JP2003013849A - 回転機械ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体の動力伝達部の大きさに関わりなく回
転電機部の体格を大型化して大出力を確保することが容
易で、前記回転体の小型化やユニット自体の小型化及び
構造の簡素化が容易な回転機械ユニットを提供する。 【解決手段】 駆動軸１６に固定されたハブ４２の円筒
部４５上には、ベアリング４３及びワンウェイクラッチ
５０を介して、プーリ１７がハブ４２に対して相対回転
可能に作動連結されている。プーリ１７の外周部にはベ
ルト掛け部４９が設けられている。ベルト掛け部４９と
前壁部１２Ａとの間には、駆動軸１６と同軸上に、モー
タ・ジェネレータ部ＭＧが配設されている。モータ・ジ
ェネレータ部ＭＧのステータ６１は前壁部１２Ａに、ロ
ータ６２はハブ４２のフランジ部４６に固定されてい
る。つまり、モータ・ジェネレータ部ＭＧは前壁部１２
Ａの前方においてベルト掛け部４９の外側に設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転機械と、前記
回転機械の回転軸に作動連結されるとともに、電動機お
よび発電機の少なくとも一方として機能する回転電機部
と、前記回転軸に作動連結されるとともに外部との間で
動力伝達を行なうための動力伝達部を外周部に備えた回
転体とを備えた回転機械ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転機械ユニットとしては、た
とえば、実開平Ｈ６−８７６７８公報に開示された構成
のものが挙げられる。

【０００３】この構成では、回転機械（ハイブリッドコ
ンプレッサの圧縮部）の回転軸に回転電機部（モータ
部）が作動連結され、外部（エンジン）からの動力が伝
達される回転体（プーリ）と前記回転軸とが作動連結さ
れている。前記回転体と前記回転軸との間には、両者間
の動力伝達を断接可能な電磁クラッチが設けられてい
る。

【０００４】この構成では、前記電磁クラッチのオン／
オフ切り替えにより、前記エンジンからの動力に基づい
て前記回転機械を駆動するとともに前記回転電機部のロ
ータを回転させて発電させたり、前記回転機械を前記回
転電機部の動力によって駆動させたりすることができる
ようになっている。

【０００５】なお、前記回転電機部は、前記エンジンか
らの動力を伝達するベルトを前記回転体に掛装するため
の動力伝達部から前記回転軸方向にずれた部分に配設さ
れている。

【０００６】また、前記構成において、前記回転電機部
は、永久磁石からなる前記ロータと、導線によってその
一部が構成されたステータとを備えている。前記回転電
機部は前記導線に接続されたバッテリからの給電によっ
て電機駆動されるとともに、前記回転電機部の発電した
電力は前記バッテリに充電される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成では、前記回転電機部が動力伝達部から前記回転軸方
向にずれた部分に配設されているものの、前記回転電機
部を前記回転軸の径方向に大きく構成して大出力を確保
するなどの考慮がなされていない。また、前記電磁クラ
ッチは電磁石などの比較的大きな部品によって構成され
ているため、該回転体の大型化の原因になる。また、前
記電磁クラッチによる動力伝達の断接においては、その
ための外部からの電気的な制御が必要とされ、構造が複
雑になるという問題がある。

【０００８】また、前記ロータは永久磁石からなってい
るため、前記エンジンによる前記回転機械の駆動時に前
記ロータが連れ回りした際には、前記ロータの磁力が作
用する前記ステータの鉄損によって発熱などが生じ、こ
れによるエネルギのロスが発生する。また、前述のロー
タの連れ回り時には、前記永久磁石の前記ステータに対
する吸引力の変化（この変化は前記永久磁石の極と前記
ステータの極との距離の変化に由来する）に基づく前記
回転軸のトルク変動が生じる。このトルク変動は、前記
回転軸の回転振動の発生要因となる。

【０００９】また、例えば、前記回転機械ユニットにお
いて、前記回転電機部の発電した電流の整流後の電流を
平滑にするために、前記バッテリに対して並列にコンデ
ンサを接続した構成の回路を設けたとする。この場合、
充電の必要がない状態において前記バッテリと前記コン
デンサとの接続経路をリレー等により遮断した際、前記
ロータの連れ回り時に行われる前記発電の継続によっ
て、前記コンデンサの両端子間の電圧が過大となって該
コンデンサが破損する虞がある。つまり、前記コンデン
サの両端子間の電圧が過大とならないようにするための
制御が必要となり、そのための構造が複雑になる。

【００１０】本発明の第１の目的は、回転体の動力伝達
部の大きさに関わりなく回転電機部の体格を大型化して
大出力を確保することが容易で、前記回転体の小型化や
ユニット自体の小型化及び構造の簡素化が容易な回転機
械ユニットを提供することにある。また、第２の目的
は、外部からの動力によって回転機械が駆動される際の
エネルギのロスを低減するとともに、回転軸の回転振動
を抑制することが可能な回転機械ユニットを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、回転機械と、前記回転
機械のハウジングから一部が突出するように設けられた
回転軸に対して同軸上に作動連結されるとともに、電動
機および発電機の少なくとも一方として機能する回転電
機部と、前記回転軸に作動連結されるとともに、外部と
の間で動力伝達を行なうための動力伝達部を外周部に備
えた回転体とを備えた回転機械ユニットであって、前記
回転電機部を前記ハウジングの前記回転体側の壁部また
は該壁部の前方に配置するとともに、該回転電機部の少
なくとも一部を前記動力伝達部の外側に配置し、前記回
転軸と前記回転体との間の動力伝達経路上にワンウェイ
クラッチを配設したことを要旨とする。

【００１２】この発明によれば、回転電機部はハウジン
グの回転体側の壁部または該壁部の前方に配置される。
したがって、前記回転電機部を前記ハウジングの外周部
において前記壁部よりも反回転体側に配置した場合に比
較して、回転機械ユニット自体の前記回転軸の径方向に
ついての小型化が容易になる。また、前記回転電機部の
少なくとも一部が動力伝達部の外側に配置されるため、
前記回転電機部及び前記動力伝達部の一方の大きさが他
方の大きさによって制約され難くなる。つまり、前記回
転電機部の大型化や前記動力伝達部の小型化が容易にな
る。

【００１３】また、ワンウェイクラッチを採用したこと
により、回転軸と回転体との間の動力伝達経路上に電磁
クラッチを配設した場合に比較して、回転機械ユニット
自体の小型軽量化が容易になるとともに、該電磁クラッ
チを断接するための制御が不要になる。

【００１４】なお、本発明におけるハウジングの回転体
側の壁部の前方とは、回転軸方向においての該壁部の前
記回転体側を意味する。請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載の発明において、前記回転電機部を、前記動
力伝達部に対して前記回転機械のハウジングと反対側に
配置したことを要旨とする。

【００１５】この発明によれば、回転電機部の保全作業
時において回転機械がその作業の支障になり難い。つま
り、保全作業の効率がよくなる。請求項３に記載の発明
は、請求項２に記載の発明において、前記回転電機部
は、前記回転軸方向におけるその一部が前記動力伝達部
の内側に設けられるとともに、前記回転電機部の最大外
径部分の外径が前記回転体の最大外径部分の外径よりも
小さく設定されていることを要旨とする。

【００１６】この発明によれば、前記回転機械ユニット
を前記回転軸方向に小型化することができる。請求項４
に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記
回転電機部を、前記回転機械のハウジングの前記回転体
側の壁部と前記動力伝達部との間に配置したことを要旨
とする。

【００１７】この発明によれば、回転電機部を動力伝達
部に対して回転機械のハウジングと反対側に配置した場
合に比較して、回転機械ユニットの体格を回転軸方向に
小さくすることが可能になる。

【００１８】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記回転電機部を、前記回転機械のハ
ウジングの最大外径部分から突出しないように配置した
ことを要旨とする。

【００１９】この発明によれば、たとえば、回転電機部
をハウジングの最大外径部分から突出するように配置し
た場合に比較して、回転機械ユニットの体格を回転軸の
径方向に小さくすることが可能になる。

【００２０】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか一項に記載の発明において、前記回転軸と前記
回転体との間の動力伝達経路上に、伝達トルクの変動を
緩和するためのトルク変動緩和手段を配設したことを要
旨とする。

【００２１】この発明によれば、回転軸と回転体との間
の伝達トルクの変動を緩和することができる。請求項７
に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の
発明において、前記回転機械は、空調装置の冷凍サイク
ルを構成する冷媒圧縮機であることを要旨とする。

【００２２】この発明によれば、前記回転機械を、空調
装置の冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮機に適用した回
転機械ユニットにおいて、請求項１〜６のいずれか一項
に記載の発明の効果を得ることができる。

【００２３】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
いずれか一項に記載の発明において、前記回転電機部
を、永久磁石を有さない回転電機を用いて構成したこと
を要旨とする。

【００２４】この発明によれば、回転電機は永久磁石を
有さないため、前記回転電機を構成するロータとステー
タとの間に互いに磁力が作用しないようにすることが可
能になる。したがって、外部からの動力によって前記ロ
ータが回転された際において、前記ロータや前記ステー
タの鉄損に起因する発熱などのエネルギのロスの発生を
防止することが可能になる。

【００２５】また、前記ロータと前記ステータとの間に
磁力を発生させないようにすることで、前記ロータが外
部からの動力によって回転された際に、前記磁力に基づ
く前記回転軸のトルク変動の発生を防止することが可能
になる。したがって、前記回転軸の回転振動を抑制する
ことが可能になる。

【００２６】また、この発明によれば、前記回転電機部
を発電可能な構成とした場合に、前記ロータが外部から
の動力によって回転されている状態であっても、前記回
転電機部に発電させないようにすることが可能になる。
この場合、例えば以下のような効果が得られる。例え
ば、回転機械ユニットにおいて、前記回転電機部の発電
した電流の整流後の電流を平滑にするためのコンデンサ
を前記発電電力を充電するためのバッテリに対して並列
に接続した構成の回路を設けたとする。この場合、例え
ば、充電が不要な時など前記バッテリと前記コンデンサ
との接続経路を遮断した際に、前記ロータが外部からの
動力によって回転されている状態であっても、前記コン
デンサの両端子間の電圧の過大な上昇に基づく該コンデ
ンサの破損を防止することができる。つまり、前記コン
デンサの両端子間の電圧が過大とならないようにするた
めの構造が簡単になり、回転機械ユニットの構造が簡素
になる。

【００２７】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発明において、前記回転電機は、誘導機であることを
要旨とする。この発明によれば、回転電機を電動機及び
発電機として機能させることが可能になる。

【００２８】請求項１０に記載の発明は、請求項８に記
載の発明において、前記回転電機は、リラクタンスモー
タまたはステッピングモータであることを要旨とする。
この発明によれば、リラクタンスモータまたはステッピ
ングモータは起動トルクが比較的大きいため、トルク確
保の上では有利である。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、車両用
空調装置の冷媒循環回路（冷凍サイクル）を構成する回
転機械としての容量可変型斜板式圧縮機を採用した本発
明の回転機械ユニットの一実施形態を図１及び図２に従
って説明する。なお、図１では、図面左方を前方、右方
を後方としている。

【００３０】図１に示すように、回転機械としての圧縮
機Ｃは、シリンダブロック１１と、その前端に接合固定
されたフロントハウジング１２と、シリンダブロック１
１の後端に弁形成体１３を介して接合固定されたリヤハ
ウジング１４とを備えている。シリンダブロック１１、
フロントハウジング１２、弁形成体１３及びリヤハウジ
ング１４は、圧縮機Ｃのハウジングを構成している。

【００３１】シリンダブロック１１とフロントハウジン
グ１２とで囲まれた領域には、クランク室１５が区画さ
れている。前記ハウジングには、クランク室１５を貫通
するように配設された回転軸としての駆動軸１６が回転
可能に支持されている。

【００３２】駆動軸１６の前端部は、ラジアルベアリン
グ１２Ｂを介してフロントハウジング１２に支持されて
いる。駆動軸１６の前端部はフロントハウジング１２の
前壁部１２Ａを貫通して外部に突出するように配置され
ている。この駆動軸１６の前端部は、後述する回転体と
してのプーリ１７及び該プーリ１７に掛装されたベルト
１８などを介して外部駆動源としての車両エンジンＥに
作動連結されている。なお、駆動軸１６の前端部と前壁
部１２Ａとの間には、ラジアルベアリング１２Ｂよりも
外寄りの部分に、シール部材１２Ｃが設けられている。
シール部材１２Ｃは、該シール部材１２Ｃを挟んで前記
ハウジングの内部と外部とを圧力的に隔絶する。

【００３３】車両エンジンＥと駆動軸１６との間の動力
伝達経路上におけるプーリ１７と駆動軸１６との間に
は、電動機及び発電機として機能する、回転電機部とし
てのモータ・ジェネレータ部ＭＧが設けられている。本
実施形態では、車両エンジンＥの稼動時にはその動力が
駆動軸１６及びモータ・ジェネレータ部ＭＧに常時伝達
されるようになっている。このとき、モータ・ジェネレ
ータ部ＭＧは発電機として機能するようになっている。
また、車両エンジンＥの停止時において空調が必要とさ
れた場合には、モータ・ジェネレータ部ＭＧが発動機と
して機能して駆動軸１６を回転駆動するようになってい
る。

【００３４】駆動軸１６には、クランク室１５において
ラグプレート１９が一体回転可能に固定されている。ク
ランク室１５には、カムプレートとしての斜板２０が収
容されている。斜板２０は、駆動軸１６に対してスライ
ド移動可能かつ傾動可能に支持されている。斜板２０
は、ヒンジ機構２１を介してラグプレート１９に作動連
結されている。斜板２０は、ヒンジ機構２１を介したラ
グプレート１９との前記作動連結、及び駆動軸１６の支
持により、ラグプレート１９及び駆動軸１６と同期回転
可能であるとともに、駆動軸１６の回転中心軸線方向へ
のスライド移動を伴いながら該駆動軸１６に対して傾動
可能となっている。

【００３５】斜板２０は、駆動軸１６に固定された係止
リング２２、及び、該係止リング２２と斜板２０との間
に配設されたバネ２３によって、該斜板２０の最小傾斜
角度が規定されるようになっている。なお、斜板２０の
最小傾斜角度とは、該斜板２０の、駆動軸１６の軸線方
向との角度が９０°に最も近づいた状態における傾斜角
度を指している。

【００３６】シリンダブロック１１には、複数（図１で
は一つのみ図示）のシリンダボア２４が駆動軸１６の回
転中心軸線方向に沿うようにして貫通形成されている。
シリンダボア２４には、片頭型のピストン２５が往復動
可能に収容されている。シリンダボア２４の前後開口
は、弁形成体１３及びピストン２５によって閉塞されて
おり、このシリンダボア２４内にはピストン２５の往復
動に応じて体積変化する圧縮室が区画形成されている。
各ピストン２５は、シュー２６を介して斜板２０の外周
部に係留されている。これにより、駆動軸１６の回転に
伴う斜板２０の回転運動が、シュー２６を介してピスト
ン２５の往復直線運動に変換されるようになっている。

【００３７】なお、駆動軸１６、ラグプレート１９、斜
板２０、ヒンジ機構２１、ピストン２５及びシュー２６
によって、ピストン式圧縮機構が構成されている。リヤ
ハウジング１４には、吸入室２７及び吐出室２８がそれ
ぞれ区画形成されている。吸入室２７及び吐出室２８の
前方側は、弁形成体１３によって閉塞されている。吸入
室２７の冷媒ガスは、各ピストン２５の上死点側から下
死点側への移動により、弁形成体１３に形成された吸入
ポート２９及び吸入弁３０を介してシリンダボア２４
（圧縮室）に導入される。シリンダボア２４に導入され
た低圧な冷媒ガスは、ピストン２５の下死点側から上死
点側への移動により所定の圧力にまで圧縮され、弁形成
体１３に形成された吐出ポート３１及び吐出弁３２を介
して吐出室２８に導入される。

【００３８】吸入室２７と吐出室２８とは、図示しない
外部冷媒回路で接続されている。吐出室２８から吐出さ
れた冷媒は、前記外部冷媒回路に導入される。この外部
冷媒回路では、前記冷媒を利用した熱交換が行われる。
前記外部冷媒回路から排出された冷媒は、吸入室２７に
導入され、シリンダボア２４に吸入されて再度圧縮作用
を受ける。

【００３９】シリンダブロック１１には、駆動軸１６の
後端部を収容する収容孔３３が形成されている。駆動軸
１６には、クランク室１５の前域と収容孔３３とを連通
する軸内孔３４が形成されている。また、弁形成体１３
には、吸入室２７と収容孔３３とを連通する連通孔３５
が形成されている。収容孔３３、軸内孔３４及び連通孔
３５によって、クランク室１５と吸入室２７とを連通す
る抽気通路が構成されている。

【００４０】また、前記ハウジングには、吐出室２８と
クランク室１５とを連通する給気通路３６が設けられて
いる。給気通路３６は、該給気通路３６上（給気通路３
６の途中）に配設された制御弁３７によってその開度が
調節され得るようになっている。

【００４１】制御弁３７の開度を調節することで給気通
路３６を介したクランク室１５への高圧冷媒ガスの導入
量と前記抽気通路を介したクランク室１５からのガス排
出量とのバランスが制御され、クランク圧（クランク室
１５の内圧）Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更
に応じて、ピストン２５を介してのクランク圧Ｐｃと前
記圧縮室の内圧との差が変更され、斜板２０の傾斜角度
が変更される結果、ピストン２５のストロークすなわち
吐出容量が調節される。

【００４２】図１に示すように、フロントハウジング１
２の前壁部１２Ａには、駆動軸１６の前端部を取り囲む
ようにして支持筒部４１が突設されている。支持筒部４
１の外周面上には、駆動軸１６に対して一体回転可能に
固定されたハブ４２が、ベアリング４３を介して回転可
能に支持されている。

【００４３】ハブ４２は、開口側にフランジ部を有する
略有底円筒状に形成されている。すなわち、ハブ４２
は、駆動軸１６との連結部となる内側円筒状部４４、外
側円筒状部４５及びフランジ部４６と、内側円筒状部４
４と外側円筒状部４５との間に配設されたトルク変動緩
和手段としてのリング状のゴム部４７とからなってい
る。ハブ４２は、内側円筒状部４４と駆動軸１６の前端
部との螺合によって駆動軸１６に連結固定されている。
外側円筒状部４５とフランジ部４６とは一体に形成され
ている。ゴム部４７は、内側円筒状部４４と外側円筒状
部４５との間において両者を連結するように固着されて
いる。ゴム部４７は、内側円筒状部４４と外側円筒状部
４５との間の伝達トルクの変動を緩和するとともに、外
側円筒状部４５の中心軸線と駆動軸１６の中心軸線との
位置ずれによるベアリング１２Ｂ，４３の寿命低下を防
止するように作用する。

【００４４】前述のプーリ１７は略円筒状に形成されて
おり、ハブ４２の外側円筒状部４５の外周面上にベアリ
ング４８を介して回転可能に支持されている。プーリ１
７は、ハブ４２及びフロントハウジング１２に対して相
対回転可能となっている。プーリ１７の外周部のほぼ全
域には、動力伝達部としてのベルト掛け部４９が形成さ
れている。ベルト掛け部４９は断面鋸歯状に形成されて
おり、該ベルト掛け部４９には前述の車両エンジンＥか
らのベルト１８が掛装されている。

【００４５】プーリ１７とハブ４２の外側円筒状部４５
との間にはワンウェイクラッチ５０が介装されている。
プーリ１７の内周面上には、環状をなす外側クラッチ部
材５１が固定されている。ハブ４２の外側円筒状部４５
の外周面上には、外側クラッチ部材５１に取り囲まれる
ようにして、環状をなす内側クラッチ部材５２が固定さ
れている。

【００４６】図２に示すように、外側クラッチ部材５１
の内周部分には、駆動軸１６周りに等間隔に複数の収容
凹部５３が形成されている。各収容凹部５３の図面時計
周り方向側の端部には、動力伝達面５４が形成されてい
る。収容凹部５３内には駆動軸１６と平行にコロ５５が
収容されている。コロ５５は動力伝達面５４との噛み合
い位置（図２（ａ）におけるコロ５５の位置）と同位置
から外れた位置（図２（ｂ）におけるコロ５５の位置）
との間で移動可能となっている。

【００４７】収容凹部５３の動力伝達面５４と反対側の
端部には、バネ座部材５６が配設されている。バネ座部
材５６とコロ５５との間には、該コロ５５を動力伝達面
５４の噛み合い位置に向けて付勢するコロ付勢バネ５７
が介在されている。

【００４８】図２（ａ）に示すように、車両エンジンＥ
からの動力伝達によってプーリ１７が矢印方向に回転す
ると、コロ付勢バネ５７の付勢力によってコロ５５が動
力伝達面５４の噛み合い位置に移動される。すると、動
力伝達面５４と内側クラッチ部材５２の外周面との間の
クサビ作用によって、ハブ４２はプーリ１７と同方向に
回転される。つまり、車両エンジンＥの稼動時において
は、該車両エンジンＥの動力がハブ４２を介して駆動軸
１６に伝達されて、該駆動軸１６が常時回転駆動される
こととなる。

【００４９】図２（ｂ）に示すように、車両エンジンＥ
（プーリ１７）の停止状態においてハブ４２が矢印方向
に回転しようとすると、プーリ１７はハブ４２に対して
矢印と反対方向に相対回転されることとなる。すると、
コロ５５はコロ付勢バネ５７の付勢力に抗して動力伝達
面５４の噛み合い位置から離間され、よってハブ４２は
プーリ１７に対して空転されることとなる。

【００５０】図１に示すように、永久磁石を有さない回
転電機としての誘導機よりなるモータ・ジェネレータ部
ＭＧは、プーリ１７のベルト掛け部４９に対して圧縮機
Ｃの前記ハウジング側に配置されている。さらに詳述す
れば、モータ・ジェネレータ部ＭＧは、ベルト掛け部４
９と前壁部１２Ａとの間に配置されている。

【００５１】すなわち、フロントハウジング１２の前壁
部１２Ａの前面には、モータ・ジェネレータ部ＭＧを構
成するステータ６１が固定されている。ステータ６１
は、駆動軸１６の径方向においてフロントハウジング１
２の外周面（最大外径部分）から突出しない範囲で最大
限外側に設けられている。なお、ステータ６１は、固定
子鉄心とこれに巻装されたコイル巻き線とで構成されて
いる。

【００５２】ハブ４２のフランジ部４６の外周部分に
は、モータ・ジェネレータ部ＭＧを構成するロータ６２
が固定されている。ロータ６２はステータ６１に対向す
るように配置されている。ロータ６２はステータ６１と
同様に駆動軸１６の径方向においてフロントハウジング
１２の外周面（最大外径部分）からの仮想延長面から突
出しない範囲で最大限外側の位置に設けられている。な
お、ロータ６２は、回転子鉄心とこれに固定された回転
子導体とで構成されている。

【００５３】ステータ６１の前記コイル巻き線は、イン
バータやコンバータ等を備えた図示しない駆動回路を介
してバッテリ（図示なし）に接続されている。前記駆動
回路は、図示しない制御装置からの指令に基づいて、前
記コイル巻き線からの電力の前記バッテリへの充電、あ
るいは、該バッテリから前記コイル巻き線への電力供給
を制御する。

【００５４】前記駆動回路は、車両エンジンＥの稼動時
において前記バッテリへの充電が必要とされた場合に
は、モータ・ジェネレータ部ＭＧが誘導発電機として機
能するとともに発電を行うように前記制御装置によって
制御される。すなわち、車両エンジンＥからの動力伝達
によってハブ４２（ロータ６２）が回転すると前記コイ
ル巻き線に電力が発生し、同電力は前記駆動回路を介し
て前記バッテリに充電される。

【００５５】一方、前記駆動回路は、車両エンジンＥの
稼動時において前記バッテリへの充電が不要とされた場
合には、モータ・ジェネレータ部ＭＧが発電を行わない
ように前記制御装置によって制御される。これは、誘導
機からなるモータ・ジェネレータ部ＭＧに対して励磁電
流を供給しないように前記制御装置が前記駆動回路に対
して制御を行うことで実現される。

【００５６】この状態では、ステータ６１とロータ６２
との間に互いに磁力が作用していないため、車両エンジ
ンＥからの動力によってロータ６２が回転されていて
も、ステータ６１やロータ６２の鉄損に起因する発熱な
どのエネルギのロスが発生しなくなる。また、ロータ６
２が車両エンジンＥからの動力によって回転されていて
も、前記磁力に基づく駆動軸１６のトルク変動が発生し
なくなる。

【００５７】また、前記駆動回路は、車両エンジンＥの
停止時において前記制御装置が外部情報に基づいて空調
（冷房）が必要と判断したとき、モータ・ジェネレータ
部ＭＧが誘導電動機として機能するよう制御される。す
なわち、前記駆動回路から前記コイル巻き線への給電に
よりロータ６２に回転力が発生し、この回転力がハブ４
２を介して駆動軸１６に伝達される。これにより、車両
エンジンＥの停止状態においても車室の空調が可能とな
る。

【００５８】なお、モータ・ジェネレータ部ＭＧが電動
機として機能してハブ４２を回転駆動する場合には、ワ
ンウェイクラッチ５０の作用により、ハブ４２とプーリ
１７との間の動力伝達が遮断され、モータ・ジェネレー
タ部ＭＧの動力が車両エンジンＥ側に伝達されることは
ない。

【００５９】なお、圧縮機Ｃ、ベアリング４３、ハブ４
２、ベアリング４８、ワンウェイクラッチ５０、プーリ
１７、モータ・ジェネレータ部ＭＧ、前記駆動回路、前
記バッテリ及び前記制御装置によって、回転機械ユニッ
トが構成されている。

【００６０】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。 （１） モータ・ジェネレータ部ＭＧを駆動軸１６と同
軸上であってフロントハウジング１２の前壁部１２Ａの
前方かつベルト掛け部４９の外側に配置した。そのた
め、モータ・ジェネレータ部ＭＧを前記ハウジングの外
周部において前壁部１２Ａよりも後方に配置した場合に
比較して、前記回転機械ユニット自体の駆動軸１６の径
方向についての小型化が可能になる。また、モータ・ジ
ェネレータ部ＭＧ及びベルト掛け部４９の一方の大きさ
が他方の大きさによって制約されることがなくなる。つ
まり、モータ・ジェネレータ部ＭＧの大型化やベルト掛
け部４９の小型化が可能になる。したがって、たとえ
ば、ベルト掛け部４９の小型化要望に対応しながらモー
タ・ジェネレータ部ＭＧの大出力の確保を行うことが容
易になる。

【００６１】（２） モータ・ジェネレータ部ＭＧを、
ベルト掛け部４９に対して圧縮機Ｃのハウジング側に配
置した。これによれば、たとえば、モータ・ジェネレー
タ部をベルト掛け部に対して圧縮機Ｃのハウジングと反
対側に配置した場合に比較して、前記回転機械ユニット
の体格を駆動軸１６方向に小さくすることが可能にな
る。

【００６２】（３） モータ・ジェネレータ部ＭＧを、
フロントハウジング１２の前壁部１２Ａとベルト掛け部
４９との間において前記最大外径部分から突出しないよ
うに配置した。これによれば、たとえば、モータ・ジェ
ネレータ部を圧縮機Ｃのハウジングの外周面上に配置し
た場合に比較して、前記回転機械ユニットの体格を駆動
軸１６の径方向に小さくすることが可能になる。

【００６３】また、本実施形態では、ステータ６１及び
ロータ６２が、前記径方向においてフロントハウジング
１２の外周面及びそこからの仮想延長面から突出しない
範囲で最大限外側の位置に設けられている。そのため、
前記回転機械ユニットの前記径方向の小型化を実現しつ
つモータ・ジェネレータ部ＭＧの出力を大きく確保する
ことができる。

【００６４】（４） 前記動力伝達経路上における駆動
軸１６とプーリ１７との間にワンウェイクラッチ５０を
配設した。これによれば、駆動軸とプーリとの間に電磁
クラッチを配設した場合に比較して、駆動軸１６側とプ
ーリ１７側との動力伝達を遮断可能とするための機構を
構成するための部品が小型軽量になるため、プーリ１７
の小型化や前記回転機械ユニットの小型軽量化が容易に
なる。また、前記電磁クラッチを断接するための制御が
不要となり、前記回転機械ユニットの構造の簡素化が可
能になる。

【００６５】（５） 内側円筒状部４４と外側円筒状部
４５との間にゴム部４７を配設した。これによれば、内
側円筒状部４４と外側円筒状部４５との間の伝達トルク
の変動を緩和することができる。また、外側円筒状部４
５の中心軸線と駆動軸１６の中心軸線との位置ずれによ
るベアリング１２Ｂ，４３の寿命低下を防止することが
できる。

【００６６】（６） モータ・ジェネレータ部ＭＧを、
永久磁石を有さない誘導機からなるものとした。これに
よれば、たとえば、永久磁石を利用したモータ・ジェネ
レータを採用した場合に比較して、コストダウンを図る
ことが可能になる。

【００６７】また、この構成によれば、ステータ６１と
ロータ６２との間に互いに磁力が作用しないようにする
ことが可能になる。したがって、車両エンジンＥからの
動力によってロータ６２が回転された際において、ステ
ータ６１やロータ６２の鉄損に起因する発熱などのエネ
ルギのロスの発生を防止することが可能になる。

【００６８】また、ステータ６１とロータ６２との間に
磁力を発生させないようにすることで、ロータ６２が外
部からの動力によって回転された際に、前記磁力に基づ
く駆動軸１６のトルク変動の発生を防止することが可能
になる。したがって、駆動軸１６の回転振動を抑制する
ことが可能になる。

【００６９】また、この構成によれば、ロータ６２が車
両エンジンＥからの動力によって回転されている状態で
あっても、モータ・ジェネレータ部ＭＧに発電させない
ようにすることが可能になる。この場合、例えば以下の
ような効果が得られる。例えば、前記回転機械ユニット
において、モータ・ジェネレータ部ＭＧの発電した電流
の整流後の電流を平滑にするためのコンデンサを前記バ
ッテリに対して並列に接続した構成の回路を設けたとす
る。この場合、例えば、充電が不要な時など前記バッテ
リと前記コンデンサとの接続経路を遮断した際に、ロー
タ６２が車両エンジンＥからの動力によって回転されて
いる状態であっても、前記コンデンサの両端子間の電圧
の過大な上昇に基づく該コンデンサの破損を防止するこ
とができる。つまり、前記コンデンサの両端子間の電圧
が過大とならないようにするための構造が簡単になり、
前記回転機械ユニットの構造が簡素になる。

【００７０】（第２の実施形態）この第２の実施形態
は、前記第１の実施形態において主にモータ・ジェネレ
ータ部の配置箇所や構成、及び、ハブの構成を変更した
ものであり、その他の点では第１の実施形態と同様の構
成になっている。従って、第１の実施形態と共通する構
成部分については図面上に同一符号を付して重複した説
明を省略する。

【００７１】図３に示すように、フロントハウジング１
２の前壁部１２Ａに設けられた支持筒部４１は、前記第
１の実施形態に比較して、前方に大きく延長された形状
となっている。

【００７２】前記動力伝達経路上においてプーリ１７と
駆動軸１６との間に介在されるハブ８１は、第１ハブ部
材８２と第２ハブ部材８３とからなっている。第１ハブ
部材８２は、ベアリング４３の外輪部が嵌合される小径
円筒部８４と、プーリ１７よりも前方に位置するととも
にプーリ１７の最大外径部分の外径よりも大きな内径を
有する大径円筒部８５と、両円筒部８４，８５を互いに
連結する連結フランジ部８６とからなっている。

【００７３】プーリ１７は、ベアリング４８及びワンウ
ェイクラッチ５０を介して小径円筒部８４上においてハ
ブ８１に対して相対回転可能な状態で作動連結されてい
る。第２ハブ部材８３は、中心側を構成する内側ハブ部
材８３Ａ及び外周側を構成する中空円板状の外側ハブ部
材８３Ｂと、両者間に配設されたトルク変動緩和手段と
してのリング状のゴム部８３Ｃとからなっている。第２
ハブ部材８３は、内側ハブ部材８３Ａの中心部に形成さ
れたボス部と駆動軸１６の前端部との螺合によって駆動
軸１６に連結固定されている。ゴム部８３Ｃは、内側ハ
ブ部材８３Ａと外側ハブ部材８３Ｂとの間において両者
を連結するように固着されている。外側ハブ部材８３Ｂ
の外周部分の径は第１ハブ部材８２の大径円筒部８５の
内径と等しく設定されている。第２ハブ部材８３は、大
径円筒部８５の前方の開口を塞ぐようにして、第１ハブ
部材８２に対して着脱可能に固定されている。第２ハブ
部材８３が第１ハブ部材８２に固定された状態では、両
者は互いに一体回転可能な状態となっている。なお、ゴ
ム部８３Ｃは、内側ハブ部材８３Ａと外側ハブ部材８３
Ｂとの間の伝達トルクの変動を緩和するとともに、第１
ハブ部材８２に固定された状態における外側ハブ部材８
３Ｂの中心軸線と駆動軸１６の中心軸線との位置ずれに
よるベアリング１２Ｂ，４３の寿命低下を防止するよう
に作用する。

【００７４】回転電機部としてのモータ・ジェネレータ
部ＭＧ２は、第１ハブ部材８２の大径円筒部８５と連結
フランジ部８６と第２ハブ部材８３とで区画形成された
空間内に配設されている。すなわち、モータ・ジェネレ
ータ部ＭＧ２は、プーリ１７のベルト掛け部４９に対し
て圧縮機Ｃの前記ハウジングと反対側に配置されてい
る。

【００７５】支持筒部４１の先端部分には、駆動軸１６
の径方向に放射状に延びる複数（図３では二つのみ図
示）のステータ支持部材８７が固定されている。ステー
タ支持部材８７の先端部には、ステータ８８が固定され
ている。ステータ８８は、固定子鉄心８９とこれに巻装
されたコイル巻き線９０とで構成されている。

【００７６】第１ハブ部材８２の大径円筒部８５の内周
面には、ステータ８８に対向するようにロータ９１が配
置固定されている。なお、ロータ９１は、回転子鉄心と
これに固定された回転子導体とで構成されている。

【００７７】ステータ支持部材８７、ステータ８８及び
ロータ９１によって、モータ・ジェネレータ部ＭＧ２が
構成されている。コイル巻き線９０は、前記第１の実施
形態と同様に、インバータやコンバータ等を備えた図示
しない駆動回路を介してバッテリ（図示なし）に接続さ
れている。前記駆動回路は、図示しない制御装置からの
指令に基づいて、コイル巻き線９０からの電力の前記バ
ッテリへの充電、あるいは、該バッテリからコイル巻き
線９０への電力供給を制御する。

【００７８】なお、圧縮機Ｃ、ベアリング４３、ハブ８
１、ベアリング４８、ワンウェイクラッチ５０、プーリ
１７、モータ・ジェネレータ部ＭＧ２、前記駆動回路、
前記バッテリ及び前記制御装置によって、回転機械ユニ
ットが構成されている。

【００７９】本実施形態では、上記の（１），（４）及
び（６）と同様の効果の他に、以下のような効果を得る
ことができる。 （７） モータ・ジェネレータ部ＭＧ２を、ベルト掛け
部４９に対して圧縮機Ｃのハウジングと反対側に配置し
た。これによれば、モータ・ジェネレータ部ＭＧ２の保
全作業時において圧縮機Ｃがその作業の支障になり難
い。つまり、保全作業の効率がよくなる。この保全作業
は、たとえば、第２ハブ部材８３を第１ハブ部材８２か
ら取り外した状態で前方より行われる。

【００８０】（８） 内側ハブ部材８３Ａと外側ハブ部
材８３Ｂとの間にゴム部８３Ｃを配設した。これによれ
ば、内側ハブ部材８３Ａと外側ハブ部材８３Ｂとの間の
伝達トルクの変動を緩和することができる。また、第１
ハブ部材８２に固定された状態における外側ハブ部材８
３Ｂの中心軸線と駆動軸１６の中心軸線との位置ずれに
よるベアリング１２Ｂ，４３の寿命低下を防止すること
ができる。

【００８１】（第３の実施形態）この第３の実施形態
は、前記第２の実施形態において主にモータ・ジェネレ
ータ部ＭＧ２の配置箇所、及び、プーリ１７の形状を変
更したものであり、その他の点では第２の実施形態と同
様の構成になっている。従って、第２の実施形態と共通
する構成部分については図面上に同一符号を付して重複
した説明を省略する。

【００８２】図４に示すように、プーリ１７は、第２の
実施形態のものに比較して、ベルト掛け部４９が前記径
方向の外側にシフトするように外周部が拡径されるとと
もに、その前面側に環状の凹部７１が形成されている。
凹部７１は、その奥端部がベルト掛け部４９の内側に入
り込むように形成されている。

【００８３】モータ・ジェネレータ部ＭＧ２は、その後
方の一部がベルト掛け部４９の内側に配設されている。
また、モータ・ジェネレータ部ＭＧ２は、最大外径部分
（ロータ９１の外周面）の外径がプーリ１７の最大外径
部分の外径よりも小さく設定されている。なお、第１ハ
ブ部材８２の連結フランジ部８６側の形状は、凹部７１
内にモータ・ジェネレータ部ＭＧ２の前述の一部を配設
可能とするために、外周側の部分が中心側の部分よりも
後方に膨出するように形成されている。

【００８４】本実施形態では、上記の（４）及び（６）
〜（８）と同様の効果の他に、以下のような効果を得る
ことができる。 （９） モータ・ジェネレータ部ＭＧ２の全体を駆動軸
１６と同軸上であってフロントハウジング１２の前壁部
１２Ａの前方に配設するとともにその一部をベルト掛け
部４９の内側に配置した。そのため、モータ・ジェネレ
ータ部ＭＧ２を前記ハウジングの外周部において前壁部
１２Ａよりも後方に配置した場合に比較して、前記回転
機械ユニット自体の駆動軸１６の径方向についての小型
化が可能になる。また、モータ・ジェネレータ部ＭＧ２
の全体をベルト掛け部４９の前方の外側に配置した場合
に比較して、前記回転機械ユニットの体格を前記軸方向
に小型化することができる。

【００８５】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、以下の様態としてもよい。 ○ 前記第１の実施形態において、ステータ６１及びロ
ータ６２を、駆動軸１６の径方向においてフロントハウ
ジング１２の外周面から突出しない範囲で最大限外側の
位置に設けたが、同位置よりも内側に設けてもよい。

【００８６】○ 前記第１の実施形態において、ゴム部
４７を、内側円筒状部４４と外側円筒状部４５との間に
おいて固着させた。これに対して、たとえば、ゴム部４
７を嵌合等によって離脱可能に固定し、内側円筒状部４
４と外側円筒状部４５との間に過大な負荷トルクが発生
した際に両者間のトルク伝達を解除できるように構成し
てもよい。

【００８７】○ 前記第１の実施形態において、ゴム部
４７を設けず、内側円筒状部４４と外側円筒状部４５と
を直結した構成としてもよい。 ○ 前記第２の実施形態において、ハブ８１の大径円筒
部８５の内径をプーリ１７の最大外径部分の外径以下に
設定してもよい。

【００８８】○ 前記第２の実施形態において、ゴム部
８３Ｃを、内側ハブ部材８３Ａと外側ハブ部材８３Ｂと
の間において固着させた。これに対して、たとえば、ゴ
ム部８３Ｃを嵌合等によって離脱可能に固定し、内側ハ
ブ部材８３Ａと外側ハブ部材８３Ｂとの間に過大な負荷
トルクが発生した際に両者間のトルク伝達を解除できる
ように構成してもよい。

【００８９】○ 前記第２の実施形態において、ゴム部
８３Ｃを設けず、内側ハブ部材８３Ａと外側ハブ部材８
３Ｂとを直結した構成としてもよい。 ○ 前記第３の実施形態において、モータ・ジェネレー
タ部ＭＧ２の前側の一部の外径が、プーリ１７の最大外
径部分の外径以上に設定されていてもよい。

【００９０】○ 前記全実施形態において、トルク変動
緩和手段をゴム部（４７，８３Ｃ）としたが、トルク変
動を緩和可能な構成であれば何でもよく、このゴム部に
限定する必要はない。

【００９１】○ 前記全実施形態において、ワンウェイ
クラッチを、外側クラッチ部材５１と内側クラッチ部材
５２とをコロ５５を利用したクサビ効果によって動力伝
達的に断接する構成としたが、この構成に限定する必要
はない。たとえば、プーリ１７側から駆動軸１６への動
力伝達を許容するとともにモータ・ジェネレータ部から
プーリ１７側への動力伝達を阻止することが可能な構成
であればどのような構成であってもよい。

【００９２】○ 前記全実施形態において、永久磁石を
有さない誘導機からなるモータ・ジェネレータ部を採用
したが、永久磁石を利用したモータ・ジェネレータ部を
採用してもよい。この場合、永久磁石を利用したもの
は、永久磁石を有さない誘導機からなるものに比較し
て、大きな出力を得ることが容易になる。

【００９３】○ 前記全実施形態において、永久磁石を
有さない誘導機からなる回転電機部を採用したが、永久
磁石を有さないリアクタンスモータを利用した回転電機
部を採用してもよい。永久磁石を有さないリアクタンス
モータを利用したものは発電機能を有さないが、永久磁
石を有さない誘導機からなるものに比較して起動トルク
が大きいためトルク確保の上では有利である。なお、前
述のリアクタンスモータとして、例えば、スイッチトリ
ラクタンスモータ（ＳＲモータ）やバリアブルリラクタ
ンスモータ（ＶＲモータ）を用いてもよい。

【００９４】○ 前記全実施形態において、永久磁石を
有さない誘導機からなる回転電機部を採用したが、永久
磁石を有さないステッピングモータを利用した回転電機
部を採用してもよい。ステッピングモータを利用したも
のは、誘導機からなるものに比較して起動トルクが大き
いためトルク確保の上では有利である。

【００９５】○ 前記全実施形態では、回転機械を、片
頭型のピストンに圧縮動作を行なわせる片側式の圧縮機
としたが、クランク室を挟んで前後両側に設けられたシ
リンダボアにおいて両頭型のピストンに圧縮動作を行な
わせる両側式の圧縮機としてもよい。

【００９６】○ 前記全実施形態において、圧縮機Ｃ
を、カムプレート（斜板２０）が駆動軸１６と一体回転
する構成に代えて、カムプレートが駆動軸に対して相対
回転可能に支持されて揺動するタイプ、例えば、揺動
（ワッブル）式圧縮機としてもよい。

【００９７】○ 前記全実施形態において、圧縮機Ｃ
を、ピストン２５のストロークの変更が不可能な固定容
量タイプとしてもよい。 ○ 前記全実施形態において、ピストンが往復動を行う
ピストン式圧縮機の適用例を示したが、スクロール型圧
縮機等の回転型圧縮機に適用してもよい。

【００９８】○ 前記全実施形態において、圧縮機の適
用例を示したが、前記回転体を介した外部からの駆動力
と、前記回転電機部の駆動力とを利用して前記回転軸を
駆動する構成の回転機械であれば、どのようなものに適
用してもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜１０に
記載の発明によれば、回転機械ユニットにおいて、回転
体の動力伝達部の大きさに関わりなく回転電機部の体格
を大型化して大出力を確保することが容易になるととも
に、前記回転体の小型化やユニット自体の小型化及び構
造の簡素化が容易になる。また、請求項８〜１０に記載
の発明によれば、外部からの動力によって回転機械が駆
動される際のエネルギのロスを低減するとともに、回転
軸の回転振動を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の回転機械ユニットの概要を示
す断面図。

【図２】同じくワンウェイクラッチを示す拡大断面図。

【図３】第２の実施形態の回転機械ユニットの要部を示
す部分断面図。

【図４】第３の実施形態の回転機械ユニットの要部を示
す部分断面図。

【符号の説明】

１１…シリンダブロック、１２…フロントハウジング、
１２Ａ…回転体側の壁部としての前壁部、１３…弁形成
体、１４…リヤハウジング（１１，１２，１３及び１４
はハウジングを構成する）、１６…回転軸としての駆動
軸、１７…回転体としてのプーリ、４７，８３Ｃ…トル
ク変動緩和手段としてのゴム部、４９…動力伝達部とし
てのベルト掛け部、５０…ワンウェイクラッチ、Ｃ…回
転機械としての圧縮機、ＭＧ，ＭＧ２…回転電機部とし
てのモータ・ジェネレータ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 雅樹 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 鈴木 隆容 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 金井 明信 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 川田 剛史 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 大立 泰治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 園部 正法 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 林 裕人 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB31 BB36 BB38 BB43 CC07 CC12 CC13 CC17 CC20 CC36 CC46 5H607 BB01 BB02 BB07 BB10 BB14 CC03 CC09 DD03 DD07 DD08 DD16 EE02 EE28 FF07 FF22 GG01 GG08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械と、 前記回転機械のハウジングから一部が突出するように設
   けられた回転軸に対して同軸上に作動連結されるととも
   に、電動機および発電機の少なくとも一方として機能す
   る回転電機部と、 前記回転軸に作動連結されるとともに、外部との間で動
   力伝達を行なうための動力伝達部を外周部に備えた回転
   体とを備えた回転機械ユニットであって、 前記回転電機部を前記ハウジングの前記回転体側の壁部
   または該壁部の前方に配置するとともに、該回転電機部
   の少なくとも一部を前記動力伝達部の外側に配置し、前
   記回転軸と前記回転体との間の動力伝達経路上にワンウ
   ェイクラッチを配設した回転機械ユニット。
2. 【請求項２】 前記回転電機部を、前記動力伝達部に対
   して前記回転機械のハウジングと反対側に配置した請求
   項１に記載の回転機械ユニット。
3. 【請求項３】 前記回転電機部は、前記回転軸方向にお
   けるその一部が前記動力伝達部の内側に設けられるとと
   もに、前記回転電機部の最大外径部分の外径が前記回転
   体の最大外径部分の外径よりも小さく設定されている請
   求項２に記載の回転機械ユニット。
4. 【請求項４】 前記回転電機部を、前記回転機械のハウ
   ジングの前記回転体側の壁部と前記動力伝達部との間に
   配置した請求項１に記載の回転機械ユニット。
5. 【請求項５】 前記回転電機部を、前記回転機械のハウ
   ジングの最大外径部分から突出しないように配置した請
   求項４に記載の回転機械ユニット。
6. 【請求項６】 前記回転軸と前記回転体との間の動力伝
   達経路上に、伝達トルクの変動を緩和するためのトルク
   変動緩和手段を配設した請求項１〜５のいずれか一項に
   記載の回転機械ユニット。
7. 【請求項７】 前記回転機械は、空調装置の冷凍サイク
   ルを構成する冷媒圧縮機である請求項１〜６のいずれか
   一項に記載の回転機械ユニット。
8. 【請求項８】 前記回転電機部を、永久磁石を有さない
   回転電機を用いて構成した請求項１〜７のいずれか一項
   に記載の回転機械ユニット。
9. 【請求項９】 前記回転電機は、誘導機である請求項８
   に記載の回転機械ユニット。
10. 【請求項１０】 前記回転電機は、リラクタンスモータ
    またはステッピングモータである請求項８に記載の回転
    機械ユニット。