(57)【要約】【課題】磁気変調二軸型回転電機のトルク制御を実行することのできる回転電機用トルク制御装置を提供すること。【解決手段】電機子コイルを有するステータ１０と、磁束の通過により回転するインナロータ２０と、インナロータを通過する磁束の磁路の途中に配置されて回転するアウタロータ３０とを備えて、アウタロータは、複数の永久磁石が周方向に所定の間隔を保持するように配置され、インナロータは、アウタロータ側から磁束を鎖交させて該磁束をアウタロータ側へ鎖交させる磁路を形成する複数の変調子が周方向に配列されている、回転電機１００の出力トルクを制御するコントローラ１１０であって、回転電機が備える構造に応じた出力トルクを導出するように予めメモリ１１１内に格納されているトルク出力式Ｔを用いて駆動条件を導出する。【選択図】図２
2016140221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、
前記磁束の通過により回転する第１のロータと、
前記第１のロータを通過する前記磁束の磁路の途中に配置されて回転する第２のロータとを備えて、
前記第２のロータは、複数の磁石が周方向に所定の間隔を保持するように配置され、
前記第１のロータは、前記第２のロータ側から磁束を鎖交させて該磁束を当該第２のロータ側へ鎖交させる磁路を形成する複数の磁気通路が配列されている回転電機の出力トルクを制御するトルク制御装置であって、
前記回転電機の構造に応じた出力トルクを導出するように、予めメモリ内に格納されているトルク出力式Ｔを用いて駆動条件を導出し当該回転電機を制御する回転電機用トルク制御装置。
【請求項２】
前記回転電機が、前記ステータの前記電機子コイルのステータ極対数Ｐｓ、前記第２のロータの磁石極対数Ｐｐｍ、および、前記第１のロータの磁気通路極数Ｐｍとなるモータ構造を備える場合に、
前記モータ構造に応じて特定される定数ｋと、
前記第２のロータが備える前記磁石による前記電機子コイルに鎖交する磁束（磁力線量）の振幅値Ψｆと、
前記第１のロータが備える前記磁気通路の回転によって発生する磁束の変動の振幅値Ｐａｓと、
前記ステータの前記電機子コイルに入力する電流の大きさＩａと、
前記ステータの前記電機子コイルに入力する電流の位相角βと、
を用いる前記トルク出力式Ｔが前記メモリ内に予め格納されている請求項１に記載の回転電機用トルク制御装置。
【請求項３】
前記トルク出力式Ｔとして予め前記メモリ内に格納されている次の式から前記ステータのトルクＴｓを得るのに必要な入力電流Ｉａと入力位相角βとを導出して、
Ｔｓ＝ｋ・Ψｆ・Ｐａｓ・Ｉａ・ｃｏｓ（β）
前記電機子コイルへの入力電流を制御する請求項２に記載の回転電機用トルク制御装置。
【請求項４】
前記トルク出力式Ｔとして予め前記メモリ内に格納されている次の式から前記第１のロータのトルクＴｍを得るのに必要な入力電流Ｉａと入力位相角βとを導出して、
Ｔｍ＝−ｋ・Ψｆ・Ｐａｓ・Ｉａ・ｃｏｓ（β）・（Ｐｍ／Ｐｓ）
前記電機子コイルへの入力電流を制御する請求項２に記載の回転電機用トルク制御装置。
【請求項５】
前記トルク出力式Ｔとして予め前記メモリ内に格納されている次の式から前記第２のロータのトルクＴｐｍを得るのに必要な入力電流Ｉａと入力位相角βとを導出して、
Ｔｐｍ＝ｋ・Ψｆ・Ｐａｓ・Ｉａ・ｃｏｓ（β）・（Ｐｐｍ／Ｐｓ）
前記電機子コイルへの入力電流を制御する請求項２に記載の回転電機用トルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルロータタイプの回転電機のトルク制御で利用するトルク制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、各種装置に動力源として搭載されており、例えば、車両の場合には単独に搭載されて電気自動車の動力源として機能し、あるいは、内燃機関と共に搭載されてハイブリッド車の動力源として機能する。
【０００３】
特に、ハイブリッド車の場合、遊星歯車を介して内燃機関と組み合わせて発電用と駆動用とで活用するシステムに組み込まれる場合がある。この場合には、内燃機関と、発電用モータと、駆動用モータとのそれぞれを遊星歯車と共にシステム内に組み込むことから大型化してしまい小型車両に車載するのが難しい、という課題があった。
【０００４】
これに対して、特許文献１に記載の回転電機では、発電用モータ、駆動用モータ、および遊星歯車（ギヤ）として機能させることのできるように複合化された機能を備えるように工夫されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の回転電機Ｍは、６極対の電機子コイルＣを有するステータＳ（極対数Ａ）と、１０極対の永久磁石ＰＭを有する第１のロータＲ１（極対数Ｐ）と、１６極の磁気導通路ＭＰを有する第２のロータＲ２（極数Ｈ（Ａ＋Ｐ））と、を備えている。この回転電機Ｍは、磁気変調原理を利用して、ステータＳと、第１のロータＲ１と、第２のロータＲ２との３つの要素を、遊星歯車におけるサンギヤ、リングギヤ、キャリアと同等に機能させることができる磁気変調型二軸モータになっている。
【０００６】
このような回転電機Ｍは、例えば、車両に搭載して所望のトルクを出力するように制御する場合には、予め準備されているメモリ内の制御マップを適宜読み出して現状に対応する各種パラメータの相関関係に基づいて、制御値として利用する適正値を算出し入力条件等を得ることを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１８８０６５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、このような回転電機用トルク制御装置にあっては、車両毎に、所望のトルクを出力させるための各種パラメータを実測する試験を行って、予め制御マップを作成することがおこなわれる。そして、その制御マップは、メモリ内に格納しておき、走行時に適宜読み出して制御処理に使用されるようになっている。
【０００９】
このような制御マップは、適正値を算出可能な程度の間隔で制御値をマップとして展開するものであり、その適正値は、補完関数を用いて制御値間の値を演算することにより求められる。ここで、制御マップの制御値の間隔を大きくしてしまうと、補完精度が低下してしまい、高精度なトルク制御ができなくなる。一方、制御マップの制御値の間隔を小さくすると、制御マップを作成してメモリ内に格納する作業が膨大になってしまい、実測試験に時間が掛かるとともに、大容量のメモリが必要になってコストが高くなってしまう。
【００１０】
加えて、制御マップでは、モータ特性が透磁率の大きな変化に影響される条件もあることから、線形近似で補完するのでは算出精度が低すぎる。
【００１１】
また、あらゆる状況下での制御マップを準備することはできないので、ロバスト性を高く維持することが難しい。例えば、回転電機（モータ）では、温度による影響が大きく、細かい温度毎の制御マップを準備することは難しいことから、温度に対するロバスト性が低くなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、制御マップを必要とすることなく、磁気変調二軸型回転電機のトルク制御を実行することのできる回転電機用トルク制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する回転電機用トルク制御装置の発明の一態様は、通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、前記磁束の通過により回転する第１のロータと、前記第１のロータを通過する前記磁束の磁路の途中に配置されて回転する第２のロータとを備えて、前記第２のロータは、複数の磁石が周方向に所定の間隔を保持するように配置され、前記第１のロータは、前記第２のロータ側から磁束を鎖交させて該磁束を当該第２のロータ側へ鎖交させる磁路を形成する複数の磁気通路が配列されている回転電機の出力トルクを制御するトルク制御装置であって、前記回転電機の構造に応じた出力トルクを導出するように、予めメモリ内に格納されているトルク出力式Ｔを用いて駆動条件を導出し当該回転電機を制御するものである。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明の一態様によれば、モータ構造に応じたトルク出力式Ｔを用いて駆動条件を導出することができる。
【００１５】
したがって、制御マップを必要とすることなく、磁気変調二軸型回転電機のトルク制御を実行することのできる回転電機用トルク制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るトルク制御装置が制御する回転電機を示す図であり、その概略全体構成を示す回転軸に直交する断面図である。
【図２】図２は、その回転電機の回転軸と平行な断面モデルと、その回転電機に接続するトルク制御装置との概略全体構成を示す概念図である。
【図３】図３は、その回転電機の概略構成の１／４モデルを示す回転軸に直交する断面図である。
【図４】図４は、その回転電機の電機子コイルによる磁極の位置を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態に係る回転電機用トルク制御装置を示す図である。
【００１８】
まず、回転電機の構造を説明する。
図１〜図３において、回転電機（ダブルロータ型モータ）１００は、概略円筒形状に形成されているステータ１０と、このステータ１０内に回転自在に収納されて軸心に一致するアウタ回転軸（単に回転軸ともいう）１０２が固定されているアウタロータ（第２のロータ）３０と、このアウタロータ３０内に回転自在に収納されて軸心に一致するインナ回転軸（単に回転軸ともいう）１０１が固定されているインナロータ（第１のロータ）２０と、を備えている。なお、図３は機械角３６０度のうちの略９０度分（１／４）の径方向断面図を図示している。
【００１９】
ステータ１０には、軸心に向かう径方向に延伸されている複数本のステータティース１２が周方向に並列されており、ステータティース１２は、後述するアウタロータ３０の軟磁性体（磁路部材）３１の外周面３０ａにエアギャップＧ１を介して内周面１２ａ側を対面させるように形成されている。
【００２０】
このステータ１０は、ステータティース１２の側面１２ｂ間をスロット１３として、巻線コイルを分布巻きした電機子コイル１４が設けられており、その電機子コイル１４に電力供給されて発生される磁束をインナロータ２０やアウタロータ３０に鎖交させることによりこれらロータ２０、３０をそれぞれ回転駆動させる。
【００２１】
インナロータ２０は、透磁率の高い鋼材などの軟磁性体からなる変調子（磁路部材、磁気通路）２１が周方向の両端部を軸方向に延伸されて周方向に並列されている。本実施形態に係る変調子２１は、例えば、凹状に近似した形状に形成される。また、変調子２１は、例えば、ロータ２０の軸方向の一端側に位置する円盤状の第１エンドプレート２５Ａと、軸方向の他端側に位置する同心のリング形状に形成されている第２エンドプレート２５Ｂとに両端部を連結支持されて、所謂、カゴ型モータのロータ形態に形成されている。
【００２２】
すなわち、インナロータ２０は、磁束を良く通す変調子２１の周方向の両端部と、この変調子２１の両端部の間の磁束を通さない空隙２２とが、周方向に交互に位置しており、後述するアウタロータ３０の軟磁性体３１の内周面３１ｃや永久磁石３２の内面３２ｃが、変調子２１の周方向に離隔する両端部の両外端面２１ａと、この変調子２１の両外端面２１ａ間の空隙２２とを交互に連続して対面するように形成されている。
【００２３】
このインナロータ２０は、ステータ１０の電機子コイル１４で発生した磁束が変調子２１を効率よく通過する一方、空隙２２ではその磁束の通過を妨げる。このステータ１０の電機子コイル１４で発生する磁束は、インナロータ２０の変調子２１を通過する前後には、後述するように、アウタロータ３０の軟磁性体３１の外周面３０ａや内周面３１ｃに鎖交して通過することにより、ステータ１０に戻る磁気回路を形成する。
【００２４】
このとき、インナロータ２０は、後述のアウタロータ３０に連れ回ってステータ１０に対して相対回転するので、そのアウタロータ３０を介して磁束を通過させる変調子２１と磁束の通過を制限する空隙２２とが繰り返し切り換えられて磁気回路を形成する。
【００２５】
このため、このインナロータ２０では、ステータ１０やアウタロータ３０との間において、エアギャップＧ１や後述のエアギャップＧ２を介して通過する磁束の磁路を最短にしようとするトルク（回転力）が発生して相対回転することができる。
【００２６】
アウタロータ３０は、外形が円筒形状になるように軟磁性体を成形して作製されており、軸心を通過する径方向を磁化方向にする複数本の永久磁石３２が埋設されている。このアウタロータ３０は、所定の間隔を空けて永久磁石３２が周方向に埋設されており、永久磁石３２は、内面３２ｃがアウタロータ３０の内周面３０ｃ側で露出して、外面３２ａがアウタロータ３０の外周面３０ａ側で露出することがないように保持されている。なお、このアウタロータ３０は、インナロータ２０と略同様に、例えば、ロータ３０の軸方向一端側に位置する円盤状のエンドプレート３５に連結支持されて、所謂、カゴ型モータのロータ形態に形成されている。
【００２７】
このアウタロータ３０は、母材を軟磁性体としている。この軟磁性体は、永久磁石３２の間において、外周面３０ａ側と内周面３０ｃ側の双方で露出するように貫通する貫通軟磁性体３１Ｂと、この貫通軟磁性体３１Ｂに連続して、永久磁石３２の外面３２ａ側を覆って外周面３０ａ側で露出する外周軟磁性体３１Ａと、を備える構造に形成されている。貫通軟磁性体３１Ｂと外周軟磁性体３１Ａとは透磁率に変化がないように一体成形されている。
【００２８】
この構造により、アウタロータ３０は、外周面３０ａ側において、外周軟磁性体３１Ａと貫通軟磁性体３１Ｂとが、ステータ１０のステータティース１２の内周面１２ａに、エアギャップＧ１を介して交互に対面させるように形成されており、また、内周面３０ｃ側においては、永久磁石３２の内面３２ｃと貫通軟磁性体３１Ｂとが、インナロータ２０の変調子２１の両外端面２１ａに、エアギャップＧ２を介して交互に対面させるように形成されている。
【００２９】
このため、アウタロータ３０は、ステータ１０の電機子コイル１４で発生した磁束を、エアギャップＧ１を介して外周軟磁性体３１Ａ側から鎖交させて貫通軟磁性体３１Ｂを通過させ、エアギャップＧ２を介してインナロータ２０の変調子２１の外端面２１ａに鎖交させることができる。この後、そのインナロータ２０の変調子２１を経由（通過）した磁束は、インナロータ２０側から磁束が鎖交した外端面２１ａとは異なる外端面２１ａからアウタロータ３０の貫通軟磁性体３１Ｂの内周面３０ｃ側に鎖交して、外周軟磁性体３１Ａを経由してステータ１０側に戻る。
【００３０】
すなわち、回転電機１００は、ステータ１０の電機子コイル１４で発生させた磁束をアウタロータ３０（外周軟磁性体３１Ａおよび貫通軟磁性体３１Ｂ）と、インナロータ２０（変調子２１）とを経由させて戻す磁気回路を形成するようになっている。
【００３１】
このとき、アウタロータ３０は、ステータ１０に対して相対回転するので、磁束を通過させる外周軟磁性体３１Ａおよび貫通軟磁性体３１Ｂと、磁束の通過を制限する永久磁石３２とが繰り返し切り換えられて磁気回路を形成する。
【００３２】
このため、このアウタロータ３０は、ステータ１０との間でエアギャップＧ１、Ｇ２を介して通過する磁束の磁路を最短にしようとするトルク（回転力）が発生して相対回転することができる。
【００３３】
また、アウタロータ３０は、永久磁石３２の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に逆向きになるように設置されており、インナロータ２０に対して相対回転する際に、その永久磁石３２の内面３２ｃのＮ極またはＳ極を、変調子２１の外端面２１ａと空隙２２に対して交互に繰り返し対面させるようになっている。
【００３４】
これにより、回転電機１００は、ステータ１０の電機子コイル１４で発生する磁束がアウタロータ３０を経由して変調子２１を通過することでインナロータ２０を連れ回り回転させることができる。このとき、アウタロータ３０を経由してインナロータ２０の変調子２１に鎖交させる磁束は、そのアウタロータ３０に埋め込む永久磁石３２の磁力（マグネットトルク）により増量して回転トルクを発生させることができる。
【００３５】
そして、回転電機１００は、インナロータ２０とアウタロータ３０とのそれぞれを異なる回転速度と回転トルクで回転駆動させることができ、ステータ１０の電機子コイル１４に電流を供給（入力）する条件を制御することにより所望のモータ特性で駆動させることができる。
【００３６】
次に、トルク制御装置の構成を説明する。
この回転電機１００は、図２に示すように、上述の特許文献１に記載の回転電機Ｍと同様に、遊星歯車に対応して、ステータ１０がサンギヤに、インナロータ２０がキャリアに、アウタロータ３０がリングギヤに対応して機能することができるようになっており、磁気変調原理を利用して動力を伝達することのできる磁気変調型二軸モータの構造となっている。なお、本実施形態に係る回転電機１００は、変調子２１が形成されるインナロータ２０がキャリアとして機能するよう構成される。
【００３７】
この構造により、回転電機１００は、例えば、ハイブリッド自動車にエンジン（内燃機関）と共に駆動源として搭載する場合、インナロータ２０のインナ回転軸１０１とアウタロータ３０のアウタ回転軸１０２とをそれぞれ車両の動力伝達経路に直接連結して、ステータ１０の電機子コイル１４に、コントローラ（トルク制御装置）１１０により統括制御されるインバータ１１５を介して車両のバッテリ１１６を接続することにより駆動源と共に動力伝達機構としても機能させることができる。
【００３８】
このように、ステータ１０、インナロータ２０およびアウタロータ３０の構造を備える回転電機１００では、所望の回転トルクを得て駆動するには、ステータ１０の電機子コイル１４の極対数をＡとし、インナロータ２０の極数となる変調子２１の数をＨとし、アウタロータ３０の極対数となる永久磁石３２の極対数をＰとしたときに、次式（１）を成立させる組み合わせとする必要がある。
【００３９】
Ｈ＝｜Ａ±Ｐ｜  ......（１）
【００４０】
そして、本実施形態の回転電機１００では、ステータ１０の電機子コイル１４の極対数Ａ＝６、インナロータ２０の変調子２１の極数Ｈ＝１６、および、アウタロータ３０の永久磁石３２の極対数Ｐ＝１０であり、上記の式（１）を満たしている。
【００４１】
ところで、回転電機１００は、ステータ１０の電機子コイル１４の極数ａ＝１２、インナロータ２０の変調子２１の極数Ｈ＝１６、および、アウタロータ３０の永久磁石３２の極数ｐ＝２０で、最大公約数が４となるモータ構造である。このことから、回転電機１００は、図３に示すように、ａ＝３、Ｈ＝４、ｐ＝５とする１／４モデルで機械角３６０度を９０度ずつに区分けした構造に構築されているとみることができる。
【００４２】
そして、回転電機１００の構造においては、ステータ１０の電機子コイル１４の２極目のＵ相の中心を基準（θ＝０°）として、アウタロータ３０の永久磁石３２の磁化方向（Ｎ極、Ｓ極）を矢印ＭＤで示す位置関係を初期位置とし、インナロータ２０の変調子２１のｓ軸を矢印ｓＤ、ｔ軸を矢印ｔＤで示す位置関係を初期位置として、図３に図示して検討する。
【００４３】
ここで、図３においては、変調子２１のｓ軸は磁束の最も通り難い方向とし、ｔ軸は磁束の最も通り易い方向として、ステータ１０に対するアウタロータ３０とインナロータ２０の相対的な回転方向としてＣＣＷ（反時計回り）を正として検討している。また、電機子コイル１４の鎖交磁束の向きとしては軸心に向かう径方向内向きを正として検討しており、図４に示すように、その電機子コイル１４の各相（ＵＶＷ）を各極磁極１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗとして見ると、図示する位置関係となる。
【００４４】
この回転電機１００におけるステータ１０、アウタロータ３０、インナロータ２０のトルクおよび回転数は、電機子コイル１４で発生する電機子鎖交磁束と、電機子コイル１４に供給する電流との外積で求めることができる。そのうちの電機子コイル１４の各極各相の静止座標系における電機子鎖交磁束は、自己インダクタンスによる磁束と、アウタロータ３０による永久磁石磁束の和である。この自己インダクタンスによる磁束は自己インダクタンスと電流の積である。また、アウタロータ３０による永久磁石磁束は永久磁石３２から発生する磁束と変調子２１の回転による鎖交磁束の変動（無次元変数）との積となる。
【００４５】
これらは、電機子コイル１４の各極各相における三相静止座標系であることから、三極分を静止二極直交座標系に変換した後に、ｄ軸とｑ軸の回転二極座標系に変換することにより、回転電機１００のステータ１０、アウタロータ３０、およびインナロータ２０の回転時における相対的な関係式を立てることができる。
【００４６】
具体的には、ステータ１０の電機子コイル１４の極対数Ｐｓと電気角周波数ω１、インナロータ２０の変調子２１の極数Ｐｍと電気角周波数ω２、アウタロータ３０の永久磁石３２の極対数Ｐｐｍと電気角周波数ω３を用いる次式（２）が成立するときには、この回転電機１００の構造に応じた特定の定数ｋを用いて、永久磁石３２によるｄ軸鎖交磁束Ψｐｄは次式（３）となり、また、永久磁石３２によるｑ軸鎖交磁束Ψｐｑは次式（４）となる。
Ｐｍ×ω２−Ｐｐｍ×ω３＝Ｐｓ×ω１  ......（２）
Ψｐｄ＝ｋ×Ψｆ×Ｐａｓ  ......（３）
Ψｐｑ＝０  ......（４）
【００４７】
そして、この回転電機１００で得られるトルクＴは、モータ構造に応じた各種パラメータとして、アウタロータ３０の電機子コイル１４に鎖交する磁束の振幅値Ψｆと、インナロータ２０の変調子２１の回転によって発生する磁束の変動の振幅値Ｐａｓと、ステータ１０の電機子コイル１４に入力する電流の大きさＩａ、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑと、ステータ１０の電機子コイル１４に入力する電流の位相角βとを用いるトルク出力式Ｔで求めることができる。
【００４８】
具体的には、この回転電機１００のステータ１０で得られるトルクＴｓのトルク出力式Ｔは、電流ベクトルと、アウタロータ３０の永久磁石３２による磁束ベクトルとの外積により次式（５）となる。
Ｔｓ＝Ψｐｄ×ｉｑ＋Ψｐｑ×ｉｄ
＝ｋ×Ψｆ×Ｐａｓ×Ｉａ×ｃｏｓ（β）  ......（５）
【００４９】
このステータ１０のトルクＴｓは、ステータ内に回転自在に収容するロータ内に永久磁石を埋め込むＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータのマグネットトルクと同様に、電流位相β＝０の時に最大となり、β＝π／２のときに最小となる。このことから、力の釣り合いは次式（６）、出力の関係は次式（７）、電気角周波数の関係は次式（８）となって、ステータ１０のステータトルクＴｓ、アウタロータ３０のＰＭロータトルクＴｐｍ、インナロータ２０の変調子トルクＴｍは次式（９）の関係となる。
Ｔｓ＋Ｔｍ＋Ｔｐｍ＝０  ......（６）
Ｔｓ×ω１＋Ｔｍ×ω２＋Ｔｐｍ×ω３＝０  ......（７）
Ｐｍ×ω２×ｔ−Ｐｍ×ω３＝Ｐｓ×ω１  ......（８）
Ｔｓ＝−（Ｐｓ／Ｐｍ）×Ｔｍ＝（Ｐｓ／Ｐｐｍ）×Ｔｐｍ  ......（９）
【００５０】
このため、アウタロータ３０のＰＭロータトルクＴｐｍのトルク出力式Ｔは次式（１０）、インナロータ２０の変調子トルクＴｍのトルク出力式Ｔは次式（１１）となる。
Ｔｐｍ＝ｋ×Ψｆ×Ｐａｓ×Ｉａ×ｃｏｓ（β）×（Ｐｐｍ／Ｐｓ）  ......（１０）
Ｔｍ＝−ｋ×Ψｆ×Ｐａｓ×Ｉａ×ｃｏｓ（β）×（Ｐｍ／Ｐｓ）  ......（１１）
【００５１】
そして、コントローラ１１０は、車両の走行条件に応じて決定する、例えば、ドライバによるアクセルペダルの踏込操作および走行路に応じた走行負荷などによって決定する、目標トルクで車両全体を統括制御するようになっており、回転電機１００もその目標トルクで稼動させるように駆動条件を導出してインバータ１１５を制御することによりバッテリ１１６から電機子コイル１４に電力供給するようになっている。
【００５２】
このため、コントローラ１１０は、ステータ１０、インナロータ２０およびアウタロータ３０の構造に応じた各種条件として、回転電機１００のモータ構造に応じて特定される定数ｋ、電機子コイル１４のステータ極対数Ｐｓ（例えば、６）、アウタロータ３０の永久磁石３２の磁石極対数Ｐｐｍ（例えば、１０）、インナロータ２０の変調子２１の磁気通路極数Ｐｍ（例えば、１６）、アウタロータ３０の永久磁石３２による電機子コイル１４に鎖交する磁束の振幅値Ψｆ、インナロータ２０の変調子２１の回転によって発生する磁束の変動の振幅値Ｐａｓが予めメモリ１１１内に格納されている。
【００５３】
このコントローラ１１０は、これらに加えて、ステータ１０のステータトルクＴｓ、アウタロータ３０のＰＭロータトルクＴｐｍ、インナロータ２０の変調子トルクＴｍの上記各式（９）〜（１１）がメモリ１１１内に予め格納されており、先に決定した目標トルクの出力を得られる電機子コイル１４に入力する電流の大きさＩａと位相角βとを駆動条件として導出してインバータ１１５を制御しバッテリ１１６内の蓄電電力を回転電機１００に入力するようになっている。
【００５４】
これにより、回転電機１００は、制御マップを検索する等の複雑で時間の掛かる制御処理に拠らずに、電機子コイル１４に必要な大きさの駆動電流Ｉａを最適な位相角βで入力してインバータ１１５を制御することができる。
【００５５】
このように、本実施形態のコントローラ１１０においては、回転電機１００のモータ構造（ステータ１０、インナロータ２０、アウタロータ３０の極対数や極数）に応じた定数ｋや各種パラメータΨｆ、Ｐａｓと共に各トルク出力式Ｔｓ、Ｔｍ、Ｔｐｍを予めメモリ１１１内に格納（準備）しておくだけで、例えば、目標トルクの出力に必要な電機子コイル１４への供給電流の入力条件Ｉａ、βを取得することができ、迅速かつ容易にインバータ１１５を制御することができる。
【００５６】
したがって、コントローラ１１０は、メモリ１１１内に大容量かつ複雑な制御処理を必要とする制御マップを準備することなく、磁気変調二軸型回転電機１００におけるステータ１０のトルクＴｓ、インナロータ２０のトルクＴｍ、アウタロータ３０のトルクＴｐｍのトルク制御を実行することができる。
【００５７】
ここで、本実施形態の第１の他の態様としては、回転電機１００のように径方向にエアギャップＧ１、Ｇ２を形成するラジアルギャップ構造に限定されず、回転軸方向にギャップを形成するアキシャルギャップ構造で構成しても良い。この場合も、軸方向に並列するステータと２組のロータ側にそれぞれ電機子コイルや磁路部材、誘導コイルを配置する。
【００５８】
また、回転電機１００のようなラジアルギャップ構造の場合には、ステータ１０やインナロータ２０やアウタロータ３０を電磁鋼板の積層構造で構成することに限定されず、例えば、鉄粉などの磁性を有する粒子の表面を絶縁被覆処理した軟磁性複合粉材（Soft Magnetic Composites）をさらに鉄粉圧縮成形および熱処理製造した圧粉磁心、所謂、ＳＭＣコアを採用してもよい。このＳＭＣコアは、成形が容易であることからアキシャルギャップ構造に好適である。
【００５９】
また、回転電機１００は、車載用に限定されるものではなく、例えば、風力発電や、工作機械などの駆動源として好適に採用することができる。
【００６０】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ステータ
１２ ステータティース
１４ 電機子コイル
２０ インナロータ（第１のロータ）
２１ 変調子（磁気通路）
２２ 空隙
３０ アウタロータ（第２のロータ）
３１ 軟磁性体
３１Ａ 外周軟磁性体
３１Ｂ 貫通軟磁性体
３２ 永久磁石
１００ 回転電機
１０１ インナ回転軸
１０２ アウタ回転軸
１１０ コントローラ（トルク制御装置）
１１１ メモリ
１１５ インバータ
１１６ バッテリ
Ｇ１ エアギャップ
Ｇ２ エアギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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