(57)【要約】【課題】回転シャフトを回転する駆動機構と回転シャフトの回転を減速する減速機構とを備えて小型化・簡素化・低コスト化を図れる回転電機装置を提供する。【解決手段】この回転電機装置は、回転シャフト（４０）と、複数の巻線付き磁芯（２０ｅ）を有する第１固定子（２０）と、前記第１固定子に対して相対的に固定される様に配置された第２固定子（３０）と、前記第１および前記第２固定子の間に配置する様に前記回転シャフトに配設され、複数の界磁部材（１０ｉ）を有し、前記回転軸方向に沿って前記第１固定子側または前記第２固定子側に移動自在である回転子（１０）と、前記回転子における前記第２固定子側の面（１０ｇ）に配設されたブレーキディスク（ＢＤ）と、前記第２固定子における前記回転子側の面（３０ａ）に配設されたブレーキパッド（ＢＰ）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（Ｑ１）に沿って配置された回転シャフト（４０）と、
前記回転軸方向の一方側（Ｑ＋）の面（２０ｄ）に前記回転軸回りに環状に配設された複数の巻線付き磁芯（２０ｅ）を有する第１固定子（２０）と、
前記第１固定子に対する前記回転軸方向の一方側において前記第１固定子と間隔を空け、且つ前記第１固定子に対して相対的に固定される様に配置された第２固定子（３０）と、
前記第１および前記第２固定子の間に配置する様に前記回転シャフトに配設され、前記第１固定子側の面（１０ｃ１）に前記回転軸回りに環状に配置されて界磁磁束を発生する複数の界磁部材（１０ｉ）を有し、前記回転軸方向に沿って前記第１固定子側または前記第２固定子側に移動自在である回転子（１０）と、
前記回転子における前記第２固定子側の面（１０ｇ）および前記第２固定子における前記回転子側の面（３０ａ）の何れか一方の面に配設されたブレーキディスク（ＢＤ）と、
前記回転子における前記第２固定子側の面（１０ｇ）および前記第２固定子における前記回転子側の面（３０ａ）の何れか他方の面に配設されたブレーキパッド（ＢＰ）と、
を含むアキシャルギャップ型回転電機（９０）と、
前記各巻線付き磁芯（２０ｅ）の巻線（２０ａ）に電流を選択的に流すインバータ手段（８０）と、
前記インバータ手段を制御して前記各巻線に電流を選択的に流して電機子磁界を発生させて、前記回転子を回転制御する制御手段（１００）と、
を備え、
前記第１および前記第２固定子が前記回転子に作用する磁気力の合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）は、前記一方側（Ｑ＋）から前記他方側（Ｑ−）に向かう方向を正として、その値が正値と負値の間を選択的に取る様に、前記制御手段（１００）が前記インバータ手段を制御することを特徴とする回転電機装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機装置であって、
前記制御手段（１００）は、前記インバータ手段（８０）を制御して前記各巻線（２０ａ）に流れる電流の電流値および位相角（β）を制御することで、前記合力の回転軸方向の成分（Ｆ１）に正値と負値との間の値を選択的に取らせることを特徴とする回転電機装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機装置であって、
前記制御手段（１００）は、前記回転子（１０）の回転速度が所定の回転速度（ω1）以下の範囲で加速する場合は、前記合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）を負値にして前記回転子（１０）を前記第２固定子（３０）側に移動させることで前記ブレーキディスク（ＢＤ）を前記ブレーキパッド（ＢＰ）に押し当てる様にして、前記回転子の回転を加速させることを特徴とする回転電機装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機装置であって、
前記制御手段（１００）は、前記回転子（１０）の加速中に前記所定の回転速度（ω1）を超えると、前記合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）を負値からゼロに向けて徐々に変化させて前記回転子を前記第１固定子（２０）側に徐々に移動させることで前記ブレーキディスク（ＢＤ）の前記ブレーキパッド（ＢＰ）への押し当てが低減する様にして、前記回転子の回転を加速させることを特徴とする回転電機装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の回転電機装置であって、
前記制御手段（１００）は、前記回転子（１０）が回生制御され、且つ前記合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）を負値にして前記回転子を前記第２固定子（３０）側に移動させることで前記ブレーキディスク（ＢＤ）が前記ブレーキパッド（ＢＰ）に押し当てられる様にして、前記回転子の回転を減速させることを特徴とする回転電機装置。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機装置であって、
前記各巻線付き磁芯（２０ｅ）の巻線（２０ａ）に流れる電流のうち、前記電機子磁界が前記界磁磁束を増減する成分をｄ軸電流とし、前記ｄ軸電流と位相が直交する成分をｑ軸電流とし、
前記界磁磁束を弱める方向を前記ｄ軸電流の負値とし、回転トルクを弱める方向を前記ｑ軸電流の負値とし、
前記制御手段（１００）は、前記各巻線に流れる電流の前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流が共に負値となる様に前記インバータ手段を制御することを特徴とする回転電機装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の回転電機装置（２）であって、
ハウジング（６０）と、
前記ハウジング（６０）に固定された状態で、前記回転シャフトを前記回転軸（Ｑ１）方向に移動自在に支持する第１軸受け（５０ａ）および第２軸受け（５０ｂ）と、
を更に備え、
前記回転子（１０）は前記回転シャフト（４０）に固定され、
前記第１固定子（２０）および第２固定子（３０）は前記ハウジングに固定されることを特徴とする回転電機装置。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機装置（２）であって、
前記回転シャフト（４０）において前記第１軸受け（５０ａ）と前記第１固定子（２０）との間に固定されて、前記回転子（１０）の前記第１固定子（２０）側への移動範囲を制限する第１ストッパ（７０ａ）を更に備えることを特徴とする回転電機装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れかに記載の回転電機装置（２Ｂ）であって、
ハウジング（６０）と、
前記回転シャフト（４０）に対しては固定され、前記ハウジングに対しては、前記回転軸（Ｑ１）方向には移動可動で且つ前記回転軸方向に直交する方向には固定される様に配設された第１軸受け（５０ａＢ）および第２軸受け（５０ｂＢ）と、
を更に備え、
前記回転子（１０）は前記回転シャフト（４０）に固定され、
前記第１固定子（２０）および第２固定子（３０）は前記ハウジングに固定されることを特徴とする回転電機装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転電機装置（２Ｂ）であって、
前記第１軸受け（５０ａ）の前記回転軸（Ｑ１）方向の他方側（Ｑ−）への移動範囲を制限する様に前記ハウジング（６０）に配設されて、前記回転子（１０）の前記第１固定子（２０）側への移動範囲を制限する第１ストッパ（７０ａＢ）を更に備えることを特徴とする回転電機装置。
【請求項１１】
請求項１〜６の何れかに記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、
ハウジング（６０）と、
前記ハウジングに固定された状態で、前記回転シャフト（４０Ｃ）を前記回転軸（Ｑ１）回りには回転自在で且つ前記回転軸方向には固定する様に支持する第１軸受け（５０ａＣ）および第２軸受け（５０ｂＣ）と、
を更に備え、
前記第１固定子（２０）および第２固定子（３０）は前記ハウジングに固定され、
前記回転子（１０Ｃ）は、前記回転シャフトに対して前記回転軸方向には相対的に移動可能で且つ前記回転軸回りには相対的に回転できない様に配設されることを特徴とする回転電機装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、
前記回転シャフト（４０Ｃ）は、前記第１固定子（２０）および前記第２固定子（３０）の間に配置する部分であって第１直径（ｄ３）を有する細径部分（４０ｄ）と、前記細径部分の両側の部分であって前記第１直径よりも大きい第２直径（ｄ４）を有する太径部分（４０ｅ）とを有し、
前記回転子（１０Ｃ）は、前記細径部分に対して前記回転軸（Ｑ１）方向には相対的に移動可能で且つ前記回転軸回りには相対的に固定される様に配設され、
前記第１ストッパ（７０ａＣ）は、前記細径部分と一方側（Ｑ＋）の前記太径部分（４０ｅ＋）との境界の段差により構成されることを特徴とする回転電機装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、
前記細径部分（４０ｄ）における前記回転軸（Ｑ１）に直交する断面は、非円形に形成され、
前記回転子（１０Ｃ）には、その前記回転軸方向の両側の面を貫通する様に、前記断面が嵌合する中心孔（１０ｎ）が形成され、その中心孔に前記細径部分が嵌挿されることを特徴とする回転電機装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、
前記細径部分（４０ｄ）における前記回転軸（Ｑ１）に直交する前記断面は、歯車形または星形であることを特徴とする回転電機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に搭載可能な回転電機装置に関し、特に回転シャフトを回転させる駆動機構と回転シャフトの回転を減速する減速機構とを備えた回転電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス低減による環境汚染やＣＯ２削減による温暖化対策として、内燃機関を駆動力とする自動車に駆動力用の回転電機（モータ）を組み込んだハイブリッド車両、または回転電機だけを駆動力とする電気自動車が各メーカから発売されている。
【０００３】
内燃機関と回転電機とのトルク分配の方式や回転電機の形式等には各種の形態があるが、中でも車輪を直接駆動することによりトランスミッションやクラッチ機構を無くすことができるインホイールモータに関する技術が特許文献１に公開されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献２や特許文献４に挙げられるように、インホイールモータ装置を配設するための空間の制限には厳しい要求がある。
【０００５】
またこの様なハイブリッド車両や電気自動車では、車両減速時には回転電機を発電機として機能させることで運動エネルギーの回収が行えるという利点があるが、安全確保の為に必要となる減速装置の制動力は、加速度の絶対値よりも減速度の絶対値の方が大きい性能を満足する必要があり、発電機の回生電力を全て蓄電池に回収するには、大容量の蓄電池が必要となるため、コスト高と車両の重量増とを招くという欠点がある。
【０００６】
この大容量の蓄電池の代替技術として、回転電機の制動時に、回転電機の電機子巻線を短絡させて回転電機に制動力が作用する様に、回転電機の界磁巻線に流れる界磁電流を制御する技術が特許文献３に開示されている。しかしそれでも制動力の確保の為に、回転電機の回生制御による制動力と、ディスクブレーキやドラムブレーキ等の機械的な減速装置による制動力とを兼用するのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2005-253250号公報
【特許文献２】特開2004-090822号公報
【特許文献３】特開2006-321397号公報
【特許文献４】特開2009-190440号公報
【特許文献５】特許第3932705号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、インホイールモータ形式にてディスクブレーキを配設すると、その配設のための更なる空間が必要となり、ホイール内または車両下部内に駆動機構を収めるのが困難になるという欠点や、バネ下部分の荷重が大きくなり操舵性や懸架性ともに悪化するという欠点を招く。
【０００９】
また回転電機は、内燃機関と比べて低速から大トルクを発揮できるという利点がある一方で、特許文献５に記載されるように、回転加速開始時（即ち車両発進時）に加速ショックを乗員に与えるという欠点がある。そのため、力行時の回転電機の発生トルクを簡易に抑制できる技術が求められている。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて発明されたものであり、第１に、駆動機構と減速機構とを備えて小型化・簡素化・低コスト化を図れる回転電機装置を提供することにある。また第２に、回転加速開始時の加速ショックを抑制できる回転電機装置を提供することにある。また第３に、大容量の蓄電池を搭載しなくても大きな減速トルクを確保できる回転電機装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する為に、本発明の第１の態様は、回転軸（Ｑ１）に沿って配置された回転シャフト（４０）と、前記回転軸方向の一方側（Ｑ＋）の面（２０ｄ）に前記回転軸回りに環状に配設された複数の巻線付き磁芯（２０ｅ）を有する第１固定子（２０）と、前記第１固定子に対する前記回転軸方向の一方側において前記第１固定子と間隔を空け、且つ前記第１固定子に対して相対的に固定される様に配置された第２固定子（３０）と、前記第１および前記第２固定子の間に配置する様に前記回転シャフトに配設され、前記第１固定子側の面（１０ｃ１）に前記回転軸回りに環状に配置されて界磁磁束を発生する複数の界磁部材（１０ｉ）を有し、前記回転軸方向に沿って前記第１固定子側または前記第２固定子側に移動自在である回転子（１０）と、前記回転子における前記第２固定子側の面（１０ｇ）および前記第２固定子における前記回転子側の面（３０ａ）の何れか一方の面に配設されたブレーキディスク（ＢＤ）と、前記回転子における前記第２固定子側の面（１０ｇ）および前記第２固定子における前記回転子側の面（３０ａ）の何れか他方の面に配設されたブレーキパッド（ＢＰ）と、を含むアキシャルギャップ型回転電機（９０）と、前記各巻線付き磁芯（２０ｅ）の巻線（２０ａ）に電流を選択的に流すインバータ手段（８０）と、前記インバータ手段を制御して前記各巻線に電流を選択的に流して電機子磁界を発生させて、前記回転子を回転制御する制御手段（１００）と、を備え、前記第１および前記第２固定子が前記回転子に作用する磁気力の合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）は、前記一方側（Ｑ＋）から前記他方側（Ｑ−）に向かう方向を正として、その値が正値と負値の間を選択的に取る様に、前記制御手段（１００）が前記インバータ手段を制御するものである。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の回転電機装置であって、前記制御手段（１００）は、前記インバータ手段（８０）を制御して前記各巻線（２０ａ）に流れる電流の電流値および位相角（β）を制御することで、前記合力の回転軸方向の成分（Ｆ１）に正値と負値との間の値を選択的に取らせるものである。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の回転電機装置であって、前記制御手段（１００）は、前記回転子（１０）の回転速度が所定の回転速度（ω1）以下の範囲で加速する場合は、前記合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）を負値にして前記回転子（１０）を前記第２固定子（３０）側に移動させることで前記ブレーキディスク（ＢＤ）を前記ブレーキパッド（ＢＰ）に押し当てる様にして、前記回転子の回転を加速させるものである。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の回転電機装置であって、前記制御手段（１００）は、前記回転子（１０）の加速中に前記所定の回転速度（ω1）を超えると、前記合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）を負値からゼロに向けて徐々に変化させて前記回転子を前記第１固定子（２０）側に徐々に移動させることで前記ブレーキディスク（ＢＤ）の前記ブレーキパッド（ＢＰ）への押し当てが低減する様にして、前記回転子の回転を加速させるものである。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第１または第２の態様に記載の回転電機装置であって、前記制御手段（１００）は、前記回転子（１０）が回生制御され、且つ前記合力の前記回転軸方向の成分（Ｆ１）を負値にして前記回転子を前記第２固定子（３０）側に移動させることで前記ブレーキディスク（ＢＤ）が前記ブレーキパッド（ＢＰ）に押し当てられる様にして、前記回転子の回転を減速させるものである。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の回転電機装置であって、前記各巻線付き磁芯（２０ｅ）の巻線（２０ａ）に流れる電流のうち、前記電機子磁界が前記界磁磁束を増減する成分をｄ軸電流とし、前記ｄ軸電流と位相が直交する成分をｑ軸電流とし、前記界磁磁束を弱める方向を前記ｄ軸電流の負値とし、回転トルクを弱める方向を前記ｑ軸電流の負値とし、前記制御手段（１００）は、前記各巻線に流れる電流の前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流が共に負値となる様に前記インバータ手段を制御するものである。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第１〜６の態様の何れかに記載の回転電機装置（２）であって、ハウジング（６０）と、前記ハウジング（６０）に固定された状態で、前記回転シャフトを前記回転軸（Ｑ１）方向に移動自在に支持する第１軸受け（５０ａ）および第２軸受け（５０ｂ）と、を更に備え、前記回転子（１０）は前記回転シャフト（４０）に固定され、前記第１固定子（２０）および第２固定子（３０）は前記ハウジングに固定されるものである。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載の回転電機装置（２）であって、前記回転シャフト（４０）において前記第１軸受け（５０ａ）と前記第１固定子（２０）との間に固定されて、前記回転子（１０）の前記第１固定子（２０）側への移動範囲を制限する第１ストッパ（７０ａ）を更に備えるものである。
【００１９】
本発明の第９の態様は、第１〜６の態様の何れかに記載の回転電機装置（２Ｂ）であって、ハウジング（６０）と、前記回転シャフト（４０）に対しては固定され、前記ハウジングに対しては、前記回転軸（Ｑ１）方向には移動可動で且つ前記回転軸方向に直交する方向には固定される様に配設された第１軸受け（５０ａＢ）および第２軸受け（５０ｂＢ）と、を更に備え、前記回転子（１０）は前記回転シャフト（４０）に固定され、前記第１固定子（２０）および第２固定子（３０）は前記ハウジングに固定されるものである。
【００２０】
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載の回転電機装置（２Ｂ）であって、前記第１軸受け（５０ａ）の前記回転軸（Ｑ１）方向の他方側（Ｑ−）への移動範囲を制限する様に前記ハウジング（６０）に配設されて、前記回転子（１０）の前記第１固定子（２０）側への移動範囲を制限する第１ストッパ（７０ａＢ）を更に備えるものである。
【００２１】
本発明の第１１の態様は、第１〜６の態様の何れかに記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、ハウジング（６０）と、前記ハウジングに固定された状態で、前記回転シャフト（４０Ｃ）を前記回転軸（Ｑ１）回りには回転自在で且つ前記回転軸方向には固定する様に支持する第１軸受け（５０ａＣ）および第２軸受け（５０ｂＣ）と、を更に備え、前記第１固定子（２０）および第２固定子（３０）は前記ハウジングに固定され、前記回転子（１０Ｃ）は、前記回転シャフトに対して前記回転軸方向には相対的に移動可能で且つ前記回転軸回りには相対的に回転できない様に配設されるものである。
【００２２】
本発明の第１２の態様は、第１１の態様に記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、前記回転シャフト（４０Ｃ）は、前記第１固定子（２０）および前記第２固定子（３０）の間に配置する部分であって第１直径（ｄ３）を有する細径部分（４０ｄ）と、前記細径部分の両側の部分であって前記第１直径よりも大きい第２直径（ｄ４）を有する太径部分（４０ｅ）とを有し、前記回転子（１０Ｃ）は、前記細径部分に対して前記回転軸（Ｑ１）方向には相対的に移動可能で且つ前記回転軸回りには相対的に固定される様に配設され、前記第１ストッパ（７０ａＣ）は、前記細径部分と一方側（Ｑ＋）の前記太径部分（４０ｅ＋）との境界の段差により構成されるものである。
【００２３】
本発明の第１３の態様は、第１２の態様に記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、前記細径部分（４０ｄ）における前記回転軸（Ｑ１）に直交する断面は、非円形に形成され、前記回転子（１０Ｃ）には、その前記回転軸方向の両側の面を貫通する様に、前記断面が嵌合する中心孔（１０ｎ）が形成され、その中心孔に前記細径部分が嵌挿されるものである。
【００２４】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載の回転電機装置（２Ｃ）であって、前記細径部分（４０ｄ）における前記回転軸（Ｑ１）に直交する前記断面は、歯車形または星形であるものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の態様によれば、回転子を回転制御しつつ回転子を第１固定子側また第２固定子側に移動できる。これにより回転子を回転制御しつつ、ブレーキディスクのブレーキパッドへの押付けまたはその解除を行う事ができる。即ち回転子（従って回転シャフト）を回転駆動する駆動機構と回転子を機械的に減速させる減速機構とを一体的に構成でき、これにより小型化・簡素化・低コスト化を図れる。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、各巻線に流れる電流の電流値または位相角の制御だけで、回転子の回転と機械的な減速とを制御できる。
【００２７】
本発明の第３の態様によれば、各巻線に流れる電流の電流値または位相角の制御だけで、回転子の回転と機械的な減速とを制御できる。
【００２８】
本発明の第４の態様によれば、ブレーキディスクとブレークパッドによる機械的な減速を伴う加速から、ブレーキディスクとブレークパッドによる機械的な減速を伴わない本格的な加速へとスムーズに移行できる。
【００２９】
本発明の第５の態様によれば、回生制御による回生ブレーキと、ブレーキディスクとブレークパッドによる機械的な減速とを併用して減速するので、小容量の蓄電池を搭載する場合でも大きな制動力を確保できる。
【００３０】
本発明の第６の態様によれば、ｄ軸電流およびｑ軸電流の制御だけで、回生制御による回生ブレーキと、ブレーキディスクとブレークパッドによる機械的な減速とを制御できる。
【００３１】
本発明の第７の態様によれば、低コストで簡便な構成で回転子を回転軸方向に移動自在にできる。
【００３２】
本発明の第８の態様によれば、低コストで簡便な構成で、第１ストッパを設ける事ができる。
【００３３】
本発明の第９の態様によれば、低コストで簡便な構成で、回転子を回転軸方向に移動可能にできる。
【００３４】
本発明の第１０の態様によれば、低コストで簡便な構成で、第１ストッパを設ける事ができる。
【００３５】
本発明の第１１の態様によれば、低コストで簡便な構成で、回転子を回転軸方向に移動可能にできる。
【００３６】
本発明の第１２の態様によれば、細径部分と太径部分との段差を第１ストッパとして利用するので、第１ストッパを別部材として備える必要が無くなる。
【００３７】
本発明の第１３および第１４の態様によれば、低コストで簡便な構成で、回転子を、前記細径部分に対して回転軸方向には相対的に移動可能で且つ回転軸回りには相対的に固定される様に配設できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態に係るインホイール装置１のモータ９０および車輪３の構成概略図である。
【図２】第１実施形態に係るインホイール装置１の制御回路１００およびインバータ８０の構成概略図である。
【図３】モータ９０の分解斜視図の概略図である。
【図４】スラスト力Ｆ１と位相角βとの関係の一例を示す図である。
【図５】モータ９０の加速時におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と回転速度指令値ω＊との関係の一例を示す図である。
【図６】モータ９０の加速時におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と回転速度指令値ω＊との関係の一例を示す図である。
【図７】モータ９０の加速時におけるスラスト力Ｆ１と回転速度指令値ω＊との関係の一例を示す図である。
【図８】モータ９０の減速時におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と回転速度指令値ω＊との関係の一例を示す図である。
【図９】モータ９０の減速時におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と回転速度指令値ω＊との関係の一例を示す図である。
【図１０】モータ９０の減速時におけるスラスト力Ｆ１と回転速度指令値ω＊との関係の一例を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係るインホイール装置１Ｂのモータ９０Ｂの構成概略図である。
【図１２】第３実施形態に係るインホイール装置１Ｃのモータ９０Ｃの構成概略図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１実施形態＞
この実施形態に係る回転電機装置は、回転シャフトを回転させる駆動機構と回転シャフトの回転を減速する減速機構とを備えたものであり、例えば、車輪のホイールの裏側に配置されて前記車輪を駆動するインホイールモータ装置に適用されている。
【００４０】
この実施形態のインホイールモータ装置１は、図１の様に、回転電機装置２を構成するモータ９０（図３参照）と、モータ９０の回転シャフト４０に同心軸状に配設された金属製のホイール３ａとを備えている。ホイール３ａは例えばゴム製のタイヤ３ｂと共に車輪３を構成する。図１は回転シャフト４０に平行かつその中心軸を含む、インホイールモータ装置の断面を示す。
【００４１】
回転電機装置２は、図２の様に、直流電源７０と、３相モータ９０と、直流電源７０の直流電力を３相交流電力に変換して３相モータ９０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに電流を供給するインバータ回路（インバータ手段）８０と、インバータ回路８０を制御する制御回路（制御手段）１００とを備えている。直流電源７０は交流電源とコンバータによって形成されてもよい。例えば電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、複数の電流センサ１２０ｕ，１２０ｖ、１２０ｗによって検出され、各電流センサ１２０ｕ，１２０ｖ、１２０ｗの検出結果に基づいて制御回路１００がインバータ回路８０を制御する。
【００４２】
モータ９０は、図１の様に、回転子１０が回転軸Ｑ１回りに回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向に移動自在に配設され、且つ回転子１０における回転軸Ｑ１方向の一方側Ｑ−に電機子巻線付きの第１固定子２０が配設され、回転子１０における回転軸Ｑ１方向の他方側Ｑ＋に電機子巻線無しの第２固定子３０が配設された構造を有するセンサレス型のアキシャルギャップ型回転電機である。この実施形態では、モータ９０は、回転軸Ｑ１が水平になる様に配置されている。
【００４３】
より詳細には、モータ９０は、図１および図３の様に、回転子１０と、第１および第２固定子２０，３０と、回転シャフト４０と、第１および第２軸受け５０ａ，５０ｂと、ハウジング６０と、第１ストッパ７０ａと、ブレーキディスクＢＤと、ブレーキパッドＢＰとを備えている。但し図３では回転シャフト４０と、第１および第２軸受け５０ａ，５０ｂと、ハウジング６０との図示を省略している。
【００４４】
ハウジング６０は、図１の様に、内部に収容空間を有する箱状に形成されており、その内部に各構成要素１０，２０，３０，４０，５０ａ，５０ｂ，７０ａ，ＢＤ，ＢＰが配設されている。ハウジング６０の一方側の面６０ａおよび反対側の面６０ｃにはそれぞれ孔６０ｂ，６０ｄが形成されており、各孔６０ｂ，６０ｄには、回転シャフト４０がその回転軸Ｑ１を中心に回転自在に挿通配置される。
【００４５】
回転子１０は、複数の界磁部材１０ｉと、複数のコア部材１０ｆと、保持部材１０ｈと、鋼板１０ｇとを備えている。但しコア部材１０ｆは図１に示された断面には現れない位置に配置されている。
【００４６】
各界磁部材１０ｉは、回転軸Ｑ１の周囲において相互に離間して環状に配置されている。各界磁部材１０ｉは、例えば平面視略台形状の板状に形成されており、界磁磁石１０ａと、コア部材１０ｃとを備えている。
【００４７】
界磁磁石１０ａは、例えばネオジム、鉄、ホウ素を主成分とした希土類磁石である。界磁磁石１０ａは、例えば平面視略台形状の板状に形成されている。ここでは、界磁磁石１０ａの前記略台形の下底に対応する辺１０ａ３は、円弧状に外周側に凸形成されている。界磁磁石１０ａは、その両側の主面１０ａ１，１０ａ２が磁極面となっている。各界磁磁石１０ａはそれぞれ、その両側の主面１０ａ１，１０ａ２が回転軸Ｑ１方向と略直交し、且つその下底に対応する辺１０ａ３が外側を向く様にして、回転軸Ｑ１の周囲において相互に離間して配置される。尚、各界磁磁石１０ａは、それらの同じ側（例えば回転軸Ｑ１方向のＱ−側）の主面（例えば主面１０ａ１）の磁極の極性が、回転軸Ｑ１に対する周方向Ｑ２に沿って交互に異なる様に、配置される。
【００４８】
コア部材１０ｃは、磁性材（例えば鉄等の軟磁性材）により、界磁磁石１０ａと例えば同形同大の平面視形状（ここでは略台形状）の板状に形成されている。コア部材１０ｃは、界磁磁石１０ａの一方の主面１０ａ１に配設されている。
【００４９】
各コア部材１０ｆは、磁性材（例えば鉄等の軟磁性材）により例えば略直方体状に形成されている。各コア部材１０ｆは、その長手方向が回転軸Ｑ１に対する径方向Ｑ３に沿う様にして、隣り合う各界磁部材１０ｉの間に配置される。
【００５０】
保持部材１０ｈは、複数の界磁部材１０ｉおよび複数のコア部材１０ｆを保持するものである。保持部材１０ｈは、非磁性材料、例えば非磁性金属からなり、内周枠部１０ｊと、外周枠部１０ｋと、複数の連結部１０ｍとを備えている。
【００５１】
内周枠部１０ｊは、環状（例えば略円環板状）に形成されている。ここでは内周枠部１０ｊの外周形状は、回転軸Ｑ１方向に沿って見た平面視で、例えば略六角形状に形成されている。また外周枠部１０ｋは、環状（例えば円環状）に形成されており、内周枠部１０ｊの外周側に同心軸状に配置される。内周枠部１０ｊの中央孔１０ｎには、回転シャフト４０が同心軸状に挿通されて固設される。
【００５２】
回転シャフト４０は、回転軸Ｑ１に沿って配置されており、その回転軸Ｑ１方向の一方側Ｑ−が第１軸受け５０ａにより支持され、その回転軸Ｑ１方向の他方側Ｑ＋が第２軸受け５０ｂにより支持されている。より詳細には、第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ａはそれぞれ、ハウジング６０に固定された状態で、回転シャフト４０を、回転軸Ｑ１回りに回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向に移動自在に支持している。
【００５３】
この様な軸受けとして、第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂは、例えば焼結含油軸受けが使用される。即ち第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂは、鉄などからなる焼結材料により多孔子を含む様に形成され、その多孔子に潤滑油が含浸される。そして第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂの各々の内径は、回転シャフト４０の外径よりも若干（例えば数μｍ〜数十μｍ程度）大きく設計されており、これにより回転シャフト４０が第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂの内径部に挿通された状態で回転すると、その回転によるポンプ作用により、回転シャフト４０と各軸受け５０ａ，５０ｂとの接触部分付近の隙間において前記多孔子に含浸された潤滑油が染み出し、その潤滑油により回転シャフト４０が支持される。この様に回転シャフト４０が潤滑油で支持されることで、回転シャフト４０は、上記の様に、回転軸Ｑ１回りに回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向に移動自在に支持される。
【００５４】
またここでは、ハウジング６０の一方側Ｑ−の内面６０ｇには凹部６０ｈが形成されており、その凹部６０ｈ内に第１軸受け５０ａが例えば圧入されて嵌合配設されることで、第１軸受け５０ａはハウジング６０に固定されている。またハウジング６０の他方側Ｑ＋の内面６０ｅには凹部６０ｆが形成されており、その凹部６０ｆ内に第２軸受け５０ｂが例えば圧入されて嵌合配設されることで、第２軸受け５０ｂはハウジング６０に固定されている。尚、孔６０ｂは凹部６０ｈの底部に形成され、また孔６０ｄは凹部６０ｆの底部に形成されている。この様に回転シャフト４０が第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂに支持されることで、回転子１０は、回転軸Ｑ１方向に沿って一方側Ｑ−側または他方側Ｑ＋に移動自在にハウジング６０に配設されている。この様な構成により、低コストで且つ簡便な構成で、回転子１０が回転軸Ｑ１方向に移動可能できる。
【００５５】
尚、回転シャフト４０は、図１の様に、シャフト本体４０ａと、車輪３（より詳細にはホイール３ａ）が取り付けられる取付部４０ｂとを備えている。シャフト本体４０ａは円柱状である。取付部４０ｂは、シャフト本体４０ａの他方側Ｑ＋の一端部の外周面において、シャフト本体４０ａの径方向Ｑ３に張り出す様に周設されている。また取付部４０ｂの他方側Ｑ＋の面４０ｃには、車輪３を締結するための複数の雄ねじ部４０ｋが、回転軸Ｑ１回りに環状に立設されている。尚ここでは、取付部４０ｂは、回転軸Ｑ１方向から見た輪郭が例えば円形状に形成されており、シャフト本体４０ａに対して同心軸状に設けられている。
【００５６】
タイヤ３ｂは、ホイール３ａの外周に配設されている。ホイール３ａには、取付部４０ｂの複数の雄ねじ部４０ｅに対応する複数の孔３ｅが形成されている。これらの孔３ｅは、回転軸Ｑ１方向の両側におけるホイール３ａの面３ｃ，３ｄを貫通し且つ回転軸Ｑ１回りに環状に配置する様に形成されている。各雄ねじ部４０ｋがそれぞれそれに対応する孔３ｅに貫挿する様に、ホイール３ａの裏面３ｄ側において取付部４０ｂの面４０ｃが当接され、この状態で、ナット４ａがホイール３ａの面３ｃ側から雄ねじ部４０ｋに螺合される。これにより各ナット４ａと取付部４０ｂとによりホイール３ａが狭持されて、ホイール３ａが取付部４０ｂに取り付けられる。タイヤ３ｂは公知の手法にてホイール３ａに取り付けられる。
【００５７】
回転子１０において、各連結部１０ｍは、内周枠部１０ｊと外周枠部１０ｋとの間においてほぼ径方向Ｑ３に沿って配置されて、内周枠部１０ｊと外周枠部１０ｋとを連結する。隣り合う各連結部１０ｍの間隔は、相対的に小さい間隔と相対的に大きい間隔とが周方向Ｑ２に沿って交互に繰り返されている。前記相対的に小さい間隔に対応する区間１０ｐ１には、コア部材１０ｆが嵌合配設され、前記相対的に大きい間隔に対応する空間１０ｐ２には、界磁部材１０ｉが嵌合配設される。
【００５８】
即ち各界磁部材１０ｉは、回転軸Ｑ１の周囲に相互に離間して環状に配置し、且つ界磁磁石１０ａの一方側Ｑ＋の主面１０ａ２が保持部材１０ｈの同側Ｑ＋の主面１０ｈ２から露出すると共にコア部材１０ｃの他方側Ｑ−の主面（磁極面）１０ｃ１が保持部材１０ｈの同側Ｑ−の主面１０ｈ１から露出した状態で、保持部材１０ｈに配設される。またコア部材１０ｆは、保持部材１０ｈの両側の主面１０ｈ１，１０ｈ２の間を貫通する様に、隣り合う各界磁部材１０ｉの間に配設される。
【００５９】
鋼板１０ｇは、磁性材（例えば鉄等の軟磁性材）により例えば略環板状（例えば円環板状）に形成されており、各界磁磁石１０ａの主面１０ａ２を被覆する様に、保持部材１０ｈの一方側Ｑ＋の面に同心軸状に配設される。
【００６０】
第１固定子２０は、例えば、バックヨーク２０ｃと、複数の巻線付き磁芯２０ｅとを有している。第１固定子２０は、例えば、回転子１０と第１軸受け５０ａとの間において、ハウジング６０に固定されて配設されている。
【００６１】
バックヨーク２０ｃは、例えば略環板状（例えば円環板状）に形成され、その中央孔２０ｆに、回転シャフト４０が回転軸Ｑ１回りに回転自在に挿通されている。バックヨーク２０ｃは、回転子１０と第１軸受け５０ａとの間において、回転子１０と同心軸状に配置する様にハウジング６０に固定されて配設されている。
【００６２】
各巻線付き磁芯２０ｅはそれぞれ、電機子磁芯２０ｂと電機子巻線２０ａとを備えている。電機子磁芯２０ｂは、例えば略台形柱状に形成されており、その外周に電機子巻線２０ａが巻回されている。電機子磁芯２０ｂは、バックヨーク２０ｃの回転子１０側の主面２０ｄにおいて、その略台形の下底に対向する側面２０ｂ３が外側を向く様にして、回転軸Ｑ１の周りに環状に複数配置されている。尚、電機子磁芯２０ｂは、図１の様に、電機子巻線２０ａが巻回される例えば略台形柱状の磁芯本体部２０ｂ１と、磁芯本体部２０ｂ１の回転子１０側の面に、磁芯本体部２０ｂ１の外周側に張り出す様に磁芯本体部２０ｂ１と一体的に形成された例えば略台形板状の幅広磁芯部２０ｂ２とを有している。
【００６３】
電機子巻線２０ａは、電機子磁芯２０ｂの外周に絶縁体（図示省略）を介して巻回される。尚、本願では特に断りのない限り、電機子巻線２０ａは、これを構成する導線の１本１本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指すものとする。また、巻始めおよび巻終わりの引出線、および、それらの結線も図面においては省略している。各電機子巻線２０ａは、モータを構成する様に配線接続されて、モータ９０に備えられた各相Ｕ，Ｖ，Ｗ毎の電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ（図２参照）に接続される。
【００６４】
第２固定子３０は、磁性材により例えば略環板状（例えば円環板状）に形成されており、その中央孔３０ｃに、回転シャフト４０が回転軸Ｑ１回りに回転自在に挿通される。第２固定子３０は、例えば、回転子１０と第２軸受け５０ｂとの間において、回転子１０と同心軸状に配置する様にハウジング６０に固定されて配設されている。
【００６５】
第１ストッパ７０ａは、回転子１０の第１固定子２０側への移動範囲を制限するものである。第１ストッパ７０ａは、例えば、回転シャフト４０において第１軸受け５０ａと第１固定子２０との間に固定されており、回転シャフト４０と共に（従って回転子１０と共に）回転軸Ｑ１方向に移動し、第１ストッパ７０ａが第１軸受け５０ａに当接することで、回転子１０の第１固定子２０側への移動範囲を制限する。この様な構成により、簡便な構成で、第１ストッパ７０ａを設ける事ができる。
【００６６】
尚、回転子１０が第１固定子２０側に移動した際に回転子１０が第１固定子２０と接触しない様に、第１ストッパ７０ａと第１軸受け５０ａとの間隔Ｇ１は、第１固定子２０と回転子１０との間の間隔（より詳細には電機子磁芯２０ｅの端面２０ｇとコア部材１０ｃの主面１０ｃ１との間の間隔）ｄ１よりも小さく設定されている。
【００６７】
ブレーキディスクＢＤは、例えば金属部材により、その中央に孔ＢＤｂを有する円板状に形成されている。ブレーキディスクＢＤは、回転子１０の第２固定子３０側の面（換言すれば鋼板１０ｇの第２固定子３０側の面）１０ｑおよび第２固定子３０の回転子１０側の面３０ａの何れか一方（図１では面１０ｑ）に、同心軸状に配設されている。
【００６８】
ブレーキパッドＢＰは、例えばレジンモールド材（樹脂による成型）または焼結材（紛体冶金）により平板状に形成されている。ブレーキパッドＢＰは、回転子１０の第２固定子３０側の面１０ｑおよび第２固定子３０の回転子１０側の面３０ａの何れか他方（図１では面３０ａ）に、回転軸Ｑ１回りに互いに環状に複数配設されている。図３では、各ブレーキパッドＢＰは、一例として、界磁磁石１０ａと同様に、例えば平面視略台形状の板状に形成されており、その下底に対応する辺ＢＰａが外側を向く様にして、回転軸Ｑ１の周囲において相互に離間して配置される。
【００６９】
このモータ９０では、回転子１０，第１固定子２０および第２固定子３０により回転シャフト４０を回転させる駆動機構が構成される。また回転子１０，第１固定子２０、第２固定子３０、ブレーキディスクＢＤおよびブレーキパッドＢＰにより、回転シャフト４０を減速する減速機構が構成される。
【００７０】
即ちインバータ回路８０から各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗを介して各電機子巻線２０ａに電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されることで、各電機子巻線２０ａが励磁される。この励磁した電機子巻線２０ａと回転子１０の各界磁部材１０ｉとの間で磁気力が発生し、この磁気力により回転子１０が回転軸Ｑ１回りに回転され、この回転力が回転シャフト４０を回転させて、車輪３が回転駆動される。
【００７１】
従来技術のブレーキキャリパーとして機能する先記機構においては、従来技術の適用が選択の上で搭載できる。例えば、ブレーキディスクＢＤの放熱性能の向上の為に、モータ９０の電磁性能が劣化しない範囲内の径にて、ブレーキディスクＢＤにＱ１方向に貫通穴を設けて表面積を拡大することもできる。ブレーキディスクＢＤの放熱時間を増やすために、ブレーキパッドＢＰの数を、モータ９０の磁極数より減らすことも可能である。但し、従来技術のキャリパー機構に対して、本発明はモータ９０と兼用している為、ブレーキディスクＢＤとブレーキパッドＢＰとの平面度の歪みはモータ９０のエアギャップの歪みに繋がるため、平面度維持の観点からは磁極数の偶数分の１の数を、円周等分に配置すると良い。乃至は偶数個の数を、おなじく円周等分に配置するのでも良い。ブレーキパッドＢＰの磨耗粉排出用として、ブレーキディスクＢＤを回転軸Ｑ１方向から見た際に、Ｑ３方向へ広がりながら螺旋状を描く溝を設けても良い。
【００７２】
また回転子１０が回転軸Ｑ１方向に移動自在になっており、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値または位相角βに応じて、回転子１０と第１固定子２０および第２固定子３０との間に作用する磁気力の合力の回転軸Ｑ１方向の成分（スラスト力）が負値と正値との間の値を取り、このスラスト力により回転子１０が第２固定子３０側に接近または離間される。そして回転子１０が第２固定子２０側に接近することで、レーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに押し付けられて、回転シャフト４０の回転（従って車輪３の回転）が減速される。尚ここでは、スラスト力が負値を取る場合だけレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに当接し、スラスト力の負値の範囲でスラスト力の絶対値が増大するほど、レーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに強く押し付けられる。
【００７３】
尚、このモータ９０は、図４の様に、モータ９０の無通電状態（即ちモータ９０の停止状態）では、スラスト力Ｆ１が負値（初期値）Ｆｓ（図４ではＦｓ≒−８０）となる様に設計されている。またモータ９０の通電状態（即ちモータ９０の回転状態）では、モータ９０の出力トルクが少なくとも一定の範囲内で、各巻線２０ａに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの位相角βに応じてスラスト力Ｆ１が正値から負値に変化する様に設計されている。尚、スラスト力Ｆ１は、回転軸Ｑ１方向の一方側（第２固定子３０側）Ｑ＋から他方側（第１固定子２０側）Ｑ−に向かう方向を正としている。
【００７４】
上記の設計に際しては、例えば、回転子１０と第１固定子２０および第２固定子３０との間の間隔ｄ１，ｄ２を調整してもよく、また鋼板１０ｇの厚みを調整してもよく、また磁芯２０ｅの回転子１０側の面２０ｇおよび第２固定子３０の回転子１０側の面３０ａの各々の形状または材質を変更してもよく、また各面２０ｇ，３０ａでの磁束密度を調整してもよく、また各面２０ｇ，３０ａを回転軸Ｑ１方向に対して傾斜させてもよい（尚、この実施形態では各面２０ｇ，３０ａは回転軸Ｑ１方向に対して直交している）。
【００７５】
尚、図４では、モータ９０の出力トルクが０[Ｎｍ]（無負荷状態）の場合（グラフｇ５）、０．５[Ｎｍ]の場合（グラフｇ４）、１．０[Ｎｍ]の場合（グラフｇ３）、２．０[Ｎｍ]の場合（グラフｇ２）および３．０[Ｎｍ]の場合（グラフｇ１）のスラスト力Ｆ１と位相角βとの関係が示されている。またモータ９０の出力トルクが１．０[Ｎｍ]の場合および２．０[Ｎｍ]の場合では、スラスト力Ｆ１は位相角βに応じて正値から負値に変化し、０．５[Ｎｍ]の場合および１．０[Ｎｍ]の場合では、スラスト力Ｆ１は位相角βの全範囲で負値となる様に設計されている。
【００７６】
インバータ回路８０は、図２の様に、複数（ここでは６個）のスイッチ素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２を備えている。各スイッチ素子ＳＵ１，ＳＵ２は、互いに直列接続された状態で直流電源７０の陽極および陰極間に接続されており、それらの間の電位が３相負荷９０のＵ相電極１１ｕに印加されている。また各スイッチ素子ＳＶ１，ＳＶ２は、互いに直列接続された状態で直流電源７０の陽極および陰極間に接続されており、それらの間の電位がモータ９０のＶ相電極１１ｖに印加されている。また各スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、互いに直列接続された状態で直流電源７０の陽極および陰極間に接続されており、それらの間の電位がモータ９０のＷ相電極１１ｗに印加されている。
【００７７】
各スイッチ素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２はそれぞれ、トランジスタＴと、トランジスタＴの主電極間に設けられたダイオードＤとを備えている。ダイオードＤは、その通電方向が、トランジスタＴの通電方向に対して逆向きになる様にトランジスタＴの主電極間に設けられている。各スイッチ素子の制御電極Ｇはそれぞれ、制御回路１００に接続されている。スイッチ素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２としては、還流ダイオードを備えたＩＧＢＴ等を使用する事ができる。
【００７８】
このインバータ回路８０は、制御回路１００により、各スイッチ素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２の制御電極Ｇに電圧が印加されて、それら各スイッチ素子の導通／非導通が制御される。これにより直流電源７０の直流電力が３相交流電力に変換されて、モータ９０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに電流が供給されて、モータ９０が回転駆動される。
【００７９】
制御回路１００は、モータ９０に流れる各電流（即ち各巻線２０ａに流れる電流）Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいてモータ９０の回転速度を求める。また制御回路１００は、（ｉ）モータ９０の回転速度ωが回転速度指令値ω＊に一致する様に、且つ（ii）回転子１０がモータ９０の回転速度ωおよび回転速度ωの加減速に応じて回転軸Ｑ１方向に移動する様にスラスト力Ｆ１を制御する様に、インバータ回路８０を制御する。
【００８０】
より詳細には、上記（ii）では、制御回路１００は、（ii−１）モータ９０の回転速度ωが所定の回転速ω１以下（即ち低速回転領域）の範囲でモータ９０の回転を加速させるとき（例えば発進持）は、スラスト力Ｆ１を負値にして回転子１０を第２ステータ３０側に移動させることでブレーキディスクＢＤをブレークパッドＢＰに押し当てながら（即ち減速機構によるブレーキを掛けながら）モータ９０の回転を加速させる様に、インバータ回路８０を制御する。これにより加速時のショックを抑えつつゆっくりと加速する事ができる。
【００８１】
そして制御回路１００は、（ii−２）モータ９０の回転の加速中に所定の回転速度ω１を超えると、スラスト力Ｆ１を負値から正値側に向けて徐々に変化させて回転子１０を第１固定子２０側に徐々に移動させることでブレーキディスクＢＤのブレーキパッドＢＰへの押し当てを低減させながら回転子１０の回転が加速する様に、インバータ回路８０を制御する。これにより減速機構による機械的な減速を伴う加速から、減速機構による機械的な減速を伴わない本格的な加速へとスムーズに移行できる。
【００８２】
また制御回路１００は、（ii−３）モータ９０を減速するときは、回転子１０が回生制御され、且つスラスト力Ｆ１を負値にして回転子１０を第２固定子３０側に移動させることでブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに押し当りながら（即ち減速機構によるブレーキを併用しながら）回転子１０の回転が減速する様に、インバータ回路８０を制御する。これにより回生ブレーキと減速機構によるブレーキとを併用して減速できるので、小容量の蓄電池を搭載する場合でも大きな制動力（減速トルク）を確保できる。
【００８３】
尚、上記（ii）の様にスラスト力Ｆ１を制御するために、制御回路１００は、インバータ回路８０を制御して各巻線２０ａに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値および位相角βを制御することで、スラスト力の値が正値と負値との間を選択的に取る事ができる様に設定されている。
【００８４】
制御回路１００は、図２の様に、回転速度指令値生成部１００ｊと、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄと、ｄ軸電圧指令値生成部１００ｅと、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆと、ｑ軸電圧指令値生成部１００ｇと、第１の座標変換部１００ａと、第２の座標変換部１００ｈと、ＰＷＭ信号発生部１００ｉと、第３の座標変換部１００ｂと、第４の座標変換部１００ｃと、位置推定出部１００ｋと、回転速度算出部１００ｍと、初期回転推定部１００ｑとを備えている。
【００８５】
ＰＷＭ信号生成部１００ｉは、モータ９０の回転起動の直前に、インバータ回路８０の各制御電極ＧにＰＷＭ信号を印加して、インバータ回路８０からモータ９０の各電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗのうちの所定の２つ（例えば１１ｖ，１１ｗ）に所定の電圧（例えばモータ９０が動作反応しない程度の高周波電圧）を印加させる。これにより、モータ９０の回転停止状態で、モータ９０の各電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗのうちの所定の１つ（例えば１１ｕ）に電圧を発生させる。以後、前記所定の電圧が印加されなかった相を非導通相（ここではＵ相）と呼ぶ。
【００８６】
初期回転位置推定部１００ｑは、各電流センサ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗのうちのモータ９０の非通電相に対応する電流センサの検出結果および非導通相の電極に発生した電圧を用いて、回転子２０の初期回転位置θ０を検出する。より詳細には、モータ９０のインダクタンスはモータ９０の回転位置θに依存するので、初期回転位置推定部１００ｑは、非通電相に対応する電流センサの検出結果および非導通相の電極に発生した電圧からモータ９０のインダクタンスを推定し、その推定値からモータ９０の初期回転位置θ０を推定する。
【００８７】
第３の座標変換部１００ｂは、各電流センサ１２０ｖ，１２０ｗにより検出された電流Ｉｖ，Ｉｗに対し、所定の座標変換（即ち各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応する３軸の３次元座標系からα軸およびβ軸の２次元座標系（２相直交固定子座標系）への座標変換）を行って、α軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβを算出する。
【００８８】
第４の座標変換部１００ｃは、第２の座標変換部１００ｈにより算出された後述のＶ相電圧指令値Ｖｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に対し、所定の座標変換（即ち各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応する３軸の３次元座標系からα軸およびβ軸の２次元座標系（２相直交固定子座標系）への座標変換）を行って、α軸電圧指令値Ｖα＊およびβ軸電圧Ｖβ＊を算出する。
【００８９】
位置推定部１００ｋは、第３の座標変換部１００ｂにより算出されたα軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβと、第４の座標変換部１００ｃにより算出されたα軸電圧指令値Ｖα＊およびβ軸電圧指令値Ｖβ＊とに基づいて、モータ９０の回転時の回転位置（位置推定値）θを算出する。
【００９０】
回転速度算出部１００ｍは、モータ９０の回転起動の直前は、初期回転位置推定部１００ｇにより推定された初期回転位置θ０に基づいて、またモータ９０の回転時は、位置推定部１００ｋにより推定された回転位置θに基づいて、モータ９０の回転速度ωを算出する。
【００９１】
第１の座標変換部１００ａは、各電流センサ１２０ｕ，１２０ｖ，１２０ｗにより検出された各電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対し、モータ９０の回転起動の直前は、初期位置推定部１００ｇにより算出された初期回転位置θ０を用いて、またモータ９０の回転時は、位置推定部１００ｋにより算出された回転位置θを用いて所定の座標変換（即ち各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応する３軸の３次元座標系からｄ軸およびｑ軸の２次元座標系への座標変換）を行って、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。
【００９２】
尚、ｄ軸は、界磁磁石１０ａが発生させる界磁磁束の向きに取った軸であり、ｑ軸は、ｄ軸に直交する軸である。ｄ軸電流Ｉｄは、電機子巻線２０ａの励磁により発生する磁界（電機子磁界）のｄ軸方向に寄与する電流成分であり、ｑ軸電流Ｉｑは、電機子巻線２０ａの励磁により発生する磁界のｑ軸方向に寄与する電流成分である。
【００９３】
回転速度指令値生成部１００ｊは、モータ９０を所望の回転速度ωで回転させるための回転速度指令値ω＊を生成する。
【００９４】
ｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、回転速度指令値生成部１００ｊからの回転速度指令値ω＊が低減しない場合は、回転速度算出部１００ｍにより算出された回転速度ωが、回転速度指令値生成部１００ｊからの回転速度指令値ω＊に近づく様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。具体的には、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、回転速度ωと回転速度指令値ω＊との偏差を比例積分微分演算（ＰＩＤ）してｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。またｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、回転速度指令値ω＊が低減した場合（即ちモータ９０の回転を減速する場合）は、回転速度検出部１００ｍで算出される回転速度ωが回転速度指令値ω＊の低減後の値に一致するまでの間、モータ９０を回生制御するべくｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が負値となる様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。これによりモータ９０の減速時には、回生ブレーキが掛けられる。
【００９５】
ｑ軸電圧指令値生成部１００ｇは、第１の座標変換部１００ａにより算出されたｑ軸電流Ｉｑが、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆにより生成されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に近づく様に、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。具体的には、ｑ軸電圧指令値生成部１００ｇは、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との偏差を比例積分微分演算（ＰＩＤ）してｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。
【００９６】
ｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、モータ９０の回転速度ωおよび出力トルクに応じて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。尚ここでは、回転速度ωは回転速度指令値ω＊に一致する様に制御されるので、回転速度ωの代わりに回転速度指令値ω＊に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が生成される。またモータ９０の出力トルクはｑ軸電流Ｉｑと相関を有し、ｑ軸電流Ｉｑはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に一致する様に制御されるので、出力トルクの代わりにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に応じてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が生成される。
【００９７】
より詳細には、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、回転速度指令値ω＊が第１回転速度ω１以下の範囲で上昇する場合（即ちモータ９０が第１回転速度ω１以下の範囲で加速する場合）は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に基づいて、スラスト力Ｆ１を負値にするべくｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が負値になる様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。即ちスラスト力Ｆ１を負値にするｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の値は、モータ９０の出力トルク（従ってｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の値）によって変化する。例えば図４の様に、出力トルクが３．０Ｎｍの場合は、位相角βが３７°以上の範囲でスラスト力Ｆ１は負値となるので、この場合は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に対して位相角βが３７°以上となる所定の負値に生成される。尚、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄには、ｑ軸電流指令値Ｉｑの値と、その値に対してスラスト力Ｆ１が負値となるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の値との対応関係が設定されており、この対応関係に基づいて、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、ｑ軸電流指令値Ｉｑから、スラスト力Ｆ１が負値になるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。これによりブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに押し当てられながら（即ち減速機構によるブレーキが掛けられながら）、モータ９０が加速される。尚、ω１は、例えば低中速回転領域に含まれる回転速度を想定している。
【００９８】
そしてｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、回転速度指令値ω＊が第１回転速度ω１を超えて更に上昇すると、スラスト力Ｆ１を負値からゼロに向けて徐々に変化させるべくｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が負値から正値側に徐々に変化する様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。これによりモータ９０は、減速機構によるブレーキが徐々に弱められながら加速される。これによりモータ９０は、減速機構によるブレーキが掛けられることで安定した加速状態から減速機構によるブレーキが完全に解除された本格的な加速状態にスムーズに移行する。
【００９９】
またｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、回転速度指令値ω＊が低減した場合（即ちモータ９０の回転を減速する場合）は、回転速度検出部１００ｍで算出される回転速度ωが回転速度指令値ω＊の低減後の値に一致するまでの間、スラスト力Ｆ１を負値にするべくｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が負値となる様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。これによりモータ９０の減速時には、減速機構によるブレーキが掛けられる。
【０１００】
ｄ軸電圧指令値生成部１００ｅは、第１の座標変換部１００ａにより算出されたｄ軸電流Ｉｄが、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄにより生成されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に近づく様に、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成する。具体的には、ｄ軸電圧指令値生成部１００ｅは、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊との偏差を比例積分微分演算（ＰＩＤ）してｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成する。
【０１０１】
第２の座標変換１００ｈは、ｄ軸電圧指令値生成部１００ｅおよびｑ軸電圧指令値生成部１００ｇにより生成されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に対し、モータ９０の回転起動前は、初期位置推定部１００ｇにより算出された初期回転位置θ０を用いて、またモータ９０の回転時は、位置推定部１００ｋにより算出された回転位置θを用いて所定の座標変換（即ちｄ軸およびｑ軸の２次元座標系から各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応する３軸の３次元座標系への座標変換）を行って、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｕ＊およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊を算出する。
【０１０２】
またＰＷＭ信号生成部１００ｉは、モータ９０の回転時は、インバータ回路８０の各制御電極ＧにＰＷＭ信号を印加して、モータ９０の各相電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗにそれぞれ、第３の座標変換部１００ｂにより算出された各相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に一致する電圧が印加される様に、インバータ回路８０を制御する。これにより、モータ９０の回転速度ωが回転速度指令値ω＊に一致する様に制御される。
【０１０３】
次に図５〜図１０に基づいて、モータ９０の回転（従って車輪３の回転）を加速および減速させる場合の動作について、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆおよびｄ軸電流指令値生成部１００ｄの動作を中心に説明する。まずモータ９０の回転を加速させる場合の動作を説明する（図５〜図７参照）。以下では、説明便宜上、モータ９０の停止状態から加速する場合で説明する。
【０１０４】
モータ９０を停止させる場合は、回転速度指令値ω＊がゼロにされる。そして回転速度指令値ω＊がゼロにされると、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、図５の様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をゼロにし、またｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、図６の様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をゼロにする。これにより各電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはゼロに制御されて、モータ９０の回転速度ωはゼロに制御される（即ちモータ９０は停止される）。この状態では、図７の様に、スラスト力Ｆ１は負値Ｆｓとなり、回転子１０は第２固定子３０側に移動して、ブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに押し当てられる為、通電することなくパーキングブレーキの作用が行われている。尚、必ずしも停止時にＩｄ＝０とする必要はなく、坂道発進停止時等では、Ｉｄ＜０としていてもよいが、減磁の観点から許容限界値であるマイナス値の−Ｉｄmaxを超える通電は回避すべきである。
【０１０５】
そしてモータ９０を停止状態から加速させる場合は、回転速度指令値ω＊がゼロから上昇される。回転速度指令値ω＊がゼロから第１回転速度ω１に達するまでの間（即ちモータ９０が或る程度の回転速度ω１に達するまでの間）は、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、回転速度指令値ω＊と回転速度ωとの差がゼロになる様にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。ここでは一例として、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、図６の様に、回転速度指令値ω＊の上昇に伴って上昇する様に生成される。またこの間、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の値に対してスラスト力Ｆ１が負値（例えば一定の負値）になる様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。ここでは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、図５の様に、スラスト力Ｆ１を一定の負値にするべくｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の上昇に伴って負値の範囲で絶対値が増大する様にｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。即ち図４の様に、スラスト力Ｆ１が一定の負値となる位相角βの値は、モータ９０の出力トルク（従ってｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）の上昇に伴って増大する。そのため、スラスト力Ｆ１を一定の負値にするために、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の上昇に伴って負値の範囲で絶対値が増大する様に生成される。
【０１０６】
よってこの間では、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の上昇によりｑ軸電流Ｉｑが上昇してモータ９０の出力トルクが上昇し、これにより回転速度ωが上昇される（即ちモータ９０の回転が加速される）。その際、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊（従ってｑ軸電流Ｉｄ）がスラスト力Ｆ１が一定の負値になる様に制御されることで、スラスト力Ｆ１が一定の負値（例えばＦ１ａ）になり、これにより回転子１０が第２固定子３０側に移動されて、ブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに一定の力で押し付けられる。即ちモータ９０は、減速機構により一定の力でブレーキが掛けられることで安定して加速される。
【０１０７】
そして回転速度指令値ω＊の第１回転速度ω１を超えると、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、図６の様に、例えば引き続き、回転速度指令値ω＊の上昇に伴って上昇する様にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成る。またｄ軸電流指令値生成部１００ｆは、図５の様に、スラスト力Ｆ１を負値からゼロに向けて減少させるべくｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が負値から正値側に向けて変化する様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。尚ここでは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、負値から正値側に変化して行きゼロに達すると、例えば、ゼロに維持される様に生成される。
【０１０８】
よってこの間では、図７の様に、スラスト力Ｆ１は、回転速度指令値ω＊の上昇に伴って、負値側から正値側に向けて変化してゼロクロスする。これにより、ブレーキディスクＢＤのブレーキパッドＢＰへの押し付けが徐々に弱められて最終的にゼロになる。これによりモータ９０は、或る程度の回転速度ω１に達すると、減速機構により一定の力でブレーキが掛けられることで安定した加速状態から、減速機構によるブレーキが完全に解除された本格的な加速状態にスムーズに移行する。この様にしてモータ９０の回転（従って車輪３の回転）が加速される。尚、図７では、この間のスラスト力Ｆ１は一定に図示されているが、必ずしも一定である必要はない。
【０１０９】
次にモータ９０の回転を減速させる場合の動作を説明する。以下では、説明便宜上、回転速度ω（従って回転速度指令値ω＊）がω２からω３に減速する場合で説明する（図８〜図１０参照）。
【０１１０】
回転速度指令値ω＊がω２のときは、ｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、図８および図１０の様に、スラスト力Ｆ１を非負値（図１０ではゼロ）にするべくｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が例えば正値（例えばＩｄ２）になる様に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。またｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、回転速度指令値ω＊（ここではω＊＝ω２）と回転速度ωとの差がゼロになる様にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。ここではｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、図９の様に、回転速度ωがω２となる様に所定値Ｉｑ１に生成される。よってこの間は、スラスト力Ｆ１が非負値（ここではゼロ）となり、これにより回転子１０は第２固定子３０側に移動されないので、ブレーキディスクＢＤはブレーキパッドＢＰに押し付けられない。即ちモータ９０は、減速機構によるブレーキが掛けられない状態で回転速度ω２で回転される。
【０１１１】
そして回転速度指令値ω＊がω２からω３に低減されると、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、図９の様に、回転速度指令値ω＊の値（ここでは低減後の値ω３）に基づいて、モータ９０を回生制御するべくｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が負値（例えば所定値Ｉｑ２）となる様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。またｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、図８の様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の値に対してスラスト力Ｆ１が負値になる様に（換言すればｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が負値（例えば所定値Ｉｄ１）となる様に）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。よってこの間では、モータ９０が回生制御されることで、モータ９０に回生ブレーキが掛けられる。またスラスト力Ｆ１が負値（例えばＦ１ｂ）になることで、回転子１０が第２固定子３０側に移動され、これによりブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに押し付けられて、減速機構によるブレーキが掛けられる。これらにより、回生制御による回生ブレーキと、減速機構によるブレーキ（即ち機械的な減速）とを併用してモータ９０の回転が減速されるので、小容量の蓄電池を搭載する場合でも大きな制動力を確保できる。
【０１１２】
尚、上記の所定の所定値Ｉｄ１（即ち回生時においてスラスト力Ｆ１を負値にするｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の値）は、以下の様に決められる。即ち、モータ９０の力行と回生との違いは、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの向きと、モータ９０の出力トルクの向きとが逆になる以外は、電磁的にはｄｑ軸モデルのｄｑ軸上では、巻線２０ａを鎖交する鎖交磁束φａと、ｄ軸リアクタンスＬｄ、ｑ軸リアクタンスＬｑ、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとのベクトル関係は同じである。よって、力行時（０°＜β≦９０°）の位相角βとスラスト力Ｆ１との関係（以後、β−Ｆ１関係と呼ぶ）と、回生時（９０°＜β≦１８０°）のβ−Ｆ１関係とは、スラスト力Ｆ１を縦軸とし位相角βを横軸とした座標上ではβ＝９０°を境界として対称的な関係になる。従って、例えばスラスト力Ｆ１を大きくする場合（従って減速機構によるブレーキを強く掛ける場合）は、位相角βが９０°に近づく様に所定値Ｉｄ１を決めれば良い。
【０１１３】
ここでは、力行時の０°≦β≦６０°の範囲のβ−Ｆ１関係が図４で与えられるので、この図４のグラフをβ＝９０°で対称的に反転させることで、回生時の１２０°≦β≦１８０°のβ−Ｆ１関係が得られる。この様に得られる回生時のβ−Ｆ１関係に基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の値と所定値Ｉｄ１とで決まる位相角βが、スラスト力Ｆ１が負値になる位相角βの範囲に含まれる様に、所定値Ｉｄ１が決められる。
【０１１４】
そして回転速度検出部１００ｍで検出される回転速度ωがω３になると、ｑ軸電流指令値生成部１００ｆは、回生制御を止めて、回転速度指令値ω＊（ここではω３）と回転速度ωとの差がゼロになる様にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。ここでは、図９の様に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、所定の負値Ｉｑ３になる様に生成される。またｄ軸電流指令値生成部１００ｄは、スラスト力Ｆ１を非負値（例えばゼロ）にするべくｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を生成する。これらにより、回生ブレーキおよび減速機構によるブレーキが解除されて、モータ９０が回転される。この様にしてモータ９０の回転（従って車輪３の回転）が減速される。
【０１１５】
尚、上記の動作説明では、スラスト力Ｆ１により回転子１０が第１固定子２０側または第２固定子３０側に移動すると説明したが、回転子１０は回転シャフト４０に固定され、回転シャフト４０は車輪３に固定されており、実施の使用状況では、車輪３は地面に接地して回転軸Ｑ１方向には容易に移動しない（従って回転子１０も回転軸Ｑ１方向には容易に移動しない）ので、第１固定子２０および第２固定子３０が回転軸Ｑ１方向に移動することで、回転子１０が相対的に第１固定子２０側または第２固定子３０側に移動することになる。尚、この場合、ハウジング６０は、車輪３と車体とから構成される車両の前記車体において、回転軸Ｑ１方向に移動自在で且つ回転軸Ｑ１回りに回転しない様に取り付られる。また回転シャフト４０は、前記車体において回転軸Ｑ１回りに回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向に移動できない様に支持される事が望ましい。
【０１１６】
もちろん、インホイールモータ当事者における設計思想や車体側の都合にて、ハウジング６０は車体に固定しておきたく、かつ回転子１０を回転軸方向Ｑ１に容易に移動させたい場合は、ハブナットとして機能する先記ナット４aにて螺合締結されているホイール３ｄと、シャフト４０aのホイール取り付け部４０ｃとの間に、例えば適度なばね定数の螺旋ばねを挟み込んでも良い。螺旋ばねは、内径はシャフト本体４０aの外径より大きく、外径は取り付け部４０bの外径よりは小さい１つのものでも良い。もしくは、従来技術における多板クラッチの動力伝達機構の様に、螺旋ばねの内径がボルト４０kの外径よりも大きい適度な大きさのものを、ボルトの数だけはめ込んでも良い。
【０１１７】
尚、上記の動作説明では、モータ９０の減速時には、常に、回生ブレーキと減速機構によるブレーキとの両方が行われたが、モータ９０の急減速の時（即ち減速の変化率の絶対値が所定値以上の時）だけ、上述の様に回生ブレーキと減速機構によるブレーキとの両方が行われ、それ以外の減速時（即ち減速の変化率の絶対値が所定値未満の時）は、回生ブレーキだけが行われる様にしても良い（この場合のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、減速機構によるブレーキが行われない様にゼロまたは正値になる様に生成される）。
【０１１８】
以上の様に構成された回転電機装置２（従ってインホイールモータ装置１）によれば、回転子１０と第１固定子２０および第２固定子３０との間に作用する磁気力の合力の回転軸方向の成分（スラスト力）が正値と負値の間の値を選択的に取る様にインバータ手段８０を制御することで、回転子１０を回転制御しつつ回転子１０を第１固定子２０側また第２固定子３０側に移動できる。これにより回転子１０を回転制御しつつ、ブレーキディスクＢＤのブレーキパッドＢＰへの押付けまたはその解除を行う事ができる。即ち回転子１０（従って回転シャフト４０）を回転駆動する駆動機構と回転子１０を機械的に減速させる減速機構とを一体的に構成でき、これにより小型化・簡素化・低コスト化を図れる。
【０１１９】
また各巻線２０ａに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値または位相角βの制御だけで、回転子１０の回転と機械的な減速とを制御できる。
【０１２０】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、図１の様に、第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂはそれぞれ、ハウジング６０に対しては回転軸Ｑ１方向に固定されて配設されたが、この実施形態では、第１軸受け５０ａおよび第２軸受け５０ｂはそれぞれ、ハウジング６０に対しては回転軸Ｑ１方向に移動自在に配設される。以下、図１１に基づいて、第１実施形態と同じ部分は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。尚、図１１では、作図上の都合で、車輪３は省略されている。
【０１２１】
この実施形態のモータ９０Ｂでは、図１１の様に、第１実施形態と比べて、（ａ１）第１実施形態の第１ストッパ７０ａ（図１参照）は省略され、且つ（ｂ１）第１軸受け５０ａＢおよび第２軸受け５０ｂＢはそれぞれ、ハウジング６０に対しては、回転軸Ｑ１方向には移動自在で且つ回転軸Ｑ１に直交する方向（以後、径方向と呼ぶ）Ｑ３には固定される様に配設され、且つ回転シャフト４０に対しては、回転軸Ｑ１回りに回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向に固定される様に配設される。
【０１２２】
より詳細には、上記（ｂ１）では、第１軸受け５０ａＢおよび第２軸受け５０ｂＢはそれぞれ、例えばころがり軸受け（即ち内径部と外径部との間に配置された転動体のころがりを利用して摩擦抵抗を低減した軸受け、具体的には例えば玉軸受け）として構成される。そして第１軸受け５０ａＢおよび第２軸受け５０ｂＢの各々の内径部には、回転シャフト４０が挿通状に圧入されることで固定される。これにより第１軸受け５０ａＢおよび第２軸受け５０ｂＢは、上記の様に、回転シャフト４０に対して、回転軸Ｑ１回りに回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向に固定される様に配設される。
【０１２３】
またハウジング６０の一方側Ｑ−の内面６０ｇには凹部６０ｈが形成されており、第１軸受け５０ａＢの外径部は、凹部６０ｈに対して、回転軸Ｑ１方向には移動自在に嵌合し且つ径方向Ｑ３には位置決めされる様に嵌合されることで、ハウジング６０に配設される。同様に、ハウジング６０の他方側Ｑ＋の内面６０ｅには凹部６０ｆが形成されており、第２軸受け５０ｂＢの外径部は、凹部６０ｆに対して、回転軸Ｑ１方向には移動自在に嵌合し且つ径方向Ｑ３には位置決めされる様に嵌合されることで、ハウジング６０に配設される。尚、孔６０ｂは凹部６０ｈの底部に形成され、また孔６０ｄは凹部６０ｆの底部に形成されている。尚、上記（ｂ１）により、低コストで且つ簡便な構成で、回転子１０を回転軸Ｑ１方向に移動可能にできる。
【０１２４】
またこの実施形態では、ハウジング６０の凹部６０ｈの前記底部は、回転子１０の第１固定子１０側への移動範囲を制限する第１ストッパ７０ａＢとして機能する（即ちこの実施形態では第１ストッパ７０ａＢは凹部６０ｈの前記底部と一体的に形成されている）。またハウジング６０の凹部６０ｆの前記底部は、回転子１０の第１２定子２０側への移動範囲を制限する第２ストッパ７０ｂＢとして機能する（即ちこの実施形態では第２ストッパ７０ｂＢは凹部６０ｆの前記底部と一体的に形成されている）。これにより、簡便な構成で、第１ストッパ７０ａＢおよび第２ストッパ７０ｂＢを設ける事ができる。特に第１ストッパ７０ａＢおよび第２ストッパ７０ｂＢはハウジング６０と一体的に構成されるので、別途部材を追加すること無く、第１ストッパ７０ａＢおよび第２ストッパ７０ｂＢを設ける事ができる。
【０１２５】
尚、この実施形態の他の構成要素は、第１実施形態と同様に構成されているので、説明は省略する。
【０１２６】
またこの実施形態では、回転子１０が第１固定子２０側に移動した際に回転子１０が第１固定子２０と接触しない様に、第１ストッパ７０ａＢは、第１軸受け５０ａとの間隔Ｇ１が第１固定子２０と回転子１０との間の間隔ｄ１よりも小さくなる様に設定される。また減速機構によるブレーキを掛けるために回転子１０が第２固定子３０側に移動した際に、ブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに当接する様に、ブレーキディスクＢＤとブレーキパッドＢＰとの間隔ｄ５は、第２軸受け５０ｂＢと第２ストッパ７０ｂＢとの間隔ｄ６よりも小さく設定される。
【０１２７】
このモータ９０Ｂでも、第１実施形態と同様に、回転子１０，第１固定子２０および第２固定子３０により回転シャフト４０を回転させる駆動機構が構成され、回転子１０，第１固定子２０、第２固定子３０、ブレーキディスクＢＤおよびブレーキパッドＢＰにより、回転シャフト４０を減速する減速機構が構成されている。即ちインバータ回路８０から各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗを介して各電機子巻線２０ａに電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されることで、第１実施形態と同様に、回転シャフト４０が回転されて車輪３が回転される。また上記の様に回転子１０が回転軸Ｑ１方向に移動自在に配設されており、第１実施形態と同様に、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値または位相角に応じてスラスト力が制御されて、回転子１０が第２固定子３０側に接近または離間され、これによりレーキディスクＢＤのブレーキパッドＢＰへの押し付けまたはその解除が行われる。
【０１２８】
以上の様に構成された回転電機装置２Ｂ（従ってインホイールモータ装置１Ｂ）によっても、第１実施形態と同様の効果を得る事ができる。
【０１２９】
＜第３実施形態＞
第１実施形態では、図１の様に、回転子１０が回転シャフト４０に固定され、回転シャフト４０が回転軸Ｑ１方向に移動することで、回転子１０が回転軸Ｑ１方向に移動したが、この実施形態では、図１２の様に、回転シャフト４０において、回転子１０Ｃが回転軸Ｑ１方向に移動自在に配設されることで、回転子１０Ｃが回転軸Ｑ１方向に移動する。以下、図１２に基づいて、第１実施形態と同じ部分は同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。尚、図１２では、作図上の都合で、車輪３は省略されている。
【０１３０】
この実施形態のモータ９０Ｃでは、図１２の様に、第１実施形態と比べて、（ａ３）第１実施形態の第１ストッパ７０ａ（図１参照）は省略され、且つ（ｂ３）第１軸受け５０ａＣおよび第２軸受け５０ｂＣはそれぞれ、ハウジング６０に固定された状態で、回転シャフト４０を回転軸Ｑ１回りには回転自在で且つ回転軸Ｑ１方向には固定される様に配設され、（ｃ３）回転子１０Ｃは、回転シャフト４０Ｃにおいて、回転軸Ｑ１方向には相対的に移動可能で且つ回転軸Ｑ１回りには相対的に回転できない様に配設される以外は、同様に構成される。
【０１３１】
より詳細には、上記（ｂ３）では、第１軸受け５０ａＣおよび第２軸受け５０ｂＣはそれぞれ、例えばころがり軸受け（即ち内径部と外径部との間に配置された転動体のころがりを利用して摩擦抵抗を低減した軸受け、具体的には例えば玉軸受け）として構成される。そして第１軸受け５０ａＣの外径部は、ハウジング６０の凹部６０ｈ内に例えば圧入されて固定され、また第２軸受け５０ｂＣの外径部は、ハウジング６０の凹部６０ｆに例えば圧入されて固定される。また第１軸受け５０ａＣの内径部内には、回転シャフト４０Ｃの後述の太径部分４０ｅ＋が例えば圧入されて固定され、また第２軸受け５０ｂＣの内径部内には、回転シャフト４０Ｃの後述の太径部分４０ｅ−が例えば圧入されて固定される。
【０１３２】
また回転シャフト４０Ｃは、第１固定子２０および第２固定子３０の間に配置する部分であって第１直径ｄ３を有する細径部分（第１部分）４０ｄと、細径部分４０ｄの両側の部分（換言すれば細径部分４０ｄ以外の部分）であって第１直径ｄ１よりも大きい第２直径ｄ４を有する太径部分（第２部分）４０ｅとを有して構成される。尚ここでは、細径部分４０ｄにおける回転軸Ｑ１に直交する断面は、図１３の様に歯車形または星形等の非円形に形成されており、太径部分４０ｅにおける回転軸Ｑ１に直交する断面は、例えば円形状に形成されている。また細径部分４０ｄと他方側Ｑ−の太径部分４０ｅ（以後４０ｅ−と呼ぶ）との境界の段差により、回転子１０Ｃの第１固定子２０側への移動範囲を制限する第１ストッパ７０ａＣが構成され、細径部分４０ｅと一方側Ｑ＋の太径部分４０ｅ（以後４０ｅ＋と呼ぶ）との境界の段差により、回転子１０Ｃの第２固定子３０側への移動範囲を制限する第２ストッパ７０ｂＣが構成される。
【０１３３】
また回転子１０Ｃは、細径部分４０ｄにおいて、回転軸Ｑ１方向には相対的に移動可能で且つ回転軸Ｑ１回りには相対的に固定される様に配設される。より詳細には、回転子１０Ｃの中央孔１０ｎにおける回転軸Ｑ１に直交する断面は、図１３の様に、細径部分４０ｄの断面と比べて略同形で且つ若干大きい大きさに形成される。これにより回転子１０Ｃは、細径部分４０ｄにおいて、回転軸Ｑ１回りには相対的に固定される様に配設される。特に、回転子１０Ｃの前記断面が細径部分４０ｄの前記断面よりも若干大きく形成されることで、回転子１０Ｃが、細径部分４０ｄにおいて、スムーズに回転軸Ｑ１方向に相対的に移動可能になっている。
【０１３４】
この実施形態では、回転子１０Ｃが第１固定子２０側に移動した際に回転子１０Ｃが第１固定子２０と接触しない様に、第１ストッパ７０ａＣは、回転子１０Ｃとの間隔Ｇ１が第１固定子２０と回転子１０Ｃとの間の間隔ｄ１よりも小さくなる様に設定される。また減速機構によるブレーキを掛けるために回転子１０が第２固定子３０側に移動した際に、ブレーキディスクＢＤがブレーキパッドＢＰに当接する様に、第２ストッパ７０ｂＣは、ブレーキパッドＢＰのブレーキディスクＢＤ側の面ＢＰａよりも第２固定子３０側に配置する様に設定されている。
【０１３５】
尚、この実施形態の他の構成要素は、第１実施形態と同様に構成されているので、説明は省略する。
【０１３６】
このモータ９０Ｃでも、第１実施形態と同様に、回転子１０，第１固定子２０および第２固定子３０により回転シャフト４０を回転させる駆動機構が構成され、回転子１０Ｃ，第１固定子２０、第２固定子３０、ブレーキディスクＢＤおよびブレーキパッドＢＰにより、回転シャフト４０を減速する減速機構が構成されている。即ちインバータ回路８０から各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電極１１ｕ，１１ｖ，１１ｗを介して各電機子巻線２０ａに電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが供給されることで、第１実施形態と同様に、回転シャフト４０が回転されて車輪３が回転される。また上記の様に回転子１０Ｃが回転シャフト４０において回転軸Ｑ１方向に移動自在に配設されており、第１実施形態と同様に、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値または位相角に応じてスラスト力が制御されて、回転子１０が第２固定子３０側に接近または離間され、これによりレーキディスクＢＤのブレーキパッドＢＰへの押し付けまたはその解除が行われる。
【０１３７】
以上の様に構成された回転電機装置２Ｃ（従ってインホイールモータ装置１Ｃ）によっても、第１実施形態と同様の効果を得る事ができる。また回転子１０Ｃは第１ストッパ７０ａＣに対して相対的に回転軸Ｑ１回りに回転しないので、回転子１０Ｃが第１ストッパ７０ａＣに接触しても、回転子１０Ｃと第１ストッパ７０ａＣとの間で摩擦が発生しない（即ち回転子１０Ｃの回転が減速しない）という利点がある。
【０１３８】
また回転子１０が回転シャフト４０に対して相対的に回転軸Ｑ１方向に移動自在なので、車輪３と車体とから構成される車両に搭載される場合に、ハウジング６０を、前記車体に対して第１実施形態の様に回転軸Ｑ１方向に移動自在にする必要はなく固定できる。
【符号の説明】
【０１３９】
２，２Ｂ，２Ｃ  回転電機装置
１０，１０Ｃ  回転子
２０  第１固定子
３０  第２固定子
４０，４０Ｃ  回転シャフト
５０ａ，５０ａＢ，５０ａＣ，第１軸受け
５０ｂ，５０ｂＢ，５０ｂＣ  第２軸受け
６０  ハウジング
７０ａ，７０ａＢ，７０ａＣ  第１ストッパ
８０  インバータ手段
９０，９０Ｂ，９０Ｃ  モータ
１００  制御手段
ＢＰ  ブレーキパッド
ＢＤ  ブレーキディスク
【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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