(57)【要約】      （修正有）【課題】１個のロータの表裏を周波数の異なる電動態様と発電態様とに同時に使用できるようにする。【解決手段】永久磁石３を円周方向に配列して表裏各面にそれぞれ第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとを形成した回転自在なロータ５と、このロータの第１磁界部と対面する巻線６ａを巻いた第１ステータ７ａと、ロータの第２磁界部と対面する巻線６ｂを巻いた第２ステータ７ｂと、ケース８とを有する。第１ステータ又は第２ステータの一方の巻線に給電してロータを回転駆動する給電装置９と、駆動されるロータの回転によって他方の巻線に発生する電気を取り出す集電装置１０とを備える。第１磁界部及び第１ステータと第２磁界部及び第２ステータとは、給電する側と発電する側の交流電流の周波数が異なっている。【選択図】図１
2015156736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石（３）を円周方向に配列して表裏各面にそれぞれ第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とを形成した回転自在なロータ（５）と、このロータ（５）の第１磁界部（４ａ）と対面する巻線（６ａ）を巻いた第１ステータ（７ａ）と、ロータ（５）の第２磁界部（４ｂ）と対面する巻線（６ｂ）を巻いた第２ステータ（７ｂ）と、前記第１ステータ（７ａ）と第２ステータ（７ｂ）とを固定しかつロータ（５）を包囲したケース（８）とを有しており、
前記第１ステータ（７ａ）又は第２ステータ（７ｂ）の一方の巻線（６）に給電してロータ（５）を回転駆動する給電装置（９）と、前記駆動されるロータ（５）の回転によって他方の巻線（６）に発生する電気を取り出す集電装置（１０）とを備えており、
前記第１磁界部（４ａ）及び第１ステータ（７ａ）と第２磁界部（４ｂ）及び第２ステータ（７ｂ）とは、給電する側と発電する側の交流電流の周波数が異なっていることを特徴とする電気回転機。
【請求項２】
前記永久磁石（３）はロータ（５）の表裏各面側に配列して、それぞれ個別の永久磁石（３ａ、３ｂ）で第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とを形成していることを特徴とする請求項１に記載の電気回転機。
【請求項３】
前記永久磁石（３）はロータ（５）内に埋め込まれていて、永久磁石（３）の両端でロータ表裏の第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とを形成していることを特徴とする請求項１に記載の電気回転機。
【請求項４】
前記ロータ（５）は軸心回り回転自在な円筒部（５ａ）を有し、円筒部（５ａ）の外周面に第１磁界部（４ａ）を形成しかつ内周面に第２磁界部（４ｂ）を形成しており、
第１ステータ（７ａ）はロータ（５）の第１磁界部（４ａ）と対面する円形の内周面に第１ステータ磁界（α）を形成し、第２ステータ（７ｂ）はロータ（５）の第２磁界部（４ｂ）と対面する円形の外周面に第２ステータ磁界（β）を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気回転機。
【請求項５】
前記ロータ（５）は、第１磁界部（４ａ）及び第２磁界部（４ｂ）を設けた円筒部（５ａ）の両端が自由端の円筒体であり、前記給電装置（９）は、一方の巻線（６）に給電する交流電流を周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能であることを特徴とする請求１〜４のいずれか１項に記載の電気回転機。
【請求項６】
前記第１ステータ（７ａ）又は第２ステータ（７ｂ）の少なくとも一方は、超電導巻線（６）を巻くとともに臨界温度以下に冷却する超電導冷却装置（１１）と接続していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気回転機。
【請求項７】
前記第１ステータ（７ａ）及び第２ステータ（７ｂ）の両方に超電導巻線（６）を巻いており、
前記ロータ（５）は円周方向に間隔をおいて超電導バルクを設け、この超電導バルクを臨界温度にしながら又は臨界温度にしてから、第１ステータ（７ａ）及び第２ステータ（７ｂ）の両方の超電導巻線（６）を異なる磁極に励磁して、超電導バルクに着磁して前記永久磁石（３）を形成していることを特徴とする請求項１又は３に記載の電気回転機。
【請求項８】
前記第１ステータ（７ａ）と第２ステータ（７ｂ）とはスロット数が異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気回転機。
【請求項９】
前記ロータ（５）の第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とは磁極数が異なることを特徴とする請求項１、２、４〜６のいずれか１項に記載の電気回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータとを有する電気回転機に関する。 
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気回転機として同期電動発電機（モータジェネレータ）があり、１台でモータ（電動機）又はジェネレータ（発電機）として作動される。
特許文献１に開示された回転型周波数変換装置は、電動機と発電機とを軸連結して、周波数の異なる系統間で電力の授受を行うように構成されている。
特許文献２のポット型推進器においては、アキシャルギャップ式又はラジアルギャップ式超電導電動機であり、１個のロータを挟んで２個のステータを配置し、ステータの巻線で発生する磁界でロータを電磁誘導にて回転する回転電機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７３２６８号公報
【特許文献２】特開２００７−２４５９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、１台のモータジェネレータは、電動態様（モータ態様）と発電態様（ジェネレータ態様）とに切り替え可能であるが、瞬間においてはどちらか一方の態様のみで、２つの態様を同時に採り得ることができない。
したがって、前記従来の回転型周波数変換装置は、電流の周波数を変換するのに、ひとつの周波数で電動機を回転し、その回転力で軸連結した発電機を駆動して他の周波数の電流を得なければならなく、２台の回転機を必要とするので、動力ロスが発生して変換効率が悪く、かつコスト高になっている。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにした電気回転機を提供することを目的とする。 
【０００５】
本発明は、１個のロータの表裏を周波数の異なる電動態様と発電態様とに同時に使用できるようにした電気回転機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。 
第１に、永久磁石３を円周方向に配列して表裏各面にそれぞれ第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとを形成した回転自在なロータ５と、このロータ５の第１磁界部４ａと対面する巻線６ａを巻いた第１ステータ７ａと、ロータ５の第２磁界部４ｂと対面する巻線６ｂを巻いた第２ステータ７ｂと、前記第１ステータ７ａと第２ステータ７ｂとを固定しかつロータ５を包囲したケース８とを有しており、
前記第１ステータ７ａ又は第２ステータ７ｂの一方の巻線６に給電してロータ５を回転駆動する給電装置９と、前記駆動されるロータ５の回転によって他方の巻線６に発生する電気を取り出す集電装置１０とを備えており、
前記第１磁界部４ａ及び第１ステータ７ａと第２磁界部４ｂ及び第２ステータ７ｂとは、給電する側と発電する側の交流電流の周波数が異なっていることを特徴とする。
【０００７】
第２に、前記永久磁石３はロータ５の表裏各面側に配列して、それぞれ個別の永久磁石３ａ、３ｂで第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとを形成していることを特徴とする。
第３に、前記永久磁石３はロータ５内に埋め込まれていて、永久磁石３の両端でロータ表裏の第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとを形成していることを特徴とする。
【０００８】
第４に、前記ロータ５は軸心回り回転自在な円筒部５ａを有し、円筒部５ａの外周面に第１磁界部４ａを形成しかつ内周面に第２磁界部４ｂを形成しており、
第１ステータ７ａはロータ５の第１磁界部４ａと対面する円形の内周面に第１ステータ磁界αを形成し、第２ステータ７ｂはロータ５の第２磁界部４ｂと対面する円形の外周面に第２ステータ磁界βを形成していることを特徴とする。
【０００９】
第５に、前記ロータ５は、第１磁界部４ａ及び第２磁界部４ｂを設けた円筒部５ａの両端が自由端の円筒体であり、前記給電装置９は、一方の巻線６に給電する交流電流を周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能であることを特徴とする。
第６に、前記第１ステータ７ａ又は第２ステータ７ｂの少なくとも一方は、超電導巻線６を巻くとともに臨界温度以下に冷却する超電導冷却装置１１と接続していることを特徴とする。
【００１０】
第７に、前記第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂの両方に超電導巻線６を巻いており、前記ロータ５は円周方向に間隔をおいて超電導バルクを設け、この超電導バルクを臨界温度にしながら又は臨界温度にしてから、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂの両方の超電導巻線６を異なる磁極に励磁して、超電導バルクに着磁して前記永久磁石３を形成していることを特徴とする。
第８に、前記第１ステータ７ａと第２ステータ７ｂとはスロット数が異なることを特徴とする。 
第９に、前記ロータ５の第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとは磁極数が異なることを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１個のロータの表裏を周波数の異なる電動態様と発電態様とに同時に使用できる。 
即ち、本発明は、表裏に第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとを形成した１個のロータ５に対して、その表裏に対面する第１、第２ステータ７ａ、７ｂに給電と集電とをそれぞれ行わせて、１台の電気回転機で１個のロータ５を共用して周波数の異なる電動態様と発電態様とを同時に採ることができる。
【００１２】
また、本発明は、一方の巻線６に給電される交流電流の周波数と、他方の巻線６に発生する交流電流の周波数とを異ならせていることにより、ロータ５と一方のステータ７の巻線６とで１つの周波数で回転する電動機となり、ロータ５と他方のステータ７の巻線とで周波数の異なる発電機となり、周波数の変換ができる。
また、本発明は、第１ステータ７ａ又は第２ステータ７ｂの少なくとも一方に超電導冷却装置１１を接続して、超電導巻線６を臨界温度以下に冷却することにより、超電導電動態様及び超電導発電態様にすることができ、ロータ５の回転効率を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面正面図である。
【図２】図１のＺ−Ｚ線断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す断面正面図である。
【図４】図３のＷ−Ｗ線断面図である。
【図５】ロータの表裏磁界部形成構造の第１変形例を示す断面図である。
【図６】ロータの表裏磁界部形成構造の第２変形例を示す断面図である。
【図７】ロータの表裏磁界部形成構造の第３変形例を示す断面図である。
【図８】ロータの表裏磁界部形成構造の第４変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示す断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 
図１、２は本発明の第１実施形態を示しており、図３において、電気回転機１Ａは三相交流用の電動発電機（モータジェネレータ）であって、回転型周波数変換機、サイクロコンバータ、風力発電機の可変速機（ＤＦＭ）等として利用できるものである。この電気回転機１Ａは、給電装置９、集電装置１０、インバータ（コンバータを含む）１６及びバッテリ１７等を備えた制御部１８と接続されている。
【００１５】
前記電気回転機１Ａは大別して、１個のロータ５と、２個のステータ７ａ、７ｂと、これらを収納しかつ支持するケース８と、このケース８に固定されていてステータ７ｂを支持する支持体１３と有し、ステータ７ａ、７ｂは三相交流電流を給電及び集電可能になっている。
前記ロータ５は、円筒形の円筒部５ａと、この円筒部５ａの両端の延長上の回転軸部５ｂとを有し、円筒部５ａと回転軸部５ｂとは一体に形成されており、回転軸部５ｂ及び出力軸部５ｃはそれぞれ軸受４０、４１を介してケース８に対して回転自在に支持されている。
【００１６】
円筒部５ａは表裏に円形外周面（第１）と円形内周面（第２）とを有し、円形外周面には永久磁石３ａを円周方向に複数個配列して第１磁界部４ａが形成され、円形内周面には永久磁石３ｂを円周方向に複数個配列して第２磁界部４ｂが形成されている。
第１ステータ７ａは珪素鋼板を多数枚重ねて巻線（コイル）６ａを分巻き又は集中巻きして形成し、ケース８の外周壁８ａの内周面に圧入固定したものであり、円形内周面に第１回転磁界（第１ステータ磁界、表回転磁界）αを形成し、この第１回転磁界αをロータ５の第１磁界部４ａと僅少間隙（ラジアルギャップ）を介して対面させている。
【００１７】
第２ステータ７ｂは珪素鋼板を多数枚重ねて巻線（コイル）６ｂを分巻き又は集中巻きして形成し、ケース８の中心に固定した水平状の支持体１３の外周面に嵌着固定したものであり、円形外周面に第２回転磁界（第２ステータ磁界、裏回転磁界）βを形成し、この第２回転磁界βをロータ５の第２磁界部４ｂと僅少間隙（ラジアルギャップ）を介して対面させている。なお、ロータ５の円形外周面側を第２、裏と称し、円形内周面側を第１、表と称してもよい。
【００１８】
前記ロータ５の第１磁界部４ａと第１ステータ７ａの第１回転磁界αとはインナロータモータ構造（第１回転部Ｍ１）になっており、また、ロータ５の第２磁界部４ｂと第２ステータ７ｂの第２回転磁界βとはアウタロータモータ構造（第２回転部Ｍ２）になっており、第１回転部Ｍ１（インナロータ）と第２回転部Ｍ２（アウタロータ）とのスロット数は異なっており、図２では、第２ステータ７ｂのスロットは第１ステータ７ａより少なく、例えば、５：６の比率となっていて、回転磁界の極数、供給電流の周波数と発電電流の周波数とが異なるように設定されている。
【００１９】
前記水平状の支持体１３は、一端側がケース８の側壁８ｂに嵌入固定され、他端側が蓋部材８ｃ嵌入支持され、中途部で第２ステータ７ｂを装着している。この支持体１３で軸受を介して回転軸部５ｂを支持してもよい。
前記ケース８の外周壁８ａには水等の冷却用冷媒を流通する流通路１１ａが形成され、支持体１３にも冷却用冷媒を流通する流通路１１ｂが形成され、これら流通路１１ａ、１１ｂは外部の冷却装置１１に接続されており、ケース８内部へ冷却用冷媒を循環できるようになっている。
【００２０】
前記ロータ５の円筒部５ａの第１磁界部４ａは、それぞれ永久磁石３ａをＮ極とＳ極とが外周方向交互になるように配置しており、珪素鋼板に磁石孔を形成して埋め込んだ埋め込み構造であり、各永久磁石３ａにより外周面側の珪素鋼板部分も第１磁界部４ａを形成している。第２磁界部４ｂも同様に、永久磁石３ｂをＮ極とＳ極とが内周方向交互になるように埋め込み配置している。なお、永久磁石３（３ａ、３ｂ）は円筒部５ａの内外周面に貼り付けてもよい。
【００２１】
ロータ５の円筒部５ａの第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとは別個の永久磁石３ａを周方向同位相に配置しており、互いに対向する永久磁石３ａは第１磁界と第２磁界とを異なる極で形成して、対向する永久磁石３ａ同士が一連の磁力線の磁路を形成している。しかし、第１磁界と第２磁界とを同一の極で形成することも可能である。
【００２２】
ケース８の側壁８ｂ及び蓋部材８ｃの内側側面に回転軸部５ｂと同心のリング状の軸受支持部材３６、３７を設け、この軸受支持部材３６、３７に回転軸部５ｂの端部を挿入する環状溝を形成し、この環状溝内と回転軸部５ｂの内周面、外周面及び端面との間に、回転軸部５ｂをスラスト方向及びラジアル方向に位置規制する永久磁石又は電磁石を設けて磁気の軸受４０、４１を構成している。
【００２３】
前記電気回転機１Ａは、１つのロータ５と第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂとの間で、電動態様と発電態様とを常に同時に発生することができ、第２ステータ７ｂに５０サイクルの電流を供給してロータ５を回転させると、ロータ５と第１ステータ７ａとは６０サイクルの発電機となり、また、逆に第１ステータ７ａに６０サイクルの電流を供給してロータ５を回転させると、ロータ５と第２ステータ７ｂとは５０サイクルの発電機となり、供給電流から周波数変換した電流を発電できる。
【００２４】
前記制御部１８の給電装置９は、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂの一方又は両方の巻線６（６ａ、６ｂ）に給電してロータ５を回転駆動可能になっており、集電装置１０は、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂの一方又は両方の巻線６から発電した電力を集電可能になっている。また、第１ステータ７ａと第２ステータ７ｂの一方に給電するときに、他方は給電を停止して発電することができる。
【００２５】
従って、発電開始時には、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂに同時に電流を供給して電動態様にし、ロータ５が高速回転してから、一方のステータ７を発電態様にすることも可能である。
なお、前記第１回転磁界αのスロット数及び永久磁石３ａの個数に対して第２回転磁界βのスロット数及び永久磁石３ｂの個数を異ならせたり、第１回転磁界αと第２回転磁界βの巻線長さを異ならせたりして、第１回転部Ｍ１と第２回転部Ｍ２とに出力、発電量等の能力差をつけてもよい。
【００２６】
前記電気回転機１Ａは、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂに常温巻線を巻いていて、冷却装置１１の冷媒は、水、油等である。第１ステータ７ａと第２ステータ７ｂの少なくとも一方の巻線を超電導巻線で形成する場合は、冷却装置１１の冷媒に液体窒素、液体ヘリウムを用い、超電導巻線製巻線のステータＳを臨界温度以下の超電導発生温度まで冷却させる。
【００２７】
図３、４示す本発明の第２実施形態において、電気回転機１Ｂのロータ５は、円筒形の円筒部５ａのみで構成され、円形外周面に永久磁石３ａを円周方向に複数個配列して第１磁界部４ａが形成され、円形内周面に永久磁石３ｂを円周方向に複数個配列して第２磁界部４ｂが形成され、永久磁石３ａ、３ｂの個数、即ち、５：６の比率で磁極数が異なっている。
第１ステータ７ａと第２ステータ７ｂの巻線６ａ、６ｂは常温用又は超電導用であり、一方を電動態様としかつ他方を発電態様として使用されるが、電動態様のステータ７には、１８０°偏位した２箇所で同一磁極が形成されるように電流が供給され、ロータ５に１８０°対極位置で同一の吸引力又は反発力を発生させ、ロータ５と第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂとの間に適切な僅少間隙を確保するようにしている。
【００２８】
即ち、１２０°間隔で３つのスロットをＵ相・Ｖ相・Ｗ相に設定し、この相組を１８０°偏位して２相組つくり、また、９０°間隔で４相組つくることにより、ロータ５をステータ７による回転磁界で支持できる。回転磁界をつくるステータ７の巻線を巻き方を、ＮＳ極の組を１８０°偏位して２組つくり、その２組と９０°偏位して２組つくり、それら４組と４５°偏位して４組つくると、回転磁界でロータ５を磁気で支持できる。
電動態様のステータ７の周方向同一磁極は、１８０°偏位の２箇所、９０°偏位の４箇所、４５°偏位の８箇所等、複数同時に励磁させればよく、ロータ５を電動態様のステータ７から磁力で浮き上がらせればよい。これは、前記第１実施形態にも適用できる。なお、ロータ５と第２ステータ７ｂとの間に金属接触を回避するために、ラジアルギャップより薄い肉厚のスペーサは配置することが好ましい。
前記第１、第２実施形態の電気回転機１Ａ、１Ｂは、ロータ５は磁気軸受で支持されていて、機械的摩擦がないので回転効率が高く、１個のロータ５を回転するだけであるので、電動機と発電機とを別個に製作して軸連結する回転型周波数変換機に比べて、回転ロスが少なく、周波数変換効率を大幅に向上できる。
【００２９】
図５は、ロータ５の表裏磁界部形成構造の第１変形例を示しており、ロータ５の円筒部５ａに埋設された永久磁石３は円筒部５ａをＮＳ極を径方向にして貫通していて、その径方向両端で円筒部５ａの表裏に円形外周面の第１磁界部４ａと円形内周面の第２磁界部４ｂとを形成している。
前記第１ステータ７ａと第２ステータ７ｂとに超電導用巻線を巻いて、電気回転機１を超電導回転機とする場合、永久磁石３にバルク磁石を採用し、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂを臨界温度以下の超電導発生温度まで冷却しながら又は臨界温度にしてから、周方向同位相で互いに反対でかつ波形に制御したパルス磁場を与えて、バルク磁石に着磁させる。
【００３０】
このバルク磁石の着磁は波形制御パルス着磁方法として知られているが、この着磁方法を、電気回転機１を構成するロータ５と第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂとの間で行うことができ、バルク磁石の消磁は高温にすればできるので、バルク磁石の着磁・消磁・リセットが、専用の着磁装置を用いることなく、電気回転機製作後にいつでもどこでも容易に行うことができ、永久磁石３の磁力を常に良好に維持できる。
【００３１】
図６は、ロータ５の表裏磁界部形成構造の第２変形例を示しており、第１磁界部４ａは２個１組の永久磁石３ａをロータ５の周方向複数組配置しており、各組の２個の永久磁石３ａは径外側が同一極でハの字状に配置されており、第２磁界部４ｂも２個１組の永久磁石３ｂをロータ５の周方向複数組配置しており、各組の２個の永久磁石３ｂも径内側が同一極でハの字状に配置されており、第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂの周方向に対応する永久磁石３ａ、３ｂは第１磁界と第２磁界とが異なる極になっており、磁力線の発生をより強力にかつ確実にしている。
【００３２】
図７は、ロータの表裏磁界部形成構造の第３変形例を示しており、第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとは１個の永久磁石３で形成されていて、表裏が異なる極になっており、これを珪素鋼板の磁石孔に挿入して埋設しており、磁石埋設を簡便にしている。この永久磁石３は前記第１変形例のバルク磁石に適用してもよい。
【００３３】
図８は、ロータ５の表裏磁界部形成構造の第４変形例を示しており、第１実施形態の第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂの永久磁石３ａ、３ｂの埋設位相を異ならせており、周方向において、第１磁界部４ａの永久磁石３ａ間に第２磁界部４ｂの永久磁石３ｂが位置している。
この第３変形例では、第１磁界部４ａも第２磁界部４ｂもともに永久磁石３は２０個であるので、第１磁界部４ａの永久磁石３ａに対して第２磁界部４ｂの永久磁石３ｂの位相を９度ずらしている。このように第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂの永久磁石３ａ、３ｂの埋設位相をずらすことによりコギングトルクを減少させることができる。
【００３４】
図９に示す本発明の第３実施形態において、電気回転機１Ｃはアキシャルギャップ型の超電導周波数変換機であり、１本の軸で形成された回転軸部５ｂに円盤で形成された３枚の円盤部５ｄ１、５ｄ２，５ｄ３を固定してロータ５を構成し、このロータ５を回転自在に支持するケース８に、３枚の円盤部５ｄ１、５ｄ２，５ｄ３の各表裏に対応して３組の第１ステータ７ａと３組の第２ステータ７ｂとを配置しおり、回転軸部５ｂは第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂを貫通している。
【００３５】
前記ロータ５の各円盤部５ｄは、円盤厚み方向に貫通して両端にＮＳ極を形成する永久磁石を円周方向多数埋設して第１磁界部４ａと第２磁界部４ｂとを形成しており、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂは円盤部５ｄに面する円形面に円周方向間隔をおいて巻線を巻き付けて又は印刷配線により巻線を形成している。
ロータ５の右円盤部５ｄ１及び左円盤部５ｄ３は、右面に第１磁界部４ａを形成しかつ左面に第２磁界部４ｂを形成しており、中央円盤部５ｄ２は右面に第２磁界部４ｂを形成しかつ左面に第１磁界部４ａを形成している。
【００３６】
ステータ７は、各円盤部５ｄ１、５ｄ２、５ｄ３のそれぞれの第１磁界部４ａに対向して第１ステータ磁界αを形成する第１ステータ７ａ１、７ａ２、７ａ３が配置され、各円盤部５ｄのそれぞれの第２磁界部４ｂに対向して第２ステータ磁界βを形成する第２ステータ７ｂ１、７ｂ２、７ｂ３が配置され、第１ステータ７ａ２と第１ステータ７ａ３、第２ステータ７ｂ１と第２ステータ７ｂ２はそれぞれ一体となっている。
前記第１ステータ７ａ１、７ａ２、７ａ３と第２ステータ７ｂ１、７ｂ２、７ｂ３とは周方向の巻線６の数が例えば、５：６等に異なっており、それぞれに流れる電流の周波数が異なっている。
【００３７】
冷却装置１１はケース８の外周壁８ａのみ冷却用冷媒を流通する流通路１１ａが形成されているが、側壁８ｂ及び蓋部材８ｃにも流通路１１ａを形成することが好ましく、冷媒に液体窒素、液体ヘリウムを用いて、ケース８の超電導巻線製巻線のステータ７及びロータ５を臨界温度以下の超電導発生温度まで冷却させる。
【００３８】
このアキシャルギャップ型電気回転機１Ｃにおいて、給電装置９、集電装置１０、インバータ１６及びバッテリ１７等を備えた制御部１８からの制御によって、例えば、第１ステータ７ａ１、７ａ２、７ａ３に回線Ｌ１を介して給電すると、円盤部５ｄ１、５ｄ２、５ｄ３の第１磁界部４ａとの間で電動態様となり、ロータ５の回転軸部５ｂが駆動され、円盤部５ｄ１、５ｄ２、５ｄ３の回転によって第２磁界部４ｂと第２ステータ７ｂ１、７ｂ２、７ｂ３との間が発電態様となり、例えば、５０サイクルで電動すると、６０サイクルの発電を行い、回線Ｌ２を介して集電できる。
【００３９】
なお、第２ステータ７ｂを給電側とし、第１ステータ７ａを集電側としてもよく、円盤部５ｄ、第１ステータ７ａ及び第２ステータ７ｂの組み合わせを、１組、２組、４組以上にしてもよい。
なお、本発明は前記実施形態における構造及び各部材の形状、位置関係は、図１〜９に示すように構成することが最良であるが、部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
例えば、電動態様のステータ７の巻線６を超電導巻線とした超電導電気回転機としても、３Ｋ宇宙背景放射空間で使用する場合は冷却装置を省略してもよく、また、それを超電導発電機としてもよい。
冷却装置１１は、液体窒素を発生する装置を備えていてもよく、または、液体窒素を封入したボンベを着脱自在に装着するものでもよい。
電気回転機１のロータ５は、内外周面の永久磁石３間にスリット又は凹みを形成して、マグネットトルクだけでなくリラクタンストルクも発生するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１      電気回転機 
３      永久磁石 
４ａ    第１磁界部 
４ｂ    第２磁界部 
５      ロータ 
５ａ    円筒部 
５ｂ    回転軸部 
６（６ａ、６ｂ）  巻線 
７      ステータ 
７ａ    第１ステータ 
７ｂ    第２ステータ 
８      ケース 
９      給電装置 
１０    集電装置 
１１    冷却装置 
１３    支持体 
１８    制御部 
α      第１回転磁界（第１ステータ磁界） 
β      第２回転磁界（第２ステータ磁界） 
【図１】
2015156736.tif 000003
【図２】
2015156736.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月2日(2014.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石（３）を円周方向に配列して表裏各面にそれぞれ第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とを形成した回転自在なロータ（５）と、このロータ（５）の第１磁界部（４ａ）と対面する巻線（６ａ）を巻いた第１ステータ（７ａ）と、ロータ（５）の第２磁界部（４ｂ）と対面する巻線（６ｂ）を巻いた第２ステータ（７ｂ）と、前記第１ステータ（７ａ）と第２ステータ（７ｂ）とを固定しかつロータ（５）を包囲したケース（８）とを有しており、
前記第１ステータ（７ａ）又は第２ステータ（７ｂ）の一方の巻線（６）に給電してロータ（５）を回転駆動する給電装置（９）と、前記駆動されるロータ（５）の回転によって他方の巻線（６）に発生する電気を取り出す集電装置（１０）とを備えており、
前記第１磁界部（４ａ）及び第１ステータ（７ａ）と第２磁界部（４ｂ）及び第２ステータ（７ｂ）とは、給電する側と発電する側の交流電流の周波数が異なっており、
前記ロータ（５）は、第１磁界部（４ａ）及び第２磁界部（４ｂ）を設けた円筒部（５ａ）の両端が自由端の円筒体であり、前記給電装置（９）は、一方の巻線（６）に給電する交流電流を周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能であることを特徴とする電気回転機。
【請求項２】
前記永久磁石（３）はロータ（５）内に埋め込まれていて、永久磁石（３）の両端でロータ表裏の第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とを形成していることを特徴とする請求項１に記載の電気回転機。
【請求項３】
前記第１ステータ（７ａ）又は第２ステータ（７ｂ）の少なくとも一方は、超電導巻線（６）を巻くとともに臨界温度以下に冷却する超電導冷却装置（１１）と接続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気回転機。
【請求項４】
前記第１ステータ（７ａ）及び第２ステータ（７ｂ）の両方に超電導巻線（６）を巻いており、
前記ロータ（５）は円周方向に間隔をおいて超電導バルクを設け、この超電導バルクを臨界温度にしながら又は臨界温度にしてから、第１ステータ（７ａ）及び第２ステータ（７ｂ）の両方の超電導巻線（６）を異なる磁極に励磁して、超電導バルクに着磁して前記永久磁石（３）を形成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気回転機。
【請求項５】
前記第１ステータ（７ａ）と第２ステータ（７ｂ）とはスロット数が異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気回転機。
【請求項６】
前記ロータ（５）の第１磁界部（４ａ）と第２磁界部（４ｂ）とは磁極数が異なることを特徴とする請求項１又は３に記載の電気回転機。