JP5095039B1 - 電動機 - Google Patents

Abstract

周方向に互いに間隔を空けて配置された永久磁石の間に配置された複数の固定子コア、および複数の巻線を有する円環状の固定子と、前記固定子の外側に配置され且つ前記固定子の中心を通る軸を回転軸とする、第１の突極部が複数設けられた円環状の外側回転子と、前記固定子の内側に配置され且つ前記外側回転子と同軸に連結されてなる、第２の突極部が前記第１の突極部と同数設けられた円環状の内側回転子とを備え、前記永久磁石それぞれは、前記固定子の半径方向に延出し且つ前記固定子の周方向に着磁されてなり、半径方向における両側が前記固定子コアで覆われておらず、前記巻線それぞれは、前記各永久磁石と当該永久磁石の周方向両側に配置される２つの固定子コアそれぞれの一部とからなるティースそれぞれに集中巻に巻回されてなり、前記第１の突極部および前記第２の突極部は、互いに前記固定子の周方向にずれた位置に配置されてなる電動機。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石を用いた電動機に関する。

コンプレッサ、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に用いられる電動機には、小型軽量、高出力、低振動、低騒音、高効率の要請のうち、特に高トルクであることが求められる。

これに対して、従来から、図１８に示すように、固定子コア１０３と永久磁石１０４と巻線１０５とからなる円環状の固定子１０２と、複数（図１８では５個）の突極部１０９を有する回転子１０８とを備え、固定子コア１０３が、複数（図１８では６個）のティース１１０とティース１１０の外側を囲む円環状の固定子ヨーク１０７とを有し、永久磁石１０４で発生する磁束を利用してトルクの向上を図った電動機１０１が提案されている（特許文献１参照）。

ところが、この電動機１０１では、各ティース１１０の周方向における中央部に、固定子１０２の周方向に着磁された永久磁石１０４が配置されている構成のため、永久磁石１０４のＮ極から出てＳ極に戻る磁路が、空気よりも透磁率の高い材料で形成された固定子ヨーク１０７により短絡されていることになっている。従って、永久磁石１０４のＮ極で発生した磁束の多くは、透磁率の高い材料で形成された固定子ヨーク１０７を通って永久磁石１０４のＳ極へ戻ってしまい、その分、回転子１０８へ流れる磁束が減少してしまう結果、回転子１０８で発生するトルクの十分な向上を図ることができなかった。

そこで、従来から、永久磁石のＮ極から出てＳ極に戻る磁路が開放された電動機が提案されている。

特開２００２−１９９６７９号公報

しかしながら、永久磁石のＮ極から出てＳ極に戻る磁路が開放された従来の電動機では、エネルギー積が低い材質の磁石を使用した場合、高トルクを発生させるために大電流を流すと永久磁石が減磁しやすいという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、耐減磁力の向上を図りつつ高トルク化を図ることができる電動機を提供することを目的とする。

本明細書において開示される電動機は、周方向に互いに間隔を空けて配置された永久磁石の間に配置された複数の固定子コア、および複数の巻線を有する円環状の固定子と、固定子の外側に配置され且つ固定子の中心を通る軸を回転軸とする、第１の突極部が複数設けられた円環状の外側回転子と、固定子の内側に配置され且つ外側回転子と同軸に連結されてなる、第２の突極部が第１の突極部と同数設けられた円環状の内側回転子とを備え、永久磁石それぞれが、固定子の半径方向に延出し且つ固定子の周方向に着磁されてなり、半径方向における両側が固定子コアで覆われておらず、巻線それぞれが、各永久磁石と当該永久磁石の周方向両側に配置される２つの固定子コアそれぞれの一部とからなるティースそれぞれに集中巻に巻回されてなり、第１の突極部および第２の突極部は、互いに固定子の周方向にずれた位置に配置されてなる。

本構成によれば、複数の第２の突極部が第１の突極部と同数設けてなり、且つ、第１の突極部および第２の突極部が、互いに固定子の周方向にずれた位置に配置されてなることにより、第１の突極部および第２の突極部のいずれか一方が永久磁石の磁路内に位置する確率を高めることができ、永久磁石のパーミアンス係数を高めることができるので、巻線への通電に対する永久磁石の耐減磁力を高めることができる。また、外側回転子または内側回転子がトルクを発生しているタイミング中に、第１の突極部および第２の突極部のいずれもが永久磁石の磁路内に位置しないタイミングが含まれることになるので、永久磁石から出る磁束の多くをトルク発生に寄与させることができ、高トルク化を図れる。

実施の形態１に係る電動機の概略断面図である。 実施の形態１に係る電動機の概略分解斜視図である。 実施の形態１に係る電動機の動作を説明するための概略断面図である。 実施の形態１に係る電動機の動作を説明するための概略断面図である。 実施の形態１に係る電動機の内部の磁束線の様子を示す図である。 比較例１の電動機の内部の磁束線の様子を示す図である。 比較例２の電動機の内部の磁束線の様子を示す図である。 実施の形態２に係る電動機の概略断面図である。 実施の形態２に係る電動機の動作を説明するための概略断面図である。 変形例に係る電動機の概略断面図である。 変形例に係る電動機の概略断面図である。 変形例に係る電動機の概略断面図である。 変形例に係る電動機の概略断面図である。 変形例に係る電動機の概略断面図である。 変形例に係る内側回転子の製造方法を説明するための図である。 変形例に係る内側回転子の斜視図である。 変形例に係る電動機の概略断面図である。 従来例に係る電動機の概略断面図である。 特許文献１から類推されるインナーロータ型の回転子を備える電動機の概略断面図である。 特許文献１から類推されるアウターロータ型の回転子を備える電動機の概略断面図である。 図１９に示す従来例に係る電動機の内部の磁束線の様子を示す図である。

永久磁石のＮ極から出てＳ極に戻る磁路が開放された電動機として、図１９に示すように、固定子１１２の内側にインナーロータ型の回転子１１８を備え、永久磁石１１４における回転子１１８側とその反対側とが固定子コア１１３に覆われずに開放された構成のものが考えられる。

この構成において、回転子１１８は、軟磁性体からなり１４個の突極部１１９を有し、固定子１１２は、固定子コア１１３と永久磁石１１４と巻線１１５からなる。ここで、固定子コア１１３は、固定子１１２の半径方向に延出した２つの延出片１１６および当該２つの延出片１１６同士を巻線１１５よりも固定子１１２の外周部側で連結する連結片１１７とから構成されている。

この電動機１１１は、図１８に示す電動機１０１と異なり、固定子コア１１３が永久磁石１１４の磁路を短絡していない分、永久磁石１１４から回転子１１８へ流れる磁束を増加させることができるので、図１８に示す電動機１０１に比べて回転子１１８で発生するトルクが高い。

また、永久磁石のＮ極から出てＳ極に戻る磁路が開放された電動機として、図２０に示すように、固定子１２２の外側に回転子１２８を備えるアウターロータ型の電動機１２１が考えられる。この電動機１２１は、永久磁石１２４における回転子１２８側とその反対側とが固定子コア１２３に覆われずに開放されており、図１９に示す電動機１１１と同様に、図１８に示す電動機１０１に比べて、回転子１２８に発生するトルクが高い。

しかしながら、図１９や図２０に示す構造の電動機では、エネルギー積が低い材質の磁石を使用した場合、高トルクを発生させるために大電流を流すと永久磁石が減磁しやすいという問題がある。

この様子を図２１に示す磁界解析の結果を用いて説明する。図２１（ａ）は、図１９に示す電動機１１１において、永久磁石１１４として希土類磁石１１４Ａ（エネルギー積：３５０[ｋＪ／ｍ³]）を用いて巻線１１５に通電をしてトルクを発生させた場合の電動機１１１内部の磁束の様子を示し、図２１（ｂ）は、永久磁石１１４として、フェライト磁石１１４Ｂ（エネルギー積：４２[ｋＪ／ｍ³]）を用いて巻線１１５に通電をしてトルクを発生させた場合の電動機１１１内部の磁束の様子を示す。

図２１に示す状態において、永久磁石１１４Ａ２、１１４Ｂ２および永久磁石１１４Ａ３、１１４Ｂ３には、永久磁石１１４Ａ２、１１４Ｂ２および永久磁石１１４Ａ３、１１４Ｂ３で発生する磁界とは逆向きの磁界（以下、「逆向き磁界」と称す。）が加わっている。一方、永久磁石１１４Ａ４、１１４Ｂ４には、永久磁石１１４Ａ４、１１４Ｂ４で発生する磁界とは同じ向きの磁界が加わっている。

そして、永久磁石１１４Ａ２、１１４Ｂ２および永久磁石１１４Ａ３、１１４Ｂ３と、永久磁石１１４Ａ４、１１４Ｂ４とを比べると、図２１（ａ）に示す希土類磁石１１４Ａを用いた電動機１１１では、逆向き磁界が加わった永久磁石の磁束線密度に大きな変化はないのに対して、図２１（ｂ）に示すフェライト磁石を用いた電動機１１１では、逆向き磁界が加わった永久磁石の磁束線密度が粗くなっていることがわかる。つまり、図１９に示す構造の電動機では、希土類磁石を用いた場合は希土類磁石の磁束に大きな変化がないが、フェライト磁石を用いた場合にはフェライト磁石に作用する逆磁界により減磁が発生してしまう。従って、図１９に示す構造の電動機では、希土類磁石に比べてエネルギー積の小さなフェライト磁石を用いた高トルクな電動機は困難である。

本明細書において開示される電動機は、周方向に互いに間隔を空けて配置された永久磁石の間に配置された複数の固定子コア、および複数の巻線を有する円環状の固定子と、固定子の外側に配置され且つ固定子の中心を通る軸を回転軸とする、第１の突極部が複数設けられた円環状の外側回転子と、固定子の内側に配置され且つ外側回転子と同軸に連結されてなる、第２の突極部が第１の突極部と同数設けられた円環状の内側回転子とを備え、永久磁石それぞれが、固定子の半径方向に延出し且つ固定子の周方向に着磁されてなり、半径方向における両側が固定子コアで覆われておらず、巻線それぞれが、各永久磁石と当該永久磁石の周方向両側に配置される２つの固定子コアそれぞれの一部とからなるティースそれぞれに集中巻に巻回されてなり、第１の突極部および第２の突極部は、互いに固定子の周方向にずれた位置に配置されてなる。

本構成によれば、複数の第２の突極部が第１の突極部と同数設けてなり、且つ、第１の突極部および第２の突極部が、互いに固定子の周方向にずれた位置に配置されてなることにより、第１の突極部および第２の突極部のいずれか一方が永久磁石の磁路内に位置する確率を高めることができ、永久磁石のパーミアンス係数を高めることができるので、巻線への通電に対する永久磁石の耐減磁力を高めることができる。また、外側回転子または内側回転子がトルクを発生しているタイミング中に、第１の突極部および第２の突極部のいずれもが永久磁石の磁路内に位置しないタイミングが含まれることになるので、永久磁石から出る磁束の多くをトルク発生に寄与させることができ、高トルク化を図れる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記固定子コアが、上記固定子の半径方向に延出する２つの延出片と当該２つの延出片を固定子の半径方向において上記巻線よりも上記内側回転子側で連結する連結片とを有し、固定子コアの一部は、延出片であり、延出片および上記永久磁石が、上記軸方向に直交する断面において、固定子の半径方向における上記外側回転子側に第１の周面を有し、内側回転子側に第２の周面を有し、上記第１の突極部および上記第２の突極部が、軸方向に直交する断面において、第２の突極部の周面における第１の周方向側の端部と、永久磁石の第１の周方向側に隣接する延出片の上記第２の周面における第１の周方向とは逆向きの第２の周方向側の端部とが固定子の周方向において一致する場合、第１の突極部と、永久磁石の第１の周方向側に隣接する延出片の一部とが固定子の半径方向において重複する位置に配置されているものであってもよい。

本構成によれば、主として外側回転子がトルクを発生する構成とすることができるとともに、耐減磁力を高め、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記固定子コアが、上記固定子の半径方向に延出する２つの延出片と当該２つの延出片を固定子の半径方向において上記巻線よりも上記内側回転子側で連結する連結片とを有し、固定子コアの一部が、延出片であり、延出片および上記永久磁石が、上記軸方向に直交する断面において、固定子の半径方向における上記外側回転子側に第１の周面を有し、内側回転子側に第２の周面を有し、上記第１の突極部および上記第２の突極部が、軸方向に直交する断面において、第２の突極部の周面における第２の周方向側の端部と、永久磁石の第２の周方向側に隣接する延出片の第２の周面における第２の周方向とは逆向きの第１の周方向側の端部とが固定子の周方向において一致する場合、第１の突極部と、永久磁石の第２の周方向側に隣接する延出片とが固定子の半径方向において重複しない位置に配置されているものであってもよい。

本構成によれば、主として外側回転子がトルクを発生する構成とすることができるとともに、耐減磁力を高め、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記内側回転子が、上記第２の突極部が磁性体により構成され、第２の突極部以外の部位が非磁性体により構成されるものであってもよい。

本構成によれば、主として外側回転子がトルクを発生する構成において、内側回転子への磁束漏れ量を低減することができるので、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記永久磁石が、少なくとも、上記外側回転子側の周面が上記固定子の周方向において隣接する上記延出片の外側回転子側の周面に対して半径方向に窪んでいるものであってもよい。

また、本明細書において開示される電動機は、上記固定子の周方向において、上記永久磁石の上記第２の周面の幅が、上記第２の突極部の周面の幅よりも小さいものであってもよい。

本構成によれば、永久磁石から上記延出片を通って第２の突極部に流れ、永久磁石に戻る磁路を短絡することができるので、永久磁石のパーミアンス係数の向上を図ることができ、耐減磁力をより高めることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記固定子コアが、上記固定子の半径方向に延出する２つの延出片と当該２つの延出片を固定子の半径方向において上記巻線よりも上記外側回転子側で連結する連結片とを有し、固定子コアの一部は、延出片であり、延出片および上記永久磁石が、上記軸方向に直交する断面において、固定子の半径方向における外側回転子側に第１の周面を有し、上記内側回転子側に第２の周面を有し、上記第１の突極部および上記第２の突極部が、軸方向に直交する断面において、第１の突極部の周面における第１の周方向側の端部と、永久磁石の第１の周方向側に隣接する延出片の第１の周面における第１の周方向とは逆向きの第２の周方向側の端部とが固定子の周方向において一致する場合、第２の突極部と、永久磁石の第１の周方向側に隣接する前記延出片の一部とが固定子の半径方向において重複する位置に配置されているものであってもよい。

本構成によれば、主として内側回転子がトルクを発生する構成とすることができるとともに、耐減磁力を高め、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記固定子コアが、上記固定子の半径方向に延出する２つの延出片と当該２つの延出片を上記固定子の半径方向において上記巻線よりも上記外側回転子側で連結する連結片とを有し、固定子コアの一部が、延出片であり、延出片および上記永久磁石が、上記軸方向に直交する断面において、固定子の半径方向における外側回転子側に第１の周面を有し、上記内側回転子側に第２の周面を有し、上記第１の突極部および上記第２の突極部が、軸方向に直交する断面において、第１の突極部の周面における第２の周方向側の端部と、永久磁石の上記第２の周方向側に隣接する延出片の第１の周面における第２の周方向とは逆向きの第１の周方向側の端部とが固定子の周方向において一致する場合、第２の突極部と、永久磁石の第２の周方向側に隣接する延出片とが固定子の半径方向において重複しない位置に配置されているものであってもよい。

本構成によれば、主として内側回転子がトルクを発生する構成とすることができるとともに、耐減磁力を高め、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記外側回転子が、上記第１の突極部が磁性体により構成され、第１の突極部以外の部位が非磁性体により構成されるものであってもよい。

本構成によれば、主として外側回転子がトルクを発生する構成において、内側回転子への磁束漏れ量を低減することができるので、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記永久磁石が、少なくとも、上記内側回転子側の周面が上記固定子の周方向において隣接する上記延出片の内側回転子側の周面に対して半径方向に窪んでいるものであってもよい。

また、本明細書において開示される電動機は、上記固定子の周方向において、上記永久磁石の上記第１の周面の幅が、上記第１の突極部の周面の幅よりも小さいものであってもよい。

本構成によれば、永久磁石から上記延出片を通って第１の突極部に流れ、永久磁石に戻る磁路を短絡することができるので、永久磁石のパーミアンス係数の向上を図ることができ、耐減磁力をより高めることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記第１の突極部および上記第２の突極部が、更に、上記軸方向に直交する断面において、上記固定子の周方向において隣り合う２つの第１の突極部の中央部の各々と軸とを結ぶ２つの線分の対象軸上に第２の突極部の中央部が位置するように配置されてなるものであってもよい。

本構成によれば、外側回転子と内側回転子とが、個々で発生するトルク脈動を打ち消すように配置されているので、振動低減を図ることができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記巻線それぞれが、上記固定子の周方向において隣り合う巻線と巻回方向が同じであり、上記永久磁石が、固定子の周方向で隣り合う永久磁石と着磁方向が逆であってもよい。

また、本発明に係る電動機は、上記永久磁石のエネルギー積が、１５０[ｋＪ／ｍ³]以下であってもよい。

また、本明細書において開示される電動機は、上記永久磁石が、フェライト磁石であってもよい。

また、本明細書において開示される電動機は、上記外側回転子の第１の突極部および上記内側回転子の第２の突極部の数が、１４ｎ（ｎは１以上の整数）個であり、上記ティースの数が、１２ｎ個であり、巻線の数が、１２ｎ個であってもよい。

本構成によれば、上記外側回転子および上記内側回転子の突極部の数が１４ｎとなるような電動機であっても有効磁束の低下を防ぐことができるので、高トルク化および高効率化を図ることができる。

また、ｎの値を適宜変更することにより、各種電動機に適用することができる。

また、本明細書において開示される電動機は、上記外側回転子の第１の突極部および上記内側回転子の第２の突極部の数が、１０ｎ（ｎは１以上の整数）個であり、上記ティースの数が、１２ｎ個であり、巻線の数が、１２ｎ個であってもよい。

本構成によれば、外側回転子８および内側回転子１０の突極部の数が１０ｎとなるような電動機であっても有効磁束の低下を防ぐことができるので、高トルク化および高効率化を図ることができる。
＜実施の形態１＞
＜１＞構成
本実施の形態に係る電動機１の構成を図１に示す。

電動機１は、円環状の固定子２と、固定子２の外側に配置され且つ固定子２の中心を通る軸を回転軸とする円環状の外側回転子８と、固定子２の内側に配置され且つ外側回転子８と同軸に連結されてなる内側回転子１０とを備える。固定子２は、周方向に等間隔で離間して配置される１２個の永久磁石４と、互いに隣り合う永久磁石４の間に配置された複数（図１の例では１２個）の固定子コア３と、１２個の巻線５とから構成される。

外側回転子８および内側回転子１０は、いずれも軟磁性体により形成されている。また、外側回転子８は、内側に突出する１４個の第１の突極部９が設けられてなり、内側回転子１０は、外側に突出する１４個の第２の突極部１１が設けられてなる。なお、内側回転子１０は、第２の突極部１１の材料と突極部１１以外の部位の材料とが異なっていてもよい。具体的には、第２の突極部１１が磁性体から形成され、第２の突極部１１以外の部位が磁性体ではない材料（例えば、樹脂、アルミニウム合金等）から形成されていてもよい。

第２の突極部１１の周方向の寸法は、永久磁石４の内側回転子１０側の周面の周方向の寸法よりも大きい。そして、外側回転子８の第１の突極部９と内側回転子１０の第２の突極部１１とは、軸方向に直交する断面において、固定子２の周方向において隣り合う２つの第１の突極部９の中央部の各々と軸Ｃとを結ぶ２つの線分Ｌ１，Ｌ１の対称軸Ｌ２上に、第２の突極部１１の中央部が位置するように配置されてなる。

固定子コア３は、固定子２の半径方向に延出する２つの延出片６と、当該２つの延出片６を接続する連結片７とから構成され、軸Ｃ方向に直交する断面形状が略コ字状に形成されている。ここで、延出片６は、軸Ｃ方向に直交する断面において、固定子２の半径方向における一端側に形成された周面６ａと、他端側に形成された周面６ｂとを有し、周面６ａは、第１の突極部９の先端面（周面）に略平行となっており、周面６ｂは、第２の突極部１１の先端面に略平行となっている。そして、各固定子コア３は、連結片７が巻線５に対して内側回転子１０側となるように配置されている。これにより、外側回転子８が、主としてトルク発生に寄与させるようにすることができる。

永久磁石４は、軸Ｃ方向に直交する断面において、固定子２の半径方向における一端側に形成された周面４ａと、他端側に形成された周面４ｂとを有し、周面４ｂが第２の突極部１１の先端面（周面）に略平行となっている。そして、前述のように、延出片６の周面６ｂが第２の突極部１１の先端面に略平行となっているので、延出片６の周面６ｂおよび永久磁石４の周面４ｂと、第２の突極部１１の先端面との間の空隙を小さくすることができる。また、永久磁石４は、固定子２の略周方向に着磁されている。そして、各永久磁石４は、固定子２の周方向で互いに隣り合う２つの永久磁石４が固定子２の周方向で同じ極同士が向い合わせになるように着磁されている。

巻線５それぞれは、各永久磁石４と当該永久磁石４の両側に配置される２つの固定子コア２それぞれの延出片６とからなる組それぞれに集中巻に巻回されている。これらの巻線５それぞれは、巻回方向が同じにしてある。そして、巻線５は、固定子２の周方向において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並んでいる。ここで、永久磁石４と当該永久磁石４の両側に配置される２つの固定子コア２それぞれの延出片６とが、本発明におけるティースに相当する。

図２に電動機１の概略分解斜視図を示す。電動機１は、内側回転子１０に設けられた内側回転子支持部１０ｃと、外側回転子８に設けられた外側回転子支持部８ｃが、シャフトＣ１に連結されている。そして、シャフトＣ１は、固定子２に設けられた固定子支持部２ｄに貫設され軸受け用孔２ｅに挿通されている。即ち、内側回転子１０と外側回転子８とがシャフトＣ１に連結された状態で、内側回転子１０と外側回転子８との間に生じる空隙に、固定子２が嵌めこまれている。

永久磁石４と外側回転子８および内側回転子１０との関係を図３に示す。図３（ａ）は永久磁石４の磁束が内側回転子１０の第２の突極部１１で短絡される状態を示す。ここで、永久磁石４の磁路を短絡するとは、永久磁石４のＮ極から出た磁束が永久磁石４に隣接する延出片６の中を通り、第１の突極部９または第２の突極部１１に入り、永久磁石４のＳ極に入る磁路中に空気よりも透磁率の高い材料を配置することを意味する。図３（ａ）では、外側回転子８の第１の突極部９と、永久磁石４に接した固定子２の延出片６のうち、回転方向（反時計方向）前側の延出片６との一部が重なっているとき（図３（ａ）中の丸印参照）に、内側回転子１０の第２の突極部１１の回転方向前側と、永久磁石４の回転方向前側に接した、固定子２の内径側エッジとが並ぶ関係にある（図３（ａ）中の矢印参照）。このとき、永久磁石４の磁束の短絡を開始する。

図３（ａ）に示す状態から、外側回転子８および内側回転子１０が連動して反時計方向に回転するにつれて、内側回転子１０の第２の突極部１１により永久磁石４の磁束が短絡される。

図３（ｂ）は永久磁石４の磁束が内側回転子１０の第２の突極部１１での短絡がなくなる状態を示す。図３（ｂ）では、外側回転子８の第１の突極部９と、永久磁石４に接した固定子２の延出片６のうち、回転方向後側の延出片６のエッジが近づくとき（図３（ｂ）中の丸印参照）に、内側回転子１０の第２の突極部１１の回転方向後側と、永久磁石４の回転方向後側に接した固定子２の内径側エッジとが並ぶ関係にある（図３（ｂ）中の矢印参照）。

図３（ｂ）に示す状態から、外側回転子８および内側回転子１０が連動して反時計方向に回転するにつれ、内側回転子１０の第２の突極部１１による、永久磁石４の磁束の短絡が終わる。

図４を用いて外側回転子８と内側回転子１０の位置関係について説明する。

図４に示すように、内側回転子１０は第２の突極部（突極歯ともいう。）１１のみ磁性体で形成されている。外側回転子８と内側回転子１０とは、ほぼ反ピッチずれている。ここで、外側回転子８の第１の突極部９と内側回転子１０の第２の突極部１１とはちょうど反ピッチずれた状態から更にずれている（つまり、ちょうど反ピッチではない方）方が好ましい（図４中の矢印参照）。

図３（ｂ）の位置関係にあるときに巻線５に流れる電流を最大とすると、電動機１が最もトルクを発生する。図３（ｂ）に示すように、電動機１が最もトルクを発生するタイミングでは、第２の突極部１１が永久磁石４の周面４ｂを、固定子２の周方向において跨がず、内側回転子１０の第２の突極部１１が永久磁石４の磁路を短絡していない。即ち、軸Ｃ方向に直交する断面において、第２の突極部１１の時計周り方向における端部１１ａ１が、永久磁石４の周面４ｂ上に位置することになる。このとき、永久磁石４から延出片６の周面６ａおよび第１の突極部９の周面９ａを介して外側回転子８へ流れる磁束により、外側回転子８にトルクを発生させることになる。

図４の状態では、内側回転子１０による永久磁石４の磁路の短絡はない。そして、トルクの発生に有効な有効磁束を増加させた状態で、トルクを発生している。

永久磁石４の磁路を内側回転子１０で短絡させることにより、永久磁石４に対して逆磁界が印加されたときの減磁の発生が抑制できる。一方、電動機１が最もトルクを発生するタイミングでは、永久磁石４の磁路を短絡せずに外側回転子８のトルク発生に寄与する有効磁束を増加させることにより、電動機１の高トルク化を図っている。
＜２＞本実施の形態と比較例との比較
本実施の形態に係る電動機１について、磁界解析を行った結果を図５に示す。また、固定子１２２の内側にヨークがない比較例１に係る電動機について、内部の磁束線の様子を解析した結果を図６に示し、固定子１３２の内側に固定子ヨーク１３７が配置された比較例２に係る電動機について、内部の磁束線の様子を解析した結果を図７に示す。

永久磁石４としては、エネルギー積が１５０[ｋＪ／ｍ³]以下の磁石が採用される。本実施の形態では、永久磁石４として、４２[ｋＪ／ｍ³]のフェライト磁石が採用されている。

図６に示す比較例１に係る電動機では、複数の突極部１２９を有する回転子１２８が固定子１２２の外側に配置されており、固定子１２２内に配置された永久磁石１２４が右側をＮ極、左側をＳ極となる形で周方向に着磁されている。なお、永久磁石１２４の短手方向における両側には、固定子１２２の半径方向に延出する延出片１２６が当接している。また、２つの延出片１２６は、連結片１２７で連結されている。図６において、永久磁石１２４の右側の巻線１２５には、紙面下方向に電流が流れており、永久磁石１２４の左側では、紙面上方向に電流が流れている。これにより、回転子１２８に反時計方向のトルクが発生することになる。以下では、この比較例に係る電動機において、回転子１２８に発生するトルクを１ｐ．ｕ．として説明する。

図６に示す電動機では、永久磁石１２４における固定子１２２の内側が開放されているので、永久磁石１２４を通る磁束は、固定子１２２の内側の空気層を通ることとなり、その分、永久磁石１２４を通る磁路の透磁率が低くなり、永久磁石１２４のパーミアンス係数が低くなる。図６に示す状態では、永久磁石１２４のパーミアンス係数が０．３０となる。このパーミアンス係数が低くなると、永久磁石１２４に逆磁界を印加すると、永久磁石１２４が減磁を起こしやすくなる。この比較例１に係る電動機では、永久磁石１２４として、一般的にエネルギー積が低いと言われるフェライト磁石（エネルギー積が４２[ｋＪ／ｍ³]）を用いているので、永久磁石１２４としてエネルギー積が高い希土類磁石（エネルギー積が３５０[ｋＪ／ｍ³]）を用いた場合に比べて、巻線１２５への通電の際に永久磁石１２４に逆磁界が印加されたときに、減磁が発生しやすく、電動機の性能劣化に繋がってしまう。

図７に示す比較例２に係る電動機は、固定子１３２の内側に配置された固定子ヨーク１３７が永久磁石１３４のＮ極とＳ極とを短絡する磁路の一部を構成している点が図６に示す比較例１に係る電動機と相違する。なお、この電動機では、図６に示す比較例１に係る電動機と同様に、複数の突極部１３９を有する回転子１３８が固定子１３２の外側に配置されており、固定子１３２内に配置された永久磁石１３４が周方向における右側がＮ極で左側がＳ極となるように着磁されている。また、永久磁石１３４の短手方向における両側には、固定子１３２の半径方向に延出する延出片１３６が当接している。図７において、永久磁石１３４の右側の巻線１３５には、紙面下方向に電流が流れており、永久磁石１３４の左側の巻線１３５には、紙面上方向に電流が流れている。これにより、回転子１３８に反時計方向のトルクが発生することになる。

図７に示す電動機では、固定子１３２の内側で固定子ヨーク１３７が磁路を短絡していることにより、永久磁石１３４を通る磁路の透磁率が高くなり、永久磁石１３４のパーミアンス係数は増加する。図７に示す状態では、永久磁石１３４のパーミアンス係数は、１．０６となり、減磁しにくくなっている。このことは、図７において、図６に示した例に比べて、永久磁石１３４を通る磁束が増加していることに現れている。

ところで、図７に示す電動機では、永久磁石１３４の磁束は、図６に示す電動機と比べて、固定子ヨーク１３７で短絡される磁束が増加した分、回転子１３８へ流れる磁束が低下している。つまり、回転子１３８のトルクの発生に寄与する磁束が低下している。実際、図７に示す例では、回転子１３８で発生するトルクは、図６のトルクを１ｐ．ｕ．として、０．７８ｐ．ｕ．となっており、図６に示した例に比べて発生するトルクが低下している。

本実施の形態に係る電動機１では、図５（ａ）に示すように、各永久磁石４が、固定子２の周方向における右側がＮ極、左側がＳ極となるように着磁されている。図５において、永久磁石４の右側の巻線５では、紙面下方向に電流が流れ、永久磁石４の左側の巻線５では、紙面上方向に電流が流れる。このとき、外側回転子８は、反時計方向にトルクが発生することになる。

図５（ａ）に示す状態では、延出片６の端面６ａが、外側回転子８の第１の突極部９に対向していないが、外側回転子８と同軸に接続され且つ固定子２の内側に配置された内側回転子１０の第２の突極部１１が、永久磁石４の端面４ｂに対向する位置にあり、永久磁石４の磁路を短絡している。これにより、永久磁石４のパーミアンス係数が高くなり、永久磁石４の減磁が抑制される。

図５（ａ）に示す状態から、外側回転子８および内側回転子１０が反時計方向に回転した状態を図５（ｂ）に示す。

図５（ｂ）に示す状態では、延出片６の周面６ａに、外側回転子８の第１の突極部９が近づき、延出片６から外側回転子８の第１の突極部９に磁束が流れ、外側回転子８に反時計方向のトルクが発生する。このとき、外側回転子８とともに、外側回転子８の回転軸に連結された内側回転子１０も反時計方向に回転する。

一方、内側回転子１０の第２の突極部１１は、永久磁石４の先端部を周方向に跨がなくなり、第２の突極部１１で磁束が短絡しなくなっている。このため、永久磁石４の磁束の多くが、外側回転子８に流れ、外側回転子８のトルク発生に寄与することになる。また、永久磁石４のパーミアンス係数は、図７に示す例に比べて低く、０．７０となるが、発生するトルクは、図７に示す例に比べて高い１．０８ｐ．ｕ．となる。
＜３＞効果
次に、本実施の形態に係る電動機１により得られる効果について説明する。

ネオジムやジスプロシウム等の希土類金属は、地球上の産地が偏在し、埋蔵量が極めて少ないので、希土類磁石よりも入手容易なフェライト磁石を永久磁石として採用したいという要請がある。

本実施の形態に係る電動機１であれば、永久磁石４としてエネルギー積が低い磁石（例えば、エネルギー積が４２[ｋＪ／ｍ³]のフェライト磁石）を用いても、永久磁石４のパーミアンス係数を高めることができるので、図６に示す比較例１に比べて、巻線５への通電による減磁を抑制することができる。

また、外側回転子８または内側回転子１０にトルクを発生させるタイミングで一時的に永久磁石４の磁路を短絡しないようにすることで、図７に示す比較例２に比べて、高トルク化を図ることができる。

更に、電動機１は、延出片６に巻線５を集中巻に巻回している。これにより、分布巻を採用した場合に比べて、巻線５のコイルエンドの小型化ができ、電動機１全体の小型化を図ることができ、更に、通電時のジュール損（銅損）を低減することができるので、高効率化を図ることができる。

また、電動機１は、アウターロータ型であって、外側回転子８が主にトルクの発生に寄与している。従って、内側回転子が主にトルクの発生に寄与するインナーロータ型の電動機に比べて、同じ大きさであれば、トルクの発生に寄与する回転子の径を大きくすることができる。従って、本実施の形態のように、回転子の突極部の数が同じであれば、インナーロータ型の電動機に比べて、回転子の周方向で隣り合う２つの突極部の間の距離を大きくすることができるので、回転子にトルクを発生させるタイミングにおいて、隣接する突極部への漏れ磁束を低減することができるから、トルク発生時における有効磁束の低下を防ぐことができる。
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係る電動機２１の構成を図８に示す。

電動機２１は、円環状の固定子２２と、固定子２２の外側に配置され且つ固定子２２の中心を通る軸を回転軸とする円環状の外側回転子３０と、固定子２２の内側に配置され且つ外側回転子３０と同軸に連結されてなる内側回転子２８とを備える。固定子２２は、周方向に等間隔で離間して配置される１２個の永久磁石２４と、互いに隣り合う永久磁石２４の間に配置された１２個の固定子コア２３と、１２個の巻線２５とから構成される。以下、実施の形態１と同様の構成については、適宜説明を省略する。

外側回転子３０は、内側に突出する１０個の第１の突極部３１が設けられてなり、内側回転子２８は、外側に突出する１０個の第２の突極部２９が設けられてなる。この第１の突極部３１および第２の突極部２９は、それぞれ回転対称となるように配置されている。そして、外側回転子３０の第１の突極部３１と内側回転子２８の第２の突極部２９とは、軸方向に直交する断面において、固定子２２の周方向において隣り合う２つの第１の突極部３１の中央部の各々と軸Ｃとを結ぶ２つの線分Ｌ１，Ｌ１の対称軸Ｌ２上に第２の突極部２９の中央部が位置するように配置されてなる。

固定子コア２３は、実施の形態１と同様に、固定子２２の半径方向に延出する２つの延出片２６と、当該２つの延出片２６を接続する連結片２７とから構成され、軸Ｃ方向に直交する断面形状が略コ字状に形成されている。そして、各固定子コア２３が、連結片２７が外側回転子３０側となるように配置されている点が実施の形態１とは相違する。これにより、内側回転子２８が、主にトルクの発生に寄与することになる。また、延出片２６は、実施の形態１と同様に、軸Ｃ方向に直交する断面において、固定子２２の半径方向における一端側に形成された周面２６ａと、他端側に形成された周面２６ｂとを有し、周面２６ａは、第１の突極部３１の先端面（周面）３１ａに略平行となっており、周面２６ｂは、第２の突極部２９の先端面２９ａに略平行となっている。

永久磁石２４は、軸Ｃ方向に直交する断面において、固定子２２の半径方向における一端側に形成された周面２４ａと、他端側に形成された周面２４ｂとを有し、周面２４ａが第１の突極部３１の先端面３１ａに略平行となっている。そして、前述のように、延出片２６の周面２６ａが第１の突極部３１の先端面３１ａに略平行となっているので、延出片２６の周面２６ａおよび永久磁石２４の周面２４ａと、第１の突極部３１の先端面との間の空隙を狭くすることができる。また、永久磁石２４は、固定子２２の周方向に着磁されている。そして、各永久磁石２４は、固定子２２の周方向で互いに隣り合う２つの永久磁石２４が固定子２２の周方向で同じ極同士が向い合わせになるように着磁されている。

巻線２５それぞれは、各永久磁石２４と当該永久磁石２４の両側に配置される２つの固定子コア２２それぞれの延出片２６とからなる組それぞれに集中巻に巻回されている。また、巻線２５は、固定子２２の周方向において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並んでいる。

永久磁石２４と外側回転子３０および内側回転子２８との関係を図９に示す。図９（ａ）は永久磁石２４の磁束が外側回転子３０の第１の突極部３１で短絡される状態を示す。ここで、永久磁石２４の磁路を短絡するとは、永久磁石２４のＮ極から出た磁束が永久磁石２４に隣接する延出片２６の中を通り、第１の突極部３１または第２の突極部２９に入り、永久磁石２４のＳ極に入る磁路中に空気よりも透磁率の高い材料を配置することを意味する。図９（ａ）では、内側回転子２８の第２の突極部２９と、永久磁石２４に接した固定子２２の延出片２６のうち、回転方向（反時計方向）前側の延出片２６との一部が重なっているとき（図９（ａ）中の丸印参照）に、外側回転子３０の第１の突極部３１の回転方向前側と、永久磁石２４の回転方向前側に接した、固定子２２の外径側エッジとが並ぶ関係にある（図９（ａ）中の矢印参照）。

図９（ａ）に示す状態から、外側回転子３０および内側回転子２８が連動して反時計方向に回転するにつれて、外側回転子３０の第１の突極部３１により永久磁石２４の磁束が短絡される。

図９（ｂ）は永久磁石２４の磁束が外側回転子３０の第１の突極部３１での短絡がなくなる状態を示す。図９（ｂ）では、内側回転子２８の第２の突極部２９と、永久磁石２４に接した固定子２２の延出片２６のうち、回転方向後側の延出片２６のエッジが近づくとき（図９（ｂ）中の丸印参照）に、外側回転子３０の第１の突極部３１の回転方向後側と、永久磁石２４の回転方向後側に接した固定子２２の外径側エッジとが並ぶ関係にある（図９（ｂ）中の矢印参照）。

図９（ｂ）に示す状態から、外側回転子３０および内側回転子２８が連動して反時計方向に回転するにつれ、外側回転子３０の第１の突極部３１による、永久磁石２４の磁束の短絡が終わる。

外側回転子３０は第１の突極部（突極歯ともいう。）３１のみ磁性体で形成されている。内側回転子２８と外側回転子３０とは、ほぼ反ピッチずれている。ここで、図９（ａ）（ｂ）でも示したように、内側回転子２８の第２の突極部２９と外側回転子３０の第１の突極部３１とはちょうど反ピッチずれた状態から更にずれている方が好ましい。なお、外側回転子３０は、第１の突極部３１以外の部位も磁性体で構成されていてもよい。

図９（ｂ）の位置関係にあるときに巻線２５に流れる電流を最大とすると、電動機２１が最もトルクを発生する。図９（ｂ）に示すように、電動機２１が最もトルクを発生するタイミングでは、外側回転子３０の第１の突極部３１が永久磁石２４の磁路を短絡しないように、第１の突極部３１の周面３１ａが永久磁石２４の周面２４ａを、固定子２の周方向において跨がない。即ち、軸Ｃ方向に直交する断面において、第１の突極部３１の時計周り方向における端部３１ａ１が、永久磁石２４の周面２４ａ上に位置する。このとき、永久磁石２４から延出片２６の周面２６ｂおよび第２の突極部２９の周面２９ａを介して内側回転子２８へ流れる磁束により、内側回転子２８にトルクが発生することになる。

以上説明したように、永久磁石２４の磁路を外側回転子２８または内側回転子３０で短絡させることにより、永久磁石２４に対して逆磁界が印加されたときの減磁の発生を抑制している。一方、電動機２１が最もトルクを発生するタイミングでは、永久磁石２４の磁路を短絡せずに回転子のトルク発生に寄与する有効磁束を増加させることにより、電動機２１の高トルク化を図っている。
＜変形例＞
以上、本発明に係る電動機について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。

（１）前述の実施の形態１では、外側回転子８にトルクを発生させていないタイミングで第２の突極部１１が永久磁石４の磁路を短絡する例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、外側回転子８にトルクを発生させているタイミングと第２の突極部１１が永久磁石４の磁路を短絡するタイミングとで一部重複する期間があってもよい。

（２）前述の実施の形態１および２において、固定子２、２２の巻線５、２５が外側回転子８、３０および内側回転子１０、２８の軸方向に進むほど、周方向に最大で固定子２、２２の巻線５、２５の配置間隔だけずれていくスキュー配置を施すこととしてもよい。

（３）前述の実施の形態１および２において、外側回転子の第１の突極部および内側回転子の第２の突極部をスキュー配置としてもよい。また、スキューは一定の滑らかなスキューでも、段階状のスキューでもよい。

（４）前述の実施の形態１および２では、エアギャップが半径方向にあるデュアルロータ型の電動機の例について説明したが、これに限定されるものではなく、軸方向にエアギャップのあるアキシャルギャップのデュアルロータ型の電動機でもよい。

（５）前述の実施の形態１および２では、巻線に通電する電流の波形が、正弦波でもよいし、矩形波であってもよい。

（６）前述の実施の形態１では、外側回転子８の第１の突極部９および内側回転子１０の第２の突極部１１それぞれを１４個、延出片６を２４個、巻線５を１２個備える電動機１の例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、外側回転子８の第１の突極部９および内側回転子１０の第２の突極部１１それぞれを１４ｎ個、延出片６を２４ｎ個、巻線５を１２ｎ個（ｎは１以上の整数）備えるものであってもよい。

（７）前述の実施の形態２では、外側回転子３０の第１の突極部３１および内側回転子２８の第２の突極部２９の数それぞれを１０個、延出片２６を２４個、巻線２５を１２個備える電動機２１の例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、外側回転子３０の第１の突極部３１および内側回転子２８の第２の突極部２９それぞれを１０ｎ個、延出片２６を２４ｎ個、巻線２５を１２ｎ個（ｎは１以上の整数）備えるものであってもよい。

（８）前述の実施の形態１では、固定子２の周方向において、永久磁石４の第２の周面４ｂの幅が、第２の突極部１１の周面１１ａの幅よりも小さい例について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、固定子２の周方向において、永久磁石４の第２の周面４ｂの幅が、第２の突極部１１の周面１１ａの幅よりも大きくても、永久磁石４の磁路中の実効的な透磁率を高めることができ、パーミアンス係数を大きくすることができるので、減磁を抑制する効果を得ることができる。

（９）前述の実施の形態１および２では、第１の突極部９、３１および第２の突極部１１、２９が、軸Ｃ方向に直交する断面において、固定子２、２２の周方向において隣り合う２つの第１の突極部９、３１の中央部の各々と軸Ｃとを結ぶ２つの線分Ｌ１，Ｌ１の対称軸上に第２の突極部１１、２９の中央部が位置するように配置されてなる、即ち、第１の突極部９、３１と第２の突極部１１、２９とが固定子２、２２の周方向において、第１の突極部９、３１および第２の突極部１１、２９が並ぶ周期の半周期だけずれた形で配置されてなる例について説明したが、これに限定されるものではなく、ずれの大きさが半周期よりも小さくてもよい。

（１０）前述の実施の形態１では、永久磁石４を挟んで隣接する２つの延出片６同士の固定子２の周方向における間隔が、固定子２の外側と内側とで略同じ例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１０（ａ）に示すように、隣接する２つの延出片６同士の固定子２の周方向における間隔が、固定子２の外側に比べて内側が広がっているものであってもよい。

或いは、図１０（ｂ）に示すように、永久磁石４を挟んで隣接する２つの延出片６同士の固定子２の周方向における間隔が、固定子２の外側に比べて内側が広がるように、永久磁石４を挟んで隣接する２つの延出片６のうち一方の延出片６における永久磁石４側の側面の形状が傾斜した形状となっているものであってもよい。

図１０（ａ）および（ｂ）に示す構成によれば、使用する永久磁石４の大きさを小さくすることができるので、電動機１の材料コストの低減および軽量化を図ることができる。

また、図１０（ｃ）に示すように、永久磁石４を挟んで隣接する２つの延出片６における永久磁石４側の側面が、固定子２の内側において、固定子２の１つの周方向に傾斜した形状となっているものであってもよい。

図１０（ｃ）に示す構成によれば、外側回転子８と内側回転子１０に作用する力のバランスを変更することができるので、振動低減を図ることが可能となる。

（１１）前述の実施の形態１では、固定子コア３が、固定子２の半径方向に延出する２つの延出片６と、当該２つの延出片６を端部で接続する連結片７とから構成され、軸Ｃ方向に直交する断面形状が略コ字状に形成されている例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、連結片７が、延出片６の端部から固定子２の半径外側方向にずれた位置に設けられており、永久磁石４の内側回転子１０側の先端面が、連結片７の内側回転子１０側の先端面よりも外側へずれているものであってもよい。

図１１に示す構成によれば、延出片６から第２の突極部１１を介して内側回転子１０へ流れる漏れ磁束を制限することができ、有効磁束の増加によりトルク増加を図ることができる。

（１２）前述の実施の形態１では、永久磁石４の外側の周面と当該永久磁石４を挟んで隣接する２つの延出片６の外側の周面とが半径方向において略一致している例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、永久磁石４の外側の周面が、隣接する２つの延出片６の外側の周面に対して半径方向に窪んだ形で配置されているものであってもよい。

ここで、永久磁石４の磁化方向が固定子２の周方向であり、永久磁石の磁束は、永久磁石に隣接する２つの延出片６から、エアギャップを介して外側回転子８に流れる。永久磁石４の端面が略固定子２の端面と並んでいると、永久磁石４の端面が略固定子２に流れ込む磁束の影響を受けるため、強い逆磁界を局所的に受けて永久磁石４が部分的に減磁を起こすおそれがある。

そこで、本変形例によれば、永久磁石４の外側の周面をエアギャップ（外側回転子８と固定子２との間に生じた隙間）から離すことにより、外側回転子８からエアギャップを介して半径方向に流れる磁束の永久磁石４の磁束への作用を低減できるので、永久磁石４の減磁を抑制できる。

（１３）前述の実施の形態１に係る内側回転子１０の形状は、図１に示すものに限定されない。

本変形例に係る電動機の一部断面図を図１３および図１４に示す。なお、図１３および図１４において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略している。本変形例に係る電動機は、内側回転子２１０、３１０、４１０、５１０の形状が、実施の形態１に係る内側回転子１０と異なる。

図１３（ａ）に示すように、隣接する２つの第２の突極部２１１の間の部位に、内側回転子２１０の中心軸方向に貫通する貫通孔２１０ａが配置されていてもよい。

また、図１３（ｂ）に示すように、隣接する２つの第２の突極部３１１の間の部位における第２の突極部３１１が突出する側の周面に、溝部３１０ａが配置されていてもよい。

更に、図１４（ａ）に示すように、隣接する２つの第２の突極部４１１の間の部位における第２の突極部４１１が突出する側とは反対側の周面に、溝部４１０ａが配置されていてもよい。

なお、溝部３１０ａ，４１０ａの断面形状は、いずれも楔状（図１３（ｂ）参照）であってもよいし、半円状（図１４（ａ）参照）であってもよいし、他の形状であってもよい。

内側回転子２１０，３１０，４１０では、隣接する２つの第２の突極部２１１，３１１，４１１の間の部位における、内側回転子２１０，３１０，４１０の周方向に直交する方向の断面積が小さくなっている。これにより、隣接する２つの第２の突極部２１１，３１１，４１１間で短絡される磁束を低減でき、延出片６から内側回転子２１０，３１０，４１０側に流れる磁束を減少させることができる。そして、延出片６から内側回転子２１０，３１０，４１０側に流れる磁束が低減した分、延出片６から外側回転子８の第１の突極部９に流れる磁束を増加させることができる。従って、トルク発生に寄与する外側回転子８側に流れる磁束を増加させることにより、トルクの向上を図ることができる。

また、図１４（ｂ）に示すように、内側回転子５１０における隣接する２つの第２の突極部５１１の間に、磁気特性が劣化している（即ち、透磁率が低下している）部位５１０ａが配置されていてもよい。この内側回転子５１０でも、隣接する２つの第２の突極部５１１間で短絡される磁束を低減でき、延出片６から内側回転子５１０側に流れる磁束を減少させることができる。

図１４（ｂ）に示す構成の内側回転子５１０の製造方向を説明するための図を図１５に示す。

まず、図１５（ａ）に示すような、矩形板状の板状部材２５１２の一表面側に第２の突極部５１１の基となる１４個の突条２５１１が配置された基部材２５１０を準備する。この１４個の突条２５１１は、その延伸方向に直交する方向に配置されている。

次に、基部材２５１０の中央部に突条２５１１の突出方向への力（図１５（ａ）中の矢印Ａ２５１３参照）を加えるとともに、突条２５１１の並び方向における両端部に突条２５１１の突出方向とは反対方向への力（図１５（ａ）中の矢印Ａ２５１４参照）を加えることにより、基部材２５１０を湾曲させていく。このとき、基部材２５１０における、隣接する２つの突条２５１１の間の部位２５１０ａには歪が集中することになる。そして、基部材２５１０の上記両端部同士を溶接等により繋ぎ合わせることにより内側回転子５１０が完成する。

ここにおいて、内側回転子５１０における、隣接する２つの第２の突極部５１１の間の部位５１０ａは、基部材２５１０を湾曲していく際に歪が集中した部位２５１０ａに対応しており、磁気特性が劣化した状態となる。

また、他の変形例に係る内側回転子６１０，７１０の斜視図を図１６に示す。

図１６（ａ）に示すように、内側回転子６１０は、略円筒状の形状を有しており、隣接する２つの第２の突極部６１１の間の部位に中心軸方向に延びる長孔６１０ａが配置されている。

また、図１６（ｂ）に示すように、内側回転子７１０は、略円筒状の形状を有しており、隣接する２つの第２の突極部７１１の間の部位の中心軸方向における両端部に切欠部７１０ａが配置されている。

これらの内側回転子６１０，７１０では、隣接する２つの第２の突極部６１１，７１１の間の部位における、内側回転子６１０，７１０の周方向に直交する方向の断面積が小さくなっている。これにより、これらの内側回転子６１０，７１０を備えた電動機において、隣接する２つの第２の突極部６１１，７１１間で短絡される磁束を低減することができる。

（１４）前述の実施の形態２に係る外側回転子３０の形状は、図８に示すものに限定されない。

本変形例に係る電動機の一部断面図を図１７に示す。なお、図１７において、実施の形態２と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略している。

図１７（ａ）に示すように、外側回転子２３０には、隣接する２つの第１の突極部２３１の間の部位に、外側回転子２３０の中心軸方向に貫通する貫通孔２３０ａが配置されていてもよい。なお、貫通孔２３０ａの形状は、図１７（ａ）に示す長孔形状に限定されるものではない。

また、図１７（ｂ）に示すように、外側回転子３３０には、隣接する２つの第２の突極部３１１の間の部位における第１の突極部３３１が突出する側とは反対側の周面に、溝部３３０ａが配置されていてもよい。

外側回転子２３０，３３０では、隣接する２つの第１の突極部２３１，３３１の間の部位における、外側回転子２３０，３３０の周方向に直交する方向の断面積が小さくなっている。これにより、隣接する２つの第１の突極部２３１，３３１間で短絡される磁束を低減でき、延出片２６から外側回転子２３０，３３０側に流れる磁束を減少させることができる。そして、延出片２６から外側回転子２３０，３３０側に流れる磁束が低減した分、延出片２６から内側回転子２８の第２の突極部２９に流れる磁束を増加させることができる。従って、トルク発生に寄与する内側回転子２８側に流れる磁束を増加させることにより、トルクの向上を図ることができる。
＜補足＞
（１）前述の実施の形態１および２並びに変形例で説明した電動機は、直動駆動されるリニア電動機、リニア発電機にも適用できる。
（２）前述の実施の形態１および２並びに変形例で説明した電動機は、低振動、低騒音な電動機を提供することができ、低振動、低騒音性が要求される自動車用途に特に有用である。
（３）また、前述の実施の形態１および２並びに変形例で説明した電動機は、特に出力が１ｋＷ以上の比較的大型な電動機において、永久磁石に希土類磁石を使用しない場合、コスト削減効果が高くなる。

本発明は、コンプレッサ用、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電動機に利用可能である。

１，２１ 電動機
２，２２ 固定子
３，２３ 固定子コア
４，２４ 永久磁石
５，２５ 巻線
６，２６ 延出片
７，２７ 連結片
８，３０ 外側回転子
９，３１ 第１の突極部
１０，２８ 内側回転子
１１，２９ 第２の突極部

Claims (16)

1. 周方向に互いに間隔を空けて配置された永久磁石の間に配置された複数の固定子コア、および複数の巻線を有する円環状の固定子と、
   前記固定子の外側に配置され且つ前記固定子の中心を通る軸を回転軸とする、第１の突極部が複数設けられた円環状の外側回転子と、
   前記固定子の内側に配置され且つ前記外側回転子と同軸に連結されてなる、第２の突極部が前記第１の突極部と同数設けられた円環状の内側回転子とを備え、
   前記永久磁石それぞれは、前記固定子の半径方向に延出し且つ前記固定子の周方向に着磁されてなり、半径方向における両側が前記固定子コアで覆われておらず、
   前記巻線それぞれは、前記各永久磁石と当該永久磁石の周方向両側に配置される２つの固定子コアそれぞれの一部とからなるティースそれぞれに集中巻に巻回されてなり、
   前記第１の突極部および前記第２の突極部は、互いに前記固定子の周方向にずれた位置に配置されてなり、
   前記固定子コアは、前記固定子の半径方向に延出する２つの延出片と当該２つの延出片を前記固定子の半径方向において前記巻線よりも前記内側回転子側で連結する連結片とを有し、
   前記固定子コアの一部は、前記延出片であり、
   前記延出片および前記永久磁石は、前記軸方向に直交する断面において、前記固定子の半径方向における前記外側回転子側に第１の周面を有し、前記内側回転子側に第２の周面を有し、
   前記第１の突極部および前記第２の突極部は、前記軸方向に直交する断面において、前記第２の突極部の周面における第１の周方向側の端部と、前記永久磁石の前記第１の周方向側に隣接する前記延出片の前記第２の周面における前記第１の周方向とは逆向きの第２の周方向側の端部とが前記固定子の周方向において一致する場合、前記第１の突極部と、前記永久磁石の前記第１の周方向側に隣接する前記延出片の一部とが前記固定子の半径方向において重複する位置に配置されている
   電動機。
2. 前記第１の突極部および前記第２の突極部は、前記軸方向に直交する断面において、前記第２の突極部の周面における第２の周方向側の端部と、前記永久磁石の前記第２の周方向側に隣接する前記延出片の前記第２の周面における前記第２の周方向とは逆向きの第１の周方向側の端部とが前記固定子の周方向において一致する場合、前記第１の突極部と、前記永久磁石の前記第２の周方向側に隣接する前記延出片とが前記固定子の半径方向において重複しない位置に配置されている
   請求項１記載の電動機。
3. 前記内側回転子は、前記第２の突極部が磁性体により構成され、前記第２の突極部以外の部位が非磁性体により構成される
   請求項１または請求項２記載の電動機。
4. 前記永久磁石は、少なくとも、前記外側回転子側の周面が前記固定子の周方向において隣接する前記延出片の前記外側回転子側の周面に対して半径方向に窪んでいる
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 前記固定子の周方向において、前記永久磁石の前記第２の周面の幅は、前記第２の突極部の周面の幅よりも小さい
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 周方向に互いに間隔を空けて配置された永久磁石の間に配置された複数の固定子コア、および複数の巻線を有する円環状の固定子と、
   前記固定子の外側に配置され且つ前記固定子の中心を通る軸を回転軸とする、第１の突極部が複数設けられた円環状の外側回転子と、
   前記固定子の内側に配置され且つ前記外側回転子と同軸に連結されてなる、第２の突極部が前記第１の突極部と同数設けられた円環状の内側回転子とを備え、
   前記永久磁石それぞれは、前記固定子の半径方向に延出し且つ前記固定子の周方向に着磁されてなり、半径方向における両側が前記固定子コアで覆われておらず、
   前記巻線それぞれは、前記各永久磁石と当該永久磁石の周方向両側に配置される２つの固定子コアそれぞれの一部とからなるティースそれぞれに集中巻に巻回されてなり、
   前記第１の突極部および前記第２の突極部は、互いに前記固定子の周方向にずれた位置に配置されてなり、
   前記固定子コアは、前記固定子の半径方向に延出する２つの延出片と当該２つの延出片を前記固定子の半径方向において前記巻線よりも前記外側回転子側で連結する連結片とを有し、
   前記固定子コアの一部は、前記延出片であり、
   前記延出片および前記永久磁石は、前記軸方向に直交する断面において、前記固定子の半径方向における前記外側回転子側に第１の周面を有し、前記内側回転子側に第２の周面を有し、
   前記第１の突極部および前記第２の突極部は、前記軸方向に直交する断面において、前記第１の突極部の周面における第１の周方向側の端部と、前記永久磁石の前記第１の周方向側に隣接する前記延出片の前記第１の周面における前記第１の周方向とは逆向きの第２の周方向側の端部とが前記固定子の周方向において一致する場合、前記第２の突極部と、前記永久磁石の前記第１の周方向側に隣接する前記延出片の一部とが前記固定子の半径方向において重複する位置に配置されている
   電動機。
7. 前記第１の突極部および前記第２の突極部は、前記軸方向に直交する断面において、前記第１の突極部の周面における第２の周方向側の端部と、前記永久磁石の前記第２の周方向側に隣接する前記延出片の前記第１の周面における前記第２の周方向とは逆向きの第１の周方向側の端部とが前記固定子の周方向において一致する場合、前記第２の突極部と、前記永久磁石の前記第２の周方向側に隣接する前記延出片とが前記固定子の半径方向において重複しない位置に配置されている
   請求項６記載の電動機。
8. 前記外側回転子は、前記第１の突極部が磁性体により構成され、前記第１の突極部以外の部位が非磁性体により構成される
   請求項６または請求項７記載の電動機。
9. 前記永久磁石は、少なくとも、前記内側回転子側の周面が前記固定子の周方向において隣接する前記延出片の前記内側回転子側の周面に対して半径方向に窪んでいる
   請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電動機。
10. 前記固定子の周方向において、前記永久磁石の前記第１の周面の幅は、前記第１の突極部の周面の幅よりも小さい
    請求項６乃至９のいずれか１項に記載の電動機。
11. 前記第１の突極部および前記第２の突極部は、更に、前記軸方向に直交する断面において、前記固定子の周方向において隣り合う２つの第１の突極部の中央部の各々と前記軸とを結ぶ２つの線分の対象軸上に前記第２の突極部の中央部が位置するように配置されてなる
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電動機。
12. 前記巻線それぞれは、前記固定子の周方向において隣り合う巻線と巻回方向が同じであり、
    前記永久磁石は、前記固定子の周方向で隣り合う永久磁石と着磁方向が逆である
    請求項１または請求項６記載の電動機。
13. 前記永久磁石のエネルギー積は、１５０[ｋＪ／ｍ³]以下である
    請求項１または請求項６記載の電動機。
14. 前記永久磁石は、フェライト磁石である
    請求項１または請求項６記載の電動機。
15. 前記外側回転子の第１の突極部および前記内側回転子の第２の突極部の数は、１４ｎ（ｎは１以上の整数）個であり、前記ティースの数は、１２ｎ個であり、巻線の数は、１２ｎ個である
    請求項１または請求項６記載の電動機。
16. 前記外側回転子の第１の突極部および前記内側回転子の第２の突極部の数は、１０ｎ（ｎは１以上の整数）個であり、前記ティースの数は、１２ｎ個であり、巻線の数は、１２ｎ個である
    請求項１または請求項６記載の電動機。

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