(57)【要約】【課題】磁石レス回転電機において、さらなる出力改善を可能とすることである。【解決手段】磁石レス回転電機１０は、環状のロータヨーク部２０、ロータヨーク部２０の外周側に沿って設けられる複数の外側突極２２、複数の外側突極２２のそれぞれに巻回される複数の外側ロータコイル２４、ロータヨーク部２０の内周側に沿って設けられる複数の内側突極２６、及び複数の内側突極のそれぞれに巻回される複数の内側ロータコイル２８を有する環状ロータ１２と、環状ロータ１２の外周側に向かい合って配置され外側励磁コイル３２を有する外側ステータ１４と、環状ロータ１２の内周側に向かい合って配置され内側励磁コイル３６を有する内側ステータ１６と、ロータコイルに流れる誘導電流の方向を決める２つの整流素子を備える。【選択図】図１
2016073166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のロータヨーク部、ロータヨーク部の外周側に沿って設けられる複数の外側突極、複数の外側突極のそれぞれに巻回される複数の外側ロータコイル、ロータヨーク部の内周側に沿って設けられる複数の内側突極、及び複数の内側突極のそれぞれに巻回される複数の内側ロータコイルを有する環状ロータと、
環状ロータの外周側に向かい合って配置され外側励磁コイルを有する外側ステータと、
環状ロータの内周側に向かい合って配置され内側励磁コイルを有する内側ステータと、
を備え、
環状ロータは、
複数の内側突極と複数の外側突極のそれぞれにおいて、
隣接する突極の一方側突極に一方側コイルが巻回され、
隣接する突極の他方側突極に他方側コイルが巻回され、
一方側コイルに誘起される誘起電流によって磁化される一方側突極の磁極の向きを一方側とする一方側整流素子と、
他方側コイルに誘起される誘起電流によって磁化される他方側突極の磁極の向きを一方側突極の磁極の向きと反対側とする他方側整流素子と、
を有することを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の磁石レス回転電機において、
一方側コイルと一方側整流素子とで構成される一方側巻線回路と、
他方側コイルと他方側整流素子とで構成される他方側巻線回路と、
について、
内側突極の一方側巻線回路と外側突極の一方側巻線回路を並列接続または直列接続して、内側突極の一方側巻線回路における一方側整流素子と外側突極の一方側巻線回路における一方側整流素子を共通化していずれか一方を省略し、
内側突極の他方側巻線回路と外側突極の他方側巻線回路を並列接続または直列接続して、内側突極の他方側巻線回路における他方側整流素子と外側突極の他方側巻線回路における他方側整流素子を共通化していずれか一方を省略することを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の磁石レス回転電機において、
内側突極側と外側突極側の少なくともいずれか１つの側は、
一方側コイルおよび他方側コイルについて、
巻回される突極の先端側に配置される誘導コイルと同じ突極の根元側に誘導コイルと同じ巻方向で巻回されるコモンコイルを有することを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の磁石レス回転電機において、
内側突極側と外側突極側の双方の側に誘導コイルとコモンコイルが設けられ、
複数の内側突極と複数の外側突極のそれぞれについて、
一方側コイルと一方側整流素子とで構成される一方側巻線回路と他方側コイルと他方側整流素子とで構成される他方側巻線回路を互いに接続し、
一方側巻線回路の一方側コモンコイルと他方側巻線回路の他方側コモンコイルが直列接続されてコモンコイル部が形成され、
一方側巻線回路の一方側誘導コイルの一方端子と一方側整流素子のアノードが接続され、
他方側巻線回路の他方側誘導コイルの一方端子と他方側整流素子のアノードが接続され、
コモンコイル部の一方端子に一方側誘導コイルの他方端子と他方側誘導コイルの他方端子が接続され、
コモンコイル部の他方端子に一方側整流素子のカソードと他方側整流素子のカソードが接続されて、Ｔ字形回路を形成することを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の磁石レス回転電機において、
内側突極に形成されるに内側Ｔ字形回路と、外側突極に形成される外側Ｔ字形回路を並列接続または直列接続して、内側Ｔ字形回路の一方側整流素子と他方側整流素子の組と外側Ｔ字形回路の一方側整流素子と他方側整流素子の組を共通化していずれか一方を省略することを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項６】
請求項３に記載の磁石レス回転電機において、
複数の内側突極と複数の外側突極のいずれか１について、
一方側コイルは、巻回される突極の先端側に配置される一方側誘導コイル、及び同じ突極の根元側に一方側誘導コイルと同じ巻方向で巻回される一方側コモンコイルを有し、
他方側コイルは、巻回される突極の先端側に配置される他方側誘導コイル、及び同じ突極の根元側に他方側誘導コイルと同じ巻方向で巻回される他方側コモンコイルを有し、
複数の内側突極と複数の外側突極の他の１は、一方側コイルと他方側コイルを有し、
一方側コモンコイルと他方側コモンコイルと一方側コイルと他方側コイルとが直列接続されてコモンコイル部が形成され、
一方側誘導コイルの一方端子と一方側整流素子のアノードが接続され、
他方側誘導コイルの一方端子と他方側整流素子のアノードが接続され、
コモンコイル部の他方端子に一方側整流素子のカソードと他方側整流素子のカソードが接続され、
コモンコイル部の一方端子に一方側誘導コイルの他方端子と他方側誘導コイルの他方端子が接続されることを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項７】
請求項１に記載の磁石レス回転電機において、
外側ステータの励磁コイルには外側三相インバータ回路が接続され、
内側ステータの励磁コイルには内側三相インバータ回路が接続されることを特徴とする磁石レス回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載の磁石レス回転電機において、
環状ロータの内側突極の数は外側突極の数と同数であり、
外側ステータの励磁コイルと内側ステータの励磁コイルには１つの三相インバータ回路が接続されることを特徴とする磁石レス回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石レス回転電機に係り、特に、環状ロータの外周側に外側ステータ、内周側に内側ロータを有するダブルステータ型の磁石レス回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を用いないロータを備える磁石レス回転電機としては、ロータにロータコイルを巻回されたロータ突極を設け、ステータからの界磁によってロータコイルに誘導電流を発生させ、この誘導電流でロータ突極を磁化させる構成が知られている。
【０００３】
特許文献１には、磁石レスモータとして、ステータによって形成される磁界内に配置され、その磁界により回転されるロータを備え、ロータの突極にはステータとのギャップ近傍に配置される誘導コイルと、これとは別体でステータから遠く配置されるコモンコイルとを有する構成が開示されている。
【０００４】
本発明に関連する技術として、特許文献２には、環状のロータに周方向に着磁した永久磁石を配置し、ロータの内側に内側ステータ、ロータの外側に外側ステータを設け、内外両ステータはそれぞれＹ結線された三相コイルを有するダブルステータ型モータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７９１６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４４６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁石レス回転電機は高価な磁石材を用いない利点があるが、一方で、ロータコイルによる銅損が生じ、また、誘導電流によって磁化される磁極の特性が永久磁石ほど強力ではないことから、さらなる出力改善が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、さらなる出力改善を可能とする磁石レス回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る磁石レス回転電機は、環状のロータヨーク部、ロータヨーク部の外周側に沿って設けられる複数の外側突極、複数の外側突極のそれぞれに巻回される複数の外側ロータコイル、ロータヨーク部の内周側に沿って設けられる複数の内側突極、及び複数の内側突極のそれぞれに巻回される複数の内側ロータコイルを有する環状ロータと、環状ロータの外周側に向かい合って配置され外側励磁コイルを有する外側ステータと、環状ロータの内周側に向かい合って配置され内側励磁コイルを有する内側ステータと、を備え、環状ロータは、複数の内側突極と複数の外側突極のそれぞれにおいて、隣接する突極の一方側突極に一方側コイルが巻回され、隣接する突極の他方側突極に他方側コイルが巻回され、一方側コイルに誘起される誘起電流によって磁化される一方側突極の磁極の向きを一方側とする一方側整流素子と、他方側コイルに誘起される誘起電流によって磁化される他方側突極の磁極の向きを一方側突極の磁極の向きと反対側とする他方側整流素子と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る磁石レス回転電機において、一方側コイルと一方側整流素子とで構成される一方側巻線回路と、他方側コイルと他方側整流素子とで構成される他方側巻線回路と、について、内側突極の一方側巻線回路と外側突極の一方側巻線回路を並列接続または直列接続して、内側突極の一方側巻線回路における一方側整流素子と外側突極の一方側巻線回路における一方側整流素子を共通化していずれか一方を省略し、内側突極の他方側巻線回路と外側突極の他方側巻線回路を並列接続または直列接続して、内側突極の他方側巻線回路における他方側整流素子と外側突極の他方側巻線回路における他方側整流素子を共通化していずれか一方を省略することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る磁石レス回転電機において、内側突極側と外側突極側の少なくともいずれか１つの側は、一方側コイルおよび他方側コイルについて、巻回される突極の先端側に配置される誘導コイルと同じ突極の根元側に誘導コイルと同じ巻方向で巻回されるコモンコイルを有することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る磁石レス回転電機において、内側突極側と外側突極側の双方の側に誘導コイルとコモンコイルが設けられ、複数の内側突極と複数の外側突極のそれぞれについて、一方側コイルと一方側整流素子とで構成される一方側巻線回路と他方側コイルと他方側整流素子とで構成される他方側巻線回路を互いに接続し、一方側巻線回路の一方側コモンコイルと他方側巻線回路の他方側コモンコイルが直列接続されてコモンコイル部が形成され、一方側巻線回路の一方側誘導コイルの一方端子と一方側整流素子のアノードが接続され、他方側巻線回路の他方側誘導コイルの一方端子と他方側整流素子のアノードが接続され、コモンコイル部の一方端子に一方側誘導コイルの他方端子と他方側誘導コイルの他方端子が接続され、コモンコイル部の他方端子に一方側整流素子のカソードと他方側整流素子のカソードが接続されて、Ｔ字形回路を形成することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る磁石レス回転電機において、内側突極に形成されるに内側Ｔ字形回路と、外側突極に形成される外側Ｔ字形回路を並列接続または直列接続して、内側Ｔ字形回路の一方側整流素子と他方側整流素子の組と外側Ｔ字形回路の一方側整流素子と他方側整流素子の組を共通化していずれか一方を省略することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る磁石レス回転電機において、複数の内側突極と複数の外側突極のいずれか１について、一方側コイルは、巻回される突極の先端側に配置される一方側誘導コイル、及び同じ突極の根元側に一方側誘導コイルと同じ巻方向で巻回される一方側コモンコイルを有し、他方側コイルは、巻回される突極の先端側に配置される他方側誘導コイル、及び同じ突極の根元側に他方側誘導コイルと同じ巻方向で巻回される他方側コモンコイルを有し、複数の内側突極と複数の外側突極の他の１は、一方側コイルと他方側コイルを有し、一方側コモンコイルと他方側コモンコイルと一方側コイルと他方側コイルとが直列接続されてコモンコイル部が形成され、一方側誘導コイルの一方端子と一方側整流素子のアノードが接続され、他方側誘導コイルの一方端子と他方側整流素子のアノードが接続され、コモンコイル部の他方端子に一方側整流素子のカソードと他方側整流素子のカソードが接続され、コモンコイル部の一方端子に一方側誘導コイルの他方端子と他方側誘導コイルの他方端子が接続されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る磁石レス回転電機において、外側ステータの励磁コイルには外側三相インバータ回路が接続され、内側ステータの励磁コイルには内側三相インバータ回路が接続されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る磁石レス回転電機は、環状ロータの内側突極の数は外側突極の数と同数であり、外側ステータの励磁コイルと内側ステータの励磁コイルには１つの三相インバータ回路が接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成の磁石レス回転電機は、環状ロータの外周側と内周側のそれぞれにロータコイルを巻回されたロータ突極を設け、環状ロータの外周側に外側ステータ、内周側に内側ステータが配置される。これにより、環状ロータは外側ステータの間と内側ステータとの間でそれぞれトルクを発生させるので、磁石レス回転電機の出力が改善される。
【００１７】
本発明に係る磁石レス回転電機において、環状ロータにおける内側巻線回路と外側巻線回路を並列または直列接続するので、内側巻線回路の整流素子と外側巻線回路の整流素子を１つにまとめることができ、低コスト化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る磁石レス回転電機において、ロータコイルが突極先端側の誘導コイルと、突極根元部のコモンコイルに分けて構成される。ステータからの界磁によって発生する誘導電流は、突極の先端部ほど強く、根元側で弱い。したがって、誘導コイルはステータからの界磁による誘導電流を発生させる役割が主となり、コモンコイルは、誘導電流によって突極を磁化させて磁極とする役割が主となる。誘導コイルの巻数とコモンコイルの巻数の比を適切に設定することで、磁石レス回転電機の効率の改善を図ることができる。
【００１９】
本発明に係る磁石レス回転電機において、周方向に隣接する一方側突極と他方側突極のそれぞれについて、誘導コイルとコモンコイルと整流素子で構成される一方側巻線回路と他方側巻線回路を互いに接続してそれぞれのコモンコイルを直列接続してＴ字形回路を形成する。これによって、一方側巻線回路単独と他方側巻線回路単独では、誘導電流が半波整流されたものが全波整流されたものとなり、各突極が強く磁化されて磁極特性が向上し、磁石レス回転電機の出力を顕著に改善できる。
【００２０】
本発明に係る磁石レス回転電機において、内側突極に形成される内側Ｔ字形回路と、外側突極に形成される外側Ｔ字形回路を並列接続または直列接続する。これにより、内側Ｔ字形回路の整流素子と外側Ｔ字形回路の整流素子を１つにまとめることができ、低コスト化を図ることができる。
【００２１】
本発明に係る磁石レス回転電機において、複数の内側突極と複数の外側突極のいずれか１については、一方側コイルも他方側コイルも誘導コイルとコモンコイルを有するが、他の１は、誘導コイルを有しない。この構成で、内側突極側の一方側巻線回路と他方側回路を接続し、外側突極側の一方側巻線回路と他方側回路を接続し、お互いを直列接続する。これにより、内側突極側の整流素子と外側突極側の整流素子が共通化できる。また、誘導コイルを有する一方側コイルのコモンコイルと、誘導コイルを有する他方側コイルのコモンコイルと、誘導コイルを有さない一方側コイルと、誘導コイルを有さない他方側コイルが直列接続されてコモンコイル部を形成する。誘導コイルを有さない一方側コイルと、誘導コイルを有さない他方側コイルは、誘導コイルを有さない分、巻数を増やすことができるので、誘導電流を効果的に利用して各突極を強く磁化でき、これにより磁極特性が向上し、磁石レス回転電機の出力を顕著に改善できる。
【００２２】
本発明に係る磁石レス回転電機において、外側ステータの励磁コイルには外側三相インバータ回路が接続され、内側ステータの励磁コイルには内側三相インバータ回路が接続される。また、環状ロータの内側突極の数は外側突極の数と同数のときは、外側ステータの励磁コイルと内側ステータの励磁コイルには１つの三相インバータ回路が接続されるので、インバータ回路のコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る実施の形態の磁石レス回転電機の構成を示す図である。図１（ａ）は、全体構成図、（ｂ）は、外側突極側（Ｏ側）と内側突極側（Ｉ側）と、周方向に隣接する２つの突極側（Ｌ側とＲ側）の４つの突極のそれぞれについて、コイルと整流素子で構成される巻線回路を示す図である。（ｃ）は、（ｂ）についてＯ側の巻線回路とＩ側の巻線回路を並列接続した構成図であり、（ｄ）は、（ｂ）についてＯ側の巻線回路とＩ側の巻線回路を直列接続した構成図である。（ｅ）は、（ｂ）についてＯ側のコイルを誘導コイルとコモンコイルで構成した図であり、（ｆ）は、（ｂ）についてＯ側のコイルとＩ側のコイルのそれぞれを誘導コイルとコモンコイルとで構成した図である。（ｇ）は、（ｆ）についてＬ側の巻線回路とＲ側の巻線回路を接続してＬ側のコモンコイルとＲ側のコモンコイルを直列接続して、Ｏ側で１つのＴ字形回路、Ｉ側で１つのＴ字形回路を構成する図である。（ｈ）は、（ｇ）についてＯ側のＴ字形回路とＩ側のＴ字形回路を並列接続した構成図であり、（ｉ）は、（ｇ）についてＯ側のＴ字形回路とＩ側のＴ字形回路を直列接続した構成図である。（ｊ）は、（ｉ）においてＩ側の誘導コイルを省略した構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の磁石レス回転電機について、巻線回路の１８の構成例を示す図である。１８の構成例のうち、図１の（ｂ）〜（ｊ）について該当する構成例を示した。
【図３】図１（ｇ）の詳細図で、図３（ａ）は結線図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図４】図１（ｈ）の詳細図で、図３（ａ）は結線図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図５】図１（ｉ）の詳細図で、図３（ａ）は結線図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図６】図１（ｊ）の詳細図で、図３（ａ）は結線図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の磁石レス回転電機に接続される２つのインバータ回路を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の磁石レス回転電機に接続される１つのインバータ回路を示す図である。
【図９】図８の詳細図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の磁石レス回転電機における磁束の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下で述べる極数、突極数、誘導コイルとコモンコイルの巻数比等は、説明のための例示であり、磁石レス回転電機の仕様に合わせ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２５】
図１は、磁石レス回転電機１０の構成図である。以下では、磁石レス回転電機１０を特に断らない限り回転電機１０と呼ぶ。図１（ａ）は、回転電機１０の全体構成を示す図で、回転電機１０の軸方向に垂直な断面図である。（ｂ）から（ｊ）は、巻線回路についてのいくつかの構成例を示す図である。
【００２６】
回転電機１０は、４極三相同期型回転電機で、磁極としての永久磁石を有しない。回転電機１０は、環状ロータ１２と、環状ロータ１２の外周側に向かい合って配置される外側ステータ１４と、環状ロータ１２の内周側に向かい合って配置される内側ステータ１６と、出力軸１８を含んで構成される。外側ステータ１４と内側ステータ１６は図示されていないモータケースに固定され、出力軸１８は、モータケースに回転可能に支持される。環状ロータ１２と出力軸１８は一体構造で、環状ロータ１２は外側ステータ１４と内側ステータ１６の間の空間を回転し、そのトルクは出力軸１８に出力される。
【００２７】
図１（ａ）に１つの極の範囲をＡ−Ａで示した。Ａ−Ａの範囲の角度は９０度で、極数＝４である。
【００２８】
環状ロータ１２は、環状のロータヨーク部２０と、ロータヨーク部２０の外周側に沿って設けられる複数の外側突極２２と、複数の外側突極２２のそれぞれに巻回される複数の外側ロータコイル２４と、ロータヨーク部２０の内周側に沿って設けられる複数の内側突極２６と、複数の内側突極２６のそれぞれに巻回される複数の内側ロータコイル２８とを有する。複数の外側突極２２と複数の内側突極２６は、ロータヨーク部２０を挟んで反対側の対向する位置にそれぞれ配置される。外側ロータコイル２４、内側ロータコイル２８は、いずれも集中巻によって、外側突極２２と内側突極２６に巻回される。
【００２９】
周方向に沿って隣接する２つの外側突極２２で環状ロータ１２の１つの外側磁極対を形成する。極数が４であるので、外側突極２２の総数＝８である。同様に、周方向に沿って隣接する２つの内側突極２６で環状ロータ１２の１つの内側磁極対を形成する。極数が４であるので、内側突極２６の総数＝８である。
【００３０】
外側ステータ１４は、環状の外側ステータヨーク部の内周側に沿って設けられる複数の外側ステータ突極３０と、複数の外側ステータ突極３０のそれぞれに巻回される複数の外側励磁コイル３２を有する。複数の外側ステータ突極３０は環状ロータ１２の外側突極２２に向かい合って配置される。
【００３１】
複数の外側励磁コイル３２は、Ｕ相巻線コイル、Ｖ相巻線コイル、Ｗ相巻線コイルで構成される。１つの極の範囲であるＡ−Ａの範囲に、３つの外側ステータ突極３０が配置される。１つの極の範囲の３つの外側ステータ突極３０は、Ｕ相巻線コイルが巻回されるＵ相突極とＶ相巻線コイルが巻回されるＶ相突極とＷ相巻線コイルが巻回されるＷ相突極である。図１のＡ−Ａの範囲の３つの外側ステータ突極３０に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の位置を示した。したがって、外側ステータ突極３０の総数は、環状ロータ１２の外側突極２２の総数の（３／２）倍で、１２個である。Ｕ相巻線コイル、Ｖ相巻線コイル、Ｗ相巻線コイルは、いずれも分布巻によって、Ｕ相突極、Ｖ相突極、Ｗ相突極に巻回される。
【００３２】
内側ステータ１６は、環状の内側ステータヨーク部の外周側に沿って設けられる複数の内側ステータ突極３４と、複数の内側ステータ突極３４のそれぞれに巻回される複数の内側励磁コイル３６を有する。複数の内側ステータ突極３４は環状ロータ１２の内側突極２６に向かい合って配置される。
【００３３】
複数の内側励磁コイル３６は、Ｕ相巻線コイル、Ｖ相巻線コイル、Ｗ相巻線コイルで構成される。１つの極の範囲であるＡ−Ａの範囲に、３つの内側ステータ突極３４が配置される。１つの極の範囲の３つの内側ステータ突極３４は、Ｕ相巻線コイルが巻回されるＵ相突極とＶ相巻線コイルが巻回されるＶ相突極とＷ相巻線コイルが巻回されるＷ相突極である。図１のＡ−Ａの範囲の３つの内側ステータ突極３４に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の位置を示した。したがって、内側ステータ突極３４の総数は、環状ロータ１２の内側突極２６の総数の（３／２）倍で、１２個である。Ｕ相巻線コイル、Ｖ相巻線コイル、Ｗ相巻線コイルは、いずれも分布巻によって、Ｕ相突極、Ｖ相突極、Ｗ相突極に巻回される。
【００３４】
環状ロータ１２の外側突極２２に巻回される外側ロータコイル２４には、外側ステータ１４の外側励磁コイル３２によって形成される界磁を受けて、誘導電流が生じる。この誘導電流によって外側突極２２が磁化され、磁極が形成される。形成された磁極と外側ステータ１４からの界磁との協働によって、環状ロータ１２は、トルクを発生する。同様に、環状ロータ１２の内側突極２６に巻回される内側ロータコイル２８には、内側ステータ１６の内側励磁コイル３６によって形成される界磁を受けて、誘導電流が生じる。この誘導電流によって内側突極２６が磁化され、磁極が形成される。形成された磁極と内側ステータ１６からの界磁との協働によって、環状ロータ１２は、トルクを発生する。
【００３５】
このようにして、環状ロータ１２には永久磁石が配置されないが、トルクが発生する。これが磁石レス回転電機１０のトルク発生原理である。
【００３６】
図１（ｂ）から（ｊ）は、回転電機１０における巻線回路の構成図の例である。その中で、図１（ｂ）が基本となる構成を示す図である。図１（ｂ）において、１つの磁極は、２つの外側突極２２，２３と、２つの内側突極２６，２７を含んで構成される。以後、周方向に沿って互いに隣接するものを区別して、一方側をＬ側、他方側をＲ側と呼び、環状のロータヨーク部２０を挟んで外周側をＯ側、内周側をＩ側と呼ぶ。Ｌ側の外側突極２２はＯ側における一方側突極であり、Ｒ側の外側突極２３はＯ側における他方側突極である。同様に、Ｌ側の内側突極２６は、Ｉ側における一方側突極であり、Ｒ側の内側突極２７は、Ｉ側における他方側突極である。
【００３７】
図１（ｂ）に示すように、外側突極２２，２３に巻回されるコイルの巻き方は同じで、整流素子であるダイオードの接続方向が互いに逆方向であることが相違する。同様に内側突極２６，２７に巻回されるコイルの巻き方は同じで、整流素子であるダイオードの接続方向が互いに逆方向であることが相違する。これは、コイルに流れる誘導電流によって磁化される突極の磁極の向きが１つの磁極を構成する２つの突極の間で互いに逆方向とするためである。図１（ｂ）の例では、外側突極２２は先端側がＮ極、これに隣接する外側突極２３は先端側がＳ極、内側突極２６は先端側がＳ極、これに隣接する内側突極２７は先端側がＮ極である。
【００３８】
このように、Ｌ側とＲ側では、整流素子であるダイオードの接続方向が互いに逆であることのみが相違点であるので、Ｌ側に代表させてコイルと整流素子の接続関係を述べる。
【００３９】
Ｌ側の外側突極２２にはＯ側における一方側コイルである外側ロータコイル２４が巻回され、外側ロータコイル２４には、Ｏ側における一方側整流素子３８が接続される。一方側コイルである外側ロータコイル２４において、外側突極２２の先端側の端子は一方側整流素子３８のアノードに接続され、外側突極２２の根元側の端子は一方側整流素子３８のカソードに接続される。したがって、Ｏ側の一方側コイルである外側ロータコイル２４には、外側突極２２の根元側から先端側に向かって螺旋状に誘導電流が流れ、これによって、外側突極２２の先端側がＮ極、根元側がＳ極となるように磁化される。
【００４０】
Ｌ側の内側突極２６にはＩ側における一方側コイルである内側ロータコイル２８が巻回され、内側ロータコイル２８には、Ｉ側における一方側整流素子４０が接続される。一方側コイルである内側ロータコイル２８において、内側突極２６の根元側の端子は一方側整流素子４０のアノードに接続され、内側突極２６の先端側の端子は一方側整流素子４０のカソードに接続される。したがって、Ｉ側の一方側コイルである内側ロータコイル２８には、内側突極２６の先端側から根元側に向かって螺旋状に誘導電流が流れ、これによって、内側突極２６の先端側がＳ極、根元側がＮ極となるように磁化される。
【００４１】
Ｏ側の一方側コイルである外側ロータコイル２４と一方側整流素子３８は、Ｏ側の一方側巻線回路４２を構成し、Ｉ側の一方側コイルである内側ロータコイル２８と一方側整流素子４０は、Ｉ側の一方側巻線回路４４を構成する。
【００４２】
Ｒ側については、Ｏ側の外側突極２３が他方側突極であり、これにＯ側の他方側コイルと他方側整流素子で構成されるＯ側の他方側巻線回路が配置される。同様に、Ｉ側の内側突極２７が他方側突極であり、これにＩ側の他方側コイルと他方側整流素子で構成されるＩ側の他方側巻線回路が配置される。
【００４３】
Ｏ側の他方側コイルに対する他方側整流素子の接続方向は、Ｏ側の一方側コイルである外側ロータコイル２４に対する一方側整流素子３８の接続方向と逆であるので、Ｏ側の他方側コイルには、外側突極２３の先端側から根元側に向かって螺旋状に誘導電流が流れ、これによって、外側突極２３の先端側がＳ極、根元側がＮ極となるように磁化される。
【００４４】
Ｉ側の他方側コイルに対する他方側整流素子の接続方向は、Ｉ側の一方側コイルである内側ロータコイル２８に対する一方側整流素子４０の接続方向と逆であるので、Ｉ側の他方側コイルには、内側突極２７の根元側から先端側に向かって螺旋状に誘導電流が流れ、これによって、内側突極２７の先端側がＮ極、根元側がＳ極となるように磁化される。
【００４５】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）の基本構成について、Ｌ側におけるＯ側の一方側巻線回路４２とＩ側の一方側巻線回路４４を並列接続し、同様にＲ側におけるＯ側の他方側巻線回路とＩ側の他方側巻線回路を並列接続したものである。図１（ｂ）と比較して分かるように、Ｌ側の整流素子が２個から１個になり、Ｒ側の整流素子が２個から１個になる。これにより、コストを低減することができる。
【００４６】
図１（ｄ）は、図１（ｂ）の基本構成について、Ｌ側におけるＯ側の一方側巻線回路４２とＩ側の一方側巻線回路４４を直列接続し、同様にＲ側におけるＯ側の他方側巻線回路とＩ側の他方側巻線回路を直列接続したものである。図１（ｂ）と比較して分かるように、Ｌ側の整流素子が２個から１個になり、Ｒ側の整流素子が２個から１個になる。これにより、コストを低減することができる。
【００４７】
図１（ｅ）は、図１（ｂ）の基本構成について、Ｏ側において、一方側コイルを誘導コイルとコモンコイルに分けたものである。Ｌ側の一方側コイルである外側ロータコイル２４について述べると、外側突極２２の先端側に誘導コイル４６が配置され、根元側にコモンコイル４８が配置される。Ｒ側の他方側コイルについても同様に、外側突極２３の先端側に誘導コイルが配置され、根元側にコモンコイルが配置される。
【００４８】
ステータからの界磁によって発生する誘導電流は、突極の先端部ほど強く、根元側で弱い。したがって、誘導コイルはステータからの界磁による誘導電流を発生させる役割が主となり、コモンコイルは、誘導電流によって突極を磁化させて磁極とする役割が主となる。誘導コイルの巻数とコモンコイルの巻数の比を適切に設定することで、回転電機１０の出力の改善を図ることができる。実験によれば、誘導コイルの巻数とコモンコイルの巻数は、およそ３：７程度がよい。図１（ｅ）の例では、モデル的に、誘導コイルを１巻、コモンコイルを２巻として示した。
【００４９】
図１（ｆ）は、図１（ｂ）の基本構成について、Ｏ側とＩ側の双方において、一方側コイルを誘導コイルとコモンコイルに分けたものである。
【００５０】
図１（ｇ）は、（ｆ）についてＬ側の巻線回路とＲ側の巻線回路を接続してＬ側のコモンコイルとＲ側のコモンコイルを直列接続し、Ｏ側で１つのＴ字形回路、Ｉ側で１つのＴ字形回路を構成する図である。図１（ｂ）〜（ｆ）までは、Ｌ側とＲ側は独立であるので、整流素子によって誘導電流は半波整流されている。これに対し、図１（ｇ）は、Ｌ側のコモンコイルとＲ側のコモンコイルを直列接続しているので、各突極について誘導電流は全波整流となる。これによって、回転電機１０の出力が大幅に改善される。Ｔ字形回路の構成を含め、図１（ｇ）の詳細については、図３を用いて後述する。
【００５１】
図１（ｈ）は、（ｇ）についてＯ側のＴ字形回路とＩ側のＴ字形回路を並列接続した構成図であり、（ｉ）は、（ｇ）についてＯ側のＴ字形回路とＩ側のＴ字形回路を直列接続した構成図である。このように、Ｏ側とＩ側を並列接続または直列接続することで、図１（ｃ），（ｄ）で説明したように、整流素子の数を半分にすることができる。図１（ｈ）の詳細については、図４を用いて後述する。図１（ｉ）の詳細については、図５を用いて後述する。
【００５２】
図１（ｊ）は、（ｉ）においてＩ側の誘導コイルを省略した構成を示す図である。この構成においては、Ｏ側におけるＬ側のコモンコイルとＲ側のコモンコイル、Ｉ側における一方側コイルと他方側コイルの４つが直列接続されて、コモンコイル部を構成する。（ｉ）と比較すると、Ｉ側には誘導コイルが配置されないので、その分、一方側コイルの巻き数と他方側コイルの巻数を増加させることができ、各突極の磁化をより強くすることが可能になる。これによって、回転電機１０の出力が改善される。図１（ｊ）の詳細については、図６を用いて後述する。
【００５３】
図１（ｃ）〜（ｊ）に述べるように、基本構成の（ｂ）から様々の構成例の可能性がある。図２は、これらをまとめたものである。図２の横軸は、Ｏ側の巻線回路とＩ側の巻線回路を独立とするか並列接続するか直列接続するかについてである。縦軸は、突極に巻回するコイルを１つの連続体とするか誘導コイルとコモンコイルに分けるかと、Ｌ側の巻線回路とＲ側の巻線回路を接続するかどうかについてである。
【００５４】
図２に示す分類に従えば、１８の構成例の可能性がある。１８の構成例のうち、図１の（ｂ）〜（ｊ）について該当する構成例のどれに相当するかを示した。回転電機１０の出力向上の観点からは、（ｈ）〜（ｊ）の構成が良いと考えられる。これらの構成の中で、（ｇ）から（ｊ）は、構成がやや複雑であるので、図３から図６を用いて、さらに詳細に説明する。
【００５５】
図３は、図１（ｇ）の構成の詳細を示す図である。図３（ａ）は結線図、（ｂ）は等価回路図である。図３（ａ）では、環状のロータヨーク部２０を挟んでＯ側とＩ側が示され、Ｏ側の一方側突極である外側突極２２と他方側突極である外側突極２３と、Ｉ側の一方側突極である内側突極２６と他方側突極である内側突極２７が示される。
【００５６】
ここで、Ｏ側の一方側突極である外側突極２２に巻回される誘導コイルをＣLO（Ｔ）、コモンコイルをＣLO（Ｆ）と示した。Ｃはコイル、ＬはＬ側、ＯはＯ側、Ｔは先端側の意味で誘導コイルを示し、Ｆは根元側の意味でコモンコイルを示す。以下、Ｏ側の他方側突極である外側突極２３に巻回される誘導コイルをＣRO（Ｔ）、コモンコイルをＣRO（Ｆ）と示し、Ｉ側の一方側突極である内側突極２６に巻回される誘導コイルをＣLI（Ｔ）、コモンコイルをＣLI（Ｆ）と示し、Ｉ側の他方側突極である外側突極２３に巻回される誘導コイルをＣRI（Ｔ）、コモンコイルをＣRI（Ｆ）と示す。Ｏ側の一方側整流素子３８は、ＤLOと示し、Ｉ側の一方側整流素子４０は、ＤLIと示す。Ｄはダイオード、Ｌ，Ｏ，ＩはそれぞれＬ側、Ｏ側、Ｉ側の意味である。同様に、Ｏ側の他方側整流素子をＤROと示し、Ｉ側の他方側整流素子をＤRIと示す。
【００５７】
図３（ａ）において、各コイルＣLO（Ｔ），ＣLO（Ｆ），ＣRO（Ｔ），ＣRO（Ｆ），ＣLI（Ｔ），ＣLI（Ｆ），ＣRI（Ｔ），ＣRI（Ｆ）の両端子における「丸印に黒丸」と「丸印にＸ」は、コイルの巻回方向を示し、「丸印に黒丸」は、巻線が紙面の向こう側から紙面の手前側に抜けることを示し、「丸印にＸ」は、巻線が紙面の手前側から紙面の向こう側に抜けることを示す。ここでは、「丸印に黒丸」の端子を各コイルの一方端子、「丸印にＸ」を各コイルの他方端子と呼ぶ。図３（ｂ）では、「黒丸」で各コイルの一方端子側を示した。各整流素子ＤLO，ＤRO，ＤLI，ＤRIにおけるＡはアノード、Ｋはカソードを示す。図４〜図６においても同様である。
【００５８】
図３は、図１（ｇ）で述べたように、各突極に巻回されるコイルを誘導コイルとコモンコイルに区別して構成し、Ｏ側におけるＬ側の巻線回路とＲ側の巻線回路を接続してＯ側のＴ字形回路を構成し、同様に、Ｉ側におけるＬ側の巻線回路とＲ側の巻線回路を接続してＩ側のＴ字形回路を構成したものである。
【００５９】
図１（ｇ）の元となる基本構成は、図１（ｆ）である。図１（ｆ）では、Ｏ側でもＩ側でも、Ｌ側の巻線回路とＲ側の巻線回路は独立であるので、例えば、Ｏ側のＬ側の巻線回路は、一方側突極である外側突極２２において、誘導コイルによって誘導電流を生じ、コモンコイルで外側突極２２の磁化を行う。誘導コイルに流れる誘導電流は整流素子によって整流されるので、誘導電流は半波整流され、半周期は電流が流れ、半周期は電流＝０である。外側突極２２の磁化は、半周期だけ行われることになる。同様に、他方側突極である外側突極２３においても、誘導電流は半波整流され、半周期は電流が流れ、半周期は電流＝０である。外側突極２３の磁化も、半周期だけ行われる。外側突極２２が磁化される半周期と外側突極２３が磁化される半周期は、互いに位相がずれていて、おおよそ、外側突極２２が磁化されない半周期は外側突極２３が磁化される半周期に相当する。
【００６０】
図１（ｇ）は、外側突極２２に巻回されるコイルのコモンコイルと、外側突極２３に巻回されるコモンコイルとを直列接続することで、２つの半波整流された誘導電流を合成し、全波整流された誘導電流とし、Ｌ側の外側突極２２，２３の磁化期間を共に長くして、回転電機１０の出力の改善を図る。したがって、Ｔ字形回路は、Ｌ側の突極に巻回されるコモンコイルとＲ側の突極に巻回されるコモンコイルを直列接続し、これをコモンコイル部とすると、このコモンコイル部に、Ｌ側の突極に巻回される誘導コイルからの誘導電流とＲ側の突極に巻回される誘導コイルからの誘導電流が流れ込むようにする構成を取る。
【００６１】
Ｔ字形回路の構成を、図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）の上段の等価回路図は、Ｏ側のＴ字形回路５０を示し、下段の等価回路図は、Ｉ側のＴ字形回路５２を示す。Ｏ側のＴ字形回路５０とＩ側のＴ字形回路５２は対称形であるので、Ｏ側のＴ字形回路５０について説明する。
【００６２】
ここでは、一方側巻線回路の一方側コモンコイルＣLO（Ｆ）と他方側巻線回路の他方側コモンコイルＣRO（Ｆ）が直列接続されてコモンコイル部が形成される。また、一方側巻線回路の一方側誘導コイルＣLO（Ｔ）の一方端子と、一方側整流素子ＤLOのアノードＡが接続され、他方側巻線回路の他方側誘導コイルＣRO（Ｔ）の一方端子と他方側整流素子ＤROのアノードＡが接続される。そして、コモンコイル部の一方端子に一方側誘導コイルＣLO（Ｔ）の他方端子と他方側誘導コイルＣRO（Ｔ）の他方端子が接続される。つまり、一方側誘導コイルＣLO（Ｔ）と他方側誘導コイルＣRO（Ｔ）の直列接続の接続点５４にコモンコイル部の一方端子が接続される。また、コモンコイル部の他方端子に一方側整流素子ＤLOのカソードＫと他方側整流素子ＤROのカソードＫが接続される。つまり、一方側整流素子ＤLOと他方側整流素子ＤROの接続点５６にコモンコイル部の他方端子が接続される。
【００６３】
Ｔ字形というのは、２つの誘導コイルＣLO（Ｔ）とＣRO（Ｔ）の直列接続の接続点５４に２つのコモンコイルＣLO（Ｆ）とＣRO（Ｆ）の直列接続されたものが接続した形がＴ字形となるからである。Ｉ側においても、２つの誘導コイルＣLI（Ｔ）とＣRI（Ｔ）の直列接続の接続点５５に２つのコモンコイルＣLI（Ｆ）とＣRI（Ｆ）の直列接続したものが接続されて、Ｔ字形回路５２のＴ字形となる。なお、Ｏ側の２つの整流素子ＤLO，ＤROの接続点５６に対応して、Ｉ側の２つの整流素子ＤLI，ＤRIの接続点５７を示した。
【００６４】
図３（ｂ）において、誘導電流の流れる方向を矢印で示した。Ｏ側について述べると、２つのコモンコイルＣLO（Ｆ）とＣRO（Ｆ）を直列接続したコモンコイル部に、２つの誘導コイルＣLO（Ｔ）とＣRO（Ｔ）のそれぞれからの誘導電流が流れ込む。同様に、Ｉ側についても、２つのコモンコイルＣLI（Ｆ）とＣRI（Ｆ）を直列接続したコモンコイル部に、２つの誘導コイルＣLI（Ｔ）とＣRI（Ｔ）のそれぞれから誘導電流が流れ込む。これにより、Ｌ側の誘導コイルからの半波整流された誘導電流と、Ｒ側の誘導コイルからの半波整流された誘導電流が合成されて、全波整流された誘導電流となり、回転電機１０の出力の改善が行われる。
【００６５】
図４は、図１（ｈ）の詳細図で、図５は図１（ｉ）の詳細図である。この２つは、図２に示されるように、図３で説明したＯ側のＴ字形回路５０とＩ側のＴ字形回路５２を並列接続したものと直列接続したもので、整流素子の数が図３の基本構成に比べ、半分で済む。
【００６６】
図４は、図３の基本構成におけるＯ側のＴ字形回路５０とＩ側のＴ字形回路５２を並列接続したものである。図４（ａ）の結線図、（ｂ）の等価回路図に示されるように、Ｏ側の２つの整流素子ＤLO，ＤROの接続点５６と、Ｉ側の２つの整流素子ＤLO，ＤROの接続点５７が互いに接続されるが、Ｏ側の２つの誘導コイルＣLO（Ｔ）とＣRO（Ｔ）の接続点５４と、Ｉ側の２つの誘導コイルＣLI（Ｔ）とＣRI（Ｔ）の接続点５５は独立で、互いに接続されない。そして、Ｏ側の誘導コイルＣLO（Ｔ）の一方端子と、Ｉ側の誘導コイルＣLI（Ｔ）の一方端子が互いに接続され、Ｏ側の誘導コイルＣRO（Ｔ）の一方端子と、Ｉ側の誘導コイルＣRI（Ｔ）の一方端子が互いに接続される。これにより、Ｏ側のＴ字形回路５０とＩ側のＴ字形回路５２は互いに並列接続され、Ｉ側の整流素子ＤLI，ＤRIを省略できる。
【００６７】
図５は、図３の基本構成におけるＯ側のＴ字形回路５０とＩ側のＴ字形回路５２を直列接続したものである。図５（ａ）の結線図、（ｂ）の等価回路図に示されるように、Ｏ側の２つのコモンコイルＣLO（Ｆ），ＣRO（Ｆ）と、Ｉ側の２つのコモンコイルＣLI（Ｆ），ＣRI（Ｆ）が互いに直列接続されて、１つのコモンコイル部を形成する。また、Ｌ側の２つの誘導コイルＣLO（Ｔ），ＣLI（Ｔ）は互いに直列接続され、その他方端子と、Ｒ側の２つの誘導コイルＣRO（Ｔ），ＣRI（Ｔ）が互いに直列接続されたものの他方端子とが、接続点５８で互いに接続される。コモンコイル部の一方端子は接続点５８に接続され、コモンコイル部の他方端子は、２つの整流素子ＤLOのカソードＫとＤROのカソードＫの接続点５６に接続される。整流素子ＤLOのアノードＡは、Ｏ側でＬ側の誘導コイルＣLO（Ｔ）の一方端子に接続され、整流素子ＤROのアノードＡは、Ｏ側でＲ側の誘導コイルＣRO（Ｔ）の一方端子に接続される。これによりＯ側のＴ字形回路５０とＩ側のＴ字形回路５２が直列接続され、Ｉ側の整流素子ＤLI，ＤRIを省略できる。
【００６８】
図６は、図１（ｊ）の詳細図である。図６と図５とを比較すると、Ｉ側の誘導コイルＣLI（Ｔ），ＣRI（Ｔ）が省略され、代わりに、誘導コイルとコモンコイルが区別されない普通のコイルＣLI，ＣRIが用いられる。つまりＩ側の内側突極２６，２７には、巻線が連続して巻かれ、誘導コイルが省略された分、コモンコイルの巻数よりも多く巻かれる。例えば、１つの突極に巻回できる巻数を１０として、誘導コイルの巻数を３とし、コモンコイルの巻数を７とすると、普通のコイルＣLI，ＣRIの巻数はコモンコイルの巻数７より増加し、１０とできる。
【００６９】
図６では、（ｂ）に示すように、コモンコイル部は、Ｏ側のコモンコイルＣLO（Ｆ）とＩ側のコモンコイルＣRO（Ｆ）と普通のコイルＣLIとＣRIとが直列接続される。上記のように、例えば、１つの突極に巻回できる巻数を１０として、誘導コイルの巻数を３とし、コモンコイルの巻数を７とすると、図６のコモンコイル部の総巻数は、（７＋７＋１０＋１０）＝３４である。これに対し図５のコモンコイル部の総巻数は、（７＋７＋７＋７）＝２８である。コモンコイル部の突極に対する起磁力はコイルの巻数に比例すると考えると、図６の構成のコモンコイル部の起磁力は、図５の構成のコモンコイル部の起磁力の（３４／２８）＝１．２倍となる。
【００７０】
図６では、Ｉ側の誘導コイルＣLI（Ｔ），ＣRI（Ｔ）を省略したので、誘導コイルによって生成される誘導電流の大きさは、図５の場合よりも小さくなると考えられるが、普通のコイルＣLI，ＣRIによっても誘導電流は生成されるので、その差は小さい。したがって、全体で考えると、図６の構成の方が図５の構成に比べ、各突極の磁極特性が向上する。これによって、回転電機１０の出力は、図６の構成の方が図５の構成に比べ、向上する。
【００７１】
上記で説明したように、回転電機１０の出力向上の観点からは、図３の構成と、図４、図５の構成は同程度の向上で、これに比べ、図６の構成は、回転電機１０の出力が更に向上する。また、回転電機１０のコストの観点からは、図３の構成に比べ、図４から図６の構成の方がコストダウンできる。総合的には、図３の構成よりは図４または図５の構成、図４または図５の構成よりは図６の構成、の順で回転電機１０としては好ましい構成となる。
【００７２】
図７は、外側励磁コイル３２と内側励磁コイル３６の駆動回路を示す図である。外側励磁コイル３２用の駆動回路は、電源７０と、これに接続される外側ステータ１４用の三相インバータ回路７２で構成される。内側励磁コイル３６用の駆動回路は、電源７０と、これに接続される内側ステータ１６用の三相インバータ回路７４で構成される。三相インバータ回路７２，７４は、電源７０を共通にし、互いに並列関係で接続され、独立に設けられる直流交流変換回路である。これにより、外側励磁コイル３２と内側励磁コイル３６は、互いに独立に駆動制御される。駆動制御は、図示されていない車両駆動制御部によって実行される。
【００７３】
外側励磁コイル３２の極数と内側励磁コイル３６の極数は同じ数であるので、外側励磁コイル３２の極数と内側励磁コイル３６が同期して駆動される仕様であるときは、三相インバータ回路を共通にできる。図８は、共通化された三相インバータ７６と、外側励磁コイル３２、内側励磁コイル３６との接続関係を示す図である。図９は、結線関係を示すモデル図である。このように、外側励磁コイル３２の各相の一方端子が三相インバータ回路７６に接続され、外側励磁コイル３２の各相の一方端子が内側励磁コイル３６の対応する各相の他方端子に接続され、内側励磁コイル３６の各相の他方端子が互いに接続されて中性点Ｎを形成する。共通化された三相インバータ回路７６とすることで、駆動回路のコストを低減できる。
【００７４】
図１０は、回転電機１０における磁束の流れの一例を示す図である。ここでは、内側ステータ１６におけるＶ相の内側励磁コイル３６が形成する磁束の方向と、外側ステータ１４におけるＶ相の外側励磁コイル３２が形成する磁束の方向は同じである。その磁束の流れを、破線矢印で示した。磁束は、破線矢印に沿って、内側ステータ１６のＶ相の内側ステータ突極３４からこれに向かい合う環状ロータ１２の内側突極２６に入り、外側突極２２に流れてこれに向かい合う外側ステータ１４のＶ相の外側ステータ突極３０に入り、外側ステータ１４のヨーク部を経由して、外側ステータ１４のＵ相の外側ステータ突極３０に入り、以下、環状ロータ１２の外側突極２２、内側突極２６、内側ステータ１６のＵ相の内側ステータ突極３４に入り、内側ステータ１６のヨーク部を経由して再びＶ相の内側ステータ突極３４に戻るループを流れる。
【００７５】
外側ステータ１４の外側励磁コイル３２と内側ステータ１６の内側励磁コイル３６によって形成された磁束により、環状ロータ１２のＶ相の内側ロータコイル２８と外側ロータコイル２４に誘導電流が流れ、これによって、環状ロータ１２の内側突極２６と外側突極２２がそれぞれ磁化され、図１０に示す方向の磁極を形成する。環状ロータ１２に形成された磁極と、外側ステータ１４と内側ステータ１６の界磁との協働によって、環状ロータ１２は、図１０で示した実線矢印の方向に回転し、トルクを発生する。このようにして、磁石レスの回転電機１０にトルクが発生する。
【００７６】
上記構成の回転電機１０によれば、外側ステータ１４、内側ステータ１６を駆動するので、最大トルクが約１．５倍に上昇する。したがって、上昇したトルクを従来の定格値で維持するようにすると、最大電流を低減できるので、ロータコイルの銅損を低減できる。このように、回転電機１０の出力を向上させることができる。また、回転電機１０の体格を小型化できる。また、周方向に沿って隣接する突極にそれぞれ設けられるＬ側巻線回路とＲ側巻線回路を接続すること等によってダイオードの個数を減らせるので低コスト化が図れる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  （磁石レス）回転電機、１２  環状ロータ、１４  外側ステータ、１６  内側ステータ、１８  出力軸、２０  ロータヨーク部、２２，２３  外側突極、２４  外側ロータコイル、２６，２７  内側突極、２８  内側ロータコイル、３０  外側ステータ突極、３２  外側励磁コイル、３４  内側ステータ突極、３６  内側励磁コイル、３８，４０  一方側整流素子、４２，４４  一方側巻線回路、４６  誘導コイル、４８  コモンコイル、５０，５２  Ｔ字形回路、５４，５５，５６，５７，５８  接続点、７０  電源、７２，７４，７６  三相インバータ回路。
【図１】
2016073166.tif 000003
【図２】
2016073166.tif 000004
【図３】
2016073166.tif 000005
【図４】
2016073166.tif 000006
【図５】
2016073166.tif 000007
【図６】
2016073166.tif 000008
【図７】
2016073166.tif 000009
【図８】
2016073166.tif 000010
【図９】
2016073166.tif 000011
【図１０】
2016073166.tif 000012