(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給に伴って回転磁界を発生させる不動のステータと、当該ステータに対向するように設けられ、磁石で構成された第１ロータと、前記ステータと前記第１ロータの間に設けられ、軟磁性体で構成された第２ロータとを有し、前記ステータから、前記回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、前記第１および第２のロータにエネルギを入力し、当該エネルギの入力に伴って、前記回転磁界、前記第２ロータおよび前記第１ロータが、互いの間に回転速度の所定の共線関係を保ちながら回転するように構成された回転機と、
前記第１ロータに連結されるとともに、前記第１ロータが前記回転磁界の回転方向と逆方向に回転するのを妨げる第１負荷トルクを前記第１ロータに作用させるように構成された第１回転体と、
前記第２ロータに連結されるとともに、前記第２ロータが前記回転磁界の回転方向と同方向に回転するのを妨げる第２負荷トルクを前記第２ロータに作用させるように構成された第２回転体と、
を備えることを特徴とする二重反転式動力装置。
【請求項２】
前記所定の共線関係において、前記回転磁界の回転速度と前記第２ロータの回転速度の差と、前記第２ロータの回転速度と前記第１ロータの回転速度の差との比は、１：１であり、
前記第１および第２の回転体は、前記第１負荷トルクと前記第２負荷トルクとの比が１：２になるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の二重反転式動力装置。
【請求項３】
前記所定の共線関係において、前記回転磁界の回転速度と前記第２ロータの回転速度の差と、前記第２ロータの回転速度と前記第１ロータの回転速度の差との比は、１：１であり、
前記第１および第２の回転体は、前記第１負荷トルクと前記第２負荷トルクとの比が１：１になるように構成されており、
前記第１ロータと前記第１回転体の間に連結され、前記第１ロータからの動力を１／２に減速し、前記第１回転体に伝達する減速機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の二重反転式動力装置。
【請求項４】
前記所定の共線関係において、前記回転磁界の回転速度と前記第２ロータの回転速度の差と、前記第２ロータの回転速度と前記第１ロータの回転速度の差との比は、１：１であり、
前記第１および第２の回転体は、前記第１負荷トルクと前記第２負荷トルクとの比が１：１になるように構成されており、
前記第２ロータと前記第２回転体の間に連結され、前記第２ロータからの動力を２倍に増速し、前記第２回転体に伝達する増速機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の二重反転式動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに反対方向に回転するように構成された２つの回転体を備える二重反転式動力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の二重反転式動力装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この従来の二重反転式動力装置は、いわゆる二重反転プロペラであり、動力源としてのエンジンと、サンギヤ、リングギヤ、ならびに、サンギヤおよびリングギヤに噛み合うプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリアを有する遊星歯車装置と、互いに同心状に配置された第１プロペラおよび第２プロペラを備えている。これらのサンギヤ、リングギヤおよびキャリアは、エンジンのクランク軸、第１および第２のプロペラにそれぞれ連結されており、キャリアは回転自在に設けられている。以上の構成の二重反転式動力装置では、エンジンのトルクは、サンギヤに伝達され、さらに、プラネタリギヤを介して、リングギヤおよびキャリアに分配される。リングギヤに分配されたトルクは第１プロペラに伝達され、それにより、第１プロペラが回転する。一方、キャリアに分配されたトルクは第２プロペラに伝達され、それにより、第２プロペラが第１プロペラの回転方向と反対方向に回転する。
【０００３】
上述したように、従来の二重反転式動力装置では、第１および第２のプロペラを互いに反対方向に回転させるために、エンジンと第１および第２のプロペラとの連結を、遊星歯車装置を用いて行うので、遊星歯車装置における機械的な歯車の噛み合いによる動力の伝達ロスによって、二重反転式動力装置の効率が低くなってしまう。また、遊星歯車装置という複数の歯車や軸を組み合わせた複雑な機構を用いるため、二重反転式動力装置の構成が非常に複雑になることに加え、そのサイズや重量も大きくなってしまう。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、効率を高めることができるとともに、構成の単純化、小型化および軽量化を図ることができる二重反転式動力装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５６０８３号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る二重反転式動力装置１、３１、４１は、電力の供給に伴って回転磁界を発生させる不動のステータ１４と、ステータ１４に対向するように設けられ、磁石で構成された第１ロータ１３と、ステータ１４と第１ロータ１３の間に設けられ、軟磁性体で構成された第２ロータ１５とを有し、ステータ１４から、回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、第１および第２のロータ１３，１５にエネルギを入力し、エネルギの入力に伴って、回転磁界、第２ロータ１５および第１ロータ１３が、互いの間に回転速度の所定の共線関係を保ちながら回転するように構成された回転機１０と、第１ロータ１３に連結されるとともに、第１ロータ１３が回転磁界の回転方向と逆方向に回転するのを妨げる第１負荷トルクＴＬ１を第１ロータ１３に作用させるように構成された第１回転体（実施形態における（以下、本項において同じ）第１プロペラ２１、３２、４２）と、第２ロータ１５に連結されるとともに、第２ロータ１５が回転磁界の回転方向と同方向に回転するのを妨げる第２負荷トルクＴＬ２を第２ロータ１５に作用させるように構成された第２回転体（第２プロペラ２２、３３、４３）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この二重反転式動力装置によれば、回転機では、ステータにおける回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、ステータから第１および第２のロータにエネルギが入力されるとともに、このエネルギの入力に伴い、回転磁界、第２および第１のロータは、互いの間に回転速度の所定の共線関係を保ちながら回転する。このような回転磁界、第１および第２のロータの三者間の速度関係は、遊星歯車装置のサンギヤおよびリングギヤの一方、他方、およびプラネタリギヤを支持するキャリア（以下、これらを「３要素」という）の回転速度の関係に相当する。このため、ステータ、第１および第２のロータの間におけるエネルギの入出力の関係は、遊星歯車装置の上記３要素の間におけるエネルギの入出力の関係と同じになっている。
【０００８】
また、第１および第２のロータには、第１および第２の回転体がそれぞれ連結されており、第１回転体は、第１ロータが回転磁界の回転方向と逆方向に回転するのを妨げる第１負荷トルクを第１ロータに作用させるように構成されており、第２回転体は、第２ロータが回転磁界の回転方向と同方向に回転するのを妨げる第２負荷トルクを第２ロータに作用させるように構成されている。したがって、遊星歯車装置のキャリアに相当する第２ロータに作用する第２負荷トルクを反力として、遊星歯車装置のサンギヤおよびリングギヤの一方に相当するステータからのトルクを、他方に相当する第１ロータに伝達できる。この場合、ステータから第１ロータに伝達されるトルクは、第１ロータを回転磁界の回転方向と逆方向に回転させるように作用するので、第１ロータを、第１回転体とともに、回転磁界の回転方向と逆方向に回転させることができる。また、第１ロータに作用する第１負荷トルクを反力として、ステータからのトルクを第２ロータに伝達でき、このトルクは、第２ロータを回転磁界の回転方向と同方向に回転させるように作用するので、第２ロータを、第２回転体とともに、回転磁界の回転方向と同方向に回転させることができる。このように、第１および第２の回転体を互いに反対方向に回転させることができる。
【０００９】
さらに、上述したように、回転機が動力源と遊星歯車装置を組み合わせた機能を有するため、回転機を、遊星歯車装置を用いることなく、第１および第２の回転体に連結することが可能であり、それにより、前述した従来の二重反転式動力装置のように遊星歯車装置を用いる場合と異なり、遊星歯車装置における動力の伝達ロスを生じることがない。したがって、回転機による第１および第２の回転体の駆動効率を高めることができる。また、遊星歯車装置を用いる従来の場合と比較して、二重反転式動力装置の構成の単純化、小型化および軽量化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の二重反転式動力装置１において、所定の共線関係において、回転磁界の回転速度（磁界回転速度Ｖ０）と第２ロータ１５の回転速度（第２ロータ回転速度ＶＲ２）の差と、第２ロータ１５の回転速度（第２ロータ回転速度ＶＲ２）と第１ロータ１３の回転速度（第１ロータ回転速度ＶＲ１）の差との比は、１：１であり、第１および第２の回転体（第１プロペラ２１、第２プロペラ２２）は、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：２になるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、回転磁界の回転速度と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータの回転速度と第１ロータの回転速度の差との比が１：１に設定されている。このため、ステータに供給される電力および回転磁界と等価のトルクを駆動用等価トルクとすると、この駆動用等価トルクＴＳと、第１ロータに伝達されるトルクＴ１と、第２ロータに伝達されるトルクＴ２の間の釣り合い関係は、ＴＳ＋Ｔ２＋Ｔ１＝０およびＴＳ＝Ｔ１で表される。また、これらのトルクのトルク比は、｜ＴＳ｜：｜Ｔ２｜：｜Ｔ１｜＝１：２：１で表される。そのようなトルクの関係にある第１および第２のロータに対し、第１ロータに作用する第１負荷トルクと第２ロータに作用する第２負荷トルクとの比が、１：２に設定されているので、ステータからの駆動用等価トルクＴＳを第１および第２のロータの双方に適切に作用させることができ、したがって、第１および第２の回転体を互いに反対方向に適切に回転させることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の二重反転式動力装置３１において、所定の共線関係において、回転磁界の回転速度と第２ロータ１５の回転速度の差と、第２ロータ１５の回転速度と第１ロータ１３の回転速度の差との比は、１：１であり、第１および第２の回転体（第１プロペラ３２、第２プロペラ３３）は、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：１になるように構成されており、第１ロータ１３と第１回転体の間に連結され、第１ロータ１３からの動力を１／２に減速し、第１回転体に伝達する減速機構３４をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、回転磁界の回転速度と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータの回転速度と第１ロータの回転速度の差との比が１：１に設定されている。このため、請求項２の場合と同様、駆動用等価トルクＴＳと、第１ロータに伝達されるトルクＴ１と、第２ロータに伝達されるトルクＴ２の間の釣り合い関係は、ＴＳ＋Ｔ１＋Ｔ２＝０およびＴＳ＝Ｔ１で表され、これらのトルクのトルク比は、｜ＴＳ｜：｜Ｔ２｜：｜Ｔ１｜＝１：２：１で表される。また、第１負荷トルクと第２負荷トルクとの比が１：１になるように、第１および第２の回転体が構成されており、第１ロータからの動力は、減速機構によって１／２に減速され、第１回転体に伝達される。これにより、第１回転体から第１ロータに実際に作用する第１負荷トルクと、第２回転体から第２ロータに作用する第２負荷トルクとの比は、（１／２）：１＝１：２になる。したがって、請求項２の二重反転式動力装置と同様、ステータからの駆動用等価トルクＴＳを第１および第２のロータの双方に適切に作用させることができるので、第１および第２の回転体を、互いに反対方向に適切に回転させることができる。また、上述したような第１および第２の負荷トルクの設定と減速機構による減速によって、第１および第２の回転体に同じ大きさのトルクを伝達することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の二重反転式動力装置４１において、所定の共線関係において、回転磁界の回転速度と第２ロータ１５の回転速度の差と、第２ロータ１５の回転速度と第１ロータ１３の回転速度の差との比は、１：１であり、第１および第２の回転体（第１プロペラ４２、第２プロペラ４３）は、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：１になるように構成されており、第２ロータ１５と第２回転体の間に連結され、第２ロータ１５からの動力を２倍に増速し、第２回転体に伝達する増速機構４４をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、回転磁界の回転速度と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータの回転速度と第１ロータの回転速度の差との比が１：１に設定されている。このため、請求項２および３の場合と同様、駆動用等価トルクＴＳと、第１ロータに伝達されるトルクＴ１と、第２ロータに伝達されるトルクＴ２の間の釣り合い関係は、ＴＳ＋Ｔ１＋Ｔ２＝０およびＴＳ＝Ｔ１で表され、これらのトルクのトルク比は、｜ＴＳ｜：｜Ｔ２｜：｜Ｔ１｜＝１：２：１で表される。また、第１負荷トルクと第２負荷トルクとの比が１：１になるように、第１および第２の回転体が構成されており、第２ロータからの動力は、増速機構によって２倍に増速され、第２回転体に伝達される。これにより、第２回転体から第２ロータに実際に作用する第２負荷トルクと、第１回転体から第１ロータに作用する第１負荷トルクとの比は、２：１になる。したがって、請求項２および３の二重反転式動力装置と同様、ステータからの駆動用等価トルクＴＳを、第１および第２のロータの双方に適切に作用させることができるので、第１および第２の回転体を、互いに反対方向に適切に回転させることができる。また、上述したような第１および第２の負荷トルクの設定と増速機構による増速によって、第１および第２の回転体に同じ大きさのトルクを伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による二重反転式動力装置１を概略的に示している。この二重反転式動力装置１は、船舶や航空機などに用いられる、いわゆる二重反転プロペラであり、動力源としての回転機１０と、この回転機１０に連結された第１プロペラ２１（第１回転体）および第２プロペラ２２（第２回転体）を備えており、これらの第１および第２のプロペラ２１，２２を互いに反対方向に回転させることによって、その推進効率の向上を図るものである。
【００１７】
回転機１０は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持された第１および第２の回転軸１１，１２と、この第１回転軸１１に連結された第１ロータ１３と、第１ロータ１３に対向するように配置されたステータ１４と、両者１３，１４の間に所定の間隔を存した状態で設けられ、第２回転軸１２に連結された第２ロータ１５とを備えている。第１ロータ１３、第２ロータ１５およびステータ１４は、径方向に、内側からこの順で並んでいる。以下、図１の左側を「左」、右側を「右」として説明する。
【００１８】
第１ロータ１３は、２ｎ個の永久磁石１３ａを有しており、これらの永久磁石１３ａは、第１回転軸１１の周方向（以下、単に「周方向」という）に等間隔で並んだ状態で、リング状の固定部１３ｂの外周面に取り付けられている。また、各永久磁石１３ａは、第１回転軸１１の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に若干延びている。上記の固定部１３ｂは、軟磁性体、例えば鉄で構成されており、その内周面が、第１回転軸１１に一体に同心状に設けられた円板状のフランジ１３ｃの外周面に取り付けられている。以上の構成により、永久磁石１３ａは、第１回転軸１１と一体に回転自在になっている。
【００１９】
また、図２に示すように、第１回転軸１１を中心として、周方向に隣り合う各２つの永久磁石１３ａがなす中心角は、所定角度θである。また、永久磁石１３ａの極性は、周方向に隣り合う各２つについては互いに異なっている。以下、永久磁石１３ａの左側および右側の磁極をそれぞれ、「第１磁極」および「第２磁極」という。
【００２０】
ステータ１４は、回転磁界を発生させるものであり、周方向に等間隔で並んだ３ｎ個の電機子１４ａを有している。各電機子１４ａは、鉄芯１４ｂと、鉄芯１４ｂに巻回されたコイル１４ｃなどで構成されている。鉄芯１４ｂは、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石１３ａとほぼ同じ長さを有している。鉄芯１４ｂの内周面の軸線方向の中央部には、周方向に延びる溝１４ｄが形成されている。３ｎ個のコイル１４ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルを構成している（図２参照）。また、電機子１４ａは、ケースＣＡに、リング状の固定部１４ｅを介して取り付けられており、移動不能になっている。以上のような電機子１４ａおよび永久磁石１３ａの数と配置から、ある１つの電機子１４ａの中心が、永久磁石１３ａの中心と周方向に一致したときには、その電機子１４ａに対して２つおきの電機子１４ａの中心と、その永久磁石１３ａに対して１つおきの永久磁石１３ａの中心とが、周方向に一致する。
【００２１】
さらに、電機子１４ａは、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）２を介してＥＣＵ３とバッテリ４に接続されている。このＰＤＵ２は、インバータなどの電気回路で構成されており、ＥＣＵ３は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。また、電機子１４ａは、このバッテリ４から電力が供給されたとき、または、後述するように発電したときに、鉄芯１４ｂの左右の端部に、互いに異なる極性の磁極がそれぞれ発生するように構成されている。また、これらの磁極の発生に伴って、第１ロータ１３の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間に、第１および第２の回転磁界が周方向に回転するようにそれぞれ発生する。以下、鉄芯１４ｂの左右の端部に発生する磁極をそれぞれ、「第１電機子磁極」および「第２電機子磁極」という。さらに、これらの第１および第２の電機子磁極の数はそれぞれ、永久磁石１３ａの磁極の数と同じ、すなわち２ｎである。
【００２２】
第２ロータ１５は、複数の第１コア１５ａおよび第２コア１５ｂを有している。第１および第２のコア１５ａ，１５ｂはそれぞれ、周方向に等間隔で並んでおり、両者１５ａ，１５ｂの数はいずれも、永久磁石１３ａと同じ、すなわち２ｎに設定されている。各第１コア１５ａは、軟磁性体、例えば複数の鋼板を積層したもので、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石１３ａのほぼ半分の長さで延びている。各第２コア１５ｂは、第１コア１５ａと同様、複数の鋼板を積層したもので、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石１３ａのほぼ半分の長さで延びている。
【００２３】
また、軸線方向において、第１コア１５ａは、第１ロータ１３の左側（第１磁極側）の部分とステータ１４の左側（第１電機子磁極側）の部分との間に配置され、第２コア１５ｂは、第１ロータ１３の右側（第２磁極側）の部分とステータ１４の右側（第２電機子磁極側）の部分との間に配置されている。さらに、第２コア１５ｂは、第１コア１５ａに対して周方向に互い違いに並んでおり、その中心が、第１コア１５ａの中心に対して、前述した所定角度θの１／２、ずれている。
【００２４】
また、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂはそれぞれ、ドーナツ板状のフランジ１５ｃの外端部に、軸線方向に若干延びる棒状の連結部を介して取り付けられている。フランジ１５ｃは、前述した第２回転軸１２に一体に同心状に設けられている。以上の構成により、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂは、第２回転軸１２と一体に回転自在になっている。また、第２回転軸１２は、中空に形成されており、その内側には、第１回転軸１１が同心状に回転自在に嵌合している。
【００２５】
以上の構成の回転機１０では、図２に示すように、第１および第２の回転磁界の発生中、各第１電機子磁極の極性が、それに対向する（最も近い）各第１磁極の極性と異なるときには、各第２電機子磁極の極性は、それに対向する（最も近い）各第２磁極の極性と同じになる。また、各第１磁極と各第１電機子磁極の間に、各第１コア１５ａが位置しているときには、各第２コア１５ｂが、周方向に隣り合う各２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置する。さらに、図示しないが、第１および第２の回転磁界の発生中、各第２電機子磁極の極性が、それに対向する（最も近い）各第２磁極の極性と異なるときには、各第１電機子磁極の極性は、それに対向する（最も近い）各第１磁極の極性と同じになる。また、各第２磁極と各第２電機子磁極の間に、各第２コア１５ｂが位置しているときには、各第１コア１５ａが、周方向に隣り合う各２組の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置する。
【００２６】
また、回転機１０は、２部材で回転動力を入出力するとともに、１部材で電力を入出力する遊星歯車装置とみなすことができる。以下、この点に関し、回転機１０の動作に基づいて説明する。上述した図２では、展開図として示したために、電機子１４ａおよび固定部１４ｅが２つに分かれているように示されているものの、これらは実際には１つのものであるので、図２の構成を、それと等価のものとして図３のように示すことができる。このため、以下、回転機１０の動作を、永久磁石１３ａ、電機子１４ａ、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂが、図３に示すように配置されているものとして説明する。
【００２７】
また、この動作説明を、説明の便宜上、第１および第２の回転磁界の動きを、それと等価の、永久磁石１３ａと同数の２ｎ個の仮想の永久磁石（以下「仮想磁石」という）ＶＭの物理的な動きに置き換えて説明するものとする。また、仮想磁石ＶＭの左側（第１磁極側）および右側（第２磁極側）の磁極をそれぞれ、第１および第２の電機子磁極として、第１ロータ１３の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間にそれぞれ発生する回転磁界を、第１および第２の回転磁界として、説明するものとする。さらに、以下、永久磁石１３ａの左側の部分および右側の部分をそれぞれ、「第１磁石部」および「第２磁石部」という。
【００２８】
まず、回転機１０の動作として、第１ロータ１３を回転不能にした状態で、電機子１４ａへの電力供給により第１および第２の回転磁界を発生させた場合の動作について説明する。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、各第１コア１５ａが各第１磁石部に対向するとともに、各第２コア１５ｂが隣り合う各２つの第２磁石部の間に位置した状態から、第１および第２の回転磁界を、同図の下方に回転させるように発生させる。その発生の開始時においては、各第１電機子磁極の極性を、それに対向する各第１磁極の極性と異ならせるとともに、各第２電機子磁極の極性をそれに対向する各第２磁極の極性と同じにする。
【００３０】
第１コア１５ａは、前述したように配置されているので、第１磁極および第１電機子磁極によって磁化されるとともに、第１磁極、第１コア１５ａおよび第１電機子磁極の間に、磁力線（以下「第１磁力線」という）Ｇ１が発生する。同様に、第２コア１５ｂは、前述したように配置されているので、第２電機子磁極および第２磁極によって磁化されるとともに、第２電機子磁極、第２コア１５ｂおよび第２磁極の間に、磁力線（以下「第２磁力線」という）Ｇ２が発生する。
【００３１】
図４（ａ）に示す状態では、第１磁力線Ｇ１は、第１磁極、第１コア１５ａおよび第１電機子磁極を結ぶように発生し、第２磁力線Ｇ２は、周方向に隣り合う各２つの第２電機子磁極と両者の間に位置する第２コア１５ｂを結ぶように、また、周方向に隣り合う各２つの第２磁極と両者の間に位置する第２コア１５ｂを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図６（ａ）に示すような磁気回路が構成される。この状態では、第１磁力線Ｇ１が直線状であることにより、第１コア１５ａには、周方向に回転させるような磁力は作用しない。また、周方向に隣り合う各２つの第２電機子磁極と第２コア１５ｂの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量が互いに等しく、同様に、周方向に隣り合う各２つの第２磁極と第２コア１５ｂの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しく、バランスしている。このため、第２コア１５ｂにも、周方向に回転させるような磁力は作用しない。
【００３２】
そして、仮想磁石ＶＭが図４（ａ）に示す位置から図４（ｂ）に示す位置に回転すると、第２電機子磁極、第２コア１５ｂおよび第２磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生するとともに、第１コア１５ａと第１電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が、曲がった状態になる。また、これに伴い、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２によって、図６（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００３３】
この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いは小さいものの、その総磁束量が多いため、比較的強い磁力が第１コア１５ａに作用する。これにより、第１コア１５ａは、仮想磁石ＶＭの回転方向、すなわち第１および第２の回転磁界の回転方向（以下、「磁界回転方向」という）に、比較的大きな駆動力で駆動され、その結果、第２ロータ１５が磁界回転方向に回転する。また、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い磁力が第２コア１５ｂに作用し、それにより、第２コア１５ｂは、磁界回転方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果、第２ロータ１５が磁界回転方向に回転する。
【００３４】
次いで、仮想磁石ＶＭが、図４（ｂ）に示す位置から、図４（ｃ），（ｄ）および図５（ａ），（ｂ）に示す位置に順に回転すると、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂはそれぞれ、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって磁界回転方向に駆動され、その結果、第２ロータ１５が磁界回転方向に回転する。その間、第１コア１５ａに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって、徐々に弱くなり、第１コア１５ａを磁界回転方向に駆動する駆動力が、徐々に小さくなる。また、第２コア１５ｂに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いが小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって、徐々に強くなり、第２コア１５ｂを磁界回転方向に駆動する駆動力が、徐々に大きくなる。
【００３５】
そして、仮想磁石ＶＭが図５（ｂ）に示す位置から図５（ｃ）に示す位置に回転する間、第２磁力線Ｇ２が曲がった状態になるとともに、その総磁束量が最多に近い状態になり、その結果、最強の磁力が第２コア１５ｂに作用し、第２コア１５ｂに作用する駆動力が最大になる。その後、図５（ｃ）に示すように、仮想磁石ＶＭが第１および第２の磁石部に対向する位置に移動すると、互いに対向する第１電機子磁極および第１磁極が互いに同一極性になり、第１コア１５ａが、周方向に隣り合う２組の同一極性の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置するようになる。この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きいものの、その総磁束量が少ないことによって、第１コア１５ａには、磁界回転方向に回転させるような磁力が作用しない。また、互いに対向する第２電機子磁極および第２磁極が互いに異なる極性になる。
【００３６】
この状態から、仮想磁石ＶＭがさらに回転すると、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂが磁界回転方向に駆動され、第２ロータ１５が磁界回転方向に回転する。その際、仮想磁石ＶＭが図４（ａ）に示す位置まで回転する間、以上とは逆に、第１コア１５ａに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合が小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって強くなり、第１コア１５ａに作用する駆動力が大きくなる。逆に、第２コア１５ｂに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合が大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって弱くなり、第２コア１５ｂに作用する駆動力が小さくなる。
【００３７】
以上のように、仮想磁石ＶＭの回転、すなわち第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂにそれぞれ作用する駆動力が、交互に大きくなったり、小さくなったりする状態を繰り返しながら、第２ロータ１５が磁界回転方向に回転する。この場合、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂを介して伝達されるトルクをＴ１５ａ，Ｔ１５ｂとすると、第２ロータ１５に伝達されるトルク（以下「第２ロータ伝達トルク」という）ＴＲ２と、これら２つのトルクＴ１５ａ，Ｔ１５ｂとの関係は、概ね図７に示すものになる。同図に示すように、２つのトルクＴ１５ａ，Ｔ１５ｂは、同じ周期でほぼ正弦波状に変化するとともに、位相が半周期分、互いにずれている。また、第２ロータ１５には第１および第２のコア１５ａ，１５ｂが連結されているため、第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、上記のように変化する２つのトルクＴ１５ａ，Ｔ１５ｂを足し合わせたものとなり、ほぼ一定になる。
【００３８】
また、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力の作用によって、第１コア１５ａが、第１磁力線Ｇ１で結ばれた第１磁極と第１電機子磁極の中間に位置し、かつ、第２コア１５ｂが、第２磁力線Ｇ２で結ばれた第２磁極と第２電機子磁極の中間に位置した状態を保ちながら、第２ロータ１５が回転する。このため、第１および第２の回転磁界の回転速度（以下「磁界回転速度」という）Ｖ０と、第１ロータ１３の回転速度（以下「第１ロータ回転速度」という）ＶＲ１と、第２ロータ１５の回転速度（以下「第２ロータ回転速度」という）ＶＲ２との間には一般に、次式（１）が成立する。
ＶＲ２＝（Ｖ０＋ＶＲ１）／２                                    ……（１）
また、この式（１）を変形すると、次式（２）が得られる。
Ｖ０−ＶＲ２＝ＶＲ２−ＶＲ１                                    ……（２）
これらの式（１）および（２）から明らかなように、第２ロータ回転速度ＶＲ２は、磁界回転速度Ｖ０と第１ロータ回転速度ＶＲ１との平均速度に等しく、換言すれば、磁界回転速度Ｖ０と第２ロータ回転速度ＶＲ２との差は、第２ロータ回転速度ＶＲ２と第１ロータ回転速度ＶＲ１との差に等しい。このように、磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２は、共線関係にある。
【００３９】
したがって、上述した第１ロータ回転速度ＶＲ１が値０のときには、ＶＲ２＝Ｖ０／２が成立し、このときの磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２の関係は、例えば、図８（ａ）のように示される。なお、同図では、磁界回転方向と同じ回転方向を「＋」で、逆の回転方向を「−」で、それぞれ示しており、このことは、後述する他の共線図についても同様である。
【００４０】
また、この場合、第２ロータ回転速度ＶＲ２が、磁界回転速度Ｖ０の１／２に減速されるので、第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、ステータ１４への供給電力および磁界回転速度Ｖ０と等価のトルクを駆動用等価トルクＴＳＥとすると、この駆動用等価トルクＴＳＥの２倍になる。すなわち、次式（３）が成立する。
ＴＲ２＝ＴＳＥ・２                                              ……（３）
以上のように、第１ロータ１３を回転不能にした状態でステータ１４に電力を供給した場合には、この電力はすべて、第２ロータ１５に動力として伝達される。
【００４１】
次に、第２ロータ１５を回転不能にした状態で、電機子１４ａへの電力供給により第１および第２の回転磁界を発生させた場合の動作について説明する。
【００４２】
この場合にも、図１０（ａ）に示すように、各第１コア１５ａが各第１磁石部に対向するとともに、各第２コア１５ｂが隣り合う各２つの第２磁石部の間に位置した状態から、第１および第２の回転磁界を同図の下方に回転させるように発生させる。その発生の開始時においては、各第１電機子磁極の極性を、それに対向する各第１磁極の極性と異ならせるとともに、各第２電機子磁極の極性をそれに対向する各第２磁極の極性と同じにする。この状態では、前述した図６（ａ）に示すような磁気回路が構成される。
【００４３】
そして、仮想磁石ＶＭが、図１０（ａ）に示す位置から図１０（ｂ）に示す位置に回転すると、第１コア１５ａと第１電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になるのに伴い、第２電機子磁極が第２コア１５ｂに近づくことによって、第２電機子磁極、第２コア１５ｂおよび第２磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生する。その結果、前述した図６（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００４４】
この状態では、第１磁極と第１コア１５ａの間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量は多いものの、この第１磁力線Ｇ１がまっすぐであるため、第１コア１５ａに対して第１磁石部を回転させるような磁力が発生しない。また、第２磁極およびこれと異なる極性の第２電機子磁極の間の距離が比較的長いことにより、第２コア１５ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の総磁束量は比較的少ないものの、その曲がり度合いが大きいことによって、第２磁石部に、これを第２コア１５ｂに近づけるような磁力が作用する。これにより、永久磁石１３ａは、仮想磁石ＶＭの回転方向、すなわち磁界回転方向と逆方向（図１０の上方）に駆動され、図１０（ｃ）に示す位置に向かって回転する。これに伴い、第１ロータ１３が磁界回転方向と逆方向に回転する。
【００４５】
そして、永久磁石１３ａが図１０（ｂ）に示す位置から図１０（ｃ）に示す位置に向かって回転する間、仮想磁石ＶＭは、図１０（ｄ）に示す位置に向かって回転する。以上のように、第２磁石部が第２コア１５ｂに近づくことにより、第２コア１５ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは小さくなるものの、仮想磁石ＶＭが第２コア１５ｂにさらに近づくのに伴い、第２磁力線Ｇ２の総磁束量は多くなる。その結果、この場合にも、第２磁石部に、これを第２コア１５ｂ側に近づけるような磁力が作用し、それにより、永久磁石１３ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００４６】
また、永久磁石１３ａが磁界回転方向と逆方向に回転するのに伴い、第１磁極と第１コア１５ａの間の第１磁力線Ｇ１が曲がることによって、第１磁石部に、これを第１コア１５ａに近づけるような磁力が作用する。しかし、この状態では、第１磁力線Ｇ１による磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが第２磁力線Ｇ２よりも小さいことによって、上述した第２磁力線Ｇ２による磁力よりも弱い。その結果、両磁力の差分に相当する磁力によって、永久磁石１３ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００４７】
そして、図１０（ｄ）に示すように、第１磁極と第１コア１５ａの間の距離と、第２コア１５ｂと第２磁極の間の距離が互いにほぼ等しくなったときには、第１磁極と第１コア１５ａの間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量および曲がり度合いが、第２コア１５ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の総磁束量および曲がり度合いとそれぞれほぼ等しくなる。その結果、これらの第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力が互いにほぼ釣り合うことによって、永久磁石１３ａが一時的に駆動されない状態になる。
【００４８】
この状態から、仮想磁石ＶＭが図１１（ａ）に示す位置まで回転すると、第１磁力線Ｇ１の発生状態が変化し、図１１（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。それにより、第１磁力線Ｇ１による磁力が、第１磁石部を第１コア１５ａに近づけるようにほとんど作用しなくなるので、永久磁石１３ａは、第２磁力線Ｇ２による磁力によって、図１１（ｃ）に示す位置まで、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００４９】
そして、図１１（ｃ）に示す位置から、仮想磁石ＶＭが若干、回転すると、以上とは逆に、第１磁極と第１コア１５ａの間の第１磁力線Ｇ１による磁力が、第１磁石部に、これを第１コア１５ａに近づけるように作用し、それにより、永久磁石１３ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動され、第１ロータ１３が磁界回転方向と逆方向に回転する。そして、仮想磁石ＶＭがさらに回転すると、第１磁極と第１コア１５ａの間の第１磁力線Ｇ１による磁力と第２コア１５ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２による磁力との差分に相当する磁力によって、永久磁石１３ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。その後、第２磁力線Ｇ２による磁力が、第２磁石部を第２コア１５ｂに近づけるようにほとんど作用しなくなると、第１磁力線Ｇ１による磁力によって、永久磁石１３ａが磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００５０】
以上のように、第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１磁極と第１コア１５ａの間の第１磁力線Ｇ１による磁力と、第２コア１５ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２による磁力と、これらの磁力の差分に相当する磁力とが、永久磁石１３ａに、すなわち第１ロータ１３に交互に作用し、それにより、第１ロータ１３が磁界回転方向と逆方向に回転する。また、そのように磁力すなわち駆動力が第１ロータ１３に交互に作用することによって、第１ロータ１３に伝達されるトルク（以下「第１ロータ伝達トルク」という）ＴＲ１は、ほぼ一定になる。
【００５１】
また、このときの磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２の関係は、式（１）において、ＶＲ２＝０とすることにより、ＶＲ１＝−Ｖ０で表され、例えば、図８（ｂ）のように示される。このように、第１ロータ１３は、第１および第２の回転磁界と同じ速度で逆方向に回転する。さらに、この場合、第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、駆動用等価トルクＴＳＥと等しくなり、次式（４）が成立する。
ＴＲ１＝ＴＳＥ                                                  ……（４）
【００５２】
また、磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２がいずれも値０でない場合、例えば、第１および／または第２のロータ１３，１５を動力の入力により回転させた状態で、第１および第２の回転磁界を発生させた場合には、磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２の間に、前述した一般式（１）がそのまま成立し、三者間の速度関係は、例えば、図９（ａ）のように示される。この場合、第１ロータ伝達トルクＴＲ１と駆動用等価トルクＴＳＥが合成され、第２ロータ１５に伝達される。すなわち、次式（５）が成立する。
ＴＳＥ＋ＴＲ１＝ＴＲ２                                          ……（５）
【００５３】
さらに、第２ロータ１５を動力により回転させるとともに、磁界回転速度Ｖ０を値０に制御した場合には、第２ロータ１５に入力された動力（エネルギ）は、ステータ１４には伝達されず、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力を介して第１ロータ１３にすべて伝達される。同様に、第１ロータ１３を動力により回転させるとともに、磁界回転速度Ｖ０を値０に制御した場合には、第１ロータ１３に入力された動力（エネルギ）は、ステータ１４には伝達されず、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力を介して第２ロータ１５にすべて伝達される。
【００５４】
また、このときの磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２の関係は、式（１）において、Ｖ０＝０とすることによって、ＶＲ１＝２・ＶＲ２で表され、例えば、図９（ｂ）のように示される。また、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間に、次式（６）が成立する。
ＴＲ１＝ＴＲ２／２                                              ……（６）
【００５５】
さらに、回転機１０では、ステータ１４への電力供給が行われていない場合でも、電機子１４ａに対して、第１ロータ１３への動力の入力により永久磁石１３ａが回転したり、第２ロータ１５への動力の入力により第１および第２のコア１５ａ，１５ｂが回転したときには、電機子１４ａにおいて、誘導起電力が発生し、発電が行われる。この発電に伴って、第１および第２の回転磁界が発生した場合にも、前記式（１）および（２）が成立するとともに、前記式（３）〜（６）で表されるようなトルクの関係が成立する。
【００５６】
上述したステータ１４、第１および第２のロータ１３，１５の間における式（１）や図８などで表されるような回転速度の関係、および、式（３）〜（６）で表されるようなトルクの関係は、遊星歯車装置のサンギヤおよびリングギヤの一方、他方、およびプラネタリギヤを支持するキャリアの回転速度の関係およびトルクの関係に、それぞれ相当する。さらに、そのような回転速度およびトルクの関係が、ステータ１４への電力供給時だけでなく、発電時にも同様に得られることから、回転機１０は、２部材で回転動力を入出力するとともに、１部材で電力を入出力する遊星歯車装置とみなすことができる。この場合、エネルギの入出力において、ステータ１４はサンギヤおよびリングギヤの一方に、第１ロータ１３は他方に、第２ロータ１５はキャリアに、それぞれ相当する。
【００５７】
したがって、回転機１０では、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間の釣り合い関係は、次式（７）および（８）で表され、これらのトルクのトルク比は、次式（９）で表される。
ＴＳＥ＋ＴＲ２＋ＴＲ１＝０                                      ……（７）
ＴＳＥ＝ＴＲ１                                                  ……（８）
｜ＴＳＥ｜：｜ＴＲ２｜：｜ＴＲ１｜＝１：２：１                  ……（９）
【００５８】
また、ステータ１４に供給された電力（ＴＳＥ・Ｖ０）と、第１ロータ１３に伝達された動力（ＴＲ１・ＶＲ１）と、第２ロータ１５に伝達された動力（ＴＲ２・ＶＲ２）の間の釣り合い関係は、次式（１０）で表される。
ＴＳＥ・Ｖ０＋ＴＲ２・ＶＲ２＋ＴＲ１・ＶＲ１＝０              ……（１０）
以上の式（１）、（２）、および（７）〜（１０）から明らかなように、ＶＲ２＝−ＶＲ１／２のときに、Ｖ０＝−２・ＶＲ１＝４・ＶＲ２となり、ＴＲ２・ＶＲ２＝ＴＲ１・ＶＲ１が成立し、第１および第２のロータ１３，１５に伝達される動力が互いに等しくなる。
【００５９】
また、回転機１０には、ステータ１４に対する第１および第２のロータ１３，１５の回転角度位置を検出するセンサ（図示せず）が設けられており、その検出信号はＥＣＵ３に出力される。ＥＣＵ３は、この検出信号に基づき、ＰＤＵ２を制御することによって、ステータ１４に供給される電力と、電力の供給に伴って発生した第１および第２の回転磁界を制御する。
【００６０】
前述した第１および第２のプロペラ２１，２２はそれぞれ、第１および第２の回転軸１１，１２に連結されており、それにより、第１および第２のロータ１３，１５と一体に回転自在になっている。また、第１および第２のプロペラ２１，２２は、互いに同心状に配置されており、第２プロペラ２２は、第１プロペラ２１の付近で、かつ、これよりも回転機１０側に配置されている。さらに、第１プロペラ２１は、その径や形状、重さなどの設定によって、第１ロータ１３が前述した磁界回転方向と逆方向に回転するのを妨げる第１負荷トルクＴＬ１を第１ロータ１３に作用させるように構成されている。また、第２プロペラ２２は、その径や形状、重さなどの設定によって、第２ロータ１５が磁界回転方向と同方向に回転するのを妨げる第２負荷トルクＴＬ２を第２ロータ１５に作用させるように構成されている。これらの第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比は、１：２に設定されている。
【００６１】
以上の構成により、磁界回転速度Ｖ０と、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２と、第１および第２のプロペラ２１，２２の回転速度の関係は、例えば図１２に示すような１つの共線図で表される。同図に示すように、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２はそれぞれ、第１および第２のプロペラ２１，２２の回転速度（以下、それぞれ「第１プロペラ回転速度ＶＰ１」「第２プロペラ回転速度ＶＰ２」という）と等しい。
【００６２】
また、前述したように、ステータ１４、第１および第２のロータ１３，１５の間におけるトルクの関係において、ステータ１４がサンギヤおよびリングギヤの一方に、第１ロータ１３が他方に、第２ロータ１５がキャリアに、それぞれ相当し、そのトルク比は、｜ＴＳＥ｜：｜ＴＲ２｜：｜ＴＲ１｜＝１：２：１である（式（９））。そのような第１および第２のロータ１３，１５に対し、図１２に示すように、第１負荷トルクＴＬ１は、第１ロータ１３が磁界回転方向と逆方向に回転するのを妨げるように作用するとともに、第２負荷トルクＴＬ２は、第１負荷トルクＴＬ１と反対方向、すなわち、第２ロータ１５が磁界回転方向と同方向に回転するのを妨げるように作用する。また、上述したように、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２の比は、１：２である。
【００６３】
以上により、サンギヤおよびリングギヤの一方に相当するステータ１４からの駆動用等価トルクＴＳＥは、第２負荷トルクＴＬ２を反力として、サンギヤおよびリングギヤの他方に相当する第１ロータ１３に伝達されるとともに、第１負荷トルクＴＬ１を反力として、キャリアに相当する第２ロータ１５に伝達される。また、第１ロータ１３に伝達された第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、第１ロータ１３を磁界回転方向と逆方向に回転させるように作用し、第２ロータ１５に伝達された第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、第２ロータ１５を磁界回転方向と同方向に回転させるように作用する。その結果、図１２に示すように、第１ロータ１３は、第１プロペラ２１とともに、磁界回転方向と逆方向に回転し、第２ロータ１５は、第２プロペラ２２とともに、磁界回転方向と同方向に回転する。すなわち、第１および第２のプロペラ２１，２２は、互いに反対方向に回転する。また、この場合、式（２）から明らかなように、磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のプロペラ回転速度ＶＰ１，ＶＰ２の間に、Ｖ０−ＶＰ２＝ＶＰ２−ＶＰ１が成立する。
【００６４】
さらに、第１および第２のプロペラ２１，２２が、ギヤなどの変速機構を用いることなく、第１および第２のロータ１３，１５にそれぞれ連結（直結）されているので、第１および第２のプロペラ２１，２２に伝達されるトルクをそれぞれ、「第１プロペラ伝達トルクＴＰ１」「第２プロペラ伝達トルクＴＰ２」とすると、第１プロペラ伝達トルクＴＰ１は、第１ロータ伝達トルクＴＲ１と等しく、第２プロペラ伝達トルクＴＰ２は、第２ロータ伝達トルクＴＲ２と等しい。したがって、式（９）から明らかなように、第１および第２のプロペラ伝達トルクＴＰ１，ＴＰ２の間に、２・｜ＴＰ１｜＝｜ＴＰ２｜が成立する。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、第１および第２のプロペラ２１，２２が、第１および第２のロータ１３，１５にそれぞれ連結されるとともに、第１および第２の負荷トルクＴＬ１，ＴＬ２が１：２になるように構成されている。したがって、ステータ１４からの駆動用等価トルクＴＳＥを第１および第２のロータ１３，１５の双方に適切に作用させることができるので、第１および第２のプロペラ２１，２２を互いに反対方向に適切に回転させることができる。また、第１および第２のプロペラ２１，２２は、従来の場合の遊星歯車装置のような、互いに噛み合う複数のギヤで構成されたギヤ機構を用いることなく、第１および第２のロータ１３，１５にそれぞれ連結（直結）されているので、回転機１０による第１および第２のプロペラ２１，２２の駆動効率を高めることができる。さらに、遊星歯車装置を用いる従来の場合と比較して、二重反転式動力装置１の構成を単純化できるとともに、その小型化および軽量化を図ることができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、第１および第２のプロペラ２１，２２の径や形状、重さなどを、第１および第２の負荷トルクＴＬ１，ＴＬ２が１：２になるように設定しているが、この設定は厳密なものではなく、ほぼ１：２になるように行ってもよい。その場合にも、第１および第２のプロペラ２１，２２を互いに反対方向に回転させることができる。
【００６７】
次に、図１３を参照しながら、本発明の第２実施形態による二重反転式動力装置３１について説明する。この二重反転式動力装置３１は、第１実施形態と比較して、第１および第２のプロペラ３２，３３の構成が主に異なっている。同図において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。
【００６８】
第１および第２のプロペラ３２，３３は、その径や形状、重さなどの設定によって、前述した第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：１になるように構成されている。また、第１プロペラ３２は、第１実施形態と異なり、第１回転軸１１に直結されておらず、減速機構３４を介して第１回転軸１１に連結されている。一方、第２プロペラ３３は、第１実施形態と同様、第２回転軸１２に直結されている。
【００６９】
この減速機構３４は、第１ロータ１３の動力を１／２に減速し、第１プロペラ３２に伝達するものである。具体的には、減速機構３４は、第１回転軸１１に一体に設けられた第１ギヤ３４ａと、第１および第２の回転軸１１，１２と平行に配置されたギヤ軸３４ｅと、このギヤ軸３４ｅに一体に設けられた第２ギヤ３４ｂおよび第３ギヤ３４ｃと、第１プロペラ３２の軸３２ａに一体に設けられた第４ギヤ３４ｄを有している。第２および第３のギヤ３４ｂ，３４ｃは、第１および第４のギヤ３４ａ，３４ｄにそれぞれ噛み合っている。第１ギヤ３４ａと第２ギヤ３４ｂとのギヤ比は、１：Ｘに設定されるとともに、第３ギヤ３４ｃと第４ギヤ３４ｄとのギヤ比は、Ｘ：２に設定されている。ここで、Ｘは所定値（＞０）である。本実施形態では、第１〜第４のギヤ３４ａ〜３４ｄの歯数はそれぞれ、値３５、４９、３５および５０にそれぞれ設定されている。
【００７０】
以上の構成により、磁界回転速度Ｖ０と、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２と、第１および第２のプロペラ回転速度ＶＰ１，ＶＰ２の関係は、例えば図１４に示すような１つの共線図で表される。上述したように、第１および第２のプロペラ３２，３３は、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：１になるように構成されている。また、減速機構３４により、第１プロペラ３２に伝達される第１ロータ１３の動力が１／２に減速されるので、第１プロペラ３２から第１ロータ１３に実際に作用する第１負荷トルクＴＬ１Ａは、図１４に示すようにＴＬ１の１／２になる。一方、第２プロペラ３３は、第１実施形態と同様、第２ロータ１５に直結されているので、第２ロータ１５には、第２負荷トルクＴＬ２がそのまま作用する。以上により、これらのＴＬ１ＡおよびＴＬ２の間に、｜ＴＬ１Ａ｜：｜ＴＬ２｜＝１／２：１＝１：２が成立する。したがって、同図に示すように、第１実施形態と同様、第１ロータ１３は、第１プロペラ３２とともに、磁界回転方向と逆方向に回転し、第２ロータ１５は、第２プロペラ３３とともに、磁界回転方向と同方向に回転する。すなわち、第１および第２のプロペラ３２，３３は、互いに反対方向に回転する。
【００７１】
この場合、第１プロペラ回転速度ＶＰ１は、減速機構３４による減速によって、第１ロータ回転速度ＶＲ１の１／２になり、第１プロペラ伝達トルクＴＰ１は、第１ロータ伝達トルクＴＲ１の２倍になる。また、第２プロペラ３３が第２ロータ１５に直結されているので、第２プロペラ回転速度ＶＰ２は、第２ロータ回転速度ＶＲ２と等しく、第２プロペラ伝達トルクＴＰ２は、第２ロータ伝達トルクＴＲ２と等しい。以上のことと、式（２）から明らかなように、磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のプロペラ回転速度ＶＰ１，ＶＰ２の間に、Ｖ０−ＶＰ２＝ＶＰ２−２・ＶＰ１が成立するとともに、式（９）から明らかなように、第１および第２のプロペラ伝達トルクＴＰ１，ＴＰ２の間に、｜ＴＰ１｜＝｜ＴＰ２｜が成立する。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、第１および第２のプロペラ３２，３３がそれぞれ、第１および第２の負荷トルクＴＬ１，ＴＬ２が１：１になるように構成されている。また、第１プロペラ３２は、減速機構３４を介して第１ロータ１３に連結されており、第２プロペラ３３は第２ロータ１５に直結されている。以上により、第１実施形態と同様、ステータ１４からの駆動用等価トルクＴＳＥを第１および第２のロータ１３，１５の双方に適切に作用させることができるので、第１および第２のプロペラ３２，３３を互いに反対方向に適切に回転させることができる。それに加え、第１および第２のプロペラ３２，３３に同じ大きさのトルクを伝達することができる。さらに、第１実施形態と同様、第２プロペラ３３は、遊星歯車装置などのギヤ機構を用いることなく、第２ロータ１５に直結されているので、回転機１０による第２プロペラ３３の駆動効率を高めることができる。また、減速機構３４として、第１〜第４のギヤ３４ａ〜３４ｄなどで構成された単純なタイプのものを用いるので、遊星歯車装置を用いる場合と比較して、二重反転式動力装置３１の構成を単純化することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１および第２のプロペラ３２，３３の径や形状、重さなどを、第１および第２の負荷トルクＴＬ１，ＴＬ２が１：１になるように設定しているが、この設定は厳密なものではなく、ほぼ１：１になるように行ってもよい。その場合にも、第１および第２のプロペラ３２，３３を互いに反対方向に回転させることができる。
【００７４】
次に、図１５を参照しながら、本発明の第３実施形態による二重反転式動力装置４１について説明する。第１および第２のプロペラ４２，４３は、その径や形状、重さなどの設定によって、第２実施形態と同様、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：１になるように構成されている。また、第２プロペラ４３は、第１および第２の実施形態と異なり、第２回転軸１２に直結されておらず、増速機構４４を介して第２回転軸１２に連結されている。一方、第１プロペラ４２は、第１実施形態と同様、第１回転軸１１に直結されている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。
【００７５】
上記の増速機構４４は、第２ロータ１５の動力を２倍に増速し、第２プロペラ４３に伝達するものである。具体的には、増速機構４４は、第２回転軸１２に一体に設けられた第１ギヤ４４ａと、第１および第２の回転軸１１，１２と平行に配置されたギヤ軸４４ｅと、このギヤ軸４４ｅに一体に設けられた第２ギヤ４４ｂおよび第３ギヤ４４ｃと、第２プロペラ４３の軸４３ａに一体に設けられた第４ギヤ４４ｄを有している。第２および第３のギヤ４４ｂ，４４ｃは、第１および第４のギヤ４４ａ，４４ｄにそれぞれ噛み合っている。第１ギヤ４４ａと第２ギヤ４４ｂとのギヤ比は、２：Ｘに設定されており、第３ギヤ４４ｃと第４ギヤ４４ｄとのギヤ比は、Ｘ：１に設定されている。本実施形態では、第１〜第４のギヤ４４ａ〜４４ｄの歯数はそれぞれ、値５０、３５、４９および３５にそれぞれ設定されている。
【００７６】
以上の構成により、磁界回転速度Ｖ０と、第１および第２のロータ回転速度ＶＲ１，ＶＲ２と、第１および第２のプロペラ回転速度ＶＰ１，ＶＰ２の関係は、例えば図１６に示すような１つの共線図で表される。上述したように、第１および第２のプロペラ４２，４３は、第１負荷トルクＴＬ１と第２負荷トルクＴＬ２との比が１：１になるように構成されている。また、増速機構４４により、第２プロペラ４２に伝達される第２ロータ１５の動力が２倍に増速されるので、第２プロペラ４２から第２ロータ１５に実際に作用する第２負荷トルクＴＬ２Ａは、図１６に示すようにＴＬ２の２倍になる。一方、第１プロペラ４２は、第１実施形態と同様、第１ロータ１３に直結されているので、第１ロータ１３には、第１負荷トルクＴＬ１がそのまま作用する。以上により、これらのＴＬ２ＡおよびＴＬ１の間に、｜ＴＬ２Ａ｜：｜ＴＬ１｜＝２：１が成立する。したがって、同図に示すように、第１および第２の実施形態と同様、第１ロータ１３は、第１プロペラ４２とともに、磁界回転方向と逆方向に回転し、第２ロータ１５は、第２プロペラ４３とともに、磁界回転方向と同方向に回転する。すなわち、第１および第２のプロペラ４２，４３は、互いに反対方向に回転する。
【００７７】
この場合、第２プロペラ回転速度ＶＰ２は、増速機構４４による増速によって、第２ロータ回転速度ＶＲ２の２倍になり、第２プロペラ伝達トルクＴＰ２は、第２ロータ伝達トルクＴＲ２の１／２になる。また、第１プロペラ４２が第１ロータ１３に直結されているので、第１プロペラ回転速度ＶＰ１は、第１ロータ回転速度ＶＲ１と等しく、第１プロペラ伝達トルクＴＰ１は、第１ロータ伝達トルクＴＲ１と等しい。以上のことと、式（２）から明らかなように、磁界回転速度Ｖ０、第１および第２のプロペラ回転速度ＶＰ１，ＶＰ２の間に、２・Ｖ０−ＶＰ２＝ＶＰ２−２・ＶＰ１が成立するとともに、式（９）から明らかなように、第１および第２のプロペラ伝達トルクＴＰ１，ＴＰ２の間に、第２実施形態と同様、｜ＴＰ１｜＝｜ＴＰ２｜が成立する。
【００７８】
以上のように、本実施形態によれば、第１および第２のプロペラ４２，４３がそれぞれ、第１および第２の負荷トルクＴＬ１，ＴＬ２が１：１になるように構成されている。また、第１プロペラ４２は第１ロータ１３に直結されており、第２プロペラ４３は、増速機構４４を介して第２ロータ１５に連結されている。以上により、第１および第２の実施形態と同様、ステータ１４からの駆動用等価トルクＴＳＥを第１および第２のロータ１３，１５の双方に適切に作用させることができるので、第１および第２のプロペラ４２，４３を互いに反対方向に適切に回転させることができる。それに加え、第１および第２のプロペラ４２，４３に同じ大きさのトルクを伝達することができる。さらに、第１実施形態と同様、第１プロペラ４２は、遊星歯車装置などのギヤ機構を用いることなく、第１ロータ１３に直結されているので、回転機１０による第１プロペラ４２の駆動効率を高めることができる。また、減速機構４４として、第１〜第４のギヤ４４ａ〜４４ｄなどで構成された単純なタイプのものを用いるので、遊星歯車装置を用いる場合と比較して、二重反転式動力装置４１の構成を単純化することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、第１および第２のプロペラ４２，４３の径や形状、重さなどを、第１および第２の負荷トルクＴＬ１，ＴＬ２が１：１になるように設定しているが、この設定は厳密なものではなく、ほぼ１：１になるように行ってもよい。その場合にも、第１および第２のプロペラ４２，４３を互いに反対方向に回転させることができる。
【００８０】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第１および第２のコア１５ａ，１５ｂを、鋼板で構成しているが、他の軟磁性体で構成してもよい。また、実施形態は、第２ロータ回転速度ＶＲ２と第１ロータ回転速度ＶＲ１との差（以下「第２・第１ロータ速度差」という）と、磁界回転速度Ｖ０と第２ロータ回転速度ＶＲ２との差（以下「磁界・第２ロータ速度差」という）が等しい回転機１０に本発明を適用した例であるが、本発明は、これに限らず、第２・第１ロータ速度差と磁界・第２ロータ速度差が１：ｎである回転機に適用してもよい。
【００８１】
さらに、実施形態は、本発明を二重反転プロペラに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、互いに反対方向に回転する２つの回転体を有する他の種類の機器、例えば、洗濯機や、洗浄ブラシ、ミキサー、シロッコファンなどに適用可能である。洗濯機に適用した場合には、洗濯物を洗濯するための攪拌翼および洗濯槽が、本発明の第１および第２の回転体としてそれぞれ用いられる。また、同心状に配置された２つのブラシを有する洗浄ブラシに適用した場合には、これらの２つのブラシが、本発明の第１および第２の回転体として用いられる。さらに、食材などを粉砕・攪拌するための、同心状に配置された２つのカッタを有するミキサーに適用した場合には、これらの２つのカッタが、本発明の第１および第２の回転体として用いられる。また、流体を圧送するための、同心状に配置された２つの羽根車を有するシロッコファンに適用した場合には、これらの２つの羽根車が、本発明の第１および第２の回転体として用いられる。また、二重反転プロペラと異なり、第１および第２の回転体が互いに同心状に配置されていないタイプの装置に、本発明を適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１実施形態による二重反転式動力装置を概略的に示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の位置で周方向に沿って破断した断面の一部を、第１および第２の回転磁界の発生時において示す展開図である。
【図３】図２の展開図の構成と機能的に同じ構成を示す図である。
【図４】第１ロータを回転不能にした状態で第１および第２の回転磁界を発生させた場合の回転機の動作を説明するための図である。
【図５】図４の続きの動作を説明するための図である。
【図６】回転機の動作中に構成される磁気回路を示す図である。
【図７】第１ロータを回転不能にした状態で第１および第２の回転磁界を発生させた場合に第２ロータに伝達されるトルクの一例を模式的に示す図である。
【図８】磁界回転速度、第１および第２のロータ回転速度の関係の一例を、（ａ）第１ロータを回転不能にした場合について、（ｂ）第２ロータを回転不能にした場合について、それぞれ示す共線図である。
【図９】磁界回転速度、第１および第２のロータ回転速度の関係の一例を、（ａ）第１および第２のロータがいずれも回転している場合について、（ｂ）磁界回転速度が値０の場合について、それぞれ示す共線図である。
【図１０】第２ロータを回転不能にした状態で第１および第２の回転磁界を発生させた場合の回転機の動作を説明するための図である。
【図１１】図１０の続きの動作を説明するための図である。
【図１２】図１の二重反転式動力装置における磁界回転速度、第１および第２のロータ回転速度、ならびに、第１および第２のプロペラ回転速度の関係の一例を示す共線図である。
【図１３】第２実施形態による二重反転式動力装置を概略的に示す図である。
【図１４】図１３の二重反転式動力装置における磁界回転速度、第１および第２のロータ回転速度、ならびに、第１および第２のプロペラ回転速度の関係の一例を示す共線図である。
【図１５】第３実施形態による二重反転式動力装置を概略的に示す図である。
【図１６】図１５の二重反転式動力装置における磁界回転速度、第１および第２のロータ回転速度、ならびに、第１および第２のプロペラ回転速度の関係の一例を示す共線図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  二重反転式動力装置
１０  回転機
１３  第１ロータ
１４  ステータ
１５  第２ロータ
２１  第１プロペラ（第１回転体）
２２  第２プロペラ（第２回転体）
３１  二重反転式動力装置
３２  第１プロペラ（第１回転体）
３３  第２プロペラ（第２回転体）
３４  減速機構
４１  二重反転式動力装置
４２  第１プロペラ（第１回転体）
４３  第２プロペラ（第２回転体）
４４  増速機構
Ｖ０  磁界回転速度（回転磁界の回転速度）
ＶＲ１  第１ロータ回転速度（第１ロータの回転速度）
ＶＲ２  第２ロータ回転速度（第２ロータの回転速度）
ＴＬ１  第１負荷トルク
ＴＬ２  第２負荷トルク
【図１】
0005087369.tif 000002
【図２】
0005087369.tif 000003
【図３】
0005087369.tif 000004
【図４】
0005087369.tif 000005
【図５】
0005087369.tif 000006
【図６】
0005087369.tif 000007
【図７】
0005087369.tif 000008
【図８】
0005087369.tif 000009
【図９】
0005087369.tif 000010
【図１０】
0005087369.tif 000011
【図１１】
0005087369.tif 000012
【図１２】
0005087369.tif 000013
【図１３】
0005087369.tif 000014
【図１４】
0005087369.tif 000015
【図１５】
0005087369.tif 000016
【図１６】
0005087369.tif 000017