TWI574861B - 驅動系統及運載工具 - Google Patents

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TWI574861B
TWI574861B TW104139295A TW104139295A TWI574861B TW I574861 B TWI574861 B TW I574861B TW 104139295 A TW104139295 A TW 104139295A TW 104139295 A TW104139295 A TW 104139295A TW I574861 B TWI574861 B TW I574861B
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Haruyoshi Hino
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Yamaha Motor Co Ltd
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    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/34—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the absence of energy storing means
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Description

驅動系統及運載工具
本發明係關於一種驅動系統及運載工具。
例如，於專利文獻1中表示有車輛。專利文獻1所示之車輛為混合動力車輛。上述車輛具備引擎、加速踏板、第1旋轉電機、第2旋轉電機、及驅動輪。第1旋轉電機連結於引擎之輸出軸。第1旋轉電機主要作為發電機而發揮功能。第2旋轉電機與第1旋轉電機電性連接。第2旋轉電機主要作為馬達而發揮功能。藉由於第1旋轉電機及第2旋轉電機流通電流而進行供電。第2旋轉電機連結於車輛之驅動輪。第2旋轉電機產生車輛驅動力。
於如專利文獻1所示之車輛中，駕駛人對加速踏板之踩踏表示要求車輛加速。於如專利文獻1所示之車輛具備電子控制節流閥裝置之情形時，引擎之吸入空氣量可任意調整。從而，例如能以如下方式進行車輛之控制。基於駕駛人對加速踏板之踩踏量及車速而決定第2旋轉電機(馬達)之目標輸出。根據第2旋轉電機之目標輸出而決定第1旋轉電機(發電機)之目標發電電力。根據該目標發電電力而決定引擎之目標輸出。以可獲得該目標輸出之方式控制引擎之吸入空氣量及燃料噴射量。於該控制中，於第1旋轉電機控制發電電力，且於第2旋轉電機控制輸出。又，於如專利文獻1所示之車輛中，於加速踏板與引擎之節流閥機械地連結之情形時，根據引擎之實際輸出而控制第1旋轉電機之發電電力及第2旋轉電機之輸出。從而，於專利文獻1中，控制 旋轉電機之電力(輸出)以圖應用於具有各種特性之複數種車型。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-345109號公報
於如專利文獻1所示之車輛中，為控制驅動輪之旋轉功率而控制引擎之吸入空氣量及燃料噴射量。於如專利文獻1所示之車輛中，於使驅動輪之轉矩增大之情形時，使引擎之吸入空氣量及燃料噴射量增大。使驅動輪之轉矩增大之情形例如為進行車輛之加速之狀況。藉由使引擎之吸入空氣量及燃料噴射量增大而引擎之旋轉速度增大。即，引擎所輸出之旋轉功率增大。其結果，自作為發電機而發揮功能之第1旋轉電機輸出之電流增大，供給至第2旋轉電機之電流增大。藉由供給至第2旋轉電機之電流之增大而驅動輪之轉矩增大。然而，存在自發電機輸出之電流與發電機之旋轉速度之增大相比較難增大之問題。
因此，於如專利文獻1所示之車輛中，若為了增大自第2旋轉電機輸出至驅動輪之轉矩而欲增大所產生之電流，則需要過度增大引擎之輸出功率。因此，存在燃料效率降低之情形。又，存在如下情形，即，由於對應根據引擎之輸出功率而增大之電壓，故而燃料效率降低。
本發明之目的在於提供一種可一面抑制燃料效率之降低一面進行與增大轉矩之要求對應之調整的驅動系統、控制裝置、及運載工具。
本發明為解決上述課題而採用以下構成。
(1)一種驅動系統，其係搭載於具有旋轉驅動機構之運載工具而 驅動上述旋轉驅動機構者，且上述驅動系統具備：引擎，其係輸出旋轉功率者，且具有調整上述旋轉功率之引擎輸出調整部；發電機，其係以自上述引擎接受旋轉功率並且輸出與自上述引擎傳遞之旋轉功率對應之電力之方式構成，且具有：轉子，其具有永久磁鐵，且藉由自上述引擎傳遞之旋轉功率而旋轉；定子，其具有繞組及纏繞有上述繞組之定子芯，且與上述轉子對向而配置；及供給電流調整部，其藉由改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流；馬達，其係以直接或間接地能夠裝卸地與上述旋轉驅動機構連接，且利用自上述發電機輸出之電力驅動而對上述旋轉驅動機構輸出旋轉功率之方式構成；以及控制裝置，其係以如下方式構成，即，根據與作為自上述驅動系統輸出至上述旋轉驅動機構之轉矩之上述驅動系統所要求的轉矩相關之轉矩要求，而對上述引擎輸出調整部、及藉由改變上述繞組之電感而調整電流之上述供給電流調整部之兩者進行控制。
於(1)之驅動系統中，引擎輸出調整部調整自引擎輸出之旋轉功率。連接於引擎之發電機之轉子接受旋轉功率而旋轉。此時，轉子所具備之永久磁鐵之磁通作用於繞組。藉此，產生感應電動勢。因感應電動勢而輸出電力。發電機輸出與引擎之旋轉功率對應之電力。供給電流調整部藉由改變發電機之繞組之電感而調整自發電機輸出之電流。藉此，自馬達輸出至旋轉驅動機構之旋轉轉矩發生變化。
於發電機中，改變自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之情形時的相對於電壓變化之電流變化之程度與改變引擎之輸出之情形時不同。
於(1)之驅動系統中，控制裝置根據轉矩要求而控制引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者。藉此，(1)之驅動系統可一面抑制引擎之旋轉功率之過度增大、及電壓之過度增大，一面使輸出至旋轉驅動機構之轉矩增大。又，進而，由於控制裝置對引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者進行控制，故而綜合地控制引擎之旋轉功率之調整、及繞組之電感調整。藉此，引擎輸出調整部及供給電流調整部可一面抑制引擎之旋轉功率之過度增大、及電壓之過度增大，一面進行使輸出至旋轉驅動機構之轉矩增大之調整。因此，抑制因旋轉功率之過度增大、及電壓之過度增大而引起之損耗。因此，根據(1)之驅動系統，可一面抑制燃料效率之降低，一面進行與增大轉矩之要求對應之調整。
(2)如(1)之驅動系統，其中自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路包含至少1個非磁性體間隙，且上述供給電流調整部藉由改變上述至少1個非磁性體間隙中位於上述繞組與上述轉子之間之非磁性體間隙之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整供給至上述馬達之電流。
根據(2)之構成，供給電流調整部藉由改變位於繞組與轉子之間之非磁性體間隙之磁阻而改變繞組之電感。於繞組與轉子之間，藉由伴隨轉子之旋轉而移動之永久磁鐵而產生交替磁場。例如，若使位於繞組與轉子之間之非磁性體間隙之磁阻減少，則交替磁場之損耗減少。因此，可相對於供給至轉子之旋轉功率而增大電流。從而，可增大供給至馬達之電流之調整量。
(3)如(1)或(2)之驅動系統，其中自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路包含至少1個非磁性體間隙，且 上述供給電流調整部藉由改變上述至少1個非磁性體間隙中將上述繞組之電感於可設定之值之範圍內設定為最大值時的磁阻最大之非磁性體間隙之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整供給至上述馬達之電流。
根據(3)之構成，改變將繞組之電感於可設定之值之範圍內設定為最大值時的磁阻最大之非磁性體間隙之磁阻。因此，易於使繞組之電感之變化量增大。從而可進一步增大電流之調整量。
(4)如(1)至(3)中任一項之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此以使與上述繞組交鏈之磁通之變化率小於上述繞組之電感之變化率之方式改變上述繞組之電感，從而調整所供給之電流。
根據(4)之構成，供給電流調整部以使與繞組交鏈之磁通之變化率小於繞組之電感之變化率之方式改變繞組之電感。與繞組交鏈之磁通對電壓及電流帶來影響。繞組之電感主要對電流帶來影響。從而，供給電流調整部可一面將電壓之變化率抑制為小於電流之變化率，一面調整所供給之電流。因此，供給電流調整部可一面抑制受電壓制約之影響，一面調整電流。從而，根據(4)之構成，可一面進而抑制燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(5)如(1)至(4)中任一項之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而使上述定子芯之至少一部分相對於上述繞組之相對位置移動，改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流。
根據(5)之構成，供給電流調整部使定子芯之至少一部分相對於繞組之相對位置移動而改變自繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之 磁阻。因此，易於變更繞組之電感。因此，易於調整供給至馬達之電流。因此，易於進行自馬達輸出之轉矩之調整。
(6)如(5)之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而以維持上述定子芯相對於上述轉子之相對位置之方式使上述定子芯相對於上述繞組的相對位置移動，改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流。
根據(6)之構成，以維持定子芯相對於轉子之相對位置之方式定子芯相對於繞組之相對位置移動。從而，抑制自轉子之永久磁鐵向定子芯流動之磁通之變化。即，抑制利用永久磁鐵產生並與繞組交鏈之磁通之變化。因此，抑制定子芯相對於繞組之相對位置移動時之電壓之變化。從而，根據(6)之構成，可一面進而抑制燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(7)如(1)至(5)中任一項之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制使上述繞組移動而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流。
根據(7)之構成，以維持定子芯相對於轉子之相對位置之方式繞組相對於定子芯之相對位置移動。從而，抑制自轉子之永久磁鐵向定子芯流動之磁通之變化。即，抑制利用永久磁鐵產生並與繞組交鏈之磁通之變化。因此，抑制定子芯相對於繞組之相對位置移動時之電壓之變化。從而，根據(7)之構成，可一面進而抑制燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(8)如(1)至(4)中任一項之驅動系統，其中 上述定子芯具備：複數個第一定子芯部，其等具有隔著非磁性體間隙而與上述轉子相向之相向部；及第二定子芯部，其不含上述相向部；且上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，藉由使上述複數個第一定子芯部及上述第二定子芯部之一者相對於另一者移動，而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻。
根據(8)之構成，供給電流調整部使定子芯所具備之複數個第一定子芯部及第二定子芯部之一者相對於另一者移動。於該情形時，例如與使定子芯及除定子芯以外之構件中之一者相對於另一者移動之情形相比，自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻較大地改變。因此，可根據轉矩要求而對供給至馬達之電流進行調整之範圍變大。因此，根據(8)之構成，可一面進而抑制引擎之燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(9)如(8)之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以藉由使上述複數個第一定子芯部及上述第二定子芯部中之一者相對於另一者自第一狀態移動至第二狀態，而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻之方式構成，該第一狀態係上述複數個第一定子芯部之各者與上述第二定子芯部之間之非磁性體間隙長度短於上述複數個第一定子芯部中相鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙長度，該第二狀態係上述複數個第一定子芯部之各者與上述第二定子芯部之間之非磁性體間隙長度長於上述複數個第一定子芯部中相鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙長度。
根據(9)之構成，於第一狀態下，複數個第一定子芯部之各者與第二定子芯部之間之非磁性體間隙長度短於複數個第一定子芯部中相 鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙長度。於第二狀態下，複數個第一定子芯部之各者與第二定子芯部之間之非磁性體間隙長度長於複數個第一定子芯部中相鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙長度。
因此，於第一狀態下，繞組之電流所引起之磁通中通過相鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙之磁通，主要通過第一定子芯部與第二定子芯部之間之非磁性體間隙。因此，繞組之電流所引起之磁通主要通過第一定子芯部及第二定子芯部之兩者。於第二狀態下，通過第一定子芯部之磁迴路之磁阻較大。自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻更大地改變。因此，根據(9)之構成，可一面進而抑制燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(10)如(1)至(9)中任一項之驅動系統，其中上述驅動系統為搭載於作為上述運載工具之船舶之舷外機，且上述驅動系統之馬達係以作為上述旋轉驅動機構之螺旋槳直接或間接地能夠裝卸地連接之方式構成。
輸出至舷外機之螺旋槳之轉矩根據船舶之行進狀況而變動。根據(10)之構成，可一面抑制引擎之旋轉功率之過度增大、及電壓之過度增大，一面進行使輸出至螺旋槳之轉矩增大之調整。因此，根據(10)之驅動系統，可一面抑制舷外機之燃料效率之降低，一面進行與增大轉矩之要求對應之調整。
(11)一種驅動系統用控制裝置，其係用於如(1)至(9)中任一項之驅動系統者，且上述控制裝置具備：轉矩要求接受部，其係以接受與作為自上述驅動系統輸出至上述旋轉驅動機構之轉矩之上述驅動系統所要求的轉矩相關之轉矩要求之方式構成；及調整控制部，其根據藉由上述轉矩要求接受部所接受之轉矩要求，而對上述引擎輸出調整部、及以藉由改變上述繞組之電感而調整 電流之方式構成之上述供給電流調整部之兩者進行控制。
根據(11)之控制裝置，可一面抑制驅動系統中之燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(12)一種運載工具，上述運載工具具備：如(1)至(9)中任一項之驅動系統；及上述旋轉驅動機構，其係以直接或間接地能夠裝卸地連接於上述驅動系統之上述馬達，且藉由利用上述驅動系統之驅動而旋轉從而驅動上述運載工具之方式構成。
輸出至運載工具之旋轉驅動機構之轉矩根據運載工具之行進狀況而變動。(12)之運載工具具備上述驅動系統，故而可一面抑制燃料效率之降低，一面對應增大轉矩之要求。
(13)如(12)之運載工具，其中上述運載工具為具備作為上述旋轉驅動機構之車輪之帶有車輪之運載工具，上述驅動系統之上述馬達係配置於遠離上述車輪之位置，且上述運載工具具備傳遞機構，該傳遞機構係以將自上述馬達輸出之旋轉功率傳遞至上述車輪之方式構成。
於(13)之運載工具中，傳遞機構將自馬達輸出之旋轉功率傳遞至車輪。藉由改變傳遞機構之設定，可設定自驅動系統傳遞之轉矩之傳遞特性。根據(13)之運載工具，驅動系統可對應範圍更廣之規格之變型。
(14)如(12)之運載工具，其中上述運載工具為具備作為上述旋轉驅動機構之車輪之帶有車輪之運載工具，且上述驅動系統之上述馬達係配置於上述車輪之內部。
根據(14)之構成，自配置於車輪之內部之馬達輸出之轉矩直接傳遞至車輪。與輸出至車輪之轉矩相關之要求直接影響對驅動系統之轉矩要求。根據(14)之運載工具，可一面抑制燃料效率之降低，一面對應增大直接輸出至車輪之轉矩之要求。
(15)如(12)之運載工具，其中上述運載工具為具備作為上述旋轉驅動機構之螺旋槳之船舶。
於(15)之船舶中，輸出至螺旋槳之轉矩之要求根據船舶之行進狀況而變動。根據(15)之構成，可一面抑制船舶之燃料效率之降低，一面對應增大輸出至螺旋槳之轉矩之要求。
根據本發明之驅動系統、驅動系統用控制裝置、及運載工具，可一面抑制燃料效率之降低，一面進行與增大轉矩之要求對應之調整。
10‧‧‧發電機
10A‧‧‧燃料箱
10B‧‧‧空氣濾清器
10D‧‧‧消音器
11‧‧‧轉子
12‧‧‧定子
14‧‧‧引擎
15‧‧‧控制裝置
16‧‧‧轉換器
17‧‧‧反相器
18‧‧‧馬達
20‧‧‧發電機
21‧‧‧轉子
22‧‧‧定子
30‧‧‧發電機
31‧‧‧轉子
32‧‧‧定子
48‧‧‧馬達
51‧‧‧齒輪
58‧‧‧馬達
78‧‧‧馬達
111‧‧‧磁極部
112‧‧‧背軛部
113‧‧‧軸承部
121‧‧‧繞組
121A‧‧‧交流電壓源
121B‧‧‧電感器
121C‧‧‧電阻
122‧‧‧繞組
122a‧‧‧定子芯
122b‧‧‧芯本體
131‧‧‧供給電流調整部
141‧‧‧引擎輸出調整部
141a‧‧‧節流閥調整機構
141b‧‧‧燃料噴射裝置
142‧‧‧氣缸
143‧‧‧活塞
145‧‧‧連桿
146‧‧‧曲柄軸箱
151‧‧‧轉矩要求接受部
152‧‧‧調整控制部
181‧‧‧轉子
182‧‧‧定子
211‧‧‧磁極部
212‧‧‧背軛部
221‧‧‧繞組
222‧‧‧定子芯
222b‧‧‧齒部
231‧‧‧供給電流調整部
311‧‧‧磁極部
312‧‧‧背軛部
313‧‧‧軸承部
321‧‧‧繞組
322‧‧‧定子芯
323‧‧‧第一定子芯部
323a‧‧‧相向部
324‧‧‧第二定子芯部
324a‧‧‧定子磁軛部
324b‧‧‧第二齒部
331‧‧‧供給電流調整部
331‧‧‧供給電流調整部
344‧‧‧供給電壓調整部
481‧‧‧轉子
A‧‧‧要求指示部
C‧‧‧輸出軸
D‧‧‧車體
E‧‧‧感應電動勢
F1‧‧‧磁迴路
F2‧‧‧磁迴路
F21‧‧‧磁迴路
F22‧‧‧磁迴路
F22a‧‧‧氣隙
F22b‧‧‧氣隙以外之剩餘部分
F2a‧‧‧氣隙
F2b‧‧‧氣隙以外之剩餘部分
F31‧‧‧磁迴路
F32‧‧‧磁迴路
F32a‧‧‧氣隙
F32b、F32c、F32d‧‧‧氣隙以外之剩餘部分
G‧‧‧傳遞機構
H1‧‧‧虛線
H2‧‧‧實線
I‧‧‧電流
IP‧‧‧葉輪
K‧‧‧推進機
L‧‧‧電感
L1‧‧‧距離
L11‧‧‧距離
L31‧‧‧氣隙長度
L32‧‧‧氣隙長度
L33‧‧‧氣隙長度
L34‧‧‧氣隙長度
L311‧‧‧氣隙長度
M-‧‧‧旋轉速度
M‧‧‧旋轉速度(虛線與實線之交點)
M+‧‧‧旋轉速度
N1‧‧‧旋轉速度
N2‧‧‧旋轉速度
OE‧‧‧舷外機
P‧‧‧驅動系統
P'‧‧‧運載工具驅動單元
P4‧‧‧驅動系統
P5‧‧‧驅動系統
P6‧‧‧驅動系統
P7‧‧‧驅動系統
P8‧‧‧驅動系統
P9‧‧‧驅動系統
Q‧‧‧虛線
R‧‧‧電阻值
S11~S12‧‧‧步驟
SC7‧‧‧螺旋槳
SC8‧‧‧螺旋槳
TB‧‧‧軌道皮帶
V‧‧‧運載工具
V4‧‧‧運載工具
V5‧‧‧運載工具
V6‧‧‧運載工具
V7‧‧‧運載工具
V8‧‧‧運載工具
V9‧‧‧運載工具
W4‧‧‧輪圈
Wa、Wb、Wc、Wd‧‧‧車輪
Wf‧‧‧車輪
Wr‧‧‧驅動輪
X‧‧‧軸向
X1‧‧‧箭頭
X2‧‧‧箭頭
Z‧‧‧圓周方向
Zg‧‧‧阻抗
Zm‧‧‧阻抗
Φ‧‧‧磁通
ω‧‧‧旋轉速度
圖1係表示搭載有本發明之第一實施形態之驅動系統之運載工具之概略構成之方塊圖。
圖2係表示圖1所示之驅動系統之概略構成之系統構成圖。
圖3(A)係用以說明圖2所示之發電機中之供給電流調整部之調整之模式圖。(B)係表示繞組之電感設定為較(A)小之值時之狀態之模式圖。
圖4係概略性地表示圖3所示之發電機之繞組之等效電路之電路圖。
圖5係對驅動系統之動作進行說明之流程圖。
圖6(A)係用以說明第二實施形態之驅動系統之發電機中的供給電流調整部之調整之模式圖。(B)係表示繞組之電感設定為較(A)小之值時之狀態之模式圖。
圖7係表示第三實施形態之驅動系統中之發電機之模式圖。
圖8(A)係表示圖7所示之定子之第一狀態之模式圖。(B)係表示圖7所示之定子之第二狀態之模式圖。
圖9係表示圖7所示之發電機中之相對於轉子之旋轉速度的輸出電流特性之曲線圖。
圖10係表示本發明之第四實施形態之運載工具之圖。
圖11係表示本發明之第五實施形態之運載工具之圖。
圖12係表示本發明之第六實施形態之運載工具之圖。
圖13係表示本發明之第七實施形態之運載工具之圖。
圖14係表示本發明之第八實施形態之運載工具之圖。
圖15係表示本發明之第九實施形態之運載工具之圖。
對本發明者關於搭載於運載工具之驅動旋轉驅動機構之驅動系統所進行之研究加以說明。
例如，於如專利文獻1所示之車輛中，基於駕駛人對加速踏板之踩踏量而控制引擎之輸出時，引擎之輸出轉矩及旋轉速度之兩者發生變化。又，引擎之旋轉速度之變化直接影響發電機之發電電壓之變化。因發電電壓之變化而導致發電機之發電電流變化。因此，發電機之發電電流與引擎之輸出之增加對應地增加時，該發電電流之增加主要因發電電壓之增加而產生。進而，發電電流於繞組中流通。藉由繞組之阻抗而阻礙發電電流。阻抗能以發電機之繞組之電感與旋轉之角速度之積ωL之形式表示。若引擎之旋轉速度增大，則阻礙發電電流之繞組之阻抗ωL增大。
因此，於如專利文獻1所示之車輛中，若欲使發電機之發電電流增加，則相較於發電電流之增大，發電電力及發電電壓容易更大地增加。例如，若藉由增大引擎之吸入空氣量及燃料噴射量而使引擎之輸 出增大，則發電電力過度增大。本發明者發現，於專利文獻1所示之車輛中，由於發電機之發電電力容易變高，故而損耗增大。
又，若發電機之輸出電壓增大，則需要使電零件高耐電壓化。本發明者發現，於專利文獻1所示之車輛中，發電機之發電電壓即輸出電壓容易變高，需要使電零件高耐電壓化。再者，發電機之輸出電流例如係藉由配置於發電機與馬達之間之開關元件之接通、斷開動作而被仔細地控制。高耐電壓化之開關元件接通時之電阻較高，故而因開關元件之熱損耗而導致效率降低。其結果，車輛之燃料效率降低。
繼而，本發明者對上述課題進而進行了研究。於如專利文獻1所示之車輛中，未考慮對馬達之輸出轉矩造成較大影響之電流與對馬達之旋轉速度造成較大影響之電壓(旋轉速度及轉矩)之區別而對輸出進行控制，電流及電壓之連動性較高。因此，本發明者發現產生上述課題。
進而，本發明者為解決上述課題而進行了銳意研究。
並不限於如專利文獻1所示之車輛，可認為自發電機輸出之電流之增大主要係由電壓之增大所致。電壓藉由例如旋轉速度之增大、磁力之增大、或繞組之圈數之增大而增大。然而，由於電樞反應，電流相對於旋轉速度之增大而飽和。又，磁力之增大或繞組之圈數之增大導致大型化。
為使自發電機輸出之電流增大，可考慮降低因電感所致之電樞反應。然而，認為若減少繞組之電感，則交鏈磁通減少，結果難以增大電流。
本發明者著眼於磁迴路。影響電感之磁迴路係自繞組觀察之磁迴路。於自繞組觀察之磁迴路與自轉子之磁鐵產生並通過繞組之磁迴路之間存在不同。本發明者對自繞組觀察之磁迴路、及自轉子之磁鐵產生並通過繞組之磁迴路明確地加以區別而進行了研究。其結果，本 發明者們發現藉由改變自繞組觀察之磁迴路之磁阻，可較大地改變電感。
其結果，本發明者獲得了如下知識見解，即，於驅動系統中，若除調整引擎之旋轉功率以外，還改變繞組之電感而調整電流，則可抑制自發電機輸出之電流及電壓之連動性。
本發明之驅動系統係基於上述知識見解而完成之發明。即，於本發明之驅動系統中，於要求增大輸出至旋轉驅動機構之轉矩之情形時，控制裝置控制引擎輸出調整部、及供給電流調整部。引擎輸出調整部藉由調整引擎之旋轉功率而調整發電電壓。供給電流調整部根據對驅動系統所要求之電流要求而改變自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變繞組之電感，從而調整供給至電負載裝置之電流。改變自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之情形時的相對於電壓變化之電流變化之程度，較改變引擎之旋轉速度之情形時大。因此，本實施形態之驅動系統例如與僅改變引擎之旋轉速度之情形時相比，可一面抑制電壓變化與電流變化之連動性，一面調整供給至電負載裝置之電流。其結果，根據本發明，可一面抑制燃料效率之降低，一面進行與增大轉矩之要求對應之調整。
又，進而，搭載於運載工具之驅動系統之馬達係直接或間接地能夠裝卸地與旋轉驅動機構連接。因此，於運載工具中，能夠更換旋轉驅動機構。旋轉驅動機構有時可根據運載工具之規格或使用者之喜好等而更換為其他規格之機構。即，運載工具之規格具有複數種變型。
於本發明之驅動系統中，控制裝置控制引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者。因此，驅動系統可靈活地對應運載工具規格之變型。又，驅動系統能以較高之效率對應運載工具規格之變型。即，本發明之驅動系統例如與僅調整引擎之旋轉功率之情形相比，可一面抑 制燃料效率之降低，一面對應運載工具之規格之變更。
以下，基於較佳之實施形態，一面參照圖式一面對本發明進行說明。
圖1係表示搭載有本發明之第一實施形態之驅動系統P之運載工具之概略構成之方塊圖。
圖1所示之運載工具V為四輪機車。運載工具V具備驅動系統P及車體D。運載工具V之車體D具備4個車輪Wa、Wb、Wc、Wd、及要求指示部A。
驅動系統P連接於車輪Wa~Wd中之驅動輪Wc、Wd。驅動輪Wc、Wd經由傳遞機構G而與驅動系統P連接。驅動系統P藉由旋轉驅動驅動輪Wc、Wd而使運載工具V行駛。
驅動輪Wc、Wd相當於本發明之旋轉驅動機構之一例。
驅動系統P為運載工具V之驅動源。驅動系統P具備發電機10、引擎14、控制裝置15、轉換器16、反相器17、及馬達18。驅動系統P對驅動系統P之驅動輪Wc、Wd輸出機械力。關於驅動系統P之詳細情況，於下文進行說明。
要求指示部A輸出轉矩要求。要求指示部A具有加速操作器。
詳細而言，要求指示部A由運載工具V之駕駛人操作。要求指示部A基於操作及運載工具V之行駛狀況而輸出運載工具V之加速要求。運載工具V之加速要求與驅動驅動輪Wc、Wd之轉矩對應。運載工具V之加速要求亦為有關於運載工具V之輸出之輸出要求。運載工具V之輸出與馬達18之輸出對應。運載工具V之加速要求與馬達18之輸出轉矩之要求對應。馬達18之輸出轉矩與供給至馬達18之電流對應。因此，馬達18之輸出轉矩與自發電機10輸出之電流對應。
運載工具V之加速要求與自驅動系統P輸出之轉矩要求對應。即，運載工具V之加速要求與自馬達18輸出之轉矩要求對應。要求指 示部A輸出與自驅動系統P輸出之轉矩相關之轉矩要求作為加速要求。自要求指示部A輸出之加速要求與自發電機10供給至馬達18之電流之要求對應。
要求指示部A連接於驅動系統P之控制裝置15。詳細而言，要求指示部A向驅動系統P之控制裝置15輸出表示要求之信號。
[驅動系統]
圖2係表示圖1所示之驅動系統P之概略構成之系統構成圖。
驅動系統P具備引擎14、發電機10、控制裝置15、轉換器16、反相器17、及馬達18。驅動系統P亦具備燃料箱10A、空氣濾清器10B、及消音器10D。
再者，驅動系統P亦可構成能夠裝卸於運載工具V之車體D(參照圖1)之運載工具驅動單元P'。於運載工具驅動單元P'中，引擎14、發電機10、控制裝置15、轉換器16、反相器17、馬達18、燃料箱10A、空氣濾清器10B、及消音器10D係組裝成一體。因此，引擎14、發電機10、控制裝置15、轉換器16、反相器17、馬達18、燃料箱10A、空氣濾清器10B、及消音器10D作為運載工具驅動單元P'而一體地裝卸於運載工具V之車體D。
於構成運載工具驅動單元P'之任一零件發生故障之情形時，可將運載工具驅動單元P'自運載工具V卸下而進行修理。
又，藉由更換運載工具驅動單元P'，驅動系統P所具備之機構部分整體地更換。因此，於更換機構部分之一部分之情形時產生的上述一部分與除上述一部分以外之部分之連接作業或調整作業得以削減。因此，容易進行運載工具V之維護。
引擎14為內燃機。引擎14使燃料燃燒。藉此，引擎14輸出機械功率。引擎14具有輸出軸C。輸出軸C例如為曲柄軸。再者，於圖2中，模式性地表示引擎14與輸出軸C之連接關係。又，引擎14具備氣 缸142、活塞143、連桿145、及曲柄軸箱146。藉由氣缸142與活塞143而形成燃燒室。活塞143與作為輸出軸C之曲柄軸經由連桿145而連接。
引擎14經由空氣濾清器10B接受空氣之供給。引擎14自燃料箱10A接受燃料之供給。引擎14藉由使自燃料箱10A供給之燃料於燃燒室燃燒而使活塞143往返移動。藉由作為輸出軸C之曲柄軸而將往返移動轉換成旋轉功率。引擎14自輸出軸C輸出機械功率。於引擎14藉由燃燒而產生之廢氣經由消音器10D而排出。
關於自引擎14至驅動輪Wc、Wd(參照圖1)之動力傳遞，引擎14與驅動輪Wc、Wd並未藉由機械要素而連接。自引擎14輸出之全部旋轉功率於驅動系統P中被暫時轉換成除機械功率以外之功率。利用引擎14而產生之旋轉功率專門轉換成電力。詳細而言，利用引擎14而產生之機械功率中除掉損耗以外之全部功率藉由發電機10而轉換成電力。藉由發電機10轉換之電力藉由馬達18而轉換成機械功率。
驅動系統P不藉由引擎14之旋轉功率直接驅動驅動系統P之外部機構。因此，引擎14之旋轉功率之控制不易受外部機構之動作特性之制約。因此，引擎14之旋轉功率之控制之自由度較高。
引擎14具有引擎輸出調整部141。引擎輸出調整部141對引擎14之旋轉功率進行調整。引擎輸出調整部141具有節流閥調整機構141a、及燃料噴射裝置141b。節流閥調整機構141a對朝引擎14之空氣吸入量進行調整。燃料噴射裝置141b對引擎14供給燃料。引擎輸出調整部141對引擎14之吸入空氣量及燃料噴射量進行控制。藉此，引擎輸出調整部141調整引擎14所輸出之旋轉功率。例如，引擎輸出調整部141使引擎14之吸入空氣量及燃料噴射量增大。藉此，引擎14之旋轉功率增大。若引擎14之旋轉功率增大，則輸出軸C之旋轉速度增大。輸出軸C之旋轉速度表示引擎14之旋轉速度。
引擎輸出調整部141藉由改變引擎14之旋轉功率而調整利用發電機10而產生之電壓及電流。
關於自引擎14至發電機10之動力傳遞，發電機10與引擎14機械連接。發電機10與引擎14之輸出軸C連接。於本實施形態中，發電機10與輸出軸C直接連接。發電機10自引擎14接受旋轉功率，並且向馬達18供給電流。發電機10例如安裝於引擎14之曲柄軸箱146。再者，發電機10例如亦可配置於自曲柄軸箱146遠離之位置。
發電機10具備轉子11、定子12、及供給電流調整部131。
發電機10為三相無刷型發電機。轉子11及定子12構成三相無刷型發電機。
轉子11具有永久磁鐵。更詳細而言，轉子11具有複數個磁極部111及背軛部112。磁極部111包含永久磁鐵。背軛部112包含例如強磁性材料。磁極部111配置於背軛部112與定子12之間。磁極部111安裝於背軛部112。複數個磁極部111係於以轉子11之旋轉軸線為中心之圓周方向Z即轉子11之旋轉方向上排成一行而配置。複數個磁極部111係以N極及S極於圓周方向Z上交替之方式配置。發電機10為永久磁鐵式三相無刷型發電機。於轉子11未設置供給電流之繞組。
定子12與轉子11對向而配置。定子12具有複數個繞組121及定子芯122。定子芯122包含例如強磁性材料。定子芯122構成定子12之磁迴路。複數個繞組121纏繞於定子芯122。定子芯122具有芯本體122a(參照圖3)及複數個齒部122b。芯本體122a作為磁軛而發揮功能。複數個齒部122b自芯本體122a朝向轉子11延伸。複數個齒部122b自芯本體122a朝向轉子11突出。朝向轉子11延伸之齒部122b之前端面與轉子11之磁極部111隔著氣隙而相互對向。定子芯122之齒部122b與轉子11之磁極部111直接相向。複數個齒部122b於圓周方向Z上隔開間隔並沿著圓周方向Z排列成一行。複數個繞組121分別纏繞於複數個齒部 122b。繞組121係以通過複數個齒部122b之間之狹縫之方式纏繞。各繞組121與構成三相之U相、V相、及W相中之任一相對應。與U相、V相、及W相分別對應之繞組121於圓周方向Z上依序配置。
轉子11連接於引擎14之輸出軸C。轉子11與輸出軸C之旋轉連動而旋轉。轉子11使磁極部111以與定子芯122之齒部122b對向之姿勢旋轉。若轉子11旋轉，則與繞組121交鏈之磁通變化。藉此，於繞組121產生感應電動勢。以此方式，於發電機10中進行發電。發電機10將發電之電流供給至馬達18。發電機10所輸出之電流被供給至馬達18。詳細而言，發電機10所輸出之電流經由轉換器16及反相器17而供給至馬達18。若發電機10所輸出之電流增大，則自轉換器16供給至反相器17之電流增大，從而供給至馬達18之電流增大。發電機10所輸出之電壓經由轉換器16及反相器17而供給至馬達18。
於本實施形態中，轉子11及定子12具有軸向間隙型構造。轉子11與定子12於轉子11之旋轉軸線方向(軸向)X上相互對向。定子12所具有之複數個齒部122b自芯本體122a向軸向X突出。本實施形態中之軸向X係轉子11與定子12對向之方向。
供給電流調整部131對自發電機10供給至馬達18之電流進行調整。供給電流調整部131藉由改變繞組121之電感而調整供給至馬達18之電流。供給電流調整部131改變自繞組121觀察之磁迴路F2之磁阻。自繞組121觀察之磁迴路係通過定子芯122之磁迴路。藉此，供給電流調整部131改變繞組121之電感。供給電流調整部131為電流調整機構。再者，自繞組121觀察之磁迴路例如為閉環電路。自繞組121觀察之磁迴路為如下電路，即，通過繞組121之內部路徑自繞組121之內部路徑之一端部(靠近轉子之端部)到達相鄰之繞組121之內部路徑之一端部(靠近轉子之端部)，且通過上述相鄰之繞組121之內部路徑自相鄰之繞組121之內部路徑之另一端部(遠離轉子之端部)到達上述繞組 121之內部路徑之另一端部(遠離轉子之端部)。繞組121之內部路徑為沿著轉子11與定子12之對向方向通過繞組121之內側之路徑。自繞組121觀察之磁迴路之一部分為氣隙等非磁性體間隙。自繞組觀察之磁迴路例如包含定子芯122及非磁性體間隙。
關於藉由供給電流調整部131之電感調整之詳細情況，於下文進行說明。
於發電機10與馬達18之間之電力供給路徑上設置有轉換器16及反相器17。轉換器16連接於發電機10。反相器17連接於轉換器16及馬達18。自發電機10輸出之電力經由轉換器16及反相器17而供給至馬達18。
轉換器16對自發電機10輸出之電流進行整流。轉換器16將自發電機10輸出之三相交流轉換成直流。轉換器16輸出直流。轉換器16例如具有反相器電路。轉換器16例如具有三相橋接反相器電路。上述三相橋接反相器電路包含與三相之各相對應之開關元件Sa。開關元件Sa之接通及斷開動作係基於來自對轉子11之旋轉位置進行檢測之未圖示之位置感測器之信號而加以控制。
轉換器16之動作係藉由控制裝置15而控制。例如，轉換器16使開關元件Sa之接通及斷開動作之時序相對於三相交流之特定之相位角而變化。藉此，轉換器16可調整供給至馬達18之電流。藉此，轉換器16可調整供給至馬達18之電力。
藉由轉換器16之調整主要為對利用發電機10而產生之電流加以限制。藉由轉換器16之調整不同於藉由變更發電機10之電感而實施之電流之控制。於以下說明中，以將利用轉換器16之電流限制設為最小限度為前提而繼續進行說明。
再者，轉換器16亦可包含橋接電路，該橋接電路包含二極體。即，轉換器16亦可包含整流器。於該情形時，轉換器16不進行電流之 控制而僅進行整流。
馬達18藉由自發電機10供給之電力而動作。馬達18對驅動輪Wc、Wd進行旋轉驅動。藉此，馬達18使運載工具V行駛。關於動力傳遞，馬達18並未與發電機10機械地連接。
馬達18例如為三相無刷馬達。馬達18具備轉子181及定子182。本實施形態之馬達18中之轉子181及定子182之構造與發電機10之轉子11及定子12相同。
於本實施形態之驅動系統P中，發電機10與馬達18電性連接。因此，無需發電機10與馬達18之間之機械動力傳遞。因此，發電機10及馬達18之配置之自由度較高。例如，可於引擎14設置發電機10而將馬達18配置於作為旋轉驅動機構之驅動輪Wc、Wd附近。
再者，馬達18亦可具有與發電機10不同之構成之轉子及定子。例如，馬達18亦可具有與發電機10不同數量之磁極或不同數量之齒部。又，作為馬達18，例如亦可採用感應馬達或步進馬達。又，作為馬達18，例如亦可採用具備電刷之直流馬達。
馬達18以向驅動輪Wc、Wd傳遞旋轉功率之方式機械地連接於驅動輪Wc、Wd。馬達18經由傳遞機構G而機械地連接於驅動輪Wc、Wd。詳細而言，馬達18之轉子181與傳遞機構G連接。轉子181中，與傳遞機構G連接之部分作為驅動系統P之旋轉輸出部而發揮功能。
馬達18之輸出為驅動系統P之輸出。對驅動系統P之輸出之要求、即對馬達18之輸出之要求根據運載工具V行駛之狀況而變化。例如，於運載工具V以固定速度於平坦地面行駛時，有要求緩慢提高行駛速度之情形。於該情形時，由於加速度較小，故而對馬達18要求之輸出轉矩之增大量相對較小。於馬達18以固定速度旋轉之情形時，馬達18中產生與旋轉速度對應之感應電動勢。感應電動勢係以阻礙為了驅動馬達18而供給至馬達18之電流之方式產生。因此，供給至馬達18 之電流相對較小。於要求緩慢提高行駛速度之情形時，要求增大供給至馬達18之電壓。
相對於此，有要求運載工具V之急遽加速或爬坡行駛之情形。對馬達18要求之輸出轉矩之增大量相對較大。於該情形時，供給至馬達18之電流之增大量較大。
反相器17將用來驅動馬達18之電流供給至馬達18。自轉換器16對反相器17供給有直流。反相器17將自轉換器16輸出之直流轉換成相位相互錯開120度之三相電流。上述三相電流對應於三相無刷馬達之三相。反相器17例如具有三相橋接反相器電路。上述三相橋接反相器電路包含對應於三相之各相之開關元件Sb。開關元件Sb係基於來自對轉子181之旋轉位置進行檢測之未圖示之位置感測器之信號而被控制。
反相器17藉由對開關元件Sb之接通及斷開動作進行調整而控制供給至馬達18之電壓。例如，反相器17利用經脈寬調變之信號使開關元件Sb進行接通動作。控制裝置15對接通及斷開之占空比進行調整。藉此，控制裝置15將供給至馬達18之電壓控制為任意值。藉此，反相器17可對供給至馬達18之電力進行調整。
反相器17及轉換器16之各者相當於馬達電力控制部之一例。
控制裝置15控制反相器17。藉此，控制裝置15可獨立於引擎14及發電機10之輸出之控制而對供給至馬達18之電壓進行控制。例如，即便於引擎14及發電機10正運轉之狀況下，控制裝置15亦可藉由停止對馬達18之電壓供給而使馬達18處於停止狀態。可提高驅動系統P之輸出之控制之自由度。
藉由反相器17進行之調整與藉由變更發電機10之電感而進行之電流之控制不同。藉由反相器17進行之調整係以限制自發電機10供給之電壓之方式實施。於以下之說明中，以將利用反相器17之電流限制 固定為最小限度為前提而繼續進行說明。
再者，反相器17亦可包含於馬達18。又，於採用直流馬達作為馬達18之情形時，省略反相器17。
控制裝置15連接於引擎14之引擎輸出調整部141、及發電機10之供給電流調整部131。
控制裝置15控制自驅動系統P輸出之轉矩。
控制裝置15根據轉矩要求控制引擎輸出調整部141及供給電流調整部131之兩者。轉矩要求係與作為自驅動系統P輸出至驅動輪Wc、Wd之轉矩而對驅動系統P所要求之轉矩相關之要求。對驅動系統P所要求之轉矩要求係根據要求指示部A之操作量而自要求指示部A輸出。
控制裝置15控制自發電機10供給至馬達18之電流。藉此，控制裝置15控制馬達18之輸出轉矩。即，控制裝置15控制驅動系統P之輸出轉矩。
控制裝置15於要求增大轉矩之情形時，以增大供給至馬達18之電流之方式進行控制。即，控制裝置15於要求增大轉矩之情形時，以增大自發電機10輸出之電流之方式進行控制。
又，控制裝置15控制轉換器16及反相器17。
於本實施形態之驅動系統P中，藉由控制裝置15調整發電機10之電感與引擎14之旋轉之平衡。因此，於搭載驅動系統P之運載工具V之車體D(參照圖1)中，無需調整上述平衡。驅動系統P被視為接受轉矩要求之動力單元。搭載驅動系統P之運載工具V之車體D可不具備直接控制引擎14之吸入空氣量及燃料噴射量之控制裝置，而自驅動系統P獲得與要求對應之轉矩。
控制裝置15具備轉矩要求接受部151及調整控制部152。
控制裝置15例如包含微控制器。控制裝置15具備未圖示之作為 電腦之中央處理裝置、及未圖示之記憶部。上述中央處理裝置基於控制程式而進行運算處理。上述記憶部記憶程式及與運算相關之資料。轉矩要求接受部151及調整控制部152係藉由中央處理裝置執行程式而構成。
[供給電流調整部]
圖3(A)及圖3(B)係用以說明圖2所示之發電機10中之供給電流調整部131之調整之模式圖。圖3(A)表示將繞組121之電感於可設定之值之範圍內設定為最大值時之狀態。圖3(B)表示繞組121之電感設定為較圖3(A)小之值時之狀態。
於圖3(A)中，表示有發電機10中所具備之轉子11及定子12之一部分。本實施形態之發電機10包含SPM(Surface Permanent Magnet，表面永磁)發電機。轉子11與定子12相互對向。更詳細而言，轉子11之磁極部111與定子12之定子芯122之齒部122b隔著氣隙而相互對向。磁極部111朝向定子12而露出。
供給電流調整部131改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。藉此，供給電流調整部131改變繞組121之電感而調整供給至馬達18之電流。具體而言，供給電流調整部131移動定子芯122相對於繞組121之相對位置。藉此，供給電流調整部131改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。
繞組121固定於發電機10之未圖示之框體。定子芯122以相對於繞組121於軸向X上自由移動之方式支持於框體。繞組121未固定於齒部122b。於筒狀之繞組121與齒部122b之間設置有間隙。上述間隙係可使齒部122b相對於繞組121自由移動之程度之間隙。
供給電流調整部131以使齒部122b於出入於纏繞成筒狀之繞組121中之方向上移動之方式使定子芯122移動。於本實施形態中，供給電流調整部131使定子芯122於軸向X上移動。控制裝置15根據電流要 求而使供給電流調整部131動作。
再者，於圖3中，為易懂地對定子芯122之移動進行說明，而藉由小齒輪與齒條機構及馬達模式性地表示供給電流調整部131。但作為使定子芯122移動之供給電流調整部131，可採用圖示以外之機構。例如，可採用具有與定子芯同心配置且與定子芯螺合之圓筒構件之機構。於此種機構中，例如，藉由圓筒構件相對於定子芯旋轉而使定子芯於軸向X上移動。
供給電流調整部131以維持定子芯122相對於轉子11之相對位置之方式，使定子芯122相對於繞組121之相對位置移動。圖3之虛線Q表示轉子11於軸向X上與定子芯122連動而移動。維持轉子11與定子芯122之相對位置之構造例如係藉由對轉子11可旋轉地支持之軸承部113而形成。軸承部113之位置相對於定子芯122固定。
於圖3(A)及圖3(B)中，表示有藉由磁極部111而產生之主要磁通F1。磁通F1之線表示藉由磁極部111而產生之磁通F1所通過之主要磁迴路。因此，將磁通F1所通過之磁迴路稱為磁迴路F1。
藉由磁極部111而產生之主要磁通F1通過磁極部111、磁極部111與齒部122b之間之氣隙、齒部122b、芯本體122a、及背軛部112而流動。即，藉由磁極部111、磁極部111與齒部122b之間之氣隙、齒部122b、芯本體122a、及背軛部112而構成磁迴路F1。
再者，於圖3(A)及圖3(B)中，表示有於圓周方向上排列之複數個齒部122b中之3個齒部122b。為易懂地表示磁迴路F1，於圖中表示磁極部111與3個齒部122b中之中央之齒部122b對向之狀態。
若轉子11旋轉，則藉由磁極部111而產生且與繞組121交鏈之磁通之量發生變化。藉由與繞組121交鏈之磁通之量發生變化而於繞組121產生感應電動勢。即，進行發電。
於繞組121產生之感應電動勢依存於與繞組121交鏈之磁通之 量。磁迴路F1之磁阻越大，則與繞組121交鏈之磁通之量越少。磁迴路F1之磁阻主要依存於齒部122b與磁極部111之間之氣隙之磁阻。齒部122b與磁極部111之間之氣隙之磁阻依存於齒部122b與磁極部111之間之氣隙長度L1。
因此，於繞組121產生之感應電動勢依存於齒部122b與磁極部111之間之氣隙長度L1。
於圖3(A)及圖3(B)中，表示有藉由於繞組121中流通之電流而產生之主要磁通F2。當進行發電時，於繞組121中流通有由感應電動勢所引起之電流。磁通F2係於進行發電時，藉由於繞組121中流通之電流而產生。磁通F2之線表示藉由繞組121之電流而產生之磁通F2所通過之主要磁迴路。因此，將磁通F2所通過之磁迴路稱為磁迴路F2。磁迴路F2為自繞組121觀察之磁迴路。自繞組121觀察之磁迴路F2包含通過繞組121之內部且使磁迴路F2整體之磁阻成為最小之路徑。
磁迴路F2通過定子芯122。磁迴路F2通過相鄰之齒部122b。於圖中，表示有於圓周方向上排列之複數個齒部122b中之3個齒部122b。作為代表而表示有自纏繞於3個齒部122b中之中央之齒部122b之繞組121觀察的磁迴路F2。自某繞組121觀察之磁迴路F2通過纏繞有該繞組121之齒部122b、及與該齒部122b相鄰之2個齒部122b。
藉由繞組121之電流而產生之主要磁通F2通過齒部122b、芯本體122a、及相鄰之2個齒部122b之間之氣隙。即，藉由齒部122b、芯本體122a、及相鄰之齒部122b之間之氣隙而構成磁迴路F2。通過定子芯122之磁迴路F2包含1個氣隙。磁迴路F2中藉由氣隙而構成之部分係使用粗線表示。將磁迴路F2中藉由氣隙而構成之粗線部分簡稱為氣隙F2a。氣隙F2a位於繞組121與轉子11之間。構成磁迴路F2之氣隙F2a位於繞組121與轉子11之間且相鄰之齒部122b之間。氣隙F2a為非磁性體間隙。氣隙F2a中之磁迴路F2係以將相鄰之2個齒部122b各者之與轉子 11對向之部分彼此相連之方式設置。
自繞組121觀察之磁迴路F2包含相鄰之2個齒部122b之間之氣隙F2a。磁迴路F2實質上不包含轉子11之背軛部112。藉由繞組121之電流而產生之磁通F2之大部分基於如下理由，不通過轉子11之背軛部112，而通過相鄰之2個齒部122b之間之氣隙。
對於藉由電流而於繞組121產生之磁通F2而言，磁極部111僅被視為磁通之路徑。於本實施形態中，磁極部111包含磁導率與空氣同程度低之永久磁鐵。因此，磁極部111於磁迴路F2中被視為與空氣同等。由於磁極部111與空氣同等，因此定子12與轉子11之間之實質氣隙長度成為自齒部122b至背軛部112之距離L11。自齒部122b至背軛部112之距離L11包括軸向X上之磁極部111之厚度。因此，磁極部111長於齒部122b至磁極部111之距離L1。
而且，於本實施形態中，藉由繞組121之電流而產生之磁通F2之量少於藉由磁極部111之永久磁鐵而產生之磁通之量。藉由繞組121之電流而產生之磁通F2之大部分難以到達隔著氣隙長度L11之背軛部112。因此，藉由繞組121之電流而產生之磁通F2中通過背軛部112之磁通較少。
因此，較之轉子11之背軛部112，藉由繞組121之電流而產生之磁通F2之大部分通過齒部122b與齒部122b之間之氣隙F2a。於圖3(A)所示之狀態下，繞組121之電感於可設定值之範圍內設定為最大之值。於圖3(A)所示之狀態下，構成磁迴路F2之氣隙F2a於構成磁迴路F2之要素中磁阻最大。氣隙F2a具有較磁迴路F2中除氣隙F2a以外之剩餘部分F2b大之磁阻。
因此，磁通F2中之通過齒部122b與齒部122b之間之氣隙之磁通成分相對於通過轉子11之背軛部112之磁通成分的比率大於藉由磁極部111而產生之磁通F1中之比率。
繞組121之電感依存於自繞組121觀察之磁阻。繞組121之電感與自繞組121觀察之磁阻成反比例。
此處，所謂自繞組121觀察之磁阻係指藉由繞組121之電流而產生之磁通F2流通之磁迴路F2之磁阻。自繞組121觀察之定子芯122之磁阻包含相鄰之2個齒部122b之間之氣隙F2a之磁阻。於繞組121藉由電流而產生之磁通F2嚴格而言通過定子12及轉子11之兩者。然而，如上所述，於繞組121藉由電流而產生之磁通之大部分不經過轉子11之背軛部112而通過相鄰之2個齒部122b之間之氣隙。因此，自繞組121觀察之磁阻較通過轉子11之磁迴路F1的磁阻更大地依存於通過定子12之磁迴路F2之磁阻。即，繞組121之電感相較於自繞組121觀察之通過轉子11之磁迴路F1之磁阻，更大程度地依存於自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。因此，實質上，繞組121之電感依存於自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。
供給電流調整部131使定子芯122相對於繞組121之相對位置移動。藉此，供給電流調整部131改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。藉此，供給電流調整部131改變繞組121之電感。例如，若供給電流調整部131使定子芯122朝箭頭X1之方向移動，則定子芯122之齒部122b朝自纏繞成筒狀之繞組121中脫離之方向移動。
於圖2(B)中，表示具有較圖2(A)之狀態小之電感之狀態。
若定子芯122之齒部122b自繞組121脫離，則繞組121中所存在之定子芯122之量減少。其結果，繞組121中之磁通擴大。就自繞組121觀察之磁迴路F2之觀點而言，構成磁迴路F2之氣隙F2a之長度變長。因此，位於繞組121與轉子11之間之氣隙F2a之磁阻增大。即，磁阻最大之氣隙F2a之磁阻增大。其結果，自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻增大。藉此，繞組121之電感減少。
供給電流調整部131改變磁阻最大之氣隙F2a之磁阻。藉此，供 給電流調整部131改變通過相鄰之齒部122b之磁迴路F2之磁阻。因此，例如與改變除氣隙F2a以外之部分之磁阻之情形相比，繞組121之電感易於較大地發生變化。
進而，供給電流調整部131以使繞組121之電感之變化率大於與繞組121交鏈之磁通之變化率之方式改變繞組121之電感。藉此，供給電流調整部131調整電流。本實施形態之發電機10之供給電流調整部131以維持定子芯122相對於轉子11之相對位置之方式移動定子芯122相對於繞組121之相對位置。
若供給電流調整部131使定子芯122朝向箭頭X1之方向移動，則轉子11亦連動地朝向箭頭X1之方向移動。因此，定子芯122相對於轉子11之相對位置得以維持。藉此，於定子芯122移動之情形時，抑制齒部122b與磁極部111之間之氣隙長度L1之變化。從而，抑制自磁極部111向定子芯122流動之磁通F1之變化。即，抑制與繞組121交鏈之磁通F1之變化。
圖4係概略性地表示圖3(A)所示之發電機10之繞組121之等效電路之電路圖。
於圖4中，為對發電機10所產生之電壓及電流之變化之概略進行說明而將電路簡化。又，關於轉換器16及反相器17，亦假定為狀態固定而加以省略。
如圖4所示，繞組121電性地包含交流電壓源121A、電感器121B、及電阻121C。
交流電壓源121A所輸出之感應電動勢E主要依存於與繞組121交鏈之磁通Φ。即，感應電動勢E依存於磁通F1與轉子11之旋轉速度ω之積。電感器121B之電感L主要依存於自繞組121觀察之定子芯122之磁阻。電阻121C之電阻值R為繞組電阻。繞組121之阻抗Zg概略性地由下式表示： ((ωL)2+R2)1/2。
供給電流調整部131根據與電流要求對應之轉矩要求而使定子芯122相對於繞組121之相對位置移動。藉此，供給電流調整部131改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。藉此，供給電流調整部131改變繞組121之電感L。藉由改變電感L而改變阻抗Zg。其結果，自發電機10供給之電流I得以調整。
又，供給電流調整部131以與繞組121交鏈之磁通Φ之變化率小於繞組121之電感L之變化率之方式改變繞組121之電感。藉此，供給電流調整部131調整電流I。因此，以抑制感應電動勢E之變化量之方式調整電流。
作為對自發電機10輸出之電流進行調整之方法，除藉由供給電流調整部131之調整以外，亦可考慮改變引擎14之輸出(旋轉功率)之方法。即，引擎輸出調整部141藉由改變引擎14之旋轉速度而改變轉子11之旋轉速度ω，從而調整供給至馬達18之電壓。
引擎14之輸出(旋轉功率)主要是改變輸出軸C之旋轉速度、即轉子11之旋轉速度ω。轉子11之旋轉速度ω影響繞組121之感應電動勢E、及阻抗((ωL)2+R2)1/2之兩者。因此，若僅藉由改變引擎14之輸出軸C之旋轉速度之方法，則供給電壓與供給電流之連動性較高。
針對此，於發電機10中，根據電流要求使定子芯122相對於繞組121之相對位置移動，從而改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。藉此，繞組121之電感改變。因此，關於相對於電壓變化之電流變化之程度，改變自繞組121觀察之磁迴路F2之磁阻之情形與改變轉子11之旋轉速度ω之情形不同。從而，本實施形態之發電機10例如與僅藉由引擎輸出調整部141改變引擎14之輸出軸C之旋轉速度之情形時相比，可一面抑制電壓變化與電流變化之連動性，一面調整供給至馬達18之電流。
於本實施形態中，定子芯122相對於繞組121之相對位置之移動改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻。藉此，繞組121之電感L改變，從而電流得以調整。於本實施形態中，藉由改變自繞組121觀察之通過定子芯122之磁迴路F2之磁阻而改變電感L，因此可慢慢改變電感L。
作為改變電感之方法，可考慮改變繞組之實質圈數，而非改變自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻。例如，作為電流輸出端子，可考慮將設置於繞組端部之端子與設置於繞組中途之端子調換使用。又，可考慮使設置於繞組中途之端子與其他端子短路。藉此，與電流相關之實質圈數改變。其結果，電感改變。
然而，於改變繞組之實質圈數之情形時，實質圈數瞬間較大地改變。因此，於繞組產生過大之電壓。又，易於在短時間內流通過大之電流。於改變實質圈數之情形時，要求設置用以切換電流之開關元件。進而，為對應過大之電壓，要求開關元件為高耐電壓。為對應過大之電流之變化而要求繞組使用較粗之線材。從而，於改變繞組之實質圈數之方法中，效率降低。又，發電機大型化。
於本實施形態中，藉由改變定子芯122之磁阻而改變繞組121之電感L。因此，可慢慢改變繞組121之電感L。其結果，於繞組121產生之電壓之急遽上升得以抑制。因此，能夠將低耐電壓之零件連接於發電機10。因此，效率較高。又，可不具備用以切換電流之開關元件。又，繞組可使用相對較細之線材。可抑制發電機10之大型化。
圖5係對驅動系統P之動作進行說明之流程圖。
自驅動系統P輸出至驅動輪Wc、Wd之旋轉功率由執行控制處理之控制裝置15所控制。控制裝置15重複圖5所示之控制處理。亦參照圖2~3對驅動系統P所輸出之輸出之控制進行說明。
控制裝置15之轉矩要求接受部151接受旋轉功率之要求(S11)。旋 轉功率之要求包含轉矩要求及旋轉速度要求。詳細而言，轉矩要求接受部151接受要求指示部A之操作量。轉矩要求接受部151獲得運載工具V之行駛狀態。運載工具V之行駛狀態包含運載工具V自身之行駛狀態。運載工具V之行駛狀態例如包含藉由操作未圖示之設定部而設定之低燃料效率動作之設定、及/或相對於加速操作之驅動系統P之輸出之追隨性能之設定。轉矩要求接受部151基於要求指示部A之操作量而獲得轉矩要求。詳細而言，轉矩要求接受部151基於要求指示部A之操作量、及運載工具V之行駛狀態而獲得旋轉功率之要求。
其次，調整控制部152基於已由轉矩要求接受部151接受之旋轉功率之要求而對自馬達18輸出之旋轉功率進行控制(S12)。馬達18之輸出為驅動系統P之輸出。調整控制部152根據所接受之旋轉功率之要求而控制供給電流調整部131及引擎輸出調整部141。詳細而言，調整控制部152基於已由轉矩要求接受部151接受之旋轉功率之要求而對自馬達18輸出之轉矩及旋轉速度進行控制。調整控制部152藉由調整供給至馬達18之電流而控制自馬達18輸出之轉矩。調整控制部152於要求增大轉矩之情形時，以增大自馬達18輸出之轉矩之方式進行控制。調整控制部152控制自馬達18輸出之轉矩及旋轉速度。
調整控制部152控制供給電流調整部131所進行之調整量及引擎輸出調整部141所進行之調整量。調整控制部152對供給電流調整部131所進行之調整量與引擎輸出調整部141所進行之調整量之分配進行控制。
調整控制部152對自馬達18輸出之轉矩之增大量與旋轉速度之增大量之分配進行控制。作為利用調整控制部152之控制，對轉矩之增大量較大之控制之典型例、及旋轉速度之增大量較大之控制之典型例進行說明。將轉矩之增大量較大之控制之典型例稱為轉矩控制。又，將旋轉速度之增大量較大之控制之典型例稱為速度控制。調整控制部 152根據所接受之要求而進行轉矩控制、速度控制、及使轉矩控制與速度控制混合之控制中之任一種控制。
(速度控制)
於速度控制中，控制裝置15使引擎14之旋轉功率增大。詳細而言，控制裝置15使引擎輸出調整部141增大引擎14之吸入空氣量及燃料噴射量。藉由引擎14之功率增大而引擎14之旋轉速度、即發電機10之轉子11之旋轉速度ω上升。
於速度控制中，控制裝置15不使供給電流調整部131進行減少繞組121之電感L之調整。如圖3所示，供給電流調整部131維持定子芯122之齒部122b完全進入至筒狀之繞組121中之狀態。
伴隨旋轉速度ω之上升，圖4所示之交流電壓源121A之感應電動勢E增大。感應電動勢E實質上與旋轉速度ω成正比例。其結果，所輸出之電壓增大。即，供給至馬達18之電壓增大。其結果，馬達18之旋轉速度增大。
(轉矩控制)
於轉矩控制中，控制裝置15以使繞組121之電感L減少之方式使供給電流調整部131調整定子芯122之位置。供給電流調整部131以自繞組121觀察之定子芯122之磁阻增大之方式調整定子芯122之位置。於本實施形態中，供給電流調整部131使定子芯122朝向定子芯122之齒部122b自圖3所示之筒狀之繞組121中脫離之方向移動。藉此，繞組121之電感L減少。
於電力供給系統P中，控制裝置15根據轉矩要求而使供給電流調整部131調整自繞組121觀察之磁迴路F2之磁阻。控制裝置15根據與轉矩要求對應之電流要求而使供給電流調整部131調整自繞組121觀察之磁迴路F2之磁阻。藉此，供給電流調整部131改變繞組121之電感。藉此，可對供給至作為電負載裝置之馬達18之電流進行控制。
例如，於電力供給系統P中，控制裝置15根據增大轉矩之要求而使供給電流調整部131增大自繞組121觀察之磁迴路F2之磁阻。即，控制裝置15根據與增大轉矩之要求對應之增大電流之要求而使供給電流調整部131增大自繞組121觀察之磁迴路F2之磁阻。藉此，供給電流調整部131使繞組121之電感減少。藉此，可增大供給至作為電負載裝置之馬達18之電流。
供給電流調整部131藉由改變位於繞組121與轉子11之間之氣隙F2a之磁阻而改變繞組121之電感。於繞組121與轉子11之間，藉由伴隨轉子11之旋轉而移動之磁極部111而產生交替磁場。例如若使位於繞組121與轉子11之間之氣隙F2a之磁阻減少，則交替磁場之損耗減少。詳細而言，通過氣隙F2a之磁迴路F2上之鐵損耗減少。因損耗減少，故可輸出更大之電流。從而，可增大供給至作為電負載裝置之馬達18之電流之調整量。
又，於轉矩控制中，控制裝置15使引擎輸出調整部141(圖2)增大引擎14之旋轉功率。詳細而言，控制裝置15使引擎輸出調整部141增大引擎14之吸入空氣量及燃料噴射量。藉由引擎14之旋轉功率之增大而引擎14之旋轉速度、即發電機10之轉子11之旋轉速度ω上升。
伴隨旋轉速度ω之上升，交流電壓源121A之感應電動勢E增大。感應電動勢E實質上與旋轉速度ω成正比例。感應電動勢E增大之結果，自發電機10輸出之電流增大。即，供給至馬達18之電流增大。其結果，馬達18之轉矩增大。
控制裝置15使用將例如電感、轉子11之旋轉速度、及輸出電流建立對應而記憶之映射表而進行控制。映射表例如基於以下之關係(i)及(ii)而獲得。上述關係(i)為引擎14之旋轉速度與馬達18之輸入電流之關係。上述關係(ii)為馬達18之轉矩與旋轉速度之關係。上述關係(i)例如係基於對複數個電感L之條件預先進行之發電機10之測定或模擬 而得以特定或設定。上述關係(i)例如包含如圖9所示之發電機10之旋轉速度與輸出電流之關係。又，上述關係(i)包含轉換器16及反相器17之動作之影響。上述關係(ii)例如係基於預先進行之馬達之測定或模擬之結果而得以特定或設定。
控制裝置15例如將與對驅動系統P所要求之轉矩對應之馬達18之輸入電流決定為目標。控制裝置15例如以利用發電機10中之最低之旋轉速度獲得能夠供給目標之電流之電感L之方式來控制供給電流調整部131。
控制裝置15於所獲得之電感L之條件下，以能夠供給目標電流之旋轉速度使引擎14動作。於藉由轉換器16及反相器17限制電流及電壓之情形時，基於限制之影響調整旋轉速度。
但控制裝置15亦可構成為不使用映射表而控制供給電流調整部131。控制裝置15例如亦可基於對數式進行運算所得之結果進行控制。
控制裝置15係以控制供給電流調整部131及引擎輸出調整部141之兩者之方式構成。控制裝置15一面使供給電流調整部131減少繞組121之電感，一面使引擎輸出調整部141增大引擎14之旋轉功率。
較佳為，藉由供給電流調整部131使繞組121之電感減少之期間全體與藉由引擎輸出調整部141使引擎14之旋轉功率增大之期間全體具有重疊部分。進而較佳為，藉由供給電流調整部131使繞組121之電感減少之中途之期間與藉由引擎輸出調整部141使引擎14之旋轉功率增大之中途之期間具有重疊部分。
於本實施形態中，於要求增大轉矩之情形時，引擎14中，藉由利用引擎輸出調整部141之調整而引擎14之輸出軸C之旋轉功率增大。因此，發電機10之轉子11之旋轉速度ω上升。另一方面，發電機10中，藉由供給電流調整部131之調整而繞組121之電感L減少。因 此，抑制依存於旋轉速度ω與電感L之積之繞組121之阻抗Zg之增大。其結果，自發電機10輸出之電流之增大量例如較未減少繞組121之電感L之情形時大。因此，驅動系統P所輸出之轉矩之增大量例如較未減少繞組121之電感L之情形時大。
例如，於要求增大轉矩之情形時，例如可考慮不使繞組121之電感L減少而使引擎14之旋轉功率增大。
於該情形時，伴隨旋轉功率之增大而轉子之旋轉速度ω上升。藉此，感應電動勢增大。然而，因旋轉速度ω之上升，繞組之阻抗Zg亦增大。其結果，與旋轉功率之增大量相比，供給至馬達之電流之增大量較小。因此，轉矩之增大量較小。
為使電流增大，若不使繞組121之電感L減少而使引擎14之旋轉功率增大，則與發電電流之增大相比，引擎14之旋轉功率過度增加。若旋轉功率過度增加，則引擎14之燃料效率劣化。
又，若旋轉功率過度增加，則感應電動勢E亦過度增大。例如，於馬達18之旋轉速度增大之後成為實質上固定之速度之狀況下，供給至馬達18之電流減少。因此，繞組121之阻抗Zg之影響降低。因此，與過度增大之感應電動勢E對應之電壓自發電機10輸出。又，於發電機10與馬達18之間設置有轉換器16。對轉換器16之開關元件施加與感應電動勢E對應之較高之電壓。對應較高之電壓之高耐電壓之開關元件通常具有較大之接通電阻。因此，開關元件所導致之損耗較大。
針對此，於本實施形態之發電機10中，於要求增大轉矩之情形時，供給電流調整部131使繞組121之電感L減少。因此，抑制繞組121之阻抗Zg之增大。因此，例如與未減少電感L之情形相比，伴隨引擎14之旋轉功率之增大而產生之驅動系統P之輸出轉矩之增大量較大。其結果，相對於增大轉矩之要求之引擎14之旋轉功率之過度增大得以抑制。因此，燃料效率提高。又，抑制輸出電壓之過度增大。因此， 能夠採用具有較小之接通電阻之低耐電壓之開關元件。因此，可獲得較高之效率。
如此，根據本實施形態之驅動系統P，可一面抑制燃料效率之降低，一面進行與增大轉矩之要求對應之調整。
又，本實施形態之驅動系統P除引擎14之旋轉功率之調整以外，可藉由發電機10之電感L之調整而控制輸出至驅動輪Wc、Wd之轉矩及旋轉速度。因此，本實施形態之驅動系統P可靈活地對應運載工具規格之變型。
例如，搭載驅動系統P之運載工具V之規格有時會根據旋轉驅動機構之更換而變更。例如，運載工具V具有與所安裝之驅動輪Wc、Wd之種類或尺寸對應之規格之變型。根據所安裝之驅動輪Wc、Wd之種類或尺寸，驅動所需之轉矩不同。根據本實施形態之驅動系統P，可藉由引擎14之旋轉功率、及發電機10之電感L之調整而對應轉矩規格之變型。
又，本實施形態之驅動系統P藉由控制裝置15對轉換器16及反相器17進行控制。藉此，驅動系統P可獨立於發電機10中之調整而對供給至馬達18之電流及電壓進行控制。藉此，驅動系統P可獨立於發電機10中之調整而對自驅動系統P之馬達18輸出之轉矩及旋轉速度進行控制。藉此，可提高驅動系統P之輸出之控制之自由度。
例如，驅動系統P使轉換器16或反相器17停止對馬達18之電力供給。藉此，驅動系統P即便於引擎14及發電機10正運轉之狀況下，亦可使馬達18處於停止狀態。
[第二實施形態]
繼而，對本發明之第二實施形態進行說明。於以下之第二實施形態之說明中，主要針對與上述第一實施形態之不同點進行說明。
圖6(A)及圖6(B)係用以說明第二實施形態之驅動系統之發電機20 中的供給電流調整部之調整之模式圖。圖6(A)表示將繞組121之電感於可設定之值之範圍內設定為最大之值時之狀態。圖6(B)表示繞組121之電感設定為較圖6(A)小之值時之狀態。
圖6(A)中之繞組221、定子芯222、及轉子21之位置關係與參照圖3(A)所說明之第一實施形態之位置關係相同。
磁迴路F21係藉由磁極部211而產生之磁通所通過之磁迴路。磁迴路F22係自繞組221觀察之磁迴路。自繞組221觀察之磁迴路F22包含通過繞組221之內部且磁迴路F22整體之磁阻最小之路徑。磁迴路F2通過定子芯222。磁迴路F22通過相鄰之2個齒部222b。
通過定子芯222之磁迴路F22包含氣隙F22a。氣隙F22a位於繞組221與轉子21之間。構成磁迴路F22之氣隙F22a位於繞組221與轉子21之間且相鄰之2個齒部222b之間。構成磁迴路F2之氣隙F22a係以將相鄰之2個齒部222b各自之與轉子21對向之部分彼此相連之方式設置。
自繞組221觀察之磁迴路F22不通過轉子21之背軛部212。自繞組221觀察之磁迴路F22具有相鄰之2個齒部122b之間之氣隙F22a。
於圖6(A)所示之狀態下，構成磁迴路F22之氣隙F22a之磁阻於構成磁迴路F22之要素之磁阻中最大。氣隙F22a具有較磁迴路F22中除氣隙F22a以外之剩餘部分F22b大之磁阻。
於圖6所示之發電機20中，供給電流調整部231使繞組221移動。藉此，供給電流調整部231改變自繞組221觀察之通過定子芯222之磁迴路F22之磁阻。藉此，供給電流調整部231改變繞組221之電感，從而調整供給至馬達18(參照圖1)之電流。
供給電流調整部231不使定子22之定子芯222移動而使繞組221移動。
更詳細而言，定子芯222固定於未圖示之框體。轉子21可旋轉地被支持於框體。轉子21相對於軸向X而固定。繞組221以相對於框體 於軸向X上自由移動之方式被支持於框體。
供給電流調整部231以使齒部222b於出入於筒狀之繞組221中之方向上移動之方式使繞組221移動。於本實施形態中，供給電流調整部231使繞組221於軸向X上移動。供給電流調整部231例如使繞組221朝向箭頭X2之方向移動。發電機20所具備且纏繞於齒部222b之繞組221全部成為一體而移動。控制裝置15根據轉矩要求而使供給電流調整部231動作。
於圖6(B)中表示具有較圖6(A)之狀態小之電感之狀態。圖6(B)所示之狀態係繞組221已朝向箭頭X2之方向移動之狀態。
於本實施形態中，供給電流調整部231僅使繞組221移動。藉此，供給電流調整部231使定子芯222相對於繞組221之相對位置移動。藉此，供給電流調整部231改變自繞組221觀察之通過定子芯222之磁迴路F22之磁阻。
例如，若繞組221朝向箭頭X2之方向，即朝向轉子21移動，則定子芯222之齒部222b自繞組221脫離。若齒部222b自繞組221脫離，則繞組221中所存在之定子芯222之量減少。其結果，構成自繞組221觀察之磁迴路F22之氣隙F22a之長度變長。因此，位於繞組221與轉子21之間之氣隙F22a之磁阻增大。即，磁阻最大之氣隙F22a之磁阻增大。其結果，自繞組221觀察之磁迴路F2之磁阻增大。藉此，繞組221之電感減少。
供給電流調整部231改變磁阻最大之氣隙F22a之磁阻。藉此，供給電流調整部231改變通過相鄰之齒部222b之磁迴路F2之磁阻。因此，例如與改變除氣隙F22a以外之部分F22b之磁阻之情形相比，繞組221之電感易於較大地發生變化。
以此方式，供給電流調整部231改變自繞組221觀察之通過定子芯222之磁迴路F22之磁阻。藉此，供給電流調整部231改變繞組221之 電感。
例如，供給電流調整部231根據增大電流之要求而使自繞組221觀察之磁迴路F22之磁阻增大。藉此，供給電流調整部231使繞組221之電感減少。藉此，可增大供給至馬達18(參照圖1)之電流。
供給電流調整部231藉由改變位於繞組221與轉子21之間之氣隙F22a之磁阻而改變繞組221之電感。其結果，交替磁場之損耗減少。因此，可增大供給至馬達18之電流之調整量。
[第三實施形態]
繼而，對本發明之第三實施形態進行說明。於以下之第三實施形態之說明中，主要針對與上述第一實施形態之不同點進行說明。
圖7係表示第三實施形態之驅動系統中之發電機30之模式圖。
圖7所示之發電機30中之定子芯322具備複數個第一定子芯部323、及第二定子芯部324。
複數個第一定子芯部323之各者具有隔著氣隙與轉子31相向之相向部323a。複數個第一定子芯部323係隔開間隔地呈圓環狀配置。即，複數個第一定子芯部323係於圓周方向Z上排列成一行而配置。複數個第一定子芯部323於定子32中作為主要之齒部而發揮功能。因此，於本說明書中，第一定子芯部323亦稱為第一齒部323。第一定子芯部323之相向部323a之圓周方向Z上之長度長於第一定子芯部323之、除相向部323a以外之部分之圓周方向Z上之長度。繞組321纏繞於第一定子芯部323。
第二定子芯部324隔著第一定子芯部323而配置於與轉子31相反之位置。第二定子芯部324不具有與轉子31相向之相向部323a。第二定子芯部324具有圓環狀之定子磁軛部324a、及複數個第二齒部324b。第二齒部324b較定子磁軛部324a更朝第一定子芯部323突出。第二齒部324b之數量與第一定子芯部323之數量相同。定子磁軛部 324a與第二齒部324b只要是以通過第二齒部324b之大致所有磁通均通過定子磁軛部324a之方式構成即可。即，既可為第二齒部324b與定子磁軛部324a一體成形。亦可為第二齒部324b與定子磁軛部324a不同體地形成而安裝於定子磁軛部324a。第二齒部324b係於圓周方向Z上排列成一行而配置。複數個第二齒部324b係彼此隔開間隔地呈圓環狀配置。複數個第二齒部324b之間隔與複數個第一定子芯部323之間隔相等。
本實施形態之發電機30中之供給電流調整部331使定子芯322之一部分相對於繞組321之相對位置移動。供給電流調整部331使複數個第一定子芯部323及第二定子芯部324中之一者相對於另一者移動。藉此，供給電流調整部331改變自繞組321觀察之磁迴路F32之磁阻。藉此，供給電流調整部331調整供給至馬達18之電流。
更詳細而言，第一定子芯部323相對於未圖示之框體而固定。第二定子芯部324可於圓周方向Z上旋轉地被支持。供給電流調整部331使第二定子芯部324於以轉子31之旋轉軸線為中心之圓周方向Z上旋轉。藉此，供給電流調整部331使第二定子芯部324自第一狀態(參照圖8(A))移動至第二狀態(參照圖8(B))。
圖8(A)係表示圖7所示之定子32之第一狀態之模式圖。圖8(B)係表示圖7所示之定子32之第二狀態之模式圖。
圖6(A)表示將繞組321之電感於可設定之值之範圍內設定為最大值時之狀態。圖6(B)表示繞組321之電感設定為較圖6(A)小之值時之狀態。
於圖8(A)所示之第一狀態下，於圓周方向Z上，複數個第二齒部324b之各者與複數個第一定子芯部323之各者相向。於第一狀態下，複數個第一定子芯部323之各者與第二定子芯部324之間之氣隙長度L32短於複數個第一定子芯部323中相鄰之第一定子芯部之間之氣隙長 度L33。詳細而言，氣隙長度L33係於轉子31與定子32對向之方向上，第一定子芯部323之各者之設置於繞組321與轉子31之間之部分彼此間之氣隙長度。
於圖8(B)所示之第二狀態下，於圓周方向Z上，複數個第二齒部324b之各者位於彼此相鄰之第一定子芯部323之間。於第二狀態下，複數個第一定子芯部323之各者與第二定子芯部324之間之氣隙長度L34長於複數個第一定子芯部323中相鄰之第一定子芯部323之間之氣隙長度L33。
對第三實施形態之發電機30中之供給電流調整部331之調整進行說明。
於圖8(A)中，表示藉由磁極部311而產生之磁通所通過之磁迴路F31、及由繞組321之電流所致之主要之磁通F32。自繞組321觀察之磁迴路F32包含通過繞組321之內部且磁迴路F32整體之磁阻最小之路徑。磁迴路F32通過定子芯322。磁迴路F32通過相鄰之第一定子芯部323(第一齒部323)。
磁迴路F32包含3個氣隙。將磁迴路F32中藉由相鄰之2個第一定子芯部323(第一齒部323)之間之氣隙而構成之部分稱為氣隙F32a。將磁迴路F32中藉由相鄰之2個第一定子芯部323(第一齒部323)之各者與第二定子芯部324之間之氣隙而構成之部分稱為氣隙F32c。相鄰之2個第一定子芯部323(第一齒部323)之間之氣隙F32a位於繞組321與轉子31之間。構成磁迴路F32之氣隙F32a位於繞組321與轉子31之間且相鄰之2個第一定子芯部323(第一齒部323)之間。氣隙F32a係以將相鄰之2個第一定子芯部323(第一齒部323)各自之相互對向之端面彼此相連之方式設置。
於圖8(A)所示之第一狀態下，複數個第一定子芯部323(第一齒部323)之各者與第二定子芯部324之間之氣隙長度L32短於複數個第一定 子芯部中相鄰之第一定子芯部323(第一齒部323)之間之氣隙長度L33。氣隙長度L33係磁迴路F32中最長之氣隙。因此，於第一狀態下，自繞組321觀察之磁迴路F32中相鄰之第一定子芯部323之間之氣隙F32a之磁阻於構成磁迴路F32之要素之磁阻中最大。氣隙F32a具有較磁迴路F32中除氣隙F32a以外之剩餘部分F32b、F32c、F32d中任一者之磁阻大之磁阻。氣隙F32a之磁阻較第一定子芯部323與第二定子芯部324之間之氣隙F32c之磁阻大。
由繞組321之電流所致之磁通F32如圖8(A)所示，通過相鄰之第一定子芯部323、及第二定子芯部324而流動。自繞組321觀察之通過定子芯322之磁迴路F32之磁阻依存於相鄰之第一定子芯部323之間之氣隙長度L33。
又，藉由磁極部311而產生之磁通F31通過相鄰之2個第一定子芯部323。詳細而言，磁通F31自1個磁極部311，通過磁極部311與第一定子芯部323之間之間隙、第一定子芯部323、第二定子芯部324、緊鄰之第一定子芯部323、磁極部311與第一定子芯部323之間之間隙、緊鄰之磁極部311、以及背軛部312而流動。即，於圖6(A)所示之第一狀態下，磁極部311之磁迴路F31通過相鄰之2個第一定子芯部323、及第二定子芯部324。
於圖8(B)所示之第二狀態下，複數個第一定子芯部323之各者與第二定子芯部324之間之氣隙長度L34長於複數個第一定子芯部323中相鄰之第一定子芯部323之間之氣隙長度L33。因此，自繞組321觀察之通過定子芯322之磁迴路F32之磁阻強烈地受第一定子芯部323與第二定子芯部324之間之氣隙長度L34之影響。其結果，第二狀態下之自繞組321觀察之通過定子芯322之磁迴路F32之磁阻大於第一狀態下之磁阻。
又，藉由磁極部311而產生之磁通F31自1個磁極部311通過磁極部 311與第一定子芯部323之間之間隙而通過第一定子芯部323。磁通F31自第一定子芯部323直接通過相鄰之第一定子芯部323。藉由磁極部311而產生之磁通F31通過相鄰之2個第一定子芯部323之間之間隙。如此，於第二狀態下，切換藉由磁極部311而產生之磁通F31之路徑。又，即便於在第二狀態下磁通F31之路徑不切換之情形時，亦至少有藉由磁極部311而產生之磁通F31中通過相鄰之2個第一定子芯部323之間之間隙之磁通增大。若通過相鄰之2個第一定子芯部323之間之間隙之磁通F31增大，則氣隙F32a之磁阻實質上增大。此於磁性上等效於相鄰之2個第一定子芯部323之間之氣隙長度L33增大。因此，包含氣隙F32a之磁迴路F32之磁阻更大。繞組321之電感之變化率較利用磁極部311而產生且與繞組321交鏈之磁通之變化率大。
如先前所說明般，繞組321之電感具有與自繞組321觀察之磁阻成反比例之傾向。因此，第二狀態下之繞組321之電感小於第一狀態下之繞組321之電感。
供給電流調整部331使複數個第一定子芯部323及第二定子芯部324中之一者相對於另一者自第一狀態(參照圖8(A))移動至第二狀態(參照圖8(B))。藉此，供給電流調整部331改變自繞組321觀察之磁迴路F32之磁阻。藉此，供給電流調整部331改變繞組321之電感。藉此，供給電流調整部331調整供給至馬達18(參照圖1)之電流。
供給電流調整部331改變氣隙F32a之磁阻。供給電流調整部331不改變作為相鄰之齒部之第一定子芯部323之間之氣隙長度L33而改變氣隙F32a之磁阻。藉此，供給電流調整部331改變通過作為相鄰之齒部之第一定子芯部323之磁迴路F32之磁阻。於第一狀態下，氣隙F32a於構成磁迴路F32之要素中磁阻最大。因此，例如與改變除氣隙F32a以外之部分之磁阻之情形相比，繞組321之電感易於較大地發生變化。
供給電流調整部331藉由改變位於繞組321與轉子31之間之氣隙F32a之磁阻而改變繞組321之電感。其結果，交替磁場之損耗減少。因此，可增大供給至作為電負載裝置之馬達18之電流之調整量。
圖9係表示圖7所示之發電機30中之相對於轉子31之旋轉速度的輸出電流特性之曲線圖。
於圖9之曲線圖中，虛線H1表示圖8(A)所示之第一狀態下之輸出電流特性。於發電機30具有虛線H1所示之輸出電流特性之情形時，發電機30以於圖9之曲線圖中輸出電流與旋轉速度之組合位於虛線H1以下之區域之方式動作。實線H2表示圖8(B)所示之第二狀態下之輸出電流特性。於發電機30具有實線H2所示之輸出電流特性之情形時，發電機30以輸出電流與旋轉速度之組合位於實線H2以下之區域之方式動作。再者，於圖9之曲線圖中，為易於知曉電流之控制而表示不使供給電壓調整部344(參照圖7)動作之情形時之特性。
參照圖9之曲線圖對發電機30中之調整進行說明。
若著眼於虛線H1所示之第一狀態下之輸出電流，則輸出電流隨旋轉速度之增大而增大。因此，發電機30之輸出電流亦可藉由轉子31之旋轉速度而調整。轉子31之旋轉速度相當於引擎14之輸出軸C(參照圖2)之旋轉速度。
然而，第一狀態下之輸出電流於轉子31之旋轉速度相對較小之區域，隨旋轉速度之增大而急遽增大。另一方面，第一狀態下之輸出電流於旋轉速度相對較高之區域，隨旋轉速度之增大而產生之輸出電流之增大較慢。即，於旋轉速度相對較高之區域，相對於旋轉速度之變化之輸出電流之變化率較小。
例如，於發電機30固定於第一狀態之情形時，為於相對於旋轉速度之變化之輸出電流之變化率較小的區域增大輸出電流，而要求大幅地增加轉子31之旋轉速度。
例如，於運載工具V(參照圖1)於行駛時開始爬坡之情形時、或於行駛時趕超其他車輛之情形時，需要於高速行駛時進一步增大自驅動系統P輸出之轉矩。於該情形時，轉矩要求增大。
當於供給電流調整部331之狀態固定之狀態下，對應於進一步之加速而轉矩要求增大之情形時，要求進而增大轉子31之旋轉速度、即引擎14之旋轉速度。即，為增大輸出轉矩而需要過度地增大引擎14之旋轉功率。
例如，存在如下情形，即，於旋轉速度為N1，且輸出電流為I1之狀況下，接受轉矩要求之增大而使電流增大至I2為止。於該情形時，若發電機30固定於與曲線圖之H1對應之第一狀態，則轉子31之旋轉速度會過度地增大。換言之，引擎14之旋轉速度過度增大。藉此，引擎14自身之燃料效率降低。
繞組321之感應電動勢與轉子31之旋轉速度大致成正比例。因此，若大幅地增大旋轉速度，則感應電動勢大幅地增大。為對應電壓之大幅增大而需要使電零件高耐電壓化。因此，導致伴隨電零件之高耐電壓化而產生之效率之降低。
於轉矩控制中，控制裝置15根據轉矩要求控制供給電流調整部331。轉矩要求與電流要求對應。控制裝置15根據電流要求而改變自繞組321觀察之通過定子芯322之磁迴路F32之磁阻。藉此，控制裝置15改變繞組321之電感。藉此，調整供給至馬達18之電流。具體而言，供給電流調整部331使第二定子芯部324自第一狀態(參照圖8(A))移動至第二狀態(參照圖8(B))。藉此，輸出電流特性自圖9所示之虛線H1變化為如實線H2所示般。
控制裝置15例如使供給電流調整部331(參照圖7)將第二定子芯部324移動至第二狀態(參照圖8(B))為止。藉此，控制裝置15使電感降低。繼而，控制裝置15使引擎14之旋轉數增加至N2為止。藉此，輸 出電流增大至I2為止。自驅動系統P輸出之轉矩與輸出電流之增大對應地增大。
控制裝置15以此方式進行控制。藉此，例如與僅增加引擎14之旋轉數之情形相比，可擴大轉矩之調整幅度。
控制裝置15於使引擎輸出調整部141調整引擎之旋轉功率時，使供給電流調整部331調整繞組之電感。控制裝置15於引擎14之旋轉功率增大之過程結束前，開始使供給電流調整部331減少繞組121之電感之過程。即，控制裝置15係以如下方式進行控制，即，藉由供給電流調整部331使繞組121之電感減少之中途之期間與藉由引擎輸出調整部141使引擎14之旋轉功率增大之中途之期間具有重疊部分。
藉此，自發電機供給至馬達18之電流平穩地增大。因此，轉矩平穩地增大。又，於進行引擎14之旋轉功率之調整之過程中抑制如下事態，即，於自發電機30輸出之電流達到所要求之轉矩之電流值之前，引擎之旋轉功率過度增大。
繼而，對旋轉速度控制進行說明。於要求增大旋轉速度之情形時，控制裝置15不使電感L減少。控制裝置15使引擎輸出調整部141(參照圖2)增大引擎14之旋轉功率。
即，於本實施形態中，控制裝置15直接使供給電流調整部331(參照圖7)維持於與圖9之曲線圖之虛線H1對應之第一狀態(參照圖8(A))而使引擎輸出調整部141增大引擎14之旋轉功率。
利用發電機30而產生之感應電動勢E(參照圖4)實質上與旋轉速度ω成正比例。尤其於要求增大電壓之情形時，一般為馬達18自身之阻抗Zm較大之狀態。於該情形時，繞組321之阻抗Zg對發電機之輸出電壓所造成之影響較小。因此，自發電機輸出與感應電動勢E對應之電壓。
驅動系統P不使供給電流調整部331減少繞組321之電感L即可對 應增大速度之要求。
相對於本實施形態之驅動系統P，為藉由無法變更電感之普通發電機而獲得如圖9之實線H2所示之輸出電流之特性，則需要繞組321之粗徑化或磁鐵量之增大。若進行繞組321之粗徑化或磁鐵量之增大，則驅動系統自身大型化。其結果，驅動系統P之向車輛上之搭載性或可運輸性降低。又，於無法變更電感之普通發電機以具有如實線H2所示之輸出電流特性之方式構成之情形時，該發電機無法具有如虛線H1所示之輸出電流特性。
又，作為對供給至馬達18之電流進行調整之方法，例如考慮利用DC-DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流)轉換器。然而，能夠輸入輸出如驅動運載工具V般之電力之DC-DC轉換器之內置的變壓器等零件對應於電力而大型化。
於本實施形態之驅動系統P中，控制裝置15控制供給電流調整部331，根據電流要求而改變自繞組321觀察之通過定子芯322之磁迴路F32之磁阻。藉此，控制裝置15改變繞組321之電感。因此，驅動系統P可於不進行繞組321之粗徑化或磁鐵量之增大之情況下根據轉矩要求而調整電流。
再次參照圖7對發電機30之供給電壓調整部344進行說明。
發電機30具備與供給電流調整部331不同之供給電壓調整部344。供給電壓調整部344被控制裝置15控制。
供給電壓調整部344改變自轉子31之磁極部311產生並與繞組321交鏈之交鏈磁通。藉此，供給電壓調整部344改變繞組321之感應電動勢E。藉此，供給電壓調整部344調整供給至馬達18之電壓。更詳細而言，供給電壓調整部344使轉子31於軸向X上移動。藉此，供給電壓調整部344改變轉子31與定子32之間之氣隙長度L311。該轉子31向軸向X上之移動例如可藉由使對轉子31可旋轉地支持之軸承部313於軸 向X上移動之供給電壓調整部344而實現。藉由轉子31與定子32之間之氣隙長度L31之改變，而轉子31與定子32之間之磁阻改變。藉此，利用磁極部311而產生並與繞組321交鏈之磁通之量改變。因此，發電機30所產生之電壓改變。藉由在驅動系統P中控制發電機30所產生之電壓，可提高自驅動系統P輸出之旋轉功率之控制之自由度。
如此，本實施形態之驅動系統P藉由利用引擎輸出調整部141對引擎14之旋轉功率進行調整以外之方法，亦可調整供給至馬達18之電壓。因此，可一面抑制燃料效率之降低，一面提高控制之自由度。
又，供給電壓調整部344能以如下方式進而抑制因供給電流調整部331之動作而引起之與繞組321交鏈之交鏈磁通之變動。
自轉子31之磁極部311產生並與繞組321交鏈之交鏈磁通通過定子芯322而流動。即，自磁極部311產生並與繞組321交鏈之交鏈磁通通過第一定子芯部323及第二定子芯部324而流動。
若供給電流調整部331使第二定子芯部324自第一狀態(參照圖8(A))移動至第二狀態(參照圖8(B))，則第一定子芯部323與第二定子芯部324之間之氣隙長度L32、L34改變。因此，自轉子31之磁極部311產生並與繞組321交鏈之交鏈磁通之量亦改變。
供給電壓調整部344以對因供給電流調整部331之動作而導致之與繞組321交鏈之交鏈磁通之變動進行補償的方式，改變轉子31與定子32之間之氣隙長度L31。其結果，抑制因供給電流調整部331之動作而引起之與繞組321交鏈之交鏈磁通之變動。
如此，供給電流調整部331可藉由供給電壓調整部344之補償動作，一面進而抑制電壓之制約之影響，一面調整電流。
再者，於上述第三實施形態中，對發電機30具備供給電流調整部331及供給電壓調整部344之兩者之情況進行了說明。但本發明之驅動系統亦可不具備供給電壓調整部。
於上述第三實施形態中，參照圖9之電流特性之曲線圖，對可一面控制電感一面調整供給至馬達18之電流之情況進行了說明。然而，可一面控制電感一面調整供給至馬達18之電流之情況於第一實施形態及第二實施形態中亦相同。
[第四實施形態]
圖10係表示本發明之第四實施形態之運載工具之圖。
圖10所示之運載工具V4為具有2個車輪Wf、Wr之帶有車輪之運載工具。運載工具V4為機車。驅動系統P4連接於2個車輪Wf、Wr中之驅動輪Wr。例如，將上述第一實施形態至第三實施形態之驅動系統中之任一者用作運載工具V4之驅動系統P4。
驅動系統P4所具有之馬達48配置於遠離驅動系統P4之剩餘部分之位置。馬達48配置於驅動輪Wr之內部。馬達48與驅動輪Wr直接地能夠裝卸地連接。馬達48之轉子481安裝於驅動輪Wr之輪圈W4。馬達48之轉子481與驅動輪Wr之輪圈W4成為一體而旋轉。
由於馬達48配置於驅動輪Wr之內部，故而自馬達48輸出之轉矩直接傳遞至驅動輪Wr。對驅動輪Wr所輸出之轉矩之要求直接對應驅動系統P4之轉矩要求。於運載工具V4中，引擎輸出調整部141及供給電流調整部331之兩者得以控制。因此，運載工具V4可一面抑制引擎之旋轉功率之過度增大、及電壓之過度增大，一面對應轉矩要求。本實施形態之運載工具V4可一面抑制燃料效率之降低，一面對應直接輸出至驅動輪Wr之轉矩之轉矩要求。馬達48為內輪圈馬達。作為內輪圈馬達之馬達48例如設置於驅動輪Wr之輪轂之內部。作為內輪圈馬達之馬達48與驅動輪Wr之輪轂同軸且不經由傳遞機構而連接。再者，作為內輪圈馬達之馬達48未必需要位於驅動輪Wr之內部。
又，安裝於馬達48之驅動輪Wr之大小根據運載工具V4之種類而不同。即，互不相同之種類之運載工具V4具備直徑不同之驅動輪 Wr。根據驅動輪Wr之直徑，轉矩要求不同。運載工具存在具有複數種規格之變型。
本實施形態之驅動系統P4除藉由引擎14(參照圖2)之旋轉功率之調整以外，亦可藉由發電機10(參照圖2)之電感L之調整而控制輸出至驅動輪Wr之轉矩。如此，本實施形態之驅動系統P4可靈活地對應運載工具V4之規格之變型。又，驅動系統P4能以較高之效率對應運載工具V4之規格之變型。
[第五實施形態]
圖11係表示本發明之第五實施形態之運載工具之圖。
圖11所示之運載工具V5亦為機車。
驅動系統P5所具有之馬達58配置於遠離驅動輪Wr之位置。馬達58並非內輪圈馬達。馬達58間接地連接於驅動輪Wr。馬達58經由齒輪51而連接於驅動輪Wr。齒輪51將自馬達58輸出之旋轉功率傳遞至驅動輪Wr。齒輪51係本發明所謂之傳遞機構之一例。
藉由改變齒輪51之大小而設定自驅動系統P5傳遞之轉矩之傳遞特性。因此，驅動系統P5可對應更廣之運載工具V5之變型。
自馬達58向驅動輪Wr傳遞旋轉功率之傳遞機構例如亦可為皮帶、鏈條、或旋轉軸。
[第六實施形態]
圖12係表示本發明之第六實施形態之運載工具之圖。
圖12所示之運載工具V6為雪上摩托車。運載工具V6具備軌道皮帶TB。驅動系統P6驅動軌道皮帶TB。軌道皮帶TB係旋轉驅動機構之一例。
驅動作為雪上摩托車之運載工具V6之軌道皮帶TB之轉矩根據運載工具V6之行駛狀況而較大地變動。驅動系統P6可一面抑制燃料效率之降低，一面對應驅動軌道皮帶TB之轉矩之轉矩要求。
[第七實施形態]
圖13係表示本發明之第七實施形態之運載工具之圖。
圖13所示之運載工具V7為船舶。運載工具V7具備螺旋槳(螺桿)SC7。詳細而言，運載工具V7搭載有作為驅動系統P7之舷外機OE。舷外機OE安裝於作為船舶之運載工具V7之船尾。螺旋槳SC7設置於舷外機OE。螺旋槳SC7係旋轉驅動機構之一例。
於本實施形態中，驅動系統P7中之馬達78配置於遠離剩餘部分之位置。馬達78配置於較作為船舶之運載工具V7之吃水線下之位置。螺旋槳SC7安裝於馬達78之輸出軸。螺旋槳SC7直接地能夠裝卸地連接於馬達78。
根據本實施形態之驅動系統P7，可一面抑制舷外機OE之燃料效率之降低，一面進行與增大螺旋槳SC7之轉矩之要求對應之調整。
又，舷外機OE中，有根據運載工具V7之規格、或使用者之喜好而將螺旋槳SC7更換為其他規格之螺旋槳之情形。例如，有將螺旋槳SC7更換為具有不同直徑之螺旋槳之情形。輸出至螺旋槳之轉矩根據螺旋槳之種類而不同。於驅動系統P7中，控制裝置對引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者進行控制。因此，驅動系統P7可靈活地對應運載工具V7之規格之變型、及可更換之螺旋槳SC7之變型。
再者，作為驅動系統之舷外機亦可具有馬達、引擎、及發電機均配置得較吃水線上之構造。螺旋槳配置得較吃水線下。於該情形時，螺旋槳例如經由軸及齒輪而與馬達間接地連接。
[第八實施形態]
圖14係表示本發明之第八實施形態之運載工具之圖。
圖14所示之運載工具V8為船舶。運載工具V8具備螺旋槳(螺桿)SC8。驅動系統P8為船內機。螺旋槳SC8間接地能夠裝卸地連接於驅動系統P8之馬達(未圖示)。
根據本實施形態之驅動系統P8，可一面抑制燃料效率之降低，一面進行與增大輸出至螺旋槳SC8之轉矩之要求對應之調整。
又，螺旋槳SC8例如具有與運載工具V8之規格對應之變型。驅動系統P8可靈活地對應運載工具V8之規格之變型、及螺旋槳SC8之變型。
[第九實施形態]
圖15係表示本發明之第九實施形態之運載工具之圖。
圖15所示之運載工具V9為小型滑行艇(水上運載工具)。運載工具V9具備具有葉輪IP之推進機K。驅動系統P9連接於葉輪IP。推進機K藉由葉輪IP之旋轉使自水導入口導入之海水自水噴射口噴射，藉此推進運載工具V9。
根據本實施形態之驅動系統P9，可一面抑制燃料效率之降低，一面進行與增大輸出至葉輪IP之轉矩之要求對應之調整。
又，葉輪IP例如具有與搭載推進機K之運載工具V9之規格對應之變型。驅動系統P9可靈活地對應運載工具V9之規格之變型。
以上，對搭載驅動系統之運載工具進行了說明。但本發明中之驅動系統並不限於此，可應用於具有3個車輪之運載工具、具有5個以上之車輪之運載工具、及不具有車輪之運載工具。
本發明中之驅動系統例如可應用於除上述以外之具備車輪之運載工具。本發明中之驅動系統、例如可應用於三輪機車、公共汽車、卡車、高爾夫球車、手推車、ATV(All-Terrain Vehicle，全地形車輛)、ROV(Recreational Off-Highway Vehicle，休閒越野車)、及軌道式車輛。
又，本發明中之驅動系統例如可應用於驅動除車輪以外之驅動機構之運載工具。本發明中之驅動系統例如可應用於堆高機所代表之工業車輛、掃雪機、農用車輛、軍用車輛、工程機械、飛機、及直升 機。
又，本發明中之驅動系統可應用於具備作為旋轉驅動機構之軌道皮帶之雪上摩托車。又，本發明中之驅動系統可應用於具備作為旋轉驅動機構之葉輪之小型滑行艇。
本發明中之引擎輸出調整部亦可不藉由節流閥調整機構、及燃料噴射裝置之兩者而調整旋轉功率。例如，引擎輸出調整部亦可藉由節流閥調整機構或燃料噴射裝置之一者調整旋轉功率。本發明中之引擎輸出調整部例如亦可為調整氣體燃料之流量之閥裝置。本發明中之引擎既可為利用液體燃料者，又亦可為利用氣體燃料者
又，於上述第三實施形態中，作為第一定子芯部，對在與轉子對向之端部具有於圓周方向Z即第一定子芯部排列之方向突出之突出部的第一定子芯部323之例進行了說明。但本發明中之第一定子芯部亦可不具有突出部。
於上述實施形態中，對具有軸向間隙型構造之轉子及定子之例進行了說明。但本發明之驅動系統亦可應用於轉子與定子隔著氣隙而於徑向上對向之徑向間隙構造。本實施形態之軸向間隙型構造中之軸向X(圖3)係本發明中之轉子與定子對向之方向之一例。於徑向間隙構造中，轉子與定子於徑向上對向。
又，於上述實施形態中，對藉由SPM發電機而構成之發電機之例進行了說明。本發明之發電機亦可藉由IPM(Interior Permanent Magnet，內部永磁)發電機而構成。
又，上述實施形態中之氣隙係非磁性體間隙之一例。非磁性體間隙為包含1種或複數種非磁性體之間隙。非磁性體並不特別限定。作為非磁性體，例如可列舉空氣、鋁、樹脂。非磁性體間隙較佳為至少包含氣隙。
於上述實施形態中，作為轉子11連接於引擎14之構成之詳細內 容，對轉子11與引擎14之輸出軸C直接連接之例進行了說明。但引擎14之輸出軸C與發電機10之轉子11亦可經由例如皮帶、齒輪、或驅動軸所代表之傳遞裝置而連接。
於上述實施形態中，對控制裝置15進行轉矩控制、速度控制、及使轉矩控制與速度控制混合之控制中之任一種控制之情況進行了說明。但控制裝置亦可僅進行速度控制及轉矩控制。控制裝置亦可僅進行轉矩控制。
又，於上述實施形態中，作為要求指示部A而對加速操作器之例進行了說明。但對本發明之驅動系統要求之轉矩要求並不限於要求指示部之輸出。作為對驅動系統要求之轉矩要求，例如可列舉以下要求。
‧自運載工具之自動速度控制裝置(巡航控制)輸出之加速要求之信號
‧駕駛人所操作之與加速操作器不同之開關、音量之輸出
於上述實施形態中，對具備接受信號之供給之控制裝置之例進行了說明。但對驅動系統要求之轉矩要求並不限於電信號。本發明之控制裝置例如亦可為藉由連接於操作桿之金屬絲等而動作之機構。於該情形時，供給電流調整部亦可藉由金屬絲等所傳遞之力而使定子芯移動。
於上述實施形態中，作為馬達之例而對三相無刷馬達進行了說明。本發明之馬達亦可為包含供給電流調整部之構造且具有與本實施形態中所說明之發電機相同之構造的馬達。例如，馬達亦可與發電機30同樣地具備複數個第一定子芯部及第二定子芯部，且具有使第一定子芯部及第二定子芯部之一者相對於另一者移動之構造。
於上述實施形態中，對不具有電池之驅動系統P進行了說明。本發明之驅動系統亦可具備儲蓄由發電機所產生之電力之電池。發電機 亦可作為引擎之起動器而藉由電池中所儲蓄之電力而動作。
進而，驅動系統之馬達例如亦可藉由電池中所儲蓄之電力而動作。進而，馬達例如亦可自發電機與電池之兩者同時接受電力之供給而動作。但較佳為不存在供給驅動馬達之電力之電池而馬達自發電機接受電力之供給的構成。於該情形時，無需由電池電壓之制約所引起之引擎旋轉之制約或電池保護之控制。
於上述實施形態中，作為控制裝置之例，對包含微控制器之控制裝置15進行了說明。但本發明並不限於此。控制裝置例如亦可包含佈線邏輯。
本發明之發電機亦可不安裝於引擎之曲柄軸箱。本發明之驅動系統亦可配置於遠離引擎之位置。
轉矩要求為增加、減少或維持自驅動系統輸出至旋轉機構之轉矩之要求。因此，使自驅動系統輸出至旋轉機構之轉矩自零增加之要求符合轉矩要求。又，使自驅動系統輸出至旋轉機構之轉矩成為零之要求符合轉矩要求。但將自驅動系統輸出至旋轉機構之轉矩維持於零之要求實質上為不自驅動系統向旋轉機構輸出轉矩之要求。因此，將自驅動系統輸出至旋轉機構之轉矩維持於零之要求不符合轉矩要求。換言之，將自驅動系統輸出至旋轉機構之轉矩維持於零時，未輸入轉矩要求。於本發明中，控制裝置於對驅動系統輸入有轉矩要求時，使供給電流調整部進行自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更。控制裝置於自驅動系統向旋轉機構輸出有轉矩時，根據輸入至驅動系統之轉矩要求，使供給電流調整部進行自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更。
藉由自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更而進行繞組之電感之變更。自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更既可分為複數個階段地進行，亦可不分階段地進行，亦可連續地進行。 換言之，發電機之輸出電流特性既可分為複數個階段地變更，亦可不分階段地變更，亦可連續地變更。再者，圖9所示之虛線H1表示自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻較小時之輸出電流特性之一例。圖9所示之實線H2表示自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻較大時之輸出電流特性之一例。即，圖9所示之發電機之輸出電流特性並不表示本實施形態中之自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更係分為2個階段而進行。發電機之輸出電流特性既可分為複數個階段地變更，亦可不分階段地變更，亦可連續地變更。分為複數個階段地、不分階段地或連續地變化之輸出電流特性中包括圖9所示之虛線H1及實線H2之輸出電流特性。於本發明中，自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更亦可分為2個階段地進行。
對供給電流調整部將發電機之狀態自高電阻狀態及低電阻狀態中之任一種狀態變更為另一種狀態之情形進行說明。低電阻狀態下之自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻，小於高電阻狀態下之自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻。例如，於以自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻增加之方式變更了發電機之狀態之情形時，變更前之發電機之狀態為低電阻狀態，變更後之發電機之狀態為高電阻狀態。於以自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻減少之方式變更了發電機之狀態之情形時，變更前之發電機之狀態為高電阻狀態，變更後之發電機之狀態為低電阻狀態。即，高電阻狀態及低電阻狀態下之自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之絕對磁阻並無特別限定。高電阻狀態與低電阻狀態係相對性地規定。高電阻狀態下之繞組之電感小於低電阻狀態下之繞組之電感。
再者，於以下之例中，高電阻狀態下之發電機之輸出電流特性之一例為圖9所示之虛線H1，低電阻狀態下之發電機之輸出電流特性之一例為圖9所示之實線H2。於相當於虛線H1與實線H2之交點M之旋 轉速度(M)下，高電阻狀態下之發電機與低電阻狀態下之發電機可於相同之旋轉速度(M)輸出相同大小之電流。於已變更自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻時，於變更前之發電機與變更後之發電機之間，如此般產生相當於相互之輸出電流特性曲線(H1、H2)之交點之旋轉速度(M)。再者，輸出電流特性曲線係表示相對於轉子之旋轉速度的發電機之輸出電流之曲線。
如圖9所示，本發明之發電機係以如下方式構成，即，於已藉由供給電流調整部將發電機之狀態自低電阻狀態變更為高電阻狀態之情形時，高電阻狀態下之發電機(參照H2)於以較旋轉速度(M)大之旋轉速度(M+)旋轉時，可輸出相較於低電阻狀態下之發電機(參照H1)於以旋轉速度(M+)旋轉時所能輸出之最大電流大的電流(12)。本發明之發電機藉由以使自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻變高之方式變更發電機之狀態，可於旋轉速度相對較高之狀況下，輸出變更前之發電機所無法輸出之大小之電流。
如圖9所示，本發明之發電機係以如下方式構成，即，於已藉由供給電流調整部將發電機之狀態自高電阻狀態變更為低電阻狀態之情形時，低電阻狀態下之發電機(參照H1)於以較旋轉速度(M)小之旋轉速度(M-)旋轉時，可輸出相較於高電阻狀態下之發電機(參照H2)於以旋轉速度(M-)旋轉時所能輸出之最大電流大的電流。本發明之發電機藉由以使自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻變低之方式變更發電機之狀態，可於旋轉速度相對較低之狀況下，輸出變更前之發電機所無法輸出之大小之電流。
如此，本發明之發電機係以如下方式構成，即，於已藉由供給電流調整部變更自繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻時，變更後之發電機於以較旋轉速度(M)大或小之旋轉速度(M-或M+)旋轉時，可輸出較變更前之發電機於以上述旋轉速度(M-或M+)旋轉時所能輸出之 最大電流大的電流。
根據本發明之驅動系統，可將與自引擎輸出之旋轉轉矩不同之旋轉轉矩、及與自引擎輸出之旋轉速度不同之旋轉速度供給至旋轉驅動機構。
控制裝置15根據轉矩要求對供給電流調整部131、及作為馬達電力控制部之轉換器16及/或反相器17之兩者進行控制。於該情形時，控制裝置亦可按與進行根據上述轉矩要求而藉由供給電流調整部使電感變化之控制之時序相同的時序或不同的時序，而進行根據上述轉矩要求使馬達電力控制部之動作態樣變化之控制。再者，使馬達電力控制部之動作態樣變化之控制係使轉換器及/或反相器之接通/斷開之模式自預先規定之一種模式變化為預先規定之另一種模式之控制。此處所謂之模式可為接通/斷開之週期固定之模式，亦可為接通/斷開之週期隨時間經過而變化之模式。使馬達電力控制部之動作態樣變化之控制與馬達電力控制部之動作自身之控制不同。所謂馬達電力控制部之動作自身之控制係指用以基於預先規定之接通/斷開之模式使馬達電力控制部動作之控制。
如各實施形態所示，驅動系統之控制裝置較佳為以如下方式構成，即，至少根據轉矩要求及運載工具之行駛狀態而控制引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者。再者，轉矩要求與作為自驅動系統輸出至旋轉驅動機構之轉矩而對驅動系統要求之轉矩相關。
對上述控制裝置之輸入至少為轉矩要求及運載工具之行駛狀態。對上述控制裝置之輸入可包含轉矩要求以及旋轉速度要求。要求指示部之操作量係針對驅動系統之馬達之旋轉功率之要求。旋轉功率之要求包含轉矩要求及旋轉速度要求。運載工具之行駛狀態包含運載工具自身之行駛狀態、驅動系統之馬達之輸出狀態、驅動系統之發電機之輸出狀態、及驅動系統之引擎之輸出狀態中之至少1種狀態。運 載工具自身之行駛狀態包含運載工具之車速、運載工具之旋轉驅動機構之轉矩、及運載工具之旋轉驅動機構之旋轉速度之至少一個。驅動系統之馬達之輸出狀態至少包含上述馬達之轉矩及旋轉速度之一者。驅動系統之發電機之輸出狀態至少包含上述發電機之輸出電流及輸出電壓之一者。驅動系統之引擎之輸出狀態至少包含上述引擎之轉矩及旋轉速度之一者。於驅動系統之馬達與旋轉驅動機構之間設置有多級式之變速機之情形時，運載工具之行駛狀態亦包含變速機之級數(齒輪位置)。再者，於上述各實施形態中，於驅動系統之馬達與旋轉驅動機構之間未設置變速機。驅動系統可藉由對引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者進行控制而實現作為變速機之功能。
來自上述控制裝置之輸出為針對引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者之控制。
上述控制裝置係以根據對上述控制裝置之輸入而決定來自上述控制裝置之輸出之方式構成。具體而言，例如以下述方式構成。上述控制裝置具備作為硬體之電腦及記憶部。記憶部記憶作為軟體而用以根據對上述控制裝置之輸入來決定來自上述控制裝置之輸出的程式。上述程式係用來以根據上述電腦對上述控制裝置之輸入而決定來自上述控制裝置之輸出之方式使上述電腦動作的程式。藉由以上述電腦進行上述動作之方式執行上述程式，上述控制裝置可進行對引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者之控制。再者，上述程式亦可包含用以根據對上述控制裝置之輸入而決定來自上述控制裝置之輸出的映射表。於上述映射表中，關於對上述控制裝置之輸入之資料與關於來自上述控制裝置之輸出之資料建立對應。於該情形時，上述程式係以如下方式構成，即，於上述電腦根據對上述控制裝置之輸入而決定來自上述控制裝置之輸出時，以參照上述映射表之方式使上述電腦動作。關於上述映射表，於上述實施形態中已進行過說明。
上述控制裝置較佳為以如下方式構成，即，可根據搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構，而使對引擎輸出調整部及供給電流調整部之兩者之控制之內容變化。其原因在於，驅動系統可靈活地對應運載工具規格之變型。作為運載工具之規格並無特別限定，可列舉旋轉驅動機構之大小(例如驅動輪或螺旋槳之直徑)、運載工具之重量等。
於該情形時，上述控制裝置係以如下方式構成，即，上述電腦可根據搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構而執行不同之上述程式。此處，程式不同之情況包含程式之一部分(例如映射表)不同之情況。再者，該構成例如包含下述(I)~(IV)所示之態樣。
(I)上述控制裝置之上述記憶部記憶複數個程式。各程式與搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構對應。根據搭載上述驅動系統之上述運載工具及/或上述旋轉驅動機構而選擇藉由上述控制裝置執行之程式。於該情形時，上述控制裝置亦能以如下方式構成，即，藉由識別搭載有上述驅動系統之上述運載工具及/或上述旋轉驅動機構而自動地進行上述程式之選擇。又，亦能以如下方式構成，即，基於輸入至馬達之電壓及/或電流與自馬達輸出之旋轉之旋轉速度之關係而進行上述程式之選擇。又，上述控制裝置亦能以如下方式構成，即，具備用以輸入與上述程式之選擇相關之指示之輸入部，且根據輸入至上述輸入部之上述指示而進行上述程式之選擇。
(II)上述控制裝置之上述記憶部中所記憶之程式包含複數個映射表。各映射表與搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構對應。根據搭載上述驅動系統之上述運載工具及/或上述旋轉驅動機構，而藉由上述控制裝置選擇所參照之映射表。於該情 形時，上述控制裝置亦能以如下方式構成，即，藉由識別搭載有上述驅動系統之上述運載工具及/或上述旋轉驅動機構而自動地進行上述映射表之選擇。又，亦能以如下方式構成，即，基於輸入至馬達之電壓及/或電流與自馬達輸出之旋轉之旋轉速度之關係而進行上述程式之選擇。又，上述控制裝置亦能以如下方式構成，即，具備用以輸入與上述程式之選擇相關之指示之輸入部，且根據輸入至上述輸入部之上述指示而進行上述映射表之選擇。
(III)上述控制裝置係以可安裝與搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構對應之程式之方式構成。上述記憶部亦能以可覆寫上述程式之方式構成。
(IV)上述控制裝置係以可安裝包含與搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構對應之映射表之程式的方式構成。上述記憶部亦能以可覆寫上述程式或上述映射表之方式構成。
於上述(I)~(IV)之例中，上述控制裝置係以如下方式構成，即，根據搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構，而決定上述控制裝置關於上述引擎之旋轉功率之調整、及自上述繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更所引起之上述發電機之輸出電流之調整所進行之控制之內容。上述控制裝置係以如下方式構成，即，根據搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構，而決定上述控制裝置關於自上述繞組觀察之通過定子芯之磁迴路之磁阻之變更所進行之控制之內容。上述控制裝置係以如下方式構成，即，根據搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構，而決定上述控制裝置關於上述繞組之電感之變更所進行之控制之內容。上述控制裝置係以如下方式構成，即，根據搭載上述驅動系統之運載工具及/或上述運載工具之旋轉驅動機構，而決定上述控制裝置關於上述發電機之輸出電流特性曲線(參照圖9)之 變化所進行之控制之內容。以上，各實施形態之驅動系統可藉由軟體(程式或映射表)之變更而對應運載工具規格之變型。例如，可不變更運載工具之物理構成，而藉由軟體之變更來製造具備實質上相同之物理構成之搭載有驅動系統之複數種運載工具。例如，可不變更驅動系統之馬達與旋轉驅動機構之旋轉速度比，而藉由軟體之變更來製造具備實質上相同之物理構成之搭載有驅動系統之複數種運載工具。如此，可靈活地對應運載工具規格之變型。
本發明並不限定於上述之例，例如可採用下述(15)之構成。作為下述(15)之實施形態，可列舉上述實施形態。
(15)一種控制裝置，其用於搭載於具有旋轉驅動機構之運載工具且驅動上述旋轉驅動機構之驅動系統，上述驅動系統具備：引擎，其輸出旋轉功率，且具有調整上述旋轉功率之引擎輸出調整部；發電機，其係以自上述引擎接受旋轉功率並且輸出與自上述引擎傳遞之旋轉功率對應之電力之方式構成，且具有：轉子，其具有永久磁鐵，且藉由自上述引擎傳遞之旋轉功率而旋轉；定子，其具有繞組及纏繞有上述繞組之定子芯，且與上述轉子對向而配置；即供給電流調整部，其藉由改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流；以及馬達，其係以如下方式構成，即，直接或間接地能夠裝卸地與上述旋轉驅動機構連接，利用自上述發電機輸出之電力驅動而對上述旋轉驅動機構輸出旋轉功率；上述控制裝置具備以如下方式構成之控制裝置，即，根據與作為自上述驅動系統輸出至上述旋轉驅動機構之轉矩之 對上述驅動系統要求的轉矩相關之轉矩要求，而對上述引擎輸出調整部、及藉由改變上述繞組之電感而調整電流之上述供給電流調整部之兩者進行控制。
上述實施形態中所使用之用語及表述係用於進行說明而使用者，並非為用於限定性地進行解釋而使用者。必須認識到：並不排除此處所表示且所敍述之特徵事項之任何均等物，亦容許本發明之請求範圍內之各種變化。本發明可藉由多個不同之形態而具體化。上述揭示應被視為提供本發明原理之實施形態者。於知曉該等實施形態並非意圖將本發明限定於此處所記載且/或所圖示之較佳實施形態之前提下將實施形態記載於此。並不限定於此處所記載之實施形態。本發明亦包括基於該揭示而業者能認識到之包含均等之要素、修正、刪除、組合、改良及/或變更之所有實施形態。請求項之限定事項應基於該請求項中所使用之用語而廣泛地解釋，而不應限定於本說明書或本案之審查中所記載之實施形態。本發明應基於請求項中所使用之用語而廣泛地解釋。
10‧‧‧發電機
10A‧‧‧燃料箱
10B‧‧‧空氣濾清器
10D‧‧‧消音器
11‧‧‧轉子
12‧‧‧定子
14‧‧‧引擎
15‧‧‧控制裝置
16‧‧‧轉換器
17‧‧‧反相器
18‧‧‧馬達
111‧‧‧磁極部
112‧‧‧背軛部
121‧‧‧繞組
122‧‧‧定子芯
122a‧‧‧芯本體
122b‧‧‧齒部
131‧‧‧供給電流調整部
141‧‧‧引擎輸出調整部
141a‧‧‧節流閥調整機構
141b‧‧‧燃料噴射裝置
142‧‧‧氣缸
143‧‧‧活塞
145‧‧‧連桿
146‧‧‧曲柄軸箱
151‧‧‧轉矩要求接受部
152‧‧‧調整控制部
181‧‧‧轉子
182‧‧‧定子
C‧‧‧輸出軸
G‧‧‧傳遞機構
P‧‧‧驅動系統
P'‧‧‧運載工具驅動單元
Sa‧‧‧開關元件
Sb‧‧‧開關元件
X‧‧‧軸向
Z‧‧‧圓周方向

Claims (19)

  1. 一種驅動系統，其係搭載於具有旋轉驅動機構之運載工具而驅動上述旋轉驅動機構者，且上述驅動系統具備：引擎，其係輸出旋轉功率者，且具有調整上述旋轉功率之引擎輸出調整部；發電機，其係以自上述引擎接受旋轉功率並且輸出與自上述引擎傳遞之旋轉功率對應之電力之方式構成，且具有：轉子，其具有永久磁鐵，且藉由自上述引擎傳遞之旋轉功率而旋轉；定子，其具有繞組及纏繞有上述繞組之定子芯，且與上述轉子對向而配置；及供給電流調整部，其藉由改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流；馬達，其係以直接或間接地能夠裝卸地與上述旋轉驅動機構連接，且利用自上述發電機輸出之電力驅動而對上述旋轉驅動機構輸出旋轉功率之方式構成；以及控制裝置，其係以如下方式構成，即，根據與作為自上述驅動系統輸出至上述旋轉驅動機構之轉矩之上述驅動系統所要求的轉矩相關之轉矩要求，而對上述引擎輸出調整部、及藉由改變上述繞組之電感而調整電流之上述供給電流調整部之兩者進行控制。
  2. 如請求項1之驅動系統，其中自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路包含至少1個非磁性體間隙，且上述供給電流調整部藉由改變上述至少1個非磁性體間隙中位於上述繞組與上述轉子之間之非磁性體間隙之磁阻而改變上述 繞組之電感，從而調整供給至上述馬達之電流。
  3. 如請求項1之驅動系統，其中自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路包含至少1個非磁性體間隙，且上述供給電流調整部藉由改變上述至少1個非磁性體間隙中將上述繞組之電感於可設定之值之範圍內設定為最大值時的磁阻最大之非磁性體間隙之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整供給至上述馬達之電流。
  4. 如請求項2之驅動系統，其中自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路包含至少1個非磁性體間隙，且上述供給電流調整部藉由改變上述至少1個非磁性體間隙中將上述繞組之電感於可設定之值之範圍內設定為最大值時的磁阻最大之非磁性體間隙之磁阻而改變上述繞組之電感，從而調整供給至上述馬達之電流。
  5. 如請求項1之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此以使與上述繞組交鏈之磁通之變化率小於上述繞組之電感之變化率之方式改變上述繞組之電感，從而調整所供給之電流。
  6. 如請求項2之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此以使與上述繞組交鏈之磁通之變化率小於上述繞組之電感之變化率之方式改變上述繞組之電感，從而調整所供給之電流。
  7. 如請求項3之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式 構成，即，根據上述控制裝置之控制而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此以使與上述繞組交鏈之磁通之變化率小於上述繞組之電感之變化率之方式改變上述繞組之電感，從而調整所供給之電流。
  8. 如請求項4之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此以使與上述繞組交鏈之磁通之變化率小於上述繞組之電感之變化率之方式改變上述繞組之電感，從而調整所供給之電流。
  9. 如請求項1至8中任一項之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而使上述定子芯之至少一部分相對於上述繞組之相對位置移動，改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流。
  10. 如請求項9之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，根據上述控制裝置之控制而以維持上述定子芯相對於上述轉子之相對位置之方式使上述定子芯相對於上述繞組的相對位置移動，改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流。
  11. 如請求項1至8中任一項之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即， 根據上述控制裝置之控制使上述繞組移動而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，藉此改變上述繞組之電感，從而調整自上述發電機輸出之電流。
  12. 如請求項1至8中任一項之驅動系統，其中上述定子芯具備：複數個第一定子芯部，其等具有隔著非磁性體間隙而與上述轉子相向之相向部；及第二定子芯部，其不含上述相向部；且上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，藉由使上述複數個第一定子芯部及上述第二定子芯部之一者相對於另一者移動，而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻。
  13. 如請求項12之驅動系統，其中上述供給電流調整部係以如下方式構成，即，藉由使上述複數個第一定子芯部及上述第二定子芯部之一者相對於另一者自第一狀態移動至第二狀態，而改變自上述繞組觀察之通過上述定子芯之磁迴路之磁阻，上述第一狀態係上述複數個第一定子芯部之各者與上述第二定子芯部之間之非磁性體間隙長度，短於上述複數個第一定子芯部中相鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙長度，上述第二狀態係上述複數個第一定子芯部之各者與上述第二定子芯部之間之非磁性體間隙長度，長於上述複數個第一定子芯部中相鄰之第一定子芯部之間之非磁性體間隙長度。
  14. 如請求項1至8中任一項之驅動系統，其中上述驅動系統為搭載於作為上述運載工具之船舶之舷外機，且上述驅動系統之馬達係以作為上述旋轉驅動機構之螺旋槳直接或間接地能夠裝卸地連接之方式構成。
  15. 一種驅動系統用控制裝置，其係用於如請求項1至13中任一項之驅動系統者，且 上述控制裝置具備：轉矩要求接受部，其係以接受與作為自上述驅動系統輸出至上述旋轉驅動機構之轉矩之上述驅動系統所要求的轉矩相關之轉矩要求之方式構成；及調整控制部，其根據藉由上述轉矩要求接受部所接受之轉矩要求，而對上述引擎輸出調整部、及以藉由改變上述繞組之電感而調整電流之方式構成之上述供給電流調整部之兩者進行控制。
  16. 一種運載工具，上述運載工具具備：如請求項1至13中任一項之驅動系統；及上述旋轉驅動機構，其係以直接或間接地能夠裝卸地連接於上述驅動系統之上述馬達，且藉由利用上述驅動系統之驅動而旋轉從而驅動上述運載工具之方式構成。
  17. 如請求項16之運載工具，其中上述運載工具為具備作為上述旋轉驅動機構之車輪之帶有車輪之運載工具，上述驅動系統之上述馬達係配置於遠離上述車輪之位置，且上述運載工具具備傳遞機構，該傳遞機構係以將自上述馬達輸出之旋轉功率傳遞至上述車輪之方式構成。
  18. 如請求項16之運載工具，其中上述運載工具為具備作為上述旋轉驅動機構之車輪之帶有車輪之運載工具，且上述驅動系統之上述馬達係配置於上述車輪之內部。
  19. 如請求項16之運載工具，其中上述運載工具為具備作為上述旋轉驅動機構之螺旋槳之船舶。
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