JP2009168067A

JP2009168067A - 回転電機

Info

Publication number: JP2009168067A
Application number: JP2008004496A
Authority: JP
Inventors: Naohide Maeda; 直秀前田; Nobuhiko Fujita; 暢彦藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: JP4986868B2

Abstract

【課題】ベルトによりエンジンに連結され、発電動作と駆動動作との何れをも行うことができ、しかもベルトの張力変動を抑えことができる回転電機を提供する。
【解決手段】ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンから前記回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記エンジンと前記回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とするように前記回転電機の界磁電流に基づいて制御される。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構を備えた回転電機に関するものである

近年、エンジンの燃費改善のためのアイドル回転数の低下や燃料の直噴化、サーペンタイン方式の補機レイアウト等により、エンジンと回転電機との間に設けられるベルトに掛かるトルク変動が増加する傾向にある。従来、特に、ベルトを介して回転電機によりエンジンを駆動して始動する場合には、ベルトの滑り防止のため、ベルトの張力を強くしておくことが一般的である。又、エンジン補機を繋げるベルトの負荷増大に対する対策として、回転電機のプーリ部にエンジンからのトルクのみを伝える一方向クラッチを内蔵し、エンジンの回転変動によるベルトの張力変動を抑制することが行われている。

又、従来、発電機としての機能と電動機としての機能の双方を備えた回転電機を車両に搭載し、停止中のエンジンの始動やアイドリングストップからのエンジンの再始動を行う場合には、回転電機を電動機として駆動動作をさせてエンジンの始動を行ない、エンジンが動作している時には、回転電機を発電機として発電動作をさせてバッテリーの充電等を行なうことが提案されている。この様に、1つの回転電機によりエンジンの始動と発電と
を行なわせる場合、双方の動作において必要とされる特性が異なるため、回転電機とエンジンとの間にトルク伝達機構を搭載し、回転電機の動作状態に応じて、トルク伝達機構によるエンジンと回転電機との接続状態を電磁クラッチにより切り換えるようにした装置が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献２参照)。

特許文献１に示された従来の回転電機は、トルク伝達機構として遊星歯車機構を使用し、回転電機の駆動動作時と発電動作時のエンジンと回転電機の変速比を換えるようにし、大型化せずに特性を最適化するものである。

他方、特許文献２に示された従来の動力伝達装置は、回転電機からのトルクを伝達する一方向クラッチを持つ第１のトルク伝達部と相互にトルクを伝達する第２のトルク伝達部とから構成されたトルク伝達機構を用い、エンジンの始動と回転アシスト動作を行なう回転電機の駆動動作と、発電を行なう回転電機の発電動作とに応じて、第１のトルク伝達部と第２のトルク伝達部とを切り換えるようにしたものであり、小形且つ安価な構造を得るものである。

特開２００１−２９８９００号公報特開２００４−１２２９２５号公報

回転電機のプーリ部にエンジンからのトルクのみを伝える一方向クラッチを内蔵し、エンジンの回転変動によるベルトの張力変動を抑制するようにした従来の装置の場合、回転電機からのトルクをエンジンに伝えることができないため回転電機によりエンジンを始動することができず、従がって、発電機機能と電動機機能とを備えた回転電機には使用することができなかった。

又、特許文献１及び特許文献２に示された従来の装置の場合、回転電機とエンジンと間に夫々トルク伝達機構を備え、回転電機の発電動作時と駆動動作時とに対応して、電磁ク
ラッチによりトルク伝達機構の接続状態を変更するようにしているが、特許文献1に示さ
れた装置ではトルク伝達機構内部に遊星歯車機構による変速を行なうようにしているため、回転電機とエンジンは常に相方向にトルクを伝達できるようにしておかなければならず、一方向クラッチの使用によるベルト張力変動の抑制を得ることができない。又、特許文献２に示された装置の場合、回転電機による発電動作とアシスト動作である駆動動作とを同一のトルク伝達部で行うため、特許文献１に示された装置と同じく、回転電機の発電動作時に一方向クラッチを使用することができないという課題があった。

この発明は、従来の装置における前述のような課題を解決するもので、ベルトによりエンジンに連結され、発電動作と駆動動作との何れをも行うことができ、しかもベルトの張力変動を抑えことができる回転電機を得ることを目的としたものである。

この発明による回転電機は、ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンから前記回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記エンジンと前記回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されることを特徴とするものである。

又、この発明による回転電機は、ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンと前記回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記回転電機から前記エンジンへの一方向にのみトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されることを特徴とするものである。

更に、この発明による回転電機は、ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンから前記回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記回転電機から前記エンジンへの一方向にのみトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されることを特徴とするものである。

この発明による回転電機によれば、クラッチ機構は、回転電機の発電動作時には前記エンジンから前記回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、回転電機の駆動動作時にはエンジンと回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とするよう、回転電機の界磁電流に基づいて制御されるので、回転電機の発電動作時にはエンジンと回転電機を連結するベルトに発生するトルク変動を押さえることによるベルト寿命の向上や、騒音の発生を押さえる効果が利用できると共に、回転電機の駆動動作時にはエンジンと回転電機が相互にトルクを伝達でき、エンジンからの駆動力伝達のみが可能な一方向クラッチではできない回転電機によるエンジン駆動を実現することができる。又、クラッチ機構を回転電機の界磁電流に基づいて制御するようにしているので、クラッチ機構に流れる電流を制御する制御回路を簡素化することができ、コストを低減することができる。

又、この発明による回転電機によれば、クラッチ機構は、回転電機の発電動作時にはエ
ンジンと回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とし、回転電機の駆動動作時には回転電機からエンジンへの一方向にのみトルクの伝達を可能とするよう、回転電機の界磁電流に基づいて制御されるので、回転電機の駆動動作時にベルトに掛かるトルク変動を押さえることができ、ベルトの寿命を向上することができると共に、エンジンが着火し回転速度が上がった場合に、回転電機が負荷とならず、エンジンの効率が向上し、燃費が良くなる。又、クラッチ機構を回転電機の界磁電流に基づいて制御するようにしているので、クラッチ機構に流れる電流を制御する制御回路を簡素化することができ、コストを低減することができる。

更に、この発明による回転電機によれば、クラッチ機構は、回転電機の発電動作時にはエンジンから回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、回転電機の駆動動作時には回転電機からエンジンへの一方向にのみトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されるので、回転電機の発電動作時にはエンジンと回転電機を連結するベルトに発生するトルク変動を押さえることによるベルト寿命の向上や、騒音の発生を押さえる効果が利用できる。又、回転電機の駆動動作時にベルトに掛かるトルク変動を押さえることができ、ベルトの寿命を向上することができると共に、エンジンが着火し回転速度が上がった場合に、回転電機が負荷とならず、エンジンの効率が向上し、燃費が良くなる。更に、回転電機の発電動作時と駆動動作時の双方とも、ベルトのトルク変動を押さえることができ、より以上にベルトの寿命を延ばすことができる。又、クラッチ機構を回転電機の界磁電流に基づいて制御するようにしているので、クラッチ機構に流れる電流を制御する制御回路を簡素化することができ、コストを低減することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す構成図で、ベルトを介してエンジンに連結されている状態を示している。図１に於いて、エンジン１は、その出力軸の端部にエンジン側のプーリ１１を備えている。三相交流回転電機である回転電機２は、発電機機能と電動機機能とを備えており、その回転子軸に後述の電磁クラッチを内蔵したクラッチ機構３が装着されている。クラッチ機構３に設けられた回転電機側のプーリ５は、ベルト６を介してエンジン側のプーリ１１に連結されている。回転電機制御部４は、回転電機１を所望の動作状態とすべく、回転電機１の固定子巻線（図示せず）に流れる電機子電流Ｉａ及び回転子に設けられた界磁巻線（図示せず）に流れる界磁電流Ｉｆを制御する。

前述のように、実施の形態１では、エンジン１と回転電機２とはベルト６を介して連結され、又、ベルト６に結合する回転電機側のプーリ５と回転電機２との間にクラッチ機構３が設けられており、以下述べるように、クラッチ機構３によってエンジン１と回転電機２の接続状態を切り換えることができる。

図２はクラッチ機構３の内部構成示す説明図で、（ａ）は回転電機２の発電動作時、（ｂ）は回転電機２の駆動動作時の状態を示している。図２に於いて、回転電機２の回転子軸に連結される第１の回転軸３１と、プーリ５に連結された第２の回転軸３２とは、同一の軸心上にあって夫々クラッチ機構３のハウジング３０に回動自在に支持されている。第１の回転軸３１の端部には、第１のクラッチ板３３が軸方向移動可能で且つ周方向には移動不可能に設置され、第２の回転軸３２の端部には、第２のクラッチ板３４が軸方向移動可能で且つ周方向には移動不可能に設置されている。

第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とは軸方向で互いに対向して配置されており、その何れか一方若しくは双方が軸方向に移動自在に設けられており、互いに接触することにより結合して第１の回転軸３１と第２の回転軸３２とを連結して一体に回転させ、或いは互いに離反して第１の回転軸３１と第２の回転軸３２との連結を解くことができ
る。

第１の回転輪３５は、第１の回転軸３１に固定されており第１の回転軸と一体に回転する。第２の回転輪３６は、第２の回転軸３２に固定されており第２の回転軸と一体に回転する。第１の回転輪３５の外周面は、第２の回転輪３６の内周面に対向して配置されている。一方向クラッチ９は、第１の回転輪３５の内周面と第２の回転輪３６の内周面との間に設けられており、ベルト６を介してエンジン１により駆動されるプーリ５からのトルクを第２の回転輪３６を介して第１の回転輪３５へ伝達するが、回転電機２からのトルクを第１の回転輪３５を介して第２の回転輪３６へ伝達することはできない構成とされている。

クラッチコイル７は、後述する所定の閾値以上のクラッチ制御電流が流されると、その電磁力により第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とを結合させて第１の回転軸３１と第２の回転軸３２とを連結させるように構成されている。クラッチコイル７と第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とは、電磁クラッチ８を構成している。

クラッチコイル７は、回転電機２の界磁コイルに直列に接続されており、クラッチコイル７に回転電機２の界磁電流Ｉｆを直接流すように構成されている。即ち、クラッチ機構３のクラッチ制御電流Ｉｃは、回転電機２の界磁電流Ｉｆに等しい。この構成により、回転中のクラッチ機構３に対して通電するための構造要素（例えばスリップリング等）を回転電機２の回転子と共通化することができ、回転電機２を小型化できる。

又、クラッチ機構３のクラッチコイル７と回転電機２の界磁コイルとを直列接続することにより、後述するように界磁電流Ｉｆを制御するだけでクラッチ機構３の接続状態を制御することが可能となり、回転電機２の各運転状態において、クラッチ機構３を最適な接続状態を保つことができると共に、必要な接続状態に遅れなく切り換えできる。更に、クラッチ機構３の接続状態を切り換えるために、特別な制御装置を必要としないため、回転電機を小型化することができる。

通常、発電機としての機能と電動機としての駆動機能の双方を備えた車両用の回転電機は、動作状態が発電動作と駆動動作に於いて必要とされる性能が異なっており、これを両立させるために、回転電機２の界磁電流Ｉｆが発電時と駆動時で異なる。一般的には発電機として発電動作をしているときには界磁電流Ｉｆは少なく、電動機として負荷を駆動しているときには界磁電流Ｉｆは大きくなる。このため、クラッチ機構３は、回転電機２の発電状態と駆動状態が切り換わるときの界磁電流の値を閾値Ｘとし、その閾値Ｘに対する現在の界磁電流Ｉｆの大小によって、エンジン１と回転電機２の接続状態を切り換えることで、回転電機２の運転状態に応じた適切な接続状態を実現することができる。この場合、界磁電流Ｉｆの判定条件は、Ｉｆ＜Ｘ、及びＩｆ≧Ｘの2種類のみでよく、クラッチ機構３の制御回路を簡素化でき、小型化することができる。

次に、この発明の実施の形態１に係る回転電機の動作について説明する。界磁電流Ｉｆを閾値Ｘ未満とし回転電機２を発電動作させるときには、クラッチ機構３は、エンジン１から回転電機２へトルクを伝達するのみの状態に制御される。即ち、このときクラッチコイル７に流れるクラッチ制御電流Ｉｃとしての界磁電流Ｉｆは、閾値Ｘ未満（Ｉｆ＜Ｘ）であり、第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とは結合するに至らず離反した状態にある。従って、エンジン１からベルト６を介してプーリ５、第２の回転軸３２、及び第２の回転輪３６に伝達されたトルクは、一方向クラッチ９により第１の回転輪３５、第１の回転軸３１を介して回転電機２の回転子に伝達される。このときのトルクの伝達方向は、エンジン１から回転電機２への一方向であり、図２の（ａ）に矢印Ｔ１にて表示される。

次に、回転電機２を駆動動作させるときには、クラッチ機構３は、回転電機２とエンジン１とが相互にトルクを伝達できる状態に制御される。即ち、回転電機２の電動機運転により界磁電流Ｉｆが増大し、従ってクラッチ制御電流Ｉｃが増大し、その電流値が閾値Ｘ以上となると、図２の（ｂ）に示すように、第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とがクラッチコイル７の電磁力により結合され、クラッチ機構３は、一方向クラッチ９を介せずに第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４によりエンジン１と回転電機２とを連結する状態となる。このときのトルクの伝達方向は、エンジン１と回転電機２との間で双方向であり、図２の（ｂ）に矢印Ｔ２にて表示される。

尚、前述の説明では、回転電機２の界磁コイルとクラッチ機構３のクラッチコイル７とを直列接続し、界磁電流Ｉｆをクラッチ制御電流Ｉｃとして直接クラッチコイル７に流すようにした場合について説明したが、回転電機２の界磁コイルとクラッチ機構３のクラッチコイル７とを独立させ、クラッチコイル７に流れるクラッチ電流Ｉｃを界磁電流Ｉｆに対応して制御するようにしてもよい。この場合、クラッチ制御電流Ｉｃと比較する閾値Ｘは、発電機動作と電動機動作とが切り換わるときの界磁電流Ｉｆに対応する値として設定される。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る回転電機によれば、回転電機の界磁電流に対応してクラッチ機構のクラッチ電流を制御し、回転電機を発電動作させるときはトルクの伝達方向をエンジンから回転電機へのトルクの伝達のみとし、回転電機を駆動動作させるときはトルクの伝達方向をエンジンと回転電機との間で双方向とするようにしたので、発電時には回転電機に掛かるベルトの張力変動を押さえることができ、ベルト寿命を延ばすことができる。また、駆動時には双方向にトルクを伝達でき、回転電機によるエンジン駆動が可能となる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る回転電機に於けるクラッチ機構３の内部構成を示す説明図で、（ａ）は回転電機２の発電動作時、（ｂ）は回転電機２の駆動動作時の状態を示している。図３に於いて、クラッチ機構３は、第１のクラッチ板３３を第１のクラッチ板３４側に常時押圧するクラッチスプリング１０を備えている。クラッチコイル７は、実施の形態１の場合と同様に回転電機２の界磁コイルに直列接続されているが、クラッチ制御電流Ｉｃが流されて付勢されると、その電磁力は第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とを離反させる方向に作用するように構成されている。第１の回転輪３５と第２の回転輪３６との間には一方向クラッチ９１が設けられている。この一方向クラッチ９１は、第１の回転輪３５側から第２の回転輪３６側へのみトルクの伝達が可能となっている。

クラッチコイル７の電磁力は、クラッチコイル７に流れるクラッチ制御電流Ｉｃが閾値Ｘ未満のときはクラッチスプリング１０の付勢力より小さく、クラッチ電流Ｉｃが閾値Ｘ以上のときはクラッチスプリング１０の付勢力以上となるように設定されている。ここで、閾値Ｘは、実施の形態１の場合と同様に、回転電機２の発電状態と駆動状態が切り換わるときの界磁電流Ｉｆの値に設定されている。その他の構成は、実施の形態１の構成と同様である。

次に実施の形態２に係る回転電機の動作について説明する。界磁電流Ｉｆを閾値Ｘ未満とし回転電機２を発電動作させるときには、クラッチ機構３は、エンジン１と回転電機２とが相互にトルクの伝達が可能となる状態に制御される。即ち、このときクラッチコイル７に流れるクラッチ制御電流Ｉｃとしての界磁電流Ｉｆは、閾値Ｘ未満（Ｉｆ＜Ｘ）であり、クラッチコイル７の電磁力はクラッチスプリング１０の付勢力よりも小さく、図３の
（ａ）に示すように、第１のクラッチ板３３はクラッチスプリング１０の付勢力により第２のクラッチ板３４に押圧され、第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４とは結合状態にある。

従って、回転電機２とエンジン１とは一方向クラッチ９を介せずに第１のクラッチ板３３と第２のクラッチ板３４により連結された状態となり、トルクはエンジン１と回転電機２との双方向に伝達可能である。このときのトルクの伝達方向は、エンジン１と回転電機２との間で双方向であり、図３の（ａ）に矢印Ｔ２にて表示される。

次に、回転電機２を駆動動作させるときには、クラッチ機構３は、回転電機２からエンジン１へのトルクの伝達のみが可能となる状態に制御される。即ち、回転電機２の電動機運転により界磁電流Ｉｆが増大し、従ってクラッチ制御電流Ｉｃが増大し、その電流値が閾値Ｘ以上となると、図３の（ｂ）に示すように、クラッチコイル７の電磁力がクラッチスプリング１０の付勢力より大きくなる。これにより、第１のクラッチ板３３は、クラッチコイル９の電磁力により図３の（ｂ）に矢印Ａの方向に移動して第２のクラッチ板３４から離反し、第１の回転軸３１と第２の回転軸３２との結合を解く。その結果、クラッチ機構３は、回転電機２のトルクを一方向クラッチ９１を介してエンジン１へ伝達するが、エンジン１のトルクを回転電機２へ伝達することはできない状態となる。このときのトルクの伝達方向は、図３の（ｂ）に矢印Ｔ３にて表示される。

以上のように、この発明の実施の形態２に係る回転電機によれば、回転電機の界磁電流に対応してクラッチ機構のクラッチ電流を制御し、回転電機を発電動作させるときはトルクの伝達方向をエンジンと回転電機との間で双方向とし、回転電機を駆動動作させるときはトルクの伝達方向をエンジンから回転電機へのトルクの伝達のみとするようにしたので、回転電機の駆動動作で、エンジンを始動またはアシストをすることができ、このとき、エンジンが回転電機よりも高回転になった場合に回転電機によるブレーキが掛からず、損失を低減することができる。またベルトの張力変動も抑制でき、ベルト寿命を延ばすことができる。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る回転電機に於けるクラッチ機構３の内部構成を示す説明図で、（ａ）は回転電機２の発電動作時、（ｂ）は回転電機２の駆動動作時の状態を示している。図３に於いて、回転電機２の回転子軸に連結される第１の回転軸３１と、プーリ５に連結された第２の回転軸３２とは、同一の軸心上にあって夫々クラッチ機構３のハウジングに回動自在に支持されている。第１の回転軸３１の端部には、第１のクラッチ板３３が軸方向移動可能で且つ周方向には移動不可能に設置され、第２の回転軸３２の端部には、第２のクラッチ板３４が軸方向移動可能で且つ周方向には移動不可能に設置されている。第１のクラッチ板３３は、後述の第１の回転輪３５１の内側面に結合するようにばね手段（図示せず）により常時付勢されている。第２のクラッチ板３４は、後述の第２の回転輪３６１の内側面に結合するようにばね手段（図示せず）により常時付勢されている。

第１の回転輪３５１は、クラッチ機構３のハウジング３０に回動自在に支持され、中心部に第１の回転軸３１を貫通させる貫通孔を備えている。第２の回転輪３６１は、クラッチ機構３のハウジング３０に回動自在に支持され、中心部に第２の回転軸３２を貫通させる貫通孔を備えている。第１の回転輪３５１の外周面は、第２の回転輪３６１の内周面に間隙を介して対向している。第３の回転輪３５２は、第１の回転輪３５１の内部に回動自在に設けられている。第４の回転輪３６２は、第３の回転輪３５２の内部に回動自在に設けられており、中心部に第２の回転軸３２を貫通させる貫通孔を備えている。第４の回転輪３６２の外周面は、第３の回転輪３５２の内周面に間隙を介して対向している。

第１の一方向クラッチ９２は、第１の回転輪３５１の外周面と第２の回転輪３６１の内周面との間に設けられており、第２の回転輪３６２から第１の回転輪３５１への方向にのみトルクの伝達を可能とする。第２の一方向クラッチ９３は、第３の回転輪３５２の内周面と第４の回転輪３６２の外周面との間に設けられており、第３の回転輪３５２から第４の回転輪３６２への方向にのみトルクの伝達を可能とする。

第４の回転輪３６２の内部に設けられたクラッチコイル７は、それに流されるクラッチ制御電流Ｉｃが閾値Ｘ未満のときは、第１のクラッチ板３３を第１の回転輪３５１の内側面に結合させた状態を維持し、且つ、第２のクラッチ板３４を第２の回転輪３６１の内側面に結合させた状態を維持している。クラッチ制御電流Ｉｃが閾値Ｘ以上の値になると、クラッチコイル７の電磁力により、第１のクラッチ板３３は軸方向に移動して第３の回転輪３５２の外側面に結合し、第２のクラッチ板３４は軸方向に移動して第４の回転輪３６２の外側面に結合する。

クラッチコイル７は、回転電機２の界磁コイルに直列に接続されており、クラッチコイル７に回転電機２の界磁電流Ｉｆを直接流すように構成されている。即ち、クラッチ機構３のクラッチ制御電流Ｉｃは、回転電機２の界磁電流Ｉｆに等しい。尚、その他の構成は、実施の形態１の構成と同様である。

次に実施の形態３に係る回転電機の動作について説明する。界磁電流Ｉｆを閾値Ｘ未満とし回転電機２を発電動作させるときには、クラッチ機構３は、エンジン１から回転電機２へトルクを伝達するのみの状態に制御される。即ち、この場合、クラッチコイル７に流されるクラッチ制御電流Ｉｃ、即ち界磁電流Ｉｆは閾値Ｘ未満であり、第１のクラッチ板３３は、図４の（ａ）に示すように第１の回転輪３５１の内側面に結合された状態にあり、且つ、第２のクラッチ板３４は第２の回転輪３６１の内側面に結合された状態にある。

従って、エンジン１のトルクは、第２の回転輪３６１から第１の一方向クラッチ９２、第１の回転輪３５１を介して回転電気２の回転子に伝達されるが、回転電機２のトルクはエンジン１には伝達されることはない。このときのトルクの伝達方向は、図４の（ａ）に矢印Ｔ１にて表示される。この接続状態にすることにより、エンジンと回転電機間のベルトに掛かる張力の変動を抑制することができ、ベルトの寿命を延ばすことができる。

次に、回転電機２を駆動動作させるときには、クラッチ機構３は、回転電機２からエンジン１へのトルクの伝達のみが可能となる状態に制御される。即ち、回転電機２の電動機運転により界磁電流Ｉｆが増大し、従ってクラッチ制御電流Ｉｃが増大し、その電流値が閾値Ｘ以上となると、図４の（ｂ）に示すように、クラッチコイル７の電磁力により、第１のクラッチ板３３は軸方向に移動して第１の回転輪３５１との結合を解くと同時に第３の回転輪３５２の外側面に結合する。又、第２のクラッチ板３４は、クラッチコイル７の電磁力により軸方向に移動し、第２の回転輪３６１との結合をとくと同時に第４の回転輪３６２の外側面に結合する。

その結果、クラッチ機構３は、回転電機２のトルクを第２の一方向クラッチ９３を介してエンジン１へ伝達するが、エンジン１のトルクを回転電機２へ伝達することはできない状態となる。このときのトルクの伝達方向は、図４の（ｂ）に矢印Ｔ３にて表示される。

以上のように、この発明の実施の形態３に係る回転電機によれば、回転電機の界磁電流に対応してクラッチ機構のクラッチ電流を制御し、回転電機を発電動作させるときはトルクの伝達方向をエンジンから回転電機への方向のみとし、回転電機を駆動動作させるときはトルクの伝達方向を回転電機からエンジンへの方向のみとするようにしたので、常にエンジンと回転電機が片側からだけトクルを伝達する一方向クラッチとして働くため、よりベルトに掛かるトルク変動を押さえることができ、ベルト寿命を延ばすことができる。又、エンジンを始動、又は、アシストをすることができ、エンジンが回転電機よりも高回転になった場合に回転電機によるブレーキが掛からず、損失を低減することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４では、クラッチ機構３が回転電機２の界磁コイルに流れる界磁電流に応じてエンジン１と回転電機２の接続状態を切り換える場合、クラッチ機構３の内部で、エンジン１と回転電機２の変速比も同時に切り替わる変速比切換手段（図示せず）を備えるものである。この変速比切換手段は、回転電機２を駆動動作から発電動作に切換えたときには、エンジン１側から回転電機２側への変速比を大きくするように変速比を同時に切換え、一方、回転電機２を発電動作から駆動動作に切換えたときは、回転電機２側からエンジン１側への変速比を大きくするように変速比を同時に切換えるものである。その他の構成は、実施の形態１乃至３の何れかの構成と同様である。

この実施の形態４による回転電機によれば、回転電機の発電動作及び駆動動作夫々に最適な変速比を実現でき、回転電機を要求される性能に最適化することが可能となる。一般にエンジンと回転電機の変速比が固定されている場合、発電動作、駆動動作夫々に要求される性能のうち、高いほうの性能に合わせて回転電機を設計しなければならず、回転電機が大型化してしまうが、変速比を動作に合わせて変更することにより、回転電機を小型化でき、コスト削減、小型化による車両の重量低減を実現できる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機に於けるクラッチ機構の構成示す説明図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機に於けるクラッチ機構の構成示す説明図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機に於けるクラッチ機構の構成示す説明図である。

符号の説明

１エンジン
２回転電機
３クラッチ機構
４回転電機の制御部
５、１１プーリ
６ベルト
７クラッチコイル
８電磁クラッチ
９、９１一方向クラッチ
１０クラッチスプリング
３０ハウジング
３１第１の回転軸
３２第２の回転軸
３３第１のクラッチ板
３４第２のクラッチ板
３５、３５１第１の回転輪
３６、３６１第２の回転輪
３５２第３の回転輪
３６２第４の回転輪
９２第１の一方向クラッチ
９３第２の一方向クラッチ

Claims

ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンから前記回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記エンジンと前記回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されることを特徴とする回転電機。
前記クラッチ機構は、前記回転子の回転子軸に連結された第１の回転軸と、前記第１の回転軸に設けられた第１のクラッチ板と、前記ベルトに連結された第２の回転軸と、前記第２の回転軸に設けられ前記第１のクラッチ板に結合及び離反自在に構成された第２のクラッチ板と、前記第１の回転軸に固定された第１の回転輪と、前記第２の回転軸に固定された第２の回転輪と、前記第１の回転輪と前記第２の回転輪との間に設けられ前記第２の回転輪から前記第１の回転輪への一方向にのみトルクの伝達を可能とする一方向クラッチと、前記界磁電流に基づく電流により付勢されるクラッチコイルとを備え、前記クラッチコイルは、前記発電動作時に於ける前記界磁電流に基づいて付勢されるときは前記第１のクラッチ板と前記第２のクラッチ板とを離反させ、前記駆動動作時に於ける前記界磁電流に基づいて付勢されるときは前記第１のクラッチ板と前記第２のクラッチ板とを結合させることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンと前記回転電機との間で相互にトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記回転電機から前記エンジンへの一方向にのみトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されることを特徴とする回転電機。
前記クラッチ機構は、前記回転子の回転子軸に連結された第１の回転軸と、前記第１の回転軸に設けられた第１のクラッチ板と、前記ベルトに連結された第２の回転軸と、前記第２の回転軸に設けられ前記第１のクラッチ板に結合及び離反自在に構成された第２のクラッチ板と、前記第１の回転軸に固定された第１の回転輪と、前記第２の回転軸に固定された第２の回転輪と、前記第１の回転輪と前記第２の回転輪との間に設けられ前記第１の回転輪から前記第２の回転輪への一方向にのみトルクの伝達を可能とする一方向クラッチと、前記界磁電流に基づく電流により付勢されるクラッチコイルとを備え、前記クラッチコイルは、前記発電動作時に於ける前記界磁電流に基づいて付勢されるときは前記第１のクラッチ板と前記第２のクラッチ板とを結合させ、前記駆動動作時に於ける前記界磁電流に基づいて付勢されるときは前記第１のクラッチ板と前記第２のクラッチ板とを離反させることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
ブラケットに固定された固定子と、前記ブラケットに回転自在に支持されベルトを介してエンジンの出力軸に連結される回転子と、前記回転子と前記ベルトとの間のトルクの伝達を制御するクラッチ機構とを備えた回転電機であって、前記クラッチ機構は、前記回転電機の発電動作時には前記エンジンから前記回転電機への一方向にのみトルクの伝達を可能とし、前記回転電機の駆動動作時には前記回転電機から前記エンジンへの一方向にのみトルクの伝達を可能とするよう、前記回転電機の界磁電流に基づいて制御されることを特徴とする回転電機。
前記クラッチ機構は、前記回転子の回転子軸に連結された第１の回転軸と、前記第１の回転軸に設けられた第１のクラッチ板と、前記ベルトに連結された第２の回転軸と、前記第２の回転軸に設けられた第２のクラッチ板と、前記第１の回転軸に固定された第１の回転輪と、前記第２の回転軸に固定された第２の回転輪と、前記第１の回転輪と前記第２の回転輪との間に設けられ前記第２の回転輪から前記第１の回転輪への一方向にのみトルクの伝達を可能とする第１の一方向クラッチと、回転自在に設けられた第３の回転輪及び第４の回転輪と、前記第３の回転輪と前記第４の回転輪との間に設けられ前記第３の回転輪から前記第４の回転輪への一方向にのみトルクの伝達を可能とする第２の一方向クラッチと、前記界磁電流に基づく電流により付勢されるクラッチコイルとを備え、前記第１のクラッチ板は、前記第１の回転輪と前記第３の回転輪とのうちの何れか一方に結合し得るように構成され、前記第２のクラッチ板は、前記第２の回転輪と前記第４の回転輪とのうちの何れか一方に結合し得るように構成され、前記クラッチコイルは、前記発電動作時に於ける前記界磁電流に基づいて付勢されるときは、前記第１のクラッチ板を前記第１の回転輪に結合させると共に前記第２のクラッチ板を前記第２の回転輪に結合させ、前記駆動動作時に於ける前記界磁電流に基づいて付勢されるときは、前記第１のクラッチ板を前記第３の回転輪に結合させると共に前記第２のクラッチ板を前記第４の回転輪に結合させることを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
前記クラッチコイルは、前記回転電機に設けられた界磁コイルに接続されていることを特徴とする請求項２、４、６の何れかに記載の回転電機。
前記回転電機の発電動作時と駆動動作時とに対応して、前記回転電機側と前記エンジン側との間の変速比を切換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の回転電機。