JP2016140132A

JP2016140132A - 回転電機

Info

Publication number: JP2016140132A
Application number: JP2015012181A
Authority: JP
Inventors: 真大青山; Masahiro Aoyama
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: CN105827077B; DE102016200857A1; CN105827077A; JP6375967B2

Abstract

【課題】１つの電源で二次励磁を利用可能なモータ構造を実現して、低コストかつ小型の二次励磁誘導機タイプの回転電機を提供すること。【解決手段】交流電源により磁束を発生させる駆動用ステータコイル１０１を有するステータ１００と、駆動用ステータコイルにおいて発生したステータ側の磁束を鎖交させる駆動用ロータコイル２０１を有して駆動用ロータコイルにおいて発生するロータ側の磁束とステータ側の磁束との間で発生するトルクにより回転するアウタロータ２００とを備える回転電機Ｍであって、駆動用ステータコイルへ供給される交流電流を変換した直流電流が供給されて磁束を発生させる直流励磁ステータコイル１０２と、直流励磁ステータコイルで発生した磁界を利用して交流電流を誘起させる交流誘導ロータコイル３０１を有するインナロータ３００とを備え、インナロータの交流誘導ロータコイルで発生した交流電流をアウタロータの駆動用ロータコイルに供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、二次励磁誘導機タイプの回転電機に関する。

回転電機は、各種装置に動力源として搭載されており、例えば、車両の場合には単独に搭載されて電気自動車の動力源として機能し、あるいは、内燃機関と共に搭載されてハイブリッド車の動力源として機能する。

回転電機としては、ステータ側の巻線コイルに交流電流を供給して回転磁界を発生させつつロータ側の巻線コイルに電磁誘導により誘導電流を発生させることによって、ステータ側の回転磁界との間にトルクを発生させる誘導機が知られている。
この種の誘導機では、ロータ側の巻線コイルに外部からエネルギを供給する二次励磁誘導機など各種工夫がなされている。

この二次励磁誘導機は、ロータのシャフトの一端側に配置されたスリップリングを介して巻線コイルに交流電流を入力する必要があり、スリップリングは磨耗することからメンテナンスが必要であって堅牢性に欠ける、という課題があった。

この問題を解消すべく、特許文献１には、メインのモータ構造とサブのモータ構造とを同軸回転させるように連結して、そのサブモータ構造で交流電流を発生させメインモータ構造（巻線コイル）に供給する技術が記載されている。

特開２０１１−５５５６９号公報

しかしながら、この特許文献１に記載の回転電機（二次励磁誘導機）にあっては、スリップリングを不要にして堅牢性を高めることは実現しているが、メインとサブのモータ構造の２組のそれぞれで別系統の電源を設置する必要がある。

この特許文献１に記載のモータ構造では、バッテリは共通にするにしてもインバータは２台必要であって、コスト高になるとともに大型化してしまう、という課題は解消されていない。

そこで、本発明は、１つの電源で二次励磁を利用可能なモータ構造を実現して、低コストかつ小型の二次励磁誘導機タイプの回転電機を提供することを目的としている。

上記課題を解決する回転電機の発明の一態様は、交流電流の供給により磁束を発生させる駆動用ステータコイルを有する第１のステータと、前記第１のステータの前記駆動用ステータコイルにおいて発生したステータ側の磁束を鎖交させる駆動用ロータコイルを有して当該駆動用ロータコイルにおいて発生するロータ側の磁束と当該ステータ側の磁束との間で発生するトルクにより回転する第１のロータと、を備える回転電機であって、前記第１のステータの前記駆動用ステータコイルへ供給される交流電流を変換した直流電流を供給されて当該直流電流の供給により磁束を発生させる直流励磁ステータコイルを有する第２のステータと、前記第２のステータの前記直流励磁ステータコイルにおいて発生した磁界を利用して交流電流を誘起させる交流誘導ロータコイルを有する第２のロータと、を備えて、前記第２のロータの前記交流誘導ロータコイルにおいて発生した交流電流を前記第１のロータの前記駆動用ロータコイルに供給するものである。

このように本発明の一態様によれば、第１のステータの駆動用ステータコイルに電源から交流電流を供給するだけで、第１のロータの駆動用ロータコイルとの間の電磁誘導作用でトルクを発生させつつ、第２のステータの直流励磁ステータコイルに直流電流を供給して磁界を発生させることにより、第２のロータの交流誘導ロータコイルで交流電流を発生させて第１のロータの駆動用ロータコイルに供給することができる。

したがって、１つの電源からの交流電流の供給で二次励磁誘導を利用することができ、コスト削減と共に小型化の可能な二次励磁誘導機タイプの回転電機を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図であり、その外観を示す斜視図である。図２は、ステータの外観を示す斜視図である。図３は、インナロータの外観を示す斜視図である。図４は、インナロータとアウタロータとの結線を説明する概念接続図である。図５は、電源回路を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図５は本発明の一実施形態に係る回転電機を示す図である。

図１において、回転電機（二次励磁誘導機）Ｍは、概略円筒形状に形成されているステータ（第１のステータ）１００と、このステータ１００を内周面側に位置させるように収容して相対回転する概略円筒形状に形成されているアウタロータ（第１のロータ）２００と、ステータ１００の内周面側に位置するように収容されて相対回転する概略円筒形状に形成されているインナロータ（第２のロータ）３００と、を備えている。

この回転電機Ｍは、後述するように、ステータ１００に三相の交流電流を駆動電流として供給されることにより、アウタロータ２００との間に電磁誘導（一次励磁）を発生させて、アウタロータ２００を回転させるトルクを発生するようになっている。さらに、回転電機Ｍでは、ステータ１００に供給する交流電流を利用してインナロータ３００との間でも電磁誘導（二次励磁誘導）を発生させて、その二次励磁誘導により別途発生させる三相の交流電流を駆動電流としてアウタロータ２００に供給するようになっている。

すなわち、回転電機Ｍは、ステータ１００に外部電源から三相の交流電流を駆動電流として供給するだけで、二次励磁誘導を発生させてアウタロータ２００を回転駆動させるトルクを与えることのできる構造に構築されている。これにより、回転電機Ｍは、スリップリングや複数台のインバータが必要のない、言い換えると、外部電源からロータ側にエネルギを入力する必要のない、堅牢性に優れて小型化可能な二次励磁誘導機タイプに構築されており、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載するのに好適な性能を有している。

なお、回転電機Ｍは、図示することは省略するが、ステータ１００、アウタロータ２００およびインナロータ３００の軸心を共通にしつつその軸心に一致する回転駆動軸となるシャフトがアウタロータ２００およびインナロータ３００と一体となって同軸回転する（以下、単に一体回転する、ともいう）ように固定（配置）されている。例えば、ステータ１００は、設置する車両等の本体筐体側に軸方向一端側を固定される。これに対して、インナロータ３００は、軸方向両端側に貫通するシャフトがステータ１００側の当該軸方向両端側に配置されるベアリングを介して本体筐体側に回転自在に支持される。また、アウタロータ２００は、本体筐体に対する反対側をインナロータ３００と一体回転するようにリング状部材に固定されるとともに、当該本体筐体側を、ベアリングを介してステータ１００側に回転自在に支持される。

具体的には、ステータ１００は、図２に示すように、円筒形状のステータベース１１０と、ステータベース１１０の外周面に形成されている複数本のステータティース１２０と、が軟磁性体により一体成形されている。

ステータティース１２０は、軸心から離隔する径方向に延伸されるとともにステータベース１１０の軸方向と略同一幅に形成されており、そのステータベース１１０の外周面側で周方向に並列される形態で一体成形されている。このステータティース１２０は、先端側に、周方向に突出する鍔形状片１２１が形成されており、アウタロータ２００側に対面する外周面１２０ａがステータベース１１０側の厚さよりも幅広にされている。

また、ステータティース１２０には、側面１２０ｂ間をスロット１２９として利用して巻線を分布巻（毎相毎極スロット数ｑ＝２）で巻き付けることにより、複数の駆動用ステータコイル１０１が形成されている。

駆動用ステータコイル１０１は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応するように、各相毎に直列結線されて周方向に並列されて、後述する電源回路５００内に接続されている。なお、本実施形態では、駆動用ステータコイル１０１を分布巻にする場合を一例として説明するが、これに限らず、集中巻にしても良い。

アウタロータ２００は、図１に示すように、ステータ１００と同様に、円筒形状のアウタベース２１０と、アウタベース２１０の内周面に形成されている複数本のロータティース２２０（図４を参照）と、が軟磁性体により一体成形されている。

ロータティース２２０は、軸心に接近する径方向に延伸されるとともにアウタベース２１０の軸方向と略同一幅に形成されており、そのアウタベース２１０の内周面側で周方向に並列される形態で一体成形されている。このロータティース２２０は、先端側に、ステータティース１２０の鍔形状片１２１と同様に、周方向に突出する鍔形状片２２１（図４を参照）が形成されており、ステータ１００側に対面する内周面２２０ａがアウタベース２１０側の厚さよりも幅広にされている。このロータティース２２０の内周面２２０ａがステータ１００のステータティース１２０の外周面１２０ａにギャップＧ１を介して近接対面する状態で、アウタロータ２００内にステータ１００を相対回転自在に収容している。

また、ロータティース２２０には、ステータティース１２０のスロット１２９と同様に、側面間をスロットとして利用して巻線を分布巻で巻き付けることにより、複数の駆動用ロータコイル２０１が形成されている。

駆動用ロータコイル２０１は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応するように、各相毎に直列結線して周方向に並列されて、後述する電源回路５００内に接続されている。なお、本実施形態では、駆動用ロータコイル２０１を分布巻にする場合を一例として説明するが、これに限らず、集中巻にしても良い。

これにより、回転電機Ｍは、図５に示すバッテリ５５０からインバータ５６０を介してステータ１００の駆動用ステータコイル１０１に三相の交流電流を駆動電流として供給することにより、アウタロータ２００の駆動用ロータコイル２０１に対する電磁誘導（一次励磁誘導）を作用させてそのアウタロータ２００を回転させるトルクを発生させることができる。

さらに、ステータ１００は、図２に示すように、ステータベース１１０の内周面に、後述する磁路として機能する複数本のステータクローポール１３１、１３２が軟磁性体により一体成形されている。ここで、本実施形態では、後述するようにロータ側との間で誘導電流を受け渡すためのマッチング構造として８極を形成するために８本のクローポール構造としている。

ステータクローポール１３１は、ステータベース１１０の内周面の軸方向一端側縁部から軸心側に向かう径方向に延伸されている延伸部１３１ａと、この延伸部１３１ａの先端から内周面に対面する軸方向と平行に軸方向他端側縁部まで延伸され、後述するインナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２にギャップＧ２を介して近接対面する対面部１３１ｂと、を備えている。

ステータクローポール１３２は、ステータクローポール１３１に対して軸方向の中心を挟んで対称の形状となるように、ステータベース１１０の内周面の軸方向他端側縁部から軸心側に向かう径方向に延伸されている延伸部１３２ａと、この延伸部１３２ａの先端から内周面に対面する軸方向と平行に軸方向一端側縁部まで延伸され、後述するインナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２にギャップＧ２を介して近接対面する対面部１３２ｂと、を備えている。

ステータクローポール１３１は、軸心を中心とする周方向において、均等間隔（例えば、機械角で９０度間隔）となるように内周面側に配置されている。また、ステータクローポール１３２は、隣接するステータクローポール１３１の間に位置しており、軸心を中心とする周方向において、均等間隔（例えば、機械角で９０度間隔）となるように内周面側に配置されている。
ここで、本実施形態では、８極を形成するロータの誘導電流に二次励磁周波数をマッチングさせるため、Ｓ極とＮ極を形成するようにステータクローポールを８本備えている。従って、図２における、ステータクローポール１３１が９０度間隔の機械角で配置され、ステータクローポール１３２が９０度間隔の機械角で配置される構成は一例に過ぎず、ステータクローポールが配置される間隔は、極数によって適宜変更可能である。

この構造により、これらステータクローポール１３１、１３２は、ステータベース１１０の内周面の軸方向の中間部で周方向に連続する空間を延伸部１３１ａ、１３２ａと対面部１３１ｂ、１３２ｂとで囲む形態に形成されており、その空間内にはステータベース１１０の内周面に沿うように周回する環状に形成されている単一の直流励磁ステータコイル１０２が設置されている。すなわち、ステータ１００は、第１のステータに第２のステータを一体に備える構造に構築されている。なお、この第１のステータと第２のステータとは別体に構成して一体になるように形成しても良い。

インナロータ３００は、図３に示すように、円筒形状のインナベース３１０と、インナベース３１０の外周面に形成され、後述する磁路として機能する複数本のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２と、が軟磁性体により一体成形されている。ここで、本実施形態では、ステータ側との間で誘導電流を受け渡すためのマッチング構造として８極を形成するために、後述の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎に８本のクローポール構造を備えさせている。

このインナロータ３００は、三相の各相に対応するように電気角で１２０度ずつずらして、Ｕ相用のインナロータ３００ｕ、Ｖ相用のインナロータ３００ｖ、Ｗ相用のインナロータ３００ｗを軸方向に積み重ねる三段構造に形成されている。このインナロータ３００は、共通のシャフトで一体回転するように固定される三相毎のインナベース３１０に、Ｕ相用のロータクローポール３３１、３３２と、Ｖ相用のロータクローポール３４１、３４２、Ｗ相用のロータクローポール３５１、３５２がそれぞれ一体成形されている。

ロータクローポール３３１、３４１、３５１は、ステータ１００のステータクローポール１３１と同様に、それぞれインナベース３１０の外周面の軸方向一端側縁部から軸心より離隔する径方向に延伸されている延伸部３３１ａ、３４１ａ、３５１ａと、これら延伸部３３１ａ、３４１ａ、３５１ａの先端から外周面に対面する軸方向と平行に軸方向他端側縁部まで延伸されてステータ１００のステータクローポール１３１、１３２の対面部１３１ｂ、１３２ｂにギャップＧ２を介して近接対面する対面部３３１ｂ、３４１ｂ、３５１ｂと、を備えている。

ロータクローポール３３２、３４２、３５２は、ステータ１００のステータクローポール１３１と同様に、それぞれロータクローポール３３１、３４１、３５１に対して軸方向の中心を挟んで対称の形状となるように、インナベース３１０の外周面の軸方向他端側縁部から軸心より離隔する径方向に延伸されている延伸部３３２ａ、３４２ａ、３５２ａと、これら延伸部３３２ａ、３４２ａ、３５２ａの先端から外周面に対面する軸方向と平行に軸方向一端側縁部まで延伸され、ステータ１００のステータクローポール１３１、１３２の対面部１３１ｂ、１３２ｂにギャップＧ２を介して近接対面する対面部３３２ｂ、３４２ｂ、３５２ｂと、を備えている。

ロータクローポール３３１、３４１、３５１は、軸心を中心とする周方向において、均等間隔（例えば、機械角で９０度間隔）となるように外周面側に配置されている。また、ロータクローポール３３２、３４２、３５２は、隣接するそれぞれのロータクローポール３３１、３４１、３５１の間に位置しており、軸心を中心とする周方向において、均等間隔（例えば、機械角で９０度間隔）となるように外周面に配置されている。
ここで、本実施形態では、８極を形成するロータの誘導電流に二次励磁周波数をマッチングさせるために、Ｓ極とＮ極を形成するようにステータクローポールを８本備えている。従って、図２における、ステータクローポール１３１が９０度間隔の機械角で配置され、ステータクローポール１３２が９０度間隔の機械角で配置される構成は一例に過ぎず、ステータクローポールが配置される間隔は、極数によって適宜変更可能である。

この構造により、これらロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２は、インナベース３１０の外周面の軸方向の中間部に周方向に連続する空間を延伸部３３１ａ、３３２ａ、３４１ａ、３４２ａ、３５１ａ、３５２ａと対面部３３１ｂ、３３２ｂ、３４１ｂ、３４２ｂ、３５１ｂ、３５２ｂとで囲む形態に形成されており、その空間内にはインナベース３１０の外周面に沿うように周回する環状に形成されている、それぞれ単一の交流誘導ロータコイル３０１ｕ、３０１ｖ、３０１ｗが設置されている。

このインナロータ３００の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎の交流誘導ロータコイル３０１ｕ、３０１ｖ、３０１ｗは、図４に示すように、それぞれ各相に対応するアウタロータ２００の駆動用ロータコイル２０１（２０１ｕ、２０１ｖ、２０１ｗ）に接続ケーブル（配線）３０９ｕ、３０９ｖ、３０９ｗにより結線接続されている。

そして、ステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２は、図５に示すように、電源回路５００に、ステータ１００の駆動用ステータコイル１０１、アウタロータ２００の駆動用ロータコイル２０１およびインナロータ３００の交流誘導ロータコイル３０１と共に組み込まれている。

この電源回路５００は、ステータ１００において、駆動用ステータコイル１０１にダイオードブリッジ５１０を介して直流励磁ステータコイル１０２が接続されており、駆動用ステータコイル１０１に入力される交流電流をダイオードブリッジ５１０で整流して直流電流とし直流励磁ステータコイル１０２に供給するようになっている。

また、電源回路５００は、ステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２とインナロータ３００の交流誘導ロータコイル３０１ｕ、３０１ｖ、３０１ｗとを、ステータクローポール１３１、１３２とロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２とを介して磁気的に接続するようになっており、ステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２に供給する直流電流を、ステータ１００のステータクローポール１３１、１３２とインナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２を介して、アウタロータ２００の駆動用ロータコイル２０１に供給するようになっている。

具体的に、電源回路５００は、車載されているバッテリ５５０にインバータ５６０を接続して蓄電電力を交流電力として取り出すようになっており、バッテリ５５０とインバータ５６０とで交流電源を構成して、車両全体を統括制御するコントローラ５７０によりインバータ５６０を制御することにより所望のトルクで回転電機Ｍ（アウタロータ２００）を回転駆動させるようになっている。

このとき、回転電機Ｍは、電源回路５００がステータ１００の各相毎の駆動用ステータコイル１０１に通電（電力供給）することにより発生する回転磁束を、アウタロータ２００の各相毎の駆動用ロータコイル２０１に鎖交させて誘導電流を発生させる電磁誘導（一次励磁）を利用するようになっており、そのステータ１００の駆動用ステータコイル１０１で発生する磁束がアウタロータ２００の駆動用ロータコイル２０１に発生する磁界に反発させることにより回転トルクを得て駆動することができる。

この電源回路５００は、インバータ５６０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に接続するステータ１００の駆動用ステータコイル１０１のＹ結線における中性点位置にダイオードブリッジ５１０を接続し、さらに、ステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２をそのダイオードブリッジ５１０に並列接続する回路構成となっている。

インバータ５６０は、駆動用ステータコイル１０１を構成する、Ｕ相用ステータコイル１０１ｕ、Ｖ相用ステータコイル１０１ｖおよびＷ相用ステータコイル１０１ｗを、それぞれ各相毎に直列接続することにより、バッテリ５５０に蓄電されている直流電力を、直流（ＤＣ）／交流（ＡＣ）変換した交流電力として供給し、それぞれ交流励磁するようになっている。

ダイオードブリッジ５１０は、インバータ５６０の各相に対応するように、同一の整流方向となるように２つ一組の整流ダイオード（整流素子）５１１ｕ、５１２ｕと、整流ダイオード５１１ｖ、５１２ｖと、整流ダイオード５１１ｗ、５１２ｗとがそれぞれ直列接続されて両端側を並列接続される回路構成に構築されている。

このダイオードブリッジ５１０は、整流ダイオード５１１ｕ、５１２ｕと、整流ダイオード５１１ｖ、５１２ｖと、整流ダイオード５１１ｗ、５１２ｗとのそれぞれの各組の中間部に、各相毎のＵ相用ステータコイル１０１ｕ、Ｖ相用ステータコイル１０１ｖおよびＷ相用ステータコイル１０１ｗのインバータ５６０とは反対側端部が接続されている。また、このダイオードブリッジ５１０は、その整流ダイオード５１１ｕ、５１２ｕと、整流ダイオード５１１ｖ、５１２ｖと、整流ダイオード５１１ｗ、５１２ｗとのそれぞれの各組の両端部を共通の接続点として、ステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２が並列接続されている。

この回路構成により、回転電機Ｍは、バッテリ５５０内の蓄電直流電力をインバータ５６０を介して交流電力して、ステータ１００の駆動用ステータコイル１０１の各相に供給して交流励磁することができ、また、その駆動用ステータコイル１０１を経由した各相毎の交流電力を、ダイオードブリッジ５１０の整流ダイオード５１１ｕ、５１２ｕと、整流ダイオード５１１ｖ、５１２ｖと、整流ダイオード５１１ｗ、５１２ｗとのそれぞれの各組で整流して直流電力とし、ステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２に供給することができる。

このとき、回転電機Ｍは、ダイオードブリッジ５１０を介して交流駆動電流を整流した直流電流がステータ１００の直流励磁ステータコイル１０２に通電（供給）されると、ステータクローポール１３１、１３２に、その直流励磁ステータコイル１０２（ステータベース１１０周り）を周回する通電電流により発生する磁界に応じた向きの磁束がステータベース１１０をヨークとして迂回することにより磁気回路を形成する。

このステータ１００のステータクローポール１３１、１３２は、それぞれの対面部１３１ｂ、１３２ｂ同士よりも、インナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２の対面部３３１ｂ、３３２ｂ、３４１ｂ、３４２ｂ、３５１ｂ、３５２ｂの方が微小なギャップＧ２を介するだけの近距離で間欠的に繰り返し接近する。

このため、ステータ１００のステータクローポール１３１、１３２を通過する磁束は、直流励磁ステータコイル１０２への通電電流により発生する磁界に応じた向きで、延伸部１３１ａ、１３２ａとステータベース１１０とを通過するとともに、対面部１３１ｂ、１３２ｂに近接対面するタイミングで、インナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２の対面部３３１ｂ、３３２ｂ、３４１ｂ、３４２ｂ、３５１ｂ、３５２ｂとの間で鎖交して乗り移ることができる。

この鎖交磁束は、インナロータ３００の対面部３３１ｂ、３３２ｂ、３４１ｂ、３４２ｂ、３５１ｂ、３５２ｂと延伸部３３１ａ、３３２ａ、３４１ａ、３４２ａ、３５１ａ、３５２ａとを介してインナベース３１０をヨークとして利用することにより、直流励磁ステータコイル１０２への通電電流により発生する磁界に応じた向きで、ステータ１００のステータクローポール１３１、１３２に戻る磁気回路を形成することができる。

すなわち、ステータ１００のステータクローポール１３１、１３２とインナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２とは、直流励磁ステータコイル１０２や交流誘導ロータコイル３０１（３０１ｕ、３０１ｖ、３０１ｗ）の周りで形成される磁界の磁力線に沿う形状に形成されており、それぞれ磁束を通過させる磁路として機能するようになっている。

このインナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２を通過する磁束は、上述するように、インナベース３１０をヨークとして迂回する磁気回路を形成するので、回転電機Ｍは、そのロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２が囲む交流誘導ロータコイル３０１ｕ、３０１ｖ、３０１ｗ内に誘導電流を発生させる電磁誘導（二次励磁）を利用することができる。

この交流誘導ロータコイル３０１ｕ、３０１ｖ、３０１ｗ内に発生する誘導電流は、インナロータ３００のロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２が電気角で１２０度ずつずらされているとともに、通過する磁束の向きが周方向に交互になるように重ねられているので、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する交流波形で励起させることができ、それぞれに接続されているアウタロータ２００の駆動用ロータコイル２０１ｕ、２０１ｖ、２０１ｗに交流駆動電流として入力（供給）することができる。

したがって、シャフトを一体回転させるアウタロータ２００は、ステータ１００の駆動用ステータコイル１０１に発生する磁束を駆動用ロータコイル２０１に鎖交させて磁界を発生させる一次励磁作用に基づく回転トルクで回転駆動するとともに、これに加えて、インナロータ３００の交流誘導ロータコイル３０１から二次励磁作用により発生させた交流の誘導電流を駆動電流として、その駆動用ロータコイル２０１に入力されることによって、ステータ１００の駆動用ステータコイル１０１に発生する磁束との相互作用が強化されて得られる回転トルクで回転駆動することができる。

このように、本実施形態の回転電機Ｍは、アウタロータ２００内に収容するステータ１００の内周面側に直流励磁ステータコイル１０２とステータクローポール１３１、１３２とを設置するとともに、その内側に、ロータクローポール３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２と交流誘導ロータコイル３０１とを備えるインナロータ３００を回転自在に収容する構造を採用する。

このため、この回転電機Ｍは、車載の電源（バッテリ５５０とインバータ５６０）からステータ１００の駆動用ステータコイル１０１に交流の駆動電流を供給するだけで、アウタロータ２００とステータ１００との間での電磁誘導（一次励磁誘導）による回転トルクに加えて、ステータ１００とインナロータ３００との間での電磁誘導（二次励磁誘導）で発生させる交流電流をアウタロータ２００に供給して回転トルクを増加させることができる。

したがって、スリップリングや複数台のインバータを不要とする二次励磁誘導を実現することができ、コスト削減と共に小型化の可能な二次励磁誘導機タイプの回転電機Ｍを提供することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１００ステータ（第１のステータ、第２のステータ）
１０１駆動用ステータコイル
１０２直流励磁ステータコイル
１２０ステータティース
１３１、１３２ステータクローポール
２００アウタロータ（第１のロータ）
２０１駆動用ロータコイル
２２０ロータティース
３００インナロータ（第２のロータ）
３０１交流誘導ロータコイル
３０９ｕ、３０９ｖ、３０９ｗ接続ケーブル（配線）
３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２ロータクローポール
５００電源回路
５１０ダイオードブリッジ
５１１ｕ、５１１ｖ、５１１ｗ、５１２ｕ、５１２ｖ、５１２ｗ整流ダイオード
５５０バッテリ
５６０インバータ
５７０コントローラ
Ｇ１、Ｇ２ギャップ
Ｍ回転電機

Claims

交流電流の供給により磁束を発生させる駆動用ステータコイルを有する第１のステータと、
前記第１のステータの前記駆動用ステータコイルにおいて発生したステータ側の磁束を鎖交させる駆動用ロータコイルを有し、当該駆動用ロータコイルにおいて発生するロータ側の磁束と当該ステータ側の磁束との間で発生するトルクにより回転する第１のロータと、を備える回転電機であって、
前記第１のステータの前記駆動用ステータコイルへ供給される交流電流を変換した直流電流が供給されて当該直流電流の供給により磁束を発生させる直流励磁ステータコイルを有する第２のステータと、
前記第２のステータの前記直流励磁ステータコイルにおいて発生した磁界を利用して交流電流を誘起させる交流誘導ロータコイルを有する第２のロータと、を備えて、
前記第２のロータの前記交流誘導ロータコイルにおいて発生した交流電流を前記第１のロータの前記駆動用ロータコイルに供給する、回転電機。
前記第１のステータの前記駆動用ステータコイルへ供給される交流電流を直流電流へ変換するダイオードブリッジを有する、請求項１に記載の回転電機。
前記第１のロータおよび前記第２のロータは同軸に配置され、
前記第２のロータの前記交流誘導ロータコイルにおいて誘起した交流電流を前記第１のロータの前記駆動用ロータコイルへ供給する配線を有する、請求項１または請求項２に記載の回転電機。
前記第２のステータは、前記直流励磁ステータコイルにおいて発生する磁束の磁路として機能するステータクローポールを備えて、
前記第２のロータは、前記ステータスローポールから鎖交する磁束の磁路として機能するロータクローポールを備えて、
前記ロータクローポールは、前記磁束によって形成される磁界による電磁誘導で前記交流誘導ロータコイルに交流電流を誘起させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
前記第２のステータの前記直流励磁ステータコイルおよび前記第２のロータの前記交流誘導ロータコイルは、環状に形成されて当該第２のステータおよび当該第２のロータと同軸に配置されており、
前記第２のステータの前記ステータクローポールおよび前記第２のロータの前記ロータクローポールは、前記直流励磁ステータコイルと前記交流誘導ロータコイルとが形成する磁力線に沿うように配置されて相対回転時に間欠的に繰り返し近接対面して前記電磁誘導を起こすように配置されている、請求項４に記載の回転電機。