JP2017034874A - ロータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの体格を抑制しながらも、リラクタンストルクを積極的に利用してトルク性能を向上させる。
【解決手段】ロータ１５は、ロータコア１５ｄから径方向に延びてステータ１１との間で磁束φｍが流れるように形成されており界磁巻線１５ｂが巻装される複数の磁気主突極部１５ａと、ロータコア１５ｄから径方向に延びてステータ１１との間で磁束φｒが流れるように形成されており界磁巻線１５ｂが巻装されない複数の磁気補突極部１５ｃとを有し、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとは周方向に交互に配置される。界磁巻線１５ｂに界磁電流を通電すると、磁気主突極部１５ａは磁束φｍが通り難くなり、磁気補突極部１５ｃは磁束φｒが通り易くなる。磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃで磁気抵抗差が生じるので、磁気補突極部１５ｃに流れる磁束φｒによってリラクタンストルクが発生し、トルク性能を向上できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータコアと界磁巻線とを含むロータと、当該ロータを有する回転電機に関する。

従来では、回転子ティースの幅および磁極部の最狭部の寸法制限を考慮しつつ、回転子スロットの断面積を増加できるような回転子スロットの配置を提供することを目的とする回転電機の回転子に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この回転電機の回転子は、回転子鉄心に設けられる回転子スロット数を１極あたり奇数個とする。また、回転子磁極の極間部の設けられる回転子スロットの深さを他の回転子スロットより深くする。

特開２００５−３４８４８７号公報

しかし、特許文献１に記載の発明では、磁極部に極間部界磁コイルを巻いておらず、極間部回転子ティースの相互間に設けられる極間部界磁コイルが納められている。そのため、磁極部に対して極間部界磁コイルを集中巻で巻装するのが困難である。また、極間部回転子ティースの相互間が狭いため、多数本の極間部界磁コイルを巻装することが困難である。よって、少数巻装でロータの界磁力を高めるためには大電流を通電する必要がある。ところが、極間部界磁コイルに大電流を通電するにはブラシ等の給電装置を大型化せざるを得ず、ロータを含めた体格も大型化してしまう。

一方、極間部回転子ティースは、極間部界磁コイルへの通電に伴って磁化されて磁束が通り難くなる。そのため、極間部界磁コイルに通電する限りにおいて、極間部回転子ティースに流れる磁束によるリラクタンストルクが生じないので、性能向上に寄与しない。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、ロータの体格を抑制しながらも、リラクタンストルクを積極的に利用してトルク性能を向上し得るロータおよび回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、ロータコア（１５ｄ）と界磁巻線（１５ｂ）とを含むロータ（１５）において、前記ロータコアから径方向に延びてステータ（１１）との間で磁束が流れるように形成されており、前記界磁巻線が巻装される複数の磁気主突極部（１５ａ）と、前記ロータコアから径方向に延びて前記ステータとの間で磁束が流れるように形成されており、前記界磁巻線が巻装されない複数の磁気補突極部（１５ｃ）とを有し、前記磁気主突極部と前記磁気補突極部とは、周方向に交互に配置される。この構成によれば、界磁電流を通電して発生する界磁磁束により、磁気主突極部は磁束が通り難くなり、磁気補突極部は磁束が通り易い。磁気主突極部と磁気補突極部で磁気抵抗差が生じるので、磁気補突極部に流れる磁束によってリラクタンストルクが発生し、トルク性能を向上できる。したがって、ロータの体格を抑制しながらも、リラクタンストルクを積極的に利用してトルク性能を向上させることができる。

第２の発明は、前記磁気補突極部の径方向長さ（Ｒｑ）は、前記磁気主突極部の径方向長さ（Ｒｄ）以上である。この構成によれば、磁気補突極部はステータとのギャップ（間隔）が小さくなるので、磁気補突極部の磁気抵抗も小さくなる。よって、リラクタンストルクが増加するので、さらにトルク性能が向上する。

第３の発明は、前記磁気主突極部および前記磁気補突極部のうちで一方または双方は、先端部から周方向に延びて形成されている鍔部（１５ａｂ，１５ｃｂ）を有する。この構成によれば、ロータの回転に伴って界磁巻線に発生する遠心力の一部を鍔部で受けるので、ロータに加わる応力が低減できる。また、ステータとの対向面積が大きくなって流れる磁束量が増えるので、さらにトルク性能が向上する。

第４の発明は、周方向に隣り合う前記磁気主突極部と前記磁気補突極部との間は、それぞれに前記鍔部が形成されている第１部位（Ｐ１）と、それぞれに前記鍔部が形成されない第２部位（Ｐ２）とを有する。この構成によれば、第１部位では、上述した第３の発明と同様に、ロータに加わる応力の低減と、性能の向上とを図ることができる。第２部位では、磁気主突極部および磁気補突極部の突極性を確保することができる。

第５の発明は、周方向に非対称の形状で形成されている一以上の前記磁気主突極部と、周方向に非対称の形状で形成されている一以上の前記磁気補突極部とのうちで少なくとも一方を有する。この構成によれば、回転方向に応じて力行時もしくは回生時のいずれかのトルクが向上する。例えば、正回転時には力行トルクが向上するとともに回生トルクが低下し、逆回転時には回生トルクが向上するとともに力行トルクが低下する。力行時や回生時に応じて全体のトルク性能を向上させることができる。

第６の発明は、全ての前記磁気主突極部の先端部と、全ての前記磁気補突極部の先端部とは、周方向につながって一体となる円環状部（１５ｅ）を有する。この構成によれば、ロータの回転に伴って界磁巻線に発生する遠心力の一部を円環状部で受けるので、ロータに加わる応力が低減できる。また、円環状部は磁気主突極部と磁気補突極部とで周方向につながって一体となるので、ロータの剛性が高まる。

第７の発明は、前記磁気主突極部および前記磁気補突極部のうちで一方または双方は、径方向に対応する面（１５ｇ）と、前記ロータの中心点（Ｐ０）を通る線分とが所定角度（θ）をなす。この構成によれば、ロータの回転に伴って界磁巻線に発生する遠心力の一部を径方向に対応する面で受けるので、ロータに加わる応力が低減できる。

第８の発明は、前記磁気補突極部の周方向幅をＷｑとし、前記磁気主突極部の周方向幅をＷｄとするとき、０．２Ｗｄ＜Ｗｑ＜１．０Ｗｄの範囲にある。この構成によれば、リラクタンストルクが有効に働き、さらにトルク性能が向上する。

第９の発明は、前記界磁巻線は、前記磁気主突極部に対して集中巻によって巻装される。この構成によれば、磁気主突極部に対して集中巻で界磁巻線を巻けばよく、巻装にかかる製造コストを低減できる。また、細線を使って多数巻きができるので、界磁電流が低くても界磁力を向上できる。つまり、ブラシ等の給電装置の大型化を抑止できる。

第１０の発明は、回転電機（１０）は、請求項１から９のいずれか一項に記載のロータ（１５）と、前記ロータに対向して設けられるステータ（１１）とを有する。この構成によれば、ロータの体格を抑制しながらも、リラクタンストルクを積極的に利用してトルク性能が向上する回転電機を提供することができる。

なお「磁気主突極部」と「磁気補突極部」は、いずれも磁束の磁路となる突極部に相当し、界磁巻線が巻装されるか否かの相違に過ぎない。「巻装」は巻いて装うことを意味し、巻き回す意味の「巻回」と同義に用いる。「回転電機」は、回転する部材（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。発電機には電動発電機が発電機として作動する場合を含み、電動機には電動発電機が電動機として作動する場合を含む。

回転電機の構成例であって一部断面を含む模式図である。 図１に示すII−II線から見た一部断面を含む平面図である。 ロータとステータの第１構成例を部分的に拡大して示す模式図である。 トルクと幅比率の関係例に示すグラフ図である。 ロータとステータの第２構成例を部分的に示す模式図である。 ロータとステータの第３構成例であって一部断面を含む平面図である。 ロータとステータの第３構成例を部分的に拡大して示す模式図である。 ロータとステータの第４構成例であって一部断面を含む平面図である。 ロータとステータの第５構成例を部分的に拡大して示す模式図である。 ロータとステータの第６構成例であって一部断面を含む平面図である。 ロータとステータの第６構成例を部分的に拡大して示す模式図である。 ロータとステータの第７構成例であって一部断面を含む平面図である。 ロータとステータの第７構成例を部分的に拡大して示す模式図である。 ロータとステータの第８構成例であって一部断面を含む平面図である。 ロータとステータの第９構成例であって一部断面を含む平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。

英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。例えば「ロータ１５Ａ〜１５Ｇ」は「ロータ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ」を意味する。符号の英文字は大文字と小文字とで別の要素を意味する。例えば、図２に示すロータ１５Ａと磁気主突極部１５ａは別の要素である。部材間の固定方法は問わない。磁束が流れる磁性材は、主に軟磁性材であるが、磁束が流れることを条件として材料や構成などを問わない。「外側」は径方向における外径側や外周側を意味し、「内側」は径方向における内径側や内周側を意味する。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図４を参照しながら説明する。図１に示す回転電機１０は、インナーロータ型の回転電機である。この回転電機１０は、ステータ１１，ロータ１５，軸受１６，回転軸１８，通電部１９などをハウジング１４内に有する。回転電機１０の内外には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）やコンピュータなどであって、回転電機１０全体の制御を司る制御部２０が設けられる。

ハウジング１４は、筐体やフレームなどに相当し、形状や材料等を任意に設定してよい。このハウジング１４は、少なくともステータ１１を支持して固定するとともに、軸受１６を介して回転軸１８を回転自在に支持する。

固定子に相当するステータ１１は、ステータ巻線１２やステータコア１３などを有する。電機子巻線，固定子巻線，ステータコイルなどに相当するステータ巻線１２は、三相以上の多相巻線である。ステータコア１３は、複数のティース１３ａや複数のスロット１３ｂなどを有する（図２を参照）。ティース１３ａは、ロータ１５Ａ（具体的には磁気主突極部１５ａや磁気補突極部１５ｃ）との間で磁束が流れる磁路である。ティース１３ａの形状や数は任意に設定してよい。スロット１３ｂは、周方向に隣り合うティース１３ａの相互間に形成され、ステータ巻線１２を収容して巻装する空間部位である。

回転子に相当するロータ１５Ａは、ロータ１５の一例である。ロータ１５Ａは、回転軸１８に直接的または間接的に固定され、回転軸１８と一体的に回転する。ロータ１５Ａの具体的な構成例については後述する（図２，図３を参照）。

接続線１７は、回転電機１０（具体的にはステータ巻線１２や通電部１９）と制御部２０との間を個別に接続する。制御部２０から供給する電力信号によって、ロータ１５Ａを回転させて電動機として作動させることができる。また、ロータ１５Ａの回転に伴ってステータ巻線１２に生じた電力は、接続線１７を介して制御部２０に送って発電機として作動させることができる。制御部２０に送られた電力は、例えば図示しないバッテリに充電したり、他の機器を作動させたり等して用いる。

通電部１９は、ブラシやスリップリングなどを含み（図示を省略）、回転軸１８が回転しているか否かを問わず界磁巻線１５ｂ（図２を参照）に通電可能に接続する。上述したように通電部１９は接続線１７に接続されるので、結果的に制御部２０と界磁巻線１５ｂが接続される。よって、制御部２０は界磁巻線１５ｂに界磁電流を流すことができる。

図２に示すロータ１５Ａは、複数の磁気主突極部１５ａ，複数の界磁巻線１５ｂ，複数の磁気補突極部１５ｃ，ロータコア１５ｄなどを有する。このロータ１５Ａは、電磁鋼板を積層させる構成としてもよく、単体の磁性材で構成してもよい。

ロータ１５Ａは、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとが周方向に交互に配置される。磁気主突極部１５ａの数と、磁気補突極部１５ｃの数は、それぞれ２以上で任意に設定してよい。本形態では、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃの数を、それぞれ「８」に設定した例を示す。磁気主突極部１５ａと、磁気補突極部１５ｃと、ステータコア１３とは磁気回路を構成する。

各々の磁気主突極部１５ａは、ロータコア１５ｄから径方向に延び、ステータ１１（具体的にはティース１３ａ）との間で磁束φｍが流れるように形成される。各々の磁気補突極部１５ｃは、ロータコア１５ｄから径方向に延び、ステータ１１（具体的にはティース１３ａ）との間で磁束φｒが流れるように形成される。界磁巻線１５ｂは、磁気主突極部１５ａに巻装され、磁気補突極部１５ｃには巻装されない。界磁巻線１５ｂの巻装形態は任意であるが、本形態では磁気主突極部１５ａに対して集中巻によって巻装する。

図３に示すように、磁気主突極部１５ａはｄ軸となり、磁気補突極部１５ｃはｑ軸となる。磁気主突極部１５ａの先端部（すなわち外側端部）には、周方向の両側に延びる鍔部１５ａｂが形成される。磁気補突極部１５ｃの先端部には、周方向の両側に延びる鍔部１５ｃｂが形成される。

磁気主突極部１５ａは周方向幅Ｗｄで形成されており、磁気補突極部１５ｃは周方向幅Ｗｑで形成されている。周方向幅Ｗｑを周方向幅Ｗｄで除した比率を幅比率Ｗｒとする。すなわち、Ｗｒ＝Ｗｑ／Ｗｄである。制御部２０からステータ巻線１２や界磁巻線１５ｂに通電して得られるトルクＦと、幅比率Ｗｒとの関係を図４に示す。

図４において、０．２＜Ｗｒ＜１．０の範囲では、トルクＦがトルク閾値Ｆｔｈを上回る。トルク閾値Ｆｔｈは、磁気補突極部１５ｃを有しない従来の回転電機で得られるトルクＦの最大値である。よって、０．２Ｗｄ＜Ｗｑ＜１．０Ｗｄの範囲内で磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃを設けると、従来よりも高いトルクＦが得られる。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。

（１）ロータ１５Ａは、ロータコア１５ｄから径方向に延びてステータ１１との間で磁束φｍが流れるように形成されており、界磁巻線１５ｂが巻装される複数の磁気主突極部１５ａと、ロータコア１５ｄから径方向に延びてステータ１１との間で磁束φｒが流れるように形成されており、界磁巻線１５ｂが巻装されない複数の磁気補突極部１５ｃとを有し、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとは、周方向に交互に配置される構成とした（図１〜図３を参照）。この構成によれば、界磁巻線１５ｂに界磁電流を通電して発生する界磁磁束により、磁気主突極部１５ａは磁束φｍが通り難くなり、磁気補突極部１５ｃは磁束φｒが通り易くなる。磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃで磁気抵抗差が生じるので、磁気補突極部１５ｃに流れる磁束φｒによってリラクタンストルクが発生し、トルク性能を向上できる。したがって、ロータ１５Ａの体格を抑制しながらも、リラクタンストルクを積極的に利用してトルク性能を向上させることができる。

（３）磁気主突極部１５ａおよび磁気補突極部１５ｃの双方は、先端部から周方向に延びて形成される鍔部１５ａｂ，１５ｃｂを有する構成とした（図２，図３を参照）。磁気主突極部１５ａだけに鍔部１５ａｂを設けてもよく、磁気補突極部１５ｃだけに鍔部１５ｃｂを設けてもよい。これらの構成によれば、ロータ１５Ａの回転に伴って界磁巻線１５ｂに発生する遠心力の一部を鍔部１５ａｂ，１５ｃｂで受けるので、ロータ１５Ａに加わる応力が低減できる。また、ステータ１１との対向面積が大きくなって流れる磁束量も増えるので、さらにトルク性能が向上する。

（８）磁気補突極部１５ｃの周方向幅をＷｑとし、磁気主突極部１５ａの周方向幅をＷｄとするとき、０．２Ｗｄ＜Ｗｑ＜１．０Ｗｄの範囲にある構成とした（図４を参照）。この構成によれば、リラクタンストルクが有効に働き、さらにトルク性能が向上する。

（９）界磁巻線１５ｂは、磁気主突極部１５ａに対して集中巻によって巻装される構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、磁気主突極部１５ａに対して集中巻で界磁巻線１５ｂを巻けばよく、巻装にかかる製造コストを低減できる。また、細線を使って多数巻きができるので、界磁電流が低くても界磁力を向上できる。つまり、通電部１９の体格が大型化するのを抑止できる。

（１０）回転電機１０は、ロータ１５Ａと、ロータ１５Ａに対向して設けられるステータ１１とを有する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、ロータ１５Ａの体格を抑制しながらも、リラクタンストルクを積極的に利用してトルク性能が向上する回転電機１０を提供することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は図５を参照しながら説明する。なお図示や説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、実施の形態１と相違する点を中心に説明する。

図５に示すロータ１５Ｂは、ロータ１５の一例であって、図３に示すロータ１５Ａの変形例である。ロータ１５Ｂがロータ１５Ａと相違するのは、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃの径方向長さである。すなわち、磁気補突極部１５ｃの径方向長さＲｑは、磁気主突極部１５ａの径方向長さＲｄ以上（すなわちＲｑ≧Ｒｄ）となるように設ける。ただし、Ｒｑ＜Ｒｄ＋Ｇである。このように設けると、磁気補突極部１５ｃとステータ１１（具体的にはティース１３ａ）との間隔が短くなるので、磁気抵抗が小さくなって磁束φｒが通り易くなる。

上述した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。

（２）磁気補突極部１５ｃの径方向長さＲｑは、磁気主突極部１５ａの径方向長さＲｄ以上である構成とした（図５を参照）。この構成によれば、磁気補突極部１５ｃはステータ１１との間隔が小さくなるので、磁気補突極部１５ｃの磁気抵抗も小さくなる。よって、リラクタンストルクが増加するので、さらにトルク性能が向上する。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は図６，図７を参照しながら説明する。なお図示や説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、実施の形態１，２と相違する点を中心に説明する。

図６に示すロータ１５Ｃは、ロータ１５の一例であって、図３に示すロータ１５Ａの変形例である。ロータ１５Ｃがロータ１５Ａと相違するのは、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃにおける先端部の形状である。すなわち、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃについて、周方向に非対称の形状で成形する。

具体的には図７に示すように、二点鎖線で囲む第１部位Ｐ１と第２部位Ｐ２とが周方向に交互に配置されるように、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃの先端部に鍔部を設ける。第１部位Ｐ１では、磁気主突極部１５ａの先端部に設ける鍔部１５ａｂと、磁気補突極部１５ｃの先端部に設ける鍔部１５ｃｂとが向き合う部位である。第２部位Ｐ２では、磁気主突極部１５ａの先端部に鍔部１５ａｂが無く、磁気補突極部１５ｃの先端部に鍔部１５ｃｂが無い部位である。

第１部位Ｐ１と第２部位Ｐ２を設けることにより、力行時もしくは回生時のいずれかでトルクＦが向上する。すなわち正回転（例えば左回転）のときは、力行トルクが向上し、回生トルクが低下する。また逆回転（例えば右回転）のときは、回生トルクが向上し、力行トルクが低下する。

上述した実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、以下に示す作用効果を得ることができる。

（４）周方向に隣り合う磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとの間は、それぞれに鍔部１５ａｂ，１５ｃｂが形成される第１部位Ｐ１と、それぞれに鍔部１５ａｂ，１５ｃｂが形成されない第２部位Ｐ２とを有する構成とした（図６，図７を参照）。この構成によれば、第１部位Ｐ１では、ロータ１５Ａに加わる応力の低減と、性能の向上とを図ることができる。第２部位Ｐ２では、磁気主突極部１５ａおよび磁気補突極部１５ｃの突極性を確保することができる。

（５）周方向に非対称の形状で形成される磁気主突極部１５ａと、周方向に非対称の形状で形成される磁気補突極部１５ｃとを有する構成とした（図６，図７を参照）。周方向に非対称の形状は、一以上の磁気主突極部１５ａに適用してもよく、一以上の磁気補突極部１５ｃに適用してもよい。これらの構成によれば、回転方向に応じて力行時もしくは回生時のいずれかのトルクＦが向上する。力行時や回生時に応じて全体のトルク性能を向上させることができる。

〔実施の形態４〕
実施の形態４は図８を参照しながら説明する。なお図示や説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、実施の形態１〜３と相違する点を中心に説明する。

図８に示すロータ１５Ｄは、ロータ１５の一例であって、図３に示すロータ１５Ａの変形例である。ロータ１５Ｄがロータ１５Ａと相違するのは、円環状部１５ｅを有する点である。円環状部１５ｅは、全ての磁気主突極部１５ａの先端部と、全ての磁気補突極部１５ｃの先端部とが周方向につながって一体となる部位である。

上述した実施の形態４によれば、（３）を除いて実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。

（６）全ての磁気主突極部１５ａの先端部と、全ての磁気補突極部１５ｃの先端部とは、周方向につながって一体となる円環状部１５ｅを有する構成とした（図８を参照）。この構成によれば、ロータ１５Ｄの回転に伴って界磁巻線１５ｂに発生する遠心力の一部を円環状部１５ｅで受けるので、ロータ１５Ｄに加わる応力が低減できる。また、円環状部１５ｅは磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとで周方向につながって一体となるので、ロータ１５Ｄの剛性が高まる。

〔実施の形態５〕
実施の形態５は図９を参照しながら説明する。なお図示や説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜４で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、実施の形態１〜４と相違する点を中心に説明する。

図９に示すロータ１５Ｅは、ロータ１５の一例であって、図８に示すロータ１５Ｄの変形例である。ロータ１５Ｅがロータ１５Ｄと相違するのは、円環状部１５ｅに設けられる磁気抵抗部位１５ｆである。磁気抵抗部位１５ｆは、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとの間における円環状部１５ｅに設けられ、磁気主突極部１５ａと磁気補突極部１５ｃとの間で流れる漏れ磁束を抑制（阻止を含む）する機能を担う。磁気抵抗部位１５ｆは、漏れ磁束を抑制できれば任意であり、例えば穴（貫通穴や非貫通穴）や非磁性材などが該当する。穴は非磁性材（例えば樹脂等）で埋めると剛性を確保できる。

上述した実施の形態５によれば、（３）を除いて実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。また、磁気抵抗部位１５ｆによって漏れ磁束が抑制されるので、さらにトルク性能を向上させることができる。

〔実施の形態６〕
実施の形態６は図１０，図１１を参照しながら説明する。なお図示や説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜５で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、実施の形態１〜５と相違する点を中心に説明する。

図１０に示すロータ１５Ｆは、ロータ１５の一例であって、図３に示すロータ１５Ａの変形例である。ロータ１５Ｆがロータ１５Ａと相違するのは、径方向に対応する面の構成である。具体的には図１１に示すように、磁気主突極部１５ａの径方向に対応する面１５ｇは、中心点Ｐ０を通る線分Ｌ０に対して、所定角度θをなすように成形される。所定角度θは任意に設定してよい。所定角度θが大きくなるにつれて、界磁巻線１５ｂに発生する遠心力を受け易くなるが、ロータコア１５ｄ側の周方向幅Ｗｄ（図３を参照）が小さくなって流れ得る磁束量が少なくなる。そのため、遠心力と磁束量とを考慮して適切に設定するとよい。それぞれの面１５ｇは、界磁巻線１５ｂに対して勾配がある勾配部に相当する。磁気補突極部１５ｃの径方向に対応する面も同様に成形してよい。

上述した実施の形態６によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。

（７）磁気主突極部１５ａおよび磁気補突極部１５ｃの双方は、径方向に対応する面１５ｇと、ロータ１５Ｆの中心点Ｐ０を通る線分とが所定角度θをなす構成とした（図１０，図１１を参照）。この構成によれば、ロータ１５Ｆの回転に伴って界磁巻線１５ｂに発生する遠心力の一部を径方向に対応する面１５ｇで受けるので、ロータ１５Ｆに加わる応力が低減できる。

〔実施の形態７〕
実施の形態７は図１２，図１３を参照しながら説明する。なお図示や説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜６で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、実施の形態１〜６と相違する点を中心に説明する。

図１２に示すロータ１５Ｇは、ロータ１５の一例であって、図３に示すロータ１５Ａの変形例である。ロータ１５Ｇがロータ１５Ａと相違するのは、永久磁石を有する点である。具体的には図１３に示すように、磁気主突極部１５ａのロータコア１５ｄ側に永久磁石１５ｈを設ける。それぞれの永久磁石１５ｈは、図形の矢印で着磁方向を示すように、周方向に隣り合う磁気主突極部１５ａについて極性（すなわちＮ極やＳ極）が交互に変わるように着磁される。界磁巻線１５ｂへの通電に伴う磁束φｍに対して、永久磁石１５ｈによる磁束φｐが加わる。すなわち界磁電流トルクとマグネットトルクとが合わさるので、さらにトルク性能を向上させることができる。

上述した実施の形態７によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。また、永久磁石１５ｈによるマグネットトルクが加わるので、さらにトルク性能を向上させることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜７に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、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することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態１〜７のロータ１５（すなわちロータ１５Ａ〜１５Ｇ）は、一の磁気主突極部１５ａと一の磁気補突極部１５ｃとを周方向に交互に配置する構成とした（図２，図３，図５〜図１３を参照）。この形態に代えて、一の磁気主突極部１５ａと複数の磁気補突極部１５ｃとを周方向に交互に配置する構成としてもよい。

例えば図１４に示すロータ１５Ｈのように、周方向に隣り合う磁気主突極部１５ａの相互間に二の磁気補突極部１５ｃを配置する。ロータ１５Ｈは、ロータ１５の一例であって、ロータ１５Ａ〜１５Ｇの変形例である。図示を省略するが、三以上の磁気補突極部１５ｃを配置してもよい。ただし、磁気補突極部１５ｃの数が増えるにつれて、周方向に隣り合う磁気主突極部１５ａの相互間における機械角（すなわち機械的な角度）が大きくなるとともに、磁気主突極部１５ａの数も少なくなる。そのため、上記機械角が許容角度（例えば９０度）以下になることや、磁気主突極部１５ａの数が許容数（例えば４）以上になる範囲で設定するのが望ましい。磁気補突極部１５ｃの数が増えるに伴ってリラクタンストルクも増えるので、さらにトルク性能が向上する。

上述した実施の形態１〜７では、インナーロータ型の回転電機１０に適用する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて、アウターロータ型の回転電機１０に適用する構成としてもよい。ステータ１１とロータ１５の配置が相違するに過ぎず、外側と内側を読み替えればよいので、実施の形態１〜７と同様の作用効果が得られる。

上述した実施の形態２（図５）に示す磁気補突極部１５ｃの径方向長さＲｑや、実施の形態３（図６，図７）に示す第１部位Ｐ１および第２部位Ｐ２、実施の形態４（図８）に示す円環状部１５ｅ、実施の形態５（図９）に示す磁気抵抗部位１５ｆ、実施の形態６（図１１）に示す磁気主突極部１５ａの径方向に対応する面１５ｇ、実施の形態７（図１２，図１３）に示す永久磁石１５ｈの各要素については、二以上の要素を任意に組み合わせて、一のロータ１５に備える構成としてもよい。例えば、実施の形態２（図５）に示す磁気補突極部１５ｃの径方向長さＲｑと、実施の形態４（図８）に示す円環状部１５ｅとを組み合わせたロータ１５Ｉの構成例を図１５に示す。ロータ１５Ｉは、ロータ１５の一例であって、ロータ１５Ｂ，１５Ｄの変形例である。この構成によれば、組み合わせる要素に対応する実施の形態における作用効果を得ることができる。

１０ 回転電機
１１ ステータ
１５（１５Ａ〜１５Ｉ） ロータ
１５ａ 磁気主突極部
１５ｂ 界磁巻線
１５ｃ 磁気補突極部
１５ｄ ロータコア
φｍ，φｒ，φｐ 磁束

Claims (10)

1. ロータコア（１５ｄ）と界磁巻線（１５ｂ）とを含むロータ（１５）において、
   前記ロータコアから径方向に延びてステータ（１１）との間で磁束が流れるように形成されており、前記界磁巻線が巻装される複数の磁気主突極部（１５ａ）と、
   前記ロータコアから径方向に延びて前記ステータとの間で磁束が流れるように形成されており、前記界磁巻線が巻装されない複数の磁気補突極部（１５ｃ）とを有し、
   前記磁気主突極部と前記磁気補突極部とは、周方向に交互に配置されるロータ。
2. 前記磁気補突極部の径方向長さ（Ｒｑ）は、前記磁気主突極部の径方向長さ（Ｒｄ）以上である請求項１に記載のロータ。
3. 前記磁気主突極部および前記磁気補突極部のうちで一方または双方は、先端部から周方向に延びて形成されている鍔部（１５ａｂ，１５ｃｂ）を有する請求項１または２に記載のロータ。
4. 周方向に隣り合う前記磁気主突極部と前記磁気補突極部との間は、それぞれに前記鍔部が形成されている第１部位（Ｐ１）と、それぞれに前記鍔部が形成されない第２部位（Ｐ２）とを有する請求項３に記載のロータ。
5. 周方向に非対称の形状で形成されている一以上の前記磁気主突極部と、周方向に非対称の形状で形成されている一以上の前記磁気補突極部とのうちで少なくとも一方を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 全ての前記磁気主突極部の先端部と、全ての前記磁気補突極部の先端部とは、周方向につながって一体となる円環状部（１５ｅ）を有する請求項１または２に記載のロータ。
7. 前記磁気主突極部および前記磁気補突極部のうちで一方または双方は、径方向に対応する面（１５ｇ）と、前記ロータの中心点（Ｐ０）を通る線分とが所定角度（θ）をなす請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ。
8. 前記磁気補突極部の周方向幅をＷｑとし、前記磁気主突極部の周方向幅をＷｄとするとき、０．２Ｗｄ＜Ｗｑ＜１．０Ｗｄの範囲にある請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ。
9. 前記界磁巻線は、前記磁気主突極部に対して集中巻によって巻装される請求項１から８のいずれか一項に記載のロータ。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のロータ（１５）と、
    前記ロータに対向して設けられるステータ（１１）と、
    を有する回転電機（１０）。

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