(57)【要約】【課題】横磁束型同期機において装置の小型化・軽量化を実現する。【解決手段】所定方向に配列すると共に当該配列の方向に直交する方向に複数の極歯が形成された複数の電機子コア及び当該各電機子コアを跨ぐように敷線された電機子巻線を備える電機子と、界磁コア上に前記各極歯と対向するように配列の方向及び直交する方向に配列する複数の永久磁石を備える界磁とからなる横磁束型同期機であって、永久磁石は非磁性材料からなる部材によって支持される。【選択図】図１
2010213509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に配列すると共に当該配列の方向に直交する方向に複数の極歯が形成された複数の電機子コア及び当該各電機子コアを跨ぐように敷線された電機子巻線を備える電機子と、界磁コア上に前記各極歯と対向するように前記配列の方向及び前記直交する方向に配列する複数の永久磁石を備える界磁と、からなる横磁束型同期機であって、
前記永久磁石は、非磁性材料からなる部材によって支持されることを特徴とする横磁束型同期機。
【請求項２】
前記各電機子コアは、前記直交する方向に交互に所定寸法の変位を持つように配置され、
前記永久磁石は、前記変位に応じて前記各電機子コアの各極歯と対向するように前記配列の方向及び前記直交する方向に配列する
ことを特徴とする請求項１記載の横磁束型同期機。
【請求項３】
前記界磁は、複数の永久磁石が非磁性材料からなる磁石支持体で円環状に支持されてなる回転子であることを特徴とする請求項１または２記載の横磁束型同期機。
【請求項４】
前記回転子に対して同軸状かつ円環状に設けられた第２の回転子を備え、前記回転子が第１の回転軸に支持され、前記第２の回転子が前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸に支持されることを特徴とする請求項３記載の横磁束型同期機。
【請求項５】
前記非磁性材料は、繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の横磁束型同期機。
【請求項６】
前記電機子巻線に電機子電流が流されることによって前記界磁コアに推力を作用させて移動させる同期電動機であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の横磁束型同期機。
【請求項７】
前記界磁コアに駆動力を作用させることにより前記電機子巻線に発生した起電力を外部に出力する同期発電機であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の横磁束型同期機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横磁束型同期電動機や横磁束型同期発電機等に代表される横磁束型同期機に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１として示す下記ＵＲＬ（Uniform Resource Locator）には、「Tranverse Flux」形式の装置の設計方法をテーマにした論文「Design of Tranverse Flux Machine」が開示されている。また、非特許文献２として示す下記ＵＲＬには、このような「Tranverse Flux」形式の同期機の一例として、同期発電機が開示されている。さらには、特許文献１として示す下記国際公開公報には、「Tranverse Flux」形式の装置の改良発明「ROTATING TRANSVERSE FLUX MACHINE」が開示されている。さらに、「Tranverse Flux」形式の装置については、国際公開公報として多数の発明が開示されている。なお、以下の説明では、「Tranverse Flux」形式の装置を横磁束型同期機と記載する。
【０００３】
非特許文献１のＦｉｇ．１に明記されているように、一般的な同期機（縦型同期機）では固定子と移動子（回転機の場合は回転子）との相対移動方向と固定子巻線（電機子巻線）に流れる電流の方向とが直交するのに対して、横磁束型同期機は、固定子と移動子との相対移動方向と固定子巻線に流れる電流の方向とが並行に設定される点を特徴としている。より具体的には、非特許文献１のＦｉｇ．１あるいは非特許文献２のＦｉｇ．１に示されているように、横磁束型同期機は、回転子の周面を取り囲むように配列すると共に当該配列方向に直行する方向に一対の極歯を有する複数の固定子コアと、当該固定子コアの一対の極歯間に固定子コアの配列方向に延在するように、つまり回転子の周方向に複数の固定子コアを跨ぐように設けられた固定子巻線とを備えている。
【０００４】
このような横磁束型同期機では、固定子巻線に電機子電流が流れることにより発生した磁束は、固定子コアの一方の極歯→回転子の表面に設けられた一方の永久磁石→該永久磁石と回転子の回転軸との間に設けられた回転子コア→回転子の表面に設けられた他方の永久磁石→固定子コアの他方の極歯に流れる。そして、このように磁路が形成されることによって、同期電動機の場合は回転子に回転トルクが作用し、また同期発電機の場合には固定子巻線に交流電力が発生する。
すなわち、横磁束型同期機では、回転子において回転方向に対して横方向に磁束が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５２１７３号パンフレット
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】http://www.ansoft.com/news/articles/Design of Tranverse Flux Machine.pdf
【非特許文献２】http://www.ee.kth.se/php/modules/publications/reports/2006/IR-EE-EME 2006 008.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の横磁束型同期機では、上述したように固定子コア、回転子コア及び一対の永久磁石によって磁路が形成されるが、永久磁石間の漏れ磁束が原因で効率を向上させることが困難であり、よって所望の出力を得るためには装置が大型化・大重量化するという問題があった。
【０００８】
また、従来の横磁束型同期機では、複数の固定子コアを跨ぐように固定子巻線が設けられており、磁気抵抗を極力低減するために固定子コア及び回転子コアの厚さを十分に確保する必要がある。すなわち、従来の横磁束型同期機では、固定子コア及び回転子コアの回転半径方向における厚さを十分に確保する必要から固定子及び回転子が回転半径方向に厚くなり、これによって装置全体が大型化・大重量化するという問題があった。
比較的小型の横磁束型同期機の場合は固定子コア及び回転子コアの厚さは装置重量に大きな影響を与えないが、非特許文献２に開示された同期発電機のように、タービンによって駆動される発電所用の大型同期発電機に横磁束型同期機を適用する場合には、固定子コア及び回転子コアの少量の厚さの増加が装置重量の大幅な増加を来たすので、固定子コア及び回転子コアの厚さを低減して固定子及び回転子を薄型化することは、特に大型の横磁束型同期機の場合には極めて重要な技術課題となっている。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、横磁束型同期機において装置の小型化・軽量化を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、所定方向に配列すると共に当該配列の方向に直交する方向に複数の極歯が形成された複数の電機子コア及び当該各電機子コアを跨ぐように敷線された電機子巻線を備える電機子と、界磁コア上に各極歯と対向するように配列の方向及び直交する方向に配列する複数の永久磁石を備える界磁と、からなる横磁束型同期機であって、永久磁石は非磁性材料からなる部材によって支持される、という手段を採用する。
【００１１】
第２の解決手段として、上記第１の手段において、各電機子コアは、直交する方向に交互に所定寸法の変位を持つように配置され、永久磁石は、変位に応じて各電機子コアの各極歯と対向するように配列の方向及び直交する方向に配列する、という手段を採用する。
【００１２】
第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、界磁は、複数の永久磁石が非磁性材料からなる磁石支持体で円環状に支持されてなる回転子である、という手段を採用する。
【００１３】
第４の解決手段として、上記第３の手段において、回転子に対して同軸状かつ円環状に設けられた第２の回転子を備え、回転子が第１の回転軸に支持され、第２の回転子が第１の回転軸とは異なる第２の回転軸に支持される、という手段を採用する。
【００１４】
第５の解決手段として、上記第１〜第４いずれかの手段において、非磁性材料は繊維強化プラスチックである、という手段を採用する。
【００１５】
第６の解決手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、電機子巻線に電機子電流が流されることによって界磁コアに推力を作用させて移動させる同期電動機である、という手段を採用する。
【００１６】
第７の解決手段として、上記第１〜第５いずれかの手段において、界磁コアに駆動力を作用させることにより電機子巻線に発生した起電力を外部に出力する同期発電機である、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、永久磁石が非磁性材料からなる部材によって支持されるので、永久磁石を電機子コアあるいは界磁コア、つまり磁性材料からなる部材によって支持する構造に比較して、永久磁石間での漏れ磁束を低減することが可能である。したがって、漏れ磁束による効率低下を防止することが可能であり、この結果として固定子コアや装置を小型化・軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る横磁束型の三相同期電動機Ａの要部構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る横磁束型の三相同期電動機Ａにおいて、第２の固定子６Ａと永久磁石３ａとの位置関係を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る横磁束型の三相同期電動機Ａにおいて、第２の固定子６Ａと永久磁石３ａとの位置関係の変形例示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る横磁束型の三相同期電動機Ｂの要部構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る横磁束型の三相同期電動機Ａの要部構成を示す断面図である。この三相同期電動機Ａの特徴は、以下に説明するように界磁を形成する永久磁石を磁性材料ではなく非磁性材料によって支持する点である。なお、この図１では、説明を容易化するために回転軸の片側断面のみを示している。
【００２０】
図１に示すように、本三相同期電動機Ａは、ケーシング１、出力軸２、回転子３、回転子支持体４、第１の固定子５Ａ〜５Ｃ、第２の固定子６Ａ〜６Ｃ、固定子支持体７及び軸受け８Ａ〜８Ｃを備えている。ケーシング１は、非磁性材料から形成された中空かつ有底の円筒状部材であり、左側底部の中心に丸孔１ａが形成されている。出力軸２は、途中部位にフランジ部２ａが形成された丸棒状部材であり、上記ケーシング１の丸孔１ａに軸受け８Ａを介して、また固定子支持体７に軸受け８Ｂを介して回動自在に支持されている。
【００２１】
回転子３は、界磁として機能するものであり、三相分の永久磁石３ａと当該永久磁石３ａを支持する磁石支持体３ｂとから構成されている。図１は断面図なので合計６個（各相について２個）の永久磁石３ａが示されているが、永久磁石３ａは、回転子３の回転方向、つまり出力軸２の軸心を中心とする同心円の周方向に一定間隔で複数が設けられており、全体として６つの環状列を形成している。
【００２２】
磁石支持体３ｂは、非磁性材料から形成されており、上述したように６列に配列した永久磁石３ａの間の隙間を埋めるように設けられ、永久磁石３ａを支持する。このような磁石支持体３ｂは、非磁性材料かつ十分な強度で永久磁石３ａを支持することができる材料であれば何でも良いが、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）から形成されており、各列の複数の永久磁石３ａを十分な強度で支持する。
【００２３】
すなわち、回転子３は、６つの環状列状態に配列する複数の永久磁石３ａの間の隙間に磁石支持体３ｂが充填されて形成されたものであり、全体として円筒状の形状を有している。このような回転子３は、上記永久磁石３ａと同様に円環状に配置された第１の固定子５Ａ〜５Ｃと第２の固定子６Ａ〜６Ｃとの間に、各永久磁石３ａの一方の面が第１の固定子５Ａ〜５Ｃと微小ギャップを隔てて対向すると共に各永久磁石３ａの他方の面が第２の固定子６Ａ〜６Ｃの各極歯６ａ1と微小ギャップを隔てて対向するように、左端が上記フランジ部２ａに、また右端が回転子支持体４にそれぞれ支持されている。
【００２４】
回転子支持体４は、円盤状の部材であり、一端が上記回転子３の右端を支持し、他端が軸受け８Ｃを介して固定子支持体７に支持されている。固定子支持体７は、中心軸が出力軸２の回転軸と同軸となるようにケーシング１の内部に設けられた略円筒状部材であり、第２の固定子６Ａ〜６Ｃを直接支持すると共に、軸受け８Ｂを介して出力軸２を、また軸受け８Ｃを介して回転子支持体４をそれぞれ支持する。すなわち、上述した出力軸２、回転子３及び回転子支持体４は、一体として回転自在にケーシング１及び固定子支持体７に支持されている。
【００２５】
第１の固定子５Ａ〜５Ｃは、図示するように断面が「コ」の字状かつ高透磁率の磁性材料からなり、ケーシング１の内側に三相に対応して３列に設けられている。このような第１の固定子５Ａ〜５Ｃの各端部は、図示するように、各々に永久磁石３ａと微小ギャップを隔てて対向している。
【００２６】
第２の固定子６Ａ〜６Ｃは、電機子として機能するものであり、上記回転子３及び第１の固定子５Ａ〜５Ｃと同様に三相に対応して３列に設けられ、固定子支持体７を介してケーシング１に支持されている。このような第２の固定子６Ａ〜６Ｃは、各々に断面が「コ」の字状かつ高透磁率の固定子コア６ａと当該固定子コア６ａの内側に配置された固定子巻線６ｂとからなる。
【００２７】
固定子コア６ａは、「コ」の字状の形状を有しており、平行する両端部が一対の極歯６ａ1を形成している。軸受け８Ａ〜８Ｃのうち、軸受け８Ａは、出力軸２をケーシング１に対して回転自在に支持し、軸受け８Ｂは、出力軸２を固定子支持体７に対して回転自在に支持し、また軸受け８Ｃは、回転子支持体４を固定子支持体７に対して回転自在に支持する。
【００２８】
ここで、図１は断面図なので明示されていないが、第２の固定子６Ａ〜６Ｃは、略円筒状の固定子支持体７の表面かつ周方向に所定個数（つまり所定局数）が設けられている。また、第１の固定子５Ａ〜５Ｃも、上記第２の固定子６Ａ〜６Ｃと同様に、円筒形状のケーシング１の内面かつ周方向に所定個数（所定局数）設けられる。なお、上記局数は、例えば６４極である。
【００２９】
図２は、このような本三相同期電動機Ａにおける第１、第２の固定子５Ａ〜５Ｃ、６Ａ〜６Ｃと各相の永久磁石３ａとの対向方向における位置関係のうち、１相分つまり第１、第２の固定子５Ａ、６Ａと永久磁石３ａとの位置関係を代表として示す平面図である。図示しない他の相、つまり第１、第２の固定子５Ｂ、５Ｃ、６Ｂ、６Ｃと各相の永久磁石３ａとの位置関係は、図２に示す位置関係と全く同じである。
【００３０】
なお、この図２では、第１の固定子５Ａと第２の固定子６Ａとは永久磁石３ａとの対向方向において同一の位置関係となるので、第１の固定子５Ａの表示を省略しており、また極歯６ａ1の大きさを永久磁石３ａの大きさよりも多少大きく描いているが、両者の大きさは全く同一であっても良い。
【００３１】
この図２に示すように、本三相同期電動機Ａにおいて、各々の第２の固定子６Ａは、矢印で示す回転子３の回転方向に対して一列に配置されている。また、各第２の固定子６Ａにおいて回転子３の回転方向に直交する方向に並立する一対の極歯６ａ1は、回転子３の回転方向に二列に配置された永久磁石３ａと正対する位置関係になる。また、永久磁石３ａは、回転子３の回転方向において交互に異なる極性となるように、かつ、回転子３の回転方向に直交する方向において第２の固定子６Ａの２つの極歯６ａ1が異なる極性と対向するように、つまり異なる極性となるように配置されている。なお、回転子３の回転方向における第２の固定子６Ａの配列ピッチは、図示するように永久磁石３ａの配列ピッチに対して２倍に設定されている。
【００３２】
図３は、上記図２の配置関係に対する変形例を示す平面図である。なお、図３では、図２に対応させて、上記第２の固定子６Ａに対応する第２の固定子６Ａ1及び上記永久磁石３ａに対応する永久磁石３ａ1の配置関係を示すが、上記第２の固定子６Ｂ，６Ｃに対応する第２の固定子６Ｂ1、Ｃ1は、図３に示す第２の固定子６Ａ1と永久磁石３ａ1との配置関係と全く同一である。
【００３３】
この変形例における永久磁石３ａ1は、上記永久磁石３ａに対して面積が約半分であり、また回転子３の回転方向かつ固定子巻線２ｂの両側に二列づつ配置されている。固定子巻線２ｂの各側における永久磁石３ａ1は、回転子３の回転方向おいて交互に異なる極性となるように、また回転子３の回転方向に直交する方向において異なる極性となるように配置されている。また、永久磁石３ａ1は、固定子巻線２ｂの各側間において、第２の固定子６Ａ1の２つの極歯６ａ2が異なる極性と対向するように配置されている。
【００３４】
また、この変形例では、上記極歯６ａ1に対して面積が約半分の極歯６ａ2を有する第２の固定子６Ａ1を永久磁石３ａ1の配列ピッチと同一ピッチで回転子３の回転方向に配列する。また、このような複数の第２の固定子６Ａ1は、互いに隣り合うものの極歯６ａ2が回転子３の回転方向に直交する方向に隣り合う永久磁石３ａ1に交互に正対するように、回転子３の回転方向に直交する方向に所定寸法だけ交互に変位を持つように配置されている。
【００３５】
このような変形例に係る第２の固定子６Ａ1及び永久磁石３ａ1の配置は、本出願人の先願である特願２００８−０９３２１９（平成２０年０３月３１日出願）に係る発明の特徴点であるが、このような変形例によれば、図２の配置との比較において、略同一のトルクを実現するに際して、第２の固定子６Ａ1を図２の第２の固定子６Ａよりも薄型化することができるので、装置（電動機）を全体として小型化することができる。
【００３６】
このように構成された本同期発電機Ａでは、位相が互いに１２０°異なる三相駆動電流が各相の固定子巻線６ｂ、６ｂ、６ｂに印加されると、回転子３に回転トルクが発生して出力軸２が回転する。すなわち、図２に示した第２の固定子６Ａと永久磁石３ａとの位置関係の場合、固定子巻線６ｂの延在方向に隣り合う第２の固定子６Ａの極歯６ａ1に駆動電流の位相変化に応じて順次異なる極性の磁極が発生し、この結果として第２の固定子６Ａの極歯６ａ1と永久磁石３ａとの間に吸引力及び斥力が発生するので、回転子３及び出力軸２は、駆動電流の位相変化に同期して所定方向に回転する。
【００３７】
また、図３に示した第２の固定子５Ａ1と永久磁石３ａ1との位置関係の場合には、固定子巻線６ｂの延在方向に隣り合う第２の固定子６Ａ1の極歯６ａ2に駆動電流の位相変化に応じて順次異なる極性の磁極が発生し、この結果として第２の固定子６Ａ1の極歯６ａ2と永久磁石３ａとの間に吸引力及び斥力が発生する。そして、回転子３及び出力軸２は、上記吸引力及び斥力によって駆動電流の位相変化に同期して所定方向に回転する。
【００３８】
ここで、図３に示した位置関係における第２の固定子６Ａ1と永久磁石３ａ1との間に流れる磁束は、同一の回転トルクを発生させようとした場合に、図２に示した位置関係における第２の固定子６Ａと永久磁石３ａとの間に流れる磁束の半分とすることができるので、第２の固定子６Ａ1を第２の固定子６Ａよりも薄型化（小断面化）することができる。
【００３９】
本第１実施形態に係る三相同期電動機Ａによれば、回転子３を構成する各永久磁石３ａ、３ａ1が非磁性材料からなる磁石支持体３ｂを介して回転自在に支持されているので、磁性材料を介して回転自在に支持する場合との比較において、各永久磁石３ａ、３ａ1の磁束は、第１の固定子５Ａ〜５Ｃ（５Ａ1〜５Ｃ1）及び第２の固定子６Ａ〜６Ｃ（６Ａ1〜６Ｃ1）により多く流れ込む。各永久磁石３ａ、３ａ1を磁性材料を介して回転自在に支持した場合には、各永久磁石３ａ、３ａ1の磁束の一部が磁性材料に流れ込むので、この分だけ第１の固定子５Ａ〜５Ｃ（５Ａ1〜５Ｃ1）及び第２の固定子６Ａ〜６Ｃ（６Ａ1〜６Ｃ1）に流れ込む磁束が低減される。
【００４０】
したがって、本三相同期電動機Ａによれば、磁性材料を介して回転自在に支持する場合よりも各永久磁石３ａ、３ａ1の磁束のロスが少ないので、同一の効率を実現しようとした場合には回転子３、第１の固定子５Ａ〜５Ｃ（５Ａ1〜５Ｃ1）及び第２の固定子６Ａ〜６Ｃ（６Ａ1〜６Ｃ1）を小さくし、以って装置構成を小型化することが可能である。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、図４は、第２実施形態に係る横磁束型の三相同期電動機Ｂの要部構成を示す断面図である。この三相同期電動機Ｂの特徴は、上述した三相同期電動機Ａと同様に永久磁石を非磁性材料によって支持すると共に２つの出力軸を備える点である。なお、この図４では、説明を容易化するために回転軸の片側断面のみを示している。
【００４２】
図４に示すように、本三相同期電動機Ｂは、ケーシング１０、第１の出力軸１１Ａ、第２の出力軸１１Ｂ、第１の回転子１２、第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃ、第３の回転子１４、固定子１５Ａ〜１５Ｃ、第１の回転子支持体１６Ａ、第２の回転子支持体１６Ｂ及び５つの軸受け１７Ａ〜１７Ｆを備えている。ケーシング１０は、中空かつ有底の円筒状部材であり、左右の底部の中心に丸孔１０ａ，１０ｂがそれぞれ形成されている。
【００４３】
第１の出力軸１１Ａは、第１の回転軸に相当するものであり、フランジ部１１ａを備えた略丸棒状部材である。この第１の出力軸１１Ａは、上記ケーシング１０に軸受け１７Ａを介して、第１の回転子支持体１６Ａに軸受け１７Ｂを介して、また第２の出力軸１１Ｂに軸受け１７Ｃを介して回動自在にそれぞれ支持されている。第２の出力軸１１Ｂは、第２の回転軸に相当するものであり、フランジ部１１ｂを備えた略丸棒状部材である。この第２の出力軸１１Ｂは、第１の出力軸１１Ａに軸受け１７Ｃを介して、第２の回転子支持体１６Ｂに軸受け１７Ｄを介して、また上記ケーシング１０に軸受け１７Ｆを介して回動自在にそれぞれ支持されている。これら第１、第２の出力軸１１Ａ，１１Ｂは、同一の回転中心となるようにケーシング１０の各端部にそれぞれ設けられている。
【００４４】
第１の回転子１２は、三相分の永久磁石１２ａと当該永久磁石１２ａを支持すると共に非磁性材料からなる永久磁石支持体１２ｂとから構成された円筒状部材である。この第１の回転子１２は、第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃと第３の回転子１４との間に微小ギャップを隔てて対向すると共に、左端が上記フランジ部１１ａに、また右端が第２の回転子支持体１６Ｂにそれぞれ支持されている。上記磁石支持体１２ｂは、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）である。
【００４５】
第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃは、図示するように断面がコの字状かつ高透磁率の磁性材料からなり、第２の出力軸１１Ｂの周面に三相に対応して円環状に設けられている。このような第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃの各端部は、図示するように、各々に永久磁石１２ａと微小ギャップを隔てて対向している。
【００４６】
第３の回転子１４は、高透磁率の磁性材料からなる三相分の回転子コア１４ａと、当該回転子コア１２ａを支持すると共に非磁性材料からなる回転子コア支持体１４ｂとから構成された円筒状部材である。この第３の回転子１４は、第１の回転子１２と固定子１５Ａ〜１５Ｃとの間に微小ギャップを隔てて対向すると共に、左端が第１の回転子支持体１６Ａに、また右端がフランジ部１１Ｂにそれぞれ支持されている。上記回転子コア支持体１４ｂは、上記永久磁石支持体１２ｂと同様に、例えば繊維強化プラスチックである。
【００４７】
固定子１５Ａ〜１５Ｃは、上記第１〜第３の回転子１２、１３Ａ〜１３Ｃ及び１４と同様に三相に対応してケーシング１０の内部に３列に設けられている。この固定子１５Ａ〜１５Ｃは、各々に断面がコの字状かつ高透磁率の磁性材料からなる固定子コア１５ａと、当該固定子コア１５ａの内側の窪み部に配置された固定子巻線１５ｂとからなる。第１の回転子支持体１６Ａは、中心軸が第１、第２の出力軸１１Ａ、１１Ｂの軸心と同軸となるようにケーシング１０の内部に設けられた円盤状部材であり、上記第３の回転子１４の一端（左端）を支持すると共に、軸受け１７Ｂを介して第１の出力軸１１Ａに回転自在に支持されている。
【００４８】
第２の回転子支持体１６Ｂは、中心軸が第１、第２の出力軸１１Ａ、１１Ｂの回転軸と同軸となるようにケーシング１０の内部に設けられた円盤状部材であり、上記第１の回転子１２の一端（右端）を支持すると共に、軸受け１７Ｄを介して第２の出力軸１１Ｂに回転自在に支持されている。軸受け１７Ａ〜１７Ｆのうち、軸受け１７Ａは、第１の出力軸１１Ａをケーシング１０に対して回転自在に支持し、軸受け１７Ｂは、第１の回転子支持体１６Ａを第１の出力軸１１Ａに対して回転自在に支持し、軸受け１７Ｃは、第１の出力軸１１Ａと第２の出力軸１１Ｂとを相互に回転自在に支持し、軸受け１７Ｄは、第２の回転子支持体１６Ｂを第２の出力軸１１Ｂに対して回転自在に支持し、また軸受け１７Ｆは、第２の出力軸１１Ｂをケーシング１０に対して回転自在に支持する。
【００４９】
このような第２実施形態に係る三相同期電動機Ｂでは、各相の固定子巻線１５ｂ、１５ｂ、１５ｂに位相が互いに１２０°異なる三相駆動電流を印加すると、第１の回転子１２と第３の回転子１４（第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃ）とには互いに逆向きのトルクが発生するので、第１の出力軸１１Ａと第２の出力軸１１Ｂとは反対方向に回転する。このように二重反転型の本三相同期電動機Ｂは、ハイブリッド自動車用駆動モータ、船舶の二重反転プロペラ駆動用モータ、風力用二重反転発電機等に適用することができる。
【００５０】
また、本三相同期電動機Ｂによれば、第１の回転子１２を構成する各永久磁石１２ａが非磁性材料からなる磁石支持体１２ｂを介して回転自在に支持されているので、磁性材料を介して回転自在に支持する場合との比較において、各永久磁石１２ａの磁束は、第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃ及び第３の回転子１４により多く流れ込む。したがって、本三相同期電動機Ｂによれば、磁性材料を介して回転自在に支持する場合よりも各永久磁石１２ａの磁束のロスが少ないので、同一の効率を実現しようとした場合には第１の回転子１２、第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃ、第３の回転子１４及び固定子１５Ａ〜１５Ｃを小さくし、以って装置構成を小型化することが可能である。
【００５１】
さらに、図４は断面図なので明示されていないが、本三相同期電動機Ｂも図２、図３に示した固定子と回転子の配置関係に関する特徴点を備えるものである。したがって、図３のような配置関係を採用した場合には、固定子及び回転子を小型化（薄型化）して装置構成を小型化することが可能である。
【００５２】
なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）第１実施形態では、第１の固定子５Ａ〜５Ｃをケーシング１の内周面に、また電機子として機能する第２の固定子６Ａ〜６Ｃを固定子支持体７の周面に設けたが、第１の固定子５Ａ〜５Ｃ及び第２の固定子６Ａ〜６Ｃの位置関係を逆にしても良い。また、同様にして、第２実施形態についても、第２の回転子１３Ａ〜１３Ｃと固定子１５Ａ〜１５Ｃの位置関係を逆にしても良い。
【００５３】
（２）上記各実施形態では三相同期電動機Ａ、Ｂについて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、三相構成の同期発電機あるいは三相以外の相構成の同期電動機及び同期発電機にも適用可能である。また、上記各実施形態では回転子１の極数を６４極としたが、この極数はあくまで一例であり、他の局数であっても良い。
【００５４】
（３）第２実施形態は、二重反転型の三相同期電動機Ｂに関するものであるが、当該三相同期電動機Ｂの構成において、一方の出力軸を外部動力によって駆動される入力軸とすることにより動力変換用回転電機としても良い。例えば特開平２００８−２４５４８４号公報には、動力変換用回転電機に関する関する発明が開示されているが、この動力変換用回転電機に本願発明を適用することができる。
【００５５】
（４）上記各実施形態では、各相の固定子巻線６ｂ、６ｂ、６ｂあるいは固定子巻線１５ｂ、１５ｂ、１５ｂに位相が互いに１２０°異なる三相駆動電流を印加することによって三相駆動を実現しているが、各相を構成する電機子及び界磁をケーシング１の軸線周りに相対的に１２０°の電気角分だけずれた位置関係とし、その上で各相の固定子巻線６ｂ、６ｂ、６ｂあるいは固定子巻線１５ｂ、１５ｂ、１５ｂに位相が互いに１２０°異なる三相駆動電流を供給することによっても三相駆動を実現することができる。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ…三相同期電動機、１…ケーシング、２…出力軸、３…回転子、４…回転子支持体、５Ａ〜５Ｃ…第１の固定子、６Ａ〜６Ｃ…第２の固定子、７…固定子支持体、８Ａ〜８Ｃ…軸受け、Ｂ…三相同期電動機、１０…ケーシング、１１Ａ…第１の出力軸、１１Ｂ…第２の出力軸、１２…第１の回転子、１３Ａ〜１３Ｃ…第２の回転子、１４…第３の回転子、１５Ａ〜１５Ｃ…固定子、１６Ａ…第１の回転子支持体、１６Ｂ…第２の回転子支持体、１７Ａ〜１７Ｆ…軸受け
【図１】
2010213509.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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