JP5878662B1 - 変速装置内蔵の回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】特許文献１に示された無段変速装置は、少なくとも２つの回転電機を必要とし、かつ、その回転電機の外部に無段変速装置があるので、回転軸方向の厚みを薄くすることが困難であり、コンパクトにならなかった。【解決手段】駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かのいずれかを伴い時計方向に回転する回転子と、駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かのいずれかを伴い反時計方向に回転する回転子と、界磁磁石を環状に配設した固定子の径方向内側とによって囲まれた部分に空間を構成する。構成した当該空間に駆動軸によって貫通された摩擦車か歯車かを挿入すると、摩擦車は駆動力伝達盤に当接することによって偶力を受けて回転し、歯車は駆動力伝達歯車に当接することによって偶力を受けて回転して、摩擦車や歯車を貫通している駆動軸へ出力ができるので変速装置を含む全体をコンパクトに構成できる。【選択図】図１

Description

永久磁石や電磁石による界磁磁石を環状に配設して成した固定子に対し、当該環状の固定子の中心である軸方向の一方に駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い中央軸に回転自在に取り付けられ時計方向へ回転する回転子を少なくとも１つ以上有し、当該環状の固定子の中心である軸方向の他方に駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い中央軸に回転自在に取り付けられ反時計方向に回転する回転子を少なくとも１つ以上有する回転電機において、時計方向に回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、反時計方向に回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、固定子の径方向内側とによって囲まれた部分に空間を構成し、構成した当該空間に駆動軸によって貫通された摩擦車か歯車かを挿入すると、摩擦車は駆動力伝達盤に当接することによって偶力を受けて回転し、歯車は駆動力伝達歯車に当接することによって偶力を受けて回転して、摩擦車や歯車を貫通している駆動軸へ出力ができる構造を有する変速装置内蔵の回転電機に関する。

特許文献５には、互いに逆回転するディスクが対面する空間に摩擦車を挿入して無段変速装置とする仕組みが開示されている。この場合には、互いに逆回転するディスクを駆動する原動機については記載がなく、ディスク板と原動機との関係については、不明である。

特許文献１には、互いに逆回転する複数の大口径薄型の回転電機を中央軸で連接して電気自動車の駆動用モーターとして使用する場合に、上側の駆動用モーターの回転子の側板としての摩擦板と、下側の駆動用モーターの回転子の側板としての摩擦板とによって挟まれた空間に、上下の摩擦板に当接するように駆動軸によって貫通された摩擦車を挿入することによって、摩擦車を回転させて駆動軸へトルクを出力する無段変速装置が、開示されている。ここには、摩擦車が挿入される空間を構成する摩擦板を上側のモーターの回転子、あるいは下側のモーターの回転子と記述していて、独立した別々の回転電機が存在することを表している。よって、この無段変速装置は、独立した少なくとも２つの回転電機とその両回転電機の回転軸方向の間の空間を占める無段変速装置との少なくとも３個の構造物から回転軸方向を構成する装置であって、例えば、車両を駆動させる装置として車両のキャビン部分の床下に設置した場合、概ね５０ｃｍ以上の空間を占有するので、車両におけるキャビン部分の床の高さを操縦者の席に比べかなり高い位置に設定せざるを得ない等、回転電機の回転軸方向の装置全体の厚みから来る制約があった。

特許文献３には、回転電機の内部やその周辺に歯車を配設し、コンパクトな仕組みで変速可能な回転電機を構成している。特許文献４では、回転電機の周辺に存在する歯車群を有効に切り換えて、回転電機を中心とする駆動装置全体を、コンパクトにまとめている。

特許文献２には、直径が大きくて回転軸方向を薄く構成することを容易にするトロイダルコアモーターの仕組みが開示されている。従来からの電磁鋼を打ち抜いて電機子とする場合には、一般的な電磁鋼板のサイズが約６０ｃｍ四方のことから、約６０ｃｍを超えるような直径を有するモーターの構成は、困難があった。トロイダルコアモーターは、巻鉄芯が使えるので、約６０ｃｍを超えるような大きな直径のモーターも容易に作製可能である。しかし、反面、トロイダルコアモーターに使われる巻鉄芯は、電磁鋼の打ち抜き積層の場合と異なり、シュラウド（ハウジング、ケース等の外装部、巻鉄芯側が回転する際には内装部を含む）に取り付けることが困難であった。特許文献２は、磁極部を兼ねた取付具を使うことによって、巻鉄芯に取付のための穴の穿孔等を施してその特性を劣化させることなく巻鉄芯をシュラウドに取り付けることを可能にした。中でも、特許文献２の段落００５０と図１３に明示された磁極部を兼ねた取付具においては、当該磁極部を兼ねた取付具の概ね半分の部分を非磁性体で構成する例が記載されていている。これは、本発明のようにトロイダルコアとトロイダルコアを取り付ける側との間の距離が非常に長い場合において、磁性体の節用が可能となるので、大いに参考になる。

特許第５４３２４０８号公報 ：互いに逆回転する複数の回転電機とその間に挿入された摩擦車とからなる無段変速装置； 特許第５２９２６５６号公報 ：トロイダルコアモーターの磁極部を兼ねた取付具； 特開２０１０−２６３７６１ ：変速機内蔵モーター； 特開２００２−２０４５０４ ：車両用動力伝達システムおよびそれを搭載した自動車； 特開平０５−２６３８８８号公報 ：互いに逆回転するディスク板に当接する摩擦車よる無段変速装置；

特許文献１で開示された互いに逆回転する複数の回転電機とその間に挿入された摩擦車とからなる無段変速装置は、大きな直径を有するためにフライホイール効果があって急激な回転数の変化が困難なところを、無段変速装置が変速を迅速に行うことで解決してきた。また回転電機の急激な回転数の変化は、莫大な電流を消費して省エネにならないところを、無段変速装置が回転電機の回転数を変化することなく駆動軸の急激な回転数の変化を可能にして、省エネも解決してきた。しかしながら、その構成には、少なくとも２つの回転電機を必要とし、かつ、その回転電機の外側に当たる部分に摩擦車からなる無段変速装置があって、それぞれ独立した空間を占有しているので、回転電機の回転軸方向の厚みを薄くすることが困難であり、コンパクトにならなかった。本発明は、従来の少なくとも２つ以上からなる回転電機と変速装置とを見直し、新たに変速装置を含む回転電機全体の回転軸方向の厚みを薄くコンパクトにすることが課題である。

永久磁石か電磁石を環状に配設した固定子に対し、駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い時計方向に回転する少なくとも１つ以上の回転子と、駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い反時計方向に回転する少なくとも１つ以上の回転子と、固定子の径方向内側とによって囲まれる部分に空間を構成し、構成した当該空間に駆動軸によって貫通された少なくとも１つ以上の摩擦車か歯車かが、回転子側の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かに当接するように挿入すると、摩擦車や歯車は、当接した回転子側の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車から偶力を受けて回転力を駆動軸に出力でき、変速装置を含む全体をコンパクトに構成できる。

特許文献１で示された無段変速装置の構成では、回転子の回転軸方向の厚みをコンパクト化できなかった上に、複数の回転電機と無段変速装置との組合せる際の微妙な調整等にメンテナンス所要を増大させる要因が存在した。しかしながら、本発明によれば、１つの回転電機の中に互いに逆回転する回転子を有し、かつ、変速のための摩擦車か歯車かの少なくとも１つを既に内蔵しているので、大幅にコンパクト化できる。また、車両の駆動装置として取り付ける際には、調整を要する部分が大幅に減少する等、メンテナンス上からも効果がある。

図は、本発明である変速装置内蔵の回転電機の基本構造を示している。すなわち、界磁磁石を配設した固定子と、当該固定子を挟み込むようにして時計方向へ回転する回転子と、反時計方向へ回転する回転子とで、対向した回転子が互いに逆回転する空間を構成している。少なくとも２つの互いに逆回転する回転子が対面する空間には、駆動軸で貫通された摩擦車か歯車かの少なくとも１つ以上があって、その円周部を、時計方向に回転する回転子側と反時計方向に回転する回転子側とのそれぞれに当接していて、回転子側からの偶力を受けて回転し、駆動軸に回転力を出力する。なお、この図を含め図面の多くでは、主要な構成を明示する際の視界を遮ることを避けるため、摩擦車が当接する駆動力伝達盤や歯車が当接する駆動力伝達歯車や回転電機の全体を覆うハウジングやケースや電源や電線の記載を省いて表示することがある。 図は、巻鉄芯に巻線して構成したトロイダルコアである。トロイダルコアは、直径が大きい場合の電機子の製造に有利である。トロイダル巻線は、中央軸周辺に設置した整流子機構やスリップリングを介して、回転磁界を生じさせる電源に接続する。 図の（Ａ）は、時計方向へ回転するトロイダルコアを特許文献２の磁極部を兼ねた取付具で保持し、ベアリングを介して中央軸に取り付けた場合の平面図である。（Ｂ）は、トロイダルコアと取付具の断面図である。 図の（Ａ）は、反時計方向へ回転するトロイダルコアを特許文献２の磁極部を兼ねた取付具で保持し、ベアリングを介して中央軸に取り付けた場合の平面図である。ただし、駆動力伝達盤があると取付具が見えなくなるので、この図では駆動力伝達盤を除いた記載となっている。（Ｂ）は、トロイダルコアと取付具の断面図である。 図の（Ａ）は、環状の非磁性体に界磁磁石を配設した固定子の平面図である。固定子の直径に当たる部分には、駆動軸によって貫通され、３つの前進方向に進むために使用する摩擦車と、１つの後方に進むために使用する摩擦車、及び１つの調整車が配置されている。摩擦車は、回転子側の駆動力伝達盤に当接していて、調整車の方は、回転子側の駆動力伝達盤に通常は当接しなくてもよい。回転子側の駆動力伝達盤に当接し、偶力を受けて回転している複数の摩擦車と駆動軸との接続と切断とは、動力断続装置によって選択的に行われる。（Ｂ）は、固定子のａ−ａ’部分に埋め込まれた界磁磁石を示している。（Ｃ）は、固定子の断面と、駆動軸に貫通されて、駆動軸との接続と切断とを動力断続装置によって選択的に行うことができる摩擦車とを示している。 図は、駆動軸に貫通され、当接した回転子側の駆動力伝達盤から偶力を受けて前進方向に駆動させるための３つの摩擦車と、後進方向に駆動させるための１つの摩擦車と、通常は回転子側の駆動力伝達盤に当接しないで駆動軸上に配置する１つの調整車とから構成される変速装置内蔵の回転電機の断面図である。この例では、動力断続装置によって、駆動軸と摩擦車との接続と切断とを動力断続装置によって選択的に行って、前進３段、後進１段の変速装置内蔵の回転電機を構成したことを示している。 図の（Ａ）は、環状の非磁性体に界磁磁石を配設した固定子の平面図である。固定子が構成する平面の直径に当たる部分には、駆動軸によって貫通され、当接した回転子側の駆動力伝達歯車から偶力を受けて回転し、前進方向に進むために使用する３つの歯車と、後方に進むために使用する１つの歯車と、調整用の１つの歯車が配置されている。駆動軸と歯車との接続と切断とは、動力断続装置によって選択的に行われる。（Ｂ）は、固定子のａ−ａ’部分に埋め込まれた界磁磁石を示している。（Ｃ）は、固定子の断面と、駆動軸に貫通されて駆動軸との接続と切断とを動力断続装置によって選択的に行うことができる歯車とを示している。 図は、駆動軸に貫通され、当接した回転子側の駆動力伝達歯車から偶力を受けて前進方向に駆動させるための３つの歯車と、後進方向に駆動させるための１つの歯車と、調整用の１つの歯車から構成される変速装置内蔵の回転電機の断面図である。この例では、動力断続装置によって、駆動軸と歯車との接続と切断とを動力断続装置によって選択的に行って、前進３段、後進１段の変速装置内蔵の回転電機を構成したことを示している。 図は、貫通された駆動軸上を固定子の直径方向に任意にスライドできる機構を有する１つの摩擦車と、その反対側に、固定子と回転子との万一の衝突を防止するための１つの調整車とが示されている。（Ｂ）は、固定子のａ−ａ’部分に埋め込まれた界磁磁石を示している。（Ｃ）は、固定子の断面と、駆動軸上をスライドできる摩擦車と、回転子が固定子に異常に接近して衝突することを防止するための調整車とを示している。 図は、駆動軸に貫通され固定子の直径方向にスライドできて、無段変速装置を構成する１つの摩擦車と、界磁磁石と回転子の磁極との空隙を保護するための１つの調整車が配置された構造である変速装置内蔵の回転電機の断面図である。なお、この図の調整車は駆動力伝達盤に当接しない状態で表現されているが、界磁磁石と回転子の磁極との間である空隙が１ｍｍを大きく下回った場合、例えば、５０μｍの空隙の際には、金属等で製作した摩擦車を常時、駆動力伝達盤に当接させる構造となる。 図の（Ａ）は、トロイダルコアの一部分の平面図である。（Ｂ）は、トロイダルコアの磁極部に現れる極性が、通常の集中巻き等と異なり、どの方向へも同一の極性を示すことを表している。 図は、時計方向に回転する複数の回転子と反時計方向に回転する複数の回転子とから構成した変速装置内蔵の回転電機の一例を示している。 図の（Ａ）は、時計方向に回転する回転子に永久磁石を配設した例を示している。（Ｂ）は、固定子に配設する界磁磁石に集中巻きの電磁石を配設した例を示している。（Ｃ）は、反時計方向に回転する回転子に永久磁石を配設した例を示している。 図の（Ａ）は、固定子の界磁磁石に集中巻きの電磁石を、互いに逆回転する回転子に永久磁石を使用した際の駆動軸周辺の断面図である。（Ｂ）は、固定子の界磁磁石に集中巻きの電磁石を、互いに逆回転する回転子に永久磁石を使用した際の電磁石が分かる個所での断面図である。 図の（Ａ）は、時計方向に回転する回転子にトロイダルコアの電磁石を用いた例である。（Ｂ）は、固定子に配設する界磁磁石を集中巻きの電磁石を用いた例である。（Ｃ）は、反時計方向に回転する回転子にトロイダルコアの電磁石を用いた例である。 図の（Ａ）は、固定子には集中巻きの電磁石を、回転子にはトロイダルコアの電磁石を用いた例である。（Ｂ）は、固定子に配設した集中巻きの電磁石の周辺の断面図である。 図は、駆動軸に直交する方向に軸を設け、軸上に調整歯車を増設した一例である。同様の増設は、摩擦車と調整車との組合せでも実施できる。 図の（Ａ）は、環状の非磁性体に界磁磁石を配設した固定子の平面図である。固定子が構成する平面の直径に当たる部分には、駆動軸によって貫通され、当接した回転子側の駆動力伝達歯車から偶力を受けて回転し、進むために使用する歯車が、前輪を回すために３つ、後輪を回すために３つで、それぞれ構成され、４輪駆動の仕組みを実現している。駆動軸と歯車との接続と切断とは、動力断続装置によって選択的に行われる。（Ｂ）は、固定子のａ−ａ’部分に埋め込まれた界磁磁石を示している。（Ｃ）は、固定子の断面と、駆動軸に貫通されて駆動軸との接続と切断とを動力断続装置によって選択的に行うことができる歯車とを示している。 図は、自動車のキャビン床下に、本発明の変速装置内蔵の回転電機を設置した例を示している。

本発明は、複数の回転子のうち駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かのいずれかを伴った少なくとも１組の互いに逆回転する回転子が対面して、固定子の径方向内側との部分に空間を構成し、当該空間に、駆動軸によって貫通された摩擦車か歯車かを、その円周部分を回転子側の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かのいずれかに当接するように設置することによって実現される。よって、設置された摩擦車や歯車は、互いに逆回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かのいずれかからの偶力を受けて回転し、その回転力を駆動軸に出力できる。したがって、本発明に用いる回転電機には、２つ以上の回転子を内蔵していて、その回転子が互いに逆方向へ回転できれば、どのような形式の回転電機であっても良い。すなわち、固定子を永久磁石にするか、電磁石にするかは、選択可能であり、電機子の巻線も、集中方式か、分布方式か、トロイダル方式か、その他の方式であっても選択可能である。また、アキシャルギャップ形式の方が単純ではあるが、固定子に用いる界磁磁石の形状を概ねＵ字型にすることによって、ラジアルギャップ形式での構成も可能である。

このように、本発明を構成する際の回転電機の選択に制限を加えるような要因は少ない。しかしながら、本発明の変速装置の変速可能範囲は、回転電機の直径によって規制され、直径が小さければ、変速における選択範囲が少なく、直径が大きいほど変速可能範囲を大きくすることができる。この本発明の変速可能範囲における特性から、直径の大きな回転電機を容易にかつ安価に作製できるトロイダルコアモーターでの実施例を示し、他の形式の回転電機は、特徴ある部分の提示に留める。

代表図面でもある図１は、本発明の変速装置内蔵の回転電機の基本的な構成を表した一例である。この例では、固定子（１１０）側の界磁磁石に永久磁石（１４０）を用い、回転子（１２１、１２２）側にトロイダルコア（２１０）を用い、時計方向に回転する回転子（１２１）と反時計方向に回転する回転子（１２２）との間に、摩擦車（３１０）を挿入した例を示している。この図では、主要な構成を明示する際の視界を遮ることを避けるため、摩擦車（３１０）が当接する駆動力伝達盤（１６０）や回転電機の全体を覆うハウジングやケースや電源や電線の記載を省いて表示してある。

図１で記載された回転子（１２１、１２２）を構成するトロイダルコア（２１０）は、図２で示す通り、巻鉄芯（２１１）にトロイダル巻線（２１２）して構成される。トロイダルコア（２１０）には、扱う際に掴む部分がないので、任意のトロイダル巻線（２１２）と隣り合わせたトロイダル巻線（２１２）との間の間隙となる部分に、図３と図４とに示したように磁極部を兼ねた取付具（２２２）で挟み込んで中央軸（１００）へ回転可能に取り付ける。

図５で示した固定子（１１０）は、駆動軸（１５０）と一体化されて構成される。すなわち、固定子（１１０）の円周上の一点から、中央軸（１００）を通り、固定子（１１０）の他の一点に至る経路で駆動軸（１５０）が通っている。また、駆動軸（１５０）には、動力断続装置が内蔵された摩擦車（３１１）が、前進用として３つ、後進用として１つ配置してある。また、駆動軸（１５０）に付いてはいるが、駆動軸（１５０）上にあっても動力的に接続することがなく空転する状態の調整車（３１２）が１つ配置してある。摩擦車（３１１）が内蔵する動力断続装置は、従来から用いられてきたクラッチ装置や、ロックと解除機能付きのラチェット機構等、既存の技術から作製される。

図６は、時計方向に回転する回転子（２１１）側の駆動力伝達盤（１６０）と、反時計方向に回転する回転子（２１２）側の駆動力伝達盤（１６０）とが対面して構成する空間に、駆動軸（１５０）に貫かれた前進用の摩擦車（３１１）が３つ、後進用の摩擦車（３１１）が１つ、調整車（３１２）が１つ設置されている。各摩擦車（３１１）には、駆動軸（１５０）との断続を任意に行うことができる動力断続装置が内蔵されている。この動力断続装置によって、図６では、摩擦車（３１１）を任意に１つ選んで駆動軸（１５０）に接続し、いわば前進３段、後進１段の回転電機を構成している。

図７〜図８は、図５〜６の摩擦車（３１１）に替えて、歯車（４２０）を用いている。すなわち、時計方向に回転する回転子（１２１）側の駆動力伝達歯車（１７０）と反時計方向に回転する回転子（１２２）側の駆動力伝達歯車（１７０）とが対面する空間に設置され、円周の一端を時計方向へ回転する回転子（１２１）側の駆動力伝達歯車（１７０）に、他端を反時計方向に回転する回転子（１２２）側の駆動力伝達歯車（１７０）に当接して偶力を得る前進用の歯車（４２１）３つと、後進用の歯車（４２１）１つと、空転していて駆動軸（１５０）上にあっても動力的には接続がない調整歯車（４２２）１つである。前進用の歯車（４２１）と後進用の歯車（４２１）とには、選択的に任意の歯車（４２１）を駆動軸（１５０）に接続可能にする動力断続装置が内蔵されている。よって、図７〜図８も、前進３段、後進１段の回転電機を構成している。

図９〜図１０では、駆動軸（１５０）に沿って、長手方向に歯を構成し、そこへスライド装置を介して勘合してスライドする摩擦車（３１３）を設置する。すると、摩擦車（３１３）は、回転子（１２０）に伴う駆動力伝達盤（１６０）の範囲内で駆動軸（１５０）上を任意の位置に移動できるので、無段階変速装置を構成できる。なお、後進用の摩擦車の取付はないので、通常、後進の際は、回転子（１２０）を前進の際とは逆方向に回転させる。ただし、中央軸（１００）を外して本発明を構成した場合は、摩擦車（３１３）は、固定子（１１０）の直径上を反対側までスライド可能となるので、回転子（１２０）の逆回転は、不要となる。

図１１は、本発明の代表図面等で用いたトロイダルコア（１２０）が生成する磁極の特性を表したものである。トロイダルコア（１２０）に形成された磁極部（１２２）には、Ｎ極ならＮ極で、どの方向も同じＮ極を示す。これは、図１４で示した集中巻き電機子（５１０）の場合の極性と対照的である。

図１２は、複数の回転子（１２１、１２２）を回転子間連結材（１２３）で連結して積層し、高トルクを得るための変速装置内蔵の回転電機の一例である。必要とするトルクに応じ、積層の数は増加できる。

図１３は、固定子（１１０）側に電機子（電磁石）（１３０）を用い、回転子（１２１、１２２）に永久磁石（１４０）を用いて、対面して互いに逆方向に回転する回転子（１２１）と回転子（１２２）との間に、摩擦車（３１０）を配置した場合の概念図である。

図１４では、（Ｂ）のように固定子（１１０）に集中巻き電機子（５１０）が配置されている。集中巻き電機子（５１０）は、一端にＮ極を生じると、他端はＳ極と異なる極性を示す。これは、図１１で示したトロイダルコア（２１０）の場合と対照的である。

図１５〜図１６では、固定子（１１０）に配設する界磁磁石にも、電磁石である集中巻き電機子（５１０）を、回転子（１２１、１２２）にも、電磁石であるトロイダルコア（２１０）を用いた一例である。このように、どのような方式であっても、互いに逆回転する回転子（１２１、１２２）側の駆動力伝達盤（１６０）か駆動力伝達歯車（１７０）かとが対面して空間を構成し、その空間に駆動軸（１５０）によって貫通された摩擦車（３１０）か歯車（４２１）かの少なくとも１つ以上が配置できれば、本発明を実現することができる。

本発明を実施する形態を表した図５〜図１４及び図１６には、駆動軸（１５０）に設置された調整車（３１２）か調整歯車（４２２）かのいずれかが記載してある。調整車（３１２）や調整歯車（４２２）は、回転子（１２０）が外圧等によって、固定子（１１０）側へ異常接近した場合であっても、磁極間の空隙を保持するのが目的である。しかしながら、図５〜図１４及び図１６で、外圧が摩擦車（３１０）や歯車（４２１）や調整車（３１２）や調整歯車（４２２）のちょうど真上に加わった場合には、回転体の特性上、作用した点から９０°遅れて効果が現れる点が生じるので、実際に空隙の変化を生じるところでは、空隙の変化を防止するものが何も無い状態となる。このため、図１７の一例のように調整歯車（４２２）や調整車（３１２）を追加しても良い。そのように固定子の磁極と回転子の磁極との空隙を、摩擦車（３１０）や歯車（４２１）や調整車（３１２）や調整歯車（４２２）によって４ヵ所で保持する仕組みが構成できる場合には、磁極間の空隙を極小で設計することができるので、回転電機のトルクの向上にも寄与できる。

本発明の図５〜図１４及び図１６の変速装置内蔵の回転電機では、駆動軸（１５０）が１本であるが、中央軸（１００）を挟んで複数個の駆動軸（１５０）を取り付けることができる。図１８は、前輪を駆動させるための駆動軸（１５０）と後輪を駆動させるための駆動軸（１５０）とを分けて、４輪駆動を実現している。

図１９は、時計方向に回転する回転子（１２１）側の駆動力伝達盤（１６０）か駆動力伝達歯車（１７０）かと、反時計方向に回転する回転子（１２２）側の駆動力伝達盤（１６０）か駆動力伝達歯車（１７０）かとが対面して構成する空間に駆動軸（１５０）によって貫かれた摩擦車（３１０）か歯車（４２１）かの少なくとも１つ以上が挿入されて変速装置を構成した変速装置内蔵の回転電機を、自動車キャビンの床下に設置した一例を示している。この場合には、歯車（４２１）によって、前進３段、後進１段の仕組みを実現している。

本発明の変速装置内蔵の回転電機を電気自動車に用いるに際し、当該変速装置内蔵の回転電機の複数ある摩擦車（３１０）か歯車（４２１）かのいずれかを動力断続装置によって選択的に駆動軸に接続する方式は、コンピュータでのプログラミング制御によって、目的に応じた効果的な走り方を提供してくれる。例えば、摩擦車（３１０）や歯車（４２１）の前進の１段目（Ｌｏｗ）に組み込む動力断続装置に電磁クラッチを用い、電磁力を加減できるようにすると、半クラッチを実現できる。さらに、車速のデータから、回転電機の最適な回転数と、複数ある摩擦車（３１０）か歯車（４２１）かのどの１つを駆動軸（１５０）に接続するかを、コンピュータでのプログラミング制御で選択できるようになる。すなわち、坂路での発進も、スポーティーな走りを選択することも、逆に経済的でおとなしい走りを選択することも、比較的容易である。よって、当該変速装置内蔵の回転電機の特性としてのコンピュータでのプログラミング制御の容易性は、将来予想される電気自動車の自動制御や自動運行に最も適した駆動用モーターの提供を可能にする。

図６、図８、図１０、図１２、図１４及び図１６は、永久磁石や電磁石による界磁磁石を環状に配設して成した固定子に対し、当該環状の固定子の中心である軸方向の一方に駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い中央軸に回転自在に取り付けられ時計方向へ回転する回転子を少なくとも１つ以上有し、当該環状の固定子の中心である軸方向の他方に駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い中央軸に回転自在に取り付けられ反時計方向に回転する回転子を少なくとも１つ以上有する回転電機において、時計方向に回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、反時計方向に回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、固定子の径方向内側とによって囲まれた部分に空間を構成し、構成した当該空間に駆動軸によって貫通された摩擦車か歯車かを挿入すると、摩擦車は駆動力伝達盤に当接することによって偶力を受けて回転し、歯車は駆動力伝達歯車に当接することによって偶力を受けて回転して、摩擦車や歯車を貫通している駆動軸へ出力ができることを特徴とする変速装置内蔵の回転電機の実施例である。

図６、図８、図１２、図１４及び図１６は、実施例１に記載した変速装置内蔵の回転電機において、摩擦車や歯車と駆動軸との間の接続を、動力断続装置によって接続と切断とを任意に選択可能にした変速装置内蔵の回転電機の実施例である。

図１０は、実施例１に記載した変速装置内蔵の回転電機において、摩擦車を、駆動軸上で摺動可能にした変速装置内蔵の回転電機の実施例である。

時計方向に回転する回転子側の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、反時計方向に回転する回転子側の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かとが対面する空間に、駆動軸で貫かれた摩擦車か歯車かを挿入して駆動力を引き出す仕組みは、構造が簡単で部品点数が少なく、設置に際し調整する個所も少ないので、電気自動車の駆動モーターとして使用する場合の製造コストやランニングコストを引き下げる効果がある。

１００ 中央軸
１１０ 固定子
１２０ 回転子
１２１ 回転子（時計方向に回転）
１２２ 回転子（反時計方向に回転）
１２３ 回転子間連結材
１３０ 電機子（電磁石）
１４０ 永久磁石
１５０ 駆動軸
１６０ 駆動力伝達盤
１７０ 駆動力伝達歯車
２１０ トロイダルコア
２１１ 巻鉄芯
２１２ トロイダル巻線
２２１ 取付具
２２２ 取付具の磁極部
３１０ 摩擦車
３１１ 摩擦車（動力断続装置付）
３１２ 調整車
３１３ 摩擦車（スライド装置付）
４２０ 歯車
４２１ 歯車（動力断続装置付）
４２２ 調整歯車
５１０ 集中巻き電機子
５１１ 積層電磁鋼板
５１２ 集中巻き巻線
５１３ 集中巻き電機子保持具

Claims (3)

1. 永久磁石や電磁石による界磁磁石を環状に配設して成した固定子に対し、当該環状の固定子の中心である軸方向の一方に駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い中央軸に回転自在に取り付けられ時計方向へ回転する回転子を少なくとも１つ以上有し、当該環状の固定子の中心である軸方向の他方に駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かの少なくともいずれかを伴い中央軸に回転自在に取り付けられ反時計方向に回転する回転子を少なくとも１つ以上有する回転電機において、時計方向に回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、反時計方向に回転する回転子の駆動力伝達盤か駆動力伝達歯車かと、固定子の径方向内側とによって囲まれた部分に空間を構成し、構成した当該空間に駆動軸によって貫通された摩擦車か歯車かを挿入すると、摩擦車は駆動力伝達盤に当接することによって偶力を受けて回転し、歯車は駆動力伝達歯車に当接することによって偶力を受けて回転して、摩擦車や歯車を貫通している駆動軸へ出力ができることを特徴とする変速装置内蔵の回転電機。
2. 請求項１に記載した変速装置内蔵の回転電機において、摩擦車や歯車と駆動軸との間の接続を、動力断続装置によって接続と切断とを任意に選択可能にした変速装置内蔵の回転電機。
3. 請求項１に記載した変速装置内蔵の回転電機において、摩擦車を、駆動軸上で摺動可能にした変速装置内蔵の回転電機。
   
   

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