(57)【要約】【課題】ブラシを用いることなく、比較的簡素な構成で、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
2017073900.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、
を備えた回転電機において、
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、
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、
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、
前記各相給電部はそれぞれ、
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変換動作を行う第１変換部と、
前記ロータの回転に伴って回転しないように保持され且つ前記交流電力が入力される保持電極、及び、前記ロータに設けられ且つ前記保持電極から非接触で前記交流電力を受電する回転電極を有するものであって、前記保持電極及び前記回転電極で構成される結合コンデンサを介して非接触の電力伝送を行う非接触電力伝送部と、
前記ロータに設けられ、前記回転電極によって受電された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作を行う第２変換部と、
を備え、
前記回転電機は、前記各相給電部の前記第２変換部によって変換された直流電力を、対応する相ロータコイルに、予め定められた順序で入力させる制御部を備えていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記第１変換部は、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、
前記第２変換部は、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周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより前記ＡＣ／ＤＣ変換動作を行うものであり、
前記ｕ相給電部の前記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周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第１動作と、当該両スイッチング素子がＯＦＦ状態に維持されるｕ相第２動作と、を合わせてｕ相単位動作とし、
前記ｖ相給電部の前記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周期的にＯＮ／ＯＦＦするｖ相第１動作と、当該両スイッチング素子がＯＦＦ状態に維持されるｖ相第２動作と、を合わせてｖ相単位動作とし、
前記ｗ相給電部の前記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周期的にＯＮ／ＯＦＦするｗ相第１動作と、当該両スイッチング素子がＯＦＦ状態に維持されるｗ相第２動作と、を合わせてｗ相単位動作とすると、
前記制御部は、前記各相単位動作の実行タイミングがそれぞれずれた状態で、前記各相単位動作が繰り返し実行されるように前記各相給電部の前記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を制御する請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記各相単位動作が行われる期間はそれぞれ同一であり、当該期間の逆数を単位動作周波数とすると、
前記制御部は、前記ロータの回転数に対応させて、前記単位動作周波数を制御する請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記交流電力の周波数は、前記単位動作周波数よりも高く設定されている請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記各相給電部の前記第１変換部はそれぞれ、
前記直流電源に直列接続された１次側コイルと、
前記直流電源に並列接続された１石の前記１次側スイッチング素子と、
前記１次側スイッチング素子に並列接続された１次側シャントキャパシタと、
を有し、
前記各相給電部の前記第２変換部はそれぞれ、
対応する相ロータコイルに直列接続された２次側コイルと、
対応する相ロータコイルに並列接続された１石の前記２次側スイッチング素子と、
前記２次側スイッチング素子に並列接続された２次側シャントキャパシタと、
を有し、
前記各相給電部はそれぞれ、前記結合コンデンサと直列接続されたものであって前記結合コンデンサと協働して直列共振回路を構成する共振コイルを備え、
前記直列共振回路は、前記１次側シャントキャパシタと前記２次側シャントキャパシタとの間に設けられており、
前記第１変換部と前記直列共振回路とによってＥ級インバータが構成され、前記第２変換部と前記直列共振回路とによってＥ級コンバータが構成されている請求項２〜４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、三相モータに例えば三相交流を入力させる必要がある。この場合、例えば専用の三相インバータ等を設けると、構成の複雑化が懸念される。
【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、比較的簡素な構成で、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、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、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、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、前記各相給電部はそれぞれ、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変換動作を行う第１変換部と、前記ロータの回転に伴って回転しないように保持され且つ前記交流電力が入力される保持電極、及び、前記ロータに設けられ且つ前記保持電極から非接触で前記交流電力を受電する回転電極を有するものであって、前記保持電極及び前記回転電極で構成される結合コンデンサを介して非接触の電力伝送を行う非接触電力伝送部と、前記ロータに設けられ、前記回転電極によって受電された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作を行う第２変換部と、を備え、前記回転電機は、前記各相給電部の前記第２変換部によって変換された直流電力を、対応する相ロータコイルに、予め定められた順序で入力させる制御部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、ブラシレス化を図ることができる。また、本構成によれば、直流電力が、各相ロータコイルに、予め定められた順序で入力されることにより、各相ロータコイルの通電態様を、三相交流に近づけることができる。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、三相モータを駆動させることができる。よって、ブラシを用いることなく、比較的簡素な構成で、三相モータを駆動させることができる。
【０００９】
なお、「対応する相ロータコイル」とは、給電部と同一相のロータコイルを意味し、詳細には、ｕ相相給電部の第２変換部によって変換された直流電力についてはｕ相ロータコイルであり、ｖ相相給電部の第２変換部によって変換された直流電力についてはｖ相ロータコイルであり、ｗ相相給電部の第２変換部によって変換された直流電力についてはｗ相ロータコイルである。
【００１０】
上記回転電機について、前記第１変換部は、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、前記第２変換部は、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周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより前記ＡＣ／ＤＣ変換動作を行うものであり、前記ｕ相給電部の前記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周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第１動作と、当該両スイッチング素子がＯＦＦ状態に維持されるｕ相第２動作と、を合わせてｕ相単位動作とし、前記ｖ相給電部の前記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周期的にＯＮ／ＯＦＦするｖ相第１動作と、当該両スイッチング素子がＯＦＦ状態に維持されるｖ相第２動作と、を合わせてｖ相単位動作とし、前記ｗ相給電部の前記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周期的にＯＮ／ＯＦＦするｗ相第１動作と、当該両スイッチング素子がＯＦＦ状態に維持されるｗ相第２動作と、を合わせてｗ相単位動作とすると、前記制御部は、前記各相単位動作の実行タイミングがそれぞれずれた状態で、前記各相単位動作が繰り返し実行されるように前記各相給電部の前記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を制御するとよい。
【００１１】
かかる構成によれば、各給電部の１次側スイッチング素子及び２次側スイッチング素子とは別に、直流電力の入力制御を行うためのスイッチ等を別途設けることなく、各相ロータコイルの通電態様を三相交流に近づけることができるとともに、無駄なスイッチングを抑制できる。これにより、効率の向上と構成の簡素化との両立を図ることができる。
【００１２】
上記回転電機について、前記各相単位動作が行われる期間はそれぞれ同一であり、当該期間の逆数を単位動作周波数とすると、前記制御部は、前記ロータの回転数に対応させて、前記単位動作周波数を制御するとよい。
【００１３】
かかる構成によれば、ロータの回転と、各相ロータコイルの通電態様とを同期させることができる。これにより、三相モータを、より好適に駆動させることができる。
上記回転電機について、前記交流電力の周波数は、前記単位動作周波数よりも高く設定されているとよい。
【００１４】
かかる構成によれば、三相モータ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を介する非接触の電力伝送を好適に行うことができる。
上記回転電機について、前記各相給電部の前記第１変換部はそれぞれ、前記直流電源に直列接続された１次側コイルと、前記直流電源に並列接続された１石の前記１次側スイッチング素子と、前記１次側スイッチング素子に並列接続された１次側シャントキャパシタと、を有し、前記各相給電部の前記第２変換部はそれぞれ、対応する相ロータコイルに直列接続された２次側コイルと、対応する相ロータコイルに並列接続された１石の前記２次側スイッチング素子と、前記２次側スイッチング素子に並列接続された２次側シャントキャパシタと、を有し、前記各相給電部はそれぞれ、前記結合コンデンサと直列接続されたものであって前記結合コンデンサと協働して直列共振回路を構成する共振コイルを備え、前記直列共振回路は、前記１次側シャントキャパシタと前記２次側シャントキャパシタとの間に設けられており、前記第１変換部と前記直列共振回路とによってＥ級インバータが構成され、前記第２変換部と前記直列共振回路とによってＥ級コンバータが構成されているとよい。
【００１５】
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／ＤＣ変換動作が実現されるため、各相給電部の両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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、ブラシを用いることなく、比較的簡素な構成で、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】
【００１８】
【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７】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】
【００１９】
以下、回転電機の一実施形態について説明する。なお、図６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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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が駆動可能な交流の駆動電力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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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４５ｕとを備えている。
【００３２】
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４５ｖとを備えている。
【００３３】
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４５ｗとを備えている。各相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗがそれぞれ「第１変換部」に対応し、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗがそれぞれ「第２変換部」に対応し、各相伝送部４４ｕ〜４４ｗがそれぞれ「非接触電力伝送部」に対応する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
ここで、ステータコントローラ９５は、インナーロータ１１の回転数及び回転位置と、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。
【００５２】
なお、インナーロータ１１の回転数及び回転位置を把握する具体的な構成は任意であり、例えば回転数を検出する専用のセンサを設ける構成でもよいし、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに流れる電流値から推定する構成でもよい。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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に並列接続された１石の１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１と、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１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相スイッチング素子Ｑｕ１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相スイッチング素子Ｑｕ１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に対して後段に設けられている。
【００５７】
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に並列接続された１石の２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２と、２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２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相スイッチング素子Ｑｕ２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相スイッチング素子Ｑｕ２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に対して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、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。
【００５８】
なお、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２は、例えばｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴ等である。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。
【００５９】
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９６ｕ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。
【００６０】
かかる構成によれば、両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、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、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２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。
【００６１】
ここで、ｕ相ステータ変換部４３ｕ及びｕ相直列共振回路９６ｕ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９６ｕ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９６ｕとを備えている。
【００６２】
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駆動電力のうち一相分の駆動電力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、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２のターンオン時に両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２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。
【００６３】
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。
【００６４】
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相ボディダイオードＤｂｖ１を有する１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１と、１次側ｖ相シャントキャパシタＣｓｖ１とを備えている。ｖ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相ボディダイオードＤｂｖ２を有する２次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ２と、２次側ｖ相シャントキャパシタＣｓｖ２とを備えている。そして、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９６ｖ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９６ｖ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９６ｖ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。
【００６５】
同様に、ｗ相給電部４１ｗのｗ相ステータ変換部４３ｗは、１次側ｗ相コイルＬｗ１と、１次側ｗ相ボディダイオードＤｂｗ１を有する１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１と、１次側ｗ相シャントキャパシタＣｓｗ１とを備えている。ｗ相給電部４１ｗのｗ相ロータ変換部４５ｗは、２次側ｗ相コイルＬｗ２と、２次側ｗ相ボディダイオードＤｂｗ２を有する２次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ２と、２次側ｗ相シャントキャパシタＣｓｗ２とを備えている。そして、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９６ｗ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９６ｗ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９６ｗ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。
【００６６】
なお、１次側の相コイルＬｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１のそれぞれが「１次側コイル」に対応し、１次側の相シャントキャパシタＣｓｕ１，Ｃｓｖ１，Ｃｓｗ１のそれぞれが「１次側シャントキャパシタ」に対応する。また、２次側の相コイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２のそれぞれが「２次側コイル」に対応し、２次側の相シャントキャパシタＣｓｕ２，Ｃｓｖ２，Ｃｓｗ２のそれぞれが「２次側シャントキャパシタ」に対応する。
【００６７】
ステータコントローラ９５は、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１、１次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１、及び１次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１（以降単に１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１ともいう）を制御することにより、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）を動作させる。
【００６８】
ロータコントローラ９４は、２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２、２次側ｖ相スイッチング素子Ｑｖ２及び２次側ｗ相スイッチング素子Ｑｗ２（以降単に２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２ともいう）を制御することにより、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）を動作させる。
【００６９】
ここで、両コントローラ９４，９５における両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２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１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１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。
【００７０】
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。
【００７１】
ロータコントローラ９４は、クロック信号ＣＫに基づいて、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１よりも遅延時間Ｔｄだけ遅延させて２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２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、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２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、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２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、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２は、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１の立ち上がりタイミングに対して２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２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。
【００７２】
ちなみに、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２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。
【００７３】
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）に向かう方向を正（＋）方向とし、ｕ相ロータコイル２２ｕからバッテリ１０２に向かう方向を負（−）方向としている。正方向が「第１電力伝送方向」に対応し、負方向が「第２電力伝送方向」に対応する。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。
【００７４】
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である場合には負方向となり、遅延時間ＴｄがＴ／２〜Ｔである場合には正方向となる。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、正方向及び負方向のどちらにも電力伝送は行われない。
【００７５】
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を回生遅延時間Ｔｄ１とする。遅延時間Ｔｄが回生遅延時間Ｔｄ１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。
【００７６】
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を力行遅延時間Ｔｄ２とする。遅延時間Ｔｄが力行遅延時間Ｔｄ２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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
なお、バッテリ１０２の電力消費とは、電力伝送方向が正方向である場合には放電による電力消費であり、電力伝送方向が負方向である場合には充電による電力消費である。
また、ｕ相ロータコイル２２ｕの電力消費とは、電力伝送方向が正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、電力伝送方向が負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。
【００８０】
次に、電力伝送方向に対するｕ相Ｅ級インバータＥｉｕ及びｕ相Ｅ級コンバータＥｃｕの動作について説明する。
電力伝送方向が正方向である場合、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、伝送用電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作が行われる。これにより、直流電力がｕ相ロータコイル２２ｕに入力される。
【００８１】
ちなみに、ｕ相ロータ変換部４５ｕから出力される直流電力は、一定の向きとなっている。そして、上記直流電力の電力値は、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２のスイッチング周波数に対応する周期で変化している。すなわち、直流電力とは、向きが一定であればよく、電力値が周期的に変化しているものを含む。
【００８２】
一方、電力伝送方向が負方向である場合、ｕ相Ｅ級コンバータＥｃｕでは、交流の回生電力を伝送用電力に変換する変換動作が行われ、ｕ相ステータ変換部４３ｕでは、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。これにより、直流電力がバッテリ１０２に入力される。
【００８３】
以上のことから、電界結合式非接触給電システム４０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、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。
【００８４】
ちなみに、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、両コントローラ９４，９５は、両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２を、遅延時間Ｔｄだけずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。両コントローラ９４，９５は、両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２を、遅延時間Ｔｄだけずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００８５】
両コントローラ９４，９５は、力行動作時には、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗによって変換された直流電力が、対応する相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに、予め定められた順序で入力されるように各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２（以降単に各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２という）を制御する。当該制御について以下に説明する。
【００８６】
なお、ｕ相ロータ変換部４５ｕとｕ相ロータコイル２２ｕとが対応しており、ｕ相ロータ変換部４５ｕにて変換された直流電力はｕ相ロータコイル２２ｕに入力される。同様に、ｖ相ロータ変換部４５ｖとｖ相ロータコイル２２ｖとが対応しており、ｖ相ロータ変換部４５ｖにて変換された直流電力はｖ相ロータコイル２２ｖに入力される。同様に、ｗ相ロータ変換部４５ｗとｗ相ロータコイル２２ｗとが対応しており、ｗ相ロータ変換部４５ｗにて変換された直流電力はｗ相ロータコイル２２ｗに入力される。
【００８７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２が力行遅延時間Ｔｄ２だけずれた状態でＯＮ／ＯＦＦするｕ相第１動作と、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２がＯＦＦ状態に維持されるｕ相第２動作とを交互に繰り返し実行させる。ｕ相第１動作と当該ｕ相第１動作の後に実行されるｕ相第２動作とを合わせてｕ相単位動作とする。
【００８８】
同様に、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２が力行遅延時間Ｔｄ２だけずれた状態でＯＮ／ＯＦＦするｖ相第１動作と、両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２がＯＦＦ状態に維持されるｖ相第２動作とを交互に繰り返し実行させる。ｖ相第１動作と当該ｖ相第１動作の後に実行されるｖ相第２動作とを合わせてｖ相単位動作とする。
【００８９】
また、図６（ｅ）及び図６（ｆ）に示すように、両コントローラ９４，９５は、両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２が力行遅延時間Ｔｄ２だけずれた状態でＯＮ／ＯＦＦするｗ相第１動作と、両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２がＯＦＦ状態に維持されるｗ相第２動作とを交互に繰り返し実行させる。ｗ相第１動作と当該ｗ相第１動作の後に実行されるｗ相第２動作とを合わせてｗ相単位動作とする。
【００９０】
ここで、各相単位動作が行われる期間はそれぞれ同一に設定されている。上記期間を単位動作期間Ｔａとする。単位動作期間Ｔａは、第１動作が行われている第１動作期間Ｔａ１と、第２動作が行われている第２動作期間Ｔａ２とを加算した値である。
【００９１】
かかる構成において、図６に示すように、両コントローラ９４，９５は、各相単位動作の実行タイミング（換言すれば開始タイミング）がそれぞれずれた状態で各相単位動作が繰り返し実行されるように各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を制御する。詳細には、両コントローラ９４，９５は、各相単位動作がそれぞれ単位動作期間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、直流電力を、ｕ相ロータコイル２２ｕ→ｖ相ロータコイル２２ｖ→ｗ相ロータコイル２２ｗの順序で繰り返し入力させる。
【００９２】
なお、本実施形態では、第１動作期間Ｔａ１は、単位動作期間Ｔａの１／３よりも長い期間に設定されている。この場合、一部の期間において、３相のうち２相において第１動作が行われる。但し、これに限られず、同時に２つの相の第１動作が行われないように第１動作期間Ｔａ１が設定されていてもよい。すなわち、第１動作期間Ｔａ１は、単位動作期間Ｔａの１／３以下に設定されてもよい。この場合、第１動作が行われる相が順次切り替わる。
【００９３】
また、両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転数に基づいて、単位動作期間Ｔａ及び当該単位動作期間Ｔａの逆数である単位動作周波数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、単位動作周波数ｆｔを維持する。つまり、両コントローラ９４，９５は、単位動作周波数ｆｔがインナーロータ１１の回転数と同一となるように各相単位動作を制御する。単位動作周波数ｆｔが第１電動モータ３１の駆動電力の周波数である。
【００９４】
次に、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。両コントローラ９４，９５は、回生動作時には、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２が回生遅延時間Ｔｄ１だけずれ、両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２が回生遅延時間Ｔｄ１だけずれ、両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２が回生遅延時間Ｔｄ１だけずれた状態で各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を常に周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、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にて、回生電力を伝送用電力に変換する変換動作が行われ、当該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。
【００９５】
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〜Ｑｗ２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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
（２）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変換動作を行う相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗを備えている。
【０１０３】
相給電部４１ｕ〜４１ｗは、インナーロータ１１に対して非接触の電力伝送を行う相伝送部４４ｕ〜４４ｗを備えている。ｕ相伝送部４４ｕ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且つ伝送用電力が入力される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から非接触で伝送用電力を受電するｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕと有している。ｕ相結合コンデンサＣｕ１，Ｃｕ２は、ｕ相保持電極７１ｕ，７２ｕとｕ相回転電極６１ｕ，６２ｕとによって構成されている。同様に、ｖ相伝送部４４ｖは、ｖ相結合コンデンサＣｖ１，Ｃｖ２を構成するｖ相保持電極とｖ相回転電極とを有し、ｗ相伝送部４４ｗは、ｗ相結合コンデンサＣｗ１，Ｃｗ２を構成するｗ相保持電極とｗ相回転電極とを有している。
【０１０４】
また、相給電部４１ｕ〜４１ｗは、インナーロータ１１に設けられ、相回転電極によって受電された伝送用電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作を行う相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗを備えている。そして、回転電機１０は、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗによって変換された直流電力を、対応する相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに、予め定められた順序で入力させる両コントローラ９４，９５を備えている。かかる構成によれば、直流電力が、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに、予め定められた順序で入力される。当該入力態様は、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗに対して互いに位相がずれた電力が入力されたことと等価である。これにより、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る。よって、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。
【０１０５】
ここで、第１電動モータ３１を駆動させる点に着目すれば、例えば各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗによって変換された直流電力を用いて三相交流を生成する三相インバータを設けることも考えられる。しかしながら、当該三相インバータは、通常６つのスイッチング素子を有する構成のため、スイッチング素子の数が多くなり易い。特に、本実施形態では、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関係上、上記三相インバータはインナーロータ１１に設ける必要があり、構成の複雑化やインナーロータ１１の大型化等といった不都合が生じ易い。これに対して、本実施形態では、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ため、上記不都合を抑制できる。
【０１０６】
（３）相ステータ変換部４３ｕ，４３ｖ，４３ｗは、１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１を有し、当該１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることによりＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。相ロータ変換部４５ｕ，４５ｖ，４５ｗは、２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２を有し、当該２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣ／ＡＣ変換動作を行う。
【０１０７】
かかる構成において、ｕ相給電部４１ｕの両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２が周期的にＯＮ／ＯＦＦするｕ相第１動作と、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２がＯＦＦ状態に維持されるｕ相第２動作とを合わせてｕ相単位動作とする。同様に、両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２の上記ｕ相単位動作に対応する動作をｖ相単位動作とし、両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２の上記ｕ相単位動作に対応する動作をｗ相単位動作とする。両コントローラ９４，９５は、各相単位動作の実行タイミングがそれぞれずれた状態で、各相単位動作が繰り返し実行されるように各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を制御する。かかる構成によれば、直流電力の入力制御を行うためのスイッチ等を別途設けることなく、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るとともに、無駄なスイッチングを抑制できる。これにより、効率の向上と構成の簡素化との両立を図ることができる。
【０１０８】
（４）各相単位動作が行われる期間（単位動作期間Ｔａ）はそれぞれ同一に設定されており、その期間の逆数を単位動作周波数ｆｔとする。この場合、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、単位動作周波数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の通電態様とを同期させることができる。また、単位動作周波数ｆｔを制御することにより、インナーロータ１１の回転数制御を行うことができる。なお、単位動作周波数ｆｔとは、第１電動モータ３１に入力される電力の周波数とも言える。
【０１０９】
（５）伝送用電力の周波数は、単位動作周波数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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。なお、各相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗは、ＡＣ／ＤＣ変換動作と、振幅変調動作との双方を行うものとも言える。
【０１１２】
（６）相ステータ変換部４３ｕ，４３ｖ，４３ｗは、バッテリ１０２に直列接続された１次側の相コイルＬｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１と、バッテリ１０２に並列接続された１石の１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１と、を有している。更に、相ステータ変換部４３ｕ，４３ｖ，４３ｗは、１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１に並列接続された１次側の相シャントキャパシタＣｓｕ１，Ｃｓｖ１，Ｃｓｗ１を有している。
【０１１３】
相ロータ変換部４５ｕ，４５ｖ，４５ｗは、相ロータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに直列接続された２次側の相コイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２と、相ロータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに並列接続された１石の２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２と、を有している。更に、相ロータ変換部４５ｕ，４５ｖ，４５ｗは、２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２に並列接続された２次側の相シャントキャパシタＣｓｕ２，Ｃｓｖ２，Ｃｓｗ２を有している。
【０１１４】
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９６ｕを構成するｕ相共振コイルＬｕ３を備え、当該ｕ相直列共振回路９６ｕ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。
【０１１５】
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９６ｖを構成するｖ相共振コイルＬｖ３を備え、当該ｖ相直列共振回路９６ｖは、両ｖ相シャントキャパシタＣｓｖ１，Ｃｓｖ２の間に設けられている。
【０１１６】
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９６ｗを構成するｗ相共振コイルＬｗ３を備え、当該ｗ相直列共振回路９６ｗは、両ｗ相シャントキャパシタＣｓｗ１，Ｃｓｗ２の間に設けられている。
【０１１７】
そして、相直列共振回路９６ｕ，９６ｖ，９６ｗと相ステータ変換部４３ｕ，４３ｖ，４３ｗとによって相Ｅ級インバータＥｉｕ，Ｅｉｖ，Ｅｉｗが構成され、相直列共振回路９６ｕ，９６ｖ，９６ｗと相ロータ変換部４５ｕ，４５ｖ，４５ｗとによって相Ｅ級コンバータＥｃｕ，Ｅｃｖ，Ｅｃｗが構成されている。
【０１１８】
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〜Ｑｗ２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〜Ｑｗ２のターンオン時における各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２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。
【０１１９】
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９６ｕ，９６ｖ，９６ｗ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。更に、上記相直列共振回路９６ｕ，９６ｖ，９６ｗ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。
【０１２０】
特に、２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２は、１石ずつである。このため、インナーロータ１１に設けられているスイッチング素子は合計３個となる。これにより、三相インバータのような少なくとも６個のスイッチング素子が必要な構成と比較して、スイッチング素子の数の削減を図ることができる。
【０１２１】
また、相Ｅ級インバータＥｉｕ，Ｅｉｖ，Ｅｉｗ及び相Ｅ級コンバータＥｃｕ，Ｅｃｖ，Ｅｃｗが上記のように構成されているため、回転電機１０は、バッテリ１０２から各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗへの電力伝送だけでなく、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗからバッテリ１０２への電力伝送が可能な双方向給電システムとなっている。これにより、双方向給電に好適に対応できる。
【０１２２】
（８）両コントローラ９４，９５は、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時には、２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２の立ち上がりタイミングが１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１の立ち上がりタイミングよりも、力行遅延時間Ｔｄ２だけ遅延した状態で各相単位動作を実行させる。両コントローラ９４，９５は、回生動作時には、２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２の立ち上がりタイミングが１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１の立ち上がりタイミングよりも、回生遅延時間Ｔｄ１だけ遅延した状態で各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。力行遅延時間Ｔｄ２は、バッテリ１０２から第１電動モータ３１に向かう電力伝送方向に対応する遅延時間Ｔｄであり、回生遅延時間Ｔｄ１は、第１電動モータ３１からバッテリ１０２に向かう電力伝送方向に対応する遅延時間Ｔｄである。換言すれば、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、給電態様を、バッテリ１０２から第１電動モータ３１への給電が行われる力行対応給電と、第１電動モータ３１からバッテリ１０２への給電が行われる回生対応給電とに切り替える。
【０１２３】
かかる構成によれば、遅延時間Ｔｄを変更することにより、電力伝送方向が変更される。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、力行動作及び回生動作の双方に対応できるため、構成の簡素化を図ることができる。
【０１２４】
（９）ステータコントローラ９５は、クロック信号ＣＫを用いて各１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせるものであり、且つ、当該クロック信号ＣＫをロータコントローラ９４に送信する。ロータコントローラ９４は、上記クロック信号ＣＫに基づいて、２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２の立ち上がりタイミングを１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１の立ち上がりタイミングよりも遅延時間Ｔｄだけ遅延させる。これにより、１次側スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１と２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２とを、別々のクロック信号を用いてＯＮ／ＯＦＦさせる構成と比較して、遅延時間Ｔｄが所望値からずれる事態を抑制できる。
【０１２５】
（１０）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。
【０１２６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  直流電力が入力される順序は、ｕ相ロータコイル２２ｕ→ｖ相ロータコイル２２ｖ→ｗ相ロータコイル２２ｗに限られず、任意である。
【０１２７】
○  相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗ及び相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗの具体的な構成は任意である。例えば、図７に示すように、ｕ相ステータ変換部４３ｕは、１次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１及び第１ｕ相ダイオードＤｕ１の直列接続体と、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は、当該第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の順方向とが逆向きになるように接続されている。そして、上記直列接続体と第２ｕ相ダイオードＤｕ２とは、第１ｕ相ダイオードＤｕ１の順方向と第２ｕ相ダイオードＤｕ２の順方向とが逆向きとなるように、並列接続されている。
【０１２８】
同様に、図７に示すように、ｕ相ステータ変換部４３ｕは、２次側ｕ相スイッチング素子Ｑｕ２及び第３ｕ相ダイオードＤｕ３の直列接続体と第４ｕ相ダイオードＤｕ４とを有する構成でもよい。かかる構成によれば、各ｕ相ダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４の方が、各ｕ相ボディダイオードＤｂｕ１，Ｄｂｕ２よりも、効率がよくなり易いため、効率の向上を図ることができる。但し、部品点数の点に着目すれば、実施形態の構成の方がよい。
【０１２９】
○  また、実施形態では、１次側スイッチング素子及び２次側スイッチング素子は、各相において１石ずつであったが、これに限られず、両スイッチング素子の少なくとも一方が２石以上であってもよい。
【０１３０】
○  相ステータ変換部４３ｕ〜４３ｗ及び相ロータ変換部４５ｕ〜４５ｗは、Ｅ級動作条件を満たさなくてもよい。
○  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。例えば両変換部のうちいずれか一方に双方向スイッチ回路を設けてもよい。
【０１３１】
○  各相第２動作を省略してもよい。すなわち、両コントローラ９４，９５は、力行動作時に、各スイッチング素子Ｑｕ１〜Ｑｗ２を常にＯＮ／ＯＦＦさせてもよい。この場合、２次側の相コイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２と相ロータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとの間にスイッチが設けられているとよい。そして、両コントローラ９４，９５は、当該スイッチを制御することにより、相ロータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗへの直流電力の入力を制御するとよい。すなわち、直流電力を相ロータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに予め定められた順序で入力することができれば、回転電機１０の具体的な構成は任意である。但し、スイッチング損失等を考慮すると、各相第２動作が設けられている方がよい。
【０１３２】
○  単位動作期間Ｔａは、ｕ相単位動作と、ｖ相単位動作と、ｗ相単位動作とでそれぞれ異なっていてもよい。
○  第１動作期間Ｔａ１と第２動作期間Ｔａ２との比率は、任意であり、例えば第１電動モータ３１の特性等に応じて変更してもよい。
【０１３３】
○  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〜Ｑｗ２を常に周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる構成であったが、これに限られない。例えば、両コントローラ９４，９５は、インナーロータ１１の回転角（回転位置）を把握し、その回転角に基づいて、各相ロータコイル２２ｕ〜２２ｗにて交流の回生電力のうち正成分が出力されるｕ相正回生期間、ｖ相正回生期間及びｗ相正回生期間を推定してもよい。そして、両コントローラ９４，９５は、ｕ相正回生期間に、両ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２を、回生遅延時間Ｔｄ１ずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦさせてもよい。同様に、両コントローラ９４，９５は、ｖ相正回生期間に両ｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２を回生遅延時間Ｔｄ１ずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦさせ、ｗ相正回生期間に両ｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２を回生遅延時間Ｔｄ１ずれた状態で周期的にＯＮ／ＯＦＦさせてもよい。なお、インナーロータ１１の回転角を把握する具体的な構成は任意であるが、例えばインナーロータ１１にレゾルバ等の回転角センサを設けることが考えられる。
【０１３４】
○  直流電力の電力値は遅延時間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、第１電動モータ３１に入力される直流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、電力値が最大となる回生遅延時間Ｔｄ１又は力行遅延時間Ｔｄ２に限られない。
【０１３５】
○  ステータコントローラ９５が、各２次側スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２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Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２に出力するとよい。これにより、ロータコントローラ９４の簡素化又は省略を図ることができる。
【０１３６】
○  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。
【０１３７】
○  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。
【０１３８】
○  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。
○  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。
【０１３９】
○  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。
○  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。
【０１４０】
○  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。
【０１４１】
○  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。
【０１４２】
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）前記制御部は、前記電源電力を用いて前記三相モータを駆動させる力行動作時には、前記各相給電部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが同一相の前記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、前記直流電源から前記三相モータに向かう第１電力伝送方向に対応した力行遅延時間だけ遅延した状態で、前記各相単位動作を実行させる一方、前記三相モータにて回生電力が発生している回生動作時には、前記各相給電部の前記２次側スイッチング素子の立ち上がりタイミングが同一相の前記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、前記三相モータから前記直流電源に向かう第２電力伝送方向に対応した回生遅延時間だけ遅延した状態で前記各相給電部の前記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を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる請求項５に記載の回転電機。
【符号の説明】
【０１４３】
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、９６ｕ〜９６ｗ…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、Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１…１次側スイッチング素子、Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２…２次側スイッチング素子、Ｔｄ…遅延時間、ｆｔ…単位動作周波数。
【図１】
2017073900.tif 000003
【図２】
2017073900.tif 000004
【図３】
2017073900.tif 000005
【図４】
2017073900.tif 000006
【図５】
2017073900.tif 000007
【図６】
2017073900.tif 000008
【図７】
2017073900.tif 000009