CN103312102A - 磁性调制马达和电动变速器 - Google Patents

Abstract

一种磁性调制马达，包括电枢、磁感应转子以及磁体转子。电枢设置有具有m个极对的多相绕组。磁感应转子包括k个磁路。在磁体转子中，形成具有n个极对的极性区域的2n个永磁体分开地并环状地布置。电枢、磁体转子以及磁感应转子按照该次序从径向外侧向径向内侧设置。在磁感应转子中，磁路具有朝向位于磁感应转子的外径面处的磁通入口和磁通出口突出的两个端部，并且形成磁通入口与磁通出口之间的磁通路径。磁体转子包括被每两个周向相邻的永磁体之间的磁通磁性穿透的磁通穿透区域。

Description

磁性调制马达和电动变速器

技术领域

本发明涉及一种适于在用于混合动力车辆的动力装置中使用的磁性调制马达和电动变速器，其中混合动力车辆由内燃机的机械动力和电池的电力驱动。

背景技术

作为用于混合动力汽车的动力传输装置的相关技术，存在一种常用装置，该装置通过马达和CVT(无级变速器)在内燃机的输出轴与齿轮的输入轴之间传输动力，其中，该齿轮在减速与往返动作之间切换。最近，提出了组合这些功能的新技术。

例如，已知一种具有混合功能的马达，该马达包括与定子对应的电枢、固定到第一旋转轴的磁体转子以及固定到第二旋转轴的磁感应转子。基于磁性调制的原理，该马达在第一旋转轴与第二旋转轴之间平稳地变换速度，或者将电力添加到第二旋转轴并输出电力。例如，JP-A-2010-017032公开了一种用于实现如上所述的混合功能的技术。

基于磁性调制的原理的马达(下文中被称为“磁性调制马达”)已经通过英国谢菲尔德大学的Kais Atallah教授等人对磁齿轮的研究而得到发展。该马达具有包括外转子、内转子以及用于磁感应极的多种软磁材料的基本结构。外转子包括具有m个极对的多个永磁体。内转子包括具有n个极对的多个永磁体。软磁材料的数量由m与n的和或差来决定。软磁材料用作磁感应极，所述磁感应极设置在外转子与内转子之间，以调制穿过这两个转子的永磁体在这两个转子之间起作用的磁场。

使用外转子作为绕组型电枢的的马达遵循与如上所述的磁性调制的原理相同的原理。

在如上所述的JP-A-2010-017032中公开的结构包括电枢、磁体转子以及磁感应转子。电枢包括具有m个极对(在此例中m＝8)的多个多相绕组。磁体转子包括具有n个极对(在此例中n＝8)的多个永磁体。磁感应转子设置有k个软磁材料，所述k个软磁材料用作磁感应极并且周向地设置在电枢与磁体转子之间(在此例中k＝16)。该结构被设计用于k＝m+n(在此例中m＝n＝8并且k＝16)的磁性调制马达。

然而，如上所述的磁性调制马达具有以下问题。

在JP-A-2010-017032中，磁性感应马达的磁感应极由于功能要求而需要由分离的软磁材料制成。在磁性调制马达的结构中，磁感应转子以可旋转的方式设置在电枢与磁体转子之间。由于这种结构，磁通穿过磁感应转子的一部分。如果在磁感应极周围存在金属构件，则金属构件用作短路线圈并且随后短路电流流过。这阻止了磁通穿过磁感应转子的所述一部分并且导致较大损失的产生。这是磁感应转子在通过诸如在众所周知的马达中常用的压铝铸造之类的方法来铸造软磁材料方面存在困难的原因。因此，磁感应转子难以确保机械刚性并且难以固定到旋转轴，这导致了弹性极限应力低的根本问题。

磁体固定的设计在磁感应转子设置在最内径侧处的情况下能够相对容易地实现，其中，磁性调制马达有可能在该最内径侧处固定到旋转轴。这是因为能够采用坚固结构的设计。例如，可以采用如下结构设计：多个磁体嵌入在层压铁芯中并且通过桥接器连接，而不需要考虑磁极之间的磁通泄漏。这是因为磁体转子不像磁性调制马达那样灵敏并且是利用强的稀土磁体来提供磁通的磁场磁动势源。

然而，在磁感应转子设置在最内径侧处的情况下，存在没有建立优选的磁性调制的问题。

为了解决这种问题，在磁体转子设置在电枢与磁感应转子之间的情况下，磁性调制的动作及问题的有或无通过本发明来检查，并且随后获得了以下发现和解决方案。

在磁体转子设置在电枢与磁性调制马达之间的情况下，不能获得优选的磁性调制并且极大地降低了马达的特性。下面描述其原因。

磁体本身是磁动势源，即，磁通源，并且具有与空气的渗透率类似的低渗透率。然后，即使磁感应磁极根据磁极的数量来调制磁体的磁通，磁体仍位于朝向电枢去或从电枢返回的已调制磁通的路径中，并且成为已调制磁通的路径中的障碍。因此，具有强磁动势的永磁体在广泛覆盖的范围内阻挡已调制磁通，从而干扰已调制磁通。

另一方面，在相关技术中，作为用于混合动力车辆的变速器，存在已知的动力变换技术，该技术结合了两个马达：(i)具有两个转子和一个定子的磁性调制马达；以及(ii)众所周知的具有一个转子和一个定子的磁体马达。通过这种马达，发动机的高速低扭动力被变换成低速高扭动力，并且随后，变换的动力被传输到车轴侧。

如上所述，磁性调制马达源自磁性调制原理与磁齿轮传输动力以非接触方式的如上所述的结合。该基本结构包括：(i)具有多个永磁体的外转子，这些永磁体具有m个极对；(ii)具有多个永磁体的内转子，这些永磁体具有n个极对；以及(iii)位于外转子与内转子之间的磁性调制元件。磁性调制元件由m±n个软磁材料部段制成，并且磁性地调制穿过外转子与内转子的磁体在外转子与内转子之间作用的磁场。

例如，JP-B2-4505524公开了一种与磁性调制马达对应的第一旋转机器的示例。该第一旋转机器包括：(i)由磁性调制马达的外转子构造的绕组型转子；以及(ii)以相对于定子可相对旋转的方式设置的第一转子和第二转子。例如，第二转子的输入轴直接联接到发动机的曲柄轴，并且第一转子的输出轴通过齿轮机构等联接到从动单元(车轴侧)。

第一转子包括以面向定子的电枢的方式设置的多个磁极。所述磁极在周向上间隔地布置，并且相邻的两个磁极在极性上彼此不同。

第二转子包括位于定子的电枢与第一转子的磁极之间的多个软磁材料。所述软磁材料在周向上间隔地布置。

除了第一旋转机器，JP-B2-4505524还公开了为众所周知的磁体马达的第二旋转机器。在该公开中，描述了以下情况。

(1)在第一种情况中，第一旋转机器和第二旋转机器轴向地设置在输出轴上。

(2)在第二种情况中，第一旋转机器设置在第二旋转机器的径向外侧处。在这种情况下，第一旋转机器和第二旋转机器被径向设置。这能够减小动力装置的轴向尺寸，从而使得可以增大其设计自由度。

(3)在第三种情况中，第一旋转机器和第二旋转机器分离地设置(安装)。例如，第一旋转机器用作用于前轮驱动的动力源，并且第二旋转机器用作用于后轮的动力源。

如上所述，JP-B2-4505524公开了一种关于动力装置的技术，该动力装置通过结合与磁性调制马达对应的第一旋转机器和为众所周知的磁体马达的第二旋转机器来产生驱动动力并变换速度。

在JP-B2-4505524中公开的第一旋转机器中，(i)旋转磁场的速率(速度)、(ii)第一旋转机器的旋转速率以及(iii)第二旋转机器的旋转速率的关系能够通过在众所周知的机械行星齿轮马达的运转的说明中使用的列线图来表达。换句话说，该第一旋转机器能够以与机械行星齿轮马达相同的方式运转。

机械行星齿轮马达通过彼此啮合的齿轮来传递动力。这需要油润滑，从而导致低传输效率。与此相比，在诸如上述第一旋转机器之类的磁性调制马达中，定子和转子以非接触的方式运转。因此，磁性调制马达被期望成为能够替代机械行星齿轮马达的有利技术。

为了实施上面期望的技术，本发明人还检验了利用磁性调制马达与磁体马达的结合的电动变速器的设计和实现，并且随后获得了以下发现和解决方案。

在JP-B2-4505524中公开的构型中，第一旋转机器和第二旋转机器的本体有可能较大，因此难以在第一旋转机器和第二旋转机器径向设置的第二情况中实现如上所述的两个转子。作为分析这种原因的结果，发现，JP-B2-4505524中公开的技术具有以下问题。

第一旋转机器的构型使得难以减小第一旋转机器和第二旋转机器(特别是与磁性调制马达对应的第一旋转机器)的尺寸。在相关技术中的磁性调制马达中，磁性调制元件位于电枢与磁场元件之间。在JP-B2-4505524中公开的第一旋转机器的情况中，第二转子(构成磁性调制元件)位于定子(构成电枢)与第一转子(构成磁场元件)之间。

在该构型中，磁性调制元件设置于在电枢与磁场元件之间去和回的磁通的路径中。这导致了磁性调制元件中的涡流。这还导致了支承磁性调制元件的金属支承结构中的电流路径。因而，涡流在形成于电流通路中的环中循环。因此，这使得难以：(i)由金属构件来支承形成磁性调制元件的多个软磁材料，或者(ii)由通过焊接或紧固而直接连接到所述多个软磁材料的支承构件来支承磁性调制元件。

关于这方面，诸如树脂之类的绝缘体被考虑用于磁性调制元件的支承结构。然而，该支承结构使用具有比金属构件的强度低的强度的树脂或类似物，因而不能够抵抗发动机的高速高振动。换句话说，要求磁性调制元件的支承结构较大，以能够通过利用低强度树脂或类似物来抵抗发动机的高速高振动。

因此，要求用于导致磁性调制操作的磁性调制元件使所述多个软磁材料彼此磁性分离并且可靠地支承所述软磁材料中的每个软磁材料。另一方面，如上所述，磁性调制元件设置于在电枢与磁场元件之间去和回的磁通的路径中，从而导致涡流的产生。涡流的这种产生使得难以通过利用金属构件来支承磁性调制元件。

另外，在JP-B2-4505524中公开的构型中，需要被称为PDU(动力驱动单元)的两个逆变器，因此在第一旋转机器和第二旋转机器径向设置的第二情况中同样难以实现如上所述的两个转子。

就这点而言，在JP-B2-4505524中，第一旋转机器产生电力并将所产生的电力传递到第二旋转机器以使动力在其输出轴上再生。在这种模式中，两个逆变器用于在第一旋转机器与第二旋转机器之间以不同的频率传输电力。

为了解决上述问题，可以以磁性调制元件不位于电枢与磁场元件之间但位于它们之外的方式设计磁性调制马达。然而，这种情况具有以下问题。

基于磁性调制原理的旋转机器为异步机。在这种异步机中，在磁极的数量上彼此不同的电枢和磁场元件彼此相邻地设置，从而增大了它们之间的电磁干扰，使得能够彼此磁干扰。这使得磁性调制元件不可能导致磁性调制操作。这是磁性调制元件位于电枢和磁场元件外侧的旋转机器还没有被提出并付诸于实际应用的原因。旋转机器的这种构型不在JP-B2-4505524的公开内容之内。

发明内容

本公开提供了一种磁性调制马达，该磁性调制马达包括设置在电枢与磁感应转子之间的磁体转子，该磁性调制马达能够改善磁感应转子的强度和弹性极限应力。

本公开还提供了一种电动变速器，该电动变速器由使用磁性调制马达的第一旋转机器和使用磁体马达的第二旋转机器构成，该电动变速器能够被小型化。

本公开进一步提供了一种电动变速器，该电动变速器由使用磁性调制马达的第一旋转机器和使用感应马达的第二旋转机器构成，在该电动变速器中，第二旋转机器能够由第一旋转机器的所产生的动力被电力驱动，并且该电动变速器能够被小型化。

根据本公开的第一示例性方面，提供了一种磁性调制马达，包括：电枢，电枢设置有具有m个极对的多相绕组，m为等于或大于1的整数；磁感应转子，磁感应转子包括k个磁路，k为等于或大于1的整数；以及磁体转子，在磁体转子中，形成具有n个极对的极性区域的2n个永磁体被分开地并环状地设置，n为m与k的和或差，2n为n的两倍。

电枢、磁体转子以及磁感应转子按照该次序从磁性调制马达的径向外侧向径向内侧设置。

在磁感应转子中，磁路中的每个磁路均具有两个端部，所述两个端部各自朝向位于磁感应转子的外径面处的磁通入口和出口突出，磁路中的每个磁路均形成磁通入口与出口之间的磁通路径。

磁体转子包括磁通穿透区域，磁通穿透区域由每两个周向相邻的永磁体之间的磁通磁性穿透。

在根据第一示例性方面的磁性调制马达中，磁感应转子位于最内径侧处，并且作为磁动势源的磁体转子位于磁感应转子与电枢之间。即使对于这种布置，由于磁通穿透区域设置在磁体转子中，因此即使在磁体转子中的永磁体的布置中面向磁动势源，磁感应转子的已调制磁通也不会被干扰。然后，其被穿透的部分穿过磁通穿透区域，并且磁性调制动作因此与电枢一起工作。

因而，即使磁体转子出现于电枢与磁感应转子之间，磁性调制动作也会很好地工作。这种马达能够被实现。因此，尽管作为调制元件的磁感应转子在外部设置于电枢和磁体转子，该马达仍能够用作调制马达。另外，磁性调制转子位于最内径侧处，从而能够改善磁感应转子的强度和弹性极限应力。

根据本公开的第二示例性方面，提供了一种电动变速器，包括：第一旋转机器，第一旋转机器包括由装置框架通过第一轴承以可旋转的方式支承的第一旋转轴；以及第二旋转机器，第二旋转机器包括由所述装置框架通过第二轴承支承的第二旋转轴。

第一旋转机器包括：第一电枢、第一磁场元件以及磁性调制元件。

第一电枢固定到装置框架，并且设置有具有m个极对的三相绕组，其中，m为等于或大于1的整数。

第一磁场元件包括多个永磁体。永磁体通过间隙以可旋转的方式相对于第一电枢周向地设置。永磁体形成具有n个极对的多个磁极，其中，n为等于或大于1的整数。每两个周向相邻的永磁体被磁化成在极性上互不相同。围绕面向第一电枢的相对表面的外周设置有软磁材料以覆盖永磁体的电枢侧表面以及每两个周向相邻的永磁体之间的空间。

磁性调制元件包括m+n个磁路。所述m+n个磁路通过间隙以可旋转的方式相对于第一磁场元件设置。所述m+n个磁路形成磁通的路径。所述m+n个磁路被彼此磁性分离并被设置。

第一磁场元件设置在第一电枢与磁性调制元件之间。第一磁场元件和磁性调制元件构成了两个转子，所述两个转子中的一个联接到第一旋转轴并且构造成与第一旋转轴一体地旋转。

第二旋转机器包括：固定到装置框架的第二电枢，第二电枢具有三相绕组；通过间隙以可旋转的方式相对于第二电枢设置的第二磁场元件，第二磁场元件周向地形成多个磁极，并且周向相邻的两个磁极在极性上互不相同。

第二磁场元件通过连接构件连接到第二旋转轴，并且构造成与第二旋转轴一体地旋转。在第一旋转机器和第二旋转机器中，第二磁场元件与第一磁场元件和磁性调制元件中的另一个通过连接构件机械地连接于彼此。

在根据第二示例性方面的电动变速器中使用的第一旋转机器中，第一磁场元件位于第一电枢与磁性调制元件之间。这与磁性调制元件位于电枢与磁场元件之间的相关技术中的磁性调制马达不同。

另外，在第一磁场元件中，软磁材料围绕面向第一电枢的相对表面的外周设置，以覆盖永磁体的电枢侧表面并且还覆盖周向相邻的两个永磁体之间的空间。因而，由具有m个极对的第一电枢产生的磁场能够传输到具有m+n个磁路的磁性调制元件。因此，由磁性调制元件产生的具有m+n-m＝n个极对的磁场与具有n个极对的第一磁场元件在频率上同步。然后，产生转矩。

因此，即使第一磁场元件位于第一电枢与磁性调制元件之间(这种布置不能够从相关技术中容易地得到)，磁性调制动作仍能够有效地起作用。

在第一旋转机器中，磁性调制元件不设置在第一电枢与第一磁场元件之间，而是能够设置在第一电枢的相对于第一磁场元件的相对侧。因而，穿过磁性调制元件的磁路的磁通形成穿过磁路的磁通流并作U形转弯。这没有引起大的环形涡流的产生，即使在m+n个磁路之间嵌入金属构件，亦是如此。换句话说，磁性调制元件能够被可靠地并容易地支承。这使得可以增大第一旋转机器的旋转速度并减小第一旋转机器的尺寸。

另外，在第一旋转机器和第二旋转机器中，第一旋转机器的两个转子(即，第一磁场元件和磁性调制元件)中的一个与第二旋转机器的第二磁场元件机械地彼此联接。这能够为电动变速器提供一个紧凑体。

根据本发公开的第三示例性方面，提供了一种电动变速器，包括：第一旋转机器，第一旋转机器包括由装置框架通过第一轴承以可旋转的方式支承的第一旋转轴；以及第二旋转机器，第二旋转机器包括由所述装置框架通过第二轴承支承的第二旋转轴。

第一旋转机器包括第一电枢、磁场元件以及磁性调制元件。

第一电枢包括固定到装置框架的第一电枢芯、以及围绕第一电枢芯缠绕的具有m个极对的第一三相绕组，其中，m为等于或大于1的整数。

磁场元件包括多个永磁体。永磁体通过间隙以可旋转的方式相对于第一电枢周向地设置。永磁体形成具有n个极对的多个磁极，其中，n为等于或大于1的整数。每两个周向相邻的永磁体被磁化成在极性上互不相同。围绕面向第一电枢的相对表面的外周设置有软磁材料以覆盖永磁体的电枢侧表面以及每两个周向相邻的永磁体之间的空间。

磁性调制元件包括m+n个磁路。所述m+n个磁路通过间隙以可旋转的方式相对于磁场元件设置。所述m+n个磁路形成磁通的路径。所述m+n个磁路被彼此磁性分离。

磁场元件设置在第一电枢与磁性调制元件之间。磁场元件和磁性调制元件构成两个转子，所述两个转子中的一个构造成通过第一转子盘与第一旋转轴一体地旋转。

第二旋转机器包括：第二电枢，第二电枢包括固定至装置框架的第二电枢芯以及围绕第二电枢芯缠绕的第二三相绕组；通过间隙以可旋转的方式相对于第二电枢设置的鼠笼式转子。鼠笼式转子构造成通过第二转子盘与第二旋转轴一体地旋转。

在第一旋转机器和第二旋转机器中，鼠笼式转子与磁场元件和磁性调制元件中的另一个机械地彼此连接。第一三相绕组和第二三相绕组以它们的相序为逆相序的方式彼此连接。

根据第三示例性方面的电动变速器包括第一旋转机器和第二旋转机器。第一旋转机器由磁性调制马达构成。第二旋转机器由感应马达构造。第一旋转机器的电枢设置有第一三相绕组。第二旋转机器的电枢设置有第二三相绕组。第一三相绕组和第二三相绕组以它们的相序为逆相序的方式彼此连接。

然后，例如，发动机以高速旋转并且车轴以低速旋转，即，第一旋转机器产生电力，同时第一三相绕组产生发动机的旋转方向的反方向的旋转磁场。通过由于该产生的电力而产生的电流，在第二旋转机器的第二三相绕组中产生正方向的旋转磁场。该旋转磁场导致在第二旋转机器的鼠笼式转子中产生的磁场。因而，鼠笼式转子通过滑差沿正方向旋转。

因此，第二旋转机器能够在不需要专用逆变器的情况下通过利用第一旋转机器的所产生的电力被电驱动。

另外，在第一旋转机器中，磁场元件位于第一电枢与磁性调制元件之间。这与磁性调制元件位于电枢与磁场元件之间的相关技术中的磁性调制马达不同。

另外，在磁场元件中，软磁材料围绕面向第一电枢的相对表面的外周设置，以覆盖永磁体的电枢侧表面以及每两个周向相邻的永磁体之间的空间。因而，由具有m个极对的第一电枢产生的磁场能够传输到具有m+n个磁路的磁性调制元件。因此，由磁性调制元件产生的具有m+n-m＝n个极对的磁场与具有n个极对的磁场元件在频率上同步。然后，转矩动作起作用。

因此，即使磁场元件位于第一电枢与磁性调制元件之间(这种布置不能够从相关技术中容易地得到)，磁性调制动作仍能够有效地起作用。

在第一旋转机器中，磁性调制元件不设置在第一电枢与磁场元件之间，而是能够设置在第一电枢的相对于磁场元件的相对侧。因而，穿过磁性调制元件的磁路的磁通形成穿过磁路的磁通流并作U形转弯。这没有引起大的环形涡流的产生，即使在m+n个磁路之间嵌入金属构件，亦是如此。换句话说，磁性调制元件能够被可靠地并容易地支承。这使得可以增大第一旋转机器的旋转速度并减小第一旋转机器的尺寸。

另外，在第一旋转机器和第二旋转机器中，第一旋转机器的两个转子(即，磁场元件和磁性调制元件)中的一个与第二旋转机器的鼠笼式转子机械地联接彼此。这能够为电动变速器提供一个紧凑体。

附图说明

在附图中：

图1是正视图，示出了根据第一示例性实施方式的磁性调制马达的径向半部，其中该图是从该磁性调制马达的轴向方向观察到的；

图2是示出了图1的磁性调制马达的整个构型的示意图；

图3是局部正视图，示出了图1的磁性调制马达的一部分，其中该图是从该磁性调制马达的轴向方向观察到的；

图4是连接图，示出了连接到图1的磁性调制马达中的逆变器的电枢绕组；

图5A是构型图，示出了用于相关技术中的马达的分析模型；

图5B是分析图，示出了用于图5A的分析模型的磁场分析的仿真结果；

图6A是构型图，示出了用于根据第一示例性实施方式的磁性调制马达的分析模型；

图6B是分析图，示出了用于图6A的分析模型的磁场分析的仿真结果；

图7A是构型图，示出了分析模型A；

图7B是分析图，示出了用于图7A的分析模型A的磁场分析的仿真结果；

图8A是构型图，示出了分析模型B；

图8B是分析图，示出了用于图8A的分析模型B的磁场分析的仿真结果；

图9A是构型图，示出了分析模型C；

图9B是分析图，示出了用于图9A的分析模型C的磁场分析的仿真结果；

图10A是构型图，示出了分析模型D；

图10B是分析图，示出了用于图10A的分析模型D的磁场分析的仿真结果；

图11是正视图，示出了根据第二示例性实施方式的磁性调制马达的径向半部，其中该图是从该磁性调制马达的轴向方向观察到的；

图12A是构型图，示出了用于根据第二示例性实施方式的磁性调制马达的分析模型；

图12B是分析图，示出了用于图12A的分析模型的磁场分析的仿真结果；

图13是正视图，示出了根据第三示例性实施方式的磁性调制马达的径向半部，其中该图是从该磁性调制马达的轴向方向观察到的；

图14A是构型图，示出了用于根据第三示例性实施方式的磁性调制马达的分析模型；

图14B是分析图，示出了用于图14A的分析模型的磁场分析的仿真结果；

图15A是局部截面图，示出了根据第四示例性实施方式的磁性调制马达的构型；

图15B是周向展开图，示出了图15A的磁性调制马达中的短路线圈的安装状态；

图16A是局部截面图，示出了根据第五示例性实施方式的磁性调制马达的构型；

图16B是周向展开图，示出了在图16A的磁性调制马达中铜板由螺钉固定的安装状态；

图17是纵向截面图，示出了根据第六示例性实施方式的电动变速器；

图18是局部横向截面图，示出了构成图17的电动变速器的第一旋转机器的第一旋转电枢、第一磁场元件以及磁性调制元件；

图19是局部横向截面图，示出了构成图17的电动变速器的第二旋转机器的第二电枢和第二磁场元件；

图20是示意图，示出了设置有图17的电动变速器的混合动力车辆的总体构型；

图21A是示出了图17的车辆中的发动机起动模式的说明图；

图21B是图21A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图22A是示出了图17的车辆中的发动机加速和车轴启动模式的说明图；

图22B是图22A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图23A是示出了图17的车辆中的EV(电动车辆)驱动模式的说明图；

图23B是图23A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图24A是示出了图17的车辆中的车辆再生制动模式的说明图；

图24B是图24A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图25是纵向截面图，示出了根据第七示例性实施方式的电动变速器；

图26是纵向截面图，示出了根据第八示例性实施方式的电动变速器；

图27是示出了图26的电动变速器的总体构型的图；

图28是横向截面图，示出了图26的电动变速器的第一旋转机器的结构；

图29是横向截面图，示出了图26的电动变速器的第二旋转机器的结构；

图30是沿着图29的第二旋转机器中的鼠笼形转子的线V-V截取的截面图；

图31是示意图，示出了设置有图26的电动变速器的混合动力车辆的总体构型；

图32A是示出了图31的车辆中的发动机起动模式的说明图；

图32B是图32A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图33A是示出了图31的车辆中的发动机加速和车轴启动模式的说明图；

图33B是图33A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图34A是示出了图31的车辆中的EV(电动车辆)驱动模式的说明图；

图34B是图34A的模式中的第一旋转机器的运动图；

图35A是示出了图31的车辆中的车辆再生制动模式的说明图；

图35B是图35A的模式中的第一旋转机器的运动图；以及

图36是纵向截面图，示出了根据第九示例性实施方式的电动变速器。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施方式。

(第一示例性实施方式)

图1至图4示出了根据本发明的第一示例性实施方式的磁性调制马达(下文中被称为“马达”)1，该磁性调制马达安装在混合动力车辆中的发动机与变速器之间。

首先，将描述马达1的构型。

如图2中所示，马达1包括马达框架2、电枢3、第一旋转轴4、磁感应转子5、第二旋转轴6以及磁体转子7。电枢3、磁体转子7以及磁感应转子5依此次序从马达1的径向外侧向马达1的径向内侧(中心侧)设置。电枢3固定到马达框架2。第一旋转轴4与发动机E1的输出轴联接，并且由马达框架2通过轴承(未图示)以可旋转的方式支承。磁感应转子5随同第一旋转轴4一体地旋转。第二旋转轴6与变速器M1的从动轴联接，并且由马达框架2通过轴承(未图示)以可旋转的方式支承。磁体马达7随同第二旋转轴6一体地旋转。

(关于电枢3的描述)

电枢3由电枢铁芯30和电枢绕组31构成。电枢铁芯30通过层压多个电磁钢板来构成。电枢绕组31围绕电枢铁芯30缠绕。

如图1中所示，电枢铁芯30具有径向内周，多个狭槽(例如，在第一示例性实施方式中为72个狭槽)以固定的节距周向地形成在该径向内周上。

电枢绕组31由具有m个极对(在第一示例性实施方式中m＝6)的三相(X相、Y相和Z相)绕组构成。该三相绕组以星形构型连接，在该星形连接中，三相绕组的一端连接到共同的中性点O而另一端连接到逆变器8。逆变器8是众所周知的用于将直流(DC)电力转换成交流(AC)电力的电力转换器，并且连接到电池B1，电池B1为安装在车辆中的主电源。该逆变器8由与车辆控制ECU(未图示)传送信号的逆变器ECU(电子控制单元)以受控的方式驱动。(关于磁感应转子5的描述)

如图1中所示，磁感应转子5由：(i)形成磁路的16个部段(磁极)9；以及(ii)支承16个部段9的转子毂10构成。在本实施方式中，(由部段形成的)磁路的数量被给定为k＝16。

所述16个部段9中的每个部段均通过对通过冲压形成大致V形的多个电磁钢板进行层压而构成。部段9以预定的间隔周向地设置。在下文中，部段9的张开成V形的两侧被称为“两个部段臂部部分9a”。所述两个部段臂部部分9a的基部(根部)侧被称为“部段基部部分9b”。形成在所述两个部段臂部部分9a之间的内凹部分(例如，凹部或中空部分)被称为“部段内凹部分9c”。

如上所述的部段9设置成使得两个部段臂部部分9a径向向外地张开成V形，即，部段基部部分9b面对径向内侧。在本实施方式中，具有燕尾形状的锚定部9d形成在部段基部部分9b的底部面中。

转子毂10由为非磁性且良好导电的电导体的高强度铝材(例如，硬铝)制成，并且通过一体地铸造16个部段9的压模法来制造。因此，高强度铝材填充在两个周向相邻的部段9之间一直达到其外径面的位置。换句话说，两个周向相邻的部段9通过形成转子毂10的高强度铝材而彼此磁性分离。这里，部段内凹部分9c未填充有铝材。设置在端部基部部分9b中的锚定部9d埋设在转子毂10中。因而，部段9中的每个部段均紧紧地固定到转子毂10。这防止了部段9与转子毂10分离。

在转子毂10中，在转子毂10的径向内周中形成有中央孔10a。第一旋转轴4通过压配合或类似方式配装到转子毂10的中央孔10a中，然后转子毂10固定到第一旋转轴4。

在16个部段9中的每个部段中，各个部段臂部部分9a的顶面朝向“转子外径面”突出，并且形成磁通的入口和出口。这里，“转子外径面”为磁感应转子5的通过磁感应转子5与磁体转子7之间的间隙面向磁体转子7的外径面，并且对应于填充在周向相邻的两个部段9之间的铝材的外径面。在下文中，各个部段臂部部分9a的朝向转子外径面突出的顶面被称为“磁通入口和出口9e”。

部段9中的每个部段均设置在中心角θ1＝22.5度的角度范围处，22.5度是通过将磁感应转子5的整个圆周的360度除以部段9的数目16而获得的。部段臂部部分9a的磁通入口和出口9e在大约为中心角θ1＝22.5度的1/5的中心角θ2＝4.5的角度范围处朝向转子外径面突出。

(关于磁体转子7的描述)

如图1中所示，磁体转子7通过由稀土永磁体(例如，钕磁体)制成的20个永磁体11以及支承所述20个永磁体11的软磁材料12、13构成。在本实施方式中，磁极(由永磁体制成)的数目为2n＝20，并且极对(由永磁体制成)的数目为n＝10。

如图3中所示，永磁体11具有极弧角α＝12.5度，在本实施方式中，该极弧角由通过以下部分形成的中心角限定，所述部分为：(i)磁体转子7的旋转中心；以及(ii)永磁体11的内径面的两个周向端部，该内径面通过磁感应转子5与磁体转子7之间的间隙面向磁感应转子5的外径面。

永磁体11以预定间隔周向地间隔开并且环状地设置。永磁体11中的每个永磁体均被径向地磁化。每两个周向相邻的永磁体11以它们在极性上彼此不同——即，在N极与S极之间交替——的方式设置。

如图1中所示，环形的软磁材料12以覆盖20个永磁体11的外周(径向外侧表面)的方式设置在磁体转子7的整个圆周处。在下文中，软磁材料12被称为“环状软磁材料12”。

如图1中所示，软磁材料13以形成磁通穿透区域的方式设置在周向相邻的两个永磁体11(磁极)之间。在下文中，软磁材料13被称为“极间软磁材料13”。

换句话说，在环状软磁材料12的内径侧处，所述20个极间软磁材料13以固定的间隔周向地设置。永磁体11布置在形成于周向相邻的两个极间软磁材料13之间的敞开部中。

环状软磁材料12和极间软磁材料13通过例如层压电磁钢板而形成，但也可以一体地或分离地形成。

如图3中所示，满足以下关系：

W1≤W2

其中，W1表示朝向磁感应转子5的外径面突出的磁通入口和出口9e的周向宽度，并且W2表示每两个周向相邻的永磁体11之间的周向距离，即，极间软磁材料13的内径面的周向宽度。

换句话说，相对于极间软磁材料13的内径面的周向宽度W2的中心角θ3＝5.5度大于相对于磁通入口和出口9e的周向宽度W1的中心角θ2＝4.5度。

如图3中所示，形成在部段9中的部段内凹部分9c的最大深度——即，从部段内凹部分9c的外径面至底部面的深度D——设定为等于或大于极间软磁材料13的内径面的周向宽度W2的尺寸。

接下来，将描述马达1的运转。

在磁体转子7中，永磁体11以在N极与S极之间交替的方式设置。因而，该磁体转子7提供给磁感应转子5具有10ωn的频率的磁动势的变化，该频率根据(i)磁体转子7的极对的数目n＝10与(ii)磁体转子7的角速率ωn的乘积来获得。

在磁感应转子5中，形成磁路的所述16个部段9形成近似V形，并且相应的两个部段臂部部分9a的顶面——作为磁通入口和出口9e——朝向磁感应转子5的外径面突出。这能够引起具有16ωk的频率的磁路的变化，其中ωn为磁感应转子5的角速率。因而，10ωn的磁动势的变化被调制为16ωk的频率的磁路的变化。

从一个永磁体11传输的磁通从一个部段9的两个磁通入口和出口9e中的为入口侧的那一个穿过该部段9。随后，当两个磁通入口和出口9e中的为出口侧的另一个面向相对于一个永磁体11具有相反极性的另一永磁体11时，磁通从两个磁通入口和出口9e中的为出口侧的另一个穿过另一永磁体11，然后传播到电枢3。另一方面，当两个磁通入口和出口9a中的为出口侧的另一个面向极间软磁材料13时，磁通穿过形成磁通穿透区域的极间软磁材料13，然后传播到电枢3。

如果面向磁感应转子5的外径侧的所有磁体转子7都由永磁体11覆盖，则磁感应转子5的部件不完全传播到电枢3。在本实施方式中，极间软磁材料13以在每两个周向相邻的永磁体11之间形成磁通穿透区域的方式设置在每两个周向相邻的永磁体11之间，从而提供了良好的磁性调制。

这里，传播到电枢3的磁性变化的频率由于调制作用而表达为10ωn(磁动势的变化)与16ωk(磁路的变化)的和及差。假如ωm表示具有m＝6个极对的电枢绕组31(三相绕组)中产生的旋转磁场的角速率，则逆变器8的作用被控制成满足关于ωm的以下公式(1)，然后电枢绕组31被通电。

6ωm＝|10ωm±16ωk|    …(1)

因而，磁感应转子5、磁体转子7以及电枢3能够彼此相互作用以进行能量转换。因此，它们能够用作磁性调制马达。

在如上所述的马达1中，磁感应转子5能够设置在最内径侧处，而不是设置在电枢3与磁体转子7之间。因此，形成磁路的所述16个部段9能够以高强度铝材(例如，硬铝)一体地铸造。这能够获得具有高刚性的旋转结构。

另外，磁感应转子5设置在最内径侧处。这使得磁感应转子5能够被容易地固定到第一旋转轴4。因此，在磁感应转子5中，所述16个部段9由形成有中央孔10a的转子毂10支承。第一旋转轴4能够通过压配合或类似方式配装在该中央孔10a中。因而，磁感应马达5能够紧紧地并容易地固定到第一旋转轴4。

另外，在磁感应转子5中，具有高电导率的高强度铝材填充在周向相邻的两个部段9之间。因而，在动态磁场中，能够导致减小该部分中的磁漏(磁漏通量)的效果。因此，磁性调制被在磁体转子7与磁感应转子5之间顺序地执行。这能够进一步改善马达1的性能。

如上所述，根据第一示例性实施方式，能够提高离心力阻力的强度，并且马达1能够被减小尺寸并提升性能。能够获得这种有利效果。另外，能够很好地执行磁路的调整动作。这能够进一步改善马达1的性能。

在第一示例性实施方式中描述的马达1中，各个部段9的磁通入口和出口9e的周向宽度W1设定成等于或小于极间软磁材料13的内径面的周向宽度W2(W1≤W2)。

这里，如果W1大于W2(W1＞W2)，则相邻的两个永磁体11的磁场在磁通入口和出口9e附近短路。因而，磁通没有有效地穿过部段9。这能够在磁通入口和出口9e附近导致相当大的磁漏通量。因而，相应的永磁体11的磁力可能变弱。

另一方面，如果满足了如上所述的关系(W1≤W2)，则相邻的两个永磁体11的磁场不在磁通入口和出口9e附近短路。因此，相应的永磁体11的磁力不会变弱，这能够为部段9提供良好的磁性调制。

另外，在第一示例性实施方式中描述的马达1中，从部段内凹部分9c的外径面至底部面的深度D设定为等于或大于极间软磁材料13的内径面的周向宽度W2的尺寸(D≥W2)(见图3)。下面描述了这种操作和效果。

在每两个周向相邻的永磁体11中，它们的宽度和尺寸设定成使得能够减小如上所述的极间泄漏。这里，在磁感应转子5的除了部段9之外的部分中，即，在避免出现磁漏所需的部段内凹部分中，其深度D设定为等于或大于极间软磁材料13的内径面的周向宽度W2的尺寸。这能够将磁漏减小到可接受的水平。这种效果能够在本实施方式中获得。

接下来，基于磁场分析的仿真结果，与磁感应转子5设置在电枢3与磁体转子7之间的相关技术中的马达(下文中被称为“比较马达”)对比地描述马达1的效果。

图5A是构型图，示出了用于比较马达的分析模型，并且图5B是分析图，示出了对图5A的该分析模型的磁场分析的仿真结果。图6A是构型图，示出了用于根据第一示例性实施方式的马达1的分析模型，并且图6B是分析图，示出了对图6A的该分析模型的磁场分析的仿真结果。

这里，马达1的分析模型与比较马达的分析模型在磁感应转子5和磁体转子7的布置方面是不同的。两个分析模型的电枢3的外径和轴向长度相等。例如，电枢3的外径(□2)设定为54mm(□2＝54mm)并且电枢3的轴向长度设定为50mm。在比较马达的磁感应转子5中，多个磁感应极50以固定的间隔周向地设置，并且在每两个周向相邻的磁感应极50之间形成不填充铝材的空间。

在马达1和比较马达中，在磁体转子7为静止的条件下，电枢绕组3由170A(有效值)的三相交流电(AC)激励以产生旋转磁场，该旋转磁场使磁感应转子5以750rpm旋转以产生转矩。所产生的转矩被进行如下比较。

结果显示，比较马达的所产生的转矩为152Nm，而马达1的所产生的转矩为183Nm，该转矩大于比较马达的所产生的转矩。

与磁场分析中的仿真结果相比，如图5B和图6B中所示，在比较马达(见图5B)和马达1(见图6B)中执行类似的磁性调制。即使对于磁体转子7设置在电枢3与磁感应转子5之间的马达1的构型，磁通的流动也不会被磁体转子7阻挡，而且磁通然后穿过设置在磁体转子7中的极间软磁材料13，该磁通从磁感应转子5传播到电枢3。这防止了所产生的转矩减小。

如上所述，磁感应转子5设置有位于相邻的两个永磁体11之间的磁通穿透区域(极间软磁材料13)，使得当磁通在磁感应转子5与电枢3之间传输时，所有磁感应转子5都不被设置在磁感应转子5与转子3之间的永磁体11覆盖。因而，在马达1中，即使磁体转子7和磁感应转子5倒过来设置，磁性调制动作也起作用。这能够提供与磁感应转子5设置在电枢3与磁体转子7之间的比较马达的性能相等的性能或比比较马达的性能更大的性能。

在根据本示例性实施方式的马达1的构型中，如上所述，磁感应转子5设置在最内径侧处。这能够改善磁感应转子5的机械刚性并且能够改善离心力阻力。

在磁感应转子5设置在电枢3与磁体转子7之间的比较马达中，所获得的离心力阻力达到大约7000rpm。相比之下，在第一示例性实施方式中描述的马达1中，所获得的离心力阻力达到大约15000rmp，是比较马达的离心力阻力的两倍多。因而，相比于比较马达，马达1能够被减小尺寸并且性能提升多于两倍，相比于比较马达，这能够产生有利效果。

接下来，通过利用具有磁体转子7的不同构型的四个分析模型A、B、C和D来执行磁场分析的仿真。

图7A示出了分析模型A，分析模型A具有包括如第一示例性实施方式中描述的环状软磁材料12和极间软磁材料13的磁体转子7的构型。

图8A示出了分析模型B，分析模型B具有省去了极间软磁材料13并且永磁体11的外周由环状软磁材料12覆盖的磁体转子7的构型。

图9A示出了分析模型C，分析模型C具有省去了环状软磁材料12和极间软磁材料13两者的磁体转子7的构型。

图10A示出了分析模型D，分析模型D具有环状软磁材料12和极间软磁材料13两者均没有被使用并且不存在磁通穿透部分——即，永磁体11没有间隙地周向紧密设置——的磁体转子7的构型。

图7B、图8B、图9B和图10B的磁力线图示出了分析模型A、B、C和D的分析结果。在这种分析中，在相应的分析模型A、B、C和D中使用的磁感应转子5具有仅具有部段9的构型，并且没有填充第一示例性实施方式中所描述的高强度铝材。原因是要清楚地检查在磁体周围存在或不存在空间或磁性材料的效果以及被磁体覆盖的效果。

在四个分析模型A、B、C和D中，比较所产生的转矩。结果显示，使用了环状软磁材料12和极间软磁材料13的分析模型A具有所产生的转矩的最佳结果，为147Nm。所产生的转矩按如下次序减小：(i)仅使用了环状软磁材料12的分析模型B；(ii)在没有使用软磁材料的情况下形成磁通穿透区域的分析模型C；以及(iii)分析模型D。如从这些结果中清楚显示的，包括有设置有磁通穿透区域的磁体转子7的各个分析模型A、B和C的所产生的转矩大于包括没有设置磁通穿透区域的磁体转子7的分析模型D的所产生的转矩。

接下来，下文描述第二示例性实施方式至第五示例性实施方式。

在这些实施方式中，电枢3、磁体转子7以及磁感应转子5的布置与第一示例性实施方式相同，即，磁感应转子7设置在最内径侧。为了省去不必要的说明，与第一示例性实施方式中的部件相同或类似的部件被给予相同的附图标记。

(第二示例性实施方式)

参照图11、图12A和图12B，描述了第二示例性实施方式。在该实施方式中，如图11中所示，内凹部分(凹部或中空部分)13a形成在如第一示例性实施方式中描述的磁感应转子5的相应的极间软磁材料13中。

如图11中所示，内凹部分13a形成在相应的极间软磁材料13的面向磁感应转子5的表面中，即，形成在极间软磁材料13的通过磁体转子7与磁感应转子5之间的间隙面向磁感应转子5的外径面的内径面中。内凹部分13a具有为磁体转子7的厚度(即，径向尺寸)的大约2/3的深度并且形成为锥形形状，在该锥形形状中，周向张开宽度从最深部分朝向磁体转子7的内径面逐渐变宽。

磁感应转子5通过如第一示例性实施方式中的情况那样将16个部段9铸造在高强度铝材中而构造。在第二示例性实施方式中，部段内凹部分9c也填充有高强度铝材15。如图11中所示，铝材15通过构造成从部段臂部部分9a的侧表面突出的保留部(例如，捕捉部、锁定部或保持部)9f而保留(保持)在部段内凹部分9c中。

接下来，同样在与第一示例性实施方式相同的条件下执行根据第二示例性实施方式的马达1的磁场分析。图12A示出了根据本实施方式的马达1的分析模型的模型构型图，并且图12B示出了对该分析模型的磁场分析的仿真结果。

结果显示，马达1的所产生的转矩为166Nm，该转矩等于或大于图5A和图5B中所示的比较马达的为在第一示例性实施方式中描述的152Nm的转矩。

根据本实施方式，内凹部分形成在相应的极间软磁材料13的内径面中，这能够期望获得减小相邻的两个永磁体11的表面之间的磁漏通量的效果。

如果位于每两个周向相邻的永磁体11之间的极间软磁材料13具有形成为与所述两个相邻的永磁体11的磁极表面相同的表面，则磁漏通量会通过极间软磁材料13而增大。相比之下，内凹部分形成在相应的极间软磁材料13的内径面中，这能够使泄漏磁通的路径变窄并变长。这能够防止磁通泄漏，从而为部段9提供良好的磁感应。

(第三示例性实施方式)

参照图13、图14A和图14B，描述第三示例性实施方式。在本实施方式中，磁感应转子5形成为齿轮形状。

如图13中所示，磁感应转子5通过对被以齿轮形状的形式切断的多个电磁钢板进行层压而构造，并且磁感应转子5包括朝向外侧径向突出的k个齿形部5a，其中k为齿形部5a的数目。所述k个齿形部5a以固定的间隔周向地设置，这形成了用于磁路的磁通的入口和出口。

接下来，同样在与第一示例性实施方式相同的条件下执行根据第三示例性实施方式的马达1的磁场分析。图14A示出了根据本实施方式的马达1的分析模型的模型构型图，并且图14B示出了对该分析模型的磁场分析的仿真结果。如图14A中所示，在马达1的分析模型中，铝材14填充在周向相邻的两个齿形部5a之间。

结果显示，马达1的所产生的转矩为137Nm，该转矩低于比较马达的转矩，但马达1与比较马达之间不存在显著差异。在这种情况下，磁感应转子5形成为齿轮形状，这允许该转子5本身也用作转子毂。换句话说，所述k个齿形部5a由与转子毂的材料相同的材料一体地形成，这相对于离心力提供了坚固的结构并且使得磁感应转子5能够非常稳固地固定到第一旋转轴4。另外，马达1相对于发动机E1等的旋转振动具有高耐久性。与第一示例性实施方式中所描述的磁感应转子5相比，马达1由于对高速使用的高阻力而可能减小尺寸并减轻重量。

(第四示例性实施方式)

参照图15A和图15B，描述第四示例性实施方式。在本实施方式中，如图15A和图15B中所示，关于形成为第三示例性实施方式中所描述的齿轮形状的磁感应转子5，在周向相邻的两个齿形部5a之间设置有短路线圈16。

这里，在第一示例性实施方式中描述的马达1中，形成转子毂10的高强度铝材填充在周向相邻的两个部段9之间(见图1)。这能够减小所述两个部段9之间的磁漏。

与该情况一样，在本实施方式的马达1中，短路线圈16位于周向相邻的两个齿形部5a之间，如图15A和图15B中所示。这同样能够减小所述两个齿形部5a之间的动态磁漏，从而能够改善磁性调制作用。

(第五示例性实施方式)

参照图16A和图16B，描述第五示例性实施方式。在本实施方式中，关于形成为第三示例性实施方式中所描述的齿轮形状的磁感应转子5，在周向相邻的两个齿形部5a之间设置有铜板17，如图16A和图16B中所示。铜板17通过由非磁性材料制成的螺栓18固定到磁感应转子5。

与第四示例性实施方式的情况一样，第五示例性实施方式的构型同样能够减小两个齿形部5a之间的动态磁漏，从而能够改善磁性调制作用。另外，铜板17能够容易地安装到磁感应转子5，因为其能够通过螺栓18固定。

(改型)

在第一示例性实施方式中描述的磁感应转子5中，部段内凹部分9c没有填充铝材，即，在部段内凹部分9c中形成空间。然而，在该马达1中，部段内凹部分9c可以填充有铝材，与第二示例性实施方式的情况一样。在部段内凹部分9c中填充有铝材的情况下，在磁感应转子5的轴向端部表面中，两个铝材构造成不穿过部段9以及彼此磁性连接，其中，在所述两个铝材中，一个铝材形成转子毂10而另一个铝材为填充部段内凹部分9c所使用的铝材。

第一示例性实施方式中所描述的磁感应转子5通过压铸产品来构造，该压铸产品通过将16个部段9铸造到高强度铝材(例如，硬铝)中而一体地制造，但不是必须通过压模法来构造。例如，该磁感应转子5可以通过利用诸如不锈钢材料之类的连接构件来环状地连接k个部段9而构造(k为部段9的数目)。替代性地，磁感应转子5可以通过利用焊接或类似方式将所述k个部段9直接固定到由高强度非磁性不锈钢材料形成的第一旋转轴4来构造。

接下来，下文将描述第六示例性实施方式至第九示例性实施方式。

在这些实施方式中，如上所述的磁性调制马达应用于安装在诸如混合动力车辆之类的车辆中的电动变速器。

(第六示例性实施方式)

参照图17至图20、图21A、图21B、图22A、图22B、图23A、图23B、图24A和图24B，描述第六示例性实施方式。在本实施方式中，利用了上述磁性调制马达的电动变速器应用于混合动力车辆。

如图17中所示，根据本实施方式的电动变速器101包括：具有第一旋转轴102的第一旋转机器M11；具有第二旋转轴103的第二旋转机器M12；主要覆盖第一旋转机器M11的外周的前部框架104；以及主要覆盖第二旋转机器M12的外周的后部框架105。

第一旋转轴102由前部框架104通过也用作轴承的单向离合器106可旋转地支承。第一旋转轴102具有从前部框架104朝向轴向外侧(图17中的左侧)突出的轴向端部部分。如图20中所示，该轴向端部部分直接或间接地连接到发动机E11的曲柄轴(未图示)。

单向离合器106由例如众所周知的辊式离合器构成并且具有仅允许第一旋转轴102沿发动机E11的正旋转方向旋转并阻止其沿发动机E11的反向旋转方向旋转的功能。

第二旋转轴103以其轴中心与第一旋转轴102的轴中心重合的方式设置，并且由后部框架105通过两个轴承107可旋转地支承。该第二旋转轴103具有从后部框架105朝向轴向外侧(图17中的右侧)突出的轴向端部部分。如图20中所示，该轴向端部部分直接或间接地连接到传动轴108。该传动轴108通过用于将转向力(转矩)传递到驱动轮109的车轴100的差速器机构连接到末级减速器111。

在第一旋转轴102的前部框架104中，安装有旋转角传感器112。该旋转角传感器112由例如角分析仪构成，并且检测第一旋转轴102的旋转角位置。在后部框架105和第二旋转轴103中，安装有旋转角传感器113。该旋转角传感器113由例如角分析仪构成，并且检测第二旋转轴103的旋转角位置。

如图17中所示，第一旋转机器M11包括：(i)固定到前部框架104的电枢(下文中被称为“第一电枢114”)；(ii)通过间隙可旋转地设置在该第一电枢114的内周侧处的磁场元件(下文中被称为“第一磁场元件115”)；以及(iii)通过间隙可旋转地设置在该第一磁场元件115的内周侧处的磁性调制元件116。第一磁场元件115通过第一转子盘117连接到第一旋转轴102。

第一转子盘117由非磁性金属材料(例如，铝材)制成并且包括位于其径向中部处的圆筒形凸部部分117a。该圆筒形凸部部分117a通过例如锯齿形配合或键联接固定到第一旋转轴102的外周，然后与第一旋转轴102一起一体地旋转。

如图17中所示，第二旋转机器M12包括：(i)固定到后部框架105的电枢(下文中被称为“第二电枢118”)；以及(ii)通过间隙相对于该第二电枢118可旋转地设置的磁场元件(下文中被称为“第二磁场元件119”)。该第二磁场元件119通过第二转子盘120连接到第二旋转轴130。

与第一转子盘117的情况一样，第二转子盘120由非磁性金属材料(例如，铝)制成并且包括位于其径向中部处的圆筒形凸部部分120a。该圆筒形凸部部分120a通过例如锯齿形配合或键联接固定到第二旋转轴103的外周，然后与第二旋转轴103一起一体地旋转。

接下来，参照图18详细地描述第一旋转机器M11的构型。图18为第一旋转机器M11的局部横向截面图，其与第一旋转机器M11的轴中心方向垂直。在图18中，省去了示出横截面的阴影线。

第一旋转机器M11的构型基于如第一至第五示例性实施方式(例如，如图11中所示的第二示例性实施方式)中所描述的磁性调制马达。

(关于第一电枢114的描述)

第一电枢114包括环形电枢芯121和电枢绕组122(见图17和图20)。在电枢芯121中，以固定的节距周向地形成多个狭槽121s(在第六示例性实施方式中为72个狭槽)。电枢绕组122穿过狭槽121s围绕电枢芯121缠绕。

电枢芯121通过对狭槽121s通过冲压电磁钢板形成的多个环形芯片进行层压而构造。

电枢绕组122通过具有m＝6个极对的三相绕组的星形连接而构造，并且通过三相线束123连接到众所周知的逆变器124(见图17和图20)。

(关于第一磁场元件115的描述)

第一磁场元件115包括：形成具有n＝10极对的磁极的20个永磁体125(例如，钕磁体)；以及保持所述20个永磁体125的软磁材料126。

所述20个永磁体125以固定的间隔周向地设置并且被径向地磁化。每两个周向相邻的磁极(永磁体125)被以在极性上互不相同的方式磁化。

软磁材料126包括多个极间软磁材料126a以及环状软磁材料126b。极间软磁材料126a中的每个极间软磁材料均位于每两个周向相邻的永磁体125之间。环状软磁材料126b覆盖永磁体125的第一电枢侧表面，并且设置在第一磁场元件115的面向第一电枢114的所有周向表面中。

极间软磁材料126a和环状软磁材料126b通过对多个软磁材料片进行层压而构造，软磁材料片通过电磁钢板的冲压形成这样的形状。在本实施方式中，极间软磁材料126a和环状软磁材料126b一体地设置。但也可以分离地设置。

在极间软磁材料126a中的每个极间软磁材料中，在面向磁性调制元件116的内径侧处形成有内凹部分(凹部)126c。内凹部分126c具有为第一磁场元件115的内径面与外径面之间的宽度(即，径向方向上的尺寸)的大约2/3的深度并且形成锥形形状，在该锥形形状中，周向张开宽度从最深部分朝向第一磁场元件115的内径面逐渐变宽。

(关于磁性调制元件116的描述)

磁性调制元件116包括：形成磁通的路径的16个(m+n)部段磁极(部段)127；以及保持16个部段磁极127的转子毂128。如图17中所示，该磁性调制元件116由第二转子盘120支承，使得与第二转子盘120一体的圆筒形支承件120b的外周配装在敞开转子毂128的内周的圆孔128a中。因而，磁性调制元件116通过第二转子盘120连接到第二旋转轴103，然后与第二旋转轴103一起一体地旋转。

部段磁极127通过对多个部段部分进行层压而构造，所述部段部分通过冲压电磁钢板形成为近似V形(见图18中示出的形状)。

在下文中，部段磁极127的张开成V形的两个侧部被称为“两个部段臂部部分127a”。所述两个部段臂部部分127a的基部(根部)侧被称为“部段基部部分127b”。形成在所述两个部段臂部部分127a之间的凹部(内凹部分)被称为“部段内凹部分127c”。

所述16个部段磁极127以固定的间隔环状地设置在磁性调制元件116的周向方向上。在部段127的这种布置中，所述两个部段臂部部分127a径向向外地张开成V形，即，部段基部部分127b面向径向内侧。在本实施方式中，在部段基部部分127b的底部面中形成有燕尾形锚定部127d。在各个部段臂部部分127a的侧表面中，以朝向部段内凹部分127c突出的方式设置有一对锁定部127e。

转子毂128由为非磁性且良好导电的电导体的高强度铝材(例如，硬铝)制成，并且通过所述16个部段磁极127被一体地铸造的压模法来制造。因而，设置在部段基部部分127b中的锚定部127d被埋设在铝材中，然后部段磁极127中的每个部段磁极均紧紧地固定到转子毂128。另外，部段内凹部分127c填充有相同的铝材，该相同的铝材由从相应的部段臂部部分127a的侧表面突出的所述一对锁定部127e锁定。这防止了铝材与部段内凹部分127c分离。

由转子毂128保持的所述16个部段磁极127通过填充在周向相邻的两个部段磁极127之间的铝材而彼此磁性分离。所述16个部段磁极127中的每个均没有完全填充在铝材中。相应的部段臂部部分127a的顶面在转子毂128的外径面上露出，从而形成磁通的入口和出口(磁通入口和出口)。

接下来，参照图19详细地描述第二旋转机器M12的构型。图19为第二旋转机器M12的局部横向截面图，其与第二旋转机器M12的轴中心方向垂直。在图19中，省去了示出横截面的阴影线。

(关于第二电枢118的描述)

第二电枢118包括：(i)位于第二磁场元件119的外周的侧部处的外部电枢118A；以及(ii)位于第二磁场元件119的内周的侧部处的内部电枢118B。两个电枢118A和118B一体地形成。

外部电枢118A和内部电枢118B由电枢芯129和电枢绕组130构成(见图17)，其中，电枢芯129由：(i)外部电枢118A的外部电枢芯129a以及(ii)内部电枢118B的内部电枢芯129b制成。在电枢芯129中，多个外部狭槽129s1以及多个内部狭槽129s2(例如，在本实施方式中为96个外部狭槽和内部狭槽)以固定的节距周向地形成。电枢绕组130穿过外部狭槽129s1和内部狭槽129s2围绕电枢芯129缠绕。

电枢芯129通过对外部狭槽129s1和内部狭槽129s2通过电磁钢板的冲压形成的多个环形芯片进行层压而构造。如图17中所示，外部电枢芯129a和内部电枢芯129b以近似U形横截面的形式连接并且被一体地构造。

电枢绕组130由：(i)围绕外部电枢118A缠绕的外部电枢绕组130a以及(ii)围绕内部电枢118B缠绕的内部电枢绕组130b构成。外部电枢绕组130a和内部电枢绕组130b中的每个均由三相绕组的星形连接构造，所述三相绕组以预定的绕组节距以分布式绕组的形式缠绕，该预定的绕组节距满足以下条件：(i)每极每相的狭槽的数目为q＝2；以及(ii)磁极的数目为16(即，极对的数目为8)。

外部电枢绕组130a和内部电枢绕组130b在三相绕组的每相绕组处彼此串联连接，并且通过三相线束131连接到逆变器132(见图17和图20)。

外部电枢绕组130a和内部电枢绕组130b以它们的通过第二磁场元件119径向面向彼此的磁极在相同的周向位置中具有相同极性的方式产生绕组磁动势。

(关于第二磁场元件119的描述)

第二磁场元件119包括：(i)以固定的间隔周向设置的多个部段磁极133(在本实施方式中为16个部段磁极133)；以及(ii)位于周向相邻的两个部段磁极133之间的多个永磁体(下文中被称为“极间磁体134”)。在相应的部段磁极133的内表面和外表面中，磁场内凹部分如下所述地形成。

所述16个部段磁极133通过对由冲压电磁钢板形成的多个环形部段片进行层压而构造。例如，所述16个部段磁极133中的每个均通过由软磁材料制成的紧固销135沿层压方向彼此固定。

在所述16个部段磁极133中，周向相邻的两个部段磁极133由外部极间桥接件136和内部极间桥接件137环状地并邻接地连接。具体地，在周向相邻的两个部段磁极133中，最外径面和最内径面被环状地并邻接地连接。

在下文中，周向相邻的两个部段磁极中133中的一个被称为“第一部段磁极133a”，而另一个被称为“第二部段磁极133b”。在第一部段磁极133a和第二部段磁极133b中，它们的周向地面向彼此的相对面被称为“极间相对面138”。在外部极间桥接件136与内部极间桥接件137之间，形成有在第一部段磁极133a和第二部段磁极133b的极间相对面138之间敞开的极间空间。

极间磁体134被插入上述极间空间中，并且被沿由图19的箭头表示的周向方向磁化。具体地，周向相邻的第一部段磁极133a和第二部段磁极133b以它们的周向地面向彼此的磁极在极性上互不相同的方式被磁化。

极间磁体134形成为这样的形状：即，位于第二部段磁极133b的接触侧处的径向宽度小于位于第一部段磁极133a的接触侧处的径向宽度，即，所谓的箭头状形状。因此，在极间磁体134与外部极间桥接件136之间以及在极间磁体134与内部极间桥接件137之间，在相对于第二磁场元件119的旋转方向(由图19的箭头表示的逆时针方向)的后侧处形成有腔部139。

在各个部段磁极133的周向中部中，在它们的径向外周和径向内周处形成有外部磁场内凹部分和内部磁场内凹部分。

外部磁场内凹部分由：(i)形成在部段磁极133中的外部狭缝140以及(ii)插入在外部狭缝140中的永磁体(下文中被称为“外部磁极中心磁体141”)形成。外部狭缝140形成为靠近部段磁极133的最外径侧。外部狭缝140的外径侧由外部磁极中心桥接件142封闭。外部磁极中心磁体141被插入在外部狭缝140中，并且沿由图19中的箭头表示的径向方向被磁化。具体地，周向相邻的外部磁极中心磁体141以在极性上互不相同的方式被磁化。

内部磁场内凹部分由：(i)形成在部段磁极133中的内部狭缝143以及(ii)插入在内部狭缝143中的永磁体(下文中被称为“内部磁极中心磁体144”)形成。内部狭缝143以靠近部段磁极133的最内径侧的方式形成。内部狭缝143的内径侧由内部磁极中心桥接件145封闭。内部磁极中心磁体144被插入在内部狭缝143中，并且沿由图19的箭头表示的径向方向被磁化。具体地，周向相邻的内部磁极中心磁体144以在极性上互不相同的方式被磁化。外部磁极中心磁体141和内部磁极中心磁体144以它们的径向地面向彼此的磁极具有相同极性的方式被磁化。

接下来，参照图17，在下文中描述与电动变速器101的总体构型有关的特征。在以下说明中，轴向方向(图17中所示的左右方向)的左侧被称为“前侧”，而轴向方向的右侧被称为“后侧”。

在第一旋转机器M11和第二旋转机器M12中，第一旋转机器M11的磁性调制元件116和第二旋转机器M12的第二磁场元件119通过第二转子盘120机械地彼此联接。磁性调制元件116和第二磁场元件119构造成使得与第二旋转轴103一体地旋转。

第一旋转轴102和第二旋转轴103设置成使得轴向地彼此面向的第一旋转轴102和第二旋转轴103之间的相对的中心位置通过间隙移动到前侧。换句话说，第一旋转轴102与第二旋转轴103之间的相对的中心位置从第一旋转机器M11与第二旋转机器M12之间的轴向中间位置(下文中被称为“轴向中心位置”)朝向前侧移动。在图17的情况中，第二旋转轴102的前侧端部表面延伸超出轴向中心位置，然后一直到达第一旋转机器M11的内周侧。

因而，第二转子盘120能够允许配装在第二旋转轴103中的圆筒形凸部部分120a设置在第一旋转机器M11与第二旋转机器M12之间的位置(轴向中心位置)处。

另外，(i)第一旋转机器M11的第一磁场元件115以及(ii)通过第二转子盘120彼此连接的两个转子(磁性调制元件116和第二磁场元件119)通过位于这两个转子之间的大约轴向中间位置(轴向中心位置)处的轴承146被以可相对旋转的方式支承。具体地，第一磁场元件115设置有位于轴向后侧(图17的右侧)处的环形内部支承部147。第二转子盘120一体地设置有环形外部支承部148。内部支承部147和外部支承部148设置成轴向地包覆。上述轴承146位于内部支承部147和外部支承部148之间。通过该轴承146，第一旋转机器M11的第一磁场元件115和彼此连接的两个转子(磁性调制元件116和第二磁场元件119)被以可相对旋转的方式支承。

在本实施方式中，第一磁场元件115可以设置有外部支承部148，而第二转子盘120可以设置有内部支承部147。

相对于后部框架105支承第二旋转轴103的两个轴承107以预定距离间隔开。在下文中，所述两个轴承107中位于前侧(图17的左侧)处的那一个被称为“第一后部轴承107a”，而位于后侧(图17的右侧)处的另一个被称为“第二后部轴承107b”。第一后部轴承107a设置成靠近远离上述轴承146的内径侧处的轴向中心位置。具体地，第一后部轴承107a与配装有第二旋转轴的第二转子盘120的圆筒形凸部部分117a的后侧相邻地设置。

前部框架104和后部框架105通过它们的敞开部的轴向承插式接头结合。在前部框架104和后部框架105内，第一旋转机器M11和第二旋转机器M12被一体地容纳。在后部框架105外侧(反前侧)，确保了能够安装上述逆变器124和132的安装空间。

逆变器124安装在上述安装空间中，并且通过三相线束123连接到第一电枢114的电枢绕组122。逆变器132安装在上述安装空间中，并且通过三相线束131连接到第二电枢118的电枢绕组130。

前部框架104设置有线束保护装置104a，该线束保护装置104a保护被从前部框架104从外部抽出的三相线束123。后部框架105设置有线束保护装置105a，该线束保护装置105a保护被从后部框架105从外部抽出的三相线束131。

在后部框架105的末端(图17的右端)中，组装后盖149。后盖149覆盖安装在上述安装空间中的逆变器124和123的后侧端部表面，并且封闭该安装空间的敞开侧。

如图20中所示，逆变器124和132具有连接到为DC(直流)电源的车辆电池150的DC端子，并且在接收到来自传动系统集成ECU(电子控制单元)151的控制信号时被启动。

如图20中所示，传动系统集成ECU151接收信号，例如，(a)包括转向角信号、加速位置信号、制动信号、档位信号在内的车辆状态信号，(b)用于告知诸如发动机E11的起动或停机之类的发动机状态的发动机状态信号，以及(c)相应的旋转角传感器112和113的检测信号。然后，基于这些信息，ECU151控制相应的逆变器124和132的操作。

接下来，参照图21A、图21B、图22A、图22B、图23A、图23B、图24A和图24B，描述电动变速器101的操作。

a)发动机起动模式

在发动机起动模式中，发动机E11起动。该操作参照图21A和图21B来描述。

首先，连接到第一旋转轴102的第一磁场元件114是静止的，即，发动机E11停机。在该条件下，如图21A中所示，在第一电枢114的电枢绕组122中产生指向发动机E11的旋转方向的相反方向的旋转磁场。随后，第一旋转机器M11的磁性调制元件116试图沿相反的方向(与旋转磁场的方向相同的方向)旋转。此时，当逆变器132的操作被控制成使第二电枢118的电枢绕组130短路时，第二旋转机器M12的第二磁场元件119被制动。这限制了连接到该第二磁场元件119的磁性调制元件116的反向旋转(见图22A和图22B中示出的标记“×”)。除此以外，在第一旋转机器M11的第一磁场元件115中产生了指向如图22B的箭头示出的正旋转方向——即，发动机E11的旋转方向——的转矩，然后发动机E11起动。以此方式，第二旋转机器M12也帮助发动机E11起动。

b)发动机加速和车轴启动模式

在发动机加速和车轴启动模式中，发动机E11被加速以启动车轴侧，从而起动并加速车辆。该操作参照图22A和图22B来描述。

在该操作中，当增大发动机转速时，第一磁场元件115的旋转速率增大。随后，连接到位于车轴侧的第二旋转轴103的磁性调制元件116由于车辆惯性阻力等而接收到反作用力。因而，第一电枢114的旋转磁场指向反向旋转，如图22A中所示。在这种状态下，第一电枢114产生电力以提供其反作用力。然后，磁性调制元件116由于发电的反作用力和发动机E11的驱动力而接收到旋转转矩，并且增大旋转速率，如图22A中所示。另外，由第一旋转机器M11产生的AC电力传递到用于驱动第二旋转机器M12的逆变器132。因而，第二旋转机器M12接收从逆变器132供给的AC电力，并且电驱动第二磁场元件119。

以此方式，第二旋转轴103通过磁性调制元件116来接收发电反作用力和发动机驱动力，并且还通过利用由第一旋转机器M11产生的动力通过第二磁场元件119来接收电驱动力，以通过逆变器132来驱动第二旋转机器M12。第二旋转轴103由三种类型的转矩来驱动。在发动机加速和车轴启动模式中，第二旋转机器M12能够通过由第一旋转机器M11产生的动力使传动轴108的驱动力再生，如图22A中所示。这能够实现有效地执行转矩和速率转变的电动变速器的功能，该转变将发动机动力转变成传动轴108的驱动力，而无需使用车辆电池150的动力。

当发动机转速达到预定的高发动机转速时，磁性调制元件116不能通过发电反作用力来启动。在这种情况下，可以通过激励第一电枢114产生转矩(电驱动力)来增大磁性调制元件116的旋转，即第二旋转轴103的旋转。这消耗了来自电池150的电力并且产生了与EV(电动车辆)类似的车辆驱动方法。

c)EV驱动模式

在EV驱动模式中，发动机E11停机，并且车辆仅由马达驱动。该操作参照图23A和图23B来描述。

第一旋转机器M11通过在接收连接到位于车轴侧的第二旋转轴103的磁性调制元件116的旋转阻力的同时向第一电枢114供给电力来加速。然后，试图反向旋转的转矩作用在连接到第一旋转轴102的第一磁场元件115上。此时，如图23A和图23B中所示，单向离合器106防止第一磁场元件115反向旋转，然后在磁性调制元件116中产生其磁转矩反作用力。因而产生车轴驱动转矩。

以此方式，由于防止第一旋转轴102的反向旋转的单向离合器106的存在，第一旋转机器M11也能够与第二旋转机器M12一样良好地电运转，如图23B中所示。这能够使第一旋转机器M11的尺寸与第二旋转机器M12一样被减小。

d)车辆再生控制模式

在车辆再生控制模式中，行驶中的车辆被减速并且产生再生制动。该操作参照图24A和图24B来描述。

在该模式中，为了尽可能高效地用制动能为车辆电池150充电，停止逆变器124的运转并且断开第一电枢114的通电(如图24A和图24B的标记“×”所示)。然后，如图24B中所示，车轴的旋转导致了磁性调制元件116的旋转，但与第一磁性元件115的磁性连接中断，从而防止制动能被提供给旋转或发动机E11。因而，当再生制动起作用时，第一旋转机器M11能够用作动力切断离合器。因此，车辆电池150能够通过再生制动能被高效地充电，如图24B中所示。

(第六示例性实施方式的效果)

根据第六示例性实施方式的第一旋转机器M11，磁性调制元件116不是设置在第一电枢114与第一磁场元件115之间，并且能够设置在第一电枢114相对于第一磁场元件115的相对侧(在本实施方式中为第一旋转机器M11的最内径侧)。因而，穿过磁性调制元件116的磁通形成围绕形成为近似V形的部段磁极127作U形转弯的磁通流，而不与保持部段磁极127的转子毂128交链。这导致即使将所述16个部段磁极127铸造在高强度铝材中，也不会产生大的环形涡流。换句话说，所述16个部段磁极127能够通过高强度铝材来可靠地并容易地支承并固定。这使得可以改善磁性调制元件116的机械刚性，从而能够改善磁性调制元件116的振动阻力和离心力阻力。这使得磁性调制元件116能够被调节到高转速和高转矩规格。

在第一旋转机器M11的两个转子(第一磁场元件115和磁性调制元件116)以及作为第二旋转机器M12的转子的第二磁场元件119中，彼此连接的两个转子(磁性调制元件116和第二磁场元件119)以及第一磁场元件115通过轴承146被以可相对旋转的方式支承，轴承146插入在(i)位于第一磁场元件115的轴向后侧处的内部支承部147与(ii)设置在第二转子盘120中的外部支承部148之间。第二转子盘120从轴承146朝向内径侧延伸，并且以位于其径向中部处的圆筒形凸部部分117a配装在第二旋转轴103的外周中的方式固定。

第二旋转轴103由后部框架107通过以预定的轴向距离轴向间隔开的两个轴承107(第一后部轴承107a和第二后部轴承107b)可旋转地支承。具体地，第一后部轴承107a与配装有第二旋转轴103的第二转子盘120的圆筒形凸部部分117a的后侧相邻地定位。这能够改善磁性调制元件116和第二磁场元件119的刚性，从而能够提供耐久的结构。

旋转机器M11的第一磁场元件115具有：(i)通过第一转子盘117连接到第一旋转轴102的轴向前侧；以及(ii)由第二转子盘120通过上述轴承146支承的轴向后侧。因此，第一磁场元件115的两个轴向端都被支承。第一磁场元件115的这种结构被称为“两端支承结构”。该结构也能够提高第一磁场元件115的振动阻力。

因而，可以提高第一旋转机器M11和第二旋转机器M12一体地设置的电动变速器101的轴中心的精度，以及提高电动变速器101的耐久性，从而能够响应高速度。

另外，用于第六示例性实施方式的电动变速器101的第一旋转机器M11和第二旋转机器M12的本体由能够供给EV驱动模式所需的输出的条件来决定，其中在EV驱动模式中，发动机E11不运转并且车辆仅由车辆电池150驱动。在该EV驱动模式中，第二旋转机器M12产生电动转矩。此时，在第一旋转机器M11中，第一旋转轴102的反向旋转由单向离合器106限制并且第一电枢114被通电。这使得能够电驱动磁性调制元件116，其中，该磁性调制元件116通过没有连接到第一旋转轴102的转子——即，第二转子盘120——连接到第二磁场元件119。以此方式，能够与两个转子(第一旋转机器M11和第二旋转机器M12)合作产生必要的集成转矩。这使得可以减小第一旋转机器M11和第二旋转机器M12的尺寸，从而能够提供紧凑的电动变速器101。

在根据第六示例性实施方式的电动变速器101中，前部框架104和后部框架105通过它们的敞开部的轴向承插式接头而结合。在这些架104和105内，第一旋转机器M11和第二旋转机器M12被一体地容纳。与第一旋转机器M11和第二旋转机器M12被分开地容纳在单独的框架中的结构相比，该结构使得可以减小部件的数目以及缩短三相线束123和131。这能够进一步促进整个电动变速器的小型化。

在后部框架105中，确保了能够安装两个逆变器124和132的安装空间。因此，这些逆变器124和132不必设置在电动变速器101的外侧，而且，能够一体地安装在后部框架105中确保的安装空间中。在这些逆变器124和132位于电动变速器101的外侧的情况下，需要许多线束来连接第一旋转机器M11和第二旋转机器M12以及位于外侧的这些逆变器124和132。在本实施方式中，这许多个线束能够被缩短和减少。在这种情况下，仅需要DC(直流)线作为电源线束。因此，有望实现配线减少效果，并且没有必要为了从第一旋转机器M11和第二旋转机器M12中抽出线束而设计连接器的周围区域，从而能够有助于电动变速器101的尺寸减小和简化。

(第七示例性实施方式)

参照图25，描述第七示例性实施方式。在本实施方式中，为了省去不必要的说明，与第六示例性实施方式中的部件相同或类似的部件被提供相同的附图标记。

如图25中所示，在本实施方式的电动变速器101中，第一旋转机器M11的磁性调制元件116通过第一转子盘117联接到第一旋转轴102。第一磁场元件115和第二旋转机器M12的第二磁场元件119通过第二转子盘120机械地彼此联接。

第一磁场元件115通过轴承152以相对于前部框架104可旋转的方式支承在轴向前侧(图25的左侧)处。

根据基于磁性调制原理的磁极的数目的关系，第一磁场元件115的极对的数目小于磁性调制元件116的磁极127的数目。在第六示例性实施方式的情况下，第一磁场元件115的极对的数目为n＝10，而磁性调制元件116的磁极127的数目为16。

与第一磁场元件115联接到第一旋转轴102的第六示例性实施方式的情况相比，在本实施方式的情况下，第一磁场元件115的旋转速度大于发动机转速。因此，通过第二转子盘120彼此联接的第一磁场元件115和第二磁场元件119以大于发动机转速的速度旋转。这使得第二旋转机器M12能够被调节到高速度并且能够被减小尺寸。另外，由于存在传动轴108的旋转速度大于发动机E11的旋转速度的关系，能够在利用发动机动力的高速驱动期间减小发动机转速，从而导致燃料节省。

(改型)

在第六示例性实施方式和第七示例性实施方式中，第二旋转机器M12由：(i)第二电枢118位于第二磁场元件119的外周处的外部电枢118A以及(ii)位于第二磁场元件119的内周处的内部电枢118B构成。该结构为所谓的具有双面间隙(两个面间隙)的马达结构，该双面间隙在第二磁场元件119的内周和外周处各形成一个间隙。在上述示例性实施方式中，使用了该具有两个面间隙的马达结构。在上述实施方式的改型中，所谓的具有三面间隙(三个面间隙)的马达结构可以用于本公开。在该马达结构中，另一间隙进一步与第二电枢118形成在第二磁场元件119的轴向后侧处。

在另一改型中，具有单个面间隙(一个面间隙)的常用马达结构也可以用于本公开。在该马达结构中，在第二旋转机器M12的内侧能够形成多余空间。在这种情况下，轴承和角分析仪能够设置在该多余空间中。由于空间的这种有效使用，能够在很大程度上确保用于逆变器的安装空间。

在第六示例性实施方式的第二电枢118中，外部电枢118A和内部电枢118B被一体地构造。具体地，外部电枢118A的电枢芯129a和内部电枢118B的电枢芯129b以近似U形横截面的形式连接并且被一体地构造。替代性地，电枢芯129a和129b可以单独地设置。在这种情况下，以下特征与第六示例性实施方式的特征相同。围绕外部电枢118A缠绕的外部电枢绕组130a和围绕内部电枢118B缠绕的内部电枢绕组130b在三相绕组的每相绕组处串联地彼此连接。外部电枢绕组130a和内部电枢绕组130b以它们的径向地面向彼此的磁极在相同的周向位置中具有相同的极性的方式产生绕组磁动势。

在第六示例性实施方式中，磁性调制元件116由压铸产品构成，该压铸产品通过将16个部段磁极127铸造在高强度铝材中来一体地制造。然而，不是必须通过压模法来制造磁性调制元件116。例如，磁性调制元件116可以通过利用例如诸如不锈钢之类的非磁性机械结构构件的连接构件环状地连接所述16个部段磁极127而形成。

在第七示例性实施方式的构型中，磁性调制元件116可以通过：(i)利用高强度非磁性不锈钢形成第一旋转轴102；以及(ii)通过焊接或类似方式将所述16个部段磁极127直接固定到第一旋转轴102来构造。

(第八示例性实施方式)

参照图26至图31、图32A、图32B、图33A、图33B、图34A、图34B、图35A和图35B，描述第八示例性实施方式。在本实施方式中，使用了上述磁性调制马达的电动变速器应用于混合动力车辆。

如图26中所示，根据本实施方式的电动变速器201包括：具有第一旋转轴202的第一旋转机器M21；具有第二旋转轴203的第二旋转机器M22；主要覆盖第一旋转机器M21的外周的前部框架204；以及主要覆盖第二旋转机器M22的外周的后部框架205。

第一旋转轴202由前部框架204通过也用作第一轴承的单向离合器206可旋转地支承。第一旋转轴202具有从前部框架204朝向轴向外侧(图26中的左侧)突出的轴向端部部分。如图31中所示，该轴向端部部分直接或间接地连接到发动机E21的曲轴(未图示)。

单向离合器206由例如众所周知的辊式离合器构成并且具有允许第一旋转轴202仅沿发动机E21的正旋转方向旋转和阻止其沿发动机E21的反向旋转方向旋转的功能。

在第一旋转轴202中，安装有旋转角传感器207。该旋转角传感器207由例如角分析仪构成，并且检测第一旋转轴202的旋转角位置。

第二旋转轴203以其轴中心与第一旋转轴202的轴中心重合的方式设置，并且由后部框架205通过两个轴承(第二轴承)208可旋转地支承。该第二旋转轴203具有从后部框架205朝向轴向外侧(图26中的右侧)突出的轴向端部部分。如图31中所示，该轴向端部部分直接或间接地连接到传动轴209。该传动轴209通过用于将转动向力(转矩)传递到驱动轮210的车轴211的差速器机构而连接到末级减速器212。

如图26中所示，第一旋转机器M21包括：(i)固定到前部框架204的电枢(下文中被称为“第一电枢213”)；(ii)通过间隙可旋转地设置在该第一电枢213的内周侧处的磁场元件214；以及(iii)通过间隙可旋转地设置在该第一磁场元件214的内周侧处的磁性调制元件215。第一磁场元件214通过第一转子盘216连接到第一旋转轴202。

第一转子盘216由非磁性金属材料(例如，铝材)制成并且包括位于其径向中部处的圆筒形凸部部分216a。该圆筒形凸部部分216a通过例如锯齿形配合或键联接而固定到第一旋转轴202的外周，然后与第一旋转轴202一起一体地旋转。

如图26中所示，第二旋转机器M22由感应马达构成，该感应马达包括：(i)固定到后部框架205的电枢(下文中被称为“第二电枢217”)；以及(ii)通过间隙相对于该第二电枢217可旋转地设置的鼠笼形转子(下文中被称为“第二转子119”)。该第二转子119通过第二转子盘219连接到第二旋转轴203。

与第一转子盘216的情况一样，第二转子盘219由非磁性金属材料(例如，铝材)制成并且包括位于其径向中部处的圆筒形凸部部分219a。该圆筒形凸部部分219a通过例如锯齿形配合或键联接而固定到第二旋转轴203的外周，然后与第二旋转轴203一起一体地旋转。

接下来，参照图26至图28，详细地描述第一旋转机器M21的构型。图28为第一旋转机器M21的局部横向截面图，其与第一旋转机器M21的轴中心方向垂直。在图28中，省去了示出横截面的阴影线。

第一旋转机器M21的构型基于如第一至第五示例性实施方式(例如，如图11中所示的第二示例性实施方式)中所述的磁性调制马达。

(关于第一电枢的描述)

第一电枢213包括环形电枢芯220和具有m＝6个极对的电枢绕组220(见图28)。在电枢芯220中，以固定的节距周向地形成多个狭槽220a(在第八示例性实施方式中为72个狭槽)。电枢绕组220穿过狭槽220a围绕电枢芯220缠绕。

电枢芯220通过对通过冲压电磁钢板形成狭槽220a的多个环形芯片进行层压而构造。

如图27中所示，电枢绕组221通过每相彼此隔开120°地设置的三相绕组(下文中被称为“第一三相绕组X1、Y1、Z1”)的星形连接而构造。

(关于磁场元件214的描述)

如图27中所示，磁场元件214包括：形成具有n＝10个极对的磁极的20个永磁体222(例如，钕磁体)；以及保持所述20个永磁体222的软磁材料223。

所述20个永磁体222以固定的间隔周向地设置并且被径向地磁化。每两个周向相邻的磁极(永磁体222)被以在极性上互不相同的方式磁化。

软磁材料223包括多个极间软磁材料223a以及环状软磁材料223b。极间软磁材料223a中的每个极间软磁材料均位于每两个周向相邻的永磁体222之间。环状软磁材料223b覆盖永磁体222的第一电枢侧表面，并且完全围绕磁场元件214的面向第一电枢213的周向表面设置。

极间软磁材料223a和环状软磁材料223b通过对多个软磁材料片进行层压而构造，所述软磁材料片通过电磁钢板的冲压而形成为这样的形状。在本实施方式中，极间软磁材料223a和环状软磁材料223b一体地设置，但也可以分离地设置。

在极间软磁材料223a中的每个极间软磁材料中，在面向磁性调制元件215的内径侧处形成有内凹部分(凹部)223c。内凹部分223c具有为磁场元件214的内径面与外径面之间的宽度(即，径向尺寸)的大约2/3的深度并且形成为锥形形状，在该锥形形状中，周向张开宽度从最深部分朝向磁场元件214的内径面逐渐变宽。

(关于磁性调制元件215的描述)

磁性调制元件215包括：形成磁通的路径的16(m+n)个部段磁极(部段)224；以及保持16个部段磁极224的转子毂(金属构件)225。如图26中所示，该磁性调制元件215由第二转子盘219支承，使得与第二转子盘219一体的圆筒形支承件219b的外周配装在位于转子毂225的内周处的圆孔225a(见图28)中。因而，磁性调制元件215通过第二转子盘219连接到第二旋转轴203，然后与第二旋转轴203一起一体地旋转。

部段磁极224通过对通过冲压电磁钢板形成为近似V形(见图28中示出的形状)的多个部段部分进行层压而构造。

在下文中，部段磁极224的张开成V形的两个侧部被称为“两个部段臂部部分224a”。所述两个部段臂部部分224a的基部(根部)侧被称为“部段基部部分224b”。形成在所述两个部段臂部部分224a之间的凹部(内凹部分)被称为“部段内凹部分224c”。

所述16个部段磁极224以固定的间隔环状地设置在磁性调制元件215的周向方向上。在部段磁极224的这种布置中，所述两个部段臂部部分224a径向向外地张开成V形，即，部段基部部分224b面向径向内侧。在本实施方式中，在部段基部部分224b的底部面中形成有燕尾形锚定部224d。在各个部段臂部部分224a的侧表面中，以朝向部段内凹部分224c突出的方式设置有一对锁定部224e。

转子毂225由为非磁性且导电良好的电导体的高强度铝材(例如，硬铝)制成，并且通过所述16个部段磁极224被一体地铸造的压模法来制造。因而，设置在部段基部部分224b中的锚定部224d被埋设在铝材中，然后部段磁极224中的每个部段磁极均紧紧地固定到转子毂225。另外，部段内凹部分224c填充有相同的铝材，该相同的铝材由从相应的部段臂部部分224a的侧表面突出的所述一对锁定部224e锁定。这防止了铝材与部段内凹部分224c分离。

由转子毂225保持的所述16个部段磁极224通过填充在周向相邻的两个部段磁极224之间的铝材而彼此磁性分离。所述16个部段磁极224中的每个均没有完全填充在铝材中。因此，相应的部段臂部部分224a的顶面在转子毂225的外径面上露出，从而形成磁通的入口和出口(磁通入口和出口)。

接下来，参照图26、图27、图29和图30，详细地描述第二旋转机器M22的构型。图29为第二旋转机器M22的局部横向截面图，其与第二旋转机器M22的轴中心方向垂直。在图29中，省去了示出横截面的阴影线。

(关于第二电枢217的描述)

如图29中所示，第二电枢217包括外部电枢芯226、内部电枢芯227以及电枢绕组228(见图26)。外部电枢芯226位于第二转子218的外周的侧部处。内部电枢芯227位于第二转子218的内周的侧部处。电枢绕组228穿过以固定的节距周向地形成在外部电枢芯226和内部电枢芯227中的多个外部狭槽226a和内部狭槽227a(例如，在本实施方式中为96个外部狭槽和内部狭槽)而缠绕外部电枢芯226和内部电枢芯227。外部狭槽226a的数目与内部狭槽227a的数目相同(在本实施方式中，在外部电枢芯226中形成96个外部狭槽226a，并且在内部电枢芯227中形成96个内部狭槽227a)。

外部电枢芯226和内部电枢芯227通过对多个环形芯片进行层压而构造，在环形芯片中，通过电磁钢板的冲压形成外部狭槽226a和内部狭槽226b。外部电枢芯226a和内部电枢芯227a在轴向后侧(图26的右侧)处机械地彼此连接。

如图27中所示，电枢绕组228包括每相彼此隔开120°地设置的三相绕组(下文中被称为“第二三相绕组X2、Y2、Z2”)。第二三相绕组X2、Y2、Z2以具有预定的绕组节距的分布式绕组的形式围绕外部电枢芯226和内部电枢芯227缠绕，该预定的绕组节距满足以下条件：(i)每极每相的狭槽数目为q＝2；以及(ii)磁极的数目为16(即，极对的数目为8)。

第二三相绕组X2、Y2、Z2以它们的相序为逆相序的方式连接到构成第一电枢213的电枢绕组221的第一三相绕组X1、Y1、Z1。

这里，(i)第一三相绕组X1、Y1、Z1与第二三相绕组X2、Y2、Z2彼此连接处的三相接点被称为“三相接点x0、y0、z0”，(ii)与第一三相绕组X1、Y1、Z1的三相接点x0、y0、z0相对的三相端子被称为“第一三相端子”，以及(iii)与第二三相绕组X2、Y2、Z2的三相接点x0、y0、z0相对的三相端子被称为“第二三相端子”。三相接点x0、y0、z0通过三相线束229连接到逆变器230。该逆变器230具有连接到作为DC(直流)电源的车辆电池231的DC端子230a、230b。

第一三相绕组X1、Y1、Z1以第一三相端子形成其中性点O的星形连接形式连接。在第二三相绕组X2、Y2、Z2中，第二三相端子通过三相线束232连接到众所周知的三相全波整流器(下文中被称为“整流器233”)。

整流器233具有连接至设置有半导体开关235(例如，晶体管)的短路234的正端子233a和负端子233b。

如图31中所示，逆变器230的操作以及半导体开关235的开/关(关闭/打开)操作由安装在车辆中的传动系统集成ECU(电子控制单元)236来控制。

ECU 236接收信息，例如，(a)包括转向角信号、加速位置信号、制动信号、档位信号在内的车辆状态信号，(b)用于告知诸如发动机E21的起动或停机之类的发动机状态的发动机状态信号，以及(c)相应的旋转角传感器207的检测信号。然后，基于这些信息，ECU 236控制逆变器230的操作以及半导体开关235的开/关(关闭/打开)操作。

(关于第二转子218的描述)

第二转子218由环形转子芯237和组装在该转子芯237中的鼠笼式导体构成。

如图29中所示，转子芯237通过对由电磁钢板的冲压形成的环形芯片进行层压而构造。在转子芯237中，外部狭槽237a和内部狭槽237b以固定的节距周向地形成在转子芯237的径向外周和径向内周处。外部狭槽237a的数目与内部狭槽237b的数目相同。

如图30中所示，鼠笼式导体由多个转子条238以及端部环239构成。转子条238插入在形成于转子芯237中的外部狭槽237a和内部狭槽237b中。端部环239使相应的转子条238的两个端部短路。转子条238和端环239以由为导电材料的铝材构造的方式通过例如铝压模法来制造。

接下来，参照图26，在下文中描述与电动变速器201的总体构型有关的特征。在以下说明中，轴向方向(图26中所示的左右方向)的左侧被称为“前侧”，而轴向方向的右侧被称为“后侧”。

在第一旋转机器M21和第二旋转机器M22中，第一旋转机器M21的磁性调制元件215和第二旋转机器M22的第二转子218通过第二转子盘210机械地彼此联接。磁性调制元件215和第二转子218构造成与第二旋转轴203一体地旋转。

第一旋转轴202和第二旋转轴203设置成使得通过间隙轴向地面向彼此的两个旋转轴202与203之间的相对的中心位置移动到前侧。换句话说，第一旋转轴202与第二旋转轴203之间的相对的中心位置从第一旋转机器M21与第二旋转机器M22之间的轴向中间位置(下文中被称为“轴向中心位置”)朝向前侧移动。在图26的情况中，第二旋转轴202的前侧端部表面延伸超出周向中心位置，然后一直到达第一旋转机器M21的内周侧。

因而，第二转子盘219能够允许配装在第二旋转轴203中的圆筒形凸部部分219a设置在第一旋转机器M21与第二旋转机器M22之间的位置(轴向中心位置)处。

另外，(i)第一旋转机器M21的磁场元件214以及(ii)通过第二转子盘219彼此连接的两个转子(磁性调制元件215和第二转子218)通过位于这两个转子之间的大致轴向中间位置(轴向中心位置)处的轴承240被以可相对旋转的方式支承。具体地，磁场元件214设置有位于磁场元件214的后侧端部表面上的外部支承部241。第二转子盘219设置有径向地面向外部支承部241的内部支承部242。磁场元件214以及两个转子(磁性调制元件215和第二转子218)通过位于外部支承部241与内部支承部242之间的轴承240被以可相对旋转的方式支承。

在本实施方式中，内部支承部242可以位于磁场元件214的后侧端部表面上，并且外部支承部242可以位于第二转子盘219中。

相对于后部框架205支承第二旋转轴203的两个轴承208以预定距离间隔开。在下文中，所述两个轴承208中的位于前侧(图26的左侧)的那一个被称为“第一后部轴承208a”，而位于后侧(图26的右侧)的另一个被称为“第二后部轴承208b”。第一后部轴承208a靠近轴向中心位置设置。具体地，第一后部轴承208a靠近第二转子盘219的圆筒形凸部部分219a的后侧设置。

前部框架204和后部框架205通过它们的敞开部的轴向承插式接头结合。在前部框架204和后部框架205内，第一旋转机器M21和第二旋转机器M22被一体地容纳。

后部框架205在后侧端部表面的径向内周侧一体地设置有圆筒形框架243。在该圆筒形框架243中，圆筒形轴承部被轴向延长。圆筒形轴承部支承第二后部轴承208b的外周。在圆筒形框架243的径向外侧，确保了能够安装上述逆变器230和整流器233的安装空间。

在后部框架205的外侧(图26的右端)，组装后盖244。后盖244覆盖安装在上述安装空间中的逆变器230和整流器233。

前部框架204和后部框架205一体地设置有线束保护装置204a和205a，所述线束保护装置204a和205a保护(i)连接到逆变器230的三相线束229以及(ii)连接到整流器233的三相线束232。

接下来，参照图32A、图32B、图33A、图33B、图34A、图34B、图35A和图35B，描述电动变速器201的操作。图32A、图33A、图34A和图35A示出了用于说明与混合动力车辆所需的若干个驱动模式对应的操作的图，并且图32B、图33B、图34B和图35B示出了第一旋转机器M21的运动图。这些运动图中的每个运动图均表示(i)作为第一旋转机器M21的两个转子的磁场元件214和磁性调制元件215与(ii)由第一电枢213的电枢绕组221产生的旋转磁场的机械角速率之间的关系。

在下文中，发动机E21的正旋转方向被称为“正方向”，而发动机E21的正旋转方向的相反方向被称为“反方向”。

a)发动机起动模式

在发动机起动模式中，发动机E21起动。参照图32A和图32B来描述该操作。

首先，连接到第一旋转轴202的磁场元件214是静止的，即，发动机E21停机。在该条件下，逆变器230的操作由ECU 236控制成在第一电枢213的电枢绕组221(第一三相绕组X1、Y1、Z1)中产生指向发动机E21的旋转方向的相反方向的旋转磁场，如图32B的左指箭头所示。然后，磁性调制元件215试图沿该相反方向(与由第一电枢213产生的旋转磁场的方向相同的方向)旋转，如图32A的箭头所示。

另一方面，在第一电枢213的电枢绕组221和第二电枢217的电枢绕组228中，第一三相绕组X1、Y1、Z1与第二三相绕组X2、Y2、Z2以它们的相序为逆相序的方式彼此连接。然后，当插入在整流器233的正端子233a与负端子233b之间的半导体开关235接通时，如图32A中所示，由电枢绕组228(第二三相绕组X2、Y2、Z2)产生的旋转磁场沿正方向(与图32A的箭头所指的方向对应)旋转。

以此方式，如图32B的右指箭头所示，第二转子218试图旋转以通过滑差跟随由电枢绕组228产生的旋转磁场。这导致了限制连接到该第二转子218的磁性调制元件215的反向旋转的作用。作为其反作用，在磁场元件214中产生了正方向的转矩。因而，如图32A中所示，连接到第一旋转轴202的发动机E21的曲轴沿正方向(与由图32A的箭头所指的方向对应)旋转，从而起动发动机E21。在该发动机起动模式中，第一旋转机器M22也辅助了发动机21的起动。

b)发动机加速和车轴启动模式

在发动机加速和车轴启动模式中，发动机E21被加速以启动车轴侧，从而起动并加速车辆。该操作参照图33A和图33B来描述。

在该操作中，当增大发动机转速时，磁场元件214的旋转速率增大。随后，连接到位于车轴侧的第二旋转轴203的磁性调制元件215由于车辆惯性阻力等而接收到反作用力，如图33B的左指箭头中所示。因而，第一电枢213的旋转磁场指向反向旋转。在这种状态下，第一电枢213产生电力以提供其反作用力。然后，磁性调制元件215由于发电的反作用力和发动机E21的驱动力而接收到旋转转矩，并且增大旋转速率，如图33B的右指箭头中所示。

如下执行第一电枢213的发电。

如图33A中所示，在逆变器230被关闭的条件下，插入在整流器233的正端子233a与负端子233b之间的半导体开关235接通。然后，当在第一三相绕组X1、Y1、Z1中产生电压时，电流在第二三相绕组X2、Y2、Z2中流动，其中第二三相绕组X2、Y2、Z2以它们的相序为逆相序的方式连接到第一三相绕组X1、Y1、Z1，从而沿正方向(与图33A的箭头所指的方向对应)激励第二三相绕组X2、Y2、Z2。

当发动机转速达到预定的发动机转速时，第二转子218克服行驶阻力以提供旋转驱动力，并且开始通过相对于由第二三相绕组X2、Y2、Z2产生的旋转磁场的速率的滑差来旋转。此时，如图33A中所示，磁性调制元件215由于由磁场元件214从第一电枢213接收到的反方向的发电的反作用力而接收到沿正方向(与图33A的箭头所指的方向对应)的旋转转矩。然后，磁性调制元件215促进了第二旋转轴203以及第二转子218的旋转。

c)EV驱动模式

在EV驱动模式中，发动机E21停机，并且车辆仅由马达驱动。该操作参照图34A和图34B来描述。

第一旋转机器M21通过在接收连接到第二旋转轴203的磁性调制元件215的旋转阻力的同时向第一电枢213供给电力来加速。然后，试图反向旋转的转矩作用在连接到第一旋转轴202的磁场元件214上。此时，如图34B的右指三角形标记中所示，单向离合器206防止磁场元件214反向旋转，然后，其磁转矩反作用力作用在磁性调制元件215上。因此，产生了使连接到车轴侧的第二旋转轴203沿正方向(与图34B的箭头所示的方向对应)旋转的驱动转矩。以此方式，由于防止第一旋转轴202的反向旋转的单向离合器206的存在，第一旋转机器M21也能够与第二旋转机器M22一样良好地电运转。这能够使第一旋转机器M21的尺寸与第二旋转机器M22一样被减小。

在该EV驱动模式中，半导体开关235被关掉，使得第二三相绕组X2、Y2、Z2不运行，并且车辆仅由第一旋转机器M21驱动。

d)车辆再生控制模式

在车辆再生控制模式中，行驶中的车辆被减速并且产生再生制动。该操作参照图35A和图35B来描述。

在该模式中，为了尽可能高效地用制动能为车辆电池231充电，必须停止第一旋转机器M21的磁场元件214的旋转。对于这种措施，存在两种方法。

如图35A中所示，第一种方法是这样的方法：通过利用再生制动在第二三相绕组X2、Y2、Z2处产生电力，同时相对于第一电枢213控制逆变器230的输出频率，使得磁场元件214的旋转为零。此时，如果半导体开关235接通，则在第二三相绕组X2、Y2、Z2中会产生反方向的旋转磁场。因此，半导体开关235被关断，以使第二旋转机器M22无效。

第二种方法是这样的方法：(i)控制逆变器230，使得：(a)由第一三相绕组X1、Y1、Z1产生的旋转磁场位于相对于第一旋转机器M21的反方向上；以及(b)由第二三相绕组X2、Y2、Z2产生的旋转磁场位于相对于第二旋转机器M22的反方向上；以及(ii)通过利用再生制动在第二旋转机器M22处产生电力。在这种情况下，在第一电枢213中产生反方向上的旋转磁场。因此，通过选择相位角以使没有转矩作用在磁场元件214和磁性调制元件215上来执行相位控制。这使得磁场元件214能够自由地旋转，从而防止制动能由于发动机制动或类似情况而损失掉。因而，在再生制动期间，第一旋转机器M21能够用作动力切断离合器。因此，车辆电池231能够通过制动能来高效地充电。

(第八示例性实施方式的效果)

根据第八示例性实施方式，(i)第一三相绕组X1、Y1、Z1围绕第一旋转机器M21的转子芯220缠绕，(ii)第二三相绕组X2、Y2、Z2围绕第二旋转机器M22的外部转子芯226和内部转子芯227缠绕，以及(iii)第一三相绕组X1、Y1、Z1与第二三相绕组X2、Y2、Z2以它们的相序为逆相序的方式彼此连接。然后，例如，发动机E21以高速旋转并且车轴以低速旋转，即，第一旋转机器M21产生电力，同时第一三相绕组X1、Y1、Z1产生发动机E21的旋转方向的反方向的旋转磁场。通过由于该所产生的电力而产生的电流，在第二旋转机器M22的第二三相绕组X2、Y2、Z2中产生正方向的旋转磁场。该旋转磁场导致在为鼠笼式转子的第二旋转机器M22的第二转子218中产生的磁场。因而，第二转子218通过滑差沿正方向旋转。

因此，第二旋转机器M22能够在不需要专用逆变器的情况下通过利用第一旋转机器M21的所产生的电力来电驱动，这能够对应于混合动力车辆所需的若干种驱动模式，即使第八示例性实施方式中所描述的一个逆变器230是可用的，亦是如此。

根据第八示例性实施方式的第一旋转机器M21，磁性调制元件215不是设置在第一电枢213与磁场元件214之间，而是能够设置在第一电枢213的相对于磁场元件214的相对侧(在本实施方式中为第一旋转机器M21的最内径侧)处。因而，穿过磁性调制元件215的磁通形成围绕形成为近似V形的部段磁极224作U形转弯的磁通流，而不与保持部段磁极224的转子毂225交链。这导致即使将所述16个部段磁极224铸造在高强度铝材中也不会产生大的环形涡流。换句话说，所述16个部段磁极224能够通过高强度铝材来可靠地并容易地支承并固定。这使得可以改善磁性调制元件215的机械刚性，从而能够提高磁性调制元件215的振动阻力和离心力阻力。这使得磁性调制元件215能够被调节成高转速和高转矩规格。

在第一旋转机器M21的所述两个转子(磁场元件214和磁性调制元件215)以及第二旋转机器M22的第二转子218中，彼此连接的两个转子(磁性调制元件215和第二转子218)以及第一旋转机器M21的磁场元件214通过轴承240被以可相对旋转的方式支承，轴承240插入在(i)位于磁场元件214的轴向后侧的外部支承部241；与(ii)设置在第二转子盘219中的内部支承部242之间。在第二转子盘219中，圆筒形凸部部分219a设置在从内部支承部242朝向内径侧延伸的径向中部处，其中内部支承部242与外部支承部241支承轴承240。第二转子盘219通过将圆筒形凸部部分219a配装在第二旋转轴203的外周中来固定。

第二旋转轴203由后部框架205通过以预定的轴向距离轴向间隔开的两个轴承208(第一后部轴承208a和第二后部轴承208b)可旋转地支承。具体地，第一后部轴承208a与配装有第二旋转轴203的第二转子盘210的圆筒形凸部部分219a的后侧相邻地设置。这能够改善磁性调制元件215和第二转子218的刚性，从而能够提供耐久的结构。

旋转机器M21的磁场元件214具有：(i)通过第一转子盘216连接到第一旋转轴202的轴向前侧；以及(ii)由第二转子盘219通过上述轴承240支承的轴向后部。因此，磁场元件214的两个轴向端都被支承。磁场元件214的这种结构被称为“两端支承结构”。该结构也能够提高磁场元件214的振动阻力。

因而，可以提高第一旋转机器M21和第二旋转机器M22一体地设置的电动变速器201的轴中心的精度并且提高电动变速器201的耐久性，从而能够高速地使用。

另外，用于第八示例性实施方式的电动变速器201的第一旋转机器M21和第二旋转机器M22的本体由能够供给EV驱动模式所需的输出的条件来决定，在EV驱动模式中，发动机E21不运转并且车辆仅由车辆电池231驱动。在该EV驱动模式中，第二旋转机器M22产生电动转矩。此时，在第一旋转机器M21中，第一旋转轴202的反向旋转由单向离合器206限制并且第一电枢213被通电。这使得能够电驱动磁性调制元件215，其中，该磁性调制元件215通过没有连接到第一旋转轴202的转子——即，第二转子盘219——连接到第二转子218。以此方式，能够与两个转子(第一旋转机器M21和第二旋转机器M22)合作产生必要的集成转矩。这使得可以减小第一旋转机器M21和第二旋转机器M22的尺寸，从而能够提供紧凑的电动变速器201。

在根据第八示例性实施方式的电动变速器201中，前部框架204和后部框架205通过它们的敞开部的轴向承插式接头而结合。在这些框架204和205内，第一旋转机器M21和第二旋转机器M22被一体地容纳。与第一旋转机器M21和第二旋转机器M22被分开地容纳在单独的框架中的结构相比，该结构使得可以减小部件的数目以及缩短三相线束229和232。这能够进一步促进整个电动变速器的小型化。

在后部框架205的外侧，确保了能够安装逆变器230和整流器233的安装空间。因此，逆变器230和整流器233不是必须设置在电动变速器201的外侧，然后，能够一体地安装在后部框架205的外侧确保的安装空间中。在逆变器230和整流器233位于电动变速器201的外侧的情况下，需要三相线束229和232来连接第一旋转机器M21和第二旋转机器M22以及位于外侧的逆变器230和整流器233。在本实施方式中，三相线束229和232能够被缩短和减少。在这种情况下，仅需要DC(直流)线作为电源线束。因此，有望实现配线减少效果，并且没有必要为了从第一旋转机器M21和第二旋转机器M22抽出三相线束229和232而设计连接器的周围区域，从而能够有助于电动变速器201的尺寸减小和简化。

(第九示例性实施方式)

参照图36，描述第九示例性实施方式。在本实施方式中，为了省去不必要的说明，与第八示例性实施方式中的部件相同或类似的部件被提供相同的附图标记。以下说明集中在与第八示例性实施方式的不同之处。

如图36中所示，在本实施方式的电动变速器201中，第一旋转机器M21的磁性调制元件215通过第一转子盘216联接到第一旋转轴202。磁场元件214与第二旋转机器M22的第二转子218通过第二转子盘219机械地彼此联接。磁场元件214通过轴承(第四轴承)245以相对于前部框架204可旋转的方式支承在轴向前侧(图36的左侧)。

第二转子218为鼠笼式转子。第一电枢213的第一三相绕组X1、Y1、Z1与第二电枢217的第二三相绕组X2、Y2、Z2以它们的相序为逆相序的方式彼此连接。该构型与第八示例性实施方式的构型相同。

根据基于磁性调制原理的磁极的数目的关系，磁场元件214的极对的数目小于磁性调制元件215的磁极224的数目。在第八示例性实施方式的情况下，磁场元件214的极对的数目为n＝10，而磁性调制元件215的磁极224的数目为16。

与磁场元件214联接到第一旋转轴202的第八示例性实施方式相比，在本实施方式的情况下，磁场元件214的旋转速度大于发动机转速。因此，通过第二转子盘219彼此联接的两个转子(磁场元件214和第二转子218)以大于发动机转速的速度旋转。这使得第二旋转机器M22能够被调节成高速度并且能够被减小尺寸。另外，由于存在传动轴209的旋转速度大于发动机E21的旋转速度的关系，能够在利用发动机动力的高速驱动期间减小发动机转速，从而导致燃料节省。

在第八示例性实施方式和第九示例性实施方式的第二旋转机器M22中，第二电枢217的电枢芯由：(i)位于第二转子元件218的外周处的外部电枢芯226；以及(ii)位于第二转子元件218的内周处的内部电枢芯227构成。该结构为所谓的具有双面间隙(两个面间隙)的马达结构，该双面间隙在第二转子元件218的内周和外周处各形成一个间隙。在上述示例性实施方式中，使用了该具有两个面间隙的马达结构。在上述实施方式的改型中，所谓的具有三面间隙(三个面间隙)的马达结构可以用于本公开。在该马达结构中，另一间隙进一步与第二电枢217形成在第二转子218的轴向后侧处。

在另一改型中，具有单个面间隙(一个面间隙)的常用马达结构也可以用于本公开。在该马达结构中，在第二旋转机器M22的内侧能够形成多余空间。在这种情况下，轴承208等能够设置在该多余空间中。由于空间的这种有效使用，能够确保用于逆变器203和整流器233的安装空间。

(改型)

在第八示例性实施方式的第二电枢218中，外部电枢芯226和内部电枢芯227以近似U形横截面的形式连接并且被一体地构造。替代性地，外部电枢芯226和内部电枢芯227可以在不彼此连接的情况下分开地设置。

在第八示例性实施方式中，磁性调制元件215通过压铸产品来构造，该压铸产品通过将16个部段磁极127铸造在高强度铝材中而一体地制造。然而，不是必须通过压模法来制造磁性调制元件215。例如，磁性调制元件215可以通过利用例如诸如不锈钢之类的非磁性机械结构构件的连接构件环状地连接所述16个部段磁极224而形成。

在第九示例性实施方式的构型中，磁性调制元件215可以通过：(i)利用高强度非磁性不锈钢形成第一旋转轴202；以及(ii)通过焊接或类似方式将所述16个部段磁极224直接固定到第一旋转轴202来构造。

本发明可以在不背离本发明的精神的情况下以一些其他形式来实施。因此，到目前为止所描述的示例性实施方式和改型意在仅为说明性的而非限制性的，因为本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由说明书限定。因此，落在权利要求的界限或者这种界限的等同替代内的所有变化都意在被权利要求涵盖。

Claims (20)

1.一种磁性调制马达，包括：

电枢，所述电枢设置有具有m个极对的多相绕组，m为等于或大于1的整数；

包括k个磁路的磁感应转子，k为等于或大于1的整数；以及

磁体转子，在所述磁体转子中，形成具有n个极对的极性区域的2n个永磁体被分开地并环状地布置，n为m与k的和或差，

其中：

所述电枢、所述磁体转子以及所述磁感应转子按照该次序从所述磁性调制马达的径向外侧向径向内侧布置；

在所述磁感应转子中，

所述磁路中的每个磁路均具有两个端部，所述两个端部中的每个端部均朝向位于所述磁感应转子的外径面处的磁通入口和磁通出口突出，所述磁路中的每个磁路均形成所述磁通入口与所述磁通出口之间的磁通路径；并且

所述磁体转子包括磁通穿透区域，所述磁通穿透区域被每两个周向相邻的永磁体之间的磁通磁性地穿透。

2.根据权利要求1所述的磁性调制马达，其中：

所述磁体转子包括：

环状软磁材料，所述环状软磁材料以覆盖所述2n个永磁体的径向外表面的方式围绕所述磁体转子的外周设置；以及

多个极间软磁材料，所述多个极间软磁材料布置在所述环状软磁材料的径向内侧处并且位于每两个周向相邻的永磁体之间，所述极间软磁材料形成所述磁通穿透区域。

3.根据权利要求2所述的磁性调制马达，其中：

所述磁通入口和所述磁通出口通过满足由以下公式(1)限定的关系来构造：

W1≤W2    …(1)

其中，W1表示所述磁通入口和所述磁通出口的周向宽度，并且W2表示每两个周向相邻的永磁体之间沿着所述磁体转子的内径表面的周向距离。

4.根据权利要求3所述的磁性调制马达，其中：

在所述磁路中的每个磁路中，在所述磁通入口与所述磁通出口之间形成有内凹部分，所述内凹部分从所述磁感应转子的外径表面朝向内径方向形成为中空的；

所述磁路中的每个磁路均通过满足由以下公式限定的关系来构造：

D≥W2    …(2)

其中，D表示从所述内凹部分的外径表面至底部表面的深度，并且W2表示每两个周向相邻的永磁体之间沿着所述磁体转子的内径表面的周向距离。

5.根据权利要求4所述的磁性调制马达，其中：

在所述磁感应转子中，

所述磁路中的每个磁路均通过由软磁材料制成的k个部段来构造，并且

所述k个部段彼此磁性分离，并且以固定的间隔周向地设置。

6.根据权利要求5所述的磁性调制马达，其中：

在所述磁感应转子中，

所述k个部段由铝材一体地固定；并且

所述铝材布置在每两个周向相邻的部段之间。

7.根据权利要求6所述的磁性调制马达，其中：

由固定所述k个部段的所述铝材来构造将所述磁感应转子固定到旋转轴的转子毂(10)。

8.根据权利要求4所述的磁性调制马达，其中：

所述磁感应转子包括径向向外突出的k个齿形部，

所述k个齿形部由以固定间隔周向设置的齿轮形软磁材料形成，并且所述k个齿形部具有通过间隙面向所述磁体转子并形成磁通的入口和出口的顶端表面。

9.一种电动变速器，包括：

第一旋转机器，所述第一旋转机器包括由装置框架通过第一轴承以可旋转的方式支承的第一旋转轴；以及

第二旋转机器，所述第二旋转机器包括由所述装置框架通过第二轴承支承的第二旋转轴(103)，

其中：

所述第一旋转机器包括：

固定到所述装置框架的第一电枢，

所述第一电枢具有三相绕组，所述三相绕组带有m个极对，m为等于或大于1的整数；

包括多个永磁体的第一磁场元件，

所述永磁体通过间隙以可旋转的方式相对于所述第一电枢周向地设置，

所述永磁体形成具有n个极对的多个磁极，n为等于或大于1的整数，

每两个周向相邻的永磁体被磁化成在极性上互不相同，并且

围绕面向所述第一电枢的相对表面的外周设置有软磁材料，以覆盖所述永磁体的电枢侧表面以及每两个周向相邻的永磁体之间的空间；以及

包括m+n个磁路的磁性调制元件，

所述m+n个磁路通过间隙以可旋转的方式相对于所述第一磁场元件设置，

所述m+n个磁路形成磁通的路径，并且

所述m+n个磁路被彼此磁性分离；

所述第一磁场元件位于所述第一电枢与所述磁性调制元件之间；

所述第一磁场元件和所述磁性调制元件构成两个转子，所述两个转子中的一个联接到所述第一旋转轴并且构造成与所述第一旋转轴一体地旋转；

所述第二旋转机器包括：

固定到所述装置框架的第二电枢，

所述第二电枢具有三相绕组；

通过间隙以可旋转的方式相对于所述第二电枢设置的第二磁场元件，

所述第二磁场元件周向地形成多个磁极，并且

所述两个周向相邻的磁极在极性上互不相同；

所述第二磁场元件通过连接构件连接到所述第二旋转轴，并且构造成与所述第二旋转轴一体地旋转；

在所述第一旋转机器和所述第二旋转机器中，所述第二磁场元件与所述第一磁场元件和所述磁性调制元件中的另一个通过所述连接构件机械地彼此连接。

10.根据权利要求9所述的电动变速器，其中：

所述m+n个磁路通过由非磁性金属材料机械地保持的m+n个部段磁极构成。

11.根据权利要求10所述的电动变速器，其中：

所述装置框架包括前部框架和后部框架，所述前部框架通过所述第一轴承支承所述第一旋转轴，所述后部框架通过所述第二轴承支承所述第二旋转轴；并且

所述第一旋转机器和所述第二旋转机器一体地容纳在由所述前部框架与所述后部框架的轴向组合形成的所述装置框架的内部空间中。

12.根据权利要求11所述的电动变速器，其中：

在所述第一旋转机器中，所述第一电枢位于所述第一磁场元件的径向外侧，所述磁性调制元件位于所述第一磁场元件的径向内侧，并且所述磁性调制元件通过所述连接构件机械地连接到所述第二磁场元件；

所述第一磁场元件在一个轴向端部处连接到所述第一旋转轴，并且通过第三轴承以相对于所述连接构件可旋转的方式支承在另一轴向端部处；并且

所述连接构件包括位于所述连接构件的朝向所述第三轴承的内径侧延伸的径向中部处的圆筒形凸部部分，所述圆筒形凸部部分配装在所述第二旋转轴的外周中并且与所述第二旋转轴一体地旋转。

13.根据权利要求11所述的电动变速器，其中：

在所述第一旋转机器中，所述第一电枢位于所述第一磁场元件的径向外侧，所述磁性调制元件位于所述第一磁场元件的径向内侧，并且所述磁性调制元件连接到所述第一旋转轴并且与所述第一旋转轴一体地旋转；

所述第一磁场元件通过第四轴承以相对于所述装置框架可旋转的方式支承在一个轴向端部处，并且通过所述连接构件在另一轴向端部处机械地连接到所述第二磁场元件；并且

所述连接构件包括位于所述连接构件的径向中部处的圆筒形凸部部分，所述径向中部从连接所述第一磁场元件和所述第二磁场元件的连接部朝向内径侧延伸，所述圆筒形凸部部分配装在所述第二旋转轴的外周中并且与所述第二旋转轴一体地旋转。

14.根据权利要求13所述的电动变速器，其中：

所述第二轴承具有以预定的轴向距离轴向间隔开的第五轴承和第六轴承；

所述第五轴承与所述圆筒形凸部部分相邻地设置在所述第二旋转轴的一个轴向端部处；并且

所述第六轴承设置在所述第二旋转轴的另一轴向端部处。

15.一种电动变速器，包括：

第一旋转机器，所述第一旋转机器包括由装置框架通过第一轴承以可旋转的方式支承的第一旋转轴；以及

第二旋转机器，所述第二旋转机器包括由所述装置框架通过第二轴承支承的第二旋转轴，

其中：

所述第一旋转机器包括：

第一电枢，所述第一电枢包括固定到所述装置框架的第一电枢芯、以及围绕所述第一电枢芯缠绕的具有m个极对的第一三相绕组，m为等于或大于1的整数；

包括多个永磁体的磁场元件，

所述永磁体通过间隙以可旋转的方式相对于所述第一电枢周向地设置，

所述永磁体形成具有n个极对的多个磁极，n为等于或大于1的整数，

每两个周向相邻的永磁体被磁化成在极性上互不相同，并且

围绕面向所述第一电枢的相对表面的外周设置有软磁材料，以覆盖所述永磁体的电枢侧表面以及每两个周向相邻的永磁体之间的空间；以及

包括m+n个磁路的磁性调制元件，

所述m+n个磁路通过间隙以可旋转的方式相对于所述磁场元件设置，

所述m+n个磁路形成磁通的路径，并且

所述m+n个磁路被彼此磁性分离并被设置；

所述磁场元件位于所述第一电枢与所述磁性调制元件之间；

所述磁场元件和所述磁性调制元件构成两个转子，所述两个转子中的一个构造成通过第一转子盘而与所述第一旋转轴一体地旋转；

所述第二旋转机器包括：

第二电枢，所述第二电枢包括固定到所述装置框架的第二电枢芯以及围绕所述第二电枢芯缠绕的第二三相绕组；

通过间隙以可旋转的方式相对于所述第二电枢设置的鼠笼式转子，所述鼠笼式转子构造成通过第二转子盘而与所述第二旋转轴一体地旋转；

在所述第一旋转机器和所述第二旋转机器中，所述鼠笼式转子与所述磁场元件和所述磁性调制元件中的另一个机械地彼此连接；并且

所述第一三相绕组和所述第二三相绕组以所述第一三相绕组和所述第二三相绕组的相序为逆相序的方式彼此连接。

16.根据权利要求15所述的电动变速器，还包括：

限定为每相的接点的三相接点，在所述三相接点处，所述第一三相绕组和所述第二三相绕组以所述第一三相绕组和所述第二三相绕组的相序为逆相序的方式彼此连接；

第一三相端子，所述第一三相端子限定为所述三相接点的相对侧上的所述第一三相绕组的三相端子；

第二三相端子，所述第二三相端子限定为所述三相接点的相对侧上的所述第二三相绕组的三相端子；

通过三相线束连接到三相接点的逆变器；

通过三相线束连接到所述第二三相端子的三相全波整流器；

用于导致所述三相全波整流器的正端子与负端子之间的短路的短路电路；以及

短路开关元件，所述短路开关元件插入在所述短路电路中并且接通及断开所述短路电路，

所述第一三相绕组通过星形连接来构造，在所述星形连接中，由所述第一三相端子形成中性点。

17.根据权利要求16所述的电动变速器，其中：

所述m+n个磁路通过由非磁性金属材料机械地保持的m+n个部段磁极来构造。

18.根据权利要求17所述的电动变速器，其中：

所述装置框架包括前部框架和后部框架，所述前部框架通过所述第一轴承支承所述第一旋转轴，所述后部框架通过所述第二轴承支承所述第二旋转轴；并且

所述第一旋转机器和所述第二旋转机器一体地容纳在由所述前部框架与所述后部框架的轴向组合形成的所述装置框架的内部空间中。

19.根据权利要求18所述的电动变速器，其中：

在所述第一旋转机器中，所述第一电枢位于所述磁场元件的径向外侧，所述磁性调制元件位于所述磁场元件的径向内侧，并且所述磁性调制元件通过所述第二转子盘机械地连接到所述鼠笼式转子；

所述磁场元件通过所述第一转子盘在一个轴向端部处连接到所述第一旋转轴，并且通过第三轴承以相对于所述第二转子盘可旋转的方式支承在另一轴向端部处；并且

所述第二转子盘包括位于所述第二转子盘的朝向所述第三轴承的内径侧延伸的径向中部处的圆筒形凸部部分，所述圆筒形凸部部分配装在所述第二旋转轴的外周中并且与所述第二旋转轴一体地旋转。

20.根据权利要求19所述的电动变速器，其中：

在所述第一旋转机器中，所述第一电枢位于所述磁场元件的径向外侧，所述磁性调制元件位于所述磁场元件的径向内侧，并且所述磁性调制元件通过所述第一转子盘连接到所述第一旋转轴；

所述磁场元件通过第四轴承以相对于所述装置框架可旋转的方式支承在一个轴向端部处，并且通过所述第二转子盘在另一轴向端部处机械地连接到所述鼠笼式转子；并且

所述第二转子盘包括位于所述第二转子盘的径向中部处的圆筒形凸部部分，所述径向中部从连接所述磁场元件和所述鼠笼式转子的连接部朝向内径侧延伸，所述圆筒形凸部部分配装在所述第二旋转轴的外周中并且与所述第二旋转轴一体地旋转。

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