(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と固定子とを備える可変磁化機構の磁化状態制御方法であって、
前記回転子に配置される磁石の目標磁化レベルに基づいて前記固定子の目標鎖交磁束を設定し、
前記固定子により生成される鎖交磁束を前記目標鎖交磁束に変化させる際、
前記磁石の永久磁束方向に向けられたｄ軸と、前記回転子の回転方向において前記ｄ軸より９０度の進角位置にあるｑ軸とを有するｄｑ軸面において、前記鎖交磁束に対応して時間的に変化する鎖交磁束ベクトルの軌道を、インボリュート又は略インボリュートな軌道とすること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁化状態制御方法であって、
前記鎖交磁束ベクトルは、前記ｄｑ軸面の原点に初期点を有し、
現在の磁化量よりも大きな磁化量となるよう前記磁石の磁化レベルを変更する際、前記目標磁化レベルへの磁化完了時のタイミングでの前記鎖交磁束ベクトルの大きさは、前記目標磁化レベルの磁化完了後のタイミングでの前記鎖交磁束ベクトルの大きさよりも大きくなること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁化状態制御方法であって、
θ＝ｃｏｓ−１（λｄｑ／λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）、λｄｑをインボリュート軌道の基礎円の半径、λｍａｇｎｅｔｉｚｅを前記目標磁化レベルでの目標鎖交磁束、Ｖを所定電圧、ｐを電極対の数、ωを前記回転子の回転速度、ｔを前記目標磁化レベルへの磁化完了時からの時間として、
前記ｄｑ軸面の前記鎖交磁束ベクトルの前記軌道は、以下の式（１）で表される、略インボリュートな軌道を有し、
ｄ  ＝  λｍａｇｎｅｔｉｚｅ・ｃｏｓ（−ｐωｔ）−Ｖｔ・ｓｉｎ（θ−ｐωｔ）
ｑ  ＝  λｍａｇｎｅｔｉｚｅ・ｓｉｎ（−ｐωｔ）−Ｖｔ・ｓｉｎ（θ−ｐωｔ）
・・・（１）
αβ軸面の前記鎖交磁束ベクトルの前記軌道は、略直線の軌道を有し、
前記αβ軸面は、α軸が位相コイル中心と一致し、かつ前記α軸が前記ｄ軸と一致し、β軸が前記回転子の回転方向において前記α軸より９０度の進角位置にあるとき、鎖交磁束が増大するように、前記α軸が起磁力の生成する方向に向けられていること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の磁化状態制御方法であって、
λｒａｔｅｄを、所定電圧及び前記回転子の速度での定格鎖交磁束として、
前記ｄｑ軸面の前記鎖交磁束ベクトルの前記軌道は、さらに以下の式（２）で表される略インボリュートな軌道を有すること
λｄｑ  ≦  λｒａｔｅｄ      ・・・（２）
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁化状態制御方法であって、
αβ軸面の前記目標磁化レベルでの前記目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを通る、基礎円半径λｄｑの基礎円に対する接線が、前記αβ軸面のα軸と平行になるタイミングで、前記目標磁化レベルへの磁化が完了すること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁化状態制御方法であって、
αβ軸面の前記鎖交磁束ベクトルの前記軌道が、前記目標磁化レベルへの磁化後の基礎円半径λｄｑの基礎円に達するまで、前記αβ軸面の電圧ベクトルは、略同じ状態に維持され、
前記電圧ベクトルは、前記αβ軸面のα軸と略平行であり、インバータ最大出力電圧と略同じ大きさを有すること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁化状態制御方法であって、
磁化状態制御の開始から前記目標磁化レベルへの磁化完了までのトルク出力値の時間積分と、前記目標磁化レベルへの磁化の完了から前記磁化状態制御の終了までの前記トルク出力値の時間積分との合計は、略ゼロに等しいこと
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁化状態制御方法であって、
前記回転子の回転速度、現在の磁化レベル、前記目標磁化レベル、前記固定子の鎖交磁束量及びインバータ出力電圧能力に基づき、前記ｄｑ軸面の前記鎖交磁束ベクトルの目標軌道を算出する工程をさらに備えること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁化状態制御方法であって、
位相電流測定値及びインバータ出力電圧コマンド値の少なくとも一つに基づき、前記固定子の鎖交磁束量及び現在の磁化レベルを推定する工程をさらに備えること
を特徴とする磁化状態制御方法。
【請求項１０】
回転子と固定子とを備える可変磁化機構の磁化状態制御装置であって、
前記磁化状態制御装置が、
前記回転子に配置される磁石の目標磁化レベルに基づいて前記固定子の目標鎖交磁束を設定し、前記固定子により生成される鎖交磁束を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記鎖交磁束を前記目標鎖交磁束に変化させる際、
前記磁石の永久磁束方向に向けられたｄ軸と、前記回転子の回転方向において前記ｄ軸より９０度の進角位置にあるｑ軸とを有するｄｑ軸面において、前記鎖交磁束に対応して時間的に変化する鎖交磁束ベクトルの軌道を、インボリュート又は略インボリュートな軌道とすること
を特徴とする磁化状態制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁化状態制御装置であって、
前記鎖交磁束ベクトルは、前記ｄｑ軸面の原点に初期点を有し、
現在の磁化量よりも大きな磁化量となるよう前記磁石の磁化レベルを変更する際、目標磁化レベルへの磁化完了時のタイミングでの前記鎖交磁束ベクトルの大きさは、前記目標磁化レベルへの磁化完了後のタイミングでの前記鎖交磁束ベクトルの大きさよりも大きくなること
を特徴とする磁化状態制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の磁化状態制御装置であって、
前記コントローラが、前記回転子の回転速度、現在の磁化レベル、前記目標磁化レベル、前記固定子の鎖交磁束量及びインバータ出力電圧特性に基づき、前記ｄｑ軸面の前記鎖交磁束ベクトルの目標軌道を算出すること
を特徴とする磁化状態制御装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の磁化状態制御装置であって、
位相電流測定値とインバータ出力電圧コマンド値の少なくとも一つに基づき、前記固定子の鎖交磁束量及び現在の磁化レベルを推定するよう構成されたエスティメータを更に備えること
を特徴とする磁化状態制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化状態制御方法及び磁化状態制御装置全般に関し、特に可変磁化機構を対象とした磁化状態制御方法及び磁化状態制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車（ＨＥＶ）は、車両の駆動源として作動する電動機を有する。純粋な電気自動車では、電動機は単独の駆動源として作動する。一方ＨＥＶは、状態に応じて電動機と従来の内燃機関とが車両の駆動源として作動されることが本技術分野では知られている。
【０００３】
電気自動車とＨＥＶに、可変磁化特性を有する電動機を使用できることは、当該技術分野において知られている。例えばモータトルクを増大させるため、モータの磁化レベルを上げることができる。従って運転者が他の車を追い越すために加速すると、モータ制御システムは、モータのトルク出力値を上げるためパルス電流を印加して磁化レベルを変更することができ、車速が上がる。
【０００４】
代表的なモータ制御システムでは、インバータにより制御電圧がモータに印加される。ただしモータ速度が高い場合、パルス電流によって制御システムの誘起電圧を高電圧レベルへと増大できる。上記高電圧レベルでは、インバータは、所望速度でのモータ駆動に十分な電圧を供給することができない。
【０００５】
一方、インバータに加えて昇圧回路を有する電動機が知られている（例えば日本国特許出願  特願２００７−２４０８３３を参照）。上記電動機では、インバータの電圧ギャップを埋めるため、モータ速度が高い状態で昇圧回路が作動される。
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、このような従来の電動機において、昇圧回路では、作動されていなくても損失が発生する。従って、上記電動機では、磁気状態制御による損失低減が、昇圧回路の損失と相殺されるため、入力電力から機械出力電力までの全体のモータ効率は、適切に向上されない。
【０００７】
本出願の目的は、昇圧回路を付加することなく、入力電力から機械出力電力までの全体効率を向上させることができる、磁化状態制御方法及び磁化状態制御装置を供給することにある。
【０００８】
上記従来技術に鑑み、可変磁化機構の磁化状態制御方法の一態様は、可変磁化機構の磁化状態を変化させて鎖交磁束ベクトルを生成する工程を有し、当該工程を有することにより、鎖交磁束ベクトルの軌道が、湾曲した時計回りの軌道としてｄｑ軸面に形成され、鎖交磁束ベクトルの大きさが時間的に変化する。ここで、ｄｑ軸面は、永久磁束方向に向けられたｄ軸を有する同期基準フレームであり、ｑ軸は、回転子の回転方向においてｄ軸より９０度の進角位置にある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下で参照される添付図面は、本開示の一部を構成する。
【００１０】
【図１】図１は、第一実施形態に係る可変磁化機構の部分断面図である。
【００１１】
【図２】図２は、第一実施形態に係る、図１に示した可変磁化機構を制御する、可変磁化機構コントローラの構成例のブロック図である。
【００１２】
【図３Ａ】図３Ａは、第一実施形態に係る磁化状態制御におけるｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道の例を示すグラフである。
【００１３】
【図３Ｂ】図３Ｂは、第一実施形態に係る磁化状態制御におけるαβ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道の例を示すグラフである。
【００１４】
【図４】図４は、第二実施形態に係る磁化状態制御におけるｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道の例を示すグラフである。
【００１５】
【図５Ａ】図５Ａは、第三実施形態に係る磁化状態制御におけるαβ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道の例を示すグラフである。
【００１６】
【図５Ｂ】図５Ｂは、第三実施形態に係る磁化状態制御におけるαβ軸面の電圧ベクトルの例を示すグラフである。
【００１７】
【図６Ａ】図６Ａは、第四実施形態に係る磁化状態制御におけるｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道の例を示すグラフである。
【００１８】
【図６Ｂ】図６Ｂは、第四実施形態に係る磁化状態制御でのトルク出力値の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
選択された実施形態について、図面を参照して説明する。この開示において、実施形態の説明は専ら例示を目的とし、特許請求の範囲で定義された発明及びその均等物を制限するものではないことは、当業者にとって明らかである。
【００２０】
（第一実施形態）
図１に示すように、可変磁化モータ又は他の種類の可変磁束機構とも呼ばれる可変磁化機構１０は、回転子１２と固定子１４を有する。ここに記載されているように、可変磁化機構や可変磁束機構といった用語は、同種の装置の同義語として使用可能である。可変磁化機構１０を、乗用車、トラック、ＳＵＶなど、任意の電気自動車やＨＥＶ、及び当該技術分野では周知の他種の装置に使用することができる。回転子１２及び固定子１４は、金属や、当該技術分野では周知の適正材料から構成可能である。
【００２１】
本実施例において、回転子１２は、複数組の磁束バリア１６、１８を含むよう構成されており、磁束バリア１６、１８はエアギャップとして構成されるか、当該技術分野では周知である任意の適正種類の絶縁材料を含む。一組の磁束バリア１６、１８の全体と、二組の磁束バリア１６、１８が部分的に示されているが、本実施例では、六組の磁束バリア１６、１８が、回転子１２の外周に対して６０度の角度毎に配列されている。当然のことながら、回転子１２は、可変磁化機構１０が採用される環境に適した数の磁束バリア１６、１８の組を含むことができる。また、本実施例に示すように、ｑ軸が一組の磁束バリア１６、１８を貫通している。ただし、磁束バリア１６、１８の組を、ここに記載されている実施形態の操作性を達成するため、ｑ軸に対して任意の適正な位置に配設することができる。
【００２２】
更に図示のように、各磁束バリア１８の半径方向外向きの境界と、回転子１２の外周２２との間に回転子１２の表面ブリッジ２０が存在する。又、それぞれ近接する磁束バリア１６、１８の間に、ｄ軸磁束バイパス２４が形成されている。本実施例では、表面ブリッジ２０とｄ軸磁束バイパス２４は、回転子１２と同じ材料から作られている。ただし、当該技術分野では周知の任意の適正材料で、表面ブリッジ２０とｄ軸磁束バイパス２４を形成することができる。
【００２３】
更に回転子１２の周囲では、近接する磁束バリア１６、１８の組の間に複数の低保磁力磁石２６がそれぞれ配設されている。図示のように、上記磁石２６は、それぞれ近接した磁束バリア１６の部分に対して垂直又は略垂直な長手方向に延設されている。ただし、上記磁石２６を、任意の適切なサイズと形状に形成することができる。また、本実施例では、回転子１２は六組の磁束バリア１６、１８の間に、回転子１２の外周について６０度の間隔で配設された六個の磁石２６を有する。ただし、磁石２６の個数は、磁束バリア１６、１８の組の数によって変更可能である。更に、各磁石２６を複数の磁石から構成することも可能である。本実施例では、ｄ軸は磁石２６の中心を通る。ただし、ここで開示されている実施形態の作用を達成するため、磁石２６を、ｄ軸について任意の適正位置に配設することができる。
【００２４】
固定子１４は、複数の固定子歯２８と、従来の任意の方法で形成可能な巻線（図示せず）などの他の構成要素を有する。本実施例では、当該技術分野では周知のように、固定子歯２８は、幅広の固定子歯である。ただしここで開示されている実施形態の作用を達成するため、固定子歯２８を任意の適正なサイズとし、固定子１４が任意の数の固定子歯２８を含むよう構成することができる。本実施例では、固定子歯２８は、固定子１４の内周３０に対して開いているが、必要であれば閉止するような構成が可能である。又、回転子１２の外周２２と、固定子１４の内周３０との間にエアギャップ３２が形成されることで、回転子１２は、中心軸３４について無制限又は略無制限に回転可能である。
【００２５】
図２を参照して、可変磁化機構コントローラ（以後「コントローラ１００」と称する）の構成例を示す。コントローラ１００は、可変磁化機構１０の制御用として車両で使用される。車両とは、乗用車、トラック、ＳＵＶなど、電気自動車又はＨＥＶ、あるいは他の適切な任意の車両である。当該技術分野では周知のように、運転者がアクセルを踏み込むと、電子制御ユニット（ＥＣＵ）（図示せず）又は他の適切なコントローラに加速信号が入力される。また、タコメータ又は他の適正なセンサなどの速度センサが、例えば車両の駆動輪の回転速度を感知して、車両速度信号をＥＣＵに送信する。ＥＣＵの構成は当該技術分野では周知であり、簡素化のため、詳細な説明は省略する。
【００２６】
当該技術分野において知られているように、ＥＣＵは、所望の車両加速を達成する適切な機械運転状態とするため、可変磁化機構１０の速度及びトルクの制御信号を出力する。又、ＥＣＵは、可変磁化機構１０の磁化状態制御のため、当該技術分野において知られている方法で、目標磁化状態（ＭＳ）信号Ｍ＊（以後「目標ＭＳ信号Ｍ＊」と称する）を表す信号と、磁化状態（ＭＳ）変更フラグ信号Ｑ（以後「ＭＳ変更フラグ信号Ｑ」と称する）を表す信号を出力する。特にＥＣＵは、目標ＭＳ信号Ｍ＊と同期して、ＭＳ変更フラグ信号Ｑをパルス信号として出力し、可変磁化機構１０がさらにパルス信号により制御されるよう構成されている。目標ＭＳ信号Ｍ＊は、可変磁化機構１０の磁石の磁化率（％）など、可変磁化機構１０の目標磁化状態を示している。ＥＣＵは、当該技術分野において知られている方法で目標ＭＳ信号Ｍ＊及びＭＳ変更フラグ信号Ｑを算出できる。従って、簡素化のため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
図２に示すように、磁化状態及びトルクのコントローラとしてのコントローラ１００は、目標ＭＳ信号Ｍ＊及びＭＳ変更フラグ信号Ｑを表す信号を受信し、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号などの磁化状態及びトルク制御信号を出力して可変磁化機構１０を制御する。即ちコントローラ１００は、例えば電池、インバータ配列１１８、可変磁化機構１０などを含むｅ−パワートレインに接続されている。本実施例においてインバータ配列１１８を、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧インバータ又は当該技術分野では周知の適正なインバータ構造として構成することができる。
【００２８】
図２に示すように、本実施例のコントローラ１００は、磁化状態変更鎖交磁束軌道制御モジュール（以後「ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４」と称する）（例：本出願のコントローラ）、全損失最小化電流ベクトルコマンドモジュール１１０、電流調整器１１２、回転フレーム／固定フレーム１１５及び固定フレーム／回転フレーム１１６並びに磁化状態エスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８（以後「ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８」と称する）を有する。本実施例において、回転フレーム／固定フレーム１１５は、ｅ−パワートレイン、特に可変磁化機構１０に電力を供給するインバータ配列１１８に接続される。
【００２９】
当業者にとって理解されるように、コントローラ１００は、後述するように、自身のコンポーネントを制御する制御プログラムを有する少なくとも一台のマイクロコンピュータを備えることが好ましい。従って、上記マイクロコンピュータは、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４、全損失最小化電流ベクトルコマンドモジュール１１０、電流調整器１１２、回転フレーム／固定フレーム１１５、固定フレーム／回転フレーム１１６、及びＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８のいずれか又はすべてを取り入れるよう構成され、プログラムすることが可能である。コントローラ１００は、入力インターフェース回路、出力インターフェース回路などの他の従来のコンポーネントや、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）装置及びＲＡＭ（読出し書込みメモリ）装置などの記憶装置を有する。当業者にとって、コントローラ１００の精密構造及びアルゴリズムが、本発明の機能を実行するハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによるものであることは本開示から明らかである。即ち明細書や特許請求の範囲で使用される「ミーンズプラスファンクション」クローズは、「ミーンズプラスファンクション」クローズの実行に使用可能な構造、ハードウェア及び／又はアルゴリズムもしくはソフトウェアを含むべきである。更にコントローラ１００は、当該技術分野では周知である任意の適正な方法で可変磁化機構１０との通信が可能である。又、コントローラ１００のいくつかのコンポーネントをモジュールとして説明したが、これらのコンポーネントは、個々の又は独立したコンポーネントである必要はなく、一つのコンポーネント又はモジュールにより、ここに記載されている複数のコンポーネント又はモジュールの作動を実行することができる。更に、各モジュールは上述のマイクロコントローラを有するか、一つ以上のマイクロコントローラを、複数のモジュールで共有することが可能である。
【００３０】
図２に示すように、全損失最小化電流ベクトルコマンドモジュール１１０は、運転者による車両加速の試みに対応して、例えばＥＣＵ（図示略）から、トルクコマンドＴ＊ｅｍと、感知又は推定された回転子１２の回転速度信号ωを受信する。当該受信に応答して、全損失最小化電流ベクトルコマンドモジュール１１０は、ｄ軸電流コマンド信号ｉ＊ｄｓ及びｑ軸電流コマンド信号ｉ＊ｑｓを出力し、最適ｄ軸電流ｉｄ及び最適ｑ軸電流ｉｑを選択する。本実施例では、全損失最小化電流ベクトルコマンドモジュール１１０は、ｄ軸電流コマンド信号ｉ＊ｄｓとｑ軸電流コマンド信号ｉ＊ｑｓを電流調整器１１２に出力する。
【００３１】
また、図２に示すように、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、目標ＭＳ信号Ｍ＊及びＭＳ変更フラグ信号Ｑと共に、感知又は推定された回転速度信号ωを受信する。また、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、推定された磁化信号［Ｍ］推定及び推定された固定子鎖交磁束［λ］推定ｄ，ｑをＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８から受信する。ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、さらにインバータ配列１１８からＤＣバス電圧信号ＶＤＣを受信する。そして、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道を算出あるいは生成し、鎖交磁束ベクトルの目標軌道に従ってｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを出力する。即ちＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４（例：コントローラ）は、感知又は推定された回転速度信号ω（例：回転子の回転速度）、推定された磁化信号［Ｍ］推定（例：現在の磁化レベル）、目標ＭＳ信号Ｍ＊（例：目標磁化レベル）、推定された固定子鎖交磁束［λ］推定ｄ，ｑ（例：固定子の鎖交磁束量）及びＤＣバス電圧信号ＶＤＣ（例：インバータ出力電圧能力）に基づき、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道を算出する。ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４の処理については後で説明する。
【００３２】
ＭＳ変更フラグ信号Ｑは、電流調整器１１２、スイッチ１３４、１３６にも送信される。ＭＳ変更フラグ信号Ｑは、磁化状態が変更される際、高い値をとる。従って、ＭＳ変更フラグ信号Ｑに応じてスイッチ１３４が制御され、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４から受信したｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴ又は電流調整器１１２から受信したｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓのいずれかが回転フレーム／固定フレーム１１５へと送信される。同様に、ＭＳ変更フラグ信号Ｑの状態に応じて、スイッチ１３６が制御され、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４から受信したｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴか、電流調整器１１２から受信したｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓのいずれかが回転フレーム／固定フレーム１１５に送信される。このように、コントローラ１００はスイッチ１３４、１３６を制御して、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４の出力と、電流調整器１１２の出力を交互に実施して、ｄ軸電圧とｑ軸電圧を制御する。例えば磁化状態が変更されると（即ちＭＳ変更フラグ信号Ｑが高い値をとる場合）、スイッチ１３４、１３６が制御されてＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４から受信したｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを回転フレーム／固定フレーム１１５へ送信する。ＭＳ変更フラグ信号Ｑも、上記のように電流調整器１１２をリセットすることができる。従ってコントローラ１００は、スイッチ１３４、１３６を制御してＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４の出力を供給してｄ軸電圧とｑ軸電圧を制御すると共に、ＭＳ変更フラグ信号Ｑを用いて、電流調整器１１２のインテグレータとアキュムレータの少なくとも一方を停止させることができる。
【００３３】
図２に示すように、回転フレーム／固定フレーム１１５は、電圧信号をインバータ配列１１８に送信し、電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを可変磁化機構１０の三極に供給する。図２において、インバータ配列１１８は、ＤＣバス電圧を表すＤＣバス電圧信号ＶＤＣを出力する。当該技術分野において知られているように、インバータ配列１１８は、ＤＣバス電圧信号ＶＤＣを出力する。図２でさらに示すように、電流センサ１２８は、可変磁化機構１０に供給されるＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに伴う電流を感知する。電流センサ１２８は、感知した電流信号Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを固定フレーム／回転フレーム１１６に供給する。固定フレーム／回転フレーム１１６は、検出したｄ軸電流信号ｉｒｄｓ及びｑ軸電流信号ｉｒｑｓを電流調整器１１２及びＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８に供給する。当該技術分野では周知のように、電流調整器１１２は、固定フレーム／回転フレーム１１６からフィードバックされたｄ軸電流信号ｉｒｄｓと検出されたｑ軸電流信号ｉｒｑｓに基づき、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓを調整する。
【００３４】
また、図２に示すように、コントローラ１００はＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８を有する。ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８は、固定フレーム／回転フレーム１１６からの位相電流測定値（即ち検出ｄ軸電流信号ｉｒｄｓ及び検出ｑ軸電流信号ｉｒｑｓ）と、スイッチ１３４、１３６からのインバータ出力電圧コマンド値（即ちｄ軸電圧コマンドとｑ軸電圧コマンド）のうち少なくとも一つに基づき、可変磁化機構１０の現在の磁化状態（例：現在の磁化レベル）と固定子の鎖交磁束量を推定する。例えば、ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８は、当該技術分野では周知のように、固定フレーム／回転フレーム１１６からの検出ｄ軸電流信号ｉｒｄｓ及び検出ｑ軸電流信号ｉｒｑｓに基づき、可変磁化機構１０の現在の磁化状態を推定する。またＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８は、可変磁化機構１０と連携した機械電気状態変数のためのルーエンバーガスタイルのオブザーバとして構成可能である。当該技術分野では周知のように、本実施例において、ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８は、固定フレーム／回転フレーム１１６からの検出ｄ軸電流信号ｉｒｄｓと、検出ｑ軸電流信号ｉｒｑｓと、スイッチ１３４、１３６からのインバータ出力電圧コマンド値（即ちｄ軸電圧コマンドとｑ軸電圧コマンド）とに基づき、固定子の鎖交磁束量を推定することができる。そして、ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８は、可変磁化機構１０の現在の磁化状態を示す推定された磁化信号［Ｍ］推定と、固定子の鎖交磁束量を示す固定子鎖交磁束［λ］推定ｄ，ｑを、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４に出力する。
【００３５】
図３Ａ、図３Ｂは、第一実施形態に係る、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４により生成される鎖交磁束ベクトルの目標軌道の例を示す。基本的に、可変磁化機構１０の磁化状態を変更する磁化状態制御は、磁石鎖交磁束を変更することで、可変磁化機構１０の磁石２６を磁化／消磁する工程である。特に磁化状態制御中、鎖交磁束ベクトルの先端は、初期作動点（例：初期定常状態）から全磁化点又は部分磁化点などの目標磁化点へと伸張し、目標磁化点から最終作動点（例：最終定常状態）へと消磁境界と交わることなく戻る軌道を描く。そして鎖交磁束ベクトルの目標軌道により、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴ及びｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを出力する。
【００３６】
特に上記実施形態において、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、当該技術分野では周知のように、目標ＭＳ信号Ｍ＊により、目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを決定する。例えばコントローラ１００は、目標ＭＳ信号Ｍ＊と目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅの関係を表す表を事前に記憶可能であり、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、当該技術分野では周知の表に基づき、目標ＭＳ信号Ｍ＊により、目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを決定することができる。勿論、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、当該技術分野では周知である別の方法により、目標ＭＳ信号Ｍ＊に従って目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを決定することができる。
【００３７】
更にＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、以下に記載の方法で、初期又は現在の作動点から目標磁化点（即ち目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）に至り、最終作動点に戻るような鎖交磁束ベクトルの目標軌道を生成する。そして、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを出力し、鎖交磁束ベクトルの目標軌道により、可変磁化機構１０内で鎖交磁束を生成する。ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、当該技術分野では周知の鎖交磁束ベクトルの目標軌道により、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを算出できる。例えばＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを算出又は出力し、当該技術分野では周知のように、鎖交磁束ベクトルの目標軌道による鎖交磁束と、ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８からフィードバックされた推定固定子鎖交磁束［λ］推定ｄ，ｑとの誤差を最小化する。勿論、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、当該技術分野において適正な任意の方法で、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを算出又は出力可能である。例えば、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、推定された磁化信号［Ｍ］推定及びＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８からフィードバックされた推定固定子鎖交磁束［λ］推定ｄ，ｑを用いて、ｄ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｄｓ＿ＳＬＦＴとｑ軸電圧コマンド信号Ｖｒ＊ｑｓ＿ＳＬＦＴを算出可能であり、目標ＭＳ信号Ｍ＊と鎖交磁束ベクトルの目標軌道との誤差を最小化することができる。
【００３８】
図３Ａ、図３Ｂを参照して、第一実施形態に係る目標軌道生成について説明する。図３Ａは、ｄｑ軸面での目標磁化点１０５（目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）から最終作動点１０６に至る鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１を示す。即ち目標軌道１０１は、最終作動点１０６に戻るまで、目標ＭＳ信号Ｍ＊で示される目標磁化点１０５を磁化した後の鎖交磁束ベクトル１０４の軌道である。図３Ａは、基礎円１０２と定格電圧円１０３を示す。基礎円１０２は、最終作動点１０６の位置を示す。定格電圧円１０３は、定格電圧の鎖交磁束ベクトル１０４の境界を示す。
【００３９】
図示の実施形態において、図３Ａに示すように、鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、ｄｑ軸面の原点Ｏについて、湾曲した時計回りの軌道をｄｑ軸面に有し、鎖交磁束ベクトル１０４の大きさは、時間的に変化する。ここでｄｑ軸面は、永久磁石の磁束方向に向けられているｄ軸と、回転子１２の回転方向においてｄ軸よりも電気角度９０度の進角位置のｑ軸との同期基準フレームである。即ちｑ軸は、ｄ軸と垂直をなし、回転子１２の回転方向を向いている。
【００４０】
また、図示の実施形態において、鎖交磁束ベクトル１０４は、ｄｑ軸面の原点Ｏの初期点を有し、磁化量が現在の値より大きくなるよう磁化状態を変更する際、目標磁化点１０５（例：目標磁化完了タイミング）での鎖交磁束ベクトル１０４の大きさは、目標磁化点１０５の後のタイミングの鎖交磁束ベクトル１０４の大きさより大きくなる。
【００４１】
また、図示の実施形態において、図３Ａに示すように、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、インボリュート又は略インボリュートな軌道を有する。特に図示の実施形態において、目標軌道１０１は、基礎円１０２に関してインボリュート状になっている。
【００４２】
また、図示の実施形態において、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、以下の式（１）で表されるような、インボリュート又は略インボリュートな軌道を有する。
ｄ  ＝  λｍａｇｎｅｔｉｚｅ・ｃｏｓ（−ｐωｔ）−Ｖｔ・ｓｉｎ（θ−ｐωｔ）
ｑ  ＝  λｍａｇｎｅｔｉｚｅ・ｓｉｎ（−ｐωｔ）−Ｖｔ・ｓｉｎ（θ−ｐωｔ）
・・・（１）
θ＝ｃｏｓ−１（λｄｑ／λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）、λｄｑは、インボリュート軌道の基礎円１０２の基礎円半径を示し、λｍａｇｎｅｔｉｚｅは、目標磁化点１０５での目標鎖交磁束を示し、Ｖは、インバータ配列１１８に印加された所定電圧又はＤＣバス電圧を示し、ｐは、可変磁化機構１０の電極組数を示し、ωは、回転子１２の回転速度を示し、ｔは、目標磁化後の時間（即ち目標磁化完了後の時間）を示す。
【００４３】
特に式（１）において、基礎円半径λｄｑを事前に決めてコントローラ１００に記憶させるか、当該技術分野では周知のように、初期又は最終作動状態に応じて設定することができる。当該技術分野では周知のように、目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを目標ＭＳ信号Ｍ＊に基づき算出することができる。ＤＣバス電圧Ｖは、インバータ配列１１８からのＤＣバス電圧信号ＶＤＣに基づき取得可能である。電極組数ｐも、コントローラ１００に予め記憶可能であり、回転子のモータ回転速度ωは、上述のようにＥＣＵから受信可能である。
【００４４】
図示の実施形態において、定格電圧円１０３内の、目標磁化点１０５から最終作動点１０６までの鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、式（１）で表されるインボリュートとして算出される。勿論、初期作動点から目標磁化点１０５までの鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道も又、当該技術分野では周知のように式（１）を用いて同様に算出可能である。あるいは、初期作動点から目標磁化点１０５までの鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道は、当該技術分野では周知の、他の適切な方法で算出可能である。この場合、初期作動点から目標磁化点１０５までの鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道は、ｄｑ軸面の原点Ｏについてｄｑ軸面に湾曲する時計回りの軌道を有し、鎖交磁束ベクトル１０４の大きさは時間的に変化する。
【００４５】
図３Ｂは、αβ軸面の目標磁化点１０５から最終作動点１０６までの、鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１を示す。図３Ａにおいて、鎖交磁束ベクトル１０４は、ｄｑ軸面のインボリュート又は略インボリュートな目標軌道１０１を示し、図３Ｂにおいて、鎖交磁束ベクトル１０４は、αβ軸面の直線軌道（直線進路）を示す。
【００４６】
特に図示の実施形態において、図３Ｂに示すように、αβ軸面の鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、直線状又は略直線状の軌道を有する。ここでαβ軸面は、α軸が位相コイル中心（または中心軸３４）と一致して、α軸がｄ軸と一致し、回転子１２の回転方向においてβ軸がα軸より９０度の進角位置にある状態で、鎖交磁束が増大するよう、起磁力が生成される方向に向けられた、固定基準フレームである。言い換えればβ軸は、α軸に対して垂直で、回転子１２の回転方向に向いている。
【００４７】
また、図示の実施形態において、αβ軸上の目標軌道１０１は、基礎円半径λｄｑで、中心がαβ軸面の原点Ｏと一致する、基礎円１０２の接線である。この接線は、αβ軸上の目標磁化点１０５（目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）を通る。
【００４８】
図３Ａ、図３Ｂに図示するように、第一実施形態に係る磁化状態制御中、鎖交磁束ベクトル１０４の先端は、定格電圧円１０３内の初期作動点から、目標磁化点１０５へと移動し、定格電圧円１０３内の最終作動点１０６に戻る。通常、目標磁化点１０５（目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）が定格電圧円１０３から外れると、インバータ配列１１８の電圧限界を超える過剰電圧を誘発することなく、鎖交磁束ベクトル１０４が目標磁化点１０５に移動し、最終作動点１０６に戻ることは困難になる。
【００４９】
ただし図示の実施形態において式（１）に示すように、ｄｑ軸面の電圧の等式での速度起電力については、速度ｐωでｄｑ軸面での鎖交磁束ベクトル１０４を回転することで抑制される。従って、目標磁化点１０５が定格電圧円１０３から外れても、鎖交磁束ベクトル１０４は、定格電圧円１０３内の初期作動点から目標磁化点１０５へと適切に移動し、目標磁化点１０５から、定格電圧円１０３内の最終作動点１０６へと戻る。
【００５０】
また、図示の実施形態において、図３Ｂに示すように、鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は直線である。従って速度起電力とは関係なく、鎖交磁束ベクトル１０４を移動するため、供給電圧を最大限利用できる。また、上記目標軌道１０１の説明において、鎖交磁束ベクトル１０４の大きさは、目標磁化完了後に小さくなる。従って、鎖交磁束ベクトル１０４の先端で表される作動点は、消磁を回避して、定格電圧円１０３内で移動可能である。
【００５１】
上記構成により、磁化状態制御の所望電圧が抑制可能となり、昇圧回路を付加することなく、磁化状態制御中の速度範囲を広げることができ、高速時でも、高効率に必要な磁化レベルが選択可能となり、モータ効率も向上する。
【００５２】
本出願の一態様によれば、鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、ｄｑ軸面に湾曲した時計回りの軌道を有し、鎖交磁束ベクトル１０４の大きさは、時間的に変化する。従って、磁化状態制御に必要な電圧の低減が可能となり、昇圧回路を付加することなく、可変磁化機構１０の磁化が可能となり、モータ効率も向上する。
【００５３】
本出願の一態様によれば、磁化完了時点の鎖交磁束ベクトル１０４の大きさは、磁化完了時点の後のタイミングでの鎖交磁束ベクトル１０４の大きさよりも大きくなる。従って、磁化完了後の最終作動点（最終定常状態）への移行時、磁石（例：低保持力磁石２６）の消磁が阻止される。その結果、磁化中の速度範囲が広がり、高速時でも、高効率に必要な磁化レベルが選択可能となり、モータ効率も向上する。
【００５４】
本出願の一態様によれば、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、インボリュート又は略インボリュートな軌道を有する。従って、鎖交磁束ベクトル１０４の変更に用いられる電圧利用率を向上することができる。その結果、磁化中の速度範囲が広がり、高速時でも、高効率に必要な磁化レベルが選択可能となり、モータ効率も向上する。
【００５５】
本出願の一態様によれば、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１を算出するよう構成された制御ブロック（即ちＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４）が配設されている。従って、磁化／消磁状態制御の実行において、従来の制御ブロックと比較して変更が少なくてすむ。従ってコスト増加を抑えつつ、モータ効率の向上が可能である。
【００５６】
本出願の一態様によれば、固定子の鎖交磁束量及び現在の磁化レベルを推定するよう構成された制御ブロック（即ちＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８）が配設されている。従って、センサなどを取付けなくても磁化／消磁状態制御を実行可能である。その結果、コスト増加を抑えつつ、モータ効率を向上させることができる。ただし、ＭＳエスティメータ／鎖交磁束オブザーバ１３８の代わりに、コントローラ１００は、固定子の鎖交磁束量と現在の磁化レベルをそれぞれ感知するセンサを含めるよう構成することもできる。このような構成では、コントローラ１００の算出負荷を低減することができる。
【００５７】
図示の実施形態において、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、基礎円１０２上にて、目標磁化点１０５から最終作動点１０６までの目標軌道１０１を生成する。ただし、基礎円１０２上で最終作動点１０６に達した後、当該技術分野では周知のように、必要及び／又は要求に応じて、基礎円内で定常状態点へと更に作動点を移動させることができる。
【００５８】
（第二実施形態）
図４を参照して、第二実施形態に係る可変磁化機構コントローラ（コントローラ１００とも呼ぶ）の構成例について説明する。第一実施形態と第二実施形態との類似点に鑑み、第二実施形態において、第一実施形態と同じ又は略同じ部分については、第一実施形態と同じ参照番号を付すものとする。また第二実施形態において、第一実施形態と同じ部分の説明は、簡素化のため省略する。第二実施形態に係るコントローラ１００は、以下に説明する目標軌道の生成以外、基本的に第一実施形態に係るコントローラ１００と同じである。
【００５９】
第一実施形態に係るコントローラ１００において、図３Ａに示すように、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトル１０４の目標軌道１０１は、式（１）に表されるインボリュート又は略インボリュートな軌道を有する。図４に示すように、第二実施形態に係る、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトル２０６の目標軌道２０３は、式（１）に加えて以下の式（２）で表されるインボリュート又は略インボリュートな軌道を有する。
λｄｑ  ≦  λｒａｔｅｄ    ・・・（２）
ここで、λｒａｔｅｄは、所定電圧又はＤＣバス電圧Ｖ、及び所定の回転子速度での定格鎖交磁束を示す。
【００６０】
特に、コントローラ１００（図２を参照）のＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、上記方法で、第二実施形態に係る目標軌道２０３を生成する。特に、当該技術分野では周知のようにＤＣバス電圧信号ＶＤＣに基づき、定格鎖交磁束λｒａｔｅｄを算出することができ、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、式（１）に加えて式（２）をさらに考慮することで、第二実施形態に係る目標軌道２０３を生成することができる。
【００６１】
図４は、基礎円半径λｄｑ’を有する基礎円２０２について、ｄｑ軸面において式（１）で表されるインボリュート状の目標軌道２０１と、基礎円半径λｒａｔｅｄを有する基礎円２０４についてｄｑ軸において式（１）で表されるインボリュートな目標軌道２０３を示す。図４に示すように、基礎円２０２の基礎円半径λｄｑ’は、基礎円２０４の基礎円半径λｒａｔｅｄより小さい。従って当該技術分野では周知のように、目標軌道２０１も式（１）、式（２）を満足させる。目標軌道２０３が好適な理由を以下に記載する。
【００６２】
図４に示すように、基礎円２０２の基礎円半径λｄｑ’は、基礎円２０４の基礎円半径λｒａｔｅｄより小さく、目標軌道２０３上の鎖交磁束ベクトル２０６のｑ軸成分（ｑ軸成分の最大絶対値）は、目標軌道２０１上の鎖交磁束ベクトル２０５のｑ軸成分（ｑ軸成分の最大絶対値）より小さい。図４に示すように、一般に、基礎円の基礎円半径が大きくなると、鎖交磁束ベクトルのｑ軸成分は小さくなる。可変磁化機構１０では、鎖交磁束ベクトルのｑ軸成分が小さくなると、トルク出力値も小さくなる。一方、基礎円の基礎円半径λｄｑが定格鎖交磁束λｒａｔｅｄを超えた場合、鎖交磁束ベクトルの作動点が、定格電圧円内の点に戻ることができなくなる。従って、トルク変動を抑える観点から、基礎円の基礎円半径λｄｑは、式（２）で表されるように、定格鎖交磁束λｒａｔｅｄ内においてできるだけ大きな値に設定される。特に、基礎円半径λｒａｔｅｄを有する基礎円２０４について目標軌道２０３を取得するため、基礎円の基礎円半径λｄｑを、定格鎖交磁束λｒａｔｅｄに設定することが好適である。
【００６３】
上記構成においては、磁化制御中のトルク変動を抑えることができる。従って、磁化制御中のノイズと振動を抑えつつ、モータ効率を向上させることができる。
【００６４】
本出願の一態様によれば、ｄｑ軸面の鎖交磁束ベクトルの目標軌道２０３又は２０１は、式（１）と式（２）で表されるインボリュート又は略インボリュートな軌道を有する。従って、磁化制御中のトルク変動を抑制することができる。その結果、磁化制御中のノイズや振動を抑えつつ、モータ効率の向上が可能である。
【００６５】
（第三実施形態）
図５Ａと５Ｂを参照して、第三実施形態に係る可変磁化機構コントローラ（コントローラ１００とも呼ぶ）の構成例について説明する。第一実施形態と第三実施形態との類似点に鑑み、第三実施形態において、第一実施形態と同じ又は略同じ部分については、第一実施形態と同じ参照番号を付すものとする。また第三実施形態において、第一実施形態と同じ部分の説明は、簡素化のため省略する。第三実施形態のコントローラ１００は、以下に説明する目標軌道の生成以外、基本的に第一実施形態に係るコントローラ１００と同じである。
【００６６】
図５Ａに示すように、第三実施形態に係るコントローラ１００において、目標磁化点３０５（例：目標磁化）への磁化は、αβ軸面の目標磁化点３０５にて目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを通過する基礎円半径λｄｑの基礎円３０３に対する接線３０２（目標軌道３０４）がαβ軸面のα軸と平行になるタイミングで完了する。また、図５Ｂに示すように、αβ軸面の鎖交磁束ベクトル３０１の目標軌道３０４（図５Ａ参照）が、目標磁化点３０５（目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）に対する磁化後、基礎円半径λｄｑの基礎円３０３に達するまで、αβ軸面の電圧ベクトル３１１は、同じ又は略同じに維持される。図５Ｂに示すように、電圧ベクトル３１１は、αβ軸面のα軸と平行又は略平行であり、電圧ベクトル３１１の大きさは、インバータ最大出力電圧と等しいか、略等しい。
【００６７】
特に、コントローラ１００（図２を参照）のＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、第一又は第二実施形態に記載された方法で、目標軌道を生成する。更に、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを通る、基礎円３０３に対する接線３０２が、α軸と平行になるタイミングで、鎖交磁束ベクトル３０１が目標磁化点３０５に達するように、初期作動点から目標磁化点３０５（目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）までの目標軌道を生成する。勿論、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを通る、基礎円３０３の接線３０２が、α軸に平行となるタイミングで、目標磁化点３０５から鎖交磁束ベクトル３０１が離れるように、目標磁化点３０５から最終作動点までの目標軌道を生成することができる。
【００６８】
特に、図５Ａは、αβ軸面の鎖交磁束ベクトル３０１と、鎖交磁束ベクトル３０１の目標軌道３０４と、基礎円半径λｄｑを有する基礎円３０３を示し、図５Ｂは、電圧ベクトル３１１と、電圧ベクトル３１１の六角形状の境界３１２を示す。図示された第一実施形態において、αβ軸面に対する鎖交磁束ベクトル３０１の時間変化は、可変磁化機構１０の所望電圧に対応する。そして、図５Ａに示すように、鎖交磁束ベクトル３０１の目標軌道３０４が直線の場合、αβ軸面の電圧位相は、鎖交磁束ベクトル３０１の目標軌道３０４の方向と一致又は略一致し、鎖交磁束ベクトル３０１が基礎円３０３（例：定格電圧円）に移動するまで、αβ軸面の電圧位相の状態が維持される。図５Ｂに示すように、六角形状の境界３１２は、インバータ配列１１８による可変磁化機構１０の駆動時に使用可能な電圧ベクトル３１１の範囲を示し、六角形状を有する。当該技術分野では周知のように、電圧ベクトル３１１の先端が六角形状の境界３１２の頂点に位置するとき、電圧ベクトル３１１の大きさは最大となる。このような構成において、上記タイミングで磁化を完了させることで、鎖交磁束ベクトル３０１が基礎円３０３（例：定格電圧円）に達するまで所望電圧が印加され、電圧ベクトル３１１の先端は、六角形状の境界３１２の頂点に維持される。その結果、電圧利用率が最大化される。
【００６９】
このような構成において、磁化状態制御中の速度範囲が広がり、高速時でも高効率に必要な磁化レベルの選択が可能となり、モータ効率も向上する。
【００７０】
本出願の一態様によれば、αβ軸面の目標磁化での目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅを通る、基礎円半径λｄｑの基礎円３０３に対する接線３０２が、αβ軸面のα軸と平行になるタイミングで、磁化が完了する。従って、定常状態の作動点に利用可能な電圧に対する磁化状態制御中に、より高い電圧が使用可能である。従って、磁化状態制御中の速度範囲を広げることができ、高速時も、高効率に必要な磁化レベルの選択が可能となり、モータ効率も向上する。
【００７１】
本出願の一態様によれば、αβ軸面の電圧ベクトル３１１は一定、又は略一定に維持され、α軸に平行又は略平行であり、αβ軸面の電圧ベクトル３１１の大きさはインバータ出力電圧の最大値に等しいか、略等しい。従って、インバータ出力電圧の最大値を、磁化制御に効率的に使用することができる。従って、磁化状態制御中の速度範囲を広げることができ、高速時でも、高効率に必要な磁化レベルの選択が可能となり、モータ効率も向上する。
【００７２】
（第四実施形態）
図６Ａと６Ｂを参照して、第四実施形態に係る可変磁化機構コントローラ（コントローラ１００とも呼ぶ）の構成例について説明する。第一実施形態と第四実施形態との類似点に鑑み、第四実施形態において、第一実施形態と同じ又は略同じ部分については、第一実施形態と同じ参照番号を付すものとする。また第四実施形態において、第一実施形態と同じ部分の説明は、簡素化のため省略する。第四実施形態に係るコントローラ１００は、以下に説明する目標軌道の生成以外、基本的に第一実施形態に係るコントローラ１００と同じである。
【００７３】
図６Ａと６Ｂに示すように、第四実施形態に係るコントローラ１００において、磁化状態制御（例：磁化状態制御の開始）の初期作動点４０１から、目標磁化点４０２（目標鎖交磁束λｍａｇｎｅｔｉｚｅ）に対する磁化の完了までのトルク出力値の時間積分４１１と、目標磁化点４０２に対する磁化の完了から磁化状態制御（例：磁化状態制御の終了）の最終作動点４０３までのトルク出力値の時間積分４１２との合計は、ゼロに等しいか、略等しい。
【００７４】
特にコントローラ１００（図２を参照）のＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、第一、第二又は第三実施形態で説明した方法で目標軌道を生成する。
例えば当該技術分野では周知のように、ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、式（１）又は式（１）と式（２）に基づき、第一又は第二実施形態に記載された方法で、目標磁化点４０２から最終作動点４０３までの目標軌道４０６を生成する。ＭＳ変更鎖交磁束軌道制御モジュール１１４は、トルク出力値の時間積分４１２をさらに推定又は算出し、鎖交磁束ベクトルは、目標磁化点４０２から最終作動点４０３までの目標軌道４０６を示す。
鎖交磁束ベクトルが、初期作動点４０１から目標磁化点４０２までの目標軌道４０５を示し、トルク出力値の時間積分４１２と４１１との合計がゼロに等しいか、略等しくなるように、目標軌道４０５を生成する。
【００７５】
特に図６Ａは、初期作動点４０１から目標磁化点４０２まで延びる、ｄｑ軸面の目標軌道４０５と、目標磁化点４０２から最終作動点４０３まで延びている、ｄｑ軸面の目標軌道４０６を示す。
図６Ｂは、鎖交磁束ベクトルの先端が、目標軌道４０５、４０６に沿って移動する際のトルク出力値の時間変化を示す。特に上記したように、目標軌道４０５、４０６は、初期作動点４０１から目標磁化点４０２までのトルク出力値の時間積分４１１と、目標磁化点４０２から最終作動点４０３までのトルク出力値の時間積分４１２との合計がゼロに等しいか、略等しくなるように設定される。
即ち、鎖交磁束ベクトルの目標軌道４０５、４０６は、正のトルク出力値の時間積分４１１に対応する面積と、負のトルク出力値の時間積分４１２に対応する面積とが互いに等しいか、略等しくなるように設定される。
【００７６】
一般に、車両の可変磁化機構から実際の出力ユニットまでのドライブトレインは、ばね質量系と同等であり、機械的共振を有する。磁化状態制御において、トルク変化に機械的共振に近い周波成分がある場合、ドライブトレインには、継続的に振動が発生する。
一方、トルク出力値の時間変化の時間積分値が、全体の磁化状態制御中にゼロか、略ゼロに設定されると、振動と減衰とのバランスにより、継続的な振動が抑制される。
【００７７】
このような構成により、磁化制御中のノイズと振動を抑えつつ、モータ効率の向上が可能となる。
【００７８】
本出願の一態様によれば、磁化状態制御の開始から目標磁化への磁化完了までのトルク出力値の時間積分値と、目標磁化への磁化完了から磁化状態制御の終了までのトルク出力値の時間積分値との合計は、ゼロまたは略ゼロに等しくなるので、磁化制御後の振動を抑制することができる。
従って磁化制御中のノイズと振動を抑えつつ、モータ効率の向上が可能となる。
【００７９】
（用語の一般的解釈）
本発明の範囲を理解するにあたり、ここに記載されている「備える」及びこの派生語は、記載されている特徴、要素、構成部、グループ、整数及び／又はステップの存在を示し、これらに制限されることのない用語であるが、ここに記載されていない特徴、要素、構成部、グループ、整数及び／又はステップの存在を除外することはない。上記は、「含む」、「持つ」及びこれらの派生語など、同様の意味を持つ言葉にも適用される。また、「部」、「セクション」、「部分」、「部材」又は「要素」が単数で使用されるときは、単数又は複数の二種類の場合が想定される。ここで使用されている、度合いを示す「略」、「約」、「おおよそ」などは、ある程度の量が逸脱しても、結果にはほとんど反映されないことを意味する。
【００８０】
実施形態は、本発明を説明するために選択されたもので、特許請求の範囲で定義されている発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更や修正が可能なことを上記開示から当業者は容易に理解できる。例えば、様々な構成部のサイズ、形状、位置又は方位は、必要及び／又は要求に応じて変更可能である。互いに直接接続又は接触している構成部同士の間に中間構造を設けることができる。一つの要素の機能を、二つの要素によって果たすこともできるし、その逆も可能である。一つの実施形態の構造及び機能を別の実施形態に取り入れることもできる。特定の実施形態に、発明の利点を全て同時に含める必要はない。従来技術とは異なる各特徴（単独又は他の特徴との組み合わせにおいて）は、出願人による更なる発明についての別の記載（上記特徴により具現化される構造的及び／又は機能的概念も含む）とみなすべきである。従って、本発明に係る実施形態の説明は、専ら例示を目的とし、特許請求の範囲及び均等物により定義される発明の制限を目的としていない。
【図１】
0006715320.tif 000002
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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