JPH05115150A - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】始動トルクを確保しつつ制振効果を向上させる
ことができ、高速回転可能な小型軽量の遊星変速機構付
き車両用回転電機を提供する。 【構成】第一発明では、クランクシャフト３のトルク変
動低減動作すなわち制振運転を行う場合にクラッチ手段
７、８によりクランクシャフト３を回転子４に直結して
変速機構５のがたの影響を排除し、制振運転を行わない
場合特にエンジン始動時にはクランクシャフト３を変速
機構５を介して回転子４に連結して大始動トルクを得
る。また、遊星変速機構５内蔵カップ状回転子４に永久
磁石界磁極４５を設けてその強度、耐遠心力向上及び小
型軽量化を図る。更に、カップ状回転子４に内蔵された
遊星変速機構５の外円筒部６０とエンジンブロック１と
を第一クラッチ７により連結／解離することによりクラ
ッチ構造を簡単、小型軽量とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン駆動の車両用
回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クランクシャフトに減速機構を介
して連結された又は直結された始動用又は発電用の回転
電機を制振用発電機及び制振用電動機として高速に切り
換え、クランクシャフトのトルク変動を低減する制振用
回転電機の提案がある。実開昭６０ー１６２９７８は、
遊星ギヤ変速機構を回転子に内蔵したエンジン用の発電
電動機を開示している（図７参照）。

【０００３】すなわちこの発電電動機は、エンジンブロ
ック１００に固定され三相電機子巻線１０１が巻装され
た固定子鉄心１０２の内側に、回転ディスク部１０３固
定の爪状磁極１０４、界磁コイル１０５、エンジンブロ
ック１００固定のフランジ状固定界磁鉄心１０６、回転
ディスク部１０３固定の筒状回転界磁鉄心１０７及び遊
星ギヤ変速機構１０８が、求心方向へ順番に配置されて
いる。

【０００４】なお、これら固定子鉄心１０２、爪状磁極
１０４、フランジ状固定界磁鉄心１０６、筒状回転界磁
鉄心１０７及び回転ディスク部１０３が界磁コイル１０
５を囲む有ギャップ閉磁路を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した制振用回転電
機において、直結形式の場合にはエンジン始動トルクを
確保するために回転電機の体格重量を減速機構採用の場
合より格段に増大させねばならず、また、減速機構採用
の場合には、減速機構のがたのために、エンジン低回転
域では制振効果が確保できないという不具合があった。

【０００６】上述した遊星ギヤ変速機構内蔵回転子型の
回転電機は、回転子内部に減速機構を内蔵するために減
速機構付き回転電機の体格重量を低減できる筈である
が、上述したような複雑な回転子構造を必要とし、か
つ、回転子直径を大径化せざるを得ないという問題があ
った。またこの回転子直径の大径化は、以下のような問
題を引き起こす。

【０００７】すなわち、エンジン１００のクランクシャ
フト１０９の回転は毎分数千回転にも達し、その結果、
遊星ギヤ変速機構１０８により増速される爪状磁極１０
４及びそれを一端支持する回転ディスク部１０３は更に
高回転数で回転するので、爪状磁極１０４及びそれを一
端支持する回転ディスク部１０３に強大な遠心力が作用
する。また、爪状磁極１０４の内、回転ディスク部１０
３側からエンジンブロック側へ伸びる爪状磁極１０４ａ
は回転ディスク部１０３と一体に鋳造できるものの、エ
ンジンブロック側から回転ディスク部１０３側へ伸びる
爪状磁極１０４ｂは回転ディスク部１０３と一体に鋳造
できず、そのためにステンレス（非磁性）のリング１０
８を追設してこれに爪状磁極１０４ｂに取り付けざるを
得ず、強度向上が困難であり高速回転の支障となってい
た。

【０００８】このような爪状磁極を一端支持する回転デ
ィスク部の遠心力を軽減するには、回転子を縮径する他
は無いが、このような縮径は、上記した爪状磁極の内径
側に、界磁コイル、フランジ状固定界磁鉄心、筒状回転
界磁鉄心及び遊星ギヤ変速機構が収容されているのを考
えると、限界がある。また、上記した高重量かつ大径の
回転子は初期の期待に反して回転電機の大型、大重量化
を招来する不具合もある。また、上記した従来の遊星ギ
ヤ変速機構内蔵回転子は、閉磁気回路中に直列に４個の
エアギャップを必要とするので必要な界磁磁界を得るた
めに、大界磁電流を必要とし、更に漏れ磁束が多くなる
という不具合もある。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、その第一の目的は、始動トルクを確保しつつ制振
効果を向上させることが可能な車両用回転電機を提供す
ることをにある。また、その第二の目的は、例えば上記
制振用の回転電機に好適である小型軽量な遊星変速機構
付き車両用回転電機を提供することにある。

【００１０】更に、その第三の目的は、クランクシャフ
トの高速回転に耐えうる遊星変速機構内蔵回転子型の車
両用回転電機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第一発明の車両用回転電
機は、電機子巻線が巻装された固定子鉄心を有しエンジ
ンブロックに固定された固定子と、前記固定子鉄心の内
周面に面する外周部に回転子鉄心を有しクランクシャフ
トに回転自在に保持される回転子と、前記クランクシャ
フト及び前記回転子間のトルク伝達を行う変速機構とを
備えるとともに、コントロ−ラからのトルク変動低減制
御に基づいてクランクシャフトのトルク増加時に制振用
発電機として作動し、トルク減少時に制振用電動機とし
て作動して制振運転を行う車両用回転電機において、前
記変速機構を介さずに前記クランクシャフトを前記回転
子に直結する直結動作と、変速機構を介して前記クラン
クシャフトを前記回転子に接続する変速動作とを選択可
能なクラッチ手段と、制振運転中に前記クラッチ手段に
指令して前記クランクシャフトと前記回転子とを直結さ
せるクラッチコントロ−ラとを備えることを特徴として
いる。

【００１２】第二発明の車両用回転電機は、電機子巻線
が巻装された固定子鉄心を有しエンジンブロックに固定
された固定子と、前記固定子鉄心の内周面に面する外周
部に回転子鉄心を有しクランクシャフトに回転自在に保
持されるカップ状回転子と、前記カップ状回転子に収容
されて前記クランクシャフト及び前記カップ状回転子間
のトルク伝達を行う遊星変速機構とを備える車両用回転
電機において、永久磁石型界磁極が前記回転子鉄心の外
周に植設されていることを特徴としている。

【００１３】第三発明の車両用回転電機は、電機子巻線
が巻装された固定子鉄心を有しエンジンブロックに固定
された固定子と、前記固定子鉄心の内周面に面する外周
部に回転子鉄心を有しクランクシャフトに回転自在に保
持されるカップ状回転子と、前記カップ状回転子に収容
されて前記クランクシャフト及び前記カップ状回転子間
のトルク伝達を行う遊星変速機構とを備える車両用回転
電機において、前記エンジンブロックと前記遊星変速機
構の外円筒部との連結／解離を行う第一クラッチ手段を
備えることを特徴としている。

【００１４】第三発明の車両用回転電機の好適な態様に
おいて、前記クランクシャフトと前記カップ状回転子と
の連結／解離を行う第二クラッチ手段が配設される。第
三発明の車両用回転電機の好適な態様において、エンジ
ン始動時に前記第一クラッチ手段を連結するとともに前
記第二クラッチ手段を解離し、制振運転時に前記第一ク
ラッチ手段を解離するとともに前記第二クラッチ手段を
連結するクラッチコントロ−ラが配設される。

【００１５】第三発明の車両用回転電機の好適な態様に
おいて、エンジン始動に際して、前記両クラッチ手段を
解離してカップ状回転子を回転させた後、前記第一クラ
ッチ手段を連結させるクラッチコントロ−ラが配設され
る。第三発明の車両用回転電機の好適な態様において、
車両制動に際して、前記第一クラッチ手段を解離し、前
記第二クラッチ手段を連結するクラッチコントロ−ラが
配設される。

【００１６】上記各発明において、遊星変速機構は、遊
星ギヤ変速機構や遊星ロ−ラ変速機構で構成されること
ができる。

【００１７】

【作用】第一発明の車両用回転電機では、クランクシャ
フトのトルク変動低減動作すなわち制振運転を行う場合
に、クラッチコントロ−ラは、クラッチ手段によりクラ
ンクシャフトを回転子に直結し、制振運転を行わない場
合、特にエンジン始動時にはクランクシャフトを変速機
構を介して回転子に連結する。

【００１８】これにより、エンジン始動時には大きな始
動トルクが得られ、制振運転時には変速機構のがたによ
る制振効果の低下を抑止する。第二発明の車両用回転電
機では、固定子鉄心の内部で回転するカップ状回転子が
遊星変速機構を内蔵し、この遊星変速機構はクランクシ
ャフトとカップ状回転子間のトルク伝達を行う。ここ
で、カップ状回転子の外周に植設された永久磁石型界磁
極は、固定子鉄心に巻装された電機子巻線との電磁相互
作用により発電機又は電動機として回転する。

【００１９】第三発明の車両用回転電機では、固定子鉄
心の内部で回転するカップ状回転子が遊星変速機構を内
蔵し、この遊星変速機構はクランクシャフトとカップ状
回転子間のトルク伝達を行う。ここで、第一クラッチ手
段は、エンジンブロックと遊星変速機構の外円筒部との
間で連結／解離を行う。

【００２０】

【発明の効果】第一発明の車両用回転電機では、制振運
転を行う場合にクランクシャフトを回転子に直結すると
ともに、制振運転を行わない場合にはクランクシャフト
を変速機構を介して回転子に連結可能なクラッチ手段を
具備しているので、エンジン始動時など制振運転を行わ
ない場合には回転子を高速化することにより小型軽量化
を実現し、制振運転時にはクランクシャフトと回転子と
の間になんら変速機構が介在しないので、変速機構のが
たによる制振効果の低下を抑止することでき、高性能で
小型軽量な車両用回転電機を実現することができる。

【００２１】第二発明の車両用回転電機では、遊星変速
機構をカップ状回転子に内蔵するとともに、カップ状回
転子の回転子鉄心の外周に永久磁石型界磁極を植設する
構成を採用しているので、永久磁石型界磁極をもつ同期
機として、従来の爪状磁極型の同期機に比較して、以下
の優れた効果を奏することができる。すなわち、この永
久磁石型界磁極をもつカップ状回転子は、径方向厚さが
従来の爪状磁極構造のものに比べて格段に薄くすること
ができ、かつ、構造を単純化することができる。その結
果、回転子の耐遠心力性能、強度が格段に向上し、クラ
ンクシャフトの高速回転を超える高速回転に対応するこ
とができ、更に、回転電機の小型軽量化も実現する。

【００２２】第三発明の車両用回転電機では、遊星変速
機構をカップ状回転子に内蔵するとともに、エンジンブ
ロックと遊星変速機構の外円筒部との間で連結／解離を
行う第一クラッチ手段を具備するので、以下の優れた効
果を奏することができる。すなわち、第一クラッチ手段
により遊星変速機構の外円筒部をエンジンブロックに連
結すれば、遊星変速機構はクランクシャフトとカップ状
回転子とを所定の回転比で接続し、上記連結を解離すれ
ばクランクシャフトとカップ状回転子との間のトルク授
受を遮断することができる。

【００２３】このようにすれば、例えば電気負荷が軽く
発電不要であったり、車両急加速時などにおいて、上記
解離によりクランクシャフトの負荷トルクを軽減するこ
とができる。更にこの構成では、遊星変速機構の第一ク
ラッチ手段がエンジンブロックと遊星変速機構の外円筒
部との間に配設できるので、省スペ−ス特に軸方向の省
スペ−スを図って、小型軽量化を実現できる効果もあ
る。

【００２４】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。この車両用
回転電機は、アルミ合金を素材とするエンジンブロック
１に固定される固定子２と、固定子２の内径側空間に収
容されクランクシャフト３に回転自在に支承されるカッ
プ状回転子４と、カップ状回転子４の内径側空間に収容
されクランクシャフト３及びカップ状回転子４の間のト
ルク伝達を行う遊星変速機構５と、遊星変速機構５のア
ウタロ−ラリテ−ナリング（本発明でいう外円筒部）６
０とエンジンブロック１との連結／解離を行う第一クラ
ッチ（本発明でいう第一クラッチ手段）７と、カップ状
回転子４とトルクコンバ−タ駆動ディスク９３との連結
／解離を行う第二クラッチ（本発明でいう第二クラッチ
手段）８とを備えている。

【００２５】固定子２は、積層鉄心からなりエンジンブ
ロック１に固定される円筒形の固定子鉄心２１と、クラ
ンクシャフト２に巻装された三相電機子巻線２２とから
なる。カップ状回転子４は、クランクシャフト３に回転
自在に支承されるディスク部４１と、ディスク部４１の
外周縁からエンジンブロック１側に向けてクランクシャ
フト３と同軸に延設され円筒部４２と、円筒部４２の外
周に非磁性カバ−４４（図３参照）により固定された複
数の永久磁石界磁極４５とからなる。カップ状回転子は
軟鋼性で高透磁率を有し、円筒部４２は回転子鉄心ここ
ではヨ−クとして機能している。各永久磁石界磁極４５
は周方向に一定間隔かつ極性交互反対に配設されてお
り、永久磁石界磁極４５の外端面は固定子鉄心２１の内
周面に微小間隙を挟んで面している。

【００２６】更に、エンジンブロック１には、永久磁石
界磁極４５の磁界を検出してカップ状回転子４の回転角
を検出する磁気センサ（図示せず）が配設され、検出し
た永久磁石界磁極４５の位置に対応して三相電機子巻線
２２への印加電圧位相を調整して電動動作を可能として
いる。次に、遊星変速機構５について以下に詳述する。

【００２７】クランクシャフト３の先端面にはプラネタ
リロ−ラ支持ディスク５１及びトルクコンバ−タ駆動デ
ィスク９３がボルト９４により固定されている。トルク
コンバ−タ駆動ディスク９３の外周部はトルクコンバ−
タハウジング（図示せず）に締結されており、一方、カ
ップ状回転子４のディスク部４１の内端円筒部が球軸受
９１を介してプラネタリロ−ラ支持ディスク５１の外周
面部に回転自在に嵌着されている。

【００２８】プラネタリロ−ラ支持ディスク５１の外周
部には軸孔５２が軸方向に貫設され、軸孔５２にはピン
５３が回転自在に嵌入され、ピン５３の図中、右半部に
はプラネタリロ−ラ５４が回転自在に嵌着されている。
カップ状回転子４の円筒部４２の内周面は球軸受９６を
介して円筒状のアウタロ−ラリテ−ナリング６０の外周
面により回転自在に支承されている。

【００２９】アウタロ−ラリテ−ナリング６０の内周面
とプラネタリロ−ラ５４の外周面に接して複数個のアウ
タロ−ラ６５が嵌挿されており、アウタロ−ラ６５は摩
擦力によりアウタロ−ラリテ−ナリング６０及びプラネ
タリロ−ラ５４間のトルク伝達を行う。カップ状回転子
４のディスク部４１の内端円筒部の外周面及びプラネタ
リロ−ラ支持ディスク５１の外周面に接して複数個のサ
ンロ−ラ６６が嵌挿されており、サンロ−ラ６６は摩擦
力によりカップ状回転子４のディスク部４１及びプラネ
タリロ−ラ支持ディスク５１の外周面の間のトルク伝達
を行う。

【００３０】なお、上述した遊星変速機構５では、発電
モ−ドにおいてクランクシャフト３の回転によりプラネ
タリロ−ラ５４が自転及び公転し、それによりサンロ−
ラ８を介してカップ状回転子４が増速回転する。一方、
電動モ−ドではトルク伝達はその逆となり、カップ状回
転子４のトルクは遊星変速機構５で減速されてクランク
シャフト３に伝達される。

【００３１】遊星変速機構５内の各摩擦接触面などは必
要摩擦力を維持する範囲で、各種潤滑手法、例えば含油
焼結合金の使用などを採用することができる。次に、第
一クラッチ７について図２を参照して説明する。第一ク
ラッチ７は、エンジンブロック１の端壁１０に凹設され
た円溝１９内に収容されたコイル７１と、コイル７１を
囲んでエンジンブロック１の端壁１０に固定されたそれ
ぞれリング状で軟磁性の外側ヨ−ク７２及び内側ヨ−ク
７３と、両ヨ−ク７２、７３に摺動自在に保持される非
磁性リング７４と、非磁性リング７４に一体固定された
軟磁性の磁性リング７５と、両ヨ−ク７２、７３間のリ
ング状の内部空間Ｓに収容され非磁性リング７４を図２
中、右方向に押圧する数個のコイルばね７６と、磁性リ
ング７５の外端面に固定されたリング状のクラッチ板７
７とを備えている。

【００３２】更に詳説すれば、外側ヨ−ク７２の先端部
内径面７２ａは求心方向に突出しており、内側ヨ−ク７
３の先端部外径面７３ａは遠心方向に突出しており、互
いに対向する先端部内径面７２ａ及び先端部外径面７３
ａの間のリング状の開口部に非磁性リング７４が軸方向
摺動自在及び回動不能に保持されている。なお、非磁性
リング７４の回り止めは、上記面７２ａ、７３ａに軸方
向に延びる凹溝（図示せず）を設け、この凹溝に非磁性
リング７４の凸部（図示せず）が嵌合してなされる。

【００３３】非磁性リング７４の左端は径方向両側に突
出するリング状の小鍔をそれぞれもち、これら小鍔が外
側ヨ−ク７２及び内側ヨ−ク７３に摺動自在に接してい
る。また、非磁性リング７４の左端面には各コイルばね
７６の端部を個別に保持するコイル保持突起７８を有し
ている。磁性リング７５は非磁性リング７４の右端面に
固定されており、非磁性リング７４とともに一体摺動す
る。

【００３４】図２はコイル７１に通電した状態であり、
エンジンブロック１、両ヨ−ク７２、７３、磁性リング
７５を通じて閉磁気回路が形成され、磁性リング７５は
コイルばね７６に抗して図中、左方向に吸引され、両ヨ
−ク７２、７３に密着する。その結果、クラッチ板７７
がアウタロ−ラリテ−ナリング（本発明でいう外円筒
部）６０の左端面６０ａから解離し、アウタロ−ラリテ
−ナリング６０とエンジンブロック１から開放される。

【００３５】一方、コイル７１への通電を遮断すれば、
コイルばね７６の付勢により非磁性リング７４、磁性リ
ング７５及びクラッチ板７７が右動し、クラッチ板７７
はアウタロ−ラリテ−ナリング６０の左端面６０ａに密
着し、アウタロ−ラリテ−ナリング６０はエンジンブロ
ック１に結合される。なお、６９はアウタロ−ラリテ−
ナリング６０の左端内周、外周に焼き嵌めされた軟磁性
のリングであり、球軸受け９６及びアウタロ−ラ６５の
逸脱を防ぐ。

【００３６】次に、第二クラッチ８について以下に説明
する。第二クラッチ８は、非磁性の大輪板状のホルダ８
０と、ホルダ８０の内径部に凹設された右端開口の円溝
８０ａに収容されたコイル８１とトルコンリテ−ナプレ
−ト９３に配設されたクラッチ可動部８２とを備えてい
る。ホルダ８０は、外周円筒部８０ｂ、外径側の薄肉円
板部８０ｃ及び内径側の厚肉円板部８０ｄからなり、厚
肉円板部８０ｄは、円溝８０ａと、周方向に互いに所定
間隔隔てて軸方向に貫設された貫通孔８０ｅを有し、貫
通孔８０ｅには軟磁性の磁性柱８３が嵌入されている。

【００３７】クラッチ可動部８２は、トルコンリテ−ナ
プレ−ト９３に貫設された複数の摺動孔９３ａに摺動自
在に保持される複数個の摺動ロッド８４と、摺動ロッド
８４の図２中、左端に固定された軟磁性の磁性リング８
５と、摺動ロッド８４に巻装されたコイルばね８６と、
磁性リング８５の左端面に固定されたリング状のクラッ
チ板８７とを備えている。

【００３８】更に詳説すれば、摺動孔９３ａはトルコン
リテ−ナプレ−ト９３の周方向に一定間隔で貫設されて
おり、各トルコンリテ−ナプレ−ト９３に嵌挿された摺
動ロッド８４が、磁性リング８５を軸方向摺動自在に保
持している。コイル８１に通電しない場合には、それぞ
れ軟磁性の素材でできたトルコンリテ−ナプレ−ト９
３、磁性柱８３、カップ状回転子４のディスク部４１、
磁性リング８５、摺動ロッド８４、トルコンリテ−ナプ
レ−ト９３を通じて閉磁気回路が形成され、磁性リング
８５がディスク部４１の右端面４１ａに吸着され、トル
コンリテ−ナプレ−ト９３はカップ状回転子４と一体回
転する。

【００３９】以下、この装置の電気回路を図４のブロッ
ク図により説明する。上記車両用回転電機を用いた制振
制御は、図１及び図４に示すコントロ−ラ（本発明でい
うクラッチコントロ−ラを兼ねる）２００を用いて実行
される。すなわち図４において、エンジン２０１は、第
一クラッチ７、第二クラッチ８を通じて上記車両用回転
電機２０３にトルク授受可能に連結されており、また、
車両用回転電機２０３の三相電機子巻線２２（図１参
照）は、三相チョッパ回路２０４を介してバッテリから
給電されている。

【００４０】コントロ−ラ２００は、エンジンコントロ
−ルユニットＥＣＵ（図示せず）から出力されるエンジ
ン始動信号、制振運転信号、電気制動運転信号、エンジ
ン２０１からのクランク角信号、スロットル開度信号、
冷却水温信号、車両用回転電機２０３からのカップ状回
転子４の回転角信号、バッテリからのバッテリ電圧信号
などを受取り、これらに基づいて、三相チョッパ回路２
０４を制御するとともに第一クラッチ７及び第二クラッ
チ８を断続制御する。

【００４１】なお、上記チョッパ回路２０４は、三相全
波整流回路の各ダイオ−ドにそれぞれ半導体スイッチ例
えばＩＧＢＴを並列接続して構成されており、電動モ−
ド時において各半導体スイッチを開閉制御することによ
り所望位相、所望周波数の三相交流電圧が合成できる。
また、発電モ−ド時には各半導体スイッチを遮断すると
により、この三相チョッパ回路２０４は単なる三相全波
整流回路として機能してバッテリを充電する。もちろ
ん、この場合、分流スイッチ（図示せず）と分流抵抗と
を直列接続してバッテリと並列接続し、そしてスイッチ
をオンすることにより、過剰な発電電流をこの抵抗で消
費することもできる。

【００４２】次に、この車両用回転電機２０３の発電モ
−ド運転を説明する。発電モ−ドは、エンジン２０１の
定常回転後、コントロ−ラ２００の指令によりバッテリ
電圧信号に基づいて自動的に遂行される。すなわち、コ
ントロ−ラ２００は三相チョッッパ回路２０４の各半導
体スイッチを遮断し、永久磁石界磁極４５の回転により
三相電機子巻線２２に発生した三相交流電圧は直接又は
所定の電圧降下回路を介してバッテリに印加され、バッ
テリが充電される。

【００４３】次に、この車両用回転電機２０３の電動モ
−ド運転を説明する。コントロ−ラ２００は図示しない
上記磁気センサからの出力に基づいてカップ状回転子４
の回転角及び回転速度を検出し、この回転角及び回転速
度に基づいて（同期して）位相及び周波数により三相チ
ョッッパ回路２０４の各半導体スイッチをスイッチング
する。これにより、三相電機子巻線２２に必要な三相交
流電流が流れ、カップ状回転子４が駆動され、遊星変速
機構５を介してクランクシャフト３が駆動される。

【００４４】以下、コントロ−ラ２００により制御され
るこの車両用回転電機の各種運転モ−ドについて順番に
説明する。まず、エンジン始動モ−ドの好適例について
説明する。ＥＣＵからエンジン始動信号が入力するエン
ジン始動時には、まず、コイル７１に通電して第一クラ
ッチ７を解離し、コイル８１に通電せずに第二クラッチ
８も解離した状態で、カップ状回転子４及び遊星変速機
構５のみの回転を上げておき、カップ状回転子４の回転
が一定レベルまで上がった段階で第一クラッチ７を繋
ぎ、カップ状回転子４のトルクを遊星変速機構５で増倍
してクランクシャフト３に伝達する。

【００４５】このようにすれば、カップ状回転子４や遊
星変速機構５の運動エネルギを用いてエンジン始動時の
大きな負荷トルク（静摩擦力）に打ち克ってクランクシ
ャフト３を回転することができる（実質的に極めて大き
な始動トルクを得ることができる）。なおもちろん、エ
ンジン始動に際して最初から第一クラッチ７を繋いでお
いてもよい。

【００４６】次に、電気負荷が極めて小さい場合、エン
ジン急加速の場合、バッテリがほぼ満充電の場合の運転
モ−ド（以下、カップ状回転子停止モ−ドという）につ
いて説明する。コントロ−ラ２００は、今まで述べた各
種入力信号などで容易にこれらの条件を判別することが
できる。例えば、スロットル開度信号によりエンジン加
速時を検出することができ、バッテリ電圧信号によりそ
の充電状態を検出することができ、各車両負荷のオン−
オフ状況から電気負荷の軽重を検出することができる。

【００４７】このような条件においては、三相電機子巻
線２２に過剰な三相交流電圧が発生し、スイッチで切断
しない限り三相チョッッパ回路２０４で整流された電流
がバッテリなどに流れ込んで、バッテリが過充電となる
可能性が生じる。このカップ状回転子停止モ−ドでは、
コントロ−ラ２００が、上記条件において第一クラッチ
７を解離することにより、発電を停止し、またクランク
シャフト３の負荷トルクも軽減する。また、必要に応じ
て強力なエンジン加速を得ることもできる。

【００４８】次に、ＥＣＵから電気制動運転信号が入力
する車両の電気制動モ−ドについて説明する。コントロ
−ラ２００が車両制動指令をＥＣＵ（図示せず）から検
出した場合、コントロ−ラ２００は他の運転条件に優先
して第一クラッチ７を繋ぎ、第二クラッチ８は解離し、
遊星変速機構５を介してカップ状回転子４を高速回転す
る。

【００４９】このようにすれば、三相電機子巻線２２の
発電電力に対応した制動トルクが得られる。なお、この
発電制動時にのみ、上記分流スイッチをオンして過剰な
発電電力を分流抵抗に流して、大きな発電制動トルクを
得ることができる。次に、ＥＣＵから制振運転信号が入
力する制振運転モ−ドについて説明する。この制振運転
モ−ド時に、コントロ−ラ２００はコイル７１への通電
を遮断して第一クラッチ７を解離し、かつ、コイル８１
へ通電して第二クラッチ８を繋ぐ。このようにすれば、
トルコンリテ−ナプレ−ト９３を介してクランクシャフ
ト３がカップ状回転子４に直結された状態となり、この
状態で制振運転すなわち上記説明した発電動作及び電動
動作を繰り返す。

【００５０】更に説明すると、コントロ−ラ２０２は、
エンジン２０１からのクランク角速度、スロットル開度
信号、冷却水温信号を受取り、これらに基づいてメモリ
に予め格納のマップに基づき、クランク角を変数とする
トルク関数及び平均トルク値を求め、求めたトルク関数
に現在（又は所定の近未来）のクランクシャフト３のト
ルク値と平均トルクとの差であるトルク偏差値を求め、
求めたトルク偏差値の逆数である補償トルクをこの車両
用回転電機２０３により発生させる。

【００５１】すなわち、トルク偏差値が＋である場合に
は車両用回転電機２０３を発電モ−ドで所定期間運転
し、この＋トルク偏差値の平均が発電制動トルクの平均
に等しくなるようにする。一方、トルク偏差値が−であ
る場合には車両用回転電機２０３を電動モ−ドで所定期
間運転し、この−トルク偏差値の平均がカップ状回転子
４の発生トルクの平均に等しくなるようにする。

【００５２】この制振運転モ−ドの大きな特徴は、クラ
ンクシャフト３とカップ状回転子４とを直結したことに
ある。このようにすれば、遊星変速機構５のがたにより
カップ状回転子４又はクランクシャフト３の高速の角速
度変化が相手側に充分伝達されないという不具合を防止
し、良好な制振が可能となる。なお、電動モ−ドにおけ
るカップ状回転子４の発生動力量は電動運転モ−ド持続
時間や三相電機子巻線２２に与える三相交流電圧の位相
とカップ状回転子４の永久磁石界磁極４５の位相との位
相角差調整により制御することができる。

【００５３】図５にエンジンすなわちクランクシャフト
回転数とカップ状回転子４の回転数との関係を示し、図
６に電動運転モ−ドにおいてカップ状回転子４からクラ
ンクシャフト３に与えられるトルクとエンジン回転数と
の関係を示す。なお、上記実施例では第一クラッチ７及
び第二クラッチ８を電磁クラッチとしたが、たのクラッ
チ機構の採用が可能であることはいうまでもない。

【００５４】また、カップ状回転子をアルミ合金で一体
成形し、必要な部位に軟磁性の部材を配設してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の車両用回転電機の軸方向断面図、

【図２】図１の車両用回転電機の要部拡大軸方向断面
図、

【図３】永久磁石界磁極近傍の径方向拡大断面図、

【図４】この車両用回転電機の制御回路を示すブロック
図、

【図５】この実施例の車両用回転電機のカップ状回転子
の回転数とエンジン回転数との関係を表すグラフ、

【図６】直結時と変速時におけるカップ状回転子からク
ランクシャフトへの伝達トルクとエンジン回転数との関
係を示すグラフ、

【図７】従来の遊星ギヤ変速機構内蔵回転子型の車両用
回転電機の軸方向断面図、

【符号の説明】

１はエンジンブロック ２は固定子 ３はクランクシャフト ４はカップ状回転子（回転子） ５は遊星変速機構 ７は第一クラッチ（クラッチ手段、第一クラッチ手段） ８は第二クラッチ（クラッチ手段、第二クラッチ手段） ２１は固定子鉄心 ２２は三相電機子巻線（電機子巻線） ４３は回転子鉄心 ４５は永久磁石界磁極 ２００はコントロ−ラ（クラッチコントロ−ラ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電機子巻線が巻装された固定子鉄心を有し
   エンジンブロックに固定された固定子と、前記固定子鉄
   心の内周面に面する外周部に回転子鉄心を有しクランク
   シャフトに回転自在に保持される回転子と、前記クラン
   クシャフト及び前記回転子間のトルク伝達を行う変速機
   構とを備えるとともに、コントロ−ラからのトルク変動
   低減制御に基づいてクランクシャフトのトルク増加時に
   制振用発電機として作動し、トルク減少時に制振用電動
   機として作動して制振運転を行う車両用回転電機におい
   て、 前記変速機構を介さずに前記クランクシャフトを前記回
   転子に直結する直結動作と、変速機構を介して前記クラ
   ンクシャフトを前記回転子に接続する変速動作とを選択
   可能なクラッチ手段と、 前記制振運転中に前記クラッチ手段に指令して前記クラ
   ンクシャフトと前記回転子とを直結させるクラッチコン
   トロ−ラとを備えることを特徴とする車両用回転電機。
2. 【請求項２】電機子巻線が巻装された固定子鉄心を有し
   エンジンブロックに固定された固定子と、前記固定子鉄
   心の内周面に面する外周部に回転子鉄心を有しクランク
   シャフトに回転自在に保持されるカップ状回転子と、前
   記カップ状回転子に収容されて前記クランクシャフト及
   び前記カップ状回転子間のトルク伝達を行う遊星変速機
   構とを備える車両用回転電機において、 永久磁石型界磁極が前記回転子鉄心の外周に植設されて
   いることを特徴とする車両用回転電機。
3. 【請求項３】電機子巻線が巻装された固定子鉄心を有し
   エンジンブロックに固定された固定子と、前記固定子鉄
   心の内周面に面する外周部に回転子鉄心を有しクランク
   シャフトに回転自在に保持されるカップ状回転子と、前
   記カップ状回転子に収容されて前記クランクシャフト及
   び前記カップ状回転子間のトルク伝達を行う遊星変速機
   構とを備える車両用回転電機において、 前記エンジンブロックと前記遊星変速機構の外円筒部と
   の連結／解離を行う第一クラッチ手段を備えることを特
   徴とする車両用回転電機。
4. 【請求項４】前記クランクシャフトと前記カップ状回転
   子との連結／解離を行う第二クラッチ手段を備える請求
   項３記載の車両用回転電機。
5. 【請求項５】エンジン始動時に前記第一クラッチ手段を
   連結するとともに前記第二クラッチ手段を解離し、制振
   運転時に前記第一クラッチ手段を解離するとともに前記
   第二クラッチ手段を連結するクラッチコントロ−ラを備
   える請求項４記載の車両用回転電機。
6. 【請求項６】エンジン始動に際して、前記両クラッチ手
   段を解離してカップ状回転子を回転させた後、前記第一
   クラッチ手段を連結させるクラッチコントロ−ラを備え
   る請求項４記載の車両用回転電機。
7. 【請求項７】車両制動に際して、前記第一クラッチ手段
   を解離し、前記第二クラッチ手段を連結するクラッチコ
   ントロ−ラを備える請求項４記載の車両用回転電機。