(57)【要約】      （修正有）【課題】誘起電圧の位相制御により回転速度範囲の広い磁石励磁回転電機を実現する。【解決手段】電機子を３分割して第一電機子１６、第二電機子１５、第三電機子１７とし、二つの電機子を周方向に変位可能に構成し、回転電機装置の出力に応じて第一電機子１６、第二電機子１５の周方向間隔、第二電機子１５、第三電機子１７の周方向間隔をそれぞれ電気角にしてゼロから１８０度の範囲内で変えて電機子コイル１８、１９、１ａに誘起される電圧が制御される。【選択図】図１
2016010182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと，一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置であって，電機子は第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割されてそれぞれの電機子コイルが各相毎に直列に接続され，三分割された電機子の内少なくとも二つの電機子が周方向に変位可能に構成されて第二電機子が第一電機子，第三電機子の周方向中間に位置するよう構成され，回転電機装置の出力に応じて第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔をそれぞれ電気角にしてゼロから１８０度の範囲内で変えて電機子コイルに誘起される電圧が制御される事を特徴とする回転電機システム
【請求項２】
請求項１記載の回転電機システムに於いて，第一電機子，第三電機子の何れか一方が第二電機子に対して周方向に変位圧力を受けると，他方は第二電機子に対して逆の周方向に変位圧力を受けるよう第一電機子と第二電機子と第三電機子とが機械的に結合されている事を特徴とする回転電機システム
【請求項３】
請求項２記載の回転電機システムに於いて，第二電機子はハウジングに固定され，第一電機子，第三電機子の何れかが周方向に変位されると他は第二電機子に対して逆の周方向に変位される事を特徴とする回転電機システム
【請求項４】
請求項２記載の回転電機システムに於いて，第一電機子がハウジングに固定され，第二電機子，第三電機子が同じ周方向に変位される事を特徴とする回転電機システム
【請求項５】
請求項２記載の回転電機システムに於いて，第一電機子がハウジングに固定され，第一電機子に対して第二電機子，第三電機子が回転子の回転方向と逆方向の領域で変位制御される事を特徴とする回転電機システム
【請求項６】
請求項１記載の回転電機システムに於いて，第一電機子，第三電機子それぞれの軸方向長さが第二電機子の軸方向長さの半分に構成されている事を特徴とする回転電機システム
【請求項７】
請求項１記載の回転電機システムに於いて，第一電機子，第三電機子それぞれの軸方向長さの和以下に第二電機子の軸方向長さが構成されている事を特徴とする回転電機システム
【請求項８】
請求項１記載の回転電機システムに於いて，回転子に負荷を接続すると共に電機子コイルに駆動回路を接続し，第一電機子，第二電機子，第三電機子の何れかの電機子の周方向位置を変える際に当該電機子から回転子への回転駆動力が大となるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用が当該電機子の変位に利用される事を特徴とする回転電機システム
【請求項９】
請求項１記載の回転電機システムに於いて，第二電機子がハウジングに固定され，第二電機子に対して第一電機子，第三電機子が互いに逆の周方向に変位される構成であって，更に駆動回路が電機子コイルに接続され，第一電機子，第三電機子を第二電機子に対して変位させる際に駆動回路は第一電機子，第三電機子から互いに逆方向の回転駆動力が回転子に印可されるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用を第一電機子，第三電機子の変位に利用する事を特徴とする回転電機システム
【請求項１０】
請求項１から請求項９記載の何れかの回転電機システムに於いて，更に制御装置を有し，電機子コイルへの供給電流を入力とし，回転駆動力を出力とする回転電機システムであって，制御装置は，第二電機子と回転子との相対位置関係を基準に駆動電流の極性を切替て回転子を回転駆動させ，制御装置は，回転速度が所定の値より大の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大にさせて誘起電圧を減少させ，回転速度が所定の値より小の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を小にさせて誘起電圧を増大させ，回転駆動力が最適に制御される事を特徴とする回転電機システム
【請求項１１】
一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の電機子コイルに誘起される誘起電圧制御方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第二電機子をハウジングに固定して第一電機子，第三電機子を周方向に変位可能に構成し，誘起電圧を減少させる時には第二電機子に対して第一電機子，第三電機子を互いに逆の周方向に変位させる変位量を大にして誘起電圧を減少させ，誘起電圧を増大させる時には第二電機子に対して第一電機子，第三電機子を互いに逆の周方向に変位させる変位量を小にして誘起電圧を増大させる事を特徴とする誘起電圧制御方法
【請求項１２】
一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の電機子コイルに誘起される誘起電圧制御方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第一電機子をハウジングに固定し，第二電機子，第三電機子を周方向の同じ方向に変位可能に構成すると共に第二電機子，第三電機子の何れかを周方向に変位させると，第二電機子を第一電機子，第三電機子の中間に位置させながら変位するよう第一電機子と第二電機子と第三電機子とを機械的に結合し，誘起電圧を減少させる時には第一電機子に対する第三電機子の変位量を大にさせて誘起電圧を減少させ，誘起電圧を増大させる時には第一電機子に対する第三電機子の変位量を小にさせて誘起電圧を増大させる事を特徴とする誘起電圧制御方法
【請求項１３】
一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の電機子コイルに誘起される誘起電圧制御方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第一電機子をハウジングに固定し，第二電機子，第三電機子を周方向の同じ方向に変位可能に構成すると共に第二電機子，第三電機子の何れかを周方向に変位させると，第二電機子を第一電機子，第三電機子の中間に位置させながら変位するよう第一電機子と第二電機子と第三電機子とを機械的に結合し，回転子に負荷を接続すると共に電機子コイルに駆動回路を接続し，誘起電圧を減少させる時には第一電機子に対する第二電機子，第三電機子の変位量が大となる方向の電機子反作用が第二電機子，第三電機子に加わるよう第二電機子，第三電機子から回転子への回転駆動力が大となるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用を第二電機子，第三電機子の変位に利用して第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大にさせ，誘起電圧を増大させる時には第一電機子に対する第二電機子，第三電機子の変位量が小となる方向の電機子反作用が第二電機子，第三電機子に加わるよう第二電機子，第三電機子から回転子への回転駆動力が大となるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用を第二電機子，第三電機子の変位に利用して第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を小にさせる事を特徴とする誘起電圧制御方法
【請求項１４】
一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の回転駆動方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第二電機子を第一電機子，第三電機子の周方向中間に位置させながら少なくとも二つの電機子を周方向に変位可能に構成し，第二電機子と回転子との相対位置関係を基準に駆動電流の極性を切替て回転子を回転駆動させ，回転速度が所定の値より大の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大にして誘起電圧を減少させて誘起電圧に対する電源電圧の余裕分を大にし，回転速度が所定の値より小の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を小にして誘起電圧を増大させて発生させる回転力を大にさせ，回転駆動力を最適に制御する事を特徴とする回転駆動方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，永久磁石界磁を持つ発電機，電動機を含む回転電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を回転子表面近傍の磁性体内に埋め込んだ回転電機装置は駆動電流の位相制御による弱め界磁が可能で普及しているが，制御範囲，低速及び高速回転に於ける効率には限界がある。更に永久磁石励磁の回転子に対向する電機子を２分し，一方の電機子を他方に対して変位させ，電機子コイルと鎖交する磁束の位相を制御して実効的に弱め界磁を実現する提案がある（特許文献１，２，３）。後者は，大きな起動トルクと広い回転速度範囲とを磁石励磁のエネルギー効率の高さを犠牲にすることなく実現できる。
【０００３】
しかしながら，後者の構造に於いて，二つの電機子間の角度を電気角にして２θとすると，合成された誘起電圧の振幅はＣｏｓθに比例し，２θを１２０度にして誘起電圧は０．５倍，１５０度まで大きくしても０．２６倍程度にしか減少できない。更に誘起電圧を減少させて回転速度範囲を拡大するには変位量２θを上限の１８０度近傍にまで大とする必要があるが，限界値に対して余裕が無く，１８０度近傍で誘起電圧が急激に低下する等，制御性に懸念があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許５２００６５９
【特許文献２】特開２００３−００９４８６
【特許文献３】特開２００５−１６０２７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって，本発明が解決しようとする課題は，一部電機子の変位による誘起電圧制御の回転電機装置に於いて，変位量に対する誘起電圧の減少傾向を大にして容易に広い回転速度範囲を可能とする誘起電圧制御方法，弱め界磁方式の回転電機システムを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は，ハウジングと，一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置であって，電機子は第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割されてそれぞれの電機子コイルが各相毎に直列に接続され，三分割された電機子の内少なくとも二つの電機子が周方向に変位可能に構成されて第二電機子が第一電機子，第三電機子の周方向中間に位置するよう構成され，回転電機装置の出力に応じて第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔をそれぞれ電気角にしてゼロから１８０度の範囲内で変えて電機子コイルに誘起される電圧が制御される事を特徴とする。
【０００７】
本発明は電機子と回転子とが径方向に対向する回転電機装置に於いて，電機子を３分割して第一電機子，第二電機子，第三電機子とし，この順で周方向に並ぶよう少なくとも二つの電機子を周方向に変位可能に構成し，各電機子の同相電機子コイル位置に着目して第一電機子，第二電機子間及び第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を制御して誘起電圧（モータに於いては逆起電圧，逆起電力，発電機に於いては発電電圧とも称する）を制御する回転電機システムである。
【０００８】
軸方向の長さが等しい二つの電機子の一方を他方に対して変位させる従来構造では，二つの電機子間の変位量を電気角で２θとすると，電機子コイルに現れる誘起電圧はＣｏｓθに比例する。本発明構成に於いて，第一電機子，第三電機子それぞれの軸方向長さが第二電機子の軸方向長さの半分である場合，第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を２θとして誘起電圧はＣｏｓθの自乗に比例する。
【０００９】
本発明によれば，従来構造に比して比較的小さな変位量で所望の誘起電圧抑圧が可能となる。例えば，変位量２θを１２０度とすると，従来構造での誘起電圧は０．５倍となるに対し，本発明では０．２５倍である。更に第一電機子，第三電機子の軸方向長さと第二電機子の軸方向長さとの比率を選んで誘起電圧対変位量の特性を望ましい方向に変える事が出来る。
【００１０】
電機子コイルは第一電機子，第二電機子，第三電機子の各磁性体歯を一つの磁性体歯の如く，一括して巻回する構成も可能であるが，電機子コイル内部で二つの電機子の各磁性体歯を変位可能にする必要があって実際に使用するのは容易でない。第一電機子，第二電機子，第三電機子それぞれに電機子コイルを巻回して各相毎の誘起電圧が合成されるように各相毎に直列接続する構成が現実的である。電機子コイルは分布巻，集中巻きの何れの巻回方法も可能であるが，電機子コアから側面へのはみ出し量が少ない集中巻きが全体を小型に出来る。
【００１１】
電機子を変位させる手段には，種々の方法が利用可能である。例えば，ウオームギアを用いた構成，油圧制御機構等があり，二つの電機子の周方向変位をそれぞれ独立に或いは更に第一電機子，第二電機子，第三電機子間に結合機構を用いて同時に変位制御をする事が可能である。第一電機子，第二電機子間及び第二電機子，第三電機子間の周方向間隔は等しく設定，或いは適切な変位量比として誘起電圧対変位量の特性を望ましい方向に調整出来る。
【００１２】
第一電機子，第二電機子，第三電機子それぞれの軸方向長さの比を１：２：１とする標準構成で第一電機子，第二電機子間及び第二電機子，第三電機子間の周方向間隔範囲はそれぞれ０から１８０度でまでである。第一，第二，第三電機子それぞれの軸方向長さを変える事で上記の周方向間隔範囲は変わる。誘起電圧ピークが最大になる点からほぼゼロになる条件をそれぞれの設計仕様毎に確認し，電機子の周方向間隔範囲を定める。
【００１３】
回転電機装置の出力は回転駆動力，発電電圧等であって，本発明による誘起電圧制御により，電動機の場合には更に高速回転領域での回転駆動を可能とし，回生制動時の制動力及び回収エネルギー量，発電機の場合には発電電圧等の出力が最適化される。
【００１４】
請求項２の発明は，請求項１記載の回転電機システムに於いて，第一電機子，第三電機子の何れか一方が第二電機子に対して周方向に変位圧力を受けると，他方は第二電機子に対して逆の周方向に変位圧力を受けるよう第一電機子と第二電機子と第三電機子とが機械的に結合されている事を特徴とする。第一電機子，第三電機子の何れか一方が第二電機子に対して周方向に変位すると，他方は第二電機子に対して逆の周方向に変位させられるよう機械的に結合し，二つの変位可能な電機子の何れかを変位させても周方向に第一電機子，第二電機子，第三電機子がこの順で並び，これらの間の周方向間隔が変えられ，制御が容易になる。
【００１５】
請求項３の発明は，請求項２記載の回転電機システムに於いて，第二電機子はハウジングに固定され，第一電機子，第三電機子の何れかが周方向に変位されると他は第二電機子に対して逆の周方向に変位される事を特徴とする。第一電機子，第三電機子の基準位置からの変位量を小さく構成できる。
【００１６】
請求項４の発明は，請求項２記載の回転電機システムに於いて，第一電機子がハウジングに固定され，第二電機子，第三電機子が同じ周方向に変位される事を特徴とする。第三電機子の変位量が大になるが，電機子反作用を変位に利用する事が容易である。
【００１７】
請求項５の発明は，請求項２記載の回転電機システムに於いて，第一電機子がハウジングに固定され，第一電機子に対して第二電機子，第三電機子が回転子の回転方向と逆方向の領域で変位制御される事を特徴とする。回転子が加速される際に電機子反作用を利用して第二電機子，第三電機子を変位させる事が出来る。
【００１８】
請求項６の発明は，請求項１記載の回転電機システムに於いて，第一電機子，第三電機子それぞれの軸方向長さが第二電機子の軸方向長さの半分に構成されている事を特徴とする。第一，第二，第三電機子の有効部分の軸方向長さであり，電機子コアに電機子コイルを巻回して電機子を構成する場合には電機子コアの軸方向長さを電機子の軸方向長さとし，電機子コアが無い場合には電機子コイルの軸方向長さより小さい有効長さを電機子の軸方向長さとする。第一電機子，第二電機子間の相対的変位量，第二電機子，第三電機子間の相対的変位量限度である１８０度まで誘起電圧ピークの極性反転はなく，安定した制御が期待できる。
【００１９】
請求項７の発明は，請求項１記載の回転電機システムに於いて，第一電機子，第三電機子それぞれの軸方向長さの和以下に第二電機子の軸方向長さが構成されている事を特徴とする。電機子の変位量が比較的小さい領域で十分な誘起電圧振幅の抑圧が可能となる。
【００２０】
請求項８の発明は，請求項１記載の回転電機システムに於いて，回転子に負荷を接続すると共に電機子コイルに駆動回路を接続し，第一電機子，第二電機子，第三電機子の何れかの電機子の周方向位置を変える際に当該電機子から回転子への回転駆動力が大となるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用が当該電機子の変位に利用される事を特徴とする。
【００２１】
大型の回転電機で電機子の質量は大で変位には相応の作用力が必要である。本発明では，回転電機システムを電動機として回転駆動力に付随する電機子反作用を上記変位に利用して変位を速やかに完了させる。
【００２２】
請求項９の発明は，請求項１記載の回転電機システムに於いて，第二電機子がハウジングに固定され，第二電機子に対して第一電機子，第三電機子が互いに逆の周方向に変位される構成であって，更に駆動回路が電機子コイルに接続され，第一電機子，第三電機子を第二電機子に対して変位させる際に駆動回路は第一電機子，第三電機子から互いに逆方向の回転駆動力が回転子に印可されるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用を第一電機子，第三電機子の変位に利用する事を特徴とする。
【００２３】
第二電機子がハウジングに固定される場合，第一，第三電機子から回転子に互いに逆方向の回転駆動力が加えられると互いに逆方向の電機子反作用がそれぞれの電機子に加えられ，電機子変位に利用される。回転子には互いに逆方向の回転駆動力が加えられるので回転駆動力は作用せず，回転子全体の回転状態への影響を軽微に出来る。通常の回転駆動では第二電機子の電機子コイルと回転子の磁極が正対するタイミングを基準に駆動電流を切り替えるが，第一，第三電機子から回転子に互いに逆方向の回転駆動力を加えるには通常の回転駆動より電気角で９０度進角した或いは９０度遅角したタイミングで駆動電流を切り替える。
【００２４】
請求項１０の発明は，請求項１から請求項９記載の何れかの回転電機システムに於いて，更に制御装置を有し，電機子コイルへの供給電流を入力とし，回転駆動力を出力とする回転電機システムであって，制御装置は，第二電機子と回転子との相対位置関係を基準に駆動電流の極性を切替て回転子を回転駆動させ，制御装置は，回転速度が所定の値より大の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大にさせて誘起電圧を減少させ，回転速度が所定の値より小の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を小にさせて誘起電圧を増大させ，回転駆動力が最適に制御される事を特徴とする。
【００２５】
回転子を回転駆動するには第二電機子の電機コイルと回転子磁極とが正対した時を基準に駆動電流極性を切り替える。高速回転では，第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大として誘起電圧を減少させ，電源電圧と誘起電圧間に差を確保して更に高速回転でも駆動電流を供給する余裕を確保する。低速回転では前記周方向間隔を小として誘起電圧を大とし，発生するトルクを大とする。
【００２６】
請求項１１の発明は，一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の電機子コイルに誘起される誘起電圧制御方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第二電機子をハウジングに固定して第一電機子，第三電機子を周方向に変位可能に構成し，誘起電圧を減少させる時には第二電機子に対して第一電機子，第三電機子を互いに逆の周方向に変位させる変位量を大にして誘起電圧を減少させ，誘起電圧を増大させる時には第二電機子に対して第一電機子，第三電機子を互いに逆の周方向に変位させる変位量を小にして誘起電圧を増大させる事を特徴とする誘起電圧制御方法である。
【００２７】
第二電機子を固定し，第一電機子，第三電機子を互いに逆の周方向に変位させる構成として，第一電機子，第三電機子と第二電機子間の変位量を大として誘起電圧を小とし，第一電機子，第三電機子と第二電機子間の変位量を小として誘起電圧を大として誘起電圧を制御する。
【００２８】
請求項１２の発明は，一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の電機子コイルに誘起される誘起電圧制御方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第一電機子をハウジングに固定し，第二電機子，第三電機子を周方向の同じ方向に変位可能に構成すると共に第二電機子，第三電機子の何れかを周方向に変位させると，第二電機子を第一電機子，第三電機子の中間に位置させながら変位するよう第一電機子と第二電機子と第三電機子とを機械的に結合し，誘起電圧を減少させる時には第一電機子に対する第三電機子の変位量を大にさせて誘起電圧を減少させ，誘起電圧を増大させる時には第一電機子に対する第三電機子の変位量を小にさせて誘起電圧を増大させる事を特徴とする誘起電圧制御方法である。
【００２９】
第一電機子がハウジングに固定されるので第二，第三電機子を同じ方向に変位させる事で誘起電圧制御が可能である。
【００３０】
請求項１３の発明は，一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の電機子コイルに誘起される誘起電圧制御方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第一電機子をハウジングに固定し，第二電機子，第三電機子を周方向の同じ方向に変位可能に構成すると共に第二電機子，第三電機子の何れかを周方向に変位させると，第二電機子を第一電機子，第三電機子の中間に位置させながら変位するよう第一電機子と第二電機子と第三電機子とを機械的に結合し，回転子に負荷を接続すると共に電機子コイルに駆動回路を接続し，誘起電圧を減少させる時には第一電機子に対する第二電機子，第三電機子の変位量が大となる方向の電機子反作用が第二電機子，第三電機子に加わるよう第二電機子，第三電機子から回転子への回転駆動力が大となるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用を第二電機子，第三電機子の変位に利用して第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大にさせ，誘起電圧を増大させる時には第一電機子に対する第二電機子，第三電機子の変位量が小となる方向の電機子反作用が第二電機子，第三電機子に加わるよう第二電機子，第三電機子から回転子への回転駆動力が大となるタイミングで電機子コイルに駆動電流を流し，電機子反作用を第二電機子，第三電機子の変位に利用して第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を小にさせる事を特徴とする誘起電圧制御方法である。
【００３１】
質量の大きな電機子の変位に電機子反作用を利用する制御方法であって変位を迅速に完了できる。
【００３２】
請求項１４の発明は，一以上の電機子コイルが周方向に配置された電機子と，周方向に隣接する磁性体突極が永久磁石により互いに異極に磁化された回転子とを有し，回転子は電機子と微小間隙を介して半径方向に対向し且つ回転可能に構成された回転電機装置の回転駆動方法であって，電機子を第一電機子，第二電機子，第三電機子に分割してそれぞれの電機子コイルを各相毎に直列に接続し，第二電機子を第一電機子，第三電機子の周方向中間に位置させながら少なくとも二つの電機子を周方向に変位可能に構成し，第二電機子と回転子との相対位置関係を基準に駆動電流の極性を切替て回転子を回転駆動させ，回転速度が所定の値より大の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を大にして誘起電圧を減少させて誘起電圧に対する電源電圧の余裕分を大にし，回転速度が所定の値より小の時には第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の周方向間隔を小にして誘起電圧を増大させて発生させる回転力を大にさせ，回転駆動力を最適に制御する事を特徴とする回転駆動方法である。
【００３３】
回転子を回転駆動するには周方向の中間に位置する第二電機子の電機コイルと回転子磁極とが正対した時を基準に駆動電流極性を切り替える。高速回転では，第一電機子，第二電機子間の周方向間隔，第二電機子，第三電機子間の相周方向間隔を大として誘起電圧を減少させ，電源電圧と誘起電圧間に差を確保して更に高速回転でも駆動電流を供給する余裕を確保する。低速回転では前記周方向間隔を小として誘起電圧を大とし，発生するトルクを大とする。
【００３４】
回転電機は電機子コイルへの電流を入力として回転力を出力とすれば電動機であり，回転力を入力として電機子コイルから電流を出力すれば発電機である。電動機或いは発電機に於いて最適の磁極構成は存在するが，可逆的であり，上記の請求項に規定する回転電機システム及び誘起電圧制御方法は電動機，発電機の何れにも適用される。
【発明の効果】
【００３５】
電機子を３分割して第一電機子，第二電機子，第三電機子とし，二つの電機子を周方向に変位させて誘起電圧を制御する回転電機システムであって従来構造に比して小さい変位量で大きな誘起電圧抑圧が可能である。駆動電流の進角制御による弱め界磁技術が現在専ら用いられているが，低速及び高速回転領域では一種の電流励磁併用であってエネルギー効率を大幅に低下させている。本発明によれば，全回転速度範囲で磁石励磁の高いエネルギー効率が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第一の実施例による回転電機の縦断面図である。
【図２】図１に示された回転電機のＡ−Ａ’に沿う断面図を示す。
【図３】図１に示された回転電機の第一電機子をカップリングギア側から見た平面図を示す。
【図４】図１に示された回転電機の第一電機子側から第三電機子を見た平面図を示す。
【図５】図１に示された回転電機に於いて，第二電機子に対して第一，第三電機子の変位方向をモデル的に示す図である。同図（ａ）は斜視図を，同図（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
【図６】電機子を二分して一方を他方に対して変位させる従来構造の回転電機に於いて，電機子間の変位方向をモデル的に示す図である。同図（ａ）は斜視図を，同図（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
【図７】本発明による回転電機，従来構造の回転電機に於いて，電機子変位量と誘起電圧振幅との関係を示す。
【図８】駆動電流を進角させた場合に回転子が受ける回転駆動力の変化の様子を示す。
【図９】誘起電圧制御を行う回転電機システムのブロック図である。
【図１０】第二の実施例による回転電機の縦断面図である。
【図１１】図１０に示された回転電機のＢ−Ｂ’に沿う断面図を示す。
【図１２】誘起電圧制御を行う回転電機システムのブロック図である。
【図１３】第三の実施例による回転電機の縦断面図である。
【図１４】図１３に示された回転電機のＣ−Ｃ’に沿う断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に本発明による回転電機システムについて，その実施例及び原理作用等を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３８】
本発明による回転電機装置の実施例１を図１から図９を用いて説明する。本実施例は第二電機子をハウジングに固定し，第一電機子，第三電機子を互いに逆の周方向に変位させる構成で，各電機子間は機械的に結合されている。
【００３９】
図１はインナーロータ構造の回転電機装置に本発明を適用した実施例の縦断面図を示し，回転軸１１がベアリング１３を介してハウジング１２に回転子１４と共に回転可能に支持されている。番号１５は第二電機子の電機子コアでハウジング１２に固定され，番号１６，１７はそれぞれ第一電機子，第三電機子の電機子コアでベアリング１ｂを介してハウジング１２に変位可能に保持されている。番号１８，１９，１ａはそれぞれ第二電機子コア１５，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７に巻回された電機子コイルを示し，各相毎に直列に接続される。第一電機子コア１６，第二電機子コア１５，第三電機子コア１７の軸方向長さは比率にして１：２：１に設定されている。
【００４０】
第一電機子，第二電機子，第三電機子は上記説明のようにそれぞれ電機子コアと電機子コイルとを有し，回転電機装置の電機子コイルは第一電機子コイル１８，第二電機子コイル１９，第三電機子コイル１ａが各相毎に直列に接続されて構成される。以下で電機子コイルとはこの直列接続されたコイルを指す。第一電機子に着目すると，回転子からの磁束は第一電機子コア１６の軸長に比例して第一電機子コア１６内に流入して第一電機子コイル１９と鎖交するので第一電機子の軸長は第一電機子コア１６で代表され，第一電機子の変位は第一電機子コア１６の変位として説明されている。他の電機子に関しても同様である。
【００４１】
番号１ｃはカップリングギア，番号１ｄはカップリングギア軸を示し，ハウジング１２にカップリングギア１ｃが回転可能に保持されている。カップリングギア軸１ｄは径方向であり，本実施例ではカップリングギア１ｃ，カップリングギア軸１ｄの組み合わせが周方向に３個配置されている。番号１ｅ，１ｆはそれぞれ第一電機子コア１６，第三電機子コア１７側面に配置されたサイドギアを示し，周方向にギアが刻まれてカップリングギア１ｃとそれぞれ噛み合うよう配置されている。カップリングギア１ｃ，カップリングギア軸１ｄ，サイドギア１e，サイドギア１ｆで電機子結合機構が構成され，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の何れかが第二電機子コア１５に対して周方向に変位させられると，他方は逆の周方向に変位させられる。
【００４２】
番号１ｇは第三電機子コア１７側面に配置されたサイドギア，番号１ｋはウオームギアを示し，ウオームギア１ｋはサイドギア１ｇに噛み合うよう配置されている。図示されていないアクチュエータによりウオームギア１ｋが回転されると，サイドギア１ｇにより第三電機子コア１７が周方向に変位され，サイドギア１ｆ，カップリングギア１ｃ，サイドギア１ｅにより第一電機子コア１６が第三電機子コア１７とは逆の周方向に変位させられる。
【００４３】
図２は図１に示された回転電機のＡ−Ａ’に沿う断面図であり，第二電機子及び回転子１４の断面を示す。回転子１４は回転子サポート２４，その外周に配置された磁極部とで構成されている。磁極部はケイ素鋼板を積層して構成された回転子コア２１，永久磁石２２とより構成され，矢印２３は永久磁石の磁化方向を示し，周方向に交互に極性が反転した８個の磁極（８ポール）が配置されている。回転子サポート２４は非磁性のステンレススチールで構成されて回転軸１１に固定されている。
【００４４】
第二電機子コア１５はケイ素鋼板を積層して構成され，第二電機子コイル１８が巻回されている。第二電機子コイル１８は９個のコイルが集中巻きとして構成され，８ポールの回転子側磁極と組み合わせて８ポール９スロット構成となるよう結線されている。８ポール９スロット構成は既知であるので説明は省略する。他の構成，例えば８ポール１２スロットの分布巻を用いても本発明を構成する事は出来る。上記磁極構成は回転子と第一電機子コイル１９，第三電機子コイル１ａとの組み合わせでも全く同じであり，それぞれの説明は省略される。
【００４５】
図３は第一電機子コア１６，第一電機子コイル１９を含む第一電機子をカップリングギア１ｃ側から見た平面図であり，回転軸１１を周回し，周方向にギアが刻まれたサイドギア１ｅが第一電機子コア１６側面に配置されている。また，図４は第一電機子側からカップリングギア１ｃ及び第三電機子コア１７，第三電機子コイル１ａを見た図である。第三電機子コア１７，第三電機子コイル１ａは第一電機子コア１６，第一電機子コイル１９と同じ構成であり，サイドギア１ｅと同じサイドギア１ｆが第三電機子コア１７側面に配置されている。図１に示されたように３個のカップリングギア１ｃがサイドギア１ｅ，１ｆに噛み合い，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７が互いに逆の周方向に変位されるよう機械的に結合されている。
【００４６】
図１から図４までを用いて本実施例の構成及び第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を第二電機子コア１５に対して互いに逆の周方向に変位させる事が出来る事を示した。以下では第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を変位させる事により電機子コイルへの誘起電圧振幅を制御出来る動作原理を説明する。図５は第二電機子コア１５，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の相対的位置関係が理解されやすいようにモデル的に示された図であって，図５（ａ）は斜視図を，図５（ｂ）は平面図をそれぞれ示している。
【００４７】
図５（ａ）は３分割された電機子の第二電機子コア１５，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の順に軸方向に並び，第一電機子コア１６と第三電機子コア１７が矢印５１，５２で示されるように第二電機子コア１５に対して互いに逆の周方向に変位している状態をモデル的に示す。更にこれを回転軸１１側から重ねて見た図が図５（ｂ）である。電機子内の一つの磁性体歯に着目して番号５３は第二電機子コア１５の磁性体歯位置を，番号５４は変位された第一電機子コア１６の磁性体歯位置を，番号５５は変位された第三電機子コア１７の磁性体歯位置をそれぞれ示す。番号５７，５８は第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の変位量を示すが，本実施例でそれら変位量は等しく設定されている。番号５６は回転子１４の回転方向を示す。
【００４８】
ωを回転角周波数，ｔを時間，変位量５７，５８を電気角２θとすると，回転子１４から第二電機子コイル１８，第一電機子コイル１９，第三電機子コイル１ａへの誘起電圧はそれぞれＳｉｎωｔ，Ｓｉｎ（ωｔ＋２θ），Ｓｉｎ（ωｔ−２θ）に比例し，第一電機子コア１６，第二電機子コア１５，第三電機子コア１７の軸長の比は１：２：１であるので最大振幅を１．０に正規化して合成誘起電圧は０．５＊Ｓｉｎωｔ＋０．２５＊Ｓｉｎ（ωｔ＋２θ）＋０．２５＊Ｓｉｎ（ωｔ−２θ）と表される。この表現式はＳｉｎωｔ＊Ｃｏｓθ＊Ｃｏｓθと変形され，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の変位量２θに対し，誘起電圧振幅はＣｏｓθの自乗に比例する事が分かる。
【００４９】
したがって，図１に示された本実施例の回転電機装置は図示されていない制御装置により，回転速度が所定の値より大で電機子コイルに誘起される誘起電圧を減少させる時には図示されていないアクチュエータによりウオームギア１ｋを回転させてサイドギア１ｇ，サイドギア１ｆ，カップリングギア１ｃ，サイドギア１ｅを介して第二電機子コア１５に対して第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を互いに逆の周方向に変位させる変位量を大にさせて誘起電圧を減少させ，更に高速回転で駆動できるよう誘起電圧に対する電源電圧の余裕を大にさせる。回転速度が所定の値より小で誘起電圧を増大させる時にはアクチュエータによりウオームギア１ｋを逆方向に回転させて第二電機子コア１５に対して第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を互いに逆の周方向に変位させる変位量を小にさせて誘起電圧を増大させ，回転子を駆動するトルクを大にさせる。
【００５０】
本発明の特徴を示す為に，電機子を２分割し，一方を他方に対して周方向に変位させる従来構造の回転電機装置と比較する。従来構造は図６（ａ）にモデル的に斜視図を示すように二つに分割された一方の電機子コア６２が他方の電機子コア６１に対して変位させられる。番号６３は電機子コア６２の変位方向を示す。図６（ｂ）は回転軸側から見た図であり，電機子コア内の一つの磁性体歯に着目して番号６４は電機子コア６１の磁性体歯位置を，番号６５は電機子コア６２の磁性体歯位置をそれぞれ示す。番号６７は変位量を示し，番号６６は前記二つの磁性体歯の中間位置を合成された磁性体歯位置として示している。
【００５１】
変位量を電気角で２θとすると，合成磁性体歯の位置６６を基準にして電機子コア６１，電機子コア６２はそれぞれθだけずれているので回転子１４から電機子コア６１，電機子コア６２それぞれに巻回された電機子コイルへの誘起電圧はＳｉｎ（ωｔ−θ），Ｓｉｎ（ωｔ＋θ）に比例する。電機子コア６１，電機子コア６２の軸方向長さは等しいとして最大振幅を１．０に正規化すると，誘起電圧は（Ｓｉｎ（ωｔ−θ）＋Ｓｉｎ（ωｔ＋θ））／２と表される。この表現式はＳｉｎωｔ＊Ｃｏｓθと変形され，誘起電圧振幅はＣｏｓθに比例する。
【００５２】
従来構造と対比して本発明の回転電機の特徴は図７を参照して説明される。図７に於いて，縦軸７５は変位量２θがゼロの最大振幅を１．０に正規化した誘起電圧振幅を表し，横軸７６は変位量２θを電気角で０から１８０度まで示している。番号７１は第一電機子コア１５，第二電機子コア１４，第三電機子コア１６の軸長の比は１：２：１である本実施例の誘起電圧振幅を，番号７２は電機子コア６１，電機子コア６２の軸長を等しく構成した従来構造での誘起電圧振幅をそれぞれ示す。
【００５３】
図７から明かな事は，誘起電圧振幅７２は変位量２θが中間の９０度程度までの領域ではなかなか誘起電圧振幅を減少させる事が出来ないという点である。本実施例による誘起電圧振幅７１は比較的小さい変位量２θの領域から減少する。本実施例では第一電機子コア１５，第二電機子コア１４，第三電機子コア１６の軸長の比を１：２：１としたが，この構成を１２１構成と称し，軸長比を変えて更に小さい変位量２θで誘起電圧を大きく減少させる事が可能である。例えば，３４３構成では，誘起電圧振幅は１．２＊Ｃｏｓθ＊Ｃｏｓθ−０．２となり，番号７３で示される。また更に２１２構成では１．６＊Ｃｏｓθ＊Ｃｏｓθ−０．６となり，番号７４で示される。
【００５４】
電動機に於いて，誘起電圧を抑圧しない条件での最高回転速度を基底回転速度とし，実用的に可能な誘起電圧抑圧比で駆動できる回転速度が決まるとシンプルに考え，誘起電圧振幅が０．１となる変位量２θで比較する。番号７７を付された直線は０．１の誘起電圧振幅を示し，直線７７と誘起電圧振幅７１，７２，７３，７４とが交叉する点の変位量２θはそれぞれおおよそ１４３度，１６９度，１２０度，９７度である。従来構造では１８０度に近く，変位量の余裕が殆ど無いが，本実施例による回転電機装置の誘起電圧振幅７１では１８０度までかなり余裕がある。すなわち，本発明によれば，実現できる変位量２θの範囲で誘起電圧振幅を０．１まで減少させる事が出来る。表現を変えれば，基底回転速度の１０倍以上の広い回転速度範囲の回転電機装置が実現できる。
【００５５】
第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の変位量の範囲は誘起電圧振幅が最大となる変位量２θがゼロの基準位置から誘起電圧振幅がゼロになる迄である。本実施例の１２１構成では変位量２θがゼロから１８０度までであるが，３４３構成で最大の変位量２θは約１３２度，２１２構成で最大の変位量２θは約１０４度となる。
【００５６】
以上に本実施例の構造及び作動原理を説明し，更に従来構造の回転電機装置と比較対照したように，本発明によれば比較的小さな電機子変位量で所望の誘起電圧抑圧比を得る事が可能であり，実現可能な電機子コアの変位範囲内で広い回転速度範囲の回転電機装置を実現できる。しかしながら，誘起電圧制御に際して少なからぬ質量を有する電機子の一部を周方向に変位させる必要があり，迅速な制御の阻害要因となっている。本発明は上記阻害要因を軽減出来る手段をも提供しており，本実施例に適用できる手段を以下に説明する。
【００５７】
図８は電機子コイルに供給される駆動電流の位相を変えた場合に回転子が受ける回転駆動力の減少度合いを示す。回転子の磁極が電機子コイルに正対した時に駆動電流の極性を反転させて回転子を回転駆動させるとして磁極が電機子コイルに正対した時を基準に駆動電流の切替タイミングをずらすと回転子が受ける回転駆動力は減少する。図８に於いて番号８１は駆動電流の進角量に対して変化する回転駆動力を示し，縦軸８２は最大値を１．０に正規化された回転駆動力を示し，横軸８３は駆動電流の進角量を電気角で表している。負の進角量は遅れの角度を意味する。
【００５８】
本発明は，電機子コイルに駆動電流を供給して回転子に作用させる回転駆動力を第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の変位に利用出来る。すなわち，通常は第二電機子コイル１８と回転子磁極とが正対した時を基準に駆動電流を切り替えるが，この駆動電流の切替タイミングを基準位置から例えば変位量２θと同じ電気角だけ進角させると第一電機子コイル１９が回転子磁極と正対した時に駆動電流が切替られる事になり，第一電機子コイル１９から回転子への回転駆動力が最大になる。
【００５９】
更に駆動電流の切替タイミングを基準位置から９０度進角させた場合には第二電機子コイル１８から回転子１４に作用する回転駆動力はほぼゼロであり，変位量２θが０から１８０度の領域にある第一電機子コイル１９から回転子１４へは回転を加速させるような回転駆動力が働き，−１８０から０度の領域にある第三電機子コイル１ａから回転子１４へは回転を減速させるように逆方向の回転駆動力が働く事が分かる。その場合に第一電機子コイル１９及び第一電機子コア１６は回転方向とは逆方向の電機子反作用を受け，第三電機子コイル１ａ及び第三電機子コア１７はそれとは逆に回転方向の電機子反作用を受ける。
【００６０】
切替タイミングを基準位置から９０度ずらせた駆動電流を平衡駆動電流として，第一電機子コア１６を第二電機子コア１５に対して回転子１４の回転方向に，第三電機子コア１７をその逆方向に変位させる場合を例に説明する。第一電機子コア１６が回転子１４の回転方向に変位するよう図示されていないアクチュエータによりウオームギア１ｋを回転させ，同時に基準位置から９０度遅らせた駆動電流を電機子コイルに供給する。第三電機子コイル１ａは回転子１４を加速させるような回転駆動力を回転子に作用させ，第一電機子コイル１９は回転子１４を減速させるような回転駆動力を回転子に作用させる。回転子１４は互いに逆方向の回転駆動力を受けて回転状態に変化はないが，第一電機子コイル１９及び第一電機子コア１６は回転子１４の回転方向への電機子反作用を受け，第三電機子コイル１ａ及び第三電機子コア１７はそれとは逆方向の電機子反作用を受ける。
【００６１】
したがって，アクチュエータによる第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の変位は上記回転駆動力によりアシストされて変位は迅速に完了される。上記動作原理から明らかなように第一電機子コア１６，第三電機子コア１７の変位量２θが９０度近傍で効果は最大となり，ゼロ及び１８０度に近い領域で効果は限定的である。
【００６２】
以上，図１から図４に示した回転電機に於いて，第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を第二電機子コア１５に対して変位させる事で電機子コイルへの誘起電圧を制御できることを説明した。本実施例は誘起電圧を制御して出力を最適化するシステムであり，図１及び図９を用いて回転電機装置としての制御を更に説明する。図９は誘起電圧制御を行う回転電機システムのブロック図を示している。回転電機９１は入力９２，出力９３を有するとし，制御装置９４は回転電機９１の出力９３及び回転子の位置信号９７を入力として誘起電圧を制御する。番号９６はウオームギア１ｋを回転させるアクチュエータを示し，番号９５は電機子コイルに駆動電流を供給する駆動回路を示す。回転電機９１が発電機として用いられるのであれば，入力９２は回転力であり，出力９３は発電電力となる。回転電機９１が電動機として用いられるのであれば，入力９２は駆動回路９５から電機子コイルに供給される駆動電流であり，出力９３は回転トルク，回転速度となる。
【００６３】
回転電機が電動機として用いられる場合に於いて，誘起電圧制御を行って回転駆動力を最適に制御する。制御装置９４は出力９３である回転速度が所定の値より大となった時にはアクチュエータ９６によりウオームギア１ｋを回転させて第二電機子コア１５に対して第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を互いに逆の周方向に変位させる変位量を大にさせて電機子コイルに誘起される誘起電圧を減少させ，更に高速回転で駆動できるよう誘起電圧に対する電源電圧の余裕を大にさせる。
【００６４】
制御装置９４は出力９３である回転速度が所定の値より小となった時にはアクチュエータ９６によりウオームギア１ｋを回転させ，第二電機子コア１５に対して第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を互いに逆の周方向に変位させる変位量を小にさせて電機子コイルに誘起される誘起電圧を増大させ，回転子を駆動するトルクを大にさせる。
【００６５】
回転電機が発電機として用いられる場合において，誘起電圧制御を行って発電電圧を所定の電圧となるよう制御する。制御装置９４は出力９３である発電電圧が所定の値より大となった時にはアクチュエータ９６によりウオームギア１ｋを回転させて第二電機子コア１５に対して第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を互いに逆の周方向に変位させる変位量を大にさせて電機子コイルに誘起される発電電圧を減少させる。
【００６６】
制御装置９４は出力９３である発電電圧が所定の値より小となった時にはアクチュエータ９６によりウオームギア１ｋを回転させて第二電機子コア１５に対して第一電機子コア１６，第三電機子コア１７を互いに逆の周方向に変位させる変位量を小にさせて電機子コイルに誘起される発電電圧を大とする。
【実施例２】
【００６７】
本発明による回転電機装置の実施例２を図１０から図１２及び図８を用いて説明する。本実施例は第二電機子をハウジングに固定し，第一電機子，第三電機子を互いに逆方向に変位させる構成で，第一電機子，第三電機子がそれぞれ独立に変位され，各電機子の変位には回転駆動力が利用可能である。
【００６８】
図１０はインナーロータ構造の回転電機装置に本発明が適用された実施例の縦断面図を示し，磁石励磁の回転子１０２が固定された回転軸１１がベアリング１３を介してハウジング１０１に回転可能に支持されている。第二電機子コア１０４はハウジング１０１に固定され，第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５はベアリング１０ｄを介してハウジング１０１に変位可能に保持されている。番号１０６，１０７，１０８はそれぞれ第一電機子コイル，第二電機子コイル，第三電機子コイルを示し，各相毎に直列に接続される。第一電機子コア１０３の軸長，第二電機子コア１０４の軸長，第三電機子コア１０５の軸長は比率にして３：４：３に設定されている。番号１０９，１０ａ，１０ｂはそれぞれ第一電機子コア１０３，第二電機子コア１０４，第三電機子コア１０５に対向する回転子１０２の磁極部を，番号１０ｃは非磁性絶縁素材で構成されたスペーサを示す。
【００６９】
第一電機子，第二電機子，第三電機子は上記説明のようにそれぞれ電機子コアと電機子コイルとを有し，回転電機装置の電機子コイルは第一電機子コイル１０６，第二電機子コイル１０７，第三電機子コイル１０８が各相毎に直列に接続されて構成される。以下で電機子コイルとはこの直列接続されたコイルを指す。第一電機子に着目すると，回転子からの磁束は第一電機子コア１０３の軸長に比例して第一電機子コア１０３内に流入して第一電機子コイル１０６と鎖交するので第一電機子の軸長は第一電機子コア１０３で代表され，第一電機子の変位は第一電機子コア１０３の変位として説明されている。他の電機子に関しても同様である。
【００７０】
番号１０ｅ，１０ｆはそれぞれ第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の外周に配置されたリングギアを示し，リングギア１０ｅはウオームギア１０ｇと，リングギア１０ｆはウオームギア１０ｈと噛み合うよう構成されている。ウオームギア１０ｇ，ウオームギア１０ｈそれぞれは図示されていないアクチュエータから回転駆動される。
【００７１】
図１１は図１０に示された回転電機のＢ−Ｂ’に沿う断面図であり，第一電機子及び回転子の断面を示す。回転子の磁極部分及び電機子の構成は実施例１と全く同じ構成であるので説明は省略される。第一電機子コア１０３外周に配置されたリングギア１０ｅ，リングギア１０ｅに噛み合うウオームギア１０ｇの断面が示されている。第三電機子の第三電機子コア１０５，リングギア１０ｆ，ウオームギア１０ｈの断面も第一電機子コア１０３，リングギア１０ｅ，ウオームギア１０ｇと同じ構成である。番号１１１は回転子サポートを示す。
【００７２】
以上に実施例２による回転電機の全体構成が説明された。以下では第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれを周方向に変位させる動作原理が図８を参照して説明される。
【００７３】
図８は電機子コイルに供給される駆動電流を進角させた場合に回転子が受ける回転駆動力の減少度合いを示す。回転子の磁極が電機子コイルに正対した時を基準位置として駆動電流の極性を反転させて回転子を回転駆動させるとして基準位置から駆動電流の切替タイミングをずらすと回転子が受ける回転駆動力は減少する。図８に於いて番号８１は駆動電流の進角量に対して変化する回転駆動力を示し，縦軸８２は最大値を１．０に正規化された回転駆動力を示し，横軸８３は駆動電流の進角量を電気角で表している。負の進角量は遅れの角度を意味する。
【００７４】
本実施例は，電機子コイル（第一電機子コイル１０６，第二電機子コイル１０７，第三電機子コイル１０８）に駆動電流を供給して回転子に作用させる回転駆動力を第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の変位に利用する。第一，第二，第三電機子の同相電機子コイルが周方向の同じ位置に重なった位置から第一電機子コイル１０６が回転子の回転方向に電気角で２θ，第三電機子コイル１０８が第一電機子コイル１０６とは逆方向に２θ変位している場合を例にとって説明する。
【００７５】
すなわち，通常は第二電機子コイル１０７と回転子磁極とが正対した時を基準に駆動電流を切り替え，回転子に回転駆動力を加える。この場合，図８に示されるように第二電機子コイル１０７から回転子に与える回転駆動力が最大であり，電機子反作用により第二電機子コイル１０７，第二電機子コア１０４には回転駆動力と同じ大きさで逆方向の力が作用する。しかし，第一電機子コイル１０６は第二電機子コイル１０７とは回転子の回転方向に２θ変位した位置にあり，第一電機子コイル１０６には２θ分進角された駆動電流が加えられた事になり，第一電機子コイル１０６が回転子に加える回転駆動力は図８に従って減少し，第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３が受ける電機子反作用も減少する。
【００７６】
変位量２θが小さい場合には減少された電機子反作用でも第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３を変位させるに十分であるが，変位量２θが大の場合には不十分となる。したがって，第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３を変位させる場合には駆動電流の切替タイミングを基準位置から変位量２θと同じ電気角だけ進角させる。第一電機子コイル１０６が回転子に加える回転駆動力は図８に於いて進角ゼロの場合に相当して最大となり，第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３が受ける電機子反作用も最大となる。
【００７７】
したがって，本実施例に於いて，第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３を回転方向とは逆方向に変位させて変位量２θを減少させる際には，第一電機子コア１０３を回転子の回転方向とは逆方向に変位させるよう図示していないアクチュエータによりウオームギア１０ｇを回転駆動させる。同時に電機子コイルには基準位置より２θ分ずれ，第一電機子コイル１０６が回転子を加速する極性の駆動電流を電機子コイルに供給する。第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３が受ける電機子反作用は回転方向とは逆であり，ウオームギア１０ｇによる第一電機子コア１０３の変位駆動を迅速に完了させる。第一電機子コア１０３を回転方向に変位させるにはウオームギア１０ｇの回転駆動を逆方向にし，第一電機子コイル１０６が回転子を減速させる極性の駆動電流を電機子コイルに供給する。第三電機子コア１０５の変位も同じ考え方であり，説明は省略される。
【００７８】
上記説明のように第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の変位に際して電機子反作用を利用するが，回転子には回転負荷が接続されている事を前提にしている。すなわち，回転子の慣性モーメント，回転負荷の慣性モーメントの合成の慣性モーメントを変位させるべき第一電機子の慣性モーメント，第三電機子の慣性モーメントより大に設定する。これにより回転子の回転状態への影響は小さく，電機子反作用が電機子の変位に有効に利用される。
【００７９】
本実施例に於いては，第一電機子コア１０３の軸長，第二電機子コア１０４の軸長，第三電機子コア１０５の軸長は比率にして３：４：３に設定されているので第一電機子コア１０３，第二電機子コア１０４間，第二電機子コア１０４，第三電機子コア１０５間の変位量を電気角で２θとすると，電機子コイルへの誘起電圧振幅は１．２＊Ｃｏｓθ＊Ｃｏｓθ−０．２に比例する。この誘起電圧振幅の極性が逆転するまでが変位量２θの範囲として変位量２θの範囲はゼロから約１３２度迄である。誤って限界の変位量を超えないよう第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の可動範囲を制限するようストッパーを配置する事が望ましい。
【００８０】
以上，図１０，図１１に示した回転電機に於いて，第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５を第二電機子コア１０４に対して変位させる事で電機子コイルへの誘起電圧を制御できることを説明した。本実施例は誘起電圧を制御して出力を最適化するシステムであり，図１０，図１２を用いて回転電機装置としての制御を更に説明する。図１２は誘起電圧制御を行う回転電機システムのブロック図を示している。回転電機１２１は入力１２２，出力１２３を有するとし，制御装置１２４は回転電機１２１の出力１２３及び回転子の位置信号１２８を入力として誘起電圧を制御する。番号１２６はウオームギア１０ｇを回転させるアクチュエータを示し，番号１２７はウオームギア１０ｈを回転させるアクチュエータを示し，番号１２５は電機子コイルに駆動電流を供給する駆動回路を示す。回転電機１２１が発電機として用いられるのであれば，入力１２２は回転力であり，出力１２３は発電電力となる。回転電機１２１が電動機として用いられるのであれば，入力１２２は駆動回路１２５から電機子コイルに供給される駆動電流であり，出力１２３は回転トルク，回転速度となる。
【００８１】
回転電機が電動機として用いられる場合に於いて，誘起電圧制御を行って回転駆動力を最適に制御する。制御装置１２４は出力１２３である回転速度が所定の値より大となった時には第一電機子コア１０３を回転子の回転方向に変位させ，その後に第三電機子コア１０５を回転子の回転方向とは逆方向に変位させ，第二電機子コア１０４に対する第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの変位量を大にして誘起電圧を減少させ，更に高速回転で駆動できるよう誘起電圧に対する電源電圧の余裕を大にさせる。
【００８２】
すなわち，アクチュエータ１２６により第一電機子コア１０３を回転方向に変位させるようウオームギア１０ｇを回転駆動させ，同時に基準位置から位相を１８０度＋２θ分進ませた駆動電流（１８０度の進角は減速させる方向の極性とさせる）を駆動回路１２５から電機子コイルに供給させ，第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３を回転方向に変位させる。更にアクチュエータ１２７により第三電機子コア１０５を回転方向とは逆方向に変位させるようウオームギア１０ｈを回転駆動させ，同時に基準位置から位相を２θ分遅らせた駆動電流を駆動回路１２５から電機子コイルに供給させ，第三電機子コイル１０８，第三電機子コア１０５を回転方向とは逆方向に変位させる。
【００８３】
制御装置１２４は出力１２３である回転速度が所定の値より小となった時には第一電機子コア１０３を回転子の回転方向とは逆方向に変位させ，その後に第三電機子コア１０５を回転子の回転方向に変位させ，第二電機子コア１０４に対する第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの変位量を小にして誘起電圧を増大させ，回転子を駆動するトルクを大にさせる。
【００８４】
すなわち，アクチュエータ１２６により第一電機子コア１０３を回転方向とは逆方向に変位させるようウオームギア１０ｇを回転駆動させ，同時に基準位置から位相を２θ分進ませた駆動電流を駆動回路１２５から電機子コイルに供給させ，第一電機子コイル１０６，第一電機子コア１０３を回転方向とは逆方向に変位させる。更にアクチュエータ１２７により第三電機子コア１０５を回転方向に変位させるようウオームギア１０ｈを回転駆動させ，同時に基準位置から位相を１８０度−２θ分進めた駆動電流を駆動回路１２５から電機子コイルに供給させ，第三電機子コイル１０８，第三電機子コア１０５を回転方向に変位させる。
【００８５】
回転電機が発電機として用いられる場合において，誘起電圧制御を行って発電電圧を所定の電圧となるよう制御する。制御装置１２４は出力１２３である発電電圧が所定の値より大となった時には第一電機子コア１０３を回転子の回転方向に変位させ，その後に第三電機子コア１０５を回転子の回転方向とは逆方向に変位させ，第二電機子コア１０４に対する第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの変位量を大にして電機子コイルに誘起される発電電圧を減少させる。第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの変位量を大にさせる動作は回転電機が電動機として用いられる場合と同じであるので説明は省略される。
【００８６】
制御装置１２４は出力１２３である回転速度が所定の値より小となった時には第一電機子コア１０３を回転子の回転方向とは逆方向に変位させ，その後に第三電機子コア１０５を回転子の回転方向に変位させ，第二電機子コア１０４に対する第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの変位量を小にして電機子コイルに誘起される発電電圧を大とする。第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの変位量を小にさせる動作は回転電機が電動機として用いられる場合と同じであるので説明は省略される。
【００８７】
実施例２では上記に説明されたように，ウオームギア１０ｇ，１０ｈを回転させるアクチュエータ及び回転電機装置の回転駆動力を用いて第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５をそれぞれ周方向に変位させたが，回転電機装置の回転駆動力はウオームギア１０ｇ，１０ｈを回転させるアクチュエータへのアシスタンスの位置づけであった。更に考えを進めて第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５を周方向に変位させるメインの力を回転駆動力とし，ウオームギア１０ｇ，１０ｈとアクチュエータを第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれの位置決め，保持に使う考え方も出来る。その場合には小さな出力のアクチュエータで十分となる。更に考えを進めてウオームギア１０ｇ，１０ｈとアクチュエータを第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の周方向位置を保持するブレーキシステムに替える事が出来る。
【００８８】
第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の第二電機子コア１０４に対する変位量が大きい領域での変位に際し，本発明は更に第一電機子コイル１０６，第三電機子コイル１０８から回転子に互いに逆方向の回転駆動力を加え，互いに逆方向の電機子反作用を第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５に受けるようにして同時に変位させる方法を提供している。すなわち，図８から分かるように駆動電流の切替タイミングを基準位置から９０度ずらせて電機子コイルに供給すると，変位量２θが０から１８０度の領域にある第一電機子コイル１０６，−１８０から０度の領域にある第三電機子コイル１０８それぞれから回転子に互いに逆方向の回転駆動力が働き，第二電機子コイル１０７から回転子に回転駆動力は作用しない。回転子には互いに逆方向の回転駆動力が働くので理論的に回転状態に影響は受けない。
【００８９】
第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の第二電機子コア１０４に対する変位量を小にする場合，切替タイミングを基準位置から９０度ずらせた駆動電流を平衡駆動電流として，基準位置から９０度進んだ駆動電流を電機子コイルに供給すると，第二電機子コイル１０７から回転子への回転駆動力はほぼゼロであり，第一電機子コイル１０６，第三電機子コイル１０８から回転子に働く回転駆動力はそれぞれ回転方向，回転方向とは逆方向であり，上記平衡駆動電流を供給すると同時にアクチュエータ１２６により第一電機子コア１０３を回転方向とは逆方向に，アクチュエータ１２７により第三電機子コア１０５を回転方向に変位させるよう駆動して第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の変位量を同時に小にさせる。
【００９０】
第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の第二電機子コア１０４に対する変位量を大にする場合，基準位置から９０度遅れた駆動電流を電機子コイルに供給すると，第二電機子コイル１０７から回転子への回転駆動力はほぼゼロであり，第一電機子コイル１０６，第三電機子コイル１０８から回転子に働く回転駆動力はそれぞれ回転方向とは逆方向，回転方向であり，上記平衡駆動電流を供給すると同時にアクチュエータ１２６により第一電機子コア１０３を回転方向に，アクチュエータ１２７により第三電機子コア１０５を回転方向とは逆方向に変位させるよう駆動して第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の変位量を同時に大にさせる。
【００９１】
上記動作原理から明らかなように第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５の変位量２θが９０度近傍で効果は最大となり，ゼロ及び１８０度に近い領域で効果は限定的である。本実施例に於いて，第一電機子コア１０３，第二電機子コア１０４間，第二電機子コア１０４，第三電機子コア１０５間の変位量を電気角で２θの範囲はゼロから約１３２度迄であり，２θが或程度，例えば４５度程度以上なら十分に大きな電機子反作用を得て変位を迅速に完了させる事が出来る。
【実施例３】
【００９２】
本発明による回転電機装置の実施例３を図１３，１４を用いて説明する。本実施例は第一電機子をハウジングに固定し，電機子間は機械的に結合されて第二電機子，第三電機子を同じ周方向に変位させる構成である。電機子の変位には回転駆動力が利用可能である。
【００９３】
図１３はインナーロータ構造の回転電機装置に本発明が適用された実施例の縦断面図を示し，磁石励磁の回転子１０２が固定された回転軸１１がベアリング１３を介してハウジング１３１に回転可能に支持されている。回転子１０２は実施例２と同じ構造である。第一電機子コア１３２はハウジング１３１に固定され，第二電機子コア１３３，第三電機子コア１３４はベアリング１３８を介してハウジング１３１に回転子の常用の回転方向とは逆方向に変位可能に保持されている。番号１３５，１３６，１３７はそれぞれ第一電機子コイル，第二電機子コイル，第三電機子コイルを示し，各相毎に直列に接続されている。第一電機子コア１３２の軸長，第二電機子コア１３３の軸長，第三電機子コア１３４の軸長は比率にして３：４：３に設定されている。
【００９４】
第一電機子，第二電機子，第三電機子は上記説明のようにそれぞれ電機子コアと電機子コイルとを有し，回転電機装置の電機子コイルは第一電機子コイル１３５，第二電機子コイル１３６，第三電機子コイル１３７が各相毎に直列に接続されて構成される。以下，単に電機子コイルとは上記直列接続されたコイルを指す。第一電機子に着目すると，回転子からの磁束は第一電機子コア１３２の軸長に比例して第一電機子コア１３２内に流入して第一電機子コイル１３５と鎖交するので第一電機子の軸長は第一電機子コア１３２で代表され，第一電機子の変位は第一電機子コア１３２の変位として説明されている。他の電機子に関しても同様である。
【００９５】
番号１３９はカップリングギア，番号１３ａはカップリングギア軸を示し，第二電機子コア１３３にカップリングギア１３９が回動可能に保持されている。カップリングギア軸１３ａは径方向であり，本実施例ではカップリングギア１３９，カップリングギア軸１３ａの組み合わせが周方向に３個配置されている。番号１３ｂ，１３ｃはそれぞれハウジング１３１，第三電機子コア１３４に配置されたサイドギアであり，周方向にギアが刻まれてカップリングギア１３９とそれぞれ噛み合うよう配置されている。
【００９６】
カップリングギア１３９，カップリングギア軸１３ａ，サイドギア１３ｂ，サイドギア１３ｃで電機子結合機構が構成され，第二電機子コア１３３，第三電機子コア１３４の何れかが第一電機子コア１３２（ハウジング１３１）に対して周方向に変位させられると，他方も周方向に変位させられる。第二電機子コア１３３を基準に考えれば，第一電機子コア１３２，第三電機子コア１３４が互いに逆の周方向に等しい量，相対的に変位する事になる。番号１３ｄは第三電機子コア１３４外周に配置されたリングギア，番号１３ｅはウオームギアを示し，リングギア１３ｄはウオームギア１３ｅに噛み合い，図示されていないアクチュエータによりウオームギア１３ｅが回転駆動されると第三電機子コア１３４が周方向に変位させられるよう構成されている。
【００９７】
図１４は図１３に示された回転電機のＣ−Ｃ’に沿う断面図であり，第二電機子及び回転子１０２の断面を示す。回転子１０２は実施例２の回転子と同じなので説明は省略される。第二電機子コア１３３はケイ素鋼板を積層して構成され，第二電機子コイル１３６が巻回されている。第二電機子コイル１３６は９個のコイルが集中巻きとして構成され，８ポールの回転子側磁極と組み合わせて８ポール９スロット構成となるよう結線されている。８ポール９スロット構成は実施例１，２と同じであり，説明は省略される。上記磁極構成は回転子と第一電機子コイル１３５，第三電機子コイル１３７との組み合わせでも全く同じであり，それぞれの説明は省略される。
【００９８】
第二電機子コア１３３の外周にはカップリングギア１３９，カップリングギア軸１３ａが３組配置されている。このカップリングギア１３９はハウジング１３１に固定されたサイドギア１３ｂ，第三電機子コア１３４に固定されたサイドギア１３ｃに噛み合うよう構成されるが，サイドギア１３ｂ，サイドギア１３ｃの外形は実施例１に於けるサイドギア１e，サイドギア１ｆと同様であるので詳しい説明は省略される。
【００９９】
本実施例の回転電機の構成は図１３，１４を用いて説明された。以下では本実施例に於ける誘起電圧制御の動作原理を説明する。図示されていないアクチュエータにより第三電機子コア１３４が回転子の回転方向とは逆方向に変位されるようウオームギア１３ｅが回転させられると，サイドギア１３ｃ，カップリングギア１３９，サイドギア１３ｂは第二電機子コア１３３に対してハウジング１３１（第一電機子コア１３２），第三電機子コア１３４が互いに逆の周方向に変位するよう構成されているので第二電機子コア１３３も第三電機子コア１３４と同方向に変位させられる。第一電機子コア１３２と第二電機子コア１３３間の周方向間隔，第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４間の周方向間隔は等しい。
【０１００】
したがって，図示されていないアクチュエータによりウオームギア１３ｅを回転させて第三電機子コア１３４を周方向に変位させれば，第一電機子コア１３２と第二電機子コア１３３間の周方向間隔，第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４間の周方向間隔は変更され，電機子コイルに誘起される誘起電圧は変更される。実施例１とは変位させる電機子コアが異なるが，第一電機子コア１３２，第二電機子コア１３３，第三電機子コア１３４が常にこの順で周方向に並び，第一電機子コア１３２と第二電機子コア１３３間の周方向間隔，第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４間の周方向間隔が変更制御される様子は同じである。
【０１０１】
本実施例の特徴は第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４は同じ周方向に変位させられる事，第一電機子コア１３２に対して回転子の常用回転方向の後方領域で変位制御される構成である事等により，回転電機装置の回転駆動力を変位に，或いは変位のアシストに利用出来る事である。すなわち，回転子の加速中に回転方向と逆方向に働く電機子反作用を利用して徐々に第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４を第一電機子コア１３２に対して後方側に変位させて誘起電圧を徐々に減少させ，回転子の減速駆動時には電機子反作用を利用して第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４を回転子の回転方向に変位させる事が出来る。
【０１０２】
更に誘起電圧の変更に際し，回転子を回転駆動させる反力として電機子に働く電機子反作用を利用して変位を速やかに完了させる事が容易である。実施例２では第一電機子コア１０３，第三電機子コア１０５それぞれを独立に変位させる構成であったのでそれぞれに対する電機子反作用が最大になるタイミングで電機子コイルに駆動電流を供給した。本実施例では第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４が機械的に結合されて同じ方向に変位される構成なので第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４の組み合わせに作用する電機子反作用が最大になるタイミングを選ぶ。
【０１０３】
第二電機子コア１３３への電機子反作用が最大になるのは基準位置で駆動電流を切り替える事であり，第三電機子コア１３４への電機子反作用が最大になるのは基準位置から２θずらせたタイミングでで駆動電流を切り替える事である。二つの電機子コアの軸長比を考慮に入れて上記二つのタイミングの中間で駆動電流を切り替える。このように第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４を変位させようとする方向に働く電機子反作用が総合的に大きくなるタイミングを選んで回転子を回転駆動させるよう駆動電流を電機子コイルに供給し，同時にウオームギア１３ｅを回転駆動させて変位を迅速に完了させる。
【０１０４】
機械的に結合された第二電機子コア１３３と第三電機子コア１３４の組み合わせを変位させる点で実施例２とは異なるが，電機子反作用を電機子コアの変位に利用する点では同じであり，更に詳しい説明は省略される。
【０１０５】
以上，本発明の回転電機装置について，実施例を挙げて説明した。これらの実施例は本発明の趣旨，目的を実現する例を示したのであって具体化に際しては更に種々の変形，修正は可能である。例えば，第一電機子，第三電機子の第二電機子に対する変位量は等しく設定するのが基本形であり，誘起電圧波形は時間軸上で対称に，含まれる高調波成分は小さくなる。しかし，本発明の回転電機装置をモータとして使用する場合，第二電機子より回転方向の前方にある電機子から回転子には常に永久磁石を逆励磁する磁界が加えられ，第二電機子より回転方向の後方にある電機子から回転子には永久磁石を励磁する極性の磁界が加えられる。当然にそれら第一電機子，第三電機子から回転子に作用する回転トルクは影響を受ける可能性がある。
【０１０６】
したがって，回転時に回転子内の磁石が受ける影響を勘案し，第二電機子より回転方向の前方にある電機子の変位量を後方にある電機子の変位量より若干小に，或いは第二電機子より回転方向の前方にある電機子の軸長を後方にある電機子の軸長より大に修正し，回転条件に応じて発生するトルクの均等化を図る事も可能である。
【０１０７】
更にまた，第二電機子より回転方向の後方或いは前方にある電機子それぞれと対向する回転子部分に含まれる永久磁石の仕様を調整して長期の使用に際して支障が生じないように対処する必要がある。また，第二電機子に関して回転方向の前後に位置する電機子の位置を固定化することなく，一定期間毎に電機子の位置を交替させる事も長期の使用に際して有効である。以上の変更，運用上の対処策は何ら本発明の趣旨を損なう訳ではない。
【０１０８】
更にまた，本発明に於いて第一電機子，第二電機子，第三電機子の軸長を適切に選択する事で変位量に対する誘起電圧振幅の変化特性が調整されるが示された。磁性体より成る電機子コアに電機子コイルが巻回される通常の構成では電機子の有効軸長は電機子コアの軸長で代表される。しかし，電機子コイルが巻回される電機子コアが存在しない構成の回転電機装置も少なからず存在し，その場合には回転子からの漏れ磁束と鎖交する電機子コイルの有効軸長が電機子の軸長となり，電機子コイルの仕様に応じて修正する。
【０１０９】
更にまた，電機子コイルは第一電機子，第二電機子，第三電機子の各磁性体歯を一つの磁性体歯の如く，一括して巻回する構成も可能であるが，電機子コイル内部で各電機子の各磁性体歯を変位可能にする必要があって実現は容易でない。第一電機子，第二電機子，第三電機子それぞれに電機子コイルを巻回して各相毎の誘起電圧が合成されるように各相毎に直列接続する構成が現実的である。電機子コイルは分布巻，集中巻きの何れの巻回方法も可能であるが，電機子コアから側面へのはみ出し量が少ない集中巻きが全体を小型に出来る。
【０１１０】
以上，本発明の回転電機装置について，実施例を挙げて説明した。これらの実施例は本発明の趣旨，目的を実現する例を示したのであって本発明の範囲を限定するわけでは無い。例えば上記の説明に於いて電機子の内周側に回転子が配置されるインナーロータ構造の回転電機装置を実施例に挙げて説明したが，当然に電機子の外周側に回転子が配置されるアウターロータ構造の回転電機装置も可能である。また，上記実施例に於ける回転子の磁極構成，電機子の構成，回転子の分割比等はそれぞれ組み合わせを変えて本発明の趣旨を実現する回転電機装置を構成できる事は勿論である。
【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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