(57)【要約】【課題】通電に伴う損失を従来よりも低減して効率を向上させ得る回転電機システムを提供することである。【解決手段】回転電機システム１は、多相に固定子巻線１１ａが巻回されるステータ１１と、ロータコア１２ｂの各極にかかる一部または全部の極に界磁巻線１２ａが巻回されるロータ１２とを備える回転電機１０と、回転電機１０の作動を制御する制御装置２０とを有する。制御装置２０は、速度信号と作動モード信号とに基づいてロータ１２に生じる界磁磁束を制御する界磁磁束制御部２１と、固定子巻線１１ａに所定電流値以上の固定子電流Ｉｓが流れる場合には固定子電流Ｉｓによって発生するリラクタンス磁束分だけ界磁巻線１２ａに流れる界磁電流Ｉｒを抑制する界磁電流制御部２２とを有する。この構成によれば、界磁電流Ｉｒが抑制されるので通電に伴う損失も小さくなり、結果として効率を向上させることができる。【選択図】図１
2013121286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相に固定子巻線が巻回されるステータと、ロータコアの各極にかかる一部または全部の極に界磁巻線が巻回されるロータとを備える回転電機と、
前記回転電機の作動を制御する制御装置とを有する回転電機システムにおいて、
前記制御装置は、
速度信号と作動モード信号とに基づいて、前記ロータに生じる界磁磁束を制御する界磁磁束制御部と、
前記固定子巻線に所定電流値以上の固定子電流が流れる場合には、前記固定子電流によって発生するリラクタンス磁束分だけ前記界磁巻線に流れる界磁電流を抑制する界磁電流抑制部と、
を有することを特徴とする回転電機システム。
【請求項２】
前記界磁磁束制御部は、単相または多相の電力を受電し、前記ロータコアに巻回された前記界磁巻線の中から一以上の界磁巻線を選択して前記界磁磁束を制御することを特徴とする請求項１に記載の回転電機システム。
【請求項３】
前記ロータは、前記ロータコアに前記界磁巻線を巻回する界磁巻線極と、前記ロータコアに前記界磁巻線を巻回しない非界磁巻線極とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機システム。
【請求項４】
前記ロータは、複数のロータスロットを有し、
前記界磁巻線を巻回する前記ロータスロットは、前記界磁巻線を巻回しない前記ロータスロットよりも大きく形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機システム。
【請求項５】
前記ロータコアは先端部にツバ状部位を有し、
前記ツバ状部位は、前記ステータへの通電により発生する磁界を減らす方向にずらして形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機システム。
【請求項６】
前記ロータは、前記ロータコアの極相互間に磁石を配置する第１極間と、前記ロータコアの極相互間に磁石を配置しない第２極間とを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機システム。
【請求項７】
前記ロータは、前記ステータの外径側に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機システム。
【請求項８】
前記ステータは、それぞれが集中巻される前記固定子巻線を収容し、１２の整数倍からなるステータスロットを有し、
前記ロータは、１２の整数倍または１４の整数倍からなる前記極を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機システムまたは前記回転電機システムに含まれる回転電機を有することを特徴とする車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ（固定子）とロータ（回転子）とを備える回転電機と、当該回転電機の作動を制御する制御装置とを有する回転電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、短絡比を大きくして安定度を高める回転電機に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この回転電機は、ｄ軸（磁極中心方向）側に形成されたスロット間の距離がその他のスロットの深さと同一に形成された場合より短くなるように形成される構成である。特許文献１の図１には、エアギャップの磁束密度分布を正弦波形に近づけるために、磁極に最も近いスロット（２，３）の深さが他のスロット（４，５）の深さよりも深く形成された回転子（１）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−０２３６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術を適用する場合、定格速度で定格電圧を発生するのに要する界磁電流は、スロットを同一の深さで形成した場合に比べて大きくする必要がある（特許文献１の段落［００２２］を参照）。界磁電流が大きくなるにつれて発生する磁界の強さも大きくなる反面、通電に伴う損失も大きくなるので、結果として効率が低下するという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、通電に伴う損失を従来よりも低減して効率を向上させることができる回転電機システム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】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、多相に固定子巻線（電機子巻線）が巻回されるステータ（固定子）とロータコア（ロータ本体）の各極にかかる一部または全部の極に界磁巻線が巻回されるロータ（回転子）とを備える回転電機と、前記回転電機の作動を制御する制御装置とを有する回転電機システムにおいて、前記制御装置は、速度信号と作動モード信号とに基づいて前記ロータに生じる界磁磁束を制御する界磁磁束制御部と、前記固定子巻線に所定電流値以上の固定子電流（ロータ電流）が流れる場合には前記固定子電流によって発生するリラクタンス磁束分だけ前記界磁巻線に流れる界磁電流（ステータ電流）を抑制する界磁電流抑制部とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、界磁磁束制御部によってロータに生じる界磁磁束が制御されるとともに、界磁電流抑制部によってリラクタンス磁束分だけ界磁巻線に流れる界磁電流が抑制される。界磁電流が抑制されるために通電に伴う損失も小さくなり、結果として効率を向上させることができる。
【０００８】
なお「多相」は、二相以上で任意の相数が該当する。「回転電機」は、回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。「速度信号」は、ロータの回転速度（回転数）を指令する信号を意味する。「作動モード信号」は、回転電機の作動モード（例えば力行モードや回生モード等）を指令する信号を意味する。これらの速度信号や作動モード信号は、アナログ信号やデジタル信号等のような信号の種類を問わない。「所定電流値」には、回転電機の仕様や要求特性等に応じて適切な値を設定することができ、定格電流値を含む。「巻回する」とは、巻き回すことを意味する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記界磁磁束制御部は、単相または多相の電力を受電し、前記ロータコアに巻回された前記界磁巻線の中から一以上の界磁巻線を選択して前記界磁磁束を制御することを特徴とする。この構成によれば、一以上の界磁巻線を選択して、通電方向や電流量等を制御することで、界磁磁束を制御する。この制御よって、磁束量や極数等を容易に変えることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記ロータは、前記ロータコアに前記界磁巻線を巻回する界磁巻線極と、前記ロータコアに前記界磁巻線を巻回しない非界磁巻線極とを有することを特徴とする。この構成によれば、界磁巻線極にのみ界磁巻線が巻回されるので、ロータ全体から見ると磁束分布が不均一になる。界磁巻線極およびその周辺では、磁束分布が高くなってリラクタンス磁束が増加するため、トルク（回転力や回転トルクと同様の意味である。以下同じである。）が向上する。一方、非界磁巻線極およびその周辺では、磁束分布が低くなってリラクタンス磁束が減少するため、ロータの回転数が増加する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記ロータは複数のロータスロットを有し、前記界磁巻線を巻回する前記ロータスロットは前記界磁巻線を巻回しない前記ロータスロットよりも大きく形成することを特徴とする。「大きく形成する」対象となる単位は、断面積・周方向幅・容積などのうちで一以上を含む。この構成によれば、大きく形成されたロータスロットは、界磁巻線の巻回を容易に行えるので、組み立て時間を短縮できる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記ロータコアは先端部にツバ状部位を有し、前記ツバ状部位は前記ステータへの通電により発生する磁界を減らす方向にずらして形成されることを特徴とする。この構成によれば、ツバ状部位は磁界を減らす方向にずらして形成されているので、固定子巻線による減磁界を活用することができる。また、電流位相を変えることで、作動モードに合わせて回転力を最適化（例えば最大化や最小化等）できる。なお「ツバ状部位」は磁界を減らす方向にずらして形成されていれば、形態（すなわち形状，配置，個数等）を問わない。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記ロータは、前記ロータコアの極相互間に磁石を配置する第１極間と、前記ロータコアの極相互間に磁石を配置しない第２極間とを有することを特徴とする。この構成によれば、第１極間に配置される磁石によって発生する磁束は、リラクタンス磁束が増加するので、回転電機のトルクを向上させることができる。第１極間の数は要求特性に応じて任意に設定できるので、当該要求特性を満たす回転電機システムを提供することができる。「磁石」は磁束を発生可能であれば任意であり、永久磁石や電磁石等の種類を問わない。永久磁石には、例えばフェライト磁石，アルニコ磁石，サマリウムコバルト磁石，ネオジム鉄ボロン磁石，サマリウム鉄窒素磁石などが該当する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記ロータは前記ステータの外径側に配置されることを特徴とする。この構成によれば、ステータの外径側に配置されるロータ（いわゆるアウタロータ）は、ステータの内径側に配置されるロータ（いわゆるインナロータ）よりも磁性体の体積を多く確保できるので、通すことができる磁束量も増加する。したがって、回転電機のトルクを向上させることができる。なお「磁性体」には、硬質磁性体である磁石や、軟質磁性体（例えば鉄，ケイ素鋼，パーマロイ，センダスト，パーメンジュール，ソフトフェライト，アモルファス磁性合金，ナノクリスタル磁性合金などの材質からなる物体）を含む。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記ステータはそれぞれが集中巻される前記固定子巻線を収容して１２の整数倍からなるステータスロットを有し、前記ロータは１２の整数倍または１４の整数倍からなる前記極を有することを特徴とする。この構成によれば、集中巻によって固定子巻線の巻回が容易になり、組み立て時間を短縮できる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、車輪において、請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機システムまたは前記回転電機システムに含まれる回転電機を有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機が電動機として作動する場合には、車輪を回転駆動させることができる。一方、回転電機が発電機として作動する場合には、車輪の回転数に応じた電力（回生エネルギー）を発生させることができる。また、上述した請求項１から８のいずれか一項にかかる回転電機システムの作用効果を奏する車輪を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】回転電機システムの第１構成例を示す模式図である。
【図２】図１に示すII−II線矢視における回転電機の断面を示す模式図である。
【図３】界磁巻線を切り換えるための構成例を示す模式図である。
【図４】界磁巻線の構成例を示す模式図である。
【図５】ロータスロットの構成例を示す模式図である。
【図６】磁石を配置するロータの構成例を示す模式図である。
【図７】ツバ状部位の構成例を示す模式図である。
【図８】ステータの構成例を示す模式図である。
【図９】界磁制御処理の手続き例を示すフローチャート図である。
【図１０】回転電機システムを構成する回転電機の第２構成例を示す模式図である。
【図１１】回転電機を備えた車輪の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。図１〜図８に示す各模式図（具体的には断面図）については、見易さを考慮してハッチ線の図示を省略している。また説明文を簡素化するため、連続符号は記号「〜」を用いて表す。例えば、「界磁巻線１２ａ１〜１２ａ８」は「界磁巻線１２ａ１，１２ａ２，１２ａ３，１２ａ４，１２ａ５，１２ａ６，１２ａ７，１２ａ８」を意味する。同様に、「ステータティース１１ｔａ〜１１ｔｃ」は「ステータティース１１ｔａ，１１ｔｂ，１１ｔｃ」を意味する。
【００１９】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は、ステータの内径側にロータが配置されるインナロータ型の回転電機を含む回転電機システムの一例であって、図１〜図９を参照しながら説明する。図１には回転電機システムの第１構成例を模式図で示す。図２には図１に示すII−II線矢視における回転電機の断面を模式図で示す。図３には界磁巻線を切り換えるための構成例を模式図で示す。図４には界磁巻線の構成例を模式図で示す。図５にはロータスロットの構成例を模式図で示す。図６には磁石を配置するロータの構成例を模式図で示す。図７にはツバ状部位の構成例を模式図で示す。図８にはステータの構成例を模式図で示す。図９には界磁制御処理の手続き例を示すフローチャート図で示す。
【００２０】
図１に示す回転電機システム１は、回転電機１０や制御装置２０などを有する。なお図１では、回転電機１０を覆う筐体やカバー等の図示を省略している。回転電機１０は、ステータ１１，ロータ１２，回転軸１３，ブラシ１４，スリップリング１５などを有し、ステータ１１の内径側にロータ１２が配置されるインナロータ型である。本形態の回転電機１０には電動発電機を用いる。なお図示しないが、後述する回転電機１０の状態を検出するための検出センサを必要に応じて備える。
【００２１】
ステータ１１は磁性体で形成され、固定子巻線１１ａ（ステータ巻線）やステータコア１１ｂ（ステータ本体）などを有する。ステータコア１１ｂには、図８に示すように複数のステータティース１１ｔが形成され、隣り合うステータティース１１ｔの相互間に形成される空間が固定子巻線１１ａを収容するステータスロット１１ｃになる。ステータスロット１１ｃの数は任意に設定可能であるが、第１所定数（例えば３，４，６，１２等）の整数倍を設定することが多い。
【００２２】
三相以上の多相に巻回される固定子巻線１１ａは、全節巻，分布巻，集中巻，短節巻などのいずれでもよい。巻回形態は、例えば一のステータティース１１ｔごとに独立して巻回してもよく、隣り合うステータティース１１ｔの相互間に巻回してもよく、二以上離れたステータティース１１ｔの相互間に巻回してもよい。多相に接続する方法は周知であるので、図示および説明を省略する。本形態の固定子巻線１１ａは多相で集中巻にする。
【００２３】
ロータ１２は磁性体で形成され、界磁巻線１２ａ（ロータ巻線），ロータコア１２ｂ（ロータ本体），ロータスロット１２ｃ（図２を参照）などを有する。図２の断面図に示すように、ロータコア１２ｂには複数のロータティース１２ｔが形成される。界磁巻線１２ａが巻回されるロータティース１２ｔは、界磁電流Ｉｒが流れる向きに応じた極（Ｎ極およびＳ極のうちで一方または双方が該当する。以下同じである。）を形成する。隣り合うロータティース１２ｔの相互間に形成される空間は、界磁巻線１２ａを収容するロータスロット１２ｃになる。ロータスロット１２ｃの数は任意に設定可能であるが、第２所定数（例えば３，４，７，１２，１４等）の整数倍を設定することが多い。
【００２４】
界磁巻線１２ａは、全節巻，分布巻，集中巻，短節巻などのいずれでもよい。巻回形態の一例については後述する（図３〜図７を参照）。図示しないが、固定子巻線１１ａの巻回形態と同様の巻回形態を適用してもよい。すなわち、一のロータティース１２ｔごとに独立して巻回してもよく、隣り合うロータティース１２ｔの相互間に巻回してもよく、二以上離れたロータティース１２ｔの相互間に巻回してもよい。
【００２５】
回転軸１３はロータ１２に固定される。その固定手段は任意であり、例えばボルトやネジ等の締結部材を用いる締結や、母材を溶かすことでハンダ付けやアーク溶接等を行う接合、接着剤を用いる接着などが該当する。
【００２６】
回転軸１３の一方端は回転力を出力する出力軸として機能し、他方端は界磁電流Ｉｒの入力軸として機能する。出力軸には、回転可能な部材（例えば図１１に示すホイール３４等）が直接的または間接的に結合される。間接的な結合には動力伝達機構が介在する。動力伝達機構は動力を伝達可能な一以上の部材等で構成され、例えばカム，ラック＆ピニオン，歯車（ギア），シャフトなどを含む。入力軸にはブラシ１４やスリップリング１５などを備える。ブラシ１４は制御装置２０に接続され、スリップリング１５は界磁巻線１２ａに接続される。ブラシ１４とスリップリング１５とは界磁電流Ｉｒが流れるように接触する。制御装置２０から出力される界磁電流Ｉｒはブラシ１４を介してスリップリング１５に流れ、さらに当該スリップリング１５に接続される界磁巻線１２ａを流れてロータ１２に界磁が形成される。
【００２７】
制御装置２０は、外部装置と通信可能に構成される。この制御装置２０は、後述する作動制御処理を含めて制御処理が可能な構成であれば、ソフトウェア構成であるとハードウェア構成であるとを問わない。また制御装置２０は、外部装置から受ける信号に基づいて回転電機１０の作動を制御する機能や、回転電機１０の状態を外部装置に伝達する機能などを含む。外部装置には、例えばＥＣＵやコンピュータ等が該当する。
【００２８】
外部装置から受ける信号には、例えば速度信号や作動モード信号などを含む。速度信号には、例えば回転数を増加させる加速信号、回転数を減少させる減速信号、回転数を維持する定速信号、回転を停止する停止信号などを含む。作動モード信号には、例えば回転電機１０を電動機として作動させる力行モード（電動機モード）や、回転電機１０を発電機として作動させる回生モード（発電機モード）などを含む。検出センサによって検出される回転電機１０の状態には、例えば回転数、温度、誘導起電力（回生エネルギー）や相電圧等の電圧値、界磁電流Ｉｒや固定子電流Ｉｓ等の電流値などを含む。
【００２９】
図１に示す制御装置２０は、界磁磁束制御部２１や界磁電流制御部２２などを有する。界磁磁束制御部２１は、図示しない電力源（例えばバッテリや燃料電池等）から単相または多相の電力を受電し、外部装置から受ける速度信号と作動モード信号とに基づいて、ロータ１２に生じる界磁磁束を制御する。具体的には、固定子巻線１１ａに流す固定子電流Ｉｓの大きさや、界磁巻線１２ａに流す界磁電流Ｉｒの大きさを制御し、結果としてロータ１２に生じる界磁磁束を制御する。この制御では、図２に示すロータコア１２ｂに巻回された界磁巻線１２ａの中から一以上の界磁巻線１２ａを選択するため、図３に示す巻線切換部ＳＷに対して切換指令Ｓｃの伝達（出力）も行う。
【００３０】
界磁電流制御部２２は、固定子巻線１１ａに所定電流値以上の固定子電流Ｉｓが流れる場合には、固定子電流Ｉｓによって発生するリラクタンス磁束分だけ界磁巻線１２ａに流れる界磁電流Ｉｒを抑制する。所定電流値は任意に設定可能である。例えば車両（二輪車や四輪車などを含む。以下同じである。）については、発進時、加速時、登坂走行時などにおいてそれぞれ必要とするトルクを得るために流す電流値が該当する。固定子電流Ｉｓによって発生するリラクタンス磁束や、当該リラクタンス磁束に対応する界磁電流Ｉｒの電流値については、実験や実地試験等を行って車両に応じた適切な数値をマップ等で設定する。界磁巻線１２ａに流す界磁電流Ｉｒを抑制できるので、界磁巻線１２ａに流し得る界磁電流Ｉｒの大きさが幅広くなり、結果として速度制御範囲を広げることができる。
【００３１】
次に界磁巻線１２ａの巻回形態を含むロータ１２の構成例（第１構成例〜第５構成例）について、図３〜図７を参照しながら説明する。なお図３〜図７に示す各図は、理解を容易にするために簡略化して示す。言い換えれば、各図に示すロータティース１２ｔ，界磁巻線１２ａ，ロータスロット１２ｃの数や各部の形状等は一例に過ぎない。実際の数や各部の形状等は、回転電機１０の仕様や要求特性等に応じて適切に設定される。
【００３２】
（ロータの第１構成例）
図３に示す第１構成例は、全部（全数）のロータティースに界磁巻線を多相（本形態ではＵ相，Ｖ相，Ｗ相からなる三相）で巻回し、相ごとに界磁電流Ｉｒが流れるように対象となる界磁巻線１２ａを切り換える巻線切換部ＳＷを有する。巻線切換部ＳＷは、制御装置２０内外のいずれに備えてもよい。また巻線切換部ＳＷは、制御装置２０から伝達される切換指令Ｓｃに基づいて、対象となる界磁巻線１２ａを切り換えることが可能な構成であれば任意である。すなわち、スイッチやリレー等のようなハードウェア構成でもよく、ＣＰＵがプログラムを実行して切り換えを実現するソフトウェア構成でもよい。
【００３３】
図３に示すロータ１２は、８つのロータティース１２ｔ（すなわち図示するロータティース１２ｔ１〜１２ｔ８）や、ロータティースごとに巻回される８つの界磁巻線１２ａ（すなわち図示する界磁巻線１２ａ１〜１２ａ８）などを有する。界磁巻線１２ａ１，１２ａ４，１２ａ７をＵ相に割り当て、界磁巻線１２ａ２，１２ａ５，１２ａ８をＶ相に割り当て、界磁巻線１２ａ３，１２ａ６をＷ相に割り当てる。回転電機１０の作動モード（例えば力行モードや回生モード等）の変更など、必要に応じて界磁巻線１２ａ１〜１２ａ８に割り当てる相を変更してもよい。
【００３４】
なお、上述した界磁巻線１２ａの割り当ては一例に過ぎず、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数は同数とする場合が多い。また、各ロータティース１２ｔの形状はほぼ同一に形成し、隣り合うロータティース１２ｔの相互間に形成されるロータスロット１２ｃの形状もほぼ同一に形成にするものと仮定する。
【００３５】
巻線切換部ＳＷは、制御装置２０から伝達される切換指令Ｓｃに基づいて、Ｕ相巻線（すなわち界磁巻線１２ａ１，１２ａ４，１２ａ７）と、Ｖ相巻線（すなわち界磁巻線１２ａ２，１２ａ５，１２ａ８）と、Ｗ相巻線（すなわち界磁巻線１２ａ３，１２ａ６）とを切り換えたり、界磁巻線１２ａ１〜１２ａ８に流す界磁電流Ｉｒの方向を切り換えたりする。通電する界磁巻線１２ａや、界磁電流Ｉｒの通電方向、制御装置２０から流す界磁電流Ｉｒの大きさ（電流量）などを制御することで、ロータ１２の界磁磁束を制御し、ロータ１２における磁束分布，磁束量，極数等を容易に制御することができる。
【００３６】
（ロータの第２構成例）
図４に示す第２構成例では、一部（全数のうちで一以上）のロータティースに界磁巻線を巻回する。多相で巻回する場合には切り換えが必要となるが、図３に示す巻線切換部ＳＷの図示は省略している。なお、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数と、各ロータティース１２ｔの形状と、各ロータスロット１２ｃの形状とは、それぞれ第１構成例と同様である。
【００３７】
図４に示すロータ１２は、８つのロータティース１２ｔ（すなわち図示するロータティース１２ｔ１〜１２ｔ８）や、一部のロータティース１２ｔごとに巻回される４つの界磁巻線１２ａ（すなわち図示する界磁巻線１２ａ１，１２ａ３，１２ａ５，１２ａ７）などを有する。界磁巻線１２ａ１，１２ａ３，１２ａ５，１２ａ７が巻回されるロータティース１２ｔ１，１２ｔ３，１２ｔ５，１２ｔ７は、界磁電流Ｉｒが流れると極が生じるので、「界磁巻線極」に相当する。界磁巻線１２ａ１，１２ａ３，１２ａ５，１２ａ７のうちで、どの界磁巻線をＵ相，Ｖ相，Ｗ相のいずれに割り当てるのかは任意である。第１構成例と同様に、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数は同数とする場合が多い。界磁巻線が巻回されないロータティース１２ｔ２，１２ｔ４，１２ｔ６，１２ｔ８は、「非界磁巻線極」に相当する。
【００３８】
（ロータの第３構成例）
図５に示す第３構成例では、一部（全数のうちで一以上）のロータティースに界磁巻線を巻回する。多相で巻回する場合には切り換えが必要となるが、図３に示す巻線切換部ＳＷの図示は省略している。なお、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数と、各ロータティース１２ｔの形状とは、それぞれ第１構成例と同様である。ただし、ロータスロット１２ｃの形状が後述するように相違する。
【００３９】
図５に示すロータ１２は、８つのロータティース１２ｔ（すなわち図示するロータティース１２ｔ１〜１２ｔ８）や、一部のロータティース１２ｔごとに巻回される２つの界磁巻線１２ａ（すなわち図示する界磁巻線１２ａ３，１２ａ７）などを有する。界磁巻線１２ａ３，１２ａ７のうちで、どの界磁巻線をＵ相，Ｖ相，Ｗ相のいずれに割り当てるのかは任意である。第１構成例と同様に、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数は同数とする場合が多い。
【００４０】
ロータティース１２ｔ１とロータティース１２ｔ２との相互間に形成される空間は、ロータスロット１２ｃ１である。ロータティース１２ｔ２とロータティース１２ｔ３との相互間に形成される空間は、ロータスロット１２ｃ２である。以下同様にして、ロータスロット１２ｃ２〜１２ｃ８が形成される。これらのロータスロット１２ｃ１〜１２ｃ８のうちで、一部のロータスロット１２ｃ２，１２ｃ３，１２ｃ６，１２ｃ７にかかる断面積Ｓ１は、他のロータスロット１２ｃ１，１２ｃ４，１２ｃ５，１２ｃ８にかかる断面積Ｓ２に比べて大きく形成される。断面積が大きなロータスロット１２ｃ２，１２ｃ３，１２ｃ６，１２ｃ７ではクリアランスを大きく確保できるので、ロータティース１２ｔに界磁巻線１２ａを巻回する際に手間を要せず容易に行える。
【００４１】
（ロータの第４構成例）
図６に示す第４構成例では、一部（全数のうちで一以上）のロータティースに界磁巻線を巻回する。多相で巻回する場合には切り換えが必要となるが、図３に示す巻線切換部ＳＷの図示は省略している。なお、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数と、各ロータティース１２ｔの形状とは、それぞれ第１構成例と同様である。ただし、ロータスロット１２ｃの形状が後述するように相違する。
【００４２】
図６に示すロータ１２は、８つのロータティース１２ｔ（すなわち図示するロータティース１２ｔ１〜１２ｔ８）や、一部のロータティース１２ｔごとに巻回される４つの界磁巻線１２ａ（すなわち図示する界磁巻線１２ａ１，１２ａ３，１２ａ５，１２ａ７）、磁石１６（すなわち図示する磁石１６ａ〜１６ｆ）などを有する。本形態では、磁石１６として永久磁石のフェライト磁石を用いる。第２構成例と同様に、どの界磁巻線１２ａをＵ相，Ｖ相，Ｗ相のいずれに割り当てるのかは任意である。また、多相の各相にそれぞれに割り当てる界磁巻線１２ａの数は同数とする場合が多い。
【００４３】
磁石１６は、ロータティース１２ｔ（特に先端部）の相互間に配置される。図６の構成例に示す磁石１６ａは、ロータティース１２ｔ１とロータティース１２ｔ２との間に配置される。磁石１６ｂは、ロータティース１２ｔ３とロータティース１２ｔ４との間に配置される。以下同様にして、図示する磁石１６ｃ〜１６ｆが隣り合うロータティース１２ｔの相互間に配置される。磁石１６ａ〜１６ｆは、いずれも磁束を発生可能であれば任意であり、永久磁石や電磁石等の種類を問わない。なお、磁石１６の「配置」には、移動不能な固定と、移動可能な保持とを含む。固定方法や保持方法は任意である。
【００４４】
各ロータティース１２ｔは、界磁巻線１２ａに流れる界磁電流Ｉｒの向きに応じた極を形成する。よって、界磁巻線１２ａが巻回されるロータティース１２ｔの相互間は「極間」に相当する。極間のうち、磁石１６が配置される極間は「第１極間」に相当し、磁石１６が配置されない極間は「第２極間」に相当する。第１極間に配置される磁石１６によって発生する磁束はリラクタンス磁束を増加させるので、回転電機１０のトルクを向上させることができる。
【００４５】
（ロータの第５構成例）
図７（Ａ）には、ロータ１２の一部分（２つのロータティース１２ｔ）を示す。当該図７（Ａ）に示す第５構成例では、ロータティース１２ｔの先端形状（ツバ状部位）を周方向に非対称形状で形成する。非対称形状で形成する対象は、ロータ１２に形成されたロータティース１２ｔにかかる全数の全部でもよく、当該全数の一部でもよい。非対称形状の形成例を図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）に示す。なお、図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）に示すツバ状部位１２ｄ（具体的にはツバ状部位１２ｄ１〜１２ｄ４）は、磁界を減らす方向にずらして形成されていれば、形態を問わない。また、ロータティース１２ｔの本体（すなわちツバ状部位を除く部位）の周方向幅を「本体周方向幅」と呼ぶことにする。
【００４６】
図７（Ｂ）に示すロータティース１２ｔは、ツバ状部位１２ｄ１，１２ｄ２を有する。ツバ状部位１２ｄ１の周方向幅Ｗ１は、ツバ状部位１２ｄ２の周方向幅Ｗ２よりも小さい（すなわちＷ１＜Ｗ２）。周方向幅Ｗ１，Ｗ２の大きさ（長さ）は、ステータ１１に巻回される固定子巻線１１ａへの通電により発生する磁界を減らす方向に対応させる。図７（Ｂ）ではＷ１＜Ｗ２であるので、右方向が磁界を減らす方向に相当する。磁界を減らす方向であれば、Ｗ１＞Ｗ２となるようにツバ状部位１２ｄ１，１２ｄ２を形成してもよい。
【００４７】
図７（Ｃ）に示すロータティース１２ｔは、周方向における一方側（図７（Ｃ）では右側）にのみツバ状部位１２ｄ２を有する。上述した図７（Ｂ）との比較では、ロータティース１２ｔの本体周方向幅Ｔｗａがほぼ同一であると仮定すると、図７（Ｃ）のツバ状部位１２ｄ２は周方向幅Ｗ３（＝Ｗ１＋Ｗ２）で形成する。ツバ状部位１２ｄ２の厚みは、回転電機１０の仕様や要求特性等に応じて実線のように厚く形成したり、二点鎖線で示すように薄く形成したりする（他のツバ状部位１２ｄ１，１２ｄ３，１２ｄ４についても同様である）。図示しないが、周方向における他方側（図７（Ｃ）では左側）にのみツバ状部位を有する構成としてもよい。一方側または他方側のいずれにツバ状部位を有するかは、ステータ１１に巻回される固定子巻線１１ａへの通電により発生する磁界を減らす方向に対応させる。
【００４８】
図７（Ｄ）に示すロータティース１２ｔは、ツバ状部位１２ｄ３，１２ｄ４を有する。ロータティース１２ｔの本体周方向幅Ｔｗｂは、上述した図７（Ｂ）に示すロータティース１２ｔの本体周方向幅Ｔｗａよりも小さい（すなわちＴｗｂ＜Ｔｗａ）と仮定する。この仮定下において、ロータティース１２ｔの本体周方向幅が小さい分だけ、ツバ状部位１２ｄ３，１２ｄ４の周方向幅Ｗ４，Ｗ５を大きくする。言い換えれば、ロータティース１２ｔ全体の周方向幅を一定値で形成する必要がある場合には、ツバ状部位の周方向幅で調整する。式で表せば「Ｔｗａ＋Ｗ１＋Ｗ２＝Ｔｗｂ＋Ｗ４＋Ｗ５」となるように周方向幅Ｗ４，Ｗ５の大きさ（長さ）を調整する。周方向幅Ｗ４と周方向幅Ｗ５の各大きさは、図７（Ｂ）に示す周方向幅Ｗ１，Ｗ２の大きさと同様に設定する。
【００４９】
次にステータ１１に形成するステータティース１１ｔの構成例について、図８を参照しながら説明する。図８（Ａ）は、回転電機１０の一部分（９０度）を拡大して示す断面図であって、図２と同様の断面図である。ただし、巻線（固定子巻線１１ａや界磁巻線１２ａ）の図示は省略する。図８（Ｂ）〜図８（Ｄ）にはステータティース１１ｔ（特に先端部）の構成例を示す。
【００５０】
ステータ１１には、複数のステータティース１１ｔが回転電機１０の中心側に向かって突出するように形成される。複数のステータティース１１ｔは、その先端部に形成されるツバ状部位の形状に応じて複数のティースグループに分けられる。図８（Ａ）に示す構成例では、３つのティースグループＴｇ１〜Ｔｇ３に分けられる。ティースグループＴｇ１の形成例を図８（Ｂ）に示し、ティースグループＴｇ２の形成例を図８（Ｃ）に示し、ティースグループＴｇ３の形成例を図８（Ｄ）に示す。
【００５１】
図８（Ｂ）に示すステータティース１１ｔａは、図８（Ａ）に示すロータティース１２ｔａに対応する形状（ほぼＬ字状）に形成される。図８（Ｃ）に示すステータティース１１ｔｂは、図８（Ａ）に示すロータティース１２ｔｂに対応して周方向に対称となる対称形状に形成される。図８（Ｄ）に示すステータティース１１ｔｃは、ステータティース１１ｔａの鏡像体となるような形状に形成される。この構成によれば、ロータ１２が特定の位置やその前後の領域内ではツバ状部位を通じて磁束が通り易くなり、当該磁束はリラクタンス磁束を増加させるので、回転電機１０のトルクを向上させることができる。また、ロータ１２全体から見ると磁束分布が不均一になるので、磁束分布が高い領域ではリラクタンス磁束が増加して回転力（回転トルク）が向上し、磁束分布が低い領域ではロータ１２の回転数が増加する。
【００５２】
なお、理解を容易にするために図８には３種類の形状を示したが、実際には３種類に限られない。すなわち、ステータティース１１ｔおよびロータティース１２ｔのそれぞれ先端部に形成されるツバ状部位を通じて磁束が通り易い最適な種類数に設定する。形成されるティースの数にもよるが、２種類でもよく、４種類でもよく、５種類以上でもよい。また回転電機１０の仕様や要求特性等によっては、ティースグループＴｇ１（ステータティース１１ｔａ）とティースグループＴｇ３（ステータティース１１ｔｃ）とが逆の位置に配置され、図８（Ａ）とは鏡像の形状で形成される場合もある。
【００５３】
またステータティース１１ｔａ〜１１ｔｃの形状は、図８（Ｂ）〜図８（Ｄ）に示す形状に限られない。例えば、図７（Ｃ）に示す形状でもよく、図７（Ｄ）に示す形状でもよく、その他の形状でもよい。要するに、リラクタンス磁束が増加するように、ツバ状部位を通じて磁束が通り易くなる形状であればよい。
【００５４】
上述のように構成された回転電機システム１において、回転電機１０の作動を制御する例について図９を参照しながら説明する。図９には、作動制御処理の手続きの一例をフローチャートで示す。当該作動制御処理は制御装置２０で行われる制御処理の一つであり、繰り返し実行される。なお図９において、ステップＳ１１は界磁磁束制御部２１および巻線切換部ＳＷに相当し、ステップＳ１４，Ｓ１７は界磁電流制御部２２に相当する。
【００５５】
図９に示す作動制御処理では、まず外部装置から何らかの信号を受けたか否かを判別する〔ステップＳ１０〕。当該信号には、上述した速度信号や作動モード信号等を含む。もし外部装置から何ら信号を受けていなければ（ＮＯ）、何も行うことなく作動制御処理をリターンする。一方、外部装置から何ら信号を受けた場合には（ＹＥＳ）、後述するステップＳ１１以降を実行する。
【００５６】
なお括弧内に示すように、回転電機１０の作動に関する制御を行うための制御条件を満たすか否かで判別してもよい。制御条件は、回転電機１０の仕様や要求特性等に応じて任意の条件を設定することができる。例えば、上述した外部装置から何らかの信号を受けることや、ステップＳ１０の実行前に行った検出センサによる検出値が所定の検出値に達したことなどが該当する。
【００５７】
ステップＳ１１では、外部装置から受けた信号のうちで、速度信号と作動モード信号とに基づいて、ロータ１２に生じる界磁磁束を制御する。具体的には、上述したように、固定子巻線１１ａに流す固定子電流Ｉｓの大きさや、界磁巻線１２ａに流す界磁電流Ｉｒの大きさを制御する。この制御によって固定子電流Ｉｓや界磁電流Ｉｒの大きさが変化するので、固定子電流Ｉｓについては後述するステップＳ１４で判別を行う。また、界磁巻線１２ａは多相に接続されるので、図２に示す巻線切換部ＳＷに切換指令Ｓｃを伝達して、相ごとに界磁巻線１２ａの切り換えを行う。
【００５８】
上記ステップＳ１１の制御とともに、回転電機１０の状態を検出センサで検出する〔ステップＳ１２〕。検出センサで検出する検出対象は、例えば回転数、温度、誘導起電力（回生エネルギー）や相電圧等の電圧値、界磁電流Ｉｒや固定子電流Ｉｓ等の電流値などを含む一以上が該当する。検出センサで検出した検出値は、制御装置２０に備える記録媒体に記録するほか、必要に応じて二点鎖線で示すように外部装置に伝達（出力）する〔ステップＳ１３〕。この伝達は、例えば外部装置が現在の回転電機１０の状態を把握する必要がある場合などで行われる。
【００５９】
ステップＳ１１で検出した固定子電流Ｉｓが所定電流値以上になっているか否かを判別する〔ステップＳ１４〕。所定電流値は、上述したように例えば車両については、発進時、加速時、登坂走行時などにおいてそれぞれ必要とするトルクを得るために流す電流値などである。もし固定子電流Ｉｓが所定電流値未満であれば（ＮＯ）、何も行うことなく作動制御処理をリターンする。
【００６０】
一方、固定子電流Ｉｓが所定電流値以上である場合には（ＹＥＳ）、固定子電流Ｉｓによって発生するリラクタンス磁束分に対応する界磁電流Ｉｒを求める〔ステップＳ１５〕。界磁電流Ｉｒを求める方法は任意である。例えば、記録媒体に予め記録されたマップ等を参照したり、ステータコア１１ｂやロータコア１２ｂに用いられる磁性体の材質（材料や素材の意味を含む。）に応じて固定子電流Ｉｓと界磁電流Ｉｒとの関係を規定する関数式を用いて算出したりする。
【００６１】
ステップＳ１２で検出した界磁電流Ｉｒ（検出界磁電流値）とステップＳ１５で求めた界磁電流Ｉｒ（算出界磁電流値）とを比較し、検出界磁電流値＞算出界磁電流値であるか否かを判別する〔ステップＳ１６〕。もし検出界磁電流値≦算出界磁電流値であれば（ＮＯ）、何も行うことなく作動制御処理をリターンする。一方、検出界磁電流値＞算出界磁電流値である場合には（ＹＥＳ）、界磁巻線１２ａに流す界磁電流Ｉｒを抑制したうえで〔ステップＳ１７〕作動制御処理をリターンする。
【００６２】
上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、回転電機１０と制御装置２０とを有する回転電機システム１において、制御装置２０は、速度信号と作動モード信号とに基づいてロータ１２に生じる界磁磁束を制御する界磁磁束制御部２１（図９のステップＳ１１を参照）と、固定子巻線１１ａに所定電流値以上の固定子電流Ｉｓが流れる場合には固定子電流Ｉｓによって発生するリラクタンス磁束分だけ界磁巻線１２ａに流れる界磁電流Ｉｒを抑制する界磁電流制御部２２（図９のステップＳ１４，Ｓ１７を参照）とを有する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、リラクタンス磁束分だけ界磁巻線１２ａに流れる界磁電流Ｉｒが抑制されるので通電に伴う損失も小さくなり、結果として効率を向上させることができる。
【００６３】
請求項２に対応し、界磁磁束制御部２１は、単相または多相の電力を受電し、ロータコア１２ｂに巻回された界磁巻線１２ａの中から一以上の界磁巻線１２ａを選択して界磁磁束を制御する構成とした（図１，図３，図９のステップＳ１１を参照）。この構成によれば、ロータ１２の磁束量や極数等を容易に変えることができる。
【００６４】
請求項３に対応し、ロータ１２は、ロータコア１２ｂに界磁巻線１２ａを巻回する界磁巻線極（図４ではロータティース１２ｔ１，１２ｔ３，１２ｔ５，１２ｔ７）と、ロータコア１２ｂに界磁巻線１２ａを巻回しない非界磁巻線極とを有する構成とした（図４を参照）。この構成によればロータ１２全体から見ると磁束分布が不均一になる。界磁巻線極およびその周辺では、磁束分布が高くなってリラクタンス磁束が増加するため、トルクが向上する。一方、非界磁巻線極およびその周辺では、磁束分布が低くなってリラクタンス磁束が減少するため、ロータ１２の回転数が増加する。
【００６５】
請求項４に対応し、ロータ１２は複数のロータスロット１２ｃを有し、界磁巻線１２ａを巻回するロータスロット１２ｃ（断面積Ｓ２）は界磁巻線１２ａを巻回しないロータスロット１２ｃ（断面積Ｓ１）よりも大きく形成する構成とした（図５を参照）。この構成によれば、大きく形成されたロータスロット１２ｃは、界磁巻線１２ａの巻回を容易に行えるので、組み立て時間を短縮できる。断面積に代えて（あるいは併用して）、周方向幅や容積などのうちで一以上を大きく形成しても同様の作用効果が得られる。
【００６６】
請求項５に対応し、ロータコア１２ｂは先端部にツバ状部位１２ｄ（図７ではツバ状部位１２ｄ１〜１２ｄ４）を有し、ツバ状部位１２ｄはステータ１１への通電により発生する磁界を減らす方向にずらして形成される構成とした（図７を参照）。この構成によれば、ツバ状部位１２ｄは磁界を減らす方向にずらして形成されているので、固定子巻線１１ａによる減磁界を活用することができる。また、電流位相を変えることで、作動モードに合わせて回転力を最適化（例えば最大化や最小化等）できる。
【００６７】
請求項６に対応し、ロータ１２は、ロータコア１２ｂの極相互間に磁石１６（図６では磁石１６ａ〜１６ｆ）を配置する第１極間と、ロータコア１２ｂの極相互間に磁石１６を配置しない第２極間とを有する構成とした（図６を参照）。この構成によれば、第１極間に配置される磁石１６によって発生する磁束は、リラクタンス磁束が増加するので、回転電機１０のトルクを向上させることができる。第１極間の数は要求特性に応じて任意に設定できるので、当該要求特性を満たす回転電機システム１を提供することができる。
【００６８】
請求項８に対応し、ステータ１１はそれぞれが集中巻される固定子巻線１１ａを収容して１２の整数倍からなるステータスロット１１ｃを備えるステータコア１１ｂを有し、ロータ１２は１２の整数倍または１４の整数倍からなる極（すなわちロータティース１２ｔ）を有する構成とした（図２，図５を参照）。この構成によれば、集中巻によって固定子巻線１１ａの巻回が容易になり、組み立て時間を短縮できる。
【００６９】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は、ステータの外径側にロータが配置されるアウタロータ型の回転電機を含む回転電機システムの一例であって、図１０を参照しながら説明する。当該図１０には、図１に示す第１構成例に代わる回転電機１０の第２構成例を示す。なお図示および説明を簡単にするために、実施の形態２では実施の形態１と異なる構成等を説明する。よって、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
図１０に示す回転電機１０は、ステータ１１，ロータ１２，ベアリング１７，ステー１８，ホルダ１９などを有し、ステータ１１の外径側にロータ１２が配置されるアウタロータ型である。ステータ１１は、固定子巻線１１ａやステータコア１１ｂのほかに、ステー１８，ホルダ１９などを有する。
【００７１】
ステータコア１１ｂは磁性体（特に軟質磁性体）で形成され、ステー１８やホルダ１９を介して支軸１２ｆに固定されている。図示しないが、ステータコア１１ｂには図８（Ａ）に示すステータスロット１１ｃと同様に形成される複数のステータスロットを有する。当該ステータスロットに収容される固定子巻線１１ａは、ステータティース１１ｔの相互間に巻回される。ステー１８にはフレームや他の部材等を用いてもよい。ホルダ１９にはブッシュや他の部材等を用いてもよい。ステータ１１とロータ１２との間にはベアリング１７が介在し、ロータ１２が回転自在となるように構成される。
【００７２】
ロータ１２は、界磁巻線１２ａやロータコア１２ｂのほかに、支持体１２ｅなどを有する。支持体１２ｅは、ステータ１１の外周側に配置され、材質や形状を問わない。「形状」には、平面や、非平面（曲面や凹凸面等のように平面以外の面を意味する。以下同じである。）を含む。図１０に示す支持体１２ｅは、基本的に円錐状（円錐台を含む）で形成されている。ただし、動力（回転力）を外部に伝達するための中心部と、ロータコア１２ｂを固定するための周縁部とがそれぞれＬ字状に曲げられている。
【００７３】
上述した実施の形態２によれば、下記の作用効果を得ることができる。なお図１０に示す回転電機１０は、実施の形態１に示す回転電機１０と比べてステータ１１とロータ１２との配置が異なるに過ぎない。他の構成要素については実施の形態１と同様であるので、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００７４】
請求項７に対応し、ロータ１２はステータ１１の外径側に配置される構成とした（図１０を参照）。この構成によれば、ステータ１１（磁性体）の体積を多く確保できるので、通すことができる磁束量も増加する。したがって、回転電機１０のトルクを向上させることができる。
【００７５】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、上述した実施の形態２で説明した回転電機システム１または回転電機１０を車輪に適用する例である。当該実施の形態３は図１１を参照しながら説明する。なお、回転電機１０の構成等は実施の形態１，２と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態３では実施の形態１，２と異なる点について説明する。よって、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図１１には、駆動輪となる車輪３０の構成例を断面図で示す。この車輪３０は、実施の形態２における回転電機１０（図１０を参照）のほか、フレーム３１，ホイール３４，タイヤ３３などを有する。フレーム３１は、車両に備えるフレームを兼用してもよい。回転電機１０は、フレーム３１の先端部（図面下部）に備える。理解し易くするために、図１１では回転電機１０を覆う筐体やカバー等は省略している。なお図示しない制御装置２０（図１を参照）は、二輪車や四輪車等の車両に備える。
【００７７】
回転電機１０の支軸１１ｅは、例えばボルトやナット等の固定部材３２，３６によってフレーム３１に固定されている。ロータ１２は、ベアリング１７（図１０を参照）を介して支軸１１ｅの軸心を中心として回転し、ホイール３４とともに回転する。ロータ１２とホイール３４との間にはワッシャ３５を介在させている。
【００７８】
図１１には車輪３０に回転電機１０を含む構成例を示したが、回転電機１０のほかに制御装置２０（図１を参照）を含む構成としてもよい。言い換えれば、車輪３０に回転電機システム１を含む構成としてもよい。この構成では、筐体やカバー等の内部に制御装置２０を配置すればよい。
【００７９】
また車輪３０の構成要素として、図１１では実施の形態２に示すアウタロータ型の回転電機１０（図１０を参照）を適用した。この形態に代えて、実施の形態１に示すインナロータ型の回転電機１０（図１〜図８を参照）を適用してもよい。この場合、回転軸１３はホイール３４に固定され、力行モードでは回転電機１０（特にロータ１２）から動力（回転力）がホイール３４に伝達され、回生モードではホイール３４の動力が回転電機１０に伝達される。支軸１２ｆはフレーム３１の一部で構成してもよい。単にステータ１１とロータ１２との配置が異なるに過ぎないので、図１１の構成と同様の作用効果が得られる。
【００８０】
上述した実施の形態３によれば、請求項９に対応し、車輪３０は実施の形態１または実施の形態２に示す回転電機１０を有する構成とした（図１１を参照）。この構成によれば、回転電機１０が電動機として作動する場合には、車輪３０を回転駆動させることができる。一方、回転電機１０が発電機として作動する場合には、車輪３０の回転数に応じた電力（回生エネルギー）を発生させることができる。また、実施の形態１または実施の形態２に示す回転電機システム１の作用効果を奏する車輪３０を提供することができる。
【００８１】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００８２】
上述した実施の形態１〜３では、制御装置２０は界磁磁束制御部２１と界磁電流制御部２２とを有する構成とした（図１を参照）。この形態に代えて（あるいは併用して）、速度信号と作動モード信号とに基づいてステータ１１に生じる固定子磁束を制御する固定子磁束制御部と、界磁巻線１２ａに他の所定電流値以上の界磁電流Ｉｒが流れる場合には界磁電流Ｉｒによって発生するリラクタンス磁束分だけ界磁巻線１２ａに流れる固定子電流Ｉｓを抑制する固定子電流制御部とを備える構成としてもよい。リラクタンス磁束の発生源がロータ１２側であるかステータ１１側であるかの相違に過ぎないので、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
上述した実施の形態１〜３では、磁石１６として永久磁石のフェライト磁石を適用した。この構成に代えて、他の磁石を適用してもよい。例えば永久磁石では、アルニコ磁石，サマリウムコバルト磁石，ネオジム鉄ボロン磁石，サマリウム鉄窒素磁石などが該当する。永久磁石以外では電磁石が該当する。いずれの磁石にせよ、リラクタンス磁束を増加させ得るので、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。
【００８４】
上述した実施の形態２では、ロータ１２の支持体１２ｅを円錐状に形成する構成とした（図１０を参照）。この形態に代えて、他の形状で形成してもよい。他の形状は、例えば円盤状（円板状），円環状（ドーナツ状）等が該当する。いずれの形状にせよ、円形状（円に近い多角形状を含む）で形成することにより、ロータ１２を回転させることができるので、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  回転電機システム
１０  回転電機
１１  ステータ（固定子）
１１ａ  固定子巻線
１１ｂ  ステータコア
１１ｃ  ステータスロット
１１ｔ（１１ｔａ〜１１ｔｃ）  ステータティース（極）
１２  ロータ（回転子）
１２ａ（１２ａ１〜１２ａ８）  界磁巻線
１２ｂ  ロータコア
１２ｃ（１２ｃ１〜１２ｃ８）  ロータスロット
１２ｄ（１２ｄ１〜１２ｄ４）  ツバ状部位
１２ｔ（１２ｔ１〜１２ｔ８）  ロータティース（極）
１６（１６ａ〜１６ｆ）  磁石
２０  制御装置
２１  界磁磁束制御部
２２  界磁電流制御部
３０  車輪
ＳＷ  巻線切換部
Ｉｒ  界磁電流
Ｉｓ  固定子電流
【図１】
2013121286.tif 000003
【図２】
2013121286.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】
2013121286.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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