(57)【要約】【課題】駆動力源を有する専用の駆動機構を用いることなくロータコアに内蔵された永久磁石の磁極方向を変化させることができ、ロータの回転速度が高い領域での効率的に駆動することが可能な回転電機を実現する。【解決手段】磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３が互いに反対方向に自転するように連動させる連動機構６を備え、磁石対ユニット４は、ステータコイル５１からの磁界が作用しない状態で隣接する別の磁石対ユニット４からの磁界の作用によって一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線が自転軸Ｘ３に対してロータ径方向Ｒの内側で交差する内側交差状態となり、ステータコイル５１からの磁界の作用によって一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線が自転軸Ｘ３に対してロータ径方向Ｒの外側で交差する外側交差状態となるように設けられている。【選択図】図３
2011015476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のロータ軸周りに回転可能に支持されたロータコア及び当該ロータコアに取り付けられた複数の永久磁石を有するロータと、ステータコイルを有するステータと、を備えた回転電機であって、
前記永久磁石は、前記ロータコアの外周面よりロータ径方向内側に配置され、前記ロータ軸と平行な所定の自転軸周りに自転可能に前記ロータコアに対して支持されると共に、一方の磁極と他方の磁極とを結ぶ方向を磁極方向とした場合に前記自転軸に略直交する磁極方向を有し、
前記ロータは、一対の前記永久磁石により１つのロータ磁極を構成する磁石対ユニットを複数備え、当該複数の磁石対ユニットを、ロータ周方向に沿って交互に異なる極性が前記ロータコアの外周面側に表れるように配置して備えると共に、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石が互いに反対方向に自転するように連動させる連動機構を備え、
前記磁石対ユニットは、前記ステータコイルからの磁界が作用しない状態で隣接する別の磁石対ユニットからの磁界の作用によって一対の前記永久磁石の磁極方向の延長線が前記自転軸に対してロータ径方向内側で交差する内側交差状態となり、前記ステータコイルからの磁界の作用によって一対の前記永久磁石の磁極方向の延長線が前記自転軸に対してロータ径方向外側で交差する外側交差状態となるように設けられている回転電機。
【請求項２】
複数の前記磁石対ユニットが前記内側交差状態のときに、前記ロータコア内における前記自転軸よりもロータ径方向外側の領域に、前記磁石対ユニットの一方の前記永久磁石からの磁力線を隣接する別の磁石対ユニットの他方の前記永久磁石に到達させる短絡磁路が形成される請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記連動機構は、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石の一方と一体回転する第一ギヤと、一対の前記永久磁石の他方と一体回転すると共に前記第一ギヤに噛み合う第二ギヤとの２つのギヤにより構成されている請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記磁石対ユニットは、前記ステータコイルからの磁界が強くなるに従って、前記外側交差状態であって一対の前記永久磁石の磁極方向の延長線が交差する交差角度が最大となる最外側交差状態へ近づく方向に一対の前記永久磁石が自転するように設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石の磁極方向が、当該一対の永久磁石の中間点を通ってロータ径方向に延びる面を基準として略鏡対称となるように設定されている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記永久磁石の自転を所定の角度範囲内に規制する自転規制機構を備え、
当該自転規制機構は、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石の磁極方向が、当該一対の永久磁石の中間点を通るロータ径方向と略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ３０°以上９０°以下に設定された所定の角度範囲内に前記永久磁石の自転を規制する請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の永久磁石を有するロータとステータコイルを有するステータとを備えた回転電機に関し、特に、永久磁石の磁極方向を変化させることができる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に永久磁石を埋め込んだロータを備える埋め込み磁石型の回転電機が広く用いられている。このような回転電機では、通常、永久磁石はロータコアに固定されているため、ロータから発生する磁束は一定となっている。そこで、このような回転電機では、ロータの回転速度が上昇に従ってステータコイルに発生する誘起電圧が高くなり制御不能となることを回避するため、ある回転速度以上では、ロータからの磁界を実質的に弱める弱め界磁制御を行う必要があった。しかし、弱め界磁制御を行うと回転電機から出力されるトルクに対してステータコイルに流れる電流が大きくなるため、銅損が大きくなり効率が低下する。また、ロータの回転速度が高い領域においてロータからの磁束が一定であると、ステータコアにおいて生じる鉄損も大きくなり効率が低下する。
【０００３】
そこで、ロータが備える永久磁石からステータに到達する磁束を回転電機の回転速度に応じて変化させる技術がいくつか提案されている。例えば、下記の特許文献１に記載されている回転電機では、板状の永久磁石を内蔵する円柱状のロータ磁石部が、ロータコアの周方向に等間隔で複数配置されている。このロータ磁石部は、ロータコアに対して、その外縁がロータコアの外周面からわずかに飛び出すような径方向位置に取り付けられている。また、このロータ磁石部に内蔵される板状の永久磁石は、円柱状のロータ磁石部の軸心に対して偏心して配置されている。そして、ロータ磁石部は、ロータコアの軸方向両側に配された回転支持機構によりロータ軸を中心として公転しつつ自転可能に支持されると共に、傾転角制御機構により自転角度が制御される。傾転角制御機構は、サブモータ及び複数のギヤを備えている。従って、この回転電機では、当該サブモータを駆動することによりロータ磁石部の自転角度すなわち永久磁石の磁極方向を制御し、永久磁石からステータに到達する磁束を変化させることができる。
【０００４】
また、例えば、下記の特許文献２に記載されている回転電機は、ロータコアの内部に固定された第一永久磁石群と、ロータコアに対して自転可能に支持された第二永久磁石群とを備えている。第一永久磁石群を構成する複数の永久磁石は、磁極方向（厚さ方向）をロータコアの周方向に向けて、ロータコアの周方向に沿って２磁極ピッチで配列されて固定されている。一方、第二永久磁石群を構成する複数の永久磁石は、第一永久磁石群を構成する複数の永久磁石の間に２磁極ピッチで配列されると共に、ロータコアに対して自転可能に支持されている。この回転電機では、第二永久磁石群を構成する各永久磁石は、円柱状部材に内蔵された状態でロータコア内に配置され、油圧ピストン及びボールねじ機構等の駆動機構により自転角度が制御される。従って、この回転電機でも、駆動機構によって永久磁石の磁極方向を制御し、永久磁石からステータに到達する磁束を変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１５２４４号公報
【特許文献２】特開２００８−０７２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１及び２に記載された回転電機は、ロータコアに内蔵された永久磁石を自転させるためにモータや油圧ピストン等の駆動力源を有する専用の駆動機構を備えている。そのため、回転電機の全体の構成が複雑になると共に、大型化や重量増加といった問題が生じる。また、上記の特許文献１に記載されている回転電機では、永久磁石を内蔵する円柱状のロータ磁石部の外縁がロータコアの外周面からわずかに飛び出すような位置に取り付けられている。そのため、永久磁石からステータに到達する磁束が最小となるように永久磁石の自転角度を設定した状態でも、永久磁石の一部がロータコアの外周面より外側に飛び出すために、ステータに到達する磁束をゼロにすることはできない。従って、ステータコイルに生じる誘起電圧をゼロにすることができず、ロータの回転速度が高い領域での効率の向上に限界がある。
【０００７】
そこで、駆動力源を有する専用の駆動機構を用いることなくロータコアに内蔵された永久磁石の磁極方向を変化させることができ、ロータの回転速度が高い領域でも効率的に駆動することが可能な回転電機の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る、所定のロータ軸周りに回転可能に支持されたロータコア及び当該ロータコアに取り付けられた複数の永久磁石を有するロータと、ステータコイルを有するステータと、を備えた回転電機の特徴構成は、前記永久磁石が、前記ロータコアの外周面よりロータ径方向内側に配置され、前記ロータ軸と平行な所定の自転軸周りに自転可能に前記ロータコアに対して支持されると共に、一方の磁極と他方の磁極とを結ぶ方向を磁極方向とした場合に前記自転軸に略直交する磁極方向を有し、前記ロータが、一対の前記永久磁石により１つのロータ磁極を構成する磁石対ユニットを複数備え、当該複数の磁石対ユニットを、ロータ周方向に沿って交互に異なる極性が前記ロータコアの外周面側に表れるように配置して備えると共に、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石が互いに反対方向に自転するように連動させる連動機構を備え、前記磁石対ユニットが、前記ステータコイルからの磁界が作用しない状態で隣接する別の磁石対ユニットからの磁界の作用によって一対の前記永久磁石の磁極方向の延長線が前記自転軸に対してロータ径方向内側で交差する内側交差状態となり、前記ステータコイルからの磁界の作用によって一対の前記永久磁石の磁極方向の延長線が前記自転軸に対してロータ径方向外側で交差する外側交差状態となるように設けられている点にある。
【０００９】
なお、本願において「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、本願において「磁極方向」は、永久磁石の一方の磁極と他方の磁極とを結ぶ方向、すなわち永久磁石のＮ極とＳ極とを結ぶ方向を指す。
【００１０】
この特徴構成によれば、隣接する別の磁石対ユニットからの磁界及びステータコイルからの磁界の作用を利用して磁石対ユニットを構成する一対の永久磁石の磁極方向を変化させることができる。すなわち、この特徴構成によれば、ステータコイルからの磁界が作用しない状態では隣接する別の磁石対ユニットからの磁界によって磁石対ユニットは内側交差状態となり、ステータコイルに流れる電流が増加してステータコイルからの磁界が強くなると、隣接する別の磁石対ユニットからの磁界に抗して、磁石対ユニットを構成する一対の永久磁石が外側交差状態となる方向に自転する。従って、駆動力源を有する専用の駆動機構を用いることなく、ステータコイルからの磁界に応じてロータコアに内蔵された永久磁石の磁極方向を変化させることができる。
【００１１】
更に、この特徴構成によれば、回転電機の出力トルクを増大させるためにステータコイルに流れる電流が増加したときに、ステータコイルからの磁界によって磁石対ユニットが外側交差状態となる。そして、磁石対ユニットが内側交差状態から外側交差状態に変化すると、永久磁石からステータへ到達する磁束は増加する。従って、必要に応じて回転電機の出力トルクを大きくすることができる。また、ロータの回転速度が上昇してステータコイルに発生する誘起電圧が高くなると、ステータコイルに流れる電流が減少してステータコイルからの磁界が弱まるため、磁石対ユニットを構成する一対の永久磁石が内側交差状態となる方向に自転する。そして、磁石対ユニットが外側交差状態から内側交差状態に変化すると、永久磁石からステータへ到達する磁束は減少する。すなわち、この構成によれば、ロータの回転速度の上昇に応じて永久磁石からステータへ到達する磁束を減少させることができる。従って、弱め界磁制御を行うことなくロータの回転速度を高めることが可能となる。これにより、ロータの回転速度が高い領域において弱め界磁制御を行うことによる銅損を抑制することができると共に、ステータコアにおいて生じる鉄損を抑制することができ、回転電機の効率を高めることができる。
【００１２】
ここで、複数の前記磁石対ユニットが前記内側交差状態のときに、前記ロータコア内における前記自転軸よりもロータ径方向外側の領域に、前記磁石対ユニットの一方の前記永久磁石からの磁力線を隣接する別の磁石対ユニットの他方の前記永久磁石に到達させる短絡磁路が形成される構成とすると好適である。
【００１３】
この構成によれば、ステータコイルからの磁界が作用していない状態で、互いに隣接する複数の磁石対ユニットの相互の磁界の作用によって各磁石対ユニットが内側交差状態となるような構成とすることができる。また、この構成によれば、複数の磁石対ユニットが内側交差状態となったときに、各磁石対ユニットを構成する一対の永久磁石からステータへ到達する磁束を大幅に減少させることができる。従って、弱め界磁制御を行うことなく非常に高い回転速度でロータを回転させることが可能となる。
【００１４】
また、前記連動機構は、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石の一方と一体回転する第一ギヤと、一対の前記永久磁石の他方と一体回転すると共に前記第一ギヤに噛み合う第二ギヤとの２つのギヤにより構成されていると好適である。
【００１５】
この構成によれば、簡易な構成により、適切に磁石対ユニットを構成する一対の永久磁石が互いに反対方向に自転するように連動させることができる。従って、回転電機の全体の構成を簡略化し、小型化及び重量軽減を図ることができる。
【００１６】
また、前記磁石対ユニットは、前記ステータコイルからの磁界が強くなるに従って、前記外側交差状態であって一対の前記永久磁石の磁極方向の延長線が交差する交差角度が最大となる最外側交差状態へ近づく方向に一対の前記永久磁石が自転するように設けられていると好適である。
【００１７】
この構成によれば、ステータコイルからの磁界が作用しない状態では隣接する別の磁石対ユニットからの磁界によって磁石対ユニットは内側交差状態となり、ステータコイルに流れる電流が増加してステータコイルからの磁界が強くなるに従って、隣接する別の磁石対ユニットからの磁界に抗して、磁石対ユニットを構成する一対の永久磁石が最外側交差状態へ近づく方向に次第に自転することになる。従って、駆動力源を有する専用の駆動機構を用いることなく、ステータコイルからの磁界の強さに応じてロータコアに内蔵された永久磁石の磁極方向を次第に変化させることができる。そして、この構成によれば、回転電機の出力トルクを増大させるためにステータコイルに流れる電流が増加するに従って、ステータコイルからの磁界が強くなって磁石対ユニットが次第に最外側交差状態に近づく。そして、磁石対ユニットが最外側交差状態に近づくに従って、永久磁石からステータへ到達する磁束は次第に増加する。従って、必要に応じて回転電機の出力トルクを大きくすることができる。また、ロータの回転速度が上昇してステータコイルに発生する誘起電圧が高くなると、ステータコイルに流れる電流が減少してステータコイルからの磁界が弱まるため、磁石対ユニットが内側交差状態に近づく。そして、磁石対ユニットが内側交差状態に近づくに従って、永久磁石からステータへ到達する磁束は次第に減少する。すなわち、この構成によれば、ロータの回転速度が上昇するに従って永久磁石からステータへ到達する磁束を次第に減少させることができる。従って、ロータの回転速度に応じて永久磁石からステータへ到達する磁束を適切に調整することができ、弱め界磁制御を行うことなくロータの回転速度を高めることが可能となる。
【００１８】
また、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石の磁極方向が、当該一対の永久磁石の中間点を通ってロータ径方向に延びる面を基準として略鏡対称となるように設定されていると好適である。
【００１９】
この構成によれば、磁石対ユニットが外側交差状態のときには永久磁石からステータに到達する磁束が多くなると共に、磁石対ユニットが内側交差状態のときには永久磁石からステータに到達する磁束が少なくなる構成を適切に実現することができる。
【００２０】
また、前記永久磁石の自転を所定の角度範囲内に規制する自転規制機構を備え、当該自転規制機構は、前記磁石対ユニットを構成する一対の前記永久磁石の磁極方向が、当該一対の永久磁石の中間点を通るロータ径方向と略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ３０°以上９０°以下に設定された所定の角度範囲内に前記永久磁石の自転を規制する構成とすると好適である。
【００２１】
この構成によれば、所定の角度範囲がロータ径方向と略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ９０°以下の適切な角度に設定されるので、ロータコアの外周面側に表れる各磁石対ユニットのＮ極又はＳ極の極性が反転しないように規制することができる。また、この構成によれば、所定の角度範囲がロータ径方向と略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ３０°以上の適切な角度に設定されるので、複数の磁石対ユニットが内側交差状態のときに、ロータコア内における自転軸よりも径方向外側の領域に、磁石対ユニットの一方の永久磁石からの磁力線を隣接する別の磁石対ユニットの他方の永久磁石に到達させる短絡磁路を適切に形成することができる。従って、磁石対ユニットが内側交差状態のときに永久磁石からステータへ到達する磁束を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る永久磁石の機械的構造を説明するための説明図である。
【図３】磁石対ユニットが内側交差状態にある状態を示す図である。
【図４】磁石対ユニットが外側交差状態にある状態を示す図である。
【図５】磁石対ユニットが内側交差状態にあるときに永久磁石から出る磁力線の状態を示す図である。
【図６】磁石対ユニットが外側交差状態にあるときに永久磁石から出る磁力線の状態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る永久磁石のその他の構成の例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る永久磁石のその他の構成の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係る回転電機１について図面を用いて説明する。この回転電機１は、永久磁石３を有するロータ２とステータコイル５１を有するステータ５とを備えている。本実施形態では、回転電機１は、ロータ２内に複数の永久磁石３が埋め込まれて配置された埋込磁石構造の同期電動機（ＩＰＭＳＭ）として構成されている。但し、この回転電機１は、永久磁石３がロータコア２１に対して自転可能に支持されている点で通常の回転電機の構造とは相違している。そして、この回転電機１は、そのような永久磁石３を自転させるための構成に特徴を有しており、特に、隣接する別の永久磁石３からの磁界及びステータコイル５１からの磁界の作用を利用して各永久磁石３の磁極方向Ｐを変化させる点に特徴を有している。以下、この回転電機１の各部の構成について詳細に説明する。
【００２４】
１．回転電機の全体の概略構成
図１に示すように、本実施形態に係る回転電機１は、ステータ５、ロータ２、及びケース８１を備えている。ステータ５は、回転電機１の電機子を構成する。このステータ５は、ケース８１の内面に固定されている。ステータ５は、ステータコイル５１とステータコア５２とを有している。ステータコア５２は、図３及び図４に示すように、内周面側に開口する複数の溝状のスロット５３を備えている。スロット５３はステータコア５２の周方向に一定間隔で複数配置されている。ステータコイル５１は、これら複数のスロット５３内に巻装される。本実施形態では、ステータコア５２は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒状に形成されている。図１に示すように、ケース８１は、軸方向両側に壁部が設けられた円筒形状に形成されている。そして、両側の壁部の径方向中央部にロータ軸受８２が取り付けられている。なお、本実施形態では、一方（ここでは図１における左側）の壁部がケース８１の本体部から分離可能とされており、ここからステータ５及びロータ２がケース８１内に挿入される。
【００２５】
ステータ５の径方向内側には、永久磁石を備えた界磁としてのロータ２が配置されている。ロータ２は、所定のロータ軸Ｘ２周りに回転可能にケース８１に支持されており、これによってステータ２に対して相対回転可能とされている。ロータ２は、ロータコア２１と、ロータ軸体２４と、エンドプレート２５と、を有している。これらのロータコア２１、ロータ軸体２４、及びエンドプレート２５は、一体的に回転するように互いに固定されている。そして、ロータ軸体２４がロータ軸受８２を介してケース８１に回転可能に支持されており、これによってロータ２の全体がロータ軸Ｘ２周りに回転可能に支持されている。ロータコア２１には、複数の永久磁石３が内蔵されており、各永久磁石３は、ロータ軸Ｘ２と平行な所定の自転軸Ｘ３周りに自転可能な状態でロータコア２１に取り付けられている。このような永久磁石３の構成については後で詳細に説明する。本実施形態では、ロータコア２１は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒状に形成されている。エンドプレート２５は、これら複数の永久磁石３の抜け止めのために、ロータコア２１の軸方向両端面に取り付けられている。なお、本実施形態では、図２〜図６に示すように、ロータコア２１内には、ロータ２を冷却するための冷却液が流通する冷却液流路２６が複数設けられている。
【００２６】
２．ロータに設けられた永久磁石の機械的構造
次に、ロータ２に設けられた永久磁石３の機械的構造について説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態では、永久磁石３は、略矩形断面の平板状に形成されていると共に、厚さ方向に着磁されている。そして、この永久磁石３が、鉄等の磁性材料により形成された円柱状の回転体形成部材に内蔵され、円柱状の回転磁石体３１を構成している。この回転磁石体３１は、ロータコア２１の軸方向長さと同じ軸方向長さを有しており、永久磁石３は回転磁石体３１の軸方向全域にわたって設けられている。図２によく表れているように、永久磁石３は、その略矩形断面の中心が回転磁石体３１の軸心と一致するように配置されている。また、永久磁石３は、回転磁石体３１の直径と略同じ幅を有している。そのため、図示の例では、永久磁石３の幅方向両側面は、回転磁石体３１の外周面の一部を構成しており、断面が円弧状に形成されている。よって、この例では、磁性材料により形成された回転体形成部材は、断面略半円形の柱状に形成され、平板状の永久磁石３を、その厚さ方向両側から挟むように設けられている。
【００２７】
そして、回転磁石体３１がロータコア２１に対して自転可能に支持されることにより、内蔵されている永久磁石３もロータコア２１に対して自転可能とされている。本実施形態では、ロータ軸Ｘ２と平行な軸心方向を有する断面円形の貫通孔が、ロータコア２１内における外周面２１ａ付近に、ロータ周方向Ｃに沿って所定間隔で複数形成されている。回転磁石体３１が貫通孔に挿入されることにより、永久磁石３は、ロータコア２１の外周面２１ａよりロータ径方向Ｒにおける内側に配置されている。また、回転磁石体３１の軸方向両端部には、回転磁石体３１の軸心と同心に自転軸体３２が一体的に設けられている。各自転軸体３２は、自転軸受３３を介してエンドプレート２５に対して回転可能に支持されている。ここで、回転磁石体３１の軸心が、当該回転磁石体３１及び永久磁石３の自転軸Ｘ３となる。これにより、回転磁石体３１は、その軸心がロータ軸Ｘ２と平行な所定の自転軸Ｘ３と一致する状態で、ロータコア２１に対して自転可能に取り付けられている。よって、回転磁石体３１に内蔵された永久磁石３も、自転軸Ｘ３周りに自転可能にロータコア２１に対して支持されている。
【００２８】
永久磁石３は矩形断面の厚さ方向を着磁方向とされている。従って、図２に示すように、永久磁石３は、自転軸Ｘ３に略直交する磁極方向Ｐを有している。ここで、磁極方向Ｐは、永久磁石３の一方の磁極と他方の磁極とを結ぶ方向、すなわち永久磁石のＮ極とＳ極とを結ぶ方向である。各図面においては、Ｓ極からＮ極へ向かう方向を示す矢印によって磁極方向Ｐを表している。各永久磁石３の磁極方向Ｐは、回転磁石体３１に内蔵された永久磁石３が自転軸Ｘ３周りに自転することによって、自転軸Ｘ３に略直交する面内において自転軸Ｘ３を中心として回転する。
【００２９】
ロータ２は、一対の永久磁石３により１つのロータ磁極を構成する磁石対ユニット４を複数備えている。すなわち、この回転電機１では、それぞれに永久磁石３を内蔵する一対の回転磁石体３１を一組として磁石対ユニット４を構成し、当該磁石対ユニット４をロータコア２１に複数組内蔵することによって複数のロータ磁極を有するロータ２を構成している。この際、ロータ２は、それら複数の磁石対ユニット４を、ロータ周方向Ｃに沿って交互に異なる極性がロータコア２１の外周面２１ａ側に表れるように配置して備えている。図示の例では、ロータ２は、８つの磁石対ユニット４を備えており、ロータ周方向Ｃに沿ってＮ極とＳ極とが交互に４つずつ、合計８つのロータ磁極がロータ２の外周面２１ａに形成されている。なお、図３及び図４に示される左側の磁石対ユニット４のように、一対の永久磁石３の双方のＮ極がロータコア２１の外周面２１ａ側を向いている磁石対ユニット４はＮ極のロータ磁極を構成している。一方、図３及び図４に示される右側の磁石対ユニット４のように、一対の永久磁石３の双方のＳ極がロータコア２１の外周面２１ａ側を向いている磁石対ユニット４はＳ極のロータ磁極を構成している。
【００３０】
また、図３及び図４に示すように、ロータ２は、各磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３（回転磁石体３１）が互いに反対方向に自転するように連動させる連動機構６を備えている。本実施形態では、連動機構６は、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３の一方と一体回転する第一ギヤ６１と、一対の永久磁石３の他方と一体回転すると共に第一ギヤ６１に噛み合う第二ギヤ６２との２つのギヤにより構成されている。具体的には、図１に示すように、連動機構６（第一ギヤ６１及び第二ギヤ６２）は、ロータ２の軸方向一方（図１における左側）の端面に接する位置に配置され、回転磁石体３１の軸方向一方の端部、より詳しくは回転磁石体３１の軸方向一方の自転軸体３２に一体回転するように固定されている。この際、第一ギヤ６１及び第二ギヤ６２は、ロータ２の軸方向端面に接して配置されている。これにより、第一ギヤ６１及び第二ギヤ６２は、ステータコイル５１のコイルエンド部の径方向内側であって当該コイルエンド部と軸方向に重複する位置に配置される。ここで、第一ギヤ６１と第二ギヤ６２とは、基本的に同じ構成とされている。このように、連動機構６は、互いに噛み合う２つのギヤ６１、６２、及び各ギヤを永久磁石３（回転磁石体３１）に固定するための構造のみによって構成されており、永久磁石３を自転させるための駆動力源としての駆動機構を備えていない。そこで、後述するように、回転電機１は、隣接する別の磁石対ユニット４からの磁界及びステータコイル５１からの磁界の作用によって永久磁石３を自転させる構成となっている。この点については後述する。
【００３１】
図２に示すように、このような連動機構６により連動するように連結される一対の永久磁石３は、その磁極方向Ｐが、当該一対の永久磁石３の中間点を通ってロータ径方向Ｒに延びる仮想の基準面２３を基準として略鏡対称となるように設定されている。ここで、一対の永久磁石３の中間点は、一対の永久磁石３の自転軸Ｘ３間を結ぶ直線の中点に相当する。これにより、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３は、それぞれの磁極方向Ｐの延長線が基準面２３に交差する角度が互いに等しくなるように設定されている。図２に示すように、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線が交差する角度を交差角度θとすると、各永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線が基準面２３に交差する角度は、いずれも「θ／２」となる。ここで、磁極方向Ｐの延長線とは、磁極方向ＰをＳ極からＮ極へ向かう方向及びＮ極からＳ極へ向かう方向の双方に延長した直線のことである。このように構成すれば、図２に示されるように、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線の交点Ｉは、永久磁石３が自転して磁極方向Ｐが回転した場合にも常に基準面２３上に位置することになる。なお、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐが互いに平行となった状態では、それらの磁極方向Ｐは基準面２３及び一対の永久磁石３の中間点を通るロータ径方向Ｒに略平行となる。このような磁極方向Ｐの設定は、一対の永久磁石３（回転磁石体３１）を連動機構６によって連結する際に、各ギヤ６１、６２に対する各永久磁石３の自転方向の固定角度を適切に設定することにより実現される。
【００３２】
この回転電機１のロータ２は、上記のような連動機構６を備えることにより、永久磁石３及び回転磁石体３１が一方に自転した際に、図３に示すように磁石対ユニット４が内側交差状態となり、永久磁石３及び回転磁石体３１が他方に自転した際に、図４に示すように磁石対ユニット４が外側交差状態となるように構成されている。ここで、内側交差状態とは、図３に示すように、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線が自転軸Ｘ３に対してロータ径方向Ｒの内側で交差する状態である。この内側交差状態では、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐはロータ径方向Ｒの外側へ向かって開いたＶ字状となり、当該磁極方向Ｐに直交する平板状の永久磁石３の幅方向はロータ径方向Ｒの内側へ向かって開いたＶ字状となる。また、外側交差状態とは、図４に示すように、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの延長線が自転軸Ｘ３に対してロータ径方向Ｒの外側で交差する状態である。この外側交差状態では、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐはロータ径方向Ｒの内側へ向かって開いたＶ字状となり、当該磁極方向Ｐに直交する平板状の永久磁石３の幅方向はロータ径方向Ｒの外側へ向かって開いたＶ字状となる。この外側交差状態での永久磁石３の配置は、ロータコアに永久磁石が固定された一般的な埋込磁石構造の電動機における永久磁石の配置に略等しい。
【００３３】
また、図２に示すように、ロータ２は、永久磁石３の自転を所定の角度範囲ＡＲ内に規制する自転規制機構７を備えている。この自転規制機構７は、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３の磁極方向Ｐが、当該一対の永久磁石３の中間点を通るロータ径方向Ｒ（基準面２３）と略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ設定された所定の角度範囲内に永久磁石３の自転を規制する機構である。ここで、角度範囲ＡＲは、永久磁石３の磁極方向Ｐが、一対の永久磁石３の中間点を通るロータ径方向Ｒと略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ３０°以上９０°以下に設定すると好適である。上記のとおり、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３の中間点を通るロータ径方向Ｒは、軸方向視における基準面２３の方向と一致している。そこで以下では、「磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３の中間点を通るロータ径方向Ｒと略平行となる角度」を単に「基準面２３と略平行となる角度」ということとする。なお、自転規制機構７の具体的な構成についての説明は省略するが、例えば、第一ギヤ６１と第二ギヤ６２との相互間、或いは第一ギヤ６１及び第二ギヤ６２の少なくとも一方とロータコア２１との間に、各ギヤの回転角度を所定の角度範囲ＡＲ内に規制するストッパ部材を設けることにより、自転規制機構７を構成することができる。
【００３４】
本実施形態では、角度範囲ＡＲを、永久磁石３の磁極方向Ｐが基準面２３と略平行となる角度から、内側交差状態へ向かう方向及び外側交差状態へ向かう方向の両回転方向にそれぞれ４５°の範囲、全体として９０°の範囲とした場合を例として説明する。また本実施形態では、図２に示すように、角度範囲ＡＲ内において、内側交差状態で一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの交差角度θが最大となる状態（以下「最内側交差状態」という。）での永久磁石３の磁極方向Ｐを基準自転角度Ａ０と規定し、外側交差状態で一対の永久磁石３の磁極方向Ｐの交差角度θが最大となる状態（以下「最外側交差状態」という。）での永久磁石３の磁極方向Ｐを最大自転角度Ａ１と規定している。そして、基準自転角度Ａ０を基準として最大自転角度Ａ１側へ向かう角度を永久磁石３の自転角度Ａと規定している。ここでは、この自転角度Ａは、永久磁石３の自転に伴って０°〜９０°の角度範囲ＡＲ内で変化する。なお、図３は、本実施形態における最内側交差状態での複数の永久磁石３の磁極方向Ｐを示しており、図４は、本実施形態における最外側交差状態での複数の永久磁石３の磁極方向Ｐを示している。
【００３５】
３．永久磁石が自転する仕組み
次に、本実施形態に係る回転電機１のロータ２において、永久磁石３が適切に自転する仕組みについて説明する。この回転電機１は、上記のようなロータコア２１に対する磁石対ユニット４及び連動機構６の構成を備えることにより、隣接する別の永久磁石３からの磁界及びステータコイル５１からの磁界の作用を利用して磁極方向Ｐが適切に変化するように各永久磁石３が自転する構成となっている。すなわち、一対の永久磁石３を備える磁石対ユニット４が、ステータコイル５１からの磁界が作用しない状態で隣接する別の磁石対ユニット４からの磁界の作用によって内側交差状態（図３参照）となり、ステータコイル５１からの磁界の作用によって外側交差状態（図４参照）となるように、ロータコア２１に対する磁石対ユニット４及び連動機構６が構成されている。
【００３６】
図５及び図６には、複数の磁石対ユニット４が内側交差状態にあるとき及び外側交差状態にあるときのそれぞれにおける永久磁石３から出る磁力線の状態を示している。なお、図５は内側交差状態の一例としての最内側交差状態での磁力線の状態を示し、図６は外側交差状態の一例としての最外側交差状態での磁力線の状態を示している。以下では、説明の便宜上、図５及び図６に示された３つの磁石対ユニット４を、図における左側から順に第一磁石対ユニット４１、第二磁石対ユニット４２、第三磁石対ユニット４３とする。また、各磁石対ユニット４の図における左側の永久磁石３を第一永久磁石３Ａ、右側の永久磁石３を第二永久磁石３Ｂとする。また、図６におけるロータ２の回転方向は白抜き矢印で示すように反時計方向とする。従って、図６においては、各磁石対ユニット４の第一永久磁石３Ａが回転方向前方側（進角側）となり、第二永久磁石３Ｂが回転方向後方側（遅角側）となる。
【００３７】
複数の磁石対ユニット４が内側交差状態にあるときには、ロータコア２１内における自転軸Ｘ３よりもロータ径方向Ｒの外側の領域に、磁石対ユニット４の一方の永久磁石３からの磁力線を隣接する別の磁石対ユニット４の他方の永久磁石３に到達させる短絡磁路２２が形成される。ここで、短絡磁路２２は、ロータ径方向Ｒの外側を向いた永久磁石３の磁極からの磁力線の少なくとも一部をロータ２内で短絡させる磁路である。本実施形態の構成では、図５に示すように、複数の磁石対ユニット４が最内側交差状態にあるときには、各永久磁石３におけるロータ径方向Ｒの外側を向いた磁極から出る磁力線は、ほとんど全てが短絡磁路２２を通って隣接する別の磁石対ユニット４の永久磁石３に到達する。すなわち、一つの磁石対ユニット４の一方の永久磁石３と、ロータ周方向Ｃにおける当該一方側に隣接する別の磁石対ユニット４の他方の永久磁石３との間で短絡磁路２２を含む磁気回路がロータ２内に形成される。例えば、図５に示すように、第一磁石対ユニット４１の第二永久磁石３Ｂと第二磁石対ユニット４２の第一永久磁石３Ａとの間や第二磁石対ユニット４２の第二永久磁石３Ｂと第三磁石対ユニット４３の第一永久磁石３Ａとの間に、短絡磁路２２を含む磁気回路がロータ２内に形成される。
【００３８】
このように複数の磁石対ユニット４が最内側交差状態にあるときには、ロータ２の永久磁石３からの磁力線は、基本的にステータ５を通ることなくロータ２内のみを通る状態となり、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３の磁束を基本的にゼロにすることができる。この状態は、角度範囲ＡＲ内における永久磁石３から出る磁力線の磁路の磁気抵抗が最も少ない状態であり、ロータ２が備える複数の永久磁石３は、このような状態となる方向に互いに引き合う。すなわち、短絡磁路２２を介して磁路がつながる一つの磁石対ユニット４の一方の永久磁石３におけるＮ極又はＳ極の一方と、隣接する別の磁石対ユニット４の他方の永久磁石３におけるＮ極又はＳ極の他方とが互いに向かい合うように引き合う。例えば、図５に示すように、第一磁石対ユニット４１の第二永久磁石３ＢのＮ極と第二磁石対ユニット４２の第一永久磁石３ＡのＳ極とが互いに向かい合い、第二磁石対ユニット４２の第二永久磁石３ＢのＳ極と第三磁石対ユニット４３の第一永久磁石３ＡのＮ極とが互いに向かい合うように引き合う。これにより、外部からの磁界の作用がない状態では、磁石対ユニット４は、図５に示す最内側交差状態となる。
【００３９】
そして、ステータコイル５１からの磁界が作用すると、磁石対ユニット４は、当該ステータコイル５１からの磁界が強くなるに従って、図６に示す最外側交差状態へ近づく方向に一対の永久磁石３が自転する。すなわち、ロータ２を回転させるためにステータコイル５１に交流電流（例えば三相交流電流）を流すと、ステータ５には回転磁界が生成される。このようなステータ５の回転磁界は、各磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３に作用して、磁石対ユニット４を最外側交差状態へ近づける方向に自転させる力を生じさせる。ここで、ステータ５の回転磁界は、各磁石対ユニット４により構成されるロータ磁極に対して反対極性の磁極を、当該ロータ磁極に対して回転方向前方側（進角側）に生成しつつ回転する磁界とされる。
【００４０】
この結果、例えば、図６に二点鎖線の矢印で示すように、Ｓ極のロータ磁極を構成する第二磁石対ユニット４２に対して回転方向前方側にはステータ磁極のＮ極のピークが位置し、第二磁石対ユニット４２に対して回転方向後方側にはステータ磁極のＳ極のピークが位置する状態で回転する磁界がステータコイル５１によって生成される。このとき、第二磁石対ユニット４２の第一永久磁石３ＡのＳ極はステータ磁極のＮ極に引き付けられるため、当該第一永久磁石３Ａには最内側交差状態（図５参照）へ近づける方向に自転させる力が作用する。一方、第二磁石対ユニット４２の第二永久磁石３ＢのＳ極は、ステータ磁極のＮ極に引き付けられると共にステータ磁極のＳ極に反発するため、当該第二永久磁石３Ｂには最外側交差状態へ近づける方向に自転させる力が作用する。この第二永久磁石３Ｂに作用する力は、第一永久磁石３Ａに作用する力より大きいため、連動機構６により連動連結された第二磁石対ユニット４２一対の永久磁石３は、最外側交差状態へ近づく方向に自転する。この際、ステータコイル５１からの磁界が強くなるに従って、隣接する磁石対ユニット４間で永久磁石３が引き合う力に抗して永久磁石３を最外側交差状態へ近づける方向に自転させる力が強くなり、各永久磁石３は、次第に図６に示す最外側交差状態へ近づく方向に自転する。言い換えると、ステータコイル５１からの磁界が強くなるに従って、各永久磁石３の自転角度Ａは、基準自転角度Ａ０である「０°」から最大自転角度Ａ１である「９０°」へ向かって次第に大きくなる。従って、駆動力源を有する専用の駆動機構を用いることなく、ステータコイル５１からの磁界の強さに応じてロータコア２１に内蔵された永久磁石３の磁極方向Ｐを適切に変化させることができる。
【００４１】
磁石対ユニット４が最外側交差状態へ近づく方向に永久磁石３が自転すると短絡磁路２２は次第に狭くなり、その分だけ永久磁石３からの磁力線がロータ２から飛び出してステータ５を通る量は増加する。これにより、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束が増加し、回転電機１からの出力可能なトルクを増大させることが可能となる。すなわち、この回転電機１の構成によれば、ロータ２を回転させるトルクを増大させるためにステータコイル５１に流す電流を増加させるに従って、ステータコイル５１から永久磁石３に作用する磁界が次第に強くなり、磁石対ユニット４が最外側交差状態へ近づく方向に永久磁石３が次第に自転する。これにより、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束が増大し、ロータ２を回転させるトルクを増大させることができる。よって、回転電機１に対する要求トルクにほぼ比例するステータコイル５１に流れる電流に応じて、永久磁石３の磁極方向Ｐを適切に変化させ、回転電機１からの出力可能なトルクを増大させることができる。
【００４２】
ロータ２を回転させるトルクを増大させるとロータ２の回転速度も上昇するが、ロータ２の回転速度が上昇するに従って、永久磁石３からの鎖交磁束によってステータコイル５１に発生する誘起電圧は上昇する。そして、誘起電圧が上昇するに従ってステータコイル５１に印加する電圧に対して流れる電流が次第に小さくなり、ステータコイル５１から発生する磁界も次第に減少する。このようにステータコイル５１からの磁界が弱くなるに従って、隣接する磁石対ユニット４間で永久磁石３が引き合う力によって、各磁石対ユニット４の一対の永久磁石３は、次第に図５に示す最内側交差状態へ近づく方向に自転する。言い換えると、ロータ２の回転速度が上昇してステータコイル５１からの磁界が弱くなるに従って、各永久磁石３の自転角度Ａは、最大自転角度Ａ１である「９０°」から基準自転角度Ａ０である「０°」へ向かって次第に小さくなる。従って、駆動力源を有する専用の駆動機構を用いることなく、ロータ２の回転速度に応じてロータコア２１に内蔵された永久磁石３の磁極方向Ｐを適切に変化させることができる。
【００４３】
磁石対ユニット４が最内側交差状態へ近づく方向に永久磁石３が自転すると短絡磁路２２は次第に広くなり、その分だけ永久磁石３からの磁力線がロータ２から飛び出してステータ５を通る量は減少する。これにより、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束が減少する。すなわち、この回転電機１の構成によれば、ロータ２の回転速度が上昇するに従って永久磁石３からステータ５へ到達する磁束を次第に減少させることができる。従って、ロータ２の回転速度に応じてステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束を適切に調整することができる。そのため、ロータ２の回転速度が上昇した際における誘起電圧の上昇を抑えることができ、弱め界磁制御を行うことなくロータ２の回転速度を高めることが可能となる。特に、本実施形態の構成によれば、図５に示すように、磁石対ユニット４が最内側交差状態となったときに、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３からステータ５へ到達する磁束をほぼゼロにすることができる。従って、弱め界磁制御を行うことなく非常に高い回転速度でロータ２を回転させることが可能となる。なお、弱め界磁制御とは、永久磁石３から発生する磁束を実質的に弱めるようにステータコイル５１に流す交流電流の位相角を調整する制御である。これにより、ロータ２の回転速度が高い領域において弱め界磁制御を行う必要がなく、そのため弱め界磁電流がステータコイル５１に流れることによる銅損も発生しない。更に、ロータ２の回転速度が高い領域においてステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束を減少させることができるので、当該永久磁石３からの磁界がステータコア５２に生じさせる鉄損を抑制することができる。よって、高回転域での回転電機１の効率を高めることができる。
【００４４】
ところで、上記のとおり、ロータ２の回転速度が上昇するに従って磁石対ユニット４が最内側交差状態へ近づく方向に自転すると、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束が減少するため、ステータコイル５１に発生する誘起電圧は減少することになる。そのため、仮にステータコイル５１に印加する電圧を一定とすると、ロータ２の回転速度の上昇による誘起電圧の上昇と、永久磁石３の自転によるステータコイル５１の鎖交磁束の減少に伴う誘起電圧の低下とが、あるところで釣り合うことになる。このような釣り合い状態ではステータコイル５１に流れる電流が一定になり、ステータコイル５１から発生する磁界も一定となるため、永久磁石３の自転も一定の角度で停止する。そのため、永久磁石３の自転角度Ａを更に大きくして磁石対ユニット４を最内側交差状態へ近付けることにより、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束を更に減少させてロータ２の回転速度を更に上昇させることが困難になる。
【００４５】
そこで、例えば、ロータ２の回転速度が上昇するに従って、ステータコイル５１に印加する電圧及びステータコイル５１に流す電流の一方又は双方を制御することにより、ステータコイル５１に流す電流を次第に減少させる制御を行うと好適である。このような制御を行うことで、ロータ２の回転速度の上昇に応じて、回転電機１が出力するトルクを次第に低下させつつ、ステータコイル５１から発生する磁界を次第に減少させることができる。これにより、ロータ２の回転速度が上昇するに従って、磁石対ユニット４を最内側交差状態へ次第に近付け、ステータコイル５１に鎖交する永久磁石３からの磁束を次第に減少させることができる。従って、弱め界磁制御を行う必要がなく、ロータ２の回転速度を理論上無限大まで上昇させることが可能となる。また、このような制御を行えば、ロータ２の回転速度の上昇に応じてステータコイル５１に流れる電流が次第に減少するので、ロータ２の回転速度が高い領域においてステータコイル５１において生じる銅損を更に抑制することができる。
【００４６】
４．その他の実施形態
（１）上記の実施形態では、平板状の永久磁石３が円筒状の回転体形成部材に内蔵されることによって円柱状の回転磁石体３１が構成されている場合を例として説明した。しかし本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、永久磁石３がロータコア２１に対して自転可能に支持されるものであれば、各種の永久磁石３の構成を採用することが可能である。例えば図７に示すように、永久磁石３そのものが円筒状に形成され、永久磁石３のみによって回転磁石体３１が構成されていることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、例えば図８に示すように、回転磁石体３１の軸心（すなわち自転軸Ｘ３）に対して偏心した位置に永久磁石３を配置した構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また図示は省略するが、例えば平板状等のような円柱状以外の形状の永久磁石３がロータコア２１に設けられた貫通孔内に挿入され、自転可能に支持された構成とすることも可能である。この場合、永久磁石３とロータコア２１の貫通孔の内周面との間には空間が形成される。
【００４７】
（２）上記の実施形態では、連動機構６が第一ギヤ６１及び第二ギヤ６２によって構成される場合を例として説明した。しかし、連動機構６の構成はこのようものに限定されるものではなく、磁石対ユニット４を構成する一対の永久磁石３が互いに反対方向に自転するように連動させるあらゆる機構を採用することができる。従って、例えば、複数の磁石対ユニット４の各永久磁石３の磁極方向Ｐを揃えるために、複数の磁石対ユニット４についての一対の永久磁石３のいずれか一方を互いに連動させるように連結するギヤを備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、ギヤ以外のチェーンやベルト等の各種機構を用いて一対の永久磁石３を連動させる機構を構成してもよい。
【００４８】
（３）上記の実施形態では、角度範囲ＡＲを、永久磁石３の磁極方向Ｐが基準面２３と略平行となる角度から両回転方向にそれぞれ４５°の範囲とする場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、両回転方向にそれぞれ任意の角度範囲を設定することが可能である。またこの際、永久磁石３の磁極方向Ｐが基準面２３と略平行となる角度に対して、内側交差状態へ向かう方向と外側交差状態へ向かう方向とで異なる角度範囲を設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００４９】
（４）上記の実施形態では、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐがロータ径方向Ｒに延びる基準面２３を基準として略鏡対称となるように設定されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、一対の永久磁石３の磁極方向Ｐが、ロータ径方向Ｒに延びる基準面２３に対してロータ周方向Ｃのいずれか一方側に偏った方向となるように設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００５０】
（５）上記の実施形態では、本発明に係る回転電機１が埋込磁石構造の同期電動機（ＩＰＭＳＭ）として構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、埋め込み磁石構造の界磁ロータを備えたあらゆる回転電機に本発明の構成を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、複数の永久磁石を有するロータとステータコイルを有するステータとを備えた回転電機に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：回転電機
２：ロータ
３：永久磁石
４：磁石対ユニット
５：ステータ
６：連動機構
７：自転規制機構
２１：ロータコア
２１ａ：ロータコアの外周面
２２：短絡磁路
５１：ステータコイル
６１：第一ギヤ
６２：第二ギヤ
Ｘ２：ロータ軸
Ｘ３：自転軸
Ｐ：磁極方向
ＡＲ：角度範囲
Ｒ：ロータ径方向
Ｃ：ロータ周方向
θ：交差角度
【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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