JP5429103B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関し、特に、永久磁石（磁極）を備えた回転子（ロータ）を構成するために用いて好適なものである。

従来から、周方向に配置された複数の永久磁石（磁極）を備えた回転子（ロータ）と、磁性体板からなるコアと、前記コアに対して巻き回された励磁コイルとを備えた固定子（ステータ）とを有する回転電機（電動機・発電機）がある。
このような回転電機の用途として、インホイールモータがある。このインホイールモータは、自動車の車輪の回転数と同じ回転数で回転するものである。自動車が高速で走行する場合には、インホイールモータの回転数も上昇する。このため、インホイールモータの回転子に備えた永久磁石を通り、固定子コイルに鎖交する磁束の周波数が増える。よって、固定子コイルに誘起する電圧が高くなり、高速回転させるためにはモータ駆動電流の位相制御による、いわゆる弱め界磁により固定子コイルに鎖交する磁束を減少させる必要がある。また、固定子コイルに鎖交する磁束が大きいほど、モータ鉄心での損失、いわゆる鉄損が増加する傾向がある。通常、インホイールモータでは、自動車の発進時や上り坂の走行時に、大きなトルクを発生させる必要があるが、その他の状況では、それ程大きなトルクを発生させる必要はない。したがって、自動車の発進時や上り坂の走行時以外の場合では、高速回転時に、インホイールモータにおいて余計な損失が発生する虞がある。
また、自動車の減速時には、インホイールモータを発電機として動作させ、エネルギーを回生することが行われる。このような自動車の減速時においては、前述した磁束が原因でコギングが生じる（固定子と回転子との磁気的吸引力が、回転子の回転角度に依存して脈動する）。よって、自動車の減速時には、このコギングの問題が生じない範囲でしかエネルギーを十分に回生できない。

以上のような問題に対応するため、回転子と固定子とのギャップを可変にし、所望の磁束の量に応じて当該ギャップの量を調整することが考えられる。しかしながら、このようにするには、回転電機の構造を複雑にしなければならないという問題点や、回転中の回転子を動かすことが困難であるという問題点がある。また、回転子と固定子とのギャップを変えることは、回転電機の形状を変えることになるので、回転電機の特性を変えてしまうという問題点もある。

よって、回転子に備えられた永久磁石を通り、回転子コイルに鎖交する磁束の量を調整する際に、回転子と固定子との相対的な位置関係を変えないようにする必要がある。このような技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、所謂アキシャルギャップ型のモータの回転子として、回転軸の方向に並べられた第１の回転子及び第２の回転子とを備えている。第１の回転子は、円環状のヨークと、当該ヨークの一面の外周側において周方向に間隔を空けて配置された複数の永久磁石とを備えている。第２の回転子は、当該複数の永久磁石の回転面に摺接するように当該複数の永久磁石と同数の複数の磁性体を備えている。第１の回転子と第２の回転子は、モータの回転軸と同軸で相互に連携して回転する。このようにすれば、第１の回転子の永久磁石と第２の回転子の磁性体とが回転軸の方向で相互に対向した場合には固定子に鎖交する磁束の量を大きくすることができる。一方、第１の回転子の永久磁石と第２の回転子の磁性体とが回転軸の方向で相互に対向していない場合には当該磁束の量を小さくすることができる。すなわち、第１の回転子の永久磁石と第２の回転子の磁性体との周方向における重なり量に応じて、固定子に鎖交する磁束の量を調整することができる。

特開２００６−１９１７８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、第１の回転子の複数の永久磁石の間隔を、当該永久磁石の周方向の長さ分だけ確保する必要がある。したがって、モータのサイズを大きくしなければモータの出力を大きくすることができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、回転子に備えられた永久磁石を通り、固定子コイルに鎖交する磁束の量を、回転電機のサイズを大きくすることなく調整できるようにすることを目的とする。

本発明の回転電機は、回転子と、前記回転子を周方向に回転させるための回転軸と、前記回転軸に沿う方向、又は前記回転軸と垂直な方向で前記回転子と対向する位置に配置された固定子と、を有し、前記回転子は、周方向に配置された複数の永久磁石からなる第１の永久磁石群と、当該複数の永久磁石と前記回転軸に沿う方向で相互に間隔を有して対向する位置に配置された複数の永久磁石からなる第２の永久磁石群と、前記回転軸に沿う方向で相互に間隔を有して対向する永久磁石に対して設けられたヨークと、を有する回転電機であって、前記ヨークは、前記回転軸に沿う方向の一側に配置された永久磁石に繋がる第１の磁性領域と、前記回転軸に沿う方向の他側に配置された永久磁石に繋がる第２の磁性領域と、前記第１の磁性領域と前記第２の磁性領域との間の領域であって、前記回転軸に沿う方向に存在する、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域よりも透磁率が低い低透磁率領域と、前記第１の磁性領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面と、前記第２の磁性領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面と、前記低透磁率領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面であって、相互に略面一となっている面に対して、前記回転軸に沿う方向に摺動する磁性材料からなる可動磁性部材と、を有し、前記可動磁性部材は、前記回転軸に沿う方向に摺動することによって、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域の双方に接触する状態と、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域の何れか一方に接触し他方に接触しない状態との何れかの状態になることを特徴とする。

本発明によれば、回転軸に沿う方向で相互に対向する永久磁石と、当該永久磁石に対して設けられるヨークとにより形成される磁路を、回転軸に沿う方向で分断する低透磁率領域を形成する。そして、可動磁性部材を回転軸に沿う方向に動かして、当該可動磁性部材を低透磁率領域の両側の磁性領域の双方と接触する状態と、低透磁率領域の両側の磁性領域の一方と接触し他方と接触しない状態とを選択的に形成するようにした。したがって、周方向に配置される永久磁石の間隔を空けなくても、回転子に備えられた永久磁石を通り、固定子のコイルに鎖交する磁束の量を調整することができる。よって、回転子に備えられた永久磁石を通り、固定子コイルに鎖交する磁束の量を、回転電機のサイズを大きくすることなく調整することができる。

本発明の第１の実施形態を示し、モータの概略構成の第１の例を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態を示し、モータの概略構成の第２の例を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態を示し、永久磁石の配置の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示し、ヨークの構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示し、モータの概略構成の第１の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示し、モータの概略構成の第２の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示し、永久磁石の配置の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示し、ヨークの構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示し、コアの概略構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。具体的に図１は、モータの回転軸に沿う方向から切った断面図である。尚、図１Ａと図１Ｂとでは、可動磁性部材１１２ｄの位置が異なる。また、以下の各図では、説明に必要な構成のみを簡略化して示す。
図１において、モータ１００は、所謂アキシャルギャップ型のモータであり、回転子１１０と、固定子１２０と、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）１４０に収められている。尚、図１では、紙面に向かって回転軸１３０よりも左側にのみ符号を付しているが、紙面に向かって回転軸１３０よりも右側の構成も左側と同じ構成となっている。

回転子１１０は、固定子１２０を間に挟むように、回転軸１３０に沿う方向の両側（図１では上下）に配置されている。また、回転子１１０の回転軸１３０に沿う方向の端面（図１では上面及び下面）の一部は、回転軸１３０に沿う方向の両側（図１では上下）に配置された円板１５１、１５２に取り付けられている。円板１５１、１５２は、例えば、鉄等の強磁性体により形成されるものであり、その中心部が回転軸１３０に取り付けられている（固定されている）。
回転子１１０は、永久磁石１１１と、ヨーク１１２とを有している。

図２は、永久磁石１１１の配置の一例を示す図である。具体的に図２は、回転軸１３０に沿う方向の両側（図１では上下）のうち一側の永久磁石１１１を、回転軸１３０に沿う方向から見た様子を示している。
本実施形態では、図２に示すように、２４個の永久磁石１１１ａ〜１１１ｘが周方向に配置され全体として円環状になっている。周方向で相互に隣り合う永久磁石（例えば永久磁石１１１ｂと永久磁石１１１ａ、１１１ｃ）は、相互に異なる極となっている。また、回転軸１３０に沿う方向の両側（図１では上下）で固定子１２０を介して相互に対向する永久磁石１１１も相互に異なる極となっている。よって、図１に示す永久磁石１１１ａ、１１１ｙは相互に異なる極となっている（図２に示すように永久磁石１１１ａはＮ極であるので、永久磁石１１１ｙはＳ極である）。
また、図２では、図示を省略しているが、周方向で相互に隣り合う永久磁石の間には、非磁性体が配置されている。

図１の説明に戻り、ヨーク１１２は、回転軸１３０に沿う方向の両側（図１では上下）で固定子１２０を介して相互に対向する２つの永久磁石１１１の組毎に設けられる。本実施形態では、図２に示すように、２４極の回転子１１０を用いているので、２４個のヨーク１１２が設けられる。
図３は、ヨーク１１２の構成の一例を示す図である。具体的に図３は、図１に示す永久磁石１１１ａ、１１１ｙに対して設けられるヨーク１１２の斜視図である。
図３において、ヨーク１１２は、磁性部材１１２ａ、１１２ｂと、非磁性部材１１２ｃと、可動磁性部材１１２ｄとを有する。

磁性部材１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ、例えば軟磁性材料で一体に形成されている。また、非磁性部材１１２ｃは、例えば非磁性材料で一体に形成されている。磁性部材１１２ａ、１１２ｂの「回転軸１３０に沿う方向から切った断面」は概ねＬ形状を有している。非磁性部材１１２ｃの「回転軸１３０に沿う方向から切った断面」は矩形状を有している。そして、回転軸１３０に沿う方向から切ったときの全体の断面が概ねコ形状となるように、非磁性部材１１２ｃの上下（回転軸１３０に沿う方向の両端面）に磁性部材１１２ａ、１１２ｂが取り付けられる。

磁性部材１１２ａ、１１２ｂは、回転軸１３０に沿う方向で相互に間隔を有して対向している。この間隔を有して対向している磁性部材１１２ａ、１１２ｂの面に、永久磁石１１ａ、１１１ｂが取り付けられている。すなわち、図３に示す例では、磁性部材１１２ａの「磁性部材１１２ｂと間隔を有して対向している端面」に永久磁石１１１ａが取り付けられ、磁性部材１１２ｂの「磁性部材１１１ｂと間隔を有して対向している端面」に永久磁石１１１ｙが取り付けられている。
可動磁性部材１１２ｄは、例えば軟磁性材料で一体に形成されている。図１に示すように、非磁性部材１１２ｃの回転軸１３０側の端面と、磁性部材１１２ａ、１１２ｂの回転軸側１３０の端面は略面一になっている。可動磁性部材１１２ｄは、この略面一の面（非磁性部材１１２ｃの回転軸１３０側の端面と、磁性部材１１２ａ、１１２ｂの回転軸側１３０の端面）に対し、上下方向（回転軸１３０に沿う方向。図３の矢印の方向）に摺動する。図３に示す例では、可動磁性部材１１２ｄは、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの全てに接触（摺接）している。しかしながら、後述するように、可動磁性部材１１２ｄは、上下方向に摺動することにより、磁性部材１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃに接触し、磁性部材１１２ａには接触（摺接）しないようにすることもできる。

図１の説明に戻り、可動磁性部材１１２ｄと周方向の面同士が略面一になるように可動磁性部材１１２ｄの上下（回転軸１３０に沿う方向の両端面）に可動部材１６１が取り付けられる。この可動部材１６１は、非磁性材料で形成される。可動部材１６１の「回転軸１３０に沿う方向の一端面（図１では上面）」と、円板１５１の下面との間には反発部材１７１が取り付けられている。また、円環状の部材１８１は、その回転軸１３０に沿う方向の一端面（図１では上面）が、可動部材１６１の「回転軸１３０に沿う方向の他端面（図１では下面）」に接触すると共に、その回転軸１３０に沿う方向の他端面（図１では下面）が押圧部材１９１の先端に接触するように、可動部材１６１と押圧部材１９１に取り付けられる。円環状の部材１８１は、例えば金属により一体に形成されている。

押圧部材１９１は、モータ１００を制御する装置からの指令に基づき、回転軸１３０に沿う方向（図１では上下方向）に動き、円環状の部材１８１、可動部材１６１、及び可動磁性部材１１２ｄを回転軸１３０に沿う方向に動かす。押圧部材１９１は、回転子１１０に設けられている２４個の全ての可動磁性部材１１２ｄを、回転軸１３０に沿う方向（図１では上下方向）に略同じ距離だけ動かせるように、１つ又は複数設けられている。本実施形態では、円環状の部材１８１を介して、可動部材１６１及び可動磁性部材１１２ｄを回転軸１３０に沿う方向に動かすようにしている。よって、押圧部材１９１の数は、必ずしも可動磁性部材１１２ｄの数と同じ数（すなわち２４個）である必要はない。押圧部材１９１は、例えば金属により一体に形成されている。

本実施形態では、反発部材１７１は、ばねであり、押圧部材１９１による押圧によって可動部材１６１及び可動磁性部材１１２ｄが受ける力と反対方向（図１では下方向）の反発力を可動部材１６１及び可動磁性部材１１２ｄに与えるためのものである。磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２ｄは全て軟磁性材料で形成されている。このため、永久磁石１１１ａ、１１１ｙによって形成される磁力によって、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２ｄがくっ付いてしまう虞がある。そうすると、可動磁性部材１１２ｄを回転軸１３０に沿う方向（図１では上下方向）に動かせなくなってしまう。このため、本実施形態では、反発部材１７１を設けることによって、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２ｄがくっ付くことを確実に防止するようにしている。すなわち、反発部材１７１を設けることによって、モータ１００を制御する装置からの指令に応じて、回転軸１３０に沿う方向（図１では上下方向）に可動磁性部材１１２ｄを確実に動かせるようにしている。

図１Ａに示す例では、以上のような押圧部材１９１による動作によって、可動磁性部材１１２ｄを、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの全てに接触させている状態を示す。この状態では、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２ｄが連結するため、磁束が流れ易くなり、永久磁石１１１ａ、１１１ｙ、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２を備えた磁気回路の磁気抵抗を低下させることができる。よって、モータ１００から大きなトルクを発生させることができる。モータ１００をインホイールモータとして使用した場合、例えば、自動車の発進時や上り坂の走行時に、図１Ａに示すようにすると、大きなトルクをモータ１００から発生させることができる。

一方、図１Ｂに示す例では、可動磁性部材１１２ｄを、磁性部材１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃには接触させるが、磁性部材１１２ａには接触させないようにしている状態を示す。この状態では、磁性部材１１２ａに可動磁性部材１１２ｄが接触していないので、磁束が流れ難くなり、永久磁石１１１ａ、１１１ｙ、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２を備えた磁気回路の磁気抵抗を上昇させることができる。よって、モータ１００から発生するトルクを低減させることができる。モータ１００をインホイールモータとして使用した場合、例えば、高速走行時に、図１Ｂに示すようにすると、モータ１００から発生させる誘起電圧を低減させることができる。よって、モータ１００を効率よく高速回転させることができる。また、減速時に、図１Ｂに示すようにすると、モータ１００から発生させるトルクを低減させることができる。よって、コギングを低減させることができ、極低速においてもスムーズなブレーキ制御を行うことが可能になる。

尚、固定子１２０は、コア１２１と、励磁コイル１２２とを有している。固定子１２０は、図示しない保持部材によってハウジング１４０に固定されている。

以上のように本実施形態では、永久磁石１１１ａ、１１１ｙが取り付けられた磁性部材１１２ａ、１１２ｂを、回転軸１３０に沿う方向の一側と他側に配置し、それらの間に非磁性部材１１２ｃを配置する。磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの回転軸１３０に沿う方向の一面は略面一になっており、その略面一の面に対して回転軸１３０に沿う方向に摺動する可動磁性部材１１２ｄを配置する。そして、可動磁性部材１１２ｄが、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの全てに接触する状態と、磁性部材１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃには接触するが、磁性部材１１２ａには接触しないようにする状態とをとり得るようにする。したがって、周方向に配置される永久磁石１１１の間隔を大きく空けなくても、回転子１１０に備えられた永久磁石１１１を通り、回転子１２０のコイル１２２に鎖交する磁束の量を調整することができる。よって、固定子１２０のコイル１２２に鎖交する磁束の量を、モータ１００のサイズを大きくすることなく調整することができる。

また、本実施形態では、押圧部材１９１により可動磁性部材１１２ｄが受ける力の方向と反対方向の力を、反発部材１７１によって可動磁性部材１１２ｄに与えるようにした。したがって、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２ｄが磁力でくっ付いてしまい、可動磁性部材１１２ｄを動かせなくなることを確実に防止することができる。
また、本実施形態では、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの回転軸１３０側の面を略面一にし、その面に対して回転軸１３０に沿う方向に可動磁性部材１１２ｄを摺動させるようにした。したがって、遠心力が小さい箇所で回転軸１３０に沿う方向に可動磁性部材１１２ｄを摺動させるようにすることができる。よって、可動磁性部材１１２ｄを簡単な構成で且つ確実に回転軸１３０に沿う方向に摺動させることができる。
また、本実施形態では、円環状の部材１８１を介して押圧部材１９１により可動部材１６１及び可動磁性部材１１２ｄを押圧するようにしたので、１つのヨーク１１２に対して１つの押圧部材１９１を設ける必要がなくなる。

本実施形態では、非磁性部材１１２ｃを用いるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び可動磁性部材１１２ｄよりも透磁率が十分に小さい材料で形成されていれば、非磁性部材１１２ｃの代わりに磁性部材を用いるようにしてもよい。さらに、非磁性部材１１２ｃの領域を空間としてもよい（すなわち、非磁性部材１１２ｃの領域に部材を配置しなくてもよい）。

また、本実施形態では、可動磁性部材１１２ｄが、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの全てに接触する状態と、磁性部材１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃには接触するが、磁性部材１１２ａには接触しないようにする状態とをとり得るようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、可動磁性部材１１２ｄが、磁性部材１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃには接触するが、磁性部材１１２ａには接触しないようにする状態に加えて、又は代えて、可動磁性部材１１２ｄが、磁性部材１１２ａ及び非磁性部材１１２ｃには接触するが、磁性部材１１２ｂには接触しないようにする状態をとり得るようにしてもよい。

また、本実施形態では、反発部材１７１としてばねを用いるようにしたが、押圧部材１９１により可動磁性部材１１２ｄが受ける力の方向と反対方向の力を可動磁性部材１１２ｄに与えることができれば、必ずしも反発部材１７１としてばねを用いる必要はない。
また、本実施形態では、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃを別体のものとしたが、これらを一体で形成するようにしてもよい。このようにする場合には、例えば、軟磁性材料と非磁性材料とを用いた２色の圧粉材としてもよい。また、焼結を行うことによってこれらを一体で形成するようにしてもよい。

また、本実施形態では、回転軸１３０に沿う方向の両側（図１では上下）で固定子１２０を介して相互に対向する２つの永久磁石１１１の組毎にヨーク１１２を設けるようにした。しかしながら、１つのヨークに含まれる永久磁石の数は、２つに限定されない。すなわち、回転軸１３０に沿う方向の両側で固定子１２０を介して相互に対向する２ｎ個（ｎは正の整数）の永久磁石１１１の組毎にヨーク１１２を設けるようにしていればよい。

また、永久磁石１１１と磁性部材１１２ａ、１１２ｂとの取り付け、磁性部材１１２ａ、１１２ｂと非磁性部材１１２ｃとの取り付け、可動磁性部材１１２ｄと可動部材１６１との取り付けは、特に限定されるものではない。例えば、取り付け対象の部材に孔（ねじ孔）を空け、非磁性の材料で構成されたねじを使ってこれらの部材を取り付けるようにしてもよいし、接着剤を使用してこれらの部材を取り付けるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、所謂アキシャルギャップ型のモータを例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、所謂ラジアルギャップ型のモータを例に挙げて説明する。このように本実施形態と第１の実施形態とは、適用対象となるモータが異なるだけであるので、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図３に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図４は、回転電機の一例であるモータの概略構成の一例を示す断面図である。具体的に図４は、モータの回転軸に沿う方向から切った断面図である。尚、図４Ａと図４Ｂとでは、可動磁性部材４１２ｄの位置が異なる。図４において、モータ４００は、前述したように所謂ラジアルギャップ型のモータであり、回転子４１０と、固定子４２０と、回転軸１３０とを有し、それらがハウジング（フレーム）１４０に収められている。尚、図４でも、図１と同様に、紙面に向かって回転軸１３０よりも左側にのみ符号を付しているが、紙面に向かって回転軸１３０よりも右側の構成も左側と同じ構成となっている。

回転子４１０の回転軸１３０に沿う方向の端面（図４では上面及び下面）の一部は、回転軸１３０に沿う方向の両側（図４では上下）に配置された円板１５１、１５２に取り付けられている。
回転子４１０は、永久磁石４１１と、ヨーク４１２とを有している。
図５は、永久磁石４１１の配置の一例を示す図である。具体的に図５は、回転軸１３０に沿う方向の両側（図４では上下）のうち一側の永久磁石４１１を、回転軸１３０に沿う方向から見た様子を示している。
本実施形態では、図５に示すように、２４個の永久磁石４１１ａ〜４１１ｘが周方向に配置され全体として円環状になっている。第１の実施形態では、永久磁石１１１ａ〜１１１ｘの板面が円環の上面及び下面となり、永久磁石１１１ａ〜１１１ｘの側面（厚み部分）が円環の側面となるようにしている（図１及び図２を参照）。これに対し、本実施形態では、永久磁石１１１ａ〜１１１ｘの側面（厚み部分）が円環の上面及び下面となり、永久磁石１１１ａ〜１１１ｘの板面が円環の側面となるようにしている。

また、図５に示すように、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、周方向で相互に隣り合う永久磁石（例えば永久磁石４１１ｂと永久磁石４１１ａ、４１１ｃ）は、相互に異なる極となっている。また、回転軸１３０に沿う方向の両側（図４では上下）で対向する永久磁石１１１も相互に異なる極となっている。よって、図４に示す永久磁石４１１ａ、４１１ｙは相互に異なる極となっている（図５に示すように永久磁石４１１ａはＮ極であるので、永久磁石４１１ｙはＳ極である）。
また、図５でも、図２と同様に、図示を省略しているが、周方向で相互に隣り合う永久磁石の間には、非磁性体が配置されている。

ヨーク４１２は、回転軸１３０に沿う方向の両側（図４では上下）で相互に対向する２つの永久磁石４１１の組毎に設けられる。本実施形態でも、図５に示すように、２４極の回転子４１０を用いているので、２４個のヨーク４１２が設けられる。
図６は、ヨーク４１２の構成の一例を示す図である。具体的に図６は、図４に示す永久磁石４１１ａ、４１１ｙに対して設けられるヨーク４１２の斜視図である。
図６において、ヨーク４１２は、磁性部材４１２ａ、４１２ｂと、非磁性部材４１２ｃと、可動磁性部材４１２ｄとを有する。

磁性部材４１２ａ、４１２ｂは、それぞれ、例えば軟磁性材料で一体に形成されている。また、非磁性部材４１２ｃは、例えば非磁性材料で一体に形成されている。磁性部材４１２ａ、４１２ｂの「回転軸１３０に沿う方向から切った断面」は概ね矩形状を有している。非磁性部材４１２ｃの「回転軸１３０に沿う方向から切った断面」も矩形状を有している。そして、回転軸１３０に沿う方向から切ったときの全体の断面が概ね回転軸１３０に沿う方向を長辺とする矩形状となるように、非磁性部材４１２ｃの上下（回転軸１３０に沿う方向の両端面）に磁性部材４１２ａ、４１２ｂが取り付けられる。

磁性部材４１２ａ、４１２ｂの板面の「回転軸１３０に沿う方向の端部」であって、非磁性部材４１２ｃが取り付けられていない方の端部に、永久磁石４１１ａ、４１１ｙが取り付けられている。
可動磁性部材４１２ｄは、例えば軟磁性材料で一体に形成されている。図４に示すように、非磁性部材４１２ｃの回転軸１３０側の端面と、磁性部材４１２ａ、４１２ｂの回転軸側１３０の端面は略面一になっている。可動磁性部材４１２ｄは、この略面一の面（非磁性部材４１２ｃの回転軸１３０側の端面と、磁性部材４１２ａ、４１２ｂの回転軸側１３０の端面）に対し、上下方向（回転軸１３０に沿う方向。図６の矢印の方向）に摺動する。図６に示す例では、可動磁性部材４１２ｄは、磁性部材４１２ａ、４１２ｂ及び非磁性部材４１２ｃの全てに接触している。しかしながら、可動磁性部材４１２ｄは、上下方向に摺動することにより、磁性部材４１２ｂ及び非磁性部材４１２ｃに接触し、磁性部材４１２ａには接触しないようにすることもできる。

図４の説明に戻り、可動磁性部材４１２ｄと周方向の面同士が略面一になるように可動磁性部材４１２ｄの上下（回転軸１３０に沿う方向の両端面）に可動部材４６１が取り付けられる。この可動部材４６１は、例えば非磁性材料で形成される。可動部材４６１の「回転軸４３０に沿う方向の一端面（図４では上面）」と、円板１５１の下面との間には反発部材１７１が取り付けられている。また、円環状の部材１８１は、その回転軸１３０に沿う方向の一端面（図４では上面）が、可動部材４６１の「回転軸１３０に沿う方向の他端面（図４では下面）」に接触すると共に、その回転軸１３０に沿う方向の他端面（図４では下面）が押圧部材１９１の先端に接触するように、可動部材４６１と押圧部材１９１に取り付けられる。

図４Ａに示す例では、押圧部材１９１による動作によって、可動磁性部材４１２ｄを、磁性部材４１２ａ、４１２ｂ及び非磁性部材４１２ｃの全てに接触させている状態を示す。この状態では、第１の実施形態と同様に（図１Ａを参照）、永久磁石４１１ａ、４１１ｙ、磁性部材４１２ａ、４１２ｂ及び可動磁性部材４１２を備えた磁気回路の磁気抵抗を低下させることができる。よって、モータ４００から大きなトルクを発生させることができる。

一方、図４Ｂに示す例では、可動磁性部材４１２ｄを、磁性部材４１２ｂ及び非磁性部材４１２ｃには接触させるが、磁性部材４１２ａには接触させないようにしている状態を示す。この状態では、第１の実施形態と同様に（図１Ｂを参照）、永久磁石４１１ａ、４１１ｙ、磁性部材４１２ａ、４１２ｂ及び可動磁性部材４１２を備えた磁気回路の磁気抵抗を上昇させることができる。よって、モータ４００から発生するトルクを低減させることができる。

固定子４２０は、コア４２１と、励磁コイル４２２とを有している。尚、固定子４２０は、図示しない保持部材によってハウジング１４０に固定されている。
図７は、コア４２１の概略構成の一例を示す図である。具体的に図７は、コア４２１の厚み部分（回転軸１３０に沿う方向から見た様子）を示す図である。

図７において、コア４２１は、複数の磁性体板４２１ａ〜４２１ｘを有している。磁性体板は、例えば電磁鋼板である。ただし、磁性体板は、電磁鋼板に限定されるものではない。
図７に示すように、複数の磁性体板４２１ａ〜４２１ｘは、その厚み方向が、回転子４１０の回転方向に沿うように、回転軸１３０と略一定の間隔を有して配置されている。また、図７に示すように、複数の磁性体板４２１ａ〜４２１ｘの、少なくとも永久磁石４１１と対向している領域は、相互に隣接する磁性体板（例えば、磁性体板４２１ｂについては磁性体板４２１ａ、４２１ｃ）の間隔が、回転子４１０の回転方向において略同じになるようにしている。

また、本実施形態では、図４に示すように、磁性体板４２１ａ〜４２１ｘの板面形状は、概ねコ形状であり、磁性体板４２１ａ〜４２１ｘの、回転子４１０と対向する側の板厚部分において、回転軸１３０に沿う方向（図４では上下方向）における中央部分が窪んでいる。図４に示すように、磁性体板４２１ａ〜４２１ｘの両端部で張り出している領域の「回転軸１３０に沿う方向における長さ」は、永久磁石４１１の「回転軸１３０に沿う方向における長さ」と略同じである。そして、磁性体板４２１ａ〜４２１ｘの、両端部で張り出している領域と、永久磁石４１１ａ〜４１１ｘとが、回転軸１３０と垂直な方向で相互に対向するようにしている。磁性体板４２１ａ〜４２１ｘの「両端部で張り出している領域」と、永久磁石４１１ａ〜４１１ｘとの間で磁束の受け渡しが行われる。

以上のように所謂ラジアルギャップ型のモータとしても、前述した第１の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
尚、本実施形態でも前述した第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用できる。

尚、第１の実施形態により、固定子１２０が、回転軸１３０に沿う方向で回転子１１０と対向する位置に配置される例を示しており、第２の実施形態により、固定子４２０が、回転軸１３０と垂直な方向で回転子４１０と対向する位置に配置される例を示している。
そして、例えば、永久磁石１１１ａ又は４１１ａにより「回転軸に沿う方向の一側に配置された永久磁石」が実現され、磁性部材１１２ａ又は４１２ａにより「第１の磁性領域」が実現される。また、例えば、永久磁石１１１ｙ又は４１１ｙにより「回転軸に沿う方向の他側に配置された永久磁石」が実現され、磁性部材１１２ｂ又は４１２ｂにより「第２の磁性領域」が実現される。また、例えば、非磁性部材１１２ｃ又は４１２ｃにより「低透磁率領域」が実現される。また、例えば、磁性部材１１２ａ、１１２ｂ及び非磁性部材１１２ｃの回転軸側１３０の略面一な端面、又は磁性部材４１２ａ、４１２ｂ及び非磁性部材４１２ｃの回転軸側１３０の略面一な端面により「前記第１の磁性領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面と、前記第２の磁性領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面と、前記低透磁率領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面であって、相互に略面一となっている面」が実現される。また、例えば、可動磁性部材１１２ｄ又は４１２ｄにより「可動磁性部材」の一例が実現される。また、例えば、図１Ａ又は図４Ａに示す状態が「前記回転軸に沿う方向に摺動することによって、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域の双方に接触する状態」の一例である。また、例えば、図１Ｂ又は図４Ｂに示す状態が「前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域の何れか一方に接触し他方に接触しない状態」の一例である。

尚、前述した各実施形態では、回転電機の一例としてモータを挙げたが、その他の回転電機（例えば、発電機）であっても同様に前述した各実施形態を適用することができる。また、モータの極数も２４に限定されるものではない。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００、４００ モータ
１１０、４１０ 回転子
１１１、４１１ 永久磁石
１１２、４１２ ヨーク
１１２ａ、４１２ａ 磁性部材
１１２ｂ、４１２ｂ 磁性部材
１１２ｃ、４１２ｃ 非磁性部材
１１２ｄ、４１２ｄ 可動磁性部材
１２０、４２０ 固定子
１３０ 回転軸
１４０ ハウジング
１５１、１５２ 円板
１６１、４６１ 可動部材
１７１ 反発部材
１８１ 円環状の部材
１９１ 押圧部材

Claims (5)

1. 回転子と、
   前記回転子を周方向に回転させるための回転軸と、
   前記回転軸に沿う方向、又は前記回転軸と垂直な方向で前記回転子と対向する位置に配置された固定子と、を有し、
   前記回転子は、周方向に配置された複数の永久磁石からなる第１の永久磁石群と、
   当該複数の永久磁石と前記回転軸に沿う方向で相互に間隔を有して対向する位置に配置された複数の永久磁石からなる第２の永久磁石群と、
   前記回転軸に沿う方向で相互に間隔を有して対向する永久磁石に対して設けられたヨークと、を有する回転電機であって、
   前記ヨークは、
   前記回転軸に沿う方向の一側に配置された永久磁石に繋がる第１の磁性領域と、
   前記回転軸に沿う方向の他側に配置された永久磁石に繋がる第２の磁性領域と、
   前記第１の磁性領域と前記第２の磁性領域との間の領域であって、前記回転軸に沿う方向に存在する、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域よりも透磁率が低い低透磁率領域と、
   前記第１の磁性領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面と、前記第２の磁性領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面と、前記低透磁率領域の、前記回転軸に沿う方向に存在する端面であって、相互に略面一となっている面に対して、前記回転軸に沿う方向に摺動する磁性材料からなる可動磁性部材と、を有し、
   前記可動磁性部材は、前記回転軸に沿う方向に摺動することによって、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域の双方に接触する状態と、前記第１の磁性領域及び前記第２の磁性領域の何れか一方に接触し他方に接触しない状態との何れかの状態になることを特徴とする回転電機。
2. 前記可動磁性部材が前記回転軸に沿う方向に摺動した際に前記可動磁性部材が受ける力と反対方向の反発力を前記可動磁性部材に付与する反発部材を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記可動磁性部材は、前記略面一となっている面であって、前記回転軸側の面に対して、前記回転軸に沿う方向に摺動することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記第１の磁性領域と、前記第２の磁性領域と、前記低透磁率領域は、一体で形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。
5. 前記低透磁率領域は、非磁性の領域であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機。

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