JP2000350309A - 動力変換装置ならびに車両用駆動装置 - Google Patents

動力変換装置ならびに車両用駆動装置

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JP2000350309A
JP2000350309A JP11158010A JP15801099A JP2000350309A JP 2000350309 A JP2000350309 A JP 2000350309A JP 11158010 A JP11158010 A JP 11158010A JP 15801099 A JP15801099 A JP 15801099A JP 2000350309 A JP2000350309 A JP 2000350309A
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stator
coil
torque
rotors
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Masahiro Seguchi
瀬口　　正弘
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステータにより第１、第２のロータ間に電磁
力を発生させ、内燃機関のトルクを駆動軸に伝達するこ
とによって給電器を無くし信頼性を向上させる。 【構成】 第２ロータ１３１０と第１ステータ１２１０
の間に第１ロータ１３５０を配置し、回転数調整部１２
００の回転磁界を形成する巻線１２１１とコア１２１２
は固定し、その回転磁界をダミーロータの磁気回路１３
５２と第２ロータ１３１０の内周面に形成された磁極形
状１３１１ｂを介して通す事により、巻線１２１１を固
定して相対回転する２つの第１、第２ロータ１３５０、
１３１０間に電磁力（トルク）を作用させ、給電器を無
くしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動力変換装置ならびに車
両用駆動装置に関し、特に内燃機関の発生動力から転換
された電力で車輪軸を駆動するハイブリッド形式の車両
用駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平８−２５１７１０号公報において
は、内燃機関発生動力の回転数を変換する電磁カップリ
ングと、トルクを制御するアシスト電動機によって内燃
機関と電気機械のハイブリッド化を行い、動力機関の省
燃費、低公害化を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
ステムでは回転数を変換するための電動機にブラシを有
する回転機が必要であるためシステムの信頼性が課題と
なる。
【０００４】そこで本発明は、この電磁式駆動装置の回
転数を制御する回転機に於いて回転機を、１つのステー
タと２つのロータで構成し、一方のロータを前記内燃機
関へ、他方を前記車両駆動軸へ連結すると共に、前記ス
テータにより前記２つのロータ間に電磁力を発生させ、
内燃機関のトルクを駆動軸に伝達することによって給電
器を無くし信頼性を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関の出力を入力とし、連結される車両
駆動軸に対し、所定の駆動トルク及び回転数を出力制御
する電磁式駆動装置において、駆動トルクを制御する回
転機と回転数を制御する回転機を備えたものの構造に関
するもので、前記回転数を制御する回転機は、１つのス
テータと２つのロータで構成し、一方のロータを前記内
燃機関へ、他方を前記車両駆動軸へ連結すると共に、前
記ステータにより前記２つのロータ間に電磁力を発生さ
せ、内燃機関のトルクを駆動軸に伝達すると共に前記駆
動トルクを制御する回転機にて車両の駆動トルクをアシ
ストするという技術的手段を採用するものである。
【０００６】
【作用】ステータにより２つのロータ間に電磁力を発生
させ、内燃機関のトルクを駆動軸に伝達することによっ
て給電器を無くし信頼性を向上させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に本考案の第１の実施例を示
す。１００はエンジン（以下Ｅ／Ｇという）であり、１
０００はＥ／Ｇ１００の出力を入力として受け、駆動輪
７００等により構成される負荷出力（走行駆動出力）に
対応出来る様に駆動トルク及び回転数の過不足分を調整
して出力するトルク−回転数コンバータとして機能する
駆動装置であり、内部に入出力の回転数を調整する回転
数調整部１２００と入出力のトルクを調整するトルク調
整部１４００及び出力を減速する減速部８００とを有す
る。このトルク−回転数コンバータ１０００を以下略し
てＴ−Ｓコンバータ１０００と呼ぶ。２００はＴ−Ｓコ
ンバータ１０００の回転数調整部１２００の通電を制御
するインバータであり、４００は同じくＴ−Ｓコンバー
タ１０００のトルク調整部１４００の通電を制御するイ
ンバータである。５００はＴ−Ｓコンバータ１０００の
回転センサ及びその他の内部情報及び外部情報により、
インバータ２００及び４００を制御するＥＣＵであり、
６００はバッテリーである。８２０はＴ−Ｓコンバータ
１０００からの出力を減速する減速部であり、減速部８
２０は、デファレンシャルギヤ９００にギヤを介して連
結されており、デファレンシャルギヤ９００により、減
速部８２０により減速された回転力を駆動輪に等配分す
る。１１０はＥ／Ｇ１００の出力軸であり、エンジンの
駆動とともに回転駆動し、Ｔ−Ｓコンバータ１０００の
第１ロータ１３５０とセレーションを介して連結されて
おり、従ってＥ／Ｇ１００からの回転出力を第１ロータ
１３５０に伝達する。
【０００８】図１および図２において、第１ロータ１３
５０は、中空円筒状の軟磁性部材１３５２、及びこの軟
磁性部材１３５２の両端に設けられたフレーム１３５
３、１３５４で構成され、エンジン１００の出力軸１１
０に対し、ロータフレーム１３５４の端部に形成された
スプライン１３５４ａと連結し、エンジントルクを受け
取る。また、第１ロータ１３５０は、軸受け１５１３、
１５１２によって、第２ロータ１３１０に対し回転自在
に支持される。
【０００９】第１ステータ１２１０は、第１ロータ１３
５０の内径側に配置され、第１ロータ１３５０の軟磁性
部材１３５２を介して、第２ロータ１３１０の第１ステ
ータ側磁気回路部と磁力を作用させる磁路１２１２と巻
線１２１１を有している。第１ステータ１２１０の一端
は、軸受け１５１４を介して第１ロータ１３５０に支持
され、他端は、スプライン１２１３ａを介してフレーム
１７１０に固定されている。
【００１０】図２から明らかな如く、車両駆動装置１０
００は、内側からシャフト１２１３により保持される第
１のステータ１２１０とその外側に第１ロータ１３５
０、及び第２ロータ１３１０が、更にその外側に第２の
ステータ１４１０が設けられている。
【００１１】第１ステ−タ１２１０は、回転磁界を作る
巻線１２１１及びステ−タコア１２１２より構成され、
第２ステ−タ１４１０は、回転磁界を作る巻線１４１１
及びステ−タコア１４１２より構成されている。
【００１２】又、第２ステータ１４１０の内周には、ス
テータ１４１０と対向して、円筒状の第２ロータ１３１
０が第１ロータ１３５０と相対的に回転可能なように同
一軸上に回転自在に配置されている。第２ロータ１３１
０は中空のロ−タヨ−ク１３１１のその外周面にステー
タ１４１０と電磁作用を行う磁極形状１３１１ａを形成
し、ステータコア１４１２及び巻線１４１１とでトルク
調整部１４００を構成する。
【００１３】又、第２ロータ１３１０の内周には、第１
ロータ１３５０と対向して、中空のロ−タヨ−ク１３１
１のその内周面に第１ロータを介して第１ステータと電
磁作用を行う磁極形状１３１１ｂを形成し、ロ−タコア
１２１２、巻線１２１１及び第１ロータコア１３５２と
で回転数調整部１２００を構成する。
【００１４】本実施例では回転数調整部１２００に於い
て、第２ロータ１３１０と第１ステータ１２１０の間に
第１ロータ１３５０を配置し、回転数調整部１２００の
回転磁界を形成する巻線１２１１とコア１２１２は固定
し、その回転磁界をダミーロータの磁気回路１３５２と
第２ロータ１３１０の内周面に形成された磁極形状１３
１１ｂを介して通す事により、巻線１２１１を固定して
相対回転する２つの第１、第２ロータ１３５０、１３１
０間に電磁力（トルク）を作用させ、給電器を無くして
いる。
【００１５】以下、図３ないし図５において、回転数調
整部１２００の第１ロータ１３５０と第２ロータ１３１
０との間に相対回転トルクを発生する原理と通電方法を
説明する。
【００１６】ここで、通電位置および相対位置を分かり
やすくするため、第１ステータ１２１０と第１ロータ１
３５０の位置を固定し、第２ロータ１３１０の位置を回
転させている。また、第１ステータ１２１０と第１ロー
タ１３５０の相対位置も任意に変わるが、その時は第１
ステータ１２１０の通電位置を第１ロータ１３５０の極
位置に応じて変化させる事により対応出来る。
【００１７】まず、図３(ａ)に於ける第１ロータ１３５
０の位置に対し、第２ロータ１３１０がこの図で代表さ
れる位置（θ１≦Ｘ≦θ２）にある場合の通電位置と磁
束の流れを示す。ここで、Ｘは第２ロータ１３１０の内
周面に形成された磁極部１３１１ｂの中心までの角度を
示している。
【００１８】第１ロータ１３５０の磁極部１３５２ａと
図示しない機械角度で９０度の位置にある磁極部に磁束
Φ１が流れる様に、第１ステータ１２１０の三相巻線に
通電する。これにより、図３（ａ）の第２ロータ１３１
０の磁極部１３１１ｂ１を介して磁束Φ１が流れ、この
磁束のエネルギーを低減すべき方向のトルクＴ１及びＴ
２がそれぞれ第１、第２ロータ１３５０、１３１０に作
用する。ここでトルクＴ１とトルクＴ２は等しい。ま
た、この場合第１ステータ１２１０と第１ロータ１３５
０との間に働く作用トルクを極力減らすため、第１ステ
ータ１２１０への通電位置は第１ロータ１３５０に磁束
を流したい極の中心を狙って磁束が流れる様にする。こ
こで、第１ステータ１２１０は３相の巻線１２１１を有
し、この図では４倍スロット構造の分布巻の例であり、
この場合の通電は図３（ｂ）に示す様に、Ｕ相に最大電
流が流れＶ、Ｗ相に同等の電流が流れている。
【００１９】次に、図４（ａ）に於ける第１ロータ１３
５０の位置に対して第２ロータ１３１０がこの図で代表
される位置（θ２≦Ｘ≦θ３）にある場合の通電位置と
磁束の流れを示す。この場合、第１ロータ１３５０の磁
極部１３５２ｃと図示しない機械角度で９０度の位置に
ある磁極部に磁束Φ2が流れる様に第１ステータ１２１
０の三相巻線に通電する。これにより、第２ロータ１３
１０の極１３１１ｂ２を介して磁束Φ2が流れ、この磁
束のエネルギーを低減すべき方向のトルクＴ１’及びＴ
２’がそれぞれの第１、第２ロータ１３５０、１３１０
に作用する。ここでトルクＴ１’とトルクＴ２’は等し
い。この場合、図３（ａ）に対し第２ロータ１３１０の
位置のみが変化したとして、その通電位置は図４（ｂ）
に示す様に、Ｖ相に最大電流が流れＵ、Ｗ相に同等の電
流が流れる。
【００２０】次に、図５（ａ）に於ける第１ロータ１３
５０の位置に対して第２ロータ１３１０がこの図で代表
される位置（θ３≦Ｘ≦θ４）にある場合の通電位置と
磁束の流れを示す。この場合、第１ロータ１３５０の磁
極部１３５２ｂと図示しない機械角度で９０度の位置に
ある磁極部に磁束Φ3が流れる様に第１ステータ１２１
０の三相巻線に通電する。これにより、第２ロータ１３
１０の極１３１１ｂ１を介して磁束Φ3が流れこの磁束
のエネルギーを低減すべき方向のトルクＴ１”及びＴ
２”がそれぞれ第１、第２ロータ１３５０、１３１０に
作用する。ここでトルクＴ１”とトルクＴ２”は等し
い。この場合も、図３（ａ）に対し第２ロータ１３１０
の位置のみが変化したとして、その通電位置は図５
（ｂ）に示す様に、Ｗ相に最大電流が流れＵ、Ｖ相に同
等の電流が流れる。
【００２１】なお、通電方向の一方のみの例について述
べたが逆方向でも動作する事ができる。
【００２２】次に、第１ステータ１２１０に対し、第１
ロータ１３５０の位置が変化した場合の通電方法を以下
に示す。ここでは第１ロータ１３５０と第２ロータ１３
１０の相対位置を図３（ａ）の位置について説明する。
図６（ａ）の各相の通電タイミングに対し、その時に発
生する回転磁界は、│α│（ｃｏｓｔ，ｓｉｎｔ）（以
下式という）になる。これより、回転磁界の方向は３相
巻線の通電位置を制御する事により、任意の方向に変え
ることができる。その通電位置を具体化したのが図６
（ａ）〜（ｅ）である。ここで、図６（ａ）をｔ＝０に
おける各相の通電位置とした。式よりｔ＝π／１２では
磁界の回転角度は電気角でπ／１２、今ここで述べてい
るＭＧの３相界磁巻線は２極対であるので機械角ではπ
／２４となる。ここで、図６（ａ）〜（ｅ）の第１ステ
ータ１２１０に対する第１ロータ１３５０の位置におけ
る回転磁界の電流中心位置Ｉcと各相の通電量の関係は
各図に示すｔの量と図７（ａ）の各相の通電量で示され
る。この関係により、第１ロータ１３５０の任意の位置
に対してもその磁束を流すべき位置を狙って通電出来る
ので、図３の各第１、第２ロータ１３５０，１３１０の
位置に対して、第１ステータ１２１０の位置が変化して
も所望の位置に磁束を流す様に通電出来る。
【００２３】又、上記通電は第１、第２ロータ１３５
０、１３１０の回転位置をセンサ１９１１及び１９１２
により検出しその相対位置に対して行う。
【００２４】以上の構成と原理で給電器を使用せずに第
１ロータ１３５０と第２ロータ１３１０間の作動トルク
を固定の第１ステータ１２１０から調整出来るので信頼
性が向上出来ると共に、給電器のスペース分小さく出来
る。
【００２５】又、本回転機の２つのロータ間はスイッチ
ドリラクタンスモータの原理を応用しているが、本考案
の構成ではそのモータで課題となる巻線の使用率の低さ
から来る電流の集中を緩和出来、効率を向上させる事も
可能である。
【００２６】次に、本発明の第２の実施例について、図
８に基づいて説明する。
【００２７】この第２実施例においては、第１実施例に
おける第１ロータ１３５０を、第２ロータ１３１０の外
周に配置するようにしたものであり、その構成は同一の
ものである。なお、シャフト１２１３は、第２ロータ１
３１０によって回転自在に支持されている。
【００２８】次に、本発明の第３の実施例について、図
９に基づいて説明する。
【００２９】この第３の実施例においては、第１のステ
ータ１２１０の内周に設けられた第１ロータ１３５０
と、この第１ロータ１３５０の内周に回転自在に支持さ
れた第１シャフト１３１０ｃと、この第１シャフト１３
１０ｃの外周に設けられた第１磁極部１３１０ａとを有
している。また、第１シャフト１３１０ｃと同軸上に結
合し、第１シャフト１３１０ｃの回転が伝達される第２
シャフト１３１０ｄと、この第２シャフト１３１０ｄの
外周に設けられた第２磁極部１３１０ｂと、この第２磁
極部の外周に設けられた第２ステータ１４１０とから構
成されている。
【００３０】なお、第１ステータ１２１０は、第１ハウ
ジング１７２０に固定されると共に、第２ステータ１４
１０は、第２ハウジング１７３０の内周に固定されてい
る。また、デファレンシャルギヤ９００は、第２シャフ
ト１３１０ｄの外周に設けられた１３３２ａと減速部８
２０を介して回転が伝達されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における全体構成の縦断
面図。
【図２】本発明の第１実施例における駆動装置の主要部
の横断面図。
【図３】通電位置と磁束の流れを示す模式図。
【図４】通電位置と磁束の流れを示す模式図。
【図５】通電位置と磁束の流れを示す模式図。
【図６】通電位置を示めす模式図。
【図７】各相の通電量を示す特性図。
【図８】本発明の第２の実施例における全体構成の縦断
面図。
【図９】本発明の第３の実施例における全体構成の縦断
面図。
【符号の説明】
１００ エンジン（Ｅ／Ｇ） ２００，４００ インバータ ５００ ＥＣＵ ６００ バッテリ ７００ 駆動輪 ８００ 減速部 １０００ トルク−回転数コンバータ １２００ 回転数調整部 １２１０ 第１ステータ １３１０ 第２ロータ １３５０ 第１ロータ １４００ トルク調整部 １４１０ 第２ステータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力軸から出力軸に動力を伝達するため
    の動力伝達装置において、 ハウジング内に固定されると共に、コイルを有する固定
    子と、 前記入力軸或いは出力軸に連結される相対回転可能に設
    けられた第１及び第２の回転子とを備え、 前記第１の回転子は、第１のエアギャップを介して前記
    固定子と対向配置され、前記第２の回転子は、第２のエ
    アギャップを介して前記第１の回転子と対向配置される
    と共に、前記第１および第２の回転子は相互電磁作用を
    行う界磁を有し、 前記コイルによって、前記第１および第２の回転子の電
    磁作用を制御することを特徴とする動力変換装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の回転子および第２の回転子は
    円筒状の磁性部材から構成され、これら第１および第２
    の回転子は、互いに対向する方向に突出する複数の第１
    磁極部および第２磁極部をそれぞれ有していることを特
    徴とする動力変換装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関の出力を入力とし、連結される
    車両駆動軸に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制
    御する車両用駆動装置において、 ハウジング内に固定されると共に、コイルを有する固定
    子と、 前記内燃機関の出力或いは車両駆動軸に連結される相対
    回転可能に設けられた第１及び第２の回転子とを備え、 前記第１の回転子は、第１のエアギャップを介して前記
    固定子と対向配置され、前記第２の回転子は、第２のエ
    アギャップを介して前記第１の回転子と対向配置される
    と共に、前記第１および第２の回転子は相互電磁作用を
    行う界磁を有し、 前記コイルによって、前記第１および第２の回転子の電
    磁作用を制御することを特徴とする車両用駆動装置。
  4. 【請求項４】 内燃機関の出力を入力とし、連結される
    車両駆動軸に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制
    御する車両用駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングに収容
    され、前記内燃機関から車両駆動軸に回転力を伝える相
    対回転可能な第１及び第２の回転子と、前記ハウジング
    内に固定される第１及び第２の固定子とを備えると共
    に、 前記第１の固定子は、第１のコイルを有し、前記第２の
    固定子は第２のコイルを有すると共に、 前記第２の回転子には、前記第１の回転子と第１のエア
    ギャップを介しかつ前記第１の回転子と前記第１の固定
    子との間の第２のエアギャップを介して、前記第１のコ
    イルと相互電磁作用を行う第１の界磁を有し 前記第
    １、第２のエアギャップと共に第１の回転電機を構成
    し、 同じく前記第２の回転子には、前記第２の固定子と第３
    のエアギャップを介して前記第２のコイルと相互電磁作
    用を行う第２の界磁を有し前記第３のエアギャップと共
    に第２の回転電機を構成し、 前記第１のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記両回転
    子の角速度の差及び作用トルクに応じた電力を授受可能
    に制御する第１のインバ−タと 前記第２のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記固定子
    と前記第２の回転子との作用トルク及び第２の回転子の
    回転数に応じた電力を授受可能に制御する第２のインバ
    −タとを備える事を特徴とする車両用駆動装置。
  5. 【請求項５】 内燃機関の出力を入力とし、連結される
    車両駆動軸に対し所定の駆動トルク及び回転数を出力制
    御する駆動装置において、 前記駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングに収容
    され、前記内燃機関から車両駆動軸に回転力を伝える相
    対回転可能な第１及び第２の回転子と、前記ハウジング
    に固定される第１及び第２の固定子とを備えるととも
    に、前記第２の回転子は前記固定子の内側に、前記第１
    の回転子は前記第２の回転子の内側に、更に前記第１の
    固定子は前記第１の回転子の内側に同心円状に配置さ
    れ、 前記第１の固定子は、第１のコイルを有し、前記第２の
    固定子は第２のコイルを有すると共に前記第２の回転子
    には、前記第１の回転子と第１のエアギャップを介しか
    つ前記第１の回転子は前記第１の固定子と第２のエアギ
    ャップを介して、前記第１のコイルと相互電磁作用を行
    う第１の界磁を有し、前記第１、第２のエアギャップと
    共に第１の回転電機を構成し、 同じく前記第２の回転子には、前記第２の固定子と第３
    のエアギャップを介して前記第２のコイルと相互電磁作
    用を行う第２の界磁を有し、前記第３のエアギャップと
    共に第２の回転電機を構成し、 前記第１のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記両回転
    子の角速度の差及び作用トルクに応じた電力を授受可能
    に制御する第１のインバ−タと、 前記第２のコイルと蓄電手段間に設けられ、前記固定子
    と前記第２の回転子との作用トルク及び第２の回転子の
    回転数に応じた電力を授受可能に制御する第２のインバ
    −タとを備える事を特徴とする車両用駆動装置。
  6. 【請求項６】 前記第２の回転子の第１の界磁及び前記
    第１の回転子の前記第１の界磁に対向する第２の界磁は
    軟磁性の突極構造からなる事を特徴とする請求項３もし
    くは４に記載の車両用駆動装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の固定子のコイルは３相巻線か
    らなり、第１と第２の回転子間のトルクＴが、第１の回
    転子と第１の固定子間のトルクｔに対し、Ｔ≧２ｔとな
    る様に通電位置を制御する事を特徴とする請求項３もし
    くは４に記載の車両用駆動装置。
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