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公開番号2024108425
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023012780
出願日2023-01-31
発明の名称回転電機のロータ構造
出願人マツダ株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類H02K 1/276 20220101AFI20240805BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】第1磁力可変磁石51に入力する磁束の制御性を向上させることにある。
【解決手段】ロータ10の各磁極部12は、径方向に着磁された磁力固定磁石40と、磁力固定磁石40の周方向の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、所定の磁束により周方向における磁化状態を変化させることが可能な第1磁力可変磁石51と、磁力固定磁石40と第1磁力可変磁石51との間に形成され、ロータコア11よりも磁気抵抗が高い高磁気抵抗部80と、を有する。高磁気抵抗部80は、磁力固定磁石40の近傍位置でかつ径方向に延びる第1縦延び部と、第1磁力可変磁石51の近傍位置で径方向に延びる第2縦延び部と、第1縦延び部と第2縦延び部とを周方向に接続する横延び部とを有する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ロータコアを有するロータと、該ロータの径方向の外側に配置され、電流を流すためのコイルが巻き付けられたステータとを備える回転電機のロータ構造であって、
前記ロータコアに設けられ、周方向に並ぶ複数の磁極部を備え、
前記各磁極部は、
径方向に着磁された磁力固定磁石と、
前記径方向における前記磁力固定磁石よりも外側でかつ前記周方向における前記磁力固定磁石の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、それぞれが所定の磁束により前記周方向における磁化状態を変化させることが可能な第１磁力可変磁石と、
をそれぞれ有し、
前記ロータコアの、前記周方向における前記磁力固定磁石と前記第１磁力可変磁石との間には、前記ロータコアよりも磁気抵抗が高い高磁気抵抗部が形成されており、
前記高磁気抵抗部は、
前記周方向における前記磁力固定磁石の近傍位置でかつ前記磁力固定磁石の位置から前記ロータコアの外縁部に向かって前記径方向に延びる第１縦延び部と、
前記周方向における前記第１磁力可変磁石の近傍位置で前記ロータコアの外縁部に向かって前記径方向に延びる第２縦延び部と、
前記第１縦延び部と前記第２縦延び部とを前記周方向に接続する横延び部と、
を有することを特徴とする回転電機のロータ構造。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のロータ構造において、
前記横延び部の磁気抵抗の最小値は、前記第１縦延び部の磁気抵抗の最小値よりも大きくかつ前記第２縦延び部の磁気抵抗の最小値よりも小さいことを特徴とする回転電機のロータ構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機のロータ構造において、
前記第１縦延び部、前記第２縦延び部、及び前記横延び部の単位磁路長あたりの磁気抵抗は、それぞれ略同じであり、
前記横延び部の前記径方向における幅の最小値は、前記第１縦延び部の前記周方向における幅の最小値よりも大きくかつ前記第２縦延び部の前記周方向における幅の最小値よりも小さいことを特徴とする回転電機のロータ構造。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機のロータ構造において、
前記各磁極部は、前記磁力固定磁石の一端側及び他端側に、該磁力固定磁石に隣接してそれぞれ配置され、該磁力固定磁石の磁束と直列になるように前記周方向に着磁された補助磁力固定磁石をそれぞれ有することを特徴とする回転電機のロータ構造。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１つに記載の回転電機のロータ構造において、
前記第１縦延び部及び前記横延び部は空隙で形成されていることを特徴とする回転電機のロータ構造。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機のロータ構造において、
前記第２縦延び部は、所定の磁束により前記周方向における磁化状態を変化させることが可能な第２磁力可変磁石で形成されていることを特徴とする回転電機のロータ構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、回転電機のロータ構造に関する技術分野に属する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機のロータとして、磁化状態を変更困難な磁力固定磁石と、磁化状態を変更容易な磁力可変磁石とを備えるものが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、ロータコアの周方向に並ぶ複数の磁極部を備え、各磁極部は、周方向の中央に配置された第１磁力固定磁石と、第１磁力固定磁石の周方向の両側でかつ磁力固定磁石よりも径方向の外側に配置されかつ磁化状態を変更可能な磁力可変磁石と、第１磁力固定磁石よりも径方向の内側に配置された第２磁力固定磁石と、を備え、第１磁力固定磁石が磁力可変磁石に対して磁気的に直列となるように配置され、第２磁力固定磁石が磁力可変磁石に対して磁気的に並列となるように配置されたロータ構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－２７７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のようなロータ構造の場合、第１磁力固定磁石及び第２磁力固定磁石が、径方向外側がＮ極となるように着磁されているときには、磁力可変磁石の磁化方向が、磁力可変磁石から第１磁力固定磁石に向かう方向の場合には、ステータと鎖交する磁束が増加した状態（以下、増磁状態という）になる一方、磁力可変磁石の磁化方向が、第１磁力固定磁石から磁力可変磁石に向かう方向の場合には、ステータと鎖交する磁束が減少した状態（以下、減磁状態という）になる。
【０００６】
ここで、増磁状態から減磁状態との切り換えの際には磁力可変磁石に磁束を集中させて、磁力可変磁石の磁化状態を変化させる必要がある。一方で、モータを高出力で運転させる際には、ステータとロータとの各磁力の対抗成分を略一致させた状態を維持するために、磁力可変磁石の磁化状態を変化させないように、磁力可変磁石には磁束が入力されにくくする必要がある。
【０００７】
本願発明者らが鋭意研究したところ、特許文献１に記載のようなロータ構造では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、コイルに流れる電流の大小では、ステータ側からの磁束と磁力固定磁石からの磁束とが反発する位置が僅かに異なるだけで、いずれの場合であっても、磁束が磁力可変磁石に入力されてしまうことが分かった。このため、磁力可変磁石に入力する磁束の制御性の観点からは改良の余地がある。
【０００８】
ここに開示された技術は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁力可変磁石に入力する磁束の制御性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、ここに開示された技術の第１の態様では、ロータコアを有するロータと、該ロータの径方向の外側に配置され、電流を流すためのコイルが巻き付けられたステータとを備える回転電機のロータ構造を対象として、前記ロータコアに設けられ、周方向に並ぶ複数の磁極部を備え、前記各磁極部は、径方向に着磁された磁力固定磁石と、前記径方向における前記磁力固定磁石よりも外側でかつ前記周方向における前記磁力固定磁石の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、それぞれが所定の磁束により前記周方向における磁化状態を変化させることが可能な第１磁力可変磁石と、をそれぞれ有し、前記ロータコアの、前記周方向における前記磁力固定磁石と前記第１磁力可変磁石との間には、前記ロータコアよりも磁気抵抗が高い高磁気抵抗部が形成されており、前記高磁気抵抗部は、前記周方向における前記磁力固定磁石の近傍位置でかつ前記磁力固定磁石の位置から前記ロータコアの外縁部に向かって前記径方向に延びる第１縦延び部と、前記周方向における前記第１磁力可変磁石の近傍位置で前記ロータコアの外縁部に向かって前記径方向に延びる第２縦延び部と、前記第１縦延び部と前記第２縦延び部とを前記周方向に接続する横延び部と、を有する、という構成とした。
【００１０】
この構成では、磁力固定磁石の磁化方向が径方向の内側から外側に向かう方向である磁極部は、第１磁力可変磁石の磁化方向が、第１磁力可変磁石から磁力固定磁石に向かう方向の場合には、ステータと鎖交する磁束が増加した状態（以下、増磁状態という）になる一方、第１磁力可変磁石の磁化方向が、磁力固定磁石から第１磁力可変磁石に向かう方向の場合には、ステータと鎖交する磁束が減少した状態（以下、減磁状態という）になる。
（【００１１】以降は省略されています）

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