(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送機関を推進するための被駆動部を駆動する動力装置であって、
原動機と、
前記被駆動部に機械的に連結された変速装置と、
回転磁界を発生させるための不動のステータと、磁石で構成され、前記ステータに対向するように設けられた第１ロータと、軟磁性体で構成され、前記ステータと前記第１ロータの間に設けられた第２ロータとを有し、前記ステータと前記第１ロータと前記第２ロータの間で、前記回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介してエネルギを入出力するとともに、当該エネルギの入出力に伴って、前記回転磁界、前記第１および第２のロータが、前記回転磁界と前記第２ロータの回転速度の差と、前記第２ロータと前記第１ロータの回転速度の差が同じになるようなリニアな速度関係を保ちながら回転するように構成され、前記第２ロータが前記原動機に機械的に連結されるとともに、前記第１ロータが前記変速装置に機械的に連結された第１回転機と、
前記変速装置を介さずに前記被駆動部に機械的に連結されるとともに、前記ステータに電気的に接続された第２回転機と、
を備えることを特徴とする動力装置。
【請求項２】
前記輸送機関は車両であり、前記被駆動部は前記車両の前輪および後輪であり、
前記変速装置は、前記前輪および前記後輪のいずれか一方に機械的に連結されており、
前記第２回転機は、前記前輪および前記後輪の他方に機械的に連結されるとともに、前記ステータに電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の動力装置。
【請求項３】
前記変速装置は、ギヤ比が互いに異なる複数のギヤ列を有し、入力された動力を当該複数のギヤ列の１つによって変速し、出力するギヤ式の有段変速装置であることを特徴とする、請求項１または２に記載の動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輸送機関を推進するための被駆動部を駆動する動力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この動力装置は、車両の駆動輪を駆動するためのものであり、内燃機関、第１および第２の回転機を備えている。この第１回転機は、複数の電機子で構成されたステータと、コイルを鉄芯に巻き付けることにより構成された中間ロータと、永久磁石で構成された内側ロータを有している。これらのステータ、中間ロータおよび内側ロータは、この順で、径方向の外側から内側に並んでいる。また、第１回転機では、ステータおよび中間ロータによって誘導機が構成され、中間ロータおよび内側ロータによって同期機が構成されている。上記の第２回転機は、一般的な１ロータタイプのものであり、複数の電機子で構成されたステータと、永久磁石で構成されたロータを有している。
【０００３】
第１回転機の中間ロータは内燃機関のクランク軸に、内側ロータは第２回転機のロータに、それぞれ機械的に連結されており、第２回転機のロータは、駆動輪に機械的に連結されている。また、第１および第２の回転機のステータは、インバータなどで構成された第１制御器および第２制御器をそれぞれ介して、バッテリに電気的に接続されている。
【０００４】
以上の構成の従来の動力装置では、車両の走行中、内燃機関の動力が、例えば次のようにして変速され、駆動輪に伝達される。すなわち、内燃機関の回転数が駆動輪の回転数よりも高い場合に、内燃機関の動力の一部を用いて第１回転機で発電を行う。これにより、内燃機関の動力の一部が、第１回転機のステータにおいて直流電力に変換され、発電が行われるとともに、内燃機関の動力の残りが、中間ロータを介して内側ロータに電磁的に伝達された後、駆動輪に伝達される。また、この発電された電力は、第１および第２の制御器を介して第２回転機のステータに供給され、それに伴って発生した第２回転機のロータの動力が、駆動輪に伝達される。その際、第１回転機で発電する電力および第２回転機の動力を制御することによって、内燃機関の動力が無段階に変速され、駆動輪に伝達される。
【０００５】
上記のように、この従来の動力装置では、駆動輪への内燃機関の動力の伝達が、中間ロータ、磁気および内側ロータから成る第１経路と、中間ロータ、磁気、第１回転機のステータ、第１および第２の制御器、第２回転機のステータ、磁気、ならびに第２回転機のロータから成る第２経路を介して行われる。この第１経路では、内燃機関の動力を、中間ロータに生じた磁気による、いわゆる磁気パスによって伝達するので、比較的高い伝達効率が得られる。一方、上記の第２経路では、内燃機関の動力を一旦、直流電力に変換した後、再び動力に戻す、いわゆる電気パスによって伝達するので、インバータの変換損失やジュール熱の発生などによる損失が生じるため、その伝達効率が磁気パスの場合よりも低い。
【０００６】
上記の従来の動力装置では、その構成上、第２経路を介した電気パスによって、内燃機関の動力の概ね１／２が駆動輪に伝達されるので、動力装置の駆動効率が低くなってしまう。同じ理由により、第２回転機が大型化し、その重量が増大するとともに、そのコストが増大してしまう。また、ステータと中間ロータによって誘導機が構成されているので、上述した第１ステータでの発電の際、第１ステータのコイルだけでなく、中間ロータのコイルにおいてもジュール熱が発生することによって、十分な発電効率が得られず、動力装置の駆動効率がさらに低下する。また、中間ロータとしてコイルを鉄芯に巻き付けたものを用いるので、中間ロータの耐久性が比較的低く、動力装置全体としての耐久性も低い。さらに、そのように耐久性の低い中間ロータが、連結された内燃機関から繰り返し伝達される動力に耐えられず、動力を駆動輪に適切に伝達できなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、原動機から被駆動部に電気パスによって伝達される動力を小さくすることができ、それにより、被駆動部を駆動する際の駆動効率を高めることができる動力装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１９７３２４号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、輸送機関（実施形態における（以下、本項において同じ）車両Ｖ）を推進するための被駆動部（前輪ＷＦ、後輪ＷＲ）を駆動する動力装置１、１Ａであって、原動機（エンジン３）と、被駆動部に機械的に連結された変速装置４と、回転磁界を発生させるための不動のステータ１５と、磁石で構成され、ステータ１５に対向するように設けられた第１ロータ１４と、軟磁性体で構成され、ステータ１５と第１ロータ１４の間に設けられた第２ロータ１６とを有し、ステータ１５と第１ロータ１４と第２ロータ１６の間で、回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介してエネルギを入出力するとともに、エネルギの入出力に伴って、回転磁界、第１および第２のロータ１４，１６が、回転磁界と第２ロータ１６の回転速度の差と、第２ロータ１６と第１ロータ１４の回転速度の差が同じになるようなリニアな速度関係を保ちながら回転するように構成され、第２ロータ１６が原動機に機械的に連結されるとともに、第１ロータ１４が変速装置４に機械的に連結された第１回転機１０と、変速装置４を介さずに被駆動部に機械的に連結されるとともに、ステータ１５に電気的に接続された第２回転機２０と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この動力装置によれば、図１９に示すように、第１回転機の第２ロータが、原動機に機械的に連結されるとともに、第１ロータが、変速装置を介して、被駆動部に機械的に連結されている。また、第２回転機が、変速装置を介さずに被駆動部に機械的に連結されるとともに、第１回転機のステータに電気的に接続されている。なお、図１９では、要素間の連結については、機械的な連結を実線で、電気的な連結を一点鎖線で、磁気的な連結を破線で、それぞれ示している。また、動力および電力の流れを矢印付きの太い線で示している。さらに、図１９に示す第２回転機および被駆動部の連結関係はあくまでも一例である。
【００１１】
また、第１回転機では、ステータ、第１および第２のロータの間で、ステータにおける回転磁界の発生に伴って形成される磁気回路を介して、エネルギが入出力されるとともに、このエネルギの入出力に伴い、回転磁界、第１および第２のロータは、回転磁界と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータと第１ロータの回転速度の差が同じになるようなリニアな速度関係を保ちながら回転する。このため、回転磁界、第１および第２のロータの三者間の速度関係は、例えば図２０のように示される。このような回転磁界、第１および第２のロータの三者間のリニアな速度関係は、遊星歯車装置のサンギヤおよびリングギヤの一方、他方、およびプラネタリギヤを支持するキャリア（以下、これらを「３要素」という）の回転速度の関係に相当する。
【００１２】
なお、図２０のα、βおよびγは、被駆動部の速度を表すためのラインであり、それぞれ、変速装置の変速比が所定値Ｒα、ＲβおよびＲγ（Ｒα＞１、Ｒα＜Ｒβ＜Ｒγ）の場合を表す。また、図２０は、第２ロータおよび原動機が互いに直結されている場合を示しており、したがって、両者の回転速度は同図に示すように互いに等しい。
【００１３】
さらに、上述した速度関係から、ステータ、第１および第２のロータの間におけるエネルギの入出力の関係は、遊星歯車装置の上記３要素の間におけるエネルギの入出力の関係と同じになっている。このため、第１回転機では、第２ロータに伝達された動力（エネルギ）が、磁気回路を介してステータおよび第１ロータに分配される。この場合、上述したように、回転磁界と第２ロータの回転速度の差と、第２ロータと第１ロータの回転速度の差が同じである。このため、ステータで発電される電力および回転磁界の回転速度と等価のトルクを発電用等価トルクとし、第１ロータに伝達されるトルクを第１ロータ伝達トルクとすると、第２ロータに伝達されたトルクが、発電用等価トルクおよび第１ロータ伝達トルクとして、１：１のトルク分配比でステータおよび第１ロータにそれぞれ分配される。したがって、この場合のエネルギ（電力・動力）の分配比は、回転磁界の回転速度と第１ロータの回転速度との比に等しい。以下、回転磁界、第１および第２のロータの回転速度をそれぞれ、「磁界回転速度」「第１ロータ回転速度」「第２ロータ回転速度」という。
【００１４】
以上のような構成から、本発明の動力装置では、原動機の動力は、例えば次のようにして被駆動部に伝達される。具体的には、原動機の動力の一部を用いて、第１回転機において発電を行うとともに、発電した電力を第２回転機に供給する。この第１回転機での発電時、図１９に示すように、第２ロータに伝達された原動機の動力の一部が、磁気回路を介してステータに電力として伝達されるのに伴い、第２ロータに伝達された原動機の動力の残りが、磁気回路を介して第１ロータに伝達される。すなわち、第２ロータに伝達された原動機の動力が、ステータおよび第１ロータに分配される。また、ステータで発電した電力は、第２回転機に供給され、動力に変換された後、被駆動部に伝達される一方、第１ロータに伝達された動力は、変速装置を介して被駆動部に伝達される。以上の結果、各要素における動力の伝達ロスなどを無視すれば、被駆動部に、原動機の動力と等しい大きさの動力が伝達される。
【００１５】
以上のように、原動機の動力は、第１回転機において分割され、磁気回路、ステータ、および第２回転機から成る第１経路と、第１ロータおよび変速装置から成る第２経路の２つの経路を介して、被駆動部に伝達される。この第１経路では、原動機の動力を一旦、電力に変換した後、再び動力に戻す、いわゆる電気パスによって被駆動部に伝達するのに対し、この第２経路では、動力を電力に変換せずに、磁気回路を介した非接触による、いわゆる磁気パスと、機械的な連結による、いわゆる機械パスとによって伝達するので、第１経路と比較して伝達効率が高い。
【００１６】
前述したように、第１回転機におけるステータおよび第１ロータへのエネルギ（電力・動力）の分配比は、磁界回転速度と第１ロータ回転速度との比に等しい。このことから、上記の第１経路を介した電気パスによって伝達される動力と、第２経路を介した磁気パスおよび機械パスによって伝達される動力との比は、磁界回転速度と第１ロータ回転速度との比に等しい。一方、第１ロータは変速装置を介して被駆動部に連結されているので、被駆動部への原動機の動力の伝達中、被駆動部の速度が第２ロータよりも低い場合でも、図２０から明らかなように、変速装置の変速比を制御することによって、第１ロータを被駆動部に直結した場合と異なり、第１ロータ回転速度を第２ロータ回転速度よりも高くするとともに、磁界回転速度を第１ロータ回転速度よりも低い速度に保持することが可能になる。それにより、電気パスによって伝達される原動機の動力を、磁気パスおよび機械パスによって伝達される原動機の動力よりも常に小さくし、前述した従来の場合の１／２よりも小さくすることができるので、被駆動部を駆動する際の駆動効率を高めることができる。同じ理由により、第２回転機の小型化、重量の低減およびコストの削減を図ることができる。
【００１７】
また、原動機の動力が上述したようにして被駆動部に伝達されるので、その伝達の際、磁界回転速度と、第２回転機の回転速度およびトルクを制御することにより、被駆動部に第１経路を介して伝達される動力の回転数およびトルクの組み合わせと、第２経路を介して伝達される動力の回転数とを変更することによって、原動機の動力を無段階に変速して、被駆動部に伝達することができる。さらに、この場合、変速装置の変速比も合わせて制御することによって、図２０から明らかなように、磁界回転速度を第１ロータ回転速度よりも低い速度に保持した状態で、すなわち、電気パスで伝達される動力を上記のように小さくした状態で、原動機から被駆動部に伝達される動力を無段階に増速または減速することができる。
【００１８】
また、この場合、磁界回転速度を値０に制御することによって、第２ロータに伝達された原動機の動力をすべて、磁気回路を介して第１ロータに伝達することができる。すなわち、原動機から被駆動部への動力の伝達を、電気パスをまったく用いずに、磁気パスおよび機械パスのみを用いて行うことができる。それにより、駆動効率をさらに高めることができる。
【００１９】
さらに、第２ロータが、前述した従来の動力装置の中間ロータと異なり、コイルではなく、軟磁性体で構成されているので、ステータおよび第１ロータとの間のエネルギの入出力の際、回転磁界および第１ロータの磁石により磁化されることから、第１回転機は同期機として機能する。これにより、誘導機として機能する前述した従来の場合と比較して、第１回転機の効率を高めることができ、したがって、駆動効率をより一層、高めることができる。また、上記と同じ理由により、第２ロータの耐久性を、従来の動力装置の中間ロータよりも高めることができ、動力装置全体としての耐久性も高めることができる。さらに、そのように耐久性の高い第２ロータが原動機に連結されているので、原動機から繰り返し伝達される動力に十分に耐えることができ、動力を被駆動部に適切に伝達することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、原動機の動力を用いずに、第１回転機や第２回転機の動力を用いた被駆動部の駆動や、原動機が内燃機関の場合における第１回転機の動力を用いた内燃機関の始動などを行うことができる。
【００２１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の動力装置１Ａにおいて、輸送機関は車両Ｖであり、被駆動部は車両Ｖの前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲであり、変速装置４は、前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲのいずれか一方に機械的に連結されており、第２回転機２０は、前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲの他方に機械的に連結されるとともに、ステータ１５に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、図２１に示すように、第１ロータは、変速装置を介して前輪および後輪のいずれか一方（「一方の車輪」と図示）に機械的に連結されており、第２回転機は、前輪および後輪の他方（「他方の車輪」と図示）に機械的に連結されるとともに、第１回転機のステータに電気的に接続されている。なお、図２１では、図１９と同様、要素間の連結については、機械的な連結を実線で、電気的な連結を一点鎖線で、磁気的な連結を破線で、それぞれ示している。また、動力および電力の流れを矢印付きの太い線で示している。
【００２３】
以上の構成から明らかなように、原動機の動力を前輪および後輪に分配し、両者を同時に駆動でき、全輪駆動車両を実現することができる。その他、被駆動部としての車両の前輪および後輪を含む車輪全体を駆動する上で、請求項１で述べたような効果を同様に得ることができる。
【００２４】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の動力装置１、１Ａにおいて、変速装置４は、ギヤ比が互いに異なる複数のギヤ列を有し、入力された動力を複数のギヤ列の１つによって変速し、出力するギヤ式の有段変速装置であることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、変速装置がギヤ式の有段変速装置であるので、ベルト式の無段変速装置である場合と比較して、変速装置における動力の伝達ロスを低減でき、したがって、駆動効率をより一層、高めることができる。一方、原動機をギヤ式の有段変速装置を介して、他方の車輪を含む被駆動部に連結する場合、その変速動作中、変速先のギヤ列が接続されるまでの間、原動機のトルクが伝達されず、それによるトルクの急減などの変速ショックが発生する。本発明によれば、第２回転機が変速装置を介さずに被駆動部に連結されているので、変速装置の変速動作中、第２回転機のトルクを被駆動部に伝達することが可能になり、それにより、上述した変速ショックを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による動力装置１を搭載した車両Ｖを概略的に示している。この車両Ｖは、左右の前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲを有する四輪車両である。なお、以下の説明では、図１の左側および右側をそれぞれ「左」および「右」という。この動力装置１は、車両Ｖの左右の前輪ＷＦ，ＷＦを駆動するためのものであり、動力源としての内燃機関３、第１回転機１０および第２回転機２０と、駆動力を前輪ＷＦ，ＷＦに伝達するための変速装置４、差動ギヤ機構６、および左右の駆動軸７，７と、内燃機関３、変速装置４、第１および第２の回転機１０，２０の動作を制御するためのＥＣＵ２を備えている。これらの第１回転機１０、第２回転機２０、変速装置４、および差動ギヤ機構６は、シリンダブロックに固定された駆動系ハウジング（いずれも図示せず）に収容されている。
【００２７】
内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えばガソリンエンジンであり、その燃料噴射弁３ａの動作および点火プラグ３ｂの点火動作は、ＥＣＵ２によって制御される（図２参照）。また、エンジン３のクランク軸３ｃには、フライホイール５を介して、第１回転機１０の後述する第２回転軸１３が同心状に連結されている。
【００２８】
変速装置４は、ギヤ式の有段変速装置であり、入力軸および出力軸４ａと、ギヤ比が互いに異なる複数のギヤ列と、これらの複数のギヤ列と入力軸および出力軸４ａとの間をギヤ列ごとに接続・遮断するクラッチ（いずれも図示せず）を有している。変速装置４は、この入力軸に入力された動力を、これらの複数のギヤ列の１つによって変速し、出力軸４ａに出力する。また、変速装置４では、これらの複数のギヤ列によって、前進用の第１速（例えば変速比＝１２）、第２速（例えば変速比＝６）および第３速（例えば変速比＝３）と後進用の１つの変速段から成る計４つの変速段が設定され、その変更はＥＣＵ２によって制御される。
【００２９】
また、変速装置４の入力軸には、第１回転機１０の後述する第１回転軸１２が同心状に直結されている。さらに、変速装置４の出力軸４ａには、ギヤ４ｂが一体に設けられており、このギヤ４ｂは、第２回転機２０の後述する出力軸２２に一体に設けられたギヤ２２ａに噛み合っている。また、このギヤ２２ａは、差動ギヤ機構６のギヤ６ａに噛み合っており、差動ギヤ機構６は、左右の駆動軸７，７をそれぞれ介して、左右の前輪ＷＦ，ＷＦに連結されている。
【００３０】
第２回転機２０は、一般的な１ロータタイプのブラシレスＤＣモータであり、図３に示すように、ケーシング２１と、回転軸２２と、ケーシング２１内に設けられたステータ２３およびロータ２４を有している。
【００３１】
ケーシング２１は、左右の側壁２１ａ，２１ｂと、これらの側壁２１ａ，２１ｂの外周端部に固定された円筒状の周壁２１ｃを有しており、前述した駆動系ハウジングに固定されている。左右の側壁２１ａ，２１ｂの中央には、軸受け２１ｄおよび２１ｅがそれぞれ取り付けられており、これらの軸受け２１ｄ，２１ｅに、回転軸２２が回転自在に支持されている。なお、回転軸２２は、スラスト軸受け（図示せず）によって軸線方向にほぼ移動不能になっている。
【００３２】
ステータ２３は、回転磁界を発生させるものであり、複数の電機子２３ａを有している。これらの電機子２３ａは、ケーシング２１に固定され、回転軸２２の周方向にほぼ等間隔で並んでいる。また、電機子２３ａには、第２パワードライブユニット（以下「第２ＰＤＵ」という）３２を介して、ＥＣＵ２が電気的に接続されている。この第２ＰＤＵ３２は、インバータなどの電気回路で構成されており、バッテリ３３に電気的に接続されている。
【００３３】
ロータ２４は、回転軸２２と一体に回転自在に構成されており、ステータ２３に対向するように配置されている。具体的には、ロータ２４は、回転軸２２に同心状に固定された回転盤部２４ａと、この回転盤部２４ａの外端部に固定されたリング状の固定部２４ｂを有している。この固定部２４ｂは、軟磁性体（例えば鉄）で構成されており、その外周面には、複数の永久磁石２４ｃが取り付けられている。これらの永久磁石２４ｃは、回転軸２２の周方向にほぼ等間隔で並んでおり、隣り合う各２つの永久磁石２４ｃの極性は、互いに異なっている。
【００３４】
以上の構成の第２回転機２０では、ＥＣＵ２の制御によりバッテリ３３から第２ＰＤＵ３２を介してステータ２３に電力が供給され、回転磁界が発生するのに伴い、この電力が磁気を介してロータ２４に動力として伝達され、その結果、ロータ２４が回転軸２２とともに回転する。また、ＥＣＵ２による第２ＰＤＵ３２の制御により、ステータ２３への電流の大きさおよび周波数が制御されることによって、ロータ２４のトルクおよび回転数がそれぞれ制御される。さらに、ステータ２３への電力供給を停止した状態で、外力によりロータ２４が回転している場合に、ＥＣＵ２による第２ＰＤＵ３２の制御によって、ステータ２３において誘導起電力が発生し、発電が行われる。
【００３５】
前述した第１回転機１０は、図４に示すように、ケーシング１１と、第１回転軸１２と、この第１回転軸１２と同心状に配置された第２回転軸１３と、ケーシング１１内に設けられた第１ロータ１４と、ケーシング１１内に第１ロータ１４に対向するように設けられたステータ１５と、両者１４，１５の間に所定の間隔を存した状態で設けられた第２ロータ１６を有している。第１ロータ１４、第２ロータ１６およびステータ１５は、第１および第２の回転軸１２，１３の径方向に、内側からこの順で並んでいる。
【００３６】
ケーシング１１は、第２回転機２０のケーシング２１と同様、左右の側壁１１ａ，１１ｂと、これらの側壁１１ａ，１１ｂの外周端部に固定された円筒状の周壁１１ｃを有しており、駆動系ハウジングに固定されている。左右の側壁１１ａ，１１ｂの中央には、軸受け１１ｄおよび１１ｅがそれぞれ取り付けられており、これらの軸受け１１ｄ，１１ｅに、第１および第２の回転軸１２，１３が回転自在にそれぞれ支持されている。なお、第１および第２の回転軸１２，１３は、スラスト軸受け（図示せず）によって軸線方向にほぼ移動不能になっている。
【００３７】
第１ロータ１４は、第１回転軸１２と一体に回転自在に構成されており、第１回転軸１２の右端部に同心状に固定された回転盤部１４ａと、この回転盤部１４ａの外端部に固定されたリング状の固定部１４ｂを有している。固定部１４ｂは、軟磁性体、例えば鉄で構成されており、その外周面には、２ｎ個の永久磁石１４ｃが取り付けられている。これらの永久磁石１４ｃは、第１および２の回転軸１２，１３の周方向（以下、単に「周方向」という）にほぼ等間隔で並んでいる。各永久磁石１４ｃは、第１および２の回転軸１２，１３の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に若干延びている。
【００３８】
また、図５に示すように、第１回転軸１２を中心として、周方向に隣り合う各２つの永久磁石１４ｃがなす中心角は、所定角度θである。また、永久磁石１４ｃの極性は、周方向に隣り合う各２つについては互いに異なっている。以下、永久磁石１４ｃの左側および右側の磁極をそれぞれ、「第１磁極」および「第２磁極」という。
【００３９】
ステータ１５は、回転磁界を発生させるものであり、周方向に等間隔で並んだ３ｎ個の電機子１５ａを有している。各電機子１５ａは、鉄芯１５ｂと、鉄芯１５ｂに巻回されたコイル１５ｃなどで構成されている。鉄芯１５ｂは、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石１４ｃとほぼ同じ長さを有している。鉄芯１５ｂの内周面の軸線方向の中央部には、周方向に延びる溝１５ｄが形成されている。３ｎ個のコイル１５ｃは、ｎ組のＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相コイルを構成している（図５参照）。また、電機子１５ａは、ケーシング１１に、リング状の固定部１５ｅを介して取り付けられており、移動不能になっている。以上のような電機子１５ａおよび永久磁石１４ｃの数と配置から、ある１つの電機子１５ａの中心が、永久磁石１４ｃの中心と周方向に一致したときには、その電機子１５ａに対して２つおきの電機子１５ａの中心と、その永久磁石１４ｃに対して１つおきの永久磁石１４ｃの中心とが、周方向に一致する。
【００４０】
さらに、電機子１５ａは、第１パワードライブユニット（以下「第１ＰＤＵ」という）３１を介して、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。この第１ＰＤＵ３１は、第２ＰＤＵ３２と同様、インバータなどの電気回路で構成されており、第２ＰＤＵ３２およびバッテリ３３に電気的に接続されている。また、電機子１５ａは、バッテリ３３から電力が供給されたとき、または、後述するように発電したときに、鉄芯１５ｂの左右の端部に、互いに異なる極性の磁極がそれぞれ発生するように構成されている。また、これらの磁極の発生に伴って、第１ロータ１４の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間に、第１および第２の回転磁界が周方向に回転するようにそれぞれ発生する。以下、鉄芯１５ｂの左右の端部に発生する磁極をそれぞれ、「第１電機子磁極」および「第２電機子磁極」という。また、これらの第１および第２の電機子磁極の数はそれぞれ、永久磁石１４ｃの磁極の数と同じ、すなわち２ｎである。
【００４１】
第２ロータ１６は、第２回転軸１３と一体に回転自在に構成されており、第２回転軸１３の左端部に同心状に固定された回転盤部１６ａと、この回転盤部１６ａの外端部に固定された複数の第１コア１６ｂおよび第２コア１６ｃを有している。第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃはそれぞれ、周方向に等間隔で並んでおり、両者１６ｂ，１６ｃの数はいずれも、永久磁石１４ｃと同じ、すなわち２ｎに設定されている。各第１コア１６ｂは、軟磁性体、例えば複数の鋼板を積層したもので、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石１４ｃのほぼ半分の長さで延びている。各第２コア１６ｃは、第１コア１６ｂと同様、複数の鋼板を積層したもので、軸線方向に直交する断面がほぼ扇形状になっており、軸線方向に永久磁石１４ｃのほぼ半分の長さで延びている。
【００４２】
また、軸線方向において、第１コア１６ｂは、第１ロータ１４の左側（第１磁極側）の部分とステータ１５の左側（第１電機子磁極側）の部分との間に配置され、第２コア１６ｃは、第１ロータ１４の右側（第２磁極側）の部分とステータ１５の右側（第２電機子磁極側）の部分との間に配置されている。さらに、第２コア１６ｃは、第１コア１６ｂに対して周方向に互い違いに並んでおり、その中心が、第１コア１６ｂの中心に対して、前述した所定角度θの１／２、ずれている（図５参照）。
【００４３】
以上の構成の第１回転機１０では、図５に示すように、第１および第２の回転磁界の発生中、各第１電機子磁極の極性が、それに対向する（最も近い）各第１磁極の極性と異なるときには、各第２電機子磁極の極性は、それに対向する（最も近い）各第２磁極の極性と同じになる。また、各第１磁極と各第１電機子磁極の間に、各第１コア１６ｂが位置しているときには、各第２コア１６ｃが、周方向に隣り合う各２組の第２電機子磁極および第２磁極の間に位置する。さらに、図示しないが、第１および第２の回転磁界の発生中、各第２電機子磁極の極性が、それに対向する（最も近い）各第２磁極の極性と異なるときには、各第１電機子磁極の極性は、それに対向する（最も近い）各第１磁極の極性と同じになる。また、各第２磁極と各第２電機子磁極の間に、各第２コア１６ｃが位置しているときには、各第１コア１６ｂが、周方向に隣り合う各２組の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置する。
【００４４】
また、第１回転機１０は、第１および第２のロータ１４，１６で回転動力を入出力するとともに、ステータ１５で電力を入出力する遊星歯車装置とみなすことができる。以下、この点に関し、第１回転機１０の動作に基づいて説明する。上述した図５では、展開図として示したために、電機子１５ａおよび固定部１５ｅが２つに分かれているように示されているものの、これらは実際には１つのものであるので、図５の構成を、それと等価のものとして図６のように示すことができる。このため、以下、第１回転機１０の動作を、永久磁石１４ｃ、電機子１５ａ、第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃが、図６に示すように配置されているものとして説明する。
【００４５】
また、この動作説明を、説明の便宜上、第１および第２の回転磁界の動きを、それと等価の、永久磁石１４ｃと同数の２ｎ個の仮想の永久磁石（以下「仮想磁石」という）ＶＭの物理的な動きに置き換えて説明するものとする。また、仮想磁石ＶＭの左側（第１磁極側）および右側（第２磁極側）の磁極をそれぞれ、第１および第２の電機子磁極として、第１ロータ１４の左側（第１磁極側）の部分との間および右側（第２磁極側）の部分との間にそれぞれ発生する回転磁界を、第１および第２の回転磁界として、説明するものとする。さらに、以下、永久磁石１４ｃの左側の部分および右側の部分を、第１磁石部および第２磁石部という。
【００４６】
まず、第１回転機１０の動作として、第１ロータ１４を回転不能にした状態で、ステータ１５への電力供給により第１および第２の回転磁界を発生させた場合の動作について説明する。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、各第１コア１６ｂが各第１磁石部に対向するとともに、各第２コア１６ｃが隣り合う各２つの第２磁石部の間に位置した状態から、第１および第２の回転磁界を、同図の下方に回転させるように発生させる。その発生の開始時においては、各第１電機子磁極の極性を、それに対向する各第１磁極の極性と異ならせるとともに、各第２電機子磁極の極性をそれに対向する各第２磁極の極性と同じにする。
【００４８】
第１コア１６ｂは、前述したように配置されているので、第１磁極および第１電機子磁極によって磁化されるとともに、第１磁極、第１コア１６ｂおよび第１電機子磁極の間に、磁力線（以下「第１磁力線」という）Ｇ１が発生する。同様に、第２コア１６ｃは、前述したように配置されているので、第２電機子磁極および第２磁極によって磁化されるとともに、第２電機子磁極、第２コア１６ｃおよび第２磁極の間に、磁力線（以下「第２磁力線」という）Ｇ２が発生する。
【００４９】
図７（ａ）に示す状態では、第１磁力線Ｇ１は、第１磁極、第１コア１６ｂおよび第１電機子磁極を結ぶように発生し、第２磁力線Ｇ２は、周方向に隣り合う各２つの第２電機子磁極と両者の間に位置する第２コア１６ｃを結ぶように、また、周方向に隣り合う各２つの第２磁極と両者の間に位置する第２コア１６ｃを結ぶように発生する。その結果、この状態では、図９（ａ）に示すような磁気回路が形成される。この状態では、第１磁力線Ｇ１が直線状であることにより、第１コア１６ｂには、周方向に回転させるような磁力は作用しない。また、周方向に隣り合う各２つの第２電機子磁極と第２コア１６ｃの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量が互いに等しく、同様に、周方向に隣り合う各２つの第２磁極と第２コア１６ｃの間の２つの第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いおよび総磁束量も、互いに等しく、バランスしている。このため、第２コア１６ｃにも、周方向に回転させるような磁力は作用しない。
【００５０】
そして、仮想磁石ＶＭが図７（ａ）に示す位置から図７（ｂ）に示す位置に回転すると、第２電機子磁極、第２コア１６ｃおよび第２磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生するとともに、第１コア１６ｂと第１電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が、曲がった状態になる。また、これに伴い、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２によって、図９（ｂ）に示すような磁気回路が形成される。
【００５１】
この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いは小さいものの、その総磁束量が多いため、比較的強い磁力が第１コア１６ｂに作用する。これにより、第１コア１６ｂは、仮想磁石ＶＭの回転方向、すなわち第１および第２の回転磁界の回転方向（以下、「磁界回転方向」という）に、比較的大きな駆動力で駆動され、その結果、第２ロータ１６が磁界回転方向に回転する。また、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは大きいものの、その総磁束量が少ないため、比較的弱い磁力が第２コア１６ｃに作用し、それにより、第２コア１６ｃは、磁界回転方向に比較的小さな駆動力で駆動され、その結果、第２ロータ１６が磁界回転方向に回転する。
【００５２】
次いで、仮想磁石ＶＭが、図７（ｂ）に示す位置から、図７（ｃ），（ｄ）および図８（ａ），（ｂ）に示す位置に順に回転すると、第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃはそれぞれ、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって磁界回転方向に駆動され、その結果、第２ロータ１６が磁界回転方向に回転する。その間、第１コア１６ｂに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって、徐々に弱くなり、第１コア１６ｂを磁界回転方向に駆動する駆動力が、徐々に小さくなる。また、第２コア１６ｃに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いが小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって、徐々に強くなり、第２コア１６ｃを磁界回転方向に駆動する駆動力が、徐々に大きくなる。
【００５３】
そして、仮想磁石ＶＭが図８（ｂ）に示す位置から図８（ｃ）に示す位置に回転する間、第２磁力線Ｇ２が曲がった状態になるとともに、その総磁束量が最多に近い状態になり、その結果、最強の磁力が第２コア１６ｃに作用し、第２コア１６ｃに作用する駆動力が最大になる。その後、図８（ｃ）に示すように、仮想磁石ＶＭが第１および第２の磁石部に対向する位置に移動すると、互いに対向する第１電機子磁極および第１磁極が互いに同一極性になり、第１コア１６ｂが、周方向に隣り合う２組の同一極性の第１電機子磁極および第１磁極の間に位置するようになる。この状態では、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが大きいものの、その総磁束量が少ないことによって、第１コア１６ｂには、磁界回転方向に回転させるような磁力が作用しない。また、互いに対向する第２電機子磁極および第２磁極が互いに異なる極性になる。
【００５４】
この状態から、仮想磁石ＶＭがさらに回転すると、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力によって、第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃが磁界回転方向に駆動され、第２ロータ１６が磁界回転方向に回転する。その際、仮想磁石ＶＭが図７（ａ）に示す位置まで回転する間、以上とは逆に、第１コア１６ｂに作用する磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合が小さくなるものの、その総磁束量が多くなることによって強くなり、第１コア１６ｂに作用する駆動力が大きくなる。逆に、第２コア１６ｃに作用する磁力は、第２磁力線Ｇ２の曲がり度合が大きくなるものの、その総磁束量が少なくなることによって弱くなり、第２コア１６ｃに作用する駆動力が小さくなる。
【００５５】
以上のように、仮想磁石ＶＭの回転、すなわち第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃにそれぞれ作用する駆動力が、交互に大きくなったり、小さくなったりする状態を繰り返しながら、第２ロータ１６が磁界回転方向に回転する。この場合、第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃを介して伝達されるトルクをＴ１６ｂ，Ｔ１６ｃとすると、第２ロータ１６に伝達されるトルク（以下「第２ロータ伝達トルク」という）ＴＲ２と、これら２つのトルクＴ１６ｂ，Ｔ１６ｃとの関係は、概ね図１０に示すものになる。同図に示すように、２つのトルクＴ１６ｂ，Ｔ１６ｃは、同じ周期でほぼ正弦波状に変化するとともに、位相が半周期分、互いにずれている。また、第２ロータ１６には第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃが連結されているため、第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、上記のように変化する２つのトルクＴ１６ｂ，Ｔ１６ｃを足し合わせたものとなり、ほぼ一定になる。
【００５６】
また、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力の作用によって、第１コア１６ｂが、第１磁力線Ｇ１で結ばれた第１磁極と第１電機子磁極の中間に位置し、かつ、第２コア１６ｃが、第２磁力線Ｇ２で結ばれた第２磁極と第２電機子磁極の中間に位置した状態を保ちながら、第２ロータ１６が回転する。このため、第１および第２の回転磁界の回転数（以下「磁界回転数」という）ＮＭＦと、第１ロータ１４の回転数（以下「第１ロータ回転数」という）ＮＲ１と、第２ロータ１６の回転数（以下「第２ロータ回転数」という）ＮＲ２との間には一般に、次式（１）が成立する。
ＮＲ２＝（ＮＭＦ＋ＮＲ１）／２                   ……（１）
また、この式（１）を変形すると、次式（２）が得られる。
ＮＭＦ−ＮＲ２＝ＮＲ２−ＮＲ１                   ……（２）
【００５７】
これらの式（１）および（２）から明らかなように、第２ロータ回転数ＮＲ２は、磁界回転数ＮＭＦと第１ロータ回転数ＮＲ１との平均速度に等しく、換言すれば、磁界回転数ＮＭＦと第２ロータ回転数ＮＲ２との差は、第２ロータ回転数ＮＲ２と第１ロータ回転数ＮＲ１との差に等しい。このように、磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２は、共線関係にある。
【００５８】
以上から、上述した第１ロータ回転数ＮＲ１が値０のときには、ＮＲ２＝ＮＭＦ／２が成立し、このときの磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２の関係を表す共線図は、例えば図１１（ａ）のように示される。上記のように、磁界回転数ＮＭＦと第２ロータ回転数ＮＲ２との差が、第２ロータ回転数ＮＲ２と第１ロータ回転数ＮＲ１との差に等しいことから、図１１（ａ）に示す共線図において、第１および第２の回転磁界と第１ロータ１４の間の距離と、第１ロータ１４と第２ロータ１６の間の距離との比は、１：１である。このことは、磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２の関係を表す他の共線図についても同様である。
【００５９】
また、この場合、第２ロータ回転数ＮＲ２が、磁界回転数ＮＭＦの１／２に減速されるので、第２ロータ伝達トルクＴＲ２は、ステータ１５への供給電力および磁界回転数ＮＭＦと等価のトルクを駆動用等価トルクＴＳＥとすると、この駆動用等価トルクＴＳＥの２倍になる。すなわち、次式（３）が成立する。
ＴＲ２＝２・ＴＳＥ                         ……（３）
以上のように、第１ロータ１４を回転不能にした状態でステータ１５に電力を供給した場合には、この電力はすべて、第２ロータ１６に動力として伝達される。
【００６０】
次に、第２ロータ１６を回転不能にした状態で、ステータ１５への電力供給により第１および第２の回転磁界を発生させた場合の動作について説明する。
【００６１】
この場合にも、図１３（ａ）に示すように、各第１コア１６ｂが各第１磁石部に対向するとともに、各第２コア１６ｃが隣り合う各２つの第２磁石部の間に位置した状態から、第１および第２の回転磁界を同図の下方に回転させるように発生させる。その発生の開始時においては、各第１電機子磁極の極性を、それに対向する各第１磁極の極性と異ならせるとともに、各第２電機子磁極の極性をそれに対向する各第２磁極の極性と同じにする。この状態では、前述した図９（ａ）に示すような磁気回路が形成される。
【００６２】
そして、仮想磁石ＶＭが、図１３（ａ）に示す位置から図１３（ｂ）に示す位置に回転すると、第１コア１６ｂと第１電機子磁極の間の第１磁力線Ｇ１が曲がった状態になるのに伴い、第２電機子磁極が第２コア１６ｃに近づくことによって、第２電機子磁極、第２コア１６ｃおよび第２磁極を結ぶような第２磁力線Ｇ２が発生する。その結果、前述した図９（ｂ）に示すような磁気回路が形成される。
【００６３】
この状態では、第１磁極と第１コア１６ｂの間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量は多いものの、この第１磁力線Ｇ１がまっすぐであるため、第１コア１６ｂに対して第１磁石部を回転させるような磁力が発生しない。また、第２磁極およびこれと異なる極性の第２電機子磁極の間の距離が比較的長いことにより、第２コア１６ｃと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の総磁束量は比較的少ないものの、その曲がり度合いが大きいことによって、第２磁石部に、これを第２コア１６ｃに近づけるような磁力が作用する。これにより、永久磁石１４ｃは、仮想磁石ＶＭの回転方向、すなわち磁界回転方向と逆方向（図１３の上方）に駆動され、図１３（ｃ）に示す位置に向かって回転する。これに伴い、第１ロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。
【００６４】
そして、永久磁石１４ｃが図１３（ｂ）に示す位置から図１３（ｃ）に示す位置に向かって回転する間、仮想磁石ＶＭは、図１３（ｄ）に示す位置に向かって回転する。以上のように、第２磁石部が第２コア１６ｃに近づくことにより、第２コア１６ｃと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の曲がり度合いは小さくなるものの、仮想磁石ＶＭが第２コア１６ｃにさらに近づくのに伴い、第２磁力線Ｇ２の総磁束量は多くなる。その結果、この場合にも、第２磁石部に、これを第２コア１６ｃ側に近づけるような磁力が作用し、それにより、永久磁石１４ｃが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００６５】
また、永久磁石１４ｃが磁界回転方向と逆方向に回転するのに伴い、第１磁極と第１コア１６ｂの間の第１磁力線Ｇ１が曲がることによって、第１磁石部に、これを第１コア１６ｂに近づけるような磁力が作用する。しかし、この状態では、第１磁力線Ｇ１による磁力は、第１磁力線Ｇ１の曲がり度合いが第２磁力線Ｇ２よりも小さいことによって、上述した第２磁力線Ｇ２による磁力よりも弱い。その結果、両磁力の差分に相当する磁力によって、永久磁石１４ｃが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００６６】
そして、図１３（ｄ）に示すように、第１磁極と第１コア１６ｂの間の距離と、第２コア１６ｃと第２磁極の間の距離が互いにほぼ等しくなったときには、第１磁極と第１コア１６ｂの間の第１磁力線Ｇ１の総磁束量および曲がり度合いが、第２コア１６ｃと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２の総磁束量および曲がり度合いとそれぞれほぼ等しくなる。その結果、これらの第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力が互いにほぼ釣り合うことによって、永久磁石１４ｃが一時的に駆動されない状態になる。
【００６７】
この状態から、仮想磁石ＶＭが図１４（ａ）に示す位置まで回転すると、第１磁力線Ｇ１の発生状態が変化し、図１４（ｂ）に示すような磁気回路が形成される。それにより、第１磁力線Ｇ１による磁力が、第１磁石部を第１コア１６ｂに近づけるようにほとんど作用しなくなるので、永久磁石１４ｃは、第２磁力線Ｇ２による磁力によって、図１４（ｃ）に示す位置まで、磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００６８】
そして、図１４（ｃ）に示す位置から、仮想磁石ＶＭが若干、回転すると、以上とは逆に、第１磁極と第１コア１６ｂの間の第１磁力線Ｇ１による磁力が、第１磁石部に、これを第１コア１６ｂに近づけるように作用し、それにより、永久磁石１４ｃが、磁界回転方向と逆方向に駆動され、第１ロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。そして、仮想磁石ＶＭがさらに回転すると、第１磁極と第１コア１６ｂの間の第１磁力線Ｇ１による磁力と第２コア１６ｃと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２による磁力との差分に相当する磁力によって、永久磁石１４ｃが、磁界回転方向と逆方向に駆動される。その後、第２磁力線Ｇ２による磁力が、第２磁石部を第２コア１６ｃに近づけるようにほとんど作用しなくなると、第１磁力線Ｇ１による磁力によって、永久磁石１４ｃが磁界回転方向と逆方向に駆動される。
【００６９】
以上のように、第１および第２の回転磁界の回転に伴い、第１磁極と第１コア１６ｂの間の第１磁力線Ｇ１による磁力と、第２コア１６ｃと第２磁極の間の第２磁力線Ｇ２による磁力と、これらの磁力の差分に相当する磁力とが、永久磁石１４ｃに、すなわち第１ロータ１４に交互に作用し、それにより、第１ロータ１４が磁界回転方向と逆方向に回転する。また、そのように磁力すなわち駆動力が第１ロータ１４に交互に作用することによって、第１ロータ１４に伝達されるトルク（以下「第１ロータ伝達トルク」という）ＴＲ１は、ほぼ一定になる。
【００７０】
また、このときの磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２の関係は、式（１）において、ＮＲ２＝０とすることにより、ＮＲ１＝−ＮＭＦで表され、例えば図１１（ｂ）のように示される。このように、第１ロータ１４は、第１および第２の回転磁界と同じ速度で逆方向に回転する。さらに、この場合、第１ロータ伝達トルクＴＲ１は、駆動用等価トルクＴＳＥと等しくなり、次式（４）が成立する。
ＴＲ１＝ＴＳＥ                           ……（４）
【００７１】
また、磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２がいずれも値０でない場合、例えば、第１および／または第２のロータ１４，１６を動力の入力により回転させた状態で、第１および第２の回転磁界を発生させた場合には、磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２の間に、前述した一般式（１）がそのまま成立し、三者間の速度関係は、例えば図１２（ａ）のように示される。
【００７２】
さらに、例えばロック電流を電機子１５ａに流したり、第１回転機１０において相関短絡制御を実行したりすることによって、磁界回転数ＮＭＦを値０に制御するとともに、第２ロータ１６を動力により回転させた場合には、第２ロータ１６に入力された動力（エネルギ）は、ステータ１５には伝達されず、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力を介して第１ロータ１４にすべて伝達される。同様に、第１ロータ１４を動力により回転させるとともに、磁界回転数ＮＭＦを値０に制御した場合には、第１ロータ１４に入力された動力（エネルギ）は、ステータ１５には伝達されず、第１および第２の磁力線Ｇ１，Ｇ２による磁力を介して第２ロータ１６にすべて伝達される。
【００７３】
また、このときの磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２の関係は、式（１）において、ＮＭＦ＝０とすることによって、ＮＲ１＝２・ＮＲ２で表され、例えば図１２（ｂ）のように示される。また、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間に、次式（５）が成立する。
ＴＲ１＝ＴＲ２／２                         ……（５）
【００７４】
さらに、第１回転機１０では、ステータ１５への電力供給が行われていない場合でも、電機子１５ａに対して、第１ロータ１４への動力の入力により永久磁石１４ｃが回転したり、第２ロータ１６への動力の入力により第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃが回転したときには、電機子１５ａにおいて、誘導起電力が発生し、発電が行われる。この発電に伴って、第１および第２の回転磁界が発生した場合にも、前記式（１）が成立する。
【００７５】
また、磁界回転数ＮＭＦ、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２の間に、前記式（１）および（２）と図１１（ａ）および（ｂ）と図１２（ａ）および（ｂ）で表されるような関係が常に成立し、このような三者間の速度関係は、遊星歯車装置のリングギヤおよびサンギヤの一方、他方、およびプラネタリギヤを支持するキャリアの回転数の関係に相当する。さらに、そのような速度関係が、ステータ１５への電力供給時だけでなく、発電時にも同様に得られることから、第１回転機１０は、第１および第２のロータ１４，１６で回転動力を入出力するとともに、ステータ１５で電力を入出力する遊星歯車装置とみなすことができる。
【００７６】
さらに、第２ロータ１６に動力を入力するとともに、この動力を用いてステータ１５で発電を行った場合、ステータ１５で発電される電力および磁界回転数ＮＭＦと等価のトルクを発電用等価トルクＴＧＥとすると、この発電用等価トルクＴＧＥと、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２との間に、次式（６）が成立する。
ＴＲ２＝ＴＧＥ＋ＴＲ１                       ……（６）
この場合、この式（６）から明らかなように、第２ロータ伝達トルクＴＲ２が分割され、発電用等価トルクＴＧＥおよび第１ロータ伝達トルクＴＲ１として出力される。また、前記式（２）に示すように、磁界回転数ＮＭＦと第２ロータ回転数ＮＲ２との差、および第２ロータ回転数ＮＲ２と第１ロータ回転数ＮＲ１との差が、互いに等しいため、この場合のトルク分配比は常に１：１である。したがって、エネルギ（電力・動力）の分配比は、磁界回転数ＮＭＦと第１ロータ回転数ＮＲ１との比に等しい。
【００７７】
また、第１ロータ１４に動力を入力するとともに、ステータ１５に電力を供給した場合、ステータ１５から出力された駆動用等価トルクＴＳＥと、第１ロータ１４に伝達された第１ロータ伝達トルクＴＲ１が合成され、第２ロータ１６に第２ロータ伝達トルクＴＲ２として伝達される。すなわち、駆動用等価トルクＴＳＥ、第１および第２のロータ伝達トルクＴＲ１，ＴＲ２の間に、次式（７）が成立する。
ＴＲ２＝ＴＳＥ＋ＴＲ１                       ……（７）
【００７８】
ただし、この場合、前記式（２）に示すように、磁界回転数ＮＭＦと第２ロータ回転数ＮＲ２との差、および第２ロータ回転数ＮＲ２と第１ロータ回転数ＮＲ１との差が、互いに等しいため、駆動用等価トルクＴＳＥと第１ロータ伝達トルクＴＲ１のトルク合成比は、常に１：１である。したがって、エネルギ（電力・動力）の合成比は、磁界回転数ＮＭＦと第１ロータ回転数ＮＲ１との比に等しい。
【００７９】
以上の構成の第１回転機１０では、ＥＣＵ２による第１ＰＤＵ３１の制御によって、ステータ１５に供給する電力と、ステータ１５で発電する電力と、電力の供給および発電に伴って発生する第１および第２の回転磁界の磁界回転数ＮＭＦが制御される。
【００８０】
以上のように、この動力装置１では、第２ロータ１６がクランク軸３ｃに、第１ロータ１４が変速装置４を介して前輪ＷＦ，ＷＦに、それぞれ機械的に連結されている。また、第２回転機２０のロータ２４が、変速装置４と前輪ＷＦ，ＷＦの間に設けられ、すなわち、変速装置４を介さずに、前輪ＷＦ，ＷＦに機械的に連結されており、第２回転機２０のステータ２３が第１回転機１０のステータ１５に電気的に接続されている。
【００８１】
また、図２に示すように、ＥＣＵ２には、クランク角センサ４１および駆動軸回転角センサ４２から、クランク軸３ｃおよび駆動軸７の回転角度位置を表す検出信号がそれぞれ出力される。ＥＣＵ２は、検出されたクランク軸３ｃおよび駆動軸７の回転角度位置に基づいて、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥおよび駆動軸７の回転数（以下「駆動軸回転数」という）ＮＤをそれぞれ算出する。
【００８２】
さらに、ＥＣＵ２には、第１ロータ回転角センサ４３および第２ロータ回転角センサ４４から、第１および第２のロータ１４，１６の回転角度位置を表す検出信号が出力される。ＥＣＵ２は、検出された第１および第２のロータ１４，１６の回転角度位置に基づいて、第１および第２のロータ回転数ＮＲ１，ＮＲ２をそれぞれ算出する。また、ＥＣＵ２には、ロータ回転角センサ４５から、第２回転機２０のロータ２４の回転角度位置を表す検出信号が出力される。ＥＣＵ２は、検出されたロータ２４の回転角度位置に基づいて、ロータ２４の回転数を算出する。
【００８３】
さらに、ＥＣＵ２には、電流電圧センサ４６から、バッテリ３３に入出力される電流・電圧値を表す検出信号が出力される。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、バッテリ３３の残存容量ＳＯＣを算出する。また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４７から、車両Ｖのアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００８４】
ＥＣＵ２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されており、上述した各種のセンサ４１〜４７からの検出信号に応じ、エンジン３、変速装置４、第１および第２の回転機１０，２０の動作を制御する。
【００８５】
次に、車両Ｖの発進時や走行中における動力装置１の動作について説明する。まず、停車中のエンジン３の始動について説明する。この停車中のエンジン始動時には、バッテリ３３から第１回転機１０のステータ１５に電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させるとともに、クランク軸３ｃの回転方向に回転させる。前述したように、第２ロータ１６は、第２回転軸１３とともにクランク軸３ｃに連結されているのに対し、第１ロータ１４は、第１回転軸１２とともに前輪ＷＦ，ＷＦに連結されていることから、停車中でエンジン３が停止している場合、第１ロータ１４の方が第２ロータ１６よりも回転抵抗が極めて大きい。
【００８６】
このため、上記のようにステータ１５に電力を供給し、第１および第２の回転磁界を発生させると、図７および図８を用いて説明したように、この電力（エネルギ）は、第１ロータ１４には伝達されず、第２ロータ１６に動力としてすべて伝達され、第２ロータ１６が第１および第２の回転磁界の回転方向に、すなわちクランク軸３ｃの回転方向に回転する。その結果、第１ロータ１４すなわち前輪ＷＦ，ＷＦが停止した状態で、クランク軸３ｃが正転する。その状態で、前記クランク角度位置に応じ、燃料噴射弁３ａや点火プラグ３ｂの点火動作を制御することによって、エンジン３が始動される。
【００８７】
次に、エンジン３の運転中における車両Ｖの発進時の動作について説明する。以下、このような車両の発進を「エンジン発進」という。このエンジン発進時には、第２ロータ１６に伝達されるエンジン３の動力を用いて、第１回転機１０で発電を行う。この場合、第１ロータ１４が前輪ＷＦ，ＷＦとともに停止状態になっているので、この発電に伴って、エンジン３の動力は、第１ロータ１４には伝達されず、電力としてステータ１５に伝達される。また、発電した電力をすべて第１および第２のＰＤＵ３１，３２を介して第２回転機２０に供給し、第２回転機２０のロータ２４を前輪ＷＦ，ＷＦが正転するように回転させる。その結果、前輪ＷＦ，ＷＦが正転し、車両Ｖが発進する。
【００８８】
次に、上述したエンジン発進後の車両Ｖの走行中の動作について説明する。この場合、基本的には、エンジン３のみを動力源として用い、エンジン発進時と同様、第２ロータ１６に伝達されたエンジン３の動力の一部を用いて、第１回転機１０で発電を行うとともに、発電した電力をすべて第２回転機２０に供給する（以下、このような動作モードを、「エンジン駆動モード」という）。これにより、このエンジン駆動モード中、第２ロータ１６に伝達されたエンジン３の動力（エネルギ）が、一旦、分割され、次の第１伝達経路および第２伝達経路を介して、回転軸２２に伝達されるとともに、回転軸２２で合成された後、差動ギヤ機構６を介して、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される。
第１伝達経路：磁気回路→ステータ１５→第１ＰＤＵ３１→第２ＰＤＵ３２→ステータ２３→磁気→ロータ２４
第２伝達経路：磁気回路→第１ロータ１４→第１回転軸１２→変速装置４→ギヤ４ｂ→ギヤ２２ａ
【００８９】
この第１伝達経路では、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦへの動力の伝達が、電気パスによって行われる一方、この第２伝達経路では、電気パスではなく、磁気パスおよび機械パスによって行われる。また、前述した第１回転機１０の機能から明らかなように、この場合の第１伝達経路を介した電気パスで伝達される動力と、第２伝達経路を介した磁気パスおよび機械パスで伝達される動力との比は、磁界回転数ＮＭＦと第１ロータ回転数ＮＲ１との比に等しい。
【００９０】
さらに、エンジン駆動モード中、第１および第２の回転機１０，２０の制御により、前輪ＷＦ，ＷＦに上記の第１伝達経路を介して伝達される動力の回転数およびトルクの組み合わせと、第２伝達経路を介して伝達される動力の回転数とを変更することによって、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力が、無段階に変速される。それに加え、変速装置４の変速段を変更することによって、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力が、無段階に増速または減速される。
【００９１】
以下、上記の第１および第２の回転機１０，２０と変速装置４を用いた変速動作（以下、適宜「変速動作」という）について、図１５に示す共線図を参照しながら説明する。同図において、Ａ、ＢおよびＣは、駆動輪回転数ＮＤを表すためのラインであり、それぞれ、変速装置４の変速段が前述した第１速、第２速、および第３速の場合を表す。また、前述したように、第２ロータ１６およびクランク軸３ｃは互いにフライホイール５のみを介して連結されているため、図１５に示すように、エンジン回転数ＮＥおよび第２ロータ回転数ＮＲ２は、互いに等しい。なお、同図において、クランク軸３ｃの回転方向と前輪ＷＦ，ＷＦの正転方向は同じになっている。
【００９２】
まず、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力を無段階に増速側に変速する場合の動作について説明する。具体的には、磁界回転数ＮＭＦを低下させることによって、第１ロータ回転数ＮＲ１を上昇させる。前述したように、第２ロータ伝達トルクＴＲ２がステータ１５および第１ロータ１４に１：１の分配比で常に分配される。このため、上記のように第１ロータ回転数ＮＲ１を上昇させることによって、第２伝達経路を介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力の回転数が上昇するものの、そのトルクは変化しない。また、第２回転機２０のロータ２４の回転数（以下「ロータ回転数」という）を上昇させるとともに、ロータ２４のトルク（以下「ロータトルク」という）を低下させる。これにより、第１伝達経路を介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力の回転数が上昇するとともに、そのトルクが低下する。以上の結果、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力が、無段階に増速側に変速される。また、以上の増速動作を、変速装置４の変速段が第１速〜第３速のときに行うことによって、図１５に矢印Ｕ１〜Ｕ３でそれぞれ示すように、駆動輪回転数ＮＤが無段階に上昇する。
【００９３】
上記とは逆に、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力を無段階に減速側に変速する場合には、磁界回転数ＮＭＦを上昇させることによって、第１ロータ回転数ＮＲ１を低下させる。これにより、第２伝達経路を介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力のトルクが変化せずに、その回転数が低下する。また、ロータ回転数を低下させるとともに、ロータトルクを増加させる。これにより、第１伝達経路を介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力の回転数が低下するとともに、そのトルクが増加する。以上の結果、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力が、無段階に減速側に変速される。また、以上の減速動作を、変速段が第１速〜第３速のときに行うことによって、図１５に矢印Ｄ１〜Ｄ３でそれぞれ示すように、駆動輪回転数ＮＤが無段階に低下する。
【００９４】
次に、変速装置４の変速段を変更する際の動作について説明する。まず、変速段が第１速で、駆動軸回転数ＮＤが最低回転数ＮＬの状態（図１５に太い実線で図示）から、上述した増速動作に伴って、変速段を第２速にアップシフトする際の動作について説明する。まず、上述したように磁界回転数ＮＭＦを低下させることなどにより増速動作を行い、それにより、磁界回転数ＮＭＦが値０になったとき（図１５に太い一点鎖線で図示）に、変速段を第２速にアップシフトする。
【００９５】
このアップシフト直後、第１ロータ１４は、変速装置４を介して前輪ＷＦ，ＷＦに連結されているため、図１５に二点鎖線で示すように、第１ロータ回転数ＮＲ１はアップシフト直前（太い一点鎖線で図示）よりも低くなる。そのような第１ロータ回転数ＮＲ１に対応するように、磁界回転数ＮＭＦを制御し、アップシフト直前よりも高くする。その結果、アップシフト直前と比較して、第１回転機１０で発電する電力が増大し、それに伴い、第２回転機２０に供給される電力も増大する。また、ロータ回転数をアップシフト直前の値に保持し、ロータトルクを上記のように供給電力が増大した分、増大させる。以上により、変速段のアップシフト直後の第１および第２の回転機１０，２０と変速装置４を含むトータルの変速比は、アップシフト直前の変速比と同じになる。なお、変速段を第２速から第３速にアップシフトする場合も、上述した第２速へのアップシフトの場合と同様にして行われるので、その詳細な説明については省略する。
【００９６】
次に、変速段が第３速で、駆動軸回転数ＮＤが最高回転数ＮＨの状態（図１５に太い一点鎖線で図示）から、前述した減速動作に伴って、変速段を第２速にダウンシフトする場合の動作について説明する。まず、前述したように磁界回転数ＮＭＦを上昇させることなどにより減速動作を行い、それにより、駆動軸回転数ＮＤが、変速段が第２速であり、かつ、磁界回転数ＮＭＦが値０であると仮定したときの駆動軸回転数ＮＤと等しくなったとき（図１５に太い破線で図示）に、変速段を第２速にダウンシフトする。このように、駆動軸回転数ＮＤが、変速段が第２速のときに取り得る最も高い回転数と等しくなったときに、第２速へのダウンシフトが行われる。このダウンシフト直後、第１ロータ回転数ＮＲ１は、図１５に太い一点鎖線で示すように、ダウンシフト直前（太い破線で図示）よりも高くなり、磁界回転数ＮＭＦが値０と仮定したときの値と等しくなる。また、それと同時に、磁界回転数ＮＭＦを値０に制御する。
【００９７】
以上により、第２速へのダウンシフト直後、エンジン３の動力が、第１伝達経路を介した電気パスによっては伝達されず、第２伝達経路を介した磁気パスおよび機械パスのみによって動力が伝達される。また、ダウンシフト直後、第１および第２の回転機１０，２０と変速装置４を含むトータルの変速比は、ダウンシフト直前の変速比と同じになる。なお、変速段を第２速から第１速にダウンシフトする場合も、上述した第２速へのダウンシフトの場合と同様にして行われるので、その詳細な説明については省略する。
【００９８】
また、変速段のシフト中、すなわち、変速装置４においてギヤ列が遮断され、変速先のギヤ列が接続されるまでの間は、前輪ＷＦ，ＷＦの負荷が第１ロータ１４に作用しないため、第１回転機１０においてエンジン３の動力を用いた発電を行わずに、バッテリ３３から第２回転機２０に電力を供給する。これにより、第２回転機２０のロータトルクが前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される。
【００９９】
さらに、上述した変速動作は、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥＣＭＤになるように行われる。この目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、駆動軸回転数ＮＤおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、ＮＥＣＭＤマップ（図示せず）を検索することによって算出される。この要求トルクＰＭＣＭＤは、車両Ｖに要求されるトルクである。このＮＥＣＭＤマップでは、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、そのときの駆動軸回転数ＮＤおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対し、エンジン３の最良の燃費が得られるような値に設定されている。また、エンジン駆動モード中、エンジン３の動力は、基本的には、そのときの駆動軸回転数ＮＤおよび要求トルクＰＭＣＭＤによって定まる要求出力になるように制御される。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、駆動軸回転数ＮＤおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【０１００】
また、変速動作の実行中、変速装置４の前述したようなダウンシフトによって、図１５に示すように、磁界回転数ＮＭＦは、第１ロータ回転数ＮＲ１よりも低い速度に保持される。前述したように、前輪ＷＲ，ＷＲに第１伝達経路を介した電気パスで伝達される動力と、第２伝達経路を介した磁気パスおよび機械パスで伝達される動力との比は、磁界回転数ＮＭＦと第１ロータ回転数ＮＲ１との比に等しい。このため、上記のような磁界回転数ＮＭＦおよび第１ロータ回転数ＮＲ１の制御によって、エンジン駆動モード中、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦに第１伝達経路を介した電気パスで伝達される動力が、第２伝達経路を介した磁気パスおよび機械パスで伝達される動力よりも常に小さくなる。
【０１０１】
以上のような変速動作によって、動力装置１では、エンジン３の動力が無段階にかつ滑らかに増速または減速され、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される。それにより、図１５に示す例では、駆動軸回転数ＮＤは、最低回転数ＮＬと最高回転数ＮＨの間で無段階にかつ滑らかに増減する。なお、変速装置４の変速段数と各変速段の変速比は、上述した変速動作を適切に行うことができるように設定されている。
【０１０２】
図１６は、駆動軸回転数ＮＤと前輪ＷＦ，ＷＦに伝達されるトルク（以下「前輪伝達トルク」という）ＴＤとの関係の一例を、エンジン駆動モード中、エンジン３のトルクおよびエンジン回転数ＮＥが一定の場合について概略的に示している。一方、図１７に示す比較例は、変速装置４を設けずに、第１および第２の回転機１０，２０のみで変速動作を行った場合の駆動軸回転数ＮＤと前輪伝達トルクＴＤとの関係の一例を、概略的に示している。図１６および図１７において、「ＴＥ」は第１伝達経路を介した電気パスで伝達されるトルクを、「ＴＭ」は第２伝達経路を介した磁気パスおよび機械パスで伝達されるトルクを、それぞれ示している（以下、それぞれ「電気パストルクＴＥ」「磁気・機械パストルクＴＭ」という）。すなわち、電気パストルクＴＥは、第２回転機２０のロータトルクと等しい。なお、図１６および以下の説明では、変速装置４の変速段のシフト中、すなわち、ギヤ列が遮断され、変速先のギヤ列が接続されるまでの間については、省略するものとし、差動ギヤ機構６による変速や各要素における動力の伝達ロスなどは無視するものとする。
【０１０３】
前述したように、動力が第１および第２の伝達経路を介して前輪ＷＦ，ＷＦに伝達されるため、基本的には、電気パストルクＴＥと磁気・機械パストルクＴＭとの和は、前輪伝達トルクＴＤと等しくなる。また、各変速段において、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力を無段階に増速側に変速する場合には、ロータトルクすなわち電気パストルクＴＥを低下させる。このため、各変速段において、駆動軸回転数ＮＤが高いほど、電気パストルクＴＥは小さくなる。さらに、変速段のシフトの直前および直後には、磁界回転数ＮＭＦが値０に制御されることによって、エンジン３の動力が、電気パスでは伝達されず、磁気パスおよび機械パスのみによって伝達される。このため、図１６に示すように、第１速と第２速の間および第２速と第３速の間の各シフト時には、前輪伝達トルクＴＤは、磁気・機械パストルクＴＭと等しくなる。
【０１０４】
また、前述したように、第１回転機１０において、第２ロータ伝達トルクＴＲ２がステータ１５および第１ロータ１４に１：１の分配比で分配されることから明らかなように、第１ロータ１４には、第２ロータ伝達トルクＴＲ２の１／２が常に伝達される。このため、図１６に示すように、磁気・機械パストルクＴＭは、変速段が第１速〜第３速のそれぞれの場合において、一定になり、駆動軸回転数ＮＤが変化し、変速段がシフトされるのに伴って階段状に変化する。さらに、磁界回転数ＮＭＦが第１ロータ回転数ＮＲ１よりも低い速度に保持され、それにより、第１伝達経路を介した電気パスで伝達される動力が、第２伝達経路を介した磁気パスおよび機械パスで伝達される動力よりも小さくなる。このことと、これらの第１および第２の伝達経路を介して伝達される動力の回転数が互いに等しいことから、図１６に示すように、電気パストルクＴＥは、磁気・機械パストルクＴＭよりも常に小さくなっている。
【０１０５】
これに対して、図１７に示す比較例では、本実施形態の場合と異なり、第１ロータ１４に分配されたトルクが、変速装置４によって変速されずに、前輪ＷＦ，ＷＦに伝達されるので、同図に示すように、磁気・機械パストルクＴＭは、駆動軸回転数ＮＤにかかわらず、一定になる。また、この場合、駆動軸回転数ＮＤがエンジン回転数ＮＥよりも低いときには、それに応じて、第１ロータ回転数ＮＲ１をエンジン回転数ＮＥよりも低くするために、磁界回転数ＮＭＦを第１ロータ回転数ＮＲ１よりも高くしなければならない。すなわち、電気パスで伝達される動力を、磁気パスおよび機械パスで伝達される動力よりも大きくしなければならない。このため、図１７に示すように、駆動軸回転数ＮＤが比較的低い領域では、電気パストルクＴＥは、磁気・機械パストルクＴＭよりも大きくなる。
【０１０６】
一方、エンジン駆動モード中において、バッテリ３３の残存容量ＳＯＣが下限値ＳＯＣＬよりも大きく、かつ、前述した要求トルクＰＭＣＭＤが第１所定値ＰＭ１よりも大きいときには、第１回転機１０で発電した電力に加え、バッテリ３３から第２回転機２０に電力を供給することによって、エンジン３を第２回転機２０でアシストする。上記の下限値ＳＯＣＬは、バッテリ４３が過放電にならないような所定の値に設定されており、上記の第１所定値ＰＭ１は、駆動軸回転数ＮＤに応じ、ＰＭ１テーブル（図示せず）を検索することによって算出される。このＰＭ１テーブルでは、第１所定値ＰＭ１は、そのときの駆動軸回転数ＮＤに対して、エンジン３の最良の燃費が得られるようなトルク値よりも若干大きな値に設定されている。
【０１０７】
上記のように、エンジン駆動モード中、バッテリ３３の電力が十分に残っており、かつ、前述した要求出力が、エンジン３の最良の燃費が得られるような動力（以下「最良燃費動力」という）よりも大きいときに、第２回転機２０によるアシストが行われる。また、この場合、エンジン３の動力は、最良の燃費が得られるように制御されるとともに、バッテリ３３からの電力供給は、要求出力に対するエンジン３の動力の不足分を補うように行われる。さらに、前述した目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤを算出する際、要求トルクＰＭＣＭＤとして、最良燃費動力を駆動軸回転数ＮＤで除算した値が用いられる。
【０１０８】
また、エンジン駆動モード中において、残存容量ＳＯＣが上限値ＳＯＣＨよりも小さく、かつ、要求トルクＰＭＣＭＤが第２所定値ＰＭ２よりも小さいときには、第１回転機１０で発電した電力の一部をバッテリ３３に充電し、残りを第２回転機２０に供給する。上記の上限値ＳＯＣＨは、バッテリ４３が過充電にならないような所定の値に設定されており、上記の第２所定値ＰＭ２は、駆動軸回転数ＮＤに応じ、ＰＭ２テーブル（図示せず）を検索することによって算出される。このＰＭ２テーブルでは、第２所定値ＰＭ２は、そのときの駆動軸回転数ＮＤに対して、エンジン３の最良の燃費が得られるようなトルク値よりも若干小さな値に設定されている。
【０１０９】
上記のように、エンジン駆動モード中、バッテリ３３の電力が比較的小さく、かつ、要求出力が最良燃費動力よりも小さいときに、第１回転機１０によるバッテリ３３の充電が行われる。また、この場合、エンジン３の動力は、最良の燃費が得られるように制御されるとともに、バッテリ３３への充電は、要求出力に対するエンジン３の動力の余剰分を消費するように行われる。さらに、上記のアシスト時と同様、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤを算出する際、要求トルクＰＭＣＭＤとして、最良燃費動力を駆動軸回転数ＮＤで除算した値が用いられる。
【０１１０】
また、車両Ｖの減速走行中、すなわち、アクセル開度ＡＰがほぼ値０で、エンジン３などから動力が出力されておらず、車両Ｖが惰性で走行している場合において、残存容量ＳＯＣが上記の上限値ＳＯＣＨよりも小さいときには、前輪ＷＦ，ＷＦの動力を用いて、第１回転機１０および／または第２回転機２０で発電を行うとともに、発電した電力をバッテリ３３に充電する。
【０１１１】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン駆動モード中、変速装置４におけるダウンシフトによって、電気パスで伝達される動力を、磁気パスおよび機械パスで伝達される動力よりも常に小さく制御するので、前輪ＷＦ，ＷＦを駆動する際の駆動効率を高めることができる。同じ理由により、第２回転機２０の小型化、重量の低減およびコストの削減を図ることができる。また、変速装置４、第１および第２の回転機１０，２０を用いた変速動作によって、電気パスで伝達される動力を上記のように小さく制御した状態で、エンジン３から前輪ＷＦ，ＷＦに伝達される動力を無段階に増速または減速することができる。
【０１１２】
さらに、上記の変速動作を、エンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤになるように行う。また、エンジン３の動力を最良の燃費が得られるようにに制御し、そのように制御されるエンジン３の動力が要求出力に対して不足するときには、その不足分を第２回転機２０によるアシストにより補うとともに、要求出力に対して余るときには、その余剰分を第１回転機１０による充電により消費する。以上により、エンジン３の最良の燃費が得られるので、駆動効率をさらに高めることができる。
【０１１３】
さらに、エンジン駆動モード中、磁界回転数ＮＭＦを値０に制御することによって、エンジン３の動力をすべて、電気パスを用いずに、磁気パスおよび機械パスによって伝達することができ、それにより、駆動効率をより一層、高めることができる。また、第２ロータ１６が、軟磁性体から成る第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃで構成されているので、第１および第２の回転磁界および第１ロータ１４の永久磁石１４ｃにより磁化されることから、第１回転機１０は同期機として機能する。これにより、誘導機として機能する前述した従来の場合と比較して、第１回転機１０の効率を高めることができ、したがって、駆動効率をさらに高めることができる。さらに、上記と同じ理由により、第２ロータ１６の耐久性を、従来の動力装置の中間ロータよりも高めることができ、動力装置１全体としての耐久性も高めることができる。また、そのように耐久性の高い第２ロータ１６がエンジン３に連結されているので、エンジン３から繰り返し伝達される動力に十分に耐えることができ、動力を前輪ＷＦ，ＷＦに適切に伝達することができる。
【０１１４】
さらに、変速装置４がギヤ式の有段変速装置であるので、ベルト式の無段変速装置である場合と比較して、変速装置４における動力の伝達ロスを低減でき、したがって、駆動効率をさらに一層、高めることができる。また、第２回転機２０が変速装置４を介さずに、前輪ＷＦ，ＷＦに連結されており、変速装置４の変速段のシフト中、第２回転機２０のロータトルクが前輪ＷＦ，ＷＦに伝達されるので、エンジン３のトルクが変速装置４を介して伝達されなくなることによるトルクの急減などの変速ショックを抑えることができる。
【０１１５】
なお、上述した第１実施形態では、動力装置１によって前輪ＷＦ，ＷＦを駆動しているが、後輪ＷＲ，ＷＲを駆動してもよい。また、第１実施形態では、第２回転機２０を、変速装置４と前輪ＷＦ，ＷＦの間に設けているが、第２回転機２０を変速装置４を介さずに前輪ＷＦ，ＷＦに連結するのであれば、例えば次のようにして設けてもよい。すなわち、変速装置４のギヤ４ｂおよび第２回転機２０のギヤ２２ａをいずれも、差動ギヤ機構６のギヤ６ａに直接、噛み合わせる。この場合、変速装置４を介して伝達されるトルクが第２回転機２０の回転軸２２を介さずに前輪ＷＦ，ＷＦに伝達されるので、第２回転機２０のさらなる小型化、重量の低減およびコストの削減を図ることができる。
【０１１６】
さらに、第２ロータ１６を回転不能に保持するためのブレーキ、例えば電磁ブレーキを設けてもよい。その場合には、この電磁ブレーキにより第２ロータ１６を回転不能に保持した状態で、第１および第２の回転機１０，２０に電力を供給することによって、第１および第２の回転機１０，２０の動力を前輪ＷＦ，ＷＦに伝達できるので、エンジン３の動力を用いずに、車両Ｖを発進させることができる。また、この場合、第１および第２の回転機１０，２０の双方の動力を用いて前輪ＷＦ，ＷＦを駆動できるので、第２回転機２０の大型化を防止することができる。
【０１１７】
次に、図１８を参照しながら、本発明の第２実施形態による動力装置１Ａについて説明する。この動力装置１Ａは、第１実施形態と異なり、車両Ｖの前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲの双方を駆動するためのものである。このような差異から、第１実施形態と比較して、第２回転機２０が後輪ＷＲ，ＷＲに機械的に連結されていることが主に異なっている。図１８において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１１８】
第２回転機２０の回転軸２２と一体のギヤ２２ａは、第１ギヤ２５ａに噛み合っており、この第１ギヤ２５ａは、アイドラ軸２５に一体に設けられている。このアイドラ軸２５には、第２ギヤ２５ｂが一体に設けられており、この第２ギヤ２５ｂは、差動ギヤ機構２６のギヤ２６ａに噛み合っている。この差動ギヤ機構２６には、左右の後輪ＷＲ，ＷＲが、左右の駆動軸２７，２７をそれぞれ介して、機械的に連結されている。以上の構成により、第２回転機２０の動力は、差動ギヤ機構２６などを介して、後輪ＷＲ，ＷＲに伝達される。また、変速装置４の出力軸４ａと一体のギヤ４ｂは、差動ギヤ機構６のギヤ６ａに噛み合っている。
【０１１９】
また、動力装置１Ａでは、第１実施形態と同様、エンジン駆動モードによる運転や前述した各種の動作が行われる。この場合、第２回転機２０が後輪ＷＲ，ＷＲに連結されているので、エンジン駆動モード中、エンジン３の動力は前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲに分配される。したがって、前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲを同時に駆動でき、全輪駆動車両を実現することができる。また、第１実施形態と同様、電気パスで伝達される動力を磁気パスおよび機械パスで伝達される動力よりも常に小さくすることができるので、前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲを含む車輪全体を駆動する際の駆動効率を高めることができる。同じ理由により、第２回転機２０の小型化、重量の低減およびコストの削減を図ることができる。その他、エンジン３の動力を無段階に増速または減速して、前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲを含む車輪全体に伝達することができるなど、第１実施形態の効果を同様に得ることができる。
【０１２０】
なお、第２実施形態では、変速装置４および第２回転機２０を、前輪ＷＦ，ＷＦおよび後輪ＷＲ，ＷＲにそれぞれ連結しているが、これとは逆に、変速装置４および第２回転機２０を、後輪ＷＲ，ＷＲおよび前輪ＷＦ，ＷＦにそれぞれ連結してもよい。
【０１２１】
また、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、変速装置４の変速段が第１速〜第３速の３段の例であるが、この変速段の段数は、これに限らず、他の適当な値を採用してもよいことはもちろんである。このことは、各変速段の変速比についても同様である。さらに、実施形態では、変速装置４として、ギヤ式の有段変速装置を用いているが、ベルト式やトロイダル式の無段変速装置を用いてもよい。また、第２回転機２０として、ブラシレスＤＣモータを用いているが、ＡＣモータを用いてもよい。さらに、第１および第２のコア１６ｂ，１６ｃを、鋼板で構成しているが、他の軟磁性体で構成してもよい。
【０１２２】
また、実施形態では、原動機として、エンジン３、すなわちガソリンエンジンを用いているが、ディーゼルエンジンを用いてもよく、外燃機関や、人力などにより動力を出力する機構、例えば自転車のペダルなどを用いてもよい。さらに、実施形態は、動力装置１，１Ａを車両Ｖに適用した例であるが、動力装置１，１Ａは、これに限らず、例えば船舶や航空機などに適用可能である。また、実施形態では、エンジン３や第１および第２の回転機１０，２０を制御する制御装置として、ＥＣＵ２や第１および第２のＰＤＵ３１，３２を用いているが、マイクロコンピュータを搭載した電気回路を用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】第１実施形態による動力装置を適用した車両を概略的に示す図である。
【図２】動力装置の一部を示すブロック図である。
【図３】第２回転機の拡大断面図である。
【図４】第１回転機の拡大断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線の位置で周方向に沿って破断した断面の一部を、第１および第２の回転磁界の発生時において示す展開図である。
【図６】図５の展開図の構成と機能的に同じ構成を示す図である。
【図７】第１ロータを回転不能にした状態で第１および第２の回転磁界を発生させた場合の第１回転機の動作を説明するための図である。
【図８】図７の続きの動作を説明するための図である。
【図９】第１回転機の動作中に形成される磁気回路を示す図である。
【図１０】第１ロータを回転不能にした状態で第１および第２の回転磁界を発生させた場合に第２ロータに伝達されるトルクの一例を模式的に示す図である。
【図１１】磁界回転数と、第１および第２のロータ回転数の関係の一例を、（ａ）第１ロータを回転不能にした場合、（ｂ）第２ロータを回転不能にした場合において、それぞれ示す共線図である。
【図１２】磁界回転数と、第１および第２のロータ回転数の関係の一例を、（ａ）第１および第２のロータがいずれも回転している場合、（ｂ）磁界回転数が値０の場合において、それぞれ示す共線図である。
【図１３】第２ロータを回転不能にした状態で第１および第２の回転磁界を発生させた場合の第１回転機の動作を説明するための図である。
【図１４】図１３の続きの動作を説明するための図である。
【図１５】磁界回転数と、第１および第２のロータ回転数と、エンジン回転数と、駆動軸回転数との関係の一例を、エンジン駆動モード中において示す共線図である。
【図１６】エンジン駆動モード中における駆動軸回転数と、前輪伝達トルクと、電気パストルクと、磁気・機械パストルクの関係の一例を、エンジンのトルクおよびエンジン回転数が一定の場合について示す図である。
【図１７】図１６の比較例を示す図である。
【図１８】第２実施形態による動力装置を適用した車両を概略的に示す図である。
【図１９】請求項１に係る発明による動力装置の構成を、その動作例とともに示す図である。
【図２０】図１９の動力装置の回転磁界の回転速度と、第１および第２のロータの回転速度と、原動機の回転速度と、被駆動部の速度の関係の一例を示す共線図である。
【図２１】請求項２に係る発明による動力装置の構成を、その動作例とともに示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  動力装置
３  エンジン（原動機）
４  変速装置
１０  第１回転機
１４  第１ロータ
１５  ステータ
１６  第２ロータ
２０  第２回転機
１Ａ  動力装置
Ｖ  車両（輸送機関）
ＷＦ  前輪（被駆動部）
ＷＲ  後輪（被駆動部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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