(57)【要約】【課題】駆動効率の低下を防止できるとともに、構成の単純化、小型化およびコストの削減を図ることができる補機駆動装置を提供する。【解決手段】補機駆動装置１は、原動機３の出力軸３ａおよび補機４の一方に連結された第１ロータ１４と、他方に連結された第２ロータ１５と、ステータ１３とを有する回転機１１を備え、第１ロータ１４は、周方向に並んだ磁極１４ａで構成され、かつ隣り合う各２つの磁極１４ａが互いに異なる極性を有するように配置された磁極列を有し、ステータ１３は、電機子磁極により周方向に回転する回転磁界を磁極列との間に発生させるための電機子列を有し、第２ロータ１５は、互いに間隔を隔てて周方向に並んだ軟磁性体１５ａで構成され、かつ磁極列と電機子列の間に配置された軟磁性体列を有し、電機子磁極の数と磁極１４ａの数と軟磁性体１５ａの数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（ｍ≠１．０）に設定されている。【選択図】図１
2010081780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を出力するための出力軸を有する原動機に連結され、補機を駆動する補機駆動装置であって、
前記原動機の前記出力軸および前記補機の一方に連結された、周方向に回転自在の第１ロータと、前記原動機の前記出力軸および前記補機の他方に連結された、前記周方向に回転自在の第２ロータと、不動のステータとを有する回転機を備え、
前記第１ロータは、前記周方向に並んだ所定の複数の磁極で構成され、かつ隣り合う各２つの前記磁極が互いに異なる極性を有するように配置された磁極列を有し、
前記ステータは、前記周方向に並んだ複数の電機子で構成され、前記磁極列に対向するように配置されるとともに、前記複数の電機子に発生する所定の複数の電機子磁極により前記周方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させるための電機子列を有し、
前記第２ロータは、互いに間隔を隔てて前記周方向に並んだ所定の複数の軟磁性体で構成され、かつ前記磁極列と前記電機子列の間に配置された軟磁性体列を有し、
前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記軟磁性体の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（ｍ≠１．０）に設定されていることを特徴とする補機駆動装置。
【請求項２】
前記ステータ、前記第１および第２のロータの間の相対的な回転角度位置関係を検出する相対回転角度位置関係検出手段と、
前記検出されたステータ、第１および第２のロータの間の相対的な回転角度位置関係に基づいて、前記回転磁界を制御する制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の補機駆動装置。
【請求項３】
前記相対回転角度位置関係検出手段は、前記ステータ、前記第１および第２のロータの間の相対的な回転角度位置関係として、前記ステータに対する前記第１および第２のロータの電気角度位置をそれぞれ検出し、
前記制御手段は、前記検出された第２ロータの電気角度位置に（１＋ｍ）を乗算した値と、前記検出された第１ロータの電気角度位置にｍを乗算した値との差に基づいて、前記回転磁界を制御することを特徴とする、請求項２に記載の補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機に連結され、補機を駆動する補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の補機駆動装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この補機駆動装置は、回転機を備えており、この回転機は、第１ロータ、第２ロータ、および単一のステータを有している。これらの第１ロータ、第２ロータおよびステータは、径方向に、内側からこの順で並んでおり、第１および第２のロータの一方（以下「一方のロータ」という）は、原動機の出力軸に連結され、他方（以下「他方のロータ」という）は、補機に連結されている。
【０００３】
第１ロータは、各々が周方向に並んだ複数の第１永久磁石および第２永久磁石を有しており、第１および第２の永久磁石は、軸線方向に互いに並列に並んでいる。ステータは、周方向に回転する第１回転磁界および第２回転磁界を発生可能に構成されており、これらの第１および第２の回転磁界は、第１ロータの第１および第２の永久磁石側の部分との間にそれぞれ発生する。第２ロータは、各々が周方向に並んだ複数の第１コアおよび第２コアを有している。これらの第１および第２のコアは、軟磁性体で構成されており、第１コアは、第１ロータの第１永久磁石側の部分とステータの間に配置され、第２コアは、第１ロータの第２永久磁石側の部分とステータの間に配置されている。第１および第２の永久磁石の磁極、第１および第２の回転磁界の磁極、ならびに、第１および第２のコアの数は、互いに同じに設定されている。
【０００４】
上記の従来の補機駆動装置では、内燃機関の停止中、回転機を駆動源として、補機が次のように駆動される。すなわち、ステータに電力を供給することによって、第１および第２の回転磁界を発生させる。これに伴い、第１および第２の回転磁界の磁極と第１および第２の永久磁石の磁極により、第１および第２のコアが磁化されることによって、これらの要素の間に磁力線が発生する。そして、この磁力線の磁力による作用により、ステータに供給された電力が動力に変換され、この動力が他方のロータを介して補機に伝達される結果、補機が駆動される。
【０００５】
また、内燃機関の運転中には、内燃機関の動力を、回転機を介して補機に次のように伝達することによって、補機が駆動される。すなわち、内燃機関の出力軸から一方のロータに伝達された動力の一部を用いて、ステータで発電を行うことにより、一方のロータに伝達された動力の残りが、他方のロータを介して補機に伝達される結果、補機が駆動される。
【０００６】
しかし、上記の従来の補機駆動装置では、次のような不具合がある。すなわち、上述した回転機では、その構成上、ステータに供給した電力を動力に変換して一方のロータから出力すべく、上記の磁力線による磁力を適切に作用させるためには、複数の第１コアから成る第１軟磁性体列だけでなく、複数の第２コアから成る第２軟磁性体列が必要不可欠であり、回転機の構成の複雑化を招き、ひいては、補機駆動装置の構成の複雑化やコストの増大を招くことは避けられない。また、回転機は、その構成上、第１および第２の回転磁界の回転数と第２ロータの回転数との差と、第２ロータの回転数と第１ロータの回転数との差が同じになるような速度関係でしか成立しない。このため、補機の駆動中、第１および第２の回転磁界の回転数が過大になる場合があり、その場合には、回転機における損失が大きくなる結果、補機駆動装置による補機の駆動効率が低下してしまう。
【０００７】
さらに、ステータへの供給電力ならびに第１および第２の回転磁界の回転数と等価のトルクを駆動用等価トルクとし、ステータでの発電電力ならびに第１および第２の回転磁界の回転数と等価のトルクを発電用等価トルクとする。回転機は、その構成上、駆動用等価トルク（または発電用等価トルク）と、第１ロータに伝達されるトルクと、第２ロータに伝達されるトルクとの比が１：１：２になるようなトルクの関係でしか成立しない。このため、補機の駆動に必要とされる駆動用等価トルク（発電用等価トルク）が大きくならざるをえず、その結果、ステータの小型化を図れず、ひいては、補機駆動装置の小型化およびコストの削減を図ることができない。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、駆動効率の低下を防止できるとともに、構成の単純化、小型化およびコストの削減を図ることができる補機駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−４３１３８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、動力を出力するための出力軸（実施形態における（以下、本項において同じ）クランク軸３ａ）を有する原動機（エンジン３）に連結され、補機（コンプレッサ４、オイルポンプ５）を駆動する補機駆動装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃであって、原動機の出力軸および補機の一方に連結された、周方向に回転自在の第１ロータ１４と、原動機の出力軸および補機の他方に連結された、周方向に回転自在の第２ロータ１５と、不動のステータ１３とを有する回転機１１、１１Ａを備え、第１ロータ１４は、周方向に並んだ所定の複数の磁極（永久磁石１４ａ）で構成され、かつ隣り合う各２つの磁極が互いに異なる極性を有するように配置された磁極列を有し、ステータ１３は、周方向に並んだ複数の電機子（鉄芯１３ａ、Ｕ相コイル１３ｃ、Ｖ相コイル１３ｄ、Ｗ相コイル１３ｅ）で構成され、磁極列に対向するように配置されるとともに、複数の電機子に発生する所定の複数の電機子磁極により周方向に回転する回転磁界を磁極列との間に発生させるための電機子列を有し、第２ロータ１５は、互いに間隔を隔てて周方向に並んだ所定の複数の軟磁性体（コア１５ａ）で構成され、かつ磁極列と電機子列の間に配置された軟磁性体列を有し、電機子磁極の数と磁極の数と軟磁性体の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（ｍ≠１．０）に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
この補機駆動装置の回転機によれば、周方向に回転自在の第１ロータの磁極列と、不動のステータの電機子列が互いに対向しており、これらの磁極列と電機子列の間に、周方向に回転自在の第２ロータの軟磁性体列が配置されている。また、これらの磁極列、電機子列および軟磁性体列をそれぞれ構成する複数の磁極、電機子および軟磁性体は、周方向に並んでいる。さらに、ステータの電機子列は、その複数の電機子に発生する所定の複数の電機子磁極によって周方向に回転する回転磁界を磁極列との間に発生させることが可能である。また、隣り合う各２つの磁極が互いに異なる極性を有しており、隣り合う各２つの軟磁性体間には、間隔が空いている。上記のように、磁極列と電機子列の間において、複数の電機子磁極による回転磁界が発生するとともに軟磁性体列が配置されていることから、各軟磁性体は、電機子磁極と磁極によって磁化される。このことと、上記のように隣り合う各２つの軟磁性体間に間隔が空いていることによって、磁極と軟磁性体と電機子磁極を結ぶような磁力線が発生する。このため、電機子への電力の供給により回転磁界を発生させると、この磁力線による磁力の作用によって、電機子に供給された電力は動力に変換され、その動力が、第１ロータや第２ロータから出力される。
【００１２】
ここで、電機子に供給された電力および回転磁界の電気角速度ωｍｆと等価のトルクを駆動用等価トルクＴｅという。以下、この駆動用等価トルクＴｅと、第１および第２のロータに伝達されるトルク（以下、それぞれ「第１ロータ伝達トルクＴ１」「第２ロータ伝達トルクＴ２」という）の関係、および、回転磁界、第１および第２のロータの電気角速度の間の関係について説明する。
【００１３】
本発明の回転機を次の条件（Ａ）および（Ｂ）の下に構成した場合には、回転機に相当する等価回路は図３０のように示される。
（Ａ）電機子がＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルを有する
（Ｂ）電機子磁極が２個、磁極が４個、すなわち、電機子磁極のＮ極およびＳ極を１組とする極対数が値１、磁極のＮ極およびＳ極を１組とする極対数が値２であり、軟磁性体が３個である
なお、このように、本明細書で用いる「極対」は、Ｎ極およびＳ極の１組をいう。
【００１４】
この場合、軟磁性体のうちの第１軟磁性体を通過する磁極の磁束Ψｋ１は、次式（１）で表される。
【数１】
2010081780.tif 000003
ここで、ψｆは磁極の磁束の最大値、θ１およびθ２は、Ｕ相コイルに対する磁極の回転角度位置および第１軟磁性体の回転角度位置である。また、この場合、電機子磁極の極対数に対する磁極の極対数の比が値２．０であるため、磁極の磁束が回転磁界に対して２倍の周期で回転（変化）するので、上記の式（１）では、そのことを表すために、（θ２−θ１）に値２．０が乗算されている。
【００１５】
したがって、第１軟磁性体を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｕ１は、式（１）にｃｏｓθ２を乗算することで得られた次式（２）で表される。
【数２】
2010081780.tif 000004
【００１６】
同様に、軟磁性体のうちの第２軟磁性体を通過する磁極の磁束Ψｋ２は、次式（３）で表される。
【数３】
2010081780.tif 000005
電機子に対する第２軟磁性体の回転角度位置が、第１軟磁性体に対して２π／３だけ進んでいるため、上記の式（３）では、そのことを表すために、θ２に２π／３が加算されている。
【００１７】
したがって、第２軟磁性体を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｕ２は、式（３）にｃｏｓ（θ２＋２π／３）を乗算することで得られた次式（４）で表される。
【数４】
2010081780.tif 000006
【００１８】
同様に、軟磁性体のうちの第３軟磁性体を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｕ３は、次式（５）で表される。
【数５】
2010081780.tif 000007
【００１９】
図３０に示すような回転機では、軟磁性体を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｕは、上記の式（２）、（４）および（５）で表される磁束Ψｕ１〜Ψｕ３を足し合わせたものになるので、次式（６）で表される。
【数６】
2010081780.tif 000008
【００２０】
また、この式（６）を一般化すると、軟磁性体を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｕは、次式（７）で表される。
【数７】
2010081780.tif 000009
ここで、ａ、ｂおよびｃはそれぞれ、磁極の極対数、軟磁性体の数および電機子磁極の極対数である。また、この式（７）を、三角関数の和と積の公式に基づいて変形すると、次式（８）が得られる。
【数８】
2010081780.tif 000010
【００２１】
この式（８）において、ｂ＝ａ＋ｃとするとともに、ｃｏｓ（θ＋２π）＝ｃｏｓθに基づいて整理すると、次式（９）が得られる。
【数９】
2010081780.tif 000011
この式（９）を三角関数の加法定理に基づいて整理すると、次式（１０）が得られる。
【数１０】
2010081780.tif 000012
【００２２】
この式（１０）の右辺の第２項は、ａ−ｃ≠０を条件として、級数の総和やオイラーの公式に基づいて整理すると、次式（１１）から明らかなように値０になる。
【数１１】
2010081780.tif 000013
【００２３】
また、上記の式（１０）の右辺の第３項も、ａ−ｃ≠０を条件として、級数の総和やオイラーの公式に基づいて整理すると、次式（１２）から明らかなように値０になる。
【数１２】
2010081780.tif 000014
【００２４】
以上により、ａ−ｃ≠０のときには、軟磁性体を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｕは、次式（１３）で表される。
【数１３】
2010081780.tif 000015
また、この式（１３）において、ａ／ｃ＝αとすると、次式（１４）が得られる。
【数１４】
2010081780.tif 000016
【００２５】
さらに、この式（１４）において、ｃ・θ２＝θｅ２とするとともに、ｃ・θ１＝θｅ１とすると、次式（１５）が得られる。
【数１５】
2010081780.tif 000017
ここで、θｅ２は、Ｕ相コイルに対する第１軟磁性体の回転角度位置θ２に電機子磁極の極対数ｃを乗算していることから明らかなように、Ｕ相コイルに対する軟磁性体の電気角度位置を表す。また、θｅ１は、Ｕ相コイルに対する磁極の回転角度位置θ１に電機子磁極の極対数ｃを乗算していることから明らかなように、Ｕ相コイルに対する磁極の電気角度位置を表す。
【００２６】
同様に、軟磁性体を介してＶ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｖは、Ｖ相コイルの電気角度位置がＵ相コイルに対して電気角２π／３だけ進んでいることから、次式（１６）で表される。また、軟磁性体を介してＷ相コイルを通過する磁極の磁束Ψｗは、Ｗ相コイルの電気角度位置がＵ相コイルに対して電気角２π／３だけ遅れていることから、次式（１７）で表される。
【数１６】
2010081780.tif 000018
【数１７】
2010081780.tif 000019
【００２７】
また、上記の式（１５）〜（１７）でそれぞれ表される磁束Ψｕ〜Ψｗを時間微分すると、次式（１８）〜（２０）がそれぞれ得られる。
【数１８】
2010081780.tif 000020
【数１９】
2010081780.tif 000021
【数２０】
2010081780.tif 000022
ここで、ωｅ１は、第１ロータ電気角速度であり、θｅ１の時間微分値、すなわち、ステータに対する第１ロータの角速度を電気角速度に換算した値である。また、ωｅ２は、第２ロータ電気角速度であり、θｅ２の時間微分値、すなわち、ステータに対する第２ロータの角速度を電気角速度に換算した値である。
【００２８】
さらに、軟磁性体を介さずにＵ相〜Ｗ相のコイルを直接、通過する磁極の磁束は、極めて小さく、その影響は無視できる。このため、軟磁性体を介してＵ相〜Ｗ相のコイルをそれぞれ通過する磁極の磁束Ψｕ〜Ψｗの時間微分値ｄΨｕ／ｄｔ〜ｄΨｗ／ｄｔ（式（１８）〜（２０））は、電機子列に対して磁極や軟磁性体が回転するのに伴ってＵ相〜Ｗ相のコイルに発生する逆起電圧（誘導起電圧）をそれぞれ表す。
【００２９】
このことから、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルをそれぞれ流れる電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗは、次式（２１）、（２２）および（２３）で表される。
【数２１】
2010081780.tif 000023
【数２２】
2010081780.tif 000024
【数２３】
2010081780.tif 000025
ここで、Ｉは、Ｕ相〜Ｗ相のコイルをそれぞれ流れる電流Ｉｕ〜Ｉｗの振幅（最大値）である。
【００３０】
また、これらの式（２１）〜（２３）より、Ｕ相コイルに対する回転磁界のベクトルの電気角度位置θｍｆは、次式（２４）で表されるとともに、Ｕ相コイルに対する回転磁界の電気角速度（以下「磁界電気角速度」という）ωｍｆは、次式（２５）で表される。
【数２４】
2010081780.tif 000026
【数２５】
2010081780.tif 000027
【００３１】
さらに、Ｕ相〜Ｗ相のコイルに電流Ｉｕ〜Ｉｗがそれぞれ流れることで第１および第２のロータに出力される機械的出力（動力）Ｗは、リラクタンス分を除くと、次式（２６）で表される。
【数２６】
2010081780.tif 000028
この式（２６）に上記の式（１８）〜（２３）を代入し、整理すると、次式（２７）が得られる。
【数２７】
2010081780.tif 000029
【００３２】
また、この機械的出力Ｗと、前述した第１および第２のロータ伝達トルクＴ１，Ｔ２と、第１および第２のロータ電気角速度ωｅ１，ωｅ２との関係は、次式（２８）で表される。
【数２８】
2010081780.tif 000030
これらの式（２７）および（２８）から明らかなように、第１および第２のロータ伝達トルクＴ１，Ｔ２は、次式（２９）および（３０）でそれぞれ表される。
【数２９】
2010081780.tif 000031
【数３０】
2010081780.tif 000032
【００３３】
さらに、電機子列に供給された電力と機械的出力Ｗが互いに等しい（ただし、損失は無視）ことと、式（２５）および（２７）から、前述した駆動用等価トルクＴｅは、次式（３１）で表される。
【数３１】
2010081780.tif 000033
また、これらの式（２９）〜（３１）より、次式（３２）が得られる。
【数３２】
2010081780.tif 000034
この式（３２）で表されるトルクの関係、および式（２５）で表される電気角速度の関係は、遊星歯車装置のサンギヤとリングギヤとキャリアにおけるトルクおよび回転速度の関係とまったく同じである。
【００３４】
さらに、前述したように、ｂ＝ａ＋ｃおよびａ−ｃ≠０を条件として、式（２５）の電気角速度の関係および式（３２）のトルクの関係が成立する。この条件ｂ＝ａ＋ｃは、磁極の数をｐ、電機子磁極の数をｑとすると、ｂ＝（ｐ＋ｑ）／２、すなわち、ｂ／ｑ＝（１＋ｐ／ｑ）／２で表される。ここで、ｐ／ｑ＝ｍとすると、ｂ／ｑ＝（１＋ｍ）／２が得られることから明らかなように、上記のｂ＝ａ＋ｃという条件が成立していることは、電機子磁極の数と磁極の数と軟磁性体の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２であることを表す。また、上記のａ−ｃ≠０という条件が成立していることは、ｍ≠１．０であることを表す。本発明の回転機によれば、電機子磁極の数と磁極の数と軟磁性体の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（ｍ≠１．０）に設定されているので、式（２５）に示す電気角速度の関係と式（３２）に示すトルクの関係が成立し、回転機が適正に作動することが分かる。
【００３５】
また、式（２５）および（３２）から明らかなように、α＝ａ／ｃ、すなわち、電機子磁極の極対数に対する磁極の極対数の比（以下「極対数比」という）を設定することによって、磁界電気角速度ωｍｆ、第１および第２のロータ電気角速度ωｅ１，ωｅ２の間の関係と、駆動用等価トルクＴｅ、第１および第２のロータ伝達トルクＴ１，Ｔ２の間の関係を自由に設定でき、したがって、回転機の設計の自由度を高めることができる。この効果は、複数の電機子のコイルの相数が前述した値３以外の場合にも同様に得られる。
【００３６】
以上のように、回転機では、電機子への電力供給により回転磁界を発生させると、前述した磁極と軟磁性体と電機子磁極を結ぶような磁力線が発生し、この磁力線による磁力の作用によって、電機子に供給された電力は動力に変換され、その動力が、第１ロータや第２ロータから出力されるとともに、上述したような電気角速度やトルクの関係が成立する。このため、電機子に電力を供給していない状態で、第１および第２のロータの少なくとも一方に動力を入力することにより、この少なくとも一方のロータを電機子に対して回転させると、電機子において、発電が行われるとともに、回転磁界が発生し、この場合にも、磁極と軟磁性体と電機子磁極を結ぶような磁力線が発生するとともに、この磁力線による磁力の作用によって、上述した式（２５）に示す電気角速度の関係と式（３２）に示すトルクの関係が成立する。
【００３７】
すなわち、発電した電力および磁界電気角速度ωｍｆと等価のトルクを発電用等価トルクとすると、この発電用等価トルク、第１および第２のロータ伝達トルクＴ１，Ｔ２の間にも、式（３２）のような関係が成立する。以上から明らかなように、本発明の回転機は、遊星歯車装置と一般的な１ロータタイプの回転機を組み合わせた装置と同じ機能を有する。
【００３８】
また、前述した構成によれば、そのような回転機の第１ロータが、原動機の出力軸および補機の一方に連結され、第２ロータが、原動機の出力軸および補機の他方に連結されている。以上から、本発明の補機駆動装置によれば、次のようにして補機を駆動することができる。以下、第１および第２のロータが補機および原動機の出力軸にそれぞれ連結されている補機駆動装置を、「第１補機駆動装置」といい、第１および第２のロータが原動機の出力軸および補機にそれぞれ連結されている補機駆動装置を、「第２補機駆動装置」という。まず、第１補機駆動装置において原動機が停止しているときの補機の駆動について説明する。この場合において、原動機が例えば内燃機関であるときには、第２ロータには、内燃機関のフリクションが作用しており、このフリクションは、補機を駆動するのに必要なトルクよりも非常に大きい。このことと、前述した回転機の機能から、ステータに電力を供給すると、この電力に基づく駆動用等価トルクが、第２ロータに上記のように作用するフリクションを反力として、第１ロータを介して補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。
【００３９】
次に、第１補機駆動装置において原動機が運転しているときの補機の駆動について説明する。この場合において、第１および第２のロータの回転数によって定まる回転磁界の回転方向が、第２ロータの回転方向と同方向であるときには、原動機の出力軸から第２ロータに伝達される動力を用いて、ステータにおいて発電を行う。これにより、回転機の前述した機能から、原動機の出力軸から第２ロータに伝達されたトルクの一部が、発電用等価トルクを反力として、第１ロータを介して補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。一方、第１および第２のロータの回転数によって定まる回転磁界の回転方向が、第２ロータの回転方向と逆方向であるときには、ステータに電力を供給する。これにより、回転機の機能から、原動機の出力軸から第２ロータに伝達されたトルクの一部が、駆動用等価トルクを反力として、第１ロータを介して補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。
【００４０】
以上のように、第１補機駆動装置における原動機の停止中および運転中のいずれにおいても、補機を駆動することができる。
【００４１】
また、第１補機駆動装置において、第１および第２のロータがそれぞれ、補機および原動機の出力軸に、ギヤ等の変速機構を介さずに直結されている場合には、第１ロータの回転数と補機の回転数は、互いに等しく、第２ロータの回転数と原動機の出力軸の回転数は、互いに等しい。このことと、式（２５）から、原動機の運転中で、かつ、補機の駆動中における原動機の出力軸、補機、回転磁界、第１および第２のロータの回転数の間の関係は、例えば図３１のように表される。同図は、いわゆる速度共線図であり、値０を示す横線に交わる縦線は、各種の回転要素の回転速度を表すためのものであり、この縦線上に表される白丸と横線との隔たりが、縦線の一端に表記された回転要素の回転数に相当する。このことは、後述する他の速度共線図についても同様である。なお、本明細書において「直結」とは、ギヤなどの変速機構を用いずに各種の要素を連結することをいう。
【００４２】
一方、前述したように、従来の補機駆動装置では、第１および第２の回転磁界の回転数と第２ロータの回転数との差と、第２ロータの回転数と第１ロータの回転数との差が同じになるため、第１および第２の回転磁界の回転数は、図３１に破線で表記した速度共線図のように示される。上述した各種の回転要素が共線関係にあることから、同図に示すように、原動機の回転数が比較的高いことによって、第２ロータの回転数が第１ロータよりも高いときには、第１および第２の回転磁界の回転数は、第２ロータの回転数よりも高くなり、過大になる。これに対して、本発明の第１補機駆動装置によれば、図３１に破線で示す速度共線図と、実線で示す速度共線図との比較から明らかなように、従来の場合よりも、回転磁界の回転数を低減できるので、回転磁界の回転数の過大化による損失の発生により補機の駆動効率が低下するのを、防止することができる。
【００４３】
次に、第２補機駆動装置（第１および第２のロータが原動機の出力軸および補機にそれぞれ連結）において原動機が停止しているときの補機の駆動について説明する。この場合において、原動機が例えば内燃機関であるときには、補機の駆動に必要なトルクよりも非常に大きな内燃機関のフリクションが、第１ロータに作用している。このため、ステータに電力を供給すると、この電力に基づく駆動用等価トルクが、第１ロータに上記のように作用するフリクションを反力として、第２ロータを介して補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。
【００４４】
次に、第２補機駆動装置において原動機が運転しているときの補機の駆動について説明する。この場合において、第１および第２のロータの回転数によって定まる回転磁界の回転方向が、第１ロータの回転方向と逆方向であるときには、原動機の出力軸から第１ロータに伝達された動力を用いて、ステータにおいて発電を行う。これにより、回転機の機能から、原動機の出力軸から第１ロータに伝達されたトルクが、発電用等価トルクを反力として、第２ロータを介して補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。一方、第１および第２のロータの回転数によって定まる回転磁界の回転方向が、第１ロータの回転方向と同方向であるときには、ステータに電力を供給する。これにより、回転機の機能から、原動機の出力軸から第１ロータに伝達されたトルクが、駆動用等価トルクを反力として、第２ロータを介して補機に伝達され、その結果、補機が駆動される。
【００４５】
以上のように、第２補機駆動装置における原動機の停止中および運転中のいずれにおいても、補機を駆動することができる。
【００４６】
また、第１および第２の補機駆動装置における補機の駆動中、前記式（３２）から明らかなように、前述した極対数比αが大きいほど、第１および第２のロータ伝達トルクＴ１，Ｔ２に対し、駆動用等価トルクＴｅがより小さくなる。このことは、電力供給による回転磁界の発生中のみならず、発電による回転磁界の発生中にも同様に当てはまる。したがって、極対数比αをより大きな値に設定することによって、ステータの小型化を図ることができ、ひいては、第１および第２の補機駆動装置を含む補機駆動装置の小型化およびコストの削減を、図ることができる。さらに、前述した従来の場合と異なり、単一の軟磁性体列によって回転機を作動させ、補機を駆動することができるので、回転機の構成を単純化でき、ひいては、補機駆動装置の構成の単純化と、さらなるコストの削減を図ることができる。
【００４７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の補機駆動装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおいて、ステータ１３、第１および第２のロータ１４，１５の間の相対的な回転角度位置関係を検出する相対回転角度位置関係検出手段（クランク角センサ３１、回転角センサ３２、ＥＣＵ２５、電気角変換器２５ｂ）と、検出されたステータ１３、第１および第２のロータ１４，１５の間の相対的な回転角度位置関係に基づいて、回転磁界を制御する制御手段（ＥＣＵ２５、ＰＤＵ２６）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００４８】
この構成によれば、相対回転角度位置関係検出手段によって、ステータ、第１および第２のロータの間の相対的な回転角度位置関係が検出されるとともに、検出されたステータ、第１および第２のロータの間の相対的な回転角度位置関係に基づき、回転磁界が制御手段によって制御される。これにより、磁極と軟磁性体と電機子磁極の間に磁力線を適切に発生させ、この磁力線による磁力を適切に作用させることができるので、回転機の適正な動作を確保することができ、ひいては、補機駆動装置の適正な動作を確保することができる。なお、本明細書における「検出」には、センサなどによる直接的な検出に加え、演算による算出や推定を含むものとする。
【００４９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の補機駆動装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおいて、相対回転角度位置関係検出手段は、ステータ１３、第１および第２のロータ１４，１５の間の相対的な回転角度位置関係として、ステータ１３に対する第１および第２のロータ１４，１５の電気角度位置（第１ロータ電気角θＥＲ１、第２ロータ電気角θＥＲ２）をそれぞれ検出し、制御手段は、検出された第２ロータ１５の電気角度位置に（１＋ｍ）を乗算した値と、検出された第１ロータ１４の電気角度位置にｍを乗算した値との差に基づいて、回転磁界を制御することを特徴とする。
【００５０】
この構成によれば、ステータに対する第２ロータの電気角度位置に（１＋ｍ）を乗算した値と、ステータに対する第１ロータの電気角度位置にｍを乗算した値との差に基づいて、回転磁界が制御される。このｍは、請求項１から明らかなように、電機子磁極の数に対する磁極の数の比を表す。また、請求項１の作用で述べたように、回転機の作動中、回転磁界の電気角度位置と第１および第２のロータの電気角度位置の関係は、式（２４）で表される。この式（２４）における極対数比αは、電機子磁極の極対数に対する磁極の極対数の比（ａ／ｃ）、すなわち、電機子磁極の数に対する磁極の数の比を表し、ｍと等しい。したがって、上述した構成によれば、回転機のより適正な動作を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、図面中の断面を示す部分については、便宜上、ハッチングを省略するものとする。図１は、本発明の第１実施形態による補機駆動装置１を、内燃機関３（原動機）およびコンプレッサ４（補機）とともに概略的に示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば、車両（図示せず）に駆動源として搭載されたガソリンエンジンであり、エンジン３には、電磁誘導式のクランク角センサ３１（相対回転角度位置関係検出手段）が設けられている。このクランク角センサ３１は、エンジン３のクランク軸３ａ（出力軸）のクランク角度位置を検出し、その検出信号を後述するＥＣＵ２５（相対回転角度位置関係検出手段、制御手段）に出力する。ＥＣＵ２５は、検出されたクランク角度位置に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。上記のコンプレッサ４は、車両に搭載されたエアコンディショナ用のものであり、その入力軸４ａには、入力プーリ２１が一体に設けられている。
【００５２】
図１に示すように、補機駆動装置１は、回転機１１と、この回転機１１の動作を制御するためのＥＣＵ２５およびパワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）２６（制御手段）と、バッテリ２７を有している。回転機１１は、その後述する回転軸１６に出力プーリ２２が一体に設けられており、この出力プーリ２２と上述した入力プーリ２１には、ベルト２３が巻き掛けられている。
【００５３】
図１および図２に示すように、回転機１１は、不動のケース１２と、ケース１２内に設けられたステータ１３と、ケース１２内にステータ１３に対向するように設けられた第１ロータ１４と、両者１３，１４の間に設けられた第２ロータ１５と、回転軸１６を有している。
【００５４】
ケース１２は、円筒状の周壁１２ａと、この周壁１２ａの両端部に一体に設けられたドーナツ板状の一対の側壁１２ｂ，１２ｃを有している。これらの側壁１２ｂおよび１２ｃの中央には、軸受け１２ｄおよび１２ｅがそれぞれ取り付けられており、これらの軸受け１２ｄおよび１２ｅには、クランク軸３ａおよび回転軸１６が回転自在にそれぞれ支持されている。クランク軸３ａおよび回転軸１６は、互いに同心状に配置されており、両者３ａ，１６はいずれも、その一部がケース１２内に収容され、残りの部分がケース１２の外方に突出している。また、上記のステータ１３、第２ロータ１５および第１ロータ１４は、回転軸１６の径方向（以下、単に「径方向」という）に、外側からこの順で並んでおり、同心状に配置されている。
【００５５】
上記のステータ１３は、回転磁界を発生させるものであり、図２および図３に示すように、鉄芯１３ａ（電機子）と、この鉄芯１３ａに設けられたＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイル１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ（電機子）を有している。なお、図２では、便宜上、Ｕ相コイル１３ｃのみを示している。鉄芯１３ａは、複数の鋼板を積層した円筒状のものであり、回転軸１６の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に延びており、ケース１２の周壁１２ａの内周面に取り付けられている。また、鉄芯１３ａの内周面には、１２個のスロット１３ｂが形成されており、これらのスロット１３ｂは、軸線方向に延びるとともに、回転軸１６の周方向（以下、単に「周方向」という）に等間隔で並んでいる。上記のＵ相〜Ｗ相のコイル１３ｃ〜１３ｅは、スロット１３ｂに分布巻き（波巻き）で巻回されるとともに、ＰＤＵ２６を介して、バッテリ２７に接続されている。このＰＤＵ２６は、インバータなどからなる電気回路で構成されており、ＥＣＵ２５に接続されている。
【００５６】
以上の構成のステータ１３では、バッテリ２７からＰＤＵ２６を介して電力が供給され、Ｕ相〜Ｗ相のコイル１３ｃ〜１３ｅに電流が流れたときに、または、後述するように発電したときに、鉄芯１３ａの第１ロータ１４側の端部に、４個の磁極が周方向に等間隔で発生する（図５参照）とともに、これらの磁極による回転磁界が周方向に回転する。以下、鉄芯１３ａに発生する磁極を「電機子磁極」という。また、周方向に隣り合う各２つの電機子磁極の極性は、互いに異なっている。なお、図５や後述する他の図面では、電機子磁極を、鉄芯１３ａやＵ相〜Ｗ相のコイル１３ｃ〜１３ｅの上に、（Ｎ）および（Ｓ）で表記している。
【００５７】
図３に示すように、第１ロータ１４は、８個の永久磁石１４ａ（磁極）から成る磁極列を有している。これらの永久磁石１４ａは、周方向に等間隔で並んでおり、この磁極列は、ステータ１３の鉄芯１３ａに対向している。各永久磁石１４ａは、軸線方向に延びており、その軸線方向の長さが、ステータ１３の鉄芯１３ａのそれと同じに設定されている。
【００５８】
また、永久磁石１４ａは、リング状の取付部１４ｂの外周面に取り付けられている。この取付部１４ｂは、軟磁性体、例えば鉄または複数の鋼板を積層したもので構成されており、その内周面が、円板状のフランジ１４ｃの外周面に取り付けられている。このフランジ１４ｃは、前述した回転軸１６に一体に設けられている。以上により、永久磁石１４ａを含む第１ロータ１４は、回転軸１６と一体に回転自在になっており、また、回転軸１６、出力プーリ２２、ベルト２３および入力プーリ２１を介して、コンプレッサ４に連結されている。さらに、上記のように軟磁性体で構成された取付部１４ｂの外周面に永久磁石１４ａが取り付けられているので、各永久磁石１４ａには、ステータ１３側の端部に、（Ｎ）または（Ｓ）の１つの磁極が現れる。なお、図３や後述する他の図面では、永久磁石１４ａの磁極を（Ｎ）および（Ｓ）で表記している。また、周方向に隣り合う各２つの永久磁石１４ａの極性は、互いに異なっている。
【００５９】
第２ロータ１５は、６個のコア１５ａ（軟磁性体）から成る単一の軟磁性体列を有している。これらのコア１５ａは、周方向に等間隔で並んでおり、この軟磁性体列は、ステータ１３の鉄芯１３ａと第１ロータ１４の磁極列との間に、それぞれ所定の間隔を隔てて配置されている。各コア１５ａは、軟磁性体、例えば複数の鋼板を積層したものであり、軸線方向に延びている。また、コア１５ａの軸線方向の長さは、永久磁石１４ａと同様、ステータ１３の鉄芯１３ａのそれと同じに設定されている。さらに、コア１５ａは、円板状のフランジ１５ｂの外端部に、軸線方向に若干延びる筒状の連結部１５ｃを介して取り付けられている。このフランジ１５ｂは、前述したクランク軸３ａに一体に設けられている。以上により、コア１５ａを含む第２ロータ１５は、クランク軸３ａに直結されており、クランク軸３ａと一体に回転自在になっている。なお、図３や図５では、便宜上、連結部１５ｃおよびフランジ１５ｂを省略している。
【００６０】
次に、以上の構成の回転機１１の動作について説明する。前述したように、回転機１１では、電機子磁極が４個、永久磁石１４ａの磁極（以下「磁石磁極」という）が８個、コア１５ａが６個である。すなわち、電機子磁極の数と磁石磁極の数とコア１５ａの数との比（以下「極数比」という）は、１：２．０：（１＋２．０）／２に設定されている。このことと、前述した式（１８）〜（２０）から明らかなように、ステータ１３に対して第１ロータ１４や第２ロータ１５が回転するのに伴ってＵ相〜Ｗ相のコイル１３ｃ〜１３ｅにそれぞれ発生する逆起電圧（以下、それぞれ「Ｕ相逆起電圧Ｖｃｕ」「Ｖ相逆起電圧Ｖｃｖ」「Ｗ相逆起電圧Ｖｃｗ」という）は、次式（３３）、（３４）および（３５）で表される。
【数３３】
2010081780.tif 000035
【数３４】
2010081780.tif 000036
【数３５】
2010081780.tif 000037
【００６１】
ここで、ψＦは、磁石磁極の磁束の最大値である。また、θＥＲ１は、第１ロータ電気角であり、特定のＵ相コイル１３ｃ（以下「基準コイル」という）に対する第１ロータ１４の特定の永久磁石１４ａの回転角度位置を、電気角度位置に換算した値である。すなわち、第１ロータ電気角θＥＲ１は、この特定の永久磁石１４ａの回転角度位置（以下「第１ロータ回転角θＲ１」という）に、電機子磁極の極対数、すなわち値２を乗算した値である。さらに、θＥＲ２は、第２ロータ電気角であり、上記の基準コイルに対する第２ロータ１５の特定のコア１５ａの回転角度位置を、電気角度位置に換算した値である。すなわち、第２ロータ電気角θＥＲ２は、この特定のコア１５ａの回転角度位置（以下「第２ロータ回転角θＲ２」という）に、電機子磁極の極対数（値２）を乗算した値である。
【００６２】
また、上記の式（３３）〜（３５）におけるωＥＲ１は、第１ロータ電気角速度であり、第１ロータ電気角θＥＲ１の時間微分値、すなわち、ステータ１３に対する第１ロータ１４の角速度を電気角速度に換算した値である。さらに、ωＥＲ２は、第２ロータ電気角速度であり、第２ロータ電気角θＥＲ２の時間微分値、すなわち、ステータ１３に対する第２ロータ１５の角速度を電気角速度に換算した値である。
【００６３】
また、前述した極数比と前記式（２１）〜（２３）から明らかなように、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル１３ｃ，１３ｄ，１３ｅをそれぞれ流れる電流（以下、それぞれ「Ｕ相電流Ｉｕ」「Ｖ相電流Ｉｖ」「Ｗ相電流Ｉｗ」という）は、次式（３６）、（３７）および（３８）で表される。
【数３６】
2010081780.tif 000038
【数３７】
2010081780.tif 000039
【数３８】
2010081780.tif 000040
【００６４】
ここで、Ｉは、Ｕ相〜Ｗ相の電流Ｉｕ〜Ｉｗの振幅（最大値）である。さらに、極数比と前記式（２４）および（２５）から明らかなように、基準コイルに対するステータ１３の回転磁界のベクトルの電気角度位置θＭＦＲは、次式（３９）で表され、ステータ１３に対する回転磁界の電気角速度（以下「磁界電気角速度ωＭＦＲ」という）は、次式（４０）で表される。
【数３９】
2010081780.tif 000041
【数４０】
2010081780.tif 000042
【００６５】
このため、磁界電気角速度ωＭＦＲと第１ロータ電気角速度ωＥＲ１と第２ロータ電気角速度ωＥＲ２の関係をいわゆる速度共線図で表すと、例えば図４のように示される。
【００６６】
また、ステータ１３に供給された電力および磁界電気角速度ωＭＦＲと等価のトルクを駆動用等価トルクＴＳＥとすると、この駆動用等価トルクＴＳＥと、第１ロータ１４に伝達されるトルク（以下「第１ロータ伝達トルクＴＲ１」という）と、第２ロータ１５に伝達されるトルク（以下「第２ロータ伝達トルクＴＲ２」という）との関係は、極数比と前記式（３２）から明らかなように、次式（４１）で表される。
【数４１】
2010081780.tif 000043
【００６７】
上記の式（４０）および（４１）でそれぞれ表される電気角速度およびトルクの関係は、サンギヤおよびリングギヤのギヤ比が１：２である遊星歯車装置のサンギヤ、リングギヤおよびキャリアにおける回転速度およびトルクの関係とまったく同じである。
【００６８】
次に、ステータ１３に供給された電力が、具体的にどのようにして動力に変換され、第１ロータ１４や第２ロータ１５から出力されるかについて説明する。まず、図５〜図７を参照しながら、第１ロータ１４を回転不能に保持した状態でステータ１３に電力を供給した場合について説明する。なお、図５〜図７では、便宜上、複数の構成要素の符号を省略している。このことは、後述する他の図面においても同様である。また、理解の容易化のために、図５〜図７に示される同じ１つの電機子磁極およびコア１５ａに、ハッチングを付している。
【００６９】
まず、図５（ａ）に示すように、ある１つのコア１５ａの中心と、ある１つの永久磁石１４ａの中心が、周方向に互いに一致するとともに、そのコア１５ａから３つ目のコア１５ａの中心と、その永久磁石１４ａから４つ目の永久磁石１４ａの中心が、周方向に互いに一致した状態から、回転磁界を、同図の左方に回転するように発生させる。その発生の開始時においては、互いに同じ極性を有する１つおきの電機子磁極の位置を、中心がコア１５ａと一致している各永久磁石１４ａの中心と周方向に一致させるとともに、この電機子磁極の極性をこの永久磁石１４ａの磁石磁極の極性と異ならせる。
【００７０】
前述したようにステータ１３による回転磁界が第１ロータ１４との間に発生することと、コア１５ａを有する第２ロータ１５がステータ１３と第１ロータ１４の間に配置されていることから、電機子磁極および磁石磁極により、各コア１５ａは磁化される。このことと、隣り合う各コア１５ａの間に間隔が空いていることから、電機子磁極とコア１５ａと磁石磁極を結ぶような磁力線ＭＬが発生する。なお、図５〜図７では、便宜上、鉄芯１３ａや取付部１４ｂにおける磁力線ＭＬを省略している。このことは、後述する他の図面においても同様である。
【００７１】
図５（ａ）に示す状態では、磁力線ＭＬは、周方向の位置が互いに一致している電機子磁極、コア１５ａおよび磁石磁極を結び、かつ、これらの電機子磁極、コア１５ａおよび磁石磁極のそれぞれの周方向の各両側に隣り合う電機子磁極、コア１５ａおよび磁石磁極を結ぶように発生する。また、この状態では、磁力線ＭＬが直線状であることにより、コア１５ａには、周方向に回転させるような磁力は作用しない。
【００７２】
そして、回転磁界の回転に伴って電機子磁極が図５（ａ）に示す位置から図５（ｂ）に示す位置に回転すると、磁力線ＭＬが曲がった状態になり、それに伴い、磁力線ＭＬが直線状になるように、コア１５ａに磁力が作用する。この場合、磁力線ＭＬで互いに結ばれた電機子磁極および磁石磁極を結ぶ直線に対して、磁力線ＭＬが、このコア１５ａにおいて回転磁界の回転方向（以下「磁界回転方向」という）と逆方向に凸に曲がった状態になるため、上記の磁力は、コア１５ａを磁界回転方向に駆動するように作用する。このような磁力線ＭＬによる磁力の作用により、コア１５ａは、磁界回転方向に駆動され、図５（ｃ）に示す位置に回転し、コア１５ａが設けられた第２ロータ１５も、磁界回転方向に回転する。なお、図５（ｂ）および（ｃ）における破線は、磁力線ＭＬの磁束量が極めて小さく、電機子磁極とコア１５ａと磁石磁極の間の磁気的なつながりが弱いことを表している。このことは、後述する他の図面においても同様である。
【００７３】
また、回転磁界がさらに回転するのに伴い、上述した一連の動作、すなわち、「磁力線ＭＬがコア１５ａにおいて磁界回転方向と逆方向に凸に曲がる→磁力線ＭＬが直線状になるようにコア１５ａに磁力が作用する→コア１５ａおよび第２ロータ１５が、磁界回転方向に回転する」という動作が、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、繰り返し行われる。以上のように、第１ロータ１４を回転不能に保持した状態で、ステータ１３に電力を供給した場合には、上述したような磁力線ＭＬによる磁力の作用によって、ステータ１３に供給された電力は動力に変換され、その動力が第２ロータ１５から出力される。
【００７４】
また、図８は、図５（ａ）の状態から電機子磁極が電気角２πだけ回転した状態を示しており、図８と図５（ａ）の比較から明らかなように、コア１５ａは、電機子磁極に対して１／３の回転角度だけ、同方向に回転していることが分かる。この結果は、前記式（４０）において、ωＥＲ１＝０とすることによって、ωＥＲ２＝ωＭＦＲ／３が得られることと合致する。
【００７５】
次に、図９〜図１１を参照しながら、第２ロータ１５を回転不能に保持した状態で、ステータ１３に電力を供給した場合の動作について説明する。なお、図９〜図１１では、図５〜図７と同様、理解の容易化のために、同じ１つの電機子磁極および永久磁石１４ａに、ハッチングを付している。まず、図９（ａ）に示すように、前述した図５（ａ）の場合と同様、ある１つのコア１５ａの中心と、ある１つの永久磁石１４ａの中心が、周方向に互いに一致するとともに、そのコア１５ａから３つ目のコア１５ａの中心と、その永久磁石１４ａから４つ目の永久磁石１４ａの中心が、周方向に互いに一致した状態から、回転磁界を、同図の左方に回転するように発生させる。その発生の開始時においては、互いに同じ極性を有する１つおきの電機子磁極の位置を、中心がコア１５ａと一致している各永久磁石１４ａの中心と周方向に一致させるとともに、この電機子磁極の極性をこの永久磁石１４ａの磁石磁極の極性と異ならせる。
【００７６】
図９（ａ）に示す状態では、図５（ａ）の場合と同様、磁力線ＭＬは、周方向の位置が互いに一致している電機子磁極、コア１５ａおよび磁石磁極を結び、かつ、これらの電機子磁極、コア１５ａおよび磁石磁極のそれぞれの周方向の各両側に隣り合う電機子磁極、コア１５ａおよび磁石磁極を結ぶように発生する。また、この状態では、磁力線ＭＬが直線状であることにより、永久磁石１４ａには、周方向に回転させるような磁力は作用しない。
【００７７】
そして、回転磁界の回転に伴って電機子磁極が図９（ａ）に示す位置から図９（ｂ）に示す位置に回転すると、磁力線ＭＬが曲がった状態になり、それに伴い、磁力線ＭＬが直線状になるように、永久磁石１４ａに磁力が作用する。この場合、この永久磁石１４ａが、磁力線ＭＬで互いに結ばれた電機子磁極およびコア１５ａの延長線上よりも磁界回転方向に進んだ位置にあるため、上記の磁力は、この延長線上に永久磁石１４ａを位置させるように、すなわち、永久磁石１４ａを磁界回転方向と逆方向に駆動するように作用する。このような磁力線ＭＬによる磁力の作用により、永久磁石１４ａは、磁界回転方向と逆方向に駆動され、図９（ｃ）に示す位置に回転し、永久磁石１４ａが設けられた第１ロータ１４も、磁界回転方向と逆方向に回転する。
【００７８】
また、回転磁界がさらに回転するのに伴い、上述した一連の動作、すなわち、「磁力線ＭＬが曲がり、磁力線ＭＬで互いに結ばれた電機子磁極およびコア１５ａの延長線上よりも、永久磁石１４ａが磁界回転方向に進んだ位置に位置する→磁力線ＭＬが直線状になるように永久磁石１４ａに磁力が作用する→永久磁石１４ａおよび第１ロータ１４が、磁界回転方向と逆方向に回転する」という動作が、図１０（ａ）〜（ｄ）、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、繰り返し行われる。以上のように、第２ロータ１５を回転不能に保持した状態で、ステータ１３に電力を供給した場合には、上述したような磁力線ＭＬによる磁力の作用によって、ステータ１３に供給された電力は動力に変換され、その動力が第１ロータ１４から出力される。
【００７９】
また、図１１（ｂ）は、図９（ａ）の状態から電機子磁極が電気角２πだけ回転した状態を示しており、図１１（ｂ）と図９（ａ）の比較から明らかなように、永久磁石１４ａは、電機子磁極に対して１／２の回転角度だけ、逆方向に回転していることが分かる。この結果は、前記式（４０）において、ωＥＲ２＝０とすることによって、−ωＥＲ１＝ωＭＦＲ／２が得られることと合致する。
【００８０】
また、図１２および図１３は、電機子磁極、コア１５ａおよび永久磁石１４ａの数を、値１６、値１８および値２０にそれぞれ設定し、第１ロータ１４を回転不能に保持するとともに、ステータ１３への電力の供給により第２ロータ１５から動力を出力した場合におけるシミュレーション結果を示している。図１２は、第２ロータ電気角θＥＲ２が値０〜２πまで変化する間におけるＵ相〜Ｗ相の逆起電圧Ｖｃｕ〜Ｖｃｗの推移の一例を示している。
【００８１】
この場合、第１ロータ１４が回転不能に保持されていることと、電機子磁極および磁石磁極の極対数がそれぞれ値８および値１０であることと、前記式（２５）から、磁界電気角速度ωＭＦＲ、第１および第２のロータ電気角速度ωＥＲ１，ωＥＲ２の間の関係は、ωＭＦＲ＝２．２５・ωＥＲ２で表される。図１２に示すように、第２ロータ電気角θＥＲ２が値０〜２πまで変化する間に、Ｕ相〜Ｗ相の逆起電圧Ｖｃｕ〜Ｖｃｗは、ほぼ２．２５周期分、発生している。また、図１２は、第２ロータ１５から見たＵ相〜Ｗ相の逆起電圧Ｖｃｕ〜Ｖｃｗの変化状態を示しており、同図に示すように、これらの逆起電圧は、第２ロータ電気角θＥＲ２を横軸として、Ｗ相逆起電圧Ｖｃｗ、Ｖ相逆起電圧ＶｃｖおよびＵ相逆起電圧Ｖｃｕの順に並んでおり、このことは、第２ロータ１５が磁界回転方向に回転していることを表す。以上のような図１２に示すシミュレーション結果は、上述した式（２５）に基づくωＭＦＲ＝２．２５・ωＥＲ２の関係と合致する。
【００８２】
さらに、図１３は、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の推移の一例を示している。この場合、電機子磁極および磁石磁極の極対数がそれぞれ値８および値１０であることと、前記式（３２）から、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間の関係は、ＴＳＥ＝ＴＲ１／１．２５＝−ＴＲ２／２．２５で表される。図１３に示すように、駆動用等価トルクＴＳＥは、ほぼ−ＴＲＥＦに、第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、ほぼ１．２５・（−ＴＲＥＦ）に、第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、ほぼ２．２５・ＴＲＥＦになっている。このＴＲＥＦは所定のトルク値（例えば２００Ｎｍ）である。このような図１３に示すシミュレーション結果は、上述した式（３２）に基づくＴＳＥ＝ＴＲ１／１．２５＝−ＴＲ２／２．２５の関係と合致する。
【００８３】
また、図１４および図１５は、電機子磁極、コア１５ａおよび永久磁石１４ａの数を図１２および図１３の場合と同様に設定し、第１ロータ１４に代えて第２ロータ１５を回転不能に保持するとともに、ステータ１３への電力の供給により第１ロータ１４から動力を出力した場合におけるシミュレーション結果を示している。図１４は、第１ロータ電気角θＥＲ１が値０〜２πまで変化する間におけるＵ相〜Ｗ相の逆起電圧Ｖｃｕ〜Ｖｃｗの推移の一例を示している。
【００８４】
この場合、第２ロータ１５が回転不能に保持されていることと、電機子磁極および磁石磁極の極対数がそれぞれ値８および値１０であることと、前記式（２５）から、磁界電気角速度ωＭＦＲ、第１および第２のロータ電気角速度ωＥＲ１，ωＥＲ２の間の関係は、ωＭＦＲ＝−１．２５・ωＥＲ１で表される。図１４に示すように、第１ロータ電気角θＥＲ１が値０〜２πまで変化する間に、Ｕ相〜Ｗ相の逆起電圧Ｖｃｕ〜Ｖｃｗは、ほぼ１．２５周期分、発生している。また、図１４は、第１ロータ１４から見たＵ相〜Ｗ相の逆起電圧Ｖｃｕ〜Ｖｃｗの変化状態を示しており、同図に示すように、これらの逆起電圧は、第１ロータ電気角θＥＲ１を横軸として、Ｕ相逆起電圧Ｖｃｕ、Ｖ相逆起電圧ＶｃｖおよびＷ相逆起電圧Ｖｃｗの順に並んでおり、このことは、第１ロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転していることを表す。以上のような図１４に示すシミュレーション結果は、上述した式（２５）に基づくωＭＦＲ＝−１．２５・ωＥＲ１の関係と合致する。
【００８５】
さらに、図１５は、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の推移の一例を示している。この場合にも、図１３の場合と同様、式（３２）から、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間の関係は、ＴＳＥ＝ＴＲ１／１．２５＝−ＴＲ２／２．２５で表される。図１５に示すように、駆動用等価トルクＴＳＥは、ほぼＴＲＥＦに、第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、ほぼ１．２５・ＴＲＥＦに、第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、ほぼ−２．２５・ＴＲＥＦになっている。このような図１５に示すシミュレーション結果は、上述した式（３２）に基づくＴＳＥ＝ＴＲ１／１．２５＝−ＴＲ２／２．２５の関係と合致する。
【００８６】
以上のように、回転機１１では、ステータ１３への電力供給により回転磁界を発生させると、前述した磁石磁極とコア１５ａと電機子磁極を結ぶような磁力線ＭＬが発生し、この磁力線ＭＬによる磁力の作用によって、ステータ１３に供給された電力は動力に変換され、その動力が、第１ロータ１４や第２ロータ１５から出力される。この場合、磁界電気角速度ωＭＦＲ、第１および第２のロータ電気角速度ωＥＲ１，ωＥＲ２の間に、前記式（４０）に示す関係が成立するとともに、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間に、前記式（４１）に示す関係が成立する。
【００８７】
このため、ステータ１３に電力を供給していない状態で、第１および第２のロータ１４，１５の少なくとも一方に動力を入力することにより、この少なくとも一方をステータ１３に対して回転させると、ステータ１３において、発電が行われるとともに、回転磁界が発生し、この場合にも、磁石磁極と軟磁性体と電機子磁極を結ぶような磁力線ＭＬが発生するとともに、この磁力線ＭＬによる磁力の作用によって、式（４０）に示す電気角速度の関係と式（４１）に示すトルクの関係が成立する。
【００８８】
すなわち、発電した電力および磁界電気角速度ωＭＦＲと等価のトルクを発電用等価トルクＴＧＥとすると、この発電用等価トルクＴＧＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間にも、式（４１）に示す関係が成立する。以上から明らかなように、回転機１１は、遊星歯車装置と一般的な１ロータタイプの回転機とを組み合わせた装置と同じ機能を有する。
【００８９】
また、回転機１１には、電磁誘導式の回転角センサ３２（相対回転角度位置関係検出手段）が設けられており、この回転角センサ３２は、前述した第１ロータ回転角θＲ１を検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に出力する。さらに、図３２に示すように、回転機１１には、第１電流センサ３３および第２電流センサ３４が設けられている。これらの第１および第２の電流センサ３３，３４はそれぞれ、前述したＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖを表す検出信号をＥＣＵ２５に出力する。
【００９０】
ＥＣＵ２５は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ２５は、第２ロータ１５がクランク軸３ａに直結されていることから、検出されたクランク角度位置に基づいて、前述した第２ロータ回転角θＲ２を算出するとともに、第１ロータ１４がコンプレッサ４の入力軸４ａに連結されていることから、検出された第１ロータ回転角θＲ１に基づいて、コンプレッサ４の入力軸４ａの回転数（以下「コンプレッサ回転数ＮＡ」という）を算出する。
【００９１】
さらに、ＥＣＵ２５は、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２に応じ、前記式（３９）に基づき、回転磁界を制御することによって、回転機１１の動作を制御する。具体的には、図３２に示すように、ＥＣＵ２５は、目標電流算出部２５ａ、電気角変換器２５ｂ（相対回転角度位置関係検出手段）、電流座標変換器２５ｃ、偏差算出部２５ｄ、電流制御器２５ｅ、および電圧座標変換器２５ｆを有している。上記の回転磁界の制御は、いわゆるベクトル制御でＵ相〜Ｗ相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを制御することによって、行われる。
【００９２】
上記の目標電流算出部２５ａは、後述するｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑの目標値（以下、それぞれ「目標ｄ軸電流Ｉｄ＿ｔａｒ」「目標ｑ軸電流Ｉｑ＿ｔａｒ」という）を算出するとともに、算出した目標ｄ軸電流Ｉｄ＿ｔａｒおよび目標ｑ軸電流Ｉｑ＿ｔａｒを、偏差算出部２５ｄに出力する。なお、これらの目標ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ＿ｔａｒ，Ｉｑ＿ｔａｒは、例えば、第１ロータ１４に作用するコンプレッサ４の負荷などに応じて算出される。
【００９３】
電気角変換器２５ｂには、検出（算出）された第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２が入力される。電気角変換器２５ｂは、入力された第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２に、電機子磁極の極対数（値２）を乗算することによって、前述した第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２を算出する。また、算出した第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２を、電流座標変換器２５ｃおよび電圧座標変換器２５ｆに出力する。
【００９４】
電流座標変換器２５ｃには、第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２に加え、検出されたＵ相およびＶ相の電流Ｉｕ，Ｉｖが入力される。電流座標変換器２５ｃは、入力されたＵ相およびＶ相の電流Ｉｕ，Ｉｖと第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２に基づいて、そのときどきの３相交流座標上でのＵ相〜Ｗ相の電流Ｉｕ〜Ｉｗを、ｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。このｄｑ座標は、（３・θＥＲ２−２・θＥＲ１）をｄ軸とし、このｄ軸に直交する軸をｑ軸として、（３・ωＥＲ２−２・ωＥＲ１）で回転するものである。具体的には、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑは、次式（４２）によって算出される。また、電流座標変換器２５ｃは、算出したｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを偏差算出部２５ｄに出力する。
【数４２】
2010081780.tif 000044
【００９５】
偏差算出部２５ｄは、入力された目標ｄ軸電流Ｉｄ＿ｔａｒとｄ軸電流Ｉｄとの偏差（以下「ｄ軸電流偏差ｄＩｄ」という）を算出するとともに、入力された目標ｑ軸電流Ｉｑ＿ｔａｒとｑ軸電流Ｉｑとの偏差（以下「ｑ軸電流偏差ｄＩｑ」という）を算出する。また、算出したｄ軸電流偏差ｄＩｄおよびｑ軸電流偏差ｄＩｑを、電流制御器２５ｅに出力する。
【００９６】
電流制御器２５ｅは、入力されたｄ軸電流偏差ｄＩｄおよびｑ軸電流偏差ｄＩｑに基づき、所定のフィードバック制御アルゴリズム、例えばＰＩ制御アルゴリズムによって、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを算出する。これにより、ｄ軸電圧Ｖｄは、ｄ軸電流Ｉｄが目標ｄ軸電流Ｉｄ＿ｔａｒになるような値に算出され、ｑ軸電圧Ｖｑは、ｑ軸電流Ｉｑが目標ｑ軸電流Ｉｑ＿ｔａｒになるような値に算出される。また、算出したｄ軸およびｑ軸の電圧Ｖｄ，Ｖｑを、電圧座標変換器２５ｆに出力する。
【００９７】
電圧座標変換器２５ｆは、入力されたｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを、入力された第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２に基づいて、３相交流座標上でのＵ相〜Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの指令値（以下、それぞれ「Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＿ｃｍｄ」「Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＿ｃｍｄ」「Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＿ｃｍｄ」という）に変換する。具体的には、Ｕ相〜Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ＿ｃｍｄ〜Ｖｗ＿ｃｍｄは、次式（４３）によって算出される。また、電圧座標変換器２５ｆは、算出したＵ相〜Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ＿ｃｍｄ〜Ｖｗ＿ｃｍｄを前述したＰＤＵ２６に出力する。
【数４３】
2010081780.tif 000045
【００９８】
これに伴い、ＰＤＵ２６は、Ｕ相〜Ｗ相の電圧Ｖｕ〜Ｖｗを、Ｕ相〜Ｗ相の電圧指令値Ｖｕ＿ｃｍｄ〜Ｖｗ＿ｃｍｄにそれぞれなるように回転機１１に印可する。これにより、Ｕ相〜Ｗ相の電流Ｉｕ〜Ｉｗが制御され、この場合、これらの電流Ｉｕ〜Ｉｗは、前記式（３６）〜（３８）でそれぞれ表される。また、電流の振幅Ｉは、目標ｄ軸電流Ｉｄ＿ｔａｒおよび目標ｑ軸電流Ｉｑ＿ｔａｒに基づいて定まる。
【００９９】
以上のようなＥＣＵ２５による制御によって、磁界電気角度位置θＭＦＲは、前記式（３９）が成立するように制御され、磁界電気角速度ωＭＦＲは、前記式（４０）が成立するように制御される。
【０１００】
以上の構成の補機駆動装置１は、その動作モードとして、エンジン３の停止中および運転中にそれぞれコンプレッサ４を駆動する「ＥＮＧ停止モード」および「ＥＮＧ運転モード」を有している。以下、これらの動作モードについて、ＥＮＧ停止モードから順に説明する。
【０１０１】
・ＥＮＧ停止モード
図１６は、このＥＮＧ停止モード中における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに示している。前述したように第２ロータ１５がクランク軸３ａに直結されているので、第２ロータ１５の回転数とエンジン回転数ＮＥは、互いに等しい。また、第１ロータ１４が、回転軸１６、出力プーリ２２、ベルト２３および入力プーリ２１を介して、コンプレッサ４の入力軸４ａに連結されているので、両プーリ２２，２１による変速を無視すれば、第１ロータ１４の回転数と、コンプレッサ回転数ＮＡは、互いに等しい。これらのことと、前述した回転機１１の機能から、ＥＮＧ停止モード中における回転磁界、第１および第２のロータ１４，１５の間の回転数の関係と、エンジン回転数ＮＥとコンプレッサ回転数ＮＡの関係は、例えば図１６のように示される。
【０１０２】
なお、図１６では、図４と同様、値０を示す横線に交わる縦線上に表された白丸と横線との隔たりが、縦線の一端に表記されたパラメータの回転数に相当しており、便宜上、エンジン回転数ＮＥおよびコンプレッサ回転数ＮＡを表す符号を、白丸の付近に表記している。また、図１６では、正転方向および逆転方向を、「＋」および「−」でそれぞれ表している。これらのことは、後述する他の速度共線図についても同様である。
【０１０３】
ＥＮＧ停止モード中、第２ロータ１５には、エンジン３のフリクション（以下「エンジンフリクションＴＥＦ」という）が作用しており、このエンジンフリクションＴＥＦは、コンプレッサ４を駆動するのに必要なトルクよりも非常に大きい。そのような状態で、ＥＣＵ２５によるＰＤＵ２６の制御によって、ステータ１３に電力を供給し、回転磁界を逆転させる。これにより、ステータ１３への電力供給に伴って発生した駆動用等価トルクＴＳＥは、第２ロータ１５に作用するエンジンフリクションＴＥＦを反力として、第１ロータ１４に伝達され、第１ロータ１４を正転させるように作用する（図１６参照）。また、第１ロータ１４に伝達された第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、回転軸１６、出力プーリ２２、ベルト２３および入力プーリ２１を介して、コンプレッサ４に伝達され、その結果、コンプレッサ４の入力軸４ａが正転する。この場合、エンジン回転数ＮＥが値０になり、ステータ１３に供給された電力はすべて、動力としてコンプレッサ４に伝達される。
【０１０４】
さらに、図１６に示すように、ＥＮＧ停止モード中、前記式（４０）、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２に応じ、回転磁界の回転数を制御することによって、コンプレッサ回転数ＮＡが、コンプレッサ４の作動に適した所定値ＮＲＥＦに保持される。以上のように、ＥＮＧ停止モード中、コンプレッサ４は、回転機１１のみを駆動源として駆動される。
【０１０５】
・ＥＮＧ運転モード
このＥＮＧ運転モード中、基本的には、クランク軸３ａから第２ロータ１５に伝達される動力の一部を用いて、ステータ１３で発電を行う。図１７（ａ）は、ＥＮＧ運転モードの開始時における各種の回転要素の回転数の関係を、各種の回転要素のトルクの関係とともに示している。同図に示すように、ＥＮＧ運転モードの開始時、第２ロータ１５がクランク軸３ａとともに正転するのに対し、第１ロータ１４が停止しているので、第１および第２のロータ１４，１５の回転数によって定まる回転磁界の回転方向は、正転方向になる。
【０１０６】
このため、エンジン３から第２ロータ１５に伝達された第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、発電用等価トルクＴＧＥを反力として、第１ロータ１４を介してコンプレッサ４に伝達され、コンプレッサ４が駆動される（図１７参照）。換言すれば、第２ロータ１５に伝達されたエンジン３の動力の一部が、ステータ１３に電力として分配されるとともに、残りが、第１ロータ１４を介してコンプレッサ４に分配される。また、正転している回転磁界の回転数を低下させることにより、ステータ１３に電力として分配されるエンジン３の動力を低下させることによって、第１ロータ１４を介してコンプレッサ４に分配されるエンジン３の動力を増大させる。以上の結果、図１７（ｂ）に示すように、コンプレッサ回転数ＮＡが、図１７（ａ）に示す値０の状態から上昇する。
【０１０７】
以上のように、ＥＮＧ運転モード中、エンジン３は、コンプレッサ４の駆動源として用いられ、回転機１１は、エンジン３の動力をコンプレッサ４に伝達する伝達機構として機能する。また、ステータ１３で上述したように発電した電力は、バッテリ２７に充電され、それにより、次回のＥＮＧ停止モード中に、バッテリ２７に充電した電力を用いて、コンプレッサ４を駆動することができる。
【０１０８】
さらに、図１７（ｂ）に示すように、ＥＮＧ運転モード中、ＥＮＧ停止モードと同様、前記式（４０）、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２に応じ、回転磁界の回転数を制御することによって、コンプレッサ回転数ＮＡが、コンプレッサ４の作動に適した所定値ＮＲＥＦに保持される。この場合、図１７（ｂ）に実線で示す速度共線図と破線で示す速度共線図から明らかなように、エンジン回転数ＮＥの高低にかかわらず、コンプレッサ回転数ＮＡを、コンプレッサ４の作動に適した所定値ＮＲＥＦに保持することができる。
【０１０９】
また、図１８に示すように、ＥＮＧ運転モード中、エンジン回転数ＮＥが非常に低い場合には、同図に破線で示すように、発電に伴って発生した回転磁界の回転数を制御しても、コンプレッサ回転数ＮＡを所定値ＮＲＥＦまで上昇させることができない場合がある。そのような場合には、ステータ１３に電力を供給し、回転磁界を逆転させる。これにより、エンジン３から第２ロータ１５に伝達された第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、駆動用等価トルクＴＳＥを反力として、第１ロータ１４を介してコンプレッサ４に伝達され、コンプレッサ４が駆動される。さらに、逆転する回転磁界の回転数を制御することによって、図１８に実線で示すように、コンプレッサ回転数ＮＡを、所定値ＮＲＥＦに上昇させ、保持することができる。
【０１１０】
また、エンジン運転モード中、コンプレッサ４を停止するときには、第１ロータ１４の回転数が値０になればよいので、前記式（４０）から明らかなように、回転磁界の回転数を、エンジン回転数ＮＥの３倍になるように制御する。さらに、発電用等価トルクＴＧＥを、第１ロータ１４に作用するコンプレッサ４のフリクションのトルク相当値の１／２になるように制御する。以上により、第１ロータ１４の回転数が値０に制御され、コンプレッサ４が停止されるとともに、回転機１１に入力されたエンジン３の動力のほぼ１００％が、電力に変換される。
【０１１１】
以上のように、本実施形態によれば、回転機１１において、電機子磁極の極対数に対する永久磁石１４ａの磁石磁極の極対数の比（以下「極対数比α」という）が値２．０に設定されている。これにより、前記式（４１）から明らかなように、コンプレッサ４を駆動するためには、駆動用等価トルクＴＳＥおよび発電用等価トルクＴＧＥを、第１ロータ１４を介してコンプレッサ４に伝達されるトルクの１／２の大きさに制御すれば足りる。一方、前述した従来の補機駆動装置を用いてコンプレッサを駆動するためには、駆動用等価トルク（発電用等価トルク）と、第１ロータに伝達されるトルクと、第２ロータに伝達されるトルクとの比が１：１：２であるので、駆動用等価トルク（発電用等価トルク）を、第１ロータを介してコンプレッサ４に伝達されるトルクと同じ大きさに制御しなければならない。以上のように、従来の場合と比較して、駆動用等価トルクＴＳＥおよび発電用等価トルクＴＧＥを低減できるので、ステータ１３の小型化を図ることができ、ひいては、補機駆動装置１の小型化およびコストの削減を図ることができる。
【０１１２】
また、従来の場合と異なり、コア１５ａから成る単一の軟磁性体列によって回転機１１を作動させ、コンプレッサ４を駆動することができるので、回転機１１の構成を単純化でき、ひいては、補機駆動装置１の構成の単純化と、さらなるコストの削減を図ることができる。
【０１１３】
さらに、第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２を算出するとともに、算出された両電気角θＥＲ１，θＥＲ２に応じ、回転磁界の磁界電気角度位置θＭＦＲを、前記式（３９）が成立するように制御するので、回転機１１の適正な動作を確保でき、ひいては、補機駆動装置１の適正な動作を確保することができる。
【０１１４】
次に、図１９を参照しながら、本発明の第２実施形態による補機駆動装置１Ａについて説明する。この補機駆動装置１Ａは、上述した第１実施形態と比較して、回転機１１Ａの構成が主に異なっている。回転機１１Ａは、第１実施形態の回転機１１と異なり、後述する取付部１２ｆの径方向（以下、単に「径方向」という）の内側から、ステータ１３、第２ロータ１５および第１ロータ１４の順に配置されている。同図において、補機駆動装置１Ａの構成要素のうち、第１実施形態と同じものについては、同じ符号を用いて示している。このことは、後述する他の実施形態の図面についても同様である。以下、第１実施形態と異なる点を中心として説明する。
【０１１５】
ステータ１３の鉄芯１３ａは、円柱状の取付部１２ｆの外周面に取り付けられており、この取付部１２ｆは、連結部１２ｇを介して、エンジン３に固定されている。これにより、鉄芯１３ａを含むステータ１３は、移動不能になっている。また、スロットは、鉄芯１３ａの外周面に形成されている。
【０１１６】
さらに、第１ロータ１４の永久磁石１４ａは、リング状の取付部１４ｄの内周面に取り付けられており、この取付部１４ｄの外周面は、リング状の出力プーリ２２Ａの内周面に一体に取り付けられている。この出力プーリ２２Ａには、ベルト２３が巻き掛けられている。さらに、上記の取付部１４ｄは、円筒状の第１連結部１６ａの一端部に一体に取り付けられており、この第１連結部１６ａの他端部は、ドーナツ板状の第２連結部１６ｂを介して、中空の回転軸１６ｃに取り付けられている。この回転軸１６ｃは、軸受け１７に回転自在に支持されており、その内側には、クランク軸３ａが同心状に回転自在に嵌合している。以上により、永久磁石１４ａを含む第１ロータ１４は、出力プーリ２２Ａと一体に回転自在になっており、出力プーリ２２Ａ、ベルト２３、および入力プーリ２１を介して、コンプレッサ４に連結されている。なお、鉄芯１３ａのスロット、永久磁石１４ａ、および第２ロータ１５のコア１５ａは、取付部１２ｆの周方向に等間隔に並んでおり、これらの数は、第１実施形態と同じに設定されている。
【０１１７】
以上の構成の補機駆動装置１Ａでは、ＥＮＧ停止モードおよびＥＮＧ運転モードによる動作が、第１実施形態と同様に行われる。この場合、回転機１１Ａの制御は、図３２を用いて説明したように行われる。以上により、この第２実施形態によれば、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。また、第１実施形態では、出力プーリ２２が回転機１１などと別個に設けられているのに対し、第２実施形態では、出力プーリ２２Ａの内側に第１ロータ１４、第２ロータ１５およびステータ１３が設けられているので、補機駆動装置１Ａをさらに小型化することができる。
【０１１８】
次に、図２０を参照しながら、本発明の第３実施形態による補機駆動装置１Ｂについて説明する。同図に示すように、この補機駆動装置１Ｂは、第１実施形態と比較して、回転機１１がプーリやベルトを用いずに補機としてのオイルポンプ５に直結されている点が、主に異なっている。具体的には、第１ロータ１４の取付部１４ｂは、ドーナツ板状の連結部１４ｅを介して、オイルポンプ５の入力軸５ａに直結されている。この入力軸５ａは、中空に形成されるとともに、軸受け１２ｄに回転自在に支持されており、その内側には、クランク軸３ａが同心状に回転自在に嵌合している。
【０１１９】
また、以上の構成の補機駆動装置１Ｂでは、ＥＮＧ停止モードおよびＥＮＧ運転モードによる動作が、第１実施形態と同様に行われる。この場合、回転機１１の制御は、図３２を用いて説明したように行われる。ただし、前述した目標ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ＿ｔａｒ，Ｉｑ＿ｔａｒは、例えば、第１ロータ１４に作用するオイルポンプ５の負荷などに応じて算出される。以上により、この第３実施形態によれば、第１実施形態による効果を同様に得ることができる。また、第３実施形態では、第１実施形態と比較して、入力プーリ２１、出力プーリ２２およびベルト２３が省略されている分、補機駆動装置１Ｂの小型化およびコストの削減を、より一層、図ることができる。
【０１２０】
なお、第１〜第３の実施形態では、前述した極対数比αを値２．０に設定しているが、極対数比αを値１．０未満に設定した場合には、次のような効果が得られる。図２１に実線で示す速度共線図は、この場合における各種のパラメータの回転速度の関係を、エンジン３の運転中で、かつ、コンプレッサ４（オイルポンプ５）の駆動中について示している。また、前述したように、従来の補機駆動装置では、第１および第２の回転磁界の回転数と第２ロータの回転数との差と、第２ロータの回転数と第１ロータの回転数との差が同じになるため、第１および第２の回転磁界の回転数は、図２１に破線で表記した速度共線図のように示される。なお、同図では、コンプレッサ４およびオイルポンプ５のうち、両者を代表して、コンプレッサ４を表記している。
【０１２１】
図２１に破線で示すように、エンジン回転数ＮＥが比較的高いことによって、第２ロータの回転数が第１ロータよりも高いときには、第１および第２の回転磁界の回転数は、第２ロータよりも高くなり、過大になる。これに対して、上述したように極対数比αを値１．０未満に設定することによって、図２１に破線で示す速度共線図と、実線で示す速度共線図との比較から明らかなように、前述した従来の場合よりも、回転磁界の回転数を低減できるので、回転磁界の回転数の過大化による損失の発生によりコンプレッサ４（オイルポンプ５）の駆動効率が低下するのを、防止することができる。
【０１２２】
図２２は、本発明の第４実施形態による補機駆動装置１Ｃを示している。以下、この補機駆動装置１Ｃについて、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図２２に示すように、補機駆動装置１Ｃは、第１実施形態と比較して、クランク軸３ａおよびコンプレッサ４に対する第１および第２のロータ１４，１５の連結関係が逆になっている点が、主に異なっている。具体的には、第１ロータ１４はクランク軸３ａに直結されており、第２ロータ１５は、回転軸１６、出力プーリ２２、ベルト２３および入力プーリ２１を介して、コンプレッサ４の入力軸４ａに連結されている。また、回転角センサ３２は、第１実施形態と異なり、第１ロータ回転角θＲ１ではなく、第２ロータ回転角θＲ２を検出し、その検出信号をＥＣＵ２５に出力する。
【０１２３】
さらに、ＥＣＵ２５は、第１ロータ１４がクランク軸３ａに直結されていることから、クランク角センサ３１で検出されたクランク角度位置に基づいて、第１ロータ回転角θＲ１を算出するとともに、第２ロータ１５がコンプレッサ４の入力軸４ａに連結されていることから、検出された第２ロータ回転角θＲ２に基づいて、コンプレッサ回転数ＮＡを算出する。また、ＥＣＵ２５は、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２とコンプレッサ回転数ＮＡに応じて、回転機１１の動作を制御する。さらに、上述したような第１実施形態との構成上の違いから、補機駆動装置１ＣにおけるＥＮＧ停止モードおよびＥＮＧ運転モードは、第１実施形態の場合と異なっている。以下、これらの動作モードについて、ＥＮＧ停止モードから順に説明する。
【０１２４】
・ＥＮＧ停止モード
図２３は、このＥＮＧ停止モード中における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに示している。上述したように第１ロータ１４がクランク軸３ａに直結されているので、第１ロータ１４の回転数とエンジン回転数ＮＥは、互いに等しい。また、第２ロータ１５が、回転軸１６、出力プーリ２２、ベルト２３および入力プーリ２１を介して、コンプレッサ４の入力軸４ａに連結されているので、両プーリ２２，２１による変速を無視すれば、第２ロータ１５の回転数とコンプレッサ回転数ＮＡは、互いに等しい。これらのことと、前述した回転機１１の機能から、ＥＮＧ停止モード中における回転磁界、第１および第２のロータ１４，１５の間の回転数の関係と、エンジン回転数ＮＥとコンプレッサ回転数ＮＡの関係は、例えば図２３のように示される。
【０１２５】
ＥＮＧ停止モード中、第１ロータ１４には、エンジンフリクションＴＥＦが作用しており、このエンジンフリクションＴＥＦは、コンプレッサ４を駆動するのに必要なトルクよりも非常に大きい。そのような状態で、ＥＣＵ２５によるＰＤＵ２６の制御によって、ステータ１３に電力を供給し、回転磁界を正転させる。これにより、図２３に示すように、ステータ１３への電力供給に伴って発生した駆動用等価トルクＴＳＥは、第１ロータ１４に作用するエンジンフリクションＴＥＦを反力として、第２ロータ１５に伝達され、第２ロータ１５を正転させるように作用する。また、第２ロータ１５に伝達された第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、回転軸１６などを介して、コンプレッサ４に伝達され、その結果、コンプレッサ４の入力軸４ａが正転する。この場合、エンジン回転数ＮＥが値０になり、ステータ１３に供給された電力はすべて、動力としてコンプレッサ４に伝達される。
【０１２６】
さらに、図２３に示すように、ＥＮＧ停止モード中、前記式（４０）、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２に応じ、回転磁界の回転数を制御することによって、コンプレッサ回転数ＮＡが、コンプレッサ４の作動に適した所定値ＮＲＥＦに保持される。以上のように、ＥＮＧ停止モード中、第１実施形態と同様、コンプレッサ４は、回転機１１のみを駆動源として駆動される。
【０１２７】
・ＥＮＧ運転モード
このＥＮＧ運転モードの開始時、クランク軸３ａから第１ロータ１４に伝達される動力の一部を用いて、ステータ１３で発電を行う。図２４（ａ）は、ＥＮＧ運転モードの開始時における各種の回転要素の回転数の関係を、各種の回転要素のトルクの関係とともに示している。同図に示すように、ＥＮＧ運転モードの開始時、第１ロータ１４がクランク軸３ａとともに正転するのに対し、第２ロータ１５が停止しているので、第１および第２のロータ１４，１５の回転数によって定まる回転磁界の回転方向は、逆転方向になる。
【０１２８】
このため、エンジン３から第１ロータ１４に伝達された第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、発電用等価トルクＴＧＥを反力として、第２ロータ１５に伝達され、さらに、コンプレッサ４に伝達され、コンプレッサ４が駆動される（図２４参照）。換言すれば、第１ロータ１４に伝達されたエンジン３の動力の一部が、ステータ１３に電力として分配されるとともに、残りが、第２ロータ１５を介してコンプレッサ４に分配される。また、逆転している回転磁界の回転数を値０になるように制御することにより、ステータ１３に電力として分配されるエンジン３の動力を低下させることによって、第２ロータ１５を介してコンプレッサ４に分配されるエンジン３の動力を増大させる。以上の結果、図２４（ｂ）に示すように、コンプレッサ回転数ＮＡが、図２４（ａ）に示す値０の状態から上昇する。
【０１２９】
そして、ＥＮＧ運転モード中、回転磁界の回転数が値０になった後には、ステータ１３に電力を供給するとともに、回転磁界を正転させる。これにより、図２５に示すように、エンジン３から第１ロータ１４に伝達された第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、駆動用等価トルクＴＳＥを反力として、第２ロータ１５に伝達され、さらに、コンプレッサ４に伝達される。換言すれば、エンジン３から第１ロータ１４に伝達された動力と、ステータ１３に供給された電力に相当する動力とが合成された後、第２ロータ１５を介してコンプレッサ４に伝達される。
【０１３０】
さらに、図２５に示すように、ＥＮＧ運転モード中、ＥＮＧ停止モードと同様、前記式（４０）、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２に応じ、回転磁界の回転数を制御することによって、コンプレッサ回転数ＮＡが、コンプレッサ４の作動に適した所定値ＮＲＥＦに保持される。この場合、図２５に実線で示す速度共線図と破線で示す速度共線図から明らかなように、エンジン回転数ＮＥの高低にかかわらず、コンプレッサ回転数ＮＡを、コンプレッサ４の作動に適した所定値ＮＲＥＦに保持することができる。
【０１３１】
また、図２６に示すように、ＥＮＧ運転モード中、エンジン回転数ＮＥが非常に高い場合には、同図に破線で示すように、正転する回転磁界の回転数を制御しても、コンプレッサ回転数ＮＡを所定値ＮＲＥＦに制御できない場合がある。そのような場合には、ステータ１３で発電を行い、回転磁界を逆転させるとともに、回転磁界の回転数を制御することによって、図２６に実線で示すように、コンプレッサ回転数ＮＡを、所定値ＮＲＥＦに保持することができる。以上のように、エンジン３の極高回転中には、ステータ１３で発電しながら、コンプレッサ４を駆動することができる。また、発電した電力は、バッテリ２７に充電され、それにより、次回のＥＮＧ停止モード中に、バッテリ２７に充電した電力を用いて、コンプレッサ４を駆動することができる。
【０１３２】
また、エンジン３の運転中、コンプレッサ４を停止するときには、コンプレッサ回転数ＮＡが値０、すなわち、第２ロータ１５の回転数が値０になればよいので、前記式（４０）から明らかなように、回転磁界を、エンジン回転数ＮＥの２倍の速度で逆転するように制御する。また、発電用等価トルクＴＧＥを、第２ロータ１５に作用するコンプレッサ４のフリクションのトルク相当値の１／３になるように制御する。以上により、第２ロータ１５の回転数が値０に制御され、コンプレッサ４が停止されるとともに、回転機１１に入力されたエンジン３の動力のほぼ１００％が、電力に変換される。
【０１３３】
また、以上のＥＮＧ停止モードおよびＥＮＧ運転モード中、ＥＣＵ２５による回転機１１の制御は、図３２を用いて説明したように行われ、それにより、回転磁界の磁界電気角度位置θＭＦＲが、前記式（３９）が成立するように制御される。ただし、この場合、目標ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ＿ｔａｒ，Ｉｑ＿ｔａｒは、例えば、第２ロータ１５に作用するコンプレッサ４の負荷などに応じて算出される。
【０１３４】
以上のように、上述した第４実施形態によれば、回転機１１において、極対数比αが値２．０に設定されている。これにより、前記式（４１）から明らかなように、コンプレッサ４を駆動するためには、駆動用等価トルクＴＳＥおよび発電用等価トルクＴＧＥを、第２ロータ１５を介してコンプレッサ４に伝達されるトルクの１／３の大きさに制御すれば足りる。一方、前述した従来の補機駆動装置を用いてコンプレッサ４を駆動するためには、駆動用等価トルク（発電用等価トルク）と、第１ロータに伝達されるトルクと、第２ロータに伝達されるトルクとの比が１：１：２であるので、駆動用等価トルク（発電用等価トルク）を、第２ロータを介してコンプレッサ４に伝達されるトルクの１／２の大きさに制御しなければならない。以上のように、従来の場合と比較して、駆動用等価トルクＴＳＥおよび発電用等価トルクＴＧＥを低減できるので、ステータ１３の小型化を図ることができ、ひいては、補機駆動装置１Ｃの小型化およびコストの削減を図ることができる。
【０１３５】
また、第１実施形態と同様、従来の場合と異なり、コア１５ａから成る単一の軟磁性体列によって回転機１１を作動させ、コンプレッサ４を駆動することができるので、回転機１１の構成を単純化でき、ひいては、補機駆動装置１Ｃの構成の単純化と、さらなるコストの削減を図ることができる。さらに、第１および第２のロータ電気角θＥＲ１，θＥＲ２を算出するとともに、算出された両電気角θＥＲ１，θＥＲ２に応じ、回転磁界の磁界電気角度位置θＭＦＲを、前記式（３９）が成立するように制御するので、回転機１１の適正な動作を確保でき、ひいては、補機駆動装置１Ｃの適正な動作を確保することができる。
【０１３６】
なお、補機駆動装置１および１Ａ〜１Ｃは、コンプレッサ４などの補機の駆動用だけでなく、エンジン３の始動用のスタータとして兼用することができる。図２７は、そのように構成された補機駆動装置１Ｄなどを示している。この補機駆動装置１Ｄは、前述した第２実施形態の回転機１１Ａを有している。同図に示すように、第１ロータ１４は、第１および第２の連結部１６ａ，１６ｂ、ワンウェイクラッチ４１、および連結部１２ｇを介して、エンジン３の本体に連結されている。このワンウェイクラッチ４１は、第１ロータ１４に正転させるような動力が伝達された場合には、第１ロータ１４とエンジン３の本体との間を遮断し、それにより、第１ロータ１４の回転を許容する一方、第１ロータ１４に逆転させるような動力が伝達された場合には、第１ロータ１４とエンジン３の本体との間を接続し、それにより、第１ロータ１４の回転を阻止する。
【０１３７】
図２８は、補機駆動装置１Ｄにおいて、エンジン３を始動する際の各種の回転要素の回転数の関係を、各種の回転要素のトルクの関係とともに示している。エンジン３の始動時、ステータ１３に電力を供給するとともに、回転磁界を正転させる。これにより、駆動用等価トルクＴＳＥは、エンジン３の本体からワンウェイクラッチ４１を介して第１ロータ１４に作用する反力ＴＣにより、第２ロータ１５に伝達され、さらに、クランク軸３ａに伝達される結果、クランク軸３ａが正転する。その状態で、エンジン３の燃料噴射弁や点火プラグ（図示せず）の点火動作を制御することによって、エンジン３を始動することができる。
【０１３８】
この場合、図２８に示すトルクの関係から明らかなように、エンジン３を始動すべく、クランク軸３ａを回転させるためには、駆動用等価トルクＴＳＥを、第２ロータ１５を介してクランク軸３ａに伝達されるトルクの１／３の大きさに制御すれば足りる。一方、従来の補機駆動装置を用いてクランク軸３ａを駆動する場合には、駆動用等価トルク（発電用等価トルク）と、第１ロータに伝達されるトルクと、第２ロータに伝達されるトルクとの比が１：１：２であるので、駆動用等価トルクを、第２ロータを介してクランク軸３ａに伝達されるトルクの１／２の大きさに制御しなければならない。以上のように、従来の場合と比較して、駆動用等価トルクＴＳＥを低減できるので、ステータ１３の小型化を図ることができ、ひいては、補機駆動装置１Ｄの小型化およびコストの削減を図ることができる。
【０１３９】
なお、以上のようなエンジン３の始動中、ＥＣＵ２５による回転機１１Ａの制御は、図３２を用いて説明したように行われ、それにより、回転磁界の電気角度位置θＭＦＲが、前記式（３９）が成立するように制御される。ただし、この場合、目標ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ＿ｔａｒ，Ｉｑ＿ｔａｒは、例えば、第２ロータ１５に作用するエンジンフリクションＴＥＦなどに応じて算出される。
【０１４０】
また、上述した補機駆動装置１Ｄのように、第１および第２のロータ１４，１５が補機（コンプレッサ４）およびクランク軸３ａにそれぞれ連結されている場合に限らず、これとは逆に、第４実施形態の補機駆動装置１Ｃのように、第１および第２のロータ１４，１５がクランク軸３ａおよび補機にそれぞれ連結されている場合にも、エンジン３を始動することができる。この場合、回転軸１６を第２ロータ１５とともにクラッチなどにより回転不能に保持した状態で、ステータ１３に電力を供給するとともに、回転磁界を逆転させる。これにより、図２９に示すように、駆動用等価トルクＴＳＥは、クラッチから第２ロータ１５に作用する反力ＴＣによって、第１ロータ１４に伝達され、さらに、クランク軸３ａに伝達される結果、クランク軸３ａが正転する。その状態で、エンジン３の燃料噴射弁や点火プラグの点火動作を制御することによって、エンジン３を始動することができる。
【０１４１】
この場合、図２９に示すトルクの関係から明らかなように、エンジン３を始動すべく、クランク軸３ａを回転させるためには、駆動用等価トルクＴＳＥを、第１ロータ１４を介してクランク軸３ａに伝達されるトルクの１／２の大きさに制御すれば足りる。一方、前述した従来の補機駆動装置を用いてクランク軸３ａを駆動する場合には、駆動用等価トルク（発電用等価トルク）と、第１ロータに伝達されるトルクと、第２ロータに伝達されるトルクとの比が１：１：２であるので、駆動用等価トルクを、第１ロータを介してクランク軸３ａに伝達されるトルクと同じ大きさに制御しなければならない。以上のように、補機駆動装置１Ｃをエンジン３の始動用として兼用する場合にも、従来の場合と比較して、駆動用等価トルクＴＳＥを低減できるので、ステータ１３の小型化を図ることができ、ひいては、補機駆動装置１Ｃの小型化およびコストの削減を図ることができる。
【０１４２】
なお、以上のようなエンジン３の始動中、ＥＣＵ２５による回転機１１の制御は、図３２を用いて説明したように行われ、それにより、回転磁界の電気角度位置θＭＦＲが、前記式（３９）が成立するように制御される。ただし、この場合、目標ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ＿ｔａｒ，Ｉｑ＿ｔａｒは、例えば、第１ロータ１４に作用するエンジンフリクションＴＥＦなどに応じて算出される。
【０１４３】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態は、補機がコンプレッサ４やオイルポンプ５の例であるが、本発明は、これらに限らず、他の様々な補機に適用できることはもちろんである。例えば、車両用の燃料ポンプや過給コンプレッサ、または船舶用や航空機用などの補機に適用することができる。また、実施形態は、電機子磁極が４個、磁石磁極が８個、コア１５ａが６個であり、すなわち、本発明における電機子磁極の数と磁極の数と軟磁性体の数との比が、１：２：１．５の例であるが、これらの数の比が１：ｍ：（１＋ｍ）／２（ｍ≠１．０）を満たすものであれば、電機子磁極、磁石磁極およびコア１５ａの数として、任意の数を採用可能である。さらに、実施形態では、コア１５ａを鋼板で構成しているが、他の軟磁性体で構成してもよい。また、実施形態では、ステータ１３、第１および第２のロータ１４，１５を径方向に並ぶように配置し、いわゆるラジアルタイプとして回転機１１、１１Ａを構成しているが、ステータ１３、第１および第２のロータ１４，１５を軸線方向に並ぶように配置し、いわゆるアキシャルタイプとして回転機１１、１１Ａを構成してもよい。
【０１４４】
さらに、実施形態では、１つの磁極を、単一の永久磁石１４ａの磁極で構成しているが、複数の永久磁石の磁極で構成してもよい。例えば、２つの永久磁石の磁極がステータ１３側で近づき合うように、これらの２つの永久磁石を逆Ｖ字状に並べることにより、１つの磁極を構成することによって、前述した磁力線ＭＬの指向性を高めることができる。また、実施形態における永久磁石１４ａに代えて、電磁石や回転磁界を発生可能な電機子を用いてもよい。さらに、実施形態では、Ｕ相〜Ｗ相のコイル１３ｃ〜１３ｅをスロット１３ｂに分布巻きで巻回しているが、これに限らず、集中巻きでもよい。また、実施形態では、コイル１３ｃ〜１３ｅを、Ｕ相〜Ｗ相の３相コイルで構成しているが、回転磁界を発生できれば、このコイルの相数はこれに限らず、任意である。さらに、スロット１３ｂの数として、実施形態で示した以外の任意の数を採用してもよいことはもちろんである。また、実施形態では、スロット１３ｂや、永久磁石１４ａ、コア１５ａを等間隔に配置しているが、不等間隔に配置してもよい。
【０１４５】
さらに、実施形態では、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２として、基準コイルすなわち特定のＵ相コイル１３ｃに対する特定の永久磁石１４ａおよびコア１５ａの回転角度位置をそれぞれ検出しているが、ステータ１３に対する第１および第２のロータ１４，１５の回転角度位置を表すのであれば、他の部位の回転角度位置を検出してもよい。例えば、特定のＶ相コイル１３ｄや、特定のＷ相コイル１３ｅ、ケース１２の特定の部位に対する、取付部１４ｂ、１４ｄやフランジ１４ｃなどの特定の部位の回転角度位置を第１ロータ回転角θＲ１として、フランジ１５ｂや連結部１５ｃの特定の部位の回転角度位置を第２ロータ回転角θＲ２として、それぞれ検出してもよい。
【０１４６】
また、実施形態では、回転角センサ３２は、電磁誘導式のものであるが、光学式のものでもよい。さらに、第１〜第３の実施形態では、第２ロータ回転角θＲ２を、第４実施形態では第１ロータ回転角θＲ１を、検出されたクランク角度位置に基づいて算出しているが、第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２をセンサなどで直接、検出してもよい。この場合、そのセンサとして、電磁誘導式や、光学式などといった任意のタイプのものを用いてもよいことは、もちろんである。また、実施形態では、回転磁界の制御に用いる磁界電気角度位置θＭＦＲを、クランク角センサ３１および回転角センサ３２で検出（算出）された第１および第２のロータ回転角θＲ１，θＲ２を用い、式（３９）によって算出しているが、特願２００７−２８０９１６号に記載された手法によって求めてもよい。具体的には、サンギヤとリングギヤの歯数の比が電機子磁極および磁石磁極の一方の数に対する他方の数の比と同じ値である遊星歯車装置と、単一の回転角センサを用意し、サンギヤおよびリングギヤの一方を第１ロータ１４に、キャリアを第２ロータ１５に、それぞれ連結するとともに、特定のＵ相コイル１３ｃに対するサンギヤおよびリングギヤの他方の回転角度位置を、回転角センサで検出する。この場合、電機子磁極の数が磁石磁極の数よりも大きい場合、第１ロータ１４には、サンギヤが連結される。
【０１４７】
以上により、上記の回転角センサで検出される回転角度位置は、電機子磁極の数に対する磁石磁極の数の比をγとすると、（１＋γ）θＲ２−γ・θＲ１を表す。このことから明らかなように、第１および第２のロータ１４，１５の回転角度位置を２つのセンサで別個に検出することなく、遊星歯車装置と単一の回転角センサによって、回転磁界の制御に用いる磁界電気角度位置θＭＦＲを求めることができる。
【０１４８】
さらに、実施形態では、回転機１１、１１Ａの動作を制御する制御装置として、ＥＣＵ２５およびＰＤＵ２６を用いているが、これに限らず、例えば、マイクロコンピュータを搭載した電気回路などを用いてもよい。また、コンプレッサ回転数ＮＡを、第１〜第３の実施形態では第１ロータ回転角θＲ１に基づいて、第４実施形態では第２ロータ回転角θＲ２に基づいて、それぞれ算出しているが、コンプレッサ回転数ＮＡをセンサなどで直接、検出してもよい。この場合のセンサとして、電磁誘導式や光学式など、任意のタイプのものを用いることができる。
【０１４９】
さらに、実施形態では、本発明における原動機は、車両用のガソリンエンジンであるが、動力を出力するための出力軸を有する任意の原動機でもよい。例えば、ディーゼルエンジンや、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む様々な産業用の内燃機関を用いてもよく、あるいは、外燃機関や、電動機、水車、風車などを用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１実施形態による補機駆動装置を、エンジンおよびコンプレッサとともに概略的に示す図である。
【図２】図１に示す回転機の拡大断面図である。
【図３】図１に示す回転機のステータ、第１および第２のロータを周方向に展開し、概略的に示す図である。
【図４】図１に示す回転機における磁界電気角速度、第１および第２のロータ電気角速度の間の関係の一例を示す速度共線図である。
【図５】図１に示す回転機の第１ロータを回転不能に保持した状態で、ステータに電力を供給した場合における動作を説明するための図である。
【図６】図５の続きの動作を説明するための図である。
【図７】図６の続きの動作を説明するための図である。
【図８】図５に示す状態から、電機子磁極が電気角２πだけ回転したときにおける電機子磁極やコアの位置関係を説明するための図である。
【図９】図１に示す回転機の第２ロータを回転不能に保持した状態で、ステータに電力を供給した場合における動作を説明するための図である。
【図１０】図９の続きの動作を説明するための図である。
【図１１】図１０の続きの動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の回転機の第１ロータを回転不能に保持した場合におけるＵ相〜Ｗ相の逆起電圧の推移の一例を示す図である。
【図１３】本発明の回転機の第１ロータを回転不能に保持した場合における駆動用等価トルク、第１および第２のロータ伝達トルクの推移の一例を示す図である。
【図１４】本発明の回転機の第２ロータを回転不能に保持した場合におけるＵ相〜Ｗ相の逆起電圧の推移の一例を示す図である。
【図１５】本発明の回転機の第２ロータを回転不能に保持した場合における駆動用等価トルク、第１および第２のロータ伝達トルクの推移の一例を示す図である。
【図１６】図１に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、ＥＮＧ停止モード中について示す速度共線図である。
【図１７】図１に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、（ａ）ＥＮＧ運転モードの開始時について、（ｂ）ＥＮＧ運転モード中について、それぞれ示す速度共線図である。
【図１８】図１に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、ＥＮＧ運転モード中で、かつ、エンジン回転数が非常に低い場合について示す速度共線図である。
【図１９】本発明の第２実施形態による補機駆動装置を、エンジンおよびコンプレッサとともに概略的に示す図である。
【図２０】本発明の第３実施形態による補機駆動装置を、エンジンおよびオイルポンプとともに概略的に示す図である。
【図２１】本発明の第１〜第３の実施形態による補機駆動装置において、極対数比を値１未満に設定した場合における各種の回転要素の回転数の関係の一例（実線）を、従来の場合（破線）とともに示す速度共線図である。
【図２２】本発明の第４実施形態による補機駆動装置を、エンジンおよびコンプレッサとともに概略的に示す図である。
【図２３】図２２に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、ＥＮＧ停止モード中について示す速度共線図である。
【図２４】図２２に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、（ａ）ＥＮＧ運転モードの開始時について、（ｂ）ＥＮＧ運転モード中で、かつ、回転磁界が逆転している場合について、それぞれ示す速度共線図である。
【図２５】図２２に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、ＥＮＧ運転モード中で、かつ、回転磁界が正転している場合について示す速度共線図である。
【図２６】図２２に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係の一例とともに、ＥＮＧ運転モード中で、かつ、エンジン回転数が非常に高い場合について示す速度共線図である。
【図２７】第１および第２のロータが補機およびクランク軸にそれぞれ連結された、エンジン始動用のスタータとして兼用される補機駆動装置を、エンジンおよびコンプレッサとともに概略的に示す図である。
【図２８】図２７に示す補機駆動装置における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係とともに、エンジンの始動時について示す速度共線図である。
【図２９】第１および第２のロータがクランク軸およびコンプレッサにそれぞれ連結された補機駆動装置をエンジン始動用のスタータとして兼用する場合における各種の回転要素の回転数の関係の一例を、各種の回転要素のトルクの関係とともに、エンジンの始動時について示す速度共線図である。
【図３０】本発明の回転機の等価回路を示す図である。
【図３１】本発明の第１補機駆動装置において極対数比を値１未満に設定した場合における各種の回転要素の回転数の関係の一例（実線）を、従来の場合（破線）とともに示す速度共線図である。
【図３２】図１に示す回転機やＥＣＵなどを示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１  補機駆動装置
１Ａ  補機駆動装置
１Ｂ  補機駆動装置
１Ｃ  補機駆動装置
３  エンジン（原動機）
３ａ  クランク軸（出力軸）
４  コンプレッサ（補機）
５  オイルポンプ（補機）
１１  回転機
１３  ステータ
１３ａ  鉄芯（電機子）
１３ｃ  Ｕ相コイル（電機子）
１３ｄ  Ｖ相コイル（電機子）
１３ｅ  Ｗ相コイル（電機子）
１４  第１ロータ
１４ａ  永久磁石（磁極）
１５  第２ロータ
１５ａ  コア（軟磁性体）
２５  ＥＣＵ（相対回転角度位置関係検出手段、制御手段）
２５ｂ  電気角変換器（相対回転角度位置関係検出手段）
２６  ＰＤＵ（制御手段）
３１  クランク角センサ（相対回転角度位置関係検出手段）
３２  回転角センサ（相対回転角度位置関係検出手段）
θＥＲ１  第１ロータ電気角（第１ロータの電気角度位置）
θＥＲ２  第２ロータ電気角（第２ロータの電気角度位置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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