JP4879982B2 - モータおよびモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータおよびモータ制御装置に関する。
本願は、２００６年０６月０６日に日本に出願された特願２００６−１５７０６６、および、２００６年０９月２５日に日本に出願された特願２００６−２５９５４３に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、例えば回転軸方向の両側からロータを挟み込むようにして対向配置された１対のステータを備え、ロータの永久磁石による界磁磁束に対して、１対のステータを介した磁束ループを形成する軸ギャップ型の永久磁石発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表平６−５００４５７号公報

ところで、上記従来技術の一例に係る永久磁石発電機においては、ロータの永久磁石による界磁磁束をいわば１対のステータ間で掃引するようにしてロータ内を直線的に貫通させることによってロータ内での磁束漏洩量を低減させ、ステータの固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量を増大させるようになっている。そして、このような永久磁石発電機において、ステータの固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量をさらに増大させて、トルクポテンシャルを増大させることが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロータの永久磁石による界磁磁束を有効利用して、ステータの固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量を増大させることが可能なモータおよびモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るモータは、回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む第１ステータおよび第２ステータとを備え、前記ロータは、磁化方向が前記回転軸方向と平行とされて周方向に配置された複数の主永久磁石と、磁化方向が前記回転軸方向および径方向に直交する方向と平行とされて前記主永久磁石の前記回転軸方向の両端部近傍に配置された第１副永久磁石および第２副永久磁石とを備える。

さらに、本発明の第２態様に係るモータでは、２組の前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石のうち、一方の前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石は、前記主永久磁石の前記周方向の一方側の端部近傍に配置され、他方の前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石は、前記主永久磁石の前記周方向の他方側の端部近傍に配置されている。

さらに、本発明の第３態様に係るモータでは、前記ロータは、前記第１副永久磁石が装着された第１副永久磁石装着層と、前記回転軸方向で前記第１副永久磁石装着層に積層されると共に前記主永久磁石が装着された主永久磁石装着層と、前記回転軸方向で前記主永久磁石装着層に積層されると共に前記第２副永久磁石が装着された第２副永久磁石装着層とを備え、少なくとも、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との何れか一方を、前記回転軸周りに回動させることによって、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との間の相対的な位相を変更可能な位相変更手段を備える。

さらに、本発明の第４態様に係るモータでは、前記位相変更手段は、流体を供給する流体供給手段と、前記ロータの前記回転軸に設けられて前記流体供給手段から前記流体が供給される圧力室と、少なくとも、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との何れか一方と一体とされると共に前記圧力室内に配置されて前記流体の圧力によって前記回転軸周りに回動するベーンロータとを備える。

さらに、本発明の第５態様に係るモータでは、前記位相変更手段は、前記主永久磁石と前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石との間の磁力と、前記主永久磁石装着層の回転駆動力とに応じて、前記主永久磁石装着層を前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層に対して相対的に回動可能に支持する支持部材と、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層に対する前記主永久磁石装着層の相対的な回動を規制する規制手段とを備える。

さらに、本発明の第６態様に係るモータは、前記第１副永久磁石装着層と、前記第２副永久磁石装着層とを一体に連結する連結部を備え、前記位相変更手段は、前記主永久磁石装着層と同軸かつ一体に形成された第１リングギアと、前記第１副永久磁石装着層と前記第２副永久磁石装着層のいずれか一方と同軸かつ一体に形成された第２リングギアと、前記第１リングギアに噛み合う第１プラネタリギアと、前記第２リングギアに噛み合う第２プラネタリギアと、前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアに噛み合うサンギアと、前記第１プラネタリギアまたは前記第２プラネタリギアの何れか一方を回転可能に支持すると共に前記回転軸周りに回動可能とされたプラネタリキャリアとを具備する遊星歯車機構と、前記プラネタリキャリアに接続され、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに所定回動量だけ回動させる回動手段とを備える。

さらに、本発明の第７態様に係るモータは、固定子と、前記第１プラネタリギアまたは前記第２プラネタリギアの何れか他方を回転可能に支持すると共に、前記固定子に固定された第２プラネタリキャリアとを備える。

さらに、本発明の第８態様に係るモータでは、前記回動手段は、油圧あるいは電動により前記プラネタリキャリアを回動させる、または前記回動を規制するアクチュエータである。

さらに、本発明の第９態様に係るモータでは、前記所定回動量は、前記モータの極対数Ｐと、前記第１リングギアまたは前記第２リングギアの何れか一方に対する前記サンギアのギア比ｇとに基づく機械角θ（°）＝（１８０／ｐ）×ｇ／（１＋ｇ）である。

さらに、本発明の第１０態様に係るモータでは、前記主永久磁石は、前記第１副永久磁石または前記第２副永久磁石の少なくとも何れか一方に比べて相対的に高い残留磁束密度を有する。

さらに、本発明の第１１態様に係るモータでは、前記主永久磁石は、前記第１副永久磁石または前記第２副永久磁石の少なくとも何れか一方に比べて相対的に大きい磁石総量である。

さらに、本発明の第１２態様に係るモータでは、前記第１副永久磁石または前記第２副永久磁石の少なくとも何れか一方は、前記主永久磁石に比べて相対的に高い保磁力を有する。

また、本発明の第１３態様に係るモータ制御装置は、第１態様から第１２態様の何れか１つに記載のモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置と、前記第１ステータおよび前記第２ステータに接続され、前記モータと前記蓄電装置との間の電気エネルギーの授受を制御する単一のインバータ装置とを備える。

本発明の第１態様に係るモータによれば、主永久磁石の回転軸方向両端部近傍（つまり、主永久磁石の回転軸方向両端部あるいは主永久磁石の回転軸方向両端部から所定間隔を置いた位置）に、主永久磁石の磁化方向と直交する方向に磁化された第１副永久磁石および第２副永久磁石を備えることにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって各永久磁石の磁束を収束、あるいは、各永久磁石によって磁路短絡を発生させることができる。これにより、磁束が収束する状態では、各ステータの固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させることができ、磁路短絡が発生する状態では、各永久磁石の減磁を抑制することができる。

さらに、本発明の第２態様に係るモータによれば、例えば一方の第１副永久磁石および第２副永久磁石と、他方の第１副永久磁石および第２副永久磁石とを、磁化方向が対称となるように配置することにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果による磁束の収束、あるいは、各永久磁石による磁路短絡を、より一層、効果的に発生させることができる。

さらに、本発明の第３態様に係るモータによれば、位相変更手段によって第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層と、主永久磁石装着層との間の相対的な位相を変更することにより、モータの状態を、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束が収束する強め界磁状態から各永久磁石による磁路短絡が発生する弱め界磁状態に亘る適宜の界磁状態に設定することができ、各永久磁石による界磁磁束が固定子巻線を鎖交する鎖交磁束量を増大あるいは低減させることによって誘起電圧定数を可変とすることができる。これにより、モータの運転可能な回転数範囲およびトルク範囲を拡大し、運転効率を向上させると共に高効率での運転可能範囲を拡大することができる。

さらに、本発明の第４態様に係るモータによれば、位相変更手段を、流体が供給される圧力室と、この圧力室内に配置され、流体の圧力を受けて回動するベーンロータとにより構成されるベーンアクチュエータとすることにより、圧力室への作動流体の供給量を制御することで第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層と、主永久磁石装着層との間の相対的な位相を所望の位相に変更することができ、モータの構成が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切に誘起電圧定数を可変とすることができる。

さらに、本発明の第５態様に係るモータによれば、例えば主永久磁石と第１副永久磁石および第２副永久磁石との間の磁力に抗う回転駆動力が主永久磁石装着層に作用するように設定しておくことにより、磁力の作用方向または回転駆動力の作用方向に沿って主永久磁石装着層を第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層に対して相対的に異なる方向に回動させることができ、第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層と、主永久磁石装着層との間の相対的な位相を所望の位相に変更することができ、モータの構成が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切に誘起電圧定数を可変とすることができる。

さらに、本発明の第６態様に係るモータによれば、第１プラネタリギアおよび第２プラネタリギアは、各プラネタリ回転軸周りに回転可能とされつつ、アイドルギアであるサンギアに噛み合うことにより、主永久磁石装着層と、第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層との同期運転の実行状態あるいはモータの停止状態であっても主永久磁石装着層と、第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層との間の相対的な位相を容易に変更することができる。
また、サンギアでの摩擦を低減することができるため、プラネタリキャリアの回転軸周りの回動に対する規制（つまり、所定回動位置での保持）あるいは回動駆動に必要とされる力は、モータの回転数やトルクの大きさに拘わらずに、主永久磁石と、第１副永久磁石および第２副永久磁石との吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよく、例えばブレーキアクチュエータのようにモータが出力するトルクよりも大きな力を必要とせずに、効率よく位相を制御することができる。

さらに、本発明の第７態様に係るモータによれば、第２プラネタリキャリアは固定子に固定されていることから、第１プラネタリギアまたは第２プラネタリギアの何れか一方を支持するプラネタリキャリアが回転軸周りに回動する際に、第１プラネタリギアまたは第２プラネタリギアの何れか他方は各プラネタリ回転軸周りに回転することになる。これにより、主永久磁石装着層と、第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層との何れか一方が、何れか他方に対して相対的に回転軸周りに回動し、主永久磁石装着層と、第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層との間の相対的な位相を容易かつ適切に変更することができる。

さらに、本発明の第８態様に係るモータによれば、回動手段は、例えば油圧ポンプあるいは電動モータ等を具備するアクチュエータであって、油圧あるいは電動によりプラネタリキャリアを回転軸周りに所定回動量だけ回動させたり、主永久磁石装着層と、第１副永久磁石装着層および第２副永久磁石装着層との永久磁石同士の吸引力あるいは反発力に抗してプラネタリキャリアを回転軸周りの所定回動位置で保持する。

さらに、本発明の第９態様に係るモータによれば、第１プラネタリギアまたは第２プラネタリギアの何れか一方を支持するプラネタリキャリアが回転軸周りに回動する際の所定回動量が機械角θ（°）＝（１８０／ｐ）×ｇ／（１＋ｇ）に設定されることで、モータの状態を、例えば強め界磁状態と弱め界磁状態との間で適切に移行させることができる。

さらに、本発明の第１０態様に係るモータによれば、少なくとも第１副永久磁石または第２副永久磁石に対して、主永久磁石の残留磁束密度を相対的に高くすることによって、固定子巻線に鎖交する磁束量を増大させることができる。

さらに、本発明の第１１態様に係るモータによれば、少なくとも第１副永久磁石または第２副永久磁石に対して、主永久磁石の磁石総量を相対的に大きくすることによって、弱め界磁状態でのモータの誘起電圧は、強め界磁状態でのモータの誘起電圧に対して、符号が反転する。これにより、モータの誘起電圧定数が正の値から負の値までの間の適宜の値に設定可能となり、誘起電圧定数の可変レシオを有効に増大させることができる。

さらに、本発明の第１２態様に係るモータによれば、主永久磁石に対して、少なくとも第１副永久磁石または第２副永久磁石の保磁力を相対的に高くすることによって、主永久磁石に比べて相対的に固定子からの磁界が反磁界となり易い第１副永久磁石または第２副永久磁石が、固定子からの磁界によって減磁されてしまうことを抑制することができる。

また、本発明の第１３態様に係るモータ制御装置によれば、単一のインバータ装置によって第１ステータおよび第２ステータへの通電が制御されることから、装置構成が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切にモータの誘起電圧定数を可変とすることができる。

本発明の一実施形態に係るモータの要部斜視図である。 本発明の一実施形態に係るモータの要部を外周側から内周側に向かい見た図である。 本発明の一実施形態に係るモータの弱め界磁状態でのロータの主永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータのロータの第１副永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータのロータの第２副永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの弱め界磁状態での主永久磁石と第１および第２副永久磁石との配置状態を径方向から見た図である。 本発明の一実施形態に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁石と第１および第２副永久磁石との配置状態を径方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータを示す要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの位相変更機構を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構の弱め界磁状態を示す、手前の第１ドライブプレートを略し手前の第１ドライブプレートの通路溝を二点鎖線で示した正面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構の強め界磁状態を示す、手前の第１ドライブプレートを略し手前の第１ドライブプレートの通路溝を二点鎖線で示した正面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構の強め界磁状態を示す、手前の第１ドライブプレートを略し奥の第２ドライブプレートの通路溝を二点鎖線で示した正面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの主永久磁石装着層および位相変更機構の弱め界磁状態を示す、手前の第１ドライブプレートを略し手前の第１ドライブプレートの通路溝を二点鎖線で示した部分斜視図である。 本発明の実施形態に係るモータの強め界磁状態と弱め界磁状態とにおける誘起電圧を示すグラフ図である。 本発明の一実施形態に係るモータの弱め界磁状態での主永久磁石と第１および第２副永久磁石との配置状態を径方向から見た図である。 本発明の一実施形態に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁石と第１および第２副永久磁石との配置状態を径方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの第１ステータを回転軸方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの第２ステータを回転軸方向から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るモータの弱め界磁状態でのロータの主永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るモータの強め界磁状態でのロータの主永久磁石装着層を回転軸方向から見た平面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るモータの構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る遊星歯車機構の速度線図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るモータの駆動方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ モータ
１１ ロータ
１１ａ 連結部
１２ 第１ステータ（固定子）
１３ 第２ステータ（固定子）
２１ 主永久磁石装着層
２１ａ 主永久磁石
２２ 第１副永久磁石装着層
２２ａ 第１副永久磁石
２３ 第２副永久磁石装着層
２３ａ 第２副永久磁石
２５ 位相変更機構（位相変更手段）
２５ａ 油圧制御装置（流体供給手段）
３１ 第１ドライブプレート（支持部材）
３２ 第２ドライブプレート（支持部材）
３３ ベーンロータ
４２ 突出部（規制手段）
５２ 第２圧力室（圧力室）
６０ モータ制御装置
６１ インバータ回路（インバータ装置）
６３ バッテリ（蓄電装置）
８０ 遊星歯車機構
８１ 第１リングギア（Ｒ１）
８２ 第２リングギア（Ｒ２）
８３ 第１プラネタリギア列（第１プラネタリギア）
８４ 第２プラネタリギア列（第２プラネタリギア）
８５ サンギア（Ｓ）
８６ 第１プラネタリキャリア（Ｃ１）（プラネタリキャリア）
８７ 第２プラネタリキャリア（Ｃ２）（第２プラネタリキャリア）
９０ アクチュエータ（回動手段）

以下、本発明のモータおよびモータ制御装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるモータ１０は、例えば図１および図２に示すように、このモータ１０の回転軸周りに回転可能に設けられた略円板状のロータ１１と、回転軸方向の両側からロータ１１を挟みこむようにして対向配置され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相の各固定子巻線１２ａ，１３ａを有する第１ステータ１２および第２ステータ１３とを備えるアキシャルギャップ型のモータである。
このモータ１０は、例えばハイブリッド車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載され、出力軸（回動軸）がトランスミッション（図示略）の入力軸に接続されることで、モータ１０の駆動力がトランスミッションを介して車両の駆動輪（図示略）に伝達されるようになっている。
また、車両の減速時に駆動輪側からモータ１０に駆動力が伝達されると、モータ１０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、例えばハイブリッド車両においては、モータ１０の回転軸が内燃機関（図示略）のクランクシャフトに連結されると、内燃機関の出力がモータ１０に伝達された場合にもモータ１０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。

ロータ１１は、例えば図２に示すように、複数の主永久磁石２１ａが装着された主永久磁石装着層２１と、複数の第１副永久磁石２２ａが装着された第１副永久磁石装着層２２と、複数の第２副永久磁石２３ａが装着された第２副永久磁石装着層２３と、少なくとも第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との何れか一方、例えば第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３を回転軸周りに回動させることによって第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との間の相対的な位相を変更可能な位相変更機構２５とを備えて構成され、回転軸方向に沿って同軸に、順次、第１副永久磁石装着層２２と、主永久磁石装着層２１と、第２副永久磁石装着層２３とが積層されるようにして配置されている。

主永久磁石装着層２１は、例えば図３Ａ，３Ｂに示すように、円板状に形成され、厚さ方向（つまり、回転軸方向）に貫通する複数（例えば、１２個等）の磁石装着孔２１ｂが周方向に所定間隔をおいて形成されている。そして、各磁石装着孔２１ｂには、例えば略扇型板状の主永久磁石２１ａが装着されている。
各主永久磁石２１ａは、厚さ方向（つまり、回転軸方向）に磁化されており、周方向で隣り合う磁石装着孔２１ｂに装着される２つの主永久磁石２１ａは、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。すなわち、回転軸方向の一方側がＮ極とされた主永久磁石２１ａが装着された磁石装着孔２１ｂには、回転軸方向の一方側がＳ極とされた主永久磁石２１ａが装着された磁石装着孔２１ｂが周方向で隣接するようになっている。

主永久磁石装着層２１を回転軸方向の両側から挟みこむ第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３は、例えば図４Ａ，４Ｂに示すように、円板状に形成され、各副永久磁石装着層２２，２３の回転軸方向外方側の各表面２２Ａ，２３Ａ上には、例えば回転軸から径方向外方に向かい放射状に伸びる複数の各磁石装着溝２２ｂおよび２３ｂが形成されている。そして、各磁石装着溝２２ｂ，２３ｂには、各表面２２Ａ，２３Ａ上から回転軸方向外方に向かい突出するようにして、例えば略長方形板状の各副永久磁石２２ａ，２３ａが装着されている。
各副永久磁石２２ａ，２３ａは、厚さ方向（つまり、回転軸方向および径方向に直交する方向）に磁化されており、例えば周方向で隣り合う第１副永久磁石装着溝２２ｂに装着される２つの第１副永久磁石２２ａは、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。同様にして、例えば周方向で隣り合う第２副永久磁石装着溝２３ｂに装着される２つの第２副永久磁石２３ａは、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。
すなわち、周方向の一方側がＮ極とされた第１副永久磁石２２ａが装着された第１副永久磁石装着溝２２ｂには、周方向の一方側がＳ極とされた第１副永久磁石２２ａが装着された第１副永久磁石装着溝２２ｂが周方向で隣接するようになっている。同様にして、周方向の一方側がＮ極とされた第２副永久磁石２３ａが装着された第２副永久磁石装着溝２３ｂには、周方向の一方側がＳ極とされた第２副永久磁石２３ａが装着された第２副永久磁石装着溝２３ｂが周方向で隣接するようになっている。

さらに、回転軸方向で対向する第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３の各磁石装着溝２２ｂ，２３ｂは回転軸方向で互いに対向配置可能となるように配置されている。
そして、この対向配置状態のとき、すべての各第１副永久磁石２２ａが、いずれか対応する各第２副永久磁石２３ａと一対一で回転方向の位相を合わせる状態となる。
さらに、この対向配置状態において、互いに対応する第１副永久磁石２２ａと第２副永久磁石２３ａとは、互いに磁化方向が異方向となるように設定されている。
すなわち、周方向の一方側がＮ極とされた第１副永久磁石２２ａには、周方向の一方側がＳ極とされた第２副永久磁石２３ａが回転軸方向で対向配置されるようになっている。

そして、互いに磁化方向が異方向となる状態で回転軸方向で対向配置される複数対の第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａのうち、周方向で隣り合う２対の各副永久磁石２２ａおよび２３ａは、主永久磁石２１ａを周方向の両側から挟み込むようにして配置可能とされている。
これにより、周方向で隣り合う２対の各副永久磁石２２ａおよび２３ａと、主永久磁石２１ａとの回転軸周りの相対位置に応じて、モータ１０の状態を、例えば図５Ａに示すように、回転軸方向で対向配置される第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａと、主永久磁石２１ａとの間で磁路短絡が生じ、各固定子巻線１２ａ，１３ａに鎖交する有効磁束が相対的に減少する弱め界磁状態から、例えば図５Ｂに示すように、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束が収束し、各固定子巻線１２ａ，１３ａに鎖交する有効磁束が相対的に増大する強め界磁状態に亘る適宜の状態に設定可能とされている。

つまり、強め界磁状態では、例えば回転軸方向の一方側がＮ極かつ回転軸方向の他方側がＳ極とされた主永久磁石２１ａに対して、この主永久磁石２１ａを回転軸方向の一方側において周方向の両側から挟み込む２つの第１副永久磁石２２ａは、互いのＮ極が周方向で対向するように配置され、この主永久磁石２１ａを回転軸方向の他方側において周方向の両側から挟み込む２つの第２副永久磁石２３ａは、互いのＳ極が周方向で対向するように配置される。
また、弱め界磁状態では、例えば回転軸方向の一方側がＮ極かつ回転軸方向の他方側がＳ極とされた主永久磁石２１ａに対して、この主永久磁石２１ａを回転軸方向の一方側において周方向の両側から挟み込む２つの第１副永久磁石２２ａは、互いのＳ極が周方向で対向するように配置され、この主永久磁石２１ａを回転軸方向の他方側において周方向の両側から挟み込む２つの第２副永久磁石２３ａは、互いのＮ極が周方向で対向するように配置される。

次に、例えば油圧制御装置２５ａから供給される非圧縮性流体である作動油（流体）の油圧（流体圧）で第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との間の相対的な位相を変更する位相変更機構２５について説明する。
この位相変更機構２５は、例えば図６および図７に示すように、主永久磁石装着層２１の回転軸方向両側に主永久磁石装着層２１の内周部を回転軸方向に貫通する中空部２１ｃを覆うようにして固定される第１ドライブプレート３１および第２ドライブプレート３２と、これらの第１および第２ドライブプレート３１，３２によって回転軸周りに回動可能に支持されて主永久磁石装着層２１の中空部２１ｃに設けられるベーンロータ３３とを備えて構成され、ベーンロータ３３は、例えば第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３に固定されている。

主永久磁石装着層２１の外周部には、周方向に所定間隔をおいた位置で回転軸方向に貫通する複数のネジ穴２１ｄが形成されている。

第１ドライブプレート３１の外周部には、回転軸方向に貫通する複数（例えば、主永久磁石装着層２１のネジ穴２１ｄと同数）のボルト挿入穴３１ｄが、同一円周上で等間隔をあけるように形成されており、さらに、ボルト挿入穴３１ｄの内周側である第１ドライブプレート３１の中心位置には回転軸方向に貫通する嵌合穴３１ｆが形成されている。

第２ドライブプレート３２の外周部には、回転軸方向に貫通する複数（例えば、主永久磁石装着層２１のネジ穴２１ｄと同数）のボルト挿入穴３２ｄが、同一円周上で等間隔をあけるように形成されており、さらに、ボルト挿入穴３２ｄの内周側である第２ドライブプレート３２の中心位置には回転軸方向に貫通する嵌合穴３２ｆが形成されている。

例えば図７から図９に示すように、第１ドライブプレート３１の回転軸方向の内方側の表面３１Ａ上には、外周側のボルト挿入穴３１ｄの内周側に、第１ドライブプレート３１と同心の円環状をなす通路溝３１ｇが形成されており、また、例えば図８および図９に示すように、この通路溝３１ｇの円周方向の等間隔位置から複数の通路溝３１ｈが軸心側に向けて均等長さ延出している。
これら通路溝３１ｈは、第１ドライブプレート３１の中心および各ボルト挿入穴３１ｄを通る四等分の半径線に対し平行をなして円周方向同側に所定量オフセットしている。さらに、第１ドライブプレート３１の回転軸方向一側の面には、通路溝３１ｇの円周方向の等間隔位置から複数の通路溝３１ｊが、それぞれ半径方向外方に向けて放射状に外周面まで貫通している。なお、通路溝３１ｈと通路溝３１ｊとは円周方向における位相を異ならせている。
これら第１ドライブプレート３１の通路溝３１ｈは、後述する主永久磁石装着層２１の凹部４３まで延在するように設定されている。

例えば図７および図１０に示すように、第２ドライブプレート３２の回転軸方向の内方側の表面３２Ａ上には、外周側のボルト挿入穴３２ｄの内側に、第２ドライブプレート３２と同心で且つ第１ドライブプレート３１の通路溝３１ｇと同径の円環状をなす通路溝３２ｇが形成されており、この通路溝３２ｇの円周方向の等間隔位置から複数の通路溝３２ｊが、それぞれ半径方向外方に向けて放射状に外周面まで貫通している。
なお、第１ドライブプレート３１の通路溝３１ｊと、第２ドライブプレート３２の通路溝３２ｊとは、円周方向で異なる位相となるように配置されている。
また、例えば図７および図１０に示すように、通路溝３２ｇの円周方向の等間隔位置から複数の通路溝３２ｈが軸心側に向けて均等長さ延出している。
これら通路溝３２ｈは、第２ドライブプレート３２の中心および各ボルト挿入穴３２ｄを通る四等分の半径線に対し平行をなして円周方向同側に所定量オフセットしている。

ベーンロータ３３は、例えば図７から図１１に示すように、円筒状のボス部３４と、このボス部３４の外周面における円周方向の等間隔位置から半径方向外側に延出する複数（例えば、上記したボルト挿入穴３１ｅ，３２ｅと同数）の羽根部３５とを有している。

ボス部３４は、外周側にあって羽根部３５と同じ回転軸方向の長さを有する挟持ベース部３６と、この挟持ベース部３６の内周側から回転軸方向両側に突出する円筒状の一対の嵌合部３７とを有する段差状をなしている。また、ボス部３４の内周側には、その回転軸方向中央部に図６に示す連結用スプライン３４ｂが形成されており、回転軸方向両側に、図１１に示すように各羽根部３５の位置の内周側から最も近い羽根部３５の基端の回転方向における同じ一側にそれぞれ貫通する通路穴３４ｃと、各羽根部３５の位置の内周側から最も近い羽根部３５の基端の回転方向における同じ逆側にそれぞれ貫通する通路穴３４ｄとが、回転軸方向の位置を異ならせて形成されている。

このベーンロータ３３の内周部に、ロータの駆動力が伝達される出力軸３８が取り付けられることになる。この出力軸３８にはボス部３４の連結用スプライン３４ｂに結合される連結用スプライン３８ａと、連結用スプライン３８ａで結合された状態でボス部３４のすべての通路穴３４ｃを連通させる環状の連通溝３８ｂと、同状態ですべての通路穴３４ｄを連通させる環状の連通溝３８ｃと、これら連通溝３８ｂ，３８ｃのそれぞれの両外側位置に形成されたシール溝３８ｄとを有しており、これらのシール溝３８ｄにはベーンロータ３３との隙間をシールする図示略のシールリングがそれぞれ配設される。また、この出力軸３８には、その内部を通って連通溝３８ｂに対し作動油を給排するための通路穴３８ｅと、連通溝３８ｃに対し作動油を給排するための通路穴３８ｆとが形成されている。
そして、この出力軸３８は、各ドライブプレート３１，３２よりも回転軸方向の外方に突出する両側部分において第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３に固定されている。

各羽根部３５は、例えば図７から図１１に示すように、それぞれの外周面上に中心側に向けて凹むシール保持溝３５ｄが回転軸方向の全長に亘って形成されている。これらシール保持溝３５ｄには、主永久磁石装着層２１の中空部２１ｃとの隙間をシールするスプリングシール４０がそれぞれ配置される。各スプリングシール４０は、図６に示すように外側に設けられて中空部２１ｃに摺接するシール４０ａと、内側に設けられてシール４０ａを半径方向外方の中空部２１ｃ側に押圧するスプリング４０ｂとで構成されている。

図８から図１０に示すように、主永久磁石装着層２１の内周部は、リング状のベース部４１と、このベース部４１の内周面における円周方向の等間隔位置から半径方向内側に突出する、羽根部３５と同数の突出部４２とを有している。各突出部４２は、それぞれ、回転軸方向視で先細の略二等辺三角形状をなしており、すべての突出部４２において、円周方向に隣り合う突出部４２同士の各間に上記したベーンロータ３３の羽根部３５を配置可能な凹部４３が形成される。各突出部４２には、それぞれの内端面に、外径側に向けて凹むシール保持溝４２ａが回転軸方向の全長に亘って形成されている。これらシール保持溝４２ａには、ベーンロータ３３のボス部３４の外周面との隙間をシールするスプリングシール４４がそれぞれ配置される。これらのスプリングシール４４は、図６に示すように内周側に設けられてベーンロータ３３のボス部３４に摺接するシール４４ａと、外径側に設けられてシール４４ａをベーンロータ３３側に押圧するシールスプリング４４ｂとで構成されている。
また、図８から図１０に示すように各突出部４２の主永久磁石装着層２１の回転方向における同側の壁部４２Ａには、それぞれ、内周側ロータ１１の回転軸方向における同じ一側の端縁部に半径方向に沿って延在する切欠部４２ｂが形成されている。さらに、各突出部４２の回転方向における逆側の壁部４２Ｂには、それぞれ、主永久磁石装着層２１の回転軸方向における上記とは逆側の端縁部に半径方向に沿って延在する切欠部４２ｃが形成されている。

以上によって、主永久磁石装着層２１の凹部４３それぞれに一枚ずつベーンロータ３３の羽根部３５が配置される。また、ベーンロータ３３にスプライン結合される出力軸３８は、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と一体回転可能となり、具体的には一体に固定される。

ここで、弱め界磁状態のとき、図８に示すように、すべての羽根部３５がそれぞれ対応する凹部４３内で回転方向における同じ上記逆側に隣り合う突出部４２に当接することになり、当接する突出部４２との間に第２圧力室５２を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ一側に隣り合う突出部４２との間に第２圧力室５２よりも広い第１圧力室５１を形成することになる（言い換えれば、凹部４３に収容される羽根部３５で第１圧力室５１および第２圧力室５２が形成される）。そして、各第１圧力室５１にベーンロータ３３の各通路穴３４ｃが一対一で開口するように設けられ、各第２圧力室５２にベーンロータ３３の各通路穴３４ｄが一対一で開口するように設けられている。
このとき、主永久磁石装着層２１は相対的にベーンロータ３３の通路穴３４ｄ側に最大限回動することになるが、切欠部４２ｃがあることで通路穴３４ｄは閉塞されることがなく、さらに、第１ドライブプレート３１の通路溝３１ｈも閉塞されることがない。この結果、通路穴３４ｄおよび通路溝３１ｈは常時第２圧力室５２に開口する。つまり、切欠部４２ｃは、通路溝３１ｈを常時第１圧力室５１に開口可能とする。

逆に、強め界磁状態のとき、図９および図１０に示すようにすべての羽根部３５がそれぞれ対応する凹部４３内で回転方向における同じ一側に隣り合う突出部４２に当接することになり、当接する突出部４２との間に第１圧力室５１を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ逆側に隣り合う突出部４７との間に第１圧力室５１よりも広い第２圧力室５２を形成することになる。このとき、主永久磁石装着層２１は相対的にベーンロータ３３の通路穴３４ｃ側に最大限回動することになるが、切欠部４２ｂがあることで通路穴３４ｃは閉塞されることはない。その結果、通路穴３４ｃは常時第１圧力室５１に開口する。

ここで、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とは、主永久磁石２１ａと、第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとの吸引力に起因して相対的に位相安定領域が広い弱め界磁状態の位相位置を、第１圧力室５１および第２圧力室５２が実質的に作動油圧を受けないときの原点位置に設定している。
そして、この原点位置にある状態から、切欠部４２ｃで常時開口する各通路穴３４ｄを介して各第２圧力室５２に作動油を導入する（つまり第２圧力室５２に作動油圧を導入する）と、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とは、磁力に反して相対回転し、図９および図１０に示す強め界磁状態となる。

この強め界磁状態では、主永久磁石２１ａと、第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとの反発力に起因して相対的に位相安定領域が狭くなることから、各通路穴３４ｄを介して各第２圧力室５２から作動油を排出させると、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とは、原点位置である弱め界磁状態に向かい相対回転し、主永久磁石２１ａと第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとが磁力で吸引し合う位相位置まで変化する。

ここで、作動油は非圧縮性であることから、上記のような強め界磁状態および弱め界磁状態の両限界端への位相の変更は勿論、これら両限界端の間の中間位置であっても、油圧制御装置２５ａが、例えば、図示略の開閉弁の遮断ですべての第１圧力室５１および第２圧力室５２からの作動油の給排を停止させることで、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とはその時点での位相関係を維持することになり、任意の界磁状態で位相変更を停止させることができる。

上記した強め界磁状態から弱め界磁状態までのいずれの状態にあっても、第１ドライブプレート３１に形成された通路溝３１ｈおよび第２ドライブプレート３２に形成された通路溝３２ｈが第２圧力室５２に連通しているため、遠心力で作動油が通路溝３１ｈおよび３２ｈから通路溝３１ｇおよび３２ｇに流れ、一部が通路溝３１ｇおよび３２ｇ内で円周方向に適宜移動して、通路溝３１ｊおよび３２ｊから外部に排出されることになる。

以上により、上記したベーンロータ３３は、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３に対して一体に固定されて一体回転可能となり、主永久磁石装着層２１の内部に配置されることになる。しかも、ベーンロータ３３は、主永久磁石装着層２１の回転軸方向の両端面を覆うように主永久磁石装着層２１に固定された第１および第２ドライブプレート３１，３２により回転可能に支持され、出力軸３８にも一体に設けられている。また、主永久磁石装着層２１の凹部４３がベーンロータ３３とで第１圧力室５１および第２圧力室５２を画成する。さらに、これら第１圧力室５１および第２圧力室５２への作動油の給排つまり作動油圧の導入制御で、主永久磁石装着層２１に対するベーンロータ３３の相対的な位相を変更し、その結果、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相を変更することになる。ここで、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相は、少なくとも電気角の１８０°だけ進角側または遅角側に変化可能となり、モータ１０の状態は、第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａと、主永久磁石２１ａとの間で磁路短絡が生じ、各固定子巻線１２ａ，１３ａに鎖交する有効磁束が相対的に減少する弱め界磁状態と、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束が収束し、各固定子巻線１２ａ，１３ａに鎖交する有効磁束が相対的に増大する強め界磁状態との間の適宜の状態に設定可能となる。

なお、主永久磁石２１ａは、第１副永久磁石２２ａまたは第２副永久磁石２３ａの少なくとも何れか一方に比べて相対的に高い残留磁束密度を有している。
さらに、第１副永久磁石２２ａまたは第２副永久磁石２３ａの少なくとも何れか一方は、主永久磁石２１ａに比べて相対的に高い保磁力を有している。

さらに、主永久磁石２１ａと第１副永久磁石２２ａと第２副永久磁石２３ａとは同等の素材からなる永久磁石であり、主永久磁石２１ａは、第１副永久磁石２２ａまたは第２副永久磁石２３ａの少なくとも何れか一方に比べて相対的に大きい磁石総量（つまり磁石体積）である。
これにより、例えば図１２および図１３Ａ，１３Ｂに示すように、弱め界磁状態でのモータ１０の誘起電圧は、強め界磁状態でのモータ１０の誘起電圧に対して、符号が反転する。つまり、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相が変更されることで、モータ１０の誘起電圧定数が正の値から負の値まで間の適宜の値に設定可能となり、例えば相対的な位相を、誘起電圧定数および誘起電圧がゼロとなるゼロ位相に設定することも可能となる。

第１ステータ１２および第２ステータ１３は、例えば図２および図１４Ａ，１４Ｂに示すように、主極が６個（例えば、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋，Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻）とされた６Ｎ型であって、ロータ１１の各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａによる界磁磁束、特に強め界磁状態での界磁磁束を、回転軸方向で対をなす第１および第２ステータ１２，１３間で掃引するようになっている。つまり一方のステータの各Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極に対して、他方のステータの各Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極が回転軸方向で対向するように設定されている。
なお、第１ステータ１２および第２ステータ１３は、主極が１２個とされた１２Ｎ型であってもよい。

そして、例えば図２に示すように、ロータ１１の各主永久磁石２１ａ毎に対して、各ステータ１２，１３の各３個のティース、つまりＵ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極およびＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極の一方に対応する第１ステータ１２の３個のティース１２ｂ、および、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極およびＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極の他方に対応する第２ステータ１３の３個のティース１３ｂが回転軸方向で対向するように設定されている。
また、例えばロータ１１の各副永久磁石２２ａ，２３ａ毎に対して、各ステータ１２，１３の各２個のティース、例えばＷ^＋，Ｕ⁻極およびＵ⁻，Ｗ⁻極の一方に対応する第１ステータ１２の２個のティース１２ｂ、および、例えばＷ^＋，Ｕ⁻極およびＵ⁻，Ｗ⁻極の他方に対応する第２ステータ１３の２個のティース１３ｂが回転軸方向で対向するように設定されている。
そして、例えば図２に示すように、各ステータ１２，１３において、例えば分布巻き、かつ、短節巻き、かつ、２層巻きによって、各固定子巻線１２ａ，１３ａが巻装されている。

これにより、例えば図２に示すように、ロータ１１の各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａによる磁石磁束の方向に対して、各固定子巻線１２ａ，１３ａによる電流磁束の方向が対向する磁路を設けることができ、例えば、磁石磁束と電流磁束との方向が同方向となることで各ステータ１２，１３を構成する鉄心において磁気飽和が生じてしまうことを抑制するようになっている。

この実施形態によるモータ１０を駆動制御するモータ制御装置６０は、例えば図１５に示すように、インバータ回路６１と、モータＥＣＵ６２と、直流電源としてのバッテリ６３とを備えて構成されている。

インバータ回路６１は、例えばトランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路６１ａと、平滑コンデンサ６４と、ゲート駆動回路６５とを備えて構成されている。

このブリッジ回路６１ａは、各２段に配置されたトランジスタＵ１およびＵ２，Ｖ１およびＶ２、Ｗ１およびＷ２により２つの直列回路が構成されると共に、２つの直列回路が並列に接続されたインバータ回路である。
各トランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のコレクタはバッテリ６３の正極側端子に接続され、各トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２のエミッタはバッテリ６３の負極側端子に接続され、各トランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のエミッタは各トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２のコレクタに接続され、各トランジスタＵ１およびＵ２，Ｖ１およびＶ２，Ｗ１およびＷ２のコレクタ−エミッタ間にはエミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして各ダイオードＤＵ１およびＤＵ２，ＤＶ１およびＤＶ２，ＤＷ１およびＤＷ２が接続されている。
そして、平滑コンデンサ６４はバッテリ６３の正極側端子，負極側端子間に接続されている。

ゲート駆動回路６５は、モータＥＣＵ６２から入力されるゲート信号に応じて、各トランジスタＵ１およびＵ２，Ｖ１およびＶ２，Ｗ１およびＷ２をオン／オフ駆動するパルス、つまり各トランジスタＵ１およびＵ２，Ｖ１およびＶ２，Ｗ１およびＷ２のコレクタ−エミッタ間の導通（オン）と遮断（オフ）をパルス幅変調（ＰＷＭ）により制御するパルスを、各トランジスタＵ１およびＵ２，Ｖ１およびＶ２，Ｗ１およびＷ２のゲートに入力する。

モータＥＣＵ６２は、例えば回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、例えば外部の制御装置から入力されるトルク指令から目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流を演算し、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流に基づいて３相の各相出力電圧を算出し、各相出力電圧に応じてインバータ回路６１へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力すると共に、実際にインバータ回路６１からモータ１０に供給される各相電流Ｉ１ｕ，Ｉ１ｖ，Ｉ１ｗの検出値をｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流及びｑ軸電流と、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流との各偏差がゼロとなるように制御を行う。

例えばモータ１０の駆動時に、モータＥＣＵ６２は、正弦波状の各相出力電圧と三角波等のキャリア信号とに基づくパルス幅変調により、インバータ回路６１の各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、パルス幅変調信号）を生成する。そして、インバータ回路６１において３相の各相毎に対をなす各トランジスタＵ１，Ｕ２およびＶ１，Ｖ２およびＷ１，Ｗ２のオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、バッテリ６３から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１０の各固定子巻線１２ａ，１３ａへの通電を順次転流させることで、各固定子巻線１２ａ，１３ａに交流のＵ相電流Ｉ１ｕおよびＶ相電流Ｉ１ｖおよびＷ相電流Ｉ１ｗを通電する。
なお、各トランジスタＵ１，Ｕ２およびＶ１，Ｖ２およびＷ１，Ｗ２を、パルス幅変調（ＰＷＭ）によりオン／オフ駆動させるためのパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予めモータＥＣＵ６２に記憶されている。

このため、モータＥＣＵ１４には、第１ステータ１２および第２ステータ１３の各固定子巻線１２ａ，１３ａ毎に供給される各相電流Ｉ１ｕ，Ｉ１ｖ，Ｉ１ｗの少なくとも何れか２つ（例えば、Ｖ相電流Ｉ１ｖ，Ｗ相電流Ｉ１ｗ等）を検出する電流センサから出力される検出信号と、例えば座標変換の処理等において用いられるモータ１０のロータ１１の回転角θ（つまり、所定の基準回転位置からのロータ１１の磁極の回転角度）を検出する回転センサから出力される検出信号と、バッテリ６３の端子電圧（電源電圧）を検出する電圧センサから出力される検出信号とが入力されている。

上述したように、本実施の形態によるモータ１０によれば、先ず、主永久磁石２１ａの回転軸方向両端部近傍に、主永久磁石２１ａの磁化方向と直交する方向に磁化された第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａを備えることにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果によって各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａの磁束を収束、あるいは、各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａによって磁路短絡を発生させることができる。これにより、磁束が収束する状態では、第１ステータ１２および第２ステータ１３の各固定子巻線１２ａ，１３ａに鎖交する磁束量を増大させることができ、磁路短絡が発生する状態では、各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａの減磁を抑制することができる。
さらに、例えば一方の第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａと、他方の第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａとを、主永久磁石２１ａに対して磁化方向が対称となるように配置することにより、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果による磁束の収束、あるいは、各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａによる磁路短絡を、より一層、効果的に発生させることができる。

また、位相変更機構２５によって第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との間の相対的な位相を変更することにより、モータ１０の状態を、所謂永久磁石のハルバッハ配置による磁束レンズ効果により磁束が収束する強め界磁状態から各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａによる磁路短絡が発生する弱め界磁状態に亘る適宜の界磁状態に設定することができ、各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａによる界磁磁束が固定子巻線１２ａ，１３ａを鎖交する鎖交磁束量を増大あるいは低減させることによって誘起電圧定数を可変とすることができる。これにより、モータ１０の運転可能な回転数範囲およびトルク範囲を拡大し、運転効率を向上させると共に高効率での運転可能範囲を拡大することができる。
そして、位相変更機構２５を、流体圧が供給される各圧力室５１，５２と、流体の圧力を受けて回動するベーンロータ３３とにより構成されるベーンアクチュエータとすることにより、例えば第２圧力室５２への作動流体の供給量を制御することで第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との間の相対的な位相を所望の位相に変更することができ、モータ１０の構成が複雑化することを抑制しつつ、容易かつ適切に誘起電圧定数を可変とすることができる。

しかも、相対的に各ステータ１２，１３からの磁界が反磁界となり難い主永久磁石２１ａに対しては、第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａに比べて、残留磁束密度が相対的に高くなるように設定し、相対的に各ステータ１２，１３からの磁界が反磁界となり易い第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａに対しては、主永久磁石２１ａに比べて、保磁力が相対的に高くなるように設定することによって、第１副永久磁石２２ａおよび第２副永久磁石２３ａが、各ステータ１２，１３からの磁界によって減磁されてしまうことを抑制しつつ、各ステータ１２，１３の固定子巻線１２ａ，１３ａに鎖交する磁束量をより一層、増大させることができる。

しかも、主永久磁石２１ａは、第１副永久磁石２２ａまたは第２副永久磁石２３ａの少なくとも何れか一方に比べて相対的に大きい磁石総量（つまり磁石体積）であることから、モータ１０の誘起電圧定数が正の値から負の値までの間の適宜の値に設定可能となり、誘起電圧定数の可変レシオを有効に増大させることができる。
これにより、例えばモータ１０の回生運転時において回生量を低減させる場合には、誘起電圧に対して逆位相の相電流を各ステータ１２，１３に通電する必要なしに、モータ１０を弱め界磁状態に移行させて誘起電圧定数の符号を正から負へと反転させるだけで済み、モータ１０の力行運転時と回生運転時とにおいて、各ステータ１２，１３に通電される相電流の位相を不変に維持することができる。
また、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相を、誘起電圧定数および誘起電圧がゼロとなるゼロ位相に設定することも可能であることから、例えば車両の減速時に駆動輪側からモータ１０に駆動力が伝達される場合等のように、外部の駆動力によりモータ１０が回転駆動される場合であっても、この回生運転による通電が不要であれば誘起電圧定数および誘起電圧をゼロとすることができ、不要な電力発生に起因して各種電装部品に不具合が発生することを防止することができる。

なお、上述した実施の形態において、位相変更機構２５は、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とのいずれか一方に第１圧力室５１および第２圧力室５２が設けられ、いずれか他方にベーンロータ３３が一体に設けられてもよい。

なお、上述した実施の形態において、位相変更機構２５は、主永久磁石装着層２１の中空部２１ｃとベーンロータ３３とにより形成される各圧力室５１，５２に作用する作動油圧を制御することで、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相を所望の位相に変更するとしたが、これに限定されず、主永久磁石２１ａと第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとの間の磁力と、主永久磁石２１ａが装着された主永久磁石装着層２１に作用する回転駆動力とに応じて、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との間の相対的な位相を所望の位相に変更してもよい。

この第１変形例においては、例えば図８および図１６Ａに示すように、主永久磁石２１ａと、第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとの吸引力に起因して相対的に位相安定領域が広い弱め界磁状態の位相位置を原点位置に設定しており、この弱め界磁状態において、すべての羽根部３５がそれぞれ対応する凹部４３内で回転方向における同じ上記逆側に隣り合う突出部４２に当接することになり、当接する突出部４２との間に第２圧力室５２を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ一側に隣り合う突出部４２との間に第２圧力室５２よりも広い第１圧力室５１を形成している。
そして、この弱め界磁状態での各永久磁石２１ａ，２２ａ，２３ａの吸引力に抗うようにしてモータ１０に所定値以上の回転駆動力が作用すると、ロータ１１の主永久磁石装着層２１と、第１および第２副永久磁石装着層２２，２３とは、磁力に反して相対回転し、例えば図９および図１６Ｂに示すように、すべての羽根部３５がそれぞれ対応する凹部４３内で回転方向における同じ一側に隣り合う突出部４２に当接して突出部４２との間に第１圧力室５１を形成するとともに、それぞれが回転方向における同じ逆側に隣り合う突出部４７との間に第１圧力室５１よりも広い第２圧力室５２を形成する強め界磁状態となる。
この強め界磁状態では、主永久磁石２１ａと、第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとの反発力に起因して相対的に位相安定領域が狭くなることから、モータ１０に作用する回転駆動力が所定値未満となることで、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とは、原点位置である弱め界磁状態に向かい相対回転し、主永久磁石２１ａと第１および第２副永久磁石２２ａ，２３ａとが磁力で吸引し合う位相位置まで変化する。

なお、上述した実施の形態において、位相変更機構２５は、主永久磁石装着層２１の中空部２１ｃとベーンロータ３３とにより形成される各圧力室５１，５２に作用する作動油圧を制御することで、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相を所望の位相に変更するとしたが、これに限定されず、遊星歯車機構により、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３と、主永久磁石装着層２１との間の相対的な位相を所望の位相に変更してもよい。

この第２変形例において、位相変更機構９５は、例えば図１７に示すように、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とに接続された遊星歯車機構８０と、遊星歯車機構８０により主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相を設定するアクチュエータ９０とを備えて構成されている。
そして、第１副永久磁石装着層２２と第２副永久磁石装着層２３とは、連結部１１ａにより一体に連結されている。

遊星歯車機構８０は、例えば図１７に示すように、ロータ１１よりも内周側の中空部に配置され、主永久磁石装着層２１と同軸かつ一体に形成された第１リングギア（Ｒ１）８１と、第１副永久磁石装着層２２と一体に接続された第２副永久磁石装着層２３と同軸かつ一体に形成された第２リングギア（Ｒ２）８２と、第１リングギア（Ｒ１）８１に噛み合う単列の第１プラネタリギア列８３と、第２リングギア（Ｒ２）８２に噛み合う単列の第２プラネタリギア列８４と、第１プラネタリギア列８３および第２プラネタリギア列８４に噛み合うアイドルギアであるサンギア（Ｓ）８５と、第１プラネタリギア列８３または第２プラネタリギア列８４の何れか一方、例えば第１プラネタリギア列８３を構成する複数の第１プラネタリギア８３ａを各第１プラネタリ回転軸Ｐ１周りに回転可能に支持すると共に、回転軸Ｏ周りに回動可能とされた第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６と、第１プラネタリギア列８３または第２プラネタリギア列８４の何れか他方、例えば第２プラネタリギア列８４を構成する複数の第２プラネタリギア８４ａを各第２プラネタリ回転軸Ｐ２周りに回転可能に支持すると共に、第２ステータ１３に固定された第２プラネタリキャリア（Ｃ２）８７とを備えて構成されている。
すなわち、この遊星歯車機構８０は、各単列の第１プラネタリギア列８３および第２プラネタリギア列８４を備えるシングルピニオン式の遊星歯車機構である。

この遊星歯車機構８０では、第１リングギア（Ｒ１）８１および第２リングギア（Ｒ２）８２の各外径は、ロータ１１の内径よりも小さく形成され、回転軸Ｏに平行な方向に沿って隣り合うようにして同軸に配置された第１リングギア（Ｒ１）８１および第２リングギア（Ｒ２）８２はロータ１１よりも内周側の中空部に配置されている。
そして、第２リングギア（Ｒ２）８２の配置位置に対して、回転軸Ｏに平行な方向での一方側にずれた位置に配置された第１リングギア（Ｒ１）８１は、軸受けにより回転可能に支持されると共に一方側に向かい延びる回転軸Ｏに接続されている。

そして、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６は、第１リングギア（Ｒ１）８１に噛み合う第１プラネタリギア列８３の配置位置に対して、回転軸Ｏに平行な方向での一方側にずれた位置に配置され、中空に形成されたサンギア（Ｓ）８５の回転軸ＰＳの中空部に回転可能に挿通されると共に他方側に向かい延びる回転軸ＰＣに接続されている。
また、第２プラネタリキャリア（Ｃ２）８７は、第２リングギア（Ｒ２）８２に噛み合う第２プラネタリギア列８４の配置位置に対して、回転軸Ｏに平行な方向での他方側にずれた位置に配置されている。

この遊星歯車機構８０では、第１リングギア（Ｒ１）８１と第２リングギア（Ｒ２）８２とは略同等のギア形状とされ、かつ、第１プラネタリギア列８３を構成する各複数の第１プラネタリギア８３ａと、第２プラネタリギア列８４を構成する各複数の第２プラネタリギア８４ａとは略同等のギア形状とされており、サンギア（Ｓ）８５の回転軸ＰＳはモータ１０の回転軸Ｏと同軸に配置されると共に軸受けにより回転可能に支持されている。これにより、第１プラネタリギア列８３と第２プラネタリギア列８４とは、アイドルギアであるサンギア（Ｓ）８５に噛み合うことにより、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とを同期回転させるようになっている。

さらに、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６の回転軸ＰＣはモータ１０の回転軸Ｏと同軸に配置されると共にアクチュエータ９０に接続されており、第２プラネタリキャリア（Ｃ２）８７は第２ステータ１３に固定されている。
そして、アクチュエータ９０は、例えば外部の制御装置等から入力される制御指令に応じて制御され、流体エネルギーを回転運動に変換する油圧ポンプ（図示略）等を備え、回転軸Ｏ周りの第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６の回動を規制（つまり、所定回動位置で第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６を保持）したり、あるいは、進角動作または遅角動作によって第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６を回転軸Ｏ周りの正転方向または逆転方向に所定回動量だけ回動させる。これにより、アクチュエータ９０によって第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６が回転軸Ｏ周りに回動させられると、モータ１０の運転状態あるいは停止状態に拘わらずに、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相が変化するようになっている。

例えば図１８に示すサンギア（Ｓ）８５の回転状態のように、回転軸Ｏ周りの回転に対する第２プラネタリキャリア（Ｃ２）８７の速度は、アクチュエータ８５の作動状態に拘わらずにゼロである。このため、第２リングギア（Ｒ２）８２および各副永久磁石装着層２２，２３は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア（Ｓ）８５に対して、第２リングギア（Ｒ２）８２に対するサンギア（Ｓ）８５のギア比（つまり、増速比）ｇ２に応じた速度で正転方向に回転することになる。
そして、アクチュエータ９０の非作動状態においては、回転軸Ｏ周りの回転に対する第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６の速度はゼロである。このため、第１リングギア（Ｒ１）８１および主永久磁石装着層２１は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア（Ｓ）８５に対して、第１リングギア（Ｒ１）８１に対するサンギア（Ｓ）８５のギア比（つまり、増速比）ｇ１に応じた速度で正転方向に回転することになる。ここで、ギア比ｇ１とギア比ｇ２とは略同等（ｇ１≒ｇ２）であることから、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３とは同期回転となり、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相は変化せずに維持されることになる。

一方、アクチュエータ９０の作動状態（つまり進角動作または遅角動作の実行状態）においては、回転軸Ｏ周りの回転に対する第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６の速度はゼロ以外の値であって、正転方向または逆転方向に対する適宜の正値または負値となる。このため、第１リングギア（Ｒ１）８１および主永久磁石装着層２１は、例えば逆転方向に適宜の速度で回転するサンギア（Ｓ）８５に対して、第１リングギア（Ｒ１）８１に対するサンギア（Ｓ）８５のギア比（つまり、増速比）ｇ１に応じた速度よりも速い速度または遅い速度で正転方向に回転することになる。ここで、ギア比ｇ１とギア比ｇ２とは略同等（ｇ１≒ｇ２）であることから、主永久磁石装着層２１は各副永久磁石装着層２２，２３に比べて増速または減速され、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相が変化することになる。

そして、アクチュエータ９０は、第１リングギア（Ｒ１）８１に対するサンギア（Ｓ）８５のギア比（つまり、増速比）ｇ１と、モータ１０の極対数Ｐとに対し、少なくとも、機械角θ（°）＝（１８０／ｐ）×ｇ１／（１＋ｇ１）だけ第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６を回転軸Ｏ周りの正転方向または逆転方向に回動可能とされている。
これにより、主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相は、少なくとも電気角の１８０°だけ進角側または遅角側に変化可能となり、モータ１０の状態は、弱め界磁状態と強め界磁状態との間の適宜の状態に設定可能となる。

この第２変形例によるモータ１０は上記構成を備えており、次に、モータ１０の駆動方法について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、例えば図１９に示すステップＳ０１においては、例えば回転センサ等により検出される主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相（電気角α：ｅｄｅｇ）を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、取得した電気角αを、モータ１０の極対数ｐに応じて機械角β（＝α／ｐ）に変換する。
次に、ステップＳ０３においては、機械角βと、第１リングギア（Ｒ１）８１に対するサンギア（Ｓ）８５のギア比ｇ１とに応じて、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６を回転軸Ｏ周りに回動させる際の回動量γ（＝β×ｇ１／（１＋ｇ１））を算出する。
そして、ステップＳ０４においては、アクチュエータ９０により第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６を回転軸Ｏ周りに回動量γだけ回動させ、一連の処理を終了する。

この第２変形例によれば、第１プラネタリギア列８３を構成する複数の第１プラネタリギア８３ａおよび第２プラネタリギア列８４を構成する複数の第２プラネタリギア８４ａは、各プラネタリ回転軸Ｐ１，Ｐ２周りに回転可能とされつつ、アイドルギアであるサンギア（Ｓ）８５に噛み合うことにより、主永久磁石装着層２１と、各副永久磁石装着層２２，２３との同期運転の実行状態あるいはモータ１０の停止状態であっても主永久磁石装着層２１と、第１副永久磁石装着層２２および第２副永久磁石装着層２３との間の相対的な位相を容易に変更することができる。

また、サンギア（Ｓ）８５での摩擦を低減することができるため、第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６の回転軸Ｏ周りの回動に対する規制（つまり、所定回動位置での保持）あるいは回動駆動に必要とされる力は、モータ１０の回転数やトルクの大きさに拘わらずに、主永久磁石装着層２１の主永久磁石２１ａと各副永久磁石装着層２２，２３の各副永久磁石２２ａ，２３ａ同士の吸引力あるいは反発力よりも大きいだけでよく、例えばブレーキアクチュエータのようにモータ１０が出力するトルクよりも大きな力を必要とせずに、効率よく位相を制御することができる。
しかも、アクチュエータ９０は外部からの電力供給を必要とせずに第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６を回動させることができ、モータ１０の運転効率が低下してしまうことを防止することができる。

また、第１プラネタリギア列８３を支持する第１プラネタリキャリア（Ｃ１）８６が回転軸Ｏ周りに回動する際の所定回動量が、少なくとも機械角θ（°）＝（１８０／ｐ）×ｇ／（１＋ｇ１）に設定されることで、モータ１０の状態を、例えば強め界磁状態と弱め界磁状態との間で適切に移行させることができる。

なお、上述した第２変形例においては、遊星歯車機構８０はシングルピニオン式の遊星歯車機構であるとしたが、これに限定されず、例えばダブルピニオン式の遊星歯車機構であってもよい。

本発明は車両に搭載された走行駆動源および発電機として用いて好適である。

Claims (13)

1. 回転軸周りに回転可能なロータと、回転軸方向で対向配置されて前記回転軸方向の両側から前記ロータを挟み込む第１ステータおよび第２ステータとを備え、
   前記ロータは、磁化方向が前記回転軸方向と平行とされて周方向に配置された複数の主永久磁石と、磁化方向が前記回転軸方向および径方向に直交する方向と平行とされて前記主永久磁石の前記回転軸方向の両端部近傍に配置された第１副永久磁石および第２副永久磁石とを備えるモータ。
2. ２組の前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石のうち、
   一方の前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石は、前記主永久磁石の前記周方向の一方側の端部近傍に配置され、
   他方の前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石は、前記主永久磁石の前記周方向の他方側の端部近傍に配置されている請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータは、前記第１副永久磁石が装着された第１副永久磁石装着層と、前記回転軸方向で前記第１副永久磁石装着層に積層されると共に前記主永久磁石が装着された主永久磁石装着層と、前記回転軸方向で前記主永久磁石装着層に積層されると共に前記第２副永久磁石が装着された第２副永久磁石装着層とを備え、
   少なくとも、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との何れか一方を、前記回転軸周りに回動させることによって、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との間の相対的な位相を変更可能な位相変更手段を備える請求項２に記載のモータ。
4. 前記位相変更手段は、
   流体を供給する流体供給手段と、前記ロータの前記回転軸に設けられて前記流体供給手段から前記流体が供給される圧力室と、
   少なくとも、前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層と、前記主永久磁石装着層との何れか一方と一体とされると共に前記圧力室内に配置されて前記流体の圧力によって前記回転軸周りに回動するベーンロータと
   を備える請求項３に記載のモータ。
5. 前記位相変更手段は、
   前記主永久磁石と前記第１副永久磁石および前記第２副永久磁石との間の磁力と、前記主永久磁石装着層の回転駆動力とに応じて、前記主永久磁石装着層を前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層に対して相対的に回動可能に支持する支持部材と、
   前記第１副永久磁石装着層および前記第２副永久磁石装着層に対する前記主永久磁石装着層の相対的な回動を規制する規制手段と
   を備える請求項３に記載のモータ。
6. 前記第１副永久磁石装着層と、前記第２副永久磁石装着層とを一体に連結する連結部を備え、
   前記位相変更手段は、
   前記主永久磁石装着層と同軸かつ一体に形成された第１リングギアと、前記第１副永久磁石装着層と前記第２副永久磁石装着層のいずれか一方と同軸かつ一体に形成された第２リングギアと、前記第１リングギアに噛み合う第１プラネタリギアと、前記第２リングギアに噛み合う第２プラネタリギアと、前記第１プラネタリギアおよび前記第２プラネタリギアに噛み合うサンギアと、前記第１プラネタリギアまたは前記第２プラネタリギアの何れか一方を回転可能に支持すると共に前記回転軸周りに回動可能とされたプラネタリキャリアとを具備する遊星歯車機構と、
   前記プラネタリキャリアに接続され、前記プラネタリキャリアを前記回転軸周りに所定回動量だけ回動させる回動手段とを備える請求項３に記載のモータ。
7. 固定子と、
   前記第１プラネタリギアまたは前記第２プラネタリギアの何れか他方を回転可能に支持すると共に、前記固定子に固定された第２プラネタリキャリアとを備える請求項６に記載のモータ。
8. 前記回動手段は、油圧あるいは電動により前記プラネタリキャリアを回動させる、または前記回動を規制するアクチュエータである請求項６に記載のモータ。
9. 前記所定回動量は、前記モータの極対数Ｐと、前記第１リングギアまたは前記第２リングギアの何れか一方に対する前記サンギアのギア比ｇとに基づく機械角θ（°）＝（１８０／ｐ）×ｇ／（１＋ｇ）である請求項６に記載のモータ。
10. 前記主永久磁石は、前記第１副永久磁石または前記第２副永久磁石の少なくとも何れか一方に比べて相対的に高い残留磁束密度を有する請求項１から請求項９の何れか１つに記載のモータ。
11. 前記主永久磁石は、前記第１副永久磁石または前記第２副永久磁石の少なくとも何れか一方に比べて相対的に大きい磁石総量である請求項１０に記載のモータ。
12. 前記第１副永久磁石または前記第２副永久磁石の少なくとも何れか一方は、前記主永久磁石に比べて相対的に高い保磁力を有する請求項１０または請求項１１に記載のモータ。
13. 請求項１から請求項１２の何れか１つに記載のモータと、
    前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置と、
    前記第１ステータおよび前記第２ステータに接続され、前記モータと前記蓄電装置との間の電気エネルギーの授受を制御する単一のインバータ装置と
    を備えるモータ制御装置。

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