JP2017072253A - 変速装置および変速機構部を有する電気機械装置、並びに、変速装置を備える移動体およびロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】ディファレンシャル機構を用いた変速装置を小型化、高剛性化する。【解決手段】仮想的な第１の軸心を中心として互いに対向配置された第１，第２のギアと、第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として第１，第２のギアと噛合配置された少なくとも１つの第３のギアと、第２の軸心に沿い、第３のギアを回動自在に支持する支持軸と、第１の軸心に沿い、第１のギアに接続された第１の回転軸と、第１の軸心に沿い、第２のギアの中央部の貫通孔を介して支持軸に接続された第２の回転軸とを備える。支持軸と第３のギアとの間の軸受け部、および、出力軸とされる回転軸と、ケーシングと、の間の軸受け部は、ローラーベアリングで構成される。【選択図】図１
Description
本発明は、変速装置および変速機構部を有する電気機械装置、並びに、変速装置を備える移動体およびロボットに関する。
従来技術の変速装置として、ディファレンシャル機構を用いて、変速装置の入力に対する出力の回転速度を無段階に増減変速する例が開示されている（特許文献１参照）。従来のディファレンシャル機構は、ドライブギアと、このドライブギアに噛合してその回転軸心と平行な軸心周りに回転させられるリングギアと、リングギアの一側にその回転軸心と直交するように設けられた軸に回動自在に取り付けられる二つで一対の第１，第２サイドギアと、この一対の第１，第２サイドギアに噛合する二つで一対の第３，第４サイドギアとを備えている。ドライブギアはエンジンのクランク軸に、第３サイドギアはクランク軸と平行な補機駆動装置の入力軸に、第４サイドギアは制動ユニットの制動軸に、それぞれ連結されている。
ここで、変速装置の出力軸に対応する負荷の入力軸に対して垂直な軸方向のサイズを小型化したい、という要望がある。この要望に対して、従来技術の場合には、負荷としての補機駆動装置の入力軸に垂直な軸方向、すなわち、第１，第２サイドギアが取り付けたれた軸の方向に沿ってリングギア及びリングギアに噛合するドライブギアを備えるため、負荷の入力軸に垂直な軸方向の小型化が十分ではない。また、変速装置を有する電気機械装置の組み込まれる装置がロボットの場合、そのアームは様々な方向を向くため、アームを駆動するためのモーターとアームとの間に設けられる変速装置は、あらゆる方向の荷重負荷に耐えられる高剛性を備えることが望ましい。
本発明は、ディファレンシャル機構を用いた変速装置の小型化、特に、変速装置の出力軸に垂直な方向の小型化や高剛性化が可能な技術を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、変速装置が提供される。この変速装置は、仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと；前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと；前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回動自在に支持する支持軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と；を備える。前記支持軸と前記第３のギアとの間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられており、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち前記出力軸とされる回転軸と、前記第１のギア、前記第２のギアおよび前記第３のギアを少なくとも収容するケーシングと、の間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられている。この形態の変速装置によれば、変速機構部の入力軸あるいは出力軸となる第１と第２の回転軸を第１の軸心に沿って配置することができるので、変速装置の出力軸に垂直な方向の小型化が可能である。また、変速制御機構部に含まれる第１の電気機械機構部の第１のローターが第２のギアと一体的に形成される構成の場合には、第１の電気機械機構部を変速機構部と一体的に構成することが可能であり、第２のギアと第１のローターとを接続用のギアを介して接続する場合に比べて、より装置の小型化が可能である。また、出力軸としての回転軸と収容体との間の軸受け部として、および、支持軸と第３のギアとの間の軸受け部として、クロスローラーベアリングが設けられているので、出力軸に加わる荷重負荷に対する剛性を高めることが可能である。
（２）上記形態の変速装置において、さらに、前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと、前記第１のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第１のステーターと、を備える第１の電気機械機構部を備え、前記第１の電気機械機構部は、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち、一方を入力軸とし、他方を出力軸として、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を変化させるようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構によって、入力軸の回転に対する出力軸の回転を容易に変化させることができる。
（３）上記形態の変速装置において、さらに、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと、前記第２のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第２のステーターと、を有する第２の電気機械機構部を備え、前記第２の電気機械機構部は、前記第１の回転軸を入力軸とし、前記第２の回転軸を出力軸として、前記第２のローターの回転に応じて、前記第１の回転軸を介して前記第１のギアに伝達される回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転の変化を前記第１の電気機械機構部による変化に加えてさらに変化させるようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第２の電気機械機構部によって、入力軸である第１の回転軸を介して第１のギアに伝達される回転を変化させることができるので、第１の電気機械機構部による入力軸に対する出力軸の回転の変化に加えてさらに変化させることができる。
（４）上記形態の変速装置において、さらに、前記第１のステーターに配置された電磁コイルを駆動して前記第１のローターを回転させることにより、前記第２のギアの回転を制御する駆動制御部と、前記第２のギアの回転を減速させる際に、前記電磁コイルからのエネルギーの回生を行う回生制御部と、を備え、前記回生制御部は、前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードと、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードと、を有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１の回生区間の幅と第２の回生区間の幅とを設定するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を実行する。これにより、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化を滑らかに調整することでき、回生動作を滑らかに実行することができる。この結果、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
（５）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１又は第２の回生区間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生区間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、回生区間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生区間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、回生時において滑らかに動作させることができる。
（６）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第１の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第２の回生区間の幅を小さく設定するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
（７）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第２の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第１の回生区間の幅を大きく設定するようにしてもよい。この変速装置によれば、第２の回生モードから第１の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
（８）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前の回生されるエネルギー量と切り換え後の回生されるエネルギー量とが同じ値となって連続するように、切り換え後の第１の回生区間の幅又は第２の回生区間の幅を設定するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、回生時において滑らかに動作させることができる。
（９）上記形態の変速装置において、前記第２のギアの回転の減速の開始時には、前記第１の回生モードでの回生が実行されるようにしてもよい。この変速装置によれば、減速の開始時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の開始動作を滑らかにすることができる。
（１０）上記形態の変速装置において、さらに、前記第２のギアの回転の減速の終了時には、前記第１の回生モードでの回生が実行されるようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、減速の終了時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の終了動作を滑らかにすることができる。
（１１）本発明の他の形態によれば、電気機械装置が提供される。この形態の電気機械装置は、変速機構部と、第１の電気機械機構部と、第２の電気機械機構部と、を備える。変速機構部は、仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと；前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと；前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回動自在に支持する支持軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と；を備える。前記第１の電気機械機構部は、前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと；前記第１のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第１のステーターと；を備える。前記第２の電気機械機構部は、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと；前記第２のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第２のステーターと；を備える。前記第１の電気機械機構部は、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記第１の回転軸の回転と前記第２の回転軸の回転との関係を変化させ、前記第２の電気機械機構部は、前記第２のローターを回転させることにより前記第１のギアおよび前記第１の回転軸を回転させ、あるいは、前記第１の回転軸の回転に応じて前記第３のギアおよび前記第１のギアを介して前記第２のローターに発生する回転のエネルギーを回生する。前記支持軸と前記第３のギアとの間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられており、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち前記出力軸とされる回転軸と、前記変速機構部および前記第２の電気機械機構部を少なくとも収容する収容体と、の間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられている。この形態の電気機械装置によれば、変速機構部の入力軸あるいは出力軸となる第１と第２の回転軸を第１の軸心に沿って配置することができるので、変速機構部の出力軸に垂直な方向の小型化が可能である。また、第１の電気機械機構部の第１のローターが第２のギアと一体的に形成される構成の場合には、第１の電気機械機構部を変速機構部と一体的に構成することが可能であり、第２のギアと第１のローターとを接続用のギアを介して接続する場合に比べて、より装置の小型化が可能である。第２の電樹機械機構部の第２のローターが第１のギアと一体に形成されているので、第２の電気機械機構部のローターを第１の回転軸に接続する構成とする場合に比べて、より装置の小型化が可能である。また、出力軸としての第１の回転軸とケーシングとの間の軸受け部として、および、支持軸と第３のギアとの間の軸受け部として、クロスローラーベアリングが設けられているので、出力軸に加わる荷重負荷に対する剛性を高めることが可能である。
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、変速装置の他、電気機械装置、移動体、ロボット等様々な形態で実現することができる。
以下の説明では、本発明の実施形態の説明を容易にするため、まず、前提となる参考形態について説明し、その後で本発明の実施形態について説明することとする。
Ａ．第１参考形態：
Ａ１．変速装置の構成：
図１は、第１参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０は、ケーシング２０に収容されており、変速機構部３０と、変速制御機構部４０と、駆動部からの出力を変速機構部３０に伝達する入力軸１２と、変速機構部３０からの出力を被駆動部へ伝達する出力軸１４と、を備えている。入力軸１２と出力軸１４は同一軸心Ｓｘ上に設けられている。図２は、変速機構部３０を拡大して示す概略斜視図である。
Ａ１．変速装置の構成：
図１は、第１参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０は、ケーシング２０に収容されており、変速機構部３０と、変速制御機構部４０と、駆動部からの出力を変速機構部３０に伝達する入力軸１２と、変速機構部３０からの出力を被駆動部へ伝達する出力軸１４と、を備えている。入力軸１２と出力軸１４は同一軸心Ｓｘ上に設けられている。図２は、変速機構部３０を拡大して示す概略斜視図である。
変速機構部３０は、ディファレンシャル機構を利用して構成されている。具体的には、変速機構部３０は、軸心Ｓｘと直交するように設けられた軸心Ｓｙのピニオン軸３１０の両側に回動自在に取り付けられた二つで一対の第１，第２のサイドギア３２０，３３０と、この一対の第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するギア歯３４０ｔ，３５０ｔを有し、軸心Ｓｘを中心とする二つで一対の第３，第４のサイドギア３４０，３５０と、を備えている。対向する第１，第２のサイドギア３２０，３３０と、ピニオン軸３１０との間には、第１，第２のサイドギア３２０，３３０がピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心に回動自在とするための軸受け部３１２が配置されている。軸受け部３１２は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。４つのサイドギア３２０〜３５０は、例えば、かさ歯車で構成されている。第３のサイドギア３４０には、入力軸１２が固定接続または一体に形成されている。なお、以下では、「固定接続または一体に形成されている」なる記載を、簡単に「一体的に形成されている」と記載することとする。第４のサイドギア３５０には、その中央に出力軸１４を挿通させるための貫通孔３５２が形成されている。貫通孔３５２に挿通された出力軸１４は、ピニオン軸３１０の中点で一体的に形成されている。なお、第３，第４のサイドギア３４０，３５０が本発明の第１，第２のギアに相当し、第１，第２のサイドギア３２０，３３０が本発明の少なくとも一つの第３のギアに相当する。なお、少なくとも一つの第３のギアとして第１，第２のサイドギア３２０，３３０の２つのかさ歯のギアで説明したが、１個のギアで構成することも、また、３個以上の複数のギアで構成することも可能である。ただし、１個のギアよりも複数のギアの方が構造的に安定である。また、かさ歯以外にも、ハイポイドギアも用いることで、より安定した動力伝達を実現することができる。
変速制御機構部４０は、ラジアルギャップ型のモーターであり、ローター４１０と、ステーター４２０と、を備えている。ローター４１０は、第４のサイドギア３５０と一体的に形成された略円筒形状を有しており、その中央部には、第４のサイドギア３５０と同様に、出力軸１４を挿通させるための貫通孔４１１を有している。ローター４１０の貫通孔４１１の壁面と、出力軸１４との間には、出力軸１４とローター４１０とを互いに独立して回転させるための軸受け部４１２が配置されている。この軸受け部４１２も、例えばボールベアリングで構成することができる。
ローター４１０の外周面には、永久磁石（ローター磁石）４１３が円筒形に配列されている。永久磁石４１３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石４１３の裏側の面（ローター４１０の側壁側の面）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク４１５が配置されている。
ローター４１０を覆うケーシング２０の内周面には、ステーター４２０としての電磁コイル（以下、「電磁コイル４２０」とも呼ぶ）が、ローター４１０の永久磁石４１３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、変速制御機構部４０では、ステーターとしての電磁コイル４２０が、軸心Ｓｘを中心としてローター４１０及びこれに接続された第４のサイドギア３５０を回転させる。なお、電磁コイル４２０とケーシング２０との間にも、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク４２８が配置されている。
ケーシング２０には、永久磁石４１３の位置を検出する位置検出部４１６と、位置検出部４１６を実装した回路基板４１７が設けられている。位置検出部４１６は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路とを内蔵したアナログ出力又はデジタル出力可能なホールＩＣによって構成され、永久磁石４１３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。
回路基板４１７には、位置検出部４１６だけでなく、電磁コイル４２０とも電気的に接続されている。回路基板４１７は、外部に設けられた制御部（不図示）と導電線を介して電気的に接続されており、位置検出部４１６が出力する検出信号を制御部に送信する。また、回路基板４１７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル４２０に電力を供給して磁界を発生させ、ローター４１０を回転させる。また、回路基板４１７は、制御部からの制御信号に従って、ローター４１０の回転に応じて電磁コイル４２０に発生した誘起電力を出力し、ローター４１０の回転を制動させる。
変速制御機構部４０は、変速機構部３０の第４のサイドギア３５０が、上記したように、変速制御機構部４０のローター４１０に一体的に形成されているので、ローター４１０の回転に応じて変速機構部３０の第４のサイドギア３５０の回転を制御することができる。
ケーシング２０と入力軸１２との間、および、ケーシング２０と出力軸１４との間には、入力軸１２および出力軸１４を回動可能に支持するための軸受け部２２が配置されている。軸受け部２２も例えばボールベアリングを用いて構成することができる。
変速機構部３０の概略動作を、図２を用いて説明する。駆動部から入力軸１２を介して伝達される回転に伴って、第３のサイドギア３４０が、破線の矢印で図示する方向に回転する場合を想定して説明する。以下、入力側から見た回転方向で右回りの回転の方向を「時計回り」あるいは「正転」、左回りの回転の方向を「反時計回り」あるいは「逆転」とも呼ぶ。なお、第１と第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔの歯数ｍｓ１，ｍｓ２は同じであり、第３と第４のサイドギア３４０，３５０のギア歯３４０ｔ、３５０ｔの端数ｍｓ３，ｍｓ４も同じであるとする。
変速機構部３０は、変速制御機構部４０に接続されている制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転（「制御回転」とも呼ぶ）と、入力ギアとしての第３のサイドギア３４０の回転（「入力回転」とも呼ぶ）との差に応じて、出力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０はそれぞれピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心とする回転（「自転」と呼ぶ）と、出力軸１４の軸心Ｓｘを中心として第３，第４のサイドギア３４０，３５０の回りを周回する時計周りの回転（「公転」と呼ぶ）とが発生し、この公転が出力回転として出力軸１４を介して被駆動部へ伝達される。すなわち、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転を制御することにより、出力軸１４を介して被駆動部へ伝達される出力回転の回転数が制御されることになる。なお、入力回転と出力回転と制御回転との関係については、後で詳述する。
Ａ２．変速装置の制御部の構成：
図３は、変速装置の変速制御機構部の動作を制御する制御部について示すブロック図である。この制御部２００は、上述したように、変速制御機構部４０の回路基板４１７に接続されており、変速制御機構部４０の動作を制御する。
図３は、変速装置の変速制御機構部の動作を制御する制御部について示すブロック図である。この制御部２００は、上述したように、変速制御機構部４０の回路基板４１７に接続されており、変速制御機構部４０の動作を制御する。
制御部２００は、ＣＰＵ２１０と、駆動制御部２２０と、回生制御部２３０と、ドライバー回路２４０と、整流回路２５０と、を備えている。２つの制御部２２０，２３０は、バス２１２を介してＣＰＵ２１０と接続されている。
駆動制御部２２０は、変速制御機構部４０の位置検出部４１６に含まれる磁気センサー、本例では、２相の磁気センサー４１６Ａ，４１６Ｂから供給される信号に基づいて、ドライバー回路２４０を介して電磁コイル４２０、本例では、２相の電磁コイル４２０Ａ，４２０Ｂに磁界を発生させることにより、変速制御機構部４０のローター４１０の回転、すなわち、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転を駆動する。
また、回生制御部２３０は、２相の電磁コイル４２０Ａ，４２０Ｂから出力された誘起電力を、整流回路２５０を介して受け取って、変速制御機構部４０から電力を回生し、変速制御機構部４０のローター４１０の回転、すなわち、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転を制動する。なお、駆動制御部２２０とドライバー回路２４０とをまとめて「駆動回路」とも呼ぶ。また、回生制御部２３０と整流回路２５０とをまとめて「回生回路」とも呼ぶ。また、駆動制御部２２０を「駆動信号生成回路」とも呼ぶ。
（１）変速制御機構部の駆動回路の構成および動作
図４は、ドライバー回路２４０（図３）に含まれるＡ相ドライバー回路２４０ＡとＢ相ドライバー回路２４０Ｂの構成を示している。Ａ相ドライバー回路２４０Ａは、Ａ相電磁コイル４２０Ａに、交流の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を供給するためのＨ型ブリッジ回路である。なお、駆動信号を示すブロックの端子部分に付されている白丸は、負論理であり信号が反転していることを示している。また、符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、Ａ１駆動信号ＤＲＶＡ１とＡ２駆動信号ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。Ｂ相ドライバー回路２４０Ｂの構成もＡ相ドライバー回路２４０Ａの構成と同じである。なお、信号を反転させる負論理をなくし、Ｈ側のＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを、Ｌ側と同様のＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴに変更すれば、周波数特性に優れた駆動を実現することもできる。
図４は、ドライバー回路２４０（図３）に含まれるＡ相ドライバー回路２４０ＡとＢ相ドライバー回路２４０Ｂの構成を示している。Ａ相ドライバー回路２４０Ａは、Ａ相電磁コイル４２０Ａに、交流の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を供給するためのＨ型ブリッジ回路である。なお、駆動信号を示すブロックの端子部分に付されている白丸は、負論理であり信号が反転していることを示している。また、符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、Ａ１駆動信号ＤＲＶＡ１とＡ２駆動信号ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。Ｂ相ドライバー回路２４０Ｂの構成もＡ相ドライバー回路２４０Ａの構成と同じである。なお、信号を反転させる負論理をなくし、Ｈ側のＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを、Ｌ側と同様のＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴに変更すれば、周波数特性に優れた駆動を実現することもできる。
図５は、駆動制御部２２０（図３）の内部構成と動作を示す説明図である。駆動制御部２２０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスタ５４０と、乗算器５５０と、符号化部５６０と、ＡＤ変換部５７０と、電圧指令値レジスタ５８０と、励磁区間設定部５９０とを備えている。なお、駆動制御部２２０は、Ａ相用の駆動信号とＢ相用の駆動信号の両方を生成する回路であり、基本クロック生成回路５１０、１／Ｎ分周器５２０、および、正逆方向指示値レジスタ５４０は、Ａ相とＢ相とで共通で用いられている。Ａ相用とＢ相用とでそれぞれに存在するその他の構成要素は、図５（Ａ）では図示の便宜上、Ａ相用の回路構成のみとして描かれているが、Ｂ相用についても、Ａ相用と同じ構成要素が駆動制御部２２０内に設けられている。以下の説明では、Ａ相を例に説明することとする。
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路を含む周波数シンセサイザで構成される。１／Ｎ分周器５２０は、クロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ２１０によって１／Ｎ分周器５２０に設定される。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算器５５０から供給される乗算値Ｍａと、正逆方向指示値レジスタ５４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部５６０から供給される正負符号信号Ｐａと、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａとに応じて、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２（図５）を生成する。この動作については後述する。
正逆方向指示値レジスタ５４０内には、モーターの回転方向を示す値ＲＩがＣＰＵ２１０によって設定される。本参考形態では、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときにモーターが正転し、Ｈレベルのときに逆転する。ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｍａ，Ｐａ，Ｅａは以下のように決定される。
Ａ相の磁気センサー４１６Ａの出力ＳＳＡは、ＡＤ変換部５７０に供給される。このセンサー出力ＳＳＡのレンジは、例えばＧＮＤ（接地電位）からＶＤＤ（電源電圧）までであり、その中位点（＝ＶＤＤ／２）が出力波形の中位点（正弦波の原点を通る点）である。ＡＤ変換部５７０は、このセンサー出力ＳＳＡをＡＤ変換して、センサー出力のデジタル値を生成する。ＡＤ変換部５７０の出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の"ｈ"は１６進数であることを示す）であり、中央値８０ｈがセンサー波形の中位点に相当する。
符号化部５６０は、ＡＤ変換後のセンサー出力値のレンジを変換するとともに、センサー出力値の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサー出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２８）の値を取る。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサー出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
電圧指令値レジスタ５８０は、ＣＰＵ２１０によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、モーターの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサー出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
図５（Ｂ）〜（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。すなわち、図５（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティが増加する。なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサー出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサー出力ＳＳＡが負のときにのみパルスを発生する信号であるが、図５（Ｂ）〜（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、センサー出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図５で説明したように、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はセンサー出力ＳＳＡのアナログ波形をそのまま利用したＰＷＭ制御によって生成される。従って、これらの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を用いて、各コイルに、センサー出力ＳＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号を出力しないように構成されている。図６（Ｃ）は、励磁区間信号Ｅａによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号波形を示している。励磁区間ＥＰでは図６（Ｂ）の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、逆起電力波形の中位点近傍（すなわち、センサー出力の中位点近傍）においてコイルに電圧を印加しないので、モーターの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間ＥＰは、逆起電力波形のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、逆起電力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。
なお、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実効的な印加電圧を調整することが可能である。
上述の説明から理解できるように、本参考形態のモーターでは、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予め制御部２００（図３）内のメモリー（不図示）にテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、制御部２００が、望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、ＣＰＵ２１０がその目標値に応じて、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとを駆動制御部２２０に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
図７は、ＰＷＭ部５３０（図５）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５３１と、ＥＸＯＲ回路５３３と、駆動波形形成部５３５とを備えている。これらは以下のように動作する。
図８は、モーター正転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。この図には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、正逆方向指示値ＲＩと、励磁区間信号Ｅａと、乗算値Ｍａと、正負符号信号Ｐａと、カウンタ５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２と、駆動波形形成部５３５の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが示されている。カウンタ５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図８では、図示の便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も描かれているが、カウンタ５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンタ５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはＨレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとＬレベルに立ち下がる。
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モーターが正転する場合には、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。駆動波形形成部５３５は、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。すなわち、カウンタ５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がＬレベルの期間の信号を第１の駆動信号ＤＲＶＡ１として出力し、出力Ｓ２がＨレベルの期間の信号を第２の駆動信号ＤＲＶＡ２として出力する。なお、図８の右端部付近では、励磁区間信号ＥａがＬレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
図９は、モーター逆転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。モーター逆転時には、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が図９から入れ替わっており、この結果、モーターが逆転することが理解できる。
なお、本参考形態において、モーターの正転方向は、図２に示した制御ギアとしての第４のサイドギア３５０を時計周りに回転させる方向とし、逆転方向は、第４のサイドギアを反時計周りに回転させる方向とする。
図１０は、励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。図１０（Ａ）に示すように、励磁区間設定部５９０は、電子可変抵抗器５９２と、電圧比較器５９４，５９６と、ＯＲ回路５９８とを有している。電子可変抵抗器５９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ２１０によって設定される。電子可変抵抗器５９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器５９４，５９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器５９４，５９６の他方の入力端子には、センサー出力ＳＳＡが供給されている。電圧比較器５９４，５９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路５９８に入力されている。ＯＲ回路５９８の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Ｅａである。
図１０（Ｂ）は、励磁区間設定部５９０の動作を示している。電子可変抵抗器５９２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサー出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器５９４の出力ＳｐがＨレベルとなり、一方、センサー出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器５９６の出力ＳｎがＨレベルとなる。励磁区間信号Ｅａは、これらの出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号である。従って、図１０（Ｂ）の下部に示すように、励磁区間信号Ｅａは、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができる。励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ２１０が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって行なわれる。
図１１は、符号化部の動作とタイミングチャートを示す説明図である。ここでは、Ａ相用の符号化部５６０（図５）を例にとり説明する。符号化部５６０は、ＡＤＣ部５７０（図６）からＡＤＣ信号を受け取り、センサー出力値Ｘａと正負符号信号Ｐａを生成する。ここで、センサー出力値Ｘａは、ＡＤＣ信号を＋１２７〜−１２８にシフトし、その絶対値を取った値である。また、正負符号信号Ｐａについては、ＡＤＣ信号の値が０よりも小さい場合に正負符号信号ＰａをＨ、ＡＤＣ信号の値が０よりも大きい場合に正負符号信号ＰａをＬとしている。なお、正負符号信号Ｐａの正負は、逆であってもよい。
図１２は、変速制御機構部４０の駆動波形を示す説明図である。図１２（Ａ）は、変速制御機構部４０の回転動作に伴ってＡ相の電磁コイル４２０Ａに発生する誘起電圧波形に対応するＡ相の磁気センサー４１６Ａのセンサー出力ＳＳＡの波形を示している。図１２（Ｂ）は、変速制御機構部４０の駆動のための励磁区間ＥＰを規定する励磁区間信号Ｅａの波形（以下、「ＷＣ制御波形」とも呼ぶ）を示している。図１２（Ｃ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｂ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図１２（Ｄ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｂ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（デジタル）を模式的に示している。図１２（Ａ）に示すように、誘起電圧波形に対応するセンサー出力波形は、ほぼ正弦波である。ＷＣ制御波形の活性期間（励磁区間ＥＰ）の中心は、図１２（Ａ）に示す誘起電圧波形が最大値を示す位相と同じである。図１２（Ｂ）に示すように、図１２（Ａ）の誘起電圧波形がほぼゼロになる位相では、ＷＣ制御波形は非活性期間（非励磁区間ＮＥＰ）となる。従って、図１２（Ｃ）に示すアナログのＰＷＭ駆動波形は、励磁区間ＥＰでは誘起電圧波形とほぼ相似となり、非励磁区間ＮＥＰ、すなわち、図１２（Ａ）の誘起電圧波形がほぼゼロになる位相ではほぼゼロになっている。
図１２（Ｅ）は、図１２（Ｂ）に示すＷＣ制御波形の活性期間を狭めた波形を示している。図１２（Ｆ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｅ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図１２（Ｇ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｅ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（デジタル）を模式的に示している。図１２（Ｆ）に示すＰＷＭ駆動波形は、ＷＣ制御波形が非活性の状態（非励磁区間ＮＥＰ）では、ゼロとなっている。また、図１２（Ｄ）と図１２（Ｆ）を比較すれば明らかなように、ＷＣ制御波形の活性期間（励磁区間ＥＰ）が短いほど、パルスの数が少なくなっている。
以上のように、励磁区間ＥＰの幅を制御することにより、変速制御機構部４０に印加するＰＷＭ駆動波形を制御することができ、これに応じて変速制御機構部４０の駆動状態を制御することができる。
なお、図１２は、励磁区間ＥＰの幅を制御することにより、変速制御機構部４０に印加する駆動波形を制御することを示したが、図５において説明したように、乗算値Ｍａを制御することによってもＰＷＭ駆動波形を制御することができ、これに応じて変速制御機構部４０の駆動状態を制御することができる。また、両方を組み合わせて制御することにより、変速制御機構部４０の駆動状態をより精細に制御することも可能である。
（２）回生回路の構成および動作
図１３は、図３に示した回生制御部２３０と整流回路２５０の内部構成を示す説明図である。回生制御部２３０は、Ａ相回生制御部２３０ＡとＢ相回生制御部２３０Ｂと、を備えている。また、整流回路２５０は、Ａ相整流回路部２５０ＡとＢ相整流回路部２５０Ｂとを備えている。Ａ相回生制御部２３０ＡおよびＡ相整流回路２５０Ａの構成と、Ｂ相回生制御部２３０ＢとＢ相整流回路２５０Ｂの構成とは同じであるので、以下では、Ａ相を例にとり説明する。
図１３は、図３に示した回生制御部２３０と整流回路２５０の内部構成を示す説明図である。回生制御部２３０は、Ａ相回生制御部２３０ＡとＢ相回生制御部２３０Ｂと、を備えている。また、整流回路２５０は、Ａ相整流回路部２５０ＡとＢ相整流回路部２５０Ｂとを備えている。Ａ相回生制御部２３０ＡおよびＡ相整流回路２５０Ａの構成と、Ｂ相回生制御部２３０ＢとＢ相整流回路２５０Ｂの構成とは同じであるので、以下では、Ａ相を例にとり説明する。
Ａ相回生制御部２３０Ａは、バス２１２に接続されたＡ相充電切換部４３２Ａと、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａと、Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａと、を備えている。Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａの３つの入力端子には、Ａ相充電切換部４３２Ａの出力と、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａの出力ＭＰａと、ＣＰＵ２１０から出力される回生許可信号ＥＲと、が与えられる。
Ａ相充電切換部４３２Ａは、Ａ相電磁コイル４２０Ａからの回生電力を回収する場合には「１」レベル（Ｈレベル）の信号を出力し、回収しない場合には「０」レベル（Ｌレベル）の信号を出力する。
Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａは、図５に示した駆動制御部２２０の励磁区間設定部５９０を回生区間設定部５９０Ｒに置き換えた点を除いて同様の構成を用いることができる。図１４は、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａにおける回生区間設定部５９０Ｒの内部構成を示す説明図である。図１４（Ａ）に示すように、回生区間設定部５９０Ｒは、図１１（Ａ）の励磁区間設定部５９０に加えてＥＸＯＲ回路５９９を備えている。ＥＸＯＲ回路５９９の入力端子には、ＯＲ回路５９８の出力（励磁区間信号Ｅａ）と、ＣＰＵ２１０からの回生区間切換信号ＩＮＶとが与えられる。ＥＸＯＲ回路５９９の出力が回生期間信号ＲＥａとして、励磁区間信号Ｅａの代わりにＰＷＭ部５３０（図５）に与えられる。
図１４（Ｂ）に示すように、回生区間切換信号ＩＮＶがＬレベル（：０）の場合には、図１０に示した場合と同様に、回生期間信号ＲＥａは、センサー出力ＳＳＡがピークとなる位相を中心とする期間が回生の活性区間としての回生区間ＲＥＰとなり、センサー出力ＳＳＡが０となる位相を中心とする期間が回生の非活性区間としての非回生区間ＮＲＥＰとなる。これに対して、回生区間切換信号ＩＮＶがＨレベル（：１）の場合には、センサー出力ＳＳＡが０となる位相を中心とする期間が回生区間ＲＥＰとなり、センサー出力ＳＳＡがピークとなる位相を中心とする期間が非回生区間ＮＲＥＰとなる。
従って、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａでは、後述するように、回生区間切換信号ＩＮＶに応じて、回生区間ＲＥＰと非回生区間ＮＥＰの位相が切り換えられ、Ａ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａの出力期間が切り換えられる。
Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａの入力端子には、上記したように、Ａ相充電切換部４３２Ａの出力、回生許可信号ＥＲ、および、Ａ相ＰＷＭ駆動制御部４３４Ａの出力であるＡ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａが与えられている。従って、Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａは、回生許可信号ＥＲおよびＡ相充電切換部４３２Ａの出力がＨレベル（ＩＮＶ：１）となり、回生電力の回収を実行し、変速制御機構部４０の回転を制動する場合には、Ａ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａに対応するＡ相マスク信号ＭＳＫＡを出力する。
Ａ相整流回路２５０Ａは、Ａ相電磁コイル用の回路として、複数のダイオードを含む全波整流回路４５１と、２つのゲートトランジスター４６１，４６２と、バッファー回路４７１と、インバーター回路４７２（ＮＯＴ回路）とを有している。なお、Ｂ相用にも同じ回路が設けられている。ゲートトランジスター４６１，４６２は、回生用の電源配線４８０に接続されている。また、複数のダイオードとしては、低Ｖｆ特性に優れたショットキーダイオードを用いることが好ましい。
電力回生時にＡ相電磁コイル４２０Ａで発生した交流電力は、全波整流回路４５１で整流される。ゲートトランジスター４６１，４６２のゲートには、Ａ相電磁コイル用のＡ相マスク信号ＭＳＫＡとその反転信号が与えられており、これに応じてゲートトランジスター４６１，４６２がオン／オフ制御される。従って、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａから出力されたＡ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａのＨレベルの期間では回生電力が電源配線４８０に出力され、一方、Ａ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａのＬレベルの期間では電力の回生が禁止される。
以上の説明から理解できるように、回生制御部２３０と整流回路２５０を用いて、回生電力を回収し、変速制御機構部４０の動作を制動することが可能である。また、回生制御部２３０と整流回路２５０は、Ａ相電磁コイル用のマスク信号ＭＳＫＡ及びＢ相電磁コイル用のマスク信号ＭＳＫＢに応じて、Ａ相電磁コイル４２０ＡとＢ相電磁コイル４２０Ｂからの回生電力を回収する期間を制限し、これによって回生電力の量を調整することが可能である。この回生電力の量を調整することにより、変速制御機構部４０の回転を制動量を調整することが可能である。
なお、上記したように、回生制御は回生区間ＲＥＰで実行され、この回生区間ＲＥＰは回生区間切換信号ＩＮＶにより切り換えられる。すなわち、回生制御には２つのモードが設けられている。ＣＰＵ２１０は、回生区間切換信号ＩＮＶを生成し、回生制御モードを切り換える。回生区間切換信号ＩＮＶがＬレベルのとき、励磁区間信号Ｅａと回生期間信号ＲＥａとは同じ論理である。このとき、ＣＰＵ２１０は、電気角π／２，３π／２点の誘起電圧が大きな領域を中心に回生電流を流す。一方、回生区間切換信号ＩＮＶがＨの時、励磁区間信号Ｅａと回生区間ＲＥａの論理が逆であり、ＣＰＵ２１０は、電気角０，π点の誘起電圧が小さな領域を中心に回生電流を流す。このように、ＣＰＵ２１０は、回生区間切換信号ＩＮＶを用いて、励磁区間信号Ｅａの論理を維持または反転させることにより回生区間ＲＥＰを生成し、電気角０，π，２π（誘起電圧波形のゼロクロス点）を中心とする回生区間と、電気角π／２，３π／２（誘起電圧波形の極大）を中心とする回生区間とを切り換えることが出来る。Ｂ相についても同様である。
図１５Ａは、回生区間ＲＥＰの幅が大きいときに実行される回生モードにおけるエネルギーの回生パターンを示す説明図である。図１５Ａにおいて、ＥＰＷＭの値は、電気角２πの間の回生区間ＲＥＰの大きさの割合を示す。回生区間ＲＥＰの幅が大きいときには、誘起電圧波形のピークを中心とした回生区間を有する回生期間信号ＲＥａを生成し、回生区間ＲＥＰの幅が小さいときには、誘起電圧波形のゼロクロス点を中心とした回生区間を有する回生期間信号ＲＥａを生成し、電磁コイル４２０（図１３）からエネルギーを回生する。ＣＰＵ２１０は、変速装置１０の入力回転数や出力回転数、各種要求等に応じてＥＰＷＭの大きさや２つの回生モードを切り換え、様々な回生モードで回生を実行する。なお、ＥＰＷＭの大きさの変更は、ＣＰＵ２１０が、図１４に示す回生区間設定部５９０Ｒの電子可変抵抗器５９２の電気抵抗の大きさを変えることにより行うことが出来る。
図１５Ａ（Ａ）は、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧波形を示す。なお、この誘起電圧波形は、ＥＰＷＭの値に依存しない。図１５Ａ（Ｂ）は、ＥＰＷＭが９５％の時における回生期間信号ＲＥａの波形（以下、「ＷＣ制御波形」とも呼ぶ）を示している。回生区間ＲＥＰ（Ｈレベル）において、エネルギーの回生を行うことが出来る。本例において回生区間ＲＥＰは、誘起電圧波形（図１５Ａ（Ａ））のピーク（極大値）を中心とした区間である。この区間を、「第２の回生区間」とも呼ぶ。図１５Ａ（Ｃ）は、回生エネルギーをアナログ電圧で示した回生波形を示す。図１５（Ｄ）は、ＰＷＭ回生のためにゲートトランジスター４６１，４６２に与えられるＰＷＭパルスを含むマスク信号ＭＳＫを示す。本参考形態では、エネルギーの回生をＰＷＭパルスを利用して行っている。図１５（Ｅ）は、回生波形が高電圧の場合のＰＷＭ回生波形を示し、図１５（Ｆ）は、回生波形が低電圧の場合のＰＷＭ回生波形回生波形を示している。
図１５Ａ（Ｇ）〜（Ｋ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが４０％以上の時のＷＣ制御波形、回生波形、マスク信号、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。回生区間ＲＥＰを短くする（ＥＰＷＭの値を小さくする）と、図１５Ａ（Ｅ）と図１５Ａ（Ｊ）との比較で分かるように、ＰＷＭ回生波形の細いパルスから消失していく。このように、ＰＷＭ回生波形において、細いＰＷＭパルスから消失していく場合、細いＰＷＭパルスが消失しても、回生エネルギーの大きな変動は起こり難い。すなわち、回生において、動作が、ぎくしゃくし難い。
ここで、回生区間ＲＥＰを誘起電圧波形（図１５Ａ（Ａ））のピーク（極大値）を中心とした区間を維持したままＥＰＷＭの値がさらに小さくされると、誘起電圧波形（図１５Ａ（Ａ））のピーク近傍の大きなＰＷＭパルスが消失することになる。かかる場合、回生エネルギーの大きな変動がおこるため、回生において、動作が、ぎくしゃくする場合がある。また、逆に、回生区間ＲＥＰを誘起電圧波形のピークを中心とした区間を維持したままＥＰＷＭの値を大きくしていった場合、回生区間ＲＥＰの幅が０から少し大きくした状態でも、大きなＰＷＭパルスが発生することになり、回生エネルギーの大きな変動がおこるため、回生において、動作が、ギクシャクする場合がある。そこで、ＥＰＷＭの値が小さく、回生区間ＲＥＰの幅が小さい場合には、以下で説明するようにして回生制御を行なうことが好ましい。
図１５Ｂは、回生区間ＲＥＰの幅が小さいときのエネルギーの回生パターンを示す説明図である。図１５Ｂにおいて、ＥＰＷＭの値は、電気角２πの間の回生区間ＲＥＰの大きさの割合を示すのは、図１５Ａと同じである。図１５Ｂ（Ａ）の誘起電圧波形は、図１５（Ａ）の誘起電圧波形と同じである。本例では、ＥＰＷＭの値が小さい値となると、回生区間ＲＥＰの中心を、誘起電圧波形のゼロクロス点とする。ここで、ゼロクロス点を中心とした回生区間ＲＥＰを、請求項では、「第１の回生区間」と呼んでいる。
図１５Ｂ（Ｂ）〜（Ｆ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが３０％の時のＷＣ制御波形、回生波形、マスク信号、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図１５Ａ（Ｈ）と図１５Ｂ（Ｃ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが４０％以上の時は、誘起電圧波形のピーク中心に回生波形が生じているのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、誘起電圧波形のゼロクロス点を中心に回生波形が生じている。次に、図１５Ａ（Ｊ）と図１５Ｂ（Ｅ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが４０％以上の時は、誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスが消失しているのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、誘起電圧波形のピーク中心に近い太いＰＷＭパルスが消失している。
図１５Ｂ（Ｇ）〜（Ｋ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが５％の時のＷＣ制御波形、回生波形、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図１５Ｂ（Ｅ）と図１５Ｂ（Ｊ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが３０％から５％に小さくなると、誘起電圧波形のピーク中心に近い太いＰＷＭパルスと誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスとの間のほぼ中間の大きさのＰＷＭパルスから消失している。
以上をまとめると、ＥＰＷＭが４０％以上のときは、ＥＰＷＭの値が小さくなるにつれて、誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスから順番にほぼ中間の大きさのＰＷＭパルスまで消失する。そして、ＥＰＷＭが３０％以下の時は、ＥＰＷＭの値が小さくなるにつれて、中間の大きさのＰＷＭパルスから誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスの順番にＰＷＭパルスが消失していく。
以上説明したように、ＥＰＷＭが小さくなるときに、細いＰＷＭパルスから順に中間の大きさのＰＷＭパルスまでを消失させ、ＷＣ制御波形の活性中心を切り替えた後は、中間の大きさのＰＷＭパルスから順に細い大きさのＰＷＭパルスまでを消失させていくので、ＥＰＷＭの大きさが変化したときの回生エネルギーの変化、およびこれに伴う負荷の変化を小さくすることができる。その結果、回生の動作や、これに伴う負荷変動がぎくしゃくすることを抑制することができる。なお、ＥＰＷＭを大きくしていく場合も同様である。すなわち、細いＰＷＭパルスから中間の大きさまでのＰＷＭパルスが付加されていくので、この場合においても、回生の動作や、これに伴う負荷変動がぎくしゃくすることを抑制することができる。
図１６Ａから図１６Ｄは、ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。図１６Ａに示す例は、ＣＰＵ２１０は、回生期間の全領域を、ゼロクロス点を中心としたＷＣ制御波形の回生区間（第１の回生区間）で構成した例である。ＥＰＷＭが１００％の時は、ゼロクロス点を中心とし場合の回生区間と、誘起電圧波形のピークを中心とした回生区間（第２の回生区間）は同じとなる。本例によれば、回生エネルギーが小さいときは、回生区間が変化したときの回生エネルギー量の変化が小さく、回生エネルギー量が大きいときは、回生区間が変化したときの回生エネルギー量の変化が大きい。すなわち、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合（変化率）を、回生区間の大きさによらずほぼ一定とすることができるので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ｂに示す例は、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの値がｘ１になったときに、第１の回生区間と、第２の回生区間を切り替える。切り替え時の回生エネルギーの回収率は、第１の回生区間ではｙ２１であり、第２の回生区間では、ｙ２２である。切り替え時の回生エネルギーの変化は、｜ｙ２１−ｙ２２｜である。｜ｙ２１−ｙ２２｜の値が小さければ、第１の回生区間と第２の回生区間が切り替わっても、回生の動作がぎくしゃくしない。また、回生制御部２３０は、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ｃに示す例は、ＥＰＷＭを大きくしていくときにおいて、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの値がｘ２になったときに、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替え、ＥＰＷＭを小さくしていくときにおいて、ＥＰＷＭの値がｘ１になったときに、第２の回生区間から第１の回生区間に切り替える。ここで、第１の回生区間と第２の回生区間との切り替え時において、回生エネルギーの回収率は、ｙ２１であり、回生エネルギーは、連続している。このように、回生エネルギーを連続させると、より滑らかに回生を行うことが出来る。
また、図１６Ｃの例によれば、回生制御部２３０は、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。また、回生制御部２３０は、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ｄに示す例は、図１６Ｂに示す例と、図１６Ｃに示す例の中間である。図１６Ｄに示す例では、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭを大きくしていくときにおいて、ＥＰＷＭの値がｘ２になったときに、第１の回生区間から第２の回生区間に切り換える。ここまでは、図１６Ｂ、図１６Ｃと同じである。図１６Ｂに示す例では、ＣＰＵ２１０は、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える時に、ＥＰＷＭの大きさをｘ２のまま変えずにエネルギーの回収率をｙ２１からｙ２２に上げている。また、図１６Ｃに示す例では、ＣＰＵ２１０は、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える時に、回生エネルギーの回収率をｙ２１のまま変えずに、ＥＰＷＭの大きさをｘ２からｘ１に大きくしている。これに対し、図１６Ｄに示す例では、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの大きさをｘ２からｘ３（ｘ３＞ｘ１）に小さくすると共に、回生エネルギーの回収率をｙ２１からｙ３２（ｙ３２＜ｙ２２）に上げている。このようにしても第１の回生区間と第２の回生区間との間に回生エネルギーの差が小さいので、回生の動作がぎくしゃくしない。なお、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの値を小さくしていくときは、ＥＰＷＭの値がｘ３に達したときに、第２の回生区間から第１の回生区間に切り替える。このとき、新たなＥＰＷＭの値をｘ２とし、回生エネルギーの回収率をｙ３２からｙ２１に減少させる。
図１６Ｄの例によれば、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。また、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ａ〜Ｄに示すように、ＥＰＷＭと回生エネルギーの回収率の間には、様々なパターンを採用することができる。なお、第１の回生区間と第２の回生区間の切り換えは、回生区間切換信号ＩＮＶの値により行うことができる。図１６Ｂ，Ｄにおいて、第１の回生区間と第２の回生区間が重なっている場合には、第１，第２のどちらの回生モード、回生区間を用いてもよい。
なお、上記説明では、ＥＰＷＭの値から回生エネルギーの回生を考えたが、逆に回生エネルギーから、第１の回生区間と第２の回生区間とを切り換えるＥＰＷＭの値を考えてもよい。例えば、ＣＰＵ２１０は、回生エネルギーの回収率が１００％〜５０％までのときは、第２の回生区間でエネルギーを回生し、回生エネルギーの回収率が５０％〜０％までのときは、第１の回生区間でエネルギーを回生してもよい。
以上説明したように、ＥＰＷＭの値が小さいとき、あるいは、回生エネルギーの回収率が小さいときには、第１の回生区間によりエネルギーの回生を行い、ＥＰＷＭの値が大きいとき、あるいは、回生エネルギーの回収率が大きいときには、第２の回生区間によりエネルギーの回生を行うと、エネルギーの回生時において、ぎくしゃくした動作を抑制することができる、なお、ＥＰＷＭや回生エネルギーの回収率の具体的な値は、一例であり、個々のモーターにおいて、その特性に応じて様々な値を採用することが出来る。また、全区間を第１の回生区間によりエネルギーの回生を行ってもよい。
なお、上記説明では、変速装置１０の外部に制御部２００を備えるものとして説明したが、この制御部２００を変速装置１０の回路基板４１７上に、あるいは、回路基板４１７とは別の回路基板上に、制御部２００のＣＰＵ２１０と外部との間の通信を実行する通信部とともに実装して、ケーシング２０内に備えるようにしてもよい。この場合には、外部から送信されたコマンド指令に応じて変速装置を動作させることができる。
Ａ３．変速制御動作：
図１７は、変速機構部３０の各ギアの回転数の関係を示す説明図である。まず、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０（以下、ここでは「制御ギア３５０」とも呼ぶ）の回転（制御回転）が、入力ギアとしての第３のサイドギア３４０（以下、ここでは「入力ギア３４０」とも呼ぶ）の回転（入力回転）と同じ回転数で時計周りの回転となっている場合を想定する。この場合には、出力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０（以下、ここでは「出力ギア３２０，３３０」とも呼ぶ）にはそれぞれピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心とする自転は発生せず、入力ギア３４０および制御ギア３５０の回転に伴って、出力軸１４の軸心Ｓｘを中心として入力ギア３４０および制御ギア３５０の回りを周回する時計周りの公転が発生する、と考えられる。例えば、図１７の点線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋Ｎ１となる。なお、符号＋は入力側からみた時計周りの回転を意味しており、符号−は入力側からみた反時計周りの回転を意味している。
図１７は、変速機構部３０の各ギアの回転数の関係を示す説明図である。まず、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０（以下、ここでは「制御ギア３５０」とも呼ぶ）の回転（制御回転）が、入力ギアとしての第３のサイドギア３４０（以下、ここでは「入力ギア３４０」とも呼ぶ）の回転（入力回転）と同じ回転数で時計周りの回転となっている場合を想定する。この場合には、出力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０（以下、ここでは「出力ギア３２０，３３０」とも呼ぶ）にはそれぞれピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心とする自転は発生せず、入力ギア３４０および制御ギア３５０の回転に伴って、出力軸１４の軸心Ｓｘを中心として入力ギア３４０および制御ギア３５０の回りを周回する時計周りの公転が発生する、と考えられる。例えば、図１７の点線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋Ｎ１となる。なお、符号＋は入力側からみた時計周りの回転を意味しており、符号−は入力側からみた反時計周りの回転を意味している。
同様に、制御ギア３５０の制御回転が、入力ギア３４０の入力回転と同じ回転数で反時計周りの回転数となっている場合を想定する。この場合には、出力ギア３２０，３３０には互いに反対向きの自転のみが発生し、公転、すなわち出力回転は０となる、と考えられる。例えば、図１７の太い実線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝−Ｎｒ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝０となる。
以上の動作から、出力ギア３２０，３３０の公転に相当する出力回転には、出力ギア３２０，３３０の歯数は関係しないと考えられる。そして、入力回転数Ｎｓと出力回転数Ｎｃと制御回転数Ｎｒとの関係は、入力ギア３４０の歯数ｍｓと、入力ギア３４０の歯数に等しい歯数を有する制御ギア３５０の歯数ｍｒと、を用いて、下式（１），（２）で表される、と考えられる。
Ｎｃ＝Ｎｓ・（ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＋Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝（Ｎｓ＋Ｎｒ）／２ ・（１）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・Ｎｃ−Ｎｓ ・（２）
Ｎｃ＝Ｎｓ・（ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＋Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝（Ｎｓ＋Ｎｒ）／２ ・（１）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・Ｎｃ−Ｎｓ ・（２）
上記（１）式からわかるように、出力回転数Ｎｃは、入力ギア３４０の入力回転数Ｎｓと、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒとを平均した回転数となり、入力ギア３４０の入力回転数Ｎｓが一定（Ｎｓ＝＋Ｎ１）であるとすると、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒ、すなわち、変速制御機構部４０による制御ギア３５０の回転状態に応じて無段階で制御することができる。
ここで、制御ギア３５０の回転が変速制御機構部４０によって何ら制御されていない場合には、制御ギア３５０はフリー回転状態となり、制御ギア３５０の回転は、入力回転数Ｎｓと同じ制御回転数Ｎｒで反時計周りの回転となる。この場合の変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に太い実線で示した直線の関係となる。すなわち、制御ギア３５０は、その制御回転数Ｎｒの大きさが入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１と同じ大きさであるが、逆向きの反時計周りに回転する（Ｎｒ＝−Ｎ１）。このとき、出力ギア３２０，３３０には公転は発生せずに自転のみが発生し、出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から０となる。
制御ギア３５０の制御回転数ＮｒがＮｒ＝０で停止状態である場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は図１７に破線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３２０，３３０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数＋Ｎ１／２（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝０）、すなわち、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１を１／２に減速した回転数となる。
ここで、この制御ギア３５０の回転の停止状態は、入力ギア３４０から出力ギア３２０，３３０を介して伝達される回転力に応じて制御ギア３５０に発生する反時計周りの回転力を相殺するための制動力が制御ギア３５０に加えられるように、変速制御機構部４０を回生あるいは駆動制御することによって実現される。
制御ギア３５０がフリー回転状態（Ｎｒ＝−Ｎ１）から停止状態（Ｎｒ＝０）までの間で反時計周りに回転している状態の場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に一点鎖線で示した直線関係となる。制御ギア３５０の制御回転数ＮｒをＮｒ＝−Ｎｒ１（０＜Ｎｒ１＜Ｎ１）とすると、出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から＋Ｎｃ１（＝（Ｎ１−Ｎｒ１）／２）となり、制御回転数Ｎｒ＝−Ｎｒ１の大きさに応じて０〜＋Ｎ１／２の間の任意の値となる。なお、出力回転数Ｎｃを０〜＋Ｎ１／２の間の任意の回転数＋Ｎｃ１とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数−Ｎｒ１（＝２・Ｎｃ１−Ｎ１）で反時計周りに回転するように、具体的には、制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝−Ｎ１で反時計周りに回転しようとするのに応じて反時計周りに回転しようとする変速制御機構部４０の回転を回生制御により制動するようにすればよい。
制御ギア３５０が任意の制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎｒ２で時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に二点鎖線で示した直線関係となる。そして、この場合の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から＋Ｎｃ２（＝（Ｎ１＋Ｎｒ２）／２）となり、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎｒ２の大きさに応じて入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１を任意の回転数に変速した時計周りの回転となる。なお、制御回転数ＮｒがＮｒ＝＋Ｎ１の場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は図１７に点線で示した直線関係となり、出力回転数ＮｃはＮｃ＝＋Ｎ１となる。また、制御回転数ＮｒがＮｒ＝＋２・Ｎ１の場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は図１７に二点鎖線で示した直線関係となり、出力回数ＮｃはＮｃ＝＋Ｎ・３／２となる。なお、出力回転数Ｎｃを＋Ｎ１／２以上の任意の回転数＋Ｎｃ２とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数＋Ｎｒ２（＝２・Ｎｃ２−Ｎ１）で時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を時計周りで駆動制御すればよい。
制御ギア３５０がフリー回転状態の回転数Ｎｒ＝−Ｎ１よりも大きい任意の回転数−Ｎｒ３で反時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に実線で示した直線関係となる。そして、この場合の出力回転数Ｎｃは、上記(１)式から−Ｎｃ３（＝（Ｎ１−Ｎｒ３）／２）となり、制御回転数ＮｒがＮｒ＝回転数−Ｎｒ３の大きさに応じて入力回転の回転数＋Ｎ１を０以上の任意の回転数に変速した反時計周りの回転の回転数となる。なお、出力回転の回転数ＮＣを反時計周りの任意の回転数−Ｎｃ３とするためには、制御ギア３５０の回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数−Ｎｒ３（＝−２・Ｎｃ３−Ｎ１）で反時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を反時計周りで駆動制御すればよい。
ここで、出力回転数Ｎｃを０から＋Ｎ１／２に変化させる場合には、上記したように、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが−Ｎ１から０に減速（制動）するように変速制御機構部４０を回生制御すればよい。しかしながら、回生区間の幅を、減速の度合い（制動の度合い）に応じた回生量が得られる大きさに設定して、回生を実行したとすると、急激な負荷変動によって急激な動作変動が発生することになり、動作がぎくしゃくしてしまう。そこで、本例では、上記で説明した回生制御動作（図１３〜図１６）を用いる。具体的には、まず、回生の初期段階では、第１の回生モードとし、回生区間ＲＥＰの幅を変化させても回生量の変化が小さな、誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行うこととし、回生区間ＲＥＰの幅を徐々に変化させて回生量を増やしていく。その後、第２の回生モードとして、誘起電圧のピーク点を中心とした第２の回生区間で回生を行うこととし、回生区間ＲＥＰの幅を徐々に変化させて回生量を増やしていくことにより、回生を実行する。この場合に、切り換えの直前における第１の回生区間の幅よりも、切り換えの直後の第２の回生区間の幅を小さく設定して、切り換え前後における回生量に差が発生しないようにするのが好ましい。特に、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となって連続するように、切り換え直後の第２の回生区間の幅を設定することが好ましい。また、第２の回生モードで回生を実行している間に、徐々に回生量が減少していった場合には、第２の回生モードから第１の回生モードに切り換えを行うようにすればよい。この場合に、切り換えの直前における第２の回生区間の幅よりも、切り換えの直後の第１の回生区間の幅を大きく設定して、切り換え前後における回生量に差が発生しないようにするのが好ましい。特に、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となって連続するように、切り換え直後の第１の回生区間の幅を設定することが好ましい。
なお、上記説明は、出力回転数Ｎｃを０から＋Ｎ１／２に変化させるために、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒを−Ｎ１から０に減速（制動）させる場合を例に説明したが、出力回転数Ｎｃを＋Ｎｃ２から＋Ｎ１／２に変化させるために、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒを＋Ｎｒ２から０に減速させる場合等、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒを減速させる場合において、同様も制御すればよい。
また、上記説明は回生により回転を減速（制動）させる場合を例に説明したが、回転を増速させる場合においても、同様に、励磁区間の幅を徐々に変化させていき、滑らかに加速していくことが好ましい。
以上のようにすれば、滑らかな負荷変動を実現することができ、滑らかな変速動作およびトルク変化を実現し、動作がぎくしゃくしてしまうことを防止することが可能である。
Ａ４．効果：
本参考形態の変速装置１０では、入力軸１２と出力軸１４とを同一の軸心Ｓｘ上に配置し、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のピニオン軸３１０に接続された出力軸１４を、第４のサイドギア３５０の中央部に設けられた貫通孔３５２を介し、変速機構部３０の外部に出力する構成としている。これにより、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、本参考形態の変速装置１０では、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
本参考形態の変速装置１０では、入力軸１２と出力軸１４とを同一の軸心Ｓｘ上に配置し、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のピニオン軸３１０に接続された出力軸１４を、第４のサイドギア３５０の中央部に設けられた貫通孔３５２を介し、変速機構部３０の外部に出力する構成としている。これにより、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、本参考形態の変速装置１０では、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
なお、上記第１，第２のサイドギア３２０，３３０の形状として、かさ歯車を前提として説明したが、これに限定されるものではなく、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐばかさ歯車、マイタ歯車、内歯車等種々の形状を用いることができる。また、第３，第４のサイドギア３４０，３５０の形状は、第１，第２のサイドギア３２０，３３０に噛合するように、第１，第２のサイドギア３２０，３３０の形状に応じた形状とすればよい。
Ｂ．第２参考形態：
図１８は、第２参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｂは、第１参考形態の変速装置１０の入力軸１２を出力軸（本例では、「出力軸１２」と呼ぶ）として被駆動部に接続し、出力軸１４を入力軸（本例では、「入力軸１４」と呼ぶ）として駆動部に接続する構成とした点が異なっており、これに応じて各ギアの回転数の関係が異なっている点を除いて、第１参考形態の変速装置１０と同様である。
図１８は、第２参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｂは、第１参考形態の変速装置１０の入力軸１２を出力軸（本例では、「出力軸１２」と呼ぶ）として被駆動部に接続し、出力軸１４を入力軸（本例では、「入力軸１４」と呼ぶ）として駆動部に接続する構成とした点が異なっており、これに応じて各ギアの回転数の関係が異なっている点を除いて、第１参考形態の変速装置１０と同様である。
図１９は、第２参考形態における変速機構部３０の各ギアの回転数の関係を示す説明図である。まず、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０（以下、ここでは「制御ギア３５０」とも呼ぶ）の回転（制御回転）が、入力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０（以下、ここでは「入力ギア３２０，３３０」とも呼ぶ）の公転（入力回転）と同じ回転数で時計回りの回転となっている場合を想定する。この場合には、入力ギア３２０，３３０の自転は発生せず、入力ギア３２０，３３０の公転に伴って、第３のサイドギア３４０（以下、ここでは「出力ギア３４０」とも呼ぶ）に、入力回転と同じ回転数で時計周りの回転（出力回転）が発生する、と考えられる。例えば、図１９の実線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋Ｎ１となる。なお、符号＋は出力側からみた時計周りの回転を意味しており、符号−は出力側から見た反時計周りの回転を意味している。
同様に、制御ギア３５０の制御回転が停止状態の場合には、入力ギア３２０，３３０には、入力回転の回転数に等しい公転と共に、互いに反対向きの自転が発生し、出力ギア３４０には、入力回転数の２倍の回転数で同じ時計周りの出力回転が発生する、と考えられる。例えば、図１９の太い実線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝０ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋２・Ｎ１となる。
以上の動作から、出力ギア３４０の出力回転には、入力ギア３２０，３３０の歯数は関係しないと考えられる。そして、入力回転数Ｎｓと出力回転数Ｎｃと制御回転数Ｎｒとの関係は、出力ギア３４０の歯数ｍｃと、出力ギア３４０の歯数に等しい歯数を有する制御ギア３５０の歯数ｍｒと、を用いて、下式（３），（４）で表される、と考えられる。
Ｎｃ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｓ−Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・（Ｎｓ−Ｎｒ／２） ・（３）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・（ｍｃ／（ｍｒ＋ｍｃ））＝（２・Ｎｓ−Ｎｃ） ・（４）
Ｎｃ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｓ−Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・（Ｎｓ−Ｎｒ／２） ・（３）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・（ｍｃ／（ｍｒ＋ｍｃ））＝（２・Ｎｓ−Ｎｃ） ・（４）
上記（３）式からわかるように、出力回転数Ｎｃは、入力ギア３２０，３３０の公転に対応する入力回転数Ｎｓと制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒの１／２の回転数Ｎｒ／２との差の２倍の回転数となり、入力ギア３４０の入力回転数Ｎｓが一定（Ｎｓ＝＋Ｎ１）であるとすると、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒ、すなわち、変速制御機構部４０による制御ギア３５０の回転状態に応じて無段階で制御することができる。
ここで、制御ギア３５０の回転が変速制御機構部４０によって何ら制御されていない場合には、制御ギア３５０はフリー回転状態となり、制御ギア３５０の回転は、入力ギア３２０，３３０の入力回転数Ｎｓと同じ制御回転数Ｎｒで時計周りの回転となる。この場合の変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に実線で示した直線の関係となる。この場合、制御ギア３５０は、その制御回転数Ｎｒの大きさが入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１と同じ大きさで、同じ向きの時計周りに回転する（Ｎｒ＝＋Ｎ１）。このとき、入力ギア３２０，３３０には、自転は発生せず、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数＋Ｎ１、すなわち、入力回転と同じ時計周りで同じ大きさの回転数となる。
制御ギア３５０の制御回転数ＮｒがＮｒ＝０で停止状態である場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に太い実線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数＋２・Ｎ１（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝０）、すなわち、入力回転と同じ時計回りで、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１の２倍の大きさの回転数となる。
ここで、この制御ギア３５０の回転の停止状態は、入力ギア３２０，３３０から伝達される回転力に応じて制御ギア３５０に発生する時計周りの回転力を相殺するための制動力が制御ギア３５０に加えられるように、変速制御機構部４０を回生あるいは駆動制御することによって実現される。
制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝＋２・Ｎ１で時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に破線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式からＮｃ＝０（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝＋２・Ｎ１）となる。なお、出力回転数Ｎｃを０とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められるフリー回転状態の＋Ｎ１よりも大きい＋２・Ｎ１で時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を駆動制御すればよい。
制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝＋３・Ｎ１で時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に二点鎖線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式からＮｃ＝−Ｎ１（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝＋３・Ｎ１）となる。なお、出力回転数Ｎｃを反時計周りの回転数−Ｎ１とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められるフリー回転状態の＋Ｎ１よりも大きい＋３・Ｎ１で時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を駆動制御すればよい。
制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝−Ｎ１で反時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に一点鎖線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式からＮｃ＝＋３・Ｎ１（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝−Ｎ１）となる。なお、出力回転数Ｎｃを＋３・Ｎ１とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数−Ｎ１で反時計周りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を駆動制御すればよい。
なお、出力回転数Ｎｃを所望の回転数に変化させるためには、第１参考形態で説明したと同様に、変速制御機構部４０の回生制御および駆動制御を実行するようにすることが好ましい。これにより、滑らかな負荷変動を実現することができ、滑らかな変速動作およびトルク変化を実現し、動作がぎくしゃくしてしまうことを防止することが可能である。
Ｃ．第３参考形態：
図２０は、第３参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｃは、第１参考形態の変速装置１０の変速制御機構部４０（図１）の略円筒形状のローター４１０をローター４１０Ｃとした点が異なっている。このローター４１０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の外周面に永久磁石４１３および磁石バックヨーク４１５を配置し、その本体部の側壁の端部に第４のサイドギア３５０Ｃを一体的に形成した構造を有している。また、この変速装置１０Ｃは、第１参考形態の変速装置１０の変速機構部３０（図１）の第３のサイドギア３４０を、第３のサイドギア３４０Ｃとした点が異なっている。この第３のサイドギア３４０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の端部にギア歯３４０ｔを儲けた構造を有している。また、ケーシング２０（図１）を、上記変更に合わせたケーシング２０Ｃとした構造を有している。なお、第３参考形態の変速装置１０Ｃにおける他の構造や機能は、第１参考形態の変速装置１０（図１）と同じである。
図２０は、第３参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｃは、第１参考形態の変速装置１０の変速制御機構部４０（図１）の略円筒形状のローター４１０をローター４１０Ｃとした点が異なっている。このローター４１０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の外周面に永久磁石４１３および磁石バックヨーク４１５を配置し、その本体部の側壁の端部に第４のサイドギア３５０Ｃを一体的に形成した構造を有している。また、この変速装置１０Ｃは、第１参考形態の変速装置１０の変速機構部３０（図１）の第３のサイドギア３４０を、第３のサイドギア３４０Ｃとした点が異なっている。この第３のサイドギア３４０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の端部にギア歯３４０ｔを儲けた構造を有している。また、ケーシング２０（図１）を、上記変更に合わせたケーシング２０Ｃとした構造を有している。なお、第３参考形態の変速装置１０Ｃにおける他の構造や機能は、第１参考形態の変速装置１０（図１）と同じである。
Ｄ．第４参考形態：
図２１は、第４参考形態としての変速装置を示す概略断面である。この変速装置１０Ｄは、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔの向きを、第１〜３参考形態（図１，図１８，図２０）のように互いに向き合うように内向きに配置するのではなく、互いに反対に向き合う外向きに配置するとともに、第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄのギア歯３４０Ｄｔ，３５０Ｄｔを、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するような内歯車とした変速機構部３０Ｄを例に示している。
図２１は、第４参考形態としての変速装置を示す概略断面である。この変速装置１０Ｄは、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔの向きを、第１〜３参考形態（図１，図１８，図２０）のように互いに向き合うように内向きに配置するのではなく、互いに反対に向き合う外向きに配置するとともに、第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄのギア歯３４０Ｄｔ，３５０Ｄｔを、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するような内歯車とした変速機構部３０Ｄを例に示している。
この構成の場合には、第１，第２のサイドギア３２０，３３０の公転による軸心Ｓｙ方向に沿った遠心力によって、第１，第２のサイドギア３２０，３３０に発生する位置変動を、第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄによって抑制することができ、第１，第２のサイドギア３２０，３３０と第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄとの噛合に優れる、という利点がある。
Ｅ．第５参考形態：
図２２は、第５参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｅは、第４参考形態の変速装置１０Ｄ（図２１）の第３のサイドギア３４０Ｄの円盤状の本体部の側壁の外周面に永久磁石６１３および磁石バックヨーク６１５を配置して、第３のサイドギア３４０Ｄをローター６１０とし、ローター６１０を覆うケーシング２０Ｅの内周面に、電磁コイル６２０をステーターとしてコイルバックヨーク６２８を介して配置し、第３のサイドギア３４０Ｄに、アシストモーター部６０を一体的に形成した例を示している。
図２２は、第５参考形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｅは、第４参考形態の変速装置１０Ｄ（図２１）の第３のサイドギア３４０Ｄの円盤状の本体部の側壁の外周面に永久磁石６１３および磁石バックヨーク６１５を配置して、第３のサイドギア３４０Ｄをローター６１０とし、ローター６１０を覆うケーシング２０Ｅの内周面に、電磁コイル６２０をステーターとしてコイルバックヨーク６２８を介して配置し、第３のサイドギア３４０Ｄに、アシストモーター部６０を一体的に形成した例を示している。
なお、変速制御機構部４０Ｃ（図２１）および変速制御機構部４０（図１）と同様に、ケーシング２０Ｅには、永久磁石６１３の位置を検出する位置検出部６１６と、位置検出部６１６を実装した回路基板６１７が設けられている。位置検出部６１６は変速制御機構部４０Ｃの位置検出部４１６と同様に、ホール素子によって構成され、永久磁石６１３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。回路基板６１７には、位置検出部６１６だけでなく、電磁コイル６２０とも電気的に接続されている。回路基板６１７は、外部に設けられた制御部（不図示）と導電線を介して電気的に接続されており、位置検出部６１６が出力する検出信号を制御部に送信する。また、回路基板６１７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル６２０に電力を供給して磁界を発生させ、ローター６１０を回転させる。また、回路基板６１７は、制御部からの制御信号に従って、ローター６１０の回転に応じて電磁コイル６２０に発生した誘起電力を出力し、ローター６１０の回転を制動させる。なお、制御部の構成および動作は、変速制御機構部４０と同様である。
この構成の場合には、アシストモーター部６０を制御することにより、駆動部から入力軸１２を介して入力ギアとしての第３のサイドギア３３０に伝達される入力回転を、減速あるいは増速させることができるので、変速機構部３０によるに変速に加えて、さらに、減速あるいは増速させることができる。
なお、入力軸１２を除いて、アシストモーター部６０を駆動モーター部として動力発生装置とすることも可能である。
Ｆ．第６参考形態：
図２３は、第６参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｆは、熱交換フィン２４が設けられている点以外は、図２２の変速装置１０Ｅのアシストモーター部６０を駆動モーター部（以下、「駆動モーター部６０」とも呼ぶ）とした構成とほぼ同じである。熱交換フィン２４は、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０を覆うケーシング２０Ｆの外表面に設けられている。これによって、変速制御機構部４０Ｄの電磁コイル４２０および駆動モーター部６０の電磁コイル６２０におけるコイル電流による発熱を効率的に冷却することができ、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０の出力トルクを増大させることができる。なお、熱交換フィン２４と、電磁コイル４２０，６２０のためのコイルバックヨーク４２８，６２８とを直接的に接触するように配置するものとしても良い。これによって、電磁コイル４２０，６２０の発熱に対する放熱効果を向上させることができる。熱交換フィン２４に換えて、ケーシング２０Ｆの外周に冷媒ジャケットを装着させるものとしても良い。
図２３は、第６参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｆは、熱交換フィン２４が設けられている点以外は、図２２の変速装置１０Ｅのアシストモーター部６０を駆動モーター部（以下、「駆動モーター部６０」とも呼ぶ）とした構成とほぼ同じである。熱交換フィン２４は、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０を覆うケーシング２０Ｆの外表面に設けられている。これによって、変速制御機構部４０Ｄの電磁コイル４２０および駆動モーター部６０の電磁コイル６２０におけるコイル電流による発熱を効率的に冷却することができ、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０の出力トルクを増大させることができる。なお、熱交換フィン２４と、電磁コイル４２０，６２０のためのコイルバックヨーク４２８，６２８とを直接的に接触するように配置するものとしても良い。これによって、電磁コイル４２０，６２０の発熱に対する放熱効果を向上させることができる。熱交換フィン２４に換えて、ケーシング２０Ｆの外周に冷媒ジャケットを装着させるものとしても良い。
なお、本参考形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５参考形態の変速装置の変速制御機構部やアシストモーター部においても熱交換フィンを適用することができる。
Ｇ．第７参考形態：
図２４は、第７参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｇは、図２２に示した動力発生装置としての変速装置１０Ｅの出力軸１４に、かさ歯車のギア１６を設けた例である。かさ歯車のギア１６により被駆動部への伝達を容易にすることが可能である。なお、ギアの形状としては、かさ歯車に限らず、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
図２４は、第７参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｇは、図２２に示した動力発生装置としての変速装置１０Ｅの出力軸１４に、かさ歯車のギア１６を設けた例である。かさ歯車のギア１６により被駆動部への伝達を容易にすることが可能である。なお、ギアの形状としては、かさ歯車に限らず、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
なお、本参考形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５参考形態の変速装置の出力軸に種々の形状のギアを適用することができる。
Ｈ．第８参考形態：
図２５は、第８参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｈは、中空の中心軸１１を設けて、駆動モーター部６０Ｈのローター６１０Ｈ（第３のサイドギア３４０Ｈ）、出力軸１４Ｈ、および、出力軸１４Ｈに一体的に形成されるピニオン軸３１０Ｈを、それぞれ、軸受け部１９を介して、中心軸１１の周りに回動可能とするように配置した例である。
図２５は、第８参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｈは、中空の中心軸１１を設けて、駆動モーター部６０Ｈのローター６１０Ｈ（第３のサイドギア３４０Ｈ）、出力軸１４Ｈ、および、出力軸１４Ｈに一体的に形成されるピニオン軸３１０Ｈを、それぞれ、軸受け部１９を介して、中心軸１１の周りに回動可能とするように配置した例である。
この構成の場合には、中心軸１１の中空中に制御線や電力線の束１８を通して配線することができる。装置の意匠性を高めることができる。また、配線の劣化を抑制することが可能である。
なお、本参考形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５参考形態の変速装置において、同様に本参考形態の構造を適用可能である。
Ｉ．第９参考形態：
図２６は、第９参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１〜第５参考形態の変速装置や第６〜第８参考形態の動力発生装置では、変速制御機構部４０，４０Ｃを第３のサイドギア３５０，３５０Ｃ，３５０Ｄに一体的に形成した構成を例に示したが、図２６に示した動力発生装置１０Ｉのように、外部に変速制御機構部４０Ｉを設け、変速制御機構部４０Ｉのローター４１０Ｉに一体的に形成された回転軸４１８に平歯車の第１の制御ギア４１９を設け、第４のサイドギア３５０Ｉの側壁に、第１の制御ギア４１９に噛合する平歯車の第２の制御ギア３５４を設けるようにしてもよい。
図２６は、第９参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１〜第５参考形態の変速装置や第６〜第８参考形態の動力発生装置では、変速制御機構部４０，４０Ｃを第３のサイドギア３５０，３５０Ｃ，３５０Ｄに一体的に形成した構成を例に示したが、図２６に示した動力発生装置１０Ｉのように、外部に変速制御機構部４０Ｉを設け、変速制御機構部４０Ｉのローター４１０Ｉに一体的に形成された回転軸４１８に平歯車の第１の制御ギア４１９を設け、第４のサイドギア３５０Ｉの側壁に、第１の制御ギア４１９に噛合する平歯車の第２の制御ギア３５４を設けるようにしてもよい。
変速制御機構部４０Ｉとしては、変速制御機構部４０，４０Ｃ（図１，図２０，図２１）と同様に、外周面に永久磁石４１３Ｉが配列されたローター４１０Ｉと、ケーシング４２の内周面に、永久磁石４１３Ｉと間隔を有しつつ対向するように配列されたステーターとしての電磁コイル４２０Ｉと、で構成される。この変速制御機構部４０Ｉも、変速制御機構部４０と同様に制御することができる。
なお、本参考形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５参考形態の変速装置において、同様に本参考形態の構造を適用可能である。
Ｊ．第１０参考形態：
図２７は、第１０参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１０参考形態の動力発生装置１０Ｊは、第９参考形態の動力発生装置１０Ｉの平歯車の第１，第２の制御ギア４１９，３５４を、かさ歯車の第１，第２の制御ギア４１９Ｊ，３５４Ｊに置き換えた例である。なお、第１，第２の制御ギアとしては、平歯車やかさ歯車に限らず、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
図２７は、第１０参考形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１０参考形態の動力発生装置１０Ｊは、第９参考形態の動力発生装置１０Ｉの平歯車の第１，第２の制御ギア４１９，３５４を、かさ歯車の第１，第２の制御ギア４１９Ｊ，３５４Ｊに置き換えた例である。なお、第１，第２の制御ギアとしては、平歯車やかさ歯車に限らず、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
なお、本参考形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５参考形態の変速装置において、同様に本参考形態の構造を適用可能である。
Ｋ．第１１参考形態：
図２８は、第１１参考形態としての発電装置を示す概略断面図である。第１１参考形態の発電装置１０Ｋは、変速装置１０Ｅ（図２２）の出力軸１４に羽根車７０を設け、アシストモーター部６０を発電部（以下、「発電部６０」とも呼ぶ）とした例である。
図２８は、第１１参考形態としての発電装置を示す概略断面図である。第１１参考形態の発電装置１０Ｋは、変速装置１０Ｅ（図２２）の出力軸１４に羽根車７０を設け、アシストモーター部６０を発電部（以下、「発電部６０」とも呼ぶ）とした例である。
この構成の場合には、羽根車７０の回転に変動があっても、変速制御機構部４０Ｃによる制御により、発電部６０のローター６１０の回転が一定となるように変速制御することができ、安定な回転で発電することが可能となる。
Ｌ．変速機構部の変形例：
図２９Ａおよび図２９Ｂは、変速機構部を構成する第１，第２のサイドギア３２０，３３０の変形例を示す概略断面図である。図２９Ａに示すように、第１のサイドギア３２０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３２０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３２０Ｌ２で構成し、同様に、第２のサイドギア３３０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３３０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３３０Ｌ２で構成するようにしてもよい。この場合には、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０による制御のための回転方向を、上記第１参考形態で説明した場合とは逆方向とすることができる。
図２９Ａおよび図２９Ｂは、変速機構部を構成する第１，第２のサイドギア３２０，３３０の変形例を示す概略断面図である。図２９Ａに示すように、第１のサイドギア３２０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３２０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３２０Ｌ２で構成し、同様に、第２のサイドギア３３０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３３０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３３０Ｌ２で構成するようにしてもよい。この場合には、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０による制御のための回転方向を、上記第１参考形態で説明した場合とは逆方向とすることができる。
なお、図２９Ｂは、第１のサイドギア部分３２０Ｌ１，３３０Ｌ１と第２のサイドギア部分３２０Ｌ２，３３０Ｌ２とのギア比を、図２９Ａの場合の１：１ではなく、変化させた構成を示している。
Ｍ．第１実施形態：
図３０は、第１実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｍは、以下の点を除いて第１参考形態の変速装置１０（図１）の構成と同じである。すなわち、この変速装置１０Ｍでは、出力軸１４とケーシング２０との間の軸受け部２２として、クロスローラーベアリング２２Ｍが用いられている。また、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２にもクロスローラーベアリング３１２Ｍが用いられている。クロスローラーベアリング２２Ｍ，３１２Ｍは、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３と、を備える。出力軸１４に設けられたクロスローラーベアリング２２Ｍの外輪１３７１はケーシング部２０に固定され、内輪１３７２は出力軸１４に固定されている。また、第１のサイドギア３２０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。同様に、第２のサイドギア３３０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。
図３０は、第１実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｍは、以下の点を除いて第１参考形態の変速装置１０（図１）の構成と同じである。すなわち、この変速装置１０Ｍでは、出力軸１４とケーシング２０との間の軸受け部２２として、クロスローラーベアリング２２Ｍが用いられている。また、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２にもクロスローラーベアリング３１２Ｍが用いられている。クロスローラーベアリング２２Ｍ，３１２Ｍは、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３と、を備える。出力軸１４に設けられたクロスローラーベアリング２２Ｍの外輪１３７１はケーシング部２０に固定され、内輪１３７２は出力軸１４に固定されている。また、第１のサイドギア３２０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。同様に、第２のサイドギア３３０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。
図３１は、クロスローラーベアリングの構成を示す説明図である。このクロスローラーベアリング１３７は、上記したクロスローラーベアリング２２Ｍ，３１２Ｍと同様の構造を有しており、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ（ローラーに相当する）１３７３と、を備える。外輪１３７１と内輪１３７２は、それぞれ、９０・のＶ溝１３７１ａ，１３７２ａを有している。円筒コロ１３７３は、直径と高さが同じ大きさの円筒形をしており、Ｖ溝１３７１ａ，１３７２ａに、９０・の互い違いに配置されている。このような構成をとることにより、外輪１３７１、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３との接触が点ではなく、線となるため、強い回転力を伝えることができるとともに、大きな荷重にも耐えられるようになる。しかも、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強く、高い剛性を実現することが可能となる。
以上の説明からわかるように、クロスローラーベアリングは、内リング（内輪）と外リング（外輪）の間にローラーが設けられており、各ローラーは軌道輪（レース）の表面と線接触になっており、かつ、９０℃の角度で相互にクロスするように配置されており、ラジアル方向、スラスト方向、モーメント等の様々な方向からの荷重に対して高い剛性を有する構造のベアリングである。
本実施形態の変速装置１０Ｍにおいても、第１参考形態の変速装置１０と同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
また、本実施形態の変速装置１０Ｍは、ピニオン軸３１０に取り付けられた第１と第２のサイドギア３２０，３３０の軸受け部としてクロスローラーベアリング３１２Ｍを用いている。また、出力軸１４の軸受け部としてクロスローラーベアリング２２Ｍを用いている。そのため、本実施形態の変速装置１０Ｍでは、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようになる。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強く、高い剛性を実現することが可能となる。
Ｎ．第２実施形態：
図３２は、第２実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｎは、第２参考形態の変速装置１０Ｂ（図１８）に対して、出力軸１２とケーシング２０との間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｎとし、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｍとした例である。
図３２は、第２実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｎは、第２参考形態の変速装置１０Ｂ（図１８）に対して、出力軸１２とケーシング２０との間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｎとし、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｍとした例である。
本実施形態の変速装置１０Ｎにおいても、第２参考形態の変速装置１０Ｂと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
なお、他の第３〜第６参考形態の変速装置１０Ｃ〜１０Ｅ（図２０〜図２２）においても、第１，第２実施形態と同様にクロスローラーベアリングを備えた構成とすることができる。
Ｏ．第３実施形態：
図３３は、第３実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｏは、第６参考形態としての動力発生装置１０Ｆに対して、第１，第２実施形態と同様に、出力軸１４とケーシング２０Ｆとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｏとし、ピニオン軸３１０と第１，第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｏとした例である。
図３３は、第３実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｏは、第６参考形態としての動力発生装置１０Ｆに対して、第１，第２実施形態と同様に、出力軸１４とケーシング２０Ｆとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｏとし、ピニオン軸３１０と第１，第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｏとした例である。
本実施形態の動力発生装置１０Ｏにおいても、第６参考形態の動力発生装置１０Ｆと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
Ｐ．第４実施形態：
図３４は、第４実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｐ、第８参考形態の動力発生装置１０Ｈ（図２５）に対して、第３実施形態と同様に、出力軸１４Ｈとケーシング２０Ｈとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｐとし、ピニオン軸３１０Ｈと第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｐとするとともに、中心軸１１と出力軸１４Ｈとの間の軸受け部１９をクロスローラーベアリング１９Ｐとした例である。
図３４は、第４実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｐ、第８参考形態の動力発生装置１０Ｈ（図２５）に対して、第３実施形態と同様に、出力軸１４Ｈとケーシング２０Ｈとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｐとし、ピニオン軸３１０Ｈと第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｐとするとともに、中心軸１１と出力軸１４Ｈとの間の軸受け部１９をクロスローラーベアリング１９Ｐとした例である。
本実施形態の動力発生装置１０Ｐにおいても、第８参考形態の動力発生装置１０Ｈと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
なお、他の第７，第９，第１０参考形態の動力発生装置１０Ｇ，１０Ｉ，１０Ｊ（図２４，２６，２７）においても、第３，第４実施形態と同様にクロスローラーベアリングを備えた構成とすることができる。
Ｑ．第５実施形態：
図３５は、第５実施形態としての発電装置を示す概略断面図である。本実施形態の発電装置１０Ｑは、出力軸１４に羽根車７０を設け第１１参考形態の発電装置１０Ｋ（図２８）に対して、第３実施形態と同様に、羽根車７０が設けられた出力軸１４とケーシング２０Ｋとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｑとし、ピニオン軸３１０と第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｑとした例である。
図３５は、第５実施形態としての発電装置を示す概略断面図である。本実施形態の発電装置１０Ｑは、出力軸１４に羽根車７０を設け第１１参考形態の発電装置１０Ｋ（図２８）に対して、第３実施形態と同様に、羽根車７０が設けられた出力軸１４とケーシング２０Ｋとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｑとし、ピニオン軸３１０と第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｑとした例である。
本実施形態の発電装置１０Ｑにおいても、第１１参考形態の発電装置１０Ｋと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、羽根車によって出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
Ｒ．変形例：
（１）変形例１
上記参考形態および実施形態では、回生の初期段階では、第１の回生モードとし、回生区間ＲＥＰの幅を変化させても回生量の変化が小さい、誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行って、徐々に回生量を増やしていき、その後、第２の回生モードとして、誘起電圧のピーク点を中心とした第２の回生区間で回生を行うように回生を実行する場合を例に説明したが、第２の回生モードに切り換えることなく、第１の回生モードにおいて、ＥＰＷＭを０〜１００％の間で回生区間ＲＥＰの幅を変化させて回生量を変化させるようにしてもよい。
（１）変形例１
上記参考形態および実施形態では、回生の初期段階では、第１の回生モードとし、回生区間ＲＥＰの幅を変化させても回生量の変化が小さい、誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行って、徐々に回生量を増やしていき、その後、第２の回生モードとして、誘起電圧のピーク点を中心とした第２の回生区間で回生を行うように回生を実行する場合を例に説明したが、第２の回生モードに切り換えることなく、第１の回生モードにおいて、ＥＰＷＭを０〜１００％の間で回生区間ＲＥＰの幅を変化させて回生量を変化させるようにしてもよい。
（２）変形例２
上記参考形態および実施形態で説明した本発明の変速装置や動力発生装置は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置に接続された変速装置や動力発生装置として適用することが可能である。
上記参考形態および実施形態で説明した本発明の変速装置や動力発生装置は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置に接続された変速装置や動力発生装置として適用することが可能である。
図３６は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、駆動部としてのモーターの出力に本発明の変速装置が接続された変速装置付モーター３３１０が前輪に設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。変速装置付モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時には変速装置付モーター３３１０のモーターで回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、変速装置付モーター３３１０のモーター部分の駆動と回生、および、変速装置部分の変速を制御する回路である。なお、この変速装置付モーター３３１０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
図３７は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、変速装置付モーター３４３０とを有している。この変速装置付モーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。なお、この変速装置付モーター３４３０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
図３８は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
図３９は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。図３９に示すように、垂直多関節ロボット３６４０は、本体部３６４１、アーム部３６４２およびロボットハンド３６４５等から構成されている。本体部３６４１は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定されている。アーム部３６４２は、本体部３６４１に対して可動に設けられており、本体部３６４１にはアーム部３６４２を回転させるための動力を発生させる駆動部（不図示）や、駆動部を制御する制御部等が内蔵されている。この駆動部として、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成された動力発生装置や、上記した動力発生装置を用いることが可能である。
アーム部３６４２は、第１フレーム３６４２ａ、第２フレーム３６４２ｂ、第３フレーム３６４２ｃ、第４フレーム３６４２ｄおよび第５フレーム３６４２ｅから構成されている。第１フレーム３６４２ａは、回転屈折軸を介して、本体部３６４１に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム３６４２ｂは、回転屈折軸を介して、第１フレーム３６４２ａおよび第３フレーム３６４２ｃに接続されている。第３フレーム３６４２ｃは、回転屈折軸を介して、第２フレーム３６４２ｂおよび第４フレーム３６４２ｄに接続されている。第４フレーム３６４２ｄは、回転屈折軸を介して、第３フレーム３６４２ｃおよび第５フレーム３６４２ｅに接続されている。第５フレーム３６４２ｅは、回転屈折軸を介して、第４フレーム３６４２ｄに接続されている。アーム部３６４２は、制御部（図示せず）の制御によって、各フレーム３６４２ａ〜３６４２ｅが各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折して動くようになっている。
アーム部３６４２の第５フレーム３６４２ｅのうち第４フレーム３６４２ｄが設けられた側と反対側には、ハンド接続部３６４３が接続されており、このハンド接続部３６４３にロボットハンド３６４５が取り付けられている。
ロボットハンド３６４５は、基部３６４５ａと、基部３６４５ａに接続された指部３６４５ｂと、を備えている。基部３６４５ａと指部３６４５ｂの接続部および指部３６４５ｂの各関節部には、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成された動力発生装置や、上記した動力発生装置が組み込まれている。動力発生装置が駆動することによって、指部３６４５ｂが屈曲し、物体を把持することができる。この動力発生装置は、超小型モーターであって、小型でありながら確実に物体を把持するロボットハンド３６４５を実現することができる。これにより、小型、軽量のロボットハンド３６４５を用いて、複雑な動作が行なえる、汎用性の高いロボットを提供することができる。
図４０は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。図４０に示すように、双腕キャスター付ロボット３７６２は車体部３７６３を備えている。車体部３７６３は車体本体３７６３ａを備え、車体本体３７６３ａの地面側には４つの車輪３７６３ｂが設置されている。そして、車体本体３７６３ａには車輪３７６３ｂを駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体３７６３ａにはロボット３７６２の姿勢及び動作を制御する制御部３７６４が内蔵されている。
車体本体３７６３ａ上には、本体回転部３７６５、本体部３７６６がこの順に重ねて設置されている。本体回転部３７６５には本体部３７６６を回転させる回転機構が設置されている。そして、本体部３７６６は鉛直方向を回転中心として回動する。本体部３７６６上には一対の撮像装置３７６７が設置され、撮像装置３７６７は双腕キャスター付ロボット３７６２の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置３７６７との距離を検出することができる。
本体部３７６６の側面のうち対向する２つの面には左腕部３７６８及び右腕部３７６９が設置されている。左腕部３７６８及び右腕部３７６９はそれぞれ可動部としての上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２を備えている。上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２は回動または屈曲可能に接続されている。そして、本体部３７６６には本体部３７６６に対して上腕部３７７０を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。上腕部３７７０には上腕部３７７０に対して下腕部３７７１を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。下腕部３７７１には下腕部３７７１に対してハンド部３７７２を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。さらに、下腕部３７７１には下腕部３７７１の長手方向を回転軸にして捻る回転機構３７７３が内蔵されている。
ハンド部３７７２はハンド本体３７７２ａとハンド本体３７７２ａの先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部３７７２ｂを備えている。ハンド本体３７７２ａには把持部３７７２ｂを移動しての把持部３７７２ｂ間隔を変更させる直動機構３７７４が内蔵されている。ハンド部３７７２は把持部３７７２ｂを開閉して被把持物を把持することができる。
回転機構３７７３及び直動機構３７７４には上述した動力発生装置を備えている。従って、回転機構３７７３は回転方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに回転方向を転換させることができる。そして、直動機構３７７４は移動方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに移動方向を転換させることができる。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は左腕部３７６８及び右腕部３７６９を位置精度良く移動することができる。
さらに、車輪３７６３ｂを回転させる回転機構と本体部３７６６を回転させる回転機構とは、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成された動力発生装置や、上記した動力発生装置が組み込まれているコ。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は進行方向を変えるときにもガタツクことなく回動することができる。そして、双腕キャスター付ロボット３７６２は本体部３７６６の回転方向を変えるときにもガタツクことなく回動することができる。
図４１は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、変速装置付モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この変速装置付モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、変速装置付モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電気として利用され、電力が回生される。なお、変速装置付モーター３５１０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
本発明は、上述の実施形態や参考形態、実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…変速装置
１０Ｂ…変速装置
１０Ｃ…変速装置
１０Ｄ…変速装置
１０Ｅ…変速装置（動力発生装置）
１０Ｆ…動力発生装置
１０Ｇ…動力発生装置
１０Ｈ…動力発生装置
１０Ｉ…動力発生装置
１０Ｊ…動力発生装置
１０Ｋ…発電装置
１０Ｍ…変速装置
１０Ｎ…変速装置
１０Ｏ…動力発生装置
１０Ｐ…動力発生装置
１０Ｑ…発電装置
１１…中心軸
１２…入力軸
１４…出力軸
１４Ｈ…出力軸
１６…ギア
１８…束
１９…軸受け部
２０…ケーシング
２０Ｃ…ケーシング
２０Ｅ…ケーシング
２０Ｆ…ケーシング
２２…軸受け部
１９Ｐ，２２Ｍ，２２Ｎ，２２Ｏ，２２Ｐ，２２Ｑ…クロスローラーベアリング
３１２Ｍ，３１２Ｎ，３１２Ｏ，３１２Ｐ，３１２Ｑ…クロスローラーベアリング
１３７１…外輪
１３７２…内輪
１３７３…円筒コロ
２４…熱交換フィン
３０…変速機構部
３０Ｄ…変速機構部
４０…変速制御機構部
４０Ｃ…変速制御機構部
４０Ｄ…変速制御機構部
４０Ｉ…変速制御機構部
４２…ケーシング
６０…アシストモーター部（駆動モーター部，発電部）
６０Ｈ…駆動モーター部
７０…羽根車
２００…制御部
２１０…バス
２２０…駆動制御部
２３０…回生制御部
２４０…ドライバー回路
２４０Ａ…Ａ相ドライバー回路
２４０Ｂ…Ｂ相ドライバー回路
２５０…整流回路
３１０…ピニオン軸
３１０Ｈ…ピニオン軸
３１２…軸受け部
３２０…第１のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３２０ｔ…ギア歯
３２０Ｌ１…ギア部分
３２０Ｌ２…ギア部分
３３０…第２のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３３０Ｌ１…ギア部分
３３０Ｌ２…ギア部分
３４０…第３のサイドギア（出力ギア，入力ギア）
３４０Ｃ…第３のサイドギア
３４０Ｄ…第３のサイドギア
３４０Ｈ…第３のサイドギア
３４０ｔ…ギア歯
３４０Ｄｔ…ギア歯
３５０…第４のサイドギア（制御ギア）
３５０Ｃ…第４のサイドギア
３５０Ｉ…第４のサイドギア
３５２…貫通孔
３５４…第２の制御ギア
３５４Ｊ…第２の制御ギア
４１０…ローター
４１０Ｃ…ローター
４１０Ｉ…ローター
４１１…貫通孔
４１２…軸受け部
４１３…永久磁石
４１３Ｉ…永久磁石
４１５…磁石バックヨーク
４１６…位置検出部
４１６Ａ，４１６Ｂ…磁気センサー
４１７…回路基板
４１８…回転軸
４１９…第１の制御ギア
４１９Ｊ…第１の制御ギア
４２０…電磁コイル（ステーター）
４２０Ａ…電磁コイル
４２０Ｉ…電磁コイル
４２８…コイルバックヨーク
４３２Ａ…Ａ相充電切換部
４３４Ａ…波整流回路
４６１…ゲートトランジスター
４７１…バッファー回路
４７２…インバーター回路
４８０…電源配線
５１０…基本クロック生成回路
５２０…１／Ｎ分周器
５３１…カウンタ
５３５…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５８０…電圧指令値レジスタ
５９０…励磁区間設定部
５９０Ｒ…回生区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４…第１の電圧比較器
５９６…第２の電圧比較器
６１０…ローター
６１０Ｈ…ローター
６１３…永久磁石
６１５…磁石バックヨーク
６１６…位置検出部
６１７…回路基板
６２０…電磁コイル（ステーター）
６２６…位置検出部
６２８…コイルバックヨーク
３３００…自転車
３３１０…変速装置付モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…変速装置付モーター
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…変速装置付モーター
３５２０…車輪
３５９０…把持部
３６４０…垂直多関節ロボット
３６４１…本体部
３６４２…アーム部
３６４２ａ…第１フレーム
３６４２ｂ…第２フレーム
３６４２ｃ…第３フレーム
３６４２ｄ…第４フレーム
３６４２ｅ…第５フレーム
３６４３…ハンド接続部
３６４５…ロボットハンド
３６４５ａ…基部
３６４５ｂ…指部
３７６２…双腕キャスター付ロボット
３７６３…車体部
３７６３ａ…車体本体
３７６３ｂ…車輪
３７６４…制御部
３７６５…本体回転部
３７６６…本体部
３７６７…撮像装置
３７６８…左腕部
３７６９…右腕部
３７７０…上腕部
３７７１…下腕部
３７７２…ハンド部
３７７２ａ…ハンド本体
３７７２ｂ…把持部
３７７３…回転機構
３７７４…直動機構
ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２…駆動信号
ＭＳＫ…マスク信号
ＭＳＫＡ…マスク信号
ＭＳＫＢ…マスク信号
Ｖ１，Ｖ２…電圧
Ｓ１，Ｓ２…出力
ＲＩ…正逆方向指示値
ＥＲ…回生許可信号
Ｍａ…乗算値
Ｐａ…正負符号信号
Ｘａ…センサー出力値
Ｙａ…電圧指令値
Ｓｎ，Ｓｐ…出力（出力信号）
Ｒｖ…可変抵抗値
ＩＡ１…符号
ＣＭ１…カウント値
ＳＤＣ…クロック信号
ＰＣＬ…クロック信号
ＳＳＡ…センサー出力
ＥＰ…励磁区間
ＮＥＰ…非励磁区間
ＲＥＰ…回生区間（活性区間）
ＮＲＥＰ…非回生区間（非活性区間）
ＩＮＶ…回生区間切換信号（回生モード切換信号）
ＲＥａ…回生期間信号
１０Ｂ…変速装置
１０Ｃ…変速装置
１０Ｄ…変速装置
１０Ｅ…変速装置（動力発生装置）
１０Ｆ…動力発生装置
１０Ｇ…動力発生装置
１０Ｈ…動力発生装置
１０Ｉ…動力発生装置
１０Ｊ…動力発生装置
１０Ｋ…発電装置
１０Ｍ…変速装置
１０Ｎ…変速装置
１０Ｏ…動力発生装置
１０Ｐ…動力発生装置
１０Ｑ…発電装置
１１…中心軸
１２…入力軸
１４…出力軸
１４Ｈ…出力軸
１６…ギア
１８…束
１９…軸受け部
２０…ケーシング
２０Ｃ…ケーシング
２０Ｅ…ケーシング
２０Ｆ…ケーシング
２２…軸受け部
１９Ｐ，２２Ｍ，２２Ｎ，２２Ｏ，２２Ｐ，２２Ｑ…クロスローラーベアリング
３１２Ｍ，３１２Ｎ，３１２Ｏ，３１２Ｐ，３１２Ｑ…クロスローラーベアリング
１３７１…外輪
１３７２…内輪
１３７３…円筒コロ
２４…熱交換フィン
３０…変速機構部
３０Ｄ…変速機構部
４０…変速制御機構部
４０Ｃ…変速制御機構部
４０Ｄ…変速制御機構部
４０Ｉ…変速制御機構部
４２…ケーシング
６０…アシストモーター部（駆動モーター部，発電部）
６０Ｈ…駆動モーター部
７０…羽根車
２００…制御部
２１０…バス
２２０…駆動制御部
２３０…回生制御部
２４０…ドライバー回路
２４０Ａ…Ａ相ドライバー回路
２４０Ｂ…Ｂ相ドライバー回路
２５０…整流回路
３１０…ピニオン軸
３１０Ｈ…ピニオン軸
３１２…軸受け部
３２０…第１のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３２０ｔ…ギア歯
３２０Ｌ１…ギア部分
３２０Ｌ２…ギア部分
３３０…第２のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３３０Ｌ１…ギア部分
３３０Ｌ２…ギア部分
３４０…第３のサイドギア（出力ギア，入力ギア）
３４０Ｃ…第３のサイドギア
３４０Ｄ…第３のサイドギア
３４０Ｈ…第３のサイドギア
３４０ｔ…ギア歯
３４０Ｄｔ…ギア歯
３５０…第４のサイドギア（制御ギア）
３５０Ｃ…第４のサイドギア
３５０Ｉ…第４のサイドギア
３５２…貫通孔
３５４…第２の制御ギア
３５４Ｊ…第２の制御ギア
４１０…ローター
４１０Ｃ…ローター
４１０Ｉ…ローター
４１１…貫通孔
４１２…軸受け部
４１３…永久磁石
４１３Ｉ…永久磁石
４１５…磁石バックヨーク
４１６…位置検出部
４１６Ａ，４１６Ｂ…磁気センサー
４１７…回路基板
４１８…回転軸
４１９…第１の制御ギア
４１９Ｊ…第１の制御ギア
４２０…電磁コイル（ステーター）
４２０Ａ…電磁コイル
４２０Ｉ…電磁コイル
４２８…コイルバックヨーク
４３２Ａ…Ａ相充電切換部
４３４Ａ…波整流回路
４６１…ゲートトランジスター
４７１…バッファー回路
４７２…インバーター回路
４８０…電源配線
５１０…基本クロック生成回路
５２０…１／Ｎ分周器
５３１…カウンタ
５３５…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５８０…電圧指令値レジスタ
５９０…励磁区間設定部
５９０Ｒ…回生区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４…第１の電圧比較器
５９６…第２の電圧比較器
６１０…ローター
６１０Ｈ…ローター
６１３…永久磁石
６１５…磁石バックヨーク
６１６…位置検出部
６１７…回路基板
６２０…電磁コイル（ステーター）
６２６…位置検出部
６２８…コイルバックヨーク
３３００…自転車
３３１０…変速装置付モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…変速装置付モーター
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…変速装置付モーター
３５２０…車輪
３５９０…把持部
３６４０…垂直多関節ロボット
３６４１…本体部
３６４２…アーム部
３６４２ａ…第１フレーム
３６４２ｂ…第２フレーム
３６４２ｃ…第３フレーム
３６４２ｄ…第４フレーム
３６４２ｅ…第５フレーム
３６４３…ハンド接続部
３６４５…ロボットハンド
３６４５ａ…基部
３６４５ｂ…指部
３７６２…双腕キャスター付ロボット
３７６３…車体部
３７６３ａ…車体本体
３７６３ｂ…車輪
３７６４…制御部
３７６５…本体回転部
３７６６…本体部
３７６７…撮像装置
３７６８…左腕部
３７６９…右腕部
３７７０…上腕部
３７７１…下腕部
３７７２…ハンド部
３７７２ａ…ハンド本体
３７７２ｂ…把持部
３７７３…回転機構
３７７４…直動機構
ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２…駆動信号
ＭＳＫ…マスク信号
ＭＳＫＡ…マスク信号
ＭＳＫＢ…マスク信号
Ｖ１，Ｖ２…電圧
Ｓ１，Ｓ２…出力
ＲＩ…正逆方向指示値
ＥＲ…回生許可信号
Ｍａ…乗算値
Ｐａ…正負符号信号
Ｘａ…センサー出力値
Ｙａ…電圧指令値
Ｓｎ，Ｓｐ…出力（出力信号）
Ｒｖ…可変抵抗値
ＩＡ１…符号
ＣＭ１…カウント値
ＳＤＣ…クロック信号
ＰＣＬ…クロック信号
ＳＳＡ…センサー出力
ＥＰ…励磁区間
ＮＥＰ…非励磁区間
ＲＥＰ…回生区間（活性区間）
ＮＲＥＰ…非回生区間（非活性区間）
ＩＮＶ…回生区間切換信号（回生モード切換信号）
ＲＥａ…回生期間信号
本発明は、変速装置および変速機構部を有する電気機械装置、並びに、変速装置を備える移動体およびロボットに関する。
従来技術の変速装置として、ディファレンシャル機構を用いて、変速装置の入力に対する出力の回転速度を無段階に増減変速する例が開示されている（特許文献１参照）。従来のディファレンシャル機構は、ドライブギアと、このドライブギアに噛合してその回転軸心と平行な軸心周りに回転させられるリングギアと、リングギアの一側にその回転軸心と直交するように設けられた軸に回動自在に取り付けられる二つで一対の第１，第２サイドギアと、この一対の第１，第２サイドギアに噛合する二つで一対の第３，第４サイドギアとを備えている。ドライブギアはエンジンのクランク軸に、第３サイドギアはクランク軸と平行な補機駆動装置の入力軸に、第４サイドギアは制動ユニットの制動軸に、それぞれ連結されている。
ここで、変速装置の出力軸に対応する負荷の入力軸に対して垂直な軸方向のサイズを小型化したい、という要望がある。この要望に対して、従来技術の場合には、負荷としての補機駆動装置の入力軸に垂直な軸方向、すなわち、第１，第２サイドギアが取り付けられた軸の方向に沿ってリングギア及びリングギアに噛合するドライブギアを備えるため、負荷の入力軸に垂直な軸方向の小型化が十分ではない。また、変速装置を有する電気機械装置の組み込まれる装置がロボットの場合、そのアームは様々な方向を向くため、アームを駆動するためのモーターとアームとの間に設けられる変速装置は、あらゆる方向の荷重負荷に耐えられる高剛性を備えることが望ましい。
本発明は、ディファレンシャル機構を用いた変速装置の小型化、特に、変速装置の出力軸に垂直な方向の小型化や高剛性化が可能な技術を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
第１の形態によれば、入力軸から入力される回転運動を、回転数を変化可能に出力軸から出力する変速装置が提供される。この変速装置は、前記入力軸から入力される回転運動が入力される第１のギアと；前記第１のギアと少なくとも前記出力軸に接続された出力ギアを介して噛合する第２のギアと；前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと、前記第１のローターの外周面に沿って配置された第１のステーターと、を備える第１の電気機械機構部と；を備える。前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を変化させる。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構部によって、入力軸の回転に対する出力軸の回転を容易に変化させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記入力軸、前記出力軸、前記第１のギア、前記第２のギア、及び前記第１のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、前記出力ギアは、前記第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、前記第１の軸心を中心として公転し、前記出力ギアの公転が前記出力軸から出力される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、入力軸、出力軸、第１のギア、第２のギア、及び第１のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、出力ギアは、第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、第１の軸心を中心として公転する構成とされているので、変速装置を小型化することができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記出力軸から出力される回転運動の回転数は、前記入力軸から入力される回転運動の回転数と、前記第１の電気機械機構部の前記第１のローターの回転運動の回転数とを結ぶ直線上に位置するように制御される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構部の第１のローターの回転数を無段階で連続的に変化させることにより、入力軸から入力される回転運動の回転数に対して、出力軸から出力される回転運動の回転数を無段階で連続的に変化させることがでる。この結果、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
上記第１の形態の変速装置において、さらに、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと、前記第２のローターの外周面に沿って配置された第２のステーターと、を有する第２の電気機械機構部を備え、前記第２の電気機械機構部は、前記第２のローターの回転に応じて、前記入力軸を介して前記第１のギアに伝達される回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転の変化を前記第１の電気機械機構部による変化に加えてさらに変化させる、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第２の電気機械機構部によって、入力軸を介して第１のギアに伝達される回転を変化させることができるので、第１の電気機械機構部による入力軸に対する出力軸の回転の変化に加えてさらに変化させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記第１の電気機械機構部は、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を可変に制御する際に、前記第２のギアの回転に応じて前記第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、入力軸の回転に対する出力軸の回転を可変に制御する際に、第２のギアの回転に応じて第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生することができる。
上記第１の形態の変速装置において、さらに、
前記第１の電気機械機構部による前記回転のエネルギーの回生を行なわせる回生制御部を備え、前記回生制御部は、前記第１の電気機械機構部が回生する前記回転のエネルギーの量を可変に制御する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構部が回生する回転のエネルギーの量を可変に制御することにより、変速装置の動作を制御することができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１のローターの回転の減速により前記第２のギアの回転を減速させる際に、前記回転のエネルギーとして、前記第１のステーターに配置された電磁コイルから回生電流を出力させる、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１のローターの回転の減速により第２のギアの回転を減速させる際に、回転のエネルギーとして、第１のステーターに配置された電磁コイルから回生電流を出力させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードと、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードと、を有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１の回生区間の幅と第２の回生区間の幅とを設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を実行する。これにより、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化を滑らかに調整することでき、回生動作を滑らかに実行することができる。この結果、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１又は第２の回生区間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生区間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、回生区間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生区間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、
前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第１の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第２の回生区間の幅を小さく設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、
前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第２の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第１の回生区間の幅を大きく設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第２の回生モードから第１の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前の回生されるエネルギー量と切り換え後の回生されるエネルギー量とが同じ値となって連続するように、切り換え後の第１の回生区間の幅又は第２の回生区間の幅を設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記第２のギアの回転の減速の開始時には、前記第１の回生モードでの回生が実行される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、減速の開始時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の開始動作を滑らかにすることができる。
上記第１の形態の変速装置において、さらに、前記第２のギアの回転の減速の終了時には、前記第１の回生モードでの回生が実行される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、減速の終了時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の終了動作を滑らかにすることができる。
第２の形態の電気機械装置によれば、入力される回転運動を、回転数を変化可能に出力軸から出力する変速機構部と、第１の電気機械機構部と、第２の電気機械機構部と、を有する電気機械装置が提供される。この電気機械装置において、前記変速機構部は、前記入力される回転運動が入力される第１のギアと；前記第１のギアと少なくとも前記出力軸に接続された出力ギアを介して噛合する第２のギアと；を備える。前記第１の電気機械機構部は、前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと；前記第１のローターの外周面に沿って配置された第１のステーターと；を備える。前記第２の電気機械機構部は、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと；前記第２のローターの外周面に沿って配置された第２のステーターと；を備える。前記第２の電気機械機構部は、前記第２のローターの回転に応じた回転運動を前記第１のギアに入力する。前記第１の電気機械機構部は、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記第２の電気機械機構部の前記第２のローターの回転に対する前記出力軸の回転を変化させる。
この第２の形態の電気機械装置によれば、第１の電気機械機構部によって、第２の電気機械機構部の第２のローターの回転に対する出力軸の回転を容易に変化させることができる。
上記第２の形態の電気機械装置において、前記出力軸、前記第１のギア、前記第２のギア、前記第１のローター、及び前記第２のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、前記出力ギアは、前記第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、前記第１の軸心を中心として公転し、前記出力ギアの公転が前記出力軸から出力される、としてもよい。
この第２の形態の電気機械装置によれば、出力軸、第１のギア、第２のギア、第１のローター、及び第２のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、出力ギアは、第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、第１の軸心を中心として公転する構成とされているので、変速装置を小型化することができる。
上記第２の形態の電気機械装置において、前記第１の電気機械機構部は、前記第２の電気機械機構部の前記第２のローターの回転に対する前記出力軸の回転を可変に制御する際に、前記第２のギアの回転に応じて前記第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生する、としてもよい。
この第２の形態の電気機械装置によれば、第２の電気機械機構部の第２のローターの回転に対する出力軸の回転を可変に制御する際に、第２のギアの回転に応じて第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生することができる。
その他、本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
第１の形態によれば、入力軸から入力される回転運動を、回転数を変化可能に出力軸から出力する変速装置が提供される。この変速装置は、前記入力軸から入力される回転運動が入力される第１のギアと；前記第１のギアと少なくとも前記出力軸に接続された出力ギアを介して噛合する第２のギアと；前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと、前記第１のローターの外周面に沿って配置された第１のステーターと、を備える第１の電気機械機構部と；を備える。前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を変化させる。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構部によって、入力軸の回転に対する出力軸の回転を容易に変化させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記入力軸、前記出力軸、前記第１のギア、前記第２のギア、及び前記第１のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、前記出力ギアは、前記第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、前記第１の軸心を中心として公転し、前記出力ギアの公転が前記出力軸から出力される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、入力軸、出力軸、第１のギア、第２のギア、及び第１のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、出力ギアは、第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、第１の軸心を中心として公転する構成とされているので、変速装置を小型化することができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記出力軸から出力される回転運動の回転数は、前記入力軸から入力される回転運動の回転数と、前記第１の電気機械機構部の前記第１のローターの回転運動の回転数とを結ぶ直線上に位置するように制御される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構部の第１のローターの回転数を無段階で連続的に変化させることにより、入力軸から入力される回転運動の回転数に対して、出力軸から出力される回転運動の回転数を無段階で連続的に変化させることがでる。この結果、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
上記第１の形態の変速装置において、さらに、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと、前記第２のローターの外周面に沿って配置された第２のステーターと、を有する第２の電気機械機構部を備え、前記第２の電気機械機構部は、前記第２のローターの回転に応じて、前記入力軸を介して前記第１のギアに伝達される回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転の変化を前記第１の電気機械機構部による変化に加えてさらに変化させる、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第２の電気機械機構部によって、入力軸を介して第１のギアに伝達される回転を変化させることができるので、第１の電気機械機構部による入力軸に対する出力軸の回転の変化に加えてさらに変化させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記第１の電気機械機構部は、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を可変に制御する際に、前記第２のギアの回転に応じて前記第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、入力軸の回転に対する出力軸の回転を可変に制御する際に、第２のギアの回転に応じて第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生することができる。
上記第１の形態の変速装置において、さらに、
前記第１の電気機械機構部による前記回転のエネルギーの回生を行なわせる回生制御部を備え、前記回生制御部は、前記第１の電気機械機構部が回生する前記回転のエネルギーの量を可変に制御する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構部が回生する回転のエネルギーの量を可変に制御することにより、変速装置の動作を制御することができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１のローターの回転の減速により前記第２のギアの回転を減速させる際に、前記回転のエネルギーとして、前記第１のステーターに配置された電磁コイルから回生電流を出力させる、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１のローターの回転の減速により第２のギアの回転を減速させる際に、回転のエネルギーとして、第１のステーターに配置された電磁コイルから回生電流を出力させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードと、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードと、を有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１の回生区間の幅と第２の回生区間の幅とを設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を実行する。これにより、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化を滑らかに調整することでき、回生動作を滑らかに実行することができる。この結果、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１又は第２の回生区間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生区間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、回生区間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生区間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、
前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第１の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第２の回生区間の幅を小さく設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、
前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第２の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第１の回生区間の幅を大きく設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第２の回生モードから第１の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前の回生されるエネルギー量と切り換え後の回生されるエネルギー量とが同じ値となって連続するように、切り換え後の第１の回生区間の幅又は第２の回生区間の幅を設定する、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、回生時において滑らかに動作させることができる。
上記第１の形態の変速装置において、前記第２のギアの回転の減速の開始時には、前記第１の回生モードでの回生が実行される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、減速の開始時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の開始動作を滑らかにすることができる。
上記第１の形態の変速装置において、さらに、前記第２のギアの回転の減速の終了時には、前記第１の回生モードでの回生が実行される、としてもよい。
この第１の形態の変速装置によれば、減速の終了時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の終了動作を滑らかにすることができる。
第２の形態の電気機械装置によれば、入力される回転運動を、回転数を変化可能に出力軸から出力する変速機構部と、第１の電気機械機構部と、第２の電気機械機構部と、を有する電気機械装置が提供される。この電気機械装置において、前記変速機構部は、前記入力される回転運動が入力される第１のギアと；前記第１のギアと少なくとも前記出力軸に接続された出力ギアを介して噛合する第２のギアと；を備える。前記第１の電気機械機構部は、前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと；前記第１のローターの外周面に沿って配置された第１のステーターと；を備える。前記第２の電気機械機構部は、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと；前記第２のローターの外周面に沿って配置された第２のステーターと；を備える。前記第２の電気機械機構部は、前記第２のローターの回転に応じた回転運動を前記第１のギアに入力する。前記第１の電気機械機構部は、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記第２の電気機械機構部の前記第２のローターの回転に対する前記出力軸の回転を変化させる。
この第２の形態の電気機械装置によれば、第１の電気機械機構部によって、第２の電気機械機構部の第２のローターの回転に対する出力軸の回転を容易に変化させることができる。
上記第２の形態の電気機械装置において、前記出力軸、前記第１のギア、前記第２のギア、前記第１のローター、及び前記第２のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、前記出力ギアは、前記第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、前記第１の軸心を中心として公転し、前記出力ギアの公転が前記出力軸から出力される、としてもよい。
この第２の形態の電気機械装置によれば、出力軸、第１のギア、第２のギア、第１のローター、及び第２のローターは、全て同一の第１の軸心を中心としてそれぞれ回転し、出力ギアは、第１の軸心と直交する第２の軸心を中心として自転するとともに、第１の軸心を中心として公転する構成とされているので、変速装置を小型化することができる。
上記第２の形態の電気機械装置において、前記第１の電気機械機構部は、前記第２の電気機械機構部の前記第２のローターの回転に対する前記出力軸の回転を可変に制御する際に、前記第２のギアの回転に応じて前記第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生する、としてもよい。
この第２の形態の電気機械装置によれば、第２の電気機械機構部の第２のローターの回転に対する出力軸の回転を可変に制御する際に、第２のギアの回転に応じて第１のローターに発生する回転のエネルギーを回生することができる。
その他、本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、変速装置が提供される。この変速装置は、仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと；前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと；前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回動自在に支持する支持軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と；を備える。前記支持軸と前記第３のギアとの間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられており、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち前記出力軸とされる回転軸と、前記第１のギア、前記第２のギアおよび前記第３のギアを少なくとも収容するケーシングと、の間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられている。この形態の変速装置によれば、変速機構部の入力軸あるいは出力軸となる第１と第２の回転軸を第１の軸心に沿って配置することができるので、変速装置の出力軸に垂直な方向の小型化が可能である。また、変速制御機構部に含まれる第１の電気機械機構部の第１のローターが第２のギアと一体的に形成される構成の場合には、第１の電気機械機構部を変速機構部と一体的に構成することが可能であり、第２のギアと第１のローターとを接続用のギアを介して接続する場合に比べて、より装置の小型化が可能である。また、出力軸としての回転軸と収容体との間の軸受け部として、および、支持軸と第３のギアとの間の軸受け部として、クロスローラーベアリングが設けられているので、出力軸に加わる荷重負荷に対する剛性を高めることが可能である。
（２）上記形態の変速装置において、さらに、前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと、前記第１のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第１のステーターと、を備える第１の電気機械機構部を備え、前記第１の電気機械機構部は、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち、一方を入力軸とし、他方を出力軸として、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を変化させるようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第１の電気機械機構によって、入力軸の回転に対する出力軸の回転を容易に変化させることができる。
（３）上記形態の変速装置において、さらに、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと、前記第２のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第２のステーターと、を有する第２の電気機械機構部を備え、前記第２の電気機械機構部は、前記第１の回転軸を入力軸とし、前記第２の回転軸を出力軸として、前記第２のローターの回転に応じて、前記第１の回転軸を介して前記第１のギアに伝達される回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転の変化を前記第１の電気機械機構部による変化に加えてさらに変化させるようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第２の電気機械機構部によって、入力軸である第１の回転軸を介して第１のギアに伝達される回転を変化させることができるので、第１の電気機械機構部による入力軸に対する出力軸の回転の変化に加えてさらに変化させることができる。
（４）上記形態の変速装置において、さらに、前記第１のステーターに配置された電磁コイルを駆動して前記第１のローターを回転させることにより、前記第２のギアの回転を制御する駆動制御部と、前記第２のギアの回転を減速させる際に、前記電磁コイルからのエネルギーの回生を行う回生制御部と、を備え、前記回生制御部は、前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードと、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードと、を有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１の回生区間の幅と第２の回生区間の幅とを設定するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を実行する。これにより、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化を滑らかに調整することでき、回生動作を滑らかに実行することができる。この結果、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
（５）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１又は第２の回生区間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生区間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、回生区間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生区間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、回生時において滑らかに動作させることができる。
（６）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第１の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第２の回生区間の幅を小さく設定するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
（７）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第２の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第１の回生区間の幅を大きく設定するようにしてもよい。この変速装置によれば、第２の回生モードから第１の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、回生時において滑らかに動作させることができる。
（８）上記形態の変速装置において、前記回生制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前の回生されるエネルギー量と切り換え後の回生されるエネルギー量とが同じ値となって連続するように、切り換え後の第１の回生区間の幅又は第２の回生区間の幅を設定するようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、回生時において滑らかに動作させることができる。
（９）上記形態の変速装置において、前記第２のギアの回転の減速の開始時には、前記第１の回生モードでの回生が実行されるようにしてもよい。この変速装置によれば、減速の開始時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の開始動作を滑らかにすることができる。
（１０）上記形態の変速装置において、さらに、前記第２のギアの回転の減速の終了時には、前記第１の回生モードでの回生が実行されるようにしてもよい。この形態の変速装置によれば、減速の終了時において、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を小さくすることができるので、減速の終了動作を滑らかにすることができる。
（１１）本発明の他の形態によれば、電気機械装置が提供される。この形態の電気機械装置は、変速機構部と、第１の電気機械機構部と、第２の電気機械機構部と、を備える。変速機構部は、仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと；前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと；前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回動自在に支持する支持軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と；前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と；を備える。前記第１の電気機械機構部は、前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと；前記第１のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第１のステーターと；を備える。前記第２の電気機械機構部は、前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと；前記第２のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第２のステーターと；を備える。前記第１の電気機械機構部は、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記第１の回転軸の回転と前記第２の回転軸の回転との関係を変化させ、前記第２の電気機械機構部は、前記第２のローターを回転させることにより前記第１のギアおよび前記第１の回転軸を回転させ、あるいは、前記第１の回転軸の回転に応じて前記第３のギアおよび前記第１のギアを介して前記第２のローターに発生する回転のエネルギーを回生する。前記支持軸と前記第３のギアとの間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられており、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち前記出力軸とされる回転軸と、前記変速機構部および前記第２の電気機械機構部を少なくとも収容する収容体と、の間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられている。この形態の電気機械装置によれば、変速機構部の入力軸あるいは出力軸となる第１と第２の回転軸を第１の軸心に沿って配置することができるので、変速機構部の出力軸に垂直な方向の小型化が可能である。また、第１の電気機械機構部の第１のローターが第２のギアと一体的に形成される構成の場合には、第１の電気機械機構部を変速機構部と一体的に構成することが可能であり、第２のギアと第１のローターとを接続用のギアを介して接続する場合に比べて、より装置の小型化が可能である。第２の電樹機械機構部の第２のローターが第１のギアと一体に形成されているので、第２の電気機械機構部のローターを第１の回転軸に接続する構成とする場合に比べて、より装置の小型化が可能である。また、出力軸としての第１の回転軸とケーシングとの間の軸受け部として、および、支持軸と第３のギアとの間の軸受け部として、クロスローラーベアリングが設けられているので、出力軸に加わる荷重負荷に対する剛性を高めることが可能である。
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、変速装置の他、電気機械装置、移動体、ロボット等様々な形態で実現することができる。
以下では、本発明の実施形態について順に説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．変速装置の構成：
図１は、第１実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０は、ケーシング２０に収容されており、変速機構部３０と、変速制御機構部４０と、駆動部からの出力を変速機構部３０に伝達する入力軸１２と、変速機構部３０からの出力を被駆動部へ伝達する出力軸１４と、を備えている。入力軸１２と出力軸１４は同一軸心Ｓｘ上に設けられている。図２は、変速機構部３０を拡大して示す概略斜視図である。
Ａ１．変速装置の構成：
図１は、第１実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０は、ケーシング２０に収容されており、変速機構部３０と、変速制御機構部４０と、駆動部からの出力を変速機構部３０に伝達する入力軸１２と、変速機構部３０からの出力を被駆動部へ伝達する出力軸１４と、を備えている。入力軸１２と出力軸１４は同一軸心Ｓｘ上に設けられている。図２は、変速機構部３０を拡大して示す概略斜視図である。
変速機構部３０は、ディファレンシャル機構を利用して構成されている。具体的には、変速機構部３０は、軸心Ｓｘと直交するように設けられた軸心Ｓｙのピニオン軸３１０の両側に回動自在に取り付けられた二つで一対の第１，第２のサイドギア３２０，３３０と、この一対の第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するギア歯３４０ｔ，３５０ｔを有し、軸心Ｓｘを中心とする二つで一対の第３，第４のサイドギア３４０，３５０と、を備えている。対向する第１，第２のサイドギア３２０，３３０と、ピニオン軸３１０との間には、第１，第２のサイドギア３２０，３３０がピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心に回動自在とするための軸受け部３１２が配置されている。軸受け部３１２は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。４つのサイドギア３２０〜３５０は、例えば、かさ歯車で構成されている。第３のサイドギア３４０には、入力軸１２が固定接続または一体に形成されている。なお、以下では、「固定接続または一体に形成されている」なる記載を、簡単に「一体的に形成されている」と記載することとする。第４のサイドギア３５０には、その中央に出力軸１４を挿通させるための貫通孔３５２が形成されている。貫通孔３５２に挿通された出力軸１４は、ピニオン軸３１０の中点で一体的に形成されている。なお、第３，第４のサイドギア３４０，３５０が本発明の第１，第２のギアに相当し、第１，第２のサイドギア３２０，３３０が本発明の少なくとも一つの第３のギアに相当する。なお、少なくとも一つの第３のギアとして第１，第２のサイドギア３２０，３３０の２つのかさ歯のギアで説明したが、１個のギアで構成することも、また、３個以上の複数のギアで構成することも可能である。ただし、１個のギアよりも複数のギアの方が構造的に安定である。また、かさ歯以外にも、ハイポイドギアも用いることで、より安定した動力伝達を実現することができる。
変速制御機構部４０は、ラジアルギャップ型のモーターであり、ローター４１０と、ステーター４２０と、を備えている。ローター４１０は、第４のサイドギア３５０と一体的に形成された略円筒形状を有しており、その中央部には、第４のサイドギア３５０と同様に、出力軸１４を挿通させるための貫通孔４１１を有している。ローター４１０の貫通孔４１１の壁面と、出力軸１４との間には、出力軸１４とローター４１０とを互いに独立して回転させるための軸受け部４１２が配置されている。この軸受け部４１２も、例えばボールベアリングで構成することができる。
ローター４１０の外周面には、永久磁石（ローター磁石）４１３が円筒形に配列されている。永久磁石４１３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石４１３の裏側の面（ローター４１０の側壁側の面）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク４１５が配置されている。
ローター４１０を覆うケーシング２０の内周面には、ステーター４２０としての電磁コイル（以下、「電磁コイル４２０」とも呼ぶ）が、ローター４１０の永久磁石４１３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、変速制御機構部４０では、ステーターとしての電磁コイル４２０が、軸心Ｓｘを中心としてローター４１０及びこれに接続された第４のサイドギア３５０を回転させる。なお、電磁コイル４２０とケーシング２０との間にも、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク４２８が配置されている。
ケーシング２０には、永久磁石４１３の位置を検出する位置検出部４１６と、位置検出部４１６を実装した回路基板４１７が設けられている。位置検出部４１６は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路とを内蔵したアナログ出力又はデジタル出力可能なホールＩＣによって構成され、永久磁石４１３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。
回路基板４１７には、位置検出部４１６だけでなく、電磁コイル４２０とも電気的に接続されている。回路基板４１７は、外部に設けられた制御部（不図示）と導電線を介して電気的に接続されており、位置検出部４１６が出力する検出信号を制御部に送信する。また、回路基板４１７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル４２０に電力を供給して磁界を発生させ、ローター４１０を回転させる。また、回路基板４１７は、制御部からの制御信号に従って、ローター４１０の回転に応じて電磁コイル４２０に発生した誘起電力を出力し、ローター４１０の回転を制動させる。
変速制御機構部４０は、変速機構部３０の第４のサイドギア３５０が、上記したように、変速制御機構部４０のローター４１０に一体的に形成されているので、ローター４１０の回転に応じて変速機構部３０の第４のサイドギア３５０の回転を制御することができる。
ケーシング２０と入力軸１２との間、および、ケーシング２０と出力軸１４との間には、入力軸１２および出力軸１４を回動可能に支持するための軸受け部２２が配置されている。軸受け部２２も例えばボールベアリングを用いて構成することができる。
変速機構部３０の概略動作を、図２を用いて説明する。駆動部から入力軸１２を介して伝達される回転に伴って、第３のサイドギア３４０が、破線の矢印で図示する方向に回転する場合を想定して説明する。以下、入力側から見た回転方向で右回りの回転の方向を「時計回り」あるいは「正転」、左回りの回転の方向を「反時計回り」あるいは「逆転」とも呼ぶ。なお、第１と第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔの歯数ｍｓ１，ｍｓ２は同じであり、第３と第４のサイドギア３４０，３５０のギア歯３４０ｔ、３５０ｔの端数ｍｓ３，ｍｓ４も同じであるとする。
変速機構部３０は、変速制御機構部４０に接続されている制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転（「制御回転」とも呼ぶ）と、入力ギアとしての第３のサイドギア３４０の回転（「入力回転」とも呼ぶ）との差に応じて、出力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０はそれぞれピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心とする回転（「自転」と呼ぶ）と、出力軸１４の軸心Ｓｘを中心として第３，第４のサイドギア３４０，３５０の回りを周回する時計周りの回転（「公転」と呼ぶ）とが発生し、この公転が出力回転として出力軸１４を介して被駆動部へ伝達される。すなわち、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転を制御することにより、出力軸１４を介して被駆動部へ伝達される出力回転の回転数が制御されることになる。なお、入力回転と出力回転と制御回転との関係については、後で詳述する。
Ａ２．変速装置の制御部の構成：
図３は、変速装置の変速制御機構部の動作を制御する制御部について示すブロック図である。この制御部２００は、上述したように、変速制御機構部４０の回路基板４１７に接続されており、変速制御機構部４０の動作を制御する。
図３は、変速装置の変速制御機構部の動作を制御する制御部について示すブロック図である。この制御部２００は、上述したように、変速制御機構部４０の回路基板４１７に接続されており、変速制御機構部４０の動作を制御する。
制御部２００は、ＣＰＵ２１０と、駆動制御部２２０と、回生制御部２３０と、ドライバー回路２４０と、整流回路２５０と、を備えている。２つの制御部２２０，２３０は、バス２１２を介してＣＰＵ２１０と接続されている。
駆動制御部２２０は、変速制御機構部４０の位置検出部４１６に含まれる磁気センサー、本例では、２相の磁気センサー４１６Ａ，４１６Ｂから供給される信号に基づいて、ドライバー回路２４０を介して電磁コイル４２０、本例では、２相の電磁コイル４２０Ａ，４２０Ｂに磁界を発生させることにより、変速制御機構部４０のローター４１０の回転、すなわち、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転を駆動する。
また、回生制御部２３０は、２相の電磁コイル４２０Ａ，４２０Ｂから出力された誘起電力を、整流回路２５０を介して受け取って、変速制御機構部４０から電力を回生し、変速制御機構部４０のローター４１０の回転、すなわち、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０の回転を制動する。なお、駆動制御部２２０とドライバー回路２４０とをまとめて「駆動回路」とも呼ぶ。また、回生制御部２３０と整流回路２５０とをまとめて「回生回路」とも呼ぶ。また、駆動制御部２２０を「駆動信号生成回路」とも呼ぶ。
（１）変速制御機構部の駆動回路の構成および動作
図４は、ドライバー回路２４０（図３）に含まれるＡ相ドライバー回路２４０ＡとＢ相ドライバー回路２４０Ｂの構成を示している。Ａ相ドライバー回路２４０Ａは、Ａ相電磁コイル４２０Ａに、交流の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を供給するためのＨ型ブリッジ回路である。なお、駆動信号を示すブロックの端子部分に付されている白丸は、負論理であり信号が反転していることを示している。また、符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、Ａ１駆動信号ＤＲＶＡ１とＡ２駆動信号ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。Ｂ相ドライバー回路２４０Ｂの構成もＡ相ドライバー回路２４０Ａの構成と同じである。なお、信号を反転させる負論理をなくし、Ｈ側のＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを、Ｌ側と同様のＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴに変更すれば、周波数特性に優れた駆動を実現することもできる。
図４は、ドライバー回路２４０（図３）に含まれるＡ相ドライバー回路２４０ＡとＢ相ドライバー回路２４０Ｂの構成を示している。Ａ相ドライバー回路２４０Ａは、Ａ相電磁コイル４２０Ａに、交流の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を供給するためのＨ型ブリッジ回路である。なお、駆動信号を示すブロックの端子部分に付されている白丸は、負論理であり信号が反転していることを示している。また、符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、Ａ１駆動信号ＤＲＶＡ１とＡ２駆動信号ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。Ｂ相ドライバー回路２４０Ｂの構成もＡ相ドライバー回路２４０Ａの構成と同じである。なお、信号を反転させる負論理をなくし、Ｈ側のＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを、Ｌ側と同様のＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴに変更すれば、周波数特性に優れた駆動を実現することもできる。
図５は、駆動制御部２２０（図３）の内部構成と動作を示す説明図である。駆動制御部２２０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスタ５４０と、乗算器５５０と、符号化部５６０と、ＡＤ変換部５７０と、電圧指令値レジスタ５８０と、励磁区間設定部５９０とを備えている。なお、駆動制御部２２０は、Ａ相用の駆動信号とＢ相用の駆動信号の両方を生成する回路であり、基本クロック生成回路５１０、１／Ｎ分周器５２０、および、正逆方向指示値レジスタ５４０は、Ａ相とＢ相とで共通で用いられている。Ａ相用とＢ相用とでそれぞれに存在するその他の構成要素は、図５（Ａ）では図示の便宜上、Ａ相用の回路構成のみとして描かれているが、Ｂ相用についても、Ａ相用と同じ構成要素が駆動制御部２２０内に設けられている。以下の説明では、Ａ相を例に説明することとする。
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路を含む周波数シンセサイザで構成される。１／Ｎ分周器５２０は、クロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ２１０によって１／Ｎ分周器５２０に設定される。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算器５５０から供給される乗算値Ｍａと、正逆方向指示値レジスタ５４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部５６０から供給される正負符号信号Ｐａと、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａとに応じて、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２（図５）を生成する。この動作については後述する。
正逆方向指示値レジスタ５４０内には、モーターの回転方向を示す値ＲＩがＣＰＵ２１０によって設定される。本実施形態では、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときにモーターが正転し、Ｈレベルのときに逆転する。ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｍａ，Ｐａ，Ｅａは以下のように決定される。
Ａ相の磁気センサー４１６Ａの出力ＳＳＡは、ＡＤ変換部５７０に供給される。このセンサー出力ＳＳＡのレンジは、例えばＧＮＤ（接地電位）からＶＤＤ（電源電圧）までであり、その中位点（＝ＶＤＤ／２）が出力波形の中位点（正弦波の原点を通る点）である。ＡＤ変換部５７０は、このセンサー出力ＳＳＡをＡＤ変換して、センサー出力のデジタル値を生成する。ＡＤ変換部５７０の出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の"ｈ"は１６進数であることを示す）であり、中央値８０ｈがセンサー波形の中位点に相当する。
符号化部５６０は、ＡＤ変換後のセンサー出力値のレンジを変換するとともに、センサー出力値の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサー出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２８）の値を取る。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサー出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
電圧指令値レジスタ５８０は、ＣＰＵ２１０によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、モーターの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサー出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
図５（Ｂ）〜（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。すなわち、図５（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティが増加する。なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサー出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサー出力ＳＳＡが負のときにのみパルスを発生する信号であるが、図５（Ｂ）〜（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、センサー出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図５で説明したように、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はセンサー出力ＳＳＡのアナログ波形をそのまま利用したＰＷＭ制御によって生成される。従って、これらの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を用いて、各コイルに、センサー出力ＳＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号を出力しないように構成されている。図６（Ｃ）は、励磁区間信号Ｅａによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号波形を示している。励磁区間ＥＰでは図６（Ｂ）の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、逆起電力波形の中位点近傍（すなわち、センサー出力の中位点近傍）においてコイルに電圧を印加しないので、モーターの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間ＥＰは、逆起電力波形のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、逆起電力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。
なお、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実効的な印加電圧を調整することが可能である。
上述の説明から理解できるように、本実施形態のモーターでは、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予め制御部２００（図３）内のメモリー（不図示）にテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、制御部２００が、望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、ＣＰＵ２１０がその目標値に応じて、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとを駆動制御部２２０に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
図７は、ＰＷＭ部５３０（図５）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５３１と、ＥＸＯＲ回路５３３と、駆動波形形成部５３５とを備えている。これらは以下のように動作する。
図８は、モーター正転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。この図には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、正逆方向指示値ＲＩと、励磁区間信号Ｅａと、乗算値Ｍａと、正負符号信号Ｐａと、カウンタ５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２と、駆動波形形成部５３５の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが示されている。カウンタ５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図８では、図示の便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も描かれているが、カウンタ５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンタ５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはＨレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとＬレベルに立ち下がる。
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モーターが正転する場合には、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。駆動波形形成部５３５は、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。すなわち、カウンタ５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がＬレベルの期間の信号を第１の駆動信号ＤＲＶＡ１として出力し、出力Ｓ２がＨレベルの期間の信号を第２の駆動信号ＤＲＶＡ２として出力する。なお、図８の右端部付近では、励磁区間信号ＥａがＬレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
図９は、モーター逆転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。モーター逆転時には、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が図９から入れ替わっており、この結果、モーターが逆転することが理解できる。
なお、本実施形態において、モーターの正転方向は、図２に示した制御ギアとしての第４のサイドギア３５０を時計周りに回転させる方向とし、逆転方向は、第４のサイドギアを反時計周りに回転させる方向とする。
図１０は、励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。図１０（Ａ）に示すように、励磁区間設定部５９０は、電子可変抵抗器５９２と、電圧比較器５９４，５９６と、ＯＲ回路５９８とを有している。電子可変抵抗器５９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ２１０によって設定される。電子可変抵抗器５９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器５９４，５９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器５９４，５９６の他方の入力端子には、センサー出力ＳＳＡが供給されている。電圧比較器５９４，５９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路５９８に入力されている。ＯＲ回路５９８の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Ｅａである。
図１０（Ｂ）は、励磁区間設定部５９０の動作を示している。電子可変抵抗器５９２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサー出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器５９４の出力ＳｐがＨレベルとなり、一方、センサー出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器５９６の出力ＳｎがＨレベルとなる。励磁区間信号Ｅａは、これらの出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号である。従って、図１０（Ｂ）の下部に示すように、励磁区間信号Ｅａは、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができる。励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ２１０が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって行なわれる。
図１１は、符号化部の動作とタイミングチャートを示す説明図である。ここでは、Ａ相用の符号化部５６０（図５）を例にとり説明する。符号化部５６０は、ＡＤＣ部５７０（図６）からＡＤＣ信号を受け取り、センサー出力値Ｘａと正負符号信号Ｐａを生成する。ここで、センサー出力値Ｘａは、ＡＤＣ信号を＋１２７〜−１２８にシフトし、その絶対値を取った値である。また、正負符号信号Ｐａについては、ＡＤＣ信号の値が０よりも小さい場合に正負符号信号ＰａをＨ、ＡＤＣ信号の値が０よりも大きい場合に正負符号信号ＰａをＬとしている。なお、正負符号信号Ｐａの正負は、逆であってもよい。
図１２は、変速制御機構部４０の駆動波形を示す説明図である。図１２（Ａ）は、変速制御機構部４０の回転動作に伴ってＡ相の電磁コイル４２０Ａに発生する誘起電圧波形に対応するＡ相の磁気センサー４１６Ａのセンサー出力ＳＳＡの波形を示している。図１２（Ｂ）は、変速制御機構部４０の駆動のための励磁区間ＥＰを規定する励磁区間信号Ｅａの波形（以下、「ＷＣ制御波形」とも呼ぶ）を示している。図１２（Ｃ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｂ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図１２（Ｄ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｂ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（デジタル）を模式的に示している。図１２（Ａ）に示すように、誘起電圧波形に対応するセンサー出力波形は、ほぼ正弦波である。ＷＣ制御波形の活性期間（励磁区間ＥＰ）の中心は、図１２（Ａ）に示す誘起電圧波形が最大値を示す位相と同じである。図１２（Ｂ）に示すように、図１２（Ａ）の誘起電圧波形がほぼゼロになる位相では、ＷＣ制御波形は非活性期間（非励磁区間ＮＥＰ）となる。従って、図１２（Ｃ）に示すアナログのＰＷＭ駆動波形は、励磁区間ＥＰでは誘起電圧波形とほぼ相似となり、非励磁区間ＮＥＰ、すなわち、図１２（Ａ）の誘起電圧波形がほぼゼロになる位相ではほぼゼロになっている。
図１２（Ｅ）は、図１２（Ｂ）に示すＷＣ制御波形の活性期間を狭めた波形を示している。図１２（Ｆ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｅ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図１２（Ｇ）は、ＷＣ制御波形が図１２（Ｅ）に示すときの、変速制御機構部４０に印加されるＰＷＭ駆動波形（デジタル）を模式的に示している。図１２（Ｆ）に示すＰＷＭ駆動波形は、ＷＣ制御波形が非活性の状態（非励磁区間ＮＥＰ）では、ゼロとなっている。また、図１２（Ｄ）と図１２（Ｆ）を比較すれば明らかなように、ＷＣ制御波形の活性期間（励磁区間ＥＰ）が短いほど、パルスの数が少なくなっている。
以上のように、励磁区間ＥＰの幅を制御することにより、変速制御機構部４０に印加するＰＷＭ駆動波形を制御することができ、これに応じて変速制御機構部４０の駆動状態を制御することができる。
なお、図１２は、励磁区間ＥＰの幅を制御することにより、変速制御機構部４０に印加する駆動波形を制御することを示したが、図５において説明したように、乗算値Ｍａを制御することによってもＰＷＭ駆動波形を制御することができ、これに応じて変速制御機構部４０の駆動状態を制御することができる。また、両方を組み合わせて制御することにより、変速制御機構部４０の駆動状態をより精細に制御することも可能である。
（２）回生回路の構成および動作
図１３は、図３に示した回生制御部２３０と整流回路２５０の内部構成を示す説明図である。回生制御部２３０は、Ａ相回生制御部２３０ＡとＢ相回生制御部２３０Ｂと、を備えている。また、整流回路２５０は、Ａ相整流回路２５０ＡとＢ相整流回路２５０Ｂとを備えている。Ａ相回生制御部２３０ＡおよびＡ相整流回路２５０Ａの構成と、Ｂ相回生制御部２３０ＢとＢ相整流回路２５０Ｂの構成とは同じであるので、以下では、Ａ相を例にとり説明する。
図１３は、図３に示した回生制御部２３０と整流回路２５０の内部構成を示す説明図である。回生制御部２３０は、Ａ相回生制御部２３０ＡとＢ相回生制御部２３０Ｂと、を備えている。また、整流回路２５０は、Ａ相整流回路２５０ＡとＢ相整流回路２５０Ｂとを備えている。Ａ相回生制御部２３０ＡおよびＡ相整流回路２５０Ａの構成と、Ｂ相回生制御部２３０ＢとＢ相整流回路２５０Ｂの構成とは同じであるので、以下では、Ａ相を例にとり説明する。
Ａ相回生制御部２３０Ａは、バス２１２に接続されたＡ相充電切換部４３２Ａと、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａと、Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａと、を備えている。Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａの３つの入力端子には、Ａ相充電切換部４３２Ａの出力と、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａの出力ＭＰａと、ＣＰＵ２１０から出力される回生許可信号ＥＲと、が与えられる。
Ａ相充電切換部４３２Ａは、Ａ相電磁コイル４２０Ａからの回生電力を回収する場合には「１」レベル（Ｈレベル）の信号を出力し、回収しない場合には「０」レベル（Ｌレベル）の信号を出力する。
Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａは、図５に示した駆動制御部２２０の励磁区間設定部５９０を回生区間設定部５９０Ｒに置き換えた点を除いて同様の構成を用いることができる。図１４は、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａにおける回生区間設定部５９０Ｒの内部構成を示す説明図である。図１４（Ａ）に示すように、回生区間設定部５９０Ｒは、図１１（Ａ）の励磁区間設定部５９０に加えてＥＸＯＲ回路５９９を備えている。ＥＸＯＲ回路５９９の入力端子には、ＯＲ回路５９８の出力（励磁区間信号Ｅａ）と、ＣＰＵ２１０からの回生区間切換信号ＩＮＶとが与えられる。ＥＸＯＲ回路５９９の出力が回生期間信号ＲＥａとして、励磁区間信号Ｅａの代わりにＰＷＭ部５３０（図５）に与えられる。
図１４（Ｂ）に示すように、回生区間切換信号ＩＮＶがＬレベル（：０）の場合には、図１０に示した場合と同様に、回生期間信号ＲＥａは、センサー出力ＳＳＡがピークとなる位相を中心とする期間が回生の活性区間としての回生区間ＲＥＰとなり、センサー出力ＳＳＡが０となる位相を中心とする期間が回生の非活性区間としての非回生区間ＮＲＥＰとなる。これに対して、回生区間切換信号ＩＮＶがＨレベル（：１）の場合には、センサー出力ＳＳＡが０となる位相を中心とする期間が回生区間ＲＥＰとなり、センサー出力ＳＳＡがピークとなる位相を中心とする期間が非回生区間ＮＲＥＰとなる。
従って、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａでは、後述するように、回生区間切換信号ＩＮＶに応じて、回生区間ＲＥＰと非回生区間ＮＲＥＰの位相が切り換えられ、Ａ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａの出力期間が切り換えられる。
Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａの入力端子には、上記したように、Ａ相充電切換部４３２Ａの出力、回生許可信号ＥＲ、および、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａの出力であるＡ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａが与えられている。従って、Ａ相ＮＡＮＤ回路４３６Ａは、回生許可信号ＥＲおよびＡ相充電切換部４３２Ａの出力がＨレベル（ＩＮＶ：１）となり、回生電力の回収を実行し、変速制御機構部４０の回転を制動する場合には、Ａ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａに対応するＡ相マスク信号ＭＳＫＡを出力する。
Ａ相整流回路２５０Ａは、Ａ相電磁コイル用の回路として、複数のダイオードを含む全波整流回路４５１と、２つのゲートトランジスター４６１，４６２と、バッファー回路４７１と、インバーター回路４７２（ＮＯＴ回路）とを有している。なお、Ｂ相用にも同じ回路が設けられている。ゲートトランジスター４６１，４６２は、回生用の電源配線４８０に接続されている。また、複数のダイオードとしては、低Ｖｆ特性に優れたショットキーダイオードを用いることが好ましい。
電力回生時にＡ相電磁コイル４２０Ａで発生した交流電力は、全波整流回路４５１で整流される。ゲートトランジスター４６１，４６２のゲートには、Ａ相電磁コイル用のＡ相マスク信号ＭＳＫＡとその反転信号が与えられており、これに応じてゲートトランジスター４６１，４６２がオン／オフ制御される。従って、Ａ相ＰＷＭ制御部４３４Ａから出力されたＡ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａのＨレベルの期間では回生電力が電源配線４８０に出力され、一方、Ａ相ＰＷＭ駆動波形ＭＰａのＬレベルの期間では電力の回生が禁止される。
以上の説明から理解できるように、回生制御部２３０と整流回路２５０を用いて、回生電力を回収し、変速制御機構部４０の動作を制動することが可能である。また、回生制御部２３０と整流回路２５０は、Ａ相電磁コイル用のマスク信号ＭＳＫＡ及びＢ相電磁コイル用のマスク信号ＭＳＫＢに応じて、Ａ相電磁コイル４２０ＡとＢ相電磁コイル４２０Ｂからの回生電力を回収する期間を制限し、これによって回生電力の量を調整することが可能である。この回生電力の量を調整することにより、変速制御機構部４０の回転の制動量を調整することが可能である。
なお、上記したように、回生制御は回生区間ＲＥＰで実行され、この回生区間ＲＥＰは回生区間切換信号ＩＮＶにより切り換えられる。すなわち、回生制御には２つのモードが設けられている。ＣＰＵ２１０は、回生区間切換信号ＩＮＶを生成し、回生制御モードを切り換える。回生区間切換信号ＩＮＶがＬレベルのとき、励磁区間信号Ｅａと回生期間信号ＲＥａとは同じ論理である。このとき、ＣＰＵ２１０は、電気角π／２，３π／２点の誘起電圧が大きな領域を中心に回生電流を流す。一方、回生区間切換信号ＩＮＶがＨの時、励磁区間信号Ｅａと回生区間ＲＥａの論理が逆であり、ＣＰＵ２１０は、電気角０，π点の誘起電圧が小さな領域を中心に回生電流を流す。このように、ＣＰＵ２１０は、回生区間切換信号ＩＮＶを用いて、励磁区間信号Ｅａの論理を維持または反転させることにより回生区間ＲＥＰを生成し、電気角０，π，２π（誘起電圧波形のゼロクロス点）を中心とする回生区間と、電気角π／２，３π／２（誘起電圧波形の極大）を中心とする回生区間とを切り換えることが出来る。Ｂ相についても同様である。
図１５Ａは、回生区間ＲＥＰの幅が大きいときに実行される回生モードにおけるエネルギーの回生パターンを示す説明図である。図１５Ａにおいて、ＥＰＷＭの値は、電気角２πの間の回生区間ＲＥＰの大きさの割合を示す。回生区間ＲＥＰの幅が大きいときには、誘起電圧波形のピークを中心とした回生区間を有する回生期間信号ＲＥａを生成し、回生区間ＲＥＰの幅が小さいときには、誘起電圧波形のゼロクロス点を中心とした回生区間を有する回生期間信号ＲＥａを生成し、電磁コイル４２０（図１３）からエネルギーを回生する。ＣＰＵ２１０は、変速装置１０の入力回転数や出力回転数、各種要求等に応じてＥＰＷＭの大きさや２つの回生モードを切り換え、様々な回生モードで回生を実行する。なお、ＥＰＷＭの大きさの変更は、ＣＰＵ２１０が、図１４に示す回生区間設定部５９０Ｒの電子可変抵抗器５９２の電気抵抗の大きさを変えることにより行うことが出来る。
図１５Ａ（Ａ）は、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧波形を示す。なお、この誘起電圧波形は、ＥＰＷＭの値に依存しない。図１５Ａ（Ｂ）は、ＥＰＷＭが９５％の時における回生期間信号ＲＥａの波形（以下、「ＷＣ制御波形」とも呼ぶ）を示している。回生区間ＲＥＰ（Ｈレベル）において、エネルギーの回生を行うことが出来る。本例において回生区間ＲＥＰは、誘起電圧波形（図１５Ａ（Ａ））のピーク（極大値）を中心とした区間である。この区間を、「第２の回生区間」とも呼ぶ。図１５Ａ（Ｃ）は、回生エネルギーをアナログ電圧で示した回生波形を示す。図１５（Ｄ）は、ＰＷＭ回生のためにゲートトランジスター４６１，４６２に与えられるＰＷＭパルスを含むマスク信号ＭＳＫを示す。本実施形態では、エネルギーの回生をＰＷＭパルスを利用して行っている。図１５（Ｅ）は、回生波形が高電圧の場合のＰＷＭ回生波形を示し、図１５（Ｆ）は、回生波形が低電圧の場合のＰＷＭ回生波形回生波形を示している。
図１５Ａ（Ｇ）〜（Ｋ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが４０％以上の時のＷＣ制御波形、回生波形、マスク信号、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。回生区間ＲＥＰを短くする（ＥＰＷＭの値を小さくする）と、図１５Ａ（Ｅ）と図１５Ａ（Ｊ）との比較で分かるように、ＰＷＭ回生波形の細いパルスから消失していく。このように、ＰＷＭ回生波形において、細いＰＷＭパルスから消失していく場合、細いＰＷＭパルスが消失しても、回生エネルギーの大きな変動は起こり難い。すなわち、回生において、動作が、ぎくしゃくし難い。
ここで、回生区間ＲＥＰを誘起電圧波形（図１５Ａ（Ａ））のピーク（極大値）を中心とした区間を維持したままＥＰＷＭの値がさらに小さくされると、誘起電圧波形（図１５Ａ（Ａ））のピーク近傍の大きなＰＷＭパルスが消失することになる。かかる場合、回生エネルギーの大きな変動がおこるため、回生において、動作が、ぎくしゃくする場合がある。また、逆に、回生区間ＲＥＰを誘起電圧波形のピークを中心とした区間を維持したままＥＰＷＭの値を大きくしていった場合、回生区間ＲＥＰの幅が０から少し大きくした状態でも、大きなＰＷＭパルスが発生することになり、回生エネルギーの大きな変動がおこるため、回生において、動作が、ギクシャクする場合がある。そこで、ＥＰＷＭの値が小さく、回生区間ＲＥＰの幅が小さい場合には、以下で説明するようにして回生制御を行なうことが好ましい。
図１５Ｂは、回生区間ＲＥＰの幅が小さいときのエネルギーの回生パターンを示す説明図である。図１５Ｂにおいて、ＥＰＷＭの値は、電気角２πの間の回生区間ＲＥＰの大きさの割合を示すのは、図１５Ａと同じである。図１５Ｂ（Ａ）の誘起電圧波形は、図１５（Ａ）の誘起電圧波形と同じである。本例では、ＥＰＷＭの値が小さい値となると、回生区間ＲＥＰの中心を、誘起電圧波形のゼロクロス点とする。ここで、ゼロクロス点を中心とした回生区間ＲＥＰを、請求項では、「第１の回生区間」と呼んでいる。
図１５Ｂ（Ｂ）〜（Ｆ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが３０％の時のＷＣ制御波形、回生波形、マスク信号、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図１５Ａ（Ｈ）と図１５Ｂ（Ｃ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが４０％以上の時は、誘起電圧波形のピーク中心に回生波形が生じているのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、誘起電圧波形のゼロクロス点を中心に回生波形が生じている。次に、図１５Ａ（Ｊ）と図１５Ｂ（Ｅ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが４０％以上の時は、誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスが消失しているのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、誘起電圧波形のピーク中心に近い太いＰＷＭパルスが消失している。
図１５Ｂ（Ｇ）〜（Ｋ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが５％の時のＷＣ制御波形、回生波形、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図１５Ｂ（Ｅ）と図１５Ｂ（Ｊ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが３０％から５％に小さくなると、誘起電圧波形のピーク中心に近い太いＰＷＭパルスと誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスとの間のほぼ中間の大きさのＰＷＭパルスから消失している。
以上をまとめると、ＥＰＷＭが４０％以上のときは、ＥＰＷＭの値が小さくなるにつれて、誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスから順番にほぼ中間の大きさのＰＷＭパルスまで消失する。そして、ＥＰＷＭが３０％以下の時は、ＥＰＷＭの値が小さくなるにつれて、中間の大きさのＰＷＭパルスから誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスの順番にＰＷＭパルスが消失していく。
以上説明したように、ＥＰＷＭが小さくなるときに、細いＰＷＭパルスから順に中間の大きさのＰＷＭパルスまでを消失させ、ＷＣ制御波形の活性中心を切り替えた後は、中間の大きさのＰＷＭパルスから順に細い大きさのＰＷＭパルスまでを消失させていくので、ＥＰＷＭの大きさが変化したときの回生エネルギーの変化、およびこれに伴う負荷の変化を小さくすることができる。その結果、回生の動作や、これに伴う負荷変動がぎくしゃくすることを抑制することができる。なお、ＥＰＷＭを大きくしていく場合も同様である。すなわち、細いＰＷＭパルスから中間の大きさまでのＰＷＭパルスが付加されていくので、この場合においても、回生の動作や、これに伴う負荷変動がぎくしゃくすることを抑制することができる。
図１６Ａから図１６Ｄは、ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。図１６Ａに示す例は、ＣＰＵ２１０は、回生期間の全領域を、ゼロクロス点を中心としたＷＣ制御波形の回生区間（第１の回生区間）で構成した例である。ＥＰＷＭが１００％の時は、ゼロクロス点を中心とし場合の回生区間と、誘起電圧波形のピークを中心とした回生区間（第２の回生区間）は同じとなる。本例によれば、回生エネルギーが小さいときは、回生区間が変化したときの回生エネルギー量の変化が小さく、回生エネルギー量が大きいときは、回生区間が変化したときの回生エネルギー量の変化が大きい。すなわち、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合（変化率）を、回生区間の大きさによらずほぼ一定とすることができるので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ｂに示す例は、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの値がｘ１になったときに、第１の回生区間と、第２の回生区間を切り替える。切り替え時の回生エネルギーの回収率は、第１の回生区間ではｙ２１であり、第２の回生区間では、ｙ２２である。切り替え時の回生エネルギーの変化は、｜ｙ２１−ｙ２２｜である。｜ｙ２１−ｙ２２｜の値が小さければ、第１の回生区間と第２の回生区間が切り替わっても、回生の動作がぎくしゃくしない。また、回生制御部２３０は、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ｃに示す例は、ＥＰＷＭを大きくしていくときにおいて、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの値がｘ２になったときに、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替え、ＥＰＷＭを小さくしていくときにおいて、ＥＰＷＭの値がｘ１になったときに、第２の回生区間から第１の回生区間に切り替える。ここで、第１の回生区間と第２の回生区間との切り替え時において、回生エネルギーの回収率は、ｙ２１であり、回生エネルギーは、連続している。このように、回生エネルギーを連続させると、より滑らかに回生を行うことが出来る。
また、図１６Ｃの例によれば、回生制御部２３０は、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。また、回生制御部２３０は、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ｄに示す例は、図１６Ｂに示す例と、図１６Ｃに示す例の中間である。図１６Ｄに示す例では、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭを大きくしていくときにおいて、ＥＰＷＭの値がｘ２になったときに、第１の回生区間から第２の回生区間に切り換える。ここまでは、図１６Ｂ、図１６Ｃと同じである。図１６Ｂに示す例では、ＣＰＵ２１０は、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える時に、ＥＰＷＭの大きさをｘ２のまま変えずにエネルギーの回収率をｙ２１からｙ２２に上げている。また、図１６Ｃに示す例では、ＣＰＵ２１０は、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える時に、回生エネルギーの回収率をｙ２１のまま変えずに、ＥＰＷＭの大きさをｘ２からｘ１に大きくしている。これに対し、図１６Ｄに示す例では、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの大きさをｘ２からｘ３（ｘ３＞ｘ１）に小さくすると共に、回生エネルギーの回収率をｙ２１からｙ３２（ｙ３２＜ｙ２２）に上げている。このようにしても第１の回生区間と第２の回生区間との間に回生エネルギーの差が小さいので、回生の動作がぎくしゃくしない。なお、ＣＰＵ２１０は、ＥＰＷＭの値を小さくしていくときは、ＥＰＷＭの値がｘ３に達したときに、第２の回生区間から第１の回生区間に切り替える。このとき、新たなＥＰＷＭの値をｘ２とし、回生エネルギーの回収率をｙ３２からｙ２１に減少させる。
図１６Ｄの例によれば、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイル４２０に生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。また、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、変速制御機構部４０の回生時において滑らかに動作させることができる。
図１６Ａ〜Ｄに示すように、ＥＰＷＭと回生エネルギーの回収率の間には、様々なパターンを採用することができる。なお、第１の回生区間と第２の回生区間の切り換えは、回生区間切換信号ＩＮＶの値により行うことができる。図１６Ｂ，Ｄにおいて、第１の回生区間と第２の回生区間が重なっている場合には、第１，第２のどちらの回生モード、回生区間を用いてもよい。
なお、上記説明では、ＥＰＷＭの値から回生エネルギーの回生を考えたが、逆に回生エネルギーから、第１の回生区間と第２の回生区間とを切り換えるＥＰＷＭの値を考えてもよい。例えば、ＣＰＵ２１０は、回生エネルギーの回収率が１００％〜５０％までのときは、第２の回生区間でエネルギーを回生し、回生エネルギーの回収率が５０％〜０％までのときは、第１の回生区間でエネルギーを回生してもよい。
以上説明したように、ＥＰＷＭの値が小さいとき、あるいは、回生エネルギーの回収率が小さいときには、第１の回生区間によりエネルギーの回生を行い、ＥＰＷＭの値が大きいとき、あるいは、回生エネルギーの回収率が大きいときには、第２の回生区間によりエネルギーの回生を行うと、エネルギーの回生時において、ぎくしゃくした動作を抑制することができる、なお、ＥＰＷＭや回生エネルギーの回収率の具体的な値は、一例であり、個々のモーターにおいて、その特性に応じて様々な値を採用することが出来る。また、全区間を第１の回生区間によりエネルギーの回生を行ってもよい。
なお、上記説明では、変速装置１０の外部に制御部２００を備えるものとして説明したが、この制御部２００を変速装置１０の回路基板４１７上に、あるいは、回路基板４１７とは別の回路基板上に、制御部２００のＣＰＵ２１０と外部との間の通信を実行する通信部とともに実装して、ケーシング２０内に備えるようにしてもよい。この場合には、外部から送信されたコマンド指令に応じて変速装置を動作させることができる。
Ａ３．変速制御動作：
図１７は、変速機構部３０の各ギアの回転数の関係を示す説明図である。まず、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０（以下、ここでは「制御ギア３５０」とも呼ぶ）の回転（制御回転）が、入力ギアとしての第３のサイドギア３４０（以下、ここでは「入力ギア３４０」とも呼ぶ）の回転（入力回転）と同じ回転数で時計周りの回転となっている場合を想定する。この場合には、出力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０（以下、ここでは「出力ギア３２０，３３０」とも呼ぶ）にはそれぞれピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心とする自転は発生せず、入力ギア３４０および制御ギア３５０の回転に伴って、出力軸１４の軸心Ｓｘを中心として入力ギア３４０および制御ギア３５０の回りを周回する時計周りの公転が発生する、と考えられる。例えば、図１７の点線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋Ｎ１となる。なお、符号＋は入力側からみた時計周りの回転を意味しており、符号−は入力側からみた反時計周りの回転を意味している。
図１７は、変速機構部３０の各ギアの回転数の関係を示す説明図である。まず、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０（以下、ここでは「制御ギア３５０」とも呼ぶ）の回転（制御回転）が、入力ギアとしての第３のサイドギア３４０（以下、ここでは「入力ギア３４０」とも呼ぶ）の回転（入力回転）と同じ回転数で時計周りの回転となっている場合を想定する。この場合には、出力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０（以下、ここでは「出力ギア３２０，３３０」とも呼ぶ）にはそれぞれピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心とする自転は発生せず、入力ギア３４０および制御ギア３５０の回転に伴って、出力軸１４の軸心Ｓｘを中心として入力ギア３４０および制御ギア３５０の回りを周回する時計周りの公転が発生する、と考えられる。例えば、図１７の点線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋Ｎ１となる。なお、符号＋は入力側からみた時計周りの回転を意味しており、符号−は入力側からみた反時計周りの回転を意味している。
同様に、制御ギア３５０の制御回転が、入力ギア３４０の入力回転と同じ回転数で反時計周りの回転数となっている場合を想定する。この場合には、出力ギア３２０，３３０には互いに反対向きの自転のみが発生し、公転、すなわち出力回転は０となる、と考えられる。例えば、図１７の太い実線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝−Ｎｒ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝０となる。
以上の動作から、出力ギア３２０，３３０の公転に相当する出力回転には、出力ギア３２０，３３０の歯数は関係しないと考えられる。そして、入力回転数Ｎｓと出力回転数Ｎｃと制御回転数Ｎｒとの関係は、入力ギア３４０の歯数ｍｓと、入力ギア３４０の歯数に等しい歯数を有する制御ギア３５０の歯数ｍｒと、を用いて、下式（１），（２）で表される、と考えられる。
Ｎｃ＝Ｎｓ・（ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＋Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝（Ｎｓ＋Ｎｒ）／２ ・（１）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・Ｎｃ−Ｎｓ ・（２）
Ｎｃ＝Ｎｓ・（ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＋Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝（Ｎｓ＋Ｎｒ）／２ ・（１）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・Ｎｃ−Ｎｓ ・（２）
上記（１）式からわかるように、出力回転数Ｎｃは、入力ギア３４０の入力回転数Ｎｓと、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒとを平均した回転数となり、入力ギア３４０の入力回転数Ｎｓが一定（Ｎｓ＝＋Ｎ１）であるとすると、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒ、すなわち、変速制御機構部４０による制御ギア３５０の回転状態に応じて無段階で制御することができる。
ここで、制御ギア３５０の回転が変速制御機構部４０によって何ら制御されていない場合には、制御ギア３５０はフリー回転状態となり、制御ギア３５０の回転は、入力回転数Ｎｓと同じ制御回転数Ｎｒで反時計周りの回転となる。この場合の変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に太い実線で示した直線の関係となる。すなわち、制御ギア３５０は、その制御回転数Ｎｒの大きさが入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１と同じ大きさであるが、逆向きの反時計周りに回転する（Ｎｒ＝−Ｎ１）。このとき、出力ギア３２０，３３０には公転は発生せずに自転のみが発生し、出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から０となる。
制御ギア３５０の制御回転数ＮｒがＮｒ＝０で停止状態である場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は図１７に破線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３２０，３３０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数＋Ｎ１／２（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝０）、すなわち、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１を１／２に減速した回転数となる。
ここで、この制御ギア３５０の回転の停止状態は、入力ギア３４０から出力ギア３２０，３３０を介して伝達される回転力に応じて制御ギア３５０に発生する反時計周りの回転力を相殺するための制動力が制御ギア３５０に加えられるように、変速制御機構部４０を回生あるいは駆動制御することによって実現される。
制御ギア３５０がフリー回転状態（Ｎｒ＝−Ｎ１）から停止状態（Ｎｒ＝０）までの間で反時計周りに回転している状態の場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に一点鎖線で示した直線関係となる。制御ギア３５０の制御回転数ＮｒをＮｒ＝−Ｎｒ１（０＜Ｎｒ１＜Ｎ１）とすると、出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から＋Ｎｃ１（＝（Ｎ１−Ｎｒ１）／２）となり、制御回転数Ｎｒ＝−Ｎｒ１の大きさに応じて０〜＋Ｎ１／２の間の任意の値となる。なお、出力回転数Ｎｃを０〜＋Ｎ１／２の間の任意の回転数＋Ｎｃ１とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数−Ｎｒ１（＝２・Ｎｃ１−Ｎ１）で反時計周りに回転するように、具体的には、制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝−Ｎ１で反時計周りに回転しようとするのに応じて反時計周りに回転しようとする変速制御機構部４０の回転を回生制御により制動するようにすればよい。
制御ギア３５０が任意の制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎｒ２で時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に二点鎖線で示した直線関係となる。そして、この場合の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から＋Ｎｃ２（＝（Ｎ１＋Ｎｒ２）／２）となり、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎｒ２の大きさに応じて入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１を任意の回転数に変速した時計周りの回転となる。なお、制御回転数ＮｒがＮｒ＝＋Ｎ１の場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は図１７に点線で示した直線関係となり、出力回転数ＮｃはＮｃ＝＋Ｎ１となる。また、制御回転数ＮｒがＮｒ＝＋２・Ｎ１の場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は図１７に二点鎖線で示した直線関係となり、出力回転数ＮｃはＮｃ＝＋Ｎ・３／２となる。なお、出力回転数Ｎｃを＋Ｎ１／２以上の任意の回転数＋Ｎｃ２とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数＋Ｎｒ２（＝２・Ｎｃ２−Ｎ１）で時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を時計周りで駆動制御すればよい。
制御ギア３５０がフリー回転状態の回転数Ｎｒ＝−Ｎ１よりも大きい任意の回転数−Ｎｒ３で反時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に実線で示した直線関係となる。そして、この場合の出力回転数Ｎｃは、上記(１)式から−Ｎｃ３（＝（Ｎ１−Ｎｒ３）／２）となり、制御回転数ＮｒがＮｒ＝回転数−Ｎｒ３の大きさに応じて入力回転の回転数＋Ｎ１を０以上の任意の回転数に変速した反時計周りの回転の回転数となる。なお、出力回転の回転数ＮＣを反時計周りの任意の回転数−Ｎｃ３とするためには、制御ギア３５０の回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数−Ｎｒ３（＝−２・Ｎｃ３−Ｎ１）で反時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を反時計周りで駆動制御すればよい。
ここで、出力回転数Ｎｃを０から＋Ｎ１／２に変化させる場合には、上記したように、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが−Ｎ１から０に減速（制動）するように変速制御機構部４０を回生制御すればよい。しかしながら、回生区間の幅を、減速の度合い（制動の度合い）に応じた回生量が得られる大きさに設定して、回生を実行したとすると、急激な負荷変動によって急激な動作変動が発生することになり、動作がぎくしゃくしてしまう。そこで、本例では、上記で説明した回生制御動作（図１３〜図１６）を用いる。具体的には、まず、回生の初期段階では、第１の回生モードとし、回生区間ＲＥＰの幅を変化させても回生量の変化が小さな、誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行うこととし、回生区間ＲＥＰの幅を徐々に変化させて回生量を増やしていく。その後、第２の回生モードとして、誘起電圧のピーク点を中心とした第２の回生区間で回生を行うこととし、回生区間ＲＥＰの幅を徐々に変化させて回生量を増やしていくことにより、回生を実行する。この場合に、切り換えの直前における第１の回生区間の幅よりも、切り換えの直後の第２の回生区間の幅を小さく設定して、切り換え前後における回生量に差が発生しないようにするのが好ましい。特に、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となって連続するように、切り換え直後の第２の回生区間の幅を設定することが好ましい。また、第２の回生モードで回生を実行している間に、徐々に回生量が減少していった場合には、第２の回生モードから第１の回生モードに切り換えを行うようにすればよい。この場合に、切り換えの直前における第２の回生区間の幅よりも、切り換えの直後の第１の回生区間の幅を大きく設定して、切り換え前後における回生量に差が発生しないようにするのが好ましい。特に、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となって連続するように、切り換え直後の第１の回生区間の幅を設定することが好ましい。
なお、上記説明は、出力回転数Ｎｃを０から＋Ｎ１／２に変化させるために、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒを−Ｎ１から０に減速（制動）させる場合を例に説明したが、出力回転数Ｎｃを＋Ｎｃ２から＋Ｎ１／２に変化させるために、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒを＋Ｎｒ２から０に減速させる場合等、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒを減速させる場合において、同様も制御すればよい。
また、上記説明は回生により回転を減速（制動）させる場合を例に説明したが、回転を増速させる場合においても、同様に、励磁区間の幅を徐々に変化させていき、滑らかに加速していくことが好ましい。
以上のようにすれば、滑らかな負荷変動を実現することができ、滑らかな変速動作およびトルク変化を実現し、動作がぎくしゃくしてしまうことを防止することが可能である。
Ａ４．効果：
本実施形態の変速装置１０では、入力軸１２と出力軸１４とを同一の軸心Ｓｘ上に配置し、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のピニオン軸３１０に接続された出力軸１４を、第４のサイドギア３５０の中央部に設けられた貫通孔３５２を介し、変速機構部３０の外部に出力する構成としている。これにより、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、本実施形態の変速装置１０では、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
本実施形態の変速装置１０では、入力軸１２と出力軸１４とを同一の軸心Ｓｘ上に配置し、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のピニオン軸３１０に接続された出力軸１４を、第４のサイドギア３５０の中央部に設けられた貫通孔３５２を介し、変速機構部３０の外部に出力する構成としている。これにより、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、本実施形態の変速装置１０では、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
なお、上記第１，第２のサイドギア３２０，３３０の形状として、かさ歯車を前提として説明したが、これに限定されるものではなく、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐばかさ歯車、マイタ歯車、内歯車等種々の形状を用いることができる。また、第３，第４のサイドギア３４０，３５０の形状は、第１，第２のサイドギア３２０，３３０に噛合するように、第１，第２のサイドギア３２０，３３０の形状に応じた形状とすればよい。
Ｂ．第２実施形態：
図１８は、第２実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｂは、第１実施形態の変速装置１０の入力軸１２を出力軸（本例では、「出力軸１２」と呼ぶ）として被駆動部に接続し、出力軸１４を入力軸（本例では、「入力軸１４」と呼ぶ）として駆動部に接続する構成とした点が異なっており、これに応じて各ギアの回転数の関係が異なっている点を除いて、第１実施形態の変速装置１０と同様である。
図１８は、第２実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｂは、第１実施形態の変速装置１０の入力軸１２を出力軸（本例では、「出力軸１２」と呼ぶ）として被駆動部に接続し、出力軸１４を入力軸（本例では、「入力軸１４」と呼ぶ）として駆動部に接続する構成とした点が異なっており、これに応じて各ギアの回転数の関係が異なっている点を除いて、第１実施形態の変速装置１０と同様である。
図１９は、第２実施形態における変速機構部３０の各ギアの回転数の関係を示す説明図である。まず、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０（以下、ここでは「制御ギア３５０」とも呼ぶ）の回転（制御回転）が、入力ギアとしての第１，第２のサイドギア３２０，３３０（以下、ここでは「入力ギア３２０，３３０」とも呼ぶ）の公転（入力回転）と同じ回転数で時計回りの回転となっている場合を想定する。この場合には、入力ギア３２０，３３０の自転は発生せず、入力ギア３２０，３３０の公転に伴って、第３のサイドギア３４０（以下、ここでは「出力ギア３４０」とも呼ぶ）に、入力回転と同じ回転数で時計周りの回転（出力回転）が発生する、と考えられる。例えば、図１９の実線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝＋Ｎ１ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋Ｎ１となる。なお、符号＋は出力側からみた時計周りの回転を意味しており、符号−は出力側から見た反時計周りの回転を意味している。
同様に、制御ギア３５０の制御回転が停止状態の場合には、入力ギア３２０，３３０には、入力回転の回転数に等しい公転と共に、互いに反対向きの自転が発生し、出力ギア３４０には、入力回転数の２倍の回転数で同じ時計周りの出力回転が発生する、と考えられる。例えば、図１９の太い実線で示すように、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１で、制御回転数Ｎｒ＝０ならば、出力回転数Ｎｃ＝＋２・Ｎ１となる。
以上の動作から、出力ギア３４０の出力回転には、入力ギア３２０，３３０の歯数は関係しないと考えられる。そして、入力回転数Ｎｓと出力回転数Ｎｃと制御回転数Ｎｒとの関係は、出力ギア３４０の歯数ｍｃと、出力ギア３４０の歯数に等しい歯数を有する制御ギア３５０の歯数ｍｒと、を用いて、下式（３），（４）で表される、と考えられる。
Ｎｃ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｓ−Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・（Ｎｓ−Ｎｒ／２） ・（３）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・（ｍｃ／（ｍｒ＋ｍｃ））＝（２・Ｎｓ−Ｎｃ） ・（４）
Ｎｃ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｓ−Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））＝２・（Ｎｓ−Ｎｒ／２） ・（３）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｃ）／ｍｃ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・（ｍｃ／（ｍｒ＋ｍｃ））＝（２・Ｎｓ−Ｎｃ） ・（４）
上記（３）式からわかるように、出力回転数Ｎｃは、入力ギア３２０，３３０の公転に対応する入力回転数Ｎｓと制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒの１／２の回転数Ｎｒ／２との差の２倍の回転数となり、入力ギア３４０の入力回転数Ｎｓが一定（Ｎｓ＝＋Ｎ１）であるとすると、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒ、すなわち、変速制御機構部４０による制御ギア３５０の回転状態に応じて無段階で制御することができる。
ここで、制御ギア３５０の回転が変速制御機構部４０によって何ら制御されていない場合には、制御ギア３５０はフリー回転状態となり、制御ギア３５０の回転は、入力ギア３２０，３３０の入力回転数Ｎｓと同じ制御回転数Ｎｒで時計周りの回転となる。この場合の変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に実線で示した直線の関係となる。この場合、制御ギア３５０は、その制御回転数Ｎｒの大きさが入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１と同じ大きさで、同じ向きの時計周りに回転する（Ｎｒ＝＋Ｎ１）。このとき、入力ギア３２０，３３０には、自転は発生せず、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数＋Ｎ１、すなわち、入力回転と同じ時計周りで同じ大きさの回転数となる。
制御ギア３５０の制御回転数ＮｒがＮｒ＝０で停止状態である場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に太い実線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数＋２・Ｎ１（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝０）、すなわち、入力回転と同じ時計回りで、入力回転数Ｎｓ＝＋Ｎ１の２倍の大きさの回転数となる。
ここで、この制御ギア３５０の回転の停止状態は、入力ギア３２０，３３０から伝達される回転力に応じて制御ギア３５０に発生する時計周りの回転力を相殺するための制動力が制御ギア３５０に加えられるように、変速制御機構部４０を回生あるいは駆動制御することによって実現される。
制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝＋２・Ｎ１で時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に破線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式からＮｃ＝０（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝＋２・Ｎ１）となる。なお、出力回転数Ｎｃを０とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められるフリー回転状態の＋Ｎ１よりも大きい＋２・Ｎ１で時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を駆動制御すればよい。
制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝＋３・Ｎ１で時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に二点鎖線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式からＮｃ＝−Ｎ１（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝＋３・Ｎ１）となる。なお、出力回転数Ｎｃを反時計周りの回転数−Ｎ１とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められるフリー回転状態の＋Ｎ１よりも大きい＋３・Ｎ１で時計回りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を駆動制御すればよい。
制御ギア３５０が制御回転数Ｎｒ＝−Ｎ１で反時計周りに回転している場合には、変速機構部３０における各ギアの回転数の関係は、例えば、図１７に一点鎖線で示した直線関係となる。この場合、出力ギア３４０の出力回転数Ｎｃは、上記（１）式からＮｃ＝＋３・Ｎ１（Ｎｓ＝＋Ｎ１，Ｎｒ＝−Ｎ１）となる。なお、出力回転数Ｎｃを＋３・Ｎ１とするためには、制御ギア３５０の制御回転数Ｎｒが上記（２）式から求められる回転数−Ｎ１で反時計周りに回転するように、変速制御機構部４０の回転を駆動制御すればよい。
なお、出力回転数Ｎｃを所望の回転数に変化させるためには、第１実施形態で説明したと同様に、変速制御機構部４０の回生制御および駆動制御を実行するようにすることが好ましい。これにより、滑らかな負荷変動を実現することができ、滑らかな変速動作およびトルク変化を実現し、動作がぎくしゃくしてしまうことを防止することが可能である。
Ｃ．第３実施形態：
図２０は、第３実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｃは、第１実施形態の変速装置１０の変速制御機構部４０（図１）の略円筒形状のローター４１０をローター４１０Ｃとした点が異なっている。このローター４１０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の外周面に永久磁石４１３および磁石バックヨーク４１５を配置し、その本体部の側壁の端部に第４のサイドギア３５０Ｃを一体的に形成した構造を有している。また、この変速装置１０Ｃは、第１実施形態の変速装置１０の変速機構部３０（図１）の第３のサイドギア３４０を、第３のサイドギア３４０Ｃとした点が異なっている。この第３のサイドギア３４０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の端部にギア歯３４０ｔを儲けた構造を有している。また、ケーシング２０（図１）を、上記変更に合わせたケーシング２０Ｃとした構造を有している。なお、第３実施形態の変速装置１０Ｃにおける他の構造や機能は、第１実施形態の変速装置１０（図１）と同じである。
図２０は、第３実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｃは、第１実施形態の変速装置１０の変速制御機構部４０（図１）の略円筒形状のローター４１０をローター４１０Ｃとした点が異なっている。このローター４１０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の外周面に永久磁石４１３および磁石バックヨーク４１５を配置し、その本体部の側壁の端部に第４のサイドギア３５０Ｃを一体的に形成した構造を有している。また、この変速装置１０Ｃは、第１実施形態の変速装置１０の変速機構部３０（図１）の第３のサイドギア３４０を、第３のサイドギア３４０Ｃとした点が異なっている。この第３のサイドギア３４０Ｃは、円盤形状の本体部と、その本体部の側壁の端部にギア歯３４０ｔを儲けた構造を有している。また、ケーシング２０（図１）を、上記変更に合わせたケーシング２０Ｃとした構造を有している。なお、第３実施形態の変速装置１０Ｃにおける他の構造や機能は、第１実施形態の変速装置１０（図１）と同じである。
Ｄ．第４実施形態：
図２１は、第４実施形態としての変速装置を示す概略断面である。この変速装置１０Ｄは、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔの向きを、第１〜第３実施形態（図１，図１８，図２０）のように互いに向き合うように内向きに配置するのではなく、互いに反対に向き合う外向きに配置するとともに、第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄのギア歯３４０Ｄｔ，３５０Ｄｔを、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するような内歯車とした変速機構部３０Ｄを例に示している。
図２１は、第４実施形態としての変速装置を示す概略断面である。この変速装置１０Ｄは、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔの向きを、第１〜第３実施形態（図１，図１８，図２０）のように互いに向き合うように内向きに配置するのではなく、互いに反対に向き合う外向きに配置するとともに、第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄのギア歯３４０Ｄｔ，３５０Ｄｔを、第１，第２のサイドギア３２０，３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するような内歯車とした変速機構部３０Ｄを例に示している。
この構成の場合には、第１，第２のサイドギア３２０，３３０の公転による軸心Ｓｙ方向に沿った遠心力によって、第１，第２のサイドギア３２０，３３０に発生する位置変動を、第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄによって抑制することができ、第１，第２のサイドギア３２０，３３０と第３，第４のサイドギア３４０Ｄ，３５０Ｄとの噛合に優れる、という利点がある。
Ｅ．第５実施形態：
図２２は、第５実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｅは、第４実施形態の変速装置１０Ｄ（図２１）の第３のサイドギア３４０Ｄの円盤状の本体部の側壁の外周面に永久磁石６１３および磁石バックヨーク６１５を配置して、第３のサイドギア３４０Ｄをローター６１０とし、ローター６１０を覆うケーシング２０Ｅの内周面に、電磁コイル６２０をステーターとしてコイルバックヨーク６２８を介して配置し、第３のサイドギア３４０Ｄに、アシストモーター部６０を一体的に形成した例を示している。
図２２は、第５実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。この変速装置１０Ｅは、第４実施形態の変速装置１０Ｄ（図２１）の第３のサイドギア３４０Ｄの円盤状の本体部の側壁の外周面に永久磁石６１３および磁石バックヨーク６１５を配置して、第３のサイドギア３４０Ｄをローター６１０とし、ローター６１０を覆うケーシング２０Ｅの内周面に、電磁コイル６２０をステーターとしてコイルバックヨーク６２８を介して配置し、第３のサイドギア３４０Ｄに、アシストモーター部６０を一体的に形成した例を示している。
なお、変速制御機構部４０Ｃ（図２１）および変速制御機構部４０（図１）と同様に、ケーシング２０Ｅには、永久磁石６１３の位置を検出する位置検出部６１６と、位置検出部６１６を実装した回路基板６１７が設けられている。位置検出部６１６は変速制御機構部４０Ｃの位置検出部４１６と同様に、ホール素子によって構成され、永久磁石６１３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。回路基板６１７には、位置検出部６１６だけでなく、電磁コイル６２０とも電気的に接続されている。回路基板６１７は、外部に設けられた制御部（不図示）と導電線を介して電気的に接続されており、位置検出部６１６が出力する検出信号を制御部に送信する。また、回路基板６１７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル６２０に電力を供給して磁界を発生させ、ローター６１０を回転させる。また、回路基板６１７は、制御部からの制御信号に従って、ローター６１０の回転に応じて電磁コイル６２０に発生した誘起電力を出力し、ローター６１０の回転を制動させる。なお、制御部の構成および動作は、変速制御機構部４０と同様である。
この構成の場合には、アシストモーター部６０を制御することにより、駆動部から入力軸１２を介して入力ギアとしての第３のサイドギア３３０に伝達される入力回転を、減速あるいは増速させることができるので、変速機構部３０によるに変速に加えて、さらに、減速あるいは増速させることができる。
なお、入力軸１２を除いて、アシストモーター部６０を駆動モーター部として動力発生装置とすることも可能である。
Ｆ．第６実施形態：
図２３は、第６実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｆは、熱交換フィン２４が設けられている点以外は、図２２の変速装置１０Ｅのアシストモーター部６０を駆動モーター部（以下、「駆動モーター部６０」とも呼ぶ）とした構成とほぼ同じである。熱交換フィン２４は、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０を覆うケーシング２０Ｆの外表面に設けられている。これによって、変速制御機構部４０Ｄの電磁コイル４２０および駆動モーター部６０の電磁コイル６２０におけるコイル電流による発熱を効率的に冷却することができ、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０の出力トルクを増大させることができる。なお、熱交換フィン２４と、電磁コイル４２０，６２０のためのコイルバックヨーク４２８，６２８とを直接的に接触するように配置するものとしても良い。これによって、電磁コイル４２０，６２０の発熱に対する放熱効果を向上させることができる。熱交換フィン２４に換えて、ケーシング２０Ｆの外周に冷媒ジャケットを装着させるものとしても良い。
図２３は、第６実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｆは、熱交換フィン２４が設けられている点以外は、図２２の変速装置１０Ｅのアシストモーター部６０を駆動モーター部（以下、「駆動モーター部６０」とも呼ぶ）とした構成とほぼ同じである。熱交換フィン２４は、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０を覆うケーシング２０Ｆの外表面に設けられている。これによって、変速制御機構部４０Ｄの電磁コイル４２０および駆動モーター部６０の電磁コイル６２０におけるコイル電流による発熱を効率的に冷却することができ、変速制御機構部４０Ｄおよび駆動モーター部６０の出力トルクを増大させることができる。なお、熱交換フィン２４と、電磁コイル４２０，６２０のためのコイルバックヨーク４２８，６２８とを直接的に接触するように配置するものとしても良い。これによって、電磁コイル４２０，６２０の発熱に対する放熱効果を向上させることができる。熱交換フィン２４に換えて、ケーシング２０Ｆの外周に冷媒ジャケットを装着させるものとしても良い。
なお、本実施形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５実施形態の変速装置の変速制御機構部やアシストモーター部においても熱交換フィンを適用することができる。
Ｇ．第７実施形態：
図２４は、第７実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｇは、図２２に示した動力発生装置としての変速装置１０Ｅの出力軸１４に、かさ歯車のギア１６を設けた例である。かさ歯車のギア１６により被駆動部への伝達を容易にすることが可能である。なお、ギアの形状としては、かさ歯車に限らず、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
図２４は、第７実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｇは、図２２に示した動力発生装置としての変速装置１０Ｅの出力軸１４に、かさ歯車のギア１６を設けた例である。かさ歯車のギア１６により被駆動部への伝達を容易にすることが可能である。なお、ギアの形状としては、かさ歯車に限らず、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
なお、本実施形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５実施形態の変速装置の出力軸に種々の形状のギアを適用することができる。
Ｈ．第８実施形態：
図２５は、第８実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｈは、中空の中心軸１１を設けて、駆動モーター部６０Ｈのローター６１０Ｈ（第３のサイドギア３４０Ｈ）、出力軸１４Ｈ、および、出力軸１４Ｈに一体的に形成されるピニオン軸３１０Ｈを、それぞれ、軸受け部１９を介して、中心軸１１の周りに回動可能とするように配置した例である。
図２５は、第８実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。この動力発生装置１０Ｈは、中空の中心軸１１を設けて、駆動モーター部６０Ｈのローター６１０Ｈ（第３のサイドギア３４０Ｈ）、出力軸１４Ｈ、および、出力軸１４Ｈに一体的に形成されるピニオン軸３１０Ｈを、それぞれ、軸受け部１９を介して、中心軸１１の周りに回動可能とするように配置した例である。
この構成の場合には、中心軸１１の中空中に制御線や電力線の束１８を通して配線することができる。装置の意匠性を高めることができる。また、配線の劣化を抑制することが可能である。
なお、本実施形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５実施形態の変速装置において、同様に本実施形態の構造を適用可能である。
Ｉ．第９実施形態：
図２６は、第９実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１〜第５実施形態の変速装置や第６〜第８実施形態の動力発生装置では、変速制御機構部４０，４０Ｃを第３のサイドギア３５０，３５０Ｃ，３５０Ｄに一体的に形成した構成を例に示したが、図２６に示した動力発生装置１０Ｉのように、外部に変速制御機構部４０Ｉを設け、変速制御機構部４０Ｉのローター４１０Ｉに一体的に形成された回転軸４１８に平歯車の第１の制御ギア４１９を設け、第４のサイドギア３５０Ｉの側壁に、第１の制御ギア４１９に噛合する平歯車の第２の制御ギア３５４を設けるようにしてもよい。
図２６は、第９実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１〜第５実施形態の変速装置や第６〜第８実施形態の動力発生装置では、変速制御機構部４０，４０Ｃを第３のサイドギア３５０，３５０Ｃ，３５０Ｄに一体的に形成した構成を例に示したが、図２６に示した動力発生装置１０Ｉのように、外部に変速制御機構部４０Ｉを設け、変速制御機構部４０Ｉのローター４１０Ｉに一体的に形成された回転軸４１８に平歯車の第１の制御ギア４１９を設け、第４のサイドギア３５０Ｉの側壁に、第１の制御ギア４１９に噛合する平歯車の第２の制御ギア３５４を設けるようにしてもよい。
変速制御機構部４０Ｉとしては、変速制御機構部４０，４０Ｃ（図１，図２０，図２１）と同様に、外周面に永久磁石４１３Ｉが配列されたローター４１０Ｉと、ケーシング４２の内周面に、永久磁石４１３Ｉと間隔を有しつつ対向するように配列されたステーターとしての電磁コイル４２０Ｉと、で構成される。この変速制御機構部４０Ｉも、変速制御機構部４０と同様に制御することができる。
なお、本実施形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５実施形態の変速装置において、同様に本実施形態の構造を適用可能である。
Ｊ．第１０実施形態：
図２７は、第１０実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１０実施形態の動力発生装置１０Ｊは、第９実施形態の動力発生装置１０Ｉの平歯車の第１，第２の制御ギア４１９，３５４を、かさ歯車の第１，第２の制御ギア４１９Ｊ，３５４Ｊに置き換えた例である。なお、第１，第２の制御ギアとしては、平歯車やかさ歯車に限らず、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
図２７は、第１０実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。第１０実施形態の動力発生装置１０Ｊは、第９実施形態の動力発生装置１０Ｉの平歯車の第１，第２の制御ギア４１９，３５４を、かさ歯車の第１，第２の制御ギア４１９Ｊ，３５４Ｊに置き換えた例である。なお、第１，第２の制御ギアとしては、平歯車やかさ歯車に限らず、はすば歯車、やまば歯車、まがりばかさ歯車、すぐはかさ歯車、マイタ歯車、等の種々の形状のギアを用いることができる。
なお、本実施形態では、動力発生装置を例に説明したが、第１〜第５実施形態の変速装置において、同様に本実施形態の構造を適用可能である。
Ｋ．第１１実施形態：
図２８は、第１１実施形態としての発電装置を示す概略断面図である。第１１実施形態の発電装置１０Ｋは、変速装置１０Ｅ（図２２）の出力軸１４に羽根車７０を設け、アシストモーター部６０を発電部（以下、「発電部６０」とも呼ぶ）とした例である。
図２８は、第１１実施形態としての発電装置を示す概略断面図である。第１１実施形態の発電装置１０Ｋは、変速装置１０Ｅ（図２２）の出力軸１４に羽根車７０を設け、アシストモーター部６０を発電部（以下、「発電部６０」とも呼ぶ）とした例である。
この構成の場合には、羽根車７０の回転に変動があっても、変速制御機構部４０Ｃによる制御により、発電部６０のローター６１０の回転が一定となるように変速制御することができ、安定な回転で発電することが可能となる。
Ｌ．変速機構部の変形例：
図２９Ａおよび図２９Ｂは、変速機構部を構成する第１，第２のサイドギア３２０，３３０の変形例を示す概略断面図である。図２９Ａに示すように、第１のサイドギア３２０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３２０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３２０Ｌ２で構成し、同様に、第２のサイドギア３３０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３３０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３３０Ｌ２で構成するようにしてもよい。この場合には、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０による制御のための回転方向を、上記第１実施形態で説明した場合とは逆方向とすることができる。
図２９Ａおよび図２９Ｂは、変速機構部を構成する第１，第２のサイドギア３２０，３３０の変形例を示す概略断面図である。図２９Ａに示すように、第１のサイドギア３２０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３２０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３２０Ｌ２で構成し、同様に、第２のサイドギア３３０を、第３のサイドギア３４０と噛合するギア部分３３０Ｌ１と第４のサイドギア３５０と噛合するギア部分３３０Ｌ２で構成するようにしてもよい。この場合には、制御ギアとしての第４のサイドギア３５０による制御のための回転方向を、上記第１実施形態で説明した場合とは逆方向とすることができる。
なお、図２９Ｂは、第１のサイドギア部分３２０Ｌ１，３３０Ｌ１と第２のサイドギア部分３２０Ｌ２，３３０Ｌ２とのギア比を、図２９Ａの場合の１：１ではなく、変化させた構成を示している。
Ｍ．第１２実施形態：
図３０は、第１２実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｍは、以下の点を除いて第１実施形態の変速装置１０（図１）の構成と同じである。すなわち、この変速装置１０Ｍでは、出力軸１４とケーシング２０との間の軸受け部２２として、クロスローラーベアリング２２Ｍが用いられている。また、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２にもクロスローラーベアリング３１２Ｍが用いられている。クロスローラーベアリング２２Ｍ，３１２Ｍは、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３と、を備える。出力軸１４に設けられたクロスローラーベアリング２２Ｍの外輪１３７１はケーシング２０に固定され、内輪１３７２は出力軸１４に固定されている。また、第１のサイドギア３２０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。同様に、第２のサイドギア３３０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。
図３０は、第１２実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｍは、以下の点を除いて第１実施形態の変速装置１０（図１）の構成と同じである。すなわち、この変速装置１０Ｍでは、出力軸１４とケーシング２０との間の軸受け部２２として、クロスローラーベアリング２２Ｍが用いられている。また、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２にもクロスローラーベアリング３１２Ｍが用いられている。クロスローラーベアリング２２Ｍ，３１２Ｍは、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３と、を備える。出力軸１４に設けられたクロスローラーベアリング２２Ｍの外輪１３７１はケーシング２０に固定され、内輪１３７２は出力軸１４に固定されている。また、第１のサイドギア３２０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。同様に、第２のサイドギア３３０に設けられたクロスローラーベアリング３１２Ｍの外輪１３７１は第１のサイドギア３２０に固定され、内輪１３７２はピニオン軸３１０に固定されている。
図３１は、クロスローラーベアリングの構成を示す説明図である。このクロスローラーベアリング１３７は、上記したクロスローラーベアリング２２Ｍ，３１２Ｍと同様の構造を有しており、外輪１３７１と、内輪１３７２と、円筒コロ（ローラーに相当する）１３７３と、を備える。外輪１３７１と内輪１３７２は、それぞれ、９０・のＶ溝１３７１ａ，１３７２ａを有している。円筒コロ１３７３は、直径と高さが同じ大きさの円筒形をしており、Ｖ溝１３７１ａ，１３７２ａに、９０・の互い違いに配置されている。このような構成をとることにより、外輪１３７１、内輪１３７２と、円筒コロ１３７３との接触が点ではなく、線となるため、強い回転力を伝えることができるとともに、大きな荷重にも耐えられるようになる。しかも、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強く、高い剛性を実現することが可能となる。
以上の説明からわかるように、クロスローラーベアリングは、内リング（内輪）と外リング（外輪）の間にローラーが設けられており、各ローラーは軌道輪（レース）の表面と線接触になっており、かつ、９０℃の角度で相互にクロスするように配置されており、ラジアル方向、スラスト方向、モーメント等の様々な方向からの荷重に対して高い剛性を有する構造のベアリングである。
本実施形態の変速装置１０Ｍにおいても、第１実施形態の変速装置１０と同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。
また、本実施形態の変速装置１０Ｍは、ピニオン軸３１０に取り付けられた第１と第２のサイドギア３２０，３３０の軸受け部としてクロスローラーベアリング３１２Ｍを用いている。また、出力軸１４の軸受け部としてクロスローラーベアリング２２Ｍを用いている。そのため、本実施形態の変速装置１０Ｍでは、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようになる。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強く、高い剛性を実現することが可能となる。
Ｎ．第１３実施形態：
図３２は、第１３実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｎは、第２実施形態の変速装置１０Ｂ（図１８）に対して、出力軸１２とケーシング２０との間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｎとし、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｍとした例である。
図３２は、第１３実施形態としての変速装置を示す概略断面図である。本実施形態の変速装置１０Ｎは、第２実施形態の変速装置１０Ｂ（図１８）に対して、出力軸１２とケーシング２０との間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｎとし、ピニオン軸３１０と第１のサイドギア３２０との間の軸受け部３１２およびピニオン軸３１０と第２のサイドギア３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｍとした例である。
本実施形態の変速装置１０Ｎにおいても、第２実施形態の変速装置１０Ｂと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
なお、他の第３〜第６実施形態の変速装置１０Ｃ〜１０Ｅ（図２０〜図２２）においても、第１２，第１３実施形態と同様にクロスローラーベアリングを備えた構成とすることができる。
Ｏ．第１４実施形態：
図３３は、第１４実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｏは、第６実施形態としての動力発生装置１０Ｆに対して、第１２，第１３実施形態と同様に、出力軸１４とケーシング２０Ｆとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｏとし、ピニオン軸３１０と第１，第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｏとした例である。
図３３は、第１４実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｏは、第６実施形態としての動力発生装置１０Ｆに対して、第１２，第１３実施形態と同様に、出力軸１４とケーシング２０Ｆとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｏとし、ピニオン軸３１０と第１，第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｏとした例である。
本実施形態の動力発生装置１０Ｏにおいても、第６実施形態の動力発生装置１０Ｆと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
Ｐ．第１５実施形態：
図３４は、第１５実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｐ、第８実施形態の動力発生装置１０Ｈ（図２５）に対して、第１４実施形態と同様に、出力軸１４Ｈとケーシング２０Ｈとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｐとし、ピニオン軸３１０Ｈと第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｐとするとともに、中心軸１１と出力軸１４Ｈとの間の軸受け部１９をクロスローラーベアリング１９Ｐとした例である。
図３４は、第１５実施形態としての動力発生装置を示す概略断面図である。本実施形態の動力発生装置１０Ｐ、第８実施形態の動力発生装置１０Ｈ（図２５）に対して、第１４実施形態と同様に、出力軸１４Ｈとケーシング２０Ｈとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｐとし、ピニオン軸３１０Ｈと第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｐとするとともに、中心軸１１と出力軸１４Ｈとの間の軸受け部１９をクロスローラーベアリング１９Ｐとした例である。
本実施形態の動力発生装置１０Ｐにおいても、第８実施形態の動力発生装置１０Ｈと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
なお、他の第７，第９，第１０実施形態の動力発生装置１０Ｇ，１０Ｉ，１０Ｊ（図２４，２６，２７）においても、第１４，第１５実施形態と同様にクロスローラーベアリングを備えた構成とすることができる。
Ｑ．第１６実施形態：
図３５は、第１６実施形態としての発電装置を示す概略断面図である。本実施形態の発電装置１０Ｑは、出力軸１４に羽根車７０を設け第１１実施形態の発電装置１０Ｋ（図２８）に対して、第１４実施形態と同様に、羽根車７０が設けられた出力軸１４とケーシング２０Ｋとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｑとし、ピニオン軸３１０と第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｑとした例である。
図３５は、第１６実施形態としての発電装置を示す概略断面図である。本実施形態の発電装置１０Ｑは、出力軸１４に羽根車７０を設け第１１実施形態の発電装置１０Ｋ（図２８）に対して、第１４実施形態と同様に、羽根車７０が設けられた出力軸１４とケーシング２０Ｋとの間の軸受け部２２をクロスローラーベアリング２２Ｑとし、ピニオン軸３１０と第１と第２のサイドギア３２０，３３０との間の軸受け部３１２をクロスローラーベアリング３１２Ｑとした例である。
本実施形態の発電装置１０Ｑにおいても、第１１実施形態の発電装置１０Ｋと同様に、軸心Ｓｘに直交する軸心Ｓｙの方向のサイズを小型化することが可能である。また、無段階で連続的かつ滑らかに変速動作を実現することが可能であり、これに伴って無段階で連続的かつ滑らかにトルクの伝達量を変化させることが可能である。また、羽根車によって出力軸に加わる大きな荷重にも耐えられるようにすることが可能である。さらに、軸の曲げ力（曲げモーメント荷重）、軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、軸スラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向に対しても強い高い剛性を実現することが可能となる。
Ｒ．変形例：
（１）変形例１
上記実施形態では、回生の初期段階では、第１の回生モードとし、回生区間ＲＥＰの幅を変化させても回生量の変化が小さい、誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行って、徐々に回生量を増やしていき、その後、第２の回生モードとして、誘起電圧のピーク点を中心とした第２の回生区間で回生を行うように回生を実行する場合を例に説明したが、第２の回生モードに切り換えることなく、第１の回生モードにおいて、ＥＰＷＭを０〜１００％の間で回生区間ＲＥＰの幅を変化させて回生量を変化させるようにしてもよい。
（１）変形例１
上記実施形態では、回生の初期段階では、第１の回生モードとし、回生区間ＲＥＰの幅を変化させても回生量の変化が小さい、誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行って、徐々に回生量を増やしていき、その後、第２の回生モードとして、誘起電圧のピーク点を中心とした第２の回生区間で回生を行うように回生を実行する場合を例に説明したが、第２の回生モードに切り換えることなく、第１の回生モードにおいて、ＥＰＷＭを０〜１００％の間で回生区間ＲＥＰの幅を変化させて回生量を変化させるようにしてもよい。
（２）変形例２
上記実施形態で説明した本発明の変速装置や動力発生装置は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置に接続された変速装置や動力発生装置として適用することが可能である。
上記実施形態で説明した本発明の変速装置や動力発生装置は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置に接続された変速装置や動力発生装置として適用することが可能である。
図３６は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、駆動部としてのモーターの出力に本発明の変速装置が接続された変速装置付モーター３３１０が前輪に設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。変速装置付モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時には変速装置付モーター３３１０のモーターで回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、変速装置付モーター３３１０のモーター部分の駆動と回生、および、変速装置部分の変速を制御する回路である。なお、この変速装置付モーター３３１０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
図３７は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、変速装置付モーター３４３０とを有している。この変速装置付モーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。なお、この変速装置付モーター３４３０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
図３８は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩関節、肘関節、手首関節に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
図３９は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。図３９に示すように、垂直多関節ロボット３６４０は、本体部３６４１、アーム部３６４２およびロボットハンド３６４５等から構成されている。本体部３６４１は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定されている。アーム部３６４２は、本体部３６４１に対して可動に設けられており、本体部３６４１にはアーム部３６４２を回転させるための動力を発生させる駆動部（不図示）や、駆動部を制御する制御部等が内蔵されている。この駆動部として、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成された動力発生装置や、上記した動力発生装置を用いることが可能である。
アーム部３６４２は、第１フレーム３６４２ａ、第２フレーム３６４２ｂ、第３フレーム３６４２ｃ、第４フレーム３６４２ｄおよび第５フレーム３６４２ｅから構成されている。第１フレーム３６４２ａは、回転屈折軸を介して、本体部３６４１に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム３６４２ｂは、回転屈折軸を介して、第１フレーム３６４２ａおよび第３フレーム３６４２ｃに接続されている。第３フレーム３６４２ｃは、回転屈折軸を介して、第２フレーム３６４２ｂおよび第４フレーム３６４２ｄに接続されている。第４フレーム３６４２ｄは、回転屈折軸を介して、第３フレーム３６４２ｃおよび第５フレーム３６４２ｅに接続されている。第５フレーム３６４２ｅは、回転屈折軸を介して、第４フレーム３６４２ｄに接続されている。アーム部３６４２は、制御部（図示せず）の制御によって、各フレーム３６４２ａ〜３６４２ｅが各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折して動くようになっている。
アーム部３６４２の第５フレーム３６４２ｅのうち第４フレーム３６４２ｄが設けられた側と反対側には、ハンド接続部３６４３が接続されており、このハンド接続部３６４３にロボットハンド３６４５が取り付けられている。
ロボットハンド３６４５は、基部３６４５ａと、基部３６４５ａに接続された指部３６４５ｂと、を備えている。基部３６４５ａと指部３６４５ｂの接続部および指部３６４５ｂの各関節部には、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成された動力発生装置や、上記した動力発生装置が組み込まれている。動力発生装置が駆動することによって、指部３６４５ｂが屈曲し、物体を把持することができる。この動力発生装置は、超小型モーターであって、小型でありながら確実に物体を把持するロボットハンド３６４５を実現することができる。これにより、小型、軽量のロボットハンド３６４５を用いて、複雑な動作が行なえる、汎用性の高いロボットを提供することができる。
図４０は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。図４０に示すように、双腕キャスター付ロボット３７６２は車体部３７６３を備えている。車体部３７６３は車体本体３７６３ａを備え、車体本体３７６３ａの地面側には４つの車輪３７６３ｂが設置されている。そして、車体本体３７６３ａには車輪３７６３ｂを駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体３７６３ａにはロボット３７６２の姿勢及び動作を制御する制御部３７６４が内蔵されている。
車体本体３７６３ａ上には、本体回転部３７６５、本体部３７６６がこの順に重ねて設置されている。本体回転部３７６５には本体部３７６６を回転させる回転機構が設置されている。そして、本体部３７６６は鉛直方向を回転中心として回動する。本体部３７６６上には一対の撮像装置３７６７が設置され、撮像装置３７６７は双腕キャスター付ロボット３７６２の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置３７６７との距離を検出することができる。
本体部３７６６の側面のうち対向する２つの面には左腕部３７６８及び右腕部３７６９が設置されている。左腕部３７６８及び右腕部３７６９はそれぞれ可動部としての上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２を備えている。上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２は回動または屈曲可能に接続されている。そして、本体部３７６６には本体部３７６６に対して上腕部３７７０を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。上腕部３７７０には上腕部３７７０に対して下腕部３７７１を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。下腕部３７７１には下腕部３７７１に対してハンド部３７７２を回動させる回転機構３７７３が内蔵されている。さらに、下腕部３７７１には下腕部３７７１の長手方向を回転軸にして捻る回転機構３７７３が内蔵されている。
ハンド部３７７２はハンド本体３７７２ａとハンド本体３７７２ａの先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部３７７２ｂを備えている。ハンド本体３７７２ａには把持部３７７２ｂを移動しての把持部３７７２ｂ間隔を変更させる直動機構３７７４が内蔵されている。ハンド部３７７２は把持部３７７２ｂを開閉して被把持物を把持することができる。
回転機構３７７３及び直動機構３７７４には上述した動力発生装置を備えている。従って、回転機構３７７３は回転方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに回転方向を転換させることができる。そして、直動機構３７７４は移動方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに移動方向を転換させることができる。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は左腕部３７６８及び右腕部３７６９を位置精度良く移動することができる。
さらに、車輪３７６３ｂを回転させる回転機構と本体部３７６６を回転させる回転機構とは、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成された動力発生装置や、上記した動力発生装置が組み込まれているコ。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は進行方向を変えるときにもガタツクことなく回動することができる。そして、双腕キャスター付ロボット３７６２は本体部３７６６の回転方向を変えるときにもガタツクことなく回動することができる。
図４１は、本発明の変速装置を含む変速装置付モーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、変速装置付モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この変速装置付モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、変速装置付モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電気として利用され、電力が回生される。なお、変速装置付モーター３５１０としては、上記した変速装置と駆動部のモーターとで構成されたものでもよく、上記した動力発生装置で構成されたものでもよい。
本発明は、上述の実施形態や参考形態、実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…変速装置
１０Ｂ…変速装置
１０Ｃ…変速装置
１０Ｄ…変速装置
１０Ｅ…変速装置（動力発生装置）
１０Ｆ…動力発生装置
１０Ｇ…動力発生装置
１０Ｈ…動力発生装置
１０Ｉ…動力発生装置
１０Ｊ…動力発生装置
１０Ｋ…発電装置
１０Ｍ…変速装置
１０Ｎ…変速装置
１０Ｏ…動力発生装置
１０Ｐ…動力発生装置
１０Ｑ…発電装置
１１…中心軸
１２…入力軸
１４…出力軸
１４Ｈ…出力軸
１６…ギア
１８…束
１９…軸受け部
２０…ケーシング
２０Ｃ…ケーシング
２０Ｅ…ケーシング
２０Ｆ…ケーシング
２２…軸受け部
１９Ｐ，２２Ｍ，２２Ｎ，２２Ｏ，２２Ｐ，２２Ｑ…クロスローラーベアリング
３１２Ｍ，３１２Ｎ，３１２Ｏ，３１２Ｐ，３１２Ｑ…クロスローラーベアリング
１３７１…外輪
１３７２…内輪
１３７３…円筒コロ
２４…熱交換フィン
３０…変速機構部
３０Ｄ…変速機構部
４０…変速制御機構部
４０Ｃ…変速制御機構部
４０Ｄ…変速制御機構部
４０Ｉ…変速制御機構部
４２…ケーシング
６０…アシストモーター部（駆動モーター部，発電部）
６０Ｈ…駆動モーター部
７０…羽根車
２００…制御部
２１０…バス
２２０…駆動制御部
２３０…回生制御部
２４０…ドライバー回路
２４０Ａ…Ａ相ドライバー回路
２４０Ｂ…Ｂ相ドライバー回路
２５０…整流回路
３１０…ピニオン軸
３１０Ｈ…ピニオン軸
３１２…軸受け部
３２０…第１のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３２０ｔ…ギア歯
３２０Ｌ１…ギア部分
３２０Ｌ２…ギア部分
３３０…第２のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３３０Ｌ１…ギア部分
３３０Ｌ２…ギア部分
３４０…第３のサイドギア（出力ギア，入力ギア）
３４０Ｃ…第３のサイドギア
３４０Ｄ…第３のサイドギア
３４０Ｈ…第３のサイドギア
３４０ｔ…ギア歯
３４０Ｄｔ…ギア歯
３５０…第４のサイドギア（制御ギア）
３５０Ｃ…第４のサイドギア
３５０Ｉ…第４のサイドギア
３５２…貫通孔
３５４…第２の制御ギア
３５４Ｊ…第２の制御ギア
４１０…ローター
４１０Ｃ…ローター
４１０Ｉ…ローター
４１１…貫通孔
４１２…軸受け部
４１３…永久磁石
４１３Ｉ…永久磁石
４１５…磁石バックヨーク
４１６…位置検出部
４１６Ａ，４１６Ｂ…磁気センサー
４１７…回路基板
４１８…回転軸
４１９…第１の制御ギア
４１９Ｊ…第１の制御ギア
４２０…電磁コイル（ステーター）
４２０Ａ…電磁コイル
４２０Ｉ…電磁コイル
４２８…コイルバックヨーク
４３２Ａ…Ａ相充電切換部
４３４Ａ…Ａ相ＰＷＭ制御部
４６１…ゲートトランジスター
４７１…バッファー回路
４７２…インバーター回路
４８０…電源配線
５１０…基本クロック生成回路
５２０…１／Ｎ分周器
５３１…カウンタ
５３５…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５８０…電圧指令値レジスタ
５９０…励磁区間設定部
５９０Ｒ…回生区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４…第１の電圧比較器
５９６…第２の電圧比較器
６１０…ローター
６１０Ｈ…ローター
６１３…永久磁石
６１５…磁石バックヨーク
６１６…位置検出部
６１７…回路基板
６２０…電磁コイル（ステーター）
６２６…位置検出部
６２８…コイルバックヨーク
３３００…自転車
３３１０…変速装置付モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…変速装置付モーター
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…変速装置付モーター
３５２０…車輪
３５９０…把持部
３６４０…垂直多関節ロボット
３６４１…本体部
３６４２…アーム部
３６４２ａ…第１フレーム
３６４２ｂ…第２フレーム
３６４２ｃ…第３フレーム
３６４２ｄ…第４フレーム
３６４２ｅ…第５フレーム
３６４３…ハンド接続部
３６４５…ロボットハンド
３６４５ａ…基部
３６４５ｂ…指部
３７６２…双腕キャスター付ロボット
３７６３…車体部
３７６３ａ…車体本体
３７６３ｂ…車輪
３７６４…制御部
３７６５…本体回転部
３７６６…本体部
３７６７…撮像装置
３７６８…左腕部
３７６９…右腕部
３７７０…上腕部
３７７１…下腕部
３７７２…ハンド部
３７７２ａ…ハンド本体
３７７２ｂ…把持部
３７７３…回転機構
３７７４…直動機構
ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２…駆動信号
ＭＳＫ…マスク信号
ＭＳＫＡ…マスク信号
ＭＳＫＢ…マスク信号
Ｖ１，Ｖ２…電圧
Ｓ１，Ｓ２…出力
ＲＩ…正逆方向指示値
ＥＲ…回生許可信号
Ｍａ…乗算値
Ｐａ…正負符号信号
Ｘａ…センサー出力値
Ｙａ…電圧指令値
Ｓｎ，Ｓｐ…出力（出力信号）
Ｒｖ…可変抵抗値
ＩＡ１…符号
ＣＭ１…カウント値
ＳＤＣ…クロック信号
ＰＣＬ…クロック信号
ＳＳＡ…センサー出力
ＥＰ…励磁区間
ＮＥＰ…非励磁区間
ＲＥＰ…回生区間（活性区間）
ＮＲＥＰ…非回生区間（非活性区間）
ＩＮＶ…回生区間切換信号（回生モード切換信号）
ＲＥａ…回生期間信号
１０Ｂ…変速装置
１０Ｃ…変速装置
１０Ｄ…変速装置
１０Ｅ…変速装置（動力発生装置）
１０Ｆ…動力発生装置
１０Ｇ…動力発生装置
１０Ｈ…動力発生装置
１０Ｉ…動力発生装置
１０Ｊ…動力発生装置
１０Ｋ…発電装置
１０Ｍ…変速装置
１０Ｎ…変速装置
１０Ｏ…動力発生装置
１０Ｐ…動力発生装置
１０Ｑ…発電装置
１１…中心軸
１２…入力軸
１４…出力軸
１４Ｈ…出力軸
１６…ギア
１８…束
１９…軸受け部
２０…ケーシング
２０Ｃ…ケーシング
２０Ｅ…ケーシング
２０Ｆ…ケーシング
２２…軸受け部
１９Ｐ，２２Ｍ，２２Ｎ，２２Ｏ，２２Ｐ，２２Ｑ…クロスローラーベアリング
３１２Ｍ，３１２Ｎ，３１２Ｏ，３１２Ｐ，３１２Ｑ…クロスローラーベアリング
１３７１…外輪
１３７２…内輪
１３７３…円筒コロ
２４…熱交換フィン
３０…変速機構部
３０Ｄ…変速機構部
４０…変速制御機構部
４０Ｃ…変速制御機構部
４０Ｄ…変速制御機構部
４０Ｉ…変速制御機構部
４２…ケーシング
６０…アシストモーター部（駆動モーター部，発電部）
６０Ｈ…駆動モーター部
７０…羽根車
２００…制御部
２１０…バス
２２０…駆動制御部
２３０…回生制御部
２４０…ドライバー回路
２４０Ａ…Ａ相ドライバー回路
２４０Ｂ…Ｂ相ドライバー回路
２５０…整流回路
３１０…ピニオン軸
３１０Ｈ…ピニオン軸
３１２…軸受け部
３２０…第１のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３２０ｔ…ギア歯
３２０Ｌ１…ギア部分
３２０Ｌ２…ギア部分
３３０…第２のサイドギア（入力ギア，出力ギア）
３３０Ｌ１…ギア部分
３３０Ｌ２…ギア部分
３４０…第３のサイドギア（出力ギア，入力ギア）
３４０Ｃ…第３のサイドギア
３４０Ｄ…第３のサイドギア
３４０Ｈ…第３のサイドギア
３４０ｔ…ギア歯
３４０Ｄｔ…ギア歯
３５０…第４のサイドギア（制御ギア）
３５０Ｃ…第４のサイドギア
３５０Ｉ…第４のサイドギア
３５２…貫通孔
３５４…第２の制御ギア
３５４Ｊ…第２の制御ギア
４１０…ローター
４１０Ｃ…ローター
４１０Ｉ…ローター
４１１…貫通孔
４１２…軸受け部
４１３…永久磁石
４１３Ｉ…永久磁石
４１５…磁石バックヨーク
４１６…位置検出部
４１６Ａ，４１６Ｂ…磁気センサー
４１７…回路基板
４１８…回転軸
４１９…第１の制御ギア
４１９Ｊ…第１の制御ギア
４２０…電磁コイル（ステーター）
４２０Ａ…電磁コイル
４２０Ｉ…電磁コイル
４２８…コイルバックヨーク
４３２Ａ…Ａ相充電切換部
４３４Ａ…Ａ相ＰＷＭ制御部
４６１…ゲートトランジスター
４７１…バッファー回路
４７２…インバーター回路
４８０…電源配線
５１０…基本クロック生成回路
５２０…１／Ｎ分周器
５３１…カウンタ
５３５…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５８０…電圧指令値レジスタ
５９０…励磁区間設定部
５９０Ｒ…回生区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４…第１の電圧比較器
５９６…第２の電圧比較器
６１０…ローター
６１０Ｈ…ローター
６１３…永久磁石
６１５…磁石バックヨーク
６１６…位置検出部
６１７…回路基板
６２０…電磁コイル（ステーター）
６２６…位置検出部
６２８…コイルバックヨーク
３３００…自転車
３３１０…変速装置付モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…変速装置付モーター
３４６０…関節モーター
３４７０…把持部モーター
３４８０…アーム
３４９０…把持部
３５００…鉄道車両
３５１０…変速装置付モーター
３５２０…車輪
３５９０…把持部
３６４０…垂直多関節ロボット
３６４１…本体部
３６４２…アーム部
３６４２ａ…第１フレーム
３６４２ｂ…第２フレーム
３６４２ｃ…第３フレーム
３６４２ｄ…第４フレーム
３６４２ｅ…第５フレーム
３６４３…ハンド接続部
３６４５…ロボットハンド
３６４５ａ…基部
３６４５ｂ…指部
３７６２…双腕キャスター付ロボット
３７６３…車体部
３７６３ａ…車体本体
３７６３ｂ…車輪
３７６４…制御部
３７６５…本体回転部
３７６６…本体部
３７６７…撮像装置
３７６８…左腕部
３７６９…右腕部
３７７０…上腕部
３７７１…下腕部
３７７２…ハンド部
３７７２ａ…ハンド本体
３７７２ｂ…把持部
３７７３…回転機構
３７７４…直動機構
ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２…駆動信号
ＭＳＫ…マスク信号
ＭＳＫＡ…マスク信号
ＭＳＫＢ…マスク信号
Ｖ１，Ｖ２…電圧
Ｓ１，Ｓ２…出力
ＲＩ…正逆方向指示値
ＥＲ…回生許可信号
Ｍａ…乗算値
Ｐａ…正負符号信号
Ｘａ…センサー出力値
Ｙａ…電圧指令値
Ｓｎ，Ｓｐ…出力（出力信号）
Ｒｖ…可変抵抗値
ＩＡ１…符号
ＣＭ１…カウント値
ＳＤＣ…クロック信号
ＰＣＬ…クロック信号
ＳＳＡ…センサー出力
ＥＰ…励磁区間
ＮＥＰ…非励磁区間
ＲＥＰ…回生区間（活性区間）
ＮＲＥＰ…非回生区間（非活性区間）
ＩＮＶ…回生区間切換信号（回生モード切換信号）
ＲＥａ…回生期間信号
Claims (13)
- 変速装置であって、
仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと、
前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと、
前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回動自在に支持する支持軸と、
前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と、
前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と、
を備え、
前記支持軸と前記第３のギアとの間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられており、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち出力軸とされる回転軸と、前記第１のギア、前記第２のギアおよび前記第３のギアを少なくとも収容するケーシングと、の間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられている、
変速装置。 - 請求項１に記載の変速装置であって、さらに、
前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと、前記第１のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第１のステーターと、を備える第１の電気機械機構部を備え、
前記第１の電気機械機構部は、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸のうち、一方を入力軸とし、他方を出力軸として、前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転を変化させる、変速装置。 - 請求項２に記載の変速装置であって、さらに、
前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと、前記第２のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第２のステーターと、を有する第２の電気機械機構部を備え、
前記第２の電気機械機構部は、
前記第１の回転軸を入力軸とし、前記第２の回転軸を出力軸として、前記第２のローターの回転に応じて、前記第１の回転軸を介して前記第１のギアに伝達される回転を変化させることにより、前記入力軸の回転に対する前記出力軸の回転の変化を前記第１の電気機械機構部による変化に加えてさらに変化させる、変速装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の変速装置であって、さらに、
前記第１のステーターに配置された電磁コイルを駆動して前記第１のローターを回転させることにより、前記第２のギアの回転を制御する駆動制御部と、
前記第２のギアの回転を減速させる際に、前記電磁コイルからのエネルギーの回生を行う回生制御部と、
を備え、
前記回生制御部は、
前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードと、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードと、を有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１の回生区間の幅と第２の回生区間の幅とを設定する、変速装置。 - 請求項４に記載の変速装置であって、
前記回生制御部は、前記第１又は第２の回生区間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生区間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行する、変速装置。 - 請求項５に記載の変速装置であって、
前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第１の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第２の回生区間の幅を小さく設定する、変速装置。 - 請求項４または請求項５に記載の変速装置であって、
前記回生制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの前における前記第２の回生区間の幅よりも、前記切り換えの後の前記第１の回生区間の幅を大きく設定する、変速装置。 - 請求項６または請求項７に記載の変速装置であって、
前記回生制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前の回生されるエネルギー量と切り換え後の回生されるエネルギー量とが同じ値となって連続するように、切り換え後の第１の回生区間の幅又は第２の回生区間の幅を設定する、変速装置。 - 請求項４ないし請求項８のいずれ一項に記載の変速装置であって、
前記第２のギアの回転の減速の開始時には、前記第１の回生モードでの回生が実行される、変速装置。 - 請求項９に記載の変速装置であって、さらに、
前記第２のギアの回転の減速の終了時には、前記第１の回生モードでの回生が実行される、変速装置。 - 変速機構部と、第１の電気機械機構部と、第２の電気機械機構部と、を有する電気機械装置であって、
変速機構部は、
仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと、
前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと、
前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回動自在に支持する支持軸と、
前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と、
前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と、
を備え、
前記第１の電気機械機構部は、
前記第２のギアに対して接続用のギアを介して接続されるかまたは前記第２のギアと一体に形成された第１のローターと、
前記第１のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第１のステーターと、
を備え、
前記第２の電気機械機構部は、
前記第１のギアに一体に形成された第２のローターと、
前記第２のローターの円筒状の外周面に沿って配置された第２のステーターと、
を備え、
前記第１の電気機械機構部は、
前記第１のローターの回転に応じて前記第２のギアの回転を変化させることにより、前記第１の回転軸の回転と前記第２の回転軸の回転との関係を変化させ、
前記第２の電気機械機構部は、
前記第２のローターを回転させることにより前記第１のギアおよび前記第１の回転軸を回転させ、あるいは、前記第１の回転軸の回転に応じて前記第３のギアおよび前記第１のギアを介して前記第２のローターに発生する回転のエネルギーを回生し、
前記支持軸と前記第３のギアとの間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられており、
前記第１の回転軸と、前記変速機構部および前記第２の電気機械機構部を少なくとも収容するケーシングと、の間の軸受け部としてクロスローラーベアリングが設けられている、
電気機械装置。 - 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の変速装置を備える移動体。
- 請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の変速装置を備えるロボット。
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| JP2016215758A JP6260914B2 (ja) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 変速装置および変速機構部を有する電気機械装置、並びに、変速装置を備える移動体およびロボット |
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|---|---|---|---|---|
| CN110774277A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-02-11 | 福州大学 | 蛇形臂三自由度手腕关节及运动方法 |
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| JP2012170307A (ja) * | 2011-02-17 | 2012-09-06 | Seiko Epson Corp | 電気機械装置、移動体、及びロボット |
-
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