Controller of motor

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。

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。

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

ところで、上記の如く、２つのロータの永久磁石の合成界磁の強さを変更可能な電動機では、その合成界磁を適切に変化させることによって、電動機の運転領域の拡大や電動機のエネルギー効率の向上などを効果的に図ることが可能である。

しかるに前記特許文献１に見られる電動機では、単に出力軸の回転速度に応じて機構的にロータ間の位相差が変更されるだけなので、きめ細かな制御を行なうことが困難である。 このため、電動機の運転領域の拡大や電動機のエネルギー効率の向上などを効果的に図ることが困難であった。

そこで、本願出願人は、ロータ間の位相差を例えば油圧装置を使用して、能動的に制御することを試みている。 例えば、前記第２ロータの相対回転に連動して容積が変化する油圧室を形成しておき、この油圧室に充填する作動油の圧力により該第２ロータを前記第１ロータに対して相対回転させる。

このような油圧装置を使用することで、前記油圧室の圧力を調整することによって、ロータ間の位相差を所望の位相差に制御することが可能となる。 ひいては、両ロータの合成界磁の強さを所望の強さに制御することが可能となる。

ところが、両ロータ間の位相差の変更は、一般的には、頻繁に行なう必要はなく該位相差を一定に維持する機会が多い。 このため、前記油圧室にスラッジが蓄積しやすい。 そして、このようなスラッジの蓄積は、ロータ間の位相差を変化させる機構の動作不良（例えば、両ロータのうちの他方のロータが、出力軸と一体に回転可能な一方のロータに対して回転し難くなるなどの動作不良）の原因となる恐れがある。 従って、該スラッジを必要に応じて除去するための方策が望まれていた。

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するための油圧を発生する油圧室を適宜クリーニングし、該油圧室にスラッジが蓄積するのを防止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。 そして、そのクリーニングを行いつつ、電動機の所要の運転を行なう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。

かかる目的を達成するために、本発明の電動機の制御装置は、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、前記第２ロータの相対回転に連動して容積が変化する油圧室を有し、該油圧室に充填する作動油の圧力により該第２ロータを前記第１ロータに対して相対回転させる位相差変更駆動手段と、前記油圧室のクリーニングの必要性の有無を判断するクリーニング要求判断手段と、該クリーニング要求判断手段によりクリーニングの必要性があると判断されたとき、前記第２ロータを、前記第１ロータに対して正転方向および逆転方向に交互に相対回転させるように前記位相差変更駆動手段を制御するクリーニング用位相差制御手段とを備えたことを特徴とする（第１発明）。

かかる第１発明によれば、前記位相差変更駆動手段を備えるので、前記両ロータ間の位相差を、該位相差変更駆動手段を介して所望の位相差に制御できる。 そして、第１発明では、前記クリーニング要求判断手段により、前記油圧室のクリーニングの必要性があると判断されたときに、前記クリーニング用位相差制御手段による前記位相差変更駆動手段の制御によって、前記第２ロータが前記第１ロータに対して正転方向および逆転方向に交互に相対回転される（以下、このような第２ロータの相対回転動作を正逆交互回転ということがある）。 このとき、この第２ロータの正逆交互回転は、前記油圧室への作動油の供給、該油圧室からの作動油の排出を交互に行い、該油圧室の容積を拡縮することで行なわれることとなる。 これにより、油圧室内のスラッジを該油圧室の外部に流出させることができる。 ひいては、該油圧室にスラッジが蓄積するのを防止できる。

前記第１発明では、前記クリーニング用位相差制御手段による前記位相差変更駆動手段の制御によって（第２ロータの正逆交互回転によって）、前記両ロータの永久磁石の合成界磁の強さが振動的に変動するここととなるので、その変動が電動機の発生トルクなどの運転状態に影響を及ぼさないように、前記油圧室のクリーニングのための第２ロータの正逆交互回転を行なうことが望ましい。

この場合、例えば、前記クリーニング用位相差制御手段は、前記クリーニング要求判断手段によりクリーニングの必要性があると判断されたとき、前記電動機の運転状態が該電動機の電機子への通電を遮断したと仮定した場合の運転状態と同等であるか否かを判断する第１運転状態判断手段を備え、該第１運転状態判断手段の判断結果が肯定的であるときに、前記電動機の電機子への通電を遮断するように該電機子の通電回路を制御しつつ、前記第２ロータを前記第１ロータに対して正転方向および逆転方向に交互に相対回転させるように前記位相差変更駆動手段を制御する（第２発明）。

この第２発明によれば、前記油圧室のクリーニングの必要性がある場合において、前記電動機の運転状態が該電動機の電機子への通電を遮断したと仮定した場合の運転状態と同等であるときに、前記第２ロータの正逆交互回転を行なわせるのと並行して、前記電動機の電機子への通電を遮断する。 この場合、その通電の遮断状態では、第２ロータの正逆交互回転に伴う前記合成界磁の変動は、電動機の運転状態に影響を及ぼさない。 従って、電動機の本来のあるべき運転状態を実質的に維持しながら、第２ロータの正逆交互回転を行なって、前記油圧室のクリーニングを行なうことができる。

なお、この第２発明において、前記電機子の通電の遮断は、前記通電回路として例えばインバータ回路を使用した場合、該インバータ回路の全てのゲート素子（スイッチング素子）をＯＦＦにすることにより行なわれる。

また、前記電動機の電機子への通電を遮断したと仮定した場合の運転状態と同等な運転状態は、該電動機の要求トルクが０で、且つ該電動機の出力軸の回転速度が所定値以下の低速となるような運転状態である。

また、例えば前記クリーニング用位相差制御手段は、前記クリーニング要求判断手段によりクリーニングの必要性があると判断されたとき、前記電動機の運転状態が該電動機の電機子を短絡したと仮定した場合の運転状態と同等であるか否かを判断する第２運転状態判断手段を備え、該第２運転状態判断手段の判断結果が肯定的であるときに、前記電動機の電機子を短絡するように該電機子の通電回路を制御しつつ、前記第２ロータを前記第１ロータに対して正転方向および逆転方向に交互に相対回転させるように前記位相差変更駆動手段を制御する（第３発明）。

この第３発明によれば、前記油圧室のクリーニングの必要性がある場合において、前記電動機の運転状態が該電動機の電機子を短絡したと仮定した場合の運転状態と同等であるときに、前記第２ロータの正逆交互回転を行なわせるのと並行して、前記電動機の電機子を短絡する。 なお、電機子の短絡は、電機子の巻き線（複数相の電機子では各相毎の巻き線）の一対の電圧印加端子を短絡することを意味する。 この場合、その電機子の短絡状態では、第２ロータの正逆交互回転に伴う前記合成界磁の変動は、電動機の運転状態に影響を及ぼさない。 従って、電動機の本来のあるべき運転状態を実質的に維持しながら、第２ロータの正逆交互回転を行なって、前記油圧室のクリーニングを行なうことができる。

なお、この第３発明において、前記電機子の通電の遮断は、前記通電回路として例えばインバータ回路を使用した場合、該インバータ回路の上アームおよび下アームのうちの少なくともいずれか一方のアームの全てのゲート素子（スイッチング素子）をＯＮにすることにより行なわれる。

また、前記電動機の電機子を短絡したと仮定した場合の運転状態と同等な運転状態は、該電動機の要求トルクが所定の回生トルクとなるような運転状態（好ましくは、電動機の出力軸の回転速度が所定値以上となる高速域での運転状態）である。

補足すると、第３発明は前記第２発明と併用してもよい。

また、少なくとも前記クリーニング用位相差制御手段が前記第２ロータを前記第１ロータに対して正転方向および逆転方向に交互に相対回転させるように前記位相差変更駆動手段を制御しているときに、前記両ロータの間の位相差、または、該位相差に対して所定の相関関係を有する前記電動機の特性パラメータの値を、推定もしくは検出し、その推定または検出された位相差または特性パラメータの値を用いて、前記電動機の電機子の通電電流を制御する通電制御手段を備えるようにしてもよい（第４発明）。

この第４発明によれば、前記油圧室のクリーニングのために前記第２ロータを正逆交互回転させるのと並行して、前記両ロータの間の位相差、または該位相差に対して所定の相関関係を有する前記電動機の特性パラメータ（例えば誘起電圧定数）の値を、推定もしくは検出し、その推定または検出された位相差または特性パラメータの値を用いて、前記電動機の電機子の通電電流を制御するので、第２ロータの正逆交互回転を行いながら、所要のトルク（要求トルク）を電動機に発生させるように該電動機の電機子の通電電流を制御することが可能となる。

なお、第４発明は、第２発明および第３発明のいずれか、または、その両者と併用してもよい。 その場合、例えば、第２発明における第１運転状態判断手段の判断結果が否定的となり、あるいは、第３発明における第２運転状態判断手段の判断結果が否定的となる場合、あるいは、それらの運転状態判断手段の両者の判断結果が否定的となる場合に、第４発明に如く、第２ロータの正逆交互回転を行いながら、電動機の電機子の通電電流を制御するようにすればよい。

前記第１〜第４発明では、前記クリーニング要求判断手段は、前記電動機の出力軸の回転速度と該電動機の運転時間とのうちの少なくともいずれか一方に基づいて、前記油圧室のクリーニングの必要性の有無を判断することが好ましい（第５発明）。

すなわち、前記油圧室のスラッジの蓄積量は、電動機の出力軸の回転速度や、該電動機の運転時間に依存する傾向が高いので、該回転速度と運転時間とのうちの少なくともいずれか一方に基づいて、前記油圧室のクリーニングの必要性の有無を的確に判断することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図１０を参照して以下に説明する。 図１は、本実施形態における電動機の要部の断面図、図２は図１の電動機のドライブプレート１９を外した状態で該電動機の軸心方向で見た図である。

図１を参照して、この電動機１は、２重ロータ構造のＤＣブラシレスモータであり、出力軸２、外ロータ３、および内ロータ４とを同軸に備える。 外ロータ３および内ロータ４はそれぞれ本発明における第１ロータ、第２ロータに相当する。 外ロータ３の外側には、電動機１のハウジング（図示省略）に固定されたステータ５を有し、このステータ５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。 なお、電動機１は、例えば、ハイブリッド車両や電動自動車の走行用動力源として車両に搭載され、電動機としての動作（力行動作）と、発電機としての動作（回生動作）とが可能とされている。

外ロータ３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６を備える。 この永久磁石６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３の軸方向に向け、且つ、法線方向を外ロータ３の径方向に向けた状態で、外ロータ３に埋め込まれている。 また、外ロータ３には、その軸心と平行な軸心を有する複数のネジ穴７が穿設されている。 これらのネジ穴７は、外ロータ３の周方向に等間隔で配列されている。

内ロータ４も環状に形成されている。 この内ロータ４は、その外周面を外ロータ３の内周面に摺接させた状態で、外ロータ３の内側に該外ロータ３と同軸に配置されている。 なお、内ロータ４の外周面と外ロータ３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４の軸心部を、該内ロータ４および外ロータ３と同軸に出力軸２が貫通している。 この場合、内ロータ４の内径は、出力軸２の外径よりも大きく、出力軸２の外周面と内ロータ４の内周面との間に間隔を有する。

また、内ロータ４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８を備える。 この永久磁石８は、外ロータ３の永久磁石６と同形状で、外ロータ３の場合と同様の形態で、内ロータ４に埋め込まれている。 内ロータ４の永久磁石８の個数は、外ロータ３の永久磁石８の個数と同じである。

ここで、図２を参照して、外ロータ３の永久磁石６のうちの白抜きで示す永久磁石６ａと、点描を付した永久磁石６ｂとは、外ロータ３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６ａは、その外側（外ロータ４の外周面側）の面がＮ極、内側（外ロータ３の内周面側）の面がＳ極とされ、永久磁石６ｂ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４の永久磁石８のうちの白抜きで示す永久磁石８ａと、点描を付した永久磁石８ｂとは、内ロータ４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８ａは、その外側（内ロータ４の外周面側）の面がＮ極、内側（内ロータ４の内周面側）の面がＳ極とされ、永久磁石８ｂは、その外側の面がＳ極、内側の面がＮ極とされている。

そして、本実施形態では、外ロータ４においては、図２に示す如く、互いに隣り合された永久磁石６ａ，６ａの対と、互いに隣り合わされた永久磁石６ｂ，６ｂの対とが、外ロータ３の周方向に交互に配列されている。 同様に、内ロータ４においては、互いに隣り合された永久磁石８ａ，８ａの対と、互いに隣り合わされた永久磁石８ｂ，８ｂの対とが、内ロータ４の周方向に交互に配列されている。

内ロータ４の内側には、出力軸２の外周面との間で、第１部材９と第２部材１０とが設けられている。 これらの第１部材９および第２部材１０は、内ロータ４の内側に複数の油圧室２４、２５を形成するものである。

第２部材１０は、環状部１１と、この環状部１１の内周面から該環状部１１の中心部に向かって径方向に突設された複数の突起部１２（以下、第２部材側突起部１２ということがある）とを有する。 第２部材１０は、その環状部１１を内ロータ４に同軸に嵌入することにより、該内ロータ４に同軸に固定されている。 また、第２部材側突起部１２は、周方向に等間隔で設けられている。

第１部材９は、ベーンロータ状のものであり、その軸部としての環状部１３と、この環状部１３の外周面から径方向に突設された複数の突起部１４（以下、第１部材側突起部１４ということがある）とを有する。 第１部材９の環状部１３は、第２部材１０の環状部１１の内側に該環状部１１と同軸に設けられ、その外周面に、第２部材１０の各突起部１２の先端部がシール部材１５を介して摺接されている。 また、第１部材９の環状部１３は、出力軸２に外挿されており、その内周面が出力軸２の外周面に形成されたスプライン１６に嵌合されている。 このスプライン嵌合により第１部材９が出力軸２と一体に回転可能とされている。

第１部材側突起部１４の個数は、第２部材側突起部１２の個数と同数であり、周方向に等間隔で配列されている。 この場合、この各第１部材側突起部１４は、周方向に隣り合う２つの第２部材側突起部１２，１２の間の箇所に介装されている。 換言すれば、第１部材９と第２部材１０とは、それらの突起部１４，１２が周方向で交互に並ぶように係合されている。 そして、各第１部材側突起部１４の先端部は、シール部材１７を介して第２部材１０の環状部１１の内周面に摺接されている。 また、各第１部材側突起部１４には、環状部１３の軸心と平行な軸心を有するネジ穴１８が穿設されている。

図１を参照して、外ロータ３の軸心方向の両端面部には、円板状のドライブプレート１９，１９が該外ロータ３と同軸に装着されている。 これらのドライブプレート１９，１９は、それぞれ、その中心部（軸心部）に出力軸２の外径よりも大径の穴２０を有し、この穴２０を出力軸２が同軸に貫通していると共に、該穴２０に第１部材９の環状部１３の各端部が嵌入されている。 そして、各ドライブプレート１９は、外ロータ３の各ネジ穴７と、第１部材９の各突起部１４のネジ穴１８とにそれぞれボルト２１により締結されている。 これにより、外ロータ３および第１部材９は、一体に回転可能に連結されている。 この場合、前記したように第１部材９は、スプライン嵌合により出力軸２と一体に回転可能であるので、外ロータ３も出力軸２と一体に回転可能とされている。

また、ドライブプレート１９，１９は、それらの間に、前記内ロータ４および第２部材１０を支承している。 具体的には、ドライブレート１９，１９の互いに相対する面には、それぞれ、同軸に環状溝２２が形成されている。 そして、この環状溝２２に前記第２部材１０の環状部１１の各端部が摺動自在に挿入されている。 これにより、内ロータ４および第２部材１０は、環状部１１を介してドライブプレート１９，１９に支承されると共に、ドライブプレート１９，１９の環状溝２２に沿って、外ロータ３、第１部材９および出力軸２に対して相対回転可能とされている。

前記第１部材９と第２部材１０とは、内ロータ３を外ロータ４に対して相対的に回転させることにより両ロータ３，４間の位相差を変化させる位相差変更駆動手段２３の構成要素である。 この位相差変更駆動手段２３は、前記第１部材９と第２部材１０とによって、第１部材９の環状部１３と、第２部材１０の環状部１１と、ドライブプレート１９，１９とで囲まれた空間内に、図２に示す如く形成された複数対（突起部１２，１４と同数の対）の油圧室２４，２５を有する。 さらに詳細には、第２部材１０の環状部１１と第１部材９の環状部１３との間の空間のうち、各第２部材側突起部１２と、該突起部１２の両側（周方向での両側）に存する２つの第１部材側突起部１４，１４との間の空間が、それぞれ、作動油を流入・流出させる油圧室２４，２５となっている。 この場合、各第２部材側突起部１２の一方の側の油圧室２４は、出力軸２の内部に設けられた油通路２６に、第１部材９の環状部１３に穿設されている図示しない油通路を介して連通されて、作動油が充填されている。 同様に、各第２部材側突起部１２の他方の側の圧力室２５は、出力軸２の内部に油通路２６とは別に設けられた油通路２７に、第１部材９の環状部１３に穿設されている図示しない油通路を介して連通されて、作動油が充填されている。 この場合、油圧室２４の油圧は、それを増圧したとき、内ロータ４を外ロータ３に対して図２の時計まわり方向に相対回転させようとする圧力となる。 また、圧力室２４の圧力（油圧）は、それを増圧したとき、内ロータ４を外ロータ３に対して図２の反時計まわり方向に相対回転させようとする圧力となる。 時計まわり方向および反時計まわり方向は、その一方が、内ロータ４の正転方向を意味し、他方が、逆転方向を意味する。

また、図１に示す如く、位相差変更駆動手段２３は、出力軸２の油通路２６，２７に、電動機１の外部で接続された油圧源装置３０を備えている。 この油圧源装置３０は、各油圧室２４，２５への作動油の供給を制御することで、各油圧室２４，２５の圧力を増減させる。 この場合、油圧室２４，２５の圧力差によって、第２部材１０と共に内ロータ４を外ロータ３および第１部材９に対して回転させようとする回転力が発生する。 すなわち、油圧室２４の圧力を油圧室２５よりも大きくすることで、それらの圧力差によって、内ロータ４を外ロータ３に対して図２の時計まわり方向に回転させようとする回転力が発生する。 逆に油圧室２５の圧力を油圧室２４よりも大きくすることで、それらの圧力差によって、内ロータ４を外ロータ３に対して図２の反時計まわり方向に回転させようとする回転力が発生する。 従って、位相差変更駆動手段２３は、各油圧室２４，２５の圧力を増減させて、それらの圧力差を操作することによって、内ロータ４を外ロータ３に対して回転させる（両ロータ３，４間の位相差を変化させる）。

補足すると、内ロータ４の永久磁石８ａ，８ｂと、外ロータ３の永久磁石６ａ，６ｂとの間に作用する磁力によって、内ロータ４は、その永久磁石８ａ，８ｂと、外ロータ３の永久磁石６ａ，６ｂとが異極同士を対向させた状態（永久磁石８ａ，８ｂがそれぞれ永久磁石６ａ，６ｂに対向する状態）で平衡しようとする。 このため、その平衡状態から、内ロータ４を外ロータ３に対して回転させると、内ロータ４を平衡状態に戻そうとするトルク（以下、磁力トルクということがある）が発生する。 このため、前記油圧室２４，２５の圧力差によって、内ロータ４を外ロータ３に対して回転させるときには、前記磁力トルクに抗する回転力を第２部材１０を介して内ロータ４に作用させるように、油圧室２４，２５の圧力を操作する必要がある。 なお、磁力トルクは、内ロータ４と外ロータ３との間の位相差（以下、ロータ間位相差θdという）に応じて変化する。

以上が、電動機１および位相差変更駆動手段２３の機構的な構成である。

なお、本実施形態では、電動機１の出力軸２と外ロータ３とが一体に回転するように構成したが、出力軸と内ロータとが一体に回転するようにして、これらの出力軸および内ロータに対して外ロータが相対回転し得るように構成してもよい。 また、位相差変更駆動手段２３の構成は、上記した構成に限られるものではない。 例えば直動シリンダのピストンの直動運動を回転運動に変換する機構を介して内ロータを外ロータに対して相対回転させるようにしてもよい。 その場合、例えば遊星歯車機構を介して内ロータを外ロータに対して相対回転させるようにしてもよい。

前記位相差変更駆動手段２３によって、内ロータ４を外ロータ３に対して回転させ、両ロータ３，４間の位相差（ロータ間位相差θd）を変化させることで、内ロータ４の永久磁石８ａ，８ｂによって発生する界磁と外ロータ３の永久磁石６ａ，６ｂによって発生する界磁とを合成してなる合成界磁の強さ（ステータ５に向かう径方向の磁束の強さ）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４と外ロータ３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４と外ロータ３との位相関係を示す図である。

図３（ａ）に示す如く、界磁最大状態は、内ロータ４の永久磁石８ａ，８ｂと、外ロータ３の永久磁石６ａ，６ｂ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４の永久磁石８ａが外ロータ３の永久磁石６ａに対向すると共に、内ロータ４の永久磁石８ｂが外ロータ３の永久磁石６ｂに対向する。 この状態では、径方向において、内ロータ４の永久磁石８ａ，８ｂのそれぞれの磁束Ｑ１の向きと、外ロータ３の永久磁石６ａ，６ｂ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、この界磁最大状態は、前記平衡状態である。

また、図３（ｂ）に示す如く、界磁最小状態は、内ロータ４の永久磁石８ａ，８ｂと、外ロータ３の永久磁石６ａ，６ｂ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４の永久磁石８ａが外ロータ３の永久磁石６ｂに対向すると共に、内ロータ４の永久磁石８ｂが外ロータ３の永久磁石６ａに対向する。 この状態では、径方向において、内ロータ４の永久磁石８ａ，８ｂのそれぞれの磁束Ｑ１の向きと、外ロータ３の永久磁石６ｂ，６ａ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。

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θdを０［ｄｅｇ］、前記界磁最小状態におけるロータ間位相差θdを１８０［ｄｅｇ］と定義する。 なお、この定義によるロータ間位相差θdは、内ロータ４と外ロータ３との間の機械的な回転角度差とは一般には相違する。

図４は、前記界磁最大状態と界磁最小状態とにおいて、電動機１の出力軸２を所定回転速度で作動させた場合に、ステータ５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２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θd＝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θd＝１８０［ｄｅｇ］の状態）でのグラフである。 図４から判るように、ロータ間位相差θd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θdを０［ｄｅｇ］と１８０［ｄｅｇ］まで増加させていくと、合成界磁の強さが減少していき、これに伴い、誘起電圧のレベルが減少していく。

このようにロータ間位相差θdを変化させて、合成界磁の強さを増減させることにより、電動機１の特性パラメータの１つである誘起電圧定数Ｋｅを変化させることができる。 なお、誘起電圧定数Ｋｅは、電動機１の出力軸２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との関係を規定する比例定数である。 誘起電圧定数Ｋｅの値は、後述する如く、ロータ間位相差θdを０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］まで増加させていくに伴い、小さくなる。

次に、図５〜図１０を参照して、本実施形態における電動機１の制御装置５１を説明する。 図５は、電動機１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６〜図８は制御装置５０に備えた位相差推定部７４の処理を説明するための図、図９は制御装置５０に備えたクリーニング制御部５５の処理を説明するフローチャート、図１０は図９のＳＴＥＰ３の処理を説明するためのグラフである。 なお、図５では、電動機１を模式化して記載し、前記第１部材９および第２部材１０から構成される機構を「位相可変機構」と表現している。

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１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１を、界磁方向を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。 ｄ−ｑ座標系は、電動機１の出力軸２に対して固定された座標系である。 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１の出力軸２に発生させるトルクの指令値）に応じたトルクを電動機１の出力軸２に発生させるように電動機１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１のロータ間位相差θdを前記位相差変更駆動手段２３を介して制御する。

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１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１の出力軸２の回転位置θm（回転角度）（＝外ロータ３の回転角度）を検出する回転位置検出用センサとしてのレゾルバ４３とが備えられている。

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。

制御装置５０は、レゾルバ４３で検出された回転位置θmを微分することで、電動機１の出力軸２の回転速度ωm（＝外ロータ３の回転速度）を求める回転速度算出部４４と、電動機１の各相の電機子の通電電流をインバータ回路４５を介して制御する通電制御部５１とを備える。 インバータ回路４５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、通電制御部５１は、本発明における通電制御手段に相当し、インバータ回路４５は、本発明における通電回路に相当するものである。

通電制御部５１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１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と前記レゾルバ４３により検出された電動機１の出力軸２の回転位置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。

また、通電制御部５１は、ｄ軸電流の指令値であるｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸電流の指令値であるｑ軸電流指令値Ｉq_cとを決定する電流指令算出部６３と、ｄ軸電流指令値Ｉd_cに後述する位相差追従判定部７５で決定されるｄ軸電流補正値ΔＩd_vol_2（前回の演算処理周期で決定された値）を加えることでｄ軸電流指令値Ｉd_cを補正してなる補正後ｄ軸電流指令値Ｉd_caを求める演算部６４と、補正後ｄ軸電流指令値Ｉd_caとｄ軸電流の検出値Ｉd_sとの偏差ΔＩd（＝Ｉd_ca−Ｉd_s。以下、ｄ軸電流偏差ΔＩdという）を求める演算部６５と、ｑ軸電流指令値Ｉq_cとｑ軸電流の検出値Ｉq_sとの偏差ΔＩｑ（Ｉq_c−Ｉq_s。以下、ｑ軸電流偏差ΔＩqという）を求める演算部６６とを備える。 なお、ｄ軸電流補正値ΔＩd_vo2は、ｄ軸電機子の電圧とｑ軸電機子に電圧との合成ベクトルの大きさが所要の電源電圧Ｖdcを超えないようにするためのｄ軸電流の操作量を意味する。

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１の出力軸２に発生させるトルクの指令値）と、後述する位相差推定部７４で求められるロータ間位相差θdの推定値θd_e（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１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としての意味を持つ。

なお、トルク指令値Ｔr_cは、例えば電動機１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。

また、通電制御部５１は、前記ｄ軸電流偏差ΔＩdに応じて、このΔＩdを０に収束させるようにＰＩ則などのフィードバック制御則によりｄ軸電圧基本指令値Ｖd_c1（ｄ軸電機子の電圧指令値の基本値）を求めるｄ軸電流制御部６７と、前記ｑ軸電流偏差ΔＩqに応じて、このΔＩqを０に収束させるようにＰＩ則などのフィードバック制御則によりｑ軸電圧基本指令値Ｖq_c1（ｑ軸電機子の電圧指令値の基本値）を求めるｑ軸電流制御部６８と、前記補正後ｄ軸電流指令値Ｉd_caおよびｑ軸電流指令値Ｉq_cに応じて、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ΔＶd，ΔＶq（ΔＶd：ｄ軸側の非干渉成分、ΔＶq：ｑ軸側の非干渉成分）を求める非干渉制御部６９と、ｄ軸電圧基本指令値Ｖd_c1に非干渉成分ΔＶdを加える（Ｖd_c1をΔＶdにより補正する）ことで、最終的なｄ軸電圧指令値Ｖd_cを決定する演算部７０と、ｑ軸電圧基本指令値Ｖd_c1に非干渉成分ΔＶqを加える（Ｖq_c1をΔＶqにより補正する）ことで、最終的なｑ軸電圧指令値Ｖq_cを決定する演算部７１とを備える。

さらに、通電制御部５１は、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cとを成分とするベクトルを、その大きさＶ１の成分と、角度θ1の成分とに変換するｒθ変換部７２と、その大きさＶ１および角度θ1の成分を３相の交流電圧に変換し、その３相の交流電圧に応じてＰＷＭ制御によりインバータ回路４５を介して電動機１の各相の電機子に通電するＰＷＭ演算部７３とを備える。 この場合、ＰＷＭ演算部７３は、インバータ回路４５の各スイッチング素子（図示せず）のＯＮ・ＯＦＦを制御することで、各相の電機子に通電する。 なお、図５では図示を省略しているが、ＰＷＭ演算部７３には、上記Ｖ1、θ1を電動機１の各相の電機子の交流電圧に変換するために、前記レゾルバ４３で検出された出力軸２の回転位置θmが入力される。

また、ＰＷＭ演算部７３には、後述するクリーニング制御部５５から、インバータ回路４５のスイッチング素子の制御形態を規定する動作モード指令Ｆ１が入力される。

ここで、本実施形態では、動作モード指令Ｆ１としては、短絡モード指令とゲートオフモード指令と通常モード指令とがある。 短絡モード指令は、電動機１の各相の電機子を短絡させるように、インバータ回路４５の上アームおよび下アームの少なくともいずれか一方のアームの全てのスイッチング素子をＯＮにする動作モードの指令である。 また、ゲートオフモード指令は、電動機１の各相の電機子の通電を遮断するようにインバータ回路４５の全てのスイッチング素子をＯＦＦする動作モードの指令である。 また、通常モード指令は、前記Ｖ１、θ１を変換してなる３相の交流電圧に応じて（ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cの組に応じて）、インバータ回路４５のスイッチング素子を動作させるｄ−ｑベクトル制御モードの指令である。 そして、ＰＷＭ演算部７３は、入力された動作モード指令に従って、インバータ回路４５の各スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御する。 この場合、短絡モード指令またはゲートオフモード指令がＰＷＭ演算部７３に入力されている状態では、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cの組に依存せずに、インバータ回路４５のスイッチイング素子のＯＮ・ＯＦＦが制御されることとなる。

なお、前記動作モード指令Ｆ１が、通常モード指令であるときには、上記した通電制御部５１の処理機能によって、トルク指令値Ｔr_cのトルクが電動機１の出力軸２に発生するように、電動機１の各相の電機子の通電電流が制御されることとなる。

また、通電制御部５１は、電動機１のロータ間位相差θdを推定する位相差推定部７４と、前記ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol_2を決定する位相差追従判定部７５とを備える。

位相差推定部７４は、本実施形態では、次のように電動機１のロータ間位相差θdを推定する。

図６は、ｄ−ｑ座標系における電流と電圧との関係を示す図であり、縦軸がｑ軸（トルク軸）、横軸がｄ軸（界磁軸）とされている。

図６において、Ｋeは電動機１の誘起電圧定数、ωは電動機１の出力軸２の回転速度（角速度）、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、Ｉdはｄ軸電流、Ｉqはｑ軸電流、Ｖdはｄ軸電圧、Ｖqはｑ軸電圧である。 なお、Ｃは、電動機１の電源電圧Ｖdc（目標値）を半径とする電圧円である。

図示の如く、ＶdとＶqとＩdとＩqとの間には、次の式（１）、（２）の関係式が成立する。

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

ここで、電動機１の誘起電圧定数Ｋeは、外ロータ３の永久磁石６と内ロータ４の永久磁石８との合成界磁の強さ（磁束の強さ）と顕著な相関性を有する。 この場合、該合成界磁の強さは、ロータ間位相差θdに応じて定まるので、誘起電圧定数Ｋeは、ロータ間位相差θdと顕著な相関性を有することとなる。 本実施形態では、電動機１の誘起電圧定数Ｋeとロータ間位相差θdとの間には、図７のグラフで示すような相関性を有する。 すなわち、ロータ間位相差θdが０［ｄｅｇ］から１８０［ｄｅｇ］まで増加するに伴い（合成界磁の強さが最大の強さから最小の強さまで低下していくに伴い）、誘起電圧定数Ｋeの値は、単調に減少していく。

そこで、本実施形態では、位相差推定部７４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Ｋeを求める。 そして、この誘起電圧定数Ｋeから、図７のグラフで示す如くあらかじめ設定されたデータテーブルに基づいて、ロータ間位相差θdの推定値θd_eを求める。

Ｋe＝（Ｖq−ω・Ｌd・Ｉd−Ｒ・Ｉq）／ω ……（３）

この場合、式（３）の演算の値に必要なＶq，Ｉd，Ｉqの値として、それぞれ前記演算部７１により算出されるｑ軸電圧指令値Ｖq_c、前記３相−ｄｑ変換部６２により求められるｄ軸電流の検出値Ｉd_sおよびｑ軸電流の検出値Ｉq_sが用いられる。 また、Ｌdの値としてはあらかじめ定められた固定値が用いられる。 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。

Ｒ＝（Ｖd＋ω・Ｌq・Ｉq）／Ｉd ……（４）

この式（４）の演算に必要なＶd、Ｉq、ωの値としては、前記演算部７０により算出されるｄ軸電圧指令値Ｖd、前記３相−ｄｑ変換部６２により算出されるｑ軸電流の検出値Ｉq_s、前記回転速度算出部７５で算出される回転速度ωmを用いればよい。 また、Ｌqの値としては、本実施形態では、トルク指令値Ｔr_cから、図８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８のグラフは電動機１の出力軸２の発生トルクと、Ｌqの値との相関関係を表している。 図示の如く、電動機１の発生トルクと、Ｌdとの間には顕著な相関性がある。 そこで、本実施形態では、上記の如く、この相関性を利用して、トルク指令値Ｔr_cからＬdの値を決定する。

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、前記演算部６４により算出されるｄ軸電流指令値Ｉd_ca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、この状態において、次式（５）によりＲの値を算出する。

Ｒ＝｛（Ｖd1−Ｖd2）＋ω・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１の出力軸２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ω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４４で算出される回転速度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でのトルク指令値Ｔr_cから前記図８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。

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。

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、ロータ間位相差θdを推定する場合、その推定精度を高めるために、Ｋeの値だけでなく、Ｌqの値を考慮してもよい。 例えば、式（３）により求めたＫeの値と、前記図８のデータテーブルを基に求めたＬqの値とからあらかじめ設定されたマップに基づいてロータ間位相差θdの推定値θd_eを求めるようにしてもよい。 また、Ｒの値やＬqの値は、電動機１の電機子あるいは永久磁石６，８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の値や、ロータ間位相差θdを前記した如く推定するようにしてもよい。

なお、前記位相差追従判定部７５の処理については、詳細を後述する。

制御装置５０は、前記回転速度算出部４４および通電制御部５１のほか、前記ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cの合成ベクトルの大きさ（合成電圧）が、制御装置５０に与えられる電動機１の電源電圧Ｖdc（目標値）を超えないようにようにするための界磁の操作量としての界磁操作電流ΔＩd_volを決定する界磁制御部５２と、この界磁操作電流ΔＩd_volに応じて電動機１のロータ間位相差θdの第１指令値である第１位相差指令値θd_c1を決定する位相差指令決定部５３と、前記位相差変更駆動手段２３の油圧室２４，２５のクリーニングの必要性の有無を判断するクリーニング要求判断部５４と、そのクリーニング要求判断部５４の判断結果に応じて、前記動作モード指令Ｆ１を決定したり、ロータ間位相差θdの第２指令値である第２位相差指令値θd_c2を決定するなどの処理を実行するクリーニング制御部５５と、第１位相差指令値θd_c1および第２位相差指令値θd_c2のうちの一方を、位相差指令値θd_cとして選択し、この選択した位相差指令値θd_cを位相差変更駆動手段２３の油圧源装置３０に出力する位相差指令選択部５６とを備える。 なお、クリーニング要求判断部５４は本発明におけるクリーニング要求判断手段に相当し、クリーニング制御部５５は本発明におけるクリーニング用位相差制御手段に相当する。

界磁制御部５２には、界磁操作電流ΔＩd_volを決定するために、制御装置５０に与えられる電動機１の電源電圧Ｖdc（目標値）と、前記通電制御部５１で決定されるｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖd_qとが逐次入力される。 そして、界磁制御部５２は、入力されたＶd_cおよびＶd_qの合成ベクトルの大きさ（＝√（Ｖd_c ² ＋Ｖd_q ² ））と、電源電圧Ｖdcとの偏差に応じて、この偏差を０に近づけるようにフィードバック制御則により、界磁操作電流ΔＩd_volを決定する。 なお、電源電圧Ｖdcは、電動機１の電源としての蓄電器（図示省略）の出力電圧の検出値などに応じて設定される。

ここで、Ｖd_cおよびＶd_qの合成ベクトルの大きさを電源電圧Ｖdcに一致させる（すなわち、該合成ベクトルを図６の電圧円の円周にトレースさせる）ためには、ｄ軸電流を調整することで、擬似的にロータ３，４と電機子との間の界磁を操作する手法と、ロータ間位相差θdを調整する（ひいては、誘起電圧定数Ｋeを調整する）ことで、前記永久磁石６，８の合成界磁を直接的に操作する手法とがある。 前記界磁操作電流ΔＩd_volは、これらの界磁の操作量をｄ軸電流の操作量で表したものである。

なお、界磁制御部５２では、界磁操作電流ΔＩd_volの代わりに、ロータ間位相差θdまたは誘起電圧定数Ｋeの操作量を決定するようにしてもよい。

前記位相差指令決定部５３には、上記の如く界磁制御部５２で決定された界磁操作電流ΔＩd_volが入力される。 そして、該位相差指令決定部５３は、この界磁操作電流ΔＩd_volを、該界磁操作電流Ｉd_volによってｄ軸電流を操作した場合と同等の界磁変化を生じるロータ間位相差θdの操作量（補正量）に変換し、そのロータ間位相差θdの操作量によって、現在の第１位相差指令値θd_c1を補正することで、新たな第１位相差指令値θd_c1を決定する。 この場合、Ｉd_volからロータ間位相差θdの操作量への変換は、例えば現在の第１位相差指令値θd_c1に応じて設定されるゲインをＩd_volに乗じることで行なわれる。

前記クリーニング要求判断部５４は、本実施形態では、前記回転速度算出部４４で算出される電動機１の出力軸２の回転速度ωmに基づいて、前記油圧室２４，２５のクリーニング（油圧室２４，２５内に蓄積するスレラッジの除去）の必要性を判断する。 ここで、油圧室２４，２５に単位時間当たりに蓄積するスラッジの量は、概ね、電動機１の出力軸２の回転速度ωmの２乗に比例する。 そこで、本実施形態では、クリーニング要求判断部５４は、回転速度ωmの２乗値ωm ² （あるいは、ωm ²に比例する値）を制御装置５１の演算処理周期毎に累積加算する。 そして、その累積加算値Σωm ²があらかじめ定めた所定値を超えたときに、油圧室２４，２５のクリーニングの必要性があると判断し、その旨をクリーニング制御部５５に出力する。

なお、累積加算値Σωm ²は、車両の運転停止中も失われることがないようにＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶保持される。 また、累積加算値Σωm ²は、後述するクリニング動作の終了後に、０に初期化される。

補足すると、本実施形態では、クリーニングの必要性の有無を判断するために、累積加算値Σωm ²を用いたが、例えば電動機１の出力軸２が回転している時間を計時し、その計時時間が、所定値を超えたときに、クリーニングの必要性があると判断してもよい。 あるいは、例えば、その計時時間と累積加算値Σωm ²との両者を基に、クリーニングの必要性の有無を判断するようにしてもよい。

クリーニング制御部５５には、前記回転速度算出部４４で算出される回転速度ωmと、トルク指令値Ｔr_cと、電動機１の電源電圧Ｖdcの値とが入力される。 そして、クリーニング制御部５５は、詳細は後述するが、これらの入力値を基に、電動機１の運転状況を判断し、それに応じて前記動作モード指令Ｆ１を決定し、それを前記通電制御部５１のＰＷＭ演算部７３に出力する。 また、クリーニング制御部５５は、油圧室２４，２５のクリーニングを行なうためのロータ間位相差θdの指令値として、前記第２位相差指令値θd_c2を決定し、それを位相差指令選択部５６に出力する。 また、クリーニング制御部５５は、位相差指令選択部５６で第１位相差指令値θd_c1と第２位相差指令値θd_c2のうちのいずれを選択すべきかを規定する位相差指令選択フラグの値を設定し、それを位相差指令選択部５６に出力する。

ここで、本実施形態では、位相差指令選択フラグの値は、その値が「０」であるときに、前記位相差指令決定部５３で決定される第１位相差指令値θd_c1を選択すべきことを意味し、値が「１」であるときに、クリーニング制御部５５で決定される第２位相差指令値θd_c2を選択すべきことを意味する。

そして、前記位相差指令選択部５６は、前記位相差指令選択フラグの値に応じて、第１位相差指令値θd_c1および第２位相差指令値θd_c2のうちの一方を選択し、その選択した値を位相差指令値θd_cとして、前記位相差変更駆動手段２３の油圧源装置３０に出力する。

なお、油圧源装置３０では、入力される位相差指令値θd_cに実際のロータ間位相差θdを追従させるように、各油圧室２４，２５の油圧を操作する。 この場合、例えば位相差指令値θd_cからあらかじめ設定されたデータテーブルに基づいて、各油圧室２４，２５の油圧（互いに隣合う油圧室２４，２５の油圧の差により前記第１部材９と第２部材１０との間で発生する回転力が前記磁力トルクに釣り合うような油圧）を決定し、その油圧に各油圧室２４，２５の油圧を制御することで、ロータ間位相差θdを位相差指令値θd_cに追従させる。

ここで、説明を後回しにした前記通電制御部５１の位相差追従判定部７５の処理を説明しておく。 本実施形態では、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cとの合成ベクトルの大きさが電源電圧Ｖdc（目標値）になるにようにするために、基本的には、ロータ間位相差θdを調整して、前記永久磁石６，８の合成界磁を操作する。 この場合、実際のロータ間位相差θdは、一般に、前記位相差指令値θd_cに対して追従遅れを生じるため、位相差指令値θd_cと、前記位相差推定部７４で推定されるロータ間位相差θd_eとが一致していない状況では、ｄ軸電流を調整する。 そして、位相差追従判定部７５は、上記のように位相差指令値θd_cと、前記位相差推定部７４で推定されるロータ間位相差θd_eとが一致していない状況で、ｄ軸電流を調整するための前記ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol_2を決定する。

この処理を行なうために、位相差追従判定部７５には、前記位相差推定部７４で推定されたロータ間位相差θd_eと、前記位相差指令選択部５６で選択された位相差指令値θd_cと、前記界磁制御部５２で決定された界磁操作電流ΔＩd_volとが逐次入力される。

そして、位相差追従判定部７５は、入力されたロータ間位相差θdの推定値θd_eと、位相差指令値θd_cとが一致しているときには、ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol2の値を０に設定し、一致していない場合には、前記界磁操作電流ΔＩd_volをそのまま、ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol2として設定する。 このように設定されたｄ軸電流補正値ΔＩd_vol2が前記演算部６４に入力される。

次に、前記クリーニング制御部５５の処理と、それによる油圧室２４，２５のクリーニング動作を図９および図１０を参照して説明する。

図９のフローチャートで示す如く、クリーニング制御部５５は、まず、油圧室２４，２５のクリーニング（スラッジの除去）の要求があるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。 この場合、クリーニング制御部５５は、前記クリーニング要求判断部５４の判断結果が、クリーニングの必要性があるとの判断であるときには、クリーニングの要求があると判断する。 また、クリーニング要求判断部５４の判断結果が、クリーニングの必要性が無いとの判断であるときには、クリーニング制御部５４は、クリーニングの要求が無いと判断する。 なお、前記クリーニング要求判断部５４の処理は、クリーニング制御部５４で行なうようにしてもよい。

ＳＴＥＰ１の判断結果が否定的である場合（クリーニングの要求が無い場合）には、クリーニング制御部５４は、ＳＴＥＰ９にて、動作モード指令を通常モード指令にすると共に、ＳＴＥＰ１０にて、位相差指令選択フラグの値を「０」に設定する。 設定された動作モード指令は、前記通電制御部５１のＰＷＭ演算部７３に出力され、位相差指令選択フラグの値は、前記位相差指令選択部５６に出力される。

従って、クリーニングの要求が無い場合には、ＰＷＭ演算部７３は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cに応じてインバータ回路４５の各スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御することとなる。 これにより、電動機１の電機子の通電電流は、ｄ−ｑベクトル制御によって、トルク指令値Ｔc_rに対応する電流（ｄ軸電流およびｑ軸電流がそれぞれ補正後ｄ軸電流指令値Ｉd_ca、ｑ軸電流指令値Ｉq_cに従う電流）に制御される。 ひいては、該電動機１の出力軸２にトルク指令値Ｔr_cのトルクが発生する。

また、前記位相差指令選択部５６は、前記位相差指令決定部５３から入力される第１位相差指令値θd_c1を位相差指令値θd_cとして選択し、これを前記位相差変更駆動手段２３の油圧源装置３０に出力する。 従って、油圧源装置３０により、実際のロータ間位相差θdが、第１位相差指令値θd_c1になるように油圧室２４，２５の油圧が操作される。

なお、このとき、第１位相差指令値θd_c1がほぼ一定に維持され、前記位相差推定部７４で求められたロータ間位相差θdの推定値θd_eが定常的にθd_c1に一致している状態では、前記位相差追従判定部７５の処理によって、前記ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol2は、０に維持される。 そして、第１位相差指令値θd_c1が変化し、ロータ間位相差θdの推定値θd_eとの間に差が生じると、その差分に伴う界磁の過不足分をｄ軸電流による界磁で補うように、ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol2が、前記界磁制御部５２で決定される界磁操作電流ΔＩd_volに設定されることとなる。

前記ＳＴＥＰ１の判断結果が肯定的である場合（クリーニングの要求がある場合）には、クリーニング制御部５２は、次に、電動機１の運転状態が、トルク指令値Ｔr_cが０で、且つ、電動機１の出力軸２の回転速度ωm（前記回転速度算出部４４で算出されるωm）と、電動機１の前記界磁最大状態における誘起電圧定数の値である最大誘起電圧定数Ｋemaxとの積（＝Ｋemax・ωm）が、電源電圧Ｖdcを所定値αで除算してなる値（＝Ｖdc／α）よりも小さくなる運転状態であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２）。 ここで、所定値αは、電動機１の変調率で、本実施形態では、√６である。 なお、Ｋemax・ωm＜Ｖdc／αであるか否かということは、ωmが所定値（Ｖdc／（α・Ｋemax））よりも小さいか否かということと同等である。

ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的である状況では、Ｔr_c＝０であるので、電動機１の出力軸２に発生するトルクが０になるように、電機子の各相の通電電流が制御されている状況であり、この状況では、電機子の通電電流はほぼ０に維持される。 そして、この状況では、前記インバータ回路４５の全てのスイッチング素子をＯＦＦにしても、電動機１の運転状態は影響を受けない。 つまり、ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的となる状況での電動機１の運転状態は、前記インバータ回路４５の全てのスイッチング素子をＯＦＦにした場合における電動機１の運転状態と同様である。 なお、Ｔr_c＝０であっても、Ｋemax・ωm≧Ｖdc／αとなる状況では、インバータ回路４５の上アームまたは下アームの全てのスイッチング素子をＯＦＦにすると、該インバータ回路４５が有する還流ダイオードの影響で、電動機１に回生トルクを発生させる電流が流れてしまう。 そのため、ＳＴＥＰ２では、Ｋemax・ωm＜Ｖdc／αであるか否かという条件を付加している。

そこで、本実施形態では、ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的となる場合には、クリーニング制御部５５は、前記動作モード指令をゲートオフモード指令にする（ＳＴＥＰ４）。 さらに、クリーニング制御部５５は、ＳＴＥＰ７で位相差指令選択フラグを「１」に設定した後、ロータ間位相差θdの増加・減少（詳しくは、ロータ間位相差θdを増加または減少させ、これに続いてロータ間位相差θdを減少または増加させること）を所定回数、繰り返させるように第２位相差指令値θd_c2を生成する（ＳＴＥＰ８）。 例えば第２位相差指令値θd_c2を、所定数のサイクル分、三角波状あるいは正弦波状に変化させるように生成する。 なお、ロータ間位相差θdを増加・減少を繰り返すということは、内ロータ４を外ロータ３に対して正転方向および逆転方向に交互に相対回転させることを繰り返すことと同等である。

この場合、ロータ間位相差θdの増加・減少における上限値および下限値は、あらかじめ定めた値（例えば１８０［ｄｅｇ］と０［ｄｅｇ］）でよいが、ロータ間位相差θdの増加・減少の開始直前におけるロータ間位相差θdの推定値θd_eに応じて決定してもよい。 また、ロータ間位相差θdの増加・減少の周期は、あらかじめ定めた値でよいが、車両の走行状態などに応じて決定してもよい。

以上説明したＳＴＥＰ４，７，８の処理によって、通電制御部５１のＰＷＭ演算部７３は、インバータ回路４５の全てのスイッチング素子をＯＦＦにする。 これにより、電動機１の電機子の通電電流が遮断され、出力軸２に発生するトルクがトルク指令値Ｔr_cと等しい「０」に維持されることとなる。

また、位相差指令選択フラグの値が「１」に設定されることで、前記位相差指令選択部５６は、クリーニング制御部５５により上記の如く生成される第２位相差指令値θd_c2を位相差指令値θd_cとして選択し、それを油圧源装置３０に出力する。 そして、該油圧源装置３０は、該第２位相差指令値θd_c2に従って、実際のロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数繰り返させるように油圧室２４，２５の油圧を制御する。 これにより、油圧室２４，２５の容積の増加・減少が繰り返され、油圧室２４，２５とその外部との間で作動油が流れることとなる。 その結果、油圧室２４，２５に蓄積しているスラッジが油圧室２４，２５から流出し、該スラッジの蓄積を解消することができる。 また、この場合、インバータ回路４５の全てのスイッチング素子をＯＦＦにしているので、電動機１の電機子の通電電流は、ロータ間位相差θdの増加・減少（合成界磁の増加・減少）の影響を受けず、電動機１の出力軸２に発生するトルクを安定に０に維持することができる。

なお、クリーニング制御部５５は、上記の如くロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数繰り返させた後には、前記ＳＴＥＰ９で動作モード指令を通常モード指令に戻し、さらに、前記ＳＴＥＰ１０で、位相差指令選択フラグの値を「０」にリセットする。 これにより油圧室２４，２５のクリーニング動作が終了する。

補足すると、前記ＳＴＥＰ２の判断処理は、本発明における第１運転状態判断手段に相当するものである。

前記ＳＴＥＰ２の判断結果が否定的である場合には、クリーニング制御部５５は、次に、電動機１の運転状態が、トルク指令値Ｔr_cが後述する如く決定される所定値ＴＲＱ１にほぼ等しく（Ｔr_cとＴＲＱ１との差の絶対値が０近傍の所定値以下であり）、且つ、電動機１の出力軸２の回転速度ωmが所定値ωm以上となる運転状態であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ３）。

ここで、トルクに関する上記所定値ＴＲＱ１は、インバータ回路４５の上アームおよび下アームのいずれか、もしくは両アームの全てスイッチング素子をＯＮにして、電動機１の各相の電機子を短絡した状態で、電動機１の出力軸２に発生するトルク値を意味する。 以下、所定値ＴＲＱ１を短絡トルク値ＴＲＱ１という。

この短絡トルク値ＴＲＱ１は、一般的には、次式（６）により与えられる。

なお、式（６）の右辺のωeは、電動機１の出力軸２の電気角速度であり、前記回転速度算出部４４により算出される回転速度ωmに比例する値（ωmにロータ３，４の極対数を乗じた値）である。 式（６）の右辺のその他の変数Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑの意味は、前記位相差推定部７４の処理に関して説明した通りである。

図１０は、この式（６）により与えられる短絡トルク値ＴＲＱ１と、回転速度ωmとの関係を示すグラフである。 図示の如く、短絡トルク値ＴＲＱ１は、負のトルク（回生トルク）となり、その値は、回転速度ωmが所定値ωmx以上になると概ね一定値となる（正確にはωmもしくはωeの逆数に比例する）。

本実施形態では、ＳＴＥＰ３でトルク指令値Ｔr_cと比較する短絡トルク値ＴＲＱ１は、前記式（６）により決定される。 この場合、式（６）の右辺の演算に必要なＬd，Ｌqの値としては、例えば、ＳＴＥＰ１の判断結果がＹＥＳとなった時刻での前記位相差推定部７４の処理で使用する値をそのまま用いればよい。 また、Ｒ，Ｋeの値としては、ＳＴＥＰ１の判断結果がＹＥＳとなった時刻での前記位相差推定部７４の処理で推定された値を使用すればよい。 ただし、回転速度ωmが所定値ωmx以上の高速域にある状態では、Ｌd，Ｌq，Ｒ，Ｋeの変化に対する短絡トルク値ＴＱＲ１の変化は十分に小さい。 従って、式（６）の演算におけるＬd，Ｌq，Ｒ，Ｋeの値とし、あらかじめ定めた固定値を使用してもよい。

補足すると、回転速度ωmが所定値ωmx以上であるときの、短絡トルク値ＴＲＱ１と回転速度ωmとの関係をあらかじめデータテーブルとして定めておき、そのデータテーブルを基に、回転速度ωm（回転速度算出部４４で算出された値）から短絡トルク値ＴＲＱ１を決定するようにしてもよい。

ＳＴＥＰ３の判断結果が肯定的となる状況では、インバータ回路４５の上アームおよび下アームのいずれか、もしくは両アームの全てスイッチング素子をＯＮにして、電動機１の各相の電機子を短絡しても、電動機１の運転状態は影響を受けない。 つまり、ＳＴＥＰ３の判断結果が肯定的となる状況での電動機１の運転状態は、電動機１の各相の電機子を短絡した場合における電動機１の運転状態と同等である。

そこで、本実施形態では、ＳＴＥＰ３の判断結果が肯定的となる場合には、クリーニング制御部５５は、前記動作モード指令を短絡モード指令にする（ＳＴＥＰ５）。 さらに、クリーニング制御部５５は、ＳＴＥＰ７で位相差指令選択フラグを「１」に設定した後、ロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数、繰り返させるように第２位相差指令値θd_c2を生成する（ＳＴＥＰ８）。 このＳＴＥＰ８の処理は、動作モード指令をゲートオフモード指令にする場合と同様に行なわれる。

以上説明したＳＴＥＰ５，７，８の処理によって、通電制御部５１のＰＷＭ演算部７３は、インバータ回路４５の上アームまたは下アームの全てのスイッチング素子をＯＮにする。 これにより、電動機１の各相の電機子が短絡され、出力軸２に発生するトルクがトルク指令値Ｔr_cとほぼ等しい短絡トルク値ＴＲＱ１に維持されることとなる。

また、位相差指令選択フラグの値が「１」に設定されることで、動作モード指令がゲートオフモード指令とされる場合と同様に、位相差指令選択部５６から第２位相差指令値θd_c2が位相差指令値θd_cとして油圧源装置３０に出力される。 そして、該油圧源装置３０は、該第２位相差指令値θd_c2に従って、実際のロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数繰り返させるように油圧室２４，２５の油圧を制御する。 これにより、動作モード指令がゲートオフモード指令とされる場合と同様に、油圧室２４，２５に蓄積しているスラッジが油圧室２４，２５から流出し、該スラッジの蓄積を解消することができる。

また、この場合、電動機１の各相の電機子を短絡しているので、電動機１の電機子の通電電流は、ロータ間位相差θdの増加・減少（合成界磁の増加・減少）の影響を受けず、電動機１の出力軸２に発生するトルクを安定にトルク指令値Ｔr_cにほぼ等しい短絡トルク値ＴＲＱ１に維持することができる。

なお、クリーニング制御部５５は、上記の如くロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数繰り返させた後には、前記ＳＴＥＰ９で動作モード指令を通常モード指令に戻し、さらに、前記ＳＴＥＰ１０で、位相差指令選択フラグの値を「０」にリセットする。 これにより油圧室２４，２５のクリーニング動作が終了する。

補足すると、前記ＳＴＥＰ３の判断処理は、本発明における第２運転状態判断手段に相当するものである。

前記ＳＴＥＰ３の判断結果が否定的である場合には、クリーニング制御部５５は、動作モード指令を通常モード指令にする（ＳＴＥＰ６）。 さらに、クリーニング制御部５５は、ＳＴＥＰ７で位相差指令選択フラグを「１」に設定した後、ロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数、繰り返させるように第２位相差指令値θd_c2を生成する（ＳＴＥＰ８）。 このＳＴＥＰ８の処理は、動作モード指令をゲートオフモード指令にする場合と同様に行なわれる。 ただし、この場合、ロータ間位相差θdの増加・減少における第２位相差指令値θd_c2の上限値および下限値は、トルク指令値Ｔr_cのトルクを電動機１の出力軸２に支障なく発生させることが可能な範囲内で設定される。 あるいは、例えば、第２位相差指令値θd_c2の上限値および下限値を固定値とし、トルク指令値Ｔr_cが、該上限値および下限値間のロータ間位相差θdの範囲内で電動機１の出力軸に発生させ得るトルク値の範囲内に存在する状況でのみ、ＳＴＥＰ７，８の処理を実行するようにしてもよい。

以上説明したＳＴＥＰ６，７，８の処理によって、通電制御部５１のＰＷＭ演算部７３は、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cおよびｑ軸電圧指令値Ｖq_cに応じてインバータ回路４５の各スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御することとなる。 これにより、電動機１の各相の電機子の通電電流のｄ軸成分およびｑ軸成分がそれぞれｄ軸電流指令値Ｉd_ca、ｑ軸電流指令値Ｉq_cに制御される。 ひいては、電動機１の出力軸２に発生するトルクが、トルク指令値Ｔr_cに従って制御される。

また、位相差指令選択フラグの値が「１」に設定されることで、動作モード指令がゲートオフモード指令あるいは短絡モード指令とされる場合と同様に、位相差指令選択部５６から第２位相差指令値θd_c2が位相差指令値θd_cとして油圧源装置３０に出力される。 そして、該油圧源装置３０は、該第２位相差指令値θd_c2に従って、実際のロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数繰り返させるように油圧室２４，２５の油圧を制御する。 これにより、動作モード指令がゲートオフモード指令とされる場合と同様に、油圧室２４，２５に蓄積しているスラッジが油圧室２４，２５から流出し、該スラッジの蓄積を解消することができる。

この場合、第２位相差指令値θd_c2の増加・減少に対する実際のロータ間位相差θdの増加・減少の遅れの影響は、前記ｄ軸電流補正値ΔＩd_vol2（＝界磁操作電流ΔＩd_vol）によって補償されるので、トルク指令値Ｔr_cのトルクを適切に電動機１の出力軸２に発生させることができる。 従って、油圧室２４，２５のクリーニングを行いながら、トルク指令値Ｔr_cのトルクを電動機１の出力軸２に適切に発生することができる。

なお、クリーニング制御部５５は、上記の如くロータ間位相差θdの増加・減少を所定回数繰り返させた後には、前記ＳＴＥＰ９で動作モード指令を通常モード指令とし、さらに、前記ＳＴＥＰ１０で、位相差指令選択フラグの値を「０」にリセットする。 これにより油圧室２４，２５のクリーニング動作が終了する。 補足すると、動作モード指令が通常モード指令とされる場合におけるクリーニング動作の終了時には、ＳＴＥＰ９の処理は、省略してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、油圧室２４，２５のクリーニングの必要性が有る場合に、ロータ間位相差θdの増加・減少を繰り返すことで、油圧室２４，２５に蓄積するスラッジを除去することができる。 その結果、電動機１の位相差変更駆動手段２３の動作不良、特に前記第１部材９に対する第２部材１０の相対回転動作の不良の発生を防止できる。 また、油圧室２４，２５のクリーニングを行いながら、電動機１の所望の運転を継続できる。

なお、以上説明した実施形態では、ゲートオフモード、短絡モード、通常モードの３種類の形態で、油圧室２４，２５のクリーニングを行なうようにしたが、いずれか一つのモード、あるいは、二つのモードだけで油圧室２４，２５のクリーニングを行なうようにしてもよい。

また、前記実施形態では、通電制御部５１の電流指令算出部５３でｄ軸電流指令値Ｉd_cおよびｑ軸電流指令値Ｉq_cを決定するときに、前記位相差推定部７４で推定されたロータ間位相差θd_eを使用したが、実際のロータ間位相差θdを適宜のセンサを用いて検出し、その検出値を推定値θd_eの代わりに使用してもよい。 あるいは、ロータ間位相差θdの推定値または検出値の代わりに、該ロータ間位相差θdと前記図７に示したような相関関係を有する特性パラメータとしての誘起電圧定数Ｋeを使用して、電流指令算出分５３でｄ軸電流指令値Ｉd_cおよびｑ軸電流指令値Ｉq_cを決定するようにしてもよい。 この場合、誘起電圧定数Ｋeの値しては、位相差推定部７４で前記の如く推定される値、あるいは、実際のロータ間位相差θdの検出値から図７に示すようなデータテーブルを基に求めた値を使用すればよい。

本発明の一実施形態における電動機の要部の断面図。

図１の電動機のドライブプレート１９を外した状態で該電動機の軸心方向で見た図。

図３（ａ）は界磁最大状態での電動機の内ロータと外ロータ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電動機の内ロータと外ロータとの位相関係を示す図。

界磁最大状態と界磁最小状態とにおける電動機の電機子の誘起電圧を示すグラフ。

図１の電動機の制御装置の機能的構成を示すブロック図。

図１の電動機のｄｑ座標系における電流と電圧との関係を示す図。

図１の電動機の両ロータ間の位相差と誘起電圧定数との関係を示すグラフ。

図１の電動機の出力軸の発生トルクとｄ軸電機子のインダクタンスＬqとの関係を示すグラフ。

図５の制御装置に備えたクリーニング制御部５５の処理を示すフローチャート。

図９のフローチャートのＳＴＥＰ３の処理を説明するためのグラフ。

符号の説明

１…電動機、２…出力軸、３…外ロータ（第１ロータ）、４…内ロータ（第２ロータ）、６（６ａ，６ｂ）…外ロータの永久磁石、８（８ａ，８ｂ）…内ロータの永久磁石、２３…位相差変更駆動手段、２４，２５…油圧室、４５…インバータ回路（通電回路）、５１…通電制御部（通電制御手段）、５４…クリーニング要求判断部（クリーニング要求判断手段）、５５…クリーニング制御部（クリーニング用位相差制御手段）、ＳＴＥＰ２…第１運転状態判断手段、ＳＴＥＰ３…第２運転状態判断手段。