JP4571058B2

JP4571058B2 - クローポール型モータ

Info

Publication number: JP4571058B2
Application number: JP2005306800A
Authority: JP
Inventors: 新青木; 信幸今井; 忠伸高橋; 大二郎滝沢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: US20070090720A1; JP2007116847A; US7608972B2

Description

本発明は、クローポール型モータに関する。

従来、例えば複数相のステータリングを軸線方向に沿って積み重ねるようにして配置し、軸線方向で隣り合うステータリング間に形成された環状の巻線装着孔に環状巻線を配置し、各相のステータリングに径方向内方（あるいは径方向外方）に突出する爪状誘導極を備え、各相の爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共にロータの外周面（あるいはロータの内周面）に対向させることで、各相の鎖交磁束を変化させずに各相の磁路を共用化するクローポール型モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１１７７４３号公報

ところで、上記従来技術の一例に係るクローポール型モータにおいては、軸線方向の両端部に配置された２つのステータリングに対応する２相間の磁気抵抗は、他の２相間の磁気抵抗に比べて大きくなることから、各相のインダクタンスに不整合が生じる。そして、このようなインダクタンスの不整合に起因して各相電流の位相にずれが生じると、各相電流間の電流位相差が２π／３＝１２０ｄｅｇであることを前提とする通常のベクトル制御において、モータの力率およびトルク定数が低下することになる。
このような問題に対して、例えば各相のインダクタンス不整合に起因して生じる各相電流の位相ずれを補正し、各相電流の振幅および位相を整合させてクローポール型モータを駆動制御するためには、煩雑な制御処理を実行する専用の制御装置が必要となり、制御装置の汎用性が損なわれてしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、容易に適切な制御を実行することが可能なクローポール型モータを提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のクローポール型モータは、第１〜第３の相からなる３相のステータリング（例えば、実施の形態での各ステータリング３１，３２，３３）を軸線方向に沿って同軸に積み重ねるようにして配置し、前記軸線方向で隣り合う前記ステータリング間に形成された環状の巻線装着部（例えば、実施の形態での各巻線装着部）に、永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石１８）を有するロータ（例えば、実施の形態でのロータ１７）を回転させる回転磁界を発生する環状巻線（例えば、実施の形態での各巻線３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６）を配置し、各相のステータリング本体から径方向に突出する爪状誘導極（例えば、実施の形態での各爪状誘導極４２，５２，６２）を備え、各相の前記爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に前記永久磁石に対向配置させてなるクローポール型モータであって、前記巻線装着部には、３相の前記環状巻線のうち、前記第１および前記第２の相からなる２相の前記環状巻線あるいは前記第２および前記第３の相からなる２相の前記環状巻線が前記軸線方向で隣接するように配置され、前記３相のステータリングのうち、前記軸線方向の両端部に配置された前記第１および前記第３の相からなる２相のステータリング（例えば、実施の形態でのＵ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３）の周方向で隣り合う前記爪状誘導極同士の周方向での間隔（例えば、実施の形態での間隔Ｋｃ）は、周方向で隣り合う他の前記爪状誘導極同士の周方向での間隔（例えば、実施の形態での間隔Ｋｂ）よりも狭くなるように設定され、各相間の磁気抵抗が等しくなるように設定されていることを特徴としている。

上記のクローポール型モータによれば、軸線方向の両端部に配置された２つのステータリングの周方向で隣り合う爪状誘導極同士の周方向での間隔を、周方向で隣り合う他の爪状誘導極同士の周方向での間隔よりも狭くなるように設定することによって、各相のインダクタンスを整合させることができ、通常のベクトル制御によってクローポール型モータを、容易かつ適切に駆動制御することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のクローポール型モータでは、前記軸線方向の両端部に配置された前記ステータリングは、同等の形状であることを特徴としている。

上記のクローポール型モータによれば、クローポール型モータの構成に要する費用を削減することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のクローポール型モータでは、前記軸線方向に沿った前記永久磁石の長さ（例えば、実施の形態での厚さＬａ）は、前記ステータに配置される前記３相の爪状誘導極の軸方向有効長さ（例えば、実施の形態での厚さＬｂ）よりも短く、前記３相の爪状誘導極に対向する前記ロータの対向部（例えば、実施の形態での対向部７２）に対し、前記軸線方向に沿った前記対向部の長さ（例えば、実施の形態での厚さＬｂ）は、前記軸線方向に沿った前記永久磁石の長さ以上、かつ、前記爪状誘導極の軸方向長さである前記３相のティースの軸方向有効長さ以下であることを特徴としている。

上記のクローポール型モータによれば、例えば軸線方向に沿った永久磁石の長さを３相の爪状誘導極の軸方向有効長さと同等になるように設定する場合に比べて、軸線方向に沿った永久磁石の長さが３相の爪状誘導極の軸方向有効長さよりも短くなることに伴い、例えば周方向に沿った永久磁石の長さや径方向に沿った永久磁石の厚さを増大させることで、ロータの永久磁石とステータの各ティースとの間の界磁磁束の磁束量を変化させずに、ロータの重量を低減することができる。

本発明のクローポール型モータによれば、軸線方向の両端部に配置された２つのステータリングの周方向で隣り合う爪状誘導極同士の周方向での間隔を、周方向で隣り合う他の爪状誘導極同士の周方向での間隔よりも狭くなるように設定することによって、各相のインダクタンスを整合させることができ、通常のベクトル制御によってクローポール型モータを適切に駆動制御することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のクローポール型モータによれば、クローポール型モータの構成に要する費用を削減することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明のクローポール型モータによれば、ロータの永久磁石とステータの各ティースとの間の界磁磁束の磁束量を変化させずに、ロータの重量を低減することができる。

以下、本発明のクローポール型モータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係るクローポール型モータ１０は、例えば図１に示すように、内燃機関Ｅと共に車両の駆動源としてハイブリッド車両に搭載され、例えば内燃機関Ｅとクローポール型モータ１０とトランスミッションＴ／Ｍとを直列に直結した構造のパラレルハイブリッド車両において、少なくとも内燃機関Ｅまたはクローポール型モータ１０の何れか一方の駆動力は、トランスミッションＴ／Ｍを介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達されるようになっている。
また、車両の減速時に駆動輪Ｗ，Ｗ側からクローポール型モータ１０に駆動力が伝達されると、クローポール型モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、内燃機関Ｅの出力がクローポール型モータ１０に伝達された場合にもクローポール型モータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

このハイブリッド車両において、エンジンＥのシリンダブロック１１およびクランクケース１２の端面にモータケース１３およびトルクコンバータケース１４およびミッションケース１５が結合されており、シリンダブロック１１およびクランクケース１２間に支持されたクランクシャフト１６の軸端にクローポール型モータ１０のロータ１７が固定される。ロータ１７の外周に固定した複数の永久磁石１８，…，１８に環状のステータ１９が所定のエアギャップを介して対向しており、ステータ１９を支持するステータホルダ２０はシリンダブロック１１およびクランクケース１２とモータケース１３との割り面に挟まれて固定される。
また、トルクコンバータケース１４に収納されたトルクコンバータ２１は、タービンランナー２２とポンプインペラ２３とを備えており、タービンランナー２２に結合されてポンプインペラ２３を覆うサイドカバー２４がドライブプレート２５を介してモータＭのロータ１７に接続される。トルクコンバータ２１のポンプインペラ２３は、ミッションケース１５に支持されたメインシャフト２６の端部に結合される。

このクローポール型モータ１０は、例えば図２に示すように、複数の永久磁石１８，…，１８を有するロータ１７と、このロータ１７を回転させる回転磁界を発生する複数相（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相）のステータ１９とを備え、ロータ１７の回転軸の一端は内燃機関Ｅのクランクシャフト１６に連結され、他端はトランスミッションＴ／Ｍのメインシャフト２６に連結されている。

ステータ１９は、例えば図２に示すように、Ｕ相ステータリング３１と、Ｖ相ステータリング３２と、Ｗ相ステータリング３３と、Ｕ相巻線３４と、第１Ｖ相巻線３５Ａと、第２Ｖ相巻線３５Ｂと、Ｗ相巻線３６とを備えて構成され、各ステータリング３１，３２，３３は、例えば粉末状の磁性材料を加圧成形して一体に形成された各バックヨーク４１，５１，６１および各爪状誘導極４２，５２，６２を備えて構成されている。

Ｕ相ステータリング３１は、略円環状のＵ相バックヨーク４１と、このＵ相バックヨーク４１の内周部の周方向に所定間隔をおいた位置から径方向内方に向かい突出すると共に、基端側から先端側に向かうことに伴い軸線Ｐ方向の一方に屈曲するようにして伸びる鉤爪状のＵ相爪状誘導極４２とを備えて構成されている。
そして、Ｕ相バックヨーク４１には、Ｖ相バックヨーク５１の一方の端面５１Ａに当接する端面４１Ａ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の周方向に沿った円環状のＵ相巻線装着部４１ａが形成されている。
また、Ｕ相爪状誘導極４２は、例えば、周方向に対する断面形状が略Ｌ字状かつ径方向に対する断面形状が略長方形状に形成されたＵ相誘導極本体４２ａと、Ｕ相誘導極本体４２ａの両側面４２Ａ，４２Ａから周方向に突出し、かつ、Ｕ相バックヨーク４１の内周面４１Ｂから径方向内方に突出するようにして、Ｕ相誘導極本体４２ａの各側面４２Ａ，４２ＡおよびＵ相バックヨーク４１の内周面４１Ｂに接続され、径方向内方に基端側から先端側に向かい先細り形状に形成されたＵ相拡張部４２ｂ，４２ｂとを備えて構成されている。

Ｕ相誘導極本体４２ａは、ロータ１７の各永久磁石１８の外周面に対向するＵ相対向面４２Ｂに交差するようにして接続された１対の側面４２Ａ，４２Ａおよび軸線Ｐ方向に沿って対をなす端面４２Ｃ，傾斜面４２Ｄを備えて構成されている。そして、Ｕ相対向面４２Ｂに略直交する端面４２Ｃに対し、傾斜面４２Ｄは径方向内方に向かい次第に相互間の距離が増大するように傾斜している。

Ｖ相ステータリング３２は、略円環状のＶ相バックヨーク５１と、このＶ相バックヨーク５１の内周部の周方向に所定間隔をおいた位置から径方向内方に向かい突出すると共に、基端側から先端側に向かうことに伴い軸線Ｐ方向の一方および他方に伸びる両鉤爪状のＶ相爪状誘導極５２とを備えて構成されている。
そして、Ｖ相バックヨーク５１には、Ｕ相バックヨーク４１の端面４１Ａに当接する一方の端面５１Ａ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の周方向に沿った円環状の第１Ｖ相巻線装着部５１ａが形成され、Ｗ相バックヨーク６１の端面６１Ａに当接する他方の端面５１Ｂ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の円環状の第２Ｖ相巻線装着部５１ｂが形成されている。
また、Ｖ相爪状誘導極５２は、例えば、周方向に対する断面形状が略Ｔ字状かつ径方向に対する断面形状が略長方形状に形成されたＶ相誘導極本体５２ａと、Ｖ相誘導極本体５２ａの両側面５２Ａ，５２Ａから周方向に突出し、かつ、Ｖ相バックヨーク５１の内周面５１Ｃから径方向内方に突出するようにして、Ｖ相誘導極本体５２ａの各側面５２Ａ，５２ＡおよびＶ相バックヨーク５１の内周面５１Ｃに接続され、径方向内方に基端側から先端側に向かい先細り形状に形成された第１Ｖ相拡張部５２ｂおよび第２Ｖ相拡張部５２ｃとを備えて構成されている。

Ｖ相誘導極本体５２ａは、ロータ１７の各永久磁石１８の外周面に対向するＶ相対向面５２Ｂに交差するようにして接続された１対の側面５２Ａ，５２Ａおよび軸線Ｐ方向に沿って対をなす一方および他方の傾斜面５２Ｃ，５２Ｄを備えて構成されている。そして、両傾斜面５２Ｃ，５２Ｄは径方向内方に向かい次第に相互間の距離が増大するように傾斜している。

Ｗ相ステータリング３３は、Ｕ相ステータリング３１と同等の形状を有し、略円環状のＷ相バックヨーク６１と、このＷ相バックヨーク６１の内周部の周方向に所定間隔をおいた位置から径方向内方に向かい突出すると共に、基端側から先端側に向かうことに伴い軸線Ｐ方向の他方に屈曲するようにして伸びる鉤爪状のＷ相爪状誘導極６２とを備えて構成されている。
そして、Ｗ相バックヨーク６１には、Ｖ相バックヨーク５１の他方の端面５１Ｂに当接する端面６１Ａ上の内周部において、軸線Ｐ方向に沿った厚さが一段薄くなるようにして形成された軸線Ｐと同軸の周方向に沿った円環状のＷ相巻線装着部６１ａが形成されている。
また、Ｗ相爪状誘導極６２は、例えば、周方向に対する断面形状が略Ｌ字状かつ径方向に対する断面形状が略長方形状に形成されたＷ相誘導極本体６２ａと、Ｗ相誘導極本体６２ａの両側面６２Ａ，６２Ａから周方向に突出し、かつ、Ｗ相バックヨーク６１の内周面６１Ｂから径方向内方に突出するようにして、Ｗ相誘導極本体６２ａの各側面６２Ａ，６２ＡおよびＷ相バックヨーク６１の内周面６１Ｂに接続され、径方向内方に基端側から先端側に向かい先細り形状に形成されたＷ相拡張部６２ｂ，６２ｂとを備えて構成されている。

Ｗ相誘導極本体６２ａは、ロータ１７の各永久磁石１８の外周面に対向するＷ相対向面６２Ｂに交差するようにして接続された１対の側面６２Ａ，６２Ａおよび軸線Ｐ方向に沿って対をなす端面６２Ｃ，傾斜面６２Ｄを備えて構成されている。そして、Ｗ相対向面６２Ｂに略直交する端面６２Ｃに対し、傾斜面６２Ｄは径方向内方に向かい次第に相互間の距離が増大するように傾斜している。

各ステータリング３１，３２，３３は、例えば図３に示すように、各爪状誘導極４２，５２，６２が周方向に沿って順次配列されるようにして接続され、Ｕ相バックヨーク４１の端面４１ＡとＶ相バックヨーク５１の一方の端面５１Ａとが当接することで端面４１Ａ上のＵ相巻線装着部４１ａと一方の端面５１Ａ上の第１Ｖ相巻線装着部５１ａとによって円環状の第１巻線装着部が形成され、Ｖ相バックヨーク５１の他方の端面５１ＢとＷ相バックヨーク６１の端面６１Ａとが当接することで他方の端面５１Ｂ上の第２Ｖ相巻線装着部５１ｂと端面６１Ａ上のＷ相巻線装着部６１ａとによって円環状の第２巻線装着部が形成される。
そして、第１巻線装着部内には、軸線Ｐ方向に沿ってＵ相バックヨーク４１側にずれた位置にＵ相巻線３４が装着され、Ｖ相バックヨーク５１側にずれた位置に第１Ｖ相巻線３５Ａが装着されている。また、第２巻線装着部内には、軸線Ｐ方向に沿ってＶ相バックヨーク５１側にずれた位置に第２Ｖ相巻線３５Ｂが装着され、Ｗ相バックヨーク６１側にずれた位置にＷ相巻線３６が装着されている。

各巻線３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６は、例えば断面視略長方形状の導電性の平角線が径方向および周方向に複数層をなすようにして巻回されてなり、第１巻線装着部に装着されるＵ相巻線３４と第１Ｖ相巻線３５Ａとの起磁力の方向が互いに反対方向となるように、かつ、第２巻線装着部に装着される第２Ｖ相巻線３５ＢとＷ相巻線３６との起磁力の方向が互いに反対方向となるように、かつ、第１Ｖ相巻線３５Ａと第２Ｖ相巻線３５Ｂとの起磁力の方向が互いに反対方向となるように、つまり軸線Ｐ方向に沿って順次配列された各巻線３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６の起磁力の方向が交互に反転するように設定されている。
そして、各巻線３４，３５Ａ，３５Ｂ，３６は、スター結線あるいはデルタ結線により接続されている。

そして、Ｕ相爪状誘導極４２のＵ相誘導極本体４２ａは、軸線Ｐ方向に沿ってＶ相爪状誘導極５２の第１Ｖ相拡張部５２ｂと所定間隔をおいて対向配置され、さらにＶ相爪状誘導極５２の第１Ｖ相拡張部５２ｂは、軸線Ｐ方向に沿ってＷ相爪状誘導極６２のＷ相拡張部６２ｂと所定間隔をおいて対向配置されている。
また、Ｖ相爪状誘導極５２のＶ相誘導極本体５２ａは、軸線Ｐ方向の両側に所定間隔をおいて、Ｕ相爪状誘導極４２のＵ相拡張部４２ｂおよびＷ相爪状誘導極６２のＷ相拡張部６２ｂと対向配置されている。
また、Ｗ相爪状誘導極６２のＷ相誘導極本体６２ａは、軸線Ｐ方向に沿ってＶ相爪状誘導極５２の第２Ｖ相拡張部５２ｃと所定間隔をおいて対向配置され、さらにＶ相爪状誘導極５２の第２Ｖ相拡張部５２ｃは、軸線Ｐ方向に沿ってＵ相爪状誘導極４２のＵ相拡張部４２ｂと所定間隔をおいて対向配置されている。

そして、例えば図３（ａ）および図４に示すように、軸線Ｐ周りの周面内で周方向に沿って順次配列された各爪状誘導極４２，５２，６２に対して、軸線Ｐ方向の両端部に配置された２つのステータリング、つまりＵ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３の周方向で隣り合う各爪状誘導極４２，６２同士の周方向での間隔Ｋｃは、周方向で隣り合う他の各爪状誘導極４２，５２および５２，６２同士の周方向での間隔Ｋｂよりも狭くなるように設定されている。

ここで、例えば図３（ｂ）に示すように、軸線Ｐ周りの周面内で周方向に沿って順次配列された各爪状誘導極４２，５２，６２に対して、周方向で隣り合う各爪状誘導極４２，５２および５２，６２および４２，６２同士の周方向での間隔Ｋａが均等となるように設定されている比較例では、Ｕ相およびＷ相間の磁気抵抗が、Ｕ相およびＶ相間あるいはＶ相およびＷ相間の磁気抵抗に比べて大きくなっていることに起因して、Ｕ相巻線２５およびＷ相巻線２６に対応したＵ相およびＷ相の各インダクタンス（図５に示すＵ，Ｗ）と、第１および第２Ｖ相巻線２５Ａ，２５Ｂに対応したＶ相の各インダクタンス（図５に示すＶ１，Ｖ２およびＶ３，Ｖ４）と、Ｖ相の合成インダクタンス（図５に示す合成Ｖ）と、Ｕ−Ｖ相間およびＶ−Ｗ相間およびＷ−Ｕ相間の各線間インダクタンス（図５に示すＵ−Ｖ相，Ｖ−Ｗ相，Ｗ−Ｕ相）との、ロータ１７の回転角度αに応じた各変化の一例は図５に示すようになり、Ｖ相の自己インダクタンスおよび相互インダクタンスが、Ｕ相およびＷ相の自己インダクタンスおよび相互インダクタンスに比べて大きくなっていることがわかる。

例えば図６に示すステータ１９に対する漏れ磁束の等価回路のように、各第１巻線装着部および第２巻線装着部に装着される各巻線３４，３５Ａおよび３５Ｂ，３６の起磁力Φａ，Φｂは、それぞれ、各巻線３４，３５Ａ毎の起磁力の合成，各巻線３５Ｂ，３６毎の起磁力の合成であるから、例えばＵ相およびＷ相間の磁気抵抗が相対的に大きい場合のように、干渉がない場合と、例えば各相間の磁気抵抗が同等である場合のように、干渉がある場合とでは、例えば図７に示すように変化する。そして、軸線Ｐ方向の両端部に配置された２つのステータリング、つまりＵ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３の各爪状誘導極４２，６２を通過する磁石磁束Φｕ，Φｗは、例えば図８に示すようになる。

つまり、例えば図９（ａ）に示すように、干渉がある場合には、各巻線３４，３５Ａの起磁力Φａと、Ｕ相爪状誘導極４２を通過する磁石磁束Φｕとは直交し、干渉がない場合には、各巻線３４，３５Ａの起磁力Φａと、Ｕ相爪状誘導極４２を通過する磁石磁束Φｕとは、位相角が９０°未満となって、界磁強めの状態となる。
また、例えば図９（ｂ）に示すように、干渉がある場合には、各巻線３５Ｂ，３６の起磁力Φｂと、Ｗ相爪状誘導極６２を通過する磁石磁束Φｗとは直交し、干渉がない場合には、各巻線３５Ｂ，３６の起磁力Φｂと、Ｗ相爪状誘導極６２を通過する磁石磁束Φｗとは、位相角が９０°よりも大きくなって、界磁弱めの状態となる。
すなわち、Ｕ相およびＷ相間の磁気抵抗が相対的に大きい場合には、各相間の相互インダクタンスにより発生する磁束量が変化し、各巻線による磁束と、各爪状誘導極を通過する磁石磁束とが直交せず、モータ駆動時に、Ｕ相磁束が界磁強め、かつ、Ｗ相磁束が界磁弱めとなるため、Ｕ相磁束が飽和して力率が低下することになる。

これに対して、例えば図３（ａ）および図４に示すように、Ｕ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３の周方向で隣り合う各爪状誘導極４２，６２同士の周方向での間隔Ｋｃを、周方向で隣り合う他の各爪状誘導極４２，５２および５２，６２同士の周方向での間隔Ｋｂよりも狭くし、各相間の磁気抵抗を同等の値に設定することで、各相のインダクタンスを整合させることができ、通常のベクトル制御によってクローポール型モータ１０を、容易かつ適切に駆動制御することができる。

ロータ１７は、例えば図１０および図１１（ａ），（ｂ）に示すように、界磁として永久磁石１８を利用する永久磁石式ロータであって、ロータ本体７０の外周部近傍の内部には、軸線Ｐ方向に沿って伸びる複数の磁石装着孔７１，…，７１が、周方向に所定の間隔をおいて貫設されている。
各磁石装着孔７１に装着される永久磁石１８は、例えば径方向に磁化されており、周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の永久磁石１８，…，１８は、隣り合う永久磁石１８，１８の磁化方向が互いに反対方向となるように、すなわち外周側がＮ極とされた永久磁石１８には、外周側がＳ極とされた他の永久磁石１８が隣接するように配置されている。

そして、３相の各相毎のＵ相ステータリング３１およびＶ相ステータリング３２およびＷ相ステータリング３３が軸線Ｐ方向に沿って積み重ねられるようにして接続されたステータ本体１９ａに対し、軸線Ｐ方向に沿った永久磁石１８の厚さＬａは、３相の各爪状誘導極４２，５２，６２の軸方向有効長さＬｂよりも小さく（Ｌａ＜Ｌｂ）なるように設定されている。そして、ロータ本体７０の外周部には、各爪状誘導極４２，５２，６２の内周側の先端部に対向する対向部７２が形成され、この対向部７２に対し、軸線Ｐ方向に沿った対向部７２の厚さは、軸線Ｐ方向に沿った永久磁石１８の厚さＬａ以上、かつ、３相の各爪状誘導極４２，５２，６２の軸方向有効長さＬｂ以下であって、例えば３相の各爪状誘導極４２，５２，６２の軸方向有効長さＬｂと同等の厚さに設定されている。
そして、周方向で隣り合う各磁石装着孔７１，７１間に設けられ、対向部７２に接続されるロータ突極部７３は、軸線Ｐ方向に沿った厚さが、径方向の内周側から外周側に向かうことに伴い、例えば厚さＬａから厚さＬｂへと増大傾向に変化するように形成されている。

なお、周方向での各永久磁石１８の長さに応じた極弧角αと、周方向での各ロータ突極部７３の長さである突極幅βとは、例えば図１２と図１３とに示すように、トルク密度が極大となる適宜の値α０，β０を有するように設定されている。

このクローポール型モータ１０によれば、例えば軸線Ｐ方向に沿った永久磁石１８の厚さを軸線Ｐ方向に沿ったステータ本体１９ａの厚さと同等になるように設定する場合に比べて、軸線Ｐ方向に沿った永久磁石２８の厚さＬａが３相の各爪状誘導極４２，５２，６２の軸方向有効長さＬｂよりも小さくなることに伴い、例えば周方向に沿った永久磁石１８の長さや径方向Ｒに沿った永久磁石１８の厚さを増大させることで、ロータ１７の永久磁石１８とステータ１９の各爪状誘導極４２，５２，６２との間の界磁磁束の磁束量を変化させずに、ロータ１７の重量を低減することができる。

上述したように、本実施の形態によるクローポール型モータ１０によれば、軸線Ｐ方向の両端部に配置された２つのステータリング、つまりＵ相ステータリング３１およびＷ相ステータリング３３の周方向で隣り合う各爪状誘導極４２，６２同士の周方向での間隔Ｋｃを、周方向で隣り合う他の各爪状誘導極４２，５２および５２，６２同士の周方向での間隔Ｋｂよりも狭くなるように設定することによって、各相のインダクタンスを整合させることができ、通常のベクトル制御によってクローポール型モータ１０を容易かつ適切に駆動制御することができる。
さらに、ロータ１７の永久磁石１８とステータ１９の各爪状誘導極４２，５２，６２との間の界磁磁束の磁束量を変化させずに、ロータ１７の重量を低減することができる。

本発明の実施形態に係るクローポール型モータを搭載したハイブリッド車両のパワーユニットの構成図である。本発明の実施形態に係るクローポール型モータの分解斜視図である。図３（ａ）は本発明の実施形態に係るクローポール型モータを軸線Ｐ方向に沿って見た要部平面図であり、図３（ｂ）は周方向で隣り合う各爪状誘導極同士の周方向での間隔が均等となるように設定されている比較例に係るクローポール型モータを軸線Ｐ方向に沿って見た要部平面図である。本発明の実施形態に係るクローポール型モータのステータを径方向方向に沿って見た要部平面図である。Ｕ相およびＷ相の各インダクタンス（Ｕ，Ｗ）と、Ｖ相の各インダクタンス（Ｖ１，Ｖ２およびＶ３，Ｖ４）と、Ｖ相の合成インダクタンス（合成Ｖ）と、Ｕ−Ｖ相間およびＶ−Ｗ相間およびＷ−Ｕ相間の各線間インダクタンス（Ｕ−Ｖ相，Ｖ−Ｗ相，Ｗ−Ｕ相）との、回転子の回転角度αに応じた各変化の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るクローポール型モータのステータに対する漏れ磁束の等価回路である。本実施形態に係るクローポール型モータに対し、各第１巻線装着部および第２巻線装着部に装着される各巻線の起磁力Φａ，Φｂの関係を示す図である。本実施形態に係るクローポール型モータに対し、各第１巻線装着部および第２巻線装着部に装着される各巻線の起磁力Φａ，Φｂと、軸線Ｐ方向の両端部に配置された２つのステータリング、つまりＵ相ステータリングおよびＷ相ステータリングの各爪状誘導極を通過する磁石磁束Φｕ，Φｗとの関係を示す図である。本実施形態に係るクローポール型モータに対し、図９（ａ）は第１巻線装着部に装着される巻線の起磁力Φａと、Ｕ相爪状誘導極を通過する磁石磁束Φｕとの関係を示す図であり、図９（ｂ）は第２巻線装着部に装着される巻線の起磁力Φｂと、Ｗ相爪状誘導極を通過する磁石磁束Φｗとの関係を示す図である。本発明の実施形態に係るクローポール型モータの要部を破断して示す斜視図である。図１１（ａ）は本発明の実施形態に係るロータの周方向に対する要部断面図であり、図１１（ｂ）は本発明の実施形態に係るロータを軸線Ｐ方向から見た要部平面図である。本発明の実施形態に係るロータの極弧角とトルク密度との一例を示すグラフ図である。本発明の実施形態に係るロータの突極幅とトルク密度との一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１７ロータ
１８永久磁石
１９ステータ
１９ａステータ本体
３１Ｕ相ステータリング
３２Ｖ相ステータリング
３３Ｗ相ステータリング
３４Ｕ相巻線
３５Ａ第１Ｖ相巻線
３５Ｂ第２Ｖ相巻線
３６Ｗ相巻線
４２Ｕ相爪状誘導極
５２Ｖ相爪状誘導極
６２Ｗ相爪状誘導極

Claims

第１〜第３の相からなる３相のステータリングを軸線方向に沿って同軸に積み重ねるようにして配置し、前記軸線方向で隣り合う前記ステータリング間に形成された環状の巻線装着部に、永久磁石を有するロータを回転させる回転磁界を発生する環状巻線を配置し、各相のステータリング本体から径方向に突出する爪状誘導極を備え、各相の前記爪状誘導極を順次周方向に沿って配列すると共に前記永久磁石に対向配置させてなるクローポール型モータであって、
前記巻線装着部には、３相の前記環状巻線のうち、前記第１および前記第２の相からなる２相の前記環状巻線あるいは前記第２および前記第３の相からなる２相の前記環状巻線が前記軸線方向で隣接するように配置され、
前記３相のステータリングのうち、前記軸線方向の両端部に配置された前記第１および前記第３の相からなる２相のステータリングの周方向で隣り合う前記爪状誘導極同士の周方向での間隔は、周方向で隣り合う他の前記爪状誘導極同士の周方向での間隔よりも狭くなるように設定され、各相間の磁気抵抗が等しくなるように設定されていることを特徴とするクローポール型モータ。
前記軸線方向の両端部に配置された前記ステータリングは、同等の形状であることを特徴とする請求項１に記載のクローポール型モータ。
前記軸線方向に沿った前記永久磁石の長さは、前記ステータに配置される前記３相の爪状誘導極の軸方向有効長さよりも短く、
前記３相の爪状誘導極に対向する前記ロータの対向部に対し、
前記軸線方向に沿った前記対向部の長さは、前記軸線方向に沿った前記永久磁石の長さ以上、かつ、前記爪状誘導極の軸方向長さである前記３相のティースの軸方向有効長さ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクローポール型モータ。