JP4860408B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する２つのロータを有し、両ロータ間の位相差を変更可能とした電動機の制御装置に関する。

永久磁石型の電動機においては、同軸に配置された２つのロータのそれぞれに界磁を発生する永久磁石を備えた２重ロータ構造の電動機が従来より知られている（例えば特許文献１を参照）。この種の電動機では、２つのロータは、それらの軸心回りに相対回転可能とされ、その相対回転によって、両ロータ間の位相差を変更可能としている。そして、両ロータ間の位相差を変更することによって、各ロータの永久磁石により発生する界磁を合成してなる合成界磁の強さ（磁束の大きさ）を変化させることが可能となる。

前記特許文献１に見られる電動機では、該電動機の回転速度に応じて機構的に両ロータ間の位相差が変化するようになっている。すなわち、両ロータが遠心力の作用により電動機の径方向に変位する部材を介して接続されている。なお、両ロータのうちの一方のロータは、電動機の発生トルクを外部に出力する出力軸と一体に回転可能とされている。そして、上記部材の変位に伴い、他方のロータが、出力軸と一体に回転可能な一方のロータに対して相対的に回転し、両ロータ間の位相差が変化するように構成されている。この場合、電動機が停止状態にあるときに、両ロータにそれぞれ備えた永久磁石の磁極の向き（磁束の向き）が互いに同一となって、それらの永久磁石の合成界磁の強さが最大となるように、各ロータの永久磁石が配列されている。そして、電動機の回転速度が高くなるに従って、遠心力により両ロータの間の位相差が変化して、両ロータの永久磁石の合成界磁の強さが弱くなる。
特開２００２−２０４５４１号公報

ところで、永久磁石型の電動機の所望の運転を適切に行なうためには、該電動機のステータに備えた電機子の通電電流をロータの回転角度（より一般的には、ロータに備えた永久磁石の界磁の向き）に応じて制御する必要がある。このため、単一のロータを備えた電動機では、ロータの回転角度（＝電動機の出力軸の回転速度）をレゾルバなどの検出器で検出し、その検出値に応じて電機子の通電電流を制御することが一般に行なわれている。

従って、前記特許文献１に見られるような２つのロータを備えた電動機では、例えば該電動機の出力軸あるいは該出力軸と一体に回転可能なロータの回転角度（出力軸がステータに対して所定の位置関係で停止している状態を基準とする回転角度）を検出し、その検出値に応じて電機子の通電電流を制御することが考えられる。

しかるに、特許文献１に見られるような２つのロータを備えた電動機では、両ロータ間の位相差の変更に応じて、一方のロータに備えた永久磁石と他方のロータに備えた永久磁石との相対的な位置関係が変化する。このため、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きは電動機の出力軸の回転角度だけでなく、両ロータ間の位相差にも依存して変化する。

このため、電動機の出力軸の回転角度を検出しても、その回転角度の検出値は、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きに対してずれを生じることがある。その結果、該回転角度の検出値をそのまま使用して、電動機の電機子の通電電流を制御しても、電動機の運転効率が低下する、電動機の出力トルクが目標とするトルクに対して偏差を生じる、あるいは、出力トルクの振動が発生するなどの不都合が生じる恐れがあった。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、２つのロータ間の位相差を変更可能な電動機において、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きに整合するように、電動機のステータに備えた電機子の通電制御を行なうことができる制御装置を提供することを目的とする。

本発明の電動機の制御装置は、かかる目的を達成するために、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第１ロータおよび第２ロータと、両ロータのうちの第１ロータと一体に回転可能な出力軸とを互いに同軸に備えると共に、前記第２ロータが前記第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第２ロータの相対回転によって両ロータ間の位相差を変更することにより、各ロータの永久磁石の界磁を合成してなる合成界磁の強さを変更可能とした電動機の制御装置であって、前記両ロータのうちのいずれか一方のロータの回転角度を検出する角度検出手段と、前記電動機の実際の誘起電圧定数の値を推定する誘起電圧定数推定手段と、前記推定された誘起電圧定数の推定値と該誘起電圧定数の指令値とが与えられ、該誘起電圧定数の推定値を該誘起電圧定数の指令値に追従させるように該誘起電圧定数の推定値と指令値とに応じて前記両ロータ間の位相差の指令値を決定する位相差指令値決定手段と、前記決定された位相差の指令値に応じて、前記検出された回転角度を補正する回転角度補正手段と、その補正された回転角度に応じて前記電動機のステータに備えた電機子の通電電流を制御する通電制御手段とを備え、前記誘起電圧定数推定手段は、前記電動機にトルク指令値のトルクを発生させるべく前記通電制御手段により決定された前記電機子の電圧の指令値と、前記補正された回転角度の時間的変化率である回転速度と、前記電機子の通電電流を示す電流検出値とに基づき、前記誘起電圧定数の推定値を求め、前記回転角度補正手段は、前記両ロータ間の位相差の指令値と前記回転角度の補正量との相関関係を表す相関データをあらかじめ記憶保持しており、前記決定された位相差の指令値から前記相関データに基づいて求められる補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することを特徴とする（第１発明）。

かかる第１発明によれば、前記角度検出手段により検出された前記一方のロータの回転角度（電動機のステータに対して固定された座標系での回転角度）を、前記両ロータ間の位相差の指令値に応じて補正することにより、任意のロータ間位相差において、前記合成界磁の向きを特定し得る回転角度を得ることが可能となる。そして、その補正後の回転角度に応じて前記電機子の通電電流を制御することにより、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きに整合するように、電動機のステータに備えた電機子の通電制御を行なうことができる。その結果、電動機の運転効率の低下や出力トルクの振動を抑制しつつ、該電動機に所望の出力トルクを適切に発生させることが可能となる。

かかる第１発明では、前記回転角度補正手段は、前記両ロータ間の位相差の指令値と前記回転角度の補正量との相関関係を表す相関データをあらかじめ記憶保持しており、前記取得したパラメータの値から前記相関データに基づいて求められる補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正する。

これによれば、回転角度補正手段による回転角度の補正処理を容易に行なうことができる。なお、前記相関データとしては、マップなどを使用してもよいが、前記相関関係を近似する近似式などを使用してもよい。

上記第１発明では、前記回転角度補正手段は、前記相関データに基づいて求めた補正量にフィルタリング処理を施す手段を備え、そのフィルタリング処理後の補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することが好ましい（第２発明）。

この第２発明によれば、回転角度の補正量が過剰に頻繁に変動するのを抑制し、補正後の回転角度を安定させることができる。

また、上記第１発明または第２発明では、前記合成界磁の強さが最大となる両ロータ間の位相差の値を最大界磁パラメータ値とし、該合成界磁の強さが最小となる両ロータ間の位相差の値を最小界磁パラメータ値としたとき、前記相関関係は、具体的には、前記両ロータ間の位相差の指令値の変化に応じた前記補正量の変化の波形が、前記最大界磁パラメータ値と前記最小界磁パラメータ値との間の所定値で前記補正量の値が極値となる凸型の波形になる相関関係である（第３発明）。

すなわち、両ロータ間の位相差を、例えば前記最大界磁パラメータ値に対応する位相差に維持した状態における前記合成界磁の向きを基準の向きとしたとき、任意の両ロータ間の位相差における合成界磁の向きの当該基準の向きからのずれ量は、一般に、両ロータ間の位相差を前記最大界磁パラメータ値に対応する位相差（以下、ここでは最大界磁位相差という）から前記最小界磁パラメータ値に対応する位相差（以下、ここでは最小界磁位相差という）まで変化させたとき、最大界磁位相差と最小界磁位相差との間の、ある所定の位相差で当該ずれ量が最大となるような特性を有する。従って、前記相関関係を、上記のような凸型の波形の相関関係に設定しておくことで、前記回転角度の補正量を該相関関係を表す相関データを用いて適切に決定することができる。ひいては、該補正量による回転角度の補正によって、前記合成界磁の向きを表すものとして信頼性の高い回転角度を得ることができる。

本発明の一実施形態を図１〜図９を参照して説明する。図１は電動機３の内部構成の要部を該電動機３の軸心方向で示す図、図２は該電動機３の２つのロータの間の位相差を変更するための駆動機構を示すスケルトン図である。なお、図１では駆動機構に関する図示は省略している。

図１を参照して、電動機３は、２重ロータ構造のＤＣブラシレスモータであり、第１ロータとしての外ロータ１０と第２ロータとしての内ロータ１１とを出力軸３ａと同軸に備える。外ロータ１０の外側には、電動機３のハウジング（図示省略）に固定されたステータ１２を有し、このステータ１２には図示を省略する電機子（３相分の電機子）が装着されている。

外ロータ１０は環状に形成されており、その周方向にほぼ等間隔で配列された複数の永久磁石１３を備える。この永久磁石１３は、長尺の方形板状に形成されており、その長手方向を外ロータ１０の軸方向に向け、且つ、法線方向を外ロータ１０の径方向に向けた状態で、外ロータ１０に埋め込まれている。

内ロータ１１も環状に形成されている。この内ロータ１１は、その外周面を外ロータ１０の内周面に摺接させた状態で、外ロータ１０の内側に該外ロータ１０と同軸に配置されている。なお、内ロータ１１の外周面と外ロータ１０の内周面との間に若干のクリアランスが設けられていてもよい。さらに、この内ロータ１１の軸心部を、該内ロータ１１および外ロータ１０と同軸に出力軸３ａが貫通している。

また、内ロータ１１は、その周方向にほぼ等間隔で配列された複数の永久磁石１４を備える。この永久磁石１４は、外ロータ１０の永久磁石１３と同形状で、外ロータ１０の場合と同様の形態で、内ロータ１１に埋め込まれている。内ロータ１１の永久磁石１４の個数は、外ロータ１０の永久磁石１３の個数と同じである。

ここで、図１において、外ロータ１０の永久磁石１３のうちの白抜きで示す永久磁石１３ａと、点描を付した永久磁石１３ｂとは、外ロータ１０の径方向における磁極の向きが互いに逆になっている。例えば、永久磁石１３ａは、その外側（外ロータ１０の外周面側）の面がＮ極、内側（外ロータ１０の内周面側）の面がＳ極とされ、永久磁石１３ｂは、その外側の面がＳ極、内側の面がＮ極とされている。同様に、内ロータ１１の永久磁石１４のうちの白抜きで示す永久磁石１４ａと、点描を付した永久磁石１４ｂとは、内ロータ１１の径方向での磁極の向きが互いに逆になっている。例えば、永久磁石１４ａは、その外側（内ロータ１１の外周面側）の面がＮ極、内側（内ロータ１１の内周面側）の面がＳ極とされ、永久磁石１４ｂは、その外側の面がＳ極、内側の面がＮ極とされている。

そして、本実施形態では、外ロータ１０においては、互いに隣り合された永久磁石１３ａ，１３ａの対と、互いに隣り合わされた永久磁石１３ｂ，１３ｂの対とが、外ロータ１０の周方向に交互に配列されている。同様に、内ロータ１１においては、互いに隣り合された永久磁石１４ａ，１４ａの対と、互いに隣り合わされた永久磁石１４ｂ，１４ｂの対とが、内ロータ１１の周方向に交互に配列されている。

図２を参照して、外ロータ１０は、電動機３の出力軸３ａと一体に回転可能なように該出力軸３ａに連結されている。そして、内ロータ１１は、該外ロータ１０および出力軸３ａに対して相対回転可能に設けられている。この内ロータ１１の相対回転によって、外ロータ１０との間の位相差を変更可能とされている。本実施形態では、内ロータ１１の相対回転を行なわせる（両ロータ１０，１１間の位相差を変化させる）ための位相差変更駆動手段として、例えば遊星歯車機構３０を有する位相差変更装置１５が備えられている。

この位相差変更装置１５の遊星歯車機構３０は、内ロータ１１の内側の中空部に配置されている。該遊星歯車機構３０は、本実施形態では、シングルピニオン型のものであり、外ロータ１０と一体に回転可能なように該外ロータ１０に固定された第１リングギヤＲ１と、内ロータ１１と一体に回転可能なように該内ロータ１１に固定された第２リングギヤＲ２とを内ロータ１１および外ロータ１０と同軸に備える。両リングギヤＲ１，Ｒ２は、それらの軸心方向に配列されている。両リングギヤＲ１，Ｒ２の軸心部には、その両者について共通のサンギヤＳが設けられ、このサンギヤＳを一体に有するサンギヤ軸３３が複数のベアリング３４により回転自在に支持されている。

サンギヤＳと第１リングギヤＲ１との間には、これらと噛合する複数の第１プラネタリギヤ３１が設けられ、これらの第１プラネタリギヤ３１が、第１キャリアＣ１に自転自在に保持されている。この場合、第１キャリアＣ１は、サンギヤＳの軸心まわりに回転可能とされ、該第１キャリアＣ１の回転によって、各第１プラネタリギヤ３１がサンギヤＳのまわりで公転可能とされている。

また、サンギヤ３３と第２リングギヤＲ２との間には、これらと噛合する複数の第２プラネタリギヤ３２が設けられ、これらの第２プラネタリギヤ３２が第２キャリアＣ２に自転自在に保持されている。この場合、第２キャリアＣ２は、電動機３のステータ１２（あるいはハウジング）に固定され、回転不能とされている。

なお、第１リングギヤＲ１と第１プラネタリギヤ３１とサンギヤＳとのギヤ比は、第２リングギヤＲ２と第２プラネタリギヤ３２とサンギヤＳとのギヤ比と同じである。

上記のように構成された遊星歯車機構１５では、第１キャリアＣ１を回転不能に保持した状態では、電動機３の出力軸３ａおよび外ロータ１０が回転すると、これらと同一の回転速度で且つ同方向に内ロータ１１が第２リングギヤＲ２と一体に回転することとなる。従って、内ロータ１１が外ロータ１０と一体に回転することとなる。そして、第１キャリアＣ１を回転駆動すると、内ロータ１１が外ロータ１０に対して相対的に回転することとなる。これにより、内ロータ１１と外ロータ１０との間の位相差（以下、ロータ間位相差という）が変化することとなる。

そこで、本実施形態の位相差変更装置１５は、電動機もしくは油圧アクチュエータなどのアクチュエータ２５（回転駆動力発生源）により、遊星歯車機構３０の第１キャリアＣ１を回転駆動することで、ロータ間位相差を変更する。この場合、アクチュエータ２５は、第１キャリアＣ１と一体に回転可能に設けられた駆動軸３５を介して該第１キャリアＣ１に接続され、該駆動軸３５を介して第１キャリアＣ１に回転力（トルク）を付与するようにしている。

以上が、本実施形態における電動機３とこの電動機３に対する位相差変更装置１５の機構的な構成である。

なお、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車機構３０を使用したが、例えばダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用するようにしてもよい。また、本実施形態では、電動機３の出力軸３ａと外ロータ１０とが一体に回転するように構成したが、電動機３の出力軸３ａと内ロータ１１とが一体に回転するようにして、これらの出力軸３ａおよび内ロータ１１に対して外ロータ１０が相対回転し得るように構成してもよい。また、位相差変更装置１５の構成は、上記した構成に限られるものではない。例えば、内ロータ１１の内側にベーンロータなどにより油圧室を形成し、その油圧室の圧力を操作することで、内ロータ１１を外ロータ１０に対して相対回転させるようにしてもよい。

前記位相差変更装置１５によって、内ロータ１１を外ロータ１０に対して回転させ、ロータ間位相差を変化させることで、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂによって発生する界磁と外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂによって発生する界磁との合成界磁の（ステータ１２に向かう径方向の界磁）の強さ（合成界磁の磁束の強さ）が変化することとなる。以降、その合成界磁の強さが最大となる状態を界磁最大状態、該合成界磁の強さが最小となる状態を界磁最小状態という。図３（ａ）は界磁最大状態での内ロータ１１と外ロータ１０との位相関係を示す図であり、図３（ｂ）は界磁最小状態での内ロータ１１と外ロータ１０との位相関係を示す図である。

図３（ａ）に示す如く、界磁最大状態は、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂと、外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂとが異極同士を対向させた状態である。より詳しくは、この界磁最大状態では、内ロータ１１の永久磁石１４ａが外ロータ１０の永久磁石１３ａに対向すると共に、内ロータ１１の永久磁石１４ｂが外ロータ１０の永久磁石１３ｂに対向する。この状態では、径方向において、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂのそれぞれの磁束Ｑ１の向きと、外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂのそれぞれの磁束Ｑ２の向きとが同一となるため、それらの磁束Ｑ１，Ｑ２の合成磁束Ｑ３の強さ（合成界磁の強さ）が最大となる。なお、電動機３の運転停止状態で、内ロータ１１が自由に回転し得る状態（前記遊星歯車機構３０の第１キャリアＣ１にアクチュエータ２５から回転力を付与していない状態）では、通常、ロータ間位相差は、界磁最大状態の位相差で平衡する。

また、図３（ｂ）に示す如く、界磁最小状態は、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂと、外ロータ１０の永久磁石１３ａ，１３ｂとが同極同士を対向させた状態である。より詳しくは、この界磁最小状態では、内ロータ１１の永久磁石１４ａが外ロータ１０の永久磁石１３ｂに対向すると共に、内ロータ１１の永久磁石１４ｂが外ロータ１０の永久磁石１３ａに対向する。この状態では、径方向において、内ロータ１１の永久磁石１４ａ，１４ｂのそれぞれの磁束Ｑ１の向きと、外ロータ１０の永久磁石１３ｂ，１３ａのそれぞれの磁束Ｑ２の向きとが逆向きとなるため、それらの磁束Ｑ１，Ｑ２の合成磁束Ｑ３の強さ（合成界磁の強さ）が最小となる。

本実施形態では、前記界磁最大状態におけるロータ間位相差を０［ｄｅｇ］、前記界磁最小状態におけるロータ間位相差を１８０［ｄｅｇ］と定義する。なお、前記界磁最小状態でのロータ間位相差（最小界磁位相差）を０［ｄｅｇ］、界磁最大状態でのロータ間位相差（最大界磁位相差）を１８０［ｄｅｇ］と定義してもよい。より一般的に言えば、ロータ間位相差の零点は任意に設定してよい。

図４は、前記界磁最大状態と、界磁最小状態と、これらの中間的な界磁状態とにおいて、電動機３の出力軸３ａを所定の回転速度で作動させた場合に、ステータ１２の電機子に誘起される誘起電圧を比較したグラフである。このグラフの縦軸と横軸とは、それぞれ、誘起電圧［Ｖ］、電気角での出力軸３ａの回転角度［度］である。参照符号ａを付したグラフが、界磁最大状態（ロータ間位相差＝０［ｄｅｇ］の状態）でのグラフであり、参照符号ｂを付したグラフが、界磁最小状態（ロータ間位相差＝１８０［ｄｅｇ］の状態）でのグラフである。また、参照符号ｃを付したグラフが、これらの中間的な界磁状態（ロータ間位相差が、０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］との間の中間的な値である状態）でのグラフである。図４から判るように、ロータ間位相差を０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］との間で変化させることで、誘起電圧のレベル（振幅レベル）を変化させることができる。なお、ロータ間位相差を０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］まで増加させていくと、基本的には、合成界磁の強さが低下していき、これに伴い、誘起電圧のレベルが減少していく。

このように、ロータ間位相差を変化させて、界磁の強さを増減させることにより、電動機３の誘起電圧定数を変化させることができる。なお、誘起電圧定数は、電動機３の出力軸３ａの角速度と、この角速度に応じて電機子に生じる誘起電圧のレベル（誘起電圧の実効値）との関係を規定する比例定数である。図５は、この誘起電圧定数とロータ間位相差との関係を示すグラフである。図示の如く、誘起電圧定数の値は、ロータ間位相差が大きいほど（合成界磁の強さが小さいほど）、小さくなる。

また、前記図４を参照して、ロータ間位相差が０［ｄｅｇ］であるときのグラフａの波形と１８０［ｄｅｇ］であるときのグラフｂの波形とは、ほぼ同期したものとなる（誘起電圧のレベルが０になる回転角度が互いにほぼ同じになる）。これは、ロータ間位相差が０［ｄｅｇ］であるときと１８０［ｄｅｇ］であるときとでは、前記合成界磁の向き（合成界磁の磁束の向き）が互いにほぼ同じになるからである。一方、ロータ間位相差が０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］と間の中間的な値であるときのグラフｃの波形は、グラフａ，ｂの波形に対して位相のずれが生じる（誘起電圧のレベルが０となる回転角度が、グラフｃと、グラフａまたはｃとで相違する）。これは、ロータ間位相差が０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］との間の中間的な値であるときの前記合成界磁の向きが、ロータ間位相差が０［ｄｅｇ］または１８０［ｄｅｇ］であるときの前記合成界磁の向きからロータ１０，１１の周方向にずれるからである。このように、ロータ間位相差に依存して、出力軸３ａの回転角度に応じた誘起電圧の波形の位相のずれが生じる。換言すれば、合成界磁の向きは、外ロータ１０あるいは内ロータ１１に対して固定的な向きではなく、ロータ間位相差に応じて変化する。

次に、図６〜図９を参照して、本実施形態における電動機３の制御装置５０を説明する。図６は電動機３の制御装置５０（以下、単に制御装置５０という）の機能的構成を示すブロック図、図７（ａ），（ｂ）は制御装置５０に備えたＫe推定部６９の処理を説明するためのグラフ、図８は制御装置５０に備えた角度補正部５１の処理機能を示すブロック図、図９は該角度補正部５１の処理を説明するためのグラフである。なお、図６では、電動機３を模式化して記載し、前記遊星歯車機構３０を「位相可変機構」と表現している。

本実施形態の制御装置５０は、基本的には、いわゆるｄ−ｑベクトル制御により電動機３の電機子の通電を制御する。すなわち、制御装置５０は、電動機３を、界磁方向（詳しくは前記合成界磁の方向）をｄ軸としてｄ軸と直交する方向をｑ軸とする２相直流の回転座標系であるｄ−ｑ座標系での等価回路に変換して取り扱う。その等価回路は、ｄ軸上の電機子（以下、ｄ軸電機子という）と、ｑ軸上の電機子（以下、ｑ軸電機子という）とを有する。なお、ｄ軸はいわゆる界磁軸、ｑ軸はいわゆるトルク軸である。そして、制御装置５０は、外部から与えられるトルク指令値Ｔr_c（電動機３の出力軸３ａに発生させるトルクの指令値）に応じたトルクを電動機３の出力軸３ａに発生させるように電動機３の電機子（３相分の電機子）の通電電流を制御する。また、制御装置５０は、この通電制御と並行して、電動機３のロータ間位相差θdを前記位相差変更装置１５を介して制御する。

これらの制御を行なうために、本実施形態では、センサとして、電動機３の電機子の３相のうちの２つの相、例えばＵ相およびＷ相のそれぞれの電流を検出する電流センサ４１，４２（電流検出手段）と、電動機３の出力軸３ａまたは外ロータ１０の回転角度θm（電動機３のステータ１２に対して固定された座標系での回転角度）を検出する角度検出器４３とが備えられている。角度検出器４３は、本発明における角度検出手段に相当するものであり、レゾルバ等により構成される。なお、本実施形態では、出力軸３ａと外ロータ１０とは一体に回転するので、それぞれの回転角度は互いに同一である。

制御装置５０は、ＣＰＵ、メモリ等により構成される電子ユニットであり、その制御処理が所定の演算処理周期で逐次実行される。以下に、制御装置５０の機能的な手段を具体的に説明する。

制御装置５０は、角度検出器４３で検出された出力軸３ａの回転角度θm（＝外ロータ１０の回転角度）を補正する角度補正部５１と、この角度補正部５１による補正後の回転角度θm'（以下、補正後回転角度θm'という）を微分してなる回転速度ωm（＝dθm'／dt）を求める回転速度算出部５２と、電動機３の各相の電機子の通電電流をインバータ回路４４を介して制御する通電制御部５３とを備える。インバータ回路４４は、周知であるので、その図示は省略するが、上アームと下アームとに３相分（３個）のスイッチング素子（ＦＥＴなど）と、各スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有するものである。なお、インバータ回路４４は、図示を省略する電動機３の電源（蓄電器）から、直流電圧が印加される。

角度補正部５１の処理の詳細は後述するが、該角度補正部５１で求められる補正後回転角度θm'は、前記合成界磁の回転角度、換言すれば、ｄ−ｑ座標系の回転角度を意味する。従って、このθm'を微分してなる回転速度ωmは、前記合成界磁の回転速度（角速度）、あるいは、ｄ−ｑ座標系の回転速度を意味する。以降、回転速度ωmを合成界磁回転速度ωmという。なお、ロータ間位相差θdが一定に維持されている状態では、合成界磁の向きが外ロータ１０に対して固定的な向きとなるので、合成界磁回転速度ωmは、出力軸３ａの回転速度（＝外ロータ１０の回転速度＝内ロータ１１の回転速度＝dθm／dt）に一致する。

補足すると、通電制御部５３は、本発明における通電制御手段に相当し、角度補正部５１は本発明における回転角度補正手段に相当するものである。

通電制御部５３は、前記電流センサ４１，４２の出力信号から不要成分を除去することで、電動機３の電機子のＵ相、Ｗ相のそれぞれの電流検出値Ｉｕ，Ｉｗを得るバンドパスフィルタ６１と、該電流検出値Ｉｕ，Ｉｗと前記角度補正部５１で求められた補正後回転角度θm'とに基づいて、３相−ｄｑ変換によりｄ軸電機子の電流（以下、ｄ軸電流という）の検出値Ｉd_sおよびｑ軸電機子の電流（以下、ｑ軸電流という）の検出値Ｉq_sを算出する３相−ｄｑ変換部６２とを備える。

また、通電制御部５３は、ｄ軸電流の指令値（目標値）であるｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸電流の指令値（目標値）であるｑ軸電流指令値Ｉq_cとを逐次決定する電流指令算出部６３と、ｄ軸電流指令値Ｉd_cを補正する補正値Ｉdvolを求める界磁制御部６４と、該補正値Ｉdvolをｄ軸電流指令値Ｉd_cに加えてなる値（Ｉd_cをＩdvolにより補正してなる値）と前記３相−ｄｑ変換部６２で求められたｄ軸電流の検出値Ｉd_sとの偏差ΔＩd（＝Ｉd_c＋Ｉdvol−Ｉd_s）を求める演算部６５と、前記電流指令算出部６３により決定されたｑ軸電流指令値Ｉq_cと前記３相−ｄｑ変換部６２で求められたｑ軸電流の検出値Ｉq_sとの偏差ΔＩq（＝Ｉq_c−Ｉq_s）を求める演算部６６とを備える。

ここで、電流指令算出部６３には、制御装置５０に外部から与えられるトルク指令値Ｔr_c（電動機３の出力軸３ａに発生させるトルクの指令値）と、前記回転速度算出部５２で求められた合成界磁回転速度ωmと、後述するＫe推定部６９で求められる誘起電圧定数Ｋeの推定値Ｋe_s（前回の演算処理周期で求められた値）とが入力される。そして、電流指令算出部６３は、これらの入力値から、あらかじめ設定されたマップに基づいて、前記ｄ軸電流指令値Ｉd_cおよびｑ軸電流指令値Ｉq_cを決定する。このｄ軸電流指令値Ｉd_cおよびｑ軸電流指令値Ｉq_cは、トルク指令値Ｔr_cのトルクを電動機３に発生させるためのｄ軸電流およびｑ軸電流のフィードフォワード値（基本値）としての意味を持つ。

なお、トルク指令値Ｔr_cは、例えば電動機３を走行用動力源として搭載した車両（ハイブリッド車両や電動車両）のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）や走行速度に応じて決定される。また、トルク指令値Ｔr_cには、力行トルクの指令値と回生トルクの指令値とがあり、本実施形態では、力行トルクのトルク指令値Ｔr_cを正の値、回生トルクのトルク指令値Ｔr_cを負の値とする。

また、界磁制御部６４は、電動機３の電機子の相電圧（誘起電圧）の大きさが、電動機３の電源電圧Ｖdc（インバータ回路４４に印加される直流電圧）に応じて決定される目標電圧に一致するようにｄ軸電流を操作するものである。このため、界磁制御部６４には、電動機３の電源電圧Ｖdcと、後述する電流制御部６７で決定されたｄ軸電機子およびｑ軸電機子のそれぞれの電圧指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cとが入力される。そして、界磁制御部６４は、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cとから求まる相電圧が、前記電源電圧Ｖdcに応じて定まる目標電圧を半径とする目標電圧円をトレースするように（換言すれば、Ｖd_c，Ｖq_cの合成ベクトルの大きさが電源電圧Ｖdcを超えないように）、ｄ軸電流Ｉdを操作するための前記補正値Ｉdvolを決定する。この場合、補正値Ｉdvolは、例えば前記目標電圧と上記合成ベクトルの大きさ（＝√（Ｖd_c²＋Ｖq_c²））との偏差からＰＩ制御則などのフィードバック制御則により決定される。

通電制御部５３は、さらに、上記の如く算出された偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに応じて、それらの偏差ΔＩｄ，Ｉｑを０に近づけるように、ＰＩ制御則などのフィードバック制御則により、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cを決定する電流制御部６７を備える。なお、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cとを決定するとき、偏差ΔＩｄ，ＩｑからＰＩ制御則などのフォードバック制御則によりそれぞれ求められるｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に、ｄ軸とｑ軸との間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加することで、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cを求めることが好ましい。

さらに、通電制御部５３は、電流制御部６７で決定されたｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cとの組を各相の電機子の電圧指令値に変換し、その電圧指令値に応じてインバータ回路４４をＰＷＭ制御により制御するインバータ制御部６８を備える。

この場合、インバータ制御部６８には、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cに加えて、前記角度補正部５１で求められた補正後回転角度θm'も入力される。そして、インバータ制御部６８は、補正後回転角度θm'に応じてｄｑ−３相変換により、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cとの組を各相の電機子の電圧指令値に変換する。さらに、インバータ制御部６８は、その各相の電機子の電圧指令値を、補正後回転角度θm'に対して所定の位相を有する三角波あるいは鋸波と比較することにより、インバータ回路４４の各相に対応するスイッチング素子の制御信号（該スイッチング素子のゲートのＯＮ・ＯＦＦ信号）を生成する。そして、インバータ制御部６８は、その制御信号によってインバータ回路を制御することで、電圧指令値の電圧を各相の電機子にインバータ回路４４を介して印加させる。

上記した通電制御部５３の処理機能によって、電動機３の各相の電機子の相電圧が電源電圧Ｖdcを超えないようにしつつ、トルク指令値Ｔr_cのトルクが電動機３の出力軸３ａに発生するように、電動機３の各相の電機子の通電電流が制御されることとなる。

また、本実施形態では、通電制御部５３は、さらに、電動機３の実際の誘起電圧定数Ｋeを推定するＫe推定部６９を備える。

Ｋe推定部６９は、本実施形態では、次のように電動機３の誘起電圧定数Ｋeを推定する（誘起電圧定数Ｋeの推定値Ｋe_sを求める）。

ｄ−ｑ座標系において、ｄ軸電圧Ｖd、ｑ軸電圧Ｖq、ｄ軸電流Ｉd、およびｑ軸電流Ｉqの間には、一般に、次式（１）、（２）の関係が成立する。

Ｋe・ωm＋Ｒ・Ｉq＝Ｖq−ωm・Ｌd・Ｉd ……（１）
Ｖd＝Ｒ・Ｉd−ωm・Ｌq・Ｉq ……（２）

ここで、Ｒはｄ軸電機子およびｑ軸電機子の抵抗値、Ｌdはｄ軸電機子のインダクタンス、Ｌqはｑ軸電機子のインダクタンスである。

本実施形態では、Ｋe推定部６９は、上記式（１）、（２）に基づいて、電動機３の誘起電圧定数Ｋeの推定値Ｋe_s（以下、誘起電圧定数推定値Ｋe_sという）を求める。さらに詳細には、Ｋe推定部６９は、前記式（１）から得られる次式（３）に基づいて、誘起電圧定数推定値Ｋe_sを求める。

Ｋe_s＝（Ｖq−ωm・Ｌd・Ｉd−Ｒ・Ｉq）／ωm ……（３）

この場合、式（３）の右辺の演算に必要なＶq，Ｉd，Ｉq、ωmの値として、それぞれ前記電流制御部６７により決定されたｑ軸電圧指令値Ｖq_c、前記３相−ｄｑ変換部６２により求められたｄ軸電流の検出値Ｉd_sおよびｑ軸電流の検出値Ｉq_s、前記回転速度算出部５２により求められた合成界磁回転速度ωmが用いられる。また、Ｌdの値としては、ｄ軸電流Ｉdの指令値Ｉd_cまたは検出値Ｉd_sから、図７（ａ）のグラフで示す如くあらかじめ定められたデータテーブルに基づいて、Ｌdの値を決定し、その値を式（３）の演算に使用する。図７（ａ）のグラフは、ｄ軸電機子のインダクタンスＬdとｄ軸電流Ｉdとの相関関係を表している。本実施形態では、このようなＬdとＩdとの間の相関性を利用して、Ｉd_cまたはＩd_sからＬdの値を決定する。なお、ｄ軸電流指令値Ｉd_cの代わりに、Ｉd_cを界磁制御部６４で求められる補正値Ｉdvolで補正してなる値（Ｉd_c＋Ｉdvol）を用いてもよい。また、Ｒの値としては、例えば前記式（２）から得られる次式（４）により決定される値が用いられる。

Ｒ＝（Ｖd＋ωm・Ｌq・Ｉq）／Ｉd ……（４）

この式（４）の右辺の演算に必要なＶd、Ｉq、ωmの値としては、前記電流制御部６７により決定されたｄ軸電圧指令値Ｖd、前記３相−ｄｑ変換部６２により求められたｑ軸電流の検出値Ｉq_s、前記回転速度算出部５２で算出された合成界磁回転速度ωmを用いればよい。また、Ｌqの値としては、ｑ軸電流Ｉqの指令値Ｉq_cまたは検出値Ｉq_sから、図７（ｂ）のグラフで示す如くあらかじめ定められたデータテーブルに基づいて、Ｌqの値を決定し、その値を式（４）の演算に使用する。図７（ｂ）のグラフは、ｑ軸電機子のインダクタンスＬqと、ｑ軸電流Ｉqとの相関関係を表している。本実施形態では、このようなＬqとＩqとの間の相関性を利用して、Ｉq_cまたはＩq_sからＬqの値を決定する。

なお、式（４）によりＲの値を求める場合、ｄ軸電流Ｉdが０近傍の値であるときには、Ｒの値を精度よく求めることができない。これに対する対策として、例えば次のようにＲの値を求めるようにしてもよい。すなわち、前記電流指令算出部６３により決定されるｄ軸電流指令値Ｉd_cを前記界磁制御部６４で算出される補正値Ｉdvolにより補正してなる値（＝Ｉd_c＋Ｉdvol）が０近傍の値に維持される状況において、ｄ軸電流指令値を０近傍で正の値と負の値とに周期的に変化し、且つ、その時間平均値が０近傍に維持されるように設定し直す。そして、このように設定し直したｄ軸電流指令値とｄ軸電流の検出値Ｉd_sとの偏差をΔＩdとして、電流制御部６７に入力する。この状態において、次式（５）によりＲの値を算出する。

Ｒ＝｛（Ｖd1−Ｖd2）＋ωm・Ｌq・（Ｉq1−Ｉq2）｝／（Ｉd1−Ｉd2） ……（５）

ここで、Ｖd1，Ｉq1，Ｉd1は、それぞれｄ軸電流指令値が正の値（または負の値）となる時刻（以下、時刻１という）に対応するｄ軸電圧、ｑ軸電流、ｄ軸電流を意味し、Ｖd2，Ｉq2，Ｉd2は、それぞれｄ軸電流指令値がＶd1，Ｉq1，Ｉd1の場合と逆極性になる時刻（以下、時刻２という）に対応するｄ軸電圧、ｑ軸電流、ｄ軸電流を意味する。それらの値としては、各時刻１，２におけるｄ軸電圧指令値Ｖd_c、ｑ軸電流の検出値Ｉq_s、ｄ軸電流の検出値Ｉd_sを使用すればよい。また、ｄ軸電流指令値を変化させる１周期内での電動機３の合成界磁の実際の回転速度およびｑ軸電機子の実際のインダクタンスの変化がほぼ０であるとみなし、式（５）のωmの値としては、時刻１または時刻２で前記回転速度算出部５２で算出される合成界磁回転速度ωmの値を用いればよい。さらに、式（５）のＬqの値としては、時刻１または時刻２でのｑ軸電流の指令値Ｉq_cまたは検出値Ｉq_sから前記図７（ｂ）のグラフで示すデータテーブルに基づき決定される値を使用すればよい。

このようにＲの値を決定することにより、ｄ軸電流Ｉdが０近傍の値となる状況でも、Ｒの値を適正に決定することができる。

補足すると、前記式（３）により誘起電圧定数Ｋeの値を推定する場合、Ｒの値をあらかじめ定めた固定値にしてもよい。また、Ｒの値やＬqの値は、電動機３の電機子あるいは永久磁石１３，１４の温度の影響を受けるので、その温度を検出または推定し、その温度に基づいて、ＲやＬqの値を推定するようにしてもよい。そして、その推定したＲやＬqの値を用いて、Ｋeの値を推定するようにしてもよい。

また、ロータ間位相差θdを適宜のセンサを使用して検出するようにした場合には、そのθdの検出値から、前記図５のグラフで示す相関関係を表すマップに基づいてＫeの値を推定するようにしてもよい。

制御装置５０は、前記角度補正部５１、回転速度算出部５２および通電制御部５３のほか、電動機３の誘起電圧定数Ｋeの指令値（目標値）Ｋe_cを逐次決定するＫe指令算出部５４と、ロータ間位相差を制御するための制御指令を決定して位相差変更装置１５に出力する位相制御部５５とを備える。

Ｋe指令算出部５４には、前記トルク指令値Ｔr_cと、電動機３の電源電圧Ｖdcと、前記回転速度算出部５２で求められた合成界磁回転速度ωmとが逐次入力される。そして、Ｋe指令算出部５４は、これらの入力値Ｔr_c，ωm，Ｖdcからあらかじめ定められたマップに従って、誘起電圧定数Ｋeの指令値Ｋe_c（以下、誘起電圧定数指令値Ｋe_cという）を逐次決定する。

この場合、上記マップは、例えば、トルク指令値Ｔr_cと合成界磁回転速度ωmと電源電圧Ｖdcとの組に対して、電動機３のｄ軸電圧とｑ軸電圧との合成電圧（ベクトル和）の大きさが電源電圧Ｖdcを超えないようにしつつ、電動機３のエネルギー効率（入力エネルギーに対する出力エネルギーの割合）をできるだけ高めることができる誘起電圧定数指令値Ｋe_cが決定されるように設定されている。

ここで、一般的には、誘起電圧定数Ｋeを小さくするほど（換言すれば、ロータ間位相差θdを大きくするほど）、電動機３の出力軸３ａをより高速域で回転させることが可能となると共に、電動機３のエネルギー効率が高効率となる領域を高速回転側にずらすことができる。また、誘起電圧定数Ｋeを大きくするほど（換言すれば、ロータ間位相差θdを小さくするほど）、電動機３の出力トルクを大きくすることができる。従って、誘起電圧定数指令値Ｋe_cは、上記のような誘起電圧定数Ｋeに対する電動機３の特性と、電動機３の要求される運転形態とを考慮して設定すればよく、種々様々な設定の仕方が可能である。

本実施形態では、Ｋe指令算出部５４では、合成界磁回転速度ωmと電源電圧Ｖdcとを一定としたとき、誘起電圧定数指令値Ｋe_cは、基本的には、トルク指令値Ｔr_cの絶対値｜Ｔr_c｜が大きくなるほど、Ｋe_cの値が大きくなるように（換言すれば、前記合成界磁の強さを高くするように）設定される。

また、トルク指令値Ｔr_cと電源電圧Ｖdcとを一定としたとき、誘起電圧定数指令値Ｋe_cは、基本的には、合成界磁回転速度ωmが高速となる領域で、該合成界磁回転速度ωmが大きくなるほど、Ｋe_cの値が小さくなるように（換言すれば、前記合成界磁の強さを低くするように）設定される。また、トルク指令値Ｔr_cと合成界磁回転速度ωmとを一定としたとき、誘起電圧定数指令値Ｋe_cは、基本的には、電源電圧Ｖdcが小さくなるほど、Ｋe_cの値が小さくなるように設定される。

補足すると、誘起電圧定数指令値Ｋe_cを設定するとき、電動機３の過熱防止などの要求を考慮して設定してもよい。

位相制御部５５には、前記通電制御部５３のＫe推定部６９で求められた誘起電圧定数推定値Ｋe_sが入力されると共に、Ｋe指令算出部５４から出力された誘起電圧定数指令値Ｋe_cが逐次入力される。そして、位相制御部５５は、これらの入力値を基に、Ｋe_sをＫe_cに追従させるように（実際の誘起電圧定数Ｋeを指令値Ｋe_cに一致させるように）、位相差変更装置１５に対する制御指令を決定し、該制御指令を位相差変更装置１５に出力する。本実施形態では、該制御指令として、例えばロータ間位相差の指令値θd_c（以下、位相差指令値θd_cという）が決定される。この場合、位相差指令値θd_cは、例えば、Ｋe_cに応じて定めたフィードフォワード値を、誘起電圧定数指令値Ｋe_cと誘起電圧定数推定値Ｋe_sの偏差ΔＫe（＝Ｋe_c−Ｋe_s）に応じて定めたフィードバック補正量で補正することにより決定される。該フィードフォワード値は、Ｋe_cから、前記図５のグラフで示すようにあらかじめ設定したマップを用いて決定すればよい。また、フィードバック補正量は、ΔＫeから比例則、ＰＩＤ則などのフィードバック制御則によって決定すればよい。

なお、位相差変更装置１５は、位相制御部５５から入力される位相差指令値θd_cに従って、アクチュエータ２５を介してロータ間位相差θdを制御する。

補足すると、本実施形態では、位相差変更装置１５に対する制御指令としてロータ間位相差指令値θd_cを使用したが、例えば位相差変更装置１５のアクチュエータ２５の動作量の指令値であってもよい。該制御指令は、位相差変更装置１５のアクチュエータ２５の動作を規定できるものであればよい。

以上説明した、Ｋe指令算出部５４および位相制御部５５の処理によって、電動機３の実際の誘起電圧定数Ｋeの推定値である誘起電圧定数推定値Ｋe_sが、電動機３の運転形態に応じた誘起電圧定数指令値Ｋe_cに一致するように、ロータ間位相差θdが位相差変更装置１５を介して制御される。

次に、説明を後回しにした前記角度補正部５１の処理を説明する。前記したように、外ロータ１０の永久磁石１３の界磁と内ロータ１１の永久磁石１４の界磁とを合成してなる前記合成界磁の向きは、外ロータ１０あるいは内ロータ１１に対して固定的な向きではなく、ロータ間位相差に応じて変化する。そして、電動機３の出力トルクを適切に所望のトルクに制御するためには、前記合成界磁の向きに適合させて、各相の電機子の通電電流を制御する必要がある。具体的には、本実施形態のようにｄ−ｑベクトル制御により電動機３の各相の電機子の通電電流を制御する場合には、前記通電制御部５３の３相−ｄｑ変換部６２や、インバータ制御部６８に、実際の合成界磁の向きとｄ軸方向とが一致するｄ−ｑ座標系の回転角度（あるいは該回転角度に対して一定のオフセットを有する回転角度）を入力する必要がある。

一方、前記角度検出器４３で検出される回転角度θmは、外ロータ１０あるいは出力軸３ａの回転角度であるので、その回転角度θmのみに依存して一義的に合成界磁の向きが定まるわけではなく、該合成界磁の向き（あるいはｄ−ｑ座標系の回転角度）は、ロータ間位相差θdにも依存する。

ここで、例えば、前記ロータ間位相差θdが０［ｄｅｇ］または１８０［ｄｅｇ］であるときの前記合成界磁の向きを基準の向きとし、任意のロータ間位相差θdにおける合成界磁の向きの基準の向きからのずれ角度をΔθmとおくと、このΔθmは、ロータ間位相差θdに対して、概ね図９のグラフで示すような相関性を有する。図示の如く、ロータ間位相差θdが、前記界磁最大状態に対応するロータ間位相差である０［ｄｅｇ］と、前記界磁最小状態に対応するロータ間位相差である１８０［ｄｅｇ］との間の中間的な所定値θdxであるときに、Δθmが極大値（最大値）となるような特性でΔθmがロータ間位相差θdに応じて変化する。換言すれば、ロータ間位相差θdが０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］まで変化することに伴うΔθmの変化の波形が凸型の波形（図９では上に凸の波形）になる。

なお、前記図４を参照して、任意のロータ間位相差θdにおけるΔθmは、そのロータ間位相差θdの値を維持して電動機３の出力軸３ａを一定速度で回転させた場合に電機子に発生する誘起電圧が０となる出力軸３ａの回転角度θmと、ロータ間位相差θdを０［ｄｅｇ］または１８０［ｄｅｇ］に維持して電動機３の出力軸３ａを一定速度で回転させた場合に電機子に発生する誘起電圧が０となる出力軸３ａの回転角度との差分に相当する。

そこで、本実施形態では、角度検出器４３で検出される回転角度θmを角度補正部５１によりロータ間位相差θdに応じて補正する。この補正のために、角度補正部５１には、角度検出器４３で検出された回転角度θmに加えて、前記位相制御部５５で決定された位相差指令値θd_cが実際のロータ間位相差を表すパラメータとして入力される。

そして、角度補正部５１は、図８のブロック図で示す処理により回転角度θmを補正して、前記補正後回転角度θm'を求める。さらに詳細には、図８を参照して、角度補正部５１は、まず、角度補正量算出部５１ａにより、位相差指令値θd_cから、前記ずれ角度Δθmを求め、それを回転角度θmの補正量（以下、角度補正量という）として決定する。この場合、本実施形態では、図９のグラフに示すロータ間位相差θdと、Δθmとの相関関係をあらかじめマップ化しておき、このマップ（これは本発明における相関データに相当する）をあらかじめ図示しないメモリに記憶保持している。そして、このマップに基づいて位相差指令値θd_cから角度補正量Δθmを決定する。すなわち、角度補正部５１に入力されたθd_cの値を、図９のグラフにおけるθdの値として、その値に対応するΔθmの値を当該マップにより求め、その求めたΔθmの値を角度補正量Δθmとして決定する。

次いで、角度補正部５１は、上記のように求めた角度補正量Δθmをフィルタ５１ｂに入力し、このフィルタ５１ｂにより、Δθmにローパス特性のフィルタリング処理を施す。これにより、回転角度θmを実際に補正するため使用する角度補正量Δθm’が求められる。このようにしてΔθmにローパス特性のフィルタリング処理を施すことで、頻繁な変動を生じるのが抑制された角度補正量Δθm'が得られる。そして、角度補正部５１は、この角度補正量Δθm'を、角度検出器４３から入力される回転角度θmに加える処理を演算部５１ｃにより行なう。これにより、回転角度θmを角度補正量Δθm'で補正してなる補正後回転角度θmが求められる。

以上が、本実施形態における角度補正部５１の処理の詳細である。

上記のように角度検出器４３で検出された回転角度θmを補正することにより、合成界磁の向き（ｄ−ｑ座標系の回転角度）に対応する回転角度として適切な補正後回転角度θm'を求めることができる。そして、この補正後回転速度θm'や、これを微分してなる合成界磁回転速度ωmを前記通電制御部５３の処理で使用することにより、電動機３の運転効率の低下や、出力トルクの振動を抑制しつつ、トルク指令値Ｔr_cの出力トルクを電動機３の出力軸３ａに円滑に発生させることができる。

なお、本実施形態では、角度補正部５１では、位相差指令値θd_cを、本発明におけるパラメータの値として使用したが、例えば前記Ｋe推定部６９で求められる誘起電圧定数推定値Ｋe_s、あるいは、この誘起電圧定数推定値Ｋe_sから前記図５に示したグラフで表されるマップに基づいて求められるロータ間位相差の値（これは実際のロータ間位相差の推定値を意味する）を位相差指令値θd_cの代わりに用いてもよい。あるいは、位相差指令値θd_cに対応する位相差変更装置１５のアクチュエータ２５の動作量の指令値を位相差指令値θd_cの代わりに用いてもよい。また、ロータ間位相差θdを適宜のセンサを使用して検出するようにした場合には、その検出値を位相差指令値θd_cの代わりに使用して、角度補正量Δθmを求めるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、回転角度θmの補正は、角度補正量Δθm'の加算演算により行なうようにしたが、回転角度θmの補正を、減算演算、乗算演算、除算演算などにより行なうようにしてもよい。

また、前記実施形態では、ロータ間位相差θdが０［ｄｅｇ］または１８０［ｄｅｇ］であるときの合成界磁の向き（ｄ−ｑ座標系の回転角度）を基準の向きとしたが、ロータ間位相差θdが０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］との間の値（例えばθdx）であるときの合成界磁の向き（ｄ−ｑ座標系の回転角度）の基準の向きとしてもよい。

また、前記実施形態では、角度補正量Δθmを求めるために、マップを使用したが、図９のグラフに示したロータ間位相差θdと角度補正量Δθmとの相関関係を適宜の近似式で表しておき、その近似式を用いて角度補正量Δθmを求めるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、角度検出器４３により外ロータ１０の回転角度（＝出力軸３ａの回転角度）を検出するようにしたが、その代わりに、内ロータ１１の回転角度を検出するようにしてもよい。内ロータ１１の回転角度を検出しても、その検出値とロータ間位相差θdを表すパラメータとから合成界磁の向き（ｄ−ｑ座標系の回転角度）を一義的に特定できる。

本発明の一実施形態における電動機の内部構成の要部を該電動機の軸心方向で示す図。 図１の電動機の２つのロータの間の位相差を変更するための駆動機構を示すスケルトン図。 図３（ａ）は界磁最大状態での図１の電動機の２つのロータの位相関係を示す図であり、図３（ｂ）は界磁最小状態での図１の電動機の２つのロータの位相関係を示す図。 界磁最大状態と、界磁最小状態と、これらの中間的な状態とにおける図１の電動機の電機子の誘起電圧を示すグラフ。 図１の電動機の２つのロータ間の位相差と、誘起電圧定数との関係を表すグラフ。 実施形態における電動機の制御装置の機能的構成を示すブロック図。 図７（ａ），（ｂ）は図６の制御装置に備えたＫe推定部６９の処理を説明するためのグラフ。 図６の制御装置に備えた角度補正部５１の処理機能を示すブロック図。 図６の制御装置に備えた角度補正部５１の処理を説明するためのグラフ。

符号の説明

３…電動機、３ａ…出力軸、１０…外ロータ（第１ロータ）、１１…内ロータ（第２ロータ）、１３，１４…永久磁石、４３…角度検出器（角度検出手段）、５０…制御装置、５３…通電制御部（通電制御手段）、５１…角度補正部（回転角度補正手段）。

Claims (3)

1. 永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第１ロータおよび第２ロータと、両ロータのうちの第１ロータと一体に回転可能な出力軸とを互いに同軸に備えると共に、前記第２ロータが前記第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第２ロータの相対回転によって両ロータ間の位相差を変更することにより、各ロータの永久磁石の界磁を合成してなる合成界磁の強さを変更可能とした電動機の制御装置であって、
   前記両ロータのうちのいずれか一方のロータの回転角度を検出する角度検出手段と、
   前記電動機の実際の誘起電圧定数の値を推定する誘起電圧定数推定手段と、
   前記推定された誘起電圧定数の推定値と該誘起電圧定数の指令値とが与えられ、該誘起電圧定数の推定値を該誘起電圧定数の指令値に追従させるように該誘起電圧定数の推定値と指令値とに応じて前記両ロータ間の位相差の指令値を決定する位相差指令値決定手段と、
   前記決定された位相差の指令値に応じて、前記検出された回転角度を補正する回転角度補正手段と、
   その補正された回転角度に応じて前記電動機のステータに備えた電機子の通電電流を制御する通電制御手段とを備え、
   前記誘起電圧定数推定手段は、前記電動機にトルク指令値のトルクを発生させるべく前記通電制御手段により決定された前記電機子の電圧の指令値と、前記補正された回転角度の時間的変化率である回転速度と、前記電機子の通電電流を示す電流検出値とに基づき、前記誘起電圧定数の推定値を求め、
   前記回転角度補正手段は、前記両ロータ間の位相差の指令値と前記回転角度の補正量との相関関係を表す相関データをあらかじめ記憶保持しており、前記決定された位相差の指令値から前記相関データに基づいて求められる補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することを特徴とする電動機の制御装置。
2. 前記回転角度補正手段は、前記相関データに基づいて求めた補正量にフィルタリング処理を施す手段を備え、そのフィルタリング処理後の補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
3. 前記合成界磁の強さが最大となる両ロータ間の位相差の値を最大界磁パラメータ値とし、該合成界磁の強さが最小となる両ロータ間の位相差の値を最小界磁パラメータ値としたとき、前記相関関係は、前記両ロータ間の位相差の指令値の変化に応じた前記補正量の変化の波形が、前記最大界磁パラメータ値と前記最小界磁パラメータ値との間の所定値で前記補正量の値が極値となる凸型の波形になる相関関係であることを特徴とする請求項１または２記載の電動機の制御装置。

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