回転電機用ロータ
【課題】 回転電機のロータに発生する渦電流を最小限に抑えて発熱およびエネルギー損失を低減する。
【解決手段】 電動機のロータボディ３１は、導電性材料製の第１、第２フランジ部材３２，３３の外周部と、周方向に所定間隔で配置した弱磁性体の導電性材料製の複数の連結部材３４の両端部とをボルト３７で連結し、周方向に隣接する連結部材３４間に軟磁性体製の誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを支持して構成される。第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４との結合部を絶縁コーティングで電気的に絶縁したので、運転時に第１フランジ部材３２、連結部材３４、第２フランジ部材３３および連結部材３４で構成される閉回路を流れる渦電流を低減することができ、渦電流に伴う発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【解決手段】 電動機のロータボディ３１は、導電性材料製の第１、第２フランジ部材３２，３３の外周部と、周方向に所定間隔で配置した弱磁性体の導電性材料製の複数の連結部材３４の両端部とをボルト３７で連結し、周方向に隣接する連結部材３４間に軟磁性体製の誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを支持して構成される。第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４との結合部を絶縁コーティングで電気的に絶縁したので、運転時に第１フランジ部材３２、連結部材３４、第２フランジ部材３３および連結部材３４で構成される閉回路を流れる渦電流を低減することができ、渦電流に伴う発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性材料で構成されて共通の軸線上に相互に対向するように離間して配置された第１フランジ部材および第２フランジ部材の外周部間を、導電性の弱磁性体で構成されて前記軸線を中心とする周方向に所定間隔で配置された複数の連結部材で連結し、周方向に隣接する前記連結部材間に軟磁性体で構成された誘導磁極を支持した回転電機用ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電機子を有して回転磁界を発生する環状のステータをケーシングに固定し、外周に複数の永久磁石を支持する第１ロータをステータの内部に回転自在に支持し、複数の軟磁性体製の誘導磁極を支持する円筒状の第２ロータを前記ステータおよび前記第１ロータ間に回転自在に支持することで、第１ロータおよび第２ロータから別個に出力を取り出すことを可能とした二軸出力型電動機が、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平８−１１１９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載された二軸出力型電動機の第２ロータは、２枚の円板状のロータフレームを複数の棒状の固定部材で連結して籠状に構成されており、周方向に隣接する固定部材間に軟磁性体を支持する構造になっている。しかしながら、その第２ロータは２枚のロータフレームと複数の固定部材の両端との連結部が絶縁されていないため、運転時に発生する渦電流が一方のロータフレーム、固定部材、他方のロータフレームおよび固定部材で構成される閉回路を流れることで、大きな発熱やエネルギー損失が発生する可能性があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転電機のロータに発生する渦電流を最小限に抑えて発熱およびエネルギー損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、導電性材料で構成されて共通の軸線上に相互に対向するように離間して配置された第１フランジ部材および第２フランジ部材の外周部間を、弱磁性体で構成されて前記軸線を中心とする周方向に所定間隔で配置された複数の連結部材で連結し、周方向に隣接する前記連結部材間に軟磁性体で構成された誘導磁極を支持した回転電機用ロータにおいて、前記第１、第２フランジ部材間を電気的に絶縁したことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記連結部材および前記誘導磁極が接する部分で、前記誘導磁極の径方向厚さよりも前記連結部材の径方向厚さを小さくしたことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記連結部材がステンレス鋼製であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００８】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記連結部材がアルミニウム製あるいはアルミニウム合金製であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００９】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記連結部材がチタン製あるいはチタン合金製であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【００１０】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記連結部材は表面を絶縁処理されていることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【００１１】
尚、実施の形態の第１誘導磁極３９Ｌおよび第２誘導磁極３９Ｒは本発明の誘導磁極に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、導電性材料製の第１、第２フランジ部材の外周部間を、周方向に所定間隔で配置した弱磁性体の導電性材料製の複数の連結部材で連結し、周方向に隣接する連結部材間に軟磁性体製の誘導磁極を支持して構成した回転電機用ロータにおいて、その第１、第２フランジ部材間を電気的に絶縁したので、運転時に第１フランジ部材、連結部材、第２フランジ部材および連結部材で構成される閉回路を流れる渦電流を低減することができ、渦電流に伴う発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、連結部材および誘導磁極が接する部分で誘導磁極の径方向厚さよりも連結部材の径方向厚さを小さくしたので、連結部材の断面積を小さくして渦電流を更に低減することができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、連結部材をステンレス鋼製としたので、その電気抵抗値が高くなって渦電流が抑制されるだけでなく、材料費が安価であって加工も容易である。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、連結部材をアルミニウム製あるいはアルミニウム合金製としたので、材料費が安価で軽量であって加工も容易であり、しかも渦電流を遮断するための表面処理が容易である。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、連結部材をチタン製あるいはチタン合金製としたので、その電気抵抗値が高くなって渦電流が抑制されるだけでなく、強度に比して軽量であるためにロータの軽量化を図ることができる。
【００１７】
また請求項６の構成によれば、連結部材の表面を絶縁処理したので、特別の絶縁部材を用いることなく連結部材とフランジ部材との接触部を絶縁して渦電流を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図２０は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は電動機を軸線方向に見た正面図（図２の１−１線矢視図）、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図３の５−５線矢視図、図６は図５の６−６線断面図、図７は図５の７−７線断面図、図８は図５の８−８線断面図、図９は図５の９−９線断面図、図１０は電動機の分解斜視図、図１１はインナーロータの分解斜視図、図１２は連結部材および誘導磁極の斜視図、図１３はスプリングの斜視図、図１４はリングの斜視図、図１５は電動機を円周方向に展開した模式図、図１６はインナーロータを固定した場合の作動説明図（その１）、図１７はインナーロータを固定した場合の作動説明図（その２）、図１８はインナーロータを固定した場合の作動説明図（その３）、図１９はアウターロータを固定した場合の作動説明図（その１）、図２０はアウターロータを固定した場合の作動説明図（その２）である。
【００２０】
図１０に示すように、本実施の形態の電動機Ｍは、軸線Ｌ方向に短い八角筒形状を成すケーシング１１と、ケーシング１１の内周に固定された円環状の第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒと、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの内部に収納されて軸線Ｌまわりに回転する円筒状のアウターロータ１３と、アウターロータ１３の内部に収納されて軸線Ｌまわりに回転する円筒状のインナーロータ１４とで構成されるもので、アウターロータ１３およびインナーロータ１４は固定された第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒに対して相対回転可能であり、かつアウターロータ１３およびインナーロータ１４は相互に相対回転可能である。
【００２１】
図１および図２に示すように、ケーシング１１は有底八角筒状の本体部１５と、本体部１５の開口に複数本のボルト１６…で固定される八角板状の蓋部１７とで構成されており、本体部１５および蓋部１７には通気のための複数の開口１５ａ…，１７ａ…が形成される。
【００２２】
図１〜図４および図１０に示すように、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒは、同一構造のものを円周方向にずらして重ね合わせたものであり、その一方の第１ステータ１２Ｌを例にとって構造を説明する。第１ステータ１２Ｌは、積層鋼板よりなるコア１８の外周にインシュレータ１９を介してコイル２０を巻回した複数個（実施の形態では２４個）第１電機子２１Ｌ…を備えており、これらの第１電機子２１Ｌ…は全体として円環状を成すように円周方向に結合された状態で、リング状のホルダ２２で一体化される。ホルダ２２の軸線Ｌ方向一端から径方向に突出するフランジ２２ａ…が、ケーシング１１の本体部１５の内面の段部１５ｂ（図２参照）に複数本のボルト２３…で固定される。
【００２３】
第２ステータ１２Ｒは、上述した第１ステータ１２Ｌと同様に２４個の第２電機子２１Ｒ…を備えており、そのホルダ２２のフランジ２２ａ…がケーシング１１の本体部１５の内面の段部１５ｃ（図２参照）に複数本のボルト２４…で固定される。このとき、第１ステータ１２Ｌおよび第２ステータ１２Ｒの円周方向の位相は、インナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…のピッチの半分だけ相互にずれている（図３および図４参照）。そして第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…に、ケーシング１１の本体部１５に設けた３個の端子２５，２６，２７（図１参照）から３相交流電流を供給することで、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒに回転磁界を発生させることができる。
【００２４】
図２および図１０に示すように、アウターロータ１３の籠状のロータボディ３１は、導電性材料である鉄あるいは鉄鋼で構成された円板状の第１、第２フランジ部材３２，３３と、導電性の弱磁性体であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成された複数本（実施の形態では２０本）の棒状の連結部材３４…とを組み立てて構成される。第１フランジ部材３２の中心から軸線Ｌ上に突出する第１アウターロータシャフト３２ａがボールベアリング３５でケーシング１１の蓋部１７に回転自在に支持されるとともに、第２フランジ部材３３の中心から軸線Ｌ上に突出する第２アウターロータシャフト３３ａがボールベアリング３６でケーシング１１の本体部１５に回転自在に支持される。アウターロータ１３の出力軸となる第２アウターロータシャフト３３ａは、ケーシング１１の本体部１５を貫通して外部に延出する。
【００２５】
弱磁性体とは、磁石に吸着しない材質で、例えばアルミニウム等の他に樹脂、木等を含み、非磁性体と呼ばれることもある。
【００２６】
第１、第２フランジ部材３２，３３は基本的に円板状の部材であり、また連結部材３４は基本的に棒状の部材であるため、それらを例えばダイキャストで成形する場合に、小型で簡素な構造の金型を使用することが可能となり、ロータボディ３１の量産性を高めて製造コストを削減することができる。
【００２７】
図１２に示すように、連結部材３４は両端に形成された一対の円形断面の位置決め部３４ａ，３４ａと、その内側に連設された一対の非円形断面の回り止め部３４ｂ，３４ｂと、その内側に連設された一対の誘導磁極支持部３４ｃ，３４ｃと、その内側に連設された一段厚いリング支持部３４ｄと、位置決め部３４ａ，３４ａを除く全長の両側面に突設された四角断面を有する畝状の凸部３４ｅ，３４ｅとを備えており、リング支持部３４ｄの一端側に係止突起３４ｆが径方向外向きに突設される。
【００２８】
図６〜図８に示すように、第１、第２フランジ部材３２，３３の外周部内面には環状溝３２ｂ，３３ｂが形成されており、これらの環状溝３２ｂ，３３ｂの底部に円形断面の位置決め孔３２ｃ，３３ｃが形成され、これらの位置決め孔３２ｃ，３３ｃの底部がボルト孔３２ｄ，３３ｄを介して第１、第２フランジ部材３２，３３の外周部外面に連通する。第１フランジ部材３２の環状溝３２ｂおよび位置決め孔３２ｃに連結部材３４の一端側の回り止め部３４ｂおよび位置決め部３４ａがそれぞれが嵌合した状態で、ボルト３７がワッシャ３８および第１フランジ部材３２のボルト孔３２ｄを貫通して連結部材３４の雌ねじ部３４ｇに螺合することで、２０本の連結部材３４…の一端側が第１フランジ部材３２に連結される。
【００２９】
同様にして、第２フランジ部材３３の環状溝３３ｂおよび位置決め孔３３ｃに連結部材３４の他端側の回り止め部３４ｂおよび位置決め部３４ａがそれぞれが嵌合した状態で、ボルト３７がワッシャ３８および第２フランジ部材３３のボルト孔３３ｄを貫通して連結部材３４の雌ねじ部３４ｇに螺合することで、２０本の連結部材３４…の他端側が第２フランジ部材３３に連結される。その結果、第１、第２フランジ部材３２，３３と２０本の連結部材３４…とによって籠状のロータボディ３１が構成される。
【００３０】
このとき、円形断面の位置決め部３４ａ，３４ａと円形断面の位置決め孔３２ｃ，３３ｃとの嵌合により第１、第２フランジ部材３２，３３に対する連結部材３４…の位置が精密に位置決めされ、非円形断面の回り止め部３４ｂ，３４ｂと環状溝３２ｂ，３３ｂとの嵌合により第１、第２フランジ部材３２，３３に対する連結部材３４…の相対回転が規制されることで、第１、第２フランジ部材３２，３３に対して連結部材３４…を直角に位置決めしてアウターロータ１３の組立精度を確保することができる。
【００３１】
図６に拡大して示すように、第２フランジ部材３３の表面には硬質アルマイト製の絶縁被膜ａが施されており、同様に各連結部材３４の表面には硬質アルマイト製の絶縁被膜ｂが施されている。また第２フランジ部材３３に各連結部材３４をボルト３７で固定する際に使用する鉄製のワッシャ３８は、その表面にポリアミドイミドよりなる絶縁被膜ｃが施されている。そして前記ボルト３７は第２フランジ部材３３のボルト孔３３ｄを隙間を存して貫通し、連結部材３４の雌ねじ部３４ｇに螺合する。従って、連結部材３４の右端と第２フランジ３３とは電気的に絶縁されることになる。同様の構造により、連結部材３４の左端と第１フランジ部材３２とは電気的に絶縁されており、第１フランジ部材３２、連結部材３４、第２フランジ部材３３および連結部材３４を介して構成される電気的な閉回路（図５の矢印参照）を確実に遮断することができる。
【００３２】
図５に示すように、２０本の連結部材３４…の間には軸線Ｌと平行に延びる２０本のスリットが形成され、各スリットに軟磁性体製の第１誘導磁極３９Ｌと、弱磁性体製のリング４０と、軟磁性体製の第２誘導磁極３９Ｒとが、ロータボディ３１の軸線Ｌ方向一端側から挿入されて支持される。
【００３３】
図１２に示すように、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒは、軸線Ｌ方向に積層された多数の鋼板で構成されるもので、軸線Ｌに沿う両側面には四角断面の凹部３９ａ，３９ａが形成されており、これらの凹部３９ａ，３９ａが、その両側に位置する連結部材３４，３４の凸部３４ｅ，３４ｅに凹凸係合することで、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの径方向の脱落が防止される。前記凸部３４ｅ，３４ｅおよび前記凹部３９ａ，３９ａの間には若干の隙間が発生することが避けられないため、連結部材３４…に対して第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が相対移動して騒音を発するのを防止すべく、その凹凸係合部が接着剤５９（図９参照）で固定される。
【００３４】
ところで、実施の形態では第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの凹部３９ａ，３９ａおよび連結部材３４の凸部３４ｅ，３４ｅは共に四角断面であるが、それらを共に半円状断面とすれば接触部の隙間を減少させ、接着剤５９を使用しなくても騒音を低減することができる。
【００３５】
尚、第１誘導磁極３９Ｌ、リング４０および第２誘導磁極３９Ｒの組み付けは、例えば第１フランジ部材３２に連結部材３４…の一端を結合した状態で行われ、その後に連結部材３４…の他端に第２フランジ部材３３が結合される。
【００３６】
図１４に示すように、リング４０は帯状の金属板を環状に形成したもので、その第２フランジ部材３３側の端縁に１８°間隔で複数個（実施の形態では２０個）の位置決め溝４０ｂ…が凹設される。
【００３７】
図５〜図７に示すように、アウターロータ１３が回転すると、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…に加わる遠心力で連結部材３４…は径方向外側に撓もうとするが、連結部材３４…の軸線Ｌ方向中央部をリング４０で径方向内向きに押さえることで、連結部材３４…の変形を効果的に抑制してアウターロータ１３の高速回転を可能にすることができる。
【００３８】
特に、リング４０を第１誘導磁極３９Ｌ…と第２誘導磁極３９Ｒ…との間に配置したので、重量の大きい第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…に作用する遠心力を効果的に支持することができる。しかもリング４０で遠心力を支持することで、連結部材３４…を細くすることが可能になり、渦電流の低減にも寄与することができる。
【００３９】
図５および図７に示すように、隣接する一対の連結部材３４，３４間のスリットに嵌合する第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒは、一対の第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで相互に接近する方向に付勢され、以下のような方法で軸線Ｌ方向に位置決めされる。
【００４０】
各２０個の第１、第２スプリング４１Ｌ…，４１Ｒ…は全て同一構造を有しているため、その一方の第２スプリング４１Ｒについて構造を説明する。第２スプリング４１Ｒは板金を所定形状に打ち抜いて湾曲させたものであり、第１係止部４１ａ、第２係止部４１ｂおよび押圧部４１ｃを備える（図１３参照）。第２フランジ部材３３の環状溝３３ｂの底部に係止孔３３ｅが形成されており、この係止孔３３ｅに第１係止部４１ａを係合させ、かつ環状溝３３ｂの外周壁に第２係止部４１ｂを圧縮状態で挿入することで、第２スプリング４１Ｒは第２フランジ部材３３の環状溝３３ｂに支持され、この状態で第２スプリング４１Ｒの押圧部４１ｃは第２誘導磁極３９Ｒの端面に当接して軸線Ｌ方向左向きの弾発力Ｆ２（図７参照）を発生する。
【００４１】
第１スプリング４１Ｌは、上述した第２スプリング４１Ｒと同様の構造で第１フランジ部材３２の環状溝３２ｂに装着され、この状態で第１スプリング４１Ｌの押圧部４１ｃは第１誘導磁極３９Ｌの端面に当接して軸線Ｌ方向右向きの弾発力Ｆ１（図７参照）を発生する。このとき、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒはリング４０を挟んで両側から第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで押圧されるため、その軸線Ｌ方向の位置を規制するために次のような構造が採用されている。
【００４２】
即ち、図７において左側の第１スプリング４１Ｌの弾発力Ｆ１で右側に押圧された第１誘導磁極３９Ｌと、それに当接するリング４０とは右側に押圧され、リング４０の右端に形成した各位置決め溝４０ｂ（図１４参照）は連結部材３４の係止突起３４ｆに左側から当接して軸線Ｌ方向に位置決めされる。一方、右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２で左側に押圧された第２誘導磁極３９Ｒは、リング４０の右端に右側から当接して軸線Ｌ方向に位置決めされる。このとき、仮に右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２が左側の第１スプリング４１Ｌの弾発力Ｆ１よりも強いと、右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２でリング４０および第１誘導磁極３９Ｌが左側に押し戻されてしまい、リング４０の位置決め溝４０ｂと連結部材３４の係止突起３４ｆとの係合が外れてしまう可能性があるため、左側の第１スプリング４１Ｌの弾発力Ｆ１は右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２よりも強く設定される。弾発力Ｆ１，Ｆ２の差は、第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒの材質の差や、圧縮代の差で調整可能である。
【００４３】
以上のように、リング４０の軸線Ｌ方向両側に第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを配置し、第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを相互に接近する方向に付勢してリング４０の両側縁に圧接するので、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの軸線Ｌ方向の寸法にばらつきが存在しても、その寸法のばらつきを吸収して第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを確実に固定することができる。
【００４４】
またリング４０の位置決め溝４０ｂを連結部材３４の係止突起３４ｆに係止して軸線Ｌ方向に位置決めし、その状態で第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒをリング４０に圧接して固定するので、軸線Ｌ方向両側から第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで弾発力を加えても、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを軸線Ｌ方向に精度良く位置決めすることができる。更に、リング４０の位置決め溝４０ｂが連結部材３４の係止突起３４ｆに係止されることで、リング４０の周方向の位置決めも同時に達成される。
【００４５】
図２に示すように、アウターロータ１３の第２アウターロータシャフト３３ａを囲むように、アウターロータ１３の回転位置を検出するための第１レゾルバ４２が設けられる。第１レゾルバ４２は、第２アウターロータシャフト３３ａの外周に固定されたレゾルバロータ４３と、このレゾルバロータ４３の周囲を囲むようにケーシング１１の蓋部１７に固定されたレゾルバステータ４４とで構成される。
【００４６】
図２〜図４および図１１に示すように、インナーロータ１４は、円筒状に形成されたロータボディ４５と、ロータボディ４５のハブ４５ａを貫通してボルト４６で固定されたインナーロータシャフト４７と、積層鋼板で構成されてロータボディ４５の外周に嵌合する円環状の第１、第２ロータコア４８Ｌ，４８Ｒと、ロータボディ４５の外周に嵌合する円環状のスペーサ４９とを備える。インナーロータシャフト４７の一端は軸線Ｌ上で第２アウターロータシャフト３３ａの内部にボールベアリング５０で回転自在に支持され、またインナーロータシャフト４７の他端は第１アウターロータシャフト３２ａの内部にボールベアリング５１で回転自在に支持されるとともに、第１アウターロータシャフト３２ａおよびケーシング１１の蓋部１７を貫通し、インナーロータ１４の出力軸としてケーシング１１の外部に延出する。
【００４７】
ロータボディ４５の外周に嵌合する第１、第２ロータコア４８Ｌ，４８Ｒは同一構造を有するもので、その外周面に沿って複数個（実施の形態では２０個）の永久磁石支持孔４８ａ…（図３および図４参照）を備えており、そこに第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…が軸線Ｌ方向に圧入される。第１ロータコア４８Ｌの隣接する第１永久磁石５２Ｌ…の極性は交互に反転しており、第２ロータコア４８Ｒの隣接する第２永久磁石５２Ｒ…の極性は交互に反転しており、かつ第１ロータコア４８Ｌの第１永久磁石５２Ｌ…の円周方向の位相と、第２ロータコア４８Ｒの第２永久磁石５２Ｒ…の円周方向の位相とは、それらのピッチの半分だけ相互にずれている（図３および図４参照）。
【００４８】
そしてロータボディ４５の外周の軸線Ｌ方向中央に弱磁性体のスペーサ４９が嵌合し、その外側に第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…を抜け止めする一対の内側永久磁石支持板５３，５３がそれぞれ嵌合し、その外側に第１、第２ロータコアロータコア４８Ｌ，４８Ｒがそれぞれ嵌合し、その外側に第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…を抜け止めする一対の外側永久磁石支持板５４，５４がそれぞれ嵌合し、その外側に一対のストッパリング５５，５５が圧入によりそれぞれ固定される。
【００４９】
図２に示すように、インナーロータシャフト４７を囲むように、インナーロータ１４の回転位置を検出するための第２レゾルバ５６が設けられる。第２レゾルバ５６は、インナーロータシャフト４７の外周に固定されたレゾルバロータ５７と、このレゾルバロータ５７の周囲を囲むようにケーシング１１の蓋部１７に固定されたレゾルバステータ５８とで構成される。
【００５０】
しかして、図３および図４に示すように、アウターロータ１３の外周面に露出する第１誘導磁極３９Ｌ…の外周面に、僅かなエアギャップを介して第１ステータ１２Ｌの第１電機子２１Ｌ…の内周面が対向し、アウターロータ１３の内周面に露出する第１誘導磁極３９Ｌ…の内周面に、僅かなエアギャップを介してインナーロータ１４の第１ロータコア４８Ｌの外周面が対向する。同様に、アウターロータ１３の外周面に露出する第２誘導磁極３９Ｒ…の外周面に、僅かなエアギャップを介して第２ステータ１２Ｒの第２電機子２１Ｒ…の内周面が対向し、アウターロータ１３の内周面に露出する第２誘導磁極３９Ｒ…の内周面に、僅かなエアギャップを介してインナーロータ１４の第２ロータコア４８Ｒの外周面が対向する。
【００５１】
次に、上記構成を備えた第１の実施の形態の電動機Ｍの作動原理を説明する。
【００５２】
図１５は電動機Ｍを円周方向に展開した状態を模式的に示すものである。図１５の左右両側には、インナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…がそれぞれ示される。第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…は円周方向（図１５の上下方向）に所定のピッチＰでＮ極およびＳ極が交互に配置されるとともに、第１永久磁石５２Ｌ…と第２永久磁石５２Ｒ…とが所定のピッチＰの半分だけ、つまり半ピッチＰ／２だけずれて配置される。
【００５３】
図１５の中央部には第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…に対応する仮想永久磁石２１…が円周方向に所定のピッチＰで配置される。実際には、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…の数は各２４個であり、インナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…の数は各２０個であるため、第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…のピッチはインナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…のピッチＰと一致していない。
【００５４】
しかしながら、第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…はそれぞれ回転磁界を形成するため、それら第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…を、ピッチＰで配置されて円周方向に回転する２０個の仮想永久磁石２１…で置き換えることができる。以下、第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…を、仮想永久磁石２１…の第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…と呼ぶ。円周方向に隣接する仮想永久磁石２１…の第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…の極性は交互に反転しており、かつ各仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…と第２仮想磁極２１Ｒ…とは、円周方向に半ピッチＰ／２だけずれている。
【００５５】
第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…と仮想永久磁石２１…との間に、アウターロータ１３の第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が配置される。第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…は円周方向にピッチＰで配置されるとともに、第１誘導磁極３９Ｌ…と第２誘導磁極３９Ｒ…とは軸線Ｌ方向に整列している。
【００５６】
図１５に示すように、仮想永久磁石２１の第１仮想磁極２１Ｌの極性が、それに対向する（最も近い）第１永久磁石５２Ｌの極性と異なるときには、仮想永久磁石２１の第２仮想磁極２１Ｒの極性が、それに対向する（最も近い）第２永久磁石５２Ｒの極性と同じになる。また仮想永久磁石２１の第２仮想磁極２１Ｒの極性が、それに対向する（最も近い）第２永久磁石５２Ｒの極性と異なるときには、仮想永久磁石２１の第１仮想磁極２１Ｌの極性が、それに対向する（最も近い）第１永久磁石５２Ｌの極性と同じになる（図１７（Ｇ）参照）。
【００５７】
先ず、インナーロータ１４（第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…）を回転不能に固定した状態で、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒ（第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…）に回転磁界を発生させることで、アウターロータ１３（第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…）を回転駆動する場合の作用を説明する。この場合、図１６（Ａ）→図１６（Ｂ）→図１６（Ｃ）→図１６（Ｄ）→図１７（Ｅ）→図１７（Ｆ）→図１７（Ｇ）の順番で、固定された第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…に対して仮想永久磁石２１…が図中下向きに回転することで、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が図中下向きに回転する。
【００５８】
図１６（Ａ）に示すように、相対向する第１永久磁石５２Ｌ…および仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…に対して第１誘導磁極３９Ｌ…が整列し、かつ相対向する第２仮想磁極２１Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…に対して第２誘導磁極３９Ｒ…が半ピッチＰ／２ずれた状態から、仮想永久磁石２１…を同図の下方に回転させる。その回転の開始時においては、仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…の極性は、それに対向する第１永久磁石５２Ｌ…の極性と異なるとともに、仮想永久磁石２１…の第２仮想磁極２１Ｒ…の極性は、それに対向する第２永久磁石５２Ｒ…の極性と同じになる。
【００５９】
第１誘導磁極３９Ｌ…が第１永久磁石５２Ｌ…および仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…間に配置されているので、第１誘導磁極３９Ｌ…が第１永久磁石５２Ｌ…および第１仮想磁極２１Ｌ…によって磁化され、第１永久磁石５２Ｌ…、第１誘導磁極３９Ｌ…および第１仮想磁極２１Ｌ…間に第１磁力線Ｇ１が発生する。同様に、第２誘導磁極３９Ｒ…が第２仮想磁極２１Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…間に配置されているので、第２誘導磁極３９Ｒ…が第２仮想磁極２１Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…によって磁化され、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２誘導磁極３９Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…間に第２磁力線Ｇ２が発生する。
【００６０】
図１６（Ａ）に示す状態では、第１磁力線Ｇ１は、第１永久磁石５２Ｌ…、第１誘導磁極３９Ｌ…および第１仮想磁極２１Ｌ…を結ぶように発生し、第２磁力線Ｇ２は、円周方向に隣り合う各２つの第２仮想磁極２１Ｒ…と両者の間に位置する第２誘導磁極３９Ｒ…とを結ぶように、また円周方向に隣り合う各２つの第２永久磁石５２Ｒ…と両者の間に位置する第２誘導磁極３９Ｒ…とを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図１８（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誘導磁極３９Ｌ…には、円周方向に回転させるような磁力は作用しない。また円周方向に隣り合う各２つの第２仮想磁極２１Ｒ…と第２誘導磁極３９Ｒ…との間の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、同様に円周方向に隣り合う各２つの第２永久磁石５２Ｒ…と第２誘導磁極３９Ｒ…との間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しくなってバランスしている。このため、第２誘導磁極３９Ｒ…にも、円周方向に回転させるような磁力は作用しない。
【００６１】
そして、仮想永久磁石２１…が図１６（Ａ）に示す位置から図１６（Ｂ）に示す位置に回転すると、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２誘導磁極３９Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生するとともに、第１誘導磁極３９Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になる。これに伴い、第１、第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２によって、図１８（Ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００６２】
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誘導磁極３９Ｌ…に作用する。これにより、第１誘導磁極３９Ｌ…は、仮想永久磁石２１…の回転方向、つまり磁界回転方向に比較的大きな駆動力で駆動され、その結果アウターロータ１３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誘導磁極３９Ｒ…に作用し、それにより第２誘導磁極３９Ｒ…は磁界回転方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果アウターロータ１３は磁界回転方向に回転する。
【００６３】
次いで、仮想永久磁石２１が、図１６（Ｂ）に示す位置から、図１６（Ｃ），（Ｄ）および図１７（Ｅ），（Ｆ）に示す位置に順に回転すると、第１誘導磁極３９Ｌ…および第２誘導磁極３９Ｒ…は、それぞれ第１、第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって磁界回転方向に駆動され、その結果アウターロータ１３が磁界回転方向に回転する。その間、第１誘導磁極３９Ｌ…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誘導磁極３９Ｌ…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誘導磁極３９Ｒ…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誘導磁極３９Ｒ…を磁界回転方向に駆動する駆動力が徐々に大きくなる。
【００６４】
そして、仮想永久磁石２１が図１７（Ｅ）に示す位置から図１７（Ｆ）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誘導磁極３９Ｒ…に作用し、第２誘導磁極３９Ｒ…に作用する駆動力が最大になる。その後、図１７（Ｇ）に示すように、仮想永久磁石２１が当初の図１６（Ａ）の位置からピッチＰ分回転することにより、仮想永久磁石２１の第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…がそれぞれ第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…に対向する位置に回転すると、図１６（Ａ）の状態と左右が反転した状態となり、その瞬間だけアウターロータ１３を円周方向に回転させる磁力は作用しなくなる。
【００６５】
この状態から、仮想永久磁石２１が更に回転すると、第１、第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が磁界回転方向に駆動され、アウターロータ１３が磁界回転方向に回転する。その際、仮想永久磁石２１が再び図１６（Ａ）に示す位置まで回転する間、以上とは逆に、第１誘導磁極３９Ｌ…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誘導磁極３９Ｌ…に作用する駆動力が大きくなる。逆に、第２誘導磁極３９Ｒ…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誘導磁極３９Ｒ…に作用する駆動力が小さくなる。
【００６６】
また図１６（Ａ）と図１７（Ｇ）とを比較すると明らかなように、仮想永久磁石２１がピッチＰ分回転するのに伴って、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が半ピッチＰ／２分しか回転しないので、アウターロータ１３は、第１、第２ステータ１２Ｌ、１２Ｒの回転磁界の回転速度の１／２の速度で回転する。これは、第１、第２磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が、第１磁力線Ｇ１で結ばれた第１永久磁石５２Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…との中間、および第２磁力線Ｇ２で結ばれた第２永久磁石５２Ｒ…と第２仮想磁極２１Ｒ…トの中間に、それぞれ位置した状態を保ちながら、回転するためである。
【００６７】
次に、図１９および図２０を参照しながら、アウターロータ１３を固定した状態で、インナーロータ１４を回転させる場合の電動機Ｍの作動について説明する。
【００６８】
先ず、図１９（Ａ）に示すように、各第１誘導磁極３９Ｌ…が各第１永久磁石５２Ｌ…に対向するとともに、各第２誘導磁極３９Ｒ…が隣り合う各２つの第２永久磁石５２Ｒ…の間に位置した状態から、第１、第２回転磁界を同図の下方に回転させる。その回転の開始時において、各第１仮想磁極２１Ｌ…の極性を、それに対向する各第１永久磁石５２Ｌ…の極性と異ならせるとともに、各第２仮想磁極２１Ｒ…の極性をそれに対向する各第２永久磁石５２Ｒ…の極性と同じにする。
【００６９】
この状態から、仮想永久磁石２１…が図１９（Ｂ）に示す位置に回転すると、第１誘導磁極３９Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…の間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になり、かつ第２仮想磁極２１Ｒ…が第２誘導磁極３９Ｒ…に近づくことによって、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２誘導磁極３９Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生する。その結果、第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…、仮想永久磁石２１…および第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…において、前述した図１８（Ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００７０】
この状態では、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量は高いものの、この第１磁力線Ｇ１がまっすぐであるため、第１誘導磁極３９Ｌ…に対して第１永久磁石５２Ｌ…を回転させるような磁力が発生しない。また第２永久磁石５２Ｒ…およびこれと異なる極性の第２仮想磁極２１Ｒ…の間の距離が比較的長いことにより、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第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永久磁石５２Ｒ…に、これを第２誘導磁極３９Ｒ…に近づけるような磁力が作用する。これにより、第２永久磁石５２Ｒ…は、第１永久磁石５２Ｌ…と共に、仮想永久磁石２１…の回転方向、即ち磁界回転方向と逆方向（図１６の上方）に駆動され、図１９（Ｃ）に示す位置に向かって回転する。また、これに伴い、インナーロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。
【００７１】
そして第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…が図１９（Ｂ）に示す位置から図１９（Ｃ）に示す位置に向かって回転する間、仮想永久磁石２１…は、図１９（Ｄ）に示す位置に向かって回転する。以上のように、第２永久磁石５２Ｒ…が第２誘導磁極３９Ｒ…に近づくことにより、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは小さくなるものの、仮想永久磁石２１…が第２誘導磁極３９Ｒ…に更に近づくのに伴い、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永久磁石５２Ｒ…に、これを第２誘導磁極３９Ｒ…側に近づけるような磁力が作用し、それにより、第２永久磁石５２Ｒ…が、第１永久磁石５２Ｌ…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００７２】
また第１永久磁石５２Ｌ…が磁界回転方向と逆方向に回転するのに伴い、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１が曲がることによって、第１永久磁石５２Ｌ…に、これを第１誘導磁極３９Ｌ…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に起因する磁力は、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に起因する磁力よりも弱い。その結果、両磁力の差分に相当する磁力によって、第２永久磁石５２Ｒ…が第１永久磁石５２Ｌ…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００７３】
そして、図１９（Ｄ）に示すように、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の距離と、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の距離が互いにほぼ等しくなったときには、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量および曲がり度合いが、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第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。
【００７４】
その結果、これらの第１、第２磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力が互いにほぼ釣り合うことによって、第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…が一時的に駆動されない状態になる。
【００７５】
この状態から、仮想永久磁石２１…が図２０（Ｅ）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２０（Ｆ）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に起因する磁力が、第１永久磁石５２Ｌ…を第１誘導磁極３９Ｌ…に近づけるようにほとんど作用しなくなるので、第２磁力線Ｇ２に起因する磁力によって、第２永久磁石５２Ｒ…は、第１永久磁石５２Ｌ…とともに、図２０（Ｇ）に示す位置まで、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００７６】
そして、図２０（Ｇ）に示す位置から、仮想永久磁石２１…が若干回転すると、以上とは逆に、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力が、第１永久磁石５２Ｌ…に、これを第１誘導磁極３９Ｌ…に近づけるように作用し、それにより、第１永久磁石５２Ｌ…が第２永久磁石５２Ｒ…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動され、インナーロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。そして仮想永久磁石２１…が更に回転すると、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力と第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第２磁力線Ｇ２に起因する磁力の差分に相当する磁力によって、第１永久磁石５２Ｌ…が第２永久磁石５２Ｒ…と共に、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に起因する磁力が、第２永久磁石５２Ｒ…を第２誘導磁極３９Ｒ…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に起因する磁力によって、第１永久磁石５２Ｌ…が第２永久磁石５２Ｒ…と共に駆動される。
【００７７】
以上のように、第１、第２回転磁界の回転に伴い、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力と、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第２磁力線Ｇ２に起因する磁力と、これらの磁力の差分に相当する磁力とが、第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…に、即ちインナーロータ１４に交互に作用し、それによりインナーロータ１４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、即ち駆動力がインナーロータ１４に交互に作用することによって、インナーロータ１４のトルクはほぼ一定になる。
【００７８】
この場合、インナーロータ１４は、第１、第２回転磁界と同じ速度で逆回転する。これは、第１、第２磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が、第１永久磁石５２Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…との中間、および第２永久磁石５２Ｒ…と第２仮想磁極２１Ｒ…との中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、第１、第２永久磁石５２５Ｌ…，５２Ｒ…が回転するためである。
【００７９】
以上、インナーロータ１４を固定してアウターロータ１３を磁界回転方向に回転させる場合と、アウターロータ１３を固定してインナーロータ１４を磁界回転方向と逆方向に回転させる場合とを別個に説明したが、勿論インナーロータ１４およびアウターロータ１３の両方を相互に逆方向に回転させることも可能である。
【００８０】
以上のように、インナーロータ１４およびアウターロータ１３のいずれか一方、あるいはインナーロータ１４およびアウターロータ１３の両方を回転させる場合に、インナーロータ１４およびアウターロータ１３の相対的な回転位置に応じて、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…の磁化の状態が変わり、滑りを生じることなく回転させることが可能であり、同期機として機能するので、効率を高めることができる。また第１仮想磁極２１Ｌ…、第１永久磁石５２Ｌ…および第１誘導磁極３９Ｌ…の数が互いに同じに設定されるとともに、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２永久磁石５２Ｒ…および第２誘導磁極３９Ｒ…の数が互いに同じに設定されているので、インナーロータ１４およびアウターロータ１３のいずれを駆動する場合にも、電動機Ｍのトルクを十分に得ることができる。
【００８１】
しかして、本実施の形態の電動機Ｍによれば、アウターロータ１３の外郭を円板状の第１、第２フランジ部材３２，３３と、それらを連結する複数の棒状の連結部材３４…とに分割して構成したので、連結部材３４…を第１、第２フランジ部材３２，３３の何れか一方と一体に形成する場合に比べて、加工コストを大幅に削減することができる。
【００８２】
またアウターロータ１３の第１、第２フランジ部材３２，３３と、それらを連結する連結部材３４…とを電気的に絶縁したので、電動機Ｍの運転中に図５に矢印で示した第１フランジ部材３２、連結部材３４、第２フランジ部材３３および連結部材３４で構成される閉回路を絶縁部で遮断し、渦電流の発生を抑制して発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。しかも一つの閉回路に対して、２本の連結部材３４，３４の両端の４か所が絶縁部になるため、万一その４か所のうちの３か所の絶縁が破れても、第１、第２フランジ部材３２，３３間の絶縁を確保して渦電流の発生を抑制することができる。
【００８３】
特に、第１、第２フランジ部材３２，３３および連結部材３４…の両方に絶縁被膜ａ，ｂを形成したので、その一方が傷付いても絶縁を確保することができるだけでなく、ボルト３７…のワッシャ３８…にも絶縁被膜ｃを施したので、ボルト３７…を介しての第１、第２フランジ部材３２，３３および連結部材３４…間の電気的導通をも確実に阻止することができる。
【００８４】
また図９に示すように、連結部材３４の誘導磁極支持部３４ｃの径方向厚さＴ２を、それに接する第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの厚さＴ１よりも薄くしたので、連結部材３４の断面積を最小限に抑えて磁束が流れ難くし、渦電流の発生を抑制することができる。
【００８５】
更に、第１誘導磁極３９Ｌ…および第２誘導磁極３９Ｒ…が円周方向に同位相で配置されるので、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…を円周方向に異なる位相で配置する場合に比べて、それら第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…を支持するアウターロータ１３のロータボディ３１の構造が簡素化されるだけでなく、ロータボディ３１の強度も向上する。
【００８６】
次に、図２１に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００８７】
第１の実施の形態の連結部材３４は中実の部材であったが、第２の実施の形態の連結部材３４は、例えばステンレス板をプレス加工したものを２枚溶接で結合することで中空に構成される。この構造により、連結部材３４を更に軽量化するとともに、その実質的な断面積を減少させて渦電流を更に低減することができる。
【００８８】
次に、図２２に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００８９】
第１の実施の形態では第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４…とが別部材で構成されていたが、第３の実施の形態では連結部材３４…の半数が第１フランジ部材３２と一体に形成され、残りの半数が第２フランジ部材３３と一体に形成されており、組立状態で第１フランジ部材３２側の連結部材３４…と第２フランジ部材３３側の連結部材３４…とが交互に配置される。この場合、第１、第２フランジ部材３２，３３の材料は、連結部材３４…と同じ弱磁性体であるアルミニウムかアルミニウム合金とされる。
【００９０】
この第３の実施の形態においても、第１フランジ部材３２側の連結部材３４…を第２フランジ部材３３に結合する部分と、第２フランジ部材３３側の連結部材３４…を第１フランジ部材３２に結合する部分とを電気的に絶縁することで、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００９１】
次に、図２３に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００９２】
第１の実施の形態では第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４…とが別部材で構成されていたが、第４の実施の形態の連結部材３４…の全てが第１フランジ部材３２と一体に形成される。
【００９３】
この第４の実施の形態においても、第１フランジ部材３２側の連結部材３４…を第２フランジ部材３３に結合する部分を電気的に絶縁することで、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００９４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００９５】
例えば、実施の形態では電動機Ｍを例示したが、本発明はアウターロータおよびインナーロータの一方を固定して他方を回転させることでステータに起電力を発生させる発電機や、ステータに永久磁石を設け、アウターロータ、インナーロータおよびステータの三つの部材間で駆動力を伝達する、いわゆる磁気歯車にも適用することができる。
【００９６】
また実施の形態では径方向外側に配置したステータ１２Ｌ，１２Ｒに電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…を設け、径方向内側に配置したインナーロータ１４に永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…を設けているが、電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…および永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…の位置関係を逆にしても良い。
【００９７】
また実施の形態では第１フランジ部材３２、第２フランジ部材３３および連結部材３４…の全てに絶縁コーティングを施しているが、第１フランジ部材３２、第２フランジ部材３３および連結部材３４…の何れか一つあるいは二つに絶縁コーティングを施せば、渦電流が流れる閉回路を遮断することができる。
【００９８】
また実施の形態ではアウターロータ１３の第１、第２フランジ部材３２，３３および連結部材３４…にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用しているが、それに代えてチタン、チタン合金、ステンレス等を使用することができる。
【００９９】
アルミニウムあるいはアルミニウム合金は安価で軽量であって加工が容易であり、しかもアルマイト加工するだけで容易に絶縁コーティングを施すことができるという特長があるが、抵抗値が低いために渦電流が流れ易いという問題がある。
【０１００】
チタンあるいはチタン合金は抵抗値が高いために渦電流が流れ難く、しかも重量に比して強度が高いためにアウターロータ１３を軽量化できるという特長があるが、材料費や絶縁コーティングの費用が高いという問題がある。
【０１０１】
ステンレスはチタンあるいはチタン合金よりも更に抵抗値が高いために渦電流が流れ難く、材料費も比較的に安く加工も比較的に容易であるという特長があるが、重量が重く、電気的特性が不安定（熱処理等によって磁性体になってしまうことがある）であり、絶縁コーティングの費用が高いという問題がある。
【０１０２】
また実施の形態では第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４…とを結合する部分を全て絶縁しているが、渦連流が流れる閉回路に存在する４か所の結合部のうちの少なくとも１か所を絶縁すれば、所期の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施の形態に係る電動機を軸線方向に見た正面図（図２の１−１線矢視図）
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図２の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線矢視図
【図６】図５の６−６線断面図
【図７】図５の７−７線断面図
【図８】図５の８−８線断面図
【図９】図５の９−９線断面図
【図１０】電動機の分解斜視図
【図１１】インナーロータの分解斜視図
【図１２】連結部材および誘導磁極の斜視図
【図１３】スプリングの斜視図
【図１４】リングの斜視図
【図１５】電動機を円周方向に展開した模式図
【図１６】インナーロータを固定した場合の作動説明図（その１）
【図１７】インナーロータを固定した場合の作動説明図（その２）
【図１８】インナーロータを固定した場合の作動説明図（その３）
【図１９】アウターロータを固定した場合の作動説明図（その１）
【図２０】アウターロータを固定した場合の作動説明図（その２）
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る、前記図９に対応する図
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係るアウターロータの分解斜視図
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係るアウターロータの分解斜視図
【符号の説明】
【０１０４】
３２ 第１フランジ部材
３３ 第２フランジ部材
３４ 連結部材
３９Ｌ 第１誘導磁極（誘導磁極）
３９Ｒ 第２誘導磁極（誘導磁極）
Ｌ 軸線
Ｔ１ 誘導磁極の径方向厚さ
Ｔ２ 連結部材の径方向厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性材料で構成されて共通の軸線上に相互に対向するように離間して配置された第１フランジ部材および第２フランジ部材の外周部間を、導電性の弱磁性体で構成されて前記軸線を中心とする周方向に所定間隔で配置された複数の連結部材で連結し、周方向に隣接する前記連結部材間に軟磁性体で構成された誘導磁極を支持した回転電機用ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電機子を有して回転磁界を発生する環状のステータをケーシングに固定し、外周に複数の永久磁石を支持する第１ロータをステータの内部に回転自在に支持し、複数の軟磁性体製の誘導磁極を支持する円筒状の第２ロータを前記ステータおよび前記第１ロータ間に回転自在に支持することで、第１ロータおよび第２ロータから別個に出力を取り出すことを可能とした二軸出力型電動機が、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平８−１１１９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載された二軸出力型電動機の第２ロータは、２枚の円板状のロータフレームを複数の棒状の固定部材で連結して籠状に構成されており、周方向に隣接する固定部材間に軟磁性体を支持する構造になっている。しかしながら、その第２ロータは２枚のロータフレームと複数の固定部材の両端との連結部が絶縁されていないため、運転時に発生する渦電流が一方のロータフレーム、固定部材、他方のロータフレームおよび固定部材で構成される閉回路を流れることで、大きな発熱やエネルギー損失が発生する可能性があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転電機のロータに発生する渦電流を最小限に抑えて発熱およびエネルギー損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、導電性材料で構成されて共通の軸線上に相互に対向するように離間して配置された第１フランジ部材および第２フランジ部材の外周部間を、弱磁性体で構成されて前記軸線を中心とする周方向に所定間隔で配置された複数の連結部材で連結し、周方向に隣接する前記連結部材間に軟磁性体で構成された誘導磁極を支持した回転電機用ロータにおいて、前記第１、第２フランジ部材間を電気的に絶縁したことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記連結部材および前記誘導磁極が接する部分で、前記誘導磁極の径方向厚さよりも前記連結部材の径方向厚さを小さくしたことを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記連結部材がステンレス鋼製であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００８】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記連結部材がアルミニウム製あるいはアルミニウム合金製であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【０００９】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記連結部材がチタン製あるいはチタン合金製であることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【００１０】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記連結部材は表面を絶縁処理されていることを特徴とする回転電機用ロータが提案される。
【００１１】
尚、実施の形態の第１誘導磁極３９Ｌおよび第２誘導磁極３９Ｒは本発明の誘導磁極に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、導電性材料製の第１、第２フランジ部材の外周部間を、周方向に所定間隔で配置した弱磁性体の導電性材料製の複数の連結部材で連結し、周方向に隣接する連結部材間に軟磁性体製の誘導磁極を支持して構成した回転電機用ロータにおいて、その第１、第２フランジ部材間を電気的に絶縁したので、運転時に第１フランジ部材、連結部材、第２フランジ部材および連結部材で構成される閉回路を流れる渦電流を低減することができ、渦電流に伴う発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、連結部材および誘導磁極が接する部分で誘導磁極の径方向厚さよりも連結部材の径方向厚さを小さくしたので、連結部材の断面積を小さくして渦電流を更に低減することができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、連結部材をステンレス鋼製としたので、その電気抵抗値が高くなって渦電流が抑制されるだけでなく、材料費が安価であって加工も容易である。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、連結部材をアルミニウム製あるいはアルミニウム合金製としたので、材料費が安価で軽量であって加工も容易であり、しかも渦電流を遮断するための表面処理が容易である。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、連結部材をチタン製あるいはチタン合金製としたので、その電気抵抗値が高くなって渦電流が抑制されるだけでなく、強度に比して軽量であるためにロータの軽量化を図ることができる。
【００１７】
また請求項６の構成によれば、連結部材の表面を絶縁処理したので、特別の絶縁部材を用いることなく連結部材とフランジ部材との接触部を絶縁して渦電流を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図２０は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は電動機を軸線方向に見た正面図（図２の１−１線矢視図）、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図３の５−５線矢視図、図６は図５の６−６線断面図、図７は図５の７−７線断面図、図８は図５の８−８線断面図、図９は図５の９−９線断面図、図１０は電動機の分解斜視図、図１１はインナーロータの分解斜視図、図１２は連結部材および誘導磁極の斜視図、図１３はスプリングの斜視図、図１４はリングの斜視図、図１５は電動機を円周方向に展開した模式図、図１６はインナーロータを固定した場合の作動説明図（その１）、図１７はインナーロータを固定した場合の作動説明図（その２）、図１８はインナーロータを固定した場合の作動説明図（その３）、図１９はアウターロータを固定した場合の作動説明図（その１）、図２０はアウターロータを固定した場合の作動説明図（その２）である。
【００２０】
図１０に示すように、本実施の形態の電動機Ｍは、軸線Ｌ方向に短い八角筒形状を成すケーシング１１と、ケーシング１１の内周に固定された円環状の第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒと、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの内部に収納されて軸線Ｌまわりに回転する円筒状のアウターロータ１３と、アウターロータ１３の内部に収納されて軸線Ｌまわりに回転する円筒状のインナーロータ１４とで構成されるもので、アウターロータ１３およびインナーロータ１４は固定された第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒに対して相対回転可能であり、かつアウターロータ１３およびインナーロータ１４は相互に相対回転可能である。
【００２１】
図１および図２に示すように、ケーシング１１は有底八角筒状の本体部１５と、本体部１５の開口に複数本のボルト１６…で固定される八角板状の蓋部１７とで構成されており、本体部１５および蓋部１７には通気のための複数の開口１５ａ…，１７ａ…が形成される。
【００２２】
図１〜図４および図１０に示すように、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒは、同一構造のものを円周方向にずらして重ね合わせたものであり、その一方の第１ステータ１２Ｌを例にとって構造を説明する。第１ステータ１２Ｌは、積層鋼板よりなるコア１８の外周にインシュレータ１９を介してコイル２０を巻回した複数個（実施の形態では２４個）第１電機子２１Ｌ…を備えており、これらの第１電機子２１Ｌ…は全体として円環状を成すように円周方向に結合された状態で、リング状のホルダ２２で一体化される。ホルダ２２の軸線Ｌ方向一端から径方向に突出するフランジ２２ａ…が、ケーシング１１の本体部１５の内面の段部１５ｂ（図２参照）に複数本のボルト２３…で固定される。
【００２３】
第２ステータ１２Ｒは、上述した第１ステータ１２Ｌと同様に２４個の第２電機子２１Ｒ…を備えており、そのホルダ２２のフランジ２２ａ…がケーシング１１の本体部１５の内面の段部１５ｃ（図２参照）に複数本のボルト２４…で固定される。このとき、第１ステータ１２Ｌおよび第２ステータ１２Ｒの円周方向の位相は、インナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…のピッチの半分だけ相互にずれている（図３および図４参照）。そして第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…に、ケーシング１１の本体部１５に設けた３個の端子２５，２６，２７（図１参照）から３相交流電流を供給することで、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒに回転磁界を発生させることができる。
【００２４】
図２および図１０に示すように、アウターロータ１３の籠状のロータボディ３１は、導電性材料である鉄あるいは鉄鋼で構成された円板状の第１、第２フランジ部材３２，３３と、導電性の弱磁性体であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金で構成された複数本（実施の形態では２０本）の棒状の連結部材３４…とを組み立てて構成される。第１フランジ部材３２の中心から軸線Ｌ上に突出する第１アウターロータシャフト３２ａがボールベアリング３５でケーシング１１の蓋部１７に回転自在に支持されるとともに、第２フランジ部材３３の中心から軸線Ｌ上に突出する第２アウターロータシャフト３３ａがボールベアリング３６でケーシング１１の本体部１５に回転自在に支持される。アウターロータ１３の出力軸となる第２アウターロータシャフト３３ａは、ケーシング１１の本体部１５を貫通して外部に延出する。
【００２５】
弱磁性体とは、磁石に吸着しない材質で、例えばアルミニウム等の他に樹脂、木等を含み、非磁性体と呼ばれることもある。
【００２６】
第１、第２フランジ部材３２，３３は基本的に円板状の部材であり、また連結部材３４は基本的に棒状の部材であるため、それらを例えばダイキャストで成形する場合に、小型で簡素な構造の金型を使用することが可能となり、ロータボディ３１の量産性を高めて製造コストを削減することができる。
【００２７】
図１２に示すように、連結部材３４は両端に形成された一対の円形断面の位置決め部３４ａ，３４ａと、その内側に連設された一対の非円形断面の回り止め部３４ｂ，３４ｂと、その内側に連設された一対の誘導磁極支持部３４ｃ，３４ｃと、その内側に連設された一段厚いリング支持部３４ｄと、位置決め部３４ａ，３４ａを除く全長の両側面に突設された四角断面を有する畝状の凸部３４ｅ，３４ｅとを備えており、リング支持部３４ｄの一端側に係止突起３４ｆが径方向外向きに突設される。
【００２８】
図６〜図８に示すように、第１、第２フランジ部材３２，３３の外周部内面には環状溝３２ｂ，３３ｂが形成されており、これらの環状溝３２ｂ，３３ｂの底部に円形断面の位置決め孔３２ｃ，３３ｃが形成され、これらの位置決め孔３２ｃ，３３ｃの底部がボルト孔３２ｄ，３３ｄを介して第１、第２フランジ部材３２，３３の外周部外面に連通する。第１フランジ部材３２の環状溝３２ｂおよび位置決め孔３２ｃに連結部材３４の一端側の回り止め部３４ｂおよび位置決め部３４ａがそれぞれが嵌合した状態で、ボルト３７がワッシャ３８および第１フランジ部材３２のボルト孔３２ｄを貫通して連結部材３４の雌ねじ部３４ｇに螺合することで、２０本の連結部材３４…の一端側が第１フランジ部材３２に連結される。
【００２９】
同様にして、第２フランジ部材３３の環状溝３３ｂおよび位置決め孔３３ｃに連結部材３４の他端側の回り止め部３４ｂおよび位置決め部３４ａがそれぞれが嵌合した状態で、ボルト３７がワッシャ３８および第２フランジ部材３３のボルト孔３３ｄを貫通して連結部材３４の雌ねじ部３４ｇに螺合することで、２０本の連結部材３４…の他端側が第２フランジ部材３３に連結される。その結果、第１、第２フランジ部材３２，３３と２０本の連結部材３４…とによって籠状のロータボディ３１が構成される。
【００３０】
このとき、円形断面の位置決め部３４ａ，３４ａと円形断面の位置決め孔３２ｃ，３３ｃとの嵌合により第１、第２フランジ部材３２，３３に対する連結部材３４…の位置が精密に位置決めされ、非円形断面の回り止め部３４ｂ，３４ｂと環状溝３２ｂ，３３ｂとの嵌合により第１、第２フランジ部材３２，３３に対する連結部材３４…の相対回転が規制されることで、第１、第２フランジ部材３２，３３に対して連結部材３４…を直角に位置決めしてアウターロータ１３の組立精度を確保することができる。
【００３１】
図６に拡大して示すように、第２フランジ部材３３の表面には硬質アルマイト製の絶縁被膜ａが施されており、同様に各連結部材３４の表面には硬質アルマイト製の絶縁被膜ｂが施されている。また第２フランジ部材３３に各連結部材３４をボルト３７で固定する際に使用する鉄製のワッシャ３８は、その表面にポリアミドイミドよりなる絶縁被膜ｃが施されている。そして前記ボルト３７は第２フランジ部材３３のボルト孔３３ｄを隙間を存して貫通し、連結部材３４の雌ねじ部３４ｇに螺合する。従って、連結部材３４の右端と第２フランジ３３とは電気的に絶縁されることになる。同様の構造により、連結部材３４の左端と第１フランジ部材３２とは電気的に絶縁されており、第１フランジ部材３２、連結部材３４、第２フランジ部材３３および連結部材３４を介して構成される電気的な閉回路（図５の矢印参照）を確実に遮断することができる。
【００３２】
図５に示すように、２０本の連結部材３４…の間には軸線Ｌと平行に延びる２０本のスリットが形成され、各スリットに軟磁性体製の第１誘導磁極３９Ｌと、弱磁性体製のリング４０と、軟磁性体製の第２誘導磁極３９Ｒとが、ロータボディ３１の軸線Ｌ方向一端側から挿入されて支持される。
【００３３】
図１２に示すように、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒは、軸線Ｌ方向に積層された多数の鋼板で構成されるもので、軸線Ｌに沿う両側面には四角断面の凹部３９ａ，３９ａが形成されており、これらの凹部３９ａ，３９ａが、その両側に位置する連結部材３４，３４の凸部３４ｅ，３４ｅに凹凸係合することで、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの径方向の脱落が防止される。前記凸部３４ｅ，３４ｅおよび前記凹部３９ａ，３９ａの間には若干の隙間が発生することが避けられないため、連結部材３４…に対して第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が相対移動して騒音を発するのを防止すべく、その凹凸係合部が接着剤５９（図９参照）で固定される。
【００３４】
ところで、実施の形態では第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの凹部３９ａ，３９ａおよび連結部材３４の凸部３４ｅ，３４ｅは共に四角断面であるが、それらを共に半円状断面とすれば接触部の隙間を減少させ、接着剤５９を使用しなくても騒音を低減することができる。
【００３５】
尚、第１誘導磁極３９Ｌ、リング４０および第２誘導磁極３９Ｒの組み付けは、例えば第１フランジ部材３２に連結部材３４…の一端を結合した状態で行われ、その後に連結部材３４…の他端に第２フランジ部材３３が結合される。
【００３６】
図１４に示すように、リング４０は帯状の金属板を環状に形成したもので、その第２フランジ部材３３側の端縁に１８°間隔で複数個（実施の形態では２０個）の位置決め溝４０ｂ…が凹設される。
【００３７】
図５〜図７に示すように、アウターロータ１３が回転すると、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…に加わる遠心力で連結部材３４…は径方向外側に撓もうとするが、連結部材３４…の軸線Ｌ方向中央部をリング４０で径方向内向きに押さえることで、連結部材３４…の変形を効果的に抑制してアウターロータ１３の高速回転を可能にすることができる。
【００３８】
特に、リング４０を第１誘導磁極３９Ｌ…と第２誘導磁極３９Ｒ…との間に配置したので、重量の大きい第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…に作用する遠心力を効果的に支持することができる。しかもリング４０で遠心力を支持することで、連結部材３４…を細くすることが可能になり、渦電流の低減にも寄与することができる。
【００３９】
図５および図７に示すように、隣接する一対の連結部材３４，３４間のスリットに嵌合する第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒは、一対の第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで相互に接近する方向に付勢され、以下のような方法で軸線Ｌ方向に位置決めされる。
【００４０】
各２０個の第１、第２スプリング４１Ｌ…，４１Ｒ…は全て同一構造を有しているため、その一方の第２スプリング４１Ｒについて構造を説明する。第２スプリング４１Ｒは板金を所定形状に打ち抜いて湾曲させたものであり、第１係止部４１ａ、第２係止部４１ｂおよび押圧部４１ｃを備える（図１３参照）。第２フランジ部材３３の環状溝３３ｂの底部に係止孔３３ｅが形成されており、この係止孔３３ｅに第１係止部４１ａを係合させ、かつ環状溝３３ｂの外周壁に第２係止部４１ｂを圧縮状態で挿入することで、第２スプリング４１Ｒは第２フランジ部材３３の環状溝３３ｂに支持され、この状態で第２スプリング４１Ｒの押圧部４１ｃは第２誘導磁極３９Ｒの端面に当接して軸線Ｌ方向左向きの弾発力Ｆ２（図７参照）を発生する。
【００４１】
第１スプリング４１Ｌは、上述した第２スプリング４１Ｒと同様の構造で第１フランジ部材３２の環状溝３２ｂに装着され、この状態で第１スプリング４１Ｌの押圧部４１ｃは第１誘導磁極３９Ｌの端面に当接して軸線Ｌ方向右向きの弾発力Ｆ１（図７参照）を発生する。このとき、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒはリング４０を挟んで両側から第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで押圧されるため、その軸線Ｌ方向の位置を規制するために次のような構造が採用されている。
【００４２】
即ち、図７において左側の第１スプリング４１Ｌの弾発力Ｆ１で右側に押圧された第１誘導磁極３９Ｌと、それに当接するリング４０とは右側に押圧され、リング４０の右端に形成した各位置決め溝４０ｂ（図１４参照）は連結部材３４の係止突起３４ｆに左側から当接して軸線Ｌ方向に位置決めされる。一方、右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２で左側に押圧された第２誘導磁極３９Ｒは、リング４０の右端に右側から当接して軸線Ｌ方向に位置決めされる。このとき、仮に右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２が左側の第１スプリング４１Ｌの弾発力Ｆ１よりも強いと、右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２でリング４０および第１誘導磁極３９Ｌが左側に押し戻されてしまい、リング４０の位置決め溝４０ｂと連結部材３４の係止突起３４ｆとの係合が外れてしまう可能性があるため、左側の第１スプリング４１Ｌの弾発力Ｆ１は右側の第２スプリング４１Ｒの弾発力Ｆ２よりも強く設定される。弾発力Ｆ１，Ｆ２の差は、第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒの材質の差や、圧縮代の差で調整可能である。
【００４３】
以上のように、リング４０の軸線Ｌ方向両側に第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを配置し、第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを相互に接近する方向に付勢してリング４０の両側縁に圧接するので、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの軸線Ｌ方向の寸法にばらつきが存在しても、その寸法のばらつきを吸収して第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを確実に固定することができる。
【００４４】
またリング４０の位置決め溝４０ｂを連結部材３４の係止突起３４ｆに係止して軸線Ｌ方向に位置決めし、その状態で第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒをリング４０に圧接して固定するので、軸線Ｌ方向両側から第１、第２スプリング４１Ｌ，４１Ｒで弾発力を加えても、第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒを軸線Ｌ方向に精度良く位置決めすることができる。更に、リング４０の位置決め溝４０ｂが連結部材３４の係止突起３４ｆに係止されることで、リング４０の周方向の位置決めも同時に達成される。
【００４５】
図２に示すように、アウターロータ１３の第２アウターロータシャフト３３ａを囲むように、アウターロータ１３の回転位置を検出するための第１レゾルバ４２が設けられる。第１レゾルバ４２は、第２アウターロータシャフト３３ａの外周に固定されたレゾルバロータ４３と、このレゾルバロータ４３の周囲を囲むようにケーシング１１の蓋部１７に固定されたレゾルバステータ４４とで構成される。
【００４６】
図２〜図４および図１１に示すように、インナーロータ１４は、円筒状に形成されたロータボディ４５と、ロータボディ４５のハブ４５ａを貫通してボルト４６で固定されたインナーロータシャフト４７と、積層鋼板で構成されてロータボディ４５の外周に嵌合する円環状の第１、第２ロータコア４８Ｌ，４８Ｒと、ロータボディ４５の外周に嵌合する円環状のスペーサ４９とを備える。インナーロータシャフト４７の一端は軸線Ｌ上で第２アウターロータシャフト３３ａの内部にボールベアリング５０で回転自在に支持され、またインナーロータシャフト４７の他端は第１アウターロータシャフト３２ａの内部にボールベアリング５１で回転自在に支持されるとともに、第１アウターロータシャフト３２ａおよびケーシング１１の蓋部１７を貫通し、インナーロータ１４の出力軸としてケーシング１１の外部に延出する。
【００４７】
ロータボディ４５の外周に嵌合する第１、第２ロータコア４８Ｌ，４８Ｒは同一構造を有するもので、その外周面に沿って複数個（実施の形態では２０個）の永久磁石支持孔４８ａ…（図３および図４参照）を備えており、そこに第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…が軸線Ｌ方向に圧入される。第１ロータコア４８Ｌの隣接する第１永久磁石５２Ｌ…の極性は交互に反転しており、第２ロータコア４８Ｒの隣接する第２永久磁石５２Ｒ…の極性は交互に反転しており、かつ第１ロータコア４８Ｌの第１永久磁石５２Ｌ…の円周方向の位相と、第２ロータコア４８Ｒの第２永久磁石５２Ｒ…の円周方向の位相とは、それらのピッチの半分だけ相互にずれている（図３および図４参照）。
【００４８】
そしてロータボディ４５の外周の軸線Ｌ方向中央に弱磁性体のスペーサ４９が嵌合し、その外側に第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…を抜け止めする一対の内側永久磁石支持板５３，５３がそれぞれ嵌合し、その外側に第１、第２ロータコアロータコア４８Ｌ，４８Ｒがそれぞれ嵌合し、その外側に第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…を抜け止めする一対の外側永久磁石支持板５４，５４がそれぞれ嵌合し、その外側に一対のストッパリング５５，５５が圧入によりそれぞれ固定される。
【００４９】
図２に示すように、インナーロータシャフト４７を囲むように、インナーロータ１４の回転位置を検出するための第２レゾルバ５６が設けられる。第２レゾルバ５６は、インナーロータシャフト４７の外周に固定されたレゾルバロータ５７と、このレゾルバロータ５７の周囲を囲むようにケーシング１１の蓋部１７に固定されたレゾルバステータ５８とで構成される。
【００５０】
しかして、図３および図４に示すように、アウターロータ１３の外周面に露出する第１誘導磁極３９Ｌ…の外周面に、僅かなエアギャップを介して第１ステータ１２Ｌの第１電機子２１Ｌ…の内周面が対向し、アウターロータ１３の内周面に露出する第１誘導磁極３９Ｌ…の内周面に、僅かなエアギャップを介してインナーロータ１４の第１ロータコア４８Ｌの外周面が対向する。同様に、アウターロータ１３の外周面に露出する第２誘導磁極３９Ｒ…の外周面に、僅かなエアギャップを介して第２ステータ１２Ｒの第２電機子２１Ｒ…の内周面が対向し、アウターロータ１３の内周面に露出する第２誘導磁極３９Ｒ…の内周面に、僅かなエアギャップを介してインナーロータ１４の第２ロータコア４８Ｒの外周面が対向する。
【００５１】
次に、上記構成を備えた第１の実施の形態の電動機Ｍの作動原理を説明する。
【００５２】
図１５は電動機Ｍを円周方向に展開した状態を模式的に示すものである。図１５の左右両側には、インナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…がそれぞれ示される。第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…は円周方向（図１５の上下方向）に所定のピッチＰでＮ極およびＳ極が交互に配置されるとともに、第１永久磁石５２Ｌ…と第２永久磁石５２Ｒ…とが所定のピッチＰの半分だけ、つまり半ピッチＰ／２だけずれて配置される。
【００５３】
図１５の中央部には第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…に対応する仮想永久磁石２１…が円周方向に所定のピッチＰで配置される。実際には、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒの第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…の数は各２４個であり、インナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…の数は各２０個であるため、第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…のピッチはインナーロータ１４の第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…のピッチＰと一致していない。
【００５４】
しかしながら、第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…はそれぞれ回転磁界を形成するため、それら第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…を、ピッチＰで配置されて円周方向に回転する２０個の仮想永久磁石２１…で置き換えることができる。以下、第１、第２電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…を、仮想永久磁石２１…の第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…と呼ぶ。円周方向に隣接する仮想永久磁石２１…の第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…の極性は交互に反転しており、かつ各仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…と第２仮想磁極２１Ｒ…とは、円周方向に半ピッチＰ／２だけずれている。
【００５５】
第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…と仮想永久磁石２１…との間に、アウターロータ１３の第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が配置される。第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…は円周方向にピッチＰで配置されるとともに、第１誘導磁極３９Ｌ…と第２誘導磁極３９Ｒ…とは軸線Ｌ方向に整列している。
【００５６】
図１５に示すように、仮想永久磁石２１の第１仮想磁極２１Ｌの極性が、それに対向する（最も近い）第１永久磁石５２Ｌの極性と異なるときには、仮想永久磁石２１の第２仮想磁極２１Ｒの極性が、それに対向する（最も近い）第２永久磁石５２Ｒの極性と同じになる。また仮想永久磁石２１の第２仮想磁極２１Ｒの極性が、それに対向する（最も近い）第２永久磁石５２Ｒの極性と異なるときには、仮想永久磁石２１の第１仮想磁極２１Ｌの極性が、それに対向する（最も近い）第１永久磁石５２Ｌの極性と同じになる（図１７（Ｇ）参照）。
【００５７】
先ず、インナーロータ１４（第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…）を回転不能に固定した状態で、第１、第２ステータ１２Ｌ，１２Ｒ（第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…）に回転磁界を発生させることで、アウターロータ１３（第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…）を回転駆動する場合の作用を説明する。この場合、図１６（Ａ）→図１６（Ｂ）→図１６（Ｃ）→図１６（Ｄ）→図１７（Ｅ）→図１７（Ｆ）→図１７（Ｇ）の順番で、固定された第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…に対して仮想永久磁石２１…が図中下向きに回転することで、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が図中下向きに回転する。
【００５８】
図１６（Ａ）に示すように、相対向する第１永久磁石５２Ｌ…および仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…に対して第１誘導磁極３９Ｌ…が整列し、かつ相対向する第２仮想磁極２１Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…に対して第２誘導磁極３９Ｒ…が半ピッチＰ／２ずれた状態から、仮想永久磁石２１…を同図の下方に回転させる。その回転の開始時においては、仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…の極性は、それに対向する第１永久磁石５２Ｌ…の極性と異なるとともに、仮想永久磁石２１…の第２仮想磁極２１Ｒ…の極性は、それに対向する第２永久磁石５２Ｒ…の極性と同じになる。
【００５９】
第１誘導磁極３９Ｌ…が第１永久磁石５２Ｌ…および仮想永久磁石２１…の第１仮想磁極２１Ｌ…間に配置されているので、第１誘導磁極３９Ｌ…が第１永久磁石５２Ｌ…および第１仮想磁極２１Ｌ…によって磁化され、第１永久磁石５２Ｌ…、第１誘導磁極３９Ｌ…および第１仮想磁極２１Ｌ…間に第１磁力線Ｇ１が発生する。同様に、第２誘導磁極３９Ｒ…が第２仮想磁極２１Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…間に配置されているので、第２誘導磁極３９Ｒ…が第２仮想磁極２１Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…によって磁化され、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２誘導磁極３９Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…間に第２磁力線Ｇ２が発生する。
【００６０】
図１６（Ａ）に示す状態では、第１磁力線Ｇ１は、第１永久磁石５２Ｌ…、第１誘導磁極３９Ｌ…および第１仮想磁極２１Ｌ…を結ぶように発生し、第２磁力線Ｇ２は、円周方向に隣り合う各２つの第２仮想磁極２１Ｒ…と両者の間に位置する第２誘導磁極３９Ｒ…とを結ぶように、また円周方向に隣り合う各２つの第２永久磁石５２Ｒ…と両者の間に位置する第２誘導磁極３９Ｒ…とを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図１８（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誘導磁極３９Ｌ…には、円周方向に回転させるような磁力は作用しない。また円周方向に隣り合う各２つの第２仮想磁極２１Ｒ…と第２誘導磁極３９Ｒ…との間の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、同様に円周方向に隣り合う各２つの第２永久磁石５２Ｒ…と第２誘導磁極３９Ｒ…との間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しくなってバランスしている。このため、第２誘導磁極３９Ｒ…にも、円周方向に回転させるような磁力は作用しない。
【００６１】
そして、仮想永久磁石２１…が図１６（Ａ）に示す位置から図１６（Ｂ）に示す位置に回転すると、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２誘導磁極３９Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生するとともに、第１誘導磁極３９Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になる。これに伴い、第１、第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２によって、図１８（Ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００６２】
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誘導磁極３９Ｌ…に作用する。これにより、第１誘導磁極３９Ｌ…は、仮想永久磁石２１…の回転方向、つまり磁界回転方向に比較的大きな駆動力で駆動され、その結果アウターロータ１３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誘導磁極３９Ｒ…に作用し、それにより第２誘導磁極３９Ｒ…は磁界回転方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果アウターロータ１３は磁界回転方向に回転する。
【００６３】
次いで、仮想永久磁石２１が、図１６（Ｂ）に示す位置から、図１６（Ｃ），（Ｄ）および図１７（Ｅ），（Ｆ）に示す位置に順に回転すると、第１誘導磁極３９Ｌ…および第２誘導磁極３９Ｒ…は、それぞれ第１、第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって磁界回転方向に駆動され、その結果アウターロータ１３が磁界回転方向に回転する。その間、第１誘導磁極３９Ｌ…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誘導磁極３９Ｌ…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誘導磁極３９Ｒ…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誘導磁極３９Ｒ…を磁界回転方向に駆動する駆動力が徐々に大きくなる。
【００６４】
そして、仮想永久磁石２１が図１７（Ｅ）に示す位置から図１７（Ｆ）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誘導磁極３９Ｒ…に作用し、第２誘導磁極３９Ｒ…に作用する駆動力が最大になる。その後、図１７（Ｇ）に示すように、仮想永久磁石２１が当初の図１６（Ａ）の位置からピッチＰ分回転することにより、仮想永久磁石２１の第１、第２仮想磁極２１Ｌ…，２１Ｒ…がそれぞれ第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…に対向する位置に回転すると、図１６（Ａ）の状態と左右が反転した状態となり、その瞬間だけアウターロータ１３を円周方向に回転させる磁力は作用しなくなる。
【００６５】
この状態から、仮想永久磁石２１が更に回転すると、第１、第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が磁界回転方向に駆動され、アウターロータ１３が磁界回転方向に回転する。その際、仮想永久磁石２１が再び図１６（Ａ）に示す位置まで回転する間、以上とは逆に、第１誘導磁極３９Ｌ…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誘導磁極３９Ｌ…に作用する駆動力が大きくなる。逆に、第２誘導磁極３９Ｒ…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誘導磁極３９Ｒ…に作用する駆動力が小さくなる。
【００６６】
また図１６（Ａ）と図１７（Ｇ）とを比較すると明らかなように、仮想永久磁石２１がピッチＰ分回転するのに伴って、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が半ピッチＰ／２分しか回転しないので、アウターロータ１３は、第１、第２ステータ１２Ｌ、１２Ｒの回転磁界の回転速度の１／２の速度で回転する。これは、第１、第２磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が、第１磁力線Ｇ１で結ばれた第１永久磁石５２Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…との中間、および第２磁力線Ｇ２で結ばれた第２永久磁石５２Ｒ…と第２仮想磁極２１Ｒ…トの中間に、それぞれ位置した状態を保ちながら、回転するためである。
【００６７】
次に、図１９および図２０を参照しながら、アウターロータ１３を固定した状態で、インナーロータ１４を回転させる場合の電動機Ｍの作動について説明する。
【００６８】
先ず、図１９（Ａ）に示すように、各第１誘導磁極３９Ｌ…が各第１永久磁石５２Ｌ…に対向するとともに、各第２誘導磁極３９Ｒ…が隣り合う各２つの第２永久磁石５２Ｒ…の間に位置した状態から、第１、第２回転磁界を同図の下方に回転させる。その回転の開始時において、各第１仮想磁極２１Ｌ…の極性を、それに対向する各第１永久磁石５２Ｌ…の極性と異ならせるとともに、各第２仮想磁極２１Ｒ…の極性をそれに対向する各第２永久磁石５２Ｒ…の極性と同じにする。
【００６９】
この状態から、仮想永久磁石２１…が図１９（Ｂ）に示す位置に回転すると、第１誘導磁極３９Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…の間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になり、かつ第２仮想磁極２１Ｒ…が第２誘導磁極３９Ｒ…に近づくことによって、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２誘導磁極３９Ｒ…および第２永久磁石５２Ｒ…を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生する。その結果、第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…、仮想永久磁石２１…および第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…において、前述した図１８（Ｂ）に示すような磁気回路が構成される。
【００７０】
この状態では、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量は高いものの、この第１磁力線Ｇ１がまっすぐであるため、第１誘導磁極３９Ｌ…に対して第１永久磁石５２Ｌ…を回転させるような磁力が発生しない。また第２永久磁石５２Ｒ…およびこれと異なる極性の第２仮想磁極２１Ｒ…の間の距離が比較的長いことにより、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第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永久磁石５２Ｒ…に、これを第２誘導磁極３９Ｒ…に近づけるような磁力が作用する。これにより、第２永久磁石５２Ｒ…は、第１永久磁石５２Ｌ…と共に、仮想永久磁石２１…の回転方向、即ち磁界回転方向と逆方向（図１６の上方）に駆動され、図１９（Ｃ）に示す位置に向かって回転する。また、これに伴い、インナーロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。
【００７１】
そして第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…が図１９（Ｂ）に示す位置から図１９（Ｃ）に示す位置に向かって回転する間、仮想永久磁石２１…は、図１９（Ｄ）に示す位置に向かって回転する。以上のように、第２永久磁石５２Ｒ…が第２誘導磁極３９Ｒ…に近づくことにより、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは小さくなるものの、仮想永久磁石２１…が第２誘導磁極３９Ｒ…に更に近づくのに伴い、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永久磁石５２Ｒ…に、これを第２誘導磁極３９Ｒ…側に近づけるような磁力が作用し、それにより、第２永久磁石５２Ｒ…が、第１永久磁石５２Ｌ…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００７２】
また第１永久磁石５２Ｌ…が磁界回転方向と逆方向に回転するのに伴い、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１が曲がることによって、第１永久磁石５２Ｌ…に、これを第１誘導磁極３９Ｌ…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に起因する磁力は、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に起因する磁力よりも弱い。その結果、両磁力の差分に相当する磁力によって、第２永久磁石５２Ｒ…が第１永久磁石５２Ｌ…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００７３】
そして、図１９（Ｄ）に示すように、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の距離と、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の距離が互いにほぼ等しくなったときには、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量および曲がり度合いが、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第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。
【００７４】
その結果、これらの第１、第２磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力が互いにほぼ釣り合うことによって、第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…が一時的に駆動されない状態になる。
【００７５】
この状態から、仮想永久磁石２１…が図２０（Ｅ）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２０（Ｆ）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に起因する磁力が、第１永久磁石５２Ｌ…を第１誘導磁極３９Ｌ…に近づけるようにほとんど作用しなくなるので、第２磁力線Ｇ２に起因する磁力によって、第２永久磁石５２Ｒ…は、第１永久磁石５２Ｌ…とともに、図２０（Ｇ）に示す位置まで、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００７６】
そして、図２０（Ｇ）に示す位置から、仮想永久磁石２１…が若干回転すると、以上とは逆に、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力が、第１永久磁石５２Ｌ…に、これを第１誘導磁極３９Ｌ…に近づけるように作用し、それにより、第１永久磁石５２Ｌ…が第２永久磁石５２Ｒ…と共に、磁界回転方向と逆方向に駆動され、インナーロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。そして仮想永久磁石２１…が更に回転すると、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力と第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第２磁力線Ｇ２に起因する磁力の差分に相当する磁力によって、第１永久磁石５２Ｌ…が第２永久磁石５２Ｒ…と共に、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に起因する磁力が、第２永久磁石５２Ｒ…を第２誘導磁極３９Ｒ…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に起因する磁力によって、第１永久磁石５２Ｌ…が第２永久磁石５２Ｒ…と共に駆動される。
【００７７】
以上のように、第１、第２回転磁界の回転に伴い、第１永久磁石５２Ｌ…と第１誘導磁極３９Ｌ…との間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力と、第２誘導磁極３９Ｒ…と第２永久磁石５２Ｒ…との間の第２磁力線Ｇ２に起因する磁力と、これらの磁力の差分に相当する磁力とが、第１、第２永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…に、即ちインナーロータ１４に交互に作用し、それによりインナーロータ１４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、即ち駆動力がインナーロータ１４に交互に作用することによって、インナーロータ１４のトルクはほぼ一定になる。
【００７８】
この場合、インナーロータ１４は、第１、第２回転磁界と同じ速度で逆回転する。これは、第１、第２磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…が、第１永久磁石５２Ｌ…と第１仮想磁極２１Ｌ…との中間、および第２永久磁石５２Ｒ…と第２仮想磁極２１Ｒ…との中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、第１、第２永久磁石５２５Ｌ…，５２Ｒ…が回転するためである。
【００７９】
以上、インナーロータ１４を固定してアウターロータ１３を磁界回転方向に回転させる場合と、アウターロータ１３を固定してインナーロータ１４を磁界回転方向と逆方向に回転させる場合とを別個に説明したが、勿論インナーロータ１４およびアウターロータ１３の両方を相互に逆方向に回転させることも可能である。
【００８０】
以上のように、インナーロータ１４およびアウターロータ１３のいずれか一方、あるいはインナーロータ１４およびアウターロータ１３の両方を回転させる場合に、インナーロータ１４およびアウターロータ１３の相対的な回転位置に応じて、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…の磁化の状態が変わり、滑りを生じることなく回転させることが可能であり、同期機として機能するので、効率を高めることができる。また第１仮想磁極２１Ｌ…、第１永久磁石５２Ｌ…および第１誘導磁極３９Ｌ…の数が互いに同じに設定されるとともに、第２仮想磁極２１Ｒ…、第２永久磁石５２Ｒ…および第２誘導磁極３９Ｒ…の数が互いに同じに設定されているので、インナーロータ１４およびアウターロータ１３のいずれを駆動する場合にも、電動機Ｍのトルクを十分に得ることができる。
【００８１】
しかして、本実施の形態の電動機Ｍによれば、アウターロータ１３の外郭を円板状の第１、第２フランジ部材３２，３３と、それらを連結する複数の棒状の連結部材３４…とに分割して構成したので、連結部材３４…を第１、第２フランジ部材３２，３３の何れか一方と一体に形成する場合に比べて、加工コストを大幅に削減することができる。
【００８２】
またアウターロータ１３の第１、第２フランジ部材３２，３３と、それらを連結する連結部材３４…とを電気的に絶縁したので、電動機Ｍの運転中に図５に矢印で示した第１フランジ部材３２、連結部材３４、第２フランジ部材３３および連結部材３４で構成される閉回路を絶縁部で遮断し、渦電流の発生を抑制して発熱やエネルギー損失を最小限に抑えることができる。しかも一つの閉回路に対して、２本の連結部材３４，３４の両端の４か所が絶縁部になるため、万一その４か所のうちの３か所の絶縁が破れても、第１、第２フランジ部材３２，３３間の絶縁を確保して渦電流の発生を抑制することができる。
【００８３】
特に、第１、第２フランジ部材３２，３３および連結部材３４…の両方に絶縁被膜ａ，ｂを形成したので、その一方が傷付いても絶縁を確保することができるだけでなく、ボルト３７…のワッシャ３８…にも絶縁被膜ｃを施したので、ボルト３７…を介しての第１、第２フランジ部材３２，３３および連結部材３４…間の電気的導通をも確実に阻止することができる。
【００８４】
また図９に示すように、連結部材３４の誘導磁極支持部３４ｃの径方向厚さＴ２を、それに接する第１、第２誘導磁極３９Ｌ，３９Ｒの厚さＴ１よりも薄くしたので、連結部材３４の断面積を最小限に抑えて磁束が流れ難くし、渦電流の発生を抑制することができる。
【００８５】
更に、第１誘導磁極３９Ｌ…および第２誘導磁極３９Ｒ…が円周方向に同位相で配置されるので、第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…を円周方向に異なる位相で配置する場合に比べて、それら第１、第２誘導磁極３９Ｌ…，３９Ｒ…を支持するアウターロータ１３のロータボディ３１の構造が簡素化されるだけでなく、ロータボディ３１の強度も向上する。
【００８６】
次に、図２１に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００８７】
第１の実施の形態の連結部材３４は中実の部材であったが、第２の実施の形態の連結部材３４は、例えばステンレス板をプレス加工したものを２枚溶接で結合することで中空に構成される。この構造により、連結部材３４を更に軽量化するとともに、その実質的な断面積を減少させて渦電流を更に低減することができる。
【００８８】
次に、図２２に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００８９】
第１の実施の形態では第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４…とが別部材で構成されていたが、第３の実施の形態では連結部材３４…の半数が第１フランジ部材３２と一体に形成され、残りの半数が第２フランジ部材３３と一体に形成されており、組立状態で第１フランジ部材３２側の連結部材３４…と第２フランジ部材３３側の連結部材３４…とが交互に配置される。この場合、第１、第２フランジ部材３２，３３の材料は、連結部材３４…と同じ弱磁性体であるアルミニウムかアルミニウム合金とされる。
【００９０】
この第３の実施の形態においても、第１フランジ部材３２側の連結部材３４…を第２フランジ部材３３に結合する部分と、第２フランジ部材３３側の連結部材３４…を第１フランジ部材３２に結合する部分とを電気的に絶縁することで、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００９１】
次に、図２３に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００９２】
第１の実施の形態では第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４…とが別部材で構成されていたが、第４の実施の形態の連結部材３４…の全てが第１フランジ部材３２と一体に形成される。
【００９３】
この第４の実施の形態においても、第１フランジ部材３２側の連結部材３４…を第２フランジ部材３３に結合する部分を電気的に絶縁することで、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００９４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００９５】
例えば、実施の形態では電動機Ｍを例示したが、本発明はアウターロータおよびインナーロータの一方を固定して他方を回転させることでステータに起電力を発生させる発電機や、ステータに永久磁石を設け、アウターロータ、インナーロータおよびステータの三つの部材間で駆動力を伝達する、いわゆる磁気歯車にも適用することができる。
【００９６】
また実施の形態では径方向外側に配置したステータ１２Ｌ，１２Ｒに電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…を設け、径方向内側に配置したインナーロータ１４に永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…を設けているが、電機子２１Ｌ…，２１Ｒ…および永久磁石５２Ｌ…，５２Ｒ…の位置関係を逆にしても良い。
【００９７】
また実施の形態では第１フランジ部材３２、第２フランジ部材３３および連結部材３４…の全てに絶縁コーティングを施しているが、第１フランジ部材３２、第２フランジ部材３３および連結部材３４…の何れか一つあるいは二つに絶縁コーティングを施せば、渦電流が流れる閉回路を遮断することができる。
【００９８】
また実施の形態ではアウターロータ１３の第１、第２フランジ部材３２，３３および連結部材３４…にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用しているが、それに代えてチタン、チタン合金、ステンレス等を使用することができる。
【００９９】
アルミニウムあるいはアルミニウム合金は安価で軽量であって加工が容易であり、しかもアルマイト加工するだけで容易に絶縁コーティングを施すことができるという特長があるが、抵抗値が低いために渦電流が流れ易いという問題がある。
【０１００】
チタンあるいはチタン合金は抵抗値が高いために渦電流が流れ難く、しかも重量に比して強度が高いためにアウターロータ１３を軽量化できるという特長があるが、材料費や絶縁コーティングの費用が高いという問題がある。
【０１０１】
ステンレスはチタンあるいはチタン合金よりも更に抵抗値が高いために渦電流が流れ難く、材料費も比較的に安く加工も比較的に容易であるという特長があるが、重量が重く、電気的特性が不安定（熱処理等によって磁性体になってしまうことがある）であり、絶縁コーティングの費用が高いという問題がある。
【０１０２】
また実施の形態では第１、第２フランジ部材３２，３３と連結部材３４…とを結合する部分を全て絶縁しているが、渦連流が流れる閉回路に存在する４か所の結合部のうちの少なくとも１か所を絶縁すれば、所期の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１の実施の形態に係る電動機を軸線方向に見た正面図（図２の１−１線矢視図）
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図２の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線矢視図
【図６】図５の６−６線断面図
【図７】図５の７−７線断面図
【図８】図５の８−８線断面図
【図９】図５の９−９線断面図
【図１０】電動機の分解斜視図
【図１１】インナーロータの分解斜視図
【図１２】連結部材および誘導磁極の斜視図
【図１３】スプリングの斜視図
【図１４】リングの斜視図
【図１５】電動機を円周方向に展開した模式図
【図１６】インナーロータを固定した場合の作動説明図（その１）
【図１７】インナーロータを固定した場合の作動説明図（その２）
【図１８】インナーロータを固定した場合の作動説明図（その３）
【図１９】アウターロータを固定した場合の作動説明図（その１）
【図２０】アウターロータを固定した場合の作動説明図（その２）
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る、前記図９に対応する図
【図２２】本発明の第３の実施の形態に係るアウターロータの分解斜視図
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係るアウターロータの分解斜視図
【符号の説明】
【０１０４】
３２ 第１フランジ部材
３３ 第２フランジ部材
３４ 連結部材
３９Ｌ 第１誘導磁極（誘導磁極）
３９Ｒ 第２誘導磁極（誘導磁極）
Ｌ 軸線
Ｔ１ 誘導磁極の径方向厚さ
Ｔ２ 連結部材の径方向厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料で構成されて共通の軸線（Ｌ）上に相互に対向するように離間して配置された第１フランジ部材（３２）および第２フランジ部材（３３）の外周部間を、導電性の弱磁性体で構成されて前記軸線（Ｌ）を中心とする周方向に所定間隔で配置された複数の連結部材（３４）で連結し、周方向に隣接する前記連結部材（３４）間に軟磁性体で構成された誘導磁極（３９Ｌ，３９Ｒ）を支持した回転電機用ロータにおいて、
前記第１、第２フランジ部材（３２，３３）間を電気的に絶縁したことを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項２】
前記連結部材（３４）および前記誘導磁極（３９Ｌ，３９Ｒ）が接する部分で、前記誘導磁極（３９Ｌ，３９Ｒ）の径方向厚さ（Ｔ１）よりも前記連結部材（３４）の径方向厚さ（Ｔ２）を小さくしたことを特徴とする、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
【請求項３】
前記連結部材（３４）がステンレス鋼製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項４】
前記連結部材（３４）がアルミニウム製あるいはアルミニウム合金製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項５】
前記連結部材（３４）がチタン製あるいはチタン合金製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項６】
前記連結部材（３４）は表面を絶縁処理されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の回転電機用ロータ。
【請求項１】
導電性材料で構成されて共通の軸線（Ｌ）上に相互に対向するように離間して配置された第１フランジ部材（３２）および第２フランジ部材（３３）の外周部間を、導電性の弱磁性体で構成されて前記軸線（Ｌ）を中心とする周方向に所定間隔で配置された複数の連結部材（３４）で連結し、周方向に隣接する前記連結部材（３４）間に軟磁性体で構成された誘導磁極（３９Ｌ，３９Ｒ）を支持した回転電機用ロータにおいて、
前記第１、第２フランジ部材（３２，３３）間を電気的に絶縁したことを特徴とする回転電機用ロータ。
【請求項２】
前記連結部材（３４）および前記誘導磁極（３９Ｌ，３９Ｒ）が接する部分で、前記誘導磁極（３９Ｌ，３９Ｒ）の径方向厚さ（Ｔ１）よりも前記連結部材（３４）の径方向厚さ（Ｔ２）を小さくしたことを特徴とする、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
【請求項３】
前記連結部材（３４）がステンレス鋼製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項４】
前記連結部材（３４）がアルミニウム製あるいはアルミニウム合金製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項５】
前記連結部材（３４）がチタン製あるいはチタン合金製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転電機用ロータ。
【請求項６】
前記連結部材（３４）は表面を絶縁処理されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の回転電機用ロータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−２７１７２４（Ｐ２００８−２７１７２４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１３０３７（Ｐ２００７−１１３０３７）
【出願日】平成１９年４月２３日（２００７．４．２３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２３日（２００７．４．２３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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