JP2014082829A - 回転電機制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機制御システムにおいて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を変化させる場合の消費電力の変動量を抑制することである。
【解決手段】回転電機制御システム１０は、回転電機１２と、回転電機１２を制御する制御装置４６とを含む。制御装置４６は、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７と、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８とＩｄ変更部５０及びＩｑ変更部５２とを含む。Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８は、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を変化させる場合において、少なくとも変化前のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令から消費電力変動量ΔＰを算出し、ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下となるように、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令の変化量を設定する。Ｉｄ変更部５０及びＩｑ変更部５２は、ｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量の設定値に応じて、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を逆方向に変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機制御システムに関し、特にｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を変化させる場合の制御に関する。

特許文献１には、ステータに対向して回転するロータを備え、ロータはロータコイルとロータコイルに選択された極性で短絡されるダイオードとを含む電磁石型回転電機の制御装置において、所定条件成立時にステータコイルに流れるステータ電流にパルス電流を重畳させることが記載されている。

特許文献２には、ベクトル制御及び弱め界磁制御を行う回転電機制御装置において、回転電機の出力トルクの変動がないようにｄ軸電流指令値の単位時間または一定制御周期での変化量を制限することが記載されている。

特開２０１１−４１４３３号公報 特開２００７−１１６８４９号公報

特許文献１に記載された回転電機において、ステータ電流にパルス電流を重畳させる方法として、ｄ軸電流とｑ軸電流とに逆方向のパルス電流を重畳させ、ｄ軸電流及びｑ軸電流を逆方向に変化させることが考えられる。しかしながら、ｄ軸電流及びｑ軸電流の変化量の関係は回転電機の駆動時の消費電力の変動量に大きく影響する。消費電力の変動量が大きくなる場合、インバータの電流入力側に接続された部品に要求される電圧／電流変動耐圧が大きくなる。

本発明の目的は、回転電機制御システムにおいて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を変化させる場合の消費電力の変動量を抑制することである。

本発明に係る回転電機制御システムは、回転電機と、前記回転電機を制御する制御装置とを備える回転電機制御システムであって、前記回転電機制御用のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を生成する電流指令生成部と、生成された前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を変化させる場合において、少なくとも変化前の前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令から電流指令変化に応じた電力変動量ΔＰを算出し、前記電力変動量ΔＰの算出値が予め設定される所定変動量ΔＰreq以下となるように、ｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量を設定する変化量設定部と、前記ｄ軸電流指令変化量及び前記ｑ軸電流指令変化量の設定値に応じて、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を互いに逆方向に変化させる電流指令変更部とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、好ましくは、前記変化量設定部は、前記電力変動量ΔＰの算出値が前記所定変動量ΔＰreq以下であって、かつ、前記ｄ軸電流指令変化量が予め記憶されたｄ軸変化量最低値ΔＩｄ＿ｍｉｎ以上で、前記ｑ軸電流指令変化量が予め記憶されたｑ軸変化量最低値ΔＩｑ＿ｍｉｎ以上となるように、前記ｄ軸電流指令変化量及び前記ｑ軸電流指令変化量を設定する。

また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、好ましくは、前記変化量設定部は、変化前の前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令から、前記ｄ軸電流指令変化量及び前記ｑ軸電流指令変化量の複数の組み合わせで前記電力変動量ΔＰを算出し、前記電力変動量ΔＰが前記所定変動量ΔＰreq以下となる場合の１つのｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量の組み合わせを、前記ｄ軸電流指令変化上限及び前記ｑ軸電流指令変化上限として設定する変化上限設定部と、互いに逆方向に変化するｄ軸パルス電流及びｑ軸パルス電流を生成するパルス電流生成部と、前記パルス電流生成部から入力された前記ｄ軸パルス電流の変化量を、前記ｄ軸電流指令変化上限に規制するｄ軸パルス電流規制部と、前記パルス電流生成部から入力された前記ｑ軸パルス電流の変化量を、前記ｑ軸電流指令変化上限に規制するｑ軸パルス電流規制部とを有する。

また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、好ましくは、前記回転電機は、ステータに対向配置され回転するロータを含み、前記ロータは、複数のスロットが形成されたロータコアと、前記スロットを通って前記ロータコアに巻装されたロータコイルと、前記ロータコイルに接続され、ロータコイル電流を一方向に整流する整流部とを含み、前記各ロータコイル電流によってロータ突極が周方向に交互に異なる極性となる。

本発明の回転電機制御システムによれば、ｄ軸電流及びｑ軸電流を変化させる場合の消費電力の変動量を抑制できる。

本発明の実施形態の回転電機制御システムにおいて、回転電機の周方向一部の断面と回転電機駆動部の構成とを示す図である。 図１に示した制御装置の機能ブロック図である。 図１に示した制御装置により算出されるｄ軸電流指令Ｉｄ、ｑ軸電流指令Ｉｑ及び消費電力Ｐの時間的変化の１例を示す図である。 図２に示したＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部でｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量を設定する方法の第１例を示すフローチャートである。 図４のフローチャートで示す方法で算出される複数の仮電力変動量の算出値と、ｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量との関係を示す図である。 図２に示したＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部でｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量を設定する方法の第２例を示すフローチャートである。 比較例の回転電機制御システムで低速領域でロータトルクが不足することを説明するためのトルク‐回転数線図である。 本発明の実施形態において、ｄｑ座標系でステータ電流のパルス電流重畳前後での電流ベクトルを示す図である。 本発明の別の実施形態の回転電機制御システムを構成する回転電機のロータの軸方向端面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。以下では、回転電機がモータジェネレータとしての機能を有し、ハイブリッド車両の駆動源として使用される場合を説明するが、これは例示であって、電気自動車等の他の電動車両の駆動源として使用されてもよい。また、回転電機は、単なる電動モータまたは単なる発電機の機能を持つ構成としてもよい。また、以下ではすべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。

図１は、本実施形態の回転電機制御システム１０を示す図であって、回転電機１２の周方向一部の断面と回転電機駆動部１４の構成とを示す図である。回転電機制御システム１０は、回転電機１２と、回転電機駆動部１４とを備える。回転電機１２は、図示しないハイブリッド車両の駆動輪を駆動するモータとしての機能を有するとともに、駆動輪の回生制動によって発電する発電機としての機能を有するモータジェネレータとしての機能を有する。

回転電機１２は、図示しないケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対向配置され、回転するロータ１８とを備える。ステータ１６は、ステータコア２０と、ステータコア２０の突極に巻回されたｕ相、ｖ相、ｗ相の３相のステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとを含む。ステータコア２０は、電磁鋼板等の金属板の積層体等の磁性材料により形成される。ステータコア２０は、周方向に複数の等間隔位置に、ロータ１８へ向けて径方向内側へ突出して設けられた複数のステータ突極２４と、各ステータ突極２４の間に形成されたスロット２６とを含む。なお、「径方向」という場合、ロータ１８の回転中心軸に対し直交する放射方向をいう。また、「周方向」という場合、ロータ１８の回転中心軸を中心とするロータ円周方向をいう。また、「軸方向」という場合、ロータ１８の軸方向をいう。

ステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、スロット２６を通って各ステータ突極２４にそれぞれ集中巻きで巻回される。ステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに３相のステータ電流が流れると各ステータ突極２４が磁化し、ステータ１６に回転磁界が生成される。

なお、ステータコイルは、ステータコア２０の環状部分の周方向複数個所に複数相のステータコイルを巻回するトロイダル巻きとしてもよい。

ロータ１８は、ステータ１６と所定の空隙をあけて径方向内側に対向配置され、ステータ１６に対し回転可能である。ロータ１８の中心軸孔には図示しないケースの軸受に支持された回転軸が挿入固定される。ロータ１８は、ロータコア３０と、このロータコア３０に巻回された複数のロータコイル３２ｎ，３２ｓと、整流部であるダイオード３４，３６とを含む。

ロータコア３０は、電磁鋼板等の金属板の積層体等の磁性材料により形成され、外周側に周方向等間隔の複数個所に設けられた磁極部であるロータ突極３８ｎ、３８ｓを含む。ロータ突極３８ｎは、後述するロータコイル３２ｎに流れるロータコイル電流によってＮ極に磁化される。ロータ突極３８ｓは、後述するロータコイル３２ｓに流れるロータコイル電流によってＳ極に磁化される。ロータ突極３８ｎとロータ突極３８ｓとは、周方向に交互に配置される。ロータコア３０の外周面の隣り合うロータ突極３８ｎ、３８ｓ間には、ロータコイル３２ｎ，３２ｓの配置空間を形成する溝状のスロット４０が形成される。

ロータコイル３２ｎ，３２ｓは、スロット４０を通ってロータ１８の周方向の１つおきのロータ突極３８ｎに集中巻きで巻装されたロータコイル３２ｎと、ロータ突極３８ｎと隣り合う別の１つおきのロータ突極３８ｓにスロット４０を通って集中巻きで巻装されたロータコイル３２ｓとから構成される。周方向の１つおきのロータコイル３２ｎは直列に接続されるとともに、一方向に短絡するように第１ダイオード３４が接続される。また、周方向の別の１つおきのロータコイル３２ｓも直列に接続されるとともに、他方向に短絡するように第２ダイオード３６が接続される。

なお、ロータコイル３２ｎ、３２ｓをすべて分離して、各ロータコイル３２ｎに一方向に短絡するように第１ダイオードをそれぞれ接続し、各ロータコイル３２ｓに他方向に短絡するように第２ダイオードをそれぞれ接続してもよい。また、各ロータコイル３２ｎ，３２ｓは、ロータ突極３８ｎ，３８ｓの周囲に複数層の複数列に整列して巻回される整列巻き型としてもよい。

この構成では、後述するようにステータ１６側からロータコイル３２ｎ，３２ｓに磁束が鎖交しステータ電流の変化に応じて誘導電流であるロータコイル電流が流れると、ロータコイル電流がダイオード３４，３６により一方向または他方向に整流され、ロータ突極３８ｎ、３８ｓが所望の極性に磁化する。ロータコイル３２ｎは、第１ダイオード３４の整流方向に応じてロータ突極３８ｎの先端にＮ極を形成する。ロータコイル３２ｓは、第２ダイオード３６の整流方向に応じてロータ突極３８ｓの先端にＳ極を形成する。ロータ突極３８ｎ、３８ｓが周方向に交互に配置されるので、各ロータコイル電流によってロータ突極３８ｎ、３８ｓが周方向に交互に異なる極性であるＮ極及びＳ極となる。

以上が回転電機１２の構成であり、次に回転電機駆動部１４を説明する。回転電機駆動部１４は、蓄電部４２と、インバータ４４と、制御装置４６とを含む。蓄電部４２は、直流電源として設けられ、二次電池により構成される。インバータ４４は、複数のトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を含み、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電部４２からの直流電力を、ｕ相、ｖ相、ｗ相の交流電力に変換して各相のステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに供給する。なお、蓄電部４２とインバータ４４との間に蓄電部４２の電圧を昇圧してインバータ４４に出力する昇圧装置を設けてもよい。

制御装置４６は、ＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含むもので、インバータ４４のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより回転電機１２の駆動を制御する。制御装置４６は、回転電機１２と一体に結合した構成としてもよいが、車体等において制御装置４６と回転電機１２とを分離して配置する構成としてもよい。また、制御装置４６は、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７と、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８と、Ｉｄ変更部５０と、Ｉｑ変更部５２とを有する。これについて、図２を用いて詳しく説明する。

図２は、図１に示した制御装置４６の機能ブロックと、電流センサ５４及び回転センサ５６とを示している。電流センサ５４は、回転電機１２のｖ相、ｗ相のステータコイルに流れるステータ電流Ｉｖ，Ｉｗを検出して、検出されたステータ電流を制御装置４６に送信する。ｕ相のステータコイルに流れるステータ電流Ｉｕは、ステータ電流Ｉｖ，Ｉｗの検出値から算出できるが、ステータ電流Ｉｕを別の電流センサにより検出してもよい。

回転センサ５６は、回転電機１２の回転角度θを検出し、検出した回転角度θを制御装置４６に送信する。回転センサ５６は、レゾルバ等により構成される。また、制御装置４６には、運転者のアクセルペダルの操作量に基づく目標トルクであるトルク指令値Ｔｒが入力される。

制御装置４６は、ｄ-ｑ軸ベクトル電流制御によりステータ電流を制御することで回転電機１２の駆動を制御する。制御装置４６は、電流指令生成部であるＩｄ-Ｉｑ生成部４７と、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８と、Ｉｄ変更部５０と、Ｉｑ変更部５２と、減算器６０，６２と、ＰＩ制御部６４，６６と、２相／３相変換部６８と、ＰＷＭ生成部７０と、３相／２相変換部７２とを含む。

Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７にはトルク指令値Ｔｒが入力される。Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７は、トルク指令値に基づいて回転電機制御用のｄ軸電流指令値Ｉｄ（０）及びｑ軸電流指令値Ｉｑ（０）を生成する。ここで、ｄ軸とは、回転電機１２の周方向に関してロータコイル３２ｎ、３２ｓの巻回中心軸方向である磁極方向をいい、ｑ軸とはｄ軸に対し電気角で９０度進んだ方向をいう。例えば、図１のようにロータ１８の回転方向が規定される場合、ｄ軸方向、ｑ軸方向はそれぞれ図１の矢印で示す関係で規定される。

Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７で生成されたｄ軸電流指令値Ｉｄ（０）はＩｄ変更部５０に出力され、ｑ軸電流指令値Ｉｑ（０）はＩｑ変更部５２に出力される。なお、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７では、回転角度θの検出値から算出されるモータ回転数と、図示しない電圧センサにより検出されたインバータ４４の蓄電部４２側の電圧と、トルク指令値Ｔｒとに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ（０）及びｑ軸電流指令値Ｉｑ（０）を生成してもよい。

Ｉｄ変更部５０には、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８からＩｄ変化量が入力される。Ｉｄ変更部５０は、入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ（０）に、入力されたＩｄ変化量を後述する所定タイミングで重畳させて、変更後のｄ軸電流指令値Ｉｄ（１）を減算器６０へ出力する。

Ｉｑ変更部５２には、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８からＩｑ変化量が入力される。Ｉｑ変更部５２は、入力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ（０）に、入力されたＩｑ変化量を後述する所定タイミングで重畳させて、変更後のｑ軸電流指令値Ｉｑ（１）を減算器６２へ出力する。Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８については後で詳しく説明する。

減算器６０には、３相／２相変換部７２から電流値Ｉｄが入力される。減算器６０は、変更後のｄ軸電流指令値Ｉｄ（１）と電流値Ｉｄとの偏差を算出し、その算出した偏差をＰＩ制御部６４に出力する。

減算器６２には、３相／２相変換部７２から電流値Ｉｑが入力される。減算器６２は、変更後のｑ軸電流指令値Ｉｑ（１）と電流値Ｉｑとの偏差を算出し、その算出した偏差をＰＩ制御部６６に出力する。

ＰＩ制御部６４，６６は、入力された偏差に対して予め設定されたＰＩゲインに基づいてＰＩ制御を行うことでｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑをそれぞれ算出し、その算出したｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを２相／３相変換部６８に出力する。

２相／３相変換部６８は、入力されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑと、回転センサ５６から受信した回転角度θとに基づいて２相／３相変換することで３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ、Ｖｗを算出し、３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ、ＶｗをＰＷＭ生成部７０に出力する。

ＰＷＭ生成部７０は、３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ、Ｖｗと予め記憶された搬送波との電圧比較によって、インバータ４４の各相の上下のスイッチング素子のオンオフするスイッチング制御信号を生成し、インバータ４４に出力する。インバータ４４は、スイッチング制御信号に応じてインバータ４４の各スイッチング素子のオンオフ動作を行う。これにより回転電機１２の各相ステータコイルにステータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れる。

３相／２相変換部７２には、電流センサ５４からステータ電流Ｉｖ，Ｉｗが入力される。３相／２相変換部７２は、ステータ電流Ｉｖ，Ｉｗと回転センサ５６から受信した回転角度θとから３相／２相変換してｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出し、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑをそれぞれ減算器６０，６２へ出力する。このような制御装置４６では、ｄ軸及びｑ軸の電流値Ｉｄ，Ｉｑと、変更後のｄ軸電流指令値Ｉｄ（１）及びｑ軸電流指令値Ｉｑ（１）とがそれぞれ一致するようにフィードバック制御が行われる。

ここでＩｄ-Ｉｑ変化量設定部４８を説明する。Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８は、Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４と、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６と、Ｉｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０とを有する。

Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４は、ｄ軸電流指令Ｉｄ（０）に重畳させるｄ軸パルス電流であって、後述するＩｄパルス電流規制部７８で大きさが規制される前のｄ軸パルス電流を生成する。また、Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４は、ｑ軸電流指令Ｉｑ（０）に重畳させるｑ軸パルス電流であって、後述するＩｑパルス電流規制部８０で大きさが規制される前のｑ軸パルス電流も生成する。「ｄ軸パルス電流」は、現在の電流値から急激に減少した後、急激に増大する三角波のパルス状の電流である。「ｑ軸パルス電流」は、現在の電流値から急激に増大した後、急激に減少する三角波のパルス状の電流である。Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４で生成されたｄ軸パルス電流及びｑ軸パルス電流は、Ｉｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０に出力される。

図３は、図１に示した制御装置４６により算出されるｄ軸電流指令Ｉｄ、ｑ軸電流指令Ｉｑ及び消費電力Ｐの時間的変化の１例を示す図である。図３でΔｔは、ｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑに応じてインバータ４４にスイッチング制御信号を出力する制御を行う場合に設定される一定制御周期である。また、Ｉｄ（０）はｄ軸電流指令Ｉｄの変化前電流であり、Ｉｄ（１）は、ある時点ｔ１からの制御周期Δｔ後の時点ｔ２でのｄ軸電流指令Ｉｄの変化後電流である。Ｉｑ（０）は、ｑ軸電流指令Ｉｑの変化前電流であり、Ｉｑ（１）は、ｔ２でのｑ軸電流指令Ｉｑの変化後電流である。ΔＩｄ、ΔＩｑはそれぞれｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑの正の変化量である。

図３に示すように、ｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑには、ｔ１からｔ２までのΔｔ間でそれぞれｄ軸パルス電流及びｑ軸パルス電流がほぼ同時に重畳されて、互いに逆方向に変化する。また、ｔ２からｔ３までのΔｔ間でｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑは、それぞれ元のＩｄ（０）、Ｉｑ（０）に変化して戻る。このようにｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑが変化すると、エネルギ変化が生じて消費電力Ｐが変動する場合がある。この消費電力の変動量ΔＰが大きくなるとインバータ４４の電流入力側に接続された蓄電部４２や図示しないコンデンサ等の電気部品の電流変動や電圧変動が大きくなる要因となる。このため、以下で説明するようにＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６で一定制御周期Δｔでのｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑの変化量の上限をそれぞれ設定する。なお、図３では、ｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑが三角波状に変化しているが、矩形波状であるステップ状または三角波以外の多角形波状に変化させてもよい。

Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６には、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７から変化前のｄ軸電流指令Ｉｄ（０）及びｑ軸電流指令Ｉｑ（０）が入力され、制御装置４６が有する図示しない記憶部から消費電力の予め設定された所定変動量ΔＰreqが入力される。Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６は、Ｉｄ（０），Ｉｑ（０）から電流指令変化に応じた仮消費電力変動量ΔＰを算出する。具体的には、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６は、ｄ軸電流指令の変化量ΔＩｄ及びｑ軸電流指令の変化量ΔＩｑの一方または両方を異ならせた複数の組み合わせで仮消費電力変動量ΔＰを算出する。Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６は、算出された仮消費電力変動量ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下となる（ΔＰ≦ΔＰreq）か否かを判定し、仮消費電力変動量ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下となる場合のｄ軸電流指令の変化量ΔＩｄ及びｑ軸電流指令の変化量ΔＩｑの１つの組み合わせを、ｄ軸電流指令の変化上限ΔＩｄ＿ｆｉｘ及びｑ軸電流指令の変化上限ΔＩｑ＿ｆｉｘとして設定する。

ここで、仮消費電力変動量ΔＰは、変化前のｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令ｉｑの算出値と、変化量ΔＩｄ、ΔＩｑと、それぞれステータインダクタンスであるｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑとを用いて算出される。

具体的には、次の（１）式で示すように、仮消費電力変動量ΔＰは、ｄ軸についての消費電力の変動量ΔＰｄと、ｑ軸についての消費電力の変動量ΔＰｑとの算出値の和から算出される。
ΔＰ＝ΔＰｄ＋ΔＰｑ・・・（１）

また、ΔＰｄ、ΔＰｑは、それぞれｄ軸及びｑ軸についてのエネルギ変化量の時間変化率と等しいので、次の（２）式、（３）式で算出される。Ｉｄ（０）、Ｉｄ（１）、ｉｑ（０）、ｉｑ（１）、ΔＩｄ、Δｉｑの意味は、図３の場合と同様である。

ΔＰｄ＝｛（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（１））²−（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０））²｝／Δｔ
＝｛（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０）＋ΔＩｄ）²−（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０））²｝／Δｔ・・・（２）

ΔＰｑ＝｛（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（１））²−（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０））²｝／Δｔ
＝｛（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０）−Δｉｑ）²−（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０））²｝／Δｔ・・・（３）

なお、（２）式及び（３）式は、ｄ軸電流指令Ｉｄが増加し、ｑ軸電流指令が減少する場合に対応する。また、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６では、（１）式から（３）式で算出された仮消費電力変動量ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下となる場合のｄ軸電流指令の変化上限ΔＩｄ＿ｆｉｘ及びｑ軸電流指令の変化上限ΔＩｑ＿ｆｉｘの１つの組み合わせを設定し、設定されたΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘをＩｄパルス電流規制部７８とＩｑパルス電流規制部８０とにそれぞれ出力する。Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６でΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘの１つの組み合わせを設定する方法の２例については後述する。

Ｉｄパルス電流規制部７８は、Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４から入力されたｄ軸パルス電流の変化量の上限を、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６から入力されたΔＩｄ＿ｆｉｘで規制し、規制後のｄ軸パルス電流をＩｄ変化量としてＩｄ変更部５０に出力する。また、Ｉｑパルス電流規制部８０は、Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４から入力されたｑ軸パルス電流の変化量の上限を、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６から入力されたΔＩｑ＿ｆｉｘで規制し、規制後のｑ軸パルス電流をＩｑ変化量としてＩｑ変更部５２に出力する。例えば、Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４で図３の破線αのように変化するｄ軸パルス電流が生成された場合に、Ｉｄパルス電流規制部７８でＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６から入力されたΔＩｄ＿ｆｉｘにしたがってｄ軸パルス電流の変化量上限を規制して、実線βで示す規制後のｄ軸パルス電流をＩｄ変更部５０に出力する。

Ｉｄ変更部５０では、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７から入力された変化前のｄ軸電流指令Ｉｄ（０）に、電気的１周期の間の予め設定された所定タイミングで、Ｉｄパルス電流規制部７８から入力された規制後のｄ軸パルス電流を重畳させる。また、Ｉｑ変更部５２では、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７から入力された変化前のｑ軸電流指令Ｉｑ（０）に、上記の所定タイミングとほぼ同時期に、Ｉｑパルス電流規制部８０から入力された規制後のｑ軸パルス電流を重畳させる。なお、Ｉｄ変更部５０及びＩｑ変更部５２に、Ｉｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０からパルス電流が入力されない場合、変化前のｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑがそのまま減算器６０，６２に出力される。

次に、図２に示したＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６で、ΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘを設定する方法の２例を、図４から図６を用いて説明する。図４は、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６でｄ軸電流指令の変化量ΔＩｄ及びｑ軸電流指令の変化量ΔＩｑの組み合わせの１つを設定する方法の第１例をフローチャートで示している。このフローチャートは、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６で実行する。

まず、ステップＳ１０（以下、ステップは単にＳという。）で、ΔＩｄ、ΔＩｑ、ΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘにそれぞれ予め設定された初期値であるΔＩｄ＿ｍａｘ、ΔＩｑ＿ｍａｘ、ΔＩｄ＿ｍｉｎ、ΔＩｑ＿ｍｉｎを代入する。ここでΔＩｄ＿ｍａｘ＞Ｉｄ＿ｍｉｎであり、ΔＩｑ＿ｍａｘ＞ΔＩｑ＿ｍｉｎである。ΔＩｄ＿ｍｉｎは予め制御装置４６の記憶部に記憶されたｄ軸電流変化量最低値である。ΔＩｑ＿ｍｉｎは同様に記憶部に記憶されたｑ軸電流変化量最低値である。

Ｓ１２では、Ｉｄ-Ｉｑ生成部４７から入力されたＩｄ（０）、Ｉｑ（０）と、予め設定されたｄ軸インダクタンスＬｄ-ｑ軸インダクタンスＬｑ及び制御周期Δｔとに応じて（１）式から（３）式を用いて、仮電力変動量ΔＰを算出する。Ｓ１４では算出された仮電力変動量ΔＰと入力された所定変動量ΔＰreqとを比較して、ΔＰ≦ΔＰreqの場合には、Ｓ１６でΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘにそれぞれ現在のΔＩｄ、ΔＩｑを代入し
、Ｓ１８に移行する。

Ｓ１８では、ｊを予め設定された一定の電流量としてΔＩｄにΔＩｄ−ｊを代入し、Ｓ２０でΔＩｄがΔＩｄ＿ｍｉｎ以下か否かを判定する。Ｓ２０の判定結果が肯定の場合、Ｓ２２に移行し、否定の場合、Ｓ１２に戻ってＳ１２からＳ２０のステップを繰り返す。

Ｓ２２ではΔＩｄに再びΔＩｄ＿ｍａｘを代入し、Ｓ２４でｋを予め設定された一定の電流量としてΔＩｑにΔＩｑ−ｋを代入し、Ｓ２６でΔＩｑがΔＩｑ＿ｍｉｎ以下か否かを判定する。Ｓ２６の判定結果が肯定の場合、ΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘの設定処理を終了し、最終的に設定されたΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘをＩｄパルス電流規制部７８とＩｑパルス電流規制部８０とにそれぞれ出力する。この場合、ｋは、ｊと同じとしてもよい。例えばｊ、ｋはそれぞれ１としてもよい。一方、Ｓ２６の判定結果が否定の場合、Ｓ１２に戻り、Ｓ１２からＳ２６のステップを繰り返す。

このような図４のフローチャートで示すΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘの設定方法によれば、ΔＩｄをΔＩｄ＿ｍａｘからΔＩｄ＿ｍｉｎまで徐々にずらし、ΔＩｑをΔＩｑ＿ｍａｘからΔＩｑ＿ｍｉｎまで徐々にずらし、ΔＩｄ、ΔＩｑの複数の組み合わせで仮電力変動量ΔＰが算出される。

図５は、図４のフローチャートで示す方法で算出される複数の仮電力変動量ΔＰの算出値と、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令の変化量ΔＩｄ、ΔＩｑとの関係を示している。なお、図５では、仮電力変動量ΔＰをΔＰｍｎとしている。ｍ、ｎにはそれぞれ１，２，３・・・のいずれか１つが設定される。また、ΔＩｄは計算初期時のΔＩｄ＿ｍａｘから１つのΔＩｑに対応する計算終了時でのΔＩｄ＿ｍｉｎに向かって、矢印Ｘ方向に一定電流量ｊの整数倍ずつ小さくなっている。また、ΔＩｑは計算初期時のΔＩｑ＿ｍａｘから計算終了時のΔＩｑ＿ｍｉｎに向かって、矢印Ｙ方向に一定電流量ｋの整数倍ずつ小さくなっている。このような複数のΔＩｄ、ΔＩｑの組み合わせに対応して仮電力変動量ΔＰｍｎが算出され、算出されたΔＰｍｎが所定変動量ΔＰｒｅｑ以下となる場合のΔＩｄ、ΔＩｑがΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘとして設定される。すべての計算終了時に設定されている１つの組み合わせΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘのΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘがそれぞれＩｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０に出力される。このような設定方法では、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６は、ｄ軸電流指令の変化量の最終的な設定値ΔＩｄ＿ｆｉｘをΔＩｄ＿ｍｉｎ以上で設定し、ｑ軸電流指令の変化量の最終的な設定値ΔＩｑ＿ｆｉｘをΔＩｑ＿ｍｉｎ以上で設定する。

なお、Ｓ１４でΔＰ≦ΔＰreqが成立し、Ｓ１６のΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘの設定が終了した最初の時点で、ΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘの設定処理を終了し、ΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘをＩｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０に出力してもよい。この場合、計算時間が短縮される。

図６は、図２に示したＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６でΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘを設定する方法の第２例をフローチャートで示している。この第２例の方法では、ΔＩｄとΔＩｑの積を電流積算値ΔＩｄｑとして算出する。

まず、Ｓ３０で、ΔＩｄ、ΔＩｑ、ΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘにそれぞれ図４のＳ１０の場合と同様に予め設定された初期値を代入するとともに、電流積算値の設定値ΔＩｄｑ＿ｆｉｘに予め設定された初期値であるΔＩｄ＿ｍｉｎ及びΔＩｑ＿ｍｉｎの積算値を代入する。そしてＳ３２、Ｓ３４で図４のＳ１２、Ｓ１４と同様にΔＰの算出後、算出されたΔＰがΔＰｒｅｑ以下か否かを判定する。Ｓ３４の判定結果が肯定の場合、Ｓ３６で電流積算値ΔＩｄｑにΔＩｄとΔＩｑの積算値を代入し、Ｓ３８で電流積算値ΔＩｄｑが現在の設定値ΔＩｄｑ＿ｆｉｘよりも大きい場合、Ｓ４０でΔＩｄｑ＿ｆｉｘにΔＩｄｑを代入する。Ｓ４２からＳ５２のステップは、図４のＳ１６からＳ２６のステップと同様である。

この第２例の方法では、ΔＩｄ、ΔＩｑの複数の組み合わせでΔＩｄｑが最大となる場合のΔＩｄ＿ｆｉｘ、ΔＩｑ＿ｆｉｘが最終的に設定され、Ｉｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０にそれぞれ出力される。このような第２例でも、ｄ軸電流指令の変化量の最終的な設定値ΔＩｄ＿ｆｉｘがΔＩｄ＿ｍｉｎ以上で設定され、ｑ軸電流指令の変化量の最終的な設定値ΔＩｑ＿ｆｉｘがΔＩｑ＿ｍｉｎ以上で設定される。

次に、回転電機１２の動作と、回転電機制御システムの作用効果とを順に説明する。図１に示す３相のステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに３相の交流電流が流れることでステータ１６に回転磁界が形成される。この回転磁界は、起磁力分布として、正弦波分布だけでなく高調波成分を含んでいる。特に、集中巻きにおいては、各相のステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが互いに径方向に重なり合わないので、ステータ１６の起磁力分布に含まれる高調波成分の振幅レベルが増大する。例えば、３相の集中巻きの場合には、高調波成分としてステータコイル２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの入力電流の周波数の時間的３次で空間的２次の高調波成分の振幅レベルが増大する。このような高調波成分は空間高調波と呼ばれる。ここで、回転磁界の基本波成分がロータ１８に作用すると、ステータ１６とロータ１８との間の磁気抵抗が小さくなるように、ロータ突極３８ｎ，３８ｓがステータ突極２４に吸引される。これによって、ロータ１８にリラクタンストルクが作用する。

また、回転磁界がステータ１６からロータ１８に作用すると、回転磁界に含まれる高調波成分の磁束変動により、ステータ１６からスロット４０内に漏れ出る漏れ磁束が発生し、その漏れ磁束が変動する。漏れ磁束の変動が大きい場合にはスロット４０に配置されたロータコイル３２ｎ，３２ｓの少なくともいずれかに誘導電流であるロータコイル電流が発生する。ロータコイル電流が発生すると、そのロータコイル電流は、ダイオード４２，４４により整流されることで所定の一方向となる。そして、ダイオード４２，４４で整流された電流が各ロータコイル３２ｎ、３２ｓに流れるのに応じて各ロータ突極３８ｎ、３８ｓが磁化し、各ロータ突極３８ｎ、３８ｓが所望の極性の磁極として機能する。この場合、ダイオード４２，４４の整流方向の違いにより、各ロータコイル電流により生じる磁極として、周方向においてＮ極とＳ極とが交互に配置される。

このような回転電機１２では、ステータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとロータ回転数とによってロータコイル電流の大きさが決まり、ある回転数以下ではロータ回転数が高くなるほどロータコイル電流は大きくなる。この場合、ロータトルクもロータコイル電流に応じて大きくなる。

一方、本発明と異なり、ｄ軸電流指令及びｑ軸パルス電流指令にパルス電流を重畳させない場合、ロータの低回転数領域では、ステータからロータコイルに鎖交する漏れ磁束の変動周波数が低いのでロータコイル電流が小さくなり、ロータトルクも小さくなる。図７は、比較例の回転電機制御システムで低速領域でロータトルクが不足することを説明するためのトルク‐回転数線図である。

比較例では、本発明において、ｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸パルス電流指令Ｉｑにパルス電流を重畳しない。図７の実線δは比較例の特性曲線である。このような比較例では、低速領域でロータトルクが小さくなる。一方、本発明では、図２、図３に示したようにｑ軸電流指令Ｉｑ（０）に規制後のｑ軸パルス電流を重畳させるので、ステータ１６からロータ１８のスロット４０内に漏れ出る漏れ磁束の変動を大きくでき、ロータコイル電流が大きくなる。しかも、ｄ軸電流指令Ｉｄ（０）に規制後のｄ軸パルス電流を重畳させるので、図１のロータ１８及びステータ１６間のｄ軸方向に生成されるｄ軸磁路を通過する磁束の変動が大きくなる。ロータコイルにはこの変動を妨げるようにロータコイル電流が流れる。このため、ロータコイル電流がより大きくなる。したがって、低回転数領域において、図７の斜格子部Ｐで示す領域内に矢印Ｚ方向にロータトルクを大きくできる。

しかも、ｄ軸電流指令に、ｑ軸パルス電流と逆方向に変化するｄ軸パルス電流を重畳させるので、ｄ-ｑ軸ベクトル電流の合成電流であるステータ電流を、パルス電流を重畳させない場合の電流制限範囲に収めることができる。図８は、本実施形態において、ｄｑ座標系でステータ電流のパルス電流重畳前後での電流ベクトルを示している。電流ベクトルＩは、トルク指令等から決定されるパルス電流重畳前の初期電流ベクトルの１例である。また、電流ベクトルＩａは、初期電流ベクトルＩにおいて、ｄ軸電流Ｉｄに急激に増大するｄ軸パルス電流ΔＩｄを重畳させるとともに、ｑ軸電流Ｉｑに急激に減少するｑ軸パルス電流ΔＩｑを重畳させた場合の電流ベクトルである。パルス電流の重畳後は電流ベクトルは再びＩに戻る。このようにパルス電流の重畳により電流ベクトルは変化するが、本実施形態では、初期電流ベクトルＩの先端により描かれる電流制限範囲を表す電流制限円Ｃｒ内にパルス電流重畳中の電流ベクトルＩａを収めることができる。一方、電流ベクトルＩｂは、ｄ軸電流にのみｄ軸パルス電流ΔＩｄを重畳させ、ｑ軸電流にはパルス電流を重畳しない比較例の電流ベクトルである。この電流ベクトルＩｂは、電流制限円Ｃｒからはみ出し、ステータ電流が電流制限範囲を超えることが分かる。

このような本発明によれば、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を変化させる場合の消費電力変動量ΔＰを、予め設定した所定変動量ΔＰreq以下に抑制できる。

また、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８は、消費電力変動量ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下であって、かつ、ｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令の変化量ΔＩｄ、ΔＩｑが予め記憶されたΔＩｄ＿ｍｉｎ、ΔＩｑ＿ｍｉｎ以上となるように、ΔＩｄ、ΔＩｑを設定するので、記憶設定段階でΔＩｄ＿ｍｉｎ、ΔＩｑ＿ｍｉｎを大きく設定することで消費電力変動量ΔＰを抑制しつつ電流指令の変動量ΔＩｄ、ΔＩｑを大きくしてロータトルクを大きくできる。なお、Ｉｄ（０）、Ｉｑ（０）の大きさの変化に応じてΔＩｄ＿ｍｉｎ、ΔＩｑ＿ｍｉｎが、予め設定された関係式や比例定数で変化するように設定してもよい。例えば、Ｉｄ（０）、Ｉｑ（０）が大きくなるのにしたがってΔＩｄ＿ｍｉｎ、ΔＩｑ＿ｍｉｎが増大するように設定することもできる。

また、Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部４８は、Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６及びＩｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４と、Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４から入力されたパルス電流の変化量をＩｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６で設定された変化上限に規制するＩｄパルス電流規制部７８及びＩｑパルス電流規制部８０とを有するので、制御装置４６にパルス電流を予め設定し記憶させておけば、ΔＰがΔＰreq以下になるようにパルス電流を適切に規制できる。

なお、図２の回転センサ５６からＩｄ変更部５０及びＩｑ変更部５２に回転角度θを送信し、Ｉｄ変更部５０及びＩｑ変更部５２でロータ回転数が所定値以下の場合にのみ、変化前のｄ軸電流指令Ｉｄ（０）及びｑ軸電流指令Ｉｑ（０）に互いに逆方向に変化するパルス電流を重畳させる構成を採用してもよい。また、図３では一定制御周期ΔｔでＩｄ、Ｉｑが最大変動量ΔＩｄ、ΔＩｑ分変化する場合を説明したが、複数回であるＮ回の制御周期Δｔの連続であるＮΔｔの時間でＩｄ，Ｉｑを最大変動量ＮΔＩｄ，ＮΔＩｑまで階段状に増大または減少させてもよい。この場合もΔｔでのＩｄ，Ｉｑの変化量の関係を消費電力変動量ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下となるように設定する。

また、上記の（１）式から（３）式では、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑを考慮して電力変動量ΔＰを算出する場合を説明したが、Ｌｄ，Ｌｑとステータコイル抵抗Ｒとを用いてΔＰを算出してもよい。この場合、（２）式及び（３）式は、（４）式及び（５）式に置き換えられる。

ΔＰｄ＝｛（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０）＋ΔＩｄ）²−（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０））²｝／Δｔ＋Ｒ（Ｉｄ（０）＋ΔＩｄ）²−Ｒ（Ｉｄ（０））²・・・（４）

ΔＰｑ＝｛（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０）−Δｉｑ）²−（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０））²｝／Δｔ＋Ｒ（Ｉｑ（０）−ΔＩｑ）²−Ｒ（Ｉｑ（０））²・・・（５）

また、（４）式及び（５）式において、ステータコイル抵抗Ｒを考慮するが、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑを考慮しないで、電力変動量ΔＰを算出してもよい。この場合、（４）式及び（５）式において、それぞれ右辺の第２項及び第３項の和のみからΔＰｄ、ΔＰｑを算出する。

また、上記では、制御装置４６は、少なくとも変化前のｄ軸電流指令Ｉｄ（０）及びｑ軸電流指令Ｉｑ（０）の算出値から算出される消費電力の変動量ΔＰが所定変動量ΔＰreq以下となるように、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令の変化量の設定値ΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘを設定する場合を説明した。ただし、Ｉｄ（０）及びＩｑ（０）の算出値から算出される消費エネルギの変動量ΔＥが予め設定された所定変動量ΔＥreq以下となるように、ΔＩｄ＿ｆｉｘ,ΔＩｑ＿ｆｉｘを設定する構成を採用してもよい。この場合、例えば（１）式から（３）式でエネルギ変化量の時間変化率を使用するのではなく、（６）式から（８）式のエネルギ変化量の計算式を使用する。以下の各式でΔＥｄ、ΔＥｑは、それぞれｄ軸及びｑ軸についてのエネルギ変化量である。

ΔＥ＝ΔＥｄ＋ΔＥｑ・・・（６）

ΔＥｄ＝（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（１））²−（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０））²
＝（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０）＋ΔＩｄ）²−（１／２）×Ｌｄ×（Ｉｄ（０））²・・・（７）

ΔＥｑ＝（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（１））²−（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０））²
＝（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０）−Δｉｑ）²−（１／２）×Ｌｑ×（ｉｑ（０））²・・・（８）

また、上記では、ロータが、複数のロータコイルと、ロータコイルに所定方向の極性で接続されたダイオードとを含む場合を説明したが、次のようにロータがｄ軸電流及びｑ軸電流の一方または両方の変化に応じて磁極部の発生磁束が変化する可変界磁構造を有する回転電機の制御にも本発明を適用できる。

図９は、本発明の別の実施形態を構成する回転電機のロータ９０の軸方向端面図である。ステータは、図１の場合と同様である。ロータ９０は、周方向複数個所の磁極部９２ｎ、９２ｓが設定されたロータコア９４と、複数ずつの第１磁石９６及び第２磁石９８とを含む。第１磁石９６は、各磁極部９２ｎ、９２ｓに磁化方向が径方向に向くように配置される固定磁束磁石である。第２磁石９８は、隣り合う磁極部の境界に、磁化方向が径方向に対し直交する方向に向くように配置される可変磁束磁石である。第１磁石９６として、例えば高保磁力磁石であるネオジム磁石を採用し、第２磁石９８として例えば低保磁力磁石であるアルニコ磁石を使用する。制御装置は、ステータ電流のｄ軸電流に、急激に増加後、急激に減少する増大パルス電流、または急激に減少後、急激に増大する減少パルス電流を重畳させる。この場合、ｄ軸のパルス電流の重畳によって第２磁石９８に印加される磁化電流を、第２磁石９８の磁束密度が不可逆変化する大きさに設定する。これによって逆方向の磁束の不可逆変化を生じさせるまでは、パルス電流の重畳後に第２磁石９８の磁束密度が所望値に変化したままの状態となる。このため、パルス電流の重畳により、各磁極部９２ｎ、９２ｓの発生磁束が変化して、ロータトルクを変化させることができる。また、ｑ軸電流指令にｄ軸電流とは逆方向に変化するパルス電流を重畳させ、消費電力変動量ΔＰの算出値が所定変動量ΔＰreq以下となるようにｄ軸電流変動量及びｑ軸電流変動量を設定するので、消費電力変動量ΔＰを抑制できる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、ステータコイルはステータに集中巻きで巻線する場合を説明したが、ステータで高調波成分を含む回転磁界を生成できるのであればステータにステータコイルを分布巻きで巻線する構成としてもよい。

１０ 回転電機システム、１２ 回転電機、１４ 回転電機駆動部、１６ ステータ、１８ ロータ、２０ ステータコア、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ ステータコイル、２４ ステータ突極、２６ スロット、３０ ロータコア、３２ｎ，３２ｓ ロータコイル、３４ 第１ダイオード、３６ 第２ダイオード、３８ｎ、３８ｓ ロータ突極、４０ スロット、４２ 蓄電部、４４ インバータ、４６ 制御装置、４７ Ｉｄ−Ｉｑ生成部、４８ Ｉｄ-Ｉｑ変化量設定部、５０ Ｉｄ変更部、５２ Ｉｑ変更部、５４ 電流センサ、５６ 回転センサ、６０，６２ 減算器、６４，６６ ＰＩ制御部、６８ ２相／３相変換部、７０ ＰＷＭ制御部、７２ ３相／２相変換部、７４ Ｉｄ-Ｉｑパルス電流生成部７４、７６ Ｉｄ-Ｉｑ変化上限設定部７６、７８ Ｉｄパルス電流規制部、８０ Ｉｑパルス電流規制部。

Claims (4)

1. 回転電機と、前記回転電機を制御する制御装置とを備える回転電機制御システムであって、
   前記回転電機制御用のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を生成する電流指令生成部と、
   生成された前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を変化させる場合において、少なくとも変化前の前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令から電流指令変化に応じた電力変動量ΔＰを算出し、前記電力変動量ΔＰの算出値が予め設定される所定変動量ΔＰreq以下となるように、ｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量を設定する変化量設定部と、
   前記ｄ軸電流指令変化量及び前記ｑ軸電流指令変化量の設定値に応じて、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を互いに逆方向に変化させる電流指令変更部とを有することを特徴とする回転電機制御システム。
2. 請求項１に記載の回転電機制御システムにおいて、
   前記変化量設定部は、
   前記電力変動量ΔＰの算出値が前記所定変動量ΔＰreq以下であって、かつ、前記ｄ軸電流指令変化量が予め記憶されたｄ軸変化量最低値ΔＩｄ＿ｍｉｎ以上で、前記ｑ軸電流指令変化量が予め記憶されたｑ軸変化量最低値ΔＩｑ＿ｍｉｎ以上となるように、前記ｄ軸電流指令変化量及び前記ｑ軸電流指令変化量を設定することを特徴とする回転電機制御システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
   前記変化量設定部は、
   変化前の前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令から、前記ｄ軸電流指令変化量及び前記ｑ軸電流指令変化量の複数の組み合わせで前記電力変動量ΔＰを算出し、前記電力変動量ΔＰが前記所定変動量ΔＰreq以下となる場合の１つのｄ軸電流指令変化量及びｑ軸電流指令変化量の組み合わせを、前記ｄ軸電流指令変化上限及び前記ｑ軸電流指令変化上限として設定する変化上限設定部と、
   互いに逆方向に変化するｄ軸パルス電流及びｑ軸パルス電流を生成するパルス電流生成部と、
   前記パルス電流生成部から入力された前記ｄ軸パルス電流の変化量を、前記ｄ軸電流指令変化上限に規制するｄ軸パルス電流規制部と、
   前記パルス電流生成部から入力された前記ｑ軸パルス電流の変化量を、前記ｑ軸電流指令変化上限に規制するｑ軸パルス電流規制部とを有することを特徴とする回転電機制御システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機制御システムにおいて、
   前記回転電機は、ステータに対向配置され回転するロータを含み、
   前記ロータは、複数のスロットが形成されたロータコアと、前記スロットを通って前記ロータコアに巻装されたロータコイルと、前記ロータコイルに接続され、ロータコイル電流を一方向に整流する整流部とを含み、前記各ロータコイル電流によってロータ突極が周方向に交互に異なる極性となることを特徴とする回転電機制御システム。

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