CN107070083B - 带旋转电机的动力传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不使用V带和带轮就将内燃机与旋转电机连结而能够可靠地进行冷态时的起动的带旋转电机的动力传递装置。在配置于从车辆(1)的内燃机(2)的输出轴(3)到变速器(4)的动力传递路径的动力传递装置(5)中，具备旋转电机(11)，其具有：转子(7、37)，其连结于与内燃机的输出轴同步旋转的同步旋转构件(6)，且将内燃机的输出轴的中心轴作为旋转轴(8)；以及定子(10)，其相对于同步旋转构件而固定于非旋转侧的固定构件(9、9B、9C)，且与转子隔开第一间隙(12)而对置。

Description

带旋转电机的动力传递装置

技术领域

本发明涉及对车辆的交流发电机及起动电动机所具有的发电功能及发动机起动功能进行合并的带旋转电机的动力传递装置。

背景技术

以往，作为车辆用的发电装置，如图19所示，已知有经由V带104与在内燃机101的曲轴端102设置的带轮103连接的交流发电机105。

另外，已知有向交流发电机105附加驱动的功能、使温热时(暖机后)的内燃机能够起动(参照专利文献1～3的ISG。)且在车辆行驶时进行驱动力的辅助的装置等。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4782348号

专利文献2：日本专利第4787242号

专利文献3：日本特表2009-508464号

然而，在上述的内燃机起动方法中，有时无法进行冷态时的起动。其主要原因列举有：在冷态时，因内燃机的润滑油的温度降低而润滑油的粘度上升，使起动时的搅拌阻力变大，并且V带104与带轮103之间的摩擦系数降低，从而在V带104与带轮103之间发生打滑，使交流发电机105的旋转驱动力无法向内燃机101传递等。

由于这样的问题，在具备上述那样的装置的车辆中，为了也能够应对冷态时的内燃机起动，必须具备与交流发电机105不同的起动电动机106。需要说明的是，在图19中，107是内齿轮，108是变矩器等起步装置，109是变速器。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种不使用V带和带轮就将内燃机与旋转电机连结而能够可靠地进行冷态时的起动的带旋转电机的动力传递装置。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个方案，提供一种带旋转电机的动力传递装置，该动力传递装置配置在从车辆的内燃机的输出轴到变速器的动力传递路径上，其中，

所述带旋转电机的动力传递装置具备旋转电机，该旋转电机具有：

转子，其连结于与所述内燃机的所述输出轴同步旋转的同步旋转构件，且将所述内燃机的所述输出轴的中心轴作为旋转轴；以及

定子，其相对于所述同步旋转构件而固定于非旋转侧的固定构件，且与所述转子隔开第一间隙而对置。

发明效果

根据本发明的上述方案，将所述旋转电机的所述转子连结于与所述内燃机的所述输出轴同步旋转的同步旋转构件，并且以将所述内燃机的所述输出轴的中心轴作为所述转子的旋转轴方式配置所述旋转电机，因此即使在冷态时，也能够将所述旋转电机的旋转驱动力向内燃机可靠地传递，能够在冷态时使内燃机可靠地起动。

附图说明

图1A是在本发明的第一实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的一例中以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图1B是表示图1A的动力传递装置的一例中的图1A的IB-IB线截面的一部分的剖视图。

图2是图1A的旋转电机的转子的展开图。

图3是表示第一实施方式的动力传递装置的旋转电机的感应电压与旋转速度的特性的一例的线图。

图4是在本发明的第一实施方式的变形例的具备旋转电机的动力传递装置的另一例中以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的局部说明图。

图5是图4的旋转电机的转子的展开图。

图6是表示图4的旋转电机的感应电压与旋转速度的特性的一例的线图。

图7是在本发明的第一实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的另一例中以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图8是在本发明的第一实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的再一例中以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图9是本发明的第一实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的简图。

图10A是在本发明的第二实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的一例中以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图10B是表示省略固定构件后的状态下的、图10A的动力传递装置中的图10A的XB-XB线截面的一部分的剖视图。

图10C是表示省略固定构件后的状态下的、图10A的动力传递装置的旋转侧的感应线圈中的图10A的XC-XC线截面的一部分的剖视图。

图10D是表示省略固定构件后的状态下的、图10A的动力传递装置的固定侧的感应线圈中的图10A的XD-XD线截面的一部分的剖视图。

图11是在本发明的第二实施方式的动力传递装置的另一例中以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图12A是在位置调整的偏移量最小时的本发明的第三实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的一例中，以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图12B是表示图12A的动力传递装置中的图12A的XIIB-XIIB线截面的一部分的剖视图。

图12C是表示图12A的动力传递装置中的永久磁铁位置调整装置的配置例的说明图。

图12D是表示图12A的动力传递装置中的永久磁铁位置调整装置的另一配置例的说明图。

图12E是用于说明图12A的动力传递装置中的由永久磁铁位置调整装置进行的位置调整的一例的线图。

图13是在位置调整的偏移量稍大时的本发明的第三实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的一例中，以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图14是表示在位置调整的偏移量大时的本发明的第三实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的一例中，以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图15是在位置调整的偏移量最大时的本发明的第三实施方式的具备旋转电机的动力传递装置的一例中，以成为相对于旋转轴的半截面的方式表示旋转电机等的构成部分的说明图。

图16是通过转子侧的永久磁铁而在定子线圈上产生的感应电压的线图和由辅助线圈产生的感应电压的线图。

图17是通过将由转子侧的永久磁铁和辅助线圈产生的感应电压施加于励磁线圈而在定子线圈上产生的感应电压的线图。

图18是感应电压与转速的关系的一例的线图。

图19是表示以往的内燃机、起动电动机及交流发电机的关系的说明图。

符号说明：

1 车辆

2 发动机

3 输出轴

4 变速器

5 动力传递装置

6 同步旋转构件

6a 变矩器

6b 传动板

6c 摩擦式离合器

6d 离合器罩

6f 液力偶合器

6g 外壳

7 转子

7a 第一爪极

7b 非磁性体部

7c 第二爪极

7d 圆筒壁部

8 旋转轴

9 固定构件

9a 外侧圆筒部

9b 内侧圆筒部

9c 圆环板部

10 定子

11、11B 旋转电机

12 第一间隙

13、13B、13C 磁化力调整装置

14 励磁线圈

15、15B、15C 电流控制部

16 动力传递装置控制部

16a 存储部

16b 运算部

16c 判定部

16d 指示部

17 旋转角度取得部

18 逆变器

19 电池

20 动作指令输入部

21 第二间隙

33 整流电路

34 整流-平滑电路

37 转子

38 感应线圈装置

38a 初级线圈

38b 次级线圈

39 励磁线圈

40 永久磁铁

43 线圈

43c 线圈的中心轴

44 永久磁铁位置调整装置

45 辅助线圈

46 可动部

46a 永久磁铁

46c 永久磁铁的中心轴

49 第一弯折点

50 实线

51 第二弯折点

52 点

53 点

具体实施方式

以下，参照附图，来详细说明本发明的实施方式。

在本发明的实施方式中，在离合器、变矩器或液力偶合器等动力传递装置中，以使内燃机的输出轴的中心轴成为旋转电机的转子的旋转轴的方式配置旋转电机，从而即使在冷态时，也能够将旋转电机的旋转驱动力向内燃机可靠地传递，能够在冷态时使内燃机可靠地起动。

而且，在本发明的实施方式中，在将旋转电机组合而配置于动力传递装置时，合并成能够通过一个旋转电机发挥交流发电机及起动电动机所具有的发电功能及内燃机起动功能这双方，能够实现成本削减及空间削减。

通常，内燃机起动功能与发电功能所需的特性处于两极，内燃机起动时需要高转矩及低速旋转，与此相对，发电时需要低转矩及高速旋转。因此，为了将发电功能及内燃机起动功能合并在一个旋转电机中，需要通过旋转电机实现幅度宽的N-T特性，来发挥发电功能和内燃机起动功能这双方，并设置能够调整转子的磁化力的磁化力调整装置。

另外，在进行配置时，若存在电刷则成为有限寿命，且在变矩器壳体等的内部配置电刷的情况在使用环境上也存在问题，因此在实现无刷化的基础上作为旋转电机及发电机而进行组装。

需要说明的是，在各实施方式的说明中，相同的部件或部分标注相同的参照符号，从而省略重复的说明。

<第一实施方式>

如图1A及图1B所示，本发明的第一实施方式的具备旋转电机的动力传递装置5配置在从车辆1的内燃机、例如发动机2的输出轴3到变速器4的动力传递路径上，并具备旋转电机11。需要说明的是，在以后的附图中，图1A所示的动力传递装置控制部16等模块在其他附图中为了容易理解也有时省略。在本实施方式及其变形例等中，分别具备控制部16等同样的模块。

旋转电机11具有与商用车等中使用的无刷交流发电机类似的结构，具有凸极式转子7和环状的定子10。

转子7连结于与发动机2的输出轴3同步旋转的同步旋转构件6，且将发动机2的输出轴3的中心轴作为旋转轴8。因此，发动机2的输出轴3与旋转电机11的转子7的旋转轴8具有同一中心轴。

定子10在转子7的外侧相对于同步旋转构件6而固定于非旋转侧的固定构件9，且定子10与转子7隔开第一间隙12而对置。定子10例如图1B所示那样卷绕有定子绕组，且以围绕转子7的外周的方式配置。

在第一实施方式中，作为一例，对同步旋转构件6为变矩器6a的与发动机侧连结的传动板6b的情况进行说明。传动板6b与发动机2的输出轴3连结并同步旋转。

更详细而言，转子7是截面L字状的圆筒状的构件，其与输出轴3绕同一轴(旋转轴8)旋转，且上游侧(发动机侧)的端部固定于传动板6b的下游侧(与发动机相反的一侧)端部的外表面。从转子7的上游侧的端部向与旋转轴8的轴向正交的方向即径向外侧延伸后，弯折成直角并沿着旋转轴8的轴向延伸而成为圆筒壁部7d。在该圆筒壁部上一体地配置第一爪极(爪形磁极)7a、非磁性体部7b及第二爪极(爪形磁极)7c而构成爪形转子。即，如图2所示，沿着转子7的周向(图2的上下方向)，以交替地呈爪形突出而形成波线的方式配置有由铁等磁性体分别形成的第一爪极7a和第二爪极7c，在第一爪极7a与第二爪极7c之间，以呈波线状蜿蜒行进的方式配置有铝等带状非磁性体部7b。需要说明的是，图1A是以图2的IA-IA线剖开时的剖视图。图1B是以图1A的IB-IB线剖开时的剖视图。

另一方面，在转子7的外侧配置的定子10在转子7的径向外侧隔开第一间隙12而配置成圆筒状。即，在动力传递装置5的壳体(未图示)上固定的固定构件9配置于变矩器6a的外周。固定构件9成为如下结构：为内侧圆筒部9b与外侧圆筒部9a的双重圆筒形状，且内侧圆筒部9b的下游侧端部与外侧圆筒部9a的下游侧端部之间由圆环板部9c覆盖。在内侧圆筒部9b与外侧圆筒部9a之间的空间，从上游侧端部插入有转子7的圆筒壁部7d。需要说明的是，固定构件9也可以是动力传递装置5的壳体的一部分。

在该固定构件9的外侧圆筒部9a的内表面固定有定子10。转子7隔着第一间隙12而与该定子10对置配置。定子10与转子7对置的面的旋转轴方向上的长度彼此相同。因此，若从定子10观察，则在相同的位置，随着转子7的旋转而与第一爪极7a和第二爪极7c交替地对置，例如，若第一爪极7a和第二爪极7c分别被励磁为N极和S极，则交替地与N极、S极、N极、S极对置，从而产生电动势。在通常的电动机中配置有永久磁铁，但在该第一实施方式中未配置永久磁铁，因此通过对励磁线圈14进行励磁并控制励磁线圈14的磁化力，使其像永久磁铁那样发挥功能，从而发挥发电功能。

在固定构件9的内侧圆筒部9b的外表面固定配置有圆筒状的励磁线圈14，励磁线圈14隔着第二间隙21而与转子7对置配置。在励磁线圈14上连接有作为磁化力调整控制部的一例的电流控制部15，该电流控制部15对作为向励磁线圈14供给的电能的一例的直流电流进行供给控制。虽然详细情况如后所述，但通过励磁线圈14和电流控制部15构成磁化力调整装置13的一例，该磁化力调整装置13在内燃机起动时和发电时将转子7的磁化力调整为不同。因此，在内燃机起动时和发电时使转子7的磁化力不同，从而使定子10上产生的感应电压不同。

这样，转子7在定子10与励磁线圈14之间进行旋转。

在此，对爪形转子7的动作进行说明。首先，若通过电流控制部15使电流流过励磁线圈14，则第一爪极7a和第二爪极7c被励磁，第一爪极7a例如被向N极侧励磁，第二爪极7c被向S极侧励磁。因此，沿着爪形转子7的周向配置的第一爪极7a和第二爪极7c被交替地励磁为N极和S极，该爪形转子7以旋转轴8为中心进行旋转，从而在爪形转子7的外侧的定子10上产生具有感应电压的电动势。因此，若控制成通过电流控制部15使流过励磁线圈14的电流在内燃机起动时和发电时不同，则能够使转子7的磁化力不同，其结果是，能够使定子10上产生的感应电压不同。

动力传递装置5还具备与定子10电连接的逆变器18和对逆变器18的驱动进行控制的动力传递装置控制部16。

逆变器18与定子10连接，在发电模式下将在定子10中产生的交流转换为直流。逆变器18还与电池19连接，在发电模式下将转换后的所述直流充入电池19，另一方面，在起动模式下，将来自电池19的直流转换为交流，并向定子10供给来进行磁化。

动力传递装置控制部16被输入动作指令、电压及旋转速度的信息，并基于被输入的信息而分别控制逆变器18和电流控制部15的动作。作为一例，向动力传递装置控制部16输入来自动作指令输入部20的指令、信息、由逆变器18检测出的电压、由旋转角度取得部17取得旋转角度并由逆变器18进行运算而取得的旋转速度等信息。基于这样输入的信息，动力传递装置控制部16分别控制逆变器18和电流控制部15的动作。动作指令输入部20例如由点火开关等构成，动力传递装置控制部16从动作指令输入部20接受发动机2的起动指令。作为一例，旋转角度取得部17由根据输出轴3等来检测发动机2的旋转角度的解析器构成。由解析器检测出旋转角度，并将检测出的旋转角度向逆变器18输入，在逆变器18中根据旋转角度并通过运算来取得转子7的旋转速度，动力传递装置控制部16从逆变器18接受所取得的转子7的旋转速度。或者，也可以通过动力传递装置控制部16直接运算旋转角度取得部17的信息来得到旋转速度信息，或者通过从动作指令输入部20等向动力传递装置控制部16输入旋转速度信息来取得旋转速度信息等。

动力传递装置控制部16基于来自动作指令输入部20的信息和经由旋转角度取得部17的来自逆变器18的信息，来判定为至少包括起动模式和发电模式的多个模式中的哪个模式。动力传递装置控制部16根据判定出的模式，来对逆变器18进行驱动控制或驱动停止控制，并且对电流控制部15输出控制指令等，来控制动力传递装置5。

上述结构的带旋转电机的动力传递装置例如以下那样进行动作。

首先，说明动力传递装置控制部16从动作指令输入部20接受发动机2的起动指令而判定为发动机起动模式，并使旋转电机11作为起动机发挥起动功能的情况。基于发动机2的起动指令，动力传递装置控制部16驱动逆变器18，使三相交流电流流过定子10而对定子10进行磁化，并且对电流控制部15进行驱动控制而使电流流过励磁线圈14。使电流流过励磁线圈14而对转子7的第一爪极7a和第二爪极7c进行励磁。其结果是，转子7相对于定子10开始旋转，并且在定子10中产生具有感应电压的电动势。这一系列动作是一例，也能够以相反的顺序进行动作。

然后，如图3所示，感应电压与转子7的旋转速度对应而增加，当通过动力传递装置控制部16判定为旋转速度到达比与发动机2的怠速对应的怠速旋转速度Nidle低的初爆的旋转速度Nmin时，在动力传递装置控制部16中，停止逆变器18的驱动，以后以保持规定的感应电压(要求电压)Vi的方式，自动地向发电模式、即、使旋转电机11作为发电机而发挥发电功能的情况转变。规定的感应电压(要求电压)Vi例如是指机动车中的14V左右的任意的电压值。

在该发电模式下，在通过动力传递装置控制部16经由电流控制部15对励磁线圈14继续励磁时，由电流控制部15调整励磁电流，以使感应电压以规定的感应电压Vi成为恒定。在由电流控制部15调整励磁电流时，首先，以使励磁线圈14的磁化力成为恒定的方式调整励磁电流。这意味着励磁线圈14犹如作为永久磁铁发挥功能。这样，在犹如配置有永久磁铁的状态下若转子7旋转，则旋转电机11作为发电机发挥功能。

在励磁线圈14的磁化力恒定时，感应电压伴随转子7相对于定子10的旋转增加而增加，但若通过电流控制部15以使电流减少的方式进行控制，则能够减少感应电压，其结果是，能够将感应电压控制为恒定。

在此，作为使感应电压恒定时的更具体的例子，能够如以下这样进行控制。即，由于根据预先存储于动力传递装置控制部16内的存储部16a中的以下的式子等而预先得知励磁线圈14的电流、感应电压及旋转速度的关系，因此使用预先存储于该存储部16a的信息，并基于旋转速度和励磁线圈14的电流的信息而由动力传递装置控制部16内的运算部16b算出感应电压。接着如下这样控制即可，即，当由动力传递装置控制部16内的判定部16c判定为由运算部16b算出的感应电压脱离视作感应电压恒定的感应电压的允许范围内时，基于该脱离量而由运算部16b算出应削减的电流量，基于运算部16b所算出的结果，从指示部16d向电流控制部15输出电流控制指示，由电流控制部15使电流增减。这样，能够将感应电压控制为恒定。

感应电压E[V]＝磁通密度B[T]×长度L[m]×速度V[m/s]

磁通密度B[T]＝导磁率μ×线圈匝数N[圈]×电流I[A]/(2×线圈半径r[m])

需要说明的是，也可以在动力传递装置控制部16中设定车辆驱动辅助模式，作为起动模式与发电模式之间的中间模式。这样，在设定车辆驱动辅助模式并例如出于燃料利用率提高的目的而通过动力传递装置控制部16自动地从发电模式向车辆驱动辅助模式转变来作为车辆驱动辅助装置起作用的情况下，若对逆变器18进行驱动且同时通过电流控制部15根据旋转速度来适当调整励磁线圈14的磁化力，则能够对车辆驱动进行辅助。例如，若通过电流控制部15控制成使磁化力比规定值低，则能够使旋转速度比与规定值的磁化力对应的规定的旋转速度高。作为一例，由电流控制部15进行的励磁线圈14的磁化力的调整在旋转速度低时，能够提高磁化力，相反在旋转速度高时，能够降低磁化力。需要说明的是，对于通过电流控制部15根据旋转速度来适当调整励磁线圈14的磁化力的情况而言，只要基于例如为了提高燃料利用率而预先设定并存储于动力传递装置控制部16的程序，通过动力传递装置控制部16来控制电流控制部15即可。

在磁化力固定的情况下，被固定于在起动模式和发电模式中决定好的特性即高转矩低速旋转或者低转矩高速旋转中的任一方，但不限定于上述的起动模式和发电模式，若如上述那样使磁化力变动，则能够使旋转速度也变动。例如也能够在降低转矩的同时以相同的输出来提高旋转速度，且作为使发动机2起动并起步时的起步辅助也是有效的。

需要说明的是，也可以是，仅在用户将可以适用该车辆驱动辅助模式的指示向动力传递装置控制部16输入时，从发电模式自动地向车辆驱动辅助模式转变。

需要说明的是，在逆变器18中具有未图示的逆变器用驱动电路，在使逆变器18的驱动停止而开始发挥发电功能时，逆变器用驱动电路的二极管的排列与整流器相同，因此能够作为整流器发挥功能。因而，无需另行设置发电机用的整流器，能够实现成本削减及配置空间削减。

作为第一实施方式的变形例，也可以如图4所示那样，将转子7直接固定于与发动机2的输出轴3连结并同步旋转的变矩器6a的外壳，并且代替非磁性体部7b而将永久磁铁7e配置于转子7，来协助由励磁线圈14产生的转子7的磁化力。在与图2的非磁性体部7b相当的位置配置具有弱的磁力的永久磁铁7e。该永久磁铁7e的磁力在发电模式、发动机起动模式及车辆驱动辅助模式等任一模式下均为必要最低限度的磁力，将永久磁铁7e的磁力作为这样的必要最低限度的磁力来利用。另一方面，想要变动的量的磁力为励磁线圈的磁化力。即，在图3中，仅由励磁线圈14产生感应电压，但在图6中，在由励磁线圈14产生的感应电压上加上由永久磁铁7e产生的感应电压而得到的合计的感应电压成为定子10上产生的感应电压。因此，能够减少由励磁线圈14产生的感应电压，能够减小磁化力、即减小流过励磁线圈14的电流。需要说明的是，使在最大旋转速度Nmax下由永久磁铁7e产生的感应电压不超过以成为恒定的方式进行控制时的感应电压(要求电压)Vi。

需要说明的是，在该变形例中，将转子7直接固定于变矩器6a的外壳，但不限定于此，转子7也可以如图1、图7或图8那样与其他的同步旋转构件6连结。

图7中，作为第一实施方式的动力传递装置的另一例，对同步旋转构件6为液力偶合器6f的外壳6g的情况进行说明。外壳6g与发动机2的输出轴3连结并同步旋转。需要说明的是，作为同步旋转构件6，也可以代替液力偶合器6f的外壳6g而为液力偶合器6f的与内燃机侧连结的传动板。

图8中，作为第一实施方式的动力传递装置的再一例，对同步旋转构件6为摩擦式离合器6c的离合器罩6d的情况进行说明。离合器罩6d经由飞轮与发动机2的输出轴3连结并同步旋转。需要说明的是，作为同步旋转构件6，也可以代替摩擦式离合器6c的外壳、例如离合器罩6d而为摩擦式离合器6c的与内燃机侧连结的飞轮。

根据上述第一实施方式，如图9所示，将旋转电机11的转子7连结于与发动机2的输出轴3同步旋转的同步旋转构件6，并且以使发动机2的输出轴3的中心轴成为转子7的旋转轴8的方式配置旋转电机11，因此即使在冷态时也能够将旋转电机11的旋转驱动力向发动机2可靠地传递，能够在冷态时使发动机2可靠地起动。

因此，对于以往的车辆，通过将图19所示的交流发电机105与起动电动机106的发电及起动功能合并于第一实施方式的结构，从而能够废除起动电动机106、内齿轮107、V带104及带轮103，能够实现成本降低。另外，通过废除上述这些部件，从而不需要这些部件所占有的空间，能够实现小型轻量化。而且，在用于磁化力调整的磁化力调整装置13中，其结构不包含电刷等的旋转触点，因此能够实现长寿命化和无需维护化。另外，由于不存在起动机，因此能够消除起动机的投入声(咕噜咕噜声(日语：キュルキュル音))，从而能够确保肃静性。另外，在将旋转电机配置于动力传递装置时，需要考虑与以往的交流发电机相比不容易更换的情况、因高温、振动及暴露于粉尘而引起电刷的接触不良的情况，因此构成为在实现无刷化的基础上作为旋转电机及发电机而进行组装。因此，不存在电刷，从而能够将上述的担心点全部排除而不再是有限寿命，并且不需要在变矩器等动力传递装置的壳体内配置电刷，因此也能够消除使用环境的问题。

<第二实施方式>

第二实施方式是具备与第一实施方式的磁化力调整装置13不同的结构的磁化力调整装置13B的实施方式。具体而言，如图10A～图10D及图11所示，磁化力调整装置13B在旋转电机11B的转子37上具备励磁线圈39和永久磁铁40，并且具备用于将例如电流等电能向励磁线圈39供给的感应线圈38、整流电路33(参照图10A)或者整流及平滑电路34(参照图11)、以及作为磁化力调整控制部的另一例而发挥功能且与第一实施方式的电流控制部15相当的电流控制部15B。作为磁化力调整装置13B，至少整流电路33是必要的，更优选代替整流电路33而具备整流及平滑电路34。例如，在频率非常高的情况下，能够忽视通过整流电路从交流整流成直流后的波形的波峰，因此在这样的情况下，也可以仅是整流电路33。

在整流电路33中，作为一例，进行单相全波整流。在整流及平滑电路34中，也可以进一步通过平滑电路将交流转换为平滑的直流。

转子37与第一实施方式的变形例同样，直接固定于与发动机2的输出轴3连结并同步旋转的变矩器6a的外壳，但也可以如图1、图7或图8那样，连结于其他的同步旋转构件6。

如图10A及图10B所示，在转子37上配置有励磁线圈39，并且在励磁线圈39的外周部，在与旋转轴8正交的截面中间歇地配置有板状的永久磁铁40。这样，永久磁铁40配置于励磁线圈39的铁芯来协助励磁线圈14的磁化力。换言之，在与励磁线圈39的铁芯相当的位置配置有具有弱的磁力的永久磁铁40。该永久磁铁40的磁力在发电模式、发动机起动模式及车辆驱动辅助模式等任一模式下均为必要最低限度的磁力，将永久磁铁40的磁力作为这样的必要最低限度的磁力来利用。另一方面，想要变动的量的磁力为励磁线圈39的磁化力。即，如图6的线图那样，在由励磁线圈39产生的感应电压上加上由永久磁铁40产生的感应电压而得到的合计的感应电压成为定子10上产生的感应电压。因此，能够减少由励磁线圈39产生的感应电压，能够减小磁化力，即，减小流过励磁线圈39的电流(因此，从电流控制部15B供给的固定侧的感应线圈(初级线圈)38a的电流)。需要说明的是，使在最大旋转速度Nmax下由永久磁铁40产生的感应电压不超过以成为恒定的方式进行控制时的感应电压(要求电压)Vi。

当将由整流电路33整流后的电流向励磁线圈39供给时，励磁线圈39被励磁而使转子37旋转，使定子10产生感应电压。

在此，在励磁线圈39与定子10之间产生的感应电压、换言之感应电动势具有以下那样的特性。即，感应电动势是如下现象：若在均等的磁通密度B[Wb/m²]≡[T]的磁场中，使长度L(m)的电线与磁场方向成直角地以速度v(m/s)移动，则在电线即导线的两端产生感应电动势E(V)，并流有电流。

此时，感应电动势表示为感应电动势E＝B*L*v[V]。

通常，若旋转速度v上升，则感应电动势E变大，旋转速度v下降，则感应电动势E变小。因而，若在感应电动势E随着旋转速度v的变动而变动时使磁通密度B变化，则能够控制感应电动势E的变动。因此，在该第二实施方式中，控制从感应线圈38向励磁线圈39供给的电流，从而控制在励磁线圈39与定子10之间产生的感应电压。

另一方面，如图10A、图10C及图10D所示，感应线圈38由初级线圈(固定侧的圆环状的感应线圈)38a和次级线圈(旋转侧的圆环状的感应线圈)38b构成。

第二实施方式的固定构件9B与第一实施方式的固定构件9相比，没有内侧圆筒部9b而由外侧圆筒部9a和圆环板部9c构成，在圆环板部9c的内表面中心侧的端缘固定有初级线圈38a。在圆环板部9c及初级线圈38a与变矩器6a的外壳之间设有间隙。从电流控制部15B向固定侧的初级线圈38a供给例如交流等的电能。

次级线圈38b与固定侧的初级线圈38a隔开间隙而对置，且同时在转子37的下游侧直接固定于变矩器6a的外壳而与转子37一体地绕旋转轴8旋转。次级线圈38b经由整流电路33与转子37的励磁线圈39电连接。因此，通过固定侧的初级线圈38a与旋转侧的次级线圈38b之间的相互感应作用而在旋转侧的次级线圈38b中产生交流，在由整流电路33对所产生的交流进行整流后，将电流向励磁线圈39供给。

这样，感应线圈38通过在固定侧的初级线圈38a与旋转侧的次级线圈38b之间产生的相互感应作用而从旋转侧的次级线圈38b向励磁线圈39供给电流。

因此，在起动模式下，作为一例，与第一实施方式同样，基于发动机2的起动指令，动力传递装置控制部16驱动逆变器18而使电流流过定子10，来对定子10进行磁化。与此同时，在动力传递装置控制部16的控制下，从电流控制部15B向初级线圈38a供给电流，并且若通过电流控制部15B使向初级线圈38a供给的电流变化，则初级线圈38a的磁场变化，在该影响下，在次级线圈38b中产生电磁感应，在旋转侧的次级线圈38b中产生电流。在由整流电路33对在旋转侧的次级线圈38b中产生的电流进行整流后，将电流向励磁线圈39供给。若向励磁线圈39供给电流，则励磁线圈39被励磁而使转子37旋转，使定子10产生感应电压。

在第二实施方式中，根据上述的结构，利用感应线圈38的相互感应的原理从电流控制部15B以非接触的方式向旋转电机11B的转子37供给电能，并通过整流电路33或整流及平滑电路34而对设置于转子37的励磁线圈39的磁化力进行调整。发电模式、发动机起动模式及车辆驱动辅助模式中的各模式下的基于电流控制部15B的励磁线圈39的磁化力的调整与第一实施方式同样地进行。

需要说明的是，在无需将永久磁铁40配置于励磁线圈39内来协助励磁线圈39的磁化力的情况下，也可以省略永久磁铁40。

根据第二实施方式，不仅能够起到与第一实施方式同样的作用效果，而且在第一实施方式中，需要一边在转子7的外侧和内侧分别维持第一间隙12和第二间隙21一边进行组装，与此相对，在第二实施方式中，只要一边仅在转子37的外侧维持一个间隙12一边进行组装即可，因此与第一实施方式相比，在第二实施方式中能够容易进行组装。

<第三实施方式>

第三实施方式是具备与第二实施方式的磁化力调整装置13B略微不同的结构的磁化力调整装置13C的实施方式。具体而言，如图12A～图12D所示，磁化力调整装置13C与第二实施方式同样地在旋转电机11B的转子37上具备励磁线圈39和转子侧的永久磁铁40，另一方面，代替感应线圈38而具备固定侧的多个板形状的永久磁铁46a和用于将例如电流等电能向励磁线圈39供给的辅助线圈45。磁化力调整装置13C还具备整流电路33或整流及平滑电路34、调整辅助线圈45的固定侧的永久磁铁46a的位置的永久磁铁位置调整装置44、及作为磁化力调整控制部的再一例而发挥功能且与第一实施方式的电流控制部15相当的电流控制部15C。

第三实施方式的固定构件9C与第二实施方式的固定构件9B相比，由圆环板部9c和在旋转轴8的轴向上长的外侧圆筒部9a构成，在圆环板部9c的内表面的中心侧的端缘，沿着旋转轴8的轴向而固定有永久磁铁位置调整装置44。永久磁铁位置调整装置44具有能够进退移动的驱动轴44a，在该驱动轴44a的上游侧前端固定有可动部46，该可动部46在内部具备固定侧的永久磁铁46a。作为固定侧的永久磁铁46a的形状及配置的一例，考虑有在与旋转轴8的轴向正交的纵截面形状中，将圆弧形状的永久磁铁46a在圆周方向上隔开间隔地配置多个的例子，或者将平板形状的永久磁铁46a在圆周方向上隔开间隔地配置多个的例子等。永久磁铁位置调整装置44由通过油压等液压、空气压等气压或离心力使驱动轴44a沿着轴向进退的移动机构、或者使驱动轴44a沿着轴向进退的电动致动器等机构构成。使驱动轴44a沿着轴向进退的量、换言之永久磁铁46a的移动量通过从电流控制部15C向永久磁铁位置调整装置44供给例如电流等电能来控制。

永久磁铁位置调整装置44的配置个数可以是一个，也可以是多个。作为永久磁铁位置调整装置44的配置结构的一例，也可以如图12C所示，一个永久磁铁位置调整装置44具有能够进退的圆筒状的驱动轴44a，在圆筒状的驱动轴44a的前端固定有将多个永久磁铁46a沿着圆周方向配置而成的一个圆环状环，从而使多个永久磁铁46a能够一体地沿着驱动轴44a的轴向进退。另外，作为永久磁铁位置调整装置44的配置结构的另一例，如图12D所示，沿着圆周配置有三个永久磁铁位置调整装置44，各永久磁铁位置调整装置44具有能够进退的圆柱状的驱动轴44a-1，在圆柱状的驱动轴44a的前端固定将多个永久磁铁46a沿着圆周方向配置而成的一个圆环状环。其结果是，若同步驱动三个永久磁铁位置调整装置44，则能够使三个圆柱状的驱动轴44a-1一体地进退，可以使多个永久磁铁46a一体地沿着驱动轴44a-1的轴向进退。

将表示位置偏移量与感应电压的关系的一例的线图表示在图12E中。在此，在旋转速度和电流等的条件相同的情况下，感应电压仅由永久磁铁46a产生的电枢交链磁通决定。若假定由永久磁铁46a产生的电枢交链磁通在轴向上均等，则可以认为位置偏移量与磁通如图12E所示那样具有比例关系。因此，基于该比例关系，通过永久磁铁位置调整装置44来调整永久磁铁46a的位置即可。

线圈43与固定侧的永久磁铁46a隔开间隙而对置，且同时在转子37的下游侧直接固定于变矩器6a的外壳。因此，线圈43与转子37一体地绕旋转轴8旋转。线圈43经由整流电路33或整流及平滑电路34与转子37的励磁线圈39电连接。

因此，若基于从电流控制部15C向永久磁铁位置调整装置44供给的电流而通过永久磁铁位置调整装置44使固定侧的永久磁铁46a相对于线圈43的位置沿着旋转轴8的轴向变化，则相对于旋转侧的线圈43的由固定侧的永久磁铁46a产生的磁通密度发生变化，在该影响下在线圈43中产生的交流电流发生变化。在由整流电路33或整流及平滑电路34对在线圈43中产生的交流电流进行整流之后，将电流向励磁线圈39供给。若将电流向励磁线圈39供给，则励磁线圈39被励磁而使转子37旋转，使定子10产生感应电压。这样，辅助线圈45使如下这样的线圈，即，通过固定侧的永久磁铁46a在旋转侧的线圈43中产生感应电动势，并将基于感应电动势而得到的电流从旋转侧的线圈43向励磁线圈39供给。

需要说明的是，图12A、图13、图14、图15分别表示在由永久磁铁位置调整装置44进行的位置调整中固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量最小的状态(1)、稍大的状态(2)、大的状态(3)及最大的状态(4)。

由永久磁铁位置调整装置44支承的固定侧的永久磁铁46a与线圈43隔开间隙而对置，通过调整旋转轴8相对于线圈43的沿着轴向的位置，由此对通过固定侧的永久磁铁46a而在旋转侧的线圈43中产生的感应电压进行整流，并将电流向励磁线圈39供给而对励磁线圈39进行磁化，来减少与转子37的旋转速度上升相伴的感应电压的上升。在此，通过使被磁化的励磁线圈39的磁力的朝向在减弱转子37的永久磁铁40的磁力的方向上起作用，能够降低在定子10的线圈上产生的感应电压。即，由永久磁铁位置调整装置44调整线圈43与固定侧的永久磁铁46a的相对的位置关系，来调整从线圈43向励磁线圈39供给的电流，从而调整励磁线圈39的磁化力。

使用图16及图17具体地对该情况进行说明。图16中示出了由转子侧的永久磁铁40产生的感应电压的线图I与由辅助线圈45产生的感应电压的线图II。需要说明的是，在图16中，由转子侧的永久磁铁40产生的感应电压(参照线图I)与由辅助线圈45产生的感应电压(线图II)符号彼此相反，因此以感应电压为零时的(4)的横轴为分界，分别在正侧和负侧进行图示。图17示出了通过将由转子侧的永久磁铁40和辅助线圈45产生的感应电压向励磁线圈39施加而在定子10的线圈中产生的感应电压的线图III。在图16及图17中，线图II及线图III的(1)、(2)、(3)、(4)分别表示在图12A、图13、图14、图15的由永久磁铁位置调整装置44进行的位置调整中固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量最小的状态(1)、稍大的状态(2)、大的状态(3)及最大的状态(4)下的线图。这意味着相对于图16的由转子侧的永久磁铁40产生的感应电压的线图I，图17的线图III的感应电压小。

根据这些图，意味着在固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量最小的状态(1)下，在定子侧产生的感应电压最小。在此，固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量最小的情况作为一例，如图12A所示，为固定侧的永久磁铁46a的中心线46c与线圈43的中心线43c一致的状态。

另外，意味着在固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量稍大的状态(2)下，在定子侧产生的感应电压稍大。在此，固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量稍大的状态作为一例，如图13所示，为固定侧的永久磁铁46a的中心线46c与线圈43的中心线43c不一致而稍微偏移的状态。

而且，意味着在固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量大的状态(3)下，在定子侧产生的感应电压更大。在此，固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量大的状态作为一例，如图14所示，为固定侧的永久磁铁46a的中心线46c与线圈43的中心线43c不一致而较大偏移的状态。

意味着在固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量最大的状态(4)下，在定子侧产生的感应电压最大。在此，固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量最大的状态作为一例，为如图15所示，为固定侧的永久磁铁46a的中心线46c与线圈43的中心线43c不一致而偏移最大的状态。

因此，通过这样调整固定侧的永久磁铁46a与线圈43的轴向的偏移量，能够控制感应电压。

以下，作为一例，说明各模式下的动作。

(a)发动机起动模式

基于发动机2的起动指令，在动力传递装置控制部16的控制下，利用电流控制部15C并通过永久磁铁位置调整装置44进行固定侧的永久磁铁46a的位置调整，成为图15的(4)的状态。然后，当动力传递装置控制部16驱动逆变器18而使电流流过定子10，来对定子10进行磁化时，具有转子侧的永久磁铁40的转子7相对于定子10开始旋转。需要说明的是，固定侧的永久磁铁46a的位置调整与转子7的旋转也可以同时进行。

在固定侧的永久磁铁46a的位置调整以及固定侧的永久磁铁46a与线圈43之间的距离的关系中，在图15的(4)的状态、即固定侧的永久磁铁46a不与其对方侧的线圈43重叠的状态下，发电量最多。在这样的发电量多的(4)的状态下开始发动机起动模式。旋转速度从发动机起动模式开始时起逐渐上升，若到达初爆的旋转速度Nmin，则以后成为发电模式。

(b)发电模式

在动力传递装置控制部16的控制下，通过永久磁铁位置调整装置44调整固定侧的永久磁铁46a相对于线圈43的位置，以使在初爆的旋转速度Nmin以上的旋转速度下感应电压恒定。

具体而言，在动力传递装置控制部16的控制下，通过电流控制部15C来控制永久磁铁位置调整装置44，使得在旋转速度的上升的过程中，通过永久磁铁位置调整装置44以使固定侧的永久磁铁46a的位置从(4)的状态向(3)的状态、从(3)的状态向(2)的状态、从(2)的状态向(1)的状态(即、从图15的状态向图14的状态、从图14的状态向图13的状态、从图13的状态向图12A的状态)移动的方式，使固定侧的永久磁铁46a相对于线圈43的位置连续地移动。这样，通过进行固定侧的永久磁铁46a的位置调整，从而根据旋转速度逐渐减少发电量来调整发电量，以使感应电压恒定。上述的从(4)的状态向(1)的状态转变意味着：如图18的实线50所示，从(4)的状态经由(3)的状态及(2)的状态向(1)的状态横向地滑移而进行。在该图18的实线50中，例如在实线50的左侧的第一弯折点49处的旋转速度下，(4)的状态的电压最高，并按照(3)的状态、(2)的状态、(1)的状态的顺序感应电压依次由高到低。在进行实线50所示那样的位置调整，以使感应电压成为恒定状态时，若即使转速增加也不进行位置调整，则感应电压在第一弯折点49以后会从实线50偏离而沿着(4)的状态的虚线的线图增加。因此，通过以使在第一弯折点49以后感应电压也成为恒定状态的方式进行位置调整，从而控制成即使转速增加，感应电压也不沿着(4)的状态的线图增加，而是沿着实线50向第二个点51转移，接着向第三个点52转移。而且，通过以使在点52以后感应电压也成为恒定状态的方式进行位置调整，从而控制成即使转速增加，感应电压也不沿着(4)或(3)或(2)的状态的线图增加，而是沿着实线50向第四个点53转移。

这样，在发电模式及起动模式下，只要分别一边将感应电压维持为恒定，一边检测旋转速度，并基于旋转速度进行位置调整，使得在实线50上自动地滑移即可。

(c)车辆驱动辅助模式

在该模式下，无需限制感应电压，因此与感应电压无关地根据旋转速度进行位置调整而控制成，分别基于例如为了提高燃料利用率而预先设定并存储于动力传递装置控制部16的程序，在(4)的状态与(3)的状态之间、或(3)的状态与(2)的状态之间、或(2)的状态与(1)的状态之间进行转变。

根据第三实施方式，不但能够起到与第一实施方式同样的作用效果，而且在第一实施方式中，需要一边在转子7的外侧和内侧分别维持第一间隙12和第二间隙21，一边进行组装，与此相对，在第三实施方式中，只要一边仅在转子37的外侧维持一个间隙12，一边进行组装即可，因此与第一实施方式相比，在第三实施方式中能够容易进行组装。

需要说明的是，通过将上述各种实施方式或者变形例中的任意的实施方式或变形例适当组合，能够起到各自所具有的效果。另外，可以进行实施方式彼此的组合、实施例彼此的组合或实施方式与实施例的组合，并且也可以进行不同的实施方式或实施例中的特征彼此的组合。

工业实用性

本发明的带旋转电机的动力传递装置在冷态时也能够将所述旋转电机的旋转驱动力向内燃机可靠地传递，在冷态时能够使内燃机可靠地起动，作为机动车等的动力传递装置等是有用的。

Claims (9)

1.一种带旋转电机的动力传递装置，该动力传递装置配置在从车辆的内燃机的输出轴到变速器的动力传递路径上，其中，

所述带旋转电机的动力传递装置具备旋转电机，该旋转电机具有：

转子，其连结于与所述内燃机的所述输出轴同步旋转的同步旋转构件，且将所述内燃机的所述输出轴的中心轴作为旋转轴；以及

定子，其相对于所述同步旋转构件而固定于非旋转侧的固定构件，且与所述转子隔开第一间隙而对置，

所述动力传递装置还具备磁化力调整装置，该磁化力调整装置在内燃机起动时和发电时将所述转子的磁化力调整成不同，

所述磁化力调整装置具备：

励磁线圈，其向所述转子施加磁化力而对所述转子进行励磁；以及

磁化力调整控制部，其控制向所述励磁线圈供给的电能，从而调整由所述励磁线圈产生的所述磁化力，

所述动力传递装置还具备：

逆变器，其与所述定子电连接；以及

动力传递装置控制部，其将内燃机起动时和发电时进行区别而对所述逆变器和所述磁化力调整控制部各自的驱动进行控制，

所述磁化力调整装置的所述励磁线圈设置于所述旋转电机的所述转子，

所述磁化力调整装置还具备：

固定侧的永久磁铁，其配置于所述固定构件；

旋转侧的线圈，其与所述同步旋转构件连结而与所述转子进行同一旋转；以及

永久磁铁位置调整装置，其与所述磁化力调整控制部电连接，来调整所述固定侧的永久磁铁相对于所述旋转侧的线圈的沿着所述转子的所述旋转轴的轴向的相对的位置关系，

在所述动力传递装置控制部的控制下，经由所述磁化力调整控制部而通过所述永久磁铁位置调整装置使所述固定侧的永久磁铁相对于所述旋转侧的线圈的沿着所述转子的所述旋转轴的轴向的相对的位置关系在内燃机起动时和发电时不同，来控制从所述旋转侧的线圈向所述励磁线圈供给的电能，从而使由所述励磁线圈产生的所述磁化力在内燃机起动时和发电时不同，从而使在内燃机起动时和发电时所述定子上产生的感应电压不同，

所述动力传递装置还具备整流-平滑电路，该整流-平滑电路介于所述旋转侧的线圈与所述励磁线圈之间，对从所述旋转侧的线圈向所述励磁线圈供给的电流进行整流及平滑化，

从所述磁化力调整控制部向所述励磁线圈供给的所述电能经由所述固定侧的永久磁铁、所述旋转侧的线圈及所述整流-平滑电路向所述励磁线圈供给。

2.根据权利要求1所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

所述同步旋转构件是摩擦式离合器的外壳，或者是所述摩擦式离合器的与内燃机侧连结的飞轮。

3.根据权利要求1所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

所述同步旋转构件是变矩器的外壳，或者是所述变矩器的与内燃机侧连结的传动板。

4.根据权利要求1所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

所述同步旋转构件是液力偶合器的外壳，或者是所述液力偶合器的与内燃机侧连结的传动板。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

所述旋转电机的所述转子为圆筒状，且在沿着所述转子的所述旋转轴的轴向的纵截面中，由磁性体分别形成的第一爪极和第二爪极以将非磁性体夹在之间的形式对置，且第一爪极和第二爪极沿着所述转子的周向交替配置，

所述定子在所述转子的径向外侧隔开所述第一间隙而配置成圆筒状，另一方面，

所述磁化力调整装置的所述励磁线圈隔开第二间隙而固定于所述非旋转侧的固定构件，且向以非接触的方式配置的所述转子施加磁化力，来对所述转子的磁性体即所述第一爪极和所述第二爪极进行励磁。

6.根据权利要求5所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

在所述旋转电机的所述转子中具备永久磁铁来代替所述非磁性体。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

在所述旋转电机的所述转子上，在所述励磁线圈的芯部具备永久磁铁。

8.根据权利要求5所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

在所述旋转电机的所述转子上，在所述励磁线圈的芯部具备永久磁铁。

9.根据权利要求6所述的带旋转电机的动力传递装置，其中，

在所述旋转电机的所述转子上，在所述励磁线圈的芯部具备永久磁铁。

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