回転電機及び動力伝達装置
【課題】軸線方向の長さを低減可能な回転電機を提供する。
【解決手段】複数のベアリングＢ３、Ｂ４にて回転可能に支持された磁石ロータ１９と、磁石ロータ１９の内側に磁石ロータ１９に対して相対回転可能なように複数のベアリングＢ５、Ｂ６に支持され、かつロータ巻線２０ｂを有する巻き線ロータ２０と、複数のスリップリング機構２５とを備えた複合モータ１４において、巻き線ロータ２０の内周には空間が形成され、複数のスリップリング機構２５の少なくとも一部が巻き線ロータ２０の内周の空間に配置され、ベアリングＢ３〜Ｂ６には、内径がスリップリング機構２５の径方向の大きさよりも大きいベアリングＢ３、Ｂ６が含まれ、ベアリングＢ３、Ｂ６は、スリップリング機構２５の径方向外側に配置されている。
【解決手段】複数のベアリングＢ３、Ｂ４にて回転可能に支持された磁石ロータ１９と、磁石ロータ１９の内側に磁石ロータ１９に対して相対回転可能なように複数のベアリングＢ５、Ｂ６に支持され、かつロータ巻線２０ｂを有する巻き線ロータ２０と、複数のスリップリング機構２５とを備えた複合モータ１４において、巻き線ロータ２０の内周には空間が形成され、複数のスリップリング機構２５の少なくとも一部が巻き線ロータ２０の内周の空間に配置され、ベアリングＢ３〜Ｂ６には、内径がスリップリング機構２５の径方向の大きさよりも大きいベアリングＢ３、Ｂ６が含まれ、ベアリングＢ３、Ｂ６は、スリップリング機構２５の径方向外側に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ロータと、コイルを有するとともに第１ロータの内側に第１ロータに対して相対回転可能に設けられた第２ロータと、コイルと電気的に接続されて第２ロータと一体に回転する回転部材を有するとともに所定の接続対象とコイルとを電気的に接続するための電力伝達手段とを備えた回転電機、及びその回転電機を備えた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される駆動装置として、内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に回転電機を設け、その回転電機で駆動輪に伝達するトルクや回転数を制御する装置が知られている。例えば、ステータと、ステータの内側に配置されて磁石を有する第１ロータと、第１ロータの内側に配置されてコイルを有する第２ロータとが互いに相対回転可能なように同軸に設けられた回転電機を備え、その回転電機にてトルクや回転数を制御する駆動装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３２２４９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８４９５号公報
【特許文献３】特開２００８−２０６３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置に設けられている回転電機では、第２ロータのコイルとインバータとを複数のスリップリングを利用して電気的に接続している。この回転電機では、複数のスリップリングが第２ロータの横に軸線方向に並ぶように設けられている。そのため、回転電機の軸線方向の長さが長くなる。
【０００５】
そこで、本発明は、軸線方向の長さを低減可能な回転電機及びその回転電機を備えた動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転電機は、複数のベアリングにて軸線回りに回転可能に支持され、かつ内周に空間が形成された第１ロータと、前記第１ロータの内周の空間に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能なように複数のベアリングに支持され、かつコイルを有する第２ロータと、前記コイルと電気的に接続されて前記第２ロータと一体に回転する回転部材を有し、かつ回転不能に固定された所定の接続対象と前記コイルとを電気的に接続するための電力伝達手段と、を備えた回転電機において、前記第２ロータの内周には空間が形成され、前記電力伝達手段の少なくとも一部が、前記第２ロータの内周の空間内に配置され、前記第１ロータを支持する前記複数のベアリング及び前記第２ロータを支持する複数のベアリングには、内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きい大径ベアリングが含まれ、前記大径ベアリングは、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されている（請求項１）。
【０００７】
本発明の回転電機によれば、電力伝達手段の少なくとも一部を第２ロータの内周の空間に配置したので、その空間に配置した分軸線方向の長さを低減できる。また、本発明によればロータを回転可能に支持するベアリングを電力伝達手段の径方向外側に配置したので、ベアリングを電力伝達手段と軸線方向に並べて配置した場合と比較して軸線方向の長さをさらに低減できる。従って、回転電機の軸線方向の長さを低減できる。
【０００８】
本発明の回転電機の一形態においては、前記電力伝達手段の全体が前記第２ロータの内周の空間内に配置されていてもよい（請求項２）。この場合、電力伝達手段の全体分の軸線方向の長さを低減できる。そのため、回転電機の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【０００９】
この形態においては、前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに備え、前記回転数検出手段の径方向の大きさが前記電力伝達手段の径方向の大きさと同じに設定され、前記回転数検出手段の少なくとも一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置されていてもよい（請求項３）。この場合、回転数検出手段を設けても回転電機の軸線方向の長さが長くなることを抑制できる。
【００１０】
本発明の回転電機の一形態においては、前記電力伝達手段の一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置され、残りの部分が前記第２ロータの内周の空間外に配置されていてもよい（請求項４）。この形態では、電力伝達手段の一部を第２ロータの内側に配置したので、その分軸線方向の長さを低減できる。一般に電力伝達手段には接続対象との間で電力を授受するために電線が接続される。この形態では残りの部分を第２ロータの外に配置したので、第２ロータの内側に配置すべき電線の長さを短縮できる。従って、電線の配置の自由度を高めることができる。
【００１１】
この形態において、前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段が、前記第２ロータの内周の空間外に前記電力伝達手段と軸線方向に並ぶように設けられ、前記電力伝達手段は、前記第２ロータの内周の空間内に配置された部分から前記第２ロータの外に出るまで軸線方向に延び、かつ前記回転数検出手段に到達する前に径方向外側に延びる向きが変更されるケーブル部材を備えていてもよい（請求項５）。この形態によれば、回転数検出手段の大きさに拘わりなくケーブル部材を容易に第２ロータの外に取り出すことができる。
【００１２】
本発明の回転電機の一形態においては、前記第２ロータが配置されている空間と前記電力伝達手段が配置されている空間とを仕切るためのシール部材をさらに備え、前記シール部材は、外径が前記第２ロータの内径よりも小さくかつ内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きくなるように形成され、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されていてもよい（請求項６）。このようにシール部材を配置することにより、シール部材を電力伝達手段と軸線方向に並べて配置した場合と比較して回転電機の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【００１３】
本発明の回転電機の一形態においては、前記第２ロータと前記電力伝達手段との間には絶縁部材が設けられていてもよい（請求項７）。この場合、第２ロータと電力伝達手段との間の短絡を抑制できるので、第２ロータと電力伝達手段との間の径方向の隙間を小さくすることができる。そのため、回転電機の径方向の大きさを低減できる。
【００１４】
本発明の動力伝達装置は、上述した回転電機を備え、前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が動力源と接続され、前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方が前記動力源にて駆動される駆動対象と接続される（請求項８）。
【００１５】
本発明の動力伝達装置によれば、上述した回転電機を備えているので、装置の軸線方向の長さを低減できる。そのため、車両や装置等のへの搭載性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明の回転電機によれば、電力伝達手段の少なくとも一部を第２ロータの内側に配置するとともにベアリングを電力伝達手段の径方向外側に配置したので、軸線方向の長さを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の形態に係る回転電機が組み込まれた動力伝達装置が搭載された車両を概略的に示す図。
【図２】動力伝達装置を概略的に示す図。
【図３】スリップリング機構の周囲を拡大して示す図。
【図４】車両の発進時における動力の流れを説明するための図。
【図５】複合モータで車両を駆動しているときの動力の流れを説明するための図。
【図６】本発明の第２の形態に係る回転電機が組み込まれた動力伝達装置を概略的に示す図。
【図７】本発明の変形例に係る回転電機のスリップリング機構の周囲を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の形態）
図１〜図５を参照して本発明の第１の形態に係る回転電機が組み込まれた動力伝達装置について説明する。この動力伝達装置１０は車両１に搭載される。図１は、車両１の要部を概略的に示している。車両１には、走行用動力源として内燃機関２が搭載されている。内燃機関２は自動車等の車両に搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。また、車両１には変速機３が搭載されている。変速機３は、入力軸３ａと出力軸３ｂとの間の変速比を互いに大きさが異なる複数の変速比に切り替え可能に構成された周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。変速機３の出力軸３ｂは差動機構４を介して左右の駆動輪５と接続されている。この図に示すように動力伝達装置１０は、内燃機関２と変速機３との間に設けられている。そのため、内燃機関２が本発明の動力源に相当し、変速機３が本発明の駆動対象に相当する。
【００１９】
図２は動力伝達装置１０の内部を概略的に示している。動力伝達装置１０は、フライホイール１１と、ダンパー１２と、インプットシャフト１３と、回転電機としての複合モータ１４と、クラッチ１５と、アウトプットシャフト１６とを備えている。この図に示したようにこれらはケース１７の内部に収容されている。この図に示すようにケース１７は、その内部を軸線Ａｘの方向に２つに分ける仕切り部材１７ａを備えている。仕切り部材１７ａは、ケース１７内を内燃機関２側（図２の左側）の空間と変速機３側（図２の右側）の空間とに分ける。内燃機関２側の空間にはフライホイール１１及びダンパー１２が配置されている。変速機３側の空間には、インプットシャフト１３、複合モータ１４、クラッチ１５、及びアウトプットシャフト１６が配置されている。
【００２０】
インプットシャフト１３は、ベアリングＢ１を介して仕切り部材１７ａに軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されている。この図に示したようにインプットシャフト１３は、内燃機関２の出力軸２ａとフライホイール１１及びダンパー１２を介して一体回転するように接続されている。なお、フライホイール１１及びダンパー１２は車両用内燃機関に取り付けられる周知のものと同じであるため、説明を省略する。インプットシャフト１３の内部には、複合モータ１４等にオイルを供給するためのオイル供給通路１３ａ（図３参照）が設けられている。図２に示すようにアウトプットシャフト１６は、インプットシャフト１３と同軸に設けられている。アウトプットシャフト１６もベアリングＢ２を介してケース１７に軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されている。アウトプットシャフト１６は、変速機３の入力軸３ａと一体に回転するように接続されている。
【００２１】
複合モータ１４は、円筒状のステータ１８と、第１ロータとしての磁石ロータ１９と、第２ロータとしての巻き線ロータ２０とを備えている。この図に示すように磁石ロータ１９は、ステータ１８との間に所定の隙間が生じるようにステータ１８の内側に設けられている。磁石ロータ１９は円筒状をしており、その内周に空間が形成されている。巻き線ロータ２０は、その磁石ロータ１９の内周の空間に磁石ロータ１９との間に所定の隙間が生じるように設けられている。巻き線ロータ２０も円筒状をしており、その内周に空間が形成されている。巻き線ロータ２０の内周の空間には、仕切り部材１７ａから軸線方向に延びる円筒状の筒部材１７ｂが挿入されている。なお、軸線Ａｘの方向から見たときの筒部材１７ｂの断面形状は真円に限定されず、楕円や多角形であってもよい。インプットシャフト１３は、筒部材１７ｂの内側に配置されている。この図に示したように筒部材１７ｂの変速機３側の端部には隔壁１７ｃが設けられている。インプットシャフト１３はその隔壁１７ｃを通ってケース１７内の変速機３側の空間に延びている。隔壁１７ｃとインプットシャフト１３との間には、それらの間の隙間をシールするシール部材としてのオイルシール２１が設けられている。これにより筒部材１７ｂの内部がケース１７の変速機３側の空間に対して仕切られ、筒部材１７ｂ内へのオイルの進入が抑制される。ステータ１８、磁石ロータ１９、及び巻き線ロータ２０は、同軸に配置されている。すなわち、これらは軸線Ａｘの方向から見た場合に外側からステータ１８、磁石ロータ１９、巻き線ロータ２０の順番に同心円状に配置されている。
【００２２】
ステータ１８は、ケース１７に回転不能に固定されている。ステータ１８は、ステータコア１８ａと、第１〜第３のステータ巻線群とを備えている。各ステータ巻線群は、それぞれ複数のステータ巻線（コイル）１８ｂを有している。これらのステータ巻線１８ｂは、周方向に所定の間隔で並ぶようにステータコア１８ａに設けられている。また、これらのステータ巻線１８ｂは、第１のステータ巻線群のステータ巻線、第２のステータ巻線群のステータ巻線、第３のステータ巻線群のステータ巻線の順番で所定の数ずつ周方向に並ぶように配置されている。そして、これらのステータ巻線１８ｂに三相の交流電流を流すことで、ステータ巻線１８ｂは周方向に回転する回転磁界を発生する。
【００２３】
磁石ロータ１９は、磁石ロータ支持ベアリングＢ３、Ｂ４にて軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されている。そのため、磁石ロータ１９は、ステータ１８に対して相対回転可能に設けられている。なお、磁石ロータ支持ベアリングＢ３、Ｂ４はケース１７に支持されている。磁石ロータ１９は、連結部材２２にてアウトプットシャフト１６と一体に回転するように連結されている。連結部材２２には、磁石ロータ１９の回転数を検出するための磁石ロータ用レゾルバ２３が設けられている。このレゾルバ２３は、磁石ロータ１９の回転数に対応した信号を出力する周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。磁石ロータ１９は、ロータコア１９ａと、複数の永久磁石１９ｂ（図１参照）とを備えている。複数の永久磁石１９ｂは、ロータコア１９ａに周方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。磁石ロータ１９は、ベアリングＢ５を介してインプットシャフト１３の一端を回転可能に支持している。
【００２４】
巻き線ロータ２０は、巻き線ロータ支持ベアリングＢ６を介して軸線Ａｘの回りに回転可能なように磁石ロータ１９に支持されている。巻き線ロータ２０は、連結部材２４にてインプットシャフト１３と一体に回転するように連結されている。そのため、巻き線ロータ２０はベアリングＢ５を介しても磁石ロータ１９に回転可能に支持されている。このように支持されることにより巻き線ロータ２０は、ステータ１８及び磁石ロータ１９のそれぞれに対して相対回転可能に設けられている。巻き線ロータ２０は、ロータコア２０ａと、第１〜第３のロータ巻線群とを備えている。各ロータ巻線群は、それぞれ複数のロータ巻線（コイル）２０ｂを有している。これらのロータ巻線２０ｂは、周方向に所定の間隔で並ぶようにロータコア２０ａに設けられている。また、これらのロータ巻線２０ｂは、第１のロータ巻線群のロータ巻線、第２のロータ巻線群のロータ巻線、第３のロータ巻線群のロータ巻線の順番で周方向に並ぶように配置されている。そして、これらのロータ巻線２０ｂに三相の交流電流を流すことで、ロータ巻線２０ｂは周方向に回転する回転磁界を発生する。
【００２５】
クラッチ１５は、磁石ロータ１９と巻き線ロータ２０との間に設けられている。クラッチ１５は、磁石ロータ１９と巻き線ロータ２０とが一体回転するように係合される係合状態と、磁石ロータ１９と巻き線ロータ２０とが別々に回転するように係合が解除される解放状態とに切り替え可能に構成されている。クラッチ１５には、例えば周知の油圧式クラッチを用いればよいため詳細な説明は省略する。
【００２６】
図１に示すようにステータ１８は、インバータ６を介してバッテリ７と電気的に接続されている。また、巻き線ロータ２０は、整流器８及び昇圧コンバータ９を介してインバータ６と電気的に接続されている。上述したように巻き線ロータ２０は回転可能に設けられている。そこで、複合モータ１４には、図２に示すように巻き線ロータ２０と整流器８とを電気的に接続するために電力伝達手段としての３個のスリップリング機構２５が設けられている。
【００２７】
図３は、スリップリング機構２５の周囲を拡大して示している。この図に示すように各スリップリング機構２５は、回転部材としてのスリップリング２６と、複数のブラシ２７と、ブラシ２７をスリップリング２６の外周面に押し付けるためのスプリング２８とを備えている。各スリップリング２６は、インプットシャフト１３に一体回転するように固定されている。この図に示すようにスリップリング２６は、インプットシャフト１３に設けられたブスバー２９と電気的に接続されている。この図では１つのブスバー２９しか示していないが、ブスバー２９はスリップリング２６と同数設けられている。これら複数のブスバー２９は、互いに接触しないようにインプットシャフト１３内に配置されている。ブスバー２９の一端２９ａはインプットシャフト１３の外側に露出している。その一端２９ａは、巻き線ロータ２０に設けられている３つのロータ巻線群のうちのいずれか１つと電気的に接続されている。図示は省略したが他の２つのブスバー２９も互いに異なるロータ巻線群と電気的に接続されている。これにより３つのスリップリング２６のうちのいずれか１つが第１ロータ巻線群の各ロータ巻線と、他の１つが第２ロータ巻線群の各ロータ巻線と、残りの１つが第３ロータ巻線群の各ロータ巻線とそれぞれ電気的に接続される。
【００２８】
複数のブラシ２７は、スリップリング２６の径方向外側に配置されている。図２に示すように各ブラシ２７には、ケーブル３０が電気的に接続されている。なお、この図では最も変速機３側（図２の右側）に設けられているスリップリング機構２５のケーブル３０しか示していないが、他のスリップリング機構２５のブラシ２７にも同様にケーブル３０が接続されている。各ケーブル３０の他端は整流器８に接続されている。そのため、整流器８が本発明の接続対象に相当する。
【００２９】
インプットシャフト１３には、巻き線ロータ２０の回転数を検出するための巻き線ロータ用レゾルバ３１が設けられている。そのため、この巻き線ロータ用レゾルバ３１が本発明の回転数検出手段に相当する。巻き線ロータ用レゾルバ３１は、インプットシャフト１３の回転数に対応した信号を出力する周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。この図に示すように巻き線ロータ用レゾルバ３１は、スリップリング機構２５と軸線方向に並ぶように配置されている。巻き線ロータ用レゾルバ３１の径方向（図２の上下方向）の大きさは、スリップリング機構２５の径方向の大きさと同じになるように設定されている。
【００３０】
各スリップリング機構２５の径方向の大きさは、巻き線ロータ２０の内径よりも小さくなるように設定されている。そして、図２及び図３に示すように３個のスリップリング機構２５は全て巻き線ロータ２０の内周の空間内に配置されている。より具体的には、３個のスリップリング機構２５は全て巻き線ロータ２０の内側に形成された収容室１７ｄ内に配置されている。図２に示すようにこの収容室１７ｄは、仕切り部材１７ａ、筒部材１７ｂ、及び隔壁１７ｃにて区画されることにより形成されている。そして、これにより収容室１７ｄは、ケース１７内の内燃機関２側の空間及び変速機３側の空間と区分されている。巻き線ロータ用レゾルバ３１の一部も同様に巻き線ロータ２０の内周の空間内に配置されている。各スリップリング機構２５と筒部材１７ｂの内周面との間には、短絡を防止するために絶縁部材として円筒状の絶縁カバー３２が挿入されている。ケーブル３０は、絶縁カバー３２とスリップリング機構２５との間の隙間に配置されている。ケーブル３０は、筒部材１７ｂ内においては軸線方向に延び、巻き線ロータ用レゾルバ３１の径方向外側を通って仕切り部材１７ａを通過した後は径方向に延びるように配置されている。
【００３１】
図２に示すように磁石ロータ支持ベアリングのうち内燃機関２側（図の左側）に設けられているベアリングＢ３には、内径がスリップリング機構２５の径方向の大きさより大きいものが用いられる。また、巻き線ロータ支持ベアリングＢ６にも内径がスリップリング機構２５の径方向の大きさより大きいものが用いられる。これらのベアリングＢ３、Ｂ６はスリップリング機構２５の径方向外側に配置される。すなわち、ベアリングＢ３、Ｂ６とスリップリング機構２５とが径方向に並べて配置される。そのため、これらベアリングＢ３、Ｂ６が本発明の大径ベアリングに相当する。
【００３２】
次に図４及び図５を参照して複合モータ１４及び動力伝達装置１０の動作について説明する。これらの図では便宜上スリップリング機構２５を巻き線ロータ２０の外に示した。なお、本発明のようにスリップリング機構２５を巻き線ロータ２０の内側に設けても巻き線ロータ２０の外側に出しても動力伝達装置１０の動作については変わらない。また、これらの図では動力伝達装置１０内の一部の機器の図示を省略した。これらの図において黒色の太線は機械動力の流れを示し、灰色の太線は電気動力の流れを示している。上述したように複合モータ１４は、ステータ１８及び巻き線ロータ２０の両方に巻線（コイル）が設けられ、これらの両方で回転磁界を発生させることができる。そして、発生させた回転磁界によって磁石ロータ１９を回転させることができる。すなわち、複合モータ１４では、ステータ１８と磁石ロータ１９とによって第１モータ・ジェネレータが構成され、巻き線ロータ２０と磁石ロータ１９とに第２モータ・ジェネレータが構成される。動力伝達装置１０は、これら２つのモータ・ジェネレータを適宜に利用して動力を伝達する。
【００３３】
図４は、車両１の発進時における動力の流れを示している。なお、図４に示した状態では、内燃機関２は運転中であり、クラッチ１５は解放状態に切り替えられている。このような状態から内燃機関２の回転数を上昇させると、巻き線ロータ２０の回転数が上昇する。これにより巻き線ロータ２０のロータ巻線２０ｂで電気が発生し、磁力が発生する。そのため、巻き線ロータ２０の回転に伴って磁石ロータ１９も回転し始め、これにより変速機３に回転が伝達される。また、ロータ巻線２０ｂで発生した電気は、スリップリング機構２５を介して整流器８に送られる。その後、その電気は整流器８から昇圧コンバータ９及びインバータ６を介してステータ１８に送られる。これによりステータ１８で回転磁界が発生し、磁石ロータ１９が回転駆動される。このように動力伝達装置１０では、車両１の発進時に磁石ロータ１９が巻き線ロータ２０で発生した磁力及び電力の両方を利用して駆動する。これにより磁石ロータ１９の駆動トルクを増幅させることができる。すなわち、この動力伝達装置１０はトルクコンバータと同様に機能する。なお、巻き線ロータ２０の回転数と磁石ロータ１９の回転数とがほぼ同じになった場合にはクラッチ１５が係合状態に切り替えられ、内燃機関２と変速機３とが接続される。このようにクラッチ１５は、いわゆるロックアップクラッチとして機能する。そして、内燃機関２で車両１を駆動する場合にはこの状態が継続される。
【００３４】
次に図５を参照して複合モータ１４で車両１を駆動する場合について説明する。この場合、内燃機関２を停止させる。また、クラッチ１５は解放状態に切り替えられる。この状態においてバッテリ７からインバータ６を介してステータ１８に電気を供給する。これによりステータ１８で回転磁界が発生し、磁石ロータ１９が回転駆動される。そして、これにより変速機３の入力軸３ａが回転駆動される。すなわち、この場合には上述した複合モータ１４の第１モータ・ジェネレータを利用して車両１を駆動する。
【００３５】
以上に説明したように第１の形態の複合モータ１４によれば、スリップリング機構２５を全て巻き線ロータ２０の内周の空間に配置したので、複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できる。また、ベアリングＢ３、Ｂ６をスリップリング機構２５の径方向外側に配置したので、それらベアリングの分の軸線方向の長さも低減できる。さらに巻き線ロータ用レゾルバ３１の一部も巻き線ロータ２０の内部に配置したので、その内部に配置した分の軸線方向の長さも低減できる。そして、このように複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できるので、動力伝達装置１０の軸線方向の長さを低減できる。これにより車両１への搭載性を向上させることができる。
【００３６】
また、この複合モータ１４によれば、磁石ロータ１９及び巻き線ロータ２０を組み立てた後にスリップリング機構２５をベアリングＢ３、Ｂ６が配置されている側（図２の内燃機関２側）から巻き線ロータ２０の内側に挿入することができる。そのため、動力伝達装置１０の組立作業の手間を軽減できる。
【００３７】
第１の形態の複合モータ１４では、スリップリング機構２５を複合モータ１４の外側に配置する場合と比較して巻き線ロータ２０の外径が大きくなるため、巻き線ロータ２０の回転トルクが増加する。そのため、軸線方向の長さを低減しても巻き線ロータ２０で発生するトルクが低下することを抑制できる。
【００３８】
第１の形態の複合モータ１４では、スリップリング機構２５と巻き線ロータ２０との間に絶縁カバー３２を設けたので、スリップリング機構２５を巻き線ロータ２０の近くに配置できる。そのため、複合モータ１４の径方向の大きさが大きくなることを抑制できる。
【００３９】
なお、この形態では巻き線ロータ用レゾルバ３１の全体を巻き線ロータ２０の内側に配置してもよい。この場合、複合モータ１４の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【００４０】
（第２の形態）
図６を参照して本発明の第２の形態に係る回転電機について説明する。図６は、第１の形態の図２に対応する概略図である。この形態において第１の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
この図から明らかなように、第２の形態では３個のスリップリング機構２５のうちの２個が巻き線ロータ２０の径方向内側に配置されている。そして、残りの１個が巻き線ロータ２０の外に配置されている。また、巻き線ロータ用レゾルバ３１も巻き線ロータ２０の外に配置されている。そして、ケーブル３０は、巻き線ロータ用レゾルバ３１の隣に設けられているスリップリング機構２５までは軸線方向に延び、その後巻き線ロータ用レゾルバ３１に到達する前に径方向外側に延びるように配置されている。それ以外は、第１の形態と同じである。
【００４２】
この第２の形態の複合モータ１４では、３個のスリップリング機構２５のうちの一部を巻き線ロータ２０の径方向内側に配置したので、その分複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できる。また、この形態でも第１の形態と同様にベアリングＢ３、Ｂ６をスリップリング機構２５の径方向外側に配置したので、それらベアリングの分の軸線方向の長さも低減できる。従って、この形態においても複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できる。また、これにより動力伝達装置１０の軸線方向の長さも低減できるので、車両１の搭載性を向上できる。
【００４３】
この形態では、３個のスリップリング機構２５のうちの２個のみを巻き線ロータ２０の内側に配置したので、スリップリング機構２５と筒部材１７ｂとの間に配置されるケーブル３０の長さを短縮できる。また、ケーブル３０は、巻き線ロータ用レゾルバ３１の径方向外側を通らないため、そのレゾルバ３１の径方向の大きさに拘わりなくケーブル３０を配置することができる。従って、ケーブル３０の配線の自由度を高めることができる。
【００４４】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した各形態ではオイルシール２１がスリップリング機構２５と軸線方向に並ぶように配置されているが、オイルシール２１が設けられる位置はこの位置に限定されない。例えば、図７に示すようにオイルシール２１をスリップリング機構２５の径方向外側に設けてもよい。なお、図７において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。このような位置にオイルシール２１を設けることにより、複合モータ１４の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【００４５】
上述した形態では、各ロータをそれぞれ２個のベアリングで回転可能に支持したがベアリングの数は２個に限定されない。３個以上のベアリングでロータを回転可能に支持してもよい。この場合にも、内径がスリップリング機構の径方向の大きさより大きいベアリングを使用し、そのベアリングをスリップリング機構の径方向外側に配置することにより回転電機の軸線方向の長さを低減できる。
【００４６】
上述した形態では、本発明の回転電機を動力伝達装置に組み込んだ形態を示したが、本発明の回転電機は動力伝達装置に組み込まずに単独で使用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
２ 内燃機関（動力源）
３ 変速機（駆動対象）
８ 整流器（接続対象）
１０ 動力伝達装置
１４ 複合モータ（回転電機）
１９ 磁石ロータ（第１ロータ）
２０ 巻き線ロータ（第２ロータ）
２０ｂ ロータ巻線
２１ オイルシール（シール部材）
２５ スリップリング機構（電力伝達手段）
２６ スリップリング（回転部材）
３０ ケーブル
３１ 巻き線ロータ用レゾルバ（回転数検出手段）
３２ 絶縁カバー（絶縁部材）
Ａｘ 軸線
Ｂ３〜Ｂ６ ベアリング
Ｂ３、Ｂ６ 大径ベアリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ロータと、コイルを有するとともに第１ロータの内側に第１ロータに対して相対回転可能に設けられた第２ロータと、コイルと電気的に接続されて第２ロータと一体に回転する回転部材を有するとともに所定の接続対象とコイルとを電気的に接続するための電力伝達手段とを備えた回転電機、及びその回転電機を備えた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される駆動装置として、内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に回転電機を設け、その回転電機で駆動輪に伝達するトルクや回転数を制御する装置が知られている。例えば、ステータと、ステータの内側に配置されて磁石を有する第１ロータと、第１ロータの内側に配置されてコイルを有する第２ロータとが互いに相対回転可能なように同軸に設けられた回転電機を備え、その回転電機にてトルクや回転数を制御する駆動装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３２２４９９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８４９５号公報
【特許文献３】特開２００８−２０６３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置に設けられている回転電機では、第２ロータのコイルとインバータとを複数のスリップリングを利用して電気的に接続している。この回転電機では、複数のスリップリングが第２ロータの横に軸線方向に並ぶように設けられている。そのため、回転電機の軸線方向の長さが長くなる。
【０００５】
そこで、本発明は、軸線方向の長さを低減可能な回転電機及びその回転電機を備えた動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転電機は、複数のベアリングにて軸線回りに回転可能に支持され、かつ内周に空間が形成された第１ロータと、前記第１ロータの内周の空間に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能なように複数のベアリングに支持され、かつコイルを有する第２ロータと、前記コイルと電気的に接続されて前記第２ロータと一体に回転する回転部材を有し、かつ回転不能に固定された所定の接続対象と前記コイルとを電気的に接続するための電力伝達手段と、を備えた回転電機において、前記第２ロータの内周には空間が形成され、前記電力伝達手段の少なくとも一部が、前記第２ロータの内周の空間内に配置され、前記第１ロータを支持する前記複数のベアリング及び前記第２ロータを支持する複数のベアリングには、内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きい大径ベアリングが含まれ、前記大径ベアリングは、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されている（請求項１）。
【０００７】
本発明の回転電機によれば、電力伝達手段の少なくとも一部を第２ロータの内周の空間に配置したので、その空間に配置した分軸線方向の長さを低減できる。また、本発明によればロータを回転可能に支持するベアリングを電力伝達手段の径方向外側に配置したので、ベアリングを電力伝達手段と軸線方向に並べて配置した場合と比較して軸線方向の長さをさらに低減できる。従って、回転電機の軸線方向の長さを低減できる。
【０００８】
本発明の回転電機の一形態においては、前記電力伝達手段の全体が前記第２ロータの内周の空間内に配置されていてもよい（請求項２）。この場合、電力伝達手段の全体分の軸線方向の長さを低減できる。そのため、回転電機の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【０００９】
この形態においては、前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに備え、前記回転数検出手段の径方向の大きさが前記電力伝達手段の径方向の大きさと同じに設定され、前記回転数検出手段の少なくとも一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置されていてもよい（請求項３）。この場合、回転数検出手段を設けても回転電機の軸線方向の長さが長くなることを抑制できる。
【００１０】
本発明の回転電機の一形態においては、前記電力伝達手段の一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置され、残りの部分が前記第２ロータの内周の空間外に配置されていてもよい（請求項４）。この形態では、電力伝達手段の一部を第２ロータの内側に配置したので、その分軸線方向の長さを低減できる。一般に電力伝達手段には接続対象との間で電力を授受するために電線が接続される。この形態では残りの部分を第２ロータの外に配置したので、第２ロータの内側に配置すべき電線の長さを短縮できる。従って、電線の配置の自由度を高めることができる。
【００１１】
この形態において、前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段が、前記第２ロータの内周の空間外に前記電力伝達手段と軸線方向に並ぶように設けられ、前記電力伝達手段は、前記第２ロータの内周の空間内に配置された部分から前記第２ロータの外に出るまで軸線方向に延び、かつ前記回転数検出手段に到達する前に径方向外側に延びる向きが変更されるケーブル部材を備えていてもよい（請求項５）。この形態によれば、回転数検出手段の大きさに拘わりなくケーブル部材を容易に第２ロータの外に取り出すことができる。
【００１２】
本発明の回転電機の一形態においては、前記第２ロータが配置されている空間と前記電力伝達手段が配置されている空間とを仕切るためのシール部材をさらに備え、前記シール部材は、外径が前記第２ロータの内径よりも小さくかつ内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きくなるように形成され、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されていてもよい（請求項６）。このようにシール部材を配置することにより、シール部材を電力伝達手段と軸線方向に並べて配置した場合と比較して回転電機の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【００１３】
本発明の回転電機の一形態においては、前記第２ロータと前記電力伝達手段との間には絶縁部材が設けられていてもよい（請求項７）。この場合、第２ロータと電力伝達手段との間の短絡を抑制できるので、第２ロータと電力伝達手段との間の径方向の隙間を小さくすることができる。そのため、回転電機の径方向の大きさを低減できる。
【００１４】
本発明の動力伝達装置は、上述した回転電機を備え、前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が動力源と接続され、前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方が前記動力源にて駆動される駆動対象と接続される（請求項８）。
【００１５】
本発明の動力伝達装置によれば、上述した回転電機を備えているので、装置の軸線方向の長さを低減できる。そのため、車両や装置等のへの搭載性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明の回転電機によれば、電力伝達手段の少なくとも一部を第２ロータの内側に配置するとともにベアリングを電力伝達手段の径方向外側に配置したので、軸線方向の長さを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の形態に係る回転電機が組み込まれた動力伝達装置が搭載された車両を概略的に示す図。
【図２】動力伝達装置を概略的に示す図。
【図３】スリップリング機構の周囲を拡大して示す図。
【図４】車両の発進時における動力の流れを説明するための図。
【図５】複合モータで車両を駆動しているときの動力の流れを説明するための図。
【図６】本発明の第２の形態に係る回転電機が組み込まれた動力伝達装置を概略的に示す図。
【図７】本発明の変形例に係る回転電機のスリップリング機構の周囲を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の形態）
図１〜図５を参照して本発明の第１の形態に係る回転電機が組み込まれた動力伝達装置について説明する。この動力伝達装置１０は車両１に搭載される。図１は、車両１の要部を概略的に示している。車両１には、走行用動力源として内燃機関２が搭載されている。内燃機関２は自動車等の車両に搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。また、車両１には変速機３が搭載されている。変速機３は、入力軸３ａと出力軸３ｂとの間の変速比を互いに大きさが異なる複数の変速比に切り替え可能に構成された周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。変速機３の出力軸３ｂは差動機構４を介して左右の駆動輪５と接続されている。この図に示すように動力伝達装置１０は、内燃機関２と変速機３との間に設けられている。そのため、内燃機関２が本発明の動力源に相当し、変速機３が本発明の駆動対象に相当する。
【００１９】
図２は動力伝達装置１０の内部を概略的に示している。動力伝達装置１０は、フライホイール１１と、ダンパー１２と、インプットシャフト１３と、回転電機としての複合モータ１４と、クラッチ１５と、アウトプットシャフト１６とを備えている。この図に示したようにこれらはケース１７の内部に収容されている。この図に示すようにケース１７は、その内部を軸線Ａｘの方向に２つに分ける仕切り部材１７ａを備えている。仕切り部材１７ａは、ケース１７内を内燃機関２側（図２の左側）の空間と変速機３側（図２の右側）の空間とに分ける。内燃機関２側の空間にはフライホイール１１及びダンパー１２が配置されている。変速機３側の空間には、インプットシャフト１３、複合モータ１４、クラッチ１５、及びアウトプットシャフト１６が配置されている。
【００２０】
インプットシャフト１３は、ベアリングＢ１を介して仕切り部材１７ａに軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されている。この図に示したようにインプットシャフト１３は、内燃機関２の出力軸２ａとフライホイール１１及びダンパー１２を介して一体回転するように接続されている。なお、フライホイール１１及びダンパー１２は車両用内燃機関に取り付けられる周知のものと同じであるため、説明を省略する。インプットシャフト１３の内部には、複合モータ１４等にオイルを供給するためのオイル供給通路１３ａ（図３参照）が設けられている。図２に示すようにアウトプットシャフト１６は、インプットシャフト１３と同軸に設けられている。アウトプットシャフト１６もベアリングＢ２を介してケース１７に軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されている。アウトプットシャフト１６は、変速機３の入力軸３ａと一体に回転するように接続されている。
【００２１】
複合モータ１４は、円筒状のステータ１８と、第１ロータとしての磁石ロータ１９と、第２ロータとしての巻き線ロータ２０とを備えている。この図に示すように磁石ロータ１９は、ステータ１８との間に所定の隙間が生じるようにステータ１８の内側に設けられている。磁石ロータ１９は円筒状をしており、その内周に空間が形成されている。巻き線ロータ２０は、その磁石ロータ１９の内周の空間に磁石ロータ１９との間に所定の隙間が生じるように設けられている。巻き線ロータ２０も円筒状をしており、その内周に空間が形成されている。巻き線ロータ２０の内周の空間には、仕切り部材１７ａから軸線方向に延びる円筒状の筒部材１７ｂが挿入されている。なお、軸線Ａｘの方向から見たときの筒部材１７ｂの断面形状は真円に限定されず、楕円や多角形であってもよい。インプットシャフト１３は、筒部材１７ｂの内側に配置されている。この図に示したように筒部材１７ｂの変速機３側の端部には隔壁１７ｃが設けられている。インプットシャフト１３はその隔壁１７ｃを通ってケース１７内の変速機３側の空間に延びている。隔壁１７ｃとインプットシャフト１３との間には、それらの間の隙間をシールするシール部材としてのオイルシール２１が設けられている。これにより筒部材１７ｂの内部がケース１７の変速機３側の空間に対して仕切られ、筒部材１７ｂ内へのオイルの進入が抑制される。ステータ１８、磁石ロータ１９、及び巻き線ロータ２０は、同軸に配置されている。すなわち、これらは軸線Ａｘの方向から見た場合に外側からステータ１８、磁石ロータ１９、巻き線ロータ２０の順番に同心円状に配置されている。
【００２２】
ステータ１８は、ケース１７に回転不能に固定されている。ステータ１８は、ステータコア１８ａと、第１〜第３のステータ巻線群とを備えている。各ステータ巻線群は、それぞれ複数のステータ巻線（コイル）１８ｂを有している。これらのステータ巻線１８ｂは、周方向に所定の間隔で並ぶようにステータコア１８ａに設けられている。また、これらのステータ巻線１８ｂは、第１のステータ巻線群のステータ巻線、第２のステータ巻線群のステータ巻線、第３のステータ巻線群のステータ巻線の順番で所定の数ずつ周方向に並ぶように配置されている。そして、これらのステータ巻線１８ｂに三相の交流電流を流すことで、ステータ巻線１８ｂは周方向に回転する回転磁界を発生する。
【００２３】
磁石ロータ１９は、磁石ロータ支持ベアリングＢ３、Ｂ４にて軸線Ａｘの回りに回転可能に支持されている。そのため、磁石ロータ１９は、ステータ１８に対して相対回転可能に設けられている。なお、磁石ロータ支持ベアリングＢ３、Ｂ４はケース１７に支持されている。磁石ロータ１９は、連結部材２２にてアウトプットシャフト１６と一体に回転するように連結されている。連結部材２２には、磁石ロータ１９の回転数を検出するための磁石ロータ用レゾルバ２３が設けられている。このレゾルバ２３は、磁石ロータ１９の回転数に対応した信号を出力する周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。磁石ロータ１９は、ロータコア１９ａと、複数の永久磁石１９ｂ（図１参照）とを備えている。複数の永久磁石１９ｂは、ロータコア１９ａに周方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。磁石ロータ１９は、ベアリングＢ５を介してインプットシャフト１３の一端を回転可能に支持している。
【００２４】
巻き線ロータ２０は、巻き線ロータ支持ベアリングＢ６を介して軸線Ａｘの回りに回転可能なように磁石ロータ１９に支持されている。巻き線ロータ２０は、連結部材２４にてインプットシャフト１３と一体に回転するように連結されている。そのため、巻き線ロータ２０はベアリングＢ５を介しても磁石ロータ１９に回転可能に支持されている。このように支持されることにより巻き線ロータ２０は、ステータ１８及び磁石ロータ１９のそれぞれに対して相対回転可能に設けられている。巻き線ロータ２０は、ロータコア２０ａと、第１〜第３のロータ巻線群とを備えている。各ロータ巻線群は、それぞれ複数のロータ巻線（コイル）２０ｂを有している。これらのロータ巻線２０ｂは、周方向に所定の間隔で並ぶようにロータコア２０ａに設けられている。また、これらのロータ巻線２０ｂは、第１のロータ巻線群のロータ巻線、第２のロータ巻線群のロータ巻線、第３のロータ巻線群のロータ巻線の順番で周方向に並ぶように配置されている。そして、これらのロータ巻線２０ｂに三相の交流電流を流すことで、ロータ巻線２０ｂは周方向に回転する回転磁界を発生する。
【００２５】
クラッチ１５は、磁石ロータ１９と巻き線ロータ２０との間に設けられている。クラッチ１５は、磁石ロータ１９と巻き線ロータ２０とが一体回転するように係合される係合状態と、磁石ロータ１９と巻き線ロータ２０とが別々に回転するように係合が解除される解放状態とに切り替え可能に構成されている。クラッチ１５には、例えば周知の油圧式クラッチを用いればよいため詳細な説明は省略する。
【００２６】
図１に示すようにステータ１８は、インバータ６を介してバッテリ７と電気的に接続されている。また、巻き線ロータ２０は、整流器８及び昇圧コンバータ９を介してインバータ６と電気的に接続されている。上述したように巻き線ロータ２０は回転可能に設けられている。そこで、複合モータ１４には、図２に示すように巻き線ロータ２０と整流器８とを電気的に接続するために電力伝達手段としての３個のスリップリング機構２５が設けられている。
【００２７】
図３は、スリップリング機構２５の周囲を拡大して示している。この図に示すように各スリップリング機構２５は、回転部材としてのスリップリング２６と、複数のブラシ２７と、ブラシ２７をスリップリング２６の外周面に押し付けるためのスプリング２８とを備えている。各スリップリング２６は、インプットシャフト１３に一体回転するように固定されている。この図に示すようにスリップリング２６は、インプットシャフト１３に設けられたブスバー２９と電気的に接続されている。この図では１つのブスバー２９しか示していないが、ブスバー２９はスリップリング２６と同数設けられている。これら複数のブスバー２９は、互いに接触しないようにインプットシャフト１３内に配置されている。ブスバー２９の一端２９ａはインプットシャフト１３の外側に露出している。その一端２９ａは、巻き線ロータ２０に設けられている３つのロータ巻線群のうちのいずれか１つと電気的に接続されている。図示は省略したが他の２つのブスバー２９も互いに異なるロータ巻線群と電気的に接続されている。これにより３つのスリップリング２６のうちのいずれか１つが第１ロータ巻線群の各ロータ巻線と、他の１つが第２ロータ巻線群の各ロータ巻線と、残りの１つが第３ロータ巻線群の各ロータ巻線とそれぞれ電気的に接続される。
【００２８】
複数のブラシ２７は、スリップリング２６の径方向外側に配置されている。図２に示すように各ブラシ２７には、ケーブル３０が電気的に接続されている。なお、この図では最も変速機３側（図２の右側）に設けられているスリップリング機構２５のケーブル３０しか示していないが、他のスリップリング機構２５のブラシ２７にも同様にケーブル３０が接続されている。各ケーブル３０の他端は整流器８に接続されている。そのため、整流器８が本発明の接続対象に相当する。
【００２９】
インプットシャフト１３には、巻き線ロータ２０の回転数を検出するための巻き線ロータ用レゾルバ３１が設けられている。そのため、この巻き線ロータ用レゾルバ３１が本発明の回転数検出手段に相当する。巻き線ロータ用レゾルバ３１は、インプットシャフト１３の回転数に対応した信号を出力する周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。この図に示すように巻き線ロータ用レゾルバ３１は、スリップリング機構２５と軸線方向に並ぶように配置されている。巻き線ロータ用レゾルバ３１の径方向（図２の上下方向）の大きさは、スリップリング機構２５の径方向の大きさと同じになるように設定されている。
【００３０】
各スリップリング機構２５の径方向の大きさは、巻き線ロータ２０の内径よりも小さくなるように設定されている。そして、図２及び図３に示すように３個のスリップリング機構２５は全て巻き線ロータ２０の内周の空間内に配置されている。より具体的には、３個のスリップリング機構２５は全て巻き線ロータ２０の内側に形成された収容室１７ｄ内に配置されている。図２に示すようにこの収容室１７ｄは、仕切り部材１７ａ、筒部材１７ｂ、及び隔壁１７ｃにて区画されることにより形成されている。そして、これにより収容室１７ｄは、ケース１７内の内燃機関２側の空間及び変速機３側の空間と区分されている。巻き線ロータ用レゾルバ３１の一部も同様に巻き線ロータ２０の内周の空間内に配置されている。各スリップリング機構２５と筒部材１７ｂの内周面との間には、短絡を防止するために絶縁部材として円筒状の絶縁カバー３２が挿入されている。ケーブル３０は、絶縁カバー３２とスリップリング機構２５との間の隙間に配置されている。ケーブル３０は、筒部材１７ｂ内においては軸線方向に延び、巻き線ロータ用レゾルバ３１の径方向外側を通って仕切り部材１７ａを通過した後は径方向に延びるように配置されている。
【００３１】
図２に示すように磁石ロータ支持ベアリングのうち内燃機関２側（図の左側）に設けられているベアリングＢ３には、内径がスリップリング機構２５の径方向の大きさより大きいものが用いられる。また、巻き線ロータ支持ベアリングＢ６にも内径がスリップリング機構２５の径方向の大きさより大きいものが用いられる。これらのベアリングＢ３、Ｂ６はスリップリング機構２５の径方向外側に配置される。すなわち、ベアリングＢ３、Ｂ６とスリップリング機構２５とが径方向に並べて配置される。そのため、これらベアリングＢ３、Ｂ６が本発明の大径ベアリングに相当する。
【００３２】
次に図４及び図５を参照して複合モータ１４及び動力伝達装置１０の動作について説明する。これらの図では便宜上スリップリング機構２５を巻き線ロータ２０の外に示した。なお、本発明のようにスリップリング機構２５を巻き線ロータ２０の内側に設けても巻き線ロータ２０の外側に出しても動力伝達装置１０の動作については変わらない。また、これらの図では動力伝達装置１０内の一部の機器の図示を省略した。これらの図において黒色の太線は機械動力の流れを示し、灰色の太線は電気動力の流れを示している。上述したように複合モータ１４は、ステータ１８及び巻き線ロータ２０の両方に巻線（コイル）が設けられ、これらの両方で回転磁界を発生させることができる。そして、発生させた回転磁界によって磁石ロータ１９を回転させることができる。すなわち、複合モータ１４では、ステータ１８と磁石ロータ１９とによって第１モータ・ジェネレータが構成され、巻き線ロータ２０と磁石ロータ１９とに第２モータ・ジェネレータが構成される。動力伝達装置１０は、これら２つのモータ・ジェネレータを適宜に利用して動力を伝達する。
【００３３】
図４は、車両１の発進時における動力の流れを示している。なお、図４に示した状態では、内燃機関２は運転中であり、クラッチ１５は解放状態に切り替えられている。このような状態から内燃機関２の回転数を上昇させると、巻き線ロータ２０の回転数が上昇する。これにより巻き線ロータ２０のロータ巻線２０ｂで電気が発生し、磁力が発生する。そのため、巻き線ロータ２０の回転に伴って磁石ロータ１９も回転し始め、これにより変速機３に回転が伝達される。また、ロータ巻線２０ｂで発生した電気は、スリップリング機構２５を介して整流器８に送られる。その後、その電気は整流器８から昇圧コンバータ９及びインバータ６を介してステータ１８に送られる。これによりステータ１８で回転磁界が発生し、磁石ロータ１９が回転駆動される。このように動力伝達装置１０では、車両１の発進時に磁石ロータ１９が巻き線ロータ２０で発生した磁力及び電力の両方を利用して駆動する。これにより磁石ロータ１９の駆動トルクを増幅させることができる。すなわち、この動力伝達装置１０はトルクコンバータと同様に機能する。なお、巻き線ロータ２０の回転数と磁石ロータ１９の回転数とがほぼ同じになった場合にはクラッチ１５が係合状態に切り替えられ、内燃機関２と変速機３とが接続される。このようにクラッチ１５は、いわゆるロックアップクラッチとして機能する。そして、内燃機関２で車両１を駆動する場合にはこの状態が継続される。
【００３４】
次に図５を参照して複合モータ１４で車両１を駆動する場合について説明する。この場合、内燃機関２を停止させる。また、クラッチ１５は解放状態に切り替えられる。この状態においてバッテリ７からインバータ６を介してステータ１８に電気を供給する。これによりステータ１８で回転磁界が発生し、磁石ロータ１９が回転駆動される。そして、これにより変速機３の入力軸３ａが回転駆動される。すなわち、この場合には上述した複合モータ１４の第１モータ・ジェネレータを利用して車両１を駆動する。
【００３５】
以上に説明したように第１の形態の複合モータ１４によれば、スリップリング機構２５を全て巻き線ロータ２０の内周の空間に配置したので、複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できる。また、ベアリングＢ３、Ｂ６をスリップリング機構２５の径方向外側に配置したので、それらベアリングの分の軸線方向の長さも低減できる。さらに巻き線ロータ用レゾルバ３１の一部も巻き線ロータ２０の内部に配置したので、その内部に配置した分の軸線方向の長さも低減できる。そして、このように複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できるので、動力伝達装置１０の軸線方向の長さを低減できる。これにより車両１への搭載性を向上させることができる。
【００３６】
また、この複合モータ１４によれば、磁石ロータ１９及び巻き線ロータ２０を組み立てた後にスリップリング機構２５をベアリングＢ３、Ｂ６が配置されている側（図２の内燃機関２側）から巻き線ロータ２０の内側に挿入することができる。そのため、動力伝達装置１０の組立作業の手間を軽減できる。
【００３７】
第１の形態の複合モータ１４では、スリップリング機構２５を複合モータ１４の外側に配置する場合と比較して巻き線ロータ２０の外径が大きくなるため、巻き線ロータ２０の回転トルクが増加する。そのため、軸線方向の長さを低減しても巻き線ロータ２０で発生するトルクが低下することを抑制できる。
【００３８】
第１の形態の複合モータ１４では、スリップリング機構２５と巻き線ロータ２０との間に絶縁カバー３２を設けたので、スリップリング機構２５を巻き線ロータ２０の近くに配置できる。そのため、複合モータ１４の径方向の大きさが大きくなることを抑制できる。
【００３９】
なお、この形態では巻き線ロータ用レゾルバ３１の全体を巻き線ロータ２０の内側に配置してもよい。この場合、複合モータ１４の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【００４０】
（第２の形態）
図６を参照して本発明の第２の形態に係る回転電機について説明する。図６は、第１の形態の図２に対応する概略図である。この形態において第１の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
この図から明らかなように、第２の形態では３個のスリップリング機構２５のうちの２個が巻き線ロータ２０の径方向内側に配置されている。そして、残りの１個が巻き線ロータ２０の外に配置されている。また、巻き線ロータ用レゾルバ３１も巻き線ロータ２０の外に配置されている。そして、ケーブル３０は、巻き線ロータ用レゾルバ３１の隣に設けられているスリップリング機構２５までは軸線方向に延び、その後巻き線ロータ用レゾルバ３１に到達する前に径方向外側に延びるように配置されている。それ以外は、第１の形態と同じである。
【００４２】
この第２の形態の複合モータ１４では、３個のスリップリング機構２５のうちの一部を巻き線ロータ２０の径方向内側に配置したので、その分複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できる。また、この形態でも第１の形態と同様にベアリングＢ３、Ｂ６をスリップリング機構２５の径方向外側に配置したので、それらベアリングの分の軸線方向の長さも低減できる。従って、この形態においても複合モータ１４の軸線方向の長さを低減できる。また、これにより動力伝達装置１０の軸線方向の長さも低減できるので、車両１の搭載性を向上できる。
【００４３】
この形態では、３個のスリップリング機構２５のうちの２個のみを巻き線ロータ２０の内側に配置したので、スリップリング機構２５と筒部材１７ｂとの間に配置されるケーブル３０の長さを短縮できる。また、ケーブル３０は、巻き線ロータ用レゾルバ３１の径方向外側を通らないため、そのレゾルバ３１の径方向の大きさに拘わりなくケーブル３０を配置することができる。従って、ケーブル３０の配線の自由度を高めることができる。
【００４４】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した各形態ではオイルシール２１がスリップリング機構２５と軸線方向に並ぶように配置されているが、オイルシール２１が設けられる位置はこの位置に限定されない。例えば、図７に示すようにオイルシール２１をスリップリング機構２５の径方向外側に設けてもよい。なお、図７において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。このような位置にオイルシール２１を設けることにより、複合モータ１４の軸線方向の長さをさらに低減できる。
【００４５】
上述した形態では、各ロータをそれぞれ２個のベアリングで回転可能に支持したがベアリングの数は２個に限定されない。３個以上のベアリングでロータを回転可能に支持してもよい。この場合にも、内径がスリップリング機構の径方向の大きさより大きいベアリングを使用し、そのベアリングをスリップリング機構の径方向外側に配置することにより回転電機の軸線方向の長さを低減できる。
【００４６】
上述した形態では、本発明の回転電機を動力伝達装置に組み込んだ形態を示したが、本発明の回転電機は動力伝達装置に組み込まずに単独で使用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
２ 内燃機関（動力源）
３ 変速機（駆動対象）
８ 整流器（接続対象）
１０ 動力伝達装置
１４ 複合モータ（回転電機）
１９ 磁石ロータ（第１ロータ）
２０ 巻き線ロータ（第２ロータ）
２０ｂ ロータ巻線
２１ オイルシール（シール部材）
２５ スリップリング機構（電力伝達手段）
２６ スリップリング（回転部材）
３０ ケーブル
３１ 巻き線ロータ用レゾルバ（回転数検出手段）
３２ 絶縁カバー（絶縁部材）
Ａｘ 軸線
Ｂ３〜Ｂ６ ベアリング
Ｂ３、Ｂ６ 大径ベアリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のベアリングにて軸線回りに回転可能に支持され、かつ内周に空間が形成された第１ロータと、
前記第１ロータの内周の空間に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能なように複数のベアリングに支持され、かつコイルを有する第２ロータと、
前記コイルと電気的に接続されて前記第２ロータと一体に回転する回転部材を有し、かつ回転不能に固定された所定の接続対象と前記コイルとを電気的に接続するための電力伝達手段と、を備えた回転電機において、
前記第２ロータの内周には空間が形成され、
前記電力伝達手段の少なくとも一部が、前記第２ロータの内周の空間内に配置され、
前記第１ロータを支持する前記複数のベアリング及び前記第２ロータを支持する複数のベアリングには、内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きい大径ベアリングが含まれ、
前記大径ベアリングは、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記電力伝達手段の全体が前記第２ロータの内周の空間内に配置されている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに備え、
前記回転数検出手段の径方向の大きさが前記電力伝達手段の径方向の大きさと同じに設定され、
前記回転数検出手段の少なくとも一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置されている請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記電力伝達手段の一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置され、残りの部分が前記第２ロータの内周の空間外に配置されている請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段が、前記第２ロータの内周の空間外に前記電力伝達手段と軸線方向に並ぶように設けられ、
前記電力伝達手段は、前記第２ロータの内周の空間内に配置された部分から前記第２ロータの外に出るまで軸線方向に延び、かつ前記回転数検出手段に到達する前に径方向外側に延びる向きが変更されるケーブル部材を備えている請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記第２ロータが配置されている空間と前記電力伝達手段が配置されている空間とを仕切るためのシール部材をさらに備え、
前記シール部材は、外径が前記第２ロータの内径よりも小さくかつ内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きくなるように形成され、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記第２ロータと前記電力伝達手段との間には絶縁部材が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転電機を備え、前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が動力源と接続され、前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方が前記動力源にて駆動される駆動対象と接続される動力伝達装置。
【請求項１】
複数のベアリングにて軸線回りに回転可能に支持され、かつ内周に空間が形成された第１ロータと、
前記第１ロータの内周の空間に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能なように複数のベアリングに支持され、かつコイルを有する第２ロータと、
前記コイルと電気的に接続されて前記第２ロータと一体に回転する回転部材を有し、かつ回転不能に固定された所定の接続対象と前記コイルとを電気的に接続するための電力伝達手段と、を備えた回転電機において、
前記第２ロータの内周には空間が形成され、
前記電力伝達手段の少なくとも一部が、前記第２ロータの内周の空間内に配置され、
前記第１ロータを支持する前記複数のベアリング及び前記第２ロータを支持する複数のベアリングには、内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きい大径ベアリングが含まれ、
前記大径ベアリングは、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記電力伝達手段の全体が前記第２ロータの内周の空間内に配置されている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに備え、
前記回転数検出手段の径方向の大きさが前記電力伝達手段の径方向の大きさと同じに設定され、
前記回転数検出手段の少なくとも一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置されている請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記電力伝達手段の一部が前記第２ロータの内周の空間内に配置され、残りの部分が前記第２ロータの内周の空間外に配置されている請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第２ロータの回転数を検出するための回転数検出手段が、前記第２ロータの内周の空間外に前記電力伝達手段と軸線方向に並ぶように設けられ、
前記電力伝達手段は、前記第２ロータの内周の空間内に配置された部分から前記第２ロータの外に出るまで軸線方向に延び、かつ前記回転数検出手段に到達する前に径方向外側に延びる向きが変更されるケーブル部材を備えている請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記第２ロータが配置されている空間と前記電力伝達手段が配置されている空間とを仕切るためのシール部材をさらに備え、
前記シール部材は、外径が前記第２ロータの内径よりも小さくかつ内径が前記電力伝達手段の径方向の大きさよりも大きくなるように形成され、前記電力伝達手段の径方向外側に配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記第２ロータと前記電力伝達手段との間には絶縁部材が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転電機を備え、前記第１ロータ又は前記第２ロータの一方が動力源と接続され、前記第１ロータ又は前記第２ロータの他方が前記動力源にて駆動される駆動対象と接続される動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６２９２１（Ｐ２０１３−６２９２１Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８９８４（Ｐ２０１１−１９８９８４）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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