(57)【要約】【課題】ブラシを用いることなく、三相モータを駆動させることができる回転電機を提供すること。【解決手段】回転電機１０は、インナーロータ１１とインナーロータ１１に設けられた各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗを有する三相モータとしての第１電動モータ３１とを備えている。そして、回転電機１０は、複数の相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対応させて複数の相給電部４１ｕ〜４１ｗを備えている。ｕ相給電部４１ｕは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いてｕ相ロータコイル２２ｕに給電を行う。ｖ相給電部４１ｖは、両ｖ相結合コンデンサＣｖ１，Ｃｖ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いてｖ相ロータコイル２２ｖに給電を行う。ｗ相給電部４１ｗは、両ｗ相結合コンデンサＣｗ１，Ｃｗ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いてｗ相ロータコイル２２ｗに給電を行う。【選択図】図３
2017073902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
前記ロータに設けられたｕ相ロータコイル、ｖ相ロータコイル及びｗ相ロータコイルを有する三相モータと、
ｕ相結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、前記ｕ相ロータコイルに対して給電を行うｕ相給電部と、
ｖ相結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、前記ｖ相ロータコイルに対して給電を行うｖ相給電部と、
ｗ相結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、前記ｗ相ロータコイルに対して給電を行うｗ相給電部と、
を備えていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記各相結合コンデンサはそれぞれ、前記ロータの回転に伴って回転しないように保持された保持電極と、前記ロータに設けられ且つ前記保持電極と対向配置された回転電極と、で構成されており、
前記ｕ相給電部は、
直流電源から出力される直流の電源電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該交流電力を前記ｕ相結合コンデンサの前記保持電極に出力するｕ相第１変換部と、
前記ロータに設けられ、前記ｕ相結合コンデンサの前記回転電極によって受電された交流電力を、前記三相モータが駆動可能な三相交流のうちｕ相に対応する駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｕ相に対応する駆動電力を前記ｕ相ロータコイルに出力するｕ相第２変換部と、
を備え、
前記ｖ相給電部は、
前記電源電力を前記交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該交流電力を前記ｖ相結合コンデンサの前記保持電極に出力するｖ相第１変換部と、
前記ロータに設けられ、前記ｖ相結合コンデンサの前記回転電極によって受電された交流電力を、前記三相交流のうちｖ相に対応する駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｖ相に対応する駆動電力を前記ｖ相ロータコイルに出力するｖ相第２変換部と、
を備え、
前記ｗ相給電部は、
前記電源電力を前記交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該交流電力を前記ｗ相結合コンデンサの前記保持電極に出力するｗ相第１変換部と、
前記ロータに設けられ、前記ｗ相結合コンデンサの前記回転電極によって受電された交流電力を、前記三相交流のうちｗ相に対応する駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｗ相に対応する駆動電力を前記ｗ相ロータコイルに出力するｗ相第２変換部と、
を備えている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記各相第１変換部はそれぞれ、１次側スイッチング素子を有し、当該１次側スイッチング素子が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより前記ＤＣ／ＡＣ変換動作を行うものであり、
前記各相第２変換部はそれぞれ、２次側スイッチング素子を有し、当該２次側スイッチング素子が同一相の前記１次側スイッチング素子に対して遅延時間だけ遅延した状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、対応する相ロータコイルに対して電力を出力するものであり、且つ、前記遅延時間に応じて前記対応する相ロータコイルに流れる電流の向きを切り替えるものであり、
前記回転電機は、前記各相第１変換部の前記１次側スイッチング素子、及び、前記各相第２変換部の前記２次側スイッチング素子を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記ｕ相第２変換部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが前記ｕ相第１変換部の前記１次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングよりも遅延時間だけ遅延した状態で両者を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、且つ、当該遅延時間を周期的に変更することにより、前記ｕ相第１変換部の前記ＤＣ／ＡＣ変換動作及び前記ｕ相第２変換部の前記ＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させ、
前記ｖ相第２変換部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが前記ｖ相第１変換部の前記１次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングよりも遅延時間だけ遅延した状態で両者を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、且つ、当該遅延時間を周期的に変更することにより、前記ｖ相第１変換部の前記ＤＣ／ＡＣ変換動作及び前記ｖ相第２変換部の前記ＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させ、
前記ｗ相第２変換部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが前記ｗ相第１変換部の前記１次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングよりも遅延時間だけ遅延した状態で両者を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、且つ、当該遅延時間を周期的に変更することにより、前記ｗ相第１変換部の前記ＤＣ／ＡＣ変換動作及び前記ｗ相第２変換部の前記ＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させるものである請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記遅延時間は、
電力伝送方向が前記直流電源から前記三相モータに向かう第１方向であり、且つ、前記対応する相ロータコイルに順方向の電流が流れる第１力行遅延時間と、
電力伝送方向が前記第１方向であり、且つ、前記対応する相ロータコイルに前記順方向とは逆方向の電流が流れる第２力行遅延時間と、
を含み、
前記制御部は、
ｕ相に対応する前記１次側スイッチング素子及び前記２次側スイッチング素子が、前記第１力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第１力行動作と、前記第２力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第２力行動作とを交互に繰り返し実行し、
ｖ相に対応する前記１次側スイッチング素子及び前記２次側スイッチング素子が、前記第１力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｖ相第１力行動作と、前記第２力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｖ相第２力行動作とを交互に繰り返し実行し、
ｗ相に対応する前記１次側スイッチング素子及び前記２次側スイッチング素子が、前記第１力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｗ相第１力行動作と、前記第２力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｗ相第２力行動作とを交互に繰り返し実行するように、前記各相第１変換部の前記１次側スイッチング素子及び前記各相第２変換部の前記２次側スイッチング素子を制御する請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記制御部は、前記ｕ相第１力行動作の実行タイミングと、前記ｖ相第１力行動作の実行タイミングと、前記ｗ相第１力行動作の実行タイミングとを、所定期間ずつずらす請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記制御部は、前記ロータの回転数に対応させて、前記ｕ相第１力行動作及び前記ｕ相第２力行動作を合わせたｕ相単位力行動作の実行周期と、前記ｖ相第１力行動作及び前記ｖ相第２力行動作を合わせたｖ相単位力行動作の実行周期と、前記ｗ相第１力行動作及び前記ｗ相第２力行動作を合わせたｗ相単位力行動作の実行周期とを制御する請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ｕ相給電部は、前記ｕ相結合コンデンサと直列接続されたものであって前記ｕ相結合コンデンサと協働してｕ相直列共振回路を構成するｕ相共振コイルを有し、
前記ｕ相第１変換部と前記ｕ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｕ相Ｅ級インバータが構成され、前記ｕ相第２変換部と前記ｕ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｕ相Ｅ級コンバータが構成され、
前記ｖ相給電部は、前記ｖ相結合コンデンサと直列接続されたものであって前記ｖ相結合コンデンサと協働してｖ相直列共振回路を構成するｖ相共振コイルを有し、
前記ｖ相第１変換部と前記ｖ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｖ相Ｅ級インバータが構成され、前記ｖ相第２変換部と前記ｖ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｖ相Ｅ級コンバータが構成され、
前記ｗ相給電部は、前記ｗ相結合コンデンサと直列接続されたものであって前記ｗ相結合コンデンサと協働してｗ相直列共振回路を構成するｗ相共振コイルを有し、
前記ｗ相第１変換部と前記ｗ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｗ相Ｅ級インバータが構成され、前記ｗ相第２変換部と前記ｗ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｗ相Ｅ級コンバータが構成されている請求項２〜６のうちいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記直流電源は、充放電が可能な蓄電装置であり、
前記各相給電部は、前記三相モータにて発生した回生電力を、前記各相結合コンデンサを介して、前記蓄電装置に給電可能に構成されている請求項２〜７のうちいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、例えばロータと、ロータに設けられたロータコイルを有する電動モータとを備えている（例えば特許文献１参照）。また、特許文献１には、スリップリングを用いてロータコイルに給電を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１５０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、スリップリングを用いた電力伝送は、ブラシの摩耗が懸念される。また、スリップリングが対応可能な回転速度が予め定められている場合、回転電機の回転速度が制限される場合がある。
【０００５】
また、電動モータとして、例えばｕ相ロータコイル、ｖ相ロータコイル及びｗ相ロータコイルを有する三相モータがある。当該三相モータを駆動させるためには、各相ロータコイルに個別に給電する必要がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的はブラシを用いることなく、三相モータを駆動させることができる回転電機を提供することを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する回転電機は、ロータと、前記ロータに設けられたｕ相ロータコイル、ｖ相ロータコイル及びｗ相ロータコイルを有する三相モータと、ｕ相結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、前記ｕ相ロータコイルに対して給電を行うｕ相給電部と、ｖ相結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、前記ｖ相ロータコイルに対して給電を行うｖ相給電部と、ｗ相結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、前記ｗ相ロータコイルに対して給電を行うｗ相給電部と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、各相給電部によって、ロータに設けられた各相ロータコイルに対する非接触給電が実現されている。これにより、ブラシを設けることなく、各相ロータコイルへの給電を行うことができる。
【０００９】
また、各相ロータコイルに対して個別に相給電部が設けられているため、各相給電部による給電態様を個別に制御することにより、各相ロータコイルの通電態様を個別に制御することができる。これにより、三相モータを駆動させることができる。また、３つの相給電部が設けられているため、１つ当たりの相給電部に要求される要求電力値が小さくて済む。これにより、各相結合コンデンサのキャパシタンスを低くすることができる。
【００１０】
上記回転電機について、前記各相結合コンデンサはそれぞれ、前記ロータの回転に伴って回転しないように保持された保持電極と、前記ロータに設けられ且つ前記保持電極と対向配置された回転電極と、で構成されており、前記ｕ相給電部は、直流電源から出力される直流の電源電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該交流電力を前記ｕ相結合コンデンサの前記保持電極に出力するｕ相第１変換部と、前記ロータに設けられ、前記ｕ相結合コンデンサの前記回転電極によって受電された交流電力を、前記三相モータが駆動可能な三相交流のうちｕ相に対応する駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｕ相に対応する駆動電力を前記ｕ相ロータコイルに出力するｕ相第２変換部と、を備え、前記ｖ相給電部は、前記電源電力を前記交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該交流電力を前記ｖ相結合コンデンサの前記保持電極に出力するｖ相第１変換部と、前記ロータに設けられ、前記ｖ相結合コンデンサの前記回転電極によって受電された交流電力を、前記三相交流のうちｖ相に対応する駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｖ相に対応する駆動電力を前記ｖ相ロータコイルに出力するｖ相第２変換部と、を備え、前記ｗ相給電部は、前記電源電力を前記交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該交流電力を前記ｗ相結合コンデンサの前記保持電極に出力するｗ相第１変換部と、前記ロータに設けられ、前記ｗ相結合コンデンサの前記回転電極によって受電された交流電力を、前記三相交流のうちｗ相に対応する駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｗ相に対応する駆動電力を前記ｗ相ロータコイルに出力するｗ相第２変換部と、を備えているとよい。
【００１１】
かかる構成によれば、各相第１変換部によって蓄電電力が交流電力に変換され、その変換された交流電力が各相結合コンデンサを介してロータに伝送される。そして、ロータに設けられた各相第２変換部によって交流電力が各相に対応する駆動電力に変換される。これにより、蓄電電力を用いて三相モータを駆動させることができる。
【００１２】
特に、本構成によれば、各相第２変換部によって、交流電力が直流電力を介することなく駆動電力に変換される。これにより、ロータに、交流電力を整流する回路と、整流された直流電力を駆動電力に変換する回路とをそれぞれ設ける必要がないため、ロータの構成の簡素化を図ることができる。また、各相ロータコイルに対して半波の直流電力を出力する構成と比較して、三相モータにて大きなトルクを発生させることができる。
【００１３】
上記回転電機について、前記各相第１変換部はそれぞれ、１次側スイッチング素子を有し、当該１次側スイッチング素子が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより前記ＤＣ／ＡＣ変換動作を行うものであり、前記各相第２変換部はそれぞれ、２次側スイッチング素子を有し、当該２次側スイッチング素子が同一相の前記１次側スイッチング素子に対して遅延時間だけ遅延した状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、対応する相ロータコイルに対して電力を出力するものであり、且つ、前記遅延時間に応じて前記対応する相ロータコイルに流れる電流の向きを切り替えるものであり、前記回転電機は、前記各相第１変換部の前記１次側スイッチング素子、及び、前記各相第２変換部の前記２次側スイッチング素子を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ｕ相第２変換部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが前記ｕ相第１変換部の前記１次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングよりも遅延時間だけ遅延した状態で両者を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、且つ、当該遅延時間を周期的に変更することにより、前記ｕ相第１変換部の前記ＤＣ／ＡＣ変換動作及び前記ｕ相第２変換部の前記ＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させ、前記ｖ相第２変換部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが前記ｖ相第１変換部の前記１次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングよりも遅延時間だけ遅延した状態で両者を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、且つ、当該遅延時間を周期的に変更することにより、前記ｖ相第１変換部の前記ＤＣ／ＡＣ変換動作及び前記ｖ相第２変換部の前記ＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させ、前記ｗ相第２変換部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが前記ｗ相第１変換部の前記１次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングよりも遅延時間だけ遅延した状態で両者を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、且つ、当該遅延時間を周期的に変更することにより、前記ｗ相第１変換部の前記ＤＣ／ＡＣ変換動作及び前記ｗ相第２変換部の前記ＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させるものであるとよい。
【００１４】
かかる構成によれば、各相第２変換部が、遅延時間に応じて、対応する相ロータコイルに流れる電流の向きを切り替えるように構成されているため、遅延時間を周期的に変更することにより、交流電力から交流の駆動電力を生成することができる。これにより、電力伝送経路を切り替えるスイッチ等を設けたり、複雑な制御を行ったりすることなく、ＡＣ／ＡＣ変換動作を実現できるため、構成の簡素化を図ることができる。
【００１５】
なお、「対応する相ロータコイル」とは、ｕ相第２変換部においてはｕ相ロータコイルを意味し、ｖ相第２変換部においてはｖ相ロータコイルを意味し、ｗ相第２変換部においてはｗ相ロータコイルを意味する。
【００１６】
上記回転電機について、前記遅延時間は、電力伝送方向が前記直流電源から前記三相モータに向かう第１方向であり、且つ、前記対応する相ロータコイルに順方向の電流が流れる第１力行遅延時間と、電力伝送方向が前記第１方向であり、且つ、前記対応する相ロータコイルに前記順方向とは逆方向の電流が流れる第２力行遅延時間と、を含み、前記制御部は、ｕ相に対応する前記１次側スイッチング素子及び前記２次側スイッチング素子が、前記第１力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第１力行動作と、前記第２力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第２力行動作とを交互に繰り返し実行し、ｖ相に対応する前記１次側スイッチング素子及び前記２次側スイッチング素子が、前記第１力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｖ相第１力行動作と、前記第２力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｖ相第２力行動作とを交互に繰り返し実行し、ｗ相に対応する前記１次側スイッチング素子及び前記２次側スイッチング素子が、前記第１力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｗ相第１力行動作と、前記第２力行遅延時間だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦするｗ相第２力行動作とを交互に繰り返し実行するように、前記各相第１変換部の前記１次側スイッチング素子及び前記各相第２変換部の前記２次側スイッチング素子を制御するとよい。
【００１７】
かかる構成によれば、各相において、第１力行遅延時間だけずれた第１力行動作と、第２力行遅延時間だけずれた第２力行動作とを交互に繰り返し実行することにより、上述した効果を得ることができる。
【００１８】
上記回転電機について、前記制御部は、前記ｕ相第１力行動作の実行タイミングと、前記ｖ相第１力行動作の実行タイミングと、前記ｗ相第１力行動作の実行タイミングとを、所定期間ずつずらすとよい。
【００１９】
かかる構成によれば、比較的容易に、各相に対応する駆動電力の位相をそれぞれ異ならせることができる。
上記回転電機について、前記制御部は、前記ロータの回転数に対応させて、前記ｕ相第１力行動作及び前記ｕ相第２力行動作を合わせたｕ相単位力行動作の実行周期と、前記ｖ相第１力行動作及び前記ｖ相第２力行動作を合わせたｖ相単位力行動作の実行周期と、前記ｗ相第１力行動作及び前記ｗ相第２力行動作を合わせたｗ相単位力行動作の実行周期とを制御するとよい。
【００２０】
かかる構成によれば、ロータの回転と、各相ロータコイルへの通電態様とを同期させることができ、三相モータを好適に駆動させることができる。
上記回転電機について、前記ｕ相給電部は、前記ｕ相結合コンデンサと直列接続されたものであって前記ｕ相結合コンデンサと協働してｕ相直列共振回路を構成するｕ相共振コイルを有し、前記ｕ相第１変換部と前記ｕ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｕ相Ｅ級インバータが構成され、前記ｕ相第２変換部と前記ｕ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｕ相Ｅ級コンバータが構成され、前記ｖ相給電部は、前記ｖ相結合コンデンサと直列接続されたものであって前記ｖ相結合コンデンサと協働してｖ相直列共振回路を構成するｖ相共振コイルを有し、前記ｖ相第１変換部と前記ｖ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｖ相Ｅ級インバータが構成され、前記ｖ相第２変換部と前記ｖ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｖ相Ｅ級コンバータが構成され、前記ｗ相給電部は、前記ｗ相結合コンデンサと直列接続されたものであって前記ｗ相結合コンデンサと協働してｗ相直列共振回路を構成するｗ相共振コイルを有し、前記ｗ相第１変換部と前記ｗ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｗ相Ｅ級インバータが構成され、前記ｗ相第２変換部と前記ｗ相直列共振回路とによって、Ｅ級動作を行うｗ相Ｅ級コンバータが構成されているとよい。
【００２１】
かかる構成によれば、Ｅ級動作によってＤＣ／ＡＣ変換動作及びＡＣ／ＡＣ変換動作が実現されるため、各スイッチング素子のスイッチング損失を低減できる。これにより、直流電源から三相モータへの電力伝送の効率向上を図ることができる。
【００２２】
ここで、Ｅ級動作を実現するためには、直列共振回路が必要となる。この点、本構成によれば、電界結合式の非接触の給電を行うのに必須の構成である結合コンデンサが直列共振回路の一部として採用されている。そして、当該直列共振回路は、Ｅ級インバータ及びＥ級コンバータの双方に用いられている。よって、構成の簡素化を図ることができる。
【００２３】
上記回転電機について、前記直流電源は、充放電が可能な蓄電装置であり、前記各相給電部は、前記三相モータにて発生した回生電力を、前記各相結合コンデンサを介して、前記蓄電装置に給電可能に構成されているとよい。
【００２４】
かかる構成によれば、三相モータにて発生する回生電力を用いて蓄電装置を充電することができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、ブラシを用いることなく、三相モータを駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】回転電機及び車両の概要を示す模式図。
【図２】非接触電力伝送部の概要を模式的に示す断面図。
【図３】回転電機の電気的構成を示す回路図。
【図４】（ａ）は１周期における両１次側ｕ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｂ）は１周期における両２次側ｕ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャート。
【図５】遅延時間と、電力伝送方向及び伝送される電力値との関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）は力行動作時における両１次側ｕ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｂ）は力行動作時における両２次側ｕ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｃ）は力行動作時におけるｕ相ロータコイルに流れる電流を模式的に示すタイムチャートであり、（ｄ）は力行動作時における両１次側ｖ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｅ）は力行動作時における両２次側ｖ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｆ）は力行動作時におけるｖ相ロータコイルに流れる電流を模式的に示すタイムチャートであり、（ｇ）は力行動作時における両１次側ｗ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｈ）は力行動作時における両２次側ｗ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｉ）は力行動作時におけるｗ相ロータコイルに流れる電流を模式的に示すタイムチャート。
【図７】（ａ）は回生動作時における両１次側ｕ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｂ）は回生動作時における両２次側ｕ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｃ）は回生動作時における両１次側ｖ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｄ）は回生動作時における両２次側ｖ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｅ）は回生動作時における両１次側ｗ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャートであり、（ｆ）は回生動作時における両２次側ｗ相スイッチング素子のスイッチング態様を示すタイムチャート。
【図８】別例のｕ相ステータ変換部及びｕ相ロータ変換部を示す回路図。
【図９】別例のｕ相ステータ変換部及びｕ相ロータ変換部を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、回転電機の一実施形態について説明する。なお、図６及び図７においては、図示の都合上、周期Ｔを実際よりも大きく示す。
図１に示すように、本実施形態の回転電機１０は、エンジン１０１及びバッテリ（蓄電装置）１０２を有する車両１００に搭載されており、ハイブリッドトランスアクスルに用いられる。なお、バッテリ１０２は直流電源であり、バッテリ１０２の蓄電電力が「電源電力」に対応する。
【００２８】
回転電機１０は、回転可能なインナーロータ１１及びアウターロータ１２と、回転しないように保持されているステータ１３とを備えている。例えば、インナーロータ１１は柱状であり、アウターロータ１２及びステータ１３は筒状である。両ロータ１１，１２及びステータ１３は、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、インナーロータ１１、アウターロータ１２及びステータ１３の順に同心円状に配置されている。
【００２９】
回転電機１０は、これら両ロータ１１，１２とステータ１３とが収容されたハウジング１４（図２参照）を備えている。両ロータ１１，１２は、ハウジング１４に対して回転可能な状態で支持されている一方、ステータ１３は、ハウジング１４に固定されている。この場合、インナーロータ１１とアウターロータ１２とは、相対回転可能となっている。
【００３０】
インナーロータ１１は、エンジン１０１の出力軸に機械的に連結されている。インナーロータ１１は、エンジン１０１の動力が伝達されることにより、回転する。
インナーロータ１１は、筒状のインナーロータコア２１と、インナーロータコア２１に捲回されたロータコイル２２とを有している。ロータコイル２２は、ｕ相ロータコイル２２ｕと、ｖ相ロータコイル２２ｖと、ｗ相ロータコイル２２ｗとから構成されている。インナーロータ１１が回転した場合、ロータコイル２２も回転する。
【００３１】
アウターロータ１２は、車両１００の車軸１０３に機械的に連結されている。このため、アウターロータ１２の回転力は車軸１０３に伝達され、且つ、車軸１０３の回転力はアウターロータ１２に伝達される。
【００３２】
アウターロータ１２は、インナーロータコア２１の外周面と対向する内周面を有する筒状のアウターロータコア２３と、アウターロータコア２３に埋設された永久磁石２４，２５とを備えている。両永久磁石２４，２５は、径方向にずれて埋設されている。両永久磁石２４，２５のうち内側に埋設されている第１永久磁石２４とインナーロータ１１とが対向している。
【００３３】
ステータ１３は、アウターロータ１２の外周面と対向する内周面を有する筒状のステータコア２６と、ステータコア２６に捲回されたステータコイル２７とを備えている。ステータコイル２７は、ロータコイル２２と同様に、３つの相コイルで構成されている。ステータ１３と、両永久磁石２４，２５のうち外側に埋設されている第２永久磁石２５とが対向している。
【００３４】
かかる構成によれば、インナーロータ１１（詳細にはロータコイル２２）とアウターロータ１２（詳細には第１永久磁石２４）とによって第１電動モータ３１が構成され、アウターロータ１２（詳細には第２永久磁石２５）とステータ１３（詳細にはステータコイル２７）とによって第２電動モータ３２が構成されている。第１電動モータ３１は、インナーロータ１１を回転させる三相モータである。第２電動モータ３２は、アウターロータ１２を回転させる三相モータである。
【００３５】
図１に示すように、車両１００には、バッテリ１０２の蓄電電力を、第２電動モータ３２が駆動可能な三相交流に変換してステータコイル２７に出力するステータインバータ３３が搭載されている。ステータインバータ３３は、両ロータ１１，１２の回転に伴って回転しないようにハウジング１４又は車両１００に固定されている。なお、ステータインバータ３３は、回転電機１０と一体化されていてもよいし、回転電機１０とは別体であってもよい。
【００３６】
本実施形態の回転電機１０は、バッテリ１０２から出力される直流の蓄電電力を用いて第１電動モータ３１に給電を行う電界結合式非接触給電システム４０を備えている。電界結合式非接触給電システム４０について以下に説明する。
【００３７】
図１に示すように、電界結合式非接触給電システム４０は、インナーロータ１１に設けられ、ロータコイル２２に対する給電を行うのに用いられる電子ユニット４２を備えている。電子ユニット４２は、インナーロータ１１の回転に伴って回転する。
【００３８】
電界結合式非接触給電システム４０は、蓄電電力を、予め定められた周波数を有する交流の伝送用電力（交流電力）に変換するステータ変換部４３と、ステータ変換部４３によって変換された伝送用電力を電子ユニット４２に伝送する非接触電力伝送部４４とを備えている。更に、電子ユニット４２は、伝送用電力を、直流電力を介することなく、第１電動モータ３１が駆動可能な三相交流に変換するロータ変換部４５を備えている。なお、換言すれば、伝送用電力は非接触給電用電力とも言えるし、非接触電力伝送部４４は、伝送用電力を電子ユニット４２に給電する非接触給電部とも言える。
【００３９】
ここで、本実施形態の電界結合式非接触給電システム４０は、相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに個別に給電を行う相給電部４１ｕ〜４１ｗを備えている。
ｕ相給電部４１ｕは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いてｕ相ロータコイル２２ｕに給電を行うものである。ｕ相給電部４１ｕは、ステータ変換部４３に設けられたｕ相ステータ変換部（ｕ相第１変換部）４３ｕと、非接触電力伝送部４４に設けられたｕ相伝送部４４ｕと、ロータ変換部４５に設けられたｕ相ロータ変換部（ｕ相第２変換部）４５ｕとを備えている。
【００４０】
ｖ相給電部４１ｖは、両ｖ相結合コンデンサＣｖ１，Ｃｖ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いてｖ相ロータコイル２２ｖに給電を行うものである。ｖ相給電部４１ｖは、ステータ変換部４３に設けられたｖ相ステータ変換部（ｖ相第１変換部）４３ｖと、非接触電力伝送部４４に設けられたｖ相伝送部４４ｖと、ロータ変換部４５に設けられたｖ相ロータ変換部（ｖ相第２変換部）４５ｖとを備えている。
【００４１】
ｗ相給電部４１ｗは、両ｗ相結合コンデンサＣｗ１，Ｃｗ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いてｗ相ロータコイル２２ｗに給電を行うものである。ｗ相給電部４１ｗは、ステータ変換部４３に設けられたｗ相ステータ変換部（ｗ相第１変換部）４３ｗと、非接触電力伝送部４４に設けられたｗ相伝送部４４ｗと、ロータ変換部４５に設けられたｗ相ロータ変換部（ｗ相第２変換部）４５ｗとを備えている。
【００４２】
電子ユニット４２及び非接触電力伝送部４４の詳細な構成について説明する。なお、各相伝送部４４ｕ〜４４ｗの構成は基本的に同一であるため、以下の説明ではｕ相伝送部４４ｕについて詳細に説明し、他の相伝送部４４ｖ，４４ｗの説明は省略する。
【００４３】
図２に示すように、インナーロータ１１は、回転軸５１と、回転軸５１に固定された筒状（詳細には円筒状）の絶縁部材５２とを備えている。回転軸５１は、エンジン１０１の出力軸に連結されている。絶縁部材５２は、例えば樹脂等で形成されており、回転軸５１を径方向外側から覆っている。回転軸５１の軸線方向がインナーロータ１１の軸線方向であり、絶縁部材５２の軸線方向はインナーロータ１１の軸線方向と一致している。
【００４４】
絶縁部材５２の軸線方向の端部５２ａは、ハウジング１４に形成された凹部１４ａに入り込んでいる。そして、絶縁部材５２の軸線方向の端部５２ａと凹部１４ａの側壁面との間には、絶縁部材５２を回転可能に支持する軸受５３が設けられている。これにより、回転軸５１及び絶縁部材５２は、ハウジング１４に対して回転可能に支持されている。
【００４５】
非接触電力伝送部４４のｕ相伝送部４４ｕは、インナーロータ１１に設けられ、インナーロータ１１の回転に伴って回転するｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕと、インナーロータ１１の回転に伴って回転しないように保持されたｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕと、を有している。ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕとｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕとは、電界結合しており、詳細には所定の間隔を隔てて対向配置されている。
【００４６】
ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕは、絶縁部材５２の外周面に固定された筒状であり、ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕの軸線方向とインナーロータ１１の軸線方向とは一致している。ちなみに、両ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕは、インナーロータ１１の軸線方向に離間して配置されている。
【００４７】
両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕは、ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕよりも長い内径を有する筒状（詳細には円筒状）である。ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕは、ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕと電界結合する位置に配置されている。詳細には、第１ｕ相保持電極７１ｕは、第１ｕ相回転電極６１ｕとインナーロータ１１の径方向に対向しており、第２ｕ相保持電極７２ｕは、第２ｕ相回転電極６２ｕとインナーロータ１１の径方向に対向している。
【００４８】
非接触電力伝送部４４は、両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕをハウジング１４に保持するための保持部材８０を備えている。保持部材８０は、例えば両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕの内径と同一の内径を有する円筒状であり、絶縁性を有している。保持部材８０の軸線方向とインナーロータ１１の軸線方向とは一致している。保持部材８０は、ハウジング１４の内面のうち凹部１４ａの周囲からインナーロータ１１の軸線方向に起立して設けられており、ハウジング１４に固定されている。保持部材８０の内周面におけるｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕと径方向に対向する位置には、当該内周面から凹んだｕ相溝８１ｕ，８２ｕが形成されている。ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕは、ｕ相溝８１ｕ，８２ｕに嵌り込んだ状態で保持部材８０に固定されている。これにより、両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕは、インナーロータ１１の回転に伴って回転しないようになっている。また、回転電機１０は、両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕとｕ相ステータ変換部４３ｕとを電気的に接続するｕ相ステータ側配線８３ｕを備えている。
【００４９】
かかる構成によれば、電界結合している第１ｕ相回転電極６１ｕ及び第１ｕ相保持電極７１ｕによって第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１が構成され、電界結合している第２ｕ相回転電極６２ｕ及び第２ｕ相保持電極７２ｕによって第２ｕ相結合コンデンサＣｕ２が構成されている。これら両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介して、回転する電子ユニット４２と、回転しないｕ相ステータ変換部４３ｕとの間で伝送用電力の伝送が可能となっている。
【００５０】
ｕ相ステータ変換部４３ｕからｕ相ステータ側配線８３ｕを介して両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕに伝送用電力が入力される場合、両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕが両ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕに伝送用電力を送電する「送電部」として機能する。そして、両ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕが両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕから伝送用電力を非接触で受電する「受電部」として機能する。
【００５１】
なお、図示は省略するが、ｕ相伝送部４４ｕと同様に、ｖ相伝送部４４ｖは、ｖ相ステータ変換部４３ｖに接続された２つのｖ相保持電極と、インナーロータ１１に設けられ、ｖ相保持電極と対向配置された２つのｖ相回転電極とを有しており、ｖ相結合コンデンサＣｖ１，Ｃｖ２は、これらｖ相保持電極とｖ相回転電極とによって構成されている。また、ｗ相伝送部４４ｗは、ｗ相ステータ変換部４３ｗに接続された２つのｗ相保持電極と、インナーロータ１１に設けられ、ｗ相保持電極と対向配置された２つのｗ相回転電極とを有しており、ｗ相結合コンデンサＣｗ１，Ｃｗ２は、これらｗ相保持電極とｗ相回転電極とによって構成されている。ｖ相伝送部４４ｖ及びｗ相伝送部４４ｗは、ｕ相伝送部４４ｕに対して回転軸５１の軸線方向に離間させて配列されている。
【００５２】
図２に示すように、電子ユニット４２は、各種電子部品が実装される回路基板９１を備えている。回路基板９１は、例えば平板リング状であって、インナーロータ１１に設けられている。詳細には、回路基板９１は、非接触電力伝送部４４に対して離れた位置にて、絶縁部材５２が挿通された状態で絶縁部材５２に固定されている。このため、回路基板９１は、インナーロータ１１の回転に伴って回転する。
【００５３】
ロータ変換部４５は、回路基板９１に搭載されており、非接触電力伝送部４４と電気的に接続されている。詳細には、絶縁部材５２には、ｕ相伝送部４４ｕの第１ｕ相回転電極６１ｕと接触している第１ｕ相バスバー９２ａｕと、第２ｕ相回転電極６２ｕと接触している第２ｕ相バスバー９２ｂｕとが埋設されている。両ｕ相バスバー９２ａｕ，９２ｂｕは、互いに絶縁部材５２の周方向にずれた位置に設けられており、インナーロータ１１の軸線方向、詳細には電子ユニット４２に向けて延びている。そして、両ｕ相バスバー９２ａｕ，９２ｂｕは、ロータ変換部４５のｕ相ロータ変換部４５ｕに接続されている。これにより、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介して伝送される伝送用電力は、両ｕ相バスバー９２ａｕ，９２ｂｕを介してｕ相ロータ変換部４５ｕに入力されることとなる。
【００５４】
なお、図示は省略するが、ｖ相伝送部４４ｖとｖ相ロータ変換部４５ｖとは、絶縁部材５２に埋設されたｖ相バスバーを介して電気的に接続されており、ｗ相伝送部４４ｗとｗ相ロータ変換部４５ｗとは、絶縁部材５２に埋設されたｗ相バスバーを介して電気的に接続されている。
【００５５】
ロータ変換部４５は、絶縁部材５２に埋設された複数の配線９３を介してロータコイル２２に電気的に接続されている。詳細には、ｕ相ロータ変換部４５ｕは、ｕ相配線９３ｕを介してｕ相ロータコイル２２ｕに電気的に接続されており、ｖ相ロータ変換部４５ｖは、ｖ相配線９３ｖを介してｖ相ロータコイル２２ｖに電気的に接続されており、ｗ相ロータ変換部４５ｗは、ｗ相配線９３ｗを介してｗ相ロータコイル２２ｗに電気的に接続されている。
【００５６】
更に、電子ユニット４２は、ロータ変換部４５を制御するロータコントローラ９４を備えている。ロータコントローラ９４は、回路基板９１に実装されている。
なお、図示は省略するが、実際には、回転電機１０は、ロータコントローラ９４に動作電力を供給する電力供給部を備えている。電力供給部は、例えばインナーロータ１１に設けられた回転電極と、回転電極と対向する位置にてハウジング１４に固定された保持電極とによって構成された結合コンデンサを介して電力供給を行う。なお、ロータコントローラ９４への動作電力の給電は、常に行われている構成であってもよいし、必要な処理の前段階（例えば力行動作開始前）から行われる構成でもよい。
【００５７】
図１に示すように、電界結合式非接触給電システム４０は、ステータ変換部４３を制御するとともに、ステータインバータ３３を制御するステータコントローラ９５を備えている。ステータコントローラ９５は、両ロータ１１，１２の回転に伴って回転しないようにハウジング１４又は車両１００に固定されている。なお、ステータコントローラ９５は、回転電機１０と一体化されていてもよいし、別体でもよい。
【００５８】
ロータコントローラ９４とステータコントローラ９５とは、互いに情報のやり取りが可能に構成されている。詳細には、図３に示すように、電界結合式非接触給電システム４０は、インナーロータ１１に設けられた２つの信号用回転電極とハウジング１４に固定された２つの信号用保持電極とから構成された信号用結合コンデンサＣｚ１，Ｃｚ２を備えている。両コントローラ９４，９５は、両信号用結合コンデンサＣｚ１，Ｃｚ２を介して電気的に接続されている。なお、図２においては、信号用結合コンデンサＣｚ１，Ｃｚ２の図示は省略する。両コントローラ９４，９５が「制御部」に対応する。
【００５９】
なお、図３に示すように、インナーロータ１１には、当該インナーロータ１１の回転角を検出する回転角センサ（回転位置センサ）９６が設けられている。回転角センサ９６は例えばレゾルバ等である。回転角センサ９６は、その検出結果をロータコントローラ９４に送信する。これにより、ロータコントローラ９４は、インナーロータ１１の回転角及び回転数を把握可能となっている。また、ロータコントローラ９４は、これらの情報をステータコントローラ９５に必要に応じて送信する。
【００６０】
ここで、ステータコントローラ９５は、インナーロータ１１の回転数及び回転角の他に、アクセル及びブレーキの動作状況と車両１００の走行状況とを把握可能に構成されている。そして、ステータコントローラ９５は、これらの状況に基づいて、バッテリ１０２の蓄電電力を用いて第１電動モータ３１を駆動させる力行動作を行うか、第１電動モータ３１にて発生する回生電力を用いてバッテリ１０２を充電する回生動作を行うかを決定する。そして、ステータコントローラ９５は、ロータコントローラ９４と協働して、決定された動作を行う。
【００６１】
以下、力行動作及び回生動作について、回転電機１０（詳細には電界結合式非接触給電システム４０）の電気的構成の詳細な説明と合わせて説明する。
まず、図３を用いて回転電機１０の電気的構成について説明する。本実施形態の回転電機１０は、等価回路的には、バッテリ１０２から第１電動モータ３１のロータコイル２２に向けて、ステータ変換部４３、非接触電力伝送部４４及びロータ変換部４５が順次設けられた構成となっている。
【００６２】
また、各相給電部４１ｕ〜４１ｗに着目すれば、ｕ相給電部４１ｕは、バッテリ１０２及びｕ相ロータコイル２２ｕに接続されており、ｖ相給電部４１ｖは、バッテリ１０２及びｖ相ロータコイル２２ｖに接続されており、ｗ相給電部４１ｗは、バッテリ１０２及びｗ相ロータコイル２２ｗに接続されている。なお、本実施形態の各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗはデルタ結線されている。
【００６３】
ここで、各相給電部４１ｕ〜４１ｗの電気的構成は同一である。このため、各相給電部４１ｕ〜４１ｗのうち一例としてｕ相給電部４１ｕについて以下に詳細に説明する。
ｕ相給電部４１ｕのｕ相ステータ変換部４３ｕとｕ相ロータ変換部４５ｕとは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介して電気的に接続されている。ｕ相ステータ変換部４３ｕは、バッテリ１０２と両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２との間に設けられており、バッテリ１０２の蓄電電力を伝送用電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該伝送用電力を両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２のｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕに出力する。
【００６４】
ｕ相ステータ変換部４３ｕは、バッテリ１０２に直列接続された１次側ｕ相コイルＬｕ１と、バッテリ１０２に並列接続され、且つ、双方向の電力通電と電力遮断とを切替可能な１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕと、１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕに並列接続された１次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ１とを備えている。１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕは、１次側ｕ相コイルＬｕ１に対して後段（詳細には両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２側）に設けられている。１次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ１は、１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕに対して後段に設けられている。すなわち、１次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ１は、１次側ｕ相コイルＬｕ１と両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２との間に設けられている。
【００６５】
１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕは、互いに直列接続された２つの１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２を有している。両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２は、例えばｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴで構成されている。両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２のドレイン同士が接続されている。第１の１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１のソースが１次側ｕ相コイルＬｕ１を介してバッテリ１０２の＋端子に接続されており、第２の１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２のソースがバッテリ１０２の−端子に接続されている。
【００６６】
また、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２は、ソース・ドレイン間に接続された１次側ｕ相ボディダイオード（寄生ダイオード）Ｄｂｕ１，Ｄｂｕ２を有している。両１次側ｕ相ボディダイオードＤｂｕ１，Ｄｂｕ２は、互いに逆向きとなっている。１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕは、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２がＯＮ状態である場合には、どちらの方向にも電流を流すことができ、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２がＯＦＦ状態である場合には、いずれの方向に電圧が印加されても電流を流さない回路である。
【００６７】
ｕ相ロータ変換部４５ｕは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２と、ｕ相ロータコイル２２ｕとの間に設けられている。ｕ相ロータ変換部４５ｕは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２のｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕによって受電された伝送用電力を、第１電動モータ３１が駆動可能な三相交流のうちｕ相に対応する駆動電力に直接変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該ｕ相に対応する駆動電力をｕ相ロータコイル２２ｕに出力する。
【００６８】
ｕ相ロータ変換部４５ｕは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介して、ｕ相ステータ変換部４３ｕと左右対称の回路構成となっている。詳細には、ｕ相ロータ変換部４５ｕは、ｕ相ロータコイル２２ｕに直列接続された２次側ｕ相コイルＬｕ２と、ｕ相ロータコイル２２ｕに並列接続され且つ双方向の電力通電と電力遮断とを切替可能な２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕと、２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕに並列接続された２次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ２とを備えている。２次側ｕ相コイルＬｕ２は、ｕ相ロータコイル２２ｕに対して前段（詳細には両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２側）に設けられている。２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕは、２次側ｕ相コイルＬｕ２よりも前段に設けられている。２次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ２は、２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕよりも前段に設けられている。すなわち、２次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ２は、２次側ｕ相コイルＬｕ２と両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２との間に設けられており、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介して、１次側ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ１と並列接続されている。
【００６９】
２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕは、互いに直列接続された２つの２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４を有している。両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４は、例えばｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴで構成されている。両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４のドレイン同士が接続されている。第１の２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３のソースが２次側ｕ相コイルＬｕ２を介してｕ相ロータコイル２２ｕの一端に接続されており、第２の２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ４のソースがｕ相ロータコイル２２ｕの上記一端とは反対側の他端に接続されている。
【００７０】
また、２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４は、ソース・ドレイン間に接続された２次側ｕ相ボディダイオード（寄生ダイオード）Ｄｂｕ３，Ｄｂｕ４を有している。両２次側ｕ相ボディダイオードＤｂｕ３，Ｄｂｕ４は、互いに逆向きとなっている。２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕは、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４がＯＮ状態である場合には、どちらの方向にも電流を流すことができ、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４がＯＦＦ状態である場合には、いずれの方向に電圧が印加されても電流を流さない回路である。
【００７１】
更に、電界結合式非接触給電システム４０は、両ｕ相コイルＬｕ１，Ｌｕ２とは別に第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１に直列接続されたものであって第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１と協働してｕ相直列共振回路９９ｕを構成するｕ相共振コイルＬｕ３を備えている。ｕ相共振コイルＬｕ３は、両ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ１，Ｃｓｕ２の間に設けられている。詳細には、ｕ相共振コイルＬｕ３は、１次側ｕ相コイルＬｕ１と第１ｕ相保持電極７１ｕとを接続する配線上に設けられている。本実施形態では、ｕ相ステータ変換部４３ｕがｕ相共振コイルＬｕ３を有している。
【００７２】
かかる構成によれば、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、バッテリ１０２からｕ相ロータコイル２２ｕに向かう電力伝送（換言すれば給電）が可能となっているとともに、ｕ相ロータコイル２２ｕからバッテリ１０２に向かう電力伝送が可能となっている。すなわち、本実施形態のｕ相給電部４１ｕは、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介する双方向の非接触電力伝送が可能となっている。なお、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のＯＮ状態とは導通状態とも言え、ＯＦＦ状態は遮断状態（非導通状態）とも言える。
【００７３】
ここで、ｕ相ステータ変換部４３ｕ及びｕ相直列共振回路９９ｕが、Ｅ級動作によって蓄電電力を伝送用電力に変換するｕ相Ｅ級インバータＥｉｕを構成している。そして、ｕ相直列共振回路９９ｕ及びｕ相ロータ変換部４５ｕが、Ｅ級動作によって伝送用電力を直流電力に変換するｕ相Ｅ級コンバータＥｃｕを構成している。換言すれば、電界結合式非接触給電システム４０は、ｕ相Ｅ級インバータＥｉｕ及びｕ相Ｅ級コンバータＥｃｕの双方の一部として機能しているｕ相直列共振回路９９ｕとを備えている。
【００７４】
伝送用電力の電力値は、第１電動モータ３１が駆動可能な三相交流のうち一相分を生成できる程度に設定されている。この場合、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２のキャパシタンスは、上記伝送用電力を伝送できるように伝送用電力の周波数及び電圧値に対応させて設定されている。また、両ｕ相シャントキャパシタＣｓｕ１，Ｃｓｕ２のキャパシタンス及び各ｕ相コイルＬｕ１，Ｌｕ２，Ｌｕ３のインダクタンスは、Ｅ級動作条件を満たすように、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２のキャパシタンスに対応させて設定されている。Ｅ級動作条件とは、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のターンオン時に各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４の印加電圧が「０」であるとともに印加電圧波形の傾きが「０」となる条件である。
【００７５】
なお、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２のキャパシタンスは、ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕ及びｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕの軸線方向の長さや、ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕの径とｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕの径との比率等に基づいて決まる。この場合、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２のキャパシタンスを高くしようとすると、ｕ相伝送部４４ｕは大型になり易い。
【００７６】
ｖ相給電部４１ｖのｖ相ステータ変換部４３ｖは、ｕ相ステータ変換部４３ｕと同様に、１次側ｖ相コイルＬｖ１と、１次側ｖ相双方向スイッチ回路９７ｖと、１次側ｖ相シャントキャパシタＣｓｖ１とを備えている。１次側ｖ相双方向スイッチ回路９７ｖは、１次側ｖ相ボディダイオードＤｂｖ１，Ｄｂｖ２を有する１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２を備えている。相給電部４１ｖのｖ相ロータ変換部４５ｖは、ｕ相ロータ変換部４５ｕと同様に、２次側ｖ相コイルＬｖ２と、２次側ｖ相双方向スイッチ回路９８ｖと、２次側ｖ相シャントキャパシタＣｓｖ２とを備えている。２次側ｖ相双方向スイッチ回路９８ｖは、２次側ｖ相ボディダイオードＤｂｖ３，Ｄｂｖ４を有する２次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ３，Ｑｖ４を備えている。ｖ相給電部４１ｖは、第１ｖ相結合コンデンサＣｖ１と協働してｖ相直列共振回路９９ｖを構成するｖ相共振コイルＬｖ３を備えている。ｖ相直列共振回路９９ｖとｖ相ステータ変換部４３ｖとによってｖ相Ｅ級インバータＥｉｖが構成され、ｖ相直列共振回路９９ｖとｖ相ロータ変換部４５ｖとによってｖ相Ｅ級コンバータＥｃｖが構成されている。これらの構成は、ｕ相給電部４１ｕの対応する構成と同一である。
【００７７】
同様に、ｗ相給電部４１ｗのｗ相ステータ変換部４３ｗは、ｕ相ステータ変換部４３ｕと同様に、１次側ｗ相コイルＬｗ１と、１次側ｗ相双方向スイッチ回路９７ｗと、１次側ｗ相シャントキャパシタＣｓｗ１とを備えている。１次側ｗ相双方向スイッチ回路９７ｗは、１次側ｗ相ボディダイオードＤｂｗ１，Ｄｂｗ２を有する１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２を備えている。相給電部４１ｗのｗ相ロータ変換部４５ｗは、ｕ相ロータ変換部４５ｕと同様に、２次側ｗ相コイルＬｗ２と、２次側ｗ相双方向スイッチ回路９８ｗと、２次側ｗ相シャントキャパシタＣｓｗ２とを備えている。２次側ｗ相双方向スイッチ回路９８ｗは、２次側ｗ相ボディダイオードＤｂｗ３，Ｄｂｗ４を有する２次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ３，Ｑｗ４を備えている。ｗ相給電部４１ｗは、第１ｗ相結合コンデンサＣｗ１と協働してｗ相直列共振回路９９ｗを構成するｗ相共振コイルＬｗ３を備えている。ｗ相直列共振回路９９ｗとｗ相ステータ変換部４３ｗとによってｗ相Ｅ級インバータＥｉｗが構成され、ｗ相直列共振回路９９ｗとｗ相ロータ変換部４５ｗとによってｗ相Ｅ級コンバータＥｃｗが構成されている。これらの構成は、ｕ相給電部４１ｕの対応する構成と同一である。
【００７８】
ステータコントローラ９５は、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２、両１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２、及び両１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２（以降これらを単に各１次側スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２ともいう）を制御することにより、各相Ｅ級インバータＥｉｕ〜Ｅｉｗを動作させる。
【００７９】
ロータコントローラ９４は、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４、両２次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ３，Ｑｖ４及び両２次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ３，Ｑｗ４（以降これらを単に各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４ともいう）を制御することにより、各相Ｅ級コンバータＥｃｕ〜Ｅｃｗを動作させる。
【００８０】
ここで、両コントローラ９４，９５における各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のスイッチング制御の詳細について以下に説明する。
ステータコントローラ９５は、周期的にＨＩ／ＬＯＷに切り替わるクロック信号ＣＫを用いて両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、ｕ相Ｅ級インバータＥｉｕを動作させる。
【００８１】
ちなみに、ステータコントローラ９５は、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２を同時にＯＮ／ＯＦＦさせる。つまり、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２のスイッチング態様は同期している。換言すれば、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２のスイッチング波形は同一となっている。
【００８２】
更にステータコントローラ９５は、上記クロック信号ＣＫをロータコントローラ９４に送信する。この場合、クロック信号ＣＫは、信号用結合コンデンサＣｚ１，Ｃｚ２を伝送する際に微分される。このため、ロータコントローラ９４は、クロック信号ＣＫの微分波形を受信することとなる。これに対して、ロータコントローラ９４は、クロック信号ＣＫの微分波形からクロック信号ＣＫを生成（復元）する回路を有している。これにより、ロータコントローラ９４は、クロック信号ＣＫを把握できる。
【００８３】
ロータコントローラ９４は、クロック信号ＣＫに基づいて、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２よりも遅延時間Ｔｄだけ遅延させて両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、ｕ相Ｅ級コンバータＥｃｕを動作させる。この場合、ロータコントローラ９４は、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４を同時にＯＮ／ＯＦＦさせる。つまり、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４のスイッチング態様は同期している。換言すれば、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４のスイッチング波形は同一となっている。
【００８４】
ここで、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のスイッチング周波数は同一であり、詳細にはクロック信号ＣＫの周波数と同一である。また、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のオンオフのデューティ比は同一である。このため、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４は、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２の立ち上がりタイミングに対して両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４の立ち上がりタイミングが遅延時間Ｔｄだけ遅れた状態で、同一の周期ＴでＯＮ／ＯＦＦしている。周期Ｔが各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のスイッチングの周期に相当する。
【００８５】
ちなみに、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４のスイッチング周波数は、伝送用電力の周波数と一致している。そして、上記スイッチング周波数（換言すれば伝送用電力の周波数）は、駆動電力の周波数よりも高く設定されており、例えば少なくとも１００倍以上高く設定されている。
【００８６】
ここで、本発明者は、電力伝送方向（換言すれば給電方向）や電力値が、遅延時間Ｔｄに依存している特性を見出した。当該特性について図５を用いて説明する。
図５は、遅延時間Ｔｄと、電力伝送方向及び伝送される電力値との関係を示すグラフである。図５においては、バッテリ１０２からｕ相ロータコイル２２ｕ（第１電動モータ３１）に向かう方向を第１方向とし、ｕ相ロータコイル２２ｕからバッテリ１０２に向かう方向を第２方向としている。また、図５中の実線の電源グラフＰｔ１は、遅延時間Ｔｄに対するバッテリ１０２の電力消費を示すグラフであり、図５中の一点鎖線の負荷グラフＰｔ２は、遅延時間Ｔｄに対するｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費を示すグラフである。
【００８７】
図５に示すように、電力伝送方向は、遅延時間Ｔｄに応じて異なっている。詳細には、電力伝送方向は、遅延時間Ｔｄが０〜Ｔ／２である場合には第２方向となり、遅延時間ＴｄがＴ／２〜Ｔである場合には第１方向となる。なお、遅延時間ＴｄがＴ／２である場合、バッテリ１０２の電力消費とｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費とが打ち消し合って「０」となる。この場合、第１方向及び第２方向のどちらにも電力伝送は行われない。
【００８８】
また、バッテリ１０２及びｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費は、遅延時間Ｔｄに応じて変動している。この場合、遅延時間Ｔｄが０〜Ｔ／２の範囲内で、バッテリ１０２及びｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費が最大となる遅延時間Ｔｄを第１回生遅延時間Ｔｄｒ１とする。遅延時間Ｔｄが第１回生遅延時間Ｔｄｒ１に設定されている場合、ｕ相ロータコイル２２ｕからバッテリ１０２に向けて伝送される電力値が最大となる。
【００８９】
また、遅延時間ＴｄがＴ／２〜Ｔの範囲内で、バッテリ１０２及びｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費が最大となる遅延時間Ｔｄを第１力行遅延時間Ｔｄｐ１とする。遅延時間Ｔｄが第１力行遅延時間Ｔｄｐ１に設定されている場合、バッテリ１０２からｕ相ロータコイル２２ｕに向けて伝送される電力値が最大となる。
【００９０】
遅延時間Ｔｄが０〜Ｔ／２である場合、バッテリ１０２の電力消費がｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費よりも小さくなっている。両者の差は、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介する非接触電力伝送を含めたｕ相ロータ変換部４５ｕからｕ相ステータ変換部４３ｕまでの電力伝送の損失を示す。
【００９１】
遅延時間ＴｄがＴ／２〜Ｔである場合、ｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費がバッテリ１０２の電力消費よりも小さくなっている。両者の差は、両ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２を介する非接触電力伝送を含めたｕ相ステータ変換部４３ｕからｕ相ロータ変換部４５ｕまでの電力伝送の損失を示す。
【００９２】
なお、バッテリ１０２の電力消費とは、電力伝送方向が第１方向である場合には放電による電力消費であり、電力伝送方向が第２方向である場合には充電による電力消費である。
【００９３】
また、ｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費とは、電力伝送方向が第１方向である場合には第１電動モータ３１の駆動に係る電力消費であり、電力伝送方向が第２方向である場合には出力される回生電力による電力消費である。
【００９４】
本実施形態のステータコントローラ９５は、両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２に対する両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４の遅延時間Ｔｄを周期的に変更することにより、直流電力を介することなく、伝送用電力とｕ相に対応する駆動電力との双方向のＡＣ／ＡＣ変換動作を行う。
【００９５】
詳細には、遅延時間Ｔｄが第１力行遅延時間Ｔｄｐ１に設定された状態で両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４とが周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｕ相第１力行動作とする。第１力行遅延時間Ｔｄｐ１は、電力伝送方向が第１方向であり、且つ、ｕ相ロータコイル２２ｕに順方向（換言すれば正方向）の電流が流れる遅延時間Ｔｄである。
【００９６】
また、遅延時間Ｔｄが第２力行遅延時間Ｔｄｐ２に設定された状態で両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４とが周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｕ相第２力行動作とする。第２力行遅延時間Ｔｄｐ２は、第１力行遅延時間Ｔｄｐ１よりもＴ／２だけ減算した値である。第２力行遅延時間Ｔｄｐ２は、電力伝送方向が第１方向であり、且つ、ｕ相ロータコイル２２ｕに順方向とは逆方向（換言すれば負方向）の電流が流れる遅延時間Ｔｄである。すなわち、遅延時間Ｔｄは、電力伝送方向が第１方向であって、ｕ相ロータコイル２２ｕに流れる電流の向きが相違する第１力行遅延時間Ｔｄｐ１及び第２力行遅延時間Ｔｄｐ２を含む。
【００９７】
かかる構成において、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、力行動作時には、ｕ相第１力行動作とｕ相第２力行動作とが交互に繰り返し実行されるように、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、ｕ相Ｅ級インバータＥｉｕ（詳細にはｕ相ステータ変換部４３ｕ）では、蓄電電力を伝送用電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作が行われ、ｕ相Ｅ級コンバータＥｃｕ（詳細にはｕ相ロータ変換部４５ｕ）では、伝送用電力を駆動電力に変換するＡＣ／ＡＣ変換動作が行われて、ｕ相に対応する交流の駆動電力が生成される。
【００９８】
詳細には、図６（ｃ）に示すように、ｕ相第１力行動作によって、駆動電力に係る順方向の電流が生成され、ｕ相第２力行動作によって、駆動電力に係る逆方向の電流が生成される。この場合、第１力行遅延時間Ｔｄｐ１は、駆動電力の順方向の電流に対応する遅延時間Ｔｄであり、第２力行遅延時間Ｔｄｐ２は、駆動電力の逆方向の電流に対応する遅延時間Ｔｄとも言える。なお、ｕ相第１力行動作及びｕ相第２力行動作を合わせてｕ相単位力行動作とすると、両コントローラ９４，９５は、ｕ相単位力行動作を繰り返し実行するとも言える。
【００９９】
すなわち、ｕ相ロータ変換部４５ｕは、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４が両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２に対して遅延時間Ｔｄだけ遅延した状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦすることによりｕ相ロータコイル２２ｕに電力を出力し、且つ、遅延時間Ｔｄに応じてｕ相ロータコイル２２ｕに流れる電流の向きを切り替える。
【０１００】
上述した遅延時間Ｔｄだけずらしたスイッチング制御、及び、遅延時間Ｔｄに対する電力伝送方向の特性は、ｕ相に限られず、ｖ相及びｗ相についても同様である。
すなわち、両１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２と両２次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ３，Ｑｖ４とが第１力行遅延時間Ｔｄｐ１だけずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｖ相第１力行動作とする。そして、両１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２と両２次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ３，Ｑｖ４とが第２力行遅延時間Ｔｄｐ２だけずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｖ相第２力行動作とする。
【０１０１】
そして、図６（ｄ）及び図６（ｅ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、力行動作時には、ｖ相第１力行動作及びｖ相第２力行動作が交互に繰り返し実行されるように各ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１〜Ｑｖ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、図６（ｆ）に示すように、三相交流のうちｖ相に対応する交流の駆動電力の電流が生成される。ｖ相第１力行動作及びｖ相第２力行動作を合わせてｖ相単位力行動作とすると、両コントローラ９４，９５は、ｖ相単位力行動作を繰り返し実行するとも言える。
【０１０２】
同様に、両１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２と両２次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ３，Ｑｗ４とが第１力行遅延時間Ｔｄｐ１だけずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｗ相第１力行動作とする。そして、両１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２と両２次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ３，Ｑｗ４とが第２力行遅延時間Ｔｄｐ２だけずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｗ相第２力行動作とする。
【０１０３】
そして、図６（ｇ）及び図６（ｈ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、力行動作時には、ｗ相第１力行動作及びｗ相第２力行動作が交互に繰り返し実行されるように各ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１〜Ｑｗ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、図６（ｉ）に示すように、三相交流のうちｗ相に対応する交流の駆動電力の電流が生成される。ｗ相第１力行動作及びｗ相第２力行動作を合わせてｗ相単位力行動作とすると、両コントローラ９４，９５は、ｗ相単位力行動作を繰り返し実行するとも言える。
【０１０４】
本実施形態では、各相単位力行動作の実行期間である単位力行動作期間Ｔａは同一に設定されている。また、各相第１力行動作において、実行期間（以降第１力行動作期間Ｔａ１という）及び遅延時間Ｔｄは、それぞれ同一に設定されている。そして、各相第２力行動作において、実行期間（以降第２力行動作期間Ｔａ２という）及び遅延時間Ｔｄは、それぞれ同一に設定されている。つまり、各相単位力行動作の動作態様は同一である。
【０１０５】
両コントローラ９４，９５は、単位力行動作期間Ｔａ、及び、当該単位力行動作期間Ｔａの逆数である単位力行動作周波数ｆｔを、インナーロータ１１の回転数に対応させて制御する。詳細には、両コントローラ９４，９５は、単位力行動作周波数ｆｔがインナーロータ１１の回転数と同一となるように、単位力行動作周波数ｆｔを制御する。例えば、両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転数が高くなるに従って単位力行動作周波数ｆｔを高くする。そして、両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転数が一定となった場合には、単位力行動作周波数ｆｔを維持する。これにより、ｕ相ロータコイル２２ｕの通電態様とインナーロータ１１とが同期する。ちなみに、単位力行動作周波数ｆｔは、各相の駆動電力の周波数である。
【０１０６】
図６に示すように、両コントローラ９４，９５は、力行動作時には、ｕ相単位力行動作の実行タイミングと、ｖ相単位力行動作の実行タイミングと、ｗ相単位力行動作の実行タイミングとを所定期間ずつずらす。ｕ相単位力行動作の実行タイミングはｕ相第１力行動作の実行タイミングとも言え、ｖ相単位力行動作の実行タイミングはｖ相第１力行動作の実行タイミングとも言え、ｗ相単位力行動作の実行タイミングはｗ相第１力行動作の実行タイミングとも言える。また、実行タイミングとは、動作の開始タイミングとも言える。
【０１０７】
詳細には、両コントローラ９４，９５は、各相単位力行動作がそれぞれ単位力行動作期間Ｔａの１／３ずつずれるように各相給電部４１ｕ〜４１ｗを制御する。すなわち、両コントローラ９４，９５は、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗによって変換された各相の駆動電力の位相を１２０度ずつずらしている。
【０１０８】
なお、本実施形態では、第１力行動作期間Ｔａ１と第２力行動作期間Ｔａ２とは同一に設定されている。つまり、第１力行動作期間Ｔａ１と第２力行動作期間Ｔａ２との比率は「１」である。但し、これに限られず、上記比率は任意である。
【０１０９】
次に、図７等を用いて、回生動作時における両コントローラ９４，９５の制御態様について説明する。回生動作時においては、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗにて、交流の回生電力が発生する。
【０１１０】
両コントローラ９４，９５は、回生動作時には、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせるとともに、インナーロータ１１の回転角に基づいて遅延時間Ｔｄを変更することにより、交流の回生電力を、当該回生電力の周波数よりも高い周波数の伝送用電力に変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行う。
【０１１１】
説明の便宜上、まずｕ相について説明する。
遅延時間Ｔｄが第１回生遅延時間Ｔｄｒ１に設定された状態で両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４とが周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｕ相第１回生動作とする。第１回生遅延時間Ｔｄｒ１は、電力伝送方向が第２方向であって、第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１側が正電位となり且つ第２ｕ相結合コンデンサＣｕ２側が負電位となる遅延時間Ｔｄである。
【０１１２】
また、遅延時間Ｔｄが第２回生遅延時間Ｔｄｒ２に設定された状態で両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４とが周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をｕ相第２回生動作とする。第２回生遅延時間Ｔｄｒ２は、第１回生遅延時間Ｔｄｒ１よりもＴ／２だけ加算した値である。第２回生遅延時間Ｔｄｒ２は、電力伝送方向が第２方向であって、第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１側が負電位となり且つ第２ｕ相結合コンデンサＣｕ２側が正電位となる遅延時間Ｔｄである。すなわち、遅延時間Ｔｄは、電力伝送方向が第２方向であって、電圧印加方向が相違する第１回生遅延時間Ｔｄｒ１と第２回生遅延時間Ｔｄｒ２とを含む。
【０１１３】
また、ｕ相第１回生動作とｕ相第２回生動作とを合わせてｕ相単位回生動作とし、ｕ相単位回生動作の実行期間である単位回生動作期間Ｔｒの逆数を単位回生動作周波数ｆｒとする。単位回生動作期間Ｔｒは、ｕ相第１回生動作の実行期間Ｔｒ１とｕ相第２回生動作の実行期間Ｔｒ２とを合わせた期間である。
【０１１４】
かかる構成において、ロータコントローラ９４は、回転角センサ９６の検出結果に基づいて、ｕ相ロータコイル２２ｕにて発生する回生電力の電圧の印加方向が切り替わるタイミング、例えば第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１側が負電位から正電位に切り替わるタイミング及び回生電力の周波数を把握する。そして、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１側が負電位から正電位に切り替わるタイミングとｕ相第１回生動作の開始タイミングとが同期し、且つ、単位回生動作周波数ｆｒが回生電力の周波数と一致した状態で、ｕ相第１回生動作とｕ相第２回生動作とを交互に繰り返し実行させる。
【０１１５】
同様に、各ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１〜Ｑｖ４において、ｕ相第１回生動作及びｕ相第２回生動作に対応する動作を、ｖ相第１回生動作及びｖ相第２回生動作とする。ロータコントローラ９４は、回転角センサ９６の検出結果に基づいて、ｖ相ロータコイル２２ｖにて発生する回生電力の電圧の印加方向が切り替わるタイミング、詳細には第１ｖ相結合コンデンサＣｖ１側が負電位から正電位に切り替わるタイミングを把握する。
【０１１６】
そして、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、第１ｖ相結合コンデンサＣｖ１側が負電位から正電位に切り替わるタイミングとｖ相第１回生動作の開始タイミングとが同期し、且つ、単位回生動作周波数ｆｒが回生電力の周波数と一致した状態で、ｖ相第１回生動作とｖ相第２回生動作とを交互に繰り返し実行させる。
【０１１７】
また、各ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１〜Ｑｗ４において、ｕ相第１回生動作及びｕ相第２回生動作に対応する動作を、ｗ相第１回生動作及びｗ相第２回生動作とする。ロータコントローラ９４は、回転角センサ９６の検出結果に基づいて、ｗ相ロータコイル２２ｗにて発生する回生電力の電圧の印加方向が切り替わるタイミング、詳細には第１ｗ相結合コンデンサＣｗ１側が負電位から正電位に切り替わるタイミングを把握する。
【０１１８】
そして、図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、第１ｗ相結合コンデンサＣｗ１側が負電位から正電位に切り替わるタイミングとｗ相第１回生動作の開始タイミングとが同期し、且つ、単位回生動作周波数ｆｒが回生電力の周波数と一致した状態で、ｗ相第１回生動作とｗ相第２回生動作とを交互に繰り返し実行させる。
【０１１９】
かかる構成によれば、各相給電部４１ｕ〜４１ｗにて、回生電力を用いたバッテリ１０２への給電が行われる。詳細には、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗ（換言すれば各相Ｅ級コンバータＥｃｕ〜Ｅｃｗ）にて、回生電力を伝送用電力に変換するＡＣ／ＡＣ変換動作が行われる。そして、上記伝送用電力が各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介して各相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗ（換言すれば各相Ｅ級インバータＥｉｕ〜Ｅｉｗ）に伝送され、各相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗにて、伝送用電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作が行われる。この場合、両コントローラ９４，９５は、回生ブレーキの必要量に応じて、伝送用電力の電力値を可変制御してもよい。
【０１２０】
そして、両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転数が予め定められた下限値を下回ったことに基づいて、各相給電部４１ｕ〜４１ｗによる給電を停止させる。詳細には、両コントローラ９４，９５は、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４をＯＦＦ状態に維持する。なお、両コントローラ９４，９５は、第１電動モータ３１の空転時には、各相給電部４１ｕ〜４１ｗの動作を停止させる。
【０１２１】
以上のことから、電界結合式非接触給電システム４０は、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する双方向の非接触電力伝送が可能となっている。なお、ｕ相ロータコイル２２ｕからバッテリ１０２に向かう電力伝送が行われる場合には、両ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕが両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕに伝送用電力を送電する「送電部」として機能し、両ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕが両ｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕから伝送用電力を非接触で受電する「受電部」として機能する。他の相についても同様である。
【０１２２】
次に本実施形態の作用について説明する。
各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する非接触の電力伝送により、インナーロータ１１に設けられた相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対して給電が行われる。また、相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗにて回生電力が発生した場合には、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する非接触電力伝送を含む、相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗからバッテリ１０２に向かう電力伝送が行われ、バッテリ１０２が充電される。
【０１２３】
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）回転電機１０は、インナーロータ１１とインナーロータ１１に設けられた各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗを有する三相モータとしての第１電動モータ３１とを備えている。そして、回転電機１０は、複数の相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対応させて複数の相給電部４１ｕ〜４１ｗを備えている。詳細には、回転電機１０は、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送を用いて、３つの相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対して給電を行う３つの相給電部４１ｕ〜４１ｗを備えている。
【０１２４】
かかる構成によれば、各相給電部４１ｕ〜４１ｗによって、インナーロータ１１に設けられた各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対する非接触給電が実現されている。これにより、ブラシを設けることなく、インナーロータ１１への給電を行うことができる。
【０１２５】
また、相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対して個別に相給電部４１ｕ〜４１ｗが設けられているため、各相給電部４１ｕ〜４１ｗによる給電態様を個別に制御することにより、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗの通電態様を個別に制御することができる。これにより、三相交流を生成する三相インバータを設けることなく、第１電動モータ３１を駆動させることができる。
【０１２６】
特に、本実施形態では、３つの相給電部４１ｕ〜４１ｗが設けられているため、１つ当たりの相給電部が要求される要求電力値が小さくて済む。詳細には、各相給電部４１ｕ〜４１ｗは、少なくとも１相分の駆動電力を給電することができればよい。これにより、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２のキャパシタンスを低くすることができる。
【０１２７】
詳述すると、結合コンデンサを介する電界結合式の非接触の電力伝送においては、電力伝送が可能な電力値は、結合コンデンサのキャパシタンスが高くなるほど、大きくなる。このため、第１電動モータ３１を駆動させるために、大きな電力を伝送させようとすると、結合コンデンサのキャパシタンスを高くする必要が生じる。しかしながら、結合コンデンサのキャパシタンスは、電極の形状や電極間距離等に依存するため、要求電力値によっては、製造や配置が困難な非現実的な結合コンデンサが求められる不都合が生じ得る。これに対して、本実施形態では、１つ当たりの相給電部が要求される要求電力値が小さくて済むため、要求電力値を満たす各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２のキャパシタンスを低くできる。これにより、上記不都合を抑制できる。
【０１２８】
（２）ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２は、インナーロータ１１の回転に伴って回転しないように保持されたｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕと、インナーロータ１１に設けられ且つｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕと対向配置されたｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕとで構成されている。同様に、ｖ相結合コンデンサＣｖ１，Ｃｖ２は、互いに対向配置されたｖ相保持電極とｖ相回転電極とによって構成され、ｗ相結合コンデンサＣｗ１，Ｃｗ２は、互いに対向配置されたｗ相保持電極とｗ相回転電極とによって構成されている。
【０１２９】
かかる構成において、相給電部４１ｕ〜４１ｗは、直流電源であるバッテリ１０２から出力される直流の蓄電電力を、予め定められた周波数の交流の伝送用電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作を行い、且つ、当該伝送用電力を各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２の保持電極に出力する相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗを備えている。また、相給電部４１ｕ〜４１ｗは、インナーロータ１１に設けられ、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２の回転電極によって受電された伝送用電力を、第１電動モータ３１が駆動可能な三相交流のうち対応する相の駆動電力に、直流電力を介することなく変換するＡＣ／ＡＣ変換動作を行う相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗを備えている。相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗは、変換された各相に対応する駆動電力を、対応する相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに出力する。
【０１３０】
かかる構成によれば、各相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗによって蓄電電力が伝送用電力に変換され、その変換された伝送用電力が各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介してインナーロータ１１に伝送される。そして、インナーロータ１１に設けられた各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗによって、伝送用電力が各相に対応する駆動電力に変換される。これにより、蓄電電力を用いて第１電動モータ３１を駆動させることができる。
【０１３１】
特に、本実施形態では、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗによって、伝送用電力が直流電力を介することなく駆動電力に変換される。これにより、インナーロータ１１に、伝送用電力を整流する回路と、整流された直流電力を駆動電力に変換する回路とをそれぞれ設ける必要がないため、インナーロータ１１の構成の簡素化を図ることができる。また、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対して半波の直流電力を出力する構成と比較して、第１電動モータ３１にて大きなトルクを発生させることができる。
【０１３２】
（３）ｕ相ステータ変換部４３ｕは、２つの１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２を有し、当該両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。ｖ相ステータ変換部４３ｖは、両１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２を有し、当該両１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。ｗ相ステータ変換部４３ｗは、両１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２を有し、当該両１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。
【０１３３】
ｕ相ロータ変換部４５ｕは、２つの２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４を有している。ｕ相ロータ変換部４５ｕは、両２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３，Ｑｕ４が両１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２に対して遅延時間Ｔｄだけ遅延した状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦすることによりｕ相ロータコイル２２ｕに電力を出力し且つ遅延時間Ｔｄに応じてｕ相ロータコイル２２ｕに流れる電流の向きを切り替えるように構成されている。詳細には、ｕ相ロータ変換部４５ｕは、ｕ相ロータコイル２２ｕに並列接続され、且つ、双方向の電力伝送が可能な２次側ｕ相双方向スイッチ回路９８ｕを備えている。
【０１３４】
また、ｖ相ロータ変換部４５ｖ及びｗ相ロータ変換部４５ｗについても、ｕ相ロータ変換部４５ｕと同様に構成されている。そして、回転電機１０は、各１次側スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２と各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４とを制御する両コントローラ９４，９５を備えている。
【０１３５】
かかる構成において、両コントローラ９４，９５は、各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４の立ち上がりタイミングが、同一相の１次側スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２の立ち上がりタイミングよりも遅延時間Ｔｄだけ遅延した状態で各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。そして、両コントローラ９４，９５は、上記遅延時間Ｔｄを周期的に変更することにより、各相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗのＤＣ／ＡＣ変換動作及び各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗのＡＣ／ＡＣ変換動作を実行させる。
【０１３６】
かかる構成によれば、相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗが、遅延時間Ｔｄに応じて相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに流れる電流の向きを順方向と逆方向とに切り替えるように構成されているため、遅延時間Ｔｄを周期的に変更することにより、伝送用電力から交流の駆動電力を生成することができる。これにより、電力伝送経路を切り替えるスイッチ等を設けることなく、ＡＣ／ＡＣ変換動作を実現できるため、構成の簡素化を図ることができる。また、遅延時間Ｔｄの変更という比較的簡素な制御で、ＡＣ／ＡＣ変換動作を実現できる。
【０１３７】
（４）遅延時間Ｔｄは、電力伝送方向が第１方向となり、且つ、相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに順方向の電流が流れる第１力行遅延時間Ｔｄｐ１と、電力伝送方向が第１方向となり、且つ、相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに順方向とは逆方向の電流が流れる第２力行遅延時間Ｔｄｐ２とを含む。ここで、各１次側スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２と各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４との同一相同士が第１力行遅延時間Ｔｄｐ１だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をそれぞれ、ｕ相第１力行動作、ｖ相第１力行動作及びｗ相第１力行動作とする。各１次側スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２と各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４との同一相同士が第２力行遅延時間Ｔｄｐ２だけずれて周期的にＯＮ／ＯＦＦする動作をそれぞれ、ｕ相第２力行動作、ｖ相第２力行動作及びｗ相第２力行動作とする。
【０１３８】
両コントローラ９４，９５は、ｕ相第１力行動作とｕ相第２力行動作とが交互に繰り返し実行され、ｖ相第１力行動作とｖ相第２力行動作とが交互に繰り返し実行され、ｗ相第１力行動作とｗ相第２力行動作とが交互に繰り返し実行されるように各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４を制御する。
【０１３９】
かかる構成によれば、各相において、第１力行遅延時間Ｔｄｐ１だけずれた第１力行動作と、第２力行遅延時間Ｔｄｐ２だけずれた第２力行動作とが交互に繰り返し実行されることにより、各相に対応する交流の駆動電力が生成される。これにより、（３）の効果を得ることができる。
【０１４０】
（５）両コントローラ９４，９５は、各相第１力行動作の実行タイミングを所定期間（例えば単位力行動作期間Ｔａの１／３）ずつ異ならせている。これにより、比較的容易に、各相に対応する駆動電力の位相をそれぞれ異ならせることができる。
【０１４１】
（６）両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転数に対応させて、各相単位力行動作の実行周期である単位力行動作期間Ｔａ（換言すれば単位力行動作周波数ｆｔ）を制御する。これにより、インナーロータ１１の回転と、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗへの通電態様とを同期させることができ、第１電動モータ３１を好適に駆動させることができる。また、上記単位力行動作期間Ｔａを変更することにより、インナーロータ１１の回転数制御を行うことができる。
【０１４２】
（７）伝送用電力の周波数は、単位力行動作期間Ｔａの逆数である単位力行動作周波数ｆｔよりも高く設定されている。かかる構成によれば、第１電動モータ３１を好適に駆動させることができるとともに、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する非接触の電力伝送を好適に行うことができる。
【０１４３】
詳述すると、例えば、インナーロータ１１の回転数に応じて決まる単位力行動作周波数ｆｔと同一周波数の伝送用電力で各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する非接触の電力伝送を行うことも考えられる。しかしながら、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介する電界結合式の非接触の電力伝送においては、電力伝送が可能な電力値は、伝送用電力の周波数及び各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２のキャパシタンスで決まる。このため、仮に伝送用電力の周波数を単位力行動作周波数ｆｔと同一に設定すると、要求電力値を満たすために必要なキャパシタンスが非常に高くなってしまう。
【０１４４】
これに対して、本実施形態では、伝送用電力の周波数は、単位力行動作周波数ｆｔよりも高く設定されている。これにより、要求電力値を満たすための各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２のキャパシタンスを低くすることができる。よって、インナーロータ１１の回転と各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗの通電態様とを同期させつつ、要求電力値の伝送用電力を非接触で好適に電力伝送させることができる。換言すれば、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗは周波数変換を行うものとも言える。
【０１４５】
（８）ｕ相給電部４１ｕは、第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１と直列接続されたものであって第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１と協働してｕ相直列共振回路９９ｕを構成するｕ相共振コイルＬｕ３を備えている。ｖ相給電部４１ｖは、第１ｖ相結合コンデンサＣｖ１と直列接続されたものであって第１ｖ相結合コンデンサＣｖ１と協働してｖ相直列共振回路９９ｖを構成するｖ相共振コイルＬｖ３を備えている。ｗ相給電部４１ｗは、第１ｗ相結合コンデンサＣｗ１と直列接続されたものであって第１ｗ相結合コンデンサＣｗ１と協働してｗ相直列共振回路９９ｗを構成するｗ相共振コイルＬｗ３を備えている。
【０１４６】
そして、相直列共振回路９９ｕ，９９ｖ，９９ｗと相ステータ変換部４３ｕ，４３ｖ，４３ｗとによってＥ級動作を行う相Ｅ級インバータＥｉｕ，Ｅｉｖ，Ｅｉｗが構成され、相直列共振回路９９ｕ，９９ｖ，９９ｗと相ロータ変換部４５ｕ，４５ｖ，４５ｗとによってＥ級動作を行う相Ｅ級コンバータＥｃｕ，Ｅｃｖ，Ｅｃｗが構成されている。
【０１４７】
かかる構成によれば、Ｅ級動作によって電力変換動作が行われるため、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４のスイッチング損失の低減を図ることができる。詳述すると、Ｅ級動作とは、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４のターンオン時における各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ４の印加電圧及び印加電圧の傾きが「０」となる動作モードである。この場合、ターンオン時にＺＶＳ動作が実現されるとともに、ターンオフ損失が最小となる。これにより、電界結合式非接触給電システム４０の効率向上を図ることができる。
【０１４８】
ここで、Ｅ級動作を実現するためには、直列共振回路が必要となる。この点、本実施形態では、電界結合式の非接触の電力伝送（換言すれば給電）を行うのに必須の構成である第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１、第１ｖ相結合コンデンサＣｖ１及び第１ｗ相結合コンデンサＣｗ１が相直列共振回路９９ｕ，９９ｖ，９９ｗの一部として採用されている。これにより、専用のコンデンサを別途設ける構成と比較して、構成の簡素化を図ることができる。
【０１４９】
更に、上記相直列共振回路９９ｕ，９９ｖ，９９ｗは、相Ｅ級インバータＥｉｕ，Ｅｉｖ，Ｅｉｗ及び相Ｅ級コンバータＥｃｕ，Ｅｃｖ，Ｅｃｗの双方に用いられている。よって、相Ｅ級インバータＥｉｕ，Ｅｉｖ，Ｅｉｗ及び相Ｅ級コンバータＥｃｕ，Ｅｃｖ，Ｅｃｗの双方において専用の直列共振回路を設ける構成と比較して、構成の簡素化を図ることができる。
【０１５０】
（９）各相給電部４１ｕ〜４１ｗは、第１電動モータ３１にて発生した回生電力を、各相結合コンデンサＣｕ１〜Ｃｗ２を介して、バッテリ１０２に給電可能に構成されている。これにより、回生電力を用いてバッテリ１０２を充電することができる。
【０１５１】
（１０）両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転位置に対応させて、ｕ相第１回生動作とｕ相第２回生動作とが交互に繰り返し実行されるように、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｕ４を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。各ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１〜Ｑｖ４及び各ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１〜Ｑｗ４についても同様である。これにより、回生電力をバッテリ１０２の充電に用いることができるため、回生電力を用いたバッテリ１０２の充電を、効率よく行うことができる。
【０１５２】
（１１）回転電機１０は、インナーロータ１１に対して径方向外側に配置され、インナーロータ１１と個別に回転可能なアウターロータ１２を備えている。第１電動モータ３１は、インナーロータ１１のロータコイル２２とアウターロータ１２の第１永久磁石２４とによって構成されている。この場合、回転するインナーロータ１１に設けられたロータコイル２２に給電する必要が生じる。これに対して、本実施形態では、ロータコイル２２に給電するものとして非接触電力伝送部４４が採用されている。これにより、ダブルロータ型の回転電機１０において、ブラシレス化を図ることができる。
【０１５３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  １次側の双方向スイッチ回路は必須ではない。例えば、図８に示すように、ｕ相ステータ変換部４３ｕは、１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕに代えて、１次側ｕ相ボディダイオードＤｂｕ１を有する１石の１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１を備えている構成でもよい。
【０１５４】
また、図９に示すように、ｕ相ステータ変換部４３ｕは、１次側ｕ相双方向スイッチ回路９７ｕに代えて、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１と、当該１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１と直列に接続された第１ｕ相ダイオードＤｕ１と、これらの直列接続体に対して並列に接続された第２ｕ相ダイオードＤｕ２とを有する構成でもよい。第１ｕ相ダイオードＤｕ１の順方向と１次側ｕ相ボディダイオードＤｂｕ１の順方向とは互いに逆向きとなっている。第２ｕ相ダイオードＤｕ２は、第１ｕ相ダイオードＤｕ１とは順方向が逆になるように設けられている。この場合、１次側スイッチング素子の数の削減を図ることができる。つまり、１相当たりの１次側スイッチング素子の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【０１５５】
○  ２次側の双方向スイッチ回路の具体的な回路構成は任意である。例えば、図８に示すように、２次側ｕ相双方向スイッチ回路１１１ｕは、４つのダイオードからなるｕ相ブリッジ回路１１１ａｕと、ｕ相ブリッジ回路１１１ａｕの中間点同士を接続するｕ相配線１１１ｂｕ上に設けられた２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３とを有する構成でもよい。
【０１５６】
また、例えば、図９に示すように、２次側ｕ相双方向スイッチ回路１２１ｕは、第１の２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ３及び第３ｕ相ダイオードＤｕ３の直列接続体と、第２の２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ４及び第４ｕ相ダイオードＤｕ４の直列接続体とを有する構成でもよい。両直列接続体は、電力伝送方向が互いに逆向きになるように、並列接続されているとよい。
【０１５７】
○  相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗは、ＤＣ／ＡＣ変換動作を行うことができれば、その具体的な回路構成は任意であり、例えばＥ級動作条件を満たさなくてもよい。
○  相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗは、ＡＣ／ＡＣ変換動作を行うことができれば、その具体的な回路構成は任意であり、例えばＥ級動作条件を満たさなくてもよい。
【０１５８】
○  相ロータ変換部は、伝送用電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作を行うものであってもよい。この場合であっても、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗへの直流電力の入力タイミングを、相ロータ変換部ごとに異ならせることにより、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗの通電態様を三相交流に近づけることができ、それを通じて第１電動モータ３１を駆動させることができる。但し、第１電動モータ３１にて発生させるトルクを大きくすることができる点に着目すれば、ＡＣ／ＡＣ変換動作を行う構成の方が好ましい。
【０１５９】
なお、ＡＣ／ＤＣ変換動作を行う相ロータ変換部の回路構成は任意であるが、例えば２次側の双方向スイッチ回路に代えて、ボディダイオードを有する１石の２次側スイッチング素子を採用すること等が考えられる。この場合、インナーロータ１１に設けられるスイッチング素子の数の削減を図ることができる。
【０１６０】
また、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗへの直流電力の入力タイミングを、相ロータ変換部ごとに異ならせる具体的な構成は、任意である。例えば、相ごとに実行タイミングを異ならせて、各相の２次側スイッチング素子のスイッチング制御を断続的に構成でもよいし、２次側スイッチング素子とは別に入力タイミングを制御するための専用のスイッチを設け、当該スイッチを制御する構成でもよい。
【０１６１】
○  ステータ変換部とロータ変換部とは、同一の回路構成に限られず、異なる回路構成であってもよい。
○  第１力行遅延時間Ｔｄｐ１、第２力行遅延時間Ｔｄｐ２、両力行遅延時間Ｔｄｐ１，Ｔｄｐ２の比率、第１回生遅延時間Ｔｄｒ１、第２回生遅延時間Ｔｄｒ２及び両回生遅延時間Ｔｄｒ１，Ｔｄｒ２の比率のうち少なくとも１つのパラメータは、相ごとに異なっていてもよい。
【０１６２】
○  相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗの出力電力の電力値が遅延時間Ｔｄに応じて変動することに着目して、両コントローラ９４，９５は、遅延時間Ｔｄを変更することにより、上記出力電力の電力値の可変制御を行ってもよい。つまり、遅延時間Ｔｄは、両回生遅延時間Ｔｄｒ１，Ｔｄｒ２、又は、両力行遅延時間Ｔｄｐ１，Ｔｄｐ２に限られない。
【０１６３】
○  ステータコントローラ９５が、各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４を制御してもよい。この場合、ステータコントローラ９５は、遅延時間Ｔｄを決定し、クロック信号ＣＫに対して当該遅延時間Ｔｄだけ遅延させた制御信号を、信号用結合コンデンサＣｚ１，Ｃｚ２を介して、インナーロータ１１に設けられた波形整形部に送信する。波形整形部は、制御信号の微分波形から制御信号を生成（復元）し、その生成された制御信号を各２次側スイッチング素子Ｑｕ３〜Ｑｗ４に出力するとよい。これにより、ロータコントローラ９４の簡素化を図ることができる。この場合、ロータコントローラ９４は、必要に応じて、回転角センサ９６の検出結果をステータコントローラ９５に送信するとよい。
【０１６４】
○  相ロータ変換部４５ｕ，４５ｖ，４５ｗが相共振コイルＬｕ３，Ｌｖ３，Ｌｗ３を備えていてもよい。詳細には、ｕ相共振コイルＬｕ３は、第１ｕ相結合コンデンサＣｕ１と２次側ｕ相コイルＬｕ２とを接続する配線上にあってもよい。
【０１６５】
○  結合コンデンサを構成する回転電極と保持電極との具体的な構成は任意である。例えば、両電極は、絶縁部材５２が挿通された円板リング状であってインナーロータ１１の軸線方向に互いに対向する構成であってもよい。
【０１６６】
○  各相Ｅ級インバータＥｉｕ〜Ｅｉｗは昇圧又は降圧の電圧値変換を行ってもよく、各相Ｅ級コンバータＥｃｕ〜Ｅｃｗは昇圧又は降圧の電圧値変換を行ってもよい。
○  結合コンデンサの数は任意であり、例えば互いに並列接続された複数の結合コンデンサを用いて非接触の電力伝送を行ってもよい。
【０１６７】
○  スイッチング素子は、ｎ型のＭＯＳＦＥＴに限られず、ＩＧＢＴ等任意である。
○  直流電源はバッテリ１０２であったが、これに限られず、充放電が可能な蓄電装置であれば、任意であり、例えば電気二重層キャパシタ等でもよい。
【０１６８】
○  回転電機１０は、コイルが設けられたロータを少なくとも１つ有していればよい。例えば、回転電機は、１つのロータとステータとを有する構成であってもよい。また、回転電機は、ステータ１３が省略され、２つのロータを有する構成であってもよい。
【０１６９】
○  回転電機１０は、ハイブリッドトランスアクスルに用いられていたが、他の用途に用いられてもよい。また、車両は、エンジンと蓄電装置とを有する車両に限られず任意である。
【０１７０】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
（イ）前記ｕ相第２変換部は、少なくとも前記２次側スイッチング素子を用いて構成されたものであって、双方向に電流を流すことができる２次側ｕ相双方向スイッチ回路を備え、当該２次側ｕ相双方向スイッチ回路は前記ｕ相ロータコイルに並列接続され、前記ｖ相第２変換部は、少なくとも前記２次側スイッチング素子を用いて構成されたものであって、双方向に電流を流すことができる２次側ｖ相双方向スイッチ回路を備え、当該２次側ｖ相双方向スイッチ回路は前記ｖ相ロータコイルに並列接続され、前記ｗ相第２変換部は、少なくとも前記２次側スイッチング素子を用いて構成されたものであって、双方向に電流を流すことができる２次側ｗ相双方向スイッチ回路を備え、当該２次側ｗ相双方向スイッチ回路は前記ｗ相ロータコイルに並列接続されている請求項３に記載の回転電機。
【符号の説明】
【０１７１】
１０…回転電機、１１…インナーロータ、１２…アウターロータ、１３…ステータ、２２…ロータコイル、２２ｕ…ｕ相ロータコイル、２２ｖ…ｖ相ロータコイル、２２ｗ…ｗ相ロータコイル、３１…第１電動モータ（三相モータ）、４０…電界結合式非接触給電システム、４１ｕ…ｕ相給電部、４１ｖ…ｖ相給電部、４１ｗ…ｗ相給電部、４２…電子ユニット、４３…ステータ変換部、４３ｕ…ｕ相ステータ変換部、４３ｖ…ｖ相ステータ変換部、４３ｗ…ｗ相ステータ変換部、４４…非接触電力伝送部、４４ｕ…ｕ相伝送部、４４ｖ…ｖ相伝送部、４４ｗ…ｗ相伝送部、４５…ロータ変換部、４５ｕ…ｕ相ロータ変換部、４５ｖ…ｖ相ロータ変換部、４５ｗ…ｗ相ロータ変換部、６１ｕ，６２ｕ…ｕ相回転電極、７１ｕ，７２ｕ…ｕ相保持電極、９４…ロータコントローラ、９５…ステータコントローラ、９６…回転角センサ、９７ｕ〜９７ｗ…１次側の相双方向スイッチ回路、９８ｕ〜９８ｗ…２次側の相双方向スイッチ回路、９９ｕ〜９９ｗ…相直列共振回路、１００…車両、１０２…バッテリ（直流電源）、Ｃｕ１，Ｃｕ２…ｕ相結合コンデンサ、Ｃｖ１，Ｃｖ２…ｖ相結合コンデンサ、Ｃｗ１，Ｃｗ２…ｗ相結合コンデンサ、Ｅｃｕ〜Ｅｃｗ…相Ｅ級コンバータ、Ｅｉｕ〜Ｅｉｗ…相Ｅ級インバータ、Ｌｕ３〜Ｌｗ３…相共振コイル、Ｑｕ１〜Ｑｗ２…１次側スイッチング素子、Ｑｕ３〜Ｑｗ４…２次側スイッチング素子、Ｔｄ…遅延時間、Ｔｄｐ１…第１力行遅延時間、Ｔｄｐ２…第２力行遅延時間。
【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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