(57)【要約】【課題】界磁電流と３相交流電流との干渉を抑制して回転電機の制御性能を向上させる。【解決手段】回転電機制御システムは、ステータ、ロータ、界磁巻線、及びステータ巻線を有する回転電機と、界磁巻線の直流電流をスイッチングによって制御する第１駆動回路と、ステータ巻線の交流電流をスイッチングによって制御する第２駆動回路と、第１駆動回路及び第２駆動回路を制御する制御装置４４とを備える。制御装置４４において第１制御部４４ａおよび第２制御部４４ｂは相互に電流情報を受け渡し、第１制御部４４ａは第２制御部４４ｂから受け取ったｄ軸電流情報に基づいて算出した第１補正値ｖｈ１ｆを用いて界磁電圧指令値ｖｒｆを生成し、第２制御部４４ｂは第１制御部４４ａから受け取った界磁電流情報に基づいて算出した第２補正値ｖｈ２ｄを用いて３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗを生成する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及びロータを含み、前記ステータが、前記ロータに界磁を作る直流電流を流す界磁巻線と、前記界磁との相互作用により前記ロータにトルクを発生させる交流電流を流すステータ巻線とを有する回転電機と、
前記界磁巻線の直流電流をスイッチングによって制御する第１駆動回路と、
前記ステータ巻線の交流電流をスイッチングによって制御する第２駆動回路と、
前記第１駆動回路のスイッチングを制御する第１制御部、及び、前記第２駆動回路のスイッチングを制御する第２制御部とを有する制御装置と、を備える回転電機制御システムであって、
前記制御装置において前記第１制御部及び前記第２制御部は相互に又は一方向に電流情報を受け渡し、前記第１制御部は前記第２制御部から受け取った前記交流電流に関する電流情報に基づいて算出した第１補正値を用いて直流電圧指令値を生成するか、前記第２制御部は前記第１制御部から受け取った前記直流電流に関する電流情報に基づいて算出した第２補正値を用いて交流電圧指令値を生成するかの少なくともいずれかを行う、
回転電機制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機制御システムにおいて、
前記ステータは筒状のステータコアを含み、前記ステータ巻線は前記ステータコアにトロイダル巻きされた三相コイルであり、
前記ロータは前記ステータコアの内周側に配置されるラジアルコアと前記ステータコアの軸方向端面に対向するアキシャルコアとを含み、前記ロータに界磁を作る直流電流を流す前記界磁巻線を有する、回転電機制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
前記界磁巻線は、前記ステータコアの軸方向端部であって前記アキシャルコアに対向する位置でステータ周方向に沿って巻回されており、前記ロータのラジアルコアとアキシャルコアはコンシクエント構造を有する、回転電機制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機制御システムにおいて、
前記第２補正値は、前記界磁巻線および前記ステータ巻線の相互インダクタンスと、前記界磁巻線を流れる直流電流の微分値とを積算して算出される、回転電機制御システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機制御システムにおいて、
前記第１補正値は、前記界磁巻線および前記ステータ巻線の相互インダクタンスと、前記ステータ巻線を流れる交流電流の微分値とを積算して算出される、回転電機制御システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機制御システムにおいて、
前記制御装置は、前記界磁巻線および前記ステータ巻線の相互インダクタンスと、前記ロータの回転角速度と、前記界磁巻線に流れる直流電流とを用いて電磁石起磁力補正値を算出し、前記電磁石起磁力補正値を用いて前記交流電圧指令値を補正する、回転電機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機制御システムに関し、特に、界磁巻線と電機子巻線とを備えた回転電機の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１には、界磁コイル（界磁巻線）を備えた電動機の駆動装置が開示されている。この電動機は、回転シャフトによって回転可能に支持されたロータと、ロータの外周側に配置されたステータと、ステータの外周に設けられた界磁ヨークと、界磁コイルとを備える。界磁ヨークは、ステータ及びロータの両端部から軸方向に離間した位置に配置された天板部と、この天板部の周縁部に形成された円筒状の側壁部と、天板部に形成された円筒状の突部とを有する。界磁ヨークの突部は、回転シャフトの周囲においてロータ側に突出して形成されており、この突部の先端がロータコアに近接して配置されている。そして、突部の周囲に界磁コイルが巻き付けられている。
【０００３】
特許文献１の駆動装置は、バッテリと、昇圧コンバータと、インバータと、制御装置とを備える。制御装置は、昇圧コンバータ及びインバータの各スイッチング素子をオンオフ制御して、電動機のステータコイル（電機子巻線）に３相交流電流を流すように構成されている。また、制御装置は、界磁用スイッチング素子を制御することによって界磁コイルに界磁電流として直流電流を流すことができ、これにより界磁コイルによって界磁ヨークを電磁石とすることで、界磁ヨークで生じた磁束をロータの永久磁石による磁束に加えてロータ及びステータ間に流すことができる。その結果、ロータ及びステータ間に流れる磁束密度が増加して電動機で発生するトルクが増大する強め界磁制御を実行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、制御装置は、電動機の回転数及び要求されるトルクに応じて、界磁コイルを流れる界磁電流の目標値を設定し、この界磁電流目標値に基づいて界磁用スイッチング素子のデューティー比を演算し、このデューティー比に従って界磁用スイッチング素子を制御することが記載されている。しかしながら、このように設定及び制御される界磁電流は、インバータを介してステータコイルに流れる３相交流電流の制御とは個別に行われるため、界磁電流と３相交流電流のｄ軸電流との干渉が生じる要求トルク変更期間などの過渡条件では電流指令値に対する実電流の追従性が悪くなって制御性能が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、回転電機のステータ巻線に流れる交流電流及び界磁コイルに流れる直流電流の少なくとも一方の電圧指令値の生成において、他方側の電流情報を用いて補正を行うことで互いの干渉を考慮して制御性能を向上させることができる、回転電機制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機制御システムは、ステータ及びロータを含み、前記ステータが、前記ロータに界磁を作る直流電流を流す界磁巻線と、前記界磁との相互作用により前記ロータにトルクを発生させる交流電流を流すステータ巻線とを有する回転電機と、前記界磁巻線の直流電流をスイッチングによって制御する第１駆動回路と、前記ステータ巻線の交流電流をスイッチングによって制御する第２駆動回路と、前記第１駆動回路のスイッチングを制御する第１制御部、及び、前記第２駆動回路のスイッチングを制御する第２制御部とを有する制御装置と、を備える回転電機制御システムであって、前記制御装置において前記第１制御部及び前記第２制御部は相互に又は一方向に電流情報を受け渡し、前記第１制御部は前記第２制御部から受け取った前記交流電流に関する電流情報に基づいて算出した第１補正値を用いて直流電圧指令値を生成するか、前記第２制御部は前記第１制御部から受け取った前記直流電流に関する電流情報に基づいて算出した第２補正値を用いて交流電圧指令値を生成するかの少なくともいずれかを行う。
【０００８】
本発明に係る回転電機制御システムにおいて、前記ステータは筒状のステータコアを含み、前記ステータ巻線は前記ステータコアにトロイダル巻きされた三相コイルであり、前記ロータは前記ステータコアの内周側に配置されるラジアルコアと前記ステータコアの軸方向端面に対向するアキシャルコアとを含み、前記ロータに界磁を作る直流電流を流す前記界磁巻線を有していてもよい。この場合、前記界磁巻線は、前記ステータコアの軸方向端部であって前記アキシャルコアに対向する位置でステータ周方向に沿って巻回されており、前記ロータのラジアルコアとアキシャルコアはコンシクエント構造を有してもよい。
【０００９】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、前記第２補正値は、前記界磁巻線および前記ステータ巻線の相互インダクタンスと、前記界磁巻線を流れる直流電流の微分値とを積算して算出されてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、前記第１補正値は、前記界磁巻線および前記ステータ巻線の相互インダクタンスと、前記ステータ巻線を流れる交流電流の微分値とを積算して算出される
【００１１】
さらに、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、前記制御装置は、前記界磁巻線および前記ステータ巻線の相互インダクタンスと、前記ロータの回転角速度と、前記界磁巻線に流れる直流電流とを用いて電磁石起磁力補正値を算出し、前記電磁石起磁力補正値を用いて前記交流電圧指令値を補正してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る回転電機制御システムによれば、回転電機のステータ巻線に流れる交流電流及び界磁巻線に流れる直流電流の少なくとも一方の電流指令値の生成において他方側の電流情報を用いて補正を行うことで、互いの干渉を考慮しながら電流制御を行うことができる。その結果、電流指令値に対する実電流の追従性が良くなり、回転電機の制御性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における回転電機制御システムの回路図である。
【図２】本発明の実施形態における回転電機を示す図である。
【図３】図２に示す回転電機を構成するロータの斜視図である。
【図４】図２に示す回転電機を構成するステータの斜視図である。
【図５】図２に示す回転電機において、強め界磁制御を行う場合を説明するための図３のＥ−Ｅ断面相当図である。
【図６】図２に示す回転電機において、強め界磁制御を行う場合を説明するための図３のＦ−Ｆ断面相当図である。
【図７】図１に示す回転電機制御システムを構成する制御装置の機能構成及び処理手順を示す図である。
【図８】図７における電磁石起磁力補正に用いるマップを示す図である。
【図９】本発明の実施形態の別例における回転電機の断面図である。
【図１０】図９に示す回転電機を構成するロータの斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態の別例における回転電機において、強め界磁制御を行う状態を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す回転電機を構成するロータの斜視図である。
【図１３】図１１に示す回転電機において、弱め界磁制御を行う状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
【００１５】
図１は、実施形態における回転電機制御システム１０の回路図である。回転電機制御システム１０は、直流電源１２、回転電機１４、第１駆動回路４０、第２駆動回路４２及び制御装置４４を含んで構成される。回転電機１４は、電動機または発電機として機能するものであり、ロータ１６（図２、図３参照）に作る界磁磁束を制御可能に構成される。
【００１６】
図２は、回転電機１４を示す図である。図３は、回転電機１４を構成するロータ１６の斜視図である。図４は、回転電機１４を構成するステータ３０の斜視図である。図５は、回転電機１４において、強め界磁制御を行う場合を説明するための図３のＥ−Ｅ断面相当図である。図６は、回転電機１４において、強め界磁制御を行う場合を説明するための図３のＦ−Ｆ断面相当図である。なお、回転電機の構成は、図２から図６の構成に限定するものではなく、後述のように、図９ないし図１３に示す構成であってもよい。
【００１７】
図２及び図３に示すように、回転電機１４は、非磁性のシャフト１５に固定されたロータ１６と、ロータ１６の外径側に配置されたステータ３０とを含む。シャフト１５は、ケーシング１４ａに対し軸受により回転可能に支持される。
【００１８】
ロータ１６は、ラジアルロータ１７と、２つのアキシャルロータ２１，２２とを有する。ラジアルロータ１７は、ロータ１６の軸方向中間部に形成され、ステータ３０と空隙（エアギャップ）を介して半径方向に対向する。２つのアキシャルロータ２１，２２は、ロータ１６の軸方向両端部に形成され、ステータ３０の軸方向両端とロータ回転軸線と平行方向（以下、回転軸方向という）に対向する。ラジアルロータ１７及びアキシャルロータ２１，２２は、機械的かつ磁気的に連結されている。
【００１９】
ラジアルロータ１７は、円筒状のラジアルコア部１８の外周部において周方向等間隔の複数位置に配置された複数のラジアル磁石１９を含む。ラジアル磁石１９は、永久磁石により構成される。ラジアル磁石１９は、半径方向に互いに同方向に着磁され、各ラジアル磁石１９の表面は、同じ極性（例えばＮ極）に着磁される。また、ラジアルコア部１８の外周部において、隣り合うラジアル磁石１９の間には、半径方向外側に突出するラジアル突極部２０が形成される。このようにラジアルコア部１８は、ラジアル磁石１９とラジアル突極部２０とを含むコンシクエント構造を備えている。
【００２０】
アキシャルロータ２１，２２は、円板状のアキシャルコア部２３において、ステータ３０と回転軸方向に対向する内側面に配置された複数のアキシャル磁石２４を含む。アキシャル磁石２４は、永久磁石により構成される。複数のアキシャル磁石２４は、アキシャルコア部２３の内側面において、周方向等間隔の複数位置に配置される。アキシャル磁石２４は、回転軸方向に互いに同方向に着磁され、各アキシャル磁石２４の表面は、同じ極性（例えばＳ極）に着磁される。また、アキシャルコア部２３の外周部において、隣り合うアキシャル磁石２４の間には、回転軸方向において、ステータ３０側に突出するアキシャル突極部２５が形成される。このようにアキシャルコア部２３は、それぞれ複数のアキシャル磁石２４とアキシャル突極部２５とを含むコンシクエント構造を備えている。
【００２１】
さらに、ラジアル磁石１９は、各アキシャルロータ２１，２２のアキシャル磁石２４と同数で設けられ、ラジアル突極部２０も、各アキシャルロータ２１，２２のアキシャル突極部２５と同数で設けられる。アキシャル磁石２４は、ラジアル磁石１９に対して周方向に関する位置をずらして配置され、アキシャル突極部２５も、ラジアル突極部２０に対して周方向に関する位置をずらして配置される。そして、アキシャル磁石２４とラジアル突極部２０とが、周方向に関して同じ位置に配置される。また、アキシャル突極部２５とラジアル磁石１９とが、周方向に関して同じ位置に配置される。また、各アキシャル磁石２４の表面（ステータ３０と対向する磁極面）は、各ラジアル磁石１９の表面（ステータ３０と対向する磁極面）と逆の極性に着磁される。例えば、各ラジアル磁石１９の表面がＮ極に着磁される場合、各アキシャル磁石２４の表面はＳ極に着磁される。なお、各ラジアル磁石１９の表面がＳ極に着磁され、各アキシャル磁石２４の表面がＮ極に着磁されてもよい。
【００２２】
図２及び図４に示すように、回転電機１４のステータ３０は、環状のコア部３１と、２つの界磁巻線（界磁コイル）３２，３３と、３相の電機子巻線（ステータ巻線）３４とを含んで構成される。コア部３１は、内周面の周方向等間隔の複数位置において、半径方向内側に突出するように複数のラジアルティース３１ａが形成される。また、コア部３１の軸方向両端部において、周方向に関してラジアルティース３１ａと同位置には、複数のアキシャルティース３１ｂが回転軸方向外側に突出するように形成される。３相の電機子巻線３４は、ラジアルティース３１ａ間のスロット及びアキシャルティース３１ｂ間のスロットを通って（例えば分布巻等で）トロイダル巻きされる。環状のコア部３１、ラジアルティース３１ａ、及びアキシャルティース３１ｂを含むステータ３０の鉄心部分は、磁性材製の粉末が樹脂等のバインダで一体化されたものでもよい。以下において、電機子巻線を３相コイルということがある。
【００２３】
また、ステータ３０のコア部３１において、複数のラジアルティース３１ａの軸方向両端部であって、複数のアキシャルティース３１ｂの半径方向内端部に位置する部分には、段部が形成される。また、コア部３１の軸方向両端部には、複数の段部の内側に位置するように、円環状の界磁巻線３２，３３が配置される。これにより、界磁巻線３２，３３は、半径方向に関して各アキシャルティース３１ｂよりもラジアルロータ１７側（径方向内側）であって、回転軸方向に関して各ラジアルティース３１ａよりもアキシャルロータ２１，２２側（回転軸方向外側）に配置される。また、界磁巻線３２，３３は、ステータ３０のコア部３１の軸方向端部であってアキシャルコア部２３に対向する位置でステータ周方向に沿って巻回されている。
【００２４】
また、界磁巻線３２，３３は、各ラジアルティース３１ａ、各アキシャルティース３１ｂ、及び各電機子巻線３４と近接して配置される。界磁巻線３２，３３は、絶縁体により電機子巻線３４と電気的に絶縁される。また、界磁巻線３２，３３は、ステータ３０に対し、例えば、図４に示すように、電機子巻線３４の上から繊維３５等で縛ることで固定してもよいし、あるいは、ステータ全体を樹脂でモールドすることにより固定してもよい。
【００２５】
界磁巻線３２，３３に直流電流が流れることで、ロータ１６に界磁を作り、ロータ１６のラジアルロータ１７のラジアルコア部１８及びアキシャルロータ２１，２２のアキシャルコア部２３が電磁石となる。その結果、ラジアルロータ１７及びアキシャルロータ２１，２２と、ステータ３０のコア部３１とを通る界磁磁束が発生する。電機子巻線３４に交流電流が流れることでロータ１６の界磁との相互作用によりトルクを発生させる磁界を形成する。ラジアルロータ１７では、界磁巻線３２，３３に直流電流が流れることでラジアル突極部２０が電磁石となる。アキシャルロータ２１，２２では、界磁巻線３２，３３に直流電流が流れることで、アキシャル突極部２５がラジアル突極部２０とは逆の極性に磁化された電磁石となる。
【００２６】
例えば、図３に例示するロータ１６を備えた回転電機１４では、ラジアル磁石１９及びアキシャル磁石２４による界磁磁束は、ラジアル磁石１９→エアギャップ→ラジアルティース３１ａ→コア部３１の環状部分→アキシャルティース３１ｂ→エアギャップ→アキシャル磁石２４に達する。そして、ラジアル磁石１９及びアキシャル磁石２４による界磁磁束は、アキシャル磁石２４→アキシャルコア部２３→ラジアルコア部１８→ラジアル磁石１９に達するように閉磁路を通る。
【００２７】
さらに、界磁巻線３２，３３に直流電流を流すことでロータ１６のラジアルコア部１８及びアキシャルコア部２３が電磁石となって界磁磁束が発生する。この直流電流による界磁磁束は、ラジアル突極部２０、ラジアルコア部１８、アキシャルコア部２３、アキシャル突極部２５、エアギャップ、アキシャルティース３１ｂ、コア部３１、ラジアルティース３１ａ、エアギャップ、及び、ラジアル突極部２０を順に通る。そして、この界磁磁束は、電機子巻線３４に交流電流を流すことでステータ３０に発生する回転磁界と相互作用する。その際に、各ラジアル突極部２０の表面は互いに同じ極性に磁化し、各アキシャル突極部２５の表面は互いに同じ極性に磁化する。また、各アキシャル突極部２５の表面は、各ラジアル突極部２０の表面と逆の極性に磁化する。界磁巻線３２，３３による界磁磁束の方向は、界磁巻線３２，３３に流す直流電流の向きにより制御できる。
【００２８】
強め界磁制御を行う場合は、図５及び図６に示すように、各界磁巻線３２，３３に直流電流（界磁電流）を流す。図５及び図６において、白丸の内側に黒丸を付した部分は図面の手前方向に電流が流れる場合を表し、白丸の内側に×を付した部分は図面の奥側に電流が流れる場合を表す。このとき、各ラジアル突極部２０の表面が各ラジアル磁石１９の表面とは逆の極性（例えばＳ極）に磁化し、各アキシャル突極部２５の表面が各アキシャル磁石２４の表面とは逆の極性（例えばＮ極）に磁化する。これによって、界磁巻線３２，３３による界磁磁束は、アキシャル突極部２５→エアギャップ→アキシャルティース３１ｂ→コア部３１の環状部分→ラジアルティース３１ａ→エアギャップ→ラジアル突極部２０に達する。そして、この界磁磁束は、ラジアル突極部２０→ラジアルコア部１８→アキシャルコア部２３→アキシャル突極部２５に流れるように、閉磁路を通る。図５、図６において、白丸内に「→Ｅ」を示す部分は断面Ｅ−Ｅ（図５）へ磁束が流れる場合を表し、白丸内に「Ｅ→」を示す部分は断面Ｅ−Ｅ（図５）から磁束が流れ出す場合を表す。白丸内に「→Ｆ」を示す部分は断面Ｆ−Ｆ（図６）へ磁束が流れる場合を表し、白丸内に「Ｆ→」を示す部分は断面Ｆ−Ｆ（図６）から磁束が流れ出す場合を表す。この場合には、界磁巻線３２，３３による界磁磁束とラジアル磁石１９及びアキシャル磁石２４による界磁磁束とが、コア部３１の環状部分を周方向に通るときに互いに同方向となる。そのため、界磁巻線３２，３３に直流電流を流さない場合よりも電機子巻線３４に鎖交する界磁磁束が増加する。したがって、強め界磁制御を行うことが可能である。
【００２９】
一方、弱め界磁制御を行う場合には、図５及び図６に示す場合とは、界磁巻線３２，３３に逆方向の直流電流を流す。この場合には、界磁巻線３２，３３による界磁磁束とラジアル磁石１９及びアキシャル磁石２４による界磁磁束とが、コア部３１の環状部分を周方向に通るときに互いに逆方向となる。そのため、界磁巻線３２，３３に直流電流を流さない場合よりも電機子巻線３４に鎖交する界磁磁束が減少する。したがって、弱め界磁制御を行うことが可能である。
【００３０】
図１に戻って、第１駆動回路４０及び第２駆動回路４２は、直流電源１２に対し並列に接続される。第１駆動回路４０は、フルブリッジ回路で構成される。具体的には、第１駆動回路４０は、並列接続された第１アームＡ１及び第２アームＡ２を含む。また、各アームＡ１，Ａ２には２つのスイッチング素子Ｓ１及びＳ２とスイッチング素子Ｓ３及びＳ４がそれぞれ直列に接続され、各スイッチング素子の両端には、各スイッチング素子の電流方向とは逆方向の電流が流れるようにダイオードが並列接続される。界磁巻線３２，３３の一端は、第１アームＡ１のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２間の中点に接続され、界磁巻線３２，３３の他端は、第２アームＡ２のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４間の中点に接続される。図１では、図面の簡略化のために、２つの界磁巻線３２，３３の一方の界磁巻線のみを示しているが、他方の界磁巻線も第１駆動回路４０に一方の界磁巻線と同様に接続される。また、２つの界磁巻線３２，３３は、直列接続されてもよい。また、第１アームＡ１の正側のスイッチング素子Ｓ１及び第２アームＡ２の負側のスイッチング素子Ｓ４のスイッチング制御により、正の界磁電流ｉｆの大きさを制御できる。一方、第１アームＡ１の負側のスイッチング素子Ｓ２及び第２アームＡ２の正側のスイッチング素子Ｓ３のスイッチング制御により、負の界磁電流ｉｆの大きさを制御できる。このようにして第１駆動回路４０は、界磁巻線３２，３３の電流の大きさ及び流れ方向をスイッチングによって制御する。また、界磁電流ｉｆの電流経路には電流センサ３６が設けられている。電流センサ３６によって測定された界磁電流ｉｆの測定値は、制御装置４４に送信される。なお、界磁制御では、強め界磁制御及び弱め界磁制御の一方のみの制御を行う構成としてもよい。また、電流センサ３６は、第１駆動回路４０内に設けられてもよい。
【００３１】
一方、第２駆動回路４２は、３相インバータである。具体的には、第２駆動回路４２は、並列接続されたＵ相アームＢ１、Ｖ相アームＢ２及びＷ相アームＢ３を含む。また、各アームＢ１，Ｂ２，Ｂ３には２つのスイッチング素子Ｓａ，Ｓｂが直列に接続され、各スイッチング素子Ｓａ，Ｓｂの両端には、各スイッチング素子の電流方向とは逆方向の電流が流れるようにダイオードが並列接続される。３相の電機子巻線３４は、Ｕ相電流が流れるＵ相巻線、Ｖ相電流が流れるＶ相巻線、及びＷ相電流が流れるＷ相巻線を含む３相コイルである。図１では、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線にそれぞれｕ、ｖ、ｗの符号を付している。第２駆動回路４２は、３相の電機子巻線３４の電流をスイッチングによって制御する。図１では、各相の電機子巻線３４を簡略化して示して、各相で１つのみとしているが、実際には、各相で複数の巻線が直列に接続される。
【００３２】
Ｕ相巻線の一端は、Ｕ相アームＢ１のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ間の中点に接続される。Ｖ相巻線の一端は、Ｖ相アームＢ２のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ間の中点に接続される。Ｗ相巻線の一端は、Ｗ相アームＢ３のスイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ間の中点に接続される。Ｕ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線の他端は、中性点Ｇで共通に接続される。
【００３３】
Ｕ相巻線に流れる電流ｉｕは、電流センサ３７ｕによって測定され、その測定値が制御装置４４へ送信される。また、Ｖ相巻線に流れる電流ｉｖは、電流センサ３７ｖによって測定され、その測定値が制御装置４４へ送信される。３相の電機子巻線３４は中性点Ｇで共通接続されているため、３相の電機子巻線３４に流れる電流の総和がゼロになることから、Ｗ相巻線に流れる電流ｉｗは他の２相の電流ｉｕ，ｉｖから算出される。そのため、本実施形態では、Ｗ相巻線に流れる電流ｉｗを測定するための電流センサが省略されている。ただし、これに限定されるものではなく、Ｗ相巻線に流れる電流ｉｗを測定するための電流センサを個別に設けてもよい。
【００３４】
回転電機１４には、回転角センサ２６（例えばレゾルバ）が設けられている。回転角センサ２６によって検出されたロータ１６の回転角度位置θは、制御装置４４へ送信される。制御装置４４は、ロータ１６の回転角度位置θに基づいてロータ１６の回転角速度ωを算出することができる。
【００３５】
回転電機制御システム１０における制御装置４４は、第１駆動回路４０及び第２駆動回路４２のスイッチングを制御する。制御装置４４は、発生または入力されたトルク指令に基づいて、スイッチングの指令信号を生成し、その指令信号によって、第２駆動回路４２のスイッチングを制御する。また、制御装置４４は、予め設定された強め界磁制御条件及び弱め界磁制御条件の一方の成立に基づいて、対応する界磁制御を行うように第１駆動回路４０のスイッチング制御を行う。なお、図１では、第１駆動回路４０及び第２駆動回路４２に共通の直流電源１２を接続する場合を示しているが、互いに異なる直流電源が接続されてもよい。また、直流電源１２と第２駆動回路４２との間に、昇圧コンバータを設けてもよい。
【００３６】
上記の回転電機制御システム１０のように、第１駆動回路４０のスイッチングで界磁電流ｉｆを制御し、第２駆動回路４２のスイッチングで回転電機１４の電機子巻線３４に流れる３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを制御する。この場合、第１駆動回路４０の制御と第２駆動回路４２による制御とが個別に行われると、特に、要求トルク指令の変更期間などの過渡条件下で、界磁電流と３相電流のｄ軸電流との干渉が生じることがある。このような干渉が生じると、トルク指令に基づいて生成される電流指令値に対する実電流の追従性が悪くなり、その結果、制御性能が低下することになる。そこで、本実施形態の回転電機制御システム１０では、回転電機１４の電機子巻線３４に流れる交流電流及び界磁巻線３２，３３に流れる直流電流の電圧指令値の生成において、他方側の電流情報を用いて補正を行うことで互いの干渉を回避して制御性能を向上させることとしている。
【００３７】
本願発明者らは、下記の式（１）〜（３）で表される電圧方程式（及びトルク式）が、本実施形態における界磁巻線を備えた可変界磁型の回転電機において、界磁電流と３相交流電流との干渉を考慮した支配方程式と想定した。その結果として、式（２）の近似式である下記の式（４），（５）の電圧方程式に基づいて、回転電機１４の電機子巻線３４に印加される電圧ｖｄ，ｖｑの電圧指令値ｖｒｄ，ｖｒｑ及び界磁巻線３２，３３に印加される電圧ｖｆの電圧指令値ｖｒｆを算出および制御することで、界磁電流ｉｆと３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗとの干渉を抑制して、制御性能を向上させることができる。なお、式（１）と式（２）は実質的に同じ内容であり、式（１）の右辺最終項の電圧行列（ｖｄ、ｖｑ、Ｖｆ）を左辺に単独で表したものが式（２）に相当する。また、式（４）は、式（２）において、３相の電機子巻線３４の抵抗Ｒ及び界磁巻線３２，３３の抵抗Ｒｆを極めて小さいためゼロであるとみなして置換した近似式である。
【数１】
2019097283.tif 000003
【数２】
2019097283.tif 000004
【００３８】
次に、対比による理解を容易にするため、下記の式（６），（７）に、界磁巻線を備えていない永久磁石同期型回転電機の電圧方程式を示す。ここで、式（６）が上記式（２）に対応し、式（７）が上記式（４）に対応する。
【数３】
2019097283.tif 000005
【００３９】
本実施形態の回転電機１４に対応する式（４）を、通常の永久磁石同期型モータに対応する式（７）と対比すると、左辺では界磁巻線３２，３３に印加される電圧Ｖｆの電圧指令値（以下、界磁電圧指令値という）ｖｒｆが追加されており、右辺では第３項が追加され、第１項では３相−界磁コイル相互インダクタンスＭｆ及び界磁電流ｉｆに関する項が追加され、第４項では界磁電流ｉｆの比例積分項が第３行目に追加されている。なお、式（４）において、例えば、３相−界磁コイル相互インダクタンスＭｆの「Ｍ」の上に表されている逆Ｖ字の記号は、３相から２相に変換されたものであることを表しており、他の文字の上に付されているものも同様である。なお、以下の説明中では、この逆Ｖ字形の記号の記載を省略する。
【００４０】
続いて、本実施形態の制御装置４４における制御について図７及び図８を参照して具体的に説明する。図７は、図１に示す回転電機制御システム１０を構成する制御装置４４の機能構成及び処理手順を示す図である。図８は、図７における電磁石起磁力補正に用いるマップを示す図である。
【００４１】
図７に示すように、制御装置４４は、第１駆動回路４０のスイッチングを制御する第１制御部４４ａと、第２駆動回路４２のスイッチングを制御する第２制御部４４ｂとを備える。制御装置４４は、トルク指令値Ｔｒが与えられると、ステップＳ１，Ｓ２において、トルク指令値Ｔｒに対応するｄｑ軸電流指令値ｉｒｄ，ｉｒｑ、及び、界磁電流指令値ｉｒｆを導出する。トルク指令値Ｔｒは、外部から与えられてもよいし、例えば、当該システム１０が車両に搭載される場合にはアクセル開度及び車速から制御装置４４においてマップ参照等により導出してもよい。また、ステップＳ１は第２制御部４４ｂの機能として実行され、ステップＳ２は第１制御部４４ａの機能として実行されてもよい。
【００４２】
また、第２制御部４４ｂは、ステップＳ３において、制御装置４４に入力された電機子巻線３４の３相電流測定値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ（ただし、Ｗ相電流測定値ｉｗはＵ相及びＶ相電流ｉｕ，ｉｖから算出された値を用いる）を、ロータ１６の回転角度位置θを用いて、ｄ軸電流測定値ｉｄ及びｑ軸電流測定値ｉｑに変換する。なお、以下では、ｄ軸電流測定値ｉｄ及びｑ軸電流測定値ｉｑを適宜に「ｄｑ軸電流測定値ｉｄ，ｉｑ」という。
【００４３】
続いて、第２制御部４４ｂは、ステップＳ４において、ｄ軸電流指令値ｉｒｄ及びｑ軸電流指令値ｉｒｑとｄ軸電流測定値ｉｄ及びｑ軸電流測定値ｉｑとの誤差を算出し、ステップＳ５においてこれらの誤差をゼロに近づけるようにＰＩ制御を行う。この誤差算出及びＰＩ制御の演算処理は、上記式（４）の右辺第４項と式（５）に対応する。
【００４４】
また、第２制御部４４ｂは、ステップＳ６において、ｄｑ軸間干渉補正を行う。この補正は、ステップＳ３において変換されたｄｑ軸電流測定値ｉｄ，ｉｑからｄｑ軸電圧補正値ｖｈｄ，ｖｈｑを導出することができる。具体的には、上記式（４）の右辺第１項で算出される−ωＬｑｉｑ及びωＬｄｉｄがｄｑ軸電圧補正値ｖｈｄ，ｖｈｑに相当する。これにより、後述するステップＳ１０において生成されるｄ軸電圧指令値ｖｒｄ及びｑ軸電圧指令値ｖｒｑの相互間での干渉が抑制される。
【００４５】
また、第２制御部４４ｂは、ステップＳ７において、磁石起磁力補正値ｖｋｑを導出する。磁石起磁力補正値ｖｋｑは、回転電機１４のロータ１６に設けたラジアル磁石１９及びアキシャル磁石２４の温度変化によって磁束量が変化することに伴う補正値である。この補正値は、例えば、回転電機１４の温度を図示しない温度センサで検出し、この温度を引数としてマップ参照することによって導出できる。この磁石起磁力補正値ｖｋｑは、式（４）において右辺第２項の第２列目に表されている。
【００４６】
下記に示す式は、上記の式（４）において各補正値の項をＡ，Ｂ，Ｃの四角形で囲んで示したものである。
【数４】
2019097283.tif 000006
【００４７】
制御装置４４は、ステップＳ８において、第２補正値ｖｈ２ｄを算出する。この第２補正値ｖｈ２ｄは、電機子巻線３４および界磁巻線３２，３３の相互インダクタンスＭｆと、界磁巻線３２，３３を流れる界磁電流ｉｆ（または界磁電流指令値ｉｒｆ）の微分値とを積算して算出される（すなわち、ｖｈ２ｄ＝Ｍｆ（ｄ／ｄｔ）ｉｆ）。この第２補正値ｖｈ２ｄは、数４で示した式中のＢ（即ち右辺第３項の第１列目）に相当する。このように算出された第２補正値ｖｈ２ｄを用いて電圧指令値ｖｒｄを補正することで、ｄ軸電流ｉｄと界磁電流ｉｆとの干渉を回避または相殺することができる。ここで、数４（式（４）も同じ）で示した式中の右辺第３項の第２列目が「０」とされているのは、３相交流電電流のうちｑ軸電流ｉｑは界磁電流ｉｆと干渉しないことから、ｑ軸電圧指令値ｖｒｑを補正する必要がないためである。なお、第２補正値ｖｈ２ｄの算出機能は、第１制御部４４ａに設けてもよいし、または、第２制御部４４ｂに設けてもよい。
【００４８】
また、第２制御部４４ｂは、ステップＳ９において、電磁石起磁力補正値ｖｅｋｑを算出する。この電磁石起磁力補正値ｖｅｋｑは、界磁電流ｉｆが変化するのに伴って、電機子巻線３４および界磁巻線３２，３３の相互インダクタンスＭｆが変化することに対応してｑ軸電圧指令値ｖｒｑを補正するためのものであり、数４で示した式中のＡで示した「ωＭｆ×ｉｆ」に相当する。第２制御部４４ｂは、例えば、図８に示すようなマップを参照して電磁石起磁力補正値ｖｅｋｑを導出することができる。このマップは、ｄｑ軸電流ｉｄ，ｉｑの組に対応して複数準備されており、例えば、ステップＳ３で変換されたｄｑ軸電流測定値ｉｄ，ｉｑを用いてマップを選択する。そして、その選択されたマップから界磁電流指令値ｉｒｆを引数として相互インダクタンスＭｆを導出し、この相互インダクタンスＭｆを用いて電磁石起磁力補正値ｖｅｋｑを算出することができる。
【００４９】
続いて、第２制御部４４ｂは、ステップＳ１０において、ステップＳ５におけるＰＩ制御の結果と、ステップＳ６におけるｄｑ軸電圧補正値ｖｈｄ，ｖｈｑと、ステップＳ７における磁石起磁力補正値Ｖｋｑと、ステップＳ８における第２補正値Ｖｈ２ｄと、ステップＳ９における電磁石起磁力補正値ｖｅｋｑとを加算して、ｄ軸電圧指令値ｖｒｄ及びｑ軸電圧指令値ｖｒｑを生成する。そして、第２制御部４４ｂは、続くステップＳ１１において、ロータ１６の回転角度θを用いて、ｄ軸電圧指令値ｖｒｄ及びｑ軸電圧指令値ｖｒｑを３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗに変換し、続くステップＳ１２において３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗから３相制御信号Ｊ２を生成する。制御装置４４は、第２制御部４４ｂにおいて生成された３相制御信号Ｊ２を用いて、第２駆動回路４２を制御する。
【００５０】
他方、制御装置４４の第１制御部４４ａは、ステップＳ１３において、ステップＳ２で導出された界磁電流指令値ｉｒｆと、電流センサ３６（図１参照）によって測定された界磁電流測定値ｉｆとの誤差を算出し、この誤差をゼロに近づけるようにステップＳ１４でＰＩ制御を行う。
【００５１】
また、制御装置４４は、ステップＳ１５において、第１補正値ｖｈ１ｆを算出する。この第１補正値ｖｈ１ｆは、電機子巻線３４および界磁巻線３２，３３の相互インダクタンスＭｆと、電機子巻線３４のｄ軸電流測定値ｉｄ（またはｄ軸電流指令値ｉｒｄ）の微分値とを積算して算出される（すなわち、ｖｈ１ｆ＝Ｍｆ（ｄ／ｄｔ）ｉｄ）。この第１補正値ｖｈ１ｆは、数４で示した式中のＣ（即ち右辺第３項の第３列目）に相当する。このように算出された第１補正値ｖｈ１ｆを用いて界磁電圧指令値ｖｒｆを補正することで、ｄ軸電流ｉｄと界磁電流ｉｆとの干渉を回避または相殺することができる。なお、第１補正値ｖｈ１ｆの算出機能は、第２制御部４４ｂに設けてもよいし、または、第１制御部４４ａに設けてもよい。
【００５２】
続いて、第１制御部４４ａは、ステップＳ１６において、ステップＳ１４でのＰＩ制御の結果と、ステップＳ１５による第１補正値ｖｈ１ｆとを加算して界磁電圧指令値ｖｒｆを算出し、続くステップＳ１７において界磁電圧指令値ｖｒｆから界磁制御信号Ｊ１を生成する。制御装置４４は、第１制御部４４ａにおいて生成された界磁制御信号Ｊ１を用いて、第１駆動回路４０を制御する。
【００５３】
上述したように、本実施形態の回転電機制御システム１０によれば、制御装置４４において、第１制御部４４ａは第２制御部４４ｂに界磁巻線３２，３３の界磁電流の測定値または指令値を電流情報として受け渡し、第２制御部４４ｂは第１制御部４４ａに電機子巻線３４のｄ軸電流の測定値または指令値を電流情報として受け渡す。そして、第１制御部４４ａは、第２制御部４４ｂから受け取ったｄ軸電流の測定値または指令値に基づいて算出した第１補正値ｖｈ１ｆを用いて界磁電圧指令値ｖｒｆを生成し、第２制御部４４ｂは第１制御部４４ａから受け取った界磁電流の測定値または指令値に基づいて算出した第２補正値ｖｈ２ｄを用いて３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗを生成する。このように相互に電流情報を受け渡して界磁電圧指令値ｖｒｆ及び３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗを生成することで、回転電機１４の電機子巻線３４に印加される３相交流電圧値及び界磁巻線３２，３３に印加される界磁電圧指令値の生成において、他方側の電流情報を用いてそれぞれ補正を行うことで、互いの干渉を回避して電流指令値に対する実電流の追従性を良好にすることができ、その結果、制御性能を向上させることができる。
【００５４】
なお、上記においては、第１制御部４４ａと第２制御部４４ｂとで相互に電流情報をやり取りして電圧指令値の補正を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第１制御部４４ａおよび第２制御部４４ｂは一方向に電流情報を受け渡して補正を行ってもよい。具体的には、第２制御部４４ｂは、第１制御部４４ａから受け取った界磁電流に関する電流情報に基づいて算出した第２補正値ｖｈ２ｄを用いて３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗを生成するが、第１制御部４４ａは第２制御部４４ｂから電流情報を受け取ることなく界磁電圧指令値ｖｒｆを生成してもよい。あるいは、第１制御部４４ａは、第２制御部４４ｂから受け取ったｄ軸電流に関する電流情報に基づいて算出した第１補正値ｖｈ１ｆを用いて界磁電圧指令値ｖｒｆを生成するが、第２制御部４４ｂは第１制御部４４ａから電流情報を受け取ることなく３相電圧指令値ｖｒｕ，ｖｒｖ，ｖｒｗを生成してもよい。
【００５５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上述した回転電機制御システムは、図２から図６に示した回転電機１４以外の回転電機でも適用できる。すなわち、ステータが、ロータに界磁を作る直流電流を流す界磁巻線と、界磁との相互作用によりトルクを発生する交流電流を流す電機子巻線とを有する回転電機であれば適用できる。次に、図９ないし図１３を参照して、回転電機の別例について説明する。
【００５６】
図９は、実施形態の別例における回転電機の断面図である。図１０は、図９に示す回転電機を構成するロータの斜視図である。
【００５７】
図９及び図１０に示す回転電機では、界磁磁束の制御を行うために、ステータ１０１のコア部１０２を軸方向に二分割してＮ極側コア１０２ｎ及びＳ極側コア１０２ｓを構成し、その外周側が環状のヨーク１０４によって磁気的かつ機械的に連結される。Ｎ極側コア１０２ｎ及びＳ極側コア１０２ｓの間には環状の界磁巻線１０５が挟まれて軸方向に沿って設けられる。また、３相の電機子巻線１０３は、Ｎ極側コア１０２ｎ及びＳ極側コア１０２ｓを跨ぐようにコア部１０２に巻回される。
【００５８】
一方、ロータ１１１のロータコア１１２には、Ｎ極側コア１０２ｎに対向して、Ｎ極突極部１１２ｎとＮ極磁石１１３ｎとが周方向に交互に配置される。また、ロータコア１１２には、Ｓ極側コア１０２ｓに対向して、Ｓ極突極部１１２ｓとＳ極磁石１１３ｓとが周方向に交互に配置される。また、Ｎ極突極部１１２ｎ及びＳ極突極部１１２ｓは、ロータ１１１の内周側で環状のロータヨーク１１４に磁気的かつ機械的に結合される。
【００５９】
図９及び図１０に示す回転電機では、界磁巻線１０５に流す直流電流の向きで強め界磁制御及び弱め界磁制御を切り替えることができる。具体的には、界磁磁束は、Ｎ極磁石１１３ｎ→Ｎ極側コア１０２ｎ→ヨーク１０４→Ｓ極側コア１０２ｓ→Ｓ極磁石１１３ｓ→ロータヨーク１１４→Ｎ極磁石１１３ｎを通る。界磁巻線１０５に流れる直流電流による界磁磁束が磁石による界磁磁束と同一方向である場合には、界磁巻線に直流電流を流さない場合よりも電機子巻線１０３に鎖交する界磁磁束が減少する。これにより、弱め界磁制御を行うことが可能である。一方、界磁巻線１０５に流れる直流電流による界磁磁束が磁石による界磁磁束と反対方向である場合には、界磁巻線に直流電流を流さない場合よりも電機子巻線１０３に鎖交する界磁磁束が増加するので、強め界磁制御を行うことが可能である。
【００６０】
図１１は、実施形態の別例における回転電機において、強め界磁制御を行う状態を示す断面図である。図１２は、図１１に示す回転電機を構成するロータの斜視図である。図１３は、図１１に示す回転電機において、弱め界磁制御を行う状態を示す断面図である。
【００６１】
図１１から図１３に示す回転電機では、界磁磁束の制御を行うために、シャフト１５の軸方向に離れた位置にロータ２４０を構成する上側ロータ２４３及び下側ロータ２４４が配置され、上側ロータ２４３及び下側ロータ２４４の間に環状磁石２６０が配置される。上側ロータ２４３は、環状のロータコア２４３ａと、ロータコア２４３ａの周方向複数位置に形成されたロータティース２４３ｂとを含み、ロータティース２４３ｂ間にＳ極磁石２４３ｓが配置される。下側ロータ２４４は、環状のロータコア２４４ａと、ロータコア２４４ａの周方向複数位置に形成されたロータティース２４４ｂとを含み、ロータティース２４４ｂ間にＮ極磁石２４４ｎが配置される。
【００６２】
また、ステータ２２２の外周側に設けられた界磁ヨーク２２１には、上側ロータ２４３及び下側ロータ２４４に向けて突出した２つの突出部２５１が設けられ、各突出部２５１には界磁巻線２５０ａ、２５０ｂが巻回される。ステータ２２２のステータコア２３０には、３相の電機子巻線２２４が巻回される。
【００６３】
図１１から図１３に示す回転電機１４でも界磁巻線２５０ａ、２５０ｂに流す直流電流の向きで強め界磁制御及び弱め界磁制御を切り替えることができる。具体的には、強め界磁制御を行う場合には、図１１に示すように、上側の界磁巻線２５０ａにより上側の界磁磁束ｍｆ２５０Ａが発生し、下側の界磁巻線２５０ｂにより下側の界磁磁束ｍｆ２５０Ｂが発生するように界磁巻線２５０ａ、２５０ｂに直流電流を流す。上側の界磁磁束ｍｆ２５０Ａは、界磁ヨーク２２１の突出部２５１からロータコア２４３ａに入り、ロータティース２４３ｂからエアギャップ及びステータコア２３０を介して界磁ヨーク２２１に達する。このとき、下側の界磁磁束ｍｆ２５０Ｂは、界磁ヨーク２２１の周壁部からステータコア２３０に入り、エアギャップ及びロータコア２４４ａを介して界磁ヨーク２２１の突出部２５１に達する。
【００６４】
一方、弱め界磁制御を行う場合には、図１３に示すように、界磁巻線２５０ａ，２５０ｂに、図１１に示す場合とは反対方向に直流電流を流す。このとき、界磁磁束ｍｆ２５０Ｃは、界磁ヨーク２２１の上側ロータ２４３側の突出部２５１→界磁ヨーク２２１→界磁ヨーク２２１の下側ロータ２４４側の突出部２５１→ロータコア２４４ａ→環状磁石２６０に達する。そして、界磁磁束ｍｆ２５０Ｃは、環状磁石２６０→ロータコア２４３ａ→界磁ヨーク２２１の上側ロータ２４３側の突出部２５１による磁路を通る。これにより、弱め界磁制御を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  回転電機制御システム、１２  直流電源、１４  回転電機、１４ａ      ケーシング、１５  シャフト、１６  ロータ、１７  ラジアルロータ、１８  ラジアルコア部、１９  ラジアル磁石、２０  ラジアル突極部、２１，２２  アキシャルロータ、２３  アキシャルコア部、２４  アキシャル磁石、２５  アキシャル突極部、２６  回転角センサ、３０  ステータ、３１  （ステータの）コア部、３１ａ  ラジアルティース、３１ｂ  アキシャルティース、３２，３３  界磁巻線、３４  電機子巻線、３５  繊維、３６，３７ｕ，３７ｖ  電流センサ、４０  第１駆動回路、４２  第２駆動回路、４４  制御装置、４４ａ  第１制御部、４４ｂ  第２制御部、Ｇ  中性点。
【図１】
2019097283.tif 000007
【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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