JP4260799B2 - 電動機および電動機の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動機および電動機の駆動方法に関する。

従来、例えば電動機の回転軸の周囲に同心円状に設けた第１および第２回転子を備え、電動機の回転速度に応じて、あるいは、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第１および第２回転子の周方向の相対位置つまり位相差を制御する電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電動機では、例えば電動機の回転速度に応じて第１および第２回転子の位相差を制御する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材を介して第１および第２回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。また、例えば固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第１および第２回転子の位相差を制御する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、第１および第２回転子の周方向の相対位置を変更するようになっている。
特開２００２−２０４５４１号公報

ところで、上記従来技術の一例に係る電動機において、例えば電動機の回転速度に応じて第１および第２回転子の位相差を制御する場合には、電動機の作動状態つまり回転速度に応じた遠心力が作用する状態でのみ第１および第２回転子の位相差を制御可能であり、電動機の停止状態を含む適宜のタイミングで位相差を制御することができないという問題が生じる。また、この電動機を駆動源として車両に搭載した場合等のように、この電動機に外部からの振動が作用し易い状態においては、遠心力の作用のみによって第１および第２回転子の位相差を適切に制御することが困難であるという問題が生じる。しかも、この場合には、モータに対する電源での電源電圧の変動に拘わらずに位相差が制御されることから、例えば電源電圧と電動機の逆起電圧との大小関係が逆転してしまうという不具合が生じる虞がある。
また、例えば固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第１および第２回転子の位相差を制御する場合には、回転磁界速度が変更されることから、電動機の制御処理が複雑化してしまうという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電動機が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切に誘起電圧定数を可変とすることで、運転可能な回転数範囲およびトルク範囲を拡大し、運転効率を向上させると共に高効率での運転可能範囲を拡大することが可能な電動機および電動機の駆動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電動機は、周方向に沿って配置された永久磁石（例えば、実施の形態での永久磁石１１ａ，１２ａ）を具備する略円環状の内周側回転子（例えば、実施の形態での内周側回転子１１）および外周側回転子（例えば、実施の形態での外周側回転子１２）の互いの回転軸（例えば、実施の形態での回転軸Ｏ）が同軸に配置された電動機であって、前記外周側回転子と同軸かつ一体に形成された第１リングギア（例えば、実施の形態での第１リングギア（Ｒ１）３１）と、前記内周側回転子と同軸かつ一体に形成された第２リングギア（例えば、実施の形態での第２リングギア（Ｒ２）３２）と、前記第１リングギアに噛み合う第１プラネタリギア（例えば、実施の形態での第１プラネタリギア列３３または第１プラネタリギア列５１，５２）と、前記第２リングギアに噛み合う第２プラネタリギア（例えば、実施の形態での第２プラネタリギア列３４または第２プラネタリギア列５３，５４）と、前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアに噛み合う中空のサンギア（例えば、実施の形態でのサンギア（Ｓ）３５）と、前記第１プラネタリギアを回転可能に支持すると共に前記回転軸周りに回動可能とされたプラネタリキャリア（例えば、実施の形態での第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６）とを具備する遊星歯車機構（例えば、実施の形態での遊星歯車機構１４）を、前記内周側回転子よりも内周側の中空部に備え、前記第１リングギアは、前記電動機の軸方向一方側へ延出される出力回転軸と一体に構成され、前記プラネタリキャリアから前記電動機の軸方向他方側へ延出されるプラネタリキャリア回転軸に接続され、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに所定回動量（例えば、実施の形態での回動量γ）だけ回動させることにより、前記内周側回転子と前記外周側回転子との間の相対的な位相を変更する回動手段（例えば、実施の形態でのアクチュエータ１５）を備えることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、先ず、内周側回転子および外周側回転子には周方向に沿って永久磁石が配置されることにより、例えば外周側回転子の永久磁石による界磁磁束が固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量を、内周側回転子の永久磁石による界磁磁束によって効率よく増大あるいは低減させることができる。そして、界磁強め状態では、電動機のトルク定数（つまり、トルク／相電流）を相対的に高い値に設定することができ、電動機運転時の電流損失を増大すること無しに、または、固定子巻線への通電を制御するインバータの出力電流の最大値を変更すること無しに、電動機が出力する最大トルク値を増大させることができる。

しかも、第１プラネタリギアおよび第２プラネタリギアは、各プラネタリ回転軸周りに回転可能とされつつ、アイドルギアであるサンギアに噛み合うことにより、内周側回転子および外周側回転子の同期運転の実行状態あるいは電動機の停止状態であっても内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を容易に変更することができる。
また、サンギアでの摩擦を低減することができるため、プラネタリキャリアの回転軸周りの回動に対する規制（つまり、所定回動位置での保持）あるいは回動駆動に必要とされる力は、電動機の回転数やトルクの大きさに拘わらずに、永久磁石同士の吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよく、例えばブレーキアクチュエータのように電動機が出力するトルクよりも大きな力を必要とせずに、効率よく位相を制御することができる。

さらに、請求項２に記載の発明の電動機は、前記第２プラネタリギアを回転可能に支持する第２プラネタリキャリア（例えば、実施の形態での第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７）を備え、該第２プラネタリキャリアは固定子に固定されてなることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、第２プラネタリキャリアは固定子に固定されていることから、第１プラネタリギアを支持するプラネタリキャリアが回転軸周りに回動する際に、第２プラネタリギアはプラネタリ回転軸周りに回転することになる。これにより、外周側回転子が、内周側回転子に対して相対的に回転軸周りに回動し、内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を容易かつ適切に変更することができる。

さらに、請求項３に記載の発明の電動機では、各前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアは、各単列の歯車（例えば、実施の形態での第１プラネタリギア列３３、第２プラネタリギア列３４）からなり、前記遊星歯車機構はシングルピニオン式の遊星歯車機構であることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、遊星歯車機構の構成が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切に内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を変更することができる。

さらに、請求項４に記載の発明の電動機では、各前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアは、互いに噛み合う各２列の歯車（例えば、実施の形態での第１プラネタリギア列５１，５２、第２プラネタリギア列５３，５４）からなり、前記遊星歯車機構はダブルピニオン式の遊星歯車機構であることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、内周側回転子および外周側回転子とサンギアとの回転方向を同一方向に設定することができ、例えば電動機を駆動源として車両に搭載した場合等において、内周側回転子または外周側回転子に加えてサンギアに電動機の出力軸を接続した場合であっても、変速機等の動力伝達機構が複雑化してしまうことを防止することができる。

さらに、請求項５に記載の発明の電動機では、前記回動手段は、油圧あるいは電動により前記プラネタリキャリアを回動させる又は回動を規制するアクチュエータであることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、回動手段は、例えば油圧ポンプあるいは電動モータ等を具備するアクチュエータであって、油圧あるいは電動によりプラネタリキャリアを回転軸周りに所定回動量だけ回動させたり、内周側回転子と外周側回転子との永久磁石同士の吸引力あるいは反発力に抗してプラネタリキャリアを回転軸周りの所定回動位置で保持する。

さらに、請求項６に記載の発明の電動機では、前記所定回動量は、電動機の極対数Ｐと、前記第１リングギアまたは前記第２リングギアの何れか一方に対する前記サンギアのギア比ｇとに基づく機械角θ（°）＝（１８０／Ｐ）×ｇ／（１＋ｇ）であることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、第１プラネタリギアまたは第２プラネタリギアの何れか一方を支持するプラネタリキャリアが回転軸周りに回動する際の所定回動量が機械角θ（°）＝（１８０／Ｐ）×ｇ／（１＋ｇ）に設定されることで、電動機の状態を、例えば内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置（つまり内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが同極配置）される強め界磁状態と、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置（つまり内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが対極配置）される弱め界磁状態との間で適切に移行させることができる。

さらに、請求項７に記載の発明の電動機は、前記回動手段による前記プラネタリキャリアの回動により、電動機の状態は前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態から前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に亘る適宜の状態に設定されることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、固定子巻線を鎖交する界磁磁束の大きさを連続的に変化させることができ、電動機の誘起電圧定数を適宜の値に連続的に変化させることができる。これにより、電動機の運転可能な回転数およびトルクの値を連続的に変更することができると共に、運転可能な回転数およびトルクの範囲を拡大させることができる。さらに、電動機の運転効率の最大値を増大させ、運転効率が所定効率以上となる高効率領域を拡大させることができる。

さらに、請求項８に記載の発明の電動機は、前記回転軸周りの前記プラネタリキャリアの回動に対する前記回動手段による規制を解除し、電動機の状態が前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に到るまで、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに回動可能とする解除手段（例えば、実施の形態でのアクチュエータ１５が兼ねる）を備えることを特徴としている。

上記構成の電動機によれば、プラネタリキャリアは回動手段による規制が解除手段によって解除されて回転軸周りに自由に回動可能となる。これにより、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士の反発力、あるいは、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士の吸引力によって、内周側回転子と外周側回転子との周方向での相対位置が変化し、電動機の状態が内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態へと向かい変化するようになる。

また、請求項９に記載の発明の電動機の駆動方法は、請求項１に記載の電動機の駆動方法であって、前記内周側回転子と前記外周側回転子との間の相対的な電気角での位相（例えば、実施の形態での電気角α）を検知し、前記電気角での位相を機械角での位相（例えば、実施の形態での機械角β）に変換し、前記機械角での位相から前記所定回動量を算出し、前記回動手段により前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに前記所定回動量だけ回動させることを特徴としている。

上記の電動機の駆動方法によれば、内周側回転子および外周側回転子の同期運転での運転状態あるいは電動機の停止状態に拘わらずに、電動機の状態を内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態から内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に亘る適宜の状態に容易に設定することができる。

さらに、請求項１０に記載の発明の電動機の駆動方法は、電動機の異常を検知した場合に前記回転軸周りの前記プラネタリキャリアの回動に対する前記回動手段による規制を解除し、電動機の状態が前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に到達するまで、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに回動可能とすることを特徴としている。

上記の電動機の駆動方法によれば、回動手段による規制が解除されると、プラネタリキャリアは回転軸周りに自由に回動可能となる。つまり、電動機の異常を検知した場合には、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士の反発力、あるいは、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士の吸引力によって、内周側回転子と外周側回転子との周方向での相対位置が変化し、電動機の状態が内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態へと向かい変化するようになる。
これにより、例えば電動機を駆動源として車両に搭載した場合において車両の発進あるいは走行を可能とする所望の出力を確保することができる。

さらに、請求項１１に記載の発明の電動機の駆動方法は、弱め界磁制御の実行指示を検知した場合に、電動機の状態が前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態に向かい変化するようにして、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに回動させることを特徴としている。

上記の電動機の駆動方法によれば、例えば電動機の回転数および電源電圧等の状態量に応じて弱め界磁制御の実行指示が外部の制御装置等から出力された場合に、電動機の状態が内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態に向かい変化するようにして、プラネタリキャリアを回転軸周りに回動させることから、例えば固定子巻線への通電を制御するインバータ等の高電圧デバイスが過電圧状態となることを防止することができる。

請求項１に記載の発明の電動機によれば、内周側回転子および外周側回転子の周方向に沿って永久磁石が配置されることで、永久磁石による界磁磁束が固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量を効率よく増大あるいは低減させることができる。しかも、第１プラネタリギアおよび第２プラネタリギアが、アイドルギアであるサンギアに噛み合うことにより、内周側回転子および外周側回転子の同期運転の実行状態あるいは電動機の停止状態であっても内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を容易に変更することができる。
また、サンギアでの摩擦を低減することができるため、プラネタリキャリアの回転軸周りの回動に対する規制（つまり、所定回動位置での保持）あるいは回動駆動に必要とされる力は、電動機の回転数やトルクの大きさに拘わらずに、永久磁石同士の吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよく、例えばブレーキアクチュエータのように電動機が出力するトルクよりも大きな力を必要とせずに、効率よく位相を制御することができる。

さらに、請求項２に記載の発明の電動機によれば、内周側回転子または外周側回転子の何れか一方が、何れか他方に対して相対的に回転軸周りに回動し、内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を容易かつ適切に変更することができる。
さらに、請求項３に記載の発明の電動機によれば、遊星歯車機構の構成が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切に内周側回転子と外周側回転子との間の相対的な位相を変更することができる。

さらに、請求項４に記載の発明の電動機によれば、内周側回転子および外周側回転子とサンギアとの回転方向を同一方向に設定することができ、例えば電動機を駆動源として車両に搭載した場合等において、内周側回転子または外周側回転子に加えてサンギアに電動機の出力軸を接続した場合であっても、変速機等の動力伝達機構が複雑化してしまうことを防止することができる。
さらに、請求項６に記載の発明の電動機によれば、電動機の状態を、例えば内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態と、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態との間で適切に移行させることができる。

さらに、請求項７に記載の発明の電動機によれば、固定子巻線を鎖交する界磁磁束の大きさを連続的に変化させることができ、電動機の誘起電圧定数を適宜の値に連続的に変化させることができる。これにより、電動機の運転可能な回転数およびトルクの値を連続的に変更することができると共に、運転可能な回転数およびトルクの範囲を拡大させることができる。さらに、電動機の運転効率の最大値を増大させ、運転効率が所定効率以上となる高効率領域を拡大させることができる。

さらに、請求項８に記載の発明の電動機によれば、回動手段による規制が解除されると、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士の反発力、あるいは、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士の吸引力によって、内周側回転子と外周側回転子との周方向での相対位置が変化し、電動機の状態が内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態へと向かい変化するようになる。

また、請求項９に記載の発明の電動機の駆動方法によれば、内周側回転子および外周側回転子の同期運転での運転状態あるいは電動機の停止状態に拘わらずに、電動機の状態を内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態から内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に亘る適宜の状態に容易に設定することができる。

さらに、請求項１０に記載の発明の電動機の駆動方法によれば、電動機の異常を検知した場合には、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士の反発力、あるいは、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士の吸引力によって、内周側回転子と外周側回転子との周方向での相対位置が変化し、電動機の状態が強め界磁状態へと向かい変化するようになる。これにより、例えば電動機を駆動源として車両に搭載した場合において車両の発進あるいは走行を可能とする所望の出力を確保することができる。

さらに、請求項１１に記載の発明の電動機の駆動方法によれば、例えば固定子巻線への通電を制御するインバータ等の高電圧デバイスが過電圧状態となることを防止することができる。

以下、本発明の電動機および電動機の駆動方法の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による電動機１０は、例えば図１に示すように、周方向に沿って配置された各永久磁石１１ａ，１２ａを具備する略円環状の各内周側回転子１１および外周側回転子１２と、内周側回転子１１および外周側回転子１２を回転させる回転磁界を発生する複数相の固定子巻線１３ａを有する固定子１３と、内周側回転子１１および外周側回転子１２に接続された遊星歯車機構１４と、遊星歯車機構１４により内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相を設定するアクチュエータ１５とを備えたブラシレスＤＣモータであって、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、この電動機１０の出力軸Ｐはトランスミッション（図示略）の入力軸に接続され、電動機１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。
なお、車両の減速時に駆動輪側から電動機１０に駆動力が伝達されると、電動機１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、この電動機１０の回転軸Ｏが内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されており、内燃機関の出力が電動機１０に伝達された場合にも電動機１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

内周側回転子１１および外周側回転子１２は、例えば図１に示すように、互いの回転軸が電動機１０の回転軸Ｏと同軸となるように配置され、略円筒状の各ロータ鉄心２１，２２と、内周側ロータ鉄心２１の外周部で周方向に所定間隔をおいて設けられた複数の内周側磁石装着部２３，…，２３および外周側ロータ鉄心２２の内部で周方向に所定間隔をおいて設けられた複数の外周側磁石装着部２４，…，２４とを備えている。
そして、周方向で隣り合う内周側磁石装着部２３，２３間において内周側ロータ鉄心２１の外周面２１Ａ上には回転軸Ｏに平行に伸びる凹溝２１ａが形成されている。
また、周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４間において外周側ロータ鉄心２２の外周面２２Ａ上には回転軸Ｏに平行に伸びる凹溝２２ａが形成されている。

各磁石装着部２３および２４は、例えば回転軸Ｏに平行に貫通する各１対の磁石装着孔２３ａ，２３ａおよび２４ａ，２４ａを備え、１対の磁石装着孔２３ａ，２３ａはセンターリブ２３ｂを介して、かつ、１対の磁石装着孔２４ａ，２４ａはセンターリブ２４ｂを介して、周方向で隣り合うように配置されている。
そして、各磁石装着孔２３ａ，２４ａは回転軸Ｏに平行な方向に対する断面が略長方形状に形成され、各磁石装着孔２３ａ，２４ａには回転軸Ｏに平行に伸びる略板状の各永久磁石１１ａ，１２ａが装着されている。

１対の磁石装着孔２３ａ，２３ａに装着される１対の永久磁石１１ａ，１１ａは、厚さ方向（つまり各回転子１１，１２の径方向）に磁化され、互いに磁化方向が同方向となるように設定される。そして、周方向で隣り合う内周側磁石装着部２３，２３に対して、各１対の磁石装着孔２３ａ，２３ａおよび２３ａ，２３ａに装着される各１対の永久磁石１１ａ，１１ａおよび永久磁石１１ａ，１１ａは互いに磁化方向が異方向となるように設定される。すなわち外周側がＮ極とされた１対の永久磁石１１ａ，１１ａが装着された内周側磁石装着部２３には、外周側がＳ極とされた１対の永久磁石１１ａ，１１ａが装着された内周側磁石装着部２３が、凹溝２１ａを介して周方向で隣接するようになっている。

同様にして、１対の磁石装着孔２４ａ，２４ａに装着される１対の永久磁石１２ａ，１２ａは、厚さ方向（つまり各回転子１１，１２の径方向）に磁化され、互いに磁化方向が同方向となるように設定される。そして、周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４に対して、各１対の磁石装着孔２４ａ，２４ａおよび２４ａ，２４ａに装着される各１対の永久磁石１２ａ，１２ａおよび永久磁石１２ａ，１２ａは互いに磁化方向が異方向となるように設定される。すなわち外周側がＮ極とされた１対の永久磁石１２ａ，１２ａが装着された外周側磁石装着部２４には、外周側がＳ極とされた１対の永久磁石１２ａ，１２ａが装着された外周側磁石装着部２４が、凹溝２２ａを介して周方向で隣接するようになっている。

そして、内周側回転子１１の各磁石装着部２３，…，２３と外周側回転子１２の各磁石装着部２４，…，２４とは、さらに、内周側回転子１１の各凹溝２１ａ，…，２１ａと外周側回転子１２の各凹溝２２ａ，…，２２ａとは、各回転子１１，１２の径方向で互いに対向配置可能となるように配置されている。
これにより、内周側回転子１１と外周側回転子１２との回転軸Ｏ周りの相対位置に応じて、電動機１０の状態を、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置（つまり、永久磁石１１ａと永久磁石１２ａとが対極配置）される弱め界磁状態から、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置（つまり、永久磁石１１ａと永久磁石１２ａとが同極配置）される強め界磁状態に亘る適宜の状態に設定可能とされている。

また、固定子１３は、外周側回転子１２の外周部に対向配置される略円筒状に形成され、例えば車両のトランスミッションのハウジング（図示略）等に固定されている。

遊星歯車機構１４は、例えば図２に示すように、内周側回転子１１よりも内周側の中空部に配置され、外周側回転子１２と同軸かつ一体に形成された第１リングギア（Ｒ１）３１と、内周側回転子１１と同軸かつ一体に形成された第２リングギア（Ｒ２）３２と、第１リングギア（Ｒ１）３１に噛み合う単列の第１プラネタリギア列３３と、第２リングギア（Ｒ２）３２に噛み合う単列の第２プラネタリギア列３４と、第１プラネタリギア列３３および第２プラネタリギア列３４に噛み合うアイドルギアであるサンギア（Ｓ）３５と、第１プラネタリギア列３３または第２プラネタリギア列３４の何れか一方、例えば第１プラネタリギア列３３を構成する複数の第１プラネタリギア３３ａ，…，３３ａを各第１プラネタリ回転軸Ｐ１，…，Ｐ１周りに回転可能に支持すると共に、回転軸Ｏ周りに回動可能とされた第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６と、第１プラネタリギア列３３または第２プラネタリギア列３４の何れか他方、例えば第２プラネタリギア列３４を構成する複数の第２プラネタリギア３４ａ，…，３４ａを各第２プラネタリ回転軸Ｐ２，…，Ｐ２周りに回転可能に支持すると共に、固定子１３に固定された第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７とを備えて構成されている。
すなわち、この遊星歯車機構１４は、各単列の第１プラネタリギア列３３および第２プラネタリギア列３４を備えるシングルピニオン式の遊星歯車機構である。

この遊星歯車機構１４では、内周側回転子１１の外径は、外周側回転子１２の内径よりも小さく形成され、内周側回転子１１は外周側回転子１２よりも内周側の中空部に配置されている。そして、第１リングギア（Ｒ１）３１および第２リングギア（Ｒ２）３２の各外径は、内周側回転子１１の内径よりも小さく形成され、回転軸Ｏに平行な方向に沿って隣り合うようにして同軸に配置された第１リングギア（Ｒ１）３１および第２リングギア（Ｒ２）３２は内周側回転子１１よりも内周側の中空部に配置されている。
そして、第２リングギア（Ｒ２）３２の配置位置に対して、回転軸Ｏに平行な方向での一方側にずれた位置に配置された第１リングギア（Ｒ１）３１は、軸受けにより回転可能に支持されると共に一方側に向かい延びる回転軸Ｏに接続されている。

そして、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６は、第１リングギア（Ｒ１）３１に噛み合う第１プラネタリギア列３３の配置位置に対して、回転軸Ｏに平行な方向での一方側にずれた位置に配置され、中空に形成されたサンギア（Ｓ）３５の回転軸ＰＳの中空部に回転可能に挿通されると共に他方側に向かい延びる回転軸ＰＣに接続されている。
また、第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７は、第２リングギア（Ｒ２）３２に噛み合う第２プラネタリギア列３４の配置位置に対して、回転軸Ｏに平行な方向での他方側にずれた位置に配置されている。

この遊星歯車機構１４では、第１リングギア（Ｒ１）３１と第２リングギア（Ｒ２）３２とは略同等のギア形状とされ、かつ、第１プラネタリギア列３３を構成する各複数の第１プラネタリギア３３ａ，…，３３ａと、第２プラネタリギア列３４を構成する各複数の第２プラネタリギア３４ａ，…，３４ａとは略同等のギア形状とされており、サンギア（Ｓ）３５の回転軸ＰＳは電動機１０の回転軸Ｏと同軸に配置されると共に軸受けにより回転可能に支持されている。これにより、第１プラネタリギア列３３と第２プラネタリギア列３４とは、アイドルギアであるサンギア（Ｓ）３５に噛み合うことにより、内周側回転子１１と外周側回転子１２とを同期回転させるようになっている。

さらに、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回転軸ＰＣは電動機１０の回転軸Ｏと同軸に配置されると共にアクチュエータ１５に接続されており、第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７は固定子１３に固定されている。
そして、アクチュエータ１５は、例えば外部の制御装置等から入力される制御指令に応じて制御され、流体エネルギーを回転運動に変換する油圧ポンプ１５ａ等を備え、回転軸Ｏ周りの第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回動を規制（つまり、所定回動位置で第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を保持）したり、あるいは、進角動作または遅角動作によって第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りの正転方向または逆転方向に所定回動量だけ回動させる。これにより、アクチュエータ１５によって第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６が回転軸Ｏ周りに回動させられると、電動機１０の運転状態あるいは停止状態に拘わらずに、内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相が変化するようになっている。

例えば図３に示すサンギア（Ｓ）３５の回転状態のように、回転軸Ｏ周りの回転に対する第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７の速度は、アクチュエータ１５の作動状態に拘わらずにゼロである。このため、第２リングギア（Ｒ２）３２および内周側回転子１１は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア（Ｓ）３５に対して、第２リングギア（Ｒ２）３２に対するサンギア（Ｓ）３５のギア比（つまり、増速比）ｇ２に応じた速度で正転方向に回転することになる。
そして、アクチュエータ１５の非作動状態においては、回転軸Ｏ周りの回転に対する第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の速度はゼロである。このため、第１リングギア（Ｒ１）３１および外周側回転子１２は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア（Ｓ）３５に対して、第１リングギア（Ｒ１）３１に対するサンギア（Ｓ）３５のギア比（つまり、増速比）ｇ１に応じた速度で正転方向に回転することになる。ここで、ギア比ｇ１とギア比ｇ２とは略同等（ｇ１≒ｇ２）であることから、内周側回転子１１と外周側回転子１２とは同期回転となり、内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相は変化せずに維持されることになる。

一方、アクチュエータ１５の作動状態（つまり進角動作または遅角動作の実行状態）においては、回転軸Ｏ周りの回転に対する第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の速度はゼロ以外の値であって、正転方向または逆転方向に対する適宜の正値または負値となる。このため、第１リングギア（Ｒ１）３１および外周側回転子１２は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア（Ｓ）３５に対して、第１リングギア（Ｒ１）３１に対するサンギア（Ｓ）３５のギア比（つまり、増速比）ｇ１に応じた速度よりも速い速度または遅い速度で正転方向に回転することになる。ここで、ギア比ｇ１とギア比ｇ２とは略同等（ｇ１≒ｇ２）であることから、外周側回転子１２は内周側回転子１１に比べて増速または減速され、内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相が変化することになる。

そして、アクチュエータ１５は、第１リングギア（Ｒ１）３１に対するサンギア（Ｓ）３５のギア比（つまり、増速比）ｇ１と、電動機１０の極対数Ｐとに対し、少なくとも、機械角θ（°）＝（１８０／Ｐ）×ｇ１／（１＋ｇ１）だけ第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りの正転方向または逆転方向に回動可能とされている。
これにより、内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相は、少なくとも電気角の１８０°だけ進角側または遅角側に変化可能となり、電動機１０の状態は、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置（つまり、永久磁石１１ａと永久磁石１２ａとが対極配置）される弱め界磁状態と、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置（つまり、永久磁石１１ａと永久磁石１２ａとが同極配置）される強め界磁状態との間の適宜の状態に設定可能となる。

なお、例えば図４（ａ）に示すように内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとが同極配置とされる強め界磁状態と、例えば図４（ｂ）に示すように内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとが対極配置とされる弱め界磁状態とにおいては、例えば図５に示すように、誘起電圧の大きさが変化することから、電動機１０の状態を強め界磁状態と弱め界磁状態との間で変化させることにより誘起電圧定数Ｋｅが変更されることになる。
この誘起電圧定数Ｋｅは、例えば各回転子１１，１２の回転により固定子巻線１３ａの巻線端に誘起される誘起電圧の回転数比であって、さらに、極対数Ｐと、モータ外径Ｒと、モータ積厚Ｌと、磁束密度Ｂと、ターン数Ｔとの積により、
Ｋｅ＝８×Ｐ×Ｒ×Ｌ×Ｂ×Ｔ×π
として記述可能である。これにより、電動機１０の状態を強め界磁状態と弱め界磁状態との間で変化させることにより、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとによる界磁磁束の磁束密度Ｂの大きさが変化し、誘起電圧定数Ｋｅが変更されることになる。

ここで、例えば図６（ａ）に示すように、電動機１０のトルクは誘起電圧定数Ｋｅと固定子巻線１３ａに通電される電流との積に比例（トルク∝（Ｋｅ×電流））する。
また、例えば図６（ｂ）に示すように、電動機１０の界磁弱め損失は誘起電圧定数Ｋｅと回転数との積に比例（界磁弱め損失∝（Ｋｅ×回転数））することから、電動機１０の許容回転数は誘起電圧定数Ｋｅと回転数との積の逆数に比例（許容回転数∝（１／（Ｋｅ×回転数）））する。

つまり、例えば図７に示すように、誘起電圧定数Ｋｅが相対的に大きい電動機１０では、運転可能な回転数は相対的に低下するものの、相対的に大きなトルクを出力可能となり、一方、誘起電圧定数Ｋｅが相対的に小さい電動機１０では、出力可能なトルクは相対的に低下するものの、相対的に高い回転数まで運転可能となり、誘起電圧定数Ｋｅに応じてトルクおよび回転数に対する運転可能領域が変化する。
このため、例えば図８（ａ）に示す実施例のように、電動機１０の回転数が増大することに伴い誘起電圧定数Ｋｅが低下傾向に変化（例えば、順次、Ａ、Ｂ（＜Ａ）、Ｃ（＜Ｂ）へと変化）するように設定することにより、誘起電圧定数Ｋｅを変化させない場合（例えば、第１〜第３比較例）に比べて、トルクおよび回転数に対する運転可能領域が拡大する。

また、電動機１０の出力は、誘起電圧定数Ｋｅと固定子巻線１３ａに通電される電流と回転数との積から界磁弱め損失および他の損失を減算して得た値に比例（出力∝（Ｋｅ×電流×回転数−界磁弱め損失−他の損失））する。つまり、例えば図８（ｂ）に示すように、誘起電圧定数Ｋｅが相対的に大きい電動機１０では、運転可能な回転数は相対的に低下するものの、相対的に低い回転数領域での出力が増大し、一方、誘起電圧定数Ｋｅが相対的に小さい電動機１０では、相対的に低い回転数領域での出力が低下するものの、相対的に高い回転数まで運転可能になると共に相対的に高い回転数での出力が増大し、誘起電圧定数Ｋｅに応じて出力および回転数に対する運転可能領域が変化する。このため、電動機１０の回転数が増大することに伴い誘起電圧定数Ｋｅが低下傾向に変化（例えば、順次、Ａ、Ｂ（＜Ａ）、Ｃ（＜Ｂ）へと変化）するように設定することにより、誘起電圧定数Ｋｅを変化させない場合（例えば、第１〜第３比較例）に比べて、出力および回転数に対する運転可能領域が拡大する。

また、電動機１０の効率は、固定子巻線１３ａに対する入力電力から銅損および界磁弱め損失および他の損失を減算して得た値を入力電力で除算して得た値に比例（効率∝（（入力電力−銅損−界磁弱め損失−他の損失）／入力電力））する。
このため、相対的に低い回転数領域から中回転数領域においては、相対的に大きな誘起電圧定数Ｋｅを選択することにより、所望のトルクを出力させるために必要とされる電流が低減し、銅損が低減する。
そして、中回転数領域から相対的に高い回転数領域においては、相対的に小さな誘起電圧定数Ｋｅを選択することにより、界磁弱め電流が低減し、界磁弱め損失が低減する。
これにより、例えば図９（ａ）に示す実施例のように、電動機１０の回転数が増大することに伴い誘起電圧定数Ｋｅが低下傾向に変化するように設定することにより、誘起電圧定数Ｋｅを変化させない場合（例えば、図９（ｂ）に示す第２比較例）に比べて、回転数および回転数に対する運転可能領域が拡大すると共に、電動機１０の効率が所定効率以上となる高効率領域Ｅが拡大し、さらに、到達可能な最高効率の値が増大する。

なお、アクチュエータ１５は、回転軸Ｏ周りの第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回動に対する規制を解除可能であって、例えば電動機１０の異常が検知された場合等において、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回動に対する規制を解除し、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回転軸Ｏ周りの回転を許容する。
つまり、アクチュエータ１５による第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回動に対する規制が解除されると、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６は回転軸Ｏ周りに自由に回動可能となる。そして、この状態では、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士の反発力、あるいは、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士の吸引力によって、内周側回転子１１と外周側回転子１２との周方向での相対位置が変化し、電動機１０の状態は、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置（つまり、永久磁石１１ａと永久磁石１２ａとが同極配置）される強め界磁状態へと向かい変化する。

また、アクチュエータ１５は、例えば外部の制御装置等から出力される弱め界磁制御の実行指示を検知した場合に、電動機１０の状態が、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置（つまり、永久磁石１１ａと永久磁石１２ａとが対極配置）される弱め界磁状態に向かい変化するようにして、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りに回動させる。

本実施の形態による電動機１０は上記構成を備えており、次に、電動機１０の駆動方法について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、例えば図１０に示すステップＳ０１においては、電動機１０の異常が検知されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０３に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
そして、ステップＳ０２においては、アクチュエータ１５による第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回動に対する規制を解除し、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回転軸Ｏ周りの自由な回転を許容し、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ０３においては、例えば回転センサ等により検出される内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相（電気角α：ｅｄｅｇ）を取得する。
次に、ステップＳ０４においては、取得した電気角αを、電動機１０の極対数Ｐに応じて機械角β（＝α／Ｐ）に変換する。
次に、ステップＳ０５においては、機械角βと、第１リングギア（Ｒ１）３１に対するサンギア（Ｓ）３５のギア比ｇ１とに応じて、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りに回動させる際の回動量γ（＝β×ｇ１／（１＋ｇ１））を算出する。
そして、ステップＳ０６においては、アクチュエータ１５により第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りに回動量γだけ回動させ、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による電動機１０によれば、先ず、内周側回転子１１および外周側回転子１２には周方向に沿って各永久磁石１１ａ，１２ａが配置され、各永久磁石１１ａ，１２ａは各回転子１１，１２の径方向で互いに対向配置可能となるように設定されていることにより、各永久磁石１１ａ，１２ａの磁束が周辺の磁気回路（例えば、各ロータ鉄心２１，２２等）に放射されてしまうことを防止することができる。これにより、鉄損の発生を抑制し、例えば外周側回転子１２の永久磁石１２ａによる界磁磁束が固定子巻線１３ａを鎖交する鎖交磁束量を、内周側回転子１１の永久磁石１１ａによる界磁磁束によって効率よく増大あるいは低減させることができる。そして、界磁強め状態では、電動機１０のトルク定数（つまり、トルク／相電流）を相対的に高い値に設定することができ、電動機１０の運転時の電流損失を増大すること無しに、または、固定子巻線１３ａへの通電を制御するインバータ（図示略）の出力電流の最大値を変更すること無しに、電動機１０が出力する最大トルク値を増大させることができる。

しかも、第１プラネタリギア列３３を構成する複数の第１プラネタリギア３３ａ，…，３３ａおよび第２プラネタリギア列３４を構成する複数の第２プラネタリギア３４ａ，…，３４ａは、各プラネタリ回転軸Ｐ１，Ｐ２周りに回転可能とされつつ、アイドルギアであるサンギア（Ｓ）３５に噛み合うことにより、内周側回転子１１および外周側回転子１２の同期運転の実行状態あるいは電動機１０の停止状態であっても内周側回転子１１と外周側回転子１２との間の相対的な位相を容易に変更することができる。

また、サンギア（Ｓ）３５での摩擦を低減することができるため、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回転軸Ｏ周りの回動に対する規制（つまり、所定回動位置での保持）あるいは回動駆動に必要とされる力は、電動機１０の回転数やトルクの大きさに拘わらずに、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａ同士の吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよく、例えばブレーキアクチュエータのように電動機１０が出力するトルクよりも大きな力を必要とせずに、効率よく位相を制御することができる。
しかも、アクチュエータ１５は外部からの電力供給を必要とせずに第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回動させることができ、電動機１０の運転効率が低下してしまうことを防止することができる。

また、第１プラネタリギア列３３を支持する第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６が回転軸Ｏ周りに回動する際の所定回動量が、少なくとも機械角θ（°）＝（１８０／Ｐ）×ｇ１／（１＋ｇ１）に設定されることで、電動機１０の状態を、例えば内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置（つまり内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとが同極配置）される強め界磁状態と、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置（つまり内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとが対極配置）される弱め界磁状態との間で適切に移行させることができる。

しかも、固定子巻線１３ａを鎖交する界磁磁束の大きさを連続的に変化させることができ、電動機１０の誘起電圧定数Ｋｅを適宜の値に連続的に変化させることができる。これにより、電動機１０の運転可能な回転数およびトルクの値を連続的に変更することができると共に、運転可能な回転数およびトルクの範囲を拡大させることができる。さらに、電動機１０の運転効率の最大値を増大させ、運転効率が所定効率以上となる高効率領域を拡大させることができる。

また、例えば電動機１０の回転数および電源電圧等の状態量に応じて弱め界磁制御の実行指示が外部の制御装置等から出力された場合に、電動機１０の状態が内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態に向かい変化するようにして、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りに回動させることから、例えば固定子巻線１３ａへの通電を制御するインバータ等の高電圧デバイスが過電圧状態となることを防止することができる。

また、外周側回転子１２において、周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４間の外周側ロータ鉄心２２の外周面２２Ａ上に回転軸Ｏに平行に伸びる凹溝２２ａを設けたことにより、互いに対向配置の関係に無い内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの磁極同士間で磁路短絡が発生することを抑制することができる。

また、本実施の形態による電動機１０の駆動方法によれば、内周側回転子１１および外周側回転子１２の同期運転での運転状態あるいは電動機１０の停止状態に拘わらずに、電動機１０の状態を内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態から内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に亘る適宜の状態に容易に設定することができる。
しかも、電動機１０の異常が検知された場合等において、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６はアクチュエータ１５による回転軸Ｏ周りの回動に対する規制が解除されて回転軸Ｏ周りに自由に回動可能となる。これにより、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの同極の磁極同士の反発力、あるいは、内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士の吸引力によって、内周側回転子１１と外周側回転子１２との周方向での相対位置が変化し、電動機１０の状態が内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態へと向かい変化するようになる。
これにより、例えば電動機１０を駆動源として車両に搭載した場合においては、電動機１０の異常状態に拘わらずに、車両の発進あるいは走行を可能とする所望の出力を確保することができる。

なお、上述した実施の形態においては、遊星歯車機構１４はシングルピニオン式の遊星歯車機構であるとしたが、これに限定されず、例えば図１１に示す上述した実施の形態の変形例に係る電動機５０のように、遊星歯車機構１４はダブルピニオン式の遊星歯車機構であってもよい。
この変形例に係る電動機５０において、上述した実施の形態に係る電動機１０と異なる点は、第１リングギア（Ｒ１）３１とサンギア（Ｓ）３５との間に互いに噛み合う２列の第１プラネタリギア列５１，５２が配置され、第２リングギア（Ｒ２）３２とサンギア（Ｓ）３５との間に互いに噛み合う２列の第２プラネタリギア列５３，５４が配置されている点である。

すなわち、互いに噛み合う２列の第１プラネタリギア列５１，５２のうち、一方の第１プラネタリギア列５１は第１リングギア（Ｒ１）３１に噛み合い、他方の第１プラネタリギア列５２はサンギア（Ｓ）３５に噛み合っている。
また、互いに噛み合う２列の第２プラネタリギア列５３，５４のうち、一方の第２プラネタリギア列５３は第２リングギア（Ｒ２）３２に噛み合い、他方の第２プラネタリギア列５４はサンギア（Ｓ）３５に噛み合っている。

そして、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６は、一方の第１プラネタリギア列５１を構成する複数の第１プラネタリギア５１ａ，…，５１ａを各第１プラネタリ回転軸Ｐ１ａ，…，Ｐ１ａ周りに回転可能に支持すると共に、他方の第１プラネタリギア列５２を構成する複数の第１プラネタリギア５２ａ，…，５２ａを各第１プラネタリ回転軸Ｐ１ｂ，…，Ｐ１ｂ周りに回転可能に支持し、さらに、回転軸Ｏ周りに回動可能とされている。
また、第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７は、一方の第２プラネタリギア列５３を構成する複数の第２プラネタリギア５３ａ，…，５３ａを各第２プラネタリ回転軸Ｐ２ａ，…，Ｐ２ａ周りに回転可能に支持すると共に、他方の第２プラネタリギア列５４を構成する複数の第２プラネタリギア５４ａ，…，５４ａを各第２プラネタリ回転軸Ｐ２ｂ，…，Ｐ２ｂ周りに回転可能に支持し、さらに、固定子１３に固定されている。
そして、各プラネタリギア５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａは略同等のギア形状とされている。

そして、この変形例に係る電動機５０では、各２列の第１プラネタリギア列５１，５２および第２プラネタリギア列５３，５４を備えることにより、例えば図１２に示すサンギア（Ｓ）３５の回転状態のように、サンギア（Ｓ）３５と、内周側回転子１１および外周側回転子１２とは、互いに同じ方向に回転することになる。

この変形例に係る電動機５０によれば、内周側回転子１１および外周側回転子１２とサンギア（Ｓ）３５との回転方向を同一方向に設定することができ、例えば電動機１０を駆動源として車両に搭載した場合等において、内周側回転子１１または外周側回転子１２に加えてサンギア（Ｓ）３５に電動機１０の出力軸を接続した場合であっても、変速機等の動力伝達機構が複雑化してしまうことを防止することができる。
しかも、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６の回動量に比べて外周側回転子１２の回動量が小さくなることから、外周側回転子１２の回動量を制御する際の分解能を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を回転軸Ｏ周りに回動可能とし、第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７を固定子１３に固定したが、これに限定されず、例えば第２プラネタリキャリア（Ｃ２）３７を回転軸Ｏ周りに回動可能とし、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）３６を固定子１３に固定してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４間において外周側ロータ鉄心２２の外周面２２Ａ上に回転軸Ｏに平行に伸びる凹溝２２ａを設けるとしたが、これに限定されず、例えば周方向で隣り合う外周側磁石装着部２４，２４間において外周側ロータ鉄心２２の内周面２２Ｂ上に回転軸Ｏに平行に伸びる凹溝２２ｂを形成してもよい。これにより、互いに対向配置の関係に無い内周側回転子１１の永久磁石１１ａと外周側回転子１２の永久磁石１２ａとの磁極同士間で磁路短絡が発生することを、より一層、抑制することができる。

なお、上述した実施の形態においては、アクチュエータ１５は油圧ポンプ１５ａを備えるとしたが、これに限定されず、例えば電動モータ等を備えてもよい。

本発明の一実施形態に係る電動機の内周側回転子および外周側回転子と固定子とを示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る電動機の構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る遊星歯車機構の速度線図である。 図４（ａ）は内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが同極配置された強め界磁状態を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが対極配置された弱め界磁状態を模式的に示す図である。 図４に示す強め界磁状態と弱め界磁状態とにおける誘起電圧を示すグラフ図である。 図６（ａ）は誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の電流とトルクとの関係を示すグラフ図であり、図６（ｂ）は誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数と界磁弱め損失との関係を示すグラフ図である。 誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数とトルクとに対する運転可能領域を示す図である。 図８（ａ）は誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数とトルクとの関係を示すグラフ図であり、図８（ｂ）は誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数と出力との関係を示すグラフ図である。 図９（ａ）は実施例において誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数とトルクとに対する運転可能領域および効率の分布を示す図であり、図９（ｂ）は第２比較例において誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数とトルクとに対する運転可能領域および効率の分布を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電動機の駆動方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る電動機の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る遊星歯車機構の速度線図である。

符号の説明

１０ 電動機
１１ 内周側回転子
１１ａ 永久磁石
１２ 外周側回転子
１２ａ 永久磁石
１５ アクチュエータ（回動手段、解除手段）
３１ 第１リングギア（Ｒ１）
３２ 第２リングギア（Ｒ２）
３３，５１，５２ 第１プラネタリギア列（第１プラネタリギア）
３４，５３，５４ 第２プラネタリギア列（第２プラネタリギア）
３６ 第１プラネタリキャリア（Ｃ１）（プラネタリキャリア）
３７ 第２プラネタリキャリア（Ｃ２）

Claims (11)

1. 周方向に沿って配置された永久磁石を具備する略円環状の内周側回転子および外周側回転子の互いの回転軸が同軸に配置された電動機であって、
   前記外周側回転子と同軸かつ一体に形成された第１リングギアと、前記内周側回転子と同軸かつ一体に形成された第２リングギアと、前記第１リングギアに噛み合う第１プラネタリギアと、前記第２リングギアに噛み合う第２プラネタリギアと、前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアに噛み合う中空のサンギアと、前記第１プラネタリギアを回転可能に支持すると共に前記回転軸周りに回動可能とされたプラネタリキャリアとを具備する遊星歯車機構を、前記内周側回転子よりも内周側の中空部に備え、
   前記第１リングギアは、前記電動機の軸方向一方側へ延出される出力回転軸と一体に構成され、
   前記プラネタリキャリアから前記電動機の軸方向他方側へ延出されるプラネタリキャリア回転軸に接続され、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに所定回動量だけ回動させることにより、前記内周側回転子と前記外周側回転子との間の相対的な位相を変更する回動手段を備えることを特徴とする電動機。
2. 前記第２プラネタリギアを回転可能に支持する第２プラネタリキャリアを備え、
   該第２プラネタリキャリアは固定子に固定されてなることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 各前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアは、各単列の歯車からなり、前記遊星歯車機構はシングルピニオン式の遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
4. 各前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアは、互いに噛み合う各２列の歯車からなり、前記遊星歯車機構はダブルピニオン式の遊星歯車機構であることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
5. 前記回動手段は、油圧あるいは電動により前記プラネタリキャリアを回動させる又は回動を規制するアクチュエータであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかひとつに記載の電動機。
6. 前記所定回動量は、電動機の極対数Ｐと、前記第１リングギアまたは前記第２リングギアの何れか一方に対する前記サンギアのギア比ｇとに基づく機械角θ（°）＝（１８０／Ｐ）×ｇ／（１＋ｇ）であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかひとつに記載の電動機。
7. 前記回動手段による前記プラネタリキャリアの回動により、電動機の状態は前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態から前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に亘る適宜の状態に設定されることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかひとつに記載の電動機。
8. 前記回転軸周りの前記プラネタリキャリアの回動に対する前記回動手段による規制を解除し、電動機の状態が前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に到るまで、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに回動可能とする解除手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかひとつに記載の電動機。
9. 請求項１に記載の電動機の駆動方法であって、
   前記内周側回転子と前記外周側回転子との間の相対的な電気角での位相を検知し、
   前記電気角での位相を機械角での位相に変換し、
   前記機械角での位相から前記所定回動量を算出し、
   前記回動手段により前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに前記所定回動量だけ回動させることを特徴とする電動機の駆動方法。
10. 電動機の異常を検知した場合に前記回転軸周りの前記プラネタリキャリアの回動に対する前記回動手段による規制を解除し、電動機の状態が前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との異極の磁極同士が対向配置される強め界磁状態に到達するまで、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに回動可能とすることを特徴とする請求項９に記載の電動機の駆動方法。
11. 弱め界磁制御の実行指示を検知した場合に、電動機の状態が前記内周側回転子の永久磁石と前記外周側回転子の永久磁石との同極の磁極同士が対向配置される弱め界磁状態に向かい変化するようにして、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに回動させることを特徴とする請求項１０に記載の電動機の駆動方法。
    
    

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