JP2019062673A

JP2019062673A - 可変磁束型の永久磁石式回転電機

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Publication number: JP2019062673A
Application number: JP2017186187A
Authority: JP
Inventors: 英樹大口; Hideki Oguchi; 誠寺島; Makoto Terajima; 仁中園; Hitoshi Nakazono
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: US11088604B2; JP6992368B2; US20190097509A1; DE102018118141A1; CN109560631A; CN109560631B

Abstract

【課題】回転子コアにおいて機械的強度が弱い部分を形成することなく、回転子コアに設けられた所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより固定子に巻装された電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機を提供する。【解決手段】可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、回転子コア２１の隣接する磁極２２間であって磁石スロット２３よりも外周側に形成された非磁性部２５を備え、所定の永久磁石２４から周方向両側に隣接する永久磁石２４へ漏洩する漏れ磁束の磁束バイパス路２７が、所定の永久磁石２４を固定する磁石スロット２３と非磁性部２５との間、非磁性部２５の内周側、及び周方向両側に隣接する永久磁石２４を固定する磁石スロット２３と非磁性部２５との間に形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、可変磁束型の永久磁石式回転電機に関する。

回転子に設けられた所定の永久磁石から、隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより固定子に巻装された電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型回転電機として、従来、例えば特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す可変磁束型回転電機は、固定子巻線が巻回された固定子と、固定子との間でエアギャップを形成するとともに、少なくとも１つの永久磁石を備えた回転子と、回転子に設けられた少なくとも１つの永久磁石から、隣接する永久磁石へ漏洩する際の経路となる磁束バイパス路とを備えている。そして、この可変磁束型回転電機において、回転子に作用するトルクＴｒがＴｒ＝ＫＴ×Ｉ（ＫＴはトルク定数、Ｉは印加電流）で表されるとき、トルク定数ＫＴが印加電流Ｉの関数ＫＴ＝ＫＴ（Ｉ）であり、少なくとも１つの永久磁石は、固定子及び回転子が、固定子と回転子の少なくとも一方のコア材料の磁気飽和以下の領域にて、永久磁石により「ｄ（ＫＴ（Ｉ））／ｄＩ≧０」なる動作特性が得られるように相対的に回転子に対して配置されている。また、磁束バイパス路の磁束流入部及び磁束流出部は、回転子と固定子との間のエアギャップ近傍に配置され、少なくとも１つの永久磁石の一の磁極から出た磁束が、該永久磁石の異極側へ漏洩する磁気抵抗よりも、少なくとも１つの永久磁石と隣接する永久磁石の異極側へ漏洩する磁気抵抗の方が小さくなっている。
この特許文献１に示す可変磁束型回転電機によれば、隣接する磁極間に、固定子の電機子反作用により磁束漏洩量を制御可能な磁束バイパス路を形成することにより、低負荷時の鉄損や高回転時の鉄損及び銅損を抑制することができる。

特許第６０３３４２５号公報

しかしながら、この従来の特許文献１に示した可変磁束型回転電機にあっては、以下の問題点があった。
即ち、磁束バイパス路は、回転子コアの隣接する磁極間に形成された空隙部の外周側の磁極連結部分に形成されている。その一方、永久磁石を挿入固定する磁石スロットと、前記空隙部との間には、永久磁石のＮ極から出た磁束が、該永久磁石のＳ極側へ漏洩する磁路が形成されている。そして、永久磁石のＮ極から出た磁束が、該永久磁石のＳ極側へ漏洩する磁気抵抗よりも、この永久磁石と隣接する永久磁石のＳ極側へ漏洩する磁気抵抗の方を小さくするために、磁束バイパス路の幅を、磁石スロットと空隙部との間に形成された磁路の幅よりも大きくしている。このため、磁石スロットと空隙部との間に形成された磁路の幅は必然的に細くなっていた。

回転子コアにおいて磁石スロットの外周側と内周側とは磁石スロットと空隙部との間に形成された磁路によって連結しているため、当該磁路の幅が狭くなると、磁路の機械的強度が弱いことから、回転子が高速で回転した場合にはその遠心力で当該磁路が破損してしまうといった問題があった。
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子コアにおいて機械的強度が弱い部分を形成することなく、回転子コアに設けられた所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより固定子に巻装された電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機は、電機子巻線を固定子鉄心に巻装した固定子と、該固定子の前記固定子鉄心の内周側にエアギャップを介して回転自在に配置された回転子であって、複数の磁石スロットを周方向に沿って配設した円筒状の回転子コアと、前記複数の磁石スロットの各々に固定された複数の永久磁石により構成された複数の磁極とを有する回転子とを備え、前記複数の永久磁石のうちの所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより前記電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機であって、前記回転子コアの隣接する磁極間であって前記磁石スロットよりも外周側に形成された非磁性部を備え、前記所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束の磁束バイパス路が、前記所定の永久磁石を固定する磁石スロットと前記非磁性部との間、前記非磁性部の内周側、及び前記周方向両側に隣接する永久磁石を固定する磁石スロットと前記非磁性部との間に形成されることを要旨とする。

本発明に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機によれば、回転子コアにおいて機械的強度が弱い部分を形成することなく、回転子コアに設けられた所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより固定子に巻装された電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機の概略構成を示す断面図である。図１に示す永久磁石式回転電機の４分の１の部分を示す断面図である。ｑ軸電流が０のときの磁束の流れを示す等置線図である。ｑ軸電流が大きくなり、電機子巻線と鎖交する磁束が最大となったときの磁束の流れを示す等置線図である。本発明の第２実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機の４分の１の部分を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機の４分の１の部分を示す断面図である。本発明の第４実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機の４分の１の部分を示す断面図である。本発明の第５実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機の４分の１の部分を示す断面図である。本発明の第６実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機の４分の１の部分を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機の一例であり、本発明の技術的思想を具体化するための装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機について、図１乃至図４を参照して説明する。
本発明の第１実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機は、図１に示されており、永久磁石式回転電機１は、８極の埋め込み磁石型同期電動機である。なお、本発明は、極数、その他の各部分の寸法などによって何ら制約を受けるものではない。
図１及び図２に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、固定子１０と、固定子１０の固定子鉄心１１の内周側にエアギャップＧを介して回転自在に配置された回転子２０とを備えている。

ここで、固定子１０は、円筒状の固定子鉄心１１を備えている。固定子鉄心１１の内周面１１ａには、円周方向に等間隔で形成された４８個のスロット１２及び４８個の磁極ティース１３が形成される。各磁極ティース１３には、複数の電機子巻線１４が巻回されている。固定子鉄心１１は、積層鉄心で構成される。
また、回転子２０は、軸孔２６を中心に形成した円筒状の回転子コア２１と、回転子コア２１に設けられた８つの磁極２２とを備えている。回転子コア２１の外周面２１ａと固定子鉄心１１の内周面１１ａとの間が前述のエアギャップＧとされる。回転子コア２１は、積層鉄心で構成される。回転子コア２１の軸孔２６には回転軸４０が嵌挿固定され、回転子２０は回転軸４０によって回転する。そして、回転子コア２１の外周部には、周方向に沿って等間隔に配設された８つの磁石スロット２３が形成されている。

そして、８つの磁極２２の各々は、回転子コア２１に形成された８つの磁石スロット２３に固定された８つの永久磁石２４によって構成される。８つの永久磁石２４のうち所定の永久磁石２４は回転子コア２１の半径方向に磁化され径方向外側がＮ極、周方向に隣り合う永久磁石２４は半径方向に磁化され径方向外側がＳ極の極性を有し、８つの磁極２２は周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に形成される。
ここで、各磁石スロット２３は、回転子コア２１の軸方向両端にまで貫通する貫通孔で形成され、断面矩形状の永久磁石２４を挿入固定するための周方向に細長く延びる断面矩形状の永久磁石挿入部２３ａと、永久磁石挿入部２３ａの周方向両端に形成された一対のフラックスバリアとしての空気領域２３ｂとを備えている。各磁石スロット２３は、図１及び図２に示すように、ｄ軸に対して左右対称（周方向に対称）に形成されている。各磁石スロット２３の永久磁石挿入部２３ａには、断面矩形状の板状の永久磁石２４が挿入固定され、各永久磁石２４は、回転子コア２１の軸方向両端にまで延びている。

そして、可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、８つの永久磁石２４のうちの所定の永久磁石（Ｎ極磁石：図３参照）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石：図３には周方向一方側に隣接する永久磁石２４のみ図示）２４へ漏洩する漏れ磁束をＡを、後述するように、ｑ軸電流により制御し、これにより電機子巻線１４に鎖交する永久磁石２４の磁束を制御するようになっている。
この可変磁束型の永久磁石式回転電機１において、回転子コア２１の隣接する磁極２２間であって磁石スロット２４よりも外周側には、図１及び図２に示すように、非磁性部としての空隙２５が形成されている。空隙２５は、回転子コア２１の外周面２１ａから内周側に所定距離隔てて形成されている。空隙２５は、周方向に細長い断面台形状に形成され、回転子コア２１の軸方向両端にまで貫通する貫通孔で形成される。空隙２５は、回転子コア２１のすべての隣接する磁極２２間に形成されている。

そして、可変磁束型の永久磁石式回転電機１において、図２及び図３に示すように、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４へ漏洩する漏れ磁束Ｂの磁束バイパス路２７が、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間、空隙２５の内周側、及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間に形成されている。

次に、第１実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機１の作用について、図３及び図４を参照して説明する。
図３には、固定子１０に巻装された電機子巻線１４に電流を通電せずｑ軸電流が０のときの磁束の流れが示されている。図３に示すように、ｑ軸電流が０の場合には、所定の永久磁石２４（Ｎ極磁石）から出た磁束の多くは固定子１０側へと流れて電機子巻線１４と鎖交する磁束Ａとなるが、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から出た磁束の一部の漏れ磁束Ｂは、主に磁束バイパス路２７を経由して周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４へ漏洩する。図３においては、周方向一方側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４のみに漏れ磁束Ｂが漏れ出る様子が示されている。漏れ磁束Ｂが磁束バイパス路２７を介して流れるのは、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の磁束流入部２７ａ及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の磁束流出部２７ｂの磁束密度が２．０［Ｔ］以上と同程度に高くなっていることからわかる。

ここで、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束Ｂが、磁束バイパス路２７、即ち、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間、空隙２５の内周側、及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間を流れるということは、磁束バイパス路２７の磁気抵抗が空隙２５の外周側よりも磁気抵抗がやや小さくなっていることを意味する。そして、磁束バイパス路２７の磁気抵抗が空隙２５の外周側よりも磁気抵抗よりも小さいということは、回転子コア２１における磁束バイパス路２７の幅が空隙２５の外周側部分の幅よりも広いということを意味する。具体的に述べると、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の幅、空隙２５の内周側部分の幅及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の幅が、空隙２５の外周側部分の幅よりも広い。このため、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の最小の幅ａ（図３参照）と、周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の最小の幅とが広くなっている。このため、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の幅及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と空隙２５との間の幅の機械的強度が十分に確保され、回転子コア２１において機械的強度が弱い部分を形成することはない。

そして、電機子巻線１４が通電し所定のｑ軸電流が流れると、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４に漏れ出る漏れ磁束Ｂがｑ軸電流の大きさに比例して減少し、結果的に、所定の永久磁石２４（Ｎ極磁石）から固定子１０側へと流れて電機子巻線１４と鎖交する磁束Ａが増加する。
更に、ｑ軸電流が更に大きくなる（例えば、最大電流の略７０％以上）と、図４に示すように、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４に漏れ出る漏れ磁束Ｂがより減少し、ほとんどその磁束Ｂは０に近くなる。これは、磁束バイパス路２７の磁束流入部２７ａにおける磁束密度が図４に示すように０．０〜０．５［Ｔ］と非常に小さくなっていることで理解される。当該漏れ磁束Ｂが０に近くなると、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から固定子１０側へと流れて電機子巻線１４と鎖交する磁束Ａが最大となる。

このように、第１実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機１によれば、回転子コア２１において機械的強度が弱い部分を形成することなく、回転子コア２１に設けられた所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４へ漏洩する漏れ磁束Ｂをｑ軸電流により制御し、これにより固定子１０に巻装された電機子巻線１４に鎖交する永久磁石２４の磁束Ａを制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機１を提供できる。

なお、図４を参照すると、回転子コア２１における隣接する磁石スロット２３、２３を連結する磁石スロット連結部２８と磁束バイパス路２７の磁束流出部２７ｂの磁束密度が２．０［Ｔ］以上と同程度に高くなっていることからわかる。これは、永久磁石（Ｓ極磁石）２４の内周側から出た漏れ磁束Ｃが、磁石スロット連結部２８と磁束流出部２７ｂを通り、永久磁石２４（Ｓ極磁石）の外周側に流れ込むためである。従って、回転子コア２１における隣接する磁石スロット２３、２３を連結する磁石スロット連結部２８を非磁性化することが好ましい。磁石スロット連結部２８を非磁性化することにより、永久磁石（Ｓ極磁石）２４の内周側から永久磁石（Ｓ極磁石）２４の外周側に流れ込む漏れ磁束Ｃを抑制でき、電機子巻線１４に鎖交する磁束Ａを増加することができる。
ここで、磁石スロット連結部２８の非磁性化処理は、加熱による組織変態、浸炭処理、及び加圧処理などにより行われる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機について、図５を参照して説明する。図５において、図１及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
図５に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１と基本構成は同様であるが、非磁性部としての空隙２５の配置の仕方が異なっている。
即ち、図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１においては、空隙２５は、回転子コア２１のすべての隣接する磁極２２間に形成されているのに対し、図５に示す永久磁石式回転電機１においては、空隙２５は、回転子コア２１の一個飛びの隣接する磁極２２間に形成されている点で相違する。

このように、空隙２５を、回転子コア２１の一個飛びの隣接する磁極２２間に形成することにより、空隙２５が形成されていない回転子コア２１の隣接する磁極２２間を流れる、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４へ漏洩する漏れ磁束の漏れ分を増加することができる。
なお、図５に示す永久磁石式回転電機１における空隙２５が、磁石スロット２４よりも外周側に形成されている点、及び周方向に細長い断面台形状に形成され、回転子コア２１の軸方向両端にまで貫通する貫通孔で形成されている点は図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１の空隙２５と同様である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機について、図６を参照して説明する。図６において、図１及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
図６に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１と基本構成は同様であるが、回転子コア２１におけるすべての空隙２５の内周側に補助磁石２９を配置した点で相違している。
このように、回転子コア２１におけるすべての空隙２５の内周側に補助磁石２９を配置することにより、磁束バイパス路２７を流れる、所定の永久磁石２４（Ｎ極磁石）から周方向両側に隣接する永久磁石２４（Ｓ極磁石）へ漏洩する漏れ磁束を増加させることができる。
なお、補助磁石２９の磁化方向は回転子コア２１の周方向であり、補助磁石２９は、所定の永久磁石２４（Ｎ極磁石）に隣接する側がＳ極の極性を有し、周方向に隣接する永久磁石２４（Ｓ極磁石）に隣接する側がＮ極の極性を有する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機について、図７を参照して説明する。図７において、図１及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
図７に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１と基本構成は同様であるが、回転子コア２１における隣接する磁石スロット２３、２３を連結する磁石スロット連結部２８のそれぞれに穴３０を形成した点で相違している。
このように、磁石スロット連結部２８に穴３０を形成することにより、磁石スロット連結部２８を非磁性化した場合と同様に、永久磁石（Ｓ極磁石）２４の内周側から永久磁石（Ｓ極磁石）２４の外周側に流れ込む漏れ磁束Ｃを抑制でき、電機子巻線１４に鎖交する磁束Ａを増加することができる。
なお、穴３０は、回転子コア２１の軸方向両端に貫通する貫通丸穴で形成される。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機について、図８を参照して説明する。図８において、図１及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
図８に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１と基本構成は同様であるが、８つの磁石スロット２３の各々が１つの磁極２２あたり２つの磁石スロット２３Ａ、２３Ａに分割され、これに伴って８つの永久磁石２４の各々が２つに分割されている点で相違している。また、回転子コア２１における隣接する磁石スロット２３Ａ、２３Ａを連結する磁石スロット連結部２８に、隣接する磁石スロット２３Ａ、２３Ａ同士を連通させる連通孔３１が設けられている点で相違している。

このように、回転子コア２１における隣接する磁石スロット２３Ａ、２３Ａを連結する磁石スロット連結部２８に、隣接する磁石スロット２３Ａ、２３Ａ同士を連通させる連通孔３１を設けることにより、磁石スロット連結部２８を非磁性化した場合と同様に、永久磁石（Ｓ極磁石）２４の内周側から永久磁石（Ｓ極磁石）２４の外周側に流れ込む漏れ磁束Ｃを抑制でき、電機子巻線１４に鎖交する磁束Ａを増加することができる。
なお、連通孔３１は、回転子コア２１の軸方向両端に貫通する貫通穴で形成される。
また、８つの磁石スロット２３の各々が１つの磁極２２あたり２つの磁石スロット２３Ａ、２３Ａに分割されているので、回転子コア２１における各磁石スロット２３の外周側と内周側とは２つの磁石スロット２３Ａ、２３Ａ間の部分で連結されており、回転子コア２１の機械的強度が問題となることはない。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機について、図９を参照して説明する。図９において、図１及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
図９に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１は、図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１と基本構成は同様であるが、回転子コア２１の隣接する磁極２２間であって磁石スロット２４よりも外周側に形成する非磁性部の構成が図１及び図２に示す第１実施形態に係る永久磁石式回転電機１の非磁性部と相違している。
具体的に述べると、図１及び図２に示す永久磁石式回転電機１の非磁性部は、回転子コア２１の外周面２１ａから内周側に所定距離隔てて形成された空隙２５で構成されている。これに対して、図９に示す永久磁石式回転電機１の非磁性部は、回転子コア２１の外周面から凹む溝３２で構成されている。溝３２は、回転子コア２１の軸方向両端まで貫通する断面矩形状の貫通溝で形成される。

そして、図９に示す可変磁束型の永久磁石式回転電機１において、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４へ漏洩する漏れ磁束の磁束バイパス路２７が、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と溝３２との間、溝３２の内周側、及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と溝３２との間に形成されている。
このため、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と溝３２との間の最小の幅と、周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と溝３２との間の最小の幅とが、第１実施形態と同様に、広くなっており、所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と溝３２との間の幅及び周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４を固定する磁石スロット２３と溝３２との間の幅の機械的強度が十分に確保され、回転子コア２１において機械的強度が弱い部分を形成することはない。

従って、図９に示す第６実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機１によっても、図１及び図２に示す第１実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機１と同様に、回転子コア２１において機械的強度が弱い部分を形成することなく、回転子コア２１に設けられた所定の永久磁石（Ｎ極磁石）２４から周方向両側に隣接する永久磁石（Ｓ極磁石）２４へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより固定子１０に巻装された電機子巻線１４に鎖交する永久磁石２４の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機１を提供できる。
なお、第２〜５実施形態においても、空隙２５で構成されている非磁性部を溝３２に変更してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第１乃至第６実施形態に係る可変磁束型の永久磁石式回転電機１の極数は８極となっているが、８極以外であってもよい。
また、第１乃至第５実施形態に係る永久磁石式回転電機１においては、非磁性部は空隙２５で構成され、第６実施形態に係る永久磁石式回転電機１においては、非磁性部は溝３２で構成されているが、これら空隙２５や溝３２に限らず、当該空隙２５や溝３２を形成した部分の回転子コア２１を非磁性化処理したものであってもよい。この非磁性化処理は、加熱による組織変態、浸炭処理、及び加圧処理などにより行われる。

また、第１乃至第５実施形態に係る永久磁石式回転電機１において、空隙２５は、周方向に細長い断面台形状に形成されているが、これに限定されず、他の断面形状、例えば周方向に細長い別形状のスリット断面形状であったり、逆三角形断面形状であったり、他の多角形断面形状であってもよい。
また、第６実施形態に係る永久磁石式回転電機１において、溝３２は、断面矩形状に形成されているが、他の断面形状であってもよい。

また、第３実施形態に係る永久磁石式回転電機１においては、回転子コア２１におけるすべての隣接する磁極２２間に形成された空隙２５の内周側に補助磁石２９を配置している。空隙２５を回転子コア２１の一個飛びの隣接する磁極２２間に形成した第２実施形態に係る永久磁石式回転電機１においては、当該空隙２５の内周側のみに補助磁石２９を配置すればよい。
また、第１乃至第６実施形態に係る永久磁石式回転電機１において、各磁石スロット２３は、ｄ軸に対して左右対称（周方向に対称）に形成されているが、ｄ軸に対して左右対称でなくてもよい。

１可変磁束型の永久磁石式回転電機
１０固定子
１１固定子鉄心
１４電機子巻線
２０回転子
２１回転子コア
２２磁極
２３磁石スロット
２４永久磁石
２５空隙（非磁性部）
２７磁束バイパス路
２８磁石スロット連結部
２９補助磁石
３０穴
３１連通孔
３２溝（非磁性部）
Ｇエアギャップ

Claims

電機子巻線を固定子鉄心に巻装した固定子と、該固定子の前記固定子鉄心の内周側にエアギャップを介して回転自在に配置された回転子であって、複数の磁石スロットを周方向に沿って配設した円筒状の回転子コアと、前記複数の磁石スロットの各々に固定された複数の永久磁石により構成された複数の磁極とを有する回転子とを備え、前記複数の永久磁石のうちの所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束をｑ軸電流により制御し、これにより前記電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を制御する可変磁束型の永久磁石式回転電機であって、
前記回転子コアの隣接する磁極間であって前記磁石スロットよりも外周側に形成された非磁性部を備え、前記所定の永久磁石から周方向両側に隣接する永久磁石へ漏洩する漏れ磁束の磁束バイパス路が、前記所定の永久磁石を固定する磁石スロットと前記非磁性部との間、前記非磁性部の内周側、及び前記周方向両側に隣接する永久磁石を固定する磁石スロットと前記非磁性部との間に形成されることを特徴とする可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記非磁性部は、前記回転子コアのすべての隣接する磁極間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記非磁性部は、前記回転子コアの一個飛びの隣接する磁極間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記回転子コアにおける前記非磁性部の内周側に補助磁石を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記回転子コアにおける隣接する磁石スロットを連結する磁石スロット連結部を非磁性化したことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記回転子コアにおける隣接する磁石スロットを連結する磁石スロット連結部に穴を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記複数の磁石スロットの各々及び前記複数の永久磁石の各々が、１つの磁極あたり２以上に分割されるとともに、前記回転子コアにおける隣接する磁石スロットを連結する磁石スロット連結部に、前記隣接する磁石スロット同士を連通させる連通孔を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記非磁性部が、前記回転子コアの外周面から内周側に所定距離隔てて形成された空隙で構成されることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。
前記非磁性部が、前記回転子コアの外周面から凹む溝で構成されることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の可変磁束型の永久磁石式回転電機。