KR20080108492A - 전동기 - Google Patents

Abstract

이 전동기는, 그 회전 운동 수단이, 외주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재와, 내주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치되고 상기 제1 부재와 함께 압력실을 상기 내주측 회전자의 내측에 형성하는 제2 부재를 가지며, 상기 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경한다.

Description

전동기{MOTOR}

본 발명은 전동기에 관한 것이다.

본 출원은, 일본 특허출원 2006-060064호와, 일본 특허출원 2006-060065호와, 일본 특허출원 2006-060066호와, 일본 특허출원 2006-060067호를 기초 출원으로 하여, 그 내용을 인용하는 것으로 한다.

예컨대 전동기의 회전 축선의 둘레에 동심원형으로 설치한 제1 및 제2 회전자를 구비하고, 전동기의 회전 속도에 따라, 또는 고정자에 발생하는 회전 자계의 속도에 따라 제1 및 제2 회전자의 둘레 방향의 상대 위치, 즉 위상차를 제어하는 전동기가 종래 기술에 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

이 전동기에서는, 예컨대 전동기의 회전 속도에 따라 제1 및 제2 회전자의 위상차를 제어하는 경우에는, 원심력의 작용에 의해 직경 방향을 따라 변위하는 부재를 통해 제1 및 제2 회전자의 둘레 방향의 상대 위치를 변경하도록 되어 있다. 또한, 예컨대 고정자에 발생하는 회전 자계의 속도에 따라 제1 및 제2 회전자의 위상차를 제어하는 경우에는, 각 회전자가 관성에 의해 회전 속도를 유지하는 상태로 고정자 권선에 제어 전류를 통전하여 회전 자계 속도를 변경함으로써, 제1 및 제2 회전자의 둘레 방향의 상대 위치를 변경하도록 되어 있다.

그런데, 상기 종래 기술의 일례에 따른 전동기에서, 예컨대 전동기의 회전 속도에 따라 제1 및 제2 회전자의 위상차를 제어하는 경우에는, 전동기의 작동 상태, 즉 회전 속도에 대응한 원심력이 작용하는 상태에서만 제1 및 제2 회전자의 위상차를 제어할 수 있고, 전동기의 정지 상태를 포함하는 적절한 타이밍에 위상차를 제어할 수 없다는 문제가 발생한다. 또한, 이 전동기를 구동원으로서 차량에 탑재한 경우 등과 같이, 이 전동기에 외부로부터의 진동이 작용하기 쉬운 상태에서는, 원심력의 작용에 의해서만 제1 및 제2 회전자의 위상차를 적절히 제어하는 것이 어렵다는 문제가 발생한다. 또한, 이 경우에는, 모터에 대한 전원에서의 전원 전압의 변동에 관계없이 위상차가 제어되기 때문에, 예컨대 전원 전압과 전동기의 역기전압과의 대소 관계가 역전되어 버리는 문제가 발생할 우려가 있다.

또한, 예컨대 고정자에 발생하는 회전 자계의 속도에 따라 제1 및 제2 회전자의 위상차를 제어하는 경우에는, 회전 자계 속도가 변경되기 때문에, 전동기의 제어 처리가 복잡해져 버리는 문제가 발생한다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2002-204541호 공보

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전동기가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게 유기 전압 정수를 가변으로 함으로써, 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능한 전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명의 전동기는, 둘레 방향을 따라 배치된 내주측 영구 자석을 구비하는 내주측 회전자 및 둘레 방향을 따라 배치된 외주측 영구 자석을 구비하는 외주측 회전자의 서로의 회전 축선이 동축으로 배치되고, 적어도 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자 중 어느 하나를 상기 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경할 수 있는 회전 운동 수단을 구비하는 전동기로서, 상기 회전 운동 수단이: 상기 외주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재와, 상기 내주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치되고 상기 제1 부재와 함께 압력실을 상기 내주측 회전자의 내측에 형성하는 제2 부재를 가지며; 상기 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경한다.

상기 제1 부재가, 상기 내주측 회전자의 내측에 배치되고 상기 외주측 회전자에 일체로 설치된 베인 로터이며; 상기 제2 부재가, 상기 베인 로터의 블레이드부를 회전 운동가능하게 수용하면서 이 베인 로터와 함께 상기 압력실을 형성하는 오목부를 가지며 상기 내주측 회전자의 내측에 일체로 설치된 하우징인; 구성을 채용해도 된다.

상기 베인 로터가, 축선 방향의 단부면을 덮도록 상기 외주측 회전자에 고정된 단부판을 통해 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 또한 이 외주측 회전자의 구동력이 전달되는 회전 운동축에도 일체로 설치되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 베인 로터 및 상기 단부판 사이의 공간에, 일체를 이루는 상기 내주측 회전자 및 상기 하우징이 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 베인 로터가, 축선 방향의 일측 단부면을 덮도록 상기 외주측 회전자에 고정된 단부판을 통해 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되고; 이 외주측 회전자의 구동력을 전달하는 회전 운동축이, 축선 방향의 타측으로부터 상기 내주측 회전자 및 상기 하우징에 일체로 설치되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 작동 유체가, 상기 베인 로터를 경유하여 상기 압력실에 공급되는 구성을 채용해도 된다.

상기 제1 부재가, 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자의 양 단부면을 덮도록 이들 외주측 회전자 및 회전 운동축에 일체로 설치되어 회전력을 이 회전 운동축에 전달하는 드라이브 플레이트이며; 상기 제2 부재가, 상기 내주측 회전자 및 상기 회전 운동축 사이에 배치되어, 이들 내주측 회전자 및 회전 운동축에 각각 헬리컬 스플라인으로 연결되고, 상기 드라이브 플레이트와 함께 상기 압력실을 형성하여 이 압력실에 대한 상기 작동 유체의 공급을 통해 축선 방향으로 이동하는 링 기어인 구성을 채용해도 된다.

상기 제1 부재가, 상기 외주측 회전자 및 이 외주측 회전자의 구동력이 전달되는 회전 운동축에 일체로 설치된 하우징이며; 상기 제2 부재가, 상기 하우징에 형성된 구멍부에 삽입되어 이 구멍부와 함께 상기 압력실을 형성하고 상기 내주측 회전자의 벽면과 맞닿는 피스톤인 구성을 채용해도 된다.

상기 외주측 회전자 및 상기 내주측 회전자가, 상기 외주측 영구 자석 및 상기 내주측 영구 자석이 서로 다른 극성으로 대향하는 위치를 원점 위치로 설정하고 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 내주측 회전자가, 상기 외주측 회전자에 대해 상기 외주측 영구 자석 및 상기 내주측 영구 자석을 서로 동일한 극성을 대향시킨 상태로부터 상기 원점 위치로 되돌아가는 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 단부판과 상기 외주측 회전자의 단부면이 심을 사이에 두고 접합되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 외주측 회전자 및 상기 내주측 회전자와 상기 단부판과의 사이의 갭의 측방 위치에 관통 구멍이 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 외주측 회전자와 상기 단부판이 상기 심을 사이에 둔 상태에서 소정 간격마다의 볼트 체결부로 연결되어 있고; 상기 심에 있어서, 상기 볼트 체결부보다 축심측의 위치에 굴곡부가 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 관통 구멍이, 인접하는 상기 볼트 체결부 사이에 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 내주측 회전자 및 상기 단부판 중 어느 하나에, 축선 방향으로 움푹 들어간 오목부가 형성되고; 상기 내주측 회전자 및 상기 단부판 중 어느 다른 하나에, 축선 방향으로 돌출되어 회전 운동시에 상기 오목부 안을 미끄럼 이동하는 볼록부가 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 볼록부가 원환형으로 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 볼록부가 상기 내주측 회전자에 끼워 맞춰진 링 부재로 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

상기 볼록부와 상기 오목부로 미로형 시일을 형성하고 있는 구성을 채용해도 된다.

본 발명의 전동기에 의하면, 내주측 회전자 및 외주측 회전자에는 둘레 방향을 따라 영구 자석이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속이 고정자 권선을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 수단은, 외주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재와, 내주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제2 부재로 내주측 회전자의 내측에 형성된 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 압력실에 대한 작동 유체의 공급량을 제어함으로써 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 원하는 위상으로 할 수 있다.

또한, 제1 부재 및 제2 부재가 압력실을 내주측 회전자의 내측에 형성하기 때문에, 특히 회전 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전동기를 나타낸 주요부 단면도이다.

도 2는 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 3은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구를 나타낸 분해 사시도이다.

도 4는 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 강화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 5a는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 동극 배치된 계자 강화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 5b는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 대극 배치된 계자 약화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 도 5a 및 도 5b에 나타낸 계자 강화 상태와 계자 약화 상태에서의 유기 전압을 나타낸 그래프이다.

도 7a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 전류와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 7b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 계자 약화 손실의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 8은 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역을 나타낸 도면이다.

도 9a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 9b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 출력의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 10a는 실시예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 10b는 제2 비교예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전동기를 나타낸 주요부 단면도이다.

도 12는 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸 주요부 단면도이다.

도 14는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸, 일부를 단면으로 하고 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 15는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 전동기를 나타낸 주요부 단면도이다.

도 16은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 17은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구를 나타낸 분해 사시도이다.

도 18은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 강화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 19a는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 동극 배치된 계자 강화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 19b는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 대극 배치된 계자 약화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 20은 도 19a에 나타낸 계자 강화 상태와 계자 약화 상태에서의 유기 전압을 나타낸 그래프이다.

도 21a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 전류와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 21b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 계자 약화 손실의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 22는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역을 나타낸 도면이다.

도 23a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 23b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 출력의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 24a는 실시예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 24b는 제2 비교예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 25는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 전동기를 나타낸 주요부 단면도이다.

도 26은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 27a는 동 전동기의 외주측 회전자 및 드라이브 플레이트의 볼트 체결부주변을 나타낸 도면으로서, 조립전의 부분 확대 단면도를 나타낸다.

도 27b는 동 전동기의 외주측 회전자 및 드라이브 플레이트의 볼트 체결부주변을 나타낸 도면으로서, 조립후의 부분 확대 단면도를 나타낸다.

도 28은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계 자 강화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 29a는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 동극 배치된 계자 강화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 29b는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 대극 배치된 계자 약화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 30은 도 29a에 나타낸 계자 강화 상태와 계자 약화 상태에서의 유기 전압을 나타낸 그래프이다.

도 31a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 전류와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 31b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 계자 약화 손실의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 32는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역을 나타낸 도면이다.

도 33a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 33b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 출력의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 34a는 실시예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 34b는 제2 비교예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전 수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 35는 본 발명의 제7 실시형태에 따른 전동기를 나타낸 주요부 단면도이다.

도 36은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 약화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 37은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구를 나타낸 분해 사시도이다.

도 38은 동 전동기의 내주측 회전자, 외주측 회전자 및 회전 운동 기구의 계자 강화 상태를 나타낸 전방의 드라이브 플레이트를 생략한 정면도이다.

도 39는 동 전동기의 회전 운동 기구의 주요부 확대 단면도이다.

도 40a는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 동극 배치된 계자 강화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 40b는 내주측 회전자의 영구 자석과 외주측 회전자의 영구 자석이 대극 배치된 계자 약화 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 41은 도 40a에 나타낸 계자 강화 상태와 계자 약화 상태에서의 유기 전압을 나타낸 그래프이다.

도 42a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 전류와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 42b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 계자 약화 손실의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 43은 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역을 나타낸 도면이다.

도 44a는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 44b는 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 출력의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 45a는 실시예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 45b는 제2 비교예에서 유기 전압 정수 Ke에 따라 변화하는 전동기의 회전수와 토크에 대한 운전가능 영역 및 효율의 분포를 나타낸 도면이다.

도 46은 본 발명의 제8 실시형태에 따른 전동기를 나타낸 주요부 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전동기

11 : 내주측 회전자

11a : 내주측 영구 자석

12 : 외주측 회전자

12a : 외주측 영구 자석

14, 70, 105 : 회전 운동 기구(회전 운동 수단)

16, 72, 114 : 출력축(회전 운동축)

31 : 드라이브 플레이트(단부판)

32 : 베인 로터(제1 부재)

33 : 하우징(제2 부재)

36 : 블레이드부

48 : 오목부

56, 101, 116 : 제1 압력실(압력실)

57, 102, 117 : 제2 압력실(압력실)

65 : 출력축(회전 운동축)

71 : 드라이브 플레이트(제1 부재)

74 : 지지 부재(제1 부재, 드라이브 플레이트)

78 : 링 기어(제2 부재)

81 : 원통부(회전 운동축)

81a, 91a, 94a, 95a : 헬리컬 스플라인

82 : 플랜지부(제1 부재, 드라이브 플레이트)

107 : 하우징(제1 부재)

107c, 107d : 구멍부

108 : 피스톤(제2 부재)

120a, 102b : 벽면

210 : 전동기

211 : 내주측 회전자

211a : 내주측 영구 자석

212 : 외주측 회전자

212a : 외주측 영구 자석

214 : 회전 운동 기구(회전 운동 수단)

216 : 출력축

231 : 드라이브 플레이트(단부판)

232 : 베인 로터

233 : 하우징

236 : 블레이드부

248 : 오목부

256 : 제1 압력실(압력실)

257 : 제2 압력실(압력실)

258 : 공간

310 : 전동기

311 : 내주측 회전자

311a : 내주측 영구 자석

312 : 외주측 회전자

312A : 단부면

312a : 외주측 영구 자석

314 : 회전 운동 기구(회전 운동 수단)

316 : 출력축

325 : 심

327 : 비드(굴곡부)

331 : 드라이브 플레이트(단부판)

331f : 관통 구멍

332 : 베인 로터

333 : 하우징

356 : 제1 압력실(압력실)

357 : 제2 압력실(압력실)

358 : 공간

363 : 볼트 체결부

410 : 전동기

411 : 내주측 회전자

411a : 내주측 영구 자석

412 : 외주측 회전자

412a : 외주측 영구 자석

414 : 회전 운동 기구(회전 운동 수단)

416 : 출력축

431 : 드라이브 플레이트(단부판)

431b : 환상 홈(오목부)

432 : 베인 로터

433 : 하우징

434 : 내주측 회전자 본체

446a : 볼록부

456 : 제1 압력실(압력실)

457 : 제2 압력실(압력실)

458 : 공간

459 : 미로형 시일

461 : 링 부재

[제1 실시형태]

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전동기에 관해 도 1∼도 10b를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 따른 전동기(10)는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 이 전동기(10)의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치된 대략 원환형의 내주측 회전자(11)와, 이 내주측 회전자(11)에 대해 그 직경 방향 외측에 동축의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 또한 회전 축선 방향의 위치를 맞춰 설치된 대략 원환형의 외주측 회전자(12)와, 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12)를 회전시키는 회전 자계를 발생시키는 복수 상(相)의 도 1에 나타낸 고정자 권선(13a)을 갖는 고정자(13)와, 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12)에 접속되고 비압축성 유체인 작동유(작동 유체)의 유압(유체압)으로 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 회전 운동 기구(회전 운동 수단; 14)와, 회전 운동 기구(14)에 대한 유압을 제어하는 도시를 생략한 유압 제어 장치를 구비한 브러쉬리스 DC 모터이다. 이 전동기(10)는, 예컨대 하이브리드 차량이나 전동 차량 등의 차량에 구동원으로서 탑재되게 되고, 이 경우 그 출력축(회전 운동축; 16)은 트랜스미션(도시 생략)의 입력축에 접속되어, 전동기(10)의 구동력이 트랜스미션을 통해 차량의 구동륜(도시 생략)에 전달되도록 되어 있다.

차량의 감속시에 구동륜측으로부터 전동기(10)에 구동력이 전달되면, 전동기(10)는 발전기로서 기능하여 소위 회생 제동력을 발생시키고, 차체의 운동 에너지를 전기 에너지(회생 에너지)로서 회수한다. 또한, 예컨대 하이브리드 차량에서는, 이 전동기(10)의 회전 축선이 내연 기관(도시 생략)의 크랭크 샤프트에 연결되어 있어, 내연 기관의 출력이 전동기(10)에 전달된 경우에도 전동기(10)는 발전기로서 기능하여 발전 에너지를 발생시킨다.

내주측 회전자(11)는, 그 회전 축선이 전동기(10)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 대략 원통형의 내주측 로터 코어(21)를 갖고 있고, 이 내주측 로터 코어(21)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로 복수(구체적으로는 16곳)의 내주측 자석 장착부(23, …, 23)가 마련되어 있다. 또한, 내주측 로터 코어(21)의 외주면(21A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(23, 23)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(21a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다. 이 내 주측 로터 코어(21)는, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 내주측 자석 장착부(23, …, 23)는, 내주측 로터 코어(21)를 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(23a, 23a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(23a, 23a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(23b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(23b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(23a, 23a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(11a)이 각각 장착되어 있다.

자석 장착 구멍(23a, …, 23a)에 각각 장착되는 영구 자석(11a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(11, 12)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 내주측 자석 장착부(23)에 설치된 한쌍의 자석 장착 구멍(23a, 23a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(11a, 11a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 내주측 자석 장착부(23, …, 23)에서, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(23, 23)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(11a, 11a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(11a, 11a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(11a, 11a)이 장착된 내주측 자석 장착부(23)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(11a, 11a)이 장착된 내주측 자석 장착부(23)가, 요홈(21a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 내주측 회전자(11)는, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(11a, …, 11a)을 구비하고 있다.

외주측 회전자(12)도, 회전 축선이 전동기(10)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것이며, 대략 원통형의 외주측 로터 코어(22)를 갖고 있고, 이 외주측 로터 코어(22)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로, 상기 내주측 자석 장착부(23, …, 23)와 동수의 외주측 자석 장착부(24, …, 24)가 마련되어 있다. 또한, 외주측 로터 코어(22)의 외주면(22A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(24, 24)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(22a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다.

또한, 외주측 로터 코어(22)의 각 요홈(22a, …, 22a)의 각 내경측, 즉 외주측 자석 장착부(24, …, 24)의 인접하는 것끼리의 각 사이 위치에는, 각각 도 1에 나타낸 나사 구멍(22b)이 축선 방향을 따라 관통 형성되어 있다. 이 외주측 로터 코어(22)도, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 외주측 자석 장착부(24, …, 24)는, 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(24a, 24a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(24a, 24a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(24b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(24b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(24a, 24a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(12a)이 각각 장착되어 있다.

각 자석 장착 구멍(24a, …, 24a)에 각각 장착되는 영구 자석(12a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(11, 12)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 외주측 자석 장착부(24)에 설치된 한쌍의 자석 장착 구멍(24a, 24a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(12a, 12a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 외주측 자석 장착부(24, …, 24)에서, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(24, 24)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(12a, 12a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(12a, 12a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(12a, 12a)이 장착된 외주측 자석 장착부(24)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(12a, 12a)이 장착된 외주측 자석 장착부(24)가, 요홈(22a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 외주측 회전자(12)도, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(12a, …, 12a)을 구비하고 있다.

그리고, 내주측 회전자(11)의 각 내주측 자석 장착부(23, …, 23)와 외주측 회전자(12)의 각 외주측 자석 장착부(24, …, 24)는, 각 회전자(11, 12)의 직경 방향으로 서로 대향 배치가능해지도록 배치되어 있다. 이 대향 배치 상태일 때, 모든 한쌍의 영구 자석(11a, 11a)이, 대응하는 어느 한쌍의 영구 자석(12a, 12a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다. 또한, 내주측 회전자(11)의 각 요홈(21a, …, 21a)과 외주측 회전자(12)의 각 요홈(22a, …, 22a)에 대해서도, 모든 요홈(21a, …, 21a)이, 대응하는 어느 한 요홈(22a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다.

이에 의해, 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12)의 회전 축선 둘레의 상대 위치에 따라, 전동기(10)의 상태를, 내주측 회전자(11)의 모든 영구 자석(11a, …, 11a)과 외주측 회전자(12)의 모든 영구 자석(12a, …, 12a)에 있어서, 쌍을 이루는 영구 자석(11a, 11a)과 쌍을 이루는 영구 자석(12a, 12a)의 동극(同極)의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(11a, 11a)과 쌍을 이루는 영구 자석(12a, 12a)이 대극 배치]되어 계자가 가장 약해지는 도 2에 나타낸 계자 약화 상태로부터, 쌍을 이루는 영구 자석(11a, 11a)과 쌍을 이루는 영구 자석(12a, 12a)의 이극(異極)의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(11a, 11a)과 쌍을 이루는 영구 자석(12a, 12a)이 동극 배치]되어 계자가 가장 강해지는 도 4에 나타낸 계자 강화 상태에 걸친 적절한 상태로 설정가능하게 되어 있다.

여기서, 도 1에 나타낸 고정자(13)는, 외주측 회전자(12)의 외주부에 대향 배치되는 대략 원통형으로 형성되고, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징(도시 생략) 등에 고정되어 있다.

다음으로, 상기와 같은 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12)와의 상대적인 위상 변경을 행하는 회전 운동 기구(14)에 관해 설명한다.

본 실시형태의 회전 운동 기구(14)는, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 외주측 회전자(12)의 축선 방향 양측에 외주측 회전자(12)의 내측의 공간을 덮도록 고정되는 원판형의 한쌍의 드라이브 플레이트(단부판; 31, 31)와, 이들 드라이브 플레이트(31, 31)로 협지됨으로써 외주측 회전자(12)의 내측에 일체로 설치되는 베인 로터(제1 부재; 32)와, 내주측 회전자(11)의 내측에 일체로 고정되어 이 내주측 회전자(11)와 함께 베인 로터(32), 외주측 회전자(12) 및 드라이브 플레이트(31, 31) 사이에 배치되는 하우징(제2 부재; 33)을 갖고 있다. 베인 로터(32) 및 하우징(33)은, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

한쌍의 드라이브 플레이트(31, 31)에는, 각각의 외주측 부분에, 축선 방향으로 관통하는 복수[나사 구멍(22b)과 동수]의 볼트 삽입 구멍(31a, …, 31a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구멍(31a, …, 31a)보다 내측에는 축선 방향으로 움푹 들어간 도 1에 나타낸 환상 홈(31b)이 일측에 형성되어 있다. 또한, 드라이브 플레이트(31)에는, 환상 홈(31b)보다 내측에, 축선 방향으로 관통하는 복수의 볼트 삽입 구멍(31c, …, 31c)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구멍(31c, …, 31c)보다 내측에도, 축선 방향으로 관통하는 도 3에 나타낸 볼트 삽입 구멍(31d, …, 31d)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 볼트 삽입 구멍(31c, …, 31c)과 동수로 형성되어 있다. 여기서, 모든 볼트 삽입 구멍(31c, …, 31c)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 볼트 삽입 구멍(31c, 31c)끼리의 각 중앙 위치에 내측의 볼트 삽입 구멍(31d)이 형성되어 있다. 또한, 내측의 볼트 삽입 구멍(31d, …, 31d)의 내측에 있는 드라이브 플레이트(31)의 중심 위치에는 축선 방향으로 관통하는 끼워 맞춤 구멍(31e)이 형성되어 있다.

베인 로터(32)는, 원통형의 보스부(35)와, 이 보스부(35)의 외주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수[상기 볼트 삽입 구멍(31c)과 동수(구체적으로는 6곳)]의 블레이드부(36, …, 36)를 갖고 있다.

보스부(35)는, 외주측에 있고 블레이드부(36, …, 36)와 축선 방향 길이가 동일한 협지 베이스부(37)와, 이 협지 베이스부(37)의 내주측으로부터 축선 방향 양측으로 돌출된 원통형의 한쌍의 끼워 맞춤부(38)를 갖는 단차형을 이루고 있다. 협지 베이스부(37)에는, 축선 방향으로 관통하는 복수[상기 볼트 삽입 구멍(31d)과 동수]의 나사 구멍(35a)이 인접하는 블레이드부(36, 36)끼리의 중앙 위치에 각각 형성되어 있다. 또한, 보스부(35)의 내경측에는, 그 축선 방향 일측에 도 1에 나타낸 연결용 스플라인(35b)이 형성되어 있고, 축선 방향 타측에 도 2에 나타낸 바와 같이 각 블레이드부(36, …, 36)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(36)의 기단(基端)의 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 각각 관통하는 통로 구멍(35c, …, 35c)과, 각 블레이드부(36, …, 36)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(36)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 각각 관통하는 통로 구멍(35d, …, 35d)이, 도 1에 나타낸 바와 같이 축선 방향의 위치를 다르게 하여 형성되어 있다.

이 베인 로터(32)의 내경측에, 외주측 회전자(12)의 구동력이 전달되는 출력축(16)이 부착되게 된다. 이 출력축(16)에는 보스부(35)의 연결용 스플라인(35b)에 결합되는 연결용 스플라인(16a)과, 연결용 스플라인(16a)으로 결합된 상태에서 보스부(35)의 모든 통로 구멍(35c)을 연통시키는 환상의 연통 홈(16b)과, 동일한 상태에서 모든 통로 구멍(35d)을 연통시키는 환상의 연통 홈(16c)과, 이들 연통 홈(16b, 16c)의 사이 위치 및 외측 양 위치에 형성된 시일 홈(16d, 16d, 16d)을 갖고 있고, 이들 시일 홈(16d, 16d, 16d)에는 베인 로터(32)와의 간극을 시일하는 도 시를 생략한 시일 링이 각각 설치된다. 또한, 이 출력축(16)에는, 그 내부를 통과하여 연통 홈(16b)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(16e)과, 연통 홈(16c)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(16f)이 형성되어 있다. 이 출력축(16)에는, 드라이브 플레이트(31, 31)보다 축선 방향 외측으로 돌출된 부분에, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징에 유지되는 한쌍의 베어링(42, 42)을 끼워 맞추는 베어링 끼워 맞춤부(16g)가 각각 형성되어 있다.

각 블레이드부(36, …, 36)는 대략 판형상을 이루고 있고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 중간 위치에 축선 방향으로 관통하는 나사 구멍(36a)이 각각 형성되어 있다. 또한, 원주 방향의 양측면에는, 각각 나사 구멍(36a)의 형성 위치보다 외주측에 한쌍의 오목 형상부(36b, 36b)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있고, 나사 구멍(36a)의 형성 위치보다 내측에도 오목 형상부(36c, 36c)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 각 블레이드부(36, …, 36)의 각각의 외주면에는, 외주면으로부터 중심측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(36d)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(36d, …, 36d)에는, 하우징(33)과의 간극을 시일하는 스프링 시일(44)이 각각 배치된다. 각 스프링 시일(44, …, 44)은, 외측에 설치되어 하우징(33)에 미끄럼 접촉하는 시일(44a)과, 내측에 설치되어 시일(44a)을 반경 방향 바깥쪽의 하우징(33)측으로 압박하는 스프링(44b)으로 구성되어 있다.

내주측 회전자(11)의 내측에 소정의 위상 관계를 이루도록 일체로 끼워 맞춰지는 하우징(33)은, 직경 방향 두께가 얇은 원통형의 베이스부(46)와, 이 베이스 부(46)의 내주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 내측으로 돌출된, 블레이드부(36)와 동수의 돌출부(47, …, 47)를 갖고 있다. 여기서, 베이스부(46)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 전체 주위에 걸쳐 돌출부(47)보다 축선 방향 양측으로 돌출되어 있다. 각 돌출부(47, …, 47)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 각각 축선 방향에서 볼 때 끝이 가는 대략 이등변 삼각형을 이루고 있고, 모든 돌출부(47, …, 47)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 돌출부(47, 47)끼리의 각 사이에 상기 베인 로터(32)의 블레이드부(36)를 배치가능한 오목부(48)가 형성된다. 각 돌출부(47, …, 47)에는, 축선 방향의 양면으로부터 소정의 같은 깊이로 움푹 들어간 한쌍의 중량 경감 구멍(47a, 47a)이 형성되어 있고, 또한 각각의 내단부면에는, 외경측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(47b)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(47b, …, 47b)에는, 베인 로터(32)의 보스부(35)의 외주면과의 간극을 시일하는 스프링 시일(50)이 각각 배치된다. 이들 스프링 시일(50, …, 50)은, 내주측에 설치되어 베인 로터(32)의 보스부(35)에 미끄럼 접촉하는 시일(50a)과, 외경측에 설치되어 시일(50a)을 베인 로터(32)측으로 압박하는 시일 스프링(50b)으로 구성되어 있다. 하우징(33)을 내주측 회전자(11)에 볼트 등의 체결에 의해 일체로 연결해도 된다.

상기 각 부품을 조립하는 경우, 예컨대 일측 드라이브 플레이트(31)에 외주측 회전자(12)를 맞춘 상태로, 이 드라이브 플레이트(31)의 각 볼트 삽입 구멍(31a, …, 31a)에 각각 볼트(52)를 삽입하고, 각 볼트(52, …, 52)를 각각 외주측 회전자(12)의 나사 구멍(22b)에 나사 결합시킨다. 또한, 베인 로터의 일측의 끼워 맞춤부(38)를 끼워 맞춤 구멍(31e)에 끼워 맞춤으로써 이 드라이브 플레이트(31)에 베인 로터(32)를 결합한 상태에서, 이 드라이브 플레이트(31)의 각 볼트 삽입 구멍(31d, …, 31d)에 도시를 생략한 볼트를 각각 삽입하고, 각 볼트를 각각 베인 로터(32)의 보스부(35)의 나사 구멍(35a)에 나사 결합시킨다. 또한, 이 드라이브 플레이트(31)의 각 볼트 삽입 구멍(31c, …, 31c)에 각각 볼트(54)를 삽입하고, 각 볼트(54, …, 54)를 각각 베인 로터(32)의 블레이드부(36)의 나사 구멍(36a)에 나사 결합시킨다. 그리고, 베인 로터(32)의 각 블레이드부(36, …, 36)에 각각 스프링 시일(44)을 부착한 상태로, 각 블레이드부(36, …, 36)를 각각 일대일로 대응하는 오목부(48)에 넣듯이, 내측에 하우징(33)이 사전 압입된 내주측 회전자(11)를, 스프링 시일(50, …, 50)을 부착한 상태로 삽입한다.

그리고, 타측 드라이브 플레이트(31)를, 베인 로터(32)의 타측 끼워 맞춤부(38)를 끼워 맞춤 구멍(31e)에 끼워 맞춤으로써 반대측으로부터 결합하여, 이 드라이브 플레이트(31)의 각 볼트 삽입 구멍(31a, …, 31a)에 각각 볼트(52)를 삽입하고, 각 볼트(52, …, 52)를 각각 외주측 회전자(12)의 나사 구멍(22b)에 나사 결합시킨다. 또한, 이 드라이브 플레이트(31)의 각 볼트 삽입 구멍(31d, …, 31d)에 도시를 생략한 볼트를 삽입하며, 각 볼트를 각각 베인 로터(32)의 보스부(35)의 나사 구멍(35a)에 나사 결합시키고, 또한 각 볼트 삽입 구멍(31c, …, 31c)에 각각 볼트(54)를 삽입하며, 각 볼트(54, …, 54)를 각각 베인 로터(32)의 블레이드부(36)의 나사 구멍(36a)에 나사 결합시킨다. 그 결과, 외주측 회전자(12)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(31, 31)가, 각각 볼트(54, …, 54)에 의해 베인 로터(32)의 각 블레이드부(36, …, 36)와 일체로 고정되고, 도시를 생략한 볼트에 의해 보스부(35)와 일체로 고정된다. 블레이드부(36, …, 36)를 드라이브 플레이트(31)에 고정하는 볼트(54, …, 54)는, 외주측 회전자(12)를 드라이브 플레이트(31)에 고정하는 볼트(52, …, 52)보다 갯수는 적고 사이즈는 큰 것이 사용되고 있다.

그 후, 출력축(16)이 베인 로터(32)의 내측에 끼워 맞춰지고, 이때 연결 스플라인(16a) 및 연결 스플라인(35b)이 결합된다. 그 결과, 출력축(16)이 베인 로터(32)에 일체로 고정된 상태가 된다. 물론, 상기 조립 순서는 일례이며, 상기와는 다른 순서로 조립하는 것도 가능하다.

이상에 의해, 하우징(33)과 일체가 된 내주측 회전자(11)가, 외주측 회전자(12)의 내측, 그리고 로터(32)의 외측에 있는 드라이브 플레이트(31, 31) 사이의 공간(58)에 설치되게 되어, 드라이브 플레이트(31, 31)의 환상 홈(31b, 31b)에 들어가는 베이스부(46)의 축선 방향 양측 부분에서 회전가능하게 유지되게 된다. 또한, 하우징(33)의 오목부(48, …, 48)에 각각 1개씩 베인 로터(32)의 블레이드부(36)가 배치된다. 또한, 베인 로터(32)에 스플라인 결합되는 출력축(16)은, 외주측 회전자(12), 드라이브 플레이트(31, 31) 및 베인 로터(32)와 일체이고 또한 회전가능해지며, 구체적으로는 일체로 고정된다.

여기서, 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a, …, 12a)과 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a, …, 11a)이 이극끼리 대향시키는 계자 강화 상태일 때, 도 4에 나타낸 바와 같이 모든 블레이드부(36, …, 36)가 각각 대응하는 오목부(48) 내에 서 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 인접하는 돌출부(47)와 맞닿게 되어, 맞닿는 돌출부(47)와의 사이에 제1 압력실(56)을 형성하고, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 인접하는 돌출부(47)와의 사이에 제1 압력실(56)보다 넓은 제2 압력실(57)을 형성하게 된다[바꿔 말하면, 오목부(48, …, 48) 및 오목부(48, …, 48)에 수용되는 블레이드부(36, …, 36)로 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)이 형성된다]. 그 결과, 이들 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)은, 내주측 회전자(11)의 내측에 형성된다.

반대로, 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a, …, 12a)과 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a, …, 11a)의 동극끼리 대향시키는 계자 약화 상태일 때, 도 2에 나타낸 바와 같이, 모든 블레이드부(36, …, 36)가 각각 대응하는 오목부(48) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 상기 반대측에 인접하는 돌출부(47)와 맞닿아 제2 압력실(57)을 축소하게 되고, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 상기 일측에 인접하는 돌출부(47)와의 사이의 제1 압력실(56)을 확대하게 된다. 각 제1 압력실(56, …, 56)에 베인 로터(32)의 각 통로 구멍(35c, …, 35c)이 항상 개구되도록 일대일로 형성되고, 각 제2 압력실(57, …, 57)에 베인 로터(32)의 각 통로 구멍(35d, …, 35d)이 항상 개구되도록 일대일로 형성되어 있다.

여기서, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)는, 영구 자석(12a, …, 12a) 및 영구 자석(11a, …, 11a)이 서로 다른 극성으로 대향하여 서로 흡인하는 도 4에 나타낸 계자 강화 상태의 위치를, 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)이 실질적으로 작동 유압을 받지 않는 때의 원점 위치로 설정하고 있다. 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)은 작동 유압을 받지 않는 상태에도 작동유로 채워져 있다. 그리고, 이 원점 위치에 있는 상태로부터, 각 제1 압력실(56, …, 56)에 각 통로 구멍(35c, …, 35c)을 통해 작동유를 도입하는[즉, 제1 압력실(56, …, 56)에 작동 유압을 도입하는] 동시에 각 제2 압력실(57, …, 57)로부터 각 통로 구멍(35d, …, 35d)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)는 자력에 반하여 상대 회전하고 계자 약화 상태가 된다. 반대로, 각 제2 압력실(57, …, 57)에 각 통로 구멍(35d, …, 35d)을 통해 작동유를 도입하는 동시에 각 제1 압력실(56, …, 56)로부터 각 통로 구멍(35c, …, 35c)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)는, 원점 위치로 되돌아가 계자 강화 상태가 되지만, 이때는 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a, …, 12a)과 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a, …, 11a)이 자력으로 서로 흡인하게 되므로, 각 제2 압력실(57, …, 57)에 도입하는 작동유의 압력은, 계자 약화 상태로 위상 변경하는 경우에 필요한 압력보다 낮아도 되고, 경우에 따라서는 유압을 도입하지 않고서 작동유를 급배하기만 해도 된다.

또한, 전동기(10)는, 내주측 회전자(11)가, 외주측 회전자(12)에 대해 영구 자석(12a, …, 12a) 및 영구 자석(11a, …, 11a)을 서로 동일한 극성을 대향시킨 계자 약화 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있다. 즉, 전동기(10)는, 차량의 전진 주행시에 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)를, 도 2 및 도 4에서의 시계 방향으로 회전시키도록 설정되어 있고, 도 2에 나타낸 계자 약화 상태로부터 외주측 회 전자(12)가 감속하면 플로팅 상태에 있는 내주측 회전자(11)에 도 4에 나타낸 계자 강화 상태로 되돌아가고자 하는 관성 모멘트가 생기는 것이다.

여기서, 작동유가 비압축성이기 때문에, 상기와 같은 계자 강화 상태 및 계자 약화 상태의 양 한계 단부로의 위상의 변경은 물론, 이들 양 한계 단부 사이의 중간 위치라 하더라도, 도시를 생략한 유압 제어 장치가, 예컨대 도시를 생략한 개폐 밸브의 차단을 통해 모든 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)로부터의 작동유의 급배를 정지시킴으로써, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)는 그 시점에서의 위상 관계를 유지하게 되고, 임의의 계자 상태에서 위상 변경을 정지시킬 수 있다.

이상에 의해, 상기 베인 로터(32)는, 외주측 회전자(12)에 대해 일체로 고정되어 일체로 또한 회전가능하게 되고, 내주측 회전자(11)의 내측에 배치되게 된다. 또한, 베인 로터(32)는, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)의 축선 방향의 양 단부면을 덮도록 외주측 회전자(12)에 고정된 드라이브 플레이트(31, 31)를 통해 외주측 회전자(12)에 일체로 고정되고, 외주측 회전자(12)의 구동력을 출력하는 출력축(16)에도 일체로 설치되어 있다. 또한, 상기 하우징(33)은, 내주측 회전자(11)에 대해 일체로 끼워 맞춰져 일체로 또한 회전가능하게 되고, 그 오목부(48)가 베인 로터(32)와 함께 제1 압력실(56) 및 제2 압력실(57)을 내주측 회전자(11)의 내측에 형성한다. 또한, 이들 제1 압력실(56) 및 제2 압력실(57)에 대한 작동유의 급배, 즉 작동 유압의 도입 제어에 의해 하우징(33)에 대한 베인 로터(32)의 상대적인 위상을 변경하고, 그 결과 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이 의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 여기서, 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상은, 적어도 전기각의 180°만큼 진각(進角)측 또는 지각(遲角)측으로 변화가능해지고, 전동기(10)의 상태는, 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a)과 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)의 동극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 약화 상태와, 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a)과 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)의 이극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 강화 상태의 사이의 적절한 상태로 설정가능해진다.

또한, 외주측 회전자(12)의 구동력을 출력축(16)에 전달하는 드라이브 플레이트(31)가 외주측 회전자(12) 및 베인 로터(32)의 축선 방향 양 단부면에 각각 고정됨으로써 형성되는 이들 외주측 회전자(12), 베인 로터(32) 및 양 드라이브 플레이트(31, 31) 사이의 도 2에 나타낸 공간(58)에, 일체가 된 내주측 회전자(11) 및 하우징(33)이, 둘레 방향으로 회전가능하게 배치되어 있다. 내주측 회전자(11) 및 하우징(33)의 일체품은, 공간(58) 내에 플로팅 상태로 회전가능하게 설치되어 있다[즉, 드라이브 플레이트(31, 31) 및 출력축(16)에는 고정되어 있지 않다].

예컨대, 도 5a에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a)과 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)이 동극 배치되는 계자 강화 상태와, 예컨대 도 5b에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a)과 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)이 대극 배치되는 계자 약화 상태에서는, 예컨대 도 6에 나타낸 바와 같이, 유기 전압의 크기가 변화하기 때문에, 전동기(10)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써 유기 전압 정수 Ke가 변 경되게 된다.

이 유기 전압 정수 Ke는, 예컨대 각 회전자(11, 12)의 회전에 의해 고정자 권선(13a)의 권선 단부에 유기되는 유기 전압의 회전수비이며, 또한 극대수(極對數) p와, 모터 외경 R과, 모터 적층 두께 L과, 자속 밀도 B와, 턴수 T의 곱에 의해, Ke=8×p×R×L×B×T×π로서 기술가능하다. 이에 의해, 전동기(10)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써, 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a)과 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)에 의한 계자 자속의 자속 밀도 B의 크기가 변화하여, 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

여기서, 예컨대 도 7a에 나타낸 바와 같이, 전동기(10)의 토크는 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(13a)에 통전되는 전류의 곱에 비례[토크 ∝(Ke×전류)]한다.

또한, 예컨대 도 7b에 나타낸 바와 같이, 전동기(10)의 계자 약화 손실은 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱에 비례[계자 약화 손실 ∝(Ke×회전수)]하기 때문에, 전동기(10)의 허용 회전수는 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱의 역수에 비례[허용 회전수 ∝(1/(Ke×회전수))]한다.

즉, 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(10)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 큰 토크를 출력할 수 있게 되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(10)에서는, 출력가능한 토크가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전할 수 있게 되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다.

이 때문에, 예컨대 도 9a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(10)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(10)의 출력은, 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(13a)에 통전되는 전류와 회전수의 곱으로부터 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값에 비례[출력 ∝(Ke×전류×회전수-계자 약화 손실-다른 손실)]한다. 즉, 예컨대 도 9B에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(10)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 증대되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(10)에서는, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전가능해지면서 상대적으로 높은 회전수에서의 출력이 증대되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다. 이 때문에, 전동기(10)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(10)의 효율은, 고정자 권선(13a)에 대한 입력 전력으로부터 구 리 손실, 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값을 입력 전력으로 나누어 얻은 값에 비례[효율 ∝((입력 전력-구리 손실-계자 약화 손실-다른 손실)/입력 전력)]한다.

이 때문에, 상대적으로 낮은 회전수 영역부터 중회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 큰 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 원하는 토크를 출력시키는 데 필요한 전류가 저감하여, 구리 손실이 저감한다.

그리고, 중회전수 영역부터 상대적으로 높은 회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 작은 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 계자 약화 전류가 저감하여, 계자 약화 손실이 저감한다.

이에 의해, 예컨대 도 10a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(10)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 도 10b에 나타낸 제2 비교예)에 비해, 회전수 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대되면서, 전동기(10)의 효율이 소정 효율 이상이 되는 고효율 영역(E)이 확대되고, 또한 도달가능한 최고 효율의 값이 증대된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 우선 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12)에는 둘레 방향을 따라 영구 자석(11a) 및 영구 자석(12a)이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)에 의한 계자 자속이 고정자 권선(13a)을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자(11)의 영구 자석(11a)에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상 태에서는, 전동기(10)의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선(13a)에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기(10)가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 기구(14)는, 외주측 회전자(12)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 베인 로터(32)와 내주측 회전자(11)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 하우징(33)으로 내주측 회전자(11)의 내측에 형성된 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)에 작동유를 급배함으로써, 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이므로, 전동기(10)가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)에 대한 작동유의 공급량을 제어함으로써, 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 계자 약화 상태와 계자 강화 상태 사이의 전기각 180°의 범위 내에서 무단계로 변경할 수 있다.

또한, 베인 로터(32) 및 하우징(33)이 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)을 내주측 회전자(11)의 내측에 형성하기 때문에, 특히 전동기(10)의 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

구체적으로, 베인 로터(32)의 블레이드부(36, …, 36)와 하우징(33)의 오목부(48, …, 48)로 형성된 제1 압력실(56, …, 56)에 작동유를 공급하면서 제2 압력실(57, …, 57)로부터 작동유를 배출시키면, 제1 압력실(56, …, 56)이 확대되는 방향으로 하우징(33)과 베인 로터(32) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되고, 그 결과 하우징(33)의 외측에 일체로 설치된 내주측 회전자(11)와, 베인 로터(32)에 일체로 설치된 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되어, 계자 약화 상태가 된다. 한편, 반대로, 제2 압력실(57, …, 57)에 작동유를 공급하면서 제1 압력실(56, …, 56)로부터 작동유를 배출시키면, 제2 압력실(57, …, 57)이 확대되는 방향으로 하우징(33)과 베인 로터(32) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되고, 그 결과 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되어, 계자 강화 상태가 된다. 이와 같이 회전 운동 기구(14)로서 베인 로터(32)와 하우징(33)을 갖는 간소한 베인 액츄에이터 기구를 사용하기 때문에, 전동기(10)가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

또한, 축선 방향의 단부면을 덮도록 외주측 회전자(12)에 고정된 드라이브 플레이트(31, 31)를 통해 베인 로터(32)가 외주측 회전자(12)에 일체로 설치되고, 또한 외주측 회전자(12)의 구동력을 출력하는 출력축(16)에도 일체로 설치되어 있기 때문에, 외주측 회전자(12)의 회전을 직결로 출력축(16)에 전달할 수 있는 한편, 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)에 도입되는 작동유의 압력은, 내주측 회전자(11)의 내측에 일체로 설치된 하우징(33)과 베인 로터(32) 사이 의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용된다. 따라서, 작동유로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 작동유가 베인 로터(32)를 경유하여 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)에 대해 급배되므로, 작동유의 유로 형성에 따른 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있다.

또한, 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)이 내주측 회전자(11)에 압입된 하우징(33)으로 형성되므로, 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)의 작동유가 하우징(33)을 통해 내주측 회전자(11)의 열을 빼앗아, 이것을 냉각하게 된다. 또한, 제1 압력실(56, …, 56) 및 제2 압력실(57, …, 57)의 작동유는, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(11)의 회전에 의한 원심력으로 외측으로 이동하고자 하게 되어, 특별한 시일 구조를 채용하지 않으면, 한쌍의 드라이브 플레이트(31, 31)와, 하우징(33), 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12)와의 사이의 간극을 통해 외측으로 누설되는데, 간극의 통과중에 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12)로부터 열을 빼앗아 이것을 냉각하게 된다. 또한, 누설된 작동유는 원심력에 의해 고정자(13)의 주 고정자 권선(13a)에 가해져 고정자(13)도 냉각하게 된다.

[제2 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전동기에 관해 주로 도 11 및 도 12을 참조하여 상기 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 상기 제1 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태에 비해 회전 운동 기구(14)의 일부를 변경하였다. 우선, 도 11에 나타낸 바와 같이, 일측 드라이브 플레이트(31)는, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 외주측 회전자(12)에 볼트(52, …, 52)로 고정되며 베인 로터(32)의 보스부(35)에 도시를 생략한 볼트로 고정되고, 또한 베인 로터(32)의 블레이드부(36)에 볼트(54,…, 54)로 고정되게 된다.

이에 비해, 이 드라이브 플레이트(31)에 대한 축선 방향 반대측에는, 외주측 회전자(12)와 내주측 회전자(76)의 외주측의 일부를 덮도록 원환형의 드라이브 플레이트(61)가 배치되어 있다. 이 드라이브 플레이트(61)에는, 축선 방향으로 관통하는 볼트 삽입 구멍(61a, …, 61a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 나사 구멍(22b)과 동수로 형성되어 있고, 또한 내주연부에는, 축선 방향으로 단차형상을 이루는 환상의 단차부(61b)가 형성되어 있다. 이 드라이브 플레이트(61)는, 그 볼트 삽입 구멍(61a, …, 61a)에 각각 볼트(52)가 삽입되고, 각 볼트(52, …, 52)가 각각 외주측 회전자(12)의 나사 구멍(22b)에 나사 결합됨으로써 외주측 회전자(12)에 일체로 또한 회전가능하게 고정되게 된다.

본 실시형태의 베인 로터(32)는, 상기 제1 실시형태의 베인 로터(32)에 비해, 각 블레이드부(36, …, 36)에 형성된 나사 구멍(36a, …, 36a)이 일측 드라이브 플레이트(31)측의 단부면으로부터 중간 위치까지 형성되어 있어, 모두 블레이드부(36)를 관통하지 않는 점이 상이하며, 축선 방향의 일측 단부면을 덮도록 외주측 회전자(12)에 고정된 드라이브 플레이트(31)를 통해 외주측 회전자(12)에 일체로 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태의 베인 로터(32)의 내경측에는, 상기 제1 실시형태의 출력축(16)과 동일한 연통 홈(16b, 16c), 시일 홈(16d, 16d, 16d), 통로 구멍(16e, 16f) 및 일측 베어링 끼워 맞춤부(16g)가 형성된 유압 도입축(63)이 끼워 맞춰져 있다. 이 유압 도입축(63)은 베인 로터(32)로부터 드라이브 플레이트(61)측으로는 돌출되지 않는다.

본 실시형태의 하우징(33)은, 도 12에 나타낸 바와 같이, 각 돌출부(47, …, 47)에, 상기 제1 실시형태의 중량 경감 구멍(47a, 47a)이 형성되어 있지 않고, 각 돌출부(47, …, 47)에는, 나사 구멍(47c)이 도 11에 나타낸 바와 같이 일측 드라이브 플레이트(31)에 대한 반대측의 단부면으로부터 각각 축선 방향을 따라 중간 위치까지 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 베인 로터(32)가 아니라, 내주측 회전자(11)에 일체로 압입된 하우징(33)에 출력축(회전 운동축; 65)이 일체로 또한 회전가능하게 설치되어 있다. 즉, 출력축(65)은 축부(66)와, 축부(66)의 일단부측으로부터 직경 방향으로 연장되는 원판형의 플랜지부(67)를 갖고 있고, 플랜지부(67)에는, 축선 방향으로 관통하는 볼트 삽입 구멍(67a, …, 67a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 나사 구멍(47c, …, 47c)과 동수로 형성되어 있다. 그리고, 플랜지부(67)의 외주연부를 드라이브 플레이트(61)의 단차부(61b)와 하우징(33)의 간극에 삽입한 상태로, 각 볼트 삽입 구멍(67a, …, 67a)에 삽입된 각 볼트(68)를 각각 나사 구멍(47c)에 나사 결합시킴으로써, 출력축(65)이 하우징(33)에 고정된다. 출력축(65)의 축부(66)에는, 베어링(42)을 끼워 맞추는 베어링 끼워 맞춤부(66a)가 형 성되어 있다. 이에 의해, 외주측 회전자(12)의 구동력을 출력하는 출력축(65)은, 드라이브 플레이트(31)에 대한 반대측인 축선 방향의 타측으로부터 내주측 회전자(11) 및 하우징(33)에 일체로 설치되어 있다.

이러한 본 실시형태에 의하면, 축선 방향의 일측 단부면을 덮도록 외주측 회전자(12)에 고정된 드라이브 플레이트(31)를 통해 베인 로터(32)가 외주측 회전자(12)에 일체로 설치되고, 이 외주측 회전자(12)의 구동력을 출력하는 출력축(65)이, 축선 방향의 타측으로부터 내주측 회전자(11) 및 하우징(33)과 일체로 설치되어 있기 때문에, 외주측 회전자(12)와 출력축(65) 사이에서, 구동력을 제1 압력실(56, …, 56) 또는 제2 압력실(57, …, 57)의 작동유를 통해 전달하게 된다. 이와 같이 작동유를 통해 구동력을 전달하므로, 발생하는 진동을 작동유로 흡수할 수 있어 정숙성을 향상시킬 수 있다. 이때, 필요한 작동유의 압력은 전동기(10)의 토크와, 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12)의 위상을 변화시키는 데 필요한 토크의 합력이 된다.

[제3 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전동기에 관해 주로 도 13을 참조하여 상기 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 상기 제1 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태에 대해 상이한 회전 운동 기구(70)가 사용되고 있다.

본 실시형태의 회전 운동 기구(70)는, 외주측 회전자(12)의 축선 방향 양측 에 외주측 회전자(12)의 내측의 공간을 덮도록 고정되는 원환형의 한쌍의 드라이브 플레이트(제1 부재; 71, 71)와, 일측 드라이브 플레이트(71)에 일체로 설치되어 전동기(10)의 출력축(72)에 지지되는 지지 부재(73)와, 타측 드라이브 플레이트(71)에 일체로 설치되어 출력축(72)에 지지되는 지지 부재(제1 부재, 드라이브 플레이트; 74)와, 상기 제1 실시형태의 내주측 회전자(11)와 동일한 구성의 내주측 회전자 본체(75)와, 내주측 회전자 본체(75)의 내측에 일체로 압입 고정되어 내주측 회전자 본체(75)와 내주측 회전자(76)를 구성하는 내측 부재(77)와, 이 내측 부재(77)와 지지 부재(73, 74) 사이에 배치되는 링 기어(제2 부재; 78)를 갖고 있다.

외주측 회전자(12)에는, 상기 제1 실시형태의 나사 구멍(22b, …, 22b)과 동일한 위치에, 볼트 삽입 구멍(22c, …, 22c)이 형성되어 있다.

한쌍의 드라이브 플레이트(71, 71)에는, 각각의 외주측 부분에, 축선 방향으로 관통하는 복수[볼트 삽입 구멍(22c)과 동수]의 볼트 삽입 구멍(71a, …, 71a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 볼트 삽입 구멍(71a, …, 71a)보다 중심측에도, 축선 방향으로 관통하는 복수의 볼트 삽입 구멍(71b, …, 71b)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 이들 한쌍의 드라이브 플레이트(71, 71)는, 외주측 회전자(12)의 축선 방향 양측에 결합된 상태에서 일측 드라이브 플레이트(71)의 볼트 삽입 구멍(71a), 볼트 삽입 구멍(22c) 및 타측 드라이브 플레이트(71)의 볼트 삽입 구멍(71a)에 삽입되는 볼트(79)와 이 볼트(79)에 나사 결합되는 너트(80)에 의해 외주측 회전자(12)에 고정된다.

일측의 지지 부재(73)는, 원통부(회전 운동축; 81)와, 이 원통부(81)의 축선 방향 일측으로부터 직경 방향 외측에 원판형으로 연장되는 플랜지부(제1 부재, 드라이브 플레이트; 82)를 갖고 있고, 플랜지부(82)의 외주측에는, 축선 방향에 있어서 원통부(81)의 측으로 단차형을 이루는 환상의 단차부(82a)가 형성되어 있다. 또한, 이 단차부(82a)의 위치에는, 축선 방향으로 관통하는 복수[볼트 삽입 구멍(71b)과 동수]의 나사 구멍(82b)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 또한, 지지 부재(73)의 원통부(81)의 외주측에는 헬리컬 스플라인(81a)이 형성되어 있고, 내주측에는 연결용 스플라인(81b)이 형성되어 있다.

또한, 원통부(81)의 플랜지부(82)와의 경계 위치에는 내외주를 직경 방향으로 관통하는 복수의 통로 구멍(81c, …, 81c)이, 일부 플랜지부(82)까지 연장되어 방사형으로 형성되어 있다. 이러한 지지 부재(73)는, 일측 드라이브 플레이트(71)의 내측에 단차부(82a)에서 결합되고, 이 상태에서 볼트 삽입 구멍(71b, …, 71b)에 삽입된 각 볼트(84)가 각각 나사 구멍(82b)에 나사 결합됨으로써 일측 드라이브 플레이트(71)에 고정된다.

타측 지지 부재(74)는 원환형을 이루고 있고, 그 외주측에 축선 방향에 있어서 단차형을 이루는 환상의 단차부(74a)가 형성되어 있다. 또한, 이 단차부(74a)의 위치에는, 축선 방향으로 관통하는 복수[볼트 삽입 구멍(71b)과 동수]의 나사 구멍(74b)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 또한, 지지 부재(74)에는, 단차부(74a)와는 반대측의 단부면에 내주측으로부터 일부를 깎아 직경 방향으로 연장되는 반구멍형의 복수의 통로 홈(74c, …, 74c)이 방사형으로 형성되어 있다. 이러한 지지 부재(74)는, 타측 드라이브 플레이트(71)의 내측에 단차 부(74a)에서 결합되고, 이 상태에서 볼트 삽입 구멍(71b, …, 71b)에 삽입된 각 볼트(84)가 각각 나사 구멍(84b)에 나사 결합됨으로써 타측 드라이브 플레이트(71)에 고정된다. 지지 부재(74)는, 부착 상태에서 지지 부재(73)의 원통부(81)의 선단부면과 맞닿는다.

상기 지지 부재(73) 및 지지 부재(74)의 내경측에는, 전동기(10)의 출력축(72)이 부착되게 된다. 이 출력축(72)에는 지지 부재(73)의 연결 스플라인(81b)에 결합되는 연결 스플라인(72a)과, 연결 스플라인(72a)으로 지지 부재(73)에 결합된 상태에서 지지 부재(73)의 모든 통로 구멍(81c, …, 81c)을 연통시키는 환상의 연통 홈(72b)과, 연통 홈(72b)의 외측 양 위치에 형성된 시일 홈(72c, 72c)과, 내부를 통과하여 연통 홈(72b)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(72d)을 갖고 있고, 시일 홈(72c, 72c)에는 각각 지지 부재(73)와의 간극을 시일하는 도시를 생략한 시일 링이 설치된다.

또한, 출력축(72)에는, 연결 스플라인(72a)으로 지지 부재(73)에 결합된 상태에서 지지 부재(74)의 모든 통로 홈(74c, …, 74c)을 연통시키는 환상의 연통 홈(72e)과, 연통 홈(72e)의 양측에 형성된 시일 홈(72f, 72f)과, 내부를 통과하여 연통 홈(72e)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(72g)을 갖고 있고, 시일 홈(72f, 72f)에는 지지 부재(74)와의 간극을 시일하는 도시를 생략한 시일 링이 설치된다. 출력축(72)에 형성된 통로 구멍(72d, 72g)은 서로 출력축(72)의 축선 방향 반대측에 개구되어 있다.

출력축(72)에는, 지지 부재(73) 및 지지 부재(74)보다 축선 방향 외측으로 돌출된 양측 부분에 베어링(42)을 각각 끼워 맞추는 베어링 끼워 맞춤부(72h, 72h)가 형성되어 있고, 일측 베어링 끼워 맞춤부(72h)의 축선 방향의 내측에는 회전력을 전달하는 기어(88)가 스플라인 결합되어 있다.

내주측 회전자 본체(75)의 내측에 일체로 압입되는 내측 부재(77)는, 직경 방향 두께가 얇은 원통형의 베이스부(90)와, 이 베이스부(90)의 내주면에 있어서 축선 방향의 중간 위치로부터 중심 축선측으로 돌출된 환상 돌출부(91)를 갖고 있다. 환상 돌출부(91)의 내주면에는, 상기 헬리컬 스플라인(81a)과는 반대 방향으로 꼬인 헬리컬 스플라인(91a)이 형성되어 있다.

링 기어(78)는, 원환형의 기판부(93)와, 기판부(93)의 내주부로부터 축선 방향 일측으로 돌출된 내원통부(94)와, 기판부(93)의 외주부로부터 축선 방향 양측으로 돌출된 외원통부(95)와, 외원통부(95)의 축선 방향의 내원통부(94)와는 반대의 단부로부터 직경 방향 외측으로 환상으로 돌출된 환상 돌출부(96)를 갖고 있다. 그리고, 내원통부(94)의 내주면에는, 상기 지지 부재(73)의 헬리컬 스플라인(81a)에 미끄럼 이동이능하게 결합되는 헬리컬 스플라인(94a)이 형성되어 있고, 외원통부(95)의 외주면에는, 상기 내측 부재(77)의 헬리컬 스플라인(91a)에 미끄럼 이동이능하게 결합되는 헬리컬 스플라인(95a)이 형성되어 있다. 또한, 환상 돌출부(96)의 외주면에는, 중심측에 움푹 들어간 환상의 시일 홈(96a)이 형성되어 있고, 이 시일 홈(96a)에는 내측 부재(77)와의 간극을 시일하는 도시를 생략한 시일 링이 설치된다.

그리고, 링 기어(78)와 지지 부재(73)의 플랜지부(82) 사이에는, 출력축(72) 의 통로 구멍(72d), 연통 홈(72b) 및 지지 부재(73)의 통로 구멍(81c, …, 81c)을 통해 작동유가 급배되는 제1 압력실(101)이 형성되게 되고, 링 기어(78)와 지지 부재(74) 사이에는, 출력축(72)의 통로 구멍(72g), 연통 홈(72e) 및 지지 부재(74)의 통로 홈(74c, …, 74c)을 통해 작동유가 급배되는 제2 압력실(102)이 형성되게 된다. 이들 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)은, 내주측 회전자(76)의 내측에 형성된다. 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)은 작동 유압을 받지 않는 상태에서도 작동유로 채워져 있다.

여기서, 본 실시형태에서, 제1 압력실(101)에 작동유를 도입하는 동시에 제2 압력실(102)로부터 작동유를 배출시키면, 링 기어(78)가 지지 부재(74)의 도시를 생략한 스토퍼부와 맞닿게 되어, 제2 압력실(102)을 좁히고, 제1 압력실(101)을 넓히게 된다. 이때, 예컨대 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)과 내주측 회전자(76)의 영구 자석(11a)이 계자 약화 상태가 된다. 한편, 제2 압력실(102)에 작동유를 도입하는 동시에 제1 압력실(101)로부터 작동유를 배출시키면, 링 기어(78)가 축선 방향으로 이동하여 지지 부재(73)의 플랜지부(82)와 맞닿게 되어, 제1 압력실(101)을 좁히고, 제2 압력실(102)을 넓히게 된다. 이때, 서로 맞물리는 헬리컬 스플라인(81a, 94a)의 비틀림에 의해 외주측 회전자(12) 및 출력축(72)과 일체인 지지 부재(73)의 원통부(81)에 대해 링 기어(78)가 회전하면서, 서로 맞물리는 헬리컬 스플라인(95a, 91a)의 비틀림에 의해, 내주측 회전자(76)를 동일한 방향으로 더 회전시킨다. 이에 의해, 예컨대 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)과 내주측 회전자(76)의 영구 자석(11a)이, 상기 계자 약화 상태에 대해 전기각의 180° 위상이 변하여 계자 강화 상태가 된다. 이때, 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)과 내주측 회전자(76)의 영구 자석(11a)이 자력으로 서로 흡인하게 되어, 각 제2 압력실(102, …, 102)에 도입하는 작동유의 압력은, 계자 약화 상태로 위상 변경하는 경우에 필요한 압력보다 낮아도 되고, 경우에 따라서는 유압을 도입하지 않고서 작동유를 급배하기만 해도 된다. 이와 같이, 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)에 대한 작동유의 급배로 내주측 회전자(76)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 여기서, 본 실시형태에서도, 상기와 같은 양 한계 단부로의 위상의 변경은 물론, 양 한계 단부의 중간 위치에서, 도시를 생략한 유압 제어 장치가, 예컨대 도시를 생략한 개폐 밸브의 차단을 통해 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)로부터의 작동유의 급배를 정지시킴으로써, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(76)는 그 시점에서의 위상 관계를 유지하게 된다.

이상에 의해, 드라이브 플레이트(71, 71) 및 지지 부재(73, 74)가, 외주측 회전자(12)에 대해 일체이고 또한 회전가능하며, 내주측 회전자(76) 및 외주측 회전자(12)의 양 단부면을 덮도록 외주측 회전자(12) 및 출력축(72)에 일체로 설치되어 회전력을 출력축(72)에 전달하게 된다. 또한, 링 기어(78)는, 내주측 회전자(76)와 지지 부재(73)의 원통부(81) 사이에 배치되어, 원통부(81)의 헬리컬 스플라인(81a) 및 내주측 회전자(76)의 헬리컬 스플라인(91a)에 헬리컬 스플라인(94a, 95a)으로 연결된다.

또한, 링 기어(78)는, 드라이브 플레이트(71, 71) 및 지지 부재(73, 74)와 내주측 회전자(76)의 내측에 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)을 형성하여 이들 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)에 대한 작동유의 급배를 통해 축선 방향으로 이동한다. 즉, 링 기어(78)는, 내주측 회전자(76)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 연결되고, 축선 방향으로 이동함으로써 상대 회전도 가능하게 되어 있다.

이상에 설명한 본 실시형태에서는, 회전 운동 기구(70)가, 외주측 회전자(12)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치되어 구동력을 전달하는 드라이브 플레이트(71, 71) 및 지지 부재(73, 74)와, 내주측 회전자(76)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 링 기어(78) 내주측 회전자(76)의 내측에 형성된 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)에 대해, 작동유를 급배함으로써, 내주측 회전자(76)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이기 때문에, 전동기(10)가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)에 대한 작동유의 공급량을 제어함으로써, 내주측 회전자(76)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 계자 약화 상태와 계자 강화 상태 사이의 전기각 180°의 범위 내에서 무단계로 변경할 수 있다.

또한, 드라이브 플레이트(71, 71) 및 지지 부재(73, 74)와, 링 기어(78)가 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)을 내주측 회전자(76)의 내측에 형성하기 때문에, 특히 회전 축선의 연장 방향의 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모 할 수 있다.

드라이브 플레이트(71, 71) 및 지지 부재(73, 74)와 링 기어(78)로 형성된 제1 압력실(101) 및 제2 압력실(102)에 대해 작동유를 급배하면, 링 기어(78)가 드라이브 플레이트(71, 71), 지지 부재(73, 74) 및 외주측 회전자(12)에 대해 축선 방향으로 상대적으로 이동하게 되는데, 링 기어(78)는 지지 부재(73)의 원통부(81)와 내주측 회전자(76) 사이에 배치되어, 원통부(81)의 헬리컬 스플라인(81a) 및 내주측 회전자(76)의 헬리컬 스플라인(91a)에 헬리컬 스플라인(94a, 95a)으로 연결되므로, 축선 방향의 이동에 의해 내주측 회전자(76)와, 출력축(72), 드라이브 플레이트(71, 71), 지지 부재(73, 74) 및 외주측 회전자(12)와의 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 이와 같이 회전 운동 기구(70)로서 헬리컬 스플라인(94a, 95a)을 갖는 링 기어(78)를 축선 방향으로 이동시키는 간소한 액츄에이터 기구를 사용하기 때문에, 전동기(10)가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

[제4 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 전동기에 관해 주로 도 14를 참조하여 상기 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 상기 제1 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

본 실시형태도, 상기 제1 실시형태에 대해 상이한 회전 운동 기구(105)를 사용하고 있다.

본 실시형태의 회전 운동 기구(105)는, 외주측 회전자(12)의 축선 방향 양측 에 일체로 또한 회전가능하게 고정되는 한쌍의 드라이브 플레이트(106)(도 14에서 한쪽만 도시)와, 이들 드라이브 플레이트(106) 사이에 일체로 또한 회전가능하게 고정되는 하우징(제1 부재; 107)와, 하우징(107)에 미끄럼 이동가능하게 지지되는 복수(구체적으로는 4개)의 피스톤(제2 부재; 108, …, 108)과, 상기 제1 실시형태의 내주측 회전자(11)와 동일한 내주측 회전자 본체(109)와, 내주측 회전자 본체(109)의 내측에 일체로 또한 회전가능하게 압입되어 내주측 회전자 본체(109)와 함께 내주측 회전자(110)를 구성하는 내측 부재(111)를 갖고 있다.

하우징(107)에는, 중앙에 출력축(회전 운동축; 114)을 일체로 부착하기 위한 부착 구멍(107a)이 관통 형성되어 있고, 양 드라이브 플레이트(106)를 볼트 고정하기 위한 복수의 나사 구멍(107b, …, 107b)이 부착 구멍(107a)의 주위에 있어서 동일 원주 상에 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 여기서, 부착 구멍(107a)에는, 상기 출력축(114)이 스플라인 결합으로 일체로 연결되게 되고, 이에 의해 하우징(107)은, 외주측 회전자(12) 및 외주측 회전자(12)의 구동력이 전달되는 출력축(114)에 일체로 설치된다.

또한, 하우징(107)에는, 서로 직교하는 한쌍의 축선에 각각 평행하게 한쌍의 구멍부(107c, 107d)가 부착 구멍(107a)의 축선과 직교하는 방향을 따라 형성되어 있고, 이러한 한쌍의 구멍부(107c, 107d)가 부착 구멍(107a)을 사이에 둔 대칭 위치에 2쌍 형성되어 있다. 또한, 하우징(107)에는, 각 쌍에서 회전 방향의 동일한 일측에 개구되는 구멍부(107c, 107c)의 각각의 바닥측에 연통하는 도시를 생략한 통로 구멍과, 각 쌍에서 회전 방향의 동일한 반대측에 개구되는 구멍부(107d, 107d)의 각각의 바닥측에 연통하는 통로 구멍(107e, 107e)이 부착 구멍(107a)으로부터 형성되어 있고, 연통 구멍(107e, 107e) 및 도시를 생략한 연통 구멍은, 출력축(114)의 도시를 생략한 개별 연통 홈 및 통로 구멍에 연통하고 있다.

그리고, 하우징(107)에 형성된 각 구멍부(107c, 107c, 107d, 107d)에 각각 상기 피스톤(108)이 미끄럼 이동이능하게 끼워 맞춰져 있다. 회전 방향의 동일한 일측에 개구되는 구멍부(107c, 107c)에 각각 삽입된 피스톤(108)은, 구멍부(107c)와의 사이에 도시를 생략한 통로 구멍에 연통하는 제1 압력실(116)을 각각 형성하게 되고, 회전 방향의 동일한 반대측에 개구되는 구멍부(107d, 107d)에 각각 삽입된 피스톤(108)은, 구멍부(107d)와의 사이에 통로 구멍(107e)에 연통하는 제2 압력실(117)을 각각 형성하게 된다. 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)은 작동 유압을 받지 않는 상태에서도 작동유로 채워져 있다.

내측 부재(111)는 내주측 회전자 본체(109)의 내측에 끼워 맞춰지는 원통형의 베이스부(119)와, 베이스부(119)의 내주측의 대향 위치로부터 중심측으로 돌출된 한쌍의 돌출부(120, 120)를 갖고 있고, 돌출부(120, 120)에는, 각각 대향하는 구멍부(107c)에 삽입된 피스톤(108)과 맞닿게 되는 벽면(120a)과, 대향하는 구멍부(107d)에 삽입된 피스톤(108)과 맞닿게 되는 벽면(120b)이 형성되어 있다. 모든 피스톤(108, …, 108)은 벽면(120a, 120b) 중 대향하는 것에 맞닿은 상태에서는 내주측 회전자(110)에 대해 일체이고 또한 회전가능해진다.

여기서, 본 실시형태에서, 제1 압력실(116, 116)에 작동유를 도입하는 동시에 제2 압력실(117, 117)로부터 작동유를 배출시키면, 제2 압력실(117, 117)을 좁 히고, 제1 압력실(116, 116)을 넓히게 되어, 제1 압력실(116, 116)을 형성하는 회전 방향에 있어서 동일한 일측을 향한 구멍부(107c, 107c)에 설치된 피스톤(108, 108)이 내주측 회전자(110)의 벽면(120a, 120a)을 압박하게 되고, 제2 압력실(117, 117)을 형성하는 회전 방향에 있어서 동일한 반대측을 향한 구멍부(107d, 107d)에 설치된 피스톤(108, 108)이 내주측 회전자(111)의 벽면(120b, 120b)의 압박을 해제하게 되어, 내주측 회전자(110)를 외주측 회전자(12)에 대해 상대적으로 회전 운동시킨다. 이때, 예컨대 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)과 내주측 회전자(110)의 영구 자석(11b)이 계자 약화 상태가 된다.

한편, 제2 압력실(117, 117)에 작동유를 도입하는 동시에 제1 압력실(116, 116)로부터 작동유를 배출시키면, 제1 압력실(116, 116)을 좁히고, 제2 압력실(117, 117)을 넓히게 되어, 제2 압력실(117, 117)을 형성하는 회전 방향에 있어서 동일한 일측을 향한 구멍부(107d, 107d)에 설치된 피스톤(108, 108)이 내주측 회전자(110)의 벽면(120b, 120b)을 압박하게 되고, 제1 압력실(116, 116)을 형성하는 회전 방향에 있어서 동일한 반대측을 향한 구멍부(107c, 107c)에 설치된 피스톤(108, 108)이 내주측 회전자(111)의 벽면(120a, 120a)의 압박을 해제하게 되어, 내주측 회전자(110)를 외주측 회전자(12)에 대해 상대적으로 전술한 바와는 반대로 회전 운동시킨다.

이에 의해, 예컨대 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)과 내주측 회전자(110)의 영구 자석(11a)이, 상기 계자 약화 상태에 대해 전기각의 180° 위상이 변하여 계자 강화 상태가 된다. 이때, 외주측 회전자(12)의 영구 자석(12a)과 내 주측 회전자(110)의 영구 자석(11a)이 자력으로 서로 흡인하게 되어, 제2 압력실(117, 117)에 도입하는 작동유의 압력은 계자 약화 상태로 위상 변경하는 경우에 필요한 압력보다 낮아도 되고, 경우에 따라서는 유압을 도입하지 않고서 작동유를 급배하기만 해도 된다. 이상에 의해, 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)에 대한 작동유의 급배로 내주측 회전자(110)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 여기서, 본 실시형태에서도, 상기와 같은 양 한계 단부로의 위상의 변경 이후는 물론, 양 한계 단부의 중간 위치에서, 도시를 생략한 유압 제어 장치가, 예컨대 도시를 생략한 개폐 밸브의 차단을 통해 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)로부터의 작동유의 급배를 정지시킴으로써, 외주측 회전자(12) 및 내주측 회전자(110)는 그 시점에서의 위상 관계를 유지하게 된다.

이상에 의해, 하우징(107)이, 외주측 회전자(12)에 대해 일체이고 또한 회전가능하며, 외주측 회전자(12) 및 외주측 회전자(12)의 구동력이 전달되는 출력축(114)에 일체로 설치되게 된다. 또한, 피스톤(108)이 내주측 회전자(110)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치되고, 하우징(107)에 형성된 구멍부(107c) 또는 구멍부(107d)에 삽입되어 제1 압력실(116) 또는 제2 압력실(117)을 내주측 회전자(110)의 내측에 형성하고, 또한 내주측 회전자(110)의 벽면(120a) 또는 벽면(120b)과 맞닿는다.

이상에 설명한 본 실시형태에서는, 회전 운동 기구(105)가, 외주측 회전자(12)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 하우징(107)과, 내주측 회전 자(110)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 피스톤(108, …, 108)으로 내주측 회전자(110)의 내측에 형성된 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)에 대해, 작동유를 급배함으로써, 내주측 회전자(110)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이기 때문에, 전동기(10)가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)에 대한 작동유의 공급량을 제어함으로써, 내주측 회전자(110)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 계자 약화 상태와 계자 강화 상태 사이의 전기각 180°의 범위 내에서 무단계로 변경할 수 있다.

또한, 하우징(107)과 피스톤(108)이 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)을 내주측 회전자(110)의 내측에 형성하기 때문에, 특히 회전 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 하우징(107)과 피스톤(108)으로 형성된 제1 압력실(116, 116) 및 제2 압력실(117, 117)에 대해 작동유를 급배하면, 제1 압력실(116, 116)을 형성하는 피스톤(108, 108)의 돌출량을 증대시키거나, 반대로 제2 압력실(117, 117)을 형성하는 피스톤(108, 108)의 돌출량을 증대시키게 된다. 그 결과, 피스톤(108, …, 108)을 벽면(120a, 120a) 또는 벽면(120b, 120b)에 맞닿게 하는, 내주측 회전자(110)와, 일체로 설치된 하우징(107), 외주측 회전자(12) 및 출력축(114)과의 사 이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 이와 같이 회전 운동 기구(105)로서 피스톤(108, …, 108)을 갖는 간소한 액츄에이터를 사용하기 때문에, 전동기(10)가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

회전 운동 기구는, 작동 유체압에 의해 적어도 내주측 회전자(11) 및 외주측 회전자(12) 중 어느 하나를 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 내주측 회전자(11)와 외주측 회전자(12) 사이의 상대적인 위상을 변경가능한 것이라면 다른 여러가지 것을 적용할 수 있다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 전동기는 이하와 같은 특징점을 갖고 있다.

(1) 둘레 방향을 따라 배치된 내주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 내주측 영구 자석(11a)]을 구비하는 내주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 내주측 회전자(11)] 및 둘레 방향을 따라 배치된 외주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 외주측 영구 자석(12a)]을 구비하는 외주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 외주측 회전자(12)]의 서로의 회전 축선이 동축으로 배치되고, 적어도 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자 중 어느 하나를 상기 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경할 수 있는 회전 운동 수단[예컨대, 실시형태에서의 회전 운동 기구(14, 70, 105)]을 구비하는 전동기[예컨대, 실시형태에서의 전동기(10)]로서, 상기 회전 운동 수단은, 상기 외주측 회전자에 대해 예컨대 고정 상태 또는 연결 상태 또는 맞닿은 상태로, 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재[예컨대, 실시형태에서의 베인 로터(32), 드라이브 플레이트(71), 지지 부재(74), 플랜지부(82), 하우징(107)]와, 상기 내주측 회전자에 대해 예컨대 고정 상태 또는 연결 상태 또는 맞닿은 상태로, 일체로 또한 회전가능하게 설치되고 상기 제1 부재와 함께 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(56, 101, 116), 제2 압력실(57, 102, 117)]을 상기 내주측 회전자의 내측에 형성하는 제2 부재[예컨대, 실시형태에서의 하우징(33), 링 기어(78), 피스톤(108)]를 가지며, 상기 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것을 특징으로 하는 전동기.

이 전동기에 의하면, 내주측 회전자 및 외주측 회전자에는 둘레 방향을 따라 영구 자석이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속이 고정자 권선을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 수단은, 외주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재와, 내주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제2 부재로 내주측 회전자의 내측에 형성된 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이기 때문에, 전동 기가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 압력실에 대한 작동 유체의 공급량을 제어함으로써 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 원하는 위상으로 할 수 있다.

또한, 제1 부재 및 제2 부재가 압력실을 내주측 회전자의 내측에 형성하기 때문에, 특히 회전 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 내주측 회전자의 내측에 배치되고 상기 외주측 회전자에 일체로 설치된 베인 로터[예컨대, 실시형태에서의 베인 로터(32)]이며, 상기 제2 부재는, 상기 베인 로터의 블레이드부[예컨대, 실시형태에서의 블레이드부(36)]를 회전 운동가능하게 수용하면서 이 베인 로터와 함께 상기 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(56), 제2 압력실(57)]을 형성하는 오목부[예컨대, 실시형태에서의 오목부(48)]를 가지며 상기 내주측 회전자의 내측에 일체로 설치된 하우징[예컨대, 실시형태에서의 하우징(33)]인 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 제1 부재인 베인 로터의 블레이드부와 제2 부재인 하우징의 오목부로 형성된 압력실에 작동 유체를 공급하면, 압력실이 확대되는 방향으로 하우징과 베인 로터 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되고, 그 결과 하우징의 외측에 일체 로 설치된 내주측 회전자와, 베인 로터에 일체로 설치된 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 이와 같이 회전 운동 수단으로서, 베인 로터와 하우징을 갖는 간소한 베인 액츄에이터를 사용하기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

(3) 상기 (2)에 있어서, 상기 베인 로터는, 축선 방향의 단부면을 덮도록 상기 외주측 회전자에 고정된 단부판[예컨대, 실시형태에서의 드라이브 플레이트(31)]을 통해 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 이 외주측 회전자의 구동력이 전달되는 회전 운동축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(16)]에도 일체로 설치되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 축선 방향의 단부면을 덮도록 외주측 회전자에 고정된 단부판을 통해 베인 로터(32)가 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 또한 외주측 회전자의 구동력을 전달하는 회전 운동축에도 일체로 설치되어 있기 때문에, 외주측 회전자의 회전을 직결로 회전 운동축에 전달할 수 있는 한편, 압력실에 도입되는 작동 유체의 압력은, 내주측 회전자의 내측에 일체로 설치된 하우징과 베인 로터 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용된다. 따라서, 작동 유체로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

(4) 상기 (2)에 있어서, 상기 베인 로터는, 축선 방향의 일측 단부면을 덮도록 상기 외주측 회전자에 고정된 단부판[예컨대, 실시형태에서의 드라이브 플레이 트(31)]을 통해 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 이 외주측 회전자의 구동력을 전달하는 회전 운동축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(65)]은, 축선 방향의 타측으로부터 상기 내주측 회전자 및 상기 하우징에 일체로 설치되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 베인 로터가, 축선 방향의 일측 단부면을 덮도록 외주측 회전자에 고정된 단부판을 통해 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 이 외주측 회전자의 구동력을 전달하는 회전 운동축이, 축선 방향의 타측으로부터 내주측 회전자 및 하우징과 일체로 설치되어 있기 때문에, 외주측 회전자의 구동력을 압력실의 작동 유체를 통해 내주측 회전자 및 하우징과 일체로 설치된 회전 운동축에 전달한다. 이와 같이 작동 유체를 통해 구동력을 전달하므로, 발생하는 진동을 유체로 흡수할 수 있어, 정숙성을 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 (2)∼(4) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 유체는 상기 베인 로터를 경유하여 상기 압력실에 공급되는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 작동 유체가 베인 로터를 경유하여 압력실에 공급되기 때문에, 작동 유체의 유로 형성에 수반되는 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있다.

(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자의 양 단부면을 덮도록 이들 외주측 회전자 및 회전 운동축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(72), 원통부(81)]에 일체로 설치되어 회전력을 이 회전 운동축에 전달하는 단부판[예컨대, 실시형태에서의 드라이브 플레이트(71), 지지 부재(74), 플랜지부(82)]이며, 상기 제2 부재는, 상기 내주측 회전자 및 상기 회전 운동축 사이에 배치되어, 이들 내주측 회전자 및 회전 운동축에 각각 헬리컬 스플라인[예컨대, 실시형태에서의 헬리컬 스플라인(81a, 91a, 94a, 95a)]으로 연결되는 동시에 상기 단부판과 함께 상기 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(101), 제2 압력실(102)]을 형성하여 이 압력실에 대한 상기 작동 유체의 공급을 통해 축선 방향으로 이동하는 링 기어[예컨대, 실시형태에서의 링 기어(78)]인 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 제1 부재인 단부판과 제2 부재인 링 기어로 형성된 압력실에 작동 유체를 공급하면, 링 기어가, 단부판 및 이것에 일체로 설치된 외주측 회전자에 대해 축선 방향으로 상대적으로 이동하게 되는데, 링 기어는, 단부판과 일체로 설치된 회전 운동축과 내주측 회전자 사이에 배치되어, 이들 회전 운동축 및 내주측 회전자에 각각 헬리컬 스플라인으로 연결되어 있기 때문에, 축선 방향의 이동을 통해 내주측 회전자와, 회전 운동축, 단부판 및 외주측 회전자와의 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 이와 같이 회전 운동 수단으로서 헬리컬 스플라인을 갖는 링 기어를 축선 방향으로 이동시키는 간소한 액츄에이터를 사용하기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

(7) 상기 (1)에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 외주측 회전자 및 이 외주측 회전자의 구동력이 전달되는 회전 운동축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(114)]에 일체로 설치된 하우징[예컨대, 실시형태에서의 하우징(107)]이며, 상기 제2 부재는, 상기 하우징에 형성된 구멍부[예컨대, 실시형태에서의 구멍부(107c, 107d)에 삽입되어 이 구멍부와 함께 상기 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(116), 제2 압력실(117)]을 형성하고 상기 내주측 회전자의 벽면[예컨대, 실시형태에서의 벽면(120a, 102b)]과 맞닿는 피스톤[예컨대, 실시형태에서의 피스톤(108)]인 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 제1 부재인 하우징과 제2 부재인 피스톤으로 형성된 압력실에 작동 유체를 공급하면, 피스톤의 압력실로부터의 돌출량을 증대시키게 되고, 그 결과 피스톤을 벽면과 맞닿게 하는, 내주측 회전자와, 일체로 설치된 하우징, 외주측 회전자 및 회전 운동축과의 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다.

[제5 실시형태]

이하, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 전동기에 관해 도 15∼도 24B를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 따른 전동기(210)는, 도 15∼도 17에 나타낸 바와 같이, 이 전동기(210)의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치된 대략 원환형의 내주측 회전자(211)와, 이 내주측 회전자(211)에 대해 그 직경 방향 외측에 동축의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 또한 회전 축선 방향의 위치를 맞춰 설치된 대략 원환형의 외주측 회전자(212)와, 내주측 회전자(211) 및 외주측 회전자(212)를 회전시키는 회전 자계를 발생시키는 복수 상의 도 15에 나타낸 고정자 권선(213a)을 갖는 고정자(213)와, 내주측 회전자(211) 및 외주측 회전자(212)에 접속되고 비압축성 유체인 작동유(작동 유체)의 유압(유체압)으로 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 회전 운동 기구 (회전 운동 수단; 214)와, 회전 운동 기구(214)에 대한 유압을 제어하는 도시를 생략한 유압 제어 장치를 구비한 브러쉬리스 DC 모터이다. 이 전동기(210)는, 예컨대 하이브리드 차량이나 전동 차량 등의 차량에 구동원으로서 탑재되게 되고, 이 경우 그 출력축(회전 운동축; 216)은 트랜스미션(도시 생략)의 입력축에 접속되어, 전동기(210)의 구동력이 트랜스미션을 통해 차량의 구동륜(도시 생략)에 전달되도록 되어 있다.

차량의 감속시에 구동륜측으로부터 전동기(210)에 구동력이 전달되면, 전동기(210)는 발전기로서 기능하여 소위 회생 제동력을 발생시키고, 차체의 운동 에너지를 전기 에너지(회생 에너지)로서 회수한다. 또한, 예컨대 하이브리드 차량에서는, 이 전동기(210)의 회전 축선이 내연 기관(도시 생략)의 크랭크 샤프트에 연결되어 있어, 내연 기관의 출력이 전동기(210)에 전달된 경우에도 전동기(210)는 발전기로서 기능하여 발전 에너지를 발생시킨다.

내주측 회전자(211)는, 그 회전 축선이 전동기(210)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 도 16에 나타낸 바와 같이, 대략 원통형의 내주측 로터 코어(221)를 갖고 있고, 이 내주측 로터 코어(221)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로 복수(구체적으로는 16곳)의 내주측 자석 장착부(223, …, 223)가 마련되어 있다. 또한, 내주측 로터 코어(221)의 외주면(221A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(223, 223)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(221a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다. 이 내주측 로터 코어(221)는, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 내주측 자석 장착부(223, …, 223)는, 내주측 로터 코어(221)를 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(223a, 223a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(223a, 223a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(223b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(223b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(223a, 223a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(211a)이 각각 장착되어 있다.

자석 장착 구멍(223a, …, 223a)에 각각 장착되는 영구 자석(211a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(211, 212)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 내주측 자석 장착부(223)에 마련된 한쌍의 자석 장착 구멍(223a, 223a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(211a, 211a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 내주측 자석 장착부(223, …, 223)에서, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(223, 223)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(211a, 211a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(211a, 211a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(211a, 211a)이 장착된 내주측 자석 장착부(223)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(211a, 211a)이 장착된 내주측 자석 장착부(223)가, 요홈(221a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 내주측 회전자(211)는, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(211a, …, 211a)을 구비하고 있다.

외주측 회전자(212)도, 회전 축선이 전동기(210)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 대략 원통형의 외주측 로터 코어(222)를 갖고 있고, 이 외주측 로터 코어(222)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로, 상기 내주측 자석 장착부(223, …, 223)와 동수의 외주측 자석 장착부(224, …, 224)가 마련되어 있다. 또한, 외주측 로터 코어(222)의 외주면(222A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(224, 224)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(222a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다.

또한, 외주측 로터 코어(222)의 각 요홈(222a, …, 222a)의 각 내경측, 즉 외주측 자석 장착부(224, …, 224)의 인접하는 것끼리의 각 사이 위치에는, 각각 도 15에 나타낸 나사 구멍(222b)이 축선 방향을 따라 관통 형성되어 있다. 이 외주측 로터 코어(222)도, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 외주측 자석 장착부(224, …, 224)는, 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(224a, 224a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(224a, 224a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(224b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(224b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(224a, 224a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(212a)이 각각 장착되어 있다.

각 자석 장착 구멍(224a, …, 224a)에 각각 장착되는 영구 자석(212a)은, 모 두 두께 방향[즉, 각 회전자(211, 212)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 외주측 자석 장착부(224)에 마련된 한쌍의 자석 장착 구멍(224a, 224a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(212a, 212a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 외주측 자석 장착부(224, …, 224)에 있어서, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(224, 224)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(212a, 212a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(212a, 212a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(212a, 212a)이 장착된 외주측 자석 장착부(224)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(212a, 212a)이 장착된 외주측 자석 장착부(224)가, 요홈(222a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 외주측 회전자(212)도, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(212a, …, 212a)을 구비하고 있다.

그리고, 내주측 회전자(211)의 각 내주측 자석 장착부(223, …, 223)와 외주측 회전자(212)의 각 외주측 자석 장착부(224, …, 224)는, 각 회전자(211, 212)의 직경 방향으로 서로 대향 배치가능해지도록 배치되어 있다. 이 대향 배치 상태일 때, 모든 한쌍의 영구 자석(211a, 211a)이, 대응하는 어느 한쌍의 영구 자석(212a, 212a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다. 또한, 내주측 회전자(211)의 각 요홈(221a, …, 221a)과 외주측 회전자(212)의 각 요홈(222a, …, 222a)에 대해서도, 모든 요홈(221a, …, 221a)이, 대응하는 어느 한 요홈(222a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다.

이에 의해, 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212)의 회전 축선 둘레의 상대 위치에 따라, 전동기(210)의 상태를, 내주측 회전자(211)의 모든 영구 자석(211a, …, 211a)과 외주측 회전자(212)의 모든 영구 자석(212a, …, 212a)에 있어서, 쌍을 이루는 영구 자석(211a, 211a)과 쌍을 이루는 영구 자석(212a, 212a)의 동극의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(211a, 211a)과 쌍을 이루는 영구 자석(212a, 212a)이 대극 배치]되어 계자가 가장 약해지는 도 16에 나타낸 계자 약화 상태로부터, 쌍을 이루는 영구 자석(211a, 211a)과 쌍을 이루는 영구 자석(212a, 212a)의 이극의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(211a, 211a)과 쌍을 이루는 영구 자석(212a, 212a)이 동극 배치]되어 계자가 가장 강해지는 도 18에 나타낸 계자 강화 상태에 걸친 적절한 상태로 설정가능하게 되어 있다.

여기서, 도 15에 나타낸 고정자(213)는, 외주측 회전자(212)의 외주부에 대향 배치되는 대략 원통형으로 형성되고, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징(도시 생략) 등에 고정되어 있다.

다음으로, 상기와 같은 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212)와의 상대적인 위상 변경을 행하는 회전 운동 기구(214)에 관해 설명한다.

본 실시형태의 회전 운동 기구(214)는, 도 15 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 외주측 회전자(212)의 축선 방향 양측에 외주측 회전자(212)의 내측의 공간을 덮도록 고정되는 원판형의 한쌍의 드라이브 플레이트(단부판; 231, 231)와, 이들 드라이브 플레이트(231, 231)로 협지됨으로써 외주측 회전자(212)의 내측에 일체로 설치되는 베인 로터(232)와, 내주측 회전자(211)의 내측에 일체로 고정되어 이 내주 측 회전자(211)와 함께 베인 로터(232), 외주측 회전자(212) 및 드라이브 플레이트(231, 231) 사이에 배치되는 하우징(233)을 갖고 있다. 베인 로터(232) 및 하우징(233)은, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

한쌍의 드라이브 플레이트(231, 231)에는, 각각의 외주측 부분에, 축선 방향으로 관통하는 복수[나사 구멍(222b)과 동수]의 볼트 삽입 구멍(231a, …, 231a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구멍(231a, …, 231a)보다 내측에는 축선 방향으로 움푹 들어간 도 15에 나타낸 환상 홈(231b)이 일측에 형성되어 있다. 또한, 드라이브 플레이트(231)에는, 환상 홈(231b)보다 내측에, 축선 방향으로 관통하는 복수의 볼트 삽입 구멍(231c, …, 231c)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구멍(231c, …, 231c)보다 내측에도, 축선 방향으로 관통하는 도 17에 나타낸 볼트 삽입 구멍(231d, …, 231d)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 볼트 삽입 구멍(231c, …, 231c)과 동수로 형성되어 있다. 여기서, 모든 볼트 삽입 구멍(231c, 231c)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 볼트 삽입 구멍(231c, 231c)끼리의 각 중앙 위치에 내측의 볼트 삽입 구멍(231d)이 형성되어 있다. 또한, 내측의 볼트 삽입 구멍(231d, …, 231d)의 내측에 있는 드라이브 플레이트(231)의 중심 위치에는 축선 방향으로 관통하는 끼워 맞춤 구멍(231e)이 형성되어 있다.

베인 로터(232)는, 원통형의 보스부(235)와, 이 보스부(235)의 외주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수[상기 볼트 삽입 구멍(31c]과 동수(구체적으로는 6곳)]의 블레이드부(236, …, 236)를 갖고 있 다.

보스부(235)는, 외주측에 있고 블레이드부(236, …, 236)와 축선 방향 길이가 동일한 협지 베이스부(237)와, 이 협지 베이스부(237)의 내주측으로부터 축선 방향 양측으로 돌출된 원통형의 한쌍의 끼워 맞춤부(238)를 갖는 단차형을 이루고 있다. 협지 베이스부(237)에는, 축선 방향으로 관통하는 복수[상기 볼트 삽입 구멍(231d)과 동수]의 나사 구멍(235a)이 인접하는 블레이드부(236, 236)끼리의 중앙 위치에 각각 형성되어 있다. 또한, 보스부(235)의 내경측에는, 그 축선 방향 일측에 도 15에 나타낸 연결용 스플라인(235b)이 형성되어 있고, 축선 방향 타측에는, 도 16에 나타낸 바와 같이 각 블레이드부(236, …, 236)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(236)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 각각 관통하는 통로 구멍(235c, …, 235c)과, 각 블레이드부(236, …, 236)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(236)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 각각 관통하는 통로 구멍(235d, …, 235d)이, 도 15에 나타낸 바와 같이 축선 방향의 위치를 다르게 하여 형성되어 있다.

이 베인 로터(232)의 내경측에, 외주측 회전자(212)의 구동력이 전달되는 출력축(216)이 부착되게 된다. 이 출력축(216)에는 보스부(235)의 연결용 스플라인(235b)에 결합되는 연결용 스플라인(216a)과, 연결용 스플라인(216a)으로 결합된 상태에서 보스부(235)의 모든 통로 구멍(235c)을 연통시키는 환상의 연통 홈(216b)과, 동일한 상태에서 모든 통로 구멍(235d)을 연통시키는 환상의 연통 홈(216c)과, 이들 연통 홈(216b, 216c)의 사이 위치 및 외측 양 위치에 형성된 시일 홈(216d, 216d, 216d)을 갖고 있고, 이들 시일 홈(216d, 216d, 216d)에는 베인 로터(232)와의 간극을 시일하는 도시를 생략한 시일 링이 각각 설치된다. 또한, 이 출력축(216)에는, 그 내부를 통과하여 연통 홈(216b)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(216e)과, 연통 홈(216c)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(216f)이 형성되어 있다. 이 출력축(216)에는, 드라이브 플레이트(231, 231)보다 축선 방향 외측으로 돌출된 부분에, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징에 유지되는 한쌍의 베어링(242, 242)을 끼워 맞추는 베어링 끼워 맞춤부(216g)가 각각 형성되어 있다.

각 블레이드부(236, …, 236)는, 대략 판형상을 이루고 있고, 도 16에 나타낸 바와 같이 중간 위치에 축선 방향으로 관통하는 나사 구멍(236a)이 각각 형성되어 있다. 또한, 원주 방향의 양측면에는, 각각 나사 구멍(236a)의 형성 위치보다 외주측에 한쌍의 오목 형상부(236b, 236b)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있고, 나사 구멍(236a)의 형성 위치보다 내측에도 오목 형상부(236c, 236c)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 각 블레이드부(236, …, 236)의 각각의 외주면에는, 외주면으로부터 중심측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(236d)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(236d, …, 236d)에는, 하우징(233)과의 간극을 시일하는 스프링 시일(244)이 각각 배치된다. 각 스프링 시일(244, …, 244)은, 외측에 설치되어 하우징(233)에 미끄럼 접촉하는 시일(244a)과, 내측에 설치되어 시일(244a)을 반경 방향 바깥쪽의 하우징(233)측으로 압박하는 스프링(244b)으로 구성되어 있다.

내주측 회전자(211)의 내측에 소정의 위상 관계를 이루도록 일체로 끼워 맞춰지는 하우징(233)은, 직경 방향 두께가 얇은 원통형의 베이스부(246)와, 이 베이스부(246)의 내주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 내측으로 돌출된, 블레이드부(236)와 동수의 돌출부(247, …, 247)를 갖고 있다. 여기서, 베이스부(246)는, 도 15에 나타낸 바와 같이 전체 주위에 걸쳐 돌출부(247)보다 축선 방향 양측으로 돌출되어 있다. 각 돌출부(247, …, 247)는, 도 16에 나타낸 바와 같이 각각, 축선 방향에서 볼 때 끝이 가는 대략 이등변 삼각형을 이루고 있고, 모든 돌출부(247, …, 247)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 돌출부(247, 247)끼리의 각 사이에 상기 베인 로터(232)의 블레이드부(236)를 배치가능한 오목부(248)가 형성된다. 각 돌출부(247, …, 247)에는, 축선 방향의 양면으로부터 소정의 등깊이로 움푹 들어간 한쌍의 중량 경감 구멍(247a, 247a)이 형성되어 있고, 또한 각각의 내단부면에는, 외경측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(247b)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(247b, …, 247b)에는, 베인 로터(232)의 보스부(235)의 외주면과의 간극을 시일하는 스프링 시일(250)이 각각 배치된다. 이들 스프링 시일(250, …, 250)은, 내주측에 설치되어 베인 로터(232)의 보스부(235)에 미끄럼 접촉하는 시일(250a)과, 외경측에 설치되어 시일(250a)을 베인 로터(232)측으로 압박하는 시일 스프링(250b)으로 구성되어 있다. 하우징(233)을 내주측 회전자(211)에 볼트 등의 체결에 의해 일체로 연결해도 된다.

상기 각 부품을 조립하는 경우, 예컨대 일측 드라이브 플레이트(231)에 외주측 회전자(212)를 결합한 상태에서, 이 드라이브 플레이트(231)의 각 볼트 삽입 구 멍(231a, …, 231a)에 각각 볼트(252)를 삽입하고, 각 볼트(252, …, 252)를 각각 외주측 회전자(212)의 나사 구멍(222b)에 나사 결합시킨다. 또한, 베인 로터의 일측 끼워 맞춤부(238)를 끼워 맞춤 구멍(231e)에 끼워 맞춤으로써 이 드라이브 플레이트(231)에 베인 로터(232)를 결합한 상태에서, 이 드라이브 플레이트(231)의 각 볼트 삽입 구멍(231d, …, 231d)에 도시를 생략한 볼트를 각각 삽입하고, 각 볼트를 각각 베인 로터(232)의 보스부(235)의 나사 구멍(235a)에 나사 결합시킨다. 또한, 이 드라이브 플레이트(231)의 각 볼트 삽입 구멍(231c, …, 231c)에 각각 볼트(254)를 삽입하여, 각 볼트(254, …, 254)를 각각 베인 로터(232)의 블레이드부(236)의 나사 구멍(236a)에 나사 결합시킨다. 그리고, 베인 로터(232)의 각 블레이드부(236, …, 236)에 각각 스프링 시일(244)을 부착한 상태로, 각 블레이드부(236, …, 236)를 각각 일대일로 대응하는 오목부(248)에 넣듯이, 내측에 하우징(233)이 사전 압입된 내주측 회전자(211)를, 스프링 시일(250, …, 250)을 부착한 상태로 삽입한다.

그리고, 베인 로터(232)의 타측 끼워 맞춤부(238)를 끼워 맞춤 구멍(231e)에 끼워 맞춤으로써 타측 드라이브 플레이트(231)를 반대측으로부터 결합하여, 이 드라이브 플레이트(231)의 각 볼트 삽입 구멍(231a, …, 231a)에 각각 볼트(252)를 삽입하고, 각 볼트(252, …, 252)를 각각 외주측 회전자(212)의 나사 구멍(222b)에 나사 결합시킨다. 또한, 이 드라이브 플레이트(231)의 각 볼트 삽입 구멍(231d, …, 231d)에 도시를 생략한 볼트를 삽입하며, 각 볼트를 각각 베인 로터(232)의 보스부(235)의 나사 구멍(235a)에 나사 결합시키고, 또한 각 볼트 삽입 구멍(231c, …, 231c)에 각각 볼트(254)를 삽입하며, 각 볼트(254, …, 254)를 각각 베인 로터(232)의 블레이드부(236)의 나사 구멍(236a)에 나사 결합시킨다. 그 결과, 외주측 회전자(212)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(231, 231)가, 각각 볼트(254, …, 254)에 의해 베인 로터(232)의 각 블레이드부(236, …, 236)와 일체로 고정되고, 도시를 생략한 볼트에 의해 보스부(235)와 일체로 고정된다. 블레이드부(236, …, 236)를 드라이브 플레이트(231)에 고정하는 볼트(254, …, 254)는, 외주측 회전자(212)를 드라이브 플레이트(231)에 고정하는 볼트(252, …, 252)보다 갯수는 적고 사이즈는 큰 것이 사용되고 있다.

그 후, 출력축(216)이 베인 로터(232)의 내측에 끼워 맞춰지고, 이때 연결 스플라인(216a) 및 연결 스플라인(235b)이 결합된다. 그 결과, 출력축(216)이 베인 로터(232)에 일체로 고정된 상태가 된다. 물론, 상기 조립 순서는 일례이며, 상기 와는 다른 순서로 조립하는 것도 가능하다.

이상에 의해, 하우징(233)과 일체가 된 내주측 회전자(211)가, 외주측 회전자(212)의 내측, 그리고 로터(232)의 외측에 있는 드라이브 플레이트(231, 231) 사이의 공간(258)에 설치되게 되어, 드라이브 플레이트(231, 231)의 환상 홈(231b, 231b)에 들어가는 베이스부(246)의 축선 방향 양측 부분에서 회전가능하게 유지되게 된다. 또한, 하우징(233)의 오목부(248, …, 248)에 각각 1개씩 베인 로터(232)의 블레이드부(236)가 배치된다. 또한, 베인 로터(232)에 스플라인 결합되는 출력축(216)은, 외주측 회전자(212), 드라이브 플레이트(231, 231) 및 베인 로터(232)와 일체로 또한 회전가능하게 되고, 구체적으로는 일체로 고정된다.

여기서, 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a, …, 212a)과 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a, …, 211a)의 이극끼리 대향시키는 계자 강화 상태일 때, 도 18에 나타낸 바와 같이 모든 블레이드부(236, …, 236)가 각각 대응하는 오목부(248) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 인접하는 돌출부(247)와 맞닿게 되고, 맞닿는 돌출부(247)와의 사이에 제1 압력실(256)을 형성하며, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 인접하는 돌출부(247)와의 사이에 제1 압력실(256)보다 넓은 제2 압력실(257)을 형성하게 된다[바꿔 말하면, 오목부(248, …, 248) 및 오목부(248, …, 248)에 수용되는 블레이드부(236, …, 236)로 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)이 형성된다]. 그 결과, 이들 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)은 내주측 회전자(211)의 내측에 형성된다.

반대로, 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a, …, 212a)과 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a, …, 211a)의 동극끼리 대향시키는 계자 약화 상태일 때, 도 16에 나타낸 바와 같이, 모든 블레이드부(236, …, 236)가 각각 대응하는 오목부(248) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 상기 반대측에 인접하는 돌출부(247)와 맞닿아 제2 압력실(257)을 축소하게 되고, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 상기 일측에 인접하는 돌출부(247)와의 사이의 제1 압력실(256)을 확대하게 된다. 각 제1 압력실(256, …, 256)에 베인 로터(232)의 각 통로 구멍(235c, …, 235c)이 항상 개구되도록 일대일로 설치되고, 각 제2 압력실(257, …, 257)에 베인 로터(232)의 각 통로 구멍(235d, …, 235d)이 항상 개구되도록 일 대일로 설치되어 있다.

여기서, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)는, 영구 자석(212a, …, 212a) 및 영구 자석(211a, …, 211a)이 서로 다른 극성으로 대향하여 서로 흡인하는 도 18에 나타낸 계자 강화 상태의 위치를, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)이 실질적으로 작동 유압을 받지 않는 때의 원점 위치로 설정하고 있다. 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)은 작동 유압을 받지 않는 상태에도 작동유로 채워져 있다. 그리고, 이 원점 위치에 있는 상태로부터, 각 제1 압력실(256, …, 256)에 각 통로 구멍(235c, …, 235c)을 통해 작동유를 도입하는[즉, 제1 압력실(256, …, 256)에 작동 유압을 도입한다] 동시에 각 제2 압력실(257, …, 257)로부터 각 통로 구멍(235d, …, 235d)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)는, 자력에 반하여 상대 회전하고 계자 약화 상태가 된다. 반대로, 각 제2 압력실(257, …, 257)에 각 통로 구멍(235d, …, 235d)을 통해 작동유를 도입하는 동시에 각 제1 압력실(256, …, 256)로부터 각 통로 구멍(235c, …, 235c)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)는, 원점 위치로 되돌아가 계자 강화 상태가 되지만, 이때는 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a, …, 212a)과 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a, …, 211a)이 자력으로 서로 흡인하게 되므로, 각 제2 압력실(257, …, 257)에 도입하는 작동유의 압력은, 계자 약화 상태로 위상 변경하는 경우에 필요한 압력보다 낮아도 되고, 경우에 따라서는 유압을 도입하지 않고서 작동유를 급배하기만 해도 된다.

여기서, 전동기(210)는, 내주측 회전자(211)가, 외주측 회전자(212)에 대해 영구 자석(212a, …, 212a) 및 영구 자석(211a, …, 211a)을 서로 동일한 극성을 대향시킨 계자 약화 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있다. 즉, 전동기(210)는, 차량의 전진 주행시에 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)를, 도 16 및 도 18에서의 시계 방향으로 회전시키도록 설정되어 있고, 도 16에 나타낸 계자 약화 상태로부터 외주측 회전자(212)가 감속하면 플로팅 상태에 있는 내주측 회전자(211)에 도 18에 나타낸 계자 강화 상태로 되돌아가고자 하는 관성 모멘트가 생기는 것이다.

여기서, 작동유가 비압축성이기 때문에, 상기와 같은 계자 강화 상태 및 계자 약화 상태의 양 한계 단부로의 위상의 변경은 물론, 이들 양 한계 단부 사이의 중간 위치라 하더라도, 도시를 생략한 유압 제어 장치가, 예컨대 도시를 생략한 개폐 밸브의 차단을 통해 모든 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)로부터의 작동유의 급배를 정지시킴으로써, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)는 그 시점에서의 위상 관계를 유지하게 되어, 임의의 계자 상태에서 위상 변경을 정지시킬 수 있다.

이상에 의해, 상기 베인 로터(232)는, 외주측 회전자(212)에 대해 일체로 고정되어 일체로 또한 회전가능하게 되고, 내주측 회전자(211)의 내측에 배치되게 된다. 또한, 베인 로터(232)는, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)의 축선 방향의 양 단부면을 덮도록 외주측 회전자(212)에 고정된 드라이브 플레이트(231, 231)를 통해 외주측 회전자(212)에 일체로 고정되고, 외주측 회전자(212)의 구동력을 출력하는 출력축(216)에도 일체로 설치되어 있다. 또한, 상기 하우징(233)은, 내주측 회전자(211)에 대해 일체로 끼워 맞춰져 일체로 또한 회전가능하게 되고, 그 오목부(248)가 베인 로터(232)와 함께 제1 압력실(256) 및 제2 압력실(257)을 내주측 회전자(211)의 내측에 형성한다. 또한, 이들 제1 압력실(256) 및 제2 압력실(257)에 대한 작동유의 급배, 즉 작동 유압의 도입 제어에 의해 하우징(233)에 대한 베인 로터(232)의 상대적인 위상을 변경하고, 그 결과 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 여기서, 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212) 사이의 상대적인 위상은, 적어도 전기각의 180°만큼 진각측 또는 지각측으로 변화가능해지고, 전동기(210)의 상태는, 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a)과 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a)의 동극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 약화 상태와, 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a)과 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a)의 이극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 강화 상태 사이의 적절한 상태로 설정가능해진다.

또한, 외주측 회전자(212)의 구동력을 출력축(216)에 전달하는 드라이브 플레이트(231)가 외주측 회전자(212) 및 베인 로터(232)의 축선 방향 양 단부면에 각각 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자(212), 베인 로터(232) 및 양 드라이브 플레이트(231, 231) 사이의 도 16에 나타낸 공간(258)에, 일체가 된 내주측 회전자(211) 및 하우징(233)이, 둘레 방향으로 회전가능하게 배치되어 있다. 내주측 회전자(211) 및 하우징(233)의 일체품은, 공간(258) 내에 플로팅 상태로 회전가능 하게 설치되어 있다[즉, 드라이브 플레이트(231, 231) 및 출력축(216)에는 고정되어 있지 않다].

예컨대 도 19a에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a)과 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a)이 동극 배치되는 계자 강화 상태와, 예컨대 도 19b에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a)과 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a)이 대극 배치되는 계자 약화 상태에 있어서는, 예컨대 도 20에 나타낸 바와 같이, 유기 전압의 크기가 변화하기 때문에, 전동기(210)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

이 유기 전압 정수 Ke는, 예컨대 각 회전자(211, 212)의 회전에 의해 고정자 권선(213a)의 권선 단부에 유기되는 유기 전압의 회전수비이며, 또한 극대수 p와, 모터 외경 R과, 모터 적층 두께 L과, 자속 밀도 B와, 턴수 T의 곱에 의해, Ke=8×p×R×L×B×T×π로서 기술가능하다. 이에 의해, 전동기(210)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써, 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a)과 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a)에 의한 계자 자속의 자속 밀도 B의 크기가 변화하여, 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

여기서, 예컨대 도 21a에 나타낸 바와 같이, 전동기(210)의 토크는 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(213a)에 통전되는 전류의 곱에 비례[토크 ∝(Ke×전류)]한다.

또한, 예컨대 도 21b에 나타낸 바와 같이, 전동기(210)의 계자 약화 손실은 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱에 비례[계자 약화 손실 ∝(Ke×회전수)]하기 때문에, 전동기(210)의 허용 회전수는 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱의 역수에 비례[허용 회전수 ∝(1/(Ke×회전수))]한다.

즉, 예컨대 도 22에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(210)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 큰 토크를 출력할 수 있게 되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(210)에서는, 출력가능한 토크가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전할 수 있게 되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다.

이 때문에, 예컨대 도 23a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(210)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(210)의 출력은, 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(213a)에 통전되는 전류와 회전수의 곱으로부터 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값에 비례[출력 ∝(Ke×전류×회전수-계자 약화 손실-다른 손실)]한다. 즉, 예컨대 도 23b에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(210)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 증대되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(210) 에서는, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전가능해지면서 상대적으로 높은 회전수에서의 출력이 증대되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다. 이 때문에, 전동기(210)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(210)의 효율은, 고정자 권선(213a)에 대한 입력 전력으로부터 구리 손실, 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값을 입력 전력으로 나누어 얻은 값에 비례[효율 ∝((입력 전력-구리 손실-계자 약화 손실-다른 손실)/입력 전력)]한다.

이 때문에, 상대적으로 낮은 회전수 영역부터 중회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 큰 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 원하는 토크를 출력시키는 데 필요한 전류가 저감하여, 구리 손실이 저감한다.

그리고, 중회전수 영역으로부터 상대적으로 높은 회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 작은 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 계자 약화 전류가 저감하여, 계자 약화 손실이 저감한다.

이에 의해, 예컨대 도 24a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(210)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 도 24b에 나타낸 제2 비교예)에 비 해, 회전수 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대되면서, 전동기(210)의 효율이 소정 효율 이상이 되는 고효율 영역(E)이 확대되고, 또한 도달가능한 최고 효율의 값이 증대된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 우선 내주측 회전자(211) 및 외주측 회전자(212)에는 둘레 방향을 따라 영구 자석(211a) 및 영구 자석(212a)이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자(212)의 영구 자석(212a)에 의한 계자 자속이 고정자 권선(213a)을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자(211)의 영구 자석(211a)에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기(210)의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선(213a)에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기(210)가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 기구(214)로서, 내주측 회전자(211)에 일체로 설치된 하우징(233)과, 외주측 회전자(212)에 일체로 설치되고, 하우징(233)과 함께 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)을 형성하며, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)에 도입되는 작동 유압으로 하우징(233)에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터(232)를 갖는 간소한 베인 액츄에이터 기구를 사용하기 때문에, 전동기(210)가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

또한, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)에 대한 작동 유의 공급량을 제어함으로써, 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212) 사이의 상대적인 위상을 계자 약화 상태와 계자 강화 상태 사이의 전기각 180°의 범위 내에서 무단계로 변경할 수 있다.

또한, 베인 로터(232) 및 하우징(233)이 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)을 내주측 회전자(211)의 내측에 형성하기 때문에, 특히 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(212)의 구동력을 직결하여 출력축(216)에 전달하는 드라이브 플레이트(231, 231)가 외주측 회전자(212) 및 베인 로터(232)의 축선 방향 양 단부면에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자(212), 베인 로터(232) 및 양 드라이브 플레이트(231, 231) 사이의 공간(258)에, 일체의 내주측 회전자(211) 및 하우징(233)이 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있기 때문에, 이들 내주측 회전자(211) 및 하우징(233)은, 외주측 회전자(212), 베인 로터(232), 양 드라이브 플레이트(231, 231) 및 출력축(216)에 대해 어디에도 고정도 연결도 되지 않은 플로팅 상태로 유지되게 된다. 그 결과, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)에 도입되는 작동유의 압력은, 내주측 회전자(211)의 내측에 일체로 설치된 하우징(233)과 베인 로터(232) 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자(211)와 외주측 회전자(212) 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용되게 된다. 따라서, 작동유로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(212)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(231, 231)가, 각각 베인 로터(232)의 블레이드부(236, …, 236)와 일체로 고정 되어 있기 때문에, 블레이드부(236, …, 236)와 드라이브 플레이트(231, 231)의 간극을 작동유가 통과해 버리는 것을 억제할 수 있고, 블레이드부(236, …, 236)의 변형 및 이 변형에 기인한 블레이드부(236, …, 236)의 선단측의 변위를 억제할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(212)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(231, 231)가, 각각 베인 로터(232)를 통해 출력축(216)과 일체로 고정되어 있기 때문에, 출력축(216)에 대해, 외주측 회전자(212), 베인 로터(232) 및 양 드라이브 플레이트(231, 231)가 양단부에서 지지되는 식으로 지지되게 된다. 따라서, 외주측 회전자(212), 베인 로터(232) 및 양 드라이브 플레이트(231, 231)를 양호하게 지지할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)는, 영구 자석(211a, …, 211a) 및 영구 자석(212a, …, 212a)이 서로 다른 극성으로 대향하는 위치를, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)이 실질적으로 작동 유압을 받지 않는 때의 원점 위치로 설정하고 있기 때문에, 자력에 의해 원점 위치로 신속히 복귀할 수 있다.

또한, 내주측 회전자(211)는, 외주측 회전자(212)에 대해 영구 자석(211a, …, 211a) 및 영구 자석(212a, …, 212a)을 서로 동일한 극성을 대향시킨 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있기 때문에, 감속 회전시에는, 자력 뿐만 아니라 관성 모멘트에 의해서도 원점 위치로 더욱 원활하게 복귀할 수 있다. 따라서, 감속시의 원점 위치로의 복귀를 더욱 신속히 할 수 있고, 다음 가속 회전시의 응답성을 향상시킬 수 있기 때문에, 특히 차량의 주행용으로 사용한 경우에 적합해진다.

또한, 작동유가 베인 로터(232)를 경유하여 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)에 대해 급배되기 때문에, 작동유의 유로 형성에 수반되는 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있다.

또한, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)이 내주측 회전자(211)에 압입된 하우징(233)으로 형성되기 때문에, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)의 작동유가 하우징(233)을 통해 내주측 회전자(211)의 열을 빼앗아, 이것을 냉각하게 된다. 또한, 제1 압력실(256, …, 256) 및 제2 압력실(257, …, 257)의 작동유는, 외주측 회전자(212) 및 내주측 회전자(211)의 회전에 의한 원심력으로 외측으로 이동하고자 하게 되고, 특별한 시일 구조를 채용하지 않으면, 한쌍의 드라이브 플레이트(231, 231)와, 하우징(233), 내주측 회전자(211) 및 외주측 회전자(212)와의 사이의 간극을 통해 외측에 누설되는데, 간극의 통과중에 내주측 회전자(211) 및 외주측 회전자(212)로부터 열을 빼앗아 이것을 냉각하게 된다. 또한, 누설된 작동유는 원심력에 의해 고정자(213)의 주 고정자 권선(213a)에 가해져 고정자(213)도 냉각하게 된다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 전동기는 이하와 같은 특징점을 갖고 있다.

(8) 둘레 방향을 따라 배치된 내주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 내주측 영구 자석(211a)]을 구비하는 내주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 내주측 회전자(211)] 및 둘레 방향을 따라 배치된 외주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서 의 외주측 영구 자석(212a)]을 구비하는 외주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 외주측 회전자(212)]의 서로의 회전 축선이 동축으로 배치되고, 적어도 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자 중 어느 하나를 상기 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경할 수 있는 회전 운동 수단[예컨대, 실시형태에서의 회전 운동 기구(214)]를 구비하는 전동기[예컨대, 실시형태에서의 전동기(210)]로서, 상기 회전 운동 수단이, 상기 내주측 회전자에 일체로 설치된 하우징[예컨대, 실시형태에서의 하우징(233)]과, 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되는 동시에 상기 하우징과 함께 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(256), 제2 압력실(257)]을 형성하여 이 압력실에 도입되는 작동 유체압으로 상기 하우징에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터[예컨대, 실시형태에서의 베인 로터(232)]를 갖고 있고, 상기 외주측 회전자의 구동력을 출력축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(216)]에 전달하는 단부판[예컨대, 실시형태에서의 드라이브 플레이트(231)]이 상기 외주측 회전자 및 상기 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판 사이의 공간[예컨대, 실시형태에서의 공간(258)]에, 일체를 이루는 상기 내주측 회전자 및 상기 하우징이 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.

이 전동기에 의하면, 내주측 회전자 및 외주측 회전자에는 둘레 방향을 따라 영구 자석이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속이 고정자 권선을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 수단은, 내주측 회전자에 일체로 설치된 하우징과, 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 하우징과 함께 압력실을 형성하여 이 압력실에 도입되는 작동 유체압으로 하우징에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터를 갖는, 간소한 베인 액츄에이터를 사용하기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

또한, 외주측 회전자의 구동력을 출력축에 전달하는 단부판이 외주측 회전자 및 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판 사이의 공간에, 일체를 이루는 내주측 회전자 및 하우징이 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있기 때문에, 작동 유체의 압력을, 내주측 회전자의 내측에 일체로 설치된 하우징과 베인 로터 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용할 수 있다. 따라서, 작동 유체로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

(9) 상기 (8)에 있어서, 상기 베인 로터에 형성된 블레이드부[예컨대, 실시 형태에서의 블레이드부(236)]가 상기 하우징에 형성된 오목부[예컨대, 실시형태에서의 오목부(248)]에 수용되어 있고, 이들 블레이드부와 오목부로 상기 압력실이 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 베인 로터의 블레이드부와 하우징의 오목부로 형성된 압력실에 작동 유체압을 도입하면, 압력실이 확대되는 방향으로 하우징과 베인 로터 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되고, 그 결과 하우징의 외측에 일체로 설치된 내주측 회전자와, 베인 로터에 일체로 설치된 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다.

(10) 상기 (9)에 있어서, 상기 외주측 회전자의 축선 방향 양 단부측에 고정된 단부판이, 각각 상기 베인 로터의 블레이드부와 일체로 고정되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 외주측 회전자의 축선 방향 양 단부측에 고정된 단부판이, 각각 베인 로터의 블레이드부와 일체로 고정되어 있기 때문에, 블레이드부와 단부판의 간극을 작동 유체가 통과해 버리는 것을 억제할 수 있고, 블레이드부의 변형 및 이 변형에 기인한 블레이드부의 선단측의 변위를 억제할 수 있다.

(11) 상기 (8)∼(10) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주측 회전자의 축선 방향 양 단부측에 고정된 단부판이, 각각 상기 출력축과 일체로 고정되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 외주측 회전자의 축선 방향 양 단부측에 고정된 단부판이, 각각 출력축과 일체로 고정되어 있기 때문에, 출력축에 대해, 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판이 양단부에서 지지되는 식으로 지지되게 된다. 따라서, 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판을 양호하게 지지할 수 있다.

(12) 상기 (8)∼(11) 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주측 회전자 및 상기 내주측 회전자는, 상기 외주측 영구 자석 및 상기 내주측 영구 자석이 서로 다른 극성으로 대향하는 위치를 원점 위치로 설정하고 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 외주측 회전자 및 내주측 회전자는, 외주측 영구 자석 및 내주측 영구 자석이 서로 다른 극성으로 대향하는 위치를 원점 위치로 설정하고 있기 때문에, 작동 유체압을 해제하면 자력에 의해 원점 위치로 신속히 복귀할 수 있다.

(13) 상기 (12)에 있어서, 상기 내주측 회전자는, 상기 외주측 회전자에 대해 상기 외주측 영구 자석 및 상기 내주측 영구 자석을 서로 동일한 극성을 대향시킨 상태로부터 상기 원점 위치로 되돌아가는 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 내주측 회전자는, 외주측 회전자에 대해 외주측 영구 자석 및 내주측 영구 자석을 서로 동일한 극성을 대향시킨 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향이 일치하고 있기 때문에, 감속시에 작동 유체압을 해제하면, 내주측 회전자는, 자력 뿐만 아니라 관성 모멘트에 의해서도 원점 위치로 더욱 원활하게 복귀할 수 있다. 따라서, 감속시의 원점 위치로의 복귀를 더욱 신속히 할 수 있고, 다음 가속 회전시의 응답성을 향상시킬 수 있다.

[제6 실시형태]

이하, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 전동기에 관해 도 25∼도 34b를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 따른 전동기(310)는, 도 25 및 도 26에 나타낸 바와 같이, 이 전동기(310)의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치된 대략 원환형의 내주측 회전자(311)와, 이 내주측 회전자(311)에 대해 그 직경 방향 외측에 동축의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 또한 회전 축선 방향의 위치를 맞춰 설치된 대략 원환형의 외주측 회전자(312)와, 내주측 회전자(311) 및 외주측 회전자(312)를 회전시키는 회전 자계를 발생시키는 복수 상의 도 25에 나타낸 고정자 권선(313a)을 갖는 고정자(313)와, 내주측 회전자(311) 및 외주측 회전자(312)에 접속되고 비압축성 유체인 작동유(작동 유체)의 유압(유체압)으로 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 회전 운동 기구(회전 운동 수단; 314)와, 회전 운동 기구(314)에 대한 유압을 제어하는 도시를 생략한 유압 제어 장치를 구비한 브러쉬리스 DC 모터이다. 이 전동기(310)는, 예컨대 하이브리드 차량이나 전동 차량 등의 차량에 구동원으로서 탑재되게 되고, 이 경우 그 출력축(회전 운동축; 316)은 트랜스미션(도시 생략)의 입력축에 접속되어, 전동기(310)의 구동력이 트랜스미션을 통해 차량의 구동륜(도시 생략)에 전달되도록 되어 있다.

차량의 감속시에 구동륜측으로부터 전동기(310)에 구동력이 전달되면, 전동기(310)는 발전기로서 기능하여 소위 회생 제동력을 발생시키고, 차체의 운동 에너지를 전기 에너지(회생 에너지)로서 회수한다. 또한, 예컨대 하이브리드 차량에서 는, 이 전동기(310)의 회전 축선이 내연 기관(도시 생략)의 크랭크 샤프트에 연결되어 있어, 내연 기관의 출력이 전동기(310)에 전달된 경우에도 전동기(310)는 발전기로서 기능하여 발전 에너지를 발생시킨다.

내주측 회전자(311)는, 그 회전 축선이 전동기(310)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 도 26에 나타낸 바와 같이, 대략 원통형의 내주측 로터 코어(321)를 갖고 있고, 이 내주측 로터 코어(321)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로 복수(구체적으로는 16곳)의 내주측 자석 장착부(323, …, 323)가 마련되어 있다. 또한, 내주측 로터 코어(321)의 외주면(321A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(323, 323)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(321a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다. 이 내주측 로터 코어(321)는, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 내주측 자석 장착부(323, …, 323)는, 내주측 로터 코어(321)를 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(323a, 323a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(323a, 323a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(323b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(323b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(323a, 323a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(311a)이 각각 장착되어 있다.

자석 장착 구멍(323a, …, 323a)에 각각 장착되는 영구 자석(311a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(311, 312)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 내주측 자석 장착부(323)에 마련된 한쌍의 자석 장착 구멍(323a, 323a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(311a, 311a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 내주측 자석 장착부(323, …, 323)에 있어서, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(323, 323)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(311a, 311a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(311a, 311a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(311a, 311a)이 장착된 내주측 자석 장착부(323)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(311a, 311a)이 장착된 내주측 자석 장착부(323)가, 요홈(321a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 내주측 회전자(311)는, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(311a, …, 311a)을 구비하고 있다.

외주측 회전자(312)도, 회전 축선이 전동기(310)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 대략 원통형의 외주측 로터 코어(322)을 갖고 있고, 이 외주측 로터 코어(322)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로, 상기 내주측 자석 장착부(323, …, 323)와 동수의 외주측 자석 장착부(324, …, 324)가 설치되어 있다. 또한, 외주측 로터 코어(322)의 외주면(22A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(324, 324)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(322a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다.

또한, 외주측 로터 코어(322)의 각 요홈(322a, …, 322a)의 각 내경측, 즉 외주측 자석 장착부(324, …, 324)가 인접하는 것끼리의 각 사이 위치에는, 각각 도 25에 나타낸 볼트 삽입 구멍(322b)이 축선 방향을 따라 관통 형성되어 있다. 이 외주측 로터 코어(322)도, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 외주측 자석 장착부(324, …, 324)는, 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(324a, 324a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(324a, 324a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(324b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(324b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(324a, 324a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(312a)이 각각 장착되어 있다.

각 자석 장착 구멍(324a, …, 324a)에 각각 장착되는 영구 자석(312a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(311, 312)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 외주측 자석 장착부(324)에 마련된 한쌍의 자석 장착 구멍(324a, 324a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(312a, 312a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 외주측 자석 장착부(324, …, 324)에 있어서, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(324, 324)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(312a, 312a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(312a, 312a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(312a, 312a)이 장착된 외주측 자석 장착부(324)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(312a, 312a)이 장착된 외주측 자석 장착부(324)가, 요 홈(322a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 외주측 회전자(312)도, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(312a, …, 312a)을 구비하고 있다.

그리고, 내주측 회전자(311)의 각 내주측 자석 장착부(323, …, 323)와 외주측 회전자(312)의 각 외주측 자석 장착부(324, …, 324)는, 각 회전자(311, 312)의 직경 방향으로 서로 대향 배치가능해지도록 배치되어 있다. 이 대향 배치 상태일 때, 모든 한쌍의 영구 자석(311a, 311a)이, 대응하는 어느 한쌍의 영구 자석(312a, 312a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다. 또한, 내주측 회전자(311)의 각 요홈(321a, …, 321a)과 외주측 회전자(312)의 각 요홈(322a, …, 322a)에 대해서도, 모든 요홈(321a, …, 321a)이, 대응하는 어느 한 요홈(322a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다.

이에 의해, 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312)의 회전 축선 둘레의 상대 위치에 따라, 전동기(310)의 상태를, 내주측 회전자(311)의 모든 영구 자석(311a, …, 311a)과 외주측 회전자(312)의 모든 영구 자석(312a, …, 312a)에 있어서, 쌍을 이루는 영구 자석(311a, 311a)과 쌍을 이루는 영구 자석(312a, 312a)의 동극의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(311a, 311a)과 쌍을 이루는 영구 자석(312a, 312a)이 대극 배치]되어 계자가 가장 약해지는 도 26에 나타낸 계자 약화 상태로부터, 쌍을 이루는 영구 자석(311a, 311a)과 쌍을 이루는 영구 자석(312a, 312a)의 이극의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(311a, 311a)과 쌍을 이루는 영구 자석(312a, 312a)이 동극 배치]되어 계자가 가장 강해지 는 도 28에 나타낸 계자 강화 상태에 걸친 적절한 상태로 설정가능하게 되어 있다.

여기서, 도 25에 나타낸 고정자(313)는, 외주측 회전자(312)의 외주부에 대향 배치되는 대략 원통형으로 형성되고, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징(도시 생략) 등에 고정되어 있다.

다음으로, 상기와 같은 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312)의 상대적인 위상 변경을 행하는 회전 운동 기구(314)에 관해 설명한다.

본 실시형태의 회전 운동 기구(314)는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 외주측 회전자(312)의 축선 방향 양측의 단부면(312A, 312A)에 외주측 회전자(312)의 내측의 공간을 덮도록 각각 심(325)을 통해 접합 고정되는 원판형의 한쌍의 드라이브 플레이트(단부판; 331, 331)와, 이들 드라이브 플레이트(331, 331)에 직접 협지됨으로써 외주측 회전자(312)의 내측에 일체로 설치되는 베인 로터(332)와, 베인 로터(332), 외주측 회전자(312) 및 드라이브 플레이트(331, 331) 사이에 배치되는 내주측 회전자(311)의 내측의 일부를 구성하는 하우징(333)을 갖고 있다. 베인 로터(332) 및 하우징(333)은, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

한쌍의 드라이브 플레이트(331, 331)에는, 각각의 외주측 부분에, 축선 방향으로 관통하는 복수[볼트 삽입 구멍(322b)과 동수]의 볼트 삽입 구멍(331a, …, 331a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구멍(331a, …, 331a)보다 내측에는 축선 방향으로 움푹 들어간 환상 홈(331b)이 일측에 형성되어 있다. 또한, 드라이브 플레이트(331)에는, 환상 홈(331b)보다 내측에, 축선 방향으로 관통하는 복수의 볼트 삽입 구멍(331c, …, 331c)이, 동일 원주 상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 또한, 볼트 삽입 구멍(331c, …, 331c)의 내측에 있는 드라이브 플레이트(331)의 중심 위치에는, 환상 홈(331b)의 형성측과 동측에, 축선 방향을 따라 원통형으로 돌출된 원통부(331d)가 형성되어 있고, 그 내측은 축선 방향으로 관통하는 중심 구멍(331e)이 되어 있다. 또한, 드라이브 플레이트(331)에는, 도 27a 및 도 27b에 나타낸 바와 같이, 볼트 삽입 구멍(331a, …, 331a)보다 약간 축심측으로 벗어나 있는 관통 구멍(331f, …, 331f)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 여기서, 이들 관통 구멍(331f, …, 331f)은 모두, 인접하는 볼트 삽입 구멍(331a, 331a)끼리의 사이 위치(구체적으로는 중앙 위치)에 형성되어 있다.

한쌍의 심(325, 325)은, 전체적으로 원환형을 이루고 있고, 중심 축선에 대해 직교하는 원환 평판형의 평판부(326)와, 이 평판부(326)의 내주연부의 전체 주위로부터 축선 방향으로 단차형으로 굴곡하면서 안쪽으로 연장되는 비드(굴곡부; 327)를 갖고 있고, 평판부(326)에는, 축선 방향으로 관통하는 복수[볼트 삽입 구멍(331a)과 동수]의 볼트 삽입 구멍(326a, …, 326a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있다. 여기서, 비드(327)는, 평판부(326)로부터 축선 방향의 한쪽에 단차형을 이루는, 소위 하프 비드이며, 구체적으로는 평판부(326)로부터 경사지게 안쪽으로 연장되는 원환형의 테이퍼판부(327a)와, 이 테이퍼판부(327a)의 내주연부로부터 안쪽으로 평판부(326)와 평행하게 연장되는 원환형의 내단부판부(327b)를 갖고 있다. 이 비드(327)는, 드라이브 플레이트(331)와 외주측 회전자(312)로 협지되었을 때, 전체적으로 평판부(326)와 동일한 평판형으로 변형됨으 로써, 이때 생기는 탄성력으로 이들 드라이브 플레이트(331)와 외주측 회전자(312)에 밀착하여 이들의 간극을 시일하는 것이다. 축선 방향 양측에 단차형을 이루는, 소위 풀 비드를 채용해도 된다.

베인 로터(332)는, 도 26에 나타낸 바와 같이, 원통형의 보스부(335)와, 이 보스부(335)의 외주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수[상기 볼트 삽입 구멍(331c)과 동수(구체적으로는 6곳)]의 블레이드부(336, …, 336)를 갖고 있다.

보스부(335)의 축선 방향 양측은, 블레이드부(336, …, 336)와 축선 방향 길이가 동일한 협지 베이스부(337)가 외주측에 형성되고, 이 협지 베이스부(337)보다 축선 방향 내측에는 단차형으로 움푹 들어간 단차부(338)가 내주측에 형성된 형상으로 되어 있다. 보스부(335)의 내경측에는, 그 축선 방향 중간 위치에 도 25에 나타낸 연결용 스플라인(335b)이 형성되어 있고, 연결용 스플라인(335b)의 축선 방향 일측에는, 도 26에 나타낸 바와 같이 각 블레이드부(336, …, 336)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(336)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 각각 관통하는 통로 구멍(335c, …, 335c)이 형성되고, 연결용 스플라인(335b)의 축선 방향 반대측에는, 각 블레이드부(336, …, 336)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(336)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 각각 관통하는 통로 구멍(335d, …, 335d)이 형성되어 있다.

도 25에 나타낸 바와 같이, 이 베인 로터(332)의 내경측에, 외주측 회전자(312)의 구동력이 전달되는 출력축(316)이 부착되게 된다. 이 출력축(316)에는, 보스부(335)의 연결용 스플라인(335b)에 결합되는 연결용 스플라인(316a)과, 연결용 스플라인(316a)으로 결합된 상태에서 보스부(335)의 모든 통로 구멍(335c)을 연통시키는 환상의 연통 홈(316b)과, 동일한 상태에서 모든 통로 구멍(335d)을 연통시키는 환상의 연통 홈(316c)과, 연통 홈(316b, 316c)의 각각의 외측 양 위치에 형성된 시일 홈(316d, …, 316d)을 갖고 있고, 이들 시일 홈(316d, …, 316d)에는 베인 로터(332)와의 간극을 시일하는 도시를 생략한 시일 링이 각각 설치된다. 또한, 이 출력축(316)에는, 그 내부를 통과하여 연통 홈(316b)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(316e)과, 연통 홈(316c)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(316f)이 형성되어 있다. 이 출력축(316)에는, 드라이브 플레이트(331, 331)보다 축선 방향 외측으로 돌출된 부분에, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징에 유지되는 한쌍의 베어링(342, 342)을 끼워 맞추는 베어링 끼워 맞춤부(316g)가 각각 형성되어 있고, 일측 베어링 끼워 맞춤부(316g)의 드라이브 플레이트(331) 측에는, 출력축(316)의 회전을 전달하는 기어(343)가 스플라인 결합되어 있다.

각 블레이드부(336, …, 336)는, 대략 판형상을 이루고 있고, 도 26에 나타낸 바와 같이, 중간 위치에 축선 방향으로 관통하는 나사 구멍(336a)이 각각 형성되어 있다. 또한, 원주 방향의 양측면에는, 각각 나사 구멍(336a)의 형성 위치보다 외주측에 한쌍의 오목 형상부(336b, 336b)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있고, 나사 구멍(336a)의 형성 위치보다 내측에도 오목 형상부(336c, 336c)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 각 블레이드부(336, …, 336)의 각각의 외주면에는, 외주면으로부터 중심측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(336d)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(336d, …, 336d)에는, 하우징(333)과의 간극을 시일하는 스프링 시일(344)이 각각 배치된다. 각 스프링 시일(344, …, 344)은, 외측에 설치되어 하우징(333)에 미끄럼 접촉하는 시일(344a)과, 내측에 설치되어 시일(344a)을 반경 방향 바깥쪽의 하우징(333)측으로 압박하는 스프링(344b)으로 구성되어 있다.

내주측 회전자(311)는, 상기 내주측 로터 코어(321)에 영구 자석(311a, …, 311a)을 장착하여 구성되는 링 형상의 내주측 회전자 본체(334)와, 이 내주측 회전자 본체(334)의 내측에 소정의 위상 관계를 이루도록 일체로 끼워 맞춰지는 하우징(333)을 갖고 있다. 내주측 회전자(311)의 일부를 구성하는 하우징(333)은, 직경 방향 두께가 얇은 원통형의 베이스부(346)와, 이 베이스부(346)의 내주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 내측으로 돌출된, 블레이드부(336)와 동수의 돌출부(347, …, 347)를 갖고 있다. 여기서, 베이스부(346)는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 전체 주위에 걸쳐 돌출부(347) 및 내주측 회전자 본체(334)보다 축선 방향 양측으로 돌출되어 있다. 각 돌출부(347, …, 347)는, 도 26에 나타낸 바와 같이, 각각 축선 방향에서 볼 때 끝이 가는 대략 이등변 삼각형을 이루고 있고, 모든 돌출부(347, …, 347)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 돌출부(347, 347)끼리의 각 사이에 상기 베인 로터(332)의 블레이드부(336)를 배치가능한 오목부(348)가 형성된다. 각 돌출부(347, …, 347)에는, 각각의 내단부면에, 외경측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(347b)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(347b, …, 347b)에는, 베인 로터(332)의 보스부(335)의 외주면과의 간극을 시일하는 스프링 시일(350)이 각각 배치된다. 이들 스프링 시일(350, …, 350)은, 내주측에 설치되어 베인 로터(332)의 보스부(335)에 미끄럼 접촉하는 시일(350a)과, 외경측에 설치되어 시일(350a)을 베인 로터(332)측으로 압박하는 시일 스프링(350b)으로 구성되어 있다. 하우징(333)을 내주측 회전자 본체(334)에 볼트 등의 체결에 의해 일체로 연결해도 된다.

상기 외주측 회전자(312)의 축선 방향 길이는, 최대로 허용되는 제조 오차가 발생했다 하더라도, 베인 로터(332)의 블레이드부(336) 및 협지 베이스부(337)의 축방향 길이보다 짧게 되도록 설정되어 있고, 조립시에 외주측 회전자(312)의 실제 제품의 축선 방향 길이와, 베인 로터(332)의 실제 제품의 블레이드부(336) 및 협지 베이스부(337)의 축방향 길이를 계측해 둔다.

그리고, 각 부품을 조립하는 경우, 우선 예컨대, 상기와 같이 계측한 외주측 회전자(312)의 실제 제품의 축선 방향 길이와, 베인 로터(332)의 실제 제품의 블레이드부(336) 및 협지 베이스부(337)의 축방향 길이와의 차이의 반에 해당하는 두께의 심(325)을, 미리 준비해 놓은 두께가 다른 복수 종류의 것 중에서 선택하여 2개 준비한다.

다음으로, 일측 드라이브 플레이트(331)의 원통부(331d)를 베인 로터(332)의 일측 단차부(338)에 끼워 맞춤으로써, 이들 드라이브 플레이트(331) 및 베인 로터(332)를 결합한 상태에서, 이 드라이브 플레이트(331)의 각 볼트 삽입 구멍(331c, …, 331c)에 각각 볼트(354)를 삽입하고, 각 볼트(354, …, 354)를 각각 베인 로터(332)의 블레이드부(336)의 나사 구멍(336a)에 나사 결합시킨다. 그리 고, 베인 로터(332)의 각 블레이드부(336, …, 336)에 각각 스프링 시일(344)을 부착한 상태로, 각 블레이드부(336, …, 336)를 각각 일대일로 대응하는 오목부(348)에 넣듯이, 내주측 회전자 본체(334)의 내측에 하우징(333)을 사전 압입하여 구성된 내주측 회전자(311)를, 스프링 시일(350, …, 350)을 부착한 상태로 일측 드라이브 플레이트(331)에 결합한다. 그리고, 내주측 회전자(311)의 외측을 덮도록, 심(325)을 통해 외주측 회전자(312)의 단부면(312A)을 일측 드라이브 플레이트(331)에 결합한 후, 외주측 회전자(312)의 반대측의 단부면(312A)에도 심(325)을 배치하여, 타측 드라이브 플레이트(331)를, 베인 로터(332)의 타측 끼워 맞춤부(338)를 중심 구멍(331e)에 끼워 맞춤으로써 반대측으로부터 결합하여, 이 드라이브 플레이트(331)의 각 볼트 삽입 구멍(331a, …, 331a), 심(325)의 각 볼트 삽입 구멍(326a, …, 326a), 외주측 회전자(312)의 각 볼트 삽입 구멍(322b, …, 322b), 심(325)의 각 볼트 삽입 구멍(326a, …, 326a), 및 상기 일측 드라이브 플레이트(331)의 각 볼트 삽입 구멍(331a, …, 331a)에 각각 볼트(352)를 삽입하고, 각 볼트(352, …, 352)에 각각 너트(353)를 나사 결합시킨다. 또한, 이 타측 드라이브 플레이트(331)의 각 볼트 삽입 구멍(331c, …, 331c)에 각각 볼트(354)를 삽입하고, 각 볼트(354, …, 354)를 각각 베인 로터(332)의 블레이드부(336)의 나사 구멍(336a)에 나사 결합시킨다.

여기서, 상기 볼트(352) 및 너트(353)가, 일측 드라이브 플레이트(331)의 볼트 삽입 구멍(331a)의 주위 부분, 일측 심(325)의 볼트 삽입 구멍(326a)의 주위 부분, 외주측 회전자(312)의 볼트 삽입 구멍(322b)의 주위 부분, 타측 심(325)의 볼 트 삽입 구멍(326a)의 주위 부분, 및 타측 드라이브 플레이트(331)의 볼트 삽입 구멍(331a)의 주위 부분을 체결하는 볼트 체결부(363)를 구성하고 있고, 이러한 볼트 체결부(363)가 원주 방향을 따라 소정 간격마다 형성되어 있다. 그리고, 이들 볼트 체결부(363, …, 363)의 체결에 의해, 양 심(325, 325)은, 각각의 볼트 체결부(363, …, 363)보다 축심측에 있는 원환형의 비드(327)가, 드라이브 플레이트(331)와 외주측 회전자(312)로 협지되어 전체적으로 평판형으로 변형됨으로써, 복원력으로 이들 드라이브 플레이트(331)와 외주측 회전자(312)에 밀착하여 이들의 간극을 시일한다. 드라이브 플레이트(331)의 관통 구멍(331f, …, 331f)은, 상기와 같이 인접하는 볼트 삽입 구멍(331a, 331a)의 원주 방향의 사이(구체적으로는 중앙 위치)에 형성되어 있기 때문에, 인접하는 볼트 삽입 구멍(331a, 331a)에 삽입되는 인접하는 볼트 체결부(363, 363) 사이(구체적으로는 중앙 위치)에 형성되어 있게 된다(도 26 참조).

이상에 의해, 외주측 회전자(312)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(331, 331)가, 각각 베인 로터(332)의 각 블레이드부(336, …, 336)와 볼트(354, …, 354)에 일체로 고정된다. 블레이드부(336, …, 336)를 드라이브 플레이트(331)에 고정하는 볼트(354, …, 354)는, 외주측 회전자(312)를 드라이브 플레이트(331)에 고정하는 볼트(352, …, 352)보다 갯수는 적고 사이즈는 큰 것이 사용되고 있다.

그 후, 출력축(316)이 베인 로터(332)의 내측에 끼워 맞춰지고, 이때 연결 스플라인(316a) 및 연결 스플라인(335b)이 결합된다. 그 결과, 출력축(316)이 베 인 로터(332)에 일체로 고정된 상태가 된다. 물론, 상기 조립 순서는 일례이며, 상기와는 다른 순서로 조립하는 것도 가능하다.

이상에 의해, 하우징(333)과 내주측 회전자 본체(334)가 일체가 되어 구성되는 내주측 회전자(311)는, 외주측 회전자(312)의 내측, 그리고 로터(332)의 외측에 있는 드라이브 플레이트(331, 331) 사이의 공간(358)에 설치되게 되어, 드라이브 플레이트(331, 331)의 환상 홈(331b, 331b)에 들어가는 베이스부(346)의 축선 방향 양측 부분에서 회전가능하게 유지되게 된다. 또한, 하우징(333)의 오목부(348, …, 348)에 각각 1개씩 베인 로터(332)의 블레이드부(336)가 배치된다. 또한, 베인 로터(332)에 스플라인 결합되는 출력축(316)은, 외주측 회전자(312), 드라이브 플레이트(331, 331) 및 베인 로터(332)와 일체로 또한 회전가능하게 되고, 구체적으로는 일체로 고정된다. 내주측 회전자(311)는, 일체로 설치된 외주측 회전자(312) 및 드라이브 플레이트(331, 331)에 대해 회전 운동이 가능해지기 때문에, 그 축선 방향의 양 단부면이, 대향하는 드라이브 플레이트(331)와의 사이에 간극(359)을 형성할 수 있고, 또 외주면(321A)도 외주측 회전자(312)와의 사이에 약간의 갭(360)을 갖고 있다. 외주측 회전자(312)의 양 단부면(312A, 312A)과 드라이브 플레이트(331, 331) 사이에 개재되는 심(325, 325)은, 각각 외주측 회전자(312)의 단부면(312A)의 범위 내에 형성되어 있고, 외주측 회전자(312)와 내주측 회전자(311) 사이의 갭(360)의 영역까지는 연장되지 않는다. 또한, 드라이브 플레이트(331)의 관통 구멍(331f, …, 331f)은, 심(325)보다 축심측에 있고 갭(360)에 개구되도록 갭(360)의 측방, 구체적으로는 중심 축선 방향을 따르는 갭(360)의 연 장선 상에 형성되어 있다.

여기서, 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a, …, 312a)과 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a, …, 311a)의 이극끼리 대향시키는 계자 강화 상태일 때, 도 28에 나타낸 바와 같이 모든 블레이드부(336, …, 336)가 각각 대응하는 오목부(348) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 인접하는 돌출부(347)와 맞닿게 되고, 맞닿는 돌출부(347)와의 사이에 제1 압력실(356)을 형성하며, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 인접하는 돌출부(347)와의 사이에 제1 압력실(356)보다 넓은 제2 압력실(357)을 형성하게 된다[바꿔 말하면, 오목부(348, …, 348) 및 오목부(348, …, 348)에 수용되는 블레이드부(336, …, 336)로 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)이 형성된다]. 그 결과, 이들 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, 357)은, 내주측 회전자(311)의 내측에 형성된다.

반대로, 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a, …, 312a)과 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a, …, 311a)의 동극끼리 대향시키는 계자 약화 상태일 때, 도 26에 나타낸 바와 같이, 모든 블레이드부(336, …, 336)가 각각 대응하는 오목부(348) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 상기 반대측에 인접하는 돌출부(347)와 맞닿아 제2 압력실(357)을 축소하게 되고, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 상기 일측에 인접하는 돌출부(347)와의 사이의 제1 압력실(356)을 확대하게 된다. 각 제1 압력실(356, …, 356)에 베인 로터(332)의 각 통로 구멍(335c, …, 335c)이 항상 개구되도록 일대일로 설치되고, 각 제2 압력실(357, …, 357)에 베인 로터(332)의 각 통로 구멍(335d, …, 335d)이 항상 개구되도록 일대일로 설치되어 있다.

여기서, 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)는, 영구 자석(312a, …, 312a) 및 영구 자석(311a, …, 311a)이 서로 다른 극성으로 대향하여 서로 흡인하는 도 28에 나타낸 계자 강화 상태의 위치를, 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)이 실질적으로 작동 유압을 받지 않는 때의 원점 위치로 설정하고 있다. 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)은 작동 유압을 받지 않는 상태에도 작동유로 채워져 있다. 그리고, 이 원점 위치에 있는 상태로부터, 각 제1 압력실(356, …, 356)에 각 통로 구멍(335c, …, 335c)을 통해 작동유를 도입하는[즉, 제1 압력실(356, …, 356)에 작동 유압을 도입하는] 동시에 각 제2 압력실(357, …, 357)로부터 각 통로 구멍(335d, …, 335d)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)는, 자력에 반하여 상대 회전하여 계자 약화 상태가 된다. 반대로, 각 제2 압력실(357, …, 357)에 각 통로 구멍(335d, …, 335d)을 통해 작동유를 도입하는 동시에 각 제1 압력실(356, …, 356)로부터 각 통로 구멍(335c, …, 335c)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)는, 원점 위치로 되돌아가 계자 강화 상태가 되지만, 이때는 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a, …, 312a)과 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a, …, 311a)이 자력으로 흡인하게 되므로, 각 제2 압력실(357, …, 357)에 도입하는 작동유의 압력은, 계자 약화 상태로 위상 변경하는 경우에 필요한 압력보다 낮아도 되고, 경우에 따라서는 유압을 도입하지 않고서 작 동유를 급배하기만 해도 된다.

여기서, 전동기(310)는, 내주측 회전자(311)가, 외주측 회전자(312)에 대해 영구 자석(312a, …, 312a) 및 영구 자석(311a, …, 311a)을 서로 동일한 극성을 대향시킨 계자 약화 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있다. 즉, 전동기(310)는 차량의 전진 주행시에 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)를, 도 26및 도 28에서의 시계 방향으로 회전시키도록 설정되어 있고, 도 26에 나타낸 계자 약화 상태로부터 외주측 회전자(312)가 감속하면 플로팅 상태에 있는 내주측 회전자(311)에 도 28에 나타낸 계자 강화 상태로 되돌아가고자 하는 관성 모멘트가 생기는 것이다.

여기서, 작동유가 비압축성이기 때문에, 상기와 같은 계자 강화 상태 및 계자 약화 상태의 양 한계 단부로의 위상의 변경은 물론, 이들 양 한계 단부의 사이의 중간 위치라 하더라도, 도시를 생략한 유압 제어 장치가, 예컨대 도시를 생략한 개폐 밸브의 차단을 통해 모든 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)로부터의 작동유의 급배를 정지시킴으로써, 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)는 그 시점에서의 위상 관계를 유지하게 되어, 임의의 계자 상태에서 위상 변경을 정지시킬 수 있다.

이상에 의해, 상기 베인 로터(332)는, 외주측 회전자(312)에 대해 일체로 고정되어 일체로 또한 회전가능하게 되고, 내주측 회전자(311)의 내측에 배치되게 된다. 또한, 베인 로터(332)는, 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)의 축선 방향의 양 단부면을 덮도록 외주측 회전자(312)에 고정된 드라이브 플레이트(331, 331)를 통해 외주측 회전자(312)에 일체로 고정되고, 외주측 회전자(312)의 구동력을 출력하는 출력축(316)에도 일체로 설치되어 있다. 또한, 상기 하우징(333)은, 내주측 회전자 본체(334)에 대해 일체로 끼워 맞춰져 일체로 또한 회전가능하게 되고, 그 오목부(348)가 베인 로터(332)와 함께 제1 압력실(356) 및 제2 압력실(357)을 내주측 회전자(311)의 내측에 형성된다. 또한, 이들 제1 압력실(356) 및 제2 압력실(357)에 대한 작동유의 급배, 즉 작동 유압의 도입 제어에 의해 하우징(333)에 대한 베인 로터(332)의 상대적인 위상을 변경하고, 그 결과 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 여기서, 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상은, 적어도 전기각의 180°만큼 진각측 또는 지각측으로 변화가능해지고, 전동기(310)의 상태는, 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a)과 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a)의 동극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 약화 상태와, 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a)과 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a)의 이극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 강화 상태 사이의 적절한 상태로 설정가능해진다.

또한, 외주측 회전자(312)의 구동력을 출력축(316)에 전달하는 드라이브 플레이트(331)가 외주측 회전자(312) 및 베인 로터(332)의 축선 방향 양 단부면에 각각 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자(312), 베인 로터(332) 및 양 드라이브 플레이트(331, 331) 사이의 도 26에 나타낸 공간(358)에, 내주측 회전자 본체(334) 및 하우징(333)이 일체로 된 내주측 회전자(311)가, 둘레 방향으로 회전가능하게 배치되어 있다. 내주측 회전자 본체(334) 및 하우징(333)이 일체로 된 내 주측 회전자(311)는, 공간(358) 내에 플로팅 상태로 회전가능하게 설치되어 있다[즉, 드라이브 플레이트(331, 331) 및 출력축(316)에는 고정되어 있지 않다].

예컨대 도 29a에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a)과 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a)이 동극 배치되는 계자 강화 상태와, 예컨대 도 29b에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a)과 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a)이 대극 배치되는 계자 약화 상태에서는, 예컨대 도 30에 나타낸 바와 같이, 유기 전압의 크기가 변화하기 때문에, 전동기(310)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

이 유기 전압 정수 Ke는, 예컨대 각 회전자(311, 312)의 회전에 의해 고정자 권선(313a)의 권선 단부에 유기되는 유기 전압의 회전수비로서, 또한 극대수 p와, 모터 외경 R과, 모터 적층 두께 L과, 자속 밀도 B와, 턴수 T의 곱에 의해, Ke=8×p×R×L×B×T×π로서 기술가능하다. 이에 의해, 전동기(310)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써, 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a)과 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a)에 의한 계자 자속의 자속 밀도 B의 크기가 변화하여, 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

여기서, 예컨대 도 31a에 나타낸 바와 같이, 전동기(310)의 토크는 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(313a)에 통전되는 전류의 곱에 비례[토크 ∝(Ke×전류)]한다.

또한, 예컨대 도 31b에 나타낸 바와 같이, 전동기(310)의 계자 약화 손실은 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱에 비례[계자 약화 손실 ∝(Ke×회전수)]하기 때문에, 전동기(310)의 허용 회전수는 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱의 역수에 비례[허용 회전수 ∝(1/(Ke×회전수))]한다.

즉, 예컨대 도 32에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(310)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 큰 토크를 출력할 수 있게 되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(310)에서는, 출력가능한 토크가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전할 수 있게 되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다.

이 때문에, 예컨대 도 33a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(310)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(310)의 출력은, 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(313a)에 통전되는 전류와 회전수의 곱으로부터 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값에 비례[출력 ∝(Ke×전류×회전수-계자 약화 손실-다른 손실)]한다. 즉, 예컨대 도 33b에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(310)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 증대되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(310) 에서는, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전가능해지면서 상대적으로 높은 회전수에서의 출력이 증대되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다. 이 때문에, 전동기(310)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(310)의 효율은, 고정자 권선(313a)에 대한 입력 전력으로부터 구리 손실, 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값을 입력 전력으로 나누어 얻은 값에 비례[효율 ∝((입력 전력-구리 손실-계자 약화 손실-다른 손실)/입력 전력)]한다.

이 때문에, 상대적으로 낮은 회전수 영역부터 중회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 큰 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 원하는 토크를 출력시키는 데 필요한 전류가 저감하여, 구리 손실이 저감한다.

그리고, 중회전수 영역부터 상대적으로 높은 회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 작은 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 계자 약화 전류가 저감하여, 계자 약화 손실이 저감한다.

이에 의해, 예컨대 도 34a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(310)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 도 34b에 나타낸 제2 비교예)에 비 해, 회전수 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대되면서, 전동기(310)의 효율이 소정 효율 이상이 되는 고효율 영역(E)이 확대되고, 또한 도달가능한 최고 효율의 값이 증대된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 우선 내주측 회전자(311) 및 외주측 회전자(312)에는 둘레 방향을 따라 영구 자석(311a) 및 영구 자석(312a)이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자(312)의 영구 자석(312a)에 의한 계자 자속이 고정자 권선(313a)을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자(311)의 영구 자석(311a)에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기(310)의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선(313a)에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기(310)가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 기구(314)는, 외주측 회전자(312)에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 베인 로터(332)와, 내주측 회전자 본체(334)와 일체가 되어 내주측 회전자(311)의 일부를 구성하는 하우징(333)으로 내주측 회전자(311)의 내측에 형성된 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)에 작동유를 급배함으로써, 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이기 때문에, 전동기(310)가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서 의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)에 대한 작동유의 공급량을 제어함으로써, 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상을 계자 약화 상태와 계자 강화 상태 사이의 전기각 180°의 범위 내에서 무단계로 변경할 수 있다.

또한, 베인 로터(332) 및 하우징(333)이 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)을 내주측 회전자(311)의 내측에 형성하기 때문에, 특히 전동기(310)의 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

구체적으로, 베인 로터(332)의 블레이드부(336, …, 336)와 하우징(333)의 오목부(348, …, 348)로 형성된 제1 압력실(356, …, 356)에 작동유를 공급하면서 제2 압력실(357, …, 357)로부터 작동유를 배출시키면, 제1 압력실(356, …, 356)이 확대되는 방향으로 하우징(333)과 베인 로터(332) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되고, 그 결과 하우징(333)의 외측에 일체로 설치된 내주측 회전자(311)와, 베인 로터(332)에 일체로 설치된 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되어, 계자 약화 상태가 된다. 한편, 반대로 제2 압력실(357, …, 357)에 작동유를 공급하면서 제1 압력실(356, …, 356)로부터 작동유를 배출시키면, 제2 압력실(357, …, 357)이 확대되는 방향으로 하우징(333)과 베인 로터(332) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되고, 그 결과 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 되어, 계자 강화 상태가 된다. 이와 같이 회전 운동 기구(314)로서 베인 로터(332)와 하우징(333)을 갖는 간소한 베인 액츄에이터 기구를 사용하기 때문에, 전동기(310)가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

또한, 축선 방향의 단부면을 덮도록 외주측 회전자(312)에 고정된 드라이브 플레이트(331, 331)를 통해 베인 로터(332)가 외주측 회전자(312)에 일체로 설치되고, 또한 외주측 회전자(312)의 구동력을 출력하는 출력축(316)에도 일체로 설치되어 있기 때문에, 외주측 회전자(312)의 회전을 직결로 출력축(316)에 전달할 수 있는 한편, 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)에 도입되는 작동유의 압력은, 내주측 회전자(311)의 내측에 일체로 설치된 하우징(333)과 베인 로터(332) 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자(311)와 외주측 회전자(312) 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용된다. 따라서, 작동유로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 드라이브 플레이트(331, 331)가 외주측 회전자(312) 및 베인 로터(332)의 축선 방향 양 단부측에 고정될 때, 드라이브 플레이트(331, 331)와 외주측 회전자(312)의 단부면(312A, 312A) 사이에 심(325, 325)을 개재시키기 때문에, 조립시에 외주측 회전자(312) 및 베인 로터(332)의 축선 방향 길이의 제조 오차를 심(325, 325)에 의해 조정할 수 있다. 따라서, 조립으로 인해 드라이브 플레이트(331, 331)가 기우는 것을 방지할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(312)와 드라이브 플레이트(331, 331)는 심(325, 325)을 개재시킨 상태에서 볼트 체결부(363, …, 363)에 의해 연결되게 되지만, 심(325, 325)의 볼트 체결부(363, …, 363)보다 축심측에 형성된 비드(327)로 외주측 회전 자(312)와 드라이브 플레이트(331, 331)의 간극을 시일할 수 있다. 이에 따라, 하우징(333)과 베인 로터(332) 사이에 형성된 제1 압력실(356) 및 제2 압력실(357)로부터 작동유가 원심력으로 드라이브 플레이트(331, 331)와 내주측 회전자(311)의 간극(359)을 통과하더라도, 드라이브 플레이트(331, 331)와 외주측 회전자(312) 사이에 들어가는 것은 방지된다. 따라서, 외주측 회전자(312)와 드라이브 플레이트(331, 331) 사이를 통과하여 외주측 회전자(312)와 고정자(313) 사이에 작동유가 들어가는 것을 방지할 수 있고, 이들 사이에 마찰이 생기는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 압력실(356) 및 제2 압력실(357)로부터 원심력으로 드라이브 플레이트(331, 331)와 내주측 회전자(311)의 간극(359)을 통과하고, 또한 드라이브 플레이트(331, 331)와 외주측 회전자(312)의 사이에 들어가는 것이 심(325, 325)에 의해 방지된 작동유는, 외주측 회전자(312)와 내주측 회전자(311) 사이의 갭(360)에 들어가 외주측 회전자(312) 및 내주측 회전자(311)를 냉각하거나, 드라이브 플레이트(331, 331)의 갭(360)의 측방에 형성된 관통 구멍(331f, …, 331f)으로부터 드라이브 플레이트(331, 331)의 외측으로 배출되어, 원심력으로 고정자(313)의 주 고정자 권선(313a)에 가해져 이것을 냉각하거나 한다. 따라서, 외주측 회전자(312) 및 고정자(313)도 양호하게 냉각할 수 있다.

또한, 관통 구멍(331f, …, 331f)이, 인접하는 볼트 체결부(363, 363) 사이에 형성되기 때문에, 관통 구멍(331f, …, 331f) 및 볼트 체결부(363, …, 363)의 직경 방향의 편차량이 작아도 이들을 형성할 수 있다. 따라서, 이들 직경 방향의 편차량에 영향을 미치는 외주측 회전자(312)의 직경 방향 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 작동유가 베인 로터(332)를 경유하여 제1 압력실(356, …, 356) 및 제2 압력실(357, …, 357)에 대해 급배되기 때문에, 작동유의 유로 형성에 따른 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 전동기는 이하와 같은 특징점을 갖고 있다.

(14) 둘레 방향을 따라 배치된 내주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 내주측 영구 자석(311a)]을 구비하는 내주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 내주측 회전자(311)] 및 둘레 방향을 따라 배치된 외주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 외주측 영구 자석(312a)]을 구비하는 외주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 외주측 회전자(312)]의 서로의 회전 축선이 동축으로 배치되고, 적어도 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자 중 어느 하나를 상기 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경할 수 있는 회전 운동 수단[예컨대, 실시형태에서의 회전 운동 기구(314)]을 구비하는 전동기[예컨대, 실시형태에서의 전동기(310)]로서, 상기 회전 운동 수단은, 상기 내주측 회전자의 일부를 구성하는 하우징[예컨대, 실시형태에서의 하우징(333)]과, 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되는 동시에 상기 하우징과 함께 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(356), 제2 압력실(357)]을 형성하여 이 압력실에 도입되는 작동 유체압으로 상기 내주측 회전자에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터[예컨대, 실시형태에서의 베인 로터(332)]를 갖고 있고, 상기 외주측 회전자의 구동력을 출력축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(316)]에 전달하는 단부판[예컨대, 실시형태에서의 드라이브 플레이트(331)]이 상기 외주측 회전자 및 상기 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판 사이의 공간[예컨대, 실시형태에서의 공간(358)]에, 상기 내주측 회전자가 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되며, 상기 단부판과 상기 외주측 회전자의 단부면이 심[예컨대, 실시형태에서의 심(325)]을 통해 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.

이 전동기에 의하면, 내주측 회전자 및 외주측 회전자에는 둘레 방향을 따라 영구 자석이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속이 고정자 권선을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 수단은, 내주측 회전자의 일부를 구성하는 하우징과, 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 하우징과 함께 압력실을 형성하여 이 압력실에 도입되는 작동 유체압으로 하우징에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터를 갖는, 간소한 베인 액츄에이터를 사용하기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

또한, 외주측 회전자의 구동력을 출력축에 전달하는 단부판이 외주측 회전자 및 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판 사이의 공간에, 내주측 회전자가 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있기 때문에, 작동 유체의 압력을, 내주측 회전자의 일부를 구성하는 하우징과 베인 로터 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용할 수 있다. 따라서, 작동 유체로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 단부판이 외주측 회전자 및 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정될 때, 단부판과 외주측 회전자의 단부면 사이에 심을 개재시키기 때문에, 조립시에 외주측 회전자 및 베인 로터의 축선 방향 길이의 제조 오차를 심에 의해 조정할 수 있다. 따라서, 조립으로 인해 단부판이 기우는 것을 방지할 수 있다.

(15) 상기 (14)에 있어서, 상기 단부판에는, 상기 외주측 회전자와 상기 내주측 회전자 사이의 갭[예컨대, 실시형태에서의 갭(360)]의 측방에 관통 구멍[예컨대, 실시형태에서의 관통 구멍(331f)]이 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 압력실로부터 원심력으로 단부판과 내주측 회전자 사이를 통과하고, 또한 단부판과 외주측 회전자 사이에 들어가는 것이 심에 의해 방지된 작동 유체는, 단부판의 외주측 회전자와 내주측 회전자 사이의 갭의 측방에 형성된 관통 구멍으로부터 단부판의 외측으로 배출되고, 원심력으로 고정자에 가해져 이것을 냉각한다. 따라서, 고정자를 양호하게 냉각할 수 있다.

(16) 상기 (15)에 있어서, 상기 외주측 회전자와 상기 단부판은 상기 심을 사이에 둔 상태에서 소정 간격마다의 볼트 체결부[예컨대, 실시형태에서의 볼트 체 결부(363)]로 연결되어 있고, 상기 심에는, 상기 볼트 체결부보다 축심측에 굴곡부[예컨대, 실시형태에서의 비드(327)]가 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 외주측 회전자와 단부판은 심을 개재시킨 상태로 볼트 체결부로 연결되게 되지만, 심의 볼트 체결부보다 축심측에 형성된 굴곡부로 외주측 회전자와 단부판의 간극을 시일할 수 있다. 이에 의해, 하우징과 베인 로터 사이에 형성된 압력실로부터 작동 유체가 원심력으로 단부판과 내주측 회전자 사이를 통과하더라도, 단부판과 외주측 회전자 사이에 들어가는 것은 방지된다. 따라서, 외주측 회전자와 단부판 사이를 통과하여 외주측 회전자와 고정자 사이에 작동 유체가 들어가는 것을 방지할 수 있고, 이들 사이에 마찰이 생기는 것을 방지할 수 있다.

(17) 상기 (16)에 있어서, 상기 관통 구멍이, 인접하는 상기 볼트 체결부 사이에 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 관통 구멍이, 인접하는 볼트 체결부 사이에 형성되기 때문에, 관통 구멍 및 볼트 체결부의 직경 방향의 편차량이 작아도 이들을 형성할 수 있다.

[제7 실시형태]

이하, 본 발명의 제7 실시형태에 따른 전동기에 관해 도 35∼도 45b를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 따른 전동기(410)는, 도 35∼도 37에 나타낸 바와 같이, 이 전동기(410)의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치된 대략 원환형의 내주측 회전자(411)와, 이 내주측 회전자(411)에 대해 그 직경 방향 외측에 동축의 회전 축선을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 또한 회전 축선 방향의 위치를 맞춰 설치 된 대략 원환형의 외주측 회전자(412)와, 내주측 회전자(411) 및 외주측 회전자(412)를 회전시키는 회전 자계를 발생시키는 복수 상의 도 35에 나타낸 고정자 권선(413a)을 갖는 고정자(413)와, 내주측 회전자(411) 및 외주측 회전자(412)에 접속되고 비압축성 유체인 작동유(작동 유체)의 유압(유체압)으로 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412) 사이의 상대적인 위상을 변경하는 회전 운동 기구(회전 운동 수단; 414)와, 회전 운동 기구(414)에 대한 유압을 제어하는 도시를 생략한 유압 제어 장치를 구비한 브러쉬리스 DC 모터이다. 이 전동기(410)는, 예컨대 하이브리드 차량이나 전동 차량 등의 차량에 구동원으로서 탑재되게 되고, 이 경우 그 출력축(회전 운동축; 416)은 트랜스미션(도시 생략)의 입력축에 접속되어, 전동기(410)의 구동력이 트랜스미션을 통해 차량의 구동륜(도시 생략)에 전달되도록 되어 있다.

차량의 감속시에 구동륜측으로부터 전동기(410)에 구동력이 전달되면, 전동기(410)는 발전기로서 기능하여 소위 회생 제동력을 발생시키고, 차체의 운동 에너지를 전기 에너지(회생 에너지)로서 회수한다. 또한, 예컨대 하이브리드 차량에서는, 이 전동기(410)의 회전 축선이 내연 기관(도시 생략)의 크랭크 샤프트에 연결되어 있어, 내연 기관의 출력이 전동기(410)에 전달된 경우에도 전동기(410)는 발전기로서 기능하여 발전 에너지를 발생시킨다.

내주측 회전자(411)는, 그 회전 축선이 전동기(410)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 도 36에 나타낸 바와 같이, 대략 원통형의 내주측 로터 코어(421)를 갖고 있고, 이 내주측 로터 코어(421)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방 향으로 소정의 등피치로 복수(구체적으로는 16곳)의 내주측 자석 장착부(423, …, 423)가 마련되어 있다. 또한, 내주측 로터 코어(421)의 외주면(421A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(423, 423)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(421a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다. 이 내주측 로터 코어(421)는, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 내주측 자석 장착부(423, …, 423)는, 내주측 로터 코어(421)를 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(423a, 423a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(423a, 423a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 서로 센터 리브(423b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(423b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(423a, 423a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(411a)이 각각 장착되어 있다.

자석 장착 구멍(423a, …, 423a)에 각각 장착되는 영구 자석(411a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(411, 412)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 내주측 자석 장착부(423)에 마련된 한쌍의 자석 장착 구멍(423a, 423a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(411a, 411a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 내주측 자석 장착부(423, …, 423)에 있어서, 둘레 방향으로 인접하는 내주측 자석 장착부(423, 423)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(411a, 411a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(411a, 411a)이, 서 로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(411a, 411a)이 장착된 내주측 자석 장착부(423)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(411a, 411a)이 장착된 내주측 자석 장착부(423)가, 요홈(421a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 내주측 회전자(411)는, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(411a, …, 411a)을 구비하고 있다.

외주측 회전자(412)도, 회전 축선이 전동기(410)의 회전 축선과 동축이 되도록 배치되는 것으로, 대략 원통형의 외주측 로터 코어(422)을 갖고 있고, 이 외주측 로터 코어(422)에는, 그 외주측 부분에 둘레 방향으로 소정의 등피치로, 상기 내주측 자석 장착부(423, …, 423)와 동수의 외주측 자석 장착부(424, …, 424)가 설치되어 있다. 또한, 외주측 로터 코어(422)의 외주면(422A) 상에는, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(424, 424)의 모든 사이 위치에, 회전 축선에 평행하게 연장되는 요홈(422a)이 반경 방향으로 움푹 들어가 있게 형성되어 있다.

또한, 외주측 로터 코어(422)의 각 요홈(422a, …, 422a)의 각 내경측, 즉 외주측 자석 장착부(424, …, 424)의 인접하는 것끼리의 각 사이 위치에는, 각각 도 35에 나타낸 나사 구멍(422b)이 축선 방향을 따라 관통 형성되어 있다. 이 외주측 로터 코어(422)도, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

각 외주측 자석 장착부(424, …, 424)는, 회전 축선에 평행하게 관통하는 한쌍의 자석 장착 구멍(424a, 424a)을 각각 구비하고 있다. 한쌍의 자석 장착 구멍(424a, 424a)은 회전 축선에 평행한 방향에 대한 단면이 대략 직사각형으로 형성 되어 있고, 서로 센터 리브(424b)를 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 동일 평면내에 배치되어 있다. 이 평면은 센터 리브(424b)와 회전 축선을 연결한 반경선에 대해 직교한다. 각 자석 장착 구멍(424a, 424a)에는 회전 축선에 평행하게 연장되는 대략 판형상의 영구 자석(412a)이 각각 장착되어 있다.

각 자석 장착 구멍(424a, …, 424a)에 각각 장착되는 영구 자석(412a)은, 모두 두께 방향[즉, 각 회전자(411, 412)의 직경 방향]으로 동일하게 자화되어 있고, 동일한 외주측 자석 장착부(424)에 설치된 한쌍의 자석 장착 구멍(424a, 424a)에 장착되는 한쌍의 영구 자석(412a, 412a)은, 서로 자화 방향이 동일한 방향이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 모든 외주측 자석 장착부(424, …, 424)에 있어서, 둘레 방향으로 인접하는 외주측 자석 장착부(424, 424)끼리는, 한쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(412a, 412a) 및 다른쪽에 장착되는 한쌍의 영구 자석(412a, 412a)이, 서로 자화 방향이 상이한 방향이 되도록 설정된다. 즉, 외주측이 N극이 되는 한쌍의 영구 자석(412a, 412a)이 장착된 외주측 자석 장착부(424)에는, 외주측이 S극이 되는 한쌍의 영구 자석(412a, 412a)이 장착된 외주측 자석 장착부(424)가, 요홈(422a)을 사이에 두고 둘레 방향으로 인접하도록 되어 있다.

이상에 의해, 외주측 회전자(412)도, 둘레 방향을 따라 배치된 복수의 영구 자석(412a, …, 412a)을 구비하고 있다.

그리고, 내주측 회전자(411)의 각 내주측 자석 장착부(423, …, 423)와 외주측 회전자(412)의 각 외주측 자석 장착부(424, …, 424)는, 각 회전자(411, 412)의 직경 방향으로 서로 대향 배치가능해지도록 배치되어 있다. 이 대향 배치 상태의 경우, 모든 한쌍의 영구 자석(411a, 411a)이, 대응하는 어느 한쌍의 영구 자석(412a, 412a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다. 또한, 내주측 회전자(411)의 각 요홈(421a, …, 421a)과 외주측 회전자(412)의 각 요홈(422a, …, 422a)에 대해서도, 모든 요홈(421a, …, 421a)이, 대응하는 어느 한 요홈(422a)과 회전 방향의 위상을 일대일로 맞추는 상태가 된다.

이에 의해, 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412)의 회전 축선 둘레의 상대 위치에 따라, 전동기(410)의 상태를, 내주측 회전자(411)의 모든 영구 자석(411a, …, 411a)과 외주측 회전자(412)의 모든 영구 자석(412a, …, 412a)에 있어서, 쌍을 이루는 영구 자석(411a, 411a)과 쌍을 이루는 영구 자석(412a, 412a)의 동극의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(411a, 411a)과 쌍을 이루는 영구 자석(412a, 412a)이 대극 배치]되어 계자가 가장 약해지는 도 36에 나타낸 계자 약화 상태로부터, 쌍을 이루는 영구 자석(411a, 411a)과 쌍을 이루는 영구 자석(412a, 412a)의 이극의 자극끼리 대향 배치[즉, 쌍을 이루는 영구 자석(411a, 411a)과 쌍을 이루는 영구 자석(412a, 412a)이 동극 배치]되어 계자가 가장 강해지는 도 38에 나타낸 계자 강화 상태에 걸친 적절한 상태로 설정가능하게 되어 있다.

여기서, 도 35에 나타낸 고정자(413)는, 외주측 회전자(412)의 외주부에 대향 배치되는 대략 원통형으로 형성되고, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징(도시 생략) 등에 고정되어 있다.

다음으로, 상기와 같은 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412)의 상대적인 위상 변경을 행하는 회전 운동 기구(414)에 관해 설명한다.

본 실시형태의 회전 운동 기구(414)는, 도 35 및 도 37에 나타낸 바와 같이, 외주측 회전자(412)의 축선 방향 양측에 외주측 회전자(412)의 내측의 공간을 덮도록 고정되는 원판형의 한쌍의 드라이브 플레이트(단부판; 431,431)와, 이들 드라이브 플레이트(431, 431)로 협지됨으로써 외주측 회전자(412)의 내측에 일체로 설치되는 베인 로터(432)와, 베인 로터(432), 외주측 회전자(412) 및 드라이브 플레이트(431, 431) 사이에 배치되는 내주측 회전자(411)의 내측의 일부를 구성하는 하우징(433)을 갖고 있다. 베인 로터(432) 및 하우징(433)은, 예컨대 소결 등에 의해 형성된다.

한쌍의 드라이브 플레이트(431, 431)에는, 각각의 외주측 부분에, 축선 방향으로 관통하는 복수[나사 구멍(422b)과 동수]의 볼트 삽입 구멍(431a, …, 431a)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구멍(431a, …, 431a)보다 내측에는, 드라이브 플레이트(431)의 중심 축선을 중심으로 한 원환형을 이루어 축선 방향으로 움푹 들어간 도 35에 나타낸 환상 홈(오목부; 431b)이 일측에 형성되어 있다. 각 환상 홈(431b, 431b)은, 모두 드라이브 플레이트(431)의 중심 축선을 따르는 도 39에 나타낸 내측의 내주측 원통면(431ba) 및 외측의 외주측 원통면(431bb)과, 드라이브 플레이트(431)의 축직교 방향으로 따르는 홈 바닥면(431bc)을 갖고 있다.

또한, 한쌍의 드라이브 플레이트(431, 431)에는, 도 35에 나타낸 바와 같이, 환상 홈(431b)보다 내측에, 축선 방향으로 관통하는 복수의 볼트 삽입 구멍(431c, …, 431c)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 형성되어 있고, 이들 볼트 삽입 구 멍(431c, …, 431c)보다 내측에도, 축선 방향으로 관통하는 도 37에 나타낸 볼트 삽입 구멍(431d, …, 431d)이, 동일 원주상에서 등간격을 갖도록 볼트 삽입 구멍(431c, …, 431c)과 동수로 형성되어 있다. 여기서, 모든 볼트 삽입 구멍(431c, …, 431c)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 볼트 삽입 구멍(431c, 431c)끼리의 각 중앙 위치에 내측의 볼트 삽입 구멍(431d)이 형성되어 있다. 또한, 내측의 볼트 삽입 구멍(431d, …, 431d)의 내측에 있는 드라이브 플레이트(431)의 중심 위치에는 축선 방향으로 관통하는 끼워 맞춤 구멍(431e)이 형성되어 있다.

베인 로터(432)는, 원통형의 보스부(435)와, 이 보스부(435)의 외주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 복수(상기 볼트 삽입 구멍(431c)과 동수(구체적으로는 6곳)]의 블레이드부(436, …, 436)를 갖고 있다.

보스부(435)는, 외주측에 있고 블레이드부(436, …, 436)와 축선 방향 길이가 동일한 협지 베이스부(437)와, 이 협지 베이스부(437)의 내주측으로부터 축선 방향 양측으로 돌출된 원통형의 한쌍의 끼워 맞춤부(438)를 갖는 단차형을 이루고 있다. 협지 베이스부(437)에는, 축선 방향으로 관통하는 복수[상기 볼트 삽입 구멍(431d)과 동수]의 나사 구멍(435a)이 인접하는 블레이드부(436, 436)끼리의 중앙 위치에 각각 형성되어 있다. 또한, 보스부(435)의 내경측에는, 그 축선 방향 일측에 도 35에 나타낸 연결용 스플라인(435b)이 형성되어 있고, 축선 방향 타측에, 도 36에 나타낸 바와 같이 각 블레이드부(436, …, 436)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(436)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 각각 관통 하는 통로 구멍(435c, …, 435c)과, 각 블레이드부(436, …, 436)의 위치의 내주측으로부터 가장 가까운 블레이드부(436)의 기단의 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 각각 관통하는 통로 구멍(435d, …, 435d)이, 도 35에 나타낸 바와 같이 축선 방향의 위치를 다르게 하여 형성되어 있다.

이 베인 로터(432)의 내경측에, 외주측 회전자(412)의 구동력이 전달되는 출력축(416)이 부착되게 된다. 이 출력축(416)에는 보스부(435)의 연결용 스플라인(435b)에 결합되는 연결용 스플라인(416a)과, 연결용 스플라인(416a)으로 결합된 상태에서 보스부(435)의 모든 통로 구멍(435c)을 연통시키는 환상의 연통 홈(416b)과, 동일한 상태에서 모든 통로 구멍(435d)을 연통시키는 환상의 연통 홈(416c)과, 이들 연통 홈(416b, 416c)의 사이 위치 및 외측 양 위치에 형성된 시일 홈(416d, 416d, 416d)을 갖고 있고, 이들 시일 홈(416d, 416d, 416d)에는 베인 로터(432)와의 간극을 시일하는 도시를 생략한 시일 링이 각각 설치된다. 또한, 이 출력축(416)에는, 그 내부를 통과하여 연통 홈(416b)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(416e)과, 연통 홈(416c)에 대해 작동유를 급배하기 위한 통로 구멍(416f)이 형성되어 있다. 이 출력축(416)에는, 드라이브 플레이트(431, 431)보다 축선 방향 외측으로 돌출된 부분에, 예컨대 차량의 트랜스미션의 하우징에 유지되는 한쌍의 베어링(442, 442)을 끼워 맞추는 베어링 끼워 맞춤부(416g)가 각각 형성되어 있다.

각 블레이드부(436, …, 436)는, 대략 판형상을 이루고 있고, 도 36에 나타낸 바와 같이, 중간 위치에 축선 방향으로 관통하는 나사 구멍(436a)이 각각 형성 되어 있다. 또한, 원주 방향의 양측면에는, 각각 나사 구멍(436a)의 형성 위치보다 외주측에 한쌍의 오목 형상부(436b, 436b)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있고, 나사 구멍(436a)의 형성 위치보다 내측에도 오목 형상부(436c, 436c)가 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 각 블레이드부(436, …, 436)의 각각의 외주면에는, 외주면으로부터 중심측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(436d)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(436d, …, 436d)에는, 하우징(433)과의 간극을 시일하는 스프링 시일(444)이 각각 배치된다. 각 스프링 시일(444, …, 444)은, 외측에 설치되어 하우징(433)에 미끄럼 접촉하는 시일(444a)과, 내측에 설치되어 시일(444a)을 반경 방향 바깥쪽의 하우징(433)측으로 압박하는 스프링(444b)으로 구성되어 있다.

내주측 회전자(411)는, 상기 내주측 로터 코어(421)에 영구 자석(411a, …, 411a)을 장착하여 구성되는 링 형상의 내주측 회전자 본체(434)와, 이 내주측 회전자 본체(434)의 내측에 소정의 위상 관계를 이루도록 일체로 끼워 맞춰지는 하우징(433)으로 구성되어 있다.

내주측 회전자(411)의 일부를 구성하는 하우징(433)은, 직경 방향 두께가 얇은 원통형의 베이스부(446)와, 이 베이스부(446)의 내주면에 있어서 원주 방향의 등간격 위치로부터 반경 방향 내측으로 돌출된, 블레이드부(436)와 동수의 돌출부(447, …, 447)를 갖고 있다. 여기서, 베이스부(446)는, 도 35에 나타낸 바와 같이, 전체 주위에 걸쳐 돌출부(447) 및 내주측 회전자 본체(434)보다 축선 방향 양측으로 돌출되어 있고, 그 결과 내주측 회전자(411)에는, 축선 방향 양측 각각 에, 내주측 회전자(411)의 중심 축선을 중심으로 한 원환형을 이루고 축선 방향으로 돌출된 볼록부(446a)가 베이스부(446)의 일부에 의해 형성되어 있다. 각 볼록부(446a, 446a)는, 내주측 회전자(411)의 중심 축선을 모두 따르는 도 39에 나타낸 내측의 내주측 원통면(446aa) 및 외측의 외주측 원통면(446ab)과, 내주측 회전자(411)의 축직교 방향을 따르는 선단부면(446ac)을 갖고 있다.

내주측 회전자(411)의 일부를 구성하는 하우징(433)의 각 돌출부(447, …, 447)는, 도 36에 나타낸 바와 같이, 각각 축선 방향에서 볼 때 끝이 가는 대략 이등변 삼각형을 이루고 있고, 모든 돌출부(447, …, 447)에 있어서, 원주 방향으로 인접하는 돌출부(447, 447)끼리의 각 사이에 상기 베인 로터(432)의 블레이드부(436)를 배치가능한 반경 방향으로 움푹 들어간 직경 방향 오목부(448)가 형성된다. 각 돌출부(447, …, 447)에는, 축선 방향의 양면으로부터 소정의 등깊이로 움푹 들어간 한쌍의 중량 경감 구멍(447a, 447a)이 형성되어 있고, 또한 각각의 내단부면에는, 외경측을 향해 움푹 들어간 시일 유지 홈(447b)이 축선 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이들 시일 유지부(447b, …, 447b)에는, 베인 로터(432)의 보스부(435)의 외주면과의 간극을 시일하는 스프링 시일(450)이 각각 배치된다. 이들 스프링 시일(450, …, 450)은, 내주측에 설치되어 베인 로터(432)의 보스부(435)에 미끄럼 접촉하는 시일(450a)과, 외경측에 설치되어 시일(450a)을 베인 로터(432)측으로 압박하는 시일 스프링(450b)으로 구성되어 있다. 여기서, 하우징(433)의 볼록부(446a, 446a)를 포함하는 베이스부(446)는, 직경 방향 오목부(448, …, 448)보다 반경 방향 외측에 있다. 하우징(433)을 내주측 회전자 본 체(434)에 볼트 등의 체결에 의해 일체로 연결해도 된다.

상기 각 부품을 조립하는 경우, 예컨대 일측 드라이브 플레이트(431)에 외주측 회전자(412)를 결합한 상태에서, 이 드라이브 플레이트(431)의 각 볼트 삽입 구멍(431a, …, 431a)에 각각 볼트(452)를 삽입하고, 각 볼트(452, …, 452)를 각각 외주측 회전자(412)의 나사 구멍(422b)에 나사 결합시킨다. 또한, 베인 로터의 일측 끼워 맞춤부(438)를 끼워 맞춤 구멍(431e)에 끼워 맞춤으로써 이 드라이브 플레이트(431)에 베인 로터(432)를 결합한 상태에서, 이 드라이브 플레이트(431)의 각 볼트 삽입 구멍(431d, …, 431d)에 도시를 생략한 볼트를 각각 삽입하고, 각 볼트를 각각 베인 로터(432)의 보스부(435)의 나사 구멍(435a)에 나사 결합시킨다. 또한, 이 드라이브 플레이트(431)의 각 볼트 삽입 구멍(431c, …, 431c)에 각각 볼트(454)를 삽입하여, 각 볼트(454, …, 454)를 각각 베인 로터(432)의 블레이드부(436)의 나사 구멍(436a)에 나사 결합시킨다. 그리고, 베인 로터(432)의 각 블레이드부(436, …, 436)에 각각 스프링 시일(444)을 부착한 상태로, 각 블레이드부(436, …, 436)를 각각 일대일로 대응하는 직경 방향 오목부(448)에 넣듯이, 내주측 회전자 본체(434)의 내측에 하우징(433)을 사전 압입하여 구성된 내주측 회전자(411)를, 스프링 시일(450, …, 450)을 부착한 상태로 삽입한다. 이때, 내주측 회전자(411)의 한쪽 볼록부(446a)를 이 드라이브 플레이트(431)의 환상 홈(431b)에 끼워 맞춘다.

그리고, 베인 로터(432)의 타측 끼워 맞춤부(438)를 끼워 맞춤 구멍(431e)에 끼워 맞춤으로써 타측 드라이브 플레이트(431)를 반대측으로부터 결합한다. 이때, 내주측 회전자(411)의 다른쪽 볼록부(446a)를 타측 드라이브 플레이트(431)의 환상 홈(431b)에 끼워 맞춘다. 이 드라이브 플레이트(431)의 각 볼트 삽입 구멍(431a, …, 431a)에 각각 볼트(452)를 삽입하고, 각 볼트(452, …, 452)를 각각 외주측 회전자(412)의 나사 구멍(422b)에 나사 결합시킨다. 또한, 이 드라이브 플레이트(431)의 각 볼트 삽입 구멍(431d, …, 431d)에 도시를 생략한 볼트를 삽입하고, 각 볼트를 각각 베인 로터(432)의 보스부(435)의 나사 구멍(435a)에 나사 결합시키며, 또한 각 볼트 삽입 구멍(431c, …, 431c)에 각각 볼트(454)를 삽입하고, 각 볼트(454, …, 454)를 각각 베인 로터(432)의 블레이드부(436)의 나사 구멍(436a)에 나사 결합시킨다. 그 결과, 외주측 회전자(412)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(431, 431)가, 각각 베인 로터(432)의 각 블레이드부(436, …, 436)와는 볼트(454, …, 454)에 의해 일체로 고정되고, 보스부(435)와 도시를 생략한 볼트에 의해 일체로 고정된다. 블레이드부(436, …, 436)를 드라이브 플레이트(431)에 고정하는 볼트(454, …, 454)는, 외주측 회전자(412)를 드라이브 플레이트(431)에 고정하는 볼트(452, …, 452)보다 갯수는 적고 사이즈는 큰 것이 사용되고 있다.

그 후, 출력축(416)이 베인 로터(432)의 내측에 끼워 맞춰지고, 이때 연결 스플라인(416a) 및 연결 스플라인(435b)이 결합된다. 그 결과, 출력축(416)이 베인 로터(432)에 일체로 고정된 상태가 된다. 물론, 상기 조립 순서는 일례이며, 상기와는 다른 순서로 조립하는 것도 가능하다.

이상에 의해, 하우징(433)과 내주측 회전자 본체(434)가 일체로 되어 구성되 는 내주측 회전자(411)가, 외주측 회전자(412)의 내측, 그리고 로터(432)의 외측에 있는 드라이브 플레이트(431, 431) 사이의 공간(458)에 설치되게 되고, 드라이브 플레이트(431, 431)의 환상 홈(431b, 431b)에 들어가는 베이스부(446)의 축선 방향 양측의 볼록부(446a, 446a)에서 회전가능하게 유지되게 된다. 또한, 하우징(433)의 직경 방향 오목부(448, …, 448) 각각에 한장씩 베인 로터(432)의 블레이드부(436)가 배치된다. 또한, 베인 로터(432)에 스플라인 결합되는 출력축(416)은, 외주측 회전자(412), 드라이브 플레이트(431, 431) 및 베인 로터(432)와 일체로 또한 회전가능하게 되고, 구체적으로는 일체로 고정된다.

여기서, 상기 조립 상태로, 도 39에 나타낸 바와 같이, 내주측 회전자(411)의 축선 방향 양측의 볼록부(446a, 446a)는, 각각 대향하는 드라이브 플레이트(431)의 환상 홈(431b) 내에 들어가지만, 이때 볼록부(446a)의 내주측 원통면(446aa)이 전체 주위에 걸쳐 환상 홈(431b)의 내주측 원통면(431ba)에 미끄럼 접촉함으로써 내주측 회전자(411)와 드라이브 플레이트(431)와의 중심 축선을 맞추게 된다(소위 인로우 끼워 맞춤). 또한, 볼록부(446a)가 환상 홈(431b) 내에 들어감으로써, 내주측 원통면(431ba)과 내주측 원통면(446aa) 사이의 미끄럼 접촉을 위한 미소 간극(400Sa)과, 여기에 이어지는 홈 바닥면(431bc)과 선단부면(446ac) 사이의 간극(400Sc)과, 여기에 이어지는 외주측 원통면(431bb)과 외주측 원통면(446ab) 사이의 간극(400Sb)이 굴곡 형상을 이루게 되고, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)보다 외측, 즉 회전시의 원심력에 의해 제1 압력실(456, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)로부터 작동유가 누설되는 부분에 미로형 시일(459)을 구성한다.

외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a, …, 412a)과 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a, …, 411a)이 이극끼리 대향시키는 계자 강화 상태일 때, 도 38에 나타낸 바와 같이 모든 블레이드부(436, …, 436)가 각각 대응하는 직경 방향 오목부(448) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 일측에 인접하는 돌출부(447)와 맞닿게 되어, 맞닿는 돌출부(447)와의 사이에 제1 압력실(456)을 형성하고, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 반대측에 인접하는 돌출부(447)와의 사이에 제1 압력실(456)보다 넓은 제2 압력실(457)을 형성하게 된다[바꿔 말하면, 오목부(448, …, 448) 및 오목부(448, …, 448)에 수용되는 블레이드부(436, …, 436)로 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)이 형성된다]. 그 결과, 이들 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)은, 내주측 회전자(411)의 내측에 형성된다.

반대로, 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a, …, 412a)과 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a, …, 411a)이 동극끼리 대향시키는 계자 약화 상태일 때, 도 36에 나타낸 바와 같이, 모든 블레이드부(436, …, 436)가 각각 대응하는 직경 방향 오목부(448) 내에서 회전 방향에 있어서 동일한 상기 반대측에 인접하는 돌출부(447)와 맞닿아 제2 압력실(457)을 축소하게 되고, 블레이드부 각각이 회전 방향에 있어서 동일한 상기 일측에 인접하는 돌출부(447)와의 사이의 제1 압력실(456)을 확대하게 된다. 각 제1 압력실(456, …, 456)에 베인 로터(432)의 각 통로 구멍(435c, …, 435c)이 항상 개구되도록 일대일로 설치되고, 각 제2 압력 실(457, …, 457)에 베인 로터(432)의 각 통로 구멍(435d, …, 435d)이 항상 개구되도록 일대일로 설치되어 있다.

여기서, 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)는, 영구 자석(412a, …, 412a) 및 영구 자석(411a, …, 411a)이 서로 다른 극성으로 대향하여 서로 흡인하는 도 38에 나타낸 계자 강화 상태의 위치를, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)이 실질적으로 작동 유압을 받지 않는 때의 원점 위치로 설정하고 있다. 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)은 작동 유압을 받지 않는 상태에서도 작동유로 채워져 있다. 그리고, 이 원점 위치에 있는 상태로부터, 각 제1 압력실(456, …, 456)에 각 통로 구멍(435c, …, 435c)을 통해 작동유를 도입하는[즉, 제1 압력실(456, …, 456)에 작동 유압을 도입하는] 동시에 각 제2 압력실(457, …, 457)로부터 각 통로 구멍(435d, …, 435d)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)는, 자력에 반하여 상대 회전하여 계자 약화 상태가 된다. 반대로, 각 제2 압력실(457, …, 457)에 각 통로 구멍(435d, …, 435d)을 통해 작동유를 도입하는 동시에 각 제1 압력실(456, …, 456)로부터 각 통로 구멍(435c, …, 435c)을 통해 작동유를 배출시키면, 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)는, 원점 위치로 되돌아가 계자 강화 상태가 되지만, 이때는 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a, …, 412a)과 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a, …, 411a)이 자력으로 서로 흡인하게 되므로, 각 제2 압력실(457, …, 457)에 도입하는 작동유의 압력은, 계자 약화 상태로 위상 변경하는 경우에 필요한 압력보다 낮아도 되고, 경우에 따라서는 유압을 도입하지 않아도 작동유를 급배하기만 해도 된다.

여기서, 전동기(410)는, 내주측 회전자(411)가, 외주측 회전자(412)에 대해 영구 자석(412a, …, 412a) 및 영구 자석(411a, …, 411a)을 서로 동일한 극성을 대향시킨 계자 약화 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있다. 즉, 전동기(410)는, 차량의 전진 주행시에 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)를, 도 36 및 도 38에서의 시계 방향으로 회전시키도록 설정되어 있고, 도 36에 나타낸 계자 약화 상태로부터 외주측 회전자(412)가 감속하면 플로팅 상태에 있는 내주측 회전자(411)에 도 38에 나타낸 계자 강화 상태로 되돌아가고자 하는 관성 모멘트가 생기는 것이다.

여기서, 작동유가 비압축성이기 때문에, 상기와 같은 계자 강화 상태 및 계자 약화 상태의 양 한계 단부로의 위상의 변경은 물론, 이들 양 한계 단부의 사이의 중간 위치라 하더라도, 도시를 생략한 유압 제어 장치가, 예컨대 도시를 생략한 개폐 밸브의 차단을 통해 모든 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)로부터의 작동유의 급배를 정지시킴으로써, 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)는 그 시점에서의 위상 관계를 유지하게 되어, 임의의 계자 상태에서 위상 변경을 정지시킬 수 있다.

이상에 의해, 상기 베인 로터(432)는, 외주측 회전자(412)에 대해 일체로 고정되어 일체로 또한 회전가능하게 되고, 내주측 회전자(411)의 내측에 배치되게 된다. 또한, 베인 로터(432)는, 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)의 축선 방향의 양 단부면을 덮도록 외주측 회전자(412)에 고정된 드라이브 플레이트(431, 431)를 통해 외주측 회전자(412)에 일체로 고정되고, 외주측 회전자(412)의 구동력을 출력하는 출력축(416)에도 일체로 설치되어 있다. 또한, 상기 하우징(433)은, 내주측 회전자 본체(434)에 대해 일체로 끼워 맞춰져 일체로 또한 회전가능하게 되고, 그 직경 방향 오목부(448)이 베인 로터(432)와 함께 제1 압력실(456) 및 제2 압력실(457)을 내주측 회전자(411)의 내측에 형성한다. 또한, 이들 제1 압력실(456) 및 제2 압력실(457)에 대한 작동유의 급배, 즉 작동 유압의 도입 제어에 의해 하우징(433)에 대한 베인 로터(432)의 상대적인 위상을 변경하고, 그 결과 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412) 사이의 상대적인 위상을 변경하게 된다. 여기서, 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412) 사이의 상대적인 위상은, 적어도 전기각의 180°만큼 진각측 또는 지각측으로 변화가능해지고, 전동기(410)의 상태는, 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a)과 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a)의 동극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 약화 상태와, 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a)과 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a)의 이극의 자극끼리 대향 배치되는 계자 강화 상태 사이의 적절한 상태로 설정가능해진다.

또한, 외주측 회전자(412)의 구동력을 출력축(416)에 전달하는 드라이브 플레이트(431)가 외주측 회전자(412) 및 베인 로터(432)의 축선 방향 양 단부면에 각각 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자(412), 베인 로터(432) 및 양 드라이브 플레이트(431, 431) 사이의 도 36에 나타낸 공간(458)에, 내주측 회전자 본체(434) 및 하우징(433)이 일체로 된 내주측 회전자(411)가, 둘레 방향으로 회전가 능하게 배치되어 있다. 내주측 회전자 본체(434) 및 하우징(433)이 일체로 된 내주측 회전자(411)는, 공간(458) 내에 플로팅 상태로 회전가능하게 설치되어 있다[즉, 드라이브 플레이트(431, 431) 및 출력축(416)에는 고정되어 있지 않다].

예컨대, 도 40a에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a)과 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a)이 동극 배치되는 계자 강화 상태와, 예컨대 도 40b에 나타낸 바와 같이 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a)과 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a)이 대극 배치되는 계자 약화 상태에서는, 예컨대 도 41에 나타낸 바와 같이, 유기 전압의 크기가 변화하기 때문에, 전동기(410)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

이 유기 전압 정수 Ke는, 예컨대 각 회전자(411, 412)의 회전에 의해 고정자 권선(413a)의 권선 단부에 유기되는 유기 전압의 회전수비이며, 또한 극대수 p와, 모터 외경 R과, 모터 적층 두께 L과, 자속 밀도 B와, 턴수 T의 곱에 의해, Ke=8×p×R×L×B×T×π로서 기술가능하다. 이에 의해, 전동기(410)의 상태를 계자 강화 상태와 계자 약화 상태 사이에서 변화시킴으로써, 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a)과 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a)에 의한 계자 자속의 자속 밀도 B의 크기가 변화하여, 유기 전압 정수 Ke가 변경되게 된다.

여기서, 예컨대 도 42a에 나타낸 바와 같이, 전동기(410)의 토크는 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(413a)에 통전되는 전류의 곱에 비례[토크 ∝(Ke×전류)]한다.

또한, 예컨대 도 42B에 나타낸 바와 같이, 전동기(410)의 계자 약화 손실은 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱에 비례[계자 약화 손실 ∝(Ke×회전수)]하기 때문에, 전동기(410)의 허용 회전수는 유기 전압 정수 Ke와 회전수의 곱의 역수에 비례[허용 회전수 ∝(1/(Ke×회전수))]한다.

즉, 예컨대 도 43에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(410)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 큰 토크를 출력가능해지는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(410)에서는, 출력가능한 토크가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전할 수 있게 되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다.

이 때문에, 예컨대 도 44a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(410)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 토크 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(410)의 출력은, 유기 전압 정수 Ke와 고정자 권선(413a)에 통전되는 전류와 회전수의 곱으로부터 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값에 비례[출력 ∝(Ke×전류×회전수-계자 약화 손실-다른 손실)]한다. 즉, 예컨대 도 44b에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 큰 전동기(410)에서는, 운전가능한 회전수가 상대적으로 저하되지만, 상대적으로 낮은 회전수 영역 에서의 출력이 증대되는 한편, 유기 전압 정수 Ke가 상대적으로 작은 전동기(410)에서는, 상대적으로 낮은 회전수 영역에서의 출력이 저하되지만, 상대적으로 높은 회전수까지 운전가능해지면서 상대적으로 높은 회전수에서의 출력이 증대되어, 유기 전압 정수 Ke에 따라 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 변화한다. 이 때문에, 전동기(410)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화[예컨대, 순서대로 A, B(<A), C(<B)로 변화]하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 제1∼제3 비교예)에 비해, 출력 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대된다.

또한, 전동기(410)의 효율은, 고정자 권선(413a)에 대한 입력 전력으로부터 구리 손실, 계자 약화 손실 및 다른 손실을 감산하여 얻은 값을 입력 전력으로 나누어 얻은 값에 비례[효율 ∝((입력 전력-구리 손실-계자 약화 손실-다른 손실)/입력 전력)]한다.

이 때문에, 상대적으로 낮은 회전수 영역으로부터 중회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 큰 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 원하는 토크를 출력시키는 데 필요한 전류가 저감하여 구리 손실이 저감한다.

그리고, 중회전수 영역으로부터 상대적으로 높은 회전수 영역에 있어서는, 상대적으로 작은 유기 전압 정수 Ke를 선택함으로써, 계자 약화 전류가 저감하여, 계자 약화 손실이 저감한다.

이에 의해, 예컨대 도 45a에 나타낸 실시예와 같이, 전동기(410)의 회전수가 증대됨에 따라 유기 전압 정수 Ke가 저하 경향으로 변화하도록 설정함으로써, 유기 전압 정수 Ke를 변화시키지 않는 경우(예컨대, 도 45b에 나타낸 제2 비교예)에 비해, 회전수 및 회전수에 대한 운전가능 영역이 확대되면서, 전동기(410)의 효율이 소정 효율 이상이 되는 고효율 영역(E)이 확대되고, 또한 도달가능한 최고 효율의 값이 증대된다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 우선 내주측 회전자(411) 및 외주측 회전자(412)에는 둘레 방향을 따라 영구 자석(411a) 및 영구 자석(412a)이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자(412)의 영구 자석(412a)에 의한 계자 자속이 고정자 권선(413a)을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자(411)의 영구 자석(411a)에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기(410)의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선(413a)에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기(410)가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 기구(414)로서, 내주측 회전자 본체(434) 및 하우징(433)이 일체로 된 내주측 회전자(411)와, 외주측 회전자(412)에 일체로 설치되며, 하우징(433)과 함께 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)을 형성하고, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)에 도입되는 작동 유압으로 하우징(433)에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터(432)를 갖는 간소한 베인 액츄에이터 기구를 사용하기 때문에, 전동기(410)가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변 으로 할 수 있다.

또한, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)에 대한 작동유의 공급량을 제어함으로써, 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412) 사이의 상대적인 위상을 계자 약화 상태와 계자 강화 상태 사이의 전기각 180°의 범위 내에서 무단계로 변경할 수 있다.

또한, 베인 로터(432) 및 하우징(433)이 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)을 내주측 회전자(411)의 내측에 형성하기 때문에, 특히 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(412)의 구동력을 직결하여 출력축(416)에 전달하는 드라이브 플레이트(431, 431)가 외주측 회전자(412) 및 베인 로터(432)의 축선 방향 양 단부면에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자(412), 베인 로터(432) 및 양 드라이브 플레이트(431, 431) 사이의 공간(458)에, 내주측 회전자 본체(434) 및 하우징(433)이 일체로 된 내주측 회전자(411)가 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있기 때문에, 이 내주측 회전자(411)는, 외주측 회전자(412), 베인 로터(432), 양 드라이브 플레이트(431, 431) 및 출력축(416)에 대해 어디에도 고정도 연결도 되지 않는 플로팅 상태로 유지되게 된다. 그 결과, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)에 도입되는 작동유의 압력은, 내주측 회전자(411)의 내측의 하우징(433)과 베인 로터(432) 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412) 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용되게 된다. 따라서, 작동유로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 드라이브 플레이트(431, 431)에 형성된 축선 방향으로 움푹 들어간 환상 홈(431b, 431b)에, 내주측 회전자(411)에 형성된 축선 방향으로 돌출된 볼록부(446a, 446a)를 끼워 맞춤으로써, 상대 회전 운동시에 내주측 원통면(446aa)을 내주측 원통면(431ba)에 미끄럼 접촉시키기 때문에, 내주측 회전자(411)와 드라이브 플레이트(431, 431)에 고정된 외주측 회전자(412)와의 중심 축선을 맞춘 상태로 이들을 상대적으로 회전 운동시킬 수 있다. 이와 같이, 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412)를 항상 기계적으로 센터링할 수 있기 때문에, 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412)의 갭을 좁게 할 수 있어 성능 향상을 도모할 수 있다.

또한, 볼록부(446a, 446a)가, 내주측 회전자(411)의 축심을 중심으로 한 원환형으로 형성되어 있기 때문에, 내주측 회전자(411)와 외주측 회전자(412)를 확실하게 센터링할 수 있다.

또한, 볼록부(446a, 446a)와 환상 홈(431b, 431b)으로 굴곡 형상의 미로형 시일(459)을 형성하고 있기 때문에, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)로부터 작동유가 누설되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(412)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(431, 431)가, 각각 베인 로터(432)의 블레이드부(436, …, 436)와 일체로 고정되어 있기 때문에, 블레이드부(436, …, 436)와 드라이브 플레이트(431, 431)의 간극을 작동유가 통과해 버리는 것을 억제할 수 있고, 블레이드부(436, …, 436)의 변형 및 이 변형에 기인한 블레이드부(436, …, 436)의 선단측의 변위를 억제할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(412)의 축선 방향 양 단부면에 고정된 드라이브 플레이트(431, 431)가, 각각 베인 로터(432)를 통해 출력축(416)과 일체로 고정되어 있기 때문에, 출력축(416)에 대해, 외주측 회전자(412), 베인 로터(432) 및 양 드라이브 플레이트(431, 431)가 양단부에서 지지되는 식으로 지지되게 된다. 따라서, 외주측 회전자(412), 베인 로터(432) 및 양 드라이브 플레이트(431, 431)를 양호하게 지지할 수 있다.

또한, 외주측 회전자(412) 및 내주측 회전자(411)는, 영구 자석(411a, …, 411a) 및 영구 자석(412a, …, 412a)이 서로 다른 극성으로 대향하는 위치를, 제1 압력실(456, …, 456) 및 제2 압력실(457, …, 457)이 실질적으로 작동 유압을 받지 않는 때의 원점 위치로 설정하고 있기 때문에, 자력에 의해 원점 위치로 신속히 복귀할 수 있다.

또한, 내주측 회전자(411)는, 외주측 회전자(412)에 대해 영구 자석(411a, …, 411a) 및 영구 자석(412a, …, 412a)을 서로 동일한 극성을 대향시킨 상태로부터 원점 위치로 되돌아갈 때의 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있기 때문에, 감속 회전시에는, 자력 뿐만 아니라 관성 모멘트에 의해서도 원점 위치로 더욱 원활하게 복귀할 수 있다. 따라서, 감속시의 원점 위치로의 복귀를 더욱 신속히 할 수 있어, 다음 가속 회전시의 응답성을 향상시킬 수 있기 때문에, 특히 차량의 주행용으로 사용한 경우에 적합해진다.

또한, 작동유가 베인 로터(432)를 경유하여 제1 압력실(456, …, 456) 및 제 2 압력실(457, …, 457)에 대해 급배되기 때문에, 작동유의 유로 형성에 의해 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있다.

[제8 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제8 실시형태에 따른 전동기에 관해 주로 도 46을 참조하여 제7 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 상기 제7 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

본 실시형태에서는, 볼록부(446a)가 내주측 회전자(411)와는 별체이며 내주측 회전자(411)에 끼워 맞춰지는 원환형의 링 부재(461)로 구성되어 있다.

즉, 본 실시형태에서는, 내주측 회전자(411)의 베이스부(446)가 돌출부(447, …, 447) 및 내주측 회전자 본체(434)에 대해 축선 방향으로 돌출되어 있지 않고, 동일 평면을 이루고 있다. 그리고, 베이스부(446)의 축방향의 양 단부면 각각에 축선 방향으로 움푹 들어간 원환형의 끼워 맞춤 홈(446b)이 형성되어 있다.

그리고, 각 끼워 맞춤 홈(446b, 446b) 각각에 끼워 맞춤 홈(446b)의 깊이보다 긴 축방향 폭의 링 부재(461)가 끼워 맞춰져 고정된다. 이에 의해, 링 부재(461, 461) 각각의 내주측 회전자(411)로부터 돌출된 부분이 볼록부(446a)를 구성한다.

이러한 본 실시형태에 의하면, 볼록부(446a, 446a)가, 각각 링 부재(461)를 내주측 회전자(411)에 끼워 맞춰 형성되기 때문에, 내주측 회전자(411)의 축선 방향의 양 단부면의 가공이 용이해진다. 즉, 내주측 회전자(411)의 양 단부면은, 회전중에 드라이브 플레이트(431, 431)에 접촉할 가능성이 있거나 하기 때문에, 평면 도 및 면조도를 확보해야 하여 연삭 가공이 필요하지만, 링 부재(461)를 끼워 맞추기 전의 볼록부(446a)가 없는 상태로 연삭 가공을 할 수 있기 때문에 가공이 용이해진다.

상기 환상 홈(431b)을 내주측 회전자(411)에 마련하고, 환상 홈(431b)에 들어가는 볼록부(446a)를 드라이브 플레이트(431)에 마련해도 된다. 즉, 내주측 회전자(411) 및 드라이브 플레이트(431) 중 어느 한쪽에 축선 방향으로 움푹 들어간 환상 홈(431b)이 형성되고, 내주측 회전자(411) 및 드라이브 플레이트(431) 중 다른 어느 한쪽에 축선 방향으로 돌출되어 회전 운동시에 환상 홈(431b) 내를 미끄럼 이동하는 볼록부(446a)가 형성되어 있으면 된다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 전동기는 이하와 같은 특징점을 갖고 있다.

(18) 둘레 방향을 따라 배치된 내주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 내주측 영구 자석(411a)]을 구비하는 내주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 내주측 회전자(411)] 및 둘레 방향을 따라 배치된 외주측 영구 자석[예컨대, 실시형태에서의 외주측 영구 자석(412a)]을 구비하는 외주측 회전자[예컨대, 실시형태에서의 외주측 회전자(412)]의 서로의 회전 축선이 동축으로 배치되고, 적어도 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자 중 어느 하나를 상기 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경할 수 있는 회전 운동 수단[예컨대, 실시형태에서의 회전 운동 기구(414)]을 구비하는 전동기[예컨대, 실시형태에서의 전동기(410)]로서, 상기 회전 운동 수단은, 상기 내주측 회전자의 일부를 구성하는 하우징[예컨대, 실시형태에서의 하우 징(433)]과, 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되는 동시에 상기 하우징과 함께 압력실[예컨대, 실시형태에서의 제1 압력실(456), 제2 압력실(457)]을 형성하여 이 압력실에 도입되는 작동 유체압으로 상기 내주측 회전자에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터[예컨대, 실시형태에서의 베인 로터(432)]를 갖고 있고, 상기 외주측 회전자의 구동력을 출력축[예컨대, 실시형태에서의 출력축(416)]에 전달하는 단부판[예컨대, 실시형태에서의 드라이브 플레이트(431)]가 상기 외주측 회전자 및 상기 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판 사이의 공간[예컨대, 실시형태에서의 공간(458)]에, 상기 내주측 회전자가 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되며, 상기 내주측 회전자 및 상기 단부판 중 어느 한쪽에는 축선 방향으로 움푹 들어간 오목부[예컨대, 실시형태에서의 환상 홈(431b)]이 형성되고, 상기 내주측 회전자 및 상기 단부판 중 다른 어느 한쪽에는 축선 방향으로 돌출되어 회전 운동시에 상기 오목부 안을 미끄럼 이동하는 볼록부[예컨대, 실시형태에서의 볼록부(446a)]가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.

이 전동기에 의하면, 내주측 회전자 및 외주측 회전자에는 둘레 방향을 따라 영구 자석이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속이 고정자 권선을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선에 대한 통 전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 수단은, 내주측 회전자의 일부를 구성하는 하우징과, 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 하우징과 함께 압력실을 형성하여 이 압력실에 도입되는 작동 유체압으로 하우징에 대한 상대적인 위상을 변경하는 베인 로터를 갖는, 간소한 베인 액츄에이터를 사용하기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 확실하게 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있다.

또한, 외주측 회전자의 구동력을 출력축에 전달하는 단부판이 외주측 회전자 및 베인 로터의 축선 방향 양 단부측에 고정됨으로써 포위되는 이들 외주측 회전자, 베인 로터 및 양 단부판 사이의 공간에, 하우징이 일부를 이루는 내주측 회전자가 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있기 때문에, 작동 유체의 압력을, 내주측 회전자의 일부를 구성하는 하우징과 베인 로터 사이의 상대적인 위상, 즉 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상의 변경을 위해 주로 사용할 수 있다. 따라서, 작동 유체로 발생시킬 필요가 있는 압력을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 내주측 회전자 및 단부판 중 어느 한쪽에 형성된 축선 방향으로 움푹 들어간 오목부에, 내주측 회전자 및 단부판 중 다른 어느 한쪽에 형성된 축선 방향으로 돌출된 볼록부를 미끄럼 이동시키기 때문에, 단부판에 고정된 외주측 회전자와 내주측 회전자와의 중심 축선을 맞춘 상태로 이들을 상대적으로 회전 운동시킬 수 있다. 이와 같이, 내주측 회전자와 외주측 회전자를 기계적으로 센터링할 수 있기 때문에, 내주측 회전자와 외주측 회전자의 갭을 좁게 할 수 있어, 성능 향상을 도모할 수 있다.

(19) 상기 (18)에 있어서, 상기 볼록부는 원환형으로 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 볼록부가 원환형으로 형성되어 있기 때문에, 내주측 회전자와 외주측 회전자를 확실하게 센터링할 수 있다.

(20) 상기 (19)에 있어서, 상기 볼록부는, 링 부재[예컨대, 실시형태에서의 링 부재(461)]를 상기 내주측 회전자에 끼워 맞춰 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 볼록부는, 링 부재를 내주측 회전자에 끼워 맞춰 형성되기 때문에, 내주측 회전자의 단부면의 가공이 용이해진다.

(21) 상기 (19) 또는 (20)에 있어서, 상기 볼록부와 상기 오목부로 미로형 시일[예컨대, 실시형태에서의 미로형 시일(459)]을 형성하고 있는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 볼록부와 오목부로 미로형 시일을 형성하고 있기 때문에, 압력실로부터 작동유가 누설되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 전동기에 의하면, 내주측 회전자 및 외주측 회전자에는 둘레 방향을 따라 영구 자석이 배치됨으로써, 예컨대 외주측 회전자의 영구 자석에 의한 계 자 자속이 고정자 권선을 쇄교하는 쇄교 자속량을, 내주측 회전자의 영구 자석에 의한 계자 자속에 의해 효율적으로 증대 또는 저감시킬 수 있다. 그리고, 계자 강화 상태에서는, 전동기의 토크 정수(즉, 토크/상전류)를 상대적으로 높은 값으로 설정할 수 있어, 전동기 운전시의 전류 손실을 저감하지 않고도, 또는 고정자 권선에 대한 통전을 제어하는 인버터의 출력 전류의 최대값을 변경하지 않고도, 전동기가 출력하는 최대 토크값을 증대시킬 수 있다.

또한, 회전 운동 수단은, 외주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재와, 내주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제2 부재로 내주측 회전자의 내측에 형성된 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것이기 때문에, 전동기가 복잡해지는 것을 억제하면서, 용이하고 적절하게, 또한 원하는 타이밍에 유기 전압 정수를 가변으로 할 수 있고, 그 결과 운전가능한 회전수 범위 및 토크 범위를 확대하고, 운전 효율을 향상시키면서 고효율에서의 운전가능 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 압력실에 대한 작동 유체의 공급량을 제어함으로써 내주측 회전자와 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 원하는 위상으로 할 수 있다.

또한, 제1 부재 및 제2 부재가 압력실을 내주측 회전자의 내측에 형성하기 때문에, 특히 회전 축선 방향 두께의 증대를 억제할 수 있어 소형화를 도모할 수 있다.

Claims (18)

1. 둘레 방향을 따라 배치된 내주측 영구 자석을 구비하는 내주측 회전자 및 둘레 방향을 따라 배치된 외주측 영구 자석을 구비하는 외주측 회전자의 서로의 회전 축선이 동축으로 배치되고, 적어도 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자 중 어느 하나를 상기 회전 축선 둘레로 회전 운동시킴으로써 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경할 수 있는 회전 운동 수단을 구비하는 전동기로서,

   상기 회전 운동 수단은, 상기 외주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치된 제1 부재와, 상기 내주측 회전자에 대해 일체로 또한 회전가능하게 설치되고 상기 제1 부재와 함께 압력실을 상기 내주측 회전자의 내측에 형성하는 제2 부재를 가지며;

   상기 압력실에 작동 유체를 공급함으로써, 상기 내주측 회전자와 상기 외주측 회전자 사이의 상대적인 위상을 변경하는 것을 특징으로 하는 전동기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 내주측 회전자의 내측에 배치되고 상기 외주측 회전자에 일체로 설치된 베인 로터이며;

   상기 제2 부재는, 상기 베인 로터의 블레이드부를 회전 운동가능하게 수용하면서 이 베인 로터와 함께 상기 압력실을 형성하는 오목부를 가지며 상기 내주측 회전자의 내측에 일체로 설치된 하우징인 것인 전동기.
3. 제2항에 있어서, 상기 베인 로터는, 축선 방향의 단부면을 덮도록 상기 외주측 회전자에 고정된 단부판을 통해 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되고, 이 외주측 회전자의 구동력이 전달되는 회전 운동축에도 일체로 설치되어 있는 것인 전동기.
4. 제3항에 있어서, 상기 베인 로터 및 상기 단부판 사이의 공간에, 일체를 이루는 상기 내주측 회전자 및 상기 하우징이 둘레 방향으로 회전 운동가능하게 배치되어 있는 것인 전동기.
5. 제2항에 있어서, 상기 베인 로터는, 축선 방향의 일측 단부면을 덮도록 상기 외주측 회전자에 고정된 단부판을 통해 상기 외주측 회전자에 일체로 설치되고;

   이 외주측 회전자의 구동력을 전달하는 회전 운동축이, 축선 방향의 타측으로부터 상기 내주측 회전자 및 상기 하우징에 일체로 설치되어 있는 것인 전동기.
6. 제2항에 있어서, 상기 작동 유체는, 상기 베인 로터를 경유하여 상기 압력실에 공급되는 것인 전동기.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 내주측 회전자 및 상기 외주측 회전자의 양 단부면을 덮도록 이들 외주측 회전자 및 회전 운동축에 일체로 설치되어 회전력을 이 회전 운동축에 전달하는 드라이브 플레이트이며;

   상기 제2 부재는, 상기 내주측 회전자 및 상기 회전 운동축 사이에 배치되어, 이들 내주측 회전자 및 회전 운동축에 각각 헬리컬 스플라인으로 연결되고, 상기 드라이브 플레이트와 함께 상기 압력실을 형성하여 이 압력실에 대한 상기 작동 유체의 공급을 통해 축선 방향으로 이동하는 링 기어인 것인 전동기.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 외주측 회전자 및 이 외주측 회전자의 구동력이 전달되는 회전 운동축에 일체로 설치된 하우징이며;

   상기 제2 부재는, 상기 하우징에 형성된 구멍부에 삽입되어 이 구멍부와 함께 상기 압력실을 형성하고 상기 내주측 회전자의 벽면과 맞닿는 피스톤인 것인 전동기.
9. 제1항에 있어서, 상기 외주측 회전자 및 상기 내주측 회전자는, 상기 외주측 영구 자석 및 상기 내주측 영구 자석이 서로 다른 극성으로 대향하는 위치를 원점 위치로 설정하고 있는 것인 전동기.
10. 제9항에 있어서, 상기 내주측 회전자는, 상기 외주측 회전자에 대해 상기 외주측 영구 자석 및 상기 내주측 영구 자석을 서로 동일한 극성을 대향시킨 상태로부터 상기 원점 위치로 되돌아가는 회전 방향과, 감속 회전시에 생기는 관성 모멘트의 방향을 일치시키고 있는 것인 전동기.
11. 제2항에 있어서, 상기 단부판과 상기 외주측 회전자의 단부면은 심(shim)을 사이에 두고 접합되어 있는 것인 전동기.
12. 제11항에 있어서, 상기 외주측 회전자 및 상기 내주측 회전자와 상기 단부판과의 사이의 갭의 측방 위치에 관통 구멍이 형성되어 있는 것인 전동기.
13. 제12항에 있어서, 상기 외주측 회전자와 상기 단부판은, 상기 심을 사이에 둔 상태에서 소정 간격마다의 볼트 체결부로 연결되어 있고;

    상기 심의, 상기 볼트 체결부보다 축심측의 위치에 굴곡부가 형성되어 있는 것인 전동기.
14. 제13항에 있어서, 상기 관통 구멍은, 인접하는 상기 볼트 체결부 사이에 형성되어 있는 것인 전동기.
15. 제4항에 있어서, 상기 내주측 회전자 및 상기 단부판 중 어느 하나에, 축선 방향으로 움푹 들어간 오목부가 형성되고;

    상기 내주측 회전자 및 상기 단부판 중 어느 다른 하나에, 축선 방향으로 돌출되어 회전 운동시에 상기 오목부 안을 미끄럼 이동하는 볼록부가 형성되어 있는 것인 전동기.
16. 제15항에 있어서, 상기 볼록부는 원환형으로 형성되어 있는 것인 전동기.
17. 제16항에 있어서, 상기 볼록부는 상기 내주측 회전자에 끼워 맞춰진 링 부재로 형성되어 있는 것인 전동기.
18. 제16항에 있어서, 상기 볼록부와 상기 오목부로 미로형 시일을 형성하고 있는 것인 전동기.

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