JP5105428B2 - 電動機及び電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、固定子の電機子により生じる駆動磁界によって界磁側の変位子を変位させる電動機及びその制御装置に関する。

従来より、回転子の界磁コイルに対する給電をスリップリングによる摺動接触により行なって、回転子の界磁極を形成するようにした回転電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、スリップリングにより回転子の界磁コイルに対する給電を行なうようにした場合、スリップリングの摺動部における電力損失が大きく、摺動部に生じるスパークによりスリップリングが損傷するおそれもある。さらに、スリップリングを備えることにより、電動機のサイズが大きくなるという不都合がある。

そこで、回転子の界磁コイルに対する給電を、回転子の界磁極と対向して間隔をもって設けられた界磁用の固定子コイルで生じる磁束を、誘導子により回転子に導くようにした構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２の構成によれば、スリップリングを用いることなく回転子の磁極を形成することができるため、上述したスリップリングを用いることにより生じる不都合を回避することができる。
特開昭和５４−１１６６１０号公報 特開２００６−２０４０８４号公報

上述した特許文献２に記載された電動機は、摺動接触によるスリップリングを用いずに回転子の界磁コイルに給電している点を除けば、一般的な回転電動機の構成を有するものであり、該電動機に供給される電力を動力に変換する力行運転と、該電動機に作用する動力を電力に変換する回生運転しか行うことができない。

そこで、本発明は、スリップリングを用いずに給電を行なうと共に、電力／動力の変換に加えて、動力の分配を行なうことができる電動機を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、同相の磁極を所定方向に形成した電機子を、該所定方向と直交する方向に多相分配置して有する電機子固定子と、前記電機子固定子に対して前記所定方向に相対的に変位自在に設けられ、前記所定方向にＮ極とＳ極が交互に配置された磁極を有する第１変位子と、前記電機子固定子と前記第１変位子との間に、前記電機子固定子及び前記第１変位子に対して前記所定方向に相対的に変位自在に設けられ、前記電機子固定子の前記各相の電機子と個別に対向して前記所定方向に形成された前記多相分の固定子側磁極部と、前記第１変位子の前記磁極と対向して、前記所定方向に所定順に配置された前記多相分の第１変位子側磁極部と、同相の前記固定子側磁極部と前記第１変位子側磁極部との間で、磁束を誘導する第２変位子誘導部とを有する第２変位子とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第１変位子が前記電機子固定子に対して前記所定方向に変位自在に設けられると共に、前記第２変位子が前記電機子固定子と前記第１変位子とに対して前記所定方向に相対的に変位可能に設けられている。そして、前記第２変位子が変位中であるか否かに拘わらず、前記電機子固定子の前記多相の電機子で生じた磁束は、前記電機子固定子の電機子→記第２変位子の固定子側磁極部→第２変位子誘導部→第１変位子側磁極部の経路で誘導される。

また、前記第２変位子が変位中であるか否かに拘わらず、前記第１変位子の変位により生じる前記第２変位子の前記第１変位子側磁極部での磁束の変化は、前記第２変位子の第１変位子側磁極部→第２変位子誘導部→固定子側磁極部→前記電機子固定子の電機子の経路で誘導され、前記電機子に誘起電圧を生じさせる。

そのため、前記第２変位子の変位中に、前記電機子固定子の電機子に前記所定方向の位相を推移させる駆動電圧を生じる通電を行なうことにより、前記第２変位子に対する入力よりも第１変位子の出力を大きくすること、及び前記第１変位子に対する入力よりも前記第２変位子の出力を大きくすることができる。

また、前記第２変位子の変位中に、前記電機子固定子の電機子に生じる回生電力を回収することにより、前記第２変位子に対する入力よりも前記第１変位子の出力を小さくすること、及び前記第１変位子に対する入力よりも前記第２変位子の出力を小さくすることができる。そのため、前記電動機により、力行運転及び回生運転による電力／動力の変換のみならず、前記前記第１変位子又は前記第２変位子に入力される動力に対し、前記電機子固定子の電機子を介して動力の加算と減算を行なって、前記第１変位子と前記第２変位子間で動力を分配することができる。

また、前記所定方向は所定軸回りの周方向であり、前記電機子固定子の前記電機子は前記周方向に形成され、前記第１変位子は、前記電機子固定子に対して前記周方向に相対的に回転自在に設けられた回転子であって、前記磁極部は前記周方向にＮ極とＳ極が交互に配置され、前記第２変位子は、前記電機子固定子と前記第１変位子との間に、前記電機子固定子及び前記第１変位子に対して前記周方向に相対的に回転自在に設けられた回転子であって、前記多相分の固定子側磁極部は、前記電機子固定子の同相の電機子と個別に対向して前記周方向に形成され、前記第１変位子側磁極部は、前記第１変位子の前記磁極部と対向して前記周方向に形成されていることを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第１変位子と前記第２変位子を回転子とする回転電動機の構成とすることによって、これら２個の回転子間で、動力の伝達を行うことができる。

また、前記第１変位子の前記磁極部が、永久磁石により形成されていることを特徴とする。かかる本発明によれば、前記第１変位子の界磁のための給電が不要となるので、電動機の運転効率を高めることができると共に、電動機の構成を簡素化することができる。

また、前記第１変位子の前記磁極部が磁性体で形成されて、前記第１変位子は、前記所定方向に形成されたＮ極の界磁入力部とＳ極の界磁入力部を前記所定方向と直交する方向に配置した界磁入力部と、同極の前記磁極部と前記界磁入力部との間で磁束を誘導する第１変位子誘導部とを有し、前記所定方向に形成されると共に、同極の前記界磁入力部と対向して配置されたＮ極電機子及びＳ極電機子を有する界磁固定子を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、摺動接触によるスリップリングを用いずに前記界磁固定子から前記第１変位子の磁束を誘導して、前記第１変位子の界磁を行なうことができる。そのため、摺動接触による電力損失やスパークの発生等を回避しつつ、前記Ｎ極電機子及び前記Ｓ極電機子への給電を調節して前記第１変位子の前記磁極部の磁束を制御することができる。

次に、本発明の電動機の制御装置は、上述した本発明の電動機に対する通電制御を行うものである。そして、本発明の電動機の制御装置の第１の態様は、前記第１変位子と前記第２変位子の前記所定方向の相対位置を検出する変位子相対位置検出手段と、前記変位子相対位置検出手段により検出される前記相対位置に基いて、前記電機子固定子の前記多相の電機子に対する通電により生じさせる駆動電圧の前記所定方向の位相を制御することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記相対位置検出手段により、前記第１変位子と前記第２変位子の前記所定方向の相対位置を検出することにより、該相対位置に基いて、変位子が１個であるときと同様にして、容易に前記電動機の通電制御を行うことができる。

また、本発明の電動機の制御装置の第２の態様は、前記第２変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に、前記所定方向に位相を推移させる駆動磁界を生じさせる通電を行なうことによって、前記第２変位子に対する入力よりも、前記第１変位子の出力を大きくする第１の出力増加制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記電機子固定子の前記電機子に前記駆動磁界を生じさせる通電を行なうことによって、前記第２変位子に対する入力を増大させて前記第１変位子に伝達することができる。

また、本発明の電動機の制御装置の第３の態様は、前記第１変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に、前記所定方向に位相を推移させる駆動磁界を生じさせる通電を行なうことによって、前記第１変位子に対する入力よりも、前記第２変位子の出力を大きくする第２の出力増加制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記電機子固定子の前記電機子に前記駆動磁界を生じさせる通電を行なうことによって、前記第１変位子に対する入力を増大させて前記第２変位子に伝達することができる。

また、本発明の電動機の制御装置の第４の態様は、前記第２変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に生じる回生電力を回収することによって、前記第２変位子に対する入力よりも、前記第１変位子の出力を小さくする第１の出力減少制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記電機子固定子の前記電機子に生じる回生電力を回収することにより、前記第２変位子に入力される動力を電力に変換して回収しつつ、前記第２変位子に対する入力を減少させて前記第１変位子に伝達することができる。

また、本発明の電動機の制御装置の第５の態様は、前記第１変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に生じる回生電力を回収することによって、前記第１変位子に対する入力よりも、前記第２変位子の出力を小さくする第２の出力減少制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記電機子固定子の前記電機子に生じる回生電力を回収することにより、前記第１変位子に入力される動力を電力に変換して回収しつつ、前記第１変位子に対する入力を減少させて前記第２変位子に伝達することができる。

本発明の実施形態について、図１〜図２０を参照して説明する。

［第１の実施形態］先ず、図１〜図１３を参照して第１の実施形態について説明する。

図１は本発明の電動機である回転電動機１０及び回転電動機１０を駆動するための周辺装置の構成を示したものであり、回転電動機１０は縦断面図により示している。回転電動機１０は、フレーム１１に取り付けられた円環形状の電機子固定子２０と、回転軸Ｘに取り付けられた円盤形状の第１回転子４０（本発明の第１変位子に相当する）と、電機子固定子２０と第１回転子４０との間で回転軸Ｙに取り付けられた円盤形状の第２回転子（本発明の第２変位子に相当する）とにより構成されている。

回転軸Ｘと回転軸Ｙは軸心を共通にして配置され、第１回転子４０は回転軸Ｘと共に軸周りに回転自在に設けられ、第２回転子３０は回転軸Ｙと共に軸周りに回転自在に設けられている。また、第１回転子４０の回転角度θ₁を検出する角度センサ６０と、第２回転子３０の回転角度θ₂を検出する角度センサ６１と、回転角度θ₁，θ₂に基いて３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）電圧の指令値Ｖu_c，Ｖv_c，Ｖw_cを決定するＥＣＵ（Electric Control Unit）５０と、Ｖu_c，Ｖv_c，Ｖw_cに応じた３相電圧Ｖu，Ｖv，Ｖwを生成して回転電動機１０の電機子固定子２０に出力するＰＤＵ（Power Drive Unit）７０と、ＰＤＵ７０に電力供給する電源７１とが備えられている。なお、角度センサ６０，６１と、ＥＣＵ５０とにより、本発明の電動機の制御装置が構成される。

次に、図１及び図２を参照して、回転電動機１０の構成について詳細に説明する。図２は回転電動機１０の電機子固定子２０、第２回転子３０、及び第１回転子４０の回転軸Ｘ，Ｙの軸方向の端面の構成を示したものである。

図１を参照して、電機子固定子２０は、Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃと、Ｕ相電機子磁極部２３ａ，Ｗ相電機子磁極部２３ｂ，Ｖ相電機子磁極部２３ｃと、Ｕ相電機子コイル２１ａにより生じる磁束をＵ相電機子磁極部２３ａに誘導するＵ相固定子誘導部２２ａ，Ｖ相電機子２１ｂにより生じる磁束をＶ相電機子磁極部２３ｂに誘導するＶ相固定子誘導部２２ｂ，Ｗ相電機子２１ｃにより生じる磁束をＷ相電機子磁極部２３ｃに誘導するＷ相固定子誘導部２２ｃとを有している。

なお、Ｕ相電機子コイル２１ａとＵ相固定子誘導部２２ａとＵ相電機子磁極部２３ａとにより、Ｕ相電機子が形成されている。同様に、Ｖ相電機子コイル２１ｂとＶ相電機子誘導部２２ｂとＶ相電機子磁極部２３ｂとにより、Ｖ相電機子が形成され、Ｗ相電機子コイル２１ｃとＷ相電機子誘導部２２ｃとＷ相電機子磁極部２３ｃとにより、Ｗ相電機子が形成されている。

そして、図２の電機子固定子２０のＡ−Ａ矢視図を参照して、電機子固定子２０のＵ相電機子電極部２３ａと、Ｖ相電機子電極部２３ｂと、Ｗ相電機子電極部２３ｃとは、非磁性材料で形成された基体２４に、回転軸Ｙの同心円環形状に間隔をもって形成されている。また、電機子固定子２０のＵ相電機子磁極部２３ａ，Ｗ相電機子磁極部２３ｂ，Ｖ相電機子磁極部２３ｃと、Ｕ相固定子誘導部２２ａ，Ｖ相固定子誘導部２２ｂ，Ｗ相固定子誘導部２２ｃとは、磁性体で形成されている。

図２の第１回転子４０のＢ−Ｂ矢視図を参照して、第１回転子４０は、Ｎ極側を中間固定子３０に向けたＮ極磁極部４１ａと、Ｓ極側を第２回転子３０に向けたＳ極磁極部４１ｂとを有している。Ｎ極磁極部４１ａとＳ極磁極部４１ｂは扇形状の永久磁石であり、非磁性材料で形成された基体４２に、間隔をもって回転軸Ｘ周りの円周方向に交互に配置されている。

また、図１を参照して、第２回転子３０は、電機子固定子２０のＵ相電機子磁極部２３ａと対向したＵ相固定子側磁極部３１ａ、電機子固定子２０のＶ相電機子磁極部２３ｂと対向したＶ相固定子側磁極部３１ｂ、及び電機子固定子２０のＷ相電機子磁極部２３ｃと対向したＷ相固定子側磁極部３１ｃと、第１回転子４０のＮ極磁極部４１ａ及びＳ極磁極部４１ｂと対向したＵ相第１回転子側磁極部３３ａ，Ｖ相第１回転子側磁極部３３ｂ，Ｗ相第１回転子側磁極部３３ｃと、Ｕ相固定子側磁極部３１ａとＵ相第１回転子側磁極部３３ａ間で磁束を誘導するＵ相第２回転子誘導部３２ａと、Ｖ相固定子側磁極部３１ｂとＶ相第１回転子側磁極部３３ｂ間で磁束を誘導するＶ相第２回転子誘導部３２ｂと、Ｗ相固定子側磁極部３１ｃとＷ相第１回転子側磁極部３３ｃ間で磁束を誘導するＷ相第２回転子誘導部３２ｃとを有している。

図２の第２回転子３０のＣ−Ｃ矢視図を参照して、第２回転子３０のＵ相固定子側磁極部３１ａは、電機子固定子２０のＵ相電機子磁極部２３ａと略同一の円環形状を有してＵ相電機子磁極部２３ａと対向して配置され、第２回転子３０のＶ相固定子側磁極部３１ｂは、電機子固定子２０のＶ相電機子磁極部２３ｂと略同一の円環形状を有してＶ相電機子磁極部２３ｂと対向して配置され、第２の回転子３０のＷ相固定子側磁極部３１ｃは、電機子固定子２０のＷ相電機子磁極部２３ｃと略同一の円環形状を有してＷ相電機子磁極部２３ｃと対向して配置されている。

また、図２の第２回転子３０のＤ−Ｄ矢視図を参照して、第２回転子３０のＵ相第１回転子側磁極部３３ａとＶ相第１回転子側磁極部３３ｂとＷ相第１回転子側磁極部３３ｃは、磁性材料により扇形状に形成され、非磁性材料で形成された基体３４の回転軸Ｙ周りの円周方向に、Ｕ相第１回転子側磁極部３３ａ→Ｖ相第１回転子側磁極部３３ｂ→Ｗ相第１回転子側磁極部３３ｃの順に間隔をもって、第１回転子４０のＮ極磁極部４１ａ及びＳ極磁極部４１ｂと対向して配置されている。

このように構成された回転電動機１０に対し、ＥＣＵ５０からＰＤＵ７０を介して電機子固定子２０のＵ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃに駆動電圧を印加することにより、Ｕ相電機子コイル２１ａで生じる磁束が、第２回転子３０のＵ相第１回転子側磁極部３３ａに誘導される。

同様に、電機子固定子２０のＶ相電機子コイル２１ｂで生じる磁束が、第２回転子３０のＶ相第１回転子側磁極部３３ｂに誘導され、電機子固定子２０のＷ相電機子コイル２１ｃで生じる磁束が、第２回転子３０のＷ相第１回転子側磁極部３３ｃに誘導される。

そのため、ＰＤＵ７０から電機子固定子２０のＵ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃに３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）交流電圧を給電して、３相間の給電の位相ずれによる回転磁界を生じさせることによって、第２回転子３０から第１回転子４０に対する相対的な回転トルクを増大させることができる。

また、回転軸Ｘ又は回転軸Ｙが外部から加わる力により回転しているときに、第２回転子３０から電機子固定子２０に誘導される磁束の変化によりＵ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃに生じる回生電力をＰＤＵ７０を介して回収することによって、第１回転子４０から第２回転子３０に対する相対的な回転トルクを減少させることができる。

次に、図３を参照して、ＥＣＵ５０の構成について説明する。ＥＵＣ５０は、マイクロコンピュータ等により構成される電子ユニットであり、電流センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃによる３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwの検出信号と、角度センサ６０による第１回転子４０の回転角度θ₁の検出信号と、角度センサ６１による第２回転子３０の回転角度θ₂とが入力される。

また、ＥＣＵ５０は、回転電動機１０を、第１回転子４０の磁極の磁束方向であるｄ軸上にあるｄ軸電機子と該ｄ軸と直交するｑ軸上にあるｑ軸電機子とを有するｄｑ座標系による等価回路に変換して扱う。

そして、ＥＣＵ５０は、θ₁とθ₂の差を第１回転子４０と第２回転子３０間の相対角度（相対位置）を算出する相対角度算出器５５と、３相電流Ｉu，Ｉv，Ｉwを、ｄ軸電機子に流れるｄ軸電流Ｉd及びｑ軸電機子に流れるｑ軸電流Ｉqに変換する電流座標変換器５６とを備えている。なお、角度センサ６０，６１と、相対角度算出器５５とにより、本発明の変位子相対位置検出手段が構成される。

ここで、回転電動機１０の電圧方程式は、以下の式（１）により表される。

ただし、Ｖ_u：Ｕ相電機子コイル２１ａの端子間電圧、Ｖ_v：Ｖ相電機子コイル２１ｂの端子間電圧、Ｖ_w：Ｗ相電機子コイル２１ｃの端子間電圧、Ｉ_u：Ｕ相電機子コイル２１ａの通電電流、Ｉ_v：Ｖ相電機子コイル２１ｂの通電電流、Ｉ_w：Ｗ相電機子コイル２１ｃの通電電流、ω₁：第１回転子４０の角速度、ω₂：第２回転子３０の角速度、Ｒ_a：Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子２１ｃの抵抗、ｓＬ：Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃの自己インダクタンス、ｓＭ：Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃの相互インダクタンス、Ψ_fa：Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃの誘起電圧定数。

そして、電流座標変換器５６は、以下の式（２），式（３）により、３相電流Ｉ_u，Ｉ_v，Ｉ_wを、ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqに変換する。

但し、Ｉd：ｄ軸電流、Ｉq：ｑ軸電流。

ただし、θ：θ＝θ₁−θ₂
さらに、ＥＣＵ５０は、外部から入力されるｄ軸電流の指令値Ｉd_cと検出値Ｉd_sとの偏差ΔＩdを求める第１減算器５１、外部から入力されるｑ軸電流の指令値Ｉq_cと検出値Ｉq_cとの偏差ΔＩqを求める第２減算器５２、ΔＩdとΔＩqを減少させるｄ軸電圧の指令値Ｖd_cとｑ軸電圧の指令値Ｖq_cとを決定する電流制御器５３、及びＶd_cとＶq_cを以下の式（４）により３相電圧の指令値Ｖu_c，Ｖv_c，Ｖw_cに変換して、ＰＤＵ７０に出力する電圧座標変換器５４を備えている。

但し、Ｃ^T：上記式（３）の行列Ｃの転置行列。

次に、図４〜図１４を参照して、ＥＣＵ５０による第１回転子４０と第２回転子３０との間のエネルギーの伝達／回収処理の制御態様について説明する。

〔エネルギー加算(1)〕図４を参照して、外部からの回転軸Ｙに対する入力Ｐb1により、回転軸ＹがトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転しているときに、ＰＤＵ７０から電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に、回転軸Ｙの回転方向と同方向の回転磁界を生じさせる駆動電力Ｐd1を供給することにより、回転軸Ｘに入力Ｐb1による出力Ｐb1'に駆動電力Ｐd1による出力Ｐd1'を加算して、回転軸ＸをトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転させることができる。

この場合、回転軸Ｘの出力Ｐ(kW)は、以下の式（５）で表され、Ｎ₁＞Ｎ₂の力行制御（本発明の第１の出力増加制御に相当する）となる。

〔エネルギー加算(2)〕図５を参照して、外部からの回転軸Ｘに対する入力Ｐa2により、回転軸ＸがトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転しているときに、ＰＤＵ７０から電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に、回転軸Ｘの回転方向と同方向の回転磁界を生じさせる駆動電力Ｐd2を供給することにより、回転軸Ｘに入力Ｐa2による出力Ｐa2'に駆動電力Ｐd2による出力Ｐd2'を加算して、回転軸ＹをトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転させることができる。

この場合、回転軸Ｙの出力Ｐ(kW)は、以下の式（６）で表され、Ｎ₁＜Ｎ₂の力行制御（本発明の第２の出力増加制御に相当する）となる。

〔エネルギー減算(1)〕図６を参照して、外部からの回転軸Ｙに対する入力Ｐb3により、回転軸ＹがトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に生じる回生電力Ｐd3を、ＰＤＵ７０を介して回収することによって、入力Ｐb3から該回生電力の回収分のエネルギーを減算したＰa3を回転軸Ｘに伝達し、回転軸ＸをトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転させることができる。

この場合、回転軸Ｘの出力は以下の式（７）で表され、Ｎ₁＜Ｎ₂の回生制御（本発明の第１の出力減少制御に相当する）となる。

〔エネルギー減算(2)〕図７を参照して、外部からの回転軸Ｘに対する入力Ｐa4により、回転軸ＸがトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に生じる回生電力Ｐd4を、ＰＤＵ７０を介して回収することによって、入力Ｐa4から該回生電力の回収分のエネルギーを減算したＰb4を回転軸Ｙに伝達し、回転軸ＹをトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転させることができる。

この場合、回転軸Ｙの出力は以下の式（８）で表され、Ｎ₁＞Ｎ₂の回生制御（本発明の第２の出力減少制御に相当する）となる。

〔出力軸停止(1)〕図８を参照して、外部からの回転軸Ｙに対する入力Ｐb5により、回転軸ＹがトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に生じる回生電力Ｐd5をＰＤＵ７０を介して回収し、入力Ｐa4の一部（回転軸Ｘの反力分）のみを回転軸Ｘに伝達することによって、回転軸Ｘを回転停止状態とすることができる。この場合、回転軸ＸのトルクＴ₁(Nm)は回転軸Ｘの反力分となり、回転数Ｎ₁はゼロであるため回転軸Ｘの出力はゼロとなる。

〔出力軸停止(2)〕図９を参照して、外部からの回転軸Ｘに対する入力Ｐa6により、回転軸ＸがトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に生じる回生電力Ｐd6をＰＤＵ７０を介して回収し、入力Ｐa6の一部（回転軸Ｙの反力分）のみを回転軸Ｙに伝達することによって、回転軸Ｙを回転停止状態とすることができる。この場合、回転軸ＹのトルクＴ₂(Nm)は回転軸Ｙの反力分となり、回転数Ｎ₂はゼロであるため回転軸Ｙの出力はゼロとなる。

〔入力軸停止(1)〕図１０を参照して、外部から回転軸Ｙに回転軸Ｙの反力分のトルクＴ₂(Nm)が加えられて、回転軸Ｙが回転停止しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に、回転磁界を生じさせる駆動電力Ｐd7を供給することにより、回転軸Ｙを回転停止状態として、駆動電力Ｐd7による出力Ｐa7により、回転軸ＸをトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転させることができる。この場合、回転軸Ｘの出力Ｐ(kW)は、以下の式（９）で表され、Ｎ₁＞Ｎ₂の力行制御となる。

〔入力軸停止(2)〕図１１を参照して、外部から回転軸Ｘに回転軸Ｘの反力分のトルクＴ₁(Nm)が加えられて、回転軸Ｘが回転停止しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に、回転磁界を生じさせる駆動電力Ｐd8を供給することにより、回転軸Ｙを回転停止状態として、駆動電力Ｐd7による出力Ｐa7により、回転軸ＹをトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転させることができる。この場合、回転軸Ｙの出力Ｐ(kW)は、以下の式（１０）で表され、Ｎ₁＜Ｎ₂の力行制御となる。

〔直結相当(1)〕図１２を参照して、外部から回転軸Ｙに対する入力Ｐb9により、回転軸ＹがトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に対する電力入力を、ＰＤＵ７０により３相短絡若しくは回転磁界を生じさせないストール相当通電としてゼロとすることにより、回転軸ＸにＰb9をそのまま伝達させたＰa9によって、回転軸ＸをトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(rpm)で回転させることができる（Ｎ₂≒Ｎ₁）。

〔直結相当(2)〕図１３を参照して、外部から回転軸Ｘに対する入力Ｐa10により、回転軸ＸがトルクＴ₁(Nm)／回転数Ｎ₁(Nm)で回転しているときに、電機子固定子２０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１ａ，Ｖ相電機子コイル２１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１ｃ）に対する電力入力を、ＰＤＵ７０により３相短絡若しくは回転磁界を生じさせないストール相当通電としてゼロとすることにより、回転軸ＹにＰa10をそのまま伝達させたＰb10によって、回転軸ＹをトルクＴ₂(Nm)／回転数Ｎ₂(rpm)で回転させることができる（Ｎ₂≒Ｎ₁）。

［第２の実施形態］次に、図１４を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本第２の実施形態の回転電動機１０ａ（本発明の電動機に相当する）は、フレーム１１に固定された円筒状の電機子固定子１０１の内側に、円筒状の第２回転子１１０を配置し、さらにその内側に円筒状の第１回転子１２０を配置して構成した、ラジアルギャップ型の回転電動機である。第１回転子１２０は回転軸Ｘと共に軸回りに回転自在に設けられ、第２回転子１１０は回転軸Ｘと軸心を共通にして配置された回転軸Ｙと共に軸回りに回転自在に設けられている。

電機子固定子１００は、Ｕ相電機子コイル１０１ａ，Ｖ相電機子コイル１０１ｂ，Ｗ相電機子コイル１０１ｃと、Ｕ相固定子誘導部１０２ａ，Ｖ相固定子誘導部１０２ｂ，Ｗ相固定子誘導部１０２ｃと、Ｕ相電機子磁極部１０３ａ，Ｖ相電機子磁極部１０３ｂ，Ｗ相電機子磁極部１０３ｃとを備えている。

なお、Ｕ相電機子コイル１０１ａとＵ相固定子誘導部１０２ａとＵ相電機子磁極部１０３ａとにより、Ｕ相電機子が形成されている。同様に、Ｖ相電機子コイル１０１ｂとＶ相固定子誘導部１０２ｂとＶ相電機子磁極部１０３ｂとにより、Ｖ相電機子が形成され、Ｗ相電機子コイル１０１ｃとＷ相固定子誘導部１０２ｃとＷ相電機子磁極部１０３ｃとにより、Ｗ相電機子が形成されている。

第１回転子１２０は、回転軸Ｘの軸周りの周方向に沿って交互に配置されたＮ極磁極部１２１ａとＳ極磁極部１２１ｂを備えている。

第２回転子１１０は、電機子固定子１００のＵ相電機子磁極部１０３ａ，Ｖ相電機子磁極部１０３ｂ，Ｗ相電機子磁極部１０３ｃと、それぞれ対向して回転軸Ｙの軸回りの周方向に配置されたＵ相固定子側磁極部１１１ａ，Ｖ相固定子側磁極部１１１ｂ，Ｗ相固定子側磁極部１１１ｃと、第１回転子１２０のＮ極磁極部１２１ａ及びＳ極磁極部１２１ｂと対向して、Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相の順に回転軸Ｙの軸回りの周方向に配置されたＵ相回転子側磁極部１１３ａ，Ｖ相回転子側磁極部１１３ｂ，Ｗ相回転子側磁極部１１３ｃと、Ｕ相第２回転子誘導部１１２ａ，Ｖ相第２回転子誘導部１１２ｂ，Ｗ相第２回転子誘導部１１２ｃとを備えている。

なお、回転電動機１０ａに対するＥＣＵ５０の制御態様は、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

［第３の実施形態］次に、図１５を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第３の実施形態の回転電動機１０ｂ（本発明の電動機に相当する）は、第１の実施形態の電機子固定子２０を回転軸の放射方向に移動した構成を有しており、電機子固定子１００は上記第２の実施形態と同様である。

第２回転子１３０は、Ｕ相固定子磁極部１０３ａ，Ｖ相固定子磁極部１０３ｂ，Ｗ相固定子磁極部１０３ｃと、それぞれ対向したＵ相固定子側磁極部１３１ａ，Ｖ相固定子側磁極部１３１ｂ，Ｗ相固定子側磁極部１３１ｃと、第１回転子４０のＮ極磁極部４１ａ及びＳ極磁極部４１ｂと対向して、Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相の順に回転軸Ｙの軸周りの周方向に配置されたＵ相第１回転子側磁極部１３３ａ，Ｖ相第１回転子側磁極部１３３ｂ，Ｗ相第１回転子側磁極部１３３ｃと、Ｕ相第２回転子誘導部１３２ａ，Ｖ相第２回転子誘導部１３２ｂ，Ｗ相第２回転子誘導部１３２ｃとを備えている。

なお、回転電動機１０ｂに対するＥＣＵ５０の制御態様は、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

［第４の実施形態］次に、図１６を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態〜第３の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第４の実施形態の回転電動機１０ｃ（本発明の電動機に相当する）は、第２の実施形態の電機子固定子１００の電機子磁極部（Ｕ相電機子磁極部１０３ａ，Ｖ相電機子磁極部１０３ｂ，Ｗ相電機子磁極部１０３ｃ）を回転軸Ｘ，Ｙ軸の軸方向に向けた構成となっており、電機子固定子１４０は、周方向に配置されたＵ相電機子磁極部１４３ａ，Ｖ相電機子磁極部１４３ｂ，Ｗ相電機子磁極部１４３ｃを備えている。

第２回転子１５０は、電機子固定子１４０と第１回転子１２０との間に間隔をもって設けられており、Ｕ相電機子磁極部１４３ａ，Ｖ相電機子磁極部１４３ｂ，Ｗ相電機子磁極部１４３ｃとそれぞれ対向して、回転軸Ｙの軸回りの周方向に延設されたＵ相固定子側磁極部１５１ａ，Ｖ相固定子側磁極部１５１ｂ，Ｗ相固定子側磁極部１５１ｃと、第１回転子１２０のＮ極磁極部１２１及びＳ極磁極部１２１ｂと対向してＵ相→Ｖ相→Ｗ相の順に回転軸Ｙの軸周りの周方向に配置されたＵ相第１回転子側磁極部１５３ａ，Ｖ相第１回転子側磁極１５３ｂ，Ｗ相第１回転子側磁極１５３ｃと、Ｕ相第２回転子誘導部１５２ａ，Ｖ相第２回転子側誘導部１５２ｂ，Ｗ相第２回転子側誘導部１５２ｃとを備えている。

なお、回転電動機１０ｃに対するＥＣＵ５０の制御態様は、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

［第５の実施形態］次に、図１７を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態〜第４の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第５の実施形態の回転電動機１０ｄは、第１の実施形態の第１回転子４０を、Ｎ極コイル１８１ａ，Ｓ極コイル１８１ｂにより磁極を生じさせる第１回転子１７０に置き換えたものであり、Ｎ極コイル１８１ａとＳ極コイル１８１ｂを有する界磁固定子１８０を備えている。Ｎ極コイル１８１ａで生じる磁束は、Ｎ極界磁誘導部１８２ａを介してＮ極界磁出力部１８３ａに誘導される。同様に、Ｓ極コイル１８１ｂで生じる磁束は、Ｓ極界磁誘導部１８２ｂを介してＳ極界磁出力部１８３ｂに誘導される。

なお、Ｎ極コイル１８１ａとＮ極界磁誘導部１８２ａとＮ極界磁出力部１８３ａとにより、本発明のＮ極電機子が構成される。また、Ｓ極コイル１８１ｂとＳ極界磁誘導部１８２ｂとＳ極界磁出力部１８３ｂとにより、本発明のＳ極電機子が構成される。

また、第１回転子１７０は、界磁固定子１８０のＮ極界磁出力部１８３ａと対向して、Ｘ軸周りの周方向に配置されたＮ極界磁入力部１７１ａと、界磁固定子１８０のＳ極界磁出力部１８３ｂと対向して、Ｘ軸周りの周方向に配置されたＳ極界磁入力部１７１ｂと、第２回転子３０のＵ相第１回転子側磁極部３３ａ，Ｖ相第１回転子側磁極部３３ｂ，Ｗ相第１回転子側磁極部３３ｃと対向して、回転軸Ｘの軸回りの周方向に交互に配置されたＮ極磁極部１７３ａ及びＳ極磁極部１７３ｂと、Ｎ極界磁入力部１７１ａとＮ極磁極部１７３ａ間で磁束を誘導するＮ極第１回転子誘導部１７２ａと、Ｓ極界磁入力部１７１ｂとＳ極磁極部１７３ｂ間で磁束を誘導するＳ極第１回転子誘導部１７２ｂとを備えている。

界磁固定子１８０のＮ極コイル１８１ａで生じた磁束は、Ｎ極コイル１８１ａ→Ｎ極界磁誘導部１８２ａ→Ｎ極界磁出力部１８３ａ→第１回転子のＮ極界磁入力部１７１ａ→Ｎ極第１回転子誘導部１７２ｂ→Ｎ極磁極部１７３ａの順に誘導される。

同様に、界磁固定子１８０のＳ極コイル１８１ｂで生じた磁束は、Ｓ極コイル１８１ｂ→Ｓ極界磁誘導部１８２ｂ→Ｓ極界磁出力部１８３ｂ→第１回転子１７０のＳ極界磁入力部１７１ｂ→Ｓ極第１回転子誘導部１７２ｂ→Ｓ極磁極部１７３ｂの順に誘導される。

Ｎ極コイル１８１ａとＳ極コイル１８１ｂには、電源７１から直流電流が供給される。なお、回転電動機１０ｄに対するＥＣＵ５０の制御態様は、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

［第６の実施形態］次に、図１８を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態〜第５の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第６の実施形態の回転電動機１０ｅは、第３の実施形態の回転電動機１０ｂの第１ロータ４０を、Ｎ極コイル２０１ａ，Ｓ極コイル２０１ｂにより界磁極を生じさせる第１回転子１９０に置き換えたものであり、Ｎ極コイル２０１ａとＳ極コイル２０１ｂを有する界磁固定子２００を備えている。Ｎ極コイル２０１ａで生じる磁束は、Ｎ極界磁誘導部１９２ａを介してＮ極界磁出力部２０３ａに誘導される。同様に、Ｓ極界磁コイル２０１ｂで生じる磁束は、Ｓ極界磁誘導部２０２ｂを介してＳ極界磁出力部２０３ｂに誘導される。

なお、Ｎ極コイル２０１ａとＮ極界磁誘導部２０２ａとＮ極界磁出力部２０３ａとにより、本発明のＮ極電機子が構成される。また、Ｓ極コイル２０１ｂとＳ極界磁誘導部２０２ｂとＳ極界磁出力部２０３ｂとにより、本発明のＳ極電機子が構成される。

また、第１回転子１９０は、界磁固定子２００のＮ極界磁出力部２０３ａと対向して、Ｘ軸回りの周方向に延設されたＮ極界磁入力部１９１ａと、界磁固定子２００のＳ極界磁出力部２０３ｂと対向して、Ｘ軸回りの周方向に延設されたＳ極界磁入力部１９１ｂと、第２回転子１３０のＵ相第１回転子側磁極部１３３ａ，Ｖ相第１回転子側磁極部１３３ｂ，Ｗ相第１回転子側磁極部１３３ｃと対向して、回転軸Ｘの軸回りの周方向に交互に配置されたＮ極磁極部１９３ａ及びＳ極磁極部１９３ｂと、Ｎ極界磁入力部１９１ａとＮ極磁極部１９３ａ間で磁束を誘導するＮ極第１回転子誘導部１９２ａと、Ｓ極界磁入力部１９１ｂとＳ極磁極部１９３ｂ間で磁束を誘導するＳ極第１回転子誘導部１９２ｂとを備えている。

界磁固定子２００のＮ極コイル２０１ａで生じた磁束は、Ｎ極コイル２０１ａ→Ｎ極界磁誘導部２０２ａ→Ｎ極界磁出力部２０３ａ→第１回転子１９０のＮ極界磁入力部１９１ａ→Ｎ極第１回転子誘導部１９２ａ→Ｎ極磁極部１９３ａの順に誘導される。

同様に、界磁固定子２００のＳ極コイル２０１ｂで生じた磁束は、Ｓ極コイル２０１ｂ→Ｓ極界磁誘導部２０２ｂ→Ｓ極界磁出力部２０３ｂ→第１回転子１９０のＳ極界磁入力部１９１ｂ→Ｓ極第１回転子誘導部１９２ｂ→Ｓ極磁極部１９３ｂの順に誘導される。

Ｎ極コイル２０１ａとＳ極コイル２０１ｂには、電源７１から直流電流が供給される。なお、回転電動機１０ｅに対するＥＣＵ５０の制御態様は、上述した第１の実施形態の場合と同様である。

［第７の実施形態］次に、図１９を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態〜第６の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

第７の実施形態の電動機はリニアモータ１０ｆであり、図１９では、リニアモータ１０ｆを移動方向に対する縦断面図で示している。リニアモータ１０ｆは、フレーム２４０に固定して設けられた電機子固定子２１０と、電機子固定子２１０と対向して、電機子固定子２１０に対して相対的に電機子固定子２１０の形成方向（本発明の所定方向に相当する）に移動自在に配置された第１可動子２３０（本発明の第１変位子に相当する）と、電機子固定子２１０と第１可動子２２０との間に間隔をもって、電機子固定子２１０及び第１可動子２３０に対して相対的に移動自在に配置された第２移動子（本発明の第２変位子に相当する）とを備えている。また、図２０は、リニアモータ１０ｆの電機子固定子２１０、第２可動子２２０、及び第１可動子２３０を、側面から見た矢視図である。

電機子固定子２１０は、Ｕ相電機子コイル２１１ａ，Ｖ相電機子コイル２１１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１１ｃと、設置方向に間隔をもって配置されたＵ相電機子磁極部２１３ａ，Ｖ相電機子磁極部２１３ｂ，Ｗ相電機子磁極部２１３ｃと、Ｕ相電機子コイル２１１ａで生じる磁束をＵ相電機子磁極部２１３ａに誘導するＵ相固定子誘導部２１２ａと、Ｖ相電機子コイル２１１ｂで生じる磁束をＶ相電機子磁極部２１３ｂに誘導するＶ相固定子誘導部２１２ｂと、Ｗ相電機子コイル２１１ｃで生じる磁束をＷ相電機子磁極部２１３ｃに誘導するＷ相固定子誘導部２１２ｃとを備えている。

図２０のＡ−Ａ矢視図を参照して、電機子固定子２１０のＵ相電機子磁極部２１３ａ，Ｖ相電機子磁極部２１３ｂ，Ｗ相電機子磁極部２１３ｃは、第１可動子２３０及び第２可動子２２０の移動方向に間隔をもって形成されている。

また、図２０の第１可動子２３０のＢ−Ｂ矢視図を参照して、第１可動子２３０は、Ｎ極側を第２可動子２２０に向けたＮ極磁極部２３１ａと、Ｓ極側を第２可動子２２０に向けたＳ極磁極部２３１ｂとを有している。Ｎ極磁極部２３１ａとＳ極磁極部２３１ｂは直方体形状の永久磁石であり、非磁性材料で形成された基体に、間隔をもって移動方向に交互に配置されている。

また、図１９を参照して、第２可動子２２０は、電機子固定子２１０のＵ相電機子磁極部２１３ａと対向したＵ相固定子側磁極部２２１ａ、電機子固定子２１０のＶ相電機子磁極部２１３ｂと対向したＶ相固定子側磁極部２２１ｂ、電機子固定子２１０のＷ相電機子磁極部２１３ｃと対向したＷ相固定子側磁極部２２１ｃと、第１可動子２３０のＮ極磁極部２３１ａ及びＳ極磁極部２３１ｂと対向したＵ相第１可動子側磁極部２２３ａ，Ｖ相第１可動子側磁極部２２３ｂ，Ｗ相第１可動子側磁極部２２３ｃと、Ｕ相固定子側磁極部２２１ａとＵ相第１可動子側磁極部２２３ａ間で磁束を誘導するＵ相第２可動子誘導部２２２ａと、Ｖ相固定子側磁極部２２１ｂとＶ相第１可動子側磁極部２２３ｂ間で磁束を誘導するＶ相第２可動子誘導部２２２ｂと、Ｗ相固定子側磁極部２２１ｃとＷ相第１可動子側磁極部２２３ｃ間で磁束を誘導するＷ相第２可動子誘導部２２２ｃとを備えている。

図２０の第２可動部２２０のＣ−Ｃ矢視図を参照して、第２可動子２２０のＵ相固定子側磁極部２２１ａは、電機子固定子２１０のＵ相電機子磁極部２１３ａと略同一の形状を有してＵ相電機子磁極部２１３ａと対向して形成され、第２可動子２２０のＶ相固定子側磁極部２２１ｂは、電機子固定子２１０のＶ相電機子磁極部２１３ｂと略同一の形状を有してＶ相電機子磁極部２１３ｂと対向して形成され、第２可動子２２０のＷ相固定子側磁極部２２１ｃは、電機子固定子２１０のＷ相電機子磁極部２１３ｃと略同一の形状を有してＷ相電機子磁極部２１３ｃと対向して形成されている。

また、図２０の第２可動子２２０のＤ−Ｄ矢視図を参照して、第２可動子２２０のＵ相第１回転子側磁極部２２３ａ，Ｖ相第１回転子側磁極部２２３ｂ，Ｗ相第１回転子側磁極部２２３ｃは、磁性材料により長方形形状に形成され、非磁性材料で形成された基体に、第２可動子２２０の移動方向に、Ｕ相第１回転子側磁極部２２３ａ→Ｖ相第１回転子側磁極部２２３ｂ→Ｗ相第１回転子側磁極部２２３ｃの順に間隔をもって、第１可動子２３０のＮ極磁極部２３１ａ及びＳ極磁極部２３１ｂと対向して配置されている。

そして、第１可動子２３０の移動位置ｒ₁を検出する位置センサ２５０と、第２可動子２２０の移動位置ｒ₂を検出する位置センサ２５１が設けられ、ＥＣＵ５０は、ｒ₁とｒ₂の差により第１可動子２３０と第２可動子２２０の相対位置を検出し、該相対位置に応じた３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の交流電圧をＰＤＵ７０を介して電機子固定子２１０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１１ａ，Ｖ相電機子コイル２１１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１１ｃ）に印加することにより、移動磁界を生じさせてリニアモータ１０ｆの力行制御を行う。

なお、位置センサ２５０，２５１と、ＥＣＵ５０により、位置センサ２５０により検出される第１可動子の移動位置ｒ₁と、位置センサ２５１により検出される第２可動子の移動位置ｒ₂の差により第１可動子２３０と第２可動子２２０の相対位置を検出する構成が、本発明の相対位置検出手段に相当する。

また、ＥＣＵ５０は、第１可動子２３０の第２可動子２２０に対する相対的な移動により、電機子固定子２１０の３相の電機子コイル（Ｕ相電機子コイル２１１ａ，Ｖ相電機子コイル２１１ｂ，Ｗ相電機子コイル２１１ｃ）に生じる回生電力をＰＤＵ７０を介して回収することにより、リニアモータ１０ｆの回生制御を行う。

そして、このように、リニアモータ１０ｆの力行制御と回生制御を行うことにより、上述した第１の実施形態の場合の第１回転子４０及び第２回転子３０と同様に、リニアモータ１０ｆの第１可動子２３０と第２可動子２２０との間の動力伝達を、エネルギーの加算又は減算を伴なって行なうことができる。

なお、上記各実施の形態においては、３相の電機子コイルを有する電機子固定子を示したが、４相以上の電機子コイルを有して駆動磁界を生じさせる場合であっても、本発明の適用が可能である。

本発明の電動機である回転電動機及びその周辺装置の構成図。 図１に示した回転電動機の構成図。 図１に示したＥＣＵの構成図。 第１の実施形態におけるエネルギー加算の制御の説明図。 第１の実施形態におけるエネルギー加算の制御の説明図。 第１の実施形態におけるエネルギー減算の制御の説明図。 第１の実施形態におけるエネルギー減算の制御の説明図。 第１の実施形態における出力軸停止の制御の説明図。 第１の実施形態における出力軸停止の制御の説明図。 第１の実施形態における入力軸停止の制御の説明図。 第１の実施形態における入力軸停止の制御の説明図。 第１の実施形態における直結相当の制御の説明図。 第１の実施形態における直結相当の制御の説明図。 第２の実施形態における回転電動機の構成図。 第３の実施形態における回転電動機の構成図。 第４の実施形態における回転電動機の構成図。 第５の実施形態における回転電動機の構成図。 第６の実施形態における回転電動機の構成図。 第７の実施形態におけるリニアモータの構成図。 第７の実施形態におけるリニアモータの構成図。

符号の説明

１０…回転電動機、２０…電機子固定子、２１ａ…Ｕ相電機子コイル、２１ｂ…Ｖ相電機子コイル、２１ｃ…Ｗ相電機子コイル、２２ａ…Ｕ相固定子誘導部、２２ｂ…Ｖ相固定子誘導部、２２ｃ…Ｗ相固定子誘導部、２３ａ…Ｕ相電機子磁極部、２３ｂ…Ｖ相電機子磁極部、２３ｃ…Ｗ相電機子磁極部、３０…第２回転子（第２変位子）、３１ａ…Ｕ相固定子側磁極部、３１ｂ…Ｖ相固定子側磁極部、３１ｃ…Ｗ相固定子側磁極部、３２ａ…Ｕ相固定子誘導部、３２ｂ…Ｖ相固定子誘導部、３２ｃ…Ｗ相固定子誘導部、３３ａ…Ｕ相第１回転子側磁極部、３３ｂ…Ｖ相第１回転子側磁極部、３３ｃ…Ｗ相第１回転子側磁極部、４０…第１回転子（第１変位子）、４１ａ…Ｎ極磁極部、４１ｂ…Ｓ極磁極部、５０…ＥＣＵ、６０…（第１回転子の）角度センサ、６１…（第２回転子の）角度センサ、７０…ＰＤＵ

Claims (9)

1. 同相の磁極を所定方向に形成した電機子を、該所定方向と直交する方向に多相分配置して有する電機子固定子と、
   前記電機子固定子に対して前記所定方向に相対的に変位自在に設けられ、前記所定方向にＮ極とＳ極が交互に配置された磁極を有する第１変位子と、
   前記電機子固定子と前記第１変位子との間に、前記電機子固定子及び前記第１変位子に対して前記所定方向に相対的に変位自在に設けられ、前記電機子固定子の前記各相の電機子と個別に対向して前記所定方向に形成された前記多相分の固定子側磁極部と、前記第１変位子の前記磁極と対向して、前記所定方向に所定順に配置された前記多相分の第１変位子側磁極部と、同相の前記固定子側磁極部と前記第１変位子側磁極部との間で、磁束を誘導する第２変位子誘導部とを有する第２変位子とを備えたことを特徴とする電動機。
2. 前記所定方向は所定軸回りの周方向であり、
   前記電機子固定子の前記電機子は前記周方向に形成され、
   前記第１変位子は、前記電機子固定子に対して前記周方向に相対的に回転自在に設けられた回転子であって、前記磁極部は前記周方向にＮ極とＳ極が交互に配置され、
   前記第２変位子は、前記電機子固定子と前記第１変位子との間に、前記電機子固定子及び前記第１変位子に対して前記周方向に相対的に回転自在に設けられた回転子であって、前記多相分の固定子側磁極部は、前記電機子固定子の同相の電機子と個別に対向して前記周方向に形成され、前記第１変位子側磁極部は、前記第１変位子の前記磁極部と対向して前記周方向に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 前記第１変位子の前記磁極部が、永久磁石により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動機。
4. 前記第１変位子の前記磁極部が磁性体で形成されて、前記第１変位子は、前記所定方向に形成されたＮ極の界磁入力部とＳ極の界磁入力部を前記所定方向と直交する方向に配置した界磁入力部と、同極の前記磁極部と前記界磁入力部との間で磁束を誘導する第１変位子誘導部とを有し、
   前記所定方向に形成されると共に、同極の前記界磁入力部と対向して配置されたＮ極電機子及びＳ極電機子を有する界磁固定子を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動機。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の電動機に対する通電制御を行う電動機の制御装置であって、
   前記第１変位子と前記第２変位子の前記所定方向の相対位置を検出する変位子相対位置検出手段と、
   前記変位子相対位置検出手段により検出される前記相対位置に基いて、前記電機子固定子の前記多相の電機子に対する通電により生じさせる駆動電圧の前記所定方向の位相を制御することを特徴とする電動機の制御装置。
6. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の電動機に対する通電制御を行う電動機の制御装置であって、
   前記第２変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に、前記所定方向に位相を推移させる駆動磁界を生じさせる通電を行なうことによって、前記第２変位子に対する入力よりも、前記第１変位子の出力を大きくする第１の出力増加制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
7. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の電動機に対する通電制御を行う電動機の制御装置であって、
   前記第１変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に、前記所定方向に位相を推移させる駆動磁界を生じさせる通電を行なうことによって、前記第１変位子に対する入力よりも、前記第２変位子の出力を大きくする第２の出力増加制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
8. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の電動機に対する通電制御を行う電動機の制御装置であって、
   前記第２変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に生じる回生電力を回収することによって、前記第２変位子に対する入力よりも、前記第１変位子の出力を小さくする第１の出力減少制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
9. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の電動機に対する通電制御を行う電動機の制御装置であって、
   前記第１変位子が外力により変位しているときに、前記電機子固定子の前記多相の電機子に生じる回生電力を回収することによって、前記第１変位子に対する入力よりも、前記第２変位子の出力を小さくする第２の出力減少制御を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。

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