(57)【要約】【課題】相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能な電動機の制御装置を提供する。【解決手段】回転軸１２の周囲に同心円状に設けられた外周側回転子２１及び内周側回転子２２と、外周側回転子２１及び内周側回転子２２の周方向の相対位相を変更する回動機構３０と、を備えた電動機１０へ供給する電流を制御する電動機１０の制御装置であって、電動機１０へ供給する電流の位相進角を補正する消費エネルギ制御器１５３を備える。また、消費エネルギ制御器１５３は、電流の位相進角の補正前後における電流の位相進角に対応する相対トルクの変化量に応じた圧力低減エネルギＷ１を算出し、電流の位相進角の補正前後における電流の位相進角に対応する軸トルクの変化量に応じた効率変化エネルギＷ２を算出する。さらに、消費エネルギ制御器１５３は、相対位相の変更前に、電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２を上回る範囲で、電流の位相進角を補正する。【選択図】図９
2010273522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対位相角を変更する位相変更機構と、を備えた電動機へ供給する電流を制御する前記電動機の制御装置であって、
前記電動機へ供給する電流の位相進角を補正する位相進角補正部と、
前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する相対トルクの変化量に応じた第１のエネルギ変化量を算出する第１エネルギ変化量算出部と、
前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する軸トルクの変化量に応じた第２のエネルギ変化量を算出する第２エネルギ変化量算出部と、
を備え、
前記位相進角補正部は、前記相対位相角の変更前に、前記電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、前記第１のエネルギ変化量が前記第２のエネルギ変化量を上回る範囲で、前記電流の位相進角を補正する電動機の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機の制御装置であって、更に、
前記電流の位相進角の補正により減少する前記軸トルクに基づいて、前記電流の振幅を増大させる振幅補正部を備える電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載の電動機の制御装置であって、更に、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出部を備え、
前記位相進角補正部は、アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度に基づいて、前記電流の位相進角を補正する電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動機の制御装置であって、
前記位相進角補正部は、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が大きいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を減少させる電動機の制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電動機の制御装置であって、
前記位相進角補正部は、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が小さいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させる電動機の制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電動機の制御装置であって、
前記位相進角補正部は、前記電動機の回転数が増大するほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させる電動機の制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電動機の制御装置であって、
前記位相進角補正部は、前記相対位相角の変更前の前記相対位相角が、前記第１回転子及び前記第２回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置に対応する相対位相角であるか、前記第１回転子及び前記第２回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も弱められる位相位置に対応する相対位相角であるか、に基づいて、前記電流の位相進角を補正するための補正値を切り替える電動機の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電動機の制御装置であって、更に、
前記相対位相角を作動流体の流体圧によって変更する前記位相変更機構へ前記作動流体を供給する作動流体供給部と、
前記作動流体供給部により供給される前記作動流体の元圧を制御する元圧制御部と、
を備え、
前記元圧制御部は、前記位相進角補正部による前記電流の位相進角の補正により減少する前記相対トルクに基づいて、前記作動流体の元圧を減少させる電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、第１回転子及び第２回転子の周方向の相対位相角を変更する位相変更機構とを有する電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２７は、特許文献１に記載の電動機の断面図である。図２７に示す電動機５０１は、回転軸５０４の周囲に周方向に沿って配置された内周側永久磁石５０９を有する内周側回転子５０６と、内周側回転子５０６と同軸上に配置され、内周側回転子５０６の外側に周方向に沿って配置された外周側永久磁石５０９を有する外周側回転子５０５と、内周側回転子５０６と外周側回転子５０５の周方向の相対位相角を変更可能なベーンタイプの回動機構５１１とを備える。なお、回動機構５１１は、非圧縮性流体である作動油（作動流体）の油圧（流体圧）によって、内周側回転子５０６と外周側回転子５０５との間の相対的な位相を変更する。
【０００３】
回動機構５１１は、電動機５０１が界磁強め状態、界磁弱め状態又はこれらの中間の状態となるよう内周側回転子５０６と外周側回転子５０５の相対位相角を変更する。界磁強め状態では、内周側回転子５０６及び外周側回転子５０５の対向する各永久磁石５０９の磁化方向は同じである。一方、界磁弱め状態では、内周側回転子５０６及び外周側回転子５０５の対向する各永久磁石５０９の磁化方向は逆である。なお、界磁強め状態の電動機１０は、トルク（後述する軸トルク）が最大となる出力が可能である。
【０００４】
回動機構５１１は、内周側回転子５０６と一体に設けられた環状ハウジング５１５と、外周側回転子５０５と一体に設けられると共に、環状ハウジング５１５とによって進角側作動室５２４及び遅角側作動室５２５を形成するベーンロータ５１４とを備える。ベーンロータ５１４は、図２７に示すように、回転軸５０４に嵌合される円筒状のボス部５１７の外周に設けられた複数の羽根部５１８を有する。一方、環状ハウジング５１５には、内周面に複数の凹部５１９が設けられている。各凹部５１９にベーンロータ５１４の対応する羽根部５１８が収容配置される。
【０００５】
環状ハウジング５１５はベーンロータ５１４に対して周方向に回動する。環状ハウジング５１５がベーンロータ５１４に対して回動すると、外周側回転子５０５が内周側回転子５０６に対して回動する。なお、羽根部５１８に突出部５２１が突き当たることにより、ベーンロータ５１４に対する環状ハウジング５１５の回動は規制される。したがって、外周側回転子５０５の内周側回転子５０６に対する回動範囲も制限されている。
【０００６】
環状ハウジング５１５は、進角側作動室５２４及び遅角側作動室５２５に導入される作動油の油圧に応じて、ベーンロータ５１４に対して回動する。進角側作動室５２４に対する作動油の給排は、進角側給排通路５２６を介して行われる。また、遅角側作動室５２５に対する作動油の給排は、遅角側給排通路５２７を介して行われる。なお、図２７は、進角側作動室５２４からは作動油が排出され、遅角側作動室５２５には作動油が供給されている状態を示す。
【０００７】
また、特許文献１に記載の電動機と同様の電動機として、特許文献２の電動機が知られている。特許文献１に記載の電動機は、作動室に作動油が供給されないときに、外周側永久磁石と内周側永久磁石とによる合成磁束が最も強められる位相位置で安定する特性（強め安定の特性）を有している。一方、特許文献２に記載の電動機は、作動室に作動油が供給されないときに、外周側永久磁石と内周側永久磁石とによる合成磁束が最も強められる位相位置で安定する特性（弱め安定の特性）を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１６７５１３号公報
【特許文献２】特開２００４−０７２９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の電動機では、２つの異なるトルクを考慮することができる。第１のトルクは、内周側回転子と外周側回転子の相対位相角に応じて定まる「相対トルク」である。また、第２のトルクは、各相対位相角において、例えば電動機へ供給される電流の位相進角と振幅に応じて各々定まる「軸トルク」である。軸トルクは、電動機の永久磁石による磁界と電動機の巻線による回転磁界とが吸引反発して発生する磁石トルクと、巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するリラクタンストルクと、の和により表される。
【００１０】
電動機が搭載された車両が最高効率で走行するためには、各相対位相角において、常に軸トルクを最大化する（トルクベストとする）ことが好ましい。しかしながら、軸トルクを常に最大化した場合には、軸トルクと電動機の回転数との関係によって非常に大きな相対トルクが発生する。つまり、界磁強め状態から界磁弱め状態へ移行したり、界磁弱め状態から界磁強め状態へ移行したりするときに、作動流体の流体圧として高い圧力が必要になる。この結果、作動流体を供給するためのオイルポンプの体格が大きくなったり、高い圧力により作動流体が漏れることによる損失が発生したりする。
【００１１】
一方、相対トルクを低減させた場合には、相対トルクに応じて必要となる作動流体の流体圧が小さくなることで、相対位相を変更するために必要となる作動流体の流量が減少するため、作動流体の減少量に相当するエネルギ（以下、圧力低減エネルギと称する）を低減させることができる。しかしながら、相対トルクを低減させたことに対応して軸トルクが小さくなるため、電動機により出力可能なエネルギ（以下、効率変化エネルギと称する）が小さくなる。したがって、圧力低減エネルギ（得）と効率変化エネルギ（損）とを考慮して、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量が最適化されることが望ましい。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能な電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電動機の制御装置は、回転軸（例えば、実施形態での回転軸１２）の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子（例えば、実施形態での外周側回転子２１及び内周側回転子２２）と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対位相角（例えば、実施形態でのロータ位相差）を変更する位相変更機構（例えば、実施形態での回動機構３０）と、を備えた電動機（例えば、実施形態での電動機１０）へ供給する電流を制御する前記電動機の制御装置であって、前記電動機へ供給する電流の位相進角を補正する位相進角補正部（例えば、実施形態での消費エネルギ制御器１５３）と、前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する相対トルクの変化量に応じた第１のエネルギ変化量（例えば、実施形態での圧力低減エネルギＷ１）を算出する第１エネルギ変化量算出部（例えば、実施形態での消費エネルギ制御器１５３）と、前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する軸トルクの変化量に応じた第２のエネルギ変化量（例えば、実施形態での効率変化エネルギＷ２）を算出する第２エネルギ変化量算出部（例えば、実施形態での消費エネルギ制御器１５３）と、を備え、前記位相進角補正部が、前記相対位相角の変更前に、前記電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、前記第１のエネルギ変化量が前記第２のエネルギ変化量を上回る範囲で、前記電流の位相進角を補正することを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項２に記載の発明の電動機の制御装置は、前記電流の位相進角の補正により減少する前記軸トルクに基づいて、前記電流の振幅を増大させる振幅補正部（例えば、実施形態での消費エネルギ制御器１５３）を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明の電動機の制御装置は、アクセル開度（例えば、実施形態でのＡＰ開度）を検出するアクセル開度検出部（例えば、実施形態でのＡＰ開度検出器１５２）を備え、前記位相進角補正部が、アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度に基づいて、前記電流の位相進角を補正することを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が大きいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を減少させることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項５に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が小さいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させることを特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項６に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記電動機の回転数が増大するほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させることを特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項７に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記相対位相角の変更前の前記相対位相角が、前記第１回転子及び前記第２回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置（例えば、実施形態での最強め界磁位相）に対応する相対位相角であるか、前記第１回転子及び前記第２回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も弱められる位相位置（例えば、実施形態での最弱め界磁位相）に対応する相対位相角であるか、に基づいて、前記電流の位相進角を補正するための補正値を切り替えることを特徴とする。
【００２０】
さらに、請求項８に記載の発明の電動機の制御装置は、前記相対位相角を作動流体の流体圧によって変更する前記位相変更機構へ前記作動流体を供給する作動流体供給部（例えば、実施形態での液圧制御部１５０）と、前記作動流体供給部により供給される前記作動流体の元圧を制御する元圧制御部（例えば、実施形態での消費エネルギ制御器１５３）と、を備え、前記元圧制御部が、前記位相進角補正部による前記電流の位相進角の補正により減少する前記相対トルクに基づいて、前記作動流体の元圧を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明の電動機の制御装置によれば、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能である。
【００２２】
請求項２に記載の発明の電動機の制御装置によれば、軸トルクの減少分を補うべく電流の振幅を増大させることで、ドライバにトルクレス感を感じさせずに相対トルクを低減させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明の電動機の制御装置によれば、エネルギ変化量を最適化しながら、ＡＰ開度に応じて相対トルクを低減させることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明の電動機の制御装置によれば、例えば車両始動時のキックダウンなど車両の要求駆動力が大きい場合には、特に電流の位相進角の補正値を小さくすることで、相対トルクが過度に小さくなることを回避し、駆動力の低下を最小限にすることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明の電動機の制御装置によれば、例えば車両の定速走行時など車両の要求駆動力が小さい場合には、特に電流の位相進角の補正値を大きくすることで、相対トルクを極力小さくすることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明の電動機の制御装置によれば、エネルギ変化量を最適化しながら、相対トルクを効率良く低減させることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明の電動機の制御装置によれば、位相変更前の相対位相が最強め界磁位相であるか最弱め界磁位相であるかに基づいて、最適な電流の位相進角の補正値を決定することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明の電動機の制御装置によれば、相対トルクの減少分に相当する作動流体の流体圧を低減させることで、不要なエネルギ消費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態における電動機の概略構成図
【図２】本発明の実施形態における回転子ユニットを軸方向から見た図
【図３】本発明の実施形態における回転子ユニットの分解斜視図
【図４】本発明の実施形態における内周側回転子の分解斜視図
【図５】本発明の実施形態における回転子ユニットの最強め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図
【図６】本発明の実施形態における回転子ユニットの最弱め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図
【図７】本発明の実施形態における電動機が有する２重回転子の相対位相角を制御する液圧制御装置の構成を示す図
【図８】本発明の実施形態における外周側永久磁石の磁極中心ＯＣに対する内周側永久磁石の磁極中心ＩＣＮの電気角度と誘起電圧及び相対トルクとの関係を示すグラフ
【図９】本発明の実施形態における電動機の制御装置の一例を示すブロック図
【図１０】本発明の実施形態における電流制御部の内部構成の一例を示すブロック図
【図１１】本発明の実施形態における電流の位相進角制御のイメージを示す図
【図１２】本発明の実施形態における圧力低減エネルギが効率変化エネルギを上回る領域のイメージを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態における電流の位相進角が減少するよう補正されるイメージを示す図
【図１４】本発明の実施形態における電動機の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の概要の一例を示すフローチャート
【図１５】本発明の実施形態における電動機の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の詳細の一例を示すフローチャート
【図１６】本発明の実施形態における電動機の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の詳細の一例を示すフローチャート
【図１７】本発明の実施形態における電動機の制御装置が行う予想相対トルク推移算出時の動作の一例を示すフローチャート
【図１８】本発明の実施形態における電動機の制御装置が行う消費エネルギ大領域算出時の動作の一例を示すフローチャート
【図１９】本発明の実施形態における強め界磁位相及び弱め界磁位相の各々について、電動機の回転数と軸トルクとの関係の一例を示す図
【図２０】本発明の実施形態における電動機の回転数と位相変更流量予測時間との関係の一例を示す図
【図２１】本発明の実施形態における電動機の回転数と目標駆動力との関係の一例を示す図
【図２２】本発明の実施形態における電動機の回転数と目標回転数との関係の一例を示す図
【図２３】本発明の実施形態における目標回転推移線と相対トルクとの関係の一例を示す図
【図２４】本発明の実施形態における電動機の回転数と電流の位相進角補正値との関係の一例を示す図
【図２５】本発明の実施形態における電動機の回転数と電流の振幅との関係の一例を示す図
【図２６】本発明の実施形態における電動機の回転数と液圧Ｒｅｇ値との関係の一例を示す図
【図２７】特許文献１の電動機の断面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
【００３１】
以下説明する実施形態で用いられる電動機は、例えばＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）やＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）等の車両の走行駆動源として使用される。
【００３２】
本実施形態の電動機１０は、図１〜図４に示すように、円環状の固定子１１の内周側に回転子ユニット２０が配置されるインナロータ型のブラシレスＤＣモータである。固定子１１は複数相の固定子巻線１１ａを有し、回転子ユニット２０は軸芯部に回転軸１２を有している。
【００３３】
回転子ユニット２０は、円環状の外周側回転子２１と、この外周側回転子２１の内側に同軸上に配置される円環状の内周側回転子２２と、を備え、外周側回転子２１と内周側回転子２２が設定角度の範囲で相対回動可能とされている。なお、以下の説明では、外周側回転子２１と内周側回転子２２の周方向の相対位相角を「ロータ位相差」ともいう。
【００３４】
外周側回転子２１と内周側回転子２２は、回転子本体である円環状のヨーク２３，２４が、例えば、複数の電磁鋼板を回転軸１２に沿う方向に積層してなる積層鋼板によって形成される。各ヨーク２３，２４には、軸方向に貫通するように形成される複数の磁石装着スロット２３ａ，２４ａが周方向に所定間隔（本実施形態では２２．５°）で配置される。
【００３５】
各磁石装着スロット２３ａ，２４ａには、厚み方向に磁化された平板状の外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂがそれぞれ装着される。そして、本実施形態では、図５に示すように、外周側永久磁石２５Ａは、着磁方向（厚み方向）が周方向に向くように配置され、内周側永久磁石２５Ｂは、着磁方向（厚み方向）が径方向に向くように配置される。従って、隣接する外周側永久磁石２５Ａ，２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂとが略コの字状に配置される。
【００３６】
また、外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂは同数（本実施形態では８極対）設けられており、図５に示すように、外周側回転子２１上において周方向に隣接する外周側永久磁石２５Ａは磁極（極性）が交互に異なるように配置され、内周側回転子２２上において周方向に隣接する内周側永久磁石２５Ｂも磁極（極性）が交互に異なるように配置される。
【００３７】
そして、本実施形態では、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極間の磁極中心ＯＣと、内周側永久磁石２５Ｂの同極つまりＮ極の磁極中心ＩＣＮとが同一線上に重なるように、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相を調整したとき、回転子ユニット２０全体の合成磁束が強くなる「強め界磁位相」の状態となる。また、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極間の磁極中心ＯＣと、内周側永久磁石２５Ｂの異極つまりＳ極の磁極中心ＩＣＳとが同一線上に重なるように、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相を調整したとき、回転子ユニット２０全体の合成磁束が弱くなる「弱め界磁位相」の状態となる。
【００３８】
また、回転子ユニット２０は、外周側回転子２１と内周側回転子２２を相対回動させるための回動機構３０を備える。この回動機構３０は、両回転子２１，２２の相対位相を任意に変更するための位相変更機構１３を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動液の圧力によって駆動される。なお、作動液は、例えばトランスミッション用の潤滑油であり、エンジンオイル等でも良い。位相変更機構１３は、回動機構３０と、回動機構３０に対する作動液の給排を制御するアクチュエータを含む液圧制御装置５０（図７参照）と、を主要な要素として構成される。
【００３９】
回動機構３０は、図１〜図３に示すように、回転軸１２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３１と、ベーンロータ３１の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング３２と、を備える。
【００４０】
ベーンロータ３１は、図１に示すように、環状ハウジング３２及び内周側回転子２２の軸方向両端面を跨ぐ円板状の一対の第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、及び環状ハウジング３２の軸方向両端部の開口を閉塞する円板状の一対の第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂを介して外周側回転子２１に連結される。従って、外周側回転子２１、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、ベーンロータ３１、及び回転軸１２が一体的に連結されるので、外周側回転子２１の駆動力が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ及びベーンロータ３１を介して回転軸１２に伝達される。
【００４１】
また、本実施形態では、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、及びベーンロータ３１は、ボルト１６により一体的に連結され、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、及び外周側回転子２１はトルク伝達ピン１７によりトルク伝達可能に連結される。
【００４２】
トルク伝達ピン１７は、図１及び図５に示すように、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部にそれぞれ（２２．５°間隔で）形成される長穴形状の貫通穴１８のうちの均等間隔（９０°間隔）に位置する４箇所の貫通穴１８にそれぞれ挿通され、その両端部が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂの内側面に形成されるピン保持穴１９に挿入又は圧入される。
【００４３】
なお、図中の符号２６は、外周側回転子２１と第１ドライブプレート１４Ａとの間に介装されるロストモーション用の皿バネで、符号２７は、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、及びベーンロータ３１の位置決めを行う位置決めピンである。
【００４４】
環状ハウジング３２は、図１及び図４に示すように、その外周面に、内周側回転子２２と、内周側回転子２２を軸方向に挟むように配置され、磁石装着スロット２４ａから内周側永久磁石２５Ｂが抜け出ることを防止する一対の端面板３３，３３と、環状ハウジング３２の軸方向端部に形成される鍔部３２ａとの間に内周側回転子２２及び一対の端面板３３，３３を挟み込むカラー３４と、が一体的に嵌合固定される。従って、環状ハウジング３２及び内周側回転子２２が一体化される。
【００４５】
また、ベーンロータ３１は、回転軸１２にスプライン嵌合される円筒状のボス部３５の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン３６が周方向等間隔で設けられる。環状ハウジング３２は、内周面に周方向等間隔に複数の凹部３７が設けられ、これら各凹部３７にベーンロータ３１の対応するベーン３６が収容配置される。各凹部３７は、ベーン３６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３８と、隣接する凹部３７同士を画成する仕切壁３９と、によって構成され、ベーンロータ３１と環状ハウジング３２の相対回動時に、仕切壁３９が一方のベーン３６と他方のベーン３６の間を移動する。
【００４６】
また、本実施形態では、図６に示すように、外周側永久磁石２５Ａ及び内周側永久磁石２５Ｂの合成磁束が弱くなる方向にベーンロータ３１と環状ハウジング３２が相対回動した時のベーン３６と仕切壁３９との当接面を第１突き当て面（第１の突き当て位置）Ｅ１とする。また、図５に示すように、外周側永久磁石２５Ａ及び内周側永久磁石２５Ｂの合成磁束が強くなる方向にベーンロータ３１と環状ハウジング３２が相対回動した時のベーン３６と仕切壁３９との当接面を第２突き当て面（第２の突き当て位置）Ｅ２とする。
【００４７】
また、各ベーン３６の先端部には、底壁３８と軸方向に沿うように摺接するシール４０ａと、シール４０ａを底壁３８に向けて押圧するスプリング４０ｂと、によって構成されるシール部材４０が設けられており、このシール部材４０は、ベーン３６と底壁３８との間を液密にシールする。また、各仕切壁３９の先端部には、ボス部３５の外周面と軸方向に沿うように摺接するシール４１ａと、シール４１ａをボス部３５の外周面に向けて押圧するスプリング４１ｂと、によって構成されるシール部材４１が設けられており、このシール部材４１は、仕切壁３９とボス部３５の外周面との間を液密にシールする。
【００４８】
第２ドライブプレート１５Ａ、１５Ｂは、環状ハウジング３２の軸方向端面に摺動自在に密接し、環状ハウジング３２の各凹部３７の側方をそれぞれ閉塞する。従って、環状ハウジング３２の各凹部３７は、ベーンロータ３１のボス部３５と両側の第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂと共にそれぞれ独立した空間を形成し、この空間は、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３１の対応する各ベーン３６によってそれぞれ２室に隔成され、一方の室が進角側作動室４２とされ、他方の室が遅角側作動室４３とされている。
【００４９】
進角側作動室４２は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室４３は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して図２中の矢印Ｒで示す電動機１０の主回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して電動機１０の主回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。
【００５０】
また、各進角側作動室４２と遅角側作動室４３に対する作動液の給排は回転軸１２を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室４２は、回転軸１２に形成される通路孔４４ａと、回転軸１２の外周面に形成され、通路孔４４ａと接続される環状溝４４ｂと、ベーンロータ３１のボス部３５に略径方向に形成される複数の導通孔４４ｃと、を介してアクチュエータを含む液圧制御装置５０（図７参照）に接続される。また、遅角側作動室４３は、回転軸１２に形成される通路孔４５ａと、回転軸１２の外周面に形成され、通路孔４５ａと接続される環状溝４５ｂと、ベーンロータ３１のボス部３５に略径方向に形成される複数の導通孔４５ｃと、を介して液圧制御装置５０（図７参照）に接続される。
【００５１】
図７は、液圧制御装置５０の構成を示す図である。図７に示すように、液圧制御装置５０は、主に、電動のオイルポンプ（ＥＯＰ）５２と、レギュレータバルブ５５と、流路切換弁５７とを備える。オイルポンプ５２は、図示しないオイルタンクから作動液を吸い上げて通路に吐出する。レギュレータバルブ５５は、オイルポンプ５２から吐出された作動液の液圧を調整して高圧のライン通路５３に導入し、作動液を各種機器の潤滑や冷却のための低圧通路５４に流出する。なお、レギュレータバルブ５５は、ライン通路５３の圧力を制御圧として受け、反力スプリング５８とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
【００５２】
流路切換弁５７は、ライン通路５３に導入された作動液を進角側給排通路４４と遅角側給排通路４５に振り分けると共に、進角側給排通路４４と遅角側給排通路４５で不要な作動液をドレン通路５６に排出する。なお、流路切換弁５７は、制御スプール５７ａを進退操作する電磁ソレノイド５７ｂを有する。電磁ソレノイド５７ｂによる制御スプール５７ａの進退操作によって、進角側給排通路４４及び遅角側給排通路４５を介した進角側作動室４２及び遅角側作動室４３に対する作動液の給排が行われる。
【００５３】
そして、本実施形態では、図５及び図８に示すように、上記した強め界磁位相の状態を０［ｄｅｇ］とすると、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極間の磁極中心ＯＣに対して、内周側永久磁石２５Ｂの同極つまりＮ極の磁極中心ＩＣＮが第２突き当て面Ｅ２から離れる方向（図５の反時計方向）に電気角度にてａ[ｄｅｇ]ずれるように、第２突き当て面Ｅ２の位相が設定されており、この状態の外周側回転子２１及び内周側回転子２２の相対位相を「最強め界磁位相」とする。なお、この最強め界磁位相の状態における、磁極中心ＯＣに対する磁極中心ＩＣＮの電気角度ａ[ｄｅｇ]は、０ｄｅｇ〜１８０ｄｅｇの範囲で任意に設定可能である。
【００５４】
また、本実施形態では、図６及び図８に示すように、上記した弱め界磁位相の状態を０［ｄｅｇ］とすると、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極間の磁極中心ＯＣに対して、内周側永久磁石２５Ｂの異極つまりＳ極の磁極中心ＩＣＳが第１突き当て面Ｅ１に近くなる方向（図６の反時計方向）に電気角度にてｂ［ｄｅｇ］ずれるように、第１突き当て面Ｅ１の位相が設定されており、この状態の外周側回転子２１及び内周側回転子２２の相対位相を「最弱め界磁位相」とする。なお、この最弱め界磁位相の状態における、磁極中心ＯＣに対する磁極中心ＩＣＳの電気角度ｂ[ｄｅｇ]は、０ｄｅｇ〜１８０ｄｅｇの範囲で任意に設定可能である。
【００５５】
また、本実施形態では、図５、図６、図８に示すように、第１突き当て面Ｅ１は、外周側回転子２１及び内周側回転子２２が上記した最弱め界磁位相となる位相に配置されており、この時、外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂとの間には相対トルクＴ１（図８の１８０−ｂ［ｄｅｇ］参照）が発生する。また、第２突き当て面Ｅ２は、外周側回転子２１及び内周側回転子２２が上記した最強め界磁位相となる位相に配置されており、この時、外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂとの間には相対トルクＴ１と発生方向が逆方向の相対トルクＴ２（図８の−ａ［ｄｅｇ］参照）が発生する。
【００５６】
さらに、本実施形態では、図５に示すように、位相変更機構１３のベーンロータ３１及び環状ハウジング３２を第２突き当て面Ｅ２で回動を規制して回転した状態において、内周側回転子２２のイナーシャによる力Ｐ１と外周側永久磁石２５Ａ及び内周側永久磁石２５Ｂの引き付け力Ｐ２とが同一方向となるように設定される。
【００５７】
このように構成された電動機１０では、界磁特性を変更する場合、液圧制御装置による作動液の給排により、進角側作動室４２と遅角側作動室４３の一方に作動液を供給すると共に他方から作動液を排出する。そして、こうして作動液の給排が制御されると、ベーンロータ３１と環状ハウジング３２が相対的に回動し、それにともなって外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相が操作される。
【００５８】
外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相が操作されると、図５に示す最強め界磁位相の状態と、図６に示す最弱め界磁位相の状態の間で、固定子１１に及ぼす磁界の強さが変化する。磁界の強さが変化すると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１０の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機１０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（最大軸トルク）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、電動機１０として出力可能な最大トルク（最大軸トルク）は減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
【００５９】
また、本実施形態の電動機１０では、図８に示すように、上記した電気角度０［ｄｅｇ］の強め界磁位相においては、外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂとの間に相対トルクは発生しないが、不安定に釣り合った状態であるので、内周側回転子２２には、この強め界磁位相（０［ｄｅｇ］）を境に合成磁束を弱めようとする方向の力が作用する。そして、本実施形態のように、第１突き当て面Ｅ１を上記した最弱め界磁位相に設定することにより、内周側回転子２２に弱め界磁位相の相対トルクＴ１が作用して、内周側回転子２２を図２の時計方向に回動しようとするが、ベーン３６と仕切壁３９が第１突き当て面Ｅ１において当接するので、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相が両永久磁石２５Ａ，２５Ｂの磁力のみで安定に保持される。また、本実施形態のように、第２突き当て面Ｅ２を上記した最強め界磁位相に設定することにより、内周側回転子２２に強め界磁位相の相対トルクＴ２が作用して、内周側回転子２２を図２の反時計方向に回動しようとするが、ベーン３６と仕切壁３９が第２突き当て面Ｅ２において当接するので、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相が両永久磁石２５Ａ，２５Ｂの磁力のみで安定に保持される。本実施形態の電動機１０としては、相対位相を最強め界磁位相と最弱め界磁位相とで２段階に切替可能であるものを主に想定する。
【００６０】
＜電動機１０の制御装置＞
図９は、本発明に係る一実施形態の電動機の制御装置を示すブロック図である。図９に示すように、本実施形態の電動機の制御装置は、レゾルバ１０１と、回転数算出部１０３と、電流指令算出部１０５と、電流制御部１０６と、位相検出部１１７と、Ｋｅ算出部１１９と、アクチュエータ１２５と、Ｋｅ指令算出部１２１と、位相制御部１２３と、アクチュエータ１２５を駆動する液圧制御部１５０と、ＡＰ開度検出器１５２と、消費エネルギ制御器１５３と、を備える。電流制御部１０６には蓄電器１３７が接続されている。
【００６１】
レゾルバ１０１は、電動機１０の外周側回転子２１の機械角度を検出し、検出した機械角度に応じた電気角度θｍを出力する。レゾルバ１０１から出力された電気角度θｍは、電流制御部１０６及び回転数算出部１０３に送られる。回転数算出部１０３は、レゾルバ１０１から入力された電気角度θｍから、外周側回転子２１の角速度ω及び外周側回転子２１の単位時間当たりの回転数Ｎｍを算出する。回転数算出部１０３によって算出された回転数Ｎｍは、電流指令算出部１０５及びＫｅ指令算出部１２１に送られる。
【００６２】
電流指令算出部１０５は、軸トルク指令値Ｔと、回転数算出部１０３によって算出された電動機１０の回転数Ｎｍと、Ｋｅ算出部１１９によって算出された誘起電圧定数Ｋｅとに基づいて、ｄ軸側の電機子（以下「ｄ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｄ軸電流」という。）の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸側の電機子（以下「ｑ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｑ軸電流」という。）の指令値Ｉｑ＿ｃを決定する。ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃは電流制御部１０６に入力される。
【００６３】
図１０は、電流制御部１０６の内部構成を示すブロック図である。図１０に示すように、電流制御部１０６は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０７と、３相−ｄｑ変換部１０９と、電流ＦＢ制御部１１１と、ｒθ変換部１１３と、ＰＷＭ演算部１１５と、界磁制御部１４１と、電力制御部１４３とを有する。蓄電器１３７は、電流制御部１０６のＰＷＭ制御部１１５に接続されている。
【００６４】
３相−ｄｑ変換部１０９は、電流センサ１３１，１３３により検出されＢＰＦ１０７により不要成分が除去された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｗと、レゾルバ１０１によって検出された外周側回転子２１の電気角度θｍとに基づいて３相−ｄｑ変換を行って、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓを算出する。
【００６５】
電流ＦＢ制御部１１１は、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃと検出値Ｉｄ＿ｓの偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃと検出値Ｉｑ＿ｓの偏差ΔＩｑが減少するよう、ｄ軸電機子の端子間電圧（以下「ｄ軸電圧」という。）の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電機子の端子間電圧（以下「ｑ軸電圧」という。）の指令値Ｖｑ＿ｃを決定する。なお、偏差ΔＩｄは、界磁制御部１４１によって制御される。また、偏差ΔＩｑは、電力制御部１４３によって制御される。
【００６６】
ｒθ変換部１１３は、ｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃを大きさＶ１と角度θ１の成分に変換する。
【００６７】
ＰＷＭ演算部１１５は、電流の位相進角θ１から必要に応じて補正された位相進角θ２と電流の振幅Ｖ１との成分に基づいてＰＷＭ信号を生成して、蓄電器１３７からの直流電流をＰＷＭ制御により３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の交流電流に変換する。電流の位相進角θ１の補正については後に詳述するが、補正の必要がない場合には、θ２＝θ１となる。一方、補正の必要がある場合には、θ２＝θ１−補正値Δθとなる。また、図示はしていないが、電流の振幅Ｖ１も必要に応じて補正される。
【００６８】
位相検出部１１７は、実際のロータ位相差θｓを検出する。位相検出部１１７によって検出されたロータ位相差θｓは、Ｋｅ算出部１１９に送られる。上述したように、ロータ位相差に応じて界磁の磁束が変化すると、電動機１０の誘起電圧定数Ｋｅも変化する。したがって、Ｋｅ算出部１１９は、位相検出部１１７によって検出された実際のロータ位相差θｓから誘起電圧定位数Ｋｅを算出する。
【００６９】
Ｋｅ指令算出部１２１は、軸トルク指令値Ｔと、回転数算出部１０３によって算出された電動機１０の回転数Ｎｍと、外部から入力された蓄電器１３７のバッテリ電圧Ｖｄｃとに基づいて、誘起電圧定数の指令値Ｋｅ＿ｃを決定する。また、Ｋｅ指令算出部１２１は、回動機構３０が位相可変な状態にあるか否かを判定し、位相可変な状態にある場合には可変要求フラグを１として消費エネルギ制御器１５３へ送る。
【００７０】
なお、電動機１０が図５に示した最強め界磁位相の状態となるようにするとき、Ｋｅ指令算出部１２１は、誘起電圧定数Ｋｅが最大となる指令値Ｋｅ＿ｃを出力する。Ｋｅ指令算出部１２１がこの指令値Ｋｅ＿ｃを出力すると、図５に示したように、電動機１０のベーン３６が仕切り壁３９の第２突き当て面Ｅ２に突き当たる。すなわち、内周側回転子２２は、その磁極中心ＩＣＮが図５に示した電気角度−ａ［ｄｅｇ］の位置まで移動し、電動機１０は最強め界磁位相の状態となる。
【００７１】
一方、電動機１０が図６に示した最弱め界磁位相の状態となるようにするとき、Ｋｅ指令算出部１２１は、誘起電圧定数Ｋｅが最小となる指令値Ｋｅ＿ｃを出力する。Ｋｅ指令算出部１２１がこの指令値Ｋｅ＿ｃを出力すると、図６に示したように、電動機１０のベーン３６が仕切り壁３９の第１突き当て面Ｅ１に突き当たる。すなわち、内周側回転子２２は、その磁極中心ＩＣＮが図６に示した電気角度１８０−ｂ［ｄｅｇ］の位置まで移動し、電動機１０は最弱め界磁位相の状態となる。
【００７２】
位相制御部１２３は、Ｋｅ指令算出部１２１から出力された誘起電圧定数の指令値Ｋｅ＿ｃとＫｅ算出部１１９によって算出された誘起電圧定数Ｋｅの偏差ΔＫｅが減少するよう制御信号を出力し、液圧制御部１５０又はアクチュエータ１２５を制御する。なお、アクチュエータ１２５によってロータ位相差が変わると界磁の磁束が変化するため、電動機１０の誘起電圧定数Ｋｅも変化する。
【００７３】
液圧制御部１５０は、アクチュエータ１２５に作動液を供給するオイルポンプ１５１を有する。なお、液圧制御部１５０及びアクチュエータ１２５の構成は、図７に示した液圧制御装置５０の構成と同様である。また、液圧制御部１５０は、消費エネルギ制御器１５３からの元圧指令に応じて、作動液の液圧を減少させる。具体的には、作動液の液圧が減少するよう、作動液の元圧（図７に示したレギュレータバルブ５５のレギュレータ値（液圧Ｒｅｇ値））を制御する。
【００７４】
ＡＰ開度検出器１５２は、電動機１０が搭載される車両のアクセルペダル開度を検出する。アクセルペダル開度の検出結果は、ＡＰ開度情報として消費エネルギ制御器１５３へ送られる。
【００７５】
消費エネルギ制御器１５３は、ＡＰ開度情報に基づいて軸トルク指令値Ｔを決定し、この軸トルク指令値を電流指令算出部１０５及びＫｅ指令算出部１２１へ送る。
また、消費エネルギ制御器１５３は、電動機１０へ供給される電流の位相進角の補正前後（例えば補正前θ１及び補正後θ２）における圧力低減エネルギＷ１と効率変化エネルギＷ２とを算出する。圧力低減エネルギＷ１は、電流の位相進角の補正前後における相対トルクの変化量に応じて算出され、例えば、電動機１０の回転数Ｎｍの変化量と相対トルクの変化量とに基づいて算出される。また、効率変化エネルギＷ２は、電流の位相進角の補正前後における軸トルクの変化量に応じて算出され、例えば、電動機１０の回転数Ｎｍの変化量と軸トルクの変化量とに基づいて算出される。そして、消費エネルギ制御器１５３は、圧力低減エネルギＷ１と効率変化エネルギＷ２とに基づいて、電流の位相進角を補正するための補正値Δθを決定する。この補正値は電流制御部１０６へ送られる。
また、消費エネルギ制御器１５３は、電流の位相進角の補正により減少する軸トルクを補うよう、電流の振幅を増大させてもよい。このように電流の位相進角の補正に伴い電流の振幅も補正することで、軸トルク指令値Ｔが変更されないよう制御可能である。また、消費エネルギ制御器１５３は、電流の位相進角の補正により減少する相対トルクに相当する作動液の液圧を低減するよう、元圧指令を液圧制御部１５０へ送ってもよい。
【００７６】
次に、本実施形態における電動機１０へ供給される電流の位相進角制御の概要について説明する。
【００７７】
図１１は、本実施形態における電流の位相進角制御のイメージを示す図であり、電流の位相進角と軸トルク及び相対トルクとの関係を示すものである。図１１に示す例では、軸トルクに関しては、電流の位相進角の所定値において軸トルクの最大値を有しており、二次曲線的に推移する。一方、相対トルクに関しては、電流の位相進角が増大するほど相対トルクが増大しており、一次直線的に推移する。例えば、電流の位相進角をθ１である３８からθ２である２８となるよう補正すると、軸トルクの変化量に伴う効率変化エネルギＷ２はほぼ同一であるが、相対トルクの変化量に伴う圧力低減エネルギＷ１は大きく減少する。したがって、消費エネルギ制御器１５３は、相対位相を変更する前に、電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２を上回る範囲で、電流の位相進角を補正する。これにより、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能である。
【００７８】
また、図１２は、圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２を上回る領域のイメージを示す図である。図１２では、回転数と軸トルクとの関係を示しており、領域Ｒ１がＷ１＞Ｗ２となる領域を示している。
【００７９】
また、図１３は、電流の位相進角が減少するよう補正されるイメージ図であり、電動機１０の回転数と電流の位相進角との関係を示す図である。Ｌ１で示した軸トルクＡ時の電流の位相進角は、補正によりＬ２で示される位相進角となる。また、Ｌ３で示した軸トルクＢ時の電流の位相進角は、補正によりＬ４で示される位相進角となる。
【００８０】
さらに、図１１に示した例において、電流の位相進角を３８から２８に補正するのみでは、未だ相対トルクが過大であり、この相対トルクを実現するために必要な液圧がオイルポンプ１５１の許容可能な最大圧力と同等もしくは超過してしまっている場合には、位相進角を例えば１８になるよう補正するようにしてもよい。このように、位相進角を必要量よりやや多めに減少させることで、オイルポンプ１５１に過大な負荷が発生することを回避できる。
【００８１】
次に、電動機１０の制御装置の動作について説明する。
図１４は、電動機１０の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の概要を示すフローチャートである。
【００８２】
まず、消費エネルギ制御器１５３は、可変要求フラグを読み込み（ステップＳ１０１）、可変要求フラグが１であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００８３】
ここで、可変要求フラグは、Ｋｅ指令算出部１２１により生成される。Ｋｅ指令算出部１２１は、図示しない記憶部に記憶された図１９のグラフ情報を参照し、可変要求フラグを生成する。図１９は、強め界磁位相及び弱め界磁位相の各々について、電動機１０の回転数と軸トルクとの関係を示す図である。例えば、軸トルク指令値Ｔを図１９における点Ａから点Ａ’へ変更することを希望する場合には、点Ａにおける回転数は弱め界磁位相及び強め界磁位相の双方において実現可能であるため、位相変更が可能となる。一方、軸トルク指令値Ｔを図１９における点Ｂから点Ｂ’へ変更することを希望する場合には、点Ｂにおける回転数は、弱め界磁位相の場合には実現可能であるが、強め界磁位相の場合には実現不可能であるため、位相変更が不可能となる。Ｋｅ指令算出部１２１は、位相変更が可能な場合には可変要求フラグを１、位相変更が不可能な場合には可変要求フラグを０に設定し、可変要求フラグを消費エネルギ制御器１５３へ送る。
【００８４】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、回転数算出部１０３からの電動機１０の回転数Ｎｍを読み込む（ステップＳ１０３）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、ＡＰ開度検出器１５２からのＡＰ開度情報を取得し、ＡＰ開度情報に基づく軸トルク指令値Ｔを決定する（ステップＳ１０４）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔとに基づいて、圧力低減エネルギＷ１を算出する（ステップＳ１０５）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔとに基づいて、効率低減エネルギＷ２を算出する（ステップＳ１０６）。
【００８５】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２よりも大きい場合には、消費エネルギ制御器１５３は、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔに基づいて、電流の位相進角補正値Δθを決定する（ステップＳ１０８）。そして、消費エネルギ制御器１５３は、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔに基づいて、電流の振幅（ＰＷＭ演算部１１５に入力される補正後の振幅）を決定する（ステップＳ１０９）。そして、消費エネルギ制御部１５３は、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔに基づいて、液圧Ｒｅｇ値を決定する（ステップＳ１１０）。
【００８６】
なお、ステップＳ１０２において可変要求フラグが１でない場合、または、ステップＳ１０７において圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２以下である場合、電動機１０の制御装置は、消費エネルギ制御器１５３によりステップＳ１０８〜Ｓ１１０における電流の位相進角補正値Δθ、電流の振幅、作動液の液圧Ｒｅｇ値の決定を行うことなく、通常制御を行う。
【００８７】
次に、図１５及び図１６は、電動機１０の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の詳細を示すフローチャートである。なお、ここでは、電動機１０が相対位相を最弱め界磁位相から最強め界磁位相に変更することを想定している。
【００８８】
まず、消費エネルギ制御器１５３は、Ｋｅ指令算出部１２１からの可変要求フラグを読み込み（ステップＳ２０１）、可変要求フラグが１であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００８９】
可変要求フラグが１である場合には、消費エネルギ制御器１５３は、回転数算出部１０３からの電動機１０の回転数Ｎｍを読み込む（ステップＳ２０３）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、ＡＰ開度検出器１５２からのＡＰ開度情報を取得し、ＡＰ開度情報に基づく軸トルク指令値Ｔを決定する（ステップＳ２０４）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、ＡＰ開度検出器１５３から逐次ＡＰ開度情報を取得し、ＡＰ開度の単位時間平均Ａｃを算出する（ステップＳ２０５）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、制御器内部に備えるタイマのタイマ値Ｔｃをリセットする（ステップＳ２０６）。
【００９０】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２０のグラフ情報を参照し、電動機１０の回転数Ｎｍと算出したＡＰ開度の単位時間平均Ａｃに基づいて、位相変更終了までの予測時間Ｔｅ（ここでは、最弱め界磁位相から最強め界磁位相となるまでの予測時間）を決定する（ステップＳ２０７）。図２０は、電動機１０の回転数と位相変更終了予測時間Ｔｅとの関係を示す図である。ここでは、ＡＰ開度の単位時間平均Ａｃが図２０におけるいずれのＡＰ開度（例えば８０％、５０％、３０％）に該当するかを判定し、位相変更終了予測時間Ｔｅを決定する。
【００９１】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、タイマ値Ｔｃに制御周期を加算する（ステップＳ２０８）。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、予想相対トルク推移算出処理を行う（ステップＳ２０９）。
【００９２】
ここで、図１７は、電動機１０の制御装置が行う予想相対トルク推移算出処理時の動作の詳細を示すフローチャートである。
【００９３】
まず、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２１のグラフ情報を参照し、電動機１０の回転数ＮｍとＡＰ開度の単位時間平均Ａｃに基づいて、電動機１０の目標駆動力推移線Ｆ＿ｌｉｎｅを決定する（ステップＳ３０１）。図２１は、電動機１０の回転数と目標駆動力との関係を示す図である。ここでは、ＡＰ開度の単位時間平均Ａｃが図２１におけるいずれのＡＰ開度（例えば８０％、５０％、３０％）に該当するかを判定し、目標駆動力推移線Ｆ＿ｌｉｎｅを決定する。なお、目標駆動力推移線Ｆ＿ｌｉｎｅとは、図２１における目標駆動力の推移を示すものである。
【００９４】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２２のグラフ情報を参照し、電動機１０の回転数ＮｍとＡＰ開度の単位時間平均Ａｃに基づいて、電動機１０の目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅを決定する（ステップＳ３０２）。図２２は、電動機１０の回転数と目標回転数との関係を示す図である。ここでは、ＡＰ開度の単位時間平均Ａｃが図２２におけるいずれのＡＰ開度（例えば８０％、５０％、３０％）に該当するかを判定し、目標回転推移線＿ｌｉｎｅを決定する。なお、目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅとは、図２２における目標回転数の推移を示すものである。
【００９５】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、目標駆動力推移線Ｆ＿ｌｉｎｅの時間０〜Ｔｅの部分を参照可能に切り取る（ステップＳ３０３）。つまり、時間０〜Ｔｅに対応する時間区間における回転数と対応した目標駆動力をデータ参照可能に取得する。続いて、消費エネルギ制御器１５３は、目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅの時間０〜Ｔｅの部分を参照可能に切り取る（ステップＳ３０４）。つまり、時間０〜Ｔｅに対応する時間区間における回転数と対応した目標回転数をデータ参照可能に取得する。
【００９６】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、所定係数に目標駆動力推移線Ｆ＿ｌｉｎｅ（時間０〜Ｔｅの部分）を乗じて目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅ（時間０〜Ｔｅの部分）で除した値を、トルク推移線Ｔ＿ｌｉｎｅとして算出する（ステップＳ３０５）。
【００９７】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２３のグラフ情報を参照し、目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅとトルク推移線Ｔ＿ｌｉｎｅに基づいて、相対トルク推移線ＲＴ＿ｌｉｎｅを決定する（ステップＳ３０６）。図２２は、目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅと相対トルクＲＴとの関係を示す図である。なお、相対トルク推移線ＲＴ＿ｌｉｎｅとは、図２３における相対トルクＲＴの推移を示すものである。
【００９８】
予想相対トルク推移算出処理が終了した後、図１６に戻り、消費エネルギ制御器１５３は、消費エネルギ大領域算出処理を行う（ステップＳ２１０）。
【００９９】
ここで、図１８は、電動機１０の制御装置が行う消費エネルギ大領域算出処理時の動作の詳細を示すフローチャートである。
【０１００】
まず、消費エネルギ制御器１５３は、ステップＳ２０９において決定した相対トルク推移線ＲＴ＿ｌｉｎｅから基準相対トルク推移線（基準相対トルク＿Ｌｉｎｅ）を減じた値を時間０〜Ｔｅで積分する（ステップＳ４０１）。なお、基準相対トルク推移線は、図示しない記憶部によりあらかじめ記憶されている。
【０１０１】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、この積分値（Ａ）が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０２）。積分値が０以下である場合には、消費エネルギ制御器１５３は、消費エネルギ大フラグを０に設定する（ステップＳ４０３）。一方、積分値が０より大きい場合には、消費エネルギ制御器１５３は、消費エネルギ大フラグを１に設定する（ステップＳ４０４）。なお、消費エネルギ大フラグを０に設定するときは、圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２を下回っているときに相当し、消費エネルギ大フラグを１に設定するときは、圧力低減エネルギＷ１が効率変化エネルギＷ２を上回っているときに相当する。
【０１０２】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、目標回転推移線Ｎ＿ｌｉｎｅに所定係数を乗じたものを、吐出可能流量推移線（吐出可能流量＿ｌｉｎｅ）として算出する（ステップＳ４０５）。なお、吐出可能流量とは、オイルポンプ１５１が吐出可能な作動液の流量であり、オイルポンプ１５１の特性により定まる。また、吐出可能流量推移線とは、吐出可能流量の推移を示すものである。
【０１０３】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、吐出可能流量推移線（吐出可能流量）が下限必要流量推移線（下限必要流量＿ｌｉｎｅ）よりも上回っているか否かを判定する（ステップＳ４０６）。なお、下限必要流量とは、位相変更時に必要な位相変更速度を満足させるために必要な作動液の流量であり、図示しない記憶部によりあらかじめ記憶されている。また、下限必要流量推移線とは、下限必要流量の推移を示すものである。
【０１０４】
吐出可能流量推移線が下限必要流量推移線を下回っている場合には、消費エネルギ制御器１５３は、吐出可能流量が増大するよう制御する（ステップＳ４０７）。具体的には、オイルポンプ１５１が電動式のオイルポンプの場合には、図示しないオイルポンプ１５１の制御用モータの回転数の下限値を増大させる。また、オイルポンプ１５１が機械式のオイルポンプの場合には、図示しない電動機１０が搭載される車両のエンジン回転数の下限値を増大させる。
【０１０５】
消費エネルギ大領域算出処理が終了した後、図１６に戻り、消費エネルギ制御器１５３は、消費エネルギ大フラグが１であるか否かを判定する（ステップＳ２１１）。消費エネルギ大フラグが１である場合には、消費エネルギ制御器１５３は、ｒθ変換部１１３からの電流の位相進角θ１を読み込む（ステップＳ２１２）。
【０１０６】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２４のグラフ情報を参照し、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔに基づいて、電流の位相進角θ１を補正するための補正値（Δθ）を決定する（ステップＳ２１３）。図２４は、電動機１０の回転数と電流の位相進角補正値（Δθ）との関係を示す図である。ここでは、軸トルク指令値Ｔが小さい低トルクの場合、軸トルク指令値Ｔが中程度の中トルクの場合、軸トルク指令値Ｔが大きい高トルクの場合について図示している。
【０１０７】
図２４を参照すると、消費エネルギ制御器１５３は、電動機１０の回転数Ｎｍが増大するほど、位相進角補正値（Δθ）を増大させることが理解できる。また、ＡＰ開度が大きいほど要求駆動力が大きくなるために軸トルク指令値Ｔは大きくなる。図２４を参照すると、消費エネルギ制御器１５３は、軸トルク指令値Ｔが大きいほど、つまりＡＰ開度が大きいほど電流の位相進角補正値（Δθ）を減少させることが理解できる。また、図２４を参照すると、消費エネルギ制御器１５３は、軸トルク指令値Ｔが小さいほど、つまりＡＰ開度が小さいほど電流の位相進角補正値（Δθ）を増大させることが理解できる。
【０１０８】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２５のグラフ情報を参照し、電動機１０の回転数Ｎｍと軸トルク指令値Ｔに基づいて、電流の振幅を決定する（ステップＳ２１４）。図２５は、電動機１０の回転数と電流の振幅との関係を示す図である。ここでは、軸トルク指令値Ｔが小さい低トルクの場合、軸トルク指令値Ｔが中程度の中トルクの場合、軸トルク指令値Ｔが大きい高トルクの場合について図示している。
【０１０９】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、図示しない記憶部に記憶された図２６のグラフ情報を参照し、電動機１０の回転数Ｎｍと電流の振幅に基づいて、液圧Ｒｅｇ値を決定する（ステップＳ２１５）。図２６は、電動機１０の回転数と液圧Ｒｅｇ値との関係を示す図である。ここでは、電流の振幅が小さい場合、電流の振幅が中程度の場合、電流の振幅が大きい場合について図示している。
【０１１０】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、電流の位相進角θ１から補正値Δθを減じた値を電流の位相進角θ２とし、ＰＷＭ演算部１１５へ送る（ステップＳ２１６）。そして、消費エネルギ制御器１５３は、ステップＳ２１４において決定した電流の振幅をＰＷＭ演算部１１５へ送る。そして、消費エネルギ制御器１５３は、ステップＳ２１５において決定した液圧Ｒｅｇ値を含む元圧指令を液圧制御部１５０へ送る。
【０１１１】
続いて、消費エネルギ制御器１５３は、タイマ値Ｔｃが所定閾値Ｔｅよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２１７）。タイマ値Ｔｃが所定閾値Ｔｅよりも大きい場合には、図１５及び図１６の処理を終了し、タイマ値Ｔｃが所定閾値Ｔｅ以下である場合には、ステップＳ２０８に戻り、タイマ値Ｔｃが所定閾値Ｔｅよりも大きくなるまで、ステップＳ２０８〜Ｓ２１７の処理を反復する。
【０１１２】
なお、ステップＳ２０２において可変要求フラグが１でない場合、または、ステップＳ２１１において消費エネルギ大フラグが１でない場合には、電動機１０の制御装置は、通常制御を行う（ステップＳ２１８）。ステップＳ２１８における通常制御の内容は、ステップＳ１１１において説明した通常制御と同様である。
【０１１３】
このような本実施形態の電動機１０の制御装置によれば、位相変更が必要な場合に相対トルクを低減させ、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能である。つまり、軸トルクの減少に伴うエネルギ損失よりも相対トルクの減少に伴うエネルギ削減が上回るようにすることで、相対トルクの減少によるエネルギ損失の発生を回避することができる。また、相対トルクの減少に伴い作動液の液圧を減少させることで、作動室４２又は４３から作動液が漏れることによる損失や漏れた作動液がエアギャップに入り込むことで発生するフリクションによる損失を低減させることができる。
【０１１４】
次に、電動機１０が相対位相を最弱め界磁位相から最強め界磁位相に変更する場合の電流位相進角制御について説明する。
【０１１５】
相対位相を最強め界磁位相から最弱め界磁位相に変更する場合にも、電動機１０の制御装置は、基本的には図１５及び図１６で示した処理を行うことで、先に説明した最強め界磁位相から最弱め界磁位相に変更する場合と同様の効果が得られる。ただし、図２０〜図２６のグラフ情報として異なる特性を有するグラフ情報を有していてもよい。つまり、図２０〜２６のグラフ情報は、相対位相変更前の相対位相が最弱め界磁位相の場合の各特性を示したものであるが、相対位相変更前の相対位相が最強め界磁位相の場合の各特性を示すグラフ情報を別途用意してもよい。
【０１１６】
そして、消費エネルギ制御器１５３が、位相検出部１１７により検出された現在位相（相対位相変更前の相対位相）θｓを読み込み、現在位相が最弱め界磁位相か最強め界磁位相かに基づいて、このグラフ情報を切り替えるようにしてもよい。グラフ情報を切り替えることで、電流の位相進角補正値（Δθ）、電流の振幅、液圧Ｒｅｇ値を切り替えることができる。これにより、相対位相変更前の相対位相に応じた最適な補正値を設定することができる。
【０１１７】
さらに、本実施形態では、電動機１０の制御装置は、相対位相変更前の相対位相が最強め界磁位相である場合及び最弱め界磁位相である場合の各々において、図２０〜図２６のグラフ情報として異なる特性のグラフ情報を複数備えるようにしてもよい。これにより、外部環境（温度等）の変化により電動機１０の特性が変化することで、１つのグラフ情報のみでは所望の電流の位相進角補正値、電流の振幅、液圧Ｒｅｇ値を得られない場合であっても、例えば温度検出を行い、この検出結果に応じたグラフ情報を選択することで、最適な補正値を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能な電動機の制御装置等に有用である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０  電動機
１１  固定子
１２  回転軸
１３  位相変更機構
１４Ａ  第１ドライブプレート
１４Ｂ  第１ドライブプレート
２０  回転子ユニット
２１  外周側回転子
２２  内周側回転子
２３  ヨーク
２４  ヨーク
２５Ａ  外周側永久磁石
２５Ｂ  内周側永久磁石
３０  回動機構
３１  ベーンロータ
３２  環状ハウジング
５０  液圧制御装置
１０１  レゾルバ
１０３  回転数算出部
１０５  電流指令算出部
１０６  電流制御部
１０７  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１０９  ３相−ｄｑ変換部
１１１  電流ＦＢ制御部
１１３  ｒθ変換部
１１５  ＰＷＭ演算部
１１７  位相検出部
１１９  Ｋｅ算出部
１２１  Ｋｅ指令算出部
１２３  位相制御部
１２５  アクチュエータ
１３７  蓄電器
１４１  界磁制御部
１４３  電力制御部
１５０  液圧制御部
１５１  オイルポンプ
１５２  ＡＰ開度検出器
１５３  消費エネルギ制御器
Ｅ１    第１突き当て面（第１の突き当て位置）
Ｅ２    第２突き当て面（第２の突き当て位置）
ＯＣ    外周側永久磁石の磁極中心
ＩＣＮ    内周側永久磁石のＮ極の磁極中心
ＩＣＳ    内周側永久磁石のＳ極の磁極中心
【図１】
2010273522.tif 000003
【図２】
2010273522.tif 000004
【図３】
2010273522.tif 000005
【図４】
2010273522.tif 000006
【図５】
2010273522.tif 000007
【図６】
2010273522.tif 000008
【図７】
2010273522.tif 000009
【図８】
2010273522.tif 000010
【図９】
2010273522.tif 000011
【図１０】
2010273522.tif 000012
【図１１】
2010273522.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010273522.tif 000015
【図１４】
2010273522.tif 000016
【図１５】
2010273522.tif 000017
【図１６】
2010273522.tif 000018
【図１７】
2010273522.tif 000019
【図１８】
2010273522.tif 000020
【図１９】
2010273522.tif 000021
【図２０】
2010273522.tif 000022
【図２１】
2010273522.tif 000023
【図２２】
2010273522.tif 000024
【図２３】
2010273522.tif 000025
【図２４】
2010273522.tif 000026
【図２５】
2010273522.tif 000027
【図２６】
2010273522.tif 000028
【図２７】
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