JP4932418B2

JP4932418B2 - 電動機

Info

Publication number: JP4932418B2
Application number: JP2006271910A
Authority: JP
Inventors: 次郎黒木; 博文新
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-10-03
Also published as: JP2008092701A

Description

この発明は、回転子に永久磁石を備えた電動機に関し、特に、回転子の永久磁石の界磁特性を変更できる電動機に関するものである。

電動機として、夫々個別に永久磁石を備える内周側回転子と外周側回転子が同軸に配設され、この両回転子を周方向に相対的に回動させる（両回転子の相対的な位相を変更する）ことにより、回転子全体としての界磁特性を変更できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電動機では、電動機の回転速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材によって、外周側回転子と内周側回転子の何れか一方を他方に対して周方向に回動させる。また、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子側の巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって外周側回転子および内周側回転子の周方向の相対位置を変更する。

この電動機においては、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことによって回転子全体の界磁を強めて誘起電圧定数を増大させ、逆に、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに同極同士で対向させる（対極配置にする）ことによって回転子全体の界磁を弱めて誘起電圧定数を減少させる。
特開２００２−２０４５４１号公報

しかし、上記従来の電動機においては、外周側回転子と内周側回転子に同様の磁気特性の永久磁石が用いられているため、外周側回転子の永久磁石（以下、「外周側永久磁石」と呼ぶ）と内周側回転子の永久磁石（以下、「内周側永久磁石」と呼ぶ）が異磁極同士で対向する強め界磁状態や同磁極同士で対向する弱め界磁状態に移行したときに、固定子の電磁巻線側に向かう外周側永久磁石の磁束を内周側永久磁石によって効果的に増減させることができず、このことが誘起電圧定数の可変レシオを拡大するうえでの支障となっている。
また、この種の電動機においては、外周側永久磁石の径方向外側に固定子の電磁巻線が配置されているため、駆動中に外周側永久磁石が電磁巻線の磁場の影響を常時受け、外周側永久磁石が減磁されることが懸念されている。

そこでこの発明は、誘起電圧定数の可変レシオを効果的に増大させ、かつ、外周側永久磁石の減磁を有効に防止できるようにして、電動機特性の可変幅の拡張と永久磁石性能の安定維持を図ることが可能な電動機を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、円周方向に沿って略板状の内周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における内周側永久磁石１０９Ｂ）が配設された内周側回転子（例えば、後述の実施形態における内周側回転子１０６）と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿って略板状の外周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における外周側永久磁石９Ａ）が配設された外周側回転子（例えば、後述の実施形態における外周側回転子５）と、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段（例えば、後述の実施形態における回動操作機構１１）と、前記外周側回転子の外周側に非接触状態で配置されるとともに、電磁巻線（例えば、後述の実施形態における電磁巻線２ａ）を有する固定子（例えば、後述の実施形態における固定子２）と、を備えた電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１）であって、前記内周側永久磁石は、前記外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持ち、前記外周側永久磁石は、前記内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持ち、前記内周側永久磁石は、磁石単体を屈曲させ、若しくは、複数の磁石を屈曲配置して、永久磁石総量を前記外周側永久磁石に対して大きくしたことを特徴とする。
この発明の場合、位相変更手段によって内周側回転子と外周側回転子が回動操作されると、内周側永久磁石と外周側永久磁石が異磁極同士で対向する強め界磁の状態、または、前記両永久磁石が同磁極同士で対向する弱め界磁の状態とされる。このとき、内周側永久磁石は、外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持つことから、強め界磁時には、電磁巻線方向に向かう外周側永久磁石の磁束を大きく増加させ、弱め界磁時には、電磁巻線方向に向かう外周側永久磁石の磁束を大きく減少させることができる。また、外周側永久磁石は、内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持つことから、固定子の電磁巻線から強力な磁力を受けても減磁されにくくなる。
また、内周側永久磁石については、磁石単体を屈曲させ、若しくは、複数の磁石を屈曲配置して、永久磁石総量を外周側永久磁石に対して大きくしたため、内周側永久磁石から外周側永久磁石に及ぼす磁界の影響がより大きくなる。

請求項２に記載の発明は、円周方向に沿って略板状の内周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における内周側永久磁石４０９Ｂ _１，４０９Ｂ _２）が配設された内周側回転子（例えば、後述の実施形態における内周側回転子４０６）と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿って略板状の外周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における外周側永久磁石９Ａ）が配設された外周側回転子（例えば、後述の実施形態における外周側回転子５）と、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段（例えば、後述の実施形態における回動操作機構１１）と、前記外周側回転子の外周側に非接触状態で配置されるとともに、電磁巻線（例えば、後述の実施形態における電磁巻線２ａ）を有する固定子（例えば、後述の実施形態における固定子２）と、を備えた電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１）であって、前記内周側永久磁石は、前記外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持ち、前記外周側永久磁石は、前記内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持ち、前記内周側永久磁石は、磁化方向が同じ複数の磁石を内周側回転子の径方向に複数配置して、永久磁石総量を前記外周側永久磁石に対して大きくしたことを特徴とする。
この発明の場合、位相変更手段によって内周側回転子と外周側回転子が回動操作されると、内周側永久磁石と外周側永久磁石が異磁極同士で対向する強め界磁の状態、または、前記両永久磁石が同磁極同士で対向する弱め界磁の状態とされる。このとき、内周側永久磁石は、外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持つことから、強め界磁時には、電磁巻線方向に向かう外周側永久磁石の磁束を大きく増加させ、弱め界磁時には、電磁巻線方向に向かう外周側永久磁石の磁束を大きく減少させることができる。また、外周側永久磁石は、内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持つことから、固定子の電磁巻線から強力な磁力を受けても減磁されにくくなる。
また、内周側永久磁石については、磁化方向が同じ複数の磁石を内周側回転子の径方向に複数配置して、永久磁石総量を外周側永久磁石に対して大きくしたため、内周側永久磁石から外周側永久磁石に及ぼす磁界の影響がより大きくなる。

請求項３に記載の発明は、円周方向に沿って略板状の内周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における内周側永久磁石９Ｂ，４０）が配設された内周側回転子（例えば、後述の実施形態における内周側回転子２０６）と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿って略板状の外周側永久磁石（例えば、後述の実施形態における外周側永久磁石９Ａ）が配設された外周側回転子（例えば、後述の実施形態における外周側回転子５）と、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段（例えば、後述の実施形態における回動操作機構１１）と、前記外周側回転子の外周側に非接触状態で配置されるとともに、電磁巻線（例えば、後述の実施形態における電磁巻線２ａ）を有する固定子（例えば、後述の実施形態における固定子２）と、を備えた電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１）であって、前記内周側永久磁石は、前記外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持ち、前記外周側永久磁石は、前記内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持ち、前記内周側永久磁石は、径方向に磁化された主永久磁石の円周方向の両側に、略円周方向に磁化された副永久磁石を同極同士で対向して配置するとともに、同極同士で対向する前記副永久磁石の磁極を、当該副永久磁石の対向磁極間に臨む前記主永久磁石の磁極と同極とすることにより、永久磁石総量を前記外周側永久磁石に対して大きくしたことを特徴とする。
この発明の場合、位相変更手段によって内周側回転子と外周側回転子が回動操作されると、内周側永久磁石と外周側永久磁石が異磁極同士で対向する強め界磁の状態、または、前記両永久磁石が同磁極同士で対向する弱め界磁の状態とされる。このとき、内周側永久磁石は、外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持つことから、強め界磁時には、電磁巻線方向に向かう外周側永久磁石の磁束を大きく増加させ、弱め界磁時には、電磁巻線方向に向かう外周側永久磁石の磁束を大きく減少させることができる。また、外周側永久磁石は、内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持つことから、固定子の電磁巻線から強力な磁力を受けても減磁されにくくなる。
また、内周側永久磁石については、径方向に磁化された主永久磁石の円周方向の両側に、略円周方向に磁化された副永久磁石を同極同士で対向して配置するとともに、同極同士で対向する副永久磁石の磁極を、当該副永久磁石の対向磁極間に臨む主永久磁石の磁極と同極とすることにより、永久磁石総量を外周側永久磁石に対して大きくしたため、内周側永久磁石から外周側永久磁石に及ぼす磁界の影響がより大きくなる。

この出願の発明によれば、内周側永久磁石が外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持つため、外周側永久磁石から固定子の電磁巻線に向かう磁束を内周側永久磁石によって大きく増減させて、誘起電圧定数の可変レシオを確実に増大させることができ、しかも、外周側永久磁石が内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持つことから、固定子の電磁巻線の磁界によって外周側永久磁石が減磁されるのを有効に防止することができる。

特に、請求項１に記載の発明によれば、磁石単体の屈曲、若しくは、複数磁石の屈曲配置によって内周側永久磁石の磁石総量を増大させることができるため、誘起電圧定数の可変レシオをさらに有効に増大させることが可能になる。したがって、この発明によれば、電動機のトルク−回転速度特性の可変幅を効果的に拡張することができるうえ、永久磁石の磁気性能の低下を未然に防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、磁化方向が同じ複数の磁石を内周側回転子の径方向に複数配置したことで内周側永久磁石の磁石総量を増大させることができるため、誘起電圧定数の可変レシオをさらに有効に増大させることが可能になる。したがって、この発明によれば、電動機のトルク−回転速度特性の可変幅を効果的に拡張することができるうえ、永久磁石の磁気性能の低下を未然に防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、径方向に磁化された主永久磁石の円周方向の両側に、略円周方向に磁化された副永久磁石を同極同士で対向して配置するとともに、同極同士で対向する副永久磁石の磁極を、当該副永久磁石の対向磁極間に臨む主永久磁石の磁極と同極とすることにより、内周側永久磁石の磁石総量を増大させることができるため、誘起電圧定数の可変レシオをさらに有効に増大させることが可能になる。したがって、この発明によれば、電動機のトルク−回転速度特性の可変幅を効果的に拡張することができるうえ、永久磁石の磁気性能の低下を未然に防止することができる。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明する参考例と各実施形態においては、同一部分に同一符号を付して重複する説明を一部省略するものとする。
最初に、図１〜図４に示す参考例について説明する。
図１〜図４は、ハイブリッド車両や電動車両等の走行駆動源として用いられる電動機１を示す。この電動機１は、円環状の固定子２（図１参照）の内周側に回転子ユニット３が配置されたインナロータ型のブラシレスモータである。固定子２は複数相の電磁巻線２ａを有し、回転子ユニット３は軸芯部に回転軸４を有している。また、電動機１の回転力はトランスミッション（図示せず）を介して車輪の駆動軸（図示せず）に伝達されるようになっている。この場合、電動機１は車両の減速時に発電機として機能させれば、回生エネルギーとして蓄電器に回収することもできる。また、ハイブリッド車においては、電動機１の回転軸４をさらに内燃機関のクランクシャフト（図示せず）に連結することにより、内燃機関による発電にも利用することができる。

回転子ユニット３は、円環状の外周側回転子５と、この外周側回転子５の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子６を備え、外周側回転子５と内周側回転子６が設定角度の範囲で回動可能とされている。

外周側回転子５と内周側回転子６は、回転子本体である円環状のロータ鉄心７，８が例えば焼結金属によって形成され、その各ロータ鉄心７，８に複数の磁石装着スロット７ａ…，８ａ…が円周方向に沿って形成されている。各磁石装着スロット７ａ，８ａには、厚み方向に磁化された平板状の外周側永久磁石９Ａと内周側永久磁石９Ｂが夫々装着されている。そして、磁石装着スロット７ａ，８ａは、外周側回転子５上と内周側回転子６上で夫々円周方向で隣接するもの２つが一組を成し、各組の磁石装着スロット７ａ，８ａに同磁極が同方向を向くように対応する外周側永久磁石９Ａと内周側永久磁石９Ｂが夫々装着されている。また、外周側回転子５上の隣接する組の磁石装着スロット７ａに装着される外周側永久磁石９Ａ同士は磁極の向きが逆向きになり、内周側回転子６上の隣接する組の磁石装着スロット８ａに装着される内周側永久磁石９Ｂ同士も磁極の向きが逆向きになっている。即ち、外周側回転子５においては、外周側がＮ極とされた外周側永久磁石９Ａの対とＳ極とされた外周側永久磁石９Ａの対が円周方向に交互に並んで配置されており、内周側回転子６においては、外周側がＮ極とされた内周側永久磁石９Ｂの対と、Ｓ極とされた内周側永久磁石９Ｂの対が交互に並んで配置されている。
なお、外周側回転子５の隣接する磁石装着スロット７ａの組の間には、ボルト締結孔３１と磁束の流れを制御するための磁束障壁孔３２が形成され、内周側回転子６の隣接する磁石装着スロット８の組の間には、磁束の流れを制御するための切欠き部１０が形成されている。

外周側回転子５と内周側回転子６の磁石装着スロット７ａ，８ａは夫々同数設けられ、両回転子５，６の永久磁石９Ａ，９Ｂが夫々１対１で対応するようになっている。したがって、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９Ａ，９Ｂを互いに同極同士で対向させる（異極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態を得ることができるとともに、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９Ａ，９Ｂを互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態を得ることができる。

また、回転子ユニット３は、外周側回転子５と内周側回転子６が回動操作機構１１によって相対的に回動操作されるようになっている。回動操作機構１１は、図示しない油圧制御装置の油圧によって操作されるようになっている。

回動操作機構１１は、回転軸４の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ１４と、ベーンロータ１４の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング１５とを備え、この環状ハウジング１５が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ１４が、環状ハウジング１５と内周側回転子６の軸方向両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート１６，１６を介して外周側回転子５に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ１４は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、環状ハウジング１５は内周側回転子６に一体化されている。

ベーンロータ１４は、回転軸４にスプライン嵌合される円筒状のボス部１７の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン１８が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング１５は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部１９が設けられ、この各凹部１９にベーンロータ１４の対応するベーン１８が収容配置されるようになっている。各凹部１９は、ベーン１８の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁２０と、隣接する凹部１９，１９同士を隔成する略三角形状の仕切壁２１によって構成され、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時に、ベーン１８が一方の仕切壁２１と他方の仕切壁２１の間を変位し得るようになっている。この実施形態の場合、仕切壁２１はベーン１８と当接することにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動を規制するストッパとしても機能する。なお、各ベーン１８の先端部と仕切壁２１の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材２２が設けられ、これらのシール部材２２によってベーン１８と凹部１９の底壁２０、仕切壁２１とボス部１７の外周面の各間が液密にシールされている。

また、内周側回転子６に固定される環状ハウジング１５のベース部１５ａは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、図１に示すように内周側回転子６や仕切壁２１に対して軸方向外側に突出している。このベース部１５ａの外側に突出した各端部は、ドライブプレート１６に形成された環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持され、環状ハウジング１５と内周側回転子６が、外周側回転子５や回転軸４にフローティング状態で支持されるようになっている。

外周側回転子５とベーンロータ１４を連結する両側のドライブプレート１６，１６は、環状ハウジング１５の両側面（軸方向の両端面）に摺動自在に密接し、環状ハウジング１５の各凹部１９の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部１９は、ベーンロータ１４のボス部１７と両側のドライブプレート１６，１６によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、オイルが導入される導入空間２３となっている。各導入空間２３内は、ベーンロータ１４の対応する各ベーン１８によって夫々２室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室２４、他方の部屋が遅角側作動室２５とされている。進角側作動室２４は、内部に導入されたオイルの圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室２５は、内部に導入されたオイルの圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、図２中の矢印Ｒで示す電動機１の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、電動機１の回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。

また、各進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対するオイルの給排は回転軸４を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室２４は、油圧制御装置の進角側給排通路２６に接続され、遅角側作動室２５は同油圧制御装置の遅角側給排通路２７に接続されているが、進角側給排通路２６と遅角側給排通路２７の一部は、図１に示すように、夫々回転軸４に軸方向に沿って形成された通路孔２６ａ，２７ａによって構成されている。そして、各通路孔２６ａ，２７ａの端部は、回転軸４の外周面の軸方向にオフセットした位置に形成された環状溝２６ｂ，２７ｂに接続され、その各環状溝２６ｂ，２７ｂは、ベーンロータ１４のボス部１７に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔２６ｃ…，２７ｃ…に接続されている。進角側給排通路２６の各導通孔２６ｃは環状溝２６ｂと各進角側作動室２４とを接続し、遅角側給排通路２７の各導通孔２７ｃは環状溝２７ｂと各遅角側作動室２５とを接続している。

ここで、この実施形態の電動機１の場合、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最遅角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が異極同士で対向して強め界磁の状態になり、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最進角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が同極同士で対向して弱め界磁の状態になるように設定されている。
なお、この電動機１は、進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動油の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、こうして磁界の強さが変更されると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機１として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、電動機１の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。

ところで、この電動機１においては、内周側永久磁石９Ｂと外周側永久磁石９Ａで異なる特性の磁石が用いられている。
即ち、内周側永久磁石９Ｂは、外周側永久磁石９Ａに対して相対的に高い残留磁束密度特性を持つ磁石が用いられ、外周側永久磁石９Ａは、内周側永久磁石９Ｂに対して相対的に高い保磁力特性を持つ磁石が用いられている。具体的には、例えば、内周側永久磁石９Ｂには、残留磁束密度がほぼ１．４８Ｔ、保磁力がぼぼ９９５ｋＡ・ｍ^−１の磁石が用いられ、外周側永久磁石９Ａには、残留磁束密度がほぼ１．３Ｔ、保磁力がほぼ２５５０ｋＡ・ｍ^−１の磁石が用いられる。

したがって、この電動機１においては、内周側永久磁石９Ｂに外周側永久磁石９Ａよりも残留磁束密度特性の高い磁石が用いられていることから、外周側永久磁石９Ａの磁束に及ぼす内周側永久磁石９Ｂの磁界の影響が大きくなる。これにより、強め界磁時には、電磁巻線２ａに向かう外周側永久磁石９Ａの磁束を内周側永久磁石９Ｂの磁界によって大きく増大させることが可能になり、弱め界磁時には、電磁巻線２ａに向かう外周側永久磁石９Ａの磁束を内周側永久磁石９Ｂの磁界によって逆に大きく減少させることが可能になる。
また、この電動機１では、外周側永久磁石９Ａに内周側永久磁石９Ｂよりも保磁力特性の高い磁石が用いられていることから、外周側永久磁石９Ａが電磁巻線２ａの強力な磁界を受けても減磁されにくくなる。

よって、この電動機１を採用した場合には、誘起電圧定数の可変レシオを大きく拡張して車両の幅広い運転要求に柔軟に対応することが可能になるとともに、外周側永久磁石９Ａの磁石性能、延いては電動機特性を長期に亙って安定的に維持することが可能になる。

つづいて、この発明の実施形態について説明する。
図５は、この発明の第１の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機は、内周側回転子１０６以外の基本的な構成は上述の参考例と同様であり、内周側回転子１０６は、内周側永久磁石１０９Ｂの配置が上述の参考例のものと異なっている。
即ち、内周側回転子１０６は、同方向に磁化された隣接する内周側永久磁石１０９Ｂ，１０９Ｂの対が接線方向に沿って直線上に配置されているのではなく、両永久磁石１０９Ｂ，１０９Ｂが、両者の対向部を電動機の軸心側に傾けるようにして略Ｖ字状に配置されている。

この実施形態の電動機の場合、内周側永久磁石１０９Ｂと外周側永久磁石９Ａの特性は上述の参考例と同様に設定されているが、隣接する内周側永久磁石１０９Ｂ，１０９Ｂが略Ｖ字状に屈曲して配置されているため、対応する外周側永久磁石９Ａ，９Ａに影響する磁石総量（磁石体積）が大きくなり、その結果、誘起電圧定数の可変レシオをさらに大きくすることが可能になる。
なお、隣接する内周側永久磁石１０９Ｂ，１０９Ｂは、図６に示す変形例のように、両者の対向部側が電動機の径方向外側に傾くように、略Ｖ状に配置するようにしても良い。

また、図７は、この発明の第２の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機は、内周側回転子２０６以外の基本的な構成は上述の参考例と同様となっている。内周側回転子２０６には、上述の参考例と同様に内周側永久磁石９Ｂが配置され、さらに、同方向に磁化された隣接する内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂの対の円周方向両側位置に、夫々副永久磁石４０，４０（ここでは、便宜上「副永久磁石」と呼ぶが、内周側回転子にある永久磁石という意味では、この発明における内周側永久磁石。）が配置されている。各副永久磁石４０は内周側回転子２０６の略円周方向に磁化されるとともに、隣接するもの同士の磁極が同極同士で対向し、かつこの対向磁極間に臨む内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂの磁極と同極となっている。副永久磁石４０は内周側永久磁石９Ｂと同じ特性の磁石によって構成され、内周側永久磁石９Ｂと外周側永久磁石９Ａは上述の参考例と同じ磁気特性となっている。

この実施形態の電動機は、隣接する一対の内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂと、これらの両側の副永久磁石４０，４０が略コ字状に屈曲して配置されているため、外周側永久磁石９Ａ，９Ａに影響を与える磁石総量（磁石体積）が大きくなる。また、隣接する一対の内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂと、これらの両側の副永久磁石４０，４０は同磁極が対面するハルバッハ配置となっているため、径方向外側に向かう充分な磁束を効率良く得ることができる。
したがって、この実施形態の場合、これらの効果により、誘起電圧定数の可変レシオをさらに大きくすることが可能である。

図８は、この発明の第３の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機は、内周側回転子３０６以外の基本的な構成は上述の参考例と同様であり、内周側回転子３０６は、内周側永久磁石３０９Ｂの形状と配置が上述の参考例のものと異なっている。
即ち、内周側回転子３０６は、外周側回転子５の同方向に磁化された隣接する外周側永久磁石９Ａ，９Ａに対応するように円弧状の内周側永久磁石３０９Ｂが配置されている。内周側永久磁石３０９Ｂは、円弧の膨らみ側が径方向外側に向くように内周側回転子３０６上に配置されている。

この実施形態の場合、内周側永久磁石３０９Ｂが湾曲（屈曲）して形成されているため、対応する外周側永久磁石９Ａ，９Ａに影響する磁石総量（磁石体積）が大きくなり、その結果、誘起電圧定数の可変レシオをさらに大きくすることが可能になる。
なお、内周側永久磁石３０９Ｂ，３０９Ｂは、図９に示す変形例のように、円弧の膨らみ側が径方向内側に向くように内周側回転子３０６に配置するようにしても良い。

図１０は、この発明の第４の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機は、内周側回転子４０６以外の基本的な構成は上述の参考例と同様であるが、内周側回転子４０６には、外周側回転子５の同方向に磁化された隣接する外周側永久磁石９Ａ，９Ａに対応するように円弧状の一対の内周側永久磁石４０９Ｂ_１，４０９Ｂ_２が径方向に並んで配置されている。径方向外側に配置される内周側永久磁石４０９Ｂ_１は、径方向内側に配置される内周側永久磁石４０９Ｂ_２に比較して肉厚で、かつ円弧径および円弧長さが大きく設定される。内周側永久磁石４０９Ｂ_１，４０９Ｂ_２は、円弧の膨らみ側が内周側回転子４０６の径方向外側に向くように配置されている。

この実施形態の電動機においては、円弧状の内周側永久磁石４０９Ｂ_１，４０９Ｂ_２が内周側回転子４０６の径方向に二重になって配置されているため、対応する外周側永久磁石９Ａ，９Ａに影響する磁石総量がさらに大きくなり、それによって誘起電圧定数の可変レシオも大きくなる。
なお、径方向に二重に配置する内周側永久磁石４０９Ｂ_１，４０９Ｂ_２は、図１１に示すように円弧の向きと両者の配置を逆にしても良い。

図１２は、この発明の第５の実施形態を示すものである。
この実施形態の電動機も、内周側回転子５０６以外の基本的な構成は上述の参考例と同様であるが、内周側回転子５０６には、外周側回転子５の同方向に磁化された隣接する外周側永久磁石９Ａ，９Ｂに対応するように円弧状の一対の内周側永久磁石５０９Ｂ，５０９Ｂが円周方向に並んで配置されている。なお、内周側永久磁石５０９Ｂは円弧の膨らみ側が内周側回転子５０６の径方向外側に向くように配置されている。

この実施形態の場合、円弧状に湾曲した内周側永久磁石５０６，５０６が円周方向に並んで配置されているため、内周側回転子５０６の径方向の肉厚増加を招くことなく、外周側永久磁石９Ａ，９Ａに影響する磁石総量を増加させて、誘起電圧定数の可変レシオを大きくすることができる。
なお、内周側永久磁石５０９Ｂ，５０９Ｂは、図１３に示すように、円弧の膨らみ側が径方向内側に向くように内周側回転子５０６に配置するようにしても良い。

図１４は、他の参考例を示すものである。
この参考例の電動機は、外周側回転子６０５以外の基本的な構成は上述の参考例と同様であるが、外周側回転子６０５は外周側永久磁石６０９Ａの配置が上述の参考例のものと異なっている。
即ち、外周側回転子６０５は、内周側回転子６の同方向に磁化された隣接する外周側永久磁石９Ｂ，９Ｂの対と同数の外周側永久磁石６０９Ａを備えており、各外周側永久磁石６０９Ａは、外周側回転子６０５の略円周方向に磁化されるとともに、外周側回転子６０５の円周方向で隣接するもの同士の磁極が同極同士で対向するように外周側回転子６０５上に配置されている。

この参考例の電動機の場合、外周側永久磁石６０９Ａが外周側回転子６０５の略円周方向に磁化され、円周方向で隣接するもの同士の磁極が同極同士で対向するようになっているため、図１４に示すように外周側永久磁石６０９Ａ，６０９Ａの対向磁極間に、内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂが同極で向き合うようになると、内側永久磁石９Ｂ，９Ｂと外周側永久磁石６０９Ａ，６０９Ａが所謂ハルバッハ配置となる。
したがって、この電動機においては、内周側永久磁石９Ｂと外周側永久磁石９Ａの磁気特性を上述の参考例と同様にしたことにより、上述の参考例と同様の効果を得ることができるうえ、強め界磁時に、内周側永久磁石９Ｂと外周側永久磁石６０９Ａによる所謂ハルバッハ配置による磁気レンズ効果によってより大きな強め界磁効果を得ることができる。このため、これらの相乗効果により、誘起電圧定数の可変レシオをさらに有効に高めることが可能である。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

参考例の電動機の要部断面図。同参考例を示す一部部品を取り去った回転子ユニットの側面図。同参考例の回転子ユニットの分解斜視図。同参考例の回転子ユニットの図２の一部を拡大した拡大側面図。この発明の第１の実施形態の図４に対応する拡大断面図。同実施形態の変形例を示す図４に対応する拡大断面図。この発明の第２の実施形態の図４に対応する拡大断面図。この発明の第３の実施形態の図４に対応する拡大断面図。同実施形態の変形例を示す図４に対応する拡大断面図。この発明の第４の実施形態の図４に対応する拡大断面図。同実施形態の変形例を示す図４に対応する拡大断面図。この発明の第５の実施形態の図４に対応する拡大断面図。同実施形態の変形例を示す図４に対応する拡大断面図。別の参考例の図４に対応する拡大断面図。

１…電動機
２…固定子
２ａ…電磁巻線
５…外周側回転子
１０６，２０６，３０６，４０６…内周側回転子
９Ａ…外周側永久磁石
１０９Ｂ，３０９Ｂ，４０９Ｂ_１，４０９Ｂ_２，５０９Ｂ…内周側永久磁石
１１…回動操作機構（位相変更手段）
４０…副永久磁石（内周側永久磁石）

Claims

円周方向に沿って略板状の内周側永久磁石が配設された内周側回転子と、
この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿って略板状の外周側永久磁石が配設された外周側回転子と、
前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、
前記外周側回転子の外周側に非接触状態で配置されるとともに、電磁巻線を有する固定子と、
を備えた電動機であって、
前記内周側永久磁石は、前記外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持ち、
前記外周側永久磁石は、前記内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持ち、
前記内周側永久磁石は、磁石単体を屈曲させ、若しくは、複数の磁石を屈曲配置して、永久磁石総量を前記外周側永久磁石に対して大きくしたことを特徴とする電動機。
円周方向に沿って略板状の内周側永久磁石が配設された内周側回転子と、
この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿って略板状の外周側永久磁石が配設された外周側回転子と、
前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、
前記外周側回転子の外周側に非接触状態で配置されるとともに、電磁巻線を有する固定子と、
を備えた電動機であって、
前記内周側永久磁石は、前記外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持ち、
前記外周側永久磁石は、前記内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持ち、
前記内周側永久磁石は、磁化方向が同じ複数の磁石を内周側回転子の径方向に複数配置して、永久磁石総量を前記外周側永久磁石に対して大きくしたことを特徴とする電動機。
円周方向に沿って略板状の内周側永久磁石が配設された内周側回転子と、
この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿って略板状の外周側永久磁石が配設された外周側回転子と、
前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、
前記外周側回転子の外周側に非接触状態で配置されるとともに、電磁巻線を有する固定子と、
を備えた電動機であって、
前記内周側永久磁石は、前記外周側永久磁石に対して相対的に高い残留磁束密度特性を持ち、
前記外周側永久磁石は、前記内周側永久磁石に対して相対的に高い保磁力特性を持ち、
前記内周側永久磁石は、径方向に磁化された主永久磁石の円周方向の両側に、略円周方向に磁化された副永久磁石を同極同士で対向して配置するとともに、同極同士で対向する前記副永久磁石の磁極を、当該副永久磁石の対向磁極間に臨む前記主永久磁石の磁極と同極とすることにより、永久磁石総量を前記外周側永久磁石に対して大きくしたことを特徴とする電動機。