JP7251511B2 - リターダ付回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、リターダとして利用可能な回転電機に関する。

リターダは、車両等において、主ブレーキを補助するために搭載される補助ブレーキである。例えば、電動車両であるトラック・バスでは、バッテリのＳＯＣが満充電であるためにバッテリへの回生充電ができない場合でも、降坂路で減速力を発生させるように、リターダを装着することがある。リターダには複数の種類があり、流体式のリターダ、永久磁石式のリターダなどの他、電磁式のリターダも用いられている。

特許文献１には、オルタネータが電力不足に陥ったとき、電磁式のリターダを発電機として利用することが記載されている。このリターダでは、シャフトに固定されたロータの外周にステータを設け、ステータの外周にリターダロータを設けている。ステータには、ロータの側にエキサイタ電機子コイルが巻回されており、リターダロータの側に界磁コイルが巻回されている。エキサイタ電機子コイルに発生した交流電圧が界磁コイルに流される場合には、リターダとして働き、外部に取り出される場合には発電機として働く。

特開平１１－３０８８９８号公報

特許文献１に記載されたリターダは、ステータの内周面及び外周面にそれぞれコイルが設けられているため、体格が大きくなってしまう。

本発明の目的は、リターダ付回転電機の小型化を図ることにある。

本発明にかかるリターダ付回転電機は、磁極が周方向に周期的に設けられ、周方向に回転するロータと、コイルが巻回されたティースが周方向に周期的に設けられ、当該ティースの一端を前記ロータに面して配置されたステータと、磁性部材が周方向に連続的に設けられ、当該磁性部材が前記ステータの前記ティースの他端に面して配置されて、前記ロータと一体的に回転するリターダロータと、ポールピースが周方向に周期的に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間に配置されたロータ・ステータ間ポールピース部と、ポールピースが周方向に周期的に設けられ、前記ステータと前記リターダロータとの間に配置されたステータ・リターダロータ間ポールピース部と、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を周方向に移動して、前記ティースに出入りする磁束の流れを制御する移動機構と、を備え、前記移動機構は、前記ステータと前記ロータとの間で前記磁束による相互作用を生じさせるモータまたはジェネレータ用の第１位置と、前記ステータと前記リターダロータとの間で前記磁束による相互作用を生じさせるリターダ用の第２位置とに、前記ロータ・ステータ間ポールピース及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピースを切り替えて配置する。

本発明の一態様においては、当該リターダ付回転電機は車両の駆動軸に接続され、前記移動機構は、前記車両の車速が設定車速値未満の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第１位置に配置し、前記車両の車速が前記設定車速値以上の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第２位置に配置する。

本発明の一態様においては、当該リターダ付回転電機は、当該リターダ付回転電機との間で電力供給及び回生充電を行うバッテリに接続され、前記移動機構は、前記バッテリのＳＯＣが設定ＳＯＣ値未満の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第１位置に配置し、前記バッテリのＳＯＣが前記設定ＳＯＣ値以上の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第２位置に配置する。

本発明によれば、ロータとリターダロータに共通のステータを適用することができるため、リターダロータ用のコイルを設ける必要がなく、体格を小さくしたリターダ付の回転電機を実現することができる。

実施形態にかかる車両の概略的な構成を示す図である。 リターダ付回転電機を回転軸に垂直な平面で切った端面の図である。 リターダ付回転電機を回転軸に沿った平面で切った端面の図である。 リターダとして動作する場合の磁束の流れを模式的に示す図である。 モータまたはジェネレータとして動作する場合の磁束の流れを模式的に示す図である。 リターダ付回転電機の制御の例を示すフローチャートである。 リターダ付回転電機を別の制御の例を示すフローチャートである。 リターダ付回転電機の別の構成例を示す図である。 リターダ付回転電機のさらに別の構成例を示す図である。 アキシャルギャップ型のリターダ付回転電機の構成例を示す図である。 アキシャルギャップ型のリターダ付回転電機の別の構成例を示す図である。

（１）構成
図１は、実施形態にかかる車両１０の構成について説明する図である。図１において、車両１０は、バスであること、及び、電動車両であることを想定している。ここで電動車両とは、モータによって駆動される車両をいう。モータに加えて、内燃機関によって駆動されるハイブリッド車両も電動車両に含まれる。車両１０には、ボディー１２、前輪１４、後輪１６が設けられている。車両１０には、シフトレバー２０、アクセルペダル２２、ブレーキペダル２４、制御部２６、リターダ付回転電機２８、駆動軸３０、バッテリ３２、ＳＯＣセンサ３４、速度センサ３６が設けられている。

シフトレバー２０、アクセルペダル２２、ブレーキペダル２４は、車両１０の運転者の運転操作用に設けられた操作装置である。シフトレバー２０は、車両の走行形態を指示するために設けられている。シフトレバー２０は、例えば、前進、後進、パーキングなどが指示できるように構成されている。シフトレバー２０からは、前進走行において、通常利用するギヤ（いわゆるドライブ）を利用するか、低いギヤ（高トルクだが高速走行には適さない）で行うかという指示を行うことができてもよい。また、シフトレバー２０からは、例えば、回生充電を積極的に行うか否かの指示が可能であってもよい。

アクセルペダル２２は、運転者が足で踏むことによって、車両１０の駆動力、そして、車両の速度を制御する操作装置である。アクセルペダル２２を踏まない場合には、車両１０は駆動力を受けないか、または、わずかな駆動力を受けて微速で進む（いわゆるクリープ走行）ように設定される。アクセルペダル２２を踏んだ場合には、車両１０は、踏み込みの大きさに応じて駆動力を増加させ、加速する。

ブレーキペダル２４は、運転者が足で踏むことによって、車両１０の減速を行う操作装置である。ブレーキペダル２４を踏んだ場合、減速は、主として、図示を省略した主ブレーキによって行われる。主ブレーキは、例えば、前輪１４または後輪１６に設けられたディスクまたはドラムに、油圧または空気圧を利用してブレーキパッドを押し当てるように構成される。これにより、摩擦力が与えられて、車両１０は減速する。ブレーキペダル２４を踏んだ場合には、車両１０は、踏み込みの大きさに応じて車両１０が減速する。ブレーキペダル２４を踏まない場合には、主ブレーキは動作しない。

主ブレーキは、一般に、高い摩擦力を長時間与えられると、ブレーキパッド、及び、ディスクまたはドラムが加熱して、ブレーキ性能を低下させる。そこで、車両１０では、リターダ付回転電機２８を用いて、補助的に減速を行う。

制御部２６は、プロセッサ及びメモリを含むコンピュータハードウエアを、ＯＳ（Operating System）、アプリケーションプログラムなどのソフトウエアで制御することで動作する装置である。制御部２６は、例えば、車両１０に搭載された一つまたは複数のＥＣＵ（Electric Control Unit）を用いて実現することができる。制御部２６は、車両１０の走行、照明、空調など様々な要素を制御するが、本明細書では、実施形態に関係の深い部分を中心に説明を行う。

制御部２６には、シフトレバー２０、アクセルペダル２２、ブレーキペダル２４からの操作信号が入力される。制御部２６には、ＳＯＣセンサ３４、速度センサ３６からの検出信号も入力される。そして、制御部２６は、これらの信号をもとに、リターダ付回転電機２８の制御を行う。制御の詳細については後述する。

リターダ付回転電機２８は、車両１０を駆動することができる回転電機であり、リターダの機能を備えている。車両１０には、一つまたは複数のリターダ付回転電機２８が搭載されている。車両１０には、さらに、一つまたは複数のリターダの機能を備えない車両駆動用の回転電機が設けられていてもよい。リターダ付回転電機２８は回転するシャフトを備えており、シャフトは車両１０の駆動軸３０に接続されている。リターダ付回転電機２８は制御部２６の制御を受けて動作する。

ここで用語について説明しておく。車両１０において、リターダとは、車両１０の主ブレーキを補助するために搭載される補助ブレーキを意味する。ただし、リターダ付回転電機２８は、車両１０以外においても利用可能である。この場合、リターダは、補助ブレーキではなく、主ブレーキとして用いられてもよい。また、回転電機は、モータ及びジェネレータの一方または両方の機能を有する装置を指す。実施形態において、リターダ付回転電機２８は、後述するように、リターダ、モータ及びジェネレータの３種類の装置として動作することができる。

駆動軸３０は、車両１０の前輪１４または後輪１６の回転を加速または減速させるトルクを伝達する軸である。駆動軸３０は、直接またはギヤを介して、リターダ付回転電機２８のシャフトに接続される。

バッテリ３２は、リターダ付回転電機２８に電力供給を行う装置である。バッテリ３２は、外部電源を介して充電される他、リターダ付回転電機２８からの回生電力によって回生充電される。

ＳＯＣセンサ３４は、バッテリ３２のＳＯＣ（State of Chargeの略であり、充電状態を意味する）を検出するセンサである。バッテリ３２では、ＳＯＣが設定された上限値を超えた場合に満充電と判定され、設定された下限値を下回った場合に、空であると判定される。ＳＯＣ３４の検出信号は、制御部２６に送信される。

速度センサ３６は、車両１０の速度を測定するセンサである。速度センサ３６の検出信号は、制御部２６に送信される。

なお、以上の説明では、車両１０が、車両１０に乗車する運転者によって運転操作されることを想定した。しかし、車両１０は遠隔地にいる運転者によって操作されるものであってもよい。また、車両１０は、運転者が操作せず、コンピュータが操作を行う自動運転モードを備えていてもよい。自動運転モードにおいては、シフトレバー２０、アクセルペダル２２、ブレーキペダル２４からの操作信号に代えて、自動運転の判断を行うコンピュータが制御部２６に同様の操作信号を送信する。

続いて図２及び図３を参照して、リターダ付回転電機２８の構造について説明する。図２は、リターダ付回転電機２８を、回転軸に垂直な平面で切った端面図である。ただし、周方向には一部のみを図示している。また、図３は、リターダ付回転電機２８を、回転軸を含む平面で切った端面図である。ただし、回転軸を挟んだ一方の側は図示を省略している。図２は、図３においてＤＤ視した図であり、図３は、図２においてＣＣ視した図である。

図２及び図３には、（ｒ,θ,ｚ）円筒座標系を図示している。ここで、ｒ座標は回転軸から垂直に外側に向かう方向、θ座標は回転の方向、ｚ座標は回転軸の方向を指す（以下の図でも同様）。本実施形態において、ｒ座標の正方向を外向き、外側などと呼ぶことがある。また、ｒ座標の負方向を内向きまたは内側などと呼ぶことがある。さらに、θ座標の正負を特に区別せずに周方向と呼ぶ場合があること、回転はθ座標の正方向にも負方向にも行いうることに注意されたい。

リターダ付回転電機２８は、シャフト４０、ロータ５０、ロータ・ステータ間ポールピース部７０、ステータ９０、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０、リターダロータ１３０、移動機構１４０及びケース１５０を備えている。

シャフト４０は、回転軸４２に沿って延びる部材である。図３に示すように、シャフト４０は、回転軸付近に位置するコア部材４４と、コア部材４４を取り囲むように配置された円筒部材４８が、接続部４６を介して連結されている。シャフト４０は、回転可能に形成されており、ｚ座標の負方向側で車両１０の駆動軸３０とトルク伝達可能に結合されている。

ロータ５０は、シャフト４０と結合され、シャフト４０と一体的に回転する円筒形状の部品である。実施形態では、ロータ５０は、多数の薄い電磁鋼板を積層したロータコアと、ロータコアの磁石孔に挿入された永久磁石とを含んでいることを想定している。永久磁石は、周方向に周期的に磁極を形成するように設置される。

ロータ・ステータ間ポールピース部７０は、ロータ５０の外側に、空隙６０を挟んで設けられた部品である。ロータ・ステータ間ポールピース部７０は、ロータ５０のｒ座標方向の外面を囲む円筒形状に形成されており、回転軸４２に同軸に配置されている。ロータ・ステータ間ポールピース部７０は、低透磁率の部材からなる接続部７２と、高透磁率の磁性部材からなるポールピース７４とが、周方向に周期的に配置されている。実施形態では、接続部７２はアルミニウムによって形成され、ポールピース７４は積層した電磁鋼板によって形成されることを想定している。例えば、複数のポールピース７４を設置した鋳型の中にアルミニウムを流し込んで成形することで、ロータ・ステータ間ポールピース部７０を形成することができる。図３に示すように、ロータ・ステータ間ポールピース部７０のｚ座標の一端側（負の側）は、アルミニウムで形成された脚部７６となっており、ベアリング１６４を介してケース１５０に支持されている。また、ロータ・ステータ間ポールピース部７０のｚ座標の他端側（正の側）は、アルミニウムで形成されたブリッジ状の接続部７８となっており、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０と接続されている。

ステータ９０は、ロータ・ステータ間ポールピース部７０の外側に、空隙８０を挟んで設けられた部品である。ステータ９０は、ロータ・ステータ間ポールピース部７０のｒ座標方向の外面を取り囲む円筒形状に形成されており、回転軸４２に同軸に配置されている。ステータ９０は、スロット９２、ティース９４、コイル９６、及び接続部９８を備える。このうち、ティース９４と接続部９８は、ステータ９０の骨格をなす部位であり、ステータコアと呼ぶことができる。ティース９４は、高透磁率の磁性部材を用いて形成されており、実施形態では電磁鋼板を積層して形成されることを想定している。他方、接続部９８は、低透磁率の部材を用いて形成されており、実施形態ではアルミニウムにより形成されることを想定している。このステータコアも、ティース９４を鋳型に設置し、アルミニウムを流し込むことで成形可能である。

ティース９４は、周方向には周期的に配置されており、ｒ座標方向には内周面（ロータ５０と向き合う面）から外周面（リターダロータ１３０と向き合う面）にまで延びている。ステータ９０の内周面側では、ティース９４間には、スロット９２と呼ばれる溝が設けられている。ティース９４には、スロット９２の空間を利用して、コイル９６が巻回されている。ステータ９０の外周面側では、ティース９４間には、上述の接続部９８が設けられている。この構造により、ステータ９０内においては、隣り合うティース９４の間には磁束が実質的に流れない（磁気的に絶縁されている）状態にある。

ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、ステータ９０の外側に、空隙１００を挟んで設けられている。ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、ステータ９０のｒ座標方向の外面を取り囲む円筒形状に形成されており、回転軸４２に同軸に配置されている。ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、低透磁率の部材からなる接続部１１２と、高透磁率の磁性部材からなるポールピース１１４とが、周方向に周期的に配置されている。実施形態では、接続部１１２はアルミニウムによって形成され、ポールピース１１４は積層した電磁鋼板によって形成されることを想定しており、ロータ・ステータ間ポールピース部７０と同様にして製造可能である。上述の通り、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、ロータ・ステータ間ポールピース部７０と、ブリッジ状の接続部７８によって接続されている。

リターダロータ１３０は、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０の外側に、空隙１２０を挟んで設けられた部品である。リターダロータ１３０は、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のｒ座標方向の外面を取り囲む円筒形状に形成されており、回転軸４２に同軸に配置されている。リターダロータ１３０は、高透磁率かつ電気伝導性を有する磁性部材を周方向にわたって連続的に設けて形成された部品である。実施形態では、リターダロータ１３０は、鉄によって作られることを想定している。磁束が鉄を流れる場合、大きな渦電流が誘導され、電気抵抗のためにジュール熱を発生させる。リターダロータ１３０の外周面には、熱を効率的に放熱する突起部であるフィン１３２が設けられている。リターダロータ１３０は、ブリッジ状の接続部１３６によって、シャフト４０と接続されている。このため、リターダロータ１３０は、シャフト４０及びロータ５０と一体的に回転する。

移動機構１４０は、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０に設けられた部品である。移動機構１４０は、シリンダ１４２と、ピストン１４４とを備えている。シリンダ１４２は、ケース１５０などに固定されている。また、ピストン１４４は、シリンダ１４２内に設置され、シリンダの軸方向に沿う方向に往復運動することができる。ピストン１４４は、図示しないアクチュエータ（例えば、電磁石、小型モータ、空気圧など）によって移動され、移動先の位置で固定される。ピストン１４４の先端部１４６は、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０の接続部１１２に取り付けられている。これにより、移動機構１４０は、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０を、周方向にわずかに移動させ、移動した位置で固定することができる。このとき、接続部７８によって接続されたロータ・ステータ間ポールピース部７０も、ステータ間ポールピース部７０と同じ回転角度だけ周方向に移動し、固定される。

ケース１５０は、リターダ付回転電機２８の外表面を構成する主要な部材であり、車両１０に固定される。リターダ付回転電機２８では、ケース１５０以外にも、外表面を取り囲む部品が設けられる場合があることに留意されたい。ケース１５０には、アーム１５２が設けられている。アーム１５２は、シャフト４０の内部に延びており、ベアリング１６０、１６２を介して、シャフト４０の円筒部材４８を回転可能に支えている。これにより、シャフト４０は、ケース１５０における所定の位置で、回転軸４２の周りに回転を行うことができる。また、ケース１５０は、ベアリング１６４を介して、ロータ・ステータ間ポールピース部７０の脚部７６を回転可能に支持している。このため、ロータ・ステータ間ポールピース部７０及びステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、ケース１５０における所定の位置で、回転軸４２の周囲を移動することができる。

ケース１５０は、支持部材１５４を介して、ステータ９０を固定している。また、ケース１５０とリターダロータ１３０の間には、オイルシール１６６が設けられている。オイルシール１６６は、ステータ９０及びロータ５０などを冷却するオイルが外部に流れ出ることを防止している。

（２）リターダとしての動作
続いて、図４及び図５を参照して、リターダ付回転電機２８の動作について説明する。図４及び図５は、図２に示したリターダ付回転電機２８において、ロータ・ステータ間ポールピース部７０とステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０とが、移動機構１４０により移動されて、所定の位置に配置された状態を示す図である。本明細書では、図４に示す位置を「第２位置」と呼び、図５に示す位置を「第１位置」と呼ぶことがある。また、図４及び図５では、隣り合う２つのティース９４をティース９４ａ、９４ｂと呼び、ロータ・ステータ間ポールピース部７０の隣り合う３つのポールピース７４をポールピース７４ａ、７４ｂ、７４ｃと呼び、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０の隣り合う３つのポールピース１１４をポールピース１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃと呼んでいる。

図４は、第２位置に配置された移動ロータ・ステータ間ポールピース部７０とステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０とによって、リターダ付回転電機２８がリターダとして動作する状態を示している。具体的には、第２位置では、ロータ・ステータ間ポールピース部７０は、接続部７２の周方向の中心がティース９４の周方向の中心と同じ周方向位置に配置されている。また、ポールピース７４の周方向の中心がスロット９２の周方向の中心と同じ周方向位置に配置されている。ただし、ポールピース７４は接続部７２に比べて周方向に長いため、ポールピース７４の周方向端は、ティース９４における周方向端よりも周方向の中心側まで延びている。言い換えれば、ｒ座標に沿って見た場合に、ポールピース７４の周方向端付近と、ティース９４の周方向端付近が重なった状態にある。また、第２位置では、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、接続部１１２の周方向の中心がステータ９０の接続部９８の周方向中心と同じ周方向位置に配置され、ポールピース１１４の周方向中心がティース９４の周方向中心と同じ周方向位置に配置されている。

なお、図４では、θ方向の一部しか図示していないが、ティース９４が周方向に配置される周期と、ロータ・ステータ間ポールピース部７０におけるポールピース７４が周方向に配置される周期と、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０におけるポールピース１１４が周方向に配置される周期とは、実質的に同一に設定されている。したがって、図示をしていない部位においても、図４と同じように磁束が流れる。

ここで、シャフト４０、ロータ５０及びリターダロータ１３０が一体的に回転した状態を考える。このとき、コイル９６には、バッテリ３２からの供給される電力によって、電流が流されている。電流は、直流であっても、交流であってもよい。

図４に示した例では、直流の場合と交流の場合を問わず、隣り合う２つのティース９４ａ、９４ｂのコイル９６に流される電流が逆向き（位相が１８０°ずれている）であることを想定している。図４における太破線は、第２位置で実現される典型的な３本の磁束１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの流れを模式的に示している。ティース９４ａには、ｒ座標の正側の端（リターダロータ１３０の側の端）から負側の端（リターダロータ１３０の側の端）に向かって磁束１７０ａ，１７０ｂが流れている。磁束１７０ａは、ティース９４ａのｒ座標の負側の端から空隙８０に流れ出て、向かい合うロータ・ステータ間ポールピース部７０のポールピース７４ａに流れ込む。また、磁束１７０ｂはポールピース７４ｂに流れ込む。

ポールピース７４ｂに流れ込んだ磁束１７０ｂは、ポールピース７４ｂを周方向に流れた後に、ｒ座標の正側の面から空隙８０に流れ出す。つまり、磁束１７０ｂは、ロータ５０の側には流れないように制御されている。空隙８０に流れ出した磁束１７０ｂは、ティース９４ｂのｒ座標の負側の端からティース９４ｂ内に流れ込む。同様にして、磁束１７０ｃは、ポールピース７４ｃからティース９４ｂに流れ込んでいる。

ティース９４ｂでは、ｒ座標負側の端からｒ座標正側の端に向かって磁束１７０ｂ，１７０ｃが流れる。ティース９４ｂに流れる磁束１７０ｂ，１７０ｃの向きは、隣のティース９４ａを流れる磁束１７０ａ，１７０ｂの向きとは反対向きである。これは、隣り合うティース９４ａ，９４ｂのコイル９６に反対向きの電流が流されることと整合がとれている。

ティース９４ｂのｒ座標正側の端から空隙１００に流れ出る磁束１７０ｂ、１７０ｃは、向かい合うステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のポールピース１１４ｂに流れ込む。そして、磁束１７０ｂ，１７０ｃは、ポールピース１１４ｂをｒ座標方向に流れて、ｒ座標正方向の面から空隙１２０に流れ出す。流れ出した磁束１７０ｂ，１７０ｃは、向かい合うリターダロータ１３０に流れ込む。

リターダロータ１３０のｒ方向負側の面から流れ込んだ磁束１７０ｂは、リターダロータ１３０の内部を周方向に流れる。そして、磁束１７０ｂは、リターダロータ１３０のｒ方向負側の面から空隙１２０に流れ出し、向かい合うステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のポールピース１１４ａと空隙１００を通って、ティース９４ａのｒ方向性側の端からティース９４ａ内に流れ込む。同様にして、磁束１７０ａも、リターダロータ１３０から、ポールピース１１４ａを通って、ティース９４ａに流れ込む。

以上に説明した通り、第２位置では、コイル９６に起因した磁束１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃは、ロータ・ステータ間ポールピース部７０のポールピース７４と、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のポールピース１１４によって流れを制御されている。この制御により、磁束１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃは、ロータ５０の側には流れず、ステータ９０とロータ５０との間では、電磁気学的な相互作用が発生しない。他方、磁束１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃはリターダロータ１３０に流されており、ステータ９０とリターダロータ１３０との間では、後述する電磁気学的な相互作用が発生する。

上述した通り、ロータ・ステータ間ポールピース部７０と、ステータ９０と、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、ケース１５０に対して固定されている。他方、リターダロータ１３０は、シャフト４０及びロータ５０と一体となっている。このため、車両１０の走行中には、リターダロータ１３０は、駆動軸と連結されたシャフト４０とともに、車両の速度に応じた回転速度で周方向に回転する。

回転によって、リターダロータ１３０では、磁束の時間変化が起こるため、誘導電流が発生する。そして、誘導電流と磁束との相互作用によって、リターダロータ１３０は、回転方向とは反対向きにローレンツ力を受ける。このローレンツ力は、リターダロータ１３０、シャフト４０及びロータ５０の回転を止める制動力として働き、さらには、駆動軸を通じて車両１０を減速させるように働く。また、磁束の変化を通じて、ステータ９０も反力を受けることになる。

リターダロータ１３０に発生した誘導電流は、リターダロータ１３０内を渦状に流れることから渦電流と呼ばれることもある。渦電流は、リターダロータ１３０の電気抵抗のために、ジュール熱となって、リターダロータ１３０を加熱する。発生した熱は、フィン１３２を通じて、効率よく放熱される。

以上に示した例では、隣り合うティース９４のコイル９６に流す電流を逆向きとした。この場合、各ティース９４を流れる磁束の大きさ（つまり磁束の絶対値）が等しくなる。実際、図４及び図５では、磁束の方向を無視すれば、各ティース９４には同じパターンで磁束が流れていることがわかる。このため、ティース９４毎に磁束の流れがバラつかず、全周にわたって磁束の流れを均質に制御することができる。そして、ロータ５０の側へ漏れ出す磁束を十分に低減することが可能となる。ただし、磁束の流れの乱れをある程度許す場合には、各ティース９４のコイル９６に流す電流を、他の位相で与えることも可能である。一例としては、各ティース９４に対し、θ方向に順に１２０°位相がずれる電流を流す態様を挙げることができる。

（３）モータまたはジェネレータとしての動作
図５は、第１位置に配置されたロータ・ステータ間ポールピース部７０とステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０とによって、リターダ付回転電機２８がモータあるいはジェネレータとして動作する状態を示している。第１位置では、ロータ・ステータ間ポールピース部７０とステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０が、ポールピース７４の周方向における配置周期（これは、ティース９４の周方向における配置周期と同じであり、かつ、ポールピース１１４の周方向における配置周期とも同じである）の半周期分だけ周方向に移動して配置されている。

具体的には、第１位置では、ロータ・ステータ間ポールピース部７０は、接続部７２の周方向の中心がスロット９２の周方向の中心と同じ周方向位置に配置され、ポールピース７４の周方向の中心がティース９４の周方向の中心と同じ周方向位置に配置されている。また、第１位置では、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０は、接続部１１２の周方向の中心がティース９４の周方向の中心と同じ周方向位置に配置され、ポールピース１１４の周方向の中心がスロット９２の周方向の中心と同じ周方向位置に配置されている。ただし、ポールピース１１４は、接続部１１２に比べて長いため、ポールピース１１４の周方向端は、ティース９４における周方向端よりも周方向の中心側まで延びている。言い換えれば、ｒ座標に沿って見た場合に、ポールピース１１４の周方向端付近と、ティース９４の周方向端付近が重なった状態にある。

続いて、磁束１７２ａ、ｌ７２ｂ、１７２ｃの流れについて説明する。ティース９４ｂのｒ方向負側の端から空隙８０に流れ出た磁束１７２ａ、１７２ｂは、向かい合うロータ・ステータ間ポールピース部７０のポールピース７４ｂを貫き、空隙６０を経て、ロータ５０に達している。ロータ５０では、ロータ５０の磁極の影響を受けるが、図５では、磁束１７２ａ、ｌ７２ｂ、１７２ｃの流れを単純に図示している。

磁束１７２ｂは、その後、ロータ５０から空隙６０に流れ出て、ロータ・ステータ間ポールピース部７０のポールピース７４を貫いて空隙８０に流れ出す。さらに、磁束１７２ｂは、ティース９４ｂをｒ座標負側の端からティース９４ｂに流れ込み、ティース９４ｂ内を貫いて、ｒ座標正側の端から空隙１００に流れ出す。そして、磁束１７２ｂは、向かい合うステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のポールピース１１４ｂに流れ込み、ポールピース１１４ｂを周方向に流れた後、ポールピース１１４ｂから空隙１００に流れ出る。空隙１００に流れ出した磁束１７２ｂは、向かい合うティース９４ａのｒ座方正側の端からティース９４ａに入り込む。他の磁束１７２ａ、１７２ｃも同様である。

以上に説明した通り、第１位置では、ティース９４ａ，９４ｂを流れる磁束１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃは、ロータ・ステータ間ポールピース部７０のポールピース７４と、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のポールピース１１４によって流れを制御される。この制御により、磁束１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃは、ロータ５０の側に流される。このため、ステータ９０とロータ５０との間では、次に述べるように、電磁気学的な相互作用が生じる。他方、磁束１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃは、リターダロータ１３０には流されない。このため、ステータ９０とリターダロータ１３０とは、電磁気学的な相互作用を起こさない。つまり、第１位置では、第２位置とは異なり、リターダ付回転電機２８は、リターダとしては動作しない。

リターダ付回転電機２８をモータとして動作させる場合、ティース９４に巻回されたコイル９６には、ロータ５０の磁極の回転角度に応じて制御された電流が流されて、磁束１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃが形成される。そして、ロータ５０の側に流れ出した磁束との相互作用によって、ロータ５０が回転する。

図５に示した例では、隣り合うティース９４には、１８０°位相が異なる交流電流が流されている。この電流にともなって、ティース９４ａには磁束１７２ａ、１７２ｂが外側から内側に向けて流れており、隣のティース９４ｂには磁束１７２ｂと磁束１７２ｃが内側から外側に向けて流れている。この位相関係は、リターダの場合と同じく、全周にわたって磁束の流れを均質に制御する上で好都合である。そして、リターダロータ１３０の側へ漏れ出す磁束を十分に低減することが可能となる。ただし、効率を重視しない場合には、他の位相の電流を流すことも可能である。一例としては、各ティース９４に対し、θ方向に順に１２０°位相がずれる交流電流を流す態様を挙げることができる。

第１位置では、リターダ付回転電機２８をジェネレータとして動作させることもできる。この場合、図５に示した磁束１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃは、ロータ５０の磁極に起因したものとなる。磁束１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃが、ロータ５０とともに回転する場合、ティース９４に巻回されたコイル９６では磁束の時間変化に応じた起電力が生じ、電流が流れる。この電流をバッテリ３２に流すことで、バッテリ３２を回生充電することができる。

上記（１）（２）及びこの（３）に示したように、リターダ付回転電機２８では、ティース９４とコイル９６とを含むステータ９０が、ロータ５０とリターダロータ１３０において共通化されている。このため、リターダ付回転電機２８の体格を小型化することができる。

（４）車両における活用
図６及び図７を参照して、車両１０におけるリターダ付回転電機２８の活用例について説明する。リターダ付回転電機２８は、リターダとして動作する場合、車両１０のバッテリ３２のＳＯＣが満充電の状態であっても、降坂路等において車両１０を減速させることができる。その一方で、バッテリ３２のＳＯＣが低い状態で、リターダ付回転電機２８をリターダとして動作させたのでは、バッテリ３２が充電されないため電費（電力消費の効率をいう）が悪くなる。そこで、車両１０の制御部２６は、制動確保と電費向上を両立させる制御を行う。

図６は、リターダ付回転電機２８の制御の一形態を示すフローチャートである。この例では、制御部２６は、まず、車両１０のアクセルペダル２２が踏まれているか（ＯＮであるか）、踏まれていないか（ＯＦＦであるか）を判断する（Ｓ１０）。踏まれている場合、すなわち加速要求の操作信号を受信している場合には、移動機構１４０を制御して、モータ及びジェネレータ用の第１位置にロータ・ステータ間ポールピース部７０及びステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０を配置する（Ｓ１２）。もとから第１位置に設定されている場合には、第１位置を維持する。そして、制御部２６は、バッテリ３２からの電力供給により、リターダ付回転電機２８をモータとして動作させ、車両１０を駆動させる（Ｓ１４）。

アクセルペダルを踏んでいない場合には、制御部２６は、ＳＯＣセンサ３４の測定値に基づいて、バッテリ３２のＳＯＣが設定値（これを設定ＳＯＣ値と呼ぶ）よりも高いか否かを判定する（Ｓ１６）。設定ＳＯＣ値は、バッテリ３２の回生充電を許すか否かを決める値である。設定ＳＯＣ値は、例えば、外部充電の際にバッテリ３２が満充電とみなされる値とすることができる。また、例えば、この満充電とみなされる値よりも若干高い値、あるいは低い値に設定することも可能である。設定ＳＯＣ値は、バッテリ３２の劣化、あるいは、現在の走行環境（例えば目的地までの距離、高低差）などに応じて可変としてもよい。

ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも低い場合（ＮＯの場合）、制御部２６は、減速要求があるか否かを判定する（Ｓ１８）。減速要求は、車両１０を減速させることに関係した操作信号である。減速要求は、典型的には、ブレーキペダル２４を踏むことで出される要求、あるいは、シフトレバー２０を通常の走行で用いるギヤから低いギヤに切り替える要求である。また、回生充電を積極的に行う運転モードに切り替える要求も、本来走行に利用できるエネルギを犠牲にするため、減速要求として扱われる場合がある。

減速要求がない場合（ＮＯの場合）、制御部２６は、車速が設定値（これを「設定車速値Ａ」と呼ぶ）より速いか否かを判定する（Ｓ２０）。設定車速値Ａは、加速の要求も減速の要求もない状態で、どのような速度制御を行うかを決める値である。設定車速値Ａは、例えば、クリープ運転を行うか否かを決める速度に設定することが可能であり、５ｋｍ／ｈあるいは１０ｋｍ／ｈ程度とすることが考えられる。

車速が設定車速値Ａよりも遅い場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１２、Ｓ１４に移行する。ただし、アクセルペダル２２を踏んでいないため、ステップＳ１４における加速度は小さな値となる。一例としては、路面摩擦、駆動系の機械摩擦などに対抗して、速度を維持する程度の加速度を与える態様が挙げられる。

車速が設定車速値Ａよりも速い場合（ＹＥＳの場合）には、制御部２６は、第１位置への設定を行った上で（Ｓ２２）、リターダ付回転電機２８をジェネレータとして利用する設定を行う（Ｓ２４）。すなわち、車両１０の駆動軸から伝えられる回転エネルギをリターダ付回転電機２８において電気エネルギに変換し、バッテリ３２を回生充電させる。ただし、減速要求が無い状態での回生であり、減速度は小さく設定される。

ステップＳ１８で減速要求ありの場合（ＹＥＳの場合）には、制御部２６は、ジェネレータ用に第１位置への設定を行った上で（Ｓ２６）、リターダ付回転電機２８をジェネレータとして利用する設定を行う（Ｓ２８）。ただし、ステップＳ２８では、ステップＳ２４とは異なり、減速要求の下での回生であり、回生充電の度合いを高め、減速度を大きくする。

ステップＳ１６において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高い場合（ＹＥＳの場合）には、制御部２６は、減速要求があるか否かを判定する（Ｓ３０）。減速要求が無い場合（ＮＯの場合）、制御部２６は、車速が設定値よりも高いか否かを判定する（Ｓ３２）。ここでの設定値は、ステップＳ２０と同じ設定車速値Ａを用いることで、ＳＯＣの程度によらず、車両１０のふるまいを類似させることができる。ただし、ジェネレータとリターダの違いを考慮して、ステップＳ２０における設定車速値Ａとは異なる値を使用してもよい。

ステップＳ３２において、車速が設定車速値Ａよりも遅い場合（ＮＯの場合）、制御部２６は、モータ用の第１位置に設定した上で（Ｓ３４）、リターダ付回転電機２８に少量の電力を供給し、モータとして動作させる（Ｓ３６）。

他方、ステップＳ３２において、車速が設定車速値Ａよりも速い場合（ＹＥＳの場合）には、リターダ付回転電機２８がリターダとして利用される。すなわち、制御部２６は、移動機構１４０を制御して、リターダ用の第２位置にロータ・ステータ間ポールピース部７０及びステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０を配置する（Ｓ３８）。もとから第２位置に設定されている場合には、第２位置を維持する。そして、制御部２６は、バッテリ３２からの電力供給により、コイル９６に電流を流して車両１０を減速させる（Ｓ４０）。ただし、ステップＳ４０では、減速要求が行われていない状況での減速であり、ステップＳ２４と同様に、減速度は小さく設定される。

ステップＳ３０において、減速要求がある場合（ＹＥＳの場合）にも、制御部２６は、リターダ付回転電機２８をリターダとして利用する。すなわち、制御部２６は、第２位置に設定を行い（Ｓ４２）、コイル９６に大きな電流を流して車両１０を大きく減速させる（Ｓ４４）。

ステップＳ１０からの処理は、新たなイベントがある度に、繰り返して実施される。新たなイベントとしては、アクセルペダル２２の操作、ブレーキペダル２４の操作、シフトレバー２０の操作などを挙げることができる。一例として、アクセルペダル２２が踏まれていない（ＯＦＦ）の状態から、踏まれた（ＯＮ）状態に移行することを考える。

アクセルペダル２２が踏まれる前の段階において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値より低い場合、ステップＳ１６の判定によって、ステップＳ１４、Ｓ２４、Ｓ２８のいずれかに至っており、モータ及びジェネレータとして動作した状態にある。この状態でアクセルペダル２２が踏まれた場合、ステップＳ１０の判定の後、ステップＳ１２の過程を省略して、ステップＳ１４に至る。つまり、リターダ用の第２位置からモータ用の第１位置に切り替えることなく、リターダ付回転電機２８は、直ちにモータとして動作し、車両１０を加速することができる。また、減速要求がなされた場合には、ただちに、ジェネレータとしての減速が行われるため、空走を防ぐとともに、電費の向上を図ることができる。

他方、アクセルペダル２２が踏まれる前の段階において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高く、減速要求がなされておらず、かつ、車速が設定車速値Ａよりも遅いときには、ステップＳ３６のモータ駆動状態にある。この状態でアクセルペダル２２を踏まれた場合、ステップＳ１０の判定の後、ステップＳ１２の過程を省略して、ステップＳ１４に至る。したがって、例えば、車両１０をクリープ走行させている状態から、高い応答性で加速を行うことが可能となる。

アクセルペダルが踏まれる前の段階において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高く、減速要求がなされず、かつ、車速が設定車速値Ａよりも速い場合には、ステップＳ４０の状態にある。つまり、リターダ付回転電機２８は、リターダとして動作している。この場合にアクセルペダル２２を踏むと、ステップＳ１０の判定の後、ステップＳ１２において、リターダ用の第２位置からモータ用の第１位置に切り替えた後に、ステップＳ１４で加速を行うことになる。すなわち、加速を行うまでに若干のタイムラグが生じる。しかし、車両１０は設定車速値Ａよりも速く走行しており、切り替え動作を行っている期間にも、走行を続けることができるため、運転を行う上での影響は小さい。

同じく、アクセルペダルが踏まれる前の段階において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高く、減速要求がなされず、かつ、車速が設定車速値Ａよりも速い場合について考える。この場合には、上述の通り、リターダ付回転電機２８は、リターダとして動作している（Ｓ３８，Ｓ４０）。この状態において、ブレーキペダル２４が踏まれると、ステップＳ１０，Ｓ１６，Ｓ３０，Ｓ４２，Ｓ４４のフローにより、リターダによる減速が行われる。この過程では、既に、リターダ付回転電機２８は、リターダ状態にあるため、空走を防止または抑制して、ただちに、減速を行うことができる。すなわち、ＳＯＣが設定値よりも高く、回生充電による減速ができない状況であっても、速やかにリターダが動作する。

アクセルペダルが踏まれる前の段階において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高く、かつ、減速要求がなされた場合には、ステップＳ４４の状態にあり、リターダ付回転電機２８はリターダとして動作し、大きな減速を行っている。この状態でアクセルペダル２２が踏まれる場合には、ステップＳ１０の判定の後、ステップＳ１２において、リターダ用の第２位置からモータ用の第１位置に切り替えが行われてから、ステップＳ１４で加速を行うことになる。しかし、リターダを用いて大きな減速を行う場合には、そもそも減速が必要な状態にあったと考えられるため、加速を行うまでに若干のタイムラグがあっても、運転を行う上での影響は小さいと言える。

図６に示したフローとは異なり、Ｓ１０においてアクセルペダルがＯＦＦである場合に、ステップＳ１６のＳＯＣについての判定を行わず、ステップＳ３０の処理に移行するようにしてもよい。この場合、減速要求が無く（Ｓ３０）、かつ、車速が設定値よりも遅いとき（Ｓ３２）には、制御部２６は、モータ用の第１位置に設定した上で（Ｓ３４）、リターダ付回転電機２８に少量の電力を供給し、モータとして動作させる（Ｓ３６）。したがって、この低速状態から加速を行う場合には、ステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４のフローにおいて、リターダ付回転電機２８は、すでにモータとしての設定が行われているため、ただちに加速を行うことが可能となる。

続いて、図７を参照して、別の制御の例について説明する。図７の例では、制御部２６は、まず、車速は設定値（これも「設定車速値Ｂ」と呼ぶ）より速いか否かを判定する（Ｓ５０）。設定車速値Ｂは、後述するように、バッテリ３２が満充電等の状態においてリターダへの移行を決める速度であり、車両１０が通常走行する速度と同じか、それよりも若干速い速度に設定される。

ステップＳ５０で、車速が設定車速値Ｂよりも遅い場合（ＮＯの場合）には、制御部２６は、モータ用に第１位置に設定を行い（Ｓ５２）、モータとして動作させる（Ｓ５４）。他方、設定車速値Ｂよりも速い場合（ＹＥＳの場合）には、制御部２６は、減速要求があるか否かを判定する（Ｓ５６）。

減速要求が無い場合（ＮＯの場合）には、制御部２６は、ＳＯＣが設定値（これも設定ＳＯＣ値と呼ぶ）より高いか否かを判定する（Ｓ５８）。低い場合（ＮＯの場合）には、バッテリ３２への回生充電が可能となる。そこで、制御部２６は、ジェネレータ用に第１位置に設定した上で（Ｓ６０）、バッテリ３２への回生充電を実行する（Ｓ６２）。ただし、ステップＳ６２では、減速要求が行われておらず、回生の度合いは小さく設定される。

ステップＳ５８で、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高い場合（ＹＥＳの場合）には、バッテリ３２への回生充電が可能である。そこで、制御部２６は、第２位置に設定を行い、リターダ付回転電機２８をリターダとして動作させる（Ｓ６４）。そして、制御部２６は、コイル９６にわずかな電流を流して、リターダ付回転電機２８に小さな減速を行わせる（Ｓ６６）。

ステップＳ５６で減速要求がある場合（ＹＥＳの場合）には、制御部２６は、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高いか否かを判断する（Ｓ６８）。設定ＳＯＣ値は、典型的には、ステップＳ５８における設定ＳＯＣ値と同じ値に設定されるが、異ならせてもよい。

ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも低い場合（ＮＯの場合）には、制御部２６は、ジェネレータ用に第１位置への設定を行い（Ｓ７０）、回生充電を実行する（Ｓ７２）。この回生充電は、減速要求がある状況で実施されるため、大きな減速が行われる。

ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高い場合（ＹＥＳの場合）には、制御部２６は、リターダ用に第２位置への設定を行い（Ｓ７４）、コイル９６に大きな電流を流してリターダによる大きな減速を行う（Ｓ７６）。ステップＳ５０からの処理は、アクセルペダル２２の操作、ブレーキペダル２４の操作、シフトレバー２０の操作などのイベントがある度に、繰り返し実行される。

図７に示した制御では、車両１０の車速が設定車速値Ｂよりも速い場合において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも低いときには、リターダ付回転電機２８をモータ及びジェネレータとして利用する。そして、減速要求が行われると、ただちに、ジェネレータによる回生を行って、車両１０を減速させる。また、回生充電によって、電費の向上を図ることもできる。

他方、車両１０の車速が設定車速値Ｂよりも速い場合において、ＳＯＣが設定ＳＯＣ値よりも高いときは、必ず、リターダ付回転電機２８をリターダとして動作させる。これにより、設定車速値Ｂよりも高速での走行を防止するとともに、減速要求があった場合に、ただちに、リターダを動作させることを可能としている。したがって、回生充電ができないことによる減速度の低下を防止することが可能となる。

（５）その他の構成例
図８～図１１を参照して、図３に示したリターダ付回転電機２８とは別の構成例について説明する。図８～図１１は、いずれも、図３に対応する図であり、同一または類似する構成には、同じ符号を付して、説明を省略または簡略化する。

図８に示したリターダ付回転電機２２８は、回転軸２４２をもつシャフト２４０を備える。シャフト２４０は、内部が密であっても内部が空洞であってもよい。シャフト２４０は、ｚ座標の正方向に延びていることを想定している。シャフト２４０にはロータ５０が固定されている。ロータ５０の外側には、空隙６０を挟んでロータ・ステータ間ポールピース部７０のポールピース７４が設けられている。

ロータ・ステータ間ポールピース部７０の外側には、空隙８０を挟んでステータ９０が設けられている。ステータ９０の外側には空隙１００を挟んで、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０のポールピース１１４が設けられている。ロータ・ステータ間ポールピース部７０とステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０とは、図示されない部位において、接続されており、一体的に回転軸周りに回動することができる。ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０の外側にリターダロータ１３０が設けられている。

これらの構造は、基本的に、図３に示したリターダ付回転電機２８と同様であり、図２に示した構造とも一致する。すなわち、回転軸２４２と同軸に、内側から外側に向けて、シャフト２４０、ロータ５０、ロータ・ステータ間ポールピース部７０、ステータ９０、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０、及びリターダロータ１３０が設けられている構造を備えている。

リターダロータ１３０が、アーム２３４を介して、シャフト２４０に固定されている構造も図３に示したリターダ付回転電機２８と同様である。ただし、アーム２３４はｚ座標の負の側に設けられており、ケース２５０は図８において外部に露出する部位が、ｚ座標の正方向に設けられている。

リターダ付回転電機２２８では、ケース２５０は、リターダロータ１３０の端付近を、オイルシール２６４を介して支持している。また、ケース２５０には、リターダ付回転電機２２８の内側において、ステータ９０の側に向かった後に、シャフト２４０に向かうアーム２５２が設けられている。このアーム２５２がステータ９０を支持するとともに、ベアリング２６２を介して、シャフト２４０の外周面を回転可能に支持している。また、ケース２５０の他端側において、ベアリング２６０を介して、シャフト２４０の外周面を回転可能に支持している。

このように、図８に示したリターダ付回転電機２２８では、シャフト２４０とケース１５０の形状及び支持態様が、図３に示したリターダ付回転電機２８とは大きく異なる。しかし、ロータ５０、ロータ・ステータ間ポールピース部７０、ステータ９０、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０、及びリターダロータ１３０の関係は基本的に変更されていない。このため、リターダ付回転電機２２８は、モータ及びジェネレータと、リターダとして動作することが可能である。

図９に示したリターダ付回転電機３２８では、回転軸３４２をもつ内部が密または中空のシャフト３４０を備える。シャフト３４０は、ｚ座標の正方向に延びていることを想定している。シャフト３４０の外側には、内側から順に、ロータ５０、ロータ・ステータ間ポールピース部７０、ステータ９０、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０、及びリターダロータ１３０が設けられている構造を備えている。この構造は、図３に示したリターダ付回転電機２８と同様である。また、リターダロータ１３０が、アーム３３６によってシャフト３４０に固定されている構造も図３に示したリターダ付回転電機２８と同様である。

図９に示したリターダ付回転電機３２８では、これら全体を、ケース３５０が覆っている。ケース３５０は、シャフト３４０の端部の側（ｚ座標の負の側）を覆う部位３５２と、リターダロータ１３０の外側を覆う部位３５６と、リターダロータ１３０のアーム３３６よりもｚ座標の正の側を覆う部位３５８とを備える。ケース３５０は、部位３５２の内側でベアリング３６２によってシャフト３４０の端部外周付近を回転可能に支えている。また、ケース３５０は、部位３５８の先端でベアリング３６０によってシャフト３４０におけるアーム３３６よりもｚ座標正の外周を回転可能に支えている。さらに、ケース３５０は、部位３５２からステータ９０の側に延びる部位３５４によってステータ９０を固定している。

図９に示したリターダ付回転電機３２８では、シャフト３４０とケース３５０の形状及び支持態様が、図３に示したリターダ付回転電機２８とは大きく異なる。しかし、ロータ５０、ロータ・ステータ間ポールピース部７０、ステータ９０、ステータ・リターダロータ間ポールピース部１１０、及びリターダロータ１３０の関係は基本的に変更されていない。このため、リターダ付回転電機３２８は、モータ及びジェネレータと、リターダとして動作することが可能である。

以上に示したリターダ付回転電機２８、２２８、３２８は、いずれもラジアルギャップ型と呼ばれる構造を備えている。すなわち、ロータの外側にギャップ（空隙）を挟んで、同軸でステータが設けられている。また、リターダロータもステータの外側に同軸でラジアルギャップ型に配置されている。これに対し、以下に示すリターダ付回転電機は、アキシャルギャップ型と呼ばれる構造を備える。すなわち、ロータとステータが、回転軸方向にギャップを挟んで並べられる。

図１０に示すリターダ付回転電機４２８では、シャフト４４０が回転軸４４２に沿って設置されている。シャフト４４０には、ｒ座標軸の方向に延びる支持部４４４が設けられている。支持部４４４には、ロータ４５０が固定されている。ロータ４５０は、円筒形に形成されており、回転軸４４２に同軸に設置されている。ロータ４５０のｚ座標負方向側には、空隙４６０を挟んで、回転軸４４２と同軸に、円筒形状のロータ・ステータ間ポールピース部４７０が設けられている。ロータ・ステータ間ポールピース部４７０は、周方向に周期的に配置されたポールピース４７４を備える。ロータ・ステータ間ポールピース部４７０のｚ座標負方向側には、空隙４８０を挟んで、ステータ４９０が設けられている。ステータ４９０は、回転軸４４２と同軸に配置された円筒形状に形成されており、図示を省略したティースが周方向に周期的に配置されている。ティースは、ステータ４９０におけるｚ方向の一端から他端まで延びており、この一端から他端まで磁束を流すことができる。

ステータ４９０のｚ座標負方向側には、空隙５００を挟んで、回転軸４４２と同軸に、円筒形状のステータ・リターダロータ間ポールピース部５１０が設けられている。ステータ・リターダロータ間ポールピース部５１０は、周方向に周期的に設けられたポールピース５１４を備える。ステータ・リターダロータ間ポールピース部４１０は、図示されていない位置で、ロータ・ステータ間ポールピース部４７０と接続されている。

ステータ・リターダロータ間ポールピース部５１０のｚ座標負方向には空隙６２０を挟んで、円筒形状のリターダロータ５３０が設けられている。リターダロータ５３０には、ｚ座標負方向の側にフィン５３２が設けられている。リターダロータ５３０は、シャフト４４０の外表面に固定されている。

ケース５５０は、ｒ座標の正方向の側に設けられた部位５５２と、ｚ座標正方向の側に設けられた部位５５４を備える。部位５５２は、ステータ４９０を支持している。また、部位５５２のｚ座標負方向では、リターダロータ５３０のｒ座標正方向の端部をベアリング５６２で回転可能に支持している。部位５５４は、ベアリング５６０を介して、シャフト４４０の外周面を回転可能に支持している。

図１０では図示を省略しているが、図２を参照して説明した移動機構１４０が導入されている。そして、ロータ・ステータ間ポールピース部４７０及びステータ・リターダロータ間ポールピース部５１０を第１位置に移動することで、リターダ付回転電機４２８をモータ及びジェネレータとして動作させ、第２位置に移動することでリターダとして動作せることができる。

図１１に示すリターダ付回転電機６２８では、回転軸６４２には支柱６４０が設置されている。支柱には、ステータ６９０が固定されている。また、支柱には、ベアリング７６０とベアリング７６２を介して、リターダロータ７３０及びフィン７３２を含む回転フレーム７３４が支柱の周囲を回転可能に支持されている。

リターダ付回転電機６２８に設けられたロータ６５０、ロータ・ステータ間ポールピース部６７０、ステータ６９０、ステータ・リターダロータ間ポールピース部７１０及びリターダロータ７３０の形状及び位置関係は、基本的に、図１０に示したリターダ付回転電機４２８と同様である。しかし、図１１に示したリターダ付回転電機６２８では、ロータ６５０は、回転フレーム７３４に取り付けられて、リターダロータ７３０と一体的に回転する。ステータ６９０は、支柱６４０に固定されている。また、ロータ・ステータ間ポールピース部６７０とステータ・リターダロータ間ポールピース部７１０は、支柱６４０に取り付けられ、図示しない移動機構によって第１位置と第２位置を移動できるように設定されている。

リターダ付回転電機６２８では、回転フレーム７３４が、車両１０の駆動軸とトルク伝達可能に接続される。リターダ付回転電機６２８では、図１０に示したリターダ付回転電機４２８と同様にして、モータ及びジェネレータとしての動作と、リターダとしての動作を行うことができる。

以上に示したように、アキシャルギャップ型のリターダ付回転電機４２８、６２８においても、ラジアルギャップ型と同様にして、モータ及びジェネレータとしての動作と、リターダとしての動作を行うことができる。なお、以上の説明は、本実施形態を例示したものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

１０ 車両、１２ ボディー、１４ 前輪、１６ 後輪、２０ シフトレバー、２２ アクセルペダル、２４ ブレーキペダル、２６ 制御部、２８ リターダ付回転電機、３０ 駆動軸、３２ バッテリ、３４ ＳＯＣセンサ、３６ 速度センサ、４０ シャフト、４２ 回転軸、４４ コア部材、４６ 接続部、４８ 円筒部材、５０ ロータ、６０ 空隙、７０ ロータ・ステータ間ポールピース部、７２ 接続部、７４，７４ａ，７４ｂ，７４ｃ ポールピース、７６ 脚部、７８ 接続部、８０ 空隙、９０ ステータ、９２ スロット、９４，９４ａ，９４ｂ ティース、９６ コイル、９８ 接続部、１００ 空隙、１１０ ステータ・リターダロータ間ポールピース部、１１２ 接続部、１１４，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ ポールピース、１２０ 空隙、１３０ リターダロータ、１３２ フィン、１３６ 接続部、１４０ 移動機構、１４２ シリンダ、１４４ ピストン、１４６ 先端部、１５０ ケース、１５２ アーム、１５４ 支持部材、１６０，１６２，１６４ ベアリング、１６６ オイルシール、１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ 磁束、２２８ リターダ付回転電機、２３４ アーム、２４０ シャフト、２４２ 回転軸、２５０ ケース、２５２ アーム、２５４ 部位、２６０，２６２ ベアリング、２６４ オイルシール、３２８ リターダ付回転電機、３３６ アーム、３４０ シャフト、３４２ 回転軸、３５０ ケース、３５２，３４５，３５６，３５８ 部位、３６０，３６２ ベアリング、４１０ ステータ・リターダロータ間ポールピース部、４２８ リターダ付回転電機、４４０ シャフト、４４２ 回転軸、４４４ 支持部、４５０ ロータ、４６０ 空隙、４７０ ロータ・ステータ間ポールピース部、４７４ ポールピース、４８０ 空隙、４９０ ステータ、５００ 空隙、５１０ ステータ・リターダロータ間ポールピース部、５１４ ポールピース、５３０ リターダロータ、５３２ フィン、５５０ ケース、５５２，５５４ 部位、５６０，５６２ ベアリング、６２０ 空隙、６２８ リターダ付回転電機、６４０ 支柱、６４２ 回転軸、６５０ ロータ、６７０ ロータ・ステータ間ポールピース部、６９０ ステータ、７１０ ステータ・リターダロータ間ポールピース部、７３０ リターダロータ、７３２ フィン、７３４ 回転フレーム、７６０，７６２ ベアリング。

Claims (3)

1. 磁極が周方向に周期的に設けられ、周方向に回転するロータと、
   コイルが巻回されたティースが周方向に周期的に設けられ、当該ティースの一端を前記ロータに面して配置されたステータと、
   磁性部材が周方向に連続的に設けられ、当該磁性部材が前記ステータの前記ティースの他端に面して配置されて、前記ロータと一体的に回転するリターダロータと、
   ポールピースが周方向に周期的に設けられ、前記ロータと前記ステータとの間に配置されたロータ・ステータ間ポールピース部と、
   ポールピースが周方向に周期的に設けられ、前記ステータと前記リターダロータとの間に配置されたステータ・リターダロータ間ポールピース部と、
   前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を周方向に移動して、前記ティースに出入りする磁束の流れを制御する移動機構と、
   を備え、
   前記移動機構は、前記ステータと前記ロータとの間で前記磁束による相互作用を生じさせるモータまたはジェネレータ用の第１位置と、前記ステータと前記リターダロータとの間で前記磁束による相互作用を生じさせるリターダ用の第２位置とに、前記ロータ・ステータ間ポールピース及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピースを切り替えて配置する、ことを特徴とするリターダ付回転電機。
2. 請求項１に記載のリターダ付回転電機において、
   当該リターダ付回転電機は車両の駆動軸に接続され、
   前記移動機構は、
   前記車両の車速が設定車速値未満の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第１位置に配置し、
   前記車両の車速が前記設定車速値以上の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第２位置に配置する、ことを特徴とするリターダ付回転電機。
3. 請求項１に記載のリターダ付回転電機において、
   当該リターダ付回転電機は、当該リターダ付回転電機との間で電力供給及び回生充電を行うバッテリに接続され、
   前記移動機構は、
   前記バッテリのＳＯＣが設定ＳＯＣ値未満の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第１位置に配置し、
   前記バッテリのＳＯＣが前記設定ＳＯＣ値以上の場合に、前記ロータ・ステータ間ポールピース部及び前記ステータ・リターダロータ間ポールピース部を前記第２位置に配置する、ことを特徴とするリターダ付回転電機。

Images