(57)【要約】【課題】堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる回転電機を提供すること。【解決手段】電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイル１２を有するステータ１０と、ステータ１０よりも径方向の内側に配置され電機子磁束の通過により回転するアウターロータ２０と、アウターロータ２０よりも径方向の内側に配置されるインナーロータ３０と、を備え、アウターロータ２０は、電機子コイル１２で発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイル２２と誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイル２３とが巻かれている複数のアウターティース２１を有し、インナーロータ３０は、電機子磁束と界磁コイル２３で発生する磁束により励磁する励磁コイルを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイルを有するステータと、
前記ステータよりも径方向の内側に配置され前記電機子磁束の通過により回転するアウターロータと、
前記アウターロータよりも径方向の内側に配置されるインナーロータと、を備え、
前記アウターロータは、前記電機子コイルで発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイルと前記誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイルとが巻かれている複数のアウターティースを有し、
前記インナーロータは、前記アウターティースを通過して鎖交する前記電機子磁束と、前記界磁コイルで発生する磁束と、により励磁する励磁コイルが巻かれている複数のインナーティースを有する回転電機。
【請求項２】
前記アウターティースには、前記インナーロータの径方向外周面と所定の空隙を介して対向する鍔部が径方向の内側に形成されている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記アウターティースには、前記ステータ側に前記誘導コイルが巻かれており、前記インナーロータ側に前記界磁コイルが巻かれている請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記アウターロータは、隣り合う前記アウターティース間を接続するブリッジ部を有し、
前記アウターティースには、前記ブリッジ部よりも径方向の外側に前記誘導コイルが巻かれており、前記ブリッジ部よりも径方向の内側に前記界磁コイルが巻かれている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記アウターロータは、前記ブリッジ部に径方向の外側へ延伸する誘導ポールを有し、
前記誘導ポールは、隣り合う前記アウターティースの一方に巻かれている前記誘導コイルと他方に巻かれている前記誘導コイルとの間で、且つ、前記アウターロータの径方向外周面よりも内側の所定位置まで延伸している請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記アウターロータは、前記誘導コイルを径方向の外側から覆う蓋部材を有し、
前記蓋部材は、径方向の内側に延伸して前記誘導ポールに接続する係止部を有する請求項５に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数相の第１ステータ巻線が配設された第１ステータと、第１ステータの径方向の内側に配置され複数相の第１ロータ巻線が配設された第１ロータと、第１ステータと第１ロータとの間に配置され永久磁石が配設された第３ロータと、を有し、第１ロータを第３ロータよりも速い回転速度で駆動する（すべりが負の状態とする）ことで第１ロータの回生トルクを反作用トルクとして第３ロータに伝達する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７３４７２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、このような回転電機にあっては、第１ロータの回生トルクが低い場合、第１ロータ巻線に電流を流して第１ロータの回生トルクを上げたり、第３ロータに内包する永久磁石の数を増やしたりしなければならない。
【０００５】
第１ロータ巻線に電流を流す場合、スリップリングを介して電流を流す必要があり、堅牢性やメンテナンスの容易性に課題がある。第３ロータに内包する磁石の数を増やすと、多量の磁石による高コストの課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる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】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明は、電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイルを有するステータと、前記ステータよりも径方向の内側に配置され前記電機子磁束の通過により回転するアウターロータと、前記アウターロータよりも径方向の内側に配置されるインナーロータと、を備え、前記アウターロータは、前記電機子コイルで発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイルと前記誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイルとが巻かれている複数のアウターティースを有し、前記インナーロータは、前記アウターティースを通過して鎖交する前記電機子磁束と、前記界磁コイルで発生する磁束と、により励磁する励磁コイルが巻かれている複数のインナーティースを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る回転電機の詳細を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る回転電機の蓋部材を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る回転電機のインナーロータの詳細を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例に係る回転電機のインナーロータの励磁コイルの結線図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る回転電機における誘導コイル及び界磁コイルとダイオードとの結線を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例に係る回転電機において発生する磁束密度及び磁束線を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施例に係る回転電機において発生する第２次空間高調波の磁束密度及び磁束線を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施例に係る回転電機の電流位相トルク特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例に係る回転電機を備えたハイブリッド駆動システムの構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例に係る回転電機の共線図である。
【図１２】図１２は、永久磁石を備えた従来の回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す回転電機の電流位相トルク特性を示すグラフである。
【図１４】図１４は、永久磁石を減らした従来の回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す回転電機の電流位相トルク特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係る回転電機は、電機子磁束を発生させる集中巻の電機子コイルを有するステータと、ステータよりも径方向の内側に配置され電機子磁束の通過により回転するアウターロータと、アウターロータよりも径方向の内側に配置されるインナーロータと、を備え、アウターロータは、電機子コイルで発生した磁束の高調波成分に基づいて誘導電流を誘起させる誘導コイルと誘導電流の通電によって磁界を発生させる界磁コイルとが巻かれている複数のアウターティースを有し、インナーロータは、アウターティースを通過して鎖交する電機子磁束と、界磁コイルで発生する磁束と、により励磁する励磁コイルが巻かれている複数のインナーティースを有するよう構成されている。
【００１１】
これにより、本発明の一実施の形態に係る回転電機は、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、低コストで高いトルクを出力させることができる。
【実施例】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る回転電機について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施例に係る回転電機１は、概略円筒形状に形成されたステータ１０と、ステータ１０とエアギャップを介して径方向の内側に対向配置されるアウターロータ２０と、アウターロータ２０とエアギャップを介して径方向の内側に対向配置されるインナーロータ３０と、を備えている。アウターロータ２０およびインナーロータ３０は、回転軸４０を回転中心として図示しないモータケースに相対回転可能にそれぞれ支持されている。
【００１３】
なお、「径方向」とは、回転軸４０が延伸する方向に直交する方向であり、回転軸４０を中心として放射方向に示される。「径方向の外側」とは、径方向において回転軸４０から遠い側のことであり、「径方向の内側」とは、径方向において回転軸４０に近い側のことである。
【００１４】
また、「周方向」とは、回転軸４０を中心とする円周方向を示す。また、「軸方向」とは、回転軸４０が延伸する方向を示す。
【００１５】
（ステータ）
図２において、ステータ１０は、ステータコア１１と、電機子コイル１２と、を備えている。図２は、機械角３６０度のうちの９０度分（１／４）の径方向断面図を示している。ステータコア１１は、高透磁率の磁性部材、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものから形成されている。
【００１６】
ステータコア１１の径方向の内側、すなわちアウターロータ２０と対向する側には、複数のステータティース１３が形成されている。ステータティース１３は、ステータコア１１から径方向の内側に突出し、周方向に所定の間隔で複数形成されている。
【００１７】
周方向に隣り合うステータティース１３の間には、溝状の空間であるスロット１４が形成されている。スロット１４には、三相交流のＷ相、Ｖ相、Ｕ相に対応する電機子コイル１２が収容されている。電機子コイル１２は、集中巻きによりステータティース１３に巻き回されている。電機子コイル１２は、通電により磁束（電機子磁束）を発生させる。
【００１８】
ステータ１０は、電機子コイル１２に三相交流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生する。このステータ１０は、発生した電機子磁束をアウターロータ２０に鎖交させることにより、アウターロータ２０を回転駆動させる。
【００１９】
ステータ１０は、上述の通り、電機子コイル１２がステータティース１３に集中巻されている。このため、電機子コイル１２に三相交流を供給した場合、ステータ１０には、アウターロータ２０の回転と同期して回転する回転磁界の他に、アウターロータ２０の回転と非同期の高調波回転磁界が発生する。この高調波回転磁界には、静止座標系における第２次空間高調波（同期回転座標系における第３次時間高調波）が含まれる。したがって、ステータ１０で発生する磁束には、高調波成分が重畳されていることとなる。
【００２０】
（アウターロータ）
アウターロータ２０は、アウターティース２１と、誘導コイル２２と、界磁コイル２３と、ブリッジ部２４と、を備えている。
【００２１】
アウターティース２１は、透磁率の高い鋼材などの磁性体からなり、内部に磁路を形成する。ブリッジ部２４は、周方向に隣り合うアウターティース２１間を接続するよう、アウターティース２１と一体に形成されている。したがって、周方向に隣接したアウターティース２１の間は、ブリッジ部２４で接続されている。
【００２２】
ブリッジ部２４の周方向の中心部分には、ブリッジ部２４から径方向の外側に向かって延伸する誘導ポール２５が形成されている。誘導ポール２５は、周方向に隣り合うアウターティース２１の間の各ｑ軸（図６参照）上に配置されるのが好ましい。
【００２３】
誘導ポール２５は、ブリッジ部２４からアウターロータ２０の径方向の外側の面（外周面）よりも内側の所定位置まで延伸している。誘導ポール２５の先端部２５ａには、先端部２５ａを軸方向に貫通する貫通孔２５ｂが形成されている。
【００２４】
上述したアウターティース２１とブリッジ部２４と誘導ポール２５とは、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものにより一体に形成されている。
【００２５】
アウターティース２１の径方向の内側、すなわちインナーロータ３０と対向する側には、鍔部２６が設けられている。この鍔部２６の径方向の内側の面（内周面）は、エアギャップを介して、インナーロータ３０の後述するインナーティース３３の外周面に対向している。周方向に隣り合ったアウターティース２１の鍔部２６の間には所定の空隙が設けられている。この空隙は、界磁コイル２３に電流が供給され、アウターティース２１が磁化した場合でも、隣り合った鍔部２６間に磁束が流れない距離に設定されている。
【００２６】
このため、アウターティース２１を通過したステータ１０からの電機子磁束やアウターティース２１で発生した磁束が鍔部２６を通って隣り合ったアウターティース２１に流れてしまうことを防ぐことができる。したがって、多くの電機子磁束やアウターティース２１で発生した磁束をインナーロータ３０に鎖交させることができる。
【００２７】
誘導コイル２２は、アウターティース２１のブリッジ部２４より径方向の外側、すなわちステータ１０側に集中巻で巻き回されている。上述の誘導ポール２５は、周方向に隣り合ったアウターティース２１に巻かれた誘導コイル２２の間に位置する。周方向に隣り合った誘導コイル２２は、周方向において逆向きの周回巻線となるようアウターティース２１に巻き回されている。
【００２８】
誘導コイル２２は、ステータ１０側で発生した磁束に重畳された高調波成分に基づいて誘導電流を発生するようになっている。具体的には、三相交流が電機子コイル１２に供給されてステータ１０に回転磁界が発生すると、ステータ１０側で発生した高調波成分の磁束が誘導コイル２２に鎖交する。これにより、誘導コイル２２は、誘導電流を誘起させる。
【００２９】
誘導コイル２２の径方向の外側には、誘導コイル２２を覆うように蓋部材２７が設けられている。蓋部材２７は、例えば、ステンレス製で板状に形成されている。アウターティース２１の径方向の外側の先端部２１ａには、周方向の側面に蓋部材２７の周方向の端部が嵌る溝２１ｂが軸方向に延びるように形成されている。蓋部材２７は、周方向の端部が溝２１ｂに軸方向から嵌められることによって、隣り合うアウターティース２１間に保持される。
【００３０】
図３に示すように、蓋部材２７は、アウターティース２１間に保持されたときの周方向の略中央の軸方向（図３中、上下方向）の両端側にスリット２７ａが形成されている。蓋部材２７の周方向の略中央には、スリット２７ａ内でスリット２７ａの開口端に向けて突出した係止部２７ｂが形成されている。係止部２７ｂの先端部には係止孔２７ｃが設けられている。
【００３１】
係止部２７ｂ及び係止孔２７ｃは、蓋部材２７がアウターティース２１間に保持され、係止部２７ｂが径方向の内側に折り曲げられたとき、係止孔２７ｃと誘導ポール２５の貫通孔２５ｂの位置が重なるように形成されている。重なった係止孔２７ｃと貫通孔２５ｂに軸方向にピンを挿通させることにより、蓋部材２７を中央部分で係止する。これにより、誘導コイル２２が遠心力でバーストしないようアウターロータ２０に保持させることができる。
【００３２】
図２において、界磁コイル２３は、アウターティース２１のブリッジ部２４より径方向の内側、すなわちインナーロータ３０側に集中巻で巻き回されている。周方向に隣り合った界磁コイル２３は、周方向において逆向きの周回巻線となるようアウターティース２１に巻き回されている。同一のアウターティース２１に巻き回されている誘導コイル２２と界磁コイル２３は、同一向きの周回巻線で巻き回されている。
【００３３】
界磁コイル２３には、誘導コイル２２で発生した交流電流が、後述する整流回路５０（図６参照）によって直流電流に整流されて供給される。
【００３４】
（インナーロータ）
図４において、インナーロータ３０は、ロータコア３１と、励磁コイル３２とを備えている。図４は、機械角３６０度のうちの９０度分（１／４）の径方向断面図を示している。ロータコア３１は、高透磁率の磁性部材、例えば複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものから形成されている。
【００３５】
ロータコア３１の径方向の外側、すなわちアウターロータ２０に対向する側には、複数のインナーティース３３が形成されている。インナーティース３３は、ロータコア３１から径方向の外側に突出し、かつ、周方向に等間隔で複数形成されている。
【００３６】
周方向に隣り合うインナーティース３３の間には、溝状の空間であるスロット３４が形成されている。スロット３４には、三相交流の各相に対応する励磁コイル３２が納められている。
【００３７】
図５に示すように、励磁コイル３２は、三相Ｙ結線されている。励磁コイル３２には、三相Ｙ結線を短絡結線と開放結線で切り替えるスイッチ３２ａ、３２ｂが設けられている。このスイッチ３２ａ、３２ｂは、インナーロータ３０の回転速度が所定回転数以上の高回転のときに短絡結線とし、インナーロータ３０の回転速度が所定回転数より低回転のときに開放結線とするよう切り替えられる。スイッチ３２ａ、３２ｂとしては、例えば、インナーロータ３０の回転による遠心力により機械的に短絡結線と開放結線とを切り替えることができるものが用いられる。
【００３８】
（整流回路）
回転電機１は、誘導コイル２２によって誘起された交流の誘導電流を直流に整流して界磁コイル２３に供給する整流回路５０を備えている。
【００３９】
図６に示すように、整流回路５０は、２つのダイオードＤ１，Ｄ２を整流素子として備え、これらダイオードＤ１，Ｄ２と２つの誘導コイル２２、及び２つの界磁コイル２３とを結線した閉回路として構成されている。
【００４０】
整流回路５０は、例えば図示しない結線基盤に収納された状態でアウターロータ２０に設けられている。整流回路５０は、アウターロータ２０の内部に実装するようにしてもよい。
【００４１】
整流回路５０において、２つの誘導コイル２２で発生した交流の誘導電流は、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードコモン式の中性点クランプ形ダイオードモジュールを用いてそれぞれ半波整流され、全波整流されたカソード側を界磁コイル２３に接続することで高効率に第２次空間高調波を界磁エネルギー源として活用することができる。２つの界磁コイル２３は、直流電流が供給されることにより誘導磁束を発生させる。
【００４２】
（回転電機の作用）
本実施例の回転電機１において、集中巻の電機子コイル１２を備えたステータ１０で不可避に発生する静止座標系における第２次空間高調波（基本波同期回転座標上では第３次時間高調波）を、突極構造のアウターロータ２０の誘導コイル２２に鎖交させて誘導電流を誘起させる。誘導コイル２２で発生した交流の誘導電流は、整流回路５０で直流電流に整流され界磁コイル２３に供給される。界磁コイル２３は、直流電流が供給されることにより誘導磁束を発生させる。
【００４３】
このため、回転電機１は、ステータ１０の回転磁界によるリラクタンストルクと界磁コイル２３による自励式電磁石トルクを活用することができる。また、永久磁石を無くすことができ、コストダウンを図ることができる。
【００４４】
加えて、アウターロータ２０の磁路は開磁路（以下、「オープン磁路」ともいう）となっているため、インナーロータ３０に配置した励磁コイル３２にステータ１０の電機子コイル１２の電機子磁束と、アウターロータ２０の界磁コイル２３による界磁磁束が鎖交しやすい構造となっている。
【００４５】
インナーロータ３０では、オープン磁路となっているアウターロータ２０を介して基本波周波数で回転する電機子コイル１２の電機子磁束と、界磁コイル２３による界磁磁束との回転磁界が鎖交して励磁源となる。この励磁源の回転磁界に対して滑る（回転磁界よりも遅くまたは速くインナーロータ３０が回転する）ことでインナーロータ３０の励磁コイル３２に誘導電流が生じ、インナーロータ３０にトルクが発生する。
【００４６】
インナーロータ３０が基本波回転磁界よりも速く回転する（すなわち、すべり負）ことでインナーロータ３０に回生トルクが発生し、アウターロータ２０には反作用トルクとして力行トルクが発生する。これによって、アウターロータ２０は、電機子コイル１２による電機子磁束により発生するトルクに加えて、インナーロータ３０とアウターロータ２０間で電磁的にカップリングして発生する電磁トルクも得ることができる。
【００４７】
従来では、ロータに内包する永久磁石が励磁源となっており、励磁起磁力を変えることが困難であったが、本実施例では、電機子磁束を変える（すなわち、電機子コイル１２に流す電流を変える）ことで、インナーロータ３０の励磁磁束を変化させることができる。このため、インナーロータ３０の励磁コイル３２に電流を流して可変速特性を得る必要がなくなり、システムの簡素化を図ることができ、堅牢性やメンテナンスの容易性を確保しつつ、高いトルクを出力させることができる。
【００４８】
また、従来では、インナーロータ３０の励磁コイル３２に高調波磁束が鎖交することで高調波銅損が発生していたが、整流回路５０による自励を行なうことで、高調波を瞬時的に打ち消し、インナーロータ３０に鎖交する高調波を低減させることができる。
【００４９】
また、アウターロータ２０をオープン磁路とし、アウターティース２１の鍔部２６の間に空隙を設け、機械強度の向上を目的として最小幅のブリッジ部２４を備えた構成としたため、径方向にかかる直列磁気抵抗を減少させつつ、周方向にかかる並列磁気抵抗を増加させ、インナーロータ３０に鎖交する磁束量を増大させることができる。
【００５０】
図７に示すように、本実施例の回転電機１においては、ステータ１０の電機子磁束がアウターティース２１を通ってインナーロータ３０の励磁コイル３２に多く鎖交しているのが分かる。
【００５１】
このように、アウターロータ２０の並列磁気抵抗を最大とし、直列磁気抵抗を最小にしているため、電磁結合量の低下を防ぎながら、アウターロータ２０のトルクを増加させることができる。
【００５２】
また、ブリッジ部２４の中央部（ｑ軸）に誘導ポール２５を設けているため、第２次空間高調波が誘導コイル２２に多く鎖交するようにさせ、第２次空間高調波による自己励磁量を増加させることができる。
【００５３】
図８に示すように、本実施例の回転電機１においては、誘導ポール２５により、第２次空間高調波が誘導コイル２２に多く鎖交しているのが分かる。
【００５４】
（従来の回転電機との比較）
図１２において、従来の回転電機１００は、径方向の内側に突出した複数のステータティース１１３に電機子コイル１１２を巻き回したステータ１１０と、径方向の外側に配置された永久磁石１２１と径方向の内側に配置された永久磁石１２２とを備えた磁石ロータ１２０と、径方向の外側に突出したロータティース１３３に励磁コイル１３２を巻き回した誘導ロータ１３０とを備えている。
【００５５】
図１２に示すような従来の回転電機１００の磁石ロータ１２０（ＰＭ）を1000r/minで回転させ、誘導ロータ１３０（ＩＭ）を1000r/min（すべりs=0）、2000r/min（すべりs=-1）、3000r/min（すべりs=-2）で駆動させたときの磁石ロータ１２０（ＰＭ）と誘導ロータ１３０（ＩＭ）の電流位相トルク特性を図１３に示す。
【００５６】
図１３に示すように、誘導ロータ１３０がすべり負で回転し回生トルクが発生することで、反作用トルクが磁石ロータ１２０に作用し、トルクが増加していることが確認できるが、誘導ロータ１３０と磁石ロータ１２０との電磁結合が弱く十分なトルクが伝達できていない。
【００５７】
図１４において、従来の回転電機２００は、図１２と同様のステータ１１０と、図１２の磁石ロータ１２０の永久磁石１２２を削除して永久磁石１２１の一層にした磁石ロータ２２０と、径方向の外側に突出したロータティース２３３に励磁コイル２３２を巻き回した誘導ロータ２３０とを備えている。図１４は、機械角３６０度のうちの４５度分（１／８）の径方向断面図を示している。
【００５８】
このように、磁石量が多い問題を解決するために永久磁石を一層にした回転電機２００の磁石ロータ２２０（ＰＭ）と誘導ロータ２３０（ＩＭ）の電流位相トルク特性を図１５に示す。
【００５９】
図１５に示すように、永久磁石を一層化した場合、誘導ロータ２３０に鎖交する磁束量が大幅に低下し、さらに誘導ロータ２３０と磁石ロータ２２０との電磁結合力が低下し、誘導ロータ２３０の回生トルクが低下する。なお、比較のため、図１２に示す回転電機２と同体積で設計しており、磁石ロータ２２０の永久磁石の一層化のため内径を拡げることができ、誘導ロータ２３０の外径が増えている。ステータ１１０の外径は共通となっている。
【００６０】
図９は、本実施例の電流位相トルク特性を示すグラフである。図９において、右側の四角に囲まれた部分で、「WF 500 r/min」と記載された線は、アウターロータ２０（ＷＦ）を500r/min、インナーロータ３０（ＩＭ）を1000r/minで同方向に回転させたときの特性である。
【００６１】
同様に、「WF 1000 r/min」と記載された線は、アウターロータ２０を1000r/min、インナーロータ３０を2000r/minで同方向に回転させたときの特性である。「WF 2000 r/min」と記載された線は、アウターロータ２０を2000r/min、インナーロータ３０を4000r/minで同方向に回転させたときの特性である。「WF 3000 r/min」と記載された線は、アウターロータ２０を3000r/min、インナーロータ３０を5000r/minで同方向に回転させたときの特性である。
【００６２】
このように、アウターロータ２０をオープン磁路とすることで、ステータ１０の電機子磁束がインナーロータ３０に多く鎖交しているため、インナーロータ３０の回生トルクが増加している。インナーロータ３０の回生トルクが増加することで、アウターロータ２０のトルクが大幅に増加していることが分かる。
【００６３】
なお、図９に示した本実施例の電流位相トルク特性は、比較のため、本実施例の回転電機１を、図１２、図１４の従来の回転電機と同じステータ外径で設計した際の結果である。
【００６４】
（本実施例の回転電機を適用したハイブリッド駆動システム）
図１０において、回転電機１は、エンジン２、バッテリ３、インバータ４、ドライブシャフト５とともに、ハイブリッド駆動システム８を構成している。
【００６５】
インナーロータ３０の出力軸３０Ａはクラッチ６を介してエンジン２に連結されている。クラッチ６は、エンジン２のクランクシャフトの回転をインナーロータ３０の出力軸３０Ａに伝達する伝達状態と、エンジン２のクランクシャフトからインナーロータ３０の出力軸３０Ａへの回転の伝達を遮断する遮断状態と、の間で切り替えられるようになっている。
【００６６】
インナーロータ３０は、クラッチ６が伝達状態にされることでエンジン２のクランクシャフトと一体回転する。
【００６７】
インナーロータ３０の出力軸３０Ａには、ディスクブレーキ７が設けられている。ディスクブレーキ７は、インナーロータ３０の出力軸３０Ａに機械的な制動力を働かせる。
【００６８】
アウターロータ２０の出力軸２０Ａはドライブシャフト５に連結されており、アウターロータ２０はドライブシャフト５と一体回転する。
【００６９】
バッテリ３は、二次電池からなり、インバータ４に接続されている。インバータ４は、ステータ１０の電機子コイル１２に接続されている。インバータ４は、バッテリ３から取り出した直流の電力を三相交流電流の電力に変換し、その三相交流電流の電力を電機子コイル１２に供給する。
【００７０】
このようなハイブリッド駆動システム８において、ステータ１０に励磁する基本波回転磁界よりも速い速度でエンジン２を回転させることで、エンジン２の機械エネルギーを電磁結合によってドライブシャフト５に伝達することが可能となる。
【００７１】
このハイブリッド駆動システム８において、エンジン２を停止させインナーロータ３０を回転させないＥＶモード時は、インナーロータ３０の励磁コイル３２が開放になるように制御することで、ブレーキトルクを生じさせず、高効率なハイブリッド駆動システムを構築することができる。
【００７２】
図１１に示すように、本実施例の回転電機１は、ステータ１０の回転磁界とアウターロータ２０及びドライブシャフト５とが同期回転している。インナーロータ３０は、エンジン２を駆動させるＨＥＶモード時には、エンジン２によりステータ１０の回転磁界及びアウターロータ２０の回転より速く回転させられる。これにより、インナーロータ３０に回生トルクが発生し、アウターロータ２０には反作用トルクとして力行トルクが発生し、アウターロータ２０のトルクを増大させることができる。
【００７３】
インナーロータ３０は、ＥＶモード時は、例えば、クラッチ６が遮断状態にされ、ディスクブレーキ７により制動され、回転しないように制御される。
【００７４】
本実施例では、回転電機１をラジアルギャップ型の回転電機に適用したが、アキシャルギャップ型の回転電機に適用してもよい。
【００７５】
また、径方向の内側にステータを配置し、ステータの径方向の外側に誘導コイルと界磁コイルを備えた第１のロータを配置し、第１のロータの径方向の外側に励磁コイルを備えた第２のロータを配置する構成でもよい。
【００７６】
また、ステータ１０の電機子コイル１２に流す電流は、三相に限らず、それ以上の多相でもよい。また、励磁コイル３２に電流を流して二次励磁するようにしてもよい。また、励磁コイル３２は、三相Ｙ結線とすることが望ましいが、かご形ロータ構造にしてもよい。
【００７７】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００７８】
１  回転電機
１０  ステータ
１２  電機子コイル
１３  ステータティース
２０  アウターロータ
２１  アウターティース
２２  誘導コイル
２３  界磁コイル
２４  ブリッジ部
２５  誘導ポール
２６  鍔部
２７  蓋部材
２７ｂ  係止部
３０  インナーロータ
３２  励磁コイル
３３  インナーティース
３４  スロット
５０  整流回路
【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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