JP6369096B2

JP6369096B2 - 回転機

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Publication number: JP6369096B2
Application number: JP2014072177A
Authority: JP
Inventors: 琢磨野見山
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015195671A

Description

本発明は、回転機に関する。

従来、自動車や航空機等に設けられるスタータジェネレータが広く知られている。スタータジェネレータは、エンジンの始動時には動力をエンジンに供給する電動機として機能する一方、エンジンの始動後にバッテリを充電する必要がある場合には、エンジンの回転に応じて発電する発電機として機能する。

スタータジェネレータに利用可能な回転機として、例えば、特許文献１には、ケース内で回転可能に支持されたステータを備える回転機が開示されている。特許文献１の回転機は、ロータが低回転又は中回転をしている場合、ケース内に設けられたブレーキを締結することにより、ステータを回転不能に固定する。これにより、ロータの絶対回転数に応じた誘起電圧が巻線に発生する。一方、ロータが高回転をしている場合にはブレーキが開放され、ステータが自由に回転する。これにより、ステータに対するロータの相対回転数が小さくなるため、ロータの絶対回転数が大きい場合であっても、誘起電圧が高くなるのを防止することができる。

特開２００７−１７４７５７号公報

ところで、特許文献１の回転機は、回転機自体やバッテリ、又は電気系統等の異常が検出された際にも、ブレーキを解放してステータを自由に回転させ、誘起電圧の発生の抑制を図っている。しかしながら、特許文献１のような構成では、回転機の停止時における誘起電圧を確実に低減させることは難しい。

そこで、本発明は、停止時における誘起電圧をより確実に低減させることが可能な回転機を提供することを課題とする。

本発明に係る回転機は、上記課題を解決するためのものであり、回転軸を中心に回転するロータと、ロータに対向するよう配置され、少なくとも１つの可動ステータを含む複数のステータと、回転機が停止する際に、少なくとも１つの可動ステータを駆動することが可能なステータ駆動部と、を備える。複数のステータは、そのスロット数が互いに等しく、回転機の運転時において、ロータの周方向における位置が互いに一致するよう配置される。ステータ駆動部は、少なくとも１つの可動ステータで生じる誘起電圧の位相が他のステータで生じる誘起電圧の位相とずれるように、少なくとも１つの可動ステータをロータの周方向に所定角度回転させる。

上記回転機が停止する際、ステータ駆動部は、可動ステータをロータの周方向に所定角度回転させることができる。これにより、可動ステータでは、その他のステータで生じる誘起電圧と位相が異なる誘起電圧が発生する。これにより、可動ステータの誘起電圧でその他のステータの誘起電圧を打ち消すことができ、ステータ全体としての誘起電圧を確実に低減させることができる。

上記回転機において、少なくとも１つの可動ステータは、生じさせる誘起電圧の振幅が他のステータと等しくなるよう構成されていてもよい。この構成によれば、可動ステータ及びその他のステータの誘起電圧の振幅が異なる場合と比較して、可動ステータで生じる誘起電圧とその他のステータで生じる誘起電圧との相殺効果を向上させることができる。よって、ステータ全体としての誘起電圧をより低減させることができる。上記回転機が複数の可動ステータ又は／及び複数の他のステータを有する場合、全ての可動ステータにおける誘起電圧の合成電圧の振幅と、全ての他のステータにおける誘起電圧の合成電圧の振幅とが実質的に同一であることが好ましい。

上記回転機の停止時において、他のステータに対する少なくとも１つの可動ステータの相対回転角度は、（３６０°／ロータの極数）であってもよい。可動ステータの位置がその他のステータの位置からロータの周方向に（３６０°／ロータの極数）だけずれた場合に、可動ステータの誘起電圧がその他のステータの誘起電圧と逆位相になる。よって、このような構成によれば、可動ステータ及びその他のステータに生じる誘起電圧をより確実に相殺させることができ、ステータ全体としての誘起電圧をより低減させることができる。

可動ステータ以外のステータは、上記回転機が停止する際、少なくとも１つの可動ステータと反対方向に所定角度回転するよう構成されていてもよい。すなわち、上記回転機の停止時において、可動ステータ及びその他のステータが逆方向に回転してもよい。この構成によれば、可動ステータ及びその他のステータの双方が回転するものの、その回転範囲を小さくすることができる。

本発明によれば、回転機の停止時における誘起電圧の発生をより確実に低減させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る回転機の両側面及び垂直断面を示す模式図である。図２は、停止時における第１実施形態に係る回転機の状態を示す模式図である。図３は、第１実施形態に係る回転機を停止させる際の誘起電圧とロータの回転角度との関係を示す図である。図４は、第１実施形態に係る回転機における誘起電圧と可動ステータの回転角度との関係を示す図である。図５は、第１実施形態の比較例に係る回転機の誘起電圧とロータの回転角度との関係を示す図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る回転機の垂直断面を示す模式図である。図７は、第２実施形態に係る回転機を停止させる際の誘起電圧とロータの回転角度との関係を示す図である。図８は、第２実施形態の比較例に係る回転機の誘起電圧とロータの回転角度との関係を示す図である。図９は、第１実施形態の変形例に係る回転機を停止させる際の誘起電圧とロータの回転角度との関係を示す図である。図１０は、上記変形例の比較例に係る回転機の誘起電圧とロータの回転角度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

｛回転機の構成｝
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転機１０の一次側（Ｐ側）の側面、垂直断面、及び二次側（Ｓ側）の側面を示す模式図である。回転機１０は、例えば、車載用モータや、航空機のスタータジェネレータ、風力発電機、又は水力発電機等に適用することができる。図１に示すように、回転機１０は、ロータ１と、複数のステータ２と、ステータ駆動部３と、ケース４と、を備えている。

ロータ１は、複数のステータ２の内側に配置されている。すなわち、本実施形態における回転機１０は、インナーロータ型の回転機である。ロータ１は、ケース４に収容されている。ケース４は、筒状のケース本体４１と、ケース本体４１の両端を封鎖するエンドプレート４２ａ，４２ｂと、を有している。

ロータ１は、回転軸１１を中心に回転する。回転軸１１は、ケース本体４１の中心軸方向に延び、エンドプレート４２ａ，４２ｂを貫通する。回転軸１１のＰ側端部及びＳ側端部は、それぞれ、エンドプレート４２ａ，４２ｂによって回転可能に支持されている。回転軸１１のＰ側端部とエンドプレート４２ａとの間、及び回転軸１１のＳ側端部とエンドプレート４２ｂとの間には、それぞれ、軸受５１ａ，５１ｂが設けられている。

回転軸１１のＰ側端部には、例えば航空機のエンジン等の負荷（不図示）が連結される。回転軸１１のＳ側端部には、センサ６が設けられている。センサ６は、ロータ１の回転角度を検出して制御部２０に出力する。

ロータ１は、円柱状のロータ本体１２と、ロータ本体１２内に配置される永久磁石１３ａ〜１３ｄと、を含む。永久磁石１３ａ〜１３ｄは、ロータ本体１２の径方向に着磁されている。より具体的には、永久磁石１３ａ，１３ｂは、ロータ本体１２の径方向外側から内側に向かって着磁されており、永久磁石１３ｃ，１３ｄは、ロータ本体１２の径方向内側から外側に向かって着磁されている。

複数のステータ２は、ケース４に収容されている。複数のステータ２は、ロータ１に対向している。より具体的には、複数のステータ２は、ケース本体４１の中心軸方向に延びる貫通孔を有しており、この貫通孔内にロータ１が配置されている。

複数のステータ２は、固定ステータ２１と、可動ステータ２２と、を含む。固定ステータ２１は、ケース本体４１の内周面に固定されている。可動ステータ２２は、ケース本体４１の内周面において、ロータ１の周方向に回転可能なように支持されている。可動ステータ２２は、ステータ駆動部３によって駆動される。

可動ステータ２２とケース本体４１の内周面との間には、軸受５２a，５２ｂが設けられている。軸受５２ａ，５２ｂは、可動ステータ２２をケース本体４１の内周面に対して回転させやすくするものであればよく、例えば、転がり軸受、磁気軸受、又はすべり軸受等であってもよい。また、軸受５２ａ，５２ｂを用いず、可動ステータ２２の外周面に高圧の冷却油を吹き付けて油膜を形成することにより、ケース本体４１の内周面に対して可動ステータ２２を回転させやすくすることもできる。

固定ステータ２１及び可動ステータ２２は、そのスロット数が互いに等しい。固定ステータ２１及び可動ステータ２２の各スロット２１１，２２１には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各巻線２１２，２２２が分布巻形式で形成されている。巻線２１２の巻き数は巻線２２２の巻き数と等しい。なお、各巻線２１２，２２２は、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の各スロット２１１，２２１に集中巻形式で形成されていてもよい。また、本実施形態の回転機１０は３相の回転機であるが、本発明は、単相又は２相の回転機や、４相以上の回転機にも適用することができる。

固定ステータ２１及び可動ステータ２２は、スロット数及び巻線の巻き数以外の構成も等しく、同一の特性を有している。ここで、「同一の特性」とは、設計上の特性が同一であればよく、製造上生じた誤差は許容されるものとする。

固定ステータ２１及び可動ステータ２２は、通常時には、ロータ１の周方向における位置が互いに一致している。すなわち、固定ステータ２１及び可動ステータ２２は、Ｐ側又はＳ側から見たときに、各スロット２１１，２２１の位置及び各相の巻線２１２，２２２の位置が一致している。

ステータ駆動部３は、可動ステータ２２をロータ１の周方向に回転させるよう構成されている。ステータ駆動部３が可動ステータ２２を回転させる方法は特に限定されるものではない。例えば、ステータ駆動部３は、アクチュエータによって可動ステータ２２を回転させてもよいし、クラッチを用いて可動ステータ２２を回転させてもよい。アクチュエータによって可動ステータ２２を回転させる場合は、可動ステータ２２とケース本体４１の内周面との間にギヤ機構又は軸受機構を設ければよい。

制御部２０は、回転機１０の動作を制御する。制御部２０には、センサ６によって検出されたロータ１の回転角度が入力される。制御部２０、固定ステータ２１（巻線２１２）、及び可動ステータ２２（巻線２２２）は電気的に接続されている。固定ステータ２１及び可動ステータ２２は、並列に接続されてもよいし、直列に接続されてもよい。制御部２０は、回転機１０の運転時において、ロータ１の回転角度等に応じた３相交流電流を巻線２１２，２２２に供給する。

制御部２０は、インバータを含む。回転機１０は複数のステータ２（固定ステータ２１及び可動ステータ２２）を有しているが、制御部２０は１つのインバータを有していればよい。これは、回転機１０の停止時において、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の誘起電圧を相殺する必要があるためである。回転機１０の停止時の動作については後述する。

｛回転機の動作｝
次に、上述のように構成された回転機１０の動作について説明する。

（運転時）
まず、回転機１０の運転時の動作について説明する。ここで、「回転機１０の運転時」とは、巻線２１２，２２２に電流が供給され、ロータ１が回転しているときをいう。例えば、回転機１０がスタータジェネレータとして利用される場合、「回転機１０の運転時」には、回転機１０が電動機として機能し、エンジンに動力を供給してエンジンの始動又はアシストを行っているとき、及びエンジンの始動後に回転機１０が発電機として機能しているときが含まれる。

図１には、固定ステータ２１の基準点Ａ１、及び可動ステータ２２の基準点Ａ２が示されている。基準点Ａ１，Ａ２は、固定ステータ２１と可動ステータ２２との位置のずれを認識しやすくするために、便宜上、図１及び後述の図２に示した点である。基準点Ａ１，Ａ２は、それぞれ、図１において固定ステータ２１及び可動ステータ２２の上端に位置している。すなわち、回転機１０の運転時（図１の状態）には、可動ステータ２２は、ロータ１の周方向における位置が固定ステータ２１と一致している。

制御部２０は、回転機１０の運転に際して要求される３相交流電流を巻線２１２，２２２に供給する。例えば、回転機１０がスタータジェネレータとして用いられる場合、回転機１０が電動機として機能するときの３相交流電流の向きは、回転機１０が発電機として機能するときの３相交流電流の向きと逆である。また、回転機１０が電動機として機能するときの３相交流電流の大きさは、回転機１０が発電機として機能するときの３相交流電流の大きさよりも大きい。

回転機１０が電動機として機能する場合、巻線２１２，２２２に供給された３相交流電流によって固定スタータ２１及び可動スタータ２２の各スロット２１１，２２１が励磁され、ロータ１が回転する。このとき、回転機１０において動力が発生し、この動力がエンジン等の負荷に供給される。

一方、回転機１０が発電機として機能する場合、巻線２１２，２２２に供給された３相交流電流及び回転軸１１に接続された負荷（不図示）の回転により、ロータ１が回転する。このとき、回転機１０において電力が発生し、この電力がバッテリ（不図示）に供給される。

（停止時）
次に、回転機１０の停止時の動作について説明する。以下の動作は、回転機の通常の停止時に行ってもよいが、通常停止時には行わず、回転機を緊急停止する必要がある場合のみに行ってもよい。

回転機１０を停止させる場合、制御部２０は、回転機１０への３相交流電流の供給を停止する。また、ステータ駆動部３は、可動ステータ２２を駆動する。

ステータ駆動部３は、図２に示すように、可動ステータ２２をロータ１の周方向（回転軸１１周り）に所定角度回転させ、所定の位置で停止させる。これにより、ロータ１の周方向において、可動ステータ２２の位置が固定ステータ２１の位置とずれることになる。このときの可動ステータ２２の回転角度は、（３６０°／ロータ１の極数）であることが好ましい。図２の例では、ロータ１が４極であるため、可動ステータ２２を９０°回転させている。すなわち、図１において可動ステータ２２の上端に位置していた基準点Ａ２は、図２において可動ステータ２２の右端に移動している。

ここで、可動ステータ２２を（３６０°／ロータ１の極数）だけ回転させた場合に固定ステータ２１及び可動ステータ２２それぞれで生じる誘起電圧Ｖ１，Ｖ２、及び両誘起電圧Ｖ１，Ｖ２の合成電圧Ｖｃの波形の例を図３に示す。図３及び後述の図５に示される各誘起電圧Ｖ１，Ｖ２は、巻線２１２，２２２に電流が供給されず且つロータ１が回転している状態で、固定ステータ２１及び可動ステータ２２それぞれに発生する無負荷誘起電圧である。

図３に示すように、可動ステータ２２を（３６０°／ロータ１の極数）だけ回転させることにより、可動ステータ２２で生じる誘起電圧Ｖ２は、固定ステータ２１で生じる誘起電圧Ｖ１と逆位相となる。また、本実施形態では、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の特性が同一であるため、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ１，Ｖ２の振幅がほぼ等しくなる。このように、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の特性を同一とし、且つ可動ステータ２２の回転角度を（３６０°／ロータ１の極数）とすることにより、回転機１０を停止させる際に、固定ステータ２１の誘起電圧Ｖ１と可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ２との合成電圧Ｖｃの振幅を実質的にゼロとすることができる。

なお、固定ステータ２１に対する可動ステータ２２の相対回転角度は、（３６０°／ロータ１の極数）よりも小さくてもよい。この相対回転角度が（３６０°／ロータ１の極数）より小さい場合であっても、可動ステータ２２の誘起電圧の位相を固定ステータ２１の誘起電圧の位相からずらすことができる。これにより、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の誘起電圧がある程度打ち消し合い、図４に示すように、両誘起電圧の合成電圧を低減させることができる。

一方、回転機１０の停止に際し、可動ステータ２２がロータ１の周方向に回転しない場合（図１のように、ロータ１の周方向における位置が固定ステータ２１と可動ステータ２２とで一致している場合）、図５に示すように、可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ２の位相が固定ステータ２１の誘起電圧Ｖ１の位相と一致する。したがって、固定ステータ２１の誘起電圧Ｖ１と可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ２とが互いに打ち消し合うことはなく、両誘起電圧Ｖ１，Ｖ２の合成電圧Ｖｃは大きくなる。

｛第１実施形態の効果｝
以上のように、第１実施形態に係る回転機１０では、停止時において、ステータ駆動部３が可動ステータ２２をロータ１の周方向に回転させる。これにより、固定ステータ２１の誘起電圧の位相と可動ステータ２２の誘起電圧の位相とがずれ、固定ステータ２１の誘起電圧と可動ステータ２２の誘起電圧とが相殺される。このため、回転機１０を停止させるに際し、ステータ２全体として生じる誘起電圧を低減させることができる。

上述の通り、ステータ駆動部３により可動ステータ２２を回転させれば、ステータ２全体として生じる誘起電圧が確実に低減するため、回転機１０による発電等を速やかに停止することができる。よって、ステータ駆動部３は、回転機１０を緊急停止させる場合に動作させることが特に好ましい。

なお、回転機１０の運転時であっても、必要に応じて、ステータ駆動部３により可動ステータ２２を駆動してもよい。例えば、回転機１０が電動機として機能しており、回転機１０が高速回転した場合に可動ステータ２２を回転させることにより、磁石磁束を弱めることができる。これにより、電流制御による弱め界磁制御を行う必要がなくなり、回転機１０が適用されるシステムの効率を向上させることができる。

上述の通り、第１実施形態に係る回転機１０では、可動ステータ２２を回転させることにより、停止時における誘起電圧を低減させている。このため、ロータ１には、磁束を調整する機構が設けられていない。これによりロータ１の耐遠心力強度が確保されるため、回転機１０を高速回転させることができ、また、大口径とすることができる。

第１実施形態に係る回転機１０では、固定ステータ２１及び可動ステータ２２が同一の特性を有している。このため、回転機１０の停止に際し、可動ステータ２２がロータ１の周方向に回転した場合、固定ステータ２１の無負荷誘起電圧の振幅と可動ステータ２２の無負荷誘起電圧の振幅が実質的に等しくなる。よって、回転機１０の停止時において、可動ステータ２２で発生する誘起電圧により、固定ステータ２１で発生する誘起電圧を効果的に打ち消すことができる。その結果、ステータ２全体として生じる誘起電圧をより低減させることができる。

第１実施形態では、可動ステータ２２は、回転機１０が停止する際、運転時における位置から（３６０°／ロータの極数）の角度だけ回転するよう構成されている。この回転角度であれば、可動ステータ２２の無負荷誘起電圧が固定ステータ２１の無負荷誘起電圧と逆位相になる。このため、可動ステータ２２の誘起電圧と固定ステータ２１の誘起電圧とが確実に相殺される。よって、ステータ２全体として生じる誘起電圧をより確実に低減させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図６に示すように、第２実施形態に係る回転機１０Ａは、３つのステータ２Ａを備えているという点で、第１実施形態に係る回転機１０と異なる。

３つのステータ２Ａは、２つの固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂと、可動ステータ２２と、を含む。各固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂは、第１実施形態の固定ステータ２１と同様、ケース本体４１の内周面に固定されている。可動ステータ２２は、固定ステータ２１Ａａと固定ステータ２１Ａｂとの間に配置されている。

固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂ及び可動ステータ２２の各スロット数は同一である。固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂの各スロット２１１Ａａ，２１１Ａｂには、巻線２１２Ａａ，２１２Ａｂが形成されている。巻線２１２Ａａ，２１２Ａｂの各巻き数は、可動ステータ２２における巻線２２１の巻き数の半分となっている。

固定ステータ２１Ａａ（巻線２１２Ａａ）、固定ステータ２１Ａｂ（巻線２１２Ａｂ）、及び可動ステータ２２（巻線２２１）は、制御部２０Ａに電気的に接続されている。固定ステータ２１Ａａ、固定ステータ２１Ａｂ、及び可動ステータ２２は、並列に接続されてもよいし、直列に接続されていてもよい。

制御部２０Ａは、回転機１０Ａの動作を制御する。制御部２０Ａによる基本的な制御は第１実施形態と同様である。すなわち、制御部２０Ａは、回転機１０Ａの運転時において、３相交流電流を３つのステータ２１Ａ（巻線２１２Ａａ，２１２Ａｂ，２２１）に供給し、回転機１０Ａの停止時においては、巻線２１２Ａａ，２１２Ａｂ，２２１への電流供給を停止する。以下では、回転機１０Ａの停止時の動作についてのみ説明する。

回転機１０Ａを停止させる際、ステータ駆動部３は、第１実施形態と同様に、可動ステータ２２をロータ１の周方向（回転軸１１周り）に所定角度回転させ、所定の位置で停止させる。これにより、ロータ１の周方向において、可動ステータ２２の位置が固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂの位置とずれることになる。可動ステータ２２の回転角度は、第１実施形態と同様、（３６０°／ロータ１の極数）であることが好ましい。

ここで、可動ステータ２２を（３６０°／ロータ１の極数）だけ回転させた場合に固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂそれぞれで生じる誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ、可動ステータ２２で生じる誘起電圧Ｖ２、及び３つの誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２の合成電圧Ｖｃの波形の例を図７に示す。図７及び後述の図８に示される各誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２は、巻線２１２Ａａ，２１２Ａｂ，２２１に電流が供給されず且つロータ１が回転している状態で、固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂ及び可動ステータ２２それぞれに発生する無負荷誘起電圧である。

図７に示すように、可動ステータ２２で生じる誘起電圧Ｖ２は、第１実施形態と同様、固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂで生じる誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂと逆位相になる。また、固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂの各誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂと可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ２との合成電圧Ｖｃの振幅は、実質的にゼロになる。

一方、回転機１０Ａの停止に際し、可動ステータ２２がロータ１の周方向に回転せず、ロータ１の周方向における位置が固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂと可動ステータ２２とで一致している場合は、図８に示すように、固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂ及び可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２の位相は互いに一致する。よって、固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂの誘起電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂと可動ステータ２２の誘起電圧Ｖ２とが相殺されることはない。

このように、２つの固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂ及び可動ステータ２２を備える回転機１０Ａであっても、停止に際して可動ステータ２２を回転させることにより、固定ステータ２１Ａａ，２１Ａｂの誘起電圧と可動ステータ２２の誘起電圧とを相殺することができる。よって、第２実施形態に係る回転機１０Ａも、ステータ２Ａ全体としての誘起電圧を低減させることができる。

なお、本発明の回転機は、４以上のステータを備えることもできる。複数のステータには、３以上の固定ステータが含まれていてもよいし、２以上の可動ステータが含まれていてもよい。固定ステータ及び可動ステータの数にかかわらず、可動ステータをロータの周方向に回転させ、ロータの周方向における固定ステータの位置と可動ステータの位置とをずらせばよい。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

上記第１実施形態では、固定ステータ２１における巻線２１２の巻き数と可動ステータ２２における巻線２２２の巻き数は同一であったが、両巻き数は異なっていてもよい。固定子テータ２１の巻線の巻き数と可動ステータ２２の巻線の巻き数とが異なる場合であっても、可動ステータ２２をロータ１の周方向に回転させれば、固定ステータ２１及び可動ステータ２２の誘起電圧の位相がずれるため、固定ステータ２１及び可動ステータ２１の誘起電圧が互いに打ち消し合う。

図９及び図１０は、固定子ステータ２１の巻線２１２の巻き数と可動ステータ２２の巻線２２２の巻き数とが異なる場合の固定ステータ２１及び可動ステータ２２の各無負荷誘起電圧Ｖ１，Ｖ２、並びに両誘起電圧Ｖ１，Ｖ２の合成電圧Ｖｃの波形の例を示す。ただし、図９は、可動ステータ２２の回転角度が０°の場合の電圧波形を示し、図１０は、可動ステータ２２の回転角度が（３６０°／ロータ１の極数）の場合の電圧波形を示している。図９及び図１０に示すように、可動ステータ２２を回転させることにより、固定ステータ２１及び可動ステータ２１の誘起電圧Ｖ１，Ｖ２が相殺され、固定ステータ２１及び可動ステータ２１の誘起電圧Ｖ１，Ｖ２の合成電圧Ｖｃの振幅が小さくなっている。このように、固定子ステータ２１の巻線２１２の巻き数と可動ステータ２２の巻線２２２の巻き数とが異なる場合であっても、ステータ２全体としての誘起電圧を低減させることができる。

上記各実施形態では、複数のステータ２，２Ａは、１つのケース４内に収容されているが、２つ以上のケース内に複数のステータを分けて収容することもできる。

上記各実施形態では、インナーロータ型の回転機１０，１０Ａについて説明したが、本発明は、例えば、アウターロータ型の回転機や、スイッチトリラクタンスモータ、シンクロナスリラクタンスモータ、アキシャルモータ等、種々の回転機に適用することができる。本発明をアキシャルモータに適用する場合は、固定ステータと可動ステータとの間にロータを配置し、可動ステータをロータの周方向（ロータの回転軸周り）に回転させればよい。

本発明におけるロータの構成は特に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、１つのロータ本体１２を有するロータ１を用いていたが、２以上のロータ本体を有し、各ロータ本体の回転軸同士を連結した形状のロータを用いることもできる。また、例えば、ＳＰＭ型ロータやＩＰＭ型ロータ、ロータ内で磁石磁束が短絡するタイプのロータ等、様々な種類のロータを本発明において使用することができる。

上記各実施形態では、可動ステータ２２以外のステータ（固定ステータ２１，２１Ａａ，２１Ａｂ）はケース４に固定されていたが、可動ステータ以外のステータもロータの周方向（回転軸１１周り）に回転可能なよう構成することができる。この場合、回転機を停止させる際、可動ステータだけでなく、可動ステータ以外のステータを回転させる。これにより、上記各実施形態と同様に、可動ステータ及びその他のステータの誘起電圧の位相をずらし、可動ステータ及びその他のステータの誘起電圧を相殺させることができる。なお、この場合も、可動ステータ以外のステータに対する可動ステータの角度のずれ（相対回転角度）は、（３６０°／ロータの極数）であることが好ましい。可動ステータ以外のステータも回転させることで、可動ステータの回転範囲を小さくすることができる。

１０，１０Ａ回転機
１ロータ
１１回転軸
２，２Ａ複数のステータ
２２可動ステータ
２１固定ステータ（他のステータ）
３ステータ駆動部

Claims

回転機であって、
回転軸を中心に回転するロータと、
前記ロータに対向するよう配置され、少なくとも１つの可動ステータを含む複数のステータと、
前記回転機が停止する際に、前記少なくとも１つの可動ステータを駆動することが可能なステータ駆動部と、
を備え、
前記複数のステータは、そのスロット数が互いに等しく、前記回転機の運転時において、前記ロータの周方向における位置が互いに一致するよう配置され、
前記ステータ駆動部は、当該回転機の停止時において、前記少なくとも１つの可動ステータで生じる誘起電圧の位相が他のステータで生じる誘起電圧の位相とずれるように、前記少なくとも１つの可動ステータを前記ロータの周方向に所定角度回転させ、
当該回転機の停止時において、前記他のステータに対する前記少なくとも１つの可動ステータの相対回転角度は、（３６０°／前記ロータの極数）である、回転機。
請求項１に記載の回転機であって、
前記少なくとも１つの可動ステータは、生じさせる誘起電圧の振幅が前記他のステータと等しくなるよう構成されている、回転機。
請求項１又は２に記載の回転機であって、
前記他のステータは、前記回転機が停止する際、前記少なくとも１つの可動ステータと反対方向に所定角度回転する、回転機。