特開 2025-39184 インナーロータ型電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025039184

(43)【公開日】2025-03-21

(54)【発明の名称】インナーロータ型電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/102 20060101AFI20250313BHJP

   H02K 7/108 20060101ALI20250313BHJP

   H02K 1/2713 20220101ALI20250313BHJP

【ＦＩ】

H02K7/102

H02K7/108

H02K1/2713

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023146086

(22)【出願日】2023-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】砂田 洋尚

【テーマコード（参考）】

5H607

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H607AA12

5H607BB01

5H607BB07

5H607BB14

5H607CC03

5H607DD02

5H607EE03

5H607EE07

5H607EE19

5H622AA00

(57)【要約】

【課題】ブレーキなどの伝達部を内蔵し、構成の簡略なインナーロータ型電動機を提供する。
【解決手段】回転軸に取り付けられたロータと、ロータの外周に離間して設けられ、回転磁界を発生するためのステータコイルを収容したステータと、通電されることにより、回転磁界と相互作用する磁界を形成することで、ロータに回転力を作用させるロータコイルと、を備えるインナーロータ型電動機に伝達部を内蔵する。伝達部は、ロータコイルへの通電によって非通電時の初期位置から作動位置に移動するアーマチャを備え、アーマチャは、初期位置および作動位置の一方においてロータと他の部材とを結合し、初期位置および作動位置の他方においてロータと他の部材との結合を解除する。
【選択図】図５Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インナーロータ型電動機であって、
回転軸に取り付けられたロータと、
前記ロータの外周に離間して設けられ、回転磁界を発生するためのステータコイルを収容したステータと、
通電されることにより、前記回転磁界と相互作用する磁界を形成することで、前記ロータに回転力を作用させるロータコイルと、
前記ロータコイルへの通電によって非通電時の初期位置から作動位置に移動するアーマチャを備え、前記アーマチャは、前記初期位置および前記作動位置の一方において前記ロータと他の部材とを結合し、前記初期位置および前記作動位置の他方において前記ロータと前記他の部材との結合を解除する伝達部と、
を備えたインナーロータ型電動機。

【請求項2】

前記伝達部の前記他の部材は、前記ロータの回転とは無関係な固定部材であり、
前記伝達部の前記アーマチャは、前記初期位置において前記他の部材と結合して前記ロータの回転を阻害し、前記作動位置において前記ロータを回転可能とするブレーキである、請求項１記載のインナーロータ型電動機。

【請求項3】

前記ブレーキは、前記回転軸と共に回転し、かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に取り付けられた回転部材を備え、
前記アーマチャは、
前記ロータに設けられた弾性部材と接する位置に配置され、
前記非通電時には、前記弾性部材の付勢力により前記初期位置に保持されて、前記回転部材に制動力を付与し、
前記通電時には、前記弾性部材の前記付勢力に抗して移動された前記作動位置において、前記回転部材への制動力の作用を解消する、
請求項２記載のインナーロータ型電動機。

【請求項4】

前記弾性部材は、予め定めた自由長を有し、前記ロータの端部に設けられた前記自由長より浅い収容部に収容されたスプリングであり、
前記アーマチャは、前記スプリングによって、前記回転軸の前記軸方向に沿った移動が可能に支承されている、
請求項３に記載のインナーロータ型電動機。

【請求項5】

前記アーマチャは、前記初期位置において、前記回転部材を、前記ステータを囲うハウジング部材の一部に接触させて、前記制動力を付与する、請求項３に記載のインナーロータ型電動機。

【請求項6】

前記他の部材は、前記回転軸とは異なる他の回転軸であり、
前記伝達部は、前記アーマチャが前記作動位置にあるとき、前記ロータを前記他の回転軸と接続状態とし、前記アーマチャが前記初期位置にあるとき、前記ロータを前記他の回転軸と非接続状態とするクラッチである、請求項１に記載のインナーロータ型電動機。

【請求項7】

請求項６に記載のインナーロータ型電動機であって、
内燃機関のスタータモータまたはオルタネータとして使用され、
前記他の回転軸は、内燃機関の駆動軸または前記駆動軸に連動する回転軸である、インナーロータ型電動機。

【請求項8】

前記ロータは、クローポール型ロータコアを備える、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインナーロータ型電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、インナーロータ型電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

ステータコイルが外周に存在し、ステータコイルの内側に設けられたロータが回転するインナーロータ型電動機において、電動機の非駆動時にロータを固定するため、ブレーキを内蔵するものがある（例えば、下記特許文献１参照）。この電動機では、非駆動時において、ロータがブレーキシューにより固定される構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－２１０７０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の電動機では、電動機の駆動時にステータコイルに流す電流を用いて、ロータ自体をブレーキシューから離脱させている。このため、電動機の駆動時に、ロータをブレーキのかからない位置に保持しておく必要があり、モータの駆動とは関係のない大きな電流を流す必要があり、電動機としての効率を高める事ができないという問題があった。特許文献１では、ロータの移動にステータコイルを流れる電流の一部を利用したが、独立した電磁ブレーキを用いたとしても、固定／解除のために電流の供給を必要とするから、電気的な効率を高めることができないことに変わりはない。また、専用の電磁ブレーキが必要となり、装置の大型化を招きやすいという課題も生じ得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一実施形態は、インナーロータ型電動機としての構成である。このインナーロータ型電動機は、回転軸に取り付けられたロータと、前記ロータの外周に離間して設けられ、回転磁界を発生するためのステータコイルを収容したステータと、通電されることにより、前記回転磁界と相互作用する磁界を形成することで、前記ロータに回転力を作用させるロータコイルと、前記ロータコイルへの通電によって非通電時の初期位置から作動位置に移動するアーマチャを備え、前記アーマチャは、前記初期位置および前記作動位置の一方において前記ロータと他の部材とを結合し、前記初期位置および前記作動位置の他方において前記ロータと前記他の部材との結合を解除する伝達部とを備える。こうすれば、ロータコイルへの通電により伝達部のアーマチャを動作させることができ、アーマチャと他の部材との結合・結合の解除を行なうことができる。このため、例えば、伝達部をブレーキとして動作させる構成や、クラッチとして動作させる構成などを採用可能である。
（２）上記構成において 前記伝達部の前記他の部材は、前記ロータの回転とは無関係な固定部材であり、前記伝達部の前記アーマチャは、前記初期位置において前記他の部材と結合して前記ロータの回転を阻害し、前記作動位置において前記ロータを回転可能とするブレーキでとしてよい。こうすれば、ロータコイルへの通電を行なわない初期位置においてロータの回転を阻害でき、ブレーキ動作に電力を要しない。
（３）上記の構成において、前記ブレーキは、前記回転軸と共に回転し、かつ前記回転軸の軸方向に移動可能に取り付けられた回転部材を備え、前記アーマチャは、前記ロータに設けられた弾性部材と接する位置に配置され、前記非通電時には、前記弾性部材の付勢力により前記初期位置に保持されて、前記回転部材に制動力を付与し、前記通電時には、前記弾性部材の前記付勢力に抗して移動された前記作動位置において、前記回転部材への制動力の作用を解消するものとしてよい。こうすれば、弾性部材の付勢力を調整することで、ロータコイルへに非通電の場合の制動の状態を調整できる。
（４）上記の構成において、前記弾性部材は、予め定めた自由長を有し、前記ロータの端部に設けられた前記自由長より浅い収容部に収容されたスプリングであり、前記アーマチャは、前記スプリングによって、前記回転軸の前記軸方向に沿った移動が可能に支承されているものとしてよい。こうすれば、スプリングの自由長により容易に上記調整を行なうことができる。
（５）上記の構成において、前記アーマチャは、前記初期位置において、前記回転部材を、前記ステータを囲うハウジング部材の一部に接触させて、前記制動力を付与するものとしてよい。こうすれば、他の部材をハウジング部材の一部と兼用でき、構成を簡略化できる。
（６）上記の構成において、前記他の部材は、前記回転軸とは異なる他の回転軸であり、前記伝達部は、前記アーマチャが前記作動位置にあるとき、前記ロータを前記他の回転軸と接続状態とし、前記アーマチャが前記初期位置にあるとき、前記ロータを前記他の回転軸と非接続状態とするクラッチであるものとしてよい。こうすれば、ロータコイルに非通電の場合にクラッチを非接続状態にできる。
（７）上記の構成において、内燃機関のスタータモータまたはオルタネータとして使用され、前記他の回転軸は、内燃機関の駆動軸または前記駆動軸に連動する回転軸であるものとしてよい。こうすれば、ロータコイルへの通電を制御することにより、スタータモータとして、内燃機関のクランキングを行なったり、オルタネータとして、内燃機関の動力により回生発電を行なったりすることができる。
（８）上記の構成において、前記ロータは、クローポール型ロータコアを備えるものとしてよい。こうすれば、電動機を小型化でき、また回生発電における効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態としてのインナーロータ型電動機であるモータの概略構成を断面により示す説明図。

【図2】実施形態のモータにおけるロータの形状を例示する斜視図。

【図3】一対のロータを取り出して構造を示す説明図。

【図4】モータを駆動する電気的な接続を模式的に示す説明図。

【図5A】実施形態におけるブレーキの非通電時の状態を模式的に示す説明図。

【図5B】実施形態におけるブレーキの通電時の状態を模式的に示す説明図。

【図6】回転軸と共に回転する回転部材の構成を例示する説明図。

【図7】他の構成例におけるブレーキの非通電時の状態を模式的に示す説明図。

【図8】伝達部をクラッチとして構成した構成例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）モータのハードウェア構成：
図１に示したように、インナーロータ型電動機（以下、単にモータという）１０は、各部品を収容するハウジング１２と、ハウジング１２の略中心に軸受け１４，１５により回転自在に設けられた回転軸２０と、回転軸２０に取り付けられたロータ３０と、ロータ３０の外周に離間して設けられ、回転磁界を発生するためのステータコイル４１を収容したステータ４０と、通電されることにより、回転磁界と相互作用する磁界を形成することで、ロータ３０に回転力を作用させるロータコイル３２と、ロータコイル３２への通電によって非通電時の初期位置から作動位置に移動するアーマチャ５２を備えたブレーキ５０とを、ハウジング１２内に収容して備える。ブレーキ５０は、アーマチャ５２の他に、回転軸２０の軸方向に移動可能に取り付けられた回転部材５４、回転部材５４の回転に制動力を付与する固定プレート５５を備える。固定プレート５５は、ロータ３０の回転とは無関係な固定部材に相当する。また、固定プレート５５は、ハウジング１２で代用することも可能である。ブレーキ５０の構成と働きについては、後で詳しく説明する。

【0009】

本実施形態のモータ１０のロータ３０は、いわゆるクローポール型ロータコアを備える。図２は、ロータ３０の構造を例示する斜視図である。図示するように、ロータ３０は、ロータコイル３２の外側に、爪形のロータコア３１Ｓ，３０Ｎが交互に配置された構造を備える。一対のロータコア３１Ｓとロータコア３１Ｎとを、図３に示した。ロータコア３１Ｓとロータコア３１Ｎとは、共通の鉄心３５により一体に構成されており、鉄心３５に巻かれたロータコイル３２に直流電流が流れると、鉄心３５は励磁され、鉄心３５から遠いロータコア３１Ｓ，３０Ｎのそれぞれは、Ｓ極，Ｎ極に分極する。ロータ３０は、図３に示したロータコア３１Ｓ，３０Ｎのペアを、外周方向に６組備える。この結果、爪形のロータコア３１Ｓ，３０Ｎは、ロータ３０の外周方向に交互に６個ずつ配置され、ロータ３０の外周には、Ｓ極とＮ極とが交互に存在する状態となる。

【0010】

図１に示したように、ロータコイル３２には、回転軸２０に設けられたスリップリング２１，２２に接触するブラシ２５，２６を介して、励磁用の電力が供給される。他方、ロータ３０の外側に設けられたステータ４０の３相に分巻きされたステータコイル４１には、三相交流が印加される。三相交流の印加により、ステータコイル４１により生じる磁界は、見かけ上、一方向に回転移動する。このステータ４０側の磁界と、ロータ３０のロータコア３１Ｓ，３０Ｎに形成されるＳ極、Ｎ極との相互作用により、ロータ３０は回転軸２０と共に回転する。

【0011】

ロータコイル３２やステータコイル４１に通電して、モータ１０を駆動する回路構成を、図４に模式的に示した。モータ１０の電源であるバッテリ６１からの直流出力は、制御回路７０のインバータ７１により三相交流に変換され、ステータ４０のスター結線された三相のステータコイル４１に印加される。他方、ロータ３０のロータコイル３２には、制御回路７０のＤＣ－ＤＣコンバータ７２を介して、所定の直流電圧が印加される。制御回路７０によるステータコイル４１への三相交流の通電により、ロータ３０が回転する。

【0012】

（Ａ２）ブレーキの構成：
図５Ａ，図５Ｂは、ブレーキ５０の構成を拡大し模式的に示す説明図である。図５Ａは、ロータコイル３２へのＤＣ－ＤＣコンバータ７２からの通電がなされておらず、ブレーキ５０が作動している状態を示し、図５Ｂは、ロータコイル３２へのＤＣ－ＤＣコンバータ７２からの通電がなされており、ブレーキ５０が非作動の状態を示す。ＤＣ－ＤＣコンバータ７２からの通電のオフ・オンは、図５Ａ，図５Ｂや、他の頭においても、スイッチＳＷのオフ・オンとして描いたが、実際には、ＤＣ－ＤＣコンバータ７２を直接制御して、出力をオフ・オンさせればよい。アーマチャ５２は、作動位置において、回転部材５４から離間していることでロータ３０を回転可能とし、初期位置において、回転部材５４を固定プレート５５に押し付けることで、ロータ３０の回転を阻害する。

【0013】

具体的には、ロータコア３１Ｎのアーマチャ５２と対向している面（側端面という）３３には、弾性部材としてのスプリング５８が装着される収容部５９が複数箇所設けられており、ここにスプリング５８が装着される。収容部５９の深さは、スプリング５８の自由長より短い。収容部５９の深さをＤ、スプリング５８の自由長をＬ、アーマチャ５２の厚みをＷ、ロータコア３１Ｎの側端面３３から回転部材５４の表面までの距離をＲとすると、
Ｒ＜＜（Ｌ－Ｄ）＋Ｗ
となっている。このため、ロータコイル３２に通電されていない状態では、スプリング５８は、
ΔＬ＝（Ｒ－Ｗ）－（Ｌ－Ｄ）
だけ圧縮される。この圧縮分に対応する力で、アーマチャ５２は、回転部材５４を押圧し、回転部材５４は、固定プレート５５に押し付けられる。本実施形態では、弾性部材はコイルパネであるスプリング５８としたが、コイルバネに限らず板バネや弦巻バネなども利用可能である。バネではなく、圧縮性のあるエラストマなども弾性部材として利用可能である。

【0014】

回転部材５４が複数のスプリング５８により固定プレート５５に押し付けられる力をＦとすると、回転部材５４と固定プレート５５との摩擦係数をμとして、
Ｍ＝μ×Ｆ
の静摩擦力が生じることになり、これにより回転軸２０は回転しないように保持される。もとよりロータコイル３２には通電されていないので、モータ１０自身が回転することはなく、回転軸２０に接続された被駆動部材、例えば車輪等からの力を受けても、回転軸２０は回転しない。つまりブレーキがかかった状態に維持される。

【0015】

回転部材５４は、回転軸２０に対して、軸方向へのスライドは可能で、回転はできないように、結合部２９により、結合されている。この様子を、回転軸２０の軸方向から見た説明図である図６に示した。結合部２９は、回転軸２０に直交する断面形状が矩形をしており、回転部材５４の中心部には、この結合部２９の形状に対応した摺動穴が開けられている。このため、回転部材５４は、回転軸２０と共に回転する。他方、摺動孔と結合部２９との嵌め合いは、回転部材５４が軸方向に摺動するのを許容している。このため、アーマチャ５２がスプリング５８により押されて回転部材５４に接触すると、回転部材５４は回転軸２０の軸方向に移動して、固定プレート５５に押し付けられる。

【0016】

この状態から、モータ１０の運転を始めるために、図４に示した制御回路７０のＤＣ－ＤＣコンバータ７２を駆動して、ロータコイル３２に電流を流すと、ロータコイル３２に流れる電流により生じる磁界により、図５Ｂに示したように、アーマチャ５２がロータコア３１Ｎに引き寄せられる。ロータコイル３２のへ通電により鉄心３５に生じた磁界による磁束は、破線で示したように、ロータコア３１Ｎを通るが、その磁束の一部は、ロータコア３１Ｎの側端面３３から漏れ出て、磁性体であるアーマチャ５２の内部を通ることで、アーマチャ５２をロータコア３１Ｎの側端面３３に引き寄せる。この結果、アーマチャ５２は、スプリング５８の付勢力に抗して側端面３３側に移動し、回転部材５４から離脱する。したがって、回転部材５４と固定プレート５５との静摩擦力も失われ、回転部材５４は、回転軸２０と共に回転可能な状態となる。インバータ７１を介して、ステータコイル４１に三相交流を印加すると、三相交流の周波数に応じた回転数で、ロータ３０が回転する。

【0017】

ステータコイル４１に印加される三相交流の周波数を高めて行くと、回転磁界の回転速度も高まるので、ロータ３０の回転数は、これに応じて高くなる。ロータ３０が高速回転することで、ステータコイル４１に生じる逆起電力が高くなる場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ７２を制御して、ロータコイル３２に流れる電流を低下させればよい。他方、ロータ３０の回転を止める場合には、ステータコイル４１に印加される三相交流の周波数を徐々に低下してロータ３０の回転数を低下し、あるいはステータコイル４１への三相交流の印加を中止してロータ３０の回転を負荷により低下させればよい。ロータ３０の回転が止まったところで、ロータコイル３２に流す励磁電流をオフにすれば、アーマチャ５２はロータコア３１Ｎの側端面３３から離脱し、スプリング５８の付勢力により、回転部材５４を固定プレート５５に押圧する。これにより、モータ１０は、ブレーキ５０が係った状態となる。ロータ３０の回転数は、ホール素子などを用いた回転数検出用のセンサにより検出すればよく、あるいはステータコイル４１に生じる起電力を検出することによって取得してもよい。

【0018】

モータ１０に対して、非常停止の要請があった場合には、非常停止の要請を制御回路７０に入力し、制御回路７０により、インバータ７１やＤＣ－ＤＣコンバータ７２を制御して、全ての通電をオフにする。この場合、ロータ３０を回転させようとする力は失われ、更にアーマチャ５２がスプリング５８により回転部材５４側に押し付けられるから、短時間のうちに、ロータ３０の回転は停止され、モータ１０は、ブレーキ５０が係った状態となる。

【0019】

以上説明した第１実施形態のモータ１０によれば、ロータ３０を駆動するためのロータコイル３２に通電していない状態では、アーマチャ５２は、スプリング５８の付勢力により、回転部材５４に接触し、これを固定プレート５５に押し付けることで、回転部材５４と共に回転するよう結合部２９で接合された回転軸２０の回転を阻止する。つまり、アーマチャ５２が初期位置にあるとき、モータ１０を、その回転軸２０が回転しないようにブレーキがかかった状態にできる。このとき、ブレーキ５０の動作に電力を消費しないから、省電力化を図ることができる。ブレーキ５０を動作させておくのに電力を消費しないから、このモータ１０を利用した自動搬送機などを、停止状態にして放置した結果、バッテリ６１の電力が放電等により失われた場合でも、モータ１０の回転軸２０はブレーキ５０により制動状態に保たれる。

【0020】

他方、モータ１０を回転しようとして、制御回路７０が、ＤＣ－ＤＣコンバータ７２を制御して、ロータコイル３２に直流電流を流すと、ロータコイル３２を流れる電流によって生じた磁束の一部が、アーマチャ５２をスプリング５８の付勢力に抗してロータコア３１Ｎの側端面３３（作動位置）に引き寄せ、回転部材５４をフリーの状態にし、つまりブレーキ５０による制動を解除する。このように、本実施形態のモータ１０は、ブレーキ５０を解除するのに、専用のコイルなどアクチュエータを用いる必要がない。しかも、ロータ３０を回転するためにロータコイル３２に通電するというインナーロータ型電動機の構成を利用してブレーキを解除しているので、構成を簡略化できる。

【0021】

Ｂ．第２実施形態：
モータ１０の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態のモータ１０に備えられたロータ３０Ｂの構成を示す説明図である。図は、アーマチャ５２Ｂが初期位置にある状態を示している。第２実施形態のロータ３０Ｂは、アーマチャ５２Ｂの形状とロータコア３１Ｎの側端面３３Ｂの形状とが第１実施形態と異なる点を除いて、他は第１実施形態とほぼ同様の構成を備える。

【0022】

第２実施形態のモータ１０のロータ３０Ｂは、図示するように、第１実施形態の平板な形状のアーマチャ５２に代えて、回転軸２０を取り囲むスカート部５３を備えたアーマチャ５２Ｂを備える。スカート部５３は、ストラス軸受けにより回転軸２０に取付られていてもよい。ロータ３０Ｂは、スカート部５３に対応する部分が切り欠かれた鉄心３５Ｂを備える。また、ロータコア３１Ｎの側端面３３Ｂには、円周方向に連続する溝が形成されており、磁束が通過する磁路が狭められている。このため、ロータコイル３２に直流電流を流することにより形成される磁束は、スカート部５３および内周側突部３３ｉからアーマチャ５２Ｂに誘導され、外周側突部３３ｏからロータコア３１Ｎの爪形の先端に向かうため、アーマチャ５２Ｂは、ロータ３０Ｂに強く吸引される。このため、５０Ｂを動作させるためにロータコイル３２に流す電流量を低減できる。その他の作用効果は、第１実施形態と同様である。

【0023】

Ｃ．他の実施形態：
上述したモータ１０は、ロータ３０として、クローポール型ロータコアを備える構造を用いたが、必ずしもクローポール型ロータコアに限るものではない。通電によってロータコアにＳ／Ｎの磁極を形成できる構造であれば、他の形態であってもよい。また、上記実施形態では、ブレーキ５０，５０Ｂは、Ｎ極となるロータコア３１Ｎ側に設けたが、Ｓ極となるロータコア３１Ｓ側に設けてもよいし、両側に設けてもよい。ステータコイル４１は、スター結線された三相コイルとしたが、Δ結線を用いてもよい。また三相に限らず、５相以上の多相コイルを用いることも差し支えない。

【0024】

上記の実施形態で用いたクローポール型ロータコアを用いたモータ１０は、電動機としての使用に加えて、発電機として用いることも可能である。例えば、車両のスタータモータとしての利用の他、オルタネータとしての利用も可能である。この場合、アーマチャ５２，５２Ｂ等は、ブレーキ５０，５０Ｂではなく、クラッチを構成し、回転軸２０と、内燃機関等の駆動軸との結合を入り切りするよう構成される。具体的な構成例を、図８に示した。図では、モータ１０をスタータとして用いる構成例と、オルタネータとして用いる構成例とを、纏めて示した。

【0025】

この例では、モータ１０の回転軸２０と他の回転軸（以下、出力軸という）１２０との間に電磁クラッチ９０が取り付けられている。出力軸１２０には、スプロケット１０１が取り付けられており、内燃機関等のエンジンＥＧのクランク軸１３０に取り付けられたスプロケット１０２との間には動力を伝達するチェーンベルト１００が架設されている。このため、電磁クラッチ９０を接続状態にすれば、モータ１０の回転により、エンジンＥＧをクランキングすることや、逆に、エンジンＥＧを運転してクランク軸１３０を回転することにより、モータ１０の回転軸２０を回転させ、モータ１０を発電機として用いて、電力を回生することも可能である。電磁クラッチ９０は、クランク軸１３０に連動する出力軸１２０に設けたが、モータ１０のロータ３０や回転軸２０を、直接クランク軸１３０に接続する構成としてもよい。

【0026】

図８を用いて、スタータモータまたはオルタネータとしての動作について説明する。図の最上段は、エンジンＥＧが停止しており、スタータモータまたはオルタネータとして用いられるモータ１０も停止している状態を示す。この状態では、エンジンＥＧは停止しており、モータ１０のロータコイル３２への通電は行なわれていない。このため、アーマチャ５２Ｃは初期位置に位置し、電磁クラッチ９０はオフ、つまり非接続状態となっている。アーマチャ５２Ｃが初期位置に位置するのは、電磁クラッチ９０側に設けられたスプリングなどにより、モータ１０のロータ３０の側端部、詳しくはロータコアの側端部とは離間した位置に保持されているからである。

【0027】

図８の中段は、エンジンＥＧが回転しており、スタータモータまたはオルタネータとして用いられるモータ１０も運転している状態を示す。この状態では、モータ１０をスタータモータまたはオルタネータのいずれとして用いる場合でも、ロータコイル３２への通電が行なわれる。スタータモータとして用いる場合は、同時にステータコイル４１への三相交流の印加が行なわれ、モータ１０はロータ３０を回転駆動し、回転軸２０も回転する。ロータコイル３２への通電により、第１，第２実施例と同様、アーマチャ５２Ｃがロータコア３１Ｎに吸引され、電磁クラッチ９０はモータ１０のロータ３０接続状態となる。この結果、回転軸２０と共に回転するロータ３０の回転は、電磁クラッチ９０を介して出力軸１２０に伝達され、更にチェーンベルト１００を介してクランク軸１３０を回転する。この結果、クランク軸１３０がクラキングされ、エンジンＥＧが始動される。

【0028】

他方、モータ１０をオルタネータとして用いる場合には、ロータコイル３２への通電が行なわれるが、スタータモータとして用いる場合と異なり、ステータコイル４１への三相交流の印加は行なわれない。この場合、ロータコイル３２への通電により、アーマチャ５２Ｃがロータコア３１Ｎ側に吸引され、電磁クラッチ９０は接続状態となる。この結果、モータ１０のロータ３０は電磁クラッチ９０を介して出力軸１２０と結合され、更にチェーンベルト１００を介してクランク軸１３０に結合された状態となる。従って、エンジンＥＧが運転されることで、回転軸２０と共にロータ３０が回転する。このとき、モータ１０は発電機として動作し、ステータコイル４１に生じる起電力を、インバータ７１により直流化して、バッテリ６１を充電する。図において、電磁クラッチ９０の出力側の出力軸１２０とエンジンＥＧのクランク軸１３０とが回転していることを、チェーンベルト１００のハッチングにより示している。

【0029】

エンジンＥＧが運転されている状態で、モータ１０を停止して、スタータモータとしてもオルタネータとしても使用しない状態を、図の最下段に示した。このとき、エンジンＥＧは運転されており、電磁クラッチ９０は非接続状態となっている。この状態では、エンジンＥＧは運転されており、クランク軸１３０は回転し、出力軸１２０も回転している。モータ１０のロータコイル３２への通電は行なわれていない。このため、アーマチャ５２Ｃはスプリングなどにより初期位置に位置し、電磁クラッチ９０はオフ、つまり非接続状態となっている。つまり、モータ１０をスタータモータとして用いる場合、エンジンＥＧが運転状態となっているので、もはやスタータモータによるクランキングは必要ないとして、電磁クラッチ９０を非接続状態としている。また、モータ１０をオルタネータとして用いる場合であっても、例えばバッテリ６１の充電量ＳＯＣが十分に高い場合などでは、オルタネータによる発電は必要ないとして、電磁クラッチ９０を非接続状態とする場合がある。図の最下段はこの状態を示す。

【0030】

以上説明した実施形態では、アーマチャ５２Ｃは、ロータコイル３２に通電していない初期位置において、ロータ３０と他の部材である出力軸１２０と結合しない状態とし、作動位置においてロータ３０と出力軸１２０とを結合する電磁クラッチ９０を構成する。この結果、モータ１０のロータ３０とエンジンＥＧのクランク軸１３０とを結合するか否かを、ロータ３０のロータコイルへの通電のオン・オフによって切り換えることができ、モータ１０をスタータモータとして、あるいはオルタネータとして、動作させることができる。この実施形態でも、電磁クラッチ９０を構成する新たなコイルなどが必要なく、ロータ３０に設けられたロータコイルへの通電を制御することで、クラッチのオン・オフ（接続・非接続）を実現できる。

【0031】

図８に示した形態では、伝達部である電磁クラッチ９０は、ロータコイルが非通電の場合に、接続がオフ（非接続状態）となっているが、ロータコイルが非通電の場合にオン（接続状態）、通電されている場合にオフ（非接続状態）としてもよい。こうした構成は、電磁クラッチ９０のアーマチャ５２Ｃを第１，第２実施形態と同様に、ロータコアの側端面にスプリングを用いて支承することで容易に構成できる。また、これとは逆に、第１，第２実施形態の伝達部であるブレーキ５０を、ロータコイル３２への通電がされていないときにロータ３０，３０Ｂを制動し、通電されているとき非制動とすることも差し支えない。

【0032】

上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。

【0033】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0034】

１０…モータ、１２…ケース、２０…回転軸、２１，２２…スリップリング、２５，２６…ブラシ、２９…結合部、３０，３０Ｂ…ロータ、３１Ｎ，３１Ｓ…ロータコア、３２…ロータコイル、３３，３３Ｂ…側端面、３３ｉ…内周側突部、３３ｏ…外周側突部、３５，３５Ｂ…鉄心、４０…ステータ、４１…ステータコイル、５０…ブレーキ、５２，５２Ｂ，５２Ｃ…アーマチャ、５３…スカート部、５４…回転部材、５５…固定プレート、５８…スプリング、５９…凹部、６１…バッテリ、７０…制御回路、７１…インバータ、７２…ＤＣ－ＤＣコンバータ、９０…電磁クラッチ、１００…チェーンベルト、１０１，１０２…スプロケット、１２０…出力軸、１３０…クランク軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】