JP2014023394A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアの外周面での磁束密度を高めることのできる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機１は、円環状の補助磁石５１、及び補助磁石５１で作られる磁束の磁路となる円環状のヨーク５２を有し、ロータ４の軸方向一端側に間隔を空けて配置される補助界磁ＳＦを備えた。また、ロータコア２２に、第１の極性の第１磁極部３５から軸方向一端側に突出した第１突起３７、及び第２の極性の第２磁極部３６から軸方向一端側に突出するとともに第１突起３７よりも径方向内側に配置される第２突起３８を設けた。そして、ヨーク５２に、第１突起３７と軸方向において対向する第１の極性の外側磁極部５４を設けるとともに、第２突起３８と軸方向において対向する第２の極性の内側磁極部５５を外側磁極部５４との間に環状のギャップＧを介在させて設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、回転電機には、ロータコアに永久磁石を埋め込む態様で固定した所謂埋込磁石型のロータを備えたものがある（例えば、特許文献１）。こうした埋込磁石型のロータを備えた回転電機では、永久磁石によるマグネットトルクのみならず、リラクタンストルクが発生するため、ロータコアの表面に永久磁石を固定した所謂表面磁石型のロータを備えるものに比べ、高いトルクを得られるといった利点がある。

特開２０１０−２３３３４６号公報

ところで、マグネットトルクを大きくするためには、ステータとロータとの間を通過する磁束の量、すなわちロータコアの外周面での磁束密度を高くする必要がある。しかし、上記従来の構成においては、ロータコアの外周面での磁束密度を高くする方策として最大エネルギー積のより大きな永久磁石を用いる以外に有効なものがないというのが実情である。そのため、ロータコアに埋め込まれた永久磁石の性能によらず、ロータコアの外周面での磁束密度を高めることのできる新たな技術の創出が求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ロータコアの外周面での磁束密度を高めることのできる回転電機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ハウジングの内側に固定されるステータと、前記ステータの内周に配置され、ロータコア及び前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定された複数の埋込磁石を有するロータと、を備え、前記埋込磁石は、前記ロータの外周に第１の極性の磁極と第２の極性の磁極とが周方向に交互に並ぶように配置された回転電機において、前記ロータコアには、該ロータコアにおける前記第１の極性の磁極が外周に現れた第１磁極部から軸方向の少なくとも一方側に突出した第１突起、及び該ロータコアにおける前記第２の極性の磁極が外周に現れた第２磁極部から軸方向の少なくとも一方側に突出するとともに前記第１突起よりも径方向内側に配置された第２突起が設けられ、前記ロータの軸方向の少なくとも一方側には、補助磁石を有する補助界磁が配置され、前記補助界磁には、前記第１突起と軸方向において対向する第１の極性の外側磁極部が設けられるとともに、前記第２突起と軸方向において対向する第２の極性の内側磁極部が前記外側磁極部との間にギャップを介在させて設けられたことを要旨とする。

上記構成によれば、外側磁極部は第１突起と対向するため、該外側磁極部を通過する磁束は主に第１突起を介してロータコアの第１磁極部に出入りし、内側磁極部は第２突起と対向するため、該内側磁極部を通過する磁束は主に第２突起を介してロータコアの第２磁極部に出入りする。そして、外側磁極部及び内側磁極部の極性がそれぞれ第１磁極部及び第２磁極部と同一の極性であるため、ロータコアの外周面を通過する埋込磁石の磁束に、補助磁石の磁束が加えられるようになり、ステータとロータとの間を通過する磁束が増加する。そのため、最大エネルギー積の大きな埋込磁石を用いなくても、ロータコアの外周面での磁束密度を高くすることができ、容易にマグネットトルクの増大を図ることが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機において、前記補助界磁は、磁性材料からなり、前記補助磁石で作られる磁束の磁路となるヨークを有することを要旨とする。

上記構成によれば、補助界磁が、外側磁極部を構成する補助磁石と内側磁極部を構成する補助磁石とをそれぞれ有する場合に比べ、補助磁石の数を減らしてコストを低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転電機において、前記第１突起と前記第２突起とは、軸方向と直交する断面積が互いに等しくなるように形成されたことを要旨とする。

第１突起及び第２突起はそれぞれ補助界磁で作られる磁束の磁路となるため、例えば第１突起及び第２突起のいずれか一方の断面積のみを大きくしても、いずれか他方の断面積が小さく磁気抵抗が大きい場合には、補助界磁とロータとの間を通過する磁束は増加しない。したがって、上記構成のように第１突起及び第２突起の断面積を互いに等しくすることで、補助界磁とロータとの間を通過する磁束を効率的に増加させることが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、前記ロータコアは、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなるものであって、前記第１磁極部には、軸方向の少なくとも一方側に開口した第１挿入孔が前記外側磁極部と対向する位置に形成されるとともに、前記第２磁極部には、軸方向の少なくとも一方側に開口した第２挿入孔が前記内側磁極部と対向する位置に形成され、前記第１突起は、前記第１挿入孔に挿入され、前記ロータコアの軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第１磁性体により構成され、前記第２突起は、前記第２挿入孔に挿入され、前記ロータコアの軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第２磁性体により構成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、電磁鋼板によりロータコアが構成されるため、渦電流の発生を抑制することができる。ここで、電磁鋼板の表面には絶縁被膜が設けられていることから、電磁鋼板を積層してなるロータコアでは、軸方向の磁気抵抗が径方向の磁気抵抗よりも大きくなり、磁束がロータコア内を軸方向に流れ難くなる。そのため、例えばロータコアにおける補助界磁から離れた位置では補助界磁から出た磁束が少なくなることがある。その結果、ステータとロータとの間を通過する磁束が軸方向においてばらつく虞がある。この点、上記構成によれば、磁束が長尺状に形成された第１磁性体及び第２磁性体を通過することで、ロータコア内を軸方向に流れ易くなるため、渦電流の発生を抑制しつつ、ステータとロータとの間を通過する磁束が軸方向においてばらつくことを抑制できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、前記第１突起は、前記ロータコアの軸端面における前記外側磁極部と対向する位置に固定された第１磁性体により構成され、前記第２突起は、前記ロータコアの軸端面における前記内側磁極部と対向する位置に固定された第２磁性体により構成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、第１磁極部及び第２磁極部に挿入孔を形成するとともにこの挿入孔に磁性体を挿入する場合に比べ、第１磁極部及び第２磁極部の径方向の磁気抵抗が大きくなることを抑制できる。

本発明によれば、ロータコアの外周面での磁束密度を高めることのできる回転電機を提供することができる。

第１実施形態の回転電機の軸方向に沿った断面図。 第１実施形態の回転電機の軸方向と直交する断面図（Ａ−Ａ断面図）。 第１実施形態のロータを軸方向一端側から見た側面図。 第１実施形態の回転電機における磁束の流れを示す作用説明図。 第２実施形態の回転電機の軸方向に沿った断面図。 第２実施形態のロータを軸方向一端側から見た側面図。 別例の回転電機の軸方向に沿った断面図。 （ａ），（ｂ）は別例のロータを軸方向一端側から見た側面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示す回転電機（電動モータ）１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源として用いられる。同図に示すように、回転電機１は、円筒状のハウジング２内に収容されたステータ３と、ステータ３の径方向内側において回転可能に支持されたロータ４とを備えている。ハウジング２は、一端側（図２における右側）が開口した有底筒状のハウジング本体５と、ハウジング本体５の開口端を閉塞するように設けられる円環状のカバー６とからなる。なお、本実施形態では、ハウジング本体５及びカバー６は、非磁性材料により構成されている。

ステータ３は、ハウジング本体５の筒状部５ａの内側に固定された円筒状の円筒部１１と、円筒部１１から径方向内側に向って放射状に延びる複数（本実施形態では、１２個）のティース１２とからなるステータコア１３を備えている。ステータコア１３は、珪素鋼板等の電磁鋼板１４を複数枚積層することにより構成されている。そして、各ティース１２には、複数（本実施形態では、１２個）のステータコイル１５が巻装されている。

ロータ４は、回転軸２１と、回転軸２１と一体回転可能に固定される円柱状のロータコア２２と、ロータコア２２に埋め込まれる態様で固定された複数（本実施形態では、１０個）の埋込磁石２３とを備えている。つまり、本実施形態のロータ４は、所謂埋込磁石型のロータとして構成されている。回転軸２１は、例えば炭素鋼等の金属材料により構成されており、ロータコア２２は、珪素鋼板等の電磁鋼板２４を複数枚積層することにより構成されている。なお、図１において拡大して示すように、電磁鋼板２４の表面には、絶縁被膜２４ａが設けられている。これにより、ロータコア２２は、その軸方向の磁気抵抗が径方向の磁気抵抗よりも大きくなっている。

このように構成された回転電機１は、制御装置（図示略）から三相の励磁電流がステータコイル１５に対して供給されると、ステータ３に回転磁界が発生し、その回転磁界に基づいてロータ４が回転するようになっている。

ここで、本実施形態の回転電機１には、ロータ４の軸方向一端側（図１における左側）に補助界磁ＳＦがロータ４と間に間隔を空けて設けられており、この補助界磁ＳＦで作られる磁束がロータ４に出入りすることによって、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束が増加するようになっている。以下、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束を増加させるための構成について説明する。

先ず、ロータの構成について詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、ロータコア２２には、回転軸２１が挿通される貫通孔３１がその中央に形成されている。また、ロータコア２２には、埋込磁石２３が内部に配置される複数の空洞部３２が設けられている。空洞部３２は、軸方向に延びる断面長方形の孔状にそれぞれ形成されるとともに、その長手方向が径方向に沿うようにロータコア２２に対して配置されている。また、空洞部３２の径方向両側には、空洞部３２と連続する断面略半円形の膨出部３３が形成されている。さらに、ロータコア２２における径方向内側部分には、複数の空隙３４が形成されている。なお、本実施形態の各空隙３４は、軸方向に延びる断面略円形状に形成されており、隣り合う膨出部３３間に配置されている。

埋込磁石２３は、空洞部３２の断面形状に対応した断面長方形の平板状に形成されており、空洞部３２内に配置されている。つまり、埋込磁石２３は、放射状に配置されている。そして、各埋込磁石２３は、周方向において同一の極性（Ｎ極又はＳ極）が対向するとともに、埋込磁石２３によってロータコア２２の外周面に形成される磁極（ロータ磁極）の極性が周方向に交互に並ぶように磁化（着磁）されている。したがって、ロータコア２２における隣り合う空洞部３２間の略扇形状に形成された複数の部位のうち、第１の極性（本実施形態では、Ｎ極）の磁極が外周に現れた部位が第１磁極部３５として構成され、第２の極性（本実施形態では、Ｓ極）の磁極が外周に現れた部位が第２磁極部３６として構成されている。なお、埋込磁石２３で作られる磁束は、径方向外側に配置された膨出部３３により、埋込磁石２３の径方向外側を通過することが抑制されるとともに、径方向内側に配置された膨出部３３及び空隙３４により、埋込磁石２３の径方向内側を通過することが抑制されている。また、本実施形態の埋込磁石２３には、例えばフェライト系のボンド磁石（プラスチックマグネット、ゴムマグネット等）が用いられている。

そして、図１〜図３に示すように、ロータコア２２には、第１磁極部３５から軸方向一端側に突出した第１突起３７、及び第２磁極部３６から軸方向一端側に突出するとともに第１突起３７よりも径方向内側に配置された第２突起３８が設けられている。

具体的には、各第１磁極部３５の径方向外側部分には、軸方向に貫通した第１挿入孔４１が形成されるとともに、各第２磁極部３６の径方向内側部分には、軸方向に貫通した第２挿入孔４２が形成されている。なお、第１挿入孔４１が形成されている径方向の範囲と、第２挿入孔４２が形成されている径方向の範囲とは、周方向において重ならないように設定されている。また、第１挿入孔４１は、その長手方向が径方向と直交するような断面長方形に形成され、第２挿入孔４２は、その長手方向が径方向に沿うような断面長方形に形成されている。そして、第１挿入孔４１と第２挿入孔４２とは、これらの断面積が互いに略等しくなるように形成されている。

第１挿入孔４１及び第２挿入孔４２には、それぞれ長尺状の第１磁性体４３及び第２磁性体４４が挿入されている。第１磁性体４３は、第１挿入孔４１の断面形状に対応した断面長方形に形成されるとともに、その軸方向の全体に亘って断面略一定に形成されている。一方、第２磁性体４４は、第２挿入孔４２の断面形状に対応した断面長方形に形成されるとともに、その軸方向の全体に亘って断面略一定に形成されている。また、第１磁性体４３と第２磁性体４４とは、これらの断面積が互いに略等しくなるように形成されている。本実施形態の第１磁性体４３及び第２磁性体４４は、珪素鋼板等の電磁鋼板４５をロータコア２２を構成する電磁鋼板２４の積層方向と直交する方向に積層することにより構成されている。これにより、第１磁性体４３及び第２磁性体４４の軸方向の磁気抵抗は、ロータコア２２の軸方向の磁気抵抗よりも小さくなっている。なお、電磁鋼板４５の表面にも、ロータコア２２の電磁鋼板２４と同様に絶縁皮膜が設けられている。そして、図１に示すように、第１磁性体４３及び第２磁性体４４は、ロータコア２２の軸方向長さよりも長く形成されており、第１磁性体４３及び第２磁性体４４の一端部４３ａ，４４ａがロータコア２２の軸端面よりも軸方向一端側に突出している。つまり、本実施形態では、第１磁性体４３の一端部４３ａが第１突起３７として構成され、第２磁性体４４の一端部４４ａが第２突起３８として構成されている。

次に、補助界磁の構成について詳細に説明する。
補助界磁ＳＦは、円環状の補助磁石５１と、補助磁石５１で作られる磁束の磁路となる円環状のヨーク５２とを備えている。そして、補助界磁ＳＦには、第１突起３７と軸方向において対向する外側磁極部５４が設けられるとともに、第２突起３８と軸方向において対向する内側磁極部５５が外側磁極部５４との間に環状のギャップＧを介在させて設けられている。

具体的には、ヨーク５２は、略円筒状の外側部材６１と、外側部材６１の内周に配置された略円筒状の内側部材６２とを有している。なお、外側部材６１及び内側部材６２は、圧粉磁心により構成されている。外側部材６１の一端部（ロータ４と反対側の端部）には、径方向内側に延出された円環状の固定フランジ部６３が形成され、外側部材６１の他端部（ロータ４側の端部）には、径方向内側に延出された円環状の対向フランジ部６４が形成されている。そして、外側部材６１は、ロータ４と同軸上に配置されるとともに、対向フランジ部６４が第１突起３７と軸方向において対向するようにカバー６の内側に固定されている。つまり、本実施形態では、対向フランジ部６４が外側磁極部５４として構成されている。一方、内側部材６２の一端部には、径方向外側に延出された円環状の固定フランジ部６５が形成され、内側部材６２の他端部には、径方向外側に延出された円環状の対向フランジ部６６が形成されている。そして、内側部材６２は、ロータ４と同軸上に配置されるとともに、対向フランジ部６６が第２突起３８と軸方向において対向するようにカバー６の内側に固定されている。つまり、本実施形態では、対向フランジ部６６が内側磁極部５５として構成されている。

また、外側部材６１と内側部材６２とは、径方向に間隔を空けてカバー６に固定されている。これにより、対向フランジ部６４（外側磁極部５４）と対向フランジ部６６（内側磁極部５５）との間には、上記ギャップＧが形成されている。そして、ギャップＧの径方向の幅は、対向フランジ部６４と第１突起３７との軸方向の間隔、及び対向フランジ部６６と第２突起３８との軸方向の間隔の双方よりも大きくなるように設定されている。なお、対向フランジ部６４，６６の径方向の幅は、それぞれ第１突起３７及び第２突起３８の全体と対向するように設定されている（図３参照）。

補助磁石５１は、外側部材６１の固定フランジ部６３と内側部材６２の固定フランジ部６５との間に固定されており、補助磁石５１で発生する磁束の磁路には、ヨーク５２（外側部材６１及び内側部材６２）が含まれるようになっている。なお、補助磁石５１と固定フランジ部６３，６５とは互いに密着している。そして、補助磁石５１は、径方向外側に第１の極性が現れるとともに径方向内側に第２の極性が現れるように径方向に沿って磁化（着磁）されている。これにより、ヨーク５２の外側磁極部５４には、第１の極性が現れるとともに、内側磁極部５５には、第２の極性が現れている。なお、本実施形態の補助磁石５１には、例えばフェライト系の焼結磁石等が用いられている。

次に、本実施形態の回転電機における補助界磁の作用について説明する。
外側磁極部５４は第１突起３７と対向するため、外側磁極部５４を通過する磁束は主に第１突起３７を介してロータコア２２の第１磁極部３５に出入りし、内側磁極部５５は第２突起３８と対向するため、内側磁極部５５を通過する磁束は主に第２突起３８を介してロータコア２２の第２磁極部３６に出入りする。そして、図４に示すように、外側磁極部５４及び内側磁極部５５の極性がそれぞれ第１磁極部３５及び第２磁極部３６と同一の極性であるため、ロータコア２２の外周面を通過する埋込磁石２３の磁束Ｍ１に、補助磁石５１の磁束Ｍ２が加えられるようになり、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束が増加する。なお、図４では、補助磁石５１の磁化方向を矢印で示している。

より具体的には、外側磁極部５４から出る磁束Ｍ２は、第１突起３７を介して第１磁極部３５に入り、埋込磁石２３で作られる磁束Ｍ１と同様にステータ３を介して第２磁極部３６に入ってから第２突起３８を介して内側磁極部５５に戻る。これにより、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束が増加し、大きなトルクを発生させることが可能になる。このように補助界磁ＳＦで作られる磁束Ｍ２は、第１突起３７及び第２突起３８のいずれか一方を介してロータ４に入り、いずれか他方を介してロータ４から出るため、ハウジング２の筒状部５ａをほとんど通過しない。すなわち、筒状部５ａが補助界磁ＳＦで作られる磁束の磁路とならないようになっている。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ロータ４の軸方向一端側に補助界磁ＳＦを設けることで、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束を増加させたため、最大エネルギー積の大きな埋込磁石を用いなくても、ロータコア２２の外周面での磁束密度を高くすることができ、容易にマグネットトルクの増大を図ることが可能になる。また、筒状部５ａが補助界磁ＳＦで作られる磁束の磁路とならないため、筒状部５ａを薄肉化してもその磁気抵抗が大きくならず、容易に回転電機１を径方向に小型化することができる。

（２）第１突起３７と第２突起３８とを、軸方向と直交する断面積が互いに等しくなるように形成した。
ここで、第１突起３７及び第２突起３８は、それぞれ補助界磁ＳＦで作られる磁束の磁路となるため、例えば第１突起３７及び第２突起３８のいずれか一方の断面積のみを大きくしても、いずれか他方の断面積が小さく磁気抵抗が大きい場合には、補助界磁ＳＦとロータ４との間を通過する磁束は増加しない。したがって、本実施形態のように第１突起３７及び第２突起３８の断面積を互いに等しくすることで、補助界磁ＳＦとロータ４との間を通過する磁束を効率的に増加させることが可能になる。

（３）ロータコア２２は、複数枚の電磁鋼板２４を軸方向に積層して構成したため、渦電流の発生を抑制することができる。しかし、上記のように電磁鋼板２４を積層してなるロータコア２２では、軸方向の磁気抵抗が径方向の磁気抵抗よりも大きくなるため、磁束がロータコア２２内を軸方向に流れ難くなる。そのため、例えばロータコア２２における補助界磁ＳＦから離れた位置では補助界磁ＳＦから出た磁束が少なくなることがある。その結果、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束が軸方向においてばらつく虞がある。

この点、本実施形態では、第１突起３７が、第１磁極部３５に形成された第１挿入孔４１に挿入され、ロータコア２２の軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第１磁性体４３の一端部４３ａにより構成されている。また、第２突起３８が、第２磁極部３６に形成された第２挿入孔４２に挿入され、ロータコア２２の軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第２磁性体４４の一端部４４ａにより構成されている。したがって、磁束が長尺状に形成された第１磁性体４３及び第２磁性体４４を通過することで、ロータコア２２内を軸方向に流れ易くなるため、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束が軸方向においてばらつくことを抑制できる。

（４）各埋込磁石２３を平板状に形成するとともにロータコア２２に対して放射状に配置し、隣り合う埋込磁石２３と周方向において同じ極性が対向するように磁化した。そのため、第１磁極部３５及び第２磁極部３６を径方向の広範囲に広がった形状とするとともに、軸方向から見た第１磁極部３５及び第２磁極部３６の面積を大きくすることができる。これにより、第１突起３７及び第２突起３８の断面積をそれぞれ大きくすることが可能になり、効果的にステータ３とロータ４との間を通過する磁束を増加させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態と上記第１実施形態との主たる相違点は、第１突起及び第２突起の構成である。そのため、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図５及び図６に示すように、各第１磁極部３５の軸方向一端側の軸端面には、外側磁極部５４と軸方向において対向する位置に短尺状の第１磁性体７１が配置され、各第２磁極部３６の軸方向一端側の軸端面には、内側磁極部５５と軸方向において対向する位置に短尺状の第２磁性体７２が配置されている。なお、本実施形態の第１磁性体７１及び第２磁性体７２は圧粉磁心により構成されている。第１磁性体７１及び第２磁性体７２の軸方向と直交する断面形状は、それぞれ略扇形状とされるとともに、その軸方向の全体に亘って断面略一定に形成されている。そして、第１磁性体７１及び第２磁性体７２は、ロータコア２２の軸方向一端側の軸端面に固定されたホルダ７３によって保持されている。なお、本実施形態のホルダ７３は、樹脂材料により構成されている。

ホルダ７３は円板状に形成されるとともに、ホルダ７３の中央には回転軸２１が挿通される貫通孔７４が形成されている。また、ホルダ７３には、第１磁性体７１及び第２磁性体７２と対応する位置にこれらが嵌合する嵌合孔７５，７６が形成されている。そして、ホルダ７３は、接着剤等によりロータコア２２に固定されている。なお、ホルダ７３には、ロータ４の空隙３４と対向する位置に複数の位置決め孔７７が形成されており、位置決め孔７７にピン（図示略）を挿入した状態で該ピンを空隙３４に挿入することで、容易にホルダ７３のロータコア２２に対する位置決めがされるようになっている。

本実施形態の回転電機１では、上記第１実施形態と同様に、補助界磁ＳＦで作られる磁束が第１突起３７及び第２突起３８を介してロータ４に出入りすることで、ステータ３とロータ４との間を通過する磁束が増加する。

以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１），（２），（４）の効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（５）第１突起３７を第１磁極部３５の軸端面における外側磁極部５４と対向する位置に固定された短尺状の第１磁性体７１により構成し、第２突起３８を第２磁極部３６の軸端面における内側磁極部５５と対向する位置に固定された短尺状の第２磁性体７２により構成した。そのため、第１磁極部３５及び第２磁極部３６に挿入孔を形成するとともにこの挿入孔に磁性体を挿入する場合（例えば、上記第１実施形態）に比べ、第１磁極部３５及び第２磁極部３６の径方向の磁気抵抗が大きくなることを抑制できる。

（６）第１磁性体７１及び第２磁性体７２をホルダ７３よりロータコア２２に固定したため、例えば接着剤等により第１磁性体７１及び第２磁性体７２をロータコア２２に固定する場合に比べ、第１磁性体７１及び第２磁性体７２とロータコア２２との間の磁気抵抗を小さくすることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、補助界磁ＳＦを補助磁石５１及びヨーク５２により構成したが、これに限らず、補助界磁ＳＦを複数の補助磁石５１のみにより構成してもよい。具体的には、図７に示す例では、補助界磁ＳＦは、第１突起３７が軸方向において対向する円環状の第１補助磁石８１と、第１補助磁石８１の内周に配置されるとともに第２突起３８と軸方向において対向する円環状の第２補助磁石８２とを有している。第１補助磁石８１は、ロータ４側に第１の極性が現れ、ロータ４と反対側に第２の極性が現れるように軸方向に磁化されており、第１補助磁石８１のロータ４側の端部が外側磁極部５４として構成されている。一方、第２補助磁石８２は、ロータ４側に第２の極性が現れ、ロータ４と反対側に第１の極性が現れるように軸方向に磁化されており、第２補助磁石８２のロータ４側の端部が内側磁極部５５として構成されている。この例において、カバー６を磁性材料により構成することで、このカバー６が第１補助磁石８１のロータ４と反対側の端部と第２補助磁石８２のロータ４と反対側の端部とを連結する磁路として機能するため、第１補助磁石８１及び第２補助磁石８２の磁気効率を高めることができる。

・上記第１実施形態では、ロータコア２２内において平板状に形成された複数の埋込磁石２３を放射状に配置したが、これに限らず、例えば図８（ａ）に示すように、径方向外側に開いたＵ字状の埋込磁石２３を環状に配置してもよい。この場合には、径方向外側が第１の極性となるように磁化された埋込磁石２３の内側の領域が第１磁極部３５となり、径方向外側が第２の極性となるように磁化された埋込磁石２３の内側の領域が第２磁極部３６となる。そして、第１突起３７及び第２突起３８は、それぞれ第１磁極部３５及び第２磁極部３６から軸方向一端側に突出するとともに、周方向において重ならないように形成されている。

また、例えば図８（ｂ）に示すように、周方向において同一の極性が対向するように磁化された一対の埋込磁石２３ａ，２３ｂを環状に配置してもよい。この場合には、ロータコア２２における第１の磁極が対向する埋込磁石２３ａ，２３ｂ間の領域が第１磁極部３５となり、第２の磁極が対向する埋込磁石２３ａ，２３ｂ間の領域が第２磁極部３６となる。そして、第１突起３７及び第２突起３８は、それぞれ第１磁極部３５及び第２磁極部３６から軸方向一端側に突出するとともに、周方向において重ならないように形成されている。

要は、第１磁極部３５から突出する第１突起３７と第２磁極部３６から突出する第２突起３８とを周方向において重ならないように設けることができれば、埋込磁石２３の形状や配置等は適宜変更可能である。同様に、上記第２実施形態においても埋込磁石２３の形状や配置等は適宜変更可能である。

・上記第１実施形態では、第１磁性体４３及び第２磁性体４４を、電磁鋼板４５をロータコア２２を構成する電磁鋼板２４の積層方向と直交する方向に積層することにより構成したが、軸方向の磁気抵抗がロータコア２２の軸方向の磁気抵抗よりも小さければよく、例えば圧粉磁心等により構成してもよい。

・上記第２実施形態では、ホルダ７３によって第１磁性体７１及び第２磁性体７２をロータコア２２に固定したが、これに限らず、例えば接着剤等により第１磁性体７１及び第２磁性体７２をロータコア２２に固定してもよい。

・上記各実施形態において、第１突起３７の断面積と第２突起３８の断面積とが互いに異なるように形成してもよい。
・上記各実施形態では、埋込磁石２３にフェライト系のボンド磁石を用いたが、これに限らず、例えばネオジウム系の焼結磁石等の他の磁石を用いてもよい。同様に、補助磁石５１にサマリウム−コバルト系の焼結磁石以外の磁石を用いてもよい。

・上記各実施形態において、ロータコア２２に第１磁極部３５及び第２磁極部３６から軸方向両側に突出する第１突起３７及び第２突起３８を設けるとともに、補助界磁ＳＦをロータ４の軸方向両側に設けてもよい。

・上記各実施形態では、外側部材６１及び内側部材６２、また、第１磁性体７１及び第２磁性体７２を圧粉磁心により構成したが、例えば低炭素綱等を用いてもよい。
・上記各実施形態において、第１の極性をＳ極とし、第２の極性をＮ極としてもよい。

・上記各実施形態では、本発明を電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源に用いられる回転電機１に具体化したが、これに限らず、例えば電動パワーステアリング装置等の他の装置の駆動源として用いてもよく、また、発電機として用いてもよい。

次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機において、前記各埋込磁石は、板状に形成されるとともに、前記ロータコアに対して放射状に配置され、隣り合う前記埋込磁石と周方向において同じ極性が対向するように磁化されていることを特徴とする回転電機。上記構成によれば、第１磁極部及び第２磁極部を径方向の広範囲に広がった形状とするとともに、軸方向から見た第１磁極部及び第２磁極部の面積を大きくすることができるため、第１突起及び第２突起の断面積をそれぞれ大きくすることが可能になり、効果的にステータとロータとの間を通過する磁束を増加させることができる。

１…回転電機、２…ハウジング、３…ステータ、４…ロータ、５…ハウジング本体、５ａ…筒状部、２１…回転軸、２２…ロータコア、２３，２３ａ，２３ｂ…埋込磁石、２４，４５…電磁鋼板、３５…第１磁極部、３６…第２磁極部、３７…第１突起、３８…第２突起、４１…第１挿入孔、４２…第２挿入孔、４３，７１…第１磁性体、４３ａ，４４ａ…一端部、４４，７２…第２磁性体、５１…補助磁石、５２…ヨーク、５４…外側磁極部、５５…内側磁極部、６４，６６…対向フランジ部、７３…ホルダ、８１…第１補助磁石、８２…第２補助磁石、Ｇ…ギャップ、Ｍ１，Ｍ２…磁束、ＳＦ…補助界磁。

Claims (5)

1. ハウジングの内側に固定されるステータと、
   前記ステータの内周に配置され、ロータコア及び前記ロータコアに埋め込まれる態様で固定された複数の埋込磁石を有するロータと、を備え、
   前記埋込磁石は、前記ロータの外周に第１の極性の磁極と第２の極性の磁極とが周方向に交互に並ぶように配置された回転電機において、
   前記ロータコアには、該ロータコアにおける前記第１の極性の磁極が外周に現れた第１磁極部から軸方向の少なくとも一方側に突出した第１突起、及び該ロータコアにおける前記第２の極性の磁極が外周に現れた第２磁極部から軸方向の少なくとも一方側に突出するとともに前記第１突起よりも径方向内側に配置された第２突起が設けられ、
   前記ロータの軸方向の少なくとも一方側には、補助磁石を有する補助界磁が配置され、
   前記補助界磁には、前記第１突起と軸方向において対向する第１の極性の外側磁極部が設けられるとともに、前記第２突起と軸方向において対向する第２の極性の内側磁極部が前記外側磁極部との間にギャップを介在させて設けられたことを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記補助界磁は、磁性材料からなり、前記補助磁石で作られる磁束の磁路となるヨークを有することを特徴とする回転電機。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機において、
   前記第１突起と前記第２突起とは、軸方向と直交する断面積が互いに等しくなるように形成されたことを特徴とする回転電機。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記ロータコアは、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなるものであって、
   前記第１磁極部には、軸方向の少なくとも一方側に開口した第１挿入孔が前記外側磁極部と対向する位置に形成されるとともに、前記第２磁極部には、軸方向の少なくとも一方側に開口した第２挿入孔が前記内側磁極部と対向する位置に形成され、
   前記第１突起は、前記第１挿入孔に挿入され、前記ロータコアの軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第１磁性体により構成され、
   前記第２突起は、前記第２挿入孔に挿入され、前記ロータコアの軸方向の磁気抵抗よりも軸方向の磁気抵抗が小さな長尺状の第２磁性体により構成されたことを特徴とする回転電機。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機において、
   前記第１突起は、前記ロータコアの軸端面における前記外側磁極部と対向する位置に固定された第１磁性体により構成され、
   前記第２突起は、前記ロータコアの軸端面における前記内側磁極部と対向する位置に固定された第２磁性体により構成されたことを特徴とする回転電機。