(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転可能に支持された回転軸，該回転軸に取り付けられた回転子，及び該回転子の外周に配置され且つ前記ハウジングに固定されたステータを有し，前記回転子は，周方向に隔置して非磁性部材を順次介在して前記回転軸上に円筒状に配置された透磁部材，該透磁部材の外周に配置された非磁性材を周方向に隔置して介在した透磁材から成る円筒状磁路コア，及び前記磁路コアの外周に非磁性部材を周方向に隔置して介在した磁極が交互に異なる状態に円筒状に配置された磁石片から成る永久磁石部材から構成され，また，前記透磁部材は，少なくとも前記永久磁石部材の外周面まで延び且つ前記回転軸の周方向に順次積層された軸方向に延びる中央積層板材及び該中央積層板材の両側で且つ前記磁路コアの内周面まで延びる前記回転軸の周方向に順次積層された側部積層板材から構成されていることから成る電動・発電機。
【請求項２】
前記透磁部材は，前記永久磁石部材の磁極に沿って磁束が流れるように，前記側部積層板材間に介在された非磁性部材とから円筒状に形成されていることから成る請求項１に記載の電動・発電機。
【請求項３】
前記回転子の両端側の前記回転軸上にそれぞれ配置された円筒状の電磁石コアと該電磁石コアに対応して前記ハウジングの磁路ケースに配置された円筒状の電磁石コイルとから成る電磁石を設け，低速トルクを増大すると共に高速トルクを抑制することから成る請求項１に記載の電動・発電機。
【請求項４】
前記電磁石コアは，前記永久磁石部材の磁極方向に沿って磁束が流れるように前記回転子に密着する密着部と，該密着部を前記回転子から軸方向に離間させる切欠き部が周方向に隔置して形成された円筒部とから構成されていることから成る請求項３に記載の電動・発電機。
【請求項５】
前記透磁部材の磁束の飽和を少なくするため配置された前記磁路コアは前記中央積層板材と合体して大量の磁束を通過させて軸方向の磁路を形成し，また，前記電磁石コアは軸方向の磁路を形成していることから成る請求項３に記載の電動・発電機。
【請求項６】
前記電磁石によって発生する磁力は，前記電磁石コア，前記中央積層板材，前記ステータ及び前記磁路ケースから成るループを流れることから成る請求項３に記載の低速トルクを増大し高速トルクを抑制する電動・発電機。
【請求項７】
前記電磁石コアを構成する前記密着部は，前記透磁部材，前記磁路コア及び前記永久磁石部材の各端面にそれぞれ密着して延びていることから成る請求項３に記載の電動・発電機。
【請求項８】
前記透磁部材及び前記電磁石コアは，フェライト材，Ｍｏ−パーマロイ，センダスト等の透磁性の優れた材料から構成されていることから成る請求項３に記載の電動・発電機。
【請求項９】
前記電磁石の磁力を制御するコントローラは，前記回転軸の低速に応答して前記電磁石コイルに通電して前記電磁石コアを通過する磁力線を前記永久磁石部材で発生する磁力線に加算して低速トルクをアップさせる制御を行うことから成る請求項３に記載の電動・発電機。
【請求項１０】
前記コントローラは，前記回転軸を停止又は始動させる時に前記電磁石コイルに逆方向に通電し，前記永久磁石部材により発生する磁力を打ち消す方向に前記電磁石により発生する磁力を発生させ，前記回転子のコギングを防止する制御を行うことから成る請求項９に記載の電動・発電機。
【請求項１１】
前記コントローラは，前記回転軸の高速の時，前記電磁石コイルに逆方向に通電し，前記永久磁石部材の磁力を減少させて高速トルクを減少させることから成る請求項９に記載の電動・発電機。
【請求項１２】
前記回転子は前記永久磁石部材の外周面に配置された補強部材を備えていることから成る請求項１に記載の電動・発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，永久磁石から成る回転子と該回転子の外周に配置されたステータとから成る低速トルクを増大すると共に高速トルクを抑制する電動・発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，電動・発電機は，直流式，誘導式のものがあり，最近では，永久磁石を用いたタイプが高い発電効率又は電動効率が得られ，簡単な構造で構成できるということから，最近，工業用機器に多く使用されるようになった。電動・発電機について，電圧及び電流が増加するに従って回転子の回転数が上昇すると，回転子には大きな遠心力が発生し，該遠心力に回転子が耐えられないと，回転子が破壊されるので，回転子が遠心力に耐えることが電動・発電機には要求される。そこで，回転子を構成する永久磁石部材の外周を補強リング等の補強部材で補強し，回転子が遠心力に耐えるように構成されている。
【０００３】
例えば，特開昭６２−２７２８５０号公報に開示された永久磁石式回転機は，回転子に永久磁石が配置され，可動磁性体が封入された回転子の回転で径方向へ可動磁性体を案内する磁極片形成用の容器を回転子に設けたものである。
【０００４】
また，特開平７−２３６２６０号公報に開示された高出力交流電動・発電機は，回転速度に応じて磁束密度を制御して発電量を適正に制御するものであり，回転子とステータとの間に制御リングを相対回転可能に配置し，制御リングに接離可能な透磁性体を設けたものである。
【０００５】
ところで，車両に搭載してエンジンから放出される排気ガスを浄化するため，ディーゼルパティキュレートフィルタが設けられているが，ディーゼルパティキュレートフィルタでは，フィルタで捕集されたカーボン，ＨＣ等から成るパティキュレートを加熱焼却してフィルタを再生するため，ヒータが設けられている。ヒータに使用する電力を，車両に設けた発電機やバッテリから供給するが，車両には十分な電力が無いのは一般的であり，そのためにも車両等に設けた電動・発電機について，高効率で，低速時にも十分な電力を供給できるものが望まれている。
【０００６】
また，従来の冷凍車は，エバポレータとコンプレッサを備えており，それらを駆動するため発電機が設けられている。しかしながら，車両のエンジンが停止したり，低速回転になると，発電機の発電電力が低下し，冷凍機を駆動できないため，従来の冷凍車は，電動機を設け，エンジンが停止した場合には，別の電源（交流の１００Ｖ電源）から電力を取り出して電動機を回してコンプレッサを駆動しているタイプがある。一方，地球環境を守るためにＣＯ2 の削減が求められ，自動車の燃費を良くする種々の技術が開発されている。その中で，電動機とエンジンを組み合わせたハイブリット車が開発されつつあり，ハイブリット車には低速トルクを大幅に改善した電動機の開発が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来の電動・発電機は，低速ではトルクが限定され，高速では発電逆起電力が発生するので，発電ロスが発生するという問題がある。特に，通常のモータシステムでは，低速でのトルクを増加すると，起動性が向上して極めて良好な状況をつくり出すことができるので，如何に低速トルクを増大させるかの課題がある。
【０００８】
また，永久磁石を用いた電動・発電機は，構造が簡単であり，高出力を出すことができるが，回転数が小さい時には，余り大きなトルクを出すことができない。その理由は，電動・発電機における永久磁石の磁力が固定されているので，磁力を増すためには電動・発電機自体を大型に構成しなければ低速での磁力を大きくすることができないからである。即ち，永久磁石では，磁束の発生領域は永久磁石のサイズで決まっているので，回転子が高速で回転すれば，磁束密度が多く成り，発電力も大きくなるが，回転子が低速で回転すれば，磁束密度が少なくなって発電力が低下する。従来の電動・発電機は，磁力を増加させるための構造が種々に開発されているが，決定的なものは存在しないのが現状である。また，電動・発電機において，永久磁石を用いた回転子を使用すれば，小型で高速化することができるが，工作機械のような使用環境が厳しい場所では，その構造が複雑になり，工作機械に組み込むことが困難であり，成立が難しい。また，小型の回転子を組み込んだ電動・発電機は，運転するには永久磁石とステータとの距離が極力小さくなるように構成することが好ましい。そのためには，回転子の外周面を高精度に切削することが必要になる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，回転子に設けた透磁部材を回転軸の外周面から永久磁石部材の外周面に至るまで周方向に隔置して配設し，残留磁力と永久磁石の磁力を重ねて磁力増加させると共に磁力の流れがスムースになるように構成して低速トルクをアップさせ，場合によっては，回転子の両側に電磁石を設け，特に，低速の時には電磁石を働かせ，電磁石で発生する磁力を永久磁石の磁力に加算することによって，低速時の軸トルクを大幅に増加させると共に，電磁石に低速時とは逆方向に通電して前記永久磁石部材の磁力を減じて高速トルクを抑制する電動・発電機を提供することである。
【００１０】
この発明は，ハウジングに回転可能に支持された回転軸，該回転軸に取り付けられた回転子，及び該回転子の外周に配置され且つ前記ハウジングに固定されたステータを有し，前記回転子は，周方向に隔置して非磁性部材を順次介在して前記回転軸上に円筒状に配置された透磁部材，該透磁部材の外周に配置された非磁性材を周方向に隔置して介在した透磁材から成る円筒状磁路コア，及び前記磁路コアの外周に非磁性部材を周方向に隔置して介在した磁極が交互に異なる状態に円筒状に配置された磁石片から成る永久磁石部材から構成され，また，前記透磁部材は，少なくとも前記永久磁石部材の外周面まで延び且つ前記回転軸の周方向に順次積層された軸方向に延びる中央積層板材及び該中央積層板材の両側で且つ前記磁路コアの内周面まで延びる前記回転軸の周方向に順次積層された側部積層板材から構成されていることから成る電動・発電機に関する。
【００１１】
前記透磁部材は，前記永久磁石部材の磁極に沿って磁束が流れるように，前記側部積層板材間に介在された非磁性部材とから円筒状に形成されている。
【００１２】
この電動・発電機は，前記回転子の両端側の前記回転軸上にそれぞれ配置された円筒状の電磁石コアと該電磁石コアに対応して前記ハウジングの磁路ケースに配置された円筒状の電磁石コイルとから成る電磁石を設け，低速トルクを増大すると共に高速トルクを抑制するものである。
【００１３】
前記電磁石コアは，前記永久磁石部材の磁極方向に沿って磁束が流れるように前記回転子に密着する密着部と，該密着部を前記回転子から軸方向に離間させる切欠き部が周方向に隔置して形成された円筒部とから構成されている。
【００１４】
この電動・発電機では，前記透磁部材の磁束の飽和を少なくするため配置された前記磁路コアは前記中央積層板材と合体して大量の磁束を通過させて軸方向の磁路を形成し，また，前記電磁石コアは軸方向の磁路を形成するのである。
【００１５】
前記電磁石によって発生する磁力は，前記電磁石コア，前記中央積層板材，前記ステータ及び前記磁路ケースから成るループを流れる。
【００１６】
前記電磁石コアを構成する前記密着部は，前記透磁部材，前記磁路コア及び前記永久磁石部材の各端面にそれぞれ密着して延びている。
【００１７】
前記透磁部材及び前記電磁石コアは，フェライト材，Ｍｏ−パーマロイ，センダスト等の透磁性の優れた材料から構成されている。
【００１８】
前記電磁石の磁力を制御するコントローラは，前記回転軸の低速に応答して前記電磁石コイルに通電して前記電磁石コアを通過する磁力線を前記永久磁石部材で発生する磁力線に加算して低速トルクをアップさせる制御を行うものである。更に，前記コントローラは，前記回転軸を停止又は始動させる時に前記電磁石コイルに逆方向に通電し，前記永久磁石部材により発生する磁力を打ち消す方向に前記電磁石により発生する磁力を発生させ，前記回転子のコギングを防止する制御を行うものである。また，前記コントローラは，前記回転軸の高速の時，前記電磁石コイルに逆方向に通電し，前記永久磁石部材の磁力を減少させて高速トルクを減少させることができる。
【００１９】
前記回転子は前記永久磁石部材の外周面に配置された補強部材を備えている。
【００２０】
この電動・発電機は，上記のように構成されているので，永久磁石部材で発生する磁力が中央透磁板部材を通過してスムースに流れると共に，永久磁石部材による磁力と残留磁力を重ね合わせることによって磁力を増大させることができ，低速トルクをアップさせることができる。また，回転子の両端に電磁石を配設すると，永久磁石部材による磁力に電磁石で発生する磁力を加算することになり，トータルの磁力を増大し，特に，低速トルクを大幅に増加させることができ，また，電磁石の逆方向の電流を流して永久磁石部材の磁力を減じ，高速トルクを抑制することができる。また，永久磁石部材によるその外側がＮ極に且つ内側がＳ極から成る磁力が通過するのに加えて，低速時には回転子の両端に隣接して配置された電磁石コアの軸方向の内側がＳ極に且つ軸方向の外側がＮ極による磁力が通過し，それによって，トータルの磁力線が同方向に通過して増加され，低速トルクがアップされる。この電動・発電機では，電磁石による強力な磁束は，永久磁石部材の内部を通過すると永久磁石の残留磁束量が変化することになるので，電磁石により創成された磁束は，永久磁石部材を通らずに透磁部材からステータに抜けるようになり，永久磁石部材の磁力に影響がないようになる。
【００２１】
従って，この電動・発電機は，回転数の小さい時に応答してコントローラが電磁石の電磁石コイルに通電し，電磁石による磁束を増加させれば，通常の回転子のみのトルクより数倍のトルクを出すことができ，それによって，永久磁石式の電動・発電機の欠点である低速トルクを増大させることができる。また，この電動・発電機は，回転子を構成する永久磁石を複数の永久磁石部材で作製して筒体に形成し，筒体の外周面を補強部材を巻き上げて固定することによって，製造コストを大幅に低減できると共に構造がシンプルで高強度に構成できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による低速トルクを増大すると共に高速トルクを抑制する電動・発電機の実施例を説明する。図１はこの発明による低速トルクを増大し高速トルクを抑制する電動・発電機を示す軸方向の断面図，及び図２は図１の電動・発電機におけるＡ−Ａ断面における断面図である。
【００２３】
この発明による電動・発電機は，例えば，回転軸２をコージェネレーションシステムのエンジンに適用して発電させたり，電動・発電機とエンジンを併設したハイブリット自動車のエンジンに連結することによってエンジンの回転力で発電したり，或いは工作機械等の機械装置にコントローラの指令で作動させる小型の電動・発電機として適用できるものであり，低速トルクを増大させると共に，高速トルクを抑制する制御を行うことができる。
【００２４】
この実施例の電動・発電機は，主として，ねじ２７で互いに連結された一対の非磁性材のハウジング部材１Ａ，ハウジング部材１Ａの両端にそれぞれに固定された磁性材の磁路ケース１Ｂ，及び磁路ケース１Ｂを被覆する非磁性材のカバー部材１Ｃから成るハウジング１，磁路ケース１Ｂに一対の軸受１３を介して回転可能にそれぞれ支持されている回転軸２，回転軸２に固定されている永久磁石部材５から成る回転子（ロータ）３，及び回転子３の外周で回転子３との間に隙間１７を形成してハウジング１に固定されているステータ（固定子）４を有している。回転子３は，その両端が回転軸２に設けられたねじ２４に押さえ板１２を介して固定ナット１１が螺入され，回転軸２に固定されている。ワッシャ機能を持つ押さえ板１２の外周面は，磁路ケース１Ｂに微小クリアランスを持って近接し，押さえ板１２は電磁石９の磁力線の通路を形成している。また，回転軸２には，例えば，回転軸２の端部に入力となるベルトプーリが固定され，ベルトプーリにエンジンの出力軸に取り付けたベルトが掛けられている。
【００２５】
ステータ４は，図２に示すように，積層された薄板のステータコア２０の空所２５を通ってヨーク部２０Ａにステータコイル１４が巻き付けられている。ステータコイル１４は，ステータコア２０の軸方向に線が存在するように巻き上げられている。ステータコア２０における空所２５の内周側に隙間２１が形成され，隙間２１によって隣接するステータコア２０のヨーク部２０Ａが遮断されている。
【００２６】
この電動・発電機は，ハウジング１に回転可能に支持された回転軸２に取り付けた回転子３，回転子３の外周に配置され且つハウジング１に固定したステータ４，及び回転子３の両端の軸方向延長部に対応するハウジング１における磁路ケース１Ｂにそれぞれ配置された電磁石コイル１９と，電磁石コイル１９に対応した位置に配設されると共に回転子３の両端に回転軸２上に取り付けられた電磁石コア８から成る電磁石９を有する。
【００２７】
回転子３は，主として，回転軸２の外周で隣接間に非磁性部材２２を介して筒状に配置された透磁部材６，透磁部材６の外周に密着して配置された磁路コア７，及び磁路コア７の外周に密着して磁極が互いに相違して順次配置された永久磁石部材５から構成されている。永久磁石部材５は，周方向に隔置して配置された軸方向に延びる磁石片５Ａと，互いに隣接する磁石片５Ａの間に介在された非磁性部材２３とから，全体的に円筒状に形成されている。磁路コア７は，透磁材７Ａと非磁性材７Ｂが周方向に交互に配置されて円筒状に形成されている。また，回転子３は，永久磁石部材５の外周面に配置された補強部材１６を備えている。永久磁石部材５は，鉄ネオジム型磁石，サマリウム型磁石等を使用できる。
【００２８】
この電動・発電機は，特に，回転軸２に固定された回転子３における透磁部材６を中央積層板材６Ａと側部積層板材６Ｂから構成し，永久磁石部材による磁力と残留磁力とを重ね合わせて磁力の流れをスムースにして低速トルクを増加させることに特徴を有している。即ち，透磁部材６は，回転軸２の外周面から永久磁石部材５の外周面まで延びる回転軸２の周方向に順次積層された軸方向に延びる中央積層板材６Ａと，中央積層板材６Ａの両側で且つ回転軸２の外周面から磁路コア７の内周面まで延びる回転軸２の周方向に順次積層された側部積層板材６Ｂとから構成されている。
【００２９】
また，電磁石９の電磁石コイル１９は，電磁石コア８の周囲方向に円筒状に巻き上げられ，ステータ４から離れた状態でステータ４の両側方で磁路ケース１Ｂに固定されている。電磁石コア８は，回転子３の両側で，回転子３の外周磁極がＮ極になる場合とＳ極になる場合との両磁流ができるように機能分担するように配置されている。電磁石コア８は，電磁石９で発生する磁力を流すため透磁部材６の両端にそれぞれ対応して隣接して配設されている。電磁石コア８には，周方向に交互に切欠き部１５が形成され，切欠き部１５によって磁力は，切欠き部１５に隣接した電磁石コア８へとガイドされる。電磁石コア８は，切欠き部１５を周方向に隔置状態に備えた円筒部２６と，円筒部２６と一体の密着部１８から構成されている。電磁石コア８の密着部１８は，透磁部材６，磁路コア７及び永久磁石部材５の各両端面にそれぞれ密着して補強部材１６の位置まで延びている。
【００３０】
この電動・発電機において，磁路コア７は周方向に磁路を形成し，中央積層板材６Ａは半径方向と軸方向に磁路を形成し，また，電磁石コア８は軸方向に磁路を形成している。電磁石９によって発生する磁力は，少なくとも電磁石コア８，回転子３における透磁部材６の中央積層板材６Ａ，ステータ４及び磁路ケース１Ｂから成る磁路ループを流れることになる。
【００３１】
コントローラ１０は，回転軸２が低速であることに応答して電磁石コイル１９へ通電し，電磁石９に磁力を発生させ，回転軸２のトルクをアップさせる制御を行う。更に，コントローラ１０は，回転軸２を停止又は始動させる時に，電磁石コイル１９に逆方向に通電し，永久磁石部材５により発生する磁力を打ち消す方向に電磁石９により発生する磁力を発生させ，回転子３のコギングを防止する制御を行う。
【００３２】
また，この電動・発電機は，複数の永久磁石部材５をほぼ筒形状になるように配置し，永久磁石部材５と永久磁石部材５との間，言い換えれば，永久磁石部材５間の境界領域に非磁性部材２３を構成するホウロウやガラス材を充填し，永久磁石部材５と非磁性部材２３とから成る全体の外形形状を，ほぼ円筒状の永久磁石体に形成する。即ち，永久磁石部材５の外周面は，切削加工によって断面円形に加工され，実質的に円筒体に形成されている。また，永久磁石部材５は，内周側に一方の磁極（Ｎ極又はＳ極）が且つ外周側に他方の磁極（Ｓ極又はＮ極）が位置するように配置され，周方向において隣接する永久磁石部材５の磁極（Ｎ極とＳ極）は互いに相違するように配置されている。
【００３３】
図１では，上側に位置する永久磁石部材５は，その内周部がＳ極に且つ外周部がＮ極になるように配置され，また，上側に位置する電磁石コア８の密着部１８がＮ極に且つ電磁石コア８の円筒部２６の押さえ板１２に接触している部分がＳ極になるように配置されている。これに対して，下側に位置する永久磁石部材５は，その内周部がＮ極に且つ外周部がＳ極になるように配置され，また，下側に位置する電磁石コア８の密着部１８がＳ極に且つ押さえ板１２に接触している電磁石コア８の円筒部２６の部分がＮ極になるように配置されている。従って，永久磁石部材５及び電磁石９によって発生する磁力線は，ループを形成してスムースに抜けることができる。
【００３４】
また，永久磁石部材５は，複数の磁石片５Ａをほぼ筒形状に配置し，磁石片５Ａ間の境界領域にガラス材等の非磁性部材２３を充填し，複数の磁石片５Ａと非磁性部材２３とから成る全体の外形形状を，ほぼ円筒状の永久磁石体を構成する。また，永久磁石部材５の磁石片５Ａは，内周側に一方の磁極（Ｎ極又はＳ極）が且つ外周側に他方の磁極（Ｓ極又はＮ極）が位置するように配置され，周方向において隣接する磁石片５Ａの磁極（Ｎ極とＳ極）は互いに相違するように配置されている。
【００３５】
例えば，この電動・発電機は，永久磁石部材５の磁極に沿って磁束が流れるように，回転子３の一端側（図１の向かって右側）の電磁石コア８が外周側がＮ極で内周側がＳ極の永久磁石部材５の磁石片５Ａ（図１の上側）に対応して配置され，また，回転子３の他端側（図１の向かって左側）の電磁石コア８が外周側がＳ極で内周側がＮ極の永久磁石部材５の磁石片５Ａ（図１の下側）に対応して配置されている。即ち，上側に位置する永久磁石部材５の磁石片５Ａは，その内周部がＳ極に且つ外周部がＮ極になるように配置され，また，上側に位置する電磁石コア８の密着部１８がＮ極に且つ電磁石コア８の円筒部２６の押さえ板１２に接触している部分がＳ極になるように配置されている。これに対して，下側に位置する永久磁石部材５の磁石片５Ａは，その内周部がＮ極に且つ外周部がＳ極になるように配置され，また，下側に位置する電磁石コア８の密着部１８がＳ極に且つ押さえ板１２に接触している電磁石コア８の円筒部２６の部分がＮ極になるように配置されている。従って，永久磁石部材５及び電磁石９によって発生する磁力線は，ループを形成してスムースに抜けることができる。
【００３６】
例えば，永久磁石部材５を構成する磁石片５Ａのうち，外側がＮ極で内側がＳ極のもの（図１の上側の磁石片）では，Ｓ極の内側からＮ極の外側へ磁力が通過するので，それに対応して回転子３の両端に配設された電磁石９のうち，軸方向の内側（回転子側）がＮ極に外側（回転子から離れた側）がＳ極になる一端側の電磁石９の電磁石コア８（図１の向かって右側）からの磁力が磁石片５Ａによる磁力の方向に加わることになり，それによって，トータルの磁力線が同方向に通過して増加され，回転軸２のトルクがアップされることになる。即ち，電磁石９と永久磁石部材５の磁石片５Ａとで発生する磁力は，回転子３→ステータコア２０→ハウジング１の磁路ケース１Ｂ→電磁石コア８→回転子３の方向に流れる磁力ループを形成する。
【００３７】
また，永久磁石部材５の上記の磁石片５Ａとは逆の磁極を有する磁石片５Ａ（図１の下側）では，外側がＳ極で内側がＮ極であり，Ｓ極の外側からＮ極の内側へ磁力が通過するので，それに対応して回転子３の両端に配設された電磁石９のうち，軸方向の内側（回転子側）がＳ極に外側（回転子から離れた側）がＮ極になる他端側の電磁石９の電磁石コア８（図１の向かって左側）からの磁力が磁石片５Ａによる磁力の方向に加わることになり，それによって，トータルの磁力線が同方向に通過して増加され，回転軸２のトルクがアップされることになる。即ち，電磁石９と永久磁石部材５の磁石片５Ａとで発生する磁力は，回転子３→電磁石コア８→ハウジング１の磁路ケース１Ｂ→ステータコア２０→回転子３の方向に流れる磁力ループを形成する。
【００３８】
透磁部材６及び電磁石コア８は，フェライト材，Ｍｏ−パーマロイ，センダスト，アモルファス合金等の透磁性の優れた材料から構成されている透磁板部材を積層することによって作製されている。フェライト材は，一般式がＭｎX ＺｎY ＦｅZ であり，その組成（ｗｔ％）は，具体的には，ＭｎＯ：ＺｎＯ：Ｆｅ3 Ｏ4 ＝２２：１５：６３，又はＭｎＯ：ＺｎＯ：Ｆｅ3 Ｏ4 ＝１５〜１９：１３〜１７：６７〜７８である。又は，Ｍｏ−パーマロイは，Ｎｉ−Ｆｅ系磁性合金であり，具体的には，その組成（ｗｔ％）は，Ｎｉ：Ｆｅ：Ｍｏ＝７９：１７：４である。或いは，センダスト材は，Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌを含有する磁性合金であり，具体的には，その組成（ｗｔ％）は，Ｆｅ：Ｓｉ：Ａｌ＝８５：９．６：５．４である。
【００３９】
この電動・発電機において，例えば，透磁部材６及び電磁石コア８をアモルファス合金で作製した場合，Ｆｅ４．７  ・Ｃｏ７５．３・Ｓｉ４  ・Ｂ１６のアモルファス合金の場合には，３００００Ｇ（ガウス）の透磁率を持っているのに対し，希土類コバルト磁石では残留磁束密度が９０００Ｇの透磁率である。従って，電磁石９を設け，電磁石９で発生する磁力を，電磁石コア８と透磁部材６の中央積層板材６Ａに流すと，磁束密度を３倍にアップでき，電動・発電機の出力を３倍に高めることができる。言い換えれば，磁路を狭く構成しても磁束がスムースに流れることとなり，電動・発電機の出力を２〜３倍に大きくすることができる。また，電磁石９に逆磁界をかけると，回転子３の永久磁石部材５の磁力線を減少させ，コギング現象を軽減させる場合に，逆磁力線により永久磁石部材５の永久磁力を減磁させることがない。
【００４０】
この低速トルクを増大し，高速トルクを抑制する電動・発電機は，上記の構成を有するので，コントローラ１０の指令で電磁石コイル１９に通電させることによって，永久磁石部材５の磁力に加えて電磁石９に追加の磁力線が形成されることになる。コントローラ１０は，回転軸２の回転数が低いことに応答して，電磁石コイル１９に通電して電磁石コア８を通過する磁力を発生させて回転子３のトルクをアップさせる制御を行うものである。
【００４１】
更に，補強部材１６の隙間，隣接する永久磁石部材５の間，及び隣接する透磁部材６の間には，樹脂材等の非磁性材を注入し，非磁性部材２２，２３を介在させて回転子３が完成されている。非磁性部材２２，２３は，例えば，アルミニウム，オーステナイト鋼，ホウロウ材，或いは，鉄及び銅と，ケイ酸ガラス及び／又はホウケイ酸ガラス等のガラス材とを混合した混合材から構成されている。例えば，永久磁石部材５を非磁性部材２３で互いに接合させる場合には，非磁性部材２３を構成する混合材とＡｌ２  Ｏ３  等のセラミックスとを，永久磁石部材５の間に充填し，これを６００℃〜３００℃に加熱することによって非磁性部材２３が永久磁石部材５を互いに接合させることができる。非磁性部材２２についても，同様にして，透磁部材６間に固定することができる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明による電動・発電機は，上記のように，回転子の透磁部材を中央積層板材と側部積層板材とで構成し，中央積層板材が永久磁石部材の外周面まで延びているので，半径方向の磁力がスムースに流れることができる。特に，回転子の低速時に，コントローラの指令によって，永久磁石による磁力に加えて電磁石による磁力が追加され，トータルで磁力を増加され，回転子の軸トルク，即ち，低速トルクをアップする制御を行うことができると共に，回転子の高速時に，コントローラの指令によって，永久磁石による磁力を減じる方向の磁力を電磁石に発生させ，トータルで磁力を減少して，回転子の軸トルク，即ち，高速トルクを抑制する制御を行うことができる。また，この電動・発電機は，磁力を増加させるために永久磁石を大型に構成する必要がなく，コンパクトな構造に構成することができる。また，この電動・発電機は，例えば，回転エネルギを電気エネルギに変換する高速発電機や高速モータとして適用でき，発電機をコジェネレーションシステム，ハイブリット自動車用エンジン等に容易に適用できると共に，工作機械等で使用される高速回転のモータに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による低速トルクを増大し，高速トルクを抑制する電動・発電機を示す軸方向の断面図である。
【図２】図１の電動・発電機におけるＡ−Ａ断面における断面図である。
【符号の説明】
１    ハウジング
１Ｂ  磁路ケース
２    回転軸
３    回転子
４    ステータ
５    永久磁石部材
５Ａ  磁石片
６    透磁部材
６Ａ  中央積層板材
６Ｂ  側部積層板材
７    磁路コア
７Ａ  透磁材
７Ｂ  非磁性材
８    電磁石コア
９    電磁石
１０  コントローラ
１５  切欠き部
１６  補強部材
１８  密着部
１９  電磁石コイル
２２，２３  非磁性部材
２６  円筒部
【図１】
0003628900.tif 000002
【図２】
0003628900.tif 000003