JP2019140789A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】トロイダル巻きのコイルを有する回転電機において、大きな界磁磁束を効率良く発生させる。【解決手段】ステータ１２はトロイダル巻きの電機子コイル２６を有する。ロータ１４は、ロータラジアル部１８と２つのロータアキシャル部２０Ａ，２０Ｂを有する。界磁コイル３４Ａ，３４Ｂに同じ向きの電流を流すと２つの界磁コイル３４Ａ，３４Ｂを一緒に取り巻く界磁磁束ΦFが発生する。界磁磁束ΦFは、ラジアルティース３０を通過しないため、ラジアルティース３０の部分での磁気飽和による制限を受けない。また、界磁磁束ΦFが通るエアギャップは２箇所となり、界磁磁束ΦFを効率良く発生させることができる。【選択図】図７

Description

本発明は、トロイダル巻きのコイルを有する回転電機における界磁磁束の形成に関する。

コアの環状部に巻き付けられたコイル、いわゆるトロイダルコイルを有する回転電機が知られている。

下記特許文献１には、トロイダルコイルを有する回転電機（１０）が示されている。ステータ（１２）は、電機子巻線（２８）が巻回された環状コア部（２６）と、環状コア部（２６）から半径方向内側に突出し、周方向に配列されたラジアルティース（３０）と、環状コア部（２８）から軸線方向の両側に突出し、周方向に配列されたアキシャルティース（８０）を有する。さらに、ステータ（１２）には、界磁磁束を制御するための界磁巻線（７０，９０）が設けられている。ロータは、ラジアルロータ（１４）とアキシャルロータ（８４）を有する。ラジアルロータ（１４）は、ラジアルコア（１６）と、ラジアルコア（１６）のステータ（１２）に対向する面に周方向に交互に配列されるラジアル永久磁石（１８）とラジアル突極部（１９）を有する。アキシャルロータ（６４，８４）は、アキシャルコア（６６，８６）と、アキシャルコア（６６，８６）のステータ（１２）に対向する面に周方向に交互に配列されるアキシャル永久磁石（６８，８８）とアキシャル突極部（６９，８９）を有する。

界磁巻線（７０，９０）により形成される界磁磁束（７２，９２）は、ラジアルティース（３０）から、ラジアル突極部（１９）、ラジアルコア（１６）、アキシャルコア（６６，８６）、アキシャル突極部（６９，８９）、アキシャルティース（８０）、環状コア部（２６）を通ってラジアルティース（３０）に戻る（図８，９等参照）。

また、下記特許文献２には、第２実施形態として、トロイダルコイルを有するステータ（３００Ｂ）と、ロータ（２００Ｂ）と、励磁コイル（４３０）を有する直流励磁界磁型同期電動機（１００Ｂ）が示されている。励磁コイル（４３０）により形成された磁束は、フラックスゲート（２６１）と励磁鉄心（４１０，４２０）の間のエアギャップ（２箇所）と、界磁磁極（２５０）と環状鉄心（３３０）の間のエアギャップ（２箇所）との計４箇所のエアギャップを通過する。

なお、上記の（ ）内の符号は、下記特許文献１，２においてそれぞれ使用された符号であり、本願の実施形態の説明で用いる符号とは関連しない。

特開２０１０−２２６８０８号公報 特開２０１５−１５８７４号公報

上記特許文献１に記載された回転電機においては、界磁磁束がラジアルティースを通過する。このため、ラジアルティースが磁気飽和すると、それ以上界磁磁束を増加させることができず、界磁磁束が制限される。また、上記特許文献２に記載された電動機においては、励磁コイルにより形成された磁束は、４箇所のエアギャップを通過するため、磁束を形成する効率が悪い。

本発明は、トロイダルコイル型の回転電機において、大きな界磁磁束を効率良く形成することを目的とする。

本発明に係る回転電機は、回転軸線に関して同軸配置された第１要素と第２要素が回転軸線周りに相対回転し、例えば、第１要素をステータ、第２要素をロータとすることができる。第１要素は、環状の第１要素ヨーク部と、第１要素ヨーク部から回転軸線に直交する方向（半径方向）に突出し、回転軸線周りの方向（周方向）に配列されたラジアルティースと、第１要素ヨーク部から回転軸線に沿う方向（軸線方向）の両側に突出し、周方向に配列されたアキシャルティースと、を有する第１要素コアと、第１要素ヨーク部にトロイダル巻きされ、交流電流が流れることでラジアルティースおよびアキシャルティースを励磁し、第１要素に回転磁界を発生させる電機子コイルと、を有する。また、第２要素（ロータ）は、半径方向において第１要素のラジアルティースと対向し、第１要素に発生した回転磁界と相互作用する第２要素ラジアル部と、第２要素ラジアル部と一体であり軸線方向の両側においてそれぞれ第１要素のアキシャルティースと対向する２個の第２要素アキシャル部であって、環状の第２要素アキシャルコア部と、第２要素アキシャルコア部から第１要素に向けて突出するアキシャル突極とを有し、第１要素に発生した回転磁界と相互作用する第２要素アキシャル部と、を有する。一方の第２要素アキシャル部のアキシャル突極と、他方の第２要素アキシャル部のアキシャル突極は、周方向においてずれて配置されている。さらに、この回転電機は、直流電流が流れることにより、第２要素ラジアル部、一方の第２要素アキシャル部の第２要素アキシャルコア部およびアキシャル突極、第１要素コア、他方の第２要素アキシャル部のアキシャル突極および第２要素アキシャルコア部、第２要素ラジアル部の順に通る界磁磁束を発生させる界磁コイルを有する。

界磁コイルにより形成された界磁磁束が、第１要素のラジアルティースを通らないので、界磁磁束の量がラジアルティースの断面積によって制限されない。また、界磁磁束が通過するエアギャップが、一方の第２要素アキシャル部と第１要素の間、他方の第２要素アキシャル部と第１要素の間の２箇所であり、エアギャップによる界磁磁束の減少が抑えられる。

界磁コイルは、周方向に沿って環状に巻回されるものとすることができる。

界磁コイルは２個設けることができる。２個の界磁コイルは、一方が第２要素アキシャル部の一方に、他方が第２要素アキシャル部の他方に近接して配置することができる。また、半径方向に関して第１要素ヨーク部よりも第２要素ラジアル部寄りに位置し、軸線方向に関して第１ヨーク部よりも対応する第２要素アキシャル部寄りに位置するようにできる。さらに、２個の界磁コイルには同じ向きに電流が流されるようにできる。

界磁コイルは、第１要素と第２要素のいずれ一方と一体に設けることができる。例えば、固定される側と一体に設けることができる。

第２要素アキシャル部は、周方向においてアキシャル突極と交互に配列される永久磁石を有するものとすることができる。

第２要素ラジアル部は、磁気抵抗の大きい部分と小さい部分が周方向に交互に配列されているものとすることができる。

第２要素ラジアル部は、第１要素に向く面の極性が交互になるように周方向に配列された永久磁石を有するものとすることができる。

電機子コイルに流れる交流電流の位相に対して、第１要素に発生した回転磁界と第２要素アキシャル部の相互作用により生じるトルクが最大となるようにアキシャル突極の周方向の位置が定められ、かつ第１要素に発生した回転磁界と第２要素ラジアル部の相互作用により生じるトルクが最大となるよう磁気抵抗の大きい部分と小さい部分の周方向の位置が定められることができる。

電機子コイルに流れる交流電力の位相に対して、第１要素に発生した回転磁界と第２要素アキシャル部の相互作用により生じるトルクが最大となるようにアキシャル突極の周方向の位置が定められ、かつ第１要素に発生した回転磁界と第２要素ラジアル部の相互作用により生じるトルクが最大となるよう永久磁石の周方向の位置が定められることができる。

第２要素ラジアル部は、回転軸線を中心とし、軸線方向に離れて配置された対をなす短絡環と、それぞれが対をなす短絡環をつなぎ、周方向に配列された導体棒と、を有するものとすることができる。

本発明によれば、大きな界磁磁束を効率良く形成することができる。

本実施形態の回転電機の外観を概略的に示す斜視図である。 図１に示す回転電機のステータの外観を概略的に示す斜視図である。 図１に示す回転電機のロータの外観を概略的に示す斜視図である。 ステータの一部の構成を分解して示す斜視図である。 ロータの一部を示す拡大斜視図である。 ロータの一部を示す拡大斜視図である。 図１に示す回転電機の周方向に直交する断面図であり、界磁磁束を示す図である。 図１に示す回転電機のトルク特性を示す図である。 他の実施形態の回転電機の周方向に直交する断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１〜３は、トロイダルコイル型の回転電機１０および相対回転する第１要素１２、第２要素１４の外観を模式的に示す斜視図である。なお、「回転電機」は、電動機、発電機および電動機と発電機の両方で動作可能な電気機器の総称として用いる。第１要素１２と第２要素１４は、回転電機１０の回転軸線１６に関して同軸配置され、この回転軸線１６の周りに相対的に回転可能である。この回転電機１０においては、第１要素１２が固定され、第２要素１４が回転する。以下、第１要素１２をステータ１２、第２要素１４をロータ１４と記す。また、以下において、回転軸線１６に沿う方向を軸線方向、回転軸線１６に直交する方向を半径方向、回転軸線１６を周回する方向を周方向と記して説明する。

ステータ１２は、回転軸線１６を中心軸線とした環形状を有し、周方向に直交する断面の形状は、概略四角形である。ロータ１４は、ステータ１２の半径方向内側に位置する概略円柱形状のロータラジアル部１８と、軸線方向において、ステータ１２の両側に位置する２個のロータアキシャル部２０を有する。２個のロータアキシャル部２０を区別する必要があるときには、符号２０にＡ，Ｂを付して区別する。図１，３では奥側のロータアキシャル部に符号２０Ａが、手前側のロータアキシャル部に符号２０Ｂを付している。ロータアキシャル部２０に属する構成要素についても、これにならって数字による符号にＡ，Ｂを付して区別し、区別が不要であればＡ，Ｂは省略する。２個のロータアキシャル部２０は、ロータラジアル部１８の両端にそれぞれ配置され、ロータラジアル部１８と一体となっている。ロータ１４には、この回転電機１０の出力軸となるロータ軸２２が回転軸線１６と同心配置され、ロータラジアル部１８およびロータアキシャル部２０と一体となっている。

ステータ１２は、軟磁性材料で形成された概略環形状のステータコア２４と、ステータコア２４に巻回された電機子コイル２６を含む。ステータコア２４は、環状のステータヨーク部２８と、ステータヨーク部２８から半径方向内側に突出するラジアルティース３０と、軸線方向において両側に突出するアキシャルティース３２を有する。ラジアルティース３０は、ロータラジアル部１８に向けて突出し、周方向に間隔をあけて配列されている。アキシャルティース３２は、ロータアキシャル部２０Ａに向けて突出するアキシャルティース３２Ａと、ロータアキシャル部２０Ｂに向けて突出するアキシャルティース３２Ｂを含み、それぞれ周方向に間隔をあけて配置されている。ラジアルティース３０とアキシャルティース３２は、周方向において同じ位置に、つまり位相をそろえて配列されている。電機子コイル２６は、周方向に配列されたティース３０，３２の間のステータヨーク部２８に巻回されている。電機子コイル２６に電流を流すと、ラジアルティース３０およびアキシャルティース３２が励磁され、磁束は、半径方向内側および軸線方向において両側に向かう。各電機子コイル２６に所定の位相で交流電力を流すことにより、回転磁界を形成することができる。

ステータ１２は、回転軸線１６の周りを周回するように巻回された界磁コイル３４を有する。この回転電機１０では、界磁コイル３４は、ステータ１２の内周の軸線方向において両側端にそれぞれ１個、合計２個が配置されている。２個の界磁コイル３４を区別する必要があるときは、ロータアキシャル部２０Ａ側に配置されている界磁コイル３４に符号３４Ａを、ロータアキシャル部２０Ｂ側に配置されている界磁コイル３４に符号３４Ｂを用いる。界磁コイル３４により発生する磁束の作用については後述する。

図４は、電機子コイル２６が巻回されたステータコア２４と界磁コイル３４を分解して示した図である。界磁コイル３４は、ラジアルティース３０の軸線方向における側面と、アキシャルティース３２の半径方向内側の側面とにより形成される肩部３６に収まり、ステータ１２の周方向に直交する断面が前述のように略四角形となっている。また、界磁コイル３４の外周面には、ステータコア２４に向けて外径が小さくなるテーパ面３８が設けられている。テーパ面３８を設けることによって、電機子コイル２６の内側角部４０との干渉が抑えられている。

図５，６は、ロータ１４のより詳細な形状を示す図である。図６は、ロータラジアル部１８の内部構造を示すために、手前側のロータアキシャル部２０Ｂを除いた状態で示す図である。ロータラジアル部１８は、概略円柱形状または円柱形状のロータラジアルコア４２と、ロータラジアルコア４２の外周面近くに埋め込まれた永久磁石４４を含む。この永久磁石４４を、ラジアル永久磁石４４と記す。ロータラジアルコア４２は軟磁性材料で構成され、ラジアル永久磁石４４を収容するための磁石孔が外周面近くを軸線方向に延びている。ラジアル永久磁石４４は、周方向に配列されて、それぞれが磁極を形成する。ラジアル永久磁石４４は、ロータラジアル部１８の外周面側の極性が交互になるように配列され、図５，６においては、外側に向く極が、ラジアル永久磁石４４-1ではＮ極、隣接するラジアル永久磁石４４-2ではＳ極となるように配置されている。永久磁石の透磁率は空気の透磁率とほぼ等しいので、永久磁石４４が配置された位置の磁気抵抗は大きく、一方で周方向に隣接する永久磁石４４の間の位置では、ロータラジアルコア４２の軟磁性体が存在するため磁気抵抗は小さくなる。したがって、ロータラジアル部１８は、周方向に磁気抵抗の大きい部分と小さい部分が交互に配列されている。ロータラジアル部１８の外周面は、ステータ１２のラジアルティース３０に対向し、ステータ１２、特にラジアルティース３０により形成される回転磁界との相互作用により、ロータ１４が回転する。

ロータアキシャル部２０は、概略円板形状または円環板形状のロータアキシャルコア４６（４６Ａ，４６Ｂ）と、ロータアキシャルコア４６のステータ１２に対向する面に設けられ、周方向に配列されたアキシャル突極４８（４８Ａ，４８Ｂ）および永久磁石５０（５０Ａ，５０Ｂ）を含む。この永久磁石５０をアキシャル永久磁石５０と記す。アキシャル突極４８は、ロータアキシャルコア４６と別に形成した後ロータアキシャルコア４６に接着等の手法により取り付けてもよく、またロータアキシャルコア４６と一体に形成してもよい。アキシャル永久磁石５０は、周方向においてアキシャル突極４８と交互に配置されるように配列されている。図５，６において奥側のロータアキシャル部２０Ａに属するアキシャル永久磁石５０Ａは、ステータ１２のアキシャルティース３２Ａに対向する側がＳ極となるように配置され、手前側のロータアキシャル部２０Ｂに属するアキシャル永久磁石５０Ｂは、ステータ１２のアキシャルティース３２Ｂに対向する側がＮ極となるように配置される。

このロータ１４においては、ロータラジアル部１８の極とロータアキシャル部の極の周方向における位置（位相）がそろえられている。つまり、図５、６で示すようにラジアル永久磁石４４-1の位置にそろえてアキシャル突極４８Ａおよびアキシャル永久磁石５０Ｂが配置され、また、永久磁石４４-2の位置にそろえてアキシャル永久磁石５０Ａおよびアキシャル突極４８Ｂが配置されている。位置がそろえられたラジアル永久磁石４４とアキシャル永久磁石５０のステータ側に向く面の極性は同じである。

図７は、回転電機１０の周方向に直交する断面を、図５中の矢印Ｙの方向に見た図である。図７に示すロータ１４の断面は、右半分と左半分で互いに異なる位置の断面を示し、右半分はアキシャル突極４８Ｂを通る断面、左半分はアキシャル突極４８Ａを通る断面を示している。界磁コイル３４Ａ，３４Ｂに電流Ｉ_A，Ｉ_Bを流すと界磁磁束Φ_Fが発生する。電流Ｉ_A，Ｉ_Bは、いずれも図７において、紙面を表から裏に貫く向きに流れ、この電流Ｉ_A，Ｉ_Bによって形成される界磁磁束Φ_Fは、２個の界磁コイル３４Ａ，３４Ｂを一緒に取り巻くように形成される。界磁磁束Φ_Fは、ロータラジアル部１８から、一方のロータアキシャル部２０Ａのロータアキシャルコア４６Ａおよびアキシャル突極４８Ａを通って、ステータコア２４に向かう。ステータコア２４内では、周方向に流れて、アキシャル突極４８Ａとは異なる位置で、他方のロータアキシャル部２０Ｂに向かう。他方のロータアキシャル部２０Ｂでは、アキシャル突極４８Ｂおよびロータアキシャルコア４６Ｂを通って、ロータラジアル部１８に戻る。界磁磁束Φ_Fはラジアルティース３０を通らないので、回転電機の軸線方向の寸法が小さい場合など、ラジアルティース３０の断面が小さくても、この部分での磁気飽和の影響を受けず、界磁磁束Φ_Fを大きくすることができる。また、界磁磁束Φ_Fが通過するエアギャップは、アキシャル突極４８Ａとステータコア２４の間、ステータコア２４とアキシャル突極４８Ｂの間の２箇所であり、エアギャップの数が少なく、界磁磁束Φ_Fを効率良く形成することができる。

ステータ１２内を通る界磁磁束Φ_Fおよび磁石磁束Φ_Mが図５に示されている。磁石磁束Φ_Mは、アキシャル永久磁石５０により形成される磁束である。界磁コイル３４に図５および図７に示す向きの電流Ｉ_A，Ｉ_Bを流す場合、界磁磁束Φ_Fはステータヨーク部２８内で磁石磁束Φ_Mと同じ向きに流れ、合計の磁束が大きくなる。したがって、ロータアキシャル部２０とステータ１２の相互作用により生じるトルクを増加させることができ、回転電機１０の最大トルクを増加させることができる。電流Ｉ_A，Ｉ_Bを逆向きに流す場合、界磁磁束Φ_Fは磁石磁束Φ_Mと逆向きに流れ、合計の磁束が小さくなり、弱め界磁制御を行うことができる。

図８は、回転電機１０の電機子コイル２６に通電する電流の位相θと、出力トルクＴの関係を示す図である。ステータ１２とロータラジアル部１８の相互関係によって生じるトルクであるラジアル部トルクがＴrで示され、ステータ１２とロータアキシャル部２０の相互関係によって生じるトルクであるアキシャル部トルクがＴaで示されている。電流位相θが０°のときのアキシャル部トルクＴaを１として正規化されている。アキシャル部トルクＴaは、電流位相θが０°のとき最大となり、電流位相θが増加すると低下する。一方、ラジアル部トルクＴrは、電流位相θが０°からずれた位置で最大となる。位相のずれ量が図中Δθで示されている。

回転電機１０のロータラジアル部１８は、埋込磁石型のロータであり、このようなリラクタンストルクを利用するロータ構造の場合、トルクが最大となる電流位相θが０°からずれる。ロータラジアル部１８の極の位置を位相ずれΔθの分だけずらして配置しておけば、ラジアル部トルクＴrが最大となる電流位相θとアキシャル部トルクＴaが最大となる電流位相θが一致し、ラジアル部トルクＴrとアキシャル部トルクＴaの和である総トルクを増加することができる。

回転電機１０においては、図８に示すように電流位相θが約３０°のときラジアル部トルクＴrが最大となる。ロータの回転方向を図６に示す矢印Ｒの向きとしたとき、ロータアキシャル部２０に対してロータラジアル部１８を回転方向Ｒと逆向き（図に示す矢印Ｚの向き）に３０°ずらした配置とする。つまり、ロータラジアル部１８の、ラジアル永久磁石４４等など各構成要素を矢印Ｚの向きにずらした構成とする。具体的には、ラジアル永久磁石４４-1は、周方向においてアキシャル突極４８Ａとアキシャル永久磁石５０Ｂにそろった位置から回転方向Ｒと逆方向に３０°ずらして配置する、同様にラジアル永久磁石４４-2は、アキシャル永久磁石５０Ａとアキシャル突極４８Ｂの位置から回転方向Ｒと逆方向に３０°ずらして配置する。これにより、ラジアル永久磁石により形成される磁極の配列の位相およびロータラジアル部のコアの形状により形成される磁気抵抗（リラクタンス）の大小の位置の配列の位相がロータラジアル部のアキシャル突極４８とアキシャル永久磁石５０により形成される極の配列の位相がずれる。

また、ロータアキシャル部が、リラクタンストルクを利用するロータ構造を採用する場合においても、ラジアル部トルクＴrが最大となる電流位相θとアキシャル部トルクＴaの最大となる電流位相θが一致するようにロータラジアル部とロータアキシャル部の各極を配列することができる。

回転電機１０は、ロータラジアル部１８とロータアキシャル部２０のいずれも永久磁石を備えるロータとしたが、いずれか一方、または双方を永久磁石を備えないロータとすることができる。永久磁石を備えないロータラジアル部の構造は、上述のロータラジアル部１８からラジアル永久磁石４４を取り除いた構造とすることができる。また永久磁石を備えないロータアキシャル部の構造は、上述のロータアキシャル部２０からアキシャル永久磁石５０を取り除いた構造とすることができる。

回転電機１０では、ステータ１２が固定されロータ１４が回転する構成としたが、これに限らず、ロータ１４が固定され、ステータ１２が回転するように、また両方が回転するようにすることもできる。

図９は、他の実施形態である回転電機６０の構成を示す周方向に直交する断面を示す模式図である。回転電機６０のステータは、前述の回転電機１０のステータ１２と同様の構成であり、その説明を省略する。回転電機６０のロータ６２のロータアキシャル部は、前述の回転電機１０のロータアキシャル部２０（２０Ａ，２０Ｂ）と同様の構成であり、その説明を省略する。

回転電機６０において、回転電機１０と相違するのはロータラジアル部６４の構成である。ロータラジアル部６４は、かご形誘導機のかご形ロータの構成を有する。すなわち、ロータラジアル部６４は、回転軸線１６を中心軸線として配置された円環状の２個の短絡環６６と、それぞれが軸線方向に延びて２個の短絡環６６をつなぎ、周方向に複数本配置された導体棒６８を含む。回転電機６０においては、ロータラジアル部６４を利用して始動し、同期速度に達した後は、ロータアキシャル部２０によるトルクで運転することができる。ロータ１４が回転していない状態でステータに回転磁界を発生させると、導体棒６８に誘導電流が流れ、この誘導電流と回転磁界の相互作用によりロータ１４が回転を始める。同期速度近くまで回転速度が上昇すると、回転磁界とロータアキシャル部２０の相互作用によりロータ１４が回転し、またトルクが発生する。回転電機１０の場合と同様に、界磁コイル３４，（３４Ａ，３４Ｂ）に電流を流すことにより、界磁磁束Φ_Fが発生し、トルクを大きくすることができる。

１０ 回転電機、１２ ステータ（第１要素）、１４ ロータ（第２要素）、１６ 回転軸線、１８ ロータラジアル部（第２要素ラジアル部）、２０ ロータアキシャル部（第２要素アキシャル部）、２２ ロータ軸、２４ ステータコア（第１要素コア）、２６ 電機子コイル、２８ ステータヨーク部（第１要素ヨーク部）、３０ ラジアルティース、３２ アキシャルティース、３４ 界磁コイル、３６ 肩部、３８ テーパ面、４０ 内側角部、４２ ロータラジアルコア、４４ ラジアル永久磁石、４６ ロータアキシャルコア、４８ アキシャル突極、５０ アキシャル永久磁石、６０ 回転電機、６２ ロータ（第２要素）、６４ ロータラジアル部、６６ 短絡環、６８ 導体棒。

Claims (10)

1. 回転軸線に関して同軸配置された第１要素と第２要素が回転軸線周りに相対回転する回転電機であって、
   第１要素は、
   環状の第１要素ヨーク部と、第１要素ヨーク部から回転軸線に直交する半径方向に突出し、回転軸線周りの周方向に配列されたラジアルティースと、第１要素ヨーク部から回転軸線に沿う軸線方向の両側に突出し、周方向に配列されたアキシャルティースと、を有する第１要素コアと、
   第１要素ヨーク部にトロイダル巻きされ、交流電流が流れることでラジアルティースおよびアキシャルティースを励磁し、第１要素に回転磁界を発生させる電機子コイルと、
   を有し、
   第２要素は、
   半径方向において第１要素のラジアルティースと対向し、第１要素に発生した回転磁界と相互作用する第２要素ラジアル部と、
   第２要素ラジアル部と一体であり軸線方向の両側においてそれぞれ第１要素のアキシャルティースと対向する２個の第２要素アキシャル部であって、環状の第２要素アキシャルコア部と、第２要素アキシャルコア部から第１要素に向けて突出するアキシャル突極とを有し、第１要素に発生した回転磁界と相互作用する第２要素アキシャル部と、
   を有し、
   一方の第２要素アキシャル部のアキシャル突極と、他方の第２要素アキシャル部のアキシャル突極は、周方向においてずれて配置され、
   さらに、直流電流が流れることにより、第２要素ラジアル部、一方の第２要素アキシャル部の第２要素アキシャルコア部およびアキシャル突極、第１要素コア、他方の第２要素アキシャル部のアキシャル突極および第２要素アキシャルコア部、第２要素ラジアル部の順に通る界磁磁束を発生させる界磁コイル、
   を有する回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機であって、界磁コイルは、周方向に沿って環状に巻回されている、回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機であって、界磁コイルは２個設けられ、一方が第２要素アキシャル部の一方に、他方が第２要素アキシャル部の他方に近接して配置され、半径方向に関して第１要素ヨーク部よりも第２要素ラジアル部寄りに位置し、軸線方向に関して第１ヨーク部よりも対応する第２要素アキシャル部寄りに位置し、２個の界磁コイルには同方向に電流が流される、回転電機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機であって、界磁コイルは、第１要素と第２要素のいずれか一方と一体に設けられている、回転電機。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機であって、第２要素アキシャル部は、周方向においてアキシャル突極と交互に配列される永久磁石を有する、回転電機。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機であって、第２要素ラジアル部は、磁気抵抗の大きい部分と小さい部分が周方向に交互に配列されている、回転電機。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機であって、第２要素ラジアル部は、第１要素に向く面の極性が交互になるように周方向に配列された永久磁石を有する、回転電機。
8. 請求項６に記載の回転電機であって、電機子コイルに流れる交流電流の位相に対して、第１要素に発生した回転磁界と第２要素アキシャル部の相互作用により生じるトルクが最大となるようにアキシャル突極の周方向の位置が定められ、かつ第１要素に発生した回転磁界と第２要素ラジアル部の相互作用により生じるトルクが最大となるよう磁気抵抗の大きい部分と小さい部分の周方向の位置が定められている、回転電機。
9. 請求項６に記載の回転電機であって、電機子コイルに流れる交流電力の位相に対して、第１要素に発生した回転磁界と第２要素アキシャル部の相互作用により生じるトルクが最大となるようにアキシャル突極の周方向の位置が定められ、かつ第１要素に発生した回転磁界と第２要素ラジアル部の相互作用により生じるトルクが最大となるよう永久磁石の周方向の位置が定められている、回転電機。
10. 請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機であって、第２要素ラジアル部は、回転軸線を中心とし、軸線方向に離れて配置された対をなす短絡環と、それぞれが対をなす短絡環をつなぎ、周方向に配列された導体棒と、を有する、回転電機。
    

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