(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられ、冷却用液体が供給される回転子導体が配設された回転子と、
回転軸方向に関して回転子と間隔をおいて回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングに電気的に接続されたブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、
回転子とブラシとを仕切るための仕切部材であって、シール部材が取り付けられ、回転子導体に供給された冷却用液体をシール部材により密封する仕切部材と、
を備え、
ブスバーは、シール部材と回転軸との間を通って回転子側に張り出し、当該張り出した部分にて回転子導体側の接続端子と電気的に接続され、
スリップリングモジュール部材は、ブスバーにおける少なくともシール部材と回転軸との間を通る部分を封止するための封止部材をさらに有し、
仕切部材がケースハウジングに取り付けられ、
回転子導体側の接続端子は、ケースハウジングと回転軸との間を通ってスリップリング側に張り出し、仕切部材とケースハウジングとの間の当該張り出した部分にてブスバーと電気的に接続されている、回転電機。
【請求項２】
回転軸に取り付けられ、冷却用液体が供給される回転子導体が配設された回転子と、
回転軸方向に関して回転子と間隔をおいて回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングに電気的に接続されたブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、
回転子とブラシとを仕切るための仕切部材であって、シール部材が取り付けられ、回転子導体に供給された冷却用液体をシール部材により密封する仕切部材と、
を備え、
ブスバーは、シール部材と回転軸との間を通って回転子側に張り出し、当該張り出した部分にて回転子導体側の接続端子と電気的に接続され、
スリップリングモジュール部材は、ブスバーにおける少なくともシール部材と回転軸との間を通る部分を封止するための封止部材をさらに有し、
スリップリングモジュール部材においては、封止部材が回転軸の外周に固定され、ブスバーが封止部材の内部を通ってスリップリングに電気的に接続されている、回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機であって、
仕切部材がケースハウジングに取り付けられ、
回転子導体側の接続端子は、ケースハウジングと回転軸との間を通ってスリップリング側に張り出し、当該張り出した部分にてブスバーと電気的に接続されている、回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機であって、
封止部材は、回転軸方向においてスリップリングが設けられる位置とシール部材が設けられる位置までブスバーが延び、ブスバーの張り出した部分よりスリップリング側への封止を行う、回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の回転電機であって、
ブラシを有するブラシモジュール部材が仕切部材に取り付けられている、回転電機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機であって、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
前記回転子導体が配設された回転子である第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
をさらに備える、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特に、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転電機を備える動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第２ロータと、第２ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第１ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第１インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第２インバータと、を備える。特許文献１においては、第１ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第１ロータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって第２ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、第２インバータを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力の授受が可能になるため、第２インバータにより第１ロータの巻線の電力を制御することで、駆動軸の回転速度を制御することができる。その場合において、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも高いときは、第１ロータの巻線の発電電力が第２インバータを介してバッテリー側へ供給され、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも低いときは、バッテリーの電力が第２インバータを介して第１ロータの巻線に供給される。さらに、ステータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリー側から第１インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第２ロータに動力を発生させて駆動軸を駆動することができるため、第１インバータによりステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動軸に伝達されるトルクを制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５６０１０号公報
【特許文献２】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献３】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、第１ロータと第２ロータとの間に作用するトルクによりエンジンの動力を駆動軸へ伝達する際には、第１ロータの巻線に交流電流が流れることで第１ロータが発熱するため、第１ロータの巻線にオイル等の冷却用液体を供給して冷却を行うことが望ましい。ただし、第１ロータの巻線は電気的配線を介してスリップリングと接続されているため、第１ロータの巻線に供給された冷却用液体が電気的配線を伝ってスリップリングに付着しやすくなる。スリップリングとブラシの摺動部に冷却用液体が付着すると、ブラシに異常磨耗が生じやすくなる。そこで、第１ロータの巻線に供給された冷却用液体が電気的配線を伝ってスリップリングとブラシの摺動部に付着するのを防止することが望ましい。
【０００５】
本発明は、回転子導体に供給された冷却用液体がスリップリングとブラシの摺動部に付着するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る回転電機は、回転軸に取り付けられ、冷却用液体が供給される回転子導体が配設された回転子と、回転軸方向に関して回転子と間隔をおいて回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングに電気的に接続されたブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、回転子とブラシとを仕切るための仕切部材であって、シール部材が取り付けられ、回転子導体に供給された冷却用液体をシール部材により密封する仕切部材と、を備え、ブスバーは、シール部材と回転軸との間を通って回転子側に張り出し、当該張り出した部分にて回転子導体側の接続端子と電気的に接続され、スリップリングモジュール部材は、ブスバーにおける少なくともシール部材と回転軸との間を通る部分を封止するための封止部材をさらに有する。さらに、本発明では、仕切部材がケースハウジングに取り付けられ、回転子導体側の接続端子は、ケースハウジングと回転軸との間を通ってスリップリング側に張り出し、仕切部材とケースハウジングとの間の当該張り出した部分にてブスバーと電気的に接続されている。また、本発明では、スリップリングモジュール部材においては、封止部材が回転軸の外周に固定され、ブスバーが封止部材の内部を通ってスリップリングに電気的に接続されている。
【０００８】
本発明の一態様では、封止部材は、ブスバーにおけるシール部材と回転軸との間を通る部分の他に、ブスバーにおける当該部分よりスリップリング側の部分をさらに封止するための部材であることが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、封止部材は、回転軸方向においてスリップリングが設けられる位置とシール部材が設けられる位置までブスバーが延び、ブスバーの張り出した部分よりスリップリング側への封止を行うことが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、ブラシを有するブラシモジュール部材が仕切部材に取り付けられていることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、前記回転子導体が配設された回転子である第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、をさらに備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転子とブラシとを仕切るための仕切部材が、回転子導体に供給された冷却用液体をシール部材により密封し、スリップリングモジュール部材の封止部材が、スリップリングに電気的に接続されたブスバーにおける少なくともシール部材と回転軸との間を通る部分を封止することで、回転子導体に供給された冷却用液体がブスバーを伝ってスリップリングとブラシの摺動部に付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１５】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る回転電機１０を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と駆動軸３７（車輪３８）との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機（機械式変速機）４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられた回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００１６】
回転電機１０は、ケースハウジングに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、スリップリングモジュール９５及びブラシモジュール９６と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４（第１回転軸）に取り付けられ、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、入力軸３４（第１ロータ２８）にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４（第２回転軸）に取り付けられ、出力軸２４は変速機４４を介して駆動軸３７と機械的に連結されていることで、駆動軸３７（車輪３８）には出力軸２４（第２ロータ１８）からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００１７】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１８】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１９】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２０】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２１】
クラッチ４８は、エンジン３６と変速機４４との間に、回転電機１０（入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８）に対し並列に設けられている。クラッチ４８の係合／解放により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ４８を係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ４８を解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８は、例えば油圧や電磁力を利用して係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで締結力を調整することもできる。
【００２２】
スリップリングモジュール９５は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８と間隔をおいて入力軸３４に取り付けられ、入力側ロータ２８と機械的に連結されている。スリップリングモジュール９５は、ロータ巻線３０の各相と電気的に接続されたスリップリング９７を有する。回転が固定されたブラシモジュール９６は、スリップリング９７に押し付けられて電気的に接触するブラシ９８を有する。スリップリングモジュール９５は、スリップリング９７がブラシ９８に対し摺動しながら（ブラシ９８との電気的接触を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。
【００２３】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ４０は、蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２４】
整流器９３は、ブラシ９８と電気的に接続されており、スリップリング９７及びブラシ９８により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力をダイオード（整流素子）により整流して直流に変換する。昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４は、スイッチング素子及びダイオード（整流素子）を備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。そのため、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間で電力変換を行うことが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。ここでの整流器９３は、スリップリング９７側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。そのため、整流器９３及び昇圧コンバータ９４は、ロータ巻線３０側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。なお、昇圧コンバータ９４の代わりに、ＤＣ−ＤＣコンバータとして降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。
【００２５】
インバータ４１は、ブラシ９８と電気的に接続されており、整流器９３及び昇圧コンバータ９４に対し並列に設けられている。インバータ４１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９８及びスリップリング９７を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。
【００２６】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４のスイッチング素子をスイッチング動作するときのデューティ比を制御することで、昇圧コンバータ９４での昇圧比（電圧変換比）を制御して、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。また、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することによっても、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御することが可能である。そして、電子制御ユニット５０は、クラッチ４８の係合／解放を切り替えることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。
【００２７】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができ、ステータ１６及び出力側ロータ１８を同期電動機（ＰＭモータ部）として機能させることができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができる。
【００２８】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。
【００２９】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（以下、電磁カップリングトルクとする）を発生させる際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクが作用する。その際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４での昇圧比の制御によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる（特許文献２，３も参照されたい）。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクは作用しなくなる。
【００３０】
また、インバータ４１のスイッチング動作により複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ロータ巻線３０で発生した回転磁界と永久磁石３３で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、入力側ロータ２８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、入力側ロータ２８を回転駆動することができる。一方、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に交流電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。このように、整流器９３と昇圧コンバータ９４とインバータ４１とを含んで、スリップリング９７及びブラシ９８を介してロータ巻線３０に交流電流が流れるのを許容または阻止するための駆動回路を構成することができる。
【００３１】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。
【００３２】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ４８が解放されている状態で、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、スリップリング９７及びブラシ９８を介してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れ、この誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから駆動軸３７（車輪３８）へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３３】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９７及びブラシ９８を介して取り出される。取り出された交流電力は整流器９３で直流に整流され、整流された直流電力は昇圧コンバータ９４で昇圧される。そして、昇圧コンバータ９４からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、昇圧コンバータ９４からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。なお、昇圧コンバータ９４のスイッチング動作を行うときは、インバータ４１のスイッチング動作を行わない。
【００３４】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３５】
また、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することで、ロータ巻線３０に交流電流が流れず入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用しなくても、エンジン３６からの動力をクラッチ４８を介して車輪３８へ伝達することができ、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を車両を前進方向に駆動することができる。
【００３６】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してステータ巻線２０へ供給するように、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、駆動軸３７（車輪３８）を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。なお、ＥＶ走行を行う場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。
【００３７】
また、エンジン３６を始動する場合は、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してスリップリング９７及びブラシ９８を介してロータ巻線３０へ供給するように、インバータ４１のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０への供給電力を用いてエンジン３６のクランキングを行うことができる。このように、ロータ巻線３０には、エンジン３６を始動するための交流電力が供給される。エンジン３６のクランキングの際には、入力側ロータ２８の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によりエンジン３６に繋がる入力側ロータ２８にトルクを作用させるが、出力側ロータ１８もその反力トルクを受けることになる。そのため、ＥＶ走行時にエンジン３６を始動する場合は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給して出力側ロータ１８にこの反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力を用いて出力側ロータ１８を回転駆動することができる。なお、エンジン３６を始動する場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。また、インバータ４１のスイッチング動作を行うときは、昇圧コンバータ９４のスイッチング動作を行わない。
【００３８】
本実施形態において、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するトルクによりエンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する際には、ロータ巻線３０に交流電流が流れることで入力側ロータ２８が発熱する。そこで、入力側ロータ２８の過熱を防止するために、入力側ロータ２８のロータ巻線３０にオイル等の冷却用液体を供給して冷却を行う。また、ロータ巻線３０に交流電流を流すためには、ロータ巻線３０を電気的配線を介してスリップリング９７に電気的に接続する必要がある。その際には、入力軸３４に配線穴を設け、この配線穴に電気的配線を通してロータ巻線３０とスリップリング９７を接続することが考えられる。ただし、その場合は、ロータ巻線３０に供給された冷却用液体が電気的配線を伝ってスリップリング９７に付着しやすくなる。スリップリング９７とブラシ９８の摺動部に冷却用液体が付着すると、ブラシ９８の異常磨耗や、スリップリング９７とブラシ９８の電気的接触不良が生じやすくなる。そこで、ロータ巻線３０に供給された冷却用液体が電気的配線を伝ってスリップリング９７とブラシ９８の摺動部に付着するのを防止することが望ましい。以下、そのための構成例について、図５を用いて説明する。
【００３９】
図５に示す構成例では、スリップリングモジュール９５は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８と間隔をおいて入力軸３４に取り付けられている。図５では、説明の便宜上、入力側ロータ２８の図示を省略しているが、実際は、図５におけるケースハウジング８０より右側の位置に入力側ロータ２８が配置される。スリップリングモジュール９５は、入力軸３４の外周に固定された樹脂等による略円筒形状の絶縁部材９０と、絶縁部材９０の外周に設けられ、ブラシ９８と電気的に接触するスリップリング９７と、絶縁部材９０の内部にロータ回転軸方向に沿って設けられ、スリップリング９７に電気的に接続されたブスバー９９と、を有する。スリップリング９７及びブスバー９９の材料については、例えば銅等の電気伝導率の良い金属が主成分として使用される。ロータ巻線３０がｕ相ロータ巻線とｖ相ロータ巻線とｗ相ロータ巻線とによる３相巻線である例では、ロータ巻線３０の各相毎に対応して設けられたスリップリング９７ｕ，９７ｖ，９７ｗが、ロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて配置されている。ブラシモジュール９６は、ロータ巻線３０の各相毎に対応して設けられ、整流器９３及びインバータ４１と電気的に接続されたブラシ９８ｕ，９８ｖ，９８ｗと、ブラシ９８ｕ，９８ｖ，９８ｗを保持するブラシホルダ８８ｕ，８８ｖ，８８ｗと、ブラシ９８ｕ，９８ｖ，９８ｗの放熱を行うための放熱板８９ｕ，８９ｖ，８９ｗと、を有する。ブラシ９８ｕ，９８ｖ，９８ｗは、ロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて配置されており、スリップリング９７ｕ，９７ｖ，９７ｗとそれぞれ電気的に接触する。
【００４０】
ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８とブラシモジュール９６との間の位置には、ステータ１６が固定されたケースハウジング８０が位置しており、さらに、ロータ回転軸方向に関してケースハウジング８０とブラシモジュール９６との間の位置には、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８とブラシ９８ｕ，９８ｖ，９８ｗとを仕切るための仕切部材８２が設けられている。ブラシモジュール９６は仕切部材８２に取り付けられており、仕切部材８２はケースハウジング８０に取り付けられている。ケースハウジング８０及び仕切部材８２には、入力軸３４を通すための開口穴が設けられており、入力軸３４は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８側からケースハウジング８０及び仕切部材８２の開口穴を通ってブラシモジュール９６側へ延びている。スリップリングモジュール９５は、ロータ回転軸方向に関してブラシモジュール９６側から仕切部材８２の開口穴を通ってケースハウジング８０側（入力側ロータ２８側）に張り出している。仕切部材８２においては、オイルシール等のシール部材８４が取り付けられ、ロータ巻線３０に供給された冷却用液体をシール部材８４により密封する。スリップリングモジュール９５においては、仕切部材８２の開口穴を通る位置の外周にリング状の摺動部材８６が設けられており、スリップリングモジュール９５の回転時には、摺動部材８６がシール部材８４に対して摺動する。
【００４１】
入力軸３４には、溝７８がロータ回転軸方向に沿って形成されており、この溝７８は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８側からケースハウジング８０の開口穴を通ってスリップリングモジュール９５側へ延びている。ｕ相ロータ巻線３０と電気的に接続されたｕ相ロータ巻線３０側の接続端子としてのブスバー７９は、この溝７８を通ってロータ回転軸方向に沿って延びている。スリップリング９７ｕと電気的に接続されたブスバー９９は、ロータ回転軸方向に関してスリップリング９７ｕ側からシール部材８４と入力軸３４との間（仕切部材８２の開口穴）の位置を通って入力側ロータ２８側に張り出しており、この張り出した部分９９ａにてブスバー７９と電気的に接続されている。これによって、スリップリング９７ｕとｕ相ロータ巻線３０とを、入力軸３４に配線穴を形成して電気的配線を通すことなく、ブスバー９９，７９を介して電気的に接続することができる。図５に示す例では、ブスバー７９は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８側からケースハウジング８０と入力軸３４との間（ケースハウジング８０の開口穴）の位置を通ってスリップリング９７ｕ側に張り出しており、この張り出した部分７９ａにてブスバー９９（入力側ロータ２８側に張り出した部分９９ａ）と電気的に接続されている。絶縁部材９０は、ブスバー９９における少なくともシール部材８４と入力軸３４との間（仕切部材８２の開口穴）を通る部分９９ｂを封止する。図５に示す例では、絶縁部材９０は、ブスバー９９におけるシール部材８４と入力軸３４との間（摺動部材８６と入力軸３４との間）を通る部分９９ｂの他に、ブスバー９９におけるこの部分９９ｂよりスリップリング９７ｕ側の部分９９ｃをさらに封止する。つまり、絶縁部材９０は、ブスバー９９における入力側ロータ２８側に張り出した部分９９ａを除いて封止する。
【００４２】
なお、図５では、スリップリング９７ｕとｕ相ロータ巻線３０（ブスバー７９）との電気的接続構造を示しており、スリップリング９７ｖとｖ相ロータ巻線３０との電気的接続構造、及びスリップリング９７ｗとｗ相ロータ巻線３０との電気的接続構造については、図示を省略しているが、スリップリング９７ｕとｕ相ロータ巻線３０との電気的接続構造と同様の構造である。すなわち、スリップリング９７ｖと電気的に接続されたブスバー９９、及びスリップリング９７ｗと電気的に接続されたブスバー９９も、ロータ回転軸方向に関してスリップリング９７側からシール部材８４と入力軸３４との間の位置を通って入力側ロータ２８側に張り出しており、この張り出した部分９９ａにて、ｖ相ロータ巻線側の接続端子（ｖ相ロータ巻線３０と電気的に接続されたブスバー）７９、及びｗ相ロータ巻線側の接続端子（ｗ相ロータ巻線３０と電気的に接続されたブスバー）７９とそれぞれ電気的に接続されている。そして、ｖ相ロータ巻線側の接続端子７９、及びｗ相ロータ巻線側の接続端子７９も、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８側からケースハウジング８０と入力軸３４との間の位置を通ってスリップリング９７側に張り出しており、この張り出した部分７９ａにて、スリップリング９７ｖと電気的に接続されたブスバー９９、及びスリップリング９７ｗと電気的に接続されたブスバー９９とそれぞれ電気的に接続されている。絶縁部材９０は、これらのブスバー９９における少なくともシール部材８４と入力軸３４との間を通る部分９９ｂを封止する。そして、絶縁部材９０は、これらのブスバー９９におけるシール部材８４と入力軸３４との間を通る部分９９ｂの他に、これらのブスバー９９におけるこの部分９９ｂよりスリップリング９７側の部分９９ｃをさらに封止する。
【００４３】
以上説明した図５に示す構成例では、冷却のためにロータ巻線３０に供給されたオイル等の冷却用液体は、ロータ巻線３０側のブスバー７９には付着する。ただし、ロータ巻線３０及びブスバー７９と、スリップリング９７及びブラシ９８とが、仕切部材８２及びシール部材８４により互いに仕切られており、さらに、スリップリング９７側のブスバー９９におけるシール部材８４と入力軸３４との間を通る部分９９ｂが絶縁部材９０によって封止されているため、ブスバー７９に付着した冷却用液体がブスバー９９を伝ってスリップリング９７に付着するのを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、ロータ巻線３０に供給された冷却用液体がスリップリング９７とブラシ９８の摺動部に付着するのを防止することができ、ブラシ９８の異常摩耗、及びスリップリング９７とブラシ９８の電気的接触不良を防止することができる。さらに、本実施形態では、絶縁部材９０によって、ブスバー９９におけるシール部材８４と入力軸３４との間を通る部分９９ｂの他に、ブスバー９９におけるこの部分９９ｂよりスリップリング９７側の部分９９ｃもさらに封止することで、ブスバー７９に付着した冷却用液体がブスバー９９を伝ってスリップリング９７に付着するのをさらに確実に防止することができる。
【００４４】
また、スリップリング９７をロータ巻線３０に電気的に接続するためには、スリップリングモジュール９５側のブスバー９９をロータ巻線３０側のブスバー７９に電気的に接続する必要がある。ここで、スリップリングモジュール９５側のブスバー９９とロータ巻線３０側のブスバー７９との電気的接続部分を、スリップリング９７より外側（ロータ巻線３０と反対側、図５の左側）に配置すると、その分、回転電機１０のロータ回転軸方向長さが増加する。これに対して本実施形態では、スリップリングモジュール９５側のブスバー９９とロータ巻線３０側のブスバー７９との電気的接続部分を、スリップリング９７より内側（ロータ巻線３０側、図５の右側）に配置することができる。その結果、回転電機１０のロータ回転軸方向長さを短縮することができる。
【００４５】
本実施形態では、回転電機１０の入力軸３４と出力軸２４とを入れ替えることもでき、第２ロータ１８を入力軸３４に機械的に連結し、第１ロータ２８を出力軸２４に機械的に連結することもできる。すなわち、第２ロータ１８がエンジン３６に機械的に連結され、第１ロータ２８が車輪３８に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン３６からの動力が入力軸３４に連結された第２ロータ１８に伝達され、出力軸２４に連結された第１ロータ２８からの動力が車輪３８に伝達されるため、第２ロータ１８が入力側ロータとなり、第１ロータ２８が出力側ロータとなる。
【００４６】
また、本実施形態の構成は、ステータ１６が省略され、ロータ巻線３０が配設された第１ロータ２８と第２ロータ１８との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、第２ロータ１８が省略され、ステータ１６とロータ巻線３０が配設された第１ロータ２８との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、スリップリング９７及びブラシ９８を介してロータ巻線３０に直流電流が流れる回転電機に対しても適用可能であり、その場合は、スリップリング９７、ブラシ９８、及びブスバー９９がそれぞれ２つずつ設けられる。このように、本実施形態の構成は、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に対して適用可能である。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  回転電機、１６  ステータ、１８  第２ロータ（出力側ロータ）、２０  ステータ巻線、２４  出力軸、２８  第１ロータ（入力側ロータ）、３０  ロータ巻線、３２，３３  永久磁石、３４  入力軸、３６  エンジン、３７  駆動軸、３８  車輪、４０，４１  インバータ、４２  蓄電装置、４４  変速機、４８  クラッチ、５０  電子制御ユニット、７９，９９  ブスバー、８０  ケースハウジング、８２  仕切部材、８４  シール部材、８６  摺動部材、９０  絶縁部材、９３  整流器、９４  昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）、９５  スリップリングモジュール、９６  ブラシモジュール、９７  スリップリング、９８  ブラシ。
【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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