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JP2008067516A - Electric motor control device - Google Patents

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JP2008067516A JP2006243062A JP2006243062A JP2008067516A JP 2008067516 A JP2008067516 A JP 2008067516A JP 2006243062 A JP2006243062 A JP 2006243062A JP 2006243062 A JP2006243062 A JP 2006243062A JP 2008067516 A JP2008067516 A JP 2008067516A
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博文 新
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform energization control of an armature, having a stator of a motor so as to match the direction of the combined field of the permanent magnet of both rotors in the motor, capable of changing the phase difference between the two rotors. <P>SOLUTION: The motor 3 has two rotors 10, 11 having permanent magnets 13, 14, respectively, and the phase difference between both the rotors 10, 11 is changeable. One rotational angle of the rotors 10, 11, for example, the rotational angle θm of the rotor 10, is detected by a rotation angle detection means 43. The detected rotational angle θm is corrected by a rotation angle correction means 51. By using the rotational angle θm' after the correction, the energization control of the armature of the motor 3 is performed by an energization control means 53. The rotational angle correction means 51 corrects the detection value of the rotational angle θm, according to the parameter θd_c that represents the phase difference between both the rotors 10, 11. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する2つのロータを有し、両ロータ間の位相差を変更可能とした電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an electric motor having two rotors each generating a field by a permanent magnet and capable of changing a phase difference between the two rotors.

永久磁石型の電動機においては、同軸に配置された2つのロータのそれぞれに界磁を発生する永久磁石を備えた2重ロータ構造の電動機が従来より知られている(例えば特許文献1を参照)。この種の電動機では、2つのロータは、それらの軸心回りに相対回転可能とされ、その相対回転によって、両ロータ間の位相差を変更可能としている。そして、両ロータ間の位相差を変更することによって、各ロータの永久磁石により発生する界磁を合成してなる合成界磁の強さ(磁束の大きさ)を変化させることが可能となる。   In a permanent magnet type electric motor, an electric motor having a double rotor structure that includes a permanent magnet that generates a magnetic field in each of two coaxially arranged rotors has been known (see, for example, Patent Document 1). . In this type of electric motor, the two rotors can rotate relative to each other about their axis, and the phase difference between the two rotors can be changed by the relative rotation. Then, by changing the phase difference between the two rotors, it is possible to change the strength (magnitude of magnetic flux) of the combined field formed by combining the fields generated by the permanent magnets of each rotor.

前記特許文献1に見られる電動機では、該電動機の回転速度に応じて機構的に両ロータ間の位相差が変化するようになっている。すなわち、両ロータが遠心力の作用により電動機の径方向に変位する部材を介して接続されている。なお、両ロータのうちの一方のロータは、電動機の発生トルクを外部に出力する出力軸と一体に回転可能とされている。そして、上記部材の変位に伴い、他方のロータが、出力軸と一体に回転可能な一方のロータに対して相対的に回転し、両ロータ間の位相差が変化するように構成されている。この場合、電動機が停止状態にあるときに、両ロータにそれぞれ備えた永久磁石の磁極の向き(磁束の向き)が互いに同一となって、それらの永久磁石の合成界磁の強さが最大となるように、各ロータの永久磁石が配列されている。そして、電動機の回転速度が高くなるに従って、遠心力により両ロータの間の位相差が変化して、両ロータの永久磁石の合成界磁の強さが弱くなる。
特開2002−204541号公報
In the electric motor found in Patent Document 1, the phase difference between the two rotors mechanically changes in accordance with the rotational speed of the electric motor. That is, both rotors are connected via a member that is displaced in the radial direction of the electric motor by the action of centrifugal force. One of the rotors is rotatable integrally with an output shaft that outputs the generated torque of the electric motor to the outside. And the other rotor rotates relatively with respect to one rotor which can rotate integrally with an output shaft with the displacement of the said member, and it is comprised so that the phase difference between both rotors may change. In this case, when the motor is in a stopped state, the directions of the magnetic poles (directions of the magnetic flux) of the permanent magnets provided in both rotors are the same, and the strength of the combined field of these permanent magnets is maximized. The permanent magnet of each rotor is arranged so that it may become. Then, as the rotational speed of the electric motor increases, the phase difference between the rotors changes due to the centrifugal force, and the strength of the combined field of the permanent magnets of the rotors decreases.
JP 2002-204541 A

ところで、永久磁石型の電動機の所望の運転を適切に行なうためには、該電動機のステータに備えた電機子の通電電流をロータの回転角度(より一般的には、ロータに備えた永久磁石の界磁の向き)に応じて制御する必要がある。このため、単一のロータを備えた電動機では、ロータの回転角度(=電動機の出力軸の回転速度)をレゾルバなどの検出器で検出し、その検出値に応じて電機子の通電電流を制御することが一般に行なわれている。   By the way, in order to appropriately perform a desired operation of the permanent magnet type electric motor, the energization current of the armature provided in the stator of the electric motor is determined by the rotation angle of the rotor (more generally, the permanent magnet provided in the rotor). It is necessary to control according to the direction of the field. For this reason, in an electric motor having a single rotor, the rotation angle of the rotor (= rotational speed of the output shaft of the electric motor) is detected by a detector such as a resolver, and the energization current of the armature is controlled according to the detected value. It is generally done.

従って、前記特許文献1に見られるような2つのロータを備えた電動機では、例えば該電動機の出力軸あるいは該出力軸と一体に回転可能なロータの回転角度(出力軸がステータに対して所定の位置関係で停止している状態を基準とする回転角度)を検出し、その検出値に応じて電機子の通電電流を制御することが考えられる。   Therefore, in an electric motor having two rotors as found in Patent Document 1, for example, an output shaft of the electric motor or a rotation angle of a rotor that can rotate integrally with the output shaft (the output shaft is a predetermined amount with respect to the stator). It is conceivable to detect a rotation angle based on a position stopped in a positional relationship, and to control the energization current of the armature according to the detected value.

しかるに、特許文献1に見られるような2つのロータを備えた電動機では、両ロータ間の位相差の変更に応じて、一方のロータに備えた永久磁石と他方のロータに備えた永久磁石との相対的な位置関係が変化する。このため、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きは電動機の出力軸の回転角度だけでなく、両ロータ間の位相差にも依存して変化する。   However, in an electric motor having two rotors as seen in Patent Document 1, a permanent magnet provided in one rotor and a permanent magnet provided in the other rotor according to a change in the phase difference between the two rotors. The relative positional relationship changes. For this reason, the direction of the synthetic field of the permanent magnets of both rotors changes depending not only on the rotation angle of the output shaft of the motor but also on the phase difference between the rotors.

このため、電動機の出力軸の回転角度を検出しても、その回転角度の検出値は、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きに対してずれを生じることがある。その結果、該回転角度の検出値をそのまま使用して、電動機の電機子の通電電流を制御しても、電動機の運転効率が低下する、電動機の出力トルクが目標とするトルクに対して偏差を生じる、あるいは、出力トルクの振動が発生するなどの不都合が生じる恐れがあった。   For this reason, even if the rotation angle of the output shaft of the electric motor is detected, the detected value of the rotation angle may deviate from the direction of the combined field of the permanent magnets of both rotors. As a result, even if the detected value of the rotation angle is used as it is and the energization current of the armature of the motor is controlled, the operating efficiency of the motor is reduced, and the output torque of the motor deviates from the target torque. Inconveniences such as occurrence or vibration of output torque may occur.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、2つのロータ間の位相差を変更可能な電動機において、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きに整合するように、電動機のステータに備えた電機子の通電制御を行なうことができる制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and in an electric motor capable of changing the phase difference between two rotors, the electric motor is provided with a stator of the electric motor so as to match the direction of the composite field of the permanent magnets of both rotors. Another object of the present invention is to provide a control device that can perform energization control of an armature.

本発明の電動機の制御装置は、かかる目的を達成するために、永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第1ロータおよび第2ロータと、両ロータのうちの第1ロータと一体に回転可能な出力軸とを互いに同軸に備えると共に、前記第2ロータが前記第1ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第2ロータの相対回転によって両ロータ間の位相差を変更することにより、各ロータの永久磁石の界磁を合成してなる合成界磁の強さを変更可能とした電動機の制御装置であって、前記両ロータのうちのいずれか一方のロータの回転角度を検出する角度検出手段と、前記両ロータ間の実際の位相差を表すパラメータの値を取得し、その取得したパラーメータの値に応じて、前記検出された回転角度を補正する回転角度補正手段と、その補正された回転角度に応じて前記電動機のステータに備えた電機子の通電電流を制御する通電制御手段とを備えたことを特徴とする(第1発明)。   In order to achieve this object, the motor control device of the present invention has a first rotor and a second rotor that generate a magnetic field by permanent magnets, and an output that can rotate integrally with the first rotor of the two rotors. The second rotor is provided so as to be rotatable relative to the first rotor, and the phase difference between the two rotors is changed by the relative rotation of the second rotor. A control device for an electric motor capable of changing the strength of a synthetic field formed by synthesizing a field of a permanent magnet, and an angle detection means for detecting a rotation angle of one of the rotors And a rotation angle correcting means for acquiring a parameter value representing an actual phase difference between the two rotors and correcting the detected rotation angle in accordance with the acquired parameter value, and the correction Characterized in that a current supply control means for controlling the energization current of the armature with the stator of the electric motor in accordance with the rotation angle (the first invention).

かかる第1発明によれば、前記角度検出手段により検出された前記一方のロータの回転角度(電動機のステータに対して固定された座標系での回転角度)を、前記両ロータ間の実際の位相差を表すパラメータの値に応じ補正することにより、任意のロータ間位相差において、前記合成界磁の向きを特定し得る回転角度を得ることが可能となる。そして、その補正後の回転角度に応じて前記電機子の通電電流を制御することにより、両ロータの永久磁石の合成界磁の向きに整合するように、電動機のステータに備えた電機子の通電制御を行なうことができる。その結果、電動機の運転効率の低下や出力トルクの振動を抑制しつつ、該電動機に所望の出力トルクを適切に発生させることが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the rotation angle of the one rotor detected by the angle detection means (the rotation angle in the coordinate system fixed to the stator of the electric motor) is set to the actual position between the rotors. By correcting according to the value of the parameter representing the phase difference, it is possible to obtain a rotation angle that can specify the direction of the composite field in any phase difference between the rotors. Then, by controlling the energization current of the armature according to the corrected rotation angle, the energization of the armature included in the stator of the motor is matched to the direction of the composite field of the permanent magnets of both rotors. Control can be performed. As a result, it is possible to appropriately generate a desired output torque in the electric motor while suppressing a decrease in the operation efficiency of the electric motor and vibration of the output torque.

なお、前記パラメータとしては、両ロータ間の位相差の検出値もしくは推定値、あるいは、両ロータ間の位相差と一定の相関性を有する状態量(例えば、電動機の誘起電圧定数など、両ロータ間の位相差の変化に対して単調な変化を示す状態量)などが挙げられる。該パラメータは、その値から、実際の両ロータ間の位相差を特定(近似的な特定でもよい)し得るものであればよい。   The parameter includes a detected value or an estimated value of the phase difference between the rotors, or a state quantity having a certain correlation with the phase difference between the rotors (for example, an induced voltage constant of the motor, between the rotors). State quantity showing a monotonous change with respect to the change in phase difference). The parameter only needs to be able to specify (may be approximate specification) the actual phase difference between the two rotors from the value.

かかる第1発明では、前記回転角度補正手段は、例えば前記パラメータの値と前記回転角度の補正量との相関関係を表す相関データをあらかじめ記憶保持しており、前記取得したパラメータの値から前記相関データに基づいて求められる補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正する(第2発明)。   In the first aspect of the invention, the rotation angle correction unit stores, for example, correlation data representing a correlation between the parameter value and the rotation angle correction amount in advance, and the correlation value is calculated from the acquired parameter value. The detected rotation angle is corrected according to the correction amount obtained based on the data (second invention).

この第2発明によれば、回転角度補正手段による回転角度の補正処理を容易に行なうことができる。なお、前記相関データとしては、マップなどを使用してもよいが、前記相関関係を近似する近似式などを使用してもよい。   According to the second aspect of the invention, the rotation angle correction process by the rotation angle correction means can be easily performed. As the correlation data, a map or the like may be used, but an approximate expression that approximates the correlation may be used.

この第2発明では、前記回転角度補正手段は、前記相関データに基づいて求めた補正量にフィルタリング処理を施す手段を備え、そのフィルタリング処理後の補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することが好ましい(第3発明)。   In the second aspect of the invention, the rotation angle correction means includes means for performing a filtering process on the correction amount obtained based on the correlation data, and the detected rotation angle is determined according to the correction amount after the filtering process. It is preferable to correct (third invention).

この第3発明によれば、回転角度の補正量が過剰に頻繁に変動するのを抑制し、補正後の回転角度を安定させることができる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to suppress the correction amount of the rotation angle from fluctuating excessively frequently and to stabilize the corrected rotation angle.

また、上記第2発明または第3発明では、前記合成界磁の強さが最大となる両ロータ間の位相差に対応する前記パラメータの値を最大界磁パラメータ値とし、該合成界磁の強さが最小となる両ロータ間の位相差に対応する前記パラメータの値を最小界磁パラメータ値としたとき、前記相関関係は、具体的には、前記パラメータの値の変化に応じた前記補正量の変化の波形が、前記最大界磁パラメータ値と前記最小界磁パラメータ値との間の所定値で前記補正量の値が極値となる凸型の波形になる相関関係である(第4発明)。   In the second or third aspect of the invention, the value of the parameter corresponding to the phase difference between the two rotors where the strength of the combined field becomes maximum is set as the maximum field parameter value, and the strength of the combined field is increased. When the value of the parameter corresponding to the phase difference between the two rotors having a minimum value is the minimum field parameter value, the correlation is specifically the correction amount according to the change in the parameter value. Is a correlation in which the waveform of the change becomes a convex waveform with a predetermined value between the maximum field parameter value and the minimum field parameter value, and the correction value is an extreme value (fourth invention). ).

すなわち、両ロータ間の位相差を、例えば前記最大界磁パラメータ値に対応する位相差に維持した状態における前記合成界磁の向きを基準の向きとしたとき、任意の両ロータ間の位相差における合成界磁の向きの当該基準の向きからのずれ量は、一般に、両ロータ間の位相差を前記最大界磁パラメータ値に対応する位相差(以下、ここでは最大界磁位相差という)から前記最小界磁パラメータ値に対応する位相差(以下、ここでは最小界磁位相差という)まで変化させたとき、最大界磁位相差と最小界磁位相差との間の、ある所定の位相差で当該ずれ量が最大となるような特性を有する。従って、前記相関関係を、上記のような凸型の波形の相関関係に設定しておくことで、前記回転角度の補正量を該相関関係を表す相関データを用いて適切に決定することができる。ひいては、該補正量による回転角度の補正によって、前記合成界磁の向きを表すものとして信頼性の高い回転角度を得ることができる。   That is, when the phase difference between the rotors is maintained at a phase difference corresponding to the maximum field parameter value, for example, when the direction of the composite field is a reference direction, The amount of deviation of the direction of the composite field from the reference direction is generally determined from the phase difference between the rotors corresponding to the maximum field parameter value (hereinafter referred to as the maximum field phase difference). When the phase difference corresponding to the minimum field parameter value (hereinafter referred to as the minimum field phase difference) is changed, a predetermined phase difference between the maximum field phase difference and the minimum field phase difference is obtained. The deviation amount is maximized. Therefore, by setting the correlation to a convex waveform correlation as described above, the correction amount of the rotation angle can be appropriately determined using the correlation data representing the correlation. . As a result, by correcting the rotation angle by the correction amount, a highly reliable rotation angle can be obtained as representing the direction of the synthetic field.

本発明の一実施形態を図1〜図9を参照して説明する。図1は電動機3の内部構成の要部を該電動機3の軸心方向で示す図、図2は該電動機3の2つのロータの間の位相差を変更するための駆動機構を示すスケルトン図である。なお、図1では駆動機構に関する図示は省略している。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing the main part of the internal configuration of the motor 3 in the axial direction of the motor 3, and FIG. 2 is a skeleton diagram showing a drive mechanism for changing the phase difference between the two rotors of the motor 3. is there. In FIG. 1, illustration of the drive mechanism is omitted.

図1を参照して、電動機3は、2重ロータ構造のDCブラシレスモータであり、第1ロータとしての外ロータ10と第2ロータとしての内ロータ11とを出力軸3aと同軸に備える。外ロータ10の外側には、電動機3のハウジング(図示省略)に固定されたステータ12を有し、このステータ12には図示を省略する電機子(3相分の電機子)が装着されている。   Referring to FIG. 1, electric motor 3 is a DC brushless motor having a double rotor structure, and includes an outer rotor 10 as a first rotor and an inner rotor 11 as a second rotor coaxially with output shaft 3a. Outside the outer rotor 10, there is a stator 12 fixed to a housing (not shown) of the electric motor 3, and an armature (an armature for three phases) not shown is mounted on the stator 12. .

外ロータ10は環状に形成されており、その周方向にほぼ等間隔で配列された複数の永久磁石13を備える。この永久磁石13は、長尺の方形板状に形成されており、その長手方向を外ロータ10の軸方向に向け、且つ、法線方向を外ロータ10の径方向に向けた状態で、外ロータ10に埋め込まれている。   The outer rotor 10 is formed in an annular shape and includes a plurality of permanent magnets 13 arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. The permanent magnet 13 is formed in a long rectangular plate shape, and in a state where the longitudinal direction is directed to the axial direction of the outer rotor 10 and the normal direction is directed to the radial direction of the outer rotor 10, Embedded in the rotor 10.

内ロータ11も環状に形成されている。この内ロータ11は、その外周面を外ロータ10の内周面に摺接させた状態で、外ロータ10の内側に該外ロータ10と同軸に配置されている。なお、内ロータ11の外周面と外ロータ10の内周面との間に若干のクリアランスが設けられていてもよい。さらに、この内ロータ11の軸心部を、該内ロータ11および外ロータ10と同軸に出力軸3aが貫通している。   The inner rotor 11 is also formed in an annular shape. The inner rotor 11 is disposed coaxially with the outer rotor 10 on the inner side of the outer rotor 10 with the outer peripheral surface thereof being in sliding contact with the inner peripheral surface of the outer rotor 10. A slight clearance may be provided between the outer peripheral surface of the inner rotor 11 and the inner peripheral surface of the outer rotor 10. Further, the output shaft 3 a passes through the axial center portion of the inner rotor 11 coaxially with the inner rotor 11 and the outer rotor 10.

また、内ロータ11は、その周方向にほぼ等間隔で配列された複数の永久磁石14を備える。この永久磁石14は、外ロータ10の永久磁石13と同形状で、外ロータ10の場合と同様の形態で、内ロータ11に埋め込まれている。内ロータ11の永久磁石14の個数は、外ロータ10の永久磁石13の個数と同じである。   Further, the inner rotor 11 includes a plurality of permanent magnets 14 arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction. The permanent magnet 14 has the same shape as the permanent magnet 13 of the outer rotor 10 and is embedded in the inner rotor 11 in the same form as that of the outer rotor 10. The number of permanent magnets 14 in the inner rotor 11 is the same as the number of permanent magnets 13 in the outer rotor 10.

ここで、図1において、外ロータ10の永久磁石13のうちの白抜きで示す永久磁石13aと、点描を付した永久磁石13bとは、外ロータ10の径方向における磁極の向きが互いに逆になっている。例えば、永久磁石13aは、その外側(外ロータ10の外周面側)の面がN極、内側(外ロータ10の内周面側)の面がS極とされ、永久磁石13bは、その外側の面がS極、内側の面がN極とされている。同様に、内ロータ11の永久磁石14のうちの白抜きで示す永久磁石14aと、点描を付した永久磁石14bとは、内ロータ11の径方向での磁極の向きが互いに逆になっている。例えば、永久磁石14aは、その外側(内ロータ11の外周面側)の面がN極、内側(内ロータ11の内周面側)の面がS極とされ、永久磁石14bは、その外側の面がS極、内側の面がN極とされている。   Here, in FIG. 1, the permanent magnet 13 a shown in white among the permanent magnets 13 of the outer rotor 10 and the dotted permanent magnet 13 b are opposite to each other in the direction of the magnetic poles in the radial direction of the outer rotor 10. It has become. For example, the permanent magnet 13a has an N pole on the outer side (outer peripheral surface side of the outer rotor 10) and an S pole on the inner side (inner peripheral surface side of the outer rotor 10), and the permanent magnet 13b has an outer side. This surface is the S pole and the inner surface is the N pole. Similarly, the permanent magnets 14a shown in white among the permanent magnets 14 of the inner rotor 11 and the permanent magnets 14b marked with dots are opposite to each other in the direction of the magnetic poles in the radial direction of the inner rotor 11. . For example, the permanent magnet 14a has an N-pole surface on the outer side (the outer peripheral surface side of the inner rotor 11) and an S-pole surface on the inner side (the inner peripheral surface side of the inner rotor 11). This surface is the S pole and the inner surface is the N pole.

そして、本実施形態では、外ロータ10においては、互いに隣り合された永久磁石13a,13aの対と、互いに隣り合わされた永久磁石13b,13bの対とが、外ロータ10の周方向に交互に配列されている。同様に、内ロータ11においては、互いに隣り合された永久磁石14a,14aの対と、互いに隣り合わされた永久磁石14b,14bの対とが、内ロータ11の周方向に交互に配列されている。   In the present embodiment, in the outer rotor 10, pairs of permanent magnets 13 a and 13 a adjacent to each other and pairs of permanent magnets 13 b and 13 b adjacent to each other are alternately arranged in the circumferential direction of the outer rotor 10. It is arranged. Similarly, in the inner rotor 11, pairs of permanent magnets 14 a and 14 a adjacent to each other and pairs of permanent magnets 14 b and 14 b adjacent to each other are alternately arranged in the circumferential direction of the inner rotor 11. .

図2を参照して、外ロータ10は、電動機3の出力軸3aと一体に回転可能なように該出力軸3aに連結されている。そして、内ロータ11は、該外ロータ10および出力軸3aに対して相対回転可能に設けられている。この内ロータ11の相対回転によって、外ロータ10との間の位相差を変更可能とされている。本実施形態では、内ロータ11の相対回転を行なわせる(両ロータ10,11間の位相差を変化させる)ための位相差変更駆動手段として、例えば遊星歯車機構30を有する位相差変更装置15が備えられている。   Referring to FIG. 2, outer rotor 10 is connected to output shaft 3 a so as to be rotatable integrally with output shaft 3 a of electric motor 3. The inner rotor 11 is provided to be rotatable relative to the outer rotor 10 and the output shaft 3a. By the relative rotation of the inner rotor 11, the phase difference with the outer rotor 10 can be changed. In the present embodiment, for example, a phase difference changing device 15 having a planetary gear mechanism 30 is used as phase difference changing drive means for causing the inner rotor 11 to rotate relative to each other (changing the phase difference between the rotors 10 and 11). Is provided.

この位相差変更装置15の遊星歯車機構30は、内ロータ11の内側の中空部に配置されている。該遊星歯車機構30は、本実施形態では、シングルピニオン型のものであり、外ロータ10と一体に回転可能なように該外ロータ10に固定された第1リングギヤR1と、内ロータ11と一体に回転可能なように該内ロータ11に固定された第2リングギヤR2とを内ロータ11および外ロータ10と同軸に備える。両リングギヤR1,R2は、それらの軸心方向に配列されている。両リングギヤR1,R2の軸心部には、その両者について共通のサンギヤSが設けられ、このサンギヤSを一体に有するサンギヤ軸33が複数のベアリング34により回転自在に支持されている。   The planetary gear mechanism 30 of the phase difference changing device 15 is disposed in a hollow portion inside the inner rotor 11. In this embodiment, the planetary gear mechanism 30 is of a single pinion type, and is integrated with the inner rotor 11 and the first ring gear R1 fixed to the outer rotor 10 so as to be rotatable integrally with the outer rotor 10. A second ring gear R2 fixed to the inner rotor 11 so as to be rotatable is provided coaxially with the inner rotor 11 and the outer rotor 10. Both ring gears R1, R2 are arranged in the axial direction thereof. A common sun gear S is provided at the axial center of both the ring gears R1 and R2, and a sun gear shaft 33 integrally having the sun gear S is rotatably supported by a plurality of bearings 34.

サンギヤSと第1リングギヤR1との間には、これらと噛合する複数の第1プラネタリギヤ31が設けられ、これらの第1プラネタリギヤ31が、第1キャリアC1に自転自在に保持されている。この場合、第1キャリアC1は、サンギヤSの軸心まわりに回転可能とされ、該第1キャリアC1の回転によって、各第1プラネタリギヤ31がサンギヤSのまわりで公転可能とされている。   A plurality of first planetary gears 31 that mesh with the sun gear S and the first ring gear R1 are provided, and these first planetary gears 31 are rotatably held by the first carrier C1. In this case, the first carrier C1 can rotate around the axis of the sun gear S, and each first planetary gear 31 can revolve around the sun gear S by the rotation of the first carrier C1.

また、サンギヤ33と第2リングギヤR2との間には、これらと噛合する複数の第2プラネタリギヤ32が設けられ、これらの第2プラネタリギヤ32が第2キャリアC2に自転自在に保持されている。この場合、第2キャリアC2は、電動機3のステータ12(あるいはハウジング)に固定され、回転不能とされている。   Further, a plurality of second planetary gears 32 that mesh with the sun gear 33 and the second ring gear R2 are provided, and these second planetary gears 32 are rotatably held by the second carrier C2. In this case, the second carrier C2 is fixed to the stator 12 (or the housing) of the electric motor 3 and cannot rotate.

なお、第1リングギヤR1と第1プラネタリギヤ31とサンギヤSとのギヤ比は、第2リングギヤR2と第2プラネタリギヤ32とサンギヤSとのギヤ比と同じである。   The gear ratio between the first ring gear R1, the first planetary gear 31, and the sun gear S is the same as the gear ratio between the second ring gear R2, the second planetary gear 32, and the sun gear S.

上記のように構成された遊星歯車機構15では、第1キャリアC1を回転不能に保持した状態では、電動機3の出力軸3aおよび外ロータ10が回転すると、これらと同一の回転速度で且つ同方向に内ロータ11が第2リングギヤR2と一体に回転することとなる。従って、内ロータ11が外ロータ10と一体に回転することとなる。そして、第1キャリアC1を回転駆動すると、内ロータ11が外ロータ10に対して相対的に回転することとなる。これにより、内ロータ11と外ロータ10との間の位相差(以下、ロータ間位相差という)が変化することとなる。   In the planetary gear mechanism 15 configured as described above, when the output shaft 3a of the electric motor 3 and the outer rotor 10 are rotated in a state where the first carrier C1 is held unrotatable, the rotation speed is the same as that in the same direction. The inner rotor 11 rotates together with the second ring gear R2. Therefore, the inner rotor 11 rotates integrally with the outer rotor 10. When the first carrier C1 is rotationally driven, the inner rotor 11 rotates relative to the outer rotor 10. As a result, the phase difference between the inner rotor 11 and the outer rotor 10 (hereinafter referred to as inter-rotor phase difference) changes.

そこで、本実施形態の位相差変更装置15は、電動機もしくは油圧アクチュエータなどのアクチュエータ25(回転駆動力発生源)により、遊星歯車機構30の第1キャリアC1を回転駆動することで、ロータ間位相差を変更する。この場合、アクチュエータ25は、第1キャリアC1と一体に回転可能に設けられた駆動軸35を介して該第1キャリアC1に接続され、該駆動軸35を介して第1キャリアC1に回転力(トルク)を付与するようにしている。   Therefore, the phase difference changing device 15 according to the present embodiment rotates the first carrier C1 of the planetary gear mechanism 30 by an actuator 25 (rotation driving force generation source) such as an electric motor or a hydraulic actuator, so that the phase difference between the rotors is achieved. To change. In this case, the actuator 25 is connected to the first carrier C1 via a drive shaft 35 provided so as to be rotatable integrally with the first carrier C1, and a rotational force ( Torque).

以上が、本実施形態における電動機3とこの電動機3に対する位相差変更装置15の機構的な構成である。   The above is the mechanical configuration of the electric motor 3 and the phase difference changing device 15 for the electric motor 3 in the present embodiment.

なお、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車機構30を使用したが、例えばダブルピニオン型の遊星歯車機構を使用するようにしてもよい。また、本実施形態では、電動機3の出力軸3aと外ロータ10とが一体に回転するように構成したが、電動機3の出力軸3aと内ロータ11とが一体に回転するようにして、これらの出力軸3aおよび内ロータ11に対して外ロータ10が相対回転し得るように構成してもよい。また、位相差変更装置15の構成は、上記した構成に限られるものではない。例えば、内ロータ11の内側にベーンロータなどにより油圧室を形成し、その油圧室の圧力を操作することで、内ロータ11を外ロータ10に対して相対回転させるようにしてもよい。   In this embodiment, the single pinion type planetary gear mechanism 30 is used. However, for example, a double pinion type planetary gear mechanism may be used. In the present embodiment, the output shaft 3a of the electric motor 3 and the outer rotor 10 are configured to rotate integrally. However, the output shaft 3a of the electric motor 3 and the inner rotor 11 are configured to rotate integrally. The outer rotor 10 may be configured to rotate relative to the output shaft 3 a and the inner rotor 11. Further, the configuration of the phase difference changing device 15 is not limited to the configuration described above. For example, a hydraulic chamber may be formed inside the inner rotor 11 by a vane rotor or the like, and the inner rotor 11 may be rotated relative to the outer rotor 10 by operating the pressure in the hydraulic chamber.

前記位相差変更装置15によって、内ロータ11を外ロータ10に対して回転させ、ロータ間位相差を変化させることで、内ロータ11の永久磁石14a,14bによって発生する界磁と外ロータ10の永久磁石13a,13bによって発生する界磁との合成界磁の(ステータ12に向かう径方向の界磁)の強さ(合成界磁の磁束の強さ)が変化することとなる。以降、その合成界磁の強さが最大となる状態を界磁最大状態、該合成界磁の強さが最小となる状態を界磁最小状態という。図3(a)は界磁最大状態での内ロータ11と外ロータ10との位相関係を示す図であり、図3(b)は界磁最小状態での内ロータ11と外ロータ10との位相関係を示す図である。   By rotating the inner rotor 11 with respect to the outer rotor 10 and changing the phase difference between the rotors by the phase difference changing device 15, the field generated by the permanent magnets 14 a and 14 b of the inner rotor 11 and the outer rotor 10 are changed. The strength (the magnetic field strength of the composite field) of the composite field with the field generated by the permanent magnets 13a and 13b (the radial field toward the stator 12) changes. Hereinafter, a state where the strength of the combined field is maximum is referred to as a field maximum state, and a state where the strength of the combined field is minimum is referred to as a field minimum state. FIG. 3A is a diagram illustrating a phase relationship between the inner rotor 11 and the outer rotor 10 in the maximum field state, and FIG. 3B is a diagram illustrating the relationship between the inner rotor 11 and the outer rotor 10 in the field minimum state. It is a figure which shows a phase relationship.

図3(a)に示す如く、界磁最大状態は、内ロータ11の永久磁石14a,14bと、外ロータ10の永久磁石13a,13bとが異極同士を対向させた状態である。より詳しくは、この界磁最大状態では、内ロータ11の永久磁石14aが外ロータ10の永久磁石13aに対向すると共に、内ロータ11の永久磁石14bが外ロータ10の永久磁石13bに対向する。この状態では、径方向において、内ロータ11の永久磁石14a,14bのそれぞれの磁束Q1の向きと、外ロータ10の永久磁石13a,13bのそれぞれの磁束Q2の向きとが同一となるため、それらの磁束Q1,Q2の合成磁束Q3の強さ(合成界磁の強さ)が最大となる。なお、電動機3の運転停止状態で、内ロータ11が自由に回転し得る状態(前記遊星歯車機構30の第1キャリアC1にアクチュエータ25から回転力を付与していない状態)では、通常、ロータ間位相差は、界磁最大状態の位相差で平衡する。   As shown in FIG. 3A, the field maximum state is a state in which the permanent magnets 14a and 14b of the inner rotor 11 and the permanent magnets 13a and 13b of the outer rotor 10 are opposite to each other. More specifically, in this field maximum state, the permanent magnet 14a of the inner rotor 11 faces the permanent magnet 13a of the outer rotor 10, and the permanent magnet 14b of the inner rotor 11 faces the permanent magnet 13b of the outer rotor 10. In this state, in the radial direction, the directions of the magnetic fluxes Q1 of the permanent magnets 14a and 14b of the inner rotor 11 and the directions of the magnetic fluxes Q2 of the permanent magnets 13a and 13b of the outer rotor 10 are the same. The strength of the combined magnetic flux Q3 of the magnetic fluxes Q1 and Q2 (the strength of the combined field) is maximized. In a state in which the operation of the electric motor 3 is stopped, the inner rotor 11 can rotate freely (a state in which no rotational force is applied from the actuator 25 to the first carrier C1 of the planetary gear mechanism 30). The phase difference is balanced by the phase difference in the field maximum state.

また、図3(b)に示す如く、界磁最小状態は、内ロータ11の永久磁石14a,14bと、外ロータ10の永久磁石13a,13bとが同極同士を対向させた状態である。より詳しくは、この界磁最小状態では、内ロータ11の永久磁石14aが外ロータ10の永久磁石13bに対向すると共に、内ロータ11の永久磁石14bが外ロータ10の永久磁石13aに対向する。この状態では、径方向において、内ロータ11の永久磁石14a,14bのそれぞれの磁束Q1の向きと、外ロータ10の永久磁石13b,13aのそれぞれの磁束Q2の向きとが逆向きとなるため、それらの磁束Q1,Q2の合成磁束Q3の強さ(合成界磁の強さ)が最小となる。   Further, as shown in FIG. 3B, the minimum field state is a state in which the permanent magnets 14a and 14b of the inner rotor 11 and the permanent magnets 13a and 13b of the outer rotor 10 face each other. More specifically, in this field minimum state, the permanent magnet 14a of the inner rotor 11 faces the permanent magnet 13b of the outer rotor 10, and the permanent magnet 14b of the inner rotor 11 faces the permanent magnet 13a of the outer rotor 10. In this state, the direction of the magnetic flux Q1 of the permanent magnets 14a and 14b of the inner rotor 11 and the direction of the magnetic flux Q2 of the permanent magnets 13b and 13a of the outer rotor 10 are opposite in the radial direction. The strength of the combined magnetic flux Q3 of these magnetic fluxes Q1 and Q2 (the strength of the combined field) is minimized.

本実施形態では、前記界磁最大状態におけるロータ間位相差を0[deg]、前記界磁最小状態におけるロータ間位相差を180[deg]と定義する。なお、前記界磁最小状態でのロータ間位相差(最小界磁位相差)を0[deg]、界磁最大状態でのロータ間位相差(最大界磁位相差)を180[deg]と定義してもよい。より一般的に言えば、ロータ間位相差の零点は任意に設定してよい。   In this embodiment, the inter-rotor phase difference in the maximum field state is defined as 0 [deg], and the inter-rotor phase difference in the minimum field state is defined as 180 [deg]. The inter-rotor phase difference (minimum field phase difference) in the field minimum state is defined as 0 [deg], and the rotor phase difference (maximum field phase difference) in the field maximum state is defined as 180 [deg]. May be. More generally speaking, the zero point of the phase difference between the rotors may be set arbitrarily.

図4は、前記界磁最大状態と、界磁最小状態と、これらの中間的な界磁状態とにおいて、電動機3の出力軸3aを所定の回転速度で作動させた場合に、ステータ12の電機子に誘起される誘起電圧を比較したグラフである。このグラフの縦軸と横軸とは、それぞれ、誘起電圧[V]、電気角での出力軸3aの回転角度[度]である。参照符号aを付したグラフが、界磁最大状態(ロータ間位相差=0[deg]の状態)でのグラフであり、参照符号bを付したグラフが、界磁最小状態(ロータ間位相差=180[deg]の状態)でのグラフである。また、参照符号cを付したグラフが、これらの中間的な界磁状態(ロータ間位相差が、0[deg]と180[deg]との間の中間的な値である状態)でのグラフである。図4から判るように、ロータ間位相差を0[deg]と180[deg]との間で変化させることで、誘起電圧のレベル(振幅レベル)を変化させることができる。なお、ロータ間位相差を0[deg]と180[deg]まで増加させていくと、基本的には、合成界磁の強さが低下していき、これに伴い、誘起電圧のレベルが減少していく。   FIG. 4 shows an electric machine of the stator 12 when the output shaft 3a of the motor 3 is operated at a predetermined rotational speed in the maximum field state, the minimum field state, and the intermediate field state. It is the graph which compared the induced voltage induced by a child. The vertical axis and the horizontal axis of this graph are the induced voltage [V] and the rotation angle [degree] of the output shaft 3a in electrical angle, respectively. The graph with the reference symbol a is a graph in the maximum field state (the phase difference between the rotors = 0 [deg]), and the graph with the reference symbol b is the minimum field state (the phase difference between the rotors). = 180 [deg] state). Also, a graph with reference symbol c is a graph in these intermediate field states (a state in which the phase difference between the rotors is an intermediate value between 0 [deg] and 180 [deg]). It is. As can be seen from FIG. 4, the level of the induced voltage (amplitude level) can be changed by changing the inter-rotor phase difference between 0 [deg] and 180 [deg]. When the phase difference between the rotors is increased to 0 [deg] and 180 [deg], basically, the strength of the synthetic field decreases, and the induced voltage level decreases accordingly. I will do it.

このように、ロータ間位相差を変化させて、界磁の強さを増減させることにより、電動機3の誘起電圧定数を変化させることができる。なお、誘起電圧定数は、電動機3の出力軸3aの角速度と、この角速度に応じて電機子に生じる誘起電圧のレベル(誘起電圧の実効値)との関係を規定する比例定数である。図5は、この誘起電圧定数とロータ間位相差との関係を示すグラフである。図示の如く、誘起電圧定数の値は、ロータ間位相差が大きいほど(合成界磁の強さが小さいほど)、小さくなる。   Thus, the induced voltage constant of the electric motor 3 can be changed by changing the phase difference between the rotors to increase or decrease the field strength. The induced voltage constant is a proportionality constant that defines the relationship between the angular velocity of the output shaft 3a of the electric motor 3 and the level of the induced voltage generated in the armature according to the angular velocity (effective value of the induced voltage). FIG. 5 is a graph showing the relationship between the induced voltage constant and the inter-rotor phase difference. As shown in the drawing, the value of the induced voltage constant decreases as the phase difference between the rotors increases (the strength of the combined field decreases).

また、前記図4を参照して、ロータ間位相差が0[deg]であるときのグラフaの波形と180[deg]であるときのグラフbの波形とは、ほぼ同期したものとなる(誘起電圧のレベルが0になる回転角度が互いにほぼ同じになる)。これは、ロータ間位相差が0[deg]であるときと180[deg]であるときとでは、前記合成界磁の向き(合成界磁の磁束の向き)が互いにほぼ同じになるからである。一方、ロータ間位相差が0[deg]と180[deg]と間の中間的な値であるときのグラフcの波形は、グラフa,bの波形に対して位相のずれが生じる(誘起電圧のレベルが0となる回転角度が、グラフcと、グラフaまたはcとで相違する)。これは、ロータ間位相差が0[deg]と180[deg]との間の中間的な値であるときの前記合成界磁の向きが、ロータ間位相差が0[deg]または180[deg]であるときの前記合成界磁の向きからロータ10,11の周方向にずれるからである。このように、ロータ間位相差に依存して、出力軸3aの回転角度に応じた誘起電圧の波形の位相のずれが生じる。換言すれば、合成界磁の向きは、外ロータ10あるいは内ロータ11に対して固定的な向きではなく、ロータ間位相差に応じて変化する。   Referring to FIG. 4, the waveform of graph a when the inter-rotor phase difference is 0 [deg] and the waveform of graph b when 180 [deg] are substantially synchronized ( The rotation angles at which the induced voltage level becomes 0 are substantially the same). This is because the direction of the composite field (the direction of the magnetic flux of the composite field) is almost the same when the phase difference between the rotors is 0 [deg] and when it is 180 [deg]. . On the other hand, the waveform of the graph c when the phase difference between the rotors is an intermediate value between 0 [deg] and 180 [deg] causes a phase shift with respect to the waveforms of the graphs a and b (induced voltage). The rotation angle at which the level of 0 is different between the graph c and the graph a or c). This is because the inter-rotor phase difference is 0 [deg] or 180 [deg] when the inter-rotor phase difference is an intermediate value between 0 [deg] and 180 [deg]. This is because the direction of the synthetic field is shifted in the circumferential direction of the rotors 10 and 11. In this way, depending on the phase difference between the rotors, a phase shift of the waveform of the induced voltage according to the rotation angle of the output shaft 3a occurs. In other words, the direction of the synthetic field is not a fixed direction with respect to the outer rotor 10 or the inner rotor 11 but changes according to the phase difference between the rotors.

次に、図6〜図9を参照して、本実施形態における電動機3の制御装置50を説明する。図6は電動機3の制御装置50(以下、単に制御装置50という)の機能的構成を示すブロック図、図7(a),(b)は制御装置50に備えたKe推定部69の処理を説明するためのグラフ、図8は制御装置50に備えた角度補正部51の処理機能を示すブロック図、図9は該角度補正部51の処理を説明するためのグラフである。なお、図6では、電動機3を模式化して記載し、前記遊星歯車機構30を「位相可変機構」と表現している。   Next, with reference to FIGS. 6-9, the control apparatus 50 of the electric motor 3 in this embodiment is demonstrated. FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the control device 50 (hereinafter simply referred to as the control device 50) of the electric motor 3, and FIGS. 7A and 7B show the processing of the Ke estimation unit 69 provided in the control device 50. FIG. 8 is a block diagram showing processing functions of the angle correction unit 51 provided in the control device 50, and FIG. 9 is a graph for explaining processing of the angle correction unit 51. In FIG. 6, the electric motor 3 is schematically illustrated and the planetary gear mechanism 30 is expressed as a “phase variable mechanism”.

本実施形態の制御装置50は、基本的には、いわゆるd−qベクトル制御により電動機3の電機子の通電を制御する。すなわち、制御装置50は、電動機3を、界磁方向(詳しくは前記合成界磁の方向)をd軸としてd軸と直交する方向をq軸とする2相直流の回転座標系であるd−q座標系での等価回路に変換して取り扱う。その等価回路は、d軸上の電機子(以下、d軸電機子という)と、q軸上の電機子(以下、q軸電機子という)とを有する。なお、d軸はいわゆる界磁軸、q軸はいわゆるトルク軸である。そして、制御装置50は、外部から与えられるトルク指令値Tr_c(電動機3の出力軸3aに発生させるトルクの指令値)に応じたトルクを電動機3の出力軸3aに発生させるように電動機3の電機子(3相分の電機子)の通電電流を制御する。また、制御装置50は、この通電制御と並行して、電動機3のロータ間位相差θdを前記位相差変更装置15を介して制御する。   The control device 50 of the present embodiment basically controls energization of the armature of the motor 3 by so-called dq vector control. That is, the control device 50 is a d-phase DC rotating coordinate system in which the motor 3 is a two-phase DC rotating coordinate system with the field direction (specifically, the direction of the combined field) as the d axis and the direction orthogonal to the d axis as the q axis. It is handled by converting to an equivalent circuit in the q coordinate system. The equivalent circuit has an armature on the d-axis (hereinafter referred to as d-axis armature) and an armature on the q-axis (hereinafter referred to as q-axis armature). The d axis is a so-called field axis, and the q axis is a so-called torque axis. Then, the control device 50 causes the electric motor 3 to generate a torque corresponding to a torque command value Tr_c (a torque command value generated in the output shaft 3a of the electric motor 3) given from the outside. The energization current of the child (the armature for three phases) is controlled. Further, in parallel with this energization control, the control device 50 controls the inter-rotor phase difference θd of the electric motor 3 via the phase difference changing device 15.

これらの制御を行なうために、本実施形態では、センサとして、電動機3の電機子の3相のうちの2つの相、例えばU相およびW相のそれぞれの電流を検出する電流センサ41,42(電流検出手段)と、電動機3の出力軸3aまたは外ロータ10の回転角度θm(電動機3のステータ12に対して固定された座標系での回転角度)を検出する角度検出器43とが備えられている。角度検出器43は、本発明における角度検出手段に相当するものであり、レゾルバ等により構成される。なお、本実施形態では、出力軸3aと外ロータ10とは一体に回転するので、それぞれの回転角度は互いに同一である。   In order to perform these controls, in the present embodiment, as sensors, current sensors 41 and 42 (for detecting currents in two phases of the three phases of the armature of the motor 3, for example, the U phase and the W phase) Current detector) and an angle detector 43 for detecting the rotation angle θm of the output shaft 3a of the motor 3 or the outer rotor 10 (rotation angle in a coordinate system fixed to the stator 12 of the motor 3). ing. The angle detector 43 corresponds to the angle detection means in the present invention, and is constituted by a resolver or the like. In the present embodiment, since the output shaft 3a and the outer rotor 10 rotate integrally, the respective rotation angles are the same.

制御装置50は、CPU、メモリ等により構成される電子ユニットであり、その制御処理が所定の演算処理周期で逐次実行される。以下に、制御装置50の機能的な手段を具体的に説明する。   The control device 50 is an electronic unit including a CPU, a memory, and the like, and its control processing is sequentially executed at a predetermined arithmetic processing cycle. The functional means of the control device 50 will be specifically described below.

制御装置50は、角度検出器43で検出された出力軸3aの回転角度θm(=外ロータ10の回転角度)を補正する角度補正部51と、この角度補正部51による補正後の回転角度θm'(以下、補正後回転角度θm'という)を微分してなる回転速度ωm(=dθm'/dt)を求める回転速度算出部52と、電動機3の各相の電機子の通電電流をインバータ回路44を介して制御する通電制御部53とを備える。インバータ回路44は、周知であるので、その図示は省略するが、上アームと下アームとに3相分(3個)のスイッチング素子(FETなど)と、各スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有するものである。なお、インバータ回路44は、図示を省略する電動機3の電源(蓄電器)から、直流電圧が印加される。   The control device 50 corrects the rotation angle θm (= rotation angle of the outer rotor 10) of the output shaft 3a detected by the angle detector 43, and the rotation angle θm corrected by the angle correction unit 51. A rotational speed calculation unit 52 for obtaining a rotational speed ωm (= dθm '/ dt) obtained by differentiating' (hereinafter referred to as a corrected rotational angle θm '), and an energization current of each phase of the motor 3 in an inverter circuit And an energization control unit 53 that is controlled via 44. Since the inverter circuit 44 is well known, the illustration thereof is omitted, but the upper arm and the lower arm have three-phase (three) switching elements (such as FETs), and the reflux connected in parallel to each switching element. And a diode. Note that a DC voltage is applied to the inverter circuit 44 from a power source (capacitor) of the electric motor 3 (not shown).

角度補正部51の処理の詳細は後述するが、該角度補正部51で求められる補正後回転角度θm'は、前記合成界磁の回転角度、換言すれば、d−q座標系の回転角度を意味する。従って、このθm'を微分してなる回転速度ωmは、前記合成界磁の回転速度(角速度)、あるいは、d−q座標系の回転速度を意味する。以降、回転速度ωmを合成界磁回転速度ωmという。なお、ロータ間位相差θdが一定に維持されている状態では、合成界磁の向きが外ロータ10に対して固定的な向きとなるので、合成界磁回転速度ωmは、出力軸3aの回転速度(=外ロータ10の回転速度=内ロータ11の回転速度=dθm/dt)に一致する。   Although details of the processing of the angle correction unit 51 will be described later, the corrected rotation angle θm ′ obtained by the angle correction unit 51 is the rotation angle of the synthetic field, in other words, the rotation angle of the dq coordinate system. means. Therefore, the rotational speed ωm obtained by differentiating this θm ′ means the rotational speed (angular speed) of the synthetic field or the rotational speed of the dq coordinate system. Hereinafter, the rotational speed ωm is referred to as a synthetic field rotational speed ωm. In the state where the inter-rotor phase difference θd is kept constant, the direction of the synthetic field is fixed with respect to the outer rotor 10, so the synthetic field rotation speed ωm is the rotation of the output shaft 3a. This corresponds to the speed (= the rotational speed of the outer rotor 10 = the rotational speed of the inner rotor 11 = dθm / dt).

補足すると、通電制御部53は、本発明における通電制御手段に相当し、角度補正部51は本発明における回転角度補正手段に相当するものである。   Supplementally, the energization control unit 53 corresponds to the energization control unit in the present invention, and the angle correction unit 51 corresponds to the rotation angle correction unit in the present invention.

通電制御部53は、前記電流センサ41,42の出力信号から不要成分を除去することで、電動機3の電機子のU相、W相のそれぞれの電流検出値Iu,Iwを得るバンドパスフィルタ61と、該電流検出値Iu,Iwと前記角度補正部51で求められた補正後回転角度θm'とに基づいて、3相−dq変換によりd軸電機子の電流(以下、d軸電流という)の検出値Id_sおよびq軸電機子の電流(以下、q軸電流という)の検出値Iq_sを算出する3相−dq変換部62とを備える。   The energization control unit 53 removes unnecessary components from the output signals of the current sensors 41 and 42 to obtain current detection values Iu and Iw of the U-phase and W-phase of the armature of the motor 3, respectively. And the current of the d-axis armature (hereinafter referred to as d-axis current) by three-phase-dq conversion based on the detected current values Iu and Iw and the corrected rotation angle θm ′ obtained by the angle correction unit 51. And a three-phase-dq converter 62 for calculating a detected value Iq_s of a q-axis armature current (hereinafter referred to as a q-axis current).

また、通電制御部53は、d軸電流の指令値(目標値)であるd軸電流指令値Id_cとq軸電流の指令値(目標値)であるq軸電流指令値Iq_cとを逐次決定する電流指令算出部63と、d軸電流指令値Id_cを補正する補正値Idvolを求める界磁制御部64と、該補正値Idvolをd軸電流指令値Id_cに加えてなる値(Id_cをIdvolにより補正してなる値)と前記3相−dq変換部62で求められたd軸電流の検出値Id_sとの偏差ΔId(=Id_c+Idvol−Id_s)を求める演算部65と、前記電流指令算出部63により決定されたq軸電流指令値Iq_cと前記3相−dq変換部62で求められたq軸電流の検出値Iq_sとの偏差ΔIq(=Iq_c−Iq_s)を求める演算部66とを備える。   The energization control unit 53 sequentially determines a d-axis current command value Id_c that is a command value (target value) of the d-axis current and a q-axis current command value Iq_c that is a command value (target value) of the q-axis current. A current command calculation unit 63, a field control unit 64 for obtaining a correction value Idvol for correcting the d-axis current command value Id_c, and a value obtained by adding the correction value Idvol to the d-axis current command value Id_c (Id_c is corrected by Idvol) And a calculation unit 65 for obtaining a deviation ΔId (= Id_c + Idvol−Id_s) between the detected value Id_s of the d-axis current obtained by the three-phase-dq conversion unit 62 and the current command calculation unit 63. and a calculation unit 66 for obtaining a deviation ΔIq (= Iq_c−Iq_s) between the q-axis current command value Iq_c and the q-axis current detection value Iq_s obtained by the three-phase-dq conversion unit 62.

ここで、電流指令算出部63には、制御装置50に外部から与えられるトルク指令値Tr_c(電動機3の出力軸3aに発生させるトルクの指令値)と、前記回転速度算出部52で求められた合成界磁回転速度ωmと、後述するKe推定部69で求められる誘起電圧定数Keの推定値Ke_s(前回の演算処理周期で求められた値)とが入力される。そして、電流指令算出部63は、これらの入力値から、あらかじめ設定されたマップに基づいて、前記d軸電流指令値Id_cおよびq軸電流指令値Iq_cを決定する。このd軸電流指令値Id_cおよびq軸電流指令値Iq_cは、トルク指令値Tr_cのトルクを電動機3に発生させるためのd軸電流およびq軸電流のフィードフォワード値(基本値)としての意味を持つ。   Here, in the current command calculation unit 63, a torque command value Tr_c (a command value of torque generated in the output shaft 3a of the electric motor 3) given from the outside to the control device 50 and the rotation speed calculation unit 52 are used. The combined field rotation speed ωm and the estimated value Ke_s of the induced voltage constant Ke obtained by the Ke estimation unit 69 described later (value obtained in the previous calculation processing cycle) are input. The current command calculation unit 63 determines the d-axis current command value Id_c and the q-axis current command value Iq_c from these input values based on a preset map. The d-axis current command value Id_c and the q-axis current command value Iq_c have meanings as feed-forward values (basic values) of the d-axis current and the q-axis current for causing the motor 3 to generate the torque of the torque command value Tr_c. .

なお、トルク指令値Tr_cは、例えば電動機3を走行用動力源として搭載した車両(ハイブリッド車両や電動車両)のアクセル操作量(アクセルペダルの踏み込み量)や走行速度に応じて決定される。また、トルク指令値Tr_cには、力行トルクの指令値と回生トルクの指令値とがあり、本実施形態では、力行トルクのトルク指令値Tr_cを正の値、回生トルクのトルク指令値Tr_cを負の値とする。   The torque command value Tr_c is determined according to, for example, the accelerator operation amount (depressing amount of the accelerator pedal) and the traveling speed of a vehicle (hybrid vehicle or electric vehicle) equipped with the electric motor 3 as a driving power source. The torque command value Tr_c includes a power running torque command value and a regenerative torque command value. In this embodiment, the power running torque command value Tr_c is a positive value, and the regenerative torque command value Tr_c is a negative value. The value of

また、界磁制御部64は、電動機3の電機子の相電圧(誘起電圧)の大きさが、電動機3の電源電圧Vdc(インバータ回路44に印加される直流電圧)に応じて決定される目標電圧に一致するようにd軸電流を操作するものである。このため、界磁制御部64には、電動機3の電源電圧Vdcと、後述する電流制御部67で決定されたd軸電機子およびq軸電機子のそれぞれの電圧指令値であるd軸電圧指令値Vd_cおよびq軸電圧指令値Vq_cとが入力される。そして、界磁制御部64は、入力されたd軸電圧指令値Vd_cおよびq軸電圧指令値Vq_cとから求まる相電圧が、前記電源電圧Vdcに応じて定まる目標電圧を半径とする目標電圧円をトレースするように(換言すれば、Vd_c,Vq_cの合成ベクトルの大きさが電源電圧Vdcを超えないように)、d軸電流Idを操作するための前記補正値Idvolを決定する。この場合、補正値Idvolは、例えば前記目標電圧と上記合成ベクトルの大きさ(=√(Vd_c2+Vq_c2))との偏差からPI制御則などのフィードバック制御則により決定される。 Further, the field controller 64 sets the phase voltage (induced voltage) of the armature of the electric motor 3 to a target voltage determined according to the power supply voltage Vdc of the electric motor 3 (DC voltage applied to the inverter circuit 44). The d-axis current is operated so as to match. For this reason, the field control unit 64 includes a power supply voltage Vdc of the motor 3 and a d-axis voltage command value Vd_c that is a voltage command value of each of the d-axis armature and the q-axis armature determined by the current control unit 67 described later. The q-axis voltage command value Vq_c is input. Then, the field control unit 64 traces a target voltage circle whose radius is a target voltage determined by the power supply voltage Vdc, based on the phase voltage obtained from the input d-axis voltage command value Vd_c and q-axis voltage command value Vq_c. As described above (in other words, the magnitude of the combined vector of Vd_c and Vq_c does not exceed the power supply voltage Vdc), the correction value Idvol for operating the d-axis current Id is determined. In this case, the correction value Idvol is determined by a feedback control law such as a PI control law from a deviation between the target voltage and the magnitude of the combined vector (= √ (Vd_c 2 + Vq_c 2 )).

通電制御部53は、さらに、上記の如く算出された偏差ΔId,ΔIqに応じて、それらの偏差ΔId,Iqを0に近づけるように、PI制御則などのフィードバック制御則により、d軸電圧指令値Vd_cおよびq軸電圧指令値Vq_cを決定する電流制御部67を備える。なお、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cとを決定するとき、偏差ΔId,IqからPI制御則などのフォードバック制御則によりそれぞれ求められるd軸電圧指令値、q軸電圧指令値に、d軸とq軸との間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加することで、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cを求めることが好ましい。   Further, the energization control unit 53 further determines the d-axis voltage command value according to the feedback control law such as the PI control law so that the deviations ΔId and Iq are brought close to 0 according to the deviations ΔId and ΔIq calculated as described above. A current controller 67 is provided for determining Vd_c and q-axis voltage command value Vq_c. When the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c are determined, the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value respectively obtained from the deviations ΔId and Iq by a Fordback control law such as a PI control law. In addition, it is preferable to obtain the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c by adding a non-interference component for canceling the influence of the speed electromotive force that interferes between the d-axis and the q-axis. .

さらに、通電制御部53は、電流制御部67で決定されたd軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cとの組を各相の電機子の電圧指令値に変換し、その電圧指令値に応じてインバータ回路44をPWM制御により制御するインバータ制御部68を備える。   Further, the energization control unit 53 converts the set of the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c determined by the current control unit 67 into the voltage command value of the armature of each phase, and the voltage command value Accordingly, an inverter control unit 68 for controlling the inverter circuit 44 by PWM control is provided.

この場合、インバータ制御部68には、d軸電圧指令値Vd_cおよびq軸電圧指令値Vq_cに加えて、前記角度補正部51で求められた補正後回転角度θm'も入力される。そして、インバータ制御部68は、補正後回転角度θm'に応じてdq−3相変換により、d軸電圧指令値Vd_cとq軸電圧指令値Vq_cとの組を各相の電機子の電圧指令値に変換する。さらに、インバータ制御部68は、その各相の電機子の電圧指令値を、補正後回転角度θm'に対して所定の位相を有する三角波あるいは鋸波と比較することにより、インバータ回路44の各相に対応するスイッチング素子の制御信号(該スイッチング素子のゲートのON・OFF信号)を生成する。そして、インバータ制御部68は、その制御信号によってインバータ回路を制御することで、電圧指令値の電圧を各相の電機子にインバータ回路44を介して印加させる。   In this case, in addition to the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c, the corrected rotation angle θm ′ obtained by the angle correction unit 51 is also input to the inverter control unit 68. Then, the inverter control unit 68 converts the set of the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c to the voltage command value of the armature of each phase by dq-3 phase conversion according to the corrected rotation angle θm ′. Convert to Further, the inverter control unit 68 compares the voltage command value of the armature of each phase with a triangular wave or sawtooth wave having a predetermined phase with respect to the corrected rotation angle θm ′, so that each phase of the inverter circuit 44 is The control signal of the switching element corresponding to (ON / OFF signal of the gate of the switching element) is generated. Then, the inverter control unit 68 controls the inverter circuit with the control signal to apply the voltage of the voltage command value to the armature of each phase via the inverter circuit 44.

上記した通電制御部53の処理機能によって、電動機3の各相の電機子の相電圧が電源電圧Vdcを超えないようにしつつ、トルク指令値Tr_cのトルクが電動機3の出力軸3aに発生するように、電動機3の各相の電機子の通電電流が制御されることとなる。   With the processing function of the energization control unit 53 described above, the torque of the torque command value Tr_c is generated on the output shaft 3a of the electric motor 3 while preventing the phase voltage of the armature of each phase of the electric motor 3 from exceeding the power supply voltage Vdc. In addition, the energization current of the armature of each phase of the electric motor 3 is controlled.

また、本実施形態では、通電制御部53は、さらに、電動機3の実際の誘起電圧定数Keを推定するKe推定部69を備える。   In the present embodiment, the energization control unit 53 further includes a Ke estimation unit 69 that estimates an actual induced voltage constant Ke of the electric motor 3.

Ke推定部69は、本実施形態では、次のように電動機3の誘起電圧定数Keを推定する(誘起電圧定数Keの推定値Ke_sを求める)。   In this embodiment, the Ke estimation unit 69 estimates the induced voltage constant Ke of the motor 3 as follows (determines an estimated value Ke_s of the induced voltage constant Ke).

d−q座標系において、d軸電圧Vd、q軸電圧Vq、d軸電流Id、およびq軸電流Iqの間には、一般に、次式(1)、(2)の関係が成立する。   In the dq coordinate system, the following expressions (1) and (2) are generally established among the d-axis voltage Vd, the q-axis voltage Vq, the d-axis current Id, and the q-axis current Iq.


Ke・ωm+R・Iq=Vq−ωm・Ld・Id ……(1)
Vd=R・Id−ωm・Lq・Iq ……(2)

ここで、Rはd軸電機子およびq軸電機子の抵抗値、Ldはd軸電機子のインダクタンス、Lqはq軸電機子のインダクタンスである。

Ke ・ ωm + R ・ Iq = Vq−ωm ・ Ld ・ Id (1)
Vd = R · Id-ωm · Lq · Iq (2)

Here, R is the resistance value of the d-axis armature and the q-axis armature, Ld is the inductance of the d-axis armature, and Lq is the inductance of the q-axis armature.

本実施形態では、Ke推定部69は、上記式(1)、(2)に基づいて、電動機3の誘起電圧定数Keの推定値Ke_s(以下、誘起電圧定数推定値Ke_sという)を求める。さらに詳細には、Ke推定部69は、前記式(1)から得られる次式(3)に基づいて、誘起電圧定数推定値Ke_sを求める。   In the present embodiment, the Ke estimation unit 69 obtains an estimated value Ke_s (hereinafter referred to as an induced voltage constant estimated value Ke_s) of the induced voltage constant Ke of the electric motor 3 based on the above formulas (1) and (2). More specifically, the Ke estimation unit 69 obtains an induced voltage constant estimated value Ke_s based on the following equation (3) obtained from the equation (1).


Ke_s=(Vq−ωm・Ld・Id−R・Iq)/ωm ……(3)

この場合、式(3)の右辺の演算に必要なVq,Id,Iq、ωmの値として、それぞれ前記電流制御部67により決定されたq軸電圧指令値Vq_c、前記3相−dq変換部62により求められたd軸電流の検出値Id_sおよびq軸電流の検出値Iq_s、前記回転速度算出部52により求められた合成界磁回転速度ωmが用いられる。また、Ldの値としては、d軸電流Idの指令値Id_cまたは検出値Id_sから、図7(a)のグラフで示す如くあらかじめ定められたデータテーブルに基づいて、Ldの値を決定し、その値を式(3)の演算に使用する。図7(a)のグラフは、d軸電機子のインダクタンスLdとd軸電流Idとの相関関係を表している。本実施形態では、このようなLdとIdとの間の相関性を利用して、Id_cまたはId_sからLdの値を決定する。なお、d軸電流指令値Id_cの代わりに、Id_cを界磁制御部64で求められる補正値Idvolで補正してなる値(Id_c+Idvol)を用いてもよい。また、Rの値としては、例えば前記式(2)から得られる次式(4)により決定される値が用いられる。

Ke_s = (Vq- [omega] m.Ld.Id-R.Iq) /. Omega.m (3)

In this case, as the values of Vq, Id, Iq, and ωm necessary for the calculation of the right side of Equation (3), the q-axis voltage command value Vq_c determined by the current control unit 67 and the three-phase-dq conversion unit 62, respectively. The detected value Id_s of the d-axis current and the detected value Iq_s of the q-axis current obtained by the above and the combined field rotational speed ωm obtained by the rotational speed calculation unit 52 are used. Further, as the value of Ld, the value of Ld is determined from the command value Id_c or the detected value Id_s of the d-axis current Id based on a predetermined data table as shown in the graph of FIG. The value is used for the calculation of equation (3). The graph of FIG. 7A represents the correlation between the d-axis armature inductance Ld and the d-axis current Id. In the present embodiment, the value of Ld is determined from Id_c or Id_s using such correlation between Ld and Id. Instead of the d-axis current command value Id_c, a value (Id_c + Idvol) obtained by correcting Id_c with a correction value Idvol obtained by the field control unit 64 may be used. Further, as the value of R, for example, a value determined by the following equation (4) obtained from the equation (2) is used.


R=(Vd+ωm・Lq・Iq)/Id ……(4)

この式(4)の右辺の演算に必要なVd、Iq、ωmの値としては、前記電流制御部67により決定されたd軸電圧指令値Vd、前記3相−dq変換部62により求められたq軸電流の検出値Iq_s、前記回転速度算出部52で算出された合成界磁回転速度ωmを用いればよい。また、Lqの値としては、q軸電流Iqの指令値Iq_cまたは検出値Iq_sから、図7(b)のグラフで示す如くあらかじめ定められたデータテーブルに基づいて、Lqの値を決定し、その値を式(4)の演算に使用する。図7(b)のグラフは、q軸電機子のインダクタンスLqと、q軸電流Iqとの相関関係を表している。本実施形態では、このようなLqとIqとの間の相関性を利用して、Iq_cまたはIq_sからLqの値を決定する。

R = (Vd + ωm · Lq · Iq) / Id (4)

The values of Vd, Iq, and ωm necessary for the calculation of the right side of the equation (4) are obtained by the d-axis voltage command value Vd determined by the current control unit 67 and the three-phase-dq conversion unit 62. The detected value Iq_s of the q-axis current and the combined field rotation speed ωm calculated by the rotation speed calculation unit 52 may be used. As the value of Lq, the value of Lq is determined from the command value Iq_c or detection value Iq_s of the q-axis current Iq based on a predetermined data table as shown in the graph of FIG. The value is used for the calculation of equation (4). The graph in FIG. 7B represents the correlation between the q-axis armature inductance Lq and the q-axis current Iq. In the present embodiment, the value of Lq is determined from Iq_c or Iq_s using such correlation between Lq and Iq.

なお、式(4)によりRの値を求める場合、d軸電流Idが0近傍の値であるときには、Rの値を精度よく求めることができない。これに対する対策として、例えば次のようにRの値を求めるようにしてもよい。すなわち、前記電流指令算出部63により決定されるd軸電流指令値Id_cを前記界磁制御部64で算出される補正値Idvolにより補正してなる値(=Id_c+Idvol)が0近傍の値に維持される状況において、d軸電流指令値を0近傍で正の値と負の値とに周期的に変化し、且つ、その時間平均値が0近傍に維持されるように設定し直す。そして、このように設定し直したd軸電流指令値とd軸電流の検出値Id_sとの偏差をΔIdとして、電流制御部67に入力する。この状態において、次式(5)によりRの値を算出する。   In addition, when calculating | requiring the value of R by Formula (4), the value of R cannot be calculated | required accurately, when the d-axis current Id is a value of 0 vicinity. As a countermeasure against this, for example, the value of R may be obtained as follows. That is, the value (= Id_c + Idvol) obtained by correcting the d-axis current command value Id_c determined by the current command calculation unit 63 with the correction value Idvol calculated by the field control unit 64 is maintained at a value close to 0. , The d-axis current command value is periodically changed between a positive value and a negative value in the vicinity of 0, and the time average value is reset to be maintained in the vicinity of 0. The deviation between the d-axis current command value reset in this way and the detected d-axis current value Id_s is input to the current control unit 67 as ΔId. In this state, the value of R is calculated by the following equation (5).


R={(Vd1−Vd2)+ωm・Lq・(Iq1−Iq2)}/(Id1−Id2) ……(5)

ここで、Vd1,Iq1,Id1は、それぞれd軸電流指令値が正の値(または負の値)となる時刻(以下、時刻1という)に対応するd軸電圧、q軸電流、d軸電流を意味し、Vd2,Iq2,Id2は、それぞれd軸電流指令値がVd1,Iq1,Id1の場合と逆極性になる時刻(以下、時刻2という)に対応するd軸電圧、q軸電流、d軸電流を意味する。それらの値としては、各時刻1,2におけるd軸電圧指令値Vd_c、q軸電流の検出値Iq_s、d軸電流の検出値Id_sを使用すればよい。また、d軸電流指令値を変化させる1周期内での電動機3の合成界磁の実際の回転速度およびq軸電機子の実際のインダクタンスの変化がほぼ0であるとみなし、式(5)のωmの値としては、時刻1または時刻2で前記回転速度算出部52で算出される合成界磁回転速度ωmの値を用いればよい。さらに、式(5)のLqの値としては、時刻1または時刻2でのq軸電流の指令値Iq_cまたは検出値Iq_sから前記図7(b)のグラフで示すデータテーブルに基づき決定される値を使用すればよい。

R = {(Vd1−Vd2) + ωm · Lq · (Iq1−Iq2)} / (Id1−Id2) (5)

Here, Vd1, Iq1, and Id1 are respectively a d-axis voltage, a q-axis current, and a d-axis current corresponding to a time (hereinafter referred to as time 1) when the d-axis current command value becomes a positive value (or a negative value). Vd2, Iq2, and Id2 are the d-axis voltage, q-axis current, d corresponding to the time when the d-axis current command value is opposite in polarity to that of Vd1, Iq1, and Id (hereinafter referred to as time 2). Means shaft current. As these values, the d-axis voltage command value Vd_c, the q-axis current detection value Iq_s, and the d-axis current detection value Id_s at the times 1 and 2 may be used. Further, the actual rotational speed of the combined field of the electric motor 3 and the actual inductance change of the q-axis armature within one cycle of changing the d-axis current command value are considered to be almost zero, and the equation (5) As the value of ωm, the value of the combined field rotation speed ωm calculated by the rotation speed calculation unit 52 at time 1 or time 2 may be used. Further, the value of Lq in the equation (5) is a value determined based on the data table shown in the graph of FIG. 7B from the q-axis current command value Iq_c or the detected value Iq_s at time 1 or time 2. Can be used.

このようにRの値を決定することにより、d軸電流Idが0近傍の値となる状況でも、Rの値を適正に決定することができる。   By determining the value of R in this way, the value of R can be appropriately determined even in a situation where the d-axis current Id is a value near zero.

補足すると、前記式(3)により誘起電圧定数Keの値を推定する場合、Rの値をあらかじめ定めた固定値にしてもよい。また、Rの値やLqの値は、電動機3の電機子あるいは永久磁石13,14の温度の影響を受けるので、その温度を検出または推定し、その温度に基づいて、RやLqの値を推定するようにしてもよい。そして、その推定したRやLqの値を用いて、Keの値を推定するようにしてもよい。   Supplementally, when the value of the induced voltage constant Ke is estimated by the equation (3), the value of R may be set to a predetermined fixed value. Moreover, since the value of R and the value of Lq are influenced by the temperature of the armature of the motor 3 or the permanent magnets 13 and 14, the temperature is detected or estimated, and the values of R and Lq are determined based on the temperature. You may make it estimate. Then, the value of Ke may be estimated using the estimated values of R and Lq.

また、ロータ間位相差θdを適宜のセンサを使用して検出するようにした場合には、そのθdの検出値から、前記図5のグラフで示す相関関係を表すマップに基づいてKeの値を推定するようにしてもよい。   In addition, when the inter-rotor phase difference θd is detected using an appropriate sensor, the value of Ke is calculated from the detected value of θd based on the map showing the correlation shown in the graph of FIG. You may make it estimate.

制御装置50は、前記角度補正部51、回転速度算出部52および通電制御部53のほか、電動機3の誘起電圧定数Keの指令値(目標値)Ke_cを逐次決定するKe指令算出部54と、ロータ間位相差を制御するための制御指令を決定して位相差変更装置15に出力する位相制御部55とを備える。   In addition to the angle correction unit 51, the rotation speed calculation unit 52, and the energization control unit 53, the control device 50 includes a Ke command calculation unit 54 that sequentially determines a command value (target value) Ke_c of the induced voltage constant Ke of the motor 3. A phase control unit 55 that determines a control command for controlling the phase difference between the rotors and outputs the control command to the phase difference changing device 15.

Ke指令算出部54には、前記トルク指令値Tr_cと、電動機3の電源電圧Vdcと、前記回転速度算出部52で求められた合成界磁回転速度ωmとが逐次入力される。そして、Ke指令算出部54は、これらの入力値Tr_c,ωm,Vdcからあらかじめ定められたマップに従って、誘起電圧定数Keの指令値Ke_c(以下、誘起電圧定数指令値Ke_cという)を逐次決定する。   The Ke command calculation unit 54 is sequentially input with the torque command value Tr_c, the power supply voltage Vdc of the electric motor 3, and the combined field rotation speed ωm obtained by the rotation speed calculation unit 52. Then, the Ke command calculation unit 54 sequentially determines a command value Ke_c of the induced voltage constant Ke (hereinafter referred to as an induced voltage constant command value Ke_c) according to a predetermined map from these input values Tr_c, ωm, and Vdc.

この場合、上記マップは、例えば、トルク指令値Tr_cと合成界磁回転速度ωmと電源電圧Vdcとの組に対して、電動機3のd軸電圧とq軸電圧との合成電圧(ベクトル和)の大きさが電源電圧Vdcを超えないようにしつつ、電動機3のエネルギー効率(入力エネルギーに対する出力エネルギーの割合)をできるだけ高めることができる誘起電圧定数指令値Ke_cが決定されるように設定されている。   In this case, the map is, for example, a combination voltage (vector sum) of the d-axis voltage and the q-axis voltage of the motor 3 with respect to a set of the torque command value Tr_c, the combined field rotation speed ωm, and the power supply voltage Vdc. The induced voltage constant command value Ke_c is set such that the energy efficiency (ratio of output energy to input energy) of the motor 3 can be increased as much as possible while preventing the magnitude from exceeding the power supply voltage Vdc.

ここで、一般的には、誘起電圧定数Keを小さくするほど(換言すれば、ロータ間位相差θdを大きくするほど)、電動機3の出力軸3aをより高速域で回転させることが可能となると共に、電動機3のエネルギー効率が高効率となる領域を高速回転側にずらすことができる。また、誘起電圧定数Keを大きくするほど(換言すれば、ロータ間位相差θdを小さくするほど)、電動機3の出力トルクを大きくすることができる。従って、誘起電圧定数指令値Ke_cは、上記のような誘起電圧定数Keに対する電動機3の特性と、電動機3の要求される運転形態とを考慮して設定すればよく、種々様々な設定の仕方が可能である。   Here, generally, the smaller the induced voltage constant Ke (in other words, the greater the inter-rotor phase difference θd), the more the output shaft 3a of the motor 3 can be rotated in a higher speed range. In addition, the region where the energy efficiency of the electric motor 3 is high can be shifted to the high speed rotation side. Further, the output torque of the electric motor 3 can be increased as the induced voltage constant Ke is increased (in other words, the rotor phase difference θd is decreased). Therefore, the induced voltage constant command value Ke_c may be set in consideration of the characteristics of the motor 3 with respect to the induced voltage constant Ke as described above and the operation mode required of the motor 3, and there are various ways of setting. Is possible.

本実施形態では、Ke指令算出部54では、合成界磁回転速度ωmと電源電圧Vdcとを一定としたとき、誘起電圧定数指令値Ke_cは、基本的には、トルク指令値Tr_cの絶対値|Tr_c|が大きくなるほど、Ke_cの値が大きくなるように(換言すれば、前記合成界磁の強さを高くするように)設定される。   In the present embodiment, when the Ke command calculation unit 54 keeps the combined field rotation speed ωm and the power supply voltage Vdc constant, the induced voltage constant command value Ke_c is basically the absolute value of the torque command value Tr_c | It is set so that the value of Ke_c increases as Tr_c | increases (in other words, the strength of the synthetic field increases).

また、トルク指令値Tr_cと電源電圧Vdcとを一定としたとき、誘起電圧定数指令値Ke_cは、基本的には、合成界磁回転速度ωmが高速となる領域で、該合成界磁回転速度ωmが大きくなるほど、Ke_cの値が小さくなるように(換言すれば、前記合成界磁の強さを低くするように)設定される。また、トルク指令値Tr_cと合成界磁回転速度ωmとを一定としたとき、誘起電圧定数指令値Ke_cは、基本的には、電源電圧Vdcが小さくなるほど、Ke_cの値が小さくなるように設定される。   When the torque command value Tr_c and the power supply voltage Vdc are constant, the induced voltage constant command value Ke_c is basically in a region where the combined field rotation speed ωm is high, and the combined field rotation speed ωm. Is set such that the value of Ke_c becomes smaller as the value of becomes larger (in other words, the strength of the synthetic field is lowered). When the torque command value Tr_c and the combined field rotation speed ωm are constant, the induced voltage constant command value Ke_c is basically set so that the value of Ke_c decreases as the power supply voltage Vdc decreases. The

補足すると、誘起電圧定数指令値Ke_cを設定するとき、電動機3の過熱防止などの要求を考慮して設定してもよい。   Supplementally, when setting the induced voltage constant command value Ke_c, it may be set in consideration of a request for preventing overheating of the electric motor 3.

位相制御部55には、前記通電制御部53のKe推定部69で求められた誘起電圧定数推定値Ke_sが入力されると共に、Ke指令算出部54から出力された誘起電圧定数指令値Ke_cが逐次入力される。そして、位相制御部55は、これらの入力値を基に、Ke_sをKe_cに追従させるように(実際の誘起電圧定数Keを指令値Ke_cに一致させるように)、位相差変更装置15に対する制御指令を決定し、該制御指令を位相差変更装置15に出力する。本実施形態では、該制御指令として、例えばロータ間位相差の指令値θd_c(以下、位相差指令値θd_cという)が決定される。この場合、位相差指令値θd_cは、例えば、Ke_cに応じて定めたフィードフォワード値を、誘起電圧定数指令値Ke_cと誘起電圧定数推定値Ke_sの偏差ΔKe(=Ke_c−Ke_s)に応じて定めたフィードバック補正量で補正することにより決定される。該フィードフォワード値は、Ke_cから、前記図5のグラフで示すようにあらかじめ設定したマップを用いて決定すればよい。また、フィードバック補正量は、ΔKeから比例則、PID則などのフィードバック制御則によって決定すればよい。   The induced voltage constant estimated value Ke_s obtained by the Ke estimating unit 69 of the energization control unit 53 is inputted to the phase control unit 55, and the induced voltage constant command value Ke_c outputted from the Ke command calculating unit 54 is sequentially received. Entered. Based on these input values, the phase control unit 55 controls the phase difference changing device 15 to make Ke_s follow Ke_c (so that the actual induced voltage constant Ke matches the command value Ke_c). And the control command is output to the phase difference changing device 15. In the present embodiment, for example, a command value θd_c (hereinafter, referred to as a phase difference command value θd_c) for the phase difference between the rotors is determined as the control command. In this case, the phase difference command value θd_c is determined, for example, as a feedforward value determined according to Ke_c according to a deviation ΔKe (= Ke_c−Ke_s) between the induced voltage constant command value Ke_c and the induced voltage constant estimated value Ke_s. It is determined by correcting with the feedback correction amount. The feedforward value may be determined from Ke_c using a map set in advance as shown in the graph of FIG. The feedback correction amount may be determined from ΔKe by a feedback control law such as a proportional law or PID law.

なお、位相差変更装置15は、位相制御部55から入力される位相差指令値θd_cに従って、アクチュエータ25を介してロータ間位相差θdを制御する。   The phase difference changing device 15 controls the inter-rotor phase difference θd via the actuator 25 in accordance with the phase difference command value θd_c input from the phase control unit 55.

補足すると、本実施形態では、位相差変更装置15に対する制御指令としてロータ間位相差指令値θd_cを使用したが、例えば位相差変更装置15のアクチュエータ25の動作量の指令値であってもよい。該制御指令は、位相差変更装置15のアクチュエータ25の動作を規定できるものであればよい。   Supplementally, in the present embodiment, the inter-rotor phase difference command value θd_c is used as a control command for the phase difference changing device 15, but it may be a command value for the operation amount of the actuator 25 of the phase difference changing device 15, for example. The control command may be any command that can define the operation of the actuator 25 of the phase difference changing device 15.

以上説明した、Ke指令算出部54および位相制御部55の処理によって、電動機3の実際の誘起電圧定数Keの推定値である誘起電圧定数推定値Ke_sが、電動機3の運転形態に応じた誘起電圧定数指令値Ke_cに一致するように、ロータ間位相差θdが位相差変更装置15を介して制御される。   The induced voltage constant estimated value Ke_s, which is an estimated value of the actual induced voltage constant Ke of the electric motor 3, is induced voltage according to the operation mode of the electric motor 3 by the processing of the Ke command calculating unit 54 and the phase control unit 55 described above. The inter-rotor phase difference θd is controlled via the phase difference changing device 15 so as to coincide with the constant command value Ke_c.

次に、説明を後回しにした前記角度補正部51の処理を説明する。前記したように、外ロータ10の永久磁石13の界磁と内ロータ11の永久磁石14の界磁とを合成してなる前記合成界磁の向きは、外ロータ10あるいは内ロータ11に対して固定的な向きではなく、ロータ間位相差に応じて変化する。そして、電動機3の出力トルクを適切に所望のトルクに制御するためには、前記合成界磁の向きに適合させて、各相の電機子の通電電流を制御する必要がある。具体的には、本実施形態のようにd−qベクトル制御により電動機3の各相の電機子の通電電流を制御する場合には、前記通電制御部53の3相−dq変換部62や、インバータ制御部68に、実際の合成界磁の向きとd軸方向とが一致するd−q座標系の回転角度(あるいは該回転角度に対して一定のオフセットを有する回転角度)を入力する必要がある。   Next, the processing of the angle correction unit 51, which has been described later, will be described. As described above, the direction of the combined field formed by combining the field of the permanent magnet 13 of the outer rotor 10 and the field of the permanent magnet 14 of the inner rotor 11 is relative to the outer rotor 10 or the inner rotor 11. It is not a fixed orientation but changes according to the phase difference between the rotors. In order to appropriately control the output torque of the electric motor 3 to a desired torque, it is necessary to control the energization currents of the armatures of the respective phases in accordance with the direction of the synthetic field. Specifically, when the energization current of the armature of each phase of the electric motor 3 is controlled by dq vector control as in the present embodiment, the 3-phase-dq conversion unit 62 of the energization control unit 53, It is necessary to input to the inverter control unit 68 a rotation angle of a dq coordinate system (or a rotation angle having a certain offset with respect to the rotation angle) in which the actual direction of the synthetic field coincides with the d-axis direction. is there.

一方、前記角度検出器43で検出される回転角度θmは、外ロータ10あるいは出力軸3aの回転角度であるので、その回転角度θmのみに依存して一義的に合成界磁の向きが定まるわけではなく、該合成界磁の向き(あるいはd−q座標系の回転角度)は、ロータ間位相差θdにも依存する。   On the other hand, since the rotation angle θm detected by the angle detector 43 is the rotation angle of the outer rotor 10 or the output shaft 3a, the direction of the synthetic field is uniquely determined depending only on the rotation angle θm. Instead, the direction of the synthetic field (or the rotation angle of the dq coordinate system) also depends on the inter-rotor phase difference θd.

ここで、例えば、前記ロータ間位相差θdが0[deg]または180[deg]であるときの前記合成界磁の向きを基準の向きとし、任意のロータ間位相差θdにおける合成界磁の向きの基準の向きからのずれ角度をΔθmとおくと、このΔθmは、ロータ間位相差θdに対して、概ね図9のグラフで示すような相関性を有する。図示の如く、ロータ間位相差θdが、前記界磁最大状態に対応するロータ間位相差である0[deg]と、前記界磁最小状態に対応するロータ間位相差である180[deg]との間の中間的な所定値θdxであるときに、Δθmが極大値(最大値)となるような特性でΔθmがロータ間位相差θdに応じて変化する。換言すれば、ロータ間位相差θdが0[deg]から180[deg]まで変化することに伴うΔθmの変化の波形が凸型の波形(図9では上に凸の波形)になる。   Here, for example, the direction of the synthetic field when the inter-rotor phase difference θd is 0 [deg] or 180 [deg] is set as a reference direction, and the direction of the synthetic field at an arbitrary inter-rotor phase difference θd When the deviation angle from the reference direction is Δθm, this Δθm has a correlation as shown in the graph of FIG. 9 with respect to the inter-rotor phase difference θd. As shown in the figure, the rotor phase difference θd is 0 [deg] which is the phase difference between the rotors corresponding to the maximum field state, and 180 [deg] which is the phase difference between the rotors corresponding to the minimum field state. Δθm changes according to the inter-rotor phase difference θd with such a characteristic that Δθm has a maximum value (maximum value). In other words, the waveform of the change in Δθm accompanying the change in the rotor phase difference θd from 0 [deg] to 180 [deg] becomes a convex waveform (a waveform convex upward in FIG. 9).

なお、前記図4を参照して、任意のロータ間位相差θdにおけるΔθmは、そのロータ間位相差θdの値を維持して電動機3の出力軸3aを一定速度で回転させた場合に電機子に発生する誘起電圧が0となる出力軸3aの回転角度θmと、ロータ間位相差θdを0[deg]または180[deg]に維持して電動機3の出力軸3aを一定速度で回転させた場合に電機子に発生する誘起電圧が0となる出力軸3aの回転角度との差分に相当する。   Referring to FIG. 4, Δθm at any rotor phase difference θd is the armature when the output shaft 3a of the motor 3 is rotated at a constant speed while maintaining the value of the phase difference θd between the rotors. The output shaft 3a of the electric motor 3 is rotated at a constant speed while maintaining the rotation angle θm of the output shaft 3a at which the induced voltage generated at 0 becomes 0 and the inter-rotor phase difference θd at 0 [deg] or 180 [deg]. This corresponds to a difference from the rotation angle of the output shaft 3a at which the induced voltage generated in the armature becomes zero.

そこで、本実施形態では、角度検出器43で検出される回転角度θmを角度補正部51によりロータ間位相差θdに応じて補正する。この補正のために、角度補正部51には、角度検出器43で検出された回転角度θmに加えて、前記位相制御部55で決定された位相差指令値θd_cが実際のロータ間位相差を表すパラメータとして入力される。   Therefore, in the present embodiment, the rotation angle θm detected by the angle detector 43 is corrected by the angle correction unit 51 according to the inter-rotor phase difference θd. For this correction, in addition to the rotation angle θm detected by the angle detector 43, the phase difference command value θd_c determined by the phase control unit 55 indicates the actual phase difference between the rotors to the angle correction unit 51. Entered as a parameter to represent.

そして、角度補正部51は、図8のブロック図で示す処理により回転角度θmを補正して、前記補正後回転角度θm'を求める。さらに詳細には、図8を参照して、角度補正部51は、まず、角度補正量算出部51aにより、位相差指令値θd_cから、前記ずれ角度Δθmを求め、それを回転角度θmの補正量(以下、角度補正量という)として決定する。この場合、本実施形態では、図9のグラフに示すロータ間位相差θdと、Δθmとの相関関係をあらかじめマップ化しておき、このマップ(これは本発明における相関データに相当する)をあらかじめ図示しないメモリに記憶保持している。そして、このマップに基づいて位相差指令値θd_cから角度補正量Δθmを決定する。すなわち、角度補正部51に入力されたθd_cの値を、図9のグラフにおけるθdの値として、その値に対応するΔθmの値を当該マップにより求め、その求めたΔθmの値を角度補正量Δθmとして決定する。   Then, the angle correction unit 51 corrects the rotation angle θm by the process shown in the block diagram of FIG. 8 to obtain the corrected rotation angle θm ′. More specifically, with reference to FIG. 8, the angle correction unit 51 first obtains the deviation angle Δθm from the phase difference command value θd_c by the angle correction amount calculation unit 51a, and calculates it as the correction amount of the rotation angle θm. (Hereinafter referred to as angle correction amount). In this case, in this embodiment, the correlation between the rotor phase difference θd and Δθm shown in the graph of FIG. 9 is previously mapped, and this map (which corresponds to the correlation data in the present invention) is illustrated in advance. Not stored in memory. Based on this map, the angle correction amount Δθm is determined from the phase difference command value θd_c. That is, the value of θd_c input to the angle correction unit 51 is set as the value of θd in the graph of FIG. 9, the value of Δθm corresponding to the value is obtained from the map, and the obtained value of Δθm is obtained as the angle correction amount Δθm. Determine as.

次いで、角度補正部51は、上記のように求めた角度補正量Δθmをフィルタ51bに入力し、このフィルタ51bにより、Δθmにローパス特性のフィルタリング処理を施す。これにより、回転角度θmを実際に補正するため使用する角度補正量Δθm’が求められる。このようにしてΔθmにローパス特性のフィルタリング処理を施すことで、頻繁な変動を生じるのが抑制された角度補正量Δθm'が得られる。そして、角度補正部51は、この角度補正量Δθm'を、角度検出器43から入力される回転角度θmに加える処理を演算部51cにより行なう。これにより、回転角度θmを角度補正量Δθm'で補正してなる補正後回転角度θmが求められる。   Next, the angle correction unit 51 inputs the angle correction amount Δθm obtained as described above to the filter 51b, and performs a low-pass characteristic filtering process on Δθm by the filter 51b. As a result, an angle correction amount Δθm ′ used to actually correct the rotation angle θm is obtained. In this way, by applying low-pass filtering to Δθm, an angle correction amount Δθm ′ in which frequent fluctuations are suppressed can be obtained. Then, the angle correction unit 51 performs a process of adding the angle correction amount Δθm ′ to the rotation angle θm input from the angle detector 43 by the calculation unit 51c. Thus, a corrected rotation angle θm obtained by correcting the rotation angle θm with the angle correction amount Δθm ′ is obtained.

以上が、本実施形態における角度補正部51の処理の詳細である。   The above is the details of the processing of the angle correction unit 51 in the present embodiment.

上記のように角度検出器43で検出された回転角度θmを補正することにより、合成界磁の向き(d−q座標系の回転角度)に対応する回転角度として適切な補正後回転角度θm'を求めることができる。そして、この補正後回転速度θm'や、これを微分してなる合成界磁回転速度ωmを前記通電制御部53の処理で使用することにより、電動機3の運転効率の低下や、出力トルクの振動を抑制しつつ、トルク指令値Tr_cの出力トルクを電動機3の出力軸3aに円滑に発生させることができる。   By correcting the rotation angle θm detected by the angle detector 43 as described above, a corrected rotation angle θm ′ suitable as a rotation angle corresponding to the direction of the synthetic field (rotation angle of the dq coordinate system) is obtained. Can be requested. Then, the post-correction rotational speed θm ′ and the synthetic field rotational speed ωm obtained by differentiating the rotational speed θm ′ are used in the processing of the energization control unit 53, so that the operating efficiency of the motor 3 is reduced and the output torque is oscillated. The output torque of the torque command value Tr_c can be smoothly generated on the output shaft 3a of the electric motor 3 while suppressing.

なお、本実施形態では、角度補正部51では、位相差指令値θd_cを、本発明におけるパラメータの値として使用したが、例えば前記Ke推定部69で求められる誘起電圧定数推定値Ke_s、あるいは、この誘起電圧定数推定値Ke_sから前記図5に示したグラフで表されるマップに基づいて求められるロータ間位相差の値(これは実際のロータ間位相差の推定値を意味する)を位相差指令値θd_cの代わりに用いてもよい。あるいは、位相差指令値θd_cに対応する位相差変更装置15のアクチュエータ25の動作量の指令値を位相差指令値θd_cの代わりに用いてもよい。また、ロータ間位相差θdを適宜のセンサを使用して検出するようにした場合には、その検出値を位相差指令値θd_cの代わりに使用して、角度補正量Δθmを求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, the angle correction unit 51 uses the phase difference command value θd_c as the parameter value in the present invention. For example, the induced voltage constant estimated value Ke_s obtained by the Ke estimation unit 69 or The value of the phase difference between the rotors obtained from the induced voltage constant estimated value Ke_s based on the map shown in the graph shown in FIG. 5 (this means the estimated value of the phase difference between the rotors) is the phase difference command. It may be used instead of the value θd_c. Alternatively, the command value of the operation amount of the actuator 25 of the phase difference changing device 15 corresponding to the phase difference command value θd_c may be used instead of the phase difference command value θd_c. When the inter-rotor phase difference θd is detected using an appropriate sensor, the detected value is used in place of the phase difference command value θd_c to obtain the angle correction amount Δθm. Good.

また、前記実施形態では、回転角度θmの補正は、角度補正量Δθm'の加算演算により行なうようにしたが、回転角度θmの補正を、減算演算、乗算演算、除算演算などにより行なうようにしてもよい。   In the embodiment, the rotation angle θm is corrected by the addition calculation of the angle correction amount Δθm ′. However, the rotation angle θm is corrected by a subtraction operation, a multiplication operation, a division operation, or the like. Also good.

また、前記実施形態では、ロータ間位相差θdが0[deg]または180[deg]であるときの合成界磁の向き(d−q座標系の回転角度)を基準の向きとしたが、ロータ間位相差θdが0[deg]と180[deg]との間の値(例えばθdx)であるときの合成界磁の向き(d−q座標系の回転角度)の基準の向きとしてもよい。   In the above embodiment, the direction of the synthetic field (rotation angle of the dq coordinate system) when the inter-rotor phase difference θd is 0 [deg] or 180 [deg] is used as the reference direction. The reference direction of the direction of the synthetic field (rotation angle of the dq coordinate system) when the interphase difference θd is a value between 0 [deg] and 180 [deg] (for example, θdx) may be used.

また、前記実施形態では、角度補正量Δθmを求めるために、マップを使用したが、図9のグラフに示したロータ間位相差θdと角度補正量Δθmとの相関関係を適宜の近似式で表しておき、その近似式を用いて角度補正量Δθmを求めるようにしてもよい。   In the above embodiment, the map is used to obtain the angle correction amount Δθm. However, the correlation between the rotor phase difference θd and the angle correction amount Δθm shown in the graph of FIG. Alternatively, the angle correction amount Δθm may be obtained using the approximate expression.

また、前記実施形態では、角度検出器43により外ロータ10の回転角度(=出力軸3aの回転角度)を検出するようにしたが、その代わりに、内ロータ11の回転角度を検出するようにしてもよい。内ロータ11の回転角度を検出しても、その検出値とロータ間位相差θdを表すパラメータとから合成界磁の向き(d−q座標系の回転角度)を一義的に特定できる。   In the above-described embodiment, the rotation angle of the outer rotor 10 (= the rotation angle of the output shaft 3a) is detected by the angle detector 43. Instead, the rotation angle of the inner rotor 11 is detected. May be. Even if the rotation angle of the inner rotor 11 is detected, the direction of the synthetic field (the rotation angle of the dq coordinate system) can be uniquely specified from the detected value and the parameter representing the inter-rotor phase difference θd.

本発明の一実施形態における電動機の内部構成の要部を該電動機の軸心方向で示す図。The figure which shows the principal part of the internal structure of the electric motor in one Embodiment of this invention in the axial center direction of this electric motor. 図1の電動機の2つのロータの間の位相差を変更するための駆動機構を示すスケルトン図。The skeleton figure which shows the drive mechanism for changing the phase difference between the two rotors of the electric motor of FIG. 図3(a)は界磁最大状態での図1の電動機の2つのロータの位相関係を示す図であり、図3(b)は界磁最小状態での図1の電動機の2つのロータの位相関係を示す図。FIG. 3A is a diagram showing the phase relationship between the two rotors of the motor of FIG. 1 in the maximum field state, and FIG. 3B is a diagram of the two rotors of the motor of FIG. 1 in the minimum field state. The figure which shows a phase relationship. 界磁最大状態と、界磁最小状態と、これらの中間的な状態とにおける図1の電動機の電機子の誘起電圧を示すグラフ。The graph which shows the induced voltage of the armature of the motor of FIG. 1 in a field maximum state, a field minimum state, and these intermediate states. 図1の電動機の2つのロータ間の位相差と、誘起電圧定数との関係を表すグラフ。The graph showing the relationship between the phase difference between two rotors of the electric motor of FIG. 1, and an induced voltage constant. 実施形態における電動機の制御装置の機能的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the functional structure of the control apparatus of the electric motor in embodiment. 図7(a),(b)は図6の制御装置に備えたKe推定部69の処理を説明するためのグラフ。FIGS. 7A and 7B are graphs for explaining the processing of the Ke estimation unit 69 provided in the control device of FIG. 図6の制御装置に備えた角度補正部51の処理機能を示すブロック図。The block diagram which shows the processing function of the angle correction | amendment part 51 with which the control apparatus of FIG. 6 was equipped. 図6の制御装置に備えた角度補正部51の処理を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the process of the angle correction | amendment part 51 with which the control apparatus of FIG. 6 was equipped.

符号の説明Explanation of symbols

3…電動機、3a…出力軸、10…外ロータ(第1ロータ)、11…内ロータ(第2ロータ)、13,14…永久磁石、43…角度検出器(角度検出手段)、50…制御装置、53…通電制御部(通電制御手段)、51…角度補正部(回転角度補正手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Electric motor, 3a ... Output shaft, 10 ... Outer rotor (1st rotor), 11 ... Inner rotor (2nd rotor), 13, 14 ... Permanent magnet, 43 ... Angle detector (angle detection means), 50 ... Control Device 53: Energization control unit (energization control unit) 51: Angle correction unit (rotation angle correction unit)

Claims (4)

永久磁石によりそれぞれ界磁を発生する第1ロータおよび第2ロータと、両ロータのうちの第1ロータと一体に回転可能な出力軸とを互いに同軸に備えると共に、前記第2ロータが前記第1ロータに対して相対回転可能に設けられ、該第2ロータの相対回転によって両ロータ間の位相差を変更することにより、各ロータの永久磁石の界磁を合成してなる合成界磁の強さを変更可能とした電動機の制御装置であって、
前記両ロータのうちのいずれか一方のロータの回転角度を検出する角度検出手段と、
前記両ロータ間の実際の位相差を表すパラメータの値を取得し、その取得したパラーメータの値に応じて、前記検出された回転角度を補正する回転角度補正手段と、
その補正された回転角度に応じて前記電動機のステータに備えた電機子の通電電流を制御する通電制御手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
A first rotor and a second rotor, each of which generates a magnetic field by a permanent magnet, and an output shaft that can rotate integrally with the first rotor of the two rotors are coaxially provided, and the second rotor includes the first rotor. The strength of the synthetic field provided by synthesizing the field of the permanent magnets of each rotor by changing the phase difference between the two rotors by the relative rotation of the second rotor. Is a motor control device that can be changed,
Angle detection means for detecting the rotation angle of either one of the rotors;
A rotation angle correction means for acquiring a value of a parameter representing an actual phase difference between the two rotors, and correcting the detected rotation angle in accordance with the acquired value of the parameter;
An electric motor control device comprising: energization control means for controlling an energization current of an armature provided in a stator of the electric motor according to the corrected rotation angle.
前記回転角度補正手段は、前記パラメータの値と前記回転角度の補正量との相関関係を表す相関データをあらかじめ記憶保持しており、前記取得したパラメータの値から前記相関データに基づいて求められる補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することを特徴とする請求項1記載の電動機の制御装置。   The rotation angle correcting means stores in advance correlation data representing a correlation between the parameter value and the correction amount of the rotation angle, and is obtained based on the correlation data from the acquired parameter value. The motor control device according to claim 1, wherein the detected rotation angle is corrected according to an amount. 前記回転角度補正手段は、前記相関データに基づいて求めた補正量にフィルタリング処理を施す手段を備え、そのフィルタリング処理後の補正量に応じて、前記検出された回転角度を補正することを特徴とする請求項2記載の電動機の制御装置。   The rotation angle correction means includes means for performing a filtering process on the correction amount obtained based on the correlation data, and corrects the detected rotation angle according to the correction amount after the filtering process. The motor control device according to claim 2. 前記合成界磁の強さが最大となる両ロータ間の位相差に対応する前記パラメータの値を最大界磁パラメータ値とし、該合成界磁の強さが最小となる両ロータ間の位相差に対応する前記パラメータの値を最小界磁パラメータ値としたとき、前記相関関係は、前記パラメータの値の変化に応じた前記補正量の変化の波形が、前記最大界磁パラメータ値と前記最小界磁パラメータ値との間の所定値で前記補正量の値が極値となる凸型の波形になる相関関係であることを特徴とする請求項2または3記載の電動機の制御装置。   The value of the parameter corresponding to the phase difference between the two rotors where the strength of the combined field is maximized is set as the maximum field parameter value, and the phase difference between the two rotors where the strength of the combined field is minimized. When the corresponding parameter value is the minimum field parameter value, the correlation indicates that the waveform of the change in the correction amount according to the change in the parameter value is the maximum field parameter value and the minimum field parameter value. 4. The motor control device according to claim 2, wherein the correlation is a convex waveform having a predetermined value between the parameter value and the correction value having an extreme value.
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