JPH11341757A

JPH11341757A - 電動機および動力伝達装置並びにハイブリッド車両

Info

Publication number: JPH11341757A
Application number: JP10158382A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tomita; 雅明富田; Ryoji Mizutani; 良治水谷; Kiyoshi Iga; 清伊賀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】２つの回転軸を有する電動機では、２つの駆
動回路およびスリップリングが必要であった。【解決手段】中心から同心円状にインナロータ、ステ
ータ、アウタロータを配置して電動機を構成する。両ロ
ータを相対的に回転可能に２つの回転軸に結合する。イ
ンナロータは永久磁石内包型ロータとし、アウタロータ
は巻線型ロータとする。ステータはコイルを集中巻きし
た独立のコアを複数円周状に配置し、隣接するコア間を
樹脂モールドにより固定する。ステータはヨークがない
構造となる。かかる電動機ではインナロータからステー
タを貫通してアウタロータに至る磁気回路が形成され、
一つの駆動回路でステータへの通電を制御することによ
り電動機の運転を制御することができる。この電動機は
一方の回転軸から他方の回転軸に動力を伝達する動力伝
達装置として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同軸上に配置され
た相対的に回転可能な２つの回転軸を有する電動機およ
び該電動機を用いた動力伝達装置並びにハイブリッド車
両に関する。

【０００２】

【従来の技術】２つの回転軸を有する電動機は、種々の
目的に使用されている。その一つとしてハイブリッド車
両の動力伝達装置としての用途がある。かかるハイブリ
ッド車両の構成として、例えば図５５に示すものがあ
る。図５５は、エンジンＥＧ、クラッチモータＣＭ、ア
シストモータＡＭを備え、エンジンＥＧからの動力によ
って走行可能なパラレル型のハイブリッド車両の一構成
例を示している。クラッチモータＣＭとはアウタロータ
ＲＯとインナロータＲＩの両者が相対的に回転可能な対
ロータ電動機である。図示するようにクラッチモータＣ
Ｍは、アウタロータＲＯにエンジンＥＧの出力軸が結合
され、インナロータＲＩに駆動軸ＤＳが結合されてい
る。駆動軸ＤＳには減速ギヤ等を介して駆動輪が接続さ
れている。図５５では駆動輪の図示は省略した。また、
駆動軸ＤＳにはアシストモータＡＭのロータＲが結合さ
れている。アシストモータＡＭは同期電動機であり、そ
のステータＳはケースに固定されている。なお、クラッ
チモータＣＭのインナロータＲＩとアシストモータＡＭ
のステータはそれぞれコイルが巻回されており、駆動回
路ＤＣ１，ＤＣ２を介してこのコイルに通電することに
より、それぞれのモータの運転を制御することができ
る。

【０００３】上記構成を有するハイブリッド車両では、
クラッチモータＣＭのアウタロータＲＯとインナロータ
ＲＩとの間の相対的な滑りによって、エンジンＥＧから
出力された動力の一部を電力として回生するとともに、
残余の動力をインナロータＲＩ側、即ち駆動軸ＤＳに伝
達することができる。また、回生された電力を用いてア
シストモータＡＭを駆動し、駆動軸ＤＳに動力を付加す
る。こうした作用により、上記ハイブリッド車両では、
エンジンＥＧから出力される動力を種々の回転数および
トルクに変換して駆動軸ＤＳから出力して走行する。こ
のように２つの回転軸を有するクラッチモータＣＭにア
シストモータＡＭを結合することにより、動力伝達装置
を構成することが可能である。

【０００４】図５５で示した構成では、上述したトルク
変換を行うために、クラッチモータＣＭとアシストモー
タＡＭの２つの電動機を要し、装置のサイズが大きくな
るという欠点があった。かかる欠点を解消し装置の小型
化を図るための技術として、クラッチモータＣＭとアシ
ストモータＡＭとを同軸上に配置したものも提案されて
いる（例えば、特開平９−４６８１５記載の技術）。か
かる構成に基づく電動機の断面図を図５６に示す。図示
する通り、この電動機は、回転軸の周りにコイルを巻回
した第１ロータ１２１０を備え、その外側に永久磁石を
貼付した第２ロータ１３１０を備え、さらに外側にコイ
ルを巻回したステータ１４１０を備えている。第１ロー
タ１２１０と第２ロータ１３１０は相対的に回転可能で
ある。第１ロータ１２１０と第２ロータ１３１０とがク
ラッチモータＣＭのように作用し、第２ロータ１３１０
とステータ１４１０とがアシストモータＡＭのように作
用する。かかる作用によりこの電動機単独で上述したト
ルク変換が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５６に示し
た構成からなる電動機では軸方向の小型化を図ることは
可能であるが、径方向の小型化を十分に図ることができ
なかった。つまり、動力伝達装置全体の体積を十分に小
さくすることはできず、装置の重量も十分に低減するこ
とができなかった。

【０００６】また、従来の２つの回転軸を有する電動機
では、回転するロータに電力を供給する必要があった。
かかる電力の供給はスリップリング又は差動トランス等
を介して行われるが、スリップリングを用いた場合には
耐久性が低いという課題があり、差動トランスを用いた
場合には効率が低いとうい課題があった。かかる課題
は、図５５に示したクラッチモータＣＭおよび図５６に
示した電動機において共通していた。

【０００７】さらに、従来の２つの回転軸を有する電動
機を用いて動力伝達装置を構成する場合には、その駆動
を行うための駆動回路が少なくとも２つ必要であった。
例えば、図５５に示したように、クラッチモータＣＭと
アシストモータＡＭとの組み合わせにより動力伝達装置
を構成する場合、それぞれのモータを駆動するためには
駆動回路ＤＣ１，ＤＣ２の２つの駆動回路が必要であっ
た。また、図５６に示した電動機においても、第１のロ
ータ１２１０に電力を供給するための駆動回路と、ステ
ータ１４１０に電力を供給するための駆動回路の２つが
必要であった。このことは、装置の構成を複雑するとと
もに、サイズや重量の増加という問題も生じていた。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、相対的に回転可能な２つの回転軸を有し
た電動機について装置の小型化を図ることを第１の目的
とする。また、スリップリングなど回転するロータへの
電力を供給する部材を不要とすることを第２の目的とす
る。さらに、駆動回路を減少した電動機を提供すること
を第３の目的とする。そして、かかる電動機を用いた装
置として、一方の回転軸から他方の回転軸に動力を伝達
する動力伝達装置およびハイブリッド車両を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために本発明では次
の構成を採用した。本発明の第１の電動機は、相対的に
回転可能な２つの回転軸を同軸上に備えた電動機であっ
て、磁気回路の形成に寄与する要素たる磁気要素を、前
記回転軸を中心として同心円状に内側から第１の磁気要
素、第２の磁気要素、第３の磁気要素の順に備え、前記
２つの回転軸は、前記第１ないし第３の磁気要素のうち
いずれか２つの磁気要素にそれぞれ結合されており、前
記第１の磁気要素から前記第２の磁気要素を貫通して前
記第３の磁気要素に至る磁気回路を形成可能に各磁気要
素を構成したことを特徴とする。

【００１０】かかる電動機によれば、上述した３つの磁
気要素を同軸上に備えることにより、第１の効果として
装置全体のサイズを小さくすることができる。本発明に
おける磁気要素とは、いわゆるロータおよびステータの
総称であり、永久磁石を用いたもの、コイルを巻回した
もの、いわゆるかご型ロータ等、磁気回路の形成に寄与
しうる種々の要素が含まれる。また、第１ないし第３の
磁気要素には２つのロータおよび１つのステータが含ま
れることになるが、いずれの磁気要素がステータに対応
していてもかまわない。具体的には、内側から「ロー
タ、ロータ、ステータ」と配置したもの、「ロータ、ス
テータ、ロータ」と配置したもの、「ステータ、ロー
タ、ロータ」と配置したものの３種類が存在する。

【００１１】本発明の電動機によれば、上述の効果に加
えて、第２の効果として電動機の運転を行うための駆動
回路を一つに減らすことも可能である。駆動回路が減る
ことによって、装置全体のサイズ、重量等をさらに減少
させることができる。上記第１の効果および第２の効果
について従来技術としての電動機（図５６）との比較で
説明する。

【００１２】図５６に示した従来の電動機では、回転軸
の内側から第１のロータ１２１０、第２のロータ１３１
０、ステータ１４１０の順に配置されている。第２のロ
ータ１３１０は、磁性体で形成されたロータヨークの内
周面および外周面にそれぞれ永久磁石１２２０、１４２
０が貼付されている。かかる構造を有する電動機では、
磁気回路は図５６中に図示するＭｉｎ、Ｍｏｕｔのよう
に形成される。第１のロータ１２１０を貫通する磁気回
路Ｍｉｎは第２のロータ１３１０のロータヨーク部を円
周方向に通過し、再び第１のロータ１２１０に戻る。ス
テータ１４１０を貫通する磁気回路Ｍｏｕｔは第２のロ
ータ１３１０のロータヨーク部を円周方向に通過し、再
びステータ１４１０に戻る。第１のロータ１２１０から
出た磁束のうちステータ１４１０に至る磁束はほとんど
存在しない。このような電動機を駆動するためには、磁
気回路Ｍｉｎ，Ｍｏｕｔの位置および強さを制御する必
要がある。図５６に示したように両者が独立した２つの
回路を形成する場合には、それぞれの磁気回路に対して
駆動回路が必要となる。この結果、図５６に示した電動
機では駆動回路が２つ必要となっていたのである。ま
た、このように２つの磁気回路を形成するために、間に
存在するロータ１３１０にはロータヨーク部が必要とな
り、装置の径方向のサイズを増大することにもなってい
た。

【００１３】一方、本発明の電動機によれば、回転軸の
内側から第１の磁気要素、第２の磁気要素、第３の磁気
要素の順で配置されている。そして、これらの磁気要素
は、最も内側に位置する第１の磁気要素から第２の磁気
要素を貫通して、最も外側に位置する第３の磁気要素に
至る磁気回路を形成可能に構成されている。つまり、本
発明の電動機における磁気回路は、図５６に示した電動
機の場合のように分離して形成されることなく、第１の
磁気要素から第３の磁気要素に至る一つの回路として形
成される。本発明の電動機の駆動を制御するためには、
こうして形成された一つの磁気回路を制御すればよい。
従って、本発明では電動機の駆動に要する駆動回路を一
つに減らすことができるのである。もちろん、これは最
低限必要な駆動回路を一つに減らすことができることを
意味するものであって、２以上の駆動回路を用いて駆動
することもできる。そして、このように磁気回路が周方
向に通過する部分を有しないように第２の磁気要素を構
成することにより、装置全体のサイズを小型化すること
ができる。当然、駆動回路を減らすことができる点も装
置全体のサイズの小型化に寄与する。

【００１４】本発明の第２の電動機は、相対的に回転可
能な２つの回転軸を同軸上に備えた電動機であって、前
記回転軸を中心として同心円状に内側から第１のロー
タ、ステータ、第２のロータの順に備え、前記第１のロ
ータは、前記回転軸の一方に結合されており、前記第２
のロータは、前記回転軸の他方に結合されており、前記
ステータは、複数のコアを円周状に配置し、該円周方向
に隣接するコア間を非磁性体で結合して形成されたこと
を特徴とする。

【００１５】かかる電動機によれば、上述した第１の電
動機と同様、装置全体のサイズを小さくすることがで
き、また、駆動回路を減らすこともできる。さらに、本
発明の電動機では、以下に示す理由により駆動のための
制御が容易であるという利点も有する。

【００１６】本発明で提案しているような２つのロータ
を有する電動機の運転を制御することは、この２つのロ
ータの回転状態を制御することに他ならない。本発明
は、一つの駆動回路を制御することにより磁気回路の形
成を制御して、これらの２つのロータの回転状態を制御
することができるものである。この場合に、例えば回転
軸の内側から「第１のロータ、第２のロータ、ステー
タ」の順に配置すれば、第１のロータの制御によって、
第２のロータにその反作用が現れる。また、第１のロー
タとステータとは離れているため、ステータ部分で磁界
を制御して第１のロータの回転を制御するためには、多
大なエネルギを要することになり効率が悪い。当然、こ
の際に第２のロータの回転状態にも大きな影響を与える
ことになる。これに対し、本発明の電動機では、ステー
タを挟んで内側と外側にロータを配置しているため、上
述の問題なくそれぞれの回転を制御することができる。

【００１７】なお、従来は最も外側にステータを配置し
た電動機しか提案されていなかった。これは、電動機を
ケース等に固定する便宜を考慮したものと思われる。し
かし、最外郭がロータで形成されている場合であって
も、軸受けを用いるものとすればケースに固定すること
はそれほど困難ではない。本発明者はかかる観点から、
２つの回転軸を有する電動機の最外郭がステータである
べきとする固定観念を取り払い、従来は適用することが
想定されていなかった新たな構造を採用するに至った。
この結果、本発明の電動機は上述した効果を得ることが
できたのである。

【００１８】さらに、本発明の電動機はステータの構造
にも大きな特徴がある。従来、ステータはリング状のヨ
ーク部と複数の突極からなるコアにコイルを巻回して形
成されていた（図５６のステータ１４１０参照）。これ
に対し、本発明のステータは、図５６における突極に相
当する複数のコアを円周状に配置し、それぞれのコア間
を非磁性体により結合して成形している。つまり、リン
グ状のヨーク部が存在しない。従って、本発明の構造を
有するステータによれば、円周方向には磁気回路が形成
されない。つまり、ステータに形成される磁気回路は径
方向に貫通することになる。この結果、ステータの内側
に位置する第１のロータからステータを貫通して、外側
に位置する第２のロータに至る磁気回路が形成され、上
述した種々の効果を得る電動機を形成することができ
る。

【００１９】ステータのコア間の結合はいかなる非磁性
体を用いるものとしても構わない。各コアを固定するこ
とが可能であれば、各コア間を空隙としておくことも可
能である。非磁性体による結合の好適な例として、前記
ステータは前記コア間を樹脂モールドにより固定したも
のが挙げられる。こうすれば、ステータを容易に製作す
ることができる他、ステータの剛性が増すという利点も
ある。

【００２０】上記発明で提案したステータの構造、即ち
ヨーク部が存在しない構造も本発明者により案出された
全く新しい構造である。上述した通り、従来はヨーク部
に突極を設けた構造が採用されていた。これは磁束を外
部に逃がさないことにより電動機を効率的に駆動するた
めに、ステータの円周方向にも磁気回路を形成すること
が望まれていたためであった。また、ヨークを有するこ
とによりステータの形成が容易になるためでもあった。
これに対し、本発明では先に述べた通り、第１のロータ
からステータを貫通して、第２のロータに至る磁気回路
を形成する必要があった。つまり、本発明ではステータ
の円周方向に磁気回路が形成されることを回避する必要
があった。本発明者はかかる観点から、ステータにはヨ
ーク部が存在するものという固定観念を取り払い、各コ
アをヨーク部なしで固定するという全く新たな構造を採
用することに重要な意義を見いだした。ヨーク部なしで
ステータを形成する構造は想像しがたいものであった
が、非磁性体、とりわけ樹脂モールドにより固定すると
いう可能性に気づき、本発明の構成を案出したのであ
る。

【００２１】また、本発明の電動機において、前記ステ
ータは複数のコアに巻回されたコイルを有し、該コイル
に通電することにより磁界を生じ得るステータであり、
前記第１のロータおよび第２のロータのうち一方のロー
タは、永久磁石を備えたロータであり、前記第１のロー
タおよび第２のロータの他方のロータは、前記ステータ
と誘導機を構成し得る構造を有するロータであるものと
することもできる。

【００２２】かかる構成からなる電動機によれば、第１
のロータおよび第２のロータには電力を供給する必要が
ない。電力の供給を要するのは、固定されたステータに
巻回されたコイルのみである。従って、上記発明の電動
機では、電力供給のためのスリップリングが不要とな
り、耐久性が大きく向上する。

【００２３】ここで、前記コイルは、前記ステータに備
えられたコアに集中巻きされたものとすることが望まし
い。ステータのコイルには種々の巻回方法があり、複数
のコアにまたがって巻回する分布巻きとすることも可能
である。種々の巻回方法のうち、いわゆる集中巻にすれ
ば、ステータの製造が非常に容易になるという利点があ
る。つまり、最初に各コアに対し独立してコイルを巻回
し、その後、コイルを巻回したコアを円周状に配置して
固定することによりステータを形成することができる。

【００２４】上記発明において、前記第１のロータおよ
び第２のロータに採用可能な構造として種々の構造が考
えられる。例えば、本発明の電動機の第１の形態とし
て、前記一方のロータは、放射状に配置された永久磁石
を備えるものとすることができる。

【００２５】かかる電動機では、例えばステータにより
回転磁界を発生させれば、該磁界に応じて永久磁石を備
えたロータは同期機として回転する。こうした機能を奏
するために、永久磁石は周知の種々の方法によりロータ
に配置することも可能である。例えば、ロータの外周面
に貼付するものとしてもよいし、外周面近傍に円周方向
に設けられた孔に永久磁石を挿入するものとしてもよ
い。種々可能な配置のうち、上記発明に挙げるように、
永久磁石を放射状に配置すれば、該ロータを貫通する磁
力線を有効に活用でき、電動機を効率よく運転すること
が可能となる利点がある。なお、放射状とは、永久磁石
の径方向の長さの方が円周方向の長さよりも長い状態で
配置されていることを意味する。

【００２６】本発明の第２の形態として、前記他方のロ
ータは、前記ステータと巻線型誘導機を構成可能な構造
を有するロータであるものとすることができる。また、
前記他方のロータは、前記ステータとかご型誘導機を形
成可能な構造を有するロータであるものとすることもで
きる。

【００２７】他方のロータとして上記構造を適用すれ
ば、ステータに回転磁界を発生させると、誘導機として
このロータが回転する。また、上述した「一方のロー
タ」との間でも誘導機として機能し得るから、例えばこ
の一方のロータを外力により回転させればそれに応じて
本発明の他方のロータも回転することができる。この結
果、故障その他の理由によりステータに電流を流すこと
ができない場合であっても、一方のロータの回転に応じ
て他方のロータを回転させることができるという利点も
得ることができる。

【００２８】本発明の電動機の第３の形態として、前記
他方のロータは前記第１のロータであり、前記第１のロ
ータのさらに内側には、切り替えにより該第１のロータ
に拘束されずに回転可能な状態および該第１のロータと
一体として回転可能な状態のいずれかを採りうる永久磁
石を備えるものとすることもできる。

【００２９】かかる構成を有する電動機によれば、第１
のロータを誘導機および同期機の双方の状態で回転させ
ることができる。上述の永久磁石を第１のロータに拘束
されずに回転可能な状態とすれば、第１のロータはステ
ータとの間で誘導機として機能する。一方、永久磁石を
第１のロータと一体として回転可能な状態とすれば、第
１のロータはステータとの間で同期機として機能する。
第１のロータが誘導機として機能する場合には、その性
質上、第１のロータの回転速度は回転磁界の回転速度よ
りも遅くなる。上記構成によれば、第１のロータは同期
機としても機能し得るため、回転磁界と同じ速度で回転
することができる。

【００３０】第２のロータが永久磁石を備えるロータで
ある場合、同様の効果を第２のロータとの間でも得るこ
とができる。つまり、第２のロータを外力等により回転
させる場合、第１のロータを誘導機として機能させるこ
とにより、第２のロータよりも遅い回転速度で第１のロ
ータを回転させることができる。一方、第１のロータを
同期機として機能させることにより、第２のロータと等
速度で回転させることができる。従って、第２のロータ
を入力軸に結合し第１のロータを出力軸に結合し、上記
発明の電動機を動力伝達装置として利用した場合には、
出力軸の回転可能な範囲を広くすることができる利点が
ある。

【００３１】また、本発明の電動機として、前記第１の
ロータおよび前記第２のロータは、ともに永久磁石を備
えたロータとすることもできる。

【００３２】かかる構成を有する電動機では、ステータ
に回転磁界を生じさせると、第１のロータおよび第２の
ロータを同期機として回転させることができる。また、
例えば外力により第１のロータを回転させると、第１の
ロータと第２のロータとの間の磁気的な結合により、第
２のロータも回転する。両者の回転速度は基本的には同
速度となるが、ステータに生じる磁界を制御することに
より、両者間で相対的に滑りをもった回転速度とするこ
ともできる。

【００３３】本発明の電動機として、前記第１のロータ
として、永久磁石を備えたロータを前記回転軸の方向に
直列に配置された２つのロータを有し、該２つのロータ
の位置関係を前記回転軸の周方向に変更可能であること
を特徴とするものとすることもできる。

【００３４】かかる構成を有する電動機によれば、上記
２つのロータの位置関係（以下、ピッチと呼ぶ）を変化
させることにより、第１のロータとステータとの磁気的
な結合の強さを変化させることができる。説明の便宜
上、上記２つのロータをロータＡ，ロータＢと呼ぶもの
とする。例えば、ロータＡがステータのコイルに対向し
ているときを考える。このときロータＡとステータとの
間では非常に強い磁気的な結合が得られる。このとき、
ロータＡとロータＢのピッチを調整してロータＢもステ
ータに対向する位置にすれば、ロータＢとステータとの
間でも非常に強い磁気的な結合が得られる。従って、こ
のとき第１のロータとステータとの間では最も強い磁気
的な結合が得られていることになる。この状態からロー
タＢのピッチを変化させていけば、ロータＢとステータ
との結合が弱まる。従って、第１のロータとステータの
結合も弱まることになる。このように上記発明によれ
ば、第１のロータとステータとの間の磁気的な結合の強
さを変化させることができ、第１のロータから出力され
る動力等を変化させることができる。当然、ステータに
より磁界を制御することによっても第１のロータから出
力される動力を制御することができる。従って、上記発
明の電動機によれば、第１のロータのピッチの制御と磁
気回路の制御の双方を用いることにより、幅広い範囲で
第１のロータから出力される動力を制御することができ
る。

【００３５】なお、上記発明では、インナロータとして
３つ以上のロータを備えたものとしてもよい。こうすれ
ば、第１のロータから出力される動力をさらに幅広い範
囲で制御することが可能となる。

【００３６】本発明の電動機として、前記第１のロータ
および第２のロータのうち一方のロータは永久磁石を備
え、前記ステータと該一方のロータが、バーニアモータ
を形成する構造を有するものとすることもできる。

【００３７】本発明の作用について第１のロータが前記
一方のロータに相当する場合を例にとって説明する。バ
ーニアモータとは、同期モータの一種であるが、コイル
が巻回されたステータの突極数と、第１のロータに備え
られた永久磁石の数との関係が通常の同期モータとは異
なっているものをいう。通常の同期モータでは「突極数
／相数＝永久磁石数／２」なる関係が成立している。例
えば、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３相交流を用いる同期モータで突
極数が１２である場合には、突極数／３＝４であり、各
相当たり４つの突極を備えていることになる。これに対
し、８つの永久磁石を外周面に現れる磁極をＮ，Ｓ交互
に配置すれば、外周面にＮ極が現れる磁石数は永久磁石
数／２＝４となる。従って、Ｕ相電流が流れる一つのＵ
相コイルに一つのＮ極が対向するとき、残りのＵ相コイ
ルとＮ極とも対向するようになる。かかる関係を維持す
ることにより、最も効率的にモータを回転させることが
できるのである。しかし、その一方で、主として磁界を
生じさせる電流の相の移り変わりに伴いトルクの脈動、
つまりコギングトルクが生じやすい特性がある。

【００３８】バーニアモータでは、上述の関係、つまり
「突極数／相数＝永久磁石数／２」が成立しないように
突極数および永久磁石数が設定されている。具体的に三
相交流を用いる場合には、「突極数／相数＝永久磁石数
／２±１」となる。かかる設定にすることにより一度に
全てのＵ相コイルとＮ極とが対向するような状態を避け
ることができる。他の相のコイルについても同様であ
る。従って、第１のロータの回転中において、ステータ
と第１のロータとの磁界の相互作用を平均化することが
でき、回転中のトルク変動を低減することができる利点
がある。上記発明では、ステータと第１のロータが、こ
うした特徴を有するバーニアモータを形成するような構
造を採用することにより、第１のロータの出力トルクの
変動を低減することができる。第２のロータが上述の発
明における一方のロータに相当する場合も同様である。

【００３９】なお、かかる電動機において、前記一方の
ロータと異なる他方のロータは巻線型の誘導機を形成可
能な構造を有し、該巻線は前記一方のロータおよび前記
ステータからの磁束を効率的に鎖交可能に巻回されたも
のとすることが望ましい。

【００４０】前記他方のロータのコイルを、前記一方の
ロータからの磁束を効率的に鎖交可能に巻回することに
より、電動機の運転効率を向上することができる。かか
る巻回方法は前記一方のロータの磁極数やステータのコ
ア数等によって変化するため、実験的または解析的に求
めることになる。

【００４１】以上で説明した種々の形態からなる電動機
を利用した装置として以下に示す動力伝達装置を構成す
ることができる。本発明の動力伝達装置は、同軸上に備
えられた入力軸および出力軸と、両者に結合された電動
機と、該電動機の運転を制御する制御手段とを備え、該
入力軸から動力を入力するとともに該出力軸から動力を
出力可能な動力伝達装置であって、前記電動機は、前記
回転軸を中心として同心円状に、前記入力軸に結合され
た第１のロータと、前記出力軸に結合された第２のロー
タと、１つのステータとを備えるとともに、前記第１の
ロータ、第２のロータおよびステータの全てを通る磁気
回路を形成可能に構成されており、かつ、前記ステータ
は電流を流すことにより前記磁気回路の強さに影響を与
え得る巻線が巻回された電動機であり、前記制御手段
は、前記ステータの巻線に流れる電流を制御することに
よって、前記第１のロータと、前記第２のロータとの間
の磁気的な結合を制御する手段であることを要旨とす
る。

【００４２】かかる動力伝達装置によれば、第１のロー
タ、第２のロータおよびステータの全てを通る磁気回路
の強さ等を制御して、入力軸と出力軸との磁気的な結合
の程度を調整する。この結果、入力軸からある回転数お
よびトルクで入力された動力を、入力時とは異なる回転
数およびトルクにトルク変換した上で出力軸から出力す
ることができる。

【００４３】上述の作用は、例えば、従来技術として図
５５で示したようにクラッチモータＣＭとアシストモー
タＡＭとを組み合わせて用いることによって実現される
作用と同一である。本発明の動力伝達装置によれば、従
来よりも装置のサイズを小さく抑えつつ、同じ作用を実
現することができる利点がある。

【００４４】また、従来の動力伝達装置では、クラッチ
モータＣＭで機械的な動力の一部を電力として抽出し、
この電力をアシストモータＡＭに供給することにより、
トルク変換を実現していた。機械的な動力の一部を電力
に変換したり、逆に電力を機械的な動力に変換したりす
れば、それぞれの変換の際にある程度のエネルギ損失を
生じる。これに対し、本発明の動力伝達装置は、入力軸
に結合された磁気要素と出力軸に結合された磁気要素の
磁気的な結合を制御することにより、動力の一部を電力
に変換することなく、直接トルク変換して出力すること
ができる。従って、機械的な動力と電力との変換の際に
生じる損失をなくすことができ、動力を効率よく伝達す
ることが可能となる。

【００４５】なお、上記動力伝達装置におけるロータお
よびステータの配置および入力軸、出力軸との結合状態
については種々の構成が可能である。具体的には、回転
軸内側から「ロータ、ロータ、ステータ」、「ロータ、
ステータ、ロータ」、「ステータ、ロータ、ロータ」の
３通りの構成が可能である。また、各構成において、内
側に位置するロータと外側に位置するロータのいずれを
入力軸とし、いずれを出力軸としても構わない。当然、
ある運転状態では内側のロータに結合された回転軸が入
力軸に相当し、別の運転状態では該回転軸が出力軸に相
当するというように、運転状態に応じて入力軸、出力軸
に相当する軸が入れ替わるものも含まれる。

【００４６】上述した動力伝達装置は、制御手段の機能
によって種々の態様で運転することが可能である。例え
ば、前記制御手段は、前記ステータの巻線に流れる電流
を制御することによって、前記第１のロータと前記第２
のロータ間で磁気回路を遮断する手段であるものとする
ことができる。

【００４７】かかる制御手段を備える動力伝達装置によ
れば、入力軸から入力された動力が出力軸に伝達されな
いようにすることができる。動力伝達装置を機械的なク
ラッチにおきかえて説明すれば、上記機能はクラッチの
解放状態に相当する。なお、前記第１のロータと前記第
２のロータ間で磁気回路を遮断する方法としては、種々
の方法が考えられる。例えば、ステータの巻線に電流を
流していない状態において第１のロータと第２のロータ
間で生じる磁界に対し、同じ強さでかつ逆向きの磁界を
生じさせる電流をステータの巻線に流す方法がある。ま
た、ステータの巻線に電流を流すことにより、第１のロ
ータと第２のロータ間で形成されている磁気回路の通り
道を変え、両者間で磁気回路が形成されないようにする
方法も可能である。

【００４８】本発明の動力伝達装置を別の態様で運転す
るものとして、前記制御手段は、前記ステータの巻線に
流れる電流を制御することによって、前記ステータと前
記第２のロータ間で正のトルクを生じさせる手段である
ものとすることもできる。

【００４９】かかる動力伝達装置によれば、入力軸から
の動力の入力がない場合であっても出力軸から動力を出
力することができる。つまり、出力軸に結合された磁気
要素と、ステータとを通常の電動機として、いわゆる力
行運転する場合に相当する。もちろん、入力軸からの動
力の入力がある場合にさらにトルクを付加して出力軸か
ら出力することも可能である。

【００５０】また、別の態様で運転するものとして、前
記制御手段は、前記入力軸から入力される動力の一部
を、前記入力軸および前記出力軸のいずれにも結合され
ていない磁気要素を介して電力として回生し、残余の動
力を前記出力軸に伝達する手段であるものとすることも
できる。

【００５１】かかる動力伝達装置によれば、入力軸から
入力された動力を出力軸にトルク変換して伝達しつつ、
その一部を電力として回生することができる。回生され
た電力は例えばバッテリ等の蓄電手段に蓄えるものとし
てもよいし、別の装置の駆動に用いるものとしてもよ
い。

【００５２】また、本発明の動力伝達装置において、さ
らに前記入力軸および出力軸の回転数の差を検出する検
出手段を備え、前記電動機は、前記第１のロータは、永
久磁石を備えたアウタロータ、前記第２のロータは、前
記ステータとの間でかご型誘導機を形成可能なインナロ
ータとし、前記インナロータのさらに内側には、該イン
ナロータに拘束されずに回転可能な状態および該インナ
ロータと一体として回転可能な状態のいずれかを採りう
る永久磁石を備えた電動機であり、前記制御手段は、前
記制御に加えて、前記検出手段により検出された回転数
の差の絶対値が所定の値以下である場合には前記インナ
ロータの内側に備えられた永久磁石を該インナロータと
一体として回転可能な状態とする手段であるものとする
こともできる。

【００５３】かかる構成を有する動力伝達装置によれ
ば、インナロータの内側に備えられた永久磁石の回転状
態を制御することにより、入力軸から出力軸へのトルク
変換可能な範囲を広げることができる。つまり、インナ
ロータの内側に備えられた永久磁石をインナロータに拘
束されずに回転可能な状態とすれば、インナロータはア
ウタロータと誘導機を構成した状態となる。従って、こ
のときは、インナロータはアウタロータよりも低い回転
数で回転する。一方、インナロータの内側に備えられた
永久磁石をインナロータと一体として回転可能な状態に
すれば、インナロータは永久磁石を備えたアウタロータ
と磁気カップリングを形成した状態となる。従って、イ
ンナロータはアウタロータと同じ回転速度で回転するこ
とができる。このように上記動力伝達装置によれば、入
力軸から入力された動力を幅広い範囲でトルク変換して
出力軸から出力することができる。

【００５４】また、本発明の動力伝達装置において、前
記第１のロータまたは第２のロータのうち内側に位置す
るインナロータとして、永久磁石を備えたロータを前記
入力軸および出力軸の方向に直列に配置された２つのロ
ータを有し、かつ該２つのロータの位置関係を前記入力
軸および出力軸の周方向に変更可能であることを特徴と
する電動機であり、前記制御装置は、前記制御に加え
て、前記入力軸から入力されるトルクの大小に応じて、
前記インナロータと前記ステータとの磁気的な結合の強
弱が変化するように前記２つのロータの位置関係を変更
させる手段であるものとすることもできる。

【００５５】上記発明の動力伝達装置は、先に説明した
第５の形態の電動機を用いたものである。第５の電動機
は先に説明した通り、インナロータとして備えられてい
る２つのロータのピッチの制御、及びインナロータとア
ウタロータとの間の磁気的な結合の制御の双方によっ
て、入力軸から出力軸に伝達される動力を幅広い範囲で
変化させることができる。従って、かかる電動機を用い
た構成からなる動力伝達装置によれば、入力軸から入力
された動力を幅広い範囲でトルク変換して出力軸に伝達
することが可能である。

【００５６】また、本発明の動力伝達装置において、前
記電動機の前記第１のロータまたは第２のロータのうち
一方は、巻線が巻回された巻線型ロータであり、該巻線
型ロータに巻回された巻線に流れる電流を制御すること
によって、該巻線型ロータに生じる磁界と前記磁気回路
との相互作用を制御するロータ制御装置を備えるものと
することもできる。

【００５７】かかる動力伝達装置によれば、前記制御装
置により第１のロータと第２のロータとの間の磁気的な
結合の制御に加えて、ロータ制御装置によって第１のロ
ータまたは第２のロータの一方を構成する巻線型ロータ
に生じる磁界と前記磁気回路との相互作用を制御するこ
とが可能となる。従って、上記動力伝達装置によれば、
第１のロータ、ステータ、第２のロータ間の磁気的な結
合および相互作用を制御する自由度が高まり、例えば巻
線型ロータが誘導機のロータとして機能する場合には、
すべりに伴う損失を抑制するように巻線型ロータに流れ
る電流を制御することが可能である。この結果、動力伝
達装置をより力率・効率の高い運転状態で運転すること
が可能となる。また、巻線が巻回された巻線型ロータ
は、誘導機のロータとして機能する他、前記ステータと
の間でロータ制御装置によって制御される同期電動機と
しても機能し得る。このため、上記動力伝達装置によれ
ば、電動機の回転数を広い範囲で制御することが可能と
なり、例えば巻線型ロータを他方のロータよりも高い回
転数で回転させることができる。

【００５８】以上で説明した電動機および動力伝達装置
は、種々の装置に適用可能であるが、一例として以下に
示す通りハイブリッド車両に適用することができる。本
発明のハイブリッド車両は、原動機と、該原動機の回転
軸および車輪を有する駆動軸に結合された本発明の動力
伝達装置とを備え、少なくとも前記原動機から出力され
る動力によって走行可能なハイブリッド車両である。

【００５９】先に図５５を用いて、従来技術としてのハ
イブリッド車両の構成例を説明した。かかるハイブリッ
ド車両では、クラッチモータＣＭとアシストモータＡＭ
の２つを動力伝達装置として用いていた。これに対し、
本発明のハイブリッド車両では、先に説明した本発明の
電動機または動力伝達装置を適用している。この結果、
本発明のハイブリッド車両は、既に本発明の電動機およ
び動力伝達装置について説明した種々の効果を得ること
ができる。具体的には、動力伝達装置を小型化すること
ができるため、原動機を含む動力出力装置のサイズを小
型化することができる。一般に車両では動力出力装置を
搭載するためのスペース上の制約が厳しいため、装置の
小型化によるメリットは非常に大きい。

【００６０】また、上記ハイブリッド車両では、動力伝
達装置の効率を向上することができるため、車両全体の
運転効率を向上することができる。元来、ハイブリッド
車両は燃費に優れることを特徴としているが、本発明の
ハイブリッド車両によれば、その特徴を更に向上するこ
とができる。

【００６１】なお、本発明の電動機および動力伝達装置
は、ハイブリッド車両に用いた場合のみならず、原動機
と組み合わせて動力出力装置を構成し、種々の装置の動
力源として適用することも可能である。例えば、列車等
の種々の輸送機や工作機械などへの適用が考えられる。
この場合において、原動機としては内燃機関や電動機な
どを用いることができる。

【００６２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て実施例に基づいて説明する。（１）第１実施例としての電動機の構成：図１および図
２に本発明の第１実施例としての電動機の構成を示す。
図１は、回転軸に直交する断面における断面図であり、
図２は回転軸に沿う方向の断面における断面図である。
図１に示す通り、第１実施例の電動機１００は、インナ
ロータ軸１０２を中心として同心円状に内側からインナ
ロータ１１０、ステータ１４０、アウタロータ１７０が
配置されている。なお、図１では巻回されたコイルにつ
いては図示を省略してある。図２に示す通り、アウタロ
ータ１７０はアウタロータ軸１０４に結合されている。
インナロータ軸１０２、ステータ１４０、アウタロータ
軸１０４は、相互に軸受け１０６〜１０８を介して相対
的に回転可能に結合されている。

【００６３】電動機１００のインナロータ１１０、ステ
ータ１４０、アウタロータ１７０のそれぞれの構造につ
いて説明する。図３〜図５はそれぞれ回転軸に直交する
断面におけるインナロータ１１０、ステータ１４０、ア
ウタロータ１７０の断面図である。図６〜図８は、それ
ぞれ回転軸に沿う方向の断面におけるインナロータ１１
０、ステータ１４０、アウタロータ１７０の断面図であ
る。最初に図３および図６を用いてインナロータ１１０
の構成を説明し、次に図４および図７を用いてステータ
１４０の構成を説明し、最後に図５および図８を用いて
アウタロータ１７０の構成を説明する。

【００６４】インナロータ１１０は、図３に示す通り、
大きくはインナロータコア１１２と永久磁石１１４とか
ら構成される。インナロータコア１１２は、図３に示す
ように略扇形をした８つの部分から成り立っている。イ
ンナロータコア１１２は、図６に示す通り無方向性電磁
鋼板の薄板を打ち抜いて形成された板状インナロータコ
アをインナロータ軸１０２の方向に積層することにより
形成されている。板状インナロータコアの表面は絶縁層
が形成されている。板状インナロータコアは積層された
上で、アルミケース１１８に放射状に等間隔に配置され
る。なお、板状インナロータコア１１２の表面に接着層
を形成しておき、板状インナロータコア１１２を積層し
互いに押圧した状態とした上で、接着層を加熱・溶融し
て一応固定した上で、アルミケースに配置するものとし
ても構わない。

【００６５】８つのインナロータコア１１２の間には、
図３に示す通り８つの永久磁石１１４が放射状に配置さ
れる。永久磁石１１４はそれぞれ円周方向に磁極が向く
ように配置されており、隣接する永久磁石は同じ磁極同
士が対向するように配置される。なお、図３に示される
通り、インナロータコア１１２は電動機の回転時に遠心
力によって永久磁石１１４が径方向に飛び出すのを防ぐ
ような断面形状をなしている。図９にインナロータコア
１１２および永久磁石の配置の様子を斜視図により示
す。こうして、インナロータコア１１２および永久磁石
１１４をアルミケース１１８に配置した後、アルミ製の
フタ１２０をして固定用のボルト１１６により全体を固
定する。次に、アルミケース１１８の中心部にインナロ
ータ軸１０２を圧入し、ボルト１２２で固定することに
よってインナロータ１１０は完成する。

【００６６】なお、永久磁石１１４を放射状に配置した
のは、かかる配置にすることにより永久磁石の磁束を有
効に活用することができ、電動機の運転効率やトルクを
高めることができるからである。ロータの構造として
は、永久磁石をロータ外周面に貼付したものや、外周付
近に円周方向に設けられた孔に永久磁石を挿入したもの
等が知られている。インナロータ１１０の構成として
は、これらの構成を採用することもできる。

【００６７】次に、ステータ１４０の構成について説明
する。ステータ１４０は、図４に示す通り、大きくはス
テータコア１４２とコイル１４４とから構成される。ス
テータコア１４２は、図４に示すようにティース部にコ
イルを巻回する通常のステータのティース部のみを独立
させたような断面形、つまり略長方形を基本として内周
側と外周側に位置する部分に若干のフランジ部を設けた
断面を有する１２個の独立した部分から成り立ってい
る。ステータコア１４２は、図７に示す通り無方向性電
磁鋼板の薄板を打ち抜いて形成された板状ステータコア
を回転軸方向に積層することにより形成されている。板
状ステータコアの表面は絶縁層が形成されている。板状
ステータコアは積層された上で、固定用のボルト１４６
により固定される。なお、板状インナロータコア１１２
の表面に接着層を形成しておき、板状インナロータコア
１１２を積層し互いに押圧した状態とした上で、接着層
を加熱・溶融して一応固定した上で、さらに固定用のボ
ルト１４６で固定するものとしても構わない。

【００６８】１２のステータコア１４２には、それぞれ
コイル１４４が巻回される。図４では、コイル１４４を
巻回した状態を一部のステータコア１４２についてのみ
示し、残りのステータコア１４２についてはコイルの図
示を省略した。コイル１４４はいわゆる集中巻により巻
回されており、各ステータコア１４２に独立に巻回され
ている。ステータコア１４２にコイル１４４を巻回した
状態を斜視図として図１０に示した。このように集中巻
を採用すると、ステータコア１４２の製造が非常に容易
になるという利点がある。もちろん、複数のステータコ
ア１４２にまたがってコイルを巻回する分布巻きを採用
するものとしても構わない。なお、本実施例の電動機は
ステータ１４０にＵ，Ｖ，Ｗ相の３相交流を流すことに
より駆動される。従って、図４に示した通り、円周方向
に３つおきに位置するコイル１４４はそれぞれ同じ位相
の電流が流れるコイルとして結線されることになる。ま
た、これらのコイル１４４は外部の電源と接続可能とな
っている。

【００６９】こうしてコイル１４４が巻回されたステー
タコア１４２は、図４に示すように円周状に配置され
る。この際、各ステータコア１４２の位置を決めるため
にアルミ製のフランジ１４７，１４８が用いられる。フ
ランジ１４７、１４８には各ステータコア１４２の位置
決めに用いられるピン１４９が円周状に等間隔に配置さ
れている。これらのピン１４９をガイドとして各ステー
タコア１４２をフランジ１４７、１４８で挟み込むよう
にして図４の配置を実現する。なお、この状態では、フ
ランジ１４７、１４８は分離可能な状態であるため、両
者およびステータコア１４２を仮に固定するための治具
を用いている。

【００７０】この状態で、ステータコア１４２間の外周
面および内周面を樹脂モールドにより固定する。ステー
タコア１４２の斜視図を図１１に示した。図１１中の黒
く塗りつぶした部分が樹脂モールド１５０である。図１
１では、フランジ１４７、１４８を図示していないが、
樹脂モールド１５０によりステータコア１４２はフラン
ジ１４７，１４８とも固定される。こうして本実施例の
ステータ１４０は完成する。

【００７１】本実施例のステータ１４０は、図１１に示
した通り、ステータコア１４２を円周方向につなぐ部材
は樹脂モールド１５０のみである。従来より通常用いら
れているステータの構造としては、図５６のステータ１
４１０に示すようにリング状のヨーク部と突極部から構
成されているものであった。このようにヨーク部を有し
ていない構造をなしている点で、本実施例のステータ１
４０は従来のステータとは全く異なる構造をなしている
ことになる。かかる構造を採ることにより、後述する通
り、ステータコア１４２を通る磁束が円周方向に逃げな
くなる。つまり、磁束はステータコア１４２を径方向に
貫通するようになる。かかる作用により本実施例の電動
機は後述する種々の効果を得ることができる。

【００７２】なお、本実施例のステータ１４０は、樹脂
モールド１５０によりステータコア１４２間を埋めると
ともに、ステータコア１４２を円周方向に固定するもの
としているが、ステータコア１４２をその他の非磁性体
で固定するものとしても構わない。ステータコア１４２
を固定することが可能であれば、各ステータコア１４２
の間は空隙であっても構わない。本実施例で樹脂モール
ド１５０を採用したのは、製作の容易性とステータ１４
０の剛性およびコイル１４４からの熱に対する耐熱性、
放熱性等を考慮したためである。

【００７３】最後にアウタロータ１７０の構成を説明す
る。アウタロータ１７０は、図５に示す通り、大きくは
アウタロータコア１７２とコイル１７４とから構成され
る。アウタロータコア１７２は、無方向性電磁鋼板の薄
板を、図５に示すように内側に７２個のスロットを有す
るリング状の断面形に打ち抜いて形成された板状アウタ
ロータコアをアウタロータ軸１０４方向に積層すること
により形成されている。板状アウタロータコアの表面は
絶縁層が形成されている。板状アウタロータコアは積層
された上で、アルミ製のケース１７６に圧入され、円管
状の固定リング１７８によりかしめて固定される。な
お、板状アウタロータコアの表面に接着層を形成してお
き、板状アウタロータコアを積層し互いに押圧した状態
とした上で、接着層を加熱・溶融して一応固定した上
で、ケース１７６に挿入するものとしても構わない。

【００７４】アウタロータコア１７２のスロット間に
は、コイル１７４が巻回される。本実施例におけるコイ
ルの巻回方法を図１２に示した。説明の便宜上、図１２
に示す通り、アウタロータコア１７２の各スロットに０
番から時計回りに順に番号を付した。コイルは９つおき
のスロット間で順次巻回されている。つまり、０番スロ
ットと９番スロットとの間で巻回された後、９番スロッ
トと１７番スロットとの間で巻回される。同様にして各
スロット間でコイルが巻回されている。なお、アウタロ
ータ１７２のコイル１７４は外部の電源とは接続されて
いない。アウタロータ１７２は後述する通り、ステータ
１４０またはインナロータ１１０との間で誘導機として
機能するロータである。コイル１７４は種々の方法によ
り巻回可能であるが、本実施例ではステータ１４０から
の磁束と有効に錯交するように巻回した。こうして組み
立てられたアウタロータ１７０のケース１７６を、図８
に示す通り、フランジ１７７にボルトで固定し、アウタ
ロータ軸１０４を圧入する。

【００７５】以上で説明した各構成を有するインナロー
タ１１０、ステータ１４０およびアウタロータ１７０を
図２に示した配置で軸受け１０６〜１０８を介して組み
立てることにより、第１実施例の電動機１００が完成す
る。図１および図２には示していないが、電動機１００
はステータ１４０をケース等に固定することにより種々
の装置に搭載可能である。もちろん、さらにインナロー
タ軸１０２およびアウタロータ軸１０４を軸受けを介し
て装置に組み付けるものとしても構わない。

【００７６】（２）モータ制御装置の構成：次に、第１
実施例の電動機１００を用いた動力伝達装置の構成につ
いて説明する。図１３は、第１実施例としての動力伝達
装置１０の概略構成を示すブロック図である。この動力
伝達装置１０は、先に説明した第１実施例の電動機１０
０と、その運転を制御するためのＥＣＵ１２および制御
に必要な情報を検出するためのセンサ部と、電動機１０
０の運転に必要な電圧を印加するための駆動回路２０お
よび電源としてのバッテリ３０とから構成されている。

【００７７】ＥＣＵ１２は図示する通り、内部に制御用
のＣＰＵ１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５等を備えるマイ
クロコンピュータであり、クロック１６の出力する同期
信号に伴い、ＣＰＵ１３がＲＯＭ１４に記録された種々
の制御用のプログラムを実行する。また、このＥＣＵ１
２は、入力ポート１７を介して制御に必要な情報を入力
するとともに、出力ポート１８を介して制御信号を出力
している。また、入力ポート１７には、電動機１００の
制御に必要となるトルク指令値が外部から入力可能とな
っている。

【００７８】制御に必要な情報としてＥＣＵ１２に入力
される信号には、電動機１００の各相に流れる電流値が
ある。先に説明した通り、第１実施例の電動機１００は
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の三相交流をステータ１４０のコイル１４
４に流すことにより運転される。この三相交流のうち、
Ｕ相、Ｖ相には電流値を検出するための電流センサ２
２，２３が設けられている。これらの電流センサ２２，
２３により検出された電流値はフィルタ２４，２５によ
り高周波成分を除去された上で、ＡＤＣ２６，２７によ
りディジタル信号に変換されてＥＣＵ１２に入力され
る。なお、Ｕ相、Ｖ相にのみ電流センサ２２，２３を設
けたのは、三相交流はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流の総和が
値０となる条件下で流れるため、Ｕ相、Ｖ相の電流値を
検出できればＷ相の電流は演算により求めることができ
るからである。もとよりＷ相に電流センサを設けるもの
としても構わない。

【００７９】ＥＣＵ１２からは出力ポート１８を介して
駆動回路２０と４本の信号線で接続されている。Ｕ相、
Ｖ相、Ｗ相の各相の電流を制御するためのゲート信号Ｇ
ｕ，Ｇｖ，Ｇｗを出力するための３本の線と、全ての電
流をシャットダウンするための信号ＳＤを出力するため
の線である。ＥＣＵ１２は、これらの信号線にハイまた
はロウの信号を出力することにより駆動回路２０および
電動機１００の運転を制御する。

【００８０】駆動回路２０はＥＣＵ１２の他、バッテリ
３０および電動機１００と電気的に接続されている。駆
動回路２０はバッテリ３０を電源として、電動機１００
のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に電流を流すための回路であ
る。駆動回路２０の構成を図１４に示す。駆動回路２０
は図１４に示す通り、トランジスタインバータとして構
成されている。ソース側のトランジスタ（図１４中のＴ
ｕ＋，Ｔｖ＋，Ｔｗ＋）およびシンク側のトランジスタ
（図１４中のＴｕ−，Ｔｖ−，Ｔｗ−）が２つ一組とし
て、電動機１００のＵ，Ｖ，Ｗの各相ごとに設けられて
いる。ソース側はバッテリ３０のプラスに接続され、シ
ンク側はバッテリ３０のマイナス側に接続されている。
また、各トランジスタにはフライホイールダイオードと
呼ばれるダイオード（図１４中のＤｕ＋，Ｄｕ−,Ｄｖ
＋，Ｄｖ−，Ｄｗ＋，Ｄｗ−）が直列に接続されてい
る。

【００８１】この駆動回路２０は先に説明した通り、Ｅ
ＣＵ１２と４本の信号線で電気的に接続されている。Ｅ
ＣＵ１２から駆動回路２０にはＵ，Ｖ，Ｗの各相のトラ
ンジスタのスイッチングを制御するための信号Ｇｕ，Ｇ
ｖ，Ｇｗが出力される。図１４に示す通り、例えば信号
Ｇｕは２つに分岐され、それぞれディレイ回路Ｄｌｙ
＋，Ｄｌｙ−およびアンドゲートＡｇ＋，Ａｇ−を経て
トランジスタＴｕ＋，Ｔｕ−にゲート信号として入力さ
れる。シンク側のトランジスタＴｕ−に伝達される信号
は、途中インバータＩｎｖにより反転するため、信号Ｇ
ｕとしてハイまたはロウの信号が入力されるとトランジ
スタＴｕ＋，Ｔｕ−がそれぞれ排他的にオン・オフされ
る。Ｖ相、Ｗ相に関しても同様の構成となっている。ま
た、ＥＣＵ１２からシャッドダウン信号ＳＤにロウが出
力されると、アンドゲートＡｇ＋，Ａｇ−等を経た出力
は全てロウとなるため、駆動回路２０の全トランジスタ
がオフ状態となり、電動機１００には一切の電流が流れ
ないようになる。

【００８２】なお、図１３では電動機１００の制御に関
連する部分のみを示しているが、動力伝達装置１０が搭
載される装置によってはＥＣＵ１２にその他のセンサま
たはスイッチ等が接続される可能性もある。トルク指令
値はＥＣＵ１２に示したように外部から入力する他、種
々のセンサからの情報に基づいてＥＣＵ１２内で演算に
より設定するものとすることもできる。

【００８３】電動機１００は先に説明した通りインナロ
ータ軸１０２とアウタロータ軸１０４の２つを回転軸と
して有している。以上で説明した構成を有する本実施例
の動力伝達装置１０は、後述する作動原理および制御に
基づいて、電動機１００に備えられた２つの回転軸の一
方から入力された動力を、その回転数およびトルクを変
換して他方に出力することができる。また、動力の入力
を伴わずに、２つの回転軸の一方または双方から動力を
出力することもできる。さらに、２つの回転軸の一方ま
たは双方から入力された動力を電力として回生すること
もできる。

【００８４】（３）動力伝達装置の作動原理：以上で説
明した動力伝達装置についてその作動原理を説明する。
図１５は、動力伝達装置に用いられている電動機１００
の作動原理を示す説明図である。図１と同様、インナロ
ータ軸１０２に直交する断面における断面図を示した。
図１５では、作動原理の説明の便宜上、アウタロータ１
７０とステータ１４０およびインナロータ１１０の径方
向の間隔を開けて示した。

【００８５】既に説明した通り、本実施例の電動機１０
０のステータ１４０はヨークがない構造をしている。従
って、本実施例の電動機１００ではインナロータ１１０
に備えられた永久磁石１１４による磁束は、図１５に示
す通りインナロータコア１１２で径方向に湾曲した後、
ステータ１４０を貫通しアウタロータ１７０に至る。ア
ウタロータ１７０に至った後、図１５中に破線で示すご
とく、円周方向に曲げられ再びステータ１４０を貫通し
てインナロータ１１０に戻る磁気回路を形成する。比較
のために従来の構成、即ちステータにヨークが存在する
場合の磁気回路を図１６に示す。図示する通り、ヨーク
が存在する場合にはインナロータ１１０ａから出た磁束
はステータに至った後、ステータ１４０ａのヨークに沿
って円周方向に曲げられ、アウタロータ１７０ａに至る
ことなく再びインナロータ１１０ａに戻る。

【００８６】図１６に示したように、インナロータ１１
０からアウタロータ１７０に至る磁気回路が形成されな
い場合には、インナロータ１１０を回転させてもアウタ
ロータ１７０には何ら誘導起電力が生じない。従って、
インナロータ１１０からアウタロータ１７０に動力を伝
達することができない。これに対し、本実施例の電動機
１００では図１５に示したようにインナロータ１１０か
らアウタロータ１７０に至る磁気回路が形成されてい
る。この状態でインナロータ１１０を外力により回転さ
せると、磁気回路の変化に応じてアウタロータ１７０に
誘導起電力が生じる。誘導起電力が生じるとアウタロー
タ１７０には磁界が発生するから、この磁界とインナロ
ータ１１０により生じる磁界との相互作用によってアウ
タロータ１７０は回転する。つまり、本実施例の電動機
１００はインナロータ１１０とアウタロータ１７０との
間で一種の誘導機を構成することができる。この結果、
インナロータ軸１０２から動力を入力するとアウタロー
タ軸１０４にその動力を伝達することができる。このと
き、誘導機の性質に基づき、アウタロータ軸１０４はイ
ンナロータ軸１０２に対して滑りをもった状態で回転す
る。つまり、「アウタロータ軸１０４の回転数＜インナ
ロータ軸１０２の回転数」である。なお、こうした効果
はステータ１４０のコイル１４４に電流を流していない
ときであっても得られるものである。

【００８７】本実施例の電動機１００では、上述した動
力伝達の原理を基礎として、インナロータ１１０からア
ウタロータ１７０に至る磁気回路を制御することによっ
て、動力の伝達を制御することができる。この動力の伝
達の制御について原理を説明する。図１７は、ステータ
１４０のコイル１４４に通電した場合の磁気回路の様子
を示す説明図である。図１７では本実施例の電動機１０
０の一部を拡大して示した。ステータ１４０のコイル１
４４に通電することによりステータでは種々の磁界を発
生することができる。例えば、インナロータ１１０から
アウタロータ１７０に至る磁界に対し、反対向きの磁界
を発生することも可能である。図１７はこうした反対向
きの磁界が生じている状態を示している。このとき、ア
ウタロータ１７０にはインナロータ１１０による磁界と
コイル１４４による磁界とが重ね合わされた結果、図１
７に白抜きの矢印で示す磁界が生じる。つまり、コイル
１４４への通電前の状態に比べて弱い磁界がアウタロー
タ１７０に至ることになる。

【００８８】一般に誘導機において、アウタロータ１７
０から出力されるトルクはアウタロータ１７０とステー
タ１４０の間のエアギャップ中の磁界の強さおよびイン
ナロータ１１０とアウタロータ１７０の相対的なすべり
量に応じて変化する。誘導機において出力されるトルク
とすべり量および上記エアギャップ中の磁界の強さとの
関係を図１８に示した。図示する通り、すべり量が一定
であるならば、エアギャップ中の磁界が強くなる程出力
されるトルクは大きくなる。また、エアギャップ中の磁
界が一定のまますべり量を徐々に大きくしていくと、あ
るすべり量に至るまではすべり量に応じてトルクは大き
くなる。あるすべり量でトルクが極大となり、それ以上
のすべり量ではトルクは徐々に小さくなる。通常、誘導
機はトルクが極大となるすべり量以下のすべり量で使用
される。

【００８９】本実施例では上述した通り、ステータ１４
０のコイル１４４に通電することにより、アウタロータ
１７０とステータ１４０の間のエアギャップ中の磁界の
強弱を変化させることができる。図１７に示したように
コイル１４４に通電することによりエアギャップ中の磁
界を弱めれば、上述の誘導機の原理の基づき、通電前の
状態よりも伝達されるトルクを小さくすることができ
る。また、伝達されるトルクが一定、即ちアウタロータ
軸１０４にかかる負荷が一定であれば、インナロータ軸
１０２とアウタロータ軸１０４のすべり量を大きくする
ことができる。これは、通電前よりもアウタロータ軸１
０４をより低速回転することができることを意味する。

【００９０】こうした動力伝達の様子を図１９に示す。
各回転軸の動力は、図１９に示す通り横軸に回転数、縦
軸にトルクをとって表した平面内のいずれかの回転ポイ
ントで表現することができる。一般に動力、即ち単位時
間当たりのエネルギは回転数×トルクで表される。従っ
て、動力の大きさが一定となる回転には種々の回転ポイ
ントが対応する。図１９中に示した曲線Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３は、それぞれ動力の大きさが一定となる回転ポイント
を結んだ曲線である。

【００９１】仮にステータ１４０のコイル１４４に通電
していない場合におけるアウタロータ軸１０４の回転状
態が図１９中の回転ポイントＤＰ１で表されるものとす
る。つまり、回転数Ｎ１、トルクＴ１であるとする。こ
のとき、アウタロータ軸１０４にかかる負荷トルクＴ１
を一定としたままアウタロータ１７０とステータ１４０
の間のエアギャップ中の磁界を弱めれば、アウタロータ
軸１０４はより低速の回転ポイント、つまり図１９中の
回転ポイントＤＰ２（回転数Ｎ２、トルクＴ１）に移行
する。この結果、アウタロータ軸１０４からは通電前の
動力Ｐ１（Ｎ１×Ｔ１）よりも低い動力Ｐ２（Ｎ２×Ｔ
１）が出力されることになる。なお、通電時におけるア
ウタロータ軸１０４の回転状態は回転ポイントＤＰ２の
みならず、負荷に応じて曲線Ｐ２上の種々の回転ポイン
トに相当する状態を採り得る。

【００９２】ステータ１４０のコイル１４４への通電量
を制御すれば、インナロータ１１０からアウタロータ１
７０に至る磁気回路を遮断することも可能である。かか
る状態を図２０に示した。図２０は、インナロータ１１
０からアウタロータ１７０に至る磁界に対し、同じ強さ
逆向きの磁界をステータ１４０で生じさせた状態を示し
ている。この場合、インナロータ１１０による磁界とス
テータ１４０による磁界は相殺するから、インナロータ
１１０からアウタロータ１７０に至る磁界は形成されな
い。かかる状態でインナロータ１１０を回転させてもア
ウタロータ１７０は回転しない。本実施例の電動機１０
０ではこのようにステータ１４０に生じる磁界の強さを
制御することにより、インナロータ軸１０２とアウタロ
ータ軸１０４との間でクラッチとして機能し、クラッチ
を解放した状態を実現することができる。このときのア
ウタロータ軸１０４の回転状態は、図１９の原点Ｏに相
当する。

【００９３】一方、アウタロータ１７０はステータ１４
０との間でも誘導機を構成している。従って、インナロ
ータ１１０を回転不能にした状態で、ステータ１４０の
コイル１４４に通電して回転磁界を生じさせれば、この
回転磁界に応じてアウタロータ１７０は回転する。この
回転磁界の強さおよび回転速度を制御すれば、アウタロ
ータ１７０を誘導機として所望のトルクおよび回転数で
回転させることができる。一般に誘導機では、コイル１
４４に流す電流を、アウタロータ１７０に誘導起電力を
生じさせるための電流と誘導起電力によって生じる磁界
との相互作用によってトルクを生じさせるための電流の
２つの成分に基づいて制御する。前者を励磁電流と呼
び、後者をトルク電流と呼ぶ。トルク指令値に応じて励
磁電流およびトルク電流の大きさを設定した上で、回転
数の指令値に応じて磁界が回転するように各相に電流を
流すのである。かかる制御の詳細については、誘導機の
制御として周知の技術であるため、ここでは説明を省略
する。

【００９４】図１７および図２０を用いて説明したステ
ータ１４０の電流の制御は、こうした励磁電流とトルク
電流の制御の一種である。一般の誘導機であれば、イン
ナロータ１１０が存在しないため、電流値はステータ１
４０によって生じる磁界のみを考慮して設定することに
なるが、本実施例の電動機１００ではインナロータ１１
０による磁界を考慮した上で効率、力率の高い状態で運
転できるように電流値を設定するという点で相違する。

【００９５】さて、図１７では、励磁電流とトルク電流
とを制御することにより、例えばインナロータ１１０か
ら入力された動力をすべり量の大きい状態でアウタロー
タ１７０に伝達可能であることを説明した。つまり、コ
イル１４４に通電する前のアウタロータ軸１０４の回転
数およびトルクに対し、同じトルクかつ低い回転数で動
力を出力可能であることを説明した。このとき、図１９
に示す通り、アウタロータ軸１０４から出力される動力
は、通電前の動力Ｐ１（Ｎ１×Ｔ１）よりも低い動力Ｐ
２（Ｎ２×Ｔ２）となる。以下に示す通り、図１７の状
態では、この差分の動力は電力としてステータ１４０の
コイル１４４から回生されている。

【００９６】先に図１７において、コイル１４４に通電
することによりインナロータ１１０による磁界と逆向き
の磁界を生じさせると説明した。実際にはこの通電はイ
ンナロータ１１０の回転によってコイル１４４に生じる
誘導起電力に基づく電流として実現されている。コイル
１４４に図１７に示す向きに磁界が生じると、コイル１
４４には逆向きの磁界を生じさせる電流を流し得る誘導
起電力が発生する。この起電力によって生じた磁界が図
１７に示した逆向きの磁界に他ならない。従って、図１
７の状態では、電動機１００はインナロータ軸１０２か
ら入力された動力の一部を電力として回生しつつ、残余
の動力をアウタロータ軸１０４から出力している状態に
相当する。

【００９７】図１７に示す逆向きの励磁電流が流れてい
る状態において、更にコイル１４４に正のトルク電流を
流せば、その大きさに応じてアウタロータ軸１０４から
出力されるトルクを増大させることができる。トルク電
流を適切に設定すれば、通電前の動力Ｐ１と等しい動力
をアウタロータ軸１０４から出力することも可能であ
る。図１７に示す磁界を生じるように励磁電流が流れ、
アウタロータ軸１０４が通電前よりも低い回転数Ｎ２で
回転している場合に、両者の動力の大きさを等しくした
場合には、アウタロータ軸１０４の回転状態は図１９に
示す回転ポイントＤＰ３に移行することになり、通電前
の回転ポイントＤＰ１よりも大きなトルクが出力される
ことになる。

【００９８】なお、通電前の動力Ｐ１と等しい動力がア
ウタロータ軸１０４から出力される場合には、エネルギ
のバランスから明らかな通り、ステータ１４０ではエネ
ルギの授受が生じない。励磁電流はインナロータ１１０
の回転に伴う誘導起電力によって生じる電流であること
を先に説明した。インナロータ軸１０２とアウタロータ
軸１０４の動力が等しくなるようにコイル１４４にトル
ク電流を流した場合、インナロータ１１０の回転により
回生された電力がトルク電流を流す電力として消費さ
れ、両者が均衡した状態でコイル１４４に電流が流れる
のである。これは、コイル１４４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の
内部で環流が生じ、バッテリ３０と電力のやりとりがな
い状態に相当する。

【００９９】環流の一例を図１４中に矢印で示した。図
示する通り、Ｕ相のソース側のトランジスタＴｕ＋を通
る電流はＵ相コイルに流れ込み、Ｖ相、Ｗ相から流出す
る。各コイルには誘導起電力が生じているため、この間
に電位が高くなる。この結果、Ｖ相、Ｗ相のコイルから
流出した電流は、それぞれのソース側に設けられたフラ
イホイールダイオードＤｖ＋，Ｄｗ＋を通り、Ｕ相のソ
ース側のトランジスタＴｕ＋に戻る。つまり、バッテリ
３０を通過することなく電流が流れる。これが環流の一
例である。もっともこれはエネルギの損失が全くない理
想的な場合に過ぎない。現実にはコイル１４４のインピ
ーダンスやトランジスタのオン抵抗等に伴うエネルギ損
失が生じるため、その分の電力がバッテリ３０から供給
されることになる。

【０１００】更に大きな正のトルク電流を流せば、通電
前の回転ポイントＤＰ１よりも大きな動力、例えば図１
９における回転ポイントＤＰ４に相当する動力を出力す
ることも可能である。かかる場合にはインナロータ軸１
０２から入力された動力に対し、バッテリ３０の電力を
用いてトルクアシストした上でアウタロータ軸１０４か
ら出力した状態に相当する。もちろん、アウタロータ軸
１０４は、回転ポイントＤＰ４以外の種々のポイントで
回転可能である。

【０１０１】こうして、本実施例の電動機１００では励
磁電流とトルク電流を制御することにより、インナロー
タ軸１０２から入力された動力を種々の回転数およびト
ルクに変換してアウタロータ軸１０４から出力すること
が可能である。上述の作動原理の説明では、インナロー
タ１１０およびアウタロータ１７０のある静的な状態を
捉えて説明したが、現実には両者は回転しているため、
ステータ１４０に生じる磁界も両者の回転速度に応じて
回転するように制御される。また、上述の作動原理の説
明では、インナロータ軸１０２が動力の入力軸となる場
合を例にとって説明したが、逆にアウタロータ軸１０４
が動力の入力軸となる場合であっても同様の作用を奏す
ることができる。

【０１０２】以上で説明した電動機１００によれば、同
軸上にインナロータ１１０，ステータ１４０，アウタロ
ータ１７０を配置することにより、インナロータ軸１０
２およびアウタロータ軸１０４の両者の回転状態を制御
可能な電動機を小さなサイズで形成することができる。
また、ステータ１４０にいわゆる集中巻きを採用するこ
とにより電動機１００を容易に製造することが可能とな
る。

【０１０３】本実施例の電動機１００では、インナロー
タ軸１０２およびアウタロータ軸１０４の回転状態を制
御するための駆動回路２０が一つで済むという利点もあ
る。駆動回路２０を減らすことができるため、装置のサ
イズをさらに小さくすることができ、また装置のコスト
を低減することもできる。既に説明した通り、この駆動
回路はステータ１４０のコイル１４４に流れる電流を制
御するための回路である。本実施例の電動機１００で
は、インナロータ１１０およびアウタロータ１７０に
は、電力を供給する必要がない。従って、電力の供給に
際しスリップリング等を用いる必要もない。この結果、
本実施例の電動機１００は非常に耐久性に優れた電動機
となる。

【０１０４】本実施例の電動機１００では、内側からイ
ンナロータ１１０、ステータ１４０、アウタロータ１７
０の順に配置したことにより、インナロータ１１０およ
びアウタロータ１７０の回転の制御が容易になるという
利点もある。例えば、ステータ１４０を最も外側または
内側に配置した場合、インナロータ１１０の回転を制御
すれば、その反作用がアウタロータ１７０に現れること
になり、両者のトルクを適切に制御することは困難とな
る。本実施例の電動機１００では、上述の配置を取るこ
とにより、インナロータ１１０またはアウタロータ１７
０の回転の制御時の反作用をステータ１４０で吸収する
ことができるため、これらの回転の制御が容易になるの
である。また、かかる配置によりステータ１４０とイン
ナロータ１１０およびアウタロータ１７０との間隔が近
くなり、両者の制御に多大なエネルギを必要としないと
いう利点もある。

【０１０５】上記説明では、本実施例の電動機１００を
用いた動力伝達装置１０を提案した。本実施例の動力伝
達装置１０によれば、インナロータ軸１０２から入力さ
れた動力を種々の回転数およびトルクに変換してアウタ
ロータ軸１０４から出力することができる。また、イン
ナロータ軸１０２からの動力の入力に関わらず、アウタ
ロータ軸１０４から動力を出力することも可能である。
さらに、インナロータ軸１０２から入力された動力を電
力として回生することも可能である。これらの作用は従
来技術として説明したクラッチモータＣＭとアシストモ
ータＡＭとを組み合わせた動力伝達装置（図５５参照）
と同様の作用である。本実施例の動力伝達装置１０によ
れば、かかる作用を小さな装置で実現することが可能で
ある。

【０１０６】従来技術として図５５に示した動力伝達装
置では、クラッチモータＣＭにおいて機械的な動力の一
部を一旦電力に変換し、アシストモータＡＭにおいて再
度機械的な動力に再変換するという過程を経て、トルク
変換を実現している。機械的な動力と電力との変換では
ある程度の損失が生じるのが通常である。これに対し、
本実施例の動力伝達装置１０では、ステータ１４０のコ
イル１４４に流れる電流により、２つのインナロータ１
１０とアウタロータ１７０、ステータ１４０との間の磁
気エネルギの授受を直接制御し、アウタロータ軸１０４
に伝達される動力を所望の回転数およびトルクに変換す
ることができる。従って、本実施例の動力伝達装置１０
はインナロータ軸１０２から入力された動力をトルク変
換して効率よくアウタロータ軸１０４から出力すること
が可能である。

【０１０７】本実施例の電動機１００では、永久磁石を
備えたインナロータ１１０と、巻線を備えたアウタロー
タ１７０とで誘導電動機が構成されている。かかる電動
機１００では、ステータ１４０のコイル１４４に通電し
ない場合であっても、インナロータ１１０の回転に伴っ
てアウタロータ１７０が回転する。従って、かかる電動
機１００を適用した本実施例の動力伝達装置１０は、駆
動回路２０またはバッテリ３０の故障等でコイル１４４
に通電できない場合であっても、インナロータ軸１０２
からアウタロータ軸１０４に動力を伝達することが可能
である。

【０１０８】（４）第２実施例としての電動機および動
力伝達装置：次に、第２実施例としての電動機および動
力伝達装置の構成を説明する。図２１および図２２に本
発明の第２実施例としての電動機の構成を示す。図２１
は、回転軸に直交する断面における断面図であり、図２
２は回転軸に沿う方向の断面における断面図である。図
２１に示す通り、第２実施例の電動機２００は、インナ
ロータ軸２０２を中心として同心円状に内側からインナ
ロータ２１０、ステータ２４０、アウタロータ２７０が
配置されている。図２１では、巻回されているコイルに
ついては図示を省略した。図２２に示す通り、アウタロ
ータ２７０はアウタロータ軸２０４に結合されている。
インナロータ軸２０２、ステータ１４０、アウタロータ
軸２０４は、相互に軸受け２０６〜２０８を介して相対
的に回転可能に結合されている。

【０１０９】電動機２００のインナロータ２１０、ステ
ータ２４０、アウタロータ２７０のそれぞれの構造につ
いて説明する。図２３〜図２５はそれぞれ回転軸に直交
する断面におけるインナロータ２１０、ステータ２４
０、アウタロータ２７０の断面図である。図２６〜図２
８は、それぞれ回転軸に沿う方向の断面におけるインナ
ロータ２１０、ステータ２４０、アウタロータ２７０の
断面図である。最初に図２３および図２６を用いてイン
ナロータ２１０の構成を説明し、次に図２４および図２
７を用いてステータ２４０の構成を説明し、最後に図２
５および図２８を用いてアウタロータ２７０の構成を説
明する。

【０１１０】インナロータ２１０は、図２３に示す通
り、大きくはインナロータコア２１２と永久磁石２１４
とから構成される。インナロータコア２１２は、図２３
に示すようにリング状の断面形をしている。インナロー
タコア２１２は、図２６に示す通り無方向性電磁鋼板の
薄板を打ち抜いて形成された板状インナロータコアをイ
ンナロータ軸２０２の方向に積層することにより形成さ
れている。板状インナロータコアの表面は絶縁層が形成
されている。板状インナロータコアは積層された上で、
インナロータ軸２０２が圧入され、ボルト２１６で固定
される。なお、板状インナロータコア２１２の表面に接
着層を形成しておき、板状インナロータコアを積層し互
いに押圧した状態とした上で、接着層を加熱・溶融して
一応固定した上で、インナロータ軸２０２を圧入するも
のとしても構わない。

【０１１１】インナロータコア２１２の外周面には、図
２３に示す通り１６個の永久磁石２１４が貼付されてい
る。永久磁石２１４はそれぞれ径方向に磁極が向くよう
に配置されており、外周面にＮ極、Ｓ極が交互に現れる
ように配置されている。第２実施例では、永久磁石２１
４を表面に貼付しているが、第１実施例で説明したよう
に永久磁石をインナロータ２１０に内包するものとして
も構わない。また、外周付近に円周方向に設けられた孔
に永久磁石を挿入してもよい。

【０１１２】ステータ２４０の構成は、第１実施例で説
明したステータ１４０の構成とほぼ同じである。第１実
施例におけるステータ１４０は１２個のステータコア１
４２を備えていたのに対し、第２実施例のステータ２４
０は１８個のステータコア２４２を備える点で相違す
る。ステータコア２４２には、コイル２４４が集中巻き
されている。各ステータコア２４２同士およびフランジ
２４７，２４８は樹脂モールドにより固定されている。
本実施例のステータ２４０も第１実施例のステータ１４
０と同様、ヨークがない構造をなしている。

【０１１３】アウタロータ２７０は、図２５に示す通
り、大きくはアウタロータコア２７２と永久磁石２７４
とから構成される。アウタロータコア２７２は図２５に
示すようにリング状の断面をなしている。また、無方向
性電磁鋼板の薄板を積層して形成されている。アウタロ
ータコア２７２の内周面には、永久磁石２７４が貼付さ
れている。永久磁石２７４はそれぞれ径方向に磁極が向
くように配置されており、内周面にＮ極、Ｓ極が交互に
現れるように配置されている。アウタロータ２７０はア
ウタロータ軸２０４が圧入されたフランジ２７７とボル
ト２７８により固定されている。

【０１１４】以上で説明した通り、第２実施例の電動機
では、インナロータ２１０とアウタロータ２７０に永久
磁石２１４，２７４が貼付されている。両者に貼付され
る永久磁石２１４，２７４の数は等しい。なお、永久磁
石２１４，２１７の数はステータコア２４２の数に応じ
て自由に設定可能である。但し、後述する理由によりイ
ンナロータ２１０とアウタロータ２７０に備えられた永
久磁石の数は同じにしておくことが望ましい。

【０１１５】以上で説明した各構成を有するインナロー
タ２１０、ステータ２４０およびアウタロータ２７０を
図２２に示した配置で軸受け２０６〜２０８を介して組
み立てることにより、第２実施例の電動機２００が完成
する。図２１および図２２には示していないが、電動機
２００はステータ２４０をケース等に固定することによ
り種々の装置に搭載可能である。もちろん、さらにイン
ナロータ軸２０２およびアウタロータ軸２０４を軸受け
を介して装置に組み付けるものとしても構わない。

【０１１６】第１実施例の動力伝達装置１０において、
電動機１００を第２実施例の電動機２００に置換すれ
ば、動力伝達装置を構成することができる。電動機以外
のハードウェア構成は第１実施例と同じである。かかる
動力伝達装置の作動原理について説明する。

【０１１７】第２実施例の電動機２００においても、ス
テータ２４０としてヨークがない構造を適用しているた
め、インナロータ２１０からステータ２４０を貫通して
アウタロータ２７０に至る磁気回路が形成される。第１
実施例の電動機１００では、インナロータ１１０とアウ
タロータ１７０とは誘導機を構成していた。これに対
し、第２実施例の電動機２００では、インナロータ１１
０とアウタロータ１７０とは磁気的な結合により一体的
に回転する磁気カップリングを構成する。つまり、ステ
ータ２４０のコイル２４４に通電しない状態では、イン
ナロータ軸２０２とアウタロータ軸２０４とはすべりの
ない状態で回転する。本実施例においてインナロータ２
１０とアウタロータ２７０に貼付された永久磁石２１
４，２７４の数を一致させているのは、かかる場合にイ
ンナロータ２１０とアウタロータ２７０との間で最も強
い磁気結合が得られるからである。

【０１１８】ステータ２４０のコイル２４４に通電する
と、インナロータ２１０からアウタロータ２７０に至る
磁界の強さを制御することができる。従って、第１実施
例の電動機１００と同様、インナロータ軸２０２から入
力される動力に対しアウタロータ軸２０４に出力される
動力の大きさを制御することができる。この際、第１実
施例の電動機１００と異なり、インナロータ２１０とア
ウタロータ２７０はすべりを生じない状態で回転するた
め、例えばコイル２４４に通電してアウタロータ２７０
に至る磁界を弱めれば、アウタロータ軸２０４にはその
分低いトルクで動力が伝達されることになる。

【０１１９】また、コイル２４４の通電状態を制御し
て、インナロータ２１０からアウタロータ２７０に至る
磁界を遮断することもできる。この場合には、動力伝達
装置は解法されたクラッチとして機能することになる。
先に第１実施例において説明した通り、かかる場合には
インナロータ軸２０２から入力される動力の全てを電力
として回生している状態に相当する。

【０１２０】一方、ステータ２４０とアウタロータ２７
０とは、同期機を構成する。つまり、ステータ２４０の
コイル２４４に通電して回転磁界を生じさせると、その
磁界の回転に応じてアウタロータ２７０は回転する。同
期機においても第１実施例において説明した誘導機の制
御と同じく２つの成分に基づいてコイル２４４に通電す
る電流の大きさが決められる。インナロータ２１０を回
転不能に固定して、トルクおよび回転数の指令値に基づ
いてコイル２４４に電流を通電すれば、アウタロータ２
７０は所望の回転数およびトルクで力行する。

【０１２１】インナロータ２１０の動力を回生するため
の電流、および所望のトルクおよび回転数でアウタロー
タ２７０を力行するための電流を重畳してステータ２４
０のコイル２４４に流せば、インナロータ２１０からの
動力をトルク変換してアウタロータ２７０から出力する
ことができる。インナロータ２１０から入力される動力
とアウタロータ２７０から出力される動力の大きさが等
しければ、バッテリ３０からの電力の授受は伴わずにト
ルク変換することができるし、両者の大きさに差異があ
ればその差異に応じた電力がバッテリ３０との間でやり
とりされる。

【０１２２】以上で説明した電動機２００および動力伝
達装置によれば、第１実施例の電動機１００とほぼ同等
の効果を得ることができる。なお、第１実施例ではイン
ナロータ１１０に対して低い回転数でアウタロータ２７
０が回転する状態が基本的な状態であったが、第２実施
例ではインナロータ２１０とアウタロータ２７０とが同
じ回転数で回転する状態が基本的な運転状態となる。従
って、第２実施例の電動機２００および動力伝達装置は
インナロータ軸２０２およびアウタロータ軸２０４の回
転数の差が比較的小さい場合に適している。

【０１２３】（５）第３実施例としての電動機および動
力伝達装置：次に、第３実施例としての電動機３００お
よび動力伝達装置の構成を説明する。図２９に本発明の
第３実施例としての電動機３００の構成を示す。図２９
は、回転軸に直交する断面における断面図である。回転
軸に沿う方向の断面における構成は、第１実施例および
第２実施例の電動機とほぼ同じであるため省略する。図
２９に示す通り、第３実施例の電動機３００は、インナ
ロータ軸３０２を中心として同心円状に内側からインナ
ロータ３１０、ステータ３４０、アウタロータ３７０が
配置されている。第１実施例および第２実施例の電動機
と同様、アウタロータ３７０はアウタロータ軸に結合さ
れている。インナロータ軸３０２、ステータ３２０、ア
ウタロータ軸３０４は、相互に軸受けを介して相対的に
回転可能に結合されている。

【０１２４】電動機３００のインナロータ３１０、ステ
ータ３４０、アウタロータ３７０のそれぞれの構造につ
いて説明する。図３０〜図３２はそれぞれ回転軸に直交
する断面におけるインナロータ３１０、ステータ３４
０、アウタロータ３７０の断面図である。また、図３３
にはインナロータ３１０のインナロータ軸３０２に沿う
方向の断面における断面図を模式的に示す。

【０１２５】インナロータ３１０は、図３０に示す通
り、いわゆるかご型誘導機に用いられるかご型回転子
と、その内側に位置する永久磁石３１６とから構成され
る。かご型回転子は、インナロータコア３１２とロータ
バー３１４から構成されている。インナロータコア３１
２は、図３０に示すようにリング状の断面形をしてお
り、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されてい
る。ロータバー３１４は銅棒であり、インナロータコア
３１２の外周面に形成された溝にそれぞれ埋め込まれて
いる。また、ロータバー３１４は端部においてリング状
の短絡板で結合されている。ロータバー３１４の表面は
絶縁層が形成されている。

【０１２６】かご型回転子の内側には図３０に示すよう
に８つの永久磁石３１６が備えられている。この永久磁
石３１６はインナロータコア３１２と異なる第２インナ
ロータコア３１８の外周面に貼付されている。永久磁石
３１６はそれぞれ径方向に磁極が向くように配置されて
おり、外周面にＮ極、Ｓ極が交互に現れるように配置さ
れている。

【０１２７】永久磁石３１６を貼付した第２インナロー
タコア３１８は、インナロータ３１０に拘束されない状
態で回転可能である。また、図３３に示す通り、クラッ
チ３０８でインナロータ軸３０２に設けられたクラッチ
ディスク３０６と結合することにより両者を一体として
回転することも可能である。

【０１２８】ステータ３４０の構成は、第１実施例で説
明したステータ１４０の構成とほぼ同じである。第１実
施例におけるステータ１４０は１２個のステータコア１
４２を備えていたのに対し、図３１に示す通り、第３実
施例のステータ２４０は２４個のステータコア３４２を
備える点で相違する。また、第１実施例ではコイル１４
４が集中巻きされていたのに対し、第３実施例ではコイ
ル３４４を分布巻している点で相違する。各ステータコ
ア３４２同士およびフランジは樹脂モールドにより固定
されている。本実施例のステータ３４０も第１実施例の
ステータ１４０と同様、ヨークがない構造をなしてい
る。もちろん、本実施例のステータ３４０においても第
１実施例と同様、集中巻きによりコイル３４４を巻回し
ても構わない。

【０１２９】アウタロータ３７０は、図３２に示す通
り、大きくはアウタロータコア３７２と永久磁石３７４
とから構成される。アウタロータコア３７２は図３２に
示すようにリング状の断面をなしている。また、無方向
性電磁鋼板の薄板を積層して形成されている。アウタロ
ータコア３７２の内周面には、永久磁石３７４が貼付さ
れている。永久磁石３７４はそれぞれ径方向に磁極が向
くように配置されており、内周面にＮ極、Ｓ極が交互に
現れるように配置されている。アウタロータ３７０はア
ウタロータ軸に固定されている。

【０１３０】以上で説明した各構成を有するインナロー
タ３１０、ステータ３４０およびアウタロータ３７０を
軸受けを介して組み立てることにより、第３実施例の電
動機３００が完成する。図２９には示していないが、電
動機３００はステータ３４０をケース等に固定すること
により種々の装置に搭載可能である。もちろん、さらに
インナロータ軸３０２およびアウタロータ軸を軸受けを
介して装置に組み付けるものとしても構わない。

【０１３１】第１実施例の動力伝達装置１０において、
電動機１００を第３実施例の電動機３００に置換すれ
ば、動力伝達装置１０Ａを構成することができる。この
動力伝達装置１０Ａの構成を図３４に示す。電動機以外
のハードウェア構成は第１実施例とほぼ同じであるが、
第３実施例の動力伝達装置１０Ａでは、さらにインナロ
ータ軸３０２の回転数を検出するインナロータ軸回転数
センサ３０３およびアウタロータ軸３０４の回転数を検
出するアウタロータ軸回転数センサ３０５を設ける。後
述する通り、インナロータ軸３０２とアウタロータ軸３
０４の回転数に応じて永久磁石３１６とインナロータ３
１０との結合を制御するためである。回転数センサとし
ては種々のセンサが適用可能であるし、センサを用いず
に演算等によって算出するものとしても構わない。かか
る動力伝達装置１０Ａの作動原理について説明する。

【０１３２】第３実施例の電動機３００においても、ス
テータ３４０としてヨークがない構造を適用しているた
め、インナロータ３１０からステータ３４０を貫通して
アウタロータ３７０に至る磁気回路が形成される。第１
実施例の電動機１００では、インナロータ３１０とアウ
タロータ３７０とは誘導機を構成していた。第３実施例
では、インナロータ３１０に備えられた永久磁石３１６
をインナロータ３１０に拘束されない状態にそれば、ア
ウタロータ３７０との間でかご型の誘導機を構成するこ
とができる。もっとも、第１実施例の電動機１００では
インナロータ１１０に永久磁石が配置され、アウタロー
タ１７０が巻線型の回転子となっていることを考えれ
ば、第３実施例の電動機３００ではその配置が逆の場合
に相当する。

【０１３３】一方、永久磁石３１６を備える第２インナ
ロータをインナロータ３１０と一体として回転可能な状
態に切り替えれば、第２実施例の電動機２００と同様、
インナロータ３１０とアウタロータ３７０とは磁気カッ
プリングを構成する。つまり、第３実施例の電動機３０
０では、永久磁石３１６とインナロータ３１０との結合
状態を切り替えることにより、第１実施例の電動機と同
様の作用を奏することもできるし、第２実施例の電動機
と同様の作用を奏することもできる。

【０１３４】ステータ３４０のコイル３４４への通電に
よりインナロータ３１０からアウタロータ３７０に至る
磁界を制御し、両者の回転を制御する原理については、
第１実施例および第２実施例の動力伝達装置と同様であ
る。従って、ここでは詳細な説明は省略する。第３実施
例では、永久磁石３１６とインナロータ３１０との結合
状態の切り替えが特徴的であるため、かかる制御につい
て説明する。

【０１３５】図３５は、インナロータ３１０における上
記結合の切り替えの制御について示すフローチャートで
ある。この処理はＥＣＵ１２内のＣＰＵ１３により周期
的に実行される処理である。この処理が開始されるとＣ
ＰＵ１３は、インナロータ軸３０２の回転数Ｎｉｎおよ
びアウタロータ軸３０４の回転数Ｎｏｕｔを読み込む
（ステップＳ１００，Ｓ１０２）。両者の回転数はそれ
ぞれ回転数センサ３０３，３０５により検出される。次
に、インナロータ軸の回転数Ｎｉｎとアウタロータ軸の
回転数Ｎｏｕｔの大小を比較する（ステップＳ１０
４）。インナロータ軸の回転数Ｎｉｎがアウタロータ軸
の回転数Ｎｏｕｔよりも小さい場合には、クラッチ３０
８を解放する処理を実行する（ステップＳ１０８）。イ
ンナロータ軸の回転数Ｎｉｎがアウタロータ軸の回転数
以上である場合には、クラッチ３０８を結合する処理を
実行する（ステップＳ１１０）。

【０１３６】既に説明した通り、永久磁石３１６をイン
ナロータ３１０に拘束されないで回転可能な状態にすれ
ば、第３実施例の電動機３００は第１実施例の電動機１
００と同じ効果を奏する。第１実施例の電動機１００は
インナロータ１１０に対し、アウタロータ１７０が低い
回転数で回転する状態が基本状態であった。従って、第
３実施例の動力伝達装置では、「インナロータ軸３０２
の回転数Ｎｉｎ＜アウタロータ軸３０４の回転数Ｎｏｕ
ｔ」となった場合には永久磁石３１６をインナロータ３
１０に拘束されないで回転可能な状態に切り替えるので
ある。

【０１３７】一方、永久磁石３１６をインナロータ３１
０と一体として回転可能な状態にすれば、第３実施例の
電動機３００は第２実施例の電動機２００と同じ効果を
奏する。第２実施例の電動機２００はインナロータ２１
０とアウタロータ２７０が同じ回転数で回転する状態が
基本状態であった。従って、第３実施例の動力伝達装置
では、インナロータ軸３０２の回転数Ｎｉｎとアウタロ
ータ軸３０４の回転数Ｎｏｕｔとが概ね等しくなった場
合に両者が一体的に回転可能な状態に切り替えるのであ
る。図３５のフローチャートでは、インナロータ軸３０
２の回転数Ｎｉｎがアウタロータ軸３０４の回転数Ｎｏ
ｕｔよりも小さい場合には必ずクラッチ解放処理を行う
ものとして図示したが、実際には「インナロータ軸３０
２の回転数Ｎｉｎ＜アウタロータ軸３０４の回転数Ｎｏ
ｕｔ」であっても、両者が略同一の回転数になった時点
でクラッチ３０８を結合することができる。

【０１３８】なお、インナロータ軸３０２とアウタロー
タ軸３０４の回転数の変動に伴って頻繁に切り替えが行
われることを回避するために、上記切り替えについては
一定のヒステリシスを設けておくことが望ましい。以上
で説明した第３実施例の動力伝達装置によれば、第１実
施例および第２実施例の動力伝達装置よりも広い範囲で
適切に動力を伝達することができる。

【０１３９】（６）第４実施例としての電動機および動
力伝達装置：次に、第４実施例としての電動機および動
力伝達装置の構成を説明する。図３６および図３７に本
発明の第４実施例としての電動機の構成を示す。図３６
は、回転軸に直交する断面における断面図であり、図３
７は回転軸に沿う方向の断面における断面図である。図
３６に示す通り、第４実施例の電動機４００は、インナ
ロータ軸４０２を中心として同心円状に内側からインナ
ロータ４１０、ステータ４４０、アウタロータ４７０が
配置されている。図３７では図示していないが、アウタ
ロータ４７０はアウタロータ軸に結合されている。イン
ナロータ軸４０２、ステータ４４０、アウタロータ軸４
０４は、相互に軸受けを介して相対的に回転可能に結合
されている。

【０１４０】電動機４００のインナロータ４１０、ステ
ータ４４０、アウタロータ４７０のそれぞれの構造につ
いて説明する。図３８〜図４０はそれぞれ回転軸に直交
する断面におけるインナロータ４１０、ステータ４４
０、アウタロータ４７０の断面図である。

【０１４１】インナロータ４１０は、図３７に示す通
り、インナロータ軸４０２の方向に直列に配置された２
つのロータ４１０Ａ，４１０Ｂから構成される。インナ
ロータ４１０Ａ，４１０Ｂのそれぞれは、図３８に示す
通り、大きくはインナロータコア４１２と永久磁石４１
４とから構成される。その構成は第２実施例の電動機２
００のインナロータ２１０と同じである。つまり、図３
８に示す断面形をしたインナロータコア４１２の外周面
には、１６個の永久磁石４１４が貼付されている。永久
磁石２１４はそれぞれ径方向に磁極が向くように配置さ
れており、外周面にＮ極、Ｓ極が交互に現れるように配
置されている。

【０１４２】インナロータ４１０Ａ，４１０Ｂはともに
インナロータ軸４０２に結合されている。両者は回転方
向の位置関係（以下、ピッチと呼ぶ）が変更可能となっ
ている。この位置関係は、電動機４００の運転中でも変
更可能である。図３８（ａ）では双方のロータ４１０
Ａ，４１０Ｂに備えられた永久磁石４１４について、対
応する永久磁石同士が正面から見て一致する状態を示し
ている。図３８（ｂ）では、後方に位置するロータ４１
０Ｂをロータ４１０Ａに対して相対的に回転し、対応す
る永久磁石同士がずれた位置にある状態を示している。
本実施例ではこのようにインナロータ４１０Ａ，４１０
Ｂの位置関係を変更することができるのである。両者の
位置関係を変更可能な範囲は、ロータ４１０Ｂについて
図３８（ａ）において番号０の位置にあった磁石が番号
１の位置まで回転するのに相当する範囲である。

【０１４３】図３７に基づいてインナロータ４１０Ａ，
４１０Ｂのピッチを変更する機構について説明する。イ
ンナロータ軸４０２には、インナロータ４１０Ｂの内周
面と結合する部分に、図３７中の破線ＯＬで示すように
ねじ状の溝が刻んである。インナロータ４１０Ｂの内周
面にもこの溝ＯＬに適合する溝が刻んである。インナロ
ータ４１０Ｂにはアクチュエータ４０６が結合されてお
り、油圧によって図３７に示すＳＬＤ方向、つまりイン
ナロータ軸４０２の軸方向に移動可能となっている。こ
のアクチュエータ４０６によりインナロータ４１０Ｂを
軸方向ＳＬＤに移動させると、インナロータ４１０Ｂは
先に説明した溝ＯＬの作用によってＳＬＤ方向への移動
に伴いインナロータ軸４０２の周方向に相対的に回転す
る。このときインナロータ４１０Ａはインナロータ軸４
０２に対して固定された状態を保っているため、インナ
ロータ４１０Ａ，４１０Ｂのピッチが変わることにな
る。ピッチの変更機構としては、かかる機構の他に例え
ばインナロータ４１０Ｂをインナロータ軸４０２の周方
向に回転させるためのモータを設けるなど、種々の機構
を採用し得る。なお、本実施例のアクチュエータ４０６
はＥＣＵ１２と電気的に接続されており、ＥＣＵ１２か
らの制御信号によりインナロータ４１０ＢのＳＬＤ方向
の移動を制御してロータピッチを変更する。

【０１４４】ステータ４４０は、図３７に示す通り、ロ
ータ４１０Ａ，４１０Ｂに対応するステータコア４４２
Ａ，４４２Ｂとコイル４４４Ａ，４４４Ｂと、ガイド部
４４６Ａ，４４６Ｂとから構成される。ステータコア４
４２Ａ，４４２Ｂは、それぞれ図３９に示す断面形をし
た１２の部分から成り立っている。これらのステータコ
ア４４２Ａ，４４２Ｂは、図３７に示す通り無方向性電
磁鋼板の薄板を打ち抜いて形成された板状ステータコア
を回転軸方向に積層することにより形成されている。ま
た、それぞれのステータコア４４２Ａ，４４２Ｂには、
コイル４４４Ａ，４４４Ｂが巻回されている。

【０１４５】これらのステータコア４４２Ａ、４４２Ｂ
は円周方向に配列した上で第１実施例のステータ１４０
と同様、樹脂モールドにより固定される。ステータコア
４４２Ａ，４４２Ｂの外周部にはステータコア４４２
Ａ，４４２Ｂからの磁束をアウタロータ４７０に導くた
めのガイド部４４６Ａ，４４６Ｂが結合されている。ガ
イド部４４６Ａ，４４６Ｂは無方向性電磁鋼板の一体成
形である。回転軸に沿った方向には図３７に示す断面形
状をしており、回転軸に直交する方向には図３９に示す
通り長方形の断面形状をしている。ガイド部４４６Ａ，
４４６Ｂは図３９に示す通り、円周上に交互に配置され
ている。図３９では、ガイド部４４６Ｂを一点鎖線で示
した。ステータ４４０の構造を斜視図により図４１に示
した。図４１中、ハッチングを施した部分は樹脂モール
ドされた部分である。ステータ４４０を貫通した磁束
は、このガイド部４４６Ａ，４４６Ｂを通ることによっ
てインナロータ軸４０２方向にスライドされ、アウタロ
ータ４７０に至る。第４実施例のステータ４４０もヨー
クがないという点では、これまでに説明した電動機１０
０，２００，３００のステータと共通している。

【０１４６】アウタロータ２７０は、図４０に示す通
り、ステータ４４０との間でかご型誘導機を構成しうる
かご型の回転子として構成されている。大きくはアウタ
ロータコア４７２とロータバー４７４とから構成され
る。アウタロータコア４７２は図４０に示すようにリン
グ状の断面をなしている。また、無方向性電磁鋼板の薄
板を積層して形成されている。アウタロータコア４７２
の内周面には、ロータバー４７４が埋め込まれている。
ロータバー４７４は銅棒であり、表面は絶縁されてい
る。また、図３７および図４０では図示していないが、
ロータバー４７４同士は端部でリング状の短絡板により
結合されている。アウタロータ４７０はアウタロータ軸
と固定されている。本実施例ではアウタロータ４７０を
かご型の回転子として形成したが、第１実施例のアウタ
ロータ１７０のように巻線型の回転子として構成しても
構わない。

【０１４７】以上で説明した各構成を有するインナロー
タ４１０、ステータ４４０およびアウタロータ４７０を
図３７に示した配置で軸受けを介して組み立てることに
より、第４実施例の電動機４００が完成する。かかる構
成により、第４実施例の電動機４００は、ステータ４４
０またはインナロータ４１０とアウタロータ４７０との
間でかご型の誘導機を構成することになる。図３６およ
び図３７には示していないが、電動機４００はステータ
４４０をケース等に固定することにより種々の装置に搭
載可能である。もちろん、さらにインナロータ軸４０２
およびアウタロータ軸４０４を軸受けを介して装置に組
み付けるものとしても構わない。

【０１４８】第１実施例の動力伝達装置１０において、
電動機１００を第４実施例の電動機４００に置換すれ
ば、動力伝達装置を構成することができる。電動機以外
のハードウェア構成は第１実施例と同じである。かかる
動力伝達装置の作動原理について説明する。

【０１４９】第４実施例の電動機４００においても、ス
テータ４４０としてヨークがない構造を適用しているた
め、インナロータ４１０からステータ４４０を貫通して
アウタロータ４７０に至る磁気回路が形成される。第４
実施例の電動機４００では、第１実施例の電動機１００
と同様、インナロータ４１０とアウタロータ４７０との
間で誘導機を構成する。また、ステータ４４０のコイル
４４４に通電することにより、インナロータ４１０から
アウタロータ４７０に至る磁界の強さを制御することが
できる。従って、第１実施例の電動機１００と同様の制
御により、インナロータ軸４０２から入力される動力に
対しアウタロータ軸４０４に出力される動力の大きさを
制御することができる。インナロータ軸４０２から入力
される動力を電力として回生したり、アウタロータ４７
０を力行したりすることも可能である。

【０１５０】一方、第４実施例の電動機では、インナロ
ータ４１０Ａ，４１０Ｂの位置関係を制御することによ
り、ステータ４４０のコイル４４４への通電に依らずに
インナロータ軸４０２からアウタロータ軸４０４に伝達
される動力を制御することが可能である。

【０１５１】例えば、ロータ４１０Ａがステータ４４０
の一つのステータコア４４２Ａに対向しているときを考
える。このときロータ４１０Ａとステータコア４４２Ａ
との間では非常に強い磁気的な結合が得られる。このと
き、ロータ４１０Ａとロータ４１０Ｂのピッチを調整し
てロータ４１０Ｂもステータコア４４２Ｂに対向する位
置にすれば、ロータ４１０Ｂとステータコア４４２Ｂと
の間でも非常に強い磁気的な結合が得られる。従って、
このときインナロータ４１０とステータ４４０との間で
は最も強い磁気的な結合が得られていることになる。こ
の状態からロータ４１０Ｂのピッチを変化させていけ
ば、ロータ４１０Ｂとステータコア４４２Ｂとの結合が
弱まる。従って、インナロータ４１０とステータ４４０
の結合も弱まることになる。

【０１５２】このように第４実施例の電動機４００で
は、インナロータ４１０Ａ，４１０Ｂのピッチを変化す
ることにより、インナロータ４１０とステータ４４０と
の間の磁気的な結合の強さを変化させることができる。
磁気的な結合の強さが変われば、それに応じてアウタロ
ータ４７０から出力される動力は変化する。従って、第
４実施例の電動機４００では、ステータ４４０のコイル
４４４Ａ，４４４Ｂへの通電の制御に依らずに出力され
る動力を制御することが可能となる。

【０１５３】第４実施例における電動機４００のピッチ
の制御についての一例を示す。図４２は、ロータピッチ
制御処理の流れを示すフローチャートである。この処理
はＥＣＵ１２内のＣＰＵ１３により周期的に実行される
処理である。この処理が開始されるとＣＰＵ１３は、要
求トルクＴｄ＊を読み込む（ステップＳ２００）。次
に、この要求トルクＴｄ＊と、前回ロータピッチ制御処
理ルーチンが実行されたときの要求トルクとの差分によ
りトルク変化率△Ｔを算出する（ステップＳ２０２）。
また、インナロータ４１０Ａ，４１０Ｂのピッチを読み
込む（ステップＳ２０４）。このピッチは、アクチュエ
ータ４０６の制御信号から算出することができる。もち
ろん、両者の相対的な角度を検出するためのセンサを設
けるものとしてもよい。

【０１５４】ロータピッチが検出されると、そのピッチ
において電動機４００が出力可能な最大トルクＴｍａｘ
および最小トルクＴｍｉｎが決定される。ロータピッチ
に応じて出力可能なトルクの範囲が変動する理由は既に
説明した通りである。ＣＰＵ１３は、要求トルクＴｄ＊
がこうして求められた最大トルクＴｍａｘよりも大きい
か否かを判定し（ステップＳ２０６）、大きい場合には
ロータピッチを変えることにより要求トルクＴｄ＊を出
力可能にすべく、ロータピッチ設定処理を実行する（ス
テップＳ２１２）。要求トルクＴｄ＊が最大トルクＴｍ
ａｘよりも小さい場合には、次に要求トルクＴｄ＊が最
小トルクＴｍｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステ
ップＳ２０８）。要求トルクＴｄ＊が最小トルクＴｍｉ
ｎよりも小さい場合には、ロータピッチを変更して要求
トルクＴｄ＊を出力可能にすべく、ロータピッチ設定処
理を実行する（ステップＳ２１２）。

【０１５５】要求トルクＴｄ＊が最小トルクＴｍｉｎ以
上である場合には、次に、トルク変化率△Ｔの絶対値が
所定の値αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ
２１０）。トルクの変化率△Ｔが所定の値αよりも大き
い場合には、要求トルクＴｄ＊に対して現在のロータピ
ッチが不適切な値となる可能性が高いと予想されるため
ロータピッチ設定処理を実行する（ステップＳ２１
２）。かかる場合にロータピッチ設定処理を実行するの
は、ロータピッチの変更には若干応答時間がかかるた
め、要求トルクＴｄ＊の変動に対してロータピッチの制
御を十分追随させるためでもある。

【０１５６】ロータピッチの設定処理として、本実施例
では要求トルクＴｄ＊に対して適切なロータピッチを与
えるマップを予めＥＣＵ１２内のＲＯＭ１４に記憶して
おき、要求トルクＴｄ＊に応じてロータピッチをこのマ
ップから読み出すものとしている。こうして設定された
ロータピッチに応じてＥＣＵ１２がアクチュエータ４０
６に制御信号を送ると先に説明した作用によりロータピ
ッチが変更される。

【０１５７】第４実施例の電動機４００では、アウタロ
ータ軸４０４に出力される動力を２つの手段により制御
可能であることになる。両者は並行して用いることがで
きる。従って、第４実施例の電動機４００によれば、両
者を並行して用いることにより、幅広い範囲でアウタロ
ータ軸４０４から出力される動力を制御することができ
る。例えば、大きな出力トルクが要求される運転状態に
おいては、ステータ４４０との磁気的な結合が最も強く
なる位置にインナロータ４１０Ａ，４１０Ｂのピッチを
調節した上で、ステータ４４０のコイル４４４への通電
を制御して出力トルクを制御する。一方、要求されるト
ルクが比較的小さい運転状態においては、ステータ４４
０との磁気的な結合が弱くなる位置にピッチを調節した
上で、コイル４４４への通電量を制御して出力トルクを
制御することができる。こうすれば、コイル４４４への
通電により動力を制御できる範囲が限られている場合で
あっても動力伝達装置全体として広範囲で動力を制御す
ることが可能となる。

【０１５８】（７）第５実施例としての電動機および動
力伝達装置：次に、第５実施例としての電動機５００お
よび動力伝達装置の構成を説明する。図４３および図４
４に本発明の第５実施例としての電動機５００の構成を
示す。図４３は、回転軸に直交する断面における断面図
であり、図４４は回転軸に沿う方向の断面における断面
図である。図４３に示す通り、第５実施例の電動機５０
０は、インナロータ軸５０２を中心として同心円状に内
側からインナロータ５１０、ステータ５４０、アウタロ
ータ５７０が配置されている。図４４に示す通り、アウ
タロータ５７０はアウタロータ軸５０４に結合されてい
る。インナロータ軸５０２、ステータ５４０、アウタロ
ータ軸５０４は、相互に軸受け５０６〜５０８を介して
相対的に回転可能に結合されている。

【０１５９】電動機５００のインナロータ５１０、ステ
ータ５４０、アウタロータ５７０のそれぞれの構造につ
いて説明する。図４５〜図４７はそれぞれ回転軸に直交
する断面におけるインナロータ５１０、ステータ５４
０、アウタロータ５７０の断面図である。図４８〜図５
０は、それぞれ回転軸に沿う方向の断面におけるインナ
ロータ５１０、ステータ５４０、アウタロータ５７０の
断面図である。最初に図４５および図４８を用いてイン
ナロータ５１０の構成を説明し、次に図４６および図４
９を用いてステータ５４０の構成を説明し、最後に図４
７および図５０を用いてアウタロータ５７０の構成を説
明する。

【０１６０】インナロータ５１０は、第２実施例の電動
機２００におけるインナロータ２１０と同じ構成であ
る。つまり、図４５に示す通り外周面に１６個の永久磁
石５１４を貼付したインナロータコア５１２により構成
される。インナロータコア５１２は、図４５に示すよう
にリング状の断面形をしている。インナロータコア５１
２は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されてい
る。また、外周面に貼付された永久磁石５１４はそれぞ
れ径方向に磁極が向いており、外周面にＮ極、Ｓ極が交
互に現れるように配置されている。第５実施例では、永
久磁石５１４を表面に貼付しているが、第１実施例で説
明したように永久磁石をインナロータ２１０に内包する
ものとしても構わない。また、外周付近に円周方向に設
けられた孔に永久磁石を挿入してもよい。

【０１６１】ステータ５４０の構成も、第２実施例で説
明したステータ２４０の構成と同じである。つまり、図
４６および図４９に示す通りコイル２４４が集中巻きさ
れた１８個のステータコア５４２を円周状に配置し、各
ステータコア５４２同士およびフランジ５４７，５４８
が樹脂モールドにより固定されている。本実施例のステ
ータ５４０もこれまでに説明してきた各実施例における
ステータと同様、ヨークがない構造をなしている。従っ
て、インナロータ５１０からステータ５４０を貫通して
アウタロータ５７０に至る磁気回路を形成することが可
能となっている。

【０１６２】第５実施例の電動機５００は以上で説明し
たインナロータ５１０とステータ５４０とがバーニアモ
ータを形成する構造となっている。バーニアモータと
は、同期機の一種であるが、コイル５４４が巻回された
ステータ５４０のコア５４２の数と、インナロータ５１
０に備えられた永久磁石５１４の数との関係が通常の同
期機とは異なっているものをいう。通常の同期機では
「コア数／相数＝永久磁石数／２」なる関係が成立して
いる。本実施例では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３相交流を用いる
ものとしているため「相数＝３」である。先に説明した
通り、第５実施例のステータ５４０には１８個のステー
タコア５４２が備えられているから、「コア数／３＝
６」であり、各相当たり６つの突極を備えていることに
なる。一方、第５実施例のインナロータ５１０には永久
磁石が１６個貼付されている。従って、外周面にＮ極が
現れる磁石数は「永久磁石数／２＝８」となる。

【０１６３】「コア数／相数＝永久磁石数／２」なる関
係が成立する場合には、Ｕ相電流が流れる一つのＵ相コ
イルに一つのＮ極が対向するとき、残りのＵ相コイルと
Ｎ極とも対向するようになる。このようにコア数等を設
定すると大きなトルクが出力可能となる等の利点がある
一方で、主として磁界を生じさせる電流の相の移り変わ
りに伴いトルクの脈動、つまりコギングトルクが生じや
すい特性がある。これに対し、第５実施例の電動機５０
０ではかかる関係が成立しないから、一度に全てのＵ相
コイルとＮ極とが対向しなくなる。他の相のコイルにつ
いても同様である。従って、インナロータ５１０の回転
中において、ステータ５４０とインナロータ５１０との
磁界の相互作用を平均化することができ、回転中のコギ
ングトルクを低減することができる。

【０１６４】アウタロータ５７０は、図４７および図５
０に示す通り、第１実施例のアウタロータ１７０とほぼ
同じ構成をなしている。つまり、巻線型の回転子として
の構成である。アウタロータ５７０は、図４７に示すリ
ング状の断面形状をなすアウタロータコア５７２の内周
面に設けられたスロットにコイル５７４を巻回して構成
されている。アウタロータコア５７２は、無方向性の電
磁鋼板を積層して構成されたものである。アウタロータ
５７０のコイル５７４の巻回方法を図５１に示す。第５
実施例におけるコイル５７４の巻回では、第１実施例の
アウタロータ１７０（図１２参照）ほど軸対称ではな
い。第５実施例ではインナロータ５１０とステータ５４
０とがバーニアモータを形成していることによるもので
ある。つまり、インナロータ５１０に貼付された永久磁
石５１４と、ステータコア５４２とが完全に対向しない
状況下でインナロータ５１０から出た磁束を有効に鎖交
できるようにアウタロータ５７０のコイル５７４は巻回
されているのである。図５１には第５実施例における永
久磁石５１４およびステータコア５４２に対する一つの
巻回方法を示したものであり、永久磁石数やステータコ
アの数に応じてアウタロータ５７０のコイル５７４の巻
回方法は異なったものとなる。

【０１６５】以上で説明した各構成を有するインナロー
タ５１０、ステータ５４０およびアウタロータ５７０を
図４４に示した配置で軸受け５０６〜５０８を介して組
み立てることにより、第５実施例の電動機５００が完成
する。図４３および図４４には示していないが、電動機
５００はステータ５４０をケース等に固定することによ
り種々の装置に搭載可能である。もちろん、さらにイン
ナロータ軸５０２およびアウタロータ軸５０４を軸受け
を介して装置に組み付けるものとしても構わない。

【０１６６】第１実施例の動力伝達装置１０において、
電動機１００を第５実施例の電動機５００に置換すれ
ば、動力伝達装置を構成することができる。電動機以外
のハードウェア構成は第１実施例と同じである。また、
電動機５００はインナロータ５１０とステータ５４０が
バーニアモータを構成することを除けば、第１実施例の
電動機１００と同じ構成をなしており、第１実施例と同
じ方法により制御することができる。バーニアモータを
構成することにより、ステータ５４０のコイル５４４に
流すべき電流値は第１実施例の電動機１００とは異なる
ものとなるが、制御の原理としては同一である。

【０１６７】従って、以上で説明した電動機５００およ
び動力伝達装置によれば、第１実施例の電動機１００お
よび動力伝達装置と同等の効果を得ることができる。ま
た、インナロータ５１０とステータ５４０とがバーニア
モータを構成することにより、両者間でのコギングトル
クを小さくすることができるという利点も有している。

【０１６８】（８）第６実施例：第６実施例としての動
力伝達装置１０Ｂについて説明する。図５２は動力伝達
装置１０Ｂの概略構成を示す説明図である。第６実施例
の動力伝達装置１０Ｂは第１実施例の動力伝達装置１０
とほぼ同じ構成である。動力伝達装置１０Ｂに適用され
るモータは第１実施例の電動機１００とほぼ同様の構成
をなしている。但し、第１実施例ではアウタロータ１７
０に巻回されたコイルは単体で回路を形成するように閉
じている。これに対し、本実施例の電動機１００のアウ
タロータ１７０に巻回されたコイルは外部から三相交流
を通電可能に巻回されている点で相違する。駆動回路２
０は第１実施例の動力伝達装置１０の場合と同様、電動
機１００に三相交流を流す。図５２では、図示の都合
上、駆動回路２０と電動機１００との間の電線を１本の
線でまとめて示した。電動機１００に流れる電流は電流
センサ３２、フィルタ３４およびＡＤＣ３６によりＥＣ
Ｕ１２が処理可能な信号として取り込まれる。電流セン
サ３２、フィルタ３４およびＡＤＣ３６は図示の都合上
それぞれ一つの要素として示したが、実際には第１実施
例の動力伝達装置１０と同様、それぞれＵ相、Ｖ相の電
流を取り扱うセンサ等が対になって備えられている。ま
た、駆動回路２０はＥＣＵ１２と接続されており、駆動
回路２０のスイッチングを制御するための４本の制御信
号がＥＣＵ１２から入力可能となっている。図５２では
図示の都合上、これらの制御信号を１本の線でまとめて
示した。

【０１６９】第６実施例では、上述の構成に加えて、さ
らに駆動回路２１がバッテリ３０および電動機１００に
接続されている。駆動回路２１は駆動回路２０と同様、
電動機１００に電流を流すための回路であり、トランジ
スタインバータ（図１４参照）で構成されている。ま
た、駆動回路２１が追加されたことに伴って、電流セン
サ３３、フィルタ３５，ＡＤＣ３７がそれぞれ追加さ
れ、ＥＣＵ１２の入力ポート１７に接続されている。こ
れらの要素は駆動回路２１により電動機１００に流され
る電流をＥＣＵ１２が処理可能な信号として取り込むた
めのものである。電流センサ３３，フィルタ３５，ＡＤ
Ｃ３７は図示の都合上それぞれ一つの要素として示した
が、実際にはそれぞれＵ相、Ｖ相の電流を取り扱うセン
サ等が対になって備えられている。また、駆動回路２１
はＥＣＵ１２と接続されており、駆動回路２１のスイッ
チングを制御するための４本の制御信号がＥＣＵ１２か
ら入力可能となっている。図５２では図示の都合上、こ
れらの制御信号を１本の線でまとめて示した。

【０１７０】駆動回路２０、２１と電動機１００との接
続の様子を図５３に示す。図示する通り、駆動回路２０
は電動機１００のステータ１４０に巻回されたコイルに
接続されている。駆動回路２１は電動機１００のアウタ
ロータ１７０に巻回されたコイルに接続されている。ア
ウタロータ１７０への通電は、スリップリング４０を介
して行われる。スリップリング４０に代えて、差動トラ
ンス等を用いるものとしてもよい。

【０１７１】かかる構成を有する動力伝達装置１０Ｂ
は、駆動回路２０による電流を制御することで第１実施
例の動力伝達装置１０と同様の機能を奏することができ
る。第１実施例の動力伝達装置１０では、アウタロータ
１７０の巻線に生じる電流はインナロータ１１０の回転
等に起因する誘導起電力に基づくものであった。第７実
施例の動力伝達装置１０Ｂでは、かかる誘導起電力に基
づく電流に加えて、駆動回路２１によりアウタロータ１
７０に電流を流すことができる。従って、アウタロータ
１７０に生じる磁界とインナロータ１１０からステータ
１４０を貫通して形成される磁気回路との相互作用を高
い自由度で制御することができる。

【０１７２】例えば、駆動回路２１のスイッチングを制
御することによりアウタロータ１７０のコイルにはイン
ナロータ１１０の回転に伴う誘導電流を流すことができ
る。このときアウタロータ１７０は誘導機のロータとし
て機能する。一般に誘導機ではアウタロータのすべりに
よって損失が生じる。上記実施例の動力伝達装置１０Ｂ
では、アウタロータ１７０に流れる電流を制御すること
によりこのすべりによる損失を抑制することができる。
かかる制御は種々の方法により実現可能である。本実施
例では、電動機１００の回転数およびトルクに応じて最
も損失が小さくなる各相の電流値を予めＥＣＵ１２のＲ
ＯＭ１４内にマップとして記憶し、このマップに従って
アウタロータ１７０のコイルに電流を流すものとしてい
る。かかる制御を行うことにより、上記動力伝達装置１
０Ｂはアウタロータ１７０のすべりに基づく損失を抑制
し、高い力率・効率で電動機１００を運転することが可
能となる。

【０１７３】また、アウタロータ１７０とステータ１４
０との間で一種の同期モータを構成することもできる。
従って、アウタロータ１７０に流れる電流を制御するこ
とにより、アウタロータ１７０から出力されるトルクの
大きさを制御することが可能となる。また、正のトルク
を出力可能な電流をアウタロータ１７０に流すことによ
り、アウタロータ１７０を増速して回転させることが可
能である。従って、上記動力伝達装置１０Ｂはインナロ
ータ１１０よりも高い回転数でアウタロータ１７０を回
転させることが比較的容易に実現できる。本実施例で
は、アウタロータ１７０とインナロータ１１０の回転数
およびトルクに応じてアウタロータ１７０に流す電流を
予めマップとしてＲＯＭ１４内に記憶し、このマップに
従って通電することにより上記制御を実現している。こ
のマップは、ステータ１４０に巻回されたコイルにより
生じる磁界のみならずインナロータ１１０により生じる
磁界およびその回転によりアウタロータ１７０の巻線に
生じる誘導起電力を考慮して設定されている。

【０１７４】以上で説明した第６実施例の動力伝達装置
では、第１実施例の電動機１００とほぼ同じ構成を有す
る電動機を用いた。これに対し、電動機１００に代えて
先に説明した種々の実施例の電動機をそれぞれ用いるこ
とが可能である。第６実施例では、アウタロータ１７０
に通電するものとしているが、インナロータ１１０が巻
線を有している場合には、インナロータ１１０に通電す
るものとしても構わない。

【０１７５】（９）第７実施例：次に本発明の動力伝達
装置１０を適用したハイブリッド車両を第７実施例とし
て説明する。図５４は第７実施例のハイブリッド車両の
駆動系統について、構成を示す説明図である。図示する
通り、このハイブリッド車両の駆動系統は、エンジン６
０２およびその運転を制御するためのＥＦＩＥＣＵ６２
０と、動力伝達装置１０とから構成されている。

【０１７６】エンジン６０２は通常のガソリンエンジン
である。エンジン６０２のクランクシャフト６０４は、
ダンパ６０６を介して、動力伝達装置１０に備えられた
電動機１００のインナロータ軸１０２に結合されてい
る。ダンパ６０６は電動機１００の慣性等に起因するク
ランクシャフト６０４およびインナロータ軸１０２のね
じり振動を防止するためのものである。電動機１００の
アウタロータ軸１０４は駆動軸６１０に結合されてい
る。図５４では、図示を省略したが、駆動軸６１０は減
速ギヤ等を介して駆動輪に動力を伝達可能に結合されて
いる。

【０１７７】動力伝達装置１０の構成は図１３により説
明したものと同じである。図５４では、電動機１００の
運転を駆動するための駆動回路２０、電動機１００と電
力のやりとりを行うためのバッテリ３０、電動機１００
の運転を制御するためのＥＣＵ１２のみを示した。な
お、第７実施例のハイブリッド車両において、ＥＣＵ１
２は動力伝達装置１０の制御のみならずハイブリッド車
両の駆動系統全体の制御も行っている。図５４に示す通
り、ＥＣＵ１２はＥＦＩＥＣＵ６２０と電気的に接続さ
れている。ＥＣＵ１２は、ＥＦＩＥＣＵ６２０に対して
エンジン６０２の運転に関する指令値を出力することに
より、間接的にエンジン６０２の運転も制御しているの
である。かかる制御を実行可能とするために、ＥＣＵ１
２には図５４で図示していない種々のセンサやスイッチ
が接続されている。かかるセンサとしては、例えばアク
セルペダルポジションセンサやシフトポジションセンサ
等が挙げられる。

【０１７８】ハイブリッド車両が走行する際には、駆動
軸６１０から要求に沿った回転数およいトルクで動力を
出力する必要がある。ＥＣＵ１２は、アクセルペダルポ
ジションセンサで検出されるアクセルの踏み込み量等に
応じて要求トルクおよび回転数を算出する。また、両者
の積により出力すべき動力の大きさを求める。バッテリ
３０の電力を消費することなく走行するためには、要求
された動力をエンジン６０２から出力する必要がある。
エンジン６０２はかかる動力に相当する種々の回転数お
よびトルクで運転可能である。ハイブリッド車両を効率
よく運転するために、ＥＣＵ１２はこうした種々の運転
ポイントから最も運転効率の高いトルクおよび回転数を
選択する。そして、その運転ポイントをエンジン６０２
の運転指令値としてＥＦＩＥＣＵ６２０に出力する。こ
の結果、エンジン６０２は設定された運転ポイントで運
転するように制御される。

【０１７９】かかる状態で運転されるエンジン６０２か
ら出力される動力は要求された動力と大きさは等しい
が、回転数およびトルクは必ずしも一致するとは限らな
い。従って、ＥＣＵ１２は動力伝達装置１０の運転を制
御してエンジン６０２から出力される動力を要求された
回転数およびトルクに変換して駆動軸６１０に伝達す
る。

【０１８０】かかるトルク変換の制御方法については、
「（３）動力伝達装置の作動原理」として既に説明した
通りである。電動機１００のコイル１４４に流す励磁電
流およびトルク電流を制御することにより、トルク変換
を行うのである。かかる制御を実行することにより第７
実施例のハイブリッド車両はエンジン６０２を駆動源と
して走行することができる。

【０１８１】なお、「（３）動力伝達装置の作動原理」
において、本実施例の動力伝達装置１０はバッテリ３０
との電力のやりとりを伴う形で動力を伝達することも可
能であることを説明した。例えば、インナロータ軸１０
２から入力された動力の一部又は全部を電力として回生
しつつ、残余の動力をアウタロータ軸１０４に伝達する
ことが可能である。従って、第７実施例のハイブリッド
車両では、駆動軸６１０から出力すべき動力よりも大き
い動力を出力するようにエンジン６０２を運転すれば、
余剰の動力を動力伝達装置１０で回生してバッテリ３０
を充電しながら走行することも可能である。また、電動
機１００の電流の制御によって、磁界を先に図２０に示
した状態にすれば、アウタロータ軸１０４に動力が伝達
されない状態を作ることもでき、ハイブリッド車両が停
止したままでも、エンジン６０２を運転してバッテリ３
０を充電することができる。

【０１８２】既に説明した通り、本実施例の動力伝達装
置１０はバッテリ３０からの電力の供給を受けて電動機
１００を力行し、インナロータ軸１０２から入力される
動力の有無に関わらずアウタロータ軸１０４から動力を
出力することも可能である。従って、本実施例のハイブ
リッド車両では、例えばエンジン６０２を停止したまま
でも電動機１００から出力されるトルクによって車両を
走行することも可能である。もちろん、エンジン６０２
をある運転ポイントで運転している場合に、電動機１０
０を力行してトルクアシストすることも可能である。

【０１８３】また、本実施例の動力伝達装置１０はアウ
タロータ軸１０４を動力の入力軸としても機能し得るも
のである。従って、本実施例のハイブリッド車両は、駆
動輪の回転を電動機１００で電力として回生することに
より、いわゆる回生制動をかけることも可能である。ま
た、駆動輪の回転をインナロータ軸１０２に伝達して、
いわゆるエンジンブレーキをかけることも可能である。

【０１８４】当然、本実施例の動力伝達装置１０はバッ
テリ３０からの電力の供給を受けて電動機１００を力行
し、インナロータ軸１０２を回転させることも可能であ
る。従って、電動機１００をエンジン６０２のスタータ
モータとして用いることもできる。

【０１８５】なお、図５４では、ハイブリッド車両とし
て、第１実施例の電動機１００を用いた場合を示した
が、その他各実施例で説明した電動機２００，３００，
４００，５００をそれぞれ適用可能であることは言うま
でもない。

【０１８６】以上、本発明の電動機、動力伝達装置、お
よびハイブリッド車両について種々の実施例を説明した
が、本発明はその要旨を変更しない範囲でさらに種々の
形態により実施することが可能である。例えば、ハイブ
リッド車両は、本発明の電動機および動力伝達装置を適
用した一例に過ぎない。本発明の動力伝達装置は種々の
原動機と結合することにより、いわゆる動力出力装置と
して機能し得るものである。この動力出力装置は、上述
したハイブリッド車両の他、列車等の輸送機や工作機械
など、所定の回転数およびトルクからなる動力が要求さ
れる種々の装置に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例としての電動機の回転軸に直交する
断面における断面図である。

【図２】第１実施例としての電動機の回転軸に沿う方向
の断面における断面図である。

【図３】第１実施例としての電動機のインナロータの回
転軸に直交する断面における断面図である。

【図４】第１実施例としての電動機のステータの回転軸
に直交する断面における断面図である。

【図５】第１実施例としての電動機のアウタロータの回
転軸に直交する断面における断面図である。

【図６】第１実施例としての電動機のインナロータの回
転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図７】第１実施例としての電動機のステータの回転軸
に沿う方向の断面における断面図である。

【図８】第１実施例としての電動機のアウタロータの回
転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図９】第１実施例としての電動機のインナロータの斜
視図である。

【図１０】第１実施例としての電動機のステータコアの
斜視図である。

【図１１】第１実施例としての電動機のステータの斜視
図である。

【図１２】第１実施例としての電動機のアウタロータの
結線の様子を示す説明図である。

【図１３】第１実施例としての動力伝達装置の構成を示
す説明図である。

【図１４】動力伝達装置の駆動回路を示す回路図であ
る。

【図１５】第１実施例としての電動機における磁気回路
を示す説明図である。

【図１６】従来の電動機における磁気回路を示す説明図
である。

【図１７】第１実施例としての電動機の作動時における
第１の状態を示す説明図である。

【図１８】誘導機における出力トルクとすべり量との関
係を示すグラフである。

【図１９】本実施例の電動機における出力トルクの変化
を示す説明図である。

【図２０】第１実施例としての電動機の作動時における
第２の状態を示す説明図である。

【図２１】第２実施例としての電動機の回転軸に直交す
る断面における断面図である。

【図２２】第２実施例としての電動機の回転軸に沿う方
向の断面における断面図である。

【図２３】第２実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図２４】第２実施例としての電動機のステータの回転
軸に直交する断面における断面図である。

【図２５】第２実施例としての電動機のアウタロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図２６】第２実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図２７】第２実施例としての電動機のステータの回転
軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図２８】第２実施例としての電動機のアウタロータの
回転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図２９】第３実施例としての電動機の回転軸に直交す
る断面における断面図である。

【図３０】第３実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図３１】第３実施例としての電動機のステータの回転
軸に直交する断面における断面図である。

【図３２】第３実施例としての電動機のアウタロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図３３】第３実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図３４】第３実施例の電動機を用いた動力伝達装置１
０Ａの構成を示す説明図である。

【図３５】第３実施例の電動機のインナロータと第２イ
ンナロータの結合に関する制御の流れを示すフローチャ
ートである。

【図３６】第４実施例としての電動機の回転軸に直交す
る断面における断面図である。

【図３７】第４実施例としての電動機の回転軸に沿う方
向の断面における断面図である。

【図３８】第４実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図３９】第４実施例としての電動機のステータの回転
軸に直交する断面における断面図である。

【図４０】第４実施例としての電動機のアウタロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図４１】第４実施例としての電動機のインナロータの
斜視図である。

【図４２】第４実施例としての電動機のロータピッチの
制御の流れを示すフローチャートである。

【図４３】第５実施例としての電動機の回転軸に直交す
る断面における断面図である。

【図４４】第５実施例としての電動機の回転軸に沿う方
向の断面における断面図である。

【図４５】第５実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図４６】第５実施例としての電動機のステータの回転
軸に直交する断面における断面図である。

【図４７】第５実施例としての電動機のアウタロータの
回転軸に直交する断面における断面図である。

【図４８】第５実施例としての電動機のインナロータの
回転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図４９】第５実施例としての電動機のステータの回転
軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図５０】第５実施例としての電動機のアウタロータの
回転軸に沿う方向の断面における断面図である。

【図５１】第５実施例としての電動機のアウタロータの
結線の様子を示す説明図である。

【図５２】第６実施例としての動力伝達装置１０Ｂの構
成を示す説明図である。

【図５３】第６実施例としての動力伝達装置の構成にお
ける駆動回路とモータ１００との接続を示す説明図であ
る。

【図５４】第７実施例としてのハイブリッド車両の構成
を示す説明図である。

【図５５】従来のハイブリッド車両の構成を示す説明図
である。

【図５６】２つの回転軸を有する従来の電動機の回転軸
に直交する断面における断面図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ…動力伝達装置１２…ＥＣＵ１３…ＣＰＵ１４…ＲＯＭ１５…ＲＡＭ１６…クロック１７…入力ポート１８…出力ポート２０、２１…駆動回路２２、２３…電流センサ２４、２５…フィルタ２６、２７…ＡＤＣ３０…バッテリ３２、３３…電流センサ３４、３５…フィルタ３６、３７…ＡＤＣ４０…スリップリング１００…第１実施例の電動機１０２…インナロータ軸１０４…アウタロータ軸１０６，１０７，１０８…軸受け１１０…第１実施例のインナロータ１１２…インナロータコア１１４…永久磁石１１６…ボルト１１８…アルミケース１２０…フタ１２２…ボルト１４０…第１実施例のステータ１４２…ステータコア１４４…コイル１４６…ボルト１４７，１４８…フランジ１４９…ピン１５０…樹脂モールド１７０…第１実施例のアウタロータ１７２…アウタロータコア１７４…コイル１７６…ケース１７７…フランジ１７８…固定用リング２００…第２実施例の電動機２０２…インナロータ軸２０４…アウタロータ軸２０６，２０７，２０８…軸受け２１０…第２実施例のインナロータ２１２…インナロータコア２１４…永久磁石２１６…ボルト２４０…第２実施例のステータ２４２…ステータコア２４４…コイル２４７，２４８…フランジ２７０…第２実施例のアウタロータ２７２…アウタロータコア２７４…永久磁石２７７…フランジ２７８…ボルト３００…第３実施例の電動機３０２…インナロータ軸３０３…インナロータ軸回転数センサ３０４…アウタロータ軸３０５…アウタロータ軸回転数センサ３０６…クラッチディスク３０８…クラッチ３１０…第３実施例のインナロータ３１２…インナロータコア３１４…ロータバー３１６…永久磁石３１８…第２インナロータコア３４０…第３実施例のステータ３４２…ステータコア３４４…コイル３７０…第３実施例のアウタロータ３７２…アウタロータコア３７４…永久磁石３７７…フランジ４００…第４実施例の電動機４０２…インナロータ軸４０４…アウタロータ軸４０６…アクチュエータ４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ…第４実施例のインナロー
タ４１２…インナロータコア４１４…永久磁石４４０…第４実施例のステータ４４２Ａ，４４２Ｂ…ステータコア４４４Ａ，４４４Ｂ…コイル４４６Ａ，４４６Ｂ…ガイド部４７０…第２実施例のアウタロータ４７２…アウタロータコア４７４…ロータバー５００…第５実施例の電動機５０２…インナロータ軸５０４…アウタロータ軸５０６，５０７，５０８…軸受け５１０…第５実施例のインナロータ５１２…インナロータコア５１４…永久磁石５４０…第５実施例のステータ５４２…ステータコア５４４…コイル５４７，５４８…フランジ５７０…第５実施例のアウタロータ５７２…アウタロータコア５７４…コイル６０２…エンジン６０４…クランクシャフト６０６…ダンパ６１０…駆動軸６２０…ＥＦＩＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対的に回転可能な２つの回転軸を同軸
上に備えた電動機であって、磁気回路の形成に寄与する要素たる磁気要素を、前記回
転軸を中心として同心円状に内側から第１の磁気要素、
第２の磁気要素、第３の磁気要素の順に備え、前記２つの回転軸は、前記第１ないし第３の磁気要素の
うちいずれか２つの磁気要素にそれぞれ結合されてお
り、前記第１の磁気要素から前記第２の磁気要素を貫通して
前記第３の磁気要素に至る磁気回路を形成可能に各磁気
要素を構成したことを特徴とする電動機。
【請求項２】相対的に回転可能な２つの回転軸を同軸
上に備えた電動機であって、前記回転軸を中心として同心円状に内側から第１のロー
タ、ステータ、第２のロータの順に備え、前記第１のロータは、前記回転軸の一方に結合されてお
り、前記第２のロータは、前記回転軸の他方に結合されてお
り、前記ステータは、複数のコアを円周状に配置し、該円周
方向に隣接するコア間を非磁性体で結合して形成された
ことを特徴とする電動機。
【請求項３】請求項２記載の電動機であって、前記ステータは前記コア間を樹脂モールドにより固定し
たことを特徴とする電動機。
【請求項４】請求項２記載の電動機であって、前記ステータは複数のコアに巻回されたコイルを有し、
該コイルに通電することにより磁界を生じ得るステータ
であり、前記第１のロータおよび第２のロータのうち一方のロー
タは、永久磁石を備えたロータであり、前記第１のロータおよび第２のロータの他方のロータ
は、前記ステータと誘導機を構成し得る構造を有するロ
ータである電動機。
【請求項５】前記コイルは、前記ステータに備えられ
たコアに集中巻きされたことを特徴とする請求項４記載
の電動機。
【請求項６】前記一方のロータは、放射状に配置され
た永久磁石を備えることを特徴とする請求項４記載の電
動機。
【請求項７】前記他方のロータは、前記ステータと巻
線型誘導機を構成可能な構造を有するロータである請求
項４記載の電動機。
【請求項８】前記他方のロータは、前記ステータとか
ご型誘導機を形成可能な構造を有するロータである請求
項４記載の電動機。
【請求項９】請求項８記載の電動機であって、前記他方のロータは前記第１のロータであり、前記第１のロータのさらに内側には、切り替えにより該
第１のロータに拘束されずに回転可能な状態および該第
１のロータと一体として回転可能な状態のいずれかを採
りうる永久磁石を備える電動機。
【請求項１０】請求項２記載の電動機であって、前記第１のロータおよび前記第２のロータは、ともに永
久磁石を備えたロータである電動機。
【請求項１１】請求項２記載の電動機であって、前記第１のロータとして、永久磁石を備えたロータを前
記回転軸の方向に直列に配置された２つのロータを有
し、該２つのロータの位置関係を前記回転軸の周方向に変更
可能であることを特徴とする電動機。
【請求項１２】請求項２記載の電動機であって、前記第１のロータおよび第２のロータのうち一方のロー
タは永久磁石を備え、前記ステータと該一方のロータが、バーニアモータを形
成する構造を有する電動機。
【請求項１３】請求項１２記載の電動機であって、前記一方のロータと異なる他方のロータは巻線型の誘導
機を形成可能な構造を有し、該巻線は前記一方のロータおよび前記ステータからの磁
束を効率的に鎖交可能に巻回されたことを特徴とする電
動機。
【請求項１４】同軸上に備えられた入力軸および出力
軸と、両者に結合された電動機と、該電動機の運転を制
御する制御手段とを備え、該入力軸から動力を入力する
とともに該出力軸から動力を出力可能な動力伝達装置で
あって、前記電動機は、前記入力軸および出力軸を中心として同心円状に、前記
入力軸に結合された第１のロータと、前記出力軸に結合
された第２のロータと、１つのステータとを備えるとと
もに、前記第１のロータ、第２のロータおよびステータの全て
を通る磁気回路を形成可能に構成されており、かつ、前記ステータは電流を流すことにより前記磁気回
路の強さに影響を与え得る巻線が巻回された電動機であ
り、前記制御手段は、前記ステータの巻線に流れる電流を制御することによっ
て、前記第１のロータと、前記第２のロータとの間の磁
気的な結合を制御する手段である動力伝達装置。
【請求項１５】請求項１４記載の動力伝達装置であっ
て、前記制御手段は、前記ステータの巻線に流れる電流を制御することによっ
て、前記第１のロータと前記第２のロータ間で磁気回路
を遮断する手段である動力伝達装置。
【請求項１６】請求項１４記載の動力伝達装置であっ
て、前記制御手段は、前記ステータの巻線に流れる電流を制御することによっ
て、前記ステータと前記第２のロータ間で正のトルクを
生じさせる手段である動力伝達装置。
【請求項１７】請求項１４記載の動力伝達装置であっ
て、前記制御手段は、前記入力軸から入力される動力の一部を、前記ステータ
を介して電力として回生し、残余の動力を前記出力軸に
伝達する手段である動力出力装置。
【請求項１８】請求項１４記載の動力伝達装置であっ
て、さらに前記入力軸および出力軸の回転数の差を検出する
検出手段を備え、前記電動機は、前記第１のロータは、永久磁石を備えたアウタロータ、前記第２のロータは、前記ステータとの間でかご型誘導
機を形成可能なインナロータとし、前記インナロータのさらに内側には、該インナロータに
拘束されずに回転可能な状態および該インナロータと一
体として回転可能な状態のいずれかを採りうる永久磁石
を備えた電動機であり、前記制御手段は、前記制御に加えて、前記検出手段により検出された回転数の差の絶対値が所
定の値以下である場合には前記インナロータの内側に備
えられた永久磁石を該インナロータと一体として回転可
能な状態する手段である動力伝達装置。
【請求項１９】請求項１４記載の動力伝達装置であっ
て、前記電動機は、前記第１のロータまたは第２のロータのうち内側に位置
するインナロータとして、永久磁石を備えたロータを前
記入力軸および出力軸の方向に直列に配置された２つの
ロータを有し、かつ該２つのロータの位置関係を前記入力軸および出力
軸の周方向に変更可能であることを特徴とする電動機で
あり、前記制御装置は、前記制御に加えて、前記入力軸から入力されるトルクの大小に応じて、前記
インナロータと前記ステータとの磁気的な結合の強弱が
変化するように前記２つのロータの位置関係を変更させ
る手段である動力伝達装置。
【請求項２０】請求項１４記載の動力伝達装置であっ
て、前記電動機の前記第１のロータまたは第２のロータのう
ち一方は、巻線が巻回された巻線型ロータであり、該巻線型ロータに巻回された巻線に流れる電流を制御す
ることによって、該巻線型ロータに生じる磁界と前記磁
気回路との相互作用を制御するロータ制御装置を備える
動力伝達装置。
【請求項２１】原動機と、該原動機の回転軸および車
輪を有する駆動軸に結合された請求項１４記載の動力伝
達装置とを備え、少なくとも前記原動機から出力される
動力によって走行可能なハイブリッド車両。