(57)【要約】【課題】コスト低減及び効率制御が可能な可変界磁型の回転電機の制御装置を提供する。【解決手段】ステータと、ステータに対向配置され、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み第２ロータ要素が第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備える回転電機を制御する制御装置。制御装置は、第１ロータ要素に対する第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御するための電流マップを予め記憶部１２０に記憶し、この電流マップを用いてフィードフォワード制御で第２ロータ要素の回転角を制御して位相角を調整する。このとき、電流係数ｋの値を調整して位相角の０度と１８０度の間の遷移を可能とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備える回転電機を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値を生成して出力する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、電流実効値が所定値以下となるように前記電流指令値を生成して出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記目標位相角に応じた電流パターンが予め記憶された記憶部を備え、記憶された前記電流パターンを参照し、前記目標位相角に対応する電流パターンに基づくフィードフォワード制御で前記電流指令値を生成して出力する
ことを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記電流パターンの電流値を所定の係数で増幅して前記電流指令値を生成する
ことを特徴とする請求項３記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記位相角を１８０度から０度に遷移させる場合の係数と、前記位相角を０度から１８０度に遷移させる場合の係数を互いに異なる値とする
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記目標位相角と現在の位相角との差分に基づくフィードバック制御で前記電流指令値を生成して出力する
ことを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備える回転電機を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第１ロータ要素に印加されるトルクが０ないし０近傍の所定値に維持されるように制御するとともに、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値を生成して出力する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記位相角毎の前記第１ロータ要素の電流進角と電流との第１の対応関係、及び前記位相角毎の前記第２ロータ要素の電流進角と電流との第２の対応関係を記憶する記憶部を備え、現在の位相角に対応する前記第１の関係及び前記第２の関係に基づき前記第１ロータ要素のトルク指令に対する前記第１ロータ要素の目標電流実効値及び目標電流進角を生成する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項９】
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備える回転電機を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値であってその電流実効値が所定値以下となる電流指令値を生成して出力する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項１０】
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備える回転電機を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記目標位相角に応じた電流パターンが予め記憶された記憶部を備え、
前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値を、前記記憶部に記憶された前記電流パターンを参照し、前記目標位相角に対応する電流パターンに基づくフィードフォワード制御で生成して出力する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変界磁型の回転電機の制御装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータの環状の２ロータが内外に対して同軸に配置される二重構造において両ロータ間の位相差を変更する機構を小型化するモータの制御装置が記載されている。２つのロータ間の位相差を検出する位相差検出器と、モータの出力軸の回転位置（外側ロータの回転角度）を検出するレゾルバ等の位置センサを備え、両ロータ間に生じる磁力トルクを打ち消すトルクを発生させるようにステータに界磁電流を流し、その磁力トルクの打ち消し後に内側ロータを回転させるトルクを発生させるように界磁電流を強める制御を行うことが記載されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、２つのロータ間の位相差を検出する位相差検出器と、モータの出力軸の回転位置を検出する位置センサという２種類の検出器を備えており、さらなる小型化ないしコスト低減が困難である。
【０００５】
また、内側ロータを回転させるトルクを発生させるように界磁電流を強める制御を行うものの、トルクの最適化については十分検討されておらず、より一層の効率的制御が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、従来よりもさらにコスト低減・効率制御が可能な回転電機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備える回転電機を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値を生成して出力することを特徴とする。
【０００８】
本発明の１つの実施形態では、前記制御装置は、電流実効値が所定値以下となるように前記電流指令値を生成して出力する。
【０００９】
本発明の他の実施形態では、前記制御装置は、前記目標位相角に応じた電流パターンが予め記憶された記憶部を備え、記憶された前記電流パターンを参照し、前記目標位相角に対応する電流パターンに基づくフィードフォワード制御で前記電流指令値を生成して出力する。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態では、前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記電流パターンの電流値を所定の係数で増幅して前記電流指令値を生成する。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態では、前記制御装置は、前記位相角を１８０度から０度に遷移させる場合の係数と、前記位相角を０度から１８０度に遷移させる場合の係数を互いに異なる値とする。
【００１２】
本発明のさらに他の実施形態では、前記制御装置は、前記目標位相角と現在の位相角との差分に基づくフィードバック制御で前記電流指令値を生成して出力する。
【００１３】
また、本発明は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備える回転電機を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第１ロータ要素に印加されるトルクが０ないし０近傍の所定値に維持されるように制御するとともに、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値を生成して出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明の１つの実施形態では、前記制御装置は、前記位相角毎の前記第１ロータ要素の電流進角と電流との第１の対応関係、及び前記位相角毎の前記第２ロータ要素の電流進角と電流との第２の対応関係を記憶する記憶部を備え、現在の位相角に対応する前記第１の関係及び前記第２の関係に基づき前記第１ロータ要素のトルク指令に対する前記第１ロータ要素の目標電流実効値及び目標電流進角を生成する。
【００１５】
また、本発明は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備える回転電機を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値であってその電流実効値が所定値以下となる電流指令値を生成して出力することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備える回転電機を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記目標位相角に応じた電流パターンが予め記憶された記憶部を備え、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を目標位相角に向けて制御すべく前記ステータの電流指令値を生成して出力する場合に、前記第２ロータ要素を回転させて前記位相角が前記目標位相角となるような電流指令値を、前記記憶部に記憶された前記電流パターンを参照し、前記目標位相角に対応する電流パターンに基づくフィードフォワード制御で生成して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コスト低減を図り、第１ロータ要素と第２ロータ要素の位相角を効率的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】回転電機の基本構成図である。
【図２】主ロータと副ロータの位相関係説明図である。
【図３】フィードバック制御の構成図である。
【図４】逆極（１８０度）から同極（０度）に遷移する場合の電流パターン図である。
【図５】同極から逆極に遷移する場合の電流パターン図である。
【図６】フィードフォワード制御の構成図である。
【図７】逆極から同極に遷移する場合の制御パターン図である。
【図８】同極から逆極に遷移する場合の制御パターン図である。
【図９】主ロータ及び副ロータの二次元等トルクマップの説明図である。
【図１０】経路距離と副ロータトルクの関係を示すグラフ図である。
【図１１】経路距離と電流実効値及び電流進角の関係を示すグラフ図である。
【図１２】実施形態の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
＜回転電機の基本構成＞
まず、可変界磁型回転電機の基本構成について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態における回転電機の基本構成図であり、回転電機の回転軸方向と直交する方向から見た断面図である。
【００２２】
回転電機は、ケーシングに固定されたステータ２４と、径方向においてステータ２４と所定のギャップを空けて対向し、ステータ２４に対して相対回転可能なロータ２８を備える。図１の例では、ロータ２８がステータ２４の内周側の位置でステータ２４と対向配置される。
【００２３】
ステータ２４は、ステータコア３６と、ステータコア３６にその周方向に沿って配設された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗを含む。３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗに３相の交流電流が流れることで、ステータ周方向に回転する回転磁界が生じる。
【００２４】
ロータ２８は、回転軸方向に隣接した状態でステータ２４と径方向に対向配置された主ロータ（第１ロータ要素）４０と副ロータ（第２ロータ要素）４２を含む。主ロータ４０と副ロータ４２は、回転軸方向にギャップを空けて対向配置される。図１では、主ロータ４０が副ロータ４２よりも回転軸方向一方側（図の左側）に配置され、主ロータ４０がステータコア３６の回転軸方向一方側と径方向に対向し、副ロータ４２がステータコア３６の回転軸方向他方側（図の右側）と径方向に対向する。
【００２５】
主ロータ４０は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された主ロータコア４６と、主ロータコア４６にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを含む。主永久磁石４８ｎは外周側がＮ極であり、主永久磁石４８ｓは外周側がＳ極である。主永久磁石４８ｎ，４８ｓが周方向に交互に配置されることで、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの極性が周方向に交互に異なる。
【００２６】
副ロータ４２は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された副ロータコア５４と、副ロータコア５４にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の副永久磁石５６ｎ，５６ｓを含む。副永久磁石５６ｎは外周側がＮ極であり、副永久磁石５６ｓは外周側がＳ極である。副永久磁石５６ｎ，５６ｓが周方向に交互に配置されることで、副永久磁石５６ｎ，５６ｓの極性が周方向に交互に異なる。副永久磁石５６ｎ，５６ｓの周方向間隔は、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの周方向間隔に等しい。
【００２７】
主ロータシャフト２６には、拘束板６１，６２が溶接等により固定される。拘束板６１，６２は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６２が拘束板６１より回転軸方向一方側に配置され、主ロータ４０が回転軸方向に拘束板６１，６２の間に挟持される。主ロータ４０は、主ロータシャフト２６とキー溝やスプライン等により係合し、主ロータシャフト２６及び拘束板６１，６２と一体回転する。
【００２８】
副ロータシャフト５２には、拘束板６３，６４が溶接等により固定される。拘束板６３，６４は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６３が拘束板６４より回転軸方向一方側に配置され、副ロータ４２が回転軸方向において拘束板６３，６４の間に挟持される。副ロータ４２は、副ロータシャフト５２とキー溝やスプライン等により係合し、副ロータシャフト５２及び拘束板６３，６４と一体回転する。副ロータシャフト５２は、ベアリング５０により主ロータシャフト２６に対して相対回転可能に支持され、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転可能である。副ロータ４２と主ロータ４０の位相角のとり得る範囲に応じて位相角を制限するストッパを設けてもよい。
【００２９】
主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係が変化することで、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束が変化する。主ロータ４０と副ロータ４２で同一極性の主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が周方向の同位相に配置される同極対向状態の場合、界磁磁束は最大となる。他方、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転し、主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が電気角で１８０度ずれる逆極対向状態の場合、界磁磁束は最小あるいはゼロとなる。
【００３０】
図２は、主ロータ４０及び副ロータ４２のみを取り出した斜視図である。図２（ａ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が同極対向状態であり、位相角をγとすると、γ＝０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最大となる。図２（ｂ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態であり、γ＝１８０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最小となる。
【００３１】
このように、本実施形態の回転電機は、主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係を変化させる、つまり主ロータ４０と副ロータ４２を相対回転させて位相角γを変化させることでステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束を変化させる可変界磁型の回転電機として機能する。
【００３２】
可変界磁型の回転電機は、例えばハイブリッド自動車等の電動車両のモータジェネレータ（ＭＧ）として用いられる。そして、車載の電子制御装置（ＥＣＵ）７０によってＭＧを動作させる場合に主ロータ４０と副ロータ４２の位相角が０度となるように制御してステータ２４の鎖交磁束を最大化し、ＭＧを動作させない場合に主ロータ４０と副ロータ４２の位相角が１８０度となるように制御してステータ２４の鎖交磁束を最小化する。
【００３３】
本実施形態では、ＥＣＵ７０により主ロータ４０と副ロータ４２の位相角を所望の値に制御する際に、位相角は０度あるいは１８０度のいずれかに制御されるが、０度と１８０度の間の任意の角度に制御する場合にも適用し得る。
【００３４】
＜主ロータ４０と副ロータ４２の位相角の制御＞
次に、ＥＣＵ７０における位相角の制御について説明する。位相角の制御には、フィードバック（ＦＢ）制御とフォードフォワード（ＦＦ）制御があり、これらについて順次説明する。但し、いずれの制御においても、副ロータ４２の回転のみを考慮してステータ電流の電流指令値Ｉを生成する。
【００３５】
＜位相角のフィードバック制御＞
図３は、主ロータ４０に対して副ロータ４２を相対的に回転させて位相角γを所望の値に制御するためのＥＣＵ７０が備えるフィードバック制御構成図である。フィードバック制御器は、差分器１００，１０４，１１４、微分器１０６、増幅器１０２，１０８、τ−Ｉ変換テーブル１１０、電流制御器１１２を備える。
【００３６】
位相角の指令値γ＊と現在の位相角γの差分は差分器１００で算出され、増幅器１０２で係数Ｋγが乗じられる。他方、現在の位相角γの変化速度が微分器１０６で算出され、増幅器１０８で係数Ｋｆが乗じられる。両者の差分が差分器１０４で算出され、この差分が副ロータ４２のトルク指令値τ＊となる。
【００３７】
τ−Ｉ変換テーブル１１０は、副ロータ４２のトルク指令値τ＊と電流指令値Ｉとの対応関係を規定するテーブルであり、予め実験あるいはシミュレーションで定めてＥＣＵのメモリに格納される。τ−Ｉ変換テーブル１１０は、例えば電流当たりのトルクが最大となるように規定される。ＥＣＵは、τ−Ｉ変換テーブルを用いて副ロータ４２のトルク指令値τ＊、すなわち目標位相角γ＊と現在の位相角γとの差分に基づきこの差分を解消するためのトルク指令値τ＊に対応する電流指令値Ｉ＊を生成し、さらに電流制御器１１２で電流指令値Ｉ＊を電圧指令値Ｖ＊に変換してステータコイル３８ｕ、３８ｖ、３８ｗにステータ電流を供給して回転電機（モータ）を駆動する。主ロータ４０の回転角θｍと副ロータ４２の回転角θｓの位相角γ＝θｓ−θｍが位相角検出器としての差分器１１４で検出され、指令値γ＊にフィードバックされる。
【００３８】
図４は、図３に示すフィードバック制御器で制御した場合の、副ロータ４２から見たときの電流パターンである。逆極（１８０度）から同極（０度）に遷移させる場合の電流パターンであり、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑの時間変化を示す。
【００３９】
また、図５は、図３に示すフィードバック制御器で制御した場合の、副ロータ４２から見たときの電流パターンである。図４の場合と逆に、同極（０度）から逆極（１８０度）に遷移させる場合の電流パターンである。
【００４０】
ここで、増幅器１０２、１０８での係数、すなわちゲインを調整することで、電流実効値が所定値を超えないように制御することができる。
【００４１】
以上は、副ロータ４２から見たｉｄ電流及びｉｑ電流の電流制御による位相角γの制御であるが、主ロータ４０のトルクに関しては、主ロータ４０が回転しないように制御すればよく、具体的には主ロータ４０のトルクを０ないし０近傍の所定値に維持すればよい。このことは、主ロータ４０のトルクを実質的に０とみなし、副ロータ４２のトルクを制御して副ロータ４２のみを回転させることを考慮した電流指令値Ｉ＊を生成することを意味し、制御が簡易化される。主ロータ４０のトルクを０ないし０近傍の所定値に維持するための制御方法については、さらに後述する。
【００４２】
他方、このようなフィードバック制御では、主ロータ４０及び副ロータ４２の回転角を検出するセンサが必要となる。
【００４３】
そこで、図４及び図５に示す電流パターンを予め検出、あるいはシミュレーションで求めてマップ化する。これにより、逆極から同極に遷移する場合の副ロータ４２のｉｄ電流及びｉｑ電流の時間変化を示すマップと、同極から逆極に遷移する場合の副ロータ４２のｉｄ電流及びｉｑ電流の時間変化を示すマップが得られる。そして、得られた電流マップをメモリに記憶し、これらのマップを参照してフィードフォワード制御により副ロータ４２を相対的に回転させて位相角γを所望の値に制御する。フィードフォワード制御とすることで、現在の位相角をフィードバックする必要がなくなり、検出器数が削減される。
【００４４】
＜位相角のフィードフォワード制御＞
図６は、ＥＣＵ７０が備えるフィードフォワード制御構成図である。フィードフォワード制御器は、電流マップを記憶する記憶部１２０、増幅器１２２、電流制御器１２４を備える。
【００４５】
記憶部１２０は、図４及び図５に示す電流パターンのマップを記憶し、時間毎の電流値を出力する。増幅器１２２は、電流係数ｋを乗じて電流指令値Ｉ＊を出力する。電流制御器１２４は、図３の電流制御器１１２と同様に、電流指令値Ｉ＊を電圧指令値Ｖ＊に変換して出力する。
【００４６】
図７は、図６に示すフィードフォワード制御器で制御した場合における、逆極から同極に遷移する場合の位相角γ及びロータ角の時間変化である。図７（ａ）は位相角γの時間変化であり、電流係数ｋを変化させた場合の時間変化を示す。図７（ｂ）は主ロータ４０のロータ角θｍ及び副ロータ４２のロータ角θｓの時間変化を示す。電流係数ｋを変化させることで電流指令値Ｉ＊が変化するため、位相角γ及びロータ角の時間変化の傾向ないし度合いが変化する。図示されるように、電流係数ｋの値によっては、逆極から同極に達する場合もあれば達しない場合もあり得る。具体的には、電流係数ｋが１以下の場合には逆極から同極に遷移できず、電流係数ｋが１を超える場合に逆極から同極に遷移できる。このことは、フィードバック制御により得られる電流パターンそのものを用いてフィードフォワード制御しても位相角γを所望の値に制御できず、電流係数ｋを１より大きく設定して電流値を増大させることでフィードフォワード制御により位相角γを所望の値に制御できることを意味する。
【００４７】
図８は、図６に示すフィードフォワード制御器で制御した場合における、同極から逆極に遷移する場合の位相角γ及びロータ角の時間変化である。図８（ａ）は位相角γの時間変化であり、電流係数ｋを変化させた場合の時間変化を示す。図８（ｂ）は主ロータ４０のロータ角θｍ及び副ロータ４２のロータ角θｓの時間変化を示す。電流係数ｋを変化させることで電流指令値Ｉ＊が変化するため、位相角γ及びロータ角の時間変化の傾向ないし度合いが変化する。図７と同様に、電流係数ｋの値によっては、同極から逆極に達する場合もあれば達しない場合もあり得る。電流係数ｋを１より大きく設定して電流値を増大させることでフィードフォワード制御により位相角γを所望の値に制御できる。
【００４８】
＜係数の調整＞
以上のように、フィードバック制御における増幅器１０２，１０８の係数は、電流実効値を所定値以下とするように設定し、フィードフォワード制御における増幅器１２２の係数ｋは、ｋ＞１となるように設定することで、確実に位相角γを所望の値、すなわち同極（０度）あるいは逆極（１８０度）に制御することができる。また、ストッパがある場合、係数ｋを大きくしていくとストッパに強く当たることになり音や衝撃が発生する。これを緩和するためには係数ｋを小さく設定すればよい。
【００４９】
但し、図７及び図８を比較すればわかるように、フィードフォワード制御において、逆極から同極に遷移させる場合と、同極から逆極に遷移させる場合とで、電流係数ｋの値による変化は異なる。すなわち、逆極から同極に遷移させる場合の方が、同極から逆極に遷移させる場合よりも、係数ｋの値の大小が遷移の度合いに与える影響が相対的に大きい。従って、逆極から同極に遷移させる場合の電流係数ｋと、同極から逆極に遷移させる場合の電流係数ｋを同一とするのではなく、互いに異なる値とすることも可能である。例えば、逆極から同極に遷移させる場合の電流係数ｋをｋ＝１．４とし、同極から逆極に遷移させる場合の電流係数ｋをｋ＝１．２とする等である。勿論、このことは、逆極から同極に遷移させる場合の電流係数ｋと、同極から逆極に遷移させる場合の電流係数ｋを同一とする態様を排除するものでないことは言うまでもなく、制御のさらなる簡易化を図る観点から電流係数を一律に設定することも好適である。電流係数ｋの値はＥＣＵ７０のメモリに予め記憶させておく。あるいは、使用環境（温度、経年数、緊急度）により可変にすることも好適である。
【００５０】
＜主ロータ４０のトルク制御＞
次に、主ロータ４０のトルクを０ないし０近傍の所定値に維持するための制御について説明する。この制御は、フィードバック制御及びフィードフォワード制御のいずれにも共通する制御である。また、これまでフィードバック制御・フィードフォワード制御において副ロータ４２の回転のみを考慮していたが、この制御を組み合わせることで主ロータ４０の回転も考慮した制御が可能となる。
【００５１】
図９は、主ロータ４０のトルクを算出する模式図である。
【００５２】
まず、位相角γ毎に、主ロータ４０の電流進角と電流との対応関係を規定するマップ２００を作成してＥＣＵ７０のメモリに記憶しておく。
【００５３】
次に、位相角γ毎のマップ２００において、指令された主ロータ４０の等トルク線を算出する。図において、等トルク線を破線で示す。
【００５４】
他方、位相角γ毎に、副ロータ４２の電流進角と電流との対応関係を規定するマップ２０２を作成してＥＣＵ７０のメモリに記憶しておく。
【００５５】
そして、マップ２００で算出した等トルク線を、マップ２０２に投影（あるいは反映）させて、等トルク線上に位置する副ロータ４２のトルクを算出してプロットする。
【００５６】
図１０は、このようにして等トルク線を用いてプロットした副ロータ４２のトルクである。横軸は等トルク線の基準点からの経路距離であり、縦軸は算出した副ロータ４２のトルクである。このグラフにおいて、副ロータ４２の指令値に対応する経路距離を目標経路距離として算出する。なお、副ロータ４２の指令値に対応する経路距離が存在しない場合には、例えば副ロータ４２のトルクが最大値となる経路距離を目標経路距離として近似する。
【００５７】
図１１は、指定された主ロータ４０の等トルク線の経路距離と電流実効値、及び電流進角をプロットしたものである。このグラフにおいて、図１０で算出された目標経路距離に対応する電流実効値及び電流進角をそれぞれ目標電流実効値及び目標電流進角として算出する。
【００５８】
図１２は、主ロータ４０のトルクを所定値以下に維持するためのＥＣＵ７０の制御フローチャートである。
【００５９】
まず、ＥＣＵ７０は、主ロータ４０及び副ロータ４２のトルク指令値、及び現在の位相角γを読み込む（Ｓ１０１）。フィードバック制御の場合、位相角検出器で現在の位相角γを検出すればよく、フィードフォワード制御の場合、位相角γは０度あるいは１８０度のいずれかの値であり、０度あるいは１８０度に設定されたときにこの状態を維持するロック機構を備えていれば、現在の位相角γは既知となるため位相角検出器は不要である。
【００６０】
次に、位相角γ毎の主ロータ４０の電流進角と電流との関係を規定するマップ２００（これを三次元マップＭ１と称する。ここで、「三次元」は、電流進角、電流、位相角γの３つのパラメータにより規定されることを示す）を用いて、現在の位相角γに対応する電流進角と電流との関係から、主ロータ４０のトルク指令に対応する等トルク線を算出する（Ｓ１０２）。この等トルク線は、等トルクとなる電流進角と電流の組（電流進角、電流）の集合であり、一次元マップＭ３と称する。
【００６１】
次に、位相角γ毎の副ロータ４２の電流進角と電流との関係を規定するマップ２０２（これを三次元マップＭ２と称する）を用いて、現在の位相角γに対応する電流進角と電流の関係から、一次元マップＭ３の電流進角と電流の組に対応する副ロータ４２の電流進角と電流の組を算出する（Ｓ１０３）。副ロータ４２の電流進角と電流の組の集合を一次元マップＭ４と称する。
【００６２】
次に、算出された一次元マップＭ４を参照して、副ロータ４２のトルク指令値に対応する目標経路距離を算出し、この目標経路距離に対応する目標電流実効値と電流進角を決定する（Ｓ１０４）。
【００６３】
このとき、算出された一次元マップＭ４を参照しても、副ロータ４２のトルク指令値に対応する目標経路距離が存在しない場合には（Ｓ１０５でＮＯ）、副ロータ４２の最大トルクが得られる経路距離を目標経路距離として近似し、近似した目標経路距離に対応する目標電流実効値と電流進角を決定する（Ｓ１０６）。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、フィードバック制御あるいはフィードフォワード制御により副ロータ４２の回転角のみを制御して主ロータ４０と副ロータ４２の位相角γを所望の値に制御することができるので、効率的に位相角γを制御できる。また、特にフィードフォワード制御を用いることで、検出器を削減してコスト低減を図るとともに、効率的に位相角γを制御できる。
【００６５】
また、本実施形態では、記憶部１２０に記憶される電流マップは、フィードバック制御における係数を調整して電流実効値が所定値以下となるように調整された電流値であるため、フィードバック制御あるいはフィードフォワード制御において消費電流を低減することができる。
【００６６】
さらに、本実施形態では、図１０あるいは図１２のＳ１０５、Ｓ１０６で説明したように、副ロータ４２のトルク指令に対応する目標経路距離が存在しない場合に、最大トルクが得られる経路距離で近似しているが、他の方法で近似してもよく、例えば副ロータ４２のトルクが所定のしきい値以上となるような経路距離を目標経路距離として、電流進角及び電流実効値を算出すればよい。
【符号の説明】
【００６７】
２４  ステータ、２８  ロータ、３６  ステータコア、４０  主ロータ（第１ロータ要素）、４２  副ロータ（第２ロータ要素）、７０  電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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