DE112009005302B4

DE112009005302B4 - Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung

Info

Publication number: DE112009005302B4
Application number: DE112009005302.5T
Authority: DE
Inventors: Hirotatsu Kitabatake; Hiroaki Ebuchi; Hideaki Komada; Michinobu Suzuki; Tomohito Ono; Kensei Hata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: JPWO2011042985A1; CN102099988B; CN102099988A; US8324774B2; JP4998622B2; WO2011042985A1; DE112009005302T5; US20110175473A1

Abstract

Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1), aufweisend:eine dreiphasige rotierende elektrische Maschine (10) mit einem Stator (11), an dem drei Spulengruppen angeordnet sind, und einem Rotor (12), der koaxial mit dem Stator (11) angeordnet ist, undeine Steuerungsvorrichtung (30), die einen Strom steuern kann, der den Spulengruppen des Stators (11) zugeführt werden soll, so dass der Rotor (12) durch Zuführen eines Dreiphasen-Wechselstroms zu jeder der Spulengruppen rotierend angetrieben wird, wobeiein Bereich des Stators (11), der dem Rotor (12) gegenüberliegt, mit einem Stator-Reibungsbereich (21) versehen ist, und ein Bereich des Rotors (12), der dem Stator (11) gegenüberliegt, mit einem Rotor-Reibungsbereich (19) versehen ist,der Rotor (12) zwischen einer Verbindungsposition, in der der Stator-Reibungsbereich (21) und der Rotor-Reibungsbereich (19) miteinander in Kontakt sind und der Rotor (12) und der Stator (11) miteinander verbunden sind, und einer Trennungsposition, in der der Stator-Reibungsbereich (21) und der Rotor-Reibungsbereich (19) voneinander getrennt sind, beweglich ist,die rotierende elektrische Maschine (10) ferner mit einer Federvorrichtung (22) vorgesehen ist, welche den Rotor (12) mit einer Federkraft, die größer ist als eine Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn lediglich eine Spulengruppe aus den drei Spulengruppen erregt wird, und kleiner ist als eine Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn zumindest zwei Spulengruppen aus den drei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, in eine von dem Stator (11) entfernte Richtung hin zu der Trennungsposition schiebt, wodurch sich der Rotor (12) nicht hin zu der Verbindungsposition bewegt, wenn lediglich eine Spulengruppe erregt wird, und sich hin zu der Verbindungsposition bewegt, wenn zumindest zwei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, unddie Steuerungsvorrichtung (30) eine Rotorpositions-Steuerungsvorrichtung (30) aufweist, die den zu den Spulengruppen zu führenden Strom steuert, so dass zumindest zwei Spulengruppen aus den drei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, wenn eine vorgeschriebene Verbindungsbedingung erfüllt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschinenvorrichtung, die eine mehrphasige rotierende elektrische Maschine mit einem Stator, an dem eine Mehrzahl von Spulengruppen angeordnet ist, und einem Rotor aufweist.
Technischer Hintergrund
Ein Axialluftspaltmotor, in dem ein Stator und ein Rotor in einer Rotationsachsenrichtung ausgerichtet sind, ist bekannt. Von diesen Motoren ist ein Motor bekannt, in dem der Rotor und der Stator so angeordnet sind, dass sie relativ zueinander beweglich sind, und in dem ein Nockenmechanismus angeordnet ist, der den Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator unter Verwendung des Drehmoments des Rotors verändert (siehe JP 2007 - 244 027 A ). Darüber hinaus sind in Bezug auf die vorliegende Erfindung die Patentschriften JP H09- 156 387 A und JP 2008 - 259 289 A als Entgegenhaltungen des Stands der Technik ermittelt worden.
Darüber hinaus offenbart die WO 2008/ 006 906 A1 eine rotierende, elektrische Permanentmagnetmaschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei ein Element aus dem Rotor und dem Stator darauf eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist und das andere Element darauf eine Mehrzahl von elektromagnetischen Polen aufweist, die angeordnet sind, um elektrische Wicklungen aufzunehmen. Zusätzlich zu einer üblichen Rotation des Rotors sind der Stator und der Rotor in einer axialen Richtung relativ zueinander beweglich, um eine Variation des Luftspalts zwischen den Permanentmagneten und den elektromagnetischen Polen hervorzurufen. Ein Phasenstrom wird auf die elektrischen Wicklungen von zumindest einem der elektromagnetischen Pole aufgebracht. Dieser Phasenstrom resultiert in einer Variation des durch die elektromagnetischen Pole erzeugten Magnetfelds, so dass eine Relativbewegung des Stators in Richtung hin zu dem Rotor oder von diesem weg magnetisch gesteuert werden kann.
Die US 2009/0 093 335 A1 offenbart ein Getriebe mit einer Mehrzahl von rotierenden Elementen, die zwischen einer Antriebskraftwelle und einem Ausgangsabschnitt eingefügt sind, einem Rotationselement, welches eines der rotierenden Elemente rotierbar trägt und bei einem radialen äußeren Abschnitt davon mit einer Mehrzahl von Vertiefungen oder Vorsprüngen ausgebildet ist, einem Trägerelement mit einer Oberfläche, die dem Rotationselement zugewandt ist, und eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Vertiefungen, welche bei einem radialen äußeren Abschnitt davon ausgebildet sind und mit den Vertiefungen oder Vorsprüngen des Rotationselements ineinandergreifen, wobei das Rotationselement in dem Trägerelement montiert ist, so dass sich das Rotationselement nicht drehen kann; und einem Reibungserzeugungsmechanismus, welcher zwischen dem Rotationselement und der vorstehend angegebenen Oberfläche des Trägerelement vorgesehen und angeordnet ist, um eine Reibkraft zwischen dem Rotationselement und der Oberfläche des Trägerelements zu erzeugen.
Kurzfassung der Erfindung
Aufgabenstellung
In einem Motor, in dem der Rotor und der Stator derart angeordnet sind, dass sie relativ zueinander beweglich sind, kann der Rotor durch den gegenseitigen Kontakt zwischen dem Rotor und dem Stator blockiert werden. In dem gemäß Patentschrift 1 beschriebenen Motor wird jedoch der Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator in Abhängigkeit von einem Drehmoment des Rotors verändert. Wenn daher das Drehmoment des Rotors nicht dem zum Verändern des Abstands zwischen dem Rotor und dem Stator notwendigen Drehmoment entspricht, kann der Abstand nicht verändert und der Rotor nicht blockiert werden. Wenn zum Verändern des Abstands zwischen dem Rotor und dem Stator anstelle eines Nockenmechanismus ein Aktor bzw. Stellglied verwendet wird, ist es notwendig, dieses Stellglied bereitzustellen, wodurch die Abmessungen der Vorrichtung zunehmen können.
Im Hinblick auf die vorstehenden Anmerkungen ist es eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine rotierende elektrische Maschinenvorrichtung zu schaffen, die den Rotor mit einem vergleichsweise einfachen Mechanismus blockieren kann und sich im Hinblick auf eine Verringerung der Abmessungen bzw. Miniaturisierung als vorteilhaft erweist.
Lösung der Aufgabe
Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der sich daran anschließenden abhängigen Ansprüche.
Eine rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine mehrphasige rotierende elektrische Maschinenvorrichtung mit einem Stator, an dem eine Mehrzahl von Spulengruppen angeordnet ist, und einem Rotor, der koaxial mit dem Stator angeordnet ist, und eine Steuerungsvorrichtung, die einen den Spulengruppen des Stators zugeführten Strom steuert, wobei ein Bereich des Stators, der dem Rotor gegenüberliegt, mit einem Stator-Reibungsbereich versehen ist, und ein Bereich des Rotors, der dem Stator gegenüberliegt, mit einem Rotor-Reibungsbereich versehen ist, wobei der Rotor zwischen einer Verbindungsposition, in der der Stator-Reibungsbereich und der Rotor-Reibungsbereich einander kontaktieren und der Rotor und der Stator miteinander verbunden sind, und einer Trennungsposition, in der der Stator-Reibungsbereich und der Rotor-Reibungsbereich voneinander getrennt sind, beweglich ist, und der Rotor so angeordnet ist, dass er sich zu der Verbindungsposition bewegt, wenn zumindest zwei Spulengruppen von der Mehrzahl der Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Rotorpositions-Steuerungsvorrichtung aufweist, die einen Strom steuert, der den Spulengruppen zugeführt wird, so dass zumindest zwei Spulengruppen von der Mehrzahl der Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, wenn die vorgeschriebene Verbindungsbedingung erfüllt ist.
Entsprechend der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird, indem der Rotor in die Verbindungsposition bewegt wird und der Stator-Reibungsbereich und der Rotor-Reibungsbereich einander kontaktieren, der Rotor durch die zwischen diesen beiden Reibungsbereichen entstehende Reibungskraft blockiert. Daher besteht keine Notwendigkeit, eine neuen Mechanismus zum Blockieren des Rotors bereitzustellen. Ferner kann der Rotor zu der Verbindungsposition bewegt werden, indem zumindest zwei Spulengruppen von der Mehrzahl der Spulengruppen erregt werden. Daher ist es nicht notwendig, einen neuen Mechanismus zum Bewegen des Rotors bereitzustellen. Somit kann gemäß der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Rotor mit einer verhältnismäßig einfachen Anordnung blockiert und die Abmessungen der Vorrichtung verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine Federvorrichtung bereitgestellt werden, die den Rotor in eine von dem Stator entfernte Richtung drücken soll, so dass der Rotor sich in die Trennungsposition bewegt. In diesem Fall ist daher eine Trennung des Rotor und des Stator ohne Weiteres möglich.
Gemäß einer Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Federvorrichtung den Rotor mit Hilfe einer Federkraft, die größer als die Magnetkraft ist, die erzeugt wird, wenn eine Spulengruppe von der Mehrzahl der Spulengruppen erregt wird, und die kleiner als die Magnetkraft ist, die erzeugt wird, wenn drei Spulengruppen von der Mehrzahl der Spulengruppen erregt werden, in eine von dem Stator entfernte Richtung schieben. Indem die Federkraft der Federvorrichtung auf diese Weise eingestellt wird, kann mit erhöhter Zuverlässigkeit verhindert werden, dass der Rotor sich in die Verbindungsposition bewegt, wenn bewirkt wird, dass die rotierende elektrische Maschine als ein Elektromotor arbeiten soll. Somit kann, indem der der Mehrzahl der Spulengruppen zugeführte Strom gesteuert wird, die rotierende elektrische Maschine als ein Elektromotor arbeiten sowie bewirkt werden, dass sie als eine Kupplung arbeiten.
In einer Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die mehrphasige rotierende elektrische Maschine eine rotierende elektrische Axialluftspaltmaschine sein, in der der Stator und der Rotor in einer Rotationsachsenrichtung des Rotors ausgerichtet sind. In diesem Fall kann der Abstand zwischen dem Stator und dem Rotor ohne Weiteres angepasst werden, indem dem Rotor ermöglicht wird, sich in der Rotationsachsenrichtung zu bewegen.
In einer Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Rotor eine Verbindungsunterstützungsvorrichtung beinhalten, die das durch den Rotor erzeugte Drehmoment in einer vorgeschriebenen Richtung aufbringt, nachdem der Rotor sich aus der Trennungsposition in die Verbindungsposition bewegt hat, um in einer Richtung eine Kraft zu erzeugen, die den Rotor-Reibungsbereich zu dem Stator-Reibungsbereich schiebt.
In diesem Fall kann, nachdem der Rotor sich in die Verbindungsposition bewegt hat, die Position des Rotors auch unter Verwendung der Kraft des Verbindungsunterstützungsvorrichtung in der Verbindungsposition gehalten werden. Nachdem der Rotor sich in die Verbindungsposition bewegt hat, kann daher der den Spulengruppen des Stators zugeführte Strom reduziert werden. Dabei kann die Verschwendung von Energie verhindert werden.
In einer Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die mehrphasige rotierende elektrische Maschine an einer Antriebsvorrichtung zum Übertragen einer Leistung eines Verbrennungsmotors auf Antriebsräder eines Fahrzeugs angeordnet sein, so dass sie eine zum Übertragen der Leistung des Verbrennungsmotors auf die Antriebsräder notwendige Gegenkraft erzeugen kann, wobei die Rotorpositions-Steuerungsvorrichtung bestimmt, dass die vorgeschriebene Verbindungsbedingung in einem Fall erfüllt ist, in dem die Gegenkraft größer oder gleich einem Obergrenzenwert einer Abgabeleistung der mehrphasigen rotierenden elektrische Maschine ist. Indem die Position des Rotors dementsprechend geschaltet wird, kann eine Gegenkraft, die größer oder gleich dem Obergrenzenwert der Abgabeleistung der mehrphasigen rotierenden elektrischen Maschine ist, durch die mehrphasige rotierende elektrische Maschine aufgenommen werden.
Die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zudem in eine Antriebsvorrichtung von verschiedenartigen Hybridfahrzeugen eingebaut werden. Dementsprechend kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Parallel-Hybridfahrzeug handeln, in das der Verbrennungsmotor und ein Elektromotor als Leistungsquellen für den Antrieb eingebaut sind, und die Antriebsräder durch jeweilige Leistungsquellen angetrieben werden können. Zudem kann es sich bei dem Fahrzeug auch um ein Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungs-Hybridfahrzeug handeln, in dem der Verbrennungsmotor und ein Elektromotor als Leistungsquellen eingebaut sind, und das Fahrzeug einen Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungsmechanismus aufweist, der in der Lage ist, die Leistung des Verbrennungsmotors auf die mehrphasige rotierende elektrische Maschine und die Antriebsräder zu abzuzweigen bzw. aufzuteilen, und die Antriebsräder jeweils durch eine Leistung, die durch den Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungsmechanismus abgezweigt worden ist, und die Leistung des Elektromotors angetrieben werden können.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Ansicht, die die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung zeigt, wenn es sich bei einer Position der zweiten Kupplungsplatte um eine Verbindungsposition handelt.
3 ist eine Ansicht, die eine erste Kupplungsplatte aus einer axialen Richtung betrachtet zeigt.
4 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Kupplungsplatten aus der radialen Richtung zu sehen sind, und die den Zustand zeigt, in dem die Phasen der Kupplungsplatten miteinander übereinstimmen.
5 ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem die Kupplungsplatten aus der radialen Richtung zu sehen sind, und die den Zustand zeigt, in dem die Phasen der Kupplungsplatten zueinander versetzt sind.
6 ist eine Ansicht, die einen Stator zeigt, der aus der Richtung eines Pfeils VI von 2 zu sehen ist.
7 ist ein Graph, der eine zeitliche Veränderung bzw. einen zeitlichen Verlauf eines Stromwerts einer jeweiligen Verdrahtung zeigt, wenn ein MG- bzw. Motorgenerator-Betriebsmodus aus einem MG- bzw. Motorgenerator-Betriebsmodus in einen Blockiermodus geschaltet wird.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine MG-Steuerungsroutine zeigt, die durch eine Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird.
9 ist ein Graph, der eine zeitliche Veränderung bzw. einen zeitlichen Verlauf eines Stromwerts einer jeweiligen Verdrahtung zeigt, wenn ein MG-Betriebsmodus aus einem Blockiermodus in einen Blockierunterstützungsmodus geschaltet wird.
10 ist ein Flussdiagramm, der eine Variation der MG-Steuerungsroutine zeigt.
11 ist eine Ansicht, die eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs zeigt, in das die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
12 ist ein Flussdiagramm, das eine erste MG-Steuerungsroutine zeigt, die durch die Steuerungsvorrichtung von 11 ausgeführt wird.
13 ist eine Ansicht, die eine zweite Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs zeigt, in das die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
14 ist eine Ansicht, die eine dritte Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs zeigt, in das die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
15 ist eine Ansicht, die eine vierte Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs zeigt, in das die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
1 und 2 zeigen die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung 1 beinhaltet einen Elektromotor-Generator 10 (der nachstehend als „MG“ bezeichnet wird), der als eine rotierende elektrische Maschine dient, die als ein Elektromotor und ein Generator arbeitet, und eine Batterie 2. Der MG 10 ist als ein Dreiphasen-Induktionsmotor-Generator aufgebaut und beinhaltet einen Stator 11 und einen Rotor 12. Wie in 1 gezeigt ist, sind der Stator 11 und der Rotor 12 so angeordnet, dass sie in Richtung einer Achse Ax ausgerichtet sind. Dementsprechend handelt es sich bei dem MG 10 um einen Axialluftspalt-Motor-Generator. Der Stator 11 ist so befestigt, dass er sich nicht zu einem Gehäuse 10a hin drehen kann, in dem der MG 10 aufgenommen ist.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet der Rotor 12 eine erste Kupplungsplatte 13, eine zweite Kupplungsplatte 14 und eine kugelförmige Nockenkugel 15, die zwischen den Kupplungsplatten 13 und 14 angeordnet ist. Die erste Kupplungsplatte 13 und die zweite Kupplungsplatte 14 sind so angeordnet, dass sie einander auf derselben Achse gegenüberliegen. Die Kupplungsplatten 13 und 14 sind in Form einer kreisförmigen Scheibe konfiguriert, und auf einander gegenüberliegenden Flächen der Kupplungsplatten 13 und 14 sind V-förmige Nuten 16 und 17 ausgebildet, in denen die Nockenkugel 15 gehalten wird. Die erste Kupplungslatte 13 ist auf einem Ende einer Rotationswelle 18 angeordnet, so dass sie sich integral bzw. zusammen mit der Rotationswelle 18 dreht. Auch wenn in der Zeichnung nichts davon zu erkennen ist, ist das andere Ende der Rotationswelle 18 mit einem Steuerungsobjekt verbunden, dessen Betriebszustand bzw. -bedingung durch den MG 10 gesteuert wird. Die zweite Kupplungsplatte 14 ist so auf der Rotationswelle 18 angeordnet, dass sie sich in Richtung der Achse Ax zwischen einer Verbindungsposition, in der sie in Kontakt mit dem Stator 11 ist, wie in 2 gezeigt ist, und einer Trennungsposition bewegen kann, in der sie von dem Stator 11 getrennt ist, wie in 1 gezeigt ist. Die zweite Kupplungsplatte 14 wird auf der Rotationsachse 18 so gehalten, dass sie sich in Bezug auf die Rotationsachse 18 relativ drehen kann. Die zweite Kupplungsplatte 14 besteht aus einem magnetischen Material. Innerhalb der zweiten Kupplungsplatte 14 ist ein Rotor-Reibungsbereich 19 auf dem Bereich angeordnet, der dem Stator 11 gegenüberliegt.
3 zeigt einen Zustand, in dem die erste Kupplungsplatte 13 aus der axialen Richtung betrachtet wird. 4 und 5 zeigen einen Zustand, in dem die Kupplungsplatten 13 und 14 aus der radialen Richtung zu sehen sind. 4 zeigt einen Zustand, in dem die Phasen der Kupplungsplatten 13 und 14 miteinander übereinstimmen, und 5 zeigt einen Zustand, in dem die Phasen der Kupplungsplatten 13 und 14 zueinander versetzt sind. Wie aus 3 hervorgeht, ist eine Mehrzahl (sechs in 3) der V-förmigen Nuten 16 auf der ersten Kupplungsplatte 13 angeordnet. Diese V-förmigen Nuten 16 sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen Intervallen ausgerichtet. Auf der zweiten Kupplungsplatte 14 ist die gleiche Anzahl von V-förmigen Nuten 17 wie die Anzahl der V-förmigen Nuten 16 der ersten Kupplungsplatte 13 angeordnet. Diese V-förmigen Nuten 17 sind ebenso in Umfangsrichtung in regelmäßigen Intervallen ausgerichtet. Bei Betrachtung eines Querschnitts, der die Achslinie der ersten Kupplungsplatte 13 beinhaltet (siehe 1 und 2), weisen die V-förmigen Nuten 16 und 17 weisen einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Wie in 3 gezeigt ist, sind die V-förmigen Nuten 16 und 17 aus der axialen Richtung der ersten Kupplungsplatte 13 betrachtet so gekrümmt, dass die innere Kante zur Mitte der ersten Kupplungsplatte 13 und die von der Mitte entfernte äußere Kante konzentrische Bögen ausbilden. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, weisen zudem die V-förmigen Nuten 16 und 17 aus der radialen Richtung betrachtet eine V-Form auf, deren Tiefe in Bezug auf die Rotationsrichtung (die in der Zeichnung nach oben oder nach unten verlaufende Richtung) allmählich abflacht.
6 ist eine Ansicht des Stators 11 aus Sicht der Richtung des Pfeils VI in 1. Wie in 6 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl (12 in 6) von Spulen 20 auf dem Stator 11 angeordnet. Die Mehrzahl von Spulen 20 ist auf einem gemeinsamen Umfang in regelmäßigen Intervallen ausgerichtet. Eine erste Verdrahtung U ist mit einem Drittel der Mehrzahl von Spulen 20 verbunden. Eine zweite Verdrahtung V ist mit einem anderen Drittel der Mehrzahl von Spulen 20 verbunden. Eine dritte Verdrahtung W ist mit dem verbliebenen Drittel der Mehrzahl von Spulen 20 verbunden. Die vier Spulen, mit denen die erste Verdrahtung U verbunden ist, kann nachstehend als erste Spulen 20u bezeichnet werden. Die vier ersten Spulen 20u können insgesamt als eine erste Spulengruppe bezeichnet werden. Desgleichen können die vier Spulen, mit denen die zweite Verdrahtung V verbunden ist, als zweite Spulen 20v bezeichnet werden, und die vier Spulen, mit denen die dritte Verdrahtung W verbunden ist, können als dritte Spulen 20w bezeichnet werden. Die vier zweiten Spulen 20v können insgesamt als eine zweite Spulengruppe bezeichnet werden, und die vier dritten Spulen 20w können insgesamt als dritte Spulengruppe bezeichnet werden. Wie in 6 gezeigt ist, ist die Mehrzahl der Spulen 20 so angeordnet, dass sie in der Reihenfolge der ersten Spule 20u, der zweiten Spule20v und der dritten Spule 20w ausgerichtet sind. Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Stator-Reibungsbereich 21 am Ende einer jeden Spule 20 auf der Seite des Rotors 12 angeordnet.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Rückstellfeder 22 zwischen der zweiten Kupplungsplatte 14 des Rotors 12 und des Stators 11 als eine Federvorrichtung zum Schieben der zweiten Kupplungsplatte 14 in eine von dem Stator 11 entfernte Richtung angeordnet. Die Rückstellfeder 22 schiebt die zweite Kupplung 14 mit einer größeren Federkraft als eine Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn von der ersten bis zur dritten Spulengruppe des Stators 11 eine Spulengruppe erregt wird, und mit einer kleineren Federkraft als eine Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn von der ersten bis zur dritten Spulengruppe zwei Spulengruppen erregt werden. Ein Ende der Rückstellfeder 22 ist an der zweiten Kupplungsplatte 14 befestigt. Wie in 1 gezeigt ist, ist auf dem Stator 11 ein Lager 23, das sich um die Achse Ax drehen kann, angeordnet. An dem Lager 23 ist das andere Ende der Rückstellfeder 22 angebracht. Wenn daher die zweite Kupplungsplatte 14 sich in der Trennungsposition befindet, kann die zweite Kupplungsplatte 14 sich in Bezug auf den Stator 11 relativ bewegen.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der MG 10 mit der Batterie 2 über einen Inverter 3 verbunden. Bei der Batterie 2 handelt es sich um eine der Öffentlichkeit bekannte Batterie, die in der Lage ist, dem MG 10 elektrische Leistung zuzuführen und die durch den MG 10 erzeugte elektrische Leistung zu speichern. Der Inverter 3 ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, den Gleichstrom der Batterie 2 in einen Dreiphasen-Wechselstrom bzw. Drehstrom umzuwandeln. Der Inverter 3 ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, den Wechselstrom einer jeden Phase des Dreiphasen-Wechselstroms bzw. Drehstroms, der umgewandelt worden ist, zu steuern. Wie in 6 gezeigt ist, sind der MG und der Inverter 3 mit der ersten und der dritten Wicklung bzw. Windung bzw. Verdrahtung U, V und W verbunden. Diese Verdrahtungen U, V und W sind mit dem Inverter 3 verbunden, so dass sich die Stromphasen des Dreiphasen-Wechselstroms, die in einer jeweiligen Verdrahtung strömen, voneinander unterscheiden.
Der Betrieb des MG 10 wird durch eine Steuerungsvorrichtung 30 gesteuert, die als eine Steuerungsvorrichtung dient. Die Steuerungsvorrichtung 30 steuert den Inverter 3, um den Strom zu steuern, der den Wicklungen bzw. Verdrahtungen U, V und W zugeführt wird, und steuert dadurch den Betrieb des MG 10. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist als eine Computereinheit konfiguriert, die einen Mikroprozessor und Peripheriegeräte, wie z. B. einen RAM, einen ROM und dergleichen, beinhaltet, die für den Betrieb notwendig sind. Die Steuerungsvorrichtung 30 steuert den Betrieb des MG 10 gemäß der Betriebsbedingung des Steuerungsobjekts. Verschiedene Sensoren zum Erfassen der Betriebsbedingung des Steuerungsobjekts sind mit der Steuerungsvorrichtung 30 verbunden. Zum Beispiel ist ein Lastsensor 30 verbunden, der ein Signal ausgibt, das einer physikalischen Größe entspricht, die mit einer Last korreliert, die von dem Steuerungsobjekt auf die Rotationswelle 18 angewendet wird.
Die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 entsprechend der Betriebsbedingung des Steuerungsobjekts zwischen einem MG-Modus, in dem der Rotor 12 sich in einem drehbaren Zustand befindet und bewirkt wird, dass der MG 10 als ein Elektromotor oder ein Generator arbeitet, und einem Blockiermodus um, in dem der Rotor 12 derart blockiert wird, dass er sich nicht drehen kann. Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 7 können diese Betriebsmodi näher erläutert werden. 7 zeigt die zeitliche Veränderung der Stromwerte der Verdrahtungen U, V und W, wenn der Betriebsmodus des MG 10 aus dem MG-Modus in den Blockiermodus geschaltet wird. Eine Linie Cu in 7 zeigt den Strom der ersten Verdrahtung U, eine Linie Cv zeigt den Strom der zweiten Verdrahtung V, und eine Linie Cw zeigt dne Strom der dritten Verdrahtung W.
Zunächst befasst sich die Beschreibung jedoch mit der Erläuterung des MG-Modus. Insbesondere wird ein Fall erläutert, indem bewirkt wird, dass der MG 10 in dem MG-Modus als ein Elektromotor funktioniert. In 7 steht eine Zeitdauer Pmg für die zeitliche Veränderung der Stromwerte der Verdrahtungen U, V und W im MG-Modus. Wie in 7 gezeigt ist, wird gemäß dem MG-Modus ein Dreiphasen-Wechselstrom, dessen Stromwert von einem maximalen Wert +I bis zu einem minimalen Wert -I variiert, von dem Inverter 3 dem MG 10 zugeführt wird. Dementsprechend wird die erste bis dritte Spulengruppe in einer vorgeschriebenen Reihenfolge innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitraums erregt. Da in diesem Fall nur die Magnetkraft von einer Spulengruppe in dem Stator 11 erzeugt wird, ist die durch den Stator 11 erzeugte Magnetkraft kleiner als die Federkraft der Rückstellfeder 22. Wie in 1 gezeigt ist, handelt es sich bei der Position der zweiten Kupplungsplatte 14 daher um die Trennungsposition. Unter dieser Bedingung kann der Rotor 12 sich in Bezug auf den Stator 11 relativ drehen. Da die Rückstellfeder 22 die zweite Kupplungsplatte 14 gegen die erste Kupplungsplatte 13 drückt, drehen sich somit die erste Kupplungsplatte 13 und die zweite Kupplungsplatte 14 miteinander. Daher kann der Rotor 12 sich drehen, indem die Spulengruppen der Reihe nach erregt werden. Somit arbeitet der MG 10 als ein Elektromotor. Dabei wird sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung des Rotors 12 gesteuert, doch bei diesem Steuerungsverfahren kann es sich um ein der Öffentlichkeit bekanntes Verfahren zum Steuern der Drehzahl und der Drehrichtung eines Dreiphasen-Induktionsmotors mit einem Inverter handeln, weshalb von einer ausführlichen Erläuterung desselben abgesehen wird.
Als nächstes erfolgt eine Erläuterung des Blockiermodus. In 7 zeigt eine Zeitdauer P1 die zeitliche Veränderung der Stromwerte der Wicklungen bzw. Verdrahtungen U, V und W im Blockiermodus. Wie in 7 gezeigt ist, wird in dem Blockiermodus jeder der Verdrahtungen U, V und W von dem Inverter 3 ein jeweils gleich großer Strom zugeführt. Wie in 7 gezeigt ist, wird dabei, wenn ein Dreiphasen-Wechselstrom zugeführt wird, einer jeden der Verdrahtungen U, V und W ein Strom eines maximalen Werts +I zugeführt. Dadurch werden die Spulen 20 der drei Spulengruppen des Stators 11, d. h. alle Spulen 20 des Stators 11, erregt. Wie in 2 gezeigt ist, liegt somit die zweite Kupplungsplatte 14 der Rückstellfeder 22 gegenüber und bewegt sich zu der Verbindungsposition, und der Rotor-Reibungsbereich 19 und der Stator-Reibungsbereich 21 gelangen miteinander in Kontakt. Wenn unter dieser Bedingung ein Drehmoment auf die erste Kupplungsplatte 13 einwirkt, sind die die Phasen der Kupplungsplatten 13 und 14 voneinander versetzt, wie in 5 gezeigt ist, und dadurch bewegt sich die Nockenkugel 15 bis zu einer abgeflachten Position der V-förmigen Nuten 16 und 17, und es entsteht eine Kraft, die die zweite Kupplungsplatte 14 an den Stator 11 drückt. Selbst wenn daher die durch die Spulengruppen erzeugte Magnetkraft verringert wird, wird die Position der zweiten Kupplungsplatte 14 in der Verbindungsposition beibehalten. Somit werden im Blockiermodus zu einem Zeitpunkt, wenn seit dem Umschalten des Modus eine vorgeschriebenen Zeit T verstrichen ist, die Stromwerte der Verdrahtungen U, V und W auf einen Beibehaltungs-Stromwert Ik verringert. Für den Beibehaltungs-Stromwert Ik kann ein passender Stromwert eingestellt werden, der die Position der zweiten Kupplungsplatte 14 durch die Magnetkraft, die durch die Spulengruppen erzeugt werden kann, in der Verbindungsposition beibehalten kann. Da im Blockiermodus der Rotor 12 in der Verbindungsposition gehalten wird, wird der Rotor 12 auf diese Weise durch die Reibung zwischen dem Rotor-Reibungsbereich 19 und dem Stator-Reibungsbereich 12 blockiert. Dadurch, dass auf diese Art und Weise eine Druckkraft erzeugt wird, dienen die erste Kupplungsplatte 13, die zweite Kupplungsplatte 14 und die Nockenkugel 15 als eine erfindungsgemäße Verbindungsunterstützungsvorrichtung.
8 zeigt eine MG-Steuerungsroutine, die durch die Steuerungsvorrichtung 30 innerhalb einer vorgeschriebenen Zeitspanne wiederholt ausgeführt wird, damit der Betriebsmodus des MG 10 entsprechend der Betriebsbedingung des Steuerungsobjekts umgeschaltet wird. Indem diese Steuerungsroutine ausgeführt wird, dient die Steuerungsvorrichtung 30 erfindungsgemäß als eine Rotorpositions-Steuerungsvorrichtung. Gemäß dieser Steuerungsvorrichtung erfasst zunächst bei Schritt 11 die Steuerungsvorrichtung 30 zunächst eine Betriebsbedingung bzw. einen Betriebszustand des Steuerungsobjekts. Die Steuerungsvorrichtung 30 erfasst als Betriebszustand z. B. eine von dem Steuerungsobjekt auf die Rotationswelle 18 angewendete Last. Im nächsten Schritt S12 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 30, ob eine vorgeschriebene Blockierbedingung zum Umschalten des Betriebsmodus des MG 10 auf den Blockiermodus erfüllt ist. Wenn die auf die Rotationswelle 18 angelegte Last zu groß ist, kann die Last möglicherweise nicht mit dem Abgabedrehmoment gehandhabt werden, wenn der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet. Somit wird bestimmt, dass die Blockierbedingung erfüllt ist, wenn z. B. die auf die Rotationswelle 18 angewendete Last einen voreingestellten vorgeschriebenen Wert überschreitet. Alternativ wird bestimmt, dass die Blockierbedingung erfüllt ist, wenn z. B. ein durch die Rotationswelle 18 angetriebenes Drehelement von den Elementen, die das Steuerungsobjekt darstellen, in einem Stoppzustand beibehalten werden soll.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Blockierbedingung erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S13 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 in den Blockiermodus. In dem Fall, dass der Betriebsmodus bereits in den Blockiermodus geschaltet worden ist, behält die Steuerungsvorrichtung 30 den Modus bei. Danach beendet die Steuerungsvorrichtung 30 die MG-Steuerungsroutine. Wenn hingegen die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Blockierbedingung nicht erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S14 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 auf den MG-Modus. In dem Fall, dass der Betriebsmodus bereits auf den MG-Modus geschaltet worden ist, behält die Steuerungsvorrichtung 30 den Modus bei. Danach beendet die Steuerungsvorrichtung 30 die MG-Steuerungsroutine.
Wie vorstehend erläutert, gelangen in der MG 10 gemäß der vorliegenden Erfindung der Rotor 12 und der Stator 11 miteinander in Kontakt, und der Rotor 12 kann mit der Reibung zwischen dem Rotor-Reibungsbereich 19 und dem Stator-Reibungsbereich 21 blockiert werden. In diesem Fall ist es daher nicht notwendig, ein neues Element zum Blockieren des Rotors 12 bereitzustellen, so dass dieser sich nicht drehen kann, und dementsprechend kann der Rotor 12 mit einem verhältnismäßig einfachen Mechanismus blockiert werden. In dem MG 10 wird zudem die Position der zweiten Kupplungsplatte 14 durch die Erregung der Spulen 20 des Stators 11 umgeschaltet. Da es in diesem Fall nicht notwendig ist, eine neue Leistungsquelle zum Bewegen der zweiten Kupplungsplatte 14 bereitzustellen, ist somit eine Verringerung der Abmessungen des MG 10 möglich.
Da in dem MG 10 eine Rückstellfeder 22 zwischen dem Stator 11 und dem Rotor 12 angeordnet ist, kann die zweite Kupplungsplatte 14 ohne Weiteres in die Trennungsposition zurückversetzt werden. Die Federkraft der Rückstellfeder 22 ist größer als die Magnetkraft, wenn eine Spulengruppe erregt wird, und kleiner als die Magnetkraft, wenn zwei Spulengruppen erregt werden. Auch wenn daher dem MG 10 ein Dreiphasen-Wechselstrom bzw. Drehstrom zugeführt wird, bewegt sich die zweite Kupplungsplatte 14 nicht in die Verbindungsposition. Dementsprechend kann bewirkt werden, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet kann. In dem Fall hingegen, dass dem MG 10 Strom zugeführt wird, so dass die Gesamtheit der Spulen 20 des Stators 11 erregt ist, bewegt sich die zweite Kupplungsplatte 14 in die Verbindungsposition, wodurch der Rotor 12 blockiert werden kann. Auf diese Art und Weise kann, indem der dem MG 10 zugeführt Strom gesteuert wird, der MG 10 sowohl als ein Elektromotor als auch als ein Blockiermechanismus verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, handelt es sich bei dem MG 10 um einen Axialluftspalt-Motorgenerator, in dem der Stator 11 und der Rotor 12 in Richtung der Achse Ax ausgerichtet sind. Indem bewirkt wird, dass der Rotor 12 in Richtung der Achse Ax bewegt werden kann, ist somit eine Veränderung des Abstands zwischen dem Stator 11 und dem Rotor 12 ohne Weiteres möglich.
In dem MG 10 kann, wie in 5 gezeigt ist, durch Versetzen der Phasen der Kupplungsplatten 13 und 14 eine Kraft erzeugt werden, die die zweite Kupplungsplatte 14 an den Stator 11 drückt. Nachdem die zweite Kupplungsplatte 14 in die Verbindungsposition bewegt worden ist, kann dementsprechend der dem MG 10 zugeführte Stromwert reduziert werden, wodurch die Aufnahme der im Blockiermodus verbrauchten Leistung reduziert werden kann.
Gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform wurde der Rotor 12 blockiert, so dass er sich im Blockiermodus nicht drehen konnte. Im Blockiermodus kann der Rotor 12 jedoch mit dem Stator 11 in Kontakt gelangen, und es kann bewirkt werden, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet. In dem Fall, dass z. B. die auf die Rotationswelle 18 angewendete Last größer als die Reibungskraft ist, die zwischen dem Rotor-Reibungsbereich 19 und dem Stator-Reibungsbereich 21 erzeugt wird, kann der Rotor 12 möglicherweise nicht durch die Reibungskraft allein in einem Stoppzustand gehalten werden. In einem solchen Fall wird daher bewirkt, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet, während der Rotor 12 in der Verbindungsposition beibehalten wird. Dadurch kann die auf die Rotationswelle 18 angewendete Last unter Verwendung der von dem MG 10 abgegebenen Leistung neben der Reibungskraft zwischen den Reibungsbereichen 19 und 21 aufgenommen bzw. angenommen werden. Wenn außerdem eine Last, die größer ist als die Reibungskraft zwischen den Reibungsbereichen 19 und 21, auf die Rotationswelle 18 angewendet wird, und es Fälle gibt, in denen die erste Kupplungsplatte 13 in einer Richtung gedreht wird, in der die Phasen der Kupplungsplatten 13 und 14 miteinander übereinstimmen. Dann entsteht in einem solchen Fall ein Spalt bzw. eine Lücke zwischen der Nockenkugel 15 und den V-förmigen Nuten 16 und 17, und die Kraft, die die zweite Kupplungsplatte 14 an den Stator 11 drückt und die zwischen den Kupplungsplatten 13 und 14 erzeugt wird, schwächt ab. Somit kann dieser Spalt beseitigt werden, indem bewirkt wird, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet und die zweite Kupplungsplatte 14 gedreht wird.
Unter Bezugnahme auf 9 wird ein Steuerungsverfahren des MG 10 in dem Fall erläutert, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet, während der Rotor 12 in der Verbindungsposition beibehalten wird. Nachstehend wird ein Betriebsmodus, in dem der MG 10 als ein Elektromotor 10 arbeiten soll, während der Rotor 12 in der Verbindungsposition beibehalten wird, als ein Blockierunterstützungsmodus bezeichnet. 9 zeigt die zeitliche Veränderung der Stromwerte der Verdrahtungen U, V und W, wenn der Betriebsmodus des MG 10 vom Blockiermodus auf den Blockierunterstützungsmodus geschaltet wird. Ähnlich wie in 7, zeigt eine Linie Cu in 9 den Strom der ersten Verdrahtung U an, zeigt eine Linie Cv den Strom der zweiten Verdrahtung V an, und eine Linie Cw zeigt den Strom der dritten Verdrahtung W an. In 9 zeigt die Zeitdauer Pla nach einer Zeit Tc die zeitliche Veränderung bzw. den zeitlichen Verlauf der Stromwerte der Verdrahtungen U, V und W im Blockierunterstützungsmodus. Wie in 9 gezeigt ist, wird im Blockierunterstützungsmodus vom Inverter 3 dem MG 10 ein Dreiphasen-Wechselstrom zugeführt. Bei dem im Blockierunterstützungsmodus zugeführten Dreiphasen-Wechselstrom ist jeder Wechselstrom so versetzt, dass eine Summe der Ströme einer jeweiligen Phase einem Stromwert Ik entspricht. Wie in 9 gezeigt ist, werden die Referenzströme der Wechselströme in anderen Worten jeweils an den Stromwert Ik modifiziert. Dadurch kann eine Magnetkraft, die die zweite Kupplungsplatte 14 in der Verbindungsposition beibehalten kann, anhand des Stators 11 erzeugt werden, während die Spulengruppen in einer vorgeschriebenen Reihenfolge erregt werden. Dementsprechend kann bewirkt werden, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet, während die zweite Kupplungsplatte 14 in der Verbindungsposition beibehalten wird.
10 zeigt eine Variation bzw. eine Abwandlung der MG-Steuerungsroutine. Diese Abwandlung unterscheidet sich von der MG-Steuerungsroutine von 8 dahingehend, dass die Schritte S21 und S22 hinzugefügt worden sind, aber die anderen Schritte mit jenen in 8 identisch sind. Dementsprechend sind die mit den in 8 identischen Vorgänge mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und von einer Erläuterung derselben wird daher abgesehen. In der Steuerungsroutine von 10 geht die Steuerungsvorrichtung 30 bis zu Schritt S12 ähnlich wie in der Steuerungsroutine von 8 vor. Wenn in Schritt S12 die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Blockierbedingung erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S21 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, ob eine vorgeschriebene Motorbedingung erfüllt ist oder nicht, um zu bewirken, dass der MG 10 als ein Elektromotor arbeitet, während der Rotor 12 in der Verbindungsposition beibehalten wird. Wie vorstehend erläutert wurde, wird bestimmt, dass die Motorbedingung erfüllt ist, wenn z. B. die auf die Rotationswelle 18 angewendete Last größer ist als die Reibungskraft zwischen den Reibungsbereichen 19 und 21, oder wenn ein Spalt zwischen der Nockenkugel 15 und den V-förmigen Nuten 16 und 17 entstanden ist.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Motorbedingung erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S21 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 in den Blockierunterstützungsmodus. In dem Fall, dass der Betriebsmodus bereits auf den Blockierunterstützungsmodus umgeschaltet worden ist, behält die Steuerungsvorrichtung 30 den Modus bei. Danach beendet die Steuerungsvorrichtung 30 die MG-Steuerungsroutine. Wenn hingegen die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Motorbedingung nicht erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S12 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 in den Blockiermodus. Danach beendet die Steuerungsvorrichtung 30 die MG-Steuerungsroutine.
Wie vorstehend erläutert wurde, kann in dem Fall, dass eine Last, die größer als die Reibungskraft zwischen den Reibungsbereichen 19 und 21 ist, auf die Rotationswelle 18 angewendet wird, diese Last durch den MG 10 aufgenommen bzw. angenommen werden, indem der Betriebsmodus in den Blockierunterstützungsmodus umgeschaltet wird. Somit kann die Obergrenze der Last, die durch den MG 10 aufgenommen bzw. angenommen werden kann, erhöht werden.
Gemäß der vorstehenden Ausführungsform wird bewirkt, dass der MG 10 als ein Elektromotor im MG-Modus und im Blockierunterstützungsmodus arbeitet. In dem Fall jedoch, dass die Rotationswelle 18 ein Drehmoment von dem Steuerungsobjekt erhält, kann bewirkt werden, dass der MG 10 in diesen Modi als ein Generator arbeitet. Dadurch wird mit dem MG 10 elektrische Leistung erzeugt, und die Batterie 2 kann geladen werden.
Als nächstes wird eine Antriebsvorrichtung eine Hybridfahrzeugs, in das die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, unter Bezugnahme auf 11 bis 15 erläutert. Die Bereiche in 11 bis 15, die mit jenen in 1 bis 6 identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und daher wird von einer Erläuterung derselben abgesehen. 11 ist eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung 100A gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Antriebsvorrichtung 100A ist in einem Hybridfahrzeug montiert und beinhaltet einen Verbrennungsmotor 101, einen ersten Motorgenerator (MG) 10 als eine rotierende elektrische Maschine, einen zweiten Motorgenerator (MG) 102, einen Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungsmechanismus 103 und einen Getriebemechanismus 104. Der erste MG 10, der zweite MG 102, der Leistungsübertragungsmechanismus 103 und der Getriebemechanismus 104 sind in einem Gehäuse 105 aufgenommen. Der zweite MG 102 beinhaltet einen Stator 102a, der an dem Gehäuse 105 befestigt ist, so dass er sich nicht drehen kann, und einen Rotor 102b, der koaxial auf einer Innenumfangsseite des Stators 102a angeordnet ist. Bei dem zweiten MG 102 handelt es sich um einen hinreichend bekannten Motorgenerator, der in ein Hybridfahrzeug eingebaut ist und als ein Elektromotor und ein Generator arbeitet, weshalb auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet wird. Bei dem Verbrennungsmotor 101 handelt es sich auch um einen hinreichend bekannten Verbrennungsmotor, der in ein Hybridfahrzeug eingebaut ist, weshalb auf eine ausführliche Erläuterung derselben verzichtet wird.
Der Verbrennungsmotor 101 und der erste MG 10 sind mit dem Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungsmechanismus 103 verbunden. Der Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungsmechanismus 103 beinhaltet einen Planetengetriebemechanismus 106. Der Planetengetriebemechanismus 106 beinhaltet ein Sonnenrad S1, bei dem es sich um ein Außenrad bzw. Zahnrad mit Außenverzahnung handelt, ein Hohlrad R1, bei dem es sich um ein Innenrad bzw. Zahnrad mit Innenverzahnung handelt, eine Mehrzahl von Planetenrädern P1 und einen Träger C1. Das Sonnenrad S1 und das Hohlrad R1 sind koaxial so angeordnet, dass deren jeweilige Zähne bzw. Verzahnungen einander gegenüberliegen. Die Mehrzahl der Planetenräder P1 ist so angeordnet, dass sie sich mit dem Sonnenrad S1 und dem Hohlrad R1 jeweils in Eingriff befinden. Der Träger C1 trägt die Mehrzahl der Planetenräder PI, so dass sie sich um deren eigene Achsen drehen, und hält den Umfang des Sonnenrads S1, so dass es eine Umdrehung bzw. Umdrehungen ausführen kann. Wie in 11 gezeigt ist, ist das Sonnenrad S1 mit der Drehwelle 18 verbunden, so dass es sich integral bzw. zusammen mit dem Rotor 12 des ersten MG 10 dreht. Der Träger C1 ist so verbunden, dass er sich integral mit der Ausgangswelle 101A des Verbrennungsmotors 101 dreht. Ferner ist eine Ausgangswelle 107 mit dem Hohlrad R1 verbunden, so dass sie sich integral bzw. zusammen drehen. Der Rotor 102b des zweiten MG 102 und die Ausgangswelle 107 sind jeweils mit dem Getriebemechanismus 104 verbunden. Der Getriebemechanismus 104 verändert die Drehzahl des Rotors 102b des zweiten MG 102 und überträgt die Drehung der Ausgangswelle 107. Die Ausgangswelle 107 ist mit den Antriebsrädern über einen nicht gezeigten Differentialmechanismus verbunden. In der Antriebsvorrichtung 100A können daher die Antriebsräder jeweils mit der Leistung von dem Leistungsverzweigungsmechanismus 103 und der Leistung des zweiten MG 103 angetrieben werden. Der Getriebemechanismus 104 ist ein hinreichend bekannter Getriebemechanismus, der in ein Hybridfahrzeug eingebaut ist, weshalb auf eine ausführliche Erläuterung desselben verzichtet wird.
In der Antriebsvorrichtung 100A kann durch Verändern der Drehrichtung und der Drehzahl des Sonnenrads S1 des Leistungsverzweigungsmechanismus 103 die von dem Verbrennungsmotor 101 abgegebene Leistung auf den ersten MG 10 und die Ausgangswelle 107 abgezweigt werden. Daher ist ein Fahrzeug, in das die Antriebsvorrichtung 100A installiert ist, ein Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungs-Hybridfahrzeug. In diesem Fall wird in dem ersten MG 10 der Rotor 12 durch die abgezweigte Leistung gedreht, und dementsprechend wird eine regenerative Leistungserzeugung ausgeführt. Indem das Sonnenrad S1 zudem so blockiert wird, dass es sich nicht drehen kann, wird die Leistung des Verbrennungsmotor 101 so wie sie ist an die Ausgangswelle 107 übertragen. Da das Sonnenrad S1 mit dem Rotor 12 verbunden ist, kann der Betriebszustand des Sonnenrads S1, wie vorstehend erläutert, umgeschaltet werden, indem der Betriebsmodus des ersten MG 10 umgeschaltet wird.
Die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des ersten MG 10 entsprechend dem Fahrbetriebszustands des Fahrzeugs, und dadurch schaltet die Steuerungsvorrichtung 30 die Betriebsbedingung des Sonnenrads S1. Die Steuerungsvorrichtung 30 steuert zudem den zweiten MG 102 entsprechend der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs. Bei dem Steuerungsverfahren des zweiten MG 102 kann es sich um ein der Öffentlichkeit bekanntes Steuerungsverfahren handeln, das auf in einem Hybridfahrzeug eingebaute Motorgeneratoren angewendet wird, weshalb auf eine ausführliche Erläuterung desselben verzichtet wird. In dem Fall, dass die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Antriebsvorrichtung 100A eines Hybridfahrzeugs angewendet wird, kann die Steuerungsvorrichtung 30 zusammen mit einer weiteren Computereinheit verwendet werden, wie z. B. einer Getriebesteuerungseinheit, die die Antriebsvorrichtung 100A steuert, und kann auch ausschließlich zum Steuern des ersten MG 10 und des zweiten MG 102 vorgesehen sein. Mit der Steuerungsvorrichtung 30 sind ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32, der ein Signal, das der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, zum Erfassen der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs ausgibt, und ein Fahrpedal-Verstellwegsensor 33, der ein Signal, das einem Fahrpedal-Verstellweg entspricht, der mit der Last (Antriebskraft) der Antriebsvorrichtung 100A korreliert, ausgibt, und dergleichen verbunden.
12 zeigt eine erste MG-Steuerungsroutine, die durch die Steuerungsvorrichtung 30 innerhalb einer vorgeschriebenen Zeitspanne während der Bewegung des Fahrzeugs wiederholt ausgeführt wird, damit der Betriebsmodus des ersten MG 10 gemäß der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs umgeschaltet wird. In dieser Steuerungsroutine sind die Vorgänge in 12, die mit jenen in 8 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, weshalb auf eine Erläuterung derselben verzichtet wird.
In der Steuerungsroutine von 12 werden bei Schritt S31 durch die Steuerungsvorrichtung 30 zunächst die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrpedal-Verstellweg als Parameter erfasst, die die Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs darstellen. Als nächstes bestimmt in Schritt S32 die Steuerungsvorrichtung 30, ob eine vorgeschriebene Blockierbedingung zum Umschalten des Betriebsmodus des ersten MG 10 auf den Blockiermodus erfüllt ist. Ob die Blockierbedingung erfüllt ist oder nicht, wird auf der Basis der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs bestimmt. So wird z. B. ein Blockierbereich, bei dem es sich um einen Betriebsbereich von der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs handelt, in dem das Sonnenrad S1 blockiert werden soll, bereits im Vorfeld eingestellt. Wenn die Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs sich innerhalb dieses Blockierbereichs bewegt, wird bestimmt, dass die Blockierbedingung erfüllt ist.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Blockierbedingung erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S13 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 auf den Blockiermodus. Danach beendet die Steuerungsvorrichtung 30 die erste MG-Steuerungsroutine. Wenn hingegen die Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt, dass die Blockierbedingung nicht erfüllt ist, wird der Vorgang bei Schritt S14 fortgesetzt, und die Steuerungsvorrichtung 30 schaltet den Betriebsmodus des MG 10 auf den MG-Modus. In dem MG-Modus steuert die Steuerungsvorrichtung 30 den Inverter 3, so dass der erste MG 10 als ein Generator arbeitet. Danach beendet die Steuerungsvorrichtung 30 die erste MG-Steuerungsroutine.
In der Antriebsvorrichtung 100A ist die zeitliche Veränderung der Stromwerte der Verdrahtungen U, V und W, wenn der Betriebsmodus des ersten MG 10 aus dem MG-Modus in den Blockiermodus geschaltet wird, mit jenen in 7 identisch. In der Antriebsvorrichtung 100A wird jedoch bewirkt, dass der erste MG 10 als ein Generator im MG-Modus arbeitet. Die zeitliche Veränderung der Stromwerte innerhalb der Zeitdauer Pmg in 7 zeigt die zeitliche Veränderung des Stroms, der von dem ersten MG 10 an den Inverter 3 gesendet wird.
Da die Antriebsvorrichtung 100A die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, ist es nicht notwendig, einen neuen Mechanismus zum Blockieren des ersten MG 10 bereitzustellen. Daher ist eine Vereinfachung der Struktur der Antriebsvorrichtung 100A sowie eine Verkleinerung der Abmessungen der Antriebsvorrichtung 100A möglich.
Unter Bezugnahme auf 13 geht es in der Beschreibung als nächstes um eine Antriebsvorrichtung100B gemäß einer zweiten Ausführungsform. In 13 weisen die Bereiche in 13, die mit jenen in 11 identisch sind, die gleichen Bezugszeichen auf, und daher wird auf eine Erläuterung derselben verzichtet. In der Antriebsvorrichtung 100B ist als der Getriebemechanismus 104 ein Planetengetriebemechanismus 108 bereitgestellt. Der Planetengetriebemechanismus 108 beinhaltet ein Sonnenrad S2, bei dem es sich um ein Außenrad bzw. Zahnrad mit Außenverzahnung handelt, ein Hohlrad R2, dessen Verzahnung auf seiner inneren Umfangsoberfläche und seiner äußeren Umfangsoberfläche angeordnet ist, eine Mehrzahl von Planetenrädern P2 und einen Träger C2. Das Sonnenrad S2 und das Hohlrad R2 sind koaxial so angeordnet, dass deren jeweilige Zähne bzw. Verzahnungen auf der inneren Umfangsoberfläche des Hohlrads R bzw. auf dem Sonnenrad S2 einander gegenüberliegen. Die Mehrzahl der Planetenräder P2 ist so angeordnet, dass sie sich jeweils mit dem Sonnenrad S2 und dem Hohlrad R2 in Eingriff befinden. Der Träger C2 hält die Mehrzahl der Planetenräder P2, so dass sie sich um ihre eigene Achse drehen können, und hält den Umfang des Sonnenrads S2, so dass es eine Umdrehung bzw. Umdrehungen ausführen kann.
Wie in 13 gezeigt ist, ist das Sonnenrad S2 des Planetengetriebemechanismus 108 so verbunden, dass es sich integral bzw. zusammen mit eine Rotor 102b des zweiten MG 102 dreht. Der Träger C2 ist an dem Gehäuse 105 befestigt, so dass er sich nicht drehen kann. Das Hohlrad R2 ist so verbunden, dass es sich integral mit dem Hohlrad R1 des Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungsmechanismus 103 dreht.
Die Antriebsvorrichtung 100B beinhaltet zudem ein Gegenzahnrad bzw. Vorgelegerad 109, das mit der Verzahnung auf der äußeren Umfangsoberfläche des Hohlrads R2 des Planetengetriebemechanismus 108 in Eingriff steht, und ein Antriebsrad 110, das sich integral mit dem Gegenzahnrad bzw. Vorgelegerad 109 dreht. Das Antriebszahnrad bzw. Antriebsritzel 110 befindet sich mit einem Differentialmechanismus 111 in Eingriff, und der Differentialmechanismus 111 ist über eine Antriebswelle 112 mit den nicht gezeigten Antriebsrädern verbunden. Dementsprechend wird die von dem Hohlrad R2 abgegebene Leistung an die Antriebsräder über das Gegenzahnrad bzw. Vorgelegerad 109, das Antriebsritzel 110, den Differentialmechanismus 111 und die Antriebswelle 112 übertragen. Auf diese Art und Weise erfolgt daher der Antrieb der Antriebsräder.
In der Antriebsvorrichtung 100B kann, indem die Drehrichtung und die Drehzahl des Sonnenrads S1 des Leistungsübertragungsmechanismus 103 verändert wird, die von dem Verbrennungsmotor 101 abgegebene Leistung auf den ersten MG 10 und das Hohlrad R2 des Planetengetriebemechanismus 108 übertragen werden. Daher handelt es sich bei einem Fahrzeug, in dem die Antriebsvorrichtung 100B installiert ist, um ein Powersplit- bzw. Leistungsverzweigungs-Hybridfahrzeug.
In der Antriebsvorrichtung 100B wird der Betriebsmodus des ersten MG 10 gemäß der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs umgeschaltet. Dieses Steuerungsverfahren kann mit dem Steuerungsverfahren identisch sein, das für die Antriebsvorrichtung 100A der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform angewendet wird, weshalb auf eine Erläuterung desselben verzichtet wird.
Wie vorstehend erläutert, ist es in der Antriebsvorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform nicht notwendig, einen neuen Mechanismus zum Blockieren des ersten MG 10 bereitzustellen, da in der Antriebsvorrichtung 100B die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher ist eine Vereinfachung der Struktur der Antriebsvorrichtung 100B sowie eine Miniaturisierung bzw. Verringerung der Abmessungen der Antriebsvorrichtung 100B möglich.
14 ist eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung 100C gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Bereiche in 14, die mit denen in 11 identisch sind, weisen die jeweils gleichen Bezugszeichen auf, und daher wird auf eine Erläuterung derselben verzichtet. Wie in 14 gezeigt ist, ist in der Antriebsvorrichtung 100C gemäß dieser Ausführungsform der Rotor 12 des ersten MG 10 auf einer Ausgangswelle 101a des Verbrennungsmotors 101 montiert, so dass der Rotor 12 sich integral bzw. zusammen mit der Ausgangswelle 101a dreht. Die Umdrehung der Ausgangswelle 101a wird auf die Antriebsräder über ein Getriebe 113 und einen Differentialmechanismus (nicht gezeigt) übertragen. In der Antriebsvorrichtung 100C wird daher die Rotationswelle 101a durch sowohl den Verbrennungsmotor 101 als auch den ersten MG 10 angetrieben. Dementsprechend handelt es sich bei einem Fahrzeug, in das die Antriebsvorrichtung 100C eingebaut ist, um ein Parallel-Hybridfahrzeug.
In der Antriebsvorrichtung 100C wird der Betriebsmodus des ersten MG 10 auf den Blockiermodus umgeschaltet, um die Ausgangswelle 101a zu blockieren, so dass sie sich in dem Fall, dass z. B. das Fahrzeug in einem Stoppzustand beibehalten werden soll, nicht drehen kann. In anderen Fällen wird der Betriebsmodus des ersten MG 10 auf den MG-Modus geschaltet. Im MG-Modus wird der erste MG 10 entsprechend der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs auf einen Elektromotor oder einen Generator umgeschaltet.
In der Antriebsvorrichtung 100C gemäß der dritten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, einen neuen Mechanismus zum Blockieren der Ausgangswelle 101a bereitzustellen, da in der Antriebsvorrichtung 100C die rotierende elektrische Maschinenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist. Somit ist eine Vereinfachung des Aufbaus der Antriebsvorrichtung 100C sowie eine Verringerung der Abmessungen der Antriebsvorrichtung 100C möglich.
15 ist eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung 100D gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Bereiche in 15, die mit jenen in 14 identisch sind, sind mit den jeweils gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine Erläuterung derselben wird daher verzichtet. Wie in 15 gezeigt ist, ist in der Antriebsvorrichtung 100D gemäß dieser Ausführungsform der Stator 11 des ersten MG 10 auf der Ausgangswelle 101a des Verbrennungsmotors 101 montiert, so dass der Stator 11 sich integral mit der Ausgangswelle 101A dreht. Der Rotor 12 hingegen ist auf der Ausgangswelle 107 montiert, so dass er sich integral mit der Ausgangswelle 107 dreht.
In der Antriebsvorrichtung 100D wird der Betriebsmodus des ersten MG 10 entsprechend der Fahrbetriebsbedingung des Fahrzeugs geschaltet. In der Antriebsvorrichtung 100D wird der Betriebsmodus des ersten MG 10 auf den Blockiermodus geschaltet, wenn das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 101 angetrieben wird. Daher sind die Ausgangswelle 101a des Verbrennungsmotors 101 und die Ausgangswelle 107 miteinander verbunden, weshalb das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 101 angetrieben wird. Der Betriebsmodus des ersten MG 10 wird hingegen in den MG-Modus geschaltet, wenn das Fahrzeug mit dem ersten MG 10 angetrieben wird und bewirkt wird, dass der erste MG 10 als ein Elektromotor arbeitet. Folglich wird das Fahrzeug mit dem ersten MG 10 angetrieben. Auf diese Art und Weise kann in der Antriebsvorrichtung 100D das Fahrzeug mit sowohl dem Verbrennungsmotor 101 als auch dem ersten MG 10 angetrieben werden. Daher handelt es sich bei einem Fahrzeug, in das die Antriebsvorrichtung 100D installiert ist, um ein Parallel-Hybridfahrzeug.
In der Antriebsvorrichtung 100D gemäß der vierten Ausführungsform werden die Ausgangswelle 101a des Verbrennungsmotors 101 und die Ausgangswelle 107 miteinander verbunden und voneinander getrennt, indem der Betriebsmodus des ersten MG 10 geschaltet wird. Dementsprechend ist die Bereitstellung eines Kupplungsmechanismus überflüssig. Somit ist eine Vereinfachung der Struktur der Antriebsvorrichtung 100D und eine Verringerung der Abmessungen der Antriebsvorrichtung 100D möglich.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. Die rotierende elektrische Maschine ist z. B. nicht auf eine rotierende elektrische Axialluftspalt-Maschine beschränkt. Die rotierende elektrische Maschine kann jedoch eine rotierende elektrische Radialluftspalt-Maschine sein, in der der Rotor auf dem Innenumfang des Stators angeordnet ist. In diesem Fall ist zumindest ein Teil des Rotors so ausgeführt, dass er in der radialen Richtung beweglich ist.
Der Wechselstrom, der der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt wird, ist nicht auf einen Dreiphasen-Wechselstrom bzw. Drehstrom beschränkt. Es kann auch ein Zweiphasen-Wechselstrom verwendet werden sowie außerdem ein Wechselstrom mit vier oder mehr Phasen. Die Anzahl der auf dem Stator angeordneten Spulen ist zudem nicht auf zwölf beschränkt. Die Anzahl der Spulen kann entsprechend dem Durchmesser der rotierenden elektrischen Maschine, der Anzahl der Phasen des Wechselstroms, der der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt wird, und dergleichen in angemessener Weise verändert werden.
Die Federkraft der Rückstellfeder ist nicht auf die Größe beschränkt, die in der vorstehend geschriebenen Ausführungsform angeführt ist. Zum Beispiel kann die Federkraft der Rückstellfeder größer sein als die Magnetkraft von einer Spulengruppe und kleiner als die Magnetkraft von drei Spulengruppen. Indem die Federkraft der Rückstellfeder auf diese Weise eingestellt wird, können der Rotor und der Stator zuverlässig voneinander getrennt werden, wenn die rotierende elektrische Maschine als ein Elektromotor arbeitet.

Claims

Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1), aufweisend: eine dreiphasige rotierende elektrische Maschine (10) mit einem Stator (11), an dem drei Spulengruppen angeordnet sind, und einem Rotor (12), der koaxial mit dem Stator (11) angeordnet ist, und eine Steuerungsvorrichtung (30), die einen Strom steuern kann, der den Spulengruppen des Stators (11) zugeführt werden soll, so dass der Rotor (12) durch Zuführen eines Dreiphasen-Wechselstroms zu jeder der Spulengruppen rotierend angetrieben wird, wobei ein Bereich des Stators (11), der dem Rotor (12) gegenüberliegt, mit einem Stator-Reibungsbereich (21) versehen ist, und ein Bereich des Rotors (12), der dem Stator (11) gegenüberliegt, mit einem Rotor-Reibungsbereich (19) versehen ist, der Rotor (12) zwischen einer Verbindungsposition, in der der Stator-Reibungsbereich (21) und der Rotor-Reibungsbereich (19) miteinander in Kontakt sind und der Rotor (12) und der Stator (11) miteinander verbunden sind, und einer Trennungsposition, in der der Stator-Reibungsbereich (21) und der Rotor-Reibungsbereich (19) voneinander getrennt sind, beweglich ist, die rotierende elektrische Maschine (10) ferner mit einer Federvorrichtung (22) vorgesehen ist, welche den Rotor (12) mit einer Federkraft, die größer ist als eine Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn lediglich eine Spulengruppe aus den drei Spulengruppen erregt wird, und kleiner ist als eine Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn zumindest zwei Spulengruppen aus den drei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, in eine von dem Stator (11) entfernte Richtung hin zu der Trennungsposition schiebt, wodurch sich der Rotor (12) nicht hin zu der Verbindungsposition bewegt, wenn lediglich eine Spulengruppe erregt wird, und sich hin zu der Verbindungsposition bewegt, wenn zumindest zwei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, und die Steuerungsvorrichtung (30) eine Rotorpositions-Steuerungsvorrichtung (30) aufweist, die den zu den Spulengruppen zu führenden Strom steuert, so dass zumindest zwei Spulengruppen aus den drei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden, wenn eine vorgeschriebene Verbindungsbedingung erfüllt ist.
Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Federkraft der Federvorrichtung (22) kleiner ist als die Magnetkraft, die erzeugt wird, wenn die drei Spulengruppen gleichzeitig erregt werden.
Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die dreiphasige rotierende elektrische Maschine (10) eine rotierende elektrische Axialluftspalt-Maschine ist, in der der Stator (11) und der Rotor (12) in einer Rotationsachsenrichtung des Rotors (12) ausgerichtet sind.
Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotor (12) eine Verbindungsunterstützungsvorrichtung (13, 14, 15) aufweist, die das Drehmoment, das durch den Rotor (12) erzeugt wird, nachdem er sich aus der Trennungsposition in die Verbindungsposition bewegt hat, in einer vorgeschriebenen Richtung anwendet, so dass eine Kraft in einer Richtung erzeugt wird, die den Rotor-Reibungsbereich (19) gegen den Stator-Reibungsbereich (21) drückt.
Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die dreiphasige rotierende elektrische Maschine (10) an einer Antriebsvorrichtung (100B; 100C; 100D) zum Übertragen einer Leistung eines Verbrennungsmotors (101) auf die Antriebsräder eines Fahrzeugs angeordnet ist, so dass sie eine Gegenkraft erzeugen kann, die zum Übertragen der Leistung des Verbrennungsmotors (101) auf die Antriebsräder notwendig ist, und die Rotorpositions-Steuerungsvorrichtung (30) bestimmt, dass die vorgeschriebene Verbindungsbedingung erfüllt ist, wenn die Gegenkraft größer oder gleich einem Obergrenzenwert einer Abgabeleistung der dreiphasigen rotierenden elektrischen Maschine (10) ist.
Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug ein Parallel-Hybridfahrzeug ist, in dem der Verbrennungsmotor (101) und ein Elektromotor als Leistungsquellen für einen Antrieb eingebaut sind, und die Antriebsräder durch jede der Leistungsquellen angetrieben werden können.
Rotierende elektrische Maschinenvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Fahrzeug um ein Leistungsverzweigungs-Hybridfahrzeug handelt, in dem der Verbrennungsmotor (101) und ein Elektromotor als Leistungsquellen eingebaut sind, und das Fahrzeug einen Leistungsverzweigungsmechanismus aufweist, der die Leistung des Verbrennungsmotors (101) an die dreiphasige rotierende elektrische Maschine (10) und die Antriebsräder abzweigen kann, und die Antriebsräder jeweils durch die Leistung, die durch den Leistungsverzweigungsmechanismus abgezweigt wird, und die Leistung des Elektromotors angetrieben werden können.