(57)【要約】【課題】始動時や加速時において、大きな電流を要しない。【解決手段】電気機械装置は、電動モーターと、前記電動モーターの出力軸に接続されるフライホイールと、前記出力軸に接続され、前記電動モーターの出力を機械的に分配して２以上の第２の出力軸にする機械式出力分配装置と、前記２以上の第２の出力軸の各々に接続される第１の電動無段階変速装置と、を備え、前記第１の電動無段階変速装置は、  前記機械式出力分配装置からの出力が入力される入力部と、前記電気機械装置の出力となる出力部と、前記入力部から前記出力部への変速を制御する制御部と、を有する機械式変速機構と、前記制御部に接続され、前記制御部の回転数を変化させる変速制御用電動機と、を備える。【選択図】図１
2014181726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械装置であって、
電動モーターと、
前記電動モーターの出力軸に接続されるフライホイールと、
前記出力軸に接続され、前記電動モーターの出力を機械的に分配して２以上の第２の出力軸にする機械式出力分配装置と、
前記２以上の第２の出力軸の各々に接続される第１の電動無段階変速装置と、
を備え、
前記第１の電動無段階変速装置は、
前記機械式出力分配装置からの出力が入力される入力部と、前記電気機械装置の出力となる出力部と、前記入力部から前記出力部への変速を制御する制御部と、を有する機械式変速機構と、
前記制御部に接続され、前記制御部の回転数を変化させる変速制御用電動機と、
を備える、電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置において、
前記電動モーターは、第２の電動無段階変速装置を備え、
前記第２の電動無段階変速装置は、
前記電動モーターからの出力が入力される第２の入力部と、前記出力軸に接続される第２の出力部と、前記第２の入力部から前記第２の出力部への変速を制御する第２の制御部と、を有する機械式変速機構と、
前記第２の制御部に接続され、前記第２の制御部の回転数を変化させる第２の変速制御用電動機と、
を備える、
電気機械装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電気機械装置において、
前記機械式変速機構は、遊星ギア機構であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのうちのいずれか１つが前記入力部であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのうちの前記入力部以外の２つのうちのいずれか１つが前記出力部であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのうちの前記入力部および前記出力部以外の残りの１つが前記制御部である、
電気機械装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電気機械装置において、
前記機械式変速機構は、ディファレンシャルギアであり、
前記ディファレンシャルギアは、
仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと、
前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと、
前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回転可能に支持する支持軸と、
前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と、
前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と、
を備え、
前記第１の回転軸が前記入力部であり、
前記第２の回転軸が前記出力部であり、
前記第２のギアが前記制御部である、電気機械装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気機械装置において、
前記電動モーターは、空芯のコアレス構成を有している、電気機械装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気機械装置を備えるロボット。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械装置、電気機械装置を備えたロボット、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
変速機構を有する電気機械装置として、例えば、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この電気機械装置は、変速機構としての遊星ギア機構と、遊星ギア機構のサンギアに接続される第１のモーターと、遊星ギア機構のインターナルギア（アウターギア）に接続される第２のモーターと、をそれぞれ単体で用意し、それぞれを接続することによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０８１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この電気機械装置を移動体やロボットに用いた場合、移動体やロボット動作が停止したり、動いたりする。そして、停止状態からの始動時や加速時においては、電気機械装置の特性上短時間ではあるが大きなトルクを要するため大きな電流を要していた。そして、電気機械装置は、上記の大きな電流に対応するために、制御回路に大電流、大容量の半導体が用いられていた。また、大電流での電気機械装置の銅損失により生じる熱を放熱するために、大容積の放熱部材が用いられていた。また、コア付モーターは鉄損失（渦電流損失）が大きく高速回転時には負荷のないアイドル状態で消費電力が大きく消費していたためフライホイールを動力源として用いることは考えられなかった。しかし、コアレスモーターは鉄損失（渦電流損失）がほとんど生じることはなく、高速回転時には負荷のないアイドル状態で消費電力は機械損失（軸損失）の非常に少ない損失程度であることがわかってきたため、フライホイールを用いた動力源として本発明に至った。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、始動時や加速時において、大きな電流を要しない電気機械装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、電気機械装置が提供される。この電気機械装置は、電動モーターと、前記電動モーターの出力軸に接続されるフライホイールと、前記出力軸に接続され、前記電動モーターの出力を機械的に分配して２以上の第２の出力軸にする機械式出力分配装置と、前記２以上の第２の出力軸の各々に接続される第１の電動無段階変速装置と、を備え、前記第１の電動無段階変速装置は、前記機械式出力分配装置からの出力が入力される入力部と、前記電気機械装置の出力となる出力部と、前記入力部から前記出力部への変速を制御する制御部と、を有する機械式変速機構と、前記制御部に接続され、前記制御部の回転数を変化させる変速制御用電動機と、を備える。電動モーターの出力を電気機械装置の出力軸に接続すると、始動時や加速時には、電動モーターは、回転数ゼロの状態から始動するなど、電動モーターには大きな電流が流れる。この形態の電気機械装置によれば、フライホイールと、機械式出力分配装置と、を備えているので、電動モーターの回転を維持しながら、電動モーターの出力を複数の出力に分配しつつ、任意の電動無段階変速装置からの出力を０回転から始動や加速させることが可能となり、電動モーターに大きな電流が流れることを抑制することが可能となる。
【０００８】
（２）上記形態の電気機械装置において、電動モーターは、第２の電動無段階変速装置を備え、前記第２の電動無段階変速装置は、前記電動モーターからの出力が入力される第２の入力部と、前記出力軸に接続される第２の出力部と、前記第２の入力部から前記第２の出力部への変速を制御する第２の制御部と、を有する機械式変速機構と、前記第２の制御部に接続され、前記第２の制御部の回転数を変化させる第２の変速制御用電動機と、を備えてもよい。この形態の電気機械装置によれば、電動モーターは、第２の電動無段階変速装置を備えているので、始動時や加速時において電動モーターの回転をより維持しやすく、電動モーターに大きな電流が流れることを抑制できる。
【０００９】
（３）上記形態の電気機械装置において、前記機械式変速機構は、遊星ギア機構であり、
前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのいずれか１つが前記入力部であり、前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアの前記入力部以外の２つのうちのいずれか１つが前記出力部であり、前記遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアの前記入力部、前記出力部以外の残りの１つが前記制御部であってもよい。この形態の電気機械装置によれば、変速制御用電動機により遊星ギア機構のサンギア、プラネタリーキャリア、アウターギアのいずれか１つの回転を制御し、出力軸の回転数、及びトルクを容易に制御することが可能となる。
【００１０】
（４）上記形態の電気機械装置において、前記機械式変速機構は、ディファレンシャルギアであり、前記ディファレンシャルギアは、仮想的な第１の軸心の周りにそれぞれ回転するように互いに対向配置された第１のギアおよび第２のギアと、前記第１の軸心と直交する仮想的な第２の軸心を中心として前記第１のギアおよび第２のギアと噛合するように配置された少なくとも１つの第３のギアと、前記第２の軸心に沿って配置され、前記第３のギアを回転可能に支持する支持軸と、前記第１の軸心に沿って配置され、前記第１のギアに接続された第１の回転軸と、前記第１の軸心に沿って配置され、前記第２のギアの中央部に設けられた貫通孔を介して前記支持軸に接続された第２の回転軸と、を備え、前記第１の回転軸が前記入力部であり、前記第２の回転軸が前記出力部であり、前記第２のギアが前記制御部であってもよい。この形態の電気機械装置によれば、入力部あるいは出力部となる第１と第２の回転軸を第１の軸心に沿って配置することができるので、電気機械装置の出力軸に垂直な方向の小型化が可能となる。
【００１１】
（５）上記形態の電気機械装置において、前記電動モーターは、空芯のコアレス構成を有していてもよい。この形態の電気機械装置によれば、電動モーターは、空芯のコアレス構成を有していているので、始動時や加速時において銅損失による発熱を押さえることが可能となる。
【００１２】
（６）上記形態（１）〜（５）のいずれか一つに記載の電気機械装置を備えるロボット。であってもよい。
【００１３】
（７）上記形態（１）〜（５）のいずれか一つに記載の電気機械装置を備える移動体であってもよい。
【００１４】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気機械装置の他、電気機械装置を用いたロボット、移動体等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態の電気機械装置の構成を示す説明図である。
【図２】機械式出力分配装置の構成を示す説明図である。
【図３】センターギアとサイドギアについて磁石歯車を用いた場合のギアの噛み合い部分を拡大して示す説明図である。
【図４】電動無段階変速装置の内部構成を示す説明図である。
【図５】機械式変速機構を構成する各ギアの回転数の関係を示す説明図である。
【図６】磁気変速機構を有する電動無段階変速装置の内部構成を示す概略断面図である。
【図７】磁気変速機構を模式的に示す説明図である。
【図８】第３の実施形態の電動無段階変速装置を示す説明図である。
【図９】第４の実施形態としての電動無段階変速装置を示す概略断面図である。
【図１０】第５の実施形態で用いられる電動モーターの構成を示す説明図である。
【図１１】上記形態の電気機械装置を自動車に適用した例である。
【図１２】上記形態の電気機械装置をハイブリッド自動車に適用した例である。
【図１３】本実施形態の電気機械装置を利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図１４】本実施形態の電気機械装置を利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図１５】本実施形態の電気機械装置を利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。
【図１６】本実施形態の電気機械装置を利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。
【図１７】本実施形態で説明した電気機械装置を利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。
【図１８】本実施形態の電気機械装置を利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の実施形態：
図１は、第１の実施形態の電気機械装置１０の構成を示す説明図である。電気機械装置１０は、電動モーター８０と、エンコーダー８２と、フライホイール８３と、機械式出力分配装置９０と、電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃと、電動無段階変速装置制御部５００と、モーター制御部６００と、蓄電回路７００と、蓄電部７５０と、システム制御部８００と、を備える。電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、請求項の第１の電動無段階変速装置に対応する。
【００１７】
本実施形態において、電動モーター８０の構成については、特に限定はなく、２相モーター、３相モーター、コア付モーター、コアレスモーター、アキシャルギャップ型モーター、ラジアルギャップ型モーターなど、様々な形式の電動モーターを用いることが可能である。銅損を考慮すれば、電動モーター８０は、コアレスモーターであることが好ましい。電動モーター８０の駆動軸８１には、エンコーダー８２と、フライホイール８３と、機械式出力分配装置９０と、が接続されている。フライホイール８３は、慣性モーメントの大きな材料で形成されている。例えば、フライホイール８３の慣性モーメントは、電動モーター８０の駆動軸８１回りのローター（図示せず）の慣性モーメントより大きくてもよい。その結果、始動時や急加速時など、機械式出力分配装置９０に強い負荷が掛かる場合であっても、フライホイール８３の慣性力により、電動モーター８０の回転数を維持することが出来る。その結果、電動モーター８０に大きな電流が流れることを抑制することが可能となる。エンコーダー８２は、電動モーター８０の機械角を取得し、さらに、機械角の変化から電動モーター８０の回転数、回転方向を取得するために用いられる。
【００１８】
機械式出力分配装置９０は、電動モーター８０からの出力トルクを複数に分配する。図１に示す例では、機械式出力分配装置９０は、３つの出力軸９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃを備えており、電動モーター８０からの出力トルクを３つに分配している。なお、分配数は３つに限られず２つ以上であればよい。機械式出力分配装置９０の構成については後述する。
【００１９】
電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、それぞれ、機械式出力分配装置９０の出力軸９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃのそれぞれに接続されている。電動無段階変速装置１００Ａは、機械式変速機構１３０Ａと、変速制御用電動機１４０Ａと、を備える。電動無段階変速装置１００Ａの機械式変速機構１３０Ａへの入力部には、機械式出力分配装置９０の出力軸９４Ａが接続され、電動無段階変速装置１００のＡ機械式変速機構１３０Ａからの出力部には、負荷接続部１３６Ａが接続されている。変速制御用電動機１４０Ａは、機械式変速機構１３０Ａに接続されており、機械式変速機構１３０Ａを無段階に変速させる。他の電動無段階変速装置１００Ｂ、１００Ｃについても同様の構成である。なお、電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの詳しい内部構成については、後述する。なお、本実施形態では、電動無段階変速装置の内部構成を説明する場合など、３つの電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを区別する必要がない場合には、単に電動無段階変速装置１００と呼ぶ。
【００２０】
電動無段階変速装置制御部５００は、システム制御部８００からの指示により、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃの動作を制御する。具体的には、電動無段階変速装置制御部５００は、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃを駆動制御または回生制御することにより、負荷接続部１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃの回転数を無段階で変化させる。この具体的な制御内容については、後述する。なお、電動無段階変速装置制御部５００は、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃの動作を独立で制御できる。例えば、電動無段階変速装置制御部５００は、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂを駆動制御し、変速制御用電動機１４０Ｃを回生制御してもよい。
【００２１】
蓄電回路７００は、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃのいずれかが回生制御されたときに、回生電力を整流して蓄電部７５０に送る。蓄電部７５０は、二次電池であり、回生された電力を蓄電する。蓄電された電力は、電動モーター８０、あるいは変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃの駆動に用いられる。
【００２２】
システム制御部８００は、電動無段階変速装置制御部５００及びモーター制御部６００の動作を制御する。モーター制御部６００は、電動モーター８０の動作を制御する。
【００２３】
図２は、機械式出力分配装置９０の構成を示す説明図である。機械式出力分配装置９０は、センターギア９１と、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄと、を備える。センターギア９１は、ギア歯９１ｔを有しており、サイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄは、それぞれギア歯９３Ａｔ、９３Ｂｔ、９３Ｃｔ、９３Ｄｔを備えている。本実施形態では、センターギア９１は中心に配置され、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄはセンターギア９１を囲うように配置されている。センターギア９１のギア歯９１ｔは、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄのギア歯９３Ａｔ、９３Ｂｔ、９３Ｃｔ、９３Ｄｔとそれぞれ咬み合っている。センターギア９１の中心には入力軸９２があり、入力軸９２は、図１で示した電動モーター８０の駆動軸８１と接続されている。４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄのそれぞれの中心には、出力軸９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄが設けられている。
【００２４】
なお、図２では、機械式出力分配装置９０の出力は４つであるが、図１では、機械式出力分配装置９０の出力は３つであり、出力軸９４Ｄが無い。機械式出力分配装置９０の出力が３つの構成は、出力軸９４Ｄの長さを短くして機械式出力分配装置９０の外部に取り出さない構成で実現可能である。また、機械式出力分配装置９０の出力が３つの構成は、センターギア９１の回りを、３つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃで囲う構成で実現可能である。
【００２５】
図２に示す例では、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄの大きさは、同じであり、ギア歯９３Ａｔ、９３Ｂｔ、９３Ｃｔ、９３Ｄｔの歯数は、同じである。但し、用途に応じ、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄの大きさが変わっていても良い。この場合、ギア歯のピッチは、センターギア９１のギア歯９１ｔのピッチで決まるので、サイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄの大きさにより、ギア歯９３Ａｔ、９３Ｂｔ、９３Ｃｔ、９３Ｄｔの歯数も変わる。なお、本実施形態のように、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄの大きさが同じであり、４つのサイドギア９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄを区別しなくてもよい場合には、サイドギア及びギア歯について、それぞれサイドギア９３、ギア歯９３ｔと呼ぶ。
【００２６】
図３は、センターギアとサイドギアについて磁石歯車を用いた場合のギアの噛み合い部分を拡大して示す説明図である。センターギア９１のギア歯９１ｔと、サイドギア９３のギア歯９３ｔについては、平歯車やかさ歯車を用いることが可能であるが、その他、磁石歯車を用いることも可能である。磁石歯車では、ギア歯９１ｔ、９３ｔが磁石となっている。磁化の方向は、図３（Ａ）に示すように放射方向であっても良く、図３（Ｂ）に示すように、周方向であっても良い。磁石歯車の場合、同極同士の反発により、センターギア９１のギア歯９１ｔと、サイドギア９３のギア歯９３ｔとが接触し難いので、ギア歯９１ｔやギア歯９３ｔがすり減り難くなる。
【００２７】
図４は、電動無段階変速装置１００の内部構成を示す説明図である。電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの構成は、同じであるため、電動無段階変速装置１００Ａを例にとり説明する。また、電動無段階変速装置１００Ａの構成を説明する上では、３つの電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを区別する必要がないため、電動無段階変速装置１００と、符号から文字Ａ、Ｂ、Ｃを削除した符号を用いて説明し、電動無段階変速装置１００の各構成要素についても、同様に符号から文字Ａ、Ｂ、Ｃを削除した符号を用いて説明する。
【００２８】
電動無段階変速装置１００は、ケーシング１２２に収容されており、ケーシング１２２内に機械式変速機構１３０と、変速制御用電動機１４０と、入力歯車１６０と、を備える。ケーシング１２２は、２つのケーシング部１２２ａ、１２２ｂで構成されている。ケーシング部１２２ａは、その内部に機械式変速機構１３０と、変速制御用電動機１４０と、入力歯車１６０と、を収容可能な略円筒状の中空容体である。ケーシング部１２２ａの底面（図４の紙面右側）とは反対側の面（図４の紙面左側）は、開放されている。ケーシング部１２２ａの底面の中央には、中心軸１１０を挿通するための貫通孔１２２１が形成されている。ケーシング部１２２ａと中心軸１１０とは互いに固定的に取り付けられる。そのため、中心軸１１０自体は回転しない。他方のケーシング部１２２ｂは、一方のケーシング部１２２ａの開放面を覆うための蓋体である。ケーシング部１２２ａの中央部には、後述する負荷接続部１３６が挿通される開口１２２２が形成されており、ケーシング部１２２ｂは、円環板形状を有している。このケーシング部１２２ｂは、一方のケーシング部１２２ａに固定用ボルト１１４で固定的に取り付けられる。ケーシング１２２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；carbon fiber reinforced plastics）などの樹脂材料によって構成されるものとしても良い。これによって、電動無段階変速装置１００の軽量化が可能である。
【００２９】
中心軸１１０は、略円筒状のケーシング１２２の中心を通る軸Ｏ（図中一点鎖線で示す）に沿って配置されている。中心軸１１０は、軸Ｏ方向に延びる貫通孔１１１を有しており、貫通孔１１１には、電動無段階変速装置１００に電力や制御信号を送信するための導電線の束である導電線束２５が挿通されている。
【００３０】
また、ケーシング部１２２ａの外側（図４の紙面右側）およびプラネタリーキャリア１３３の外側（図４の紙面左側）には、中心軸１１０の保持性を向上させるための軸受けリング１１３が嵌合的に取り付けられている。
【００３１】
入力歯車１６０は、外部から電動無段階変速装置１００へ動力を入力させるための部材である。入力歯車１６０の中心には、入力軸１６２が接続されている。入力軸１６２は、ケーシング部１２２ａの底面を貫通している。入力軸１６２とケーシング部１２２ａとの間には、軸受け部１１７が設けられている。入力軸１６２は、動力伝達軸１６４の一方の端部と、ユニバーサルジョイント１６６により接続されている。なお、動力伝達軸１６４の他方の端部は、ユニバーサルジョイント１６６より、機械式出力分配装置９０の出力軸９４（例えば出力軸９４Ａ）と接続されている。
【００３２】
ローター１２１は、中心軸１１０回りに配置される部材であり、略円筒状の隔壁１２１３とフランジ部１２１ｆとを有する部材である。隔壁１２１３には、ギア歯１２１ｔが形成され、フランジ部１２１ｆの外周にはギア歯１２１ｆｔが形成されている。入力歯車１６０はギア歯１６０ｔを有しており、ギア歯１６０ｔは、ローター１２１のフランジ部１２１ｆのギア歯１２１ｆｔと咬み合っている。
【００３３】
ローター１２１は、その中央に中心軸１１０を挿通させるための貫通孔１２１１を有している。なお、貫通孔１２１１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、ローター１２１が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。軸受け部１１２は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。
【００３４】
ローター１２１の略円筒状の隔壁１２１３の外側の壁面には、上述したようにギア歯１２１ｔが形成されている。以後、このローター１２１のギア歯１２１ｔを有する隔壁１２１３を「ローターギア１２１３」とも呼ぶ。後述するように、本参考形態におけるローターギア１２１３は、後述する遊星ギア機構のサンギアとして機能する。なお、このローターギア１２１３は、ローター１２１にギア歯１２１ｔが一体成型されることにより形成されていてもよく、また、ローター１２１にギア歯１２１ｔを接続固定することにより一体に形成されていてもよい。
【００３５】
機械式変速機構１３０は、ローター１２１のローターギア１２１３とともに遊星ギア機構を構成する。遊星ギア機構は、外歯のサンギアと、内歯のリングギアと、サンギアとリングギアの間に配置された複数の外歯のプラネタリーギアと、から構成される機構である。なお、サンギアの回転中心と、リングギアの回転中心とは同一線上にある。そして、遊星ギア機構は、複数のプラネタリーギアが、サンギアの外周およびリングギアの内周に沿って自転しつつ公転し、複数のプラネタリーギアを支持するプラネタリーキャリアによって複数のプラネタリーギアの公転運動を拾う構造を有する機構である。機械式変速機構１３０は、サンギアとしてのローターギア１２１３と、リングギア１３１と、３個のプラネタリーギア１３２と、プラネタリーギア１３２を支持するプラネタリーキャリア１３３とを備える。なお、図４では便宜上、２個のプラネタリーギア１３２を模式的に図示してある。
【００３６】
リングギア１３１は、内壁面にギア歯１３１ｔが設けられた略円環状のギアである。また、リングギア１３１は、プラネタリーキャリア１３３の外周に配置された略円筒状のリングキャリアに支持されるように一体的に形成されている。また、リングギア１３１の内周面と、ローターギア１２１３の外周面との間には、３個のプラネタリーギア１３２が、ローターギア１２１３の外周に沿って、ほぼ等間隔で配置される。なお、プラネタリーギア１３２のギア歯１３２ｔと、リングギア１３１のギア歯１３１ｔおよびローターギア１２１３のギア歯１２１ｔとが互いに噛み合うことにより、これら３種のギア１２１３，１３２，１３１は連結される。
【００３７】
プラネタリーキャリア１３３は、３つのプラネタリーギア１３２を支持する略円筒状の部材である。プラネタリーキャリア１３３の底面の中央には、中心軸１１０を挿通する貫通孔１３３１が設けられている。貫通孔１３３１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、プラネタリーキャリア１３３が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。なお、プラネタリーキャリア１３３に取り付けられた軸受け部１１２と、ローター１２１に取り付けられた軸受け部１１２との間には、スペーサー１１５が配置される。
【００３８】
ここで、リングキャリア１３１２の中央部には、リングギア１３１の内周空間に連通する略円形形状の開口部１３１３が形成されており、プラネタリーキャリア１３３は、その開口部１３１３に配置される。プラネタリーキャリア１３３の入力歯車１６０側の底面には、プラネタリーギア１３２の回転軸１３２ｓを回転可能に保持するための軸孔１３３２が形成されている。
【００３９】
プラネタリーキャリア１３３の外周面と、リングキャリア１３１２の開口部１３１３の側壁面との間には、プラネタリーキャリア１３３とリングキャリア１３１２とが中心軸１１０を中心に互いに独立して回転可能とするための軸受け部１３５が配置されている。軸受け部１３５は、クロスローラーベアリングにより構成されていても良い。クロスローラーベアリングは、中心軸１１０の曲げ方向の力（曲げモーメント荷重）、中心軸１１０軸のラジアル方向の力（ラジアル荷重）、中心軸１１０のスラスト力（軸の長手方向の荷重）のいずれの方向の力に対しても強いので、高い剛性を実現することが可能となる。
【００４０】
プラネタリーキャリア１３３の外側の底面（図４の紙面左側）には、軸受け部１３５を保持固定するための負荷接続部１３６が固定用ボルト１１４によってプラネタリーキャリア１３３と一体となるように接続固定されている。なお、この負荷接続部１３６には、図示しない負荷の回転軸が図示しないボルトによって固定される。なお、この負荷固定用のボルトとして、固定用ボルト１１４を兼用するようにしてもよい。
【００４１】
変速制御用電動機１４０は、ローター１４１と、ステーター１４４と、を備える。変速制御用電動機１４０は、以下で説明するように、ラジアルギャップ型の構成をしている。ローター１４１は、機械式変速機構１３０のリングキャリア１３１２であり、リングキャリア１３１２の外周面には、永久磁石１４３が円筒形に配列されている。永久磁石１４３の磁化の方向は、放射方向である。永久磁石１４３の裏側の面（リングキャリア１３１２の外周面）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク１４５が配置されている。なお、このローター１４１とリングキャリア１３１２とは一体成型されることにより形成されてもよく、ローター１４１とリングキャリア１３１２とを接続固定することにより一体に形成されてもよい。
【００４２】
ケーシング部１２２ａの内周面には、ステーター１４４としての電磁コイル（以下、「電磁コイル１４４」とも呼ぶ）が、リングキャリア１３１２の永久磁石１４３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、変速制御用電動機１４０では、ステーターとしての電磁コイル１４４が、中心軸１１０を中心としてローター１４１としてのリングキャリア１３１２およびリングギア１３１を回転させる。なお、電磁コイル１４４とケーシング部１２２ａとの間には、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク１４８が配置されている。
【００４３】
ケーシング部１２２ｂには、永久磁石１４３の位置を検出する位置検出部１４６と、ローター１４１としてのリングキャリア１３１２の回転を制御するための変速制御用電動機制御部１４７が設けられている。位置検出部１４６は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路とを用いたホールＩＣによって構成され、永久磁石１４３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。位置検出部１４６は、変速制御用電動機制御部１４７と信号線を介して接続されている。
【００４４】
変速制御用電動機制御部１４７には、電力線と制御線（通信線）とを複合した導電線束２５から分岐した導電線が接続されている。また、変速制御用電動機制御部１４７は、電磁コイル１４４と電気的に接続されている。変速制御用電動機制御部１４７は、位置検出部１４６が出力する検出信号を、導電線束２５を介して電動無段階変速装置１００の駆動を制御する電動無段階変速装置制御部５００（図１）に送信する。そして、変速制御用電動機制御部１４７は、電動無段階変速装置制御部５００から導電線束２５を介して供給される制御信号に従って、電磁コイル１４４に電力を供給して磁界を発生させ、ローター１４１を回転させる。また、変速制御用電動機制御部１４７は、ローター１４１が回転することで電磁コイル１４４に発生する誘起電圧を、電動無段階変速装置制御部５００（図１）から導電線束２５を介して供給される制御信号に従って回生制御させることにより、ローター１４１の回転を制動させる。以下において、「回生」は「制動」を含むものとして説明する。以上のように、電磁コイル１４４に電力を供給する駆動制御と、電力を回生する回生制御とを組み合わせることで、変速制御用電動機１４０の動作、すなわち、ローター１４１の回転を、時計方向、停止、反時計方向、フリー回転の状態で制御できるそして、変速制御用電動機１４０の動作を制御することにより機械式変速機構１３０の動作を制御し、機械式出力分配装置９０からの回転運動を無段階で変速させることができる。
【００４５】
なお、ケーシング部１２２ｂの開口１２２２の内壁面には、挿通された負荷接続部１３６の外周面と接するようにシール部１５０が設けられている。このシール部１５０として、例えば、ブラシシール部を設けた場合には、ケーシング１２２内部にチリやホコリ等の侵入を抑制する。これによって電動無段階変速装置１００の劣化を抑制することができる。また、ゴムシール部を設けた場合には、ケーシング１２２の内部を気密にシールする。これによって、気流による電動無段階変速装置１００におけるギアやローターの回転損失を低減することができる。なお、このシール部１５０は必ずしも必要ではなく省略してもよい。
【００４６】
図５は、機械式変速機構１３０を構成する各ギアの回転数の関係を示す説明図である。図５に示すように、機械式変速機構１３０のサンギアとしてのローターギア１２１３の回転数（「入力回転数」とも呼ぶ）と、プラネタリーキャリア１３３の回転数（「出力回転数」とも呼ぶ）と、リングギア１３１の回転数（「制御回転数」とも呼ぶ）との関係は、いわゆる「共線図」で表され、直線で結ばれる関係にある。この関係は、ローターギア１２１３の回転数をＮｓ、リングギア１３１の回転数をＮｒ、プラネタリーキャリアの回転数をＮｃとし、ローターギア１２１３のギア歯１２１ｔの歯数をｍｓ、リングギア１３１のギア歯１３１ｔの歯数をｍｒとすると、下記の（１），（２）式で表される。なお、Ｎｓ，Ｎｒ，Ｎｃは回転方向を特に規定していない。ただし、以下の説明において、回転方向を規定する場合において時計周りの回転方向については符号「＋」を付加し、反時計周りの回転方向については符号「−」を付加して示すこととする。
Ｎｃ＝Ｎｓ・（ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））＋Ｎｒ・（ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））  …（１）
Ｎｒ＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ−Ｎｓ・（ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））  …（２）
【００４７】
上記（１）式からわかるように、プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃは、サンギアであるローターギア１２１３（以下、「サンギア１２１３」とも呼ぶ）の回転数Ｎｓとリングギア１３１の回転数Ｎｒとを、ｍｓ：ｍｒで直線補間したものである。従って、以下で説明するように、サンギア１２１３の回転が回転数Ｎｓで一定であるとすると、プラネタリーキャリア１３３の回転は、リングギア１３１の回転状態に応じて無段階で制御されることになる。
【００４８】
リングギア１３１の回転が停止状態（Ｎｒ＝０）である場合には、機械式変速機構１３０の各ギアの回転数の関係は図１４の二点鎖線で示す直線の関係となる。このとき、プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる回転数、すなわち、サンギア１２１３の回転数Ｎｓを減速比Ｋ０（＝出力／入力＝ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））で減速した大きさの回転数＋Ｎｃ０（＝Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ））で時計周りに回転する。すなわち、この場合には、ローター１２１の回転は、機械式変速機構１３０によって減速比Ｋ０で減速されて、負荷接続部１３６に接続された負荷に伝達される。
【００４９】
ここで、機械式変速機構１３０のリングギア１３１の回転の停止状態は、サンギア（ローターギア）１２１３からプラネタリーギア１３２を介してリングギア１３１に伝達される回転力に応じてリングギア１３１に発生する反時計周りの回転力を、相殺するための時計周りの回転力がリングギア１３１に加えられるように、変速制御用電動機１４０を駆動制御することによって実現される。なお、変速制御用電動機１４０の制御は、上述したように駆動回路および回生回路によって実行される。
【００５０】
リングギア１３１が回転数Ｎｒ＝−Ｎｒｆ（Ｎｒｆ＝Ｎｓ・ｍｓ／ｍｒ）でサンギア１２１３とは逆の反時計周りに回転している場合には、機械式変速機構１３０の各ギアの回転数の関係は図１４の太い実線で示す直線の関係となる。このとき、サンギア１２１３の時計周りの回転（回転数Ｎｓ）に対して、リングギア１３１は回転数Ｎｒ＝−Ｎｒｆ（＝−Ｎｓ・（ｍｓ／ｍｒ）で反時計周りに回転し、プラネタリーキャリア１３３の回転は、回転数Ｎｃ＝０となって停止される。この場合には、ローター１２１の回転は、負荷接続部１３６に接続された負荷に伝達されることはなく、機械式変速機構１３０によって伝達が遮断される。なお、このプラネタリーキャリア１３３の回転（出力回転）が停止される状態におけるリングギア１３１の回転状態を、「フリー回転状態」とも呼ぶ。このリングギア２２０のフリー回転状態は、変速制御用電動機１４０による回生制御や駆動制御が実行されない状態とすることにより実現される。
【００５１】
リングギア１３１の回転がフリー回転状態〜停止状態までの間で回転数Ｎｒが任意の回転数−Ｎｒ１で反時計周りに回転している状態の場合には、機械式変速機構１３０の各ギアの回転数の関係は図１４の一点鎖線で示す直線の関係となる。このとき、プラネタリーキャリア１３３０の回転数Ｎｃは、上記（１）式から＋Ｎｃ１（＝Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ）−Ｎｒ１・ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））となり、回転数−Ｎｒ１の大きさに応じて０〜＋Ｎｃ０の間の任意の値となる。すなわち、この場合には、ローター１２１の回転は、機械式変速機構１３０によって、上記（１）式に従って表される回転数＋Ｎｃ１に減速された回転されて、負荷接続部１３６に接続された負荷に伝達される。なお、プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃを０〜＋Ｎｃ０までの間の任意の回転数＋Ｎｃ１とするためには、リングギア１３１が上記（２）式から求められる回転数Ｎｒ＝−Ｎｒ１（＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ１−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ）））で反時計周りに回転するように、より具体的には、リングギア１３１がＮｒ＝−Ｎｒｆで反時計周りに回転しようとするのに応じて時計周りに回転しようとする変速制御用電動機１４０の回転を回生制御により反時計周りに制動するようにすればよい。
【００５２】
リングギア１３１の回転数Ｎｒが任意の回転数＋Ｎｒ２で時計周りに回転している状態の場合には、機械式変速機構１３０の各ギアの回転数の関係は図１４の破線で示す直線の関係となる。このとき、プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃは、上記（１）式から＋Ｎｃ２（＝Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ）＋Ｎｒ２・ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））となり、リングギア１３１の回転数＋Ｎｒ２の大きさに応じて＋Ｎｃ０以上の任意の値となる。この場合には、ローター１２１の回転を機械式変速機構１３０によって減速比Ｋ０で減速した回転数の回転に、変速制御用電動機１４０の駆動によって制御されたリングギア１３１の回転を機械式変速機構１３０によって減速比Ｋ１（＝ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））で減速した回転数の回転が重ね合わされて、負荷接続部１３６に接続された負荷に伝達される。なお、プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃを任意の回転数＋Ｎｃ２とするためには、リングギア１３１が上記（２）式から求められる回転数Ｎｒ＝＋Ｎｒ２（＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（Ｎｃ２−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ）））で時計周りに回転するように、変速制御用電動機１４０の回転を反時計回りで駆動制御すればよい。
【００５３】
リングギア１３１の回転数Ｎｒがフリー回転状態の回転数−Ｎｒｆよりも大きい任意の回転数−Ｎｒ３で反時計周りに回転している状態の場合には、機械式変速機構１３０の各ギアの回転数の関係は図１４の実線で示す直線の関係となる。プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃは、上記（１）式から求められる−Ｎｃ３（＝Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ）−Ｎｒ３・ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））となり、リングギア１３１の回転数−Ｎｒ３の大きさに応じて回転数―Ｎｒｆよりも大きい任意の回転数で反時計周りに回転する。この場合には、ローター１２１の回転を機械式変速機構１３０によって減速比Ｋ０で減速した時計回りの回転の回転数よりも、変速制御用電動機１４０の駆動によって制御されたリングギア１３１の反時計周りの回転を減速比Ｋ１（＝ｍｒ／（ｍｒ＋ｍｓ））で減速した回転数の方が大きくなって、リングギア１３１の反時計周りの回転に応じた回転が負荷接続部１３６に接続された負荷に伝達される。なお、プラネタリーキャリア１３３の回転数Ｎｃを反時計周りの回転数−Ｎｃ３とするためには、リングギア１３１が上記（２）式から求められる回転数Ｎｒ＝−Ｎｒ３（＝（（ｍｒ＋ｍｓ）／ｍｓ）・（−Ｎｃ３−Ｎｓ・ｍｓ／（ｍｒ＋ｍｓ）））で反時計周りに回転するように、より具体的には、リングギア１３１のＮｒ＝−Ｎｒｆでの反時計周りの回転に応じた時計周りの回転よりも更に高速に時計周りに回転するように変速制御用電動機１４０の回転を駆動制御すればよい。
【００５４】
機械式変速機構１３０では、上記のように、リングギア１３１の回転を変速制御用電動機１４０によって制御することにより、ローター１２１の回転、すなわち、サンギアとしてのローターギア１２１３の回転（入力回転）に対して、負荷接続部１３６に接続された負荷に伝達されるプラネタリーキャリア１３３の回転（出力回転）を無段階で連続的に変化させることができ、これに伴って負荷に対するトルクを無段階で連続的に変化させることができる。
【００５５】
以上のようにすれば、滑らかな負荷変動を実現することができ、滑らかな変速動作およびトルク変化を実現し、動作がぎくしゃくしてしまうことを防止することが可能である。
【００５６】
以上、第１の実施形態によれば、電気機械装置１０は、電動モーター８０に、フライホイール８３と、機械式出力分配装置９０と、電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃと、を備えているので、電動モーター８０のトルクを、電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの負荷接続部１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃに任意の大きさで分配することが出来る。
【００５７】
また、電気機械装置１０は、フライホイール８３を備えており、負荷が掛かる前から一定回転数で回転制御されており、負荷接続部１３６が回転数０から増速する場合や、急加速する場合であっても、ゼロ回転からのスタートではなく、回転数の大きな低下が起こり難いので、電動モーター８０には、大きな電流が流れない。また、変速制御用電動機１４０を制御することにより、変速制御用電動機１４０がない場合の負荷接続部１３６の回転数Ｍに比べてより高速に負荷接続部１３６を回転させることも可能となる。
【００５８】
また、第１の実施形態によれば、３つの電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、それぞれ機械式変速機構１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃとして遊星ギア機構と、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃと、を備えている。各電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃにおいて、ローター１２１にサンギアとしてのローターギア１２１３が形成され、負荷接続部１３６は、プラネタリーキャリア１３３に接続され、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃのローター１４１に、遊星ギア機構のアウターギア（リングギア１３１）が形成されており、変速制御用電動機１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃの回転を独立して制御することにより、３つの負荷接続部１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃの回転数、及びトルクを独立して容易に制御することが可能となる。
【００５９】
なお、第１の実施形態では、機械式変速機構１３０として、遊星ギア機構が用いられているが、遊星ギア機構の代わりに、ハーモニックドライブ機構（ハーモニックドライブは登録商標）やサイクロ機構、磁気変速機構が用いられても良い。
【００６０】
第２の実施形態：
図６は、磁気変速機構を有する電動無段階変速装置１００Ｇの内部構成を示す概略断面図である。第２の実施形態では、電動無段階変速装置１００Ｇが機械式変速機構として、磁気減速機構を用いた磁気変速機構１３０Ｇを備えている点が、第１実施例と異なる。なお、第２の実施形態の電動無段階変速装置以外の構成は、第１実施例の構成と同じであってもよい。
【００６１】
図７は、磁気変速機構を模式的に示す説明図である。磁気変速機構１３０Ｇは、中心軸１１０の周りに設けられた円筒状の第１の磁気変速ローター１２１３Ｇと、第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの外周に設けられた円筒状の第２の磁気変速ローター１３１Ｇと、を備える。なお、この第１の磁気変速ローター１２１３Ｇは、ローター１２１の隔壁であり、駆動モーター部１２０による回転運動がダイレクトに伝達される。第２の磁気変速ローター１３１Ｇは、変速制御用電動機１４０のローター１４１に、側面側で一体に形成されており、変速制御用電動機１４０の回転運動が伝達される。
【００６２】
第１の磁気変速ローター１２１３Ｇは、その外周面に、放射方向に着磁されて外周側がＮ極の永久磁石１７７（Ｎ）と外周側がＳ極の永久磁石１７７（Ｓ）とが交互に配列されたＳＰＭ型のローターである。同様に、第２の磁気変速ローター１３１Ｇは、その内周面に、放射方向に着磁されて内周側がＮ極の永久磁石１７１（Ｎ）と外周側がＳ極の永久磁石１７１（Ｓ）とが交互に配列されたＳＰＭ型のローターである。なお、ローターに配列された永久磁石の極数は、Ｎ極とＳ極の１対を極数１として定義することとし、第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの極数Ｎ１は、本例ではＮ１＝２に設定されている。同様に、第２の磁気変速ローター１３１Ｇに配列された永久磁石の極数Ｎ２は、Ｎ２＝２０に設定されている。
【００６３】
第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの外周に配列された永久磁石１７７（１７７Ｓ，１７７Ｎ）と、第２の磁気変速ローター１３１Ｇの内周に配列された永久磁石１７１（１７１Ｓ，１７１Ｎ）との間には、磁極片１７５が等間隔で円筒状に配列されており、キャリア１３３Ｇに固定されている。このキャリア１３３Ｇは、変速制御用電動機１４０のローター１４１の内周で、軸受け部１１２を介して中心軸１１０の回りに回転可能に配置されている。キャリア１３３Ｇには、負荷接続部１３６が接続される。なお、磁極片１７５は、軟磁性体の積層鋼板により形成される。磁極片１７５の数Ｎｐは、Ｎｐ＝Ｎ２±Ｎ１に設定される。＋Ｎ１の場合は、後述する基本動作において、第１の磁気変速ローターの回転方向に対して第２の磁気変速ローターの回転方向を同方向とする場合であり、−Ｎ１の場合は逆方向とする場合である。なお、本例では、Ｎｐ＝２２に設定されており、基本動作において同方向の回転となるように設定されている。
【００６４】
なお、以上説明からわかるように、機械式変速機構１３０Ｇにおいて、第１の磁気変速ローター１２１３Ｇが入力歯車１６０と接続されており、回転入力部であり、第２の磁気変速ローター１３１Ｇが回転制御部であり、キャリア１３３Ｇに指示された磁極片１７５が回転出力部である。なお、以下では、キャリア１３３Ｇを、回転出力部として説明する。
【００６５】
まず、本実施例における磁気変速機構の動作を説明する前提として、図７（Ａ）に示すように、キャリア１３３Ｇが固定されて複数の磁極片７５の位置が固定されている場合の磁気減速機構について説明する。この場合において、入力ローターとしての第１の磁気変速ローター１２１３Ｇに配列されている永久磁石１７７の磁極に応じて、磁極片１７５が磁化される。例えば、Ｎ極の永久磁石１７７（Ｎ）に隣接している磁極片１７５は放射方向に向かってＮ→Ｓに磁化され、Ｓ極の永久磁石１７７（Ｓ）が隣接している磁極片１７５は放射方向に向かってＳ→Ｎに磁化される。これら磁化された磁極片１７５により発生する磁界と、第２の磁気変速ローター１３１Ｇに配列された永久磁石１７１との間で吸着作用および反発作用が発生して、第２の磁気変速ローター１３１Ｇにトルクが発生し、第２の磁気変速ローター１３１Ｇが回転することになる。そして、第１の磁気変速ローター１２１３Ｇは回転しているので、これに応じて、磁極片１７５の磁化状態は変化することになり、これに応じて第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転量も制御されることになる。この結果、入力ローターとしての第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの回転量に対して出力ローターとしての第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転量が減速制御されることになる。なお、この場合、入力ローターとしての第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの回転数に対する出力ローターとしての第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転数の比（減速比）Ｇは、第１の磁気変速ローターの極数Ｎ１に対する第２の磁気変速ローターの極数Ｎ２の比で表される。本例では、Ｎ１＝２，Ｎ２＝２０であるので、減速比Ｇは１０となる。
【００６６】
磁気変速機構を用いた本実施例の機械式変速機構１３０Ｇでは、図７（Ｂ）に示すように、変速制御用電動機１４０のローター１４１（１３１２）の回転を制御することにより、第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転を変化させることができる。このとき、上記したように、入力ローター（回転入力部）としての第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの回転数に対して減速比Ｇで減速された回転数となるように制御ローター（回転制御部）としての第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転を制御した場合には、出力ローター（回転出力部）としてのキャリア１３３Ｇは回転せず固定される。これに対して、第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転数を増減させることにより、出力ローターとしてのキャリア１３３Ｇは、制御ローターとしての第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転数の増減に応じて、入力ローターとしての第１の磁気変速ローター１２１３Ｇと同方向あるいは逆方向に回転させるととともに、回転量を変化させることができる。従って、制御ローターとしての第２の磁気変速ローター１３１Ｇの回転を制御することにより、入力ローターとしての第１の磁気変速ローター１２１３Ｇの回転数に対して、出力ローターとしてのキャリア１３３Ｇの回転数を無段階で変化させる、すなわち、無段階で変速させることができる。
【００６７】
なお、本実施例では、ＳＰＭ型のローターを用いた磁気変速機構を例に説明したが、ＨＢ型（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｔｙｐｅ）のローターを用いた磁気変速機構としてもよい。なお、ＨＢ型のローターは、軸方向に着磁した磁石を使用し、磁極側を二枚の歯車鉄心で挟み込み、Ｎ極側の歯とＳ極側の歯の凹凸が逆になるようにした構造のローターである。
【００６８】
第３の実施形態：
図８は、第３の実施形態の電動無段階変速装置１００Ｈを示す説明図である。第３の実施形態の電動無段階変速装置１００Ｈは、第１の実施形態の電動無段階変速装置１００と、入力歯車１６０Ｈの構成が異なる。第１の実施形態の電動無段階変速装置１００では、入力歯車１６０の入力軸１６２は、中心軸１１０と平行であったが、第３の実施形態の電動無段階変速装置１００Ｈの入力歯車１６０Ｈの入力軸１６２Ｈは、中心軸１１０と直交する方向である。そして、ローター１２１のフランジ部１２１ｆの外周にギア歯１２１ｆｔは、かさ歯車となっている。第３の実施形態の電動無段階変速装置１００Ｈによれば、電動無段階変速装置１００Ｈへの入力の回転方向と、電動無段階変速装置１００Ｈからの出力の回転方向とを、９０度回転させることが可能となる。また、第３の実施形態の電動無段階変速装置１００Ｈでは、ローター１２１のフランジ部１２１ｆの直径（ギア歯１２１ｆｔの歯数）を変更しても、入力軸１６２Ｈの長さを変えるだけで対応できる。その結果、入力歯車１６０Ｈの回転数と、ローター１２１の回転数との比を容易に変更することが可能となる。
【００６９】
第４の実施形態：
図９は、第４の実施形態としての電動無段階変速装置１００Ｊを示す概略断面図である。この電動無段階変速装置１００Ｊは、ケーシング２０に収容されており、機械式変速機構３０と、変速制御用電動機４０と、入力軸１２と、機械式変速機構３０からの出力を被駆動部へ伝達する出力軸１４と、を備えている。入力軸１２と出力軸１４は同一の軸心Ｓｘ上に設けられている。
【００７０】
機械式変速機構３０は、いわゆるディファレンシャル機構を利用して構成されている。なお、ディファレンシャル機構は、「ディファレンシャルギア」とも呼び、請求項のディファレンシャルギアに対応する。具体的には、ディファレンシャル機構を利用した機械式変速機構３０は、軸心Ｓｘと直交するように設けられた軸心Ｓｙのピニオン軸３１０の両側に回転可能に取り付けられた二つで一対の第１のサイドギア３２０，第２のサイドギア３３０と、この一対の第１のサイドギア３２０，第２のサイドギア３３０のギア歯３２０ｔ，３３０ｔに噛合するギア歯３４０ｔ，３５０ｔを有し、軸心Ｓｘを中心とする二つで一対の第３のサイドギア３４０，第４のサイドギア３５０と、を備えている。対向する第１のサイドギア３２０，第２のサイドギア３３０と、ピニオン軸３１０との間には、第１のサイドギア３２０，第２のサイドギア３３０がピニオン軸３１０の軸心Ｓｙを中心に回転可能とするための軸受け部３１２が配置されている。軸受け部３１２は、例えば、ボールベアリングによって構成することができる。４つのサイドギア３２０、３３０、３４０、３５０は、例えば、かさ歯車で構成されている。第３のサイドギア３４０には、入力軸１２が固定接続または一体に形成されている。なお、以下では、「固定接続または一体に形成されている」なる記載を、簡単に「一体的に形成されている」と記載することとする。第４のサイドギア３５０には、その中央に出力軸１４を挿通させるための貫通孔３５２が形成されている。貫通孔３５２に挿通された出力軸１４は、ピニオン軸３１０の中点で一体的に形成されている。なお、本実施形態において、かさ歯以外のギア、例えばハイポイドギアを用いることも可能であり、ハイポイドギアを用いることにより、より安定した動力伝達を実現することができる。
【００７１】
変速制御用電動機４０は、ラジアルギャップ型のモーターであり、ローター４１０と、ステーター４２０と、を備えている。ローター４１０は、第４のサイドギア３５０と一体的に形成された略円筒形状を有しており、その中央部には、第４のサイドギア３５０と同様に、出力軸１４を挿通させるための貫通孔４１１を有している。ローター４１０の貫通孔４１１の壁面と、出力軸１４との間には、出力軸１４とローター４１０とを互いに独立して回転させるための軸受け部４１２が配置されている。この軸受け部４１２も、例えばボールベアリングで構成することができる。
【００７２】
ローター４１０の外周面には、永久磁石（ローター磁石）４１３が円筒形に配列されている。永久磁石４１３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石４１３の裏側の面（ローター４１０の側壁側の面）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク４１５が配置されている。
【００７３】
ローター４１０を覆うケーシング２０の内周面には、ステーター４２０としての電磁コイル（以下、「電磁コイル４２０」とも呼ぶ）が、ローター４１０の永久磁石４１３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、変速制御用電動機４０では、ステーターとしての電磁コイル４２０が、軸心Ｓｘを中心としてローター４１０及びこれに接続された第４のサイドギア３５０を回転させる。なお、電磁コイル４２０とケーシング２０との間にも、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク４２８が配置されている。
【００７４】
ケーシング２０には、永久磁石４１３の位置を検出する位置検出部４１６と、位置検出部４１６を実装した回路基板４１７が設けられている。位置検出部４１６は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路とを内蔵したアナログ出力又はデジタル出力可能なホールＩＣによって構成され、永久磁石４１３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。
【００７５】
回路基板４１７には、位置検出部４１６だけでなく、電磁コイル４２０とも電気的に接続されている。回路基板４１７は、外部に設けられた制御部（不図示）と導電線を介して電気的に接続されており、位置検出部４１６が出力する検出信号を制御部に送信する。また、回路基板４１７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル４２０に電力を供給して磁界を発生させ、ローター４１０を回転させる。また、回路基板４１７は、制御部からの制御信号に従って、ローター４１０の回転に応じて電磁コイル４２０に発生した誘起電力を出力し、ローター４１０の回転を制動させる。
【００７６】
変速制御用電動機４０は、機械式変速機構３０の第４のサイドギア３５０が、上記したように、変速制御用電動機４０のローター４１０に一体的に形成されているので、ローター４１０の回転に応じて機械式変速機構３０の第４のサイドギア３５０の回転を制御することができる。
【００７７】
ケーシング２０と入力軸１２との間、および、ケーシング２０と出力軸１４との間には、入力軸１２および出力軸１４を回転可能に支持するための軸受け部２２が配置されている。軸受け部２２も例えばボールベアリングを用いて構成することができる。
【００７８】
以上、第４の実施形態によれば、入力軸１２あるいは出力軸１４を軸心Ｓｘに沿って配置することができるので、電動無段階変速装置１００Ｊの出力軸１４に垂直な方向の小型化が可能となる。
【００７９】
第５の実施形態：
第２〜４の実施形態の電気機械装置は、第１の実施形態の電気機械装置１０の電動無段階変速装置１００の構成を変えたものであったが、第５の実施形態は、電動モーター８０を、電動無段階変速機構を備える電動モーター８０Ａとしたものである。
【００８０】
図１０は、第５の実施形態で用いられる電動モーター８０Ａの構成を示す説明図である。電動モーター８０Ａは、電動無段階変速機構を備えており、第１の実施形態で用いた電動無段階変速装置１００と比較すると、入力歯車１６０の代わりに、フライホイールとしての機能を持つローター１２１を有する駆動モーター部１２０を備える点が異なっている。そのため、ここでは、電動無段階変速装置１００と同じ構成については、同じ符号を用いて説明を省略し、電動無段階変速装置１００と異なる点を説明する。なお、図１０に示す電動無段階変速機構が、請求項の第２の電動無段階変速機構に対応する。
【００８１】
駆動モーター部１２０は、ローター１２１と、ステーター１２４とを備える。駆動モーター部１２０は、以下に説明するように、ラジアルギャップ型の構成を有している。ローター１２１の本体部は略円盤形状を有している、ローター１２１のフランジ部１２１ｆの側壁の外周面には、永久磁石１２３が円筒形に配列されている。永久磁石１２３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石１２３の裏側の面（ローター１２１のフランジ部１２１ｆの側壁）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク１２５が配置されている。
【００８２】
ケーシング部１２２ａの内周面には、ステーター１２４としての電磁コイル（以下、「電磁コイル１２４」とも呼ぶ）が、ローター１２１の永久磁石１２３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、駆動モーター部１２０では、ステーターとしての電磁コイル１２４が、中心軸１１０を中心としてローター１２１を回転させる。なお、電磁コイル１２４とケーシング部１２２ａとの間には、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク１２８が配置されている。なお、永久磁石１２３の回転に伴う鉄損を生じさせないために、電磁コイル１２４は、空芯のコアレス構造であることが好ましい。
【００８３】
ケーシング部１２２ａの底面には、永久磁石１２３のＮ極、Ｓ極の位置を検出する位置検出部１２６と、ローター１２１の回転を制御するための駆動モーター制御部１２７が設けられている。位置検出部１２６は、例えば、ホール素子と温度補償回路と増幅器回路を用いたホールＩＣによって構成され、永久磁石１２３の周回軌道の位置に対応するように配置されている。位置検出部１２６は、駆動モーター制御部１２７と信号線を介して接続されている。
【００８４】
駆動モーター制御部１２７には、導電線束２５から分岐した導電線が接続されている。また、駆動モーター制御部１２７は、電磁コイル１２４と電気的に接続されている。駆動モーター制御部１２７は、位置検出部１２６が出力する検出信号をモーター制御部６００（図１）に送信する。また、駆動モーター制御部１２７は、モーター制御部６００からの制御信号に従って、電磁コイル１２４に電力を供給して磁界を発生させ、ローター１２１を回転させる。また、駆動モーター制御部１２７は、モーター制御部６００からの制御信号に従って、ローター１２１の回転に応じて電磁コイル１２４に発生した誘起電力を出力し、ローター１２１の回転を減速させる。なお、第５の実施形態では、電動モーター８０Ａの変速制御用電動機１４０についても、モーター制御部６００からの制御信号に従って制御される。
【００８５】
また、プラネタリーキャリア１３３の外側の底面（図１０の紙面左側）には、軸受け部１３５を保持固定するための負荷接続部１３６が固定用ボルト１１４によってプラネタリーキャリア１３３と一体となるように接続固定されている。なお、固定用ボルト１１４は、同時に電動モーター８０Ａの駆動軸８１を固定するために用いられている。
【００８６】
以上、第５の実施形態のように、電動モーター８０の代わりに、電動無段階変速機構を備えた電動モーター８０Ａが用いられてもよい。電動モーター８０Ａの駆動軸８１にフライホイール８３が接続されているため、機械式出力分配装置９０からの負荷が掛かっても、電動モーター８０Ａの機械式変速機構１３０と変速制御用電動機１４０によって駆動軸８１の回転数を一定に維持し易いため、駆動モーター部１２０の回転数を維持し、駆動モーター部１２０に大きな電流が流れることを抑制させ易い。
【００８７】
第６の実施形態：
図１１は、上記形態の電気機械装置を自動車１０００に適用した例である。自動車１０００は、ボディ１０１０と、電動モーター１０８０と、機械式出力分配装置１０９０と、電動無段階変速装置１１００Ｒ、１１００Ｌと、車輪１０３０ＲＦ、１０３０ＬＦ、１０３０ＲＲ、１０３０ＬＲと、駆動軸１０４０Ｒ、１０４０Ｌと、車軸１０５０と、を備える。電動モーター１０８０の出力は、機械式出力分配装置１０９０と接続されており、機械式出力分配装置１０９０により２つの出力に分配される。２つの出力は、それぞれ、電動無段階変速装置１１００Ｒ、１１００Ｌに伝えられる。電動無段階変速装置１１００Ｒは、ボディ１０１０の右側前部に固定され、駆動軸１０４０Ｒを介して右前の車輪１０３０ＲＦを駆動する。電動無段階変速装置１１００Ｌは、ボディ１０１０の左側前部に固定され、駆動軸１０４０Ｌを介して左前の車輪１０３０ＬＦを駆動する。第１の実施形態と比較すれば、電動モーター１０８０が電動モーター８０に対応し、機械式出力分配装置１０９０が機械式出力分配装置９０に対応し、電動無段階変速装置１１００Ｒ、１１００Ｌが、電動無段階変速装置１００Ａ、１００Ｂに対応している。このように、実施形態で説明した電気機械装置１０は、自動車１０００に適用することが可能である。
【００８８】
この形態の自動車１０００によれば、１つの電動モーター１０８０の出力を、機械式出力分配装置１０９０を用いて２つに分配し、さらに電動無段階変速装置１１００Ｒ、１１００Ｌを用いて、左右の前輪を独立して駆動することが可能となる。また、電動無段階変速装置１１００Ｒ、１１００Ｌを用いることにより、左右の車輪１０３０ＲＦ、１０３０ＬＦの回転数差を容易に緩和することが可能となる。
【００８９】
図１２は、上記形態の電気機械装置をハイブリッド自動車１００１に適用した例である。ここでは、第６の実施形態の自動車１０００と異なる構成について説明する。ハイブリッド自動車１００１は、第６の実施形態の自動車１０００と比べて、内燃機関１０７０を備える点及び、電動モーター１０８０の代わりに電動モーター１０８１を備える点が異なる。電動モーター１０８１としては、第５の実施形態で説明した電動モーター８０Ａを用いることが可能である。内燃機関１０７０は、電動モーター８０Ａの駆動モーター部１２０と接続されており、ハイブリッド自動車１００１の動力源となる。駆動モーター部１２０は、内燃機関１０７０による駆動をアシストする。このように、上記形態で説明した電気機械装置１０は、ハイブリッド自動車にも適用することが可能である。
【００９０】
上記実施形態で説明した電気機械装置は、以下に示すように、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置に接続された変速装置や動力発生装置として適用することが可能である。
【００９１】
図１３は、本実施形態の電気機械装置を利用した移動体の一例である電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、駆動部としてのモーターの出力に本実施形態で説明した電気機械装置１０で構成された変速装置付モーター３３１０が前輪に設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。変速装置付モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時には変速装置付モーター３３１０のモーターで回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、変速装置付モーター３３１０のモーター部分の駆動と回生、および、変速装置部分の変速を制御する回路である。
【００９２】
図１４は、本実施形態の電気機械装置を利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１のアーム３４１０と第２のアーム３４２０と、変速装置付モーター３４３０とを有している。この変速装置付モーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。なお、この変速装置付モーター３４３０としては、本実施形態で説明した電気機械装置１０を用いても良い。
【００９３】
図１５は、本実施形態の電気機械装置を利用した双腕７軸ロボットの一例を示す説明図である。双腕７軸ロボット３４５０は、関節モーター３４６０と、把持部モーター３４７０と、アーム３４８０と、把持部３４９０と、を備える。関節モーター３４６０は、肩、肘、手首等の各関節部に相当する位置に配置されている。関節モーター３４６０は、アーム３４８０と把持部３４９０とを、３次元的に動作させるため、各関節につき２つのモーターを備えている。また、把持部モーター３４７０は、把持部３４９０を開閉し、把持部３４９０に物を掴ませる。双腕７軸ロボット３４５０において、関節モーター３４６０あるいは把持部モーター３４７０としては、本実施形態で説明した電気機械装置１０を用いても良い。
【００９４】
図１６は、本実施形態の電気機械装置を利用した垂直多関節ロボットの一例を示す説明図である。図１６に示すように、垂直多関節ロボット３６４０は、本体部３６４１、アーム部３６４２およびロボットハンド３６４５等から構成されている。本体部３６４１は、例えば床、壁、天井、移動可能な台車の上などに固定されている。アーム部３６４２は、本体部３６４１に対して可動に設けられており、本体部３６４１にはアーム部３６４２を回転させるための動力を発生させる駆動部（不図示）や、駆動部を制御する制御部等が内蔵されている。この駆動部として、本実施形態で説明した電気機械装置１０を用いても良い。
【００９５】
アーム部３６４２は、第１フレーム３６４２ａ、第２フレーム３６４２ｂ、第３フレーム３６４２ｃ、第４フレーム３６４２ｄおよび第５フレーム３６４２ｅから構成されている。第１フレーム３６４２ａは、回転屈折軸を介して、本体部３６４１に回転可能または屈折可能に接続されている。第２フレーム３６４２ｂは、回転屈折軸を介して、第１フレーム３６４２ａおよび第３フレーム３６４２ｃに接続されている。第３フレーム３６４２ｃは、回転屈折軸を介して、第２フレーム３６４２ｂおよび第４フレーム３６４２ｄに接続されている。第４フレーム３６４２ｄは、回転屈折軸を介して、第３フレーム３６４２ｃおよび第５フレーム３６４２ｅに接続されている。第５フレーム３６４２ｅは、回転屈折軸を介して、第４フレーム３６４２ｄに接続されている。アーム部３６４２は、制御部（図示せず）の制御によって、各フレーム３６４２ａ〜３６４２ｅが各回転屈折軸を中心に複合的に回転または屈折して動くようになっている。
【００９６】
アーム部３６４２の第５フレーム３６４２ｅのうち第４フレーム３６４２ｄが設けられた側と反対側には、ハンド接続部３６４３が接続されており、このハンド接続部３６４３にロボットハンド３６４５が取り付けられている。
【００９７】
ロボットハンド３６４５は、基部３６４５ａと、基部３６４５ａに接続された指部３６４５ｂと、を備えている。基部３６４５ａと指部３６４５ｂの接続部および指部３６４５ｂの各関節部には、本実施形態で説明した電気機械装置１０が組み込まれている。これらの電気機械装置１０が駆動することによって、指部３６４５ｂが屈曲し、物体を把持することができる。これらの電気機械装置１０は、超小型モーターであって、小型でありながら確実に物体を把持するロボットハンド３６４５を実現することができる。これにより、小型、軽量のロボットハンド３６４５を用いて、複雑な動作が行なえる、汎用性の高いロボットを提供することができる。
【００９８】
図１７は、本実施形態で説明した電気機械装置を利用した双腕キャスター付ロボットの一例を示す説明図である。図１７に示すように、双腕キャスター付ロボット３７６２は車体部３７６３を備えている。車体部３７６３は車体本体３７６３ａを備え、車体本体３７６３ａの地面側には４つの車輪３７６３ｂが設置されている。そして、車体本体３７６３ａには車輪３７６３ｂを駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体３７６３ａには双腕キャスター付ロボット３７６２の姿勢及び動作を制御する制御部３７６４が内蔵されている。
【００９９】
車体本体３７６３ａ上には、本体回転部３７６５、本体部３７６６がこの順に重ねて設置されている。本体回転部３７６５には本体部３７６６を回転させる回転機構が設置されている。そして、本体部３７６６は鉛直方向を回転中心として回転する。本体部３７６６上には一対の撮像装置３７６７が設置され、撮像装置３７６７は双腕キャスター付ロボット３７６２の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置３７６７との距離を検出することができる。
【０１００】
本体部３７６６の側面のうち対向する２つの面には左腕部３７６８及び右腕部３７６９が設置されている。左腕部３７６８及び右腕部３７６９はそれぞれ可動部としての上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２を備えている。上腕部３７７０、下腕部３７７１、ハンド部３７７２は回転または屈曲可能に接続されている。そして、本体部３７６６には本体部３７６６に対して上腕部３７７０を回転させる回転機構３７７３が内蔵されている。上腕部３７７０には上腕部３７７０に対して下腕部３７７１を回転させる回転機構３７７３が内蔵されている。下腕部３７７１には下腕部３７７１に対してハンド部３７７２を回転させる回転機構３７７３が内蔵されている。さらに、下腕部３７７１には下腕部３７７１の長手方向を回転軸にして捻る回転機構３７７３が内蔵されている。
【０１０１】
ハンド部３７７２はハンド本体３７７２ａとハンド本体３７７２ａの先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部３７７２ｂを備えている。ハンド本体３７７２ａには把持部３７７２ｂを移動しての把持部３７７２ｂ間隔を変更させる直動機構３７７４が内蔵されている。ハンド部３７７２は把持部３７７２ｂを開閉して被把持物を把持することができる。
【０１０２】
回転機構３７７３及び直動機構３７７４には本実施形態で説明した電気機械装置１０を備えている。従って、回転機構３７７３は回転方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに回転方向を転換させることができる。そして、直動機構３７７４は移動方向を反転させるときにもガタツクことなくスムーズに移動方向を転換させることができる。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は左腕部３７６８及び右腕部３７６９を位置精度良く移動することができる。
【０１０３】
さらに、車輪３７６３ｂを回転させる回転機構と本体部３７６６を回転させる回転機構とは、本実施形態で説明した電気機械装置１０が組み込まれている。従って、双腕キャスター付ロボット３７６２は進行方向を変えるときにもガタツクことなく回転することができる。そして、双腕キャスター付ロボット３７６２は本体部３７６６の回転方向を変えるときにもガタツクことなく回転することができる。
【０１０４】
図１８は、本実施形態の電気機械装置を利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、変速装置付モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。この変速装置付モーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、変速装置付モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。なお、変速装置付モーター３５１０としては、本実施形態で説明した電気機械装置１０を用いても良い。
【０１０５】
上記各実施形態において、電気機械装置１０で用いられる電動モーター８０は、２相が独立した２相独立結線構造であってもよく、３相独立結線、３相スター結線、３相デルタ結線構造であってもよい。
【０１０６】
以上、いくつかの実施形態に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…電気機械装置    １２…入力軸    １４…出力軸    ２０…ケーシング    ２２…軸受け部    ２５…導電線束    ３０…機械式変速機構    ４０…変速制御用電動機    ７５…磁極片    ８０、８０Ａ…電動モーター    ８１…駆動軸    ８２…エンコーダー    ８３…フライホイール    ９０…機械式出力分配装置    ９１…センターギア    ９１ｔ…ギア歯    ９２…入力軸    ９３、９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄ…サイドギア    ９３ｔ、９３Ａｔ、９３Ｂｔ、９３Ｃｔ、９３Ｄｔ…ギア歯    ９４…出力軸    ９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ、９４Ｄ…出力軸    １００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｇ、１００Ｈ、１００Ｊ…電動無段階変速装置    １１０…中心軸    １１１…貫通孔    １１２…軸受け部    １１３…リング    １１４…固定用ボルト    １１５…スペーサー    １１７…軸受け部    １２０…駆動モーター部    １２１…ローター    １２１ｆ…フランジ部    １２１ｔ…ギア歯    １２１ｆｔ…ギア歯    １２２…ケーシング    １２２ａ…ケーシング部    １２２ｂ…ケーシング部    １２３…永久磁石    １２４…電磁コイル（ステーター）    １２５…磁石バックヨーク    １２６…位置検出部    １２７…駆動モーター制御部    １２８…コイルバックヨーク    １３０…機械式変速機構    １３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ…機械式変速機構    １３０Ｇ…磁気式変速機構    １３１…リングギア    １３１Ｇ…第２の磁気変速ローター    １３１ｔ…ギア歯    １３２…プラネタリーギア    １３２ｓ…回転軸    １３２ｔ…ギア歯    １３３…プラネタリーキャリア    １３３Ｇ…キャリア    １３５…軸受け部    １３６…負荷接続部    １３６Ａ…負荷接続部    １４０…変速制御用電動機    １４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ…変速制御用電動機    １４１…ローター    １４３…永久磁石    １４４…電磁コイル（ステーター）    １４５…磁石バックヨーク    １４６…位置検出部    １４７…変速制御用電動機制御部    １４８…コイルバックヨーク    １５０…シール部    １６０、１６０Ｈ…入力歯車    １６０ｔ…ギア歯    １６２、１６２Ｈ…入力軸    １６４…動力伝達軸    １６６…ユニバーサルジョイント    １７１…永久磁石    １７５…磁極片    １７７…永久磁石    ２２０…リングギア    ３１０…ピニオン軸    ３１２…軸受け部    ３２０…第１のサイドギア    ３２０ｔ…ギア歯    ３３０…第２のサイドギア    ３４０…第３のサイドギア    ３４０ｔ…ギア歯    ３５０…第４のサイドギア    ３５２…貫通孔    ４１０…ローター    ４１１…貫通孔    ４１２…軸受け部    ４１３…永久磁石    ４１５…磁石バックヨーク    ４１６…位置検出部    ４１７…回路基板    ４２０…ステーター（電磁コイル）    ４２８…コイルバックヨーク    ５００…電動無段階変速装置制御部    ６００…モーター制御部    ７００…蓄電回路    ７５０…蓄電部    ８００…システム制御部    １０００…自動車    １００１…ハイブリッド自動車    １０１０…ボディ    １０３０ＬＦ、１０３０ＲＦ、１０３０ＬＲ、１０３０ＲＲ…車輪    １０４０Ｌ、１０４０Ｒ…駆動軸    １０５０…車軸    １０７０…内燃機関    １０８０、１０８１…電動モーター    １０９０…機械式出力分配装置    １１００Ｌ、１１００Ｒ…電動無段階変速装置    １２１１…貫通孔    １２１３���サンギア（ローターギア）    １２１３Ｇ…第１の磁気変速ローター    １２２１…貫通孔    １２２２…開口    １３１２…リングキャリア    １３１３…開口部    １３３０…プラネタリーキャリア    １３３１…貫通孔    １３３２…軸孔    ３３００…自転車    ３３１０…変速装置付モーター    ３３２０…制御回路    ３３３０…充電池    ３４００…ロボット    ３４１０…第１のアーム    ３４２０…第２のアーム    ３４３０…変速装置付モーター    ３４６０…関節モーター    ３４７０…把持部モーター    ３４８０…アーム    ３４９０…把持部    ３５００…鉄道車両    ３５１０…変速装置付モーター    ３５２０…車輪    ３６４０…垂直多関節ロボット    ３６４１…本体部    ３６４２…アーム部    ３６４２ａ…第１フレーム    ３６４２ｂ…第２フレーム    ３６４２ｃ…第３フレーム    ３６４２ｄ…第４フレーム    ３６４２ｅ…第５フレーム    ３６４３…ハンド接続部    ３６４５…ロボットハンド    ３６４５ａ…基部    ３６４５ｂ…指部    ３７６２…双腕キャスター付ロボット    ３７６３…車体部    ３７６３ａ…車体本体    ３７６３ｂ…車輪    ３７６４…制御部    ３７６５…本体回転部    ３７６６…本体部    ３７６７…撮像装置    ３７６８…左腕部    ３７６９…右腕部    ３７７０…上腕部    ３７７１…下腕部    ３７７２…ハンド部    ３７７２ａ…ハンド本体    ３７７２ｂ…把持部    ３７７３…回転機構    ３７７４…直動機構
【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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