JP2012114976A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】周方向の磁力分布を変化させることで特性を変更可能なモータにおいて、構成が複雑化したり、構成に要する費用や重量が増大することを防止しつつ、ロータの磁力分布の変化を適切に検出する。
【解決手段】モータ１はロータユニット３の周方向の磁力分布を変化させることで特性を変更可能であって、ロータユニット３が固定された回転軸４の回転角を検出する第１回転角センサ４８と、磁気結合によってロータユニット３に非接触で同期回転可能な被検出ロータ４３の回転角を検出する第２回転角センサ４２と、第１回転角センサ４８により検出された回転軸４の回転角と、第２回転角センサ４２より検出された被検出ロータ４３の回転角との角度差に基づき、ロータユニット３の周方向の磁力分布の変化を検出する位相制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

従来、例えば互いの回転軸が同軸に配置されて相対位相を変更可能な内周側ロータおよび外周側ロータからなるロータを備え、相対位相の変更に応じてロータのトルクに寄与する磁石磁束つまりロータの周方向の磁力分布を変更可能な電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この電動機では、内周側ロータと外周側ロータとの相対位相を油圧ベーンによって変化させており、外周側ロータの軸方向両端部に配置された端面板は回転軸およびベーンロータに固定されている。そして、外周側ロータのベーンロータは、内周側ロータの環状ハウジングと外周側ロータの端面板とによって形成された油圧室内に配置され、この油圧室内の油圧によって環状ハウジングとベーンロータとが相対的に回動することで、内周側ロータと外周側ロータとの相対位相が変化する。
そして、内周側ロータと外周側ロータとの各回転角に基づいて相対位相の変更に伴うロータの周方向の磁力分布の変化を検出するために、レゾルバなどの回転角センサが各内周側ロータおよび外周側ロータ毎に設けられている。

特開２００９−２７８６０号公報

ところで、上記従来技術に係る電動機において、レゾルバなどの回転角センサを各内周側ロータおよび外周側ロータ毎に設けるために、例えばレゾルバのロータと各内周側ロータおよび外周側ロータとを適宜の接続箇所で機械的に接続すると、ロータの磁力分布の変更時において、各接続箇所も内周側ロータおよび外周側ロータと共に相対的に回動可能である必要が生じる。
しかしながら、各接続箇所を回動可能に構成するためには複雑な機構が必要になり、モータの構成に要する費用やモータの重量が増大してしまったり、複雑な機構に起因する新たな不具合が発生する虞がある。

例えば、上記従来技術に係る電動機では、内周側ロータにレゾルバのロータを機械的に接続するために、外周側ロータの端面板に開口を形成して、内周側ロータに設けられた連結ピンを端面板の開口から突出させてレゾルバのロータに連結する必要が生じる。
これにより、端面板の剛性が低下してしまったり、あるいは、端面板の所望の剛性確保のために、開口の大きさつまり内周側ロータと外周側ロータとの相対的な回動可能範囲（ロータの磁力分布の変更可能範囲）を制限する必要が生じる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、周方向の磁力分布を変化させることで特性を変更可能なモータにおいて、構成が複雑化したり、構成に要する費用や重量が増大することを防止しつつ、ロータの磁力分布の変化を適切に検出することが可能なモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るモータは、周方向の磁力分布を変化させることで特性を変更可能なモータ（例えば、実施の形態でのモータ１）であって、ロータ（例えば、実施の形態でのロータユニット３）が固定された回転軸（例えば、実施の形態での回転軸４）の回転角を検出する第１回転角検出手段（例えば、実施の形態での第１回転角センサ４８）と、磁気結合によって前記ロータに非接触で同期回転可能な検出用ロータ（例えば、実施の形態での被検出ロータ４３）の回転角を検出する第２回転角検出手段（例えば、実施の形態での第２回転角センサ４２）と、前記第１回転角検出手段により検出された前記回転軸の回転角と、前記第２回転角検出手段により検出された前記検出用ロータの回転角との角度差に基づき、前記モータにおける前記磁力分布の変化を検出する磁力分布変化検出手段（例えば、実施の形態での位相制御部６５）とを備える。

さらに、本発明の第２態様に係るモータでは、前記ロータは、周方向の磁力分布を有する内周側ロータ（例えば、実施の形態での内周側ロータ６）と、該内周側ロータの外周側に前記内周側ロータと同軸に配置され、周方向の磁力分布を有する外周側ロータ（例えば、実施の形態での外周側ロータ５）と、前記内周側ロータと前記外周側ロータとを相対的に回動させて前記内周側ロータと前記外周側ロータとの相対的な位相を変更する位相変更手段（例えば、実施の形態での位相変更手段１２）とを備え、前記内周側ロータは、前記回転軸に対して回動可能に配置され、前記外周側ロータは、前記回転軸の軸方向の端部に設けられた端面板（例えば、実施の形態でのドライブプレート１６Ａ，１６Ｂ）によって前記回転軸に対して回動不能に固定され、前記検出用ロータは、前記磁気結合によって前記内周側ロータに非接触で同期回転可能であり、前記第２回転角検出手段は、前記検出用ロータの回転角から前記内周側ロータの回転角を検出する。

さらに、本発明の第３態様に係るモータでは、前記磁力分布変化検出手段は、前記磁気結合の負荷トルクに応じて前記角度差を補正する。

さらに、本発明の第４態様に係るモータでは、前記検出用ロータは、前記ロータに配置された永久磁石または前記ロータに設けられた磁性材からなる突極部に対して磁気的に結合する。

本発明の第１態様に係るモータによれば、第２回転角検出手段はロータに非接触で磁気結合しており、この結合状態はロータの周方向の磁力分布の変化に伴って変化し、検出用ロータの同期回転もロータの周方向の磁力分布の変化に伴って変化する。一方、ロータが固定された回転軸は、ロータの周方向の磁力分布の変化にかかわらずに、ロータと同一の回転を行なう。
つまり、第２回転角検出手段により検出された検出用ロータの回転角は、ロータの周方向の磁力分布に、いわば直接的に関連しており、第１回転角検出手段により検出された回転軸の回転角と、第２回転角検出手段により検出された検出用ロータの回転角との角度差は、ロータの周方向の磁力分布の変化に応じて変化する。
これにより、回転軸の回転角と検出用ロータの回転角との角度差に基づき、ロータの周方向の磁力分布の変化を、精度良くかつ信頼性高く、検出することができる。

しかも、ロータあるいはロータが固定された回転軸には第２回転角検出手段の検出用ロータを機械的に接続する必要が無く、ロータの周方向の磁力分布の変化を検出するために、例えば複雑な機構が必要になったり、例えば複雑な機構に起因する新たな不具合が発生したり、例えばモータの構成に要する費用やモータの重量が増大する、という各種の問題が生じることを防止することができる。

本発明の第２態様に係るモータによれば、外周側ロータを端面板によって回転軸に固定した状態であっても、この外周側ロータの内周側に配置される内周側ロータと第２回転角検出手段の検出用ロータとを機械的に接続する必要が無い。これにより、機械的な接続のための複雑な機構が不必要であり、端面板に開口や切り欠きなどを設ける必要が生じず、例えば端面板の剛性が低下したり、例えばロータの回転にアンバランスが生じる、という各種の不具合の発生を防止することができる。

本発明の第３態様に係るモータによれば、回転軸の回転角と検出用ロータの回転角との角度差を、磁気結合の負荷トルク（例えば、ロータの急減速時や位相変更手段の作動液の低温時などに磁気結合に作用する負荷トルクなど）に応じて補正することから、ロータの周方向の磁力分布の変化を、より一層、精度良く検出することができる。

本発明の第４態様に係るモータによれば、予めロータに配置されている永久磁石または突極部を用いて、第２回転角検出手段の検出用ロータをロータに磁気結合させることから、検出用ロータをロータに磁気結合させるための特別な部材をロータに追加する必要無しに、モータの構成に要する費用やモータの重量が増大することを防止することができる。

本発明の実施形態に係るモータを回転軸方向に平行に破断して示す断面図であって、図２に示すＡ−Ａ線矢視図である。 本発明の実施形態に係るモータを回転軸方向から見た平面図である。 本発明の実施形態に係るモータの内周側ロータの斜視図である。 本発明の実施形態に係るモータの内周側永久磁石と外周側永久磁石が同極配置された強め界磁状態を模式的に示す図と、内周側永久磁石と外周側永久磁石が異極配置された弱め界磁状態を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るモータの一部を分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るモータの制御装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る回動機構の作動液の温度と、内周側ロータに磁気結合する第２回転角センサの被検出ロータに作用する負荷トルク（温度）との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るモータの角加速度と、内周側ロータに磁気結合する第２回転角センサの被検出ロータに作用する負荷トルク（角加速度）との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る内周側ロータに磁気結合する第２回転角センサの被検出ロータに作用する負荷トルクと、回転角の検出値との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る内周側ロータに磁気結合する第２回転角センサの被検出ロータに作用する負荷トルク（合成）と回転角補正値との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るモータの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の第１変形例に係るモータを回転軸方向に平行に破断して示す断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るモータを回転軸方向に平行に破断して示す断面図である。

以下、本発明のモータの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態によるモータ１は、例えば図１〜図３に示すように、円環状のステータ２の内周側にロータユニット３が配置されたインナロータ型のブラシレスＤＣモータである。
ステータ２は、複数相のステータ巻線２ａを有し、ハウジング９０にブラケット９１を介して固定されている。
ロータユニット３は、軸芯部に回転軸４を有し、この回転軸４は、軸受９２Ａ，９２Ｂを介してハウジング９０に回転自在に支持されている。

なお、このモータ１は、例えばハイブリッド車両や電動車両などの車両の走行駆動源として用いることができ、この場合には、モータ１の回転力はトランスミッション（図示略）を介して車輪の駆動軸（図示略）に伝達される。また、車両の減速時には、モータ１は発電機として機能して、発電電力を回生エネルギーとして回収することもできる。
また、例えばハイブリッド車両においては、モータ１の回転軸４を内燃機関（図示略）のクランクシャフト（図示略）に連結して、内燃機関の駆動力により発電することが可能である。

ロータユニット３は、円環状の外周側ロータ５と、この外周側ロータ５の内側に同軸に配置される円環状の内周側ロータ６を備え、外周側ロータ５と内周側ロータ６とは所定角度の範囲内で相対的に回動可能とされている。

各外周側ロータ５および内周側ロータ６は、ロータ本体である円環状の各ロータ鉄心７，８を備え、各ロータ鉄心７，８は、例えば複数の電磁鋼板を回転軸４の軸方向に積層して成る積層鋼板によって形成されている。
各ロータ鉄心７，８は、例えば周方向に所定間隔をおいて形成された複数の各磁石装着スロット７ａ…，８ａ…を備え、各磁石装着スロット７ａ，８ａには、厚み方向に磁化された平板状の各外周側永久磁石９Ａおよび内周側永久磁石９Ｂが夫々装着されている。

各磁石装着スロット７ａ…，８ａ…は、各外周側ロータ５上および内周側ロータ６上で夫々周方向で隣接する２つが一組を成し、例えば図２に示すように、各組の磁石装着スロット７ａ，７ａおよび８ａ，８ａには、磁化方向が同方向の各外周側永久磁石９Ａ，９Ａおよび内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂが夫々装着されている。

また、各外周側ロータ５上および内周側ロータ６上で夫々周方向で隣接する異なる組の磁石装着スロット７ａ，７ａおよび８ａ，８ａには、磁化方向が逆方向の各外周側永久磁石９Ａ，９Ａおよび内周側永久磁石９Ｂ，９Ｂが夫々装着されている。
すなわち、外周側ロータ５においては、外周側がＮ極とされた外周側永久磁石９Ａの対と外周側がＳ極とされた外周側永久磁石９Ａの対とが、周方向に交互に並んで配置されている。
同様に、内周側ロータ６においては、外周側がＮ極とされた内周側永久磁石９Ｂの対と外周側がＳ極とされた内周側永久磁石９Ｂの対とが、周方向に交互に並んで配置されている。

また、各外周側ロータ５および内周側ロータ６の各磁石装着スロット７ａ…，８ａ…は夫々同数設けられ、各外周側ロータ５および内周側ロータ６の各永久磁石９Ａ…，９Ｂ…が夫々１対１で対応している。
これにより、例えば図４（ｂ）に示すように、外周側ロータ５と内周側ロータ６との各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の各永久磁石９Ａ，９Ｂを径方向において互いに同極同士で対向させる（異極配置にする）ことにより、ロータユニット３全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態になる。
一方、例えば図４（ａ）に示すように、外周側ロータ５と内周側ロータ６との各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の各永久磁石９Ａ，９Ｂを径方向において互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことにより、ロータユニット３全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態になる。

ロータユニット３は、外周側ロータ５と内周側ロータ６とを相対回動させるための回動機構１１を備えている。この回動機構１１は、両ロータ５，６の相対位相を任意に変更するための位相変更手段１２を構成するものであり、例えば、非圧縮性の作動流体である作動液（例えば、車両のトランスミッション用の潤滑油、エンジンオイルなどでもよい）の圧力によって操作される。

位相変更手段１２は、例えば図６に示すように、回動機構１１と、この回動機構１１に対する作動液の給排を制御する液圧制御装置１３とを主要な要素として構成され、液圧制御装置１３は、例えば、オイルタンク（図示略）から作動液を吸い上げて通路に吐出する電動のオイルポンプ（ＥＯＰ）３２と、このオイルポンプ３２から吐出された作動液の圧力を調整するレギュレータバルブ３３となどを備えている。

回動機構１１は、例えば図１〜図３に示すように、回転軸４の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ１４（アクチュエータ部材）と、ベーンロータ１４の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング１５とを備えている。
環状ハウジング１５は内周側ロータ６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ１４は、環状ハウジング１５と内周側ロータ６の軸方向の両端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート１６Ａ，１６Ｂ（端板）を介して外周側ロータ５に一体に結合されている。
これにより、ベーンロータ１４は回転軸４と外周側ロータ５とに一体化され、環状ハウジング１５は内周側ロータ６と一体化されている。

ベーンロータ１４は、回転軸４にスプライン嵌合される円筒状のボス部１７の外周に径方向外側に突出する複数のベーン１８が周方向に等間隔に設けられている。
一方、環状ハウジング１５は、内周面に周方向に等間隔に複数の凹部１９が設けられ、この各凹部１９にベーンロータ１４の対応するベーン１８が収容配置されている。
各凹部１９は、ベーン１８の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁２０と、隣接する凹部１９，１９同士を隔成する略三角形状の仕切壁２１によって構成され、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時に、ベーン１８が一方の仕切壁２１と他方の仕切壁２１の間を変位し得るようになっている。

複数の仕切壁２１のうちの回転中心に対して対称な位置に配置される２つのものは、付根部側に周方向両側に膨出する膨出部３０ａ，３０ｂを備え、付根部側の周方向幅が他のものに比較して広くなっている。
ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時には、膨出部３０ａまたは３０ｂが隣接するベーン１８と当接することにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動、延いては外周側ロータ５と内周側ロータと６の相対回動が規制される。

また、内周側ロータ６に固定される環状ハウジング１５のベース部１５ａはほぼ一定厚みの円筒状に形成されるとともに、例えば図１に示すように、内周側ロータ６や仕切壁２１に対して軸方向外側に突出している。
このベース部１５ａの軸方向外側に突出した各端部は、ドライブプレート１６Ａ，１６Ｂに形成された環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持されている。これにより、環状ハウジング１５と内周側ロータ６は外周側ロータ５と回転軸４にフローティング状態で支持される。

外周側ロータ５とベーンロータ１４とを連結する両側のドライブプレート１６Ａ，１６Ｂは、仕切壁２１を含む環状ハウジング１５の軸方向の両端面に摺動自在に密接し、環状ハウジング１５の各凹部１９の軸方向両端部を夫々閉塞する。
したがって、環状ハウジング１５の各凹部１９は、ベーンロータ１４のボス部１７と両側のドライブプレート１６Ａ，１６Ｂとともに夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、作動液が導入される導入空間となっている。

各導入空間内は、ベーンロータ１４の対応する各ベーン１８によって夫々２室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室２４（液室）、他方の部屋が遅角側作動室２５（液室）とされている。
進角側作動室２４は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側ロータ６を外周側ロータ５に対して遅角方向に相対回動させ、遅角側作動室２５は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側ロータ６を外周側ロータ５に対して進角方向に相対回動させる。
この場合、「進角」とは、内周側ロータ６を外周側ロータ５に対して、例えば図２の矢印Ｒで示すモータ１の主回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側ロータ６を外周側ロータ５に対して、モータ１の主回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。

また、各進角側作動室２４と遅角側作動室２５とに対する作動液の給排は回転軸４を通して行われる。
具体的には、進角側作動室２４は、液圧制御装置１３の進角側給排通路に接続され、遅角側作動室２５は液圧制御装置１３の遅角側給排通路に接続されている。さらに、進角側給排通路と遅角側給排通路の一部は、夫々回転軸４に軸方向に沿って形成させた通路孔２６ａ，２７ａによって構成されている。
そして、各通路孔２６ａ，２７ａの端部は、回転軸４の外周面の軸方向にオフセットした２位置に形成された環状溝２６ｂと環状溝２７ｂに夫々接続され、その各環状溝２６ｂ，２７ｂは、ベーンロータ１４のボス部１７に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔２６ｃ…，２７ｃ…に接続されている。
進角側の導通孔２６ｃは環状溝２６ｂと各進角側作動室２４とを接続し、遅角側の導通孔２７ｃは環状溝２７ｂと各遅角側作動室２５とを接続している。

この実施形態のモータ１において、外周側ロータ５の周方向に配置された複数の外周側永久磁石９Ａによって外周側ロータ５が有する周方向の磁力分布と、内周側ロータ６の周方向に配置された複数の内周側永久磁石９Ｂによって内周側ロータ６が有する周方向の磁力分布とによって形成されるロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布は、回動機構１１によって任意に変更可能な外周側ロータ５と内周側ロータ６との相対的な位相に応じて変化する。

例えば図４（ａ）に示すように、内周側ロータ６が外周側ロータ５に対して最遅角位置にあるときに、内周側永久磁石９Ｂと外周側永久磁石９Ａが異極同士で対向して、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布は強め界磁の状態になる。
また、例えば図４（ｂ）に示すように、内周側ロータ６が外周側ロータ５に対して最進角位置にあるときに、内周側永久磁石９Ｂと外周側永久磁石９Ａが同極同士で対向して、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布は弱め界磁の状態になる。

このモータ１は、進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動液の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、このように磁界の強さが変更されると、これに伴って誘起電圧定数が変化し、この結果、モータ１の特性が変更される。
すなわち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、モータ１として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、モータ１の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。

一方のドライブプレート１６Ａ側において、ドライブプレート１６Ａの環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持される環状ハウジング１５のベース部１５ａの軸方向外側に突出した端部には、例えば周方向に所定間隔をおいて複数の内周側ロータ側結合用磁石４０が固定されている。
そして、回転軸４の軸方向で一方のドライブプレート１６Ａに隣接する位置には、例えばレゾルバからなる第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３を保持する保持リング４４が軸受４５を介して支持されている。

この保持リング４４のドライブプレート１６Ａ側の軸端には、径方向外側に延出するフランジ４６が設けられ、このフランジ４６の径方向外周側端部のドライブプレート１６Ａ側の表面には、回転軸４の軸方向で複数の内周側ロータ側結合用磁石４０に対向するようにして、例えば周方向に所定間隔をおいて複数の第２回転角センサ側結合用磁石４１が固定されている。
内周側ロータ側結合用磁石４０および第２回転角センサ側結合用磁石４１は、例えば厚み方向に磁化された平板状であって、互いの磁化方向を回転軸４の軸方向で反対方向として対向可能に配置され、対向する内周側ロータ側結合用磁石４０と第２回転角センサ側結合用磁石４１との間に磁力による吸引力が作用するように設定されている。

被検出ロータ４３の外周側には、第２回転角センサ４２の検出部である環状のレゾルバステータ４７が設けられている。このレゾルバステータ４７は、ハウジング９０の内壁に固定設置され、被検出ロータ４３の外周面に対して微小隙間をもって対峙している。
そして、第２回転角センサ４２は、内周側ロータ側結合用磁石４０と第２回転角センサ側結合用磁石４１との磁気結合によって内周側ロータ６に非接触で同期回転可能な被検出ロータ４３の回転角を検出する。

回転軸４の軸方向で他方のドライブプレート１６Ｂに隣接する位置には、例えばレゾルバからなる第１回転角センサ４８の被検出ロータ４９を保持する保持リング５０がスプライン嵌合されている。
被検出ロータ４９の外周側には、第１回転角センサ４８の検出部である環状のレゾルバステータ５１が設けられている。このレゾルバステータ５１は、ハウジング９０の内壁に固定設置され、被検出ロータ４９の外周面に対して微小隙間をもって対峙している。
そして、第１回転角センサ４８は、回転軸４を介して外周側ロータ５に固定された被検出ロータ４９の回転角を検出する。

このモータ１の制御装置６０は、モータ１の界磁特性の変更（例えば、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布の変更など）と、モータ１の運転制御とを行なう。
制御装置６０は、例えば図６に示すように、位相変更手段１２を構成する回動機構１１と、液圧制御装置１３と、第１回転角センサ４８と、第２回転角センサ４２と、温度センサ６１と、角加速度算出部６２と、回転角補正部６３と、減算部６４と、位相制御部６５と、モータ制御部７１と、ＰＤＵ（パワードライブユニット）７２と、バッテリ７３と、２つの相電流センサ７４，７４と、バッテリ電圧センサ７５とを備えて構成されている。

温度センサ６１は、回動機構１１の作動液（例えば、潤滑油）の温度を検出して、検出結果の信号を出力する。
角加速度算出部６２は、第１回転角センサ４８から出力される外周側ロータ５の回転角の検出結果に基づき、単位時間当たりの回転角の変化から外周側ロータ５の角速度（回転数）を算出し、さらに、単位時間当たりの角速度（回転数）の変化から外周側ロータ５の角加速度を算出して、算出結果の信号を出力する。

回転角補正部６３は、第２回転角センサ４２から出力される内周側ロータ６の回転角の検出結果、つまり内周側ロータ６に非接触で同期回転可能な第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転角の検出結果を、内周側ロータ６と第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３との間に作用する磁気結合に対する負荷トルクに応じて補正し、補正結果の信号を出力する。
この補正は、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角と内周側ロータ６の実際の回転角との間のずれが、負荷トルクの大きさに応じて変化することに基づいており、この補正結果は内周側ロータ６の実際の回転角に対応している。

回転角補正部６３は、温度センサ６１により検出された回動機構１１の作動液（例えば、潤滑油）の温度に基づき、例えば予め記憶している第１所定マップなどを参照して、作動液の温度に応じて変化する負荷トルク（温度）ＴＦの大きさを検知する。
この第１所定マップは、例えば予めモータ１に対して実施された試験などに基づいて作成され、例えば図７に示すように、作動液の温度が上昇することに伴い、負荷トルク（温度）ＴＦの大きさが減少傾向に変化している。

この負荷トルク（温度）ＴＦは、例えば第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３を保持する保持リング４４が支持される軸受４５などに作用する摩擦力に起因するものであって、内周側ロータ６の回転方向に対して第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転を遅れさせるように作用する。
このため、モータ１が主回転方向（例えば図２の矢印Ｒで示す方向）に回転する正回転時には、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角は内周側ロータ６の実際の回転角よりも遅角側にずれることから、このずれを相殺するようにして回転角補正値を加算するプラス補正が行なわれる。
一方、モータ１が逆方向（例えば図２の矢印Ｒで示す方向の逆方向）に回転する逆回転時には、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角は内周側ロータ６の実際の回転角よりも進角側にずれることから、このずれを相殺するようにして回転角補正値を減算するマイナス補正が行なわれる。

また、回転角補正部６３は、角加速度算出部６２により算出された外周側ロータ５の角加速度に基づき、例えば予め記憶している第２所定マップなどを参照して、外周側ロータ５の角加速度に起因する負荷トルク（角加速度）ΔＴの大きさを検知する。
この第２所定マップは、例えば予めモータ１に対して実施された試験などに基づいて作成され、例えば図８に示すように、角加速度が増大することに伴い、負荷トルク（角加速度）ΔＴの大きさが増大傾向（例えば、第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３のイナーシャＩを比例係数として角加速度に比例増大など）に変化している。

この負荷トルク（角加速度）ΔＴは、例えばモータ１の回転の急激な加速または減速に対する第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の追従遅れをもたらすものであって、加速時には内周側ロータ６の回転方向に対して第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転を遅れさせるように作用し、減速時には内周側ロータ６の回転方向に対して第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転を早めるように作用する。
このため、例えば図９に示すように、モータ１が主回転方向（例えば図２の矢印Ｒで示す方向）に回転する正回転かつ加速時、あるいはモータ１が逆方向（例えば図２の矢印Ｒで示す方向の逆方向）に回転する逆回転かつ減速時には、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角は内周側ロータ６の実際の回転角よりも遅角側にずれることから、このずれを相殺するようにして回転角補正値を加算するプラス補正が行なわれる。
一方、モータ１が正回転かつ減速時、あるいはモータ１が逆回転かつ加速時には、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角は内周側ロータ６の実際の回転角よりも進角側にずれることから、このずれを相殺するようにして回転角補正値を減算するマイナス補正が行なわれる。

回転角補正部６３は、モータ１の回転方向と加減速の状態とに応じて、各負荷トルク（温度）ＴＦおよび負荷トルク（角加速度）ΔＴ毎にプラス補正またはマイナス補正の何れを行なうかを選択して、負荷トルク（温度）ＴＦと負荷トルク（角加速度）ΔＴとを合成（例えば、加算または減算）して負荷トルク（合成）を算出する。
そして、負荷トルク（合成）に基づき、例えば予め記憶している第３所定マップなどを参照して、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角を補正するための回転角補正値を検知する。

この第３所定マップは、例えば予めモータ１に対して実施された試験などに基づいて作成され、例えば図１０に示すように、負荷トルク（合成）の大きさが所定の極大値ＴＭＡＸまで増大することに伴い、回転角補正値θｃが所定値θｃＭまで増大傾向に変化している。
なお、内周側ロータ６の内周側ロータ側結合用磁石４０と、被検出ロータ４３の第２回転角センサ側結合用磁石４１との磁気結合の強さを設定する初期の段階などにおいて、磁気結合の強さが負荷トルク（合成）の所定の極大値ＴＭＡよりも大きくなるようにして回転角補正値θｃの所定値θｃＭが設定されている。これにより、被検出ロータ４３が脱調しないように、つまり負荷トルク（合成）に起因して被検出ロータ４３が内周側ロータ６に対して同期回転不能になることがないように設定されている。

そして、回転角補正部６３は、負荷トルク（合成）に基づいて検知した回転角補正値を用いて、第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転角の検出結果を補正し、この補正結果を内周側ロータ６の実際の回転角に対応する検出値として出力する。

減算部６４は、第１回転角センサ４８から出力される外周側ロータ５の回転角から、回転角補正部６３から出力される内周側ロータ６の回転角を減算して角度差を算出し、この算出結果の信号を出力する。
この角度差は、外周側ロータ５と内周側ロータ６との位相差の検出値であって、モータ１の界磁特性であるロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布に関連するものである。したがって、この角度差の算出により、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布の変化が検出される。

位相制御部６５は、減算部６４から出力された角度差に基づきロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布の変化を検出する。そして、角度差つまり外周側ロータ５と内周側ロータ６との位相差の検出値を、モータ１の界磁特性（つまり、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布）を指定する位相指令値に一致させるようにして、液圧制御装置１３による作動液の給排を制御する。
つまり、液圧制御装置１３による作動液の給排により、進角側作動室２４および遅角側作動室２５の一方に作動液を供給するとともに他方から作動液を排出する。
これにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５が相対的に回動し、これに伴って外周側ロータ５と内周側ロータ６の相対位相およびロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布が操作される。

モータ制御部７１は、例えば、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、３相のモータ１に対するトルク指令値に基づきｄ軸目標電流Ｉｄｃ及びｑ軸目標電流Ｉｑｃを演算し、ｄ軸目標電流Ｉｄｃ及びｑ軸目標電流Ｉｑｃに基づいて各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。
そして、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよびバッテリ７３の端子間電圧ＶＢに応じてＰＤＵ７２にゲート信号であるＰＷＭ（パルス幅変調）信号を入力すると共に、実際にＰＤＵ７２からモータ１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れか２つの相電流をｄｑ座標上の電流に変換して得たｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸目標電流Ｉｄｃ及びｑ軸目標電流Ｉｑｃとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。
このため、モータ制御部７１には、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れか２つの相電流を検出する２つの相電流センサ７４，７４から出力される検出結果の信号と、バッテリ７３の端子間電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ７５から出力される検出結果の信号とが入力されている。

この実施形態によるモータ１は上記構成を備えており、次に、このモータ１の動作、特に、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布に関連する外周側ロータ５と内周側ロータ６との位相差を検出するために必要とされる第２回転角センサ４２の検出結果による回転角を補正するための回転角補正値を検知する処理について説明する。

先ず、例えば図１１に示すステップＳ０１においては、第１回転角センサ４８により外周側ロータ５の回転角を検出する。
次に、ステップＳ０２においては、第２回転角センサ４２により内周側ロータ６の回転角、つまり内周側ロータ６に非接触で同期回転可能な第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転角を検出する。

次に、ステップＳ０３においては、温度センサ６１により回動機構１１の作動液の温度を検出する。
次に、ステップＳ０４においては、作動液の温度に応じて変化する負荷トルク（温度）ＴＦの大きさを検知する。

次に、ステップＳ０５においては、外周側ロータ５の回転角の検出結果に基づき、単位時間当たりの回転角の変化から外周側ロータ５の角速度（回転数）を検知する。
次に、ステップＳ０６においては、外周側ロータ５の回転角の検出結果に基づき、モータ１の回転方向を検知する。

次に、ステップＳ０７においては、単位時間当たりの外周側ロータ５の角速度（回転数）の変化から外周側ロータ５の角加速度を検知する。
次に、ステップＳ０８においては、外周側ロータ５の角加速度に応じて変化する負荷トルク（角加速度）ΔＴの大きさを検知する。

次に、ステップＳ０９においては、モータ１は正回転であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０に進み、このステップＳ１０においては、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角に対して、負荷トルク（温度）ＴＦによるプラス補正を行なうことを指定して、後述するステップＳ１２に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１１に進み、このステップＳ１１においては、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角に対して、負荷トルク（温度）ＴＦによるマイナス補正を行なうことを指定して、後述するステップＳ１３に進む。

そして、ステップＳ１２においては、モータ１は加速時であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
また、ステップＳ１３においては、モータ１は加速時であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１４に進む。

そして、ステップＳ１４においては、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角に対して、負荷トルク（角加速度）ΔＴによるマイナス補正を行なうことを指定して、ステップＳ１６に進む。
そして、ステップＳ１５においては、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角に対して、負荷トルク（角加速度）ΔＴによるプラス補正を行なうことを指定して、ステップＳ１６に進む。

そして、ステップＳ１６においては、各負荷トルク（温度）ＴＦおよび負荷トルク（角加速度）ΔＴ毎に指定したプラス補正またはマイナス補正の何れを行なうかの指定結果に応じて、負荷トルク（温度）ＴＦと負荷トルク（角加速度）ΔＴとを合成（例えば、加算または減算）して負荷トルク（合成）を算出する。そして、負荷トルク（合成）に基づき、例えば予め記憶している第３所定マップなどを参照して、第２回転角センサ４２の検出結果による回転角を補正するための回転角補正値を検知して、エンドに進む。

上述したように、本発明の実施形態によるモータ１によれば、第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３は内周側ロータ６に非接触で磁気結合しており、外周側ロータ５をドライブプレート１６Ａ，１６Ｂによって回転軸４に固定した状態であっても、この外周側ロータ５の内周側に配置される内周側ロータ６と第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３とを機械的に接続する必要が無い。
これにより、機械的な接続のための複雑な機構が不必要であり、ドライブプレート１６Ａ，１６Ｂに開口や切り欠きなどを設ける必要が生じず、例えばドライブプレート１６Ａ，１６Ｂの剛性が低下したり、例えばロータユニット３の回転にアンバランスが生じる、という各種の不具合の発生を防止することができる。

そして、外周側ロータ５の回転角と内周側ロータ６の回転角との角度差は、モータ１の界磁特性であるロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布に関連するものであり、第１回転角センサ４８により検出される外周側ロータ５が固定された回転軸４の回転角と、第２回転角センサ４２により検出される内周側ロータ６に非接触で同期回転可能な第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転角とによって、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布の変化を、精度良くかつ信頼性高く、検出することができる。
しかも、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布の変化を検出するために、例えば複雑な機構が必要になったり、例えば複雑な機構に起因する新たな不具合が発生したり、例えばモータ１の構成に要する費用やモータ１の重量が増大する、という各種の問題が生じることを防止することができる。

さらに、内周側ロータ６に非接触で同期回転可能な第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の回転角の検出結果を、内周側ロータ６と第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３との間に作用する磁気結合に対する負荷トルクに応じて補正することから、ロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布の変化を、より一層、精度良く検出することができる。

本発明の第４態様に係るモータによれば、予めロータに配置されている永久磁石または突極部を用いて、第２回転角検出手段の検出用ロータをロータに磁気結合させることから、検出用ロータをロータに磁気結合させるための特別な部材をロータに追加する必要無しに、モータの構成に要する費用やモータの重量が増大することを防止することができる。

なお、上述した実施の形態において、内周側ロータ側結合用磁石４０と第２回転角センサ側結合用磁石４１とは、互いの磁化方向を回転軸４の軸方向で反対方向として対向可能に配置されるとしたが、これに限定されず、他の方向、例えば径方向などで対向するように配置されてもよい。

また、上述した実施の形態においては、例えば図１２に示す第１変形例のように、内周側ロータ側結合用磁石４０は省略されてもよい。
この第１変形例のモータ１では、第２回転角センサ側結合用磁石４１は内周側永久磁石９Ｂの軸方向端部に対向可能に配置され、対向する第２回転角センサ側結合用磁石４１と内周側永久磁石９Ｂとの間に磁力による吸引力が作用するように設定される。

また、上述した実施の形態においては、内周側ロータ側結合用磁石４０を省略し、内周側ロータ側結合用磁石４０の代わりに、内周側ロータ６のロータ鉄心８の外周面上から径方向外方に突出する複数の突極部を設け、これらの各突極部に軸方向で対向可能に第２回転角センサ側結合用磁石４１を配置し、対向する第２回転角センサ側結合用磁石４１と突極部との間に磁力による吸引力が作用するように設定してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、各回転角センサ４２，４８をレゾルバとしたが、これに限定されず、例えば光学式や磁気式のエンコーダなどを用いてもよい。
例えば図１３に示す第２変形例では、第２回転角センサ４２としてレゾルバの代わりにピックアップセンサを用いており、回転軸４の軸方向で一方のドライブプレート１６Ａに隣接する位置には、保持リング４４が軸受４５を介して支持されている。

そして、この保持リング４４のドライブプレート１６Ａ側の軸端には、径方向外側に延出するフランジ４６が設けられ、このフランジ４６の径方向外周側端部のドライブプレート１６Ａ側の表面には、回転軸４の軸方向で複数の内周側ロータ側結合用磁石４０に対向するようにして、例えば周方向に所定間隔をおいて複数の第２回転角センサ側結合用磁石４１が固定されている。

さらに、フランジ４６のドライブプレート１６Ａ側の反対側の表面には、周方向に交互に凹凸が形成された凹凸部８１が設けられ、この凹凸部８１に対向するようにしてピックアップセンサ８２が配置されている。
ピックアップセンサ８２は、フランジ４６に設けられた凹凸部８１を検出することによって、内周側ロータ６に非接触で同期回転可能な保持リング４４およびフランジ４６の回転角を検出する。

また、上述した実施の形態において、モータ１のロータユニット３は、外周側ロータ５と内周側ロータ６との相対的な位相を変化させることでロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布を変更可能であるとしたが、これに限定されず、例えば、ロータユニット３を、回転軸４の軸方向で対向するように非接触で隣接する第１ロータおよび第２ロータにより構成してもよい。
このモータ１では、例えば、周方向に配置された複数の永久磁石を有する円筒状の第１ロータが回転軸４に対して回動不能に固定され、周方向に配置された複数の永久磁石を有する円筒状の第２ロータが回転軸４に対して回動可能に配置され、第１ロータと第２ロータとの相対的な位相を変化させることでロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布を変更可能である。
この場合、例えば、回転軸４に固定された第１ロータの回転角は第１回転角センサ４８により検出され、第２ロータの回転角は第２回転角センサ４２により検出される。

また、上述した実施の形態において、モータ１のロータユニット３は、外周側ロータ５と内周側ロータ６との相対的な位相を変化させることでロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布を変更可能であるとしたが、これに限定されず、例えば、ロータユニット３を、１つのロータと、このロータに配置された複数の永久磁石の相対位置を変更可能な適宜の位置変更機構とを備えて構成してもよい。
このモータ１では、例えば、１つのロータに配置された複数の永久磁石の相対位置が位置変更機構により変更されることでロータユニット３の全体としての周方向の磁力分布を変更可能である。
そして、このロータには、例えば、このロータが固定された回転軸の回転角を検出する第１回転角センサ４８と、このロータに非接触で磁気結合により同期回転可能な第２回転角センサ４２とが備えられる。

つまり、第２回転角センサ４２はロータに非接触で磁気結合しており、この結合状態はロータの周方向の磁力分布の変化に伴って変化し、第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３の同期回転もロータの周方向の磁力分布の変化に伴って変化する。一方、ロータが固定された回転軸は、ロータの周方向の磁力分布の変化にかかわらずに、ロータと同一の回転を行なう。
つまり、第２回転角センサ４２により検出された検出用ロータの回転角は、ロータの周方向の磁力分布に、いわば直接的に関連しており、第１回転角センサ４８により検出された回転軸の回転角と、第２回転角センサ４２により検出された被検出ロータ４３の回転角との角度差は、ロータの周方向の磁力分布の変化に応じて変化する。
これにより、回転軸の回転角と被検出ロータ４３の回転角との角度差に基づき、ロータの周方向の磁力分布の変化を、精度良くかつ信頼性高く、検出することができる。

しかも、ロータあるいはロータが固定された回転軸には第２回転角センサ４２の被検出ロータ４３を機械的に接続する必要が無く、ロータの周方向の磁力分布の変化を検出するために、例えば複雑な機構が必要になったり、例えば複雑な機構に起因する新たな不具合が発生したり、例えばモータ１の構成に要する費用やモータの重量が増大する、という各種の問題が生じることを防止することができる。

１ モータ
３ ロータユニット（ロータ）
４ 回転軸
５ 外周側ロータ
６ 内周側ロータ
１２ 位相変更手段
１６Ａ，１６Ｂ ドライブプレート（端面板）
４２ 第２回転角センサ（第２回転角検出手段）
４３ 被検出ロータ（検出用ロータ）
４８ 第１回転角センサ（第１回転角検出手段）
６５ 位相制御部（磁力分布変化検出手段）

Claims (4)

1. ロータの周方向の磁力分布を変化させることで特性を変更可能なモータであって、
   前記ロータが固定された回転軸の回転角を検出する第１回転角検出手段と、
   磁気結合によって前記ロータに非接触で同期回転可能な検出用ロータの回転角を検出する第２回転角検出手段と、
   前記第１回転角検出手段により検出された前記回転軸の回転角と、前記第２回転角検出手段により検出された前記検出用ロータの回転角との角度差に基づき、前記モータにおける前記磁力分布の変化を検出する磁力分布変化検出手段とを備えることを特徴とするモータ。
2. 前記ロータは、
   周方向の磁力分布を有する内周側ロータと、該内周側ロータの外周側に前記内周側ロータと同軸に配置され、周方向の磁力分布を有する外周側ロータと、
   前記内周側ロータと前記外周側ロータとを相対的に回動させて前記内周側ロータと前記外周側ロータとの相対的な位相を変更する位相変更手段とを備え、
   前記内周側ロータは、前記回転軸に対して回動可能に配置され、
   前記外周側ロータは、前記回転軸の軸方向の端部に設けられた端面板によって前記回転軸に対して回動不能に固定され、
   前記検出用ロータは、前記磁気結合によって前記内周側ロータに非接触で同期回転可能であり、
   前記第２回転角検出手段は、前記検出用ロータの回転角から前記内周側ロータの回転角を検出することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記磁力分布変化検出手段は、前記磁気結合の負荷トルクに応じて前記角度差を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 前記検出用ロータは、前記ロータに配置された永久磁石または前記ロータに設けられた磁性材からなる突極部に対して磁気的に結合することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のモータ。

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