JP2015149830A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータに作用するロータの界磁磁束量を変化させるときの損失を低減する。【解決手段】磁束調整コイル５８に電流を流さない場合は、永久磁石４８ｎの磁束は、軸方向一方側部分では、突出コア部５６−１、バイパスコア５４、及び突出コア部５６−２を通ってバイパスすることで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量が減少する。一方、バイパスコア５４の磁路部５４ｂを通る磁束が飽和するように磁束調整コイル５８に電流を流すと、永久磁石４８ｎの磁束は軸方向一方側部分でもステータコイル３８に鎖交し、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量が増加する。【選択図】図４

Description

本発明は、可変界磁型の回転電機に関する。

下記特許文献１の可変界磁型の回転電機では、界磁コイルを用いて、ロータ突極部の界磁磁束を可変としている。

特開２００８−４３０９９号公報

特許文献１では、強め界磁を行うときも、弱め界磁を行うときも、常時界磁コイルに通電して電流を流す必要がある。その結果、界磁コイルの銅損による損失が増加する。

本発明は、ステータに作用するロータの界磁磁束量を変化させるときの損失を低減することを目的とする。

本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機は、ロータコア内に磁石が設けられたロータと、ロータと対向配置され、ステータコイルが設けられたステータと、磁石磁束をステータを介さずにバイパスさせるためのバイパスコアと、バイパスコアを通る磁石磁束を調整するための磁束調整コイルと、を備え、ロータコアには、磁石に対しバイパスコア側へ突出した突出コア部が磁石の磁化方向の両側に設けられ、バイパスコアが突出コア部と対向配置され、磁束調整コイルに電流を流さない場合と比較してバイパスコアを通る磁石磁束を減少させるように磁束調整コイルに電流を流すことで、ステータに作用する磁石磁束を増加させることを要旨とする。

本発明の一態様では、磁石は、ステータ側の磁極がＮ極である第１磁石と、ステータ側の磁極がＳ極である第２磁石とを有し、突出コア部は、第１及び第２磁石のいずれか一方の磁化方向の両側に設けられていることが好適である。

本発明の一態様では、突出コア部は、磁石の軸方向端面に対し軸方向外側へ突出していることが好適である。

本発明の一態様では、磁石は、ステータ側の磁極がＮ極である第１磁石と、ステータ側の磁極がＳ極である第２磁石とを有し、バイパスコアは、第１磁石磁束をステータを介さずにバイパスさせるための第１バイパスコアと、第２磁石磁束をステータを介さずにバイパスさせるための第２バイパスコアとを有し、磁束調整コイルは、第１バイパスコアを通る第１磁石磁束を調整するための第１磁束調整コイルと、第２バイパスコアを通る第２磁石磁束を調整するための第２磁束調整コイルとを有し、ロータコアには、第１磁石に対し第１バイパスコア側へ突出した第１突出コア部が第１磁石の磁化方向の両側に設けられるとともに、第２磁石に対し第２バイパスコア側へ突出した第２突出コア部が第２磁石の磁化方向の両側に設けられ、第１バイパスコアが第１突出コア部と対向配置され、第２バイパスコアが第２突出コア部と対向配置されていることが好適である。

本発明の一態様では、第１バイパスコアがロータコアの軸方向一端面と対向し、第２バイパスコアがロータコアの軸方向他端面と対向することが好適である。

本発明によれば、磁束調整コイルに電流を流さない場合と比較してバイパスコアを通る磁石磁束を減少させるように磁束調整コイルに電流を流すことで、ステータに作用する磁石磁束を増加させるため、ステータに作用するロータの界磁磁束量を減少させる弱め界磁を行うときは、磁束調整コイルに電流を流す必要がなくなる。その結果、磁束調整コイルの銅損を低減することができ、ステータに作用するロータの界磁磁束量を変化させるときの損失を低減することができる。

本発明の実施形態に係る回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た概略構成を示す断面図である。 ロータ２８及びバイパスコア５４の構成例を示す斜視図である。 ロータ２８の構成例を示す斜視図である。 磁束調整コイル５８に電流を流した場合における永久磁石４８ｎの磁束の流れを説明する図である。 磁束調整コイル５８に電流を流さない場合における永久磁石４８ｎの磁束の流れを説明する図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た他の概略構成を示す断面図である。 ロータ２８及びバイパスコア６４の構成例を示す斜視図である。 磁束調整コイル６８に電流を流した場合における永久磁石４８ｓの磁束の流れを説明する図である。 磁束調整コイル６８に電流を流さない場合における永久磁石４８ｓの磁束の流れを説明する図である。 磁束調整コイル５８に電流を流した場合における永久磁石４８ｓの磁束の流れを説明する図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た他の概略構成を示す断面図である。 磁束調整コイル５８に電流を流さない場合における永久磁石４８ｎの磁束の流れを説明する図である。 磁束調整コイル５８に電流を流した場合における永久磁石４８ｎの磁束の流れを説明する図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た他の概略構成を示す断面図である。 磁束調整コイル６８に電流を流さない場合における永久磁石４８ｓの磁束の流れを説明する図である。 磁束調整コイル６８に電流を流した場合における永久磁石４８ｓの磁束の流れを説明する図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た他の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の回転中心軸と直交する方向から見た他の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。図１はロータ回転中心軸と直交する方向から見た断面図を示し、図２はロータ２８及びバイパスコア５４の斜視図を示し、図３はロータ２８の斜視図を示す。図２，３では、ロータ周方向に関してロータ２８の構成の一部を図示しているが、図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。

回転電機は、ケーシングに固定されたステータ２４と、所定方向においてステータ２４と所定の空隙（磁気的ギャップ）を空けて対向し、ステータ２４に対し相対回転可能なロータ２８とを有する。図１の例では、ステータ２４とロータ２８が径方向に対向配置され、ステータ２４がロータ２８の外周側（径方向外側）の位置でロータ２８の外周面と対向配置されている。

ステータ２４は、ステータコア３６と、ステータコア３６にその周方向に沿って配設された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル３８とを含む。３相のステータコイル３８に３相の交流電流が流れることで、ステータ周方向に回転する回転磁界がステータ２４に発生する。

ロータ２８は、ロータコア４６と、ロータコア４６内にその周方向に沿って互いに間隔をおいて（等間隔で）配設された複数の永久磁石４８ｎ，４８ｓとを含む。永久磁石４８ｎにおいては、外周側（ステータ２４側）の磁極面がＮ極であり、内周側（ステータ２４と反対側）の磁極面がＳ極である。一方、永久磁石４８ｓにおいては、外周側（ステータ２４側）の磁極面がＳ極であり、内周側（ステータ２４と反対側）の磁極面がＮ極である。永久磁石４８ｎと永久磁石４８ｓが周方向に交互に配置されることで、永久磁石４８ｎ，４８ｓの極性が周方向に交互に異なる。図３の例では、永久磁石４８ｎ，４８ｓは、ロータコア４６の周方向複数個所に２つを１組としてＶ字形に埋設されているが、必ずしもＶ字形に配置する必要はない。永久磁石４８ｎ，４８ｓの界磁磁束はステータコイル３８に鎖交し、ステータ２４の回転磁界とロータ２８の界磁磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、ロータ２８にトルクが発生する。

本実施形態では、永久磁石４８ｎの磁束をステータ２４（ステータコア３６）を介さずにバイパスさせるためのバイパスコア５４が、所定方向（ステータ２４とロータ２８の対向方向）と垂直方向においてロータコア４６と所定の空隙（磁気的ギャップ）を空けて対向配置されている。図１，２の例では、径方向と垂直方向である軸方向においてバイパスコア５４とロータコア４６が対向配置され、バイパスコア５４がロータコア４６より軸方向一方側（図１の左側）の位置でロータコア４６の軸方向一端面と対向配置されている。ロータコア４６には、永久磁石４８ｎに対しバイパスコア５４側へ突出した部分である突出コア部５６−１，５６−２が永久磁石４８ｎの磁化方向の両側に設けられており、バイパスコア５４が突出コア部５６−１，５６−２と所定の空隙を空けて対向している。図１，３の例では、永久磁石４８ｎのＮ極に対し外周側（ステータ２４側）に位置するロータコア部分４６−１の軸方向一端面に突出コア部５６−１が設けられ、永久磁石４８ｎのＳ極に対し内周側（ステータ２４と反対側）に位置するロータコア部分４６−２の軸方向一端面に突出コア部５６−２が設けられ、突出コア部５６−１，５６−２が永久磁石４８ｎの軸方向一端面より軸方向一方側（軸方向外側）へ突出している。バイパスコア５４により突出コア部５６−１，５６−２間を磁気的につなぐ磁路が形成され、突出コア部５６−１、バイパスコア５４、及び突出コア部５６−２によるバイパス磁路が形成される。バイパスコア５４と突出コア部５６−１，５６−２間の軸方向磁気的ギャップについては、例えばステータ２４とロータ２８間の径方向磁気的ギャップより小さくなるように設定される。バイパスコア５４は、ロータコア４６に沿って周方向に延びており、ケーシングに固定される。バイパスコア５４内部には、中空部５４ａが周方向に沿って形成されている。

さらに、本実施形態では、バイパスコア５４を通る永久磁石４８ｎの磁束を調整するための磁束調整コイル５８が設けられている。磁束調整コイル５８は、バイパスコア５４内部の中空部５４ａに収められ、バイパスコア５４（ロータコア４６）に沿って周方向に延びており、ケーシングに固定される。ロータ回転軸を通る平面に沿ってバイパスコア５４を切断した断面の形状は、断面の面内方向において循環磁路を形成する形状であり、バイパスコア５４による循環磁路が磁束調整コイル５８の周囲に形成される。図１，２の例では、バイパスコア５４の断面形状（循環磁路の形状）が四角形状（長方形状）であるが、四角以外の形状で磁束調整コイル５８の周囲に循環磁路を形成してもよい。バイパスコア５４の循環磁路は、磁束調整コイル５８に対し軸方向他方側（ロータコア４６側）に位置する磁路部５４ｂと、磁束調整コイル５８に対し軸方向一方側（ロータコア４６と反対側）に位置する磁路部５４ｃとを含む。磁束調整コイル５８に図２の矢印Ａ１に示す方向の電流を流すことで、磁束調整コイル５８の周りに起磁力が発生し、図４の矢印Ｂ１に示すような、バイパスコア５４内（ロータ回転軸を通る平面に沿った断面内）で循環磁路を循環する磁束が発生する。磁束調整コイル５８の電流は、制御装置４０により制御され、例えばロータ２８の回転数及びトルクに基づいて制御される。

永久磁石４８ｎの磁束は、軸方向他方側部分（図１の右側部分）では、図５の矢印Ｃ１に示すようにステータコイル３８に鎖交し、トルクに寄与する有効磁束となる。ただし、磁束調整コイル５８に通電せず電流を流さない場合は、軸方向一方側部分（図１の左側部分）では、永久磁石４８ｎの磁束が、ステータコイル３８に鎖交せずに、図５の矢印Ｄ１，Ｅ１に示すように、ロータコア部分４６−１、突出コア部５６−１、バイパスコア５４、突出コア部５６−２、及びロータコア部分４６−２を通ってバイパス（短絡）することでトルクに寄与しない。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量が減少し、弱め界磁を行うことができる。その際に、バイパスコア５４の循環磁路を流れる永久磁石４８ｎの磁束は、図５の矢印Ｄ１に示す磁路部５４ｂを通る磁束と、図５の矢印Ｅ１に示す磁路部５４ｃを通る磁束とに分かれる。例えばロータ２８の回転数が設定回転数より高いときは、磁束調整コイル５８に電流を流さないことで弱め界磁を行う。弱め界磁により、ステータコイル３８の逆起電圧を低減することができるとともに、ステータコア３６の磁束密度を下げて鉄損を低減することができる。弱め界磁の際には、磁束調整コイル５８に電流を流す必要がなく、磁束調整コイル５８の銅損を低減することができる。

一方、磁束調整コイル５８に通電して電流を図２の矢印Ａ１に示す方向に流すと、バイパスコア５４内の循環磁路を循環する図４の矢印Ｂ１に示す方向の磁束が発生する。磁束調整コイル５８の電流による磁束と永久磁石４８ｎによる磁束は、磁路部５４ｂでは互いに同方向となって強め合い、磁路部５４ｃでは互いに逆方向となって反発し合う。磁束調整コイル５８の電流を所定値以上に増加させると、磁路部５４ｂを通る磁束が飽和する。その場合は、磁路部５４ｂの磁気抵抗が空気並みの透磁率となり、バイパスコア５４を通ってバイパスしていた永久磁石４８ｎの磁束が減少し、軸方向一方側部分でも図４の矢印Ｆ１に示すようにステータコイル３８に鎖交し、トルクに寄与するようになる。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量が増加し、強め界磁を行うことができる。例えばロータ２８のトルクが設定トルクより大きいときは、磁束調整コイル５８に図２の矢印Ａ１に示す方向の所定値以上の電流を流すことで強め界磁を行う。強め界磁により、ロータ２８に発生可能な最大トルクを増加させることができる。

このように、本実施形態に係る回転電機は、磁束調整コイル５８の電流の調整によりバイパスコア５４を通る永久磁石４８ｎの磁束を調整することで、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束量を変化させる可変界磁型の回転電機として機能する。その際には、磁束調整コイル５８に電流を流さない場合と比較してバイパスコア５４を通る永久磁石４８ｎの磁束を減少させる方向（図２の矢印Ａ１に示す方向）の電流を磁束調整コイル５８に流すことで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの磁束を増加させることができる。そのため、強め界磁を行うときだけ磁束調整コイル５８に電流を流して可変界磁を実現可能であり、弱め界磁を行うときは磁束調整コイル５８に電流を流す必要がなくなる。その結果、磁束調整コイル５８の銅損を低減することができ、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束量を変化させるときの損失を低減することができる。また、永久磁石４８ｎの界磁磁束量を調整するための磁路については、ロータ２８の軸方向一方側にだけ設ければよく、特許文献１のようにステータ外周に設ける必要がないため、回転電機の外径を小さくして小型化を実現することができる。

以下、本発明の実施形態に係る回転電機の変形例について説明する。図６，７に示す構成例では、図１〜３に示す構成例と比較して、永久磁石４８ｓの磁束をステータ２４（ステータコア３６）を介さずにバイパスさせるためのバイパスコア６４が、所定方向と垂直方向においてロータコア４６と所定の空隙（磁気的ギャップ）を空けて対向配置されている。図６，７の例では、径方向と垂直方向である軸方向においてバイパスコア６４とロータコア４６が対向配置され、バイパスコア６４がロータコア４６より軸方向他方側（図６の右側）の位置でロータコア４６の軸方向他端面と対向配置されている。ロータコア４６には、永久磁石４８ｓに対しバイパスコア６４側へ突出した部分である突出コア部６６−１，６６−２が永久磁石４８ｓの磁化方向の両側に設けられており、バイパスコア６４が突出コア部６６−１，６６−２と所定の空隙を空けて対向している。図６の例では、永久磁石４８ｓのＳ極に対し外周側（ステータ２４側）に位置するロータコア部分４６−３の軸方向他端面に突出コア部６６−１が設けられ、永久磁石４８ｓのＮ極に対し内周側（ステータ２４と反対側）に位置するロータコア部分４６−４の軸方向他端面に突出コア部６６−２が設けられ、突出コア部６６−１，６６−２が永久磁石４８ｓの軸方向他端面より軸方向他方側（軸方向外側）へ突出している。バイパスコア６４により突出コア部６６−１，６６−２間を磁気的につなぐ磁路が形成され、突出コア部６６−１、バイパスコア６４、及び突出コア部６６−２によるバイパス磁路が形成される。バイパスコア６４と突出コア部６６−１，６６−２間の軸方向磁気的ギャップについても、例えばステータ２４とロータ２８間の径方向磁気的ギャップより小さくなるように設定される。バイパスコア６４は、ロータコア４６に沿って周方向に延びており、ケーシングに固定される。バイパスコア６４内部には、中空部６４ａが周方向に沿って形成されている。

さらに、図６，７に示す構成例では、バイパスコア６４を通る永久磁石４８ｓの磁束を調整するための磁束調整コイル６８が設けられている。磁束調整コイル６８は、バイパスコア６４内部の中空部６４ａに収められ、バイパスコア６４（ロータコア４６）に沿って周方向に延びており、ケーシングに固定される。ロータ回転軸を通る平面に沿ってバイパスコア６４を切断した断面の形状は、断面の面内方向において循環磁路を形成する形状であり、バイパスコア６４による循環磁路が磁束調整コイル６８の周囲に形成される。図６，７の例では、バイパスコア６４の断面形状（循環磁路の形状）が四角形状（長方形状）であるが、四角以外の形状で磁束調整コイル６８の周囲に循環磁路を形成してもよい。バイパスコア６４の循環磁路は、磁束調整コイル６８に対し軸方向一方側（ロータコア４６側）に位置する磁路部６４ｂと、磁束調整コイル６８に対し軸方向他方側（ロータコア４６と反対側）に位置する磁路部６４ｃとを含む。磁束調整コイル６８に図７の矢印Ａ２に示す方向の電流を流すことで、図８の矢印Ｂ２に示すような、バイパスコア６４内（ロータ回転軸を通る平面に沿った断面内）で循環磁路を循環する磁束が発生する。磁束調整コイル６８の電流も、制御装置４０により制御され、例えばロータ２８の回転数及びトルクに基づいて制御される。

永久磁石４８ｓの磁束は、軸方向一方側部分（図６の左側部分）では、図９の矢印Ｃ２に示すようにステータコイル３８に鎖交する有効磁束となる。ただし、磁束調整コイル６８に電流を流さない場合は、軸方向他方側部分（図６の右側部分）では、永久磁石４８ｓの磁束が、ステータコイル３８に鎖交せずに、図９の矢印Ｄ２，Ｅ２に示すように、ロータコア部分４６−２、突出コア部６６−２、バイパスコア６４、突出コア部６６−１、及びロータコア部分４６−１を通ってバイパス（短絡）する。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量が減少し、弱め界磁を行うことができる。例えばロータ２８の回転数が設定回転数より高いときは、磁束調整コイル６８に電流を流さないことで弱め界磁を行う。

一方、磁束調整コイル６８に所定値以上の電流を図７の矢印Ａ２に示す方向に流すと、磁路部６４ｂを通る磁束が飽和する。その場合は、磁路部６４ｂの磁気抵抗が空気並みの透磁率となり、バイパスコア６４を通ってバイパスしていた永久磁石４８ｓの磁束が減少し、軸方向他方側部分でも図８の矢印Ｆ２に示すようにステータコイル３８に鎖交するようになる。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量が増加し、強め界磁を行うことができる。例えばロータ２８のトルクが設定トルクより大きいときは、磁束調整コイル６８に図７の矢印Ａ２に示す方向の所定値以上の電流を流すことで強め界磁を行う。このように、磁束調整コイル６８に電流を流さない場合と比較してバイパスコア６４を通る永久磁石４８ｓの磁束を減少させる方向（図７の矢印Ａ２に示す方向）の電流を磁束調整コイル６８に流すことで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの磁束を増加させることができる。なお、磁束調整コイル５８の電流の調整により、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量を変化させる動作については、図１〜３に示す構成例と同様である。

例えば図１０に示すように、図１〜３の構成例に対し、突出コア部５６−１，５６−２を永久磁石４８ｓの磁化方向の両側に設けた場合を考えると、バイパスコア５４の磁路部５４ｂでは、図１０の矢印Ｂ１，Ｄ２に示すように、磁束調整コイル５８の電流（図２の矢印Ａ１に示す方向）による磁束と永久磁石４８ｓによる磁束が互いに逆方向となって反発し合い、磁路部５４ｂを通る磁束が飽和しない。その場合は、磁束調整コイル５８に電流（図２の矢印Ａ１に示す方向）を流しても、バイパスコア５４を通ってバイパスする永久磁石４８ｓの磁束が減少せず、ステータコイル３８に鎖交する永久磁石４８ｓの界磁磁束量が増加しない。その結果、図１〜３の構成例では、磁束調整コイル５８の電流の調整によりステータ２４に作用する界磁磁束量を調整可能なロータ２８の永久磁石が永久磁石４８ｎに限られる。これに対して図６，７の構成例によれば、磁束調整コイル５８の電流を調整することで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量を変化させることができるとともに、磁束調整コイル６８の電流を調整することで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量を変化させることができる。したがって、ロータ２８のすべての永久磁石４８ｎ，４８ｓについて界磁磁束量を調整可能であり、界磁磁束量を変化させる効果を向上させることができる。また、永久磁石４８ｎ，４８ｓの界磁磁束量を調整するための磁路については、ロータ２８の軸方向両側にだけ設ければよく、ステータ外周に設ける必要がないため、回転電機の外径を小さくして小型化を実現することができる。

また、図１１に示す構成例では、図１〜３に示す構成例と比較して、磁束調整コイル５８に対し軸方向他方側（ロータコア４６側）に位置するバイパスコア５４の部分に切り欠き（空隙）５４ｄが周方向に沿って形成されている。切り欠き５４ｄの径方向位置は、突出コア部５６−１より径方向内側で突出コア部５６−２より径方向外側に位置する。図１〜３に示す構成例とは異なり、磁束調整コイル５８の周囲におけるバイパスコア５４の磁路に切り欠き（空隙）５４ｄが形成されるため、磁束調整コイル５８の周囲にバイパスコア５４による循環磁路は形成されない。

磁束調整コイル５８に電流を流さない場合は、永久磁石４８ｎの磁束は、軸方向一方側部分（図１１の左側部分）では、ステータコイル３８に鎖交せずに、図１２の矢印Ｅ１に示すように、ロータコア部分４６−１、突出コア部５６−１、バイパスコア５４、突出コア部５６−２、及びロータコア部分４６−２を通ってバイパス（短絡）する。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量が減少し、弱め界磁を行うことができる。例えばロータ２８の回転数が設定回転数より高いときは、磁束調整コイル５８に電流を流さないことで弱め界磁を行う。

一方、磁束調整コイル５８に電流を図２の矢印Ａ１に示す方向と同方向に流すと、磁束調整コイル５８の周囲におけるバイパスコア５４に、図１３の矢印Ｇ１に示す方向の起磁力が発生する。磁束調整コイル５８の電流による起磁力は、バイパスコア５４を通ってバイパスする永久磁石４８ｎの磁束と逆方向となる。したがって、バイパスコア５４を通ってバイパスしていた永久磁石４８ｎの磁束が、磁束調整コイル５８の電流による起磁力によって押し戻され、軸方向一方側部分でも図１３の矢印Ｆ１に示すようにステータコイル３８に鎖交するようになる。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量が増加し、強め界磁を行うことができる。例えばロータ２８のトルクが設定トルクより大きいときは、磁束調整コイル５８に図２の矢印Ａ１に示す方向と同方向の電流を流すことで強め界磁を行う。このように、磁束調整コイル５８に電流を流さない場合と比較してバイパスコア５４を通る永久磁石４８ｎの磁束を減少させる方向（図２の矢印Ａ１に示す方向と同方向）の電流を磁束調整コイル５８に流すことで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの磁束を増加させることができる。さらに、磁束調整コイル５８に流す電流（図２の矢印Ａ１に示す方向と同方向）を制御することで、バイパスコア５４を通る永久磁石４８ｎの磁束量を制御することができ、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量を制御することができる。

さらに、図１４に示す構成例では、図６，７，１１に示す構成例と比較して、磁束調整コイル６８に対し軸方向一方側（ロータコア４６側）に位置するバイパスコア６４の部分に切り欠き（空隙）６４ｄが周方向に沿って形成されている。切り欠き６４ｄの径方向位置は、突出コア部６６−１より径方向内側で突出コア部６６−２より径方向外側に位置する。

磁束調整コイル６８に電流を流さない場合は、永久磁石４８ｓの磁束は、軸方向他方側部分（図１４の右側部分）では、ステータコイル３８に鎖交せずに、図１５の矢印Ｅ２に示すように、ロータコア部分４６−２、突出コア部６６−２、バイパスコア６４、突出コア部６６−１、及びロータコア部分４６−１を通ってバイパス（短絡）する。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量が減少し、弱め界磁を行うことができる。例えばロータ２８の回転数が設定回転数より高いときは、磁束調整コイル６８に電流を流さないことで弱め界磁を行う。

一方、磁束調整コイル６８に電流を図７の矢印Ａ２に示す方向と同方向に流すと、磁束調整コイル６８の周囲におけるバイパスコア６４に、図１６の矢印Ｇ２に示す方向の起磁力が発生する。磁束調整コイル６８の電流による起磁力は、バイパスコア６４を通ってバイパスする永久磁石４８ｓの磁束と逆方向となる。したがって、バイパスコア６４を通ってバイパスしていた永久磁石４８ｓの磁束が、磁束調整コイル６８の電流による起磁力によって押し戻され、軸方向他方側部分でも図１６の矢印Ｆ２に示すようにステータコイル３８に鎖交するようになる。これによって、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量が増加し、強め界磁を行うことができる。例えばロータ２８のトルクが設定トルクより大きいときは、磁束調整コイル６８に図７の矢印Ａ２に示す方向と同方向の電流を流すことで強め界磁を行う。このように、磁束調整コイル６８に電流を流さない場合と比較してバイパスコア６４を通る永久磁石４８ｓの磁束を減少させる方向（図７の矢印Ａ２に示す方向と同方向）の電流を磁束調整コイル６８に流すことで、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの磁束を増加させることができる。さらに、磁束調整コイル６８に流す電流（図７の矢印Ａ２に示す方向と同方向）を制御することで、バイパスコア６４を通る永久磁石４８ｓの磁束量を制御することができ、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量を制御することができる。なお、磁束調整コイル５８の電流の調整により、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量を変化させる動作については、図１１に示す構成例と同様である。

図１１の構成例では、磁束調整コイル５８の電流の調整によりステータ２４に作用する界磁磁束量を調整可能なロータ２８の永久磁石が永久磁石４８ｎに限られる。これに対して図１４の構成例によれば、ロータ２８のすべての永久磁石４８ｎ，４８ｓについて界磁磁束量を調整可能であり、界磁磁束量を変化させる効果を向上させることができる。

また、図１７に示す構成例では、図１１に示す構成例と比較して、バイパスコア５４が径方向において突出コア部５６−１，５６−２間の位置に配置され、バイパスコア５４が突出コア部５６−１，５６−２と径方向に所定の空隙（磁気的ギャップ）を空けて対向している。図１７に示す構成例において、磁束調整コイル５８の電流の調整により、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｎの界磁磁束量を変化させる動作については、図１１に示す構成例と同様である。図１〜３，１１に示す構成例では、バイパスコア５４と突出コア部５６−１，５６−２間の磁気的ギャップを軸方向に設けているのに対して、図１７に示す構成例によれば、バイパスコア５４と突出コア部５６−１，５６−２間の磁気的ギャップを径方向に設けることで、ロータ２８の軸方向変位に対して磁気的ギャップ部での磁気抵抗変化を抑制することができる。さらに、突出コア部５６−１，５６−２とバイパスコア５４を径方向に配置することで、回転電機の軸方向長さを短縮して小型化を実現することができる。

さらに、図１８に示す構成例では、図１４，１７に示す構成例と比較して、バイパスコア６４が径方向において突出コア部６６−１，６６−２間の位置に配置され、バイパスコア６４が突出コア部６６−１，６６−２と径方向に所定の空隙（磁気的ギャップ）を空けて対向している。図１８に示す構成例において、磁束調整コイル６８の電流の調整により、ステータ２４に作用する永久磁石４８ｓの界磁磁束量を変化させる動作については、図１４に示す構成例と同様である。図６，７，１４に示す構成例では、バイパスコア６４と突出コア部６６−１，６６−２間の磁気的ギャップを軸方向に設けているのに対して、図１８に示す構成例によれば、バイパスコア６４と突出コア部６６−１，６６−２間の磁気的ギャップを径方向に設けることで、ロータ２８の軸方向変位に対して磁気的ギャップ部での磁気抵抗変化を抑制することができる。さらに、突出コア部６６−１，６６−２とバイパスコア６４を径方向に配置することで、回転電機の軸方向長さを短縮して小型化を実現することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

２４ ステータ、２８ ロータ、３６ ステータコア、３８ ステータコイル、４０ 制御装置、４６ ロータコア、４８ｎ，４８ｓ 永久磁石、５４，６４ バイパスコア、５４ｂ，５４ｃ，６４ｂ，６４ｃ 磁路部、５４ｄ，６４ｄ 切り欠き、５６−１，５６−２，６６−１，６６−２ 突出コア部、５８，６８ 磁束調整コイル。

Claims (5)

1. ロータコア内に磁石が設けられたロータと、
   ロータと対向配置され、ステータコイルが設けられたステータと、
   磁石磁束をステータを介さずにバイパスさせるためのバイパスコアと、
   バイパスコアを通る磁石磁束を調整するための磁束調整コイルと、
   を備え、
   ロータコアには、磁石に対しバイパスコア側へ突出した突出コア部が磁石の磁化方向の両側に設けられ、
   バイパスコアが突出コア部と対向配置され、
   磁束調整コイルに電流を流さない場合と比較してバイパスコアを通る磁石磁束を減少させるように磁束調整コイルに電流を流すことで、ステータに作用する磁石磁束を増加させる、回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機であって、
   磁石は、ステータ側の磁極がＮ極である第１磁石と、ステータ側の磁極がＳ極である第２磁石とを有し、
   突出コア部は、第１及び第２磁石のいずれか一方の磁化方向の両側に設けられている、回転電機。
3. 請求項１または２に記載の回転電機であって、
   突出コア部は、磁石の軸方向端面に対し軸方向外側へ突出している、回転電機。
4. 請求項１に記載の回転電機であって、
   磁石は、ステータ側の磁極がＮ極である第１磁石と、ステータ側の磁極がＳ極である第２磁石とを有し、
   バイパスコアは、第１磁石磁束をステータを介さずにバイパスさせるための第１バイパスコアと、第２磁石磁束をステータを介さずにバイパスさせるための第２バイパスコアとを有し、
   磁束調整コイルは、第１バイパスコアを通る第１磁石磁束を調整するための第１磁束調整コイルと、第２バイパスコアを通る第２磁石磁束を調整するための第２磁束調整コイルとを有し、
   ロータコアには、第１磁石に対し第１バイパスコア側へ突出した第１突出コア部が第１磁石の磁化方向の両側に設けられるとともに、第２磁石に対し第２バイパスコア側へ突出した第２突出コア部が第２磁石の磁化方向の両側に設けられ、
   第１バイパスコアが第１突出コア部と対向配置され、第２バイパスコアが第２突出コア部と対向配置されている、回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機であって、
   第１バイパスコアがロータコアの軸方向一端面と対向し、第２バイパスコアがロータコアの軸方向他端面と対向する、回転電機。

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