JP2001119875A

JP2001119875A - 同期機及びそれを用いた電気自動車用回転電機

Info

Publication number: JP2001119875A
Application number: JP29230499A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kajiura; 裕章梶浦; Masahiro Seguchi; 瀬口　　正弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高価な永久磁石の重量当たりのトルクを増大
し、電機子コイル給電回路系の必要耐圧の低下を実現可
能な電気自動車走行モータ用同期機を提供すること。【解決手段】ロータ１００が、磁気突極型ロータ部１０
２とマグネット型ロータ部１０１とを軸方向直列に結合
した構造をもち、磁気突極型ロータ部１０２の磁気突極
型界磁極の磁束とマグネット型ロータ部１０１の永久磁
石型界磁極の磁束とは、共通の多相電機子コイルと鎖交
する。このように構成した本発明の同期機によれば、既
述した従来の複合トルク型同期機（すなわち、磁気突極
型界磁極によるリラクタンストルクと永久磁石型界磁極
によるマグネットトルクとの合成トルクを発生する同期
機）に比較して、両ロータ部の相対角度を最適に設定す
ることができ、永久磁石量あたりの合成トルクを増大す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型界磁極
及び磁気突極型界磁極を有する同期機及びそれを用いた
電気自動車用回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車を含む電気自動車走行モ
ータ（走行トルクを発生するモータ）としては、効率、
耐久性などの点で有利な同期機を用いるのが一般的であ
る。電気自動車走行モータに用いる同期機の界磁ロータ
としては、マグネット型及び界磁コイル型が代表的形式
として知られているが、ロータ構造を簡素にできるマグ
ネット型界磁ロータを用いるのが一般的である。このよ
うなマグネット型同期機は一般にブラシレスＤＣモータ
として知られている。

【０００３】また、マグネット（永久磁石）が埋設され
るロータコアの磁気抵抗の周方向分布特性を径方向断面
内にて工夫することにより、いわゆる磁気突極型界磁極
を設け、この磁気突極型界磁極によるリラクタンストル
クを発生させてマグネット型磁極によるマグネットトル
クよりも大きな合成トルクを発生する複合トルク型同期
機も提案されている。

【０００４】この従来の複合トルク型同期機について更
に説明する。

【０００５】マグネットトルクは、電機子電流の大きさ
に比例し、永久磁石が作る磁束の方向（ｄ軸）と電機子
電流が作る磁界の方向の位相角に対して正弦波で変化す
る。埋設された永久磁石の径方向外側に形成される鉄心
には電機子電流によりリラクタンストルクが生じる。リ
ラクタンストルクの発生原理は、電流が作る磁界に鉄心
が吸引する原理に基づくものであり、リラクタンストル
クは、鉄心のｑ軸（永久磁石の磁束方向に対して電気角
で９０°進んだ方向）方向の磁気抵抗に反比例するイン
ダクンスＬｑとｄ軸（永久磁石が作る磁束の方向）方向
の磁気抵抗に反比例するインダクンスＬｄの差と、電機
子電流の２乗とに比例し、電機子電流が作る磁界の方向
とｑ軸方向との間の位相角に対して正弦波で変化する。
但し、リラクタンストルクは、前記マグネットトルクに
対して１／２の周期で変化する。

【０００６】この従来の複合トルク型同期機において、
電機子電流を一定とし位相角を変化させた場合のマグネ
ットトルクとリラクタンストルクの変化を図１０に示
す。図１０から分かるように、マグネットトルクの最大
値とリラクタンストルクの最大値とは電気角で４５°の
位相差をもつため、両トルクの最大値間の位相（ｄ軸を
基準として９０°〜１３５°の位相角範囲）で電機子電
流を流すことで、両トルクの合成トルクを最大化でき
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マグネ
ット型界磁ロータを用いる同期機（マグネット型同期
機）では、たとえばそれを電気自動車走行モータなどに
用いた場合、電機子コイルとバッテリとの間に設けられ
て電機子電流の位相制御を行う交直変換回路が故障する
と、電機子電流の位相制御による電機子コイルの電圧制
御ができなくなるため、電機子コイルに対する永久磁石
型界磁極の相対回転が大きくなって、電機子コイルに高
い発電電圧が生じるという問題が発生する。この発電電
圧は、バッテリが満充電状態など、電機子コイルの発電
電流を吸収できない状況下において、ロータが高速回転
している状況下で特に大きくなる。

【０００８】したがって、電機子コイルとバッテリとの
間に設けられる上記交直変換回路を含む回路、特にバッ
テリと並列に設けられる平滑コンデンサなどの耐圧は、
この高い発電電圧を想定して高く設計する必要があっ
た。

【０００９】ちなみに、電気自動車走行モータに給電す
る従来のバッテリ電圧は、配線抵抗損失低減、ケーブル
軽量化など種々の理由により数百Ｖといった高電圧仕様
とされるために、更にその上、このような耐圧増大が要
求されると、上記回路特に平滑コンデンサの大型化、高
コスト化の負担が更に増大する。

【００１０】また、バッテリが満充電ではなく、バッテ
リが電機子コイルの発電電流を吸収する場合には、同期
機から出力される上記発電電圧は低下させることができ
るものの、バッテリに大充電電流が流れてバッテリの耐
久性低下や望ましくない温度上昇を招くという問題が生
じる。

【００１１】更に、上記マグネット型ロータ部に用いる
永久磁石は高価であり、そのコストを低減したいという
要望もある。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、高価な永久磁石の重量当たりのトルクを増大し、
電機子コイル給電回路系の必要耐圧の低下を実現可能な
電気自動車走行モータ用同期機を提供することをその目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の同期機
は、ロータが、磁気突極型ロータ部とマグネット型ロー
タ部とを軸方向直列に結合した構造をもち、磁気突極型
ロータ部の磁気突極型界磁極の磁束（磁気突極型界磁極
を構成する磁気突極型ロータ部の磁気抵抗空間分布特性
により偏向された電機子電流の磁束）とマグネット型ロ
ータ部の永久磁石型界磁極の磁束とは、共通の多相電機
子コイルと鎖交する。

【００１４】なお、ここでいう磁気突極型ロータ部と
は、外周面に周方向に電気角で０．５πごとに磁化容易
部と磁化困難部とが交互に設けられ、電気角でπ離れた
一対の磁化容易部同士がロータコア内の低磁気抵抗の磁
路で磁気的に接続された構造を意味し、各磁化容易部が
磁気突極型界磁極をなすものを意味する。磁化困難部
は、たとえば前記低磁気抵抗の磁路と平行にエアギャッ
プ又は非磁性部をロータコアに延設して形成される。

【００１５】すなわち、本構成の同期機は、軸方向直列
（タンデム）結合された磁気突極型ロータ部およびマグ
ネット型ロータ部が一個の共通の電機子コイルの各スロ
ット導体部（スロットに挿入された導体部分）に対し
て、互いに軸方向に隣接してそれぞれ磁気結合する構成
となる。

【００１６】このように構成した本発明の同期機によれ
ば、既述した従来の複合トルク型同期機（すなわち、磁
気突極型界磁極によるリラクタンストルクと永久磁石型
界磁極によるマグネットトルクとの合成トルクを発生す
る同期機）に比較して、永久磁石量あたりのトルクを増
大することができ、安価に高トルク同期機を作製するこ
とができる。

【００１７】更に説明すると、既述した従来の複合トル
ク型同期機では、永久磁石型界磁極と磁気突極型界磁極
とを軸方向同一位置に配置されているので、両者の相対
角度の設定自由度が狭く、電機子電流による回転磁界
（電流磁界ともいう）に対する両界磁極の最大トルク角
度位置を一致させることが困難であり、合成トルクの増
加量が小さい。

【００１８】これに対して、本構成の同期機では電流磁
界に対する両界磁極の角度位置がそれぞれ最大トルク位
置となるように両種の界磁極間の相対角度位置を任意に
設定することができるので、従来の複合トルク型同期機
に比較して高価なマグネット重量当たりの合成トルクを
増大することができる。

【００１９】次に、この同期機の電機子電流の位相制御
が不良となった場合について説明する。

【００２０】インバータなどを通じてバッテリと電力授
受する場合、もしこのバッテリが満充電などにより充電
電流（発電電流）を大きく吸収できない場合がある。こ
の時、同期機の電機子電流の位相制御が不良となると、
バッテリの充電電流吸収による電圧ドロップがないの
で、従来の同期機では、同期機とバッテリとの間の回路
に高い発電電圧が印加されることになる。

【００２１】これに対し、本構成の同期機では、電機子
コイルに生じる発電電圧は、マグネット型ロータ部の永
久磁石（マグネット）が減った分だけ低下するはずであ
る。なお、この時の電機子コイルの電流は上記バッテリ
の充電不調により小さく、磁気突極型ロータ部により電
機子コイルに生じる発電電圧は小さい。

【００２２】すなわち、本構成の同期機では、正常運転
時には上述したマグネットトルクとリラクタンストルク
との最適な位相マッチングにより大きな合成トルクを得
ることができる上、上記位相制御不調時には電機子コイ
ルの発電電圧を従来のマグネット型同期機または複合ト
ルク型同期機に比較して小さくすることができるので、
上記回路系の耐圧を低下できるわけである。

【００２３】その結果、バッテリが満充電されていた
り、あるいはマグネットスイッチなどでバッテリが同期
機の電機子コイルから遮断されていた場合などにおいて
高速回転が生じても、回路系に大きな発電電圧が印加さ
れることがなく、また、この回路系を構成する回路素子
たとえば平滑コンデンサの大型化を防止することができ
る。

【００２４】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の同期機において更に、磁気突極型界磁極と永久磁石型
界磁極は同数とされる。

【００２５】このようにすれば、電機子コイルの電流磁
界の極数と永久磁石型界磁極および磁気突極型界磁極と
をマッチングさせることができ、リラクタンストルクを
増大することができる。

【００２６】請求項３又は４記載の構成によれば請求項
１又は２記載の同期機において更に、磁気突極型界磁極
は永久磁石型界磁極に対して電気角で０〜９０°、更に
好ましくは電気角で４５〜９０°だけ進相した位置に配
置されるので、合計トルクを増大することができる。

【００２７】請求項５記載の構成によれば請求項１又は
２記載の同期機において更に、永久磁石型界磁極は電磁
鋼板に埋設された永久磁石により構成され、これにより
マグネット型ロータ部は複合トルク型同期機と同じくマ
グネットトルクに併せてリラクタンストルクを発生す
る。更に、磁気突極型界磁極は永久磁石型界磁極に対し
て電気角で４５〜７５°だけ進相した位置に配置され
る。すなわち、マグネット型ロータ部の最大トルク角度
がそのリラクタンストルク分だけ進相するので、磁気突
極型ロータ部の磁気突極型界磁極をその分進相させて両
ロータ部の最大トルク位相角（電機子コイルに対する）
を空間的に一致ないし近接させ、全体の合成トルクを増
大する。

【００２８】請求項６記載の構成によれば請求項１乃至
５のいずれか記載の同期機において更に、両ロータ部
は、電機子電流を基準として両ロータ部がそれぞれ最大
トルクを発生する相対角度をもつように設定されている
ので、合計トルクを最大化することができる。

【００２９】請求項７記載の構成によれば請求項１乃至
６のいずれか記載の同期機において更に、磁気突極型ロ
ータ部は、周方向に隣接する一対の前記磁気突極型界磁
極の中心近傍に両側端部が配置されて軸方向に貫設され
たスリットを有するので、たとえば電磁鋼板の打ち抜き
により磁気突極型界磁極を形成することができ、製造工
程を簡素化することができる。

【００３０】請求項８記載の構成によれば請求項１乃至
７のいずれか記載の同期機において更に、マグネット型
ロータ部は、両側端部が周方向に隣接する一対の磁気突
極型界磁極の中心近傍に配置されて軸方向に貫設された
スリットに設けられた永久磁石とを有するので、マグネ
ット型ロータ部はリラクタンストルクも発生することが
でき、また、マグネット型ロータ部のコアと磁気突極型
ロータ部のコアとを同一形状の打ち抜き電磁鋼板で構成
して共用化することも容易となり、部品点数を減らすこ
とが容易となる。

【００３１】請求項９記載の構成によれば請求項５又は
８記載の同期機において更に、マグネット型ロータ部
は、磁気突極型ロータ部の軸方向両側に配設されるの
で、永久磁石の挿入、固定作業が容易となる。

【００３２】請求項１０記載の構成によれば請求項１乃
至９のいずれか記載の同期機において更に、両ロータ部
間に高磁気抵抗を有する磁気シールド部を有するので、
両ロータ部間の磁気漏れを減らして、トルクの増大を図
ることができる。

【００３３】請求項１１記載の構成によれば電機子コイ
ルは、交直変換回路を含む回路系を通じて車載のバッテ
リと電力授受するとともに、前記回路系は前記バッテリ
と並列接続された平滑コンデンサを有するので、電機子
コイルの発電電圧の低減により平滑コンデンサの耐圧を
低減することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様を以下の
実施例を参照して説明する。

【００３５】

【実施例１】実施例１の同期機を図１〜図４を参照して
以下に説明する。（構成）この同期機は、ハイブリッド車のエンジンによ
り発電するとともにエンジン始動も行う回転電機であっ
て、積層電磁鋼板からなる鉄心（ステータコア）２０１
に電機子巻線２０２が巻装され、図示しないハウジング
に固定されている。図１にて、破線にて示した部分は、
鉄心２０１のスロットおよびそれに挿通された電機子巻
線２０２のスロット導体部である。

【００３６】鉄心２０１の内側には回転子（ロータ）１
００が挿入され、回転子１００の軸１０８は軸受３０１
および軸受３０２を介して前記ハウジングに回転自在に
支承されている。

【００３７】回転子１００は、積層電磁鋼板からなる２
個の鉄心１０１と１個の鉄心１０２とを有しており、鉄
心１０１は本発明でいうマグネット型ロータ部を、鉄心
１０２は本発明でいう磁気突極型ロータ部を構成してい
る。これら鉄心１０１、１０２はキー１０７を用いて軸
１０８に対して回転不能に固定されている。鉄心１０２
は一対の鉄心１０１により軸方向に挟設されている。プ
レート１０５、１０６が鉄心１０１、１０２を挟んで軸
１０８に固定され、鉄心１０１、１０２、１０１を軸方
向に固定している。一対の鉄心１０１と鉄心１０２との
間にはそれぞれ非磁性のプレート１０４が設けられ、両
鉄心１０１、１０２間を磁気的に遮断している。

【００３８】なお、図１では、鉄心２０１、１０１、１
０２、軸１０８に断面ハッチングを施すべきではある
が、理解を容易とするためそれらを省略する。

【００３９】図２に鉄心１０１のＡ−Ａ断面を示す。

【００４０】鉄心１０１の外周部には周方向等ピッチで
８個の磁石挿入穴１１１が軸方向に貫設されており、各
磁石挿入穴１１１にはそれぞれ永久磁石１０３が挿入さ
れている。各永久磁石１０３は、厚さ方向（回転子挿入
状態で径方向）に着磁されており、周方向極性交互に磁
石挿入穴１１１に挿入されてＮ極１０３ａとＳ極１０３
ｂとを構成している。

【００４１】鉄心１０１には軸方向に穴１１２が設けら
れており、穴１１２には軸１０８、キー１０７が挿入さ
れている。穴１１２のキー挿入位置の周方向中心は１つ
の磁石挿入穴１１１の周方向中心と周方向において同角
度位置となっている。

【００４２】図３に鉄心１０２のＢ−Ｂ断面を示す。

【００４３】鉄心１０２には、中央部が径方向内側に向
けて湾曲する４種類のスリット１１０ａ〜１１０ｄを１
セットとするスリット群１１０が、周方向に等ピッチで
８セット設けられている。鉄心１０２には軸方向に穴１
０９が設けられており、穴１０９には軸１０８、キー１
０７が挿入されている。周方向に隣接する所定の一対の
スリット群１１０、１１０間の周方向中央位置は、穴１
０９のキー挿入位置の周方向中心を基準として、反時計
方向（回転方向）に１１．２５°（電気角４５°）だけ
シフトして配置されている。

【００４４】電機子巻線２０２は、通常三相コイルであ
って、鉄心（ステータコア）２０１の内周面に周方向等
ピッチで形成された所定数のスロットに巻装されてい
る。電機子巻線２０２のうち、これらスロットに挿入さ
れている部分をスロット導体部と呼ぶ。（動作）本実施例の同期機の動作を以下に説明する。

【００４５】鉄心１０１および鉄心１０２は、鉄心１０
１において、Ｎ極をなす永久磁石１０３ａから発生した
磁束が固定子２００を通りＳ極をなす永久磁石１０３ｂ
に戻る磁気回路を形成している。電機子巻線２０２に三
相電流を流して回転磁界（電流磁界）を形成し、これと
同期して回転子１００を回転させる。

【００４６】鉄心１０１の発生トルク（マグネットトル
クともいう）は、周知のようにこの回転磁界と磁石磁束
すなわち界磁束との間の角度すなわち位相角によって変
化する。ここでは、Ｎ極１０３ａの周方向中心と正弦波
状の回転磁界の所定位相角が一致した場合を位相角０°
と定義する。回転方向に回転磁界を回転させる方向を位
相角増加方向とすると、位相角とマグネットトルク（鉄
心１０１のトルク）との関係は図４に示したようになる
（電流一定条件）。なお、位相角は電気角で表してお
り、本実施例の場合は８極であるから電気角＝機械角×
４の関係がある。

【００４７】鉄心１０２では、互いに隣接する一対のス
リット群１１０、１１０間の境界部が磁気的突極（磁束
が通り易い）の中心となり、ここでは磁気突極型界磁極
とも呼ぶ。各スリット群１１０の周方向中央はそれぞれ
逆突極（磁束が通り難い）となっている。回転磁界は鉄
心１０２に対しても作用し、前記突極方向と回転磁界の
方向が一致したときには磁束が多く、前記逆突極方向に
回転磁界の方向が一致したときには磁束が少なくなり、
この関係によりリラクタンストルクが生じる。位相角と
リラクタンストルク（鉄心１０２のトルク）との関係は
図４に示したようになる（電流一定条件）。したがっ
て、このリラクタンス型回転子の場合、突極方向と逆突
極方向の中心位置に回転磁界の方向を一致、或いは直交
させたときに最大トルクが発生する。実施例では鉄心１
０２の突極位置（磁気突極型界磁極ともいう）に対して
時計方向に１１．２５°（電気角で４５°）の位置にキ
ー溝を設ける。すなわち、この磁気突極型界磁極の周方
向中央は、鉄心１０１のＮ極（永久磁石型界磁極）１０
３ａの周方向中央に対して１１．２５°（電気角で４５
°）だけ回転方向に進相している。

【００４８】このようにすれば、図４に示すように、鉄
心１０１のマグネットトルクの最大値と鉄心１０２のリ
ラクタンストルクの最大値が一致し、この位相角を維持
して同期機を運転すれば、この位相角が一致しない場合
に比べて大きな合成トルクを得ることができる。すなわ
ち、本実施例の同期機は、マグネットトルクとリラクタ
ンストルクとの位相角の理想的なマッチングにより高価
な永久磁石を減らして大トルク同期機を安価に製造する
ことができる。

【００４９】また、この実施例の同期機は、なんらかの
原因で位相角制御による電圧制御が不調となり、かつ、
バッテリなどへの発電電流の給電が阻害された場合で
も、上述した理由により電機子巻線２０２の発電電圧を
低減することができ、これによりインバータや平滑コン
デンサ等の回路素子の耐電圧を低減することができる。

【００５０】また、この実施例では、鉄心１０１は鉄心
１０２の両端に配置されているので、永久磁石１０３の
挿入を鉄心組付け後に容易に行うことが可能となる。（変形態様１）実施例１では鉄心１０１に永久磁石１０
３を埋設した埋設磁石型回転子を用いたが、永久磁石１
０３を鉄心１０１の表面に露出させて表面磁石型回転子
としてもよい。

【００５１】また、実施例１では、鉄心１０１の磁束方
向に対して鉄心１０２の突極方向を回転方向に電気角４
５°進ませたが、電気角で０°〜９０°進んだ方向に設
定すれば、効果の差は見られるもののトルクを増大する
ことができる。

【００５２】特に、鉄心１０１の磁束方向に対して鉄心
１０２の突極方向を回転方向に電気角４５°〜９０°進
んだ方向に設定すれば、回転機を高速で駆動する弱め界
磁領域において、特に高トルクを発生することができ
る。

【００５３】また、鉄心１０１に対して鉄心１０２は磁
石が無い分だけ軽いので、高速回転時の遠心力による外
径側への弾性変形を減らすことができ、その分だけ、鉄
心１０２の外径を増大させて鉄心１０２の外周面と固定
子鉄心２０１の内周面との間のエアギャップ幅を減らす
ことができ、トルクを増大することができる。（実施例２）他の実施例を図５〜図８を参照して説明す
る。

【００５４】この実施例は、実施例１の鉄心１０１を鉄
心１２１に、鉄心１０２を鉄心１２２に置換したもので
ある。鉄心１２２は鉄心１０２と等しい形状を有し、ス
リット１２０ａ〜１２０ｄはスリット１１０ａ〜１１０
ｄと同一形状と同一空間配置を有している。また、鉄心
１２１は鉄心１２２と同一形状をもち、したがって鉄心
１２１、鉄心１２２は同一形状の電磁鋼板を積層して構
成されている。

【００５５】鉄心１２１の上記４種類のスリットには、
永久磁石１２３ａ〜１２３ｄがそれぞれ挿入されてい
る。永久磁石１２３ａ〜１２３ｄは、厚さ方向（回転子
挿入状態で径方向）に着磁されており、永久磁石１２３
ａ〜１２３ｄは周方向に極性交互に配置され、これによ
り鉄心１２１の外周面には周方向にそれぞれ４個のＮ
極、Ｓ極が周方向に交互に配置されている。ただし、鉄
心１２２の突極方向（磁気突極型界磁極の方向、図６参
照）は、鉄心１２１の永久磁石による磁束の方向（図５
参照）に対して回転方向に電気角で７５°だけ進むよう
に配置されている。

【００５６】鉄心１２１は、図７に示すようにマグネッ
トトルクとリラクタンストルクの合成トルクが発生す
る。従って、鉄心１２１が最大トルクを発生する電流位
相は、ｄ軸から９０〜１２０°（図では１２０°）進ん
でいる。これを考慮に入れたとき、鉄心１２１の磁束方
向に対して鉄心１２２の突極方向を回転方向に電気角４
５°〜７５°（図では７５°）進んだ方向に設定した方
が、鉄心１２１の発生トルクと鉄心１２２の発生トルク
の合成を最大化することができる（図８参照）。（電気自動車用走行モータ駆動回路）次に、上述した実
施例１又は２の同期機を電気自動車（ハイブリッド車を
含む）用走行モータとして用いる場合について図９に示
す回路図を参照して説明する。

【００５７】３００は実施例１又は２で説明した同期
機、３０１はバッテリ、３０２は同期機３００とバッテ
リ３０１との間の電力授受を制御する直交変換用のイン
バータ、３０３は同期機のロータ角度を検出する角度セ
ンサ、３０４は角度センサからのロータ角度および外部
からのトルク指令に基づいてインバータ３０２を制御す
るコントローラ、３０５はバッテリ３０１と並列接続さ
れた平滑コンデンサである。

【００５８】既述したように、高速走行時期にコントロ
ーラが行うインバータの位相制御が不調となり、しかも
バッテリ３０１が満充電などで電流吸収ができない場合
でも、同期機３００の発電電圧は必要電動トルク当たり
の永久磁石量が少ないため小さくなり、その結果として
インバータ３０２や平滑コンデンサ３０５の必要耐圧を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の同期機の模式軸方向断面図である。

【図２】鉄心１０１の模式径方向断面図である。

【図３】鉄心１０２の模式径方向断面図である。

【図４】図１の同期機のトルクー位相角特性図である。

【図５】実施例２の同期機の鉄心１２１の模式径方向断
面図である。

【図６】実施例２の同期機の鉄心１２２の模式径方向断
面図である。

【図７】図５の鉄心１２１のトルク−位相角特性図であ
る。

【図８】図６の鉄心１２２と鉄心１２１との合成トルク
−位相角特性図である。

【図９】実施例１又は２の同期機を用いた電気自動車用
走行モータの回路図である。

【図１０】従来の複合トルク型同期機のトルクー位相角
特性図である。

【符号の説明】

１００は回転子（ロータ）、１０１は鉄心（マグネット
型ロータ部）、１０２は鉄心（磁気突極型ロータ部）、
１０３は永久磁石、２０１は電機子鉄心（ステータコ
ア）、２０２は電機子巻線（電機子コイル）、３００は
同期機、３０１はバッテリ、３０２はインバータ（交直
変換回路）、３０５は平滑コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H115 PG04 PI13 PU10 PU21 PV09 QN06 RB22 RE03 SE03 TO04 5H619 AA01 BB01 BB06 BB13 BB15 BB24 PP02 PP06 PP08 PP14 5H621 BB10 GA01 GA04 HH01 JK02 JK05 5H622 AA03 CA02 CA05 CA14 CB01 CB05 CB06 PP10 PP11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁鋼板を積層してなるとともに略軸方向
に多数のスロットが内周部に形成された一つのステータ
コアと、前記スロットに挿通されたスロット導体部を有
する電機子コイルと、前記ステータコアの内周面に面し
つつ周方向に互いに所定間隔を隔てて回転する複数対の
界磁極を有するロータとを備える同期機において、前記ロータは、前記界磁極が磁気突極型界磁極のみで構
成される磁気突極型ロータ部と、前記界磁極が少なくと
も永久磁石型界磁極を含んで構成されて前記磁気突極型
ロータ部と軸方向直列に結合されたマグネット型ロータ
部とを備え、前記電機子コイルの各前記スロット導体部は、それぞれ
前記両ロータ部の磁束と鎖交することを特徴とする同期
機。
【請求項２】請求項１記載の同期機において、前記磁気突極型界磁極は前記永久磁石型界磁極と同数と
されることを特徴とする同期機。
【請求項３】請求項１又は２記載の同期機において、前記磁気突極型界磁極は、前記永久磁石型界磁極に対し
て電気角で０〜９０°だけ進相した位置に配置されるこ
とを特徴とする同期機。
【請求項４】請求項１又は２記載の同期機において、前記磁気突極型界磁極は前記永久磁石型界磁極に対して
電気角で４５〜９０°だけ進相した位置に配置されるこ
とを特徴とする同期機。
【請求項５】請求項１又は２記載の同期機において、前記永久磁石型界磁極は、電磁鋼板に埋設された永久磁
石により構成され、前記磁気突極型界磁極は前記永久磁
石型界磁極に対して電気角で４５〜７５°だけ進相した
位置に配置されることを特徴とする同期機。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれか記載の同期機に
おいて、前記両ロータ部は、電機子電流磁界を基準として前記両
ロータ部がそれぞれ最大トルクを発生する相対角度をも
つことを特徴とする請求項１および２に記載の同期回転
機。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれか記載の同期機に
おいて、前記磁気突極型ロータ部は、周方向に隣接する一対の前
記磁気突極型界磁極の中心近傍に両側端部が配置されて
軸方向に貫設されたスリットを有することを特徴とする
同期機。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか記載の同期機に
おいて、前記マグネット型ロータ部は、両側端部が周方向に隣接
する一対の前記磁気突極型界磁極の中心近傍に配置され
て軸方向に貫設されたスリットと、前記スリットに設け
られた永久磁石とを有することを特徴とする同期機。
【請求項９】請求項５又は８記載の同期機において、前記マグネット型ロータ部は、前記磁気突極型ロータ部
の軸方向両側に配設されることを特徴とする同期機。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか記載の同期機
において、前記両ロータ部間に高磁気抵抗を有する磁気シールド部
を有することを特徴とする同期機。
【請求項１１】前記電機子コイルは、交直変換回路を含
む回路系を通じて車載のバッテリと電力授受するととも
に、前記回路系は前記バッテリと並列接続された平滑コ
ンデンサを有することを特徴とする請求項１乃至１０の
いずれか記載の同期機を用いた電気自動車用回転電機。
【請求項１２】前記マグネット型ロータ部は、前記磁気
突極型ロータ部より径大に形成されていることを特徴と
する請求項１乃至１１のいずれか記載の同期機を用いた
電気自動車用回転電機。