(57)【要約】【課題】第１回転子と第２回転子間、及び固定子と第２回転子間にトルクを作用させることが可能な回転電機の性能を向上させる。【解決手段】モデル記憶部１７２は、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔに対するロータ巻線３０の鎖交磁束Φｉｎの関係を表す第１磁気干渉モデルと、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔに対するステータ巻線２０の鎖交磁束Φｏｕｔの関係を表す第２磁気干渉モデルとを記憶する。電流指令値設定部１３６は、ロータ巻線３０の電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ及びステータ巻線２０の電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆに基づき第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。【選択図】図１０
2015192494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の電流を制御する回転電機の制御装置であって、
回転電機は、
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回転子と、を備え、
回転子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて第１回転子と第２回転子間にトルクが作用し、固定子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて固定子と第２回転子間にトルクが作用し、
さらに、回転子巻線の電流により固定子巻線の鎖交磁束を調整可能で、固定子巻線の電流により回転子巻線の鎖交磁束を調整可能であり、
制御装置は、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の少なくとも１つ以上を用いた条件を含む制約条件を満たし、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の関数である評価関数を最適化するための回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を、第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する電流指令値演算部を備え、
第１磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する回転子巻線の鎖交磁束の関係を表し、
第２磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する固定子巻線の鎖交磁束の関係を表し、
電流指令値演算部で演算された回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を基に、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流を制御する、回転電機の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の制御装置であって、
第１及び第２磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流と固定子巻線の電流を設定比率で合成した起磁力に関わるモデル式を含む、回転電機の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の制御装置であって、
前記設定比率は１：Ｃであり、Ｃは磁気干渉の度合いを表す係数である、回転電機の制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の回転電機の制御装置であって、
第１及び第２磁気干渉モデルは、磁気飽和による鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式をさらに含む、回転電機の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
第１及び第２磁気干渉モデルは、ｄ軸鎖交磁束に関わるモデルと、ｑ軸鎖交磁束に関わるモデルとを有する、回転電機の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクが第１トルク指令値に等しく、固定子と第２回転子間のトルクが第２トルク指令値に等しい条件を含み、
前記評価関数は、回転子巻線と固定子巻線の温度差に応じた重み付けで回転子巻線の発熱量と固定子巻線の発熱量を加算した関数である、回転電機の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機の制御装置であって、
電流指令値演算部は、前記評価関数において、回転子巻線及び固定子巻線のうち、温度が高い巻線の発熱量の重み付けを増加させる、回転電機の制御装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクが第１トルク指令値に等しく、固定子と第２回転子間のトルクが第２トルク指令値に等しい条件を含み、
前記評価関数は、回転電機の銅損及び鉄損による総合損失を表す関数である、回転電機の制御装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、回転子巻線の電圧が第１制限値以下である条件、固定子巻線の電圧が第２制限値以下である条件、回転子巻線の電流が第３制限値以下である条件、及び固定子巻線の電流が第４制限値以下である条件の少なくとも１つ以上を含む、回転電機の制御装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
電流指令値演算部は、前記制約条件を満たす範囲内で前記評価関数が略最小となるように回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を演算する、回転電機の制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記評価関数は、第１回転子と第２回転子間のトルクと、固定子と第２回転子間のトルクを所定の重み付けで加算した関数である、回転電機の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクが第１トルク指令値に等しい条件を含み、
前記評価関数は、固定子と第２回転子間のトルクを表す関数である、回転電機の制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクと、固定子と第２回転子間のトルクとの和が第３トルク指令値に等しい条件を含み、
前記評価関数は、第１回転子と第２回転子間のトルクの絶対値を表す関数である、回転電機の制御装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、回転子巻線の電圧が第１制限値以下である条件、固定子巻線の電圧が第２制限値以下である条件、回転子巻線の電流が第３制限値以下である条件、及び固定子巻線の電流が第４制限値以下である条件の少なくとも１つ以上を含む、回転電機の制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、固定子巻線の電流が第５制限値以下である条件を含み、
前記評価関数は、固定子と第２回転子間のトルクを表す関数である、回転電機の制御装置。
【請求項１６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
前記制約条件は、回転子巻線の電流が第６制限値以下である条件を含み、
前記評価関数は、第１回転子と第２回転子間のトルクを表す関数である、回転電機の制御装置。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか１に記載の回転電機の制御装置であって、
電流指令値演算部は、前記制約条件を満たす範囲内で前記評価関数が略最大となるように回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を演算する、回転電機の制御装置。
【請求項１８】
請求項９または１４に記載の回転電機の制御装置であって、
第１電力変換装置により蓄電装置と固定子巻線との間で電力変換を行うことが可能であり、
第２電力変換装置により蓄電装置と回転子巻線との間で電力変換を行うことが可能であり、
第１及び第２制限値は、蓄電装置の電圧より小さい値に設定され、
第３制限値は、第２電力変換装置の容量より小さい値に設定され、
第４制限値は、第１電力変換装置の容量より小さい値に設定される、回転電機の制御装置。
【請求項１９】
回転電機の電流指令値を演算する情報処理装置であって、
回転電機は、
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回転子と、を備え、
回転子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて第１回転子と第２回転子間にトルクが作用し、固定子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて固定子と第２回転子間にトルクが作用し、
さらに、回転子巻線の電流により固定子巻線の鎖交磁束を調整可能で、固定子巻線の電流により回転子巻線の鎖交磁束を調整可能であり、
情報処理装置は、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の少なくとも１つ以上を用いた条件を含む制約条件を満たし、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の関数である評価関数を最適化するための回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を、第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する電流指令値演算部を備え、
第１磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する回転子巻線の鎖交磁束の関係を表し、
第２磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する固定子巻線の鎖交磁束の関係を表す、情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の電流を制御する制御装置、及び回転電機の電流指令値を演算する情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１による回転電機の制御装置は、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永久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ロータの永久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ロータの永久磁石との電磁気結合により第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。その際には、第２インバータのスイッチング制御により第１ロータの巻線の電流を制御することで、第１ロータと第２ロータ間に作用するトルクを制御する。さらに、ステータの巻線と第２ロータの永久磁石との電磁気結合により、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ることによっても、駆動軸を駆動することができる。その際には、第１インバータのスイッチング制御によりステータの巻線の電流を制御することで、ステータと第２ロータ間に作用するトルクを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５０５８５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０５７４１号公報
【特許文献３】特開２００９−３３９１７号公報
【特許文献４】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献５】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の回転電機では、第１ロータと第２ロータ間のトルクを第１ロータの巻線の電流により制御し、ステータと第２ロータ間のトルクをステータの巻線の電流により制御している。そのため、第１ロータの巻線の電流値、及びステータの巻線の電流値によっては、例えば第１ロータの巻線の発熱量や、ステータの巻線の発熱量が増大したり、第１ロータと第２ロータ間のトルクや、ステータと第２ロータ間のトルクが低下したりする等、回転電機の性能が低下する場合がある。
【０００５】
本発明は、第１回転子と第２回転子間、及び固定子と第２回転子間にトルクを作用させることが可能な回転電機の性能を向上させることを目的の１つとする。また、本発明は、回転電機の性能を向上させるための電流指令値を演算することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機の制御装置及び情報処理装置は、上述した目的の少なくとも一部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制御装置は、回転電機の電流を制御する回転電機の制御装置であって、回転電機は、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回転子と、を備え、回転子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて第１回転子と第２回転子間にトルクが作用し、固定子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて固定子と第２回転子間にトルクが作用し、さらに、回転子巻線の電流により固定子巻線の鎖交磁束を調整可能で、固定子巻線の電流により回転子巻線の鎖交磁束を調整可能であり、制御装置は、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の少なくとも１つ以上を用いた条件を含む制約条件を満たし、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の関数である評価関数を最適化するための回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を、第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する電流指令値演算部を備え、第１磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する回転子巻線の鎖交磁束の関係を表し、第２磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する固定子巻線の鎖交磁束の関係を表し、電流指令値演算部で演算された回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を基に、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流を制御することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、第１及び第２磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流と固定子巻線の電流を設定比率で合成した起磁力に関わるモデル式を含むことが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、前記設定比率は１：Ｃであり、Ｃは磁気干渉の度合いを表す係数であることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、第１及び第２磁気干渉モデルは、磁気飽和による鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式をさらに含むことが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、第１及び第２磁気干渉モデルは、ｄ軸鎖交磁束に関わるモデルと、ｑ軸鎖交磁束に関わるモデルとを有することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクが第１トルク指令値に等しく、固定子と第２回転子間のトルクが第２トルク指令値に等しい条件を含み、前記評価関数は、回転子巻線と固定子巻線の温度差に応じた重み付けで回転子巻線の発熱量と固定子巻線の発熱量を加算した関数であることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、電流指令値演算部は、前記評価関数において、回転子巻線及び固定子巻線のうち、温度が高い巻線の発熱量の重み付けを増加させることが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクが第１トルク指令値に等しく、固定子と第２回転子間のトルクが第２トルク指令値に等しい条件を含み、前記評価関数は、回転電機の銅損及び鉄損による総合損失を表す関数であることが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、前記制約条件は、回転子巻線の電圧が第１制限値以下である条件、固定子巻線の電圧が第２制限値以下である条件、回転子巻線の電流が第３制限値以下である条件、及び固定子巻線の電流が第４制限値以下である条件の少なくとも１つ以上を含むことが好適である。
【００１６】
本発明の一態様では、電流指令値演算部は、前記制約条件を満たす範囲内で前記評価関数が略最小となるように回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を演算することが好適である。
【００１７】
本発明の一態様では、前記評価関数は、第１回転子と第２回転子間のトルクと、固定子と第２回転子間のトルクを所定の重み付けで加算した関数であることが好適である。
【００１８】
本発明の一態様では、前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクが第１トルク指令値に等しい条件を含み、前記評価関数は、固定子と第２回転子間のトルクを表す関数であることが好適である。
【００１９】
本発明の一態様では、前記制約条件は、第１回転子と第２回転子間のトルクと、固定子と第２回転子間のトルクとの和が第３トルク指令値に等しい条件を含み、前記評価関数は、第１回転子と第２回転子間のトルクの絶対値を表す関数であることが好適である。
【００２０】
本発明の一態様では、前記制約条件は、固定子巻線の電流が第５制限値以下である条件を含み、前記評価関数は、固定子と第２回転子間のトルクを表す関数であることが好適である。
【００２１】
本発明の一態様では、前記制約条件は、回転子巻線の電流が第６制限値以下である条件を含み、前記評価関数は、第１回転子と第２回転子間のトルクを表す関数であることが好適である。
【００２２】
本発明の一態様では、電流指令値演算部は、前記制約条件を満たす範囲内で前記評価関数が略最大となるように回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を演算することが好適である。
【００２３】
本発明の一態様では、第１電力変換装置により蓄電装置と固定子巻線との間で電力変換を行うことが可能であり、第２電力変換装置により蓄電装置と回転子巻線との間で電力変換を行うことが可能であり、第１及び第２制限値は、蓄電装置の電圧より小さい値に設定され、第３制限値は、第２電力変換装置の容量より小さい値に設定され、第４制限値は、第１電力変換装置の容量より小さい値に設定されることが好適である。
【００２４】
また、本発明に係る情報処理装置は、回転電機の電流指令値を演算する情報処理装置であって、回転電機は、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回転子と、を備え、回転子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて第１回転子と第２回転子間にトルクが作用し、固定子巻線の電流による磁束が第２回転子に作用するのに応じて固定子と第２回転子間にトルクが作用し、さらに、回転子巻線の電流により固定子巻線の鎖交磁束を調整可能で、固定子巻線の電流により回転子巻線の鎖交磁束を調整可能であり、情報処理装置は、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の少なくとも１つ以上を用いた条件を含む制約条件を満たし、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の関数である評価関数を最適化するための回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を、第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する電流指令値演算部を備え、第１磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する回転子巻線の鎖交磁束の関係を表し、第２磁気干渉モデルは、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する固定子巻線の鎖交磁束の関係を表すことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する回転子巻線の鎖交磁束の関係を表す第１磁気干渉モデルと、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流に対する固定子巻線の鎖交磁束の関係を表す第２磁気干渉モデルとを用いて、回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流の関数である評価関数を最適化するための回転子巻線の電流指令値及び固定子巻線の電流指令値を演算することで、回転電機の性能を向上させるための電流指令値を演算することができる。さらに、演算した電流指令値を基に回転子巻線の電流及び固定子巻線の電流を制御することで、回転電機の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機の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】回転電機の構成例を示す図である。
【図３】回転電機の構成例を示す図である。
【図４】回転電機の構成例を示す図である。
【図５】ロータ巻線にｄ軸電流が流れた場合におけるｄ軸磁束の流れを示す図である。
【図６】ロータ巻線にｑ軸電流が流れた場合におけるｑ軸磁束の流れを示す図である。
【図７】ステータ巻線にｄ軸電流が流れた場合におけるｄ軸磁束の流れを示す図である。
【図８】ステータ巻線にｑ軸電流が流れた場合におけるｑ軸磁束の流れを示す図である。
【図９】Ｔｉｎ＝０，Ｔｏｕｔ＝９０Ｎｍのトルクに対する電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔの関係の一例を示す図である。
【図１０】電子制御ユニットの構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】電子制御ユニットにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】Ｔｉｎ＝０，Ｔｏｕｔ＝９０Ｎｍ制約条件において、ロータ巻線の電流Ｉｉｎに対するロータ巻線の発熱量の関係の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】Ｔｉｎ＝０，Ｔｏｕｔ＝９０Ｎｍ制約条件において、ロータ巻線の電流Ｉｉｎに対するステータ巻線の発熱量の関係の一例を示す図である。
【図１３】ロータ巻線の温度τｉｎ及びステータ巻線の温度τｏｕｔの時間変化の一例を示す図である。
【図１４】電子制御ユニット及び情報処理装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１５】回転電機の他の構成例を示す図である。
【図１６】回転電機の他の構成例を示す図である。
【図１７】回転電機の他の構成例を示す図である。
【図１８】回転電機の他の構成例を示す図である。
【図１９】回転電機の他の構成例を示す図である。
【図２０】回転電機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】
【００２７】
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。
【００２８】
図１〜４は、本発明の実施形態に係る回転電機の制御装置を備えるハイブリッド駆動システム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２〜４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システムは、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と駆動軸３７（車輪３８）との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機（機械式変速機）４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられ、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動システムについては、例えば車両を駆動するための動力出力システムとして用いることができる。
【００２９】
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（固定子）１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ（第１回転子）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（第２回転子）１８と、を有する。図１〜４に示す例では、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はエンジン３６と機械的に連結されていることで、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は変速機４４を介して駆動軸３７に機械的に連結されていることで、駆動軸３７（車輪３８）には第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。
【００３０】
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（固定子巻線）２０と、を含む。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がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。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。図３，４に示す例では、３相のステータ巻線２０が巻装された６つのティース５１ａあたり、１つの磁極が構成される。
【００３１】
入力側ロータ２８は、ロータコア（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（回転子巻線）３０と、を含む。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がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。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。図３，４に示す例では、３相のロータ巻線３０が巻装された３つのティース５２ａあたり、１つの磁極が構成される。
【００３２】
出力側ロータ１８は、ロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置された複数（図３，４に示す例では１６個）の永久磁石３３と、各々がロータ周方向に隣接する永久磁石３３間に配置された複数（永久磁石３３と同数、図３，４に示す例では１６個）の軟磁性材５３と、を含む。ロータ周方向に等間隔で分割配置された複数の軟磁性材５３の各々は、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）と所定の空隙を空けて対向する内周面（第１面）６１と、ステータ１６（ティース５１ａ）と所定の空隙を空けて対向する外周面（第２面）６２と、隣接する一方の永久磁石３３の磁極面に面する（接触する）側面（第３面）６３と、隣接する他方の永久磁石３３の磁極面に面する（接触する）側面（第４面）６４と、を有し、内周面６１と外周面６２間で磁束を通す。図３，４に示す例では、各永久磁石３３の磁極面が径方向に対して傾斜して配置され、各軟磁性材５３の側面６３，６４も径方向に対して傾斜して形成されている。そして、図３，４に示す例では、各軟磁性材５３において、内周面６１のロータ周方向幅が、ロータ周方向に３個離れたティース５２ａ間の間隔に等しく、外周面６２のロータ周方向幅が、ロータ周方向に６個離れたティース５１ａ間の間隔に等しい。以下の説明において、複数の永久磁石３３を区別する必要があるときは、以降３３−１，３３−２，３３−３の符号を用いて説明する。そして、複数の軟磁性材５３を区別する必要があるときは、以降５３−１，５３−２の符号を用いて説明し、軟磁性材５３の内周面６１、外周面６２、側面６３，６４についても、以降６１−１，６１−２，６２−１，６２−２，６３−１，６３−２，６４−１，６４−２の符号を用いて説明する。
【００３３】
各軟磁性材５３においては、側面６３が面する永久磁石３３の磁極面と側面６４が面する永久磁石３３の磁極面が互いに同じ極性であり、ロータ周方向に隣接する永久磁石３３の同極同士が軟磁性材５３を介して繋がっている。例えば軟磁性材５３−１においては、側面６３−１が接触する永久磁石３３−１の磁極面がＮ極面であり、側面６４−１が接触する永久磁石３３−２の磁極面がＮ極面である。一方、永久磁石３３−２を挟んで軟磁性材５３−１とロータ周方向に隣接する軟磁性材５３−２においては、側面６３−２が面する永久磁石３３−２の磁極面がＳ極面であり、側面６４−２が接触する永久磁石３３−３の磁極面がＳ極面である。そのため、ロータ周方向に隣接する軟磁性材５３（例えば軟磁性材５３−１，５３−２）においては、側面６３，６４が面する永久磁石３３の磁極面が互いに逆の極性であり、ロータ周方向において、側面６３，６４が永久磁石３３のＮ極面に接触する軟磁性材５３と、側面６３，６４が永久磁石３３のＳ極面に接触する軟磁性材５３が交互に配置される。また、ロータ周方向に隣接する軟磁性材５３（例えば軟磁性材５３−１，５３−２）間には、永久磁石３３の他に、磁気抵抗を高くするための空隙５４が設けられている。空隙５４に代えて非磁性材料を設けることも可能である。ただし、ロータ周方向に隣接する軟磁性材５３（例えば軟磁性材５３−１，５３−２）同士がブリッジで繋がっていてもよい。
【００３４】
永久磁石３３による界磁磁束の流れを図４に示す。図４の矢印に示すように、軟磁性材５３−１においては、永久磁石３３−１による界磁磁束が側面６３−１から内周面６１−１及び外周面６２−１へ流れるとともに、永久磁石３３−２による界磁磁束が側面６４−１から内周面６１−１及び外周面６２−１へ流れる。入力側ロータ２８に対しては、軟磁性材５３−１の内周面６１−１がＮ極面として機能し、界磁磁束が軟磁性材５３−１の内周面６１−１から入力側ロータ２８（ティース５２ａ）に作用する。ステータ１６に対しては、軟磁性材５３−１の外周面６２−１がＮ極面として機能し、界磁磁束が軟磁性材５３−１の外周面６２−１からステータ１６（ティース５１ａ）に作用する。一方、軟磁性材５３−２においては、永久磁石３３−２による界磁磁束が内周面６１−２及び外周面６２−２から側面６３−２へ流れるとともに、永久磁石３３−３による界磁磁束が内周面６１−２及び外周面６２−２から側面６３−３へ流れる。入力側ロータ２８に対しては、軟磁性材５３−２の内周面６１−２がＳ極面として機能し、界磁磁束が入力側ロータ２８（ティース５２ａ）から軟磁性材５３−２の内周面６１−２に作用する。ステータ１６に対しては、軟磁性材５３−２の外周面６２−２がＳ極面として機能し、界磁磁束がステータ１６（ティース５１ａ）から軟磁性材５３−２の外周面６２−２に作用する。このように、同一の軟磁性材５３における内周面６１と外周面６２が互いに同じ極性の磁極面として機能する。そして、ロータ周方向において、Ｎ極面として機能する内周面６１とＳ極面として機能する内周面６１が交互に配置され、Ｎ極面として機能する外周面６２とＳ極面として機能する外周面６２が交互に配置される。なお、各軟磁性材５３の内部には、内周面６１と外周面６２間、側面６３，６４と内周面６１間、及び側面６３，６４と外周面６２間で磁束をそれぞれ通しやすくするために、空隙及び非磁性材料が設けられていないことが好ましく、磁気抵抗の高い部分が設けられていないことが好ましい。
【００３５】
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。蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で電力変換を行う第１電力変換装置として設けられたインバータ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。
【００３６】
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、インバータ４１と電気的に接続されている。蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で電力変換を行う第２電力変換装置として設けられたインバータ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。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの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。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及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００３７】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成され、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートとを備える。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し、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してインバータ４１での電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。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。
【００３８】
インバータ４０のスイッチング動作により３相のステータ巻線２０に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し、ステータ巻線２０の電流による磁束が出力側ロータ１８に作用する。それに応じて、ステータ巻線２０の交流電流により発生した回転磁界と、軟磁性材５３の外周面６２と側面６３，６４間を流れる永久磁石３３によ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、ステータ１６と出力側ロータ１８間にトルクＴｏｕｔ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からインバータ４０を介してステータ巻線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、出力側ロータ１８の動力をステータ巻線２０の電力に変換してインバータ４０を介して蓄電装置４２に回収することも可能である。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間に作用するトルク（ＰＭモータトルク）Ｔｏｕｔを制御することができる。
【００３９】
また、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と出力側ロータ１８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、ロータ巻線３０の電流による磁束が出力側ロータ１８に作用する。それに応じて、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と、軟磁性材５３の内周面６１と側面６３，６４間を流れる永久磁石３３による界磁磁束との電磁気相互作用により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間にトルクＴｉｎ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。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８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。
【００４０】
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間にトルク（電磁カップリングトルク）Ｔｉｎを発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線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間に作用する電磁カップリングトルクＴｉｎを制御することができる。一方、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をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、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間にトルクＴｉｎは作用しなくなる。
【００４１】
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。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、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。ロータ巻線３０の電流による磁束が出力側ロータ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Ｔｉｎ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で変速されてから駆動軸３７（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。
【００４２】
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インバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１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、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。ステータ巻線２０の電流による磁束が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、ステータ１６から出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクＴｏｕｔ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、インバータ４１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、駆動軸３７（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。
【００４５】
また、エンジン３６の始動を行う場合は、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ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０へ供給するようインバータ４１のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０の交流電流により出力側ロータ１８から入力側ロータ２８にエンジン回転方向のトルクＴｉｎを作用させる。これによって、エンジン３６のクランキングを行う。
【００４６】
ここで、ステータ１６及び出力側ロータ１８において、永久磁石３３による起磁力がステータ１６に作用する方向、より具体的には、軟磁性材５３の外周面６２のロータ周方向中央位置を通る磁石磁束の方向をｄ軸（磁束軸）とし、ｄ軸と電気角で９０°ずれた位置（外周面６２のロータ周方向端部位置）をｑ軸（トルク軸）とする。そして、軟磁性材５３の外周面６２において、ロータ周方向中央位置を通るｄ軸磁束を最大にする（ロータ周方向端部位置を通るｑ軸磁束を最小にする）ためのステータ巻線２０の電流をｄ軸電流とし、ロータ周方向端部位置を通るｑ軸磁束を最大にする（ロータ周方向中央位置を通るｄ軸磁束を最小にする）ためのステータ巻線２０の電流をｑ軸電流とする。同様に、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８において、永久磁石３３による起磁力が入力側ロータ２８に作用する方向、より具体的には、軟磁性材５３の内周面６１のロータ周方向中央位置を通る磁石磁束の方向をｄ軸とし、ｄ軸と電気角で９０°ずれた位置（内周面６１のロータ周方向端部位置）をｑ軸とする。そして、軟磁性材５３の内周面６１において、ロータ周方向中央位置を通るｄ軸磁束を最大にする（ロータ周方向端部位置を通るｑ軸磁束を最小にする）ためのロータ巻線３０の電流をｄ軸電流とし、ロータ周方向端部位置を通るｑ軸磁束を最大にする（ロータ周方向中央位置を通るｄ軸磁束を最小にする）ためのロータ巻線３０の電流をｑ軸電流とする。
【００４７】
ロータ巻線３０にｄ軸電流が流れた場合におけるｄ軸磁束の流れを図５に示す。図５の矢印に示すように、ロータ巻線３０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）から軟磁性材５３−１の内周面６１−１に作用し、軟磁性材５３−１を内周面６１−１から外周面６２−１へ流れ、ステータ１６（ティース５１ａ）に作用してステータ巻線２０に鎖交する。さらに、ステータ１６を流れるｄ軸磁束は、ティース５１ａから軟磁性材５３−２の外周面６２−２に作用し、軟磁性材５３−２を外周面６２−２から内周面６１−２へ流れ、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）に戻る。図４，５の矢印に示すように、ロータ巻線３０のｄ軸電流によるｄ軸磁束が、入力側ロータ２８にとっては永久磁石３３による界磁磁束と逆方向に振る舞うとともに、ステータ１６にとっては永久磁石３３による界磁磁束と同方向に振る舞う。そのため、永久磁石３３により入力側ロータ２８に作用する界磁磁束を弱めるように、ロータ巻線３０のｄ軸電流によりｄ軸磁束を発生させることで、永久磁石３３によりステータ１６に作用する界磁磁束を強めることができる。また、永久磁石３３により入力側ロータ２８に作用する界磁磁束を強めるように、ロータ巻線３０のｄ軸電流によりｄ軸磁束を発生させることで、永久磁石３３によりステータ１６に作用する界磁磁束を弱めることもできる。このように、ロータ巻線３０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、軟磁性材５３の内周面６１と外周面６２間を流れてステータ１６に作用することで、ステータ巻線２０への鎖交磁束に影響を与える。
【００４８】
一方、ロータ巻線３０にｑ軸電流が流れた場合におけるｑ軸磁束の流れを図６に示す。図６に示すように、ロータ巻線３０のｑ軸電流によるｑ軸磁束は、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）から軟磁性材５３−１の内周面６１−１に作用し、軟磁性材５３−１を流れる。ただし、ｄ軸磁束と比較して、軟磁性材５３−１の外周面６２−２からステータ１６（ティース５１ａ）に作用するｑ軸磁束は少なく、軟磁性材５３−１を流れるｑ軸磁束の多くが、軟磁性材５３−１の内周面６１−１から入力側ロータ２８（ティース５２ａ）に戻る。軟磁性材５３−２におけるｑ軸磁束の流れも、軟磁性材５３−１と同様である。したがって、ｄ軸磁束と比較して、ロータ巻線３０のｑ軸電流によるｑ軸磁束がステータ巻線２０への鎖交磁束に与える影響は少ない。
【００４９】
また、ステータ巻線２０にｄ軸電流が流れた場合におけるｄ軸磁束の流れを図７に示す。図７の矢印に示すように、ステータ巻線２０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、ステータ１６（ティース５１ａ）から軟磁性材５３−１の外周面６２−１に作用し、軟磁性材５３−１を外周面６２−１から内周面６１−１へ流れ、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）に作用してロータ巻線３０に鎖交する。さらに、入力側ロータ２８を流れるｄ軸磁束は、ティース５２ａから軟磁性材５３−２の内周面６１−２に作用し、軟磁性材５３−２を内周面６１−２から外周面６２−２へ流れ、ステータ１６（ティース５１ａ）に戻る。図４，７の矢印に示すように、ステータ巻線２０のｄ軸電流によるｄ軸磁束が、ステータ１６にとっては永久磁石３３による界磁磁束と逆方向に振る舞うとともに、入力側ロータ２８にとっては永久磁石３３による界磁磁束と同方向に振る舞う。そのため、永久磁石３３によりステータ１６に作用する界磁磁束を弱めるように、ステータ巻線２０のｄ軸電流によりｄ軸磁束を発生させることで、永久磁石３３により入力側ロータ２８に作用する界磁磁束を強めることができる。また、永久磁石３３によりステータ１６に作用する界磁磁束を強めるように、ステータ巻線２０のｄ軸電流によりｄ軸磁束を発生させることで、永久磁石３３により入力側ロータ２８に作用する界磁磁束を弱めることもできる。このように、ステータ巻線２０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、軟磁性材５３の外周面６２と内周面６１間を流れて入力側ロータ２８に作用することで、ロータ巻線３０への鎖交磁束に影響を与える。
【００５０】
一方、ステータ巻線２０にｑ軸電流が流れた場合におけるｑ軸磁束の流れを図８に示す。図８に示すように、ステータ巻線２０のｑ軸電流によるｑ軸磁束は、ステータ１６（ティース５１ａ）から軟磁性材５３−１の外周面６２−１に作用し、軟磁性材５３−１を流れる。ただし、ｄ軸磁束と比較して、軟磁性材５３−１の内周面６１−１から入力側ロータ２８（ティース５２ａ）に作用するｑ軸磁束は少なく、軟磁性材５３−１を流れるｑ軸磁束の多くが、軟磁性材５３−１の外周面６２−１からステータ１６（ティース５１ａ）に戻る。軟磁性材５３−２におけるｑ軸磁束の流れも、軟磁性材５３−１と同様である。したがって、ｄ軸磁束と比較して、ステータ巻線２０のｑ軸電流によるｑ軸磁束がロータ巻線３０への鎖交磁束に与える影響は少ない。
【００５１】
したがって、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０に交流電流を流す場合は、ロータ巻線３０のｄ軸電流成分によるｄ軸磁束成分が、入力側ロータ２８に作用する永久磁石３３による界磁磁束を弱めるとともに、ステータ１６に作用する永久磁石３３による界磁磁束を強めることができる。つまり、ロータ巻線３０のｄ軸電流成分によるｄ軸磁束成分を、自身の弱め界磁磁束とするとともに、ステータ巻線２０の強め界磁磁束とすることができる。この強め界磁磁束がステータ巻線２０のｑ軸電流成分と相互作用することで、ステータ１６と出力側ロータ１８間に磁石トルクやリラクタンストルクとは別に追加のトルクが発生し、トルク増幅効果が得られる。その際には、従来の強め界磁制御と異なり、ロータ巻線３０自身の弱め界磁を利用しているため、ロータ巻線３０の逆起電圧を抑制しつつ、ステータ１６と出力側ロータ１８間のトルクＴｏｕｔを増幅させることができる。
【００５２】
同様に、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０に交流電流を流す場合は、ステータ巻線２０のｄ軸電流成分によるｄ軸磁束成分が、ステータ１６に作用する永久磁石３３による界磁磁束を弱めるとともに、入力側ロータ２８に作用する永久磁石３３による界磁磁束を強めることができる。つまり、ステータ巻線２０のｄ軸電流成分によるｄ軸磁束成分を、自身の弱め界磁磁束とするとともに、ロータ巻線３０の強め界磁磁束とすることができる。この強め界磁磁束がロータ巻線３０のｑ軸電流成分と相互作用することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間にも追加のトルクが発生し、トルク増幅効果が得られる。その際には、従来の強め界磁制御と異なり、ステータ巻線２０自身の弱め界磁を利用しているため、ステータ巻線２０の逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクＴｉｎを増幅させることができる。したがって、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクＴｉｎと、ステータ１６と出力側ロータ１８間のトルクＴｏｕｔが相互に強め合う相乗効果が得られる。その結果、永久磁石３３の量を低減することができる。
【００５３】
また、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０に交流電流を流す場合は、ロータ巻線３０のｄ軸電流成分によるｄ軸磁束成分が、入力側ロータ２８に作用する永久磁石３３による界磁磁束を強めるとともに、ステータ１６に作用する永久磁石３３による界磁磁束を弱めることもできる。これによって、ステータ巻線２０の逆起電圧を抑制しつつ、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクＴｉｎを増幅させることができる。同様に、ステータ巻線２０のｄ軸電流成分によるｄ軸磁束成分が、ステータ１６に作用する永久磁石３３による界磁磁束を強めるとともに、入力側ロータ２８に作用する永久磁石３３による界磁磁束を弱めることもできる。これによって、ロータ巻線３０の逆起電圧を抑制しつつ、ステータ１６と出力側ロータ１８間のトルクＴｏｕｔを増幅させることができる。
【００５４】
このように、回転電機１０においては、ロータ巻線３０の電流による磁束とステータ巻線２０の電流による磁束が互いに磁気干渉し合い、ロータ巻線３０の電流によりステータ巻線２０への鎖交磁束を調整することができるとともに、ステータ巻線２０の電流によりロータ巻線３０への鎖交磁束を調整することができる。ロータ巻線３０の電流による磁束とステータ巻線２０の電流による磁束との磁気干渉を利用する場合、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクＴｉｎ、及びステータ１６と出力側ロータ１８間のトルクＴｏｕｔをそれぞれ要求値にするためのロータ巻線３０の電流Ｉｉｎとステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔの組み合わせは無数に存在する。例えばＴｉｎ＝０，Ｔｏｕｔ＝９０Ｎｍを発生するＩｉｎ，Ｉｏｕｔの組み合わせの関係を図９に示す。図９においては、ロータ巻線３０の電流進角βｉｎ＝９０°、ステータ巻線２０の電流進角βｏｕｔ＝３０°とし、横軸のＩｉｎ及び縦軸のＩｏｕｔについては、Ｉｉｎ＝０でＴｏｕｔ＝９０Ｎｍを発生するＩｏｕｔ（磁気干渉を利用しない電流値）で割って正規化している。図９に示すように、磁気干渉を利用することで、Ｔｉｎ＝０，Ｔｏｕｔ＝９０Ｎｍを発生するＩｉｎ，Ｉｏｕｔの組み合わせが無数に存在することがわかる。
【００５５】
回転電機１０のロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔ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１０に示す。カップリングトルク指令値演算部１３５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間に作用する電磁カップリングトルクの指令値Ｔｉｎ＿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１３５で演算された電磁カップリングトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆとに基づいて、ステータ１６と出力側ロータ１８間に作用するＭＧトルクの指令値Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆを演算する。
【００５６】
電流指令値設定部１３６は、カップリングトルク指令値演算部１３５で演算された電磁カップリングトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆと、ＭＧトルク指令値演算部１５５で演算されたＭＧトルク指令値Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆとに基づいて、ロータ巻線３０のｄ軸電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆと、ステータ巻線２０のｄ軸電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆとを設定する。モデル記憶部１７２は、ロータ巻線３０の鎖交磁束Φｉｎ及びステータ巻線２０の鎖交磁束Φｏｕｔを演算するためのモデル式（物理式）を記憶する。前述のように、回転電機１０においては、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎによる磁束とステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔによる磁束が互いに磁気干渉し合うため、ロータ巻線３０の鎖交磁束Φｉｎは、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎによって変化するだけでなく、ステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔによっても変化し、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔの関数となる。同様に、ステータ巻線２０の鎖交磁束Φｏｕｔも、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔの関数となる。そこで、モデル記憶部１７２は、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔに対するロータ巻線３０の鎖交磁束Φｉｎの関係を表す磁気干渉モデル（第１磁気干渉モデル）と、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔに対するステータ巻線２０の鎖交磁束Φｏｕｔの関係を表す磁気干渉モデル（第２磁気干渉モデル）とを記憶する。電流指令値設定部１３６は、モデル記憶部１７２に記憶された第１及び第２磁気干渉モデルを読み出し、設定された制約条件を満たし、回転電機１０の性能に関わる評価関数ｆを最適化するためのロータ巻線３０の電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ及びステータ巻線２０の電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを、第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。ここでの制約条件は、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔの少なくとも１つ以上を用いた条件を含み、ここでの評価関数ｆは、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔの関数であり、例えばロータ巻線３０とステータ巻線２０の温度差に応じた重み付けでロータ巻線３０の発熱量とステータ巻線２０の発熱量を加算した重み付け発熱量を表す関数とすることが可能である。その際に、ロータ巻線３０の温度τｉｎはロータ巻線温度センサ８１により検出され、ステータ巻線２０の温度τｏｕｔはステータ巻線温度センサ８２により検出される。
【００５７】
ロータ巻線電流制御部１４０は、ロータ巻線３０のｄ軸電流Ｉｉｎ＿ｄ及びｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑが電流指令値設定部１３６で設定されたｄ軸電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｉｎ＿ｑ＿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。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Ｉｏｕｔ＿ｄ及びｑ軸電流Ｉｏｕｔ＿ｑが電流指令値設定部１３６で設定されたｄ軸電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｑ＿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間の電磁カップリングトルクＴｉｎがトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆに一致するように制御されるとともに、ステータ１６と出力側ロータ１８間のＭＧトルクＴｏｕｔがトルク指令値Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆに一致するように制御される。
【００５８】
回転電機１０において、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間の電磁カップリングトルクＴｉｎは以下の（１）式で表され、ステータ１６と出力側ロータ１８間のＭＧトルクＴｏｕｔは以下の（２）式で表され、ロータ巻線３０の電圧Ｖｉｎは以下の（３）式で表され、ステータ巻線２０の電圧Ｖｏｕｔは以下の（４）式で表され、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎは以下の（５）式で表され、ステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔは以下の（６）式で表される。そして、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆは、以下の（７）式で表される。（１）〜（７）式において、Ｉｉｎ＿ｄはロータ巻線３０のｄ軸電流、Ｉｉｎ＿ｑはロータ巻線３０のｑ軸電流、Ｉｏｕｔ＿ｄはステータ巻線２０のｄ軸電流、Ｉｏｕｔ＿ｑはステータ巻線２０のｑ軸電流、Φｉｎ＿ｄはロータ巻線３０のｄ軸鎖交磁束、Φｉｎ＿ｑはロータ巻線３０のｑ軸鎖交磁束、Φｏｕｔ＿ｄはステータ巻線２０のｄ軸鎖交磁束、Φｏｕｔ＿ｑはステータ巻線２０のｑ軸鎖交磁束、Ｒｉｎはロータ巻線３０の相抵抗、Ｒｏｕｔはステータ巻線２０の相抵抗、Ｐｉｎは入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８による誘導電磁カップリング部の極数、Ｐｏｕｔはステータ１６及び出力側ロータ１８によるＰＭモータ部の極数、ωｉｎは入力側ロータ２８の回転角速度、ωｏｕｔは出力側ロータ１８の回転角速度である。（７）式において、α，１−αは、０≦α≦１を満たす重み係数であり、ステータ巻線２０とロータ巻線３０の温度差τｏｕｔ−τｉｎに応じて設定される。
【００５９】
【数１】
2015192494.tif 000003
【００６０】
第１磁気干渉モデルにおいて、ロータ巻線３０のｄ軸鎖交磁束Φｉｎ＿ｄ（ｄ軸鎖交磁束に関わるモデル）は、Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（８）式で表すことが可能である。
【００６１】
【数２】
2015192494.tif 000004
【００６２】
（８）式の右辺の分子において、Ｃｄ２はｄ軸の磁気干渉の度合いを表す係数、ｆｍ’２は永久磁石３３の起磁力によるｄ軸起磁力である。（Ｉｉｎ＿ｄ−Ｃｄ２＊Ｉｏｕｔ＿ｄ−ｆｍ’２）は、Ｉｉｎ＿ｄとＩｏｕｔ＿ｄを設定比率１：Ｃｄ２で合成したｄ軸起磁力に関わるモデル式であり、Ｉｉｎ＿ｄによる起磁力とＩｏｕｔ＿ｄによる起磁力との磁気干渉を考慮した、入力側ロータ２８に作用するｄ軸の起磁力総和を表す。そして、Ｌｄは誘導電磁カップリング部のｄ軸インダクタンス（Ｉｉｎ＿ｄ＝Ｉｏｕｔ＿ｄ＝０）、Ｌｄｄは誘導電磁カップリング部のｄ軸インダクタンスのＩｏｕｔ＿ｄによる変化率を表し、（Ｌｄ＋Ｌｄｄ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ｜）は、誘導電磁カップリング部の無負荷時（Ｉｉｎ＿ｄ＝０）のｄ軸インダクタンスを表す。したがって、（８）式の右辺の分子は、ｄ軸の起磁力総和と誘導電磁カップリング部の無負荷時のｄ軸インダクタンスとの積に相当し、ｄ軸磁気回路に磁気飽和が発生しない場合において、Ｉｉｎ＿ｄによる磁束とＩｏｕｔ＿ｄによる磁束との磁気干渉を考慮したロータ巻線３０のｄ軸鎖交磁束を表す。
【００６３】
一方、（８）式の右辺の分母において、Ｃｄ１はｄ軸の磁気干渉の度合いを表す係数、ｆｍ’１は永久磁石３３の起磁力によるｄ軸起磁力、ｋｄｄは誘導電磁カップリング部固有の定数であり、｜Ｉｉｎ＿ｄ−Ｃｄ１＊Ｉｏｕｔ＿ｄ−ｆｍ’１｜は、ｄ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｄｄはｄ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｄｄｄはｄ軸磁気回路の飽和係数のＩｏｕｔ＿ｄによる変化率を表し、（Ｍｄｄ＋Ｍｄｄｄ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ｜）は、Ｉｏｕｔ＿ｄによるｄ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｄｄ＋Ｍｄｄｄ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ｜）＊｜Ｉｉｎ＿ｄ−Ｃｄ１＊Ｉｏｕｔ＿ｄ−ｆｍ’１｜ｋｄｄは、ｄ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｄ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和度に相当する。また、Ｃｑ１はｑ軸の磁気干渉の度合いを表す係数、ｋｄｑは誘導電磁カップリング部固有の定数であり、｜Ｉｉｎ＿ｑ＋Ｃｑ１＊Ｉｏｕｔ＿ｑ｜は、Ｉｉｎ＿ｑによる起磁力とＩｏｕｔ＿ｑによる起磁力との磁気干渉を考慮したｑ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｄｑはｑ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｄｑｄはｑ軸磁気回路の飽和係数のＩｏｕｔ＿ｄによる変化率を表し、（Ｍｄｑ＋Ｍｄｑｄ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ｜）は、Ｉｏｕｔ＿ｄによるｑ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｄｑ＋Ｍｄｑｄ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ｜）＊｜Ｉｉｎ＿ｑ＋Ｃｑ１＊Ｉｏｕｔ＿ｑ｜ｋｄｑは、ｑ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｄ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｑ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和度に相当する。そして、（８）式の右辺の分母は、磁気飽和によるｄ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸及びｑ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和度に相当する。その結果、（８）式は、ｄ軸磁気回路に磁気飽和が発生する場合において、Ｉｉｎ＿ｄによる磁束とＩｏｕｔ＿ｄによる磁束との磁気干渉を考慮したロータ巻線３０のｄ軸鎖交磁束を表す。
【００６４】
なお、（８）式の右辺の分母におけるｆｍ’１は、ｑ軸電流起因の磁束によるｄ軸磁気回路の磁気飽和によってｄ軸起磁力が変化するため、ｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（９）式で表すことが可能である。同様に、（８）式の右辺の分子におけるｆｍ’２も、ｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１０）式で表すことが可能である。（９）、（１０）式において、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３は磁気干渉の度合いを表す係数であり、ｆｍ’１，ｆｍ’２は、ｑ軸の起磁力総和を表す（Ｉｉｎ＿ｑ＋Ｃｑ１＊Ｉｏｕｔ＿ｑ）の指数関数となる。
【００６５】
【数３】
2015192494.tif 000005
【００６６】
また、第１磁気干渉モデルにおいて、ロータ巻線３０のｑ軸鎖交磁束Φｉｎ＿ｑ（ｑ軸鎖交磁束に関わるモデル）は、Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１１）式で表すことが可能である。
【００６７】
【数４】
2015192494.tif 000006
【００６８】
（１１）式の右辺の分子において、ｆｍ’３は、Ｉｏｕｔ＿ｑによる起磁力がＩｉｎ＿ｑによる起磁力に磁気干渉する度合いを表し、永久磁石３３の起磁力による影響を表す。（Ｉｉｎ＿ｑ−Ｉｏｕｔ＿ｑ＊ｆｍ’３）は、Ｉｉｎ＿ｑとＩｏｕｔ＿ｑを設定比率１：ｆｍ’３で合成したｑ軸起磁力に関わるモデル式であり、Ｉｉｎ＿ｑによる起磁力とＩｏｕｔ＿ｑによる起磁力との磁気干渉を考慮した、入力側ロータ２８に作用するｑ軸の起磁力総和を表す。そして、Ｌｑは誘導電磁カップリング部のｑ軸インダクタンス（Ｉｉｎ＿ｑ＝Ｉｏｕｔ＿ｑ＝０）、Ｌｑｑは誘導電磁カップリング部のｑ軸インダクタンスのＩｏｕｔ＿ｑによる変化率を表し、（Ｌｑ＋Ｌｑｑ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）は、誘導電磁カップリング部の無負荷時（Ｉｉｎ＿ｑ＝０）のｑ軸インダクタンスを表す。したがって、（１１）式の右辺の分子は、ｑ軸の起磁力総和と誘導電磁カップリング部の無負荷時のｑ軸インダクタンスとの積に相当し、ｑ軸磁気回路に磁気飽和が発生しない場合において、Ｉｉｎ＿ｑによる磁束とＩｏｕｔ＿ｑによる磁束との磁気干渉を考慮したロータ巻線３０のｑ軸鎖交磁束を表す。
【００６９】
一方、（１１）式の右辺の分母において、Ｃｄ３はｄ軸の磁気干渉の度合いを表す係数、ｆ０は永久磁石３３の起磁力によるｄ軸起磁力、ｋｑｄは誘導電磁カップリング部固有の定数であり、｜Ｉｉｎ＿ｄ＋Ｃｄ３＊Ｉｏｕｔ＿ｄ−ｆ０｜は、ｄ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｑｄはｄ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｑｄｑはｄ軸磁気回路の飽和係数のＩｏｕｔ＿ｑによる変化率を表し、（Ｍｑｄ＋Ｍｑｄｑ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）は、Ｉｏｕｔ＿ｑによるｄ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｑｄ＋Ｍｑｄｑ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）＊｜Ｉｉｎ＿ｄ＋Ｃｄ３＊Ｉｏｕｔ＿ｄ−ｆ０｜ｋｑｄは、ｄ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｑ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和度に相当する。また、Ｃｑ３，Ｃｑ３０はｑ軸の磁気干渉の度合いを表す係数、ｋｑｑは誘導電磁カップリング部固有の定数であり、｜Ｉｉｎ＿ｑ＋（Ｃｑ３０＋Ｃｑ３＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）＊Ｉｏｕｔ＿ｑ｜は、ｄ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｑｑはｑ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｑｑｑはｑ軸磁気回路の飽和係数のＩｏｕｔ＿ｑによる変化率を表し、（Ｍｑｑ＋Ｍｑｑｑ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）は、Ｉｏｕｔ＿ｑによるｑ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｑｑ＋Ｍｑｑｑ＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）＊｜Ｉｉｎ＿ｑ＋（Ｃｑ３０＋Ｃｑ３＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ｜）＊Ｉｏｕｔ＿ｑ｜ｋｑｑは、ｑ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｑ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｑ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和度に相当する。そして、（１１）式の右辺の分母は、磁気飽和によるｑ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸及びｑ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和度に相当する。その結果、（１１）式は、ｑ軸磁気回路に磁気飽和が発生する場合において、Ｉｉｎ＿ｑによる磁束とＩｏｕｔ＿ｑによる磁束との磁気干渉を考慮したロータ巻線３０のｑ軸鎖交磁束を表す。
【００７０】
なお、（１１）式の右辺の分母におけるｆ０は、ｑ軸電流起因の磁束によるｄ軸磁気回路の磁気飽和によってｄ軸起磁力が変化するため、ｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１２）式で表すことが可能である。（１２）式において、Ｃo１０，Ｃo１，Ｃo２０，Ｃo２，Ｃo３０，Ｃo３，Ｃｑ４０，Ｃｑ４は磁気干渉の度合いを表す係数である。一方、（１１）式の右辺の分子におけるｆｍ’３は、ｄ軸電流起因の磁束によるｑ軸磁気回路の磁気飽和によってｑ軸起磁力が変化するため、ｄ軸電流Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｄの関数である以下の（１３）式で表すことが可能である。（１３）式において、Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃｄ４は磁気干渉の度合いを表す係数である。
【００７１】
【数５】
2015192494.tif 000007
【００７２】
同様に、第２磁気干渉モデルにおいて、ステータ巻線２０のｄ軸鎖交磁束Φｏｕｔ＿ｄ（ｄ軸鎖交磁束に関わるモデル）は、Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１４）式で表すことが可能である。
【００７３】
【数６】
2015192494.tif 000008
【００７４】
（１４）式の右辺の分子において、（Ｉｏｕｔ＿ｄ−Ｃｄ２＊Ｉｉｎ＿ｄ−ｆｍ’２）は、Ｉｏｕｔ＿ｄとＩｉｎ＿ｄを設定比率１：Ｃｄ２で合成したｄ軸起磁力に関わるモデル式であり、Ｉｏｕｔ＿ｄによる起磁力とＩｉｎ＿ｄによる起磁力との磁気干渉を考慮した、ステータ１６に作用するｄ軸の起磁力総和を表す。そして、ＬｄはＰＭモータ部のｄ軸インダクタンス（Ｉｏｕｔ＿ｄ＝Ｉｉｎ＿ｄ＝０）、ＬｄｄはＰＭモータ部のｄ軸インダクタンスのＩｉｎ＿ｄによる変化率を表し、（Ｌｄ＋Ｌｄｄ＊｜Ｉｉｎ＿ｄ｜）は、ＰＭモータ部の無負荷時（Ｉｏｕｔ＿ｄ＝０）のｄ軸インダクタンスを表す。したがって、（１４）式の右辺の分子は、ｄ軸磁気回路に磁気飽和が発生しない場合において、Ｉｏｕｔ＿ｄによる磁束とＩｉｎ＿ｄによる磁束との磁気干渉を考慮したステータ巻線２０のｄ軸鎖交磁束を表す。
【００７５】
一方、（１４）式の右辺の分母において、ｋｄｄはＰＭモータ部固有の定数であり、｜Ｉｏｕｔ＿ｄ−Ｃｄ１＊Ｉｉｎ＿ｄ−ｆｍ’１｜は、ｄ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｄｄはｄ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｄｄｄはｄ軸磁気回路の飽和係数のＩｉｎ＿ｄによる変化率を表し、（Ｍｄｄ＋Ｍｄｄｄ＊｜Ｉｉｎ＿ｄ｜）は、Ｉｉｎ＿ｄによるｄ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｄｄ＋Ｍｄｄｄ＊｜Ｉｉｎ＿ｄ｜）＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ−Ｃｄ１＊Ｉｉｎ＿ｄ−ｆｍ’１｜ｋｄｄは、ｄ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｄ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和度に相当する。また、ｋｄｑはＰＭモータ部固有の定数であり、｜Ｉｏｕｔ＿ｑ＋Ｃｑ１＊Ｉｉｎ＿ｑ｜は、Ｉｏｕｔ＿ｑによる起磁力とＩｉｎ＿ｑによる起磁力との磁気干渉を考慮したｑ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｄｑはｑ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｄｑｄはｑ軸磁気回路の飽和係数のＩｉｎ＿ｄによる変化率を表し、（Ｍｄｑ＋Ｍｄｑｄ＊｜Ｉｉｎ＿ｄ｜）は、Ｉｉｎ＿ｄによるｑ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｄｑ＋Ｍｄｑｄ＊｜Ｉｉｎ＿ｄ｜）＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ＋Ｃｑ１＊Ｉｉｎ＿ｑ｜ｋｄｑは、ｑ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｄ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｑ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和度に相当する。そして、（１４）式の右辺の分母は、磁気飽和によるｄ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸及びｑ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和度に相当する。その結果、（１４）式は、ｄ軸磁気回路に磁気飽和が発生する場合において、Ｉｏｕｔ＿ｄによる磁束とＩｉｎ＿ｄによる磁束との磁気干渉を考慮したステータ巻線２０のｄ軸鎖交磁束を表す。
【００７６】
なお、（１４）式の右辺の分母におけるｆｍ’１は、ｑ軸電流起因の磁束によるｄ軸磁気回路の磁気飽和によってｄ軸起磁力が変化するため、ｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１５）式で表すことが可能である。同様に、（１４）式の右辺の分子におけるｆｍ’２も、ｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１６）式で表すことが可能である。（１５）、（１６）式において、ｆｍ’１，ｆｍ’２は、ｑ軸の起磁力総和を表す（Ｉｏｕｔ＿ｑ＋Ｃｑ１＊Ｉｉｎ＿ｑ）の関数となる。
【００７７】
【数７】
2015192494.tif 000009
【００７８】
同様に、第２磁気干渉モデルにおいて、ステータ巻線２０のｑ軸鎖交磁束Φｏｕｔ＿ｑ（ｑ軸鎖交磁束に関わるモデル）は、Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１７）式で表すことが可能である。
【００７９】
【数８】
2015192494.tif 000010
【００８０】
（１７）式の右辺の分子において、ｆｍ’３は、Ｉｉｎ＿ｑによる起磁力がＩｏｕｔ＿ｑによる起磁力に磁気干渉する度合いを表し、永久磁石３３の起磁力による影響を表す。（Ｉｏｕｔ＿ｑ−Ｉｉｎ＿ｑ＊ｆｍ’３）は、Ｉｏｕｔ＿ｑとＩｉｎ＿ｑを設定比率１：ｆｍ’３で合成したｑ軸起磁力に関わるモデル式であり、Ｉｏｕｔ＿ｑによる起磁力とＩｉｎ＿ｑによる起磁力との磁気干渉を考慮した、ステータ１６に作用するｑ軸の起磁力総和を表す。そして、ＬｑはＰＭモータ部のｑ軸インダクタンス（Ｉｏｕｔ＿ｑ＝Ｉｉｎ＿ｑ＝０）、ＬｑｑはＰＭモータ部のｑ軸インダクタンスのＩｉｎ＿ｑによる変化率を表し、（Ｌｑ＋Ｌｑｑ＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）は、ＰＭモータ部の無負荷時（Ｉｏｕｔ＿ｑ＝０）のｑ軸インダクタンスを表す。したがって、（１７）式の右辺の分子は、ｑ軸磁気回路に磁気飽和が発生しない場合において、Ｉｏｕｔ＿ｑによる磁束とＩｉｎ＿ｑによる磁束との磁気干渉を考慮したステータ巻線２０のｑ軸鎖交磁束を表す。
【００８１】
一方、（１７）式の右辺の分母において、ｋｑｄはＰＭモータ部固有の定数であり、｜Ｉｏｕｔ＿ｄ＋Ｃｄ３＊Ｉｉｎ＿ｄ−ｆ０｜は、ｄ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｑｄはｄ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｑｄｑはｄ軸磁気回路の飽和係数のＩｉｎ＿ｑによる変化率を表し、（Ｍｑｄ＋Ｍｑｄｑ＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）は、Ｉｉｎ＿ｑによるｄ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｑｄ＋Ｍｑｄｑ＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）＊｜Ｉｏｕｔ＿ｄ＋Ｃｄ３＊Ｉｉｎ＿ｄ−ｆ０｜ｋｑｄは、ｄ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｑ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和度に相当する。また、ｋｑｑはＰＭモータ部固有の定数であり、｜Ｉｏｕｔ＿ｑ＋（Ｃｑ３０＋Ｃｑ３＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）＊Ｉｉｎ＿ｑ｜は、ｄ軸の起磁力総和の大きさを表す。そして、Ｍｑｑはｑ軸磁気回路の飽和係数、Ｍｑｑｑはｑ軸磁気回路の飽和係数のＩｉｎ＿ｑによる変化率を表し、（Ｍｑｑ＋Ｍｑｑｑ＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）は、Ｉｉｎ＿ｑによるｑ軸の磁気飽和度合いを表す係数に相当する。したがって、（Ｍｑｑ＋Ｍｑｑｑ＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）＊｜Ｉｏｕｔ＿ｑ＋（Ｃｑ３０＋Ｃｑ３＊｜Ｉｉｎ＿ｑ｜）＊Ｉｉｎ＿ｑ｜ｋｑｑは、ｑ軸起磁力に起因する磁気飽和によるｑ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｑ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和度に相当する。そして、（１７）式の右辺の分母は、磁気飽和によるｑ軸鎖交磁束変化の度合いを表すモデル式であり、ｄ軸及びｑ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和度に相当する。その結果、（１７）式は、ｑ軸磁気回路に磁気飽和が発生する場合において、Ｉｏｕｔ＿ｑによる磁束とＩｉｎ＿ｑによる磁束との磁気干渉を考慮したステータ巻線２０のｑ軸鎖交磁束を表す。
【００８２】
なお、（１７）式の右辺の分母におけるｆ０は、ｑ軸電流起因の磁束によるｄ軸磁気回路の磁気飽和によってｄ軸起磁力が変化するため、ｑ軸電流Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である以下の（１８）式で表すことが可能である。一方、（１７）式の右辺の分子におけるｆｍ’３は、ｄ軸電流起因の磁束によるｑ軸磁気回路の磁気飽和によってｑ軸起磁力が変化するため、ｄ軸電流Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｄの関数である以下の（１９）式で表すことが可能である。
【００８３】
【数９】
2015192494.tif 000011
【００８４】
電子制御ユニット５０により実行される処理の一例を図１１のフローチャートに示す。図１１のフローチャートの処理は、所定時間毎に繰り返し実行され、αの初期値としては、例えば０．５とすることが可能である。
【００８５】
ステップＳ１０１では、トルク指令値（Ｔｉｎ＿ｒｅｆ，Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ）の組み合わせが設定される。ステップＳ１０２では、制約条件としてトルクＴｉｎがトルク指令値（第１トルク指令値）Ｔｉｎ＿ｒｅｆに等しく（Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ）、且つトルクＴｏｕｔがトルク指令値（第２トルク指令値）Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆに等しい（Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ）条件が電流指令値設定部１３６で設定される。Ｔｉｎは（８）式のΦｉｎ＿ｄ及び（１１）式のΦｉｎ＿ｑ（第１磁気干渉モデル）を（１）式に代入することで得られ、Ｔｏｕｔは（１４）式のΦｏｕｔ＿ｄ及び（１７）式のΦｏｕｔ＿ｑ（第２磁気干渉モデル）を（２）式に代入することで得られ、Ｔｉｎ，ＴｏｕｔはＩ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の関数となる。
【００８６】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で設定された制約条件を満たす範囲内で、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆを最小にする電流（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の組み合わせが電流指令値設定部１３６で演算される。評価関数ｆは、ロータ巻線３０の銅損による発熱量Ｒｉｎ＊（Ｉｉｎ＿ｄ２＋Ｉｉｎ＿ｑ２）とステータ巻線２０の銅損による発熱量Ｒｏｕｔ＊（Ｉｏｕｔ＿ｄ２＋Ｉｏｕｔ＿ｑ２）をα：１−αの重み付けで加算した（７）式で表され、Ｉ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の関数となる。電流指令値設定部１３６では、制約条件を満たす範囲内でＩｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑの値を変化させながら、評価関数ｆの値を算出する処理を繰り返すことで、評価関数ｆを最小にする電流（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の組み合わせを探索する。その際に、評価関数ｆを最小化する電流を探索するアルゴリズムについては、公知技術を利用可能であるため詳細な説明を省略する。例えばＴｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ＝０、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ＝９０Ｎｍの制約条件において、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎに対するロータ巻線３０の発熱量及びステータ巻線２０の発熱量の関係を図１２Ａ，１２Ｂに示す。図１２Ａ，１２Ｂにおいても、横軸のＩｉｎについては、Ｉｉｎ＝０でＴｏｕｔ＝９０Ｎｍを発生するＩｏｕｔ（磁気干渉を利用しない電流値）で割って正規化している。図１２Ａ，１２Ｂの例では、Ｉｉｎ＝０．６の場合に評価関数ｆが最小となる。
【００８７】
ステップＳ１０４では、巻線温度上限値τｌｉｍｉｔとロータ巻線３０の温度τｉｎとの差ｅｉｎ（＝τｌｉｍｉｔ−τｉｎ）、及び巻線温度上限値τｌｉｍｉｔとステータ巻線２０の温度τｏｕｔとの差ｅｏｕｔ（＝τｌｉｍｉｔ−τｏｕｔ）が電流指令値設定部１３６で算出される。ステップＳ１０５では、ｅｉｎ＝ｅｏｕｔ＝０が成立するか否かが電流指令値設定部１３６で判定され、ｅｉｎ＝ｅｏｕｔ＝０が成立する場合はステップＳ１１０に進み、ｅｉｎ＝ｅｏｕｔ＝０が成立しない場合はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ｅｉｎ＞ｅｏｕｔが成立するか否かが電流指令値設定部１３６で判定される。ｅｉｎ＞ｅｏｕｔが成立する場合は、ステップＳ１０７において、αの値を減少させる処理が電流指令値設定部１３６で行われる。例えば（ｅｉｎ−ｅｏｕｔ）／ｅｏｕｔだけαの値を減少させる。一方、ｅｉｎ＞ｅｏｕｔが成立しない場合は、ステップＳ１０８において、αの値を増加させる処理が電流指令値設定部１３６で行われる。例えば（ｅｏｕｔ−ｅｉｎ）／ｅｏｕｔだけαの値を増加させる。
【００８８】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０３で演算された電流（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の組み合わせが電流指令値（Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ）の組み合わせとして電流指令値設定部１３６で決定される。ロータ巻線電流制御部１４０及びステータ巻線電流制御部１６０では、電流指令値設定部１３６で演算されたロータ巻線３０の電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ及びステータ巻線２０の電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔがそれぞれ制御される。これによって、トルクＴｉｎ，Ｔｏｕｔがトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆ，Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆにそれぞれ追従するとともに、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆが最小になるように、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔが制御される。一方、ステップＳ１１０では、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔが巻線温度上限値τｌｉｍｉｔを超えないように、Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ＝Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ＝Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ＝Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ＝０が電流指令値設定部１３６で設定され、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の電流停止が行われる。
【００８９】
なお、電流指令値設定部１３６で決定される電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆとしては、必ずしも評価関数ｆが最小になる電流Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑとする必要はない。例えば、評価関数ｆが最小になる電流Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑに対し若干大きい（あるいは若干小さい）値を電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆとして設定することも可能である。
【００９０】
図１１のフローチャートの処理によれば、ｅｉｎ＞ｅｏｕｔ（τｉｎ＜τｏｕｔ）のときは、αの値を減少させる（１−αの値を増加させる）ことで、評価関数ｆにおいて、ロータ巻線３０の発熱量の重み付けが減少し、ステータ巻線２０の発熱量の重み付けが増加する。そのため、ステータ巻線２０の温度τｏｕｔが先に巻線温度上限値τｌｉｍｉｔに達しそうなときは、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆを達成するステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔが減少して発熱量が減少するとともにロータ巻線３０の電流Ｉｉｎが増加して発熱量が増加することで、ステータ巻線２０とロータ巻線３０の温度差τｏｕｔ−τｉｎが減少する。一方、ｅｉｎ＜ｅｏｕｔ（τｉｎ＞τｏｕｔ）のときは、αの値を増加させる（１−αの値を減少させる）ことで、評価関数ｆにおいて、ロータ巻線３０の発熱量の重み付けが増加し、ステータ巻線２０の発熱量の重み付けが減少する。そのため、ロータ巻線３０の温度τｉｎが先に巻線温度上限値τｌｉｍｉｔに達しそうなときは、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆを達成するロータ巻線３０の電流Ｉｉｎが減少して発熱量が減少するとともにステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔが増加して発熱量が増加することで、ロータ巻線３０とステータ巻線２０の温度差τｉｎ−τｏｕｔが減少する。このように、ロータ巻線３０とステータ巻線２０の発熱状況に応じてロータ巻線３０の電流Ｉｉｎとステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔの配分を変化させることで、ロータ巻線３０の温度τｉｎとステータ巻線２０の温度τｏｕｔの均等化を図りつつ、トルクＴｉｎ，Ｔｏｕｔをトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆ，Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆにそれぞれ追従させることができる。
【００９１】
前述のように、回転電機１０においては、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎによる磁束とステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔによる磁束との磁気干渉を利用することで、トルクＴｉｎ，Ｔｏｕｔをトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆ，Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆにそれぞれ一致させるための電流（Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔ）の組み合わせは無数に存在する。これに対して本実施形態では、無数の組み合わせの中から、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆを最小化（あるいはほぼ最小化）する電流指令値（Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ）の組み合わせを第１及び第２磁気干渉モデルを利用して選択することができる。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、磁気干渉を利用しない場合と比較して、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の発熱量を抑制することができる。さらに、評価関数ｆにおいては、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０のうち、温度が高い巻線の発熱量の重み付けを増加させる（温度が低い巻線の発熱量の重み付けを減少させる）ことで、温度が高い巻線の電流の配分を減少させる（温度が低い巻線の電流の配分を増加させる）ことができ、ロータ巻線３０とステータ巻線２０の温度差を低減することができる。その結果、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔのいずれかが巻線温度上限値τｌｉｍｉｔに達するまでの時間を長くすることができ、回転電機１０の電流時間定格を延長することができ、回転電機１０の性能を向上させることができる。
【００９２】
例えばＴｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ＝０、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ≠０のときに、磁気干渉を利用しない場合は、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０のうち、ステータ巻線２０だけに電流Ｉｏｕｔを流してステータ１６と出力側ロータ１８間にトルクＴｏｕｔを発生させる。ただし、その場合は、ステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔが増加して発熱量が大きくなるため、例えば図１３の破線に示すように、ステータ巻線２０の温度τｏｕｔが大きく上昇して短時間で巻線温度上限値τｌｉｍｉｔに達する。その結果、Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆのトルクを発生可能な時間が短くなる。これに対して本実施形態では、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ＝０、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ≠０のときに、磁気干渉を利用して、温度が高い巻線の電流の配分を減少させるようロータ巻線３０及びステータ巻線２０の両方に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを流すことで、ステータ１６と出力側ロータ１８間にトルクＴｏｕｔを発生させる。これによって、磁気干渉を利用しない場合と比較して、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔが減少して発熱量が小さくなり、例えば図１３の実線に示すように、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔのいずれかが巻線温度上限値τｌｉｍｉｔに達するまでの時間が長くなる。その結果、Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆのトルクを発生可能な時間を延長することができる。同様に、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ≠０、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ＝０のときにも、磁気干渉を利用して、温度が高い巻線の電流の配分を減少させるようロータ巻線３０及びステータ巻線２０の両方に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを流すことで、磁気干渉を利用しない場合と比較して、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆのトルクを発生可能な時間を延長することができる。
【００９３】
また、図１１のフローチャートのステップＳ１０２で設定される制約条件としては、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆの他に、ロータ巻線３０の電圧Ｖｉｎが制限値（第１制限値）Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ以下である条件、ステータ巻線２０の電圧Ｖｏｕｔが制限値（第２制限値）Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ以下である条件、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎが制限値（第３制限値）Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ以下である条件、及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔが制限値（第４制限値）Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ以下である条件の少なくとも１つ以上を追加することも可能である。例えば制約条件として、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することも可能である。Ｖｉｎは、（８）式のΦｉｎ＿ｄ及び（１１）式のΦｉｎ＿ｑ（第１磁気干渉モデル）を（３）式に代入することで得られ、Ｉ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）及びωｉｎ，ωｏｕｔの関数となり、Ｖｏｕｔは、（１４）式のΦｏｕｔ＿ｄ及び（１７）式のΦｏｕｔ＿ｑ（第２磁気干渉モデル）を（２）式に代入することで得られ、Ｉ及びωｏｕｔの関数となる。ωｉｎ，ωｏｕｔについては、回転角速度センサによる検出値をそれぞれ用い、制限値Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ，Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔについては、例えば蓄電装置４２の電圧より小さい値に設定される。Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの制約条件を追加することで、ロータ巻線３０の逆起電圧及びステータ巻線２０の逆起電圧を抑制しつつ、回転電機１０の電流時間定格を延長することができる。
【００９４】
また、制約条件として、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することも可能である。ＩｉｎはＩｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑの関数である（５）式で表され、ＩｏｕｔはＩｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑの関数である（６）式で表される。制限値Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔについては、例えばインバータ４１の容量より小さい値に設定され、制限値Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔについては、例えばインバータ４０の容量より小さい値に設定される。Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの制約条件を追加することで、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを抑制しつつ、回転電機１０の電流時間定格を延長することができる。
【００９５】
また、制約条件として、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することも可能であり、これによって、ロータ巻線３０の逆起電圧及び電流Ｉｉｎを抑制しつつ、回転電機１０の電流時間定格を延長することができる。また、制約条件として、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することも可能であり、これによって、ステータ巻線２０の逆起電圧及び電流Ｉｏｕｔを抑制しつつ、回転電機１０の電流時間定格を延長することができる。
【００９６】
また、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す（７）式の評価関数ｆにおいて、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔに応じてロータ巻線３０の相抵抗Ｒｉｎ及びステータ巻線２０の相抵抗Ｒｏｕｔをそれぞれ変化させることも可能である。その場合、電流指令値設定部１３６では、ロータ巻線温度センサ８１で検出されたロータ巻線３０の温度τｉｎからロータ巻線３０の相抵抗Ｒｉｎを設定し、ステータ巻線温度センサ８２で検出されたステータ巻線２０の温度τｏｕｔからステータ巻線２０の相抵抗Ｒｏｕｔを設定する。そして、温度τｉｎ，τｏｕｔから設定された相抵抗Ｒｉｎ，Ｒｏｕｔを用いて評価関数ｆの値を算出する。この構成例によれば、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔに応じて変化する、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆをより精度よく最小化することが可能となり、回転電機１０の電流時間定格をさらに延長することができる。
【００９７】
なお、図１１のフローチャートのステップＳ１０３で用いられる回転電機１０の性能に関わる評価関数ｆについては、上記に説明したものに限られるものではなく、様々な関数を用いることが可能である。例えばロータ巻線３０及びステータ巻線２０の発熱量については、銅損による発熱量に加え、鉄損によるコアの発熱が巻線への伝導する影響も考慮することが可能であり、その場合において、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０の重み付け発熱量を表す評価関数ｆは、以下の（２０）式で表すことが可能である。（２０）式において、Ｒｃｉｎは誘導電磁カップリング部の等価鉄損抵抗、ＲｃｏｕｔはＰＭモータ部の等価鉄損抵抗である。
【００９８】
【数１０】
2015192494.tif 000012
【００９９】
（２０）式において、（ωｉｎ−ωｏｕｔ）２＊（Φｉｎ＿ｄ２＋Φｉｎ＿ｑ２）／Ｒｃｉｎは鉄損によるロータ巻線３０の発熱量を表し、ωｏｕｔ２＊（Φｏｕｔ＿ｄ２＋Φｏｕｔ＿ｑ２）／Ｒｃｏｕｔは鉄損によるステータ巻線２０の発熱量を表す。（２０）式の評価関数ｆは、銅損及び鉄損によるロータ巻線３０の発熱量と、銅損及び鉄損によるステータ巻線２０の発熱量とをα：１−αの重み付けで加算した式で表される。（８）式のΦｉｎ＿ｄ及び（１１）式のΦｉｎ＿ｑ（第１磁気干渉モデル）と、（１４）式のΦｏｕｔ＿ｄ及び（１７）式のΦｏｕｔ＿ｑ（第２磁気干渉モデル）とを（２０）式に代入することで、評価関数ｆは、Ｉ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）及びωｉｎ，ωｏｕｔの関数となる。
【０１００】
その場合、ステップＳ１０３では、制約条件を満たす範囲内で、この評価関数ｆを最小化（あるいはほぼ最小化）する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。その際の制約条件としては、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆの条件を用い、さらに、前述した条件のいずれかを追加することも可能である。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、銅損及び鉄損によるロータ巻線３０及びステータ巻線２０の発熱量を抑制することができる。さらに、この評価関数ｆにおいても、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８に従ってαの値を変化させて、ロータ巻線３０及びステータ巻線２０のうち、温度が高い巻線の発熱量の重み付けを増加させることで、温度が高い巻線の電流の配分を減少させることができる。その結果、銅損による発熱及び鉄損による発熱の両方を考慮して、ロータ巻線３０とステータ巻線２０の温度差をさらに低減することができ、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔのいずれかが巻線温度上限値τｌｉｍｉｔに達するまでの時間をさらに長くすることができる。
【０１０１】
また、評価関数ｆとして、回転電機１０の銅損及び鉄損による総合損失を表す関数を用いることも可能である。その場合の評価関数ｆは、以下の（２１）式で表すことが可能である。（２１）式において、Ｒｉｎ＊（Ｉｉｎ＿ｄ２＋Ｉｉｎ＿ｑ２）はロータ巻線３０の銅損を表し、Ｒｏｕｔ＊（Ｉｏｕｔ＿ｄ２＋Ｉｏｕｔ＿ｑ２）はステータ巻線２０の銅損を表し、（ωｉｎ−ωｏｕｔ）２＊（Φｉｎ＿ｄ２＋Φｉｎ＿ｑ２）／Ｒｃｉｎは誘導電磁カップリング部の鉄損を表し、ωｏｕｔ２＊（Φｏｕｔ＿ｄ２＋Φｏｕｔ＿ｑ２）／ＲｃｏｕｔはＰＭモータ部の鉄損を表す。（２１）式の評価関数ｆは、これらの銅損と鉄損を加算した式で表され、（８）式のΦｉｎ＿ｄ及び（１１）式のΦｉｎ＿ｑと、（１４）式のΦｏｕｔ＿ｄ及び（１７）式のΦｏｕｔ＿ｑとを（２１）式に代入することで、Ｉ及びωｉｎ，ωｏｕｔの関数となる。
【０１０２】
【数１１】
2015192494.tif 000013
【０１０３】
その場合、電流指令値設定部１３６は、制約条件を満たす範囲内で、回転電機１０の銅損及び鉄損による総合損失を表す評価関数ｆを最小化（あるいはほぼ最小化）する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。その際の制約条件としては、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆ、且つＴｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆの条件を用い、さらに、前述した条件のいずれかを追加することも可能である。また、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８，Ｓ１１０による処理は省略する。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、磁気干渉を利用しない場合と比較して、回転電機１０の力率を向上させることができ、回転電機１０の銅損及び鉄損による総合損失を低減することができ、回転電機１０の性能を向上させることができる。なお、回転電機１０の銅損及び鉄損による総合損失を表す評価関数ｆにおいても、ロータ巻線３０の温度τｉｎ及びステータ巻線２０の温度τｏｕｔに応じてロータ巻線３０の相抵抗Ｒｉｎ及びステータ巻線２０の相抵抗Ｒｏｕｔをそれぞれ変化させることが可能である。
【０１０４】
また、評価関数ｆとして、トルクＴｉｎとトルクＴｏｕｔを所定の重み付けで加算した重み付けトルクを表す関数とすることも可能である。その場合の評価関数ｆは、以下の（２２）式で表すことが可能である。（２２）式において、Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは重み係数であり、（２２）式の評価関数ｆは、トルクＴｉｎとトルクＴｏｕｔをＷｉｎ：Ｗｏｕｔの重み付けで加算した式で表される。前述のように、Ｔｉｎ，ＴｏｕｔはＩ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の関数であるため、評価関数ｆもＩの関数となる。
【０１０５】
ｆ＝Ｗｉｎ×Ｔｉｎ＋Ｗｏｕｔ×Ｔｏｕｔ      （２２）
【０１０６】
その場合、電流指令値設定部１３６は、制約条件を満たす範囲内で、重み付けトルクを表す評価関数ｆを最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。その際の制約条件としては、例えばＶｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件とすることが可能である。評価関数ｆを最大化する電流を探索するアルゴリズムについても、公知技術を利用可能であるため詳細な説明を省略する。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、磁気干渉を利用しない場合と比較して、出力側ロータ１８に発生可能なトルクを増加させることができ、回転電機１０の性能を向上させることができる。その際には、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの制約条件とすることで、ロータ巻線３０の逆起電圧及びステータ巻線２０の逆起電圧を抑制することができる。また、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの制約条件とすることも可能であり、これによって、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを抑制することができる。さらに、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの制約条件とすることも可能である。
【０１０７】
また、評価関数ｆとしてトルクＴｏｕｔを用いることも可能である。その場合の評価関数ｆ＝Ｔｏｕｔは、Ｉ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の関数となる。電流指令値設定部１３６は、制約条件を満たす範囲内で、評価関数ｆ＝Ｔｏｕｔを最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。その際の制約条件としては、例えばＴｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆの条件とすることが可能であり、さらに、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、及びＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの少なくとも１つ以上の条件を追加することも可能である。例えばＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｉｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することが可能である。また、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することも可能である。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間のトルクＴｉｎをトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆに追従させつつ、磁気干渉を利用しない場合と比較して、ステータ１６と出力側ロータ１８間に発生可能なトルクＴｏｕｔを増加させることができる。例えばＥＶ走行中にエンジン３６の始動を行う場合、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆの制約条件の範囲内で評価関数ｆ＝Ｔｏｕｔを最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、エンジン３６のクランキングトルクＴｉｎをＴｉｎ＿ｒｅｆに保ちつつ、車両の駆動トルクを増加させることができる。
【０１０８】
また、評価関数ｆとしてトルクＴｏｕｔを用いる場合は、制約条件として、Ｉｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ−β（第５制限値）の条件を用いることも可能である。ここでのβは、インバータ４０の電流の制限を表すパラメータである。電流指令値設定部１３６は、制約条件を満たす範囲内で、評価関数ｆ＝Ｔｏｕｔを最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、例えばインバータ４０の故障等によりインバータ４０の電流を制限する必要がある場合でも、磁気干渉を利用して、ステータ１６と出力側ロータ１８間に発生可能なトルクＴｏｕｔを増加させることができる。なお、制約条件としては、Ｉｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ−βの他に、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、及びＩｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔの少なくとも１つ以上の条件を追加することも可能である。例えばＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔの条件等を追加することが可能である。
【０１０９】
また、評価関数ｆとしてトルクＴｉｎを用いることも可能である。その場合の評価関数ｆ＝Ｔｉｎも、Ｉ＝（Ｉｉｎ＿ｄ，Ｉｉｎ＿ｑ，Ｉｏｕｔ＿ｄ，Ｉｏｕｔ＿ｑ）の関数となる。電流指令値設定部１３６は、制約条件を満たす範囲内で、評価関数ｆ＝Ｔｉｎを最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。その際の制約条件としては、例えばＩｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ−β（第６制限値）の条件とすることが可能である。ここでのβは、インバータ４１の電流の制限を表すパラメータである。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、例えばインバータ４１の故障等によりインバータ４１の電流を制限する必要がある場合でも、磁気干渉を利用して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間に発生可能なトルクＴｉｎを増加させることができる。なお、制約条件としては、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ−βの他に、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、及びＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの少なくとも１つ以上の条件を追加することも可能である。例えばＶｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｉｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件等を追加することが可能である。
【０１１０】
また、評価関数ｆとしてトルクＴｉｎの絶対値を用いることも可能である。電流指令値設定部１３６は、制約条件を満たす範囲内で、評価関数ｆ＝｜Ｔｉｎ｜を最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。その際の制約条件としては、例えばＴｉｎ＋Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆ（第３トルク指令値）とすることが可能である。この電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基にロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔを制御することで、出力側ロータ１８のトルクＴｉｎ＋Ｔｏｕｔをトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆに追従させつつ、磁気干渉を利用しない場合と比較して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８間に発生可能なトルクＴｏｕｔを増加させることができる。例えばＥＶ走行中にエンジン３６の始動を行う場合、Ｔｉｎ＋Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆの制約条件の範囲内で評価関数ｆ＝｜Ｔｉｎ｜を最大（あるいはほぼ最大）にする電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、出力側ロータ１８のトルクＴｉｎ＋Ｔｏｕｔ（車両の駆動トルク）をＴｏｕｔ＿ｒｅｆに保ちつつ、エンジン３６のクランキングトルクＴｉｎを増加させることができる。なお、制約条件としては、Ｔｉｎ＋Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆの他に、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、Ｖｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、及びＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの少なくとも１つ以上の条件を追加することも可能である。例えばＶｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することが可能である。また、Ｖｉｎ≦Ｖｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＶｏｕｔ≦Ｖｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件や、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ、且つＩｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔの条件を追加することも可能である。
【０１１１】
なお、上記に説明した電流指令値（Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ）の組み合わせを演算する処理については、例えば図１４の機能ブロック図に示すように、情報処理装置７０により実行することも可能である。情報処理装置７０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成可能であり、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートとを備える。情報処理装置７０において、電流指令値演算部１７４は、モデル記憶部１７２に記憶された第１及び第２磁気干渉モデルを読み出し、設定された制約条件と評価関数ｆとに基づき、ロータ巻線３０の電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ及びステータ巻線２０の電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを、第１及び第２磁気干渉モデルを用いて演算する。情報処理装置７０（電流指令値演算部１７４）で演算された電流指令値（Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ）の組み合わせは、電子制御ユニット５０の電流特性記憶部１３７に記憶される。例えばＴｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆの制約条件、及びｆ＝Ｔｏｕｔの評価関数の場合は、電流指令値（Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ）の組み合わせがトルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆと対応付けて電流特性記憶部１３７に記憶される。また、Ｔｉｎ＋Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆの制約条件、及びｆ＝｜Ｔｉｎ｜の評価関数の場合は、電流指令値（Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆ）の組み合わせがトルク指令値Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆと対応付けて電流特性記憶部１３７に記憶される。
【０１１２】
電流指令値設定部１３６は、情報処理装置７０で演算され電流特性記憶部１３７に記憶された電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを読み出して設定する。そして、ロータ巻線電流制御部１４０及びステータ巻線電流制御部１６０では、電流指令値設定部１３６で設定されたロータ巻線３０の電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ及びステータ巻線２０の電流指令値Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に、ロータ巻線３０の電流Ｉｉｎ及びステータ巻線２０の電流Ｉｏｕｔがそれぞれ制御される。例えば（２２）式の評価関数ｆを最大化（あるいはほぼ最大化）する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、出力側ロータ１８のトルク（車両の駆動トルク）を増加させることができる。また、ＥＶ走行中にエンジン３６の始動を行う場合、Ｔｉｎ＝Ｔｉｎ＿ｒｅｆを満たす範囲内で評価関数ｆ＝Ｔｏｕｔを最大化（あるいはほぼ最大化）する、トルク指令値Ｔｉｎ＿ｒｅｆに対する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆの関係を基に、電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、エンジン３６のクランキングトルクＴｉｎをＴｉｎ＿ｒｅｆに保ちつつ、車両の駆動トルクを増加させることができる。また、インバータ４０の故障等によりインバータ４０の電流を制限する必要がある場合、Ｉｏｕｔ≦Ｉｏｕｔ＿ｌｉｍｉｔ−βを満たす範囲内で評価関数ｆ＝Ｔｏｕｔを最大化（あるいはほぼ最大化）する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、トルクＴｏｕｔを増加させることができる。また、インバータ４１の故障等によりインバータ４１の電流を制限する必要がある場合、Ｉｉｎ≦Ｉｉｎ＿ｌｉｍｉｔ−βを満たす範囲内で評価関数ｆ＝Ｔｉｎを最大化（あるいはほぼ最大化）する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆを基に電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、トルクＴｉｎを増加させることができる。また、ＥＶ走行中にエンジン３６の始動を行う場合、Ｔｉｎ＋Ｔｏｕｔ＝Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆを満たす範囲内で評価関数ｆ＝｜Ｔｉｎ｜を最大化（あるいはほぼ最大化）する、トルク指令値Ｔｏｕｔ＿ｒｅｆに対する電流指令値Ｉｉｎ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｉｎ＿ｑ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｄ＿ｒｅｆ，Ｉｏｕｔ＿ｑ＿ｒｅｆの関係を基に、電流Ｉｉｎ，Ｉｏｕｔを制御することで、出力側ロータ１８のトルク（車両の駆動トルク）をＴｏｕｔ＿ｒｅｆに保ちつつ、エンジン３６のクランキングトルクＴｉｎを増加させることができる。
【０１１３】
なお、第１及び第２磁気干渉モデルについては、上記に説明したものに限られるものではなく、様々な変形や簡素化が可能である。例えば（８）式の右辺の分母において、ｋｄｄ＝１、ｋｄｑ＝１に簡素化し、（１１）式の右辺の分母において、ｋｑｄ＝１、ｋｑｑ＝１に簡素化することも可能である。同様に、（１４）式の右辺の分母において、ｋｄｄ＝１、ｋｄｑ＝１に簡素化し、（１７）式の右辺の分母において、ｋｑｄ＝１、ｋｑｑ＝１に簡素化することも可能である。
【０１１４】
また、（９）、（１０）、（１２）、（１３）式においては、指数関数部分を多項式に近似することも可能である。あるいは、永久磁石３３の起磁力によるｄ軸起磁力が一定であるものとしてｆｍ’１，ｆｍ’２，ｆ０を定数に簡素化することも可能であり、Ｉｏｕｔ＿ｑによる起磁力がＩｉｎ＿ｑによる起磁力に磁気干渉する度合いが一定であるものとしてｆｍ’３を定数に簡素化することも可能である。
【０１１５】
また、図５〜８から、Ｉｉｎ＿ｑによる起磁力とＩｏｕｔ＿ｑによる起磁力のｑ軸での磁気干渉度合いが、Ｉｉｎ＿ｄによる起磁力とＩｏｕｔ＿ｄによる起磁力のｄ軸での磁気干渉度合いに比べて十分小さいものとして、（８）式の右辺の分母においてＣｑ１＝０、（１１）式の右辺の分母においてＣｑ３＝Ｃｑ３０＝０、（１１）式の右辺の分子においてｆｍ’３＝０に簡素化することも可能である。同様に、（１４）式の右辺の分母においてＣｑ１＝０、（１７）式の右辺の分母においてＣｑ３＝Ｃｑ３０＝０、（１７）式の右辺の分子においてｆｍ’３＝０に簡素化することも可能である。
【０１１６】
また、（８）式の右辺の分子において、誘導電磁カップリング部のｄ軸インダクタンスが一定であるものとしてＬｄｄ＝０に簡素化することも可能であり、（１１）式の右辺の分子において、誘導電磁カップリング部のｑ軸インダクタンスが一定であるものとしてＬｑｑ＝０に簡素化することも可能である。同様に、（１４）式の右辺の分子において、ＰＭモータ部のｄ軸インダクタンスが一定であるものとしてＬｄｄ＝０に簡素化することも可能であり、（１７）式の右辺の分子において、ＰＭモータ部のｑ軸インダクタンスが一定であるものとしてＬｑｑ＝０に簡素化することも可能である。
【０１１７】
また、（８）式の右辺の分母において、ｄ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｄｄｄ＝０に簡素化することも可能であり、ｑ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｄｑｄ＝０に簡素化することも可能である。（１１）式の右辺の分母においても、ｄ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｑｄｑ＝０に簡素化することも可能であり、ｑ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｑｑｑ＝０に簡素化することも可能である。同様に、（１４）式の右辺の分母において、ｄ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｄｄｄ＝０に簡素化することも可能であり、ｑ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｄｑｄ＝０に簡素化することも可能である。（１７）式の右辺の分母においても、ｄ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｑｄｑ＝０に簡素化することも可能であり、ｑ軸磁気回路の飽和係数が一定であるものとしてＭｑｑｑ＝０に簡素化することも可能である。
【０１１８】
さらに、（８）式の右辺の分母において、ｑ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和への影響がｄ軸起磁力に比べて十分小さいものとしてＭｄｑ＝Ｍｄｑｄ＝０に簡素化することも可能であり、（１１）式の右辺の分母において、ｄ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和への影響がｑ軸起磁力に比べて十分小さいものとしてＭｑｄ＝Ｍｑｄｑ＝０に簡素化することも可能である。同様に、（１４）式の右辺の分母において、ｑ軸起磁力によるｄ軸の磁気飽和への影響がｄ軸起磁力に比べて十分小さいものとしてＭｄｑ＝Ｍｄｑｄ＝０に簡素化することも可能であり、（１７）式の右辺の分母において、ｄ軸起磁力によるｑ軸の磁気飽和への影響がｑ軸起磁力に比べて十分小さいものとしてＭｑｄ＝Ｍｑｄｑ＝０に簡素化することも可能である。
【０１１９】
さらに、ｄ軸の磁気飽和を考慮せずに（８）式の右辺の分母を１（Ｍｄｄ＝Ｍｄｄｄ＝Ｍｄｑ＝Ｍｄｑｄ＝０）に簡素化することも可能であり、ｑ軸の磁気飽和を考慮せずに（１１）式の右辺の分母を１（Ｍｑｄ＝Ｍｑｄｑ＝Ｍｑｑ＝Ｍｑｑｑ＝０）に簡素化することも可能である。同様に、ｄ軸の磁気飽和を考慮せずに（１４）式の右辺の分母を１に簡素化することも可能であり、ｑ軸の磁気飽和を考慮せずに（１７）式の右辺の分母を１に簡素化することも可能である。
【０１２０】
さらに、第１及び第２磁気干渉モデルについては、上記に説明した数式モデルに限られるものではなく、磁場解析により得ることの可能な各電流に対する各鎖交磁束のマップや、分母、分子が各電流に対する任意の次数の多項式で表される有理関数モデルであってもよい。
【０１２１】
また、回転電機１０についても、ロータ巻線３０の電流によりステータ巻線２０の鎖交磁束を調整可能で、ステータ巻線２０の電流によりロータ巻線３０の鎖交磁束を調整可能であれば、上記に説明した構成をはじめ、特許文献３の図６の構造等、磁石配置構造に限られるものではない。例えばロータ周方向に隣接する軟磁性材５３間に配置された永久磁石３３については、図１５に示すように、磁極面の径方向に対する傾斜角度が９０°になる状態で配置することも可能である。図１５には、図４と同様に、永久磁石３３による界磁磁束の流れも示してある。また、永久磁石３３の磁極面を径方向に沿って配置することも可能である。
【０１２２】
また、例えば図１６〜１９に示すように、出力側ロータ１８が入力側ロータ２８及びステータ１６とロータ回転軸に対向するアキシャル型の回転電機１０とすることも可能である。図１６はアキシャル型の回転電機１０の構成例を示し、図１７はステータ１６の構成例を示し、図１８は入力側ロータ２８の構成例を示し、図１９は出力側ロータ１８の構成例を示す。ロータ周方向に等間隔で分割配置された複数の軟磁性材５３の各々は、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）と所定の空隙を空けて対向する下面（第１面）６１と、ステータ１６（ティース５１ａ）と所定の空隙を空けて対向する上面（第２面）６２と、隣接する一方の永久磁石３３の磁極面に面する（接触する）側面（第３面）６３と、隣接する他方の永久磁石３３の磁極面に面する（接触する）側面（第４面）６４と、を有する。図１９に示す例では、各永久磁石３３の磁極面が径方向に沿って配置されている。
【０１２３】
また、出力側ロータ１８においては、例えば図２０に示すように、永久磁石３３に代えて非磁性体３５を設けることも可能である。図２０に示す構成例において、複数の軟磁性材５３は、ロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）分割配置されている。複数（軟磁性材５３と同数）の非磁性体３５は、ロータ周方向に互いに間隔をおいて（等間隔で）配置され、その各々がロータ周方向に隣接する軟磁性材５３間に配置されている。ロータ周方向に隣接する非磁性体３５間に配置された軟磁性材５３の各々は、入力側ロータ２８（ティース５２ａ）と所定の空隙を空けて対向する内周面（第１面）６１と、ステータ１６（ティース５１ａ）と所定の空隙を空けて対向する外周面（第２面）６２と、隣接する一方の非磁性体３５に面する（接触する）側面（第３面）６３と、隣接する他方の非磁性体３５に面する（接触する）側面（第４面）６４と、を有し、内周面６１と外周面６２間で磁束を通す。なお、非磁性体３５に代えて空隙を設けることも可能である。また、ロータ周方向に隣接する軟磁性材５３同士がブリッジで繋がっていてもよい。
【０１２４】
図２０に示すように、ロータ巻線３０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、軟磁性材５３の内周面６１と外周面６２間を流れてステータ１６に作用することで、ステータ巻線２０への鎖交磁束に影響を与える。そのため、ロータ巻線３０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、ステータ１６にとっては、非磁性体３５の位置に永久磁石３３が設けられている場合の界磁磁束と同様に振る舞う。したがって、ロータ巻線３０の電流によりステータ巻線２０の鎖交磁束を調整することができる。同様に、ステータ巻線２０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、軟磁性材５３の外周面６２と内周面６１間を流れて入力側ロータ２８に作用することで、ロータ巻線３０への鎖交磁束に影響を与える。そのため、ステータ巻線２０のｄ軸電流によるｄ軸磁束は、入力側ロータ２８にとっては、非磁性体３５の位置に永久磁石３３が設けられている場合の界磁磁束と同様に振る舞う。したがって、ステータ巻線２０の電流によりロータ巻線３０の鎖交磁束を調整することができる。
【０１２５】
なお、永久磁石３３に代えて非磁性体３５または空隙を設けた場合の第１及び第２磁気干渉モデルについては、上記の説明においてｆｍ’１＝ｆｍ’２＝ｆ０＝０としたものを考えればよい。
【０１２６】
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】
【０１２７】
１０  回転電機、１６  ステータ（固定子）、１８  出力側ロータ（第２ロータ、第２回転子）、２０  ステータ巻線（固定子巻線）、２８  入力側ロータ（第１ロータ、第１回転子）、３０  ロータ巻線（回転子巻線）、３３  永久磁石、３５  非磁性体、３６  エンジン、３７  駆動軸、３８  車輪、４０，４１  インバータ、４２  蓄電装置、４４  変速機、５０  電子制御ユニット、５１  ステータコア、５２  ロータコア、５３  軟磁性材、５４  空隙、６１  内周面（第１面）、６２  外周面（第２面）、６３，６４  側面（第３面、第４面）、７０  情報処理装置、８１  ロータ巻線温度センサ、８２  ステータ巻線温度センサ、９５  スリップリング、９６  ブラシ、１３５  カップリングトルク指令値演算部、１３６  電流指令値設定部、１３７  電流特性記憶部、１４０  ロータ巻線電流制御部、１５５  ＭＧトルク指令値演算部、１６０  ステータ巻線電流制御部、１７２  モデル記憶部、１７４  電流指令値演算部。
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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