JP2013165601A

JP2013165601A - 回転電機

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Publication number: JP2013165601A
Application number: JP2012028195A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tomohara; 健治友原; Akihiko Maemura; 前村　　明彦
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: KR101481882B1; US20130207508A1; JP5594303B2; CN103248188A; KR20130093040A; EP2626976A2; US9041268B2

Abstract

【課題】広範囲な定出力領域を得ることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】この回転電機（モータ１００）は、永久磁石２３を有する複数の第１磁極部２４と、永久磁石２３を有さない複数の第２磁極部２５とが１つずつ交互に周状に配置されたロータコア２１と、ロータコア２１の外周部に対向するように配置されたステータコア１１とを備え、ロータコア２１は、第２磁極部２５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ２が、第１磁極部２４におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ３よりも大きくなるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、ロータコアを備える電動機（回転電機）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、複数の永久磁石を含むロータコアを備える電動機（回転電機）が開示されている。この電動機では、複数の永久磁石は、ロータコアの外周部に所定の間隔を隔てて周状に配置されている。また、隣接する永久磁石の間のロータコアは、突起状に形成されている。すなわち、永久磁石とロータコアの突起状の部分とが、１つずつ交互に配置されている。これにより、永久磁石とステータに設けられる巻線との間の磁石トルクと、ロータコアとステータに設けられる巻線との間のリラクタンストルクとを得るように構成されている。なお、リラクタンストルクは、ｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）とｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）との差（Ｌｄ−Ｌｑ）に応じて増減する。また、ｄ軸は、主磁束に沿った方向の軸を意味するとともに、ｑ軸は、ｄ軸と電気的に直交する方向の軸を意味する。

特開平１−２８６７５８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の電動機（回転電機）では、電動機にかかる負荷が小さいとき（電動機に流れる電流が小さいとき）に、ｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）が比較的大きくなることに起因して、高速回転時において、インダクタンス成分によるインピーダンスが大きくなり、電圧飽和（電動機の発生トルクを所望のトルクにするために生成されるべき電圧の大きさが電圧の制限値を超えている状態）が発生してしまうという不都合がある。このため、広範囲な定出力領域が得られないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、広範囲な定出力領域を得ることが可能な回転電機を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における回転電機は、永久磁石を有する複数の第１磁極部と、永久磁石を有さない複数の第２磁極部とが１つずつ交互に周状に配置されたロータコアと、ロータコアの外周部に対向するように配置されたステータコアとを備え、ロータコアは、第２磁極部におけるステータコアに対する平均のギャップ長が、第１磁極部におけるステータコアに対する平均のギャップ長よりも大きくなるように構成されている。

本発明の一の局面によれば、広範囲な定出力領域を得ることが可能な回転電機を提供することができる。

本発明の第１実施形態によるモータの平面図である。図１に示したモータを拡大した図である。本発明の第１実施形態によるモータの永久磁石の平面図である。本発明の第１実施形態によるモータのロータコアの平面図である。比較例によるモータの平面図である。本発明の第１実施形態によるモータに発生する磁束を説明するための図である。本発明の第１実施形態によるモータおよび比較例によるモータの電流とインダクタンスとの関係を示す図である。本発明の第２実施形態によるモータの平面図である。図８に示したモータを拡大した図である。本発明の第１実施形態の変形例によるモータの平面図である。本発明の第２実施形態の変形例によるモータの平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるモータ１００の構成について説明する。なお、モータ１００は、本発明の「回転電機」の一例である。

図１に示すように、モータ１００は、ステータ１と、ロータ２とを備えている。ステータ１は、ロータ２（ロータコア２１）の外周部と対向するように配置されている。また、ステータ１は、ステータコア１１と、巻線１２とを備えている。ステータコア１１の内側には、複数のスロット１３が形成されている。

また、ロータ２は、ロータコア２１と、シャフト２２と、永久磁石２３とから構成されている。ここで、第１実施形態では、ロータコア２１には、永久磁石２３を有する複数の第１磁極部２４と、永久磁石２３を有さない複数の第２磁極部２５とが１つずつ交互に周状に配置されている。なお、第２磁極部２５は、隣接する２つの永久磁石２３の間に位置するロータコア２１の突起状の部分から構成されている。

図３に示すように、永久磁石２３のステータコア１１側の表面２３ａは、軸方向から見て、ステータコア１１側に向かって凸状（円弧状）に形成されている。また、表面２３ａの曲率半径は、ステーコア１１の内周部の曲率半径よりも小さい。また、永久磁石２３の両方の側面２３ｂと、永久磁石２３のロータコア２１の内周側の表面２３ｃとは、軸方向から見て、直線状（平坦面状）に形成されている。そして、第１実施形態では、永久磁石２３は、周方向の端部における厚みｔ１よりも周方向の中央部における厚みｔ２が大きい形状を有する。また、図１および図２に示すように、永久磁石２３は、周方向に沿って略等間隔に複数配置されている。また、永久磁石２３は、隣接する２つの第１磁極部２４の永久磁石２３の間の最小の間隔Ｌ１（隣接する２つの永久磁石２３の間の最も内周側の距離）よりも大きい厚みｔ２（ｔ１）を有する。また、永久磁石２３は、フェライト系の永久磁石により構成されている。

また、第１実施形態では、永久磁石２３は、ロータコア２１の外周部近傍に周方向に沿うように埋め込まれている。具体的には、永久磁石２３は、ロータコア２１の外周部に設けられる取付部２１ａに配置されている。また、図４に示すように、取付部２１ａは、ステータコア１１側が開放している溝状に形成されている。これにより、図２に示すように、永久磁石２３のステータコア１１側の表面２３ａの一部（永久磁石２３の両端部以外の部分）は、露出している。取付部２１ａは、図４に示すように、永久磁石２３の側面２３ｂ（図２参照）と当接し軸方向から見て直線状の側部２１ｂと、永久磁石２３のロータコア２１の内周側の表面２３ｃ（図２参照）と当接し軸方向から見て直線状の底部２１ｃと、永久磁石２３の表面２３ａ（図２参照）の周方向の端部近傍と係合する爪部２１ｄとを有する。なお、爪部２１ｄは、ロータコア２１が回転した際に、永久磁石２３がロータコア２１から飛び出すのを抑制する機能を有する。

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、ロータコア２１は、第２磁極部２５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ２が、第１磁極部２４におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ３よりも大きくなるように構成されている。なお、第１磁極部２４（永久磁石２３）は、ステータコア１１側の表面２３ａがステータコア１１の内周よりも曲率半径の小さい円弧状に形成されており、永久磁石２３は、永久磁石２３の周方向の中央部において、ステータコア１１に最も近接する。たとえば、永久磁石２３がステータコア１１に最も近接する部分のギャップ長Ｌ３は、約０．４ｍｍである。また、第２磁極部２５の外周面は、ステータコア１１と略同じ曲率半径を有するように構成されている。これにより、ステータコア１１と第２磁極部２５との間のギャップ長Ｌ２は、周方向に沿って、略等しい。たとえば、ロータコア２１と第２磁極部２５との間のギャップ長Ｌ２は、約１ｍｍである。

また、図１および図２に示すように、第２磁極部２５の永久磁石２３側の部分には、切り込み２６が設けられている。この切り込み２６は、ロータコア２１の軸方向（紙面と垂直な方向）に延びるように形成されている。なお、切り込み２６は、複数の第２磁極部２５のそれぞれに設けられている。図２に示すように、切り込み２６は、第２磁極部２５の周方向の一方側（矢印Ｒ１方向側）に隣接する永久磁石２３側の部分に設けられる切り込み部２６ａと、第２磁極部２５の周方向の他方側（矢印Ｒ２方向側）に隣接する永久磁石２３側の部分に設けられる切り込み部２６ｂとを含む。

また、ロータコア２１のうち切り込み部２６ａと切り込み部２６ａに隣接する永久磁石２３の側面２３ｂとの間に位置する部分２１ｅの厚み（図２参照）Ｌ４は、切り込み部２６ａと切り込み部２６ｂとの間の第２磁極部２５の幅（半径方向と直交する方向の長さ）（図２参照）のＬ５よりも小さい。同様に、ロータコア２１のうち切り込み部２６ｂと切り込み部２６ｂに隣接する永久磁石２３の側面２３ｂとの間に位置する部分２１ｆの厚み（図２参照）Ｌ６は、切り込み部２６ａと切り込み部２６ｂとの間の第２磁極部２５の幅（半径方向と直交する方向の長さ）（図２参照）Ｌ５よりも小さい。なお、ロータコア２１の部分２１ｅ（部分２１ｆ）の厚みＬ４（Ｌ５）と、ロータコア２１の爪部２１ｄの半径方向の長さＬ７とは、略等しい。

また、切り込み２６は、軸方向から見て、ロータコア２１の内周側に向かって切り込み２６の幅Ｗ１が小さくなるように略Ｖ字形状に形成されている。また、切り込み２６のロータコア２１の内周側の端部２６ｃのロータコア２１における深さ位置は、永久磁石２３の側面２３ｂのロータコア２１の内周側の端部２３ｄよりもロータコア２１の外周側に位置している。なお、切り込み２６の端部２６ｃのロータコア２１における深さ位置は、永久磁石２３の端部２３ｄのロータコア２１における深さ位置と同じでもよい。また、切り込み２６の端部２６ｃのロータコア２１における深さ位置は、永久磁石２３の側面２３ｂの厚み方向の中点（点Ａ）よりも、ロータコア２１の内周側に位置している。

また、切り込み２６（切り込み部２６ａ、切り込み部２６ｂ）の永久磁石２３と反対側の内側面２６ｄ（内側面２６ｅ）は、モータ１００のｑ軸に沿った方向に配置されている。すなわち、切り込み部２６ａの内側面２６ｄと、切り込み部２６ｂの内側面２６ｅとは、ｑ軸と略平行に配置されている。なお、ｑ軸は、主磁束に沿った方向の軸であるｄ軸と電気的に直交する方向の軸を意味する。また、切り込み２６の永久磁石２３側の内側面２６ｆ（内側面２６ｇ）は、永久磁石２３の側面２３ｂと略平行な方向（ｑ軸と交差する方向）に配置されている。

次に、図５〜図７を参照して、本発明の第１実施形態によるモータ１００の巻線１２に供給される電流とインダクタンスとの関係を図５に示す比較例と比較しながら説明する。

図５に示すように、比較例によるモータ２００には、Ｖ字形状に配置された２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂが設けられている。また、比較例によるモータ２００では、上記第１実施形態のモータ１００と異なり、ロータコア２２１は、第２磁極部２２５におけるステータコア２１１に対する平均のギャップ長Ｌ８と、第１磁極部２２４におけるステータコア２１１に対する平均のギャップ長Ｌ９とが等しくなるように構成されている。

比較例によるモータ２００では、ｄ軸電流による磁束は、ロータコア２２１において、永久磁石２２３ａおよび２２３ｂを通過するように発生する。また、ｑ軸電流による磁束は、ロータコア２２１において、Ｖ字形状に配置される永久磁石２２３ａおよび２２３ｂの内側と外側とを通過するように発生する。

これに対して、第１実施形態のモータ１００では、図６に示すように、ｄ軸電流による磁束は、ロータコア２１において、隣接する２つの永久磁石２３を通過するように発生する。また、ｑ軸電流による磁束は、ロータコア２１において、永久磁石２３の内周側を通過するように発生する。なお、モータ１００では、永久磁石２３は、ロータコア２１の外周部近傍に埋め込まれているため、永久磁石２３の外周側のロータコア２１の部分にｑ軸電流による磁束が発生するのが抑制される。

図７に示すように、比較例によるモータ２００では、巻線２１２に流れる電流が、比較的小さいとき（約２０（Ａ）〜約８０（Ａ））（軽負荷時）では、ｑ軸インダクタンスＬｑは、比較的大きく（約０．５（ｍＨ）〜約０．５５（ｍＨ））なる。このため、比較例によるモータ２００では、高速回転で出力する場合において、電圧飽和（モータ２００の発生トルクを所望のトルクにするために生成されるべき電圧の大きさが電圧の制限値を超えている状態）により出力が制限されてしまう。また、比較例によるモータ２００では、巻線２１２に流れる電流が比較的大きいとき（約２００（Ａ）〜約３２０（Ａ））（高負荷時）には、ｑ軸インダクタンスＬｑは、軽負荷時に比べて急激に減少する。これは、比較例によるモータ２００では、２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂがＶ字形状に配置されており、電流が大きくなった場合に、Ｖ字形状に配置される永久磁石２２３ａおよび２２３ｂの内側および外側のロータコア２２１において磁束が飽和するためであると考えられる。また、比較例によるモータ２００では、ｄ軸インダクタンスＬｄは、軽負荷時には、巻線２１２に流れる電流が大きくなるのに従って、徐々に小さくなり、その後、略一定になる。

また、第１実施形態によるモータ１００では、巻線１２に流れる電流が、比較的小さいとき（約２０（Ａ）〜約８０（Ａ））（軽負荷時）では、ｑ軸インダクタンスＬｑは、約０．３５（ｍＨ）〜約０．４（ｍＨ）になり、比較例によるモータ２００のｑ軸インダクタンスＬｑ（約０．５（ｍＨ）〜約０．５５（ｍＨ））と比べて小さくなる。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第１実施形態では、ロータコア２１は、第２磁極部２５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ２が、第１磁極部２４におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ３よりも大きくなるように構成されているので、ｑ軸電流による磁束が第２磁極部２５におけるステータコア１１との間の空間（空気）を通過しにくくなる。その結果、ｑ軸インダクタンスＬｑが小さくなったと考えられる。さらに、永久磁石２３を、ロータコア２１の外周部近傍に埋め込むことにより、比較例によるモータ２００と異なり、永久磁石２３の外周側にｑ軸インダクタンスＬｑが発生するのが抑制されるので、その分、ｑ軸インダクタンスＬｑが小さくなったと考えられる。また、第１実施形態では、高負荷時には、ｑ軸インダクタンスＬｑは、軽負荷時に比べて減少する一方、比較例によるモータ２００と比べて、ｑ軸インダクタンスＬｑの減少の度合いは緩やかである。

また、第１実施形態によるモータ１００では、ｄ軸インダクタンスＬｄは、巻線１２に流れる電流が大きくなるのに従って、徐々に小さくなり、その後、略一定になる。なお、第１実施形態によるモータ１００のｄ軸インダクタンスＬｄは、比較例によるモータ２００のｄ軸インダクタンスＬｄに比べて小さくなっている。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、永久磁石２３の厚みｔ２は比較例によるモータ２００の永久磁石２２３ａおよび２２３ｂの厚みの約２倍に相当するので、ｄ軸電流による磁束がｄ軸経路を通過しにくくなる。その結果、ｄ軸インダクタンスＬｄが小さくなったと考えられる。また、巻線１２（巻線２１２）に流れる電流が、比較的大きいとき（約２００（Ａ）〜約３２０（Ａ））（高負荷時）では、比較例によるモータ２００のｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの差よりも、第１実施形態によるモータ１００のｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの差の方が大きくなっている。すなわち、第１実施形態によるモータ１００の方が、比較例によるモータ２００よりも大きなリラクタンストルクを得ることが可能となる。

第１実施形態では、上記のように、ロータコア２１を、第２磁極部２５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ２が、第１磁極部２４におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ３よりも大きくなるように構成する。これにより、第２磁極部２５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ２が大きくなる分、磁束（ｑ軸電流による磁束）が第２磁極部２５とステータコア１１との間の空間（空気）を通過しにくくなるので、軽負荷時のｑ軸インダクタンスＬｑを小さくすることができる。その結果、高速回転時において、ｄ、ｑ軸（特にｑ軸）のインダクタンス成分によるインピーダンスの増加が少なくなることに起因して電圧飽和の発生が抑制されるので、所定の出力を得ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、永久磁石２３を、ロータコア２１の外周部近傍に埋め込む。これにより、永久磁石２３の外周側のロータコア２１の部分に、ｑ軸電流による磁束が発生するのが抑制されるので、ｑ軸インダクタンスＬｑをより小さくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、永久磁石２３を、ロータコア２１の外周部近傍に周方向に沿うように埋め込む。比較例によるモータ２００（図５参照）のように、２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂをＶ字形状に配置した場合では、Ｖ字形状に配置された２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂのロータコア２２１の内周側（Ｖ字形状の根元）において、２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂが近接することに起因して永久磁石のパーミアンス（磁気抵抗の逆数）が小さくなり、減磁しやすくなる一方、永久磁石２３を、ロータコア２１の外周部近傍に周方向に沿うように埋め込むことにより、隣接する永久磁石２３間の間隔を増加させることができるので、永久磁石２３のパーミアンス（磁気抵抗の逆数）を大きくすることができ、永久磁石２３が減磁しやすくなるのを抑制することができる。その結果、さらに、比較例によるモータ２００（図５参照）のように、２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂをＶ字形状に配置した場合では、２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂの着磁方向が交差しているので、２つの永久磁石２２３ａおよび２２３ｂをロータコア２１に配置した後に永久磁石２２３ａおよび２２３ｂに着磁を行うのが困難である一方、第１実施形態では、永久磁石２３を、ロータコア２１の外周部近傍に周方向に沿うように埋め込むことにより、永久磁石２３をロータコア２１に配置した後に、容易に、永久磁石２３に着磁を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、永久磁石２３を、周方向の端部における厚みｔ１よりも周方向の中央部における厚みｔ２が大きい形状を有するように構成する。これにより、ｄ軸電流による磁束が永久磁石２３を通過しにくくなるので、ｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることができる。その結果、ｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）とｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）との差（Ｌｄ−Ｌｑ）に応じて増減するリラクタンストルクを大きくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、永久磁石２３を、隣接する２つの第１磁極部２４の永久磁石２３の間の最小の間隔Ｌ１よりも大きい厚みｔ１（ｔ２）を有するように構成する。これにより、ｄ軸インダクタンスＬｄを効果的に小さくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、永久磁石２３を、永久磁石２３のステータコア１１側の表面２３ａの少なくとも一部が露出するように、ロータコア２１の外周部近傍に配置して、ロータコア２１を、第２磁極部２５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ２が、第１磁極部２４におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ３よりも大きくなるように構成する。これにより、永久磁石２３の露出している部分をステータコア１１側により近づけることができるので、磁石トルクをより大きくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、永久磁石２３を、フェライト系の永久磁石２３により構成する。このように希土類磁石に比べて磁力の弱いフェライト系の磁石を用いる場合にも、リラクタンストルクを有効に利用可能な本発明により、所望の出力を容易に得ることができる。

（第２実施形態）
次に、図８および図９を参照して、第２実施形態のモータ１０１について説明する。この第２実施形態のモータ１０１は、永久磁石２３のステータコア１１側の表面２３ａが露出していた上記第１実施形態と異なり、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａが露出しないようにロータコア３１に埋め込まれている。なお、モータ１０１は、本発明の「回転電機」の一例である。

図８に示すように、第２実施形態のモータ１０１のロータ３は、ロータコア３１と、シャフト３２と、永久磁石３３とから構成されている。ロータコア３１には、永久磁石３３を有する複数の第１磁極部３４と、永久磁石３３を有さない複数の第２磁極部３５とが１つずつ交互に周状に配置されている。また、永久磁石３３は、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａが露出しないように、ロータコア３１の外周部近傍に周方向に沿うように埋め込まれている。具体的には、永久磁石３３は、永久磁石３３の外周を覆うように穴状に形成された取付部３１ａに埋め込まれている。

ここで、第２実施形態では、図９に示すように、ロータコア３１は、第２磁極部３５におけるステータコア１１に対する（平均の）ギャップ長Ｌ１０（たとえば約１ｍｍ）が、第１磁極部２４におけるステータコア１１に対する（平均の）ギャップ長Ｌ１１（たとえば約０．４ｍｍ）よりも大きくなるように構成されている。なお、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａとロータコア３１（第１磁極部３４）の外周との間のロータコア３１の部分３１ｂは、ロータコア３１（ステータコア１１）と略同じ曲率半径を有するように構成されている。これにより、ステータコア１１と第１磁極部３４との間のギャップ長Ｌ１１（約０．４ｍｍ）は、周方向に沿って、略等しくなる。また、第２磁極部３５の外周側は、ロータコア３１（ステータコア１１）と略同じ曲率半径を有するように構成されている。これにより、ステータコア１１と第２磁極部３５との間のギャップ長Ｌ１０（約１ｍｍ）は、周方向に沿って、略等しくなる。

また、図８および図９に示すように、第２磁極部３５の永久磁石３３側の部分には、切り込み３６が設けられている。切り込み３６は、第２磁極部３５の周方向の一方側（矢印Ｒ１方向側）に隣接する永久磁石側の部分に設けられる切り込み部３６ａと、第２磁極部３５の周方向の他方側（矢印Ｒ２方向側）に隣接する永久磁石３３側の部分に設けられる切り込み部３６ｂとを含む。また、切り込み３６は、軸方向から見て、ロータコア３１の内周側に向かって切り込み３６の幅Ｗ２が小さくなるように略Ｖ字形状に形成されている。また、切り込み３６のロータコア３１の内周側の端部３６ｃのロータコア３１における深さ位置は、永久磁石３３の側面３３ｂのロータコア３１の内周側の端部３３ｃ（および永久磁石３３の側面３３ｂの厚み方向の中点（点Ｂ））よりもロータコア３１の外周側に位置している。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、永久磁石３３を、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａが露出しないように、ロータコア３１の外周部近傍に埋め込み、ロータコア３１を、第２磁極部３５におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ１０が、第１磁極部３４におけるステータコア１１に対する平均のギャップ長Ｌ１１よりも大きくなるように構成する。これにより、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａがロータコア３１に覆われているので、永久磁石３３がステータコア１１側に飛び出すのを効果的に抑制することができる。

また、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、回転電機の一例としてのモータに本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転電機の他の例としての発電機に本発明を適用してもよい。また、本発明の回転電機は、車両や船舶などに利用可能である。

また、上記第１実施形態では、永久磁石（第１磁極部）におけるステータコアに対するギャップ長のみを周方向に沿って異ならせる例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２磁極部におけるステータコアに対するギャップ長のみを周方向に沿って異ならせてもよいし、第１磁極部および第２磁極部の両方におけるステータコアに対するギャップ長を周方向に沿って異ならせるようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石が周方向の端部における厚みよりも周方向の中央部における厚みが大きい形状を有する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石が周方向の厚みが等しい円弧形状を有していてもよいし、矩形状を有していてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石がフェライト系の永久磁石により構成されている例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石がネオジウムなどレアアースを含む材料により構成されていてもよい。

また、上記第１実施形態では、永久磁石のステータコア側の面の少なくとも一部（両端部以外の部分）が露出するように、ロータコアの外周部近傍に永久磁石を配置する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石のステータコア側の表面の全てが露出するように、ロータコアの外周部近傍に永久磁石を配置してもよい。

また、上記第１（第２）実施形態では、永久磁石がステータコアに最も近接する部分のギャップ長が、約０．４ｍｍ（第１磁極部におけるステータコアに対する平均のギャップ長が約０．４ｍｍ）であり、ロータコアと第２磁極部との間の平均のギャップ長Ｌ２が、約１ｍｍである例について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロータコアが、第２磁極部におけるステータコアに対する平均のギャップ長が、第１磁極部におけるステータコアに対する平均のギャップ長よりも大きくなるように構成されていれば、ギャップ長が、約０．４ｍｍおよび約１ｍｍ以外の大きさでもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第２磁極部に２つの切り込み（切り込み部）を設ける例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示す第１実施形態の変形例に示すように、第２磁極部４１の永久磁石２３側の部分の一方（たとえば矢印Ｒ２方向）に１つの切り込み４２を設けてもよい。すなわち、第２磁極部４１を、モータ１０２のｑ軸に対して非対称な形状に形成してもよい。これにより、第２磁極部がｑ軸に対して対称な形状に形成されている場合と異なり、ｑ軸の磁束が飽和するのを対称のときと変化させて回転方向によってモータ特性が異なるようにすることができる。なお、モータ１０２は、本発明の「回転電機」の一例である。

また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石が、ステータコア側の表面が円弧状の断面形状を有するように形成されている例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石が、略長方形形状の断面形状を有するように形成されていてもよい。

また、上記第２実施形態では、図９に示されるように、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａからステータコア１１までの間の間隔が、第２磁極部３５におけるステータコア１１に対するギャップ長Ｌ１０よりも大きくなるように構成されている例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１に示す第２実施形態の変形例に示すように、永久磁石３３のステータコア１１側の表面３３ａからステータコア１１までの間の間隔Ｌ１３を、第２磁極部３５におけるステータコア１１に対するギャップ長Ｌ１２よりも小さくなるように構成してもよい。

１１ステータコア
２１、３１ロータコア
２３、３３永久磁石
２４、３４第１磁極部
２５、３５、４１第２磁極部
１００、１０１、１０２モータ（回転電機）

Claims

永久磁石を有する複数の第１磁極部と、前記永久磁石を有さない複数の第２磁極部とが１つずつ交互に周状に配置されたロータコアと、
前記ロータコアの外周部に対向するように配置されたステータコアとを備え、
前記ロータコアは、前記第２磁極部における前記ステータコアに対する平均のギャップ長が、前記第１磁極部における前記ステータコアに対する平均のギャップ長よりも大きくなるように構成されている、回転電機。
前記永久磁石は、隣接する２つの前記第１磁極部の永久磁石の間の最小の間隔よりも大きい厚みを有する、請求項１に記載の回転電機。
前記永久磁石は、前記ロータコアの外周部近傍に埋め込まれている、請求項１または２に記載の回転電機。
前記永久磁石は、前記ロータコアの外周部近傍に周方向に沿うように埋め込まれている、請求項３に記載の回転電機。
前記永久磁石は、周方向の端部における厚みよりも周方向の中央部における厚みが大きい形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
前記永久磁石は、前記永久磁石の前記ステータコア側の面の少なくとも一部が露出するように、前記ロータコアの外周部近傍に配置されており、
前記ロータコアは、前記第２磁極部における前記ステータコアに対する平均のギャップ長が、前記第１磁極部における前記ステータコアに対する平均のギャップ長よりも大きくなるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
前記永久磁石は、前記永久磁石の前記ステータコア側の面が露出しないように、前記ロータコアの外周部近傍に埋め込まれており、
前記ロータコアは、前記第２磁極部における前記ステータコアに対する平均のギャップ長が、前記第１磁極部における前記ステータコアに対する平均のギャップ長よりも大きくなるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
前記永久磁石は、フェライト系の永久磁石により構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機。