專利名稱：旋轉電機裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備多相旋轉電機的旋轉電機裝置，該旋轉電機具有設置有多個線圈 組的定子以及轉子。
背景技術：
已知有定子和轉子在旋轉軸線方向上排列配置的軸向間隙型(axial gap)的馬 達。已知在這種馬達中，轉子和定子被設置成能夠相對移動，并具備利用轉子的轉矩來改變 轉子和定子之間的距離的凸輪機構(參照專利文獻1)。除此之外，作為與本發明相關的在 先技術文獻，存在專利文獻2、3。在先技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2007-244027號公報專利文獻2 日本特開平9-156387號公報專利文獻3 日本特開2008_25擬89號公報在轉子和定子被設置成能夠相對移動的馬達中，通過使轉子和定子接觸而能夠鎖 定轉子。但是，在專利文獻1的馬達中，轉子和定子之間的距離是相應于轉子的轉矩而變化 的。因此，在轉子的轉矩未達到改變轉子和定子之間的距離所需的轉矩的情況下，無法改變 其距離而不能鎖定轉子。在使用致動器替代凸輪機構來改變轉子和定子之間的距離的情況 下，由于需要設置該致動器，因此存在裝置變得大型化的擔憂。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種以比較簡單的結構來鎖定轉子且有利于小型化 的旋轉電機裝置。本發明的旋轉電機裝置具備具有設置有多個線圈組的定子和與上述定子同軸設 置的轉子的多相旋轉電機；控制提供給上述定子的各線圈組的電流的控制單元，在旋轉電 機裝置中，在上述定子中與上述轉子相對置的部分設置有定子摩擦部，并且在上述轉子中 與上述定子相對置的部分設置有轉子摩擦部，上述轉子被設置成能夠在上述定子摩擦部 和上述轉子摩擦部接觸而上述轉子和上述定子連接的連接位置與上述定子摩擦部和上述 轉子摩擦部分離的分離位置之間移動，并且在上述多個線圈組中至少任意兩個線圈組同時 被勵磁的情況下，上述轉子移動到上述連接位置，上述控制單元具備轉子位置控制單元，該 轉子位置控制單元控制提供給各線圈組的電流，以便在規定的連接條件成立的情況下上述 多個線圈組中的至少任意兩個線圈組同時被勵磁。根據本發明的旋轉電機裝置，使轉子移動至連接位置而使定子摩擦部和轉子摩擦 部接觸，由此能夠利用這些摩擦部之間產生的摩擦力來鎖定轉子。因此，不需要重新設置用 于鎖定轉子的機構。另外，由于通過對多個線圈組中的至少兩個線圈組進行勵磁來將轉子 移動到連接位置，因此不需要重新設置用于移動轉子的機構。因此，根據本發明的旋轉電機裝置，能夠以比較簡單的結構來鎖定轉子。另外，能夠將裝置進行小型化。在本發明的旋轉電機裝置的一種方式中，還可以具備彈簧單元，該彈簧單元將上 述轉子向離開上述定子的方向按壓，以便上述轉子移動到上述分離位置。在此情況下，能夠 容易分離轉子和定子。在本發明的旋轉電機裝置的一種方式中，上述彈簧單元以如下的彈力將上述轉子 向離開上述定子方向按壓，該彈力強于上述多個線圈組中的任一線圈組被勵磁時所產生的 磁力且弱于上述多個線圈組中的三個線圈組被勵磁時所產生的磁力。通過這樣設定彈簧單 元的彈力，能夠更可靠地防止在使旋轉電機作為電動機發揮作用的情況下轉子移動到連接 位置的情況。因此，通過控制提供給多個線圈組的電流，能夠使旋轉電機作為電動機發揮作 用，或者能夠使旋轉電機起到離合器作用。在本發明的旋轉電機裝置的一種方式中，上述多相旋轉電機可以為上述定子和上 述轉子排列配置在上述轉子的旋轉軸線方向上的軸向間隙型旋轉電機。在此情況下，通過 使轉子能夠向旋轉軸線方向移動，能夠容易改變定子和轉子之間的距離。在本發明的旋轉電機裝置的一種方式中，上述轉子具備連接輔助單元，該連接輔 助單元利用上述轉子從上述分離位置移動到上述連接位置之后上述轉子上所產生的規定 方向的轉矩，產生將上述轉子摩擦部向上述定子摩擦部按壓的方向的力。在此情況下，轉子移動到連接位置之后，還可以利用連接輔助單元的力來能夠將 轉子的位置維持在連接位置上。因此，在轉子移動到連接位置之后，能夠減小提供給定子的 各線圈組的電流。由此，能夠抑制無用的能量消耗。在本發明的旋轉電機裝置的一種方式中，上述多相旋轉電機被設置在用于將上述 內燃機的動力傳遞至車輛的上述驅動輪上的驅動裝置上，以便能夠產生將上述內燃機的動 力傳遞至驅動輪所需的反作用力，上述轉子位置控制單元在上述反作用力為上述多相旋轉 電機的輸出的上限值以上的情況下，可以判斷為上述規定的連接條件成立。通過這樣切換 轉子的位置，能夠由多相旋轉電機來承受多相旋轉電機的輸出上限值以上的反作用力。本發明的旋轉電機可以組裝到各種混合動力車輛的驅動裝置中。因此，上述車輛 可以為作為行駛用動力源而搭載上述內燃機和電動機，且能夠通過這些動力源的每一個驅 動上述驅動輪的并行方式的混合動力車輛。另外，上述車輛可以為如下動力分配方式的混 合動力車輛，即作為動力源搭載有上述內燃機和電動機，且具備能夠將上述內燃機的動力 分配給上述多相旋轉電機以及上述驅動輪的動力分配機構，能夠通過由上述動力分配機構 分配的動力以及上述電動機的動力的每一個來驅動上述驅動輪。
圖1是表示本發明的一種實施方式涉及的旋轉電機裝置的圖。圖2是表示第二離合器板的位置為連接位置的情況下的旋轉電機裝置的圖。圖3是表示從軸線方向看到的第一離合器板的圖。圖4是表示從半徑方向看到的各離合器板的狀態的圖，是表示各離合器板的相位 一致的狀態的圖。圖5是表示從半徑方向看到的各離合器板的狀態的圖，是表示各離合器板的相位 錯開的狀態的圖。
圖6是表示從圖2的箭頭VI方向看到的定子的圖。圖7是表示將MG的動作模式從MG模式切換到鎖定模式時的各配線的電流值的時 間變化的圖。圖8是表示控制裝置所執行的MG控制程序的流程圖。圖9是表示將MG的動作模式從鎖定模式切換到鎖定輔助模式時的各配線的電流 值的時間變化的圖。圖10是表示MG控制程序的變形例的流程圖。圖11是表示組裝有本發明的旋轉電機裝置的混合動力車輛的驅動裝置的第一實 施方式的圖。圖12是表示圖11的控制裝置執行的第一 MG控制程序的流程圖。圖13是表示組裝有本發明的旋轉電機裝置的混合動力車輛的驅動裝置的第二實 施方式的圖。圖14是表示組裝有本發明的旋轉電機裝置的混合動力車輛的驅動裝置的第三施 方式的圖。圖15是表示組裝有本發明的旋轉電機裝置的混合動力車輛的驅動裝置的第四實 施方式的圖。
具體實施例方式圖1及圖2是表示本發明的一種實施方式涉及的旋轉電機裝置。該旋轉電機裝置 1具備作為電動機以及發電機發揮作用的旋轉電機即電動發電機(以下，有時稱為MG) 10和 蓄電池2。MGlO構成為三相感應電動發電機，且具備定子11以及轉子12。如圖1所示，定 子11和轉子12排列地配置在軸線Ax方向上。因此，MGlO為軸向間隙型的電動發電機。定 子11不能旋轉地被固定在收納有MGlO的殼體IOa上。如圖1所示，轉子12具備第一離合器板13、第二離合器板14和介于這些離合器板 13、14之間的球狀的凸輪球(cam ball) 15。第一離合器板13和第二離合器板14相互對置 地配置在同一軸上。另外，各離合器板13、14構成為圓板狀，各離合器板13、14的相對置面 上形成有保持凸輪球15的V字型槽16、17。第一離合器板13以與旋轉軸18 —體旋轉的方 式被設置在該旋轉軸18的一端上。此外，雖然省略了圖示，但旋轉軸18的另一端連接在動 作狀態被MGlO控制的控制對象上。第二離合器板14以在如圖2所示的與定子11接觸的 連接位置和如圖1所示的離開定子11的分離位置之間能夠向軸線Ax方向移動的方式被設 置在旋轉軸18上。另外，該第二離合器板14以能夠相對于旋轉軸18旋轉的方式被旋轉軸 18支撐。該第二離合器板14由磁性材料構成。第二離合器板14中與定子11相對置的部 分上設置有轉子摩擦部19。圖3是表示從軸線方向看到的第一離合器板13的狀態，圖4以及圖5是從半徑方 向看到各離合器板13、14的狀態。圖4是表示各離合器板13、14的相位一致的狀態，圖5 表示各離合器板13、14的相位錯開的狀態。從圖3可知在第一離合器板13上設置有多個 (在圖3中為六個)的V字型槽16。這些V字型槽16以等間隔排列在圓周方向上。在第 二離合器板14上設置有與第一離合器板13的V字型槽16相同數量的V字型槽17。這些 V字型槽17也同樣地以等間隔排列在圓周方向上。在以包含第一離合器板13的中心線的截面來切斷各V字型槽16、17的情況下，其截面形成為半圓形(參照圖1以及圖2)。另外， 如圖3所示，當從第一離合器板15的軸線方向看時，各V字型槽16、17彎曲成第一離合器 板13的靠中心側的內側邊緣部和偏離中心的外側邊緣部形成同心圓弧。再有，如圖4以及 圖5所示，當從第一離合器板13的半徑方向看時，各V字型槽16、17形成為V字形狀，旋轉 方向(圖的上或下方向)上的深度逐漸變淺。圖6是從圖1的箭頭VI方向看到定子11的圖。如該圖所示，定子11上設置有多 個(在圖6中為12個)線圈20。這些多個線圈20以等間隔排列在相同圓周上。多個線圈 20中的三分之一上連接有第一配線U。另外，多個線圈20中的另外的三分之一上連接有第 二配線V。而且，多個線圈20中的剩余的三分之一上連接有第三配線W。以下，有時將連接 有第一配線U的四個線圈稱為第一線圈20u。另外，有時將這些四個第一線圈20u統稱為第 一線圈組。同樣，有時將連接有第二配線V的四個線圈稱為第二線圈20v，且將連接有第三 配線W的四個線圈稱為第三線圈20w。而且，有時將四個第二線圈20v統稱為第二線圈組， 且將四個第三線圈20w統稱為第三線圈組。如該圖所示，多個線圈20被配置成以第一線圈 20u、第二線圈20v、第三線圈20w的順序排列。如圖2所示，各線圈20的轉子12側的端部 上分別設置有定子摩擦部21。如圖1所示，在轉子12的第二離合器板14和定子11之間設置有作為彈簧單元的 復位彈簧22，該彈簧將第二離合器板14向離開定子11方向按壓。復位彈簧22以以下的彈 力按壓第二離合器板14，即強于定子11的第一至第三線圈組中的任一個被勵磁時所產生 的磁力且弱于定子11的第一至第三線圈組中的任兩個被勵磁時所產生的磁力。復位彈簧 22的一端被固定在第二離合器板14上。如該圖所示，在定子11上設置有能夠繞軸線Ax旋 轉的軸承23。復位彈簧22的另一端安裝在該軸承23上。因此，在第二離合器板14位于分 離位置的情況下，第二離合器板14能夠相對于定子11進行相對旋轉。如圖1所示，MGlO經由逆變裝置3連接在蓄電池2上。蓄電池2為能夠向MGlO供 給電力或者存儲由MGlO發電的電力的公知蓄電池。逆變裝置3是能夠將蓄電池2的直流 電流轉換為三相交流電流的電力變換裝置。另外，該逆變裝置3構成為能夠分別控制所轉 換的三相交流的各相交流電流。如圖6所示，MG和逆變裝置3通過第一至第三配線U、V、W 連接。這些各配線U、V、W以三相交流的相互不同相位的電流流過的方式連接在逆變裝置3 上。MGlO的動作被作為控制單元的控制裝置30所控制。該控制裝置30控制逆變裝置 3而控制提供給各配線U、V、W的電流，由此控制MGlO的動作。控制裝置30構成為包括微 型處理器以及其動作所需的RAM、ROM等周邊機器的計算機單元。控制裝置30根據控制對 象的動作狀態來控制MGlO的動作。在控制裝置30上連接有用于獲取控制對象的動作狀態 的各種傳感器。例如，連接有負荷傳感器31，該負荷傳感器31輸出對應于與從控制對象賦 予給旋轉軸18的負荷相關的物理量的信號。控制裝置30根據控制對象的動作狀態來將MGlO的動作模式切換為MG模式或鎖 定模式，其中，該MG模式為使轉子12處于能夠旋轉狀態而使MGlO作為電動機或者發電機 發揮作用的模式，該鎖定模式為將轉子12鎖定成不能旋轉的模式。參照圖1、圖2以及圖 7，說明這些各動作模式。圖7是表示將MGlO的動作模式從MG模式切換到鎖定模式時的各 配線U、V、W的電流值的時間變化。此外，圖7的線Cu表示第一配線U的電流，線Cv表示第二配線V的電流，線Cw表示第三配線W的電流。首先，說明MG模式。此外，在此說明在MG模式中使MGlO作為電動機發揮作用的 情況。在圖7中，期間Riig表示MG模式中的各配線U、V、W的電流值的時間變化。如該圖 所示，在MG模式中，從逆變裝置3向MGl供給電流值在最大值+1至最小值-I之間變化的、 三相交流電流，由此第一至第三線圈組在規定的周期內以規定的順序被勵磁。在此情況下， 由于在定子11中只產生相當于一個線圈組的量的磁力，因此，在定子11中產生的磁力弱于 復位彈簧22的彈力。因此，如圖1所示，第二離合器板14的位置成為分離位置。在此狀態 下，轉子12能夠相對于定子11旋轉。另外，由于復位彈簧22將第二離合器板14按壓在第 一離合器板上，因此第一離合器板13和第二離合器板14 一起旋轉。因此，通過各線圈組依 次被勵磁而轉子12被旋轉驅動。由此，MGlO作為電動機發揮作用。此外，此時轉子12的 轉速以及旋轉方向分別被控制，但由于該控制方法也可以為在逆變器中控制三相感應電機 的轉速以及轉速的公知方法，因此省略詳細說明。接著，說明鎖定模式。在圖7中，期間PI表示鎖定模式中的各配線U、V、W的電流 值的時間變化。如該圖所示，在鎖定模式中，從逆變裝置3向各配線U、V、W供給相同大小的 電流。此時，如該圖所示，首先對各配線U、V、W分別供給供給三相交流電流時的最大值+1 的電流。由此，定子11的三個線圈組的各線圈20，即定子11的所有線圈20被分別勵磁。 因此，如圖2所示，第二離合器板14克服復位彈簧22而移動到連接位置，從而轉子摩擦部 19和定子摩擦部12接觸。在這種狀態下，如果轉矩作用于第一離合器板13，則如圖5所示， 各離合器板13、14的相位錯開，由此凸輪球14移動到V字型槽16、17的淺位置，從而產生 將第二離合器板14按壓到定子11的力。因此，即使減弱各線圈組中產生的磁力，也能夠使 第二離合器板14的位置維持在連接位置上。因此，在鎖定模式中，在自模式切換經過了規 定時間T的時間點上，將各配線U、V、W的電流值分別降低到維持電流值讓。對于該維持電 流Ik，可以設定為通過由各線圈組產生的磁力能夠將第二離合器板14的位置維持在連接 位置上的、適當的電流值。在這種鎖定模式下，由于轉子12維持在連接位置上，因此通過轉 子摩擦部19和定子摩擦部21之間的摩擦來能夠鎖定轉子12。此外，通過這樣產生按壓力， 能夠使第一離合器板13、第二離合器板14以及凸輪球15作為本發明的卡合輔助單元來發 揮作用。圖8是表示控制裝置30為了根據控制對象的動作狀態切換MGlO的動作模式以規 定周期反復執行的MG控制程序。通過執行該控制程序，控制單元30作為本發明的轉子位 置控制單元發揮作用。在該控制程序中，控制裝置30首先在步驟Sll中獲取控制對象的動 作狀態。作為動作狀態，例如獲取從控制對象施加于旋轉軸18的負荷。在接著的步驟S12 中，控制裝置30判斷用于將MGlO的動作模式切換為鎖定模式的規定的鎖定條件是否成立。 如果施加于旋轉軸18的負荷過于大，則存在以使MGlO作為電動機發揮作用時的輸出轉矩 無法對應于此負荷的擔憂。因此，例如在施加于旋轉軸18的負荷大于事先設定的規定值的 情況下判斷為鎖定條件成立。除此之外，例如，也可以在使構成控制對象的部件中的、被旋 轉軸18驅動的旋轉部件維持在停止狀態的情況下，判斷為鎖定條件成立。在判斷為鎖定條件成立的情況下，進入步驟S13，控制裝置30將MGlO的動作模式 切換為鎖定模式。此外，在已經被切換成鎖定模式的情況下維持該模式。之后，結束這次 控制程序。另一方面，在判斷為鎖定條件不成立的情況下，進入到步驟S14，控制裝置30將MGlO的動作模式切換成MG模式。此外，在已經被切換成MG模式的情況下維持該模式。之 后，結束這次控制程序。如上所說明，在本發明的MGlO中，使轉子12與定子11接觸，從而通過轉子摩擦部 19和定子摩擦部21之間的摩擦來能夠鎖定轉子12。在此情況下，由于不需要重新設置用 于鎖定轉子12使其不能旋轉的部件，因此通過比較簡潔的結構能夠鎖定轉子12。另外，在 MGlO中，通過定子11的線圈20的勵磁來進行第二離合器板14的位置切換。在此情況下， 由于不需要重新設置用于驅動第二離合器板14的動力源，因此能夠將MGlO進行小型化。由于在該MGlO中，在定子11和轉子12之間設置有復位彈簧22，因此能夠使第二 離合器板14容易返回到分離位置。該復位彈簧22的彈力強于一個線圈組被勵磁時的磁力 且弱于兩個線圈組被勵磁時的磁力。因此，即使向MGlO供給三相交流電流，第二離合器板 14也不移動到連接位置。因此，能夠使MGlO作為電動機發揮作用。另一方面，在向MGlO 供給電流以使定子11的所有線圈20被勵磁的情況下，由于第二離合器板14移動到連接位 置，因此能夠鎖定轉子12。在這種MGlO中，通過控制提供給MGlO的電流，能夠分開使用電 動機和鎖定機構。如圖1所示，MGlO是定子11和轉子12排列在軸線Ax方向上的軸向間隙型的電動 發電機。因此，通過使轉子12能夠在周線Ax方向上移動來容易改變定子11和轉子12之 間的距離。在該MGlO中，如圖5所示，通過錯開各離合器板13、14的相位，能夠產生將第二離 合器板14按壓在定子11上的力。由此，使第二離合器板14移動到連接位置上后，能夠減 小提供給MGlO的電流值，因此，能夠減少鎖定模式中消耗的能量。在上述方式中，在鎖定模式中將轉子12鎖定以使其不能旋轉，但在該模式中也可 以使轉子12與定子11接觸且使MGlO作為電動機發揮作用。例如，在施加于旋轉軸18的 負荷大于轉子摩擦部19和定子摩擦部21之間產生的摩擦力的情況下，存在僅靠該摩擦力 無法使轉子12維持在停止狀態的擔憂。因此，在這種情況下，使轉子12維持在連接位置上 的同時，使MGlO作為電動機發揮作用。由此，除了摩擦部19、21之間的摩擦力之外，還能夠 利用從MGlO輸出的動力來承受施加于旋轉軸18的負荷。另外，如果大于摩擦部19、21之 間摩擦力的負荷施加于旋轉軸18，則存在第一離合器板13向各離合器板13、14的相位一致 的方向被旋轉驅動的情況。在此情況下，凸輪球15和V字型槽16、17之間產生間隙，離合 器板13、14之間產生的將第二離合器板14按壓到定子11上的力變弱。因此，能夠使MGlO 作為電動機發揮作用而使第二離合器板14旋轉，以此消除該間隙。參照圖9說明使轉子12維持在連接位置上且使MGlO作為電動機發揮作用的情況 下的MGlO的控制方法。此外，在下面有時將使轉子12維持在連接位置上且使MGlO作為電 動機發揮作用的動作模式稱為鎖定輔助模式。圖9表示將MGlO的動作模式從鎖定模式切 換到鎖定輔助模式時的各配線U、V、W的電流值的時間變化的圖。在該圖中，與圖7相同地， 線Cu表示第一配線U的電流，線Cv表示第二配線V的電流，線Cw表示第三配線W的電流。 在該圖9中，時刻Tc以后的期間PIa表示在鎖定輔助模式中的各配線U、V、W的電流值的 時間變化。如該圖所示，在鎖定輔助模式中，從逆變裝置3向MGlO供給三相交流電流。其 中，在鎖定輔助模式時所供給的三相交流電流的各三相交流電流被偏置成加上各相電流時 的電流值成為讓。即，如該圖所示，各交流電流的基準分別被改變成電流值讓。由此，能夠使各線圈組以規定順序勵磁，并且由定子11產生能夠將第二離合器板14維持在連接位置 上的磁力。因此，能夠使第二離合器板14維持在連接位置上，并且使MGlO作為電動機發揮 作用。圖10是表示MG控制程序的變形例。在該變形例中，與圖8的MG控制程序相比不 同點在于追加了步驟S21以及S22。除此之外的部分與圖8相同，因此，對相同處理標記相 同的附圖標記并省略說明。在圖10的控制程序中，到步驟S12為止，控制裝置30進行與圖 8的控制程序相同的處理。在步驟S12中判斷為鎖定條件成立的情況下，進入到步驟S21， 控制裝置30判斷使轉子12維持在連接位置上的同時使MGlO作為電動機發揮作用的、規定 的馬達條件是否成立。如上所述，例如在施加于旋轉軸18的負荷大于摩擦部19、21之間的 摩擦力的情況下或者在凸輪球15和V字型槽16、17之間產生了間隙的情況下，判斷為馬達 條件成立。在判斷為馬達條件成立的情況下，進入到步驟S21，控制裝置30將MGlO的動作模 式切換為鎖定輔助模式。此外，在動作模式已經被切換為鎖定輔助模式的情況下，維持該模 式。之后。結束這次控制程序。另一方面，在判斷為馬達條件不成立的情況下，進入到步驟 S12，控制裝置30將MGlO的動作模式切換為鎖定模式。之后，結束這次控制程序。如上所說明，在對旋轉軸18施加大于摩擦部19、21之間的摩擦力的負荷的情況 下，通過將動作模式切換為鎖定輔助模式來由MGlO承受該負荷。因此，能夠提高能夠由 MGlO承受的負荷上限。在上述方式中，在MG模式以及鎖定輔助模式中使MGlO作為電動機發揮作用，但在 從控制對象向旋轉軸18輸入動力的情況下，在這些模式中也可以使MGlO作為發電機發揮 作用。由此，在MGlO中進行發電，并能夠進行蓄電池2的充電。接著，參照圖11至圖15說明組裝有本發明的旋轉電機裝置的混合動力車輛的驅 動裝置。此外，在這些圖中對于與圖1至圖6的共同部分標記相同的附圖標記并省略說明。 圖11是概略表示第一實施方式涉及的驅動裝置100A。該驅動裝置100A是搭載在混合動力 車輛上的裝置，并具備內燃機101、作為旋轉電機的第一電動發電機(MG) 10、第二電動發電 機(MG) 102、動力分配機構103以及變速機構104。第一MG10、第二MG102、動力分配機構103 以及變速機構104收納在殼體105中。第二 MG102具備不能旋轉地被固定在殼體105上的 定子102a、和在該定子10 的內周側同軸地被配置的轉子102b。該第二 MG102為搭載在 混合動力車輛上并作為電動機以及發電機發揮作用的周知的裝置，因此省略詳細說明。另 外，由于內燃機101也是搭載在混合動力車輛上的周知的裝置，因此省略詳細說明。內燃機101以及第一 MGlO與動力分配機構103連接。動力分配機構103具備行 星齒輪機構106。行星齒輪機構106具備作為外齒齒輪的太陽齒輪Si、作為內齒齒輪的齒 圈Rl、多個小齒輪Pl和行星齒輪架Cl。太陽齒輪Sl和齒圈Rl，以齒相互對置的方式被配 置在同軸上。多個小齒輪Pl被設置成分別與太陽齒輪Sl以及齒圈Rl嚙合。行星齒輪架 Cl以能夠自轉且能夠在太陽齒輪Sl的周圍公轉的方式保持多個小齒輪P1。如該圖所示， 太陽齒輪Sl通過旋轉軸18與第一 MGlO的轉子12 —體旋轉地被連結。另外，行星齒輪架 Cl與內燃機101的輸出軸IOla—體旋轉地被連結。而且，輸出軸107與齒圈Rl —體旋轉 地連結。第二 MG102的轉子102b以及輸出軸107分別與變速機構104連接。變速機構104 對第二 MG102的轉子102b的旋轉進行變速并傳遞至輸出軸107。輸出軸107經由未圖示的差速機構傳遞至驅動輪上。因此，在該驅動裝置100A中，能夠通過來自動力分配機構103 的動力以及第二 MG102的動力的各個來驅動驅動輪。此外，該變速機構104可以為搭載在 混合動力車輛上的周知的變速機構，因此省略詳細說明。在該驅動裝置100A中，通過改變動力分配機構103的太陽齒輪Sl的旋轉方向以 及轉速，來能夠將從內燃機101輸出的動力分配給第一MGlO和輸出軸107。因此，搭載有該 驅動裝置100A的車輛為動力分配方式(分割方式)的混合動力車輛。在此情況下，在第一 MGlO中通過所分配的動力來旋轉驅動轉子12，由此進行再生發電。另外，通過將太陽齒輪 Sl鎖定而使其不能旋轉，能夠將內燃機102的動力直接傳遞至輸出軸107。如上所述，太陽 齒輪Sl與轉子12連結，因此，通過切換第一 MGlO的動作模式來能夠切換太陽齒輪Sl的動 作狀態。控制裝置30根據車輛的行駛狀態來切換第一 MGlO的動作模式，由此切換太陽齒 輪Sl的動作狀態。另外，該控制裝置30根據車輛的行駛狀態來控制第二 MG102的動作。該 第二 MG102的控制方法可以為適用于搭載在混合動力車輛上的電動發動機上的公知的控 制方法，因此省略詳細說明。此外，在將本發明的旋轉電機裝置適用于混合動力車輛的驅動 裝置100A的情況下，控制裝置30可以兼用作控制驅動裝置100A的變速器控制單元等其他 計算機單元，也可以專門為了第一 MGlO以及第二 MG102的控制而設置。在控制裝置30上 連接有車速傳感器32以及油門開度傳感器33等，該車速傳感器32為了檢測車輛的行駛狀 態而輸出相應于車輛速度的信號，該油門開度傳感器33輸出相應于與驅動裝置100A的負 荷(驅動力)相關的油門開度的信號。圖12是表示控制裝置30為了根據車輛的行駛狀態來切換第一 MGlO的動作模式 而在車輛的行駛中以規定周期反復執行的第一 MG控制程序。此外，在該控制程序中，對與 圖8相同的處理標記相同的附圖標記并省略說明。在圖12的控制程序中，控制裝置30首先在步驟S31中獲取車速以及油門開度作 為代表車輛行駛狀態的參數。在接著的步驟S32中，控制裝置30判斷應該將第一 MGlO的 動作模式切換為鎖定模式的規定的鎖定條件是否成立。鎖定條件是否成立是根據車輛的行 駛狀態來判斷的。例如，事先設定在車輛行駛狀態中的應該鎖定太陽齒輪Sl的運轉區域即 鎖定區域。然后，在車輛的行駛狀態在該鎖定區域內的情況下，判斷為鎖定條件成立即可。在判斷為鎖定條件成立的情況下，進入到步驟S13，控制裝置30將MGlO的動作模 式切換到鎖定模式。之后，結束這次控制程序。另一方面，在判斷為鎖定條件不成立的情況 下，進入到步驟S14，控制裝置30將MGlO的動作模式切換到MG模式。此外，在該MG模式 中，控制裝置30控制逆變裝置3以使第一 MGlO作為發電機發揮作用。之后，結束這次的控 制程序。在該驅動裝置100A中，將第一 MGlO的動作模式從MG模式切換為鎖定模式時的各 配線U、V、W電流的時間變化也與圖7相同。但是，在該驅動裝置100A中，在MG模式中使 第一 MGlO作為發電機發揮作用。因此，在該圖的期間Riig中的電流的時間變化表示從第一 MGlO輸送至逆變裝置3的電流的時間變化。該驅動裝置100A具備本發明的旋轉電機裝置，因此，不需要重新設置用于鎖定第 一 MGlO的機構。因此，能夠使驅動裝置100A的結構簡單化，并且能夠使驅動裝置100A小型化。
接著，參照圖13說明第二方式涉及的驅動裝置100B。此外，在該圖中對于與圖11 相同的部分標記相同的附圖標記并省略說明。在該驅動裝置100B中，作為變速機構104設 置有行星齒輪機構108。行星齒輪機構108具備作為外齒齒輪的太陽齒輪S2、齒分別設置 在外周面以及內周面上的齒輪即齒圈R2、多個小齒輪P2和行星齒輪架C2。太陽齒輪S2和 齒圈R2以齒圈R的內周面的齒和太陽齒輪S2的齒相互對置地被配置在同軸上。多個小齒 輪P2被設置成分別與太陽齒輪S2以及齒圈R2嚙合。行星齒輪架C2以能夠自轉且能夠在 太陽齒輪S2的周圍公轉的方式保持多個小齒輪P1。如該圖所示，該行星齒輪機構108的太陽齒輪S2與第二 MG102的轉子102b —體旋 轉地連結。行星齒輪架C2不能旋轉地被固定在殼體105上。齒圈R2與動力分配機構103 的齒圈Rl —體旋轉地連結。另外，驅動裝置100B具備與行星齒輪機構108的齒圈R2的外周面的齒嚙合的分 配軸齒輪109和與分配軸齒輪109 —體旋轉的傳動齒輪110。傳動齒輪110與差速機構111 嚙合，差速機構111經由傳動齒輪112與未圖示的驅動輪連接。因此，從齒圈R2輸出的動 力經由分配軸齒輪109、傳動齒輪110、差速機構111以及傳動軸112傳遞到驅動輪。由此， 驅動輪被旋轉驅動。在該驅動裝置100B中，通過改變動力分配機構103的太陽齒輪Sl的旋轉方向以 及轉速，能夠將從內燃機101輸出的動力分配給第一 MGlO和行星齒輪機構108的齒圈R2。 因此，搭載有該驅動裝置100B的車輛也是動力分配方式(分割方式)的混合動力車輛。在該驅動裝置100B中，根據車輛的行駛狀態來切換第一 MGlO的動作模式。此外， 在該控制方法可以與上述的第一方式的驅動裝置100A相同，因此省略說明。如上所說明，在該第二方式的驅動裝置100B中，由于具備本發明的旋轉電機裝 置，因此不需要重新設置用于鎖定第一 MGlO的機構。因此，能夠使驅動裝置100B的結構簡 單化，并且能夠使驅動裝置100B小型化。圖14是概略表示第三方式涉及的驅動裝置100C。此外，在該圖中，對于與圖11共 同的部分標記相同的附圖標記并省略說明。如該圖所示，在該方式的驅動裝置100C中，使 第一 MGlO的轉子12與內燃機101的輸出軸IOla—體旋轉地設置在該輸出軸IOla上。輸 出軸IOla的旋轉經由變速器113以及差速機構(未圖示)傳遞至驅動輪。因此，在驅動裝 置100C中，能夠由內燃機101以及第一MGlO的兩者來驅動輸出軸101a。因此，搭載該驅動 裝置100C的車輛為并行方式的混合動力車輛。在該驅動裝置100C中，例如在想使車輛維持停止狀態的情況等將輸出軸101鎖定 成不能旋轉的情況下，第一MGlO的動作模式切換成鎖定模式。而且，在此以外的情況下，第 一 MGlO的動作模式被切換成MG模式。另外，在該MG模式中，第一 MGlO根據車輛的行駛狀 態被切換為電動機或者發電機。在該第三方式涉及的驅動裝置100C中，由于具備本發明的旋轉電機裝置，因此不 需要重新設置用于鎖定輸出軸IOla的機構。因此，能夠使驅動裝置100C的結構簡單化，并 且能夠使驅動裝置100C小型化。圖15概略表示第四方式涉及的驅動裝置100D。此外，在該圖中，對于與圖14共同 部分標記相同的附圖標記并省略說明。如該圖所示，在該方式的驅動裝置100D中，使第一 MGlO的定子11與內燃機101的輸出軸IOla—體旋轉地設置在該輸出軸IOla上。另一方面，轉子12與輸出軸107 —體旋轉地設置在該輸出軸107上。在該驅動裝置100D中，也根據車輛的行駛狀態來切換第一 MGlO的動作模式。在 該驅動裝置100D中，在由內燃機101驅動車輛的情況下，將第一 MGlO的動作模式切換為鎖 定模式。由此，能夠連結內燃機101的輸出軸IOla和輸出軸107，因此能夠由內燃機101驅 動車輛。另一方面，在由第一 MGlO驅動車輛的情況下，將第一 MGlO的動作模式切換為MG 模式。然后，使第一 MGlO作為電動機發揮作用。由此，能夠由第一 MGlO驅動車輛。這樣在 該驅動裝置100D中，也能夠由內燃機101以及第一 MGlO的兩者驅動車輛。因此，搭載該驅 動裝置100D的車輛為并行方式的混合動力車輛。在該第四方式涉及的驅動裝置100D中，通過切換第一 MGlO的動作模式來能夠連 結內燃機101的輸出軸IOla和輸出軸107、或者解除該連結。因此，不需要設置離合器機 構。因此，能夠使驅動裝置100D的結構簡單化，并且能夠使驅動裝置100D小型化。本發明不限定于上述方式，能夠以各種方式實施。例如，旋轉電機不限定于軸向間 隙型。也可以為在定子的內周配置轉子的徑向間隙型的旋轉電機。在此情況下，轉子被設 置成其至少一部分能夠在半徑方向上移動。向旋轉電機供給的交流不限定于三相交流。可以為二相交流，也可以為四相以上 的交流。被設置在定子上的線圈的個數也不限定于12個。線圈個數可以根據旋轉電機的 直徑、提供給旋轉電機的交流的相的個數等適當改變。復位彈簧的彈力不限定于上述方式中所示的強度。例如，復位彈簧的彈力可以為 強于線圈組一個的磁力且弱于線圈組三個的磁力。通過這樣設定復位彈簧的彈力，在使旋 轉電機作為電動機發揮作用時，能夠可靠地分離轉子和定子。
權利要求
1.一種旋轉電機裝置，具備具有設置有多個線圈組的定子和與上述定子同軸設置的 轉子的多相旋轉電機；控制提供給上述定子的各線圈組的電流的控制單元，該旋轉電機裝 置的特征在于，在上述定子中與上述轉子相對置的部分設置有定子摩擦部，并且在上述轉子中與上述 定子相對置的部分設置有轉子摩擦部，上述轉子被設置成能夠在上述定子摩擦部和上述轉子摩擦部接觸而上述轉子和上述 定子連接的連接位置與上述定子摩擦部和上述轉子摩擦部分離的分離位置之間移動，并且 在上述多個線圈組中至少任意兩個線圈組同時被勵磁的情況下，上述轉子移動到上述連接 位置，上述控制單元具備轉子位置控制單元，該轉子位置控制單元控制提供給各線圈組的電 流，以便在規定的連接條件成立的情況下上述多個線圈組中的至少任意兩個線圈組同時被 勵磁。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機裝置，其特征在于，還具備彈簧單元，該彈簧單元將 上述轉子向離開上述定子的方向按壓，以便上述轉子移動到上述分離位置。
3.根據權利要求2所述的旋轉電機裝置，其特征在于，上述彈簧單元以如下的彈力將 上述轉子向離開上述定子的方向按壓，該彈力強于上述多個線圈組中的任意一個線圈組被 勵磁時所產生的磁力且弱于上述多個線圈組中的三個線圈組被勵磁時所產生的磁力。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的旋轉電機裝置，其特征在于，上述多相旋轉電 機為上述定子和上述轉子排列配置在上述轉子的旋轉軸線方向上的軸向間隙型旋轉電機。
5.根據權利要求1至4中的任一項所述的旋轉電機裝置，其特征在于，上述轉子具備連 接輔助單元，該連接輔助單元利用上述轉子從上述分離位置移動到上述連接位置之后上述 轉子上所產生的規定方向的轉矩，產生將上述轉子摩擦部向上述定子摩擦部按壓的方向的 力。
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的旋轉電機裝置，其特征在于，上述多相旋轉電機被設置在用于將內燃機的動力傳遞至車輛的驅動輪上的驅動裝置 上，以便能夠產生將上述內燃機的動力傳遞至上述驅動輪上所需的反作用力，上述轉子位置控制單元在上述反作用力為上述多相旋轉電機的輸出的上限值以上的 情況下，判斷為上述規定的連接條件成立。
7.根據權利要求6所述的旋轉電機裝置，其特征在于，上述車輛為如下并聯式的混合 動力車，即作為行駛用動力源搭載有上述內燃機和電動機且能夠通過這些動力源的每一 個來驅動上述驅動輪。
8.根據權利要求6所述的旋轉電機裝置，其特征在于，上述車輛為如下動力分配方式 的混合動力車，即作為動力源搭載有上述內燃機和電動機，且具備能夠將上述內燃機的動 力分配給上述多相旋轉電機以及上述驅動輪的動力分配機構，能夠通過由上述動力分配機 構分配的動力以及上述電動機的動力的每一個來驅動上述驅動輪。
全文摘要
本發明提供一種旋轉電機裝置，該旋轉電機裝置具備具有設置有多個線圈組的定子(11)和轉子(12)的電動發電機(10)、和控制提供給定子(11)的各線圈組的電流的控制單元(30)。該旋轉電機裝置中，在定子(11)上設置有定子摩擦部(21)且在轉子(12)上設置有轉子摩擦部(19)，轉子(12)被設置成能夠在定子摩擦部(21)和轉子摩擦部(19)接觸而使轉子(12)和定子(11)接觸的連接位置、和定子摩擦部(21)和轉子摩擦部(19)分開的分離位置之間移動，并且在多個線圈組中的至少兩個線圈組同時被勵磁的情況下向連接位置移動，控制單元(30)控制提供給各線圈組的電流，以便在規定的連接條件成立的情況下多個線圈組中的至少任兩個線圈組同時被勵磁。
文檔編號H02K11/00GK102099988SQ20098012372
公開日2011年6月15日 申請日期2009年10月9日 優先權日2009年10月9日
發明者北畠弘達, 大野智仁, 江渕弘章, 畑建正, 鈴木岐宣, 駒田英明 申請人:豐田自動車株式會社