(57)【要約】【課題】磁気変調式モータを構成する第１回転機Ｍ１と、誘導モータを構成する第２回転機Ｍ２とを備え、第１回転機Ｍ１の発電電力で第２回転機Ｍ２を電動駆動できるコンパクトな電気変速装置１を提供する。【解決手段】第１回転機Ｍ１は、第１電機子１３と磁気変調子１５との間に界磁子１４を配置した磁気変調式モータであり、界磁子１４が第１ロータディスク１６を介して第１の回転軸２に連結されている。第２回転機Ｍ２は、第２電機子１７と、かご型回転子である第２回転子１８とを備える誘導モータであり、第２回転子１８が第２ロータディスク１９を介して第２の回転軸３に連結され、且つ、磁気変調子１５とも機械的に連結されている。また、第１電機子１３に施される第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と、第２電機子１７に施される第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２とが逆相順に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸受（６）を介して装置フレームに回転可能に支持される第１の回転軸（２）を有する第１の回転機（Ｍ１）と、
第２の軸受（８）を介して前記装置フレームに回転可能に支持される第２の回転軸（３）を有する第２の回転機（Ｍ２）とを備え、
前記第１の回転機（Ｍ１）は、
前記装置フレームに固定される第１の電機子鉄心（２０）に極対数ｍの第１の三相巻線（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を施した第１の電機子（１３）と、
この第１の電機子（１３）との間にギャップを有して回転可能に配置され、極対数ｎの磁極を形成すると共に、周方向に隣り合う磁極同士が互いに異なる極性に着磁された永久磁石（２２）を有し、且つ、周方向に隣り合う前記永久磁石（２２）同士の間および前記永久磁石（２２）の電機子側表面を覆って前記第１の電機子（１３）と対向する対向面の全周に軟磁性体（２３）を配置した界磁子（１４）と、
この界磁子（１４）との間にギャップを有して回転可能に配置され、磁束の通り道を形成するｍ＋ｎ個の導磁路（２４）を有すると共に、このｍ＋ｎ個の導磁路（２４）がそれぞれ周方向に磁気的に分離して配置される磁気変調子（１５）とを有し、
前記界磁子（１４）が前記第１の電機子（１３）と前記磁気変調子（１５）との間に配置され、且つ、前記界磁子（１４）と前記磁気変調子（１５）のどちらか一方の回転子が、第１の回転子ディスク（１６）を介して前記第１の回転軸（２）と一体に回転可能に構成され、
前記第２の回転機（Ｍ２）は、
前記装置フレームに固定される第２の電機子鉄心（２６、２７）に第２の三相巻線（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を施した第２の電機子（１７）と、
この第２の電機子（１７）との間にギャップを有して回転可能に配置されるかご型回転子（１８）とを有し、前記かご型回転子（１８）が第２の回転子ディスク（１９）を介して前記第２の回転軸（３）と一体に回転可能に構成され、
前記第１の回転機（Ｍ１）と前記第２の回転機（Ｍ２）は、前記界磁子（１４）と前記磁気変調子（１５）のどちらか他方の回転子と前記かご型回転子（１８）とが機械的に連結され、且つ、前記第１の三相巻線（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）と前記第２の三相巻線（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）とが逆相順に接続されていることを特徴とする電気変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載した電気変速装置（１）において、
前記第１の三相巻線（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）と前記第２の三相巻線（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）とが逆相順に接続される各相の接続点を三相接続点（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と呼び、前記第１の三相巻線（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）の前記三相接続点（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と反対側の各相端子を第１の三相端子と呼び、前記第２の三相巻線（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）の前記三相接続点（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と反対側の各相端子を第２の三相端子と呼ぶ時に、
前記三相接続点（ｘ０、ｙ０、ｚ０）に三相ハーネス（２９）を介して接続されるインバータ（３０）と、
前記第２の三相端子に三相ハーネス（３２）を介して接続される三相全波整流器（３３）と、
この三相全波整流器（３３）の正負端子間を短絡する短絡回路（３４）と、
この短絡回路（３４）に介在されて前記短絡回路（３４）を開閉できる短絡スイッチ素子（３５）とを備え、
前記第１の三相巻線（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）は、前記第１の三相端子が中性点（Ｏ）を形成してスター結線されていることを特徴とする電気変速装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した電気変速装置（１）において、
前記導磁路（２４）は、軟磁性体から成るセグメント極（２４）によって形成され、且つ、ｍ＋ｎ個の前記セグメント極（２４）が非磁性の金属部材（２５）によって機械的に保持されていることを特徴とする電気変速装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れか一つの電気変速装置（１）において、
前記装置フレームは、前記第１の軸受（６）を介して前記第１の回転軸（２）を支持するフロントフレーム（４）と、前記第２の軸受（８）を介して前記第２の回転軸（３）を支持するリヤフレーム（５）とを有し、
前記第１の回転機（Ｍ１）と前記第２の回転機（Ｍ２）は、前記フロントフレーム（４）と前記リヤフレーム（５）とを軸方向に組み合わせて形成される前記装置フレームの内部空間に一体的に収容されていることを特徴とする電気変速装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れか一つの電気変速装置（１）において、
前記第１の回転機（Ｍ１）は、前記界磁子（１４）の径方向外側に前記第１の電機子（１３）を配置し、前記界磁子（１４）の径方向内側に前記磁気変調子（１５）を配置して、その磁気変調子（１５）が前記第２の回転子ディスク（１９）を介して前記かご型回転子（１８）と機械的に連結され、
前記界磁子（１４）は、軸方向の一端側で前記第１の回転子ディスク（１６）を介して前記第１の回転軸（２）に連結され、且つ、軸方向の他端側で第３の軸受（４０）を介して前記第２の回転子ディスク（１９）に対し回転自在に支持され、
前記第２の回転子ディスク（１９）は、前記第３の軸受（４０）より内径側へ延設される径方向の中央部に円筒ボス部（１９ａ）を有し、この円筒ボス部（１９ａ）が前記第２の回転軸（３）の外周に嵌合して前記第２の回転軸（３）と一体に回転可能に設けられていることを特徴とする電気変速装置。
【請求項６】
請求項１〜４に記載した何れか一つの電気変速装置（１）において、
前記第１の回転機（Ｍ１）は、前記界磁子（１４）の径方向外側に前記第１の電機子（１３）を配置し、前記界磁子（１４）の径方向内側に前記磁気変調子（１５）を配置して、その磁気変調子（１５）が前記第１の回転子ディスク（１６）を介して前記第１の回転軸（２）に連結され、
前記界磁子（１４）は、軸方向の一端側で第４の軸受（４５）を介して前記装置フレームに対し回転自在に支持され、且つ、軸方向の他端側で前記第２の回転子ディスク（１９）を介して前記かご型回転子（１８）と機械的に連結され、
前記第２の回転子ディスク（１９）は、前記界磁子（１４）と前記かご型回転子（１８）とを連結する連結部位より内径側へ延設される径方向の中央部に円筒ボス部（１９ａ）を有し、この円筒ボス部（１９ａ）が前記第２の回転軸（３）の外周に嵌合して前記第２の回転軸（３）と一体に回転可能に設けられていることを特徴とする電気変速装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載した電気変速装置（１）において、
前記第２の軸受（８）は、軸方向に所定の距離を隔てて配置される一方の軸受（８ａ）と他方の軸受（８ｂ）とを有し、前記一方の軸受（８ａ）は、前記第２の回転軸（３）の一端側で前記円筒ボス部（１９ａ）に隣接して配置され、前記他方の軸受（８ｂ）は、前記第２の回転軸（３）の他端側に配置されることを特徴とする電気変速装置。
【請求項８】
請求項１〜７に記載した何れか一つの電気変速装置（１）において、
前記第１の回転軸（２）は、車両用エンジンのクランク軸に直接または間接的に連結されると共に、前記第１の軸受を兼ねる一方向クラッチ（６）を介して前記装置フレームに支持され、
前記一方向クラッチ（６）は、前記第１の回転軸（２）の回転方向を前記エンジンの正回転方向にのみ許容し、逆方向の回転を阻止することを特徴とする電気変速装置。
【請求項９】
請求項１〜８に記載した何れか一つの電気変速装置（１）において、
前記第２の回転機（Ｍ２）は、前記第２の電機子（１７）と前記かご型回転子（１８）との間に多面ギャップを形成するマルチギャップ型回転機であることを特徴とする電気変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、内燃機関の動力と電池電力とで走行するハイブリッド車両の動力装置に用いて好適な電気変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車両の変速装置として、２つの回転子と１つの固定子を有する磁気変調式モータと、１つの回転子と１つの固定子を有する一般的な磁石モータとを組み合わせて、エンジンの高速低トルク動力を低速高トルク動力に変換して車軸側に伝達する動力変換技術がある。
なお、磁気変調式モータとは、非接触で動力伝達を行う磁気歯車装置に磁気変調原理を取り入れたもので、その基本的な構造は、極対数ｍの永久磁石を有する外側回転子と、極対数ｎの永久磁石を有する内側回転子との間に、（ｍ±ｎ）個の軟磁性体片から成る磁気変調子を配置して磁気変調させるものである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、磁気変調式モータに相当する第１の回転機の事例が記載されている。この第１の回転機は、磁気変調式モータの外側回転子を巻線式ステータとして構成すると共に、そのステータに対して相対的に回転自在に配置される第１ロータと第２ロータとを有し、例えば、第２ロータの入力軸がエンジンのクランク軸に直結され、第１ロータの出力軸がギヤ機構等を介して被駆動部（車軸側）に連結されている。
第１ロータは、ステータの電機子列に対向するように配置される磁極列を有し、この磁極列は、互いに間隔を存して円周方向に並ぶとともに、隣り合う各２つが互いに異なる極性を有する複数の磁極で構成されている。
第２ロータは、前記電機子列と前記磁極列との間に配置される軟磁性体列を有し、この軟磁性体列は、互いに間隔を存して円周方向に並んだ複数の軟磁性体で構成されている。  
【０００４】
また、特許文献１には、第１の回転機とは別に一般的な磁石モータである第２の回転機を備え、第１の回転機と第２の回転機とを出力軸上に軸線方向に並べて配置する事例、あるいは、第２の回転機の外側に第１の回転機を配置する事例（同文献１の図１５参照）が開示されている。この図１５に示す事例では、第１の回転機と第２の回転機とを径方向に並べて配置するので、軸線方向のサイズを小型化でき、動力装置の設計の自由度を高めることができる。
さらに、第１の回転機と第２の回転機とを別置きとする事例、例えば、第１の回転機を前輪駆動用の動力源として使用し、第２の回転機を後輪駆動用の動力源として使用する事例等も記載されている。
【０００５】
上記のように、特許文献１には、磁気変調式モータに相当する第１の回転機と、一般的な磁石モータである第２の回転機とを組み合わせることによって、駆動力の発生や速度変換を行う動力装置の技術が開示されている。
ところで、特許文献１の第１の回転機は、ステータに発生する回転磁界の速度、第１ロータの回転速度、および、第２ロータの回転速度の関係を、公知の機械式遊星ギヤモータの作動説明に使用される共線図上で表すことができる。言い換えると、機械式遊星ギヤモータと同様に作動させることができる。
この第１の回転機に示される様な磁気変調式モータは、ギヤ同士が噛み合って動力を伝達する機械式遊星ギヤモータとは異なり、固定子と回転子とが非接触で作動するので、オイル潤滑を要し、且つ、伝達効率も悪い機械式遊星ギヤモータに取って代わる優れた技術として期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５０５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本願発明者は、期待される従来技術の具現化を図るべく、磁気変調式モータと一般的な磁石モータとを用いた電気変速装置の設計および具現化を検討した。
ところが、特許文献１に開示された従来技術では、ＰＤＵと称するインバータが二つも必要であることや、個々の回転機の体格が大きくなってしまうことから、同文献１の図１５に示される様な、第１の回転機と第２の回転機とを径方向に並べて配置することによる二つの回転機の一体化は到底困難であることが分かった。その要因を分析した結果、特許文献１に係る従来技術には、以下の問題点が有ることが分かった。
【０００８】
第１の問題点であるインバータを二つ必要とする点に関しては、第１の回転機で発電させ、この電力を第２の回転機に供給して出力軸に動力として再生するモードがあり、この際に、第１の回転機と第２の回転機とで周波数の異なる電力を受け渡しするために二つのインバータが必要となる。
第２の問題点である回転機（特に第１の回転機）を小型化できない点に関しては、磁気変調式モータに相当する第１の回転機の構成に要因がある。すなわち、従来の磁気変調式モータは、電機子と界磁子との間に磁気変調子が配置される。特許文献１の第１の回転機で言うと、電機子を構成するステータと、界磁子を構成する第１ロータとの間に磁気変調子を構成する第２ロータが配置される。
【０００９】
上記の構成では、磁気変調子が電機子と界磁子との間の磁束の往復通路に晒されるため、磁気変調子に渦電流を生じると共に、磁気変調子を支持する金属製の支持構造に電流通路が形成される。その結果、電流ループを循環する渦電流が生じるため、磁気変調子を構成する複数の軟磁性体片を金属部材で支持する、あるいは、複数の軟磁性体片を溶接や締結で直接接合した支持体で支持することは困難である。これに対し、磁気変調子の支持構造に樹脂材等の絶縁材を用いることも考えられる。しかし、金属部材と比較して強度が低い樹脂材等を用いた支持構造では、エンジンの高速高振動に耐えることは困難である。言い換えると、低強度の樹脂材等を使用してエンジンの高速高振動に耐え得るためには、磁気変調子の支持構造が大きなものとなってしまう。
【００１０】
すなわち、磁気変調作動を生じさせる磁気変調子は、複数の軟磁性体片を磁気的に個々に遮断する必要があり、複数の軟磁性体片を個別に確実に支持する必要性がある。一方、磁気変調子は、前述のように、電機子と界磁子との間の磁束の往復通路に晒されるため、その渦電流の懸念により、金属材料で堅固に支持することが困難であると言うジレンマがその問題の根本にあることが分かった。
その根本に鑑みると、磁気変調子を電機子と界磁子との間に配置せず、それらの外に置くことが容易に想起できるが、そこにも問題がある。つまり、非同期機である磁気変調原理を用いた回転機においては、電機子と界磁子とが隣接する配置にすると、それぞれの異なる極数の相互に乱し合う磁気干渉が強くて、本来の磁気変調作動ができないことが容易に想起できる。
【００１１】
従って、磁気変調子を電機子と界磁子の外に置くような配列の回転機は、これまで実際に提案も実用化もされていない。ちなみに、特許文献１に開示された特許請求の範囲においても、上記のような構成をわざわざ除外している程である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたものであり、その目的は、磁気変調式モータを構成する第１の回転機と、誘導モータを構成する第２の回転機とを備え、第１の回転機の発電電力で第２の回転機を電動駆動できるコンパクトな電気変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電気変速装置は、第１の軸受を介して装置フレームに回転可能に支持される第１の回転軸を有する第１の回転機と、第２の軸受を介して装置フレームに回転可能に支持される第２の回転軸を有する第２の回転機とを備える。
第１の回転機は、装置フレームに固定される第１の電機子鉄心に極対数ｍの第１の三相巻線を施した第１の電機子と、この第１の電機子との間にギャップを有して回転可能に配置され、極対数ｎの磁極を形成すると共に、周方向に隣り合う磁極同士が互いに異なる極性に着磁された永久磁石を有し、且つ、周方向に隣り合う永久磁石同士の間および永久磁石の電機子側表面を覆って第１の電機子と対向する対向面の全周に軟磁性体を配置した界磁子と、この界磁子との間にギャップを有して回転可能に配置され、磁束の通り道を形成するｍ＋ｎ個の導磁路を有すると共に、このｍ＋ｎ個の導磁路がそれぞれ周方向に磁気的に分離して配置される磁気変調子とを有し、界磁子が第１の電機子と磁気変調子との間に配置され、且つ、界磁子と磁気変調子のどちらか一方の回転子が、第１の回転子ディスクを介して第１の回転軸と一体に回転可能に構成されている。
【００１３】
第２の回転機は、装置フレームに固定される第２の電機子鉄心に第２の三相巻線を施した第２の電機子と、この第２の電機子との間にギャップを有して回転可能に配置されるかご型回転子とを有し、かご型回転子が第２の回転子ディスクを介して第２の回転軸と一体に回転可能に構成されれている。
上記の第１の回転機と第２の回転機は、界磁子と磁気変調子のどちらか他方の回転子、すなわち、第１の回転子ディスクを介して第１の回転軸に連結されていない方の回転子と、第２の回転子ディスクを介して第２の回転軸に連結されるかご型回転子とが機械的に連結され、且つ、第１の三相巻線と第２の三相巻線とが逆相順に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の電気変速装置は、磁気変調方式の第１の回転機と、誘導機である第２の回転機とを備え、第１の回転機の電機子に施される第１の三相巻線と、第２の回転機の電機子に施される第２の三相巻線とが逆相順に接続されている。このため、例えば、エンジンが高速回転して車軸が低速起動する時、すなわち、第１の回転機で第１の三相巻線がエンジンの回転方向と逆方向に回転磁界を作りつつ発電する時は、この発電による電流が第２の回転機の第２の三相巻線に正方向の回転磁界を生成する。これにより、かご型回転子に発生する磁界が回転磁界に誘導されることで、かご型回転子が正方向に滑りを持って回転する。このため、第２の回転機は、専用のインバータを持たなくても、第１の回転機の発電電力を利用することで電動駆動できる。
【００１５】
また、第１の回転機は、電機子と界磁子との間に磁気変調子を配置する従来の磁気変調式モータとは異なり、第１の電機子と磁気変調子との間に界磁子を配置している。また、界磁子は、周方向に隣り合う永久磁石同士の間および永久磁石の電機子側表面を覆って第１の電機子と対向する対向面の全周に軟磁性体を配置している。これにより、極対数ｍの第１の電機子が作る磁界が、ｍ＋ｎ個の導磁路を有する磁気変調子に伝播することができる。その結果、磁気変調子の生成するｍ＋ｎ−ｍ＝ｎ極対の磁界が極対数ｎの界磁子と周波数が同期してトルク作用を及ぼす。
すなわち、第１の回転機は、界磁子を第１の電機子と磁気変調子との間に配置するという、従来技術からは容易に想到できない配列であっても、有効に磁気変調作用を及ぼすことができる。
【００１６】
また、磁気変調子を第１の電機子と界磁子との間に配置せず、界磁子を挟んで第１の電機子と反対側に配置できるため、磁気変調子の導磁路を通る磁束は、磁気変調子を支持する金属製の支持体を鎖交することなく、導磁路を通ってＵターンする流れとなる。このため、ｍ＋ｎ個の導磁路の間に金属部材を埋め込んでも、本質的に大ループの渦電流が生じない。言い換えると、磁気変調子の支持構造を確実かつ容易に実現できる。これにより、第１の回転機の回転数を高めることができ、全体として小型化できる効果が得られる。
さらに、第１の回転機と第２の回転機は、第１の回転機の二つの回転子（界磁子と磁気変調子）のどちらか一方と、第２の回転機のかご型回転子とを機械的に連結しているので、一つのコンパクトな電気変速装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る電気変速装置の縦断面図である。
【図２】電気変速装置の全体構成を模式的に示した説明図である。
【図３】第１の回転機の構造を示す横断面図である。
【図４】第２の回転機の構造を示す横断面図である。
【図５】図４に示すかご型回転子のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】電気変速装置をバイブリッド車両に適用した全体構成図である。
【図７】（ａ）エンジン始動モードの説明図、（ｂ）同モードに係る第１の回転機の作動線図である。
【図８】（ａ）エンジン加速・車軸起動モードの説明図、（ｂ）同モードに係る第１の回転機の作動線図である。
【図９】（ａ）ＥＶ走行モードの説明図、（ｂ）同モードに係る第１の回転機の作動線図である。
【図１０】（ａ）車両制動回生モードの説明図、（ｂ）同モードに係る第１の回転機の作動線図である。
【図１１】実施例２に係る電気変速装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
実施例１では、本発明の電気変速装置１をハイブリッド車両に適用した一例を説明する。電気変速装置１は、図１に示す様に、第１の回転軸２を有する第１の回転機（以下、第１回転機Ｍ１と呼ぶ）と、第２の回転軸３を有する第２の回転機（以下、第２回転機Ｍ２と呼ぶ）と、主に第１回転機Ｍ１の外側を覆うフロントフレーム４と、主に第２回転機Ｍ２の外側を覆うリヤフレーム５等より構成される。
第１の回転軸２は、請求項１に記載した第１の軸受を兼ねる一方向クラッチ６を介してフロントフレーム４に回転可能に支持され、図６に示す様に、一方向クラッチ６より軸方向外側（図示左側）へ突き出る軸方向の端部が、エンジンＥのクランク軸（図示せず）に直接または間接的に連結されている。
【００２０】
一方向クラッチ６は、例えば、周知のローラ式クラッチであり、第１の回転軸２の回転方向をエンジンＥの正回転方向にのみ許容し、逆方向の回転を阻止する働きを有する。
また、第１の回転軸２には、回転角度位置を検出する回転角検出センサ７（例えばレゾルバ）が取り付けられている。
第２の回転軸３は、第１の回転軸２と軸方向に対向する同一軸心上に配置されると共に、二つの軸受８（請求項１に記載した第２の軸受）を介してリヤフレーム５に回転自在に支持され、そのリヤフレーム５より軸方向外側（図示右側）へ突き出る軸方向の端部が、図６に示す様に、推進軸９（プロペラシャフト）に連結されている。推進軸９は、駆動輪１０の車軸１１に回転力を伝達する差動機構付きの終段減速機１２に連結されている。
【００２１】
第１回転機Ｍ１は、図１に示す様に、フロントフレーム４に固定される電機子（以下、第１電機子１３と呼ぶ）と、この第１電機子１３の内周側にギャップを有して回転可能に配置される界磁子１４と、この界磁子１４の内周側にギャップを有して回転可能に配置される磁気変調子１５とを有する磁気変調式モータであり、界磁子１４が第１ロータディスク１６を介して第１の回転軸２に連結されている。
第１ロータディスク１６は、非磁性の金属部材（例えばアルミ材）によって形成され、径方向の中央部に円筒ボス部１６ａを有し、この円筒ボス部１６ａが第１の回転軸２の外周にセレーション嵌合、あるいはキー結合等により固定されて、第１の回転軸２と一体に回転する。
【００２２】
第２回転機Ｍ２は、図１に示す様に、リヤフレーム５に固定される電機子（以下、第２電機子１７と呼ぶ）と、この第２電機子１７との間にギャップを有して回転可能に配置されるかご型回転子（以下、第２回転子１８と呼ぶ）を有する誘導モータであり、第２回転子１８が第２ロータディスク１９を介して第２の回転軸３に連結されている。
第２ロータディスク１９は、第１ロータディスク１６と同様に、非磁性の金属部材（例えばアルミ材）によって形成され、径方向の中央部に円筒ボス部１９ａを有し、この円筒ボス部１９ａが第２の回転軸３の外周にセレーション嵌合、あるいはキー結合等により固定されて、第２の回転軸３と一体に回転する。
【００２３】
次に、第１回転機Ｍ１の構成を図１〜図３を参照して詳細に説明する。
なお、図３は、第１回転機Ｍ１の軸心方向と直交する横断面図を示しているが、断面を表示するハッチングは省略している。また、磁気変調式モータである第１回転機Ｍ１の構成は、本願発明者が先に出願した特願２０１２−５３２２７に記載されている。
（第１電機子１３の説明）
第１電機子１３は、多数（実施例１では７２個）のスロット２０ａが周方向に等ピッチに形成された円環状の電機子鉄心２０（図３参照）と、スロット２０ａを通って電機子鉄心２０に巻装される極対数ｍ＝６の電機子巻線２１（図１参照）とで構成される。
電機子鉄心２０は、電磁鋼板よりプレスでスロット２０ａを打ち抜いた円環状のコアシートを積層して構成される。
電機子巻線２１は、図２に示す様に、位相が１２０度ずつ異なる三相の巻線（以下、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と呼ぶ）をスター結線して構成される。
【００２４】
（界磁子１４の説明）
界磁子１４は、図２に示す様に、極対数ｎ＝１０の磁極を形成する２０個の永久磁石２２（例えばネオジム磁石）と、この２０個の永久磁石２２を保持する軟磁性体２３とで構成される。
２０個の永久磁石２２は、周方向に一定の間隔を空けて配置され、それぞれ径方向に着磁されている。但し、周方向に隣り合う磁極同士は、互いに異なる極性に着磁される。
軟磁性体２３は、周方向に隣り合う永久磁石２２同士の間に配置される極間軟磁性体２３ａと、永久磁石２２の第１電機子１３側の表面を覆って第１電機子１３と対向する界磁子１４の表面全周に配置されるリング状軟磁性体２３ｂとを有する。
【００２５】
上記の極間軟磁性体２３ａとリング状軟磁性体２３ｂは、電磁鋼板より両者の形状を一体にプレスで打ち抜いた軟磁性体シートを積層して構成される。つまり、極間軟磁性体２３ａとリング状軟磁性体２３ｂは、両者が一体に設けられている。但し、極間軟磁性体２３ａとリング状軟磁性体２３ｂを別々に設けることを否定するものではない。
また、極間軟磁性体２３ａには、磁気変調子１５と対向する内径側に凹み２３ｃが形成されている。この凹み２３ｃは、例えば、界磁子１４の内外径幅（半径方向の寸法）の約２／３の深さを有し、且つ、最深部から界磁子１４の内径面に向かって周方向の開口幅が次第に広くなるテーパ状に形成されている。
【００２６】
（磁気変調子１５の説明）
磁気変調子１５は、磁束の通り道を形成するｍ＋ｎ＝１６個のセグメント極２４と、この１６個のセグメント極２４を保持する回転子ハブ２５（請求項３に記載した金属部材）とで構成され、図１に示す様に、第２ロータディスク１９と一体に設けられる円筒支持部１９ｂの外周に回転子ハブ２５の内周に開口する丸孔２５ａ（図３参照）を嵌合して、第２ロータディスク１９に支持固定されている。すなわち、第１回転機Ｍ１の磁気変調子１５は、第２ロータディスク１９を介して第２の回転軸３に連結され、第２の回転軸３と一体に回転可能に構成されている。
セグメント極２４は、電磁鋼板よりプレスで略Ｖ字形状（図３に示す形状）に打ち抜かれたセグメント片を積層して構成される。
【００２７】
以下、セグメント極２４のＶ字状に開いた両辺をそれぞれセグメント腕部２４ａと呼び、２本のセグメント腕部２４ａの根元側をセグメント基底部２４ｂと呼び、２本のセグメント腕部２４ａの間に形成される凹みをセグメント凹部２４ｃと呼ぶ。
１６個のセグメント極２４は、磁気変調子１５の周方向に一定の間隔を有して環状に配列され、それぞれ、２本のセグメント腕部２４ａが径方向の外側へＶ字状に開いた状態、つまり、セグメント基底部２４ｂが径方向の内側を向いた状態に配置される。また、セグメント基底部２４ｂの端面には、ダブテール状のアンカー部２４ｄが設けられ、セグメント腕部２４ａの側面には、セグメント凹部２４ｃへ突き出る一対の係止片２４ｅが設けられている。
【００２８】
回転子ハブ２５は、非磁性かつ電気良導体である高強度アルミ材（例えばジュラルミン材）によって形成され、１６個のセグメント極２４を一体的に鋳込んでダイカスト製造される。これにより、個々のセグメント極２４は、セグメント基底部２４ｂに設けられたアンカー部２４ｄがアルミ材に埋設されることで回転子ハブ２５と強固に固定される。また、セグメント凹部２４ｃにも同アルミ材が充填され、セグメント腕部２４ａの側面より突出する係止片２４ｅに係止されることで、セグメント凹部２４ｃからアルミ材が脱落することを防止できる。
回転子ハブ２５に保持された１６個のセグメント極２４は、周方向に隣り合うセグメント極２４間に充填されるアルミ材によって磁気的に分離される。但し、個々のセグメント極２４は、アルミ材に完全に埋設されることはなく、セグメント腕部２４ａの先端面が回転子ハブ２５の外径面に露出して磁束の出入り口を形成している。
【００２９】
次に、第２回転機Ｍ２の構成を図１、図２、図４、図５を参照して詳細に説明する。
なお、図４は、第２回転機Ｍ２の軸心方向と直交する横断面図を示しているが、断面を表示するハッチングは省略している。
（第２電機子１７の説明）
第２電機子１７は、図４に示す様に、第２回転子１８の外周側に配置される外側電機子鉄心２６と、第２回転子１８の内周側に配置される内側電機子鉄心２７と、外側電機子鉄心２６および内側電機子鉄心２７に形成される多数（実施例１では９６個）の外スロット２６ａおよび内スロット２７ａを通って両電機子鉄心２６、２７に巻装される電機子巻線２８（図１参照）とで構成される。なお、外スロット２６ａと内スロット２７ａは、外側電機子鉄心２６および内側電機子鉄心２７の周方向に等ピッチに同数（実施例１では９６個）形成される。
【００３０】
外側電機子鉄心２６と内側電機子鉄心２７は、それぞれ電磁鋼板よりプレスで外スロット２６ａおよび内スロット２７ａを打ち抜いた円環状のコアシートを積層して構成され、両電機子鉄心２６、２７が軸方向のリヤ側（図１の右側）で機械的に連結されている。
電機子巻線２８は、図２に示す様に、位相が１２０度ずつ異なる三相の巻線（以下、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２と呼ぶ）を有し、その三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２が、外側電機子鉄心２６と内側電機子鉄心２７とに渡って巻装され、それぞれ、毎極毎相のスロット数ｑ＝２、極数１６（８極対）となる巻線ピッチで分布巻きされている。
また、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２は、図２に示す様に、第１電機子１３の電機子巻線２１を形成する第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と逆相順に接続されている。
【００３１】
ここで、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２とが逆相順に接続される各相の接続点を三相接続点ｘ０、ｙ０、ｚ０と呼び、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１の三相接続点ｘ０、ｙ０、ｚ０と反対側の各相端子を第１の三相端子と呼び、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２の三相接続点ｘ０、ｙ０、ｚ０と反対側の各相端子を第２の三相端子と呼ぶ時に、三相接続点ｘ０、ｙ０、ｚ０には、三相ハーネス２９を介してインバータ３０が接続され、このインバータ３０のＤＣ端子３０ａ、３０ｂが直流電源である車両電池３１に接続されている。
また、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１は、第１の三相端子が中性点Ｏを形成してスター結線され、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２は、第２の三相端子に三相ハーネス３２を介して、周知の三相全波整流器（以下、整流器３３と略して呼ぶ）が接続されている。
【００３２】
さらに、整流器３３には、正負端子３３ａ、３３ｂに短絡回路３４が接続され、この短絡回路３４に半導体スイッチ３５（例えばトランジスタ）が設けられている。
なお、インバータ３０の作動、および、半導体スイッチ３５の開閉動作は、図６に示す様に、車両に搭載されるパワートレーン統合ＥＣＵ３６により制御される。
ＥＣＵ３６は、例えば、ステアリングの操舵角信号、アクセル開度信号、ブレーキ信号、シフトポジション信号を含む車両状態信号、エンジンＥの始動および停止等のエンジン状態を知らせるエンジン状態信号、および、回転角検出センサ７の検出信号等の情報が入力され、これらの情報を基に、インバータ３０の作動および半導体スイッチ３５の開閉動作を制御する。
【００３３】
（第２回転子１８の説明）
第２回転子１８は、円環状のロータ鉄心３７と、このロータ鉄心３７に組み込まれるかご型導体（下述する）とで構成される。
ロータ鉄心３７は、電磁鋼板よりプレスで打ち抜いた円環状のコアシートを積層して構成され、図４に示す様に、径方向の外周側および内周側にそれぞれ同数の外スロット３７ａおよび内スロット３７ｂが周方向に等ピッチに形成されている。
かご型導体は、図５に示す様に、ロータ鉄心３７に形成された外スロット３７ａおよび内スロット３７ｂに挿入される複数本のロータバー３８と、各ロータバー３８の両端を短絡するエンドリング３９とが導電材であるアルミニウム構成されるように、例えば、アルミダイカストにより製造される。
【００３４】
続いて、電気変速装置１の全体構成に係わる特徴を図１を基に説明する。
以下の説明では、図１に示す軸方向（図示左右方向）の左側をフロント側、右側をリヤ側と定義する。
上述した第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２は、第１回転機Ｍ１の磁気変調子１５と第２回転機Ｍ２の第２回転子１８とが第２ロータディスク１９を介して機械的に連結され、且つ、第２の回転軸３と一体に回転可能に構成されている。
また、第１の回転軸２と第２の回転軸３は、軸方向に対向する両回転軸２、３の対向中心位置がフロント側に偏って配置されている。つまり、第１の回転軸２と第２の回転軸３との対向中心位置が、第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２との軸方向の中間位置（以下、軸方向センタ位置と呼ぶ）よりフロント側に位置している。図１に示す事例では、第２の回転軸３のフロント側端面が、軸方向センタ位置を超えて第１回転機Ｍ１の内周側まで入り込んでいる。
【００３５】
これにより、第２ロータディスク１９は、第２の回転軸３に嵌合する円筒ボス部１９ａを第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２との間（軸方向センタ位置）に配置できる。
また、第１回転機Ｍ１の界磁子１４と、第２ロータディスク１９を介して連結された二つの回転子（磁気変調子１５と第２回転子１８）は、両者の略中間位置、つまり軸方向センタ位置に配置される軸受４０（請求項５に記載した第３の軸受）を介して相対回転自在に支持されている。具体的に説明すると、界磁子１４のリヤ側端面にアウタ支持部４１が固設され、このアウタ支持部４１と径方向に対向する第２ロータディスク１９にインナ支持部４２が形成され、アウタ支持部４１とインナ支持部４２との間に介在される軸受４０を介して、界磁子１４と二つの回転子（磁気変調子１５と第２回転子１８）とが相対回転自在に支持される。なお、界磁子１４のリヤ側端面にインナ支持部４２を設け、第２ロータディスク１９にアウタ支持部４１を設ける構成でも良い。
【００３６】
また、リヤフレーム５に対して第２の回転軸３を支持する二つの軸受８は、軸方向に所定の距離を隔てて配置され、図示左側（フロント側）に配置される軸受８を第１リヤ軸受８ａと呼び、図示右側（リヤ側）に配置される軸受８を第２リヤ軸受８ｂと呼ぶ時に、第１リヤ軸受８ａは、軸方向センタ位置に近接して配置される。具体的には、第２ロータディスク１９の円筒ボス部１９ａのリヤ側に近接して配置される。
さらに、フロントフレーム４とリヤフレーム５は、互いの開口部同士を軸方向にインロー嵌合して組み合わされ、その内部に第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２とが一体的に収容されている。
【００３７】
また、リヤフレーム５には、リヤ側端面の径方向内周側に第２リヤ軸受８ｂの外周を支持する円筒状の軸受部を軸方向に延設した円筒フレーム４３が一体に設けられ、この円筒フレーム４３の径方向外側に前述のインバータ３０および整流器３３を搭載する搭載スペースが確保されている。
さらに、リヤフレーム５の外側（図示右側）には、上記の搭載スペースに搭載されるインバータ３０および整流器３３を覆うリヤカバー４４が組み付けられる。
また、フロントフレーム４およびリヤフレーム５には、インバータ３０に接続される三相ハーネス２９、および、整流器３３に接続される三相ハーネス３２を保護するためのハーネスプロテクタ４ａ、５ａが一体に設けられている。
【００３８】
次に、実施例１の電気変速装置１の作動を図７〜図１０を用いて説明する。
図７〜図１０の各図（ａ）は、ハイブリッド車両で求められる様々な運転モードに対応した作動説明図であり、各図（ｂ）は、同図（ａ）の運転モードに対応した第１回転機Ｍ１の作動線図である。この作動線図には、第１回転機Ｍ１の二つの回転子である界磁子１４および磁気変調子１５と、第１電機子１３の電機子巻線２１が作る回転磁界の機械角速度との関係を示している。
なお、以下の説明では、エンジンＥの正回転方向を正方向と定義し、エンジンＥの正回転方向と反対方向を逆方向と定義する。
【００３９】
ａ）エンジン始動時の作動。
第１の回転軸２に連結された界磁子１４が静止した状態、つまり、エンジンＥが停止している状態で、ＥＣＵ３６（図６参照）によりインバータ３０の作動を制御して、図７（ｂ）に左向きの矢印で示す様に、第１電機子１３の電機子巻線２１（第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）にエンジンＥの回転方向とは逆方向に回転磁界を発生させると、図７（ａ）に矢印で示す様に、磁気変調子１５が逆方向（第１電機子１３の回転磁界と同方向）に回転しようとする。
一方、第１電機子１３の電機子巻線２１と第２電機子１７の電機子巻線２８は、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２とが逆相順に接続されているので、整流器３３の正負端子３３ａ、３３ｂ間に介在される半導体スイッチ３５をオンすると、電機子巻線２８（第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）が作る回転磁界は、図７（ａ）に示す様に、正方向（図示矢印方向）に回転する。
【００４０】
これにより、かご型回転子である第２回転子１８は、同図（ｂ）に右向きの矢印で示す様に、電機子巻線２８の作る回転磁界に滑りを持って追従回転しようとするため、第２回転子１８に連結された磁気変調子１５が逆方向へ回転することを阻む作用をする。この磁気変調子１５の逆方向への回転が阻止されると、その反作用で界磁子１４に正方向のトルクが発生するため、同図（ａ）に示す様に、第１の回転軸２が連結されるエンジンＥのクランク軸が正方向（図示矢印方向）に回転して、エンジン始動が行われる。このエンジン始動モードでは、第２回転機Ｍ２もエンジン始動を補助する役割を行う。
【００４１】
ｂ）エンジンＥが加速して車軸側が起動を始め、車両が発進及び加速する際の作動。
この作動においては、エンジン回転数が上昇するのに伴って、界磁子１４の回転速度が上昇するが、車軸側である第２の回転軸３に連結された磁気変調子１５は、図８（ｂ）に左向きの矢印で示す様に、車両慣性抵抗などにより抗力を受けているため、第１電機子１３の回転磁界は逆方向の回転となる。そこで、第１電機子１３に発電をさせて抵抗力を与えると、磁気変調子１５は、同図（ｂ）に右向きの矢印で示す様に、発電反力とエンジン駆動力とにより回転トルクを受けて回転速度を増していく。
【００４２】
第１電機子１３での発電は、次のようにして成される。
同図（ａ）に示す様に、インバータ３０をオフした状態で、整流器３３の正負端子３３ａ、３３ｂ間に介在される半導体スイッチ３５をオンする。これにより、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１に電圧を誘起すると、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１に逆相順に接続された第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２に電流が流れて、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２を正方向（図示矢印方向）に励磁する。
十分なエンジン回転数に到達すると、第２回転子１８は走行抵抗に打ち勝って回転駆動力を与え、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２が生成する回転磁界の速度に対して滑りを持って回転し始める。この時、磁気変調子１５は、同図（ａ）に示す様に、界磁子１４が第１電機子１３から受ける逆方向の発電反力により正方向（図示矢印方向）の回転トルクを受けることで、第２回転子１８と共に第２の回転軸３の回転を助勢する。
【００４３】
ｃ）エンジンＥを停止させてモータだけで車両を走行させるＥＶ走行モードの作動。
第１回転機Ｍ１において、第２の回転軸３に連結された磁気変調子１５の回転抵抗を受けながら第１電機子１３に電力を与えて加速していくと、第１の回転軸２に連結された界磁子１４には、逆方向に回転しようとするトルクが作用する。この時、図９（ｂ）に右向き三角印で示す様に、界磁子１４の逆方向の回転が一方向クラッチ６によって阻止されるため、磁気トルク反力が磁気変調子１５に作用する。すなわち、車軸側に連結される第２の回転軸３を正方向（図示矢印方向）に回転させる駆動トルクが生じる。この様に、第１の回転軸２の逆方向の回転を阻止する一方向クラッチ６を有することで、第１回転機Ｍ１も第２回転機Ｍ２と同様に電動作動することができるため、第１回転機Ｍ１および第２回転機Ｍ２を共に小型化できる。
なお、このＥＶ走行モードでは、半導体スイッチ３５をオフして第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２を不作動とし、第１回転機Ｍ１だけで車両駆動を行うことになる。
【００４４】
ｄ）走行していた車両が減速して制動回生する時の作動。
この運転モードでは、制動エネルギを極力、車両電池３１に効率良く充電したいため、第１回転機Ｍ１の界磁子１４の回転を停止させる必要がある。その手段として、二つの方法がある。第１の方法は、図１０（ｂ）に示す様に、第１の回転軸２に連結された界磁子１４の回転がゼロになるように、第１電機子１３に対するインバータ３０の出力周波数を制御しつつ、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１で回生発電する方法である。この時、半導体スイッチ３５をオンしていると、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２に逆方向の回転磁界が作られるので、半導体スイッチ３５をオフして第２回転機Ｍ２を無効化する。
【００４５】
第２の方法は、第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１が作る回転磁界が第１回転機Ｍ１にとって逆方向となり、第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２が作る回転磁界が第２回転機Ｍ２にとって正方向となるようにインバータ３０を制御し、且つ、その出力周波数は、第２回転子１８の回転数よりも遅く回転して、第２回転機Ｍ２で回生発電させる方法である。この場合、前述のように、第１電機子１３に逆方向の回転磁界が作られるため、界磁子１４や磁気変調子１５がトルク作用をしないような位相角を選択して位相制御を行う。このようにすることで、界磁子１４を回転フリーにできるので、制動エネルギがエンジンブレーキ作用などで失われてしまうことがない。すなわち、制動回生の際には、第１回転機Ｍ１が動力遮断クラッチの役割を果たすことになるため、制動エネルギを効率良く車両電池３１に回生充電できる。
【００４６】
（実施例１の効果）
第１回転機Ｍ１の電機子鉄心２０に巻装される第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と、第２回転機Ｍ２の電機子鉄心２６、２７に巻装される第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２とを逆相順に接続しているので、例えば、エンジンＥが高速回転して車軸１１が低速起動する時、すなわち、第１回転機Ｍ１で第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１がエンジンＥの回転方向と逆方向に回転磁界を作りつつ発電する時は、この発電による電流が第２回転機Ｍ２の第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２に正方向の回転磁界を生成する。よって、かご型回転子である第２回転子１８に発生する磁界が回転磁界に誘導されることで、第２回転子１８が正方向に滑りを持って回転する。
その結果、第２回転機Ｍ２は、専用のインバータを持たなくても、第１回転機Ｍ１の発電電力を利用することで電動駆動できるので、実施例１に記載した一つのインバータ３０でも、ハイブリッド車両で求められる様々な運転モードに対応することができる。
【００４７】
実施例１の第１回転機Ｍ１は、磁気変調子１５を第１電機子１３と界磁子１４との間に配置せず、界磁子１４を挟んで第１電機子１３と反対側（実施例１では第１回転機Ｍ１の最も内径側）に配置するため、磁気変調子１５を通る磁束は、セグメント極２４を保持する回転子ハブ２５を鎖交することなく、セグメント極２４をＵターンする流れとなる。このため、回転子ハブ２５を形成する高強度アルミ材に１６個のセグメント極２４を鋳込んでも、本質的に大ループの渦電流が生じない。換言すれば、１６個のセグメント極２４を高強度アルミ材によって確実かつ容易に支持固定できるので、磁気変調子１５の機械的な剛性を高めることができる。その結果、磁気変調子１５の耐振動性および耐遠心力が向上するため、高回転化および高トルク仕様とすることができる。
【００４８】
また、第１回転機Ｍ１の二つの回転子（界磁子１４と磁気変調子１５）と、第２回転機Ｍ２の第２回転子１８は、界磁子１４の軸方向リヤ側に設けられるアウタ支持部４１と、第２ロータディスク１９に形成されるインナ支持部４２との間に介在される軸受４０を介して、第１回転機Ｍ１の界磁子１４と、第２ロータディスク１９を介して連結された二つの回転子（磁気変調子１５と第２回転子１８）とが相対回転自在に支持されている。また、第２ロータディスク１９は、アウタ支持部４１との間に軸受４０を支持するインナ支持部４２より内径側へ延設される径方向の中央部に円筒ボス部１９ａが設けられ、この円筒ボス部１９ａを第２の回転軸３の外周に嵌合して固定されている。
【００４９】
さらに、第２の回転軸３は、軸方向に所定の距離を隔てて配置される二つの軸受８（第１リヤ軸受８ａと第２リヤ軸受８ｂ）を介してリヤフレーム５に自在に支持され、特に、第１リヤ軸受８ａは、第２の回転軸３に嵌合する第２ロータディスク１９の円筒ボス部１９ａのリヤ側に隣接して配置されている。これにより、第２ロータディスク１９を介して機械的に連結された磁気変調子１５と第２回転子１８の剛性が高まり、耐久性のある構造とできる。
また、第１回転機Ｍ１の界磁子１４は、軸方向フロント側が第１ロータディスク１６を介して第１の回転軸２に連結され、軸方向リヤ側が上記の軸受４０を介して第２ロータディスク１９に支持されている。つまり、界磁子１４は、軸方向の両端が支持された両端支持構造となるので、界磁子１４の耐振動性も向上する。
上記の結果、第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２とを一体化した電気変速装置１の軸心精度が高まるため、耐久性が向上すると共に、高速化にも対応できる。
【００５０】
さらに、実施例１の電気変速装置１に使用される第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２の体格は、車両電池３１だけで走るＥＶ走行モードでの必要出力が供給できることを条件に決定づけられる。このＥＶ走行モードでは、第２回転機Ｍ２で電動トルクを発揮するのであるが、第１回転機Ｍ１においても、一方向クラッチ６により第１の回転軸２の逆方向の回転を規制して第１電機子１３に通電すれば、第１の回転軸２に連結されていない方の回転子、すなわち、第２ロータディスク１９を介して第２回転子１８と連結された磁気変調子１５を電動駆動させることができる。この様に、必要な総合トルクを第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２とで協同して発生することができるので、第１回転機Ｍ１および第２回転機Ｍ２を共に小型化でき、コンパクトな電気変速装置１を提供できる。
【００５１】
また、実施例１の電気変速装置１は、フロントフレーム４とリヤフレーム５とが、互いの開口部同士をインロー嵌合して組み合わされ、その内部に第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２とが一体的に収容される。この構成によれば、第１回転機Ｍ１と第２回転機Ｍ２とを各々に独立したフレームに収容して構成する場合と比較して、部品点数の削減および三相ハーネス２９、３２の短縮化を図ることができ、全体として装置の小型化を一層促進することが可能である。
【００５２】
さらに、リヤフレーム５の外側には、インバータ３０および整流器３３の搭載スペースが確保されている。つまり、インバータ３０および整流器３３は、電気変速装置１の外部に配置する必要はなく、リヤフレーム５の外側に確保された搭載スペースに一体的に搭載できる。よって、インバータ３０および整流器３３を電気変速装置１の外部に配置する場合と比較すると、第１回転機Ｍ１および第２回転機Ｍ２と外部に配置されたインバータ３０および整流器３３とを接続する三相ハーネス２９、３２を短縮でき、電力用ハーネスとしてはＤＣ線のみとなる。その結果、顕著な省配線効果が期待されると共に、第１回転機Ｍ１および第２回転機Ｍ２から三相ハーネス２９、３２を取り出すためのコネクタ周りの設計が不要となるので、小型化および簡素化に寄与する。
【００５３】
（実施例２）
次に、本発明に係る実施例２を説明する。
なお、この実施例２では、実施例１と同一名称の部品または同一機能を有する部品には、同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
以下、実施例１との相違点に重点を置いて説明する。
実施例２に示す電気変速装置１は、図１１に示す様に、第１回転機Ｍ１の磁気変調子１５が第１ロータディスク１６を介して第１の回転軸２に連結され、且つ、界磁子１４と第２回転機Ｍ２の第２回転子１８とが第２ロータディスク１９を介して機械的に連結されている。また、界磁子１４は、軸方向フロント側（図１１の左側）でフロントフレーム４に対し軸受４５（請求項６に記載した第４の軸受）を介して回転自在に支持されている。
なお、第２回転子１８がかご型回転子であること、および、第１電機子１３に施される第１の三相巻線Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１と、第２電機子１７に施される第２の三相巻線Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２とが逆相順に接続されることは実施例１と同じである。
【００５４】
磁気変調原理の極数関係によれば、磁気変調子１５のセグメント極２４の数より、界磁子１４の極対数の方が少なくなる。実施例１の事例では、磁気変調子１５のセグメント極２４が１６個であるのに対し、界磁子１４の極対数ｎ＝１０である。
この場合、界磁子１４が第１の回転軸２に連結される実施例１の事例と比較して、界磁子１４の回転数がエンジン回転数より高くなる。すなわち、第２ロータディスク１９を介して連結された二つの回転子（界磁子１４と第２回転子１８）は、エンジン回転数よりも高速回転となる。これにより、第２回転機Ｍ２は高速仕様となるため、小型化できるメリットがある。また、エンジンＥの回転数よりも推進軸９の回転数の方が高い関係となるため、エンジン動力も使った高速走行の際には、エンジン回転数が低くて済み、省燃費となる効果がある。
【００５５】
（変形例）
上記の実施例１、実施例２に記載した第２回転機Ｍ２は、第２電機子１７の電機子鉄心が、第２回転子１８の外周側に配置される外側電機子鉄心２６と、第２回転子１８の内周側に配置される内側電機子鉄心２７とで構成される。つまり、第２回転子１８の内周側と外周側とにギャップを形成する二面ギャップ型のモータ構造を採用しているが、第２電機子１７との間で第２回転子１８の軸方向リヤ側にもギャップを形成する三面ギャップ型のモータ構造を採用することもできる。
あるいは、一般的な単面ギャップ型のモータ構造でも良い。単面ギャップ型のモータ構造では、第２回転機Ｍ２の内側に余剰空間ができるので、その余剰空間に軸受８を配置する等の空間利用を図ることが出来、それに伴って、インバータ３０および整流器３３の搭載スペースを大きく確保することも可能である。
【００５６】
また、実施例１に記載した第２電機子１７は、外側電機子鉄心２６と内側電機子鉄心２７とが断面コの字状に連結された構成であるが、外側電機子鉄心２６と内側電機子鉄心２７とを連結することなく、それぞれ独立に設けることも出来る。
実施例１に記載した磁気変調子１５は、１６個のセグメント極２４を高強度アルミ材に鋳込んで一体的に製造されたダイカスト品であるが、かならずしもダイカスト製造する必要はなく、例えば、１６個のセグメント極２４を非磁性の機械構造部材、例えばステンレス鋼材などの連結部材で環状に連結した構成でも良い。
また、実施例２の構成では、第１の回転軸２を高強度の非磁性ステンレス材で形成し、その第１の回転軸２に１６個のセグメント極２４を溶接等で直接固定して磁気変調子１５を構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    電気変速装置
Ｍ１  第１回転機
Ｍ２  第２回転機
２    第１の回転軸
３    第２の回転軸
４    フロントフレーム（装置フレーム）
５    リヤフレーム（装置フレーム）
６    一方向クラッチ（第１の軸受）
８    軸受（第２の軸受）
１３    第１電機子（第１の電機子）
１４    界磁子
１５    磁気変調子
１６    第１ロータディスク（第１の回転子ディスク）
１７    第２電機子（第２の電機子）
１８    第２回転子（かご型回転子）
１９    第２ロータディスク（第２の回転子ディスク）
２０    電機子鉄心（第１の電機子鉄心）
２２    永久磁石
２３    軟磁性体
２４    セグメント極（導磁路）
２６    外側電機子鉄心（第２の電機子鉄心）
２７    内側電機子鉄心（第２の電機子鉄心）
３０    インバータ
３３    三相全波整流器
３５    半導体スイッチ（短絡スイッチ素子）
Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１    第１の三相巻線
Ｘ２、Ｙ３、Ｚ４    第２の三相巻線
【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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