(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に連結され、回転子巻線が配設された第１回転子と、
固定子巻線が配設された固定子と、
第１回転子及び固定子と対向し、出力軸に連結され、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、第１回転子及び固定子に流れる界磁磁束を発生する磁石が配設された第２回転子と、
を備え、
回転子巻線に流れる交流電流と第１回転子に流れる磁石の界磁磁束との相互作用により、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用し、
固定子巻線に流れる交流電流と固定子に流れる磁石の界磁磁束との相互作用により、固定子と第２回転子との間にトルクが作用する回転電機の駆動制御装置であって、
回転子巻線に流れる交流電流を制御する回転子巻線電流制御部と、固定子巻線に流れる交流電流を制御する固定子巻線電流制御部とを有する制御装置を備え、
制御装置は、
第１回転子と第２回転子の回転速度差と、回転子巻線の電流指令値とに基づいて、第１回転子に流れる磁石の界磁磁束の補正値を演算し、
固定子と第２回転子間のトルク指令値に基づいて固定子巻線のｄ軸電流指令値を演算し、
前記界磁磁束の補正値に基づいて前記固定子巻線のｄ軸電流指令値を補正し、
第１回転子に流れる磁石の界磁磁束を制御する界磁制御を実行する場合には、固定子巻線電流制御部が前記補正後の固定子巻線のｄ軸電流指令値に基づいて固定子巻線のｄ軸電流を制御することで前記界磁制御を実行する、回転電機の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の駆動制御装置であって、
固定子巻線電流制御部は、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用する状態で前記界磁制御を実行する場合には、回転子巻線に流れる交流電流が許容電流以下に制限される条件で第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクが目標トルクとなるように固定子巻線のｄ軸電流を制御する、回転電機の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機の駆動制御装置であって、
固定子巻線電流制御部は、前記界磁制御を実行する場合には、回転子巻線に発生する逆起電圧が設定電圧以下になるように固定子巻線のｄ軸電流を制御する、回転電機の駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機の駆動制御装置であって、
回転子巻線に発生した交流電力を整流することが可能な整流器と、
整流器で整流された直流電力を電圧変換することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、
ＤＣ−ＤＣコンバータで電圧変換された直流電力を交流に変換して固定子巻線へ供給することが可能なインバータと、
を備え、
回転子巻線電流制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータでの電圧変換を制御することで回転子巻線に流れる交流電流を制御し、
固定子巻線電流制御部は、インバータでの電力変換を制御することで固定子巻線に流れる交流電流を制御する、回転電機の駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の回転電機の駆動制御装置であって、
固定子に流れる磁石の界磁磁束を制御する界磁制御を実行する場合には、回転子巻線電流制御部が回転子巻線のｄ軸電流を制御することで前記界磁制御を実行する、回転電機の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の駆動制御装置に関し、特に、第１回転子と第２回転子との間、及び固定子と第２回転子との間にトルクを作用させることが可能な回転電機の駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転電機の駆動制御装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による回転電機の駆動制御装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第２ロータと、第２ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第１ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第１インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第２インバータと、を備える。特許文献１においては、第１ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第１ロータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって第２ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、第２インバータを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力の授受が可能になるため、第２インバータにより第１ロータの巻線の電力を制御することで、駆動軸の回転速度を制御することができる。その場合において、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも高いときは、第１ロータの巻線の発電電力が第２インバータを介してバッテリー側へ供給され、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも低いときは、バッテリーの電力が第２インバータを介して第１ロータの巻線に供給される。さらに、ステータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリー側から第１インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第２ロータに動力を発生させて駆動軸を駆動することができるため、第１インバータによりステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動軸に伝達されるトルクを制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５４３５００号公報
【特許文献２】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献３】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、第１ロータと第２ロータとの間に発生可能な最大トルクを増加させるためには、第２ロータの磁石により第１ロータに流れる界磁磁束を増加させることが望ましい。その一方で、第２ロータの回転時に第１ロータの巻線やステータの巻線に発生する逆起電圧を減少させるためには、第２ロータの磁石により第１ロータやステータに流れる界磁磁束を減少させることが望ましい。そこで、第２ロータの磁石により第１ロータやステータに流れる界磁磁束を制御できることが望ましい。ただし、界磁磁束を制御するための界磁巻線を第２ロータに別途追加すると、第２ロータの界磁巻線に電流を流すために、スリップリング及びブラシも別途追加する必要があり、構成の複雑化を招くことになる。
【０００５】
本発明は、第１回転子と第２回転子との間、及び固定子と第２回転子との間にトルクを作用させることが可能な回転電機の駆動制御装置において、構成の複雑化を招くことなく界磁制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機の駆動制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る回転電機の駆動制御装置は、入力軸に連結され、回転子巻線が配設された第１回転子と、固定子巻線が配設された固定子と、第１回転子及び固定子と対向し、出力軸に連結され、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、第１回転子及び固定子に流れる界磁磁束を発生する磁石が配設された第２回転子と、を備え、回転子巻線に流れる交流電流と第１回転子に流れる磁石の界磁磁束との相互作用により、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用し、固定子巻線に流れる交流電流と固定子に流れる磁石の界磁磁束との相互作用により、固定子と第２回転子との間にトルクが作用する回転電機の駆動制御装置であって、回転子巻線に流れる交流電流を制御する回転子巻線電流制御部と、固定子巻線に流れる交流電流を制御する固定子巻線電流制御部とを有する制御装置を備え、制御装置は、第１回転子と第２回転子の回転速度差と、回転子巻線の電流指令値とに基づいて、第１回転子に流れる磁石の界磁磁束の補正値を演算し、固定子と第２回転子間のトルク指令値に基づいて固定子巻線のｄ軸電流指令値を演算し、前記界磁磁束の補正値に基づいて前記固定子巻線のｄ軸電流指令値を補正し、第１回転子に流れる磁石の界磁磁束を制御する界磁制御を実行する場合には、固定子巻線電流制御部が前記補正後の固定子巻線のｄ軸電流指令値に基づいて固定子巻線のｄ軸電流を制御することで前記界磁制御を実行することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、固定子巻線電流制御部は、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用する状態で前記界磁制御を実行する場合には、回転子巻線に流れる交流電流が許容電流以下に制限される条件で第１回転子と第２回転子との間に作用するトルクが目標トルクとなるように固定子巻線のｄ軸電流を制御することが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、固定子巻線電流制御部は、前記界磁制御を実行する場合には、回転子巻線に発生する逆起電圧が設定電圧以下になるように固定子巻線のｄ軸電流を制御することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、回転子巻線に発生した交流電力を整流することが可能な整流器と、整流器で整流された直流電力を電圧変換することが可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータで電圧変換された直流電力を交流に変換して固定子巻線へ供給することが可能なインバータと、を備え、回転子巻線電流制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータでの電圧変換を制御することで回転子巻線に流れる交流電流を制御し、固定子巻線電流制御部は、インバータでの電力変換を制御することで固定子巻線に流れる交流電流を制御することが好適である。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機の駆動制御装置は、回転子巻線が配設された第１回転子と、固定子巻線が配設された固定子と、第１回転子及び固定子と対向し、第１回転子に対し相対回転可能な第２回転子であって、第１回転子及び固定子に流れる界磁磁束を発生する磁石が配設された第２回転子と、を備え、回転子巻線に流れる交流電流と第１回転子に流れる磁石の界磁磁束との相互作用により、第１回転子と第２回転子との間にトルクが作用し、固定子巻線に流れる交流電流と固定子に流れる磁石の界磁磁束との相互作用により、固定子と第２回転子との間にトルクが作用する回転電機の駆動制御装置であって、回転子巻線に流れる交流電流を制御する回転子巻線電流制御部と、固定子巻線に流れる交流電流を制御する固定子巻線電流制御部と、を備え、固定子に流れる磁石の界磁磁束を制御する界磁制御を実行する場合には、回転子巻線電流制御部が回転子巻線のｄ軸電流を制御することで前記界磁制御を実行することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、界磁磁束を制御するための界磁巻線を第２回転子に別途追加することなく磁石量を見かけ上変化させたのと同等の効果を得ることができ、回転電機の構成の複雑化を招くことなく界磁制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の駆動制御装置を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機の駆動制御装置の概略構成を示す図である。
【図３】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８における磁束の流れを説明する図である。
【図６】出力側ロータ１８及びステータ１６における磁束の流れを説明する図である。
【図７】ステータ巻線２０に交流電流を流さずにロータ巻線３０のみに交流電流を流した場合における磁束線の様子を示す図である。
【図８】ロータ巻線３０だけでなくステータ巻線２０にも交流電流を同時に流した場合における磁束線の様子を示す図である。
【図９】電子制御ユニット５０の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】差動回転速度とロータ巻線３０の電流及び電磁カップリングトルクとの関係を示す図である。
【図１１】差動回転速度と電磁カップリングトルクとの関係を示す図である。
【図１２】電磁カップリングトルクを発生させる場合に電子制御ユニット５０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】ステータ巻線２０の電流位相を変化させた場合にロータ巻線３０に発生する逆起電圧の変化を調べた結果を示す図である。
【図１４】ＥＶ走行を行う場合に電子制御ユニット５０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態に係る回転電機の駆動制御装置の他の概略構成を示す図である。
【図１６】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の他の構成例を示す図である。
【図１７】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の他の構成例を示す図である。
【図１８】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１５】
図１，２は、本発明の実施形態に係る回転電機の駆動制御装置を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と車輪３８との間に設けられた変速機４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられた回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００１６】
回転電機１０は、図示しないステータケースに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４と機械的に連結され、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、入力軸３４（第１ロータ２８）にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４と機械的に連結されており、出力軸２４は変速機４４を介して車輪３８に機械的に連結されていることで、車輪３８には出力軸２４（第２ロータ１８）からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００１７】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線（固定子導体）２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１８】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線（回転子導体）３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００１９】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁磁束を発生する複数の永久磁石３３と、を含む。各永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。
【００２０】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図３，４に示す。図３では、周方向に関して入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成の一部を図示している。ただし、図３において図示を省略している残りの部分の構成は、図示している部分と同様の構成である。図３，４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のステータティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのステータティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のロータティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのロータティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。
【００２１】
出力側ロータ１８においては、複数の永久磁石３３が入力側ロータ２８と対向する内周面に露出した状態で周方向に沿って配列されている。図３，４に示す例では、複数の永久磁石３３は、周方向に間隔を空けずに配列されている。各永久磁石３３の着磁方向は、ロータ回転軸に直交する径方向（出力側ロータ１８が入力側ロータ２８及びステータ１６と対向する方向）に一致（あるいはほぼ一致）しており、永久磁石３３の内周面３３ａ及び外周面３３ｂが磁極面として機能する。図３，４に示す例では、各永久磁石３３は湾曲した形状であり、各磁極面３３ａ，３３ｂが曲面である。複数の永久磁石３３は、周方向（ロータ回転方向）において磁極面３３ａ，３３ｂの磁極が交互する（「Ｎ極」と「Ｓ極」が交互に並ぶ）ように、つまり隣接する永久磁石３３同士で着磁方向が反転するように配置されている。各永久磁石３３の内周側の磁極面３３ａは出力側ロータ１８の内周面に露出した状態でロータティース５２ａと対向配置されており、各永久磁石３３の磁極面３３ａで発生する界磁磁束は、入力側ロータ２８に作用する。ロータコア５３の内周面５３ａは永久磁石３３の外周側の磁極面３３ｂと結合され、ロータコア５３の外周面５３ｂはステータティース５１ａと対向配置されている。つまり、ロータコア５３は、出力側ロータ１８が入力側ロータ２８及びステータ１６と対向する径方向に関して、永久磁石３３との結合面からステータ１６との対向面にかけて設けられている。そして、出力側ロータ１８におけるステータ１６と対向する外周部には、永久磁石は設けられておらず、ロータコア５３が配置されている。各永久磁石３３の磁極面３３ｂで発生する界磁磁束は、ロータコア５３を介してステータ１６に作用する。このように、入力側ロータ２８に流れる界磁磁束を発生する永久磁石と、ステータ１６に流れる界磁磁束を発生する永久磁石とが共通化されている。ロータコア５３については、例えば薄い珪素鋼板（電磁鋼板）をロータ回転軸方向に積層して形成することが可能である。
【００２２】
さらに、出力側ロータ１８のロータコア５３には、周方向に隣接する永久磁石３３の磁極面３３ｂ間でロータコア５３を通って回り込む漏れ磁束を抑制するための空隙５４が複数形成されている。複数の空隙５４は、永久磁石３３よりもステータ１６側（径方向外側）に配置されており、周方向に関して永久磁石３３の幅と等しい（あるいはほぼ等しい）間隔をおいて配列されている。図４に示すように、ロータコア５３の各空隙５４は径方向に延びており、径方向内側の端部が永久磁石３３の磁極面３３ｂ同士の隣接部分３３ｃ付近に位置し、径方向外側の端部がロータコア５３の外周面５３ｂ付近に位置する。つまり、ロータコア５３の各空隙５４は、入力側ロータ２８及びステータ１６との対向方向である径方向に関して、永久磁石３３の磁極面３３ｂ同士の隣接部分３３ｃ付近からステータ１６と対向する外周面５３ｂ付近にかけて形成されている。出力側ロータ１８においては、この空隙５４により、ステータ１６からの磁束が通る場合の磁気抵抗が回転方向に応じて変化し、空隙５４の位置で磁気抵抗が高くなる。各空隙５４の幅（周方向に関する長さ）については、ステータ１６側（径方向外側端部）の長さａが永久磁石３３側（径方向内側端部）の長さｂよりも長く、永久磁石３３側（径方向内側端部）からステータ１６側（径方向外側端部）に向かうにつれて徐々に増大している。図４に示す例では、空隙５４の径方向内側端部と永久磁石３３の磁極面３３ｂ同士の隣接部分３３ｃとの間に磁気的な橋絡部分５３ｃが設けられ、空隙５４の径方向外側端部と出力側ロータ１８（ロータコア５３）の外周面５３ｂとの間に磁気的な橋絡部分５３ｄが設けられている。ただし、磁気的な橋絡部分５３ｃを省略して空隙５４の径方向内側端部を永久磁石３３の磁極面３３ｂ同士の隣接部分３３ｃまで延ばすことも可能であるし、磁気的な橋絡部分５３ｄを省略して空隙５４の径方向外側端部をステータ１６と対向する外周面５３ｂまで延ばすことも可能である。また、周方向に隣接する永久磁石３３の磁極面３３ｂ間でロータコア５３を通って回り込む漏れ磁束を抑制するために、空隙５４の代わりに非磁性体を出力側ロータ１８に設けることも可能である。その場合は、上記の説明において、「空隙５４」を「非磁性体」に置き換えたものを考えればよい。
【００２３】
クラッチ４８は、その係合／解放により、入力軸３４（入力側ロータ２８）と出力軸２４（出力側ロータ１８）との機械的係合及びその解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ４８を係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ４８を解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８は、例えば油圧や電磁力を利用してその係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで、クラッチ４８の締結力を調整することもできる。
【００２４】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ４０は、蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２５】
スリップリング９５は、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線３０の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ９６は、スリップリング９５に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング９５は、ブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接触を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、整流器９３と電気的に接続されており、ブラシ９６からの電力は整流器９３へ供給される。このスリップリング９５及びブラシ９６により、入力側ロータ２８のロータ巻線３０の電力（交流電力）を取り出すための電力伝達部を構成することができ、取り出された交流電力は整流器９３へ供給される。
【００２６】
整流器９３は、スリップリング９５及びブラシ９６により取り出されたロータ巻線３０からの交流電力をダイオード（整流素子）により整流して直流に変換する。昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）９４は、スイッチング素子及びダイオード（整流素子）を備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器９３で整流された直流電力を昇圧（電圧変換）して出力する。昇圧コンバータ９４で昇圧（電圧変換）された直流電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。そのため、ロータ巻線３０とステータ巻線２０との間で電力変換を行うことが可能である。また、昇圧コンバータ９４で昇圧された直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。ここでの整流器９３は、スリップリング９５側から昇圧コンバータ９４側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ９４は、整流器９３側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。そのため、整流器９３及び昇圧コンバータ９４は、ロータ巻線３０側から蓄電装置４２側（あるいはインバータ４０側）への一方向のみの電力変換を行う。なお、昇圧コンバータ９４の代わりに、ＤＣ−ＤＣコンバータとして降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。
【００２７】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御して、インバータ４０での電力変換を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４のスイッチング素子をスイッチング動作するときのデューティ比を制御して、昇圧コンバータ９４での昇圧比（電圧変換比）を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、クラッチ４８の係合／解放を切り替えることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。
【００２８】
入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流による回転磁界と永久磁石３３から入力側ロータ２８へ流れる界磁磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。
【００２９】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（以下、電磁カップリングトルクとする）を発生させる際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ９４から蓄電装置４２とインバータ４０間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクが作用する。その際には、電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４での昇圧比の制御によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる（特許文献２，３も参照されたい）。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に回転差が生じてもロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ９４内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ９４による昇圧（電圧変換）を停止させることによっても、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクは作用しなくなる。
【００３０】
入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクを発生させる際には、図５に示すように、各永久磁石３３の内周側磁極面３３ａが出力側ロータ１８の内周面に露出した状態で入力側ロータ２８と対向しているため、永久磁石３３の内周側磁極面３３ａの磁束については、周方向に隣接する永久磁石３３の内周側磁極面３３ａ間を入力側ロータ２８（ロータコア５２）を介して流れることでトルク（磁石トルク）に寄与する有効磁束６１が支配的となる。そのため、トルクに寄与する有効磁束６１を増加させることができるとともに、トルクに寄与しない漏れ磁束を減少させることができる。したがって、ロータ巻線３０に受動的に流れる誘導電流により発生する、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間の磁石トルクを増大させることができ、ロータ巻線３０に電力供給することなく入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルクを増大させることができる。その結果、蓄電装置４２の蓄電量が少ない場合や極低温時等においても、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルクを増大させることができる。さらに、ステータ巻線２０の電力をロータ巻線３０に供給することによる動力循環の発生も防ぐことができる。なお、本実施形態では、図５に示すように、周方向に隣接する永久磁石３３の内周側磁極面３３ａ間を入力側ロータ２８を介さずに空隙を介して流れることでトルクに寄与しない漏れ磁束６３も発生するが、この漏れ磁束６３は僅かである。
【００３１】
また、インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０の交流電流による回転磁界と永久磁石３３からステータ１６へ流れる界磁磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができ、ステータ１６及び出力側ロータ１８を同期電動機（ＰＭモータ部）として機能させることができる。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ１８の動力がステータ巻線２０の電力に変換されて蓄電装置４２に回収される。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、出力側ロータ１８においては、ステータ１６からの磁束が通る場合の磁気抵抗が空隙５４により回転方向に応じて変化するため、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルク（以下、ＭＧトルクとする）を制御することができる。
【００３２】
ステータ１６と出力側ロータ１８との間にＭＧトルクを発生させる際には、図６に示すように、永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂの磁束７４がロータコア５３を介してステータ１６（ステータコア５１）に作用する。そのため、この磁束７４が、周方向に隣接する永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂ間をステータ１６（ステータコア５１）を介して流れることでトルク（磁石トルク）に寄与する有効磁束として働く。さらに、周方向に隣接する永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂ間でステータ１６を介さずにロータコア５３を通って回り込む漏れ磁束７５が空隙５４により抑制されるので、磁石トルクに寄与する有効磁束７４を増加させることができる。その際には、空隙５４の永久磁石３３側（径方向内側端部）の幅ｂを小さくし、空隙５４のステータ１６側（径方向外側端部）の幅ａを大きくすることで、永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂにおける有効磁束７４の流れが空隙５４により阻害されるのを防ぎつつ、トルクに寄与しない漏れ磁束７５を減少させることができる。そして、空隙５４の永久磁石３３側の幅ｂを小さくすることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のトルクに寄与する有効磁束６１の減少を抑えることもできる。さらに、本実施形態では、ステータ巻線２０に流れる電流により磁化したステータティース５１ａ間をロータコア５３を介して流れることでリラクタンストルクに寄与する有効磁束７６も発生する。磁石トルクとともにリラクタンストルクも併用することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間のトルクを増大させることができる。空隙５４の形状を変えることで、磁石トルクとリラクタンストルクとの配分等の磁気特性を変化させることも可能である。
【００３３】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置において、車輪３８を駆動する動作について説明する。
【００３４】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ４８が解放されている状態で、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、昇圧コンバータ９４の出力電圧が蓄電装置４２の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ９４での昇圧比を制御することで、スリップリング９５及びブラシ９６を介してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れ、この誘導電流と永久磁石３３から入力側ロータ２８へ流れる界磁磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから車輪３８へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３５】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力は整流器９３で直流に整流され、整流された直流電力は昇圧コンバータ９４で昇圧される。そして、昇圧コンバータ９４からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３３からステータ１６へ流れる界磁磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のＭＧトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、昇圧コンバータ９４からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３６】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３３との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３７】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してステータ巻線２０へ供給するように、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３３との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、車輪３８を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。なお、ＥＶ走行を行う場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。
【００３８】
本実施形態において、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に発生可能な電磁カップリングトルク（最大トルク）を増加させるためには、出力側ロータ１８の永久磁石３３により入力側ロータ２８に流れる界磁磁束量を増加させることが望ましい。その一方で、出力側ロータ１８の回転時にロータ巻線３０やステータ巻線２０に発生する逆起電圧を減少させるためには、出力側ロータ１８の永久磁石３３により入力側ロータ２８やステータ１６に流れる界磁磁束量を減少させることが望ましい。そこで、本実施形態では、出力側ロータ１８の永久磁石３３により流れる界磁磁束量を制御できることが望ましい。
【００３９】
本実施形態の回転電機１０において、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６に流れる磁束を計算した結果を図７，８に示す。図７は、ステータ巻線２０に交流電流を流さずにロータ巻線３０のみに交流電流を流した場合における磁束線の様子を示す。一方、図８は、ロータ巻線３０だけでなくステータ巻線２０にも交流電流を同時に流した場合における磁束線の様子を示す。図８では、ステータ巻線２０の交流電流による磁束７２の方向が永久磁石３３による磁束７１の方向と同方向（強め界磁方向）となるようにステータ巻線２０に交流電流を流した場合における磁束線の様子を示している。本実施形態では、共通の永久磁石３３による界磁磁束が、ステータ１６（ステータティース５１ａ）に流れてステータ巻線２０の交流電流による磁束と電磁気的に相互作用するとともに、入力側ロータ２８（ロータティース５２ａ）に流れてロータ巻線３０の交流電流による磁束と電磁気的に相互作用する。そのため、ステータ巻線２０の交流電流による磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と同方向（強め界磁方向）となるようにステータ巻線２０に交流電流（ｄ軸電流）を流すことで、永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂで発生しステータ巻線２０に鎖交する界磁磁束量が増加するとともに、永久磁石３３の内周側磁極面３３ａで発生しロータ巻線３０に鎖交する界磁磁束量も増加する。一方、ステータ巻線２０の交流電流による磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と逆方向（弱め界磁方向）となるようにステータ巻線２０に交流電流（ｄ軸電流）を流すことで、永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂで発生しステータ巻線２０に鎖交する界磁磁束量が減少するとともに、永久磁石３３の内周側磁極面３３ａで発生しロータ巻線３０に鎖交する界磁磁束量も減少する。そこで、本実施形態では、ステータ巻線２０のｄ軸電流を制御することで、入力側ロータ２８に流れる（ロータ巻線３０に鎖交する）永久磁石３３の界磁磁束量を制御する界磁制御を実行することができる。
【００４０】
ステータ巻線２０に流れる交流電流及びロータ巻線３０に流れる交流電流を制御するための電子制御ユニット５０の機能ブロック図の一例を図９に示す。カップリングトルク指令値演算部１５１は、例えばアクセル開度Ａ（車輪３８の要求駆動力）と車速Ｖ（車輪３８の回転速度）とに基づいて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクの指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算する。ロータ巻線電流指令値演算部１５２は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差ωｉｎ−ωｏｕｔと、カップリングトルク指令値演算部１５１で演算された電磁カップリングトルクの指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆとに基づいて、ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算する。ロータ巻線電流制御部１５３は、ロータ巻線３０の電流Ｉｃｏｕｐがロータ巻線電流指令値演算部１５２で演算された指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致するように、昇圧コンバータ９４での昇圧比（電圧変換比）を制御する。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがカップリングトルク指令値演算部１５１で演算された指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致するように制御される。
【００４１】
界磁磁束補正値演算部１５４は、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差ωｉｎ−ωｏｕｔと、ロータ巻線電流指令値演算部１５２で演算されたロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆとに基づいて、入力側ロータ２８に流れる（ロータ巻線３０に鎖交する）永久磁石３３の界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算する。ＭＧトルク指令値演算部１５５は、例えばアクセル開度Ａ（車輪３８の要求駆動力）と、カップリングトルク指令値演算部１５１で演算された電磁カップリングトルクの指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆとに基づいて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するＭＧトルクの指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆを演算する。ｄ軸電流指令値演算部１５６は、出力側ロータ１８の回転速度ωｏｕｔと、ＭＧトルク指令値演算部１５５で演算されたＭＧトルクの指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆとに基づいて、ステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐを演算する。ｑ軸電流指令値演算部１５７は、ＭＧトルク指令値演算部１５５で演算されたＭＧトルクの指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆに基づいて、ステータ巻線２０のｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐを演算する。ｄ軸電流指令値補正部１５８は、界磁磁束補正値演算部１５４で演算された界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいて、ステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐを補正し、補正後のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆを出力する。ｑ軸電流指令値補正部１５９は、ｄ軸電流指令値補正部１５８で補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆに基づいて、ステータ巻線２０のｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐを補正し、補正後のｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｒｅｆを出力する。ステータ巻線電流制御部１６０は、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇ及びｑ軸電流Ｉｑｍｇがｄ軸電流指令値補正部１５８で補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値補正部１５９で補正されたｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｒｅｆにそれぞれ一致するように、インバータ４０のスイッチング動作（インバータ４０での電力変換）を制御する。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するＭＧトルクＴｍｇがＭＧトルク指令値演算部１５５で演算された指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆに一致するように制御される。さらに、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束の補正量ΔΦｃｏｕｐが界磁磁束補正値演算部１５４で演算された補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致するように、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇが制御される。
【００４２】
本実施形態では、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との差動回転速度ωｉｎ−ωｏｕｔに起因して、ロータ巻線３０に逆起電圧が発生して電流Ｉｃｏｕｐが流れることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが発生する。このとき、ロータ巻線３０の外部回路の等価抵抗（昇圧コンバータ９４での昇圧比）に変化が無ければ、ロータ巻線３０の電流Ｉｃｏｕｐは差動回転速度ωｉｎ−ωｏｕｔと共に増加するが、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐは電流位相の変化に伴い、ある差動回転速度ωｉｎ−ωｏｕｔでピークとなる（図１０参照）。電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐの最大値は、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増すことで増加させることが可能であるが、永久磁石３３の磁石量（厚み）の増加は、回転電機１０のコストの増加を招くだけでなく、ロータ巻線３０やステータ巻線２０に発生する逆起電圧の増加を招く。そこで、本実施形態では、界磁磁束補正値演算部１５４が、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増加させるように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算し、ステータ巻線電流制御部１６０が、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇを、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいて補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆに一致させるように制御することで、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する。この強め界磁制御によって、永久磁石３３の磁石量を一時的に増加させたのと実質的に同等の効果を得ることで、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐの最大値を増加させる。ステータ巻線２０のｄ軸電流制御による強め界磁制御を行う場合と、強め界磁制御を行わない場合とにおける、差動回転速度ωｉｎ−ωｏｕｔと電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐとの関係を図１１に示す。図１１に示すように、ステータ巻線２０のｄ軸電流制御による強め界磁制御を行うことで、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐの最大値を増加させることが可能となる。
【００４３】
入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐを発生させる場合に電子制御ユニット５０が実行する処理の一例を図１２に示す。まずステップＳ１０１においては、電磁カップリングトルクの指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆがカップリングトルク指令値演算部１５１で演算される。ステップＳ１０２においては、ステップＳ１０１で演算された電磁カップリングトルクの指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいて、ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆがロータ巻線電流指令値演算部１５２で演算される。ステップＳ１０３においては、ステップＳ１０２で演算されたロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下であるか否かが界磁磁束補正値演算部１５４で判定される。ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下である場合（ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆ＝Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐ、Ｉｑｍｇ＿ｒｅｆ＝Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐとし、ステップＳ１０８に進む。一方、ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍより大きい場合（ステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０４に進む。
【００４４】
ステップＳ１０４においては、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇによる磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と同方向となることで入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増加させる（強め界磁制御を行う）ように、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいてステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐがｄ軸電流指令値補正部１５８で補正される。ステップＳ１０５においては、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇの補正によって入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するＭＧトルクＴｍｇが変化しないように、ステップＳ１０４で補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆに基づいて、ステータ巻線２０のｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐがｑ軸電流指令値補正部１５９で補正される。ステップＳ１０６においては、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量の補正（強め界磁制御）によって電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが変化（増加）しないように、電磁カップリングトルクの指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆと界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆとに基づいて、ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆがロータ巻線電流指令値演算部１５２で再度演算される。ステップＳ１０７においては、ステップＳ１０６で再度演算されたロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下であるか否かが界磁磁束補正値演算部１５４で判定される。ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍより大きい場合（ステップＳ１０７の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０４に戻り、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量をさらに増加させるように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいてステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐがｄ軸電流指令値補正部１５８で再度補正される。一方、ロータ巻線３０の電流の指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下である場合（ステップＳ１０７の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０８に進む。
【００４５】
ステップＳ１０８においては、ロータ巻線３０の電流ＩｃｏｕｐがステップＳ１０２（ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合）またはステップＳ１０６（ステップＳ１０７の判定結果がＹＥＳの場合）で演算された指令値Ｉｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致するようにロータ巻線電流制御部１５３で制御される。これによって、電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐがステップＳ１０１で演算された指令値Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致するように制御される。ステップＳ１０９においては、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇ及びｑ軸電流Ｉｑｍｇがｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｒｅｆにそれぞれ一致するようにステータ巻線電流制御部１６０で制御される。これによって、ＭＧトルクＴｍｇが指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆに一致するように制御されるとともに、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量が補正量ΔΦｃｏｕｐ分増加する（強め界磁制御を行う）ようにステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇが制御される。
【００４６】
以上説明した図１２のフローチャートの処理によれば、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが作用する状態で、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する場合には、ロータ巻線３０の電流Ｉｃｏｕｐが許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下に制限される条件で電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐが指令値（目標トルク）Ｔｃｏｕｐ＿ｒｅｆとなるように、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇがステータ巻線電流制御部１６０で制御される。このステータ巻線２０のｄ軸電流制御による強め界磁制御を実行することで、永久磁石３３の磁石量を見かけ上増加させたのと同等の効果を得ることができる。その結果、永久磁石３３の磁石量を実際に増加させることなく、ロータ巻線３０の電流Ｉｃｏｕｐを許容電流値Ｉｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下に抑制しつつ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクＴｃｏｕｐの最大値を増加させることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、界磁磁束補正値演算部１５４が、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を減少させるように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算し、ステータ巻線電流制御部１６０が、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇを、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいて補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆに一致させるように制御することで、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行することも可能である。この弱め界磁制御によって、永久磁石３３の磁石量を一時的に減少させたのと実質的に同等の効果を得ることで、ロータ巻線３０やステータ巻線２０に発生する逆起電圧を低減することができる。ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇを変化させてステータ巻線２０の電流位相を変化させた場合にロータ巻線３０に発生する逆起電圧の変化を調べた結果を図１３に示す。図１３に示すように、ステータ巻線２０の電流位相を進角させることで、ロータ巻線３０に発生する逆起電圧を低減することができる。
【００４８】
ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するＭＧトルクＴｍｇによりＥＶ走行を行う場合に電子制御ユニット５０が実行する処理の一例を図１４に示す。まずステップＳ２０１においては、ＭＧトルクの指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆがＭＧトルク指令値演算部１５５で演算される。ステップＳ２０２においては、ステップＳ２０１で演算されたＭＧトルクの指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆに基づいて、ステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐがｄ軸電流指令値演算部１５６及びｑ軸電流指令値演算部１５７でそれぞれ演算される。ステップＳ２０３においては、出力側ロータ１８の回転速度ωｏｕｔに基づいて演算されたロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下であるか否かが界磁磁束補正値演算部１５４で判定される。ここでの設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍは、例えば蓄電装置４２の電圧に基づいて設定される。ロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下である場合（ステップＳ２０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆ＝Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐ、Ｉｑｍｇ＿ｒｅｆ＝Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐとし、ステップＳ２０７に進む。一方、ロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍより大きい場合（ステップＳ２０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０４に進む。
【００４９】
ステップＳ２０４においては、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇによる磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と逆方向となることで入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を減少させる（弱め界磁制御を行う）ように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいてステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐがｄ軸電流指令値補正部１５８で補正される。ステップＳ２０５においては、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇの補正によって入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用するＭＧトルクＴｍｇが変化しないように、ステップＳ２０４で補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆに基づいて、ステータ巻線２０のｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｔｅｍｐがｑ軸電流指令値補正部１５９で補正される。ステップＳ２０６においては、出力側ロータ１８の回転速度ωｏｕｔと界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆとに基づいて演算されたロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下であるか否かが界磁磁束補正値演算部１５４で判定される。ロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍより大きい場合（ステップＳ２０６の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０４に戻り、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量をさらに減少させるように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいてステータ巻線２０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｔｅｍｐがｄ軸電流指令値補正部１５８で再度補正される。一方、ロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下である場合（ステップＳ２０６の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０７に進む。
【００５０】
ステップＳ２０７においては、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇ及びｑ軸電流Ｉｑｍｇがｄ軸電流の指令値Ｉｄｍｇ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑｍｇ＿ｒｅｆにそれぞれ一致するようにステータ巻線電流制御部１６０で制御される。これによって、ＭＧトルクＴｍｇが指令値Ｔｍｇ＿ｒｅｆに一致するように制御されるとともに、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量が補正量ΔΦｃｏｕｐ分減少する（弱め界磁制御を行う）ようにステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇが制御される。
【００５１】
以上説明した図１４のフローチャートの処理によれば、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行する場合には、ロータ巻線３０に発生する逆起電圧Ｖｃｏｕｐが設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下になるように、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇがステータ巻線電流制御部１６０で制御される。このステータ巻線２０のｄ軸電流制御による弱め界磁制御を実行することで、永久磁石３３の磁石量を見かけ上減少させたのと同等の効果を得ることができる。その結果、永久磁石３３の磁石量を実際に減少させることなく、ロータ巻線３０の逆起電圧Ｖｃｏｕｐを設定電圧値Ｖｃｏｕｐ＿ｌｉｍ以下（例えば蓄電装置４２の電圧以下）に抑制し、ＥＶ走行時等における出力側ロータ１８の最高回転速度（最高車速）を増加させることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を制御する界磁制御を実行する場合には、ステータ巻線２０のｄ軸電流Ｉｄｍｇを制御することで界磁制御を実行する。このステータ巻線２０のｄ軸電流制御による界磁制御を実行することで、永久磁石３３の磁石量を見かけ上変化させたのと同等の効果を得ることができ、界磁磁束を制御するための界磁巻線を出力側ロータ１８に別途追加する必要も無い。その結果、回転電機１０の構成の複雑化を招くことなく、入力側ロータ２８に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を制御する界磁制御を実行することができる。
【００５３】
本実施形態では、例えば図１５に示すように、インバータ４１を設けることもできる。インバータ４１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４１は、蓄電装置４２とロータ巻線３０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御することができ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。その際には、ロータ巻線電流制御部１５３が、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐ及びｑ軸電流Ｉｑｃｏｕｐがｄ軸電流の指令値Ｉｄｃｏｕｐ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑｃｏｕｐ＿ｒｅｆにそれぞれ一致するように、インバータ４１のスイッチング動作（インバータ４１での電力変換）を制御する。
【００５４】
前述のように、本実施形態では、共通の永久磁石３３による界磁磁束が、ステータ１６に流れてステータ巻線２０の交流電流による磁束と電磁気的に相互作用するとともに、入力側ロータ２８に流れてロータ巻線３０の交流電流による磁束と電磁気的に相互作用する。そのため、ロータ巻線３０の交流電流による磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と同方向（強め界磁方向）となるようにロータ巻線３０に交流電流（ｄ軸電流）を流すことで、永久磁石３３の内周側磁極面３３ａで発生しロータ巻線３０に鎖交する界磁磁束量が増加するとともに、永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂで発生しステータ巻線２０に鎖交する界磁磁束量も増加する。一方、ロータ巻線３０の交流電流による磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と逆方向（弱め界磁方向）となるようにロータ巻線３０に交流電流（ｄ軸電流）を流すことで、永久磁石３３の内周側磁極面３３ａで発生しロータ巻線３０に鎖交する界磁磁束量が減少するとともに、永久磁石３３の外周側磁極面３３ｂで発生しステータ巻線２０に鎖交する界磁磁束量も減少する。そこで、本実施形態では、ロータ巻線電流制御部１５３がロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐを制御することで、ステータ１６に流れる（ステータ巻線２０に鎖交する）永久磁石３３の界磁磁束量を制御する界磁制御を実行することもできる。
【００５５】
ステータ１６に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増加させる強め界磁制御を実行する場合は、界磁磁束補正値演算部１５４は、ステータ１６に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を増加させるように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算し、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐによる磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と同方向となるように、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいてロータ巻線３０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｃｏｕｐ＿ｒｅｆが補正される。そして、ロータ巻線電流制御部１５３は、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐを、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいて補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致させるように制御することで強め界磁制御を実行する。例えば、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にＭＧトルクＴｍｇが作用する状態で強め界磁制御を実行する場合には、ステータ巻線２０の電流Ｉｍｇが許容電流値Ｉｍｇ＿ｌｉｍ以下に制限される条件でＭＧトルクＴｍｇが指令値（目標トルク）Ｔｍｇ＿ｒｅｆとなるように、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐを制御することができる。このロータ巻線３０のｄ軸電流制御による強め界磁制御を実行することで、永久磁石３３の磁石量を見かけ上増加させたのと同等の効果を得ることができる。その結果、永久磁石３３の磁石量を実際に増加させることなく、ステータ巻線２０の電流Ｉｍｇを許容電流値Ｉｍｇ＿ｌｉｍ以下に抑制しつつ、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するＭＧトルクＴｍｇの最大値を増加させることができる。
【００５６】
一方、ステータ１６に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を減少させる弱め界磁制御を実行する場合は、界磁磁束補正値演算部１５４は、ステータ１６に流れる永久磁石３３の界磁磁束量を減少させるように界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆを演算し、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐによる磁束の方向が永久磁石３３による磁束の方向と逆方向となるように、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいてロータ巻線３０のｄ軸電流の指令値Ｉｄｃｏｕｐ＿ｒｅｆが補正される。そして、ロータ巻線電流制御部１５３は、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐを、界磁磁束の補正値ΔΦｃｏｕｐ＿ｒｅｆに基づいて補正されたｄ軸電流の指令値Ｉｄｃｏｕｐ＿ｒｅｆに一致させるように制御することで弱め界磁制御を実行する。例えば、ステータ巻線２０に発生する逆起電圧Ｖｍｇが設定電圧値Ｖｍｇ＿ｌｉｍ以下になるように、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｄｃｏｕｐを制御することができる。このロータ巻線３０のｄ軸電流制御による弱め界磁制御を実行することで、永久磁石３３の磁石量を見かけ上減少させたのと同等の効果を得ることができる。その結果、永久磁石３３の磁石量を実際に減少させることなく、ステータ巻線２０の逆起電圧Ｖｍｇを設定電圧値Ｖｍｇ＿ｌｉｍ以下（例えば蓄電装置４２の電圧以下）に抑制することができる。
【００５７】
次に、出力側ロータ１８の他の構成例について説明する。
【００５８】
図１６に示す構成例では、図３，４に示す構成例と比較して、各永久磁石３３がロータコア５３の内周面（入力側ロータ２８との対向面）に形成された溝内に装着されている。この場合は、ロータコア５３が周方向に隣接する永久磁石３３間にも位置する。この構成例によれば、入力側ロータ２８への引付力及びロータ回転方向への力に対して、永久磁石３３の貼り付け強度を向上させることができる。
【００５９】
また、図１７に示す構成例では、図１６に示す構成例と比較して、ロータコア５３の内周面の溝内に装着された各永久磁石３３が角型であり、内周側磁極面３３ａ及び外周側磁極面３３ｂが平面である。この構成例においても、入力側ロータ２８への引付力及びロータ回転方向への力に対して、永久磁石３３の貼り付け強度を向上させることができる。さらに、この構成例によれば、永久磁石３３のコスト削減を図ることができる。
【００６０】
また、図１８に示す構成例では、図３，４に示す構成例と比較して、複数の永久磁石３３は、入力側ロータ２８（ロータティース５２ａ）と薄いロータコア（鉄心）の層５３ｆを介して対向する状態で周方向に沿って配列されている。この構成例においても、入力側ロータ２８への引付力及びロータ回転方向への力に対して、永久磁石３３の貼り付け強度を向上させることができる。
【００６１】
本実施形態では、回転電機１０の入力軸３４と出力軸２４とを入れ替えることもでき、第２ロータ１８を入力軸３４に機械的に連結し、第１ロータ２８を出力軸２４に機械的に連結することもできる。すなわち、第２ロータ１８がエンジン３６に機械的に連結され、第１ロータ２８が変速機４４を介して車輪３８に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン３６からの動力が入力軸３４に連結された第２ロータ１８に伝達され、出力軸２４に連結された第１ロータ２８からの動力が変速機４４で変速されて車輪３８に伝達されるため、第２ロータ１８が入力側ロータとなり、第１ロータ２８が出力側ロータとなる。
【００６２】
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等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。
【符号の説明】
【００６３】
１０  回転電機、１６  ステータ、１８  第２ロータ（出力側ロータ）、２０  ステータ巻線、２４  出力軸、２８  第１ロータ（入力側ロータ）、３０  ロータ巻線、３３  永久磁石、３４  入力軸、３６  エンジン、３８  車輪、４０，４１  インバータ、４２  蓄電装置、４４  変速機、４８  クラッチ、５０  電子制御ユニット、９３  整流器、９４  昇圧コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）、９５  スリップリング、９６  ブラシ、１５１  カップリングトルク指令値演算部、１５２  ロータ巻線電流指令値演算部、１５３  ロータ巻線電流制御部、１５４  界磁磁束補正値演算部、１５５  ＭＧトルク指令値演算部、１５６  ｄ軸電流指令値演算部、１５７  ｑ軸電流指令値演算部、１５８  ｄ軸電流指令値補正部、１５９  ｑ軸電流指令値補正部、１６０  ステータ巻線電流制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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