JP4363237B2 - 同期モータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、同期型の電動機を同期制御する同期モータ装置に関するものである。

同期型の電動機の一例として、リラクタンスモータを用いて従来の技術を説明する。
電動機（リラクタンスモータ）は、複数相のコイルの通電状態を順次切替制御して複数のステータティース（界磁極に相当する）に順次起磁力を生じさせることで、ロータコアにおける磁気抵抗の低い極（電機子極に相当する：スイッチド・リラクタンス・モータではロータティース）を、ステータコアのステータティースに順次磁気吸引させることで、ロータを回転駆動するものである。
従来は、電動機の回転角度および回転数（回転する数）を制御するために、電動機にロータの回転と同期してパルス信号（回転角信号）を出力するエンコーダを搭載し、そのエンコーダの出力信号を制御装置でカウントし、そのカウント値に基づいてロータの回転位置を検出してコイルの通電相を順次切り替える制御を実施している（例えば、特許文献１参照）。

エンコーダは、ロータ側に取り付けられる部品（例えば、磁石等）や、固定部材側に取り付けられる部品（例えば、ホールＩＣ等）など複数の部品から構成されるものであり、エンコーダの部品コスト、エンコーダの組付コスト、およびエンコーダの検査コストが必要になり、コストアップの要因になっている。
また、制御装置では、エンコーダの出力する多くのパルス信号からロータの回転位置を読み取る処理を実施する必要があるため、エンコーダの出力処理により制御装置の演算負荷が大きくなる不具合があった。
なお、上記の各不具合は、リラクタンスモータ特有のものでなく、同期を取る全ての同期型の電動機において、同様に生じるものである。
［特許文献１］ 特開２００４−１５８４９号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンコーダを用いずに同期型の電動機を同期制御可能な同期モータ装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する同期モータ装置は、電源が投入されると、特定相のコイルの通電を実施する。この特定相のコイルの通電により、特定の界磁極に界磁が生じるため、その特定の界磁極に対するロータの初期同期の設定を行うことができる。即ち、電動機の運転が開始されると、ロータとステータの同期がとられるものである。
そして、ロータを回転駆動する際は、複数相のコイルの通電回数をカウントし、そのカウント値によってロータの回転角度を読み取り、読み取ったロータコアの回転角度に基づいて複数相のコイルの通電の切替制御を実施する。

このように、エンコーダを用いなくてもロータとステータの同期を取ることができるとともに、ロータの回転角度を読み取とってロータの回転角度および回転数を制御することができる。即ち、エンコーダを廃止することができる。
エンコーダを廃止できることにより、エンコーダに要していた部品コスト、組付コスト、検査コストが不要になり、コストを低く抑えることができる。
エンコーダを廃止できることにより、エンコーダによる故障、不良が発生する可能性がなくなるため、故障確率を抑えることができ、信頼性を高めることができる。
また、エンコーダを廃止できることにより、同期モータ装置を軽量化できるとともに、エンコーダに要していた部品のスペースが不要になるため、同期モータ装置を小型化することが可能になる。
さらに、エンコーダを廃止できることにより、制御装置はエンコーダの検出した信号を処理する必要がなくなるため、制御装置の演算負荷を軽くすることができる。

また、請求項１の同期モータ装置は、励磁相学習制御を実施する際に、特定相のコイルのみの通電を実施してステータコアとロータコアの対向位置の初期設定を実施した後、全ての相のコイルを通電してステータコアとロータコアの対向位置の確定を実施するものである。
このように、全ての相のコイルを通電することにより、ステータ側の磁気吸引力が高まり、ロータコアを確実に安定点に保つことができ、ステータコアとロータコアの初期設定をより確実にできる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する同期モータ装置は、電源が投入された状態であり、且つ励磁相学習制御を実施した後においてロータコアの回転が停止する状態では、全ての相のコイルを通電してステータコアとロータコアの対向位置を保持するものである。
このように、全ての相のコイルを通電することにより、ステータ側の磁気吸引力が高まり、ロータコアを安定点に強固に保つことができ、ロータコアの回転停止中にロータコアの回転角度が変化する不具合を回避できる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する同期モータ装置における電動機の制御装置は、ロータコアの回転が停止する状態において全ての相のコイルに与えられる電流値を、ロータコアを回転駆動する際にコイルに与えられる電流値より低いロータコア保持電流値（例えば、ロータコアを保持し得る最低限の電流値）にするものである。
このように設けられることにより、不要な電力消費を抑えることができるとともに、コイルの発熱を抑えることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する同期モータ装置における電動機は、リラクタンスモータである。
このため、電源が投入され、特定相のコイルの通電がなされると、特定の界磁極に界磁（起磁力）が生じるため、その特定の界磁極にロータコアの電機子極（磁気抵抗の低い極：スイッチド・リラクタンス・モータではロータティース）が磁気吸引され、ロータとステータの初期同期をとることができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する同期モータ装置における電動機は、スイッチド・リラクタンス・モータであり、ロータコアに、ステータコアに向けて突設された複数のロータティースが設けられたものである。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する同期モータ装置における電動機は、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替装置を駆動する回転式アクチュエータに搭載されて回転トルクを発生するものである。

最良の形態の同期モータ装置は、同期型の電動機と、制御装置とを具備する。
電動機は、複数の界磁極を有するステータコアおよび複数の界磁極毎に界磁を生じさせる複数相のコイルを有するステータと、界磁極に生じる界磁に吸引または反発する電機子極を有するロータコアおよびこのロータコアを回転自在に支持するロータ軸を有するロータとを備える。
制御装置は、複数相のコイルの通電状態を切替制御するものであり、この制御装置が複数相のコイルの通電状態を切替制御することで複数の界磁極に順次界磁を生じさせてロータを回転駆動するものである。
この制御装置は、電源が投入されると、特定相のコイルの通電を実施して、特定の界磁極に対するロータの初期同期の設定を行う励磁相学習制御を実施し、特定相のコイルのみの通電を実施してステータコアとロータコアの対向位置の初期設定を実施した後、全ての相のコイルを通電してステータコアとロータコアの対向位置の確定を実施する。そして、ロータを回転駆動する際には、複数相のコイルの通電回数をカウントし、そのカウント値によってロータの回転角度を読み取り、読み取ったロータの回転角度に基づいて複数相のコイルの通電の切替制御を実施するものである。

実施例１を図１〜図８を参照して説明する。
この実施例１は、車両用自動変速機のシフトレンジ切替装置において切り替えのための動力を発生する回転式アクチュエータに本発明を適用したものであり、まずシフトレンジ切替装置を説明する。

（シフトレンジ切替装置の説明）
シフトレンジ切替装置は、回転式アクチュエータ１（図２参照）によって、車両用自動変速機２（図３参照）に搭載されたシフトレンジ切替機構３（パーキング切替機構４を含む：図４参照）を切り替えるものである。
回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３を駆動するものであり、同期型の電動機５と内接噛合遊星歯車減速機６（以下、減速機と称す）によって構成される。なお、図２の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）としてこの実施例１を説明する。

（電動機５の説明）
電動機５を図２、図５を参照して説明する。
この実施例１の電動機５は、永久磁石を用いないリラクタンスモータであり、具体的にその一例としてＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）よりなる。この電動機５は、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。

ロータ１１は、ロータ軸１３とロータコア１４で構成されるものであり、ロータ軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（フロント転がり軸受１５、リヤ転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものであり、減速機６の出力軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→出力軸１７→フロント転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。

ここで、メタルベアリング１９の軸方向の支持区間は、フロント転がり軸受１５の軸方向の支持区間にオーバーラップするように設けられている。このように設けることによって、減速機６の反力（具体的には、後述する外歯歯車２６と内歯歯車２７の噛合にかかる負荷の反力）に起因するロータ軸１３の傾斜を回避することができる。
一方、リヤ転がり軸受１６は、リヤハウジング２０によって支持されるものであり、リヤ転がり軸受１６のアウターレースがリヤハウジング２０の内壁に嵌合固定されるとともに、リヤ転がり軸受１６のインナーレースがロータ軸１３のリヤ側の外周面に圧入固定されるものである。

ステータ１２は、ステータコア２１およびコイル２２（具体的には、コイル２２Ｕ、２２Ｕ’、２２Ｖ、２２Ｖ’、２２Ｗ、２２Ｗ’：図５参照）から構成される。
ステータコア２１は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング２０に固定されている。このステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて３０度毎に突設されたステータティース２３（電機子極に相当する）が設けられており、各ステータティース２３のそれぞれには各ステータティース２３毎に起磁力を発生させる複数相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’、２２Ｖ、２２Ｖ’、２２Ｗ、２２Ｗ’が巻回されている。
ここで、コイル２２Ｕ、２２Ｕ’がＵ相であり、コイル２２Ｖ、２２Ｖ’がＶ相であり、コイル２２Ｗ、２２Ｗ’がＷ相である。
詳しくは、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’のうち、コイル２２Ｕとコイル２２Ｕ’は逆磁極となるものであり、Ｖ相のコイル２２Ｖ、２２Ｖ’のうち、コイル２２Ｖとコイル２２Ｖ’は逆磁極となるものであり、Ｗ相のコイル２２Ｗ、２２Ｗ’のうち、コイル２２Ｗとコイル２２Ｗ’は逆磁極となるものである。

一方、ロータコア１４は、薄板を多数積層して形成されたものであり、ロータ軸１３に圧入固定されている。このロータコア１４には、外周のステータコア２１に向けて４５度毎に突設されたロータティース２４（界磁極に相当する：リラクタンスモータにおける磁気抵抗の低い極に相当する）が設けられている。そして、図５の状態からＵ相→Ｗ相→Ｖ相の順番に通電を切り替えると、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３が順次切り替わってロータ１１が時計回り方向に回転し、逆にＷ相→Ｕ相→Ｖ相の順番に通電を切り替えると、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３が順次切り替わってロータ１１が反時計回り方向に回転するものであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の通電が一巡する毎にロータ１１が４５度回転する構成になっている。

（減速機６の説明）
減速機６を図２、図６〜図８を参照して説明する。
減速機６は、ロータ軸１３に設けられた偏心部２５を介してロータ軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車２６（インナーギヤ：サンギヤ）と、この外歯歯車２６が内接噛合する内歯歯車２７（アウターギヤ：リングギヤ）と、外歯歯車２６の自転成分のみを出力軸１７に伝達する伝達手段２８とを備える。

偏心部２５は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心回転して外歯歯車２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置された中間転がり軸受３１を介して外歯歯車２６を回転自在に支持するものである。
外歯歯車２６は、上述したように、中間転がり軸受３１を介してロータ軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によって内歯歯車２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
内歯歯車２７は、フロントハウジング１８によって固定されるものである。

伝達手段２８は、出力軸１７と一体に回転するフランジ３３の同一円周上に形成された複数の内ピン穴３４と、外歯歯車２６に形成され、内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌する複数の内ピン３５とによって構成される。
複数の内ピン３５は、外歯歯車２６のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴３４は、出力軸１７の後端に設けられたフランジ３３に設けられており、内ピン３５と内ピン穴３４の嵌まり合いによって、外歯歯車２６の自転運動が出力軸１７に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸１３が回転して外歯歯車２６が偏心回転することにより、外歯歯車２６がロータ軸１３に対して減速回転し、その減速回転が出力軸１７に伝えられる。なお、出力軸１７は、シフトレンジ切替機構３のコントロールロッド４５（後述する）に連結される。
なお、この実施例１とは異なり、複数の内ピン穴３４を外歯歯車２６に形成し、複数の内ピン３５をフランジ３３に設けて構成しても良い。

（シフトレンジ切替機構３の説明）
シフトレンジ切替機構３を図４を参照して説明する。
シフトレンジ切替機構３（パーキング切替機構４を含む）は、上述した減速機６の出力軸１７によって切り替え駆動されるものである。
自動変速機２における各シフトレンジ（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）の切り替えは、油圧コントロールボックス４１に設けられたマニュアルスプール弁４２を適切な位置にスライド変位させることによって行われる。

一方、パーキング切替機構４のロックとアンロックの切り替えは、パークギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によって行われる。なお、パークギヤ４３は、図示しないディファレンシャルギヤを介して図示しない自動変速機２の出力軸に連結されたものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで車両の駆動輪がロックされて、パーキングのロック状態が達成される。

減速機６によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が図示しないスプリングピン等を打ち込むことで取り付けられている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部４６ａが設けられており、油圧コントロールボックス４１に固定された板バネ４７が凹部４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。

ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に係合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に係合するマニュアルスプール弁４２が油圧コントロールボックス４１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド４５を図４中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントロールボックス４１の内部に押し込み、油圧コントロールボックス４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントロールボックス４１から引き出し、油圧コントロールボックス４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

一方、ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。このパークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図４中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図４中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図４中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａに係合し、パーキング切替機構４のロック状態が達成される。

逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図４中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないねじりコイルバネにより、図４中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パークギヤ４３がフリーになり、パーキング切替機構４がアンロック状態になる。

（ＥＣＵ６０の説明）
ＥＣＵ６０を図３を参照して説明する。
乗員によって操作される図示しないレンジ操作手段に基づき、電動機５におけるロータ１１の回転角度およびロータ１１の回転数を制御し、減速機６を介してシフトレンジ切替機構３を切替制御するものである。

ここで、図３中に示す符号６１は車載バッテリ、符号６２はシフトレンジおよび回転式アクチュエータ１の状態を示す表示装置類（通常運転時の視覚表示手段、警告灯、警告ブザー等）、符号６３は電動機５の給電回路、符号６４は車速センサ、符号６５はレンジ位置センサ、ブレーキスイッチ、その他の車両状態を検出するセンサ類を示す。

〔実施例１の特徴〕
ＥＣＵ６０は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のコイル２２（２２Ｕ、２２Ｕ’、２２Ｖ、２２Ｖ’、２２Ｗ、２２Ｗ’）の通電状態を切替制御することで複数のステータティース２３に順次起磁力を生じさせてロータ１１を回転駆動する制御装置に相当するものである。
従来は、電動機５にロータ１１の回転と同期してパルス信号を出力するエンコーダを搭載し、そのエンコーダの出力信号をＥＣＵ６０でカウントし、そのカウント値に基づいてロータ１１の回転位置を検出して複数相のコイル２２を順次切り替えることで、ロータ１１の回転角度および回転数を制御していた。

これに対し、実施例１の電動機５はエンコーダを搭載せずに、ロータ１１の回転角度および回転数を制御するものである。
電源を切った状態では、ディテント機構（ディテントプレート４６と板バネ４７）によりレンジ位置が保持されているが、その状態でロータ１１が全く動かない保証がない。具体的には、例えばＰレンジの範囲で電源を切ったとしても、Ｐレンジの範囲は、減速機６の出力軸１７の範囲で例えば±２度（つまり、４度の範囲）であり、これはロータ１１の回転角度にすると±１５４度（つまり、３０８度の範囲）に相当するため、電源を切った状態では、ロータ１１がどの位置にいるかを知る術がない。即ち、この状態からでは各相のコイル２２をロータ１１に対して同期して切替運転することができない。

そこで、ＥＣＵ６０には、電源が投入されると（イグニッションスイッチのＯＮ）、特定相のコイル２２（この実施例では、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’）のみに通電する励磁相学習制御のプログラムが成されている。
Ｕ相のみに通電がなされると、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’が装着されたステータティース２３のみに起磁力が生じる。すると、図１（ａ）に示すように、起磁力を生じるステータティース２３に、近くのロータティース２４が磁気吸引され、ロータ１１とステータ１２の初期同期がとられる。

しかるに、Ｕ相のみの通電では、起磁力が不足して、ロータ１１を安定点（起磁力を生じるステータティース２３の中心と、ロータティース２４の中心とが回転方向に一致する位置）に保つことができない可能性がある。
そこで、ＥＣＵ６０の励磁相学習制御プログラムは、Ｕ相の通電を実施し、ロータ１１の揺れが収束する時間が経過した後に、Ｕ相の通電はそのままで、図１（ｂ）に示すように、Ｖ相およびＷ相にも通電を行うように設けられている。
このように、Ｕ相の通電に、Ｖ相、Ｗ相の通電を追加することにより、Ｖ相、Ｗ相の間のロータティース２４が図１中矢印αに示すように、Ｖ相、Ｗ相の間の外側に磁気吸引されるため、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’が装着されたステータティース２３に、ロータティース２４を確実に対向させることができる。
以上により、励磁相の学習（Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’とロータティース２４の対向学習）が完了する。

しかし、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’とロータティース２４の対向学習が完了しただけでは、出力軸１７の回転角度が不明のままである。
ここで、出力軸１７の回動範囲（例えば４０°）の両端（Ｐレンジ側とＤレンジ側）には、機械的に出力軸１７の回転を規制する壁が設けられており、所定の回動範囲外に出力軸１７が回転できない構造となっている。
ＥＣＵ６０は、上述した励磁相の学習が完了すると、同期が脱調しない回転速度のオープン制御でＵ、Ｖ、Ｗ相の通電を順次切替えて、出力軸１７の回転が規制されるまで、出力軸１７を一方向（例えば、Ｐレンジ側）へ回転させる。
そして、出力軸１７の回転が規制されたら、各相の通電回数をカウントするカウンタを一旦リセットし、続いて各相の通電回数をカウントしつつ、各相のカウント値が所定のカウント値になるまで同期が脱調しない回転速度のオープン制御で各相の通電を順次切替える。これによって、出力軸１７の位置が初期位置に設定される。

ＥＣＵ６０には、図示しないレンジ操作手段によってレンジの切替指令が与えられると、現在の出力軸１７の回転位置と、目標回転位置との差から、出力軸１７の回転に必要なカウント値を求め、各相の通電回数をカウントしつつ、そのカウント値が所定のカウント値になるまで同期が脱調しない回転速度のオープン制御で各相の通電を順次切替えるオープン制御の機能がプログラムされており、このプログラムによって、電動機５の同期を保ったままの状態で出力軸１７を目標の回転位置へ回転させることができる。

ＥＣＵ６０には、出力軸１７が目標の回転位置へ達して、ロータ１１の回転が停止する状態では、全ての相のコイル２２を通電してステータティース２３とロータティース２４の対向位置を保持する機能がプログラムされている。即ち、図１（ａ）に示すように、例えばＵ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’の通電を最後にロータ１１が停止する場合は、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’の通電はそのままで、図１（ｂ）に示すように、Ｖ相のコイル２２Ｖ、２２Ｖ’、およびＷ相のコイル２２Ｗ、２２Ｗ’にも通電を行うように設けられている。
このように、Ｕ相の通電に、Ｖ相、Ｗ相の通電を追加することにより、Ｖ相、Ｗ相の間のロータティース２４が図１中矢印αに示すように、Ｖ相、Ｗ相の間の外側に磁気吸引されるため、ステータ１２側の磁気吸引力が高まり、ロータ１１を安定点に強固に保つことができ、ロータ１１の停止中に振動等によりロータ１１の回転角度が変化する不具合を回避できる。

このロータ１１の回転停止状態では、ＥＣＵ６０は、全コイル２２のそれぞれに与える電流値を、ロータ１１の回転駆動時にコイル２２に与えられる電流値（回転駆動電流値）より低いロータコア保持電流値にする制御（例えば、電流制御）を実施する（回転駆動電流値＞ロータコア保持電流値）。なお、ロータコア保持電流値は、ロータコア１４を保持し得る最低限の電流値であることが望ましい。
このように設けられることにより、不要な電力消費を抑えることができるとともに、コイル２２の発熱を抑えることができる。

〔実施例１の効果〕
ＳＲモータを用いた回転式アクチュエータ１は、電源が投入されると、特定相のコイル２２（この実施例では、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’）のみに通電を実施して、Ｕ相の起磁力を生じるステータティース２３にロータティース２４を磁気吸引し、ロータ１１とステータ１２の同期を取ることができる。
また、この実施例１では、Ｕ相の通電を実施した後、ロータ１１の揺れが収束する時間が経過すると、Ｕ相の通電はそのままで、他相（Ｖ相、Ｗ相）にも通電し、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’が装着されたステータティース２３に、ロータティース２４を確実に対向させ、励磁相の学習精度が高められるように設けられている。
そして、ロータ１１を回転駆動する際は、各相のコイル２２の通電回数をカウントしつつ、そのカウント値が所定のカウント値になるまで同期が脱調しないオープン制御で各相のコイル２２の通電を順次切替え、出力軸１７を目標の回転位置へ回転させるように設けられている。

このように、エンコーダを用いなくてもロータ１１とステータ１２の同期を取ることができるとともに、ロータ１１の回転角度を読み取り、ロータ１１の回転角度および回転数を制御することができる。即ち、回転式アクチュエータ１からエンコーダを廃止することができる。
エンコーダを廃止することにより、エンコーダに要していた部品コスト、エンコーダの組付コスト、エンコーダの検査コストが不要になり、回転式アクチュエータ１のコストを低く抑えることができる。
エンコーダを廃止できることにより、エンコーダによる故障、不良が発生する可能性がなくなるため、回転式アクチュエータ１の故障確率を抑えることができ、信頼性を高めることができる。
また、エンコーダを廃止できることにより、回転式アクチュエータ１を軽量化できるとともに、エンコーダに要していた部品のスペースが不要になるため、回転式アクチュエータ１を小型化することが可能になる。
さらに、エンコーダを廃止できることにより、ＥＣＵ６０はエンコーダの検出した信号を処理する必要がなくなるため、ＥＣＵ６０の演算負荷を軽くできる。

〔変形例〕
上記の実施例では、本発明を自動変速機２のシフトレンジ切替装置の回転式アクチュエータ１に適用した例を示したが、シフトレンジ切替装置以外において用いられる同期型の電動機の回転制御に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、同期型の電動機５として、リラクタンスモータの一例であるＳＲモータに本発明を適用した例を示したが、シンクロナス・リラクタンス・モータなど他のタイプのリラクタンスモータに本発明を適用しても良い。
また、同期型の電動機５として、永久磁石を用いないリラクタンスモータに本発明を適用した例を示したが、ロータの表面に磁石を設けた表面磁石構造のシンクロナスモータ（ＳＰＭモータ）や、ロータ内に磁石を埋設した埋設磁石構造のシンクロナスモータ（ＩＰＭモータ）など、他の永久磁石型同期モータ（ＰＭシンクロナスモータ）に本発明を適用しても良い。
即ち、同期型の電動機であれば、本発明を広く適用可能なものである。

励磁相の学習例の説明図である。 回転式アクチュエータの断面図である。 シフトレンジ切替装置のシステム構成図である。 パーキング切替機構を含むシフトレンジ切替機構の斜視図である。 電動機の概略構成図である。 減速機をリヤ側から見た斜視図である。 減速機をフロント側から見た斜視図である。 減速機をフロント側から見た分解斜視図である。

符号の説明

１ 回転式アクチュエータ
２ 車両用自動変速機
５ リラクタンス型の電動機
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ ロータ軸
１４ ロータコア
２１ ステータコア
２２Ｕ、２２Ｕ’ Ｕ相のコイル
２２Ｖ、２２Ｖ’ Ｖ相のコイル
２２Ｗ、２２Ｗ’ Ｗ相のコイル
２３ ステータティース（界磁極）
２４ ロータティース（電機子極）
６０ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (6)

1. 複数の界磁極を有するステータコアおよび前記複数の界磁極毎に界磁を生じさせる複数相のコイルを有するステータと、前記界磁極に生じる界磁に吸引または反発する電機子極を有するロータコアおよびこのロータコアを回転自在に支持するロータ軸を有するロータとを備える同期型の電動機と、
   前記複数相のコイルの通電状態を制御する制御装置とを具備し、
   この制御装置が前記複数相のコイルの通電状態を切替制御することで前記複数の界磁極に順次界磁を生じさせて前記ロータを回転駆動する同期モータ装置において、
   前記制御装置は、電源が投入されると、特定相のコイルの通電を実施して、特定の界磁極に対する前記ロータの初期同期の設定を行う励磁相学習制御を実施し、
   特定相のコイルのみの通電を実施して前記ステータコアと前記ロータコアの対向位置の初期設定を実施した後、全ての相のコイルを通電して前記ステータコアと前記ロータコアの対向位置の確定を実施し、
   前記ロータを回転駆動する際に、前記複数相のコイルの通電回数をカウントし、そのカウント値によって前記ロータの回転角度を読み取り、読み取った前記ロータの回転角度に基づいて前記複数相のコイルの通電の切替制御を実施することを特徴とする同期モータ装置。
2. 請求項１に記載の同期モータ装置において、
   前記制御装置は、電源が投入された状態であり、且つ前記励磁相学習制御を実施した後において前記ロータコアの回転が停止する状態では、全ての相のコイルを通電して前記ステータコアと前記ロータコアの対向位置を保持することを特徴とする同期モータ装置。
3. 請求項２に記載の同期モータ装置において、
   前記制御装置は、前記ロータコアの回転が停止する状態において全ての相のコイルに与えられる電流値を、前記ロータコアを回転駆動する際に前記コイルに与えられる電流値より低いロータコア保持電流値にすることを特徴とする同期モータ装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の同期モータ装置において、
   前記電動機は、リラクタンスモータであることを特徴とする同期モータ装置。
5. 請求項４に記載の同期モータ装置において、
   前記電動機は、スイッチド・リラクタンス・モータであり、
   前記ロータコアは、前記ステータコアに向けて突設された複数のロータティースを備えることを特徴とする同期モータ装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の同期モータ装置において、
   前記電動機は、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替装置を駆動する回転式アクチュエータに搭載されて回転トルクを発生することを特徴とする同期モータ装置。

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