JP2019103342A - 回転電機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸方向寸法が長くなること及び構造が複雑化することを抑制しつつ、回転電機の出力特性を変更可能な回転電機装置を提供する。【解決手段】 磁束を生成するステータ６と、ケーシング２に回転可能に支持された回転軸３と、ステータ６の内側において回転軸３に固定され、ステータ６が生成する磁束によって回転する円柱状のロータ７とを備える。ロータ７は、永久磁石１０と磁性材３０を結合させた円柱状の可動磁石部材８とを複数備え、該複数の可動磁石部材８は、ロータ７の周方向に等角度間隔でかつ回転可能に配置されている。複数の可動磁石部材８を回転駆動する駆動モータ１３と、可動磁石部材８に固定された受動ギヤ１１と、駆動モータ１３の出力トルクを受動ギヤ１１に伝達する駆動ギヤ１２とを備え、駆動ギヤ１２の回転速度を調整することによって回転電機１の出力特性を変更する。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機装置に関し、特に回転電機の回転速度に対する出力トルクの変化特性（以下「出力特性」という）を変更可能な回転電機装置に関する。

特許文献１には、ケーシングに固定されたステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備える回転電機であって、ロータの回転とともに回転し、半径方向に摺動可能なウエイトを備え、ウエイトに加わる遠心力によってロータの外周部に設けられた永久磁石を移動可能に構成されたものが示されている。具体的には、ウエイトの移動に伴って永久磁石が軸方向に移動し、永久磁石がステータと対向する面積が変化するように構成されている。したがって、永久磁石の移動によって、回転電機の出力特性が変更される。

特許文献２には、ステータと、永久磁石を含んで構成されるロータとを備える回転電機であって、永久磁石が設けられ、回転可能なロータ磁石部と、ロータ磁石部を回転駆動することによって、ロータの径方向の線に対する永久磁石の角度を変更する回転駆動機構とを備えるものが示されている。回転駆動機構としては、モータ、歯車機構、及びクラッチを使用するものと、遊星歯車機構を使用するものとが示されている。

特開平５−３００７１２号公報 特開２００２−３１５２４４号公報

特許文献１に示された構成では、ウエイト及びウエイトの移動に伴って永久磁石を移動させるためのリンク機構が、永久磁石と同じ数だけ必要となる。したがって、永久磁石の数が多い場合には、モータ全体としてリンク機構の数が多くなり、構造が複雑化するという課題がある。

特許文献２に示された構成では、ロータ磁石部を回転駆動する回転駆動機構が、クラッチを備えるもの、あるいは遊星歯車機構を備えるものであり、複雑な機構を必要とするという課題がある。

本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、軸方向寸法が長くなること及び構造が複雑化することを抑制しつつ、回転電機の出力特性を変更可能な回転電機装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ケーシング（２）に固定され、磁束を生成するステータ（６）と、前記ケーシング（２）に回転可能に支持された回転軸（３）と、前記ステータ（６）の内側において前記回転軸（３）に固定され、前記ステータ（６）が生成する磁束によって回転する円柱状のロータ（７）とを有する回転電機（１）と、該回転電機（１）の駆動制御を行う制御ユニット（２０）とを備える回転電機装置において、前記ロータ（７）は、磁性材で構成される基材部（３０）と永久磁石（１０）とを結合させた円柱状の可動磁石部材（８）を複数備え、該複数の可動磁石部材（８）は、前記ロータ（７）の周方向に等角度間隔でかつ回転可能に配置されており、前記複数の可動磁石部材（８）を回転駆動する駆動機構（１１，１２，１３）を備え、前記複数の可動磁石部材（８）を回転駆動することによって、前記回転電機（１）の出力特性を変更可能とし、前記駆動機構は、前記可動磁石部材（８）に固定された受動ギヤ（１１）と、前記ケーシング（２）に固定された駆動モータ（１３）と、該駆動モータ（１３）の出力トルクを前記受動ギヤ（１１）に伝達する駆動ギヤ（１２）とによって構成され、前記駆動モータ（１３）の回転速度（ＮＤ）を前記ロータの回転速度（ＮＲ）と一致させることによって、前記可動磁石部材（８）の回転角度位置（θ）を一定に保持し、前記駆動モータの回転速度（ＮＤ）を前記ロータの回転速度（ＮＲ）と異なる速度とすることによって、前記回転角度位置（θ）を変化させることを特徴とする。

この構成によれば、ロータに配置された複数の可動磁石部材が駆動機構によって回転駆動され、回転角度位置が変化する。可動磁石部材の回転角度位置が変化すると、永久磁石によって生成され、ステータ側を通る磁束の密度が変化し、回転電機の回転動作中に出力特性を変更することが可能となる。したがって、上記従来の回転電機と比較して、軸方向寸法が長くなること及び構造が複雑化することを抑制しつつ出力特性を変更することができる。また、駆動モータの回転速度をロータの回転速度と一致させることによって、受動ギヤと駆動ギヤの相対速度が「０」となり、受動ギヤは回転駆動されないため、可動磁石部材の回転角度位置は一定に保持される。一方、駆動モータの回転速度をロータの回転速度と異なる速度とするによって、受動ギヤと駆動ギヤの相対速度が「０」より大きくなって、受動ギヤが回転駆動され、可動磁石部材の回転角度位置が変化する。したがって、相対速度「０」の状態から、例えば駆動モータの回転速度をロータ回転速度より若干高くすることによって、可動磁石部材を回転させ、その後相対速度を「０」に戻すことによって、可動磁石部材を回転後の角度位置に保持することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転電機装置において、前記可動磁石部材（８）と、前記ロータの基部（７ｂ）との間には、円筒状の摩擦抵抗低減部材（１４）が介装されており、前記摩擦抵抗低減部材（１４）は磁性材で構成されることを特徴とする。

この構成によれば、摩擦抵抗低減部材によって可動磁石部材の円滑な回転駆動が可能となり、しかも摩擦抵抗低減部材は磁性材で構成されるので、磁気抵抗の増加を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転電機装置において、前記摩擦抵抗低減部材（１４）には、多数の孔が穿設されていることを特徴とする。
この構成によれば、多数の孔によって渦電流が制限され、渦電流損失を低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の回転電機装置において、前記可動磁石部材（８）の回転角度位置（θ）を検出または推定する回転角度位置取得手段を備え、前記制御ユニット（２０）は、前記回転角度位置（θ）が目標回転角度位置（θ０，θ１）と一致するように前記駆動モータ（１３）を制御することを特徴する

この構成によれば、検出または推定される可動磁石部材の回転角度位置が目標回転角度位置と一致するように駆動モータが制御されるので、回転電機の出力特性を精度よく制御することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の回転電機装置において、前記回転角度位置取得手段は、前記受動ギヤ（１１ａ）の端面に設けられた第１、第２、及び第３の角度位置検出マーク（５１，５３，５２）と、前記ケーシング（２）に固定され、前記３つの角度位置検出マークを検出したときに、出力レベル（Ｖ）が変化するマーク検出手段（２３）であって、前記３つの角度位置検出マークに対応して第１レベル（Ｖ１）を出力し、前記受動ギヤ（１１ａ）の端面であって前記角度位置検出マーク以外の部分（５２）に対応して第２レベル（Ｖ２）を出力するマーク検出手段（２３）とによって構成され、前記制御ユニット（２０ａ）は、前記マーク検出手段の出力レベル（Ｖ）が前記第１レベル（Ｖ１）から前記第２レベル（Ｖ２）に変化する第１時点から、前記出力レベルが前記第２レベル（Ｖ２）から前記第１レベル（Ｖ１）に変化する第２時点までの第１期間（Ｔ１）と、該第１期間（Ｔ１）の直後において前記出力レベル（Ｖ）が前記第１レベル（Ｖ１）から前記第２レベル（Ｖ２）に変化する第３時点から、前記出力レベルが前記第２レベル（Ｖ２）から前記第１レベル（Ｖ１）に変化する第４時点までの第２期間（Ｔ２）とを検出し、前記第１期間と第２期間の比率（ＲＴ）に基づいて前記回転角度位置（θ）を検出することを特徴とする。

この構成によれば、マーク検出手段の出力レベルが第１レベルから第２レベルに変化する第１時点から、第２レベルから第１レベルに変化する第２時点までの第１期間と、第１期間の直後において出力レベルが第１レベルから第２レベルに変化する第３時点から、第２レベルから第１レベルに変化する第４時点までの第２期間とが検出され、第１期間と第２期間の比率に基づいて回転角度位置が検出されるので、ロータ回転速度の影響を受けることなく回転角度位置を正確に検出し、目標回転角度位置に精度よく一致させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の回転電機装置において、前記永久磁石（１０）は矩形平板状であって、前記矩形平板の短辺の長さ（ＬＳ）が前記可動磁石部材（８）の直径以下であって、かつ前記矩形平板の長辺の長さ（ＬＬ）が前記基材部（３０）の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成され、前記可動磁石部材（８）の回転中心軸（ＣＡＸ）と外周部（ＳＵＲ）との間に配置されており、前記永久磁石（１０）のＮ極及びＳ極は前記矩形平板の厚み方向に配置され、隣り合う前記可動磁石部材（８）におけるＮ極及びＳ極の配置が相互に逆となるように構成されることを特徴とする。

この構成によれば、可動磁石部材を回転させることによって、永久磁石によって生成され、ステータ側を通過する磁束の密度が変化し、ブラシレスモータの出力特性を変更することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の回転電機装置において、前記永久磁石（１０ａ）は円弧断面側薄板状であって、前記円弧状平板の周方向長さ（ＬＲ）が前記可動磁石部材（８ａ）の外周部長さの１／２以下であって、かつ前記円弧状平板の軸方向の長さ（ＬＬ）が前記基材部（４０，４０ａ）の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成され、前記可動磁石部材（８ａ）の外周部に配置されており、前記永久磁石（１０ａ）のＮ極及びＳ極は前記円弧状平板の厚み方向に配置され、隣り合う前記可動磁石部材（８ａ）におけるＮ極及びＳ極の配置が相互に逆となるように構成されることを特徴とする。

この構成によれば、可動磁石部材を回転させることによって、永久磁石によって生成され、ステータ側を通過する磁束の密度が変化し、回転電機の出力特性を変更することができる。

本発明の一実施形態にかかる回転電機の断面図である。 図１に示す回転電機の要部を示す斜視図である。 可動磁石部材（８）の構造を説明するための図である。 図１に示すロータ（７）における可動磁石部材（８）及び永久磁石（１０）の配置を説明するための図である。 回転電機及び駆動モータの制御系の構成を示すブロック図である。 図１に示す駆動ギヤ（１２）を回転駆動したときの受動ギヤ（１１）の動きを説明するための図である。 可動磁石部材（８）の回転角度位置と、永久磁石（１０）によって生成される磁束の状態を説明するための図である。 回転電機（１）の出力特性（回転速度と出力トルクとの関係）を示す図である。 可動磁石部材の変形例を示す図である。 図９に示す可動磁石部材（８ａ）及び永久磁石（１０ａ）のロータ（７）における配置を説明するための図である。 図１に示す回転電機の変形例を示す図である。 図１１に示す回転電機に適用するスリーブ（１４）の形状を示す斜視図である。 可動磁石部材（８）の回転角度位置（θ）を制御するための変形例を示す図である。 図１３の変形例における受動ギヤ（１１ａ）の構成を示す図である。 図１３の変形例における制御系の構成を示すブロック図である。 図１５に示す制御ユニットによる制御動作を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる回転電機の断面図であり、図２は図１に示す回転電機の要部を示す斜視図である。回転電機１は、ケーシング２に固定され、磁束を生成するステータ６と、軸受４及び５を介してケーシング２に回転可能に支持された回転軸３と、ステータ６の内側において回転軸３に固定され、ステータ６が生成する磁束によって回転する円柱状のロータ７とを備える。

ロータ７には円柱状の凹部７ａが８個、穿設されており、凹部７ａの底部には、円柱状の可動磁石部材８のフランジに設けられた軸部が挿入される軸孔９が設けられている。可動磁石部材８の軸部が軸孔９に挿入にされ、可動磁石部材８は凹部７ａに回転可能に設けられている。凹部７ａの表面及び可動磁石部材８の表面は滑らかに仕上げられており、可動磁石部材８は低速で回転可能である。

可動磁石部材８の一方の端部には受動ギヤ１１が固定されており、受動ギヤ１１は、駆動ギヤ１２と噛合している。駆動ギヤ１２は、ケーシング２に固定された駆動モータ１３の出力軸１３ａと一体に構成されたフランジ１３ｂに固定されている。駆動モータ１３の出力軸１３ａは、駆動モータ１３のモータケースに軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されており、駆動モータ１３を駆動することによって、駆動ギヤ１２はロータ７と同様に回転軸３を中心として回転駆動される。

なお、図１及び２において受動ギヤ１１及び駆動ギヤ１２の歯の図示は省略されている。また図２（ｂ）には、ケーシング２の一部（駆動モータ１３が固定されている部分）のみが示されている。

ロータ７の回転速度（以下「ロータ回転速度」という）ＮＲを検出するロータ回転速度センサ２１及び駆動ギヤ１２の回転速度（以下「駆動ギヤ回転速度」という）ＮＤを検出する駆動ギア回転速度センサ２２がケーシング２内の適宜の位置に設けられている。

図３は、可動磁石部材８の構造を説明するための図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示す矢印Ａの方向からみた側面図、同図（ｃ）は同図（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。

可動磁石部材８は、矩形平板状の永久磁石１０及び基材部３０を、上側フランジ３１及び下側フランジ３２によって挟み、３個のリベット３３によって固定することによって構成される。基材部３０は、薄い電磁鋼板を積層した磁性材によって構成される。上側フランジ３１は、受動ギヤ１１が固定される上側軸部３１ａを備え、下側フランジ３２は、上側軸部３１ａと同心状に設けられた下側軸部３２ａを備えており、下側軸部３２ａがロータ７の凹部７ａに穿設された軸孔９に挿入される。

永久磁石１０は、矩形平板状であって、矩形平板の短辺の長さＬＳが可動磁石部材８の直径Ｄ以下であって、かつ矩形平板の長辺の長さＬＬが可動磁石部材８の基材部３０の長さとほぼ等しくなるように形成され、可動磁石部材８の回転中心軸ＣＡＸと外周部ＳＵＲとの間に配置されている。

図４に示すように、ロータ７は、薄い電磁鋼板が積層された磁性材で構成されるロータ基部７ｂにおいて、周方向に一定角度（４５度）間隔で配置された８個の可動磁石部材８を備えている。永久磁石１０のＮ極及びＳ極は、永久磁石１０の厚み方向に配置され、隣り合う可動磁石部材８におけるＮ極及びＳ極の配置が相互に逆となるように構成される。
ロータ７の停止時及び低回転時は、図４に示すように、可動磁石部材８は、永久磁石１０が径方向外側となる回転角度位置（以下「初期角度位置」という）θ０に保持されている。

図５は、回転電機１及び駆動モータ１３の制御系の構成を示すブロック図であり、ロータ回転速度センサ２１及び駆動ギヤ回転速度センサ２２は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に接続されている。ＥＣＵ２０は、ロータ回転速度センサ２１及び駆動ギヤ回転速度センサ２２によって検出されるロータ回転速度ＮＲ及び駆動ギヤ回転速度ＮＤに基づいて、回転電機１及び駆動モータ１３の駆動制御を実行する。

図６は、駆動ギヤ１２を回転駆動したときの受動ギヤ１１の動きを説明するための図である。駆動ギヤ回転速度ＮＤがロータ回転速度ＮＲと等しいときは、駆動ギヤ１２と受動ギヤ１１の相対速度は「０」となり、受動ギヤ１１は回転しない。したがって、可動磁石部材８は回転駆動されず、その時点の回転角度位置を維持する。

駆動モータ回転速度ＮＤをロータ回転速度ＮＲより少し高くすると、図６に示す矢印の向きに受動ギヤ１１が回転駆動される。また、駆動モータ回転速度ＮＤをロータ回転速度ＮＲより少し低くすると、図６に示す矢印の向きと逆向きに受動ギヤ１１が回転駆動される。受動ギヤ１１が目標回転角度位置（本実施形態では、初期角度位置θ０、または初期角度位置θ０から１８０度回転した反転角度位置θ１）に達した時点で、駆動モータ回転速度ＮＤをロータ回転速度ＮＲと一致させることにより、可動磁石部材８の回転角度位置θを目標回転角度位置θ１またはθ０に維持することができる。

図７は、可動磁石部材８の回転角度位置θと、回転電機１の出力特性との関係を説明するための図であり、図７（ａ）は可動磁石部材８が初期角度位置θ０にある状態に対応し、図７（ｂ）は可動磁石部材８が反転角度位置θ１にある状態に対応する。

図７（ａ）に示す状態では、永久磁石１０の磁界によって発生し、ステータ６側を通る磁束Ｆ０の密度が比較的高くなる。その結果、回転電機１の出力特性（ロータ回転速度ＮＲと、出力トルクＴＲＱとの関係）は、図８に実線で示すように比較的低速回転に適した出力特性が得られる。この場合には実線で示す第１高効率領域ＲＨ０は比較的低速回転側に位置する。一方、図７（ｂ）に示す状態では、永久磁石１０の磁界によって発生する磁束Ｆ１が径方向内側を通るため、ステータ６側を通る磁束の密度が低下する。したがって、回転電機１の出力特性は図８に破線で示すようになり、比較的高速回転に適した出力特性が得られる。この場合には破線で示す第２高効率領域ＲＨ１は、第１高効率領域ＲＨ０に比べて高速回転側に移動する。

以上のように本実施形態では、駆動モータ１３を回転させることによって、可動磁石部材８の回転角度位置θを変更することができる。可動磁石部材８の回転角度位置θが変化すると、永久磁石１０によって生成され、ステータ６側を通る磁束の密度が変化し、回転電機１の回転動作中に出力特性を変更することが可能となる。したがって、上記従来の回転電機と比較して、軸方向寸法が長くなること及び構造が複雑化することを抑制しつつ出力特性を変更することができる。また、駆動モータ１３の回転速度ＮＤをロータの回転速度ＮＲと一致させることによって、受動ギヤ１１と駆動ギヤ１２の相対速度が「０」となり、受動ギヤ１１は回転駆動されないため、可動磁石部材８の回転角度位置θは一定に保持される。一方、駆動モータ１３の回転速度ＮＤをロータの回転速度ＮＲと異なる速度とするによって、受動ギヤ１１と駆動ギヤ１２の相対速度が「０」より大きくなって、受動ギヤ１１が回転駆動され、可動磁石部材８の回転角度位置θが変化する。したがって、相対速度「０」の状態から、例えば駆動モータ１３の回転速度ＮＤをロータ回転速度ＮＲより若干高くすることによって、可動磁石部材８を回転させ、その後相対速度を「０」に戻すことによって、可動磁石部材８を回転後の角度位置に保持することができる。

また可動磁石部材８を回転させることによって、永久磁石１０によって生成され、ステータ６側を通過する磁束の密度が変化し、回転電機１の出力特性を変更することができる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、以下に示すように種々の変形が可能である。
（変形例１）
図３に示す可動磁石部材８は、図９に示す可動磁石部材８ａのように変形してもよい。図９は、可動磁石部材８ａの構造を説明するための図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示す矢印Ａの方向からみた側面図、同図（ｃ）は同図（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。

可動磁石部材８ａは、円弧断面薄板状の永久磁石１０ａと、基材部４０及び４０ａとを、上側フランジ４１及び下側フランジ４２によって挟み、２個のリベット４３によって固定するとともに、基材部４０ａの部分で永久磁石１０ａを２個のリベット４４、プレート４５，及びシート４６によって固定することによって構成される。基材部４０及び４０ａは、薄い電磁鋼板が積層された磁性材によって構成される。上側フランジ４１は、受動ギヤ１１が固定される上側軸部４１ａを備え、下側フランジ４２は、上側軸部４１ａと同心状に設けられた下側軸部４２ａを備えており、下側軸部４２ａがロータ７の凹部７ａに穿設された軸孔９に挿入される。

永久磁石１０ａは、円弧断面薄板状であって、円弧断面薄板の周方向長さＬＲが可動磁石部材８ａの外周部長さの１／２以下であって、かつ円弧断面薄板の軸方向の長さＬＬが基材部４０ａ及び４０の軸方向長さの合計とほぼ等しくなるように形成され、可動磁石部材８ａの外周部に配置される。

図１０は、ロータ７における可動磁石部材８ａの配置を示す図であり、永久磁石１０ａのＮ極及びＳ極は、円弧断面薄板の厚み方向に配置され、隣り合う可動磁石部材８ａにおけるＮ極及びＳ極の配置が相互に逆となるように構成される。
この変形例によっても上述した実施形態と同様の効果が得られる。

（変形例２）
上述した実施形態では、凹部７ａに可動磁石部材８を直接挿入するようにしたが、図１１に示すように、凹部７ａの直径を若干拡大して、可動磁石部材８（または８ａ）とロータ基部７ｂとの間に円筒状のスリーブ１４を介装するようにしてもよい。すなわち、凹部７ａにスリーブ１４を挿入し、スリーブ１４の内側に可動磁石部材８（または８ａ）を挿入するようにしてもよい。スリーブ１４の内周面を滑らかに仕上げることによって、可動磁石部材８をより円滑に回転駆動することができる。またスリーブ１４を磁性材で構成することによって、磁気抵抗の増加を抑制することができる。スリーブ１４には例えば図１２（ａ）または（ｂ）に示すように多数の孔を穿設することが望ましい。多数の孔を設けることによって、スリーブ１４を流れる渦電流が制限され、渦電流損失を低減することができる。なお、孔を穿設することなく磁性材を単に円筒形状としてもよい。

（変形例３）
ＥＣＵ２０は、可動磁石部材８の回転角度位置θを検出または推定し、目標角度位置θ１またはθ０と一致するように駆動モータ１３の回転速度ＮＤを制御することが望ましい。
例えば、回転電機１の出力トルクを検出する出力トルク検出手段を設けている場合は、回転角度位置θが初期角度位置θ０及び反転角度位置θ１に一致している状態における駆動電流値ＩＤ０，ＩＤ１、回転速度ＮＲ０，ＮＲ１、及び出力トルクＴＲＱ０，ＴＲＱ１を予めメモリに記憶しておき、実際の駆動電流値ＩＤ、回転速度ＮＲ、及び出力トルクＴＲＱと比較することによって、実際の回転角度位置θを推定することが可能である。

また受動ギヤ１１の端面に、光学的または磁気的に検出可能な角度位置検出のための形状（角度位置検出形状）を形成するか、またはマークを付し、その角度位置検出形状またはマークを光学センサまたは磁気センサによって検出することによって、実際の回転角度位置θを検出するようにしてもよい。

図１３はこの変形例を示す図であり、受動ギヤ１１が図１４に示す受動ギヤ１１ａに変更され、ケーシング２に磁気センサ２３が受動ギヤ１１ａの端面と対向する位置に固定されている。図１４（ａ）は受動ギヤ１１ａの斜視図であり、図１４（ｂ）は平面図である。

受動ギヤ１１ａは、駆動ギヤ１２と噛合するギヤ部５１（歯は図示省略）と、ギアフランジ部５２と、基準凸部５３と備えており、ギヤ部５１及び基準凸部５３の厚さ（高さ）は、ギアフランジ部５２の厚さより大きく形成されるとともに、図１４（ｂ）に示す中心線ＬＣに対して左右対称に形成されている。可動磁石部材８の回転角度位置θが図７（ａ）に示す初期角度位置θ０であるときに、中心線ＬＣがロータ７の中心を通る直線（図７（ａ）に示す一点鎖線）と一致するように、可動磁石部材８と受動ギヤ１１ａの相対角度位置が調整されている。
磁気センサ２３は、ロータ７が回転している状態で、図１４（ｂ）に示す曲線ＬＤをトレースして検出動作を行うように配置されている。

図１５は本変形例における制御系の構成を示すブロック図であり、ＥＣＵ２０ａには磁気センサ２３の検出信号が入力される。ＥＣＵ２０ａは、磁気センサ２３の検出信号に応じて、駆動モータ１３の駆動制御を行う。

図１６は、磁気センサ２３の出力信号（波形成形後）の推移を示すタイムチャートであり、同図（ａ）は回転角度位置θが初期角度位置θ０と一致している状態に対応し、同図（ｂ）は一致していない状態に対応する。出力信号レベルＶは、ロータ基部７ｂ、ギヤ部５１、ギヤフランジ部５２、及び基準凸部５３の厚さ（高さ）、換言すれば磁気センサ２３に最接近したときの距離に応じて変化する。すなわち、ギヤ部５１及び基準凸部５３のトレース中は第１レベルＶ１となり、ギヤフランジ部５２のトレース中は第２レベルＶ２となり、ロータ基部７ｂのトレース中は第３レベルＶ３となる。ここで、出力信号レベルＶが第２レベルＶ２と等しくなる第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２の期間比率ＲＴを（Ｔ２／Ｔ１）で定義すると、第１及び第２期間Ｔ１，Ｔ２の絶対値はロータ回転速度ＮＲに応じて変化するが、期間比率ＲＴは、ロータ回転速度ＮＲに依存せず、回転角度位置θのみに依存する。

すなわち、回転角度位置θが初期角度位置θ０と一致している状態では、期間比率ＲＴは「１．０」に等しくなり、回転角度位置θが初期角度位置θ０からずれると、期間比率ＲＴが「１．０」と異なる値をとる。したがって、期間比率ＲＴが「１．０」となるように駆動モータ１３の回転速度ＮＤを制御することによって、回転角度位置θを初期角度位置θ０に正確に制御することが可能となる。
なお、図１６（ｂ）には期間比率ＲＴが「１．０」より小さくなる例が示されているが、回転角度位置θと初期角度位置θ０との相対関係によっては「１．０」より大きくなる。

（その他の変形例）
また上述した実施形態では、可動磁石部材８及び８ａはリベットによって固定されているが、固定の手段はリベットに限るものではなく、ボルトとナット、カシメ、接着、またはそれらの固定手段の組み合わせでも良い。
また上述した実施形態では、ロータ７に可動磁石部材８を８個配置した例を示したが、ロータ７の直径と、可動磁石部材８の直径との比率を変更して、ロータ７に配置する可動磁石部材８の数を増加または減少させてもよい。

１ 回転電機
２ ケーシング
３ 回転軸
６ ステータ
７ ロータ
８，８ａ 可動磁石部材
１０，１０ａ 永久磁石
１１，１１ａ 受動ギヤ（駆動機構）
１２ 駆動ギヤ（駆動機構）
１３ 駆動モータ（駆動機構）
２０，２０ａ 電子制御ユニット

Claims (7)

1. ケーシングに固定され、磁束を生成するステータと、前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、前記ステータの内側において前記回転軸に固定され、前記ステータが生成する磁束によって回転する円柱状のロータとを有する回転電機と、該回転電機の駆動制御を行う制御ユニットとを備える回転電機装置において、
   前記ロータは、磁性材で構成される基材部と永久磁石とを結合させた円柱状の可動磁石部材を複数備え、該複数の可動磁石部材は、前記ロータの周方向に等角度間隔でかつ回転可能に配置されており、
   前記複数の可動磁石部材を回転駆動する駆動機構を備え、前記複数の可動磁石部材を回転駆動することによって、前記回転電機の出力特性を変更可能とし、
   前記駆動機構は、前記可動磁石部材に固定された受動ギヤと、前記ケーシングに固定された駆動モータと、該駆動モータの出力トルクを前記受動ギヤに伝達する駆動ギヤとによって構成され、
   前記制御ユニットは、前記駆動モータの回転速度を前記ロータの回転速度と一致させることによって、前記可動磁石部材の回転角度位置を一定に保持し、前記駆動モータの回転速度を前記ロータの回転速度と異なる速度とすることによって、前記回転角度位置を変化させることを特徴とする回転電機装置。
2. 前記可動磁石部材と、前記ロータの基部との間には、円筒状の摩擦抵抗低減部材が介装されており、前記摩擦抵抗低減部材は磁性材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機装置。
3. 前記摩擦抵抗低減部材には、多数の孔が穿設されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機装置。
4. 前記可動磁石部材の回転角度位置を検出または推定する回転角度位置取得手段を備え、
   前記制御ユニットは、前記回転角度位置が目標回転角度位置と一致するように前記駆動モータを制御することを特徴する請求項１から３の何れか１項に記載の回転電機装置。
5. 前記回転角度位置取得手段は、
   前記受動ギヤの端面に設けられた第１、第２、及び第３の角度位置検出マークと、
   前記ケーシングに固定され、前記３つの角度位置検出マークを検出したときに、出力レベルが変化するマーク検出手段であって、前記３つの角度位置検出マークに対応して第１レベルを出力し、前記受動ギヤの端面であって前記角度位置検出マーク以外の部分に対応して第２レベルを出力するマーク検出手段とによって構成され、
   前記制御ユニットは、
   前記マーク検出手段の出力レベルが前記第１レベルから前記第２レベルに変化する第１時点から、前記出力レベルが前記第２レベルから前記第１レベルに変化する第２時点までの第１期間と、該第１期間の直後において前記出力レベルが前記第１レベルから前記第２レベルに変化する第３時点から、前記出力レベルが前記第２レベルから前記第１レベルに変化する第４時点までの第２期間とを検出し、前記第１期間と第２期間の比率に基づいて前記回転角度位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の回転電機装置。
6. 前記永久磁石は矩形平板状であって、前記矩形平板の短辺の長さが前記可動磁石部材の直径以下であって、かつ前記矩形平板の長辺の長さが前記基材部の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成され、前記可動磁石部材の回転中心軸と外周部との間に配置されており、
   前記永久磁石のＮ極及びＳ極は前記矩形平板の厚み方向に配置され、隣り合う前記可動磁石部材におけるＮ極及びＳ極の配置が相互に逆となるように構成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の回転電機装置。
7. 前記永久磁石は円弧断面薄板状であって、前記円弧断面薄板の周方向長さが前記可動磁石部材の外周部長さの１／２以下であって、かつ前記円弧断面薄板の軸方向の長さが前記基材部の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成され、前記可動磁石部材の外周部に配置されており、
   前記永久磁石のＮ極及びＳ極は前記円弧断面薄板の厚み方向に配置され、隣り合う前記可動磁石部材におけるＮ極及びＳ極の配置が相互に逆となるように構成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の回転電機装置。

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