(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且つ周方向に隔置状態で配置された永久磁石部材を備えたロータ，該ロータの外周側で前記ハウジングに固定された櫛部と該櫛部間にスロット部を備えたステータコアと前記スロット部に巻き上げられた巻線から構成されたステータ，該ステータの外周側で前記ステータに対して相対回転可能に配置された内周面が断面円形の筒部材，及び該筒部材を前記ステータに対して相対移動させる駆動装置を有し，前記筒部材には，内周面が切り欠かれた長手方向に延びる磁路制御用凹溝が周方向に等間隔に隔置して形成され，前記凹溝間の凸部の内周面が前記ステータの外周面に密接して摺動移動する面を形成し，
前記巻線は前記ステータの前記ステータコアの前記櫛部に異なった巻数で巻き上げられた複数個の巻線群に分けられ，コントローラは，前記ロータの回転数に応答して前記筒部材の前記ステータコアに対する位置制御と前記巻線群の直列及び／又は並列の結線の制御を行なうことによって予め決められた所定の電圧又は所定電圧により所定磁力を得るように制御することから成る永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項２】
前記筒部材の前記凹溝の周方向長さは，前記ステータの前記櫛部の周方向長さにほぼ相当する値に設定されていることから成る請求項１に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項３】
前記ステータコアの外周磁路通路の幅は，前記筒部材の磁路通路の幅分だけ小さく形成されていることから成る請求項１又は２に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項４】
前記筒部材の前記凹溝が前記ステータコアの前記櫛部に径方向で対応する位置へ移動した状態で前記櫛部を通る磁束流れが絞られ，また，前記筒部材の前記凸部が前記ステータコアの前記櫛部に径方向で対応する位置へ移動した状態で前記櫛部を通る磁束流れが増大することから成る請求項１又は２に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項５】
前記筒部材は，軸方向の中間位置で二分割された一対の半筒部材から構成され，前記駆動装置によって前記半筒部材は互いに逆方向に摺動移動するように構成されていることから成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項６】
前記駆動装置は，可逆モータ，該可逆モータで可逆回転する右ねじと左ねじが形成されたねじ軸，及び前記半筒部材の外面にそれぞれ設けられた前記右ねじと前記左ねじにそれぞれ螺合する雌ねじが形成されたナットから構成されていることから成る請求項５に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項７】
前記コントローラは，発電機として作動する時に前記ロータの回転数の低いことに応答して前記巻線群を直列に結線して高電圧を発生させ，また，回転数の大きいことに応答して前記巻線群を並列に結線して所定の電圧で大電流を発生させることから成る請求項１に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項８】
前記コントローラは，電動機として作動する時に前記ロータの回転数が低いことに応答して前記巻線群を直列に結線して高磁力を発生させ，また，回転数が大きいことに応答して巻線数を小さく結線して所定の磁力を発生させることから成る請求項１に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【請求項９】
前記ステータコアに巻き上げられた分割型の前記巻線では，低い回転域では前記巻線の線材を直列に結線して出力するように構成して前記ロータの回転数の増加に従って前記巻線の巻数が減少するように途中から引き出せるように構成し，高い回転側は周方向に分割巻きされた前記巻線を単独又は並列に結線し且つ前記筒部材の摺動移動制御と組み合わせて一定電圧又は一定トルクを得るように構成されていることから成る請求項１〜８のいずれか１項に記載の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，ハウジングに回転可能に支持された回転軸に取り付けられた永久磁石板材から成るロータと該ロータの外周に配置されたステータとから成る永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，永久磁石の性能が向上するに従って永久磁石を発電・電動機の回転子即ちロータとして使用される機会が増加してきた。また，永久磁石をロータとした発電・電動機は，高い発電効率又は電動効率が得られることと，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。そこで，発電・電動機についてコンパクト化したり，高性能化，高出力化する技術の開発が盛んになり，それに伴って構成部品の多様化が必要となっている。また，電動機は，その低速トルクを増加させるため，ロータに対してその外周に配置されるステータの磁力を増大させ，回転トルクを増大させることが有効である。電動機について，回転トルクを増大させることができれば，低速での起動力を増すことができ，機械動力源としての役割を増すことができる。
【０００３】
従来，高出力交流発電・電動機として，特開平７−２３６２６０号公報に開示されたものが知られている。該高出力交流発電・電動機は，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，ロータ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。
【０００４】
また，特開２０００−２６１９８８号公報に開示されたコギング防止と高速時低トルク化を図った電動・発電機は，ステータコアの内周面に透磁部と非透磁部とが順次隣接する構造を持つ制御筒部材を配置し，運転時と停止させる時とで制御筒部材のステータコアに対する相対位置を変更し，運転時には制御筒部材の透磁部とステータコアの櫛部とを整合させるのに対し，回転子を停止させる時には制御筒部材をその透磁部とステータコアの櫛部とで全周に磁路が存在する位置に移動させて磁束が全周で均一に分散して流れるようにして回転子の回転をスムースにし，コギング現象の発生を防止して所定の場所で回転子を停止させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，永久磁石を用いた発電・電動機は，構造が簡単であり，高出力を出すことができるが，高速回転時に磁束の強さを制御できないので，発電電圧が増加し，高電圧電力を発生する領域ではトランジスタの耐圧上の制約から，その制御が困難となる。特に，電動機では，発電に伴う高電圧に逆らって電圧を投入しなければならず，高電圧を得ることが困難である。この問題を解決するため，上記特開２０００−２６１９８８号公報に開示したように，永久磁石式発電機の回転子即ちロータの外側にステータの歯と同じピッチで透磁材を置き，ステータのスロット部に樹脂等を配置したリング状部材を設置し，該リング状部材を回転させ，低速時はステータの歯と一致させ，高速時はステータの歯と透磁材の部位とをずらして磁束の通過面積を小さくする装置にした。しかしながら，この装置では，リング状部材が断続的に接合されているため，回転運動時に，樹脂部が摩耗する現象が起こった。この状態で磁路を小さくした場合に，磁性を大きくするような大きな反力が作用し，その反力に耐えられない等の不具合が発生した。
【０００６】
ところで，回転体即ちロータとステータを有する発電・電動機は，その磁路で問題になるのがロータとステータとの空隙である。空気の透磁率は４π×１０-7（Ｈ／ｍ）であるのに対し，３％Ｓｉの珪素鋼の透磁率は空気の透磁率の３００００倍であり，ＰＣパーマロイの透磁率は空気の透磁率の５００００倍であり，桁外れに大きい。従って，透磁率が低い空気に着眼し，ステータコアに流れる磁束流れを絞る構造にステータコアを作製できれば，ステータを流れる磁束密度を制御することができ，従来の磁束制御装置のように，ステータと高速回転するロータとの間に透磁部と非透磁部とで作製した磁束制御円筒部材を設ける必要がなく，磁束制御円筒部材の樹脂材の摩耗，回転ロータとの接触事故等の発生をおそれる必要がなくなり，また，透磁部と非透磁部との材料の線膨張係数や硬さの差等によって境界面が剥離して破損することをおそれる必要がなくなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の問題を解決するため，ステータにおけるステータコアの外周磁路の幅を薄く形成し，ステータコアの外周に対して相対回転可能な筒部材を配置し，筒部材の内周面に空気が存在する凹溝を形成し，筒部材を磁束制御時に摺動回転させ，筒部材の摺動回転によって磁束を制御し，特に，高速回転時に磁束の強さを低減する制御をして反力の発生を抑制し，低速回転時の磁束の強さを増大する制御をし，常に所望の所定の発電電圧を確保できる永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置を提供することである。
【０００８】
この発明は，ハウジングに回転可能に支持され且つ周方向に隔置状態で配置された永久磁石部材を備えたロータ，該ロータの外周側で前記ハウジングに固定された櫛部と該櫛部間にスロット部を備えたステータコアと前記スロット部に巻き上げられた巻線から構成されたステータ，該ステータの外周側で前記ステータに対して相対回転可能に配置された内周面が断面円形の筒部材，及び該筒部材を前記ステータに対して相対移動させる駆動装置を有し，前記筒部材には，内周面が切り欠かれた長手方向に延びる磁路制御用凹溝が周方向に等間隔に隔置して形成され，前記凹溝間の凸部の内周面が前記ステータの外周面に密接して摺動移動する面を形成し，
前記巻線は前記ステータの前記ステータコアの前記櫛部に異なった巻数で巻き上げられた複数個の巻線群に分けられ，コントローラは，前記ロータの回転数に応答して前記筒部材の前記ステータコアに対する位置制御と前記巻線群の直列及び／又は並列の結線の制御を行なうことによって予め決められた所定の電圧又は所定電圧により所定磁力を得るように制御することから成る永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置に関する。
【０００９】
前記筒部材の前記凹溝の周方向長さは，前記ステータの前記櫛部の周方向長さにほぼ相当する値に設定されている。また，前記ステータコアの外周磁路通路の幅は，前記筒部材の磁路通路の幅分だけ小さく形成されている。
【００１０】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，前記筒部材の前記凹溝が前記ステータコアの前記櫛部に径方向で対応する位置へ移動した状態で前記櫛部を通る磁束流れが絞られ，また，前記筒部材の前記凸部が前記ステータコアの前記櫛部に径方向で対応する位置へ移動した状態で前記櫛部を通る磁束流れが増大するものである。
【００１１】
前記筒部材は，軸方向の中間位置で二分割された一対の半筒部材から構成され，前記駆動装置によって前記半筒部材は互いに逆方向に摺動移動するように構成されている。
【００１２】
前記駆動装置は，可逆モータ，該可逆モータで可逆回転する右ねじと左ねじが形成されたねじ軸，及び前記半筒部材の外面にそれぞれ設けられた前記右ねじと前記左ねじにそれぞれ螺合する雌ねじが形成されたナットから構成されている。
【００１３】
前記コントローラは，発電機として作動する時に前記ロータの回転数の低いことに応答して前記巻線群を直列に結線して高電圧を発生させ，また，回転数の大きいことに応答して前記巻線群を並列に結線して所定の電圧で大電流を発生させるように制御する。また，前記コントローラは，電動機として作動する時に前記ロータの回転数が低いことに応答して前記巻線群を直列に結線して高磁力を発生させ，また，回転数が大きいことに応答して巻線数を小さく結線して所定の磁力を発生させるように制御する。
【００１４】
前記ステータコアに巻き上げられた分割型の前記巻線では，低い回転域では前記巻線の線材を直列に結線して出力するように構成して前記ロータの回転数の増加に従って前記巻線の巻数が減少するように途中から引き出せるように構成し，高い回転側は周方向に分割巻きされた前記巻線を単独又は並列に結線し且つ前記筒部材の摺動移動制御と組み合わせて一定電圧又は一定トルクを得るように構成されている。
【００１５】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，上記のように構成されているので，筒部材の凸部とステータの櫛部とがずれた状態では磁束に行き場が無くなり，磁束が絞られる。また，磁束を絞る場合に磁路を曲げると反力が作用するが，筒部材を軸方向で二分割にした半筒部材が互いに逆方向に摺動移動するので，互いに打ち消しあって半筒部材の摺動移動がスムースに行なわれる。また，筒部材は，剛性の高い透磁性の同一材料によって構成されているので，強度に関する問題は発生しない。従って，筒部材の強度上の安定を図ると共に，筒部材の凸部とステータコアとの摩擦部における偏摩耗を最小限にし，筒部材に常に安定した摺動移動をさせることができる。
【００１６】
また，ロータの回転数の大きい時に，筒部材を摺動回転させてステータコアの櫛部と凸部とをオフセットさせて櫛部と凹溝とを対応させると，ステータコアから筒部材に流れる磁束が絞られ，発電電力が小さくなるが，それで，もし磁束の絞り程度が足らない場合には，ステータのスロット部に巻き上げられた巻線をその巻数が異なるように構成し，即ち，巻線を複数の巻線群に分け，巻線群の結線状態を変更制御できるように構成し，低速時は巻数を多くするため直列に結線し，高速の時は巻数を少なくするため並列に結線又は１つの巻線群のみとする制御をし，発電電力を制御し，予め決められた所定の電圧を得ることを可能にし，例えば，車両用に搭載された各種装置の駆動用として１００Ｖの定電圧を容易に発電させることが可能になる。
【００１７】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，上記のように構成されており，チョッピング等の電気的な制御方法を用いていないので，出力ロスや発熱現象が発生せず，磁束制御を効率的に行なうことができる。また，筒部材の摩擦部は偏摩耗を最小限にし，筒部材の常に安定した摺動移動を可能にし，筒部材自体の強度上の安定を図ることができる。
この磁束制御装置は，ステータは櫛部とスロット部とで不連続状態であるが，ステータコアの外周磁路部を筒部材に周方向に密接させることで，干渉等の発生を避けることができる。また，この磁束制御装置は，筒部材とステータの櫛部との間のクリアランスを０．０５〜０．１ｍｍ程度にまで小さくすることができるので，磁路損失を大幅に小さくすることができる。また，ステータコアの櫛部とロータとのクリアランスも最小にすることができるので，同様に効率をアップすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置の一実施例を説明する。この発明による磁束制御装置を備えた永久磁石式発電・電動機は，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，発電された電力を車両に搭載したディーゼルパティキュレートフィルタ装置のヒータで消費したり，発電・電動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回転軸２を連結することによってエンジンの回転力で電動又は発電したり，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機として適用できる。
【００１９】
この実施例の電動・発電機は，回転子のロータ３と固定子のステータ４とを収容する一対のハウジング１Ａ，１Ｂ，ハウジング１Ａ，１Ｂに軸受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から成るロータ３，ロータ３の外周から隙間２３を持って隔置され且つハウジング１Ａ，１Ｂに端部がそれぞれ固定されたステータ４，及びステータ４の外周側にステータ４に対して相対回転可能に設けられている一対の筒部材６，７，及び筒部材６，７を回転子即ちロータ３の駆動状態に応じてステータ４に対して相対移動させる駆動装置から構成されている。筒部材６，７は，軸受を使用することなく，ステータ４のステータコア３９に回転自在に嵌合させることによってステータコア３９に対して相対回転可能に構成されている。場合によっては，筒部材６，７は，図示していないが，軸受等を介してハウジング１Ａ，１Ｂに回転自在に取り付けることもできる。
【００２０】
ロータ３は，回転軸２の外周に配置された磁路通路を形成する透磁部材８，透磁部材８の外周面に配置された永久磁石片１２と永久磁石片１２の間の非磁性部材２１とから成る永久磁石部材５，及び永久磁石部材５の外周面に固定された非磁性の補強部材１９を備えている。ステータ４は，内周部に櫛歯状に周方向に隔置状態で位置する櫛部２０と，櫛部２０間の切欠き部であるスロット部２２が形成され且つハウジング１Ａ，１Ｂに固定されたステータコア３９，及びステータコア３９のスロット部２２を通って櫛部２０に巻き上げられた巻線１４から構成されている。また，図示していないが，磁路部材８の内周側には円筒状に磁路部材を設けることができ，磁路部材は透磁材と非磁性材が周方向に交互に配置されて円筒状に形成されている。
【００２１】
ロータ３の一端には，回転軸２に設けられたねじ３１がプレート３６を介して固定ナット２９に螺入され，他端にはスペーサ３２とプレート３６が介在され，固定ナット２９をねじ３１に締め付けることによってロータ３が回転軸２の所定位置に固定されている。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２７が固定され，ベルトプーリ２７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。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３９のスロット部２２に巻線１４が巻き付けられている。ステータコア３９におけるスロット部２２の内周側は隙間２３を形成したロータ３が回転するように構成されている。
【００２２】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，上記構成において，特に，ステータ４の外周に，ステータ４を通る磁束を制御するため，筒部材３７が配置されていることを特徴とする。筒部材３７は，ステータ４に対して相対回転可能に配置され且つ内周面４２を構成する凸部２５の内周面が断面円形に形成されている。筒部材３７には，ステータ４に対して相対移動させる駆動装置が設けられている。筒部材３７には，内周面４２が切り欠かれた長手方向に延びる磁路制御用凹溝１１が周方向に等間隔に隔置して形成されている。凹溝１１間の凸部２５の内周面４２は，ステータ４の外周面３８に密接して摺動移動する面を構成している。
【００２３】
また，筒部材３７の凹溝１１の周方向長さは，ステータ４の櫛部２０の周方向長さにほぼ相当する値に設定されている。更に，ステータ４を構成するステータコア３９の外周磁路通路３５は，その幅が筒部材３７の磁路通路の幅分だけ小さく形成されている。この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，筒部材３７の凹溝１１がステータコア３９の櫛部２０に径方向で対応する位置へ移動した状態で，櫛部２０を通る磁束流れが絞られ，また，筒部材３７の凸部２５がステータコア３９の櫛部２０に径方向で対応する位置へ移動した状態で櫛部２０を通る磁束流れが増大するように磁束流れが制御される。言い換えれば，ステータコア３９の外周磁路通路３５の幅は，櫛部２０から外周磁路通路３５を通って筒部材３７への磁束流れの絞り度を調節することができる。また，筒部材３７の凹溝１１には，筒部材３７の摺動力を小さくするため，非磁性の固体潤滑剤４０を充填することもできる。更に，ステータ４のスロット部２２には，ステータ４の剛性をアップするため樹脂等の強度材が充填されている。
【００２４】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置では，筒部材３７は，軸方向の中間位置で二分割された一対の半筒部材６，７から構成され，駆動装置によって半筒部材６，７は互いに逆方向に摺動移動するように構成されている。一対の半筒部材６，７が互いに反対方向に摺動移動することによって，磁束流れが曲げられることによって発生する戻し力が互いに相殺され，半筒部材６，７が互いに逆方向にスムースに摺動移動することができる。
駆動装置は，回転アクチュエータの可逆モータ９，可逆モータ９で可逆回転する右ねじ１７と左ねじ１８とが軸方向に隔置して形成されたねじ軸４１，及び半筒部材６，７の外面にそれぞれ設けられた右ねじ１７と左ねじ１８にそれぞれ螺合する雌ねじが形成された右ねじ用ナット１５と左ねじ用ナット１６から構成されている。可逆モータ９の駆動によってねじ軸４１が回転すると，右ねじ用ナット１５を設けた半筒部材６と左ねじ用ナット１６を設けた半筒部材７とは互いに逆方向に摺動回転即ち微小摺動移動する。また，可逆モータ９が逆回転すれば，半筒部材６と半筒部材７とはもとに戻る方向に摺動回転即ち微小摺動移動する。コントローラ１０は，ポジションセンサ２６で検出されたねじ軸４１の軸方向の移動量を認識してその移動量を制御するように可逆モータ９を駆動制御する。筒部材３７を可逆モータ９によってステータコア３９に対して相対的に僅かに回転させて筒部材３７のステータコア３９に対する位置を変更させて櫛部２０から外周磁路通路３５を通過する磁束を変化させ，発電電力を制御するものである。
【００２５】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置では，ステータコア３９の櫛部２０間のスロット部２２に巻き上げられた巻線１４は，櫛部２０に異なった巻数で巻き上げられた複数個の巻線群は，例えば，図４では，３群の巻線群１Ｕ−１Ｖ−１Ｗ，２Ｕ−２Ｖ−２Ｗ，及び３Ｕ−３Ｖ−３Ｗに分けられている。コントローラ１０は，ロータ３の回転数に応答して筒部材３７のステータコア３９に対する位置制御と巻線群の直列及び／又は並列の結線の制御を行なうことによって予め決められた所定の電圧を得ることができるように構成されている。コントローラ１０は，例えば，高い電圧側は，巻線群を直列に結線して高電圧を発生させ，また，低い電圧で電流の多い側は巻線群を並列に結線して低電圧で大電流を発生させることができる。コントローラ１０は，ステータコア３９に巻き上げられた分割型の巻線１４では，高電圧側は途中から引き出された巻線１４の線材から出力するように構成してロータ３の回転数の増加に従って巻線１４の巻数が減少するように制御する。
【００２６】
三相交流を発生させる巻線１４は，例えば，図４に示すように構成されている。巻線１４は，１Ｕ，２Ｕ及び３Ｕ，１Ｖ，２Ｖ及び３Ｖ，及び１Ｗ，２Ｗ及び３Ｗが結線部３３においてそれぞれ直列に結線され，結線部３３にはライン２８を通じてスイッチ３４（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆ，３４Ｇ，３４Ｈ，３４Ｉ）が設けられている。コントローラ１０は，ロータ３の回転数（ＲＰＭ）に応答して，筒部材３７を構成する半筒部材６，７のステータ４に対する位置制御と巻線群の直列及び／又は並列の結線を，スイッチ３４のスイッチングの制御を行なうことによって予め決められた所定の交流電圧を三相交流電源３０として得ることができるように制御する。また，コントローラ１０は，図４及び図７で示すように，所定の電圧に出力された電力を整流器４３で整流し，所定の電圧，例えば，１００Ｖの交流電圧４５，例えば，５０〜６０Ｈｚの交流電圧４５を出力するインバータ４４を有している。
【００２７】
例えば，コントローラ１０は，スイッチ３４Ｃ，３４Ｄ及び３４ＧをＯＮし，他のスイッチをＯＦＦにする制御を行なうと，単巻になって図６に示すような出力電圧を得ることができる。また，スイッチ３４Ｂ，３４Ｅ及び３４ＨをＯＮし，他のスイッチをＯＦＦにする制御を行なうと，２巻直列になって図６に示すような出力電圧を得ることができる。
更に，スイッチ３４Ａ，３４Ｆ及び３４ＩをＯＮし，他のスイッチをＯＦＦにする制御を行なうと，３巻直列になって図５に示すような出力電圧を得ることができる。従って，コントローラ１０は，ロータ３の回転数に応じてスイッチ３４のスイッチングを制御することによって，図６に示すように，出力電圧（Ｖ）として一定電圧を得ることができる。また，ステータ４の巻線１４は，ロータ３の永久磁石の極数に合わせて同位相に構成し，巻線群１Ｕ−１Ｖ−１Ｗ，２Ｕ−２Ｖ−２Ｗ及び３Ｕ−３Ｖ−３Ｗを並列に結線することによって低電圧で大電流型の発電機に構成することができる。
【００２８】
また，コントローラ１０は，図５に示すように，低電圧側は周方向に分割巻きされた巻線１４を並列に結線し，筒部材３７の摺動移動制御と組み合わせて一定電圧を得るように構成されている。図５では，巻線１４が並列に接線され，ブリッジ回路４６とコンデンサ４７とを通じて出力電圧が得られるように構成されている。また，ステータ４の巻線１４は，ロータ３の永久磁石の極数に合わせて同位相に構成し，巻線群を並列に結線することによって低電圧で大電流を発生させることができる。
【００２９】
上記のように，この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，ロータ３が回転して運転されている時に，図２に示すように，筒部材３７の凸部２５がステータコア３９の櫛部２０に対応する位置に位置決めされ，また，図３に示すように，ロータ３が停止する時に，筒部材３７の凹溝１１がステータコア３９の隣接する櫛部２０の間の位置にブリッジ状態に位置決めされ，永久磁石部材５からステータコア３９の櫛部２０への磁束が絞られて筒部材３７の周方向に均一に分散して流れる。
【００３０】
また，永久磁石部材５は，複数の永久磁石片１２がほぼ筒形状に配置され，永久磁石片１２と永久磁石片１２との間の境界領域に非磁性部材２１を構成するガラス材を充填し，永久磁石片１２とガラス材とから成る全体の外形形状を，ほぼ円筒状となる永久磁石部材５を構成する。永久磁石片１２は，内周側に一方の磁極（Ｎ極又はＳ極）が位置し，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片１２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。また，補強部材１９は，例えば，磁性を持たないカーボン繊維やセラミック繊維を樹脂材で固めて作製したり，ガラス材で被覆されたセラミックス及び／又は合金等の金属から成る補強線或いはアモルファス合金の補強筒状体から成り，補強線を永久磁石部材５の外周面に加熱状態で巻き上げることによって補強線がガラス材で互いに固着されている。
【００３１】
【発明の効果】
この永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置は，上記のように構成されているので，筒部材によって磁束をロータの回転状態に応じて効率的に制御することができる。従って，この発電・電動機の磁束制御装置は，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に適用できると共に，車両に搭載したディーゼルパティキュレートフィルタ装置のヒータの加熱用の電力として効率的に適用でき，また，コジェネレーションシステムにおける発電機として適用でき，ハイブリット自動車用エンジン等に容易に適用でき，更に，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。この磁束制御装置を備えた発電・電動機は，例えば，６００００ｒｐｍという高速回転にも耐えると共に，製造コストを低減でき，しかもコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置の一実施例を示す軸方向の断面図である。
【図２】  図１の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置におけるＡ−Ａ断面における断面を示し，磁束を絞らない位置に筒部材が移動した場合を示す断面図である。
【図３】  図１の永久磁石式発電・電動機の磁束制御装置におけるＡ−Ａ断面における断面を示し，磁束を絞る位置に筒部材が移動した場合を示す断面図である。
【図４】  発電・電動機の三相交流の巻線の結線態様を示す説明図である。
【図５】  発電・電動機の三相交流の巻線を並列に結線した態様を示す説明図である。
【図６】  三相交流のラインの結線によって発生する出力電圧と回転数の関係を示すグラフである。
【図７】  時間に対する出力電圧と交流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  ハウジング
２    回転軸
３    ロータ
４    ステータ
５    永久磁石部材
６，７  半筒部材
８    透磁部材
９    可逆モータ
１０  コントローラ
１１  凹溝
１２  永久磁石片
１４  巻線
１５，１６  雌ねじナット部
１７  右ねじ
１８  左ねじ
１９  補強部材
２０  櫛部
２１  非磁性部材
２２  スロット部
２３  隙間
２４  摺動面
２５  凸部
２６  ポジションセンサ
２８  ライン
３０  交流電源
３３  結線部
３４Ａ〜３４Ｉ  スイッチ
３５  外周磁路部
３６  プレート
３７  筒部材
３８  外周面
３９  ステータコア
４０  固体潤滑剤
４１  ねじ軸
４２  内周面
４３  整流器
４４  インバータ
４５  交流電圧
１Ｕ−１Ｖ−１Ｗ，２Ｕ−２Ｖ−２Ｗ，３Ｕ−３Ｖ−３Ｗ  巻線群
【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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