(57)【要約】【課題】複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々の駆動効率が低下するのを回避しながら複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々が有するロータに作用するスラスト力を抑制することができるアキシャルギャップ型回転電機装置を提供する。【解決手段】ロータと第１のステータとの間に作用する電磁力に起因して発生する軸方向の一方側への吸引力がロータと第２のステータとの間に作用する電磁力に起因して発生する軸方向の他方側への吸引力と釣り合う基準位置からのロータの位置ずれ量に相当する位置ずれ相当量を取得し、取得した位置ずれ相当量に基づいて第１及び第２のインバータの駆動を制御することにより、軸方向の一方側への吸引力と軸方向の他方側への吸引力との合力に相当するスラスト力が小さくなるようにする。【選択図】図３
2019140793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキシャルギャップ型回転電機装置であって、
出力軸と、
前記出力軸を共有するように前記出力軸の軸方向で互いに異なる位置に配置され、各々が前記出力軸を回転させるための駆動力を発生させる複数のアキシャルギャップ型回転電機と、
前記複数のアキシャルギャップ型回転電機の駆動を制御する制御装置とを備え、
前記複数のアキシャルギャップ型回転電機は、それぞれ、
前記出力軸に連結され、前記出力軸とともに回転可能なロータと、
前記軸方向で前記ロータに対向して配置され且つ前記軸方向において前記ロータよりも一方側に位置し、前記ロータとの間に作用する電磁力によって前記ロータを回転させる第１のステータと、
前記軸方向で前記ロータに対向して配置され且つ前記軸方向において前記ロータよりも他方側に位置し、前記ロータとの間に作用する電磁力によって前記ロータを回転させる第２のステータとを含み、
前記制御装置は、
前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第１のステータへの通電を制御する第１のインバータと、
前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第２のステータへの通電を制御する第２のインバータと、
前記ロータと前記第１のステータとの間に作用する電磁力に起因して発生する前記軸方向の一方側への吸引力が前記ロータと前記第２のステータとの間に作用する電磁力に起因して発生する前記軸方向の他方側への吸引力と釣り合う基準位置からの前記ロータの位置ずれ量に相当する位置ずれ相当量を取得する位置ずれ相当量取得装置と、
前記軸方向の一方側への吸引力と前記軸方向の他方側への吸引力との合力に相当するスラスト力が小さくなるように、前記位置ずれ相当量取得装置が取得した前記位置ずれ相当量に基づいて前記第１及び第２のインバータの駆動を制御するインバータ制御装置とを備え、
前記第１及び前記第２のインバータは、それぞれ、
前記インバータ制御装置からの指令に対応する前記ロータの回転速度において最大効率が得られる最適な電流位相角でのｄ軸電流及びｑ軸電流の目標値を設定する目標電流値設定部と、
前記ロータが回転しているときの前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流の電流値を取得する電流値取得部と、
前記目標電流値設定部が設定した前記ｄ軸電流の目標値と前記電流値取得部が取得した前記ｄ軸電流の電流値との偏差が小さくなるように、前記ｄ軸電流の指令値を生成するｄ軸電流指令値生成部と、
前記目標電流値設定部が設定した前記ｑ軸電流の目標値と前記電流値取得部が取得した前記ｑ軸電流の電流値との偏差が小さくなるように、前記ｑ軸電流の指令値を生成するｑ軸電流指令値生成部とを含み、
前記第１のインバータは、
前記ｄ軸電流指令値生成部が生成した前記ｄ軸電流の指令値と前記ｑ軸電流指令値生成部が生成した前記ｑ軸電流の指令値とに基づいて前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第１のステータに供給すべき電流を生成する第１供給電流生成部をさらに含み、
前記第２のインバータは、
前記ｄ軸電流指令値生成部が生成した前記ｄ軸電流の指令値と前記ｑ軸電流指令値生成部が生成した前記ｑ軸電流の指令値とに基づいて前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第２のステータに供給すべき電流を生成する第２供給電流生成部をさらに含む、アキシャルギャップ型回転電機装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機装置であって、
前記位置ずれ相当量取得装置は、前記位置ずれ相当量として前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量そのものを取得する、アキシャルギャップ型回転電機装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機装置であって、
前記位置ずれ相当量取得装置は、
前記第１のインバータから前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第１のステータに供給される電流が流れる配線の途中に設けられ、前記配線を流れ且つ前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量との間に相関関係を有する電流の値を前記位置ずれ相当量として取得する、アキシャルギャップ型回転電機装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電機装置であって、
前記制御装置は、
予め取得している前記配線を流れる電流の値と前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量との関係に基づいて、前記位置ずれ相当量取得装置が前記位置ずれ相当量として取得した前記配線を流れる電流の値に対応する前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出装置をさらに含む、アキシャルギャップ型回転電機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型回転電機装置に関し、詳しくは、出力軸を共有するように配置された複数のアキシャルギャップ型回転電機を備えるアキシャルギャップ型回転電機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石同期モータの一種として、アキシャルギャップ型回転電機が知られている。アキシャルギャップ型回転電機はロータとステータとを備え、当該ロータ及びステータがロータの軸方向に隙間を隔てて互いに対向するように配置される。また、アキシャルギャップ型回転電機には、ロータの軸方向の両側にステータが配置される構造を有するものもある。
【０００３】
アキシャルギャップ型回転電機の駆動には、最大効率制御等のベクトル制御が用いられるのが一般的である。最大効率制御では、目的とするロータの回転数において最大効率を発生させる電流位相角が予め設定されており、当該電流位相角における電流目標値（つまり、ｄ軸電流及びｑ軸電流のそれぞれの目標値）と実際の電流値との差分からＰＩ制御を行う。
【０００４】
ところで、アキシャルギャップ型回転電機を駆動しているときには、ロータをステータ側に移動させるように、ロータとステータとの間に作用する電磁力に起因する吸引力がロータに作用する。ここで、ロータの軸方向の両側にステータが配置される構造を有するアキシャルギャップ型回転電機では、ロータの軸方向の一方側に位置するステータ（第１ステータ）とロータとの間に作用する電磁力に起因する吸引力がロータの軸方向の他方側に位置するステータ（第２ステータ）とロータとの間に作用する電磁力に起因する吸引力と釣り合う位置（吸引力釣合位置）に、ロータが配置される。
【０００５】
しかしながら、アキシャルギャップ型回転電機の組立誤差やアキシャルギャップ型回転電機を構成する部品の寸法誤差等に起因して、ロータが上記吸引力釣合位置から外れた位置に配置されると、ロータと第１ステータとの間に作用する吸引力とロータと第２ステータとの間に作用する吸引力とが釣り合わなくなってしまい、その結果、ロータと第１ステータとの間に作用する吸引力とロータと第２ステータとの間に作用する吸引力との合力に相当するスラスト力がロータに作用する。当該スラスト力は、ロータやロータに連結された出力軸をアキシャルギャップ型回転電機のケーシングに対して回転可能に支持する軸受に作用するため、軸受が摩耗してしまう。
【０００６】
このようなスラスト力を抑制するための方策が、下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の電動機の制御装置では、ロータの上記吸引力釣合位置からの変位量に基づいてロータとステータとの間に作用する電磁力に起因する吸引力の大きさに影響を与えるｄ軸電流の大きさを制御することにより、ロータに作用するスラスト力を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のようにｄ軸電流の大きさのみを調整すると、最大効率が得られる最適な電流位相角から外れた電流位相角にてアキシャルギャップ型回転電機を駆動することになり、アキシャルギャップ型回転電機の駆動効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、出力軸を共有するように配置された複数のアキシャルギャップ型回転電機を備え、複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれロータの軸方向の両側にステータが配置された構造を有するアキシャルギャップ型回転電機装置であって、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々の駆動効率が低下するのを回避しながら複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々が有するロータに作用するスラスト力を抑制することができるアキシャルギャップ型回転電機装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本願の発明者等は、出力軸を共有するように配置された複数のアキシャルギャップ型回転電機を備えるアキシャルギャップ型回転電機装置において、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々を最大効率が得られる最適な電流位相角にて駆動しながら、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々が有するロータに作用するスラスト力を抑制可能な方法について検討した。そして、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々について、ロータの吸引力釣合位置からの位置ずれ量が小さくなるように、ロータの軸方向の両側に配置されたステータへの通電を個別に制御すればよいことに気付いた。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【００１１】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機装置は、出力軸と、前記出力軸を共有するように前記出力軸の軸方向で互いに異なる位置に配置され、各々が前記出力軸を回転させるための駆動力を発生させる複数のアキシャルギャップ型回転電機と、前記複数のアキシャルギャップ型回転電機の駆動を制御する制御装置とを備え、前記複数のアキシャルギャップ型回転電機は、それぞれ、前記出力軸に連結され、前記出力軸とともに回転可能なロータと、前記軸方向で前記ロータに対向して配置され且つ前記軸方向において前記ロータよりも一方側に位置し、前記ロータとの間に作用する電磁力によって前記ロータを回転させる第１のステータと、前記軸方向で前記ロータに対向して配置され且つ前記軸方向において前記ロータよりも他方側に位置し、前記ロータとの間に作用する電磁力によって前記ロータを回転させる第２のステータとを含み、前記制御装置は、前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第１のステータへの通電を制御する第１のインバータと、前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第２のステータへの通電を制御する第２のインバータと、前記ロータと前記第１のステータとの間に作用する電磁力に起因して発生する前記軸方向の一方側への吸引力が前記ロータと前記第２のステータとの間に作用する電磁力に起因して発生する前記軸方向の他方側への吸引力と釣り合う基準位置からの前記ロータの位置ずれ量に相当する位置ずれ相当量を取得する位置ずれ相当量取得装置と、前記軸方向の一方側への吸引力と前記軸方向の他方側への吸引力との合力に相当するスラスト力が小さくなるように、前記位置ずれ相当量取得装置が取得した前記位置ずれ相当量に基づいて前記第１及び第２のインバータの駆動を制御するインバータ制御装置とを備え、前記第１及び前記第２のインバータは、それぞれ、前記インバータ制御装置からの指令に対応する前記ロータの回転速度において最大効率が得られる最適な電流位相角でのｄ軸電流及びｑ軸電流の目標値を設定する目標電流値設定部と、前記ロータが回転しているときの前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流の電流値を取得する電流値取得部と、前記目標電流値設定部が設定した前記ｄ軸電流の目標値と前記電流値取得部が取得した前記ｄ軸電流の電流値との偏差が小さくなるように、前記ｄ軸電流の指令値を生成するｄ軸電流指令値生成部と、前記目標電流値設定部が設定した前記ｑ軸電流の目標値と前記電流値取得部が取得した前記ｑ軸電流の電流値との偏差が小さくなるように、前記ｑ軸電流の指令値を生成するｑ軸電流指令値生成部とを含み、前記第１のインバータは、前記ｄ軸電流指令値生成部が生成した前記ｄ軸電流の指令値と前記ｑ軸電流指令値生成部が生成した前記ｑ軸電流の指令値とに基づいて前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第１のステータに供給すべき電流を生成する第１供給電流生成部をさらに含み、前記第２のインバータは、前記ｄ軸電流指令値生成部が生成した前記ｄ軸電流の指令値と前記ｑ軸電流指令値生成部が生成した前記ｑ軸電流の指令値とに基づいて前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第２のステータに供給すべき電流を生成する第２供給電流生成部をさらに含む。
【００１２】
上記アキシャルギャップ型回転電機装置においては、複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有するロータに作用するスラスト力が小さくなるように、複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する第１及び第２のステータへの通電が個別に制御され、しかも、複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有するロータはインバータ制御装置からの指令に対応する回転速度において最大効率が得られる最適な電流位相角にて駆動される。そのため、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々の駆動効率が低下するのを回避しながら、複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有するロータに作用するスラスト力を抑制することができる。
【００１３】
なお、上記位置ずれ相当量取得装置が位置ずれ相当量を取得する態様には、ロータの基準位置からの位置ずれ量を直接取得する態様を含む。
【００１４】
すなわち、前記位置ずれ相当量取得装置は、前記位置ずれ相当量として前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量そのものを取得するものであってもよい。
【００１５】
或いは、前記第１のインバータから前記複数のアキシャルギャップ型回転電機がそれぞれ有する前記第１のステータに供給される電流が流れる配線の途中に設けられ、前記配線を流れ且つ前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量との間に相関関係を有する電流の値を前記位置ずれ相当量として取得するものであってもよい。
【００１６】
このような態様において、前記制御装置は、好ましくは、予め取得している前記配線を流れる電流の値と前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量との関係に基づいて、前記位置ずれ相当量取得装置が前記位置ずれ相当量として取得した前記配線を流れる電流の値に対応する前記ロータの前記基準位置からの位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出装置をさらに含む。
【００１７】
これにより、ロータの基準位置からの位置ずれ量そのものを直接取得するための装置を別途準備しなくても、ロータの基準位置からの位置ずれ量を取得することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のアキシャルギャップ型回転電機装置によれば、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々の駆動効率が低下するのを回避しながら、複数のアキシャルギャップ型回転電機の各々が有するロータに作用するスラスト力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機装置が備える制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機装置が備える制御装置によって実行される制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の変形例によるアキシャルギャップ型回転電機装置が備える制御装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。
【００２１】
図１を参照しながら、本発明の実施の形態によるアキシャルギャップ型回転電機装置としてのアキシャルギャップ型のＤＣブラシレスモータ装置１０（以下、単にモータ装置１０と称する）について説明する。図１は、モータ装置１０の概略構成を示す模式図である。
【００２２】
なお、以下の説明において、軸方向、径方向及び周方向は、モータ装置１０が備える出力軸ＳＨ１の軸方向、径方向及び周方向をいうものとする。つまり、径方向は出力軸ＳＨ１の回転半径方向に相当し、周方向は出力軸ＳＨ１の回転周方向に相当する。
【００２３】
モータ装置１０は、出力軸ＳＨ１と、複数（本実施の形態では、２つ）のアキシャルギャップ型回転電機としてのアキシャルギャップ型ＤＣブラシレスモータ２０Ａ、２０Ｂ（以下、単にモータ２０Ａ、２０Ｂと称する）と、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂの駆動を制御する制御装置とを備える。
【００２４】
複数のモータ２０Ａ、２０Ｂは、出力軸ＳＨ１を共有するように出力軸ＳＨ１の軸方向で互いに異なる位置に配置され、各々が出力軸ＳＨ１を回転させるための駆動力を発生させる。
【００２５】
複数のモータ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、ケーシング２１と、ロータ２２と、第１のステータ２３と、第２のステータ２４とを含む。
【００２６】
ケーシング２１は、ロータ２２、第１のステータ２３及び第２のステータ２４を収容する。
【００２７】
ロータ２２は、出力軸ＳＨ１に連結され、出力軸ＳＨ１とともに回転する。つまり、ロータ２２は、出力軸ＳＨ１に駆動力を伝達するように、出力軸ＳＨ１に設けられている。
【００２８】
第１のステータ２３は、ロータ２２との間に作用する電磁力によってロータ２２を回転させる。第１のステータ２３は、軸方向でロータ２２に対向して配置されている。第１のステータは、軸方向においてロータ２２よりも一方側に位置している。第１のステータ２３は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイルをそれぞれ少なくとも１つ有する。
【００２９】
第２のステータ２４は、ロータ２２との間に作用する電磁力によって第１のステータ２３とともにロータ２２を回転させる。第２のステータ２４は、軸方向でロータに対向して配置されている。第２のステータ２４は、軸方向においてロータ２２よりも他方側に位置している。第２のステータ２４は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイルをそれぞれ少なくとも１つ有する。
【００３０】
図２を参照しながら、制御装置について説明する。図２は、制御装置の機能ブロック図である。
【００３１】
制御装置は、第１のインバータ３０Ａと、第２のインバータ３０Ｂと、位置ずれ相当量取得装置としてのロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃと、インバータ制御装置としてのトルク指令決定部３０Ｄとを含む。
【００３２】
第１のインバータ３０Ａは、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第１のステータ２３への通電を制御する。つまり、第１のインバータ３０Ａは、モータ２０Ａが有する第１のステータ２３（以下、第１のステータ２３Ａと称する）とモータ２０Ｂが有する第１のステータ２３（以下、第１のステータ２３Ｂと称する）への通電を制御する。第１のインバータ３０Ａは、第１のステータ２３Ａ、２３Ｂに対して電気的に接続されている。
【００３３】
第２のインバータ３０Ｂは、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第２のステータ２４への通電を制御する。つまり、第２のインバータ３０Ｂは、モータ２０Ａが有する第２のステータ２４（以下、第２のステータ２４Ａと称する）とモータ２０Ｂが有する第２のステータ２４（以下、第２のステータ２４Ｂと称する）への通電を制御する。第２のインバータ３０Ｂは、第２のステータ２４Ａ、２４Ｂに対して電気的に接続されている。
【００３４】
ロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃは、所定の基準位置からのロータ２２の位置ずれ量を取得する。基準位置は、ロータ２２に作用する軸方向一方側への吸引力と軸方向他方側への吸引力とが釣り合う位置である。ロータ２２に作用する軸方向一方側への吸引力は、ロータ２２と第１のステータ２３との間に作用する電磁力に起因して発生する。ロータ２２に作用する軸方向他方側への吸引力は、ロータ２２と第２のステータ２４との間に作用する電磁力に起因して発生する。ロータ２２、第１のステータ２３及び第２のステータ２４がそれぞれ寸法誤差を有しておらず且つ所期の位置に配置される場合、基準位置は、ロータ２２から第１のステータ２３までの距離とロータ２２から第２のステータ２４までの距離とが同じ位置である。ロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃは、例えば、渦電流方式によるギャップセンサである。本実施の形態では、ロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃは、モータ２０Ａが有するロータ２２（以下、ロータ２２Ａと称する）の基準位置からの位置ずれ量を取得する。なお、モータ装置１０では、モータ２０Ａが有するロータ２２Ａとモータ２０Ｂが有するロータ２２（以下、ロータ２２Ｂと称する）は何れも出力軸ＳＨ１に配置されているので、ロータ２２Ａが変位すると、ロータ２２Ｂも変位する。つまり、モータ装置１０では、ロータ２２Ａの位置ずれ量を検出することで、ロータ２２Ｂの位置ずれ量も検出することができる。
【００３５】
トルク指令決定部３０Ｄは、ロータ２２に作用する軸方向一方側への吸引力と軸方向他方側への吸引力との合力に相当するスラスト力が小さくなるように、ロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃが取得したロータ２２の基準位置からの位置ずれ量に基づいて第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を制御する。
【００３６】
第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、目標電流値設定部としての電流指令決定部３１と、電流値取得部と、ｄ軸電流指令値生成部と、ｑ軸電流指令値生成部と、ｄ軸電流指令値補正部と、ｑ軸電流指令値補正部と、供給電流生成部とを含む。
【００３７】
目標電流値設定部である電流指令決定部３１は、トルク指令決定部３０Ｄからの指令に対応するロータ２２の回転速度において最大効率が得られる最適な電流位相角でのｄ軸電流の目標値Ｉｄ＿ｒｅｆとｑ軸電流の目標値Ｉｑ＿ｒｅｆを設定する。ｄ軸電流の目標値Ｉｄ＿ｒｅｆとｑ軸電流の目標値Ｉｑ＿ｒｅｆは、例えば、テーブルを参照して設定される。
【００３８】
電流値取得部は、ロータ２２が回転しているときのｄ軸電流及びｑ軸電流の電流値を取得する。電流値取得部は、ステータに供給される電流が流れる配線の途中に設けられ、当該配線を流れる電流を検出する電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗと、電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗが検出した電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換して後述する減算器Ｌ１、Ｌ２に入力するｕｖｗ／ｄｑ変換器３７とを含む。ここで、第１インバータ３０Ａでは、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第１のステータ２３Ａ、２３Ｂに供給される電流が流れる配線の途中に電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗが設けられており、第２インバータ３０Ｂでは、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第２のステータ２４Ａ、２４Ｂに供給される電流が流れる配線の途中に電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗが設けられている。
【００３９】
ｄ軸電流指令値生成部は、目標電流値設定部であるトルク指令決定部３１が設定したｄ軸電流の目標値と電流値取得部が取得したｄ軸電流の電流値との偏差が小さくなるように、ｄ軸電流の指令値を生成する。ｄ軸電流指令値生成部は、減算器Ｌ１と、ＰＩ制御部３２とを含む。減算器Ｌ１は、ｄ軸電流の目標値Ｉｄ＿ｒｅｆとｕｖｗ／ｄｑ変換器３７によって得られるｄ軸電流の測定値との偏差を算出する。ＰＩ制御部３２は、フィードバック制御則としてのＰＩ制御則により、減算器Ｌ１が算出した偏差が小さくなるように、ｄ軸電流の指令値を生成する。
【００４０】
ｄ軸電流指令値補正部は、ｄ軸電流の指令値を補正する。ｄ軸電流指令値補正部は、非干渉制御部３３と、加算器Ａ１と、微分器３９とを含む。微分器３９は、レゾルバ２５が検出するロータ２２の回転角度を微分することでロータ２２の回転速度を算出し、当該算出したロータ２２の回転速度を非干渉制御部３３に入力する。非干渉制御部３３は、ｄ軸及びｑ軸間で互いに干渉しあう速度起電力を打ち消すためのｄ軸電流及びｑ軸電流の補正値を算出し、当該算出したｄ軸電流及びｑ軸電流の補正値のうちｄ軸電流の補正値を加算器Ａ１に入力する。加算器Ａ１は、ＰＩ制御部３２から入力されたｄ軸電流の指令値に対して非干渉制御部３３から入力されたｄ軸電流の補正値を加算することでｄ軸電流の補正指令値を算出し、当該算出したｄ軸電流の補正指令値を供給電流生成部に入力する。
【００４１】
ｑ軸電流指令値生成部は、目標電流値設定部であるトルク指令決定部３１が設定したｑ軸電流の目標値と電流値取得部が取得したｑ軸電流の電流値との偏差が小さくなるように、ｑ軸電流の指令電流値を生成する。ｑ軸電流指令値生成部は、減算器Ｌ２と、ＰＩ制御部３４とを含む。減算器Ｌ２は、ｑ軸電流の目標値Ｉｑ＿ｒｅｆとｕｖｗ／ｄｑ変換器３７によって得られるｑ軸電流の測定値との偏差を算出する。ＰＩ制御部３４は、フィードバック制御則としてのＰＩ制御則により、減算器Ｌ２によって算出された偏差が小さくなるように、ｑ軸電流の指令値を生成する。
【００４２】
ｑ軸電流指令値補正部は、ｑ軸電流の指令値を補正する。ｑ軸電流指令値補正部は、非干渉制御部３３と、加算器Ａ２と、微分器３９とを含む。非干渉制御部３３は、前述のようにｄ軸電流及びｑ軸電流の補正値を算出し、算出したｄ軸電流及びｑ軸電流の補正値のうちｑ軸電流の補正値を加算器Ａ２に入力する。加算器Ａ２は、ＰＩ制御部３４から入力されたｑ軸電流の指令値に対して非干渉制御部３３から入力されたｑ軸電流の補正値を加算することでｑ軸電流の補正指令値を算出し、当該算出したｑ軸電流の補正指令値を供給電流生成部に入力する。なお、微分器３９については既に説明しているので、ここではその説明は省略する。
【００４３】
供給電流生成部は、ｄ軸電流指令値生成部が生成したｄ軸電流の指令値とｑ軸電流指令値生成部が生成したｑ軸電流の指令値とに基づいて複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有するステータに供給すべき電流を生成する。本実施の形態では、供給電流生成部は、ｄ軸電流指令値補正部が生成したｄ軸電流の補正指令値とｑ軸電流指令値補正部が生成したｑ軸電流の補正指令値とに基づいて複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有するステータに供給すべき電流を生成する。具体的には、第１のインバータ３０Ａが備える供給電流生成部（第１供給電流生成部）は複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第１のステータ２３Ａ、２３Ｂに供給すべき電流を生成し、第２のインバータ３０Ｂが備える供給電流生成部（第２供給電流生成部）は複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第２のステータ２４Ａ、２４Ｂに供給すべき電流を生成する。
【００４４】
供給電流生成部は、ｄｑ／ｕｖｗ変換器３５と、ＰＷＭ出力部３６とを含む。ｄｑ／ｕｖｗ変換器３５は、加算器Ａ１から入力されたｄ軸電流の補正指令値と加算器Ａ２から入力されたｑ軸電流の補正指令値からＵ相、Ｖ相及びＷ相の各々のコイルに流れる電流の指令値を算出し、ＰＷＭ出力部３６に入力する。ＰＷＭ出力部３６は、ｄｑ／ｕｖｗ変換器３５から入力されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の各々のコイルに流れる電流の指令値に基づいて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイルに流れる電流を生成して、生成した電流を複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有するステータに供給する。具体的には、第１のインバータ３０Ａでは、ＰＷＭ出力部３６は複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第１のステータ２３Ａ、２３Ｂに対して生成した電流を供給し、第２のインバータ３０Ｂでは、ＰＷＭ出力部３６は複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有する第２のステータ２４Ａ、２４Ｂに対して生成した電流を供給する。
【００４５】
このようなモータ装置１０においては、ロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃによって検出されたロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量に基づいて、トルク指令決定部３０Ｄが第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を制御する。
【００４６】
図３を参照しながら、トルク指令決定部３０Ｄによる第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動制御について説明する。図３は、トルク指令決定部３０Ｄが実行する制御を示すフローチャートである。
【００４７】
先ず、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１１において、第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を初期設定に基づいて制御する。ここで、初期設定に基づく制御とは、第１のステータ２３への通電量と第２のステータ２４への通電量とが同じになるように、第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を制御することである。
【００４８】
続いて、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１２において、ロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃによって検出されたロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量を取得する。なお、ロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれは、例えば、初期の段階から生じる場合や、モータ装置１０の使用に伴って生じる場合等がある。初期の段階から生じる場合としては、例えば、ロータ２２、第１のステータ２３及び第２のステータ２４が所期の位置からずれて配置される場合（つまり、ロータ２２、第１のステータ２３及び第２のステータ２４に組付誤差が生じている場合）がある。モータ装置１０の使用に伴って生じる場合としては、例えば、第１のステータ２３が備えるコイルと第２のステータ２４が備えるコイルとの間に寸法違いがあり、第１のステータ２３への通電量と第２のステータ２４への通電量を同じにしても、第１のステータ２３とロータ２２との間に作用する電磁力に起因する吸引力の大きさと第２のステータ２４とロータ２２との間に作用する電磁力に起因する吸引力の大きさとが異なるために、ロータ２２が第１及び第２のステータ２３、２４の何れかに近づく方向へずれてしまう場合である。なお、これらの場合が同時に発生することもあり得る。
【００４９】
続いて、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１３において、ステップＳ１２にて取得したロータ２２Ａの位置ずれ量がゼロよりも大きいか否か、つまり、ロータ２２Ａが第１のステータ２３側に変位しているか否かを判定する。
【００５０】
ステップＳ１２にて取得したロータ２２Ａの位置ずれ量がゼロよりも大きい場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１５において、第１のステータ２３とロータ２２との間に作用する電磁力に起因する吸引力と第２のステータ２４とロータ２２との間に作用する電磁力に起因する吸引力とが釣り合うように、第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を制御する。具体的には、トルク指令決定部３０Ｄは、第１のステータ２３への通電量を減らすように第１のインバータ３０Ａの駆動を制御し、第２のステータ２４への通電量を増やすように第２のインバータ３０Ｂの駆動を制御する。その後、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１２以降の処理を繰り返す。
【００５１】
ステップＳ１２にて取得したロータ２２Ａの位置ずれ量がゼロよりも大きくない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１４において、ステップＳ１２にて取得したロータ２２Ａの位置ずれ量がゼロよりも小さいか否か、つまり、ロータ２２Ａが第２のステータ２４側に変位しているか否かを判定する。
【００５２】
ステップＳ１２にて取得したロータ２２Ａの位置ずれ量がゼロよりも小さい場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１６において、第１のステータ２３とロータ２２との間に作用する電磁力に起因する吸引力と第２のステータ２４とロータ２２との間に作用する電磁力に起因する吸引力とが釣り合うように、第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を制御する。具体的には、トルク指令決定部３０Ｄは、第１のステータ２３への通電量を増やすように第１のインバータ３０Ａの駆動を制御し、第２のステータ２４への通電量を減らすように第２のインバータ３０Ｂの駆動を制御する。その後、トルク指令決定部３０Ｄは、ステップＳ１２以降の処理を繰り返す。
【００５３】
このようなモータ装置１０においては、モータ２０Ａが有するロータ２２に作用するスラスト力が小さくなるようにモータ２０Ａが有する第１及び第２のステータ２３Ａ、２４Ａへの通電が別々のインバータ３０Ａ、３０Ｂによって制御され、モータ２０Ｂが有するロータ２２に作用するスラスト力が小さくなるようにモータ２０Ｂが有する第１及び第２のステータ２３Ｂ、２４Ｂへの通電が別々のインバータ３０Ａ、３０Ｂによって制御される。しかも、モータ２０Ａが有するロータ２２とモータ２０Ｂが有するロータ２２は、それぞれ、トルク指令決定部３０Ｄからの指令に対応する回転速度において最大効率が得られる最適な電流位相角にて駆動される。そのため、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂの各々の駆動効率が低下するのを回避しながら、複数のモータ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有するロータ２２に作用するスラスト力を抑制することができる。
【００５４】
［実施の形態の変形例］
上記実施の形態において、ロータ２２Ａの位置ずれ量そのものを取得するロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃに代えて、ロータ２２Ａの位置ずれ量そのものではなく、ロータ２２Ａの位置ずれ量に相当する量（位置ずれ相当量）を取得する位置ずれ相当量取得装置を採用してもよい。このような変形例について、図４を参照しながら説明する。
【００５５】
図４に示す例では、位置ずれ相当量取得装置は、電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗによって実現される。電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗによって検出される電流の値は、ロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量との間に相関関係を有する。つまり、電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗによって検出される電流の値がロータ２２Ａの位置ずれ量に相当する量（位置ずれ相当量）である。なお、上記相関関係は、例えば、実験等によって予め取得される。
【００５６】
また、図４に示す例では、制御装置が位置ずれ量導出装置としての位置ずれ量導出部３０Ｅを備える。位置ずれ量導出部３０Ｅは、予め取得している電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗによって検出される電流の値とロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量との関係に基づいて、電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗによって検出される電流の値に対応するロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量を導出する。位置ずれ量導出部３０Ｅは、導出したロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量をトルク指令決定部３０Ｄに入力する。これにより、トルク指令決定部３０Ｄは、上記実施の形態と同様に、ロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量に基づいて、第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの動作を制御することができる。
【００５７】
このような変形例においては、電流値取得部に含まれる電流検出センサ３８Ｕ、３８Ｖ、３８Ｗによって検出される電流の値を利用してロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量を導出することができるので、ロータ２２Ａの基準位置からの位置ずれ量そのものを取得するロータ位置軸方向変位センサ３０Ｃを備える必要がなくなる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
【００５９】
例えば、本発明において、アキシャルギャップ型回転電機は３つ以上であってもよい。
【００６０】
例えば、上記実施の形態では、ロータ２２Ａの位置ずれだけを検出していたが、ロータ２２Ｂの位置ずれも検出するようにしてもよい。この場合、例えば、ロータ２２Ａの位置ずれ量とロータ２２Ｂの位置ずれ量の平均値を用いて、トルク指令決定部３０Ｄが第１及び第２のインバータ３０Ａ、３０Ｂの駆動を制御する。
【符号の説明】
【００６１】
１０  モータ装置
１２  出力軸
２０Ａ  モータ
２０Ｂ  モータ
２２  ロータ
２３  第１のステータ
２４  第２のステータ
３０Ａ  第１のインバータ
３０Ｂ  第２のインバータ
３０Ｃ  ロータ位置軸方向変位センサ
３０Ｄ  トルク指令決定部
３１  電流指令決定部
３２  ＰＩ制御部
３７  ｕｖｗ／ｄｑ変換器
３８Ｕ  電流検出センサ
３８Ｖ  電流検出センサ
３８Ｗ  電流検出センサ
Ｌ１  減算器
Ｌ２  減算器
【図１】
2019140793.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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