(57)【要約】【課題】振動及び騒音を抑制する。【解決手段】ロータは、所定の位置で回転可能で、外周面で第１の磁極とこの第１の磁極から長手方向に離間した位置にこの第１の磁極とは異なる第２の磁極とを有する第１の磁性部材が複数外周に沿って配置されている。第１支持部材は、上記ロータの周囲を取り囲む。複数の第２支持部材は、第１の支持部材の内周面に固定されている。複数の第２の磁性部材は、上記第２支持部材の側面に固定され、上記第１の磁極に対して空隙を有して対向する第３の磁極と、この第３の磁極とは異なる磁極であってこの第３の磁極から上記ロータの長手方向に離間した位置に上記第２の磁極に対して空隙を有して対向する第４の磁極を有する。【選択図】図２Ｂ
2015061495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置で回転可能で、外周面で第１の磁極と該第１の磁極から長手方向に離間した位置に該第１の磁極とは異なる第２の磁極とを有する第１の磁性部材が複数外周に沿って配置されたロータと、
前記ロータの周囲を取り囲む第１支持部材と、
前記第１の支持部材の内周面に固定された複数の第２支持部材と、
前記第２支持部材の側面に固定され、前記第１の磁極に対して空隙を有して対向する第３の磁極と、該第３の磁極とは異なる磁極であって該第３の磁極から前記ロータの長手方向に離間した位置に前記第２の磁極に対して空隙を有して対向する第４の磁極を有する複数の第２の磁性部材と、
を備える回転電機。
【請求項２】
対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、少なくとも一つの組において、前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記ロータの周方向にずれている
請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、偶数分、前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記ロータの周方向にずれており、
前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記ロータの第１の周方向にずれている数と前記ロータの第１の周方向とは反対の第２の周方向にずれている数が等しい
請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
更に、前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記第１の周方向にずれている調整角と前記第２の周方向にずれている調整角が略等しい
請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第２の磁性部材の個数は、４の倍数であり、
前記第２支持部材の両側面に前記第２の磁性部材が一つずつ固定されており、
等配基準角を３６０度を前記第２の磁性部材の個数で除算した角度と定義した場合に、
前記ロータの周方向に沿って隣り合う前記第２支持部材間の前記ロータの中心を中心とする回転角度の差が、前記ロータの周方向に沿って交互に、前記等配基準角の２倍に前記調整角を加算した角度と等配基準角の２倍から前記調整角を減算した角度を繰り返すように前記第２支持部材が設置されている
請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記第２の磁性部材の個数は、２の倍数であり、
前記第２支持部材の両側面に第２の磁性部材が一つずつ固定されており、
等配基準角を３６０度を前記第２の磁性部材の個数で除算した角度と定義した場合に、
前記ロータの周方向に沿って隣り合う前記第２支持部材間の前記ロータの中心を中心とする回転角度の差が、前記ロータの周方向に沿って前記等配基準角の２倍の角度で均等になるように前記第２支持部材が設置されている
請求項４に記載の回転電機。
【請求項７】
前記周方向に前記ロータを取り囲むコイルを更に備え、
前記第２の磁性部材は、前記コイルに流れる電流により内部に磁路が生成されることで前記第３の磁極及び前記第４の磁極を有する
請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
所定の位置で回転可能で、外周面で第１の磁極と該第１の磁極から長手方向に離間した位置に該第１の磁極とは異なる第２の磁極とを有する第１の磁性部材が複数外周に沿って配置されたロータと、
前記第１の磁極に対して空隙を有して対向する第３の磁極と、該第３の磁極とは異なる磁極であって該第３の磁極から前記ロータの長手方向に離間した位置に前記第２の磁極に対して空隙を有して対向する第４の磁極を有する複数の第２の磁性部材を備えるステータと、
を備え、
対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、少なくとも一つの組において、前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記ロータの周方向にずれている
回転電機。
【請求項９】
前記対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、偶数分、前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記ロータの周方向にずれており、
前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記ロータの第１の周方向にずれている数と前記ロータの第１の周方向とは反対の第２の周方向にずれている数が等しい
請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
更に、前記第１の磁性部材に対して前記第２の磁性部材が前記第１の周方向にずれている調整角と前記第２の周方向にずれている調整角が略等しい
請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第２の磁性部材の個数は、４の倍数であり、
等配基準角を３６０度を前記第２の磁性部材の個数で除算した角度と定義した場合に、
前記ロータの周方向に沿って隣り合う前記第２の磁性部材間の前記ロータの中心を中心とする回転角度の差が、前記ロータの周方向に沿って順に、前記等配基準角から前記調整角を減算した角度、前記等配基準角、前記等配基準角に前記調整角を加算した角度、及び前記等配基準角を繰り返すように前記第２の磁性部材が配置されている
請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記第２の磁性部材の個数は、２の倍数であり、
等配基準角を３６０度を前記第２の磁性部材の個数で除算した角度と定義した場合に、
前記ロータの周方向に沿って隣り合う前記第２の磁性部材間の前記ロータの中心を中心とする回転角度の差が、前記ロータの周方向に沿って順に、前記等配基準角から前記調整角を減算した角度、及び前記等配基準角に前記調整角を加算した角度を繰り返すように前記第２の磁性部材が配置されている
請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記調整角が、０度より大きく、かつ前記等配基準角の４分の１より小さい
請求項４から６、１０から１２のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機を備え、
前記回転電機は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機を備え、
前記回転電機は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機械。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機を備え、
前記回転電機は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機。
【請求項１７】
流体エネルギーを機械エネルギーに変換する流体機械と、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機と、
を備え、
前記回転電機は、前記流体機械が変換して得た機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機、電動機、機械、発電機及び発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネや二酸化炭素（ＣＯ２）削減等の理由から、電磁モータには更なる高性能化が求められ、小型軽量化、高効率化、高トルク化、高出力化などに代表されるこれらの性能が日々飛躍的に向上している。電磁モータを磁束の方向で大別すると、（１）ラジアル・フラックス・モータ、（２）アキシャル・フラックス・モータ、（３）トランスバーサル・フラックス・モータに分類できる。
【０００３】
この中で、ラジアル・フラックス・モータはとくにコストパフォーマンスに優れ、汎用型アクチュエータの代表的な機械要素として産業界の様々な製品に従来から幅広く使用されている。また、アキシャル・フラックス・モータは、３次元方向の複雑な磁路構成に対応できる反面、従来から広く使用されている積層鋼鈑の使用が難しいと言った構造的特徴を有し、とくに中型・大型用の薄型大口径モータ分野に適用されている。
【０００４】
さらに、トランスバーサル・フラックス・モータは、永久磁石を備えたロータと、このロータの回転軸を中心に形成された環状コイルおよび回転軸回りの円周上でかつ環状コイルを取り囲む様に複数個設けられた概ねＵ字形状の固定子鉄心（以下、Ｕ字固定子鉄心）からなる電機子（分割型トロイダルコアを構成）を基本ユニットとしている。この基本ユニットを回転軸上に２段以上でかつ回転軸回りに所定の相対位相角を持って多段化して成る構成を特徴としており、多極化による高トルク化と分割型トロイダルコア構造による高効率磁場発生を比較的容易に実現できる。
【０００５】
ラジアル・フラックス・モータやアキシャル・フラックス・モータは、回転軸回りの円周上に複数のスロットを備えた固定子鉄心とこのスロット部に巻かれたコイルおよびコイル組立挿入等のためのデットスペースが必要である。それに対し、トランスバーサル・フラックス・モータは、回転軸回りの円周上に複数のＵ字固定子鉄心を設けるだけで良いので、一般的に多極化が容易である。
【０００６】
また、環状コイルとＵ字固定子鉄心（分割型トロイダルコア）からなる電機子は、コイルで発生する磁束が外部に漏れ難い構造であるため、コイルによる磁場発生効率が高く、コイルエンドを有するラジアル・フラックス・モータやアキシャル・フラックス・モータに比べて、小型化が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００３／０１９７５６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、従来のトランスバーサル・フラックス・モータにあっては、多極化構造による大トルクの発生が期待できるものの、振動・騒音に関する技術的課題があった。電機子コイルとそれを取り囲む様に分割配置された複数の固定子鉄心は、ケーシングの内周面に接合部を介して片持ち固定されることがある。このような固定子鉄心の支持方法においては、回転駆動に伴い、固定子鉄心の中でもとくに回転子に対向する磁極部に対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力が発生するため、ケーシングに片持ち固定された固定子鉄心には、ケーシングとの接合部を中心とする振動が発生することが考えられる。このような振動は、モータの強度を低下させるばかりでなく、騒音を発生させる原因になる。
【０００９】
そこで本発明の一態様は、上記問題に鑑みてなされたものであり、振動及び騒音を抑制することを可能とする回転電機、電動機、機械、発電機及び発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態による回転電機によれば、ロータは、所定の位置で回転可能で、外周面で第１の磁極とこの第１の磁極から長手方向に離間した位置にこの第１の磁極とは異なる第２の磁極とを有する第１の磁性部材が複数外周に沿って配置されている。第１支持部材は、上記ロータの周囲を取り囲む。複数の第２支持部材は、第１の支持部材の内周面に固定されている。複数の第２の磁性部材は、上記第２支持部材の側面に固定され、上記第１の磁極に対して空隙を有して対向する第３の磁極と、この第３の磁極とは異なる磁極であってこの第３の磁極から上記ロータの長手方向に離間した位置に上記第２の磁極に対して空隙を有して対向する第４の磁極を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】第１の実施形態における回転電機１の構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】回転電機１の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ３の分解斜視図である。
【図２Ａ】回転電機１における基本ユニット４の斜視図である。
【図２Ｂ】回転軸ｚ方向から見た平面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの平面図における線Ａ−Ａ´の断面の一部を図示した部分断面図である。
【図３Ａ】回転軸ｚ方向から見た永久磁石８ａの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは回転軸ｚ方向から見た永久磁石８ｂの構成図である。
【図４Ａ】回転軸ｚ方向から見た電機子１４の平面図である。
【図４Ｂ】固定子鉄心ユニット１３の斜視図である。
【図４Ｃ】回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット１３の平面図である。
【図５Ａ】第２の実施形態における回転電機１００の構成を示す斜視図である。
【図５Ｂ】第２の実施形態における回転電機１００の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ１０３の分解斜視図である。
【図６Ａ】回転軸ｚ方向から見た電機子１１４の平面図である。
【図６Ｂ】固定子鉄心ユニット１１３の斜視図である。
【図６Ｃ】回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット１１３の平面図である。
【図７Ａ】回転電機２００の構成を示す斜視図である。
【図７Ｂ】回転電機２００の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ２０３の分解斜視図である。
【図８Ａ】回転軸ｚ方向から見た電機子２１４の平面図である。
【図８Ｂ】固定子鉄心ユニット２１３の斜視図である。
【図８Ｃ】回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット２１３の平面図である。
【図９Ａ】回転電機３００の構成を示す斜視図である。
【図９Ｂ】回転電機３００の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ３０３の分解斜視図である。
【図１０Ａ】回転軸ｚ方向から見た電機子３１４の平面図である。
【図１０Ｂ】固定子鉄心ユニット３１３の斜視図である。
【図１０Ｃ】回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット３１３の平面図である。
【図１１】調整角Δθと発生トルクおよびコギングトルクの関係を示すグラフの一例である。
【図１２Ａ】第３の実施形態の回転電機２００を用いた電動車両６００の駆動系要素を示す構成図である。
【図１２Ｂ】回転電機２００を中心とした部分拡大図である。
【図１３】第３の実施形態の回転電機２００を用いた風力発電装置７００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態における回転電機1について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
図１Ａは、第１の実施形態における回転電機１の構成を示す斜視図である。回転電機１は、２つの基本ユニット４が回転軸ｚ方向に沿って配設された２段式の回転電機である。図１Ｂは、回転電機１の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ３の分解斜視図である。図１Ｂに示すように、回転電機１は、回転電機１は、回転軸ｚに沿って図示しない軸受により回転自在に支持されたロータ２と、このロータ２を全体として取り囲むように設けられたステータ３とから構成されている。
【００１５】
ロータ２は、回転軸ｚ方向に沿って配置された２組の基本ユニット４に含まれる回転子５が回転方向に５．６２５ｄｅｇの相対位相角（３２極２段式回転電機のオフセット角）を持ってシャフト６に固定されている。ロータ２は、ロータ２の中心（ここでは回転軸ｚ）を中心として所定の位置で回転可能で、円筒形状を有し、起磁力に基づいて外面で第１の磁極とこの第１の磁極からロータ２の長手方向（すなわち回転軸ｚ方向）に離間した位置にこの第１の磁極とは異なる第２の磁極とを有する。
【００１６】
回転子５は環状の回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面上であって回転軸ｚ上に沿って離間して設けられた２組の第１の磁性部材である永久磁石８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄから構成される。ここで、永久磁石８ａと永久磁石８ｂが組で、永久磁石８ｃと永久磁石８ｄが組である。永久磁石８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ全体を永久磁石８という。
【００１７】
永久磁石８はロータ２の概ね半径方向に着磁されたＮ極とＳ極を有し、かつ、ロータ２の外周面上では回転方向にＮ極とＳ極が交互に配置された３２の磁極を備えている。
更に、一方の永久磁石８ａと他方の永久磁石８ｂは回転方向の磁極ピッチに相当する相対位相角を持って回転子鉄心７上に固定されている。例えば、回転方向にある位相角の永久磁石８ａがロータ２外周面上でＮ極であった場合は、回転方向に同位相角の永久磁石８ｂはロータ２外周面上でＳ極となる（図３Ａ及び図３Ｂ参照）。
【００１８】
なお、本実施形態では、ロータ２の円筒の外周に沿って配置された永久磁石８を用いたが、これにかぎらず、上記円筒の外周に沿って配置された、磁性体からなる他の複数の第１の磁性部材を用いてもよい。この磁性体は、強磁性体が好ましい。また、永久磁石８もこの第１の磁性部材に含まれる。以下、各実施形態において、円筒形状を有するロータの外周に沿って配置された、磁性体からなる第１の磁性部材を一例として、永久磁石として説明する。
【００１９】
ステータ３は、回転軸ｚ方向に沿って配置された２つの基本ユニット４に含まれる電機子１４が相対角度ゼロ（回転方向に同相）にて連結固定されている。
【００２０】
電機子１４は、回転子５の永久磁石８に所定の空隙を持って対向配置されたＮ＝１６個の固定子鉄心９と、回転軸ｚを中心にロータ２と略同心円状に形成された環状の電機子コイル１０と、を備える。
【００２１】
更に、電機子１４は、固定子鉄心９および電機子コイル１０を内装し、ロータ２を回転軸ｚ周りに取り囲む環状の第１支持部材を形成するケーシング１１と、ケーシング１１の内周面に接触固定され、固定子鉄心９を回転方向の所定の位置に固定支持する第２支持部材を形成する鉄心支持ブロック１２を備える。
【００２２】
なお、本実施形態では、ステータ３が固定子鉄心９と備えるとしたが、これに限らず、ステータ３は、第１の磁性部材に対して所定の空隙を有して対向し、かつ磁性体からなる複数の第２の磁性部材であってもよい。この磁性体は、強磁性体が好ましい。また、固定子鉄心９もこの第２の磁性部材に含まれる。以下、各実施形態において、ステータ３が備え、第１の磁性部材に対して所定の空隙を有して対向し、かつ磁性体からなる第２の磁性部材を一例として、固定子鉄心として説明する。
【００２３】
図２は、回転電機１における基本ユニット４の更に詳細な構成図を示す。図２Ａは、回転電機１における基本ユニット４の斜視図である。図２Ｂは、回転軸ｚ方向から見た平面図である。
【００２４】
図２Ｂに示すように、第２の磁性部材である固定子鉄心９の個数Ｎは、４の倍数であり、第２支持部材の両側面に第２の磁性部材である固定子鉄心９が一つずつ固定されており、等配基準角θを３６０度を第２の磁性部材の個数Ｎで除算した角度（＝３６０／Ｎ［度］）と定義する。すると、図２Ｂに示したように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う第２支持部材１２間の回転軸を中心とする回転角度の差が、上記ロータ２の周方向に沿って交互に、等配基準角θの２倍に調整角Δθを加算した角度２θ＋Δθ（ここでは一例として４７ｄｅｇ）と等配基準角の２倍から前記調整角Δθを減算した角度２θ−Δθ（ここでは一例として４３ｄｅｇ）を繰り返すように第２支持部材である鉄心支持ブロック１２が設置されている。
【００２５】
第２の磁性部材である固定子鉄心９の配置の観点からみれば、図２Ｂに示すように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う第２の磁性部材である固定子鉄心９間の回転軸を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って順に、等配基準角θから調整角Δθを減算した角度θ−Δθ、等配基準角θ、等配基準角θに上記調整角Δθを加算した角度θ＋Δθ、及び等配基準角θを繰り返すように第２の磁性部材である固定子鉄心９が配置されている。
【００２６】
図２Ｃは、図２Ｂの平面図における線Ａ−Ａ´の断面の一部を図示した部分断面図である。
【００２７】
図２Ｃに示すように、回転電機１は、第２支持部材の側面に固定され、第１の磁極に対して所定の空隙を有して対向する第３の磁極とこの第３の磁極からロータ２の長手方向（すなわち回転軸ｚ方向）に離間した位置にこの第３の磁極とは異なる第４の磁極を発生する第２の磁性体部１６を備える。ここで、この第２の磁性体部１６は、回転軸ｚ周りにロータ２を取り囲む電機子コイル１０と、第２支持部材である鉄心支持ブロック１２の側面に固定された固定子鉄心９と、を備える。そして、固定子鉄心９は、電機子コイル１０に流れる電流により内部に磁路が生成されることで上記第３の磁極及び上記第４の磁極を発生する。
【００２８】
図２Ｃに示すように、固定子鉄心９は、永久磁石８ａ（８ｃ）と永久磁石８ｂ（８ｄ）に所定の空隙を持って対向配置された各磁極部９ａおよび９ｂを備え、全体的にＵ字形状を形成している。そして、永久磁石８ａ（８ｃ）および永久磁石８ｂ（８ｄ）と対向し、磁極部９ａおよび９ｂを結ぶ線と、固定子鉄心９のＵ字形状で囲まれた領域を含む位置に電機子コイル１０が図示しない支持手段により固定されている。
【００２９】
なお、第２の磁性体部が固定子鉄心９を備えるとしたが、固定子鉄心９に限らず、他の磁性体を含む磁性部材を備えてもよい。
【００３０】
また、回転軸周りの等配基準角θ＝２２．５ｄｅｇ（３６０ｄｅｇ／Ｎ）を設ける。固定子鉄心ユニット１３は、２個の固定子鉄心９と、この２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角が等配基準角θと等しくなるように配置された鉄心支持ブロック１２と、を備える。
第２支持部材を形成する複数の鉄心支持ブロック１２は、第１の支持部材であるケーシング１１の内周面に固定され、この環状の半径方向に沿って形成された側面を有する。
【００３１】
図３Ａは回転軸ｚ方向から見た永久磁石８ａの断面図である。図３Ｂは回転軸ｚ方向から見た永久磁石８ｂの構成図である。図３Ａ及び図３Ｂ中の矢印は、永久磁石８ａまたは永久磁石８ｂのＮ極とＳ極を表している。このように、回転方向に任意の位相角で、永久磁石８ａのロータ２外周面上の磁極と、回転方向に同じ位相角の永久磁石８ｂのロータ２外周面上の磁極は異なっている。ここで磁極は、Ｎ極またはＳ極である。
【００３２】
図４は基本ユニット４における電機子１４の更に詳細な構成図である。図４Ａは回転軸ｚ方向から見た電機子１４の平面図である。図４Ｂは固定子鉄心ユニット１３の斜視図である。図４Ｃは回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット１３の平面図である。
【００３３】
図４Ｃに示すように、等配基準角θと等しい固定子鉄心９の配置ピッチ角であって回転軸ｚを通る２つの面Ｂ（基準面）を設けた場合に、この面Ｂと固定子鉄心９の中立面（固定子鉄心９の１／２幅の面）Ｄ１及びＤ２が等しくなるように設けられた、面Ｂにそれぞれ平行な面（設置面）Ｃ１及びＣ２を有する鉄心支持ブロック１２である。この面Ｃ１及びＣ２にそれぞれ固定子鉄心９が接触固定されている。
【００３４】
さらに、調整角Δθを設け、固定子鉄心ユニット１３を回転方向に沿って順に２θ＋Δθ、θ、及び２θ−Δθの不均等角度でケーシング１１に固定されている。より詳しくは、調整角Δθ＝２ｄｅｇであった場合は、２θ＋Δθと２θ−Δθはそれぞれ４７ｄｅｇと４３ｄｅｇである。回転軸ｚと同心円状に形成された鉄心支持ブロック１２の外周面１２ａがケーシング１１の内周面１１ａに接触固定されている。
【００３５】
なお、上記の実施形態では調整角Δθ＝２ｄｅｇの場合を説明したが、Δθはこれに限定されることはなく、０≦Δθ＜θ／４の範囲内であれば良い。ここで、調整角Δθ＝０ｄｅｇの場合においては、全ての固定子鉄心９が回転方向に沿って均等角度で配置されるものである。調整角Δθの具体的な値は、回転電機の設計における要求仕様に応じて、適宜最適な数を決定することができる。以下、同様である。
【００３６】
このように、３２極２段式回転電機において、等配基準角θ＝２２．５ｄｅｇと等しい配置ピッチ角の固定子鉄心９を備えた固定子鉄心ユニット１３を用い、固定子鉄心ユニット１３が回転方向に沿って順に２θ＋Δθと２θ−Δθの不均等角度（但しΔθ＝０ｄｅｇの場合は均等角度）でケーシング１１に固定された構成によれば、回転駆動に伴い、固定子鉄心の磁極部に対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力がピークとなるロータ２の回転角度を分散することができる。このため、均等角度（すなわち調整角Δθ＝０）で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べて、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。これにより、回転むらを抑制した回転特性が期待できるとともに、トルクむらが低減することにより振動・騒音の発生を更に低減することができる。このことから、調整角Δθは、０度より大きく、かつ等配基準角θの４分の１より小さい（すなわち０＜Δθ＜θ／４）であることが好ましい。これにより、均等角度（すなわち調整角Δθ＝０）で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べて、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。
【００３７】
このとき、固定子鉄心ユニット１３は全て同じ形状であるため、不均等角度に応じて固定子鉄心９を個々に組み立てる製造方法に比べて製造工程を簡素化でき、製造コストなど、より高いレベルの量産効果が期待できる。
【００３８】
以上、第１の実施形態における回転電機１は、所定の位置で回転可能で、外周面で第１の磁極と該第１の磁極から長手方向に離間した位置に該第１の磁極とは異なる第２の磁極とを有する第１の磁性部材である永久磁石が複数外周に沿って配置されたロータ２を備える。更に、回転電機１は、ロータ２の周囲を取り囲む第１支持部材と、第１の支持部材の内周面に固定された複数の第２支持部材と、を備える。更に、回転電機１は、第２支持部材の側面に固定され、第１の磁極に対して空隙を有して対向する第３の磁極と、この第３の磁極とは異なる磁極であってこの第３の磁極からロータ２の長手方向に離間した位置に第２の磁極に対して空隙を有して対向する第４の磁極を有する複数の第２の磁性部材を備える。
【００３９】
この構成によれば、回転駆動に伴い、第２の磁性部材の磁極部に対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力が発生しても、第２の磁性部材の磁極部近傍を高剛性で支持固定可能なため、第２の磁性部材の支持剛性を向上させ、振動・騒音の発生防止が期待できる。
【００４０】
また、第１の実施形態における回転電機１によれば、第２の磁性部材の個数は、４の倍数であり、第２支持部材の両側面に上記第２の磁性部材が一つずつ固定されており、等配基準角を３６０度を前記第２の磁性部材の個数Ｎで除算した角度と定義する。その場合、図２Ｂに示したように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う第２支持部材間の回転軸を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って交互に、等配基準角θの２倍に調整角Δθを加算した角度と等配基準角の２倍から調整角Δθを減算した角度を繰り返すように第２支持部材１２が設置されている。
【００４１】
またこの構成を第２の磁性部材である固定子鉄心９の配置の観点からみれば、図２Ｂに示すように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う固定子鉄心９間の回転軸を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って順に、等配基準角θから調整角Δθを減算した角度、等配基準角θ、等配基準角θに上記調整角Δθを加算した角度、及び等配基準角θを繰り返すように第２の磁性部材である固定子鉄心９が配置されている。
【００４２】
この構成によれば、Ｎ個の固定子鉄心からなり、第２支持部材が円周方向に沿って順に２θ＋Δθと２θ−Δθの不均等角度で第１支持部材に配置してなる構成となる。このため、回転駆動に伴い、固定子鉄心の磁極部に対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力がピークとなるロータ２の回転角度を分散することができ、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。これにより、振動・騒音の発生を更に低減することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態について説明する。
図５Ａは、第２の実施形態における回転電機１００の構成を示す斜視図である。図５Ｂは、第２の実施形態における回転電機１００の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ１０３の分解斜視図である。回転電機１００は図１〜図４に示した第１の実施形態における回転電機1と共通する部分があり、既に説明した細部の内容については割愛し、異なる部分のみ説明する。図６以降についても同様である。
【００４４】
回転電機１００は回転軸ｚに沿って図示しない軸受により回転自在に支持されたロータ２と、このロータ２を全体として取り囲むように設けられたステータ１０３とから構成されており、２つの基本ユニット１０４が回転軸ｚ方向に沿って配設された２段式の回転電機である。
ステータ１０３は、回転軸ｚ方向に沿って配置された２組の基本ユニット１０４に含まれる電機子１１４が相対角度ゼロ（回転方向に同相）にて連結固定されている。
【００４５】
電機子１１４は、回転子５の永久磁石８に所定の空隙を持って対向配置されたＮ＝１６個の固定子鉄心９と、回転軸ｚを中心にロータ２と略同心円状に形成された環状の電機子コイル１０と、ケーシング１１と、ケーシング１１の内周面に接触固定され、固定子鉄心９を回転方向の所定の位置に固定支持する第２支持部材を形成する鉄心支持ブロック１１２と、を備える。
【００４６】
図６Ａは回転軸ｚ方向から見た電機子１１４の平面図である。
図６Ａに示すように、固定子鉄心ユニット１１３は、鉄心支持ブロック１１２とこの鉄心支持ブロック１１２の両側面にそれぞれ固定されている２個の固定子鉄心９から構成されている。
【００４７】
また、回転軸周りの等配基準角θ＝２２．５（＝３６０／Ｎ）［度］と予め決められた調整角Δθを定義する。ここではΔθは一例として２度である。鉄心支持ブロック１１２の両側面にそれぞれ固定されている２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角が、一例として、θ＋Δθと等しくなるように構成されている。ここで、配置ピッチ角は、ロータ２の周方向に沿って隣り合う固定子鉄心９間のロータ２の中心を中心とする回転角度の差である。
【００４８】
また、回転軸周りに隣り合い、かつ異なる鉄心支持ブロック１１２に固定されている二つの固定子鉄心９の配置ピッチ角が、一例として、θ−Δθと等しくなるように構成されている。
【００４９】
このようにして、ロータ２の周方向に沿って隣り合う第２の磁性部材である固定子鉄心９間のロータ２の中心を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って順に、等配基準角から調整角を減算した角度θ−Δθ、及び等配基準角に調整角を加算した角度θ＋Δθを繰り返すように第２の磁性部材が配置されている。
【００５０】
本実施形態では、第２の磁性部材である固定子鉄心９の個数Ｎは、２の倍数であり、第２支持部材の両側面に第２の磁性部材が一つずつ固定されている。
【００５１】
固定子鉄心ユニット１１３は回転方向に沿って４５（＝２θ）度の均等角度でケーシング１１に固定されている。より詳しくは、調整角Δθが２度であった場合は、２４．５（＝θ＋Δθ）度の配置ピッチ角を有する固定子鉄心９を備えた固定子鉄心ユニット１１３を用い、固定子鉄心ユニット１１３が回転方向に沿って４５（＝２θ）度の均等角度でケーシング１１に固定されている。
【００５２】
このように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う鉄心支持ブロック１１２間のロータ２の中心を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って上記等配基準角θの２倍の角度２θで均等になるように第２支持部材である鉄心支持ブロック１１２が設置されている。
【００５３】
図６Ｂは、固定子鉄心ユニット１１３の斜視図である。図６Ｃは、回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット１１３の平面図である。
【００５４】
２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角がθ＋Δθと等しい固定子鉄心９の配置ピッチ角であって回転軸ｚを通る２つの面Ｂ（基準面）を設け、この面Ｂと固定子鉄心９の中立面（固定子鉄心９の１／２幅の面）Ｄ２１及びＤ２２が等しくなるように設けられ、面Ｂにそれぞれ平行な面（設置面）Ｃ２１及びＣ２２を有する鉄心支持ブロック１１２であって、この面Ｃ２１及びＣ２２それぞれに固定子鉄心９が接触固定されている。
【００５５】
なお、上記の実施形態では。鉄心支持ブロック１１２の両側面にそれぞれ固定されている２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角が、一例として、θ＋Δθであると説明したが、θ−Δθの配置ピッチ角でも良い。この場合はθ−Δθ＝２０．５ｄｅｇの配置ピッチ角を有する固定子鉄心９を備えた固定子鉄心ユニットを用いれば良い。また、上記の実施例では調整角Δθが２度の場合を説明したが、調整角Δθはこれに限定されることはなく、０≦Δθ＜θ／４の範囲内であれば良い。好ましくは、調整角Δθは、０度より大きく、かつ等配基準角θの４分の１より小さい（すなわち０＜Δθ＜θ／４）。これにより、均等角度（すなわち調整角Δθ＝０）で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べて、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。
【００５６】
＜第２の実施形態の効果＞
以上、第２の実施形態の回転電機１００において、第２の磁性部材である固定子鉄心９の個数は、２の倍数であり、第２支持部材である鉄心支持ブロック１１２の両側面に第２の磁性部材である固定子鉄心９が一つずつ固定されている。等配基準角θを３６０度を上記第２の磁性部材の個数Ｎで除算した角度（３６０／Ｎ）［度］と定義すると、ロータ２の周方向に沿って隣り合う鉄心支持ブロック１１２間のロータ２の中心を中心とする回転角度の差が、上記ロータ２の周方向に沿って等配基準角の２倍の角度で均等になるように第２支持部材である鉄心支持ブロック１１２が設置されている
【００５７】
このように、第２の実施形態における３２極２段式の回転電機１００によれば、第１実施形態における回転電機１と同様に、均等角度で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べてコギングトルクを低減できる。このため、回転むらを抑制した回転特性が期待できるとともに、トルクむらが低減することにより振動・騒音の発生を更に低減することができる。また、固定子鉄心ユニット１１３は全て同じ形状であるため、不均等角度に応じて固定子鉄心９を個々に組み立てる製造方法に比べて製造工程を簡素化できる。その結果、製造コストを低減でき、より高いレベルの量産効果が期待できる。
【００５８】
（第３の実施形態）
続いて、第３の実施形態について説明する。図７Ａは回転電機２００の構成を示す斜視図である。図７Ｂは回転電機２００の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ２０３の分解斜視図である。
【００５９】
回転電機２００は回転軸ｚに沿って図示しない軸受により回転自在に支持されたロータ２と、このロータ２を全体として取り囲むように設けられたステータ２０３とから構成されており、３つの基本ユニット２０４が回転軸ｚ方向に沿って配設された３段式の回転電機である。
【００６０】
ステータ２０３は、回転軸ｚ方向に沿って配置された３組の基本ユニット２０４における電機子２１４が相対角度ゼロ（回転方向に同相）にて連結固定されている。
電機子２１４は、回転子５の永久磁石８に所定の空隙を持って対向配置されたＮ＝２４個の固定子鉄心９と、回転軸ｚを中心にロータ２と略同心円状に形成された環状の電機子コイル１０と、を備える。
更に、電機子２１４は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内周面に接触固定され、固定子鉄心９を回転方向の所定の位置に固定支持する第２支持部材を形成する鉄心支持ブロック２１２を備える。
【００６１】
また、回転軸周りの等配基準角θ＝１５（＝３６０／Ｎ）［度］を設け、２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角が等配基準角θと等しくなるように鉄心支持ブロック２１２に配置してなる固定子鉄心ユニット２１３を構成する。
【００６２】
図８は基本ユニット２０４における電機子２１４の更に詳細な構成図である。図８Ａは回転軸ｚ方向から見た電機子２１４の平面図である。図８Ｂは固定子鉄心ユニット２１３の斜視図である。図８Ｃは回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット２１３の平面図である。
【００６３】
図８Ａに示すように、調整角Δθを設け、固定子鉄心ユニット２１３を回転方向に沿って順に２θ＋Δθと２θ−Δθの不均等角度でケーシング１１に固定されている。より詳しくは、例えば調整角Δθ＝１．５ｄｅｇであった場合は、２θ＋Δθと２θ−Δθはそれぞれ３１．５ｄｅｇと２８．５ｄｅｇであり、回転軸ｚと同心円状に形成された鉄心支持ブロック２１２の外周面２１２ａがケーシング１１の内周面１１ａに接触固定されている。
【００６４】
第２の磁性部材である固定子鉄心９の配置の観点からみれば、図８Ａに示すように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う第２の磁性部材である固定子鉄心９間の回転軸を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って順に、等配基準角θから調整角Δθを減算した角度θ−Δθ、等配基準角θ、等配基準角θに上記調整角Δθを加算した角度θ＋Δθ、及び等配基準角θを繰り返すように第２の磁性部材である固定子鉄心９が配置されている。
【００６５】
図８Ｃに示すように、等配基準角θ（ここでは一例として１５度）と等しい固定子鉄心９の配置ピッチ角であって回転軸ｚを通る２つの面Ｂ（基準面）を設け、この面Ｂと固定子鉄心９の中立面（固定子鉄心９の１／２幅の面）Ｄ３１及びＤ３２が等しくなるように面Ｂにそれぞれ平行な面（設置面）Ｃ３１及びＣ３２を有する鉄心支持ブロック１２であって、この面Ｃ３１及びＣ３２にそれぞれ固定子鉄心９が接触固定されている。
なお、上記の実施例では調整角Δθ＝１．５ｄｅｇの場合を説明したが、調整角Δθはこれに限定されることはなく、０≦Δθ＜θ／４の範囲内であれば良い。好ましくは、調整角Δθは、０度より大きく、かつ等配基準角θの４分の１より小さい（すなわち０＜Δθ＜θ／４）。これにより、均等角度（すなわち調整角Δθ＝０）で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べて、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。
【００６６】
（第４の実施形態）
続いて、第４の実施形態について説明する。
図９Ａは回転電機３００の構成を示す斜視図である。図９Ｂは回転電機３００の回転軸ｚ方向に沿って分解配置したロータ２とステータ３０３の分解斜視図である。回転電機３００は回転軸ｚに沿って図示しない軸受により回転自在に支持されたロータ２と、このロータ２を全体として取り囲むように設けられたステータ３０３とから構成されており、３つの基本ユニット３０４が回転軸ｚ方向に沿って配設された３段式の回転電機である。
【００６７】
ステータ３０３は、回転軸ｚ方向に沿って配置された３組の基本ユニット３０４における電機子３１４が相対角度ゼロ（回転方向に同相）にて連結固定されている。
電機子３１４は、回転子５の永久磁石８に所定の空隙を持って対向配置されたＮ＝２４個の固定子鉄心９と、回転軸ｚを中心にロータ２と略同心円状に形成された環状の電機子コイル１０と、を備える。
更に、電機子３１４は、ケーシング１１と、ケーシング１１の内周面に接触固定され、固定子鉄心９を回転方向の所定の位置に固定支持する第２支持部材を形成する鉄心支持ブロック３１２を備える。
【００６８】
また、回転軸周りの等配基準角θ＝１５（＝３６０／Ｎ）［度］と調整角Δθを設け、２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角がθ＋Δθと等しくなるように鉄心支持ブロック３１２に配置してなる固定子鉄心ユニット３１３を構成する。
【００６９】
図１０は基本ユニット３０４における電機子３１４の更に詳細な構成図である。図１０Ａは回転軸ｚ方向から見た電機子３１４の平面図である。図１０Ｂは固定子鉄心ユニット３１３の斜視図である。図１０Ｃは回転軸ｚ方向から見た固定子鉄心ユニット３１３の平面図である。
【００７０】
図１０Ａに示すように、固定子鉄心ユニット３１３を回転方向に沿って２θの均等角度でケーシング１１に固定されている。より詳しくは、調整角Δθが１．５度であった場合は、鉄心支持ブロック３１２の両側面にそれぞれ固定されている２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角が、１６．５（＝θ＋Δθ）［度］である固定子鉄心９を備えた固定子鉄心ユニット３１３を用い、固定子鉄心ユニット３１３が回転方向に沿って３０（＝２θ）［度］の均等角度でケーシング１１に固定されている。
【００７１】
第２の磁性部材である固定子鉄心９の配置の観点からみれば、図１０Ａに示すように、ロータ２の周方向に沿って隣り合う第２の磁性部材である固定子鉄心９間の回転軸を中心とする回転角度の差が、ロータ２の周方向に沿って順に、等配基準角から調整角を減算した角度θ−Δθ、及び等配基準角に調整角を加算した角度θ＋Δθを繰り返すように第２の磁性部材が配置されている。
【００７２】
図１０Ｃにおいて、２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角がθ＋Δθと等しい固定子鉄心９の配置ピッチ角であって回転軸ｚを通る２つの面Ｂ（基準面）を設ける。この面Ｂと固定子鉄心９の中立面（固定子鉄心９の１／２幅の面）Ｄ４１及びＤ４２が等しくなるように面Ｂにそれぞれ平行な面（設置面）Ｃ４１及びＣ４２を有する鉄心支持ブロック３１２であって、この面Ｃ４１及びＣ４２それぞれに固定子鉄心９が接触固定されている。
【００７３】
なお、上記の実施例では。鉄心支持ブロック１１２の両側面にそれぞれ固定されている２個の固定子鉄心９の配置ピッチ角が、一例として、θ＋Δθであると説明したが、θ−Δθの配置ピッチ角でも良い。この場合はθ−Δθ＝１３．５ｄｅｇの配置ピッチ角を有する固定子鉄心９を備えた固定子鉄心ユニットを用いれば良い。また、上記の実施形態ではΔθ＝１．５ｄｅｇの場合を説明したが、調整角Δθはこれに限定されることはなく、０≦Δθ＜θ／４の範囲内であれば良い。好ましくは、調整角Δθは、０度より大きく、かつ等配基準角θの４分の１より小さい（すなわち０＜Δθ＜θ／４）。これにより、均等角度（すなわち調整角Δθ＝０）で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べて、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。
【００７４】
＜第３及び第４の実施形態の効果＞
以上のように、第３および第４実施形態における４８極３段式の回転電機２００、３００によれば、第１および第２実施形態における回転電機１、１００と同様に、均等角度で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べてコギングトルクを低減できる。このため、回転むらを抑制した回転特性が期待できるとともに、トルクむらが低減することにより振動・騒音の発生を更に低減することができる。また、固定子鉄心ユニット２１３、３１３は全て同じ形状であるため、不均等角度に応じて固定子鉄心９を個々に組み立てる製造方法に比べて製造工程を簡素化できる。その結果、製造コストを低減でき、より高いレベルの量産効果が期待できる。
【００７５】
図１１は、調整角Δθと発生トルクおよびコギングトルクの関係を示すグラフの一例である。発生トルク曲線５００は調整角Δθの増加に伴って低下して行くが、同時に、コギングトルク曲線５０１も低下して行く。そのため、調整角Δθの具体的な値は、用途別に求められる発生トルクとコギングトルクの所要値に応じて決定される設計要件である。発生トルクに対するコギングトルクの割合が最も小さくなるように調整角Δθを設定できれば、トルク設計としては最も効率的な望ましい構成となる。なお、調整角ΔθがΔθ／４になると、実用上使用できる発生トルクが得られなくなるため、調整角Δθは０≦Δθ＜θ／４の範囲内とすれば良い。好ましくは、調整角Δθは、０度より大きく、かつ等配基準角θの４分の１より小さい（すなわち０＜Δθ＜θ／４）。これにより、均等角度（すなわち調整角Δθ＝０）で配置した固定子鉄心９を有する回転電機に比べて、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。
【００７６】
＜各実施形態の変形例＞
各実施形態において、第１の磁性部材と第２の磁性部材の配置は一例であって、これに限ったものではない。
変形例１として、対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、少なくとも一つの組において、第１の磁性部材に対して第２の磁性部材がロータ２の周方向にずれていればよい。これにより、第１の磁性材料と第２の磁性材料の全ての組で、トルクのピークとなるロータ２の回転角度が同じにならないので、トルクむらの原因となるコギングトルクを低減することができる。
【００７７】
変形例２では、この変形例１に加えて、更に、対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、偶数分、第１の磁性部材に対して第２の磁性部材がロータの周方向にずれており、第１の磁性部材に対して第２の磁性部材がロータの第１の周方向にずれている数とロータの第１の周方向とは反対の第２の周方向にずれている数が等しくてもよい。これにより、ロータが一回転したときに、第２の磁性材料にかかる力の向きの偏りを軽減することができる。
【００７８】
変形例３では、この変形例２に加えて、更に、第１の磁性部材に対して第２の磁性部材が上記第１の周方向にずれている調整角と上記第２の周方向にずれている調整角が略等しくてもよい。ここで、略等しいとは、等しいまたはその差が所定の範囲内である。これにより、ロータが一回転したときに、第２の磁性材料にかかる、第１の円周方向（例えば、右回り）かかる力の合計と、第２の円周方向（例えば、左回り）にかかる力の合計とを同じまたはほぼ同じにすることができる。よって、ロータが一回転したときに、第２の磁性材料にかかる力の向きの偏りを変形例２から更に軽減することができる。
【００７９】
変形例４では、対向する第１の磁性部材と第２の磁性部材の複数の組のうち、少なくとも二つの組において、ロータ２の周方向に１周の間に、第１の磁性部材に対して第２の磁性部材がロータの第１の周方向にずれている調整角の合計と、第１の磁性部材に対して第２の磁性部材がロータの第１の周方向とは反対の第２の周方向にずれている調整角の合計が等しくてもよい。これにより、ロータが一回転したときに、第２の磁性材料にかかる力の向きの偏りを軽減することができる。
【００８０】
以上述べたように各実施形態によれば、固定子鉄心の磁極部近傍を高剛性で支持固定可能な支持部材を備えているので、回転駆動に伴い、固定子鉄心の磁極部に対して回転方向に、かつ間欠的に方向が変化する磁力が発生しても、固定子鉄心の支持剛性を向上させ、振動・騒音の発生防止が期待できる。また、支持部材による固定子鉄心の配置ピッチ角とケーシングへの固定位置を所定の方法により決定することでコギングトルクが低減でき、回転むらを抑制した回転特性の実現が期待できる。
【００８１】
このように、固定子鉄心の高剛性支持と回転むらの低減により回転特性の向上を図った回転電機の提供により、とくに高出力化、高トルク化などの回転性能を向上しつつ、装置全体の小型化を図った回転電機を実現できる。このため、極めて大きなトルクや出力密度が求められる分野、例えば、工作機械や船舶、自動車、ロボット、その他幅広い分野の機械が備える高トルク高出力駆動源（例えば、電動機）としての利用および大型発電機としての利用が期待できる。
【００８２】
＜回転電機の第１の使用例＞
各実施形態の回転電機１、１００、２００、３００は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機として使用でき、以下その使用例を説明する。
図１２は、第３の実施形態における回転電機２００の第１の使用例として、回転電機２００を用いた電動車両６００について示したものである。図１２Ａは第３の実施形態の回転電機２００を用いた電動車両６００の駆動系要素を示す構成図である。図１２Ｂは回転電機２００を中心とした部分拡大図である。
【００８３】
電動車両６００は、いわゆるハイブリット車（ＨＥＶ）を構成しており、車体６０１を２つの前輪６０２と、２つの後輪６０３で支持している。そして、前輪６０２は駆動シャフトＤＳとディファレンシャルギア６０４を介して駆動シャフト６０５が回転電機２００のロータ２と連結されている。
【００８４】
ロータ２は回転電機２００の両側に配置された軸受６０６によって回転自在に支持されている。更にエンジン６０７を備え、エンジン６０７は連結シャフト６０８を介してロータ２と連結されている。これにより、エンジン６０７のトルクと回転電機２００のトルクは共に前輪６０２に伝達され、車体６０１を駆動する駆動力となる。
【００８５】
また、回転電機２００の電機子コイル１０には、電源（バッテリ）６０９を電源として動作する制御装置６１０の出力Ｕ、Ｖ、Ｗの各動力線が結ばれており、互いに１２０度の位相差を持った３相電流が印加されるようになっている。さらに、制御装置６１０は、車体６０１が走行状態から停止状態となる時の回生エネルギーを回収する場合には、回転電機２００が発電機として働く様に動作する。
【００８６】
以上、電動車両６００は、回転電機３００と、回転電機３００に電気エネルギーを供給する電源６０９と、を備え、回転電機３００は、電源６０９が供給した電気エネルギーを機械エネルギーに変換する車両である。このように、回転電機２００を用いた電動車両６００によれば、固定子鉄心の磁極部近傍を高剛性で支持固定可能な支持部材を備えているので、回転電機を電動機および発電機として動作した時の振動や騒音の発生を低減し、エネルギー変換効率を向上させることができる。また、小型高出力化が可能な本発明の回転電機により、エンジンの消費燃料を抑えて燃費向上を図ることができる。なお、上記例では、回転電機２００を用いた電動車両６００について説明したが、回転電機１、１００、３００を用いた構成としても良い。また、電動車両６００はハイブリット車（ＨＥＶ）の構成であったが、電気自動車（ＥＶ）の構成であっても良く、この場合は電動車両の電費向上が期待できる。
【００８７】
なお、第１の使用例では、車両が回転電機２００を備える例について説明したが、工作機械、船舶、ロボット、その他幅広い分野の機械が回転電機２００を備えてもよい。
【００８８】
＜回転電機の第２の使用例＞
各実施形態の回転電機１、１００、２００、３００は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機として使用でき、以下、第３の実施形態の回転電機２００の他の使用例について説明する。
【００８９】
図１３は、第３の実施形態の回転電機２００を用いた風力発電装置７００の構成を示す図である。ブレード（風車）７０１が風力によって回転され、回転シャフト７０２を介して増速機７０３にトルクが伝達される。また、増速機７０３の出力トルクは回転シャフト７０４と軸継手７０５を介して図示しないロータ２に伝達され、回転電機２００によって発電される。発生した電力は、変圧器７０６と系統保護装置７０７を介して電力系統７０８に供給される。
【００９０】
さらに、増速機７０３と回転電機２００を含む回転系要部は、ナセル７０９と呼ばれる機械室に収められ、効率良く風力を得る高さに設置するためのタワー７１０で支持されており、このタワー７１０は陸上または洋上の浮体に設けられた基台７１１に固定されている。
【００９１】
以上、風力発電装置７００は、ブレード７０１と、回転電機２００と、を備え、回転電機２００は、ブレード７０１が変換して得た機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置である。
このように、回転電機２００を用いた風力発電装置７００によれば、固定子鉄心の磁極部近傍を高剛性で支持固定可能な支持部材を備えているので、回転電機が動作した時の振動や騒音の発生を低減することができる。このため、振動や騒音として失われていたエネルギーを発電エネルギーとして効率良く変換することができる。
【００９２】
さらに、小型高出力化が可能な本発明の回転電機により、ナセル７０９の小型軽量化を実現し、タワー７１０に求められる機械強度の設計条件を緩和できるので、タワー工事費用の削減や工事期間の短縮が期待できると共に風力発電装置７００全体のコスト低減が図れる。
【００９３】
基台７１１が洋上の浮体からなる浮体式洋上風力発電装置であった場合には、ナセル７０９の海上運搬費用や基台７１１の浮体工事費用の削減と共に工事期間の短縮が期待でき、風力発電装置７００全体の一層のコスト低減が図れる。
【００９４】
なお、上記例では、回転電機２００を用いた風力発電装置７００について説明したが、回転電機１、１００、３００を用いた構成としても良い。また、風力発電装置に限らず、例えば水力発電装置を始めとする発電装置全般に用いてもよい。その場合、発電装置は、流体エネルギーを機械エネルギーに変換する流体機械を備え、前記流体機械が変換して得た機械エネルギーを電気エネルギーに変換する回転電機を備えてもよい。
この流体機械には、例えば、ブレード（風車）などの空気機械、水車などの液体機械、及びタービンなどの蒸気機械などが含まれる。これにより、振動や騒音に伴う発電損失を抑え、発電効率の向上を図ることができる。
【００９５】
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１、１００、２００、３００  回転電機
２  ロータ
３、１０３、２０３、３０３  ステータ
４、１０４、２０４、３０４  基本ユニット
５  回転子
６  シャフト
７  固定子鉄心
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  永久磁石
９  固定子鉄心
１０  電機子コイル
１１  ケーシング
１２、１１２、２１２、３１２  鉄心支持ブロック
１３、１１３、２１３、３１３  固定子鉄心ユニット
１４、１１４、２１４、３１４  電機子
１６  第２の磁性体部
６００  電動車両
６０１  車体
６０２  前輪
６０３  後輪
ＤＳ  駆動シャフト
６０４  ディファレンシャルギア
６０５  駆動シャフト
６０７  エンジン
６０８  連結シャフト
６０９  電源（バッテリ）
７００  風力発電装置
７０１  ブレード（風車）
７０２  回転シャフト
７０３  増速機
７０４  回転シャフト
７０５  軸継手
７０６  変圧器
７０７  系統保護装置
７０８  電力系統
７０９  ナセル
７１０  タワー
７１１  基台
Ｎ  固定子鉄心の数
θ  等配基準角
Δθ  調整角
ｚ  回転軸
【図１Ａ】
2015061495.tif 000003
【図１Ｂ】
2015061495.tif 000004
【図２Ａ】
2015061495.tif 000005
【図２Ｂ】
2015061495.tif 000006
【図２Ｃ】
2015061495.tif 000007
【図３Ａ】
2015061495.tif 000008
【図３Ｂ】
2015061495.tif 000009
【図４Ａ】
2015061495.tif 000010
【図４Ｂ】
2015061495.tif 000011
【図４Ｃ】
2015061495.tif 000012
【図５Ａ】
2015061495.tif 000013
【図５Ｂ】
2015061495.tif 000014
【図６Ａ】
2015061495.tif 000015
【図６Ｂ】
2015061495.tif 000016
【図６Ｃ】
2015061495.tif 000017
【図７Ａ】
2015061495.tif 000018
【図７Ｂ】
2015061495.tif 000019
【図８Ａ】
2015061495.tif 000020
【図８Ｂ】
2015061495.tif 000021
【図８Ｃ】
2015061495.tif 000022
【図９Ａ】
2015061495.tif 000023
【図９Ｂ】
2015061495.tif 000024
【図１０Ａ】
2015061495.tif 000025
【図１０Ｂ】
2015061495.tif 000026
【図１０Ｃ】
2015061495.tif 000027
【図１１】
2015061495.tif 000028
【図１２Ａ】
2015061495.tif 000029
【図１２Ｂ】
2015061495.tif 000030
【図１３】
2015061495.tif 000031