(57)【要約】【課題】回転電機全体の構造設計上の制約を少なくして軸受電食の抑制を可能とすることである。【解決手段】回転電機６０は、ロータ軸２０に固定されるロータ１２と、ロータ１２の外周側に配置されるステータ１４と、ロータ１２とステータ１４を内部に収容するモータケース１６と、ロータ軸２０を回転自在に支持する軸受３０，４０と、ロータ軸２０の回転周波数を基準としてｎ次の周波数特性を有する不均衡磁束５０が発生するときにその不均衡磁束５０を打ち消す逆位相不均衡磁束５８を発生する逆位相不均衡磁束発生機構８０とを備える。逆位相不均衡磁束発生機構８０は、ロータ軸２０と一体に回転する第２ロータ８２と、モータケース１６に固定される第２ステータ８４と、を含み、第２ロータ８２と第２ステータ８４のいずれか一方の磁極数がｎで他方の磁極数が２ｎである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸に固定されるロータと、
ロータの外周側に所定の磁気ギャップを空けて配置されるステータと、
ロータとステータを内部に収容するモータケースと、
モータケースに固定されロータ軸を回転自在に支持する軸受と、
ロータ軸の回転周波数を基準としてｎ次の周波数特性を有する不均衡磁束がロータ軸周りに発生するときにその不均衡磁束を打ち消す逆位相不均衡磁束を発生する逆位相不均衡磁束発生機構と、
を備え、
逆位相不均衡磁束発生機構は、
ロータ軸と一体に回転する第２ロータと、
モータケースに固定される第２ステータと、
を含み、
第２ロータと第２ステータのいずれか一方の磁極数がｎで他方の磁極数が２ｎであることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
第２ロータと第２ステータの一方は、磁極として磁束発生源を有さない磁性体磁極のみを有し、他方は、磁束発生源によって形成される磁極を含むことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
第２ロータは、ｎ個の磁性体磁極を有し、
第２ステータは、少なくとも１つの永久磁石を用いて形成される２ｎ個の磁極を有することを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機において、
第２ロータは、
円環状の第２ロータコアと、
互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ロータコアに磁気的に接続されて第２ロータコアの外周側に沿って配置されるｎ個の磁性体突極と、
を有し、
第２ステータは、
円環状の第２ステータヨークと、
互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続されて第２ステータヨークの内周側に沿って配置される２ｎ個の磁極と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
第２ステータの２ｎ個の磁極は、
先端側の極性がＮ極であるｎ個の第１永久磁石と、
先端側の極性がＳ極であるｎ個の第２永久磁石と、
で構成され、
第１永久磁石と第２永久磁石とが第２ステータヨークの内周側に沿って交互に配置されることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項４に記載の回転電機において、
第２ステータの２ｎ個の磁極は、
先端側の極性が同じｎ個の永久磁石と、
ｎ個の磁性体磁極と、
で構成され、
永久磁石と磁性体磁極とが第２ステータヨークの内周側に沿って交互に配置されることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項４に記載の回転電機において、
第２ステータは、
第２ステータヨークの内周側に沿って配置される２ｎ個の磁性体磁極と、
２ｎ個の磁性体磁極に対応して所定の間隔を空けて第２ステータヨークに埋め込まれて配置される２ｎ個の永久磁石と、
を含み、
第２ステータヨークの周方向に沿って隣接して配置される永久磁石は、同じ極性側を互いに向い合わせて配置されることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項３に記載の回転電機において、
第２ロータは、
円環状の第２ロータコアと、
先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ロータコアに磁気的に接続されて第２ロータコアの外周側に沿って配置されるｎ個の磁性体突極と、
を有し、
第２ステータは、
所定の間隔を空けて互いに磁気的に分離され全体としては円環状に配置されるｎ個の分離ヨークと、
各分離ヨークごとに、先端側で所定の間隔を空け根元側で１つの分離ヨークに磁気的に接続される２個の磁極と、
を有し、
ｎ個の分離ヨークについて全体で２ｎ個となる磁極のうち、１つが永久磁石で、（２ｎ−１）個が磁性体磁極であることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項３に記載の回転電機において、
第２ロータは、
第２ステータの内周側に配置される内側部分と、
第２ステータの外周側に配置され、内側部分と磁気的に分離される外側部分と、
を有し、内側部分と外側部分とは一体となってロータ軸と共に回転し、
内側部分は、所定の間隔を空けて全体として円環状に配置されるｎ個の内側磁性体突極で構成され、
外側部分は、内側磁性体突極と（１８０度／ｎ）の周方向位相差を有して内側磁性体突極と一体となって移動回転するｎ個の外側磁性体突極で構成され、
第２ステータは、
一方端が第２ロータの内側部分に向かい合い、他方端が第２ロータの外側部分に向かい合い、所定の周方向間隔を空けて互いに磁気的に分離され全体としては円環状に配置される２ｎ個の磁極を有し、
２ｎ個の磁極のうち１つは永久磁石で、（２ｎ−１）個が磁性体磁極であることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項２に記載の回転電機において、
第２ロータは、
軸方向にＮ極とＳ極を有しロータ軸に配置される１つの永久磁石と、
永久磁石のＮ極に接続され周方向に沿って所定の間隔を空けながらＳ極の方向に延びるｎ個のＮ極側磁極と、
永久磁石のＳ極に接続され周方向に沿って所定の間隔を空けながらＮ極の方向に延びるｎ個のＳ極側磁極と、
を有し、
第２ステータは、
円環状の第２ステータヨークと、
互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続されて第２ステータヨークの内周側に沿って配置されるｎ個の磁性体磁極と、
を有することを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、ロータを支持する軸受に軸受電圧が発生し得る構造を有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機において、ロータ軸周りに不均衡な磁束分布があると、不均衡磁束の周りに誘導電圧ループが生じ、その誘導電圧によってステータに対しロータ軸を支持する軸受のステータ側とロータ軸側との間に軸受電圧が発生する。軸受電圧が高くなって絶縁破壊電圧以上になると、軸受を介したロータ軸とステータのループに誘導電流が流れる。これによって軸受に電流集中が生じジュール損失が発生する。また軸受に電食現象が生じて軸受面が損傷し、ロータ軸の回転に異音が生じ、回転負荷が重くなり、回転電機の動作に支障が生じる。
【０００３】
これを防止するため、特許文献１では、ロータ軸の軸方向に形成した中心貫通穴に導体部材を挿入し、ステータと導体部材とを短絡して軸受に誘導電流を流さない方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０１１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、ロータ軸に沿って導体部材を配置するためにロータ軸の軸方向に導体部材を通す中心貫通穴を設ける等の複雑な構造が必要となる。そのため、ロータ軸、モータケース、出力軸部等の回転電機全体の構造設計上の制約が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、回転電機全体の構造設計上の制約を少なくして軸受電食の抑制を可能とする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】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、ロータ軸に固定されるロータと、ロータの外周側に所定の磁気ギャップを空けて配置されるステータと、ロータとステータを内部に収容するモータケースと、モータケースに固定されロータ軸を回転自在に支持する軸受と、ロータ軸の回転周波数を基準としてｎ次の周波数特性を有する不均衡磁束がロータ軸周りに発生するときにその不均衡磁束を打ち消す逆位相不均衡磁束を発生する逆位相不均衡磁束発生機構と、を備え、逆位相不均衡磁束発生機構は、ロータ軸と一体に回転する第２ロータと、モータケースに固定される第２ステータと、を含み、第２ロータと第２ステータのいずれか一方の磁極数がｎで他方の磁極数が２ｎであることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る回転電機において、第２ロータと第２ステータの一方は、磁極として磁束発生源を有さない磁性体磁極のみを有し、他方は、磁束発生源によって形成される磁極を含むことが好ましい。
【０００９】
本発明に係る回転電機において、第２ロータは、ｎ個の磁性体磁極を有し、第２ステータは、少なくとも１つの永久磁石を用いて形成される２ｎ個の磁極を有することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る回転電機において、第２ロータは、円環状の第２ロータコアと、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ロータコアに磁気的に接続されて第２ロータコアの外周側に沿って配置されるｎ個の磁性体突極と、を有し、第２ステータは、円環状の第２ステータヨークと、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続されて第２ステータヨークの内周側に沿って配置される２ｎ個の磁極と、を有することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る回転電機において、第２ステータの２ｎ個の磁極は、先端側の極性がＮ極であるｎ個の第１永久磁石と、先端側の極性がＳ極であるｎ個の第２永久磁石と、で構成され、第１永久磁石と第２永久磁石とが第２ステータヨークの内周側に沿って交互に配置されることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る回転電機において、第２ステータの２ｎ個の磁極は、先端側の極性が同じｎ個の永久磁石と、ｎ個の磁性体磁極と、で構成され、永久磁石と磁性体磁極とが第２ステータヨークの内周側に沿って交互に配置されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る回転電機において、第２ステータは、第２ステータヨークの内周側に沿って配置される２ｎ個の磁性体磁極と、２ｎ個の磁性体磁極に対応して所定の間隔を空けて第２ステータヨークに埋め込まれて配置される２ｎ個の永久磁石と、を含み、第２ステータヨークの周方向に沿って隣接して配置される永久磁石は、同じ極性側を互いに向い合わせて配置されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る回転電機において、第２ロータは、円環状の第２ロータコアと、先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ロータコアに磁気的に接続されて第２ロータコアの外周側に沿って配置されるｎ個の磁性体突極と、を有し、第２ステータは、所定の間隔を空けて互いに磁気的に分離され全体としては円環状に配置されるｎ個の分離ヨークと、各分離ヨークごとに、先端側で所定の間隔を空け根元側で１つの分離ヨークに磁気的に接続される２個の磁極と、を有し、ｎ個の分離ヨークについて全体で２ｎ個となる磁極のうち、１つが永久磁石で、（２ｎ−１）個が磁性体磁極であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る回転電機において、第２ロータは、第２ステータの内周側に配置される内側部分と、第２ステータの外周側に配置され、内側部分と磁気的に分離される外側部分と、を有し、内側部分と外側部分とは一体となってロータ軸と共に回転し、内側部分は、所定の間隔を空けて全体として円環状に配置されるｎ個の内側磁性体突極で構成され、外側部分は、内側磁性体突極と（１８０度／ｎ）の周方向位相差を有して内側磁性体突極と一体となって移動回転するｎ個の外側磁性体突極で構成され、第２ステータは、一方端が第２ロータの内側部分に向かい合い、他方端が第２ロータの外側部分に向かい合い、所定の周方向間隔を空けて互いに磁気的に分離され全体としては円環状に配置される２ｎ個の磁極を有し、２ｎ個の磁極のうち１つは永久磁石で、（２ｎ−１）個が磁性体磁極であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る回転電機において、第２ロータは、軸方向にＮ極とＳ極を有しロータ軸に配置される１つの永久磁石と、永久磁石のＮ極に接続され周方向に沿って所定の間隔を空けながらＳ極の方向に延びるｎ個のＮ極側磁極と、永久磁石のＳ極に接続され周方向に沿って所定の間隔を空けながらＮ極の方向に延びるｎ個のＳ極側磁極と、を有し、第２ステータは、円環状の第２ステータヨークと、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続されて第２ステータヨークの内周側に沿って配置されるｎ個の磁性体磁極と、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る回転電機は、ロータ軸の回転周波数を基準としてｎ次の周期的不均衡磁束がロータ軸周りに発生するときにその不均衡磁束を打ち消す逆位相不均衡磁束を発生する逆位相不均衡磁束発生機構を備える。この逆位相不均衡磁束発生機構は、ロータ軸と一体に回転する第２ロータとモータケースに固定される第２ステータとを含み、第２ロータと第２ステータのいずれか一方の磁極数がｎで他方の磁極数が２ｎである。第２ロータの磁極数と第２ステータの磁極数の差はｎであるので、第２ステータに対して第２ロータが回転するときに、ｎ次の磁束が発生する。
【００１８】
本体の回転電機のロータとステータに対する第２ロータと第２ステータの配置関係の設定によって、本体の回転電機に生じるｎ次の不均衡磁束に対して、第２ロータと第２ステータによって発生するｎ次の磁束を逆位相の関係とすることができる。この逆位相の磁束は、ロータ軸周りの不均衡磁束となるので、軸受電食を生じさせる本体の回転電機のｎ次の不均衡磁束を打ち消して、軸受電食を抑制することができる。
【００１９】
また、本体の回転電機のモータケースの内部において、例えば、ステータのコイルエンドとロータ軸の間の空間に、第２ロータと第２ステータを配置するようにすれば、回転電機の外形を変更する必要がなく、回転電機全体の構造設計上の制約が少ない。
【００２０】
また、本発明に係る回転電機において、第２ロータと第２ステータの一方は、磁極として磁束発生源を有さない磁性体磁極のみを有し、他方は、磁束発生源によって形成される磁極を含むので、例えば、第２ロータと第２ステータについて励磁コイルと永久磁石とを組み合わせる方式に比べ、簡単な構造となる。
【００２１】
また、本発明に係る回転電機において、第２ロータは、磁性体で磁極を形成し、第２ステータは、少なくとも１つの永久磁石を用いて磁極を形成するので、ロータ軸と共に回転する第２ロータには永久磁石が配置されず、回転によって生じる永久磁石の飛び出しのおそれ等がなく、構造が簡単となる。
【００２２】
また、本発明に係る回転電機において、第２ロータのｎ個の磁性体突極は、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ロータコアに磁気的に接続される。同様に、第２ステータの２ｎ個の磁極は、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続される。このように、第２ロータの磁極も第２ステータの磁極も、根元側で互いに磁気的に接続される。この構成は、ロータの突極とステータの突極同士が互いに向かい合う回転電機の形式であるので、実績のある技術をそのまま用いることができる。
【００２３】
また、本発明に係る回転電機において、第２ステータは、第２ロータの磁性体突極に向かい合う極性がＮ極であるｎ個の永久磁石と第２ロータの磁性体突極に向かい合う極性がＳ極であるｎ個の永久磁石を２ｎ個の磁極とする。このように簡単な構造で、ｎ次不均衡磁束を発生することができる。
【００２４】
また、本発明に係る回転電機において、第２ステータは、円環状の第２ステータヨークの内周側に沿って配置されるｎ個の永久磁石とｎ個の磁性体磁極とで２ｎ個の磁極とする。これにより、永久磁石の数を減らすことができる。
【００２５】
また、本発明に係る回転電機において、第２ステータは、円環状の第２ステータヨークの内周側に沿って配置される２ｎ個の磁性体磁極を２ｎ個の磁極とするために、第２ステータヨークに２ｎ個の永久磁石が埋め込まれる。２ｎ個の永久磁石の配置についてこのような手段を取ることもでき、設計自由度が広がる。
【００２６】
また、本発明に係る回転電機において、第２ステータは、それぞれ２つの磁極を有するｎ個の分離ヨークを用い、合計で２ｎ個の磁極のうち、１つの磁極のみに永久磁石を用い、他の磁極には磁性体磁極を用いる。これにより、永久磁石の数を１とすることができ、永久磁石のコストを低減できる。
【００２７】
また、本発明に係る回転電機において、第２ロータは、一体となってロータ軸と共に回転する内側部分と外側部分を有し、第２ステータは第２ロータの内側部分と外側部分の間に配置される。内側部分にはｎ個の内側磁性体突極が配置され、外側部分には内側磁性体突極と（１８０度／ｎ）の周方向位相差を有しながら内側磁性体突極と一体となって移動回転するｎ個の外側磁性体突極が配置される。（１８０度／ｎ）の周方向位相差は、第２ステータに配置される２ｎ個の磁極の配置ピッチと同じであるので、第２ロータの実質的な磁極数はｎ個である。第２ステータは、互いに磁気的に分離された２ｎ個の磁極を有し、そのうちの１つのみに永久磁石を用い、他の磁極には磁性体磁極を用いる。これにより、永久磁石の数を１とすることができ、永久磁石のコストを低減できる。
【００２８】
また、本発明に係る回転電機において、第２ロータは、軸方向にＮ極とＳ極を有する１つの永久磁石をロータ軸に配置し、Ｎ極からｎ個のＮ極側磁極とＳ極からｎ個のＳ極側磁極を延ばして、２ｎ個の磁極とする。第２ステータは、ｎ個の磁性体磁極を有する。この構造は、ロータ側に磁束発生源による２ｎ個の磁極があり、ステータ側には磁束発生源を有さないｎ個の磁性体磁極がある。回転電機の構造によっては、この形式を取ることもでき、設計の自由度が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】不均衡磁束によって軸受電食が生じることを説明する図である。図１（ａ）は回転電機の全体断面図であり、（ｂ）は軸受部分の拡大図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における回転電機の構成図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における回転電機について、ｎ個の磁性体突極を有する第２ロータと、２ｎ個の永久磁石を含む第２ステータとを用いる逆位相不均衡磁束発生機構を軸方向から見た断面図である。
【図４】図３の構成の作用を示す図で、図４（ａ）〜（ｃ）は、第２ロータが回転するときの経過を示す図である。
【図５】図４の結果からｎ次の磁束が発生することを示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態における回転電機について、ｎ個の永久磁石で済む逆位相不均衡磁束発生機構の構成と作用を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、第２ロータが回転するときの経過を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態における回転電機について、第２ステータヨークに２ｎ個の永久磁石が埋め込まれる逆位相不均衡磁束発生機構の構成と作用を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、第２ロータが回転するときの経過を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態における回転電機について、１つの永久磁石で済む逆位相不均衡磁束発生機構の構成と作用を示す図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、第２ロータが回転するときの経過を示す図である。
【図９】図８の構成において発生するｎ次の磁束を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態における回転電機について、１つの永久磁石で済む逆位相不均衡磁束発生機構の他の構成とその作用を示す図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、第２ロータが回転するときの経過を示す図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態における回転電機について、磁束発生源からの２ｎ個の磁極を有する第２ロータと、ｎ個の磁性体磁極を有する第２ステータとを用いて１つの永久磁石で済む逆位相不均衡磁束発生機構の構成を示す図である。図１１（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１２】比較例として、導体部材を用いて軸受電食を防止する回転電機についての断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。以下では、回転電機がハイブリッド車両に搭載されるものとするが、これは説明のための例示であって、これ以外の用途であって回転電機が高速回転するものであれば本発明が適用される。また、回転電機として、三相５極でステータにコイルが巻回されロータに磁石が設けられる同期型回転電機を述べるが、これは説明のための例示であって、これ以外の形式であってもよい。例えば、ロータがリラクタンス型でもよく、埋め込み磁石型でもよい。極数は５極以外でもよい。また、不均衡磁束は、ロータ軸の回転周波数を基準として１５次の不均衡としたが、一般的にｎ次の不均衡としてよい。軸受は、コロと外輪と内輪で構成されるものを述べるが、潤滑油を用いてステータ側とロータ軸側との間が絶縁状態となる軸受であれば本発明が適用できる。
【００３１】
以下で述べる形状、寸法、材質等は、説明のための例示であって、回転電機の仕様等に合わせ、適宜変更が可能である。
【００３２】
最初に、回転電機において軸受電食が生じる現象について、図１を用いて説明する。図１は、一般的な回転電機１０の断面図である。図１（ａ）は全体断面図であり、（ｂ）は軸受周りの拡大図である。回転電機１０は、ハイブリッド車両に搭載される三相同期型のモータ・ジェネレータである。回転電機１０は、ロータ１２とステータ１４と、モータケース１６と、ロータ軸２０と、軸受３０，４０とを含む。
【００３３】
ロータ１２は、所定の形状に成形された複数の積層鋼板を積層して形成される円環状の磁性体部品であるロータコアに磁極を形成する複数の永久磁石を埋め込んだもので、中心にロータ軸２０と固定するための穴が設けられる。ロータコアとしては、積層鋼板に代えて、磁性粉末を一体化成形したものを用いてもよい。図１では永久磁石の図示を省略した。永久磁石は、ステータ１４に巻回されるコイルに所定の通電を行うことで発生する回転磁界と協働してトルクを発生し、これによってロータコアと一体となってロータ軸２０を回転させる。
【００３４】
ステータ１４は、円環状のステータコアと、ステータコアに巻回されるコイルとを含む。ステータコアは、ロータコアと同様に、所定の形状に成形された複数の積層鋼板を積層して形成される円環状の磁性体部品である。積層鋼板に代えて、磁性粉末を一体化成形したものを用いてもよい。図１では、ステータコアに巻回されたコイルとして、ステータコアの軸方向の両端部に突き出る部分であるコイルエンド１８を示した。
【００３５】
モータケース１６は、ステータ１４の外周側を固定しロータ軸２０の両端を軸受３０，４０で回転自在に支持し、ステータ１４の内周側に所定の磁気ギャップを空けてロータ１２を配置して収納する。かかるモータケース１６としては、適当な強度と耐熱性と耐油性とを有する金属材料を所定の形状に成形したものを用いる。金属材料としては、鋳鉄等の鉄材が用いられる。
【００３６】
ロータ軸２０は、ロータ１２の中心穴に固定配置され、ステータ１４とロータ１２の協働によってロータ１２が回転するときは、ロータ１２と一体となって回転し、トルクを出力する回転電機１０の出力軸である。
【００３７】
軸受３０，４０は、モータケース１６の軸方向両端部に設けられる軸受支持穴に配置され、ロータ軸２０の両端を回転自在に支持する転がり軸受である。軸受３０，４０の構造は同じであるので、軸受３０に代表させ、図１（ｂ）に軸受３０周りの拡大図を示した。軸受３０は、ステータ１４に固定される外輪３２と、ロータ軸２０に固定される内輪３４と、内輪３４の内側の軸受面と内輪３４の外側の軸受面によって転がり自在に支持される円筒形のコロ３６とを含んで構成される。コロ３６の外周面と、コロ３６が転がる内輪３４の軸受面及び外輪３２の軸受面には潤滑油が供給され、コロ３６の回転によって絶縁膜である油膜３８が形成される。
【００３８】
図１（ａ）の不均衡磁束５０は、ロータ軸２０の周りについて不均衡な分布をする磁束である。不均衡磁束５０が生じる理由としては、ロータ軸２０に対してロータ１２とステータ１４が完全な軸対称でない機械的な非対称性が考えられる。例えば、軸受３０，４０の不均一摩耗等によるものも含まれる。もう１つは、ロータ軸２０に対して、磁束の流れが完全な軸対称でない磁気的非対称性が考えられる。ハイブリッド車両では、回転電機が高速回転することが多く、その軸受電食は、磁気的非対称性による不均衡磁束の高周波変動によることが主原因と考えられる。
【００３９】
図１（ａ）に、回転電機１０の長手方向をＸ方向として示した。Ｘ方向はロータ軸２０の延びる方向である。不均衡磁束５０の磁束φはＸ軸周りに円環状に流れる。図１（ａ）に磁束φの流れる方向をφ方向として示した。θ方向は、右ねじがθ方向に切られているとしてその進む方向が＋Ｘの方向となる回転方向である。不均衡磁束５０が変動するとき、不均衡磁束５０の変動を打ち消すように誘導電圧ＶIが生じる。電流の流れるパスがあると誘導電圧ＶIの正負の方向に従って誘導電流ＩIが流れる。誘導電流ＩIの流れる方向は、磁束φの周りに円環状に生じ、磁束φを打ち消す逆磁束を発生する方向である。図１（ａ）に示すように、誘導電流ＩIの流れる方向は、円環状の磁束φの中心軸側であるロータ軸２０の側で＋Ｘから−Ｘへ向かう方向であり、円環状の磁束φの外側であるモータケース１６側で−Ｘから＋Ｘへ向かう方向である。
【００４０】
誘導電流ＩIが流れるパスとしては、ステータ１４が固定されるモータケース１６−軸受３０−ロータ軸２０−軸受４０−モータケース１６がある。図１（ｂ）に示すように、油膜３８が存在し、その膜厚が有する絶縁破壊電圧Ｖ0よりも誘導電圧ＶIが低い間は、軸受３０は外輪３２とコロ３６、コロ３６と内輪３４の間が絶縁されているので、上記パスに誘導電流ＩIは流れず外輪３２と外輪３２の間に誘導電圧ＶIが生じる。外輪３２はモータケース１６に接続され、内輪３４はロータ軸２０に接続されるので、モータケース１６とロータ軸２０との間に電圧差が生じるときに軸受３０にも電圧差が生じる。軸受に生じる電圧差を軸受電圧と呼ぶと、軸受電圧は誘導電圧ＶIと同じものである。以下では、場合によって誘導電圧ＶIを軸受電圧ＶIと言い換える。
【００４１】
軸受電圧ＶIが油膜３８の絶縁破壊電圧Ｖ0以上になると、場合によってスパーク５６等が生じ、外輪３２−コロ３６−内輪３４の間が導通し、誘導電流ＩIが流れる。このときは、絶縁破壊電圧Ｖ0以上となった部分等に電流集中が生じジュール損失が発生する。また外輪３２や内輪３４に電食現象が生じて軸受面が損傷し、ロータ軸２０の回転に異音が生じ、回転負荷が重くなり、回転電機１０の動作に支障が生じる。
【００４２】
以上が回転電機１０において軸受電食が生じる現象の説明である。軸受電食が生じない方法として、特許文献１（図１２参照）では、ロータ軸２０に対し平行に導体部材を配置し、導体部材とモータケース１６とでループ状の導体パスを形成し、そこに誘導電流ＩIを流す。軸受３０を経由するパスよりも導体部材を経由するパスの方が低い抵抗値となるようにすれば、軸受３０に誘導電流ＩIが流れず軸受電食は生じない。この方法を採用するには、ロータ軸に沿って導体部材を配置するためにロータ軸の軸方向に導体部材を通す中心貫通穴を設ける等の複雑な構造が必要となる。そのため、ロータ軸、モータケース、出力軸部等の回転電機全体の構造設計上の制約が生じる。
【００４３】
図２は、回転電機全体の構造設計上の制約を少なくして軸受電食の発生を抑制することができる回転電機６０の構成を示す図である。回転電機６０は、図１の回転電機１０と比べて、逆位相不均衡磁束発生機構８０を有する点が相違する。逆位相不均衡磁束発生機構８０は、ロータ軸２０周りの不均衡磁束５０を打ち消す逆位相不均衡磁束５８を発生する機構である。
【００４４】
不均衡磁束５０の周波数と振幅と位相は、回転電機６０の構造とその動作条件が分かれば、シミュレーション等で予め知ることができる。回転電機６０が三相５極の同期型回転電機の場合は、ロータ軸２０の回転周波数を基準として、１５次の周波数変動が支配的である。以下では、不均衡磁束５０の周波数特性について、回転電機６０のロータ軸２０の回転周波数を基準としてｎ次の周波数特性とする。逆位相不均衡磁束発生機構８０は、回転電機６０の不均衡磁束５０のｎ次の周波数特性と同じ周波数、同じ振幅で、位相が互いに逆位相となる磁束を発生する。逆位相不均衡磁束発生機構８０によって発生された磁束は、不均衡磁束５０と同様に、モータケース１６とロータ軸２０のループを流れ、不均衡磁束５０を打ち消す逆位相不均衡磁束５８となる。
【００４５】
逆位相不均衡磁束発生機構８０は、ロータ軸２０と一体に回転する第２ロータ８２と、モータケース１６に固定される第２ステータ８４とで構成される。図２に示されるように、回転電機６０において、ステータ１４に巻回される巻線コイルがステータ１４の軸方向に突き出るコイルエンド１８のために、ロータ１２の軸方向端部及びステータ１４の軸方向端部と、モータケース１６の軸方向端部の内壁との間に空間が形成される。この空間の軸方向に沿った寸法は、コイルエンド１８の軸方向寸法とほぼ同じである。この空間を利用して、第２ロータ８２と第２ステータ８４が配置される。したがって、回転電機６０の外形は、逆位相不均衡磁束発生機構８０の配置の有無によって大きくなることはない。
【００４６】
図３は、逆位相不均衡磁束発生機構８０を軸方向から見た断面図である。ここでは、ｎ次を１５次とする。逆位相不均衡磁束発生機構８０は、ｎ個の突極を有する第２ロータ８２と、２ｎ個の永久磁石を有する第２ステータ８４を組み合わせたもので、一般的な回転電機でよく用いられる形式と同じである。したがって、第２ロータ８２はロータ軸２０に固定され、第２ステータ８４はモータケース１６に固定され、第２ロータ８２の外周側である突極先端側と所定の磁気ギャップを空けて永久磁石の先端が配置される。
【００４７】
第２ロータ８２は、ロータ軸２０に固定するための中心穴を有する円環状の第２ロータコア９０と、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ロータコア９０に磁気的に接続されて第２ロータコア９０の外周側に沿って配置されるｎ＝１５個の磁性体突極９２を有する。所定の隙間とは、周方向に沿って隣接する磁性体突極９２の間で磁気的干渉が生じない程度の隙間である。磁性体突極９２とは、磁束発生源を有さない磁性体磁極であるが、第２ロータコア９０と同じ材質で第２ロータコア９０と一体となって第２ロータコア９０の外周側に突出する。１５個の磁性体突極９２は、ｎ＝１５個の磁極となる。したがって、ロータ軸２０周りの角度で示す第２ロータ８２の磁極ピッチθRは、３６０度／ｎ＝（３６０度／１５）＝２４度である。
【００４８】
第２ステータ８４は、モータケース１６に固定される円環状の第２ステータヨーク１００と、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続されて第２ステータヨークの内周側に沿って配置される２ｎ＝３０個の永久磁石を有する。所定の隙間とは、周方向に沿って隣接する永久磁石の間で磁気的干渉が生じない程度の隙間である。
【００４９】
２ｎ＝３０個の永久磁石は、第２ロータ８２の磁性体突極９２に向かい合う極性がＮ極であるｎ＝１５個の第１永久磁石１０２と、第２ロータ８２の磁性体突極９２に向かい合う極性がＳ極であるｎ＝１５個の第２永久磁石１０４とで構成される。第１永久磁石１０２と第２永久磁石１０４は、第２ステータヨーク１００の内周側に沿って交互に配置される。ｎ＝１５個の第１永久磁石１０２と、ｎ＝１５個の第２永久磁石１０４は、第２ステータ８４において磁束発生源を用いたｎ＝３０の磁極となる。したがって、ロータ軸２０周りの角度で示す第２ステータ８４の磁極ピッチθSは、（３６０度／２ｎ）＝（３６０度／３０）＝１２度である。
【００５０】
図３に示す逆位相不均衡磁束発生機構８０の作用について図４を用いて説明する。図４は、図３のＡの部分を抜き出して直線的に展開して示す図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、第２ロータ８２が白抜矢印の方向に移動したときの時間的経過に従って磁束の流れの変化を示す図である。図４の白抜矢印の方向は、図３の紙面上での第２ロータ８２の回転方向が反時計方向であることに対応する。図４（ａ）は、図３の状態を示す図で、これを基準として、（ｂ）は第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動したときを示す図であり、（ｃ）は第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動したときを示す図である。
【００５１】
これらの図で、第２ステータ８４については、３つの第１永久磁石１０２ａ，１０２ｃ，１０２ｅと、２つの第２永久磁石１０４ｂ，１０４ｄが示される。第２ロータ８２については、４つの磁性体突極９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄが白抜矢印の方向に順次移動することが示される。
【００５２】
図４（ａ）の基準状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と同じである。図４（ｃ）において、第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ａ，９２ｂ，９２ｃを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と反対方向である。その中間の図４（ｂ）において、第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃでは磁束が打ち消し合い、流れる磁束はない。
【００５３】
図５は、図４の結果をまとめた図である。横軸は角度θ、縦軸は第２ロータ８２を流れる磁束の大きさである。図４（ａ）の角度をθ＝０度とすると、ここで磁束は反時計方向に最大の大きさとなり、（ｂ）の角度θR／４では磁束＝０となり、（ｃ）の角度θR／２で磁束は時計方向に最大の大きさとなる。この変化は正弦波状であり、一周期がθR＝（３６０度／ｎ）となる。つまり、図３の構成によって発生する磁束は、ロータ軸２０の回転周波数を基準として、ｎ次の周波数特性を有する。
【００５４】
このように、図３の構成の逆位相不均衡磁束発生機構８０は、回転電機６０の不均衡磁束５０と同じｎ次の周波数特性を有する磁束を発生する。ここで、逆位相不均衡磁束発生機構８０によって発生した磁束の振幅を回転電機６０の不均衡磁束５０の振幅と同じとなるように第２ロータ８２と第２ステータ８４の磁気特性を設定する。また、逆位相不均衡磁束発生機構８０によって発生した磁束の位相を回転電機６０の不均衡磁束５０の逆位相と同じとなるようにロータ軸２０に対する第２ロータ８２と第２ステータ８４の取付位相を調整する。このようにすることで、逆位相不均衡磁束発生機構８０によって発生した磁束を、回転電機６０の不均衡磁束５０を打ち消す逆位相不均衡磁束５８とできる。
【００５５】
上記では、第２ステータ８４の２ｎ個の磁極を２ｎ個の永久磁石で構成した。磁極として永久磁石の他に、磁束発生源を有さない磁性体を磁極として用いれば永久磁石の数を少なくすることができる。磁束発生源の例は、永久磁石、コイル巻線等である。磁束発生源を有さない磁性体で形成される磁極は磁性体磁極である。
【００５６】
図６は、第２ステータ８４の２ｎ個の磁極をｎ個の永久磁石とｎ個の磁性体磁極で構成した逆位相不均衡磁束発生機構８１の構成とその作用を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）に対応する図で、図６（ａ）は基準状態を示し、（ｂ）は第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態を示し、（ｃ）は第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態を示す。
【００５７】
図６の各図に示されるように、第２ステータ８４は、第２ロータ８２の磁性体突極９２にＮ極が向かい合うｎ個の第１永久磁石１０２と、第２ロータ８２の磁性体突極９２に向かい合うｎ個の磁性体磁極１０６とが、円環状の第２ステータヨーク１００の内周側に沿って交互に配置される。磁性体磁極１０６は、第２ステータヨーク１００と同じ材質で形成され、第２ステータヨーク１００と別体であるが、第２ステータヨーク１００と一体で形成してもよい。図６の各図では、３つの第１永久磁石１０２ａ，１０２ｃ，１０２ｅと、２つの磁性体磁極１０６ｂ，１０６ｄが示される。
【００５８】
矢印で示す磁束の流れを見ると、図６（ａ）の基準状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と同じである。図６（ｃ）において、第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ａ，９２ｂ，９２ｃを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と反対方向である。その中間の図６（ｂ）において、第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃでは磁束が打ち消し合い、流れる磁束はない。
【００５９】
図６の各図における磁束の流れは、図４の各図における磁束の流れと全く同じであるので、図４の第２永久磁石１０４を磁性体磁極１０６に置き換えても、図４と同じ作用効果を発揮する。このように、逆位相不均衡磁束発生機構８１は、永久磁石の数を半分にしながら、ｎ次の逆位相不均衡磁束５８を生じさせる。なお、上記では、ｎ個の永久磁石を第１永久磁石１０２としたが、これをｎ個の第２永久磁石１０４としてもよい。
【００６０】
上記では、第２ステータヨーク１００は円環状の磁性体であり、磁束発生源である永久磁石は、第２ロータ８２に向かい合うように第２ステータヨーク１００の内周側に突出して配置するものとした。図７は、２ｎ個の永久磁石を第２ステータヨーク１００に埋め込み、第２ステータヨーク１００の内周側に突出して第２ロータ８２に向かい合う２ｎ個の磁極を全て磁性体磁極とする構成の逆位相不均衡磁束発生機構８３を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）と図６（ａ）〜（ｃ）に対応する図で、図７（ａ）は基準状態を示し、（ｂ）は第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態を示し、（ｃ）は第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態を示す。
【００６１】
図７の各図に示されるように、第２ステータ８４は、第２ロータ８２の磁性体突極９２に向かい合う２ｎ個の磁性体磁極１０６が円環状の第２ステータヨーク１００に周方向に沿って配置され、第２ステータヨーク１００における各磁性体磁極１０６の根元に２ｎ個の永久磁石が２ｎ個の磁性体磁極１０６に対応して互いに所定の間隔を空けて埋め込まれる。２ｎ個の永久磁石は、周方向に沿った極性の向きが互いに反対であるｎ個の第３永久磁石１０８と、ｎ個の第４永久磁石１１０で構成され、第３永久磁石１０８と第４永久磁石１１０が第２ステータヨーク１００の周方向に沿って交互に配置される。すなわち、第２ステータヨーク１００の周方向に沿って隣接して配置される永久磁石は、同じ極性側を互いに向い合わせて配置される。
【００６２】
図７の各図では、３つの第３永久磁石１０８ｂ，１０８ｄ，１０８ｆと、３つの第４永久磁石１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅと、５つの磁性体磁極１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅが示される。磁性体磁極１０６ａ，１０６ｂの根元の間にＮ極を磁性体磁極１０６ａの側に向けＳ極を磁性体磁極１０６ｂの側に向けて第３永久磁石１０８ｂが配置される。磁性体磁極１０６ｂ，１０６ｃの根元の間にＳ極を磁性体磁極１０６ｂの側に向けＮ極を磁性体磁極１０６ｃの側に向けて第４永久磁石１１０ｃが配置される。磁性体磁極１０６ｃ，１０６ｄの根元の間にＮ極を磁性体磁極１０６ｃの側に向けＳ極を磁性体磁極１０６ｄの側に向けて第３永久磁石１０８ｄが配置される。以下同様の配置が繰り返され、各磁性体磁極１０６の根元にはそれぞれ第３永久磁石１０８と第４永久磁石１１０とが同じ極性で向かい合って配置される。
【００６３】
矢印で示す磁束の流れを見ると、図７（ａ）の基準状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と同じである。図７（ｃ）において、第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ａ，９２ｂ，９２ｃを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と反対方向である。その中間の図７（ｂ）において、第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃでは磁束が打ち消し合い、流れる磁束はない。
【００６４】
図７の各図における磁束の流れは、図４、図６の各図における磁束の流れと全く同じであるので、第２ステータヨーク１００に磁束発生源である永久磁石を埋め込んでも、図４、図６と同じ作用効果を発揮する。このように、逆位相不均衡磁束発生機構８３は、第２ステータヨーク１００に磁束発生源としての２ｎ個の永久磁石を埋め込み、第２ロータ８２に向かい合う２ｎ個の磁極をすべて磁性体磁極１０６として、ｎ次の逆位相不均衡磁束５８を生じさせる。
【００６５】
次に、１つの永久磁石を用いて構成される逆位相不均衡磁束発生機構の例を図８、図１０、図１１に示す。
【００６６】
図８の逆位相不均衡磁束発生機構８６は、第２ステータ８４における第２ステータヨーク１００を円環状に一体化せずに、所定の間隔を空けて互いに磁気的に分離され全体としては円環状に配置されるｎ個の分離ヨーク１１２で構成する。「磁気的に分離」とは、各分離ヨーク１１２は磁気的に接続されてなく、異なる分離ヨーク１１２の間では磁束が流れないことである。「全体としては円環状に配置」とは、例えば円環状の非磁性体に、ｎ個の分離ヨーク１１２がθRの角度ピッチで配置されることである。なお、第２ロータ８２は、図４、図６、図７と同様にｎ個の磁性体突極９２を有する。
【００６７】
各分離ヨーク１１２には、先端側で所定の間隔を空け根元側で１つの分離ヨークに磁気的に接続される２個の磁極が設けられる。ｎ個の分離ヨーク１１２の全体では２ｎ個の磁極があるが、そのうち、１つが永久磁石で、（２ｎ−１）個が磁性体磁極である。
【００６８】
図８の各図では、３つの分離ヨーク１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃが示される。このうち、分離ヨーク１１２ｂには、１つの第１永久磁石１０２ｃと、１つの磁性体磁極１０６ｂが第２ロータ８２に向かい合うように設けられる。外の分離ヨーク１１２ｃには、２つの磁性体磁極１０６ｄ，１０６ｅが第２ロータ８２に向かい合うように設けられる。なお、分離ヨーク１１２ａにも２つの磁性体磁極が第２ロータ８２に向かい合うように設けられるが、図８の各図では磁性体磁極１０６ａのみが図示されている。
【００６９】
矢印で示す磁束の流れを見ると、図８（ａ）の基準状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と同じである。図８（ｃ）において、第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂにのみ磁束が流れ、他の磁性体突極９２ａ，９２ｃには磁束が流れない。したがって、第２ロータ８２において周方向に磁束が流れない状態となる。その中間の図８（ｂ）において、第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の磁性体突極９２ｂ，９２ｂにおいて少ない磁束が流れる。したがって、第２ロータ８２において周方向に少ない磁束が流れる。図８（ｄ）は第２ロータ８２が３θR／４だけ回転移動した状態であるが、図８（ｂ）と同様に第２ロータ８２の磁性体突極９２ａ，９２ｂ，９２ｃにおいて少ない磁束が流れ、したがって、第２ロータ８２において周方向に少ない磁束が流れる。
【００７０】
このように、図８の構成においては、図８（ａ）の状態で第２ロータ８２に発生する磁束が最大となり、（ｂ）の第２ロータ８２がθR／４回転移動した状態では発生する磁束が少なくなり、（ｃ）の第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態で第２ロータ８２に発生する磁束がゼロとなる。図９は、図８の結果をまとめたもので図５に対応する図である。横軸は角度θ、縦軸は第２ロータ８２を流れる磁束の大きさである。図８（ａ）の角度をθ＝０度とすると、ここで磁束は反時計方向に最大の大きさとなり、（ｂ）の角度θR／４では磁束が少なくなり、（ｃ）の角度θR／２で磁束は最小値のゼロとなる。
【００７１】
これを図５と比較すると、図５に比べ、ｎ次の周波数特性を有するが、発生する磁束が多い方に全体的にシフトしている。すなわち、図８の構成では、図４，６，７の構成に比較して、直流成分の磁束が発生している。直流成分の磁束は、誘導電圧を生じないため、軸受電食等を生じさせない。このように、図８の逆位相不均衡磁束発生機構８６は、図４，６，７の構成と同様に、ロータ軸２０の回転周波数を基準として、ｎ次の周波数特性を有する。
【００７２】
したがって、第２ステータ８４において第２ステータヨーク１００をｎ個の分離ヨーク１１２で構成しても、図４、図６、図７と同じ作用効果を発揮する。このように、逆位相不均衡磁束発生機構８６は、第２ステータヨーク１００に磁束発生源として１個の永久磁石を用い、（２ｎ−１）個の磁極を磁性体磁極１０６として、ｎ次の逆位相不均衡磁束５８を生じさせる。なお、上記では、１個の永久磁石を第１永久磁石１０２としたが、これを１個の第２永久磁石１０４としてもよい。
【００７３】
図１０の逆位相不均衡磁束発生機構８７は、第２ロータ８２として、第２ステータ８４の内周側に配置される内側部分と、第２ステータ８４の外周側に配置され、内側部分と磁気的に分離される外側部分とを有し、内側部分と外側部分とは一体となってロータ軸２０と共に回転する構成を取る。第２ロータ８２の内側部分は、所定の間隔を空けて全体として円環状に配置されるｎ個の内側磁性体突極９４で構成され、外側部分は、内側磁性体突極９４と（１８０度／ｎ）の周方向位相差を有して内側磁性体突極９４と一体となって移動回転するｎ個の外側磁性体突極９６で構成される。
【００７４】
第２ステータ８４は、２ｎ個の磁極を有し、そのうち、１つが永久磁石で、（２ｎ−１）個が磁性体磁極である。このことは図８と同じであるが、図８の第２ステータ８４と異なり、２ｎ個の磁極は所定の周方向間隔を空けて互いに磁気的に分離され全体としては円環状に配置される。
【００７５】
図１０の各図では、第２ロータ８２として、４つの内側磁性体突極９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄと、３つの外側磁性体突極９６ａ，９６ｂ，９６ｃが示される。各内側磁性体突極９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄは、図４の第２ロータ８２の４個の磁性体突極９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄと同じ配置であるが、各外側磁性体突極９６ａ，９６ｂ，９６ｃは、各内側磁性体突極９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄに対して（３６０度／２ｎ）＝（１８０度／ｎ）の周方向位相差を付けて配置される。
【００７６】
図１０の各図では、第２ステータ８４として、１つの永久磁石１０２ｃと４つの磁性体磁極１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｄ，１０６ｅが示される。第２ステータ８４のこの構成は、図８において、第２ステータヨーク１００の内周側に非磁性体を介して１つの永久磁石１０２と（２ｎ−１）の磁性体磁極１０６を配置したものに相当する。第２ステータヨーク１００を省略して円環状の非磁性体リングに１つの永久磁石１０２と（２ｎ−１）の磁性体磁極１０６を取付けてもよい。
【００７７】
矢印で示す磁束の流れを見ると、図１０（ａ）の基準状態では、第２ロータ８２の内側磁性体突極９４ｂ，９４ｃ，９４ｄを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と同じである。外側磁性体突極９６ａ，９６ｂ，９６ｃを流れる磁束の方向も、白抜矢印の移動方向と同じである。図１０（ｃ）において、第２ロータ８２がθR／２だけ回転移動した状態では、第２ロータ８２の内側磁性体突極９４ａ，９４ｂ，９４ｃを流れる磁束の方向は、白抜矢印の移動方向と反対方向である。外側磁性体突極９６ａ，９６ｂ，９６ｃを流れる磁束の方向も、白抜矢印の移動方向と反対方向である。その中間の図１０（ｂ）において、第２ロータ８２がθR／４だけ回転移動した状態では、永久磁石１０２ｃが一部懸っている内側磁性体突極９４ｂ，９４ｃに少ない磁束が流れるが、永久磁石１０２ｃから離れた他の内側磁性体突極には磁束が流れない。したがって、第２ロータ８２の周方向に流れる磁束はゼロである。図１０（ｄ）において、第２ロータ８２が３θR／４だけ回転移動した状態も図１０（ｂ）と同様に、第２ロータ８２の周方向に流れる磁束はゼロである。
【００７８】
図１０の各図における第２ロータ８２における磁束の流れは、図５で説明した発生する磁束と同じように、θ＝０でＣＣＷ方向の最大値を取り、θ＝θR／４で磁束＝０となり、θ＝θR／２でＣＷ方向の最大値を取り、図４，６，７の構成と同様に、ロータ軸２０の回転周波数を基準として、ｎ次の周波数特性を有する。このことは、内側磁性体突極９４の磁束の流れ方と外側磁性体突極９６の磁束の流れ方において全く同じである。したがって、図１０の構成において第２ステータ８４に対する第２ロータの実質的な磁極数はｎ個である。これらのことから、第２ロータ８２を第２ステータ８４の両側に配置される内側部分と外側部分に分ける構成でも、図４、図６、図７、図８と同じ作用効果を発揮する。このように、逆位相不均衡磁束発生機構８７は、第２ステータ８４に磁束発生源として１個の永久磁石１０２を用い、（２ｎ−１）個の磁極を磁性体磁極１０６として、ｎ次の逆位相不均衡磁束５８を生じさせる。なお、上記では、１個の永久磁石を第１永久磁石１０２としたが、これを１個の第２永久磁石１０４としてもよい。
【００７９】
上記では、ステータ側に磁束発生源としての永久磁石による２ｎ個の磁極があり、ロータ側には磁束発生源を有さないｎ個の磁性体磁極があるものとした。磁束発生源としては永久磁石の他に、励磁コイルを用いてもよい。また、ロータ側に磁束発生源による磁極を設け、ステータ側に磁性体磁極を設けてもよい。また、ステータ側の磁極数をｎとし、ロータ側の磁極数を２ｎとしてもよい。
【００８０】
図１１に示す逆位相不均衡磁束発生機構８８は、ロータ側に１個の永久磁石を設け、それによる２ｎ個の磁極を形成し、ステータ側にｎ個の磁性体磁極を設ける例を示す図である。図１１（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。なお、図１０まではｎ＝１５として説明したが、図１１ではｎ＝６に簡略化したモデル図を示した。図１１の構成は、一般的にポールコア構造と呼ばれ大型磁石を用いるときに適した回転電機の構成と同じである。
【００８１】
図１１の各図において、第２ロータ８２は、軸方向にＮ極とＳ極を有しロータ軸２０に配置される１つの永久磁石１２０と、永久磁石１２０のＮ極に接続されるＮ極側コア１２２と、周方向に沿って所定の間隔を空けながらＮ極側コア１２２からＳ極の方向に延びるｎ個のＮ極側磁極１２４と、永久磁石１２０のＳ極に接続されるＳ極側コア１２６と、周方向に沿って所定の間隔を空けながらＳ極側コア１２６からＮ極の方向に延びるｎ個のＳ極側磁極１２８とを有する。第２ステータ８４は、図示されていない円環状の第２ステータヨークと、互いに先端側で所定の間隔を空け根元側で第２ステータヨークに磁気的に接続されて第２ステータヨークの内周側に沿って配置されるｎ個の磁性体磁極１０６とを有する。
【００８２】
この構成は、図４における第２ロータ８２を図１１における第２ステータに、図４における第２ステータ８４を図１１における第２ロータにそれぞれ置き換えたものに相当する。したがって、図４の第２ロータ８２と第２ステータ８４との間の移動回転関係を相対的なものとすれば、図４の作用効果と同様に、図１１の第２ステータに流れる磁束は、図５と同様にロータ軸２０の回転周波数を基準としてｎ次の周波数特性を有する磁束となる。これによって、逆位相不均衡磁束発生機構８８は、ｎ次の逆位相不均衡磁束５８を生じさせることができる。
【００８３】
上記構成の作用効果を従来技術と比較して以下に説明する。比較する従来技術は、図１で説明した回転電機１０と、特許文献１で述べられている回転電機５９である。特許文献１の回転電機５９の構造を図１２に示す。回転電機５９は、図１の回転電機１０と比べて、次の点で相違する。
【００８４】
すなわち、ロータ軸６２の軸方向に沿って導体部材６６が配置される。導体部材６６は、ロータ軸６２においてその軸方向に沿って中心貫通穴６４を設け、その中に配置される。導体部材６６が回転するロータ軸６２に接触しないように、中心貫通穴６４の内径は導体部材６６の外径よりも小さく設定される。かかる導体部材６６には、高い導電率を有する金属材料の棒材を用いる。例えば、鉄、アルミニウム、銅等の棒材が用いられる。
【００８５】
導体部材６６の一端側は、モータケース１６の一端側から延びる一端部材７２に電気的に接続される。なお、ロータ軸６２のトルク出力を取り出す出力軸部７０がこの一端側の内側に設けられる。導体部材６６の他端側は、モータケース１６の他端側に設けられる他端部材７４に接続される。これによって、モータケース１６を介したステータ１４と導体部材６６とで常時ループ状の導体パス８５が形成される。軸受３０，４０を経由するパスよりも導体部材６６を経由するパスの方が低い抵抗値となるようにすれば、導体部材６６とモータケース１６が常時短絡状態であるので、軸受３０，４０には誘導電流ＩIが流れない。これによって図１の回転電機１０で生じる軸受電食を防止できる。
【００８６】
回転電機５９においては、ロータ軸６２に沿って導体部材６６を配置するためにロータ軸の軸方向に導体部材６６を通す中心貫通穴６４を設け、また、モータケース１６の外側に一端部材７２、他端部材７４等を設ける等の複雑な構造が必要となる。そのため、ロータ軸６２、モータケース１６、出力軸部７０等の回転電機全体の構造設計上の制約が生じ、回転電機５９の外形が図１の回転電機１０よりも大型になる。本発明に係る図２の構成によれば、導体部材６６を用いないので、図１の回転電機１０の外形とほぼ同じとでき、かつ、不均衡磁束５０を打ち消すので、軸受電食の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０，５９，６０  回転電機、１２  ロータ、１４  ステータ、１６  モータケース、１８  コイルエンド、２０，６２  ロータ軸、３０，４０  軸受、３２  外輪、３４  内輪、３６  コロ、３８  油膜、５０  不均衡磁束、５６  スパーク、５８  逆位相不均衡磁束、６４  中心貫通穴、６６  導体部材、７０  出力軸部、７２  一端部材、７４  他端部材、８０，８１，８３，８６，８７，８８  逆位相不均衡磁束発生機構、８２  第２ロータ、８４  第２ステータ、８５  導体パス、９０  第２ロータコア、９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ  磁性体突極、９４，９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ  内側磁性体突極、９６，９６ａ，９６ｂ，９６ｃ  外側磁性体突極、１００  第２ステータヨーク、１０２，１０２ａ，１０２ｃ，１０２ｅ，１０４，１０４ｂ，１０４ｄ，１０８，１０８ｂ，１０８ｄ，１０８ｆ，１１０，１１０ａ，１１０ｃ，１１０ｅ，１２０  永久磁石、１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ  磁性体磁極、１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ  分離ヨーク、１２２  Ｎ極側コア、１２４  Ｎ極側磁極、１２６  Ｓ極側コア、１２８  Ｓ極側磁極。
【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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