(57)【要約】【課題】被搭載体に対する信頼性を向上させることができる回転電機の提供を課題とする。【解決手段】上記課題を解決するための一解決手段は、巻線を有する固定子と、固定子に空隙を介して回転可能に配設され、回転軸方向に二分割され、それぞれに極性の異なる永久磁石２１が回転方向に交互に配置された回転子２０とを有する永久磁石形同期回転電機２において、永久磁石形同期回転電機２電動機から発電機とする場合、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置を、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値よりも小さい値になる位置としてから、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる所定位置とする。【選択図】　図７
2004064942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を有する固定子と、前記固定子に空隙を介して回転可能に配設され、回転軸方向に二分割され、それぞれに極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された回転子と、前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石と前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子のトルク方向との釣り合いに応じて、前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を変化させる機構とを有し、前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を前記界磁用磁石の合成磁界値が小さくなる所定位置に変化させる場合、前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を前記界磁用磁石の合成磁界値が前記所定位置における前記界磁用磁石の合成磁界値よりも小さくなる位置に変化させてから前記所定位置に変化させることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
巻線を有する固定子と、前記固定子に空隙を介して回転可能に配設され、回転軸方向に二分割され、それぞれに極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された回転子と、前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石と前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子のトルク方向との釣り合いに応じて、前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石の磁極位置に対する前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石の磁極位置、及び前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を連動させて変化させる機構とを有し、前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石の磁極位置に対する前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石の磁極位置、及び前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を前記界磁用磁石の合成磁界値が小さくなる所定位置に連動させて変化させる場合、前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石の磁極位置に対する前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石の磁極位置、及び前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を前記界磁用磁石の合成磁界値が前記所定位置における前記界磁用磁石の合成磁界値よりも小さくなる位置に変化させてから前記所定位置に変化させることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記二分割回転子の他方は回転軸に固定されていると共に、前記二分割回転子の一方は回転軸から分離されて構成されており、前記二分割回転子の内周側及び前記回転軸には螺子部が設けられてお互い結合されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記二分割回転子の他方は回転軸に固定されていると共に、前記二分割回転子の一方は回転軸から分離されて構成されており、前記二分割回転子の内周側に非磁性部材を介して設けた環状部材の内周側及び前記回転軸には螺子部が設けられてお互いに結合されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記二分割回転子の他方は回転軸に固定されていると共に、前記二分割回転子の一方は回転軸から分離されて構成されており、前記二分割回転子の内周側に鉄よりも電気抵抗率の高い管状の非磁性部材を介して設けた環状部材の内周側及び前記回転軸には螺子部が設けられてお互いに結合されていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記巻線に供給される電流を制御する制御装置を有し、該制御装置は、前記二分割回転子の一方に設けられた前記界磁用磁石と前記二分割回転子の他方に設けられた前記界磁用磁石との磁極位置のずれに応じて、前記巻線に供給される電流の進角を補正することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記巻線に供給される電流を制御する制御装置を有し、該制御装置は、前記二分割回転子の他方に対する前記二分割回転子の一方の回転軸方向の変位量に応じて、前記巻線に供給される電流の進角を補正することを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の回転電機において、電動機として動作させる場合、前記二分割回転子の一方の界磁用磁石と前記二分割回転子の他方の界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子のトルク方向との釣り合いによって前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石と前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石との磁極中心を揃え、発電機として動作させる場合、前記回転子のトルク方向が反対になるに伴って前記二分割回転子の一方の前記界磁用磁石と前記二分割回転子の他方の前記界磁用磁石との磁極中心をずらすことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記二分割回転子の一方を支持する機構を備え、該支持機構は、前記二分割回転子の一方の前記二分割回転子の他方側とは反対側を回転可能に支持すると共に、回転軸に沿って回転軸方向に可動可能な支持部材と、該支持部材を回転軸に沿って軸方向に可動させる駆動機構とを備えてなることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記二分割回転子の一方を支持する機構を備え、該支持機構は、前記二分割の他方に対する前記二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置の制御が可能なサーボ機構であり、前記二分割回転子の一方の前記二分割回転子の他方側とは反対側を回転可能に支持すると共に、回転軸に沿って回転軸方向に可動可能な支持部材と、該支持部材を回転軸に沿って軸方向に可動させる駆動機構とを備えてなることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の回転電機において、前記二分割回転子の一方と前記二分割回転子の他方との間に弾性体を介在させたことを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電を行うバッテリと、前記内燃機関のランク軸と機械的に連結され、前記バッテリから供給された電力によって駆動されて前記内燃機関を駆動すると共に、前記内燃機関からの動力によって駆動されて発電し、前記バッテリにその発電電力を供給するモータ・ジェネレータと、該モータ・ジェネレータに供給される電力及び該モータ・ジェネレータから供給された電力を制御する電力変換装置と、該電力変換装置を制御する制御装置とを有し、前記モータ・ジェネレータは、請求項１又は２に記載の回転電機で構成されていることを特徴とする自動車。
【請求項１３】
車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電を行うバッテリと、該バッテリから供給された電力によって駆動されて前記車輪を駆動すると共に、前記車輪からの駆動力を受けて発電し、前記バッテリにその発電電力を供給するモータ・ジェネレータと、該モータ・ジェネレータに供給される電力及び該モータ・ジェネレータから供給された電力を制御する電力変換装置と、該電力変換装置を制御する制御装置とを有し、前記モータ・ジェネレータは、請求項１又は２に記載の回転電機で構成されていることを特徴とする自動車。
【請求項１４】
電力の充放電を行うバッテリと、該バッテリから供給された電力によって駆動されて車輪を駆動すると共に、該車輪からの駆動力を受けて発電し、前記バッテリにその発電電力を供給するモータ・ジェネレータと、該モータ・ジェネレータに供給される電力及び該モータ・ジェネレータから供給された電力を制御する電力変換装置と、該電力変換装置を制御する制御装置とを有し、前記モータ・ジェネレータは、請求項１又は２に記載の回転電機で構成されていることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的に有効磁束量を可変することができる回転電機及びそれを搭載した自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械的に有効磁束量を可変することができる回転電機としては従来、例えば特開２００１−６９６０９号公報に記載されたものが知られている。この公報に記載された回転電機は、回転軸方向に二分割され、それぞれに極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された回転子を有する。そして、回転電機を電動機として動作させる場合は、二分割回転子の一方の界磁用磁石と二分割回転子の他方の界磁用磁石との間の磁気作用力と回転子のトルク方向との釣り合いによって二分割回転子の界磁用磁石の磁極中心を揃える。回転電機を発電機として動作させる場合は、回転子のトルク方向が反対になるに伴って二分割回転子の界磁用磁石の磁極中心をずらす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の回転電機は、二分割回転子の他方に対して二分割回転子の一方が可変できるように構成されている。すなわち二分割回転子の他方が回転軸に固定されていると共に、二分割回転子の一方が回転軸に対して分離されて構成されている。二分割回転子の一方及び回転軸はお互いに設けられた螺子機構によって結合されている。二分割回転子の一方の二分割回転子の他方側とは反対側の側方には、二分割回転子の一方を二分割回転子の他方側とは反対側から支持する支持機構が設けられている。
【０００４】
このような機械的な可変機構を用いている回転電機では、被搭載体、例えば自動車に対する信頼性を向上させるために、例えば回転子のトルク方向の変化に伴って二分割回転子の一方が可変した時に二分割回転子の一方や機械的な可変機構に生じる衝撃を緩和し、二分割回転子の一方や機械的な可変機構の負担を軽減することが望ましい。例えば電気自動車やハイブリッド自動車のように、トルクアシスト動作と回生動作が頻繁に繰り返されて運転されるような自動車では特に望まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被搭載体に対する信頼性を向上させることができる回転電機を提供する。また、本発明は、信頼性の高い回転電機を搭載した自動車を提供する。具体的に本発明は、回転子の可変動作時に回転子や可変機構に生じる衝撃を緩和してそれらの負担を軽減させることができる回転電機及びそれを搭載した自動車を提供する。
【０００６】
このため、本発明は、回転軸方向に二分割され、それぞれに極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された二分割回転子の他方に対する二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を界磁用磁石の合成磁界値が小さくなる所定位置に変化させる場合、二分割回転子の他方に対する二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置を界磁用磁石の合成磁界値が所定位置における界磁用磁石の合成磁界値よりも小さくなる位置に変化させてから所定位置に変化させることを特徴とする。或いは二分割回転子の他方に対する二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置及び二分割回転子の他方の界磁用磁石の磁極位置に対する二分割回転子の一方の界磁用磁石の磁極位置を界磁用磁石の合成磁界値が小さくなる所定位置に連動して変化させる場合、二分割回転子の他方に対する二分割回転子の一方の相対的な回転軸方向位置及び二分割回転子の他方の界磁用磁石の磁極位置に対する二分割回転子の一方の界磁用磁石の磁極位置を界磁用磁石の合成磁界値が所定位置における界磁用磁石の合成磁界値よりも小さくなる位置に変化させてから所定位置に変化させることを特徴とする。
【０００７】
本明細書において、回転軸方向とは、回転軸の中心軸線が延びる方向と同方向をいう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。図４はハイブリッド自動車の駆動装置の配置構成を示す。ハイブリッド自動車の駆動装置は、車両の駆動力を発生する内燃機関であるエンジン１と、車両の変速機であるトランスミッション３との間に永久磁石形同期回転電機２が機械的に連結されて構成されている。エンジン１と永久磁石形同期回転電機２との連結には、図示省略したエンジン１の出力軸（クランク軸ともいう）と永久磁石形同期回転電機２の回転軸とを直結する方法、或いは遊星歯車減速機構などで構成された変速機を介して連結する方法が採られている。
【０００９】
トランスミッション３と永久磁石形同期回転電機２との連結には、図示省略したトランスミッション３の入力軸と永久磁石形同期回転電機２の回転軸とを、動力遮断手段であるクラッチを介して、或いは流体を利用した流体継手又はトルクコンバータを介して連結する方法が採られている。このように、トランスミッション３と永久磁石形同期回転電機２との連結にクラッチ或いは流体継手又はトルクコンバータを用いることにより、永久磁石形同期回転電機２によってエンジン１を始動することができると共に、エンジン１の始動後、エンジン１の駆動力或いはエンジン１の駆動力と永久磁石形同期回転電機２の駆動力とをトランスミッション３の入力軸に伝達することができる。
【００１０】
永久磁石形同期回転電機２は、電動機或いは発電機として動作することが可能なものである。永久磁石形同期回転電機２には、蓄電手段であるバッテリ５が電力変換器４を介して電気的に接続されている。
【００１１】
永久磁石形同期回転電機２を電動機として用いる場合は、バッテリ５から出力された直流電力を電力変換器４（インバータ）で交流電力に変換して永久磁石形同期回転電機２に供給する。これにより、永久磁石形同期回転電機２は駆動される。永久磁石形同期回転電機２の駆動力はエンジン１の始動用或いはアシスト用として用いられる。永久磁石形同期回転電機２を発電機として用いる場合は、永久磁石形同期回転電機２によって発電された交流電力を電力変換器４（コンバータ）で直流電力に変換してバッテリ５に供給する。これにより、変換された直流電力はバッテリ５に蓄電される。
【００１２】
図１乃至図３は永久磁石形同期回転電機２の構成を示す。図において１３はハウジング（固定子枠ともいう）である。ハウジング１３の内部には、軸方向に連続すると共に冷却水を流す冷却水流路１２が周方向に複数形成されている。ハウジング１３の内周側には固定子鉄心１０が焼ばめ或いは圧入などによって締結されている。固定子鉄心１０の内周部には、軸方向に連続し、固定子鉄心１０の内周表面に開口したスロット（溝ともいう）が周方向に複数形成されている。固定子鉄心１０の複数のスロットの各々には電機子巻線１１（固定子巻線又は一次巻線ともいう）が装着されている。ハウジング１３の回転軸方向両端部は開放されている。尚、本実施例では、ハウジング１３の回転軸方向両端部を開放した例について説明したが、ハウジング１３の回転軸方向両端部をブラケットによって塞いでもよい。
【００１３】
固定子鉄心１０の内周側には空隙を介して回転子２０が回転可能に配設されている。回転子２０は回転軸方向に二分割されて構成されたものであり、シャフト２２（回転軸ともいう）に固定された第１の回転子２０Ａと、シャフト２２に対して分離可能に構成され、所定の方向のトルクを受けてシャフト２２上を回転しながら回転軸軸方向に移動可能な第２の回転子２０Ｂとを有している。第１の回転子２０Ａには、極性が回転方向に順次異なるように（交互になるように）、永久磁石２１Ａが複数埋め込まれている。第２の回転子２０Ｂには、極性が回転方向に順次異なるように（交互になるように）、永久磁石２１Ｂが複数埋め込まれている。シャフト２２の中心軸方向両端部は軸受装置５０によって回転可能に支持されている。軸受装置５０は、エンジン１やトランスミッション３の筐体，車体の一部分などに取り付けられて保持されている。尚、ハウジング１３の回転軸方向両端がブラケットによって塞がれている場合は、ブラケットによって軸受装置５０を保持してもよい。
【００１４】
第１の回転子２０Ａ，第２の回転子２０Ｂ及びシャフト２２はボルト・ナットの関係にある。すなわち第１の回転子２０Ａはボルトの頭部６１に相当し、シャフト２２はボルトのネジ部６０に相当する。第２の回転子２０Ｂはナット６２に相当する。このため、第１の回転子２０Ａはシャフト２２に固定されている。シャフト２２の外周面には雄ねじが形成されている。第２の回転子２０Ｂの内周面には、シャフト２２に形成された雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。従って、ある回転方向では、第２の回転子２０Ｂはシャフト２２上を回転しながら回転軸方向一方側に移動して第１の回転子２０Ａから離れる。回転方向が反対になると、第２の回転子２０Ｂはシャフト２２上を回転しながら回転軸方向他方側に移動して第１の回転子２０Ａと一体になる。
【００１５】
シャフト２２の一方側（第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側）には、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側の側方から第２の回転子２０Ｂの回転を止めることなく第２の回転子２０Ｂを受けて止め、第２の回転子２０Ｂを回転可能に支持すると共に、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａとの相対的な回転軸方向位置を変化させることができる支持機構が設けられている。支持機構は、第２の回転子２０Ｂが固定子鉄心１０の回転軸方向端部から所定の変位以上はみ出さないようにするための移動防止機構としての機能も兼ね備えている。
【００１６】
支持機構は、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置の制御が可能なサーボ機構であり、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側の側方に配置され、回転軸方向両方向に直線可動が可能なストッパー２４と、ストッパー２４の第２の回転子２０Ｂ側とは反対側の側方に配置され、ストッパー２４を回転軸方向両方向に直線可動させる駆動機構から構成されている。駆動機構は、ストッパー２４を回転軸方向の一方向に直線可動ささせるアクチュエータ２５と、ストッパー２４を回転軸方向の他方向に直線可動させるバネ４５から構成されている。
【００１７】
ストッパー２４は支持部材であり、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側の側面と対向する面を有し、シャフト２２の外周面の一部分を取り巻くように、シャフト２２の外周面に対向して設けられた平板状の円環部材である。ストッパー２４の内周面とシャフト２２の外周面との間には、回転するシャフト２２によってストッパー２４がシャフト２２に沿って回転軸方向に可動可能なように支持する軸受装置４７が設けられている。ストッパー２４の第２の回転子２０Ｂとの対向面には、第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側の側方から第２の回転子２０Ｂの回転を止めることなく第２の回転子２０Ｂを受けて止め、第２の回転子２０Ｂを回転可能に支持する軸受装置４２が設けられている。
【００１８】
アクチュエータ２５は、ストッパー２４の第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に一端が機械的に接続され、回転軸方向を第２の回転子２０Ｂの方向に直線運動が可能な可動子鉄心２５ａと、固定子鉄心に巻かれたコイルの励磁によって可動子鉄心２５ａに対して反発する電磁力を生成し、回転軸方向を第２の回転子２０Ｂの方向に可動鉄心２５ａを直線可動させる駆動部２５ｂから構成されたソレノイドであり、エンジン１やトランスミッション３の筐体，車体の一部分などに取り付けられて保持されている。弾性体であるバネ４５は、アクチュエータ２５とシャフト２２との間に配置され、エンジン１やトランスミッション３の筐体，車体の一部分などとストッパー２４の第２の回転子２０Ｂ側とは反対側との間に接続されている。尚、ハウジング１３の回転軸方向両端がブラケットによって塞がれている場合は、アクチュエータ２５やバネ４５の一端をブラケットに取り付けてもよい。
【００１９】
本実施例によれば、アクチュエータ２５の駆動部２５ｂのコイルに流れる電流を制御してコイルの励磁を制御し、アクチュエータ２５の駆動力とバネ４５の引き込む力との釣り合いをとることにより、ストッパー２４の回転軸方向位置を任意に制御することが可能になる。従って、本実施例によれば、支持機構によって第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置を任意の位置に変化させることができる。尚、本実施例では、支持機構の駆動機構として、電磁力によって可動鉄心２５ａを駆動するソレノイドとバネ４５の組み合せを用いた場合について説明したが、油圧式アクチェータや電磁クラッチとバネの組み合せを用いても良いし、モータとボールネジの組み合せ或いはリニアモータを用いても良い。要は、位置を制御することができるサーボ機構を構成することができればよい。
【００２０】
次に、本実施例の永久磁石形同期回転電機２の動作について説明する。界磁用として永久磁石を回転子に備えた回転電機では、電動機として動作する場合と発電機として動作する場合の回転子の回転方向が同じであれば、回転子が受けるトルクの方向は、電動機として動作する場合と発電機として動作する場合とで反対になる。また、回転子の回転方向が反対になれば、トルク方向も反対になる。本実施例では基本的に上記原理を用いたものであり、エンジン１の始動時など回転電機の低回転領域では電動機として、回転電機の高回転領域では発電機としてそれぞれ次のように動作させる。
【００２１】
エンジン１の始動時など回転電機の低回転領域では、図２に示すように、第１の回転子２０Ａと第２の回転子２０Ｂを、回転子２０に発生するトルク方向と永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間の磁気作用力との釣り合いによって接近させて一つの回転子とし、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの同極性のもの同士を軸方向に並ばせ、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃える。すなわちナット６２を締め、ボルトの頭部６１とナット６２を接近させる。これにより、永久磁石による有効磁束量が最大になり、高トルク特性を得ることができる。
【００２２】
回転電機の高回転領域では、前述の電動機の場合と同様に回転方向は同じになるが、回転子が受けるトルク方向は前述の電動機とは反対になる。このため、図３に示すように、電動機として動作させたときとは反対のトルク方向によって第２の回転子２０Ｂを、シャフト２２上を回転させながら回転軸方向の一方側（第１の回転子２０Ａ側とは反対側）に移動させて第１の回転子２０Ａから離し、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心をずらす。すなわちナット６２を弛め、ボルトの頭部６１からナット６２を離す。これにより、永久磁石による有効磁束量が減少する。換言すると弱め界磁効果がある。この結果、高出力発電特性を得ることができる。
【００２３】
尚、弱め界磁制御としては、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの同極性のもの同士を軸方向に並ばせ、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃えた状態で、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置を変えても可能であるし、第１の回転子２０Ａと第２の回転子２０Ｂとを接近させて一つの回転子とした状態で、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心をずらすことでも可能である。
【００２４】
次に、回転領域に応じて回転電機を上述のように動作させることについて、図５に基づいて説明する。図５（ａ）（ｂ）は、永久磁石形同期回転電機２の回転角速度ωに対する有効磁束Φ，誘導起電力Ｅの特性を示す。永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力Ｅは、回転子２０に配置されている永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する有効磁束Φと回転角速度ωによって決定される。このため、例えば図５（ａ）に示すように、回転子２０に配置されている永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する有効磁束Φ１を一定として回転角速度ω（回転数）を上昇させると、誘導起電力Ｅ１は回転角速度ωに比例して上昇する。
【００２５】
ところが、永久磁石形同期回転電機２の回転領域の全域において同一の有効磁束で電動機或いは発電機として動作させた場合、例えばエンジン１の高回転領域において有効磁束Φ１で発電機として動作させた場合、永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力Ｅ１はバッテリ５の充電電圧以上に上昇する。これにより、その電力を蓄電するバッテリ５は破損するので、永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力をバッテリ５の充電電圧以下に抑える必要がある。このため、永久磁石形同期回転電機２を発電機として用いる場合、ある回転数以上の領域では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する磁束を減らす制御、いわゆる弱め界磁制御を行う必要がある。
【００２６】
そこで、本実施例では、図５（ａ）に示すように、回転角速度ω１を境にしてその低回転領域側では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する有効磁束をΦ１として誘導起電力Ｅ１を発生させる。回転角速度ω１の高回転領域側では、永久磁石２１Ａ，２１Ｂが発生する有効磁束をΦ２に切替え、誘導起電力Ｅ１よりも低い誘導起電力Ｅ２を発生させる。これにより、永久磁石形同期回転電機２の誘導起電力の最大値を制限することができるので、エンジン１の高回転領域で永久磁石形同期回転電機２を発電機として用いても、バッテリ５の充電電圧以下の電圧でバッテリ５を充電することができる。従って、本実施例では、バッテリ５の破損を防止することができる。
【００２７】
尚、従来の回転電機は、固定子巻線に弱め界磁制御用電流を流して弱め界磁制御を行っていた。しかし、弱め界磁制御用電流は、回転角速度に比例して上昇する誘導起電力に応じて上昇させる必要があるので、固定子巻線に発生する熱が上昇する。このため、従来の回転電機では、高回転領域において、回転電機の効率の低下、冷却性能を超えた発熱による永久磁石の減磁など起こりうる可能性がある。この点、本実施例の永久磁石形同期回転電機２では、機械的な制御、すなわち回転子二分割による有効磁束の制御により弱め界磁制御を行っているので、上記問題は起こりえない。
【００２８】
また、本実施例によれば、機械的な弱め界磁制御によって高回転領域における誘導起電力を抑え、永久磁石形同期回転電機２の効率を低下させることがないので、高回転領域において永久磁石形同期回転電機２を効率のよい状態で駆動アシスト用として用いることもできる。
【００２９】
また、本実施例では、図５（ｂ）に示すように、有効磁束Φを回転角速度ωに応じてより細かく変化させることにより、すなわち支持機構によって第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０Ａから徐々に離することにより、回転角速度ω１の高回転領域側において永久磁石形同期回転電機２の発生する誘導起電力Ｅをほぼ一定に保つことができる。
【００３０】
ところで、本実施例では、前述したように、低回転領域では永久磁石形同期回転電機２を電動機として動作させてエンジン始動を行い、高回転領域では永久磁石形同期回転電機２を発電機として動作させて発電を行っているが、この時の永久磁石形同期回転電機２の回転角速度ωに対するトルク特性は図６に示す通りになる。図６から明らかなように電動機として動作する時（▲１▼→部分）は、回転角速度ωの増加に伴って正トルク（＋τ）で一定に変化する。電動機から発電機への変化する時（▲２▼→部分）は、正トルク（＋τ）から負トルク（−τ）にトルク方向が反対に変化する。発電機として動作する時（▲３▼→部分）は、ある回転角速度ωまでは回転角速度ωの増加に伴って負トルク（−τ）で一定に変化し、ある回転角速度ωを過ぎてからは回転角速度ωの増加に伴って徐々にトルクが小さくなる。
【００３１】
このトルクの変化に応じて永久磁石形同期回転電機２は、第１の回転子２０Ａと第２の回転子２０Ｂが近接して一体になり、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心が揃った状態から、第２の回転子２０Ｂがシャフト２２上を回転しながら回転軸方向の一方側（第１の回転子２０Ａ側とは反対側）に移動して第１の回転子２０Ａから離れ、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心がずれる。この時、支持機構は、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置を永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる所定位置とするように、第２の回転子２０Ｂが所定位置となったところで第２の回転子２０Ｂを受け止められる位置にストッパー２４を移動し、第２の回転子２０Ｂを受け止める如く制御される。しかし、回転子２０に発生するトルク方向が正トルク（＋τ）から反対の負トルク（−τ）になった時、トルク変化量の絶対値が最大となるので、上記の如く制御されると、第２の回転子２０Ｂ，第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置を変える機械的な可変機構（ボルト，ナット）及び支持機構に大きな衝撃が生じる。従って、それらに生じる衝撃を緩和し、それらの負担を軽減することが、ハイブリッド自動車などの被搭載品に対する回転電機の信頼性を向上させる上で望ましい。
【００３２】
そこで、本実施例では、図７に示すように、図６のトルク変化に応じて永久磁石形同期回転電機２を動作させている。すなわち本実施例では、図７（ａ）の状態から図７（ｃ）状態とする際、図７（ｂ）の状態を介してから図７（ｃ）の状態としている。ここで、図７（ａ）は、回転子２０に発生するトルク方向と永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間の磁気作用力との釣り合いにより第１の回転子２０Ａと第２の回転子２０Ｂを近接させて一体とし、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの同極性のもの同士を回転軸方向に並ばせて永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心を揃えた初期の状態である。
【００３３】
この時、支持機構は、第２の回転子２０Ｂを第１の回転子２０Ａ側とは反対側から支持している。すなわち支持機構は、アクチュエータ２５の駆動部２５ｂのコイルに流れる電流を制御してコイルの励磁を制御し、第２の回転子２０Ｂが第１の回転子２０Ａに近接して一体になったところで第２の回転子２０Ｂを支持できようストッパー２４を移動させ、ストッパー２４の位置が第２の回転子２０Ｂを支持できる位置になった時にバネ４５の引き込む力とアクチュエータ２５の駆動力とが釣り合うようにする。
【００３４】
一方、図７（ｂ）は、回転子２０に発生するトルク方向が図７（ａ）の状態におけるトルク方向とは反対になるに伴って第２の回転子２０Ｂを、シャフト２２上を回転させながら回転軸方向の一方側（第１の回転子２０Ａ側とは反対側）に移動させて第１の回転子２０Ａから離し、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置を、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値よりも小さい値になる位置（後述する図７（ｃ）の第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置よりも第１の回転子２０Ａから回転軸方向に離れた位置）とし、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心をずらした中間の状態である。
【００３５】
この時、支持機構は、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置が永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値よりも小さい値になる位置とするように、第２の回転子２０Ｂが所期位置（永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値よりも小さい値になる位置）となったところで第２の回転子２０Ｂをストッパー２４で受け止める。すなわち支持機構は、アクチュエータ２５の駆動部２５ｂのコイルに流れる電流を制御してコイルの励磁を制御し、図７（ａ）の時よりもアクチュエータ２５の駆動力を弱めて第２の回転子２０Ｂを受け止める位置にストッパー２４を移動させ、ストッパー２４の位置が第２の回転子２０Ｂを受け止める位置になった時にバネ４５の引き込む力とアクチュエータ２５の駆動力とが釣り合うようにする。
【００３６】
他方、図７（ｃ）は、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置が、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる所定位置となり、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極の中心がずれている最終の状態である。
【００３７】
この時、支持機構は、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置を永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる所定位置とするように、第２の回転子２０Ｂが所定位置（永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる位置）となるところまで第２の回転子２０Ｂをストッパー２４で移動する。すなわち支持機構は、アクチュエータ２５の駆動部２５ｂのコイルに流れる電流を制御してコイルの励磁を制御し、図７（ｂ）の時よりもアクチュエータ２５の駆動力を強めて第２の回転子２０Ｂが所定位置となる位置までストッパー２４を移動させ、ストッパー２４の位置が第２の回転子２０Ｂを所定位置とする位置になった時にバネ４５の引き込む力とアクチュエータ２５の駆動力とが釣り合うようにする。
【００３８】
このように、本実施例によれば、永久磁石形同期回転電機２を電動機から発電機とする場合（図７（ａ）の状態から図７（ｃ）の状態とする場合）、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置を、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値よりも小さい値になる位置としてから、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる所定位置としているので（図７（ｂ）の状態を介しているので）、永久磁石第２の回転子２０Ｂ，第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置を変える機械的な可変機構（ボルト，ナット）及び支持機構に生じる衝撃を緩和し、それらの負担を軽減することができる。従って、ハイブリッド自動車に対する信頼性を向上させることができる。
【００３９】
尚、本実施例の上記衝撃緩和手段は、キャッチボール遊びの時に、速い速度で飛んでくるボールをそのまま受け取ると手に生じる衝撃が大きいので、ボールがグローブに入る瞬間にグローブを後方に引きながらボールを受け取り、手に生じる衝撃を小さくするという動作と似た制御である。ここで、飛んでくるボールは第２の回転子２０Ｂに、グローブはストッパー２４に、手はアクチュエータ２５にそれぞれ相当する。
【００４０】
図８は永久磁石形同期回転電機２の電源系統の構成を示す。エンジン１と機械的に連結された永久磁石形同期回転電機２の３相交流端子には電力変換器４（インバータ及びコンバータ）が電気的に接続されている。電力変換器４の直流側端子はバッテリ５（高電圧用）及び高電圧系統と電気的に接続されている。高電圧系統には、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介してヘッドランプ，オーディオなどを負荷機器とする低電圧系統及びバッテリ９（低電圧用）が電気的に接続されている。これにより、低電圧系統及びバッテリ９には、高電圧系統からＤＣ−ＤＣコンバータ３０によって降圧された電力が供給される。
【００４１】
ハイブリッド自動車には、永久磁石形同期回転電機２の駆動を制御する制御装置３１と、エンジン１のスロットル開度，燃料噴射量などを制御するエンジン制御装置３２が設けられている。制御装置３１とエンジン制御装置３２との間には通信線或いは通信網（例えば車内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ））若しくは無線などの通信手段が設けられている。これにより、制御装置３１とエンジン制御装置３２との間で情報伝送或いはダイレクトメモリアクセスなどを行うことができる。このように、制御装置３１とエンジン制御装置３２との間で情報通信を行うことにより、永久磁石形同期回転電機２とエンジン１とを協調制御することができる。
【００４２】
図９は制御装置３１の構成を示す。制御装置３１は、永久磁石形同期回転電機２の運転モード切替え、すなわち駆動モード（電動機）と発電モード（発電機）とを切替えと、永久磁石形同期回転電機２の駆動を制御すべく指令値の生成とを車両の運転状態に応じて行う。永久磁石形同期回転電機２の駆動制御は、制御装置３１から出力された指令値に基づいて電力変換器４（インバータ１０４）の半導体スイッチング素子のオン・オフを制御することにより行われる。永久磁石形同期回転電機２の運転モードの切替えは、車両の運転状態に応じてストッパー２４を駆動するアクチュエータ２５を制御することにより行われる。制御装置３１には、エンジン制御装置３２及び車載機器に取り付けられた各種センサからの情報、例えばバッテリ残量，車両の運転モード，スロットル開度などの状態信号が入力されている。また、制御装置３１には、永久磁石形同期回転電機２の回転数と磁極位置及び永久磁石形同期回転電機２に供給される三相交流電流のうちの二相分がフィードバックされている。
【００４３】
運転判断部１０１は、エンジン制御装置３２及び車載機器に取り付けられた各種センサから出力された信号と、速度変換部１０８から出力された角速度ωを入力とし、それらに基づいて永久磁石形同期回転電機２の運転動作を判断し、回転座標系（ｄ−ｑ軸）の電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を出力する。回転座標系は、回転電機の磁極位置（磁束）の方向をｄ軸とし、ｄ軸に電気的に直交する方向をｑ軸とした座標である。従って、ｉｄ＊はｄ軸電流指令値、ｉｑ＊はｑ軸電流指令値をそれぞれ示す。速度変換部１０８は、検出器１０６によって検出された永久磁石形同期回転電機２の回転数に基づいて角速度値ωを出力する。永久磁石形同期回転電機２の回転数の代わりとしてエンジン回転数，変速機がある場合には、エンジン回転数の逓倍した値などを用いてもよい。
【００４４】
電流制御部１０２は、速度変換部１０８から出力された角速度ωと、運転判断部１０１から出力された電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊と、座標変換部１０５から出力された電流値ｉｄ，ｉｑを入力とし、電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊と電流値ｉｄ，ｉｑとの差分をとり、この差分と角速度ωに基づいて電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を出力する。座標変換部１０５は、インバータ１０４から出力された三相交流電流のうちｕ相電流ｉｕ＊，ｗ相電流ｉｗ＊と、磁極位置変換部１０７から出力された磁極位置θに基づいて電流値ｉｄ，ｉｑを出力する。磁極位置変換部１０７は、検出器１０６によって検出された永久磁石形同期回転電機２の磁極位置に基づいて磁極位置θを出力する。
【００４５】
三相変換部１０３は、磁極位置変換部１０７から出力された磁極位置θ、電流制御部１０２から出力された電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を入力とし、それらに基づいてｕ相電圧指令値ｖｕ　，ｖ相電圧指令値ｖｖ　，ｗ相電圧指令値ｖｗ　を出力する。ｕ相電圧指令値ｖｕ　，ｖ相電圧指令値ｖｖ　，ｗ相電圧指令値ｖｗ　はインバータ１０４に入力され、インバータ１０４から永久磁石形同期回転電機２に供給される電流が制御され、永久磁石形同期回転電機２の駆動が制御される。
【００４６】
本発明の第２実施例を図１０乃至図１２に基づいて説明する。図１０乃至図１２は本実施例の永久磁石形同期回転電機の構成を示す。本実施例は、前述した第１実施例の改良例である。以下、前例と同じ部品には同符号を付してその説明を省略し、異なる部品のみ説明する。本実施例の永久磁石形同期回転電機では、ハウジング１３の回転軸方向両端部を、枠部材である環状のエンドブラケット４９で塞ぎ、シャフト２２を回転可能に支持する軸受装置５０をエンドブラケット４９の内周側に取り付けて保持している。
【００４７】
回転子２０は、前例と同様に、回転軸方向に二分割されている。第２の回転子２０Ｂの内径はシャフト２２の外径よりも大きく形成されている。第２の回転子２０Ｂの内周面には、軸方向に連続した凹凸が周方向に交互に複数形成されている。第２の回転子２０Ｂの内周側には、その内周面の形状（凹凸）に合致する形状、すなわち軸方向に連続した凹凸が外周面の周方向に交互に複数形成されたスリーブ４１が嵌め込まれている。スリーブ４１の内周側には、内周面に雌ねじが形成されたナット部材が固着されている。ナット部材２３Ｂは、シャフト２２の外周面に形成されたねじ部２３Ａ（雄ねじ）と螺合されている。すなわちボルト・ナットの関係にある。スリーブ４１の内周側でナット部材２３Ｂの両側には環状の支持部材４０Ａ，４０Ｂが所定の間隔をもって固着されている。支持部材４０Ａ，４０Ｂは第２の回転子２０Ｂの回転運動と回転軸方向の往復運動を案内するものである。支持部材４０Ａと第１の回転子２０Ａとの間には、弾性体であるバネ４８が設けられている。バネ４８は第２の回転子２０Ｂを第１の回転子
２０Ａ側とは反対側に押す力を発生する。
【００４８】
ここで、第２の回転子２０Ｂの内周側にスリーブ４１を設けるのは、シャフト２２やナット部材２３Ｂなどに生じる電食などを防止するためである。すなわち第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間にわずかな遊びがあると、回転と共に第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間に鎖交磁束変化が生じて電食などの障害が生じる。このため、本実施例では、第２の回転子２０Ｂの内周側にスリーブ４１を設け、第２の回転子２０Ｂの内周側とシャフト２２との間を磁気的に遮蔽している。スリーブ４１は、鉄より電気抵抗率が高い非磁性体によって形成されている。スリーブ４１には電気的な絶縁効果もある。ナット部材２３Ｂとスリーブ４１は一体化して製作すると、部品点数が減り変換メカニズムの信頼性が向上する効果がある。
【００４９】
シャフト２２の一方側（第２の回転子２０Ｂの第１の回転子２０Ａ側とは反対側）には、前例と同様に支持機構が設けられている。支持機構はサーボ機構であり、ストッパー２４と駆動機構から構成されている。駆動機構はアクチュエータ２５とバネ４５から構成されている。本実施例では、アクチュエータ２５として電磁クラッチ４４を用いている。電磁クラッチ４４は、ストッパー２４を兼ねる可動鉄心と、第２の回転子２０Ｂ側のエンドブラケット４９の側面に設けられた環状のヨーク４４と、ヨーク４４の環状の溝に装着されたコイル４６から構成されている。ヨーク４４とコイル４６は電磁力発生部であり、コイル４６に電流が流れてコイル４６が励磁されると、吸引する電磁力を発生する。この吸引する電磁力により、ストッパー２４は第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に移動することができる。
【００５０】
バネ４５は、アクチュエータ２５のヨーク４４とシャフト２２との間に配置され、ストッパー２４の第２の回転子２０Ｂ側とは反対側とエンドブラケット４９との間に接続されており、ストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側に押す力を発生させている。本実施例においても、アクチュエータ２５のコイル４６に流れる電流を制御してコイル４６の励磁を制御し、アクチュエータ２５の電磁力とバネ４５の押す力との釣り合いをとることにより、ストッパー２４の回転軸方向位置を任意に制御している。
【００５１】
以上説明した本実施例では、第１実施例と同様に、回転電機の低回転領域では電動機として、回転電機の高回転領域では発電機として永久磁石形同期回転電機を動作させることができ、そして、本実施例では、第１実施例と同様に、永久磁石形同期回転電機の誘導起電力の最大値を制限することができるので、エンジンの高回転領域で永久磁石形同期回転電機を発電機として用いても、バッテリの充電電圧以下の電圧でバッテリを充電することができ、バッテリの破損を防止することができる。
【００５２】
また、本実施例では、第１実施例と同様に、永久磁石形同期回転電機を電動機から発電機とする場合、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの相対的な回転軸方向位置を、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値よりも小さい値になる位置としてから、永久磁石２１Ａ，２１Ｂの合成磁界値が所定値になる所定位置とするように、いわゆるキャッチボール制御を行っている。尚、本実施例では、アクチュエータ２５の駆動力（電磁力で吸引力）及びバネ４５の力の方向が前例とは逆になっている。従って、本実施例では、ストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側に移動させる場合はコイル４６の電磁力が弱まるように、ストッパー２４を第２の回転子２０Ｂ側とは反対側に移動させる場合はコイル４６の電磁力が強まるように、コイル４６に流れる電流を制御してコイル４６の励磁を制御する。ストッパー２４の移動軌跡自体は、第１実施例と同様である。よって、本実施例では、第１実施例と同様に、永久磁石第２の回転子２０Ｂ，第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向位置を変える機械的な可変機構（ボルト，ナット）及び支持機構に生じる衝撃を緩和し、それらの負担を軽減することができる。従って、ハイブリッド自動車に対する信頼性を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施例では、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転軸方向の変位Ｌ１，Ｌ２を変位測定器６４で検出し、検出された変位Ｌ１，Ｌ２を、永久磁石形同期回転電機の駆動を制御する制御装置にフィードバックしている。すなわち第２の回転子２０Ｂが第１の回転子２０Ａに対して回転角θでずれる場合、そのずれに基づいて永久磁石形同期回転電機に供給される電流の進角を補正する必要がある。また、第２の回転子２０Ｂの回転角θと回転軸方向の変位量ΔＬは比例関係にある。そこで、本実施例では、第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの軸方向の変位Ｌ１，Ｌ２を制御装置にフィードバックして変位差ΔＬを求め、この求められた変位差ΔＬに基づいて電力変換器から永久磁石形同期回転電機に供給される電流の進角を補正している。第１の回転子２０Ａに対する第２の回転子２０Ｂの回転角θのずれが直接検出できる場合は、その検出結果を用いて永久磁石形同期回転電機に供給される電流の進角を補正することもできる。本実施例によれば、この電流の進角を補正により、永久磁石形同期回転電機を最適に制御することができる。
【００５４】
本発明の第３実施例を図１３に基づいて説明する。図１３は、第１実施例又は第２実施例の回転電機が搭載される自動車の駆動装置の配置構成を示す。本実施例の駆動装置は、エンジン１のクランクプーリ６と、永久磁石形同期回転電機２のシャフトに結合されたプーリ８が金属ベルト７で連結されたものである。従って、エンジン１永久磁石形同期回転電機２は並列に配置されている。尚、クランププーリ６とプーリ８とを連結するものとしてチェーン或いは歯付ベルトを用いてもよい。また、クランクプーリ６とプーリ８の代わりにギアを介して連結しても構わない。永久磁石形同期回転電機２としては、第１実施例又は第２実施例の回転電機を用いている。尚、図中符号３は、エンジン１に直結されたトランスミッション、符号５は、電力変換器４を介して永久磁石形同期回転電機２と電気的に接続されたバッテリである。電力変換器４はインバータとコンバータの両方の機能を備えたものである。また、本実施例の自動車の駆動装置においては、永久磁石形同期回転電機２を電動機単体或いは発電機単体若しくはモータジェネレータのどの形で用いてもよい。
【００５５】
本実施例によれば、クランクプーリ６，金属ベルト７，プーリ８によって、エンジン１と永久磁石形同期回転電機２の間にある速比をもった変速機構を構成することができる。例えばクランクプーリ６とプーリ８の半径比を２：１にすることにより、永久磁石形同期回転電機２をエンジン１の２倍の速度で回転させることができ、エンジン１の始動時、永久磁石形同期回転電機２のトルクをエンジン１の始動に必要なトルクの１／２にすることができる。従って、永久磁石形同期回転電機２を小型化することができる。
【００５６】
尚、第１及び第２実施例の回転電機が用いられる自動車の実施形態を列挙すると次の通りである。
【００５７】
車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電を行うバッテリと、内燃機関のランク軸と機械的に連結され、バッテリから供給された電力によって駆動されて内燃機関を駆動すると共に、内燃機関からの動力によって駆動されて発電し、バッテリにその発電電力を供給するモータ・ジェネレータと、モータ・ジェネレータに供給される電力及びモータ・ジェネレータから供給された電力を制御する電力変換装置と、電力変換装置を制御する制御装置とを有し、モータ・ジェネレータが第１実施例又は第２実施例の回転電機で構成された自動車。この自動車は、内燃機関で車輪を駆動する通常の自動車、或いは内燃機関とモータ・ジェネレータで車輪を駆動するハイブリッド自動車である。
【００５８】
車輪を駆動する内燃機関と、電力の充放電を行うバッテリと、バッテリから供給された電力によって駆動されて車輪を駆動すると共に、車輪からの駆動力を受けて発電し、バッテリにその発電電力を供給するモータ・ジェネレータと、モータ・ジェネレータに供給される電力及びモータ・ジェネレータから供給された電力を制御する電力変換装置と、電力変換装置を制御する制御装置とを有し、モータ・ジェネレータが第１実施例又は第２実施例の回転電機で構成された自動車。この自動車は、内燃機関とモータ・ジェネレータで車輪を駆動するハイブリッド自動車である。
【００５９】
電力の充放電を行うバッテリと、バッテリから供給された電力によって駆動されて車輪を駆動すると共に、車輪からの駆動力を受けて発電し、バッテリにその発電電力を供給するモータ・ジェネレータと、モータ・ジェネレータに供給される電力及びモータ・ジェネレータから供給された電力を制御する電力変換装置と、電力変換装置を制御する制御装置とを有し、モータ・ジェネレータが第１実施例又は第２実施例の回転電機で構成された自動車。この自動車は、回転電機で車輪を駆動する電気自動車である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、被搭載体に対する信頼性を向上させることができる回転電機を提供することができる。また、本発明は、信頼性の高い回転電機を搭載した自動車を提供することができる。さらに、本発明は、回転子の可変動作時に回転子や可変機構に生じる衝撃を緩和してそれらの負担を軽減させることができる回転電機及びそれを搭載した自動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である永久磁石形同期回転電機の構成を示す断面図。
【図２】図１の永久磁石形同期回転電機の回転子の動作を説明するための図であり、回転子の磁極中心が揃った状態を示す。
【図３】図１の永久磁石形同期回転電機の回転子の動作を説明するための図であり、回転子の磁極中心がずれた状態を示す。
【図４】第１実施例のハイブリット車の駆動装置の配置構成を示す平面図であり、エンジンと永久磁石形同期回転電機が直結されたタイプのものを示す。
【図５】図１の永久磁石形同期回転電機の回転角速度ωに対する誘導起電力Ｅと磁束Φの関係を示す特性図。
【図６】図１の永久磁石形同期回転電機の回転角速度ωに対するトルクτの関係を示す特性図。
【図７】図１の永久磁石形同期回転電機の回転子の動作を説明するための図であり、回転子の磁極中心が揃った状態からずれた状態の変化を示す。
【図８】図１の永久磁石形同期回転電機の電源系統の構成を示す系統図。
【図９】図１の永久磁石形同期回転電機の制御装置の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第２実施例である永久磁石形同期回転電機の構成を示す断面図。
【図１１】図１０の永久磁石形同期回転電機の回転子の構成を詳細に示す詳細図。
【図１２】図１０の永久磁石形同期回転電機の電流制御を説明するための説明図。
【図１３】本発明の第３実施例である自動車の駆動装置の配置構成を示す平面図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…永久磁石形同期回転電機、３…トランスミッション、４…電力変換器、５…バッテリ、１０…固定子鉄心、１１…電機子巻線、１２…冷却水流路、１３…ハウジング、２０…回転子、２０Ａ…第１の回転子、２０Ｂ…第２の回転子、２１Ａ，２１Ｂ…永久磁石、２２…シャフト、２３Ａ…ねじ部、
２３Ｂ…ナット部材、２４…ストッパー、２５…アクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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