(57)【要約】【課題】小型化を図ることができると共に、設計の自由度を高めることができる回転機を用いた動力機構と、この動力機構の作動を適切に制御する制御装置とを備えた動力システムを提供する。【解決手段】第１ロータ５１とステータ５３と第２ロータと５２を備え、ステータ５３の電機子磁極の数と第１ロータの磁極の数と第２ロータ５２のコア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機３、及び第１回転機と同様の構成を有する第２回転機４と、第１回転機３の第１ロータ５１及び第２回転機４の第２ロータ４２を連結軸２６に接続すると共に、第１回転機３の第２ロータ５２及び第２回転機４の第１ロータ４１をエンジン２０の出力軸２０ａに接続する接続機構と、要求出力又は要求トルクが駆動軸２３に出力されるように、第２回転機４を制御する制御装置２００とを備える。【選択図】  図３
2011083108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、
前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、
前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、
前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記コア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機と、
共線図上に配列された第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有して、該第２回転要素に入力されたエネルギーを該第１回転要素及び該第３回転要素に分配する機能と、該第１回転要素及び該第３回転要素に入力されたエネルギーを合成して該第２回転要素に出力する機能とを有し、電力供給により該第３回転要素を回転させると共に、前記第１回転機との間での電力の授受が可能な第２回転機と、
前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方を、原動機の出力軸に接続すると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方を、駆動軸に接続した接続機構と、
所定の要求出力又は要求トルクが前記駆動軸に出力されるように、前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機のうちの少なくとも前記第１回転機と第２回転機を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項２】
所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、
前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、
前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、
前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記コア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機と、
共線図上に配列された第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有して、該第２回転要素に入力されたエネルギーを該第１回転要素及び該第３回転要素に分配する機能と、該第１回転要素及び該第３回転要素に入力されたエネルギーを合成して該第２回転要素に出力する機能とを有し、電力供給により該第３回転要素を回転させると共に、前記第１回転機との間での電力の授受が可能な第２回転機と、
前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方を、原動機の出力軸に接続すると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方を、駆動軸に接続した接続機構と、
所定の要求出力又は要求トルクに対して、前記第１回転機から前記駆動軸に出力される出力又はトルクの過不足分を、前記第２回転機の出力又はトルクで補うように、前記第２回転機を制御する処理、又は、前記第２回転機から前記駆動軸に出力される出力又はトルクの過不足分を、前記第１回転機の出力又はトルクで補うように、前記第１回転機を制御する処理を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項３】
所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、
前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、
前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、
前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記コア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機と、
共線図上に配列された第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有して、該第２回転要素に入力されたエネルギーを該第１回転要素及び該第３回転要素に分配する機能と、該第１回転要素及び該第３回転要素に入力されたエネルギーを合成して該第２回転要素に出力する機能とを有し、電力供給により該第３回転要素を回転させると共に、前記第１回転機との間での電力の授受が可能な第２回転機と、
前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方を、原動機の出力軸に接続すると共に、前記第２ロータ及び前記第１回転要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方を、駆動軸に接続した接続機構と、
前記駆動軸の要求トルクに応じて前記第１回転機を制御することにより前記第１回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差に基づいて、前記第２回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理、又は、前記要求トルクに応じて前記第２回転機を制御することにより前記第２回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差に基づいて、前記第１回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項４】
所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、
前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、
前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、
前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記コア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機と、
共線図上に配列された第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有して、該第２回転要素に入力されたエネルギーを該第１回転要素及び該第３回転要素に分配する機能と、該第１回転要素及び該第３回転要素に入力されたエネルギーを合成して該第２回転要素に出力する機能とを有し、電力供給により該第３回転要素を回転させると共に、前記第１回転機との間での電力の授受が可能な第２回転機と、
前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方を、原動機の出力軸に接続すると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方を、駆動軸に接続した接続機構と、
前記駆動軸の要求トルクに応じて設定された前記原動機の目標回転速度と、前記原動機の実回転速度との差を減少させるように前記第１回転機を制御し、該制御により前記第１回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差を減少させるように、前記第２回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理、又は、前記目標回転速度と前記原動機の実回転速度との差を減少させるように前記第２回転機を制御し、該制御により前記第２回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差を減少させるように、前記第１回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項５】
所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、
前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、
前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、
前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記コア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機と、
共線図上に配列された第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有して、該第２回転要素に入力されたエネルギーを該第１回転要素及び該第３回転要素に分配する機能と、該第１回転要素及び該第３回転要素に入力されたエネルギーを合成して該第２回転要素に出力する機能とを有し、電力供給により該第３回転要素を回転させると共に、前記第１回転機との間での電力の授受が可能な第２回転機と、
前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方を、原動機の出力軸に接続すると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方を、駆動軸に接続した接続機構と、
前記駆動軸の要求出力に応じて前記原動機の要求出力を設定し、該原動機の要求出力に基づいて設定した前記原動機の目標回転速度と、前記原動機の実回転速度との差を減少させるように、前記第１回転機又は前記第２回転機を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項６】
請求項５記載の動力システムにおいて、
前記第１回転機又は前記第２回転機に駆動用電力を供給すると共に、前記原動機の出力軸の回転により前記第１回転機又は前記第２回転機で生じる発電電力により充電される蓄電手段を備え、
前記制御装置は、前記駆動軸の要求出力と前記蓄電手段に対する電力の入出力要求とに基づいて、前記原動機に対する要求出力を設定することを特徴とする動力システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、
前記第１ロータの速度を検出する第１速度検出手段と、
前記第２ロータの速度を検出する第２速度検出手段と、
前記電機子電極により発生する回転磁界の速度が、前記第２ロータの速度に（１＋ｍ）を乗じた値と前記第１ロータにｍを乗じた値との差に、同期するように前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項８】
請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、
前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、
前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、
前記電機子電極により発生する回転磁界の位置が、前記第２ロータの位置に（１＋ｍ）を乗じた値と前記第１ロータの位置にｍを乗じた値との差で表される位置となるように、前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項９】
請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、
前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、
前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、
前記第２ロータの検出位置に（１＋ｍ）を乗じた値と、前記第１ロータの検出位置にｍを乗じた値との差に、回転磁界の極対数を乗じた値で表される位置を、通電位相角として前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、
前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、
前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、
前記ステータに対する前記第１ロータ位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第１ロータの電気角位置を設定すると共に、前記ステータに対する前記第２ロータの位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第２ロータの電気角位置を設定し、前記第１ロータの電気角位置に（ｍ＋１）を乗じた値と、前記第２ロータの電気角位置にｍを乗じた値との差で表される位置を、通電位相角として前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、
前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、
前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、
前記電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記ステータに対する前記第１ロータの位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第１ロータの電気角位置を設定すると共に、前記ステータに対する前記第２ロータの位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第２ロータの電気角位置を設定し、前記第１ロータの電気角位置に（ｍ＋１）を乗じた値と、前記第２ロータの電気角位置にｍを乗じた値との差で表される電気角検知位置に基づいて、前記第１回転機を、直交２軸の回転座標系の等価回路に変換して扱い、各軸の電機子に流れる電流の目標値と検出値との差を減少させるように、各軸の電機子に供給する電圧の目標値を決定し、該決定した電圧の目標値を、前記電気角検知位置に基づいて多相交流電圧に変換して前記電動機の電機子に供給する多相交流電圧の目標値を設定する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項１２】
請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、
前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、
前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、
前記電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記第１回転機を、前記第１ロータの検出位置及び前記第２ロータの検出位置に基づいて、直交２軸の回転座標系の等価回路に変換して扱い、各軸の電機子に流れる電流の目標値と検出値との差を減少させるように、各軸の電機子に供給する電圧を制御すると共に、一方の軸の電機子に供給する電圧を、他方の電機子に流れる電流により該一方の軸の電機子に生じる電圧分を相殺する補正を行って、前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする動力システム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のうちいずれか１項記載の動力システムにおいて、
前記第２回転機は、
所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、
前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、
前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、
前記第２回転機の第１ロータが前記第１回転要素に相当し、
前記第２回転機の第２ロータが前記第２回転要素に相当し、
前記第２回転機のステータにより発生される回転磁界が前記第３回転要素に相当することを特徴とする動力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のロータを有する回転機を用いた動力機構とその制御装置を備えた動力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のロータを有する回転機として、例えば、第１回転軸に連結された第１ロータと、第２回転軸に連結された第２ロータと、ステータとを備えた回転機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された回転機においては、第１回転軸と第２回転軸が同心状に配置されており、第１ロータ及び第２ロータとステータは、第１回転軸の径方向に内側からこの順で配置されている。そして、第１ロータは、周方向に並んだ複数の第１永久磁石及び第２永久磁石を有しており、第１永久磁石及び第２永久磁石は、第１ロータの軸線方向に並列して配置されている。
【０００４】
また、第２ロータは、各々が周方向に並んだ複数の第１コア及び第２コアを有している。第１コア及び第２コアは軟磁性体で構成されており、第１コアは第１ロータの第１永久磁石側の部分とステータの間に配置され、第２コアは第１ロータの第２永久磁石側の部分とステータの間に配置されている。
【０００５】
また、ステータは、周方向に回転する第１回転磁界及び第２回転磁界を生じさせるように構成され、第１回転磁界は第１ロータの第１永久磁石側の部分との間に発生し、第２回転磁界は第１ロータの第２永久磁石側の部分との間に発生する。第１永久磁石及び第２永久磁石の磁極の数と、第１回転磁界及び第２回転磁界の磁極の数と、第１コア及び第２コアの数とは、同一に設定されている。
【０００６】
そして、ステータへの電力供給による第１回転磁界及び第２回転磁界の発生に伴なって、第１回転磁界及び第２回転磁界の磁極と第１永久磁石及び第２永久磁石の磁極により、第１コア及び第２コアが磁化されることによって、これらの要素の間に磁力線が発生する。また、この磁力線の磁力による作用により、第１ロータ及び第２ロータが駆動されて、主軸及び第２回転軸から動力が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−６７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された回転機は、その構成上、複数の第１コアから成る第１軟磁性体列と複数の第２コアから成る第２軟磁性体列を備えることが必須であるため、回転機が大型化するという不都合があった。さらに、特許文献１に記載された電動機は、その構成上、第１回転磁界及び第２回転磁界の回転速度と第２ロータの回転速度との速度差と、第２ロータの回転速度と第１ロータの回転速度との速度差とが同じになる速度関係しか成立しないため、設計の自由度が低いという不都合があった。
【０００９】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、小型化を図ることができると共に、設計の自由度を高めることができる回転機を用いた動力機構と、この動力機構の作動を適切に制御する制御装置とを備えた動力システム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】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、前記電機子磁極の数と前記磁極の数と前記コア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（但し、ｍ≠１．０）に設定された第１回転機と、共線図上に配列された第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有して、該第２回転要素に入力されたエネルギーを該第１回転要素及び該第３回転要素に分配する機能と、該第１回転要素及び該第３回転要素に入力されたエネルギーを合成して該第２回転要素に出力する機能とを有し、電力供給により該第３回転要素を回転させると共に、前記第１回転機との間での電力の授受が可能な第２回転機と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方を、原動機の出力軸に接続すると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方を、駆動軸に接続した接続機構とを備えた動力システムに関する。
【００１１】
前記第１回転機においては、ステータの複数の電機子磁極による回転磁界が発生すると、第２ロータのコア部が電機子磁極と第１ロータの磁極によって磁化されて、磁極とコア部と電機子磁極を結ぶ磁力線が発生する。
【００１２】
この場合、前記第１回転機を例えば以下の条件(a)及び(b)の下で構成したときには、回転磁界、第１ロータ、及び第２ロータ間の速度と位置の関係は、次のように表される。また、第１回転機の等価回路は図１２のように示される。
【００１３】
(a) ステータ１００がＵ，Ｖ，Ｗの３相の電機子１０１，１０２，１０３を有する。
【００１４】
(b) 電機子磁極が２個、第１ロータ１１０の磁極１１１の数が４、すなわち、電機子磁極のＮ極及びＳ極を１組とする極対数が１、磁極のＮ極及び及びＳ極を１組とする極対数が２、第２ロータ１２０のコア部が３個（１２１，１２２，１２３）である。
【００１５】
なお、本明細書で用いる「極対」は、Ｎ極及びＳ極の１組を意味する。
【００１６】
この場合、３個のコア部のうちの第１コア１２１を通過する磁極の磁束Ψk1は、以下の式（１）で表される。
【００１７】
【数１】
2011083108.tif 000003
【００１８】
但し、Ψf：磁極の磁束の最大値、θ1：Ｕ相コイルに対する磁極の回転角度位置、θ2：Ｕ相コイルに対する第１コア１２１の回転角度位置。
【００１９】
そのため、第１コア１２１を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψu1は、上記式（１）にcosθ2を乗じた以下の式（２）で表すことができる。
【００２０】
【数２】
2011083108.tif 000004
【００２１】
同様に、第２コア１２２を通過する磁極の磁束Ψu2は、次式（３）で表される。
【００２２】
【数３】
2011083108.tif 000005
【００２３】
Ｕ相コイルに対する第２コア１２２の回転角度位置は、第１コア１２１に対して２π／３だけ進んでいるため、上記式（３）では、θ2に２π／３が加算されている。
【００２４】
したがって、第２コア１２２を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψu2は、上記式（３）にcos(θ+２π／３）を乗じた以下の式（４）で表される。
【００２５】
【数４】
2011083108.tif 000006
【００２６】
同様に、第３コア１２３のコア部１２３を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψu3は、以下の式（５）で表される。
【００２７】
【数５】
2011083108.tif 000007
【００２８】
図１２に示した第１回転機では、コア部１２１，１２２，１２３を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψuは、上記式（２），式（４），式（５）で表される磁束Ψu1，Ψu2，Ψu3を足し合わせた以下の式（６）で表される。
【００２９】
【数６】
2011083108.tif 000008
【００３０】
また、上記式（６）を一般化すると、第２ロータ１２０のコア部１２１，１２２，１２３を介してＵ相コイルを通過する磁極の磁束Ψuは、以下の式（７）で表される。
【００３１】
【数７】
2011083108.tif 000009
【００３２】
但し、ａ：第１ロータの磁極の極対数、ｂ：第２ロータのコア部の数、ｃ：ステータの電機子磁極の極対数。
【００３３】
また、上記式（７）を変形すると、以下の式（８）が得られる。
【００３４】
【数８】
2011083108.tif 000010
【００３５】
上記式（８）において、ｂ＝ａ＋ｃとすると共に、cos(θ+2π）＝cosθにより整理すると、以下の式（９）が得られる。
【００３６】
【数９】
2011083108.tif 000011
【００３７】
上記式（９）をさらに整理すると以下の式（１０）が得られる。
【００３８】
【数１０】
2011083108.tif 000012
【００３９】
上記式（１０）の右辺の第２項の値は、ａ−ｃ≠０を条件として整理すると、以下の式（１１）に示したようにゼロとなる。
【００４０】
【数１１】
2011083108.tif 000013
【００４１】
また、上記式（１０）の右辺の第３項の値も、ａ−ｃ≠０を条件として整理すると、以下の式（１２）に示したようにゼロとなる。
【００４２】
【数１２】
2011083108.tif 000014
【００４３】
以上により、ａ−ｃ≠０のときには、第２ロータ１２０のコア部１２１，１２２，１２３を介してステータ１００のＵ相コイルを通過する磁極の磁束ΨUは、以下の式（１３）で表される。
【００４４】
【数１３】
2011083108.tif 000015
【００４５】
また、上記式（１３）において、ａ／ｃ＝αとすると、以下の式（１４）が得られる。
【００４６】
【数１４】
2011083108.tif 000016
【００４７】
さらに、上記式（１４）において、ｃ・θ2＝θe2とすると共に、ｃ・θ1＝θe1とすると、以下の式（１５）が得られる。
【００４８】
【数１５】
2011083108.tif 000017
【００４９】
ここで、θe2は、Ｕ相コイルに対するコア部の回転角度位置θ2に、電機子磁極の極対数ｃを乗じていることから明らかなように、Ｕ相コイルに対するコア部の電気角度位置を表している。また、θe1は、Ｕ相コイルに対する第１ロータ１１０の磁極の回転角度位置θ1に、電機子磁極の極対数ｃを乗じていることから明らかなように、Ｕ相コイルに対する磁極の電気角度位置を表している。
【００５０】
同様にして、コア部を介してＶ相コイルを通過する磁極の磁束Ψvは、Ｖ相コイルの電気角度位置がＵ相コイルに対して電気角２π／３だけ遅れていることから、以下の式（１６）で表される。
【００５１】
【数１６】
2011083108.tif 000018
【００５２】
また、コア部を介してＷ相コイルを通過する磁極の磁束Ψwは、Ｗ相コイルの電気角度位置がＵ相コイルに対して電気角２π／３だけ進んでいることから、以下の式（１７）で表される。
【００５３】
【数１７】
2011083108.tif 000019
【００５４】
また、上記式（１５）〜式（１７）で表される磁束Ψu，Ψv，Ψwを時間微分すると、以下の式（１８）〜式（２０）が得られる。
【００５５】
【数１８】
2011083108.tif 000020
【００５６】
【数１９】
2011083108.tif 000021
【００５７】
【数２０】
2011083108.tif 000022
【００５８】
但し、ωe1：θe1の時間微分値（ステータに対する第１ロータの角速度を電気角速度に変換した値）、ωe2：θe2の時間微分値（ステータに対する第２ロータの角速度を電気角速度に変換した値）。
【００５９】
ここで、コア部１２１，１２２，１２３を介さずにＵ相〜Ｗ相のコイルを直接通過する磁束は極めて小さく、その影響は無視できる。そのため、コア部１２１，１２２，１２３を介してＵ相〜Ｗ相のコイルをそれぞれ通過する磁極の磁束Ψu，Ψv，Ψw（上記式（１８）〜式（２０））の時間微分値dΨu/dt，dΨv/dt，dΨw/dtは、ステータ１００の電機子列に対して、第１ロータ１１０の電極及び第２ロータ１２０のコア部が回転（移動）するのに伴なって、Ｕ相〜Ｗ相のコイルに発生する逆起電圧（誘導起電圧）をそれぞれ表す。
【００６０】
このことから、Ｕ相のコイルに流れる電流Ｉu，Ｖ相のコイルに流す電流Ｉv，Ｗ相のコイルに流れる電流Ｉwは、以下の式（２１），式（２２），式（２３）で表される。
【００６１】
【数２１】
2011083108.tif 000023
【００６２】
【数２２】
2011083108.tif 000024
【００６３】
【数２３】
2011083108.tif 000025
【００６４】
但し、Ｉ：Ｕ相〜Ｗ相のコイルを流れる電流の振幅（最大値）である。
【００６５】
また、上記式（２１）〜式（２３）により、Ｕ相コイルに対する回転磁界のベクトルの電気角度位置θmfは以下の式（２４）で表され、Ｕ相コイルに対する回転磁界の電気角速度ωmfは以下の式（２５）で表される。
【００６６】
【数２４】
2011083108.tif 000026
【００６７】
【数２５】
2011083108.tif 000027
【００６８】
よって、Ｕ相のコイルに電流Ｉu、Ｖ相のコイルに電流Ｉv、Ｗ相のコイルに電流Ｉwが流れることによって、第１ロータ及び第２ロータに出力される機械的出力（動力）Ｗは、リラクタンス分を除くと、以下の式（２６）で表される。
【００６９】
【数２６】
2011083108.tif 000028
【００７０】
上記式（２６）に、上記式（１８）〜式（２３）を代入して整理すると、以下の式（２７）が得られる。
【００７１】
【数２７】
2011083108.tif 000029
【００７２】
さらに、この機械的出力Ｗと、磁極を介して第１ロータに伝達されるトルク（以下、第１トルクという）Ｔ1と、コア部を介して第２ロータに伝達されるトルク（以下、第２トルクという）Ｔ2と、第１ロータの電気角速度ωe1及び第２ロータの電気角速度ωe2との関係は、以下の式（２８）で表される。
【００７３】
【数２８】
2011083108.tif 000030
【００７４】
上記式（２７）と式（２８）とを比較することにより、第１トルクＴ1と第２トルクＴ2は、以下の式（２９），式（３０）で表される。
【００７５】
【数２９】
2011083108.tif 000031
【００７６】
【数３０】
2011083108.tif 000032
【００７７】
また、電機子列に供給された電力及び回転磁界の電気角速度ωｍｆと等価のトルクを駆動用等価トルクＴeとすると、電機子列に供給された電力と機械的出力Ｗは、損失を無視すれば等しくなるため、上記式（２５）と式（２７）の関係から、駆動用等価トルクＴeは以下の式（３１）で表される。
【００７８】
【数３１】
2011083108.tif 000033
【００７９】
さらに、上記式（２９）〜式（３１）より、以下の式（３２）が得られる。
【００８０】
【数３２】
2011083108.tif 000034
【００８１】
上記式（３２）で表されるトルクの関係、及び上記式（２５）で表される電気角速度の関係は、遊星歯車装置のサンギヤ、リングギヤ及びキャリアにおける回転速度及びトルクの関係と全く同じである。
【００８２】
さらに、上述したように、ｂ＝ａ＋ｃ及びａ−ｃ≠０を条件として、上記式（２５）の電気角速度の関係及び上記式（３２）のトルクの関係が成立する。この条件ｂ＝ａ＋ｃは、磁極の数をｐ、電気子磁極の数をｑとすると、ｂ＝（ｐ＋ｑ）／２、すなわち、ｂ／ｑ＝（１＋ｐ／ｑ）／２で表される。
【００８３】
ここで、ｐ／ｑ＝ｍとすると、ｂ／ｑ＝（１＋ｍ）／２となることから、上述したｂ＝ａ＋ｃという条件が成立していることは、電機子磁極の数と磁極の数とコア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２であることを示している。また、上述したａ−ｃ≠０という条件が成立していることは、ｍ≠１．０であることを示している。
【００８４】
本発明の第１回転機機においては、所定回転方向の所定区間で、電機子磁極の数と磁極の数とコア部の数との比が、１：ｍ：（１＋ｍ）／２（ｍ≠１．０）に設定されているので、上記式（２５）に示した電気角速度の関係、及び上記式（３２）に示したトルクの関係が成立し、第１回転機が適正に作動することがわかる。
【００８５】
また、上述した従来の場合と異なり、第２ロータが単一のコア部の列だけで構成されているため、第１回転機の小型化を図ることができる。さらに、上記式（２５）及び式（３２）から明らかなように、α＝ａ／ｃ、すなわち、電機子磁極の極対数に対する磁極の極対数の比を設定することによって、回転磁界、第１ロータ、及び第２ロータ間の電気角速度の関係と、ステータ、第１ロータ、及び第２ロータ間のトルクの関係を任意に設定することができる。
【００８６】
したがって、第１回転機の設計の自由度を高めることができる。そして、これらの効果は、複数の電機子のコイルの相数が上述した３相以外の場合であっても同様に得ることができる。そして、その上で、前記第１から第３の回転要素間でのエネルギーの分配と合成可能な前記第２回転機と前記第１回転機を、前記接続機構により接続することで、前記駆動軸と前記原動機と前記第１回転機と前記第２回転機を１共線４要素の態様で動作させる動力機構を、小型化と設計の自由度を高めて構成することができる。
【００８７】
［第１発明］
第１発明は、上述した前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機とを有する動力機構と、所定の要求出力又は要求トルクが前記駆動軸に出力されるように、前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機のうちの少なくとも前記第１回転機と第２回転機を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００８８】
第１発明において、前記第２回転機の第１回転要素又は第２回転要素が前記駆動軸と接続され、前記第１回転機と前記第２回転機との間での電力の授受とが可能に構成されている。そのため、前記制御装置によって、少なくとも前記第２回転機を制御することにより、前記駆動軸に直接的に動力を伝達するか、或いは前記第１回転機との電力の入出力を介して前記第１回転機を作動させることにより、前記駆動軸に前記要求出力又は前記要求トルクを生じさせることができる。
【００８９】
［第２発明］
第２発明は、上述した前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機とを有する動力機構と、所定の要求出力又は要求トルクに対して、前記第１回転機から前記駆動軸に出力される出力又はトルクの過不足分を、前記第２回転機の出力又はトルクで補うように、前記第２回転機を制御する処理、又は、前記第２回転機から前記駆動軸に出力される出力又はトルクの過不足分を、前記第１回転機の出力又はトルクで補うように、前記第１回転機を制御する処理を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００９０】
第２発明において、前記第２回転機の第１回転要素又は第２回転要素が前記駆動軸と接続され、前記第１回転機と前記第２回転機との間での電力の授受とが可能に構成されている。そのため、前記要求出力又は要求トルクに対して、前記第１回転機と前記原動機から前記駆動軸に出力される出力又はトルクが不足するときに、前記制御装置により前記第２回転機を制御して、前記駆動軸に直接的に動力を伝達するか、或いは前記第１回転機との電力の入出力を介して前記第１回転機を作動させることにより、前記駆動軸に前記要求出力又は前記要求トルクを生じさせることができる。
【００９１】
また、所定の要求出力又は要求トルクに対して、前記第２回転機から前記駆動軸に出力される出力又はトルクの過不足分を、前記第１回転機の出力又はトルクで補うように、前記第１回転機を制御して、前記駆動軸に直接的に動力を伝達するか、或いは前記第２回転機との電力の入出力を介して前記第２回転機を作動させることにより、前記駆動軸に前記要求トルク又は前記要求トルクを生じさせることが出来る。
【００９２】
［第３発明］
第３発明は、上述した前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機とを有する動力機構と、前記駆動軸の要求トルクに応じて前記第１回転機を制御することにより前記第１回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差に基づいて、前記第２回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理、又は、前記要求トルクに応じて前記第２回転機を制御することにより前記第２回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差に基づいて、前記第１回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００９３】
第３発明においては、前記第１回転機の前記第１ロータ又は前記第２ロータが前記駆動軸に接続されると共に、前記第２回転機の前記第１回転要素又は前記第２回転要素が前記駆動軸に接続され、前記第２回転機は、前記第１回転機との間での電力の授受とが可能に構成されている。
【００９４】
そのため、前記要求トルクに応じて前記第１回転機を制御することにより前記第１回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差に基づいて、前記第２回転機により前記駆動軸に出力するトルクを設定する処理を行うことによって、前記駆動軸の出力トルクを前記要求トルクに近づけることができる。また、前記要求トルクに応じて前記第２回転機を制御することにより前記第２回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差に基づいて、前記第１回転機により前記駆動軸に出力するトルクを設定する処理を行うことによって、前記駆動軸の出力トルクを前記要求トルクに近づけることができる。
【００９５】
［第４発明］
第４発明は、上述した前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機とを有する動力機構と、前記駆動軸の要求トルクに応じて設定された前記原動機の目標回転速度と、前記原動機の実回転速度との差を減少させるように前記第１回転機を制御し、該制御により前記第１回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差を減少させるように、前記第２回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理、又は、前記目標回転速度と前記原動機の実回転速度との差を減少させるように前記第２回転機を制御し、該制御により前記第２回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと、前記要求トルクとの差を減少させるように、前記第１回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを設定する処理を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００９６】
第４発明においては、前記接続機構により、前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方が、原動機の出力軸に接続されると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方が、駆動軸に接続されている。また、前記第１回転機と前記第２回転機との間での電力の授受とが可能に構成されている。
【００９７】
そのため、前記原動機の目標回転速度と実回転速度との差を減少させるように前記第１回転機を制御すると共に、前記第１回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと前記目標トルクとの差を減少させるように、前記第２回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを制御することによって、前記駆動軸の回転速度と出力トルクを制御することができる。
【００９８】
また、前記原動機の目標回転速度と実回転速度との差を減少させるように前記第２回転機を制御すると共に、前記第２回転機から前記駆動軸に出力されるトルクと前記目標トルクとの差を減少させるように、前記第１回転機により前記駆動軸に出力させるトルクを制御することによって、前記駆動軸の回転速度と出力トルクを制御することができる。
【００９９】
［第５発明］
第５発明は、上述した前記第１回転機と前記第２回転機と前記原動機とを有する動力機構と、前記駆動軸の要求出力に応じて前記原動機の要求出力を設定し、該原動機の要求出力に基づいて設定した前記原動機の目標回転速度と、前記原動機の実回転速度との差を減少させるように、前記第１回転機又は前記第２回転機を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０１００】
第５発明においては、前記接続機構により、前記第１ロータ及び前記第２回転要素と、前記第２ロータ及び前記第１回転要素とのうちの一方が、原動機の出力軸に接続されると共に、前記第２ロータ及び前記第１要素と、前記第１ロータ及び前記第２回転要素とのうちの他方が、駆動軸に接続されている。
【０１０１】
そのため、前記原動機の目標回転速度と前記原動機の実回転速度との差を減少させるように、前記制御装置により前記第１回転機を制御することによって、前記原動機の実回転速度を前記目標回転速度に速やかに収束させることができる。また、前記原動機の目標回転速度と前記原動機の実回転速度との差を減少させるように、前記制御装置により前記第２回転機を制御することによっても、前記原動機の実回転速度を前記目標回転速度に速やかに収束させることができる。
【０１０２】
［第６発明］
第６発明は、第５発明において、前記第１回転機又は前記第２回転機に駆動用電力を供給すると共に、前記原動機の出力軸の回転により前記第１回転機又は前記第２回転機で生じる発電電力により充電される蓄電手段を備え、前記制御装置は、前記駆動軸の要求出力と前記蓄電手段に対する電力の入出力要求とに基づいて、前記原動機に対する要求出力を設定することを特徴とする。
【０１０３】
第６発明においては、前記蓄電手段に対する電力の入力要求に応じて前記原動機の出力を増加させる必要がある。また、前記蓄電手段に対する電力の出力要求に応じて前記原動機の出力を減少させることが可能である。そこで、前記制御装置によって、前記駆動軸の要求出力と前記蓄電手段に対する電力の入出力要求とに基づいて、前記原動機に対する要求出力を設定することにより、該電力の入出力要求に適合した出力を前記原動機に出力させることができる。
【０１０４】
［第７発明］
第７発明は、第１発明から第６発明において、前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、前記第１ロータの速度を検出する第１速度検出手段と、前記第２ロータの速度を検出する第２速度検出手段と、前記電機子電極により発生する回転磁界の速度が、前記第２ロータの速度に（１＋ｍ）を乗じた値と前記第１ロータにｍを乗じた値との差に、同期するように前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする。
【０１０５】
上記式（２５）のαはａ（磁極の極対数）／ｃ（電機子磁極の極対数）であるため、ｍ（＝磁極の数／電機子磁極の数）と等しくなる。そのため、上記式（２５）は以下の式（３３）で表される。
【０１０６】
【数３３】
2011083108.tif 000035
【０１０７】
但し、ωmf：回転磁界の電気角速度、ωe2：第２ロータの電気角速度、ωe1：第１ロータの電気角速度、ｃ：電機子磁極の極対数、ω2：第２ロータの速度（機械角速度）、ω1：第１ロータの速度（機械角速度）。
【０１０８】
そこで、前記制御装置により、前記電機子電極により発生する回転磁界の速度が、前記第２ロータの速度に（ｍ＋１）を乗じた値と前記第１ロータの速度との差に、同期するように前記第１回転機を制御することによって、前記第１回転機における前記ステータの電機子電極により発生する回転磁界の速度と前記第１ロータの速度と前記第２ロータの速度との相対的な速度関係を制御することができる。
【０１０９】
［第８発明］
第８発明は、第１発明から第６発明において、前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、前記電機子電極により発生する回転磁界の位置が、前記第２ロータの位置に（１＋ｍ）を乗じた値と前記第１ロータの位置にｍを乗じた値との差で表される位置となるように、前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする。
【０１１０】
上記式（２４）のαはａ（磁極の極対数）／ｃ（電機子磁極の極対数）であるため、ｍ（＝磁極の数／電機子磁極の数）と等しくなる。そのため、上記式（２４）は以下の式（３４）で表される。
【０１１１】
【数３４】
2011083108.tif 000036
【０１１２】
但し、θmf：回転磁界の電気角度位置、θe2：第２ロータの電気角度位置、θe1：第１ロータの電気角度位置、ｃ：電機子磁極の極対数、θ2：第２ロータの位置（機械角度位置）、θ1：第１ロータの位置（機械角度位置）。
【０１１３】
そこで、前記制御装置により、前記電機子電極により発生する回転磁界の電気角度位置が、前記第２ロータの電気角度位置に（ｍ＋１）を乗じた値と、前記第１ロータの電気角度位置にｍを乗じた値との差を用いて表される値となるように、前記第１回転機を制御することによって、前記第１回転機における前記ステータの電機子磁極により発生する回転磁界の電気角度位置と前記第１ロータの位置と前記第２ロータの位置との間の相対的な位置関係を制御することができる。
【０１１４】
［第９発明］
第９発明は、第１発明から第６発明において、前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、前記第２ロータの検出位置に（１＋ｍ）を乗じた値と、前記第１ロータの検出位置にｍを乗じた値との差に、回転磁界の極対数を乗じた値で表される位置を、通電位相角として前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする。
【０１１５】
第９発明において、前記第２ロータの検出位置に（１＋ｍ）を乗じた値と、前記第１ロータの検出位置にｍを乗じた値との差は、前記第２ロータと前記第１ロータの機械的な相対位置を示すものとなる。そして、この差に前記電機子磁極の対極数を乗じることで、上記式（３４）で示したように、前記第１ロータと前記第２ロータの電気角度位置に対応した、回転磁界の位置を算出することができる。そのため、このようにして算出した回転磁界の位置を通電位相角として前記第１回転機を制御することにより、前記ステータの電機子磁極により発生する回転磁界の電気角度位置と前記第１ロータの位置と前記第２ロータの位置との間の相対的な位置関係を制御することができる。
【０１１６】
［第１０発明］
第１０発明は、第１発明から第６発明において、前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、前記ステータに対する前記第１ロータ位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第１ロータの電気角位置を設定すると共に、前記ステータに対する前記第２ロータの位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第２ロータの電気角位置を設定し、前記第１ロータの電気角位置に（ｍ＋１）を乗じた値と、前記第２ロータの電気角位置にｍを乗じた値との差で表される位置を、通電位相角として前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする。
【０１１７】
第１０発明によれば、上記第９発明と同様に、上記式（３４）の関係を満たすように、前記ステータの電機子磁極により発生する回転磁界の電気角度位置と前記第１ロータの位置と前記第２ロータの位置との間の相対的な位置関係を制御することができる。
【０１１８】
［第１１発明］
第１１発明は、第１発明から第６発明において、前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、前記電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記ステータに対する前記第１ロータの位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第１ロータの電気角位置を設定すると共に、前記ステータに対する前記第２ロータの位置に前記回転磁界の極対数を乗じることによって、前記第２ロータの電気角位置を設定し、前記第１ロータの電気角位置に（ｍ＋１）を乗じた値と、前記第２ロータの電気角位置にｍを乗じた値との差で表される電気角検知位置に基づいて、前記第１回転機を、直交２軸の回転座標系の等価回路に変換して扱い、各軸の電機子に流れる電流の目標値と検出値との差を減少させるように、各軸の電機子に供給する電圧の目標値を決定し、該決定した電圧の目標値を、前記電気角検知位置に基づいて多相交流電圧に変換して前記第１回転機の電機子に供給する多相交流電圧の目標値を設定する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする。
【０１１９】
第１１発明によれば、上記式（３４）の関係を満たす電気角度位置である前記回転角度位置に基づいて、前記第１回転機を直交２軸の回転座標系の等価回路に変換して扱うことで、前記第１回転機を、１個のロータを有する一般的な第１回転機と同様に扱って通電制御を行うことができる。
【０１２０】
［第１２発明］
第１２発明は、第１発明から第６発明において、前記制御装置は、前記第１回転機を制御するための構成として、前記第１ロータの位置を検出する第１位置検出手段と、前記第２ロータの位置を検出する第２位置検出手段と、前記電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記第１回転機を、前記第１ロータの検出位置及び前記第２ロータの検出位置に基づいて、直交２軸の回転座標系の等価回路に変換して扱い、各軸の電機子に流れる電流の目標値と検出値との差を減少させるように、各軸の電機子に供給する電圧を制御すると共に、一方の軸の電機子に供給する電圧を、他方の電機子に流れる電流により該一方の軸の電機子に生じる電圧分を相殺する補正を行って、前記第１回転機を制御する第１回転機制御部とを備えたことを特徴とする。
【０１２１】
第１２発明によれば、前記直交２軸の各軸の電機子の通電制御を行うときに、一方の軸の電機子に流れる電流により他方の軸の電機子に生じる電圧分を相殺する補正を行って、各軸の電機子に供給する電圧を設定することにより、各軸の電機子間で生じる干渉を回避して、各軸の電機子の通電制御を独立して行うことができる。
【０１２２】
［第１３発明］
第１３発明は、第１発明から第１２発明において、前記第２回転機は、所定回転方向に並んだ複数の磁極で構成された磁極列を有する第１ロータと、前記回転方向に並んだ複数の電機子を有して、前記磁極列と対向して配置され、電力の供給に応じて前記複数の電機子に発生する電機子磁極により、前記回転方向に回転する回転磁界を前記磁極列との間に発生させる電機子列を有するステータと、前記磁極列と前記電機子列との間に位置し、コア部と該コア部よりも透磁率が低い部分が前記回転方向に交互に配置された第２ロータとを備え、前記第２回転機の第１ロータが前記第１回転要素に相当し、前記第２回転機の第２ロータが前記第２回転要素に相当し、前記第２回転機のステータにより発生される回転磁界が前記第３回転要素に相当することを特徴とする。
【０１２３】
第１３発明によれば、前記第２回転機についても、前記第１回転機と同様に２つのロータとステータを有する構成とすることで、機構的な構成を簡素化して前記動力システムを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】第１回転機の概略構造を縦断面により示した図。
【図２】図１に示した第１回転機に備えられたステータ、第１ロータ、及び第２ロータを、これらの周方向に展開して示した図。
【図３】図１に示した第１回転機を用いて構成された第１動力機構と、その制御装置とを備えた第１動力システムの構成図。
【図４】図３に示した第１動力機構の速度共線図。
【図５】図１に示した回転機を用いて構成された第２動力機構と、その制御装置とを備えた第２動力システムの構成図。
【図６】図３，５に示した制御装置の第１の実施形態の構成図。
【図７】図３，５に示した制御装置の第２の実施形態の構成図。
【図８】第１回転機制御部の構成図。
【図９】第１回転機のモデルのブロック図。
【図１０】図９に示した電流制御部の第１態様の構成図。
【図１１】図９に示した電流制御部の第２態様の構成図。
【図１２】回転機の等価回路を示した図。
【発明を実施するための形態】
【０１２５】
本発明の実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
【０１２６】
先ず、図１〜図２を参照して、本実施の形態で用いられる第１回転機３の構成と機能について説明する。
【０１２７】
図１を参照して、第１回転機３はＰＤＵ（Power Drive Unit）１０と接続され、ＰＤＵ１０及びＶＣＵ（Voltage Control Unit）１３を介して、バッテリ１１（本発明の蓄電手段に相当する）との間で電力の授受を行う。また、後述する第１回転機制御部６０により、第１回転機３の作動が制御される。
【０１２８】
第１回転機３は、そのハウジング６内に回転自在に支承された第１ロータ５１、及び第２ロータ５２を同軸心に備えている。また、第１回転機３のハウジング６内に、ステータ５３が固定されている。
【０１２９】
この場合、ステータ５３は、第１ロータ５１に対向して第１ロータ５１の周囲に配置されている。また、第２ロータ５２は、第１ロータ５１とステータ５３との間に、これらと非接触状態で回転するように配置されている。そのため、第１ロータ５１、第２ロータ５２、及びステータ５３は、同心円状に配置されている。
【０１３０】
なお、以下では、特に断らない限り、「周方向」は第１回転機３の軸心部（第１ロータ５１の軸心部）から延在している主軸２５の軸心周り方向を意味し、「軸心方向」は主軸２５の軸心方向を意味するものとする。
【０１３１】
ステータ５３は、その内側の第１ロータ５１及び第２ロータ５２に対して作用させる回転磁界を発生する複数の電機子５３３を有し、複数の鋼板を積層して円筒状に形成された鉄芯（電機子鉄芯）５３１と、この鉄芯５３１の内周面部に装着された３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）分のコイル（電機子巻線）５３２とを備えている。鉄芯５３１は主軸２５と同軸心に外挿されて、ハウジング６に固定されている。
【０１３２】
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイル５３２は、各コイル５３２と鉄芯５３１とにより個々の電機子５３３を構成している。これらのＵ，Ｖ，Ｗの３相分のコイル５３２は、周方向に並ぶようにして鉄芯５３１に装着されている（図２参照）。これにより、複数（３の倍数個）の電機子５３３を周方向に並べた電機子列が構成されている。
【０１３３】
この電機子列の３相分のコイル５３２は、３相の交流電流を通電したときに、鉄芯５３１の内周面部に、周方向に等間隔で並び、且つ周方向に回転する複数（偶数）の電機子磁極が発生するように配列されている。この電機子磁極の列は、周方向で、Ｎ極及びＳ極が交互に並ぶ配列（互いに隣り合う任意の２つの電機子磁極が異なる極性となる配列）である。ステータ５３は、この電機子磁極列の回転によって、鉄芯５３１の内側に回転磁界を発生するものである。
【０１３４】
３相分のコイル５３２は、ＰＤＵ１０及びＶＣＵ１３を介してバッテリ１１に接続され、ＰＤＵ１０を介してコイル５３２とバッテリ１１との間の電力の授受（コイル５３２に対する電気エネルギーの入出力）が行われる。また、第１回転機制御部６０により、ＰＤＵ１０を介してコイル５３２の通電を制御することによって、回転磁界の発生形態（回転磁界の回転速度や磁束強度）を制御することができる。
【０１３５】
図２に示したように、第１ロータ５１は、軟磁性体から成る円筒状の基体５１１と、基体５１１の外周面に固着された複数（偶数）の永久磁石（磁石磁極，本発明の磁極に相当する）とを備えている。基体５１１は、例えば鉄板又は鋼板を積層して形成されている。そして、この基体５１１がステータ５３の鉄芯５３１の内側で主軸２５に外挿され、主軸２５と一体に回転するように主軸２５に固定されている。
【０１３６】
また、第１ロータ５１の複数の永久磁石５１２は、周方向に等間隔で配列されている。この永久磁石５１２の配列によって、第１ロータ５１の外周面部に、ステータ５３の鉄芯５３１の内周面部に対向して周方向に並ぶ複数の磁極からなる磁極列が構成されている。この場合、図２中の（Ｎ），（Ｓ）で示したように、周方向で互いに隣り合う２つの永久磁石５１２，５１２の外表面部（ステータ５３の鉄芯５３１の内周面部に対応する面部）の磁極は、互いに異なる磁性の磁極となっている。すなわち、第１ロータ５１の複数の永久磁石５１２の配列によって、第１ロータ５１の外周面部に形成される磁極列は、Ｎ極及びＳ極が交互に並ぶ配列となっている。
【０１３７】
なお、第１ロータ５１の基体５１１及び永久磁石５１２の長さ（主軸２５の軸心方向の長さ）は、ステータ５３の鉄芯５３１の軸心方向の長さと同程度とされている。
【０１３８】
第２ロータ５２は、軟磁性体から成る複数のコア５２１（本発明のコア部に相当する）を、ステータ５３と第１ロータ５１との間に、これらと非接触状態で配列して構成された軟磁性体列を備えている。この軟磁性体列を構成する複数のコア５２１は、コア５２１よりも透磁率が低い部分５２２を挟んで周方向に等間隔で配列されている。
【０１３９】
各コア５２１は、例えば複数の鋼板を積層して形成されている。そして、これらのコア５２１から成る軟磁性体列は、主軸２５に形成された環状のフランジ２７に固定されている。これにより、第２ロータ５２は、主軸２５と一体に回転するようになっている。
【０１４０】
なお、上記軟磁性体列を構成する各コア５２１の長さ（主軸２５の軸心方向の長さ）は、ステータ５３の鉄芯５３１の軸心方向の長さと同程度とされている。
【０１４１】
また、第１回転機３のステータ５３の電機子磁極の個数をｐ、第１ロータ５１の磁極の個数（永久磁石５１２の個数）をｑ、第２ロータ５２の軟磁性体のコア５２１の個数をｒとしたときに、これらのｐ，ｑ，ｒは、以下の式（３５）の関係を満たすように設定されている。
【０１４２】
【数３５】
2011083108.tif 000037
【０１４３】
但し、ｍ≠１。なお、ｐ，ｑは偶数であり、ｍは正の有理数である。
【０１４４】
この場合、例えば、ｐ＝４、ｑ＝８、ｒ＝６、ｍ＝２に設定すれば、上記式（３５）の関係が満たされる。
【０１４５】
以上のように第１回転機３のステータ５３の電機子磁極の個数ｐと、第２ロータ５２のコア５２１の個数ｑと、第１ロータ５１の磁極の個数（永久磁石５１２の個数）ｒとが、上記式（３５）の関係を満たすように構成された第１回転機３では、第１ロータ５１及び第２ロータ５２の両方又は一方の回転時に、第１ロータ５１の磁極から第２ロータ５２のコア５２１を経由してステータ５３の各相のコイル５３２に作用する磁束（鎖交磁束）の時間的変化率ｄΨu／dt，ｄΨv／dt，ｄΨw／dt（但し、ΨuはＵ相、ΨvはＶ相、ΨwはＷ相の各コイルに作用する鎖交磁束）は、以下の式（３６）、式（３７）、式（３８）により表される。
【０１４６】
【数３６】
2011083108.tif 000038
【０１４７】
【数３７】
2011083108.tif 000039
【０１４８】
【数３８】
2011083108.tif 000040
【０１４９】
但し、Ψf：第１ロータ５１の磁極の磁束の最大値、θe2：ステータ５３の３相コイル５３２のうちの１つの基準コイル（例えば、Ｕ相のコイル）に対する第２ロータ５２の電気角度位置、ωe2：第２ロータ５２の電気角速度、θe1：上記基準コイルに対する第１ロータ５１の電気角度位置、ωe1：第１ロータ５１の電気角速度。
【０１５０】
なお、上記式（３６）〜式（３８）では、第１ロータ５１の１つの磁極が上記基準コイルに対向する状態でのθe1の値を“０”とし、第２ロータ５２の１つのコア５２１が上記基準コイルに対応する状態でのθe2の値を“０”としている。また、上記“電気角度”は、機械角に電機子磁極の極対数（Ｎ極及びＳ極の対の個数（＝ｐ／２））を乗じた角度を意味する。
【０１５１】
この場合、第１ロータ５１の磁極から、第２ロータ５２のコア５２１を経由せずに直接的に各コイル５３２に作用する磁束は、コア５２１を経由する磁束に対して微小であるので、上記式（３６）〜式（３８）のｄΨu／dt，ｄΨv／dt，ｄΨw／dtは、ステータ５３に対する第１ロータ５１や第２ロータ５２の回転に伴なって、各相のコイル５３２に発生する逆起電力（誘起電圧）を表すものとなる。
【０１５２】
そこで、本実施形態では、ステータ５３のコイル５３２の通電によって発生する回転磁界の磁束ベクトルの回転角度位置θmf（電気角での回転角度位置）と、その時間的変化率（微分値）である角速度ωmf（電気角速度）とが、それぞれ、以下の式（３９），式（４０）の関係を満たすように、ステータ５３のコイル５３２の通電電流を第１回転機制御部６０によりＰＤＵ１０を介して制御する。
【０１５３】
【数３９】
2011083108.tif 000041
【０１５４】
但し、θmf：回転磁界の磁束ベクトルの回転角度位置、θe2：第２ロータ５２の電気角度位置、θe1：第１ロータ５１の電気角度位置、ｃ：電機子磁極の対極数、θ2：第２ロータ５２の機械角度位置、θ1：第１ロータ５１の機械角度位置。
【０１５５】
【数４０】
2011083108.tif 000042
【０１５６】
但し、ωmf：回転磁界の磁束ベクトルの角速度、ωe2：第２ロータ５２の電気角速度、ωe1：第１ロータ５１の電気角速度、ｃ：電機子磁極の対極数、ω2：第２ロータ５２の機械角速度、ω1：第１ロータ５１の機械角速度。
【０１５７】
上記のように、ステータ５３に回転磁界を発生させることにより、第１回転機３の運転を適切に行なって、第１ロータ５１及び第２ロータ５２にトルクを発生させることができる。このとき、ステータ５３のコイル５３２への供給電力（入力電力）又はコイル５３２からの出力電力を、回転磁界の電気角での角速度ωmfで除したものを、この回転磁界の等価トルクＴmf（以下、回転界磁等価トルクＴmfという）と定義し、第１ロータ５１に発生するトルクをＴ1、第２ロータ５２に発生するトルクをＴ2としたときに、Ｔmf，Ｔ1，Ｔ2の間には、以下の式（４１）の関係が成立する。なお、ここでは、銅損、鉄損等によるエネルギー損失は無視し得る程度に微小であるとする。
【０１５８】
【数４１】
2011083108.tif 000043
【０１５９】
上記式（４０）により示される角速度の相互関係、及び上記式（４１）により示されるトルクの相互関係は、シングルピニオン型の遊星歯車装置のサンギヤ，リングギヤ，キャリアの回転速度の相互関係、及びトルクの相互関係と同じ関係となる。すなわち、電機子磁極及び第１ロータ５１の一方がサンギヤ、他方がリングギヤに対応し、第２ロータ５２がキャリアに対応する。
【０１６０】
したがって、第１回転機３は、遊星歯車装置としての機能（より一般的には、差動装置としての機能）を持つことになり、電機子磁極と第１ロータ５１と第２ロータ５２の回転が、式（４１）で示される共線関係を保って行われる。
【０１６１】
そして、この場合、第１回転機３は、一般の遊星歯車機構と同様にエネルギーの分配・合成機能を持つ。すなわち、ステータ５３と第２ロータ５２のコア５２１（軟磁性体）と第１ロータ５１の永久磁石５１２との間で形成される磁気回路を介して、ステータ５３のコイル５３２と第２ロータ５２と第１ロータ５１との間でのエネルギーの分配・合成が可能となる。
【０１６２】
例えば、第１ロータ５１及び第２ロータ５２に負荷を与えた状態で、ステータ５３のコイル５３２に電力（電気エネルギー）を供給して回転磁界を発生させることにより、コイル５３２に供給した電気エネルギーを、上記磁気回路を介して第１ロータ５１及び第２ロータ５２の回転運動エネルギーに変換して、第１ロータ５１及び第２ロータ５２を回転駆動する（第１ロータ５１及び第２ロータ５２にトルクを発生させる）ことができる。この場合、コイル５３２に入力される電気エネルギーは、第１ロータ５１及び第２ロータ５２に分配される。
【０１６３】
また、例えば、第１ロータ５１を外部から回転駆動する（第１ロータ５１に外部から回転運動エネルギーを与える）と共に、第２ロータ５２に負荷を与えた状態で、ステータ５３のコイル５３２から電気エネルギーを出力させる（コイル５３２による発電を行う）ように回転磁界を発生させることにより、上記磁気回路を介して第２ロータ５２の回転運動エネルギーとコイル５３２の発電エネルギーとに変換し、第２ロータを回転駆動すると共に、コイル５３２による発電を行うことができる。この場合、第１ロータ５１に入力されるエネルギーが、第２ロータ５２とコイル５３２とに分配される。
【０１６４】
さらに、例えば、第１ロータ５１を外部から回転駆動する（第１ロータ５１に外部から回転運動エネルギーを与える）と共に、第２ロータ５２に負荷を与えた状態で、ステータ５３のコイル５３２に電気エネルギーを供給して回転磁界を発生させることにより、第１ロータ５１に供給した回転運動エネルギーとコイル５３２に供給した電気エネルギーとを、上記磁気回路を介して第２ロータの回転運動エネルギーに変換し、第２ロータ５２を回転駆動することができる。この場合、第１ロータ５１に入力されるエネルギーとコイル５３２に供給されるエネルギーとが合成されて、第２ロータ５２に伝達される。
【０１６５】
このように、第１回転機３においては、第１ロータ５１及び第２ロータ５２の各回転運動エネルギーと、コイル５３２の電気エネルギーとの間の相互変換を行いつつ、第１ロータ５１、第２ロータ５２、及びコイル５３２との間で、エネルギーの分配と合成を行うことが可能である。
【０１６６】
次に、図３，４を参照して、上述した第１回転機３を用いて構成された第１動力システムの構成と機能について説明する。
【０１６７】
図３を参照して、第１動力システムは、車両（図示しない）の左右の駆動輪２４，２４を駆動するものであり、動力原であるエンジン２０（本発明の原動機に相当する）と、第１動力機構３０と、第１動力機構３０における協調制御を行う制御装置２００とを備えている。
【０１６８】
制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等により構成された電子ユニットであり、該ＣＰＵに動力機構の制御用プログラムを実行させることによって、該ＣＰＵが、第１回転機３の作動を制御する第１回転機制御部６０、第２回転機４の作動を制御する第２回転機制御部２５０、エンジン２６０の作動を制御するエンジン制御部２６０、及び、第１回転機３と第２回転機４とエンジン２０の協調制御を行う協調制御部２１０として機能する。
【０１６９】
また、制御装置２００は、バッテリ１１（本発明の蓄電手段に相当する）に入出される電圧を変圧するＶＣＵ（Voltage Control Unit）、第１回転機３に対する駆動電力の供給と第１回転機で生じる発電電力の回収を行うＰＤＵ（Power Drive Unit）、及び、第２回転機４に対する駆動電力の供給と第２回転機で生じる発電電力の回収を行うＰＤＵを備えている。
【０１７０】
第１動力機構３０は、第１回転機３と、第１回転機３と同様の構成による第１ロータ４１及び第２ロータ４２とステータ４３を有する第２回転機４とを用いて構成されている。エンジン２０の出力軸２０ａは、軸受け２５ａ，２５ｂにより回転自在に支持された主軸２５と連結されている。また、連結軸２６が主軸２５と同心状に配置され、連結軸２６は軸受け２６ａにより回転自在に支持されている。連結軸２６は中空に形成されて、内側に主軸２５が回転自在に配置されている。
【０１７１】
第１回転機３の第１ロータ５１及び第２回転機４の第２ロータ４２は、連結軸２６と一体に回転自在に連結されている。また、第１回転機３の第２ロータ５２及び第２回転機４の第１ロータ４１は、主軸２５と一体に回転自在に連結されている。また、連結軸２６は伝達機構２１を介して差動ギヤ機構２２と連結されている。
【０１７２】
第１回転機３は上述したように遊星歯車装置としての機能を有し、第２回転機４も第１回転機３と同様の構成により遊星歯車装置としての機能を有している。そのため、第１動力機構３０は、図４に示した１共線４要素の共線の関係を保って作動する構成となっている。
【０１７３】
なお、第２回転機４の第１ロータ４１は本発明の第１回転要素に相当し、第２ロータ４２は本発明の第２回転要素に相当し、ステータ４３により発生される回転磁界は本発明の第３回転要素に相当する。そして、第２回転機４においては、ステータ４３により発生される回転磁界による出力ととエンジン２０から第１ロータ４１に伝達される出力が合成されて、第２ロータ４２から連結軸２６に出力される。また、エンジン２０から第２ロータ４２に伝達される出力が、ステータ４３と第１ロータ４１に分配される。
【０１７４】
なお、第１回転機３の第１ロータ５１と第２回転機４の第２ロータ４１を連結軸２６に連結し、また、第１回転機３の第２ロータ５２と第２回転機４の第１ロータ４１を主軸２５を介してエンジン２０の出力軸に接続する構成が、本発明の接続機構に相当する。
【０１７５】
図４は、第２回転機４の回転速度ＭＧ2と、駆動輪２４，２４の回転速度ＯＵＴＰＵＴと、エンジン２０の回転速度ＥＮＧと、第１回転機３の回転速度ＭＧ1との速度線図である。この場合、例えば、第１回転機３の回転速度ＭＧ1及び第２回転機４の回転速度ＭＧ2を制御することによって、エンジン２０の回転速度ＥＮＧに対する駆動輪２４，２４の回転速度ＯＵＴＰＵＴを、無段階に変速することができる。
【０１７６】
次に、図５を参照して、上述した第１回転機３を用いて構成された第２動力システムの構成と機能について説明する。
【０１７７】
第２動力システムは、第１動力システムにおける第１動力機構３０の第２回転機４を、第２回転機５で置き換えた第２動力機構３１を備えている。第２回転機５以外の構成は、第１動力システムと同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１７８】
第２回転機５は、ステータ４４とステータ４４により発生される回転磁界により駆動されるロータ４５と、遊星歯車機構３５とを備えている。第２動力機構３１の連結軸２８は、主軸２５と同心状に配置され、軸受け２８ａにより回転自在に支持されている。連結軸２８は中空に形成されて、内側に主軸２５が回転自在に配置されている。
【０１７９】
遊星歯車機構３５は、シングルピニオンタイプであり、サンギヤ３６と、サンギヤ３６の外周に回転自在に設けられたリングギヤ３７と、両ギヤ３６，３７と噛み合う複数のプラネタリギヤ３８と、プラネタリギヤ３８を回転自在に支持するキャリア３９とを有している。サンギヤ３６は主軸２５と一体に同心状に設けられている。キャリア３９は連結軸２８と一体に同心状に設けられている。
【０１８０】
そして、遊星歯車機構３５は、キャリア３９に入力される動力を、サンギヤ３６及びリングギヤ３７に分配する機能と、サンギヤ３６及びリングギヤ３７に入力される動力を合成して、キャリア３９に出力する機能とを有している。また、このような動力の分配・合成を行うときに、サンギヤ３６、リングギヤ３７、及びキャリア３９は、リニアな速度関係を維持しながら回転する。そのため、第２動力機構３１も、前記第１動力機構３０と同様に、図４に示した１共線４要素の共線の関係を保って作動する構成となっている。
【０１８１】
なお、遊星歯車機構３５のサンギヤ３６は本発明の第１回転要素に相当し、キャリア３９は本発明の第２回転要素に相当し、リングギヤ３７は本発明の第３回転要素に相当する。また、第１回転機３の第１ロータ５１を第２回転機５のキャリア３９に接続し、第１回転機３の第２ロータ５２を第２回転機５のサンギア２６に接続する構成が、本発明の接続機構に相当する。
【０１８２】
また、図４に示したように、第１動力システムの第１回転機３と第２回転機４の間、及び第２動力システムの第１回転機３と第２回転機５の間では、発電電力の授受（電気パス）によるエネルギーの分配も可能である。
【０１８３】
次に、図６を参照して、図３及び図５に示した協調制御部２１０の第１の実施形態の構成（図中２１０ａで示す）と機能について説明する。なお、以下では第１動力システムにおける実施形態について説明するが、第２動力システムにおける場合も同様である。
【０１８４】
ここで、第２動力システムでは、２ロータを有する第２回転機４に代えて、１ロータを有して遊星歯車機構３５を用いた第２回転機５が使用されているため、以下の説明の第２回転機４の第２ロータ４２が遊星歯車機構３５のキャリア３９に置き換わり、第１ロータ４１がサンギヤ３６に置き換わる。
【０１８５】
協調制御部２１０ａには、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量Ap、駆動軸２３の回転速度（車両の走行速度）Vcar、バッテリ１１の要求電力Bat_req（バッテリ１１の充電状態等により決定される）、及びエンジン２０の回転速度Vengが入力される。そして、協調制御部２１０は、これらの入力に基いて、第１回転機３に対するトルク指令値Mg1Tr_cと、第２回転機３に対するトルク指令値Mg2Tr_cと、エンジン２０に対する出力要求値EngPw_reqとを決定する。
【０１８６】
協調制御部２１０ａは、アクセルペダルの踏み込み量Apと駆動軸２３の回転速度Vcarに対して、最適な駆動軸要求トルクDrvTr_reqを選択する駆動軸要求トルクマップ２１１、駆動軸要求トルクDrvTr_reqに駆動軸２３の回転速度Vcarを乗じて、駆動軸要求出力DrvPw_reqを出力する乗算器２１２、駆動軸要求出力DrvPw_reqにバッテリ１１の要求電力Bat_reqを加えて、エンジン要求出力EngPw_reqを出力する加算器２１３、エンジン要求出力EngPw_reqに対して、エンジン２０の最適な目標回転速度EngV_tgtを選択するエンジン効率マップ２２０、エンジン２０の目標回転速度EngV_tgtと実回転速度Vengとの差を算出する減算器２２１、及びエンジン２０の目標回転速度EngV_tgtと実回転速度Vengとの差を減少させるための第１回転機３の第２ロータ５２に対するトルク指令値Mg1R2Tr_cを算出する回転速度制御器２２２を備えている。
【０１８７】
さらに、協調制御部２１０ａは、第１回転機３の第２ロータ５２に対するトルク指令値Mg1R2Tr_cに、１／（１＋α）（αは、第１回転機３のステータ４３の電機子磁極の極対数に対する第１ロータ５１の磁極の極対数の比）を乗じて、第１回転機３のステータ５３に対するトルク指令値である第１回転機トルク指令値Mg1Tr_cを出力する分配器２２４、第１回転機３の第２ロータ５２に対するトルク指令値Mg1R2Tr_cに、α／（１＋α）を乗じて、第１回転機３の第１ロータ５１に対するトルク指令値Mg1R1Tr_cを出力する分配器２２３、駆動軸要求トルクDrvTr_reqから第１回転機３の第１ロータ５１に対するトルク指令値Mg1R1Tr_cを減じて、第２回転機４の第２ロータ４２に対するトルク指令値Mg2R2Tr_cを出力する減算器２１４、及び、第２回転機４の第２ロータ４２に対するトルク指令値Mg2R2Tr_cに、１／（１＋β）（βは、第２回転機４のステータ４３の電機子磁極の極対数に対する第１ロータ４１の磁極の極対数の比）を乗じて、第２回転機４のステータ４３に対するトルク指令値である第２回転機トルク指令値Mg2Tr_cを出力する分配器２１５を備えている。
【０１８８】
なお、駆動軸要求トルクマップ２１１及びエンジン効率マップ２２０は、実験やコンピュータシミュレーション等の結果に基づいて作成され、これらのマップのデータは予めメモリ（図示しない）に保持されている。また、駆動軸要求トルクマップ２１１に代えて、アクセルペダルの踏み込み量Ap及び駆動軸２３の回転速度Vcarを入力して、駆動軸要求トルクDrvTr_reqを算出する相関式を用いてもよい。また、エンジン効率マップ２２０に代えて、エンジン要求出力EngPw_reqを入力して、エンジン２０の目標回転速度EngV_tgtを算出する相関式を用いてもよい。
【０１８９】
以上の構成により、協調制御部２１０ａは、アクセルの踏み込み量Apと、車両の状況（駆動軸２３の回転速度Vcar，エンジン２０の回転速度Veng，バッテリ１１の要求電力Bat_req）とに応じて、エンジン２０を効率良く運転させるように、第１回転機３に対するトルク指令値Mg1Tr_cと、第２回転機３に対するトルク指令値Mg2Tr_cと、エンジン２０に対する出力要求値EngPw_reqとを適切に決定することができる。
【０１９０】
次に、図７を参照して、図３及び図５に示した協調制御部２１０の第２の実施形態の構成（図中、２１０ｂで示す）と機能について説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１９１】
第２の実施形態の協調制御部２１０ｂは、図６に示した駆動軸要求トルクマップ２１１に代えて、駆動軸要求出力マップ２３０を備えている。駆動軸要求出力マップ２３０は、アクセルペダルの踏み込み量Apと駆動軸２３の回転速度Vcarに対して、最適な駆動軸要求出力DrvPw_reqを出力する。そして、協調制御部２１０ｂは、駆動軸要求出力DrvPw_reqを駆動軸２３の回転速度Vcarで除して駆動軸要求トルクDrvTr_reqを出力する除算器２３１を備えている。
【０１９２】
このようにして、駆動軸要求出力DrvPw_reqと駆動軸要求トルクDrvTr_reqが出力された後の処理は、上述した第１の実施形態の協調制御部２１０ａと同様である。
【０１９３】
なお、駆動軸要求出力マップ２３０は、実験やコンピュータシミュレーション等の結果に基づいて作成され、駆動軸要求出力マップ２３０のデータは予めメモリ（図示しない）に保持されている。また、駆動軸要求出力マップ２３０に代えて、アクセルペダルの踏み込み量Ap及び駆動軸２３の回転速度Vcarを入力して、駆動軸要求出力DrvPw_reqを算出する相関式を用いてもよい。
【０１９４】
なお、上述した第１の実施形態の協調制御部２１０ａと第２の実施形態の協調制御部２１０ｂにおいて、バッテリ１１の要求電力Bat_reqを考慮しない場合、及びエンジン２０の回転速度Vengを考慮しない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【０１９５】
また、上述した第１の実施形態の協調制御部２１０ａと第２の実施形態の協調制御部２１０ｂでは、エンジン２０の実回転速度Vengと目標回転速度EngV_tgtとの差を減少させる回転速度のフィードバック制御を行う構成としたが、エンジン２０の目標回転速度と、他の回転要素の速度共線図での関係から、第１回転機の回転磁界の目標回転速度を設定し、この目標回転速度と第１回転機の実回転速度との差を減少させる回転速度のフィードバック制御を行う構成としてもよい。
【０１９６】
また、上記記載における「接続」や「連結」は、減速機、増速機、変速機、クラッチ等を介して行ってもよい。
【０１９７】
また、上記各種の演算処理で使用される変数に対して、マップやフィルタ等を用いて適宜の補正を行うようにしてもよい。
【０１９８】
また、図６の乗算器２１２や図７の除算器２３１に代えて、マップを用いて駆動軸出力や駆動軸トルクを求める構成としてもよい。
【０１９９】
また、トルク要求値ではなく、駆動輪の半径等を考慮して、平進方向の力の要求値を用いてもよい。
【０２００】
また、第１回転機及び第２回転機のトルクは電機子コイルの通電量で制御されるため、トルク要求として電流要求を用いてもよい。
【０２０１】
また、車両の運転者のフィーリングを考慮する等の目的を果たすために、アクセルの踏み込み量になまし処理等の補正を適宜行ってもよい。
【０２０２】
また、第１回転機及び第２回転機に、ロータの内側にステータを配置したアウターロータ構成の回転機を用いてもよい。
【０２０３】
また、回転速度は、所定時間あたり移動角度で表してもよく、所定時間あたりの回転数で表してもよい。
【０２０４】
次に、図８〜図１１を参照して、第１回転機制御部６０の構成と動作について説明する。図８を参照して、第１回転機制御部６０は、いわゆるｄ−ｑベクトル制御により第１回転機３のステータ５３の各相のコイルの通電電流（相電流）を制御する。すなわち、第１回転機制御部６０は、第１回転機３のステータ５３の３相分のコイルを、２相直流の回転座標であるｄ−ｑ座標系での等価回路に変換して取り扱う。
【０２０５】
ステータ５３に対応する等価回路は、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。そして、ｄ−ｑ座標系は、３相コイルのうちの基準コイルに対するｄ軸の位相を、上記式（３９）により算出される回転角度位置θmfとし、ｄ軸と直交する方向をｑ軸として、第１ロータ５１及び第２ロータ５２と共に回転する回転座標系となる。
【０２０６】
第１回転機制御部６０は、位置センサ７０（レゾルバ、エンコーダ等）により検出される第１ロータ５１の機械角度位置θ1と、位置センサ７１により検出される第２ロータ５２の機械角度位置θ2とにより、上記式（３９）により、回転角度位置θmfを算出する電気角変換器６７と、相電流センサ７２，７３により検出されるＵ相電流検出値ｉu_sとＷ相電流検出値ｉw_sを、回転角度位置θmfに基づいて、ｄ軸電機子のコイルに流れる電流（以下、ｄ軸電流という）の検出値であるｄ軸電流検出値ｉd_s、及びｑ軸電機子のコイルに流れる電流（以下、ｑ軸電流という）の検出値であるｑ軸電流検出値ｉq_sに変換する３相／ｄｑ変換器６５と、回転角度位置θmfを微分して電気角速度ωmfを算出する電気角速度算出器６６とを備えている。
【０２０７】
さらに、第１回転機制御部６０は、外部から与えられるｄ軸電流の指令値であるｄ軸電流指令値ｉd_cとｄ軸電流検出値ｉd_sとの差Δｉdを求める減算器６１と、外部から与えられるｑ軸電流の指令値であるｑ軸電流指令値ｉq_cとｑ軸電流検出値ｉq_sとの差Δｉqを求める減算器６２と、Δｉdを減少させるようにｄ軸電機子のコイルの端子間電圧の指令値であるｄ軸電圧指令値Ｖd_c、及びΔｉqを減少させるようにｑ軸電機子のコイルの端子間電圧の指令値であるｑ軸電圧指令値Ｖq_cを決定する電流制御器６３と、ｄ軸電圧指令値Ｖd_c及びｑ軸電圧指令値Ｖq_cを、回転角度位置θmfに基づいて、３相電圧の指令値であるＵ相電圧指令値Ｖu_c，Ｖ相電圧指令値Ｖv_c，Ｗ相電圧指令値Ｖw_cに変換するｄｑ／３相変換器６４とを備えている。
【０２０８】
また、ＰＤＵ１０は、Ｖu_c，Ｖv_c，Ｖw_cに応じて、インバータを構成するスイッチング素子（トランジスタ等）をＰＷＭ制御によりスイッチングすることにより、第１回転機３のステータ５３の３相コイルの通電制御を実行する。
【０２０９】
次に、ｄ−ｑ座標系における第１回転機３のモデルの電圧方程式は、以下の式（４２）で表される。
【０２１０】
【数４２】
2011083108.tif 000044
【０２１１】
但し、Ｖd：ｄ軸電圧、Ｖq：ｑ軸電圧、ｉd：ｄ軸電流、ｉq：ｑ軸電流、Ｒa：ｄ軸電機子及びｑ軸電機子のコイルの抵抗、Ｌd：ｄ軸電機子のコイルのインダクタンス、Ｌq：ｑ軸電機子のコイルのインダクタンス、Ψa：誘起電圧定数、ω：回転磁界の磁束ベクトルの角速度。
【０２１２】
図９は、上記式（４２）の関係をブロック線図で表したものである。図９に示したように、ｄ軸電流ｉdにより生じる電圧成分８１（ｉd・（ωＬd＋ωΨa））が、減算器８２でｑ軸電圧Ｖqから減じられる。また、ｑ軸電流ｉqにより生じる電圧成分８３（ｉq・ωＬq）が、加算器８０でｄ軸電圧Ｖdに加えられる。
【０２１３】
このように、ｄ軸電圧Ｖdはｑ軸電流ｉqの影響を受け、また、ｑ軸電圧Ｖqはｄ軸電流ｉdの影響を受ける。そのため、ｄ軸電流ｉdとｑ軸電流ｉqを独立して制御することができない。
【０２１４】
そこで、電流制御器６３は、図１０に示したように、ｄ軸とｑ軸間の干渉を回避するための非干渉制御器９０ａを備えている。非干渉制御器９０ａは、以下の式（４３）で示したように、ＰＩ（比例・積分）制御器９１によりΔｉdを減少させるように決定されるｄ軸電圧Ｖdaから、減算器９２で干渉成分を減じて、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cを算出する。
【０２１５】
【数４３】
2011083108.tif 000045
【０２１６】
また、非干渉制御器９０ａは、以下の式（４４）で示したように、ＰＩ（比例・積分）制御器９１によりΔｉqを減少させるように決定されるｑ軸電圧Ｖqaから、加算器９３で干渉成分を加えて、ｑ軸電圧指令値Ｖq_cを算出する。
【０２１７】
【数４４】
2011083108.tif 000046
【０２１８】
ここで、上記式（４２）から、ｉdとｉqは以下の式（４５），式（４６）で表される。
【０２１９】
【数４５】
2011083108.tif 000047
【０２２０】
【数４６】
2011083108.tif 000048
【０２２１】
そして、上記式（４３）のＶd_cを上記式（４５）のＶdに代入し、また、上記式（４４）のＶq_cを上記式（４６）に代入して、ω＝ωmfとすると、以下の式（４７），式（４８）の形になる。
【０２２２】
【数４７】
2011083108.tif 000049
【０２２３】
【数４８】
2011083108.tif 000050
【０２２４】
上記式（４７），式（４８）により、ｄ軸電流及びｄ軸電圧の制御と、ｑ軸電流及びｑ軸電圧の制御を、１次系の伝達関数により独立して行うことができることがわかる。
【０２２５】
次に、図１１は、図１０に示した非干渉制御器９０ａを非干渉制御器９０ｂに置き換えて構成したものである。
【０２２６】
非干渉制御器９０ａは、ｄ軸電流検出値ｉd_s及びｑ軸電流検出値ｉq_sを用いて、干渉成分を算出したが、非干渉制御器９０ｂは、以下の式（４９），式（５０）で示したように、ｄ軸電流指令値ｉd_c及びｑ軸電流指令値ｉq_cを用いて干渉成分を算出する。
【０２２７】
【数４９】
2011083108.tif 000051
【０２２８】
但し、ｉq_c：ｑ軸電流指令値。
【０２２９】
【数５０】
2011083108.tif 000052
【０２３０】
但し、ｉd_c：ｄ軸電流指令値。
【０２３１】
ここで、電流制御器６３は、ｄ軸電流指令値ｉd_cとｄ軸電流検出値ｉd_sとの差Δｉdを減少させるようにｄ軸電圧指令値Ｖd_cを決定すると共に、ｑ軸電流指令値ｉq_cとｑ軸電流検出値ｉq_cとの差Δｉqを減少させるようにｑ軸電圧指令値Ｖq_cを決定する。そのため、ｉd_c≒ｉd_sに制御され、また、ｉq_c≒ｉq_sに制御されている。
【０２３２】
したがって、上述した非干渉制御器９０ａを用いる場合と同様に、ｄ軸とｑ軸間に生じる干渉を回避して、ｄ軸電流及びｄ軸電圧の制御と、ｑ軸電流及びｑ軸電圧の制御を、１次系の伝達関数により独立して行うことができる。
【０２３３】
なお、本実施の形態では、電流制御器６３に非干渉制御器９０ａ，９０ｂを備えた構成を示したが、非干渉制御器９０ａ，９０ｂを備えない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【０２３４】
また、本実施の形態では、第１回転機３のステータ５３にＵ，Ｖ，Ｗの３相のコイルを備えたが、３相以外の相数のコイルによって、回転磁界（移動磁界）を発生させるようにしてもよい。
【０２３５】
また、本実施の形態では、第１回転機制御部６０により、第１回転機３をｄ−ｑ座標系での等価回路に変換して制御したが、このような変換を行わない場合であっても、上記式（３９）又は上記式（４０）関係を維持するように、第１回転機３のステータ５３の３相コイル５３２の通電制御を行うことで、本発明の効果を得ることができる。
【０２３６】
また、上述した第１動力機構３０において、第１回転機３の第１ロータ５１と第２回転機４の第２ロータ４２を駆動軸２３に接続し、第１回転機３の第２ロータ５２と第２回転機４の第１ロータ４１をエンジン２０の出力軸２０ａに接続した。しかし、第１回転機３の第２ロータ５２と第２回転機４の第１ロータ４１を駆動軸２３に接続し、第１回転機の第１ロータ５１と第２回転機４の第２ロータ４２をエンジン２０の出力軸２０ａに接続する構成としてもよい。
【０２３７】
また、上述した第２動力機構３１において、第１回転機３の第１ロータ５１と第２回転機５のキャリア３９を駆動軸２３に接続し、第１回転機３の第２ロータ５２と第１回転機５のサンギア３６をエンジン２０の出力軸２０ａに接続した。しかし、第１回転機３の第２ロータ５２と第２回転機５の第２回転機５のサンギア３６を駆動軸２３に接続し、第１回転機３の第１ロータ５１と第２回転機５のキャリア３９をエンジン２０の出力軸２０ａに接続する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０２３８】
３…第１回転機、４，５…第２回転機、１１…バッテリ、２０…エンジン、２３…駆動軸、５１…第１回転機の第１ロータ、５２…第１回転機の第２ロータ、５３…第１回転機のステータ、６０…第１回転機制御部、６３…電流制御器、９０ａ，９０ｂ…非干渉制御器、２００…制御装置、２１０…協調制御部、２５０…第２回転機制御部、２６０…エンジン制御部、５１２…永久磁石、５２１…コア（軟磁性体）、５３２…コイル、５３３…電機子。
【図１】
2011083108.tif 000053
【図２】
2011083108.tif 000054
【図３】
2011083108.tif 000055
【図４】
2011083108.tif 000056
【図５】
2011083108.tif 000057
【図６】
2011083108.tif 000058
【図７】
2011083108.tif 000059
【図８】
2011083108.tif 000060
【図９】
2011083108.tif 000061
【図１０】
2011083108.tif 000062
【図１１】
2011083108.tif 000063
【図１２】
2011083108.tif 000064