(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システムにおいて、
吸入した空気と供給された燃料からなる媒体を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機によって圧縮された媒体を燃焼する燃焼器と、
該燃焼器によって燃焼された媒体を受けて回転するタービンと、
該タービンに機械的に接続された回転電機と、
該回転電機に電気的に接続された電力変換装器と、
該電力変換器を制御するコントローラとを有し、
前記回転電機は、
一次巻線及び固定子磁極を有する固定子と、
前記固定子磁極に対向する界磁用磁石及びシャフトを有する回転子と、
該回転子に設けられた変位機構とを備えており、
前記界磁用磁石は、
回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石と、
該第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能であり、かつ回転後方に順次異なった磁性の磁極が並んでいる第２の界磁用磁石とから構成されており、
前記変位機構は、
前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と前記回転子に発生するトルクの方向との釣合いに応じて、前記第１の界磁用磁石に対して前記第２の界磁用磁石を軸方向及び回転方向に変位させるものであって、
前記タービンの速度に応じて、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と前記回転子に発生する回転トルクの方向との釣合いにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心を並ばせる変位機能と、前記回転子の発生する回転トルクの方向が反対になることにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心位置をずらす変位機能とを備えている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記回転電機は、
前記タービンの始動時であり、かつ前記回転電機を電動機として動作させて、前記タービンの速度をゼロから前記タービンの自律速度まで上昇させる場合には、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と前記回転子に発生する回転トルクの方向との釣合いにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心を並ばせ、
前記タービンが自律速度を超えた速度で動作する時であり、かつ前記回転電機を発電機として動作させて発電する場合には、前記回転子に発生する回転トルクの方向が反対になることにより前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石の同磁極中心位置をずらす
ことを特徴とする発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記第１の界磁用磁石は前記シャフトに対して固定されており、
前記第２の界磁用磁石は前記シャフトに対して可動自在に設けられており、
前記第２の界磁用磁石と前記シャフトは、前記シャフトにもたせたボルト機能と、前記第２の界磁用磁石にもたせたナット機能との関係からなるねじ機能によってお互いに接続されている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記第２の界磁用磁石の側面には、前記第２の界磁用磁石の所定以上の変位を防止するためのストッパーが設けられており、
前記ストッパーは前記シャフトに対して平行に可変する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の発電システムにおいて、
前記ストッパーは、回転速度に応じて前記シャフトと平行にサーボ機構によって可変させられる
ことを特徴とする発電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記コントローラは、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれに応じて電流供給の進角を制御する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項７】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記コントローラは、前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれ角に応じて電流供給の進角を制御する
ことを特徴とする発電システム。
【請求項８】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記第２の界磁用磁石と前記シャフトとの間には、回転運動と往復運動及び複合運動を案内するための支持機構が複数設けられている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項９】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記第２の界磁用磁石と前記シャフトとの間には、それらの間を電気的及び磁気的に絶縁するためのスリーブが設けられており、
前記スリーブは前記第２の界磁用磁石の内周側に固定されている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の発電システムにおいて、
前記スリーブは、鉄よりも電気抵抗率が高い非磁性体である
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記第２の界磁用磁石の前後には、前記第２の界磁用磁石の回転運動と往復運動及び複合運動を案内するばねが設けられている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１２】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記第１の界磁用磁石の側面で前記第２の界磁用磁石と接する側面には凹部が設けられており、
前記第２の界磁用磁石の側面で前記第１の界磁用磁石と接する側の側面には突起部が設けられており、
前記突起部は、前記第２の界磁用磁石と前記シャフトとの間を電気的及び磁気的に絶縁するためのスリーブを兼ねている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１３】
請求項４に記載の発電システムにおいて、
前記ストッパーは、前記第２の界磁用磁石と前記シャフトに対して回転運動と往復運動及び複合運動を案内する支持機構を備えている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１４】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記第２の界磁用磁石を有する回転子と前記固定子との間のエアギャップは、前記第１の界磁用磁石を有する回転子と前記固定子との間のエアギャップよりも大きい
ことを特徴とする発電システム。
【請求項１５】
請求項５に記載の発電システムにおいて、
前記ストッパーと前記サーボ機構は前記第２の界磁用磁石の内周側に設けられている
ことを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石を界磁に用いた回転電機を搭載した発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による永久磁石回転電機において、誘導起電力Ｅは回転子に配置されている永久磁石が発生する一定磁束Φと回転電機の回転角速度ωによって決定される。つまり、回転電機の回転角速度ω（回転数）が上昇すると、回転電機の誘導起電力は比例して上昇する。
【０００３】
よって、低速領域で高トルクが得られるが、回転数の可変速範囲が狭いために高速領域の運転は困難であったが、弱め界磁制御技術により高速運転領域を広げる。
【０００４】
また、特開２０００−１５５２６２では永久磁石が発生する磁束の弱め界磁方法として、ばねとガバナを用いて遠心力を利用した機構を用いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べた弱め界磁制御技術により高速運転領域を広げることは、弱め界磁電流による発熱や効率低下などにより限界がある。
【０００６】
また、特開２０００−１５５２６２による方法では、ばねとガバナの構造が複雑である。
【０００７】
本発明は、簡単な構造で永久磁石が発生する磁束の弱め界磁が可能な回転電機を提供し、更に、熱機関始動等の低回転領域における高トルク特性と、高回転領域において高出力発電特性が得られる永久磁石形回転電機を備えた発電システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電システムにおいて、吸入した空気と供給された燃料からなる媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された媒体を燃焼する燃焼器と、この燃焼器によって燃焼された媒体を受けて回転するタービンと、このタービンに機械的に接続された回転電機と、この回転電機に電気的に接続された電力変換装器と、この電力変換器を制御するコントローラとを有し、回転電機は、一次巻線及び固定子磁極を有する固定子と、固定子磁極に対向する界磁用磁石及びシャフトを有する回転子と、この回転子に設けられた変位機構とを備えており、界磁用磁石は、回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる第１の界磁用磁石と、この第１の界磁用磁石に対して相対回転が可能であり、かつ回転後方に順次異なった磁性の磁極が並んでいる第２の界磁用磁石とから構成されており、変位機構は、第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子に発生するトルクの方向との釣合いに応じて、第１の界磁用磁石に対して第２の界磁用磁石を軸方向及び回転方向に変位させるものであって、タービンの速度に応じて、第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子に発生する回転トルクの方向との釣合いにより第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石の同磁極中心を並ばせる変位機能と、回転子の発生する回転トルクの方向が反対になることにより第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石の同磁極中心位置をずらす変位機能とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本実施例の永久磁石形同期回転電機の配置レイアウトを示したものである。
【００１２】
熱機関を有する発電システムは様々であるが、その一例として、タービン発電システムの実施例を示したのが図１である。
【００１３】
図１において、回転電機２と直接又は間接に取り付けられた圧縮機９０とタービン９１を備えて、前記回転電機の電力を制御する電力変換器４と、燃焼器９２と、熱交換器９３からなるタービン発電システムである。ここに、吸入空気はフィルター９６を通して回転電機２を貫いて圧縮機９０に至るようになっているが、回転電機２，圧縮機９０の間から空気を吸入する構造でも良い。また、排熱回収装置９４を取り付けることで、発電システム全体の効率を上げる構造になっている。
【００１４】
この様な構成とすることで、本実施例の永久磁石形回転電機２はタービン９１を始動することができる。タービンの始動はタービンを速度ゼロから自律速度まで上げる時、前記回転電機は電動機として運転される。タービンの特徴は、静止時の抵抗トルクがゼロでなく、この抵抗トルクは回転開始と共に急速に増加し、定格速度（Ｎｇ）の１５〜２０％あたりで減少し、定格速度の３０〜４０％でゼロになることである。前記自律速度とはタービンの正常運転速度の約半分であり、それを越えた場合にはタービンがもはや始動装置の補助（電動機のトルク）を必要としないで完全駆動系となるような速度であり、発電機として運転される。
【００１５】
図２は図１の回転電機の回転子同磁極中心がずれた場合の概略を示す。固定子鉄心１０には電機子巻線１１がスロット内に巻装されており、内部に冷媒が流れる冷却路１２をもったハウジング１３に結合されている。
【００１６】
永久磁石埋め込み型回転子２０はシャフト２２に固定した第１回転子２０Ａとシャフト２２と分離した第２回転子２０Ｂからなる。勿論、永久磁石埋め込み型回転子のみならず、表面磁石型回転子でも良い。
【００１７】
第１回転子２０Ａには、永久磁石２１Ａが回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる。同じく、第２回転子２０Ｂには、永久磁石２１Ｂが回転方向に順次異なった極性の磁極が並んでいる。第１の界磁用磁石と第２回転子の２つの回転子を同一軸上に配置した界磁用磁石は固定子磁極に対向している。
【００１８】
第２回転子２０Ｂの内径側はナット部２３Ｂとなり、それに当たるシャフトにはボルトのネジ部２３Ａとなり、お互いにネジの機能を持たせると、第２回転子２０Ｂはシャフトに対して回転しながら軸方向に移動可能である。
【００１９】
また、第２回転子２０Ｂが固定子の中心から所定の変位以上はみ出さないように前記第２回転子２０Ｂの側面から離れたところにはストッパー２４を設ける。さらに、サーボ機構であるストッパー駆動用アクチュエータ２５を設けて、前記ストッパー２４をシャフトと平行に左右に移動可能にすれば、第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との磁極中心がずれる値を変えることが出来る。結果的には、電機子巻線１１がスロット内に巻装されている固定子に対して、第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石からなる全体の有効磁束量を制御可能である。
【００２０】
上記の構造にすることで、トルクの方向に応じて永久磁石の有効磁束量を変化することについて述べる。
【００２１】
基本的に固定子には電機子巻線と回転子には永久磁石を用いる回転電機において、電動機として働く時と、発電機として働く時の回転子の回転方向が同じであれば、電動機として働く時と、発電機として働く時の回転子が受けるトルクの方向は反対になる。
【００２２】
また、同じ電動機として働く時、回転子の回転方向が反対になれば、トルク方向も反対になる。同じく、同じ発電機として働く時、回転子の回転方向が反対になれば、トルク方向も反対になる。
【００２３】
上記に説明した回転方向とトルク方向による基本理論を本発明の実施形態に係る回転電機に適用すると以下の通りである。
【００２４】
タービン始動等のように低回転領域において電動機として働く時は、図３に示すように、第１回転子２０Ａと第２回転子２０Ｂの同磁極の中心が揃うようにして、固定子磁極と対向する永久磁石による有効磁束量を最大にして、高トルク特性が得られる。
【００２５】
次に発電機として働く時は、図２に示すように回転子の回転方向が同じであると、回転子が受けるトルク方向は電動機として働く時と反対になり、シャフト２２に対して第２回転子２０Ｂはボルトのネジ部からナット部が外れるように第１回転子２０Ａと第２回転子２０Ｂの間の間隔が広がりながら同磁極の中心がずれて、固定子磁極と対向する永久磁石による有効磁束量を少なくすることになり、言い換えると弱め界磁効果があり、高回転領域において高出力発電特性が得られる。
【００２６】
第１回転子２０Ａと第２回転子２０Ｂの間の間隔が広がりながら同磁極の中心がずれて、固定子磁極と対向する永久磁石による有効磁束量が少ない状態の概略を図４に示す。
【００２７】
図３と図４の左下にはボルトの頭部６１，ボルトのネジ部６０とナット部６２に関係した図を示すが、ボルトの頭部６１は第１回転子２０Ａ，ナット部６２は第２回転子２０Ｂに相当するものである。ボルトのネジ部６０（図２内の２３Ａに相当する）が同じ方向に回転するとすれば、ナット部６２にかかるトルクの方向によって該ナット部６２は締まったり外れたりするように、第２回転子２０Ｂも回転子のトルク方向によって同じ動きをする。
【００２８】
本発明の回転電機による誘導起電力の作用について説明する。
【００２９】
図５に永久磁石形同期回転電機の回転角速度に対する有効磁束，誘導起電力，端子電圧の特性を示す。
【００３０】
永久磁石形同期回転電機の誘導起電力Ｅは永久磁石が発生する磁束Φと回転電機の回転角速度ωによって決定される。つまり図５（ａ）に示す様に、回転子に配置されている永久磁石が発生する磁束Φ１が一定ならば、回転角速度ω（回転数）が上昇すると、回転電機の誘導起電力Ｅ１は比例して上昇する。しかし、前記電力変換器４の電源端子電圧や容量の制限があり、回転電機が発生する誘導起電力もある条件値以下に抑えなければならない。その為永久磁石形同期回転電機では、ある回転数以上の領域では永久磁石が発生する磁束を減らす為のいわゆる弱め界磁制御を行わなくてはならない。
【００３１】
誘導起電力が回転角速度に比例して上昇する為、弱め界磁制御の電流も大きくしなければならない故に、１次導体であるコイルに大電流を流す必要があり、おのずとコイルの発生する熱が増大する。そのため、高回転領域における回転電機としての効率の低下，冷却能力を超えた発熱による永久磁石の減磁等が起こりうる可能性がある。
【００３２】
例えば、図５（ａ）に示す様に、永久磁石が発生する磁束Φ１がある回転角速度ω１（回転数）のポイントで磁束Φ２に変わると、回転電機の誘導起電力Ｅ１から誘導起電力Ｅ２特性に変化することで誘導起電力の最大値を制限することが可能である。
【００３３】
図５（ｂ）は同様に回転角速度ω（回転数）に応じてより細かく磁束Φが変われば、誘導起電力Ｅも一定に保つことが可能であることの概略を示す。
【００３４】
そこで、本発明は回転電機の第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石に分割した回転子を同一軸上に配置し回転トルクの方向により第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石の磁極中心を変化させ、タービン始動等のように低回転領域において電動機として働く時は第１回転子と第２回転子の同磁極の中心が揃えるようにして、固定子磁極と対向する永久磁石による有効磁束量を大にして、高トルク特性が得られる。次に発電機として働く時は、回転子の回転方向が同じであると、回転子が受けるトルク方向は電動機として働く時と反対になり、第１回転子と第２回転子の同期極の中心がずれて、固定子磁極と対向する永久磁石による有効磁束量を少なくすることになる。言い換えると弱め界磁効果があり、高回転領域において高出力発電特性が得られる。
【００３５】
更に、図５（ｂ）に示した特性を得る手段の実施例の一つとして、前記第１の界磁用磁石はシャフトに固定し、前記第２の界磁用磁石はシャフトと可動自在に結合すると共に、シャフトにはボルトのネジ部と第２の界磁用磁石の内周側はナット部になりお互いにネジの機能を持たせて接続し、第２の界磁用磁石の側面から離れたところにはストッパーを設け、ストッパーを回転速度に応じてシャフトと平行に可変可能なサーボ機構を持たせた回転電機を用いることで可能である。
【００３６】
図６は図１の回転電機の制御ブロック図を示したものである。
【００３７】
まず、タービンコントローラ及び単独に設置しているセンサからの情報（圧縮機圧力，ガス温度，運転モード，燃料ガススロットル開度etc ）、および永久磁石形同期回転電機２の回転数を基に、運転判断部１０１が永久磁石形同期回転電機２の運転動作を判断して電流指令値を出力する。運転判断部１０１から出力された電流指令値は、現在の永久磁石形同期回転電機２の電流値との差分に対して非干渉制御等を行っている電流制御ブロック１０２に入力する。
【００３８】
電流制御ブロック１０２からの出力は回転座標変換部１０３で３相の交流に変換され、ＰＷＭインバータ主回路１０４を介して永久磁石形同期回転電機２を制御する。また、永久磁石形同期回転電機２の各相の電流(少なくとも２相の電流)および回転数（タービン回転数でもよい。また変速機がある場合にはタービン回転数の逓倍した値を用いても良い。）を検出し、各相の電流は２軸変換ブロック１０５で、２軸電流に変換し、電流指令値にフィードバックしている。また、回転数，磁極位置らは検出器１０６で検出され、磁極位置変換部１０７と速度変換部１０８を通して各制御ブロックにフィードバックされる。
【００３９】
尚、図６における実施例では、回転電機２の位置・速度センサ、ならびに回転電機の電流センサがある場合のものを示したが、これらの一部のセンサを排除し、センサレスにより回転電機２を駆動するタイプの制御構成のものでも、同様に実施可能である。
【００４０】
また、本発明の永久磁石形同期回転電機は、運転状況に応じて第１回転子と第２回転子の両磁極中心を揃えたり、ずらせたりすることになるので、前記第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれに応じて前記電力変換器を制御するコントローラによる電流供給の進角を補正する機能を持つ。
【００４１】
電流供給の進角を補正する実施例について述べる。
【００４２】
前記第１の界磁用磁石はシャフトに固定し、前記第２の界磁用磁石はシャフトと可動自在に結合すると共に、シャフトにはボルトのネジ部と第２の界磁用磁石の内周側にはナット部になりお互いにネジの機能を持たせると、第２の界磁用磁石は回転しながら軸方向に移動する。
【００４３】
運転状況に応じて第１回転子と第２回転子の磁極中心が一致したり、ずれたりする場合の回転角と軸方向変位量の関係を図１３に示す。
【００４４】
図１３において、第２回転子の回転角θと軸方向変位量ΔＬは比例関係であり、変位測定器６４を用いて軸方向変位量ΔＬを測定し、電力変換器のコントローラにフィードバックされ第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石との合成磁極位置のずれ角に換算した値として、電流供給の進角を補正する最適制御に用いる。
【００４５】
図７は本発明の他の実施形態をなす回転電機を示す。
【００４６】
前記第１回転子２０Ａはシャフト２２に固定し、前記第２回転子２０Ｂはシャフト２２と可動自在に結合すると共に、シャフトの一部にはボルトのネジ部23Ａと第２の界磁用磁石の内周側にスリーブ４１を固定し、かつスリーブ４１の内側にナット部２３Ｂを固定したものを一体化すれば、シャフト２２に対して第２回転子２０Ｂはボルトのネジ部からナット部が外れる方向に第１回転子２０Ａと第２回転子２０Ｂの間の間隔が広がりながら回転する。
【００４７】
第２の界磁用磁石の内周側とシャフト２２間にはわずかな遊びがあることで、回転と共に第２の界磁用磁石の内周側とシャフト２２間に鎖交磁束変化が生じると、電食等の障害があるが、前記スリーブ４１は鉄より電気抵抗率が高い非磁性体を用いることで、第２の界磁用磁石の内周側とシャフト２２に間には磁気的にも、電気的にも絶縁を行う効果がある。
【００４８】
前記第２の界磁用磁石と前記シャフト間には回転運動と往復運動及び複合運動を案内出来るようにスリーブ４１の内側に支持機構４０Ａ，４０Ｂを備えた。
【００４９】
第２回転子２０Ｂはシャフトの一部にボルトのネジ部２３Ａを設け、これとお互いにネジの機能を持たせて、第２の界磁用磁石の側面から離れたところには移動可能なストッパー２４を設ける。ストッパー２４とシャフト間、ストッパーと第２回転子２０Ｂの側面間には回転運動と往復運動及び複合運動を案内出来るように支持機構４２，４７を設ける。支持機構４２はスラスト軸受の機能を持ち、支持機構４７はラジアル軸受でありながら回転運動と往復運動及び複合運動を案内する機能を持つ。
【００５０】
さらに、ばね４８を設けることで、支持機構４２はスラスト軸受としてその機能が向上する効果がある。
【００５１】
ストッパー２４はシャフトと平行に移動可能なサーボ機構の一例として電磁クラッチについて述べる。
【００５２】
電磁クラッチの構成は、ヨーク４４にコイル４６が巻かれて、ストッパー２４は可動鉄心の機能を兼用することで良い。ヨーク４４とコイル４６は回転電機のフレーム４９、若しくは車体の一部に（図に示せず）固定し、ヨーク４４とストッパー２４の間にばね４５を備えて励磁遮断時の復帰装置の機能を持つ。回転電機のフレーム４９とシャフト２２の間には軸受５０で支える。
【００５３】
図７はコイル４６に無励磁状態の概略であり、図８はコイル４６に励磁状態の概略を示す。
【００５４】
コイル４６を励磁することでヨーク４４は強力な電磁石となり、可動鉄心の機能を兼用するストッパー２４を吸引する。
【００５５】
ここに示した電磁クラッチはストッパー２４をシャフトと平行に可変可能なサーボ機構の一例であり、油圧アクチュエータ，回転機とボールネジなどによる直線駆動装置，リニアモータなどを用いることで、より細かなストッパーの位置決めが可能である。
【００５６】
図９は第２回転子２０Ｂの内側に固定されるスリーブ４１の一例を示す。
【００５７】
それらの固定方法の一つとして、第２回転子２０Ｂとスリーブ４１からなる２つの部品の接する面のお互いに凸凹を設けて固定した。また、シャフト２２に固定した第１回転子２０Ａとシャフト２２と分離した第２回転子２０Ｂの内側違いの概略を示す。
【００５８】
図１０は本発明の他の実施例を示す。
【００５９】
前記第１の界磁用磁石と前記第２の界磁用磁石が接する前記第１の界磁用磁石側面に凹部５３を設け、前記第２の界磁用磁石には前記スリーブの機能を兼ねた突起部５４を設けた構造である。突起部５４はスリーブ４１と一体ものでも良いし、第２回転子２０Ｂと一体ものでも良い。よって、スリーブ４１の十分なスペースが確保出来、ばね４８，支持機構４０Ａ，４０Ｂ，ナット部２３Ｂらを有効に配置することで、第２回転子２０Ｂの軸長積厚が薄い回転電機に有効な手法の一つである。
【００６０】
図１１は本発明の他の実施例を示す。
【００６１】
図１１に示す基本構成要素は図７と同じであるが、電磁クラッチに相当する一部を変更した一例である。図１１はコイル４６が励磁状態であり、励磁遮断時はばね４５によりヨーク４４とストッパー２４は切り離れる。また、第２回転子２０Ｂにトルクが加わるボルトのネジ部２３Ａとナット部２３Ｂの相互作用によるネジの機能により推力が得られる特性を持つ。よって、ネジとトルクの相互関係でストッパー２４を押し出す推力が加われば、コイル４６の励磁を遮断するとストッパー２４はヨーク４４と切り離れる。ヨーク４４はアーム５２を介してフレーム４９、若しくは設備本体の一部に（図に示せず）固定される。
【００６２】
図１１に示す電磁クラッチは、図７，図８の説明と同じくストッパー２４をシャフトと平行に可変可能なサーボ機構の一例であり、油圧アクチュエータ，回転機とボールネジなどによる直線駆動装置，リニアモータなどを用いることで、より細かなストッパー２４の位置決めが可能である。
【００６３】
勿論、各図に示した各々の構成要素は様々な方法で組合わせることが可能であり、用途に合わせて加えたり、取り外すことは言うまでもない。
【００６４】
図１２は本発明の他の実施形態をなす回転電機を示す。
【００６５】
本発明の回転電機の特徴として、第１回転子２０Ａはシャフト２２に対してしっかり固定されているのに対して、第２回転子２０Ｂはシャフト２２に対して自由度を持つことになる。従って、第２回転子２０Ｂとシャフト２２間にはわずかな機械的な寸法の遊びがあり、大きなトルクや遠心力などが加わると偏心することもあり得る。よって、第１の界磁用磁石を有する第１回転子２０Ａと前記固定子間のエアギャップＧａｐ１より第２の界磁用磁石を有する第２回転子２０Ｂと前記固定子間のエアギャップＧａｐ２の方が大きくしたことで、偏心による第２回転子２０Ｂと前記固定子との機械的な接続を省く効果がある。
【００６６】
図１５は本発明の他の実施形態をなす回転電機を示す。
【００６７】
本発明の回転電機の特徴として、第２回転子２０Ｂの外周側の長さより内周側の長さを短くし、第２回転子２０Ｂ内側にストッパー２４とサーボ機構２５を備えた構造である。よって、ストッパー２４とサーボ機構２５による回転子全体の軸方向長さを押さえる効果がある。
【００６８】
以上の本発明の説明では、４極機を対象に述べたが、２極機、又は、６極機以上に適用出来る事は言うまでもない。一例として、図１４には本発明を８極機に適用した場合の永久磁石形同期回転電機の回転子概略図を示す。また、回転子においては埋め込み磁石形でも、表面磁石形でも適用出来る事は言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の永久磁石形同期回転電機は第１の界磁用磁石と第２の界磁用磁石の磁極中心を変化させるという構成により、固定子磁極と対向する永久磁石による有効磁束量を可変出来るという効果があり、熱機関を有する発電システムの回転電機に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす回転電機とタービンとのレイアウト図を示す。
【図２】図１の回転電機の全体概略を示す。
【図３】図１の回転電機の回転子同磁極中心が揃った場合概略を示す。
【図４】図１の回転電機の回転子同磁極中心がずれた場合概略を示す。
【図５】図１の回転電機の回転角速度に対する諸特性を示す。
【図６】図１の回転電機の制御ブロック図を示す。
【図７】本発明の他の実施形態をなす回転電機を示す（アクチュエータＯＦＦ状態）。
【図８】本発明の他の実施形態をなす回転電機を示す（アクチュエータＯＮ状態）。
【図９】本発明の他の実施形態をなす回転電機の回転子の内側を示す。
【図１０】本発明の他の実施形態をなす回転電機の回転子の内側を示す。
【図１１】本発明の他の実施形態をなす回転電機を示す（アクチュエータＯＮ状態）。
【図１２】本発明の他の実施形態をなす回転電機の回転子概略図を示す（Ｇａｐの差を付ける）。
【図１３】本発明の他の実施形態をなす回転電機の軸方向変位測定の概略図を示す。
【図１４】本発明の他の実施形態をなす回転電機の回転子概略図を示す（８極機に適用した場合）。
【図１５】本発明の他の実施形態をなす回転電機の回転子概略図を示す（ストッパを第２回転子の内側に備える）。
【符号の説明】
２…回転電機、４…電力変換器、１０…固定子鉄心、１１…電機子巻線、１２…冷却水流路、１３…ハウジング、２０…回転子、２０Ａ…第１回転子、２０Ｂ…第２回転子、２１…永久磁石、２１Ａ…第１回転子永久磁石、２１Ｂ…第２回転子永久磁石、２２…シャフト、２３…ネジ、２４…ストッパー、２５…ストッパー駆動用アクチュエータ、９０…・圧縮機、９１…タービン、１０１…運転判断部、１０２…電流制御、１０３…回転座標変換部、１０４…ＰＷＭインバータ主回路、１０５…２軸変換部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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