JP2002262534A - 回転電機及びそれを搭載した車両 - Google Patents
回転電機及びそれを搭載した車両Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低回転領域において高トルク特性，高回転領域
において高出力発電特性を得ることができる回転電機及
びそれを搭載した車両を提供することを課題とする。 【解決手段】上記課題は、極性の異なる界磁用磁石が回
転方向に交互に配置された回転子を軸方向に二分割し、
二分割された回転子の一方を、回転子のトルク方向に応
じて、二分割された回転子の他方との相対的な軸方向位
置を変化させる、或いは回転子のトルク方向に応じて、
界磁用磁石の合成した磁極の位相を、二分割された回転
子の他方の磁極に対して変化させることより解決するこ
とができる。
において高出力発電特性を得ることができる回転電機及
びそれを搭載した車両を提供することを課題とする。 【解決手段】上記課題は、極性の異なる界磁用磁石が回
転方向に交互に配置された回転子を軸方向に二分割し、
二分割された回転子の一方を、回転子のトルク方向に応
じて、二分割された回転子の他方との相対的な軸方向位
置を変化させる、或いは回転子のトルク方向に応じて、
界磁用磁石の合成した磁極の位相を、二分割された回転
子の他方の磁極に対して変化させることより解決するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転数に応じて有
効磁束量を可変することができる回転電機及びそれを搭
載した車両に関する。
効磁束量を可変することができる回転電機及びそれを搭
載した車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転電機、特にハイブリット自動車や電
気自動車などの車両に搭載された永久磁石界磁形回転電
機は、回転子に配置されている永久磁石が発生する一定
磁束と回転電機の回転角速度によって誘導起電力が決定
される。すなわち回転電機の回転角速度が上昇すると、
回転電機の誘導起電力は比例して上昇する。従って、永
久磁石界磁形回転電機では高トルクが得られるが、回転
数の可変範囲が狭いために高回転領域の運転は困難であ
った。そこで、従来は、弱め界磁制御によって高回転領
域を広げていた。
気自動車などの車両に搭載された永久磁石界磁形回転電
機は、回転子に配置されている永久磁石が発生する一定
磁束と回転電機の回転角速度によって誘導起電力が決定
される。すなわち回転電機の回転角速度が上昇すると、
回転電機の誘導起電力は比例して上昇する。従って、永
久磁石界磁形回転電機では高トルクが得られるが、回転
数の可変範囲が狭いために高回転領域の運転は困難であ
った。そこで、従来は、弱め界磁制御によって高回転領
域を広げていた。
【０００３】また、従来の回転電機は、回転領域に合わ
せて設計されていたので、低回転領域及び高回転領域の
両方が必要な場合は、例えば特開平９−１３２０４２号
公報に記載されているように、それぞれの領域を満足す
る回転電機をそれぞれ用意し、用いていた。また、特開
平７−２９８６９６号公報に記載されているように、一
つの回転電機で駆動・発電モードを切替えることができ
るものもある。
せて設計されていたので、低回転領域及び高回転領域の
両方が必要な場合は、例えば特開平９−１３２０４２号
公報に記載されているように、それぞれの領域を満足す
る回転電機をそれぞれ用意し、用いていた。また、特開
平７−２９８６９６号公報に記載されているように、一
つの回転電機で駆動・発電モードを切替えることができ
るものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の弱め界磁制御
は、固定子巻線に弱め界磁制御用電流を流して弱め界磁
制御を行っていた。しかし、弱め界磁制御用電流は、回
転角速度に比例して上昇する誘導起電力に応じて上昇さ
せる必要があるので、固定子巻線に発生する熱が上昇す
る。このため、従来の回転電機では、高回転領域におい
て、回転電機の効率の低下、冷却性能を超えた発熱によ
る永久磁石の減磁など起こりうる可能性がある。また、
それぞれの領域を満足する回転電機をそれぞれ用意する
場合は、各々を駆動するための電力変換装置や制御装置
が必要になり、システム構成の複雑化及びコストアップ
の要因になる。
は、固定子巻線に弱め界磁制御用電流を流して弱め界磁
制御を行っていた。しかし、弱め界磁制御用電流は、回
転角速度に比例して上昇する誘導起電力に応じて上昇さ
せる必要があるので、固定子巻線に発生する熱が上昇す
る。このため、従来の回転電機では、高回転領域におい
て、回転電機の効率の低下、冷却性能を超えた発熱によ
る永久磁石の減磁など起こりうる可能性がある。また、
それぞれの領域を満足する回転電機をそれぞれ用意する
場合は、各々を駆動するための電力変換装置や制御装置
が必要になり、システム構成の複雑化及びコストアップ
の要因になる。
【０００５】本発明の代表的な目的は、低回転領域にお
いて高トルク特性，高回転領域において高出力発電特性
を得ることができる回転電機及びそれを搭載した車両を
提供することにある。また、本発明の他の代表的な目的
は、低回転領域において高トルク特性，高回転領域にお
いて高出力発電特性を得ることができると共に、機械的
な信頼性を向上させることができる回転電機及びそれを
搭載した車両を提供することにある。
いて高トルク特性，高回転領域において高出力発電特性
を得ることができる回転電機及びそれを搭載した車両を
提供することにある。また、本発明の他の代表的な目的
は、低回転領域において高トルク特性，高回転領域にお
いて高出力発電特性を得ることができると共に、機械的
な信頼性を向上させることができる回転電機及びそれを
搭載した車両を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の基本的な特徴
は、機械的な制御、すなわち回転子二分割による有効磁
束の制御により、低回転領域において高トルク特性，高
回転領域において高出力発電特性を得るようにしたこと
にある。具体的には、極性の異なる界磁用磁石が回転方
向に交互に配置された回転子を軸方向に二分割し、二分
割された回転子の一方を、回転子のトルク方向に応じ
て、二分割された回転子の他方との相対的な軸方向位置
を変化させる、或いは回転子のトルク方向に応じて、界
磁用磁石の合成した磁極の位相を、二分割された回転子
の他方の磁極に対して変化させる。これにより、本発明
は、固定子巻線に弱め界磁制御用電流を流さなくとも弱
め界磁制御を行えるようにしたものである。また、本発
明は、二分割された回転子の一方をその軸方向両側から
支持機構によって支持することにより、二分割された回
転子の一方の軸方向の移動力を緩和している。
は、機械的な制御、すなわち回転子二分割による有効磁
束の制御により、低回転領域において高トルク特性，高
回転領域において高出力発電特性を得るようにしたこと
にある。具体的には、極性の異なる界磁用磁石が回転方
向に交互に配置された回転子を軸方向に二分割し、二分
割された回転子の一方を、回転子のトルク方向に応じ
て、二分割された回転子の他方との相対的な軸方向位置
を変化させる、或いは回転子のトルク方向に応じて、界
磁用磁石の合成した磁極の位相を、二分割された回転子
の他方の磁極に対して変化させる。これにより、本発明
は、固定子巻線に弱め界磁制御用電流を流さなくとも弱
め界磁制御を行えるようにしたものである。また、本発
明は、二分割された回転子の一方をその軸方向両側から
支持機構によって支持することにより、二分割された回
転子の一方の軸方向の移動力を緩和している。
【０００７】ここに、本発明の代表的な実施形態を列挙
すると次のようになる。
すると次のようになる。
【０００８】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を変化させる可変機構を備えると共に、その軸方向
両側から支持機構によって支持されている回転電機。
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を変化させる可変機構を備えると共に、その軸方向
両側から支持機構によって支持されている回転電機。
【０００９】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して変化させる可変機
構を備えると共に、その軸方向両側から支持機構によっ
て支持されている回転電機。
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して変化させる可変機
構を備えると共に、その軸方向両側から支持機構によっ
て支持されている回転電機。
【００１０】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を、前記二分割された回転子の一方に配置された界
磁用磁石の磁極中心と前記二分割された回転子の他方に
配置された界磁用磁石の磁極中心をずらしながら変化さ
せる可変機構を備えると共に、その軸方向両側から支持
機構によって支持されている回転電機。
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を、前記二分割された回転子の一方に配置された界
磁用磁石の磁極中心と前記二分割された回転子の他方に
配置された界磁用磁石の磁極中心をずらしながら変化さ
せる可変機構を備えると共に、その軸方向両側から支持
機構によって支持されている回転電機。
【００１１】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して、前記二分割され
た回転子の一方に配置された界磁用磁石の磁極中心と前
記二分割された回転子の他方に配置された界磁用磁石の
磁極中心をずらしながら変化させる可変機構を備えると
共に、その軸方向両側から支持機構によって支持されて
いる回転電機。
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して、前記二分割され
た回転子の一方に配置された界磁用磁石の磁極中心と前
記二分割された回転子の他方に配置された界磁用磁石の
磁極中心をずらしながら変化させる可変機構を備えると
共に、その軸方向両側から支持機構によって支持されて
いる回転電機。
【００１２】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を、前記二分割された回転子の一方に配置された界
磁用磁石の磁極中心と前記二分割された回転子の他方に
配置された界磁用磁石の磁極中心を揃えた状態で変化さ
せる可変機構を備えると共に、その軸方向両側から支持
機構によって支持されている回転電機。
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を、前記二分割された回転子の一方に配置された界
磁用磁石の磁極中心と前記二分割された回転子の他方に
配置された界磁用磁石の磁極中心を揃えた状態で変化さ
せる可変機構を備えると共に、その軸方向両側から支持
機構によって支持されている回転電機。
【００１３】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して、前記二分割され
た回転子の一方に配置された界磁用磁石の磁極中心と前
記二分割された回転子の他方に配置された界磁用磁石の
磁極中心を揃えた状態で変化させる可変機構を備えると
共に、その軸方向両側から支持機構によって支持されて
いる回転電機。
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して、前記二分割され
た回転子の一方に配置された界磁用磁石の磁極中心と前
記二分割された回転子の他方に配置された界磁用磁石の
磁極中心を揃えた状態で変化させる可変機構を備えると
共に、その軸方向両側から支持機構によって支持されて
いる回転電機。
【００１４】巻線を有する固定子と、界磁用磁石を有す
る回転子からなり、前記界磁用磁石は、回転方向に順次
異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石と、
該第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能で回転方向
に順次異なった極性の磁極が並んでいる第２の界磁用磁
石からなり、前記第１及び第２の界磁用磁石は前記固定
子の磁極に対向していると共に、前記第１及び第２の界
磁用磁石の合成した磁極の位相を前記第１の界磁用磁石
の磁極に対して回転子のトルク方向に伴い変化させる機
構を有し、該トルク方向に伴い変化させる機構は、回転
子に発生するトルク方向と前記第１及び第２の界磁用磁
石間の磁気作用力との釣合いにより前記第１及び第２の
界磁用磁石の同磁極中心を揃える手段と、回転子に発生
するトルク方向が反対になるに伴い前記第１及び第２の
界磁用磁石の磁極中心をずらす手段とを有し、前記第２
の界磁用磁石はその軸方向両側から支持機構によって支
持されている回転電機。
る回転子からなり、前記界磁用磁石は、回転方向に順次
異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石と、
該第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能で回転方向
に順次異なった極性の磁極が並んでいる第２の界磁用磁
石からなり、前記第１及び第２の界磁用磁石は前記固定
子の磁極に対向していると共に、前記第１及び第２の界
磁用磁石の合成した磁極の位相を前記第１の界磁用磁石
の磁極に対して回転子のトルク方向に伴い変化させる機
構を有し、該トルク方向に伴い変化させる機構は、回転
子に発生するトルク方向と前記第１及び第２の界磁用磁
石間の磁気作用力との釣合いにより前記第１及び第２の
界磁用磁石の同磁極中心を揃える手段と、回転子に発生
するトルク方向が反対になるに伴い前記第１及び第２の
界磁用磁石の磁極中心をずらす手段とを有し、前記第２
の界磁用磁石はその軸方向両側から支持機構によって支
持されている回転電機。
【００１５】車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電
を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械的
に連結されると共に、前記バッテリから供給される電力
によって駆動されて前記内燃機関を駆動し、かつ前記内
燃機関からの動力によって駆動されて発電して前記バッ
テリに電力を供給する回転電機と、該回転電機を制御す
る電力変換器と、該電力変換器を制御する制御装置とを
備え、前記回転電機は上記いずれかに記載の回転電機で
ある車両。
を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械的
に連結されると共に、前記バッテリから供給される電力
によって駆動されて前記内燃機関を駆動し、かつ前記内
燃機関からの動力によって駆動されて発電して前記バッ
テリに電力を供給する回転電機と、該回転電機を制御す
る電力変換器と、該電力変換器を制御する制御装置とを
備え、前記回転電機は上記いずれかに記載の回転電機で
ある車両。
【００１６】電力の充放電を行うバッテリと、該バッテ
リから供給される電力によって車輪を駆動する回転電機
と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変換器
を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は上記いず
れかに記載の回転電機である車両。
リから供給される電力によって車輪を駆動する回転電機
と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変換器
を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は上記いず
れかに記載の回転電機である車両。
【００１７】前輪或いは後輪を駆動する内燃機関と、電
力の充放電を行うバッテリと、前記バッテリから供給さ
れる電力によって駆動されると共に前輪或いは後輪を駆
動する回転電機と、該回転電機を制御する電力変換器
と、該電力変換器を制御する制御装置とを備え、前記回
転電機は上記いずれかに記載の回転電機である車両。
力の充放電を行うバッテリと、前記バッテリから供給さ
れる電力によって駆動されると共に前輪或いは後輪を駆
動する回転電機と、該回転電機を制御する電力変換器
と、該電力変換器を制御する制御装置とを備え、前記回
転電機は上記いずれかに記載の回転電機である車両。
【００１８】車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電
を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械的
に連結されると共に、前記バッテリから供給される電力
によって駆動されて前記内燃機関を駆動する回転電機
と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変換器
を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は上記いず
れかに記載の回転電機である車両。
を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械的
に連結されると共に、前記バッテリから供給される電力
によって駆動されて前記内燃機関を駆動する回転電機
と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変換器
を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は上記いず
れかに記載の回転電機である車両。
【００１９】車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電
を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械的
に連結されると共に、前記内燃機関からの動力によって
駆動されて発電して前記バッテリに電力を供給する回転
電機と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変
換器を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は上記
いずれかに記載の回転電機である車両。
を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械的
に連結されると共に、前記内燃機関からの動力によって
駆動されて発電して前記バッテリに電力を供給する回転
電機と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変
換器を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は上記
いずれかに記載の回転電機である車両。
【００２０】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の第１実施例
を図１乃至図８に基づいて説明する。図４は本実施例の
ハイブリット車の駆動装置の配置構成を示す。本実施例
の駆動装置は、車両の駆動力を発生する内燃機関である
エンジン１と、車両の変速機であるトランスミッション
３との間に永久磁石形同期回転電機２が機械的に連結さ
れたものである。エンジン１と永久磁石形同期回転電機
２との連結には、図示省略したエンジン１の出力軸（ク
ランク軸ともいう）と永久磁石形同期回転電機２の回転
軸とを直結する方法、或いは遊星歯車減速機構などで構
成された変速機を介して連結する方法が採られている。
を図１乃至図８に基づいて説明する。図４は本実施例の
ハイブリット車の駆動装置の配置構成を示す。本実施例
の駆動装置は、車両の駆動力を発生する内燃機関である
エンジン１と、車両の変速機であるトランスミッション
３との間に永久磁石形同期回転電機２が機械的に連結さ
れたものである。エンジン１と永久磁石形同期回転電機
２との連結には、図示省略したエンジン１の出力軸（ク
ランク軸ともいう）と永久磁石形同期回転電機２の回転
軸とを直結する方法、或いは遊星歯車減速機構などで構
成された変速機を介して連結する方法が採られている。
【００２１】一方、トランスミッション３と永久磁石形
同期回転電機２との連結には、図示省略したトランスミ
ッション３の入力軸と永久磁石形同期回転電機２の回転
軸とを、動力遮断手段であるクラッチを介して、或いは
流体を利用した流体継手又はトルクコンバータを介して
連結する方法が採られる。このように、トランスミッシ
ョン３と永久磁石形同期回転電機２との連結にクラッチ
或いは流体継手又はトルクコンバータを用いることによ
り、永久磁石形同期回転電機２によってエンジン１を始
動することができると共に、エンジン１の始動後、エン
ジン１の駆動力或いはエンジン１の駆動力と永久磁石形
同期回転電機２の駆動力をトランスミッション３の入力
軸に伝達することができる。
同期回転電機２との連結には、図示省略したトランスミ
ッション３の入力軸と永久磁石形同期回転電機２の回転
軸とを、動力遮断手段であるクラッチを介して、或いは
流体を利用した流体継手又はトルクコンバータを介して
連結する方法が採られる。このように、トランスミッシ
ョン３と永久磁石形同期回転電機２との連結にクラッチ
或いは流体継手又はトルクコンバータを用いることによ
り、永久磁石形同期回転電機２によってエンジン１を始
動することができると共に、エンジン１の始動後、エン
ジン１の駆動力或いはエンジン１の駆動力と永久磁石形
同期回転電機２の駆動力をトランスミッション３の入力
軸に伝達することができる。
【００２２】永久磁石形同期回転電機２は、電動機或い
は発電機として動作することが可能なものである。永久
磁石形同期回転電機２には電力変換器４を介して蓄電手
段であるバッテリ５が電気的に接続されている。
は発電機として動作することが可能なものである。永久
磁石形同期回転電機２には電力変換器４を介して蓄電手
段であるバッテリ５が電気的に接続されている。
【００２３】永久磁石形同期回転電機２を電動機として
用いる場合は、バッテリ５から出力された直流電力を電
力変換器４（インバータ）で交流電力に変換し、永久磁
石形同期回転電機２に供給する。これにより、永久磁石
形同期回転電機２は駆動される。永久磁石形同期回転電
機２の駆動力はエンジン１の始動用或いはアシスト用と
して用いられる。一方、永久磁石形同期回転電機２を発
電機として用いる場合は、永久磁石形同期回転電機２に
よって発電された交流電力を電力変換器４（コンバー
タ）で直流電力に変換し、バッテリ５に供給する。これ
により、変換された直流電力はバッテリ５に蓄電され
る。
用いる場合は、バッテリ５から出力された直流電力を電
力変換器４（インバータ）で交流電力に変換し、永久磁
石形同期回転電機２に供給する。これにより、永久磁石
形同期回転電機２は駆動される。永久磁石形同期回転電
機２の駆動力はエンジン１の始動用或いはアシスト用と
して用いられる。一方、永久磁石形同期回転電機２を発
電機として用いる場合は、永久磁石形同期回転電機２に
よって発電された交流電力を電力変換器４（コンバー
タ）で直流電力に変換し、バッテリ５に供給する。これ
により、変換された直流電力はバッテリ５に蓄電され
る。
【００２４】図１乃至図３は永久磁石形同期回転電機２
の構成を示す。図中１３はハウジング（固定子枠ともい
う）である。ハウジング１３の内部には、軸方向に連続
すると共に冷却水を流す冷却水流路１２が周方向に複数
形成されている。ハウジング１３の内周側には固定子鉄
心１０が焼ばめ或いは圧入などによって締結されてい
る。固定子鉄心１０の内周部には、軸方向に連続すると
共に固定子鉄心１０の内周表面に開口したスロット（溝
ともいう）が周方向に複数形成されている。固定子鉄心
１０のスロットには電機子巻線１１（固定子巻線又は一
次巻線ともいう）が装着されている。
の構成を示す。図中１３はハウジング（固定子枠ともい
う）である。ハウジング１３の内部には、軸方向に連続
すると共に冷却水を流す冷却水流路１２が周方向に複数
形成されている。ハウジング１３の内周側には固定子鉄
心１０が焼ばめ或いは圧入などによって締結されてい
る。固定子鉄心１０の内周部には、軸方向に連続すると
共に固定子鉄心１０の内周表面に開口したスロット（溝
ともいう）が周方向に複数形成されている。固定子鉄心
１０のスロットには電機子巻線１１（固定子巻線又は一
次巻線ともいう）が装着されている。
【００２５】固定子鉄心１０の内周側には空隙を介して
回転子２０が回転可能に設けられている。回転子２０は
軸方向に二分割されて構成されており、シャフト２２
（回転軸ともいう）に固定された第１の回転子２０Ａ
と、シャフト２２に対して分離可能に構成されていると
共に、所定の方向のトルクを受けてシャフト２２上を回
転しながら軸方向に移動可能な第２の回転子２０Ｂとを
備えている。第１の回転子２０Ａには、磁石の極性が回
転方向に順次異なるように、永久磁石２１Ａが複数埋め
込まれている。第２の回転子２０Ｂには、磁石の極性が
回転方向に順次異なるように、永久磁石２１Ｂが複数埋
め込まれている。
回転子２０が回転可能に設けられている。回転子２０は
軸方向に二分割されて構成されており、シャフト２２
（回転軸ともいう）に固定された第１の回転子２０Ａ
と、シャフト２２に対して分離可能に構成されていると
共に、所定の方向のトルクを受けてシャフト２２上を回
転しながら軸方向に移動可能な第２の回転子２０Ｂとを
備えている。第１の回転子２０Ａには、磁石の極性が回
転方向に順次異なるように、永久磁石２１Ａが複数埋め
込まれている。第２の回転子２０Ｂには、磁石の極性が
回転方向に順次異なるように、永久磁石２１Ｂが複数埋
め込まれている。
【００２６】第１の回転子２０Ａ，第２の回転子２０Ｂ
及びシャフト２２はボルト・ナットの関係にある。すな
わち第１の回転子２０Ａはボルトの頭部６１に相当し、
シャフト２２はボルトのねじ部６０に相当する。第２の
回転子２０ｂはナット６２に相当する。このため、第１
の回転子２０Ａはシャフト２２に固定されている。シャ
フト２２の外周面には雄ねじが形成されている。第２の
回転子２０ｂの内周面には、シャフト２２に形成された
雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。従って、あ
る回転方向では、第２の回転子２０Ｂはシャフト２２上
を回転しながら軸方向一方側に移動して第１の回転子２
０Ａから離れる。回転方向が反対になると、第２の回転
子２０Ｂはシャフト２２上を回転しながら軸方向他方側
に移動して第１の回転子２０Ａと一体になる。
及びシャフト２２はボルト・ナットの関係にある。すな
わち第１の回転子２０Ａはボルトの頭部６１に相当し、
シャフト２２はボルトのねじ部６０に相当する。第２の
回転子２０ｂはナット６２に相当する。このため、第１
の回転子２０Ａはシャフト２２に固定されている。シャ
フト２２の外周面には雄ねじが形成されている。第２の
回転子２０ｂの内周面には、シャフト２２に形成された
雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。従って、あ
る回転方向では、第２の回転子２０Ｂはシャフト２２上
を回転しながら軸方向一方側に移動して第１の回転子２
０Ａから離れる。回転方向が反対になると、第２の回転
子２０Ｂはシャフト２２上を回転しながら軸方向他方側
に移動して第１の回転子２０Ａと一体になる。
【００２７】シャフト２２の一方側（第２の回転子２０
ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側）には、第２の回
転子２０Ｂが固定子鉄心１０の軸方向端部から所定の変
位以上はみ出さないようにするために、移動防止部材で
ある環状のストッパー２４が設けられている。ストッパ
ー２４の側部には、ストッパー２４の駆動機構であると
共にサーボ機構であるアクチュエータ２５が設けられて
いる。アクチュエータ２５の駆動によってストッパー２
４は、シャフト２２上を軸方向両方向に移動することが
できる。本実施例によれば、ストッパー２４及びアクチ
ュエータ２５からなる回転子位置可変手段により、第２
の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａに対する軸方向位
置を任意の位置に可変することができ、永久磁石２１Ａ
と永久磁石２１Ｂで決まる有効磁束量をトルクの方向に
応じて任意の量に制御することができる。
ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側）には、第２の回
転子２０Ｂが固定子鉄心１０の軸方向端部から所定の変
位以上はみ出さないようにするために、移動防止部材で
ある環状のストッパー２４が設けられている。ストッパ
ー２４の側部には、ストッパー２４の駆動機構であると
共にサーボ機構であるアクチュエータ２５が設けられて
いる。アクチュエータ２５の駆動によってストッパー２
４は、シャフト２２上を軸方向両方向に移動することが
できる。本実施例によれば、ストッパー２４及びアクチ
ュエータ２５からなる回転子位置可変手段により、第２
の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａに対する軸方向位
置を任意の位置に可変することができ、永久磁石２１Ａ
と永久磁石２１Ｂで決まる有効磁束量をトルクの方向に
応じて任意の量に制御することができる。
【００２８】次に、本実施例の永久磁石形同期回転電機
２の動作について説明する。界磁用として永久磁石を回
転子に備えた回転電機では、電動機として動作する場合
と発電機として動作する場合の回転子の回転方向が同じ
であれば、回転子が受けるトルクの方向は、電動機とし
て動作する場合と発電機として動作する場合とで反対に
なる。また、回転子の回転方向が反対になれば、トルク
方向も反対になる。本実施例では基本的に上記原理を用
いたものであり、エンジン１の始動時など回転電機の低
回転領域では電動機として、回転電機の高回転領域では
発電機としてそれぞれ次のように動作させる。
２の動作について説明する。界磁用として永久磁石を回
転子に備えた回転電機では、電動機として動作する場合
と発電機として動作する場合の回転子の回転方向が同じ
であれば、回転子が受けるトルクの方向は、電動機とし
て動作する場合と発電機として動作する場合とで反対に
なる。また、回転子の回転方向が反対になれば、トルク
方向も反対になる。本実施例では基本的に上記原理を用
いたものであり、エンジン１の始動時など回転電機の低
回転領域では電動機として、回転電機の高回転領域では
発電機としてそれぞれ次のように動作させる。
【００２９】エンジン１の始動時など回転電機の低回転
領域では、図２に示すように、第１の回転子２０Ａと第
２の回転子２０Ｂを、回転子２０に発生するトルク方向
と永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間の磁気作用力との釣合いに
よって接近させて一つの回転子とし、永久磁石２１Ａ，
２１Ｂの同極性のもの同士を軸方向に並ばせ、永久磁石
２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃える。すなわちナット
６２を締め、ボルトの頭部６１とナット６２を接近させ
る。これにより、永久磁石による有効磁束量が最大にな
る。この結果、高トルク特性を得ることができる。
領域では、図２に示すように、第１の回転子２０Ａと第
２の回転子２０Ｂを、回転子２０に発生するトルク方向
と永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間の磁気作用力との釣合いに
よって接近させて一つの回転子とし、永久磁石２１Ａ，
２１Ｂの同極性のもの同士を軸方向に並ばせ、永久磁石
２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃える。すなわちナット
６２を締め、ボルトの頭部６１とナット６２を接近させ
る。これにより、永久磁石による有効磁束量が最大にな
る。この結果、高トルク特性を得ることができる。
【００３０】回転電機の高回転領域では、前述の電動機
の場合と同様に回転方向は同じになるが、回転子が受け
るトルク方向は前述の電動機とは反対になる。このた
め、図３に示すように、回転子２０に発生すると共に電
動機として動作させたときとは反対のトルク方向によっ
て第２の回転子２０Ｂを、シャフト２２上を回転させな
がら軸方向一方側（第１の回転子２０Ａ側とは反対側）
に移動させて第１の回転子２０Ａから離し、永久磁石２
１Ａ，２１Ｂの磁極の中心をずらす。すなわちナット６
２を弛め、ボルトの頭部６１からナット６２を離す。こ
れにより、永久磁石による有効磁束量が減少する。換言
すると弱め界磁効果がある。この結果、高出力発電特性
を得ることができる。
の場合と同様に回転方向は同じになるが、回転子が受け
るトルク方向は前述の電動機とは反対になる。このた
め、図３に示すように、回転子２０に発生すると共に電
動機として動作させたときとは反対のトルク方向によっ
て第２の回転子２０Ｂを、シャフト２２上を回転させな
がら軸方向一方側（第１の回転子２０Ａ側とは反対側）
に移動させて第１の回転子２０Ａから離し、永久磁石２
１Ａ，２１Ｂの磁極の中心をずらす。すなわちナット６
２を弛め、ボルトの頭部６１からナット６２を離す。こ
れにより、永久磁石による有効磁束量が減少する。換言
すると弱め界磁効果がある。この結果、高出力発電特性
を得ることができる。
【００３１】次に、回転領域に応じて回転電機を上述の
ように動作させることについて、図５に基づいて説明す
る。図５（ａ）（ｂ）は、永久磁石形同期回転電機２の
回転角速度ωに対する有効磁束Φ，誘導起電力Ｅの特性
を示す。永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力Ｅは、
回転子２０に配置されている永久磁石２１Ａ，２１Ｂが
発生する有効磁束Φと回転角速度ωによって決定され
る。このため、例えば図５（ａ）に示すように、回転子
２０に配置されている永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生す
る有効磁束Φ１を一定として回転角速度ω（回転数）を
上昇させると、誘導起電力Ｅ１は回転角速度ωに比例し
て上昇する。
ように動作させることについて、図５に基づいて説明す
る。図５（ａ）（ｂ）は、永久磁石形同期回転電機２の
回転角速度ωに対する有効磁束Φ，誘導起電力Ｅの特性
を示す。永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力Ｅは、
回転子２０に配置されている永久磁石２１Ａ，２１Ｂが
発生する有効磁束Φと回転角速度ωによって決定され
る。このため、例えば図５（ａ）に示すように、回転子
２０に配置されている永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生す
る有効磁束Φ１を一定として回転角速度ω（回転数）を
上昇させると、誘導起電力Ｅ１は回転角速度ωに比例し
て上昇する。
【００３２】ところが、永久磁石形同期回転電機２の回
転領域の全域において同一の有効磁束で電動機或いは発
電機として動作させた場合、例えばエンジン１の高回転
領域において有効磁束Φ１で発電機として動作させた場
合、永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力Ｅ１はバッ
テリ５の充電電圧以上に上昇する。これにより、その電
力を蓄電するバッテリ５は破損するので、永久磁石形同
期回転電機２の誘導起電力をバッテリ５の充電電圧以下
に抑える必要がある。このため、永久磁石形同期回転電
機２を発電機として用いる場合、ある回転数以上の領域
では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する磁束を減らす
制御、いわゆる弱め界磁制御を行う必要がある。
転領域の全域において同一の有効磁束で電動機或いは発
電機として動作させた場合、例えばエンジン１の高回転
領域において有効磁束Φ１で発電機として動作させた場
合、永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力Ｅ１はバッ
テリ５の充電電圧以上に上昇する。これにより、その電
力を蓄電するバッテリ５は破損するので、永久磁石形同
期回転電機２の誘導起電力をバッテリ５の充電電圧以下
に抑える必要がある。このため、永久磁石形同期回転電
機２を発電機として用いる場合、ある回転数以上の領域
では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する磁束を減らす
制御、いわゆる弱め界磁制御を行う必要がある。
【００３３】そこで、本実施例では、図５（ａ）に示す
ように、回転角速度ω１を境にしてその低回転領域側で
は、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する有効磁束をΦ１
として誘導起電力Ｅ１を発生させる。回転角速度ω１の
高回転領域側では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する
有効磁束をΦ２に切替え、誘導起電力Ｅ１よりも低い誘
導起電力Ｅ２を発生させる。これにより、永久磁石形同
期回転電機２の誘導起電力の最大値を制限することがで
きるので、エンジン１の高回転領域で永久磁石形同期回
転電機２を発電機として用いても、バッテリ１の充電電
圧以下の電圧でバッテリ１を充電することができる。従
って、本実施例では、バッテリ１の破損を防止すること
ができる。
ように、回転角速度ω１を境にしてその低回転領域側で
は、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する有効磁束をΦ１
として誘導起電力Ｅ１を発生させる。回転角速度ω１の
高回転領域側では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する
有効磁束をΦ２に切替え、誘導起電力Ｅ１よりも低い誘
導起電力Ｅ２を発生させる。これにより、永久磁石形同
期回転電機２の誘導起電力の最大値を制限することがで
きるので、エンジン１の高回転領域で永久磁石形同期回
転電機２を発電機として用いても、バッテリ１の充電電
圧以下の電圧でバッテリ１を充電することができる。従
って、本実施例では、バッテリ１の破損を防止すること
ができる。
【００３４】尚、従来の回転電機は、固定子巻線に弱め
界磁制御用電流を流して弱め界磁制御を行っていた。し
かし、弱め界磁制御用電流は、回転角速度に比例して上
昇する誘導起電力に応じて上昇させる必要があるので、
固定子巻線に発生する熱が上昇する。このため、従来の
回転電機では、高回転領域において、回転電機の効率の
低下、冷却性能を超えた発熱による永久磁石の減磁など
起こりうる可能性がある。この点、本実施例の永久磁石
形同期回転電機２では、機械的な制御、すなわち回転子
二分割による有効磁束の制御により弱め界磁制御を行っ
ているので、上記問題は起こりえない。また、本実施例
によれば、機械的な弱め界磁制御によって高回転領域に
おける誘導起電力を抑え、永久磁石形同期回転電機２の
効率を低下させることがないので、高回転領域において
永久磁石形同期回転電機２を効率のよい状態でアシスト
用として用いることができる。
界磁制御用電流を流して弱め界磁制御を行っていた。し
かし、弱め界磁制御用電流は、回転角速度に比例して上
昇する誘導起電力に応じて上昇させる必要があるので、
固定子巻線に発生する熱が上昇する。このため、従来の
回転電機では、高回転領域において、回転電機の効率の
低下、冷却性能を超えた発熱による永久磁石の減磁など
起こりうる可能性がある。この点、本実施例の永久磁石
形同期回転電機２では、機械的な制御、すなわち回転子
二分割による有効磁束の制御により弱め界磁制御を行っ
ているので、上記問題は起こりえない。また、本実施例
によれば、機械的な弱め界磁制御によって高回転領域に
おける誘導起電力を抑え、永久磁石形同期回転電機２の
効率を低下させることがないので、高回転領域において
永久磁石形同期回転電機２を効率のよい状態でアシスト
用として用いることができる。
【００３５】また、本実施例では、図５（ｂ）に示すよ
うに、有効磁束Φを回転角速度ωに応じてより細かく変
化させることにより、すなわちアクチュエータ２５によ
ってストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側とは反対側
に徐々に移動させ、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子
２０Ａから徐々に離することにより、回転角速度ω１の
高回転領域側において永久磁石形同期回転電機２の発生
する誘導起電力Ｅをほぼ一定に保つことができる。
うに、有効磁束Φを回転角速度ωに応じてより細かく変
化させることにより、すなわちアクチュエータ２５によ
ってストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側とは反対側
に徐々に移動させ、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子
２０Ａから徐々に離することにより、回転角速度ω１の
高回転領域側において永久磁石形同期回転電機２の発生
する誘導起電力Ｅをほぼ一定に保つことができる。
【００３６】図６は永久磁石形同期回転電機２の電源系
統図を示す。エンジン１と機械的に連結された永久磁石
形同期回転電機２の３相交流端子は電力変換器４（イン
バータ及びコンバータ）と電気的に接続されている。電
力変換器４の直流側端子はバッテリ５（高電圧用）及び
高電圧系統と電気的に接続されている。高電圧系統には
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介してヘッドランプ，オー
ディオなどを負荷機器とする低電圧系統及びバッテリ９
（低電圧用）が電気的に接続されている。これにより、
低電圧系統及びバッテリ９には、高電圧系統からＤＣ−
ＤＣコンバータ３０によって降圧された電力が供給され
る。
統図を示す。エンジン１と機械的に連結された永久磁石
形同期回転電機２の３相交流端子は電力変換器４（イン
バータ及びコンバータ）と電気的に接続されている。電
力変換器４の直流側端子はバッテリ５（高電圧用）及び
高電圧系統と電気的に接続されている。高電圧系統には
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介してヘッドランプ，オー
ディオなどを負荷機器とする低電圧系統及びバッテリ９
（低電圧用）が電気的に接続されている。これにより、
低電圧系統及びバッテリ９には、高電圧系統からＤＣ−
ＤＣコンバータ３０によって降圧された電力が供給され
る。
【００３７】車両には、永久磁石形同期回転電機２の駆
動を制御する制御装置３１と、エンジン１のスロットル
開度，燃料噴射量などを制御するエンジン制御装置３２
が設けられている。制御装置３１とエンジン制御装置３
２との間は、通信線或いは通信網（例えば車内ＬＡＮ(L
ocal Area Network)）若しくは無線などの通信手段によ
って情報伝送或いはダイレクトメモリアクセスなどがで
きるように構成されている。このように制御装置３１と
エンジン制御装置３２との間で情報通信を行うことによ
り、永久磁石形同期回転電機２とエンジン１を協調制御
することができる。
動を制御する制御装置３１と、エンジン１のスロットル
開度，燃料噴射量などを制御するエンジン制御装置３２
が設けられている。制御装置３１とエンジン制御装置３
２との間は、通信線或いは通信網（例えば車内ＬＡＮ(L
ocal Area Network)）若しくは無線などの通信手段によ
って情報伝送或いはダイレクトメモリアクセスなどがで
きるように構成されている。このように制御装置３１と
エンジン制御装置３２との間で情報通信を行うことによ
り、永久磁石形同期回転電機２とエンジン１を協調制御
することができる。
【００３８】図７は制御装置３１の構成を示す。制御装
置３１は、永久磁石同期回転電機２の運転モード切替
え、すなわち駆動モード（電動機）と発電モード（発電
機）のを切替えと、永久磁石同期回転電機２の駆動を制
御すべく指令値の生成とを車両の運転状態に応じて行
う。永久磁石同期回転電機２の駆動制御は、制御装置３
１から出力された指令値に基づいて電力変換器４（イン
バータ１０４）を制御することにより行われる。永久磁
石同期回転電機２の運転モードの切替えは、車両の運転
状態に応じてストッパー２４を駆動するアクチュエータ
２５を制御することにより行われる。
置３１は、永久磁石同期回転電機２の運転モード切替
え、すなわち駆動モード（電動機）と発電モード（発電
機）のを切替えと、永久磁石同期回転電機２の駆動を制
御すべく指令値の生成とを車両の運転状態に応じて行
う。永久磁石同期回転電機２の駆動制御は、制御装置３
１から出力された指令値に基づいて電力変換器４（イン
バータ１０４）を制御することにより行われる。永久磁
石同期回転電機２の運転モードの切替えは、車両の運転
状態に応じてストッパー２４を駆動するアクチュエータ
２５を制御することにより行われる。
【００３９】制御装置３１には、エンジン制御装置３２
及び車載機器に取付けられた各種センサからの情報とし
て、例えばバッテリ残量，車両の運転モード，スロット
ル開度などの状態信号が入力される。また、制御装置３
１には、永久磁石同期回転電機２の回転数と磁極位置及
び永久磁石同期回転電機２に供給される三相交流電流の
うちの二相分がフィードバックされる。
及び車載機器に取付けられた各種センサからの情報とし
て、例えばバッテリ残量，車両の運転モード，スロット
ル開度などの状態信号が入力される。また、制御装置３
１には、永久磁石同期回転電機２の回転数と磁極位置及
び永久磁石同期回転電機２に供給される三相交流電流の
うちの二相分がフィードバックされる。
【００４０】運転判断部１０１には、エンジン制御装置
３２及び車載機器に取付けられた各種センサから出力さ
れた信号と、速度変換部１０８から出力された角速度ω
が入力される。運転判断部１０１はそれらの信号に基づ
いて永久磁石形同期回転電機２の運転動作を判断し、回
転座標系（ｄ−ｑ軸）の電流指令値ｉd *，ｉq *を出力す
る。ここで、回転座標系とは、回転電機の磁極位置（磁
束）の方向をｄ軸、ｄ軸に電気的に直交する方向をｑ軸
として構成した座標を意味する。従って、ｉd *はｄ軸電
流指令値であり、ｉq *はｑ軸電流指令値である。尚、速
度変換部１０８は、検出器１０６によって検出された永
久磁石形同期回転電機２の回転数に基づいて角速度値ω
を出力する。また、永久磁石形同期回転電機２の回転数
の代わりとして、エンジン回転数，変速機がある場合に
はエンジン回転数の逓倍した値などを用いてもよい。
３２及び車載機器に取付けられた各種センサから出力さ
れた信号と、速度変換部１０８から出力された角速度ω
が入力される。運転判断部１０１はそれらの信号に基づ
いて永久磁石形同期回転電機２の運転動作を判断し、回
転座標系（ｄ−ｑ軸）の電流指令値ｉd *，ｉq *を出力す
る。ここで、回転座標系とは、回転電機の磁極位置（磁
束）の方向をｄ軸、ｄ軸に電気的に直交する方向をｑ軸
として構成した座標を意味する。従って、ｉd *はｄ軸電
流指令値であり、ｉq *はｑ軸電流指令値である。尚、速
度変換部１０８は、検出器１０６によって検出された永
久磁石形同期回転電機２の回転数に基づいて角速度値ω
を出力する。また、永久磁石形同期回転電機２の回転数
の代わりとして、エンジン回転数，変速機がある場合に
はエンジン回転数の逓倍した値などを用いてもよい。
【００４１】電流制御部１０２には、速度変換部１０８
から出力された角速度ωと、運転判断部１０１から出力
された電流指令値ｉd *，ｉq *と、座標変換部１０５から
出力された電流値ｉd，ｉqが入力される。電流制御部１
０２は、角速度ω及び電流指令値ｉd *，ｉq *と電流値ｉ
d，ｉqとの差分に基づいて電圧指令値ｖd *，ｖq *を出力
する。尚、座標変換部１０５は、インバータ１０４から
出力された三相交流電流のうちｕ相電流ｉu *，ｗ相電流
ｉw *と、磁極位置変換部１０７から出力された磁極位置
に基づいて電流値ｉd，ｉqを出力する。また、磁極位置
変換部１０７は、検出器１０６によって検出された永久
磁石形同期回転電機２の磁極位置に基づいて磁極位置を
出力する。
から出力された角速度ωと、運転判断部１０１から出力
された電流指令値ｉd *，ｉq *と、座標変換部１０５から
出力された電流値ｉd，ｉqが入力される。電流制御部１
０２は、角速度ω及び電流指令値ｉd *，ｉq *と電流値ｉ
d，ｉqとの差分に基づいて電圧指令値ｖd *，ｖq *を出力
する。尚、座標変換部１０５は、インバータ１０４から
出力された三相交流電流のうちｕ相電流ｉu *，ｗ相電流
ｉw *と、磁極位置変換部１０７から出力された磁極位置
に基づいて電流値ｉd，ｉqを出力する。また、磁極位置
変換部１０７は、検出器１０６によって検出された永久
磁石形同期回転電機２の磁極位置に基づいて磁極位置を
出力する。
【００４２】三相変換部１０３には、磁極位置変換部１
０７から出力された磁極位置，電流制御部１０２から出
力された電圧指令値ｖd *，ｖq *が入力される。三相変換
部１０３はそれらの信号に基づいてｕ相電圧指令値ｖ
u ，ｖ相電圧指令値ｖv ，ｗ相電圧指令値ｖw を出力す
る。ｕ相電圧指令値ｖu ，ｖ相電圧指令値ｖv ，ｗ相電
圧指令値ｖw はインバータ１０４に入力され、インバー
タ１０４から永久磁石形同期回転電機２に供給される電
流を制御する。これにより、永久磁石形同期回転電機２
は駆動制御される。
０７から出力された磁極位置，電流制御部１０２から出
力された電圧指令値ｖd *，ｖq *が入力される。三相変換
部１０３はそれらの信号に基づいてｕ相電圧指令値ｖ
u ，ｖ相電圧指令値ｖv ，ｗ相電圧指令値ｖw を出力す
る。ｕ相電圧指令値ｖu ，ｖ相電圧指令値ｖv ，ｗ相電
圧指令値ｖw はインバータ１０４に入力され、インバー
タ１０４から永久磁石形同期回転電機２に供給される電
流を制御する。これにより、永久磁石形同期回転電機２
は駆動制御される。
【００４３】（実施例２）本発明の第２実施例を図８乃
至図１０に基づいて説明する。図８乃至図１０は本実施
例の永久磁石形同期回転電機の構成を示す。本実施例
は、前述した第１実施例の改良例である。第１実施例と
同様に、軸方向に連続すると共に冷却水を流す冷却水流
路１２が周方向に複数形成されハウジング１３の内周側
には、電機子巻線１１をストットに装着してなる固定子
鉄心１０が締結されている。ハウジング１３の両端部に
は、枠部材である環状のエンドブラケット４９が設けら
れている。エンドブラケット４９の内周側には、シャフ
ト２２を回転可能に支持する軸受装置５０が設けられて
いる。
至図１０に基づいて説明する。図８乃至図１０は本実施
例の永久磁石形同期回転電機の構成を示す。本実施例
は、前述した第１実施例の改良例である。第１実施例と
同様に、軸方向に連続すると共に冷却水を流す冷却水流
路１２が周方向に複数形成されハウジング１３の内周側
には、電機子巻線１１をストットに装着してなる固定子
鉄心１０が締結されている。ハウジング１３の両端部に
は、枠部材である環状のエンドブラケット４９が設けら
れている。エンドブラケット４９の内周側には、シャフ
ト２２を回転可能に支持する軸受装置５０が設けられて
いる。
【００４４】固定子鉄心１０の内周側に回転可能に配置
された回転子２０は、第１実施例と同様に、軸方向に二
分割されて構成されており、シャフト２２に固定された
第１の回転子２０Ａと、シャフト２２に対して分離可能
に構成されていると共に、所定の方向のトルクを受けて
シャフト２２上を回転しながら軸方向に移動可能な第２
の回転子２０Ｂとを備えている。第１の回転子２０Ａに
は、磁石の極性が回転方向に順次異なるように、永久磁
石２１Ａが複数埋め込まれている。第２の回転子２０Ｂ
には、磁石の極性が回転方向に順次異なるように、永久
磁石２１Ｂが複数埋め込まれている。尚、第２の回転子
２０Ｂの内径はシャフト２２の外径よりも大きく形成さ
れている。
された回転子２０は、第１実施例と同様に、軸方向に二
分割されて構成されており、シャフト２２に固定された
第１の回転子２０Ａと、シャフト２２に対して分離可能
に構成されていると共に、所定の方向のトルクを受けて
シャフト２２上を回転しながら軸方向に移動可能な第２
の回転子２０Ｂとを備えている。第１の回転子２０Ａに
は、磁石の極性が回転方向に順次異なるように、永久磁
石２１Ａが複数埋め込まれている。第２の回転子２０Ｂ
には、磁石の極性が回転方向に順次異なるように、永久
磁石２１Ｂが複数埋め込まれている。尚、第２の回転子
２０Ｂの内径はシャフト２２の外径よりも大きく形成さ
れている。
【００４５】第２の回転子２０Ｂの内周面には、軸方向
に連続した凹凸が周方向に複数形成されている。第２の
回転子２０Ｂの内周側には、その内周面の形状（凹凸）
に合致する形状、すなわち軸方向に連続した凹凸が外周
面の周方向に複数形成されたスリーブ４１が嵌め込まれ
ている。スリーブ４１の内周側には、内周面に雌ねじが
形成されたナット部材２３Ｂが固着されている。ナット
部材２３Ｂは、シャフト２２の外周面に形成されたねじ
部２３Ａ（雄ねじ）と螺合する、すなわちボルト・ナッ
トの関係にある。スリーブ４１の内周側かつナット部材
２３Ｂの両側には環状の支持部材４０Ａ，４０Ｂが所定
の間隔をもって固着されている。支持部材４０Ａ，４０
Ｂ第２の回転子２０Ｂの回転運動と軸方向の往復運動を
案内するものである。支持部材４０Ａと第１の回転子２
０Ａとの間には、弾性体であるばね４８が設けられてい
る。ばね４８は第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０
Ａ側とは反対側に押す力を発生する。
に連続した凹凸が周方向に複数形成されている。第２の
回転子２０Ｂの内周側には、その内周面の形状（凹凸）
に合致する形状、すなわち軸方向に連続した凹凸が外周
面の周方向に複数形成されたスリーブ４１が嵌め込まれ
ている。スリーブ４１の内周側には、内周面に雌ねじが
形成されたナット部材２３Ｂが固着されている。ナット
部材２３Ｂは、シャフト２２の外周面に形成されたねじ
部２３Ａ（雄ねじ）と螺合する、すなわちボルト・ナッ
トの関係にある。スリーブ４１の内周側かつナット部材
２３Ｂの両側には環状の支持部材４０Ａ，４０Ｂが所定
の間隔をもって固着されている。支持部材４０Ａ，４０
Ｂ第２の回転子２０Ｂの回転運動と軸方向の往復運動を
案内するものである。支持部材４０Ａと第１の回転子２
０Ａとの間には、弾性体であるばね４８が設けられてい
る。ばね４８は第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０
Ａ側とは反対側に押す力を発生する。
【００４６】ここで、第２の回転子２０Ｂの内周側にス
リーブ４１を設けるのは、シャフト２２やナット部材２
３Ｂなどに生じる電食などを防止するためである。すな
わち第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間
にわずかな遊びがあると、回転と共に第２の回転子２０
Ｂの内周側とシャフト２２との間に鎖交磁束変化が生
じ、電食などの障害が生じる。このため、本実施例で
は、第２の回転子２０Ｂの内周側にスリーブ４１を設
け、第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間
を磁気的に遮蔽している。従って、スリーブ１１は、鉄
より電気抵抗率が高い非磁性体によって形成されてい
る。また、スリーブ１１には電気的な絶縁効果もある。
リーブ４１を設けるのは、シャフト２２やナット部材２
３Ｂなどに生じる電食などを防止するためである。すな
わち第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間
にわずかな遊びがあると、回転と共に第２の回転子２０
Ｂの内周側とシャフト２２との間に鎖交磁束変化が生
じ、電食などの障害が生じる。このため、本実施例で
は、第２の回転子２０Ｂの内周側にスリーブ４１を設
け、第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間
を磁気的に遮蔽している。従って、スリーブ１１は、鉄
より電気抵抗率が高い非磁性体によって形成されてい
る。また、スリーブ１１には電気的な絶縁効果もある。
【００４７】第２の回転子２０Ｂの側方（第１の回転子
２０Ａ側とは反対側）には軸方向に移動可能なストッパ
ー２４が設けられている。ストッパー２４の側方（第２
の回転子２０Ｂ側とは反対側）には、ストッパー２４を
駆動するサーボ機構である電磁クラッチ４４が設けられ
ている。
２０Ａ側とは反対側）には軸方向に移動可能なストッパ
ー２４が設けられている。ストッパー２４の側方（第２
の回転子２０Ｂ側とは反対側）には、ストッパー２４を
駆動するサーボ機構である電磁クラッチ４４が設けられ
ている。
【００４８】ストッパー２４は、電磁クラッチ４４を構
成する環状の可動鉄心２４ａと、可動鉄心２４ａの内周
側とシャフト２２の外周側との間に設けられた支持部材
４７と、可動鉄心２４ａの側面（第２の回転子２０Ｂ
側）と第２の回転子２０Ｂの側面（可動鉄心２４ａ側）
との間に設けらた支持部材４２から構成されている。支
持部材４７は、回転するシャフト２２上に可動鉄心２４
ａを支持することができるラジアル軸受であると共に、
可動鉄心２４ａを軸方向に移動させることができるもの
である。支持部材４２は、回転する第２の回転子２０Ｂ
の側面に可動鉄心２４ａを支持することができるスラス
ト軸受であり、第２の回転子２０Ｂと可動鉄心２４ａを
機械的に接続するものでもある。
成する環状の可動鉄心２４ａと、可動鉄心２４ａの内周
側とシャフト２２の外周側との間に設けられた支持部材
４７と、可動鉄心２４ａの側面（第２の回転子２０Ｂ
側）と第２の回転子２０Ｂの側面（可動鉄心２４ａ側）
との間に設けらた支持部材４２から構成されている。支
持部材４７は、回転するシャフト２２上に可動鉄心２４
ａを支持することができるラジアル軸受であると共に、
可動鉄心２４ａを軸方向に移動させることができるもの
である。支持部材４２は、回転する第２の回転子２０Ｂ
の側面に可動鉄心２４ａを支持することができるスラス
ト軸受であり、第２の回転子２０Ｂと可動鉄心２４ａを
機械的に接続するものでもある。
【００４９】電磁クラッチ４４は、ストッパー２４の部
材を兼用する可動鉄心２４ａと、第２の回転子２０Ｂ側
エンドブラケット４９の側面に設けられた環状のヨーク
４４と、ヨーク４４の環状の溝に装着されたコイル４６
と、第２の回転子２０Ｂ側エンドブラケット４９の側面
と可動鉄心２４ａとの間かつヨーク４４の内方に設けら
れたばね４５から構成されている。ヨーク４４とコイル
４６は電磁力発生部であり、コイル４６に電流が流れて
コイル４６が励磁されると、吸引する電磁力を発生す
る。この吸引する電磁力により、可動鉄心２４ａは第２
の回転子２０Ｂ側とは反対側に移動することができる。
弾性体であるばね４５は、可動鉄心２４ａを第２の回転
子２０Ｂ側に押す力を発生させるものである。これによ
り、可動鉄心２４ａは第２の回転子２０Ｂ側に移動する
ことができる。この時、コイル４６の励磁は遮断されて
いる。尚、本実施例では、電磁クラッチ４４をエンドブ
ラケット４９に取付けた場合について説明したが、永久
磁石形同期回転電機が搭載される例えば車両の車体の一
部にそれを取付け、エンドブラケット４９を省略しても
構わない。
材を兼用する可動鉄心２４ａと、第２の回転子２０Ｂ側
エンドブラケット４９の側面に設けられた環状のヨーク
４４と、ヨーク４４の環状の溝に装着されたコイル４６
と、第２の回転子２０Ｂ側エンドブラケット４９の側面
と可動鉄心２４ａとの間かつヨーク４４の内方に設けら
れたばね４５から構成されている。ヨーク４４とコイル
４６は電磁力発生部であり、コイル４６に電流が流れて
コイル４６が励磁されると、吸引する電磁力を発生す
る。この吸引する電磁力により、可動鉄心２４ａは第２
の回転子２０Ｂ側とは反対側に移動することができる。
弾性体であるばね４５は、可動鉄心２４ａを第２の回転
子２０Ｂ側に押す力を発生させるものである。これによ
り、可動鉄心２４ａは第２の回転子２０Ｂ側に移動する
ことができる。この時、コイル４６の励磁は遮断されて
いる。尚、本実施例では、電磁クラッチ４４をエンドブ
ラケット４９に取付けた場合について説明したが、永久
磁石形同期回転電機が搭載される例えば車両の車体の一
部にそれを取付け、エンドブラケット４９を省略しても
構わない。
【００５０】以上のように構成された本実施例の永久磁
石形同期回転電機においても第１実施例と同様に、回転
電機の低回転領域では電動機として、回転電機の高回転
領域では発電機として動作させる。
石形同期回転電機においても第１実施例と同様に、回転
電機の低回転領域では電動機として、回転電機の高回転
領域では発電機として動作させる。
【００５１】回転電機の低回転領域では、第１の回転子
２０Ａと第２の回転子２０Ｂを、回転子２０に発生する
トルク方向と永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間の磁気作用力と
の釣合いによって接近させて一つの回転子とし、永久磁
石２１Ａ，２１Ｂの同極性のもの同士を軸方向に並ば
せ、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃える。こ
れにより、永久磁石による有効磁束量が最大になる。こ
の結果、高トルク特性を得ることができる。図８はこの
状態を示す。
２０Ａと第２の回転子２０Ｂを、回転子２０に発生する
トルク方向と永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間の磁気作用力と
の釣合いによって接近させて一つの回転子とし、永久磁
石２１Ａ，２１Ｂの同極性のもの同士を軸方向に並ば
せ、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃える。こ
れにより、永久磁石による有効磁束量が最大になる。こ
の結果、高トルク特性を得ることができる。図８はこの
状態を示す。
【００５２】この時、コイル４６は無励磁状態であるの
で、可動鉄心２４ａは第２の回転子２０Ｂによって引か
れると共に、ばね４５の作用によって第２の回転子２０
Ｂ側に押され、第２の回転子２０Ｂと共に移動するの
で、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの
軸方向の位置を保持することができる。また、ばね４８
の作用によって第２の回転子２０Ｂを可動鉄心２４ａ側
に一定の力で押さえているので、第２の回転子２０Ｂの
第１の回転子２０Ａ側へ移動する勢いを抑えることがで
き、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａへの衝突
などによる機器の破損などを防止することができる。ま
た、ばね４８の作用によって第２の回転子２０Ｂを可動
鉄心２４ａ側に一定の力で押さえているので、支持部材
４２のスラスト軸受としての機能を向上させることがで
きる。尚、コイル４６の励磁を制御することにより、第
２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側への移動する
勢いを抑えてもよい。また、コイル４６の励磁を制御し
て第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動する力を釣り合わ
せることにより、回転子２０Ａに対する第２の回転子２
０Ｂの軸方向位置を任意に変えることができる。
で、可動鉄心２４ａは第２の回転子２０Ｂによって引か
れると共に、ばね４５の作用によって第２の回転子２０
Ｂ側に押され、第２の回転子２０Ｂと共に移動するの
で、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの
軸方向の位置を保持することができる。また、ばね４８
の作用によって第２の回転子２０Ｂを可動鉄心２４ａ側
に一定の力で押さえているので、第２の回転子２０Ｂの
第１の回転子２０Ａ側へ移動する勢いを抑えることがで
き、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａへの衝突
などによる機器の破損などを防止することができる。ま
た、ばね４８の作用によって第２の回転子２０Ｂを可動
鉄心２４ａ側に一定の力で押さえているので、支持部材
４２のスラスト軸受としての機能を向上させることがで
きる。尚、コイル４６の励磁を制御することにより、第
２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側への移動する
勢いを抑えてもよい。また、コイル４６の励磁を制御し
て第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動する力を釣り合わ
せることにより、回転子２０Ａに対する第２の回転子２
０Ｂの軸方向位置を任意に変えることができる。
【００５３】回転電機の高回転領域では、前述の電動機
の場合と同様に回転方向は同じになるが、回転子が受け
るトルク方向は前述の電動機とは反対になる。このた
め、回転子２０に発生すると共に電動機として動作させ
たときとは反対のトルク方向によって第２の回転子２０
Ｂを、シャフト２２上を回転させながら軸方向を第１の
回転子２０Ａ側とは反対側に移動させて第１の回転子２
０Ａから離し、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を
ずらす。これにより、永久磁石による有効磁束量が減少
する。換言すると弱め界磁効果がある。この結果、高出
力発電特性を得ることができる。
の場合と同様に回転方向は同じになるが、回転子が受け
るトルク方向は前述の電動機とは反対になる。このた
め、回転子２０に発生すると共に電動機として動作させ
たときとは反対のトルク方向によって第２の回転子２０
Ｂを、シャフト２２上を回転させながら軸方向を第１の
回転子２０Ａ側とは反対側に移動させて第１の回転子２
０Ａから離し、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を
ずらす。これにより、永久磁石による有効磁束量が減少
する。換言すると弱め界磁効果がある。この結果、高出
力発電特性を得ることができる。
【００５４】この時、コイル４６は励磁状態であるの
で、可動鉄心２４ａは、電磁力発生部で発生された電磁
力によって第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に吸引され
ると共に、第２の回転子２０Ｂによって押され、第２の
回転子２０Ｂと共に移動するので、第１の回転子２０Ａ
に対する第２の回転子２０Ｂの軸方向の位置を保持する
ことができる。また、ばね４５の作用及びコイル４６の
励磁の制御によって第２の回転子２０Ｂを第１の回転子
２０Ａ側に一定の力で押さえているので、第２の回転子
２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側への移動する
勢いを抑えることができ、第２の回転子２０Ｂの第１の
回転子２０Ａ側とは反対側への移動しすぎによるナット
部材２３Ｂのねじ及びシャフト２２のねじ部２３Ａの破
損などを防ぐことができる。また、ばね４８の作用によ
って第２の回転子２０Ｂを可動鉄心２４ａ側に一定の力
で押さえているので、支持部材４２のスラスト軸受とし
ての機能を向上させることができる。尚、コイル４６の
励磁を制御して第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動する
力を釣り合わせることにより、回転子２０Ａに対する第
２の回転子２０Ｂの軸方向位置を任意に変えることがで
きる。
で、可動鉄心２４ａは、電磁力発生部で発生された電磁
力によって第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に吸引され
ると共に、第２の回転子２０Ｂによって押され、第２の
回転子２０Ｂと共に移動するので、第１の回転子２０Ａ
に対する第２の回転子２０Ｂの軸方向の位置を保持する
ことができる。また、ばね４５の作用及びコイル４６の
励磁の制御によって第２の回転子２０Ｂを第１の回転子
２０Ａ側に一定の力で押さえているので、第２の回転子
２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側への移動する
勢いを抑えることができ、第２の回転子２０Ｂの第１の
回転子２０Ａ側とは反対側への移動しすぎによるナット
部材２３Ｂのねじ及びシャフト２２のねじ部２３Ａの破
損などを防ぐことができる。また、ばね４８の作用によ
って第２の回転子２０Ｂを可動鉄心２４ａ側に一定の力
で押さえているので、支持部材４２のスラスト軸受とし
ての機能を向上させることができる。尚、コイル４６の
励磁を制御して第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動する
力を釣り合わせることにより、回転子２０Ａに対する第
２の回転子２０Ｂの軸方向位置を任意に変えることがで
きる。
【００５５】尚、本実施例では、ストッパー２４を駆動
するものとして電磁クラッチ４４を用いたが、油圧アク
チュエータ，回転機とボールネジなどの組合わせによる
直線駆動装置，リニアモータなどを用いることにより、
ストッパー２４の軸方向の位置をより細かく制御するこ
とができる。
するものとして電磁クラッチ４４を用いたが、油圧アク
チュエータ，回転機とボールネジなどの組合わせによる
直線駆動装置，リニアモータなどを用いることにより、
ストッパー２４の軸方向の位置をより細かく制御するこ
とができる。
【００５６】（実施例３）本発明の第３実施例を図１１
に基づいて説明する。図１１は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の回転子の構成を示す。本実施例は、前述し
た第２実施例の改良例である。以下、前例と異なる部分
のみ説明する。
に基づいて説明する。図１１は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の回転子の構成を示す。本実施例は、前述し
た第２実施例の改良例である。以下、前例と異なる部分
のみ説明する。
【００５７】本実施例では、第１の回転子２０Ａの側面
（第２の回転子２０Ｂ側の側面）の内周部に、シャフト
２２の外径よりも大きな内径を有する凹部５３が設けら
れている。第１の回転子２０Ａの凹部５３と対向する第
２の回転子２０Ｂの側面には、凹部５３の内径よりも小
さいと共に、シャフト２２の外径よりも大きくかつ第２
の回転子２０Ｂの内径と同じ大きさの内径を有する突起
部５４（凸部）が設けられている。このような構成は、
第２の回転子２０Ｂの軸方向の厚さが薄い場合に有効な
ものである。
（第２の回転子２０Ｂ側の側面）の内周部に、シャフト
２２の外径よりも大きな内径を有する凹部５３が設けら
れている。第１の回転子２０Ａの凹部５３と対向する第
２の回転子２０Ｂの側面には、凹部５３の内径よりも小
さいと共に、シャフト２２の外径よりも大きくかつ第２
の回転子２０Ｂの内径と同じ大きさの内径を有する突起
部５４（凸部）が設けられている。このような構成は、
第２の回転子２０Ｂの軸方向の厚さが薄い場合に有効な
ものである。
【００５８】第２の回転子２０Ｂの内周側及び突起部５
４の内周側にはスリーブ４１が嵌め込まれている。スリ
ーブ４１は前例と同様のものである。尚、スリーブ４１
は突起部５４と一体ものであってもよいし、第２の回転
子２０Ｂと一体ものであってもよい。スリーブ４１の内
周側には、前例と同様に、ナット部材２３Ｂ及び支持部
材４０Ａ，４０Ｂが固着されている。
４の内周側にはスリーブ４１が嵌め込まれている。スリ
ーブ４１は前例と同様のものである。尚、スリーブ４１
は突起部５４と一体ものであってもよいし、第２の回転
子２０Ｂと一体ものであってもよい。スリーブ４１の内
周側には、前例と同様に、ナット部材２３Ｂ及び支持部
材４０Ａ，４０Ｂが固着されている。
【００５９】第１の回転子２０Ａと支持部材４０Ａとの
間には、弾性体であるばね４８が設けられている。ばね
４８は、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０Ａ側と
は反対側に押す力を発生するものである。支持部材４０
Ｂとストッパー２４との間には、弾性体であるばね５１
が設けられている。ばね５１は、第２の回転子２０Ｂを
第１の回転子２０Ａ側に押す力を発生するものである。
本実施例によれば、ばね４８，５１の作用によって第２
の回転子２０Ｂの移動する勢いを抑えることができると
共に、第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動を補助するこ
とができ、かつ第１の回転子２０Ａに対する第２の回転
子２０Ｂの軸方向の位置を保持することができる。
間には、弾性体であるばね４８が設けられている。ばね
４８は、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０Ａ側と
は反対側に押す力を発生するものである。支持部材４０
Ｂとストッパー２４との間には、弾性体であるばね５１
が設けられている。ばね５１は、第２の回転子２０Ｂを
第１の回転子２０Ａ側に押す力を発生するものである。
本実施例によれば、ばね４８，５１の作用によって第２
の回転子２０Ｂの移動する勢いを抑えることができると
共に、第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動を補助するこ
とができ、かつ第１の回転子２０Ａに対する第２の回転
子２０Ｂの軸方向の位置を保持することができる。
【００６０】（実施例４）本発明の第４実施例を図１２
に基づいて説明する。図１２は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第２実
施例の変形例であり、電磁クラッチ４４とストッパー２
４からなる回転子位置可変手段の構成が前述した第２実
施例と異なる。尚、本図ではコイル４６が励磁されてい
る状態を示す。
に基づいて説明する。図１２は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第２実
施例の変形例であり、電磁クラッチ４４とストッパー２
４からなる回転子位置可変手段の構成が前述した第２実
施例と異なる。尚、本図ではコイル４６が励磁されてい
る状態を示す。
【００６１】本実施例では、ストッパー２４の部材を兼
用する可動鉄心２４ａの断面形状がＬ字状になってい
る。可動鉄心２４ａの第２の回転子２０Ｂ側には、電磁
クラッチ４４のヨーク４４ａが配置されている。ヨーク
４４ａは、その外周側に取付けられたアーム５２を介し
てエンドブラケット４９に支持されている。スラスト軸
受を構成する支持部材４２と可動鉄心２４ａとの間には
ばね４５が設けられている。ばね４５は、可動鉄心２４
ａを第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に押す力を発生す
るものである。尚、本実施例では、電磁クラッチ４４を
エンドブラケット４９に取付けた場合について説明した
が、永久磁石形同期回転電機が搭載される例えば車両の
車体の一部にそれを取付け、エンドブラケット４９を省
略しても構わない。
用する可動鉄心２４ａの断面形状がＬ字状になってい
る。可動鉄心２４ａの第２の回転子２０Ｂ側には、電磁
クラッチ４４のヨーク４４ａが配置されている。ヨーク
４４ａは、その外周側に取付けられたアーム５２を介し
てエンドブラケット４９に支持されている。スラスト軸
受を構成する支持部材４２と可動鉄心２４ａとの間には
ばね４５が設けられている。ばね４５は、可動鉄心２４
ａを第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に押す力を発生す
るものである。尚、本実施例では、電磁クラッチ４４を
エンドブラケット４９に取付けた場合について説明した
が、永久磁石形同期回転電機が搭載される例えば車両の
車体の一部にそれを取付け、エンドブラケット４９を省
略しても構わない。
【００６２】本実施例によれば、永久磁石形同期回転電
機を回転電機の低回転領域で電動機として動作させる場
合には、コイル４６を励磁して吸引力を発生させ、この
吸引力及び第２の回転子２０Ｂからの引張力により、可
動鉄心２４ａを第２の回転子２０Ｂ側に移動させる。永
久磁石形同期回転電機を回転電機の高回転領域で発電機
として動作させる場合には、コイル４６の励磁を切り、
ばね４５の作用及び第２の回転子２０Ｂからの押す力に
より、可動鉄心２４ａを第２の回転子２０Ｂ側とは反対
側に移動させる。すなわち本実施例の回転子位置可変手
段は、第２実施例のものと作用が反対であるものの、達
成できる効果は第２実施例の効果と同様である。
機を回転電機の低回転領域で電動機として動作させる場
合には、コイル４６を励磁して吸引力を発生させ、この
吸引力及び第２の回転子２０Ｂからの引張力により、可
動鉄心２４ａを第２の回転子２０Ｂ側に移動させる。永
久磁石形同期回転電機を回転電機の高回転領域で発電機
として動作させる場合には、コイル４６の励磁を切り、
ばね４５の作用及び第２の回転子２０Ｂからの押す力に
より、可動鉄心２４ａを第２の回転子２０Ｂ側とは反対
側に移動させる。すなわち本実施例の回転子位置可変手
段は、第２実施例のものと作用が反対であるものの、達
成できる効果は第２実施例の効果と同様である。
【００６３】尚、本実施例では、ストッパー２４を駆動
するものとして電磁クラッチ４４を用いたが、油圧アク
チュエータ，回転機とボールネジなどの組合わせによる
直線駆動装置，リニアモータなどを用いることにより、
ストッパー２４の軸方向の位置をより細かく制御するこ
とができる。
するものとして電磁クラッチ４４を用いたが、油圧アク
チュエータ，回転機とボールネジなどの組合わせによる
直線駆動装置，リニアモータなどを用いることにより、
ストッパー２４の軸方向の位置をより細かく制御するこ
とができる。
【００６４】（実施例５）本発明の第５実施例を図１３
に基づいて説明する。図１３は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第３実
施例の変形例であり、第１の回転子２０Ａに設けた凹
部，第２の回転子２０Ｂに設けた突起部がない場合の例
である。本実施例においても、ばね４８，５１の作用に
よって第２の回転子２０Ｂの移動する勢いを抑えること
ができると共に、第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動を
補助することができ、かつ第１の回転子２０Ａに対する
第２の回転子２０Ｂの軸方向の位置を保持することがで
きる。
に基づいて説明する。図１３は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第３実
施例の変形例であり、第１の回転子２０Ａに設けた凹
部，第２の回転子２０Ｂに設けた突起部がない場合の例
である。本実施例においても、ばね４８，５１の作用に
よって第２の回転子２０Ｂの移動する勢いを抑えること
ができると共に、第２の回転子２０Ｂの軸方向の移動を
補助することができ、かつ第１の回転子２０Ａに対する
第２の回転子２０Ｂの軸方向の位置を保持することがで
きる。
【００６５】（実施例６）本発明の第６実施例を図１４
に基づいて説明する。図１４は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の回転子の構成を示す。本実施例は、前述し
た第１実施例の変形例であり、第２の回転子２０Ｂに形
成されたねじ部２３Ｂとシャフト２２に形成されたねじ
部２３Ａからなる機構の代わりに、回転角θ分可変でき
る機構を第２の回転子２０Ｂに設けたものである。
に基づいて説明する。図１４は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の回転子の構成を示す。本実施例は、前述し
た第１実施例の変形例であり、第２の回転子２０Ｂに形
成されたねじ部２３Ｂとシャフト２２に形成されたねじ
部２３Ａからなる機構の代わりに、回転角θ分可変でき
る機構を第２の回転子２０Ｂに設けたものである。
【００６６】このため、第２の回転子２０Ｂの内周側の
対向する２箇所には、軸方向に連続した凸部が形成され
ている。シャフト２２の外周側の第２の回転子２０Ｂの
凸部と対向する部分には、軸方向に連続する凹部が形成
されている。シャフト２２の凹部の周方向幅は第２の回
転子２０Ｂの凸部の周方向幅よりも大きく形成されてい
る。これにより、第１の回転子２０Ａに対して第２の回
転子２０Ｂを所定の回転角θ分回転させることができる
と共に、シャフト２２上を軸方向に移動させることがで
きる。第２の回転子２０Ｂの凸部の周方向両側とシャフ
ト２２の凹部との間にはスプリング２６とダンパー２７
が設けられている。このスプリング２６とダンパー２７
を設けることにより、第２の回転子２０Ｂの凸部とシャ
フト２２の凹部の急な衝突を和らげることができる。
対向する２箇所には、軸方向に連続した凸部が形成され
ている。シャフト２２の外周側の第２の回転子２０Ｂの
凸部と対向する部分には、軸方向に連続する凹部が形成
されている。シャフト２２の凹部の周方向幅は第２の回
転子２０Ｂの凸部の周方向幅よりも大きく形成されてい
る。これにより、第１の回転子２０Ａに対して第２の回
転子２０Ｂを所定の回転角θ分回転させることができる
と共に、シャフト２２上を軸方向に移動させることがで
きる。第２の回転子２０Ｂの凸部の周方向両側とシャフ
ト２２の凹部との間にはスプリング２６とダンパー２７
が設けられている。このスプリング２６とダンパー２７
を設けることにより、第２の回転子２０Ｂの凸部とシャ
フト２２の凹部の急な衝突を和らげることができる。
【００６７】（実施例７）本発明の第７実施例を図１５
に基づいて説明する。図１５は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第５実
施例の変形例であり、固定子鉄心１０と第１の回転子２
０Ａとの間の空隙寸法Ｇａｐ１と、固定子鉄心１０と第
２の回転子２０Ｂとの間の空隙寸法Ｇａｐ２を異ならせ
たものである。
に基づいて説明する。図１５は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第５実
施例の変形例であり、固定子鉄心１０と第１の回転子２
０Ａとの間の空隙寸法Ｇａｐ１と、固定子鉄心１０と第
２の回転子２０Ｂとの間の空隙寸法Ｇａｐ２を異ならせ
たものである。
【００６８】第１の回転子２０Ａはシャフト２２に固定
されているのに対して、第２の回転子２０Ｂはシャフト
２２に対して分離可能に構成されている。従って、第２
の回転子２０Ｂとシャフト２２との間にはわずかな機械
的な寸法の遊びがあり、第２の回転子２０Ｂに大きなト
ルクや遠心力などが加わると、第２の回転子２０Ｂが偏
心する可能性があり得る。このため、本実施例では、Ｇ
ａｐ２をＧａｐ１よりも大きく設定し、第２の回転子２
０Ｂと固定子鉄心１０との接触による機械的な破損を防
止している。
されているのに対して、第２の回転子２０Ｂはシャフト
２２に対して分離可能に構成されている。従って、第２
の回転子２０Ｂとシャフト２２との間にはわずかな機械
的な寸法の遊びがあり、第２の回転子２０Ｂに大きなト
ルクや遠心力などが加わると、第２の回転子２０Ｂが偏
心する可能性があり得る。このため、本実施例では、Ｇ
ａｐ２をＧａｐ１よりも大きく設定し、第２の回転子２
０Ｂと固定子鉄心１０との接触による機械的な破損を防
止している。
【００６９】（実施例８）本発明の第８実施例を図１６
に基づいて説明する。図１６は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第５実
施例の変形例であり、第１の回転子２０Ａに対する第２
の回転子２０Ｂの軸方向の変位Ｌ１，Ｌ２を変位測定器
６４で検出し、この検出された変位Ｌ１，Ｌ２を、永久
磁石形同期回転電機の駆動を制御する制御装置にフィー
ドバックするものである。すなわち第２の回転子２０Ｂ
が第１の回転子２０Ａに対して回転角θでずれる場合、
そのずれに基づいて永久磁石形同期回転電機に供給され
る電流の進角を補正する必要がある。また、第２の回転
子２０Ｂの回転角θと軸方向の変位量ΔＬは比例関係に
ある。
に基づいて説明する。図１６は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第５実
施例の変形例であり、第１の回転子２０Ａに対する第２
の回転子２０Ｂの軸方向の変位Ｌ１，Ｌ２を変位測定器
６４で検出し、この検出された変位Ｌ１，Ｌ２を、永久
磁石形同期回転電機の駆動を制御する制御装置にフィー
ドバックするものである。すなわち第２の回転子２０Ｂ
が第１の回転子２０Ａに対して回転角θでずれる場合、
そのずれに基づいて永久磁石形同期回転電機に供給され
る電流の進角を補正する必要がある。また、第２の回転
子２０Ｂの回転角θと軸方向の変位量ΔＬは比例関係に
ある。
【００７０】そこで、本実施例では、第１の回転子２０
Ａに対する第２の回転子２０Ｂの軸方向の変位Ｌ１，Ｌ
２を制御装置にフィードバックして変位差ΔＬを求め、
この求められた変位差ΔＬに基づいて電力変換器から永
久磁石形同期回転電機に供給される電流の進角を補正し
ている。本実施例によれば、この電流の進角を補正によ
り、永久磁石形同期回転電機を最適に制御することがで
きる。
Ａに対する第２の回転子２０Ｂの軸方向の変位Ｌ１，Ｌ
２を制御装置にフィードバックして変位差ΔＬを求め、
この求められた変位差ΔＬに基づいて電力変換器から永
久磁石形同期回転電機に供給される電流の進角を補正し
ている。本実施例によれば、この電流の進角を補正によ
り、永久磁石形同期回転電機を最適に制御することがで
きる。
【００７１】（実施例９）本発明の第９実施例を図１７
に基づいて説明する。図１７は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例はこれまでの実施例
とは異なり、第１の回転子２０Ａに対して第２の回転子
２０Ｂを相対的に軸方向のみ移動させるように構成した
ものである。
に基づいて説明する。図１７は本実施例の永久磁石形同
期回転電機の構成を示す。本実施例はこれまでの実施例
とは異なり、第１の回転子２０Ａに対して第２の回転子
２０Ｂを相対的に軸方向のみ移動させるように構成した
ものである。
【００７２】このため、第２の回転子２０Ｂの内周側の
対向する２箇所には、軸方向に連続する凸部６３Ｂが形
成されている。シャフト２２の外周側の第２の回転子２
０Ｂの凸部６３Ｂと対向する部分には、軸方向に連続す
ると共に第２の回転子２０Ｂの凸部が嵌る凹状の溝６３
Ａが形成されている。これにより、シャフト２２の溝６
３Ａが第２の回転子２０Ｂの凸部６３Ｂの案内となり、
第２の回転子２０Ｂはシャフト２２上を軸方向に移動す
る。第１の回転子２０Ａと第２の回転子２０Ｂとの間に
は、弾性体であるばね４８が設けられている。ばね４８
は、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０Ａ側とは反
対側に押す力を発生させる。第２の回転子２０Ｂの第１
の回転子２０Ａ側とは反対側には、ストッパー２４と、
サーボ機構でありストッパー２４の駆動機構であるアク
チュエータ２５からなる回転子位置可変手段が設けられ
ている。
対向する２箇所には、軸方向に連続する凸部６３Ｂが形
成されている。シャフト２２の外周側の第２の回転子２
０Ｂの凸部６３Ｂと対向する部分には、軸方向に連続す
ると共に第２の回転子２０Ｂの凸部が嵌る凹状の溝６３
Ａが形成されている。これにより、シャフト２２の溝６
３Ａが第２の回転子２０Ｂの凸部６３Ｂの案内となり、
第２の回転子２０Ｂはシャフト２２上を軸方向に移動す
る。第１の回転子２０Ａと第２の回転子２０Ｂとの間に
は、弾性体であるばね４８が設けられている。ばね４８
は、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０Ａ側とは反
対側に押す力を発生させる。第２の回転子２０Ｂの第１
の回転子２０Ａ側とは反対側には、ストッパー２４と、
サーボ機構でありストッパー２４の駆動機構であるアク
チュエータ２５からなる回転子位置可変手段が設けられ
ている。
【００７３】このように構成された本実施例では、永久
磁石形同期回転電機の回転数（角速度）に応じてアクチ
ュエータ２５を駆動し、ストッパー２４の軸方向の位置
を変えることにより、第２の回転子２０Ｂを軸方向に移
動させ、永久磁石形同期回転電機を電動機或いは発電機
として動作させることができる。すなわち回転電機の低
回転領域では、ストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側
に移動させることにより、第２の回転子２０Ｂをばね４
８の力に逆らわせて第１の回転子２０Ａ側に移動させる
ことができる。これにより、第１の回転子２０Ａと第２
の回転子２０Ｂを近接させることができ、永久磁石形同
期回転電機を電動機として動作させることができる。ま
た、回転電機の高回転領域では、ストッパー２４を第２
の回転子２０Ｂ側とは反対側に移動させることにより、
第２の回転子２０Ｂをばね４８の力によって第１の回転
子２０Ａ側とは反対側に移動させることができる。これ
により、第１の回転子２０Ａから第２の回転子２０Ｂを
離すことができ、永久磁石形同期回転電機を発電機とし
て動作させることができる。
磁石形同期回転電機の回転数（角速度）に応じてアクチ
ュエータ２５を駆動し、ストッパー２４の軸方向の位置
を変えることにより、第２の回転子２０Ｂを軸方向に移
動させ、永久磁石形同期回転電機を電動機或いは発電機
として動作させることができる。すなわち回転電機の低
回転領域では、ストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側
に移動させることにより、第２の回転子２０Ｂをばね４
８の力に逆らわせて第１の回転子２０Ａ側に移動させる
ことができる。これにより、第１の回転子２０Ａと第２
の回転子２０Ｂを近接させることができ、永久磁石形同
期回転電機を電動機として動作させることができる。ま
た、回転電機の高回転領域では、ストッパー２４を第２
の回転子２０Ｂ側とは反対側に移動させることにより、
第２の回転子２０Ｂをばね４８の力によって第１の回転
子２０Ａ側とは反対側に移動させることができる。これ
により、第１の回転子２０Ａから第２の回転子２０Ｂを
離すことができ、永久磁石形同期回転電機を発電機とし
て動作させることができる。
【００７４】以上の説明においては、永久磁石形同期回
転電機を４極機とした場合を例にとり説明したが、以上
の実施例の構成は４極機に限定されるものではなく、２
極機或いは６極機若しくは図１８に示すような８極機、
さらにはそれ以上の極数機にも適用することができる。
回転子への永久磁石の取付け方としては、図１８に示す
ように、回転子の内部に永久磁石を取付けたいわゆる埋
め込み磁石型、或いは回転子の表面に永久磁石を取付け
たいわゆる表面磁石型のどちらを用いても構わない。
転電機を４極機とした場合を例にとり説明したが、以上
の実施例の構成は４極機に限定されるものではなく、２
極機或いは６極機若しくは図１８に示すような８極機、
さらにはそれ以上の極数機にも適用することができる。
回転子への永久磁石の取付け方としては、図１８に示す
ように、回転子の内部に永久磁石を取付けたいわゆる埋
め込み磁石型、或いは回転子の表面に永久磁石を取付け
たいわゆる表面磁石型のどちらを用いても構わない。
【００７５】（実施例１０）本発明の第１０実施例を図
１９に基づいて説明する。図１９は本実施例の自動車の
駆動装置の配置構成を示す。本実施例の駆動装置は、エ
ンジン１のクランクプーリ６と、永久磁石形同期回転電
機２のシャフトに結合されたプーリ８が金属ベルト７で
連結されたものである。従って、エンジン１永久磁石形
同期回転電機２は並列に配置されている。尚、クランプ
プーリ６とプーリ８とを連結するものとしてチェーン或
いは歯付ベルトを用いてもよい。また、クランクプーリ
６とプーリ８の代わりにギアを介して連結しても構わな
い。永久磁石形同期回転電機２としては、前述した第１
実施例乃至第９実施例のいずれかの永久磁石形同期回転
電機を用いている。尚、図中符号３は、エンジン１に直
結されたトランスミッション、符号５は、電力変換器４
を介して永久磁石形同期回転電機２と電気的に接続され
たバッテリである。電力変換器４はインバータとコンバ
ータの両方の機能を備えたものである。また、本実施例
の自動車の駆動装置においては、永久磁石形同期回転電
機２を電動機単体或いは発電機単体若しくはモータジェ
ネレータのどの形で用いてもよい。
１９に基づいて説明する。図１９は本実施例の自動車の
駆動装置の配置構成を示す。本実施例の駆動装置は、エ
ンジン１のクランクプーリ６と、永久磁石形同期回転電
機２のシャフトに結合されたプーリ８が金属ベルト７で
連結されたものである。従って、エンジン１永久磁石形
同期回転電機２は並列に配置されている。尚、クランプ
プーリ６とプーリ８とを連結するものとしてチェーン或
いは歯付ベルトを用いてもよい。また、クランクプーリ
６とプーリ８の代わりにギアを介して連結しても構わな
い。永久磁石形同期回転電機２としては、前述した第１
実施例乃至第９実施例のいずれかの永久磁石形同期回転
電機を用いている。尚、図中符号３は、エンジン１に直
結されたトランスミッション、符号５は、電力変換器４
を介して永久磁石形同期回転電機２と電気的に接続され
たバッテリである。電力変換器４はインバータとコンバ
ータの両方の機能を備えたものである。また、本実施例
の自動車の駆動装置においては、永久磁石形同期回転電
機２を電動機単体或いは発電機単体若しくはモータジェ
ネレータのどの形で用いてもよい。
【００７６】本実施例によれば、クランクプーリ６，金
属ベルト７，プーリ８によって、エンジン１と永久磁石
形同期回転電機２の間にある速比をもった変速機構を構
成することができる。例えばクランクプーリ６とプーリ
８の半径比を２：１にすることにより、永久磁石形同期
回転電機２をエンジン１の２倍の速度で回転させること
ができ、エンジン１の始動時、永久磁石形同期回転電機
２のトルクをエンジン１の始動に必要なトルクの１／２
にすることができる。従って、永久磁石形同期回転電機
２を小型化することができる。
属ベルト７，プーリ８によって、エンジン１と永久磁石
形同期回転電機２の間にある速比をもった変速機構を構
成することができる。例えばクランクプーリ６とプーリ
８の半径比を２：１にすることにより、永久磁石形同期
回転電機２をエンジン１の２倍の速度で回転させること
ができ、エンジン１の始動時、永久磁石形同期回転電機
２のトルクをエンジン１の始動に必要なトルクの１／２
にすることができる。従って、永久磁石形同期回転電機
２を小型化することができる。
【００７７】（実施例１１）本発明の第１１実施例を図
２０に基づいて説明する。図２０は本実施例の自動車の
駆動装置の配置構成を示す。本実施例は、前述した第１
０実施例の変形例であり、エンジン１に連結された永久
磁石形同期回転電機２Ａの他に、前述した第１実施例乃
至第９実施例のいずれかの永久磁石形同期回転電機を、
図２０（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン１によって
駆動される車輪（前輪）とは異なる車輪（後輪）の駆動
用として搭載したものである。すなわち４輪駆動車に適
用した例を示す。
２０に基づいて説明する。図２０は本実施例の自動車の
駆動装置の配置構成を示す。本実施例は、前述した第１
０実施例の変形例であり、エンジン１に連結された永久
磁石形同期回転電機２Ａの他に、前述した第１実施例乃
至第９実施例のいずれかの永久磁石形同期回転電機を、
図２０（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン１によって
駆動される車輪（前輪）とは異なる車輪（後輪）の駆動
用として搭載したものである。すなわち４輪駆動車に適
用した例を示す。
【００７８】図２０（ａ）では、エンジン１によって駆
動される車輪（前輪）とは異なる車輪（後輪）の駆動軸
と永久磁石形同期回転電機２Ｂとをギアを介して連結し
ている。尚、永久磁石形同期回転電機２Ｂとデファレン
シャルギアと組合わせてエンジン１や永久磁石形同期回
転電機２Ａと連携して駆動してもよい。図２０（ｂ）で
は、エンジン１によって駆動される車輪（前輪）とは異
なる車輪（後輪）のそれぞれに永久磁石形同期回転電機
２Ｃを連結、すなわちホイールインモータタイプとして
連結している。
動される車輪（前輪）とは異なる車輪（後輪）の駆動軸
と永久磁石形同期回転電機２Ｂとをギアを介して連結し
ている。尚、永久磁石形同期回転電機２Ｂとデファレン
シャルギアと組合わせてエンジン１や永久磁石形同期回
転電機２Ａと連携して駆動してもよい。図２０（ｂ）で
は、エンジン１によって駆動される車輪（前輪）とは異
なる車輪（後輪）のそれぞれに永久磁石形同期回転電機
２Ｃを連結、すなわちホイールインモータタイプとして
連結している。
【００７９】（実施例１２）本発明の第１２実施例を図
２１に基づき説明する。図２１は本実施例の電気自動車
の駆動装置の配置構成を示す。電気自動車は、内燃機関
であるエンジンを搭載していない車両であり、電力変換
器４を介して供給されたバッテリ５の電力によって永久
磁石形同期回転電機２を駆動し、車両を駆動させるよう
にしたものである。図２１（ａ）はトランスミッション
３を介して永久磁石形同期回転電機２と後輪の駆動軸と
を連結したものである。図２１（ｂ）は永久磁石形同期
回転電機２と前輪の駆動軸とを直結したものである。
２１に基づき説明する。図２１は本実施例の電気自動車
の駆動装置の配置構成を示す。電気自動車は、内燃機関
であるエンジンを搭載していない車両であり、電力変換
器４を介して供給されたバッテリ５の電力によって永久
磁石形同期回転電機２を駆動し、車両を駆動させるよう
にしたものである。図２１（ａ）はトランスミッション
３を介して永久磁石形同期回転電機２と後輪の駆動軸と
を連結したものである。図２１（ｂ）は永久磁石形同期
回転電機２と前輪の駆動軸とを直結したものである。
【００８０】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、低回転領
域において高トルク特性，高回転領域において高出力発
電特性を得ることができる回転電機及びそれを搭載した
車両を提供することができる。また、低回転領域におい
て高トルク特性，高回転領域において高出力発電特性を
得ることができると共に、機械的な信頼性を向上させる
ことができる回転電機及びそれを搭載した車両を提供す
ることができる。
域において高トルク特性，高回転領域において高出力発
電特性を得ることができる回転電機及びそれを搭載した
車両を提供することができる。また、低回転領域におい
て高トルク特性，高回転領域において高出力発電特性を
得ることができると共に、機械的な信頼性を向上させる
ことができる回転電機及びそれを搭載した車両を提供す
ることができる。
【図１】第１実施例の永久磁石形同期回転電機の構成を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】図１の永久磁石形同期回転電機の回転子の動作
を説明するための図であり、回転子の磁極中心が揃った
状態を示す。
を説明するための図であり、回転子の磁極中心が揃った
状態を示す。
【図３】図１の永久磁石形同期回転電機の回転子の動作
を説明するための図であり、回転子の磁極中心がずれた
状態を示す。
を説明するための図であり、回転子の磁極中心がずれた
状態を示す。
【図４】第１実施例のハイブリット車の駆動装置の配置
構成を示す平面図であり、エンジンと永久磁石形同期回
転電機が直結されたタイプのものを示す。
構成を示す平面図であり、エンジンと永久磁石形同期回
転電機が直結されたタイプのものを示す。
【図５】図１の永久磁石形同期回転電機の回転角速度ω
に対する誘導起電力Ｅと磁束Φの関係を示す特性図。
に対する誘導起電力Ｅと磁束Φの関係を示す特性図。
【図６】図１の永久磁石形同期回転電機の電源系統の構
成を示す系統図。
成を示す系統図。
【図７】図１の永久磁石形同期回転電機の制御装置の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図８】第２実施例の永久磁石形同期回転電機の構成を
示す断面図であり、電磁クラッチのコイルが励磁されて
いない状態を示す。
示す断面図であり、電磁クラッチのコイルが励磁されて
いない状態を示す。
【図９】第２実施例の永久磁石形同期回転電機の構成を
示す断面図であり、電磁クラッチのコイルが励磁された
状態を示す。
示す断面図であり、電磁クラッチのコイルが励磁された
状態を示す。
【図１０】第２実施例の永久磁石形同期回転電機の回転
子の構成を詳細に示す詳細図。
子の構成を詳細に示す詳細図。
【図１１】第３実施例の永久磁石形同期回転電機の回転
子の構成を詳細に示す詳細図。
子の構成を詳細に示す詳細図。
【図１２】第４実施例の永久磁石形同期回転電機の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１３】第５実施例の永久磁石形同期回転電機の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１４】第６実施例の永久磁石形同期回転電機の回転
子の構成を詳細に示す詳細図。
子の構成を詳細に示す詳細図。
【図１５】第７実施例の永久磁石形同期回転電機の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１６】第８実施例の永久磁石形同期回転電機の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１７】第９実施例の永久磁石形同期回転電機の構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１８】永久磁石形同期回転電機の回転子の構成を説
明するための図。
明するための図。
【図１９】第１０実施例の自動車の駆動装置の配置構成
を示す平面図。
を示す平面図。
【図２０】第１１実施例の４輪駆動車の駆動装置の配置
構成を示す平面図。
構成を示す平面図。
【図２１】第１２実施例の電気自動車の駆動装置の配置
構成を示す平面図。
構成を示す平面図。
１…エンジン、２…永久磁石形同期回転電機、３…トラ
ンスミッション、４…電力変換器、５…バッテリ、１０
…固定子鉄心、１１…電機子巻線、１２…冷却水流路、
１３…ハウジング、２０…回転子、２０Ａ…第１の回転
子、２０Ｂ…第２の回転子、２１Ａ，２１Ｂ…永久磁
石、２２…シャフト、２３Ａ，２３Ｂ…ねじ部、２４…
ストッパー、２５…アクチュエータ。
ンスミッション、４…電力変換器、５…バッテリ、１０
…固定子鉄心、１１…電機子巻線、１２…冷却水流路、
１３…ハウジング、２０…回転子、２０Ａ…第１の回転
子、２０Ｂ…第２の回転子、２１Ａ，２１Ｂ…永久磁
石、２２…シャフト、２３Ａ，２３Ｂ…ねじ部、２４…
ストッパー、２５…アクチュエータ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１ Ｈ０２Ｋ 16/02 16/02 29/06 Ｚ 29/06 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ Ｆターム(参考） 5H002 AA02 AB04 AE06 AE07 5H019 BB20 BB24 CC03 EE04 5H115 PA11 PG04 PI16 PU11 PU21 PV09 SE04 5H621 BB07 GA04 GA16 HH01 JK02 JK11 5H622 AA03 CA01 CA07 CA12 CA13 CA14 CB01 PP01 PP14
Claims (40)
- 【請求項１】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を変化させる可変機構を備えると共に、その軸方向
両側から支持機構によって支持されていることを特徴と
する回転電機。 - 【請求項２】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して変化させる可変機
構を備えると共に、その軸方向両側から支持機構によっ
て支持されていることを特徴とする回転電機。 - 【請求項３】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を、前記二分割された回転子の一方に配置された界
磁用磁石の磁極中心と前記二分割された回転子の他方に
配置された界磁用磁石の磁極中心をずらしながら変化さ
せる可変機構を備えると共に、その軸方向両側から支持
機構によって支持されていることを特徴とする回転電
機。 - 【請求項４】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して、前記二分割され
た回転子の一方に配置された界磁用磁石の磁極中心と前
記二分割された回転子の他方に配置された界磁用磁石の
磁極中心をずらしながら変化させる可変機構を備えると
共に、その軸方向両側から支持機構によって支持されて
いることを特徴とする回転電機。 - 【請求項５】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記二分割された回転子の他方との相対的な軸方向
位置を、前記二分割された回転子の一方に配置された界
磁用磁石の磁極中心と前記二分割された回転子の他方に
配置された界磁用磁石の磁極中心を揃えた状態で変化さ
せる可変機構を備えると共に、その軸方向両側から支持
機構によって支持されていることを特徴とする回転電
機。 - 【請求項６】巻線を有する固定子と、該固定子の内周側
に空隙を介して回転可能に配設されると共に、軸方向に
二分割され、かつそれぞれに極性の異なる界磁用磁石が
回転方向に交互に配置された回転子とを有し、前記二分
割された回転子の一方は、回転子のトルク方向に応じ
て、前記界磁用磁石の合成した磁極の位相を、前記二分
割された回転子の他方の磁極に対して、前記二分割され
た回転子の一方に配置された界磁用磁石の磁極中心と前
記二分割された回転子の他方に配置された界磁用磁石の
磁極中心を揃えた状態で変化させる可変機構を備えると
共に、その軸方向両側から支持機構によって支持されて
いることを特徴とする回転電機。 - 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転電
機において、前記二分割された回転子の他方は回転軸に
固定され、前記二分割された回転子の一方は回転軸から
分離できるように構成されていると共に、前記二分割さ
れた回転子の一方の内周側及び回転軸にはねじ部が設け
られてお互い接続されていることを特徴とする回転電
機。 - 【請求項８】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転電
機において、前記二分割された回転子の他方は回転軸に
固定され、前記二分割された回転子の一方は回転軸から
分離できるように構成されていると共に、前記二分割さ
れた回転子の一方の内周側には非磁性部材を介して、内
周側にねじ部を有する環状部材が、回転軸にはねじ部が
設けられてお互い接続されていることを特徴とする回転
電機。 - 【請求項９】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転電
機において、前記二分割された回転子の他方は回転軸に
固定され、前記二分割された回転子の一方は回転軸から
分離できるように構成されていると共に、前記二分割さ
れた回転子の一方の側面には筒状の突起部が、前記二分
割された回転子の他方の側面には、前記突起部を収納で
きるへこみ部が設けられており、前記突起部の内周側を
含む前記二分割された回転子の一方の内周側には非磁性
部材を介して、内周側にねじ部を有する環状部材が、回
転軸にはねじ部が設けられてお互い接続されていること
を特徴とする回転電機。 - 【請求項１０】請求項８又は９に記載の回転電機におい
て、前記非磁性部材は、鉄より電気抵抗率が高い管状部
材であることを特徴とする回転電機。 - 【請求項１１】請求項８又は９に記載の回転電機におい
て、前記環状部材はナットであることを特徴とする回転
電機。 - 【請求項１２】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記支持機構は、前記二分割された回転
子間に設けられた弾性体と、前記二分割された回転子の
一方の側方に設けられた弾性体とを有してなるものであ
ることを特徴とする回転電機。 - 【請求項１３】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記支持機構は、前記二分割された回転
子間に設けられた弾性体と、前記二分割された回転子の
一方の側方に設けられると共に、回転軸に沿って軸方向
に移動可能な支持部材と、該支持部材を回転軸に沿って
軸方向に移動させる駆動機構とを有してなるものである
ことを特徴とする回転電機。 - 【請求項１４】請求項１３に記載の回転電機において、
前記駆動機構はサーボ機構であることを特徴とする回転
電機。 - 【請求項１５】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記支持機構は、前記二分割された回転
子の一方の軸方向の移動力を緩和するものであることを
特徴とする回転電機。 - 【請求項１６】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記二分割された回転子の一方と前記固
定子との間の空隙寸法と、前記二分割された回転子の他
方と前記固定子との間の空隙寸法を異ならせたことを特
徴とする回転電機。 - 【請求項１７】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記二分割された回転子の一方と前記固
定子との間の空隙寸法を、前記二分割された回転子の他
方と前記固定子との間の空隙寸法よりも大きくしたこと
を特徴とする回転電機。 - 【請求項１８】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記二分割された回転子の一方に配置さ
れた界磁用磁石と、前記二分割された回転子の他方に配
置された界磁用磁石との合成磁極位置のずれに応じて、
前記巻線に供給される電流の進角を補正することを特徴
とする回転電機。 - 【請求項１９】請求項１乃至６のいずれかに記載の回転
電機において、前記二分割された回転子の一方の前記二
分割された回転子の他方に対する軸方向の変位量を検出
し、この変位量に基づいて前記巻線に供給される電流の
進角を補正することを特徴とする回転電機。 - 【請求項２０】巻線を有する固定子と、界磁用磁石を有
する回転子からなり、前記界磁用磁石は、回転方向に順
次異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石
と、該第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能で回転
方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる第２の界磁
用磁石からなり、前記第１及び第２の界磁用磁石は前記
固定子の磁極に対向していると共に、前記第１及び第２
の界磁用磁石の合成した磁極の位相を前記第１の界磁用
磁石の磁極に対して回転子のトルク方向に伴い変化させ
る機構を有し、該トルク方向に伴い変化させる機構は、
回転子に発生するトルク方向と前記第１及び第２の界磁
用磁石間の磁気作用力との釣合いにより前記第１及び第
２の界磁用磁石の同磁極中心を揃える手段と、回転子に
発生するトルク方向が反対になるに伴い前記第１及び第
２の界磁用磁石の磁極中心をずらす手段とを有し、前記
第２の界磁用磁石はその軸方向両側から支持機構によっ
て支持されていることを特徴とする回転電機。 - 【請求項２１】請求項２０に記載の回転電機において、
前記トルク方向の変化に伴い磁極中心を変化させる機構
は、前記第１の界磁用磁石を回転軸に固定し、前記第２
の界磁用磁石を回転軸から分離できるように構成すると
共に、回転軸及び前記第２の界磁用磁石の内周側にねじ
部を設けてお互いを接続したものであることを特徴とす
る回転電機。 - 【請求項２２】請求項２０に記載の回転電機において、
前記トルク方向の変化に伴い磁極中心を変化させる機構
は、前記第１の界磁用磁石を回転軸に固定し、前記第２
の界磁用磁石を回転軸から分離できるように構成すると
共に、前記第２の界磁用磁石の内周側及び回転軸にねじ
部を設けてお互いを接続したものであることを特徴とす
る回転電機。 - 【請求項２３】請求項２０に記載の回転電機において、
前記トルク方向の変化に伴い磁極中心を変化させる機構
は、前記第１の界磁用磁石を回転軸に固定し、前記第２
の界磁用磁石を回転軸から分離できるように構成すると
共に、前記第２の界磁用磁石の内周側に非磁性部材を介
して設けた環状部材の内周側及び回転軸にねじ部を設け
てお互いを接続したものであることを特徴とする回転電
機。 - 【請求項２４】請求項２０に記載の回転電機において、
前記トルク方向の変化に伴い磁極中心を変化させる機構
は、前記第１の界磁用磁石を回転軸に固定し、前記第２
の界磁用磁石を回転軸から分離できるように構成すると
共に、前記第２の界磁用磁石の側面に筒状の突起部を、
前記第１の界磁用磁石の側面には、前記突起部を収納で
きるへこみ部を設け、かつ前記突起部の内周側を含む前
記第２の界磁用磁石の内周側に非磁性部材を介して設け
た環状部の内周側及び回転軸にねじ部を設けてお互いを
接続したものであることを特徴とする回転電機。 - 【請求項２５】請求項２３又は２４に記載の回転電機に
おいて、前記非磁性部材は、鉄より電気抵抗率が高い管
状部材であることを特徴とする回転電機。 - 【請求項２６】請求項２３又は２４に記載の回転電機に
おいて、前記環状部材はナットであることを特徴とする
回転電機。 - 【請求項２７】請求項２０に記載の回転電機において、
前記支持機構は、前記第１及び第２の界磁用磁石間に設
けられた弾性体と、前記第２の界磁用磁石の側方に設け
られた弾性体とを有してなるものであることを特徴とす
る回転電機。 - 【請求項２８】請求項２０に記載の回転電機において、
前記支持機構は、前記第１及び第２の界磁用磁石間に設
けられた弾性体と、前記第２の界磁用磁石の側方に設け
られると共に、回転軸に沿って軸方向に移動可能な支持
部材と、該支持部材を回転軸に沿って軸方向に移動させ
る駆動機構とを有してなるものであることを特徴とする
回転電機。 - 【請求項２９】請求項２８に記載の回転電機において、
前記駆動機構はサーボ機構であることを特徴とする回転
電機。 - 【請求項３０】請求項２０に記載の回転電機において、
前記支持機構は、前記第２の界磁用磁石の軸方向の移動
力を緩和するものであることを特徴とする回転電機。 - 【請求項３１】請求項２０に記載の回転電機において、
前記第１の界磁用磁石を有する回転子と前記固定子との
間の空隙寸法と、前記第２の界磁用磁石を有する回転子
の他方と前記固定子との間の空隙寸法を異ならせたこと
を特徴とする回転電機。 - 【請求項３２】請求項２０に記載の回転電機において、
前記第２の界磁用磁石を有する回転子の他方と前記固定
子との間の空隙寸法を、前記第１の界磁用磁石を有する
回転子と前記固定子との間の空隙寸法よりも大きくした
ことを特徴とする回転電機。 - 【請求項３３】請求項２０に記載の回転電機において、
前記第１及び第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれ
に応じて、前記巻線に供給される電流の進角を補正する
ことを特徴とする回転電機。 - 【請求項３４】請求項２０に記載の回転電機において、
前記第２の界磁用磁石の前記第１の界磁用磁石に対する
軸方向の変位量を検出し、この変位量に基づいて前記巻
線に供給される電流の進角を補正することを特徴とする
回転電機。 - 【請求項３５】車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放
電を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械
的に連結されると共に、前記バッテリから供給される電
力によって駆動されて前記内燃機関を駆動し、かつ前記
内燃機関からの動力によって駆動されて発電して前記バ
ッテリに電力を供給する回転電機と、該回転電機を制御
する電力変換器と、該電力変換器を制御する制御装置と
を備え、前記回転電機は請求項１乃至３４のいずれかに
記載の回転電機であることを特徴とする車両。 - 【請求項３６】請求項３５に記載の車両において、前記
内燃機関の低速回転時は電動機として動作させ、前記内
燃機関の高速回転時は発電機として動作させることを特
徴とする車両。 - 【請求項３７】電力の充放電を行うバッテリと、該バッ
テリから供給される電力によって車輪を駆動する回転電
機と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変換
器を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は請求項
１乃至３４のいずれかに記載の回転電機であることを特
徴とする車両。 - 【請求項３８】前輪或いは後輪を駆動する内燃機関と、
電力の充放電を行うバッテリと、前記バッテリから供給
される電力によって駆動されると共に前輪或いは後輪を
駆動する回転電機と、該回転電機を制御する電力変換器
と、該電力変換器を制御する制御装置とを備え、前記回
転電機は請求項１乃至３４のいずれかに記載の回転電機
であることを特徴とする車両。 - 【請求項３９】車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放
電を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械
的に連結されると共に、前記バッテリから供給される電
力によって駆動されて前記内燃機関を駆動する回転電機
と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力変換器
を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は請求項１
乃至３４のいずれかに記載の回転電機であることを特徴
とする車両。 - 【請求項４０】車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放
電を行うバッテリと、前記内燃機関のクランク軸と機械
的に連結されると共に、前記内燃機関からの動力によっ
て駆動されて発電して前記バッテリに電力を供給する回
転電機と、該回転電機を制御する電力変換器と、該電力
変換器を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は請
求項１乃至３４のいずれかに記載の回転電機であること
を特徴とする車両。
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