(57)【要約】【課題】第１ロータ要素と第２ロータ要素の位相関係を変化させる際に、第１ロータ要素と第２ロータ要素との間の吸引力を低減できるとともに、鉄損の増大も抑制する。【解決手段】ステータ２４と、回転軸方向に互いに対向配置された主ロータ４０及び副ロータ４２を含み、副ロータ４２は主ロータ４０に対して相対回転可能なロータを備える。主ロータ４０と副ロータ４２の位相角をγ１，γ２及びγ３（但し、０度≦γ１＜γ２＜γ３≦１８０度）とし、位相角γ１，γ２，及びγ３のときの主ロータ４０と副ロータ４２の距離をそれぞれｄ（γ１），ｄ（γ２），ｄ(γ３)とすると、ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）、ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）となるように可変制御する。【選択図】図１
2015177642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離を、前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の間の位相角に応じて可変する移動機構と、
を備え、
前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の位相角をγ１，γ２及びγ３（但し、０度≦γ１＜γ２＜γ３≦１８０度）とし、位相角γ１，γ２，及びγ３のときの前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離をそれぞれｄ（γ１），ｄ（γ２），ｄ(γ３)とすると、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）
ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）
であることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機において、
前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離は、前記位相角に応じた前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の間の吸引力に基づき設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２記載の回転電機において、
前記γ２における前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離ｄ（γ２）は、前記吸引力が増大するほど大きくなるように設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機において、
前記γ１は第１ロータ要素と前記第２ロータ要素が同極対向状態となる０度の位相角であり、前記γ３は前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素が逆極対向状態となる１８０度の位相角であることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機において、
前記ｄ（γ１）及び前記ｄ（γ３）は、ゼロないし最小の距離に設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備える回転電機と、
前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離を、前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の間の位相角に応じて可変制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の位相角をγ１，γ２及びγ３（但し、０度≦γ１＜γ２＜γ３≦１８０度）とし、位相角γ１，γ２，及びγ３のときの前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離をそれぞれｄ（γ１），ｄ（γ２），ｄ(γ３)とすると、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）
ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）
となるように制御することを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項７】
請求項６記載の回転電機制御システムを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変界磁型の回転電機及び回転電機制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、相対回転可能な第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含む回転電機が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、回転軸方向に第１ロータと第２ロータが配置された回転電機において、第１ロータに対する第２ロータの相対的な回転軸方向の位置を連続的に可変する機構を備えることが記載されている。最大有効磁束が必要とされる場合、第１ロータの永久磁石と第２ロータの永久磁石を同極同士が対向するように配置するとともに第１ロータと第２ロータを接近させて一体とし、有効磁束量をゼロとする場合、第１ロータの永久磁石と第２ロータの永久磁石を逆極同士が対向するように配置するとともに第１ロータと第２ロータの間が最長距離となるように第２ロータを回転軸方向に移動させる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５４６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１ロータ要素と第２ロータ要素の永久磁石の位相関係に応じて第１ロータ要素と第２ロータ要素の間の距離を可変とする構成は、第１ロータ要素と第２ロータ要素間の吸引力を低減し、第１ロータ要素に対する第２ロータ要素の位相関係を変化させる必要トルクを低減させるために有効であるが、新たに別の問題を生じ得る。すなわち、第１ロータ要素と第２ロータ要素の永久磁石を逆極同士が対向する状態において第１ロータ要素と第２ロータ要素の間の距離を最長距離とすると、その分だけ第１ロータ要素と第２ロータ要素との間の磁気抵抗も増大して鉄損が増大してしまう問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、第１ロータ要素と第２ロータ要素の位相関係を変化させる際に、第１ロータ要素と第２ロータ要素との間の吸引力を低減できるとともに、鉄損の増大も抑制し得る回転電機及び回転電機制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転電機は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離を、前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の間の位相角に応じて可変する移動機構とを備え、前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の位相角をγ１，γ２及びγ３（但し、０度≦γ１＜γ２＜γ３≦１８０度）とし、位相角γ１，γ２，及びγ３のときの前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離をそれぞれｄ（γ１），ｄ（γ２），ｄ(γ３)とすると、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）
ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）
であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の１つの実施形態では、前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離は、前記位相角に応じた前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の間の吸引力に基づき設定されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の実施形態では、前記γ２における前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離ｄ（γ２）は、前記吸引力が増大するほど大きくなるように設定される。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態では、前記γ１は第１ロータ要素と前記第２ロータ要素が同極対向状態となる０度の位相角であり、前記γ３は前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素が逆極対向状態となる１８０度の位相角であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態では、前記ｄ（γ１）及び前記ｄ（γ３）は、ゼロないし最小の距離に設定されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の回転電機制御システムは、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備える回転電機と、前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離を、前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の間の位相角に応じて可変制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の位相角をγ１，γ２及びγ３（但し、０度≦γ１＜γ２＜γ３≦１８０度）とし、位相角γ１，γ２，及びγ３のときの前記回転軸に沿った前記第１ロータ要素と前記第２ロータ要素の距離をそれぞれｄ（γ１），ｄ（γ２），ｄ(γ３)とすると、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）
ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）
となるように制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明の回転電機制御システムは、エンジンと回転電機で走行するハイブリッド自動車等の車両に搭載され得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１ロータ要素と第２ロータ要素の位相関係を変化させる際に、第１ロータ要素と第２ロータ要素との間の吸引力を低減できるとともに、鉄損の増大も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】回転電機の基本構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】主ロータと副ロータの位相関係説明図である。
【図４】位相差と摩擦力との関係を示すグラフ図である。
【図５】ロータ間距離と鉄損との関係を示すグラフ図である。
【図６】第１実施形態の位相差とロータ間距離との関係を示すグラフ図である。
【図７】位相差とロータ間距離との関係を示す説明図である。
【図８】第２実施形態の位相差とロータ間距離との関係を示すグラフ図である。
【図９】位相差とロータ間吸引力との関係を示すグラフ図である。
【図１０】第３実施形態の位相差とロータ間距離との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
＜回転電機の基本構成＞
図１及び図２に、本実施形態における回転電機の基本構成を示す。図１は、回転電機の回転軸方向と直交する方向から見た断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面に相当する図を示す。
【００１８】
回転電機は、ケーシングに固定されたステータ２４と、径方向においてステータ２４と所定のギャップを空けて対向し、ステータ２４に対して相対回転可能なロータ２８を備える。図１の例では、ロータ２８がステータ２４の内周側の位置でステータ２４と対向配置される。
【００１９】
ステータ２４は、ステータコア３６と、ステータコア３６にその周方向に沿って配設された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗを含む。３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗに３相の交流電流が流れることで、ステータ周方向に回転する回転磁界が生じる。
【００２０】
ロータ２８は、回転軸方向に隣接した状態でステータ２４と径方向に対向配置された主ロータ（第１ロータ要素）４０と副ロータ（第２ロータ要素）４２を含む。主ロータ４０と副ロータ４２は、回転軸方向にギャップを空けて対向配置される。図１では、主ロータ４０が副ロータ４２よりも回転軸方向一方側（図の左側）に配置され、主ロータ４０がステータコア３６の回転軸方向一方側と径方向に対向し、副ロータ４２がステータコア３６の回転軸方向他方側（図の右側）と径方向に対向する。
【００２１】
主ロータ４０は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された主ロータコア４６と、主ロータコア４６にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを含む。図２では、主ロータ４０の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを透視して示している。図２では、主永久磁石４８ｎ，４８ｓは、主ロータコア４６の周方向の複数位置に２つを１組としてＶ字型に埋設されるが、これに限定されない。主永久磁石４８ｎは外周側がＮ極であり、主永久磁石４８ｓは外周側がＳ極である。主永久磁石４８ｎ，４８ｓが周方向に交互に配置されることで、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの極性が周方向に交互に異なる。
【００２２】
副ロータ４２は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された副ロータコア５４と、副ロータコア５４にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の副永久磁石５６ｎ，５６ｓを含む。副永久磁石５６ｎ，５６ｓは、副ロータコア５４の周方向の複数位置に２つを１組としてＶ字型に埋設されるが、これに限定されない。副永久磁石５６ｎは外周側がＮ極であり、副永久磁石５６ｓは外周側がＳ極である。副永久磁石５６ｎ，５６ｓが周方向に交互に配置されることで、副永久磁石５６ｎ，５６ｓの極性が周方向に交互に異なる。副永久磁石５６ｎ，５６ｓの周方向間隔は、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの周方向間隔に等しい。
【００２３】
主ロータシャフト２６には、拘束板６１，６２が溶接等により固定される。拘束板６１，６２は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６２が拘束板６１より回転軸方向一方側に配置され、主ロータ４０が回転軸方向に拘束板６１，６２の間に挟持される。主ロータ４０は、主ロータシャフト２６とキー溝やスプライン等により係合し、主ロータシャフト２６及び拘束板６１，６２と一体回転する。
【００２４】
副ロータシャフト５２には、拘束板６３，６４が溶接等により固定される。拘束板６３，６４は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６３が拘束板６４より回転軸方向一方側に配置され、副ロータ４２が回転軸方向において拘束板６３，６４の間に挟持される。副ロータ４２は、副ロータシャフト５２とキー溝やスプライン等により係合し、副ロータシャフト５２及び拘束板６２，６３と一体回転する。副ロータシャフト５２は、ベアリング５０により主ロータシャフト２６に対して相対回転可能に支持され、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転可能である。
【００２５】
本実施形態の回転電機では、主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係が変化することで、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束が変化する。主ロータ４０と副ロータ４２で同一極性の主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が周方向の同位相に配置される同極対向状態の場合、界磁磁束は最大となる。他方、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転し、主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が１８０度ずれる逆極対向状態の場合、界磁磁束は最小あるいはゼロとなる。
【００２６】
図３に、主ロータ４０及び副ロータ４２のみを取り出した斜視図を示す。図３（ａ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が同極対向状態であり、位相角をγとすると、γ＝０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最大となる。図３（ｂ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態であり、γ＝１８０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最小となる。このように、本実施形態の回転電機は、主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係を変化させる、つまり主ロータ４０と副ロータ４２を相対回転させて位相角γを変化させることでステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束を変化させる可変界磁型の回転電機として機能する。
【００２７】
なお、図３ではγ＝０度とγ＝１８０度の場合を示しているが、副ロータ４２は主ロータ４０に対して０度と１８０度の間の任意の位相角をとり得る。
【００２８】
主ロータ４０に対して副ロータ４２を相対的に回転させる場合、主ロータ４０の永久磁石４８ｎ，４８ｓと、副ロータ４２の永久磁石５６ｎ，５６ｓとの間で吸引力が作用し、この吸引力により主ロータ４０に対して副ロータ４２を相対的に回転させるために必要な回転トルクが増大する。
【００２９】
図４に、無負荷で副ロータ４２を主ロータ４０に対して相対回転させた場合の、位相角（図では位相差として示す）γとロータ間摩擦力との関係を示す。主ロータ４０と副ロータ４２との間の空隙を固定（例えば１ｍｍ）した場合である。
【００３０】
図４に示すように、位相角γが増大するほど、ロータ間の吸引力に起因して摩擦力が増大する。従って、ロータ間距離を一定としたのでは、位相角γが増大するに従って摩擦力が増大するため、相対回転できない事態も生じ得る。
【００３１】
他方、従来技術のように、位相角γ＝０度のときにロータ間距離を最小とし、位相角γ＝１８０度のときにロータ間距離を最大とするように副ロータ４２を回転軸方向に移動させることも考えられるが、ロータ間距離を増大させるとその分だけロータ間の磁気抵抗が増大して鉄損が増大してしまい、逆に効率が低下する結果を招く。
【００３２】
図５に、主ロータ４０と副ロータ４２との間の距離と鉄損との関係を示す。主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態では、ロータ間距離が増大するとその分だけ磁気抵抗が増大して鉄損も増大する。
【００３３】
そこで、本実施形態では、主ロータ４０と副ロータ４２間の位相角γを変化させることに伴うロータ間の吸引力を低減するとともに、鉄損の増大も低減すべく、主ロータ４０と副ロータ４２の距離が位相角γに応じた特定のプロファイルとなるように可変制御する。
【００３４】
以下、本実施形態における可変界磁型の回転電機について説明する。
【００３５】
＜第１実施形態＞
図６に、本実施形態における回転電機の、主ロータ４０と副ロータ４２の位相角γとロータ間距離との関係を示す。主ロータ４０と副ロータ４２の位相角γを０度と１８０度のいずれかの状態で用いる場合の例である。すなわち、主ロータ４０と副ロータ４２の位相角γを０度と１８０度でロック機構によりロックして使用し、それ以外の位相角γではロックしない場合の例である。主ロータ４０と副ロータ４２が同極対向状態で位相角γ＝０度のときにはロータ間距離はゼロないし最小距離であり、位相角γが０度から増大するに従い、ロータ間距離もこれに応じて順次増大していく。但し、主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態で位相角γ＝１８０度のときにはロータ間距離は位相角γ＝０度と同様にゼロないし最小距離となる。すなわち、位相角＝０度及び１８０度において、ロータ間距離はゼロないし最小距離となり、その間の位相角γ、具体的には位相角γ＝１８０度より若干小さい位相角γにおいてロータ間距離は最大距離となる。
【００３６】
γ＝０度におけるロータ間距離をｄ（γ１）、γ＝１８０度におけるロータ間距離をｄ（γ３）、その間の任意の位相角γ２におけるロータ間距離をｄ（γ２）とすると、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）
ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）
である。
【００３７】
従来技術においては、位相角γに応じて単調にロータ間距離を増大させているため、本実施形態の表記に従えば、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）＜ｄ（γ３）
となる。本実施形態と従来技術との相違は明らかである。
【００３８】
図７に、本実施形態におけるロータ間距離の変化の様子を模式的に示す。図７（ａ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が同極対向状態（γ＝０度）のときのロータ間距離を示す。このときロータ間距離はゼロないし最小距離となる。なお、「最小距離」とは、主ロータ４０と副ロータ４２を物理的に最も近づけた場合の距離を意味する。従って、主ロータ４０と副ロータ４２間に何らかの介在物が存在する場合、当該介在物の厚さが最小距離となる。図では、拘束板６１，６３が存在しないものとしてロータ間距離をゼロで示している。
【００３９】
図７（ｂ）は、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転して位相角γが０度と１８０度の間の角度となる遷移中の状態であり、副ロータ４２は回転軸方向に主ロータ４０とは反対方向に移動してロータ間距離が増大する。位相角γが０度から増大するに従いロータ間の吸引力も増大するが、ロータ間距離を増大させることでロータ間の吸引力が低減するため、副ロータ４２を相対回転させる必要トルクも低減する。
【００４０】
図７（ｃ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態（γ＝１８０度）のときのロータ間距離を示す。このときロータ間距離は再びゼロないし最小距離となる。位相角γ＝１８０度に達した時点でロータ間距離が大きいと、磁気抵抗により鉄損が増大するが、このように位相角γ＝１８０度においてロータ間距離をゼロないし最小距離とすることで、磁気抵抗を低減して鉄損を抑制できる。
【００４１】
なお、本実施形態では、図６に示すように、位相角γが１８０度よりも若干小さい角度でロータ間距離が最大となっているが、ロータ間距離が最大となる具体的な位相角は適宜設定でき、例えば１６０度＜γ＜１８０度の範囲でロータ間距離が最大となるように設定すればよい。
【００４２】
図６に示すように位相角γに応じてロータ間距離を変化させるには、副ロータ４２を副ロータシャフト５２に対して回転軸方向に移動自在に移動機構で支持し、アクチュエータにより副ロータ４２を回転軸方向に沿って位相角γに応じて移動させればよい。回転軸に沿ってロータ等の回転体が移動する構成はスプライン構造等で公知である。勿論、これに限定されず、副ロータシャフト５６が主ロータシャフト２６に対して回転軸方向に移動可能に移動機構により軸支されていてもよく、副ロータシャフト５６に所定形状の溝を形成し、この溝に沿って副ロータ４２が移動することで相対回転するとともに回転軸方向に移動する構成としてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、主に副ロータ４２が回転軸方向に沿って移動する場合について説明したが、主ロータ４０が副ロータ４２に対して回転軸方向に沿って移動することで、主ロータ４０と副ロータ４２間の距離を可変制御してもよい。
【００４４】
さらに、ｄ（γ１）及びｄ（γ３）は、ともにゼロないし最小距離であることが望ましいが、鉄損を低減するに十分なｄ（γ３）であることを前提として、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ３）
としてもよい。
【００４５】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、主ロータ４０と副ロータ４２の位相角γを０度と１８０度のいずれかに設定して用いる場合について説明したが、本実施形態では、位相角γを０度と１８０度のみならず、その間の複数の角度で離散的に用いる場合について説明する。
【００４６】
図８に、本実施形態における位相角γとロータ間距離との関係を示す。位相角γを０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度のいずれかでロックして離散的に用いる場合である。
【００４７】
位相角γが０度≦γ≦４５度の場合、γ＝０度ではロータ間距離はゼロないし最小距離であり、γが増大するに従い、これに応じてロータ間距離も増大させる。但し、γ＝４５度ではロータ間距離を再びゼロないし最小距離とする。従って、位相角γが４５度よりも若干小さい角度でロータ間距離が最大距離となる。
【００４８】
位相角γが４５度≦γ９０度の場合、γ＝４５度ではロータ間距離はゼロないし最小距離であり、γが増大するに従い、これに応じてロータ間距離も増大させる。但し、γ＝９０度ではロータ間距離を再びゼロないし最小距離とする。従って、位相角γが９０度よりも若干小さい角度でロータ間距離が最大距離となる。
【００４９】
位相角γが９０度≦γ≦１３５度の場合、γ＝９０度ではロータ間距離はゼロないし最小距離であり、γが増大するに従い、これに応じてロータ間距離も増大させる。但し、γ＝１３５度ではロータ間距離を再びゼロないし最小距離とする。従って、位相角γが１３５度よりも若干小さい角度でロータ間距離が最大距離となる。
【００５０】
位相角γが１３５度≦γ≦１８０度の場合、γ＝１３５度ではロータ間距離はゼロないし最小距離であり、γが増大するに従い、これに応じてロータ間距離も増大させる。但し、γ＝１８０度ではロータ間距離を再びゼロないし最小距離とする。従って、位相角γが１８０度よりも若干小さい角度でロータ間距離が最大距離となる。
【００５１】
０度≦γ≦４５度におけるロータ間最大距離をＬ１、４５度≦γ≦９０度におけるロータ間最大距離をＬ２、９０度≦γ≦１３５度におけるロータ間最大距離をＬ３、１３５度≦γ≦１８０度におけるロータ間最大距離をＬ４とすると、
Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４
である。この大小関係は、位相角γが増大する程、ロータ間吸引力が増大することに対応するものである。
【００５２】
本実施形態では、位相角γ＝０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度で用いる場合について示したが、これ以外の任意の角度で用いてもよい。位相角γの任意の２つの角度をγｎ，γｎ＋１（γｎ＜γｎ＋１）とし、それぞれの位相角γｎ，γｎ＋１のときのロータ間距離をｄ（γｎ），ｄ（γｎ＋１）とし、位相角γｎとγｎ＋１の間の最大ロータ間距離をｄｍａｘ（γｎ〜γｎ＋１）とすると、
ｄ（γｎ）＜ｄｍａｘ（γｎ〜γｎ＋１）
ｄ（γｎ＋１）＜ｄｍａｘ（γｎ〜γｎ＋１）
となるように位相角に応じてロータ間距離を制御する。言い換えれば、ロック機構によりロックされる特定の位相角をγｎ，γｎ＋１とし、この間のロックされない任意の位相角をγとすると、γｎ及びγｎ＋１においてロータ間距離をゼロないし最小距離とし、その間のロータ間距離は位相角γにおけるロータ間吸引力に応じて調整する。
【００５３】
なお、ｄ（γｎ）及びｄ（γｎ＋１）は、ともにゼロないし最小距離であることが望ましいが、鉄損を低減するに十分なｄ（γｎ＋１）であることを前提として、
ｄ（γｎ）＜ｄ（γｎ＋１）
としてもよい。
【００５４】
＜第３実施形態＞
第１及び第２実施形態では、無負荷状態（ステータ電流ゼロ）で副ロータ４２を主ロータ４０に対して相対回転させた場合のロータ間吸引力を考慮してロータ間距離を制御しているが、ステータ電流により副ロータ４２を主ロータ４０に対して相対回転させる場合には、位相角γに応じてロータ間に作用する吸引力に加え、ステータ２８の三相巻線３８ｕ，３８ｖ，３８ｗのステータ電流により発生する磁束による吸引力が作用するため、必ずしも位相角γ＝１８０度においてロータ間吸引力が最大となるわけではない。このことは、ステータ電流を通電した状態でアクチュエータ等により副ロータ４２を相対回転させる場合も同様である。
【００５５】
図９に、ステータ電流により副ロータ４２を主ロータ４０に対して相対回転する場合の、位相角γとロータ間吸引力との関係を示す。図からわかる様に、γ＝１８０度においてロータ間吸引力が最大となるのではなく、γ＝９０度近傍においてロータ間吸引力が最大となるプロファイルである。
【００５６】
本実施形態では、位相角γとロータ間吸引力との関係が図９に示すような特性である場合のロータ間距離の制御について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態のように位相角γ＝０度及びγ＝１８０度のいずれかで使用するものとする。
【００５７】
図１０に、本実施形態における位相角γとロータ間距離との関係を示す。γ＝０度及びγ＝１８０度においてロータ間距離をゼロないし最小距離とし、位相角γ＝９０度近傍においてロータ間距離が最大となるように制御する。ロータ間距離が最大となる位相角は、ロータ間吸引力が最大となる位相角に対応する。本実施形態でも、γ＝０度におけるロータ間距離をｄ（γ１）、γ＝１８０度におけるロータ間距離をｄ（γ３）、その間の任意の位相角γ２におけるロータ間距離をｄ（γ２）とすると、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ２）
ｄ（γ３）＜ｄ（γ２）
である。
【００５８】
本実施形態でも、第１、第２実施形態と同様に、ｄ（γ１）及びｄ（γ３）は、ともにゼロないし最小距離であることが望ましいが、鉄損を低減するに十分なｄ（γ３）であることを前提として、
ｄ（γ１）＜ｄ（γ３）
としてもよい。
【００５９】
このように、ステータ電流で位相角γを変化させる場合においても、ロータ間距離を調整することでロータ間吸引力を低減でき、相対回転させるためのトルク電流を低減できる。さらに、γ＝１８０度においてロータ間距離をゼロないし最小としているので、鉄損も低減でき、位相角γによらずに高効率で回転電機を駆動し得る。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の可変界磁型回転電機は、例えばハイブリッド自動車に搭載することができる。ハイブリッド自動車では、例えば第１回転電機及び第２回転電機が搭載され、第１回転電機は、エンジンのクランク軸に連結され、第２回転電機は駆動輪に連結される。第１回転電機及び第２回転電機は、それぞれバッテリに電気的に接続され、電力送受が行われる。第１回転電機は、エンジンの動力により発電するとともに、発電された電力の一部を第２回転電機に供給する。第２回転電機は、バッテリからの電力を用いて走行用駆動力を発生して駆動輪を駆動する。エンジン、第１回転電機、第２回転電機及び駆動輪は、動力分配機構により接続され、車両の走行状態に応じてアクセル操作量に対する走行用駆動力の出力特性を変更して、第２回転電機のみで駆動力を発生するモードと、第２回転電機とエンジンの両方で駆動力を発生するモードを選択的に切り替える。第１回転電機及び第２回転電機のうち、少なくともいずれかの回転電機に本実施形態を適用し、主ロータ４０に対して副ロータ４２を相対回転するとともに、ロータ間距離を制御する。
【００６１】
具体的には、回転電機の駆動を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）は、エンジン始動時に主ロータ４０と副ロータ４２を同極対向状態として磁束を最大にすべく、目標位相角γ＝０度に設定する。また、エンジン停止時に主ロータ４０と副ロータ４２を逆極対向状態として磁束を最小にすべく、目標位相角γ＝１８０度に設定する。アクセル開度や車速、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）等に基づいてエンジンを始動させるか停止させるか決定される。また、ＥＣＵは、目標ロータ位相角度、主ロータ４０の角度、及び副ロータ４２の角度に基づき、現在の主ロータ４０及び副ロータ４２の位相角度から目標ロータ位相角度に移行するために必要な電流値を演算する。すなわち、主ロータ４０及び副ロータ４２に対し、互いに逆方向に回転させる方向にトルクを発生させ、ロータ２８全体に対しては回転に寄与しないトルクを発生させるようにステータ電流値を演算する。ＥＣＵは、演算したステータ電流値をトルク電流値に重畳して出力する。エンジンが停止状態から始動状態に移行する場合、位相角γ＝０度に設定するために相対回転を許可するロック解除状態とし、位相角γ＝０度に達した場合にその位相角を維持すべく相対回転を不可とするロック状態とする。このとき、ロータ間距離がゼロないし最小となるようにアクチュエータに制御信号を出力する。また、エンジンが始動状態から停止状態に移行する場合、位相角γ＝１８０に設定するためにロック解除状態とし、位相角γ＝１８０度に達した場合にその位相角を維持すべくロック状態とする。位相角γ＝０度から１８０度に達するまでの間、ＥＣＵはアクチュエータに制御信号を出力し、図１０に示す特性となるようにロータ間距離を制御する。
【００６２】
無負荷状態でアクチュエータ等により副ロータ４２を相対回転させる場合、ＥＣＵは、図６あるいは図８に示す特性となるようにロータ間距離を制御することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６３】
２４  ステータ、２８  ロータ、３６  ステータコア、３８ｕ，３８ｖ，３８ｗ  ステータコイル、４０  主ロータ(第１ロータ要素)、４２  副ロータ(第２ロータ要素)、４６  主ロータコア、４８ｎ，４８ｓ  主永久磁石、５４  副ロータコア、５６ｎ，５６ｓ  副永久磁石。
【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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