WO2010070888A1

WO2010070888A1 - 永久磁石式回転電機

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Publication number: WO2010070888A1
Application number: PCT/JP2009/006899
Authority: WO
Inventors: 橋場豊; 堺和人; 高橋則雄; 結城和明; 新政憲; 松岡佑将; 望月資康; 徳増正
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-24
Also published as: US9373992B2; CN102246399B; US20140283372A1; US20110304235A1; US9490684B2; EP2372885A4; US20140283374A1; US20140285051A1; US8796898B2; EP2372885A1; US9496774B2; EP2372885B1; CN102246399A

Abstract

　減磁時及び増磁時の磁化電流の増加を抑止し、高出力で低速から高速までの広範囲での可変速運転を可能とする。回転子１は、回転子鉄心２、可変磁力磁石３、固定磁力磁石４から構成する。可変磁力磁石３の両側に固定磁力磁石４を配置する。固定磁力磁石４の上下に短絡コイル８を配置する。可変磁力磁石３の磁化電流による磁界が導電板８を貫通すると、短絡コイル８に誘導電流が流れ、磁界Ｃが発生する。この磁界が、固定磁力磁石４を通る磁化電流による磁束の磁力と打ち消し合い、磁化電流により発生する磁界を可変磁力磁石３に集中させ、効率的に磁化を行う。

Description

永久磁石式回転電機

　本発明は、永久磁石の増磁及び減磁時の磁界により、誘導電流を発生する短絡コイルを回転子内部に内蔵した永久磁石式回転電機およびその製造方法に関する。

　回転子内に永久磁石を内蔵した永久磁石式回転電機では、永久磁石の鎖交磁束が常に一定の強さで発生しているので、永久磁石による誘導電圧は回転速度に比例して高くなる。そのため、低速から高速まで可変速運転する場合、高速回転では永久磁石による誘導電圧（逆起電圧）が極めて高くなる。永久磁石による誘導電圧がインバータの電子部品に印加されてその耐電圧以上になると、電子部品が絶縁破壊する。そのため、永久磁石の磁束量が耐電圧以下になるように削減された設計を行うことが考えられるが、その場合には永久磁石式回転電機の低速域での出力及び効率が低下する。

　そこで、回転子内に、固定子巻線のｄ軸電流で作る磁界により不可逆的に磁束密度が変化する程度の低保磁力の永久磁石（以下、可変磁力磁石という）と、可変磁力磁石の２倍以上の保磁力を有する高保磁力の永久磁石（以下、固定磁力磁石という）を配置し、電源電圧の最大電圧以上となる高速回転域では、可変磁力磁石と固定磁力磁石による全鎖交磁束が減じるように、全鎖交磁束量を調整する技術が提案されている。（特許文献１、特許文献２参照）

　なお、永久磁石の磁束量は、保磁力と磁化方向厚の積によって決定されるため、実際に回転子鉄心内に可変磁力磁石と固定磁力磁石とを組み込む場合には、可変磁力磁石としては保磁力と磁化方向厚の積が小の永久磁石を、固定磁力磁石としては保磁力と磁化方向厚の積が大の永久磁石を使用する。また、一般に、可変磁力磁石としては、アルニコ磁石やサマリウムコバルト磁石（サマコバ磁石）、フェライト磁石を使用し、固定磁力磁石としてはネオジム磁石（ＮｄＦｅＢ磁石）を使用する。

特開２００６－２８０１９５号公報特開２００８－４８５１４号公報

　ところで、この種の永久磁石式回転電機において、高速回転域でいったん減磁した可変磁力磁石を増磁する場合に、可変磁力磁石に近接配置した固定磁力磁石の磁界が、ｄ軸電流が作る増磁用の磁界の妨げとなり、その分増磁のためのｄ軸電流（磁化電流）が増大する現象がある。

　本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、固定磁力磁石の近傍に短絡コイルを配置し、この短絡コイルを貫通するｄ軸電流による磁界によって短絡コイルに誘導電流を発生させ、その誘導電流により前記固定磁力磁石に発生する磁界を打ち消すことにより、増磁時のｄ軸電流の増加を押さえた永久磁石式回転電機を提供することにある。

　前記の目的を達成するために、本発明は、保磁力と磁化方向厚の積が他の永久磁石と異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を構成し、この回転子の外周にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線の電流が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させて、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、前記不可逆的に変化させる永久磁石を除いた他の永久磁石の磁路部分と、他の永久磁石に隣接する磁束が漏れる部分とを取り囲むように短絡コイルを設け、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記短絡コイルに短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする。

　また、前記のような短絡コイルを有する永久磁石式回転電機の製造方法、短絡コイルを板状の導電性部材で構成すること、および短絡コイルや板状の導電性部材の配置箇所に関する技術も本発明の一態様である。

　以上のような構成を有する本発明によれば、短絡コイルに誘導電流を発生させ、その誘導電流により前記固定磁力磁石により発生する磁界を打ち消すことにより、増磁時のｄ軸電流の増加を押さえることができるので、回転子の磁極の減磁時および増磁時の磁化電流の増加を抑止でき、回転機の効率化を達成することができる。

本発明の実施例１を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例２を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例２を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。

本発明の実施例４を示す回転子と固定子の部分断面図で、可変磁力磁石の減磁時を示す。本発明の実施例４を示す回転子と固定子の部分断面図で、可変磁力磁石の増磁時を示す。本発明の実施例４の回転子の組立途中の状態を示す分解斜視図。本発明の実施例４を示す回転軸と平行な方向の断面図で、鉄心の組立途中の状態を示す。本発明の実施例４を示す回転軸と平行な方向の断面図で、鉄心の完成状態を示す。本発明の実施例５における導電性バーの平面図。本発明の実施例５を示す回転軸と平行な方向の断面図で、鉄心の完成状態を示す。本発明の実施例６を示す回転子の断面図で、鉄心の完成状態を示す。本発明の実施例７を示す回転子の断面図で、鉄心の組立途中の状態を示す。本発明の実施例７を示す回転子の断面図で、鉄心の完成状態を示す。

本発明の実施例８を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例８を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例８における増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。本発明の実施例９を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例９を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例９における増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。本発明の実施例１０を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１０を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１０における増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。本発明の実施例１１を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１１を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１１における増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。本発明の実施例１２を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１２を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１２における増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。本発明の実施例１３を示す回転子と固定子の部分断面図で、減磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１３を示す回転子と固定子の部分断面図で、増磁時の磁束の向きを示す。本発明の実施例１３における増磁時の磁束の方向を示すブリッジ部６と導電板８部分の斜視図である。

本発明の実施例１５における回転子の断面図本発明の実施例１５におけるｄ軸電流による増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例１５における増磁時の短絡コイル７ａによる磁界と漏れ磁界との状態を示す断面図本発明の実施例１５におけるｄ軸電流による減磁時の状態を示す断面図磁石の鎖交磁束が最大の状態を示す断面図コイルの電流で可変磁力磁石の磁力減少させる磁界を発生させた状態を示す断面図電流による逆磁界で可変磁力磁石の磁力が減少した状態を示す断面図電流による逆磁界で可変磁力磁石が逆方向に磁化し、磁石の鎖交磁束が最小の状態を示す断面図コイルの電流で極性反転した可変磁力磁石の磁力を減少させる磁界を発生た状態を示す断面図電流による磁界で極性反転した可変磁力磁石の磁力を減少させた状態を示す断面図電流による逆磁界で可変磁力磁石が逆方向に磁化し、磁石の鎖交磁束が最大の状態を示す断面図本発明の実施例１６における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例１７における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例１８における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例１９における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例２０における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例２１における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例２２における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例２３における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例２４における増磁時の状態を示す断面図本発明の実施例２５における増磁時の状態を示す断面図

［第１の発明］
　以下、本出願の第１の発明に係る永久磁石式型回転電機の実施例について、図１～４を参照して説明する。本実施例の回転電機は１２極の場合で説明しており、他の極数でも同様に適用できる。なお、第１の発明は、本出願の請求項１から請求項６に相当する。

（１－１）構成
　第１の発明の実施例１について、図１，２を用いて説明する。図１は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図２は同じく増磁時の磁束の方向を示す図である。

　第１の発明の実施例１の回転子１は、図１に示すように回転子鉄心２、保磁力と磁化方向厚みの積が小となる永久磁石３（以下、可変磁力磁石という）、保磁力と磁化方向厚の積が大となる永久磁石（以下、固定磁力磁石という）４，４から構成する。回転子鉄心２は珪素鋼板を積層して構成し、前記の可変磁力磁石３及び固定磁力磁石４，４は回転子鉄心２内に埋め込む。

　回転子鉄心２内を通過する磁束が可変磁力磁石３と固定磁力磁石４の厚さ方向に通過するように、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４の端部に磁気障壁となる空洞５ａ，ｂを設ける。この空洞５ａ，５ｂには、それぞれ短絡コイル８をセットする為に空洞５に設けられた凹部である、短絡コイルの装着部５ｃを設ける。

　本実施例では、可変磁力磁石３はフェライト磁石またはアルニコ磁石とし、この実施例ではフェライト磁石を使用した。固定磁力磁石４は、ＮｄＦｅＢ磁石を使用した。この可変磁力磁石の保磁力は２８０ｋＡ／ｍとし、固定磁力磁石の保磁力は１０００ｋＡ／ｍとする。可変磁力磁石３は磁極中央のｄ軸に沿って回転子鉄心２内に配置し、その磁化方向はほぼ周方向である。固定磁力磁石４は磁化方向がｄ軸方向に対して所定の角度を持つように、前記可変磁力磁石３の両側の回転子鉄心２内に配置する。

　前記回転子鉄心２内に埋め込まれた固定磁力磁石４を固定磁石のｄ軸の電流の磁化方向と平行に取り囲むように、短絡コイル８を設ける。短絡コイル８は、リング状の導電性部材から構成し、回転子鉄心２内に設けた空洞５の縁に形成した装着部５ｃにはめ込むように装着する。短絡コイル８は、回転子の鉄心の穴に高温で溶けた短絡コイルの装着部５ｃに導電性物質を流し込んで鋳造して制作することも可能である。

　この短絡コイル８は、電機子巻線にｄ軸電流を通電させた場合に発生する磁束で、短絡電流が発生するものである。そのため、この短絡コイル８は、可変磁力磁石３を除いた固定磁力磁石４の磁路部分に設ける。その場合、固定磁力磁石４の磁化方向を中心軸として、固定磁力磁石４周囲に短絡コイル８を設ける。

　本実施例では、この短絡コイル８は、固定磁力磁石４の上下にそれぞれ設けられているが、上下いずれか一方でも良い。また、固定磁力磁石の表面に密着して設ける以外に、図示のように固定磁力磁石、及び固定磁力磁石と可変磁力磁石との間のブリッジ部６を取り囲むように設ける。

　短絡コイルは、可変磁力磁石３の磁化が変化する程度の短絡電流が１秒以内に流れ、その後１秒以内にその短絡電流を５０％以上減衰させるものであることが好ましい。また、短絡コイル８のインダクタンス値と抵抗値を、可変磁力磁石３の磁化が変化する程度の短絡電流が流れるような値とすると、効率が良い。

　前記回転子２の外周には、エアギャップ９を介して固定子１０を設ける。この固定子１０は、電機子鉄心１１と電機子巻線１２とを有する。この電機子巻線１２に流れる磁化電流により、短絡コイル８には誘導電流が誘起され、その誘導電流によって短絡コイル８を貫通する磁束が形成される。

　この電機子巻線１２に流れる磁化電流により、可変磁力磁石３の磁化方向が可逆的に変化する。すなわち、可変磁力磁石と固定磁力磁石に対しては、永久磁石式回転電機の運転時において、ｄ軸電流による磁界で永久磁石３を磁化させて可変磁力磁石３の磁束量を不可逆的に変化させる。その場合、可変磁力磁石３を磁化するｄ軸電流を流すと同時にｑ軸電流により回転電機のトルクを制御する。

　また、ｄ軸電流で生じる磁束により、電流（ｑ軸電流とｄ軸電流とを合成した全電流）と可変磁力磁石と固定磁力磁石とで生じる電機子巻線の鎖交磁束量（すなわち、回転電機の全電流によって電機子巻線に生じる磁束と、回転子側の可変磁力磁石と固定磁力磁石とによって生じる磁束とから構成される電機子巻線全体の鎖交磁束量）をほぼ可逆的に変化させる。

　特に、本実施例では、瞬時の大きなｄ軸電流による磁界で可変磁力磁石３を不可逆変化させる。この状態で不可逆減磁がほとんど生じないか、僅かの不可逆減磁が生じる範囲のｄ軸電流を連続的に流して運転する。このときのｄ軸電流は電流位相を進めて端子電圧を調整するように作用する。すなわち、大きなｄ軸電流で可変用磁石３の極性を反転させ、電流位相を進める運転制御方法を行う。このようにｄ軸電流で可変用磁石３の極性を反転させているので、端子電圧を低下させるような負のｄ軸電流を流しても、可変用磁石３にとっては減磁界ではなく増磁界となる。すなわち、負のｄ軸電流で可変用磁石３は減磁することなく、端子電圧の大きさを調整することができる。

（１－２）減磁及び増磁作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時と減磁時の作用について説明する。なお、各図中に、電機子巻線１２や短絡コイル８によって発生した磁力の方向を矢印により示す。

　本実施例では、固定子１０の電機子巻線１２に通電時間が０．１ｍｓ～１００ｍｓ程度の極短時間となるパルス的な電流を流して磁界を形成し、可変磁力磁石３に磁界Ａを作用させる（図１参照）。永久磁石を磁化するための磁界Ａを形成するパルス電流は、固定子１０の電機子巻線１２のｄ軸電流成分とする。

　２種類の永久磁石の厚みはほぼ同等するとｄ軸電流による作用磁界による永久磁石の磁化状態変化は保磁力の大きさにより変る。永久磁石の磁化方向とは逆方向の磁界を発生する負のｄ軸電流を電機子巻線１２にパルス的に通電する。負のｄ軸電流によって変化した磁石内の磁界Ａが－２８０ｋＡ／ｍになったとすると、可変磁力磁石３の保磁力が２８０ｋＡ／ｍなので可変磁力磁石３の磁力は不可逆的に大幅に低下する。

　一方、固定磁力磁石４の保磁力が１０００ｋＡ／ｍなので磁力は不可逆的に低下しない。その結果、パルス的なｄ軸電流が０になると可変磁力磁石３のみが減磁した状態となり、全体の磁石による鎖交磁束量を減少することができる。さらに－２８０ｋＡ／ｍよりも大きな逆磁界をかけると可変磁力磁石３は逆方向に磁化して極性は反転する。この場合、可変磁力磁石３の磁束と固定磁力磁石４の磁束は打ち消しあうので永久磁石の全鎖交磁束は最小になる。

　この場合、固定磁力磁石４の磁力の方向は、図１のＢに示すように、固定磁力磁石４から可変磁力磁石３の方向となるので、前記電機子巻線１２による磁界の磁力の方向と一致するため、可変磁力磁石３の減磁させる方向に強い磁力が作用する。同時に、短絡コイル８には、電機子巻線１２の磁界Ａを打ち消すような誘導電流が発生し、その誘導電流によって図１矢印Ｃで示すような磁力の方向を有する磁界が発生する。この短絡コイル８による磁力Ｃも、可変磁力磁石３の磁化方向を逆方向に向けるように作用する。これらより、可変磁力磁石３の減磁及び極性の反転が効率的に行われる。

　つぎに、永久磁石の全鎖交磁束を増加させて最大に復元させる過程（増磁過程）を説明する。減磁完了の状態では、図２に示すように、可変磁力磁石３の極性は反転しており、反転した磁化とは逆方向（図１に示す初期の磁化方向）の磁界を発生する正のｄ軸電流を電機子巻線１２に通電する。反転した逆極性の可変磁力磁石３の磁力は前記磁界が増すに連れて減少し、０になる。さらに正のｄ軸電流による磁界を増加させると極性は反転して初期の極性の方向に磁化される。ほぼ完全な着磁に必要な磁界である３５０ｋＡ／ｍをかけると、可変磁力磁石３は着磁されてほぼ最大に磁力を発生する。

　この場合、減磁時と同様に、ｄ軸電流は連続通電で増加させる必要はなく、目標の磁力にする電流を瞬間的なパルス電流を流せばよい。一方、固定磁力磁石４の保磁力が１０００ｋＡ／ｍなので、ｄ軸電流による磁界が作用しても固定磁力磁石４の磁力は不可逆的に変化しない。その結果、パルス的な正のｄ軸電流が０になると可変磁力磁石３のみが増磁した状態となり、全体の磁石による鎖交磁束量を増加することができる。これにより元の最大の鎖交磁束量に戻すことが可能となる。

　以上のようにｄ軸電流による瞬時的な磁界を可変磁力磁石３と固定磁力磁石４に作用させることにより、可変磁力磁石３の磁力を不可逆的に変化させて、永久磁石の全鎖交磁束量を任意に変化させることが可能となる。

（１－３）短絡コイル８の作用
　つぎに、短絡コイル８の作用について述べる。可変磁力磁石３と固定磁力磁石４は回転子鉄心２内に埋め込まれて磁気回路を構成しているので、前記ｄ軸電流による磁界は可変磁力磁石３のみでなく、固定磁力磁石４にも作用する。本来、前記ｄ軸電流による磁界は可変磁力磁石３の磁化を変化させるために行う。そこで、前記ｄ軸電流による磁界が固定磁力磁石４に作用しないようにし、可変磁力磁石３に集中するようにすればよい。

　本実施例では、固定磁力磁石４とその周囲のブリッジ部６に短絡コイル８を配置している。この場合、短絡コイル８は、固定磁力磁石４の磁化方向を中心軸として配置する。図２に示す、可変磁力磁石３の増磁方向の磁化を行う場合、前記ｄ軸電流による磁界Ａ１が固定磁力磁石４に作用すると、前記磁界Ａを打ち消すような誘導電流が短絡コイル８に流れる。したがって、固定磁力磁石４中には、前記ｄ軸電流による磁界Ａ１と短絡電流による磁界Ｃが作用し両者が打ち消し合うために、磁界の増減はほとんど生じない。つまり磁界Ａ１≒０にできるので、少ない磁化電流により可変磁力磁石３を効果的に増磁することができる。

　このとき、固定磁力磁石４は短絡コイル８により前記ｄ軸電流の影響を受けなく、磁束の増加はほとんど生じないので、ｄ軸電流による電機子鉄心１１の磁気飽和も緩和できる。すなわち、電機子鉄心１１は、ｄ軸電流によって発生する磁界Ａが電機子巻線１２間に形成された磁路を通過することにより、その部分の磁気飽和が生じる可能性がある。しかし、本実施例では、短絡コイル８の磁界Ｃのうち、電機子鉄心１１の磁路を通過する部分が、ｄ軸電流による磁界Ａと逆方向に作用し、Ａ１≒０とできるので、電機子鉄心１１の磁路が磁気飽和することが緩和される。

　また、本実施例では、短絡コイル８がブリッジ部６を取り囲むように設けたので、ブリッジ部６に作用する磁界Ａ２によっても短絡コイル８に短絡電流が流れることになる。この場合、可変磁力磁石３の近傍に短絡コイル８を配置することになるため、可変磁力磁石以外に作用する磁界を効率よく打ち消すことが可能である。

　さらに、固定磁力磁石４は短絡コイル８により前記ｄ軸電流の影響を受けなく、磁束の増加はほとんど生じないので、ｄ軸電流による電機子鉄心１１の磁気飽和も緩和できる。すなわち、電機子鉄心１１は、ｄ軸電流によって発生する磁界Ａが電機子巻線１２間に形成された磁路を通過することにより、その部分の磁気飽和が生じる可能性がある。しかし、本実施例では、短絡コイル８の磁界Ｃは磁界Ａ１＋磁界Ａ２を打ち消し、磁界Ａ１＋磁界Ａ２≒０とできるので、電機子鉄心１１の磁路を通過する磁束の内、磁界Ａ１及び磁界Ａ２による成分が減少するので、電機子鉄心１１の磁路が磁気飽和することが緩和される。

　以上のような構成を有する第１の発明の実施例１によれば、短絡コイルに誘導電流を発生させ、その誘導電流により前記固定磁力磁石により発生する磁界を打ち消すことにより、増磁時のｄ軸電流の増加を押さえることができるので、回転子の磁極の減磁時および増磁時の磁化電流の増加を抑止できるので、回転機の効率化を達成することができる。また、ブリッジ部６も１つの短絡コイル８を取り囲んでいるので、磁化電流による磁界がブリッジ部６に進入することを防止する。その結果、磁界Ａを可変磁力磁石３に効果的に作用させることができる。

　実施例２では、短絡コイル８を固定磁力磁石の上下の面（磁化方向と直行する方向）と平行に設けたが、図３，４に示すように短絡コイルの対角線方向に１本あるいはＸ字状に２本設けることもできる。すなわち、固定磁力磁石４の磁化方向に対して一定の角度を保った方向で、前記固定磁力磁石４の回転子の軸方向と直交する方向の断面の対角に配置する。この時、短絡コイル８は固定磁力磁石４に密着して配置しても良い。短絡コイル８の一端を可変磁力磁石３の周辺まで延ばし、短絡コイル８の内側に固定磁力磁石４とブリッジ部６を含めることもできる。また、本実施例では、この短絡コイル８は、固定磁力磁石４の上下にそれぞれ設けられているが、上下いずれか一方でも良い。

　前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時と減磁時の作用について説明する。図３に示す、可変磁力磁石３の減磁方向の磁化を行う場合、前記ｄ軸電流による磁界Ａ，Ａ’が固定磁力磁石４に作用すると、実施例１と同様に固定磁力磁石４の上側から下側に流れる前記磁界Ａを打ち消すような短絡電流が短絡コイル８に流れる。また、固定磁力磁石４の側面からから下側に作用する磁界Ａ’による短絡電流も固定磁力磁石４の内部に配置された短絡コイル８に流れることになる。

　これとは逆の増磁を行う場合も、図４に示すように、固定磁力磁石４の下側から上側に流れる前記磁界Ａを打ち消すような短絡電流が固定磁力磁石４の内部の短絡コイル８に流れる。また、固定磁力磁石４の下側から側面に流れる磁界Ａ’による短絡電流も短絡コイル８に流れる。

　そのため実施例２では、前記各実施例の効果に加えて、固定磁力磁石４の側面に作用する磁界Ａ’による短絡電流も短絡コイル８に流すことができる。これにより、固定磁力磁石４で上側と下側で発生する短絡電流に差が生じてしまうことが無くなるので、磁界の強さの調整を容易にすることが可能になる。

　第１の発明は、前記の各実施例に限定されるものではなく、次のような実施例３も包含する。

（１）前記各実施例では４極の回転電機を示したが、８極等の多極の回転電機にも第１の発明を適用できるのは当然である。極数に応じて永久磁石の配置位置、形状が幾分変ることはもちろんであり、作用と効果は同様に得られる。特に、前記各実施例は、中央に可変磁力磁石を、その両側に固定磁力磁石を配置したものであるが、可変磁力磁石と固定磁力磁石との他の配置にも適用できる。

（２）前記回転子鉄心２において、固定磁力磁石の外周側に磁気障壁を構成するために設ける空洞の形状や位置、また、固定磁力磁石の内周側にその磁路断面積を決定するために設ける空洞の位置などは、使用する永久磁石の保磁力や磁化電流によって生じる磁界の強さなどに応じて、適宜変更できる。

［第２の発明］
　ところで、第１の発明で示した短絡コイルは、回転子鉄心内に配置した永久磁石の周囲に設ける必要があるため、如何にして簡単な手法で鉄心内に組み込むかが検討されている。例えば、短絡コイルと永久磁石とを密着して配置する場合には、永久磁石の周囲に短絡コイルを巻き付けた後、永久磁石とコイルとを鉄心内に開口させた永久磁石装着スペースにはめ込むことができる。しかし、永久磁石と短絡コイルとが離れ、両者の間に鉄心部分が存在すると、細いコイル挿入孔に、１本ずつ短絡コイルを挿入していかねばならず、その組立は甚だ困難になる。

　特に、この種の永久磁石式回転電機、特に、小型・高出力化を要求されるハイブリッド車両用の永久磁石式回転電機では、限られた空間内での高トルク、高出力が要求され、それに伴い、トルクリップル、振動、騒音の減少が要求されている。そのため、回転子積層鉄心をブロック状にして、それらを円周方向にずらしたスキュー構造が採用される。このようなスキュー構造とした永久磁石式回転電機において、回転子鉄心内に組み込まれた永久磁石の周囲に、更に、前記のような短絡コイルを設けることは、極めて面倒な作業であった。

　本出願の第２の発明の目的は、スキュー構造の回転子鉄心を有する永久磁石式回転電機において、短絡コイルを永久磁石の周囲に簡単な手法で組み込むことを可能とした永久磁石式回転電機及びその製造方法を提供することにある。

　前記の目的を達成するために、第２の発明の永久磁石式回転電機は、回転子の鉄心を軸方向において２つ以上に分割し、この分割した鉄心部同士の磁極位置を周方向にスキューさせ、各鉄心部には永久磁石の磁化を行なう際に磁化時に発生する磁束によって短絡電流が流れるような導電性の短絡コイルを設け、各鉄心部の短絡コイルを、各鉄心部のスキュー角度に応じて回転子の周方向にずれた角度で配置すると共に、各鉄心部の短絡コイルを鉄心の境界部において段差部をもって接続することを特徴とする。すなわち、第２の発明は、本出願の請求項７から請求項１７に相当する。

　前記のような構成を有する第２の発明の永久磁石式回転電機では、スキュー構造の回転子鉄心の鉄心部に対して、そのスキュー角度だけずれた構造の短絡コイルを組み込むことが可能になる。その結果、スキューした鉄心部に対する短絡コイルの組み込み作業が簡単になり、短絡コイルを有する永久磁石式回転電機を容易に得ることができる。

　以下、第２の発明の実施例４を図５～図９に従って具体的に説明する。図５は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図６は同じく増磁時の磁束の方向を示す図である。図７は本実施例の永久磁石式回転電機の組立途中の状態を示す分解斜視図、図８は同じく回転軸と平行な方向の断面図、図９は同じく完成状態の断面図である。

（１－１）永久磁石式回転電機の構成
　第２の発明の実施例４の回転子１は、図５に示すように回転子鉄心２、可変磁力磁石３、固定磁力磁石４から構成される。回転子鉄心２は珪素鋼板を積層して構成し、前記の永久磁石は回転子鉄心２内に埋め込む。回転子鉄心２内を通過する磁束が可変磁力磁石３と固定磁力磁石４の厚さ方向に通過するように、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４の端部に磁気障壁となる空洞５を設ける。

　前記回転子鉄心２内に埋め込まれた固定磁力磁石４を取り囲むように、短絡コイル８を設ける。この短絡コイル８は、リング状の導電性部材から構成し、回転子鉄心２内に設けた空洞５の縁の部分にはめ込むように装着する。なお、後述する実施例６のように回転子の鉄心の穴に高温で溶けた導電性物質を流し込んで鋳造して製作することも可能である。

　本実施例では、この短絡コイル８は、固定磁力磁石４の上下にそれぞれ設けられているが、上下いずれか一方でも良い。また、短絡コイル８を固定磁力磁石の上下の面（磁化方向と直行する方向）と平行に設けたが、短絡コイルの対角線方向に１本あるいはＸ字状に２本設けることもできる。さらに、固定磁力磁石の表面に密着して設ける以外に、図示のように固定磁力磁石、及び固定磁力磁石と可変磁力磁石との間のブリッジ部分６を取り囲むように設けることもできる。

　短絡コイル８は、可変磁力磁石３の磁化が変化する程度の短絡電流が１秒以内に流れ、その後１秒以内にその短絡電流を５０％以上減衰させるものであることが好ましい。また、短絡コイル８のインダクタンス値と抵抗値を、可変磁力磁石３の磁化が変化する程度の短絡電流が流れるような値とすると、効率が良い。

　また、この電機子巻線１２に流れる磁化電流により、可変磁力磁石３の磁化方向が可逆的に変化する。すなわち、可変磁力磁石と固定磁力磁石に対しては、永久磁石式回転電機の運転時において、ｄ軸電流による磁界で永久磁石３を磁化させて可変磁力磁石３の磁束量を不可逆的に変化させる。その場合、可変磁力磁石３を磁化するｄ軸電流を流すと同時にｑ軸電流により回転電機のトルクを制御する。

　また、ｄ軸電流で生じる磁束により、電流（ｑ軸電流とｄ軸電流とを合成した全電流）と可変磁力磁石と固定磁力磁石とで生じる電機子巻線の鎖交磁束量（回転電機の全電流によって電機子巻線に生じる磁束と、回転子側の可変磁力磁石と固定磁力磁石とによって生じる磁束とから構成される電機子巻線全体の鎖交磁束量）をほぼ可逆的に変化させる。

　本実施例では、固定子１０の電機子巻線１２に通電時間が０．１ｍｓ～１００ｍｓ程度の極短時間となるパルス的な電流を流して磁界を形成し、可変磁力磁石３に磁界Ａを作用させる（図５参照）。永久磁石を磁化するための磁界Ａを形成するパルス電流は、固定子１０の電機子巻線１２のｄ軸電流成分とする。

　この場合、固定磁力磁石４によって生じる磁界の磁力の方向は、図５のＢに示すように、固定磁力磁石４から可変磁力磁石３の方向となるので、前記電機子巻線１２による磁界の磁力の方向と一致するため、可変磁力磁石３の減磁させる方向に強い磁力が作用する。同時に、短絡コイル８には、電機子巻線１２の磁界Ａを打ち消すような誘導電流が発生し、その誘導電流によって図５矢印Ｃで示すような磁力の方向を有する磁界が発生する。この短絡コイル８による磁力Ｃも、可変磁力磁石３の磁化方向を逆方向に向けるように作用する。これらより、可変磁力磁石３の減磁及び極性の反転が効率的に行われる。すなわち、短絡コイル８に誘起された誘導電流により発生した磁界Ｃの磁力の方向は、可変磁力磁石３を貫通する部分においては、磁化電流による磁界Ａの方向と一致するので、減磁方向の磁化も効果的に行われる

　つぎに、永久磁石の全鎖交磁束を増加させて最大に復元させる過程（増磁過程）を説明する。減磁完了の状態では、図６に示すように、可変磁力磁石３の極性は反転しており、反転した磁化とは逆方向（図５に示す初期の磁化方向）の磁界を発生する正のｄ軸電流を電機子巻線１２に通電する。反転した逆極性の可変磁力磁石３の磁力は前記磁界が増すに連れて減少し、０になる。さらに正のｄ軸電流による磁界を増加させると極性は反転して初期の極性の方向に磁化される。ほぼ完全な着磁に必要な磁界である３５０ｋＡ／ｍをかけると、可変磁力磁石３は着磁されてほぼ最大に磁力を発生する。

　本実施例では、固定磁力磁石４の周囲に短絡コイル８を配置している。この場合、短絡コイル８は、固定磁力磁石４の磁化方向を中心軸として配置する。図６に示す、可変磁力磁石３の増磁方向の磁化を行う場合、前記ｄ軸電流による磁界Ａが固定磁力磁石４に作用すると、前記磁界Ａを打ち消すような誘導電流が短絡コイル８に流れる。したがって、固定磁力磁石４中には、前記ｄ軸電流による磁界Ａと短絡電流による磁界Ｃが作用し両者が打ち消し合うために、磁界の増減はほとんど生じない。

　さらに、短絡電流による磁界Ｃは可変磁力磁石３にも作用し、ｄ軸電流による磁界Ａと同方向になる。したがって、可変磁力磁石３を磁化させる磁界Ａが強まり、少ないｄ軸電流で可変磁力磁石３を磁化できることになる。また、この短絡コイル８による磁界Ｃの磁力の方向は、固定磁力磁石４によって生じる磁界Ｂの磁力の方向と反対なので、この磁界Ｂの磁力を打ち消す方向にも作用する。よって少ない磁化電流により、可変磁力磁石３を効果的に増磁することができる。

　このとき、固定磁力磁石４は短絡コイル８により前記ｄ軸電流の影響を受けなく、磁束の増加はほとんど生じないので、ｄ軸電流による電機子鉄心１１の磁気飽和も緩和できる。すなわち、電機子鉄心１１は、ｄ軸電流によって発生する磁界Ａが電機子巻線１２間に形成された磁路を通過することにより、その部分の磁気飽和が生じる可能性がある。しかし、本実施例では、短絡コイル８の磁界Ｃのうち、電機子鉄心１１の磁路を通過する部分が、ｄ軸電流による磁界Ａと逆方向に作用するので、電機子鉄心１１の磁路が磁気飽和することが緩和される。

（１－４）永久磁石式回転電機の製造方法
　前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機は、次のようにして製造される。図７～図９において、符号２０は本実施例の永久磁石式回転電機の回転子を示すものであって、この回転子２０はその軸方向中央部から２分割されており、第１の鉄心部２０ａと、第２の鉄心部２０ｂとから構成される。この各鉄心部２０ａ，２０ｂには、図５及び図６において説明したように、固定磁力磁石及び可変磁力磁石の装着孔、磁気障壁となる空洞部、短絡コイルの挿入孔２２ａ，２２ｂが、回転子の軸と平行に鉄心部を貫通するように形成されている。

　各鉄心部２０ａ，２０ｂの間には、鉄心部と同一外径の導電性の板３０が配設されている。この導電性の板３０は、前記短絡コイルと同様な銅、アルミなどの導電性の材料によって構成される。導電性の板３０の表面には、一方の鉄心部２０ａ内において短絡コイルの一部を構成する一対の導電性バー３１ａ，３２ａが、また導電性の板３０の裏面には、他方の鉄心部２０ｂ内において短絡コイルの一部を構成する一対の導電性バー３１ｂ，３２ｂの一端が溶接、ろう付けなどの手段で固定されている。この導電性バー３１ａ～３２ｂは、各鉄心部２０ａ，２０ｂの回転軸方向の寸法よりも、短絡コイルの回転子周方向の長さの１／２だけ長いものであって、各鉄心部の内側（回転子中心側）からこの導電性バー３１ａ～３２ｂを短絡コイル装着孔２２に挿入した場合に、その先端部が各鉄心部の外側（回転子の外側面）に突出する寸法である。

　この導電性バー３１ａ，３０ｂは、導電性の板３０の両面に設けられているが、導電性の板３０の表面と裏面とでは、その配設位置が異なっている。すなわち、本実施例の永久磁石式回転電機は、回転子の鉄心部２０ａ，２０ｂがスキュー構造を採用しているため、回転子の左右の鉄心部２０ａ，２０ｂでは、可変磁力磁石や固定磁力磁石、あるいはその周囲に配置される短絡コイルの位置が、回転子の円周方向にずれている。従って、スキュー角度に合わせて、導電性の板３０の両面に設けられた導電性バー３１ａ，３２ａと３１ｂ，３２ｂも、導電性の板３０の表面と裏面とで回転子の周方向にずれた位置に設けられている。同様に、これらの導電性バー３１ａ～３２ｂを挿入する短絡コイル挿入孔２２ａ，２２ｂもスキュー角度ずれた位置に設けられている。

　なお、図７では、短絡コイル挿入孔２２ａ，２２ｂ及び導電性バー３１ａ～３２ｂの一部のみを示しているが、この挿入孔及び導電性バーの数は、磁極数、各磁極に設ける永久磁石数、また、各永久磁石に設ける短絡コイル数に応じて設定される。

　このような構成を有する導電性の板３０を、その両面の導電性バー３１ａ～３２ｂを短絡コイル挿入孔２２ａ，２２ｂに挿入した状態で、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂに挟持させることで、本実施例の回転子２０が構成される。この場合、回転子の左右の鉄心部２０ａ，２０ｂがスキューしており、磁極を構成する可変磁力磁石や固定磁力磁石の位置が周方向にずれていても、導電性の板３０に設けた導電性バー３１ａ～３２ｂも導電性の板の表面と裏面でスキュー角度ずれた位置にあるので、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂで導電性の板３０を挟持するように結合することで、鉄心の適切な位置（固定磁力磁石を取り囲む位置）に導電性バーを挿入することができる。

　左右の鉄心部２０ａ，２０ｂにより導電性の板３０を挟持すると、回転子２０軸方向端面には導電性バー３１ａ～３２ｂの先端が突出する。そこで、この突出した導電性バー３１ａと３２ａの先端、及び導電性バー３１ｂと３２ｂの先端同士を、溶接やろう付けなどの手段で短絡接続して、短絡接続部３３ａ，３３ｂを形成する。その結果、一方の鉄心部２０ａ内には、導電性の板３０→導電性バー３１ａ→短絡接続部３３ａ→導電性バー３２ａから成る短絡コイルが形成され、他方の鉄心部２０ｂ内には、導電性の板３０→導電性バー３１ｂ→短絡接続部３３ｂ→導電性バー３２ｂから成る短絡コイルが形成される。この短絡接続部３３ａ，３３ｂの外側は、絶縁材料または導電性バーよりも電気抵抗が大きな部材から成る端板３４ａ，３４ｂによって被覆する。

　なお、前記のようにして導電性バー３１ａ～３２ｂの先端同士を接続して短絡接続部３３ａ，３３ｂを形成する代わりに、別途用意した導電性の部材によって導電性バー導電性バー３１ａ～３２ｂの先端を短絡させることもできる。

　前記のような構成を有する実施例４によれば、導電性の板２０の両面に導電性バー３１ａ～３２ｂを形成しておき、これを左右の鉄心部２０ａ，２０ｂにはめ込むという簡単な作業で、スキュー構造の鉄心内に短絡コイルを配置することができる。特に、短絡コイルを永久磁石とその周囲のブリッジ部とを取り囲むように設ける場合、従来の手法では、鉄心内に貫通した短絡コイル挿入孔内に、コイルを１本ずつ通して行く必要があり、その作業が繁雑であった。しかし、本実施例では、左右の鉄心部で導電性の板を挟持する場合に、導電性の板に設けた導電性バーを鉄心部の挿入孔内に一括して挿入することで、鉄心内に設けるすべての短絡コイルを一挙に鉄心内に組み込むことができる。その結果、短絡コイルの組み込み作業が、従来技術に比較して格段に向上する。

　また、回転子の中央部では、すべての短絡コイルの一部を導電性の板３０によって共用することで、コイルの結線作業や組み込み作業の簡略化が可能となる。特に、スキュー構造の回転子であっても、導電性の板３０に固定する導電性バー３１ａ～３２ｂの位置を変更するだけで、スキュー角度や磁極の位置に柔軟に対応することができる。

　この実施例５は、実施例４のような導電性の板を使用することなく、個々の導電性バーごとにスキュー角度に応じた段差部を設けることにより、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂ内を貫通する短絡コイルを得るものである。すなわち、図１０は、実施例５における各短絡コイルを形成する一対の導電性バー４１，４２を示す平面図、図１１は、この導電性バー４１，４２によって形成された短絡コイルを有する回転子の断面図である。

　この導電性バー４１，４２は、中央の段差部４３によって一体化された左右の鉄心挿入部４１ａ～４２ｂを備えている。この鉄心挿入部４１ａ～４２ｂは、各鉄心部２０ａ，２０ｂの回転軸方向の寸法よりも、短絡コイルの回転子周方向の長さの１／２だけ長いものであって、各鉄心部の内側（回転子中心側）からこの鉄心挿入部４１ａ～４２ｂを短絡コイル装着孔に挿入した場合に、その先端部が各鉄心部の外側（回転子の外側面）に突出する寸法である。

　実施例５において、回転子２０が一定のスキュー角度を有する左右の鉄心部２０ａ，２０ｂから構成されている。また、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂに、可変磁力磁石や固定磁力磁石の装着孔、磁気障壁となる空洞部、及び短絡コイル挿入孔が、スキュー角度分だけずれた位置に設けられている点は、実施例４と同様である。

　一方、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂには、実施例４の導電性の板に代えて、スペーサ円板４４が設けられている。このスペーサ円板４４は、鉄心部２０ａ，２０ｂと同様に珪素鋼板によって構成されている。すなわち、このスペーサ円板４４は、短絡コイルの一部を構成するものではないので、実施例４のような導電性は不要であり、銅やアルミなどの材料で構成する必要はない。このスペーサ円板４４には、前記導電性バー４１，４２の段差部４３が入り込む空間部４５が形成されている。

　なお、この一対の導電性バー４１，４２とその段差部４３が入り込む空間部４５は、各短絡コイルごとに設けられている。従って、磁極ごとに１個あるいは複数個の短絡コイルを設ける場合、その数に応じて、一対の導電性バー４１，４２と空間部４５を用意する。

　このような構成を有する実施例５では、導電性バー４１，４２の一方の端部（例えば、鉄心挿入部４１ａ，４２ａ）を、回転子の分割された鉄心部２０ａの短絡コイル挿入孔内に差し込み、次いで、スペーサ円板４４をその空間部４５に導電性バー４１，４２の段差部４３が位置するように鉄心部２０ａに重ね合わせる。更に、スペーサ円板４４から突出している導電性バー４１，４２の反対側の鉄心挿入部４１ｂ，４２ｂが短絡コイル挿入孔に入り込むようにして、スペーサ円板４４に反対側の鉄心部２０ｂを重ね合わせる。その後、鉄心部２０ａ，２０ｂの軸方向端部より突出した導電性バー４１，４２の先端部を折り曲げて接続し、短絡接続部４６ａ，４６ｂを形成することで、短絡コイルを構成する。

　なお、この場合、別途用意した部材で、導電性バー４１，４２の先端を短絡させても良い。また、実施例４のように、中央のスペーサ円板４４に各短絡コイルを構成する多数の導電性バー４１，４２をセットしておき、その両側から左右の鉄心部２０ａ，２０ｂを装着することも可能である。

　その後、実施例４のように、短絡接続部４６ａ，４６ｂの外側を、絶縁材料あるいは導電性バーよりも電気抵抗が大きな部材から成る端板４８ａ，４８ｂによって被覆する。なお、絶縁材料の端板４８ａ，４８ｂの代わりに、端板として珪素鋼板を使用する場合には、図示のように短絡接続部の外側に絶縁部材４７ａ，４７ｂを設ける。

　以上のような実施例５では、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂ内を貫通した導電性バー４１，４２と、鉄心部２０ａ，２０ｂの軸方向端面において形成された短絡接続部４６ａ，４６ｂとにより、回転子鉄心内には、スペーサ円板４４部分においてスキュー分屈曲した１本の短絡コイルが形成され、回転子鉄心内でスキュー角度ずれた位置に配置された各鉄心部２０ａ，２０ｂ内の永久磁石の周囲に短絡コイルを配置することができる。

　特に、実施例５では、中央に導電性の板を使用することがないので、短絡コイルを形成する個々の導電性バーと導電性の板との溶接やろう付けなどの接合作業が不要となり、その製造作業が簡単になる。また、回転子の中央に導電性の板が存在せず、スペーサ円板として鉄心部と同質の珪素鋼板を使用することが可能になるので、磁気特性も優れている。

　この実施例６は、短絡コイルを溶融した導電性材料を回転子鉄心の導電性部材注入孔に流し込んで、導電性材料が固化したときに短絡コイルを形成するものである。以下、図１２の断面図により、実施例６を説明する。

　この実施例６においては、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂの間にスペーサ円板５１を配置すると共に、鉄心部２０ａ，２０ｂの軸方向端部には端板５２ａ，５２ｂを配置する。各鉄心部２０ａ，２０ｂ内には、短絡コイルの位置に合わせて導電材料注入孔５３ａ，５３ｂが回転子の軸方向と平行に形成されている。この場合、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂの導電部材注入孔５３ａ，５３ｂの位置は、鉄心部２０ａ，２０ｂのスキュー角度だけずれた位置に形成されている。

　中央のスペーサ円板５１には、左右鉄心部に形成した導電部材注入孔５３ａ，５３ｂの鉄心中央側の開口部と連通する空間部５４が形成されている。また、左右の端板５２ａ，５２ｂには、導電部材注入孔５３ａ，５３ｂの鉄心端部側の開口部と連通する短絡接続部５５ａ，５５ｂが設けられている。一方の端板（図では、端板５２ａ）には、この短絡接続部５５ａと連通する導電材料の注入口５６が設けられている。

　このような構成を有する実施例６では、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂ、スペーサ円板５１及び左右の端板５２ａ，５２ｂを一体に密着固定した状態で、注入口５６から溶融した銅、アルミなどの導電材料を注入する。すると、この導電材料が、導電材料注入孔５３ａ，５３ｂ、空間部５４及び短絡接続部５５ａ，５５ｂ内に流入し、それが固化することにより、回転子鉄心内にスキュー角度ずれた構造の短絡コイルが形成される。

　この実施例６によれば、鉄心内に個々の導電性バーを挿入する手間がなくなり、一挙に複雑な形状をした多数の短絡コイルを形成することができる。

　実施例７は、直線状の導電性バーを左右の鉄心部に挿入しておき、左右の鉄心部をそれぞれ逆方向にスキューする角度だけひねりを加えることにより、鉄心中央部でスキュー角度分ずれた形状の短絡コイルを形成するものである。図１３は、そのひねりを加える前の断面図、図１４はひねりを加えた結果得られたスキュー角度分の段差を有する短絡コイルの断面図である。

　実施例７においては、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂがスペース板６１を介して積層されている。このスペース板６１には、短絡コイルの形成時に、スキュー角度に応じた段差部が入り込むことのできる空間部６２が設けられている。また、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂには、それぞれ一対の短絡コイルの挿入孔６３ａ，６３ｂが、回転子の軸方向と平行に設けられている。この場合、各挿入孔６３ａ，６３ｂは、スペース板６１の空間部６２に開口しており、各鉄心のスキュー前の状態では、一直線上に配置されている。この短絡コイルの挿入孔６３ａ，６３ｂには、Ｕ字形をした導電性バー６４の２本の足がそれぞれが挿入されている。

　この図１３に示すように、左右の鉄心部２０ａ，２０ｂとスペース板６１を重ね合わせた状態で、短絡コイル挿入孔６３ａ，６３ｂに導電性バー６４を挿入し、左右の鉄心部に対して、そのスキュー角度分のひねりを加える。すると、図１４に示すように、導電性バー６４は、鉄心中央のスペース板６１部分において屈曲し、そこにスキュー角度に応じた段差部６５が形成される。その後、回転子鉄心の一方の端面に露出しているＵ字形の導電性バー６４の足の部分の先端同士を溶接やろう付けなどで接合することで、一方の短絡接続部６６ａを形成する。なお、Ｕ字形の連結部分が他方の短絡接続部６６ｂとなる。

　以上のような構成を有する実施例７によれば、直線状に配置された挿入孔６３ａ，６３ｂにＵ字形の導電性バー６４を挿入し、鉄心部にひねりを加えるだけで、鉄心内部で段差が付いた短絡コイルを簡単に作製することができる。特に、鉄心の一方向から導電性バー６４を挿入するだけでよいので、導電性バーの両側にそれぞれ鉄心部をはめ込む技術に比較して、製造工程が簡単になる。また、導電性バーも単なるＵ字形でよいので、加工も簡単であり、スキュー角度も鉄心部のひねり量によって決まるため、導電性バー自体はスキュー角度を考慮する必要がなく、どのようなスキュー角度の回転電機に対しても適用可能である。

［第３の発明］
　本出願の第３の発明は、不可逆的に変化させる永久磁石を除いた他の永久磁石の磁路部分、他の永久磁石の磁化方向を中心軸として前記他の永久磁石の周囲、あるいは不可逆的に変化させる磁石以外に磁束が漏れる磁路部分に導電板を設け、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記導電板に短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする。特に、第３の発明において、固定磁力磁石の上下、周囲、全表面、あるいは磁束が漏れる磁路部分であるブロック部導電板を設けることもできる。

　以上のような構成を有する第３の発明によれば、導電板に誘導電流を発生させ、その誘導電流により前記固定磁力磁石に発生する磁界を打ち消すことにより、増磁時のｄ軸電流の増加を押さえることができるので、回転子の磁極の減磁時および増磁時の磁化電流の増加を抑止できるので、回転機の効率化を達成することができる。

　以下、第３の発明に係る永久磁石式型回転電機の各実施例について、図１５～図３２を参照して説明する。本実施例の回転電機は１２極の場合で説明しており、他の極数でも同様に適用できる。なお、第３の発明は、本出願の請求項１８から請求項２６に相当する。

（１－１）構成
　第３の発明の実施例８について、図１５～図１７を用いて説明する。図１５は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図１６は同じく増磁時の磁束の方向を示す図、図１７は増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。

　第３の発明の実施例８の回転子１は、図１５に示すように回転子鉄心２、保磁力と磁化方向厚みの積が小となる永久磁石３（以下、可変磁力磁石という）、保磁力と磁化方向厚の積が大となる永久磁石（以下、固定磁力磁石という）４，４から構成する。回転子鉄心２は珪素鋼板を積層して構成し、前記の可変磁力磁石３及び固定磁力磁石４，４は回転子鉄心２内に埋め込む。回転子鉄心２内を通過する磁束が可変磁力磁石３と固定磁力磁石４の厚さ方向に通過するように、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４の端部に磁気障壁となる空洞５を設ける。

　前記回転子鉄心２内に埋め込まれた固定磁力磁石４の上側及び下側の全面を覆うように薄い板状の導電板８を配置する。この導電板８は、固定磁力磁石４と共に電機子巻線にｄ軸電流を通電させた場合に発生する磁束が貫通するもので、その際、平板状の導電板８の表面には渦巻き状に巡回する短絡電流が発生する。すなわち、導電板８は、可変磁力磁石３の磁化が変化する程度の短絡電流が１秒以内に流れ、その後１秒以内にその短絡電流を５０％以上減衰させるものであることが好ましい。また、導電板８のインダクタンス値と抵抗値を、可変磁力磁石３の磁化が変化する程度の短絡電流が流れるような値とすると、効率が良い。

　前記回転子２の外周には、エアギャップ９を介して固定子１０を設ける。この固定子１０は、電機子鉄心１１と電機子巻線１２とを有する。この電機子巻線１２に流れる磁化電流により、導電板８には誘導電流が誘起され、その誘導電流によって導電板８を貫通する磁束が形成される。

（１－２）基本的な作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時と減磁時の作用について説明する。なお、各図中に、電機子巻線１２や導電板８によって発生した磁力の方向を矢印により示す。

　本実施例では、固定子１０の電機子巻線１２に通電時間が０．１ｍｓ～１００ｍｓ程度の極短時間となるパルス的な電流を流して磁界を形成し、可変磁力磁石３に磁界Ａを作用させる（図１５参照）。永久磁石を磁化するための磁界Ａを形成するパルス電流は、固定子１０の電機子巻線１２のｄ軸電流成分とする。この時、可変磁力磁石３以外に作用する磁界Ａ１も前記パルス電流によって作られる。

　この場合、固定磁力磁石４によって生じる磁界の磁力の方向は、図１５のＢに示すように、固定磁力磁石４から可変磁力磁石３の方向となるので、前記電機子巻線１２による磁界の磁力の方向と一致するため、可変磁力磁石３の減磁させる方向に強い磁力が作用する。同時に、導電板８には、電機子巻線１２の磁界Ａを打ち消すような誘導電流が発生し、その誘導電流によって図１５矢印Ｃで示すような磁力の方向を有する磁界が発生する。この導電板８による磁力Ｃも、可変磁力磁石３の磁化方向を逆方向に向けるように作用する。これらより、可変磁力磁石３の減磁及び極性の反転が効率的に行われる。すなわち、導電板８に誘起された誘導電流により発生した磁界Ｃの磁力の方向は、可変磁力磁石３を貫通する部分においては、磁化電流による磁界Ａの方向と一致するので、減磁方向の磁化も効果的に行われる

　つぎに、永久磁石の全鎖交磁束を増加させて最大に復元させる過程（増磁過程）を説明する。減磁完了の状態では、図１６および図１７に示すように、可変磁力磁石３の極性は反転しており、反転した磁化とは逆方向（図１５に示す初期の磁化方向）の磁界を発生する正のｄ軸電流を電機子巻線１２に通電する。反転した逆極性の可変磁力磁石３の磁力は前記磁界が増すに連れて減少し、０になる。さらに正のｄ軸電流による磁界を増加させると極性は反転して初期の極性の方向に磁化される。ほぼ完全な着磁に必要な磁界である３５０ｋＡ／ｍをかけると、可変磁力磁石３は着磁されてほぼ最大に磁力を発生する。

　この場合、永久磁石式回転電機の最大トルク時には磁極の永久磁石の磁束が加え合わせになるように可変磁力磁石３を磁化させ、トルクの小さな軽負荷時や、中速回転域と高速回転域では、前記可変磁力磁石３は、電流による磁界で磁化させて磁束を減少させる。また、磁極の磁石を不可逆変化させて鎖交磁束を最小にした状態で回転子が最高回転速度になったときに、永久磁石による誘導起電圧が、回転電機の電源であるインバータ電子部品の耐電圧以下とする。

（１－３）導電板８の作用
　つぎに、導電板８の作用について述べる。可変磁力磁石３と固定磁力磁石４は回転子鉄心２内に埋め込まれて磁気回路を構成しているので、前記ｄ軸電流による磁界は可変磁力磁石３のみでなく、固定磁力磁石４にも作用する。本来、前記ｄ軸電流による磁界は可変磁力磁石３の磁化を変化させるために行う。そこで、前記ｄ軸電流による磁界が固定磁力磁石４に作用しないようにし、可変磁力磁石３に集中するようにすればよい。

　本実施例では、固定磁力磁石４の上下両面に導電板８を固定磁力磁石４の磁化方向を中心軸として配置する。そのため、図１６および図１７に示すように、可変磁力磁石３の増磁方向の磁化を行う場合、前記ｄ軸電流による磁界Ａ１が固定磁力磁石４に作用すると、前記磁界Ａ１を打ち消すような誘導電流が導電板８に流れる。そのため、固定磁力磁石４中には、前記ｄ軸電流による磁界Ａ１と短絡電流による磁界Ｃが作用し両者が打ち消し合うために、磁界の増減はほとんど生じない。したがって、少ないｄ軸電流で可変磁力磁石３を磁化できることになる。すなわち、少ない磁化電流により、可変磁力磁石３を効果的に増磁することができる。

　このとき、固定磁力磁石４は導電板８により前記ｄ軸電流の影響を受けなく、磁束の増加はほとんど生じないので、ｄ軸電流による電機子鉄心１１の磁気飽和も緩和できる。すなわち、電機子鉄心１１は、ｄ軸電流によって発生する磁界Ａ＋磁界Ａ１が電機子巻線１２間に形成された磁路を通過することにより、その部分の磁気飽和が生じる可能性がある。しかし、本実施例では、導電板８の磁界Ｃは磁界Ａ１を打ち消し、磁界Ａ１≒０とできるので、電機子鉄心１１の磁路を通過する磁束の内、磁界Ａ１による成分が減少するので、電機子鉄心１１の磁路が磁気飽和することが緩和される。

　第３の発明の実施例９について、図１８～図２０を用いて説明する。図１８は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図１９は同じく増磁時の磁束の方向を示す図、図２０は増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。

　この実施例９において、導電板８は、固定磁力磁石４の上下両面に加えて、固定磁力磁石４の内部にも上下の導電板８と平行に配置されている。すなわち、ｄ軸電流（磁化電流）によって生じる磁束の方向と直交するように各導電板８を設ける。

　このような構成を有する本実施例においては、前記実施例８の作用効果に加えて、次のような特徴を有する。すなわち、図１８に示す、可変磁力磁石３の減磁方向の磁化を行う場合、固定磁力磁石４の側面からから上側に流れる磁界Ａ’による短絡電流も固定磁力磁石４の内部に配置された導電板８に流れることになる。これとは逆の増磁を行う場合も、図１９に示すように、固定磁力磁石４の上側から側面に流れる磁界Ａ’による短絡電流も内部の導電板８に流れる。その結果、固定磁力磁石４に側方から進入する磁界Ａ’の磁力を短絡電流に変化させることで減衰することができ、この磁界Ａ’が固定磁力磁石４の磁力を増加させて、可変磁力磁石３の増磁の妨げになることを抑制できる。

　更に、前記実施例８やこの実施例９では、導電板８を板状の部材とすることができるので、永久磁石式回転電機の製造時における導電板８の組み込み作業の簡略化が可能となる。特に、固定磁力磁石４と導電板８とを積層して一体化しておけば、通常の永久磁石を鉄心に組み込む場合と同様な作業で導電板８の組み込みを行うことができる。

　第３の発明の実施例１０について、図２１～図２３を用いて説明する。図２１は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図２２は同じく増磁時の磁束の方向を示す図、図２３は増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。

　実施例１０では、導電板８は固定磁力磁石４の側面に密着した板状の部材であり、固定磁力磁石４をその磁路と平行に覆うように配置する。つまり、導電板８を、前記回転子鉄心２内に埋め込まれた固定磁力磁石４に対して、ｄ軸電流の磁化方向と平行に設ける。

　このように固定磁力磁石４の周囲に導電板８を巻き付けるように配置した実施例１０では、ｄ軸電流による磁界Ａ１が固定磁力磁石４に作用すると、図２１に示すように、磁界Ａ１を打ち消すような誘導電流が導電板８に流れる。このとき、短絡電流による磁界Ｃは、固定磁力磁石４中に均一に作用する。これは、これとは逆の増磁を行う場合である図２２でも同様である。そのため、実施例１０の効果としては、前記実施例の効果に加えて、固定磁力磁石４の全域にわたり磁化電流によって発生する磁界の磁力を打ち消すことができるので、回転子の磁極の増磁時の磁化電流の増加を効率よく抑止できで、回転機の効率化を達成することができる。また、固定磁力磁石４の側面に導電板８が配置されていることから、側面から固定磁力磁石４内に磁化電流による磁界が進入することを防止できる利点もある。

　第３の発明の実施例１１について、図２４～図２６を用いて説明する。図２４は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図２５は同じく増磁時の磁束の方向を示す図、図２６は増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。

　実施例１１は、導電板８を固定磁力磁石４の上下及び側面、すなわち、固定磁力磁石４の全周囲に配置したもので、前記第１と実施例１０を組み合わせたものである。この場合、導電板８は板状の部材を溶接やろう付けで固定磁力磁石４の表面に接合しても良いし、メッキその他の手法で可変磁力磁石４の表面全体を導電性の材料で覆うことにより形成しても良い。

　この実施例１１においては、前記各実施例の効果に加えて、固定磁力磁石４にいずれの方向から加わる磁化電流による磁界Ａについても、そのエネルギーを誘導電流として消費する。

　第３の発明の実施例１２について、図２７～図２９を用いて説明する。図２７は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図２８は同じく増磁時の磁束の方向を示す図、図２９は増磁時の磁束の方向を示す固定磁力磁石４と導電板８部分の斜視図である。

　この実施例１２において、導電板８は、その中央開口部をｄ軸電流による磁束が貫通するような無端状の部材であり、電機子巻線にｄ軸電流を通電させた場合に発生する磁束で、無端状の導電板８を巡回する短絡電流が発生する。この導電板８は、可変磁力磁石３を除いた固定磁力磁石４の磁路部分に設けるもので、固定磁力磁石４の磁化方向を中心軸として、固定磁力磁石４周囲に配置する。

　このような構成を有する本実施例では、図２７に示す、可変磁力磁石３の減磁方向の磁化を行う場合、固定磁力磁石４の側面からから上側に流れる磁界Ａ’による短絡電流も固定磁力磁石４の内部に配置された導電板８に流れることになる。これとは逆の増磁を行う場合も、図２０に示すように、固定磁力磁石４の上側から側面に流れる磁界Ａ’による短絡電流も導電板８に流れる。そのため、前記各実施例の効果に加えて、導電板８によって固定磁力磁石４を被覆する部分が少なくて済み、鉄心内に磁気障壁となる導電性部材を配置する箇所が少なくて済み、永久磁石の磁気特性を損なうおそれがない。

　第３の発明の実施例１３について、図３０～図３２を用いて説明する。図３０は本実施例の永久磁石式回転電機の回転軸と直交する方向の断面図で、減磁時の磁束の方向を示す図、図３１は同じく増磁時の磁束の方向を示す図、図３２は増磁時の磁束の方向を示す鉄心のブリッジ部の斜視図である。

　実施例１３では、導電板８は固定磁力磁石４と可変磁力磁石３の間に設けられたブリッジ部６の周囲を覆う板状の部材であり、導電板８を前記回転子鉄心２内に埋め込まれた固定磁力磁石４を固定磁石のｄ軸の電流による磁路の境に設ける。

　このような構成を有する実施例１３では、図３０及び図３１に示すように、可変磁力磁石３の減磁あるいは増磁方向の磁化を行う場合、前記ｄ軸電流による磁界Ａ２がブリッジ部６に作用すると、磁界Ａ２を打ち消すような誘導電流が導電板８に流れる。その結果、この誘導電流によって生じた磁界Ｃがｄ軸電流による磁界Ａ２を打ち消すように作用するので、ブリッジ部６の部分に磁気障壁を作成することが可能になる。特に、ブリッジ部６には、鉄心の強度上の要請から空洞などを設けて磁気障壁を形成することが難しいが、本実施例によれば、ブリッジ部６の機械的強度を確保したまま、磁気障壁を形成することができるので、前記実施例と同様に、少ない磁化電流で効果的に増磁を行うことのできる効果もある。

　第３の発明は、前記の各実施例に限定されるものではなく、つぎのような実施例１４も包含する。

（１）前記各実施例では４極の回転電機を示したが、８極等の多極の回転電機にも第３の発明を適用できるのは当然である。極数に応じて永久磁石の配置位置、形状が幾分変ることはもちろんであり、作用と効果は同様に得られる。特に、前記各実施例は、中央に可変磁力磁石を、その両側に固定磁力磁石を配置したものであるが、可変磁力磁石と固定磁力磁石との他の配置にも適用できる。

（３）前記各実施例を適宜組み合わせることも可能である。特に、ブリッジ部６と固定磁力磁石４の両方に導電板８を設けることで、より効果的に可変磁力磁石の減磁あるいは増磁を行うことができる。

［第４の発明］
　本出願の第４の発明の目的は、固定磁力磁石の近傍に導電板を配置し、ｄ軸電流によって可変磁力磁石の磁化を行う際、ｑ軸部漏れ磁束を大幅に低減し、且つ可変磁力磁石の磁化分布を均一化することにより、磁化電流の増加を抑止して、回転機の効率化を達成することである。

　前記の目的を達成するために、第４の発明は、保磁力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて回転子の磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、この回転子の外径にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させることにより、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、回転子半径断面内のｑ軸外周側と、ｄ軸側前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石近傍に、導電性部材を配置することにより短絡コイルを構成し、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記導電部材に短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする。

　なお、可変磁力磁石の磁化分布を均一にするために、不可逆的に変化させる永久磁石の磁化垂直方向の側面に配置する短絡コイルを（１）板状の導電性部材からなるコイルとしたり、（２）複数の短絡コイルとしたり、（３）不可逆的に変化させる永久磁石の磁化垂直方向の側面の中央部に配置したり、（４）不可逆的に変化させる永久磁石に切り欠きを設け配置したりする永久磁石式回転電機も第４の発明の一態様である。

　以上のような構成を有する第４の発明によれば、ｄ軸電流によって可変磁力磁石の磁化を行う際、ｑ軸部漏れ磁束を大幅に低減することができ、且つ可変磁力磁石の磁化分布を均一にすることが可能となることから、磁化電流の増加を抑止できるので、回転機の効率化を達成することができる。

　以下、第４の発明に係る永久磁石式回転電機の実施例について、図面を参照して説明する。本実施例の回転電機は８極の場合で説明しており、他の極数でも同様に適用できる。なお、第４の発明は、本出願の請求項２７から請求項３５に相当する。

（１－１）構成
　第４の発明の実施例１５については図３３を用いて説明する。第４の発明の実施例１５の回転子１は、回転子鉄心２、保磁力と磁化方向の厚みの積が小となる永久磁石３（以下、可変磁力磁石という）、保磁力と磁化方向の厚みの積が大となる永久磁石４，４（以下、固定磁力磁石という）と、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４，４の上側及び下側に配置した短絡コイル７ａ，７ｂから構成する。本実施例では、可変磁力磁石３としてはフェライト磁石、固定磁力磁石４としてはＮｄＦｅＢ磁石を使用する。また、可変磁力磁石３としては、ＳｍＣｏ系磁石、ＣｅＣｏ系磁石、ＮｄＦｅＢ系磁石の中で保持力の弱い磁石を使用することもできる。

　一例として、可変磁力磁石３の保磁力を２８０ｋＡ／ｍ、固定磁力磁石４の保磁力は１５００ｋＡ／ｍとするが、必ずしもこのような値に限定されるものではない。可変磁力磁石３は負のｄ軸電流によって不可逆的に磁化され、固定磁力磁石４は負のｄ軸電流によって不可逆的に磁化されないものであれば良い。

　回転子鉄心２内を通過する磁束が可変磁力磁石３及び固定磁力磁石４，４の部分をその厚さ方向に通過するように、可変磁力磁石３及び固定磁力磁石４，４の端部に空洞５を設ける。回転子鉄心２の磁極部６は１個の可変磁力磁石３と２個の固定磁力磁石４，４で取り囲まれるようにして形成する。回転子鉄心２の磁極部６の中心軸方向がｄ軸、磁極間の中心軸方向がｑ軸となる。

　また、可変磁力磁石３は、１個の可変磁力磁石のみで構成するのではなく、可変磁力磁石と固定磁力磁石とを組み合わせて作製した可変磁力磁石を用いてもよい。具体的には、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａを各磁石の磁化方向に重ね合わせて１つの磁石を構成する。すなわち、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａの磁化方向を同じくして、磁気的に直列に配置する。この直列に重ねた磁石は、磁化方向がｄ軸方向（ここでは、ほぼ回転子の半径方向）となる位置で回転子鉄心２内に配置する。一方、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａを直列に重ねた磁石の両側に、固定磁力磁石４，４を磁化方向がｄ軸方向となる位置で配置する。この横に配置した固定磁力磁石４，４は、前記直列に重ねた磁石に対して、磁気回路上で並列回路を構成する。すなわち、磁気回路上では、可変磁力磁石３に対して、直列に固定磁力磁石４ａを、並列に固定磁力磁石４，４を配置する。

　したがって、回転子１内でｑ軸方向の磁路となる部分には磁石や磁気障壁となる穴は配置されていない鉄心となっているので、磁気抵抗が極めて小さくなる部分がある。この部分が、リアクタンストルク発生時の鉄の磁極部６となる。一方、ｄ軸方向の永久磁石の磁極となる部分には前記の可変磁力磁石３と固定磁力磁石４が配置し、磁気抵抗が大きくなっている。これにより、回転子の周方向に磁気抵抗が異なる回転子が構成できる。

　前記回転子鉄心２内に埋め込まれた、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａを積層した磁石と、両側の固定磁力磁石４，４とを取り囲むように回転子半径断面内のｑ軸外周側とｄ軸側前記固定磁力磁石近傍に配置する。この時、短絡コイル７ａ，７ｂは、固定磁力磁石４，４の磁化方向が中心軸となるようにする。この短絡コイル７ａ，７ｂは、リング状の導電性部材から構成し、回転子鉄心２内に設けた空洞５の縁の部分にはめ込むように装着する。なお、回転子鉄心２の穴に高温で溶けた導電性部材を流し込んで鋳造して製作することも可能である。この短絡コイル７ａ，７ｂは、可変磁力磁石３を除いた他の固定磁力磁石４，４の磁路部分に設ける。

（１－２）ｄ軸電流による減磁及び増磁時の短絡コイルの作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時と減磁時の作用について説明する。なお、各図中に、固定子の電機子巻線や短絡コイル７によって発生した磁力の方向を矢印により示す。

　図３４は、永久磁石の全鎖交磁束を増磁時の説明する図である。本実施例では、固定子の電機子巻線に通電時間が１０ｍｓ程度の極短時間となるパルス的な電流を流して磁界を形成し、可変磁力磁石３に磁界Ａを作用させる。永久磁石を磁化するための磁界Ａを形成するパルス電流は、固定子の電機子巻線のｄ軸電流成分とする。

　本来、前記ｄ軸電流による磁界は可変磁力磁石３の磁化を変化させるために発生させるので、可変磁力磁石３が配されている部分に作用することが好ましい。しかしながら、前記ｄ軸電流による磁界Ａは、可変磁力磁石３のみでなく固定磁力磁石４にも作用する。すなわち、固定子の電機子巻線にｄ軸成分電流を流すと、可変磁力磁石３に作用する磁界Ａ１、固定磁力磁石４，４に作用する磁界Ａ２、固定磁力磁石とｑ軸の外周側に作用する磁界（漏れ磁界）Ａ３が形成される。

　そこで、前記ｄ軸電流による磁界Ａ２が固定磁力磁石４，４に作用し難くすると共に、漏れ磁界Ａ３が作用し難くすればよい。本実施例では、固定磁力磁石４，４の上側に設ける短絡コイル７ａは、固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置する。図３５に示すように、短絡コイル７ａの誘導電流による磁界が、漏れ磁界Ａ３を打ち消すように作用するので、漏れ磁界Ａ３が作用し難くなる。一方、固定磁力磁石４，４の下側に配置する短絡コイル７ｂは、固定磁力磁石４を取り囲むように配置する。

　前記ｄ軸電流による磁界Ａ２が固定磁力磁石４，４に作用すると、前記磁界を打ち消すような誘導電流が短絡コイル７ａ，７ｂに流れる。従って、固定磁力磁石４，４中には前記ｄ軸電流による磁界と短絡電流による磁界が打ち消しあうので、磁界の増減はほとんど生じない。また、前記ｄ軸電流による磁界Ａ３が回転子のｑ軸部分に作用すると、前記磁界を打ち消すような誘導電流が短絡コイル７ａに流れる。従って、回転子のｑ軸部分でも前記ｄ軸電流による磁界と短絡電流による磁界が打ち消しあうので、磁界の増減はほとんど生じない。

　一方、前記ｄ軸電流による磁界Ａ１が可変磁力磁石３に作用しても、短絡コイル７ａ，７ｂには磁界Ａ１の磁界を打ち消すような磁界は発生しない。さらに、磁界Ａ２及び磁界Ａ３が短絡コイル７ａ，７ｂに作用したことにより発生した、短絡電流による磁界が可変磁力磁石３にも作用し、ｄ軸電流による磁界と可変磁力磁石３に作用する磁界Ａ１の同方向になる。

　図３６は、永久磁石の全鎖交磁束の減磁時を説明する図である。永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、固定子の電機子巻線に通電時間が１０ｍｓ程度の極短時間となるパルス的な電流を流して減磁時とは逆の磁界を形成し、可変磁力磁石３に磁界Ｂを作用させる。すなわち、固定子の電機子巻線にｄ軸成分電流を流すと、可変磁力磁石３に作用する磁界Ｂ１、固定磁力磁石４，４に作用する磁界Ｂ２、固定磁力磁石とｑ軸の外周側に作用する磁界（漏れ磁界）Ｂ３が形成される。

　前記ｄ軸電流による磁界Ｂ２が固定磁力磁石４，４に作用すると、前記磁界を打ち消すような誘導電流が短絡コイル７ａ，７ｂに流れる。従って、固定磁力磁石４，４中には前記ｄ軸電流による磁界と短絡電流による磁界が打ち消しあうので、磁界の増減はほとんど生じない。また、前記ｄ軸電流による磁界Ｂ３が回転子のｑ軸部分に作用すると、前記磁界を打ち消すような誘導電流が短絡コイル７ａに流れる。従って、回転子のｑ軸部分にも前記ｄ軸電流による磁界と短絡電流による磁界が打ち消しあうので、磁界の増減はほとんど生じない。

　一方、前記ｄ軸電流による磁界Ｂ１が可変磁力磁石３に作用しても、短絡コイル７ａ，７ｂには磁界Ｂ１の磁界を打ち消すような磁界は発生しない。さらに、磁界Ｂ２及び磁界Ｂ３が短絡コイル７ａ，７ｂに作用したことにより発生した、短絡電流による磁界が可変磁力磁石３にも作用し、ｄ軸電流による磁界が可変磁力磁石３に作用する磁界Ｂ１の磁界と同方向になる。

（１－３）可変磁力磁石と固定磁力磁石の直列配置の作用
　本実施例では、２種類の磁石を磁気的に直列に配置しても良い。以下、２種類の永久磁石３，４ａを磁気的に直列に配置した場合の減磁及び増磁の際の作用を図３７～図４３により説明する。

　図３７は、減磁前の最大の鎖交磁束量を得ている場合の図である。この場合、２種類の永久磁石は、可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａとする。また、可変磁力磁石３と直列に積層しない固定磁力磁石を固定磁力磁石４とする。可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａとの磁化方向は同一であるため、両方の永久磁石３，４ａの磁束が加え合わせになって、最大の磁束量が得られる。

　図３８は、減磁時の状態を示すもので、電機子巻線によりｄ軸方向から両方の永久磁石３，４ａの磁化方向とは逆方向の磁界を発生する負のｄ軸電流を電機子巻線にパルス的に通電させる。負のｄ軸電流によって変化した磁石内の磁界が１７５ｋＡ／ｍになったとすると、可変磁力磁石３（フェライト磁石）の保磁力が１７５ｋＡ／ｍなので可変磁力磁石３の磁力は不可逆的に大幅に低下する。この場合、可変磁力磁石３には、それに積層した固定磁力磁石４ａからの磁界が加わっており、これが減磁のためのｄ軸方向から加わる磁界と打ち消し合うことになるため、その分大きな磁化電流が必要となるが、減磁のための磁化電流は増磁時に比較して少なくて済むので、磁化電流の増加は少ない。

　図３９は、負のｄ軸電流により逆磁界での可変磁力磁石３の磁力が減少した状態を示すものである。可変磁力磁石３の磁力は不可逆的に大幅に低下するが、固定磁力磁石４ａ（ＮｄＦｅＢ磁石）の保磁力が１５００ｋＡ／ｍなので磁力は不可逆的に低下しない。その結果、パルス的なｄ軸電流が０になると可変磁力磁石３のみが減磁した状態となり、全体の磁石による鎖交磁束量を減少することができる。

　図４０は、負のｄ軸電流により逆磁界での可変磁力磁石３の磁力が逆方向に磁化し、全体の磁石による鎖交磁束が最小になった状態を示すものである。負のｄ軸電流の大きさが可変磁力磁石３に着磁するために必要な３５０ｋＡ／ｍの磁界を発生しているならば、減磁していた可変磁力磁石３は着磁されて磁力を発生する。この場合、２種類の永久磁石３，４ａの磁化方向が逆であるため、両方の永久磁石の磁束が減算され、磁束が最小となる。

　図４１は、負のｄ軸電流で極性が反転した可変磁力磁石３の磁力を減少させるために磁界を発生させた状態を示すものである。固定磁力磁石４ａの磁化方向の磁界を発生する正のｄ軸電流を電機子巻線にパルス的に通電させる。正のｄ軸電流によって変化した磁石内の磁界が極性の反転した可変磁力磁石３の磁力を不可逆的に大幅に低下する。この場合、可変磁力磁石３に積層されている固定磁力磁石４ａからの磁界が磁化電流による磁界と加え合わせになる（固定磁力磁石４ａからバイアス的な磁界が可変磁力磁石３に作用する）ため、可変磁力磁石３の減磁が容易に行われる。

　図４２は、正のｄ軸電流による磁界で極性反転した可変磁力磁石３の磁力が減少した状態を示すものである。可変磁力磁石３の磁力を不可逆的に低下させる正のｄ軸電流による磁界には、固定磁力磁石４ａによる磁界も加わっている。そのため、通常は大きな磁化電流を必要とする時においても、固定磁力磁石４ａの作用により、磁化電流の増大を抑止できる。

　図４３は、正のｄ軸電流により可変磁力磁石３が逆方向に磁化（極性が再度反転）し、全体の磁石による鎖交磁束が最大になった状態を示すものである。２種類の永久磁石３，４ａの磁化方向は同一であるため、両方の永久磁石の磁束が加え合わせになって、最大の磁束量が得られる。

（１－４）効果
　以上のような構成を有する第４の発明の実施例１５によれば、次の効果が得られる。

（１）短絡コイル７ａを固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置することによって、ｄ軸電流によって可変磁力磁石３の磁化を行う際のｑ軸部漏れ磁束を大幅に低減することができる。
（２）可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａを直列配置することにより、可変磁力磁石３と直列配置した固定磁力磁石４ａの磁界は、可変磁力磁石３内部では、可変磁力磁石３に対して並列に配置された固定磁力磁石４，４の磁界とは逆方向であり、互いに相殺するように作用する。これにより、可変磁力磁石３を不可逆減磁させた状態から増磁させて元の極性に戻す場合に、変化を妨げるような隣接する固定磁力磁石４，４による磁界を小さくできるので、可変磁力磁石３の磁力を変化させるときに要する磁化電流（ｄ軸電流）を低減できる。
（３）可変磁力磁石３の厚さが薄くなることから、可変磁力磁石３内での磁化分布を均一にすることが可能となり、磁化電流の増加を抑止できるので、回転機の効率化を達成することができる。

（２－１）構成
　第４の発明の実施例１６は、実施例１５の永久磁石式回転電機において、短絡コイル７ａの形状と配置場所とを変更したものである。すなわち、短絡コイル７ａの形状は板状とし、固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置するが、固定磁力磁石４側では、可変磁力磁石３の側面に接するように配置する。

（２－２）実施例１６の作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時の作用について説明する。

　永久磁石の全鎖交磁束を減少時には、固定子の電機子巻線にｄ軸成分電流を流し、回転子の磁極部６に磁界Ａを作用させる。このとき、固定磁力磁石４，４に作用する磁界Ａ２、固定磁力磁石４，４とｑ軸の外周側に作用する磁界（漏れ磁界）Ａ３を打ち消すように誘導電流が短絡コイル７ａ，７ｂに流れる。これにより、磁界Ａ２及び磁界（漏れ磁界）Ａ３が作用する固定磁力磁石４，４及び固定磁力磁石４とｑ軸の外周側では、ｄ軸電流による磁界と短絡電流による磁界が打ち消しあうので、磁界の増減はほとんど生じない。

　一方、磁極中央部の可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａを直列に配置した部分では、前記ｄ軸電流による磁界Ａ１が可変磁力磁石３に作用しても、短絡コイル７ａ，７ｂには磁界Ａ１の磁界を打ち消すような磁界は発生しない。また、磁界Ａ２及び磁界Ａ３が短絡コイル７ａ，７ｂに作用したことにより発生した、短絡電流による磁界が可変磁力磁石３にも作用する。この磁界は、ｄ軸電流による磁界と可変磁力磁石３に作用する磁界Ａ１の同方向になる。

　本実施例では、可変磁力磁石３の側面全体に板状の短絡コイル７ａが配置されている。この短絡コイル７ａには、磁界Ａ２及び磁界Ａ３が短絡コイル７ａに作用したことにより発生した短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は図４４に示すように可変磁力磁石３に作用する。

　この短絡電流による磁界は、短絡コイル７ａ近傍では大きな短絡コイル７ａによる磁界が加わるが、短絡コイル７ａより離れた位置では影響が小さくなる。しかしながら、本実施例では短絡コイル７ａとして、板状のコイルを可変磁力磁石の側面に接するように配置している。これにより、可変磁力磁石において、短絡コイル７ａより離れた部分が少なくなるので、可変磁力磁石に不均一な磁化分布が生じ難くなる。これは、永久磁石の全鎖交磁束を減少時でも同様である。

（２－３）実施例１６の効果
　このような実施例１６の効果としては、前記実施例１５の効果に比べて、可変磁力磁石に不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石の全体を均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。また、短絡コイルが板状であることから、可変磁力磁石、並びに下層の固定磁力と、例えば、接着剤等で一体とすることができることから、永久磁石と一体で回転子鉄心内に挿入、組立が可能となり、組立作業が容易となる。

（３－１）構成
　第４の発明の実施例１７は、実施例１６の磁極部６の中央で固定磁力磁石４ａとを直列に配置した可変磁力磁石３として、２種類の保持力が異なる可変磁力磁石を直列に配置したものである。すなわち、実施例１６の可変磁力磁石３の代わりに、上層部に保磁力が強い可変磁力磁石３ａを配置し、中層部に保磁力が可変磁力磁石３ａより弱い可変磁力磁石３ｂを配置し、下層部に固定磁力磁石４ａを配置してなる複合磁石を使用する。

（３－２）実施例１７の作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時の作用について説明する。

　永久磁石の全鎖交磁束を減少時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は図４５に示すように可変磁力磁石３ａ，３ｂに作用する。

　また、複合磁石にはｄ軸電流による磁界Ａ１も可変磁力磁石３ａ，３ｂに作用する。この磁界Ａ１が複合磁石に作用する場合、中央部の可変磁力磁石３ｂに作用する磁界の強さは、上層部の可変磁力磁石３ａ及び下層部の固定磁力磁石４ａに作用する磁界の強さに比べて弱くなる。

　しかしながら、中央部の可変磁力磁石３ｂの保持力は、上層部の可変磁力磁石３ａに比べて弱いので、磁界Ａ１の磁界の強さが弱い場合でも、可変磁力磁石３ｂの磁化を確実に行うことができる。

（３－３）実施例１７の効果
　このような実施例１７の効果としては、前記実施例１６の効果に比べて、複合磁石の中央部に保磁力の弱い可変磁力磁石３ｂを配置しているので、複合磁石の中央部に磁界Ａ１が作用しにくい場合でも、磁化を確実に行うことができる。これにより、可変磁力磁石３ｂに不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３ａ，３ｂの全体を均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。

（４－１）構成
　第４の発明の実施例１８は、実施例１６の永久磁石式回転電機において、短絡コイル７ａの形状を変更したものである。すなわち、短絡コイル７ａとして、板状の短絡コイルに代えて、複数の短絡コイルを配置したものである。この複数の短絡コイルを固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置するが、固定磁力磁石４側では、可変磁力磁石３の側面に接するように配置する。

（４－２）実施例１８の作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時の作用について説明する。

　永久磁石の全鎖交磁束を増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、それぞれの短絡コイルを流れる短絡電流による磁界が合成されることにより、図４６に示すように可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａに作用する。

（４－３）実施例１８の効果
　このような実施例１８の効果としては、前記実施例１５の効果に比べて、可変磁力磁石３に不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３の全体を均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。

（５－１）構成
　第４の発明の実施例１９は、実施例１８の磁極部６の中央で固定磁力磁石４ａとを直列に配置した可変磁力磁石３の代わりとして、２種類の保持力が異なる可変磁力磁石３ａ，３ｂを直列に配置したものである。すなわち、実施例１８の可変磁力磁石３の代わりに、上層部に保磁力が強い可変磁力磁石３ａを配置し、中層部に保磁力が可変磁力磁石３ａより弱い可変磁力磁石３ｂを配置し、下層部に固定磁力磁石４ａを配置してなる複合磁石を使用する。

（５－２）実施例１９の作用
　次に、前記のような構成を有する実施例１９の永久磁石式回転電機における増磁時の作用について説明する。

　永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、それぞれの短絡コイルを流れるに短絡電流による磁界が合成されることにより、図４７に示すように可変磁力磁石３ａ，３ｂ，固定磁力磁石４ａに作用する。

（５－３）実施例１９の効果
　このような実施例１９の効果としては、前記実施例１８の効果に比べて、複合磁石の中央部に保磁力の弱い可変磁力磁石３ｂを配置しているので、複合磁石の中央部に磁界Ａ１が作用しにくい場合でも、磁化を確実に行うことができる。これにより、可変磁力磁石３ｂに不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３ａ，３ｂの全体の均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。

（６－１）構成
　第４の発明の実施例２０は、実施例１６の永久磁石式回転電機において、短絡コイル７ａの形状を変更したものである。すなわち、短絡コイル７ａとして、板状の短絡コイル７ａに代えて、１つの短絡コイルを配置したものである。この複数の短絡コイルを固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置するが、固定磁力磁石４側では、可変磁力磁石３の側面の中央に接するように配置する。

（６－２）実施例２０の作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石式回転電機における増磁時の作用について説明する。

　永久磁石の全鎖交磁束を増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、短絡コイル７ａが可変磁力磁石３の側面の中央部に配置されているので、図４８に示すように可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａに作用する。

（６－３）実施例２０の効果
　このような実施例２０の効果としては、前記実施例１５の効果に比べて、可変磁力磁石３の側面の中央部に配置されているので、可変磁力磁石３に不均一な磁化分布が生じ難くなるため、可変磁力磁石３の全体を均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。

（７－１）構成
　第４の発明の実施例２１においては、実施例２０の磁極部６の中央で固定磁力磁石４ａとを直列に配置した可変磁力磁石３の代わりとして、上層部に保磁力が強い可変磁力磁石３ａを配置し、中層部に保磁力が可変磁力磁石３ａより弱い可変磁力磁石３ｂを配置し、下層部に固定磁力磁石４ａを配置してなる複合磁石を使用する。

（７－２）実施例２１の作用
　次に、前記のような構成を有する永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、それぞれの短絡コイルを流れるに短絡電流による磁界が合成されることにより、図４９に示すように可変磁力磁石３ａ，３ｂ及び固定磁力磁石４ａに作用する。

　また、複合磁石にはｄ軸電流による磁界Ａ１も可変磁力磁石３ａ，３ｂに作用する。この磁界Ａ１が複合磁石に作用する場合、中央部の可変磁力磁石３ｂに作用する磁界の強さは、上層部の可変磁力磁石３ａ及び下層部の固定磁力磁石４ａに作用する磁界の強さに比べて弱くなる。しかしながら、中央部の可変磁力磁石３ｂの保持力は、上層部の可変磁力磁石３ａに比べて弱いので、磁界Ａ１の磁界の強さが弱い場合でも、可変磁力磁石３ｂの磁化を確実に行うことができる。

（７－３）実施例２１の効果
　このような実施例２１の効果としては、前記実施例２０の効果に比べて、複合磁石の中央部に保磁力の弱い可変磁力磁石３ｂを配置しているので、複合磁石の中央部に磁界Ａ１が作用しにくい場合でも、磁化を確実に行うことができる。これにより、可変磁力磁石３ｂに不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３ａ，３ｂの全体の均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。

（８－１）構成
　第４の発明の実施例２２は、実施例１６の永久磁石式回転電機において、短絡コイル７ａの形状を変更したものである。すなわち、短絡コイル７ａとして、板状の短絡コイルに代えて、１つの短絡コイルを配置したものである。この複数の短絡コイルを固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置する。一方、固定磁力磁石４側では、可変磁力磁石３の側面の中央部に切り欠きを設け、その部分に嵌め込むようにして配置する。

（８－２）実施例２２の作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、短絡コイル７ａが可変磁力磁石３の側面の中央部に設けられた切り欠き部分に配置されているので、図５０に示すように可変磁力磁石３と固定磁力磁石４ａに作用する。

（８－３）実施例２２の効果
　このような実施例２２の効果としては、前記実施例１５の効果に比べて、可変磁力磁石３の側面の中央部に設けられた切り欠き部分に配置されているので、可変磁力磁石３に不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３の全体を均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。且つ、短絡コイルの回転遠心力による半径方向の力を保持することができることから、高速回転、及び高出力を実現でき、信頼性も向上する。また、可変磁力磁石、並びに固定磁力磁石と例えば、接着剤等で一体とすることができることから、永久磁石と一体で回転子鉄心内に挿入、組立が可能となり、組立作業が容易となる。

（９－１）構成
　第４の発明の実施例２３においては、実施例２０の磁極部６の中央で固定磁力磁石４ａとを直列に配置した可変磁力磁石３の代わりとして、上層部に保磁力が強い可変磁力磁石３ａを配置し、中層部に保磁力が可変磁力磁石３ａより弱い可変磁力磁石３ｂを配置し、下層部に固定磁力磁石４ａを配置してなる複合磁石を使用する。

（９－２）実施例２３の作用
　次に、前記のような構成を有する永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、それぞれの短絡コイルを流れるに短絡電流による磁界が合成されることにより、図５１に示すように可変磁力磁石３ａ，３ｂ及び固定磁力磁石４ａに作用する。

（９－３）実施例２３の効果
　このような実施例２３の効果としては、複合磁石の中央部に保磁力の弱い可変磁力磁石３ｂを配置しているので、複合磁石の中央部に磁界Ａ１が作用しにくい場合でも、磁化を確実に行うことができる。これにより、可変磁力磁石３ｂに不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３ａ，３ｂの全体を均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。且つ、短絡コイルの回転遠心力による半径方向の力を保持することができることから、高速回転、及び高出力を実現でき、信頼性も向上する。また、可変磁力磁石、並びに固定磁力磁石と例えば、接着剤等で一体とすることができることから、永久磁石と一体で回転子鉄心内に挿入、組立が可能となり、組立作業が容易となる。

（１０－１）構成
　第４の発明の実施例２４は、実施例１６の永久磁石式回転電機において、短絡コイル７ａの形状と位置とを変更するとともに、磁極部６の中央で固定磁力磁石４ａと直列に配置した可変磁力磁石３を、２種類の保持力が異なる可変磁力磁石３ａ，３ｂに変更したものである。

　すなわち、磁極部６の中央で固定磁力磁石４ａと直列に配置した可変磁力磁石３の代わりとして、上層部に保磁力が強い可変磁力磁石３ａを配置し、中層部に保磁力が可変磁力磁石３ａより弱い可変磁力磁石３ｂを配置し、下層部に固定磁力磁石４ａを配置する。これらのなかで、上層部に配置する保磁力が強い可変磁力磁石３ａの幅を、可変磁力磁石３ｂ及び固定磁力磁石４ａより狭くすることにより、短絡コイル７ａを配置するスペースを設ける。

　また、短絡コイル７ａとして、板状の短絡コイルに代えて、１つの線状の短絡コイルを使用する。この短絡コイルを固定磁力磁石４とｑ軸外周部とを取り囲むように配置する。一方、固定磁力磁石４側では、磁極部６の中央の固定磁力磁石４ａと可変磁力磁石３ａ，３ｂを直列に配置した磁石の可変磁力磁石３ａの幅を狭くしてできたスペースに配置する。

（１０－２）実施例２４の作用
　次に、前記のような構成を有する本実施例の永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、短絡コイル７ａが可変磁力磁石３ａの幅を狭くしてできたスペースに配置されているので、図５２に示すように可変磁力磁石３及び固定磁力磁石４ａに作用する。

（１０－３）実施例２４の効果
　このような実施例２４の効果としては、前記実施例１５の効果に比べて、磁力磁石３ａの幅を狭くしてできたスペースに配置されているので、可変磁力磁石３ａ，３ｂに短絡コイルで発生する磁界を作用しやすくなる。また、ｄ軸電流による磁界Ａ１により複合磁石の磁化を確実に行うことができる。したがって、不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石３ａ，３ｂの全体の均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。且つ、短絡コイルの回転遠心力による半径方向の力を保持することができることから、高速回転、及び高出力を実現でき、信頼性も向上する。

（１１－１）構成
　第４の発明の実施例２５は、実施例２４の永久磁石式回転電機の短絡コイル７ａを配置する位置を変更したものである。

　すなわち、実施例２４では、複合磁石のうち上層部に配置する可変磁力磁石３ａの幅を、可変磁力磁石３ｂ及び固定磁力磁石４ａより狭くすることにより、短絡コイル７ａを配置するスペースを設けた。一方、本実施例では、中層部の可変磁力磁石３の幅を可変磁力磁石３ｂ及び固定磁力磁石４ａより狭くすることにより、短絡コイル７ａを配置するスペースを設ける。

（１１－２）実施例２５の作用
　次に、前記のような構成を有する実施例の永久磁石の全鎖交磁束の増磁時には、ｄ軸電流による磁界が短絡コイル７ａに作用したことにより、短絡コイル７ａに短絡電流が流れる。この短絡電流による磁界は、短絡コイル７ａが可変磁力磁石３ｂの幅を狭くしてできたスペースに配置されているので、図５３に示すように可変磁力磁石３ａ，３ｂと固定磁力磁石４ａに作用する。

（１１－３）実施例２５の効果
　このような実施例２５の効果としては、前記実施例１５の効果に比べて、磁力磁石３ａの幅を狭くしてできたスペースに配置されているので、可変磁力磁石３ａ，３ｂに短絡コイルで発生する磁界を作用しやすくなる。また、ｄ軸電流による磁界Ａ１により複合磁石の磁化を確実に行うことができる。したがって、不均一な磁化分布が生じ難くなるので、可変磁力磁石の全体の均一な磁化を行うための磁化電流を低減することが可能になる。且つ、短絡コイルの回転遠心力による半径方向の力を保持することができることから、高速回転、及び高出力を実現でき、信頼性も向上する。また、短絡コイルを上層可変磁石と固定磁力磁石の間に配置し、可変磁力磁石、並びに固定磁力磁石と例えば、接着剤等で一体とすることができることから、永久磁石と一体で回転子鉄心内に挿入、組立が可能となり、組立作業が容易となる。

１…回転子
２…回転子鉄心
３…可変磁力磁石
４…固定磁力磁石
５ａ，５ｂ…空洞（磁気障壁）
５ｃ…短絡コイルの装着部
６…永久磁石端の空洞（磁気障壁）
７…磁極部
８…短絡コイル
２０ｂ…鉄心部
２２ａ，２２ｂ，６３ａ，６３ｂ…短絡コイル挿入孔
３０…導電性の板
３１ａ～３２ｂ，４１，４２，６４…導電性バー
４１ａ～４２ｂ…鉄心挿入部
４３，６５…段差部
４４，５１，６１…スペーサ円板
４５，５４，６２…空間部
５２ａ，５２ｂ…端板
５３ａ，５３ｂ…導電部材注入孔
５５ａ，５５ｂ，６６ａ，６６ｂ…短絡接続部
５６…注入口

Claims

　保磁力と磁化方向厚の積が他の永久磁石と異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を構成し、この回転子の外周にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線の電流が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させて、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、
　前記不可逆的に変化させる永久磁石を除いた他の永久磁石の磁路部分と、他の永久磁石に隣接する磁束が漏れる部分とを取り囲むように短絡コイルを設け、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記短絡コイルに短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする永久磁石式回転電機。
　前記他の永久磁石に隣接する磁束が漏れる部分を、前記不可逆的に変化させる永久磁石と他の永久磁石の隣接部分に設けられた鉄心のブリッジ部としたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルを、前記他の永久磁石の磁化方向と直交する方向で、前記他の永久磁石の表面と平行に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルの複数個を、前記他の永久磁石の表裏両面に配置したことを特徴とする請求項３に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルを、前記他の永久磁石の磁化方向に対して一定の角度を保った方向で、前記他の永久磁石の回転子の軸方向と直交する方向の断面の対角に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルの複数個を、前記他の永久磁石の回転子の軸方向と直交する方向の断面において、Ｘ字状に交差して配置したことを特徴とする請求項５に記載の永久磁石式回転電機。
　保持力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、この回転子の外径にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させた永久磁石式回転電機において、
　前記回転子の鉄心を軸方向において２つ以上に分割し、この分割した鉄心部同士の磁極位置を周方向にスキューさせ、各鉄心部には永久磁石の磁化を行なう際に磁化時に発生する磁束によって短絡電流が流れるような導電性の短絡コイルを設け、
　各鉄心部の短絡コイルを、各鉄心部のスキュー角度に応じて回転子の周方向にずれた角度で配置すると共に、各鉄心部の短絡コイルを鉄心の境界部において段差部をもって接続することを特徴とする永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルを、
　各鉄心部の境界部に配置された導電性の板と、
　この導電性の板の表裏両面のスキュー角度に相当した分だけ回転子の周方向にずれた場所から、各鉄心部に向かって回転子の軸方向に突出した導電性バーと、
　この導電性バーの先端を鉄心部の軸方向端部で接続する短絡接続部とから構成することを特徴とする請求項７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルを、中央部でスキューに相当する長さ分だけ段差部を有する一対の導電性バーと、この導電性バーを鉄心部の軸方向端部で接続する短絡接続部とから構成し、
　前記鉄心部の境界にスペース板を配置し、このスペース板に前記導電性バーの段差部が入る空間部を形成することを特徴とする請求項７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡コイルを、中央部でスキューに相当する長さ分だけ段差部を有する一対の導電性部材注入孔と、鉄心部の軸方向端部で接続する短絡接続部と、前記鉄心部の境界に配置されたスペース板に形成された空間部に、溶融した導電性材料を流し込んで固化することにより形成することを特徴とする請求項９に記載の永久磁石式回転電機。
　前記短絡接続部を、鉄心部の軸方向端部から突出した導電性バーの先端を折り曲げて短絡接続して構成することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の永久磁石式回転電機。
　前記回転子鉄心の軸方向外側に回転子鉄心を軸方向に挟み込んで押える端板を設け、この端板を回転子鉄心内に設けた導電性部材の抵抗率より大きな抵抗率の材料又は絶縁材料で構成することを特徴とする請求項７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記回転子鉄心の軸方向外側に回転子鉄心を軸方向に挟み込んで押える端板を設け、この端板の回転子鉄心内に設けた導電性部材と接触する箇所に絶縁処理を施したことを特徴とする請求項７に記載の永久磁石式回転電機。
　保持力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、この回転子の外径にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させ、
　前記回転子の鉄心を軸方向において２つ以上に分割し、この分割した鉄心部同士の磁極位置を周方向にスキューさせ、各鉄心部には永久磁石の磁化を行なう際に磁化時に発生する磁束によって短絡電流が流れるような導電性の短絡コイルを設けた永久磁石式回転電機の製造方法において、
　前記短絡コイルを、
　分割した鉄心部の境界部に配置さる導電性の板の表裏両面に、鉄心部のスキュー角度に相当した分だけ回転子の周方向にずれた場所から、各鉄心部に向かって回転子の軸方向に突出した導電性バーを一体に設け、
　前記分割した鉄心部を、その短絡コイル挿入孔内に前記導電性バーが入り込むようにして、回転子の軸方向から前記導電性の板に重ね合わせ、
　各鉄心部の軸方向端面において前記導電性バーの先端を接続して短絡接続部を形成することにより、短絡コイルを構成することを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
　保持力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、この回転子の外径にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させ、
　前記回転子の鉄心を軸方向において２つ以上に分割し、この分割した鉄心部同士の磁極位置を周方向にスキューさせ、各鉄心部には永久磁石の磁化を行なう際に磁化時に発生する磁束によって短絡電流が流れるような導電性の短絡コイルを設けた永久磁石式回転電機の製造方法において、
　中央部でスキューに相当する長さ分だけ段差部を有する一対の導電性バーと、この導電性バーの段差部が入る空間部を有するスペース板を使用し、
　前記分割された鉄心部の境界にスペース板を配置し、このスペース板の空間部に前記導電性バーの段差部を収容すると共に、一対の導電性バーを各鉄心部の短絡コイル挿入孔内に挿入し、
　各鉄心部の軸方向端面において前記導電性バーの先端を接続して短絡接続部を形成することにより、短絡コイルを構成することを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
　保持力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、この回転子の外径にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させ、
　前記回転子の鉄心を軸方向において２つ以上に分割し、この分割した鉄心部同士の磁極位置を周方向にスキューさせ、各鉄心部には永久磁石の磁化を行なう際に磁化時に発生する磁束によって短絡電流が流れるような導電性の短絡コイルを設けた永久磁石式回転電機の製造方法において、
　分割された各鉄心部内にそれぞれ一対の導電性材料注入孔を、各鉄心部の一対の導電性部材注入孔をスキューに相当する長さ分だけずれた位置に形成すると共に、各鉄心部の中央部に各鉄心部の導電性材料注入孔を連通する空間部を有するスペース板を設け、各鉄心の軸方向端部には短絡接続部を有する端板を設け、
　これら各鉄心部、スペース板及び端板を一体化した状態で、導電性材料注入孔、空間部及び短絡接続部内に溶融した導電性材料を注入し、
　注入した導電性材料を固化することにより、短絡コイルを得ることを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
　保持力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、この回転子の外径にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させ、
　前記回転子の鉄心を軸方向において２つ以上に分割し、この分割した鉄心部同士の磁極位置を周方向にスキューさせ、各鉄心部には永久磁石の磁化を行なう際に磁化時に発生する磁束によって短絡電流が流れるような導電性の短絡コイルを設けた永久磁石式回転電機の製造方法において、
　前記軸方向に分割した各鉄心部に形成した短絡コイルの挿入孔の位置一致させ、各鉄心部の間に、鉄心部がスキューされた状態においても各回転子鉄心の短絡コイル挿入孔が連通するような空間を有するスペース板を配置し、
　各鉄心部とスペース板が並んだ状態において、導電性バーを回転子の軸方向から挿入し、
　その後、軸方向に分割した鉄心部をスキューする角度分だけひねることにより、各鉄心部の境界部においてスキュー角度分段差の付いた導電性バーを形成し、
　各鉄心部の軸方向端面において前記導電性バーの先端を接続して短絡接続部を形成することにより、短絡コイルを構成することを特徴とする永久磁石式回転電機の製造方法。
　保磁力と磁化方向厚の積が他の永久磁石と異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を構成し、この回転子の外周にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線の電流が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させて、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、
　前記不可逆的に変化させる永久磁石を除いた他の永久磁石の磁路部分に導電板を設け、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記導電板に短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする永久磁石式回転電機。
　保磁力と磁化方向厚の積が他の永久磁石と異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を構成し、この回転子の外周にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線の電流が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させて、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、
　前記不可逆的に変化させる永久磁石を除いた他の永久磁石の磁化方向を中心軸として前記他の永久磁石の周囲に導電板を設け、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記導電板に短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする永久磁石式回転電機。
　保磁力と磁化方向厚の積が他の永久磁石と異なる２種類以上の永久磁石を用いて磁極を形成し、この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を構成し、この回転子の外周にエアギャップを介して固定子を配置し、この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、この電機子巻線の電流が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させて、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、
　前記回転子鉄心の前記不可逆的に変化させる磁石以外に磁束が漏れる磁路部分に導電板を設け、前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記導電板に短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする永久磁石式回転電機。
　前記導電板を、不可逆的に変化させる永久磁石を除いた他の永久磁石の磁化方向と対向する上下両面に設けたことを特徴とする請求項１８に記載の永久磁石式回転電機。
　前記他の永久磁石の内部に、上下両面に設けた導電板と平行に他の導電板を設けたことを特徴とする請求項２１に記載の永久磁石式回転電機。
　前記他の永久磁石の全周囲を導電板によって被覆したことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の永久磁石式回転電機。
　前記他の永久磁石の上下少なくともいずれかの面の周囲に、中央部が開口した導電板を配置したことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の永久磁石式回転電機。
　導電板を隣接する可変磁力磁石と固定磁力磁石の間に設けられたブリッジ部に設けたことを特徴とする請求項２０に記載の永久磁石式回転電機。
　前記回転子鉄心の各磁極内の中央部に可変磁力磁石を、その両側に固定磁力磁石を配置したことを特徴とする請求項１８から請求項２６のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機。
　保磁力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて回転子の磁極を形成し、
　この磁極を回転子鉄心内に複数個配置して回転子を形成し、
　この回転子の外周にエアギャップを介して固定子を配置し、
　この固定子に電機子鉄心と電機子巻線を設け、
　この電機子巻線が作る磁界により前記回転子の磁極を構成する永久磁石の少なくとも１個を磁化させることにより、永久磁石の磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石式回転電機において、
　前記回転子半径断面内のｑ軸外周側と、ｄ軸側前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石近傍に導電部材を配置することにより短絡コイルを構成し、
　前記電機子巻線に磁化電流を通電させて、その磁束で前記導電部材に短絡電流を発生させ、この短絡電流によって磁化電流による磁界と反対方向の磁力を有する磁界を発生させることを特徴とする永久磁石式回転電機。
　前記導電性部材を板状の部材から構成し、回転子半径断面内のｑ軸外周側と前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石の磁化垂直方向の側面に板状の導電性部材を配置することにより短絡コイルを構成することを特徴とする請求項２７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記導電性部材を回転子半径断面内のｑ軸外周側と前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石の磁化垂直方向の側面に複数個配置することにより短絡コイルを構成することを特徴とする請求項２７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記導電性部材を回転子半径断面内のｑ軸外周側と前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石の磁化方向厚みの中央部に配置することにより短絡コイルを構成することを特徴とする請求項２７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石の厚みの中央部に切り欠きを設け、
　この切り欠き部分に前記導電性部材を配置することにより短絡コイルを構成することを特徴とする請求項３０に記載の永久磁石式回転電機。
　前記磁束量を不可逆的に変化させる永久磁石は、保磁力と磁化方向厚さの積が互いに異なる複数の磁石を磁化方向の向きが直列になるよう積層したことを特徴とする請求項２７～３１のいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機。
　保磁力と磁化方向厚さの積が互いに異なる２種類以上の永久磁石を用いて回転子の磁極を形成し、
　前記永久磁石を磁気回路上で３層以上に直列に配置して磁極を構成する永久磁石式回転電機において、
　上層部及び中層部には、保磁力と磁化方向厚さの積が小の永久磁石を積層し、下層部には、保磁力と磁化方向厚さの積が大の永久磁石を積層したことを特徴とする請求項２７に記載の永久磁石式回転電機。
　保磁力と磁化方向厚さの積が互いに異なる３種類の永久磁石を用いて回転子の磁極を形成し、
　前記永久磁石を磁気回路上で３層に直列に配置して磁極を構成し、
　この磁極の上層部及び中層部には、保磁力と磁化方向厚さの積が小の永久磁石を積層し、下層部には、保磁力と磁化方向厚さの積が大の永久磁石を積層する永久磁石式回転電機において、
　上層部及び中層部のいずれか一方の永久磁石の幅を下層部の永久磁石の幅よりも狭くすることにより短絡コイルを配置するスペースを設け、
　このスペースに前記導電性部材を配置することにより短絡コイルを構成することを特徴とする請求項２７に記載の永久磁石式回転電機。
　前記永久磁石を磁気回路上で３層以上に直列に配置して磁極を構成する永久磁石式回転電機において、
　上層部に配置する永久磁石の保磁力と磁化方向厚の積が、中層部に配置する永久磁石に比べ高いことを特徴とする請求項３３または請求項３４に記載の永久磁石式回転電機。