JP5440670B2 - 電動機 - Google Patents

Description

この発明は、電動機に関し、特に、ハイブリッド自動車に用いられる電動機に関する。

近年、電動モータは、自動車にも多数用いられているが、用途対象が自動車であることから、小型化及び高効率化への要求が厳しい。現在、走行用に電動モータを搭載した自動車の多くは、エンジンの出力とモータの出力を組み合わせて走行するハイブリッド自動車であり、発電機用途と電動機用途の２つのモータを搭載したものが多い。このようなハイブリッド自動車用モータの小型化・高効率化を実現する手段として、「回転電機」（特許文献１参照）がある。

この「回転電機」によれば、１つの固定子に給電することで２つの回転子を独立に回転させることが可能であり、１つのモータ体格で２つのモータ分のトルクを発生させることが可能であると共に、両回転子に合わせて固定子に与えられる電流の平均値は、単純に２つのモータに電流を与えた場合の平均値より低く、電流による損失が低減するという効果がある。

特開平１１−２７５８２７号公報

しかしながら、従来の「回転電機」においては、例えば、モータをタイヤの内側に搭載するホイールインモータのような場合、出力軸が２つは必要無く冗長となってしまうが、それでも２つのモータ分のトルクを低い損失で発生させるためには２つの回転子を機械的に結合することになり、小型化が困難であった。
これに対し、本出願人は、例えば、異なる極対数の複数の回転子を一体に統合し、一つのモータの体格に小型化した「同期電動機」（特願２００５−３３８８７４号明細書参照）を提案している。

一方、磁石トルクを高めるために、補助磁極を設置することが考えられる（特開２００３−３４７１２１号公報参照）が、この場合、補助磁極を設置するための場所、即ち、磁石設置スペースを新たに確保する必要があった。
この発明の目的は、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクの向上が可能であり、更に、小型化を実現することができる電動機を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る電動機は、周期が異なる二つの電流を複合した複合電流を固定子の巻線に供給し、前記複合電流を構成する一方の電流に対応する第１の磁束と、当該複合電流を構成する他方の電流に対応する第２の磁束とを合算した合算磁束を発生させる第１の磁束発生部材を備えた回転子を駆動する電動機において、半径方向に配置した異なる複数の磁極数に相当する前記合算磁束を発生させる前記回転子の、着磁方向が相反する異極同士が重なる部分に、隣接する前記第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束が増加するように磁束を発生させる第２の磁束発生部材を配置したことを特徴としている。

この発明によれば、周期が異なる二つの電流を複合した複合電流を固定子の巻線に供給し、複合電流を構成する一方の電流に対応する第１の磁束と、当該複合電流を構成する他方の電流に対応する第２の磁束とを合算した合算磁束を発生させる第１の磁束発生部材を備えた回転子を駆動する電動機は、半径方向に配置した異なる複数の磁極数に相当する合算磁束を発生させる回転子の、着磁方向が相反する異極同士が重なる部分に、隣接する第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束が増加するように磁束を発生させる第２の磁束発生部材を配置している。
このため、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクの向上が可能であり、更に、小型化を実現することができる。

この発明の第１実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。 図１の磁石における他の着磁方向の例を示す断面説明図である。 １２スロットの固定子に４極対の回転子を有するモータの回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。 １２スロットの固定子に８極対の回転子を有するモータの回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。 ４極対の回転子と８極対の回転子を重ね合わせたモータの回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。 複合磁束モータの回転子と固定子を示す断面図である。 図６の回転子の生成説明図であり、（Ａ）は２回転子構造のモータの回転子であり、（Ｂ）は（Ａ）の磁石を内側の回転子の表層に２層に配置したものであり、（Ｃ）は径方向に見て異なる着磁の磁石が張り合わせてある部分から磁石を排除したものである。 ２つの正弦波の複合状態の一例を示す波形図である。 ２つの正弦波複合によるピーク・平均値等の変化をグラフで示す説明図である。 この発明の第２実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示し、（ａ）は磁石を表面配置した場合の断面説明図、（ｂ）は磁石を埋め込み配置した場合の断面説明図である。 この発明の第３実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示し、（ａ）は磁石を表面配置した場合の断面説明図、（ｂ）は磁石を埋め込み配置した場合の断面説明図である。 この発明の第４実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示し、（ａ）は磁石を表面配置した場合の断面説明図、（ｂ）は磁石を埋め込み配置した場合の断面説明図である。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
図１は、この発明の第１実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。図２は、図１の磁石における他の着磁方向の例を示す断面説明図である。なお、図中の矢印は磁石の着磁方向を示しており、他の図においても同様である。
図１に示すように、電動機（モータ）１０は、周期が異なる二つの磁極数に相当する磁石磁束を合算して発生させる回転子（ロータ）１１を有する複合磁束モータであり、第１の磁束発生部材の磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部に、着磁方向を持つ第２の磁束発生部材としての磁石１２ａ，１２ｂからなる第２の磁石１２を配置している。

フラックスバリア部に配置された磁石１２は、磁石磁束の合算による磁束の増加部方向に磁束が集中するように（すなわち、隣接する第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束が増加するように）、着磁方向が一方向以上の多方向となるように着磁されている。この磁石１２の着磁方向は、図２に示すように、単一角度ではなく複数の異なった傾き角度を有する多方向磁束の集合（図中、矢印参照）により一方向を形成しても良い。これにより、簡易な磁石１２の配置によって、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。

この複合磁束モータであるモータ１０は、４極対のロータと８極対のロータを重ね合わせた構成を有している。
図３は、１２スロットの固定子に４極対の回転子を有するモータの回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。図４は、１２スロットの固定子に８極対の回転子を有するモータの回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。図５は、４極対の回転子と８極対の回転子を重ね合わせたモータの回転子と固定子の構成を概略的に示す断面説明図である。

図３に示すように、モータ１３は、スロット１４ａの数が１２の固定子（ステータ）１４、及び４極対の第１の磁束発生部材としての磁石１５が配置されたロータ１６を有する低磁極数モータであり、図４に示すように、モータ１７は、スロット１４ａの数が１２のステータ１４、及び８極対の磁石１５が配置されたロータ１８を有する高磁極数モータである。そして、図５に示すように、モータ１３の４極対のロータ１６（図３参照）と、モータ１７の８極対のロータ１８（図４参照）を重ね合わせた構成を有するモータ１９は、ロータ２０のロータ径方向において異極同士重なる部分がフラックスバリア部２０ａと見なされる。これは、ロータ径方向において異極同士が重なる部分は、着磁方向が相反することにより相殺されるためである。

つまり、４極対のロータと８極対のロータを重ね合わせた構成を有する複合磁束モータであるモータ１０には、ロータ１１の磁石磁束合算による磁束減少部であるフラックスバリア部と見なされる部分に、この部分に隣接する磁石磁束合算による磁束増加部の方向に磁束が集中するように着磁した磁石１２ａ，１２ｂから構成される第２の磁束発生部材としての磁石１２（図１，２参照）が、配置されている。
ここで、複合磁束モータについて説明する。

図６は、複合磁束モータの回転子と固定子を示す断面図である。図６に示すように、同期電動機の固定子２１は、１８個の分割されたコア２２から構成され、１８個の分割されたコア２２には、それぞれ巻線２３が集中的に巻かれている。この巻線は、６個おきに配置されている３個が１セット（トータル６セット）となっており、直列或いは並列に接続され、その一方が中性点として他の相の一方と接続され、他方は図示しないインバータの内部で、電源ラインのＰ側・Ｎ側にスイッチング素子を介して接続されている。このインバータは、６相を制御する構成となっている。
この固定子は、分割されたコアで説明されているが、分割されていないコアでも同様の動作ができ、また、スロットレス型モータでも本発明を適用することが可能である。また、巻線は、集中巻に限らず分布巻でも適用可能である。

回転子２４は、Ｎ極の３つの磁石Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ極の６つの磁石Ｓ１〜Ｓ６を含み、これらの磁石は、３極対と６極対の２種類の極対数を備える２組の磁石として機能する。この場合の２組の磁石は、概念的なものであり、部材が明確に分離されているものではなく、固定子の巻線に供給される複合電流を構成する１つの電流に対して、３極対の磁石のセットとして振る舞う磁石の組が１つあり、複合電流を構成するもう１つの電流に対して、６極対の磁石のセットとして振る舞う磁石の組が１つあることを意味するものであり、各磁石Ｓ１〜Ｓ６，Ｎ１〜Ｎ３が同時に双方の組の磁石として機能するものである。

この詳細については、図７を参照して説明する。以降、作図や説明の便宜上、回転子の磁石をＮ極、Ｓ極として図示・説明するが、Ｎ−Ｓ極の構成・配置を逆に置き換えても発明の作用・効果は同様であることに留意されたい。更に、Ｎ極、Ｓ極の磁石は、磁力線の向きが半径方向となるように、着磁方向をそれぞれ半径方向（反対向きで）にした磁石を、Ｎ極を外側（固定子側）、Ｓ極を外側（固定子側）に配置したものである。この実施例では、磁石は着磁方向を半径方向に配置したものを用いてあるが、この配置には限定されず、磁力線がほぼ半径方向に向いていれば問題なく、例えばＶ字型の磁石配置であってもよい。

図７は、図６の回転子の生成説明図であり、（Ａ）は２回転子構造のモータの回転子であり、内側回転子が３極対、外側回転子が６極対の磁石を備える。この磁石を内側の回転子の表層に２層に配置したのが（Ｂ）である。なお、配置の際に、若干の位相調整をしているがその詳細は後述する。
図７（Ｂ）を見ると、回転子２４Ａは、着磁方向の異なる２種類の磁石（Ｎ極、Ｓ極）が幾つかの位置で互いに接している。周知のように、着磁方向の異なる磁石を張り合わせた場合、双方の磁力が同じであれば磁石が無い物と等価である。

そこで、径方向に見て異なる着磁の磁石が張り合わせてある部分から磁石を排除したのが図７（Ｃ）であり、この回転子２４には、Ｎ極の磁石Ｎ１〜Ｎ３，Ｓ極の磁石Ｓ１〜Ｓ６が含まれる。この結果、周囲に曲線で示したような、３極対と６極対の複合磁束ＣＦを発生する回転子２４が完成する。なお、内側回転子と外側回転子とを一体にした構成である図７（Ｂ）の構成でもモータは機能する。つまり、回転子２４Ａは、インナーロータの第１の回転子とアウターロータの第２の回転子とを一体化した構成の回転子である。
本発明は、更に、このような構成に改良を加えた、不要な磁石を除去した図７（Ｃ）の構成を対象とするものであり、削除した磁石分の慣性の低減によるトルクの向上、モータの軽量化、削除した磁石分の経費節減等の効果がある。

なお、図７（Ｃ）では、不要な磁石を除去した領域は空間となっており、空気がその領域を占めているが、この空気が占める領域は磁束を通さない機能を果たしている。即ち、磁石を除去したこの領域には、鉄等の磁束を通し易い素材以外の部材を置く必要があるが、通常は空間（空気）でこと足りる。勿論、当該領域には空気以外の磁束を通し難い部材が設置されていてもかまわない。
図８は、２つの正弦波の複合状態の一例を示す波形図である。つまり、３極対と６極対の回転子を駆動させるための正弦波（振幅１）の各電流、及びこれらを複合させた複合電流の一例としての各波形を示している。この両者を複合させる場合、双方の位相によって波形が変化することは容易に想像でき、位相を変化させた場合の絶対値のピーク、絶対値の平均値、二乗平均値を示したのが、図９の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。

図９は、２つの正弦波複合によるピーク・平均値等の変化をグラフで示す説明図である。この正弦波の複合を、回転磁束を発生させる電流に適用した場合には、絶対値のピークはインバータのスイッチング素子容量に関与し、絶対値の平均値は一定電圧降下を発生する、電力変換装置の構成部材であるパワー素子（ＩＧＢＴ等）・ダイオード等の損失に関与し、二乗平均値は巻線など一定抵抗での損失に関与する。
この図を見ると、双方の位相差が０（又は３０°）の場合に絶対値ピークと絶対値の平均値とが最小になり、二乗平均値は位相に関係なく一定となることが分かる。また、各図には、３極対と６極対のそれぞれで求めた値の和が別の線で示されており、いずれも複合させた場合の方が小さくなっていることが分かる。従って、電流を位相差が０となるように制御することが、スイッチング素子の容量・ＩＧＢＴ等の損失・抵抗の損失、全てに優位な条件といえる。

電流をこの条件とするためには、回転子で発生する磁束は、３極対と６極対それぞれに対して１／４周期ずれていることが必要であり、３極対については３０°、６極対については１５°となるので、差し引き１５°ずれていれば良い。このことから、図７（Ｂ）では両者の磁石の端が１５°となるように重ね合わせて、最も損失が少ないような構成にしてある。
なお、この位相差については、回転子の磁界の磁気飽和を緩和する目的で用いるならば、上記の位相差０での構成を回転子の磁石に適用することが考えられる。位相差に関しては、このように目的によって最適の位相差があり、それぞれ設定されるものとする。

次に、動作を説明する。固定子には、前述のように６相のインバータが接続されており、これによって３極対と６極対の回転子磁界に対応した複合正弦波磁束を発生するように電流を与えれば良い。回転子の位置に応じて電流指令を回転させるのは通常のモータと同じであるが、このモータでは、両極対に対応する複合磁束を発生させるため、先ず、３極対の磁石の組（セット）に対しては、３周期の正弦波を発生させるので、インバータを６相と考え、正弦波１周期を６分割した各位置での電流値を各相の指令値として計算する。
一方、６極対の磁石の組に対しては、６周期の正弦波を発生させるので、正弦波１周期を３分割した位置での電流指令値として求め、６相インバータの第１と第４相、第２と第５相、第３と第６相の指令値とする。この後、３極対と６極対の指令値それぞれを足し合わせ、６相インバータの指令値として電流制御を行う。このことで回転子がトルクを発生し回転する。

次に、効果を説明する。上述した動作によりトルクを発生する。トルクは、界磁磁束（回転子で発生する磁束）と電流磁束（固定子で発生する回転磁束）の相互作用によって発生するが、これは各々の磁束の基本波成分（この実施例の場合には、３極対と６極対）に応じて発生する。今回の実施例では、各々振幅１の正弦波を複合して得られた磁束を発生しているので、基本波成分は当然の如く振幅１である。従って、振幅１で単独で回されるモータに対して略２倍のトルクを１つのモータで発生させることが理論上可能となる。
更に、そのときに流れる電流で発生する損失は、前述のように、複合された電流の絶対値平均・二乗平均共に、単独の平均値の和より減少しているため、損失は明らかに小さい。以上より、１つ分の体格のモータで略２つ分のトルクを発生しつつ、電流による損失はモータ２つ分より小さいという効果が得られる。

このように、正弦波を複合して得られた磁束を発生しているモータ１０は、異なる複数の磁極数に相当する磁石磁束をその表面に合算して発生させる第１の磁束発生部材（磁石）を持つ回転子１１と、この複数の磁極数に対応した複数の電流磁界を合算し、且つ、回転させることができるように電流を与えられる固定子１４とを備え、回転子１１の磁石磁束の合算により磁束の減少した部分であるフラックスバリア部１１ａに、磁石磁束の合算により磁束の増加した部分に磁束が集中するように、一以上の方向に着磁した第２の磁束発生部材としての磁石１２を配置している。

即ち、磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部１１ａと見なされる部分の少なくとも一部を、この部分に隣接する磁石磁束の合算による磁束の増加部方向に磁束を集中させた磁石に置き換えることで、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。
このように、そもそも磁石を配置しない領域（複合磁束を作るためには必要な磁束空白領域）に補助磁極を配置しているので、補助磁極の配置によるスペース効率が悪化することはない。つまり、複合磁束ロータと補助磁極モータの組み合わせは、補助磁極モータにおいて確保しなければならない磁石設置スペースが必然的に存在するので、補助磁極モータにとって不利となる点が構成上発生しないので、より効果的である。
（第２実施の形態）

図１０は、この発明の第２実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示し、（ａ）は磁石を表面配置した場合の断面説明図、（ｂ）は磁石を埋め込み配置した場合の断面説明図である。図１０に示すように、モータ２５は、ロータ２６の磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部（図５参照）に、磁石磁束の合算による第１の磁束発生部材の磁束の増加部方向に磁束が集中するように、１つ以上の設置角度を設けた第２の磁束発生部材としての磁石２７を配置している。その他の構成及び作用は、モータ１０と同様である。
つまり、モータ２５には、ロータ２６の磁石磁束合算による磁束減少部であるフラックスバリア部２６ａと見なされる部分の少なくとも一部を、この部分に隣接する磁石磁束合算による磁束増加部の方向に磁束が集中する角度に設置した磁石２７ａ，２７ｂ（図１０参照）から構成される第２の磁束発生部材としての磁石２７に、置き換えている。

ここで、図１０に矢印で示したように、第１の磁束発生部材の半径方向における磁束の向きがロータ２６からステータ１４に向いている場合は、磁石２７から第１の磁束発生部材に向かう方向を周方向における正方向とし、第１の磁束発生部材の半径方向における該磁束の向きがロータ２６の中心に向いている場合は、第１の磁束発生部材から磁石２７に向かう方向を周方向における正方向と定義する。本実施例では、第２の磁束発生部材としての磁石２７により形成された磁束が、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きくなる。
これにより、磁石２７に一般的な形状の磁石を用いれば、磁石設置スペースを新たに確保することなく低コストでトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。
（第３実施の形態）
図１１は、この発明の第３実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示し、（ａ）は磁石を表面配置した場合の断面説明図、（ｂ）は磁石を埋め込み配置した場合の断面説明図である。図１１に示すように、モータ３０は、ロータ３１の磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部（図５参照）を、第１の磁束発生部材の磁石磁束の合算による磁束の増加部方向に磁束が集中するような合成ベクトルが形成できるように、２つ以上の磁石３２（第２、第３の磁束発生部材）を配置している。

つまり、モータ３０には、ロータ３１の磁石磁束合算による磁束減少部であるフラックスバリア部３１ａと見なされる部分の少なくとも一部を、この部分に隣接する磁石磁束合算による磁束増加部の方向に磁束を集中させる合成磁束ベクトルを形成する複数（この例では、３個）の磁石３２ａ，３２ｂ（以上、第２の磁束発生部材），３２ｃ（第３の磁束発生部材）に、置き換えている。
そのため、本実施例では、第２の磁束発生部材としての磁石３２ａ，３２ｂの磁束と第３の磁束発生部材としての磁石３２ｃの磁束との合成により形成された磁束が、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きくなる。
これにより、磁石の表面積を稼げることから、磁石設置スペースを新たに確保することなくより一層、トルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。
（第４実施の形態）

図１２は、この発明の第４実施の形態に係る電動機の回転子と固定子の構成を概略的に示し、（ａ）は磁石を表面配置した場合の断面説明図、（ｂ）は磁石を埋め込み配置した場合の断面説明図である。図１２に示すように、モータ３５は、ロータ３６の磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部（図５参照）に、第１の磁束発生部材の磁石磁束の合算による磁束の増加部方向に磁束が集中するように、１つ以上の第２の磁束発生部材としての磁石３７と１つ以上のフラックスバリア部３８を配置している。
つまり、モータ３５には、ロータ３６の磁石磁束合算による磁束減少部であるフラックスバリア部と見なされる部分の少なくとも一部を、この部分に隣接する磁石磁束の合算による磁束の増加部方向に磁束を集中させた磁石３７ａ，３７ｂと、両磁石３７ａ，３７ｂの外周側に位置するフラックスバリア部３８に、置き換えている。

そのため、本実施例では、第２の磁束発生部材としての磁石３７により形成された磁束は、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きくなる。
これにより、磁石の容易な配置で、且つ、一般的な形状の磁石を用いれば低コストで、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。
上述したように、この発明に係る電動機は、周期が異なる二つの電流を複合した複合電流を固定子の巻線に供給し、複合電流を構成する一方の電流に対応する第１の磁束と、当該複合電流を構成する他方の電流に対応する第２の磁束とを合算した合算磁束を発生させる第１の磁束発生部材を備えた回転子を駆動する電動機において、半径方向に配置した異なる複数の磁極数に相当する合算磁束を発生させる回転子の、着磁方向が相反する異極同士が重なる部分に、隣接する前記第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束が増加するように磁束を発生させる第２の磁束発生部材を配置している。

つまり、磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部の一部又は全部を第２の磁束発生部材としての磁石に置き換え、隣接する第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束を増加させることで、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクの向上が可能であり、更に、小型化を実現することができる。
また、着磁方向が相反する異極同士が重なる部分の少なくとも一部に配置する磁石（第２の磁束発生部材）の磁束を、一以上の着磁方向によって、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束を増加させている。つまり、磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部の一部又は全部を、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束が増加するように磁束を発生させる磁石（第２の磁束発生部材）に置き換えることで、簡易な磁石配置で、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。

また、着磁方向が相反する異極同士重なる部分の少なくとも一部に配置する磁石（第２の磁束発生部材）の磁束を、１以上の磁石の設置角度によって、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束を増加させている。つまり、磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部の一部又は全部を、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束が増加するよう、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きい磁束を発生するような設置角度を設けた磁石（第２の磁束発生部材）に置き換えることで、一般的な形状の磁石を用いれば低コストで、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。

また、着磁方向が相反する異極同士重なる部分の少なくとも一部に配置する磁石の磁束を、合成磁束ベクトルを作る複数の磁束発生部材（第２の磁束発生部材と第３の磁束発生部材）によって、磁石磁束の合算により磁束の増加した部分に集中させている。つまり、磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部の一部又は全部を、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束が増加するよう、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きい磁束を発生させる合成磁束ベクトルを作る複数の磁石（第２の磁束発生部材、および、第３の磁束発生部材）に置き換えることで、磁石の表面積を稼げるため、磁石設置スペースを新たに確保することなく、より一層トルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。

また、着磁方向が相反する異極同士重なる部分の少なくとも一部に配置する磁石の磁束を、１以上の磁石（第２の磁束発生部材）と１以上のフラックスバリアによって、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束を増加させている。つまり、磁石磁束の合算による磁束の減少部であるフラックスバリア部の一部又は全部を、第１の磁束発生部材と隣接する位置にある半径方向の磁束が増加するよう、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きい磁束を発生させる磁石（第２の磁束発生部材）とフラックスバリアに置き換えることにより、簡易な配置で、且つ、一般的な形状の磁石を用いれば低コストで、磁石設置スペースを新たに確保することなくトルクを向上させることができ、或いは同等のトルクを少ない磁石量で発生させることができる。

なお、本発明に係るモータは、ステータのスロット数、駆動相数、磁束の次数、発生する磁束次数等に依存するものではないため、これらが本実施例と異なる場合においても成り立つものである。また、インナーロータ、アウターロータ、アキシャルロータといったモータ形状や、集中巻き、分布巻きといったステータ形状や、埋め込み磁石、表面磁石といったロータ形状や、分割磁石、棒方磁石、円弧状磁石等の磁石形状にも、同様に依存しないため、これらが本実施例と異なる場合においても成り立つ。

１０，１３，１７，１９，２５，３０，３５ モータ
１１，１６，１８，２０，２４，２４Ａ，２６，３１，３２，３６ ロータ
１５ 磁石（第１の磁束発生部材）
１２，１２ａ，１２ｂ，１５，２７，２７ａ，２７ｂ，３２ａ，３２ｂ，３７，３７ａ，３７ｂ，Ｎ１〜Ｎ３，Ｓ１〜Ｓ６ 磁石（第２の磁束発生部材）
３２ｃ 磁石（第３の磁束発生部材）
１４ａ スロット
１４，２１ ステータ
１１ａ，２０ａ，２６ａ，３１ａ，３８ フラックスバリア部
２２ コア
２３ 巻線

Claims (3)

1. 周期が異なる二つの電流を複合した複合電流を固定子の巻線に供給し、前記複合電流を構成する一方の電流に対応する第１の磁束と、当該複合電流を構成する他方の電流に対応する第２の磁束とを合算した合算磁束を発生させる第１の磁束発生部材を備えた回転子を駆動する電動機において、
   半径方向に配置した異なる複数の磁極数に相当する前記合算磁束を発生させる前記回転子の、着磁方向が相反する異極同士が重なる部分に、隣接する前記第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束が増加するように磁束を発生させる第２の磁束発生部材を配置したことを特徴とする電動機。
2. 前記第１の磁束発生部材の半径方向における磁束の向きを該半径方向における正方向とし、
   前記第１の磁束発生部材の半径方向における磁束の向きが前記回転子から前記固定子に向いている場合は前記第２の磁束発生部材から前記第１の磁束発生部材に向かう方向を周方向における正方向とし、前記第１の磁束発生部材の半径方向における該磁束の向きが前記回転子の中心に向いている場合は前記第１の磁束発生部材から前記第２の磁束発生部材に向かう方向を周方向における正方向としたときに、
   前記第１の磁束発生部材に隣接配置された前記第２の磁束発生部材により形成された磁束は、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きい請求項１に記載の電動機。
3. 前記第２の磁束発生部材に隣接配置され、該第２の磁束発生部とともに前記第１の磁束発生部材の位置にある半径方向の磁束が増加するように磁束を発生させる合成磁束ベクトルを形成する第３の磁束発生部材をさらに有し、
   前記第１の磁束発生部材の半径方向における磁束の向きを該半径方向における正方向とし、
   前記第１の磁束発生部材の半径方向における磁束の向きが前記回転子から前記固定子に向いている場合は前記第２の磁束発生部材から前記第１の磁束発生部材に向かう方向を周方向における正方向とし、前記第１の磁束発生部材の半径方向における該磁束の向きが前記回転子の中心に向いている場合は前記第１の磁束発生部材から前記第２の磁束発生部材に向かう方向を周方向における正方向としたときに、
   前記第１の磁束発生部材に隣接配置された前記第２の磁束発生部材の磁束と、前記第２の磁束発生部材に隣接した前記第３の磁束発生部材の磁束との合成により形成された磁束は、半径方向成分の大きさが０以上であり、かつ、周方向成分の大きさが０より大きい請求項１に記載の電動機。