JP2014017943A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】製作上の制約があるスキューを設けることなく、トルクリップルを低減できる磁気変調モータ１を提供する。
【解決手段】第２回転子８に使用される１４個の軟磁性鉄心８０は、それぞれ周方向に傾斜角θｉを持ち、その傾斜角θｉが周方向の所定範囲で周期的に徐変する様に構成される。また、周方向に隣り合う二つの軟磁性鉄心８０の周方向間隔の内外比を１４：１８に設定することで、等価的に軟磁性鉄心８０の数の内外比を１８：１４としている。すなわち、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の内周側の数との比が２０：１８となり、軟磁性鉄心８０の外周側の数と固定子５の極数との比が１４：１２となる。上記の構成によれば、第１回転子６と固定子５との間で複数の軟磁性鉄心８０が磁気導通路として有効に機能し、スムーズな磁束分布が得られるため、高周波トルクリップルを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、内燃機関の動力と電池の電力とで走行するハイブリッド車両の動力装置に用いて好適な回転電機に関する。

従来、ハイブリッド自動車の動力伝達装置として、内燃機関の出力軸（クランク軸）と、減速や前進後退の切り替えを行うギヤ装置の入力軸との間に、モータとＣＶＴ（無段変速機）とを介在するものが一般的であったが、最近は、それらの機能を複合化した新しい技術が提案されている。
例えば、電機子巻線に回転磁界を生成する固定子と、極性が異なる複数の永久磁石を周方向に交互に配置した第１回転子と、この第１回転子と固定子との間に磁気導通路を形成する第２回転子とを備え、第１回転子と第２回転子との間の速度変換を滑らかに行う、あるいは、第２回転子に電動動力を加えて出力する複合機能モータが知られている（特許文献１参照）。

特許第４５０５５２４号公報

ところが、上記の特許文献１に記載された第２回転子は、複数の軟磁性鉄心を周方向に等間隔に配置して構成される。つまり、回転方向に周期性を持つ形状のため、軟磁性鉄心と固定子との間に働くトルクは、リラクタンストルクと同じく、磁気透磁率を異ならせたことによる磁束の変化を利用する方式であり、原理的にトルクリップルが発生しやすい。 トルクリップルを小さくする方法としては、例えば、軸長方向にロータを傾斜させて、磁束の変化を緩和させる「スキュー」と呼ばれる方法が一般的に知られている。また、第１回転子と固定子との間に配置される第２回転子は、内外表面を使える中空構造とすることがスペース効率を高め、トルク密度を向上できる上で有効である。

しかし、第２回転子を中空構造としながら、上記のスキューを設けることは、極めて困難である。つまり、積層鋼板から成る中空構造の第２回転子を、例えば、ボルト締結やリベットかしめ等により、両端支持部材に挟持しようとした場合、スキューを設けていると、ボルトやリベットを貫通させるための孔スペースの確保が問題になる。軸長によっては、必要なスキュー角をかけられず、トルクリップルの低減効果が出せない。
一方、固定子側にスキューを設ける方法も考えられるが、固定子のスロット中に導体を高占積率で巻装するのが困難になるという課題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたものであり、その目的は、製作上の制約があるスキューを採用することなく、トルクリップルを低減できる回転電機を提供することにある。

本発明は、多相コイルを結線した固定子巻線を有する固定子と、Ｎ極磁極とＳ極磁極とを周方向に交互に配置した第１回転子と、複数の軟磁性鉄心を周方向に間隔を空けて配置した第２回転子とを備え、固定子、第１回転子、および第２回転子が同軸心上に配置され、且つ、第２回転子が固定子と第１回転子との間に配される回転電機であって、第１回転子と径方向に対向する軟磁性鉄心の対向面を第１対向面と呼び、固定子と径方向に対向する軟磁性鉄心の対向面を第２対向面と呼び、第１対向面の周方向の中点を第１中点と呼び、第２対向面の周方向の中点を第２中点と呼び、第１中点と第２中点とを結ぶ直線を鉄心中心線と呼び、第２回転子の回転中心から第１中点を通って第２回転子の半径方向に延びる法線と鉄心中心線との成す角度を傾斜角と定義した時に、第２回転子は、周方向に間隔を空けて隣り合う少なくとも二つの軟磁性鉄心が、各々の法線に対して周方向の同一側に傾斜角を持ち、且つ、各々の傾斜角が異なることを特徴とする。

上記の構成によれば、周方向に隣り合う少なくとも二つの軟磁性鉄心に互いに異なる傾斜角を付与し、その傾斜角が各々の法線に対して周方向の同一側に設定されるので、各軟磁性鉄心と固定子ティース間の磁束の周期的変動を均す効果を得ることが可能である。その結果、第２回転子の軸長方向に公知のスキューをかけることなく、トルクリップルや磁気音の発生を抑制できる。

実施例１に係る磁気変調モータの周方向１／２分割の断面図である。 実施例１に係る第２回転子の一部断面図である。 磁気変調モータの概略構成図である。 固定子巻線の結線図である。 磁気変調モータの展開図である。 共線図を用いた磁気変調モータの作動説明図である。 共線図を用いた磁気変調モータの作動説明図である。 実施例１に係る磁気変調モータの磁束分布を解析した結果である。 従来技術に係る回転電機の構成図である。 実施例１に係る磁気変調モータの入力トルク、出力トルク、固定子トルクの波形図である。 従来技術に係る回転電機の入力トルク、出力トルク、固定子トルクの波形図である。 実施例２に係る磁気変調モータの周方向１／４分割の断面図である。 実施例２に係る磁気変調モータの磁束分布を解析した結果である。 実施例３に係る磁気変調モータの周方向１／２分割の断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、本発明の回転電機を磁気変調モータ１と呼び、この磁気変調モータ１をハイブリッド自動車の動力装置に適用した一例を説明する。
磁気変調モータ１は、図３に示す様に、エンジンＥのクランク軸に連結される入力軸２と、トランスミッションＴの被駆動軸に連結される出力軸３と、モータフレーム４の内周に固定される固定子５と、入力軸２に固定される第１回転子６と、ロータハブ７を介して出力軸３に連結される第２回転子８とを備える。固定子５、第１回転子６、第２回転子８は、同軸上に配置され、且つ、第２回転子８が固定子５と第１回転子６との間に配置される。入力軸２と出力軸３は、同一軸線上に配置され、それぞれ、図示しない軸受を介してモータフレーム４に回転自在に支持されている。

固定子５は、例えば、プレスで円環状に打ち抜いた複数枚の電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心５０と、この固定子鉄心５０に巻装される固定子巻線５１（図３参照）とを備える。
固定子鉄心５０には、図１に示す様に、径方向の内周側に複数のスロット５０ａが周方向等ピッチに形成され、隣り合うスロット５０ａ同士の間に固定子ティース５０ｂが形成される。
固定子巻線５１は、位相が１２０ずつ異なる三相巻線であり、図４に示す様に、各相（Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相）の一端が星型結線されて中性点Ｏを形成し、各相の他端Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏがインバータ９に接続される。インバータ９は、直流電力を交流電力に変換する周知の電力変換装置であり、車両の主電源である蓄電池Ｂに接続される。

第１回転子６は、図１に示す様に、入力軸２の外周に圧入嵌合するロータ鉄心６０と、このロータ鉄心６０に埋設される複数の永久磁石６１（例えばネオジム磁石）とで構成される。つまり、埋め込み磁石型ロータとして構成される。
ロータ鉄心６０は、例えば、プレスで円環状に打ち抜いた複数枚の電磁鋼板を積層して構成される。このロータ鉄心６０には、径方向の外周面に近接した位置に磁石挿入孔が軸方向に貫通して形成される。磁石挿入孔は、使用する永久磁石６１の数に応じて周方向に一定の間隔を有して複数形成される。
永久磁石６１は、ロータ鉄心６０に形成された磁石挿入孔に挿入され、それぞれ径方向に着磁される。但し、周方向に隣り合う二つの永久磁石６１同士は、互いの極性が異なる、つまり、Ｎ極磁石とＳ極磁石とが周方向に交互に配置される。

第２回転子８は、第１回転子６と固定子５との間に磁気導通路を形成する複数の軟磁性鉄心８０によって構成される。
軟磁性鉄心８０は、プレスで所定の形状に打ち抜いた複数枚の電磁鋼板を積層して構成され、例えば、ボルトやリベット等の締結手段を積層方向（軸方向）に挿通して、その締結手段を介して、図１に示すロータハブ７に固定される。
ロータハブ７は、例えば、非磁性金属であるステンレス鋼によって形成され、周方向に所定の間隔を有して配置される複数の軟磁性鉄心８０を保持して出力軸３と一体に回転する。

ここで、磁気変調モータ１の作動原理を図５〜図７を参照して説明する。
図５は、磁気変調モータ１を直線状に展開した一部を示している。
なお、以下の説明では、第１回転子６の極対数をＰ、第１回転子６の回転角速度をωｐ、第２回転子８に使用される軟磁性鉄心８０の数をＫ、第２回転子８の回転角速度をωｋ、固定子５の極対数をＱ、固定子巻線５１に生じる回転磁界の角速度をωｑとする。
磁界発生源である永久磁石６１を有する第１回転子６は、その極対数Ｐと回転角速度ωｐとの積Ｐωｐの周波数の起磁力変化を第２回転子８に与える。一方、第２回転子８は、磁気的良導体である軟磁性鉄心８０と、磁気的不導体である空間（周方向に隣り合う二つの軟磁性鉄心８０の間の空間）とが交互に存在しているため、軟磁性鉄心８０の数Ｋと回転角速度ωｋとの積Ｋωｋである周波数成分の磁気導通変化を形成することができる。すなわち、Ｐωｐの起磁力変化がＫωｋの磁気導通変化によって変調される。

上記の変調作用により、固定子５に伝播する磁気的変化の周波数は、下記の数式（１）に示される様に、ＰωｐとＫωｋとの和と差の二つになる。そこで、数式（１）が成立する様に、インバータ９の作動を制御して固定子巻線５１への通電を行うと、固定子５に対して磁気的作用力が発生する。
Ｑωｑ＝｜Ｐωｐ±Ｋωｋ｜ …………………………………………………（１）
これにより、第１回転子６、第２回転子８、および固定子５の三者に磁気的な相互作用が働くため、磁気変調モータ１として作動する。
この磁気変調モータ１は、公知の遊星歯車機構のように作動することができる。この作動メカニズムを機械工学の分野で遊星歯車機構の説明の際に用いられる共線図を用いて以下に説明する。

第１回転子６の回転角速度ωｐと、第２回転子８の回転角速度ωｋと、固定子５が作る回転磁界の角速度ωｑは、図６に示す様に、所定比率の辺を持つ台形の斜辺をたどる直線上に並ぶ関係となる。この関係になる理由は、図５で説明した第１回転子６と第２回転子８との周波数成分の差分を取って固定子５の極対数Ｑを設定したことによるもので、この関係を共線関係と称している。
磁気変調モータ１は、上記の共線関係が成立するように構成されるため、例えば、第２回転子８を固定した状態で固定子５の回転磁界が移動すると、図７の共線図に示される様に、回転磁界の移動方向（回転方向）とは逆方向に第１回転子６が回転する。つまり、固定子５が作る回転磁界の移動方向と第１回転子６の回転方向とが逆方向の関係となっている。

ところで、上記の共線関係から言えば、Ｋ＝Ｐ＋Ｑの関係が成立するが、本発明に係る磁気変調モータ１は、第１回転子６の極対数Ｐ、および、固定子５の極対数Ｑが、以下の条件ａ）、ｂ）、ｃ）を満たす時に、第２回転子８に使用される軟磁性鉄心８０の数Ｋは、下記の数式（２）によって求められる。
ａ）Ｐ≠Ｑ
ｂ）Ｐ＋Ｑは偶数
ｃ）正の整数をｎで表す時に、２ｎ＜｜Ｐ−Ｑ｜
Ｋ＝（Ｐ＋Ｑ）−２ｎ …………………………………………………………（２）
実施例１では、Ｐ＝１０、Ｑ＝６とすると、ｃ）の条件よりｎ＝１となり、上記（２）式より、Ｋ＝１４となる。

また、第２回転子８に使用される１４個の軟磁性鉄心８０は、それぞれ周方向に傾斜角を持ち、その傾斜角が周方向の所定範囲で周期的に徐変する様に構成される。
以下、軟磁性鉄心８０の傾斜角について図２を参照して具体的に説明する。
まず、軟磁性鉄心８０の傾斜角を以下のように定義する。
第１回転子６と径方向に対向する軟磁性鉄心８０の対向面（実施例１では径方向の内周面）を第１対向面と呼ぶ。
固定子５と径方向に対向する軟磁性鉄心８０の対向面（実施例１では径方向の外周面）を第２対向面と呼ぶ。
第１対向面の周方向の中点を第１中点ｍｉと呼ぶ。
第２対向面の周方向の中点を第２中点ｍｏと呼ぶ。
第１中点ｍｉと第２中点ｍｏとを結ぶ直線を鉄心中心線と呼ぶ。
第２回転子８の回転中心Ｏから第１中点ｍｉを通って第２回転子８の半径方向に延びる法線と鉄心中心線との成す角度を傾斜角θｉ（ｉ＝１、２、３…）と定義する。

実施例１では、図１に示す様に、周方向１８０度の範囲に７個の軟磁性鉄心８０が配置され、図示右端に配置される軟磁性鉄心８０から反時計回転方向（ＣＣＷ）に図示左端に配置される軟磁性鉄心８０まで、それぞれの傾斜角を順にθ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７とすると、下記ｄ）、ｅ）の関係を満たしている。
ｄ）θ１＞θ２＞θ３＞θ４＜θ５＜θ６＜θ７
ｅ）θ４＝０°、θ１＝θ７、θ２＝θ６、θ３＝θ５、
すなわち、鉄心中心線が法線と重なる傾斜角θ４＝０°となる図示中央の軟磁性鉄心８０（請求項４の発明に記載した中立鉄心）を基準として、時計回転方向（ＣＷ）と反時計回転方向とで各軟磁性鉄心８０の傾斜角θｉが反転し、且つ、時計回転方向へは、θ４＜θ３＜θ２＜θ１と次第に傾斜角θｉが大きくなり、反時計回転方向へは、θ４＜θ５＜θ６＜θ７と次第に傾斜角θｉが大きくなっている。

また、図２に示す様に、７個の軟磁性鉄心８０が配置される周方向１８０度の範囲において、周方向に隣り合う二つの軟磁性鉄心８０の周方向間隔の内外比をＸ（内周側の間隔）：Ｙ（外周側の間隔）で表す時に、
Ｘ：Ｙ＝（Ｐ＋Ｑ）−２ｎ：（Ｐ＋Ｑ）＋２ｎ ……………………………（３）
Ｘ：Ｙ＝（Ｐ＋Ｑ）＋２ｎ：（Ｐ＋Ｑ）−２ｎ ……………………………（４）
Ｐ＞Ｑの場合に上記（３）式の関係が成立し、Ｐ＜Ｑの場合に上記（４）式の関係が成立する。
実施例１では、Ｐ＝１０、Ｑ＝６であるため、上記（３）式の関係が当てはまる。すなわち、Ｘ：Ｙ＝１４：１８となる。
なお、図１に示す第２回転子８の下側半分、つまり、図示されていない下側の周方向１８０度分の７個の軟磁性鉄心８０は、Ｉ−Ｉ線を対称軸とする線対称に配置される。

（実施例１の作用および効果）
実施例１の磁気変調モータ１は、第２回転子８を構成する軟磁性鉄心８０の数を１４個に設定すると共に、その１４個の軟磁性鉄心８０に傾斜角θｉを付与し、且つ、傾斜角θｉが周方向に所定の周期で徐変する構成としている。つまり、周方向に隣り合う二つの軟磁性鉄心８０の内周側の周方向間隔Ｘと、外周側の周方向間隔Ｙとの比を１４：１８に設定しているので、等価的に軟磁性鉄心８０の数の内外比を１８（内周側）：１４（外周側）に設定できる。これにより、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の内周側の数との比が２０：１８となり、軟磁性鉄心８０の外周側の数と固定子５の極数との比が１４：１２となる。

一方、上述した遊星歯車機構の共線関係を満たす軟磁性鉄心８０の数が１６個（周方向間隔の内外比は同一）の場合は、第１回転子６の極数と第２回転子８に使用される軟磁性鉄心８０の数と固定子５の極数との比が２０：１６：１２となる。この場合、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の数との比、および、軟磁性鉄心８０の数と固定子５の極数との比が、それぞれ実施例１の構成と比較して大きくなる。言い換えると、実施例１の構成では、軟磁性鉄心８０の傾斜角θｉを周方向に所定の周期で徐変することで、軟磁性鉄心８０の数に内外比（１８：１４）を持たせているので、軟磁性鉄心８０の数を１４個に設定した場合でも、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の数との比、および、軟磁性鉄心８０の数と固定子５の極数との比を小さくできる。

ここで、実施例１に記載した磁気変調モータ１の磁束分布を解析した結果（磁力線図）を図８に示す。この解析結果によれば、第１回転子６と固定子５との間で、第２回転子８に使用される複数の軟磁性鉄心８０が磁気導通路として有効に機能し、スムーズな磁束分布が得られている。従って、軟磁性鉄心８０の数Ｋ＝１４でも遊星歯車機構と同様の動作特性で運転できることが分かる。
さらに、実施例１の磁気変調モータ１は、従来技術と比較してトルクリップルを低減できる効果を得ることができる。
従来技術に係る回転電機は、第１回転子６の極対数Ｐ、固定子５の極対数Ｑ、および、軟磁性鉄心８０の数Ｋとの間にＫ＝Ｐ＋Ｑの関係が成立し、例えば、図９に示す事例は、Ｐ＝１４、Ｑ＝６、Ｋ＝２０である。但し、第２回転子８は、全ての軟磁性鉄心８０が傾斜角θｉ＝０度であり、且つ、周方向に等間隔に配置されている。

実施例１の磁気変調モータ１と、図９に示す回転電機とで、それぞれ、エンジンＥからの入力トルク（入力軸２のトルク）、出力トルク（出力軸３のトルク）、および、その差である固定子トルクを測定し、その結果を図１０および図１１に示す。
従来技術に係る回転電機では、第２回転子８に使用される複数の軟磁性鉄心８０が周方向等間隔に配置されて、回転方向に周期性を持つ形状のため、各軟磁性鉄心８０と固定子ティース５０ｂ間には、磁束の周期的変動が発生する。その結果、図１１に示す様に、固定子トルクおよび出力トルクに高周波のトルクリップルが発生する。

これに対し、実施例１に記載した磁気変調モータ１の第２回転子８は、複数の軟磁性鉄心８０に付与した傾斜角θｉを周方向に所定の周期で徐変する構成を有し、軟磁性鉄心８０の数に内外比を持たせることで、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の数との比、および、軟磁性鉄心８０の数と固定子５の極数との比を従来例より小さくできる。これにより、各軟磁性鉄心８０と固定子ティース５０ｂ間の磁束の周期的変動を均す効果を得ることができる。よって、図１０に示す様に、固定子トルクの高周波トルクリップルが略無くなり、結果的に、出力トルクの高周波トルクリップルを低減できるので、滑らかな運転を実現でき、高周波磁気音の発生を効果的に抑制できる。

また、実施例１の磁気変調モータ１は、第２回転子８の軸長方向にスキューを設けることなく高周波トルクリップルを低減できるため、電磁鋼板を積層して構成される軟磁性鉄心８０をボルトやリベット等で固定する際に、そのボルトやリベット等を通すための孔スペースを容易に確保できる。よって、複数の軟磁性鉄心８０に傾斜角θｉを付与し、且つ、その傾斜角θｉを周方向に所定の周期で徐変する構成であっても、第２回転子８を製作する上で制約を受けることはなく、軸長方向にスキューを設ける場合と比較して、第２回転子８の製造が容易である。

（実施例２）
実施例２に示す磁気変調モータ１は、図１２に示す様に、第１回転子６の極対数Ｐ＝１４、第２回転子８に使用される軟磁性鉄心８０の数Ｋ＝１６、固定子５の極対数Ｑ＝６とした一例である。また、周方向に隣り合う二つの軟磁性鉄心８０の周方向間隔の内外比は、実施例１に記載した（３）式より、Ｘ：Ｙ＝１６：２４に設定される。この場合、ｎ＝２である。
この実施例２の構成では、軟磁性鉄心８０の周方向間隔の内外比を１６：２４に設定することで、等価的に軟磁性鉄心８０の数の内外比を２４：１６に設定できる。これにより、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の内周側の数との比が２８：２４となり、軟磁性鉄心８０の外周側の数と固定子５の極数との比が１６：１２となる。

一方、上述した遊星歯車機構の共線関係を満たす軟磁性鉄心８０の数＝２０個（内外比は同一）の場合は、第１回転子６の極数と第２回転子８に使用される軟磁性鉄心８０の数と固定子５の極数との比が２８：２０：１２となる。
実施例２の構成によれば、軟磁性鉄心８０の数Ｋ＝２０の場合と比較して、第１回転子６の極数と軟磁性鉄心８０の数との比、および、軟磁性鉄心８０の数と固定子５の極数との比を小さくできる。これにより、図１３の磁力線図に示される様に、第１回転子６と固定子５との間で、第２回転子８に使用される複数の軟磁性鉄心８０が磁気導通路として有効に機能し、スムーズな磁束分布が得られている。その結果、実施例１と同様に、高周波トルクリップルを低減でき、滑らかな運転を実現できるので、高周波磁気音の発生を効果的に抑制できる。

（実施例３）
この実施例３は、図１４に示す様に、第２回転子８を構成する複数の軟磁性鉄心８０の内周側および外周側に円環状の補強部材１０、１１を一体に設けた一例である。
積層される軟磁性鉄心８０の一枚一枚を鉄心片と呼ぶ時に、実施例１に記載した１個の軟磁性鉄心８０は、例えば数十枚の鉄心片を積層して構成される。
これに対し、実施例３では、周方向に間隔を空けて配置される個々の鉄心片と内外周の補強部材１０、１１とが１枚の電磁鋼板より一体にプレスで打ち抜いて形成される。この場合、個々の鉄心片をばらばらに積層する必要はなく、補強部材１０、１１によって連結された状態で積層できるので、製作面でのメリットが大きい。
なお、この実施例３は、内外周の補強部材１０、１１を個々の鉄心片と別体に形成することを否定するものではない。

また、軟磁性鉄心８０と同一材料で形成される補強部材１０、１１は、周方向に隣り合う二つの軟磁性鉄心８０間を連結する部分（内周側を内側ブリッジ１０ａと呼び、外周側を外側ブリッジ１１ａと呼ぶ）で磁気漏れを起こすので、内側ブリッジ１０ａおよび外側ブリッジ１１ａを改質処理によって非磁性化することもできる。この改質処理は、例えば、磁性部と非磁性部とを備えた複合磁性体を製造する方法として公知であり、具体的には、内側ブリッジ１０ａおよび外側ブリッジ１１ａを加熱手段（例えば、レーザ、電子ビーム、高周波誘導加熱など）により加熱処理することで非磁性化することができる。

（変形例）
実施例１では、第１回転子６の極対数Ｐ＝１０、固定子５の極対数Ｑ＝６、第２回転子８に使用される軟磁性鉄心８０の数Ｋ＝１４の事例を説明し、実施例２では、Ｐ＝１４、Ｑ＝６、Ｋ＝１６の事例を説明したが、本発明の構成（Ｐ、Ｑ、Ｋの組み合わせ）は、実施例１、２に限定されるものではなく、請求項５の発明に記載した条件を満たす関係であれば良い。

実施例１に記載した磁気変調モータ１は、第２回転子８に対し、固定子５を外径側、第１回転子６を内径側に配置しているが、その逆でも良い。すなわち、第２回転子８に対し、固定子５を内径側に配置し、第１回転子６を外径側に配置する構成でも良い。
実施例１に記載した第１回転子６は、ロータ鉄心６０に永久磁石６１を埋め込んだ埋め込み磁石型であるが、ロータ鉄心６０の表面に永久磁石６１を張り付けた表面磁石型ロータを使用することもできる。

１ 磁気変調モータ（回転電機）
５ 固定子
６ 第１回転子
８ 第２回転子
５１ 固定子巻線
６１ 永久磁石（Ｎ極磁極、Ｓ極磁極）
８０ 軟磁性鉄心
θｉ 軟磁性鉄心の傾斜角

Claims (5)

1. 多相コイルを結線した固定子巻線（５１）を有する固定子（５）と、
   Ｎ極磁極とＳ極磁極とを周方向に交互に配置した第１回転子（６）と、
   複数の軟磁性鉄心（８０）を周方向に間隔を空けて配置した第２回転子（８）とを備え、
   前記固定子（５）、前記第１回転子（６）、および前記第２回転子（８）が同軸心上に配置され、且つ、前記第２回転子（８）が前記固定子（５）と前記第１回転子（６）との間に配される回転電機（１）であって、
   前記第１回転子（６）と径方向に対向する前記軟磁性鉄心（８０）の対向面を第１対向面と呼び、
   前記固定子（５）と径方向に対向する前記軟磁性鉄心（８０）の対向面を第２対向面と呼び、
   前記第１対向面の周方向の中点を第１中点（ｍｉ）と呼び、
   前記第２対向面の周方向の中点を第２中点（ｍｏ）と呼び、
   前記第１中点（ｍｉ）と前記第２中点（ｍｏ）とを結ぶ直線を鉄心中心線と呼び、
   前記第２回転子（８）の回転中心から前記第１中点（ｍｉ）を通って前記第２回転子（８）の半径方向に延びる法線と前記鉄心中心線との成す角度を傾斜角（θｉ）と定義した時に、
   前記第２回転子（８）は、周方向に間隔を空けて隣り合う少なくとも二つの前記軟磁性鉄心（８０）が、各々の前記法線に対して周方向の同一側に前記傾斜角（θｉ）を持ち、且つ、各々の前記傾斜角（θｉ）が異なることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載した回転電機（１）において、
   前記第２回転子（８）は、各々の前記法線に対して周方向の同一側に前記傾斜角（θｉ）を持ち、且つ、各々の前記傾斜角（θｉ）が徐々に大きく、または、小さくなる三つ以上の前記軟磁性鉄心（８０）が周方向に間隔を空けて配置されることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１または２に記載した回転電機（１）において、
   前記第２回転子（８）は、各々の前記法線に対して周方向の一方側に前記傾斜角（θｉ）を持つ少なくとも二つの前記軟磁性鉄心（８０）と、各々の前記法線に対して周方向の他方側に前記傾斜角（θｉ）を持つ少なくとも二つの前記軟磁性鉄心（８０）とが、周方向に交互に配置されることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１〜３に記載した何れか一つの回転電機（１）において、
   前記鉄心中心線が前記法線と重なる前記傾斜角（θｉ）＝０度を持つ前記軟磁性鉄心（８０）を有し、この軟磁性鉄心（８０）を中立鉄心と呼ぶ時に、この中立鉄心に対し周方向の一方側に各々の前記傾斜角（θｉ）が徐々に大きく、または、小さくなる少なくとも二つ以上の前記軟磁性鉄心（８０）が配置され、前記中立鉄心に対し周方向の他方側に各々の前記傾斜角（θｉ）が徐々に大きく、または、小さくなる少なくとも二つ以上の前記軟磁性鉄心（８０）が配置されることを特徴とする回転電機。
5. 請求項１〜４に記載した何れか一つの回転電機（１）において、
   前記第１回転子（６）の極対数をＰ、前記固定子（５）の極対数をＱで表す時に、
   Ｐ≠Ｑ、且つ、Ｐ＋Ｑは偶数であり、
   前記第２回転子（８）に使用される前記軟磁性鉄心（８０）の数をＫ、正の整数をｎで表す時に、
   ２ｎ＜｜Ｐ−Ｑ｜ ……………………………………………………（１）
   Ｋ＝（Ｐ＋Ｑ）−２ｎ ………………………………………………（２）
   上記（１）、（２）式の関係が成立し、
   各々の前記法線に対して周方向の同一側に前記傾斜角（θｉ）を持つ少なくとも二つの前記軟磁性鉄心（８０）の周方向間隔の内外比をＸ：Ｙで表す時に、
   Ｘ：Ｙ＝（Ｐ＋Ｑ）−２ｎ：（Ｐ＋Ｑ）＋２ｎ …………………（３）
   Ｘ：Ｙ＝（Ｐ＋Ｑ）＋２ｎ：（Ｐ＋Ｑ）−２ｎ …………………（４）
   Ｐ＞Ｑの場合に上記（３）式の関係が成立し、Ｐ＜Ｑの場合に上記（４）式の関係が成立することを特徴とする回転電機。

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