JP4576363B2 - 補機駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に連結され、補機を駆動する補機駆動装置に関する。

従来、この種の補機駆動装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この補機駆動装置は、車両に搭載されたエアコンのコンプレッサなどの補機を、内燃機関（以下「エンジン」という）および電動機を駆動源として駆動するものであり、電動機、第１〜第３のプーリ、およびクラッチを備えている。この第１プーリは上記の電動機の出力軸に、第２プーリはエンジンのクランクシャフトに、第３プーリは補機の入力軸に、それぞれ設けられている。また、これらの第１〜第３のプーリには、ベルトが巻き掛けられており、それにより、電動機、エンジンおよび補機は、互いに連結されている。クラッチは、クランクシャフトと第２プーリの間に設けられており、エンジンと電動機および補機との間を接続・遮断する。

以上の構成の補機駆動装置では、エンジンの運転中には、クラッチにより、クランクシャフトと補機の間を接続することで、エンジンによって補機を駆動する。一方、エンジンの停止中には、クラッチにより、クランクシャフトと補機の間を遮断した状態に保持し、電動機を回転させることによって、補機を駆動する。

上述したように、この従来の補機駆動装置では、エンジンの運転中および停止中に、エンジンおよび電動機を補機の駆動源としてそれぞれ用いる関係上、エンジン、電動機および補機が互いに連結されている。また、上記のクラッチは、エンジンの停止中、エンジンのフリクションが電動機に負荷として作用しないようにするために、エンジンの停止中に限り、エンジンと電動機および補機との間を遮断するものであり、従来の補機駆動装置では、必要不可欠なものである。このため、このクラッチの分、装置が大型化するとともに、製造コストが増大してしまう。また、補機の駆動中におけるエンジンの停止または始動の際に、クラッチの断接音が生じることは避けられず、商品性が低下してしまう。さらに、エンジンと補機を連結するプーリによる減速には限界があるため、エンジンの高速運転中、補機の入力軸の回転数が高くなってしまい、これに耐えうるようにするためには、補機を大型化せざるを得ない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、装置の小型化、製造コストの削減および商品性の向上を達成することができる補機駆動装置を提供することを目的とする。

特開２０００−１７９３７４号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関２１に連結され、補機２２、２３を駆動する補機駆動装置１、３０であって、周方向に並んだ複数の第１電機子（実施形態における（以下、本項において同じ）電機子６ａ）で構成され、複数の第１電機子に発生する磁極により、周方向に回転する第１回転磁界を発生させる第１電機子列と、周方向に並んだ複数の第２電機子（電機子６ａ）で構成され、複数の第２電機子に発生する磁極により、第１回転磁界と同じ方向に回転する第２回転磁界を発生させる第２電機子列と、を有するとともに、移動不能に構成されたステータ６と、周方向に並んだ複数の第１磁極（永久磁石５ａ）で構成され、隣り合う各２つの第１磁極が互いに異なる極性を有し、かつ第１電機子列に対向するように配置された第１磁極列と、周方向に並んだ複数の第２磁極（永久磁石５ａ）で構成され、隣り合う各２つの第２磁極が互いに異なる極性を有し、かつ第２電機子列に対向するように配置された第２磁極列と、を有するとともに、補機２２、２３および内燃機関２１の出力軸（クランク軸２１ａ）の一方に連結された第１ロータ５と、互いに所定の間隔で周方向に並んだ複数の第１軟磁性体（第１コア７ａ）で構成され、第１電機子列と第１磁極列の間に配置された第１軟磁性体列と、互いに所定の間隔で周方向に並んだ複数の第２軟磁性体（第２コア７ｂ）で構成され、第２電機子列と第２磁極列の間に配置された第２軟磁性体列と、を有するとともに、補機２２、２３および内燃機関の出力軸の他方に連結された第２ロータ７と、を備え、第１電機子の各磁極および各第１磁極が互いに対向する第１対向位置にあるときには、第２電機子の各磁極および各第２磁極が互いに対向する第２対向位置に位置し、第１対向位置に位置する第１電機子の各磁極および各第１磁極が互いに異なる極性のときには、第２対向位置に位置する第２電機子の各磁極および各第２磁極が互いに同一極性を示し、第１対向位置に位置する第１電機子の各磁極および各第１磁極が互いに同一極性のときには、第２対向位置に位置する第２電機子の各磁極および各第２磁極が互いに異なる極性を示し、第１電機子の各磁極および各第１磁極が第１対向位置にある場合において、各第１軟磁性体が第１電機子の磁極および第１磁極の間に位置するときには、各第２軟磁性体が周方向に隣り合う２組の第２電機子の磁極および第２磁極の間に位置するとともに、各第２軟磁性体が第２電機子の磁極および第２磁極の間に位置するときには、各第１軟磁性体が周方向に隣り合う２組の第１電機子の磁極および第１磁極の間に位置するように構成されていることを特徴とする。

この補機駆動装置によれば、互いに対向するステータの第１電機子列および第１ロータの第１磁極列の間に、第２ロータの第１軟磁性体列が配置されており、第１電機子列、第１磁極列および第１軟磁性体列をそれぞれ構成する複数の第１電機子、第１磁極および第１軟磁性体はいずれも、周方向に並んでいる。また、隣り合う各２つの第１軟磁性体間には、所定の間隔があいている。さらに、互いに対向するステータの第２電機子列および第１ロータの第２磁極列の間に、第２ロータの第２軟磁性体列が配置されており、第２電機子列、第２磁極列および第２軟磁性体列をそれぞれ構成する複数の第２電機子、第２磁極および第２軟磁性体はいずれも、周方向に並んでいる。また、隣り合う各２つの第２軟磁性体間には、所定の間隔があいている。さらに、第１および第２の回転磁界は、周方向に互いに同じ方向に回転し、ステータは、移動不能に構成されるとともに、第１ロータは補機および内燃機関の出力軸の一方に、第２ロータは補機および内燃機関の出力軸の他方に、それぞれ連結されている。

上記のように、第１軟磁性体列が第１電機子列と第１磁極列の間に配置されているので、各第１軟磁性体は、第１電機子で発生する磁極（以下、「第１電機子磁極」という）と第１磁極によって磁化される。このように各第１軟磁性体が磁化されることと、隣り合う各２つの第１軟磁性体の間に間隔があいていることによって、第１電機子磁極、第１軟磁性体および第１磁極の間に磁力線（以下「第１磁力線」という）が、発生する。同様に、第２軟磁性体列が第２電機子列と第２磁極列の間に配置されているので、各第２軟磁性体は、第２電機子で発生する磁極（以下、「第２電機子磁極」という）および第２磁極によって磁化される。このように、各第２軟磁性体が磁化されることと、隣り合う各２つの第２軟磁性体の間に間隔があいていることによって、第２電機子磁極、第２軟磁性体および第２磁極の間に磁力線（以下「第２磁力線」という）が、発生する。

まず、第１ロータが補機に連結され、第２ロータが内燃機関の出力軸に連結されている場合の、内燃機関（以下「エンジン」という）の停止中の動作について説明する。第１対向位置にある各第１電機子磁極および各第１磁極が互いに異なる極性を示している状態で、各第１軟磁性体が第１電機子磁極と第１磁極の間に位置しているときには、第２対向位置に位置する各第２電機子磁極および各第２磁極が互いに同一極性を示すとともに、各第２軟磁性体が、第２所定方向に隣り合う２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置する。

この状態から、第２回転磁界が回転を開始するのに伴って、各第２電機子磁極は、これと同一極性の各第２磁極と対向する第２対向位置から離れ、隣り合う２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置する第２軟磁性体に近づく。

一般に、極性が互いに異なる２つの磁極の間に軟磁性体が介在することにより磁力線が曲がると、これらの軟磁性体および２つの磁極には、磁力線の長さが短くなるように磁力（吸引力）が作用し、この磁力は、磁力線の曲がり度合いが大きいほど、また、磁力線の総磁束量が多いほど、より大きくなるという特性を有している。また、第２ロータ、すなわち第１および第２の軟磁性体には、エンジンのフリクションが作用しており、このフリクションが補機を駆動するのに必要なトルクよりもはるかに大きいため、第１および第２の軟磁性体は、ほぼ回転不能の状態にある。

このため、上記のように第２電機子磁極が第２軟磁性体に近づくのに伴い、曲がり度合いの大きな第２軟磁性体と第２磁極の間の第２磁力線の総磁束量が多くなる結果、この第２磁力線が短くなるように、すなわち、第２磁極を第２軟磁性体側に近づけるように、比較的強い磁力が第２磁極に作用する。これにより、第２磁極が第２軟磁性体に近づくように駆動される結果、第１ロータが第１および第２の回転磁界の回転方向（以下「磁界回転方向」という）と逆方向に回転する。

そして、第２電機子磁極が第２軟磁性体にさらに近づくのに伴い、第２磁極も第２軟磁性体にさらに近づくように駆動され、その結果、第２電機子磁極は、第２軟磁性体を間にして異なる極性の第２磁極と対向する第２対向位置に位置する。この状態では、前述したように、第１電機子磁極が同一極性の第１磁極に対向する第１対向位置に位置するとともに、各第１軟磁性体が、周方向に隣り合う２組の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置するようになる。

この状態から、第１回転磁界が回転すると、各第１電機子磁極は、これと同一極性の各第１磁極と対向する第１対向位置から、２組の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置する第１軟磁性体に近づく。これに伴い、曲がり度合いの大きな第１軟磁性体と第１磁極の間の第１磁力線の総磁束量が多くなる結果、この第１磁力線が短くなるように、すなわち、第１磁極を第１軟磁性体側に近づけるように、比較的強い磁力が第１磁極に作用する。これにより、第１磁極が第１軟磁性体に近づくように駆動される結果、第１ロータが磁界回転方向と逆方向に回転する。

そして、第１電機子磁極が第１軟磁性体にさらに近づくのに伴い、第１磁極も第１軟磁性体にさらに近づくように駆動され、その結果、第１電機子磁極は、第１軟磁性体を間にして異なる極性の第１磁極と対向する第１対向位置に位置する。この状態では、前述したように、第２電機子磁極が同一極性の第２磁極に対向する第２対向位置に位置するとともに、各第２軟磁性体が、周方向に隣り合う２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置するようになる。

以上のように、第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１および第２の磁極に交互に磁力が作用し、それにより、第１ロータがほぼ一定のトルクで回転する。前述したように、この第１ロータは補機に連結されているため、第１ロータのトルクが補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。以上のように、エンジンの停止中、ステータに電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させることによって、補機を駆動することができる。

次に、エンジンの運転中の動作について説明する。前述したように、第１および第２の軟磁性体は、対向する第１および第２の磁極によってそれぞれ磁化されている。また、第２ロータがエンジンの出力軸に連結されているため、エンジンの運転中には、磁化された第１および第２の軟磁性体がステータに対して回転することにより、第１および第２の電機子において、誘導起電力が発生し、発電が行われる。その結果、第１および第２の電機子に電力を供給していない状態でも、この誘導起電力に起因して、第１および第２の回転磁界が発生する。したがって、この場合にも、前述した第１および第２の磁力線に起因する磁力が、第１および第２の磁極に作用することによって、第１ロータが回転する結果、補機が駆動される。このように、エンジンの運転中には、発電しながら、補機を駆動することができる。

次に、第１ロータがエンジンの出力軸に連結され、第２ロータが補機に連結されている場合の、エンジンの停止中の動作について説明する。この場合、第１ロータ、すなわち第１および第２の磁極には、エンジンのフリクションが作用しており、このフリクションが補機を駆動するのに必要なトルクよりもはるかに大きいため、第１および第２の磁極は、ほぼ回転不能の状態にある。

また、この場合にも、前述したように、第１対向位置にある各第１電機子磁極および各第１磁極が互いに異なる極性を示している状態で、各第１軟磁性体が第１電機子磁極と第１磁極の間に位置しているときには、第２対向位置に位置する各第２電機子磁極および各第２磁極が互いに同一極性を示すとともに、各第２軟磁性体が、周方向に隣り合う２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置する。この状態では、第１磁力線は、その長さが最短になり、その総磁束量が最多になり、第２磁力線は、その曲がり度合いが大きいとともに、長さが最長になり、総磁束量が最少になる。

この状態から、第１回転磁界が回転し始めると、総磁束量が多い状態の第１磁力線が曲がり始めるので、第１磁力線が短くなるように、比較的強い磁力が第１軟磁性体に作用することによって、第１軟磁性体が磁界回転方向に大きな駆動力で駆動され、第２ロータが磁界回転方向に回転する。また、第１回転磁界が回転するのと同時に、第２回転磁界が回転するのに伴い、各第２電機子磁極は、同一極性の第２磁極と対向する第２対向位置から、この同一極性の各第２磁極に隣接する異なる極性の各第２磁極側に位置する。この状態では、第２磁力線の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い磁力が第２軟磁性体に作用することによって、第２軟磁性体が磁界回転方向に小さな駆動力で駆動され、その結果、第２ロータが磁界回転方向に回転する。

そして、第１回転磁界がさらに回転すると、第１磁力線の曲がり度合いは増大するものの、第１電機子磁極とこれと異なる極性の第１磁極との間の距離が長くなるのに伴い、第１磁力線の総磁束量が少なくなる結果、第１軟磁性体に作用する磁力が弱くなり、第１軟磁性体に作用する駆動力が小さくなる。そして、各第１電機子磁極がこれと同一極性の各第１磁極に対向する第１対向位置に位置すると、各第１軟磁性体が、周方向に隣り合う２組の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置するようになることによって、第１磁力線の曲がり度合いは大きいものの、総磁束量が最少になり、その結果、第１軟磁性体に作用する磁力が最弱になり、第１軟磁性体に作用する駆動力が最小になる。

また、上記のように第１回転磁界が回転するのと同時に、第２回転磁界が回転するのに伴って、各第２電機子磁極は、同一極性の各第２磁極と対向する第２対向位置から、この同一極性の各第２磁極に隣接する異なる極性の各第２磁極側に位置する。この状態では、第２磁力線の曲がり度合いは小さくなるものの、その総磁束量が多くなる結果、第２軟磁性体に作用する磁力が強くなり、第２軟磁性体に作用する駆動力が増大する。そして、各第２電機子磁極がこれと異なる極性の各第２磁極に対向する第２対向位置に位置すると、第２磁力線の総磁束量が最も多くなるとともに、各第２軟磁性体が第２電機子磁極に対して若干遅れた状態で回転することによって、第２磁力線に曲がりが生じる。このように、総磁束量が最も多い第２磁力線に曲がりが生じていることによって、第２軟磁性体に作用する磁力が最強になり、第２軟磁性体に作用する駆動力が最大になる。

また、上記のように第１軟磁性体に作用する磁力がほぼ最弱でかつ第２軟磁性体に作用する磁力がほぼ最強の状態から、第１回転磁界がさらに回転すると、第１磁力線の曲がり度合いは小さくなるものの、その総磁束量が多くなる結果、第１軟磁性体に作用する磁力が強くなり、第１軟磁性体に作用する駆動力が増大する。そして、各第１電機子磁極がこれと異なる極性の各第１磁極に対向する第１対向位置に位置すると、第１磁力線の総磁束量が最も多くなるとともに、各第１軟磁性体が第１電機子磁極に対して若干遅れた状態で回転することによって、第１磁力線に曲がりが生じる。このように、総磁束量が最も多い第１磁力線に曲がりが生じていることによって、第１軟磁性体に作用する磁力が最強になり、第１軟磁性体に作用する駆動力が最大になる。

さらに、上記のような第１回転磁界の回転と同時に、第２回転磁界が回転するのに伴って、各第２電機子磁極は、これと異なる極性の各第２磁極と対向する第２対向位置から、この異なる極性の各第２磁極に隣接する同一極性の各第２磁極側に位置する。この状態では、第２磁力線の曲がり度合いは大きくなるものの、その総磁束量が少なくなる結果、第２軟磁性体に作用する磁力がより弱くなり、第２軟磁性体に作用する駆動力がより小さくなる。そして、各第２電機子磁極が同一極性の各第２磁極に対向する第２対向位置に位置すると、各第２軟磁性体が周方向に隣り合う２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置するようになることによって、第２磁力線の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が最少になる結果、第２軟磁性体に作用する磁力が最弱になり、第２軟磁性体に作用する駆動力が最小になる。

以上のように、第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１軟磁性体に作用する駆動力と第２軟磁性体に作用する駆動力が、交互に大きくなったり、小さくなったりする状態を繰り返しながら、第１および第２の軟磁性体が、第２ロータとともに回転する。第１および第２の軟磁性体には、そのように駆動力が作用するものの、第１および第２の軟磁性体は第２ロータに設けられているため、第２ロータの実際のトルクは、両者の駆動力を足し合わせたものとなり、ほぼ一定になる。前述したように、この第２ロータは補機に連結されているため、第２ロータのトルクが補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。以上のように、この場合にも、エンジンの停止中、ステータに電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させることによって、補機を駆動することができる。

また、エンジンの運転中にも、ステータに電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させることにより、上述した第１および第２の磁力線に起因する磁力が、第１および第２の軟磁性体に作用することによって、第２ロータが回転する結果、補機が駆動される。

以上のように、第１ロータを補機に連結するとともに、第２ロータを内燃機関に連結した場合、および、第２ロータを補機に連結するとともに、第１ロータを内燃機関に連結した場合のいずれの場合においても、エンジンの運転中および停止中に、前述した従来の補機駆動装置と異なり、クラッチを用いることなく、補機を駆動することができる。したがって、このクラッチの省略分、装置の小型化および製造コストの削減を達成することができる。また、クラッチの断接音が発生することがないので、商品性を向上させることができる。

なお、本明細書において、「第１電機子磁極（第２電機子磁極）および第１磁極（第２磁極）が互いに対向する位置にある」には、両者の中心が周方向においてまったく同じ位置にあることに限らず、若干ずれた位置にあることも含まれる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の補機駆動装置１、３０において、第１および第２の電機子列は、互いに共通の単一の電機子列によって構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１および第２の電機子列を互いに共通の単一の電機子列で構成するので、両者を別個に構成する場合と比較して、部品点数を削減でき、それにより、さらなる補機駆動装置の小型化と製造コストの削減を達成することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、図面中の断面を示す部分については、便宜上、ハッチングを省略するものとする。図１は、本実施形態による補機駆動装置１を、内燃機関２１および補機２２とともに概略的に示している。内燃機関（以下「エンジン」という）２１は、例えば、車両（図示せず）に搭載されたガソリンエンジンであり、このエンジン２１には、クランク角センサ１５が設けられている。クランク角センサ１５は、エンジン２１のクランク軸２１ａ（出力軸）のクランク角位置を検出し、その検出信号を後述するＥＣＵ１３に出力する。補機２２は、例えば、車両用のエアコンのコンプレッサであり、その入力軸２２ａには、入力プーリ８が一体に設けられている。

図１に示すように、補機駆動装置１は、エンジン２１に連結された動力伝達駆動装置２と、動力伝達駆動装置２に接続されたＰＤＵ１１、バッテリ１２およびＥＣＵ１３と、を有している。この動力伝達駆動装置２は、バッテリ１２から供給された電力を動力に変換し、後述する出力軸４から出力する機能や、エンジン２１から入力された動力の一部を出力軸４から出力するとともに、入力された動力の残りを電力に変換し、発電を行う機能を備えている。その詳細については後述する。また、この出力軸４には、出力プーリ９が一体に設けられており、この出力プーリ９と上述した入力プーリ８には、ベルト１０が巻き掛けられている。この構成により、出力軸４の動力が、これらの入力および出力プーリ８，９およびベルト１０を介して、補機２２に入力されることによって、補機２２が駆動される。

図１および図２に示すように、動力伝達駆動装置２は、ケース３と、出力軸４と、ケース３内に設けられた第１ロータ５と、ケース３内に第１ロータ５に対向するように設けられたステータ６と、両者５，６の間に所定の間隔を存した状態で設けられた第２ロータ７とを備えている。第１ロータ５、第２ロータ７およびステータ６は、径方向に、内側からこの順で並んでいる。

ケース３は、円筒状の周壁３ａと、周壁３ａの両側端に設けられた互いに対向する側壁３ｂおよび３ｃとを一体に有している。側壁３ｂおよび３ｃは、中央に孔３ｄおよび３ｅをそれぞれ有するドーナツ板状のものであり、側壁３ｂ，３ｃの外径は周壁３ａの外径と等しい。また、周壁３ａ、側壁３ｂおよび３ｃは、互いに同心状に配置されている。さらに、上記の孔３ｄおよび３ｅには、軸受け３ｆおよび３ｇがそれぞれ取り付けられており、前者３ｆには、エンジン２１のクランク軸２１ａが回転自在に嵌合するとともに、後者３ｇには、出力軸４が回転自在に支持されている。この構成により、出力軸４は、クランク軸２１ａと同心状に配置されている。なお、出力軸４は、スラスト軸受け（図示せず）によって軸線方向にほぼ移動不能になっている。以下、図２の左側を「左」、右側を「右」として適に説明する。

第１ロータ５は、２ｎ個の永久磁石５ａ（第１磁極、第２磁極）を有しており、永久磁石５ａは、出力軸４の周方向（以下、単に「周方向」という）に等間隔で並んだ状態で、リング状の固定部５ｂの外周面に取り付けられている。各永久磁石５ａは、出力軸４の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に若干延びている。上記の固定部５ｂは、軟磁性体、例えば鉄で構成されており、その内周面が、出力軸４に一体に同心状に設けられた円板状のフランジ５ｃの外周面に取り付けられている。以上の構成により、永久磁石５ａは、出力軸４と一体に回転自在になっている。

また、図３に示すように、出力軸４を中心として、周方向に隣り合う各２つの永久磁石５ａがなす中心角は、所定角度θである。また、永久磁石５ａの極性は、周方向に隣り合う各２つについては互いに異なっている。以下、永久磁石５ａの左側および右側の磁極をそれぞれ、「第１磁極」および「第２磁極」という。

ステータ６は、回転磁界を発生させるものであり、周方向に等間隔で並んだ３ｎ個の電機子６ａ（第１電機子、第２電機子）を有している。各電機子６ａは、鉄芯６ｂと、鉄芯６ｂに巻回されたコイル６ｃなどで構成されている。鉄芯６ｂは、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石５ａとほぼ同じ長さを有している。鉄芯６ｂの内周面の軸線方向の中央部には、周方向に延びる溝６ｄが形成されている。３ｎ個のコイル６ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルを構成している（図３参照）。また、電機子６ａは、周壁３ａの内周面に、リング状の固定部６ｅを介して取り付けられており、移動不能になっている。以上のような電機子６ａおよび永久磁石５ａの数と配置から、ある１つの電機子６ａの中心が、永久磁石５ａの中心と周方向に一致したときには、その電機子６ａに対して２つおきの電機子６ａの中心と、その永久磁石５ａに対して１つおきの永久磁石５ａの中心とが、周方向に一致する。

さらに、電機子６ａは、ＰＤＵ１１を介してバッテリ１２とＥＣＵ１３に接続されており、電力が供給されたとき、または、発電したときに、鉄芯６ｂの左右の端部に、互いに異なる極性の磁極がそれぞれ発生するように構成されている。また、これらの磁極の発生に伴って、第１ロータ５の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間に、第１および第２の回転磁界が周方向に回転するようにそれぞれ発生する。以下、鉄芯６ｂの左右の端部に発生する磁極をそれぞれ、「第１電機子磁極」および「第２電機子磁極」という。また、これらの第１および第２の電機子磁極の数はそれぞれ、永久磁石５ａの磁極の数と同じ、すなわち２ｎである。

第２ロータ７は、複数の第１コア７ａ（第１軟磁性体）および第２コア７ｂ（第２軟磁性体）を有している。第１および第２のコア７ａ，７ｂはそれぞれ、周方向に等間隔で並んでおり、両者７ａ，７ｂの数はいずれも、永久磁石５ａと同じ、すなわち２ｎに設定されている。各第１コア７ａは、軟磁性体、例えば複数の鋼板を積層したもので、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石５ａのほぼ半分の長さで延びている。各第２コア７ｂは、第１コア７ａと同様、複数の鋼板を積層したもので、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石５ａのほぼ半分の長さで延びている。

第１および第２のコア７ａ，７ｂはそれぞれ、円板状のフランジ７ｅの外端部に、軸線方向に若干延びる棒状の連結部７ｃ，７ｄを介して取り付けられている。フランジ７ｅは、クランク軸２１ａに一体に同心状に設けられている。この構成により、第１および第２のコア７ａ，７ｂは、クランク軸２１ａと一体に回転自在になっている。

また、軸線方向において、第１コア７ａは、第１ロータ５の左側（第１磁極側）の部分とステータ６の左側（第１電機子磁極側）の部分との間に配置され、第２コア７ｂは、第１ロータ５の右側（第２磁極側）の部分とステータ６の右側（第２電機子磁極側）の部分との間に配置されている。さらに、第２コア７ｂは、第１コア７ａに対して周方向に互い違いに並んでおり、その中心が、第１コア７ａの中心に対して、前述した所定角度θの１／２、ずれている。

また、動力伝達駆動装置２には、回転角センサ１６が設けられており、回転角センサ１６は、第１ロータ５の回転角位置を表す検出信号を、ＥＣＵ１３に出力する。

ＰＤＵ１１およびＥＣＵ１３は、動力伝達駆動装置２を制御するためのものであり、前者１１は、インバータなどの電気回路で構成され、後者１３は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ１３は、検出された第１ロータ５の回転角位置およびクランク角位置に基づき、永久磁石５ａと、電機子６ａと、第１および第２のコア７ａ，７ｂとの相対的な位置関係を求めるとともに、この位置関係に基づいて、電機子６ａの３相コイル６ｃへの通電を制御し、それにより、第１および第２の回転磁界を制御する。

以上の構成の動力伝達駆動装置２では、図３に示すように、第１および第２の回転磁界の発生中、各第１電機子磁極の極性が、それに対向する（最も近い）各第１磁極の極性と異なるときには、各第２電機子磁極の極性は、それに対向する（最も近い）各第２磁極の極性と同じになる。また、各第１磁極と各第１電機子磁極の間に、各第１コア７ａが位置しているときには、各第２コア７ｂが、周方向に隣り合う各２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置する。さらに、図示しないが、第１および第２の回転磁界の発生中、各第２電機子磁極の極性が、それに対向する（最も近い）各第２磁極の極性と異なるときには、各第１電機子磁極の極性は、それに対向する（最も近い）各第１磁極の極性と同じになる。また、各第２磁極と各第２電機子磁極の間に、各第２コア７ｂが位置しているときには、各第１コア７ａが、周方向に隣り合う各２組の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置する。

次に、エンジン２１の停止中における動力伝達駆動装置２の動作について説明する。この場合、第２ロータ７、すなわち第１および第２のコア７ａ，７ｂには、エンジン２１のフリクションが作用しており、このフリクションが補機２２を駆動するのに必要なトルクよりもはるかに大きいため、第１および第２のコア７ａ，７ｂは、ほぼ回転不能の状態にある。そのような状態で、ＥＣＵ１３によるＰＤＵ１１の制御により、ステータ６に電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させることによって、第１ロータ５と一体の出力軸４を回転させ、補機２２を駆動する。

なお、図３では、展開図として示したために、電機子６ａおよび固定部６ｅが２つに分かれているように示されているものの、これらは実際には１つのものであるので、図３の構成を、それと等価のものとして図４のように示すことができる。このため、以下、動力伝達駆動装置２の動作を、永久磁石５ａ、電機子６ａ、第１および第２のコア７ａ，７ｂが、図４に示すように配置されているものとして説明する。

また、この動作説明を、説明の便宜上、第１および第２の回転磁界の動きを、それと等価の、永久磁石５ａと同数の２ｎ個の仮想の永久磁石（以下「仮想磁石」という）ＶＭの物理的な動きに置き換えて説明するものとする。また、仮想磁石ＶＭの左側（第１磁極側）および右側（第２磁極側）の磁極をそれぞれ、第１および第２の電機子磁極として、第１ロータ５の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間にそれぞれ発生する回転磁界を、第１および第２の回転磁界として、説明するものとする。さらに、以下、永久磁石５ａの左側の部分および右側の部分を、第１磁石部および第２磁石部という。

まず、図５（ａ）に示すように、各第１コア７ａが各第１磁石部に対向するとともに、各第２コア７ｂが隣り合う各２つの第２磁石部の間に位置した状態から、第１および第２の回転磁界を同図の下方に回転させるように発生させる。その発生の開始時においては、各第１電機子磁極の極性を、それに対向する各第１磁極の極性と異ならせるとともに、各第２電機子磁極の極性をそれに対向する各第２磁極の極性と同じにする。

第１コア７ａは、前述したように配置されているので、第１磁極と第１電機子磁極によって磁化されるとともに、第１磁極、第１コア７ａおよび第１電機子磁極の間に、磁力線（以下「第１磁力線」という）Ｇ１が発生する。同様に、第２コア７ｂは、前述したように配置されているので、第２電機子磁極および第２磁極によって磁化されるとともに、第２電機子磁極、第２コア７ｂおよび第２磁極の間に、磁力線（以下「第２磁力線」という）Ｇ２が発生する。

図５（ａ）に示す状態では、第１磁力線Ｇ１は、第１磁極、第１コア７ａおよび第１電機子磁極を結ぶように発生し、第２磁力線Ｇ２は、周方向に隣り合う各２つの第２電機子磁極と両者の間に位置する第２コア７ｂを結ぶように、また、周方向に隣り合う各２つの第２磁極と両者の間に位置する第２コア７ｂを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図７（ａ）に示すような磁気回路が構成される。

この状態では、第１磁力線Ｇ１が直線状であることにより、第１磁石部には、周方向に回転させるような磁力は作用しない。また、周方向に隣り合う各２つの第２電機子磁極と第２コア７ｂの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量が互いに等しく、同様に、周方向に隣り合う各２つの第２磁極と第２コア７ｂの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しく、バランスしている。このため、第２磁石部にも、周方向に回転させるような磁力は作用しない。以上により、永久磁石５ａは、静止状態に保持される。

そして、仮想磁石ＶＭが、図５（ａ）に示す位置から図５（ｂ）に示す位置に回転すると、第１コア７ａと第１電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になるのに伴い、第２電機子磁極が第２コア７ｂに近づくことによって、第２電機子磁極、第２コア７ｂおよび第２磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生する。その結果、永久磁石５ａ、仮想磁石ＶＭ、ならびに第１および第２のコア７ａ，７ｂにおいて、図７（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。

この状態では、第１磁極と第１コア７ａの間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量は多いものの、この第１磁力線Ｇ１がまっすぐであるため、第１コア７ａに対して第１磁石部を回転させるような磁力が発生しない。また、第２磁極およびこれと異なる極性の第２電機子磁極の間の距離が比較的長いことにより、第２コア７ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の総磁束量は比較的少ないものの、その曲がり度合いが大きいことによって、第２磁石部に、これを第２コア７ｂに近づけるような磁力が作用する。これにより、永久磁石５ａは、仮想磁石ＶＭの回転方向、すなわち第１および第２の回転磁界の回転方向（以下「磁界回転方向」という）と逆方向（図５の上方）に駆動され、図５（ｃ）に示す位置に向かって回転する。これに伴い、第１ロータ５が出力軸４と一体に磁界回転方向と逆方向に回転する。

そして、永久磁石５ａが図５（ｂ）に示す位置から図５（ｃ）に示す位置に向かって回転する間、仮想磁石ＶＭは、図５（ｄ）に示す位置に向かって回転する。以上のように、第２磁石部が第２コア７ｂに近づくことにより、第２コア７ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは小さくなるものの、仮想磁石ＶＭが第２コア７ｂにさらに近づくのに伴い、第２磁力線Ｇ２の総磁束量は多くなる。その結果、この場合にも、第２磁石部に、これを第２コア７ｂ側に近づけるような磁力が作用し、それにより、永久磁石５ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。

また、永久磁石５ａが磁界回転方向と逆方向に回転するのに伴い、第１磁極と第１コア７ａの間の第１磁力線Ｇ１が曲がることによって、第１磁石部に、これを第１コア７ａに近づけるような磁力が作用する。しかし、この状態では、第１磁力線Ｇ１に起因する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが第２磁力線Ｇ２よりも小さいことによって、上述した第２磁力線Ｇ２に起因する磁力よりも弱い。その結果、両磁力の差分に相当する磁力によって、永久磁石５ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。

そして、図５（ｄ）に示すように、第１磁極と第１コア７ａの間の距離と、第２コア７ｂと第２磁極の間の距離が互いにほぼ等しくなったときには、第１磁極と第１コア７ａの間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量および曲がり度合いが、第２コア７ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の総磁束量および曲がり度合いとそれぞれほぼ等しくなる。その結果、これらの第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力が互いにほぼ釣り合うことによって、永久磁石５ａが一時的に駆動されない状態になる。

この状態から、仮想磁石ＶＭが図６（ａ）に示す位置まで回転すると、第１磁力線Ｇ１の発生状態が変化し、図６（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。それにより、第１磁力線Ｇ１に起因する磁力が、第１磁石部を第１コア７ａに近づけるようにほとんど作用しなくなるので、永久磁石５ａは、第２磁力線Ｇ２に起因する磁力によって、図６（ｃ）に示す位置まで、磁界回転方向と逆方向に駆動される。

そして、図６（ｃ）に示す位置から、仮想磁石ＶＭが若干、回転すると、以上とは逆に、第１磁極と第１コア７ａの間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力が、第１磁石部に、これを第１コア７ａに近づけるように作用し、それにより、永久磁石５ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動され、出力軸４が磁界回転方向と逆方向に回転する。そして、仮想磁石ＶＭがさらに回転すると、第１磁極と第１コア７ａの間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力と第２コア７ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２に起因する磁力との差分に相当する磁力によって、永久磁石５ａが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。その後、第２磁力線Ｇ２に起因する磁力が、第２磁石部を第２コア７ｂに近づけるようにほとんど作用しなくなると、第１磁力線Ｇ１に起因する磁力によって、永久磁石５ａが駆動される。

以上のように、第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１磁極と第１コア７ａの間の第１磁力線Ｇ１に起因する磁力と、第２コア７ｂと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２に起因する磁力と、これらの磁力の差分に相当する磁力とが、永久磁石５ａに、すなわち出力軸４に交互に作用し、それにより、出力軸４が磁界回転方向と逆方向に回転する。また、そのように磁力すなわち駆動力が、出力軸４に交互に作用することによって、出力軸４のトルクは、ほぼ一定になる。さらに、この出力軸４の動力は、前述したように、入力および出力プーリ８，９、およびベルト１０を介して補機２２に入力され、それにより、補機２２が駆動される。

また、この場合、出力軸４と一体の第１ロータ５は、第１および第２の回転磁界と同じ速度で逆回転し、第１ロータ５の回転速度（以下「ロータ回転速度」という）ＶＲと、第１および第２の回転磁界の回転速度（以下「磁界回転速度」）ＶＦとの間に、ＶＲ＝−ＶＦが成立する。すなわち、この場合における、磁界回転速度ＶＦ、ロータ回転速度ＶＲ、およびクランク軸２１ａの回転速度（以下「クランク軸回転速度」という）ＶＣの関係は、図８（ａ）に示すように表される。これは、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１および第２のコア７ａ，７ｂが、第１磁極と第１電機子磁極の中間、および第２磁極と第２電機子磁極の中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、永久磁石５ａすなわち第１ロータ５が回転するためである。

さらに、ＥＣＵ１３は、前記回転角センサ１６で検出された第１ロータ５の回転角位置に基づき、ロータ回転速度ＶＲを算出するとともに、算出したロータ回転速度ＶＲが所定値ＶＲＥＦになるように、磁界回転速度ＶＦを制御する（図８（ａ）参照）。これにより、補機２２の入力軸２２ａの回転速度が、補機２２の作動に適した所定値に保持される。

次に、エンジン２１の運転中における動力伝達駆動装置２の動作について説明する。この場合、クランク軸２１ａが回転しているので、これに連結された第２ロータ７、すなわち第１および第２のコア７ａ，７ｂも回転する。また、前述したように、第１および第２のコア７ａ，７ｂは、対向する永久磁石５ａの第１および第２の磁極によって磁化されている。このように、磁化された第１および第２のコア７ａ，７ｂがステータ６に対して回転することと、ＥＣＵ１３でＰＤＵ１１を制御することにより、電機子６ａにおいて、誘導起電力が発生し、発電が行われる。

その結果、電機子６ａに電力を供給していない状態でも、この誘導起電力に起因して、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、第１および第２の回転磁界が発生し、発生した第１および第２の回転磁界は、電機子６ａへの電力供給時と逆方向に回転する。したがって、この場合にも、前述した第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力が、永久磁石５ａに作用することによって、出力軸４が回転する結果、補機２２が駆動される。以上のように、エンジン２１の運転中には、発電しながら、補機２２を駆動することができる。なお、発電によって得られた電力は、バッテリ１２に充電される。これにより、次回のエンジン２１の停止時に、充電した電力を用いて、補機２２を駆動することができる。

また、この場合、磁界回転速度ＶＦ、ロータ回転速度ＶＲおよびクランク軸回転速度ＶＣの間に、次のような関係が成立する。すなわち、前述したように、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１および第２のコア７ａ，７ｂが、第１磁極と第１電機子磁極の中間、および第２磁極と第２電機子磁極の中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、永久磁石５ａが回転する。このため、第１および第２のコア７ａ，７ｂと一体のクランク軸２１のクランク軸回転速度ＶＣは、磁界回転速度ＶＦとロータ回転速度ＶＲの和の平均値になる。

したがって、エンジン２１の運転中における、磁界回転速度ＶＦ、ロータ回転速度ＶＲ、およびクランク軸回転速度ＶＣの関係は、次式（１）によって表すことができる。
ＶＣ＝（ＶＦ＋ＶＲ）／２ …… （１）

ＥＣＵ１３は、この場合にも、前述したエンジン２１の停止中の場合と同様、ロータ回転速度ＶＲが所定値ＶＲＥＦになるように、電機子６ａに流れる電流の周波数を制御することによって、磁界回転速度ＶＦを制御する。これにより、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、クランク軸回転速度ＶＣの高低にかかわらず、ロータ回転速度ＶＲが所定値ＶＲＥＦに制御され、補機２２の入力軸２２ａの回転速度が、補機２２の作動に適した所定値に保持される。

さらに、図８（ｄ）に示すように、クランク軸回転速度ＶＣが非常に小さい場合、同図に破線で示すように、発電に伴って発生した第１および第２の回転磁界の磁界回転速度ＶＦを制御しても、ロータ回転速度ＶＲを所定値ＶＲＥＦまで上昇させることができないことがある。そのような場合には、電機子６ａへの電力の供給により第１および第２の回転磁界を発生させ、その磁界回転速度ＶＦを制御することによって、図８（ｄ）に実線で示すように、ロータ回転速度ＶＲを所定値ＶＲＥＦに上昇させることができる。

また、エンジン２１の運転中、補機２２を停止するときには、この場合、ロータ回転速度ＶＲが値０になればよいので、前記式（１）から明らかなように、磁界回転速度ＶＦを、クランク軸速度ＶＣの２倍になるように制御する。これにより、ロータ回転速度ＶＲが値０に制御され、補機２２が停止されるとともに、動力伝達駆動装置２に入力されたエンジン２１の動力のほぼ１００％が、電力に変換される。

以上のように、本実施形態によれば、前述した従来の補機駆動装置と異なり、クラッチを用いることなく、エンジン２１の停止中および運転中に、補機２２を駆動することができる。したがって、このクラッチの省略分、補機駆動装置１の小型化および製造コストの削減を達成することができる。また、クラッチの断接音が発生することがないので、商品性を向上させることができる。さらに、第１および第２の回転磁界を発生させるステータを、単一のステータ６で構成するので、さらなる補機駆動装置１の小型化と製造コストの削減を達成することができる。

また、エンジン２１の運転中、磁界回転速度ＶＦを制御することによって、クランク軸回転速度ＶＣの高低にかかわらず、補機２２の入力軸２２ａの回転速度を、補機２２の作動に適した所定値に保持することができる。したがって、前述した従来の補機駆動装置と異なり、補機２２の小型化を図ることができる。

次に、図９を参照しながら、上述した実施形態の第１変形例について説明する。この第１変形例では、動力伝達駆動装置２Ａは、前述した動力伝達駆動装置２と比較して、径方向の内側から、ステータ６、第２ロータ７および第１ロータ５の順に配置した点が、主に異なっている。同図において、動力伝達駆動装置２Ａの構成要素のうち、動力伝達駆動装置２と同じものについては、同じ符号を用いて示している。以下、前述した実施形態と異なる点を中心として説明する。

電機子６ａは、円板状の固定部６ｆに取り付けられており、この固定部６ｆは、連結部６ｇを介して、エンジン２１に固定されている。この構成により、電機子６ａ、すなわちステータ６は、移動不能になっている。

また、永久磁石５ａは、リング状の固定部５ｄの内周面に取り付けられており、この固定部５ｄの外周面は、リング状のプーリ９Ａの内周面に一体に取り付けられている。このプーリ９Ａには、前述したベルト１０が巻き掛けられている。また、上記の固定部５ｄは、円筒状の第１連結部５ｅの一端部に連結されており、この第１連結部５ｅの他端部は、ドーナツ板状の第２連結部５ｆを介して、中空の軸５ｇに連結されている。この軸５ｇは、軸受け５ｈに回転自在に支持されており、その内側には、クランク軸２１ａが同心状に回転自在に嵌合している。以上の構成により、上記のプーリ９Ａは、永久磁石５ａと一体に回転自在になっている。なお、電機子６ａおよび永久磁石５ａは、前述した実施形態と同様、周方向に等間隔に並んでおり、両者の数は、前述した実施形態と同様である。

以上の構成により、前述した実施形態の効果を同様に得ることができる。また、前述した動力伝達駆動装置２では、出力プーリ９がステータ６などと別個に設けられているのに対し、この第１変形例の動力伝達駆動装置２Ａでは、プーリ９Ａの内側に第１ロータ５、ステータ６および第２ロータ７が設けられているので、補機駆動装置１をさらに小型化することができる。

次に、図１０を参照しながら、前述した実施形態の第２変形例について説明する。同図に示すように、この第２変形例では、動力伝達駆動装置２Ｂは、動力伝達駆動装置２と比較して、プーリやベルトを用いずに、補機２３に直結されている点が、主に異なっている。この補機２３は、例えばオイルポンプである。具体的には、第１ロータ５の固定部５ｂは、円筒状の連結部５ｉを介して、補機２３の入力軸２３ａに直結されている。この入力軸２３ａは、中空に形成されるとともに、軸受け３ｆに回転自在に支持されており、その内側には、クランク軸２１ａが同心状に回転自在に嵌合している。

以上の構成により、前述した実施形態の効果を同様に得ることができる。また、前述した実施形態と比較して、入力および出力プーリ８，９、およびベルト１０が省略されている分、補機駆動装置１の小型化および製造コストの削減を、より一層、図ることができる。

次に、図１１を参照しながら、前述した実施形態の第３変形例について説明する。この第３変形例では、動力伝達駆動装置２Ｃは、動力伝達駆動装置２と比較して、第１ロータ５がクランク軸２１ａに、第２ロータ７が補機２２に、それぞれ連結されている点のみが、異なっている。以下、この動力伝達駆動装置２Ｃの動作を説明する。

まず、エンジン２１の停止中における動力伝達駆動装置２Ｃの動作について説明する。この場合、第１ロータ５、すなわち永久磁石５ａには、エンジン２１のフリクションが作用しており、このフリクションが補機２２を駆動するのに必要なトルクよりもはるかに大きいため、永久磁石５ａは、ほぼ回転不能の状態にある。そのような状態で、ＥＣＵ１３によるＰＤＵ１１の制御により、ステータ６に電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させることによって、第２ロータ７と一体の出力軸４を回転させ、補機２２を駆動する。

なお、この動作説明を、前述した実施形態と同様、永久磁石５ａ、電機子６ａ、第１および第２のコア７ａ，７ｂが、図４に示すように配置されているものとして、第１および第２の回転磁界の動きを、それと等価の、仮想磁石ＶＭの物理的な動きに置き換えて行うものとする。また、この場合にも、仮想磁石ＶＭの左側（第１磁極側）および右側（第２磁極側）の磁極をそれぞれ、第１および第２の電機子磁極として、第１ロータ５の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間にそれぞれ発生する回転磁界を、第１および第２の回転磁界として、説明するものとする。さらに、以下、永久磁石５ａの左側の部分および右側の部分を、第１磁石部および第２磁石部という。

まず、前述した実施形態と同様、図１２（ａ）に示すように、各第１コア７ａが各第１磁石部に対向するとともに、各第２コア７ｂが隣り合う各２つの第２磁石部の間に位置した状態から、第１および第２の回転磁界を同図の下方に回転させるように発生させる。その発生の開始時においては、各第１電機子磁極の極性を、それに対向する各第１磁極の極性と異ならせるとともに、各第２電機子磁極の極性をそれに対向する各第２磁極の極性と同じにする。この状態では、前述した図７（ａ）に示すような磁気回路が構成される。

そして、仮想磁石ＶＭが図１２（ａ）に示す位置から図１２（ｂ）に示す位置に回転すると、第２電機子磁極、第２コア７ｂおよび第２磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生するとともに、第１コア７ａと第１電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が、曲がった状態になる。また、これに伴い、第１および第２の磁力線によって、前述した図７（ｂ）に示すような磁気回路が構成される。

この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いは小さいものの、その総磁束量が多いため、比較的強い磁力が第１コア７ａに作用する。これにより、第１コア７ａは、仮想磁石ＶＭの回転方向、すなわち磁界回転方向に、比較的大きな駆動力で駆動され、その結果、第１コア７ａに連結された出力軸４が磁界回転方向に回転する。また、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い磁力が第２コア７ｂに作用し、それにより、第２コア７ｂは、磁界回転方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果、第２コア７ｂに連結された出力軸４が磁界回転方向に回転する。

次いで、仮想磁石ＶＭが、図１２（ｂ）に示す位置から、図１２（ｃ），（ｄ）および図１３（ａ），（ｂ）に示す位置に順に回転すると、第１および第２のコア７ａ，７ｂはそれぞれ、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって磁界回転方向に駆動され、その結果、出力軸４が磁界回転方向に回転する。その間、第１コア７ａに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって、徐々に弱くなり、第１コア７ａを磁界回転方向に駆動する駆動力が、徐々に小さくなる。また、第２コア７ｂに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いが小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって、徐々に強くなり、第２コア７ｂを磁界回転方向に駆動する駆動力が、徐々に大きくなる。

そして、仮想磁石ＶＭが図１３（ｂ）に示す位置から図１３（ｃ）に示す位置に回転する間、第２磁力線Ｇ２が曲がった状態になるとともに、その総磁束量が最多に近い状態になり、その結果、最強の磁力が第２コア７ｂに作用し、第２コア７ｂに作用する駆動力が最大になる。その後、図１３（ｃ）に示すように、仮想磁石ＶＭが第１および第２の磁石部に対向する位置に移動すると、互いに対向する第１電機子磁極および第１磁極が互いに同一極性になり、第１コア７ａが、周方向に隣り合う２組の同一極性の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置するようになる。この状態では、第１磁力線の曲がり度合いが大きいものの、その総磁束量が少ないことによって、第１コア７ａには、磁界回転方向に回転させるような磁力が作用しない。また、互いに対向する第２電機子磁極および第２磁極が互いに異なる極性になる。

この状態から、仮想磁石ＶＭがさらに回転すると、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって、第１および第２のコア７ａ，７ｂが磁界回転方向に駆動され、出力軸４が磁界回転方向に回転する。その際、仮想磁石ＶＭが図１２（ａ）に示す位置まで回転する間、以上とは逆に、第１コア７ａに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合が小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって強くなり、第１コア７ａに作用する駆動力が大きくなる。逆に、第２コア７ｂに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合が大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって弱くなり、第２コア７ｂに作用する駆動力が小さくなる。

以上のように、仮想磁石ＶＭの回転、すなわち第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１および第２のコア７ａ，７ｂにそれぞれ作用する駆動力が、交互に強くなったり、弱くなったりする状態を繰り返しながら、出力軸４が磁界回転方向に回転する。この場合、第１および第２のコア７ａ，７ｂに作用する駆動力（以下、それぞれ「第１駆動力」「第２駆動力」という）ＴＲＱ７ａ，ＴＲＱ７ｂ、出力軸４のトルク（以下「軸トルク」という）ＴＲＱ４の関係は、図１４に示すものになる。

同図に示すように、第１および第２の駆動力ＴＲＱ７ａ，ＴＲＱ７ｂは、同じ周期でほぼ正弦波状に変化するとともに、位相が半周期分、互いにずれている。また、出力軸４には第１および第２のコア７ａ，７ｂが連結されているため、軸トルクＴＲＱ４は、上記のように変化する第１および第２の駆動力ＴＲＱ７ａ，ＴＲＱ７ｂを足し合わせたものとなり、ほぼ一定になる。さらに、この出力軸４の動力は、前述したように、入力および出力プーリ８，９、およびベルト１０を介して補機２２に入力され、それにより、補機２２が駆動される。

また、この場合、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１および第２のコア７ａ，７ｂが、第１磁極と第１電機子磁極の中間、および第２磁極と第２電機子磁極の中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、出力軸４は回転する。したがって、出力軸４と一体の第２ロータ７は、磁界回転速度ＶＦの１／２の速度で回転し、第２ロータ７の回転速度（以下「第２ロータ回転速度」という）ＶＲ２と磁界回転速度ＶＦの間に、ＶＲ２＝ＶＦ／２が成立する。すなわち、この場合における、磁界回転速度ＶＦ、第２ロータ回転速度ＶＲ２、およびクランク軸回転速度ＶＣの関係は、図１５（ａ）に示すように表される。

なお、第１および第２の回転磁界の回転中、第１および第２のコア７ａ，７ｂは、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって回転するので、第１および第２の回転磁界に対して、若干遅れた状態で回転する。このため、第１および第２の回転磁界の回転中、仮想磁石ＶＭが図１３（ｃ）に示す位置にあるときには、第１および第２のコア７ａ，７ｂは、実際には図１３（ｃ）に示す位置よりも若干、磁界回転方向と逆方向（同図の上方）に位置する状態になるが、便宜上、図１３（ｃ）では、第１および第２のコア７ａ，７ｂが図中の位置に示されている。

また、この場合、前記回転角センサ１６は、第２ロータ７の回転角位置を検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ１３に出力する。ＥＣＵ１３は、第２ロータ７の回転角位置に基づき、第２ロータ回転速度ＶＲ２を算出するとともに、算出した第２ロータ回転速度ＶＲ２が所定値ＶＲＥＦになるように、磁界回転速度ＶＦを制御する（図１５（ａ）参照）。これにより、補機２２の入力軸２２ａの回転速度が、補機２２の作動に適した所定値に保持される。

さらに、エンジン２１の運転中にも、ステータ６に電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させることにより、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力が第１および第２のコア７ａ，７ｂに作用することによって、出力軸４が回転する結果、補機２２が駆動される。

また、この場合にも、上述したエンジン２１の停止中の場合と同様、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１および第２のコア７ａ，７ｂが、第１磁極と第１電機子磁極の中間、および第２磁極と第２電機子磁極の中間にそれぞれ位置した状態を保ちながら、出力軸４が回転する。このため、第２ロータ回転速度ＶＲ２は、磁界回転速度ＶＦとクランク軸回転速度ＶＣとの和の平均値になる。

したがって、エンジン２１の運転中における、第２ロータ回転速度ＶＲ２、磁界回転速度ＶＦ、およびクランク軸回転速度ＶＣの関係は、次式（２）によって表すことができる。
ＶＲ２＝（ＶＦ＋ＶＣ）／２ …… （２）

ＥＣＵ１３は、この場合にも、前述したエンジン２１の停止中の場合と同様、第２ロータ回転速度ＶＲ２が所定値ＶＲＥＦになるように、磁界回転速度ＶＦを制御する。これにより、図１５（ｂ）および（ｃ）に示すように、クランク軸回転速度ＶＣの高低にかかわらず、ロータ回転速度ＶＲが所定値ＶＲＥＦに制御され、補機２２の入力軸２２ａの回転速度が、補機２２の作動に適した所定値に保持される。

さらに、図１５（ｄ）に示すように、クランク軸回転速度ＶＣが、所定値ＶＲＥＦの２倍よりも高く、非常に高い場合、同図に破線で示すように、電力の供給により発生した第１および第２の回転磁界の磁界回転速度ＶＦを制御しても、第２ロータ回転速度ＶＲ２が所定値ＶＲＥＦを超えてしまうことがある。一方、この場合にも、磁化された第１および第２のコア７ａ，７ｂがステータ６に対して回転するので、ＥＣＵ１３によるＰＤＵ１１の制御により、電機子６ａに発電させることができる。このため、上記のような場合には、電機子６ａに発電させることより、第１および第２の回転磁界をクランク軸２１ａと逆回りに回転するように発生させ、その磁界回転速度ＶＦを制御することによって、図１５（ｄ）に実線で示すように、ロータ回転速度ＶＲを所定値ＶＲＥＦに制御することができる。以上のように、エンジン２１の極高回転中には、発電しながら、補機２２を駆動することができる。

また、エンジン２１の運転中、補機２２を停止するときには、第２ロータ回転速度ＶＲ２が値０になればよいので、前記式（２）から明らかなように、第１および第２の回転磁界を、クランク軸２１ａと同じ速度で逆回転するように制御する。すなわち、電機子６ａに発電させるとともに、磁界回転速度ＶＦの絶対値を、クランク軸速度ＶＣと等しくなるように制御する。これにより、第２ロータ回転速度ＶＲ２が値０に制御され、補機２２が停止されるとともに、動力伝達駆動装置２Ｃに入力されたエンジン２１の動力のほぼ１００％が、電力に変換される。

以上から明らかなように、この第３変形例においても、前述した実施形態の効果を同様に得ることができる。

なお、補機駆動装置１は、補機２２の駆動用だけでなく、エンジン２１の始動用のスタータとして兼用することができる。図１６は、そのように構成された補機駆動装置３０などを示している。この補機駆動装置３０は、前述した第１変形例の動力伝達駆動装置２Ａを有している。同図に示すように、第１ロータ５は、第１および第２の連結部５ｅ，５ｆ、ワンウェイクラッチ２４、および連結部６ｇを介して、エンジン２１に連結されている。このワンウェイクラッチ２４は、第１ロータ５がクランク軸２１ａと同方向に回転する場合にのみ、その回転を許容するように構成されている。

以上の構成により、図１７に示すように、第１および第２の回転磁界を、クランク軸２１ａの回転方向と同方向に回転するように発生させると、前述した第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力の作用によって、第１および第２のコア７ａ，７ｂ、すなわちクランク軸２１ａに連結された第２ロータ７が、クランク軸２１ａの回転方向と同方向に回転する。したがって、クランク軸２１ａを駆動できるので、エンジン２１を始動させることができる。

なお、第３変形例の動力伝達駆動装置２Ｃを用いた場合にも、エンジン２１を始動させることができる。この場合、出力軸４を第２ロータ７とともに、クラッチなどにより回転不能にした状態で、第１および第２の回転磁界を、クランク軸２１ａと逆方向に回転するように発生させる。これにより、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２に起因する磁力によって、第１ロータ５とともにクランク軸２１ａを回転させることができ、したがって、エンジン２１を始動させることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態は、補機２２、２３すなわち車両用のエアコンのコンプレッサやオイルポンプに、本発明を適用した例であるが、これらに限らず、他の様々な補機に本発明を適用できることは、もちろんである。例えば、車両用の燃料ポンプや過給コンプレッサ、または船舶用や航空機用などの補機に適用することができる。また、本実施形態では、第１および第２の電機子列を、単一のステータ６で構成しているが、２つのステータで別個に構成してもよい。さらに、本実施形態では、第１および第２の磁極を、単一の永久磁石５ａの磁極で構成しているが、２つの永久磁石の磁極で別個に構成してもよく、電磁石の磁極で構成してもよい。

また、本実施形態では、永久磁石５ａ、電機子６ａ、第１および第２のコア７ａ，７ｂを、それぞれ等間隔に配置しているが、不等間隔で配置してもよい。さらに、本実施形態では、第１コア７ａの数を第１電機子磁極および第１磁極の数と同じに、第２コア７ｂの数を第２電機子磁極および第２磁極の数と同じに、それぞれ設定しているが、第１および第２のコア７ａ，７ｂの数を、より少なく設定してもよい。

また、本実施形態では、動力伝達駆動装置２，２Ａ〜２Ｃを制御する制御装置として、ＰＤＵ１１およびＥＣＵ１３を用いているが、これに限らず、例えば、マイクロコンピュータを搭載した電気回路などを用いてもよい。さらに、本実施形態では、クランク軸回転速度ＶＣ、ロータ回転速度ＶＲ、および第２ロータ回転速度ＶＲ２をそれぞれ、クランク角センサ１５および回転角センサ１６の検出結果に基づいて算出しているが、他の適当な任意の検出手段によって検出（算出）してもよい。

また、本実施形態、第１および第２の変形例では、第２ロータ７の回転角位置を表すパラメータとして、第３変形例では、第１ロータ５の回転角位置を表すパラメータとして、クランク角位置を用いているが、第１および第２のロータ５，７の回転角位置をそれぞれ表すものであれば、これに限らず、他の任意のパラメータを採用してもよいことはもちろんである。例えば、第１および第２のロータ５，７の回転角位置をセンサなどで直接、検出し、その検出結果を用いてもよい。さらに、本実施形態では、補機２２，２３の入力軸２２ａ，２３ａの回転速度を表すパラメータとして、ロータ回転速度ＶＲまたは第２ロータ回転速度ＶＲ２を用いているが、補機２２，２３の入力軸２２ａ，２３ａの回転速度を表すものであれば、これに限らず、他の任意のパラメータを採用してもよいことはもちろんである。例えば、補機２２，２３の入力軸２２ａ，２３ａの回転速度を直接、センサなどで検出し、その検出結果を用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本実施形態による補機駆動装置を、エンジンおよび補機とともに概略的に示す図である。 図１の動力伝達駆動装置の拡大断面図である。 図２のＡ−Ａ線の位置で周方向に沿って破断した断面の一部を、第１および第２の回転磁界の発生時において示す展開図である。 図３の展開図の構成と機能的に同じ構成を示す図である。 エンジンの停止中における動力伝達駆動装置の動作を説明するための図である。 図５の続きの動作を説明するための図である。 動力伝達駆動装置の動作中に構成される磁気回路を示す図である。 磁界回転速度ＶＦ、クランク軸回転速度ＶＣおよびロータ回転速度ＶＲの関係を表す速度線図の一例を、（ａ）エンジンの停止中、（ｂ）低回転中、（ｃ）高回転中、（ｄ）極低回転中において、それぞれ示す図である。 第１変形例による補機駆動装置を、エンジンおよび補機とともに概略的に示す図である。 第２変形例による補機駆動装置を、エンジンおよび補機とともに概略的に示す図である。 第３変形例による動力伝達駆動装置の拡大断面図である。 エンジンの停止中における図１１の動力伝達駆動装置の動作を説明するための図である。 図１２の続きの動作を説明するための図である。 第１駆動力、第２駆動力および軸トルクの関係を模式的に示す図である。 磁界回転速度ＶＦ、第２ロータ回転速度ＶＲ２およびクランク軸回転速度ＶＣの関係を表す速度線図の一例を、（ａ）エンジンの停止中、（ｂ）低回転中、（ｃ）高回転中、（ｄ）極高回転中において、それぞれ示す図である。 エンジン始動用のスタータとして兼用する場合の補機駆動装置を、エンジンおよび補機とともに概略的に示す図である。 図１６の補機駆動装置の磁界回転速度ＶＦ、クランク軸回転速度ＶＣおよびロータ回転速度ＶＲの関係を表す速度線図を、エンジンの始動時において示す図である。

符号の説明

１ 補機駆動装置
５ 第１ロータ
５ａ 永久磁石（第１磁極、第２磁極）
６ ステータ
６ａ 電機子（第１電機子、第２電機子）
７ 第２ロータ
７ａ 第１コア（第１軟磁性体）
７ｂ 第２コア（第２軟磁性体）
２１ エンジン
２１ａ クランク軸（出力軸）
２２ 補機
２３ 補機

Claims (2)

1. 内燃機関に連結され、補機を駆動する補機駆動装置であって、
   周方向に並んだ複数の第１電機子で構成され、当該複数の第１電機子に発生する磁極により、前記周方向に回転する第１回転磁界を発生させる第１電機子列と、前記周方向に並んだ複数の第２電機子で構成され、当該複数の第２電機子に発生する磁極により、前記第１回転磁界と同じ方向に回転する第２回転磁界を発生させる第２電機子列と、を有するとともに、移動不能に構成されたステータと、
   前記周方向に並んだ複数の第１磁極で構成され、隣り合う各２つの前記第１磁極が互いに異なる極性を有し、かつ前記第１電機子列に対向するように配置された第１磁極列と、前記周方向に並んだ複数の第２磁極で構成され、隣り合う各２つの前記第２磁極が互いに異なる極性を有し、かつ前記第２電機子列に対向するように配置された第２磁極列と、を有するとともに、前記補機および前記内燃機関の出力軸の一方に連結された第１ロータと、
   互いに所定の間隔で前記周方向に並んだ複数の第１軟磁性体で構成され、前記第１電機子列と前記第１磁極列の間に配置された第１軟磁性体列と、互いに前記所定の間隔で前記周方向に並んだ複数の第２軟磁性体で構成され、前記第２電機子列と前記第２磁極列の間に配置された第２軟磁性体列と、を有するとともに、前記補機および前記内燃機関の出力軸の他方に連結された第２ロータと、を備え、
   前記第１電機子の各磁極および前記各第１磁極が互いに対向する第１対向位置にあるときには、前記第２電機子の各磁極および前記各第２磁極が互いに対向する第２対向位置に位置し、前記第１対向位置に位置する前記第１電機子の各磁極および前記各第１磁極が互いに異なる極性のときには、前記第２対向位置に位置する前記第２電機子の各磁極および前記各第２磁極が互いに同一極性を示し、前記第１対向位置に位置する前記第１電機子の各磁極および前記各第１磁極が互いに同一極性のときには、前記第２対向位置に位置する前記第２電機子の各磁極および前記各第２磁極が互いに異なる極性を示し、
   前記第１電機子の各磁極および前記各第１磁極が前記第１対向位置にある場合において、前記各第１軟磁性体が前記第１電機子の磁極および前記第１磁極の間に位置するときには、前記各第２軟磁性体が前記周方向に隣り合う２組の前記第２電機子の磁極および前記第２磁極の間に位置するとともに、前記各第２軟磁性体が前記第２電機子の磁極および前記第２磁極の間に位置するときには、前記各第１軟磁性体が前記周方向に隣り合う２組の前記第１電機子の磁極および前記第１磁極の間に位置するように構成されていることを特徴とする補機駆動装置。
2. 前記第１および第２の電機子列は、互いに共通の単一の電機子列によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の補機駆動装置。

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