WO2015118641A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2015118641A1
WO2015118641A1 PCT/JP2014/052768 JP2014052768W WO2015118641A1 WO 2015118641 A1 WO2015118641 A1 WO 2015118641A1 JP 2014052768 W JP2014052768 W JP 2014052768W WO 2015118641 A1 WO2015118641 A1 WO 2015118641A1
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WO
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core
permanent magnets
field
claw
annular space
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Application number
PCT/JP2014/052768
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English (en)
French (fr)
Inventor
石橋　利之
荘平 大賀
隆明 石井
敦志 川原
Original Assignee
株式会社安川電機
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社安川電機 filed Critical 株式会社安川電機
Priority to PCT/JP2014/052768 priority Critical patent/WO2015118641A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H02K1/2781—Magnets shaped to vary the mechanical air gap between the magnets and the stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/046—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with rotating permanent magnets and stationary field winding

Definitions

  • This disclosure relates to a rotating electrical machine.
  • Patent Document 1 discloses a configuration using a combination of a permanent magnet field and an electromagnet field.
  • Patent Document 1 it is possible to achieve both high magnetic field strength and variability by combining a permanent magnet field and an electromagnet field. However, there is a tendency that the rotating electrical machine becomes larger as both the permanent magnet field and the electromagnet field are mounted.
  • an object of the present disclosure is to provide a rotating electrical machine capable of achieving both high magnetic field strength and variability while suppressing an increase in size.
  • a rotating electrical machine is composed of a rotating shaft, a plurality of armature coils that are arranged so as to surround the rotation center of the rotating shaft, and generates a rotating magnetic field, and a soft magnetic material, and is surrounded by the plurality of armature coils.
  • the one permanent magnet is located closer to one end of the field core than the second permanent magnet, and the plurality of second permanent magnets are located closer to the other end of the field core than the first permanent magnet.
  • the field core is located on the other end side with respect to the plurality of first permanent magnets.
  • a plurality of first pole portions adjacent to each other and a plurality of second pole portions adjacent to one end side with respect to the plurality of second permanent magnets, and the first pole portion and the second pole portion are field magnets.
  • the magnetic fields generated by the coils are magnetized in opposite polarities.
  • the rotating electrical machine it is possible to achieve both high field magnetic field strength and variability while suppressing an increase in size.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1. It is a perspective view which fractures
  • FIG. 6 it is a perspective view which shows the state which reversed the direction of the magnetic field by an electromagnet field.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
  • wire in FIG. 10 is a perspective view showing the field core, the first permanent magnet, and the second permanent magnet in FIG. 9 in a broken state.
  • the rotating electrical machine 1 includes a case 10, rotating shafts 21 and 22, a stator core 30, an armature coil 31, a field core 40, a field coil 70, A permanent magnet 81 and a second permanent magnet 82 are provided.
  • the field coil 70 is not shown.
  • the case 10 is made of a nonmagnetic material, and includes a frame 11, a bracket 12, a bracket 13, and a cover 14.
  • the frame 11 has a cylindrical shape.
  • the bracket 12 closes one end side of the frame 11.
  • a support hole 12a is formed in the center of the bracket 12 so as to allow the rotation shaft 21 described later to pass therethrough and to be rotatably supported.
  • the bracket 13 closes the other end side of the frame 11.
  • a support hole 13a is formed in the center of the bracket 13 so as to allow the rotation shaft 22 described later to pass therethrough and to be rotatably supported.
  • the cover 14 covers the center of 13 from the outside.
  • a sensor chamber 14 a for accommodating a rotation detector 24 described later is formed in the cover 14.
  • a support column 14 b that protrudes into the case 10 is formed at the center of the inner surface of the cover 14. The tip of the support column 14b passes through the support hole 13a and enters the case 10.
  • the rotary shaft 21 is made of steel or stainless steel and is passed through the support hole 12a in a state orthogonal to the bracket 12.
  • the rotating shaft 21 is attached to the peripheral edge portion of the support hole 12a via a bearing 15 such as a ball bearing, and is rotatable about the rotation center CL.
  • a flange 21 a is formed on the outer periphery of the end of the rotary shaft 21 inside the bracket 12.
  • the rotary shaft 22 is made of steel or stainless steel and is passed through the support hole 13a in a state orthogonal to the bracket 13.
  • the rotation shaft 22 is attached to the peripheral edge portion of the support hole 13a via a bearing 16 such as a ball bearing, and is rotatable around the rotation center CL.
  • a flange 22 a is formed on the outer periphery of the end of the rotary shaft 22.
  • the other end of the rotating shaft 22 is located in the sensor chamber 14a.
  • the rotating shaft 22 has a cylindrical shape, and a support column 14b is passed through the central through hole 22b.
  • a rotation detector 24 for detecting the rotation angle or the rotation angular velocity of the rotary shaft 22 is provided.
  • the rotation detector 24 is, for example, a resolver, a magnetic encoder, an optical encoder, or the like.
  • the stator core 30 is made of, for example, an iron-based soft magnetic material such as 3% silicon iron, and includes a yoke 30a and a plurality of teeth 30b.
  • the stator core 30 may be, for example, a laminate of electromagnetic steel plates with insulating coatings formed on silicon steel plates, or may be a compression-molded soft magnetic composite material (SMC), and only iron-based soft magnetic materials. It may be formed by.
  • the yoke 30a has a cylindrical shape, is fitted inside the frame 11 so as to surround the rotation center CL, and is fixed to the frame 11 by adhesion or the like (see FIGS. 3 to 5).
  • the plurality of teeth 30b are arranged along the circumferential direction of the yoke 30a. Each of the teeth 30b extends along the rotation center CL and protrudes from the inner surface of the yoke 30a toward the rotation center CL.
  • the plurality of armature coils 31 are respectively wound around the teeth 30b and surround the rotation center CL.
  • the armature coil 31 forms a rotating magnetic field around the rotation center CL in response to, for example, supply of three-phase alternating current.
  • the rotating electrical machine 1 may be a gap winding motor that does not have the stator core 30.
  • the field core 40 is disposed between the flange 21 a and the flange 22 a in the case 10, and is surrounded by the armature coil 31.
  • the field core 40 is made of, for example, an iron-based soft magnetic material such as 3% silicon iron, and includes an inner core 50 and an outer core 60.
  • the inner core 50 and the outer core 60 may be, for example, a laminate of electromagnetic steel plates formed with an insulating coating on a silicon steel plate, or a compression-molded soft magnetic composite material (SMC). It may be formed of only a soft magnetic material.
  • SMC compression-molded soft magnetic composite material
  • the inner core 50 has a cylindrical shape and is arranged so as to be concentric with the rotary shafts 21 and 22.
  • the inner core 50 is not fixed to the rotating shafts 21 and 22, but is fixed to the support pillar 14b.
  • a protrusion 52 is provided at the end of the inner core 50 on the rotating shaft 21 side.
  • the protrusion 52 is attached to the central portion of the rotary shaft 21 via a bearing 53.
  • the protrusion 52 and the rotation shaft 21 are rotatable with respect to each other around the rotation center CL.
  • a groove 51 is formed on the outer peripheral surface of the inner core 50 over the entire circumference.
  • the groove 51 is located in the middle part of the inner core 50 in the direction along the rotation center CL.
  • An intermediate part means an intermediate part and its vicinity.
  • the outer core 60 has a cylindrical shape and is fixed to the rotary shafts 21 and 22 in a state of being fitted to the outer side of the inner core 50. Specifically, one end of the outer core 60 is fixed to the rotating shaft 21, and the other end of the outer core 60 is fixed to the rotating shaft 22. Grooves 61 are formed on the inner circumferential surface of the outer core 60 over the entire circumference. The groove 61 is located at an intermediate portion between the rotary shaft 21 and the rotary shaft 22.
  • the groove 51 of the inner core 50 and the groove 61 of the outer core 60 form an annular space 43 in cooperation with each other.
  • the annular space 43 is formed in the field core 40 so as to surround the rotation center.
  • the inner core 50 defines the inner peripheral side of the annular space 43
  • the outer core 60 defines the outer peripheral side of the annular space 43. It is not essential that both the grooves 51 and 61 are formed.
  • the annular space 43 may be configured only by the groove 51, or the annular space 43 may be configured only by the groove 61.
  • the field coil 70 is wound around the rotation center CL and is accommodated in the annular space 43. That is, the field coil 70 is wound along the annular space 43.
  • the field coil 70 is fixed to the inner core 50 by bonding or the like, for example, and generates a magnetic field in response to supply of direct current, for example.
  • the plurality of first permanent magnets 81 are fixed to the outer peripheral surface of the outer core 60 (the outer peripheral surface of the field core 40) side by side so as to surround the annular space 43.
  • the first permanent magnet 81 has a strip shape extending along the rotation center CL along the outer peripheral surface of the outer core 60.
  • the first permanent magnet 81 is made of a hard magnetic material and is magnetized toward the rotation center CL (see arrows in FIGS. 4 and 5). That is, the north pole of the first permanent magnet 81 faces the rotation center CL.
  • Specific examples of the first permanent magnet 81 include an alnico magnet, a ferrite magnet, and a neodymium magnet.
  • All the first permanent magnets 81 are located closer to one end of the field core 40 (for example, the end 41 on the rotating shaft 21 side) than the second permanent magnet 82 in the direction along the rotation center CL.
  • the end surface on the one end 41 side of the first permanent magnet 81 is aligned with the end surface of the field core 40, but this is not essential.
  • the plurality of second permanent magnets 82 are fixed to the outer peripheral surface of the outer core 60 (the outer peripheral surface of the field core 40) alternately with the first permanent magnets 81.
  • the 1st permanent magnet 81 and the 2nd permanent magnet 82 are located in a line without interposing another permanent magnet.
  • the second permanent magnet 82 has a strip shape extending along the rotation center CL along the outer peripheral surface of the outer core 60.
  • the 2nd permanent magnet 82 is comprised with the hard magnetic material, and is magnetized toward the outer peripheral side of the field core 40 (refer the arrow in FIG.3 and FIG.4). That is, the N pole of the second permanent magnet 82 faces the outer peripheral side of the field core 40.
  • Specific examples of the second permanent magnet 82 include an alnico magnet, a ferrite magnet, and a neodymium magnet.
  • All the second permanent magnets 82 are positioned closer to the other end of the field core 40 (for example, the end 42 on the rotating shaft 22 side) than the first permanent magnet 81 in the direction along the rotation center CL. .
  • the end surface of the second permanent magnet 82 on the other end 42 side is aligned with the end surface of the field core 40, but this is not essential.
  • the outer core 60 By positioning the first permanent magnet 81 closer to the one end portion 41, the outer core 60 is provided with a plurality of first pole portions 44 that are adjacent to the plurality of first permanent magnets 81 on the other end portion 42 side. . By positioning the second permanent magnet 82 closer to the other end portion 42, the outer core 60 is provided with a plurality of second pole portions 45 that are respectively adjacent to the plurality of second permanent magnets 82 on the one end portion 41 side. . That is, the field core 40 has a first pole portion 44 and a second pole portion 45.
  • a plurality of cavities 62 respectively corresponding to the plurality of first permanent magnets 81 are formed in a portion surrounded by the plurality of first permanent magnets 81 in the outer core 60 (see FIGS. 5 and 6). That is, the cavity 62 is formed in the field core 40. Each cavity 62 extends along the rotation center CL, and is open to the one end 41 side. The cavity 62 corresponds to a first nonmagnetic region.
  • the first nonmagnetic region is not limited to a cavity.
  • a portion corresponding to the cavity 62 may be filled with a resin material or the like.
  • a plurality of cavities 63 respectively corresponding to the plurality of second permanent magnets 82 are formed in a portion surrounded by the plurality of second permanent magnets 82 in the outer core 60 (see FIGS. 3 and 6). That is, the cavity 63 is formed in the field core 40.
  • Each cavity 63 extends along the rotation center CL and is open to the other end 42 side.
  • the cavity 63 corresponds to a second nonmagnetic region.
  • the second nonmagnetic region is not limited to a cavity.
  • a portion corresponding to the cavity 63 may be filled with a resin material or the like.
  • the first permanent magnet 81 and the second permanent magnet 82 generate a magnetic field that interacts with the rotating magnetic field generated by the armature coil 31.
  • the field core 40 functions as a path of a magnetic field formed by the first permanent magnet 81 and the second permanent magnet 82. That is, the first permanent magnet 81, the second permanent magnet 82, and the field core 40 constitute a permanent magnet field.
  • the field core 40 also functions as a magnetic path of the magnetic field by the field coil 70.
  • the magnetic field generated by the field coil 70 passes from the one side of the first pole part 44 and the second pole part 45 to the other side through the center side of the field core 40.
  • the first pole portion 44 and the second pole portion 45 of the field core 40 are magnetized in opposite polarities by the magnetic field generated by the field coil 70 and interact with the rotating magnetic field generated by the armature coil 31.
  • the field coil 70 and the field core 40 constitute an electromagnet field. In the electromagnet field, the strength and direction of the magnetic field can be changed according to the electric power supplied to the field coil 70.
  • the arrows in FIG. 6 indicate the magnetization directions when the magnetic field generated by the field coil 70 is directed from the first pole portion 44 side to the second pole portion 45 side.
  • the first pole portion 44 adjacent to the first permanent magnet 81 is magnetized to the same polarity as the first permanent magnet 81
  • the second pole portion 45 adjacent to the second permanent magnet 82 is the same as the second permanent magnet 82. Since it is magnetized to a polarity, a strong field is obtained compared to a field formed by only the first permanent magnet 81 and the second permanent magnet 82.
  • the arrows in FIG. 7 indicate the magnetization directions when the magnetic field generated by the field coil 70 is directed from the second pole portion 45 side toward the first pole portion 44 side.
  • the first pole portion 44 adjacent to the first permanent magnet 81 is magnetized in the opposite polarity to the first permanent magnet 81
  • the second pole portion 45 adjacent to the second permanent magnet 82 is connected to the second permanent magnet 82. Since it is magnetized in the opposite polarity, a weak field is obtained as compared with a field formed only by the first permanent magnet 81 and the second permanent magnet 82.
  • the plurality of first permanent magnets 81 are located near one end 41 of the field core 40, and the plurality of second permanent magnets 82 are located near the other end 42 of the field core 40.
  • the first permanent magnet 81 and the second permanent magnet 82 are arranged in a staggered manner in the circumferential direction of the field core 40.
  • the surplus portion formed in the field core 40 by this arrangement is used as the first pole portion 44 and the second pole portion 45.
  • the field core 40 is It can be used for both permanent magnet field and electromagnet field. Thereby, the enlargement of a field can be suppressed. Therefore, according to the rotating electrical machine 1, it is possible to achieve both high field magnetic field strength and variability while suppressing an increase in size.
  • a cavity 62 is formed as a first nonmagnetic region, and a cavity 63 is formed as a second nonmagnetic region.
  • the cavity 62 divides the soft magnetic region between the center side of the field core 40 and the first permanent magnet 81.
  • the cavity 63 increases the magnetic resistance of the magnetic path between the center side of the field core 40 and the second permanent magnet 82. This makes it easier for the magnetic field generated by the field coil 70 to concentrate on the magnetic path passing through the first pole portion 44 and the second pole portion 45, so that the first pole portion 44 and the second pole portion 45 can be more strongly magnetized. . Therefore, both the magnetic field strength height and variability of the field can be improved.
  • the field core 40 is divided into an inner core 50 and an outer core 60, and only the outer core 60 is fixed to the rotary shafts 21 and 22.
  • the inner core 50 is not fixed to the rotating shafts 21 and 22, but is fixed to the support column 14b.
  • the field coil 70 is fixed to the inner core 50. That is, the field coil 70 is fixed to the case 10 via the inner core 50. For this reason, even if the rotating shafts 21 and 22 rotate, the field coil 70 does not rotate. Therefore, since the structure of the power feeding unit for guiding the power supplied from the outside to the field coil 70 can be simplified, the increase in size of the rotating electrical machine 1 can be further suppressed.
  • the rotating electrical machine 1A according to the second embodiment is obtained by replacing the field core 40 of the rotating electrical machine 1 with a field core 40A. 10 to 12, the field coil 70 is not shown.
  • the field core 40A is made of the same material as the field core 40, and has an inner core 50 and an outer core 60A.
  • the outer core 60A includes a first cylindrical body 64, a second cylindrical body 65, a first claw portion 66, and a second claw portion 67 (see FIG. 13).
  • the first cylindrical body 64 has a cylindrical shape along the rotation center CL and is fitted to the outer periphery of the inner core 50 on the one end 41 side.
  • the second cylindrical body 65 has a cylindrical shape along the rotation center CL and is fitted to the outer periphery of the inner core 50 on the other end portion 42 side.
  • the first cylindrical body 64, the second cylindrical body 65, and the inner core 50 constitute a core body 46 along the rotation center CL. That is, the field core 40 ⁇ / b> A includes a core body 46, a first claw portion 66, and a second claw portion 67.
  • the plurality of first claw portions 66 are arranged so as to surround the second cylindrical body 65, are connected to the outer peripheral surface of the core body 46 on the other end portion 42 side, and extend to the one end portion 41 side. That is, the plurality of first claw portions 66 are arranged so as to surround the core body 46.
  • claw part 66 has the 1st beam part 66a and the 1st connection part 66b.
  • the first beam portion 66a extends from the other end portion 42 side to the one end portion 41 side along the rotation center CL.
  • the 1st connection part 66b connects the 1st beam part 66a and the core main body 46 by the other end part 42 side.
  • the second claw portions 67 are alternately arranged with the first claw portions 66, are connected to the outer peripheral surface of the core body 46 on the one end portion 41 side, and extend to the other end portion 42 side.
  • claw part 67 has the 2nd beam part 67a and the 2nd connection part 67b.
  • the second beam portion 67a extends from the one end 41 side to the other end 42 side along the rotation center CL.
  • the 2nd connection part 67b connects the 2nd beam part 67a and the core main body 46 by the one end part 41 side.
  • the first beam portion 66a extends between the second connecting portions 67b, and the second beam portion 67a extends between the first connecting portions 66b. Both ends of the first beam portion 66a are fixed to the flanges 21a and 22a, respectively, and both ends of the second beam portion 67a are also fixed to the flanges 21a and 22a, respectively. Thereby, the 1st cylindrical body 64 and the 2nd nail
  • the groove 61 is formed on the inner circumferential surface of the outer core 60A.
  • the opening of the groove 61 is constituted by a first cylindrical body 64 and a second cylindrical body 65.
  • the bottom of the groove 61 is constituted by a first beam portion 66a and a second connecting portion 67b.
  • the side part of the groove 61 is constituted by a first connecting part 66b and a second connecting part 67b. Since the groove 61 of the outer core 60 ⁇ / b> A also forms the annular space 43 in cooperation with the groove 51, the first claw portion 66 and the second claw portion 67 define the outer peripheral surface of the annular space 43.
  • the plurality of first permanent magnets 81 are respectively fixed to the outer peripheral surfaces of the plurality of first claw portions 66 in a state of being closer to the one end portion 41 than the second permanent magnet 82.
  • the plurality of second permanent magnets 82 are respectively fixed to the outer peripheral surfaces of the plurality of second claw portions 67 while being positioned closer to the other end portion 42 than the first permanent magnet 81.
  • the first pole portion 44 is formed at a position corresponding to the first connecting portion 66b.
  • the second pole portion 45 is formed at a position corresponding to the second connecting portion 67b.
  • the first nonmagnetic region in the outer core 60 ⁇ / b> A is constituted by a gap 62 ⁇ / b> A between the first claw portion 66 and the core body 46. At least a part of the first nonmagnetic region in the outer core 60 ⁇ / b> A is configured by a gap 62 ⁇ / b> A between the first claw portion 66 and the second cylindrical body 65.
  • the second nonmagnetic region in the outer core 60 ⁇ / b> A is constituted by a gap 63 ⁇ / b> A between the second claw portion 67 and the core body 46. At least a part of the second nonmagnetic region in the outer core 60 ⁇ / b> A is configured by a gap 63 ⁇ / b> A between the second claw portion 67 and the first cylindrical body 64.
  • the rotating electrical machine 1A The same effect as that of the rotating electrical machine 1 can be obtained by the rotating electrical machine 1A. Further, in the rotating electrical machine 1 ⁇ / b> A, the soft magnetic region between the first pole portion 44 and the second pole portion 45 is divided by the boundary between the first claw portion 66 and the second claw portion 67. For this reason, the magnetic path that leads the magnetic field generated from one side of the first pole part 44 and the second pole part 45 to the other side through the center side of the field core 40 is divided. Is done. Thereby, since the 1st pole part 44 and the 2nd pole part 45 can be magnetized more strongly, both the height and the variability of the magnetic field strength of a field can be improved.
  • the first beam portion 66a extends between the second connecting portions 67b
  • the second beam portion 67a extends between the first connecting portions 66b
  • the first pole portion 44 and the second pole portion is formed at a position corresponding to each of the first connecting part 66b and the second connecting part 67b. Since the portions corresponding to the first connecting portion 66b and the second connecting portion 67b are effectively used as the first pole portion 44 and the second pole portion 45, respectively, the field can be further reduced in size.
  • the inner core 50 and the outer core 60 may be integrated, and the entire field core 40 may be fixed to the rotating shafts 21 and 22.
  • the field coil 70 rotates as the rotating shafts 21 and 22 and the field core 40 rotate.
  • the power feeding unit 27 includes an annular electrode 28 formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft 22 over the entire circumference, and a contact 29 fixed to the case 10 and in contact with the annular electrode 28.
  • the structure of the electric power feeding part 27 is not restricted to this, What kind of thing may be sufficient if electric power can be supplied to a rotary body.
  • a non-contact power transmission unit for example, a rotary transformer, a generator, etc.
  • an electromagnetic induction method for example, a radio wave method, an electromagnetic field resonance method, or the like, a rotary connector using a liquid metal, or the like
  • a rotary connector using a liquid metal, or the like can be given.
  • the first permanent magnet 81 and the second permanent magnet 82 do not necessarily have to be fixed to the outer peripheral surface of the outer core 60, 60A (the outer peripheral surface of the field core 40, 40A), but the outer core 60, 60A (field core). 40, 40A) (see FIG. 15).
  • the present invention can be used for rotating electrical machines.
  • First claw portion 66a ... First beam Part, 66b ... 1st connection part, 67 ... 2nd nail

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

　回転シャフト２１，２２と、複数の電機子コイルと、複数の電機子コイルに囲まれた界磁コア４０と、界磁コア４０内に形成された環状空間４３と、環状空間４３に沿うように巻かれた界磁コイルと、環状空間４３を囲むように並んで界磁コア４０に固定された複数の第１永久磁石８１と、複数の第１永久磁石８１と交互に並んで界磁コア４０に固定された複数の第２永久磁石８２と、を備える。複数の第１永久磁石８１は界磁コア４０の一端部４１寄りに位置し、複数の第２永久磁石８２は界磁コア４０の他端部４２寄りに位置している。界磁コア４０は、複数の第１永久磁石８１に対し他端部４２側にそれぞれ隣接する複数の第１極部４４と、複数の第２永久磁石８２に対し一端部４１側にそれぞれ隣接する複数の第２極部４５とを有し、第１極部４４及び第２極部４５は、界磁コイルが生じる磁界により互いに逆の極性に磁化される。

Description

回転電機
　本開示は、回転電機に関する。
　界磁の磁界強度を変更可能とした回転電機が知られている。界磁の磁界強度を変更可能とするための構成として、電磁石界磁を用いるものが挙げられるが、永久磁石界磁を用いるのに比べ磁界強度が低下する傾向がある。これに対し、例えば特許文献１には、永久磁石界磁及び電磁石界磁を組み合わせて用いた構成が開示されている。
特許第３０６３１０６号
　特許文献１に記載の構成によれば、永久磁石界磁及び電磁石界磁を組み合わせることにより、磁界強度の高さと可変性との両立が可能となる。しかしながら、永久磁石界磁及び電磁石界磁の両方を搭載するのに伴い回転電機が大型化する傾向がある。
　そこで本開示は、大型化を抑制しつつ、界磁の磁界強度の高さと可変性との両立を図ることができる回転電機を提供することを目的とする。
　本開示に係る回転電機は、回転シャフトと、回転シャフトの回転中心を囲むように並び、回転磁界を発生させる複数の電機子コイルと、軟質磁性材料により構成され、複数の電機子コイルに囲まれた界磁コアと、回転中心を囲むように界磁コア内に形成された環状空間と、環状空間に沿うように巻かれた界磁コイルと、環状空間を囲むように並んで界磁コアに固定された複数の第１永久磁石と、複数の第１永久磁石と交互に並んで界磁コアに固定された複数の第２永久磁石と、を備え、回転中心に沿う方向において、複数の第１永久磁石は、第２永久磁石に比べて界磁コアの一端部寄りに位置し、複数の第２永久磁石は、第１永久磁石に比べて界磁コアの他端部寄りに位置しており、界磁コアは、複数の第１永久磁石に対し他端部側にそれぞれ隣接する複数の第１極部と、複数の第２永久磁石に対し一端部側にそれぞれ隣接する複数の第２極部とを有し、第１極部及び第２極部は、界磁コイルが生じる磁界により互いに逆の極性に磁化される。
　本開示に係る回転電機によれば、大型化を抑制しつつ、界磁の磁界強度の高さと可変性との両立を図ることができる。
第１実施形態に係る回転電機の回転中心に沿う断面図である。 図１中の回転シャフト、界磁コア、第１永久磁石及び第２永久磁石の側面図である。 図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図１中のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 図２中の界磁コア、第１永久磁石及び第２永久磁石を破断して示す斜視図である。 図６において、電磁石界磁による磁界の方向を逆転させた状態を示す斜視図である。 第２実施形態に係る回転電機の回転中心に沿う断面図である。 図８中の回転シャフト、界磁コア、第１永久磁石及び第２永久磁石の側面図である。 図８中のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。 図８中のＸＩ－ＸＩ線に沿う断面図である。 図８中のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿う断面図である。 図９中の界磁コア、第１永久磁石及び第２永久磁石を破断して示す斜視図である。 回転電機の変形例を示す断面図である。 回転電機の他の変形例を示す断面図である。
　以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
〔第１実施形態〕
　図１～図５に示すように、回転電機１は、ケース１０と、回転シャフト２１，２２と、ステータコア３０と、電機子コイル３１と、界磁コア４０と、界磁コイル７０と、第１永久磁石８１と、第２永久磁石８２とを備える。なお、図３～図５においては、界磁コイル７０の図示が省略されている。
　ケース１０は非磁性材料により構成されており、フレーム１１と、ブラケット１２と、ブラケット１３と、カバー１４とを有する。フレーム１１は筒状を呈する。ブラケット１２はフレーム１１の一端側を塞いでいる。ブラケット１２の中央には、後述の回転シャフト２１を通すと共に回転自在に支持する支持孔１２ａが形成されている。ブラケット１３はフレーム１１の他端側を塞いでいる。ブラケット１３の中央には、後述の回転シャフト２２を通すと共に回転自在に支持する支持孔１３ａが形成されている。
　カバー１４は、１３の中央部を外側から覆う。カバー１４内には、後述の回転検出器２４を収容するためのセンサ室１４ａが形成されている。カバー１４の内面の中央には、ケース１０内に突出する支持柱１４ｂが形成されている。支持柱１４ｂの先端部は支持孔１３ａを通り、ケース１０内に進入している。
　回転シャフト２１は鉄鋼又はステンレス等により構成されており、ブラケット１２に直交した状態で支持孔１２ａに通されている。回転シャフト２１は、例えばボールベアリング等の軸受１５を介して支持孔１２ａの周縁部に取り付けられており、回転中心ＣＬまわりに回転自在となっている。ブラケット１２の内側において、回転シャフト２１の端部の外周にはフランジ２１ａが形成されている。
　回転シャフト２２は鉄鋼又はステンレス等により構成されており、ブラケット１３に直交した状態で支持孔１３ａに通されている。回転シャフト２２は、例えばボールベアリング等の軸受１６を介して支持孔１３ａの周縁部に取り付けられており、回転中心ＣＬまわりに回転自在となっている。ブラケット１３の内側において、回転シャフト２２の端部の外周にはフランジ２２ａが形成されている。回転シャフト２２のもう一方の端部はセンサ室１４ａ内に位置している。回転シャフト２２は筒状を呈し、その中央の貫通孔２２ｂには支持柱１４ｂが通されている。
　センサ室１４ａ内には、回転シャフト２２の回転角度又は回転角速度を検出するための回転検出器２４が設けられている。回転検出器２４は、例えばレゾルバ、磁気式エンコーダ又は光学式エンコーダ等である。
　ステータコア３０は、例えば３％珪素鉄等の鉄系の軟質磁性材料により構成され、ヨーク３０ａと複数のティース３０ｂとを有する。ステータコア３０は、例えば珪素鋼板に絶縁被膜を形成した電磁鋼板を積層したものであってもよく、軟質磁性複合材料（ＳＭＣ）を圧縮成形したものであってもよく、鉄系の軟質磁性材料のみにより形成されたものであってもよい。
　ヨーク３０ａは筒状を呈し、回転中心ＣＬを囲んだ状態でフレーム１１の内側に嵌合しており、接着等によりフレーム１１に固定されている（図３～図５参照）。複数のティース３０ｂは、ヨーク３０ａの周方向に沿って並んでいる。ティース３０ｂのそれぞれは、回転中心ＣＬに沿って延びると共に、ヨーク３０ａの内面から回転中心ＣＬ側に突出している。
　複数の電機子コイル３１は、ティース３０ｂにそれぞれ巻き付けられており、回転中心ＣＬを囲んでいる。電機子コイル３１は、例えば３相交流の供給に応じ、回転中心ＣＬまわりに回転磁界を形成する。なお、回転電機１は、ステータコア３０を有しないギャップワインディングモータであってもよい。
　界磁コア４０は、ケース１０内においてフランジ２１ａとフランジ２２ａとの間に配置され、電機子コイル３１に囲まれている。界磁コア４０は、例えば３％珪素鉄等の鉄系の軟質磁性材料により構成され、内側コア５０と外側コア６０とを有する。
　内側コア５０及び外側コア６０は、例えば珪素鋼板に絶縁被膜を形成した電磁鋼板を積層したものであってもよく、軟質磁性複合材料（ＳＭＣ）を圧縮成形したものであってもよく、鉄系の軟質磁性材料のみにより形成されたものであってもよい。
　内側コア５０は円柱状を呈し、回転シャフト２１，２２に対して同心となるように配置されている。内側コア５０は、回転シャフト２１，２２には固定されずに、支持柱１４ｂに固定されている。内側コア５０の回転シャフト２１側の端部には突起５２が設けられている。突起５２は、軸受５３を介して回転シャフト２１の中心部に取り付けられている。突起５２と回転シャフト２１とは、回転中心ＣＬまわりに互いに回転自在となっている。内側コア５０の外周面には、全周に亘る溝５１が形成されている。回転中心ＣＬに沿う方向において、溝５１は内側コア５０の中間部に位置している。中間部は、中間及びその近傍部分を意味する。
　外側コア６０は円筒状を呈し、内側コア５０の外側に嵌合した状態で回転シャフト２１，２２に固定されている。具体的に、外側コア６０の一端部は回転シャフト２１に固定され、外側コア６０の他端部は回転シャフト２２に固定されている。外側コア６０の内周面には、全周に亘る溝６１が形成されている。溝６１は、回転シャフト２１と回転シャフト２２の中間部に位置している。
　内側コア５０の溝５１と外側コア６０の溝６１とは、互いに協働して環状空間４３を構成する。環状空間４３は、回転中心を囲むように界磁コア４０内に形成される。内側コア５０は環状空間４３の内周側を画し、外側コア６０は環状空間４３の外周側を画している。なお、溝５１，６１の両方が形成されることは必須ではない。溝５１のみで環状空間４３が構成されていてもよいし、溝６１のみで環状空間４３が構成されていてもよい。
　界磁コイル７０は、回転中心ＣＬを囲むように巻かれ、環状空間４３内に収容されている。すなわち界磁コイル７０は、環状空間４３に沿うように巻かれている。界磁コイル７０は、例えば接着等により内側コア５０に固定されており、例えば直流の供給に応じて磁界を生じる。
　複数の第１永久磁石８１は、環状空間４３を囲むように並んで外側コア６０の外周面（界磁コア４０の外周面）に固定されている。第１永久磁石８１は、外側コア６０の外周面に沿うと共に、回転中心ＣＬに沿って延びた短冊状を呈している。第１永久磁石８１は、硬質磁性材料により構成されており、回転中心ＣＬ側に向かって磁化されている（図４及び図５中の矢印参照）。すなわち、第１永久磁石８１のＮ極は回転中心ＣＬ側に面している。第１永久磁石８１の具体例として、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等が挙げられる。
　全ての第１永久磁石８１は、回転中心ＣＬに沿う方向において、第２永久磁石８２に比べて界磁コア４０の一端部（例えば回転シャフト２１側の端部４１）寄りに位置している。第１永久磁石８１の一端部４１側の端面は界磁コア４０の端面に揃っているが、これは必須ではない。
　複数の第２永久磁石８２は、第１永久磁石８１と交互に並んで外側コア６０の外周面（界磁コア４０の外周面）に固定されている。第１永久磁石８１と第２永久磁石８２とは他の永久磁石を介することなく並んでいる。第２永久磁石８２は、外側コア６０の外周面に沿うと共に、回転中心ＣＬに沿って延びた短冊状を呈している。第２永久磁石８２は、硬質磁性材料により構成されており、界磁コア４０の外周側に向かって磁化されている（図３及び図４中の矢印参照）。すなわち、第２永久磁石８２のＮ極は界磁コア４０の外周側に面している。第２永久磁石８２の具体例として、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等が挙げられる。
　全ての第２永久磁石８２は、回転中心ＣＬに沿う方向において、第１永久磁石８１に比べて界磁コア４０の他端部（例えば回転シャフト２２側の端部４２）寄りに位置している。第２永久磁石８２の他端部４２側の端面は界磁コア４０の端面に揃っているが、これは必須ではない。
　第１永久磁石８１が一端部４１寄りに位置することにより、外側コア６０には、複数の第１永久磁石８１に対し他端部４２側にそれぞれ隣接する複数の第１極部４４が設けられる。第２永久磁石８２が他端部４２寄りに位置することにより、外側コア６０には、複数の第２永久磁石８２に対し一端部４１側にそれぞれ隣接する複数の第２極部４５が設けられる。すなわち、界磁コア４０は、第１極部４４と第２極部４５とを有する。
　外側コア６０において、複数の第１永久磁石８１に囲まれる部分には、複数の第１永久磁石８１にそれぞれ対応する複数の空洞６２が形成されている（図５及び図６参照）。すなわち、空洞６２は界磁コア４０に形成されている。それぞれの空洞６２は、回転中心ＣＬに沿って延びており、一端部４１側に開放されている。空洞６２は、第１非磁性領域に相当する。なお、第１非磁性領域は空洞に限られない。例えば、空洞６２に相当する部分に樹脂材料等が充填されていてもよい。
　外側コア６０において、複数の第２永久磁石８２に囲まれる部分には、複数の第２永久磁石８２にそれぞれ対応する複数の空洞６３が形成されている（図３及び図６参照）。すなわち、空洞６３は界磁コア４０に形成されている。それぞれの空洞６３は、回転中心ＣＬに沿って延びており、他端部４２側に開放されている。空洞６３は、第２非磁性領域に相当する。なお、第２非磁性領域は空洞に限られない。例えば、空洞６３に相当する部分に樹脂材料等が充填されていてもよい。
　第１永久磁石８１及び第２永久磁石８２は、電機子コイル３１による回転磁界と相互に作用する磁界を発生する。界磁コア４０は、第１永久磁石８１及び第２永久磁石８２により形成される磁界の経路として機能する。すなわち、第１永久磁石８１、第２永久磁石８２及び界磁コア４０は永久磁石界磁を構成する。
　界磁コア４０は、界磁コイル７０による磁界の磁路としても機能する。界磁コイル７０が生じる磁界は、界磁コア４０の中心側を通って第１極部４４及び第２極部４５の一方側から他方側へ向かう。このため、界磁コア４０の第１極部４４及び第２極部４５は、界磁コイル７０が生じる磁界により互いに逆の極性に磁化され、電機子コイル３１による回転磁界と相互に作用する磁界を形成する。すなわち、界磁コイル７０及び界磁コア４０は電磁石界磁を構成する。電磁石界磁においては、界磁コイル７０に供給する電力に応じて磁界の強度及び方向を変更可能である。
　図６中の矢印は、界磁コイル７０による磁界が第１極部４４側から第２極部４５側に向かっている場合の磁化方向を示している。この場合、第１永久磁石８１に隣接する第１極部４４は第１永久磁石８１と同じ極性に磁化され、第２永久磁石８２に隣接する第２極部４５は第２永久磁石８２と同じ極性に磁化されるので、第１永久磁石８１及び第２永久磁石８２のみで形成される界磁に比べ強い界磁が得られる。
　図７中の矢印は、界磁コイル７０による磁界が第２極部４５側から第１極部４４側に向かっている場合の磁化方向を示している。この場合、第１永久磁石８１に隣接する第１極部４４は第１永久磁石８１と逆の極性に磁化され、第２永久磁石８２に隣接する第２極部４５は第２永久磁石８２と逆の極性に磁化されるので、第１永久磁石８１及び第２永久磁石８２のみで形成される界磁に比べ弱い界磁が得られる。
　このように、永久磁石界磁と電磁石界磁とを組み合わせることにより、界磁の磁界強度の高さと可変性との両立を図ることができる。
　上述したように、複数の第１永久磁石８１は界磁コア４０の一端部４１寄りに位置し、複数の第２永久磁石８２は界磁コア４０の他端部４２寄りに位置している。換言すると、第１永久磁石８１と第２永久磁石８２とは、界磁コア４０の周方向で千鳥状に配置されている。この配置により界磁コア４０に構成される余剰部分が、第１極部４４及び第２極部４５として利用されている。このように、第１永久磁石８１及び第２永久磁石８２を千鳥状に配置することで構成される界磁コア４０の余剰部分を電磁石界磁の磁極として利用することにより、界磁コア４０を永久磁石界磁及び電磁石界磁に兼用することが可能となっている。これにより、界磁の大型化を抑制できる。従って、回転電機１によれば、大型化を抑制しつつ、界磁の磁界強度の高さ及び可変性の両立を図ることができる。
　外側コア６０には、第１非磁性領域として空洞６２が形成され、第２非磁性領域として空洞６３が形成されている。空洞６２により、界磁コア４０の中心側と第１永久磁石８１との間の軟質磁性領域が分断される。空洞６３により、界磁コア４０の中心側と第２永久磁石８２との間の磁路の磁気抵抗が高くなる。これにより、界磁コイル７０が生じた磁界が第１極部４４及び第２極部４５を通る磁路に集中し易くなるので、第１極部４４及び第２極部４５をより強く磁化できる。従って、界磁の磁界強度の高さ及び可変性を共に向上させることができる。
　界磁コア４０は、内側コア５０及び外側コア６０に分かれており、外側コア６０のみが回転シャフト２１，２２に固定されている。内側コア５０は回転シャフト２１，２２に固定されず、支持柱１４ｂに固定されている。界磁コイル７０は内側コア５０に固定されている。すなわち、界磁コイル７０は、内側コア５０を介してケース１０に固定されている。このため、回転シャフト２１，２２が回転しても界磁コイル７０は回転しない。従って、外部から供給された電力を界磁コイル７０に導くための給電部の構成を単純化できるので、回転電機１の大型化を更に抑制できる。
〔第２実施形態〕
　図８～図１２に示すように、第２実施形態に係る回転電機１Ａは、回転電機１の界磁コア４０を界磁コア４０Ａに置き換えたものである。なお、図１０～図１２においては、界磁コイル７０の図示が省略されている。界磁コア４０Ａは、界磁コア４０と同様の材料により構成され、内側コア５０と外側コア６０Ａとを有する。外側コア６０Ａは、第１筒状体６４と、第２筒状体６５と、第１爪部６６と、第２爪部６７とを有する（図１３参照）。
　第１筒状体６４は、回転中心ＣＬに沿った筒状を呈し、一端部４１側において内側コア５０の外周に嵌合する。第２筒状体６５は、回転中心ＣＬに沿った筒状を呈し、他端部４２側において内側コア５０の外周に嵌合する。第１筒状体６４、第２筒状体６５及び内側コア５０は、回転中心ＣＬに沿うコア本体４６を構成する。すなわち界磁コア４０Ａは、コア本体４６と、第１爪部６６と、第２爪部６７とを有する。
　複数の第１爪部６６は、第２筒状体６５を囲むように並び、それぞれ他端部４２側でコア本体４６の外周面に接続され、一端部４１側に延びている。すなわち複数の第１爪部６６は、コア本体４６を囲むように並ぶ。第１爪部６６は、第１梁部６６ａと第１連結部６６ｂとを有する。第１梁部６６ａは、回転中心ＣＬに沿って他端部４２側から一端部４１側に延びている。第１連結部６６ｂは、第１梁部６６ａとコア本体４６とを他端部４２側でつなぐ。
　第２爪部６７は、第１爪部６６と交互に並び、それぞれ一端部４１側でコア本体４６の外周面に接続されて、他端部４２側に延びている。第２爪部６７は、第２梁部６７ａと第２連結部６７ｂとを有する。第２梁部６７ａは、回転中心ＣＬに沿って一端部４１側から他端部４２側に延びている。第２連結部６７ｂは、第２梁部６７ａとコア本体４６とを一端部４１側でつなぐ。
　第１梁部６６ａは第２連結部６７ｂ同士の間まで延び、第２梁部６７ａは第１連結部６６ｂ同士の間まで延びている。第１梁部６６ａの両端部はフランジ２１ａ，２２ａにそれぞれ固定され、第２梁部６７ａの両端部もフランジ２１ａ，２２ａにそれぞれ固定されている。これにより、第１筒状体６４及び第２爪部６７と、第２筒状体６５及び第１爪部６６とが一体化されている。
　外側コア６０を外側コア６０Ａに置き換えた構成においても、外側コア６０Ａの内周面には全周に亘る溝６１が形成される。溝６１の開口部は、第１筒状体６４及び第２筒状体６５により構成される。溝６１の底部は、第１梁部６６ａ及び第２連結部６７ｂにより構成される。溝６１の側部は、第１連結部６６ｂ及び第２連結部６７ｂにより構成される。外側コア６０Ａの溝６１も、溝５１と協働して環状空間４３を構成するので、第１爪部６６及び第２爪部６７は、環状空間４３の外周面を画す。
　複数の第１永久磁石８１は、第２永久磁石８２に比べ一端部４１寄りに位置した状態で複数の第１爪部６６の外周面にそれぞれ固定されている。複数の第２永久磁石８２は、第１永久磁石８１に比べ他端部４２寄りに位置した状態で複数の第２爪部６７の外周面にそれぞれ固定されている。第１極部４４は、第１連結部６６ｂに対応する位置に形成される。第２極部４５は、第２連結部６７ｂに対応する位置に形成される。
　外側コア６０Ａにおける第１非磁性領域は、第１爪部６６とコア本体４６との間の空隙６２Ａにより構成される。外側コア６０Ａにおける第１非磁性領域の少なくとも一部は、第１爪部６６と第２筒状体６５との間の空隙６２Ａにより構成される。
　外側コア６０Ａにおける第２非磁性領域は、第２爪部６７とコア本体４６との間の空隙６３Ａにより構成される。外側コア６０Ａにおける第２非磁性領域の少なくとも一部は、第２爪部６７と第１筒状体６４との間の空隙６３Ａにより構成される。
　回転電機１Ａによっても、回転電機１と同様の効果が得られる。更に回転電機１Ａでは、第１極部４４と第２極部４５との間の軟質磁性領域が、第１爪部６６と第２爪部６７との境界により分断される。このため、界磁コア４０の中心側を通って第１極部４４及び第２極部４５の一方側から他方側に向かうように生じた磁界を、他方側から一方側に導く磁路が分断される。これにより、第１極部４４及び第２極部４５をより強く磁化できるので、界磁の磁界強度の高さ及び可変性を共に向上させることができる。
　上述したように、第１梁部６６ａは第２連結部６７ｂ同士の間まで延び、第２梁部６７ａは第１連結部６６ｂ同士の間まで延びており、第１極部４４及び第２極部４５は、第１連結部６６ｂ及び第２連結部６７ｂにそれぞれ対応する位置に形成される。第１連結部６６ｂ及び第２連結部６７ｂに対応する部分がそれぞれ第１極部４４及び第２極部４５として有効活用されるので、界磁を更に小型化できる。
　以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、回転電機１において内側コア５０及び外側コア６０を一体化し、界磁コア４０全体を回転シャフト２１，２２に固定してもよい。この場合、界磁コイル７０は回転シャフト２１，２２及び界磁コア４０の回転に伴って回転する。このため、図１４に示すように、界磁コイル７０の回転を許容しつつ、界磁コイル７０に電力を導く給電部２７を設ける必要がある。給電部２７は、回転シャフト２２の外周面に全周に亘って形成された環状電極２８と、ケース１０に固定されて環状電極２８に接する接点２９とにより構成されている。なお、給電部２７の構成はこれに限られず、回転体に給電可能であればどのようなものであってもよい。例えば、電磁誘導方式、電波方式又は電磁界共鳴方式等を利用した非接触の電力伝送部（例えば回転トランス、発電機等）、液体金属を利用した回転コネクタ等が挙げられる。
　第１永久磁石８１及び第２永久磁石８２は、必ずしも外側コア６０，６０Ａの外周面（界磁コア４０，４０Ａの外周面）に固定されていなくてよく、外側コア６０，６０Ａ（界磁コア４０，４０Ａ）に埋設されていてもよい（図１５参照）。
　本発明は、回転電機に利用可能である。
　１…回転電機、２１，２２…回転シャフト、２７…給電部、３１…電機子コイル、４０，４０Ａ…界磁コア、４１…一端部、４２…他端部、４３…環状空間、４４…第１極部、４５…第２極部、４６…コア本体、５０…内側コア、６０，６０Ａ…外側コア、６２…空洞（第１非磁性領域）、６２Ａ…空隙（第１非磁性領域）、６３…空洞（第２非磁性領域）、６３Ａ…空隙（第２非磁性領域）、６４…第１筒状体、６５…第２筒状体、６６…第１爪部、６６ａ…第１梁部、６６ｂ…第１連結部、６７…第２爪部、６７ａ…第２梁部、６７ｂ…第２連結部、７０…界磁コイル、８１…第１永久磁石、８２…第２永久磁石、ＣＬ…回転中心。

Claims (12)

  1. 　回転シャフトと、
    　前記回転シャフトの回転中心を囲むように並び、回転磁界を発生させる複数の電機子コイルと、
    　軟質磁性材料により構成され、前記複数の電機子コイルに囲まれた界磁コアと、
    　前記回転中心を囲むように前記界磁コア内に形成された環状空間と、
    　前記環状空間に沿うように巻かれた界磁コイルと、
    　前記環状空間を囲むように並んで前記界磁コアに固定された複数の第１永久磁石と、
    　前記複数の第１永久磁石と交互に並んで前記界磁コアに固定された複数の第２永久磁石と、を備え、
    　前記回転中心に沿う方向において、前記複数の第１永久磁石は、前記第２永久磁石に比べて前記界磁コアの一端部寄りに位置し、前記複数の第２永久磁石は、前記第１永久磁石に比べて前記界磁コアの他端部寄りに位置しており、
    　前記界磁コアは、前記複数の第１永久磁石に対し前記他端部側にそれぞれ隣接する複数の第１極部と、前記複数の第２永久磁石に対し前記一端部側にそれぞれ隣接する複数の第２極部とを有し、前記第１極部及び前記第２極部は、前記界磁コイルが生じる磁界により互いに逆の極性に磁化される、回転電機。
  2. 　前記界磁コアにおいて、前記複数の第１永久磁石に囲まれる部分には、前記複数の第１永久磁石にそれぞれ対応する複数の第１非磁性領域が形成され、
    　前記界磁コアにおいて、前記複数の第２永久磁石に囲まれる部分には、前記複数の第２永久磁石にそれぞれ対応する複数の第２非磁性領域が形成されている、請求項１記載の回転電機。
  3. 　前記第１非磁性領域及び前記第２非磁性領域は空洞である、請求項２記載の回転電機。
  4. 　前記界磁コアは、
    　前記回転中心に沿ったコア本体と、
    　前記コア本体を囲むように並び、それぞれ前記他端部側で前記コア本体の外周面に接続され、前記一端部側に延びて前記環状空間の外周側を画す複数の第１爪部と、
    　前記複数の第１爪部と交互に並び、それぞれ前記一端部側で前記コア本体の外周面に接続され、前記他端部側に延びて前記環状空間の外周側を画す複数の第２爪部と、を有し、
    　前記複数の第１永久磁石は、前記第２永久磁石に比べ前記一端部寄りに位置した状態で前記複数の第１爪部にそれぞれ固定され、前記複数の第２永久磁石は、前記第１永久磁石に比べ前記他端部寄りに位置した状態で前記複数の第２爪部にそれぞれ固定され、
    　前記第１非磁性領域は前記第１爪部と前記コア本体との間の空隙により構成され、前記第２非磁性領域は前記第２爪部と前記コア本体との間の空隙により構成される、請求項２記載の回転電機。
  5. 　前記第１爪部は、前記回転中心に沿って前記他端部側から前記一端部側に延びた第１梁部と、前記第１梁部と前記コア本体とを前記他端部側でつなぐ第１連結部とを有し、
    　前記第２爪部は、前記回転中心に沿って前記一端部側から前記他端部側に延びた第２梁部と、前記第２梁部と前記コア本体とを前記一端部側でつなぐ第２連結部とを有し、
    　前記第１梁部は前記第２連結部同士の間まで延び、前記第２梁部は前記第１連結部同士の間まで延びており、
    　前記第１極部及び前記第２極部は、前記第１連結部及び前記第２連結部にそれぞれ対応する位置に形成される、請求項４記載の回転電機。
  6. 　前記界磁コアは、前記回転シャフトに固定されている、請求項１～５のいずれか一項記載の回転電機。
  7. 　前記回転シャフト及び前記界磁コアの回転に伴う前記界磁コイルの回転を許容しつつ、前記界磁コイルに電力を供給する給電部を更に備える、請求項６記載の回転電機。
  8. 　前記界磁コアは、前記環状空間の外周側を画して前記回転シャフトに固定された外側コアと、前記回転シャフトに固定されずに前記環状空間の内周側を画す内側コアと、に分かれており、
    　前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は前記外側コアに固定され、
    　前記第１極部及び前記第２極部は前記外側コアに設けられ、
    　前記界磁コイルは前記内側コアに固定されている、請求項１記載の回転電機。
  9. 　前記外側コアにおいて、前記複数の第１永久磁石に囲まれる部分には、前記複数の第１永久磁石にそれぞれ対応する複数の第１非磁性領域が形成され、
    　前記外側コアにおいて、前記複数の第２永久磁石に囲まれる部分には、前記複数の第２永久磁石にそれぞれ対応する複数の第２非磁性領域が形成されている、請求項８記載の回転電機。
  10. 　前記第１非磁性領域及び前記第２非磁性領域は空洞である、請求項９記載の回転電機。
  11. 　前記外側コアは、
    　前記回転中心に沿った筒状を呈し、前記一端部側及び前記他端部側において前記内側コアの外周にそれぞれ嵌合する第１筒状体及び第２筒状体と、
    　前記第２筒状体を囲むように並び、それぞれ前記他端部側で前記第２筒状体の外周面に接続され、前記一端部側に延びて前記環状空間の外周側を画す複数の第１爪部と、
    　前記複数の第１爪部と交互に並び、それぞれ前記一端部側で前記第１筒状体の外周面に接続され、前記他端部側に延びて前記環状空間の外周側を画す複数の第２爪部と、を有し、
    　前記複数の第１永久磁石は、前記第２永久磁石に比べ前記一端部寄りに位置した状態で前記複数の第１爪部にそれぞれ固定され、前記複数の第２永久磁石は、前記第１永久磁石に比べ前記他端部寄りに位置した状態で前記複数の第２爪部にそれぞれ固定され、
    　前記第１非磁性領域の少なくとも一部は前記第１爪部と前記第２筒状体との間の空隙により構成され、前記第２非磁性領域の少なくとも一部は前記第２爪部と前記第１筒状体との間の空隙により構成される、請求項９記載の回転電機。
  12. 　前記第１爪部は、前記回転中心に沿って前記他端部側から前記一端部側に延びた第１梁部と、前記第１梁部と前記第２筒状体とを前記他端部側でつなぐ第１連結部とを有し、
    　前記第２爪部は、前記回転中心に沿って前記一端部側から前記他端部側に延びた第２梁部と、前記第２梁部と前記第１筒状体とを前記一端部側でつなぐ第２連結部とを有し、
    　前記第１梁部は前記第２連結部同士の間まで延び、前記第２梁部は前記第１連結部同士の間まで延びており、
    　前記第１極部及び前記第２極部は、前記第１連結部及び前記第２連結部にそれぞれ対応する位置に形成される、請求項１１記載の回転電機。
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