(57)【要約】【課題】簡易な構成でブラシ装置による給電を不要とできる二軸出力型の回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１Ａは、複数の突極部４３と、各突極部４３に巻き回されたコイル部５とを有する環状のステータ４と、その径方向内側に同心に且つ突極部４３の先端部と径方向に空隙をもって、それぞれが独立して回転可能に設けられた環状の第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂとを備え、第１のロータ３Ａは、第１の回転軸３１と、円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１の磁石部７Ａとを有し、第２のロータ３Ｂは、第２の回転軸３２と、円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第２の磁石部７Ｂとを有し、第１の回転軸３１と第２の回転軸３２とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内で第１の磁石部７Ａの磁極数よりも第２の磁石部７Ｂの磁極数の方が大きくなるように第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂが構成されている。【選択図】図２
2020167903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転方向に沿って並べて配置された複数の突極部と該複数の突極部にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部とを有するステータと、
前記ステータに対して空隙をもって対向して配置されると共にそれぞれが独立して回転可能に且つ回転軸を一致させて同一軸線上に並べて配置された第１のロータ及び第２のロータと、を備え、
前記第１のロータは、第１の回転軸と該第１の回転軸の回転方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置された第１の磁石部とを有し、
前記第２のロータは、第２の回転軸と該第２の回転軸の回転方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置された第２の磁石部とを有する第２のロータとを備え、
前記第１の磁石部の磁極数である第１の磁極数ＰＡと、前記第２の磁石部の磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように前記第１のロータ及び前記第２のロータを構成した回転電機。
【請求項２】
環状のステータヨーク部と、該ステータヨーク部の内周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向内側に突出して設けられた複数の突極部とを有するステータコアと、前記複数の突極部にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部とを有するステータと、
前記ステータの径方向内側に同心に且つ前記突極部の先端部と径方向に空隙をもって回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置されていると共に、それぞれが独立して回転可能に設けられた第１のロータ及び第２のロータとを備え、
前記第１のロータは、環状の第１のロータコアと、該第１のロータコアに固定された第１の回転軸と、前記第１のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する外周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１の磁石部とを有し、
前記第２のロータは、環状の第２のロータコアと、該第２のロータコアに固定された第２の回転軸と、前記第２のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する外周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第２の磁石部とを有し、
前記第１の磁石部の磁極数である第１の磁極数ＰＡと、前記第２の磁石部の磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように前記第１のロータ及び前記第２のロータを構成した回転電機。
【請求項３】
環状のステータヨーク部と、該ステータヨーク部の外周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向外側に突出して設けられた複数の突極部とを有するステータコアと、前記複数の突極部にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部とを有するステータと、
前記ステータの径方向外側に同心に且つ前記突極部の先端と径方向に空隙をもって配置されていると共に、回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置され且つそれぞれが独立して回転可能に設けられた第１のロータ及び第２のロータとを備え、
前記第１のロータは、環状の第１のロータコアと、該第１のロータコアに固定された第１の回転軸と、前記第１のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する内周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１の磁石部とを有し、
前記第２のロータは、環状の第２のロータコアと、該第２のロータコアに固定された第２の回転軸と、前記第２のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する内周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第２の磁石部とを有し、
前記第１の磁石部の磁極数である第１の磁極数ＰＡと、前記第２の磁石部の磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように前記第１のロータ及び前記第２のロータを構成した回転電機。
【請求項４】
前記第１の磁石部を構成する各磁石の前記第２のロータ側の端面を軸方向に対して傾斜する形状に構成し、前記第２の磁石部を構成する各磁石の前記第１のロータ側の端面を軸方向に沿って傾斜する形状に構成した請求項２又は３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第１のロータコアと前記ステータコアとの間の径方向の空隙の長さである第１の空隙長ＬＡと、前記第２のロータコアと前記ステータコアとの間の径方向の空隙の長さである第２の空隙長ＬＢと、前記第１のロータコアと前記第２のロータコアの回転軸方向の空隙の長さである第３の空隙長ＬＣとが、ＬＡ＜ＬＣ、ＬＢ＜ＬＣとなるように構成されている請求項２又は３に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ステータの前記第１のロータと前記第２のロータとの軸方向の隙間部分と対向する部分を非磁性体により構成した請求項２又は３に記載の回転電機。
【請求項７】
前記突極部の数をＳ、前記第１の磁石部の磁極数をＰＡ、前記第２の磁石部の磁極数をＰＢ、自然数をａ、ｂとしたとき、ｍ＝ａ、ｎ＝ａ−２ｂ＋２とし、前記Ｓ＝３ｍ、前記ＰＡ＝３ｍ−ｎ、前記ＰＢ＝３ｍ＋ｎ、ｍ≧ｎ＞０の関係となるように、前記ステータ、前記第１のロータ及び前記第２のロータを構成した請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の前記回転電機と、前記回転電機の前記第１の回転軸に設けられた第１のプロペラと、前記回転電機の前記第２の回転軸に設けられた第２のプロペラと、を備えた推進装置。
【請求項９】
前記第１のプロペラの回転面の直径である第１の直径ＲＡと、前記第２のプロペラの回転面の直径である第２の直径ＲＢとが、ＲＡ＜ＲＢの関係となるように前記第１のプロペラ及び前記第２のプロペラを構成した請求項８に記載の推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸出力型の回転電機及びこれを用いた推進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二軸出力型の回転電機として、電機子回転機構と界磁回転機構を、これらの間の作用・反作用トルクによって互いに逆方向に回転するように設け、これらのうちいずれか一方の回転機構には、歯車等の逆回転手段を介して第１の出力軸を連結し、他方の回転機構には第２の出力軸を連結してこれら第１、第２の出力軸を同一方向に回転する電動機が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−５５７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の二軸出力型の回転電機は、コイルを有する電機子が回転するため、電機子への給電にはスリップリングとブラシ装置が必要になる。そのため、例えば、機械接触による騒音の発生、ブラシの接触不良によるトルク脈動の上昇、ブラシ磨耗による定期的な交換、部品点数の増加によるコスト増等の問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、簡易な構成でブラシ装置による給電を不要とできる二軸出力型の回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る回転電機は、回転軸の回転方向に沿って並べて配置された複数の突極部と該複数の突極部にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部とを有するステータと、前記ステータに対して空隙をもって対向して配置されると共にそれぞれが独立して回転可能に且つ回転軸を一致させて同一軸線上に並べて配置された第１のロータ及び第２のロータと、を備える。加えて、前記第１のロータは、第１の回転軸と該第１の回転軸の回転方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置された第１の磁石部とを有し、前記第２のロータは、第２の回転軸と該第２の回転軸の回転方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配置された第２の磁石部とを有する。更に、前記第１の磁石部の磁極数である第１の磁極数ＰＡと、前記第２の磁石部の磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように前記第１のロータ及び前記第２のロータが構成されている。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様に係る回転電機は、環状のステータヨーク部と、該ステータヨーク部の内周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向内側に突出して設けられた複数の突極部とを有するステータコアと、前記複数の突極部にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部とを有するステータを備える。加えて、前記ステータの径方向内側に同心に且つ前記突極部の先端部と径方向に空隙をもって回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置されていると共に、それぞれが独立して回転可能に設けられた第１のロータ及び第２のロータを備える。更に、前記第１のロータは、環状の第１のロータコアと、該第１のロータコアに固定された第１の回転軸と、前記第１のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する外周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１の磁石部とを有する。更にまた、前記第２のロータは、環状の第２のロータコアと、該第２のロータコアに固定された第２の回転軸と、前記第２のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する外周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第２の磁石部とを有する。なお更に、前記第１の磁石部の磁極数である第１の磁極数ＰＡと、前記第２の磁石部の磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように前記第１のロータ及び前記第２のロータが構成されている。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明の第３の態様に係る回転電機は、環状のステータヨーク部と、該ステータヨーク部の外周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向外側に突出して設けられた複数の突極部とを有するステータコアと、前記複数の突極部にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部とを有するステータを備える。加えて、前記ステータの径方向外側に同心に且つ前記突極部の先端と径方向に空隙をもって配置されていると共に、回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置され且つそれぞれが独立して回転可能に設けられた第１のロータ及び第２のロータを備える。更に、前記第１のロータは、環状の第１のロータコアと、該第１のロータコアに固定された第１の回転軸と、前記第１のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する内周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１の磁石部とを有する。更にまた、前記第２のロータは、環状の第２のロータコアと、該第２のロータコアに固定された第２の回転軸と、前記第２のロータコアの前記突極部の先端と径方向に対向する内周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第２の磁石部とを有する。なお更に、前記第１の磁石部の磁極数である第１の磁極数ＰＡと、前記第２の磁石部の磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように前記第１のロータ及び前記第２のロータが構成されている。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の第４の態様に係る推進装置は、上記第１〜第３の態様のいずれか１つに係る回転電機と、前記回転電機の前記第１の回転軸に設けられた第１のプロペラと、前記回転電機の前記第２の回転軸に設けられた第２のプロペラと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明に係る回転電機は、永久磁石型の回転電機において、上記第１の磁極数ＰＡと上記第２の磁極数ＰＢとがＰＡ＜ＰＢの関係となるように第１のロータ及び第２のロータを構成することで正転及び反転する二軸出力を実現した。これにより、簡易な構成でブラシ装置による給電を不要とした二軸出力型の回転電機を構成することが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る推進装置であれば、共通の１つの駆動回路（例えばＥＳＣ）にて、二つのプロペラの一方を正転方向に、他方を反転方向に回転駆動することが可能となる。これにより、互いに逆回転するロータによって、反作用トルクを打ち消すことが可能な推進装置を構成することが可能となる。その結果、例えば２つの回転電機を組み合わせて正転及び反転させる構成と比較して、小型軽量且つ低コストの推進装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機の模式的な外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図２】図１（ｂ）のＡ−Ａ'線断面図である。
【図３】（ａ）は、図２のＢ部拡大図であり、（ｂ）は、図２のＣ部拡大図である。
【図４】（ａ）は、図１（ｂ）のＸ−Ｘ'線断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のＹ−Ｙ'線断面図である。同図（ａ）及び（ｂ）では、スロット数を３とし、同図（ａ）では、磁極数を２とし、同図（ｂ）では、磁極数を４とした場合の構成を示している。
【図５】（ａ）は、図１（ｂ）のＸ−Ｘ'線断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のＹ−Ｙ'線断面図である。同図（ａ）及び（ｂ）では、スロット数を９とし、同図（ａ）では、磁極数を８とし、同図（ｂ）では、磁極数を１０とした場合の構成を示している。
【図６】（ａ）は、図１（ｂ）のＸ−Ｘ'線断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のＹ−Ｙ'線断面図である。同図（ａ）及び（ｂ）では、スロット数を１２とし、同図（ａ）では、磁極数を１０とし、同図（ｂ）では、磁極数を１４とした場合の構成を示している。
【図７】（ａ）は、図１（ｂ）のＸ−Ｘ'線断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のＹ−Ｙ'線断面図である。同図（ａ）及び（ｂ）では、スロット数を１８とし、同図（ａ）では、磁極数を１４とし、同図（ｂ）では、磁極数を２２とした場合の構成を示している。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例１に係る回転電機の図２に相当する断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例２に係る回転電機の図２に相当する断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例３に係る回転電機の図２に相当する断面図である。
【図１１】図１０のＤ部拡大図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の変形例４に係る回転電機の図２に相当する断面図である。同図では回転電機の部分を断面図としている。
【図１３】本発明の第１実施形態の変形例５に係る回転電機の図２に相当する断面図である。同図では回転電機の部分を断面図としている。
【図１４】（ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例６に係る回転電機の図２に相当する断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ部拡大図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機の図２に相当する断面図である。
【図１６】（ａ）及び（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る回転電機の図２に相当する断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＦ部拡大図である。
【図１７】（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るアキシャルギャップ型インナーロータ式の回転電機の図２に相当する断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＧ部拡大図である。
【図１８】（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る回転電機の図２に相当する断面図であり、（ｂ）は、回転軸の振動方向を説明するための模式図である。
【図１９】本発明の第６実施形態に係るアキシャルギャップ型アウターロータ式の回転電機の図２に相当する断面図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、第７実施形態に係る回転電機の図２に相当する断面図である。同図では、ラジアルギャップ型の回転電機を示している。
【図２１】（ａ）及び（ｂ）は、第７実施形態に係る回転電機の図２に相当する断面図である。同図では、アキシャルギャップ型の回転電機を示している。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、従来のＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle）の模式的な構成を示す斜視図である。
【図２３】第８実施形態に係る推進装置を備えたＵＡＶの模式的な構成を示す斜視図である。
【図２４】第９実施形態に係る推進装置の模式的な構成を示す断面図である。同図では回転電機の部分を断面表示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態及びその変形例１〜６並びに第２〜第９実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものも含まれており、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なる場合があることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべき場合がある。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１４】
また、以下に示す第１実施形態及びその変形例１〜６並びに第２〜第９実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
〔第１実施形態〕
〔構成〕
まず、本発明の第１実施形態に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ａ（以下、単に「回転電機１Ａ」と称す）の構成を説明する。
この回転電機１Ａは、図１及び図２に示すように、フレーム２と、第１のロータ３Ａと、第２のロータ３Ｂと、ステータ４と、軸受８及び９とを備えている。
【００１６】
フレーム２は、円筒形状を有し、回転電機１Ａの外殻を構成している。このフレーム２は、例えば、アルミを押し出し成型等して構成されている。なお、アルミに限らず、マグネシウム、樹脂（ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）を含む）等から構成してもよいし、他の成型方法で成型してもよい。
【００１７】
ステータ４は、環状のステータコア４１と、コイル部５とを備えている。
ステータコア４１は、例えば、珪素鋼板を型による打ち抜き等によって形成した薄板状の部品を複数積層して構成され、フレーム２の内周部に、例えば、圧入、焼嵌め、ボルト締め付け等により固定されている。なお、珪素鋼板に限らず、珪素を含有しない電磁鋼板から構成してもよい。また、積層型の構成に限らず、非積層型の構成としてもよい。ステータコア４１は、更に、環状のステータヨーク部４２と、ステータヨーク部４２の内周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向内側に突出して設けられた複数の突極部４３とを備えている。
【００１８】
コイル部５は、ステータコア４１の複数の突極部４３に例えば銅線をそれぞれ集中巻きして構成された複数の巻線コイルを備えている。なお、銅線に限らず、アルミ線、銅クラッドアルミ線、マグネシウム線など他の材質のものから構成してもよい。各巻線コイルは、相毎に接続されて各相巻線を構成している。第１実施形態では、例えば図４〜図７に示すように、回転電機１Ａを３相の回転電機として構成した場合、巻線コイルの各相が、反時計方向に沿ってＵ、Ｖ、Ｗの順に配置される。この配置構成は、コイル部５の巻線係数が最大となるように決定している。なお、巻線コイルの各相の符号はコイルの巻き方向を表し、＋と−は互いに逆巻きであることを表している。
【００１９】
図２に戻って、第１のロータ３Ａは、ステータ４の内側の軸方向中央よりも一端側寄りに配置されている。加えて、ステータ４と同心に、且つ外周部（厳密には後述する第１の磁石部７Ａの先端部）が突極部４３の先端部と径方向に所定長の空隙をもって対向して配置されている。以下、この径方向の空隙の長さを「第１の空隙長ＬＡ」と称す。
【００２０】
更に、第１のロータ３Ａは、円柱状の第１の回転軸３１と、環状の第１のロータコア６１と、セグメント型の第１の磁石部７Ａとを備えている。
第１の回転軸３１は、ステータ４と同心に配置されており、軸方向の中央部分が軸受８を介してフレーム２の一端部に回転可能に支持されており、この支持部から軸方向一端側の部分は、フレーム２の一端部から外部に突出している。
【００２１】
第１のロータコア６１は、例えば、珪素鋼板を型による打ち抜き等によって形成した薄板状の部品を複数積層して構成されている。なお、珪素鋼板に限らず、珪素を含有しない電磁鋼板から構成してもよいし、他にも、ＳＰＣＣ（普通鋼の冷間圧延鋼板）、機械構造用炭素鋼、焼結部材の磁性体等を使用して構成してもよい。また、積層型の構成に限らず、非積層型の構成としてもよい。更に、第１のロータコア６１の内周部には、第１の回転軸３１の他端部が固定されている。
【００２２】
第１の磁石部７Ａは、各セグメントを構成する複数の磁石７１を備えている。これら複数の磁石７１は、第１のロータコア６１の外周部に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って環状且つ等間隔に並べて固定されている。また、第１の磁石部７Ａの各磁石７１の極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第１の磁石部７Ａは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７１は第１のロータコア６１の内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。即ち、埋め込み磁石(ＩＰＭ)タイプとすることで、リラクタンストルクの活用による出力アップが可能となる。
【００２３】
第２のロータ３Ｂは、第１のロータ３Ａに対して軸方向に所定長の空隙（以下、この空隙の長さを「第３の空隙長ＬＣ」と称す）をもってステータ４の内側の軸方向中央よりも他端側寄りに配置されている。加えて、ステータ４と同心に、且つ外周部（厳密には後述する第２の磁石部７Ｂの先端部）が突極部４３の先端部と径方向に所定長の空隙をもって対向して配置されている。以下、この径方向の空隙の長さを「第２の空隙長ＬＢ」と称す。
【００２４】
第１実施形態において、回転電機１Ａは、図３（ａ）に示すように、第１の空隙長ＬＡと、第２の空隙長ＬＢと、第３の空隙長ＬＣとの関係が、ＬＡ＝ＬＢ＜ＬＣとなるようにステータ４、第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂが構成されている。
【００２５】
これは、図３（ｂ）に示すように、漏れ磁束ＬＭＦによって第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとが互いに引っ張り合って回転ロスが生じることへの対策である。即ち、漏れ磁束ＬＭＦによる影響を小さくするために第３の空隙長ＬＣを大きくすることで磁路の抵抗を大きくしている。
【００２６】
図２に戻って、第２のロータ３Ｂは、円柱状の第２の回転軸３２と、環状の第２のロータコア６２と、セグメント型の第２の磁石部７Ｂとを備えている。
第２の回転軸３２は、第１の回転軸３１と同心に同一直線上に配置されていると共に、軸方向中央部分が軸受９を介してフレーム２の他端部に回転可能に支持されている。更に、この支持部から他端部側の部分は、フレーム２の他端部から外部に突出している。
【００２７】
第２のロータコア６２は、第１のロータコア６１と同じ材料から構成されており、フレーム２の径方向中央で且つ軸方向他端寄りの位置に配置されている。更に、第２のロータコア６２の内周部には、第２の回転軸３２の一端側が固定されている。
【００２８】
第２の磁石部７Ｂは、各セグメントを構成する複数の磁石７２を備えている。これら複数の磁石７２は、第２のロータコア６２の外周部に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って環状且つ等間隔に並べて固定されている。また、第２の磁石部７Ｂの各磁石７２の極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第２の磁石部７Ｂは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７２は第２のロータコア６２の内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
軸受８及び９は、例えば、同形状の深溝玉軸受から構成され、第１及び第２の回転軸３１及び３２の外径部に内径部が固定され、フレーム２の内径部に外径部が固定されている。
また、軸受８及び９は、深溝玉軸受に限らず、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、これらの複列型軸受等の他の種類の玉軸受を使用してもよい。また、玉軸受に限らず、クロスローラ軸受等の他の種類の軸受を使用してもよい。
【００２９】
ここで、第１実施形態の回転電機１Ａは、ステータ４の突極部４３の数である突極数Ｓと、第１のロータ３Ａの第１の磁石部７Ａの磁極数である第１の磁極数ＰＡと、第２のロータ３Ｂの第２の磁石部７Ｂの磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、下式（１）〜（６）を満たす関係に構成されている。
ｍ＝ａ              ・・・（１）
ｎ＝ａ−２ｂ＋２    ・・・（２）
Ｓ＝３ｍ            ・・・（３）
ＰＡ＝３ｍ−ｎ      ・・・（４）
ＰＢ＝３ｍ＋ｎ      ・・・（５）
ｍ≧ｎ＞０          ・・・（６）
上式（１）〜（６）において、ａ，ｂは自然数である。
【００３０】
回転電機１Ａを、上式（１）〜（６）の関係を満たす構成とすることで、１つの駆動回路（例えばインバータ回路）からの同一の駆動信号にて、第１のロータ３Ａの回転方向と、第２のロータ３Ｂの回転方向とを互いに逆方向として回転駆動することが可能である。即ち、第１のロータ３Ａの回転方向を正方向とすると、第２のロータ３Ｂの回転方向が逆方向となり、正方向と逆方向との回転動力を同時に出力することが可能である。また、上式（４）〜（６）より、ＰＡ＜ＰＢの関係が成立する。
【００３１】
〔逆回転の原理〕
以下、上式（１）〜（６）の関係を満たす構成とした場合に、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとが互いに逆回転となる原理を説明する。
まず、第１の構成例として、上式（１）〜（６）にて、ｍ＝１，ｎ＝１（ａ＝１，ｂ＝１）とした場合を説明する。この構成とした場合、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステータ４の突極数Ｓが３、第１のロータ３Ａの第１の磁極数ＰＡが２、第２のロータ３Ｂの第２の磁極数ＰＢが４の組合せとなる。
【００３２】
即ち、回転電機１Ａは、ステータ４が３つの突極部４３を備え、第１のロータ３Ａは、第１の磁石部７Ａが２つの磁石７１を備え、第２のロータ３Ｂは、第２の磁石部７Ｂが４つの磁石７２を備えた構成となる。
なお、突極数Ｓは、周方向に隣り合う突極部４３の間に形成されるスロット４４の数と等しくなり、「突極数Ｓ＝スロット数」の関係が成立する。
【００３３】
また、「Ｓ＝３、ＰＡ＝２、ＰＢ＝４」の組合せは磁極数とスロット数（突極数）のコンビネーションの基本単位であるため、Ｎを自然数としたとき、上式（３）〜（５）を、Ｓ＝３Ｎ、ＰＡ＝２Ｎ、ＰＢ＝４Ｎとしてもよい。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、反時計方向を正とした位置角度をθ、時間をｔ、角速度をωとしたとき、第１のロータ３Ａを反時計方向に回転させたときの第１の磁石部７Ａの磁石７１が第１のロータ３Ａとステータ４との間のエアギャップ（空隙）中につくる磁束密度Ｂ2pは下式（７）で表される。
【００３５】
Ｂ2p（θ，ｔ）＝Ｂmｓｉｎ（（２／２）・θ−ωｔ＋γ）    ・・・（７）
一方、図４（ｂ）に示すように、第２のロータ３Ｂを時計方向に回転させたときの第２の磁石部７Ｂの磁石７２が第２のロータ３Ｂとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ4pは下式（８）で表される。
【００３６】
Ｂ4p（θ，ｔ）＝Ｂmｓｉｎ（（４／２）・θ＋ωｔ＋γ）    ・・・（８）
ここで、上式（７）及び（８）において、Ｂmは磁束密度の振幅、γは初期位相角である。なお、上式（７）及び（８）では基本波成分のみを記載しているが、高調波成分が含まれていてもよい。
【００３７】
次に、ステータ４のコイル部５が各ロータ３Ａ及び３Ｂとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度を考える。コイル部５が作る磁束密度の関数は、アンペールの法則より、起磁力（巻数と電流の積）の関数と同様になる。また、三相回転電機のステータコイルの回転起磁力は各相の起磁力の和で表現できる。各相の巻数と電流は数式で表現できることから、回転起磁力は数式で表現することができる。ステータ４のコイル部５が作る磁束は主にステータコア４１中を通るため、巻線コイルの位置をスロット４４の入り口４５で近似しても磁束に大きな影響を及ぼさない。従って、図４（ａ）及び（ｂ）におけるＵ、Ｖ、Ｗ相の各相巻線コイルの空間的な巻数分布ｎu（θ）、ｎv（θ）及びｎw（θ）は下式（９）〜（１１）で表現できる。
【００３８】
ｎu（θ）＝ｎc｛δ（θ−π／３）−δ（θ＋π／３）｝      ・・・（９）
ｎv（θ）＝ｎc｛δ（θ−π）−δ（θ−π／３）｝          ・・・（１０）
ｎw（θ）＝ｎc｛δ（θ＋π／３）−δ（θ＋π）｝          ・・・（１１）
ここで、上式（９）〜（１１）において、ｎcは巻数、δはディラックのデルタ関数である。上式（９）のＵ相の巻数分布関数は、図４（ａ）及び（ｂ）より、＋π／３と−π／３との角度で値を持ち、下式（１２）及び（１３）に示すように、値を持つ角度を含む範囲で積分することで巻数と巻き方向（符号）とを表現している。
【００３９】
【数１】
2020167903.tif 000003
【００４０】
【数２】
2020167903.tif 000004
【００４１】
各相の三相交流電流ｉu（ｔ）、ｉv（ｔ）及びｉw（ｔ）は下式（１４）〜（１６）で表現される。
ｉu（ｔ）＝ｉmｃｏｓ（ωｔ＋α）                ・・・（１４）
ｉv（ｔ）＝ｉmｃｏｓ（ωｔ−２π／３＋α）      ・・・（１５）
ｉw（ｔ）＝ｉmｃｏｓ（ωｔ−４π／３＋α）      ・・・（１６）
上式（１４）〜（１６）において、ｉmは電流の振幅であり、αは初期位相角である。上式（１４）〜（１６）では基本波成分のみを記載しているが、高調波成分が含まれていてもよい。上式（９）〜（１１）及び（１４）〜（１６）より、三相のコイル部５の回転起磁力は下式（１７）で表される。
【００４２】
ｎu（θ）ｉu（ｔ）＋ｎv（θ）ｉv（ｔ）＋ｎw（θ）ｉw（ｔ）＝ｋ1ｓｉｎ（（２／２）θ−ωｔ＋β）＋ｋ2ｓｉｎ（（４／２）θ＋ωｔ＋β）＋・・・        ・・・（１７）
上式（１７）において、ｋは起磁力の振幅であり、βは、初期位相角である。磁束密度の関数は起磁力の関数と同様になることから、コイル部５がつくる磁束密度には、右辺第１項の２極の第１のロータ３Ａと同期する成分と、右辺第２項の４極の第２のロータ３Ｂと同期する成分とを含んでいる。また、２極の第１のロータ３Ａと同期する成分は反時計方向に回転し、４極の第２のロータ３Ｂと同期する成分は時計方向に回転する。
以上のことから、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝１，ｎ＝１（ａ＝１，ｂ＝１）」の構成（Ｓ＝３、ＰＡ＝２、ＰＢ＝４の構成）としたときに、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとは互いに逆回転する。
【００４３】
次に、第２の構成例として、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝３，ｎ＝１（ａ＝３，ｂ＝１）」の構成としたときの逆回転の原理を説明する。
この構成とした場合、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステータ４の突極数Ｓが９、第１の磁極数ＰＡが８、第２の磁極数ＰＢが１０の組合せとなる。即ち、回転電機１Ａは、ステータ４が９つの突極部４３を備え、第１のロータ３Ａは、第１の磁石部７Ａが８個の磁石７１を備え、第２のロータ３Ｂは、第２の磁石部７Ｂが１０個の磁石７２を備えた構成となる。
【００４４】
かかる構成において、第１のロータ３Ａを反時計方向に回転させたときの第１の磁石部７Ａの磁石７１が第１のロータ３Ａとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ8pは上式（７）中の（２／２）を（８／２）に変更した式で表せる。また、第２のロータ３Ｂを時計方向に回転させたときの第２の磁石部７Ｂの磁石７２が第２のロータ３Ｂとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ10pは上式（８）中の（４／２）を（１０／２）に変更した式で表せる。
【００４５】
また、図５（ａ）及び（ｂ）におけるＵ、Ｖ、Ｗ相の各相巻線コイルの空間的な巻数分布及び各相の三相交流電流は、上式（９）〜（１１）及び（１４）〜（１６）と同様の原理で算出することが可能である。そして、このときの三相のコイル部５の回転起磁力は上式（１７）中の（２／２）を（８／２）に、（４／２）を（１０／２）にそれぞれ変更した下式（１８）で表現することができる。
【００４６】
ｎu（θ）ｉu（ｔ）＋ｎv（θ）ｉv（ｔ）＋ｎw（θ）ｉw（ｔ）＝ｋ1ｓｉｎ（（８／２）θ−ωｔ＋β）＋ｋ2ｓｉｎ（（１０／２）θ＋ωｔ＋β）＋・・・        ・・・（１８）
コイル部５がつくる磁束密度には、上式（１８）の右辺第１項の８極の第１のロータ３Ａと同期する成分と、右辺第２項の１０極の第２のロータ３Ｂと同期する成分とを含んでいる。また、８極の第１のロータ３Ａと同期する成分は反時計方向に回転し、１０極の第２のロータ３Ｂと同期する成分は時計方向に回転する。
【００４７】
以上のことから、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝３，ｎ＝１（ａ＝３，ｂ＝１）」の構成（Ｓ＝９、ＰＡ＝８、ＰＢ＝１０の構成）としたときに、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとは互いに逆回転する。なお、「Ｓ＝９、ＰＡ＝８、ＰＢ＝１０」の組合せは磁極数とスロット数（突極数）のコンビネーションの基本単位であるため、Ｎを自然数としたとき、上式（３）〜（５）を、Ｓ＝９Ｎ、ＰＡ＝８Ｎ、ＰＢ＝１０Ｎとしてもよい。
【００４８】
次に、第３の構成例として、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝４，ｎ＝２（ａ＝４，ｂ＝２）」の構成としたときの逆回転の原理を説明する。
この構成とした場合、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、突極数（スロット数）Ｓが１２、第１の磁極数ＰＡが１０、第２の磁極数ＰＢが１４の組合せとなる。即ち、回転電機１Ａは、ステータ４が１２個の突極部４３を備え、第１のロータ３Ａは、第１の磁石部７Ａが１０個の磁石７１を備え、第２のロータ３Ｂは、第２の磁石部７Ｂが１４個の磁石７２を備えた構成となる。
【００４９】
かかる構成において、第１のロータ３Ａを反時計方向に回転させたときの第１の磁石部７Ａの磁石７１が第１のロータ３Ａとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ10pは上式（７）中の（２／２）を（１０／２）に変更した式で表せる。また、第２のロータ３Ｂを時計方向に回転させたときの第２の磁石部７Ｂの磁石７２が第２のロータ３Ｂとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ14pは上式（８）中の（４／２）を（１４／２）に変更した式で表せる。
【００５０】
また、図６（ａ）及び（ｂ）におけるＵ、Ｖ、Ｗ相の各相巻線コイルの空間的な巻数分布及び各相の三相交流電流は、上式（９）〜（１１）及び（１４）〜（１６）と同様の原理で算出することが可能である。そして、このときの三相のコイル部５の回転起磁力は上式（１７）中の（２／２）を（１０／２）に、（４／２）を（１４／２）にそれぞれ変更した下式（１９）で表現することができる。
【００５１】
ｎu（θ）ｉu（ｔ）＋ｎv（θ）ｉv（ｔ）＋ｎw（θ）ｉw（ｔ）＝ｋ1ｓｉｎ（（１０／２）θ−ωｔ＋β）＋ｋ2ｓｉｎ（（１４／２）θ＋ωｔ＋β）＋・・・        ・・・（１９）
コイル部５がつくる磁束密度には、上式（１９）の右辺第１項の１０極の第１のロータ３Ａと同期する成分と、右辺第２項の１４極の第２のロータ３Ｂと同期する成分とを含んでいる。また、１０極の第１のロータ３Ａと同期する成分は反時計方向に回転し、１４極の第２のロータ３Ｂと同期する成分は時計方向に回転する。
【００５２】
以上のことから、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝４，ｎ＝２（ａ＝４，ｂ＝２）」の構成（Ｓ＝１２、ＰＡ＝１０、ＰＢ＝１４の構成）としたときに、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとは互いに逆回転する。なお、「Ｓ＝１２、ＰＡ＝１０、ＰＢ＝１４」の組合せは磁極数とスロット数（突極数）のコンビネーションの基本単位であるため、Ｎを自然数としたとき、上式（３）〜（５）を、Ｓ＝１２Ｎ、ＰＡ＝１０Ｎ、ＰＢ＝１４Ｎとしてもよい。
【００５３】
次に、第４の構成例として、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝６，ｎ＝４（ａ＝６，ｂ＝２）」の構成としたときの逆回転の原理を説明する。
この構成とした場合、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステータ４の突極数Ｓが１８、第１のロータ３Ａの第１の磁極数ＰＡが１４、第２のロータ３Ｂの第２の磁極数ＰＢが２２の組合せとなる。即ち、回転電機１Ａは、ステータ４が１８個の突極部４３を備え、第１のロータ３Ａは、第１の磁石部７Ａが１４個の磁石７１を備え、第２のロータ３Ｂは、第２の磁石部７Ｂが２２個の磁石７２を備えた構成となる。
【００５４】
かかる構成において、第１のロータ３Ａを反時計方向に回転させたときの第１の磁石部７Ａの磁石７１が第１のロータ３Ａとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ14pは上式（７）中の（２／２）を（１４／２）に変更した式で表せる。また、第２のロータ３Ｂを時計方向に回転させたときの第２の磁石部７Ｂの磁石７２が第２のロータ３Ｂとステータ４との間のエアギャップ中につくる磁束密度Ｂ22pは上式（８）中の（４／２）を（２２／２）に変更した式で表せる。
【００５５】
また、図７（ａ）及び（ｂ）におけるＵ、Ｖ、Ｗ相の各相巻線コイルの空間的な巻数分布及び各相の三相交流電流は、上式（９）〜（１１）及び（１４）〜（１６）と同様の原理で算出することが可能である。そして、このときの三相のコイル部５の回転起磁力は上式（１７）中の（２／２）を（１４／２）に、（４／２）を（２２／２）にそれぞれ変更した下式（２０）で表現することができる。
【００５６】
ｎu（θ）ｉu（ｔ）＋ｎv（θ）ｉv（ｔ）＋ｎw（θ）ｉw（ｔ）＝ｋ1ｓｉｎ（（１４／２）θ−ωｔ＋β）＋ｋ2ｓｉｎ（（２２／２）θ＋ωｔ＋β）＋・・・        ・・・（２０）
コイル部５がつくる磁束密度には、上式（２０）の右辺第１項の１４極の第１のロータ３Ａと同期する成分と、右辺第２項の２２極の第２のロータ３Ｂと同期する成分とを含んでいる。また、１４極の第１のロータ３Ａと同期する成分は反時計方向に回転し、２２極の第２のロータ３Ｂと同期する成分は時計方向に回転する。
【００５７】
以上のことから、上式（１）〜（６）において、「ｍ＝６，ｎ＝４（ａ＝６，ｂ＝２）」の構成（Ｓ＝１８、ＰＡ＝１４、ＰＢ＝２２の構成）としたときに、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとは互いに逆回転する。なお、「Ｓ＝１８、ＰＡ＝１４、ＰＢ＝２２」の組合せは磁極数とスロット数（突極数）とのコンビネーションの基本単位であるため、Ｎを自然数としたとき、上式（３）〜（５）を、Ｓ＝１８Ｎ、ＰＡ＝１４Ｎ、ＰＢ＝２２Ｎとしてもよい。
【００５８】
以上のことから、上式（１）〜（６）の関係を満たす構成であれば、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとは、例えば、第１のロータ３Ａ側の発生トルクを正としたとき、第２のロータ３Ｂ側の発生トルクが負となり、互いに逆方向に回転する。
【００５９】
また、第１実施形態では、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂの磁石７１及び７２の極弧率を揃えており、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの電源周波数を揃えている。
この場合に、上式（１）〜（６）の関係を満たす構成では、第１のロータ３Ａの発生トルク（絶対値）よりも第２のロータ３Ｂの発生トルク（絶対値）の方が大きい値となる。加えて、ロータの回転数は第１のロータ３Ａの方が大きくなる。即ち、極弧率及び電源周波数を揃えた場合、磁極数の大きい方が発生トルクが大きくなり、磁極数の少ない方が回転数が大きくなる。
【００６０】
〔第１及び第２の磁石部７Ａ及び７Ｂの構成〕
第１実施形態では、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの間で発生トルクのバランスをとるために、第１の磁石部７Ａ及び第２の磁石部７Ｂの残留磁束密度を両者で異ならせている。
【００６１】
具体的に、第１の磁石部７Ａの残留磁束密度である第１の残留磁束密度ＢＡと、第２の磁石部７Ｂの残留磁束密度である第２の残留磁束密度ＢＢとを、ＢＡ＞ＢＢの関係となるように構成している。より具体的には、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの発生トルクがつり合うように、第１の磁石部７Ａよりも磁極数の大きい第２の磁石部７Ｂの第２の残留磁束密度ＢＢに対して、第１の磁石部７Ａの第１の残留磁束密度ＢＡを大きく構成した。即ち、磁極数の少ない方の残留磁束密度を大きくすることでロータの発生トルクを大きくして、磁極数の差で生じる発生トルクの差を吸収している。
【００６２】
残留磁束密度の調整は、例えば、磁石のグレードを変更することで行う。第１実施形態では、例えば、磁石７１を残留磁束密度が大きいグレードの磁石から構成し、磁石７２を磁石７１よりも残留磁束密度が小さいグレードの磁石から構成している。なお、グレードに限らず、例えば、磁石の種類を変更することで行ってもよい。例えば、磁石７１をネオジウム磁石から構成し、磁石７２をネオジウム磁石よりも残留磁束密度の小さいサマリウムコバルト磁石から構成してもよい。また、この構成に限らず、例えば、磁石７１をアルニコ磁石から構成し、磁石７２をネオジム磁石から構成したり、磁石７１を異方性フェライト磁石から構成し、磁石７２を等方性フェライト磁石から構成したりするなど他の種類の磁石から構成してもよい。
【００６３】
〔第１実施形態の作用及び効果〕
第１実施形態に係る回転電機１Ａは、環状のステータヨーク部４２と、このステータヨーク部４２の内周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向内側に突出して設けられた複数の突極部４３とを有するステータコア４１と、複数の突極部４３にそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部５とを有するステータ４を備える。加えて、ステータ４の径方向内側に同心に且つ突極部４３の先端部と径方向に空隙をもって回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置されていると共に、それぞれが独立して回転可能に設けられた第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂとを備える。第１のロータ３Ａは、環状の第１のロータコア６１と、この第１のロータコア６１に固定された第１の回転軸３１と、第１のロータコア６１の突極部４３の先端と径方向に対向する外周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１の磁石部７Ａとを有する。また、第２のロータ３Ｂは、環状の第２のロータコア６２と、この第２のロータコア６２に固定された第２の回転軸３２と、第２のロータコア６２の突極部４３の先端と径方向に対向する外周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第２の磁石部７Ｂとを有する。そして、第１の磁石部７Ａの磁極数である第１の磁極数ＰＡと、第２の磁石部７Ｂの磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、第１の回転軸３１と第２の回転軸３２とが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂが構成されている。
【００６４】
具体的に、上式（１）〜（６）を満たすように、ステータ４の突極数（スロット数）及び第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂの磁極数が構成されている。
この構成であれば、ブラシ装置等による給電を行うことなく且つ単一の駆動回路にて第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂを互いに逆回転となる方向に回転駆動することが可能となる。これによって、簡易な構成でブラシ装置による給電を不要とした二軸出力型の回転電機を構成することが可能となる。その結果、従来と比較して低コスト且つ高耐性な二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【００６５】
また、第１実施形態に係る回転電機１Ａは、更に、第１の磁石部７Ａの残留磁束密度である第１の残留磁束密度ＢＡと、第２の磁石部７Ｂの残留磁束密度である第２の残留磁束密度ＢＢとが、ＢＡ＞ＢＢの関係となるように第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂが構成されている。
【００６６】
この構成であれば、例えば、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの発生トルクの差が減少する（望ましくは差が０となる）ように、第１の残留磁束密度ＢＡ及び第２の残留磁束密度ＢＢを設定することで、磁極数の差で生じる第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの発生トルクの差を吸収することが可能である。これにより、トルクバランスのとれた二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【００６７】
また、第１実施形態に係る回転電機１Ａは、更に、第１のロータコア６１の磁石７１の先端部とステータコア４１の突極部４３の先端部との間の径方向の空隙の長さである第１の空隙長ＬＡと、第２のロータコア６２の磁石７２の先端部と突極部４３の先端部との間の径方向の空隙の長さである第２の空隙長ＬＢと、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂの回転軸方向の空隙の長さである第３の空隙長ＬＣとが、ＬＡ＜ＬＣ、ＬＢ＜ＬＣとなるように構成されている。
【００６８】
この構成であれば、第３の空隙長ＬＣが、第１の空隙長ＬＡ及び第２の空隙長ＬＢよりも長くなる。これにより、ロータとステータ間の磁路の抵抗よりもロータ間の磁路の抵抗の方が大きくなる。即ち、漏れ磁束ＬＭＦによって第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとは互いに引っ張り合うため回転にロスが生じるところ、ロータ間の磁路の抵抗を大きくすることでこの引っ張り力を小さくすることが可能となる。その結果、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの間の漏れ磁束ＬＭＦによる回転ロスを低減することが可能となる。
【００６９】
〔第１実施形態の変形例１〕
〔構成〕
第１実施形態の変形例１は、上記第１実施形態の第１のロータ３Ａにおいて、その突極部４３の先端部と対向する側の面の表面積と、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、その突極部４３の先端部と対向する側の面の表面積とを異なる面積に構成した点で上記第１実施形態と異なる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【００７０】
変形例１に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｂは、図８に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂに代えて、第３及び第４のロータ３ＡＢ及び３ＢＢを備えた構成となっている。
以下、ラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｂを、単に「回転電機１Ｂ」と称す。
【００７１】
変形例１に係る第３のロータ３ＡＢは、上記第１実施形態の第１のロータ３Ａにおいて、第１のロータコア６１に代えて、その回転軸方向の幅を大きくした構成の第３のロータコア６１Ｂを備えた構成となっている。加えて、上記第１実施形態の第１の磁石部７Ａに代えて、磁石７１よりも回転軸方向の幅を大きくした構成の複数の磁石７１Ｂを有する第３の磁石部７ＡＢを備えた構成となっている。
【００７２】
また、変形例１に係る第４のロータ３ＢＢは、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、第２のロータコア６２に代えて、その回転軸方向の幅を小さくした構成の第４のロータコア６２Ｂを備えた構成となっている。加えて、上記第１実施形態の第２の磁石部７Ｂに代えて、磁石７２よりも回転軸方向の幅を小さくした構成の複数の磁石７２Ｂを有する第４の磁石部７ＢＢを備えた構成となっている。
【００７３】
即ち、第３のロータ３ＡＢのステータ４の突極部４３の先端部と対向する側の面の表面積である第１の表面積ＳＡと、第４のロータ３ＢＢの突極部４３の先端部と対向する側の面の表面積である第２の表面積ＳＢとをＳＡ＞ＳＢの関係となるように構成した。
【００７４】
具体的には、第３のロータ３ＡＢと第４のロータ３ＢＢとの発生トルクがつり合うように、第４のロータ３ＢＢの第２の表面積ＳＢに対して、第３のロータ３ＡＢの第１の表面積ＳＡを大きく構成した。即ち、磁極数の少ない方の表面積を大きくすることでロータの発生トルクを大きくして、磁極数の差で生じる発生トルクの差を吸収している。
【００７５】
〔第１実施形態の変形例１の作用及び効果〕
第１実施形態の変形例１は、上記第１実施形態の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果を奏する。
第１実施形態の変形例１に係る回転電機１Ｂは、第３のロータ３ＡＢの突極部４３の先端部と径方向に対向する側の面の表面積である第１の表面積ＳＡと、第４のロータ３ＢＢの突極部４３の先端部と径方向に対向する側の面の表面積である第２の表面積ＳＢとが、ＳＡ＞ＳＢの関係となるように第３のロータ３ＡＢ及び第４のロータ３ＢＢを構成した。
【００７６】
この構成であれば、例えば、第３のロータ３ＡＢと第４のロータ３ＢＢとの発生トルクの差が減少する（望ましくは差が０となる）ように、第１の表面積ＳＡ及び第２の表面積ＳＢを設定することで、磁極数の差で生じる第３のロータ３ＡＢと第４のロータ３ＢＢとの発生トルクの差を吸収することが可能である。これにより、トルクバランスのとれた二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【００７７】
〔第１実施形態の変形例２〕
〔構成〕
第１実施形態の変形例２は、上記第１実施形態の第１のロータ３Ａにおいて、その第１の磁石部７Ａの磁石７１の体積と、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、その第２の磁石部７Ｂの磁石７２の体積とを異なる体積に構成した点で上記第１実施形態と異なる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【００７８】
変形例２に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｃは、図９に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、第２のロータ３Ｂに代えて、第５のロータ３ＢＣを備えた構成となっている。
以下、ラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｃを、単に「回転電機１Ｃ」と称す。
【００７９】
変形例２に係る第５のロータ３ＢＣは、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、第２のロータコア６２に代えて、その径方向の厚さを薄くした構成の第５のロータコア６２Ｃを備えた構成となっている。加えて、上記第１実施形態の第２の磁石部７Ｂに代えて、その各磁石の径方向の幅（厚さ）をより大きくすることで体積をより大きくした構成の複数の磁石７２Ｃを有する第５の磁石部７ＢＣを備えた構成となっている。
【００８０】
即ち、第１のロータ３Ａの第１の磁石部７Ａの各磁石７１の体積である第１の体積ＶＡと、第５のロータ３ＢＣの第５の磁石部７ＢＣの各磁石７２Ｃの体積である第２の体積ＶＢとをＶＡ＞ＶＢの関係となるように構成した。
【００８１】
ここで、変形例２において、第１の体積ＶＡ及び第２の体積ＶＢは、磁石７１及び７２の個々の体積である。なお、均一の磁石形状とする場合、個々の体積に限らず、総体積や、平均体積などでもよい。
【００８２】
具体的には、第１のロータ３Ａと第５のロータ３ＢＣとの発生トルクがつり合うように、第５のロータ３ＢＣの第２の体積ＶＢに対して、第１のロータ３Ａの第１の体積ＶＡを大きく構成した。即ち、磁極数の少ない方の磁石の体積を大きくすることでロータの発生トルクを大きくして、磁極数の差で生じる発生トルクの差を吸収している。
【００８３】
〔第１実施形態の変形例２の作用及び効果〕
第１実施形態の変形例２は、上記第１実施形態の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果を奏する。
第１実施形態の変形例２に係る回転電機１Ｃは、第１の磁石部７Ａの磁石７１の体積である第１の体積ＶＡと、第５の磁石部７ＢＣの磁石７２Ｃの体積である第２の体積ＶＢとが、ＶＡ＞ＶＢの関係となるように第１のロータ３Ａ及び第５のロータ３ＢＣを構成した。
【００８４】
この構成であれば、例えば、第１のロータ３Ａと第５のロータ３ＢＣとの発生トルクの差が減少する（望ましくは差が０となる）ように、第１の体積ＶＡ及び第２の体積ＶＢを設定することで、磁極数の差で生じる第１のロータ３Ａと第５のロータ３ＢＣとの発生トルクの差を吸収することが可能である。これにより、トルクバランスのとれた二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【００８５】
〔第１実施形態の変形例３〕
〔構成〕
第１実施形態の変形例３は、上記第１実施形態の第１のロータ３Ａにおいて、ステータコア４１の突極部４３の先端部との間の径方向の空隙の長さと、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、そのステータコア４１の突極部４３の先端部との間の径方向の空隙の長さとを異なる長さに構成した点で上記第１実施形態と異なる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【００８６】
変形例３に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｄは、図１０に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、第２のロータ３Ｂに代えて、第６のロータ３ＢＤを備えた構成となっている。
以下、ラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｄを、単に「回転電機１Ｄ」と称す。
【００８７】
変形例３に係る第６のロータ３ＢＤは、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、第２のロータコア６２に代えて、その径方向の厚さを薄くした構成の第６のロータコア６２Ｄを備えた構成となっている。
【００８８】
即ち、図１１に示すように、第１のロータ３Ａとステータコア４１の突極部４３の先端部との間の径方向の空隙の長さである第１の空隙長ＬＡと、第６のロータ３ＢＤと突極部４３の先端部との間の径方向の空隙の長さである第２の空隙長ＬＢとをＬＡ＜ＬＢの関係となるように構成した。但し、変形例３では、ＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣの関係となるように構成している。
【００８９】
具体的には、第１のロータ３Ａと第６のロータ３ＢＤとの発生トルクがつり合うように、第１のロータ３Ａの第１の空隙長ＬＡに対して、第６のロータ３ＢＤの第２の空隙長ＬＢを大きく構成した。即ち、磁極数の大きい方の空隙長を大きくすることでロータの発生トルクを小さくすることができるので、磁極数の差で生じる発生トルクの差を吸収することが可能である。
【００９０】
〔第１実施形態の変形例３の作用及び効果〕
第１実施形態の変形例３は、上記第１実施形態の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果を奏する。
【００９１】
第１実施形態の変形例３に係る回転電機１Ｄは、ステータコア４１の突極部４３の先端部と第１のロータ３Ａとの間の径方向の空隙の長さである第１の空隙長ＬＡと、ステータコア４１の突極部４３の先端部と第６のロータ３ＢＤとの間の径方向の空隙の長さである第２の空隙長ＬＢとが、ＬＡ＜ＬＢの関係となるように第６のロータ３ＢＤを構成した。
【００９２】
この構成であれば、例えば、第１のロータ３Ａと第５のロータ３ＢＣとの発生トルクの差が減少する（望ましくは差が０となる）ように、第１の空隙長ＬＡ及び第２の空隙長ＬＢを設定することで、磁極数の差で生じる第１のロータ３Ａと第６のロータ３ＢＤとの発生トルクの差を吸収することが可能である。これにより、トルクバランスのとれた二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【００９３】
〔第１実施形態の変形例４〕
〔構成〕
第１実施形態の変形例４は、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂの第３のロータ３ＡＢ側の回転軸に減速ギアを接続した点で上記第１実施形態の変形例１と異なる。
以下、上記第１実施形態の変形例１と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【００９４】
変形例４に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｅ（以下、単に「回転電機１Ｅ」と称す）は、図１２に示すように、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂにおいて、第３のロータ３ＡＢに代えて、第７のロータ３ＡＥを備えた構成となっている。この第７のロータ３ＡＥは、上記第１実施形態の変形例１の第３のロータ３ＡＢにおいて、第１の回転軸３１に代えて、これよりも軸長の長い第３の回転軸３１Ｅを備えた構成となっている。
そして、変形例４に係る回転電機１Ｅは、第３の回転軸３１Ｅに、減速ギア１０が接続された構成となっている。
【００９５】
この減速ギア１０は、図示省略するが、例えば、平歯車、太陽歯車、遊星歯車、ウォームギア等から構成されている。また、変形例４において、この減速ギア１０のギア比は、第７のロータ３ＡＥの第４の磁石部７ＢＢの磁極数を第２の磁極数ＰＢとし、第３のロータ３ＡＢの第３の磁石部７ＡＢの磁極数を第１の磁極数ＰＡとして、ＰＢをＰＡで除算した値（ＰＢ／ＰＡ）に設定されている。
【００９６】
ここで、回転電機１Ｂの構成では、第３の磁石部７ＡＢの磁極数よりも、第４の磁石部７ＢＢの磁極数の方が大きいため、磁極数の少ない第３の磁石部７ＡＢを備えた第３のロータ３ＡＢの方が第４のロータ３ＢＢよりも回転数が大きくなる。
【００９７】
そこで、変形例４では、第７のロータ３ＡＥの第３の回転軸３１Ｅに、ギア比ＰＢ／ＰＡの減速ギア１０を接続して、第７のロータ３ＡＥの回転数を低減することで磁極数の差で生じる回転数の差を吸収するようにした。
【００９８】
〔第１実施形態の変形例４の作用及び効果〕
第１実施形態の変形例４は、上記第１実施形態の変形例１の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果を奏する。
第１実施形態の変形例４に係る回転電機１Ｅは、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂにおいて、第３のロータ３ＡＢに代えて、第１の回転軸３１よりも軸長の長い第３の回転軸３１Ｅを有する第７のロータ３ＡＥを備えた構成を有する。加えて、その第３の回転軸３１Ｅにギア比ＰＢ／ＰＡの減速ギア１０が接続された構成を有する。
【００９９】
この構成であれば、ギア比ＰＢ／ＰＡの減速ギア１０を第３の回転軸３１Ｅに接続するようにしたので、磁極数の差で生じる第７のロータ３ＡＥと第４のロータ３ＢＢとの回転数の差を０とすることが可能となる。これにより、発生トルク及び回転数のバランスのとれた二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
なお、減速ギア１０で回転数の差を吸収し、その後に残ったトルクの差を上記第１実施形態の変形例１〜３で吸収する構成が望ましい。
【０１００】
〔第１実施形態の変形例５〕
〔構成〕
第１実施形態の変形例５は、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂの第４のロータ３ＢＢ側の回転軸に増速ギアを接続した点で上記第１実施形態の変形例１と異なる。
以下、上記第１実施形態の変形例１と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【０１０１】
変形例５に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｆ（以下、単に「回転電機１Ｆ」と称す）は、図１３に示すように、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂにおいて、第４のロータ３ＢＢに代えて、第８のロータ３ＢＦを備えた構成となっている。この第８のロータ３ＢＦは、上記第１実施形態の変形例１の第４のロータ３ＢＢにおいて、第２の回転軸３２に代えて、これよりも軸長の長い第４の回転軸３２Ｆを備えた構成となっている。
【０１０２】
そして、変形例５に係る回転電機１Ｆは、第４の回転軸３２Ｆに、増速ギア１１が接続された構成となっている。この増速ギア１１は、図示省略するが、例えば、平歯車、太陽歯車、遊星歯車等から構成されている。また、変形例５において、この増速ギア１１のギア比は、第３のロータ３ＡＢの第３の磁石部７ＡＢの磁極数を第１の磁極数ＰＡとし、第８のロータ３ＢＦの第４の磁石部７ＢＢの磁極数を第２の磁極数ＰＢとして、ＰＡをＰＢで除算した値（ＰＡ／ＰＢ）に設定されている。
【０１０３】
ここで、回転電機１Ｂの構成では、第３の磁石部７ＡＢの磁極数よりも、第４の磁石部７ＢＢの磁極数の方が大きいため、磁極数の少ない第３の磁石部７ＡＢを備えた第３のロータ３ＡＢの方が第４のロータ３ＢＢよりも回転数が大きくなる。
【０１０４】
そこで、変形例４では、第８のロータ３ＢＦの第４の回転軸３２Ｆに、ギア比ＰＡ／ＰＢの増速ギア１１を接続して、第８のロータ３ＢＦの回転数を増加することで磁極数の差で生じる回転数の差を吸収するようにした。
【０１０５】
〔第１実施形態の変形例５の作用及び効果〕
第１実施形態の変形例５は、上記第１実施形態の変形例１の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果を奏する。
第１実施形態の変形例５に係る回転電機１Ｆは、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂにおいて、第４のロータ３ＢＢに代えて、第２の回転軸３２よりも軸長の長い第４の回転軸３２Ｆを有する第８のロータ３ＢＦを備えた構成を有する。加えて、その第４の回転軸３２Ｆにギア比ＰＡ／ＰＢの増速ギア１１が接続された構成を有する。
【０１０６】
この構成であれば、ギア比ＰＡ／ＰＢの増速ギア１１を第４の回転軸３２Ｆに接続するようにしたので、磁極数の差で生じる第３のロータ３ＡＢと第８のロータ３ＢＦとの回転数の差を０とすることが可能となる。これにより、発生トルク及び回転数のバランスのとれた二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
なお、増速ギア１１で回転数の差を吸収し、その後に残ったトルクの差を上記第１実施形態の変形例１〜３で吸収する構成が望ましい。
【０１０７】
〔第１実施形態の変形例６〕
〔構成〕
第１実施形態の変形例６は、上記第１実施形態の回転電機１Ａのステータコア４１における第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂとの間の回転軸方向の隙間部分と対向する部分を非磁性体から構成した点が上記第１実施形態と異なる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【０１０８】
変形例６に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｇ（以下、単に「回転電機１Ｇ」と称す）は、図１４（ａ）に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、ステータ４に代えて、ステータ４Ｇを備えた構成となっている。このステータ４Ｇは、上記第１実施形態のステータ４において、ステータコア４１に代えて、ステータコア４１Ｇを備えた構成となっている。
【０１０９】
このステータコア４１Ｇは、上記第１実施形態のステータコア４１と同様に積層型の構成となっている。そして、ステータコア４１において、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの間の回転軸方向の隙間部分と対向する位置に、珪素鋼板に代えて非磁性体からなる薄板部材４６を挟み込んだ構成となっている。即ち、変形例６に係るステータコア４１Ｇは、一部が非磁性体からなるステータヨーク部４２Ｇ及び突極部４３Ｇを備えた構成となっている。
【０１１０】
この構成は、上記第１実施形態で第３の空隙長ＬＣを大きくするのと同様に、図１４（ｂ）に示すように、漏れ磁束ＬＭＦによって、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとが互いに引っ張り合って回転ロスが生じることへの対策である。即ち、漏れ磁束ＬＭＦによる影響を小さくするために隙間部分に対向する位置に非磁性体を設けることでロータ間の磁路の抵抗を大きくするようにした。
【０１１１】
〔第１実施形態の変形例６の作用及び効果〕
第１実施形態の変形例６は、上記第１実施形態の作用及び効果に加えて以下の作用及び効果を奏する。
変形例６に係る回転電機１Ｇは、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、ステータ４に代えて、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの回転軸方向の隙間部分と対向する部分を非磁性体の薄板部材４６により構成したステータコア４１Ｇを有するステータ４Ｇを備えた構成となっている。
【０１１２】
この構成であれば、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの間の磁路の抵抗を大きくすることが可能となるので、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとの間の漏れ磁束ＬＭＦによる回転ロスを低減することが可能となる。
【０１１３】
〔第２実施形態〕
〔構成〕
第２実施形態は、上記第１実施形態の回転電機１Ａがラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機であるのに対して、ラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機である点が異なる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【０１１４】
まず、本発明の第２実施形態に係るラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機１Ｈ（以下、単に「回転電機１Ｈ」と称す）の構成を説明する。
この回転電機１Ｈは、図１５に示すように、フレーム２Ｈと、第９のロータ３ＡＨと、第１０のロータ３ＢＨと、ステータ４Ｈと、軸受８Ｈ及び９Ｈとを備えている。
【０１１５】
フレーム２Ｈは、丸棒形状または角棒形状を有し、回転電機１Ｈの中心部を構成している。このフレーム２は、例えば、アルミを押し出し成型等して構成されている。なお、アルミに限らず、マグネシウム、樹脂（ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）を含む）等から構成してもよいし、他の成型方法で成型してもよい。
【０１１６】
ステータ４Ｈは、環状のステータコア４１Ｈと、コイル部５とを備えている。
ステータコア４１Ｈは、上記第１実施形態のステータコア４１と同様の製法及び部材から構成され、フレーム２Ｈの外周部に、例えば、圧入、焼嵌め、ボルト締め付け等により固定されている。ステータコア４１Ｈは、更に、環状のステータヨーク部４２Ｈと、ステータヨーク部４２Ｈの外周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向外側に突出して設けられた複数の突極部４３Ｈとを備えている。
【０１１７】
コイル部５は、ステータコア４１Ｈの複数の突極部４３Ｈに例えば銅線をそれぞれ集中巻きして構成された複数の巻線コイルを備えている。なお、銅線に限らず、アルミ線、銅クラッドアルミ線、マグネシウム線など他の材質のものから構成してもよい。各巻線コイルは、相毎に接続されて各相巻線を構成している。
【０１１８】
第９のロータ３ＡＨは、ステータ４Ｈの回転軸方向中央よりも一端側寄りに配置されている。加えて、ステータ４Ｈと同心に、且つ内周部（厳密には後述する第６の磁石部７ＡＨの先端部）が突極部４３の先端部と径方向に第１の空隙長ＬＡをもって対向して配置されている。
【０１１９】
更に、第９のロータ３ＡＨは、環状の第５の回転軸３１Ｈと、この第５の回転軸３１Ｈと一体形成されて第５の回転軸３１Ｈよりも短径且つ環状の第５のロータコア６１Ｈと、セグメント型の第６の磁石部７ＡＨとを備えている。第５の回転軸３１Ｈと第５のロータコア６１Ｈとは、第５のロータコア６１Ｈの回転軸方向の一端側の端部と、第５の回転軸３１Ｈの回転軸方向の他端側の端部とが断面階段状となるように接続されている。
【０１２０】
第５の回転軸３１Ｈ及び第５のロータコア６１Ｈは、ステータ４Ｈと同心に配置されており、第５の回転軸３１Ｈの内周部に配置された軸受８Ｈを介してフレーム２Ｈの一端部に回転可能に支持されている。
【０１２１】
第６の磁石部７ＡＨは、各セグメントを構成する複数の磁石７１Ｈを備えている。これら複数の磁石７１Ｈは、第５のロータコア６１Ｈの内周部に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って環状且つ等間隔に並べて固定されている。また、第６の磁石部７ＡＨの各磁石７１Ｈの極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第６の磁石部７ＡＨは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７１Ｈは第５のロータコア６１Ｈの内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
【０１２２】
第１０のロータ３ＢＨは、第９のロータ３ＡＨに対して回転軸を一致させて同一直線上に配置され且つ回転軸方向に第３の空隙長ＬＣの空隙をもってステータ４Ｈの回転軸方向の中央から第９のロータ３ＡＨとは反対側寄りに配置されている。加えて、ステータ４Ｈと同心に、且つ内周部（厳密には後述する第７の磁石部７ＢＨの先端部）が突極部４３の先端部と径方向に第２の空隙長ＬＢの空隙をもって対向して配置されている。
【０１２３】
更に、第１０のロータ３ＢＨは、環状の第６の回転軸３２Ｈと、この第６の回転軸３２Ｈと一体形成されて第６の回転軸３２Ｈよりも短径且つ環状の第６のロータコア６２Ｈと、セグメント型の第７の磁石部７ＢＨとを備えている。第６の回転軸３２Ｈと第６のロータコア６２Ｈとは、第６のロータコア６２Ｈの回転軸方向の他端側の端部と、第６の回転軸３２Ｈの回転軸方向の一端側の端部とが断面階段状となるように接続されている。
【０１２４】
第６の回転軸３２Ｈ及び第６のロータコア６２Ｈは、ステータ４Ｈと同心に配置されており、第６の回転軸３２Ｈの内周部に配置された軸受９Ｈを介してフレーム２Ｈの他端部に回転可能に支持されている。
【０１２５】
第７の磁石部７ＢＨは、各セグメントを構成する複数の磁石７２Ｈを備えている。これら複数の磁石７２Ｈは、第６のロータコア６２Ｈの内周部に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って環状且つ等間隔に並べて固定されている。また、第７の磁石部７ＢＨの各磁石７２Ｈの極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第７の磁石部７ＢＨは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７２Ｈは第６のロータコア６２Ｈの内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
軸受８Ｈ及び９Ｈは、例えば、同形状の深溝玉軸受から構成され、第５及び第６の回転軸３１Ｈ及び３２Ｈの内径部に外径部が固定され、フレーム２Ｈの外径部に内径部が固定されている。
また、軸受８Ｈ及び９Ｈは、深溝玉軸受に限らず、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、これらの複列型軸受等の他の種類の玉軸受を使用してもよい。また、玉軸受に限らず、クロスローラ軸受等の他の種類の軸受を使用してもよい。
【０１２６】
更に、第２実施形態の回転電機１Ｈは、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、ステータ４Ｈの突極部４３Ｈの総数を突極数Ｓとし、第９のロータ３ＡＨの第６の磁石部７ＡＨの磁極数を第１の磁極数ＰＡとし、第１０のロータ３ＢＨの第７の磁石部７ＢＨの磁極数を第２の磁極数ＰＢとして、これらが上記第１実施形態の式（１）〜（６）を満たす関係に構成されている。
【０１２７】
〔第２実施形態の作用及び効果〕
第２実施形態に係る回転電機１Ｈは、環状のステータヨーク部４２Ｈと、該ステータヨーク部４２Ｈの外周部に円周方向に沿って並んで且つ径方向外側に突出して設けられた複数の突極部４３Ｈとを有するステータコア４１Ｈと、複数の突極部４３Ｈにそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部５とを有するステータ４Ｈを備える。加えて、ステータ４Ｈの径方向外側に同心に且つ突極部４３Ｈの先端部と径方向に空隙をもって配置されていると共に、回転軸を一致させて同一直線上に並べて且つそれぞれが独立して回転可能に設けられた第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨとを備える。更に、第９のロータ３ＡＨは、環状の第５のロータコア６１Ｈと、第５のロータコア６１Ｈに固定された第５の回転軸３１Ｈと、第５のロータコア６１Ｈの突極部４３Ｈの先端部と径方向に対向する内周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第６の磁石部７ＡＨとを有する。なお更に、第１０のロータ３ＢＨは、環状の第６のロータコア６２Ｈと、第６のロータコア６２Ｈに固定された第６の回転軸３２Ｈと、第６のロータコア６２Ｈの突極部４３Ｈの先端部と径方向に対向する内周面に設けられた円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第７の磁石部７ＢＨとを有する。そして、第６の磁石部７ＡＨの磁極数である第１の磁極数ＰＡと、第７の磁石部７ＢＨの磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、第５の回転軸３１Ｈと第６の回転軸３２Ｈとが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨを構成した。
【０１２８】
具体的に、上式（１）〜（６）を満たすように、ステータ４Ｈの突極数（スロット数）及び第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨの磁極数が構成されている。
この構成であれば、ブラシ装置等による給電を行うことなく且つ単一の駆動回路にて第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨを互いに逆回転となる方向に回転駆動することが可能となる。これによって、簡易な構成でブラシ装置による給電を不要としたラジアルギャップ型アウターロータ式で且つ二軸出力型の回転電機を構成することが可能となる。その結果、従来と比較して低コスト且つ高耐性なラジアルギャップ型アウターロータ式で且つ二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【０１２９】
なお、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、ステータコア４１Ｈの突極部４３Ｈの先端部と第９のロータ３ＡＨとの間の径方向の空隙の長さを第１の空隙長ＬＡとし、突極部４３Ｈの先端部と第１０のロータ３ＢＨとの間の径方向の空隙の長さを第２の空隙長ＬＢとする。更に、第９のロータ３ＡＨと第１０のロータ３ＢＨとの間の回転軸方向の空隙の長さを第３の空隙長ＬＣとして、これらの関係が、ＬＡ＝ＬＢ＜ＬＣとなるようにステータ４Ｈ、第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３０】
また、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、磁石７１Ｈの残留磁束密度を第１の残留磁束密度ＢＡとし、磁石７２Ｈの残留磁束密度を第２の残留磁束密度ＢＢとして、ＢＡ＞ＢＢの関係となるように構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３１】
また、上記第１実施形態の変形例１の回転電機１Ｂと同様に、第９のロータ３ＡＨにおいて、その突極部４３Ｈの先端部と対向する側の面の表面積を第１の表面積ＳＡとし、第１０のロータ３ＢＨにおいて、その突極部４３Ｈの先端部と対向する側の面の表面積を第２の表面積ＳＢとする。そして、ＳＡ＞ＳＢの関係となるように第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例１と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３２】
また、上記第１実施形態の変形例２の回転電機１Ｃと同様に、第９のロータ３ＡＨにおいて、その第６の磁石部７ＡＨの磁石７１Ｈの体積を第１の体積ＶＡとし、第１０のロータ３ＢＨにおいて、その第７の磁石部７ＢＨの磁石７２Ｈの体積を第２の体積ＶＢとする。そして、ＶＡ＞ＶＢの関係となるように第６の磁石部７ＡＨ及び第７の磁石部７ＢＨを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例２と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３３】
また、上記第１実施形態の変形例３の回転電機１Ｄと同様に、第９のロータ３ＡＨにおいて、ステータコア４１Ｈの突極部４３Ｈの先端部との間の径方向の空隙の長さを第１の空隙長ＬＡとし、第１０のロータ３ＢＨにおいて、ステータコア４１Ｈの突極部４３Ｈの先端部との間の径方向の空隙の長さを第２の空隙長ＬＢとする。更に、第９のロータ３ＡＨと第１０のロータ３ＢＨとの間の回転軸方向の空隙の長さを第３の空隙長ＬＣとして、これらの関係が、ＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣとなるようにステータ４Ｈ、第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例３と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３４】
また、上記第１実施形態の変形例４の回転電機１Ｅと同様に、第９のロータ３ＡＨの第５の回転軸３１Ｈにギア比ＰＢ／ＰＡの減速ギアを接続してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例４と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３５】
また、上記第１実施形態の変形例５の回転電機１Ｆと同様に、第１０のロータ３ＢＨの第６の回転軸３２Ｈにギア比ＰＡ／ＰＢの増速ギアを接続してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例５と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３６】
また、上記第１実施形態の変形例６の回転電機１Ｇと同様に、回転電機１Ｈのステータコア４１Ｈにおける第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨとの間の回転軸方向の隙間部分と対向する部分を非磁性体から構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例６と同様の作用及び効果が得られる。
【０１３７】
〔第３実施形態〕
〔構成〕
第３実施形態は、上記第１及び第２実施形態の回転電機１Ａ及び１Ｈにおいて、各磁石部の磁石の回転軸方向に向かい合う側の端面を傾斜面に構成した点で異なる。
以下、上記第１及び第２実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【０１３８】
〔ラジアルギャップ型インナーロータ式〕
第３実施形態に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｊは、図１６（ａ）に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂに代えて、第１１及び第１２のロータ３ＡＪ及び３ＢＪを備えた構成となっている。
【０１３９】
第１１のロータ３ＡＪは、上記第１実施形態の第１のロータ３Ａにおいて、第１の磁石部７Ａに代えて、セグメント型の第８の磁石部７ＡＪを備えた構成となっている。
【０１４０】
また、第１２のロータ３ＢＪは、上記第１実施形態の第２のロータ３Ｂにおいて、第２の磁石部７Ｂに代えて、セグメント型の第９の磁石部７ＢＪを備えた構成となっている。
【０１４１】
第８の磁石部７ＡＪは、各セグメントを構成する複数の磁石７１Ｊを備え、第９の磁石部７ＢＪは、各セグメントを構成する複数の磁石７２Ｊを備えている。これら複数の磁石７１Ｊ及び７２Ｊの配置構成は、上記第１実施形態の磁石７１及び７２の配置構成と同様となっている。
【０１４２】
また、磁石７１Ｊは、第１２のロータ３ＢＪ側（磁石７２Ｊと回転軸方向に対向する側）の端面７１０Ｊが、第１のロータコア６１側から突極部４３の先端部側に向かうに連れて、磁石７１Ｊの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する傾斜面に構成されている。
【０１４３】
同様に、磁石７２Ｊは、第１１のロータ３ＡＪ側（磁石７１Ｊと回転軸方向に対向する側）の端面７２０Ｊが、第２のロータコア６２側から突極部４３の先端部側に向かうに連れて、磁石７２Ｊの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する傾斜面に構成されている。
【０１４４】
これは、図１６（ｂ）に示すように、漏れ磁束ＬＭＦによって第１１のロータ３ＡＪと第１２のロータ３ＢＪとが互いに引っ張り合って回転ロスが生じることへの対策である。即ち、漏れ磁束ＬＭＦによる影響を小さくするために磁石７１Ｊ及び７２Ｊの形状を上記形状とすることで磁石７１Ｊ及び７２Ｊ間の磁路の抵抗を大きくしている。
【０１４５】
〔ラジアルギャップ型アウターロータ式〕
一方、第３実施形態に係るラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機１Ｋは、図１６（ｃ）に示すように、上記第２実施形態の回転電機１Ｈにおいて、第９及び第１０のロータ３ＡＨ及び３ＢＨに代えて、第１３及び第１４のロータ３ＡＫ及び３ＢＫを備えた構成となっている。
【０１４６】
第１３のロータ３ＡＫは、上記第２実施形態の第９のロータ３ＡＨにおいて、第６の磁石部７ＡＨに代えて、セグメント型の第１０の磁石部７ＡＫを備えた構成となっている。
また、第１４のロータ３ＢＫは、上記第３実施形態の第１０のロータ３ＢＨにおいて、第７の磁石部７ＢＨに代えて、セグメント型の第１１の磁石部７ＢＫを備えた構成となっている。
【０１４７】
第１０の磁石部７ＡＫは、各セグメントを構成する複数の磁石７１Ｋを備え、第１１の磁石部７ＢＫは、各セグメントを構成する複数の磁石７２Ｋを備えている。これら複数の磁石７１Ｋ及び７２Ｋの配置構成は、上記第２実施形態の磁石７１Ｈ及び７２Ｈの配置構成と同様となっている。
【０１４８】
また、磁石７１Ｋは、第１４のロータ３ＢＫ側（磁石７２Ｋと回転軸方向に対向する側）の端面７１０Ｊが、第５のロータコア６１Ｈ側から突極部４３Ｈの先端部側に向かうに連れて、磁石７１Ｋの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する傾斜面に構成されている。
【０１４９】
同様に、磁石７２Ｋは、第１３のロータ３ＡＫ側（磁石７１Ｋと回転軸方向に対向する側）の端面７２０Ｋが、第６のロータコア６２Ｈ側から突極部４３Ｈの先端部側に向かうに連れて、磁石７２Ｋの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する傾斜面に構成されている。
【０１５０】
これは、上記回転電機１Ｊと同様の理由で、漏れ磁束ＬＭＦによる影響を小さくするために磁石７１Ｋ及び７２Ｋの形状を上記形状とすることで磁石７１Ｋ及び７２Ｋ間の磁路の抵抗を大きくしている。
【０１５１】
〔第３実施形態の作用及び効果〕
第３実施形態に係る回転電機１Ｊは、第８の磁石部７ＡＪを構成する各磁石７１Ｊの第１２のロータ３ＢＪ側の端面７１０Ｊを、回転軸に対して傾斜する形状に構成した。具体的に、端面７１０Ｊを、第１のロータコア６１側から突極部４３の先端部側に向かうに連れて、磁石７１Ｊの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する形状（傾斜面）に構成した。加えて、第９の磁石部７ＢＪを構成する各磁石７２Ｊの第１１のロータ３ＡＪ側の端面７２０Ｊを、回転軸に対して傾斜する形状に構成した。具体的に、端面７２０Ｊを、第２のロータコア６２側から突極部４３の先端部側に向かうに連れて、磁石７２Ｊの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する形状（傾斜面）に構成した。
【０１５２】
また、第３実施形態に係る回転電機１Ｋは、第１０の磁石部７ＡＫを構成する各磁石７１Ｋの第１４のロータ３ＢＫ側の端面７１０Ｋを、回転軸に対して傾斜する形状に構成した。具体的に、端面７１０Ｋを、第５のロータコア６１Ｈ側から突極部４３Ｈの先端部側に向かうに連れて、磁石７１Ｋの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する形状（傾斜面）に構成した。加えて、第１１の磁石部７ＢＫを構成する各磁石７２Ｋの第１３のロータ３ＡＫ側の端面７２０Ｋを、回転軸に対して傾斜する形状に構成した。具体的に、端面７２０Ｋを、第６のロータコア６２Ｈ側から突極部４３Ｈの先端部側に向かうに連れて、磁石７２Ｋの回転軸方向の幅が狭まる方向に傾斜する形状（傾斜面）に構成した。
上記回転電機１Ｊ及び１Ｋの構成であれば、ロータ間の磁路の抵抗を大きくすることが可能となるので、ロータ間の漏れ磁束ＬＭＦによる回転ロスを低減することが可能となる。
【０１５３】
〔第４実施形態〕
〔構成〕
第４実施形態は、上記第１実施形態の回転電機１Ａがラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機であるのに対して、アキシャルギャップ型インナーロータ式の回転電機である点が上記第１実施形態と異なる。
【０１５４】
まず、第４実施形態に係るアキシャルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｌ（以下、単に「回転電機１Ｌ」と称す）の構成を説明する。
この回転電機１Ｌは、図１７（ａ）に示すように、フレーム２Ｌと、第１５のロータ３ＡＬと、第１６のロータ３ＢＬと、第１のステータ４Ａと、第２のステータ４Ｂと、軸受８Ｌ及び９Ｌとを備えている。
【０１５５】
フレーム２Ｌは、有蓋有底の円筒状を有すると共に、蓋部及び底部の中央に形成された回転軸用の貫通孔を有している。このフレーム２Ｌは、回転電機１Ｌの外殻を構成している。また、フレーム２Ｌは、例えば、アルミを押し出し成型等して構成されている。なお、アルミに限らず、マグネシウム、樹脂（ＣＦＲＰを含む）等から構成してもよいし、他の成型方法で成型してもよい。
【０１５６】
第１のステータ４Ａは、円盤状のステータコア４１ＡＬと、コイル部５Ａとを備えている。
ステータコア４１ＡＬは、フレーム２Ｌの蓋部内側に、例えば、ボルト締め付け等により固定されている。ステータコア４１ＡＬは、更に、円盤状のステータヨーク部４２ＡＬと、ステータヨーク部４２ＡＬの第１５のロータ３ＡＬ側の端面に円周方向に沿って並んで且つ回転軸方向内側（第１５のロータ３ＡＬ側）に突出して設けられた複数の突極部４３ＡＬとを備えている。
【０１５７】
第２のステータ４Ｂは、円盤状のステータコア４１ＢＬと、コイル部５Ｂとを備えている。
ステータコア４１ＢＬは、フレーム２Ｌの底部内側に、例えば、ボルト締め付け等により固定されている。ステータコア４１ＢＬは、更に、円盤状のステータヨーク部４２ＢＬと、ステータヨーク部４２ＢＬの第１６のロータ３ＢＬ側の端面に円周方向に沿って並んで且つ回転軸方向内側（第１６のロータ３ＢＬ側）に突出して設けられた複数の突極部４３ＢＬとを備えている。
【０１５８】
コイル部５Ａは、ステータコア４１ＡＬの複数の突極部４３ＡＬに例えば銅線をそれぞれ集中巻きして構成された複数の巻線コイルを備えている。また、コイル部５Ｂは、ステータコア４１ＢＬの複数の突極部４３ＢＬに例えば銅線をそれぞれ集中巻きして構成された複数の巻線コイルを備えている。なお、銅線に限らず、アルミ線、銅クラッドアルミ線、マグネシウム線など他の材質のものから構成してもよい。各巻線コイルは、相毎に接続されて各相巻線を構成している。
【０１５９】
第１５のロータ３ＡＬは、円柱状の第７の回転軸３１Ｌと、円盤状の第７のロータコア６１Ｌと、セグメント型の第１２の磁石部７ＡＬとを備えている。
第７の回転軸３１Ｌは、第１のステータ４Ａと同心に配置されており、軸方向の中央からややフレーム２Ｌの蓋部側寄りの位置で軸受８Ｌを介して蓋部の内周部に回転可能に支持されており、この支持部から先の部分は外部に突出している。また、第７の回転軸３１Ｌは、蓋部側とは反対側の端部が第７のロータコア６１Ｌの盤面の中央にその中心と同心に固定されている。
【０１６０】
第７のロータコア６１Ｌは、フレーム２Ｌの軸方向中央のやや蓋部側寄りの位置に配置されている。加えて、図１７（ｂ）に示すように、第１のステータ４Ａ側の面（厳密には後述する第１２の磁石部７ＡＬの先端部）が突極部４３ＡＬの先端部と回転軸方向に所定長の空隙をもって対向して配置されている。以下、この回転軸方向の所定長の空隙長を「第４の空隙長ＬＤ」と称す。
【０１６１】
図１７（ａ）に戻って、第１２の磁石部７ＡＬは、各セグメントを構成する複数の磁石７１Ｌを備えている。これら複数の磁石７１Ｌは、第７のロータコア６１Ｌの第１のステータ４Ａ側の面に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って等間隔に並べて固定されている。また、第１２の磁石部７ＡＬの各磁石７１Ｌの極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第１２の磁石部７ＡＬは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７１Ｌは第７のロータコア６１Ｌの内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
【０１６２】
第１６のロータ３ＢＬは、円柱状の第８の回転軸３２Ｌと、円盤状の第８のロータコア６２Ｌと、セグメント型の第１３の磁石部７ＢＬとを備えている。
第８の回転軸３２Ｌは、第２のステータ４Ｂと同心に配置されており、軸方向の中央からややフレーム２Ｌの底部側寄りの位置で軸受９Ｌを介して底部の内周部に回転可能に支持されており、この支持部から先の部分は外部に突出している。また、第８の回転軸３２Ｌは、底部側とは反対側の端部が第８のロータコア６２Ｌの盤面の中央にその中心と同心に固定されている。
【０１６３】
第８のロータコア６２Ｌは、フレーム２Ｌの軸方向中央のやや底部側寄りの位置に配置されている。加えて、図１７（ｂ）に示すように、第２のステータ４Ｂ側の面（厳密には後述する第１３の磁石部７ＢＬの先端部）が突極部４３ＢＬの先端部と回転軸方向に所定長の空隙をもって対向して配置されている。以下、この回転軸方向の所定長の空隙長を「第５の空隙長ＬＥ」と称す。
【０１６４】
図１７（ａ）に戻って、第１３の磁石部７ＢＬは、各セグメントを構成する複数の磁石７２Ｌを備えている。これら複数の磁石７２Ｌは、第８のロータコア６２Ｌの第２のステータ４Ｂ側の面に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って等間隔に並べて固定されている。また、第１３の磁石部７ＢＬの各磁石７２Ｌの極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第１３の磁石部７ＢＬは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７２Ｌは第８のロータコア６２Ｌの内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
【０１６５】
軸受８Ｌ及び９Ｌは、例えば、同形状の深溝玉軸受から構成され、第７及び第８の回転軸３１Ｌ及び３２Ｌの外径部に内径部が固定され、フレーム２Ｌの内径部に外径部が固定されている。
また、軸受８Ｌ及び９Ｌは、深溝玉軸受に限らず、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、これらの複列型軸受等の他の種類の玉軸受を使用してもよい。また、玉軸受に限らず、クロスローラ軸受等の他の種類の軸受を使用してもよい。
また、第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬは、回転軸方向に所定長の空隙をもって回転軸を一致させて同一直線上に配置されている。以下、この回転軸方向の所定長の空隙長を「第６の空隙長ＬＦ」と称す。
【０１６６】
更に、第４実施形態の回転電機１Ｌは、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、第１のステータ４Ａの突極部４３ＡＬ（又は第２のステータ４Ｂの突極部４３ＢＬ）の総数を突極数Ｓとし、第１５のロータ３ＡＬの第１２の磁石部７ＡＬの磁極数を第１の磁極数ＰＡとし、第１６のロータ３ＢＬの第１３の磁石部７ＢＬの磁極数を第２の磁極数ＰＢとして、これらが上記第１実施形態の式（１）〜（６）を満たす関係に構成されている。
【０１６７】
〔第４実施形態の作用及び効果〕
第４実施形態に係る回転電機１Ｌは、円盤状のステータヨーク部４２ＡＬとこのステータヨーク部４２ＡＬの回転軸方向の一方側の面に円周方向に沿って並んで且つ回転軸方向に突出して配設された複数の突極部４３ＡＬとを有するステータコア４１ＡＬと、複数の突極部４３ＡＬにそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部５Ａとを備えた第１のステータ４Ａを備える。加えて、第１のステータ４Ａの突極部４３ＡＬの先端部と回転軸方向に空隙をもって対向して配置されると共に独立して回転可能に配設された円盤状の第１５のロータ３ＡＬと、第１５のロータ３ＡＬの第１のステータ４Ａとは反対側の面と空隙をもって対向して且つ回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置されると共に独立して回転可能に配設された円盤状の第１６のロータ３ＢＬとを備える。更に、第１６のロータ３ＢＬの第１５のロータ３ＡＬ側とは反対側の面と回転軸方向に空隙をもって対向して配置され、円盤状のステータヨーク部４２ＢＬとこのステータヨーク部４２ＢＬの回転軸方向の第１６のロータ３ＢＬ側の面に円周方向に沿って並んで且つ回転軸方向に突出して配設された複数の突極部４３ＢＬとを有するステータコア４１ＢＬと、複数の突極部４３ＢＬにそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部５Ｂとを備えた第２のステータ４Ｂとを備える。
【０１６８】
そして、第１５のロータ３ＡＬは、円盤状の第６のロータコア６１ＡＬと、この第７のロータコア６１Ｌに固定された第７の回転軸３１Ｌと、第７のロータコア６１Ｌの回転軸方向の第１のステータ４Ａ側の面に固定された円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１２の磁石部７ＡＬとを有する。また、第１６のロータ３ＢＬは、円盤状の第８のロータコア６２Ｌと、この第８のロータコア６２Ｌに固定された第８の回転軸３２Ｌと、第８のロータコア６２Ｌの回転軸方向の第２のステータ４Ｂ側の面に固定された円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１３の磁石部７ＢＬとを有する。そして、第１２の磁石部７ＡＬの磁極数である第１の磁極数ＰＡと、第１３の磁石部７ＢＬの磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、第７の回転軸３１Ｌと第８の回転軸３２Ｌとが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬを構成した。
【０１６９】
具体的に、上式（１）〜（６）を満たすように、第１及び第２のステータ４Ａ及び４Ｂの突極数（スロット数）及び第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬの磁極数が構成されている。
この構成であれば、ブラシ装置等による給電を行うことなく且つ単一の駆動回路にて第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬを互いに逆回転となる方向に回転駆動することが可能となる。これによって、簡易な構成でブラシ装置による給電を不要としたアキシャルギャップ型インナーロータ式で且つ二軸出力型の回転電機を構成することが可能となる。その結果、従来と比較して低コスト且つ高耐性なアキシャルギャップ型インナーロータ式で且つ二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【０１７０】
なお、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、磁石７１Ｌの残留磁束密度を第１の残留磁束密度ＢＡとし、磁石７２Ｌの残留磁束密度を第２の残留磁束密度ＢＢとして、ＢＡ＞ＢＢの関係となるように構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【０１７１】
また、上記第１実施形態の変形例２の回転電機１Ｃと同様に、第１５のロータ３ＡＬにおいて、その第１２の磁石部７ＡＬの磁石７１Ｌの体積を第１の体積ＶＡとし、第１６のロータ３ＢＬにおいて、その第１３の磁石部７ＢＬの磁石７２Ｌの体積を第２の体積ＶＢとする。そして、ＶＡ＞ＶＢの関係となるように第１２の磁石部７ＡＬ及び第１３の磁石部７ＢＬを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例２と同様の作用及び効果が得られる。
【０１７２】
また、上記第１実施形態の変形例３の回転電機１Ｄと同様に、第１５のロータ３ＡＬにおいて、ステータコア４１ＡＬの突極部４３ＡＬの先端部との間の軸方向の空隙の長さを第４の空隙長ＬＤとする。更に、第１６のロータ３ＢＬにおいて、ステータコア４１ＢＬの突極部４３ＢＬの先端部との間の軸方向の空隙の長さを第５の空隙長ＬＥとする。更に、第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬの軸方向の空隙の長さを第６の空隙長ＬＦとする。そして、ＬＤ＜ＬＥ＜ＬＦの関係となるように第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例３と同様の作用及び効果が得られる。
【０１７３】
また、上記第１実施形態の変形例４の回転電機１Ｅと同様に、第１５のロータ３ＡＬの第７の回転軸３１Ｌにギア比ＰＢ／ＰＡの減速ギアを接続してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例４と同様の作用及び効果が得られる。
【０１７４】
また、上記第１実施形態の変形例５の回転電機１Ｆと同様に、第１６のロータ３ＢＬの第８の回転軸３２Ｌにギア比ＰＡ／ＰＢの増速ギアを接続してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例５と同様の作用及び効果が得られる。
【０１７５】
〔第５実施形態〕
〔構成〕
第５実施形態は、上記第１、第２及び第４実施形態の回転電機１Ａ、１Ｈ及び１Ｌにおいて、各２つのロータを軸受を介して連結した点が上記第１、第２及び第４実施形態と異なる。
以下、上記第１、第２及び第４実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【０１７６】
〔ラジアルギャップ型インナーロータ式〕
第５実施形態に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｍは、図１８（ａ）に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂを軸受１２を介して連結した構成となっている。具体的に、第１のロータ３Ａの第１の回転軸３１と第２のロータ３Ｂの第２の回転軸３２との間の回転軸方向の隙間に軸受１２を配置し、この軸受１２を介して第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂを互いに独立して回転可能に連結している。
【０１７７】
軸受１２は、例えば、複列式のスラスト軸受から構成されている。即ち、軸受８及び９による片持ちの支持構造では、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂが回転時に、図１８（ｂ）に示すように、第１の回転軸３１及び第２の回転軸３２のロータコアや磁石が設けられている側において、同図（ｂ）を平面視して上下方向の振動が発生する。特に、軸長が長くなる程、この振動は大きくなり、動力（トルク、回転数）発生に悪影響を及ぼす。そこで、第６実施形態では、軸受１２を介して、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂをそれぞれ独立して回転可能に連結することで支持点数を増やし、回転の安定性を向上している。
【０１７８】
〔ラジアルギャップ型アウターロータ式〕
第５実施形態に係るラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機１Ｎは、図１８（ｃ）に示すように、上記第２実施形態の回転電機１Ｈにおいて、第９及び第１０のロータ３ＡＨ及び３ＢＨを軸受１２Ｎを介して連結した構成となっている。具体的に、第９のロータ３ＡＨの第５のロータコア６１Ｈと第１０のロータ３ＢＨの第６のロータコア６２Ｈとの間の回転軸方向の隙間に軸受１２Ｎを配置し、この軸受１２Ｎを介して第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨを互いに独立して回転可能に連結している。
【０１７９】
軸受１２Ｎは、例えば、複列式のスラスト軸受から構成されている。即ち、上記回転電機１Ｍと同様の理由から、第５実施形態では、軸受８Ｈ及び９Ｈによる支持に加えて、軸受１２Ｎを介して、第９及び第１０のロータ３ＡＨ及び３ＢＨをそれぞれ独立して回転可能に連結した。これにより、支持点数を増やして回転の安定性を向上している。
【０１８０】
〔アキシャルギャップ型インナーロータ式〕
第５実施形態に係るアキシャルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｐは、図１８（ｄ）に示すように、上記第４実施形態の回転電機１Ｌにおいて、第１５及び第１６のロータ３ＡＬ及び３ＢＬを軸受１２Ｐを介して連結した構成となっている。具体的に、第１５のロータ３ＡＬの第７のロータコア６１Ｌと第１６のロータ３ＢＬの第８のロータコア６２Ｌとの間の回転軸方向の隙間に軸受１２Ｐを配置し、この軸受１２Ｐを介して第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬを互いに独立して回転可能に連結している。
【０１８１】
軸受１２Ｐは、例えば、複列式のスラスト軸受から構成されている。即ち、上記回転電機１Ｍ及び１Ｎと同様の理由から、第５実施形態では、軸受８Ｌ及び９Ｌの支持に加えて、軸受１２Ｐを介して、第１５及び第１６のロータ３ＡＬ及び３ＢＬを、それぞれ独立して回転可能に連結した。これにより、支持点数を増やして回転の安定性を向上している。
【０１８２】
なお、上記軸受１２、１２Ｎ及び１２Ｐは、複列式のスラスト軸受に限らない。第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂ、第９のロータ３ＡＨ及び第１０のロータ３ＢＨ、並びに第１５及び第１６のロータ３ＡＬ及び３ＢＬを、それぞれ独立して回転可能に連結できる構成であれば他の種類の軸受を使用してもよい。
【０１８３】
〔第５実施形態の作用及び効果〕
第５実施形態に係る回転電機１Ｍは、第１のロータ３Ａと第２のロータ３Ｂとを、フレーム２と第１及び第２の回転軸３１及び３２との間に配置した軸受８及び９と、両者の回転軸方向の隙間に配置した軸受１２とを介して互いに独立して回転可能に連結した。
【０１８４】
また、第５実施形態に係る回転電機１Ｎは、第９のロータ３ＡＨと第１０のロータ３ＢＨとを、フレーム２Ｈと第５及び第６の回転軸３１Ｈ及び３２Ｈとの間に配置した軸受８Ｈ及び９Ｈと、両者の回転軸方向の隙間に配置した軸受１２Ｎとを介して互いに独立して回転可能に連結した。
【０１８５】
また、第５実施形態に係る回転電機１Ｐは、第１５のロータ３ＡＬと第１６のロータ３ＢＬとを、フレーム２Ｌと第７及び第８の回転軸３１Ｌ及び３２Ｌとの間に配置した軸受８Ｌ及び９Ｌと、両者の回転軸方向の隙間に配置した軸受１２Ｐとを介して互いに独立して回転可能に連結した。
【０１８６】
上記構成であれば、回転電機１Ｍ、１Ｎ及び１Ｐは、軸受８及び９、８Ｈ及び９Ｈ並びに８Ｌ及び９Ｌによる片持ちの支持に加えて、各２つのロータを軸受１２、１２Ｎ及び１２Ｐを介して連結して、ロータの支持点数を増やすようにした。これにより、回転の安定性を向上することが可能となる。その結果、回転時のロータの振動を低減することが可能となる。
【０１８７】
〔第６実施形態〕
〔構成〕
第６実施形態は、上記第１実施形態の回転電機１Ａがラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機であるのに対して、アキシャルギャップ型アウターロータ式の回転電機である点が上記第１実施形態と異なる。
まず、第６実施形態に係るアキシャルギャップ型アウターロータ式の回転電機１Ｑ（以下、単に「回転電機１Ｑ」と称す）の構成を説明する。
【０１８８】
この回転電機１Ｑは、図１９に示すように、フレーム２Ｑと、第１７のロータ３ＡＱと、第１８のロータ３ＢＱと、ステータ４Ｑと、軸受８Ｑ及び９Ｑとを備えている。
フレーム２Ｑは、環状を有し、回転電機１Ｌの外殻を構成している。また、フレーム２Ｑは、例えば、アルミを押し出し成型等して構成されている。なお、アルミに限らず、マグネシウム、樹脂（ＣＦＲＰを含む）等から構成してもよいし、他の成型方法で成型してもよい。
【０１８９】
ステータ４Ｑは、複数の突極部４３Ｑと、コイル部５Ｑとを備えている。
複数の突極部４３Ｑは、それぞれ平面及び底面が略台形の四角柱状を成し、例えば、珪素鋼板を型による打ち抜き等によって形成した薄板状の部品を複数積層して構成される。複数の突極部４３Ｑは、台形面を回転軸方向に向けた姿勢で回転軸回りに環状に配置されている。
【０１９０】
コイル部５Ｑは、複数の突極部４３Ｑの側面に沿って例えば銅線をそれぞれ集中巻きして構成された複数の巻線コイルを備えている。なお、銅線に限らず、アルミ線、銅クラッドアルミ線、マグネシウム線など他の材質のものから構成してもよい。各巻線コイルは、相毎に接続されて各相巻線を構成している。
【０１９１】
第１７のロータ３ＡＱは、円柱状の第９の回転軸３１Ｑと、円盤状の第９のロータコア６１Ｑと、セグメント型の第１４の磁石部７ＡＱとを備えている。
【０１９２】
第９のロータコア６１Ｑは、フレーム２Ｑの内側の一端に、フレーム２Ｑ及びステータ４Ｑと同心に且つステータ４Ｑ側の盤面（厳密には後述する第１４の磁石部７ＡＱの先端部）が突極部４３Ｑの回転軸方向の端面と所定長の空隙をもって対向して配置されている。
【０１９３】
第９の回転軸３１Ｑは、第９のロータコア６１Ｑの盤面中央を同心に貫通した状態で第９のロータコア６１Ｑと一体に形成されている。第９の回転軸３１Ｑのフレーム２Ｑの内側の端部は、軸受８Ｑを介してステータ４Ｑの内周部に第１７のロータ３ＡＱが回転可能に固定され、他端部は外部に突出している。
【０１９４】
第１４の磁石部７ＡＱは、各セグメントを構成する複数の磁石７１Ｑを備えている。これら複数の磁石７１Ｑは、第９のロータコア６１Ｑのステータ４Ｑ側の盤面に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って等間隔に並べて固定されている。また、第１４の磁石部７ＡＱの各磁石７１Ｑの極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第１４の磁石部７ＡＱは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７１Ｑは第９のロータコア６１Ｑの内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
【０１９５】
第１８のロータ３ＢＱは、第１７のロータ３ＡＱと回転軸方向に所定長の空隙をもって且つ回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置されており、円柱状の第１０の回転軸３２Ｑと、円盤状の第１０のロータコア６２Ｑと、セグメント型の第１５の磁石部７ＢＱとを備えている。
【０１９６】
第１０のロータコア６２Ｑは、フレーム２Ｑの内側の他端に、フレーム２Ｑ及びステータ４Ｑと同心に且つステータ４Ｑ側の盤面（厳密には後述する第１５の磁石部７ＢＱの先端部）が突極部４３Ｑの回転軸方向の端面と所定長の空隙をもって対向して配置されている。
【０１９７】
第１０の回転軸３２Ｑは、第１０のロータコア６２Ｑの盤面中央を同心に貫通した状態で第１０のロータコア６２Ｑと一体に形成されている。第１０の回転軸３２Ｑのフレーム２Ｑの内側の端部は、軸受９Ｑを介してステータ４Ｑの内周部に第１８のロータ３ＢＱが回転可能に固定され、他端部は外部に突出している。
【０１９８】
第１５の磁石部７ＢＱは、各セグメントを構成する複数の磁石７２Ｑを備えている。これら複数の磁石７２Ｑは、第１０のロータコア６２Ｑのステータ４Ｑ側の盤面に、例えば、接着剤等によって、円周方向に沿って等間隔に並べて固定されている。また、第１５の磁石部７ＢＱの各磁石７２Ｑの極性は円周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓ・・・の順に並ぶように構成されている。なお、第１５の磁石部７ＢＱは、セグメント型の磁石に限らずリング型の磁石で構成してもよい。また、磁石７２Ｑは第１０のロータコア６２Ｑの内部に配置する（埋め込む）構成としてもよい。
【０１９９】
軸受８Ｑ及び９Ｑは、例えば、同形状の深溝玉軸受から構成され、第９及び第１０の回転軸３１Ｑ及び３２Ｑの外径部に内径部が固定され、ステータ４Ｑの内径部に外径部が固定されている。
また、軸受８Ｑ及び９Ｑは、深溝玉軸受に限らず、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、これらの複列型軸受等の他の種類の玉軸受を使用してもよい。また、玉軸受に限らず、クロスローラ軸受等の他の種類の軸受を使用してもよい。
更に、第６実施形態の回転電機１Ｑは、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、ステータ４Ｑの突極部４３Ｑの総数を突極数Ｓとし、第１７のロータ３ＡＱの第１４の磁石部７ＡＱの磁極数を第１の磁極数ＰＡとし、第１８のロータ３ＢＱの第１５の磁石部７ＢＱの磁極数を第２の磁極数ＰＢとして、これらが上記第１実施形態の式（１）〜（６）を満たす関係に構成されている。
【０２００】
〔第６実施形態の作用及び効果〕
第６実施形態に係る回転電機１Ｑは、回転軸の回転方向に所定間隔を空けて並べて配置された複数の突極部４３Ｑと、複数の突極部４３Ｑにそれぞれ巻き回された複数の巻線コイルを有するコイル部５Ｑとを有するステータ４Ｑを備える。加えて、ステータ４Ｑを回転軸方向に両側から挟んで且つこのステータ４Ｑと回転軸方向に空隙をもって対向する位置に、回転軸を一致させて同一直線上に並べて配置されると共に、それぞれが独立して回転可能に設けられた円盤状の第１７のロータ３ＡＱ及び第１８のロータ３ＢＱとを備える。そして、第１７のロータ３ＡＱは、円盤状の第９のロータコア６１Ｑと、第９のロータコア６１Ｑに固定された第９の回転軸３１Ｑと、第９のロータコア６１Ｑのステータ４Ｑと対向する側の面に固定された円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１４の磁石部７ＡＱとを有する。また、第１８のロータ３ＢＱは、円盤状の第１０のロータコア６２Ｑと、第１０のロータコア６２Ｑに固定された第１０の回転軸３２Ｑと、第１０のロータコア６２Ｑのステータ４Ｑと対向する側の面に固定された円周方向に沿って異なる磁極が交互に繰り返し配設された第１５の磁石部７ＢＱとを有する。更にまた、第１４の磁石部７ＡＱの磁極数である第１の磁極数ＰＡと、第１５の磁石部７ＢＱの磁極数である第２の磁極数ＰＢとが、第９の回転軸３１Ｑと第１０の回転軸３２Ｑとが互いに逆方向に回転する組合せの範囲内でＰＡ＜ＰＢの関係となるように第１７のロータ３ＡＱ及び第１８のロータ３ＢＱが構成されている。
【０２０１】
この構成であれば、ブラシ装置等による給電を行うことなく且つ単一の駆動回路にて第１５のロータ３ＡＬ及び第１６のロータ３ＢＬを互いに逆回転となる方向に回転駆動することが可能である。これによって、簡易な構成でブラシ装置による給電を不要としたアキシャルギャップ型アウターロータ式で且つ二軸出力型の回転電機を構成することが可能となる。その結果、従来と比較して低コスト且つ高耐性なアキシャルギャップ型アウターロータ式で且つ二軸出力型の回転電機を提供することが可能となる。
【０２０２】
なお、上記第１実施形態の回転電機１Ａと同様に、磁石７１Ｑの残留磁束密度を第１の残留磁束密度ＢＡとし、磁石７２Ｑの残留磁束密度を第２の残留磁束密度ＢＢとして、ＢＡ＞ＢＢの関係となるように構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【０２０３】
また、上記第１実施形態の変形例２の回転電機１Ｃと同様に、第１７のロータ３ＡＱにおいて、その第１４の磁石部７ＡＱの磁石７１Ｑの体積を第１の体積ＶＡとし、第１８のロータ３ＢＱにおいて、その第１５の磁石部７ＢＱの磁石７２Ｑの体積を第２の体積ＶＢとする。そして、ＶＡ＞ＶＢの関係となるように第１４の磁石部７ＡＱ及び第１５の磁石部７ＢＱを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例２と同様の作用及び効果が得られる。
【０２０４】
また、上記第１実施形態の変形例３の回転電機１Ｄと同様に、第１７のロータ３ＡＱにおいて、突極部４３Ｑの回転軸方向の端部と磁石７１Ｑの先端部との間の回転軸方向の空隙の長さを第７の空隙長ＬＧとし、第１８のロータ３ＢＱにおいて、突極部４３ＢＬの回転軸方向の端部と磁石７２Ｑとの間の回転軸方向の空隙の長さを第８の空隙長ＬＨとする。そして、ＬＧ＜ＬＨの関係となるように第１７のロータ３ＡＱ及び第１８のロータ３ＢＱを構成してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例３と同様の作用及び効果が得られる。
【０２０５】
また、上記第１実施形態の変形例４の回転電機１Ｅと同様に、第１７のロータ３ＡＱの第９の回転軸３１Ｑにギア比ＰＢ／ＰＡの減速ギアを接続してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例４と同様の作用及び効果が得られる。
また、上記第１実施形態の変形例５の回転電機１Ｆと同様に、第１８のロータ３ＢＱの第１０の回転軸３２Ｑにギア比ＰＡ／ＰＢの増速ギアを接続してもよい。この構成によって、上記第１実施形態の変形例５と同様の作用及び効果が得られる。
【０２０６】
〔第７実施形態〕
〔構成〕
第７実施形態は、上記第１、第２、第４及び第６実施形態の回転電機１Ａ、１Ｈ、１Ｌ及び１Ｑにおいて、各２つのロータをそれぞれ２つの軸受を介して支持した点が上記第１、第２、第４及び第６実施形態と異なる。
以下、上記第１、第２、第４及び第６実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点を詳細に説明する。
【０２０７】
〔ラジアルギャップ型インナーロータ式〕
第７実施形態に係るラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｒは、図２０（ａ）に示すように、上記第１実施形態の回転電機１Ａにおいて、フレーム２に代えて、フレーム２の回転軸方向の一端部及び他端部に回転軸方向外側へと突出するボス部２１Ｒ及び２２Ｒを有する構成のフレーム２Ｒを備えた構成となっている。加えて、第１のロータ３Ａの第１の回転軸３１をボス部２１Ｒの内周部に、軸受８と同型の軸受８ａ及び８ｂの２つの軸受を介して独立して回転可能に支持した構成となっている。更に、第２のロータ３Ｂの第２の回転軸３２をボス部２２Ｒの内周部に、軸受９と同型の軸受９ａ及び９ｂを介して独立して回転可能に支持した構成となっている。
【０２０８】
具体的に、第１のロータ３Ａの第１の回転軸３１と第２のロータ３Ｂの第２の回転軸３２とを単体の軸受８及び９で支持していたのに代えて、軸受８ａ及び８ｂ並びに軸受９ａ及び９ｂの各２つの軸受によって第１のロータ３Ａ及び第２のロータ３Ｂを互いに独立して回転可能に支持している。
【０２０９】
即ち、軸受８及び９の単体による片持ちの支持構造では、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂが回転時に、図１８（ｂ）に示すように、第１の回転軸３１及び第２の回転軸３２のロータコアや磁石が設けられている側において、同図（ｂ）を平面視して上下方向の振動が発生する。特に、軸長が長くなる程、この振動は大きくなり、動力（トルク、回転数）の発生に悪影響を及ぼす。そこで、第８実施形態では、同軸に並べて配置した軸受８ａ及び８ｂ並びに９ａ及び９ｂを介して、第１及び第２のロータ３Ａ及び３Ｂをそれぞれ独立して回転可能に支持した。これにより、ロータの支持点数を増やし、ロータの回転の安定性を向上している。
【０２１０】
〔ラジアルギャップ型アウターロータ式〕
第７実施形態に係るラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機１Ｓは、図２０（ｂ）に示すように、上記第２実施形態の回転電機１Ｈにおいて、第９のロータ３ＡＨの第５の回転軸３１Ｈを、軸受８Ｈと同型の軸受８Ｈａ及び８Ｈｂの２つの軸受を介してフレーム２Ｈの外周部に独立して回転可能に支持した構成となっている。加えて、第１０のロータ３ＢＨの第６の回転軸３１Ｈを、軸受９Ｈと同型の軸受９Ｈａ及び９Ｈｂを介してフレーム２Ｈの外周部に独立して回転可能に支持した構成となっている。
【０２１１】
即ち、上記回転電機１Ｒと同様の理由から、第７実施形態では、同軸に並べて配置した軸受８Ｈａ及び８Ｈｂ並びに９Ｈａ及び９Ｈｂの各２つの軸受によって、第９及び第１０のロータ３ＡＨ及び３ＢＨをそれぞれ独立して回転可能に支持した。これにより、ロータの支持点数を増やし、ロータの回転の安定性を向上している。
【０２１２】
〔アキシャルギャップ型インナーロータ式〕
第７実施形態に係るアキシャルギャップ型インナーロータ式の回転電機１Ｔは、図２１（ａ）に示すように、上記第４実施形態の回転電機１Ｌにおいて、フレーム２Ｌに代えて、フレーム２Ｌの回転軸方向の一端部及び他端部に回転軸方向外側へと突出するボス部２１Ｔ及び２２Ｔを有する構成のフレーム２Ｔを備えた構成となっている。加えて、第１５のロータ３ＡＬの第７の回転軸３１Ｌをボス部２１Ｔの内周部に、軸受８Ｌと同型の軸受８Ｌａ及び８Ｌｂの２つの軸受を介して独立して回転可能に支持した構成となっている。更に、第１６のロータ３ＢＬの第８の回転軸３２Ｌをボス部２２Ｒの内周部に、軸受９Ｌと同型の軸受９Ｌａ及び９Ｌｂを介して独立して回転可能に支持した構成となっている。
【０２１３】
即ち、上記回転電機１Ｒと同様の理由から、第７実施形態では、同軸に並べて配置した軸受８Ｌａ及び８Ｌｂ並びに９Ｌａ及び９Ｌｂの各２つの軸受によって、第１５及び第１６のロータ３ＡＬ及び３ＢＬをそれぞれ独立して回転可能に支持した。これにより、ロータの支持点数を増やし、ロータの回転の安定性を向上している。
【０２１４】
〔アキシャルギャップ型アウターロータ式〕
第７実施形態に係るアキシャルギャップ型アウターロータ式の回転電機１Ｕは、図２１（ｂ）に示すように、上記第６実施形態の回転電機１Ｑにおいて、第１７のロータ３ＡＱの第９の回転軸３１Ｑをステータ４Ｑの内周部に、軸受８Ｑと同型の軸受８Ｑａ及び８Ｑｂの２つの軸受を介して独立して回転可能に支持した構成となっている。加えて、第１８のロータ３ＢＱの第１０の回転軸３２Ｑをステータ４Ｑの内周部に、軸受９Ｑと同型の軸受９Ｑａ及び９Ｑｂを介して独立して回転可能に支持した構成となっている。
【０２１５】
即ち、上記回転電機１Ｒと同様の理由から、第７実施形態では、同軸に並べて配置した軸受８Ｑａ及び８Ｑｂ並びに９Ｑａ及び９Ｑｂの各２つの軸受によって、第１７及び第１８のロータ３ＡＱ及び３ＢＱをそれぞれ独立して回転可能に支持した。これにより、ロータの支持点数を増やし、ロータの回転の安定性を向上している。
【０２１６】
〔第７実施形態の作用及び効果〕
第７実施形態に係る回転電機１Ｒは、第１のロータ３Ａの第１の回転軸３１を同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受８ａ及び８ｂ）を介してフレーム２Ｒのボス部２１Ｒの内周部に独立して回転可能に支持した。加えて、第２のロータ３Ｂの第２の回転軸３２を同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受９ａ及び９ｂ）を介してフレーム２Ｒのボス部２２Ｒの内周部に独立して回転可能に支持した。
【０２１７】
また、第７実施形態に係る回転電機１Ｓは、第９のロータ３ＡＨの第５の回転軸３１Ｈを、同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受８Ｈａ及び８Ｈｂ）を介してフレーム２Ｈの外周部に独立して回転可能に支持した。加えて、第１０のロータ３ＢＨの第６の回転軸３２Ｈを、同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受９Ｈａ及び９Ｈｂ）を介してフレーム２Ｈの外周部に独立して回転可能に支持した。
【０２１８】
また、第７実施形態に係る回転電機１Ｔは、第１５のロータ３ＡＬの第７の回転軸３１Ｌを同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受８Ｌａ及び８Ｌｂ）を介してフレーム２Ｔのボス部２１Ｔの内周部に独立して回転可能に支持した。加えて、第１６のロータ３ＢＬの第８の回転軸３２Ｌを同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受９Ｌａ及び９Ｌｂ）を介してフレーム２Ｒのボス部２２Ｔの内周部に独立して回転可能に支持した。
【０２１９】
また、第７実施形態に係る回転電機１Ｕは、第１７のロータ３ＡＱの第９の回転軸３１Ｑを、同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受８Ｑａ及び８Ｑｂ）を介してステータ４Ｑの内周部に独立して回転可能に支持した。加えて、第１８のロータ３ＢＱの第１０の回転軸３２Ｑを、同軸に並べて配置した２個以上の軸受（軸受９Ｑａ及び９Ｑｂ）を介してステータ４Ｑの内周部に独立して回転可能に支持した。
【０２２０】
上記構成であれば、回転電機１Ｒ、１Ｓ、１Ｔ及び１Ｕは、軸受単体による片持ちの支持に代えて、２つの軸受による片持ちの支持によって、ロータの支持点数を増やすようにした。これにより、ロータの回転の安定性を向上することが可能となる。その結果、回転時のロータの振動を低減することが可能となる。
【０２２１】
〔第８実施形態〕
〔構成〕
第８実施形態は、上記第１〜第７実施形態の回転電機１Ａ〜１Ｈ、１Ｊ〜１Ｎ及び１Ｐ〜１Ｕのいずれか１つを用いて構成した推進装置と、この推進装置を複数用いて構成したマルチロータタイプのＵＡＶの実施形態である。
【０２２２】
まず、６個のプロペラを有する従来のＵＡＶ２００（以下、「第１の従来型ＵＡＶ２００」と称す）の構成を説明する。
図２２（ａ）に示すように、第１の従来型ＵＡＶ２００は、円筒状の制御ボックス２０１と、制御ボックス２０１の周囲にアームを介して円周方向に等間隔に取り付けられた６個の推進装置２０２とを備える。
【０２２３】
制御ボックス２０１は、その内側に各回転電機２０３の回転速度を独立に制御するための６個のＥＳＣ（Electric Speed Controller）、これら６個のＥＳＣを制御するためのＦＣ（Flight Controller）等が配設されている。推進装置２０２は、一軸出力型の回転電機２０３と、この回転電機２０３の回転軸に取り付けられたプロペラ２０４とを備えている。
【０２２４】
かかる構成によって、各ＥＳＣから駆動信号を出力して各回転電機２０３のロータを回転駆動することによって、プロペラ２０４をＥＳＣで制御された回転速度で回転させることが可能である。
【０２２５】
ここで、ＵＡＶの機体を空中で安定させるためには、揚力と重力、推力と抗力といった機体に作用する力のつり合いとモーメントのつり合いとが重要である。第１の従来型ＵＡＶ２００の構成において、モーメントをバランスさせる方法としては、回転電機２０３の回転方向（図２２（ａ）中の回転矢印を参照）を円周方向に隣り合うもの同士で互いに逆方向となるように構成する方法がある。これにより、プロペラを回転させることで発生する反作用トルクを打ち消し、モーメントがつり合うようにしている。
【０２２６】
他にも、より確実に反作用トルクを打ち消すために、例えば、図２２（ｂ）に示す、同軸反転構成の６対（１２個）のプロペラを有するＵＡＶ３００（以下、「第２の従来型ＵＡＶ３００」と称す）がある。
【０２２７】
かかる第２の従来型ＵＡＶ３００は、円筒状の制御ボックス３０１と、制御ボックス３０１の周囲にアームを介して円周方向に等間隔に取り付けられた６個の推進装置３０２とを備える。
【０２２８】
６個の推進装置３０２の各々は、アームを介して上下に同一直線上に且つ軸心を同心にして配置された一軸出力型の回転電機３０３Ａ及び３０３Ｂを備えている。加えて、回転電機３０３Ａの軸方向の一端側（図２２（ｂ）中の上側）に突出した回転軸に取り付けられたプロペラ３０４Ａと、回転電機３０３Ｂの軸方向の前記一端側とは反対側（図２２（ｂ）中の下側）に突出した回転軸に取り付けられたプロペラ３０４Ｂとを備えている。
【０２２９】
制御ボックス３０１は、その内側に各推進装置３０２の各回転電機３０３Ａ及び３０３Ｂの回転速度を独立に制御するための１２個のＥＳＣ、これら１２個のＥＳＣを制御するためのＦＣ等が配設されている。
【０２３０】
この第２の従来型ＵＡＶ３００では、各推進装置３０２の回転電機３０３Ａ及び３０３Ｂのロータを互いに逆方向に回転駆動するように構成されている。加えて、上記第１の従来型ＵＡＶ２００と同様に、円周方向に隣り合うもの同士で互いに逆方向に回転駆動するように構成されている（図２２（ｂ）中の回転矢印を参照）。
【０２３１】
かかる構成によって、各ＥＳＣから駆動信号を出力して回転電機３０３Ａ及び３０３Ｂのロータを回転駆動することで、プロペラ３０４Ａ及び３０４ＢをＥＳＣで制御された回転速度で互いに逆方向に回転させることが可能である。これによって、円周方向及び上下方向にて互いに逆回転するロータ同士でより確実に反作用トルクを打ち消すことが可能となる。
【０２３２】
しかしながら、第２の従来型ＵＡＶ３００は、反作用トルクをより確実に打ち消すことが可能であるが、第１の従来型ＵＡＶ２００と比較して、倍の回転電機及び倍のＥＳＣが必要となる。そのため、重量アップ、サイズアップ、コストアップといった課題がある。
そこで、第８実施形態に係るＵＡＶ１００は、上記第１〜第７実施形態に係る二軸出力型の回転電機１Ａ〜１Ｈ、１Ｊ〜１Ｎ及び１Ｐ〜１Ｕのうちいずれかを用いて構成した推進装置１０２を備える。
【０２３３】
以下、回転電機１Ａ〜１Ｈ、１Ｊ〜１Ｎ及び１Ｐ〜１Ｕを、区別せずに「回転電機１」と称する。
即ち、このＵＡＶ１００は、円筒状の制御ボックス１０１と、制御ボックス１０１の周囲にアームを介して円周方向に等間隔に取り付けられた６個の推進装置１０２とを備える。
【０２３４】
６個の推進装置１０２の各々は、二軸出力型の回転電機１と、この回転電機１の一方の回転軸（図２３中の上側の回転軸）に取り付けられたプロペラ１０３Ａと、他方の回転軸（図２３中の下側の回転軸）に取り付けられたプロペラ１０３Ｂとを備える。
制御ボックス１０１は、その内側に各推進装置１０２の各回転電機１の回転速度を独立に制御するための６個のＥＳＣ、これら６個のＥＳＣを制御するためのＦＣ等が配設されている。
【０２３５】
更に、このＵＡＶ１００は、上記第２の従来型ＵＡＶ３００と同様に、各推進装置１０２を構成する回転電機１の上下２つのロータを互いに逆方向に回転駆動するように構成されている。加えて、上記第１の従来型ＵＡＶ２００と同様に、円周方向に隣り合うロータ同士で互いに逆方向に回転駆動するように構成されている（図２３中の回転矢印を参照）。
【０２３６】
かかる構成によって、各推進装置１０２において、１つのＥＳＣ（インバータ）からの共通の駆動信号に応じて回転電機１の二つのロータを互いに逆方向に回転駆動することが可能である。即ち、プロペラ１０３Ａ及び１０３ＢをＥＳＣで制御された回転速度で互いに逆方向に回転させることが可能である。
【０２３７】
これによって、円周方向及び上下方向にて互いに逆回転するロータ同士でより確実に反作用トルクを打ち消すことが可能となる。加えて、ＥＳＣの数や回転電機の数を増加することなく、同軸反転構成の６対（１２個）のプロペラを回転駆動することが可能となるので、上記第２の従来型ＵＡＶ３００と比較して、重量、サイズ及びコストを低減することが可能となる。
【０２３８】
〔第８実施形態の作用及び効果〕
第８実施形態に係る推進装置１０２は、上記第１〜第７実施形態に係る回転電機１Ａ〜１Ｈ、１Ｊ〜１Ｎ及び１Ｐ〜１Ｕのいずれか１つから構成された回転電機１と、この回転電機１の一方の回転軸に設けられたプロペラ１０３Ａと、回転電機１の他方の回転軸に設けられたプロペラ１０３Ｂと、を備える。
【０２３９】
この構成であれば、１つのＥＳＣ（インバータ）によって、プロペラ１０３Ａ及び１０３Ｂを回転駆動することが可能である。また、２つの回転電機を用いる従来の構成と比較して推進装置の重量、サイズ及びコストを低減することが可能となる。
【０２４０】
また、第８実施形態に係るＵＡＶ１００は、６個の推進装置１０２を備える。
この構成であれば、各推進装置１０２において、１つのＥＳＣ（インバータ）によって、プロペラ１０３Ａ及び１０３Ｂを回転駆動することが可能である。
これにより、従来と比較して、ＵＡＶ１００の重量、サイズ及びコストを低減することが可能となり、安価で高性能な同軸反転構成の推進装置を有したＵＡＶを提供することが可能となる。
【０２４１】
〔第９実施形態〕
〔構成〕
第９実施形態は、上記第８実施形態の推進装置１０２において、推進装置１０２に代えて推進装置１０４を備える点が上記第８実施形態と異なる。
【０２４２】
第９実施形態に係る推進装置１０４は、上記第１実施形態の変形例１に係る回転電機１Ｂと、この回転電機１Ｂの第１の回転軸３１に取り付けられたプロペラ１０５Ａと、第２の回転軸３２に取り付けられたプロペラ１０５Ｂとを備える。但し、第１の回転軸３１及び第２の回転軸３２は、プロペラを取り付けるために第１実施形態の変形例１に係る回転電機１Ｂのものと比較して軸長が長く構成されている。
【０２４３】
プロペラ１０５Ａ及び１０５Ｂは、プロペラ１０５Ａの回転面の直径である第１の直径ＲＡと、プロペラ１０５Ｂの回転面の直径である第２の直径ＲＢとが、ＲＡ＜ＲＢの関係となるように構成されている。
【０２４４】
ここで、回転電機１Ｂは、第３の磁石部７ＡＢの磁極数よりも、第４の磁石部７ＢＢの磁極数の方が大きいため、磁極数の少ない第３の磁石部７ＡＢを備えた第３のロータ３ＡＢの方が第４のロータ３ＢＢよりも回転数が大きくなる。
【０２４５】
そこで、第９実施形態では、プロペラ１０５Ａの回転面の第１の直径ＲＡよりも、プロペラ１０５Ｂの回転面の第２の直径ＲＢを大きくすることで、第４のロータ３ＢＢの回転数を増速するようにした。即ち、第４のロータ３ＢＢの回転数を増速することで磁極数の差で生じる回転数の差を吸収するようにした。
【０２４６】
加えて、回転電機１Ｂは、第３のロータ３ＡＢと第４のロータ３ＢＢとの発生トルクがつり合うように、第４のロータ３ＢＢの表面積に対して、第３のロータ３ＡＢの表面積を大きく構成している。これにより、第３のロータ３ＡＢ及び第４のロータ３ＢＢにおいて、磁極数の差で生じる発生トルクの差を吸収することが可能である。
【０２４７】
〔第９実施形態の作用及び効果〕
第９実施形態に係る推進装置１０４は、回転電機１Ｂと、回転電機１Ｂの第１の回転軸３１に設けられたプロペラ１０５Ａと、回転電機１Ｂの第２の回転軸３２に設けられたプロペラ１０５Ｂと、を備える。そして、プロペラ１０５Ａの回転面の直径である第１の直径ＲＡと、プロペラ１０５Ｂの回転面の直径である第２の直径ＲＢとが、ＲＡ＜ＲＢの関係となるようにプロペラ１０５Ａ及び１０５Ｂを構成した。
【０２４８】
この構成であれば、プロペラ１０５Ａ及び１０５Ｂの回転数及び回転トルクを揃えることが可能となるので、プロペラ１０５Ａ及び１０５Ｂ間の反作用トルクをより確実に打ち消すことが可能となる。また、かかる推進装置１０４を、上記第９実施形態のＵＡＶ１００に適用することで、上下のプロペラ１０５Ａ及び１０５Ｂの回転数及び回転トルクを揃えることが可能となるので、隣り合うプロペラ間及び上下のプロペラ間の反作用トルクをより確実に打ち消すことが可能となる。
【０２４９】
〔変形例〕
なお、上記各実施形態において、上式（１）〜（６）の関係が成立するように、ステータの突極数（スロット数）、ロータの磁極数を設定する構成としたが、この構成に限らない。２つのロータ（回転軸）の一方が正回転、他方が逆回転となる組合せの範囲内であれば、他の構成としてもよい。
【０２５０】
また、上記第１実施形態の変形例３では、第１〜第３の空隙長ＬＡ〜ＬＣを、ＬＡ＜ＬＢ＜ＬＣの関係となるように構成しているが、この構成に限らない。ＬＡ＜ＬＣ、ＬＢ＜ＬＣの関係が成立すれば、例えば、ＬＡ＝ＡＢ＜ＬＣ、ＬＢ＜ＬＡ＜ＬＣなど他の構成としてもよい。
また、上記第８及び第９実施形態では、回転電機をＵＡＶに適用する例を説明したが、この構成に限らない。二軸出力が活かせるものであれば他の適用対象に適用してもよい。
【符号の説明】
【０２５１】
１，１Ａ〜１Ｇ，１Ｊ，１Ｍ，１Ｒ：ラジアルギャップ型インナーロータ式の回転電機、１Ｈ，１Ｋ，１Ｎ，１Ｓ：ラジアルギャップ型アウターロータ式の回転電機、１Ｌ，１Ｐ，１Ｔ：アキシャルギャップ型インナーロータ式の回転電機、１Ｑ，１Ｕ：アキシャルギャップ型アウターロータ式の回転電機、２，２Ｈ，２Ｌ，２Ｑ，２Ｒ，２Ｔ：フレーム、３Ａ：第１のロータ、３Ｂ：第２のロータ、３ＡＢ：第３のロータ、３ＢＢ：第４のロータ、３ＢＣ：第５のロータ、３ＢＤ：第６のロータ、３ＡＥ：第７のロータ、３ＢＦ：第８のロータ、３ＡＨ：第９のロータ、３ＢＨ：第１０のロータ、３ＡＪ：第１１のロータ、３ＢＪ：第１２のロータ、３ＡＫ：第１３のロータ、３ＢＫ：第１４のロータ、３ＡＬ：第１５のロータ、３ＢＬ：第１６のロータ、３ＡＱ：第１７のロータ、３ＢＱ：第１８のロータ、４，４Ｇ，４Ｈ，４Ｑ：ステータ、４Ａ：第１のステータ、４Ｂ：第２のステータ、５，５Ａ，５Ｂ：コイル部、７Ａ：第１の磁石部、７Ｂ：第２の磁石部、７ＡＢ：第３の磁石部、７ＢＢ：第４の磁石部、７ＢＣ：第５の磁石部、７ＡＨ：第６の磁石部、７ＢＨ：第７の磁石部、７ＡＪ：第８の磁石部、７ＢＪ：第９の磁石部、７ＡＫ：第１０の磁石部、７ＢＫ：第１１の磁石部、７ＡＬ：第１２の磁石部、７ＢＬ：第１３の磁石部、７ＡＱ：第１４の磁石部、７ＢＱ：第１５の磁石部、８，８ａ，８ｂ，８Ｈ，８Ｈａ，８Ｈｂ，８Ｌ，８Ｌａ，８Ｌｂ，８Ｑ，８Ｑａ，８Ｑｂ，９，９ａ，９ｂ，９Ｈ，９Ｈａ，９Ｈｂ，９Ｌ，９Ｌａ，９Ｌｂ，９Ｑ，９Ｑａ，９Ｑｂ，１２，１２Ｎ，１２Ｐ：軸受、３１：第１の回転軸、３１Ｅ：第３の回転軸、３１Ｈ：第５の回転軸、３１Ｌ：第７の回転軸、３１Ｑ：第９の回転軸、３２：第２の回転軸、３２Ｆ：第４の回転軸、３２Ｈ：第６の回転軸、３２Ｌ：第８の回転軸、３２Ｑ：第１０の回転軸、４１，４１Ｇ，４１Ｈ，４１ＡＬ，４１ＢＬ：ステータコア、４２，４２Ｈ，４２ＡＬ，４２ＢＬ：ステータヨーク部、４３，４３ＡＬ，４３ＢＬ，４３Ｈ，４３Ｑ：突極部、４４：スロット、６１：第１のロータコア、６２：第２のロータコア、６１Ｂ：第３のロータコア、６２Ｂ：第４のロータコア、６１Ｈ：第５のロータコア、６２Ｈ：第６のロータコア、６１Ｌ：第７のロータコア、６２Ｌ：第８のロータコア、６１Ｑ：第９のロータコア、６２Ｑ：第１０のロータコア、７１，７１Ｂ，７１Ｈ，７１Ｊ，７１Ｋ，７１Ｌ，７１Ｑ，７２，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｊ，７２Ｋ，７２Ｌ，７２Ｑ：磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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