、回転軸方向におけるロータの両端面を磁気的に有効利用な回転電機に関するものである。

特許文献１は、２つのロータと、１つのステータとを備える回転電機を開示する。１つのステータは、２つのロータの間に配置される。そして、２つのロータおよび１つのステータは、同一の軸を有するように同心円状に設けられる。

１つのステータには、単一のコイルが形成される。そして、ロータの数と同数の回転磁場が発生するように単一のコイルに複合電流を流す。これにより、２つのロータの一方と１つのステータとによりモータを構成し、２つのロータの他方と１つのステータとによりジェネレータを構成することも可能である。
特開平１１−２７５８２６号公報 特開平１１−２７５８２７号公報 特開平１１−２７５８２８号公報

しかし、特許文献１に開示された回転電機においては、回転軸方向におけるロータの両端面に対向する位置にステータが存在しないため、回転軸方向におけるロータの両端面を有効利用できないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためにさなれたものであり、その目的は、回転軸方向におけるロータの両端面を有効利用可能な回転電機を提供することである。

この発明によれば、回転電機は、ロータと、ステータとを備える。ロータは、径方向に着磁された複数の第１のロータ磁極部と、回転軸方向に着磁された複数の第２のロータ磁極部とを有する。ステータは、複数の第１のロータ磁極部に対応して設けられ、かつ、径方向に磁束を発生する複数の第１のステータ磁極部と、複数の第２のロータ磁極部に対応して設けられ、かつ、回転軸方向に磁束を発生する複数の第２のステータ磁極部とを有する。ロータは、複数の第１および第２のステータ磁極部からの磁束をそれぞれ複数の第１および第２のロータ磁極部に受けることによってステータに対して自在に回転する。

好ましくは、ロータは、回転軸を囲む円筒面と、回転軸方向における端に配置された円筒端面とを有するロータコアを含む。複数の第１のステータ磁極部は、ロータコアの円筒面に対向して設けられる。複数の第２のステータ磁極部は、ロータコアの円筒端面に対向して設けられる。

好ましくは、第１および第２のロータ磁極部の各々は、磁石を含む。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、ロータコアの前記円筒面上に配置され、かつ、径方向に着磁された第１の磁石からなる。また、第２のロータ磁極部は、ロータコアの円筒端面上に配置され、かつ、回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、ロータコアに埋め込まれ、かつ、径方向に着磁された第１の磁石からなる。また、第２のロータ磁極部は、ロータコアの円筒端面上に配置され、かつ、回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、ロータコアの円筒面上に配置され、かつ、径方向に着磁された第１の磁石からなる。また、第２のロータ磁極部は、ロータコアに埋め込まれ、かつ、回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、ロータコアに埋め込まれ、かつ、径方向に着磁された第１の磁石からなる。また、第２のロータ磁極部は、ロータコアに埋め込まれ、かつ、回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる。

好ましくは、第１および第２のロータ磁極部の各々は、ロータコアを構成する強磁性体のみからなる。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、径方向に磁気的突極特性を有する第１の強磁性体からなる。また、第２のロータ磁極部は、回転軸方向に磁気的突極特性を有する第２の強磁性体からなる。

好ましくは、第１の強磁性体は、各々が回転軸方向に形成され、径方向に配置された少なくとも１つの第１の空隙を含む。また、第２の強磁性体は、各々が径方向に形成され、回転軸方向に配置された少なくとも１つの第２の空隙を含む。

好ましくは、第１の空隙は、第２の空隙と連続している。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、第１のステータ磁極部の方向に円筒面から突出した第１の強磁性体からなる。また、第２のロータ磁極部は、第２のステータ磁極部の方向に円筒端面から突出した第２の強磁性体からなる。そして、第１のステータ磁極部は、第１のロータ磁極部の方向へ突出した構造からなる。第２のステータ磁極部は、第２のロータ磁極部の方向へ突出した構造からなる。

好ましくは、第１および第２のロータ磁極部のいずれか一方のロータ磁極部は、磁石を含む。第１および第２のロータ磁極部のいずれか他方のロータ磁極部は、ロータコアを構成する強磁性体のみからなる。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、径方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなる。第２のロータ磁極部は、ロータコアに埋め込まれ、かつ、回転軸方向に着磁された磁石からなる。

好ましくは、強磁性体は、各々が回転軸方向に形成され、径方向に配置された少なくとも１つの空隙を含む。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、ロータコアに埋め込まれ、かつ、径方向に着磁された磁石からなる。また、第２のロータ磁極部は、回転軸方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなる。

好ましくは、強磁性体は、ロータの周方向に形成された凹凸構造を有する。磁石は、凹凸構造の凹部に対応して配置される。

好ましくは、強磁性体は、各々が径方向に形成され、回転軸方向に配置された少なくとも１つの空隙を含む。磁石は、回転軸方向に形成された空隙に挿入される。

好ましくは、強磁性体は、各々が径方向に形成され、回転軸方向に配置された少なくとも１つのスリットを含む。磁石は、スリットよりも外周側に配置される。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、径方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなる。また、第２のロータ磁極部は、ロータコアの円筒端面上に配置され、かつ、回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる。

好ましくは、強磁性体は、各々が回転軸方向に形成され、径方向に配置された少なくとも１つの空隙を含む。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、ロータコアの円筒面上に配置され、かつ、径方向に着磁された磁石からなる。また、第２のロータ磁極部は、回転軸方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなる。

好ましくは、強磁性体は、各々が径方向に形成され、回転軸方向に配置された少なくとも１つのスリットを含む。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、第２のロータ磁極部の配置位置に対して４５度の電気角だけずれた位置に配置される。

好ましくは、ステータは、複数の第１のステータ磁極部と複数の第２のステータ磁極部との結合部に冷却水路を有する。

好ましくは、第１のステータ磁極部は、ロータの回転軸方向に配置された第１のティースと、第１のティースに巻回された第１のコイルとからなる。また、第２のステータ磁極部は、ロータの径方向に配置された第２のティースと、第２のティースに巻回された第２のコイルとからなる。

好ましくは、ロータの内周から外周へ向かう方向における第２のティースの幅は、ほぼ同一または狭くなる。

好ましくは、第１および第２のコイルのいずれか一方のコイルは、第１および第２のコイルのいずれか他方のコイルのコイルエンドの内側に配置される。

好ましくは、第１のティースは、第２のティースと一体的に形成される。また、第１のコイルは、第２のコイルと一体的に第１および第２のティースに巻回される。

好ましくは、第１のティースは、第２のティースと分離される。また、第１のコイルは、第２のコイルと分離して第１のティースに巻回される。

好ましくは、第１のステータ磁極部は、回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のステータコアを含む。第２のステータ磁極部は、径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のステータコアを含む。そして、第１のステータ磁極部と第２のステータ磁極部との結合部は、圧粉磁性材からなる。

好ましくは、第１のロータ磁極部は、回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のロータコアを含む。第２のロータ磁極部は、径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のロータコアを含む。そして、第１のロータ磁極部と第２のロータ磁極部との結合部は、圧粉磁性材からなる。

好ましくは、第１のステータ磁極部は、回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のステータコアを含む。第２のステータ磁極部は、径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のステータコアを含む。第１のロータ磁極部は、回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のロータコアを含む。第２のロータ磁極部は、径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のロータコアを含む。そして、第１のステータ磁極部と第２のステータ磁極部との結合部、および第１のロータ磁極部と第２のロータ磁極部との結合部は、圧粉磁性材からなる。

好ましくは、ロータは、ステータの内周側に配置される。

好ましくは、ロータは、ステータの外周側に配置される。

この発明による回転電機においては、ロータの径方向および回転軸方向の両方においてロータとステータとの間で磁気的相互作用が発生し、ロータは、ステータに対して自在に回転する。つまり、ロータの径方向および回転軸方向の両方においてロータの回転トルクが発生する。

したがって、この発明によれば、回転軸方向におけるロータの両端面を有効利用できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１による回転電機のステータおよびロータの斜視図である。図１を参照して、実施の形態１による回転電機１００は、ステータ１０と、ロータ２０とを備える。

ステータ１０は、中空の略円筒形状を有し、磁性材からなる。そして、ステータ１０は、ティース１と、コイル２とを含む。ティース１は、略コの字形状からなり、一体的に形成される。そして、ティース１は、ステータ１０の内壁に沿って所定の間隔で複数個設けられる。

ティース１は、ラジアル部１Ａと、アキシャル部１Ｂ，１Ｃとを有する。ラジアル部１Ａは、ロータ２０の回転軸方向ＤＲ１に配置され、アキシャル部１Ｂ，１Ｃは、ロータ２０の径方向ＤＲ２に配置される。図１の紙面上、アキシャル部１Ｂは、ステータ１０の上部に設けられ、アキシャル部１Ｃは、ステータ１０の下部に設けられる。

コイル２は、ティース１に沿って回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に一体的に巻回される。したがって、コイル２も、略コの字形状からなり、ラジアル部２Ａおよびアキシャル部２Ｂ，２Ｃを有する。ティース１に巻回されたコイル２は、ステータ１０の内壁に接するので、コイル２の冷却性を向上できる。つまり、コイル２は、ステータ１０を構成する鉄材によって覆われるので、コイル２の冷却性を向上できる。

また、コイル２がティース１に巻回される結果、ティース１のラジアル部１Ａに巻回されたコイル２のラジアル部２Ａ、およびティース１のアキシャル部１Ｂ，１Ｃにそれぞれ巻回されたコイル２のアキシャル部２Ｂ，２Ｃのいずれか一方のコイルのコイルエンドは、コイル２のラジアル部２Ａおよびコイル２のアキシャル部２Ｂ，２Ｃのいずれか他方のコイルのコイルエンドの内側に配置される。その結果、コイルエンドのデッドスペースにコイルを配置することができ、回転電機１００の全長に対するトルク効率を増加させることができる。

ロータ２０は、ロータシャフト２１と、ロータコア２２と、磁石２３とを含む。ロータコア２２は、略円筒形状を有し、ロータ２０の回転軸方向ＤＲ１に複数の電磁鋼板を積層した構造からなる。そして、ロータコア２２は、ロータシャフト２１に固定される。磁石２３は、略コの字形状からなり、ロータコア２２を挟み込むようにロータコア２２に固定される。そして、磁石２３は、ロータ２０の周方向ＤＲ３に所定の間隔で複数個配設される。

磁石２３は、ラジアル部２３Ａと、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃとを有する。そして、ラジアル部２３Ａは、ロータコア２２の円筒面２２Ａよりも径方向ＤＲ２に突出している。また、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、ロータコア２２の円筒端面２２Ｂ，２２Ｃよりも回転軸方向ＤＲ１に突出している。

すなわち、ラジアル部２３Ａは、ロータ２０の円筒面２２Ａ上に配置された磁石であり、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、回転軸方向ＤＲ１におけるロータ２０の両端に存在する円筒端面２２Ｂ，２２Ｃ上に配置された磁石である。そして、ラジアル部２３Ａは、径方向ＤＲ２に着磁されており、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、回転軸方向ＤＲ１に着磁されている。

ロータ２０は、ステータ１０の中空部に配置される。この場合、ティース１のラジアル部１Ａおよびコイル２のラジアル部２Ａは、磁石２３のラジアル部２３Ａに対向し、ティース１のアキシャル部１Ｂおよびコイル２のアキシャル部２Ｂは、磁石２３のアキシャル部２３Ｂに対向し、ティース１のアキシャル部１Ｃおよびコイル２のアキシャル部２Ｃは、磁石２３のアキシャル部２３Ｃに対向する。

すなわち、ティース１のラジアル部１Ａおよびコイル２のラジアル部２Ａは、磁石２３のラジアル部２３Ａに対応して設けられ、ティース１のアキシャル部１Ｂおよびコイル２のアキシャル部２Ｂは、磁石２３のアキシャル部２３Ｂに対応して設けられ、ティース１のアキシャル部１Ｃおよびコイル２のアキシャル部２Ｃは、磁石２３のアキシャル部２３Ｃに対応して設けられる。そして、上述したように、磁石２３のラジアル部２３Ａは、ロータコア２２の円筒面２２Ａ上に配置され、磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、それぞれ、ロータコア２２の円筒端面２２Ｂ，２２Ｃ上に配置されるので、ティース１のラジアル部１Ａおよびコイル２のラジアル部２Ａは、ロータコア２２の円筒面２２Ａに対向して設けられ、ティース１のアキシャル部１Ｂおよびコイル２のアキシャル部２Ｂは、ロータコア２２の円筒端面２２Ｂに対向して設けられ、ティース１のアキシャル部１Ｃおよびコイル２のアキシャル部２Ｃは、ロータコア２２の円筒端面２２Ｃに対向して設けられる。

なお、ロータ２０の周方向ＤＲ３に配置された複数の磁石２３，２３，・・・の各々は、ロータ磁極部を構成する。そして、ロータ磁極部は、磁石２３のラジアル部２３Ａからなるラジアルロータ磁極部と、磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃからなるアキシャルロータ磁極部とを有する。

また、周方向ＤＲ３に配置された複数のティース１，１，・・・の各々と複数のティース１，１，・・・に巻回された複数のコイル２，２，・・・の各々とは、ステータ磁極部を構成する。そして、ステータ磁極部は、ティース１のラジアル部１Ａと、コイル２のラジアル部２Ａとからなるラジアルステータ磁極部と、ティース１のアキシャル部１Ｂ，１Ｃと、コイル２のアキシャル部２Ｂ，２Ｃとからなるアキシャルステータ磁極部とを有する。

上述したようにラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、それぞれ、ロータコア２２の円筒面２２Ａおよび円筒端面２２Ｂ，２２Ｃ上に配置されるので、ロータ２０のラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）からなる。

ロータ２０は、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア２２を作製し、その作製したロータコア２２にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア２２に磁石３０を固定することによって作製される。

図２は、図１に示すコイル２およびロータ２０の斜視図である。図２を参照して、磁石２３のラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、略コの字形状からなるコイル２の内側を周方向ＤＲ３に回転可能である。

図３は、図１に示す回転電機１００のステータ１０およびロータ２０の断面図である。図３を参照して、磁石２３は、ロータコア２２を挟み込むようにロータ２０の径方向ＤＲ２からロータコア２２に固定される。

ベアリング３〜６は、ステータ１０とロータ２０のロータシャフト２１との間に設けられる。そして、ロータシャフト２１は、ベアリング３〜６によって支持される。これによって、ロータ２０は、ステータ１０に対して回転自在に支持される。

ステータ１０は、ラジアル部１０Ａと、アキシャル部１０Ｂ，１０Ｃと、結合部１０Ｄ，１０Ｅとを含む。ラジアル部１０Ａは、ロータ２０の回転軸方向ＤＲ１に配置される。アキシャル部１０Ｂ，１０Ｃは、ロータ２０の径方向ＤＲ２に配置される。そして、ラジアル部１０Ａは、磁石２３のラジアル部２３Ａに対向し、アキシャル部１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃに対向する。

ラジアル部１０Ａは、上述したラジアルステータ磁極部を含み、アキシャル部１０Ｂ，１０Ｃは、上述したアキシャルステータ磁極部を含む。したがって、ラジアル部１０Ａは、コイル２に電流が流れると、径方向ＤＲ２の磁界を発生し、その発生した磁界を磁石２３のラジアル部２３Ａに及ぼす。また、アキシャル部１０Ｂ，１０Ｃは、コイル２に電流が流れると、回転軸方向ＤＲ１の磁界を発生し、その発生した磁界を磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃにそれぞれ及ぼす。

そうすると、上述したように、磁石２３のラジアル部２３Ａは、径方向ＤＲ２に着磁され、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、回転軸方向ＤＲ１に着磁されているので、ラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、それぞれ、ステータ１０のラジアル部１０Ａおよびアキシャル部１０Ｂ，１０Ｃからの磁界と相互に作用する。その結果、ロータ２０は、回転軸ＡＸの回りに回転する。

この場合、ロータ２０は、径方向ＤＲ２に存在するステータ１０のラジアル部１０Ａとロータ２０のラジアル部（＝磁石２３のラジアル部２３Ａ）との磁気的相互作用、および回転軸方向ＤＲ１に存在するステータ１０のアキシャル部１０Ｂ，１０Ｃとロータ２０のアキシャル部（＝磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃ）との磁気的相互作用とによって回転軸ＡＸの回りを回転する。したがって、回転電機１００は、径方向ＤＲ２に存在するステータ１０のラジアル部１０Ａとロータ２０のラジアル部（＝磁石２３のラジアル部２３Ａ）との磁気的相互作用のみによってロータ２０が回転する場合よりもトルク密度を高くできる。また、ロータ２０の回転軸方向ＤＲ１における両端部においてもトルクを発生させるので、無駄なスペースがなく、空間利用効率を高くできる。さらに、円筒面２２Ａでは回転軸方向ＤＲ１に、円筒端面２２Ｂ，２２Ｃでは径方向ＤＲ２に漏れる磁束が少なく、トルクを効率良く発生させることができる。

なお、磁石２３のラジアル部２３Ａとアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃとは、連続していても、非磁性体または空隙を挟んで断続していてもよい。

また、回転電機１００は、たとえば、車両の駆動輪を駆動する電動機、または、駆動輪の回転動力によって発電する発電機として機能する。

［実施の形態２］
図４は、実施の形態２による回転電機のロータを示す斜視図である。図４を参照して、実施の形態２による回転電機１００Ａは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ａを備える。

ロータ２０Ａは、ロータ２０の磁石２３を磁石３０に代えたものであり、その他は、ロータ２０と同じである。磁石３０は、周方向ＤＲ３に所定の間隔で複数個配設される。そして、各磁石３０は、回転軸方向ＤＲ１からロータコア２２に挿入され、回転軸方向ＤＲ１における磁石３０の両端面はロータコア２２から出ている。

磁石３０は、略コの字形状からなり、ラジアル部３０Ａと、アキシャル部３０Ｂ，３０Ｃとを有する。ラジアル部３０Ａは、回転軸方向ＤＲ１に配置され、アキシャル部３０Ｂ，３０Ｃは、径方向ＤＲ２に配置される。磁石３０は、ロータコア２２に挿入されているので、ラジアル部３０Ａは、ロータコア２２の円筒面２２Ａよりも内周側に存在し、磁石３０の両端面は、ロータコア２２から出ているので、アキシャル部３０Ｂ，３０Ｃは、それぞれ、ロータコア２２の円筒端面２２Ｂ，２２Ｃ上に配設される。そして、ラジアル部３０Ａは、径方向ＤＲ２に着磁され、アキシャル部３０Ｂ，３０Ｃは、回転軸方向ＤＲ１に着磁されている。したがって、ラジアル部３０Ａは、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）からなり、アキシャル部３０Ｂ，３０Ｃは、ＳＰＭからなる。

その結果、回転電機１００Ａにおいては、円筒面２２Ａで径方向ＤＲ２に発生した磁束によるリラクタンストルクを利用できる。

ロータ２０Ａは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア２２を作製し、その作製したロータコア２２にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア２２に磁石３０を配設することによって作製される。

なお、ラジアル部３０Ａは、ラジアルロータ磁極部を構成し、アキシャル部３０Ｂ，３０Ｃは、アキシャルロータ磁極部を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態３］
図５は、実施の形態３による回転電機のロータを示す斜視図である。図５を参照して、実施の形態３による回転電機１００Ｂは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｂを備える。

ロータ２０Ｂは、ロータシャフト２１と、磁石３１，３２と、ロータコア４０とを含む。ロータコア４０は、ロータシャフト２１に固定される。磁石３１，３２は、周方向ＤＲ３に所定の間隔で複数個配設される。そして、各磁石３１は、回転軸方向ＤＲ１におけるロータコア４０の円筒端面４０Ｂ上に配設され、各磁石３２は、回転軸方向ＤＲ１におけるロータコア４０の円筒端面４０Ｃ上に配設される。また、磁石３１，３２は、回転軸方向ＤＲ１に着磁されている。

ロータコア４０は、略円筒形状を有し、回転軸方向ＤＲ１に積層された複数の電磁鋼板からなる。そして、ロータコア４０は、空隙４１〜４４を有する。空隙４１〜４４は、周方向ＤＲ３に所定の間隔で複数個配設される。また、空隙４１〜４４は、磁石３１，３２によって挟まれるようにロータコア４０中に形成される。つまり、空隙４１〜４４は、それぞれ、円筒端面２２Ｂ，２２Ｃに配置された１対の磁石１，３２に対応して、１対の磁石３１，３２間のロータコア４０中に形成される。

空隙４１，４２は、空隙４３と空隙４４との間で回転軸方向ＤＲ１に沿ってロータコア４０の円筒面４０Ａよりも内周側に設けられる。そして、空隙４１，４２は、円筒面４０Ａ（ロータコア４０の外周面）に対して略コの字形状を有し、円筒面４０Ａの近くに配置される。

空隙４３，４４は、円筒面４０Ａから内周側へ向かってそれぞれ円筒端面４０Ｂ，４０Ｃに略平行に設けられ、回転軸方向ＤＲ１に設けられた空隙４１，４２に連結される。そして、空隙４３は、円筒端面４０Ｂから円筒端面４０Ｃの方向へ所定の距離だけ離れた位置に形成され、空隙４４は、円筒端面４０Ｃから円筒端面４０Ｂの方向へ所定の距離だけ離れた位置に形成される。その結果、空隙４１，４２は、回転軸方向ＤＲ１において空隙４３と空隙４４との間に設けられ、円筒端面４０Ｂ，４０Ｃまで到達しない。つまり、磁石３１の下側には、空隙４１〜４４が形成されていない領域が存在し、磁石３２の上側にも、空隙４１〜４４が形成されていない領域が存在する。このように、磁石３１の下側および磁石３２の上側に空隙４１〜４４が形成されていない領域が存在するのは、磁石３１，３２の磁路を確保するためである。

空隙４１，４２は、径方向ＤＲ２において突極特性を実現するために設けられる。すなわち、磁束が空隙４１，４２を径方向ＤＲ２に横切るときのインダクタンスをＬｑ（＝ｑ軸方向のインダクタンス）とし、周方向ＤＲ３において空隙４１，４２が形成されていない領域（すなわち、略コの字形状の空隙４１，４２と空隙４１，４２との間）を磁束が通過するときのインダクタンスをＬｄ（＝ｄ軸方向のインダクタンス）とした場合、Ｌｄ＞Ｌｑとなる磁気特性を実現するために空隙４１，４２が設けられる。

空隙４１，４２は、径方向ＤＲ２における磁束が短絡するのを抑制し、空隙４１，４２が設けられていない領域は、磁束を径方向ＤＲ２に通過させるので、Ｌｄ＞Ｌｑとなる磁気特性が得られる。

また、空隙４３，４４は、径方向ＤＲ２における磁束が漏れるのを防止するために設けられる。

このように、ロータ２０Ｂにおいては、径方向ＤＲ２において磁気的な突極特性が得られるので、周方向ＤＲ３に所定の間隔で配置された複数の空隙４１〜４４は、径方向ＤＲ２に着磁された磁石と同じ機能を果たす。そして、磁石を用いずに、突極特性を実現する磁極部を「ＳｙｎＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）」という。

したがって、ロータ２０Ｂにおいては、ラジアル部（ロータコア４０および空隙４１〜４４）は、ＳｙｎＲからなり、アキシャル部（磁石３１，３２）は、ＳＰＭからなる。

その結果、回転電機１００Ｂにおいては、磁束を径方向ＤＲ２に発生する磁石が円筒面４０Ａに存在しないため低コスト化が可能である。

なお、この発明においては、ＳｙｎＲからなる磁極部のｄ軸は、磁化容易軸の方向（図５に示す空隙４１，４２と空隙４１，４２との間の方向）であり、ＳｙｎＲからなる磁極部のｑ軸は、ｄ軸に対して９０度ずれた方向である（以下、同じ）。

ロータ２０Ｂは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア４０を作製し、その作製したロータコア４０にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア４０の円筒端面４０Ｂ，４０Ｃにそれぞれ磁石３１，３２を配設することによって作製される。この場合、ロータコア４０は、空隙４３と空隙４４との間の部分、空隙４３よりも上側の部分および空隙４４よりも下側の部分に分けて成形され、その成形された３つの部分を連結することによって作製される。

なお、ロータコア４０および空隙４１〜４４は、ラジアルロータ磁極部を構成し、磁石３１，３２は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

また、ロータコア４０は、２つの空隙４１，４２を含むと説明したが、この発明においては、これに限らず、ロータコア４０は、回転軸方向ＤＲ１に形成された少なくとも１つの空隙を含んでいればよい（以下、同じ）。ロータコア４０が少なくとも１つの空隙を含んでいれば、磁気的突極特性（Ｌｄ＞Ｌｑ）を実現できるからである。

さらに、空隙４１，４２およびロータコア４０を構成する複数の電磁鋼板は、径方向ＤＲ２に磁気的突極特性を有する「強磁性体」を構成する。

図６は、実施の形態３におけるロータの他の斜視図である。図６を参照して、実施の形態３による回転電機１００Ｂは、図５に示すロータ２０Ｂに代えて図６に示すロータ２０Ｂ１を備えていてもよい。

ロータ２０Ｂ１は、ロータコア４０から空隙４３，４４を削除したものであり、その他は、ロータ２０Ｂと同じである。この場合、空隙４１，４２の端４１Ａ，４２Ａと円筒端面４０Ｂとの距離は、回転軸方向ＤＲ１における空隙４１，４２の端部４１Ａ，４２Ａが磁石３１，３２の磁束によって飽和するように設定される。これによって、磁石３１，３２の飽和磁束を利用して径方向ＤＲ２における磁束の漏洩を防止できる。また、径方向ＤＲ２における磁束の漏洩を防止する空隙４３，４４を設ける必要がないので、図５に示すロータ２０Ｂを用いた場合よりもモータの全長を短くできる。

そして、ロータ２０Ｂ１は、ＳｙｎＲからなるラジアル部と、ＳＰＭからなるアキシャル部とを有し、ロータ２０Ｂと同じように機能する。

ロータ２０Ｂ１は、ロータ２０Ｂの作製方法と同じ方法によって作製される。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態４］
図７は、実施の形態４による回転電機のロータを示す斜視図である。図７を参照して、実施の形態４による回転電機１００Ｃは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｃを備える。

ロータ２０Ｃは、ロータシャフト２１と、磁石２３と、ロータコア５０とを含む。ロータコア５０は、凸部５１，５２を有する。凸部５１，５２は、回転軸方向ＤＲ１におけるそれぞれ円筒端面５０Ｂ，５０Ｃに所定の間隔で磁石２３の数と同じ数だけ周方向ＤＲ３に沿って形成される。この場合、凸部５１は、周方向ＤＲ３において凸部５２と同じ位置に形成される。

凸部５１，５２は、径方向ＤＲ２におけるロータコア５０の全領域に形成されず、その内周端が磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃの内周端に一致するように形成される。

磁石２３は、アキシャル部２３Ｂが隣接する２つの凸部５１，５１間に挿入され、アキシャル部２３Ｃが隣接する２つの凸部５２，５２間に挿入されるように径方向ＤＲ２からロータコア５０に固定される。これにより、アキシャル部２３Ｂは、隣接する２つの凸部５１，５１間に嵌合し、アキシャル部２３Ｃは、隣接する２つの凸部５２，５２間に嵌合する。

図８は、図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。図８を参照して、ロータコア５０は、回転軸方向ＤＲ１における両側にそれぞれ凸部５１，５２が設けられる。そして、略コの字形状からなる磁石２３は、ロータコア５０を挟み込むように径方向ＤＲ２からロータコア５０に固定される。

そして、磁石２３のラジアル部２３Ａは、その内周面がロータコア５０の円筒面５０Ａに接している。すなわち、ラジアル部２３Ａの外周面は、ロータコア５０の円筒面５０Ａよりも径方向ＤＲ２に突出している。

また、凸部５１の上面５１Ａは、アキシャル部２３Ｂの上面２３ＢＳに一致し、凸部５２の上面５２Ａは、アキシャル部２３Ｃの上面２３ＣＳに一致する。すなわち、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃの上面２３ＢＳ，２３ＣＳは、それぞれ、凸部５１，５２の上面５１Ａ，５２Ａから回転軸方向ＤＲ１へ突出していない。このように、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃの上面２３ＢＳ，２３ＣＳは、それぞれ、凸部５１，５２の上面５１Ａ，５２Ａに一致しているので、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、ロータコア５０に埋め込まれたものとなる。

したがって、ラジアル部２３Ａは、ＳＰＭからなり、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、ＩＰＭからなる。

その結果、円筒面５０Ａでリラクタンストルクを利用でき、高トルク密度を実現できる。

なお、磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃがそれぞれ凸部５１，５２から回転軸方向ＤＲ１に突出しないようにアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃをそれぞれ凸部５１，５１間および凸部５２，５２間に配設することは、「磁石をロータコア５０に埋め込むこと」に相当する。

ロータ２０Ｃは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア５０を作製し、その作製したロータコア５０にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア５０に磁石２３を配設することによって作製される。

なお、ラジアル部２３Ａは、ラジアルロータ磁極部を構成し、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、アキシャルロータ磁極部を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態５］
図９は、実施の形態５による回転電機のロータを示す斜視図である。図９を参照して、実施の形態５による回転電機１００Ｄは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｄを備える。

ロータ２０Ｄは、ロータシャフト２１と、磁石２３と、ロータコア６０とを含む。ロータコア６０は、凸部６１，６２を有する。凸部６１，６２は、実施の形態４におけるロータコア５０の凸部５１，５２と同じように形成される。

ロータ２０Ｄにおいては、磁石２３のラジアル部２３Ａは、隣接する２つの凸部６１，６１間および隣接する２つの凸部６２，６２間において、回転軸方向ＤＲ１からロータコア６０に挿入される。また、磁石２３のアキシャル部２３Ｂは、隣接する２つの凸部６１，６１間に挿入され、アキシャル部２３Ｃは、隣接する２つの凸部６２，６２間に挿入される。これにより、アキシャル部２３Ｂは、隣接する２つの凸部６１，６１間に嵌合し、アキシャル部２３Ｂは、隣接する２つの凸部６１，６１間に嵌合し、アキシャル部２３Ｃは、隣接する２つの凸部６２，６２間に嵌合する。

そして、アキシャル部２３Ｂの上面は、凸部６１の上面に一致、アキシャル部２３Ｃの上面は、凸部６２の上面に一致している。つまり、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、凸部６１，６２の上面から回転軸方向ＤＲ１に突出していない。

したがって、ラジアル部２３Ａおよびアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、ＩＰＭからなる。

その結果、円筒面６０Ａおよび円筒端面６０Ｂ，６０Ｃでリラクタンストルクを利用でき、高トルク密度を実現できる。

なお、磁石２３のアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃがそれぞれ凸部６１，６２から回転軸方向ＤＲ１に突出しないようにアキシャル部２３Ｂ，２３Ｃをそれぞれ凸部６１，６１間および凸部６２，６２間に配設することは、「磁石をロータコア６０に埋め込むこと」に相当する。

ロータ２０Ｄは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア６０を作製し、その作製したロータコア６０にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア６０に磁石２３を配設することによって作製される。

なお、ラジアル部２３Ａは、ラジアルロータ磁極部を構成し、アキシャル部２３Ｂ，２３Ｃは、アキシャルロータ磁極部を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態６］
図１０は、実施の形態６による回転電機のロータを示す斜視図である。図１０を参照して、実施の形態６による回転電機１００Ｅは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｅを備える。

ロータ２０Ｅは、図５に示すロータ２０Ｂのロータコア４０をロータコア７０に代えたものであり、その他は、ロータ２０Ｂと同じである。ロータコア７０は、ロータコア４０に凸部７１，７２を追加したものであり、その他は、ロータコア４０と同じである。

凸部７１，７２は、実施の形態４におけるロータコア５０の凸部５１，５２と同じように形成される。この場合、凸部７１，７２は、周方向ＤＲ３において空隙４１，４２が形成されていない領域（すなわち、略コの字形状からなる空隙４１，４２と空隙４１，４２との間）に対応した位置に形成される。

ロータ２０Ｅにおいては、磁石３１は、隣接する２つの凸部７１，７１間の円筒端面７０Ｂに配設される。また、磁石３２は、隣接する２つの凸部７２，７２間の円筒端面７０Ｃに配設される。そして、磁石３１の上面は、凸部７１の上面と一致し、磁石３２の上面は、凸部７２の上面と一致する。すなわち、磁石３１は、ロータコア７０の凸部７１から回転軸方向ＤＲ１に突出しておらず、磁石３２は、ロータコア７０の凸部７２から回転軸方向ＤＲ１に突出していない。その他は、図５に示すロータコア４０と同じである。

したがって、ロータ２０Ｅにおいては、ラジアル部（ロータコア７０および空隙４１〜４４）は、ＳｙｎＲからなり、アキシャル部（磁石３１，３２）は、ＩＰＭからなる。

その結果、回転電機１００Ｅにおいては、磁束を径方向ＤＲ２に発生する磁石が円筒面７０Ａに存在しないため低コスト化が可能である。

なお、磁石３１，３２がそれぞれ凸部７１，７２から回転軸方向ＤＲ１に突出しないように磁石３１，３２をそれぞれ凸部７１，７１間および凸部７２，７２間に配設することは、「磁石をロータコア７０に埋め込むこと」に相当する。

ロータ２０Ｅは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア７０を作製し、その作製したロータコア７０にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア７０の円筒端面７０Ｂ，７０Ｃにそれぞれ磁石３１，３２を配設することによって作製される。この場合、ロータコア７０は、空隙４３と空隙４４との間の部分、空隙４３よりも上側の部分および空隙４４よりも下側の部分に分けて成形され、その成形された３つの部分を連結することによって作製される。

なお、ロータコア７０および空隙４１〜４４は、ラジアルロータ磁極部を構成し、磁石３１，３２は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

また、ロータコア７０は、２つの空隙４１，４２を含むと説明したが、この発明においては、これに限らず、ロータコア７０は、回転軸方向ＤＲ１に形成された少なくとも１つの空隙を含んでいればよい（以下、同じ）。ロータコア７０が少なくとも１つの空隙を含んでいれば、磁気的突極特性（Ｌｄ＞Ｌｑ）を実現できるからである。

さらに、空隙４１，４２およびロータコア７０を構成する複数の電磁鋼板は、径方向ＤＲ２に磁気的突極特性を有する「強磁性体」を構成する。

図１１は、実施の形態６におけるロータの他の斜視図である。図１１を参照して、実施の形態６による回転電機１００Ｅは、図１０に示すロータ２０Ｅに代えて図１１に示すロータ２０Ｅ１を備えていてもよい。

ロータ２０Ｅ１は、ロータコア７０から空隙４３，４４を削除したものであり、その他は、ロータ２０Ｅと同じである。この場合、空隙４１，４２の端４１Ａ，４２Ａと円筒端面７０Ｂとの距離は、回転軸方向ＤＲ１における空隙４１，４２の端部４１Ａ，４２Ａが磁石３１，３２の磁束によって飽和するように設定される。これによって、磁石３１，３２の飽和磁束を利用して径方向ＤＲ２における磁束の漏洩を防止できる。また、径方向ＤＲ２における磁束の漏洩を防止する空隙４３，４４を設ける必要がないので、ＳｙｎＲからなるラジアル部からより大きいトルクを得ることができる。

そして、ロータ２０Ｅ１は、ＳｙｎＲからなるラジアル部と、ＩＰＭからなるアキシャル部とを有し、ロータ２０Ｅと同じように機能する。

ロータ２０Ｅ１は、ロータ２０Ｅの作製方法と同じ方法によって作製される。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態７］
図１２および図１３は、実施の形態７による回転電機のロータを示す斜視図である。図１２および図１３を参照して、実施の形態７による回転電機１００Ｆは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｆを備える。

ロータ２０Ｆは、ロータシャフト２１と、磁石３３と、ロータコア８０とを含む。ロータコア８０は、ロータシャフト２１に固定される。複数の磁石３３，３３，３３，・・・は、周方向ＤＲ３に所定の間隔でロータコア８０の円筒面８０Ａに配設される。この場合、各磁石３３の外周面３３Ａは、円筒面８０Ａよりも径方向ＤＲ２に突出している。また、回転軸方向ＤＲ１における各磁石３３の端面３３Ｂ，３３Ｃは、それぞれ、ロータコア８０の円筒端面８０Ｂ，８０Ｃに一致している。

ロータコア８０は、スリット８１，８２を周方向ＤＲ３に所定の間隔で有する。スリット８１，８２は、ロータコア８０の内部に形成され、周方向ＤＲ３において磁石３３の配置位置と同じ位置になるように形成される（図１３参照）。

図１４は、図１２および図１３に示すロータコア８０の円筒面８０Ａ側から見たロータコア８０の平面図である。図１４を参照して、ロータコア８０は、スリット８１〜８４を含む。スリット８１，８２は、円筒端面８０Ｂ側に形成され、スリット８３，８４は、円筒端面８０Ｃ側に形成される。

スリット８１，８２は、円筒端面８０Ｂに対して略コの字形状に形成される。また、スリット８３，８４は、円筒端面８０Ｃに対して略コの字形状に形成される。そして、スリット８１は、スリット８２よりも円筒端面８０Ｂ側に形成される。スリット８３は、スリット８４よりも円筒端面８０Ｃ側に形成される。

スリット８１，８２および８３，８４は、回転軸方向ＤＲ１において突極特性（Ｌｄ＞Ｌｑ）を実現するためのスリットである。これによって、ロータコア８０およびスリット８１，８２、またはロータコア８０およびスリット８３，８４は、回転軸方向ＤＲ１において着磁された磁石と同じ機能を果たす。

したがって、ロータ２０Ｆにおいては、ラジアル部（＝磁石３３）は、ＳＰＭからなり、アキシャル部（＝ロータコア８０およびスリット８１，８２またはロータコア８０およびスリット８３，８４）は、ＳｙｎＲからなる。

その結果、円筒面８０Ａにおけるマグネットトルクを利用してロータ２０Ｆを回転できる。また、円筒端面８０Ｂ，８０Ｃにおいて回転軸方向ＤＲ１に磁束を発生する磁石が不要であるためロータ２０Ｆの低コスト化が可能である。

ロータ２０Ｆは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア８０を作製し、その作製したロータコア８０にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア８０の円筒面８０Ａに磁石３３を配設することによって作製される。この場合、ロータコア８０は、スリット８１〜８４を含まない部分、スリット８１，８２を含む部分およびスリット８３，８４を含む部分に分けて成形され、その成形された３つの部分を連結することによって作製される。また、スリット８１，８２を含む部分は、周方向ＤＲ３におけるスリット８１，８２の中央部を切断した複数の部分に分けてスリット８１，８２を形成しながら成形され、その成形された複数の部分を周方向ＤＲ３に連結することによって作製される。スリット８３，８４を含む部分も、スリット８１，８２を含む部分と同じ方法によって作製される。

なお、磁石３３は、ラジアルロータ磁極部を構成し、ロータコア８０およびスリット８１〜８４は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

また、ロータコア８０は、回転軸方向ＤＲ１の両端部においてそれぞれ２つのスリット８１，８２および２つのスリット８３，８４を含むと説明したが、この発明においては、これに限らず、ロータコア８０は、回転軸方向ＤＲ１の両端部においてそれぞれ少なくとも１つのスリットを含んでいればよい（以下、同じ）。ロータコア８０が回転軸方向ＤＲ１の両端部において少なくとも１つのスリットを含んでいれば、ロータコア８０は回転軸方向ＤＲ１に磁気的突極特性（Ｌｄ＞Ｌｑ）を有するからである。

［実施の形態８］
図１５は、実施の形態８による回転電機のロータを示す斜視図である。図１５を参照して、実施の形態８による回転電機１００Ｇは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｇを備える。

ロータ２０Ｇは、ロータシャフト２１と、磁石３４と、ロータコア９０とを含む。ロータコア９０は、凸部９１，９２を有する。凸部９１，９２は、実施の形態４におけるロータコア５０の凸部５１，５２と同じように形成される。

複数の磁石３４，３４，・・・は、周方向ＤＲ３に所定の間隔で回転軸方向ＤＲ１からロータコア９０に挿入される。より具体的には、各磁石３４は、隣接する２つの凸部９１，９１間および凸部９２，９２間において円筒面９０Ａに近い位置で回転軸方向ＤＲ１からロータコア９０に挿入される。この場合、回転軸方向ＤＲ１における磁石３４の両端面は、ロータコア９０の円筒端面９０Ｂ，９０Ｃに一致している。そして、各磁石３４は、径方向ＤＲ２に着磁されている。

凸部９１，９２がそれぞれ円筒端面９０Ｂ，９０Ｃに形成される結果、ロータコア９０は、周方向ＤＲ３に凹凸構造が形成され、回転軸方向ＤＲ１に磁気的突極特性を有する。これによって、ロータコア９０および凸部９１またはロータコア９０および凸部９２は、回転軸方向ＤＲ１において着磁された磁石と同じ機能を果たす。

したがって、ロータ２０Ｇにおいて、ラジアル部（＝磁石３４）は、ＩＰＭからなり、アキシャル部（＝ロータコア９０および凸部９１またはロータコア９０および凸部９２）は、ＳｙｎＲからなる。

その結果、円筒面９０Ａにおけるマグネットトルクおよびリラクタンストルクを利用して高密度のトルクを実現できる。また、円筒端面９０Ｂ，９０Ｃにおいて回転軸方向ＤＲ１に磁束を発生する磁石が不要であるためロータ２０Ｇの低コスト化が可能である。

ロータ２０Ｇは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア９０を作製し、その作製したロータコア９０にロータシャフト２１を挿入し、ロータコア９０に磁石３４を配設することによって作製される。

なお、磁石３４は、ラジアルロータ磁極部を構成し、ロータコア９０および凸部９１またはロータコア９０および凸部９２は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

図１６は、実施の形態８におけるロータの他の斜視図である。図１６を参照して、実施の形態８による回転電機１００Ｇは、図１５に示すロータ２０Ｇに代えて図１６に示すロータ２０Ｈを備えていてもよい。

ロータ２０Ｈは、ロータシャフト２１と、磁石３５，３６と、ロータコア１１０とを含む。ロータコア１１０は、空隙１１１，１１２を内部に有する。空隙１１１，１１２は、回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に連続するように形成される。そして、空隙１１１，１１２は、周方向ＤＲ３において所定の間隔で複数個配設される。

空隙１１１，１１２は、円筒端面１１０Ｂ，１１０Ｃに平行な平面内においては、円筒面１１０Ａに対して略コの字形状に形成される。そして、磁石３５，３６は、径方向ＤＲ２に着磁されており、回転軸方向ＤＲ１からそれぞれ空隙１１１，１１２に挿入される。

その結果、磁石３５，３６からの漏れ磁束は、空隙１１１，１１２によって回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に曲げられ、円筒端面１１０Ｂ，１１０Ｃにおいてステータ１０のコイル２からの磁束と鎖交し、円筒端面１１０Ｂ，１１０Ｃでもリラクタンストルクに加えてマグネットトルクを得ることができる。

つまり、空隙１１１，１１２は、円筒端面１１０Ｂ，１１０Ｃの近傍で径方向ＤＲ２にも形成されるため、径方向ＤＲ２に形成された空隙１１１，１１２によってロータコア１１０は、回転軸方向ＤＲ１に突極特性（Ｌｄ＞Ｌｑ）を有し、円筒端面１１０Ｂ，１１０Ｃでリラクタンストルクが得られるとともに、磁石３５，３６からの磁束によるマグネットトルクも得られる。

ロータ２０Ｈにおいては、磁石３５，３６は、ロータコア１１０中に埋め込まれているので、ラジアル部（＝磁石３５，３６）は、ＩＰＭからなり、空隙１１１，１１２が径方向ＤＲ２に形成されているので、アキシャル部（＝ロータコア１１０および径方向ＤＲ２に形成された空隙１１１，１１２）は、ＳｙｎＲからなる。

ロータ２０Ｈは、ロータコア１１０を作製し、その作製したロータコア１１０にロータシャフト２１を挿入することによって作製される。そして、ロータコア１１０は、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア１１０のうち回転軸方向ＤＲ１に空隙１１１，１１２を含む部分を作製し、その作製した部分の空隙１１１，１１２に磁石３５，３６を挿入し、圧粉磁心を略円筒形に成形して径方向ＤＲ２に空隙１１１，１１２を含む２つの部分を作製し、その作製した２つの部分を磁石３５，３６が挿入された部分の両側に連結して作製される。

なお、磁石３５，３６は、ラジアルロータ磁極部を構成し、ロータコア１１０および径方向ＤＲ２に形成された空隙１１１，１１２は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

また、ロータコア１１０は、２つの空隙１１１，１１２を含むと説明したが、この発明においては、これに限らず、ロータコア１１０は、回転軸方向ＤＲ１から径方向ＤＲ２に形成された少なくとも１つの空隙を含んでいればよい。ロータコア１１０が少なくとも１つの空隙を含んでいれば、磁気的突極特性（Ｌｄ＞Ｌｑ）を実現できるからである。この場合、回転軸方向ＤＲ１に形成された空隙は、径方向ＤＲ２に形成された空隙と連続していても、不連続であってもよい。

さらに、空隙１１１，１１２のうち、回転軸方向ＤＲ１に形成された空隙およびロータコア１１０を構成する複数の電磁鋼板は、径方向ＤＲ２に磁気的突極特性を有する「第１の強磁性体」を構成する。

さらに、空隙１１１，１１２のうち、径方向ＤＲ２に形成された空隙およびロータコア１１０を構成する複数の電磁鋼板は、回転軸方向ＤＲ１に磁気的突極特性を有する「第２の強磁性体」を構成する。

図１７は、実施の形態８におけるロータのさらに他の斜視図である。図１７を参照して、実施の形態８による回転電機１００Ｇは、図１５に示すロータ２０Ｇに代えて図１７に示すロータ２０Ｉを備えていてもよい。

ロータ２０Ｉは、ロータシャフト２１と、磁石３７と、ロータコア８０とを含む。ロータコア８０については、図１３において説明したとおりである。磁石３７は、径方向ＤＲ２に着磁され、回転軸方向ＤＲ１からロータコア８０に挿入される。

この場合、磁石３７は、スリット８１，８２よりも外周側でロータコア８０に挿入される。そして、磁石３７とスリット８１，８２との間には、スリットが形成されていない領域が存在する。このスリットが形成されていない領域は、回転軸方向ＤＲ１の磁束が磁石３７の磁束によって漏れない程度に飽和するように機能する。

また、回転軸方向ＤＲ１における磁石３７の両端面は、ロータコア８０の円筒端面８０Ｂ，８０Ｃと一致している。すなわち、磁石３７は、ロータコア８０の円筒端面８０Ｂ，８０Ｃから回転軸方向ＤＲ１へ突出していない。

ロータ２０Ｉにおいては、磁石３７は、ロータコア８０中に埋め込まれているので、ラジアル部（＝磁石３７）は、ＩＰＭからなる。また、スリット８１，８２およびスリット８３，８４がそれぞれ円筒端面８０Ｂ，８０Ｃの近傍に形成されているので（図１４参照）、アキシャル部（＝ロータコア８０およびスリット８１，８２またはロータコア８０およびスリット８３，８４）は、ＳｙｎＲからなる。

ロータ２０Ｉは、ロータ２０Ｆの作製方法において説明した方法と同じ方法によってロータコア８０を作製し、その作製したロータコア８０に磁石３７を配設することによって作製される。

なお、磁石３７は、ラジアルロータ磁極部を構成し、ロータコア８０およびスリット８１，８２またはロータコア８０およびスリット８３，８４は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

［実施の形態９］
図１８は、実施の形態９による回転電機のロータを示す斜視図である。図１８を参照して、実施の形態９による回転電機１００Ｈは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｊを備える。

ロータ２０Ｊは、図１６に示すロータ２０Ｈから磁石３５，３６を削除したものであり、その他は、ロータ２０Ｈと同じである。

ロータコア１１０は、回転軸方向ＤＲ１、径方向ＤＲ２および周方向ＤＲ３に３次元的に形成された空隙１１１，１１２を内部に含むため、回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に突極特性を実現する。

すなわち、空隙１１１，１１２のうち、径方向ＤＲ２に形成された部分は、回転軸方向ＤＲ１における突極特性を実現し、空隙１１１，１１２のうち、回転軸方向ＤＲ１に形成された部分は、径方向ＤＲ２における突極特性を実現する。つまり、空隙１１１，１１２のうち、径方向ＤＲ２に形成された部分は、回転軸方向ＤＲ１に着磁された磁石と同じ機能を果たし、空隙１１１，１１２のうち、回転軸方向ＤＲ１に形成された部分は、径方向ＤＲ１に着磁された磁石と同じ機能を果たす。

したがって、ロータ２０Ｊにおいては、ラジアル部（＝空隙１１１，１１２のうち、回転軸方向ＤＲ１に形成された部分）およびアキシャル部（＝空隙１１１，１１２のうち、径方向ＤＲ２に形成された部分）は、ＳｙｎＲからなる。

その結果、回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に磁束を発生させるための磁石を必要とせず、ロータの低コスト化が可能である。

ロータ２０Ｊは、圧粉磁心を略円筒形に成形してロータコア１１０のうち回転軸方向ＤＲ１に空隙１１１，１１２を含む部分を作製し、圧粉磁心を略円筒形に成形して径方向ＤＲ２に空隙１１１，１１２を含む２つの部分を作製し、その作製した２つの部分を回転軸方向ＤＲ１に空隙１１１，１１２を含む部分の両側に連結して作製される。

なお、空隙１１１，１１２のうち、回転軸方向ＤＲ１に形成された部分は、ラジアルロータ磁極部を構成し、空隙１１１，１１２のうち、径方向ＤＲ２に形成された部分は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

図１９は、実施の形態９におけるロータの他の斜視図である。図１９を参照して、実施の形態９による回転電機１００Ｇは、図１８に示すロータ２０Ｊに代えて図１９に示すロータ２０Ｋを備えていてもよい。

ロータ２０Ｋは、ロータ２０Ｊに非磁性部材１１３，１１４を追加したものであり、その他は、ロータ２０Ｊと同じである。

非磁性部材１１３，１１４は、ロータコア１１０の空隙１１１，１１２が形成された領域を充填する。つまり、非磁性部材１１３，１１４は、図１８に示す空隙１１１，１１２に挿入される。これにより、空隙１１１，１１２を構成する電磁鋼板の空間的保持が容易になる。

その他は、ロータ２０Ｊと同じである。

［実施の形態１０］
図２０は、実施の形態１０による回転電機のロータを示す斜視図である。図２０を参照して、実施の形態１０による回転電機１００Ｉは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｌを備える。

ロータ２０Ｌは、ロータシャフト２１と、ロータコア１２０とを含む。ロータコア１２０は、凸部１２１〜１２３を有する。凸部１２１〜１２３は、周方向ＤＲ３に所定の間隔で複数個配設される。凸部１２１，１２３は、径方向ＤＲ２に沿ってそれぞれロータコア１２０の円筒端面１２０Ｂ，１２０Ｃに配設され、凸部１２２は、回転軸方向ＤＲ１に沿ってロータコア１２０の円筒面１２０Ａに配設される。

凸部１２１は、ロータコア１２０の円筒端面１２０Ｂよりも回転軸方向ＤＲ１に突出しており、凸部１２３は、ロータコア１２０の円筒端面１２０Ｃよりも回転軸方向ＤＲ１に突出している。また、凸部１２２は、ロータコア１２０の円筒面１２０Ａよりも径方向ＤＲ２に突出している。

図２１は、図２０に示す回転軸方向ＤＲ１から見たロータシャフト２１およびロータコア１２０の平面図である。なお、図２１においては、ステータ１０の一部も示されている。

図２１を参照して、ステータ１０は、周方向ＤＲ３に所定の間隔で配設された８個の凸部１０１を有する。８個の凸部１０１の各々には、図示省略したコイルが巻回される。ステータ１０が８個の凸部１０１を有することに対応してロータコア１２０は、周方向ＤＲ３に配設された８個の凸部１２２を有する。

ロータコア１２０は、円筒面１２０Ａから径方向ＤＲ２に突出した凸部１２２を所定の間隔で周方向ＤＲ３に有するので、径方向ＤＲ２に磁気的突極構造が形成される。つまり、凸部１２２におけるインダクタンスは、凸部１２２が形成されていない領域におけるインダクタンスよりも大きくなる。そして、ロータコア１２０の凸部１２２がステータ１０の凸部１０１に近づくと、ステータ１０の凸部１０１に巻回されたコイルに電流が流される。

そうすると、電流がコイルに流れることによって発生した磁界は、ロータコア１２０の凸部１２２と磁気的に相互作用し、ロータ２０Ｌを周方向ＤＲ３に回転させる。

ステータ１０は、回転軸方向ＤＲ１の両端部において、図２１に示す態様と同じ態様でロータコア１２０の凸部１２１，１２３に対向する８個の凸部を有し、その８個の凸部にはコイルが巻回されている。したがって、電流がコイルに流れることによって発生した磁界は、ロータコア１２０の凸部１２１，１２３と磁気的に相互作用し、ロータ２０Ｌを周方向ＤＲ３に回転させる。

このように、ロータ２０Ｌは、回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に突出した凸部１２１，１２３および凸部１２２を有するので、ラジアル部（＝凸部１２２）およびアキシャル部（＝凸部１２１，１２３）は、ＳＲ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）からなる。

その結果、円筒面１２０Ａおよび円筒端面１２０Ｂ，１２０Ｃにおいて磁気的な突極構造が形成され、高密度なトルクを実現できる。

ロータ２０Ｌは、圧粉磁心を凸部１２１〜１２３が形成されるように略円筒形に成形してロータコア１２０を作製し、その作製したロータコア１２０にロータシャフト２１を挿入することによって作製される。

なお、凸部１０１は、ラジアルステータ磁極部を構成し、図２１に示す態様と同じ態様でロータコア１２０の凸部１２１，１２３に対向するステータ１０の凸部は、アキシャルステータ磁極部を構成する。

また、凸部１２２は、ラジアルロータ磁極部を構成し、凸部１２１，１２３は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態１１］
図２２は、実施の形態１１による回転電機のロータの斜視図である。図２２を参照して、実施の形態１１による回転電機１００Ｊは、図５に示す回転電機１００Ｂのロータ２０Ｂをロータ２０Ｍに代えたものであり、その他は、回転電機１００Ｂと同じである。

ロータ２０Ｍは、ロータ２０Ｂと同じように、ロータシャフト２１と、磁石３１，３２と、ロータコア４０とを含む。ロータ２０Ｍにおいては、磁石３１，３２の配置位置がロータ２０Ｂの場合と異なる。すなわち、ロータ２０Ｍにおいては、磁石３１，３２は、周方向ＤＲ３において隣接する２つの空隙４１，４１間および２つの空隙４２，４２間の領域４５を挟むようにそれぞれ円筒端面４０Ｂ，４０Ｃに配置される。つまり、磁石３１，３２は、ロータ２０Ｂの場合よりも４５度の電気角だけ周方向ＤＲ３に移動した位置に配置される。

図２３は、実施の形態１１におけるロータの他の斜視図である。図２３を参照して、実施の形態１１による回転電機１００Ｊは、図２２に示すロータ２０Ｍに代えて図２３に示すロータ２０Ｎを備えていてもよい。

ロータ２０Ｎは、図１３に示すロータ２０Ｆと同じように、ロータシャフト２１と、磁石３３と、ロータコア８０とを含む。ロータ２０Ｎにおいては、磁石３３の配置位置がロータ２０Ｆの場合と異なる。すなわち、ロータ２０Ｎにおいては、スリット８１，８２およびスリット８３，８４（図２３においては、スリット８３，８４は省略されている。）は、隣接する２つの磁石３３，３３間に位置するように配置される。つまり、磁石３３は、ロータ２０Ｆの場合よりも４５度の電気角だけ周方向ＤＲ３に移動した位置に配置される。

このように、実施の形態１１による回転電機１００Ｊは、ロータのラジアル部およびアキシャル部のいずれか一方がＳＰＭであり、かつ、いずれか他方がＳｙｎＲからなるロータ２０Ｂ，２０Ｆにおいてラジアル部とアキシャル部との位相差が４５度の電気角になるようにアキシャル部をラジアル部に対して周方向ＤＲ３に移動させたロータ２０Ｍ，２０Ｎを備えることを特徴とする。

図２４は、図２３に示すロータコア８０および磁石３３の展開図である。また、図２５は、図１３に示すロータコア８０および磁石３３の展開図である。

図２４を参照して、磁石３３を４５度の電気角だけ周方向ＤＲ３に移動させた場合、すなわち、磁石３３を１１．２５度の機械角だけ周方向ＤＲ３に移動させた場合、アキシャル部（ロータコア８０およびスリット８１，８２またはロータコア８０およびスリット８３，８４）のｄ軸は、ラジアル部（磁石３３）のｄ軸（磁石３３の中心）に対して４５度の電気角だけずれている。なお、図２４および図２５は、８極（４極対）のモータを示すので、４５度の電気角は、１１．２５度（＝４５度／４）の電気角に相当する。

一方、図２５を参照して、磁石３３を周方向ＤＲ３に４５度の電気角だけ移動させない場合、アキシャル部（ロータコア８０およびスリット８１，８２またはロータコア８０およびスリット８３，８４）のｑ軸は、アキシャル部のｄ軸に対して９０度の電気角だけずれており、ラジアル部のｄ軸（磁石３３の中心）に一致する。

図２６は、トルクとステータ１０のコイル２に流れる電流位相との関係図である。図２６において、横軸は、電流位相であり、縦軸は、トルクである。図２６を参照して、曲線ｋ１は、磁石３３を周方向ＤＲ３に４５度の電気角だけ移動させない場合のリラクタンストルクを表わし、曲線ｋ２は、磁石３３のマグネットトルクを表わし、曲線ｋ３は、曲線ｋ１と曲線ｋ２との和、すなわち、磁石３３を周方向ＤＲ３に４５度の電気角だけ移動させない場合のトータルトルクを表わす。

また、曲線ｋ４は、磁石３３を周方向ＤＲ３に４５度の電気角だけ移動させた場合のリラクタンストルクを表わし、曲線ｋ５は、曲線ｋ２と曲線ｋ４との和、すなわち、磁石３３を周方向ＤＲ３に４５度の電気角だけ移動させた場合のトータルトルクを表わす。この場合、曲線ｋ４は、曲線ｋ１を４５度の電流位相だけ左方向へ移動させた曲線に相当する。なお、曲線ｋ４は、曲線ｋ１を４５度の電流位相だけ左方向へ移動させた曲線に限らず、一般には、曲線ｋ４は、マグネットトルクの最大値がリラクタンストルクの最大値に一致するように曲線ｋ１を移動させた曲線に相当する。

図２６から明らかなように、磁石３３を周方向ＤＲ３に４５度の電気角だけ移動させることによって０度の電流位相において、より大きなトータルトルクが得られる。これは、曲線ｋ１を４５度の電流位相だけ左方向へ移動させることによって、リラクタンストルクの最大値が得られる電流位相とマグネットトルクの最大値が得られる電流位相とが一致するためである。

このように、実施の形態１１による回転電機１００Ｊは、リラクタンストルクおよびマグネットトルクが最大になる電流位相で駆動できる。その結果、より大きなトルクを実現できる。

なお、ロータ２０Ｍ，２０Ｎは、それぞれ、ロータ２０Ｂ，２０Ｆの作製方法において磁石３１，３２および磁石３３の配置位置を周方向ＤＲ３に１１．２５度の機械角だけずらすことによって作製される。

［実施の形態１２］
図２７は、実施の形態１２による回転電機のステータの斜視図である。図２７を参照して、実施の形態１２による回転電機１００Ｋは、図１に示す回転電機１００のステータ１０をステータ１０Ｋに代えたものであり、その他は、回転電機１００と同じである。なお、図２７においては、コイル２は、省略されている。

ステータ１０Ｋは、ステータ１０に冷却水路１１〜１５を追加したものであり、その他は、ステータ１０と同じである。冷却水路１１〜１３は、ステータ１０Ｋの結合部１０Ｄにステータ１０Ｋの円周に沿って配設される。また、冷却水路１４〜１６は、ステータ１０Ｋの結合部１０Ｅにステータ１０Ｋの円周に沿って配設される。

このように、磁束密度が比較的低い結合部１０Ｄ，１０Ｅに冷却水路１１〜１６を設けることによって磁束密度の飽和に対する磁界の強さを減少させずに冷却性能を向上できる。

図２８は、実施の形態１２におけるステータの他の斜視図である。図２８を参照して、実施の形態１２による回転電機１００Ｋは、図２７に示すステータ１０Ｋに代えて図２８に示すステータ１０Ｌを備えていてもよい。

ステータ１０Ｌは、ステータ１０Ｋにおいて結合部１０Ｄ，１０Ｅをラジアル部１０Ａおよびアキシャル部１０Ｂ，１０Ｃと別体としたものであり、その他は、ステータ１０Ｋと同じである。

このように、別体とした結合部１０Ｄ，１０Ｅに冷却水路１１〜１６を設けることによっても、磁束密度の飽和に対する磁界の強さを減少させずに冷却性能を向上できる。

なお、実施の形態１２による回転電機１００Ｋにおいては、ロータ２０に代えて上述したロータ２０Ａ〜２０Ｎのいずれを用いてもよい。

［実施の形態１３］
図２９は、実施の形態１３による回転電機のティースおよびコイルの斜視図である。図２９を参照して、実施の形態１３による回転電機１００Ｌは、ティース１Ｌおよびコイル２Ｌを備える。

径方向ＤＲ２におけるコイル２Ｌの先端Ａから外周側へ距離Ｌ１だけ離れた位置Ｂにおけるティース１Ｌの幅の開き角度をθ１とし、先端Ａから外周側へ距離Ｌ２だけ離れた位置Ｃにおけるティース１Ｌの幅の開き角度をθ２とし、位置Ｂにおけるコイル２Ｌの断面積をＳ１とし、位置Ｃにおけるコイル２Ｌの断面積をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２、およびθ１≧θ２が成立するようにティース１Ｌおよびコイル２Ｌの幅を決定する。

すなわち、周方向におけるティース１Ｌおよびコイル２Ｌの全体の幅Ｗを保持したまま、径方向ＤＲ２におけるティース１Ｌの幅がほぼ一定であるか、外周側から内周側へ向かうに従って幅が広くなるようにティース１Ｌの幅を決定する。

これにより、磁束密度が高くなっても先端Ａにおける磁束密度の飽和を抑制することができる。その結果、径方向ＤＲ２に配置されたステータ磁極部とロータ磁極部との磁気的相互作用により発生するトルクの飽和を抑制できる。

なお、実施の形態１３による回転電機１００Ｌにおいては、上述したロータ２０〜２０Ｌのいずれを用いてもよい。また、実施の形態１２において説明したようにステータの結合部に冷却水路を設けるようにしてもよい。

［実施の形態１４］
図３０は、実施の形態１４による回転電機の断面概略図である。図３０を参照して、実施の形態１４による回転電機１００Ｍは、図３に示す回転電機１００のステータ１０をステータ１０Ｍに代えたものであり、その他は、回転電機１００と同じである。

ステータ１０Ｍは、ラジアル部１１Ａと、アキシャル部１１Ｂ，１１Ｃと、結合部１１Ｄ，１１Ｅとを含む。ラジアル部１１Ａは、回転軸方向ＤＲ１に配置され、アキシャル部１１Ｂ，１１Ｃは、径方向ＤＲ２に配置される。

ラジアル部１１Ａは、回転軸方向ＤＲ１に積層された複数の電磁鋼板１７，１７，１７，・・・からなり、アキシャル部１１Ｂ，１１Ｃは、径方向ＤＲ２に積層された複数の電磁鋼板１８，１８，１８，１８，・・・からなる。そして、ラジアル部１１Ａとアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃとを結合する結合部１１Ｄ，１１Ｅは、圧粉鉄心からなる。圧粉鉄心は、鉄心の粉を接着剤によって接着して作製される。

図３１は、図３０に示すステータ１０Ｍのラジアル部１１Ａ、アキシャル部１１Ｂおよび結合部１１Ｄにおける磁束の分布図である。なお、図３１においては、極座標を用いて磁束の分布を表しており、ｚ軸は、回転軸方向ＤＲ１に相当し、ｒ軸は、径方向ＤＲ２に相当し、θ軸は、周方向ＤＲ３に相当する。

図３１を参照して、ラジアル部１１Ａにおいては、磁束は、領域ＲＥ１に示すようにｒ−θ平面の方向に流れる。また、アキシャル部１１Ｂにおいては、磁束は、領域ＲＥ２に示すようにｒ−ｚ平面の方向に流れる。このように、ラジアル部１１Ａおよびアキシャル部１１Ｂでは、磁束は、平面方向に流れる。

一方、結合部１１Ｄでは、磁束は、領域ＲＥ３に示すように３次元的に分布する。

このように、ラジアル部１１Ａおよびアキシャル部１１Ｂでは、磁束は平面方向に分布するのでラジアル部１１Ａおよびアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃを積層した複数の電磁鋼板によって作製しても渦電流を防止可能である。

結合部１１Ｄ，１１Ｅをラジアル部１１Ａと同じように回転軸方向ＤＲ１に積層した複数の電磁鋼板によって作製すると、アキシャル部１１Ｂ，１１Ｃの電磁鋼板に渦電流を発生させ、磁気特性が低下する。また、結合部１１Ｄ，１１Ｅをアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃと同じように径方向ＤＲ２に積層した複数の電磁鋼板によって作製すると、ラジアル部１１Ａの電磁鋼板に渦電流を発生させ、磁気特性を低下させる。

そこで、ラジアル部１１Ａで発生した磁束とアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃで発生した磁束とを結合させるために、磁束が３次元的に分布可能な圧粉鉄心により結合部１１Ｄ，１１Ｅを作製することにしたものである。

上述したように、磁束が３次元的に分布可能な圧粉鉄心により結合部１１Ｄ，１１Ｅを作製することにより、ラジアル部１１Ａで発生した磁束とアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃで発生した磁束とを結合させ易く、回転電機１００Ｍの出力トルクを大きくできる。

なお、回転電機１００Ｍにおいては、上述したロータ２０〜２０Ｎのいずれかが用いられる。

図３２は、図３０に示すステータ１０Ｍの作製方法を示す図である。図３２を参照して、まず、ラジアル部１１Ａの作製方法について説明する。円形の電磁鋼板２５の内周側をプレスで打ち抜き、ティース１を形成するための凸部２６を作製する。そして、電磁鋼板２５を回転軸方向ＤＲ１に積層してラジアル部１１Ａを作製する。この場合、内周側に複数のティース１が形成される。

次に、アキシャル部１１Ｂ，１１Ｃの作製方法について説明する。複数のスリット２７，２７，２７，・・・が形成された帯状の電磁鋼板２８を放射状のスリットが形成されるように矢印２９の方向に巻いてアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃを作製する。この場合、帯状の電磁鋼板２８には、間隔が徐々に大きくなるように複数のスリット２７，２７，２７，・・・が形成されている。

そして、上述した方法によって作製したラジアル部１１Ａとアキシャル部１１Ｂ，１１Ｃとを圧粉鉄心からなる結合部１１Ｄ，１１Ｅによって結合させると、ステータ１０Ｍが完成する。

図３３は、実施の形態１４による回転電機のロータの概略断面図である。図３３を参照して、実施の形態１４による回転電機１００Ｎは、図３に示す回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｐを備える。

ロータ２０Ｐは、ロータシャフト２１と、ロータコア１３０と、磁石１３５〜１３７とを含む。ロータコア１３０は、結合部１３１と、ラジアル部１３２と、アキシャル部１３３，１３４とからなる。

結合部１３１は、圧粉鉄心からなり、ロータシャフト２１に固定される。ラジアル部１３２は、回転軸方向ＤＲ１に積層された複数の電磁鋼板１３８からなる。アキシャル部１３３，１３４は、径方向ＤＲ２に積層された複数の電磁鋼板１３９からなる。

磁石１３５は、ラジアル部１３２の円筒面１３２Ａに配置され、磁石１３６は、アキシャル部１３３の円筒端面１３３Ａに配置され、磁石１３７は、アキシャル部１３４の円筒端面１３４Ａに配置される。

このように、ロータ２０Ｐのラジアル部１３２とアキシャル部１３３，１３４とを結合する結合部１３１を圧粉鉄心によって作製することによって、ラジアル部１３２で発生した磁束をアキシャル部１３３，１３４で発生した磁束と結合させ易くでき、回転電機１００Ｎの出力トルクを大きくできる。

なお、結合部１３１を圧粉鉄心によって作製することにした理由は、回転電機１００Ｍの結合部１１Ｄ，１１Ｅを圧粉鉄心によって作製することにした理由と同じである。

また、上記においては、ステータおよびロータのいずれか一方を、回転軸方向ＤＲ１に積層された複数の電磁鋼板からなるラジアル部と、径方向ＤＲ２に積層された複数の電磁鋼板からなるアキシャル部と、ラジアル部とアキシャル部とを結合する圧粉鉄心からなる結合部とにより構成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ステータおよびロータの両方を、回転軸方向ＤＲ１に積層された複数の電磁鋼板からなるラジアル部と、径方向ＤＲ２に積層された複数の電磁鋼板からなるアキシャル部と、ラジアル部とアキシャル部とを結合する圧粉鉄心からなる結合部とにより構成してもよい。

図３４は、実施の形態１４による回転電機の他のロータの斜視図である。また、図３５は、図３４に示すロータの分解図である。図３４および図３５を参照して、実施の形態１４による回転電機１００Ｐは、回転電機１００のロータ２０に代えてロータ２０Ｑを備える。

ロータ２０Ｑは、ロータ２０Ｐに非磁性体板１４０，１４１と、エンドプレート１４２，１４３を追加したものであり、その他は、ロータ２０Ｐと同じである。非磁性体板１４０，１４１は、ロータ２０Ｐに含まれる電磁鋼板の回転軸方向ＤＲ１における両端を押さえる。そして、エンドプレート１４２，１４３は、ロータシャフト２１にかしめられることによってロータ２０Ｐの電磁鋼板および非磁性体板１４０，１４１を保持する。

エンドプレート１４２，１４３は、ロータ２０Ｐの電磁鋼板と反対側の表面に周方向ＤＲ３に形成された凹凸構造を有する。

このように、非磁性体板１４０，１４１およびエンドプレート１４２，１４３を用いることによって回転軸方向ＤＲ１または径方向ＤＲ２に積層された複数の電磁鋼板を容易に保持できる。

［実施の形態１５］
図３６は、実施の形態１５による回転電機の概略断面図である。図３６を参照して、実施の形態１５による回転電機１００Ｑは、ステータ２００と、ロータ３００とを備える。ステータ２００は、ロータ３００の内周側にロータ３００に対して回転自在に設けられる。

ステータ２００は、ステータコア２１０と、ティース２２０と、コイル２３０とを含む。ティース２２０は、ラジアル部２２１，２２２と、アキシャル部２２３とからなる。コイル２３０は、ラジアル部２３１，２３２と、アキシャル部２３３とからなる。

ティース２２０のラジアル部２２１，２２２は、回転軸方向ＤＲ１に配置され、アキシャル部２２３は、径方向ＤＲ２に配置される。そして、コイル２３０のラジアル部２３１，２３２は、それぞれ、ティース２２０のラジアル部２２１，２２２およびアキシャル部２２３に巻回される。

ロータ３００は、ロータコア３１０と、磁石３２１〜３２３とを含む。ロータコア３１０は、中空の円筒形状からなる。磁石３２１〜３２３は、ロータコア３１０の内周面に設置される。より具体的には、磁石３２１，３２２は、回転軸方向ＤＲ１に沿ってロータコア３１０の内周面に設置され、磁石３２３は、径方向ＤＲ２に沿ってロータコア３１０の内周面に設置される。この場合、磁石３２１〜３２３は、それぞれ、コイル２３０のラジアル部２３１，２３２およびアキシャル部２３３に対向するように配置される。そして、磁石３２１，３２２は、径方向ＤＲ２に着磁されており、磁石３２３は、回転軸方向ＤＲ１に着磁されている。

コイル２３１〜２３３に電流が流れると、ステータ２００は、回転軸方向ＤＲ１および径方向ＤＲ２に磁界を発生する。ロータ３００の磁石３２１〜３２３は、それぞれ、コイル２３１〜２３３によって発生された磁界を受け、磁気的に相互作用する。その結果、ロータ３００は、ステータ２００の回りを回転し、回転電機１００Ｑは、所定のトルクを発生する。

このように、ステータ２００をロータ３００の内周側に配置した場合にも、ロータ３００の回転軸方向ＤＲ１における端面を磁気的に有効に利用できる。その結果、ロータ３００の回転軸方向ＤＲ１における端面を磁気的に利用しない場合よりも大きいトルクを発生することができる。

なお、回転電機１００Ｑにおいては、上述したロータ２０〜２０Ｎのいずれが用いられてもよく、また、上述したステータ１０，１０Ｋ，１０Ｌ，１０Ｍのいずれが用いられてもよい。

また、磁石３２１，３２２は、ラジアルロータ磁極部を構成し、磁石３２３は、アキシャルロータ磁極部を構成する。

さらに、ロータ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｂ１，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｅ１，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊ，２０Ｋ，２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｎにおいては、圧粉磁心を成形したロータコア２２，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０，１２０を作製すると説明したが、この発明においては、これに限らず、ロータコア２２，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０，１２０は、塊状鉄心によって成形されてもよく、複数の電磁鋼板を積層することによって作製されてもよい。ロータコア２２，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０，１２０が複数の電磁鋼板を積層することによって作製される場合、ラジアル部（径方向ＤＲ２に着磁される部分）は、複数の電磁鋼板を回転軸方向ＤＲ１に積層することによって作製され、アキシャル部（回転軸方向ＤＲ１に着磁された部分）は、複数の電磁鋼板を径方向ＤＲ２に積層することによって作製される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、回転軸方向におけるロータの両端面を有効利用な回転電機に適用される。

実施の形態１による回転電機のステータおよびロータの斜視図である。 図１に示すコイルおよびロータの斜視図である。 図１に示す回転電機のステータおよびロータの断面図である。 実施の形態２による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態３による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態３におけるロータの他の斜視図である。 実施の形態４による回転電機のロータを示す斜視図である。 図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。 実施の形態５による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態６による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態６におけるロータの他の斜視図である。 実施の形態７による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態７による回転電機のロータを示す斜視図である。 図１２および図１３に示すロータコアの円筒面側から見たロータコアの平面図である。 実施の形態８による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態８におけるロータの他の斜視図である。 実施の形態８におけるロータのさらに他の斜視図である。 実施の形態９による回転電機のロータを示す斜視図である。 実施の形態９におけるロータの他の斜視図である。 実施の形態１０による回転電機のロータを示す斜視図である。 図２０に示す回転軸方向ＤＲ１から見たロータシャフトおよびロータコアの平面図である。 実施の形態１１による回転電機のロータの斜視図である。 実施の形態１１におけるロータの他の斜視図である。 図２３に示すロータコアおよび磁石の展開図である。 図１３に示すロータコアおよび磁石の展開図である。 トルクとステータのコイルに流れる電流位相との関係図である。 実施の形態１２による回転電機のステータの斜視図である。 実施の形態１２におけるステータの他の斜視図である。 実施の形態１３による回転電機のティースおよびコイルの斜視図である。 実施の形態１４による回転電機の断面概略図である。 図３０に示すステータのラジアル部、アキシャル部および結合部における磁束の分布図である。 図３０に示すステータ１０Ｍの作製方法を示す図である。 実施の形態１４による回転電機のロータの概略断面図である。 実施の形態１４による回転電機の他のロータの斜視図である。 図３４に示すロータの分解図である。 実施の形態１５による回転電機の概略断面図である。

符号の説明

１，１Ｌ，２２０ ティース、１Ａ，２Ａ，１０Ａ，１１Ａ，２３Ａ，３０Ａ，１３２，２２１，２２２，２３１，２３２ ラジアル部、１Ｂ，１Ｃ，２Ｂ，２Ｃ，１０Ｂ，１０Ｃ，１１Ｂ，１１Ｃ，２３Ｂ，２３Ｃ，３０Ｂ，３０Ｃ，１３３，１３４，２２３，２３３ アキシャル部、２，２Ｌ，２３０ コイル、３〜６ ベアリング、１０，１０Ｋ，１０Ｌ，１０Ｍ，２００ ステータ、１０Ｄ，１０Ｅ，１１Ｄ，１１Ｅ，１３１ 結合部、１１〜１６ 冷却水路、１７，１８，２５，２８、１３８，１３９ 電磁鋼板、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｂ１，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｅ１，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊ，２０Ｋ，２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｎ，２０Ｐ，２０Ｑ，３００ ロータ、２１ ロータシャフト、２２，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０，１２０，１３０，３１０ ロータコア、２２Ａ，４０Ａ，５０Ａ，６０Ａ，７０Ａ，８０Ａ，９０Ａ，１１０Ａ，１２０Ａ 円筒面、２２Ｂ，２２Ｃ，４０Ｂ，４０Ｃ，５０Ｂ，５０Ｃ，６０Ｂ，６０Ｃ，７０Ｂ，７０Ｃ，８０Ｂ，８０Ｃ，９０Ｂ，９０Ｃ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１２０Ｂ，１２０Ｃ 円筒端面、２３，３０〜３７，１３５〜１３７，３２１〜３２３ 磁石、２３ＢＳ，２３ＣＳ，５１Ａ，５２Ａ 上面、３３Ａ 外周面、２６，５１，５２，６１，６２，７１，７２，９１，９２，１０１，１２１〜１２３ 凸部、２７，８１〜８４ スリット、２９ 矢印、３３Ｂ，３３Ｃ 端面、４１〜４４，１１１，１１２ 空隙、４１Ａ，４２Ａ 端、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ，１００Ｊ，１００Ｋ，１００Ｍ，１００Ｐ，１００Ｑ 回転電機、１１３，１１４ 非磁性部材、１４０，１４１ 非磁性体板、１４２，１４３ エンドプレート。

Claims (35)

1. 径方向に着磁された複数の第１のロータ磁極部と、回転軸方向に着磁された複数の第２のロータ磁極部とを有するロータと、
   前記複数の第１のロータ磁極部に対応して設けられ、かつ、前記径方向に磁束を発生する複数の第１のステータ磁極部と、前記複数の第２のロータ磁極部に対応して設けられ、かつ、前記回転軸方向に磁束を発生する複数の第２のステータ磁極部とを有するステータとを備え、
   前記ロータは、前記複数の第１および第２のステータ磁極部からの磁束をそれぞれ前記複数の第１および第２のロータ磁極部に受けることによって前記ステータに対して自在に回転する、回転電機。
2. 前記ロータは、前記回転軸を囲む円筒面と、前記回転軸方向における端に配置された円筒端面とを有するロータコアを含み、
   前記複数の第１のステータ磁極部は、前記円筒面に対向して設けられ、
   前記複数の第２のステータ磁極部は、前記円筒端面に対向して設けられる、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記第１および第２のロータ磁極部の各々は、磁石を含む、請求項２に記載の回転電機。
4. 前記第１のロータ磁極部は、前記ロータコアの前記円筒面上に配置され、かつ、前記径方向に着磁された第１の磁石からなり、
   前記第２のロータ磁極部は、前記ロータコアの前記円筒端面上に配置され、かつ、前記回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる、請求項３に記載の回転電機。
5. 前記第１のロータ磁極部は、前記ロータコアに埋め込まれ、かつ、前記径方向に着磁された第１の磁石からなり、
   前記第２のロータ磁極部は、前記ロータコアの前記円筒端面上に配置され、かつ、前記回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる、請求項３に記載の回転電機。
6. 前記第１のロータ磁極部は、前記ロータコアの前記円筒面上に配置され、かつ、前記径方向に着磁された第１の磁石からなり、
   前記第２のロータ磁極部は、前記ロータコアに埋め込まれ、かつ、前記回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる、請求項３に記載の回転電機。
7. 前記第１のロータ磁極部は、前記ロータコアに埋め込まれ、かつ、前記径方向に着磁された第１の磁石からなり、
   前記第２のロータ磁極部は、前記ロータコアに埋め込まれ、かつ、前記回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる、請求項３に記載の回転電機。
8. 前記第１および第２のロータ磁極部の各々は、前記ロータコアを構成する強磁性体のみからなる、請求項２に記載の回転電機。
9. 前記第１のロータ磁極部は、前記径方向に磁気的突極特性を有する第１の強磁性体からなり、
   前記第２のロータ磁極部は、前記回転軸方向に磁気的突極特性を有する第２の強磁性体からなる、請求項８に記載の回転電機。
10. 前記第１の強磁性体は、各々が前記回転軸方向に形成され、前記径方向に配置された少なくとも１つの第１の空隙を含み、
    前記第２の強磁性体は、各々が前記径方向に形成され、前記回転軸方向に配置された少なくとも１つの第２の空隙を含む、請求項９に記載の回転電機。
11. 前記第１の空隙は、前記第２の空隙と連続している、請求項１０に記載の回転電機。
12. 前記第１のロータ磁極部は、前記第１のステータ磁極部の方向に前記円筒面から突出した第１の強磁性体からなり、
    前記第２のロータ磁極部は、前記第２のステータ磁極部の方向に前記円筒端面から突出した第２の強磁性体からなり、
    前記第１のステータ磁極部は、前記第１のロータ磁極部の方向へ突出した構造からなり、
    前記第２のステータ磁極部は、前記第２のロータ磁極部の方向へ突出した構造からなる、請求項８に記載の回転電機。
13. 前記第１および第２のロータ磁極部のいずれか一方のロータ磁極部は、磁石を含み、
    前記第１および第２のロータ磁極部のいずれか他方のロータ磁極部は、前記ロータコアを構成する強磁性体のみからなる、請求項２に記載の回転電機。
14. 前記第１のロータ磁極部は、前記径方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなり、
    前記第２のロータ磁極部は、前記ロータコアに埋め込まれ、かつ、前記回転軸方向に着磁された磁石からなる、請求項１３に記載の回転電機。
15. 前記強磁性体は、各々が前記回転軸方向に形成され、前記径方向に配置された少なくとも１つの空隙を含む、請求項１４に記載の回転電機。
16. 前記第１のロータ磁極部は、前記ロータコアに埋め込まれ、かつ、前記径方向に着磁された磁石からなり、
    前記第２のロータ磁極部は、前記回転軸方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなる、請求項１３に記載の回転電機。
17. 前記強磁性体は、前記ロータの周方向に形成された凹凸構造を有し、
    前記磁石は、前記凹凸構造の凹部に対応して配置される、請求項１６に記載の回転電機。
18. 前記強磁性体は、各々が前記径方向に形成され、前記回転軸方向に配置された少なくとも１つの空隙を含み、
    前記磁石は、前記回転軸方向に形成された空隙に挿入される、請求項１６に記載の回転電機。
19. 前記強磁性体は、各々が前記径方向に形成され、前記回転軸方向に配置された少なくとも１つのスリットを含み、
    前記磁石は、前記スリットよりも外周側に配置される、請求項１６に記載の回転電機。
20. 前記第１のロータ磁極部は、前記径方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなり、
    前記第２のロータ磁極部は、前記ロータコアの前記円筒端面上に配置され、かつ、前記回転軸方向に着磁された第２の磁石からなる、請求項１３に記載の回転電機。
21. 前記強磁性体は、各々が前記回転軸方向に形成され、前記径方向に配置された少なくとも１つの空隙を含む、請求項２０に記載の回転電機。
22. 前記第１のロータ磁極部は、前記ロータコアの前記円筒面上に配置され、かつ、前記径方向に着磁された磁石からなり、
    前記第２のロータ磁極部は、前記回転軸方向に磁気的突極特性を有する強磁性体からなる、請求項１３に記載の回転電機。
23. 前記強磁性体は、各々が前記径方向に形成され、前記回転軸方向に配置された少なくとも１つのスリットを含む、請求項２２に記載の回転電機。
24. 前記第１のロータ磁極部は、前記第２のロータ磁極部の配置位置に対して４５度の電気角だけずれた位置に配置される、請求項２０から請求項２３のいずれか１項に記載の回転電機。
25. 前記ステータは、前記複数の第１のステータ磁極部と前記複数の第２のステータ磁極部との結合部に冷却水路を有する、請求項２から請求項２４のいずれか１項に記載の回転電機。
26. 前記第１のステータ磁極部は、
    前記ロータの前記回転軸方向に配置された第１のティースと、
    前記第１のティースに巻回された第１のコイルとからなり、
    前記第２のステータ磁極部は、
    前記ロータの前記径方向に配置された第２のティースと、
    前記第２のティースに巻回された第２のコイルとからなる、請求項２から請求項２５のいずれか１項に記載の回転電機。
27. 前記ロータの内周から外周へ向かう方向における前記第２のティースの幅は、ほぼ同一または狭くなる、請求項２６に記載の回転電機。
28. 前記第１および第２のコイルのいずれか一方のコイルは、前記第１および第２のコイルのいずれか他方のコイルのコイルエンドの内側に配置される、請求項２６に記載の回転電機。
29. 前記第１のティースは、前記第２のティースと一体的に形成され、
    前記第１のコイルは、前記第２のコイルと一体的に前記第１および第２のティースに巻回される、請求項２６から請求項２８のいずれか１項に記載の回転電機。
30. 前記第１のティースは、前記第２のティースと分離され、
    前記第１のコイルは、前記第２のコイルと分離して前記第１のティースに巻回される、請求項２６から請求項２８のいずれか１項に記載の回転電機。
31. 前記第１のステータ磁極部は、前記回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のステータコアを含み、
    前記第２のステータ磁極部は、前記径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のステータコアを含み、
    前記第１のステータ磁極部と前記第２のステータ磁極部との結合部は、圧粉磁性材からなる、請求項２に記載の回転電機。
32. 前記第１のロータ磁極部は、前記回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のロータコアを含み、
    前記第２のロータ磁極部は、前記径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のロータコアを含み、
    前記第１のロータ磁極部と前記第２のロータ磁極部との結合部は、圧粉磁性材からなる、請求項２に記載の回転電機。
33. 前記第１のステータ磁極部は、前記回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のステータコアを含み、
    前記第２のステータ磁極部は、前記径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のステータコアを含み、
    前記第１のロータ磁極部は、前記回転軸方向に積層された複数の強磁性部材からなる第１のロータコアを含み、
    前記第２のロータ磁極部は、前記径方向に積層された複数の強磁性部材からなる第２のロータコアを含み、
    前記第１のステータ磁極部と前記第２のステータ磁極部との結合部、および前記第１のロータ磁極部と前記第２のロータ磁極部との結合部は、圧粉磁性材からなる、請求項２に記載の回転電機。
34. 前記ロータは、前記ステータの内周側に配置される、請求項１から請求項３３のいずれか１項に記載の回転電機。
35. 前記ロータは、前記ステータの外周側に配置される、請求項１から請求項３３のいずれか１項に記載の回転電機。

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