JP7172979B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関する。

特許文献１には、シャフトに設けられ、複数の永久磁石が埋設された円環状のロータコアを有するロータと、ロータコアに対して径方向に間隔をあけて配置された円環状のステータコア及びステータコイルを有するステータと、ロータ及びステータの軸線方向の外側に配置された界磁ヨークと、界磁ヨークに設けられ、界磁ヨークとロータコアとステータコアとの間を流れる界磁磁束を発生させる界磁コイルと、を備えた回転電機が開示されている。

特開２００８－０４３０９９号公報

特許文献１に開示された回転電機では、界磁コイルに通電して界磁磁束を発生させたときに、永久磁石によって発生させた磁石磁束の一部と界磁磁束の一部とが干渉して、ロータとステータとの間での磁石磁束及び界磁磁束が減少し、回転電機の効率が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、界磁コイルに通電して界磁磁束を発生させても効率の低下を抑制することができる回転電機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転電機は、軸線を中心に回転可能な回転軸部材と、前記回転軸部材に固定されており、複数の軟磁性板を前記回転軸部材の軸線方向に積層して円環状に形成されたロータコアを有し、前記ロータコアの周方向に複数の永久磁石を設けてＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に形成されたロータと、前記ロータに対して、前記回転軸部材の軸線方向と直交する方向である径方向に間隔をあけて配置されており、複数の軟磁性板を前記軸線方向に積層して円環状に形成されたステータコアを有し、前記ステータコアにステータコイルが設けられたステータと、前記軸線方向に対して前記ロータ及び前記ステータコアの外側に配置され、通電することにより前記ロータコアと前記ステータコアとの間に界磁磁束を発生させる界磁コイルと、を備えた回転電機であって、前記ロータにおける前記軸線方向の前記界磁コイル側の端部であるロータ端部には、前記ロータにおける前記軸線方向の中央部であるロータ中央部よりも少ない数の前記永久磁石が設けられている、または、前記永久磁石が設けられておらず、前記ロータ中央部において、前記Ｎ極の磁極と前記Ｓ極の磁極とのうち、一方の磁極では、前記永久磁石によって発生する磁石磁束の前記径方向の向きが、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での前記界磁磁束の前記径方向の向きと同じであり、他方の磁極では、前記磁石磁束の前記径方向の向きが、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での前記界磁磁束の前記径方向の向きと反対であり、前記ロータ端部では、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記一方の磁極に対応する位置での前記径方向における磁気抵抗が、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置での径方向における磁気抵抗よりも小さいことを特徴とするものである。

これにより、本発明に係る回転電機においては、ロータコア及びステータコアが、それぞれ複数の軟磁性板を前記軸線方向に積層して形成されているため、ロータコア及びステータコアのそれぞれの前記軸線方向の磁気抵抗が、前記径方向の磁気抵抗よりも大きい。よって、ロータコア及びステータコアでは、前記軸線方向よりも前記径方向に界磁磁束が流れやすい。そのため、ロータにおける前記軸線方向の界磁コイル側の端部であるロータ端部には、ロータ中央部よりも多くの界磁磁束が流れる。そして、ロータ端部は、ロータ中央部よりも少ない数の永久磁石が設けられている、または、永久磁石が設けられていないため、ロータ端部の界磁磁束が、磁石磁束と干渉し難くなり、ロータ端部の界磁磁束が磁石磁束と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ端部では、磁石磁束と界磁磁束との径方向の向きが同じであるロータ中央部の一方の磁極に対応する位置の磁気抵抗が、磁石磁束と界磁磁束との径方向の向きが反対であるロータ中央部の他方の磁極に対する位置の磁気抵抗よりも小さい。そのため、ロータ端部では、前記一方の磁極に対応する位置のほうが、前記他方の磁極に対応する位置よりも界磁磁束が流れやすくなる。これにより、ロータ中央部の前記一方の磁極における磁石磁束の一部が、ロータ端部の界磁磁束と干渉し難くなり、前記磁石磁束の一部が界磁磁束と打ち消し合って減少することを抑制できる。よって、本発明に係る回転電機では、界磁コイルに通電して界磁磁束を発生させても、ロータとステータとの間での磁石磁束及び界磁磁束が減少して、回転電機の効率が低下することを抑制できる。

また、上記において、前記ロータ中央部は、前記一方の磁極と前記他方の磁極とにそれぞれ前記永久磁石が設けられていてもよい。

これにより、ロータ中央部の永久磁石によって発生する磁石磁束を多くすることができる。

また、上記において、前記ロータ中央部は、前記一方の磁極に前記永久磁石が設けられておらず、前記他方の磁極に前記永久磁石が設けられていてもよい。

これにより、ロータ中央部における永久磁石の数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。

また、上記において、前記ロータ端部における前記ロータコアは、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記一方の磁極に対応する位置と、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置とに、前記径方向への前記界磁磁束の流れやすさに違いがある形状であるようにしてもよい。

これにより、ロータ端部におけるロータコアの形状によって、ロータ端部の前記他方の磁極に対応する位置よりも、ロータ端部の前記一方の磁極に対応する位置にて、界磁磁束を流れやすくし、ロータ端部の界磁磁束と、ロータ中央部の磁石磁束の一部とを、干渉し難くすることができる。

また、上記において、前記ロータ端部には、前記永久磁石が設けられておらず、前記ロータ端部における前記ロータコアには、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置の外周部に、前記径方向の外側から内側に向かって凹状に切り欠かれた切り欠き部が設けられていてもよい。

これにより、ロータ端部の界磁磁束と、ロータ中央部の磁石磁束の一部とを、干渉し難くすることができる。

また、上記において、前記ロータ端部には、前記永久磁石が設けられておらず、前記ロータ端部における前記ロータコアには、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置に空隙部が設けられていてもよい。

これにより、ロータ端部の界磁磁束と、ロータ中央部の磁石磁束の一部とを、干渉し難くすることができる。

また、上記において、前記空隙部は、前記径方向の外側から内側に向かって凹状の円弧をなしたスリットであり、前記ロータ端部における前記ロータコアには、複数の前記スリットが、前記径方向にて離間して設けられていてもよい。

これにより、ロータ端部におけるロータコアに設けられた複数のスリットよって、径方向に界磁磁束を流れ難くしつつ、前記ロータコアの複数のスリット間に、ステータからの三相磁束を流しやすくすることができる。よって、界磁磁束と三相磁束とを干渉し難くし、三相磁束によって生じる回転磁界によってロータ端部に回転トルクを生じさせることができる。

また、上記において、前記ロータ端部は、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置に前記永久磁石が設けられており、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記一方の磁極に対応する位置には前記永久磁石が設けられていないようにしてもよい。

これにより、ロータ端部において界磁磁束が磁石磁束と干渉し難くなるとともに、ロータ端部に磁石磁束による回転トルクを生じさせることができる。

また、上記において、前記界磁磁束は、前記径方向にて前記ステータコアから前記ロータコアに向かって流れており、前記一方の磁極は前記Ｓ極の磁極であり、前記他方の磁極は前記Ｎ極の磁極であるようにしてもよい。

これにより、径方向にてステータコアからロータコアに向かって流れる界磁磁束と、前記一方の磁極での磁石磁束の向きとを合わせることができる。

また、上記において、前記ロータ及び前記ステータの前記軸線方向の外側に界磁ヨークを設けており、前記界磁コイルは、前記界磁ヨークに巻き回されて配置されているようにしてもよい。

これにより、ロータ及びステータの軸線方向の端部と界磁ヨークとの間にて、界磁コイルによって発生させた界磁磁束による磁気回路を形成することができる。

本発明に係る回転電機においては、ロータコア及びステータコアが、それぞれ複数の軟磁性板を前記軸線方向に積層して形成されているため、ロータコア及びステータコアのそれぞれの前記軸線方向の磁気抵抗が、前記径方向の磁気抵抗よりも大きい。よって、ロータコア及びステータコアでは、前記軸線方向よりも前記径方向に界磁磁束が流れやすい。そのため、ロータにおける前記軸線方向の界磁コイル側の端部であるロータ端部には、ロータ中央部よりも多くの界磁磁束が流れる。そして、ロータ端部は、ロータ中央部よりも少ない数の永久磁石が設けられている、または、永久磁石が設けられていないため、ロータ端部の界磁磁束が、磁石磁束と干渉し難くなり、ロータ端部の界磁磁束が磁石磁束と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ端部では、磁石磁束と界磁磁束との径方向の向きが同じであるロータ中央部の一方の磁極に対応する位置の磁気抵抗が、磁石磁束と界磁磁束との径方向の向きが反対であるロータ中央部の他方の磁極に対する位置の磁気抵抗よりも小さい。そのため、ロータ端部では、前記一方の磁極に対応する位置のほうが、前記他方の磁極に対応する位置よりも界磁磁束が流れやすくなる。これにより、ロータ中央部の前記一方の磁極における磁石磁束の一部が、ロータ端部の界磁磁束と干渉し難くなり、前記磁石磁束の一部が界磁磁束と打ち消し合って減少することを抑制できる。よって、本発明に係る回転電機では、界磁コイルに通電して界磁磁束を発生させても、ロータとステータとの間での磁石磁束及び界磁磁束が減少して、回転電機の効率が低下することを抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る回転電機を軸線方向と直交する方向から見た断面図である。 図２（ａ）は、実施形態１に係るロータ中央部の図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図２（ｂ）は、実施形態１に係るロータ端部の図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。 図３は、界磁磁束の流れを示した、実施形態１に係る回転電機を軸線方向と直交する方向から見た断面図である。 図４（ａ）は、実施形態１に係るロータ中央部の図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図４（ｂ）は、実施形態１に係るロータ端部の図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。 図５（ａ）は、実施形態２に係るロータ中央部の図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図５（ｂ）は、実施形態２に係るロータ端部の図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。 図６（ａ）は、実施形態２に係るロータ中央部の図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図６（ｂ）は、実施形態２に係るロータ端部の図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。 図７（ａ）は、実施形態３に係るロータ中央部の図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図７（ｂ）は、実施形態３に係るロータ端部の図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。 図８（ａ）は、実施形態３に係るロータ中央部の図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図８（ｂ）は、実施形態３に係るロータ端部の図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。 図９（ａ）は、実施形態４に係るロータ中央部の図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図９（ｂ）は、実施形態４に係るロータ端部の図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。 図１０（ａ）は、実施形態４に係るロータ中央部の図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図１０（ｂ）は、実施形態４に係るロータ端部の図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。 図１１（ａ）は、実施形態５に係るロータ中央部の図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図１１（ｂ）は、実施形態５に係るロータ端部の図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。 図１２（ａ）は、実施形態５に係るロータ中央部の図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図１２（ｂ）は、実施形態５に係るロータ端部の図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。

（実施形態１）
以下に、本発明に係る回転電機の実施形態１について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態１に係る回転電機１を軸線方向Ｄ１と直交する方向から見た断面図である。

図１に示すように、実施形態１に係る回転電機１は、シャフト２、ロータ３、ステータ４、界磁ヨーク５Ａ、界磁ヨーク５Ｂ、界磁コイル６Ａ、及び、界磁コイル６Ｂなどを備えており、電動機と発電機との少なくとも一方として機能させて用いられる。

シャフト２は、軸線方向Ｄ１に長尺であり軸線ＡＸを中心に回転可能な金属製の回転軸部材である。なお、以下の説明において、「軸線方向Ｄ１」とは、シャフト２の軸線方向（長手方向）と定義する。

ロータ３は、軸線方向Ｄ１にて接触して同一軸線上に配置されたロータ端部３Ａとロータ端部３Ｂとロータ中央部３Ｃとによって構成されている。ロータ端部３Ａは、軸線方向Ｄ１の一端側に配置されている。ロータ端部３Ｂは、ロータ端部３Ａと同じ構造であって、軸線方向Ｄ１の他端側に配置されている。ロータ中央部３Ｃは、ロータ端部３Ａ，３Ｂとは異なる構造であって、軸線方向Ｄ１にてロータ端部３Ａとロータ端部３Ｂとの間に配置されている。

なお、ロータ端部３Ａとロータ中央部３Ｃ、及び、ロータ端部３Ｂとロータ中央部３Ｃは、それぞれ軸線方向Ｄ１にて接触しているが、ロータ端部３Ａとロータ中央部３Ｃとの間、及び、ロータ端部３Ｂとロータ中央部３Ｃとの間に、それぞれ空隙を設けたり非磁性体を設けたりしてもよい。

図２（ａ）は、実施形態１に係るロータ中央部３Ｃの図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図２（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃは、ロータコア中央部３１Ｃ、及び、複数の永久磁石３２を有している。

ロータコア中央部３１Ｃは、複数の軟磁性板として複数の電磁鋼板をシャフト２の軸線方向Ｄ１に積層して円筒状に形成されており、シャフト２と共に回転可能にシャフト２に直接固設されている。ロータコア中央部３１Ｃは、軸線方向Ｄ１にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向Ｄ１の磁気抵抗が、ロータコア中央部３１Ｃの軸線方向Ｄ１と直交する方向である径方向Ｄ２、及び、ロータコア中央部３１の周方向Ｄ３の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ロータコア中央部３１Ｃ内では、磁束が軸線方向Ｄ１に流れ難く、径方向Ｄ２及び周方向Ｄ３に磁束が流れやすくなっている。

図２（ａ）に示すように、ロータコア中央部３１Ｃの外周部には、軸線方向Ｄ１に沿って延在する永久磁石３２が複数設けられている。永久磁石３２は、隣接する２個が対をなし、径方向外側に開いたＶ字形状となるように配置されている。一対の永久磁石３２は、極性の向きが同じになるように配置されている。例えば、一対の永久磁石３２のそれぞれのＮ極がロータコア中央部３１Ｃの径方向Ｄ２の外側に向くよう配置されており、一つの磁極ＰＣ１を形成している。また、磁極ＰＣ１を形成する一対の永久磁石３２に、周方向Ｄ３にて隣接した他の一対の永久磁石３２においては、Ｓ極が径方向Ｄ２の外側を向くように配置されており、一つの磁極ＰＣ２を形成している。そして、ロータ中央部３Ｃは、径方向外側へＶ字形に広がるように配置された一対の永久磁石３２からなる磁極（磁極ＰＣ１及び磁極ＰＣ２）を、外周部にＮ極とＳ極とが交互となるように８極を備えている。

図２（ｂ）は、実施形態１に係るロータ端部３Ａの図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。なお、上述したように、ロータ端部３Ａとロータ端部３Ｂとは同じ構造であるため、以下においては、ロータ端部３Ａについて説明し、ロータ端部３Ｂについては説明を省略する。図２（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａは、永久磁石３２が設けられていないロータであって、４つの突極部３３Ａと４つの切り欠き部３４Ａとが周方向Ｄ３にて交互に設けられたロータコア端部３１Ａを有している。

ロータコア端部３１Ａは、複数の電磁鋼板を軸線方向Ｄ１に積層して円環状に形成されており、シャフト２と共に回転可能にシャフト２に直接固設されている。ロータコア端部３１Ａは、突極部３３Ａにおける外径がロータコア端部３１Ａの外径と同じである。ロータコア端部３１Ａは、それぞれ軸線方向Ｄ１にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向Ｄ１の磁気抵抗が、径方向Ｄ２及び周方向Ｄ３の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ロータコア端部３１Ａ内では、磁束が軸線方向Ｄ１に流れ難く、径方向Ｄ２及び周方向Ｄ３に磁束が流れやすくなっている。

また、ロータコア端部３１Ａは、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの一方の磁極である磁極ＰＣ２に対応する位置（磁極ＰＡ２）と、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの他方の磁極である磁極ＰＣ１に対応する位置（磁極ＰＡ１）とに、径方向Ｄ２への界磁磁束ＭＦ１の流れやすさに違いがある形状である。

４つの突極部３３Ａは、周方向Ｄ３に機械角で９０［°］の間隔で離間させて同心円上に位置しており、径方向Ｄ２の外側に突出し、Ｓ極の磁極である磁極ＰＡ２を形成している。また、４つの突極部３３Ａは、それぞれ周方向Ｄ３にて、ロータ中央部３Ｃにおける磁極ＰＣ２に対応する位置に位置している。４つの切り欠き部３４Ａは、周方向Ｄ３に機械角で９０［°］の間隔で離間して同心円上に位置しており、ロータコア端部３１Ａの外周部を径方向Ｄ２の外側から内側に向かって凹状に切り欠かれて設けられており、Ｎ極の磁極である磁極ＰＡ１を形成している。また、磁極ＰＡ１を形成する４つの切り欠き部３４Ａは、それぞれ周方向Ｄ３にて、ロータ中央部３Ｃにおける磁極ＰＣ１に対応する位置に設けられている。このように、ロータ端部３Ａには、Ｎ極の磁極である磁極ＰＡ１とＳ極の磁極である磁極ＰＡ２とが、周方向Ｄ３にて交互に配置されている。

図１に示すように、ステータ４は、ロータ３の径方向Ｄ２で外方に所定間隔をあけて配置された円筒状のステータコア４１と、ステータコア４１に巻き付けられて設けられたステータコイル４２とを有している。ステータコア４１は、複数枚の電磁鋼板を軸線方向Ｄ１に積層して構成されている。ステータコア４１は、軸線方向Ｄ１にて電磁鋼板間に隙間があるため、軸線方向Ｄ１の磁気抵抗が、径方向Ｄ２及び周方向の磁気抵抗よりも大きい。そのため、ステータコア４１内では、磁束が軸線方向Ｄ１に流れ難く、径方向Ｄ２及び周方向に磁束が流れやすくなっている。

界磁ヨーク５Ａ，５Ｂは、磁性材からなり、図１に示すように、外側壁部５１Ａ，５１Ｂと、端壁部５２Ａ，５２Ｂと、内側壁部５３Ａ，内側壁部５３Ｂと、によって構成されており、軸線方向Ｄ１に対してロータ３及びステータ４の外側に配置されている。外側壁部５１Ａ，外側壁部５１Ｂは、端壁部５２Ａ，端壁部５２Ｂの径方向Ｄ２の外周縁部から軸線方向Ｄ１でステータコア４１側に延在している。そして、外側壁部５１Ａ，５１Ｂの軸線方向Ｄ１の内側の端面は、ステータコア４１の軸線方向Ｄ１の両端面と当接している。端壁部５２Ａ，５２Ｂは、径方向Ｄ２に延在しており、それぞれ軸線方向Ｄ１にて、ロータ３及びステータ４の両端から離れた位置に配置されている。内側壁部５３Ａ，５３Ｂは、軸線方向Ｄ１に延在しており、端壁部５２Ａ，５２Ｂの径方向Ｄ２の内周縁部に連なって形成されており、軸線方向Ｄ１にてロータ３の両端面から所定間隔をあけて配置されている。また、内側壁部５３Ａ，５３Ｂは、径方向Ｄ２にてシャフト２から所定間隔をあけて配置されている。

端壁部５２Ａ，５２Ｂの軸線方向Ｄ１におけるロータ３側の面には、円環状であって、通電されることにより界磁磁束を発生させる界磁コイル６Ａ，６Ｂが巻き回されて配置されている。

ステータ４は、ステータコイル４２に三相交流電流を流すことによって、ステータ４の内周側に三相磁束を流して回転磁界を発生させる。これにより、ロータ３の外周部に形成された磁極と、ステータ４による回転磁界とが、吸引及び反発することによってロータ３に回転トルクが生じる。また、ロータ端部３Ａの突極部３３Ａは、ロータコア端部３１Ａの鉄極部によって形成されているため、ステータ４からの三相磁束によって生じる回転磁界によってロータ端部３Ａの突極部３３Ａが吸引されて回転トルクを生じさせる。

図３は、界磁磁束ＭＦ１の流れを示した、実施形態１に係る回転電機１を軸線方向Ｄ１と直交する方向から見た断面図である。なお、図３中、界磁磁束ＭＦ１の流れは、実線の矢印で示している。図３に示すように、界磁コイル６Ａが通電されることによって、界磁ヨーク５Ａの内側壁部５３Ａを起点にして見た場合に、内側壁部５３Ａ、端壁部５２Ａ、外側壁部５１Ａ、ステータコア４１、ロータコア端部３１Ａ、の順に界磁磁束ＭＦ１が流れるような磁気回路が形成される。すなわち、界磁コイル６Ａは、通電されることによって、界磁ヨーク５Ａとロータ端部３Ａとステータ４との間にて磁気回路を形成させる。この際、界磁ヨーク５Ａの外側壁部５１Ａからステータコア４１に流れた界磁磁束ＭＦ１は、上述したようにステータコア４１における軸線方向Ｄ１の磁気抵抗が径方向Ｄ２の磁気抵抗よりも大きいため、ステータコア４１の軸線方向Ｄ１における界磁コイル６Ａ側の端部から径方向Ｄ２でロータコア端部３１Ａに向かって流れやすくなっている。また、ロータ端部３Ａとステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１の量は、界磁コイル６Ａに通電する電流量を調整することによって制御可能である。

また、図３に示すように、界磁コイル６Ｂが通電されることによって、界磁ヨーク５Ｂの内側壁部５３Ｂを起点にして見た場合に、内側壁部５３Ｂ、外側壁部５１Ｂ、端壁部５２Ｂ、ステータコア４１、ロータコア端部３１Ｂの順に界磁磁束ＭＦ１Ｂが流れるような磁気回路が形成される。すなわち、界磁コイル６Ｂは、通電されることによって、界磁ヨーク５Ｂとロータ端部３Ｂとステータ４との間にて磁気回路を形成させる。この際、界磁ヨーク５Ｂの外側壁部５１Ｂからステータコア４１に流れた界磁磁束ＭＦ１は、上述したようにステータコア４１における軸線方向Ｄ１の磁気抵抗が径方向Ｄ２の磁気抵抗よりも大きいため、ステータコア４１の軸線方向Ｄ１における界磁コイル６Ｂ側の端部から径方向Ｄ２でロータコア端部３１Ｂに向かって流れやすくなっている。また、ロータ端部３Ｂとステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１の量は、界磁コイル６Ｂに通電する電流量を調整することによって制御可能である。

図４（ａ）は、実施形態１に係るロータ中央部３Ｃの図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図４（ｂ）は、実施形態１に係るロータ端部３Ａの図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。なお、図４（ａ）中、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２の流れを示しており、破線の矢印は磁石磁束ＭＦ３を示している。また、図４（ｂ）中、実線の矢印は界磁磁束ＭＦ１を示しており、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２を示している。

図４（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃでは、各磁極ＰＣ１，ＰＣ２の永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３と、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２とが、ロータコア中央部３１Ｃの外周部に流れる。

一方、図４（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａの各突極部３３Ａに、ステータ４からの界磁磁束ＭＦ１が径方向Ｄ２で外側から内側に向かって流れる。また、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａの突極部３３Ａにおける外周部に、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が流れる。実施形態１に係る回転電機１では、図４（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａに永久磁石３２を設けていないため、ステータ４の軸線方向Ｄ１の界磁コイル６Ａ側の端部からロータ端部３Ａに向かって流れる界磁磁束ＭＦ１と、磁石磁束ＭＦ３とが干渉し難くなり、界磁磁束ＭＦ１が磁石磁束ＭＦ３と打ち消し合って減少することを抑制できる。

また、ロータコア端部３１Ａでは、周方向Ｄ３にてロータコア中央部３１Ｃの一方の磁極である磁極ＰＣ２に対応する位置（磁極ＰＡ２）での径方向Ｄ２における磁気抵抗が、周方向Ｄ３にてロータコア中央部３１Ｃの他方の磁極である磁極ＰＣ１に対応する位置（磁極ＰＡ１）での径方向Ｄ２における磁気抵抗よりも小さい。そのため、界磁磁束ＭＦ１は、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２を形成する突極部３３Ａを通って、ロータコア端部３１Ａを径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れやすくなる。

これにより、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ１において、ロータ中央部３Ｃからステータ４に向かって流れる磁石磁束ＭＦ３の一部が、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２において、ステータ４からロータ端部３Ａに向かって流れる界磁磁束ＭＦ１と干渉し難くなり、前記磁石磁束ＭＦ３の一部が界磁磁束ＭＦ１と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部は、ロータ端部３Ｂの界磁磁束ＭＦ１に対しても、ロータ端部３Ａの界磁磁束ＭＦ１と同様に干渉し難くなっており、前記磁石磁束ＭＦ３の一部が減少することを抑制できる。よって、ロータ中央部３Ｃに磁石磁束ＭＦ３による回転トルクを効率良く発生させることができる。さらには、ロータ端部３Ａ，３Ｂの界磁磁束ＭＦ１が、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部と干渉して減少することを抑制できるため、ロータ端部３Ａ，３Ｂに界磁磁束ＭＦ１による回転トルクをより効率良く発生させることができる。

実施形態１に係る回転電機１おいては、ロータ３とステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１及び磁石磁束ＭＦ３が減少して、回転電機１の効率が低下することを抑制できる。

（実施形態２）
以下に、本発明に係る回転電機の実施形態２について説明する。なお、実施形態１に係る回転電機１と共通する部分の説明は、適宜省略する。

実施形態２に係る回転電機１では、実施形態１に係る回転電機１と同様に、図１に示したような、ロータ３が、軸線方向Ｄ１にて一方の端部に配置されたロータ端部３Ａと、軸線方向Ｄ１にて他方の端部に配置されたロータ端部３Ｂと、軸線方向Ｄ１にて中央部に配置されたロータ中央部３Ｃとを有している。

図５（ａ）は、実施形態２に係るロータ中央部３Ｃの図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図５（ｂ）は、実施形態２に係るロータ端部３Ａの図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。

図５（ａ）に示すように、実施形態２に係るロータ中央部３Ｃは、ロータコア中央部３１Ｃ、及び、複数の永久磁石３２を有しており、実施形態１に係る回転電機１のロータ中央部３Ｃと同様の構造となっている。

図５（ｂ）に示すように、実施形態２に係るロータ端部３Ａのロータコア端部３１Ａには、永久磁石３２が設けられておらず、４つの鉄心磁極部３５Ａと４つのスリット部３６Ａとが、周方向Ｄ３にて交互に設けられている。

ロータコア端部３１Ａは、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの一方の磁極である磁極ＰＣ２に対応する位置（磁極ＰＡ２）と、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの他方の磁極である磁極ＰＣ１に対応する位置（磁極ＰＡ１）とに、径方向Ｄ２への界磁磁束ＭＦ１の流れやすさに違いがある形状である。

４つの鉄心磁極部３５Ａは、周方向Ｄ３に機械角で９０［°］の間隔で離間させて同心円上に位置しており、Ｓ極の磁極である磁極ＰＡ２を形成している。また、磁極ＰＡ２を形成する４つの鉄心磁極部３５Ａは、それぞれロータ端部３Ａにおいて、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ２に対応する位置に設けられている。

４つのスリット部３６Ａは、周方向Ｄ３に機械角で９０［°］の間隔で離間して同心円上に位置しており、Ｎ極の磁極である磁極ＰＡ１を形成している。４つのスリット部３６Ａのそれぞれは、径方向Ｄ２に交差して延在する３つの空隙部であって、径方向Ｄ２の外側から内側に向かって凹状の円弧をなした３つのスリット３６１ａ，３６１ｂ，３６１ｃを有している。スリット３６１ａ，３６１ｂ，３６１ｃは、ロータコア端部３１Ａを構成する複数の電磁鋼板のそれぞれに、径方向Ｄ２の外側から内側に向けて、スリット３６１ａ、スリット３６１ｂ、スリット３６１ｃの順に離間して設けられている。また、磁極ＰＡ１を形成する４つのスリット部３６Ａは、それぞれロータ端部３Ａにおいて、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ１に対応する位置に設けられている。このように、ロータ端部３Ａには、Ｎ極の磁極である磁極ＰＡ１と、Ｓ極の磁極である磁極ＰＡ２とが、周方向Ｄ３にて交互に配置されている。

なお、スリット部３６Ａに設けられるスリットの数としては、３つに限定されるものではなく、１つ以上のスリットが設けられていればよい。また、スリット部３６Ａに設けられるスリットの形状としては、径方向Ｄ２の外側から内側に向かって凹状の円弧形状に限るものではなく、例えば、矩形状であってもよい。

図６（ａ）は、実施形態２に係るロータ中央部３Ｃの図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図６（ｂ）は、実施形態２に係るロータ端部３Ａの図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。なお、図６（ａ）中、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２の流れを示しており、破線の矢印は磁石磁束ＭＦ３を示している。また、図６（ｂ）中、実線の矢印は界磁磁束ＭＦ１を示しており、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２を示している。

図６（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃでは、各磁極ＰＣ１，ＰＣ２の永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３と、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２とが、ロータコア中央部３１Ｃの外周部に流れる。これにより、ロータ中央部３Ｃでは、磁石磁束ＭＦ３によるマグネットトルクと、三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクとによって、ロータ中央部３Ｃに回転トルクを生じさせることができる。

一方、図６（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａの鉄心磁極部３５Ａに、ステータ４からの界磁磁束ＭＦ１が径方向Ｄ２で外側から内側に向かって流れる。実施形態２に係る回転電機１では、図６（ｂ）に示すように、ロータ３のロータ端部３Ａに永久磁石３２を設けていないため、ステータ４の軸線方向Ｄ１の界磁コイル６Ａ側の端部からロータ端部３Ａに向かって流れてきた界磁磁束ＭＦ１と、磁石磁束ＭＦ３とが干渉し難くなり、界磁磁束ＭＦ１が磁石磁束ＭＦ３と打ち消し合って減少することを抑制できる。

また、ロータコア端部３１Ａでは、スリット部３６Ａにおいて径方向Ｄ２に所定間隔をあけて設けられた３つのスリット３６１ａ，３６１ｂ，３６１ｃが、ロータコア端部３１Ａに対して径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れる界磁磁束ＭＦ１の流れを妨げる大きな磁気抵抗となる。よって、ロータコア端部３１Ａでは、磁極ＰＡ２を形成する鉄心磁極部３５Ａでの磁気抵抗が、磁極ＰＡ１を形成するスリット部３６Ａでの磁気抵抗よりも小さい。そのため、界磁磁束ＭＦ１は、磁極ＰＡ２を形成する鉄心磁極部３５Ａを通って、ロータコア端部３１Ａを径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れやすくなる。

これにより、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＡ１において、ロータ中央部３Ｃからステータ４に向かって流れる磁石磁束ＭＦ３の一部が、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２において、ステータ４からロータ端部３Ａに向かって流れる界磁磁束ＭＦ１と干渉し難くなり、前記磁石磁束ＭＦ３の一部が界磁磁束ＭＦ１と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部は、ロータ端部３Ｂの界磁磁束ＭＦ１に対しても、ロータ端部３Ａの界磁磁束ＭＦ１と同様に干渉し難くなっており、前記界磁磁束の一部が減少することを抑制できる。よって、ロータ中央部３Ｃに磁石磁束ＭＦ３による回転トルクを効率良く発生させることができる。さらには、ロータ端部３Ａ，３Ｂの界磁磁束ＭＦ１が、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部と干渉して減少することを抑制できるため、ロータ端部３Ａ，３Ｂに界磁磁束ＭＦ１による回転トルクをより効率良く発生させることができる。

実施形態２に係る回転電機１おいては、ロータ３とステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１及び磁石磁束ＭＦ３が減少して、回転電機１の効率が低下することを抑制できる。

また、図６（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａのスリット部３６Ａにおける、ロータコア端部３１Ａとスリット３６１ａとの間、スリット３６１ａとスリット３６１ｂとの間、及び、スリット３６１ｂとスリット３６１ｃとの間を、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が流れる。これにより、三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクによって、ロータ端部３Ａに回転トルクを生じさせることができ、回転電機１の回転効率を向上させることができる。

（実施形態３）
以下に、本発明に係る回転電機の実施形態３について説明する。なお、実施形態１に係る回転電機１と共通する部分の説明は、適宜省略する。

実施形態３に係る回転電機１では、実施形態１に係る回転電機１と同様に、図１に示したような、ロータ３が、軸線方向Ｄ１にて一方の端部に配置されたロータ端部３Ａと、軸線方向Ｄ１にて他方の端部に配置されたロータ端部３Ｂと、軸線方向Ｄ１にて中央部に配置されたロータ中央部３Ｃとを有している。

図７（ａ）は、実施形態３に係るロータ中央部３Ｃの図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図７（ｂ）は、実施形態３に係るロータ端部３Ａの図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。

図７（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃは、ロータコア中央部３１Ｃ及び複数の永久磁石３２を有しており、実施形態１に係る回転電機１のロータ中央部３Ｃと同様の構造となっている。すなわち、Ｎ極が径方向Ｄ２の外側を向くようにＶ字形状に配置された一対の永久磁石３２によって形成されたＮ極の磁極である磁極ＰＡ１と、Ｓ極が径方向Ｄ２の外側を向くようにＶ字形状に配置された一対の永久磁石３２によって形成されたＳ極の磁極である磁極ＰＡ２とが、周方向Ｄ３にて交互に配置された構造となっている。

図７（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａは、ロータコア端部３１Ａ、及び、ロータ中央部３Ｃよりも少ない数の永久磁石３２を有している。そして、ロータ端部３Ａには、Ｎ極の磁極である４つの磁極ＰＡ１と、Ｓ極の磁極である４つの磁極ＰＡ２とが形成されている。

また、ロータ端部３Ａは、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの一方の磁極である磁極ＰＣ２に対応する位置（磁極ＰＡ２）と、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの他方の磁極である磁極ＰＣ１に対応する位置（磁極ＰＡ１）とに、径方向Ｄ２への界磁磁束ＭＦ１の流れやすさに違いがある構造となっている。

４つの磁極ＰＡ１は、周方向Ｄ３に機械角で９０［°］の間隔で離れて、ロータコア端部３１Ａの外周部における同心円上に、それぞれが一対の永久磁石３２によって形成されている。一対の永久磁石３２は、２個の永久磁石のそれぞれのＮ極がロータコア端部３１Ａの径方向Ｄ２で外側を向くよう、径方向Ｄ２の外側に開いたＶ字形状となるように配置されている。また、４つの磁極ＰＡ１は、それぞれ周方向Ｄ３にて、ロータ中央部３Ｃにおける磁極ＰＣ１に対応する位置に位置している。４つの磁極ＰＡ２は、それぞれロータコア端部３１Ａにおける隣り合う磁極ＰＡ１間に、永久磁石３２を設けずにロータコア端部３１Ａの鉄心部からなる鉄心磁極部３７Ａによって形成されている。また、４つの磁極ＰＡ２は、それぞれ周方向Ｄ３にて、ロータ中央部３Ｃにおける磁極ＰＣ２に対応する位置に位置している。このように、ロータ端部３Ａは、Ｎ極の磁極ＰＡ１とＳ極の磁極ＰＡ２とが、周方向Ｄ３にて交互に配置されている。

図８（ａ）は、実施形態３に係るロータ中央部３Ｃの図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図８（ｂ）は、実施形態３に係るロータ端部３Ａの図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。なお、図８（ａ）中、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２の流れを示しており、破線の矢印は磁石磁束ＭＦ３を示している。また、図８（ｂ）中、実線の矢印は界磁磁束ＭＦ１を示しており、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２を示しており、破線の矢印は磁石磁束ＭＦ３を示している。

図８（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃでは、各磁極ＰＣ１，ＰＣ２の永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３と、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２とが、ロータコア中央部３１Ｃの外周部に流れる。これにより、ロータ中央部３Ｃでは、磁石磁束ＭＦ３によるマグネットトルクと、三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクとによって、ロータ中央部３Ｃに回転トルクを生じさせることができる。

一方、図８（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａの磁極ＰＡ２では、ステータ４からの界磁磁束ＭＦ１が径方向Ｄ２で外側から内側に向かって流れる。実施形態３に係る回転電機１では、図８（ｂ）に示すように、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２を形成する鉄心磁極部３７Ａには、永久磁石３２を設けていないため、ステータ４の軸線方向Ｄ１の界磁コイル６Ａ側の端部からロータ端部３Ａに向かって流れてきた界磁磁束ＭＦ１と、磁石磁束ＭＦ３とが干渉し難くなり、界磁磁束ＭＦ１が磁石磁束ＭＦ３と打ち消し合って減少することを抑制できる。

また、図８（ｂ）に示すように、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２では、磁極ＰＡ１の永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３が、界磁磁束ＭＦ１と同様に、ロータコア端部３１Ａに対して径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れる。よって、界磁磁束ＭＦ１と、磁極ＰＡ１の永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３とが干渉し、界磁磁束ＭＦ１が磁石磁束ＭＦ３と打ち消し合って減少することを抑制できる。よって、ロータ端部３Ａに、界磁磁束ＭＦ１による回転トルクを効率良く発生させることができる。また、ロータ端部３Ｂにおいても、ロータ端部３Ａと同様に、界磁磁束ＭＦ１が減少することを抑制することができ、界磁磁束ＭＦ１による回転トルクを効率良く発生させることができる。

また、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ１において、径方向Ｄ２にて内側から外側に向かって流れる磁石磁束ＭＦ３の一部は、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２において、径方向Ｄ２にて外側から内側に向かって流れる界磁磁束ＭＦ１と干渉し難くなり、前記磁石磁束ＭＦ３の一部が界磁磁束ＭＦ１と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部は、ロータ端部３Ｂの界磁磁束ＭＦ１に対しても、ロータ端部３Ａの界磁磁束ＭＦ１と同様に干渉し難くなっており、前記界磁磁束の一部が減少することを抑制できる。よって、実施形態３に係る回転電機１では、ロータ中央部３Ｃに磁石磁束ＭＦ３による回転トルクを効率良く発生させることができる。さらには、ロータ端部３Ａ，３Ｂの界磁磁束ＭＦ１が、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部と干渉して減少することを抑制できるため、ロータ端部３Ａ，３Ｂに界磁磁束ＭＦ１による回転トルクをより効率良く発生させることができる。

実施形態３に係る回転電機１おいては、ロータ３とステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１及び磁石磁束ＭＦ３が減少して、回転電機１の効率が低下することを抑制できる。

また、図８（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａでは、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ１における外周部を流れる。これにより、三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクによって、ロータ端部３Ａに回転トルクを生じさせることができ、回転電機１の回転効率を向上させることができる。

（実施形態４）
以下に、本発明に係る回転電機の実施形態４について説明する。なお、実施形態１に係る回転電機１と共通する部分の説明は、適宜省略する。

実施形態４に係る回転電機１では、実施形態１に係る回転電機１と同様に、図１に示したような、ロータ３が、軸線方向Ｄ１にて一方の端部に配置されたロータ端部３Ａと、軸線方向Ｄ１にて他方の端部に配置されたロータ端部３Ｂと、軸線方向Ｄ１にて中央部に配置されたロータ中央部３Ｃとを有している。

図９（ａ）は、実施形態４に係るロータ中央部３Ｃの図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図９（ｂ）は、実施形態４に係るロータ端部３Ａの図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。

図９（ａ）に示すように、実施形態４に係るロータ中央部３Ｃは、ロータコア中央部３１Ｃ及び複数の永久磁石３２を有しており、実施形態３に係るロータ端部３Ａと同様の構造となっている。すなわち、ロータ中央部３Ｃは、Ｎ極が径方向Ｄ２の外側を向くようにＶ字形状に配置された一対の永久磁石３２によって形成されたＮ極の磁極である磁極ＰＡ１と、鉄心磁極部３８Ｃによって形成されたＳ極の磁極である磁極ＰＡ２とが、周方向Ｄ３にて交互に配置された構造となっている。これにより、ロータ中央部３Ｃにおける永久磁石３２の数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。

図９（ｂ）に示すように、実施形態４に係るロータ端部３Ａは、実施形態１に係るロータ端部３Ａと同様の構造となっている。すなわち、ロータ端部３Ａは、磁極ＰＡ２を形成する４つの突極部３３Ａが、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ２に対応する位置に設けられている。また、ロータ端部３Ａは、磁極ＰＡ１を形成する４つの切り欠き部３４Ａが、周方向Ｄ３にてロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ１に対応する位置に設けられている。

図１０（ａ）は、実施形態４に係るロータ中央部３Ｃの図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図１０（ｂ）は、実施形態４に係るロータ端部３Ａの図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。なお、図１０（ａ）中、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２の流れを示しており、破線の矢印は磁石磁束ＭＦ３を示している。また、図１０（ｂ）中、実線の矢印は界磁磁束ＭＦ１を示しており、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２を示している。

図１０（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃでは、磁極ＰＣ１において、永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３が、径方向Ｄ２にて内側から外側に向かって流れる。また、ロータ中央部３Ｃでは、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が、ロータコア中央部３１Ｃの磁極ＰＡ１における外周部を流れる。これにより、磁石磁束ＭＦ３によるマグネットトルクと三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクとによって、ロータ中央部３Ｃに回転トルクを生じさせることができる。

一方、図１０（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａの各突極部３３Ａに、ステータ４からの界磁磁束ＭＦ１が径方向Ｄ２で外側から内側に向かって流れる。また、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａの突極部３３Ａにおける外周部に、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が流れる。

実施形態４に係る回転電機１では、図１０（ｂ）に示すように、ロータ３のロータ端部３Ａに永久磁石３２を設けていないため、界磁磁束ＭＦ１と磁石磁束ＭＦ３とが干渉し、界磁磁束ＭＦ１が磁石磁束ＭＦ３と打ち消し合って減少することを抑制できる。よって、ロータ端部３Ａに、界磁磁束ＭＦ１による回転トルクを効率良く発生させることができる。また、ロータ端部３Ｂにおいても、ロータ端部３Ａと同様に、界磁磁束ＭＦ１が減少することを抑制することができ、界磁磁束ＭＦ１による回転トルクを効率良く発生させることができる。

また、ロータコア端部３１Ａでは、ロータコア中央部３１Ｃの磁極ＰＣ２の位置に対応する一方の磁極である磁極ＰＡ２での磁気抵抗が、ロータコア中央部３１Ｃの磁極ＰＣ１の位置に対応する他方の磁極である磁極ＰＡ１での磁気抵抗よりも小さい。そのため、界磁磁束ＭＦ１は、磁極ＰＡ２を形成する突極部３３Ａを通って、ロータコア端部３１Ａを径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れやすくなる。

これにより、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＡ１において、径方向Ｄ２の内側から外側に向かって流れる磁石磁束ＭＦ３の一部が、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２において、径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れる界磁磁束ＭＦ１と干渉し難くなり、前記磁石磁束ＭＦ３の一部が界磁磁束ＭＦ１と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部は、ロータ端部３Ｂの界磁磁束ＭＦ１に対しても、ロータ端部３Ａの界磁磁束ＭＦ１と同様に干渉し難くなっており、前記界磁磁束の一部が減少することを抑制できる。よって、実施形態４に係る回転電機１では、ロータ中央部３Ｃに磁石磁束ＭＦ３による回転トルクを効率良く発生させることができる。さらには、ロータ端部３Ａ，３Ｂの界磁磁束ＭＦ１が、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部と干渉して減少することを抑制できるため、ロータ端部３Ａ，３Ｂに界磁磁束ＭＦ１による回転トルクをより効率良く発生させることができる。

実施形態４に係る回転電機１おいては、ロータ３とステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１及び磁石磁束ＭＦ３が減少して、回転電機１の効率が低下することを抑制できる。

（実施形態５）
以下に、本発明に係る回転電機の実施形態４について説明する。なお、実施形態１に係る回転電機１と共通する部分の説明は、適宜省略する。

実施形態５に係る回転電機１では、実施形態１に係る回転電機１と同様に、図１に示したような、ロータ３が、軸線方向Ｄ１にて一方の端部に配置されたロータ端部３Ａと、軸線方向Ｄ１にて他方の端部に配置されたロータ端部３Ｂと、軸線方向Ｄ１にて中央部に配置されたロータ中央部３Ｃとを有している。

図１１（ａ）は、実施形態５に係るロータ中央部３Ｃの図１におけるＣ１－Ｃ１断面図である。図１１（ｂ）は、実施形態５に係るロータ端部３Ａの図１におけるＡ１－Ａ１断面図である。

図１１（ａ）に示すように、実施形態５に係るロータ中央部３Ｃは、実施形態４に係るロータ中央部３Ｃと同様の構造となっている。すなわち、Ｎ極が径方向Ｄ２の外側を向くようにＶ字形状に配置された一対の永久磁石３２によって形成されたＮ極の磁極である磁極ＰＡ１と、鉄心磁極部３８Ｃによって形成されたＳ極の磁極である磁極ＰＡ２とが、周方向Ｄ３にて交互に配置された構造となっている。

図１１（ｂ）に示すように、実施形態５に係るロータ端部３Ａは、実施形態２に係るロータ端部３Ａと同様の構造となっている。すなわち、磁極ＰＡ２を形成する４つの鉄心磁極部３５Ａは、それぞれ周方向Ｄ３にて、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ２に対応する位置に設けられている。また、磁極ＰＡ１を形成する４つのスリット部３６Ａは、それぞれ周方向Ｄ３にて、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＣ１に対応する位置に設けられている。

図１２（ａ）は、実施形態５に係るロータ中央部３Ｃの図３におけるＣ２－Ｃ２断面図である。図１２（ｂ）は、実施形態５に係るロータ端部３Ａの図３におけるＡ２－Ａ２断面図である。なお、図１２（ａ）中、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２の流れを示しており、破線の矢印は磁石磁束ＭＦ３を示している。また、図１２（ｂ）中、実線の矢印は界磁磁束ＭＦ１を示しており、二点鎖線の矢印は三相磁束ＭＦ２を示している。

図１２（ａ）に示すように、ロータ中央部３Ｃでは、磁極ＰＣ１において、永久磁石３２によって発生した磁石磁束ＭＦ３が、径方向Ｄ２にて内側から外側に向かって流れる。また、ロータ中央部３Ｃでは、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が、ロータコア中央部３１Ｃの磁極ＰＡ１における外周部を流れる。これにより、磁石磁束ＭＦ３によるマグネットトルクと三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクとによって、ロータ中央部３Ｃに回転トルクを生じさせることができる。

一方、図１２（ｂ）に示すように、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａの鉄心磁極部３５Ａに、ステータ４からの界磁磁束ＭＦ１が径方向Ｄ２で外側から内側に向かって流れる。実施形態５に係る回転電機１では、図１２（ｂ）に示すように、ロータ３のロータ端部３Ａに永久磁石３２を設けていないため、界磁磁束ＭＦ１と磁石磁束ＭＦ３とが干渉し、界磁磁束ＭＦ１が磁石磁束ＭＦ３と打ち消し合って減少することを抑制できる。よって、ロータ端部３Ａに、界磁磁束ＭＦ１による回転トルクを効率良く発生させることができる。また、ロータ端部３Ｂにおいても、ロータ端部３Ａと同様に、界磁磁束ＭＦ１が減少することを抑制することができ、界磁磁束ＭＦ１による回転トルクを効率良く発生させることができる。

また、ロータコア端部３１Ａでは、磁極ＰＡ２を形成する鉄心磁極部３５Ａでの磁気抵抗が、磁極ＰＡ１を形成するスリット部３６Ａでの磁気抵抗よりも小さい。そのため、界磁磁束ＭＦ１は、磁極ＰＡ２を形成する鉄心磁極部３５Ａを通って、ロータコア端部３１Ａを径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れやすくなる。

これにより、ロータ中央部３Ｃの磁極ＰＡ１において、径方向Ｄ２の内側から外側に向かって流れる磁石磁束ＭＦ３の一部が、ロータコア端部３１Ａの磁極ＰＡ２において、径方向Ｄ２の外側から内側に向かって流れる界磁磁束ＭＦ１と干渉し難くなり、前記磁石磁束ＭＦ３の一部が界磁磁束ＭＦ１と打ち消し合って減少することを抑制できる。また、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部は、ロータ端部３Ｂの界磁磁束ＭＦ１に対しても、ロータ端部３Ａの界磁磁束ＭＦ１と同様に干渉し難くなっており、前記界磁磁束の一部が減少することを抑制できる。よって、実施形態５に係る回転電機１では、ロータ中央部３Ｃに磁石磁束ＭＦ３による回転トルクを効率良く発生させることができる。さらには、ロータ端部３Ａ，３Ｂの界磁磁束ＭＦ１が、ロータ中央部３Ｃの前記磁石磁束ＭＦ３の一部と干渉して減少することを抑制できるため、ロータ端部３Ａ，３Ｂに界磁磁束ＭＦ１による回転トルクをより効率良く発生させることができる。

実施形態５に係る回転電機１においては、ロータ３とステータ４との間での界磁磁束ＭＦ１及び磁石磁束ＭＦ３が減少して、回転電機１の効率が低下することを抑制できる。

また、ロータ端部３Ａでは、ロータコア端部３１Ａのスリット部３６Ａにおける、ロータコア端部３１Ａとスリット３６１ａとの間、スリット３６１ａとスリット３６１ｂとの間、及び、スリット３６１ｂとスリット３６１ｃとの間を、ステータ４からの三相磁束ＭＦ２が流れる。これにより、三相磁束ＭＦ２によるリアクタンストルクによって、ロータ端部３Ａに回転トルクを生じさせることができ、回転電機１の効率を向上させることができる。

１ 回転電機
２ シャフト
３ ロータ
３Ａ，３Ｂ ロータ端部
３Ｃ ロータ中央部
４ ステータ
５Ａ，５Ｂ 界磁ヨーク
６Ａ，６Ｂ 界磁コイル
３１Ａ，３１Ｂ ロータコア端部
３１Ｃ ロータコア中央部
３２ 永久磁石
３３Ａ 突極部
３４Ａ 切り欠き部
３５Ａ，３７Ａ，３８Ｃ 鉄心磁極部
３６Ａ スリット部
４１ ステータコア
４２ ステータコイル
５１Ａ，５１Ｂ 外側壁部
５２Ａ，５２Ｂ 端壁部
５３Ａ，５３Ｂ 内側壁部
３６１ａ，３６１ｂ，３６１ｃ スリット

Claims (10)

1. 軸線を中心に回転可能な回転軸部材と、
   前記回転軸部材に固定されており、複数の軟磁性板を前記回転軸部材の軸線方向に積層して円環状に形成されたロータコアを有し、前記ロータコアの周方向に複数の永久磁石を設けてＮ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に形成されたロータと、
   前記ロータに対して、前記回転軸部材の軸線方向と直交する方向である径方向に間隔をあけて配置されており、複数の軟磁性板を前記軸線方向に積層して円環状に形成されたステータコアを有し、前記ステータコアにステータコイルが設けられたステータと、
   前記軸線方向に対して前記ロータ及び前記ステータコアの外側に配置され、通電することにより前記ロータコアと前記ステータコアとの間に界磁磁束を発生させる界磁コイルと、
   を備えた回転電機であって、
   前記ロータにおける前記軸線方向の前記界磁コイル側の端部であるロータ端部には、前記ロータにおける前記軸線方向の中央部であるロータ中央部よりも少ない数の前記永久磁石が設けられている、または、前記永久磁石が設けられておらず、
   前記ロータ中央部において、前記Ｎ極の磁極と前記Ｓ極の磁極とのうち、一方の磁極では、前記永久磁石によって発生する磁石磁束の前記径方向の向きが、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での前記界磁磁束の前記径方向の向きと同じであり、他方の磁極では、前記磁石磁束の前記径方向の向きが、前記ロータコアと前記ステータコアとの間での前記界磁磁束の前記径方向の向きと反対であり、
   前記ロータ端部では、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記一方の磁極に対応する位置での前記径方向における磁気抵抗が、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置での径方向における磁気抵抗よりも小さいことを特徴とする回転電機。
2. 前記ロータ中央部は、前記一方の磁極と前記他方の磁極とにそれぞれ前記永久磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ロータ中央部は、前記一方の磁極に前記永久磁石が設けられておらず、前記他方の磁極に前記永久磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記ロータ端部における前記ロータコアは、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記一方の磁極に対応する位置と、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置とに、前記径方向への前記界磁磁束の流れやすさに違いがある形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記ロータ端部には、前記永久磁石が設けられておらず、
   前記ロータ端部における前記ロータコアには、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置の外周部に、前記径方向の外側から内側に向かって凹状に切り欠かれた切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
6. 前記ロータ端部には、前記永久磁石が設けられておらず、
   前記ロータ端部における前記ロータコアには、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置に空隙部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
7. 前記空隙部は、前記径方向の外側から内側に向かって凹状の円弧をなしたスリットであり、
   前記ロータ端部における前記ロータコアには、複数の前記スリットが、前記径方向にて離間して設けられていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
8. 前記ロータ端部は、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記他方の磁極に対応する位置に前記永久磁石が設けられており、前記周方向にて前記ロータ中央部の前記一方の磁極に対応する位置には前記永久磁石が設けられていないことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
9. 前記界磁磁束は、前記径方向にて前記ステータコアから前記ロータコアに向かって流れており、
   前記一方の磁極は前記Ｓ極の磁極であり、前記他方の磁極は前記Ｎ極の磁極であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機。
10. 前記ロータ及び前記ステータの前記軸線方向の外側に界磁ヨークを設けており、
    前記界磁コイルは、前記界磁ヨークに巻き回されて配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転電機。

Images