(57)【要約】  エンジンは、内燃機関である。エンジンは、エンジントルクＴＱｅを発生する。エンジントルクＴＱｅのクランク角ＣＡに対する位相は、クランク角ＣＡに対して固定である。回転電機は、電機トルクＴＱｇを発生する。電機トルクＴＱｇは、周期Ｔを有する。電機トルクＴＱｇは、電機ピーク点ＰＫｇと、電機ボトム点ＢＴｇとを繰り返す。電機トルクＴＱｇのクランク角ＣＡに対する位相は、機械的に、または電気的に調節することができる。電機トルクＴＱｇは、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように調節されている。
2019097912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２）の回転軸（５）に連結される内燃機関用回転電機において、
ロータ（２１）、および前記ロータに対向するステータ（３１）を有し、
前記ロータを回転させるために消費される電機トルク（ＴＱｇ）は、前記内燃機関の圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）において、前記内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように調節されている内燃機関用回転電機。
【請求項２】
前記電機トルクは、前記内燃機関の圧縮上死点の直後において、前記内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように調節されており、
前記直後は、前記圧縮上死点の後であって、前記内燃機関のエンジントルク（ＴＱｅ）が最大値であるエンジンピーク点（ＰＫｅ）に到達するまでの期間である請求項１に記載の内燃機関用回転電機。
【請求項３】
前記電機トルクは、前記内燃機関の運転周期（７２０ＣＡ）の間に、複数の増減を繰り返す周期（Ｔ）を有し、
前記内燃機関の圧縮上死点の直後に、前記電機トルクが相対的に低い低トルク時期が位置付けられている請求項１または請求項２に記載の内燃機関用回転電機。
【請求項４】
前記電機トルクは、平均値と交差する複数のゼロクロス点（ＺＣｇ）を経由して変動しており、
前記圧縮上死点において、前記電機トルクが低下する過程における前記ゼロクロス点のひとつが発生するように調節されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用回転電機。
【請求項５】
前記電機トルクは、極小値としての複数の電機ボトム点（ＢＴｇ）を経由して変動しており、
前記圧縮上死点において、前記電機ボトム点のひとつが発生するように調節されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用回転電機。
【請求項６】
前記電機トルクは、平均値と交差する複数のゼロクロス点（ＺＣｇ）を経由して変動しており、
前記圧縮上死点の後において、前記電機トルクが上昇する過程における前記ゼロクロス点のひとつが発生するように調節されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用回転電機。
【請求項７】
前記電機トルクが低下する過程における前記ゼロクロス点と、この前記ゼロクロス点に引き続き発生する前記電機トルクが上昇する過程における前記ゼロクロス点との間の１／２周期において、前記圧縮上死点が位置付けられている請求項６に記載の内燃機関用回転電機。
【請求項８】
前記電機トルクは、前記ロータおよび／または前記ステータに関連する位相、および／または、前記ステータに流れる電流によって調節されている請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関用回転電機。
【請求項９】
前記電機トルクは、
前記ロータにおける磁極の位置、
前記ロータを前記内燃機関に対して位置決めするロータ位置決め部（２１ｂ）の位置、または、
前記ステータを前記内燃機関に対して位置決めするステータ位置決め部（３１ｂ）の位置によって調節されている請求項８に記載の内燃機関用回転電機。
【請求項１０】
内燃機関（２）の回転軸（５）によって回転されるロータ（２１）、および、前記ロータに対向するステータ（３１）を有する内燃機関用回転電機の製造方法において、
前記内燃機関の圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）において、前記内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように、前記ロータを回転させるために消費される電機トルク（ＴＱｇ）を計画する計画段階と、
前記計画段階において計画された前記電機トルクが発生するように、前記内燃機関用回転電機を形成する形成段階とを備える内燃機関用回転電機の製造方法。
【請求項１１】
前記形成段階は、前記ロータにおける磁極を形成する段階である請求項１０に記載の内燃機関用回転電機の製造方法。
【請求項１２】
内燃機関（２）の回転軸（５）によって回転される回転電機（１０）を運転する内燃機関用回転電機の運転方法において、
前記内燃機関を運転し、
前記内燃機関により前記回転電機を回転させ、
前記内燃機関の圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）において、前記内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように、前記回転電機を回転させるために消費される電機トルク（ＴＱｇ）を調節し、
調節された前記電機トルクを発生する内燃機関用回転電機の運転方法。
【請求項１３】
内燃機関に連結され、回転磁界を提供するロータと、
アルミニウム系の金属によって提供されたステータコイルと、
前記ステータコイルが装着され、前記回転磁界を受けるステータコアであって、回転電機として使用された場合に生じるトルクを調節するように形成されたステータコアとを備える内燃機関用回転電機。
【請求項１４】
アルミニウム系の金属によって提供されたステータコイルが装着されるステータコアであって、回転電機として使用された場合に生じるトルクを調節するように形成された内燃機関用回転電機のステータコア。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１７年１１月１７日に日本に出願された特許出願第２０１７−２２２０１１号、および２０１８年３月３０日に日本に出願された特許出願第２０１８−０６６９６７号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。
【技術分野】
【０００２】
この明細書における開示は、内燃機関用回転電機、そのステータ、それらの製造方法、および運転方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は、内燃機関用の回転電機およびその製造方法を開示する。回転電機は、内燃機関と連結されている。回転電機は、内燃機関の回転系における慣性質量を提供するフライホイールの一部を提供している。慣性質量は、内燃機関の連続運転を可能とするとともに、内燃機関の回転に起因する変動要素に影響を与える。変動要素は、トルク変動、振動、回転速度変動、および／または利用者のフィーリングなど多様な要素を含む。特許文献２−４は、内燃機関用回転電機に利用される整流回路を例示している。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４６５０号公報
【特許文献２】特開平８−８９００号公報
【特許文献３】特開平１１−８９４６号公報
【特許文献４】特開２００１−９３６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術は、慣性質量を調節するために、例えば、フライホイールの切削など加工を必要とする。しかし、慣性質量の調節は、変動要素に対して、直流的な変化、および／またはダイナミックバランスの変化を与えるに留まる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、内燃機関用回転電機、そのステータ、それらの製造方法、および運転方法にはさらなる改良が求められている。【０００６】
内燃機関に用いられる回転電機は、外突極型のステータを用いる。コイル巻線は、アルミニウム系の金属によって提供することができる。アルミニウム系の金属は、軽量などの有利な特徴を有している。ただし、アルミニウム系の金属によってコイル巻線を提供する場合、工業的に実用的な回転電機を提供することは困難であった。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、内燃機関用回転電機、そのステータ、およびそれらの製造方法にはさらなる改良が求められている。【０００７】
開示されるひとつの目的は、内燃機関の特定の回転角領域において、内燃機関が回転しやすい内燃機関用回転電機、その製造方法、および運転方法を提供することである。【０００８】
開示されるひとつの目的は、圧縮上死点直後の回転角領域において、内燃機関の回転を阻害する電機トルクの挙動を抑制した内燃機関用回転電機、その製造方法、および運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示された内燃機関用回転電機は、内燃機関（２）の回転軸（５）に連結される内燃機関用回転電機において、ロータ（２１）、およびロータに対向するステータ（３１）を有し、ロータを回転させるために消費される電機トルク（ＴＱｇ）は、内燃機関の圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）において、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように調節されている。【００１０】
開示される内燃機関用回転電機によると、電機トルクが調節されている。電機トルクは、圧縮上死点において、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように調節されている。よって、内燃機関の構造に起因する損失が比較的大きい圧縮上死点において、内燃機関の回転を阻害するような電機トルクの挙動が抑制される。この結果、内燃機関の特定の回転角領域において、内燃機関が回転しやすい内燃機関用回転電機が提供される。【００１１】
ここに開示された内燃機関用回転電機の製造方法は、内燃機関（２）の回転軸（５）によって回転されるロータ（２１）、および、ロータに対向するステータ（３１）を有する内燃機関用回転電機の製造方法において、内燃機関の圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）において、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように、ロータを回転させるために消費される電機トルク（ＴＱｇ）を計画する計画段階と、計画段階において計画された電機トルクが発生するように、回転電機を形成する形成段階とを備える。【００１２】
開示される内燃機関用回転電機の製造方法によると、ロータを回転させるために消費される電機トルクが計画され、計画された電機トルクが発生するように回転電機が形成される。電機トルクは、内燃機関の圧縮上死点において、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように計画される。この結果、内燃機関の特定の回転角領域において、内燃機関が回転しやすい内燃機関用回転電機の製造方法が提供される。【００１３】
ここに開示された内燃機関用回転電機の運転方法は、内燃機関（２）の回転軸（５）によって回転される回転電機（１０）を運転する内燃機関用回転電機の運転方法において、内燃機関を運転し、内燃機関により回転電機を回転させ、内燃機関の圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）において、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように、回転電機を回転させるために消費される電機トルク（ＴＱｇ）を調節し、調節された電機トルクを発生する。【００１４】
開示される内燃機関用回転電機の運転方法によると、回転電機を回転させるために消費される電機トルクが調節される。電機トルクは、内燃機関の圧縮上死点において、内燃機関の回転を阻害する挙動を抑制するように調節される。この結果、内燃機関の特定の回転角領域において、内燃機関が回転しやすい内燃機関用回転電機の製造方法が提供される。【００１５】
ここに開示された内燃機関用回転電機、およびそのステータは、アルミニウム系の金属によってコイル巻線を提供する。しかも、ステータコアのティースにおける機械的な特性（振動、変形など）、および／または、ティースにおける磁気的な特性（透磁率、磁束密度など）に起因する変化を調節することができるステータコアを備える。【００１６】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る装置のブロック図である。
【図２】クランク角とエンジン挙動とを示す波形図である。
【図３】回転電機の平面図である。
【図４】エンジン挙動と電機トルクとを示す波形図である。
【図５】オープン時の電機トルクを示す波形図である。
【図６】電力供給時の電機トルクを示す波形図である。
【図７】エンジン挙動と電機トルクとを示す拡大波形図である。
【図８】第２実施形態に係る波形図である。
【図９】エンジン挙動と電機トルクとを示す拡大波形図である。
【図１０】第３実施形態に係る拡大波形図である。
【図１１】第４実施形態に係る回転電機の平面図である。
【図１２】エンジン挙動と電機トルクとを示す波形図である。
【図１３】エンジン挙動と電機トルクとを示す波形図である。
【図１４】第５実施形態に係る回転電機の断面図である。
【図１５】回転電機の平面図である。
【図１６】ステータの平面図である。
【図１７】インシュレータの斜視図である。
【図１８】ひとつのティースを示す平面図である。
【図１９】図１８による過渡時の性能を示す波形図である。
【図２０】図１９の一部を拡大した波形図である。
【図２１】図１９の一部を拡大した波形図である。
【図２２】ひとつのティースを示す平面図である。
【図２３】図２２による過渡時の性能を示す波形図である。
【図２４】図２３の一部を拡大した波形図である。
【図２５】図２３の一部を拡大した波形図である。
【図２６】ひとつのティースを示す平面図である。
【図２７】図２６による過渡時の性能を示す波形図である。
【図２８】図２７の一部を拡大した波形図である。
【図２９】図２７の一部を拡大した波形図である。
【図３０】ひとつのティースを示す平面図である。
【図３１】図３０による過渡時の性能を示す波形図である。
【図３２】図３１の一部を拡大した波形図である。
【図３３】図３１の一部を拡大した波形図である。
【図３４】ひとつのティースを示す平面図である。
【図３５】図３４による過渡時の性能を示す波形図である。
【図３６】図３５の一部を拡大した波形図である。
【図３７】図３５の一部を拡大した波形図である。
【図３８】ひとつのティースを示す平面図である。
【図３９】図３８による過渡時の性能を示す波形図である。
【図４０】図３９の一部を拡大した波形図である。
【図４１】図３９の一部を拡大した波形図である。
【図４２】ひとつのティースを示す平面図である。
【図４３】図４２による過渡時の性能を示す波形図である。
【図４４】図４３の一部を拡大した波形図である。
【図４５】図４３の一部を拡大した波形図である。
【図４６】すべてのティース根元に丸型の嵌合部（打ち出し痕）を有するステータコアの平面図である。
【図４７】すべてのティース根元に方形型の嵌合部（打ち出し痕）を有するステータコアの平面図である。
【図４８】すべてのティース根元に直線状の台形接続部を有するステータコアの平面図である。
【図４９】アルミニウム系のコイル巻線が、ティースの根元に、ティースの先端よりも多くの層を形成するように巻かれたステータの断面図である。
【図５０】複数のティースの外周が連続した環状であるステータコアの平面図である。
【図５１】隣接するティースの間に樹脂製のスペーサが配置されているステータの断面図である。
【図５２】複数のティースおよびコイルの間に樹脂が詰められているステータの断面図である。
【図５３】ティースの径方向外側に径方向に延びるスリットを有するステータコアの平面図である。
【図５４】他の実施形態のステータコアの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１９】
第１実施形態
図１において、内燃機関システム１は、内燃機関２（エンジン）と、内燃機関用回転電機（以下、単に回転電機１０という）とを備える。エンジン２は、いわゆる４ストローク型のレシプロ機関である。エンジン２は、シリンダ３と、ピストン４とを有する。エンジン２は、ピストン４と回転軸５とを連結するコンロッド６を有する。エンジン２は、吸気バルブ、排気バルブ、およびカムシャフトを含む動弁システム７を有する。動弁システム７は、４ストローク動作を提供する。エンジン２は、回転軸５と動弁システム７とを連動させる連動システム８を有する。エンジン２は、単気筒である。なお、エンジン２は、単気筒に限られない。
【００２０】
回転電機１０の用途の一例は、エンジン２によって駆動される発電機である。回転電機１０は、内燃機関に装着されることによって、エンジン２と連動する。エンジン２は、乗り物に搭載された乗り物用エンジン、または汎用エンジンである。ここで、乗り物の語は、広義に解釈されるべきであり、車両、船舶、航空機などの移動体、および、アミューズメント機器、およびシミュレーション機器などの固定物を含む。また、汎用エンジンは、例えば、発電機、およびポンプとして利用可能である。この実施形態では、エンジン２は、鞍乗り型の車両に搭載されている。
【００２１】
回転電機１０は、電気回路１１と電気的に接続されている。電気回路１１は、整流回路（ＲＣＦ）と、出力電圧を調整するオープンタイプのレギュレータ回路とを備える。電気回路１１は、単相電力を利用するバッテリおよび／または電気負荷を含む。
【００２２】
回転電機１０は、エンジン２に組み付けられている。エンジン２は、ボディ９と、ボディ９に回転可能に支持された回転軸５を有する。回転電機１０は、ボディ９と回転軸５とに組み付けられている。ボディ９は、エンジン２のクランクケース、ミッションケースなどの構造体である。回転軸５は、エンジン２のクランクシャフト、またはクランクシャフトと連動する回転軸によって提供することができる。
【００２３】
回転電機１０は、アウタロータ型の回転電機である。回転電機１０は、ロータ２１と、ステータ３１とを有する。以下の説明において、軸方向の語は、ロータ２１、ステータ３１、またはステータコア３２を円筒と見なした場合の中心軸に沿う方向を指す。径方向の語は、ロータ２１、ステータ３１、またはステータコア３２を円筒と見なした場合の径方向を指す。
【００２４】
ロータ２１は、界磁子である。ステータ３１は、電機子である。ロータ２１は、全体がカップ状である。ロータ２１は、回転軸５の端部に接続されている。ロータ２１は、回転軸５とともに回転する。ロータ２１は、エンジン２によって回転させられる。ロータ２１とステータ３１との径方向および軸方向の間には隙間が形成されている。回転電機１０をコンパクトに構成するために、ステータ３１に関連する隙間は小さいことが望ましい。ロータ２１は、カップ状のロータコア２２を有する。ロータコア２２は、後述する永久磁石のためのヨークを提供する。ロータコア２２は、磁性金属製である。ロータ２１は、ロータコア２２の内面に配置された永久磁石２３を有する。ロータ２１は、永久磁石２３によって界磁を提供する。
【００２５】
ステータ３１は、環状の部材である。ステータ３１は、ロータ２１と対向するように配置されている。ステータ３１は、ステータコア３２を有する。ステータコア３２は、電磁鋼板などの磁性金属の積層体によって提供されている。ステータコア３２は、ボディ９に固定されている。ステータ３１は、ステータコア３２に装着されたステータコイル３３を有する。ステータコイル３３は、電機子巻線を提供する。ステータコイル３３は、単相巻線、または多相巻線である。ステータコイル３３は、ロータ２１およびステータ３１を発電機として機能させる。ステータコイル３３を形成するコイル線は、絶縁被覆によって被覆された単線導体である。コイル線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のようなアルミ系金属製である。
【００２６】
回転電機１０は、回転電機１０と電気回路１１との間における電気的な接続を提供するワイヤハーネス１５を有する。ワイヤハーネス１５は、コイル線よりも可撓性に優れた電線である。ワイヤハーネス１５は、複数の電線を含む。それぞれの電線は、複数の細線の束を樹脂製の被覆によって覆った被覆導線である。それぞれの細線は、銅系金属製またはアルミ系金属製である。
【００２７】
ワイヤハーネス１５は、ステータコイル３３と電気回路１１とを接続する複数の電力線を含む。電気回路１１は電力線が接続される外部回路である。電力線は、回転電機１０が発電機として機能するとき、ステータコイル３３に誘導される電力を電気回路１１に供給する。
【００２８】
電気回路１１は、整流回路１１ａ（ＲＣＦ）と、バッテリ１１ｂ（ＢＴ）と、負荷１１ｃ（ＬＴ）とを含む。バッテリ１１ｂは、回転電機１０によって充電される二次電池である。バッテリ１１ｂは、エンジン２の始動用電力、および／または負荷１１ｃの電力を供給する。負荷１１ｃは、ヘッドライト、方向指示器などの灯火、および／またはエンジン２の点火装置などである。整流回路１１ａは、半波成分を整流する整流素子としてのスイッチング素子１１ｄ、１１ｅ（ＳＷ）と、制御装置１１ｆ（ＣＮＴ）とを有する。スイッチング素子１１ｄ、１１ｅは、例えば、サイリスタ素子、およびトランジスタ素子によって提供される。例えば、スイッチング素子１１ｄは、正の半波成分をバッテリ１１ｂに供給する半波整流回路を提供する。例えば、スイッチング素子１１ｅは、負の半波成分を負荷１１ｃに供給する半波整流回路を提供する。
【００２９】
制御装置１１ｆは、アナログ回路、またはデジタル回路によって提供される。制御装置１１ｆは、スイッチング素子１１ｄ、１１ｅのオン、オフを制御することにより、回転電機１０からバッテリ１１ｂまたは負荷１１ｃに給電する期間を制御する。よって、整流回路１１ａは、回転電機１０からの供給電力を制御するレギュレータ回路でもある。特許文献２−４の記載は、この明細書の記載の一部として、参照により援用されている。
【００３０】
制御装置１１ｆは、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置１１ｆは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置１１ｆは、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置１１ｆによって実行されることによって、制御装置１１ｆをこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置１１ｆを機能させる。
【００３１】
制御装置１１ｆと信号源と制御対象物とは、制御システムを提供する。制御システムは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するためのブロックと呼ぶことができる。別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるモジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、その機能を実現する手段ともよぶことができる。
【００３２】
制御システムが提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【００３３】
図２において、上段は、エンジン２におけるトルクＴＱ（Ｎｍ）を示し、下段は、エンジン２におけるピストンに作用する力Ｆ（Ｎ）を示す。横軸は、クランク角ＣＡである。エンジン２は、燃焼行程（ＰＯＷ）、排気行程（ＥＸＨ）、吸気行程（ＩＮＴ）、および圧縮行程（ＣＯＭ）を順に繰り返す。エンジン２は、燃焼下死点（Ｐ−ＢＤＣ）、排気上死点（Ｅ−ＴＤＣ）、吸気下死点（Ｉ−ＴＤＣ）、および圧縮上死点（Ｃ−ＴＤＣ）を順に経由する。以下の説明では、主として圧縮上死点を上死点（ＴＤＣ）と呼ぶ。クランク角ＣＡは、排気上死点Ｅ−ＴＤＣを０度としている。
【００３４】
エンジントルクＴＱｅは、エンジン２の代表的な運転状態における波形を示す。代表的な運転状態は、例えば、エンジン２に規定の負荷を与え、多用される回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）で運転した状態である。エンジントルクＴＱｅの波形は、運転状態によって変化する。エンジントルクＴＱｅのクランク角ＣＡに対する位相は、クランク角ＣＡに対して固定である。代表的な運転状態は、エンジン２の変動要素が最も顕著に表れる運転状態でもよい。
【００３５】
エンジン２のトルクＴＱは、回転軸５において回転トルクとして観測される。一点鎖線で示される慣性トルクと、破線で示されるガス圧トルクとが合成されることにより、実線で示されるエンジントルクＴＱｅを生じる。エンジントルクＴＱｅは、合成トルクとも呼ばれる。二点鎖線は、平均トルクを示す。このとき、ピストンに作用する力Ｆは、ピストン４を推進させる方向へ作用する力である。一点鎖線で示される慣性力と、破線で示されるガス圧による力とが合成されることにより、実線で示される力Ｆを生じる。
【００３６】
ピストンに作用する力Ｆは、エンジン２のクランク機構によりトルクＴＱに変換される。このため、上死点（Ｃ−ＴＤＣ）付近、特に上死点後では、トルクＴＱは小さいが、ピストン４に作用する力Ｆは大きい。この領域（上死点（Ｃ−ＴＤＣ）付近、特に上死点後）では、シリンダ内では、燃焼がある程度進んでおり、燃焼に伴う高温高圧がすでに生じている。この領域は、高温高圧が維持される領域であるため、冷却損失が大きく、エンジン２の回転部分、すなわち複数の軸受けへの荷重も大きい。このため、エンジン２の摩擦損失も大きい。この領域では、回転電機１０を駆動するためのトルクは、小さいことが望ましい。小さいトルクは、エンジン２のスムーズな回転を可能とするから、エンジン２は、上記領域をスムーズに通過することができる。このスムーズな通過は、損失低減に貢献する。一方、上死点（Ｃ−ＴＤＣ）の前の領域においても、シリンダ内では、高温高圧が発生している。しかし、上死点前の領域は、燃焼が徐々に進むことによって、温度、圧力が徐々に上昇する過程である。このため、上死点前の領域において、回転電機１０のトルクが高くても、上死点後に比べてエンジン２に与える影響は比較的小さい。上死点付近以外の他の領域においては、このような特徴的な作用効果は顕著には見られない。
【００３７】
図３において、ロータ２１は、円筒状のロータコア２２と、複数の永久磁石２３とを備える。ロータコア２２は、回転軸５を受け入れるための貫通穴２１ａを有する。ロータコア２２は、回転軸５に対してロータ２１を回転方向に関して位置決めするロータ位置決め部２１ｂを有する。ロータ位置決め部２１ｂは、貫通穴２１ａと回転軸５との噛み合いを提供するキー機構によって提供されている。回転軸５も、ロータ位置決め部２１ｂのためのキー機構を有している。
【００３８】
ステータ３１は、外突極型のステータである。ステータコア３２は、複数の磁極を有する。磁極は、突極またはティースとも呼ばれる。ステータ３１は、中央に貫通穴３１ａを有する。ステータ３１は、複数のステータ位置決め部３１ｂを有する。ステータ位置決め部３１ｂは、ステータ３１をボディ９に固定するためのボルトを受け入れるための貫通穴によって提供されている。ボディ９も、ステータ位置決め部３１ｂのためのボルト穴を有している。
【００３９】
複数の永久磁石２３は、１２個の永久磁石２３を含む。よって、ロータ２１は、６対１２極の磁極を提供する。ステータ３１は、１２個の磁極を提供する。ロータ２１の極数と、ステータ３１の極数とは、この実施形態に限定されることなく、多様な数の組み合わせによって提供可能である。ステータコイル３３は、単相巻線である。
【００４０】
図３において、エンジン２に対する回転電機１０の機械的な位相は、多様な手法によって変更することができる。エンジン２の回転角度は、回転軸５の回転角度によって示される。回転電機１０の回転角度は、回転軸５の回転角度に対するロータ２１の回転角度によって示すことができる。回転電機１０の回転角度は、回転軸５の回転角度（基準位置）に対するステータ３１の固定角度によって示すことができる。回転電機１０の回転角度は、回転軸５に対するステータ３１の周方向における位置によって示すことができる。回転電機１０の回転角度は、ロータコア２２に対する永久磁石２３の位置によっても示すことができる。回転軸５に対する回転電機１０の回転角度は、ロータ２１の着磁位置（ロータコア２２に対する複数の永久磁石２３の周方向における位置）、ロータ２１の回転方向における位置、ステータ３１の周方向における位置によって示すことができる。
【００４１】
同様に、エンジン２に対する回転電機１０の機械的な位相は、多様な手法によって変更することができる。例えば、機械的な位相は、ロータ２１における着磁位置（ロータコア２２に対する複数の永久磁石２３の周方向における位置）、ロータ２１の回転方向における位置、ステータ３１の周方向における位置を変更することによって変更することができる。エンジン２に対する回転電機１０の位相は、ここに例示された手法に限られない多様な手法によって変更できる。
【００４２】
エンジン２に対する回転電機１０の位相は、複数の永久磁石２３の位置を、周方向にずらすことによって変更することができる。例えば、ひとつの永久磁石２３の位置を、破線で示される位置２３ａから変更することによって変更することができる。ロータ２１における着磁位置の変更の痕跡は、ロータ位置決め部２１ｂの回転方向位置と、複数の永久磁石２３の実基準位置２３ｂとの回転方向におけるずれ２３ｓに表れる場合がある。
【００４３】
エンジン２に対する回転電機１０の位相は、ロータ位置決め部２１ｂの位置を、位置２１ｂ１に変更することによって変更することができる。エンジン２に対する回転電機１０の位相は、ステータ位置決め部３１ｂの位置と、位置３１ｂ１に変更することによって変更することができる。上述の複数の手法の２つ以上を組み合わせてもよい。
【００４４】
ロータ位置決め部２１ｂの位置の計画的な配置により、回転軸５の回転角度に対するロータ２１の回転角度の位相が相対的に調節される。ステータ位置決め部３１ｂの位置の計画的な配置により、回転軸５の回転角度に対するステータ３１の周方向角度の位相が相対的に調節される。複数の永久磁石２３（磁極の位置）のロータコア２２に対する位置の計画的な配置により、回転軸５の回転角度に対するロータ２１の周方向角度の位相が相対的に調節される。この結果、回転軸５の回転角度に対する回転電機１０の回転角度の位相が相対的に調節される。これにより、エンジン２が発生するエンジントルクに対する、回転電機１０を駆動するために消費される電機トルクの位相が所定の値に設定される。
【００４５】
大量生産されるひとつの機種のために、エンジン２に対する回転電機１０の機械的な位相が、設計段階において規定される。エンジン２に対する回転電機１０の機械的な位相は、複数の機種の間で異なる場合がある。複数の機種において求められる変動要素の特性に差があるからである。例えば、ひとつの機種では、エンジントルクを含む変動要素を抑制するように、エンジン２に対する回転電機１０の機械的な位相が規定される。例えば、他のひとつの機種では、エンジントルクを含む変動要素を強調するように、または増幅するように、エンジン２に対する回転電機１０の位相が規定される。
【００４６】
エンジン２に対する回転電機１０の位相は、エンジン２の変動要素を意図的に抑制、または強調するように規定されている。エンジン２に対する回転電機１０の位相は、エンジン２の変動要素に好適な変化を与えるように規定されている。
【００４７】
この実施形態では、エンジン２の出力トルクの低下を抑制するように、エンジン２に対する回転電機１０の位相が調節されている。この調節の語は、製造前の計画段階での調節を指す。調節の語は、製造後の可変機構による調節を含んでも良い。回転電機１０の位相は、エンジン２の回転軸５に対する回転電機１０の機械的な位相、回転電機１０の電気的な作用における位相、および、回転電機１０の磁気的な作用における位相を含んでいる。ここでは、エンジン２に生じる変動要素の位相は不変である。回転電機１０に生じる変動要素の位相は、ロータ２１とステータ３１との間における相対的な位置関係を調節することによって、計画された値に設定されている。
【００４８】
内燃機関用回転電機の製造方法は、エンジン２に対してロータ２１とステータ３１とを固定する組立段階を有する。製造方法は、組立段階の前に、ロータ２１を製造する段階と、ステータ３１を製造する段階とを含む部品製造段階を有する。製造方法は、部品製造段階の前に、エンジン２に対する回転電機１０の位相を計画する計画段階を有する。
【００４９】
計画段階は、ロータ２１を回転させるために消費される電機トルクＴＱｇを計画する。計画段階は、内燃機関２の圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて、内燃機関２の回転を阻害する挙動を抑制するように、電機トルクＴＱｇを計画する。計画段階は、エンジン２の変動要素を抑制、または強調するように、エンジン２に対する回転電機１０の位相を計画する段階であってもよい。例えば、回転軸５の回転角に対するロータ２１の磁極の位置が計画される。これは、ロータコア２２に対する複数の永久磁石２３の位置、または、ロータ位置決め部２１ｂの位置を計画することにより達成される。例えば、回転軸５の回転角に対するステータ３１の磁極の位置が計画される。これは、回転軸５の回転角に対するステータ３１の固定位置、すなわちステータ位置決め部３１ｂの位置を計画することにより達成される。
【００５０】
この計画段階の後における部品製造段階は、計画段階において計画されたエンジン２に対する回転電機１０の位相を実現するようにロータ２１およびステータ３１を形成する形成段階を含む。形成段階は、計画段階において計画された電機トルクＴＱｇが発生するように、回転電機１０を形成する段階でもある。形成段階は、ロータコア２２に対して、永久磁石２３を計画された位置に固定する段階（複数の磁極を提供する着磁位置を決定する段階）を含む場合がある。形成段階は、ロータ位置決め部２１ｂを計画された位置に形成する段階を含む場合がある。形成段階は、ステータ位置決め部３１ｂを計画された位置に形成する段階を含む場合がある。この結果、形成段階は、計画段階において計画された位相で回転電機が回転するように、回転電機のロータ、および／またはステータを形成する。
【００５１】
形成段階は、ロータ２１における磁極を形成する段階によって提供できる。形成段階は、ロータ位置決め部２１ｂの回転方向位置と、永久磁石２３（磁極）の基準位置２３ｂとの回転方向におけるずれ２３ｓを形成する段階でもある。このずれ２３ｓは、ロータ２１における着磁位置の変更の痕跡でもある。
【００５２】
図４は、エンジン２が出力するエンジントルクＴＱｅと、回転電機１０によって発電させるために消費される電機トルクＴＱｇとを示す波形図である。なお、以下の図では、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣを原点としている。よって、クランク角ＣＡは、５４０度から始まる。
【００５３】
電機トルクＴＱｇの波形は、回転電機１０の運転状態によって変化する。電機トルクＴＱｇのクランク角ＣＡに対する位相は、ロータ２１、および／またはステータ３１のエンジン２への固定位置を変更することで、調節可能である。これらの固定位置は、エンジン２の変動要素を意図的に抑制、または強調するように設定されている。
【００５４】
エンジントルクＴＱｅは、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣを含む期間に急激に上昇する。エンジントルクＴＱｅは、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後に、爆発燃焼によって、最大値であるエンジンピーク点ＰＫｅに到達する。
【００５５】
電機トルクＴＱｇは、ロータ２１およびステータ３１の複数の磁極に起因する周期的な交流成分を有する。電機トルクＴＱｇは、内燃機関２の運転周期である７２０ＣＡの間に、極大値である複数の電機ピーク点ＰＫｇと、極小値である複数の電機ボトム点ＢＴｇとを繰り返す。電機トルクＴＱｇは、ゼロクロス点ＺＣｇにおいて、正負に反転する。複数のゼロクロス点ＺＣｇは、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇと、電機トルクＴＱｇが上昇する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇとを有する。
【００５６】
この実施形態では、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後におけるエンジン２の回転をスムーズにするために、エンジン２に対する回転電機１０の位相が調節されている。圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣからエンジンピーク点ＰＫｅの間であって、かつ、クランク角ＣＡが圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣを僅かに過ぎた位置において、エンジントルクＴＱｅは、上昇過程にあるが、ごく小さい。この領域では、電機トルクＴＱｇの影響によって、有効なエンジントルクＴＱｅが奪われ、エンジンの円滑な回転が阻害されかねない。よって、最も好ましい状態は、エンジントルクＴＱｅが充分に大きくなるまでの期間において、電機トルクＴＱｇを、比較的低い状態としておくことである。例えば、クランク角ＣＡにおいて、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣを含む、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣ以降の期間において、電機トルクＴＱｇが、その平均値を下回る期間を最も長くできる位相に調節されることが最も好ましい。
【００５７】
この実施形態では、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生するように、位相調節が実施されている。この結果、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの近傍における電機トルクＴＱｇが抑制される。特に、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、電機トルクＴＱｇが抑制される。電機トルクＴＱｇの抑制は、回転電機１０により消費されるトルクの抑制を示す。よって、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、エンジン２の回転がスムーズに進む。
【００５８】
これにより、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの近傍においてエンジン２の円滑な回転が得られる。エンジン２の円滑な回転は、ノッキングの抑制、過剰な燃焼の進行の抑制にも貢献する。
【００５９】
図５は、回転電機１０の出力がオープンされているときの波形を示す。回転電機１０の出力がオープン状態においても、上述と同様の波形が観測される。
【００６０】
図６は、回転電機１０の出力が整流回路１１ａによって制御され、電力を供給している時の波形を示す。電機トルクＴＱｇは、スイッチング素子１０ｄ、１０ｅのスイッチングによって激しく変動している。電機トルクＴＱｇは、出力の変動によって、大幅に変動している。電機トルクＴＱｇは、電力を供給している時も、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、電機ボトム点ＢＴｇを迎えている。よって、電気回路１１によって出力が制御されても、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において電機トルクＴＱｇが抑制される。
【００６１】
図７は、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後における拡大波形図である。電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生している。さらに、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後における最初のボトム点ＢＴｇが、エンジンピーク点ＰＫｅより前に発生している。この結果、エンジントルクＴＱｅの絶対値が小さい圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、電機トルクＴＱｇが減少する。このため、電機トルクＴＱｇは、エンジン２の回転を妨げない。しかも、エンジントルクＴＱｅの絶対値が圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後に徐々に増加する過程において、電機トルクＴＱｇがさらに減少する。このため、電機トルクＴＱｇは、エンジン２の回転をますます妨げない。さらに、エンジンピーク点ＰＫｅに到達する前に、電機ボトム点ＢＴｇを迎えるから、エンジントルクＴＱｅが、エンジンピーク点ＰＫｅに向けてスムーズに上昇する。
【００６２】
この実施形態は、内燃機関２の回転軸５によって回転される回転電機１０を運転する運転方法を提供する。運転方法は、内燃機関２を運転する段階と、内燃機関２により回転電機１０を回転させる段階とを有する。回転電機１０を回転させる段階は、ロータ２１を回転させる段階でもある。運転方法は、内燃機関２の圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて、内燃機関２の回転を阻害する挙動を抑制するように、電機トルクＴＱｇを調節する段階と、調節された電機トルクＴＱｇを発生させる段階とを含む。調節段階は、ロータ２１および／またはステータ３１に関連する位相、および／または、ステータ３１に流れる電流によって調節されている。ロータ２１および／またはステータ３１に関連する位相は、回転軸５に対する機械的な位相、または電気的な位相によって表すことができる。ステータ３１に流れる電流は、電気回路１１のインピーダンスによって調節することができる。
【００６３】
この実施形態は、回転電機１０を提供する。回転電機１０は、内燃機関２の回転軸５に連結されている。回転電機１０は、ロータ２１、およびロータ２１に対向するステータ３１を有する。さらに、回転電機１０は、ロータ２１を回転させるために消費される電機トルクＴＱｇを規定している。この電機トルクＴＱｇは、内燃機関２の圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて、内燃機関２の回転を阻害する挙動を抑制するように調節されている。この結果、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの前後において、電機トルクＴＱｇが抑制され、内燃機関２の回転を阻害するような電機トルクＴＱｇの挙動が抑制される。
【００６４】
この実施形態では、電機トルクＴＱｇは、内燃機関２の圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、極大値である電機ピーク点ＰＫｇより低いように調節されている。これにより、電機ピーク点ＰＫｇが内燃機関２の回転を阻害する事態が回避される。直後の期間は、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの後であって、内燃機関２のエンジントルクＴＱｅが最大値であるエンジンピーク点ＰＫｅに到達するまでの期間である。これにより、エンジントルクＴＱｅが、小さい絶対値から上昇する過程において、回転電機１０が内燃機関２の回転を阻害する事態が抑制される。
【００６５】
ひとつの観点において、電機トルクＴＱｇは、平均値と交差する複数のゼロクロス点ＺＣｇを経由して変動している。電機トルクＴＱｇは、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇのひとつが発生するように調節されている。この結果、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの前後において、電機トルクＴＱｇが抑制され、内燃機関２の回転を阻害するような電機トルクＴＱｇの挙動が抑制される。別の観点では、電機トルクＴＱｇは、内燃機関２の運転周期（７２０ＣＡ）の間に、複数の増減を繰り返す周期Ｔを有している。電機トルクＴＱｇは、内燃機関２の圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後に、電機トルクＴＱｇが相対的に低い低トルク時期が位置付けられている。
【００６６】
電機トルクＴＱｇは、ロータ２１および／またはステータ３１に関連する位相によって調節されている。電機トルクＴＱｇは、ステータ３１に流れる電流によって調節することができる。電機トルクＴＱｇは、ロータ２１における磁極の位置によって調節されている。電機トルクＴＱｇは、ロータ２１を内燃機関２に対して位置決めするロータ位置決め部２１ｂの位置によって調節することができる。電機トルクＴＱｇは、ステータ３１を内燃機関２に対して位置決めするステータ位置決め部３１ｂの位置によって調節することができる。
【００６７】
以上に述べた実施形態によると、エンジン２に対する回転電機１０の位相を調節することにより、エンジン２のスムーズな回転を支援する内燃機関用回転電機が提供される。
【００６８】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生する。これに代えて、電機ボトム点ＢＴｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生してもよい。この実施形態でも、図１、図２、および図３の構成が採用される。
【００６９】
図８において、この実施形態では、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの前後におけるエンジン２の回転をスムーズにするために、エンジン２に対する回転電機１０の位相が調節されている。この実施形態では、複数の電機ボトム点ＢＴｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生するように、位相調節が実施されている。
【００７０】
図９は、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後における拡大波形図である。電機ボトム点ＢＴｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生している。さらに、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後における最初のゼロクロス点ＺＣｇが、エンジンピーク点ＰＫｅより前に発生している。この結果、エンジントルクＴＱｅの絶対値が小さい圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、電機トルクＴＱｇの絶対値が小さい。このため、電機トルクＴＱｇは、エンジン２の回転を妨げない。しかも、エンジントルクＴＱｅの絶対値が圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後に徐々に増加する過程において、電機トルクＴＱｇの絶対値が依然として小さい。このため、電機トルクＴＱｇは、エンジン２の回転を依然として妨げない。
【００７１】
この実施形態では、電機トルクＴＱｇは、極小値としての複数の電機ボトム点ＢＴｇを経由して変動している。電機トルクＴＱｇは、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて、電機ボトム点ＢＴｇのひとつが発生するように調節されている。この結果、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの後において、電機トルクＴＱｇが抑制され、内燃機関２の回転を阻害するような電機トルクＴＱｇの挙動が抑制される。
【００７２】
以上に述べた実施形態によると、エンジン２に対する回転電機１０の位相を調節することにより、エンジン２のスムーズな回転を支援する内燃機関用回転電機が提供される。
【００７３】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇ、または、電機ボトム点ＢＴｇが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生する。これに代えて、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後に、電機トルクＴＱｇが上昇する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇが発生してもよい。この実施形態でも、図１、図２、および図３の構成が採用される。
【００７４】
図１０において、この実施形態では、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの前後におけるエンジン２の回転をスムーズにするために、エンジン２に対する回転電機１０の位相が調節されている。
【００７５】
この実施形態では、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣの直後に、電機トルクＴＱｇが上昇する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇが発生するように、位相調節が実施されている。ゼロクロス点ＺＣｇは、第１実施形態に比べて７／８Ｔだけ進角している。このため、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣの直後において、電機トルクＴＱｇが平均値よりも小さい値を示す。この実施形態でも、エンジントルクＴＱｅの絶対値が小さい圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、電機トルクＴＱｇの絶対値が小さい。このため、電機トルクＴＱｇは、エンジン２の回転を妨げない。しかも、電機トルクＴＱｇは、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣの前において小さい。このため、電機トルクＴＱｇは、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣの前から、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣの直後にかけて、エンジン２の回転を妨げない。
【００７６】
この実施形態において、電機トルクＴＱｇは、平均値と交差する複数のゼロクロス点ＺＣｇを経由して変動している。電機トルクＴＱｇは、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの後において、電機トルクＴＱｇが上昇する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇのひとつが発生するように調節されている。言い換えると、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇと、このゼロクロス点ＺＣｇに引き続き発生する電機トルクＴＱｇが上昇する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇとの間の１／２周期において、圧縮上死点Ｃ-ＴＤＣが位置付けられている。この結果、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの後において、電機トルクＴＱｇが抑制され、内燃機関２の回転を阻害するような電機トルクＴＱｇの挙動が抑制される。
【００７７】
以上に述べた実施形態によると、エンジン２に対する回転電機１０の位相を調節することにより、エンジン２のスムーズな回転を支援する内燃機関用回転電機が提供される。
【００７８】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、ロータ２１の磁極数とステータ３１の磁極数とは、１２−１２である。これに代えて、ロータ２１の磁極数とステータ３１の磁極数とは、多様な数を採用することができる。例えば、６極、８極、１０極、１２極、１４極、１６極、１８極など多様な極数と、それらの極数の組合せを利用することができる。
【００７９】
図１１は、第４実施形態を示す。回転電機４１０は、ロータ２１とステータ３１とを有する。ロータ２１は、６個の磁極を有する。ステータ３１は、６個の磁極を有する。この回転電機４１０によると、上述の実施形態よりも長い周期Ｔを有する電機トルクＴＱｇの波形が提供される。
【００８０】
図１２および図１３は、図４および図５に対応している。図１２および図１３において、電機トルクＴＱｇが低下する過程におけるゼロクロス点ＺＣｇのひとつが、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣにおいて発生するように、回転電機４１０の位相が調節されている。この実施形態では、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの後において、先行する実施形態に比べて長期間にわたって電機トルクＴＱｇが小さい。この実施形態では、エンジンピーク点ＰＫｅの前に、最初の電機ボトム点ＢＴｇが発生する。しかも、エンジンピーク点ＰＫｅの後に、第２番目のゼロクロス点ＺＣｇが発生する。このため、エンジントルクＴＱｅがエンジンピーク点ＰＫｅに到達するまでの期間において、電機トルクＴＱｇは、平均値以下に抑制される。このため、電機トルクＴＱｇは、エンジン２のスムーズな回転を支援する。さらに、エンジンピーク点ＰＫｅの後に、最初の電機ピーク点ＰＫｇが発生する。よって、長期間にわたって、電機トルクＴＱｇは、エンジン２のスムーズな回転を支援する。
【００８１】
以上に説明した複数の実施形態は、さらに、後述する複数の実施形態に開示されたステータコアを採用することができる。後述する複数の実施形態の中で、いくつかの実施形態は、上述の実施形態との組み合わせに適した電機トルクの変動を生み出す。エンジン回転に伴うトルク位相と電機トルクの位相とを所定の関係に同期させても、電機トルクの脈動幅が小さいと、上述の実施形態における効果は小さい。これに対して、後述の実施形態のように、比較的大きい電機トルクの脈動幅を生じるステータコアを、上述の実施形態と組み合わせることで、所期の効果を期待することができる。
【００８２】
第５実施形態
図１４は、内燃機関のための電力システム５１０を示す。電力システム５１０は、内燃機関用回転電機５１１（以下、単に回転電機という）を含む。図中には、回転軸ＡＸを含む断面における回転電機５１１の断面が図示されている。回転電機５１１は、内燃機関５１２に組み付けられている。内燃機関５１２は、ボディ５１３と、ボディ５１３に回転可能に支持され、内燃機関５１２と連動して回転する回転軸５１４とを有する。回転電機５１１は、ボディ５１３と回転軸５１４とに組み付けられている。ボディ５１３は、内燃機関５１２のクランクケース、ミッションケースなどの構造体である。図示の例では、ボディ５１３は、右側のベースと、左側のカバーとを有する。回転軸５１４は、内燃機関５１２のクランク軸、またはクランク軸と連動する回転軸である。回転軸５１４は、内燃機関５１２が運転されることによって回転し、回転電機５１１を発電機として機能させるように駆動する。回転軸５１４は、回転電機５１１が電動機として機能するときに、回転電機５１１によって回転駆動される。
【００８３】
電力システム５１０は、電気回路（ＣＮＴ）５１５を有する。回転電機５１１と電気回路５１５とは、電力線５１６によって接続されている。電力線５１６は、回転電機５１１が発電機として利用されるときに、発電電力を電気回路５１５に出力する。電気回路５１５は、発電電力を整流するための整流回路を備える。電気回路５１５は、車両の電気回路と、バッテリとを含む。回転電機５１１の用途の一例は、車両用の内燃機関５１２によって駆動される発電機である。回転電機５１１は、例えば、鞍乗り型車両に利用することができる。
【００８４】
回転電機５１１は、車両用の内燃機関５１２を支援する電動機として利用される場合がある。この場合、電気回路５１５は、インバータ回路および制御装置を備える。この場合、回転電機５１１は、回転位置を示す信号を出力するためにひとつまたは複数の回転位置センサを備える。回転位置センサは、回転電機５１１の基準位置信号、および／または回転電機５１１の回転位置信号を電気回路５１５に出力する。制御装置は、回転位置信号を利用して、回転電機５１１を電動機として機能させるように、制御を実行する。
【００８５】
回転電機５１１は、ロータ５２１と、ステータ５３１とを有する。ロータ５２１は、界磁子である。ステータ５３１は、電機子である。ロータ５２１は、全体がカップ状である。ロータ５２１は、ステータ５３１の端面と径方向外側面とに渡って延びる部材である。ロータ５２１は、回転軸５１４の端部に固定される。ロータ５２１と回転軸５１４とは、キー嵌合などの回転方向に関する位置決め機構を介して連結されている。ロータ５２１は、固定ボルトによって回転軸５１４に締め付けられることによって固定されている。ロータ５２１は、回転軸５１４とともに回転する。ロータ５２１は、複数の磁極に対向して回転可能に支持されている。
【００８６】
ロータ５２１は、カップ状のロータコア５２２を有する。ロータコア５２２は、内燃機関５１２の回転軸５１４に連結される。ロータコア５２２は、後述する永久磁石５２３のためのヨークを提供する。ロータコア５２２は、磁性金属製である。
【００８７】
ロータ５２１は、ロータコア５２２の内面に配置された永久磁石５２３を有する。ロータ５２１は、永久磁石５２３によって界磁を提供する。永久磁石５２３は、ロータコア５２２の筒の内側に固定されている。永久磁石５２３は、複数のセグメントを有する。それぞれのセグメントは、部分円筒状である。永久磁石５２３は、その内側に、複数のＮ極と複数のＳ極とを提供する。永久磁石５２３は、少なくとも界磁を提供する。永久磁石５２３は、１２個のセグメントによって、６対のＮ極とＳ極、すなわち１２極の界磁を提供する。磁極の数は、他の数でもよい。
【００８８】
ステータ５３１は、ステータコア５３２を有する。ステータコア５３２は、内燃機関５１２のボディ５１３に固定されることによってロータ５２１の径方向内側に配置される。ステータコア５３２は、所定の形状に成形された電磁鋼板を積層することにより形成されている。ステータ５３１は、ステータコア５３２に巻回されたステータコイル５３３を有する。ステータコイル５３３は、電機子巻線を提供する。ステータコイル５３３は、単相巻線、または多相巻線である。ステータコイル５３３は、電機子巻線を提供する。
【００８９】
ステータ５３１は、インシュレータ５３４を有する。インシュレータ５３４は、ステータコア５３２とステータコイル５３３との間に配置されている。インシュレータ５３４は、ボビンとも呼ばれる。インシュレータ５３４の一部は、磁極に隣接して位置づけられることによって、ボビンのフランジ部を提供する。インシュレータ５３４の一部は、磁極の軸方向における両側に配置されている。インシュレータ５３４は、ステータコア５３２の環状部にも露出している。
【００９０】
ステータ５３１は、ブラケット５３５を有する。ブラケット５３５は、ステータコア５３２に固定されている。ブラケット５３５は、電力線５１６を固定している。
【００９１】
ステータ５３１は、環状の部材である。ステータ５３１は、複数の固定ボルトによってボディ５１３に固定されている。ステータ５３１は、ロータ５２１とボディ５１３との間に配置されている。ステータ５３１は、ロータ５２１の内面とギャップを介して対向する外周面を有する。
【００９２】
回転電機５１１の回転は、回転センサ５１７によって検出される。回転センサ５１７は、ロータ５２１の外面に形成された特徴部を検出する。特徴部は、例えば、複数の突部と、それらの間の凹部とを提供する。回転センサ５１７が検出した波形は、パルサ波形とも呼ばれる。回転センサ５１７は、マグネットピックアップ、ＭＲＥ素子、ホール効果素子など、磁気的なセンサによって提供することができる。
【００９３】
ステータコイル５３３は、アルミニウム系の金属によって提供されている。ステータコイル５３３は、アルミニウム製の導体、またはアルミニウム合金製の導体によって提供されている。
【００９４】
図１５には、ロータ５２１とステータ５３１とが図示されている。図中には、カバーを外した状態が図示されている。図中には、ステータ５３１の中央開口部５３１ａが図示されている。中央開口部５３１ａには、ロータ５２１のボス部５２２ａが見える。図中には、ロータ５２１の開口端が図示されている。ステータコイル５３３の形状は、模式的に図示されている。
【００９５】
ステータコア５３２は、複数の磁極５３６を有する。ステータコア５３２は、連結部５３７を有する。連結部５３７は、環状である。連結部５３７は、複数の磁極５３６を、それらの基部において連結している。連結部５３７は、複数の磁極５３６のためのヨークとして機能する。ステータコア５３２は、連結部５３７においてボディ５１３に固定されている。連結部５３７は、継ぎ目を有していてもよい。複数の磁極５３６は、外周に配置されている。磁極５３６は、ティースとも呼ばれる。ステータコア５３２は、例えば、１２個の磁極５３６を有する。磁極５３６の数は、他の数でもよい。これら磁極５３６は、ロータ５２１の界磁と対向して配置されている。ひとつの磁極５３６は、ひとつの単コイル５３３ｕを有する。ステータコイル５３３は、複数の単コイル５３３ｕを備える。単コイル５３３ｕは、ユニットコイルとも呼ばれる。
【００９６】
図１６は、ステータコア５３２を示す。図中には、回転電機５１１の回転軸ＡＸと、磁極５３６の径方向中心軸ＡＲとが図示されている。ステータコア５３２は、複数の磁極５３６と、共通の連結部５３７とを有する。ひとつの磁極は、ロータ５２１と対向するための先端部５３６ａを有する。先端部５３６ａは、周方向に沿って広がる外周面を提供している。先端部５３６ａは、先端拡大部とも呼ばれる。先端部５３６ａは、径方向外側に面する磁極面を提供している。ひとつの磁極５３６は、先端部５３６ａより径方向内側に棒状部５３６ｃを有している。棒状部５３６ｃは、先端部５３６ａと連結部５３７とを連結している。棒状部５３６ｃは、放射状に延びている。棒状部５３６ｃは、ステータコイル５３３内を径方向に延びている。連結部５３７は、複数の棒状部５３６ｃの基端側である径方向内側に設けられている。
【００９７】
図１７は、インシュレータ５３４の斜視図である。インシュレータ５３４は、ステータコア５３２を両面から挟むように配置されている。図中には、インシュレータ５３４の半部が図示されている。インシュレータ５３４は、先端部５３６ａから突出するように位置付けられるフランジ部５３４ａを有する。フランジ部５３４ａは、ステータコイル５３３のためのフランジを提供する。インシュレータ５３４は、収容部５３４ｂを有する。収容部５３４ｂは、先端部５３６ａを収容し、先端面５３６ｂを露出させる。
【００９８】
インシュレータ５３４は、胴部５３４ｃを有する。フランジ部５３４ａは、胴部５３４ｃの軸から胴部５３４ｃの軸に対して径方向の外側に拡がっている。胴部５３４ｃは、筒状である。胴部５３４ｃは、角が丸い角筒である。胴部５３４ｃは、放射状に延びている。胴部５３４ｃは、棒状部５３６ｃを収容する。胴部５３４ｃは、棒状部５３６ｃを包む。胴部５３４ｃは、棒状部５３６ｃの外面に対応する外面の形状を有している。胴部５３４ｃは、ステータコイル５３３のための巻胴を提供する。
【００９９】
インシュレータ５３４は、環状の連結部５３４ｄを有する。連結部５３４ｄは、複数の胴部５３４ｃを連結している。連結部５３４ｄは、複数の胴部５３４ｃの径方向内側に配置されている。連結部５３４ｄは、胴部５３４ｃの軸から胴部５３４ｃの軸に対して径方向の外側に拡がっている。
【０１００】
フランジ部５３４ａ、および連結部５３４ｄは、胴部５３４ｃの両端に位置している。フランジ部５３４ａ、胴部５３４ｃ、および連結部５３４ｄは、ステータコイル５３３のための巻胴を提供する。フランジ部５３４ａ、胴部５３４ｃ、および連結部５３４ｄは、ボビンとも呼ばれる。フランジ部５３４ａ、および連結部５３４ｄは、ステータコイル５３３の範囲を規定する部材でもある。
【０１０１】
図１８は、ひとつのティースを示す平面図である。図示されている数値は、ティースの寸法を示している。単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。ティースは、径方向に関してまっすぐのストレート型である。なお、ティースにおける厚さは、９（ｍｍ）である。この例では、ステータコイル５３３は、銅系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、３６ターンである。
【０１０２】
図１９は、図１８のティースを備えるステータを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示す波形図である。回転数が徐々に増加する過渡時の波形が示されている。波形図は、回転数が時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において、約３０００ｒ／ｍｉｎから、６０００ｒ／ｍｉｎの範囲で変化した場合を示している。内燃機関５１２は、４ストローク単気筒である。ロータ５２１の一回転は、クランクシャフトの一回転に対応する。内燃機関５１２の回転数は、その吸気バルブ、および／または、排気バルブに起因して生じるトルク変動、および、吸気、圧縮、燃焼、排気の複数のストロークに起因するトルク変動を生じている。
【０１０３】
回転センサ５１７のパルサ波形ＰＷは、複数のパルスを有している。複数のパルスの間の間隔は、回転数を示している。
【０１０４】
トルクセンサ５１９が出力するトルク波形ＴＷは、ステータ５３１に生じるトルクを示している。トルク波形ＴＷは、試験用のベンチにおける固定部により計測されてもよい。トルクセンサ５１９は、ステータ５３１に生じるトルクを検出する多様なセンサによって提供することができる。トルクセンサ５１９は、固定部における回転方向の歪を検出する歪ゲージによって提供することができる。トルク波形ＴＷは、激しく変動している。トルク波形ＴＷは、周期的に変動している。
【０１０５】
トルク波形ＴＷは、第１の基準値ＴｒＨと、第１の基準値ＴｒＨより低い第２の基準値ＴｒＬとの間において振動している。第１の基準値ＴｒＨと、第２の基準値ＴｒＬとの間は、基準変動幅と呼ばれる。
【０１０６】
図２０は、図１９の一部を拡大した波形図である。この図は、５０００ｒ／ｍｉｎ付近における波形を示している。パルサ波形ＰＷにおけるひとつひとつのパルスと、トルク波形ＴＷの変動との対応関係を読み取ることができる。
【０１０７】
図２１は、図１９の一部を拡大した波形図である。この図は、トルク波形ＴＷを示している。
【０１０８】
図２２は、ひとつのティースを示す平面図である。ティースの棒状部は、径方向外側端が、径方向内側端より太い。ティースは、テーパ型と呼ばれる。このティースは、比較的大きいターン数を許容する。ティースは、ストレート部と、拡大部とを有している。ストレート部は、基端部に位置し、拡大部は、先端部に位置している。なお、ティースにおける厚さは、１１（ｍｍ）である。この例では、ステータコイル５３３は、アルミニウム系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、３０ターンである。
【０１０９】
図２３は、図２２のティースを備えるステータコアを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示している。図２３は、図１９に対応する。トルク波形ＴＷは、基準変動幅の中において変動している。ただし、トルク波形ＴＷは、図１９よりも第１の基準値ＴｒＨに接近している時間が多い。図２３におけるトルク波形ＴＷの実効値または平均値または中心値は、図１９におけるトルク波形の対応する値よりも高い。図２４、図２５は、図２０、図２１に相当する。図２２のティースを備えるステータコアは、図１８のティースを備えるステータコアより、周方向に関して細く、かつ、周方向に関して柔軟である。
【０１１０】
図２６は、ひとつのティースを示す平面図である。図２６のティースは、図２２のティースよりも細い基端部を有する。図２６のティースは、図２２のティースよりも細い。なお、ティースにおける厚さは、９（ｍｍ）である。この例では、ステータコイル５３３は、アルミニウム系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、３６ターンである。
【０１１１】
図２７は、図２６のティースを備えるステータコアを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示している。図２７は、図１９に対応する。トルク波形ＴＷは、基準変動幅の中において変動している。ただし、トルク波形ＴＷは、図１９および図２２よりも第１の基準値ＴｒＨに接近している時間が多い。図２７におけるトルク波形ＴＷの実効値または平均値または中心値は、図２３におけるトルク波形の対応する値よりも高い。図２８、図２９は、図２０、図２１に相当する。図２６のティースを備えるステータコアは、図１８のティースを備えるステータコアより、周方向に関して細く、かつ、周方向に関して柔軟である。図２６のティースを備えるステータコアは、図２２のティースを備えるステータコアより、周方向に関して細く、かつ、周方向に関して柔軟である。
【０１１２】
図３０は、ひとつのティースを示す平面図である。図３０のティースは、図２６のティースと同じである。この例では、ステータコイル５３３は、アルミニウム系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、３６ターンである。ただし、永久磁石５２３の着磁量が図１８、図２２、および図２６のティースを有する回転電機よりも強い。
【０１１３】
図３１は、図３０のティースを備えるステータコアを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示している。図３１は、図１９に対応する。トルク波形ＴＷは、基準変動幅の中において変動している。ただし、トルク波形ＴＷは、図１９、図２３、および図２７よりも第１の基準値ＴｒＨに接近している時間が多い。図３１におけるトルク波形ＴＷの実効値または平均値または中心値は、図２７におけるトルク波形の対応する値よりも高い。
【０１１４】
図３０のティースおよびステータコイル５３３は、図２６のティースおよびステータコイル５３３と同じである。よって、トルク波形ＴＷの差は、永久磁石５２３の着磁量の差によって生じていると考えられる。この例における強い永久磁石５２３は、ステータ５３１に対して、平均的に大きいトルクを作用させているように見える。しかも、強い永久磁石５２３は、トルク波形ＴＷの振幅を小さくしているように見える。図３２、図３３は、図２０、図２１に相当する。
【０１１５】
図３４は、ひとつのティースを示す平面図である。ティースは、径方向に関してまっすぐのストレート型である。ティースにおける厚さは、１２（ｍｍ）である。この例では、ステータコイル５３３は、銅系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、３２ターンである。永久磁石５２３の着磁量は、図１８、図２２、および図２６のティースを有する回転電機と同じである。
【０１１６】
図３５は、図３４のティースを備えるステータコアを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示している。図３５は、図１９に対応する。トルク波形ＴＷは、基準変動幅の中において変動している。図３６、図３７は、図２０、図２１に相当する。
【０１１７】
図３８は、ひとつのティースを示す平面図である。ティースの棒状部は、径方向外側端が、径方向内側端より太い。ティースは、テーパ型と呼ばれる。このティースは、比較的大きいターン数を許容する。ティースは、ストレート部と、拡大部とを有している。ストレート部は、基端部に位置し、拡大部は、先端部に位置している。なお、ティースにおける厚さは、１２（ｍｍ）である。この例では、ステータコイル５３３は、アルミニウム系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、２９ターンである。永久磁石５２３の着磁量は、図１８、図２２、および図２６のティースを有する回転電機と同じである。
【０１１８】
図３８のティースは、図３４のティースよりやや長く、基端部において細い。図３８のティースは、図３４のティースより大きい磁気抵抗を示す。図３８のティースを用いたステータコイル５３３は、図３４のティースを用いたステータコイル５３３より小さいインダクタンスを示す。
【０１１９】
図３８のティースは、図３４のティースよりも大きい周方向の撓み量を発揮する。いわば、図３８のティースは、図３４のティースよりも柔らかい構造であると言える。図３８のティースの撓み量は、図３４のティースの撓み量よりも約４０％大きい。
【０１２０】
図３９は、図３８のティースを備えるステータコアを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示している。図３９は、図１９に対応する。トルク波形ＴＷは、基準変動幅の中において変動している。トルク波形ＴＷは、図３５よりも第２の基準値ＴｒＬに接近している時間が多い。トルク波形ＴＷの振幅は、図３５よりも小さい。図３９におけるトルク波形ＴＷの実効値または平均値または中心値は、図３５におけるトルク波形の対応する値よりも低い。図４０、図４１は、図２０、図２１に相当する。図３８のティースを備えるステータコアは、図３４のティースを備えるステータコアより、周方向に関して細く、かつ、周方向に関して柔軟である。
【０１２１】
図４２は、ひとつのティースを示す平面図である。図４２のティースの棒状部は、図３８のティースより太い。ティースにおける厚さは、１２（ｍｍ）である。この例では、ステータコイル５３３は、アルミニウム系の金属によって提供されている。ひとつのティースにおけるステータコイル５３３の巻数は、２９ターンである。永久磁石５２３の着磁量は、図１８、図２２、および図２６のティースを有する回転電機と同じである。
【０１２２】
図３５のティースは、図３８のティースより基端部において太い。図４２のティースは、図３４および図３８のティースより小さい磁気抵抗を示す。図４２のティースを用いたステータコイル５３３は、図３４のティースを用いたステータコイル５３３より小さいインダクタンスを示す。
【０１２３】
図４２のティースは、図３４および図３８のティースよりも小さい周方向の撓み量を発揮する。いわば、図４２のティースは、図３８のティースよりも硬い構造であると言える。図４２のティースの撓み量は、図３４のティースの撓み量よりも約１０％小さい。
【０１２４】
図４３は、図４２のティースを備えるステータコアを備える回転電機５１１による過渡時の性能を示している。図４３は、図１９に対応する。トルク波形ＴＷは、基準変動幅の中において変動している。ただし、トルク波形ＴＷは、図３５よりも第１の基準値ＴｒＨに接近している時間が多い。図４３におけるトルク波形ＴＷの実効値または平均値または中心値は、図３５におけるトルク波形の対応する値よりも高い。図４４、図４５は、図２０、図２１に相当する。
【０１２５】
この開示によると、銅系の金属を用いた回転電機５１１におけるステータに生じるトルクと、アルミニウム系の金属を用いた回転電機５１１におけるステータに生じるトルクとを同程度に調節することができる。これにより、内燃機関５１２にとって負荷となる回転電機５１１のトルクの違いが抑制される。ステータに生じるトルクは、（１）変動するトルクの実効値、または平均値、または中心値として、または（２）変動するトルクの振幅として、または（３）内燃機関５１２の回転軸に生じるトルクの変動との同期関係（位相関係）により評価することができる。ステータに生じるトルクは、巻線の種類と、ステータコア５３２のティースにおける剛性との影響を受ける。この開示により、銅系の金属製と巻線と、アルミニウム系の金属製の巻線との違いによって生じるトルクの差を抑制することができる。
【０１２６】
図４６の例は、すべてのティースの根元に丸型の嵌合部（打ち出し痕）５４１を有するステータコアの平面図である。複数のティースが突出する環状部分は、複数の鋼板を積層された状態に維持するための複数の嵌合部５４１を有する。複数の丸型の嵌合部は、複数のティースの剛性を調節するために貢献する。この例では、嵌合部は、加工硬化によって複数のティースの剛性を高める。
【０１２７】
図４７の例は、すべてのティース根元に方形型の嵌合部５４２（打ち出し痕）を有するステータコアの平面図である。複数の方形型の嵌合部５４２は、複数のティースの剛性を調節するために貢献する。
【０１２８】
図４８の例は、すべてのティース根元に直線状の台形接続部５４３を有するステータコアの平面図である。環状部分の外形面と、複数のティースの基端部との間には、径方向外側に向けてティースに沿うように幅が変化する台形接続部５４３が設けられている。台形接続部５４３は、複数のティースの剛性を調節するために貢献する。
【０１２９】
図４９の例は、アルミニウム系のコイル巻線が、ティースの根元に、ティースの先端よりも多くの層を形成するように巻かれたステータの断面図である。ステータコイル５３３は、複数のティースごとに対応する複数の単コイル５４４を有する。ひとつの単コイル５４４は、径方向外側端部では、３層であり、径方向内側端部では、４層である。ステータコイル５３３は、径方向内側ほど多い層数を有する。ステータコイル５３３は、径方向外側ほど軽いから、ティースを変形させるモーメントを抑制する。また、ステータコイル５３３自身が、ティースを補強する。
【０１３０】
図５０の例は、複数のティースの外周が連続した環状であるステータコアの平面図である。ステータコア５３２は、複数のティースの先端に、連続した環状の磁極部５４５を有する。連続した環状の磁極部５４５は、複数のティースの剛性を高くするために貢献する。
【０１３１】
図５１の例は、隣接するティースの間に樹脂製のスペーサ５４６が配置されているステータの断面図である。ステータは、複数のティースの間を連結する樹脂製のスペーサ５４６を有する。スペーサ５４６は、複数の樹脂片、または環状の樹脂リングによって提供することができる。
【０１３２】
図５２の例は、複数のティースおよび複数のコイルの間に樹脂が詰められているステータの断面図である。ステータは、樹脂成形体５４７を有する。樹脂成形体５４７は、複数のティースおよび複数のコイルの間を埋めている。ステータコイル５３３が巻かれた後に、樹脂成形体５４７は、ステータをインサートするように型成形することができる。
【０１３３】
図５３の例は、ティースの径方向外側に径方向に延びるスリット５４８を有するステータコアの平面図である。スリット５４８は、ティースの径方向外側端面からティースの中を径方向に延びている。スリット５４８は、ステータコアの軸方向両端面に開口している。スリット５４８を設定することにより、周方向に発生する磁路が分断される。巻線時に接触しても磁気抵抗が増加する為問題ないが、理想的には接触しないよう、スリット５４８を埋めるか、または、硬いボビンで巻線する。
【０１３４】
図５４の例は、他の実施形態のステータコア５４９の平面図である。ティース内における径方向外側の鉄の量を抑制する。ティース内における径方向外側に向かって細くなるテーパ形状としたり、ツバ部の幅を小さくするか、ツバ部を薄くしてもよい。巻線性が悪化するのでボビンは外面が真っすぐの筒外面となるように形成される。ボビンの外側面は直線状になるようにする。
【０１３５】
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【０１３６】
上記実施形態では、４ストローク型のレシプロ機関がエンジン２として例示されている。これに代えて、エンジン２は、例えば、２ストローク機関、ロータリー機関など多様な内燃機関によって提供することができる。また、上記実施形態では、エンジン２は、単気筒である。これに代えて、エンジン２は、多気筒でもよい。多気筒のエンジン２は、複雑なエンジントルクＴＱｅの波形を生じるが、回転電機１０の位相調節によって、エンジン２の変動要素を用途に適合させることができる。この場合も、エンジン２の変動要素を意図的に抑制、または強調した内燃機関用回転電機が提供される。
【０１３７】
上記実施形態では、単相発電機が例示されている。これに代えて、回転電機１０は、多相発電機でもよい。さらに、回転電機１０は、発電電動機を提供する場合がある。この場合、回転電機１０は、発電電動機として機能するための回転位置検出器を備える。電気回路１１は、インバータ回路と制御装置とを含むことができる。電気回路１１は、回転電機１０が発電機として機能するとき、出力される交流電力を整流し、バッテリを含む電気負荷に電力を供給する整流回路を提供する。電気回路１１は、回転電機１０から供給される基準位置信号を受信する信号処理回路を提供する。基準位置信号は、点火時期制御および／または燃料噴射時期制御のために利用される。電気回路１１は、点火時期制御および／または燃料噴射時期制御を含む機関制御を実行する制御器を提供してもよい。電気回路１１は、回転電機１０を電動機として機能させる駆動回路を提供する。電気回路１１は、回転電機１０を電動機として機能させるための回転位置信号を回転電機１０から受信する。電気回路１１は、検出された回転位置に応じて回転電機１０への通電を制御することにより回転電機１０を電動機として機能させる。
【０１３８】
上記実施形態に例示されるように、この開示は、単相または多相のステータコイル３３を有する回転電機に適用可能である。例えば、この開示は、スター結線、デルタ結線など、多様な結線形状にも適用可能である。加えて、この開示は、ひとつの相の中に、電気角が異なる複数のコイルを含む回転電機に適用可能である。例えば、同一相の中に２つのコイル要素が並列接続されてもよい。同様に、３つのコイル要素が並列接続されてもよい。
【０１３９】
上記実施形態では、ステータコイル３３は、単相巻線を提供する。単相巻線は、電機ピーク点ＰＫｇと電機ボトム点ＢＴｇとの差が大きい電機トルクＴＱｇを生じる。よって、電機トルクＴＱｇによってエンジントルクＴＱｅに変化を与えた場合の変化量が大きい。よって、単相巻線は、比較的顕著に作用が表れる。これに代えて、ステータコイル３３は、多相巻線を提供してもよい。多相巻線の場合、電機トルクＴＱｇにおける電機ピーク点ＰＫｇと電機ボトム点ＢＴｇとの差が比較的小さくなる。
【０１４０】
上記実施形態では、電気回路１１は、オープンタイプのレギュレータを備える。オープンタイプのレギュレータは、ステータコイル３３の発電出力に正弦波が表れやすい。よって、電機ピーク点ＰＫｇと電機ボトム点ＢＴｇとの差が大きい電機トルクＴＱｇを生じやすい。この結果、単相巻線とオープンタイプのレギュレータとの組み合わせは、利用しやすい電機トルクＴＱｇを提供するために貢献する。なお、電気回路１１は、ショートタイプのレギュレータを備えていてもよい。電気回路１１は、複数の整流素子、例えばダイオード、またはサイリスタを含むブリッジ回路により提供される整流回路を備えることができる。
【０１４１】
上記実施形態では、ステータコイル３３を形成するコイル線は、アルミニウム系金属である。これに代えて、コイル線は、多様な導体材料によって形成することができる。例えば、コイル線は、銅製または銅合金製でもよい。また、ステータコイル３３を形成する一部のコイル線をアルミニウム系金属製とし、他の一部を銅系金属製としてもよい。
【０１４２】
上記実施形態では、回転電機１０、４１０の位相を調節することにより、エンジントルクＴＱｅに対する電機トルクＴＱｇの位相を調節している。これに代えて、回転電機１０、４１０の出力を制御することにより、電機トルクＴＱｇの位相を調節してもよい。例えば、整流回路１１ａによって回転電機１０の出力が制御されると、電気回路１１のインピーダンス成分の変化に起因して、電機トルクＴＱｇの位相がずれる。そこで、圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣを含む圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣ以降において、電機トルクＴＱｇが低くなるように、整流回路１１ａを制御することができる。この場合も、エンジントルクＴＱｅの絶対値が低い圧縮上死点Ｃ−ＴＤＣの直後において、電機トルクＴＱが抑制される。よって、エンジン２のスムーズな回転を支援する内燃機関用回転電機が提供される。
【符号の説明】
【０１４３】
１  内燃機関システム、  ２  内燃機関、  ３  シリンダ、
４  ピストン、  ５  回転軸、  ６  コンロッド、
７  動弁システム、  ８  駆動システム、  ９  ボディ、
１０  回転電機、１１  電気回路、１５  ワイヤハーネス、
２１  ロータ、  ２２  ロータコア、  ２３  永久磁石、
２１ａ、２１ｂ  ロータ位置決め機構、
３１  ステータ、３２  ステータコア、３３  ステータコイル、
３１ａ、３１ｂ  ステータ位置決め機構、４１０  回転電機、
Ｃ−ＴＤＣ  圧縮上死点、  Ｐ−ＢＤＣ  燃焼下死点、
Ｅ−ＴＤＣ  排気上死点、  Ｉ−ＢＤＣ  吸気下死点、
ＴＱｅ  エンジントルク、  ＰＫｅ  エンジンピーク点、
ＴＱｇ  電機トルク、  ＰＫｇ  電機ピーク点、
ＺＣｇ  ゼロクロス点、  ＢＴｇ  電機ボトム点、
５１０  電力システム、  ５１１  回転電機、  ５１２  内燃機関、
５２１  ロータ、  ５２２  ロータコア、  ５２３  永久磁石、
５３１  ステータ、  ５３２  ステータコア、
５３３  ステータコイル、  ５３４  インシュレータ、
５３６  磁極、  ５３７  連結部、
５１７  回転センサ、  ５１９  歪ゲージ。
【図１】
2019097912.tif 000003
【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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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【国際調査報告】
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