(57)【要約】【課題】エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる変速装置等を提供する。【解決手段】変速装置は、エンジンから伝達される回転パワーに応じた電力を出力する発電機であって、ロータと、ステータと、巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整する供給電流調整部とを有する発電機と、前記発電機から出力された電力で駆動され、前記回転機構に回転パワーを出力するモータと、前記変速装置から前記回転機構に出力するトルクとして前記変速装置に要求されるトルク要求に応じて、前記供給電流調整部を制御し、前記供給電流調整部に前記巻線のインダクタンスを変えさせることによって電流を調整させる制御装置とを備える。【選択図】図２
2018012348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから出力された回転のトルク及び回転速度を変えて回転機構に供給する変速装置であって、
前記変速装置は、
前記エンジンから伝達される回転パワーに応じた電力を出力するように構成された発電機であって、永久磁石を有し前記エンジンから伝達される回転パワーにより回転するロータと、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成された供給電流調整部とを有する発電機と、
前記発電機から出力された電力で駆動され、前記回転機構に回転パワーを出力するように構成されたモータと、
前記変速装置から前記回転機構に出力するトルクとして前記変速装置に要求されるトルク要求に応じて前記供給電流調整部を制御し、前記供給電流調整部に前記巻線のインダクタンスを変えさせることによって電流を調整させるように構成された制御装置と
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の変速装置であって、
前記変速装置は、前記発電機と前記モータとの間の電力の供給経路に設けられ、前記モータに供給する電力を制御するように構成されたモータ電力制御部をさらに備え、
前記制御装置は、前記モータ電力制御部及び前記供給電流調整部の両方を制御するように構成されている。
【請求項３】
請求項１に記載の変速装置であって、
前記エンジンは、回転パワーを調整するように構成された出力調整部を有し、
前記制御装置は、前記出力調整部と連携して、前記供給電流調整部に、前記巻線のインダクタンスを変えることによって前記発電機から出力される電流を調整させるように構成されている。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【請求項６】
請求項５に記載の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記巻線を移動させて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【請求項８】
請求項１に記載の変速装置であって、
前記変速装置は、前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記発電機から出力される電圧を調整するように構成された供給電圧調整部を備える。
【請求項９】
請求項８に記載の変速装置であって、
前記供給電圧調整部が、前記巻線に対する前記永久磁石の相対位置を移動させて前記ロータの永久磁石から生じて前記巻線と鎖交する前記鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記発電機から出力される電圧を調整するように構成されている。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか１項に記載の変速装置であって、
前記ステータは、前記ロータにエアギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータ部と、前記対面部を含まない第二ステータ部とを備え、
前記供給電流調整部が、前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【請求項１１】
請求項１０に記載の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い第一状態から、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い第二状態まで、
前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【請求項１２】
請求項１から１１いずれか１項に記載の変速装置に用いられる制御装置であって、
前記制御装置は、
前記変速装置から前記回転機構に出力するトルクとして前記変速装置に要求されるトルクに関するトルク要求を受け付けるように構成されたトルク要求受付部と、
前記トルク要求受付部によって受付けられたトルク要求に応じて、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部を制御するように構成された調整制御部とを備える。
【請求項１３】
ビークルであって、
前記ビークルは、
請求項１から１１いずれか１項に記載の変速装置と、
前記変速装置に回転パワーを供給するように構成されたエンジンと、
前記変速装置でトルク及び回転速度が変換された回転パワーの供給を受けて前記ビークルを推進させるように構成された、前記回転機構としての回転推進機構と
を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速装置、制御装置、及びビークルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、次のような変速装置が知られている。この変速装置では、エンジンの回転出力（回転パワー）が発電機によって電力に変換される。変換された電力が、モータによって回転パワーに変換される。変換された回転パワーが、回転機構に供給される。
例えば、特許文献１には車両が示されている。特許文献１に示される車両は、ハイブリッド車両である。前記車両は、エンジン、アクセルペダル、第１回転電機、第２回転電機、及び駆動輪を備えている。第１回転電機は、エンジンの出力軸に連結されている。第１回転電機は、主に発電機として機能する。第２回転電機は、第１回転電機と電気的に接続されている。第２回転電機は、主にモータとして機能する。第１回転電機及び第２回転電機のセットは、変速機として使用される。第１回転電機及び第２回転電機に電流が流れることによって、力行が行われる。第２回転電機は、車両の駆動輪に連結されている。
【０００３】
特許文献１に示すような車両において、運転者によるアクセルペダルの踏込みは、車両の加速要求を表す。特許文献１に示すような車両が電子制御スロットル装置を備える場合、エンジンの吸入空気量が任意に調整可能である。従って、例えば、以下のように車両の制御が行われる。運転者によるアクセルペダルの踏込み量と車速とに基づいて第２回転電機（モータ）の目標出力が決定される。第２回転電機の目標出力に応じて第１回転電機（発電機）の目標発電電力が決定される。この目標発電電力に応じてエンジンの目標出力が決定される。この目標出力が得られるようにエンジンの吸入空気量及び燃料噴射量が制御される。この制御において、第１回転電機では発電電力が制御され、第２回転電機では出力が制御される。また、特許文献１に示すような車両において、アクセルペダルとエンジンのスロットルとが機械的に連結されている場合には、エンジンの実出力に合わせて第１回転電機の発電電力と第２回転電機の出力とが制御される。このように、特許文献１では、回転電機の電力（出力）が制御されており、様々な特性を有する複数の車種への適用が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４５１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示すような車両では、駆動輪のトルクを制御するために、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量が制御される。特許文献１に示すような車両では、駆動輪のトルクを増大させる場合、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。駆動輪のトルクを増大させる場合は、例えば、車両の加速を行う状況である。エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させることによって、エンジンの回転速度が増大する。即ち、エンジンが出力する回転パワーが増大する。この結果、発電機として機能する第１回転電機から出力される電流が増大し、第２回転電機に供給される電流が増大する。第２回転電機に供給される電流の増大によって、第２回転電機から駆動輪に出力されるトルクが増大する。しかしながら、発電機から出力される電流は、発電機の回転速度の増大に比べて増大し難いという問題があった。
【０００６】
このため、特許文献１に示すような車両では、第２回転電機から出力されるトルクを増大するために、発電される電流を増大しようとすると、エンジンの出力パワーを過剰に増大することが求められる。そのため、燃料効率が低下する場合があった。また、エンジンの出力パワーに応じて増大する電圧への対応のため、燃料効率が低下する場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる変速装置、制御装置、及びビークルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００９】
（１）  エンジンから出力された回転のトルク及び回転速度を変えて回転機構に供給する変速装置であって、
前記変速装置は、
前記エンジンから伝達される回転パワーに応じた電力を出力するように構成された発電機であって、永久磁石を有し前記エンジンから伝達される回転パワーにより回転するロータと、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータと、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成された供給電流調整部とを有する発電機と、
前記発電機から出力された電力で駆動され、前記回転機構に回転パワーを出力するように構成されたモータと、
前記変速装置から前記回転機構に出力するトルクとして前記変速装置に要求されるトルク要求に応じて前記供給電流調整部を制御し、前記供給電流調整部に前記巻線のインダクタンスを変えさせることによって電流を調整させるように構成された制御装置と
を備える。
【００１０】
（１）の変速装置では、発電機のロータが、エンジンから伝達される回転パワーにより回転する。この時、ロータに備えられた永久磁石の磁束が巻線に作用する。これによって、誘導起電圧が生じる。誘導起電圧に起因して電力が出力される。発電機は、エンジンから伝達される回転パワーに応じた電力を出力する。モータは、発電機から出力された電力で駆動され回転パワーを出力する。
（１）の変速装置では、制御装置が、回転機構に出力するトルクとして変速装置に要求されるトルク要求に応じて供給電流調整部を制御する。供給電流調整部は、巻線のインダクタンスを変えることによって発電機から出力される電流を調整する。これによって、モータから回転機構に出力される回転のトルクが調整される。
発電機において、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、エンジンの出力を変える場合と異なる。例えば、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変えることによって、電圧の変化に対して電流がより大きく変化する。
回転機構に出力するトルクが増大する場合に、制御装置が、供給電流調整部を制御することによって発電機の電流を制御する。従って、エンジンは、回転パワーの過剰な増大を抑えることが可能である。また、制御装置は、発電機で発電される電力及び電圧のバランスを確保しつつ、回転機構に出力するトルクを調整することができる。
このため、（１）の変速装置によれば、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。
【００１１】
（２）  （１）の変速装置であって、
前記変速装置は、前記発電機と前記モータとの間の電力の供給経路に設けられ、前記モータに供給する電力を制御するように構成されたモータ電力制御部をさらに備え、
前記制御装置は、前記モータ電力制御部及び前記供給電流調整部の両方を制御するように構成されている。
【００１２】
（２）の構成によれば、制御装置は、発電機の出力の制御とは独立に、モータに供給する電力を制御することができる。例えば、エンジン及び発電機が稼働している状況でも、モータ電力制御部が、モータへの電力供給を停止することによってモータを停止状態にすることができる。このように、（２）の構成によれば、モータから出力される回転についての制御の自由度を高めることができる。
【００１３】
（３）  （１）の変速装置であって、
前記エンジンは、回転パワーを調整するように構成された出力調整部を有し、
前記制御装置は、前記出力調整部と連携して、前記供給電流調整部に、前記巻線のインダクタンスを変えることによって前記発電機から出力される電流を調整させるように構成されている。
【００１４】
（３）の構成によれば、制御装置は、出力調整部と連携して、発電機から出力される電流を調整する。このため、エンジンの回転パワーの過剰な増大が抑えられつつ、発電機からモータに供給される電流が調整されることができる。従って、（３）の構成によれば、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクを調整することができる。
【００１５】
（４）  （１）から（３）のいずれか１の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【００１６】
（４）の構成によれば、供給電流調整部は、巻線と鎖交する磁束の変化率が巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように巻線のインダクタンスを変える。巻線と鎖交する磁束は、電圧及び電流に影響を与える。巻線のインダクタンスは、主として電流に影響を与える。従って、供給電流調整部は、電圧の変化率を電流の変化率よりも小さく抑えつつ、供給する電流を調整することができる。このため、供給電流調整部は、電圧による制約の影響を抑えつつ電流を調整することができる。従って、（４）の構成によれば、エンジンの燃料効率の低下を更に抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。
【００１７】
（５）  （１）から（４）のいずれか１の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【００１８】
（５）の構成によれば、供給電流調整部が、巻線に対するステータコアの相対位置を移動させて、巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変える。従って、巻線のインダクタンスが変更され易い。このため、モータに供給される電流が調整され易い。従って、モータから出力されるトルクの調整が行われ易い。
【００１９】
（６）  （５）の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【００２０】
（６）の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するように巻線に対するステータコアの相対位置が移動する。従って、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じ巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、（６）の構成によれば、エンジンの燃料効率の低下を更に抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。
【００２１】
（７）  （１）から（６）のいずれか１の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、前記巻線を移動させて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記発電機から出力される電流を調整するように構成されている。
【００２２】
（７）の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するようにステータコアに対する巻線の相対位置が移動する。従って、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じて巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、（７）の構成によれば、エンジンの燃料効率の低下を更に抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。
【００２３】
（８）  （１）の変速装置であって、
前記変速装置は、前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記発電機から出力される電圧を調整するように構成された供給電圧調整部を備える。
【００２４】
（８）の構成によれば、エンジン出力調整部による回転パワーの調整以外によっても、発電機から出力される電圧を調整することができる。このため、エンジンの燃料効率の低下が抑えられつつ、回転の制御の自由度が高められることができる。
【００２５】
（９）  （８）の変速装置であって、
前記供給電圧調整部が、前記巻線に対する前記永久磁石の相対位置を移動させて前記ロータの永久磁石から生じて前記巻線と鎖交する前記鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記発電機から出力される電圧を調整するように構成されている。
【００２６】
（９）の構成によれば、発電機から出力される電圧が調整され易い。従って、回転の制御の自由度が高められ易い。
【００２７】
（１０）  （１）から（４）のいずれか１の変速装置であって、
前記ステータは、前記ロータにエアギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータ部と、前記対面部を含まない第二ステータ部とを備え、
前記供給電流調整部が、前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【００２８】
（１０）の構成によれば、供給電流調整部は、ステータコアが備える複数の第一ステータ部と、第二ステータ部の一方を他方に対して移動させる。この場合、例えばステータコアとステータコア以外の部材とのうちの一方を他方に対して移動する場合と比べて、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が大きく変わる。このため、トルク要求に応じて、モータに供給する電流を調整できる範囲が広くなる。従って、（９）の構成によれば、エンジンの燃料効率の低下を更に抑えつつ、トルクの調整レンジをより拡大することができる。
【００２９】
（１１）  （１０）の変速装置であって、
前記供給電流調整部が、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い第一状態から、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い第二状態まで、
前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【００３０】
（１１）の構成によれば、第一状態では、複数の第一ステータ部のそれぞれと第二ステータ部との間のエアギャップ長が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い。第二状態では、複数の第一ステータ部のそれぞれと第二ステータ部との間のエアギャップ長が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い。
このため、第一状態では、巻線の電流に起因する磁束のうち、隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップを通る磁束が、主に、第一ステータ部と第二ステータ部との間のエアギャップを通る。従って、巻線の電流に起因する磁束が、主に、第一ステータ部と第二ステータ部の双方を通る。これに対し、第二状態では、巻線の電流に起因する磁束が、第一ステータ部と第二ステータ部との間のエアギャップを通り難い。従って、巻線から見たステータコアの磁気抵抗がより大きく変わる。従って、（１１）の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、トルクの調整レンジをより拡大することができる。
【００３１】
（１２）  （１）から（１１）いずれか１の変速装置に用いられる制御装置であって、
前記制御装置は、前記変速装置から前記回転機構に出力するトルクとして前記変速装置に要求されるトルクに関するトルク要求を受け付けるように構成されたトルク要求受付部と、
前記トルク要求受付部によって受付けられたトルク要求に応じて、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部を制御するように構成された調整制御部とを備える。
【００３２】
（１２）の制御装置によれば、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、変速装置におけるトルクの調整レンジを拡大することができる。
【００３３】
（１３）ビークルであって、
前記ビークルは、
（１）から（１１）いずれか１の変速装置と、
前記変速装置に回転パワーを供給するように構成されたエンジンと、
前記変速装置でトルク及び回転速度が変換された回転パワーの供給を受けて前記ビークルを推進させるように構成された、前記回転機構としての回転推進機構と
を備える。
【００３４】
（１３）のビークルでは、ビークルの進行状況に応じて変速装置から出力されるトルクの要求が変動する。トルクの増大が要求される場合、変速装置は、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの増大の要求に対応することができる。従って、（１２）のビークルによれば、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る変速装置が搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す変速装置の概略構成を示すシステム構成図である。
【図３】図２に示す発電機における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
【図４】図３に示す発電機の巻線の等価回路を概略的に示す回路図である。
【図５】変速装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】第二実施形態の変速装置の発電機における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
【図７】第三実施形態の変速装置における発電機を示す模式図である。
【図８】（ａ）は、図７に示すステータの第一状態を示す模式図である。（ｂ）は、図７に示すステータの第二状態を示す模式図である。
【図９】図７に示す発電機におけるロータの回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
エンジンからの回転のトルク及び回転速度を変換して回転機構に供給する変速装置について、本発明者が行った検討について説明する。
【００３８】
特許文献１に示すような車両が例えば高速で走行する場合、モータとしての第２回転電機には、高速で回転することが求められる。このため、第２回転電機に高い電圧を供給することが求められる。そこで、前記車両は、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、前記車両は、発電機としての第１回転電機から第２回転電機に供給する電圧を増大させる。
特許文献１に示すような車両が例えば登り坂での走行する場合、モータとしての第２回転電機には、大きなトルクを出力することが求められる。このため、第２回転電機に大きな電流を供給することが求められる。そこで、前記車両は、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、前記車両は、発電機から出力される電圧を増大させる。発電電圧の増大に起因して、発電機の発電電流が増大する。
発電電流は、巻線を流れる。発電電流は、巻線のインピーダンスによって妨げられる。インピーダンスは、発電機の巻線のインダクタンスと回転の角速度との積ωＬによって表されることができる。エンジンの回転速度が増大すると、発電電流を妨げる巻線のインピーダンスが増大する。
従って、特許文献１に示すような車両では、モータの出力トルク増大のため、発電機の発電電流を増加させようとすると、発電電流の増大に比べてエンジンの回転パワーが大きく増加してしまう。従って、損失が増大しやすい。
また、特許文献１に示すような車両では、モータの出力トルク増大のため、発電機の発電電流を増加させようとすると、発電電流の増大に比べて、発電機の電圧が増大してしまう。そのため、接続される電気部品の高耐圧化が必要となる。例えば、発電機の出力電流は、発電機とモータの間に配置されるスイッチング素子のオン・オフ動作によって詳細に制御される。増大する電圧に対応する高耐圧のスイッチング素子は、大きなオン抵抗を有する。そのため、スイッチング素子の熱損失により効率が低下する。
これらの結果、特許文献１に示す車両では、燃料効率が低下する。
【００３９】
本発明者は、上述した課題について更に検討を行った。その結果、本発明者は、特許文献１に示すような車両では、電流及び電圧の区別が考慮されずに発電機の出力が制御されており、電流及び電圧の連動性が高いため、上述した課題が生じることを見出した。
【００４０】
さらに、本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、変速装置において、発電機の巻線のインダクタンスを変え電流を調整すれば、電流及び電圧の連動性を抑えることができる、という知見を得た。
【００４１】
本発明の変速装置は、上述した知見に基づいて完成した発明である。即ち、本発明の変速装置では、制御装置が供給電流調整部を制御する。供給電流調整部は、回転機構に出力するトルクのトルク要求に応じて巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える。これによって、前記供給電流調整部は、巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、エンジンの回転速度を変える場合より大きい。従って、本発明の変速装置は、例えばインダクタンスを変えない場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、モータに供給する電流を調整することができる。即ち、前記変速装置は、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、変速装置の出力トルクを調整することができる。このため、前記変速装置は、エンジンに回転パワーを過剰に増大させることなく出力トルクを増大することができる。また、前記変速装置は、発電電圧を過剰に増大させることなく変速装置の出力トルクを増大することができる。従って、エンジンの燃料効率が向上する。また、電圧の過剰な増大が抑えられる。従って、低耐圧のスイッチング素子が採用可能になる。低耐圧のスイッチング素子におけるオン時の抵抗は低い。熱損失が抑えられるので、高い効率が得られる。この結果、エンジンの燃料効率が向上する。
【００４２】
このように、本発明の変速装置によれば、エンジンの燃料効率の低下を抑えつつ、トルクの調整レンジを拡大することができる。また、本発明の変速装置は、回転速度の範囲が広いエンジン及び回転速度の範囲が狭いエンジンの双方に適用できる。
【００４３】
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る変速装置Ｔが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。
図１には、変速装置Ｔが搭載された装置の例としてビークルＶが示されている。ビークルＶは、変速装置Ｔと車体Ｄとを備えている。ビークルＶの車体Ｄは、エンジン１４、車輪Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ、アクセル操作子Ａ、及びエンジン制御部ＥＣを備えている。
【００４５】
変速装置Ｔは、車輪Ｗａ〜Ｗｄのうち、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに接続されている。駆動輪Ｗｃ，Ｗｄは、伝達機構Ｇを介して変速装置Ｔと接続されている。エンジン１４及び変速装置Ｔは、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄを回転駆動することによってビークルＶを走行させる。
駆動輪Ｗｃ，Ｗｄは、本発明に係るビークルにおける回転推進機構の一例に相当する。前記回転推進機構は、本発明にいう回転機構の一例に相当する。
【００４６】
エンジン１４は、内燃機関である。エンジン１４は、燃料を燃焼させる。これによって、エンジン１４は、機械的なパワーを出力する。エンジン１４は、出力軸Ｃを有している。出力軸Ｃは、例えばクランク軸である。
【００４７】
エンジン１４から駆動輪Ｗｃ，Ｗｄまでの動力伝達に関し、エンジン１４と駆動輪Ｗｃ，Ｗｄとは、機械要素で接続されていない。
エンジン１４は、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄをエンジン１４の回転パワーで直接駆動しない。このため、エンジン１４の回転パワーの制御が、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄの動作特性による制約を受けにくい。従って、エンジン１４の回転パワーの制御の自由度が高い。
【００４８】
エンジン１４は、エンジン出力調整部１４１を有する。エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４の回転パワーを調整する。エンジン出力調整部１４１は、図示しないスロットルバルブ調整機構、及び燃料噴射装置を有する。スロットルバルブ調整機構は、エンジン１４への空気吸入量を調整する。燃料噴射装置は、エンジン１４に燃料を供給する。エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を制御する。これによって、エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４が出力する回転パワーを調整する。例えば、エンジン出力調整部１４１が、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、エンジン１４の回転パワーが増大する。エンジン１４の回転パワーが増大すると、エンジン１４の回転速度、即ち出力軸Ｃの回転速度が増大する。
【００４９】
エンジン制御部ＥＣは、エンジン出力調整部１４１を制御する。エンジン出力調整部１４１は、エンジン制御部ＥＣの制御に応じて、エンジン１４の回転パワーを調整する。
【００５０】
変速装置Ｔは、エンジン１４から出力された回転パワーを、回転機構としての駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに伝達する装置である。変速装置Ｔは、回転パワーの供給を受けるとともに、回転パワーを出力する。
変速装置Ｔは、エンジン１４から回転パワーが伝達されるよう、エンジン１４の出力軸Ｃを介してエンジン１４と機械的に接続されている。変速装置Ｔは、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに回転パワーが伝達されるよう、伝達機構Ｇを介して、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄと機械的に接続されている。変速装置Ｔは、発電機１０、制御装置１５、コンバータ１６、インバータ１７、及びモータ１８を備えている。変速装置Ｔは、エンジン１４から出力された回転のトルク及び回転速度を変えて駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに供給する。変速装置Ｔの詳細については後述する。
【００５１】
アクセル操作子Ａは、トルク要求を出力するための操作子である。
詳細には、アクセル操作子Ａは、ビークルＶの運転者に操作される。これによって、アクセル操作子Ａは、ビークルＶの加速要求を出力する。ビークルＶの加速要求は、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄを駆動するトルクに対応する。ビークルＶの加速要求は、変速装置Ｔから出力されるトルク要求に対応する。アクセル操作子Ａは、加速要求として、変速装置Ｔから出力されるトルクについてのトルク要求を出力する。
本実施形態において、アクセル操作子Ａは、トルク要求及び速度要求を出力する。例えば、ビークルの加速が要求される状況では、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに出力されるトルクの増大が要求される。例えば、ビークルの走行速度の緩やかな増大が要求される状況では、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに出力される回転速度の増大が要求される。
アクセル操作子Ａは、エンジン制御部ＥＣ及び変速装置Ｔに接続されている。詳細には、アクセル操作子Ａは、エンジン制御部ＥＣ及び変速装置Ｔに、操作量を表す信号を出力する。エンジン制御部ＥＣ及び変速装置Ｔは、連携して動作する。
なお、アクセル操作子Ａは、エンジン制御部ＥＣを介して変速装置Ｔと接続されてもよい。この場合、変速装置Ｔは、エンジン制御部ＥＣを介してトルク要求を受ける。
【００５２】
［変速装置］
図２は、図１に示す変速装置Ｔの概略構成を示すシステム構成図である。
変速装置Ｔは、発電機１０、制御装置１５、コンバータ１６、インバータ１７、及びモータ１８を備えている。
【００５３】
発電機１０は、エンジン１４から回転パワーを受けるとともに、モータ１８に電流を供給する。
エンジン１４から発電機１０までの動力伝達に関し、発電機１０は、エンジン１４と機械的に接続されている。発電機１０は、エンジン１４の出力軸Ｃと接続されている。発電機１０は、出力軸Ｃと直接接続されている。発電機１０は、例えば、エンジン１４のクランクケース（図示せず）に取付けられていてもよい。また、発電機１０は、例えば、クランクケース（図示せず）から離れた位置に配置されてもよい。
発電機１０は、ロータ１１、ステータ１２、及び供給電流調整部１３１を備えている。
発電機１０は、三相ブラシレス型発電機である。ロータ１１及びステータ１２は、三相ブラシレス型発電機を構成する。
【００５４】
ロータ１１は、永久磁石を有する。より詳細には、ロータ１１は、複数の磁極部１１１とバックヨーク部１１２とを有する。磁極部１１１は永久磁石で構成されている。バックヨーク部１１２は、例えば強磁性材料からなる。磁極部１１１はバックヨーク部１１２とステータ１２との間に配置されている。磁極部１１１はバックヨーク部１１２に取付けられている。複数の磁極部１１１は、ロータ１１の回転軸線を中心とした周方向Ｚすなわちロータ１１の回転方向に一列に並んで配置されている。複数の磁極部１１１は、Ｎ極及びＳ極が周方向Ｚで交互になるように配置されている。発電機１０は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機である。ロータ１１には、電流が供給される巻線が設けられていない。
【００５５】
ステータ１２は、ロータ１１と対向して配置されている。ステータ１２は、複数の巻線１２１及びステータコア１２２を有する。ステータコア１２２は、例えば強磁性材料からなる。複数の巻線１２１はステータコア１２２に巻かれている。ステータコア１２２は、コア本体１２２ａ（図３参照）と複数の歯部１２２ｂを有する。複数の歯部１２２ｂは、コア本体１２２ａから、ロータ１１に向かって延びている。ロータ１１に向かって延びた歯部１２２ｂの先端面と、ロータ１１の磁極部１１１とはエアギャップを介して互いに対向している。ステータコア１２２の歯部１２２ｂとロータ１１の磁極部１１１とは、直接対面している。複数の歯部１２２ｂは、周方向Ｚに間隔を空けて周方向Ｚに一列に並んでいる。複数の巻線１２１は、複数の歯部１２２ｂにそれぞれ巻かれている。巻線１２１は、複数の歯部１２２ｂの間のスロットを通るように巻かれている。各巻線１２１は、三相を構成するＵ相、Ｖ相、及びＷ相のいずれかの相に対応している。Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれに対応する巻線１２１は、周方向Ｚに順に配置されている。
【００５６】
ロータ１１は、エンジン１４の出力軸Ｃに接続されている。ロータ１１は、出力軸Ｃの回転と連動して回転する。ロータ１１は、磁極部１１１を、ステータコア１２２の歯部１２２ｂと対向させた姿勢で回転させる。ロータ１１が回転すると、巻線１２１と鎖交する磁束が変化する。これによって、巻線１２１に誘導起電圧が生じる。このようにして、発電機１０では、発電が行われる。発電機１０は、発電された電流をモータ１８に供給する。
【００５７】
本実施形態において、ロータ１１及びステータ１２は、アキシャルギャップ型構造を有する。ロータ１１とステータ１２とは、ロータ１１の回転軸線方向（軸方向）Ｘで互いに対向している。ステータ１２が有する複数の歯部１２２ｂは、コア本体１２２ａから軸方向Ｘに突出している。本実施形態における軸方向Ｘは、ロータ１１とステータ１２とが対向する方向である。
【００５８】
供給電流調整部１３１は、発電機１０からモータ１８に供給される電流を調整する。供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変えることによってモータ１８に供給する電流を調整する。供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変える。供給電流調整部１３１は、電流調整機構である。
供給電流調整部１３１によるインダクタンス調整の詳細については、後に説明する。
【００５９】
発電機１０とモータ１８との間の電力の供給経路には、コンバータ１６及びインバータ１７が設けられている。コンバータ１６は、発電機１０に接続されている。インバータ１７は、コンバータ１６及びモータ１８に接続されている。発電機１０から出力された電力は、コンバータ１６及びインバータ１７を経由して、モータ１８に供給される。
コンバータ１６は、発電機１０から出力された電流を整流する。コンバータ１６は、発電機１０から出力された三相交流を直流に変換する。コンバータ１６は、直流を出力する。コンバータ１６は、例えば、インバータ回路を有する。コンバータ１６は、例えば、三相ブリッジインバータ回路を有する。前記三相ブリッジインバータ回路は、三相の各相に対応するスイッチング素子Ｓａで構成されている。また、コンバータ１６には、スイッチング素子Ｓａのオン及びオフ動作の制御を行う図示しない回路も備えられている。前記回路は、ロータ１１の回転位置を検出する図示しない位置センサからの信号に基づいて前記制御を行う。
コンバータ１６の動作は、制御装置１５によって制御される。例えば、コンバータ１６は、スイッチング素子Ｓａのオン及びオフ動作のタイミングを三相交流における所定の位相角に対し変化させる。これにより、コンバータ１６は、モータ１８に供給する電流を調整することができる。これによって、コンバータ１６は、モータ１８に供給する電力を調整することができる。
コンバータ１６による調整は、主に、発電機１０で発生した電流を制限することである。コンバータ１６による調整は、発電機１０のインダクタンスを変更することによる電流の制御とは異なる。以降の説明では、コンバータ１６による電流の制限を最小限にすることを前提として説明を続ける。
【００６０】
なお、コンバータ１６は、ダイオードで構成されたブリッジ回路で構成されてもよい。すなわち、コンバータ１６は、レクチファイアで構成されてもよい。この場合、コンバータ１６は、電流の制御を行わず、整流のみ行う。
【００６１】
モータ１８は、発電機１０から供給される電力によって動作する。モータ１８は、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄを回転駆動する。これによって、モータ１８は、ビークルＶを走行させる。動力伝達に関し、モータ１８は、発電機１０と機械的に接続されていない。
モータ１８は、例えば、三相ブラシレスモータである。モータ１８は、ロータ１８１及びステータ１８２を備えている。本実施形態のモータ１８における、ロータ１８１及びステータ１８２の構造は、発電機１０のロータ１１及びステータ１２と同様である。
【００６２】
本実施形態の変速装置Ｔにおいて、発電機１０とモータ１８とは電気的に接続されている。このため、発電機１０とモータ１８の配置の自由度が高い。例えば、エンジン１４に発電機１０を設けて、モータ１８を回転機構としての駆動輪Ｗｃ，Ｗｄの付近に配置することができる。
【００６３】
なお、モータ１８は、発電機１０と異なる構成のロータ及びステータを有していてもよい。例えば、モータ１８は、発電機１０と異なる数の磁極又は異なる数の歯部を有していてもよい。また、モータ１８として、例えば誘導モータ又はステッピングモータが採用さされてもよい。また、モータ１８として、例えばブラシを備えた直流モータが採用されてもよい。
【００６４】
モータ１８は、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに回転パワーが伝達されるよう、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄと機械的に接続されている。モータ１８は、伝達機構Ｇを介して、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄと機械的に接続されている。詳細には、モータ１８のロータ１８１が、伝達機構Ｇと接続されている。ロータ１８１において、伝達機構Ｇと接続される部分は、変速装置Ｔの回転出力部として機能する。
モータ１８の出力は、変速装置Ｔの出力である。変速装置Ｔの出力に対する要求、即ちモータ１８の出力に対する要求は、ビークルＶが走行する状況によって変化する。例えば、ビークルＶが平坦地を一定の速度で走行している時に、走行速度が緩やかに高められるよう要求される場合がある。この場合、加速度は小さいので、モータ１８に求められる出力トルクの増大量は比較的小さい。モータ１８が一定の速度で回転している場合、モータ１８では、回転速度に応じた誘導起電圧が生じている。誘導起電圧は、モータ１８を駆動するためモータ１８に供給される電流を妨げるように生じる。そのため、モータ１８に供給される電流は比較的小さい。走行速度が緩やかに高められるよう要求される場合、モータ１８に供給される電圧の増大が求められる。
これに対し、ビークルＶの急加速又は登坂走行が要求される場合がある。モータ１８に求められる出力トルクの増大量は比較的大きい。この場合、モータ１８へ供給される電流の増大量が大きい。
【００６５】
インバータ１７は、モータ１８を駆動するための電流をモータ１８に供給する。インバータ１７には、コンバータ１６から直流が供給される。インバータ１７は、コンバータ１６から出力された直流を、位相が互いに１２０度ずれた三相の電流に変換する。前記三相の電流は、三相ブラシレスモータの三相に対応している。インバータ１７は、例えば、インバータ回路を有する。インバータ１７は、例えば、三相ブリッジインバータ回路を有する。前記三相ブリッジインバータ回路は、三相の各相に対応するスイッチング素子Ｓｂで構成されている。また、インバータ１７には、スイッチング素子Ｓｂのオン及びオフ動作の制御を行う回路も設けられている。前記回路は、ロータ１８１の回転位置を検出する図示しない位置センサからの信号に基づいて前記制御を行う。
インバータ１７は、スイッチング素子Ｓｂのオン及びオフ動作を調整することによって、モータ１８に供給される電圧を制御する。例えば、インバータ１７は、スイッチング素子Ｓｂを、パルス幅変調された信号でオン動作させる。制御装置１５は、オン及びオフのデューティ比を調整する。これによって、制御装置１５は、モータ１８に供給される電圧を任意の値に制御する。これによって、インバータ１７は、モータ１８に供給する電力を調整することができる。
【００６６】
インバータ１７及びコンバータ１６のそれぞれは、本発明にいうモータ電力制御部の一例に相当する。
【００６７】
制御装置１５はインバータ１７を制御する。これによって、制御装置１５は、発電機１０の出力の制御とは独立に、モータ１８に供給する電圧を制御することができる。例えば、エンジン１４及び発電機１０が稼働している状況でも、制御装置１５は、モータ１８への電圧供給を停止することによってモータ１８を停止状態にすることができる。変速装置Ｔの出力の制御の自由度が高められる。
【００６８】
インバータ１７による調整は、発電機１０のインダクタンスを変更することによる電流の制御とは異なる。インバータ１７による調整は、発電機１０から供給される電圧を制限するように実施される。以降の説明では、インバータ１７による電流の制限を最小限に固定することを前提として説明を続ける。
なお、インバータ１７は、モータ１８に含めることも可能である。また、モータ１８として直流モータが採用される場合、インバータ１７は省略される。
【００６９】
制御装置１５は、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに出力されるトルクについてのトルク要求に応じて、変速装置Ｔから出力されるトルクを制御する。本実施形態では、制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣ（図１参照）の双方が、トルク要求を受ける。制御装置１５は、エンジン制御部ＥＣと連携して動作する。詳細には、制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣの双方が、アクセル操作子Ａから、トルク要求を表す信号を受ける。また、制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣは互いに通信する。
制御装置１５は、モータ１８から出力されるトルクを制御する。具体的には、制御装置１５は、発電機１０からモータ１８に供給される電流を制御する。制御装置１５は、トルク要求が増大する場合に、モータ１８に供給する電流を増大するように制御を行う。
制御装置１５は、発電機１０の供給電流調整部１３１に接続されている。制御装置１５は、アクセル操作子Ａから出力されるトルク要求に応じて、供給電流調整部１３１を制御する。
また、制御装置１５は、コンバータ１６及びインバータ１７を制御する。
【００７０】
制御装置１５は、トルク要求受付部１５１及び調整制御部１５２を備えている。
制御装置１５は、マイクロコントローラで構成されている。制御装置１５は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを備えている。前記中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。前記記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。トルク要求受付部１５１及び調整制御部１５２は、中央処理装置がプログラムを実行することにより構成される。
【００７１】
トルク要求受付部１５１は、トルク要求を受け付ける。トルク要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａからトルク要求を受ける。
調整制御部１５２は、供給電流調整部１３１を制御する。これによって、供給電流調整部１３１は、モータ１８に供給する電流を制御する。
調整制御部１５２は、トルク要求受付部１５１によって受付けられたトルク要求が、変速装置Ｔから駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに出力するトルクの増大の要求である場合に、モータ１８に供給する電流を増大するように制御を行う。つまり、調整制御部１５２は、モータ１８の出力パワーを高める場合に、モータ１８に供給する電流を増大するように制御する。
【００７２】
［供給電流調整部］
図３は、図２に示す発電機１０における供給電流調整部１３１の調整を説明するための模式図である。
【００７３】
図３には、発電機１０に備えられたロータ１１及びステータ１２の一部が示されている。ロータ１１とステータ１２とは、互いに対向している。より詳細には、ロータ１１の磁極部１１１と、ステータ１２のステータコア１２２の歯部１２２ｂとがエアギャップを挟んで互いに対向している。磁極部１１１は、ステータ１２に向かって露出している。
【００７４】
供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変え、モータ１８に供給する電流を調整する。具体的には、供給電流調整部１３１は、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動する。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。
巻線１２１は、発電機１０の図示しない筐体に固定されている。ステータコア１２２は、巻線１２１に対し軸方向Ｘで移動自在なように筐体に支持されている。巻線１２１は、歯部１２２ｂに固定されていない。筒状の巻線１２１と歯部１２２ｂとの間には、隙間が設けられている。前記隙間は、歯部１２２ｂが巻線１２１に対して移動自在となる程度の隙間である。
【００７５】
供給電流調整部１３１は、筒状に巻かれた巻線１２１の中に出入りする方向に歯部１２２ｂが移動するよう、ステータコア１２２を移動させる。本実施形態では、供給電流調整部１３１は、軸方向Ｘにステータコア１２２を移動させる。制御装置１５は、トルク要求に応じて供給電流調整部１３１を動作させる。
なお、図３には、ステータコア１２２の移動を分りやすく説明するため、供給電流調整部１３１がピニオンラック機構及びモータによって模式的に示されている。ただし、ステータコア１２２を移動させる供給電流調整部１３１として、図に示す以外の機構が採用可能である。例えば、ステータコアと同心に配置され、ステータコアとネジ係合する円筒部材を有する機構が採用可能である。このような機構では、例えば、円筒部材がステータコアに対し回転することによって、ステータコアが軸方向に移動する。
供給電流調整部１３１は、ロータ１１に対するステータコア１２２の相対位置を維持するように、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動させる。図３の破線Ｑは、ロータ１１が、軸方向Ｘにおいて、ステータコア１２２と連動して移動することを表している。ロータ１１とステータコア１２２の相対位置を維持する構造は、例えば、ロータ１１を回転可能に支持する軸受部１１３によって形成される。軸受部１１３の位置は、ステータコア１２２に対して固定されている。
【００７６】
図３には、磁極部１１１によって生じる主な磁束Ｆ１が示されている。磁束Ｆ１の線は、磁極部１１１で生じる磁束Ｆ１が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束Ｆ１が通る磁気回路を、磁気回路Ｆ１と称する。
磁極部１１１によって生じる主な磁束Ｆ１は、磁極部１１１、磁極部１１１と歯部１２２ｂとの間のエアギャップ、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及びバックヨーク部１１２を通って流れる。つまり、磁極部１１１、磁極部１１１と歯部１２２ｂとの間のエアギャップ、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及びバックヨーク部１１２によって、磁気回路Ｆ１が構成されている。
【００７７】
ロータ１１が回転すると、磁極部１１１によって生じ、巻線１２１と鎖交する磁束の量が変化する。巻線１２１と鎖交する磁束の量が変化することによって、巻線１２１に誘導起電圧が生じる。すなわち、発電が行われる。
巻線１２１に生じる誘導起電圧は、巻線１２１と鎖交する磁束の量に依存している。巻線１２１と鎖交する磁束の量は、磁気回路Ｆ１の磁気抵抗が大きいほど、少ない。磁気回路Ｆ１の磁気抵抗は、主に、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップの磁気抵抗に依存している。歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップの磁気抵抗は、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップ長Ｌ１に依存している。
従って、巻線１２１に生じる誘導起電圧は、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップ長Ｌ１に依存している。
【００７８】
図３には、巻線１２１に流れる電流によって生じる主な磁束Ｆ２が示されている。発電が行われるとき、巻線１２１には、誘導起電圧に起因した電流が流れる。磁束Ｆ２は、発電が行われるとき、巻線１２１に流れる電流によって生じる。磁束Ｆ２の線は、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束Ｆ２が通る磁気回路を、磁気回路Ｆ２と称する。
巻線１２１の電流によって生じる主な磁束Ｆ２は、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及び、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップを通る。つまり、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及び、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップによって、磁気回路Ｆ２が構成されている。巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２の多くは、次の理由で、ロータ１１のバックヨーク部１１２を通らず、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップを通る。
【００７９】
電流によって巻線１２１に生じる磁束Ｆ２に関して、磁極部１１１は、単に磁束の経路と見なされる。本実施形態において、磁極部１１１は、透磁率が空気と同程度に低い永久磁石で構成されている。そのため、磁極部１１１は、磁気回路Ｆ２において空気と同等と見なせる。磁極部１１１が空気と同等であるため、ステータ１２とロータ１１との間の実質的なエアギャップ長は、歯部１２２ｂからバックヨーク部１１２までの距離Ｌ１１になる。歯部１２２ｂからバックヨーク部１１２までの距離Ｌ１１は、軸方向Ｘにおける磁極部１１１の厚みを含む。そのため、距離Ｌ１１は、歯部１２２ｂから磁極部１１１までの距離Ｌ１よりも長い。
しかも、本実施形態では、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２の量は、磁極部１１１の永久磁石によって生じる磁束の量よりも少ない。巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２の多くは、エアギャップ長Ｌ１１を隔てたバックヨーク部１１２に到達し難い。従って、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２のうち、バックヨーク部１１２を通る磁束は少ない。
従って、磁束Ｆ２のうち、ロータ１１のバックヨーク部１１２を通る磁束成分に対し、歯部１２２ｂと歯部１２２ｂとの間のエアギャップを通る磁束成分の割合は、磁極部１１１によって生じる磁束Ｆ１における割合と比べて大きい。
【００８０】
巻線１２１のインダクタンスは、巻線１２１から見た磁気抵抗に依存する。巻線１２１のインダクタンスは、巻線１２１から見た磁気抵抗に反比例する。
ここで、巻線１２１から見た磁気抵抗とは、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２が流れる磁気回路Ｆ２の磁気抵抗である。巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗には、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップの磁気抵抗が含まれる。巻線１２１に電流によって生じる磁束Ｆ２は、厳密には、ステータ１２及びロータ１１の双方を通る。しかし、上述したように、巻線１２１に電流によって生じる磁束の多くは、ロータ１１のバックヨーク部１１２を介さず、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップを通る。従って、巻線１２１から見た磁気抵抗は、ロータ１１の磁気抵抗よりも、ステータ１２の磁気抵抗に強く依存する。つまり、巻線１２１のインダクタンスは、巻線１２１から見たロータ１１の磁気抵抗よりも、巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗に、より強く依存する。従って、巻線１２１のインダクタンスは、実質的に、巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗に依存する。
【００８１】
制御装置１５は、供給電流調整部１３１を動作させる。供給電流調整部１３１は、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変える。例えば、供給電流調整部１３１が、ステータコア１２２を矢印Ｘ１の向きに移動させると、ステータコア１２２の歯部１２２ｂが、筒状に巻かれた巻線１２１の中から抜ける向きに移動する。従って、巻線１２１の中に存在するステータコア１２２の量が減少する。この結果、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗が増大する。これによって、巻線１２１のインダクタンスが減少する。
【００８２】
さらに、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスの変化率が巻線１２１と鎖交する磁束の変化率よりも小さくなるように、巻線１２１のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部１３１は、電流を調整する。本実施形態の発電機１０の供給電流調整部１３１は、ロータ１１に対するステータコア１２２の相対位置を維持するように、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動する。
供給電流調整部１３１が、ステータコア１２２を矢印Ｘ１の向きに移動させると、ロータ１１も連動して矢印Ｘ１の向きに移動する。このため、ロータ１１に対するステータコア１２２の相対位置が維持される。これによって、ステータコア１２２が移動する場合に、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップ長Ｌ１の変化が抑えられる。従って、磁極部１１１からステータコア１２２に流れる磁束Ｆ１の変化が抑えられる。つまり、巻線１２１と鎖交する磁束Ｆ１の変化が抑えられる。
【００８３】
［等価回路］
図４は、図３に示す発電機１０の巻線１２１の等価回路を概略的に示す回路図である。
図４では、発電機１０が発生する電圧及び電流の変化の概略を説明するため、回路が単純化されている。また、コンバータ１６及びインバータ１７についても、状態が固定されていると仮定し、省略されている。
図４に示すように、巻線１２１は、電気的に、交流電圧源１２１Ａ、インダクタ１２１Ｂ、及び抵抗１２１Ｃを含んでいる。
交流電圧源１２１Ａが出力する誘導起電圧Ｅは、主に巻線１２１と鎖交する磁束Φに依存する。つまり、誘導起電圧Ｅは、磁束Ｆ１とロータ１１の回転速度ωの積に依存する。インダクタ１２１ＢのインダクタンスＬは、主に巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗に依存する。抵抗１２１Ｃの抵抗値Ｒは、巻線抵抗である。巻線１２１のインピーダンスＺｇは、概略的には、
（（ωＬ）２＋Ｒ２）１／２
で表される。
供給電流調整部１３１は、電流要求に応じて巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動させる。供給電流調整部１３１は、これによって、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスＬを変える。インダクタンスＬが変えられることによってインピーダンスＺｇが変わる。その結果、発電機１０から供給される電流Ｉが調整される。
また、供給電流調整部１３１は、巻線１２１と鎖交する磁束Φの変化率が、巻線１２１のインダクタンスＬの変化率よりも小さくなるように巻線１２１のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部１３１は、電流Ｉを調整する。従って、誘導起電圧Ｅの変化量が抑えられるように電流が調整される。
【００８４】
本実施形態では、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置の移動が、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、巻線１２１のインダクタンスＬが変わり、電流が調整される。本実施形態では、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変えることによってインダクタンスＬを変えるので、インダクタンスＬを徐々に変えることができる。
インダクタンスを変える方法として、巻線から見たステータコアの磁気抵抗でなく、巻線の実質的な巻数を変えることが考えられる。例えば、電流出力端子として、巻線の端に設けた端子と巻線の途中に設けた端子とを切換えて用いることが考えられる。また、巻線の途中に設けた端子を他の端子と短絡することが考えられる。これによって、電流に関与する実質的な巻数が変わる。この結果、インダクタンスが変わる。
しかし、巻線の実質的な巻数を変える場合、実質的な巻数が瞬時に大きく変わる。このため、巻線で過大な電圧が生じる。また、短時間で過大な電流が流れ易い。実質的な巻数を変える場合には、電流切換えのためのスイッチング素子の設置が求められる。さらに、スイッチング素子には、過大な電圧に対応するため、高耐圧であることが求められる。巻線には、過大な電流の変化に対応するため、太い線材の使用が求められる。従って、巻線の実質的な巻数を変える方法では、効率が低下する。また、発電機が大型化する。
本実施形態では、ステータコア１２２の磁気抵抗が変わることによって、巻線１２１のインダクタンスＬが変わる。このため、巻線１２１のインダクタンスＬを徐々に変えることができる。この結果、巻線１２１に生じる電圧の急激な上昇が抑えられる。従って、発電機１０に低耐圧の部品を接続することが可能である。このため、効率が高い。また、電流切換えのためのスイッチング素子を備えなくてよい。また、巻線に比較的細い線材を用いることができる。発電機１０の大型化が抑えられる。
【００８５】
［トルク・速度の制御］
図５は、変速装置Ｔの動作を説明するフローチャートである。
変速装置Ｔから駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに出力される回転パワーは、エンジン１４及び変速装置Ｔの双方によって制御されている。回転パワーは、制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣによって制御されている。本実施形態では、制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣが連携する。そこで、以下においては、エンジン１４の動作と併せて、変速装置Ｔの動作を説明する。
変速装置Ｔの制御装置１５は、モータ１８に供給する電流及び電圧を制御している。制御装置１５は、図５に示す制御処理を繰り返す。
【００８６】
制御装置１５のトルク要求受付部１５１及びエンジン制御部ＥＣが、回転パワーの要求を受け付ける（Ｓ１１）。トルク要求受付部１５１は、トルク要求を受け付ける。前記トルク要求は、変速装置Ｔから出力されるトルクの要求を表す。トルク要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量を受付ける。トルク要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量に基づいて、トルク要求を得る。詳細には、トルク要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量、ビークルＶの走行状態、燃費目標の設定、及び操作への追従性の設定に基づいて、トルク要求を得る。トルク要求受付部１５１は、トルクの要求及び回転速度の要求の双方についての要求を得る。
【００８７】
次に、制御装置１５の調整制御部１５２、及びエンジン制御部ＥＣは、受付けられた要求に基づいて、回転パワーを制御する（Ｓ１２）。調整制御部１５２、及びエンジン制御部ＥＣは、受け付けられた要求に応じて、供給電流調整部１３１及びエンジン出力調整部１４１をそれぞれ制御する（Ｓ１２）。調整制御部１５２は、トルク要求受付部１５１によって受付けられた要求に基づいて、変速装置Ｔから出力されるトルクを制御する。調整制御部１５２は、トルクの増大が要求される場合に、変速装置Ｔから出力されるトルクを制御する。詳細には、調整制御部１５２は、トルクの増大が要求される場合に、変速装置Ｔから出力されるトルクを増大するように制御する。調整制御部１５２は、変速装置Ｔから出力されるトルク及び回転速度を制御する。
調整制御部１５２は、エンジン制御部ＥＣと連携して、変速装置Ｔから出力されるトルク及び回転速度を制御する。調整制御部１５２及びエンジン制御部ＥＣは、供給電流調整部１３１による調整量とエンジン出力調整部１４１による調整量を制御する。調整制御部１５２及びエンジン制御部ＥＣは、供給電流調整部１３１による調整量とエンジン出力調整部１４１による調整量との配分を制御する。
【００８８】
調整制御部１５２は、変速装置Ｔから出力されるトルクの増大量と回転速度の増大量の配分を制御する。調整制御部１５２及びエンジン制御部ＥＣによる制御として、トルクの増大量が大きい制御の典型例と、回転速度の増大量が大きい制御の典型例とを説明する。トルクの増大量が大きい制御の典型例をトルク制御と称する。また、回転速度の増大量が大きい制御の典型例を速度制御と称する。調整制御部１５２及びエンジン制御部ＥＣは、受け付けた要求に応じて、トルク制御、速度制御、及びトルク制御と速度制御を混在させた制御のいずれかの制御を行う。
【００８９】
（速度制御）
速度制御において、エンジン制御部ＥＣは、エンジン１４の回転パワーを増大させる。詳細には、エンジン制御部ＥＣは、エンジン出力調整部１４１に、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。エンジン１４のパワーが増大することによって、エンジン１４の回転速度、即ち発電機１０のロータ１１の回転速度ωが上昇する。
速度制御において、制御装置１５は、供給電流調整部１３１に、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させる調整を行わせない。供給電流調整部１３１は、図３に示すように、筒状の巻線１２１の中にステータコア１２２の歯部１２２ｂが完全に入った状態を維持する。
【００９０】
回転速度ωの上昇に伴い、図４に示す交流電圧源１２１Ａの誘導起電圧Ｅが増大する。誘導起電圧Ｅは、実質的に回転速度ωに比例する。この結果、変速装置Ｔから出力される電圧が増大する。つまり、モータ１８に供給される電圧が増大する。この結果、モータ１８の回転速度が増大する。
【００９１】
（トルク制御）
トルク制御において、制御装置１５は、供給電流調整部１３１に、巻線１２１のインダクタンスＬが減少するようステータコア１２２の位置を調整させる。供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗が増大するようにステータコア１２２の位置を調整する。本実施形態では、供給電流調整部１３１は、図３に示す筒状の巻線１２１の中からステータコア１２２の歯部１２２ｂが抜ける向きに、ステータコア１２２を移動させる。これによって、巻線１２１のインダクタンスＬが減少する。
また、トルク制御において、エンジン制御部ＥＣは、エンジン出力調整部１４１（図２）に、エンジン１４の回転パワーを増大させる。詳細には、エンジン制御部ＥＣは、エンジン出力調整部１４１に、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。エンジン１４の回転パワーが増大することによって、エンジン１４の回転速度、即ち発電機１０のロータ１１の回転速度ωが上昇する。
回転速度ωの上昇に伴い、交流電圧源１２１Ａの誘導起電圧Ｅが増大する。誘導起電圧Ｅは、実質的に回転速度ωに比例する。誘導起電圧Ｅが増大する結果、発電機１０から出力される電流が増大する。つまり、モータ１８に供給される電流が増大する。この結果、モータ１８のトルクが増大する。
【００９２】
制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣは、例えば、インダクタンス、ロータ１１の回転速度、及び出力電流が対応付けて記憶されたマップを用いて、制御を行う。マップは、例えば、次の関係（ｉ）及び（ｉｉ）に基づいて得られる。前記関係（ｉ）は、エンジン１４の回転速度とモータ１８の入力電流との関係である。前記関係（ｉｉ）は、モータ１８のトルクと回転速度の関係である。前記関係（ｉ）は、例えば、複数のインダクタンスＬの条件について、予め行われた発電機の測定又はシミュレーションに基づいて特定又は設定される。前記関係（ｉ）は、例えば、図９に示すような発電機１０の回転速度と出力電流との関係を含む。また、前記関係（ｉ）は、コンバータ１６とインバータ１７の動作の影響を含む。前記関係（ｉｉ）は、例えば、予め行われたモータの測定又はシミュレーションの結果に基づいて特定又は設定される。
【００９３】
制御装置１５は、例えば、変速装置Ｔに要求されるトルクに対応するモータ１８の入力電流を目標として決定する。制御装置１５は、例えば、発電機１０における最も低い回転速度で目標の電流が供給可能なインダクタンスＬを得るように、供給電流調整部１３１を制御する。
エンジン制御部ＥＣは、制御装置１５で得られたインダクタンスＬの条件の下、目標の電流が供給可能な回転速度でエンジン１４を動作させる。コンバータ１６とインバータ１７によって電流及び電圧が制限される場合には、制限の影響に基づいて回転速度が調整される。
ただし、制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣは、マップを用いることなく、供給電流調整部１３１を制御するように構成されていてもよい。制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣは、例えば、式を演算した結果にもとづいて制御を行ってもよい。
【００９４】
制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣは互いに連携しながら、供給電流調整部１３１及びエンジン出力調整部１４１をそれぞれ制御するように構成されている。例えば、制御装置１５が、エンジン制御部ＥＣに必要な回転速度の情報を送信する。
供給電流調整部１３１によって巻線１２１のインダクタンスが減少している期間全体と、エンジン出力調整部１４１によってエンジン１４の回転パワーが増大している期間全体とは、重複部分を有していることが好ましい。さらに、供給電流調整部１３１によって巻線１２１のインダクタンスが減少する途中の期間と、エンジン出力調整部１４１によってエンジン１４の回転パワーが増大する途中の期間とは、重複部分を有していることが好ましい。
【００９５】
本実施形態において、トルクの増大が要求される場合、エンジン１４では、エンジン出力調整部１４１による調整によって、エンジン１４の出力軸Ｃの回転パワーが増大する。従って、発電機１０のロータ１１の回転速度ωが上昇する。一方、変速装置Ｔでは、供給電流調整部１３１の調整によって、巻線１２１のインダクタンスＬが減少する。そのため、回転速度ωとインダクタンスＬの積に依存する巻線１２１のインピーダンスＺｇの増大が抑えられる。この結果、発電機１０から出力される電流の増大量が、例えば巻線１２１のインダクタンスＬの減少がない場合と比べて、大きい。従って、変速装置Ｔが出力するトルクの増大量が、例えば巻線１２１のインダクタンスＬの減少がない場合と比べて、大きい。
このように、エンジン１４の回転パワーが同じ条件であっても、変速装置Ｔでの調整に応じて、変速装置Ｔから出力されるトルクが変化する。また、変速装置Ｔでは、トルク制御を実施することによって、変速装置Ｔから出力されるトルクの調整レンジが拡大する。
【００９６】
例えば、トルクの増大が要求される場合に、例えば、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させずにエンジン１４の回転パワーを増大させることが考えられる。
この場合、回転パワーの増大に伴いロータの回転速度ωが上昇する。これによって、誘導起電圧が増大する。しかし、回転速度ωの上昇によって巻線のインピーダンスＺｇも増大する。この結果、回転パワーの増大量に比べて、モータに供給される電流の増大量が小さい。従って、トルクの増大量が小さい。
電流を増大させるため、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させずに、エンジン１４の回転パワーを増大させると、発電電流の増大に比べて、エンジン１４の回転パワーが過剰に増加することとなる。回転パワーが過剰に増加すると、エンジン１４の燃料効率が悪化する。
また、回転パワーが過剰に増加すると、誘導起電圧Ｅも過剰に増大する。例えば、モータ１８の回転速度が増大した後、実質的に一定の速度になった状況では、モータ１８に供給される電流が減少する。従って、巻線１２１のインピーダンスＺｇの影響が低下する。このため、過剰に増大した誘導起電圧Ｅに応じた電圧が、発電機１０から出力される。また、発電機１０とモータ１８の間には、コンバータ１６が設けられている。コンバータ１６のスイッチング素子には、誘導起電圧Ｅに応じた高い電圧が印加される。高い電圧に対応した高耐圧のスイッチング素子は、一般的に大きなオン抵抗を有する。このため、スイッチング素子による損失が大きい。
【００９７】
これに対し、本実施形態の発電機１０では、トルクの増大が要求される場合に、供給電流調整部１３１が、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させる。このため、巻線１２１のインピーダンスＺｇの増大が抑えられる。このため、例えばインダクタンスＬの減少がない場合と比べ、エンジン１４の回転パワーの増大に伴う変速装置Ｔの出力トルクの増大量が大きい。この結果、トルクの増大の要求に対する、エンジン１４の回転パワーの過剰な増大が抑えられる。そのため、エンジンの燃料効率が向上する。また、出力電圧の過剰な増大が抑えられる。そのため、小さいオン抵抗を有する低耐圧のスイッチング素子が採用可能になる。従って、高い効率が得られる。
【００９８】
また、本実施形態の変速装置Ｔによれば、例えば変速装置Ｔを介さずにエンジン１４の出力を駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに供給する場合と比べて、出力するトルクと回転速度の調整の独立性を高めることができる。従って、変速装置Ｔは、トルク要求と速度要求のそれぞれに、より適した調整を行うことができる。
【００９９】
また、本実施形態の変速装置Ｔは、制御装置１５によってコンバータ１６及びインバータ１７を制御する。これによって、変速装置Ｔは、発電機１０における調整とは独立に、モータ１８に供給する電流及び電圧を制御することができる。これによって、変速装置Ｔは、発電機１０における調整とは独立に、変速装置Ｔのモータ１８から出力されるトルク及び回転速度を制御することができる。これによって、変速装置Ｔの出力の制御の自由度が高められる。
例えば、変速装置Ｔは、コンバータ１６又はインバータ１７にモータ１８への電力供給を停止させる。これによって、変速装置Ｔは、エンジン１４及び発電機１０が稼働した状況でも、モータ１８を停止状態にすることができる。
【０１００】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
図６は、第二実施形態の変速装置の発電機２０における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
図６に示す発電機２０において、供給電流調整部２３１は、要求される電流要求に応じて、巻線２２１を移動させる。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１から見たステータコア２２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１のインダクタンスを変え、モータ１８（図１参照）に供給する電流を調整する。
供給電流調整部２３１は、ステータ２２のステータコア２２２を移動させず、巻線２２１を移動させる。
より詳細には、ステータコア２２２は、図示しない筐体に固定されている。ロータ２１は、筐体に回転可能に支持されている。ロータ２１は、軸方向Ｘについて固定されている。巻線２２１は、筐体に対し軸方向Ｘに移動自在なように筐体に支持されている。
供給電流調整部２３１は、歯部２２２ｂが筒状の巻線２２１の中に出入りする方向に移動するよう、巻線２２１を移動させる。本実施形態では、供給電流調整部２３１は、巻線２２１を軸方向Ｘに移動させる。供給電流調整部２３１は、例えば、巻線２２１を矢印Ｘ２の向きに移動させる。発電機２０に備えられて歯部２２２ｂに巻かれた巻線２２１はすべて一体となって移動する。制御装置１５は、トルク要求に応じて供給電流調整部２３１を動作させる。
【０１０１】
本実施形態において、供給電流調整部２３１は、トルク要求に応じて巻線２２１のみを移動させる。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１に対するステータコア２２２の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１から見たステータコア２２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１のインダクタンスを変える。
【０１０２】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について説明する。以下の第三実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
図７は、第三実施形態の変速装置における発電機３０を示す模式図である。
図７に示す発電機３０におけるステータコア３２２は、複数の第一ステータ部３２３と、第二ステータ部３２４とを備えている。
複数の第一ステータ部３２３のそれぞれは、ロータ３１にエアギャップを介して対面する対面部３２３ａを有する。複数の第一ステータ部３２３は、間隔を空けて円環状に配置されている。すなわち、複数の第一ステータ部３２３は、周方向Ｚに一列に並んで配置されている。複数の第一ステータ部３２３は、ステータ３２において主たる歯部として機能する。そこで、第一ステータ部３２３は、本明細書において、第一歯部３２３とも称される。第一ステータ部３２３の対面部３２３ａの周方向Ｚでの長さは、第一ステータ部３２３の、対面部３２３ａ以外の部分の周方向Ｚでの長さよりも長い。巻線３２１は、第一ステータ部３２３に巻かれている。
【０１０３】
第二ステータ部３２４は、第一ステータ部３２３を挟んで、ロータ３１とは反対の位置に配置されている。第二ステータ部３２４は、ロータ３１と対面する対面部３２３ａを有さない。第二ステータ部３２４は、円環状のステータヨーク部３２４ａ、及び複数の第二歯部３２４ｂを有する。第二歯部３２４ｂは、ステータヨーク部３２４ａよりも第一ステータ部３２３の方に向かって突出している。第二歯部３２４ｂの数は、第一ステータ部３２３の数と同じである。ステータヨーク部３２４ａと第二歯部３２４ｂは、第二歯部３２４ｂを通る磁束のほぼすべてがステータヨーク部３２４ａを通るように構成されていればよい。即ち、第二歯部３２４ｂは、ステータヨーク部３２４ａと一体成形されていてもよい。第二歯部３２４ｂは、ステータヨーク部３２４ａと別体に形成されてステータヨーク部３２４ａに取り付けられてもよい。第二歯部３２４ｂは、周方向Ｚに一列に並んで配置されている。複数の第二歯部３２４ｂは、互いに間隔を空けて円環状に配置されている。複数の第二歯部３２４ｂの間隔は、複数の第一ステータ部３２３の間隔と等しい。
【０１０４】
実施形態の発電機３０における供給電流調整部３３１は、複数の第一ステータ部３２３及び第二ステータ部３２４の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線３２１から見た磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部３３１は、モータ１８に供給する電流を調整する。
より詳細には、第一ステータ部３２３は、図示しない筐体に対して固定されている。第二ステータ部３２４は、周方向Ｚで回転可能に支持されている。供給電流調整部３３１は、第二ステータ部３２４を、ロータ３１の回転軸線を中心とした周方向Ｚに回転させる。これによって、供給電流調整部３３１は、第二ステータ部３２４を第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させる。
【０１０５】
図８（ａ）は、図７に示すステータ３２の第一状態を示す模式図である。図８（ｂ）は、図７に示すステータ３２の第二状態を示す模式図である。
図８（ａ）に示す第一状態では、周方向Ｚにおいて、複数の第二歯部３２４ｂのそれぞれが、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと向かい合う。第一状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３２が、複数の第一ステータ部３２３のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも短い。
図８（ｂ）に示す第二状態では、周方向Ｚにおいて、複数の第二歯部３２４ｂのそれぞれが、互いに隣り合う第一ステータ部３２３の間に位置する。第二状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３４が、複数の第一ステータ部３２３のうち隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも長い。
【０１０６】
第三実施形態の発電機３０における供給電流調整部３３１の調整を説明する。
図８（ａ）には、巻線３２１の電流によって生じる主な磁束Ｆ３が示されている。図８（ａ）及び図８（ｂ）では、巻線３２１の電流による磁束Ｆ３を分りやすく示すため、ロータ３１の図示を省略している。
【０１０７】
図８（ａ）に示す第一状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３２が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも短い。このため、巻線３２１の電流による磁束Ｆ３は、図８（ａ）に示すように、隣り合う第一ステータ部３２３と、第二ステータ部３２４とを通じて流れる。巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗は、隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３に依存する。エアギャップ長Ｌ３３は、磁気回路Ｆ３において最も長いエアギャップである。
図８（ｂ）に示す第二状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３４が、複数の第一ステータ部３２３のうち隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも長い。このため、巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗は、第一ステータ部３２３と第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３４の影響を強く受ける。この結果、第二状態における巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗は、第一状態における磁気抵抗よりも大きい。
先に説明したように、巻線３２１のインダクタンスは、巻線３２１から見た磁気抵抗に反比例する傾向を有する。従って、第二状態における巻線３２１のインダクタンスは、第一状態における巻線３２１のインダクタンスよりも小さい。
供給電流調整部３３１は、第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで、複数の第一ステータ部３２３及び第二ステータ部３２４の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部３３１は、巻線３２１から見た磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部３３１は、巻線３２１のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部３３１は、モータ１８（図１参照）に供給する電流を調整する。
【０１０８】
［電流特性］
図９は、図７に示す発電機３０におけるロータ３１の回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
図９のグラフにおいて、破線Ｈ１は、図８（ａ）に示す第一状態における出力電流特性を表している。発電機３０が破線Ｈ１に示される出力電流特性を有する場合、発電機３０は、図９のグラフにおいて出力電流と回転速度との組合せが破線Ｈ１以下の領域に位置するように動作する。実線Ｈ２は、図８（ｂ）に示す第二状態における出力電流特性を表している。発電機３０が実線Ｈ２に示される出力電流特性を有する場合、発電機３０は、出力電流と回転速度との組合せが実線Ｈ２以下の領域に位置するように動作する。なお、図９のグラフでは、電流の制御を分かりやすくするため、供給電圧調整部３４４（図７参照）を動作させない場合の特性を示している。
図９のグラフを参照して、発電機３０における調整について説明する。
【０１０９】
破線Ｈ１に示す、第一状態における出力電流に着目すると、出力電流は、回転速度の増大に応じて増大する。従って、発電機３０の出力電流は、ロータ３１の回転速度によって調整することも可能である。ロータ３１の回転速度は、エンジン１４の出力軸Ｃ（図２参照）の回転速度に相当する。
しかし、第一状態における出力電流は、ロータ３１の回転速度が比較的小さい領域で、回転速度の増大に応じて急峻に増大する。その一方で、第一状態における出力電流は、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の増大に応じた出力電流の増大が緩やかである。すなわち、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい。
【０１１０】
例えば、発電機３０が第一状態に固定される場合、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい領域において、出力電流を増大するためには、ロータ３１の回転速度を大幅に増大することが求められる。
例えば、ビークルＶ（図１参照）が走行時に登坂を開始する場合、又は、走行時に他の車両を追い抜く場合、高速走行時に変速装置Ｔから出力されるトルクの更なる増大が必要となる。この場合、トルク要求が増大する。
供給電流調整部３３１の状態が固定した状態において、更なる加速に対応してトルク要求が増大する場合、ロータ３１の回転速度、即ちエンジン１４の回転速度を更に増大することが求められる。つまり、出力トルクを増大するために、エンジン１４の回転パワーを過剰に増大する必要がある。
例えば、回転速度がＮ１であり、出力電流がＩ１である状況で、トルク要求の増大を受け、電流をＩ２まで増大させる場合がある。この場合、発電機３０が、グラフのＨ１に対応する第一状態に固定されていると、ロータ３１の回転速度が過剰に増大することとなる。言い換えると、エンジン１４の回転速度が過剰に増大する。これによって、エンジン１４自体の燃料効率が低下する。
巻線３２１の誘導起電圧は、ロータ３１の回転速度にほぼ比例する。そのため、回転速度を大幅に増大すると、誘導起電圧が大幅に増大する。電圧の大幅な増大に対応するためには、電気部品の高耐圧化が必要となる。そのため、電気部品の高耐圧化に伴う効率の低下を招来する。
【０１１１】
トルク制御において、制御装置１５は供給電流調整部３３１を制御する。これによって、制御装置１５は、電流要求に応じて巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗を変える。これによって、制御装置１５は、巻線３２１のインダクタンスを変える。これによって、モータ１８に供給する電流が調整される。具体的には、供給電流調整部３３１が、第二ステータ部３２４を第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させる。これによって、出力電流特性が、図９に示す破線Ｈ１から、実線Ｈ２に示すように変わる。
制御装置１５は、例えば、供給電流調整部３３１（図７参照）に、第二ステータ部３２４を第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させる。これによって、制御装置１５は、インダクタンスを低減させる。そして、エンジン制御部ＥＣがエンジン１４の回転数をＮ２まで増加させる。これによって、出力電流がＩ２まで増大する。出力電流の増大に応じて、変速装置Ｔから出力されるトルクが増大する。
このようにして、制御装置１５が制御を行う。これにより、例えば、エンジン１４の回転数のみを増加させた場合と比べて、トルクの調整レンジが拡大される。
【０１１２】
トルク制御において、エンジン制御部ＥＣ及び制御装置１５は連携する。制御装置１５は、エンジン制御部ＥＣがエンジン出力調整部１４１にエンジンの回転パワーを調整させる時に、供給電流調整部３３１による巻線のインダクタンスの調整を実施する。制御装置１５は、エンジン１４の回転パワー増大の過程が終了する前に、供給電流調整部３３１に巻線１２１のインダクタンスを減少させる過程を開始する。つまり、制御装置１５は、供給電流調整部３３１によって巻線１２１のインダクタンスが減少する途中の期間と、エンジン出力調整部１４１によってエンジン１４の回転パワーが増大する途中の期間とが、重複部分を有するように制御を行う。
これによって、発電機からモータ１８に供給される電流が滑らかに増大する。従って、トルクが滑らかに増大する。また、エンジン１４の回転パワーの調整を行う過程で、発電機３０から出力される電流が、要求されたトルクの電流値に到達する前に、エンジンの回転パワーが過剰に増大するといった事態が抑えられる。
【０１１３】
続いて、回転速度制御について説明する。回転速度の増大が要求される場合、制御装置１５は、インダクタンスＬを減少させない。エンジン制御部ＥＣは、エンジン出力調整部１４１（図２参照）にエンジン１４の回転パワーを増大させる。
つまり、本実施形態において、制御装置１５は、供給電流調整部３３１（図７参照）を、図９のグラフの破線Ｈ１に対応する第一状態（図８（ａ）参照）に維持したまま、エンジン出力調整部１４１にエンジン１４の回転パワーを増大させる。
発電機３０で生じる誘導起電圧Ｅ（図４参照）は、実質的に回転速度ωに比例する。特に、電圧の増大が要求される場合は、一般的に、モータ１８自体のインピーダンスＺｍは大きい状態である。この場合、巻線３２１のインピーダンスＺｇが発電機の出力電圧に与える影響は小さい。このため、発電機からは、誘導起電圧Ｅに応じた電圧が出力される。
変速装置Ｔは、供給電流調整部３３１に巻線３２１のインダクタンスＬを減少させず、速度の増大の要求に対応できる。
【０１１４】
本実施形態の変速装置Ｔに対し、インダクタンスを変更できない一般的な発電機によって、図９の実線Ｈ２に示すような出力電流の特性を得るためには、巻線の太径化又は磁石量の増大が求められる。巻線の太径化又は磁石量の増大を行うと、変速装置自体が大型化してしまう。この結果、変速装置Ｔの車両への搭載性や可搬性が低下する。また、インダクタンスを変更できない一般的な発電機が、実線Ｈ２に示すような出力電流特性を有するように構成されている場合、その発電機は、破線Ｈ１に示すような出力電流特性を有することはできない。
また、モータ１８に供給する電流を調整する方法としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの利用が考えられる。しかし、ビークルＶを駆動するような電力を入出力可能なＤＣ−ＤＣコンバータは、内蔵されるトランス等の部品が電力に対応して大型化してしまう。
本実施形態の変速装置Ｔでは、制御装置１５が、供給電流調整部３３１を制御し、電流要求に応じて巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗を変える。制御装置１５は、これによって、巻線３２１のインダクタンスを変える。このため、変速装置Ｔは、巻線の太径化又は磁石量の増大を行わずに、トルク要求に応じて電流を調整することができる。
【０１１５】
再び図７を参照して発電機３０の供給電圧調整部３４４について説明する。
発電機３０は、供給電流調整部３３１とは別に、供給電圧調整部３４４を備えている。供給電圧調整部３４４は、制御装置１５に制御されている。
供給電圧調整部３４４は、ロータ３１の磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束を変える。これによって、供給電圧調整部３４４は、巻線３２１の誘導起電圧を変える。これによって、供給電圧調整部３４４は、モータ１８に供給する電圧を調整する。より詳細には、供給電圧調整部３４４は、ロータ３１を軸方向Ｘに移動させる。これによって、供給電圧調整部３４４は、ロータ３１と、ステータ３２との間のエアギャップ長Ｌ３１を変える。このようなロータ３１の軸方向Ｘへの移動は、例えばロータ３１を回転可能に支持する軸受部３１３を、軸方向Ｘに移動させる供給電圧調整部３４４によって実現されることができる。ロータ３１とステータ３２との間のエアギャップ長Ｌ３１が変わることによって、ロータ３１と、ステータ３２との間の磁気抵抗が変わる。これによって、磁極部３１１で生じて巻線３２１と鎖交する磁束の量が変わる。従って、発電機３０が発生する電圧が変わる。変速装置Ｔにおいて発電機３０が発生する電圧を制御することによって、変速装置Ｔから出力される回転パワーの制御の自由度が高められる。
【０１１６】
このように、本実施形態の変速装置Ｔは、エンジン出力調整部１４１によるエンジン１４の回転パワーの調整以外によっても、モータ１８に供給する電圧を調整することができる。このため燃料効率の低下を抑えつつ、制御の自由度を高めることができる。
【０１１７】
また、供給電圧調整部３４４は、次のようにして、供給電流調整部３３１の動作に起因する、巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えることができる。
ロータ３１の磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束は、ステータコア３２２を通って流れる。つまり、磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束は、第一ステータ部３２３及び第二ステータ部３２４を通って流れる。
供給電流調整部３３１が、第二ステータ部３２４を第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させると、第一ステータ部３２３と第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３２，Ｌ３４が変わる。このため、ロータ３１の磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の量も変わる。
供給電圧調整部３４４は、供給電流調整部３３１の動作による巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の変動を補償するように、ロータ３１と、ステータ３２との間のエアギャップ長Ｌ３１を変える。この結果、供給電流調整部３３１の動作に起因する、巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えられる。
【０１１８】
このようにして、供給電流調整部３３１は、供給電圧調整部３４４の補償動作によって、電圧による制約の影響をより抑えつつ、電流を調整することができる。
【０１１９】
なお、上述した第三実施形態では、発電機３０が、供給電流調整部３３１及び供給電圧調整部３４４の双方を備えることを説明した。ただし、本発明の変速装置は、供給電圧調整部を備えていなくともよい。
【０１２０】
上述した第三実施形態では、図９の電流特性のグラフを参照して、インダクタンスを制御しつつ、モータ１８に供給する電流を調整することができることを説明した。しかし、インダクタンスを制御しつつ、モータ１８に供給する電流の調整ができることは、第一実施形態及び第二実施形態においても同様である。
【０１２１】
上述した実施形態では、アキシャルギャップ型構造を有するロータ及びステータの例を説明した。ただし、本発明の変速装置は、ロータとステータとが、エアギャップを介して径方向で対向するラジアルギャップ構造にも適用できる。本実施形態のアキシャルギャップ型構造における軸方向Ｘ（図３）は、本発明におけるロータとステータとが対向する方向の一例である。ラジアルギャップ構造においては、ロータとステータとが径方向に対向する。
【０１２２】
上述した実施形態では、ロータ１１がエンジン１４に接続される構成の詳細として、ロータ１１は、エンジン１４の出力軸Ｃと直接接続されている例を説明した。ただし、エンジン１４の出力軸Ｃと発電機１０のロータ１１とは、例えばベルト、歯車、又はドライブシャフトに代表される伝達装置を介して接続されていてもよい。
【０１２３】
上述した実施形態では、制御装置の例として、アクセル操作子Ａから、トルク要求及び速度要求を受ける制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣを示した。ただし、本発明はこれに限られない。例えば、トルク要求を出力する装置からトルク要求を受け、速度要求を出力する別の装置から速度要求を受けるよう構成されていてもよい。
【０１２４】
本発明の制御装置は、エンジン制御部と互いに通信していなくともよい。例えば、制御装置とエンジン制御部は、共通の制御用のマップを有し、共通のアクセル操作子から同じ内容のトルク要求を受ける。同じ内容のトルク要求に基づいて制御を行う結果、制御装置が、エンジン制御部と連携して制御を行う。
また、制御装置は、エンジン制御部と一体化されていてもよい。例えば、制御装置は、エンジン制御部と共通の基板又は電子デバイスに構築されていてもよい。
【０１２５】
制御装置１５及びエンジン制御部ＥＣが、トルク制御、速度制御、及びトルク制御と速度制御を混在させた制御のいずれかの制御を行うことを説明した。ただし、制御装置及びエンジン制御部は、速度制御及びトルク制御のみを行ってもよい。制御装置はトルク制御のみを行ってもよい。
【０１２６】
本発明の変速装置に要求されるトルク要求は、アクセル操作子の出力に限られない。変速装置に要求されるトルク要求として、例えば次のものが挙げられる。
・ビークルの自動速度制御装置（クルーズコントロール）から出力される加速要求の信号
・運転者が操作する、アクセル操作子とは別のスイッチ、ボリュームの出力
【０１２７】
上述した実施形態では、信号の供給を受ける制御装置を備える例を説明した。ただし、変速装置に要求されるトルク要求は、電気信号に限られない。本発明の制御装置は、例えば、操作レバーに接続されたワイヤ等によって動作する機構であってもよい。この場合、供給電流調整部は、ワイヤ等が伝達する力によってステータコアを移動させてもよい。
【０１２８】
上述した実施形態では、モータ１８の例として、三相ブラシレスモータを説明した。本発明のモータは、供給電流調整部の構造を含め本実施形態で説明した発電機と同様の構造を有したモータであってもよい。例えば、モータ１８は、発電機３０と同様に複数の第一ステータ部及び第二ステータ部を備え、第一ステータ部及び第二ステータ部の一方を他方に対して移動させる構造を有していてもよい。
【０１２９】
上述した実施形態では、変速装置が適用される装置として、４つの車輪を有するビークルＶの例を説明した。ただし、本発明における変速装置はこれに限られず、３つ以下の車輪を有するビークル、５つ以上の車輪を有するビークル、及び車輪を有さないビークルに適用することができる。
本発明における変速装置は、例えば、車輪を備えたビークルに適用することができる。本発明における変速装置は、例えば、自動二輪車、自動三輪車、バス、トラック、ゴルフカー、カート、ＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＲＯＶ（Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ  Ｏｆｆ−ｈｉｇｈｗａｙ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、及び軌道式車両に適用することができる。
また、本発明における変速装置は、例えば、車輪以外の駆動機構を駆動するビークルに適用することができる。本発明における変速装置は、例えば、フォークリフトに代表される産業車両、除雪機、農業用車両、軍用車両、スノーモービル、建機、小型滑走艇（ウォータービークル）、船舶、船外機、船内機、飛行機、及びヘリコプタに適用することができる。
また、本発明における変速装置は、例えば、エンジンブロワー、除雪機、芝刈り機、農機具、ガスエンジンヒートポンプ、及び汎用機械に適用することができる。
【０１３０】
上述した実施形態では、制御装置の例として、マイクロコントローラで構成された制御装置１５を説明した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、例えば、ワイヤードロジックで構成することも可能である。
【０１３１】
本発明に係る発電機は、エンジンのクランクケースに取付けられていていなくともよい。本発明の変速装置は、エンジンから離れた位置に配置されていてもよい。例えば、変速装置は、ビークルの車体に着脱可能なビークル駆動用変速ユニットを構成していてもよい。このようなビークル駆動用変速ユニットは、物理的に一つのボディとして、車体に着脱される装置である。ビークル駆動用変速ユニットは、ビークル駆動用変速ユニットに含まれる全構成（例えば、発電機、モータ等）が一つのボディとして車体に対して着脱可能であるように構成されている。
【０１３２】
トルク要求は、変速装置から回転機構に出力されるトルクを増加、減少又は維持させる要求である。従って、変速装置から回転機構に出力されるトルクをゼロから増加させる要求は、トルク要求に該当する。また、変速装置から回転機構に出力されるトルクをゼロにする要求は、トルク要求に該当する。但し、変速装置から回転機構に出力されるトルクをゼロに維持する要求は、実質的に、変速装置から回転機構にトルクを出力させない要求である。従って、変速装置から回転機構に出力されるトルクをゼロに維持する要求は、トルク要求に該当しない。言い換えると、変速装置から回転機構に出力されるトルクがゼロで維持されている時、トルク要求は入力されていない。本発明において、制御装置は、変速装置にトルク要求が入力されている時に、巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更を供給電流調整部に行わせる。制御装置は、変速装置から回転機構にトルクが出力されている時に、変速装置に入力されているトルク要求に応じて、巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更を供給電流調整部に行わせる。
【０１３３】
巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更により、巻線のインダクタンスの変更が行われる。巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更は、複数段階的に行われてもよく、無段階的に行われてもよく、連続的に行われてもよい。言い換えると、発電機の出力電流特性は、複数段階的に変更されてもよく、無段階的に変更されてもよく、連続的に変更されてもよい。なお、図９に示す破線Ｈ１は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が小さい時の出力電流特性の一例を示す。図９に示す実線Ｈ２は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が大きい時の出力電流特性の一例を示す。即ち、図９に示す発電機の出力電流特性は、本実施形態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更が２段階で行われることを意味していない。複数段階的、無段階的又は連続的に変化する出力電流特性の中に、図９に示す破線Ｈ１及び実線Ｈ２の出力電流特性が含まれる。本発明において、巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更は、２段階で行われてもよい。
【０１３４】
供給電流調整部が、発電機の状態を、高抵抗状態及び低抵抗状態のいずれか一方の状態から他方の状態に変更する場合について説明する。低抵抗状態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗は、高抵抗状態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗よりも小さい。例えば、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が増加するように発電機の状態が変更された場合、変更前の発電機の状態が、低抵抗状態であり、変更後の発電機の状態が、高抵抗状態である。巻線から見たステータコアの磁気抵抗が減少するように発電機の状態が変更された場合、変更前の発電機の状態が、高抵抗状態であり、変更後の発電機の状態が、低抵抗状態である。即ち、高抵抗状態及び低抵抗状態における巻線から見たステータコアの絶対的な磁気抵抗は、特に限定されない。高抵抗状態と低抵抗状態とは、相対的に定められる。高抵抗状態における巻線のインダクタンスは、低抵抗状態における巻線のインダクタンスよりも小さい。
なお、以下の例では、高抵抗状態における発電機の出力電流特性の一例が図９に示す破線Ｈ１であり、低抵抗状態における発電機の出力電流特性の一例が図９に示す実線Ｈ２である。破線Ｈ１と実線Ｈ２との交点Ｍに相当する回転速度（Ｍ）では、高抵抗状態における発電機と、低抵抗状態における発電機とが、同じ回転速度（Ｍ）において、同じ大きさの電流を出力できる。巻線から見たステータコアの磁気抵抗が変更された時、変更前の発電機と、変更後の発電機との間には、このように、互いの出力電流特性曲線（Ｈ１、Ｈ２）の交点に相当する回転速度（Ｍ）が生じる。なお、出力電流特性曲線は、ロータの回転速度に対する発電機の出力電流を示す曲線である。
本発明の発電機は、図９に示すように、供給電流調整部により発電機の状態が低抵抗状態から高抵抗状態に変更された場合に、高抵抗状態における発電機（Ｈ２参照）が、回転速度（Ｍ）よりも大きい回転速度（Ｍ＋）で回転する時に、低抵抗状態における発電機（Ｈ１参照）が回転速度（Ｍ＋）で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流（Ｉ２）を出力できるように構成されている。本発明の発電機は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が高くなるように発電機の状態が変更されることにより、回転速度が比較的高い状況下で、変更前の発電機が出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
本発明の発電機は、図９に示すように、供給電流調整部により発電機の状態が高抵抗状態から低抵抗状態に変更された場合に、低抵抗状態における発電機（Ｈ１参照）が、回転速度（Ｍ）よりも小さい回転速度（Ｍ−）で回転する時に、高抵抗状態における発電機（Ｈ２参照）が回転速度（Ｍ−）で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。本発明の発電機は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が低くなるように発電機の状態が変更されることにより、回転速度が比較的低い状況下で、変更前の発電機が出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
このように、本発明の発電機は、供給電流調整部により巻線から見たステータコアの磁気抵抗が変更された時に、変更後の発電機が、回転速度（Ｍ）よりも大きい又は小さい回転速度（Ｍ−又はＭ＋）で回転する時に、変更前の発電機が前記回転速度（Ｍ−又はＭ＋）で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。
本発明の変速装置によれば、エンジンから出力された回転のトルクと異なる回転のトルクと、エンジンから出力された回転速度と異なる回転速度とを、回転機構（例えば回転推進機構）に供給することができる。
【０１３５】
制御装置１５は、トルク要求に応じて、供給電流調整部１３１と、モータ電力制御部としてのコンバータ１６及び／又はインバータ１７との両方を制御する。この場合、制御装置は、前記トルク要求に応じて供給電流調整部によりインダクタンスを変化させる制御を行うタイミングと同じタイミング又は異なるタイミングで、前記トルク要求に応じてモータ電力制御部の動作態様を変化させる制御を行ってもよい。なお、モータ電力制御部の動作態様を変化させる制御は、コンバータ及び／又はインバータのオン／オフのパターンを、予め定められた一のパターンから、予め定められた別のパターンに変化させる制御である。ここでいうパターンは、オン／オフの周期が一定であるパターンであってもよく、オン／オフの周期が経時的に変化するパターンであってもよい。モータ電力制御部の動作態様を変化させる制御は、モータ電力制御部の動作自体の制御と異なる。モータ電力制御部の動作自体の制御とは、予め定められたオン／オフのパターンに基づいてモータ電力制御部を動作させるための制御である。
【０１３６】
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１３７】
Ｔ    変速装置
Ｖ    ビークル
１０，２０，３０    発電機
１１，２１，３１    ロータ
１２，２２，３２    ステータ
１４    エンジン
１５    制御装置
１６    コンバータ
１７    インバータ
１８    モータ
１３１，２３１，３３１    供給電流調整部
１４１    エンジン出力調整部
１５１    トルク要求受付部
１５２    調整制御部
３２３    第一ステータ部
３２４    第二ステータ部
３４４    供給電圧調整部
【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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