JP2015095998A - Rotary electric machine - Google Patents

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柴田 由之
Yoshiyuki Shibata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine capable of achieving high-speed rotation and capable of outputting high torque in a low-speed rotation region.SOLUTION: A rotary electric machine 1 includes a stator 3 in which coils 15 are respectively wound around teeth 12, and a rotor 4 in which permanent magnets 23 are fixed on a rotor core 22. The rotor 4 is partitioned into four magnetic pole blocks 33 each of which includes two magnet magnetic pole portions 31 in which the same polarity corresponding to the polarity of the permanent magnet respectively appears and a core magnetic pole portion 32 arranged between the two magnet magnetic pole portions 31. In the respective magnetic pole blocks 33, the respective magnet magnetic pole portions 31 are arranged adjacently to the magnet magnetic pole portion 31 with different polarity in a peripheral direction. The rotary electric machine 1 further includes a magnetic flux supply body 35 supported on the inner peripheral side of the rotor 4 so as to be rotated relatively to the rotor 4 and formed by alternately arranging supply body magnetic pole portions 34 with respective different polarity in the peripheral direction.

Description

本発明は、回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine.

従来、回転電機には、界磁となる永久磁石をロータに固定したものが広く知られている。こうしたロータとしては、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もの(例えば、特許文献1)や、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もの(例えば、特許文献2)等がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electric machine in which a permanent magnet serving as a field is fixed to a rotor is widely known. As such a rotor, a so-called embedded magnet type in which permanent magnets are embedded in a rotor core (for example, Patent Document 1), or a so-called surface magnet type in which permanent magnets are fixed on the surface of a rotor core (for example, patents). Reference 2).

特開2001−352702号公報JP 2001-352702 A 特開2010−172195号公報JP 2010-172195 A

ところで、上記のような永久磁石界磁型の回転電機では、永久磁石で作られる磁束が略一定であるため、ステータのコイルに発生する誘起電圧(逆起電圧)はロータの回転速度に比例して大きくなる。そして、この誘起電圧が電源電圧の上限に達すると、それ以上ロータを高速で回転させることができなくなる。そこで、高速回転させることが要求される用途では、永久磁石で作られる磁束(コイルに対する鎖交磁束)をロータが十分に高速回転できるような量に抑える設計とすることが考えられるが、この場合には低速回転域で十分に高いトルクを得ることができなくなる。そのため、高速回転させることができるとともに、低速回転域では高いトルクを出力できる新たな技術の開発が求められていた。   By the way, in the permanent magnet field type rotating electrical machine as described above, since the magnetic flux generated by the permanent magnet is substantially constant, the induced voltage (back electromotive voltage) generated in the stator coil is proportional to the rotational speed of the rotor. Become bigger. When this induced voltage reaches the upper limit of the power supply voltage, the rotor can no longer be rotated at a high speed. Therefore, in applications where high-speed rotation is required, it is conceivable to design the magnetic flux (interlinkage flux with respect to the coil) generated by a permanent magnet so that the rotor can sufficiently rotate at high speed. In this case, a sufficiently high torque cannot be obtained in the low speed rotation range. Therefore, there has been a demand for the development of a new technology that can rotate at a high speed and can output a high torque in a low-speed rotation range.

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、高速回転可能かつ低速回転域で高いトルクを出力可能な回転電機を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can rotate at a high speed and can output a high torque in a low-speed rotation region.

上記課題を解決する回転電機は、ステータコア、及び前記ステータコアのティースに設けられるコイルを有するステータと、回転軸に一体回転可能に固定されたロータコア、及び前記ロータコアに固定された永久磁石を有するロータとを備えたものにおいて、前記ロータは、複数の磁極ブロックに区分され、前記各磁極ブロックは、前記永久磁石の極性に応じた同一の極性が現れる2個のマグネット磁極部と、前記2個のマグネット磁極部間に配置されるコア磁極部とを有し、前記複数の磁極ブロックは、一の磁極ブロックにおけるマグネット磁極部と他の磁極ブロックにおけるマグネット磁極部とが互いに異なる極性でかつ周方向において隣り合うように並んでおり、前記ロータに対して相対回転可能に支持されるとともに、異なる極性の供給体磁極部が周方向に並んで形成された磁束供給体と、前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を、高トルク角度と高速回転角度との間で調整する角度調整装置とを備えたことを要旨とする。   A rotating electrical machine that solves the above problems includes a stator core, a stator having coils provided on teeth of the stator core, a rotor core fixed to a rotating shaft so as to be integrally rotatable, and a rotor having a permanent magnet fixed to the rotor core. The rotor is divided into a plurality of magnetic pole blocks, and each magnetic pole block has two magnet magnetic pole portions in which the same polarity according to the polarity of the permanent magnet appears, and the two magnets A plurality of magnetic pole blocks, wherein the magnetic pole part in one magnetic pole block and the magnetic pole part in the other magnetic pole block have different polarities and are adjacent in the circumferential direction. Are aligned so that they can rotate relative to the rotor and have different polarities. A magnetic flux supply body in which a supply magnetic pole portion is formed side by side in the circumferential direction; and an angle adjustment device that adjusts a relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body between a high torque angle and a high-speed rotation angle. The summary is provided.

上記構成によれば、ロータと磁束供給体との相対回転角度を高トルク角度と高速回転角度との間で調整することで、高速回転させるとともに、低速回転域では高いトルクを出力することが可能になる。   According to the above configuration, by adjusting the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier between the high torque angle and the high speed rotation angle, it is possible to rotate at high speed and output high torque in the low speed rotation range. become.

上記回転電機において、前記高トルク角度は、一の前記磁極ブロック内における前記コア磁極部と対向する前記供給体磁極部が、該一の磁極ブロック内における前記各マグネット磁極部の極性と反対の極性となる角度であり、前記高速回転角度は、一の前記磁極ブロック内における前記コア磁極部と対向する前記供給体磁極部が、該一の磁極ブロック内における前記各マグネット磁極部の極性と同一の極性となる角度であることが好ましい。   In the rotating electrical machine, the high torque angle is such that the supply magnetic pole portion facing the core magnetic pole portion in one magnetic pole block has a polarity opposite to the polarity of each magnet magnetic pole portion in the one magnetic pole block. The high-speed rotation angle is the same as the polarity of each of the magnet magnetic pole portions in the one magnetic pole block, the supply magnetic pole portion facing the core magnetic pole portion in the one magnetic pole block The angle is preferably polar.

上記構成によれば、磁束供給体から磁束が供給されない場合を想定すると、コア磁極部は、永久磁石で作られる磁束によりマグネット磁極部と反対の極性の磁極として機能する。つまり、各磁極ブロックはそれぞれ3つの磁極として機能する。ここで、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度とされた場合、コア磁極部は、同じ磁極ブロックの各マグネット磁極部と反対の極性の供給体磁極部と対向する。そのため、磁束供給体からロータに供給される磁束は、ステータとコア磁極部との間を、永久磁石で作られる磁束と同方向に流れるようになる。一方、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高速回転角度とされた場合、コア磁極部は、同じ磁極ブロックの各マグネット磁極部と同一の極性の供給体磁極部と対向する。そのため、磁束供給体からロータに供給される磁束は、ステータとコア磁極部との間を、永久磁石で作られる磁束と逆方向に流れるようになる。このようにロータと磁束供給体との相対回転角度を調整することで、ステータとコア磁極部との間を通過する磁束(コイルに対する鎖交磁束)を調整できるため、高速回転させるとともに、低速回転域では高いトルクを出力することが可能になる。   According to the above configuration, assuming that no magnetic flux is supplied from the magnetic flux supplier, the core magnetic pole portion functions as a magnetic pole having a polarity opposite to that of the magnet magnetic pole portion due to the magnetic flux generated by the permanent magnet. That is, each magnetic pole block functions as three magnetic poles. Here, when the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high torque angle, the core magnetic pole portion faces the supply magnetic pole portion having the opposite polarity to each magnet magnetic pole portion of the same magnetic pole block. For this reason, the magnetic flux supplied from the magnetic flux supplier to the rotor flows in the same direction as the magnetic flux made of the permanent magnet between the stator and the core magnetic pole portion. On the other hand, when the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high-speed rotation angle, the core magnetic pole portion faces the supply magnetic pole portion having the same polarity as each magnet magnetic pole portion of the same magnetic pole block. Therefore, the magnetic flux supplied from the magnetic flux supplier to the rotor flows between the stator and the core magnetic pole portion in the opposite direction to the magnetic flux produced by the permanent magnet. By adjusting the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body in this way, the magnetic flux passing through between the stator and the core magnetic pole part (linkage magnetic flux with respect to the coil) can be adjusted. High torque can be output in the region.

上記回転電機において、前記磁束供給体は、前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を前記高速回転角度とした状態で、一の前記磁極ブロック内において、前記コア磁極部の極性が前記各マグネット磁極部の極性と同一になるような量の磁束を供給可能に構成されることが好ましい。   In the rotating electrical machine, the magnetic flux supply body has a polarity of the core magnetic pole portion in the magnetic pole block in a state where the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body is the high-speed rotation angle. It is preferable that an amount of magnetic flux that is the same as the polarity of the magnet magnetic pole portion be supplied.

上記構成によれば、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高速回転角度とされた場合、コア磁極部は、同じ磁極ブロックの各マグネット磁極部と同一の極性の磁極として機能するため、各磁極ブロックは1つの磁極として機能する。一方、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度とされた場合、コア磁極部は、同じ磁極ブロックの各マグネット磁極部と反対の極性の磁極として機能するため、磁極ブロックは3つの磁極として機能する。つまり、ロータと磁束供給体との相対回転角度を調整することにより、ロータの磁極数が磁極ブロックの数と同一又は三倍に変化する。ここで、ロータの回転速度が同じ場合、ロータの磁極数が少ないと、コイルと対向する磁極が切り替わるのにかかる時間が長くなり、単位時間当たりの鎖交磁束の変化量が小さくなる。そして、誘起電圧は鎖交磁束の単位時間当たりの変化量に比例するため、ロータの磁極数が少ないと、誘起電圧が小さくなり、十分にロータを高速回転させることが可能になる。   According to the above configuration, when the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high-speed rotation angle, the core magnetic pole portion functions as a magnetic pole having the same polarity as each magnetic pole portion of the same magnetic pole block. The magnetic pole block functions as one magnetic pole. On the other hand, when the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high torque angle, the core magnetic pole portion functions as a magnetic pole of the opposite polarity to each magnet magnetic pole portion of the same magnetic pole block. Functions as a magnetic pole. That is, by adjusting the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier, the number of magnetic poles of the rotor changes to be the same as or three times the number of magnetic pole blocks. Here, when the rotational speed of the rotor is the same, if the number of magnetic poles of the rotor is small, the time required for switching the magnetic poles facing the coils becomes long, and the amount of change in the interlinkage magnetic flux per unit time becomes small. Since the induced voltage is proportional to the amount of change in interlinkage magnetic flux per unit time, if the number of magnetic poles of the rotor is small, the induced voltage becomes small and the rotor can be sufficiently rotated at high speed.

上記回転電機において、前記角度調整装置は、前記ティースに設けられる調整コイルと、前記調整コイルへの通電により前記コア磁極部と対向する部位に調整磁極を発生させる制御装置とを備えることが好ましい。   In the rotating electric machine, it is preferable that the angle adjustment device includes an adjustment coil provided in the teeth and a control device that generates an adjustment magnetic pole at a portion facing the core magnetic pole portion by energizing the adjustment coil.

上記構成によれば、調整コイルへの通電によって、コア磁極部と対向する部位に同じ磁極ブロックの各マグネット磁極部と反対の極性の調整磁極を発生させることで、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高速回転角度となる。一方、調整コイルへの通電によって、コア磁極部と対向する部位に同じ磁極ブロックのマグネット磁極部と同一の極性の調整磁極を発生させることで、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度となる。そのため、例えばロータと磁束供給体との間に該磁束供給体を相対回転させるための装置を組み込まずともよく、回転電機を簡素な構成とすることができる。   According to the above-described configuration, the adjustment coil having the opposite polarity to each magnet magnetic pole part of the same magnetic pole block is generated in the part facing the core magnetic pole part by energization of the adjustment coil, so that the rotor and the magnetic flux supplier are relatively The rotation angle becomes a high-speed rotation angle. On the other hand, when the adjustment coil is energized, an adjustment magnetic pole having the same polarity as that of the magnet magnetic pole part of the same magnetic pole block is generated at a portion facing the core magnetic pole part, so that the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is high torque. It becomes an angle. Therefore, for example, it is not necessary to incorporate a device for relatively rotating the magnetic flux supply body between the rotor and the magnetic flux supply body, and the rotating electric machine can have a simple configuration.

上記回転電機において、前記ロータ及び前記磁束供給体のいずれか一方と一体回転するとともに、第1係合部が形成された第1保持部材と、前記ロータ及び前記磁束供給体の他方と一体回転するとともに、前記第1係合部と係合することにより前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を前記高トルク角度で保持する第2係合部が形成された第2保持部材と、前記第1保持部材と前記第2保持部材とを係合させる係合部材とを備え、前記第1及び第2係合部の少なくとも一方は、周方向に対して傾斜した傾斜面を有し、前記傾斜面は、前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度が、前記高トルク角度にある状態から、前記ロータと前記磁束供給体とが相対回転することにより、該第1係合部と該第2係合部との係合を解除するように形成されることが好ましい。   In the rotating electrical machine, the rotor rotates integrally with one of the rotor and the magnetic flux supplier, and rotates integrally with the first holding member on which the first engaging portion is formed and the other of the rotor and the magnetic flux supplier. And a second holding member formed with a second engaging portion that holds the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body at the high torque angle by engaging with the first engaging portion; An engaging member that engages the first holding member and the second holding member, wherein at least one of the first and second engaging portions has an inclined surface that is inclined with respect to a circumferential direction; The inclined surface is formed by rotating the rotor and the magnetic flux supplier relative to each other from the state where the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is the high torque angle. So as to release the engagement with the second engaging portion. It made it is preferable.

上記構成によれば、磁束供給体が高トルク角度になると、第1係合部と第2係合部とが係合することにより、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度で保持される。そのため、ロータと磁束供給体との相対回転角度を高トルク角度でしっかりと保持できる。   According to the above configuration, when the magnetic flux supplier has a high torque angle, the relative engagement angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high torque angle by engaging the first engagement portion and the second engagement portion. Retained. Therefore, the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier can be firmly held at a high torque angle.

上記回転電機において、前記角度調整装置は、前記ロータ及び前記磁束供給体のいずれか一方と一体回転する小型モータと、前記小型モータに駆動連結された駆動ギヤと、前記ロータ及び前記磁束供給体の他方と一体回転するとともに、前記駆動ギヤと噛合する従動ギヤとを備えることが好ましい。   In the rotating electrical machine, the angle adjusting device includes: a small motor that rotates integrally with one of the rotor and the magnetic flux supplier; a drive gear that is drivingly connected to the small motor; and the rotor and the magnetic flux supplier. It is preferable to include a driven gear that rotates integrally with the other and meshes with the drive gear.

上記構成によれば、小型モータにより駆動された駆動ギヤの回転が従動ギヤに伝達されることにより、磁束供給体がロータに対して相対回転し、ロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度と高速回転角度との間で調整される。そのため、ロータと磁束供給体との相対回転角度を、容易に高トルク角度と高速回転角度との間の任意の角度に調整することができる。   According to the above configuration, the rotation of the drive gear driven by the small motor is transmitted to the driven gear, so that the magnetic flux supply body rotates relative to the rotor, and the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body increases. It is adjusted between the torque angle and the high speed rotation angle. Therefore, the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier can be easily adjusted to an arbitrary angle between the high torque angle and the high speed rotation angle.

本発明によれば、ロータを高速回転させるとともに低速回転域で高いトルクを出力できる。   According to the present invention, the rotor can be rotated at a high speed and a high torque can be output in a low-speed rotation region.

第1実施形態の回転電機の軸方向に沿った断面図。Sectional drawing along the axial direction of the rotary electric machine of 1st Embodiment. (a)は第1実施形態の回転電機の軸方向と直交する断面図(図1のA−A断面図)、(b)は(a)のロータの部分断面図。(A) is sectional drawing (AA sectional drawing of FIG. 1) orthogonal to the axial direction of the rotary electric machine of 1st Embodiment, (b) is a fragmentary sectional view of the rotor of (a). (a)は第1実施形態のロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度である場合における磁束の流れを示す模式図、(b)は同じく高速回転角度である場合における磁束の流れを示す模式図。(A) is a schematic diagram showing the flow of magnetic flux when the relative rotation angle between the rotor of the first embodiment and the magnetic flux supplier is a high torque angle, and (b) is the flow of magnetic flux when the rotation angle is also high. FIG. (a)は第1実施形態のロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度である場合の保持機構近傍を示す模式図(図3(a)のB矢視図)、(b)は同じく高速回転角度である場合の保持機構近傍を示す模式図(図3(b)のC矢視図)。(A) is a schematic diagram showing the vicinity of the holding mechanism when the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier of the first embodiment is a high torque angle (viewed in the direction of arrow B in FIG. 3 (a)), (b). FIG. 4 is a schematic diagram showing the vicinity of the holding mechanism when the rotation angle is the same (as viewed from arrow C in FIG. 3B). (a),(b)は第1実施形態のロータと磁束供給体との相対回転角度が高トルク角度である場合に、コア磁極部と対向する部位に隣り合うマグネット磁極部と反対の極性の調整磁極を発生させた際の磁束の流れを示す模式図。(A), (b) is the opposite polarity of the magnet magnetic pole part adjacent to the site | part facing a core magnetic pole part, when the relative rotation angle of the rotor of 1st Embodiment and a magnetic flux supply body is a high torque angle. The schematic diagram which shows the flow of the magnetic flux at the time of generating an adjustment magnetic pole. (a),(b)は第1実施形態のロータと磁束供給体との相対回転角度が高速回転角度である場合に、コア磁極部と対向する部位に隣り合うマグネット磁極部と同一の極性の調整磁極を発生させた際の磁束の流れを示す模式図。(A), (b) is the same polarity as the magnet magnetic pole part adjacent to the part which opposes a core magnetic pole part, when the relative rotation angle of the rotor of 1st Embodiment and a magnetic flux supply body is a high-speed rotation angle. The schematic diagram which shows the flow of the magnetic flux at the time of generating an adjustment magnetic pole. 第2実施形態の回転電機の軸方向に沿った断面図。Sectional drawing along the axial direction of the rotary electric machine of 2nd Embodiment. 第2実施形態の角度調整装置近傍を示す出力ロータの断面図(図7のD−D断面図)。Sectional drawing of the output rotor which shows the angle adjusting device vicinity of 2nd Embodiment (DD sectional drawing of FIG. 7). 第3実施形態の回転電機の軸方向に沿った断面図。Sectional drawing along the axial direction of the rotary electric machine of 3rd Embodiment. 第3実施形態の回転電機の軸方向と直交する断面図(図9のE−E断面図)。Sectional drawing orthogonal to the axial direction of the rotary electric machine of 3rd Embodiment (EE sectional drawing of FIG. 9). 第3実施形態の磁束供給体の軸方向と直交する断面図(図9のF−F断面図)。Sectional drawing orthogonal to the axial direction of the magnetic flux supply body of 3rd Embodiment (FF sectional drawing of FIG. 9). (a)〜(d)は別例のロータの軸方向と直交する断面図。(A)-(d) is sectional drawing orthogonal to the axial direction of the rotor of another example.

(第1実施形態)
以下、回転電機の第1実施形態を図面に従って説明する。
図1及び図2(a),(b)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等の走行用の駆動源として用いられるものである。同図に示すように、回転電機1は、筒状のハウジング2と、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(内周側)に間隔を空けて配置されたロータ4とを備えている。つまり、本実施形態の回転電機1は、インナロータ型のラジアルギャップモータとして構成されている。また、回転電機1は、ロータ4の回転角を検出するレゾルバ等の回転角センサ5と、ロータ4の回転角に応じて電力供給を行うことにより、ステータ3に回転磁界を発生させる制御装置6とを備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, 1st Embodiment of a rotary electric machine is described according to drawing.
A rotating electrical machine (electric motor) 1 shown in FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B is used as a driving source for traveling of an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine 1 includes a cylindrical housing 2, a stator 3 accommodated in the housing 2, and a rotor disposed on the radially inner side (inner peripheral side) of the stator 3 with a space therebetween. 4 is provided. That is, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment is configured as an inner rotor type radial gap motor. The rotating electrical machine 1 also includes a rotation angle sensor 5 such as a resolver that detects the rotation angle of the rotor 4, and a control device 6 that generates a rotating magnetic field in the stator 3 by supplying power according to the rotation angle of the rotor 4. And.

詳しくは、ハウジング2は、一端側(図1中、右側)が開口した有底円筒状のハウジング本体7と、ハウジング本体7の開口端を閉塞するように設けられる円板状のカバー8とを備えている。ハウジング本体7の底部7aの中央には、軸方向に貫通した挿通孔7bが形成され、カバー8の中央には、軸方向に貫通した挿通孔8aが形成されている。   Specifically, the housing 2 includes a bottomed cylindrical housing body 7 that is open on one end side (right side in FIG. 1), and a disc-shaped cover 8 that is provided so as to close the opening end of the housing body 7. I have. An insertion hole 7b penetrating in the axial direction is formed at the center of the bottom 7a of the housing body 7, and an insertion hole 8a penetrating in the axial direction is formed at the center of the cover 8.

ステータ3は、ハウジング本体7の筒状部7cの内側に固定された円筒状の円筒部11、及び円筒部11から径方向内側に向かって放射状に延びる複数のティース12からなるステータコア13を備えている。本実施形態のステータコア13には、ティース12が9個形成されており、ティース12間に形成されるスロットの数も9個とされている。ステータコア13は、珪素鋼板等の電磁鋼板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、コイル(電機子コイル)15が設けられている。なお、コイル15の接続端部15aは、ハウジング2の外部に引き出されて制御装置6に接続されている。   The stator 3 includes a cylindrical cylindrical portion 11 fixed inside the cylindrical portion 7c of the housing main body 7, and a stator core 13 including a plurality of teeth 12 extending radially inward from the cylindrical portion 11 in the radial direction. Yes. The stator core 13 of the present embodiment has nine teeth 12 formed therein, and the number of slots formed between the teeth 12 is also nine. The stator core 13 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates such as silicon steel plates. Each tooth 12 is provided with a coil (armature coil) 15. The connection end 15 a of the coil 15 is drawn out of the housing 2 and connected to the control device 6.

ロータ4は、回転軸21と一体回転可能に固定された円筒状のロータコア22と、ロータコア22に固定された複数(本実施形態では、8個)の永久磁石23とを備えている。回転軸21は、円柱状に形成されており、底部7aの挿通孔7b及びカバー8の挿通孔8aに設けられた軸受24a,24bを介して回転可能に支持されている。なお、回転軸21は、ステンレス鋼等の非磁性材料により構成されている。   The rotor 4 includes a cylindrical rotor core 22 fixed so as to rotate integrally with the rotary shaft 21, and a plurality (eight in this embodiment) of permanent magnets 23 fixed to the rotor core 22. The rotating shaft 21 is formed in a columnar shape, and is rotatably supported via bearings 24 a and 24 b provided in the insertion hole 7 b of the bottom portion 7 a and the insertion hole 8 a of the cover 8. The rotary shaft 21 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel.

制御装置6は、ロータ4の回転角に従う二相回転座標系(d/q座標系)におけるd軸電流及びq軸電流に基づいてコイル15に供給する三相(U,V,W)の駆動電力を制御し、ステータ3に回転磁界を発生させる。なお、d軸電流は、ステータ3に対してロータ4の磁極が作る磁束の方向(d軸方向)に磁極を発生させる電流であり、q軸電流は、ステータ3に対してd軸方向と電気角で90°ずれたq軸方向に磁極を発生させる電流である。そして、ロータ4は、ステータ3に発生する回転磁界と、該ロータ4で発生する磁束との関係に基づいて回転するようになっている。   The control device 6 drives the three phases (U, V, W) supplied to the coil 15 based on the d-axis current and the q-axis current in the two-phase rotation coordinate system (d / q coordinate system) according to the rotation angle of the rotor 4. Electric power is controlled and a rotating magnetic field is generated in the stator 3. The d-axis current is a current that generates a magnetic pole in the direction of the magnetic flux generated by the magnetic pole of the rotor 4 with respect to the stator 3 (d-axis direction). This is a current that generates magnetic poles in the q-axis direction that is shifted by 90 ° in angle. The rotor 4 rotates based on the relationship between the rotating magnetic field generated in the stator 3 and the magnetic flux generated in the rotor 4.

(ロータ構造)
ここで、ロータ4は、永久磁石23の極性に応じた同一の極性がそれぞれ常に現れる2個のマグネット磁極部31と、2個のマグネット磁極部31間に配置されるコア磁極部32とを有する複数(本実施形態では、4個)の磁極ブロック33に区分されている。これら各磁極ブロック33は、一の磁極ブロック33におけるマグネット磁極部31と他の磁極ブロック33におけるマグネット磁極部31とが互いに異なる極性でかつ周方向において隣り合うように並べられている。また、回転電機1は、ロータ4の内周側において該ロータ4(回転軸21)に相対回転可能に支持されるとともに、異なる極性の供給体磁極部34が周方向に交互に並んで形成された磁束供給体35を備えている。そして、本実施形態の回転電機1では、磁束供給体35のロータ4に対する相対回転角度を変更することで、ロータ4の磁極数を磁極ブロック33と同数又は三倍、すなわち4個又は12個に切り替え可能となっている。
(Rotor structure)
Here, the rotor 4 has two magnet magnetic pole portions 31 in which the same polarity according to the polarity of the permanent magnet 23 always appears, and a core magnetic pole portion 32 arranged between the two magnet magnetic pole portions 31. It is divided into a plurality (four in this embodiment) of magnetic pole blocks 33. These magnetic pole blocks 33 are arranged so that the magnet magnetic pole part 31 in one magnetic pole block 33 and the magnet magnetic pole part 31 in the other magnetic pole block 33 have different polarities and are adjacent in the circumferential direction. The rotating electrical machine 1 is supported by the rotor 4 (rotating shaft 21) so as to be relatively rotatable on the inner peripheral side of the rotor 4, and the supply magnetic pole portions 34 having different polarities are alternately arranged in the circumferential direction. The magnetic flux supply body 35 is provided. In the rotating electrical machine 1 of the present embodiment, the number of magnetic poles of the rotor 4 is the same as or three times that of the magnetic pole block 33, that is, 4 or 12 by changing the relative rotation angle of the magnetic flux supplier 35 with respect to the rotor 4. Switching is possible.

先ず、ロータの構成について詳細に説明する。
ロータ4のロータコア22は、永久磁石23が固定される円筒状のコア本体41と、コア本体41の両端に固定されてそれぞれ回転軸21と一体回転可能に連結される一対の連結部材42,43とを備えている。各連結部材42,43は、円環状に形成されるとともに、該連結部材42,43の中央に形成された嵌合孔42a,43aが回転軸21の外周に圧入されることにより、回転軸21と一体回転可能に連結されている。なお、コア本体41は、電磁鋼板を複数枚積層することにより構成され、連結部材42,43は、ステンレス鋼等の非磁性材料により構成されている。
First, the configuration of the rotor will be described in detail.
The rotor core 22 of the rotor 4 includes a cylindrical core body 41 to which the permanent magnet 23 is fixed, and a pair of connecting members 42 and 43 that are fixed to both ends of the core body 41 and are connected to the rotary shaft 21 so as to be integrally rotatable. And. The connecting members 42 and 43 are formed in an annular shape, and the fitting shafts 42 a and 43 a formed at the centers of the connecting members 42 and 43 are press-fitted into the outer periphery of the rotating shaft 21. And are connected to be rotatable together. The core body 41 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and the connecting members 42 and 43 are made of a nonmagnetic material such as stainless steel.

図2(a),(b)に示すように、コア本体41には、永久磁石23が内部に配置される複数(本実施形態では、8つ)の空洞部44が形成されている。これら空洞部44は、2つの空洞部44が近接して並ぶとともに、2つ並んだ空洞部44の各ペアが周方向に等角度間隔を空けて配置されている。なお、各空洞部44は、軸方向に延びる断面長方形の孔状に形成されるとともに、断面のなす長方形の長手方向がその中央を通る径方向線に対して略直交するように形成されている。また、2つ並んだ空洞部44のペアの周方向両側には、空隙(フラックスバリア)45がそれぞれ形成されている。なお、空隙45は、軸方向に貫通するとともに、ロータコア22の外周面から径方向内側に延びる溝状に形成されている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the core main body 41 is formed with a plurality (eight in this embodiment) of hollow portions 44 in which the permanent magnets 23 are disposed. In these cavities 44, two cavities 44 are arranged close to each other, and pairs of the two cavities 44 arranged in parallel are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction. Each cavity 44 is formed in a hole shape having a rectangular cross section extending in the axial direction, and is formed so that the longitudinal direction of the rectangular cross section is substantially orthogonal to the radial line passing through the center thereof. . Further, air gaps (flux barriers) 45 are formed on both sides in the circumferential direction of the pair of hollow portions 44 arranged side by side. The air gap 45 penetrates in the axial direction and is formed in a groove shape extending radially inward from the outer peripheral surface of the rotor core 22.

本実施形態の永久磁石23には、長方形板状に形成された焼結磁石やボンド磁石(例えばプラスチックマグネットやゴムマグネット)等からなるセグメント磁石が採用されている。永久磁石23におけるロータ4の軸方向と直交する断面形状は、上記空洞部44の断面形状に対応した長方形状とされており、永久磁石23は空洞部44内に挿入されることでコア本体41に固定されている。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。そして、永久磁石23は、ロータコア22の外周側に現れる極性が周方向に沿って2個置きに交互に反対となるとともに、近接して並んだ永久磁石23の極性が反対となるように、その板厚方向(ロータ4の径方向に略沿った方向)に磁化されている。これにより、コア本体41の外周面における空洞部44と対向する部位には、永久磁石23の外周側の極性が常に現れる。   As the permanent magnet 23 of the present embodiment, a segment magnet made of a sintered magnet or a bond magnet (for example, a plastic magnet or a rubber magnet) formed in a rectangular plate shape is employed. A cross-sectional shape of the permanent magnet 23 perpendicular to the axial direction of the rotor 4 is a rectangular shape corresponding to the cross-sectional shape of the hollow portion 44, and the permanent magnet 23 is inserted into the hollow portion 44, whereby the core main body 41. It is fixed to. That is, the rotor 4 of the present embodiment is configured as a so-called embedded magnet type rotor. The permanent magnets 23 are arranged so that the polarities appearing on the outer peripheral side of the rotor core 22 are alternately reversed every two along the circumferential direction, and the polarities of the permanent magnets 23 arranged close to each other are reversed. It is magnetized in the plate thickness direction (direction substantially along the radial direction of the rotor 4). As a result, the polarity on the outer peripheral side of the permanent magnet 23 always appears in a portion of the outer peripheral surface of the core body 41 facing the cavity 44.

したがって、コア本体41における空洞部44の形成された部分がそれぞれマグネット磁極部31として機能し、2つ並んだ空洞部44の各ペアの間の部分がそれぞれコア磁極部32として機能する。また、磁極ブロック33の各マグネット磁極部31の極性は、隣り合う磁極ブロック33のマグネット磁極部31の極性と反対になる。なお、本実施形態では、各マグネット磁極部31及びコア磁極部32はそれぞれ略30°の周方向範囲に亘って延びており、磁極ブロック33は略90°の周方向範囲に亘って延びている。なお、磁束供給体35から磁束が供給されない場合を想定すると、コア磁極部32は、永久磁石23で作られる磁束により各マグネット磁極部31と反対の極性の磁極として機能し、各磁極ブロック33はそれぞれ3つの磁極として機能する。   Accordingly, the portion of the core body 41 where the cavity 44 is formed functions as the magnet magnetic pole portion 31, and the portion between each pair of the two aligned hollow portions 44 functions as the core magnetic pole portion 32. Further, the polarity of each magnet magnetic pole portion 31 of the magnetic pole block 33 is opposite to the polarity of the magnet magnetic pole portion 31 of the adjacent magnetic pole block 33. In this embodiment, each magnet magnetic pole portion 31 and core magnetic pole portion 32 extend over a circumferential range of about 30 °, and the magnetic pole block 33 extends over a circumferential range of about 90 °. . Assuming that no magnetic flux is supplied from the magnetic flux supplier 35, the core magnetic pole portion 32 functions as a magnetic pole having a polarity opposite to that of each magnet magnetic pole portion 31 due to the magnetic flux generated by the permanent magnet 23. Each functions as three magnetic poles.

次に、磁束供給体の構成について詳細に説明する。
図1及び図2(a),(b)に示すように、磁束供給体35は、円筒状の供給体コア51と、供給体コア51に固定される複数の補助磁石52とを備えており、磁束供給体35には、補助磁石52が供給体コア51に固定されることにより、異なる極性の供給体磁極部34が周方向に交互に並んで形成されている。なお、本実施形態の磁束供給体35には、磁極ブロック33と等しい数の補助磁石52が設けられている。
Next, the configuration of the magnetic flux supplier will be described in detail.
As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B, the magnetic flux supplier 35 includes a cylindrical supplier core 51 and a plurality of auxiliary magnets 52 fixed to the supplier core 51. In the magnetic flux supply body 35, the auxiliary magnets 52 are fixed to the supply body core 51, whereby supply body magnetic pole portions 34 having different polarities are alternately formed in the circumferential direction. The magnetic flux supply body 35 of the present embodiment is provided with the same number of auxiliary magnets 52 as the magnetic pole block 33.

詳しくは、供給体コア51は、円筒状の支持部材53と、支持部材53の外周に固定される円筒状の磁石保持部材54とからなる。なお、支持部材53は、磁性材料により構成され、磁石保持部材54は、電磁鋼板を複数枚積層することにより構成されている。支持部材53の両端は、回転軸21の外周に設けられた軸受55a,55bを介してハウジング2及びロータ4に対して相対回転可能に支持されている。   Specifically, the supply body core 51 includes a cylindrical support member 53 and a cylindrical magnet holding member 54 fixed to the outer periphery of the support member 53. The support member 53 is made of a magnetic material, and the magnet holding member 54 is made by laminating a plurality of electromagnetic steel plates. Both ends of the support member 53 are supported relative to the housing 2 and the rotor 4 via bearings 55a and 55b provided on the outer periphery of the rotary shaft 21.

図2(a),(b)に示すように、磁石保持部材54の外周面には、複数(本実施形態では、4個)の固定凹部56が周方向に等角度間隔を空けて形成されている。固定凹部56は、軸方向と直交する断面が90°よりも僅かに狭い周方向範囲に亘って延びる略円弧状に形成されている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, a plurality (four in this embodiment) of fixed recesses 56 are formed on the outer peripheral surface of the magnet holding member 54 at equal angular intervals in the circumferential direction. ing. The fixed recess 56 is formed in a substantially arc shape whose cross section orthogonal to the axial direction extends over a circumferential range slightly narrower than 90 °.

補助磁石52には、円弧状に湾曲した板状のセグメント磁石が採用されている。補助磁石52におけるロータ4の軸方向と直交する断面形状は、上記固定凹部56の断面形状に対応した円弧状とされており、補助磁石52は固定凹部56に嵌合した状態で供給体コア51に固定されている。そして、補助磁石52は、磁束供給体35の外周側(ロータコア22の内周側)に現れる極性が周方向に沿って交互に反対となるように、その板厚方向(ロータ4の径方向に略沿った方向)に磁化されている。これにより、本実施形態では、補助磁石52自体が供給体磁極部34として機能する。なお、補助磁石52は、一の磁極ブロック33内におけるコア磁極部32と対向する供給体磁極部34の極性が、該一の磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と同一になる状態(後述する高速回転角度)で、コア磁極部32の極性が該マグネット磁極部31の極性と同一になるような量の磁束を供給可能な強さに磁化されている。また、供給体磁極部34(補助磁石52)は、その周方向中央位置がコア磁極部32の周方向中央位置と径方向に対向した状態で、各マグネット磁極部31及びコア磁極部32の略全体と径方向に対向し、これらと隣り合う各マグネット磁極部31とは径方向に対向しない。   As the auxiliary magnet 52, a plate-shaped segment magnet curved in an arc shape is employed. The cross-sectional shape of the auxiliary magnet 52 orthogonal to the axial direction of the rotor 4 is an arc shape corresponding to the cross-sectional shape of the fixed recess 56, and the auxiliary magnet 52 is fitted to the fixed recess 56 and is supplied to the supply core 51. It is fixed to. The auxiliary magnet 52 has a thickness direction (in the radial direction of the rotor 4) such that the polarities appearing on the outer peripheral side of the magnetic flux supplier 35 (inner peripheral side of the rotor core 22) are alternately opposite along the circumferential direction. It is magnetized in a direction substantially along). Thereby, in this embodiment, the auxiliary magnet 52 itself functions as the supply body magnetic pole part 34. The auxiliary magnet 52 is in a state in which the polarity of the supply magnetic pole portion 34 facing the core magnetic pole portion 32 in one magnetic pole block 33 is the same as the polarity of each magnet magnetic pole portion 31 in the one magnetic pole block 33. The magnetic pole magnet 32 is magnetized to a strength that can supply an amount of magnetic flux so that the polarity of the core magnetic pole portion 32 is the same as the polarity of the magnet magnetic pole portion 31 (at a high-speed rotation angle described later). Further, the supply magnetic pole portion 34 (auxiliary magnet 52) is substantially the same as the magnet magnetic pole portion 31 and the core magnetic pole portion 32 in a state where the circumferential central position thereof is opposed to the circumferential central position of the core magnetic pole portion 32 in the radial direction. The magnet magnetic pole portions 31 that face the whole and are adjacent to each other in the radial direction do not face the radial direction.

次に、ロータの磁極数について詳細に説明する。なお、図面では、磁石の磁化方向を太線の矢印で示し、磁束の流れを破線の矢印で示している。
図3(a)に示すように、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を、一の磁極ブロック33内におけるコア磁極部32と径方向に対向する供給体磁極部34の極性が、該一の磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と反対になる角度(高トルク角度)とすると、各磁極ブロック33は、3つの磁極として機能する。つまり、ロータ4の磁極数が12個となる。
Next, the number of magnetic poles of the rotor will be described in detail. In the drawing, the magnetization direction of the magnet is indicated by a thick arrow, and the flow of magnetic flux is indicated by a broken arrow.
As shown in FIG. 3A, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is set such that the polarity of the supply magnetic pole portion 34 that is radially opposed to the core magnetic pole portion 32 in one magnetic pole block 33 is If the angle (high torque angle) is opposite to the polarity of each magnet magnetic pole portion 31 in the one magnetic pole block 33, each magnetic pole block 33 functions as three magnetic poles. That is, the number of magnetic poles of the rotor 4 is 12.

詳しくは、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が高トルク角度とされた場合には、コア磁極部32は、同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31と反対の極性の供給体磁極部34と対向する。そのため、磁束供給体35からロータ4に供給される磁束は、ステータ3とコア磁極部32との間を、永久磁石23で作られる磁束と同方向に流れるようになり、コア磁極部32には、磁束供給体35から磁束が供給されない場合と同様に、各マグネット磁極部31と反対の極性がステータ3側に現れる。   Specifically, when the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is set to a high torque angle, the core magnetic pole portion 32 has a polarity opposite to that of the magnet magnetic pole portion 31 of the same magnetic pole block 33. It faces the part 34. Therefore, the magnetic flux supplied from the magnetic flux supplier 35 to the rotor 4 flows between the stator 3 and the core magnetic pole portion 32 in the same direction as the magnetic flux generated by the permanent magnet 23. Similarly to the case where the magnetic flux is not supplied from the magnetic flux supplier 35, the opposite polarity to the magnet magnetic pole portions 31 appears on the stator 3 side.

より詳しくは、例えば同図中左上に配置された磁極ブロック33では、S極のマグネット磁極部31を有しており、コア磁極部32は、N極の供給体磁極部34と対向する。そのため、永久磁石23のN極から出る磁束の一部、及び供給体磁極部34(補助磁石52)から出る磁束の一部が、コア磁極部32の外周面からステータ3側に流れ出るようになり、該コア磁極部32がN極として機能する。これにより、この磁極ブロック33の各マグネット磁極部31とコア磁極部32には異なる極性が現れ、該磁極ブロック33は3つの磁極として機能する。また、例えば同図中右上に配置された磁極ブロック33では、N極のマグネット磁極部31を有しており、コア磁極部32は、S極の供給体磁極部34と対向する。そのため、永久磁石23のS極に入る磁束の一部、及び供給体磁極部34(補助磁石52)に入る磁束の一部が、コア磁極部32の外周面から流れ込むようになり、該コア磁極部32がS極として機能する。これにより、この磁極ブロック33の各マグネット磁極部31とコア磁極部32には異なる極性が現れ、該磁極ブロック33は3つの磁極として機能する。   More specifically, for example, the magnetic pole block 33 arranged at the upper left in the figure has an S-pole magnet magnetic pole portion 31, and the core magnetic pole portion 32 faces the N-pole supply magnetic pole portion 34. Therefore, a part of the magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 23 and a part of the magnetic flux emitted from the supply magnetic pole part 34 (auxiliary magnet 52) flow out from the outer peripheral surface of the core magnetic pole part 32 to the stator 3 side. The core magnetic pole portion 32 functions as an N pole. Thereby, different polarities appear in each magnet magnetic pole part 31 and core magnetic pole part 32 of this magnetic pole block 33, and this magnetic pole block 33 functions as three magnetic poles. Further, for example, the magnetic pole block 33 arranged at the upper right in the figure has an N-pole magnet magnetic pole portion 31, and the core magnetic pole portion 32 faces the S-pole supply magnetic pole portion 34. Therefore, a part of the magnetic flux entering the S pole of the permanent magnet 23 and a part of the magnetic flux entering the supply magnetic pole part 34 (auxiliary magnet 52) flow from the outer peripheral surface of the core magnetic pole part 32. The part 32 functions as an S pole. Thereby, different polarities appear in each magnet magnetic pole part 31 and core magnetic pole part 32 of this magnetic pole block 33, and this magnetic pole block 33 functions as three magnetic poles.

一方、図3(b)に示すように、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を、一の磁極ブロック33内におけるコア磁極部32と径方向に対向する供給体磁極部34の極性が、該一の磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と同一になる角度(高速回転角度)とすると、各磁極ブロック33は、1つの磁極として機能する。つまり、ロータ4の磁極数が4個となる。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 is set so that the polarity of the supply magnetic pole portion 34 that is radially opposed to the core magnetic pole portion 32 in one magnetic pole block 33. However, if the angle (high-speed rotation angle) is the same as the polarity of each magnet magnetic pole portion 31 in the one magnetic pole block 33, each magnetic pole block 33 functions as one magnetic pole. That is, the number of magnetic poles of the rotor 4 is four.

詳しくは、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が高速回転角度とされた場合には、コア磁極部32は、同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31と同一の極性の供給体磁極部34と対向する。そのため、磁束供給体35からロータ4に供給される磁束は、ステータ3とコア磁極部32との間を、永久磁石23で作られる磁束と逆方向に流れるようになり、コア磁極部32には、マグネット磁極部31と同一の極性がステータ3側に現れる。   Specifically, when the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 is a high-speed rotation angle, the core magnetic pole portion 32 has the same polarity as the supply magnetic pole of each magnet magnetic pole portion 31 of the same magnetic pole block 33. It faces the part 34. Therefore, the magnetic flux supplied from the magnetic flux supplier 35 to the rotor 4 flows between the stator 3 and the core magnetic pole portion 32 in the opposite direction to the magnetic flux generated by the permanent magnet 23. The same polarity as that of the magnet magnetic pole portion 31 appears on the stator 3 side.

より詳しくは、例えば同図中左上に配置された磁極ブロック33では、S極のマグネット磁極部31を有しており、コア磁極部32は、S極の供給体磁極部34と対向する。そのため、供給体磁極部34には、永久磁石23のN極から出る磁束の一部が入るとともに、コア磁極部32の外周面から流れ込む磁束が入るようになり、該コア磁極部32がS極として機能する。これにより、この磁極ブロック33の各マグネット磁極部31とコア磁極部32には同一の極性が現れ、該磁極ブロック33は1つの磁極として機能する。また、例えば同図中右上に配置された磁極ブロック33では、N極のマグネット磁極部31を有しており、コア磁極部32は、N極の供給体磁極部34と対向する。そのため、供給体磁極部34から出た磁束は、その一部が永久磁石23のS極に入るとともに、他の一部がコア磁極部32の外周面からステータ3側に流れ出るようになり、該コア磁極部32がN極として機能する。これにより、この磁極ブロック33の各マグネット磁極部31とコア磁極部32には同一の極性が現れ、該磁極ブロック33は1つの磁極として機能する。   More specifically, for example, the magnetic pole block 33 arranged at the upper left in the figure has an S-pole magnet magnetic pole portion 31, and the core magnetic pole portion 32 faces the S-pole supply magnetic pole portion 34. Therefore, a part of the magnetic flux that comes out of the N pole of the permanent magnet 23 enters the supply magnetic pole portion 34, and the magnetic flux that flows from the outer peripheral surface of the core magnetic pole portion 32 enters, and the core magnetic pole portion 32 becomes the S pole. Function as. Thereby, the same polarity appears in each magnet magnetic pole part 31 and core magnetic pole part 32 of this magnetic pole block 33, and this magnetic pole block 33 functions as one magnetic pole. Further, for example, the magnetic pole block 33 arranged at the upper right in the figure has an N-pole magnet magnetic pole portion 31, and the core magnetic pole portion 32 faces the N-pole supply magnetic pole portion 34. Therefore, a part of the magnetic flux emitted from the supply magnetic pole part 34 enters the south pole of the permanent magnet 23, and the other part flows out from the outer peripheral surface of the core magnetic pole part 32 to the stator 3 side. The core magnetic pole part 32 functions as an N pole. Thereby, the same polarity appears in each magnet magnetic pole part 31 and core magnetic pole part 32 of this magnetic pole block 33, and this magnetic pole block 33 functions as one magnetic pole.

次に、ロータと磁束供給体との相対回転角度を保持する構成について説明する。
磁束供給体35は、その相対回転角度が高速回転角度とされた場合には、永久磁石23と供給体磁極部34(補助磁石52)との間に作用する磁気的な吸引力によって保持される。一方、磁束供給体35は、その相対回転角度が高トルク角度とされた場合には、ロータ4と磁束供給体35との間に設けられた保持機構61によって保持される。
Next, a configuration for maintaining the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier will be described.
When the relative rotation angle of the magnetic flux supply body 35 is a high-speed rotation angle, the magnetic flux supply body 35 is held by a magnetic attractive force acting between the permanent magnet 23 and the supply body magnetic pole portion 34 (auxiliary magnet 52). . On the other hand, the magnetic flux supply body 35 is held by a holding mechanism 61 provided between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 when the relative rotation angle is a high torque angle.

詳しくは、図1及び図4に示すように、保持機構61は、ロータ4を構成する軸方向一方側(図1中、左側)の連結部材42に固定された有底円筒状のケース62を備えている。ケース62は、連結部材42において、一方の極性(例えばS極)のマグネット磁極部31間に配置されるコア磁極部32と径方向に対向する周方向位置に固定されている。ケース62内には、棒状の第1保持部材63、及び第1保持部材63を磁束供給体35側に付勢する係合部材としてのコイルバネ64が収容されている。第1保持部材63の先端には、凸形状とされた第1係合部65が形成されている。本実施形態の第1係合部65は、半球状に形成されており、第1係合部65の表面(外面)65aは、ロータ4の周方向(回転方向)に対して傾斜している。つまり、本実施形態では、表面65aが傾斜面に相当する。   Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, the holding mechanism 61 includes a bottomed cylindrical case 62 fixed to a connecting member 42 on one axial side (left side in FIG. 1) constituting the rotor 4. I have. The case 62 is fixed to the connecting member 42 at a circumferential position facing the core magnetic pole portion 32 disposed between the magnet magnetic pole portions 31 of one polarity (for example, S pole) in the radial direction. In the case 62, a rod-shaped first holding member 63 and a coil spring 64 as an engaging member for urging the first holding member 63 toward the magnetic flux supply body 35 are accommodated. A protruding first engaging portion 65 is formed at the tip of the first holding member 63. The first engagement portion 65 of the present embodiment is formed in a hemispherical shape, and the surface (outer surface) 65 a of the first engagement portion 65 is inclined with respect to the circumferential direction (rotation direction) of the rotor 4. . That is, in the present embodiment, the surface 65a corresponds to an inclined surface.

一方、磁束供給体35の支持部材53における連結部材42と軸方向に対向する対向面には、第1係合部65が係合する凹形状とされた複数(本実施形態では、2個)の第2係合部66が形成されている。つまり、本実施形態では、支持部材53が第2保持部材として構成されている。各第2係合部66は、支持部材53において、他方の極性(例えばN極)の磁極が径方向外側を向くように配置された補助磁石52と径方向に対向する周方向位置に形成されている。また、各第2係合部66の表面(内面)66aは、第1係合部65の表面65aの略全体が接触する半球状に形成されており、ロータ4の周方向(回転方向)に対して傾斜している。つまり、本実施形態では、表面66aが傾斜面に相当する。   On the other hand, a plurality of concave shapes (two in the present embodiment) in which the first engaging portion 65 is engaged with the coupling member 42 in the support member 53 of the magnetic flux supplier 35 facing the coupling member 42 in the axial direction. The second engaging portion 66 is formed. That is, in this embodiment, the support member 53 is configured as a second holding member. Each of the second engaging portions 66 is formed at a circumferential position opposite to the auxiliary magnet 52 arranged in the support member 53 so that the magnetic pole of the other polarity (for example, N pole) faces the radially outer side. ing. Further, the surface (inner surface) 66a of each second engaging portion 66 is formed in a hemispherical shape so that substantially the entire surface 65a of the first engaging portion 65 is in contact with it, and in the circumferential direction (rotating direction) of the rotor 4. It is inclined with respect to it. That is, in the present embodiment, the surface 66a corresponds to an inclined surface.

したがって、図4(a)に示すように、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が高トルク角度とされると、コイルバネ64の付勢力によって第1係合部65が第2係合部66に凹凸係合する。この状態では、保持機構61の係合力により、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が保持される。なお、コイルバネ64の付勢力(弾性係数)は、永久磁石23と補助磁石52との間に作用する磁気的な吸引力及び反発力によっては、ロータ4と磁束供給体35とが相対回転せず、第1係合部65と第2係合部66との係合が解除されないような強さに設定されている。一方、図4(b)に示すように、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が高速回転角度とされると、第1保持部材63の第1係合部65は、支持部材53の対向面における平坦な部位に接触する。この状態では、上記のように永久磁石23と補助磁石52との間に作用する磁気的な吸引力によってロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が保持される。   Therefore, as shown in FIG. 4A, when the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is set to a high torque angle, the first engagement portion 65 is second engaged by the biasing force of the coil spring 64. Concave and convex engagement with the portion 66 is achieved. In this state, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is held by the engaging force of the holding mechanism 61. Note that the urging force (elastic coefficient) of the coil spring 64 is such that the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 do not rotate relative to each other due to the magnetic attractive force and repulsive force acting between the permanent magnet 23 and the auxiliary magnet 52. The strength is set such that the engagement between the first engagement portion 65 and the second engagement portion 66 is not released. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is a high-speed rotation angle, the first engaging portion 65 of the first holding member 63 is supported by the support member 53. It touches the flat part in the opposite surface. In this state, the relative rotational angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is maintained by the magnetic attractive force acting between the permanent magnet 23 and the auxiliary magnet 52 as described above.

次に、ロータと磁束供給体との相対回転角度の変更について説明する。
図1及び図2(a),(b)に示すように、ステータ3の各ティース12には、上記コイル15とは別に調整コイル71が設けられている。なお、調整コイル71の接続端部は、ハウジング2の外部に引き出されて制御装置6に接続されている。そして、制御装置6は、調整コイル71への通電によりコア磁極部32と径方向に対向する部位に調整磁極を発生させることで、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更する。つまり、本実施形態では、調整コイル71及び制御装置6によって角度調整装置が構成されている。
Next, the change of the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier will be described.
As shown in FIG. 1 and FIGS. 2A and 2B, each tooth 12 of the stator 3 is provided with an adjustment coil 71 in addition to the coil 15. The connection end of the adjustment coil 71 is drawn out of the housing 2 and connected to the control device 6. And the control apparatus 6 changes the relative rotation angle of the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 by generating an adjustment magnetic pole in the site | part which opposes the core magnetic pole part 32 in radial direction by electricity supply to the adjustment coil 71. FIG. That is, in this embodiment, the angle adjustment device is configured by the adjustment coil 71 and the control device 6.

詳しくは、制御装置6は、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度から高速回転角度に変更する際には、磁束供給体35が高トルク角度にある状態(図3(a)参照)で、コア磁極部32と対向する位置に同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31と反対の極性の調整磁極を発生させる。すると、図5(a)から同図(b)に示すように、N極が現れていたコア磁極部32からステータ3側に磁束が徐々に流れ出なくなるとともに、S極が現れていたコア磁極部32にステータ3側から磁束が徐々に流れ込まなくなる。そして、コア磁極部32内を通過する磁束の方向が、同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31内を通過する磁束の方向に徐々に近づく。その結果、S極のマグネット磁極部31に設けられた永久磁石23のN極から出る磁束の一部が、隣り合う磁極ブロック33と対向する供給体磁極部34に流れ込むとともに、N極のマグネット磁極部31に設けられた永久磁石23のS極に隣り合う磁極ブロック33と対向する供給体磁極部34から磁束が流れ込むようになる。これにより、永久磁石23と供給体磁極部34(補助磁石52)との間に磁気的な吸引力が作用することで、第1係合部65と第2係合部66との係合が解除されて磁束供給体35が相対回転し、供給体磁極部34の極性がマグネット磁極部31の極性と同一になる高速回転角度で、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が安定する(図3(b)参照)。   Specifically, when the control device 6 changes the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 from a high torque angle to a high speed rotation angle, the magnetic flux supply body 35 is in a high torque angle (FIG. 3 ( In a), an adjustment magnetic pole having a polarity opposite to that of each magnet magnetic pole portion 31 of the same magnetic pole block 33 is generated at a position facing the core magnetic pole portion 32. Then, as shown in FIG. 5A to FIG. 5B, the magnetic flux gradually stops flowing from the core magnetic pole portion 32 where the N pole appeared to the stator 3 side, and the core magnetic pole portion where the S pole appeared. The magnetic flux gradually stops flowing into the stator 32 from the stator 3 side. The direction of the magnetic flux passing through the core magnetic pole portion 32 gradually approaches the direction of the magnetic flux passing through each magnet magnetic pole portion 31 of the same magnetic pole block 33. As a result, a part of the magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 23 provided in the S pole magnet magnetic pole portion 31 flows into the supply magnetic pole portion 34 facing the adjacent magnetic pole block 33, and the N pole magnet magnetic pole portion. Magnetic flux flows from the supply magnetic pole portion 34 facing the magnetic pole block 33 adjacent to the S pole of the permanent magnet 23 provided in the portion 31. As a result, a magnetic attraction force acts between the permanent magnet 23 and the supply magnetic pole portion 34 (auxiliary magnet 52), whereby the first engagement portion 65 and the second engagement portion 66 are engaged. The relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 is stabilized at a high-speed rotation angle that is released and the magnetic flux supply body 35 rotates relative to each other and the polarity of the supply magnetic pole section 34 is the same as the polarity of the magnet magnetic pole section 31. (See FIG. 3B).

一方、高速回転角度から高トルク角度に変更する際には、磁束供給体35が高速回転角度にある状態(図3(b)参照)で、コア磁極部32と対向する位置に同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31と同一の極性の調整磁極を発生させる。すると、図6(a)から同図(b)に示すように、S極が現れていたコア磁極部32からステータ3側に磁束が徐々に流れ出るとともに、N極が現れていたコア磁極部32にステータ3側から磁束が徐々に流れ込むようになる。そして、コア磁極部32内を通過する磁束の方向が、同じ磁極ブロック33のマグネット磁極部31内を通過する磁束の逆方向に徐々に近づく。その結果、N極の供給体磁極部34から出る磁束の一部がS極の調整磁極72に流れ込むとともに、S極の供給体磁極部34にN極の調整磁極72から出る磁束の一部が流れ込むようになる。これにより、調整磁極72と供給体磁極部34(補助磁石52)との間に磁気的な吸引力が作用することで磁束供給体35が相対回転し、供給体磁極部34の極性がマグネット磁極部31の極性と反対になる高トルク角度になると、第1係合部65が第2係合部66に係合することで、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が安定する(図3(b)参照)。   On the other hand, when changing from a high-speed rotation angle to a high torque angle, the same magnetic pole block 33 is located at a position facing the core magnetic pole portion 32 in a state where the magnetic flux supplier 35 is at a high-speed rotation angle (see FIG. 3B). An adjustment magnetic pole having the same polarity as each magnet magnetic pole portion 31 is generated. Then, as shown in FIG. 6A to FIG. 6B, the magnetic flux gradually flows from the core magnetic pole portion 32 where the S pole appears to the stator 3 side, and the core magnetic pole portion 32 where the N pole appears. The magnetic flux gradually flows into the stator 3 side. The direction of the magnetic flux passing through the core magnetic pole portion 32 gradually approaches the opposite direction of the magnetic flux passing through the magnet magnetic pole portion 31 of the same magnetic pole block 33. As a result, a part of the magnetic flux emitted from the N pole supply magnetic pole part 34 flows into the S pole adjustment magnetic pole 72, and a part of the magnetic flux emitted from the N pole supply magnetic pole part 34 to the S pole supply magnetic pole part 34. It starts to flow. As a result, a magnetic attraction force acts between the adjustment magnetic pole 72 and the supply magnetic pole portion 34 (auxiliary magnet 52), whereby the magnetic flux supply body 35 rotates relatively, and the polarity of the supply magnetic pole portion 34 changes to the magnet magnetic pole. When a high torque angle that is opposite to the polarity of the portion 31 is reached, the relative angle of rotation between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is stabilized by the first engagement portion 65 engaging the second engagement portion 66 ( (Refer FIG.3 (b)).

なお、ロータ4に磁極数が多極化された状態と少極化された状態とでは、ロータ4の磁極位置とコイル15への通電によりステータ3に発生する磁極との相対位置が変化することで、該コイル15への通電方向が同一の場合、ロータ4の回転方向が逆になる。そのため、制御装置6は、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更する際には、併せてコイル15への通電方向を切り替えるようになっている。   In addition, in the state where the number of magnetic poles in the rotor 4 is multipolarized and in the state where the number of magnetic poles is reduced, the relative position between the magnetic pole position of the rotor 4 and the magnetic pole generated in the stator 3 by energizing the coil 15 changes. When the energization direction to the coil 15 is the same, the rotation direction of the rotor 4 is reversed. Therefore, when changing the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35, the control device 6 switches the energization direction to the coil 15 together.

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度に応じてロータ4の磁極数を4個又は12個に変更可能とした。ここで、ロータ4の回転速度が同じ場合、ロータ4の磁極数が少ないと、コイル15と対向する磁極が切り替わるのにかかる時間が長くなり、単位時間当たりの鎖交磁束の変化量が小さくなる。そして、誘起電圧は鎖交磁束の単位時間当たりの変化量に比例するため、ロータ4の磁極数が少ないと、誘起電圧が小さくなり、高速回転が可能となる。つまり、ロータ4の磁極数を多くした状態で高いトルクが出力可能な設計としても、ロータ4の磁極数を少なくした状態で高速回転させることが可能になる。したがって、ロータ4を高速回転させるとともに低速回転域で高いトルクを出力できる。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The number of magnetic poles of the rotor 4 can be changed to 4 or 12 according to the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35. Here, when the rotational speed of the rotor 4 is the same, if the number of magnetic poles of the rotor 4 is small, the time required for switching the magnetic poles facing the coil 15 becomes long, and the amount of change in the interlinkage magnetic flux per unit time becomes small. . Since the induced voltage is proportional to the amount of change in the flux linkage per unit time, if the number of magnetic poles of the rotor 4 is small, the induced voltage becomes small and high-speed rotation is possible. That is, even if the design is such that a high torque can be output with the number of magnetic poles of the rotor 4 increased, the rotor 4 can be rotated at a high speed with the number of magnetic poles of the rotor 4 reduced. Therefore, the rotor 4 can be rotated at a high speed and a high torque can be output in a low-speed rotation range.

(2)調整コイル71への通電によりコア磁極部32と径方向に対向する部位に調整磁極72を発生させることでロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更するようにしたため、例えばロータ4と磁束供給体35との間に該磁束供給体35を相対回転させるための装置を組み込まずともよく、回転電機1を簡素な構成とすることができる。   (2) The relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is changed by causing the adjustment magnetic pole 72 to be generated in a portion facing the core magnetic pole portion 32 in the radial direction by energizing the adjustment coil 71. It is not necessary to incorporate a device for rotating the magnetic flux supply body 35 between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35, and the rotating electrical machine 1 can have a simple configuration.

(3)ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が高トルク角度になると、ロータ4と一体回転する第1保持部材63の第1係合部65と、磁束供給体35の第2係合部66とが凹凸係合することにより、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が高トルク角度で保持されるようにした。そのため、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度でしっかりと保持できる。   (3) When the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 becomes a high torque angle, the first engagement portion 65 of the first holding member 63 that rotates integrally with the rotor 4 and the second engagement of the magnetic flux supplier 35. By engaging the joint 66 with the concave and convex portions, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is held at a high torque angle. Therefore, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 can be firmly held at a high torque angle.

(4)スロット数が9個に対してロータ4の磁極数が12個の場合、コイル15に鎖交する磁束の有効性を示す巻線係数が比較的高い値(「1」に近い値)となるため、本実施形態では回転電機1を効率良く駆動することが可能となっている。また、スロット数が9個に対してロータ4の磁極数が4個の場合、巻線係数が比較的小さい値となるため、好適に高速回転させること可能になっている。   (4) When the number of magnetic poles of the rotor 4 is 12 with respect to 9 slots, the winding coefficient indicating the effectiveness of the magnetic flux linked to the coil 15 is relatively high (a value close to “1”). Therefore, in this embodiment, the rotating electrical machine 1 can be driven efficiently. Further, when the number of magnetic poles of the rotor 4 is four with respect to the number of slots of nine, the winding coefficient becomes a relatively small value, so that it can be suitably rotated at high speed.

(第2実施形態)
次に、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、角度調整装置の構成である。このため、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。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. The main difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the angle adjustment device. For this reason, for convenience of explanation, the same components are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.

図7及び図8に示すように、本実施形態の回転電機1には、小型モータ82を有する角度調整装置81が設けられている。なお、本実施形態の小型モータ82には、ブラシ付きの直流モータが採用されている。また、本実施形態のステータ3のティース12には、調整コイル71は設けられていない。   As shown in FIGS. 7 and 8, the rotary electric machine 1 of the present embodiment is provided with an angle adjustment device 81 having a small motor 82. Note that a DC motor with a brush is adopted as the small motor 82 of the present embodiment. Moreover, the adjustment coil 71 is not provided in the teeth 12 of the stator 3 of this embodiment.

詳しくは、支持部材53におけるカバー8側(図7中、右側)の端部には、周方向の所定範囲に亘って径方向外側に突出する歯部83が形成されている。小型モータ82は、カバー8側に設けられた連結部材43(ロータ4)と一体回転可能に固定されている。連結部材43におけるコア本体41との連結部分には、その内外周に貫通した設置溝84が形成されており、この設置溝84に小型モータ82が設置されている。また、連結部材43の外周には、スリップリング85が固定されるとともに、スリップリング85には、カバー8に固定されたブラシ86が摺接している。そして、小型モータ82は、これらスリップリング85及びブラシ86を介して制御装置6に接続されている。   Specifically, a tooth portion 83 is formed at the end portion of the support member 53 on the cover 8 side (right side in FIG. 7) so as to protrude radially outward over a predetermined circumferential range. The small motor 82 is fixed so as to be rotatable together with a connecting member 43 (rotor 4) provided on the cover 8 side. An installation groove 84 penetrating the inner and outer periphery of the connection member 43 and the core main body 41 is formed, and a small motor 82 is installed in the installation groove 84. A slip ring 85 is fixed to the outer periphery of the connecting member 43, and a brush 86 fixed to the cover 8 is in sliding contact with the slip ring 85. The small motor 82 is connected to the control device 6 via the slip ring 85 and the brush 86.

小型モータ82には、駆動ギヤとしてのウォームギヤ87が駆動連結されている。そして、ウォームギヤ87の歯部88は、上記供給体コア51の支持部材53に形成された歯部83と噛合している。これにより、小型モータ82によって回転駆動されたウォームギヤ87の回転が支持部材53に伝達されることで、磁束供給体35がロータ4に対して相対回転する。つまり、本実施形態では、支持部材53が従動ギヤに相当する。そして、小型モータ82の作動によりロータ4と磁束供給体35との相対回転角度が、高トルク角度と高速回転角度との間で調整される。なお、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度は、上記のように支持部材53の歯部83がウォームギヤ87を介して連結されていることから、小型モータ82の保持トルク(コギングトルク)によって保持される。   A worm gear 87 as a drive gear is drivingly connected to the small motor 82. The tooth portion 88 of the worm gear 87 meshes with the tooth portion 83 formed on the support member 53 of the supply body core 51. Accordingly, the rotation of the worm gear 87 that is rotationally driven by the small motor 82 is transmitted to the support member 53, so that the magnetic flux supply body 35 rotates relative to the rotor 4. That is, in this embodiment, the support member 53 corresponds to a driven gear. The relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is adjusted between the high torque angle and the high speed rotation angle by the operation of the small motor 82. Note that the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is such that the tooth portion 83 of the support member 53 is connected via the worm gear 87 as described above, and therefore the holding torque (cogging torque) of the small motor 82. Held by.

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),(4)の作用効果に加えて以下の作用効果を奏することができる。
(5)小型モータ82により回転駆動されたウォームギヤ87の回転を磁束供給体35の支持部材53に伝達することで、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更するようにした。そのため、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を、容易に高トルク角度と高速回転角度との間の任意の角度に調整することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects (1) and (4) of the first embodiment.
(5) By transmitting the rotation of the worm gear 87 driven to rotate by the small motor 82 to the support member 53 of the magnetic flux supplier 35, the relative rotational angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is changed. Therefore, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 can be easily adjusted to an arbitrary angle between the high torque angle and the high speed rotation angle.

(第3実施形態)
次に、第3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、ロータ及び磁束供給体の構成である。このため、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。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings. The main difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the rotor and the magnetic flux supplier. For this reason, for convenience of explanation, the same components are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.

図9及び図10に示すように、本実施形態のロータ4は、円柱状に形成されたロータコア91と、上記永久磁石23とを備えている。ロータコア91の中央には、軸方向に貫通した嵌合孔92が形成されており、この嵌合孔92が回転軸21の外周に圧入されることにより、回転軸21と一体回転可能に設けられている。なお、ロータコア91は、電磁鋼板を複数枚積層することにより構成されている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the rotor 4 of this embodiment includes a rotor core 91 formed in a columnar shape and the permanent magnet 23. A fitting hole 92 penetrating in the axial direction is formed in the center of the rotor core 91, and the fitting hole 92 is press-fitted into the outer periphery of the rotating shaft 21 so as to be rotatable integrally with the rotating shaft 21. ing. The rotor core 91 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates.

ロータコア91には、上記第1実施形態と同様に、複数の空洞部93及び空隙94が形成されている。そして、永久磁石23が空洞部93に挿入されてロータコア91に固定されることで、マグネット磁極部31とコア磁極部32とが構成されている。また、各磁極ブロック33の内周側には、永久磁石23で作られる磁束が内周側に流れることを抑制するための空隙95が形成されている。なお、各空隙95は、略円弧状に形成されている。   The rotor core 91 is formed with a plurality of cavities 93 and cavities 94 as in the first embodiment. The permanent magnet 23 is inserted into the hollow portion 93 and fixed to the rotor core 91, so that the magnet magnetic pole portion 31 and the core magnetic pole portion 32 are configured. In addition, a gap 95 is formed on the inner peripheral side of each magnetic pole block 33 to prevent the magnetic flux generated by the permanent magnet 23 from flowing to the inner peripheral side. Each gap 95 is formed in a substantially arc shape.

図9及び図11に示すように、本実施形態の磁束供給体35は、ロータ4の軸方向一端側(図9中、左側)に軸方向に間隔を空けて配置されるとともに、ロータ4に対して相対回転可能に設けられている。磁束供給体35は、円板状の供給体コア101と、供給体コア101に固定される複数の補助磁石102とを備えている。   As shown in FIGS. 9 and 11, the magnetic flux supplier 35 according to the present embodiment is arranged on the one end side in the axial direction of the rotor 4 (on the left side in FIG. 9) with an axial interval, and on the rotor 4. It is provided so as to be relatively rotatable. The magnetic flux supply body 35 includes a disk-shaped supply body core 101 and a plurality of auxiliary magnets 102 fixed to the supply body core 101.

詳しくは、供給体コア101の中央には、軸方向に貫通した貫通孔103が形成されている。そして、供給体コア101は、貫通孔103に設けられた軸受104を介して回転軸21に相対回転可能に支持されている。また、供給体コア101のロータ4との対向面には、円環状の固定溝105が形成されている。なお、供給体コア101は、磁性材料により構成されている。   Specifically, a through hole 103 penetrating in the axial direction is formed at the center of the supply core 101. The supply core 101 is supported by the rotary shaft 21 through a bearing 104 provided in the through hole 103 so as to be relatively rotatable. An annular fixed groove 105 is formed on the surface of the supply core 101 facing the rotor 4. The supply core 101 is made of a magnetic material.

補助磁石102には、ロータ4の軸方向と直交する断面形状が扇形の板状に形成されたセグメント磁石が採用されている。補助磁石102の周方向に沿った幅は、磁極ブロック33の周方向に沿った幅よりも僅かに小さく形成されている。また、補助磁石102は、隣り合う補助磁石102との間に隙間を空けるとともに、固定溝105の内周側の側面との間に間隔を空けて固定溝105に挿入されている。そして、補助磁石102は、ロータ4側に現れる極性が周方向に沿って交互に反対になるように、その板厚方向(ロータ4の軸方向)に磁化されている。これにより、本実施形態では、補助磁石52自体が供給体磁極部34として機能する。   As the auxiliary magnet 102, a segment magnet is used in which a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor 4 is formed in a fan-like plate shape. The width of the auxiliary magnet 102 along the circumferential direction is slightly smaller than the width of the magnetic pole block 33 along the circumferential direction. In addition, the auxiliary magnet 102 is inserted into the fixed groove 105 with a gap between the adjacent auxiliary magnets 102 and a space between the auxiliary magnet 102 and the inner peripheral side surface of the fixed groove 105. The auxiliary magnet 102 is magnetized in the plate thickness direction (the axial direction of the rotor 4) so that the polarities appearing on the rotor 4 side are alternately opposite along the circumferential direction. Thereby, in this embodiment, the auxiliary magnet 52 itself functions as the supply body magnetic pole part 34.

なお、磁束供給体35は、その相対回転角度が高速回転角度とされた場合には、永久磁石23と供給体磁極部34(補助磁石102)との間に作用する磁気的な吸引力によって保持される。一方、ロータ4と磁束供給体35との間には、保持機構61が設けられており、磁束供給体35は、その相対回転角度が高トルク角度とされた場合には、保持機構61によって保持される。また、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度は、上記第1実施形態と同様に調整コイル71への通電により、コア磁極部32と径方向に対向する部位に調整磁極72を発生させることで変更される。   The magnetic flux supply body 35 is held by a magnetic attractive force acting between the permanent magnet 23 and the supply body magnetic pole portion 34 (auxiliary magnet 102) when the relative rotation angle is a high-speed rotation angle. Is done. On the other hand, a holding mechanism 61 is provided between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35. The magnetic flux supply body 35 is held by the holding mechanism 61 when the relative rotation angle is a high torque angle. Is done. Further, the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is such that the adjustment magnetic pole 72 is generated at a portion facing the core magnetic pole portion 32 in the radial direction by energizing the adjustment coil 71 as in the first embodiment. It will be changed.

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)〜(4)と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上記各実施形態は、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。
As described above, according to the present embodiment, the same operational effects as (1) to (4) of the first embodiment can be achieved.
In addition, each said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.

・上記第1及び第3実施形態において、例えば永久磁石23の配置や形状等を変更することにより、ロータ4と磁束供給体35との間に作用する磁気的な力の釣り合いによって、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度及び高速回転角度のそれぞれで保持できれば、保持機構61を省略してもよい。   In the first and third embodiments, for example, by changing the arrangement and shape of the permanent magnets 23, the balance between the rotor 4 and the magnetic force acting between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 The holding mechanism 61 may be omitted as long as the relative rotation angle with the magnetic flux supplier 35 can be held at each of the high torque angle and the high speed rotation angle.

・上記第1及び第3実施形態では、第1係合部65を凸形状とし、第2係合部66を凹形状としたが、これに限らず、第1係合部65を凹形状とし、第2係合部66を凸形状としてもよい。   In the first and third embodiments, the first engagement portion 65 has a convex shape and the second engagement portion 66 has a concave shape. However, the present invention is not limited to this, and the first engagement portion 65 has a concave shape. The second engaging portion 66 may have a convex shape.

・上記第1及び第3実施形態では、第1及び第2係合部65,66の表面65a,66aをそれぞれ半球状に形成したが、これに限らず、例えば円錐状等に形成してもよい。要は、表面65a,66aが周方向に対して傾斜しており、ロータ4と磁束供給体35とが相対回転することにより、第1保持部材63にコイルバネ64の付勢方向と反対方向の押圧力が作用し、第1係合部65と第2係合部66との凹凸係合を解除するような形状であれば、表面65a,66aの形状は適宜変更可能である。また、第1及び第2係合部65,66のいずれか一方が周方向に対して傾斜した傾斜面を有していない構成としてもよい。   In the first and third embodiments, the surfaces 65a and 66a of the first and second engaging portions 65 and 66 are each formed in a hemispherical shape. However, the present invention is not limited thereto, and may be formed in a conical shape, for example. Good. In short, the surfaces 65a and 66a are inclined with respect to the circumferential direction, and the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 rotate relative to each other, whereby the first holding member 63 is pushed in the direction opposite to the biasing direction of the coil spring 64. The shape of the surfaces 65a and 66a can be appropriately changed as long as the shape is such that pressure is applied and the concave-convex engagement between the first engagement portion 65 and the second engagement portion 66 is released. Moreover, it is good also as a structure in which any one of the 1st and 2nd engaging parts 65 and 66 does not have the inclined surface inclined with respect to the circumferential direction.

・上記第1及び第3実施形態では、コイルバネ64を用いて第1保持部材63の第1係合部65と支持部材53の第2係合部66とを係合させたが、これに限らず、例えば皿バネ等の他のバネ部材やゴム等の弾性体を用いて第1係合部65と第2係合部66とを係合させてもよい。   In the first and third embodiments, the coil spring 64 is used to engage the first engagement portion 65 of the first holding member 63 and the second engagement portion 66 of the support member 53. However, the present invention is not limited to this. Instead, for example, the first engagement portion 65 and the second engagement portion 66 may be engaged using another spring member such as a disc spring or an elastic body such as rubber.

・上記第1実施形態において、例えば磁束供給体35に第1保持部材63及びコイルバネ64を設け、ロータ4の連結部材42に第2係合部66を形成してもよい。なお、この場合、連結部材42が第2保持部材となる。同様に、上記第3実施形態において、磁束供給体35に第1保持部材63及びコイルバネ64を設け、ロータコア91に第2係合部66を形成してもよい。なお、この場合、ロータコア91が第2保持部材となる。   In the first embodiment, for example, the first holding member 63 and the coil spring 64 may be provided in the magnetic flux supplier 35, and the second engaging portion 66 may be formed in the connecting member 42 of the rotor 4. In this case, the connecting member 42 is the second holding member. Similarly, in the third embodiment, the first holding member 63 and the coil spring 64 may be provided in the magnetic flux supplier 35, and the second engaging portion 66 may be formed in the rotor core 91. In this case, the rotor core 91 serves as the second holding member.

・上記第2実施形態では、駆動ギヤとしてウォームギヤ87を用いたが、これに限らず、例えばスパーギヤ等を用いてもよい。また、供給体コア51に対してウォームギヤ87と噛合する歯部83を有する従動ギヤ(ウォームホイール等)を別途固定してもよい。   In the second embodiment, the worm gear 87 is used as the drive gear. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a spur gear or the like may be used. Further, a driven gear (worm wheel or the like) having a tooth portion 83 that meshes with the worm gear 87 may be separately fixed to the supply body core 51.

・上記第2実施形態では、小型モータ82にブラシ付きの直流モータを用いたが、これに限らず、例えばブラシレスモータやステッピングモータ等を用いてもよい。
・上記第2実施形態において、小型モータ82を磁束供給体35と一体可能に固定し、小型モータ82に連結された駆動ギヤと噛合する従動ギヤをロータ4と一体回転可能に固定してもよい。
In the second embodiment, a DC motor with a brush is used as the small motor 82. However, the present invention is not limited to this, and for example, a brushless motor or a stepping motor may be used.
In the second embodiment, the small motor 82 may be fixed so as to be integrated with the magnetic flux supply body 35, and the driven gear that meshes with the drive gear connected to the small motor 82 may be fixed so as to be rotatable integrally with the rotor 4. .

・上記第3実施形態において磁束供給体35をロータ4の軸方向両側に設けてもよい。
・上記第1及び第3実施形態では、調整コイル71への通電により、コア磁極部32と径方向に対向する部位に調整磁極72を発生させることでロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更した。しかし、これに限らず、例えばステータ3に調整コイル71を設けず、コイル15に供給するd軸電流を制御することで、コア磁極部32と径方向に対向する部位に磁極を発生させてロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更してもよい。なお、この構成では、コイル15が調整コイルとしても機能することになるため、回転電機1をより簡素な構成とすることができる。
In the third embodiment, the magnetic flux supplier 35 may be provided on both axial sides of the rotor 4.
In the first and third embodiments, the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 are rotated relative to each other by generating the adjusting magnetic pole 72 at a portion facing the core magnetic pole portion 32 in the radial direction by energizing the adjusting coil 71. Changed the angle. However, the present invention is not limited to this. For example, the adjustment coil 71 is not provided in the stator 3 and the d-axis current supplied to the coil 15 is controlled to generate a magnetic pole at a portion facing the core magnetic pole portion 32 in the radial direction. 4 and the magnetic flux supplier 35 may be changed in relative rotation angle. In this configuration, since the coil 15 also functions as an adjustment coil, the rotating electrical machine 1 can be configured more simply.

・上記各実施形態において、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を変更するための構成(角度調整装置)は適宜変更可能である。例えば磁束供給体35の内周側に補助ステータを設け、補助ステータに供給体磁極部34に対して作用する回転磁界を発生させることで、磁束供給体35をロータ4に対して相対回転させてもよい。また、例えばロータ4の軸端面に周方向に沿って傾斜した傾斜面を設け、該傾斜面にソレノイドにより軸方向に沿って往復動するピンを押し付けることで、磁束供給体35をロータ4に対して相対回転させてもよい。   In each of the above embodiments, the configuration (angle adjusting device) for changing the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 can be changed as appropriate. For example, an auxiliary stator is provided on the inner peripheral side of the magnetic flux supplier 35, and the magnetic flux supplier 35 is rotated relative to the rotor 4 by generating a rotating magnetic field that acts on the magnetic pole portion 34 of the auxiliary stator. Also good. Further, for example, an inclined surface that is inclined along the circumferential direction is provided on the shaft end surface of the rotor 4, and a pin that reciprocates along the axial direction by the solenoid is pressed against the inclined surface, so that the magnetic flux supply body 35 is attached to the rotor 4. Relative rotation.

・上記各実施形態では、マグネット磁極部31に永久磁石23を1つだけ設けたが、これに限らず、例えば、図12(a)に示すように、周方向において同一の極性(N極又はS極)が対向する一対の永久磁石23a,23bを設けてもよい。なお、永久磁石23の形状を、長方形板状以外の形状としてもよいことはいうまでもない。   In each of the above embodiments, only one permanent magnet 23 is provided in the magnet magnetic pole portion 31. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12A, the same polarity (N pole or A pair of permanent magnets 23a and 23b facing each other (S pole) may be provided. Needless to say, the permanent magnet 23 may have a shape other than the rectangular plate shape.

・上記第1及び第2実施形態では、永久磁石23をロータコア22の空洞部44に埋め込む態様で固定したが、これに限らず、例えば図12(b)に示すように、永久磁石23をロータコア22の表面に固定してもよい。つまり、ロータ4を所謂表面磁石型のロータとして構成してもよい。同様に、上記第3実施形態において、永久磁石23をロータコア91の表面に固定してもよい。   In the first and second embodiments, the permanent magnet 23 is fixed in such a manner as to be embedded in the hollow portion 44 of the rotor core 22, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. You may fix to the surface of 22. That is, the rotor 4 may be configured as a so-called surface magnet type rotor. Similarly, in the third embodiment, the permanent magnet 23 may be fixed to the surface of the rotor core 91.

・上記各実施形態では、補助磁石52,102を供給体コア51,101の表面に固定したが、これに限らず、供給体コア51,101に空洞部を形成し、該空洞部に埋め込む態様で固定してもよい。また、供給体コア51に固定する補助磁石52,102の数を半分とし、磁束供給体35を所謂ハーフマグネット型(コンシクエントポール型)のロータと同様の構成としてもよい。   -In each above-mentioned embodiment, although auxiliary magnets 52 and 102 were fixed to the surface of supply body cores 51 and 101, it is not restricted to this, A hollow part is formed in supply body cores 51 and 101, and it is an aspect embedded in this hollow part. It may be fixed with. Alternatively, the number of auxiliary magnets 52 and 102 fixed to the supply body core 51 may be halved, and the magnetic flux supply body 35 may have a configuration similar to that of a so-called half magnet type (continuous pole type) rotor.

・上記各実施形態おいて、例えば補助磁石52,102として環状のリング磁石を用いてもよい。なお、この場合において、磁束供給体35に供給体コア51,101を設けず、補助磁石52,102自体をロータ4の径方向内側に回転可能に支持してもよい。つまり、磁束供給体35が補助磁石52,102のみからなる構成としてもよい。   In each of the above embodiments, for example, an annular ring magnet may be used as the auxiliary magnets 52 and 102. In this case, the magnetic flux supply body 35 may not be provided with the supply body cores 51 and 101, and the auxiliary magnets 52 and 102 themselves may be rotatably supported on the radially inner side of the rotor 4. That is, the magnetic flux supply body 35 may be configured by only the auxiliary magnets 52 and 102.

・上記第1実施形態において、例えば図12(c)に示すように、コア本体41における隣り合うマグネット磁極部31間に空隙111を形成してもよい。このように構成することで、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度とした状態で、永久磁石23で作られる磁束が隣り合うマグネット磁極部31側に流れることが低減され、コア磁極部32側に流れるようになるため、ステータ3とコア磁極部32との間を通過する磁束を増加させることができる。   In the first embodiment, for example, as illustrated in FIG. 12C, a gap 111 may be formed between adjacent magnet magnetic pole portions 31 in the core body 41. By configuring in this way, it is possible to reduce the magnetic flux generated by the permanent magnet 23 from flowing to the adjacent magnet magnetic pole portion 31 in a state where the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is a high torque angle. Since the magnetic flux flows toward the core magnetic pole part 32, the magnetic flux passing between the stator 3 and the core magnetic pole part 32 can be increased.

また、例えば図12(d)に示すように、マグネット磁極部31間に追加磁石112を設けてもよい。追加磁石112は、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度とした状態でマグネット磁極部31と対向する供給体磁極部34の極性と同一の極性が、該マグネット磁極部31側に現れるように、該追加磁石112の板厚方向(ロータ4の周方向に略沿った方向)に磁化されている。このように構成することで、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度とした状態で、追加磁石112で作られる磁束がコア磁極部32側に流れるようになるため、ステータ3とコア磁極部32との間を通過する磁束を効果的に増加させることができる。   For example, as shown in FIG. 12 (d), an additional magnet 112 may be provided between the magnet magnetic pole portions 31. The additional magnet 112 has the same polarity as the polarity of the supply magnetic pole portion 34 facing the magnet magnetic pole portion 31 in a state where the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 is a high torque angle. As shown on the side, the additional magnet 112 is magnetized in the plate thickness direction (direction substantially along the circumferential direction of the rotor 4). With this configuration, the magnetic flux generated by the additional magnet 112 flows toward the core magnetic pole portion 32 in a state where the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is a high torque angle. 3 and the core magnetic pole portion 32 can effectively increase the magnetic flux passing between them.

なお、上記第2又は第3実施形態においても同様に、マグネット磁極部31間に空隙又は追加磁石を設けてもよい。
・上記各実施形態において、各マグネット磁極部31とコア磁極部32との間に空隙45を形成してなくてもよい。
Similarly in the second or third embodiment, a gap or an additional magnet may be provided between the magnet magnetic pole portions 31.
In each of the above embodiments, the air gap 45 may not be formed between each magnet magnetic pole portion 31 and the core magnetic pole portion 32.

・上記各実施形態では、ステータ3のスロット数を9個とし、ロータ4の磁極数を4個又は12個に変更可能としたが、これに限らず、スロット数及び磁極数は適宜変更可能である。   In each of the above embodiments, the number of slots of the stator 3 is nine and the number of magnetic poles of the rotor 4 can be changed to four or twelve, but this is not limiting, and the number of slots and the number of magnetic poles can be changed as appropriate. is there.

・上記各実施形態では、回転電機1をインナロータ型のラジアルギャップモータとして構成したが、これに限らず、アウタロータ型のラジアルギャップモータとして構成してもよい。また、回転電機1をアキシャルギャップモータとして構成してもよい。なお、この場合には、上記第4実施形態に示すロータ4及び磁束供給体35の構造を採用することが好ましい。   In each of the above embodiments, the rotary electric machine 1 is configured as an inner rotor type radial gap motor, but is not limited thereto, and may be configured as an outer rotor type radial gap motor. Moreover, you may comprise the rotary electric machine 1 as an axial gap motor. In this case, it is preferable to adopt the structure of the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 shown in the fourth embodiment.

・上記各実施形態では、ロータ4と磁束供給体35との相対角度を高トルク角度とした場合及び高速回転角度とした場合のそれぞれにおいて、供給体磁極部34の周方向中央位置がコア磁極部32の周方向中央位置と径方向に対向するようにした。しかし、これに限らず、供給体磁極部34の周方向中央位置がコア磁極部32の周方向中央位置と対向しなくてもよく、磁束供給体35を高トルク角度とした場合には、同じ磁極ブロック33のマグネット磁極部31と反対の極性の供給体磁極部34が、コア磁極部32と対向していればよい。同様に、磁束供給体35を高速回転角度とした場合には、同じ磁極ブロック33のマグネット磁極部31と同一の極性の供給体磁極部34が、コア磁極部32と対向していればよい。   In each of the above embodiments, the center position in the circumferential direction of the supply pole part 34 is the core pole part in each of the case where the relative angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is a high torque angle and the high speed rotation angle. It was made to oppose the circumferential center position of 32 in radial direction. However, the present invention is not limited to this, and the circumferential center position of the supply magnetic pole portion 34 may not be opposed to the circumferential center position of the core magnetic pole portion 32. The supply magnetic pole part 34 having the opposite polarity to the magnet magnetic pole part 31 of the magnetic pole block 33 only needs to face the core magnetic pole part 32. Similarly, when the magnetic flux supply body 35 is set to a high-speed rotation angle, the supply magnetic pole portion 34 having the same polarity as the magnet magnetic pole portion 31 of the same magnetic pole block 33 may be opposed to the core magnetic pole portion 32.

また、ロータ4と磁束供給体35との相対角度を高トルク角度とした場合において、コア磁極部32と対向する全ての供給体磁極部34が、該コア磁極部32と同じ磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と反対の極性とならずともよく、例えば1つの供給体磁極部34が同じ磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と反対の極性となっていなくてもよい。同様に、ロータ4と磁束供給体35との相対角度を高速回転角度とした場合において、コア磁極部32と対向する全ての供給体磁極部34が、該コア磁極部32と同じ磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と同一の極性とならずともよく、例えば1つの供給体磁極部34が同じ磁極ブロック33内における各マグネット磁極部31の極性と同一の極性となっていなくてもよい。   Further, when the relative angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is set to a high torque angle, all the supply magnetic pole portions 34 facing the core magnetic pole portion 32 are in the same magnetic pole block 33 as the core magnetic pole portion 32. The polarity does not have to be opposite to the polarity of each magnet magnetic pole portion 31. For example, one supply magnetic pole portion 34 may not have the opposite polarity to the polarity of each magnet magnetic pole portion 31 in the same magnetic pole block 33. . Similarly, when the relative angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is a high-speed rotation angle, all the supply magnetic pole portions 34 facing the core magnetic pole portion 32 are in the same magnetic pole block 33 as the core magnetic pole portion 32. The polarity of each magnet magnetic pole portion 31 may not be the same as the polarity of each magnet magnetic pole portion 31. For example, one supply magnetic pole portion 34 may not have the same polarity as the polarity of each magnet magnetic pole portion 31 in the same magnetic pole block 33. Good.

・上記各実施形態では、補助磁石52を、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高速回転角度とした状態で、コア磁極部32の極性が同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31と同一になるような量の磁束を供給可能な強さに磁化した。しかし、これに限らず、補助磁石52を、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高速回転角度とした状態で、コア磁極部32の極性が同じ磁極ブロック33の各マグネット磁極部31の極性と反対のままになるような量の磁束しか供給できない強さに磁化してもよい。この場合でも、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高速回転角度にすると、磁束供給体35からロータ4に供給される磁束は、ステータ3とコア磁極部32との間を、永久磁石23で作られる磁束と逆方向に流れるようになる。そのため、ロータ4と磁束供給体35との相対回転角度を高トルク角度にした場合に比べ、ステータ3とコア磁極部32との間を通過する磁束が減少する。これにより、誘起電圧を小さく抑えることが可能になり、ロータ4を高速回転させることが可能になる。   In each of the above-described embodiments, each of the magnet magnetic pole portions 31 of the magnetic pole block 33 having the same polarity of the core magnetic pole portion 32 in the state in which the auxiliary magnet 52 has the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 set to a high-speed rotation angle. It was magnetized to the strength that can supply the same amount of magnetic flux. However, the present invention is not limited to this, and each magnet magnetic pole part 31 of the magnetic pole block 33 having the same polarity of the core magnetic pole part 32 in the state where the auxiliary magnet 52 has the high rotational speed as the relative rotational angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35. The magnet may be magnetized to such a strength that only an amount of magnetic flux can be supplied which remains opposite to the polarity of. Even in this case, when the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supply body 35 is set to a high-speed rotation angle, the magnetic flux supplied from the magnetic flux supply body 35 to the rotor 4 is permanent between the stator 3 and the core magnetic pole portion 32. It flows in the direction opposite to the magnetic flux generated by the magnet 23. Therefore, the magnetic flux passing between the stator 3 and the core magnetic pole portion 32 is reduced as compared with the case where the relative rotation angle between the rotor 4 and the magnetic flux supplier 35 is set to a high torque angle. As a result, the induced voltage can be kept small, and the rotor 4 can be rotated at a high speed.

・上記各実施形態では、回転電機1を電気自動車やハイブリッド自動車の駆動源として用いたが、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。   In each of the above embodiments, the rotating electrical machine 1 is used as a drive source for an electric vehicle or a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited thereto, and may be used as a drive source for other devices such as an electric power steering device. It may be used as a generator.

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)隣り合う前記磁極ブロック間には、磁気抵抗の高い磁気抵抗部が設けられたことを特徴とする回転電機。上記構成によれば、ロータと磁束供給体との相対回転角度を高トルク角度とした状態で、永久磁石で作られる磁束が隣り合うマグネット磁極部側に流れることが低減され、コア磁極部側に流れるようになるため、ステータとコア磁極部との間を通過する磁束を増加させることができる。
Next, technical ideas that can be understood from the above embodiments and other examples will be described below together with their effects.
(A) A rotating electrical machine in which a magnetoresistive portion having a high magnetoresistance is provided between adjacent magnetic pole blocks. According to the above configuration, in a state where the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high torque angle, it is possible to reduce the magnetic flux generated by the permanent magnet from flowing to the adjacent magnetic pole part side, and to the core magnetic pole part side. Since it comes to flow, the magnetic flux which passes between between a stator and a core magnetic pole part can be increased.

(ロ)隣り合う前記磁極ブロック間には、追加磁石が設けられ、前記追加磁石は、前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を前記高トルク角度とした状態で前記マグネット磁極部と対向する前記供給体磁極部の極性と同一の極性が該マグネット磁極部側に現れるように磁化されたことを特徴とする回転電機。上記構成によれば、ロータと磁束供給体との相対回転角度を高トルク角度とした状態で、追加磁石で作られる磁束がコア磁極部側に流れるようになるため、ステータとコア磁極部との間を通過する磁束を効果的に増加させることができる。   (B) An additional magnet is provided between the adjacent magnetic pole blocks, and the additional magnet faces the magnet magnetic pole portion in a state where the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is the high torque angle. The rotating electric machine is magnetized so that the same polarity as the polarity of the supply magnetic pole portion appears on the magnet magnetic pole portion side. According to the above configuration, since the magnetic flux generated by the additional magnet flows to the core magnetic pole part side in a state where the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier is a high torque angle, the stator and the core magnetic pole part The magnetic flux passing between them can be effectively increased.

1…回転電機、3…ステータ、4…ロータ、6…制御装置、12…ティース、13…ステータコア、15…コイル、21…回転軸、22,91…ロータコア、23,23a,23b…永久磁石、31…マグネット磁極部、32…コア磁極部、33…磁極ブロック、34…供給体磁極部、35…磁束供給体、41…コア本体、44,93…空洞部、45,94,95,111…空隙、51,101…供給体コア、52,102…補助磁石、61…保持機構、63…第1保持部材、64…コイルバネ、65…第1係合部、66…第2係合部、71…調整コイル、72…調整磁極、81…角度調整装置、82…小型モータ、87…ウォームギヤ、112…追加磁石。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary electric machine, 3 ... Stator, 4 ... Rotor, 6 ... Control apparatus, 12 ... Teeth, 13 ... Stator core, 15 ... Coil, 21 ... Rotating shaft, 22, 91 ... Rotor core, 23, 23a, 23b ... Permanent magnet, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Magnet magnetic pole part, 32 ... Core magnetic pole part, 33 ... Magnetic pole block, 34 ... Supply body magnetic pole part, 35 ... Magnetic flux supply body, 41 ... Core main body, 44, 93 ... Hollow part, 45, 94, 95, 111 ... Gaps, 51, 101 ... Supply core, 52, 102 ... Auxiliary magnet, 61 ... Holding mechanism, 63 ... First holding member, 64 ... Coil spring, 65 ... First engaging portion, 66 ... Second engaging portion, 71 ... Adjustment coil, 72 ... Adjustment magnetic pole, 81 ... Angle adjustment device, 82 ... Small motor, 87 ... Worm gear, 112 ... Additional magnet.

Claims (6)

ステータコア、及び前記ステータコアのティースに設けられるコイルを有するステータと、
回転軸に一体回転可能に固定されたロータコア、及び前記ロータコアに固定された永久磁石を有するロータとを備えた回転電機において、
前記ロータは、複数の磁極ブロックに区分され、
前記各磁極ブロックは、前記永久磁石の極性に応じた同一の極性が現れる2個のマグネット磁極部と、前記2個のマグネット磁極部間に配置されるコア磁極部とを有し、
前記複数の磁極ブロックは、一の磁極ブロックにおけるマグネット磁極部と他の磁極ブロックにおけるマグネット磁極部とが互いに異なる極性でかつ周方向において隣り合うように並んでおり、
前記ロータに対して相対回転可能に支持されるとともに、異なる極性の供給体磁極部が周方向に並んで形成された磁束供給体と、
前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を、高トルク角度と高速回転角度との間で調整する角度調整装置とを備えたことを特徴とする回転電機。
A stator having a stator core and coils provided on teeth of the stator core;
In a rotating electrical machine comprising a rotor core fixed to a rotating shaft so as to be integrally rotatable, and a rotor having a permanent magnet fixed to the rotor core,
The rotor is divided into a plurality of magnetic pole blocks,
Each of the magnetic pole blocks has two magnet magnetic pole portions in which the same polarity according to the polarity of the permanent magnet appears, and a core magnetic pole portion disposed between the two magnet magnetic pole portions,
The plurality of magnetic pole blocks are arranged such that the magnet magnetic pole part in one magnetic pole block and the magnet magnetic pole part in the other magnetic pole block have different polarities and are adjacent in the circumferential direction,
A magnetic flux supplier that is supported so as to be relatively rotatable with respect to the rotor and in which supply magnetic pole portions of different polarities are formed side by side in the circumferential direction;
An electric rotating machine comprising: an angle adjusting device that adjusts a relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supplier between a high torque angle and a high-speed rotation angle.
請求項1に記載の回転電機において、
前記高トルク角度は、一の前記磁極ブロック内における前記コア磁極部と対向する前記供給体磁極部が、該一の磁極ブロック内における前記各マグネット磁極部の極性と反対の極性となる角度であり、
前記高速回転角度は、一の前記磁極ブロック内における前記コア磁極部と対向する前記供給体磁極部が、該一の磁極ブロック内における前記各マグネット磁極部の極性と同一の極性となる角度であることを特徴とする回転電機。
In the rotating electrical machine according to claim 1,
The high torque angle is an angle at which the supply magnetic pole portion facing the core magnetic pole portion in one magnetic pole block has a polarity opposite to the polarity of each magnet magnetic pole portion in the one magnetic pole block. ,
The high-speed rotation angle is an angle at which the supply magnetic pole portion facing the core magnetic pole portion in one magnetic pole block has the same polarity as the polarity of each magnet magnetic pole portion in the one magnetic pole block. Rotating electric machine characterized by that.
請求項2に記載の回転電機において、
前記磁束供給体は、前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を前記高速回転角度とした状態で、一の前記磁極ブロック内において、前記コア磁極部の極性が前記各マグネット磁極部の極性と同一になるような量の磁束を供給可能に構成されたことを特徴とする回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 2,
In the magnetic flux supply body, the polarity of the core magnetic pole portion is the polarity of each magnet magnetic pole portion in one magnetic pole block in a state where the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body is the high-speed rotation angle. The rotating electrical machine is configured to be able to supply an amount of magnetic flux that is the same as that of the rotating electric machine.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記角度調整装置は、
前記ティースに設けられる調整コイルと、
前記調整コイルへの通電により前記コア磁極部と対向する部位に調整磁極を発生させる制御装置とを備えたことを特徴とする回転電機。
In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3,
The angle adjusting device includes:
An adjustment coil provided in the teeth;
A rotating electric machine comprising: a control device that generates an adjustment magnetic pole at a portion facing the core magnetic pole portion by energization of the adjustment coil.
請求項4に記載の回転電機において、
前記ロータ及び前記磁束供給体のいずれか一方と一体回転するとともに、第1係合部が形成された第1保持部材と、
前記ロータ及び前記磁束供給体の他方と一体回転するとともに、前記第1係合部と係合することにより前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度を前記高トルク角度で保持する第2係合部が形成された第2保持部材と、
前記第1保持部材と前記第2保持部材とを係合させる係合部材とを備え、
前記第1及び第2係合部の少なくとも一方は、周方向に対して傾斜した傾斜面を有し、
前記傾斜面は、前記ロータと前記磁束供給体との相対回転角度が、前記高トルク角度にある状態から、前記ロータと前記磁束供給体とが相対回転することにより、該第1係合部と該第2係合部との係合を解除するように形成されたことを特徴とする回転電機。
In the rotating electrical machine according to claim 4,
A first holding member that rotates integrally with one of the rotor and the magnetic flux supplier, and has a first engagement portion;
A second engagement that rotates integrally with the other of the rotor and the magnetic flux supply body and maintains the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body at the high torque angle by engaging with the first engagement portion. A second holding member formed with a joint portion;
An engagement member for engaging the first holding member and the second holding member;
At least one of the first and second engaging portions has an inclined surface inclined with respect to the circumferential direction,
When the relative rotation angle between the rotor and the magnetic flux supply body is at the high torque angle, the inclined surface rotates relative to the first engagement portion when the rotor and the magnetic flux supply body rotate relative to each other. A rotating electrical machine formed so as to be disengaged from the second engaging portion.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記角度調整装置は、
前記ロータ及び前記磁束供給体のいずれか一方と一体回転する小型モータと、
前記小型モータに駆動連結された駆動ギヤと、
前記ロータ及び前記磁束供給体の他方と一体回転するとともに、前記駆動ギヤと噛合する従動ギヤとを備えたことを特徴とする回転電機。
In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3,
The angle adjusting device includes:
A small motor that rotates integrally with one of the rotor and the magnetic flux supplier;
A drive gear drivingly connected to the small motor;
A rotating electrical machine comprising a driven gear that rotates integrally with the other of the rotor and the magnetic flux supplier and meshes with the drive gear.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017051055A (en) * 2015-09-04 2017-03-09 マツダ株式会社 Rotary electric machine
WO2020129205A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 三菱電機株式会社 Rotor, electric motor, blower, air-conditioning device, and method for manufacturing rotor
WO2020129210A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 三菱電機株式会社 Rotor, electric motor, fan, air conditioner, and method for manufacturing rotor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017051055A (en) * 2015-09-04 2017-03-09 マツダ株式会社 Rotary electric machine
WO2020129205A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 三菱電機株式会社 Rotor, electric motor, blower, air-conditioning device, and method for manufacturing rotor
WO2020129210A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 三菱電機株式会社 Rotor, electric motor, fan, air conditioner, and method for manufacturing rotor

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