【手続補正書】
【提出日】平成20年9月9日(2008.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
永久磁石による界磁を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差を変更することによる界磁制御を行って制御する電動機の制御装置であって、
直流電源から供給される直流電力を前記電動機の電機子に供給する多相交流電力に変換するインバータ回路と、
前記ロータ位相差を変更するロータ位相差変更手段と、
前記直流電源の出力電圧を変更する直流電圧変更手段と、
前記電動機の各相の電機子の端子間電圧の合成ベクトルの大きさが、前記直流電源の出力電圧以下に設定された目標電圧よりも大きくなったときに、前記ロータ位相差変更手段により、前記電動機の界磁の磁束が減少する方向に前記ロータ位相差を変更する「第１の端子間電圧上昇対処処理」と、前記直流電圧変更手段により、前記直流電源の出力電圧を上昇させる「第２の端子間電圧上昇対処処理」とのうちの、少なくともいずれか一方を実行する端子間電圧上昇対処手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
永久磁石による界磁を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差を変更することによる界磁制御を行って制御する電動機の制御装置であって、
直流電源から供給される直流電力を前記電動機の電機子に供給する多相交流電力に変換するインバータ回路と、
前記ロータ位相差を変更するロータ位相差変更手段と、
前記直流電源の出力電圧を変更する直流電圧変更手段と、
前記電動機の各相の電機子の端子間電圧の合成ベクトルの大きさが、前記直流電源の出力電圧以下に設定された目標電圧よりも小さくなったときに、前記ロータ位相差変更手段により、前記電動機の界磁の磁束が増加する方向に前記ロータ位相差を変更する「第１の端子間電圧低下対処処理」と、前記直流電圧変更手段により、前記直流電源の出力電圧を低下させる「第２の端子間電圧低下対処処理」とのうちの、少なくともいずれか一方を実行する端子間電圧低下対処手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、永久磁石界磁型の回転電動機の界磁弱め制御を、回転軸の周囲に配置された二つのロータ間の位相差を変更することによって行う電動機の制御装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来より、永久磁石界磁型の回転電動機の回転軸の周囲に同心円状に設けた第１ロータ及び第２ロータを備え、回転速度に応じて第１ロータと第２ロータの位相差を変更することで、界磁弱め制御を行うようにした電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、回転軸の周囲に配置された二つのロータを有する電動機を作動させる際に、電動機の回転数に依ることなく、電動機の作動状態に応じた効率の良い通電制御を実行することができる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、永久磁石による界磁を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差を変更することによる界磁制御を行って制御する電動機の制御装置に関する。なお、前記界磁制御には、前記電動機の界磁の磁束を減少させる界磁弱め制御と、前記電動機の界磁の磁束を増大させる界磁強め制御とが含まれる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
かかる本発明によれば、前記電動機の各相の電機子の端子間電圧の合成ベクトルの大きさが前記目標電圧よりも大きくなったときに、前記端子間電圧上昇対処手段により、前記「第１の端子間電圧上昇対処処理」を先に実行して、前記電動機の界磁の磁束を減少させる。そして、この前記「第１の端子間電圧上昇対処処理」により、前記電動機の端子間電圧の合成ベクトルの大きさが前記目標電圧以下となれば、前記インバータ回路から前記電動機への通電を維持することができる。一方、前記「第１の端子間電圧上昇対処処理」を実行しても、前記電動機の端子間電圧の合成ベクトルの大きさが前記目標電圧よりも大きいときには、前記「第２の端子間電圧上昇対処処理」を実行して、前記直流電源の出力電圧を上昇させることによって、前記インバータから前記電動機への通電が可能な前記電動機の作動範囲をさらに拡大することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
かかる本発明によれば、前記「第１の端子間電圧上昇対処処理」において前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する機械的な処理は、前記「第２の端子間電圧上昇対処処理」において前記直流電圧変更手段により前記直流電源の出力電圧を変更する電気的な処理よりも、変更指令に対する応答時間が長くなる。そこで、前記トルク指令値の変化率に応じて、例えば、該変化率が予め設定された基準値よりも大きいときは、応答時間が短い前記「第２の端子間電圧上昇対処処理」を先に実行して前記電動機の通電量の維持を優先し、また、該変化率が該基準値以下であるときには、応答時間が長い前記「第１の端子間電圧上昇対処処理」を先に行って電動機の運転効率の維持を優先することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
かかる本発明によれば、前記トルク指令値の変化率に応じて、例えば、該変化率が予め設定された基準値よりも大きいときは、電気的な処理であって応答時間が短い前記「第２の端子間電圧上昇対処処理」又は前記「第３の端子間電圧上昇対処処理」を先に行って前記電動機の通電量の維持を優先し、また、該変化率が該基準値以下であるときには、機械的な処理であって応答時間が長いが、前記電動機への通電量が減少する前記「第１の端子間電圧上昇対処処理」を先に行って電動機の運転効率の維持を優先することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、本発明の第２の態様は、直流電源から供給される直流電力を前記電動機の電機子に供給する多相交流電力に変換するインバータ回路と、前記ロータ位相差を変更するロータ位相差変更手段と、前記直流電源の出力電圧を変更する直流電圧変更手段と、前記電動機の各相の電機子の端子間電圧の合成ベクトルの大きさが、前記直流電源の出力電圧以下に設定された目標電圧よりも小さくなったときに、前記ロータ位相差変更手段により、前記電動機の界磁の磁束が増加する方向に前記ロータ位相差を変更する「第１の端子間電圧低下対処処理」と、前記直流電圧変更手段により、前記直流電源の出力電圧を低下させる「第２の端子間電圧低下対処処理」とのうちの、少なくともいずれか一方を実行する端子間電圧低下対処手段とを備えたことを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図２（ｂ）において、ステータ１０に固定された第２プラネタリキャリアＣ２の速度はゼロである。そのため、第２リングギアＲ２及び内側ロータ１１は、例えば逆転方向（Ｖr＜０）に回動するサンギアＳに対して、第２リングギアＲ２に対するサンギアＳのギア比ｇ２に応じた速度で正転方向（Ｖr＞０）に回転することになる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
また、通電制御部５０は、ｄ軸電流の指令値Ｉd_cに補正値ΔＩd_volを加算する加算器５１、該補正値ΔＩd_volが加算されたｄ軸電流の指令値Ｉd_caとｄ軸電流の検出値Ｉd_sとの偏差ΔＩdを算出する減算器５２、該偏差ΔＩdを生じさせるためのｄ軸偏差電圧ΔＶdを算出するｄ軸電流制御部５３、ｄ軸電流の指令値Ｉd_cとｑ軸電流の指令値Ｉq_cとに基づいて、ｄ軸とｑ軸間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための成分（非干渉成分）を算出する非干渉制御部５６、ｄ軸偏差電圧ΔＶdから非干渉制御部５６により算出された非干渉成分を減じる減算器５４、ｑ軸電流の指令値Ｉq_cと検出値Ｉq_sとの偏差ΔＩqを算出する減算器５５、該偏差ΔＩqを生じさせるためのｑ軸偏差電圧ΔＶqを算出するｑ軸電流制御部５７、及びｑ軸偏差電圧ΔＶqに非干渉成分を加える加算器５８を備えている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
そこで、定数算出部６３は、ｑ軸指令電圧Ｖq_c、電動機１の角速度の検出値ω_s、ｄ軸電流の検出値Ｉd_s、及びｑ軸電流の検出値Ｉq_sを、上記式（２）のＶq、ω、Ｉd、及びＩqにそれぞれ代入して、誘起電圧定数Ｋeを算出する。また、定数検出部６３は、ｄ軸電流の検出値Ｉd、ｄ軸電圧の指令値Ｖd_c、電動機１の角速度の検出値ω_s、及びｑ軸電流の検出値Ｉqを、上記式（４）のＩd、Ｖd、ω、及びＩqにそれぞれ代入して、ｑ軸電機子のインダクタンスＬqを算出する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
次に、ロータ位相差推定部６４は、定数算出部６３により算出された誘起電圧定数Ｋeとｑ軸電機子のインダクタンスＬqとに基づいて、ロータ位相差の推定値θd_eを求める。ここで、ロータ位相差が変化すると、それに応じて電動機１の誘起電圧定数Ｋeとｑ軸電機子のインダクタンスＬqが変化する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
次に、図８を参照して、ｄ軸電機子の端子間電圧とｑ軸電機子の端子間電圧の合成ベクトルＶの大きさＶpがＶp_targetよりも大きいとき（Ｖp_target＜Ｖp）に、合成ベクトルＶがＶp_targetを半径とする目標電圧円Ｃの周上をトレースするように、ロータ位相差と直流電源１００の出力電圧とｄ軸電流を変更することによる効果について説明する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
そして、さらに、ｄ軸電流を増加させる「第３の端子間電圧上昇対処処理」を実行する。これにより、図８（ｄ）に示したように、合成ベクトルＶが目標電圧円Ｃの円周上に至っている。このように、合成ベクトルＶを目標電圧円Ｃに近づけることにより、ＰＷＭ演算部６２から電動機１への通電量を増加させることができるため、電動機１の通電制御の制限を回避することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
そして、電気的な処理であって応答速度が速い「第２の端子間電圧上昇対処処理」、「第３の端子間電圧上昇対処処理」及び「第２の端子間電圧低下対処処理」により、トルク指令値Ｔr_cの変化に対する応答性を優先させて電動機１の作動を制御することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
そして、アクチュエータ２５は、図１３に示したフローチャートの処理を実行して、電動機１のロータ位相差を変更する。すなわち、アクチュエータ２５は、図１３のＳＴＥＰ１でロータ位相差指令値決定部９７からロータ位相差の指令値θd_c2を受信すると、ＳＴＥＰ２でθd_c2を機械角度βに変換する。そして、続くＳＴＥＰ３で、アクチュエータ２５は機械角度βを第１プラネタリキャリアＣ1の動作角度γに変換し、ＳＴＥＰ４で該動作角度γ分だけ、第１プラネタリキャリアＣ1を回動させる。これにより、ロータ位相差の指令値θd_c2に応じた角度分だけロータ位相差が変更されて電動機１の界磁の磁束が変化し、上述した図８（ａ）から図８（ｂ）に移行する「第１の端子間電圧上昇対処処理」が実行される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
次に、ＳＴＥＰ３０でＶpがＶp_target以下であったとき（上述した図９（ａ）の状態）は、ＳＴＥＰ３１に進む。そして、ＳＴＥＰ３１で、誘起電圧定数指令値決定部９３は、ΔＶpに対するＰＩ（比例積分）制御によって算出した誘起電圧定数の指令値Ｋe_cに対応するロータ位相差の指令値θd_cが、アクチュエータ３０による界磁強め側の限界値θd_min（０度）以下であるか否かを判断する。