JP5063943B2 - 電動機および電動機の位相制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、回転子の永久磁石の界磁特性を変更できる電動機および電動機の位相制御方法に関するものである。

電動機として、夫々個別に永久磁石を備える内周側回転子と外周側回転子とが同軸に配設され、この両回転子を周方向に相対的に回動させる（両回転子の相対的な位相を変更する）ことにより、回転子全体としての界磁特性を変更できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電動機では、電動機の回転速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材によって、外周側回転子と内周側回転子との何れか一方を他方に対して周方向に回動させる。また、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて両回転子における相対的な位相を変更する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子巻線に制御電流を通電して回転磁界速度を変更することによって、外周側回転子および内周側回転子の周方向の相対位置を変更する。

この電動機においては、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことで、回転子全体の界磁を強めて誘起電圧を増大させ、逆に、外周側回転子と内周側回転子の永久磁石を互いに同極同士で対向させる（対極配置にする）ことで、回転子全体の界磁を弱めて誘起電圧を減少させる。
特開２００２−２０４５４１号公報

しかし、この従来の電動機の場合、外周側回転子と内周側回転子の相対位相を変更できる条件が限られており、電動機の運転停止時や任意の回転時に自由に相対位相を変更することができない。特に、ハイブリッド車や電動車両の駆動用として用いる場合には、車両の運転状況に応じて瞬時に所望の電動機特性に変更することが望まれ、この要望に応えるためにも相対位相の変更制御の自由度を高めることが重要となる。このため、本出願人は、作動油を用いる位相変更手段を組み込むことを発案し、現在、この位相変更手段の効率的な制御手法について検討している。

具体的には、外周側回転子と一体に回転する第１部材と内周側回転子と一体に回転する第２部材の間に作動油が給排される圧力室を設け、この圧力室と、圧力室に作動油を給排する油圧制御装置によって位相変更手段を構成することを検討している。

しかし、外周側回転子と内周側回転子の相対的な回転位相を任意の位置に制御しようとすると、両回転子の相対回動位置によって変化する永久磁石の磁気反力の関係で、油圧の制御が複雑になるという不具合が生じる。

即ち、両回転子の永久磁石間に作用する磁気反力は、図２０に示すように、電気角で０°と１８０°のときに最小になり、そのほぼ中間の角度で最大になる。このため、反力が最大になる位相角以外では、ある制御圧（例えば、図２０中のＰ_Ａ，Ｐ_Ｂ参照。）に釣り合う位相角が夫々２つ（図２０の黒塗り点と白抜き点の対参照。）でき、位相角と制御圧が１対１で対応しないことから、単純な圧力の増減制御では、両回転子の位相角を任意に制御することができない。

さらに具体的に説明すると、例えば、図２０に示すＡ点からＢ点に移動するときに、図２１中の破線で示すように制御圧をＰ_ＡからＰ_Ｂに単純に増加させた場合には、位相角がω_Ａからω_Ｂとは逆の方向に変位してしまうため、図２１中の実線で示すように制御圧を一旦Ｐ_Ａよりも低圧にして圧力室の容積を減らし、その後に制御圧をＰ_Ｂまで上昇させるようにしなければならない。また、図２０に示すＢ点からＡ点に移動するときに、図２２中の破線で示すように制御圧をＰ_ＢからＰ_Ａに単純に減少させた場合には、この場合も位相角がω_Ｂからω_Ａとは逆の方向に変位してしまうため、図２２中の実線で示すように制御圧を一旦Ｐ_Ｂよりも高圧にして圧力室の容積を増やし、その後に制御圧をＰ_Ａまで低下させるようにしなければならない。

そこでこの発明は、制御の複雑化を招くことなく、位相変更制御の自由度の向上と、位相変更時の作動応答性の向上を図ることのできる電動機および電動機の位相制御方法を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、円周方向に沿うように永久磁石（例えば、後述の実施形態における永久磁石９）が配設された内周側回転子（例えば、後述の実施形態における内周側回転子６）と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように永久磁石（例えば、後述の実施形態における永久磁石９）が配設された外周側回転子（例えば、後述の実施形態における外周側回転子５）と、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段（例えば、後述の実施形態における位相変更手段１２）と、を備えた電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１）であって、前記位相変更手段は、作動油が導入されて前記内周側回転子と外周側回転子に相対的な位相操作力を付与する位相制御室（例えば、後述の実施形態における位相制御室２４）と、作動油が導入されて前記内周側回転子と外周側回転子に前記位相操作力に抗する反力を付与する反力制御室（例えば、後述の実施形態における反力制御室２５）と、前記位相制御室と反力制御室に導入する作動油の圧力を制御する制御手段（例えば、後述の実施形態における位相コントローラ３６）と、を備え、前記制御手段は、前記相対的な位相の操作が可能な領域において、前記内周側回転子および前記外周側回転子に配設された永久磁石同士の磁気反力と、前記反力制御室の作動油による前記反力との合力が、前記相対的な位相の変化に対して単調増加、若しくは、単調減少するように前記反力制御室の圧力を制御するようにした。
これにより、反力制御室に導入される制御圧によって反力が調整され、位相操作力に抗する全体的としての反力が内周側回転子と外周側回転子の相対的な位相変化に対して単調増加、若しくは、単調減少する特性となる。この結果、位相制御室の制御圧に対応する内周側回転子と外周側回転子の相対的な位相が一義的に決定される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段が前記位相制御室の制御圧を決定するパラメータに基づいて前記反力制御室の圧力を制御するようにした。
これにより、例えば、位相制御室の制御圧を制御する電磁弁の電流値（パラメータ）を基に現在の両回転子の相対的な位相を予測し、微少時間後の相対的な位相に対応した反力制御室の圧力が得られるように反力制御室の制御圧を制御することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記内周側回転子と外周側回転子の相対的な位相を検出する位相角検出手段が設けられ、前記制御手段が、この位相角検出手段の検出値に基づいて前記反力制御室の圧力を制御するようにした。
これにより、位相角検出手段によって現在の位相角が検出されると、その位相角に応じた反力が得られるように反力制御室の圧力が制御されるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において、前記位相制御室と反力制御室の制御圧が、前記永久磁石の温度に応じて補正されるようにした。
これにより、永久磁石の磁気反力が温度の変化に応じて変化しても、その変化に対応して位相制御室と反力制御室の制御圧が補正されるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記外周側回転子と一体に回転する第１部材（例えば、後述の実施形態におけるベーンロータ１４，ドライブプレート１６）と前記内周側回転子と一体に回転する第２部材（例えば、後述の実施形態における環状ハウジング１５）の間に作動油の導入空間（例えば、後述の実施形態における導入空間２３）が設けられ、前記第１部材と第２部材のうちの一方に、前記導入空間に摺動自在に配置されて前記導入空間内を２室に隔成するベーン（例えば、後述の実施形態におけるベーン１８）が突設され、前記ベーンで隔成される２室によって前記位相制御室と反力制御室が構成されるようにした。
これにより、ベーンの一方の面に、外周側回転子と内周側回転子の相対的な位相を制御する制御圧が作用し、ベーンの他方の面に、位相操作力に抗する反力を制御する制御圧が作用するようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記外周側回転子と一体に回転する第１部材（例えば、後述の実施形態における内筒部材１１２，ドライブプレート１１４）と前記内周側回転子と一体に回転する第２部材（例えば、後述の実施形態における外筒部材１１３）のうちの一方に軸部（例えば、後述の実施形態における軸部１１２ａ）が設けられるとともに、前記第１部材と第２部材のうちの他方に、前記軸部の外側を囲繞する筒部（例えば、後述の実施形態における肉厚部１１３ａ）が設けられ、内周面と外周面が前記軸部と筒部に夫々ヘリカルスプライン係合するリングギヤ（例えば、後述の実施形態におけるリングギヤ１１８）が設けられ、前記第１部材と第２部材の間に作動油の導入空間が設けられ、この導入空間に摺動自在に収容されて前記導入空間内を２室に隔成するピストン（例えば、後述の実施形態におけるピストン１２２）が設けられるとともに、このピストンが前記リングギヤと一体変位可能に連結され、前記ピストンで隔成される２室によって前記位相制御室と反力制御室が構成されるようにした。
この場合、ピストンの一方の面に、外周側回転子と内周側回転子の相対的な位相を制御する制御圧が作用し、ピストンの他方の面に、位相操作力に抗する反力を制御する制御圧が作用するようになり、これらの制御圧が、相互にスプライン係合する軸部と筒部を介して外周側回転子と内周側回転子に作用するようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記外周側回転子と一体に回転する第１部材と前記内周側回転子と一体に回転する第２部材のうちの一方に、回転軸線を中心とする円周の略接線方向に沿い互いに相反する回転方向に向く第１のシリンダ（例えば、後述の実施形態における第１のシリンダ２１４）と第２のシリンダ（例えば、後述の実施形態における第２のシリンダ２１５）が設けられるとともに、この第１のシリンダと第２のシリンダに第１のピストン（例えば、後述の実施形態における第１のピストン２１６）と第２のピストン（例えば、後述の実施形態における第２のピストン２１７）が夫々進退自在に設けられ、前記第１部材と第２部材のうちの他方に、前記両回転子の略半径方向に沿い夫々前記第１のピストンと第２のピストンの頂部に当接する第１の荷重伝達壁（例えば、後述の実施形態における第１の荷重伝達壁２１８）と第２の荷重伝達壁（例えば、後述の実施形態における第２の荷重伝達壁２１９）が設けられ、前記第１のシリンダと第１のピストンの間と、前記第２のシリンダと第２のピストンの間で前記位相制御室と反力制御室が夫々構成されるようにした。
この場合、一方のシリンダとピストンの対に、外周側回転子と内周側回転子の相対的な位相を制御する制御圧が作用し、他方のシリンダとピストンの対に、位相操作力に抗する反力を制御する制御圧が作用するようになり、これらの制御圧が、ピストンと荷重伝達壁を介して外周側回転子と内周側回転子に作用するようになる。

請求項８に記載の発明は、円周方向に沿うように永久磁石が配設された内周側回転子と、この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように永久磁石が配設された外周側回転子を備え、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する電動機の位相制御方法にあって、前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させるべき目標位相角を決定する目標位相角決定ステップと、前記内周側回転子と外周側回転子の現在の相対的な位相角を検出する現在位相角検出ステップと、前記目標位相角と現在の位相角に応じて、前記内周側回転子と外周側回転子の相対的な位相を変化させるための位相操作力を付与するように作動油を供給する位相制御圧供給ステップと、前記目標位相角と現在の位相角に応じて、前記位相操作力に抗する反力を付与し、前記相対的な位相の操作が可能な領域において、前記内周側回転子および前記外周側回転子に配設された永久磁石同士の磁気反力と、前記位相操作力に抗する前記反力との合力が、前記相対的な位相の変化に対して単調増加、若しくは、単調減少するように作動油を供給する反力制御圧供給ステップと、を有することを特徴とする。
これにより、目標位相角と現在の位相角に応じて、両回転子の位相を操作する制御圧と反力を調整する制御圧が逐次制御されるようになる。

請求項１に記載の発明によれば、位相変更手段に、油圧によって両回転子に相対的な位相操作力を付与する位相制御室と、油圧によって両回転子に反力を付与する反力制御室を設け、相対的な位相の操作が可能な領域において、両回転子に配設された永久磁石同士の磁気反力と、反力制御室の作動油による反力との合力が、両回転子の相対的な位相の変化に対して単調増加、若しくは、単調減少する反力特性となるように反力制御室の圧力を制御するようにしたため、位相制御室の制御圧に対応する両回転子の相対的な位相が一義的に決定され、比較的簡単な油圧制御によって両回転子の相対的な位相を安定的に制御することが可能になる。
したがって、この発明によれば、油圧制御の複雑化を招くことなく両回転子の相対的な位相を任意のタイミングで自由に変更することができるため、製造コストの低減と位相制御の安定性を高めることが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、両回転子の相対的な位相角を検出するセンサを設けることなく、反力制御室の制御圧を適切に制御することができるため、部品点数の削減と構造の簡素化によって製造コストの低減を図ることが可能になる。

請求項３に記載の発明によれば、実際に検出した現在の位相角に基づいて反力制御室の圧力を制御するため、両回転子の相対的な位相をより高い精度で制御することができる。

請求項４に記載の発明によれば、温度によって永久磁石の磁気反力が変化しても、この変化に対応させて位相制御圧と反力制御圧を適切に補正することができるため、温度の変化の影響を受けることなく常に安定した位相制御を行うことができる。

請求項５〜７に記載の発明によれば、いずれも比較的簡単な構成により、位相制御圧と反力制御圧に応じた力を外周側回転子と内周側回転子の間に作用させることができるため、両回転子間の相対位相の変更制御の自由度を高めつつ、電動機の小型化を図ることができる。

請求項８に記載の発明によれば、目標位相角と現在の位相角に応じて、位相制御圧と反力制御圧が逐次制御されるため、両回転子間の相対位相の制御精度を高めることができる。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。最初に、図１〜図１７に示す第１の実施形態について説明する。

この実施形態の電動機１は、図１〜図４に示すように円環状の固定子２の内周側に回転子ユニット３が配置されたインナロータ型のブラシレスモータであり、例えばハイブリッド車や電動車両等の走行駆動源として用いられる。固定子２は複数相の固定子巻線２ａを有し、回転子ユニット３は軸芯部に回転軸４を有している。車両の走行駆動源として用いる場合には、電動機１の回転力はトランスミッション（図示せず）を介して車輪の駆動軸（図示せず）に伝達される。この場合、電動機１は車両の減速時に発電機として機能させれば、回生エネルギーとして蓄電器に回収することもできる。また、ハイブリッド車においては、電動機１の回転軸４をさらに内燃機関のクランクシャフト（図示せず）に連結することにより、内燃機関による発電にも利用することができる。

図６は、この電動機１を車両の走行駆動源として用いる場合の電動機１の制御系の一例を示すものである。この制御系では、電動機１の駆動作動および回生作動は電動機コントローラ４０から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット４１（以下、「ＰＤＵ４１」と呼ぶ）により行われる。
ＰＤＵ４１は、トランジスタのスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ回路を用いてパルス幅変調（ＰＷＭ）を行うＰＷＭインバータを備えるとともに、電動機１と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ４２に接続されている。
ＰＤＵ４１は、電動機１の駆動時等において電動機コントローラ４０から入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）に基づき、ＰＷＭインバータにおいて各相毎に対を成す各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り換えることによって、バッテリ４２から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、電動機１の固定子巻線２ａへの通電を順次転流させることによって、各相の固定子巻線２ａに交流のＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

回転子ユニット３は、図１〜図４に示すように、円環状の外周側回転子５と、この外周側回転子５の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子６を備え、外周側回転子５と内周側回転子６が設定角度の範囲で回動可能とされている。

外周側回転子５と内周側回転子６は、回転子本体である円環状のロータ鉄心７，８が例えば焼結金属によって形成され、その各ロータ鉄心７，８の外周側に偏寄した位置に、複数の磁石装着スロット７ａ，８ａが円周方向等間隔に形成されている。各磁石装着スロット７ａ，８ａには、厚み方向に磁化された２つの平板状の永久磁石９，９が並列に並んで装着されている。同じ磁石装着スロット７ａ，８ａ内に装着される２つの永久磁石９，９は同方向に磁化され、各隣接する磁石装着スロット７ａ，７ａ、および、８ａ，８ａに装着される永久磁石９の対同士は磁極の向きが逆向きになるように設定されている。即ち、各回転子５，６においては、外周側がＮ極とされた永久磁石９の対と、Ｓ極とされた永久磁石９の対が円周方向に交互に並んで配置されている。なお、各回転子５，６の外周面の隣接する磁石装着スロット７ａ，７ａ、および、８ａ，８ａの各間には、永久磁石９の磁束の流れを制御するための切欠き部１０が回転子５，６の軸方向に沿って形成されている。

外周側回転子５と内周側回転子６の磁石装着スロット７ａ，８ａは夫々同数設けられ、両回転子５，６の永久磁石９…が夫々１対１で対応するようになっている。したがって、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９の対を互いに同極同士で対向させる（異極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態（図４，図５（ｂ）参照）を得ることができるとともに、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９の対を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態（図２，図５（ａ）参照）を得ることができる。

また、回転子ユニット３は、外周側回転子５と内周側回転子６を相対回動させるための回動機構１１を備えている。この回動機構１１は、両回転子５，６の相対位相を任意に変更するための位相変更手段１２の一部を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動油の圧力によって操作されるようになっている。位相変更手段１２は、上記の回動機構１１と、この回動機構１１に供給する作動油の圧力を制御する図７に示す油圧制御装置１３と、を主要な要素として構成されている。

回動機構１１は、図１〜図４に示すように回転軸４の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ１４（第１部材）と、ベーンロータ１４の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング１５（第２部材）とを備え、この環状ハウジング１５が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ１４が、環状ハウジング１５と内周側回転子６の両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート１６，１６（第１部材）を介して外周側回転子５に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ１４は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、環状ハウジング１５は内周側回転子６に一体化されている。

ベーンロータ１４は、回転軸４にスプライン嵌合される円筒状のボス部１７の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン１８が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング１５は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部１９が設けられ、この各凹部１９にベーンロータ１４の対応するベーン１８が収容配置されるようになっている。各凹部１９は、ベーン１８の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁２０と、隣接する凹部１９，１９同士を隔成する略三角形状の仕切壁２１によって構成され、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時に、ベーン１８が一方の仕切壁２１と他方の仕切壁２１の間を変位し得るようになっている。この実施形態の場合、仕切壁２１はベーン１８と当接することにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動を規制するストッパとしても機能する。なお、各ベーン１８の先端部と仕切壁２１の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材２２が設けられ、これらのシール部材２２によってベーン１８と凹部１９の底壁２０、仕切壁２１とボス部１７の外周面の各間が液密にシールされている。

また、内周側回転子６に固定される環状ハウジング１５のベース部１５ａは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、図１に示すように内周側回転子６や仕切壁２１に対して軸方向外側に突出している。このベース部１５ａの外側に突出した各端部は、ドライブプレート１６に形成された環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持され、環状ハウジング１５と内周側回転子６が、外周側回転子５や回転軸４にフローティング状態で支持されるようになっている。

外周側回転子５とベーンロータ１４を連結する両側のドライブプレート１６，１６は、環状ハウジング１５の両側面（軸方向の両端面）に摺動自在に密接し、環状ハウジング１５の各凹部１９の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部１９は、ベーンロータ１４のボス部１７と両側のドライブプレート１６，１６によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、作動油が導入される導入空間２３となっている。各導入空間２３内は、ベーンロータ１４の対応する各ベーン１８によって夫々２室に隔成され、一方の部屋が位相制御室２４、他方の部屋が反力制御室２５とされている。位相制御室２４は、内部に導入される作動油によって内周側回転子６と外周側回転子５に進角方向または遅角方向の位相操作力を付与し、反力制御室２５は、内部に導入される作動油によって位相操作力に抗する反力を発生する。
なお、この実施形態の説明においては、「進角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、図２，図４中の矢印Ｒで示す電動機１の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、電動機１の回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。

また、各位相制御室２４と反力制御室２５に対する作動油の給排は回転軸４を通して行われるようになっている。具体的には、位相制御室２４は、図７に示す油圧制御装置１３の位相制御側給排通路２６に接続され、反力制御室２５は同油圧制御装置１３の反力制御側給排通路２７に接続されているが、位相制御側給排通路２６と反力制御側給排通路２７の一部は、図１に示すように、夫々回転軸４に軸方向に沿って形成させた通路孔２６ａ，２７ａによって構成されている。そして、各通路孔２６ａ，２７ａの端部は、回転軸４の外周面の軸方向にオフセットした２位置に形成された環状溝２６ｂと環状溝２７ｂに夫々接続され、その各環状溝２６ｂ，２７ｂは、ベーンロータ１４のボス部１７に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔２６ｃ…，２７ｃ…に接続されている。位相制御側給排通路２６の各導通孔２６ｃは環状溝２６ｂと各位相制御側作動室２４とを接続し、反力制御側給排通路２７の各導通孔２７ｃは環状溝２７ｂと各反力制御室２５とを接続している。

ところで、この実施形態の電動機１の場合、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最遅角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が異極同士で対向して強め界磁の状態（図２，図５（ａ）参照）になり、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最進角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が同極同士で対向して弱め界磁の状態（図４，図５（ｂ）参照）になるように設定されている。
なお、この電動機１は、位相制御室２４に対する作動油の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、こうして磁界の強さが変更されると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機１として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、電動機１の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。

一方、油圧制御装置１３は、図７に示すように、オイルタンク（図示せず）から作動油を吸い上げて通路に吐出するオイルポンプ３２（流体供給源）と、オイルポンプ３２と位相制御側給排通路２６を接続する通路に介装されて位相制御室２４に供給する作動油の圧力を制御する位相制御用電磁弁３４と、オイルポンプ３２と反力制御側給排通路２７を接続する通路に介装されて反力制御室２５に供給する作動油の圧力を制御する反力制御用電磁弁３５と、両電磁弁３４，３５の操作によって位相制御室２４と反力制御室２５に導入する作動油の圧力を制御する位相コントローラ３６（制御手段）と、を備え、位相コントローラ３６には電動機コントローラ４０が接続されて信号の授受が行われるようになっている。

ここで、図６に示す電動機コントローラ４０の構成について説明する。

電動機コントローラ４０は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、例えば運転者のアクセル操作に係るアクセル開度等に応じて設定されるトルク指令Ｔｑに基づきｄ軸電流指令Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令Ｉｑｃを演算し、ｄ軸電流指令Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令Ｉｑｃに基づいて各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてＰＤＵ４１にゲート信号であるＰＷＭ信号を出力するとともに、実際にＰＤＵ４１から電動機１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れか２つの相電流をｄｑ座標上の電流に変換して得たｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電流指令Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令Ｉｑｃとの各偏差がゼロとなるように電流制御を行う。

また、この電動機コントローラ４０は、トルク指令Ｔｑ等の要求指令に応じて電動機１で必要とする誘起電圧定数Ｋｅｃを演算し、その結果を位相コントローラ３６で目標位相角ω_ｔの決定するのに利用できるように同コントローラ３６に出力すると同時に、位相コントローラ３６で位相変更完了までの目標時間Ｔ_ｔを決定するための信号を同コントローラ３６に出力する。

電動機コントローラ４０は、具体的には、目標電流設定部５１と、電流偏差算出部５２と、界磁制御部５３と、電力制御部５４と、電流制御部５５と、ｄｑ−３相変換部５６と、ＰＷＭ信号生成部５７と、フィルタ処理部５８と、３相−ｄｑ変換部５９と、回転数演算部６０と、誘起電圧定数指令出力部６１と、誘起電圧定数算出部６２と、を備えている。

そして、電動機コントローラ４０には、ＰＤＵ４１から電動機１に出力される３相の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち、２相のＵ相電流ＩｕおよびＷ相電流Ｉｗを検出する各電流センサ７１，７１から出力される各検出信号Ｉｕｓ，Ｉｗｓと、バッテリ４２の端子電圧（電源電圧）ＶＢを検出する電圧センサ７２から出力される検出信号と、電動機１の回転子ユニット３の回転角θＭ（つまり、所定の基準回転位置からの回転子ユニット３の磁極の回転角度）を検出するレゾルバ７３（回転センサ）から出力される検出信号と、外部の制御装置（図示略）から出力されるトルク指令ＴｑおよびトランスミッションＴ／Ｍの変速比に対する制御指令である変速指令とが入力される。

目標電流設定部５１は、例えば外部の制御装置（図示略）から入力されるトルク指令Ｔｑ（例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量に応じて必要とされるトルクを電動機１に発生させるための指令値）と、回転数演算部６０から入力される電動機１の回転数ＮＭと、誘起電圧定数Ｋｅとに基づき、ＰＤＵ４１から電動機１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃとして電流偏差算出部５２へ出力される。
この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えば回転子ユニット３の永久磁石９による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、電動機１の回転位相に同期して回転している。これにより、ＰＤＵ４１から電動機１の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを与えるようになっている。

電流偏差算出部５２は、界磁制御部５３から入力されるｄ軸補正電流が加算されたｄ軸目標電流Ｉｄｃと、ｄ軸電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄを算出するｄ軸電流偏差算出部５２ａと、電力制御部５４から入力されるｑ軸補正電流が加算されたｑ軸目標電流Ｉｑｃと、ｑ軸電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑを算出するｑ軸電流偏差算出部５２ｂとを備えて構成されている。
なお、界磁制御部５３は、例えば電動機１の回転数ＮＭの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するためにロータ２３の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をｄ軸補正電流として出力する。
また、電力制御部５４は、例えばバッテリ１８の残容量等に応じた適宜の電力制御に応じてｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正するためのｑ軸補正電流を出力する。

電流制御部５５は、例えばモータ回転数ＮＭに応じたＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｄを制御増幅してｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出し、偏差ΔＩｑを制御増幅してｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。

ｄｑ−３相変換部５６は、回転数演算部６０から入力されるロータの回転角θＭを用いて、ｄｑ座標上でのｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、静止座標である３相交流座標上での電圧指令値であるＵ相出力電圧Ｖｕ、Ｖ相出力電圧ＶｖおよびＷ相出力電圧Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ信号生成部５７は、例えば、正弦波状の各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、三角波からなるキャリア信号と、スイッチング周波数とに基づくパルス幅変調により、ＰＤＵ１３のＰＷＭインバータの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。

フィルタ処理部５８は、各電流センサ７１，７１により検出された各相電流に対する検出信号Ｉｕｓ，Ｉｗｓに対して、高周波成分の除去等のフィルタ処理を行い、物理量としての各相電流Ｉｕ，Ｉｗを抽出する。

３相−ｄｑ変換部５９は、フィルタ処理部５８により抽出された各相電流Ｉｕ，Ｉｗと、回転数演算部６０から入力される回転子ユニット３の回転角θＭとにより、電動機１の回転位相による回転座標すなわちｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。

回転数演算部６０は、レゾルバ７３から出力される検出信号から電動機１の回転子ユニット３の回転角θＭを抽出するとともに、この回転角θＭに基づき、電動機１の回転数ＮＭを算出する。

誘起電圧定数指令出力部６１は、例えばトルク指令Ｔｑと、電動機１の回転数ＮＭと、変速指令Ｖｄｃとに基づいて誘起電圧定数指令値Ｋｅｃを位相コントローラ３６に出力する。

つづいて、位相コントローラ３６について説明する。
この位相コントローラ３６は、電動機コントローラ４０の誘起電圧定数指令出力部６１から誘起電圧定数Ｋｅｃの出力指令を受け、その指令を基にして目標位相角ω_ｔを決定するとともに、電動機コントローラ４０を経由して入力される情報（バッテリ電圧、電動機回転数、トルク指令等）を基にして位相変更完了までの目標時間Ｔ_ｔを決定する。

位相コントローラ３６は、目標位相角が得られるように位相制御室２４の供給圧（位相制御圧）を制御し、その一方で反力制御室２５の供給圧（反力制御圧）を制御する（図７および図８のイメージ図参照）。
位相制御圧については、最小位相角位置（ω_ＭＩＮ）と最大位相角位置（ω_ＭＡＸ）の間で位相角の増大に略比例して圧力が増大するように制御を行い（図９中の位相制御圧特性図Ｃ参照）、反力制御圧については、位相角がほぼ中間の位相角位置を超えて最大位相角位置（ω_ＭＡＸ）に向かって変化するときに圧力が略比例的に急激に立ち上がるように制御する（図９中の反力制御圧特性図Ｄ参照）。

内周側回転子６と外周側回転子５に作用する反力制御圧による力は、図９中のＢの特性図で示す永久磁石９の磁気反力と合成され、全体として図９中のＡの比例的な反力特性（内周側回転子６と外周側回転子５の相対的な位相の増加に対して反力の合力が単調増加する反力特性）が得られるようになっている。このため、位相制御用電磁弁３４の電流制御によって位相制御室２４の圧力を増大させていくと、位相角の増加とともに全体の反力が略比例的に増加し、この反力と位相制御圧がバランスした時点で位相角の移動が停止する。

位相コントローラ３６では、図１５に示すような位相制御用のＩ_１−Ｐ_１マップおよびω−Ｐ_１マップと、反力制御用のＩ_２−Ｐ_２マップおよびω−Ｐ_２マップがメモリに記憶されている。これらのマップは、後述する電磁弁３４，３５の制御において参照される。
Ｉ_１−Ｐ_１マップは、位相制御用電磁弁３４に加える電流と位相制御室２４の圧力の対応関係を示すマップであり、Ｉ_２−Ｐ_２マップは、反力制御用電磁弁３５に加える電流と反力制御室２５の圧力の対応関係を示すマップである。また、ω−Ｐ_１マップは、位相角と位相制御室２４の圧力の対応関係を示すマップであり、ω−Ｐ_２マップは、位相角と反力制御室２５の圧力の対応関係を示すマップである。なお、ω−Ｐ_１マップは、図９の位相制御圧特性図Ｃに対応し、ω−Ｐ_２マップは、図９の反力制御圧特性図Ｄに対応している。

以下、位相コントローラ３６による電磁弁３４，３５の電流制御を、図１０〜図１４のフローチャートにしたがって説明する。

まず、図１０のステップＳ１０１においては、制御フラグαが１であるか（制御が進行中であるか）どうかの判定を行い、αが１のときにはステップＳ１１０に進み、αが１でないときにはステップＳ１０２へと進む。ステップＳ１０２においては、目標位相角ω_ｔと目標時間Ｔ_ｔを決定し、その後にステップ１０３に進んで位相角初期値ω_０の算出処理を行う。

位相角初期値ω_０の算出は、図１１のステップＳ２０１において、位相制御用電磁弁３４に対する現在の通電電流値Ｉの読み込みを行い、つづくステップＳ２０２で、Ｉ_１−Ｐ_１マップを参照して電流値Ｉに対応する位相制御室２４の圧力Ｐ_１を求め、さらにその圧力Ｐ_１に対応する位相角（位相角初期値ω_０）を、ω−Ｐ_１マップを参照して求める。

こうして位相角初期値ω_０を求めた後には、ステップＳ１０４において、目標位相角ω_ｔと位相角初期値ω_０の差を目標時間で割って単位時間当たりの位相角変化量Δω_ｔを求め、つづく、ステップＳ１０５において、次回目標位相角ω_２を、位相角初期値ω_０に位相角変化量Δω_ｔを加算して求め、その値を次回目標位相角ω_２として設定する。この後ステップＳ１０６に進んで、位相制御用電磁弁３４の目標電流値Ｉ_１の算出とその出力を行うとともに、ステップＳ１０７において、反力制御用電磁弁３５の目標電流値Ｉ_２の算出とその出力を行う。

目標電流値Ｉ_１の算出処理は、図１２のステップＳ２１１において、ω−Ｐ_１マップを参照して次回目標位相角ω_２に対応する位相制御室２４の圧力Ｐ_１を求め、さらにステップＳ２１２で、その圧力Ｐ_１に対応する位相制御用電磁弁３４の制御電流値Ｉ_１をＩ_１−Ｐ_１マップを参照して求め、その電流値Ｉ_１の出力指令を、ステップＳ２１３において位相制御用電磁弁３４に出力する。

目標電流値Ｉ_２の算出処理は、図１３のステップＳ２２１において、ω−Ｐ_２マップを参照して次回目標位相角ω_２に対応する反力制御室２５の圧力Ｐ_２を求め、さらにステップＳ２２２で、その圧力Ｐ_２に対応する反力制御用電磁弁３５の制御電流値Ｉ_２をＩ_２−Ｐ_２マップを参照して求め、その電流値Ｉ_２の出力指令を、ステップＳ２２３において反力制御用電磁弁３５に出力する。

また、図１０のステップＳ１０７の処理の後にはステップＳ１０８に進んで制御フラグαを１にし、その後にステップＳ１１０に進んで現在位相角ω_１の算出処理を行う。

現在位相角ω_１の算出処理は、図１４のステップＳ２３１において、位相制御用電磁弁３４の現在の通電電流値Ｉを読み込み、つづくステップＳ２３２で、Ｉ_１−Ｐ_１マップを参照して電流値Ｉに対応する位相制御室２４の圧力Ｐ_１を求め、さらにω−Ｐ_１マップを参照してその圧力Ｐ_１に対応する位相角（現在位相角ω_１）を求める。

こうして現在位相角ω_１を算出した後には、ステップＳ１１１において、現在位相角ω_１と目標位相角ω_ｔが一致するかどうかを判断し、一致する場合には、ステップＳ１１３に進んで制御フラグαを０にしてリターンし、一致しない場合にはステップＳ１１２に進む。
ステップＳ１１２においては、現在位相角ω_１と次回目標位相角ω_２が一致するかどうかを判断し、一致しない場合にはそのままリターンし、一致する場合には、ステップＳ１１４に進んで次回目標位相角ω_２を再設定する。ここでは、現在位相角ω_１に位相角変化量Δω_ｔを加算して、その値を新たな次回目標位相角ω_２として再設定する。
この後ステップＳ１１５に進んで、位相制御用電磁弁３４の目標電流値Ｉ_１の算出処理と電流の出力を行うとともに、ステップＳ１１６において、反力制御用電磁弁３５の目標電流値Ｉ_２の算出処理と電流の出力を行う。このステップＳ１１５とＳ１１６の処理は、夫々ステップＳ１０６とＳ１０７で行われる処理と同様である。

したがって、以上のように両電磁弁３４，３５が制御されると、永久磁石９の磁気反力と反力制御圧による力が合成されて、位相角の操作が可能な全領域において略比例的な反力特性が得られるようになり、電動機１は所望の位相角に変更されることとなる（図１６，図１７参照）。

以上のように、この実施形態の電動機１においては、内周側回転子６と外周側回転子５の位相角を変更する位相変更手段１２が油圧によって操作されるため、両回転子６，５の位相角を任意のタイミングで迅速に、かつ自由に変更することができる。
そして、この電動機１においては、位相制御室２４に供給する圧力に対して位相角が１対１で決まるように反力制御室２５の圧力が制御されるため、位相制御室２４に対する供給圧の比較的簡単な制御によって位相角を任意の位置に正確に変位させることができる。

また、この電動機１で採用する位相制御方法においては、目標の位相角と現在の位相角を基にして両電磁弁３４，３５に通電する電流を逐次制御するようにしているため、位相制御の制御精度を高めることができる。

さらに、この実施形態においては、位相制御用電磁弁３４の通電電流を基にして現在の位相角を求めるようにしているため、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動角を求めるためのセンサを設けなくて良い分、部品点数の削減と構造の簡素化が可能である。

勿論、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動角を求めるための専用のセンサを設け、そのセンサの検出値を基にして位相制御室２４と反力制御室２５の供給圧を制御するようにしても良い。この場合には、センサによってベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動角をより直接的に検出することができるため、位相角の制御精度をさらに高めることができる。

図１８，図１９は、この発明の第２の実施形態と第３の実施形態を夫々示すものである。
これらの実施形態の電動機１は、いずれも位相変更手段１２の回動機構１１１，２１１の構成が第１の実施形態のものと異なっており、他の構成は第１の実施形態のものとほぼ同様とされている。したがって、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。

図１８に示す第２の実施形態の回動機構１１１は、回転軸４の外面に一体回転可能にスプライン嵌合されたボビン状の内筒部材１１２（第１部材）と、内筒部材１１２の外周側に配置された円筒状の外筒部材１１３（第２部材）とを備え、この外筒部材１１３が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、内筒部材１１２の軸方向外側の両側壁１１２ａ，１１２ａが、外筒部材１１３と内周側回転子６の両側の側端部を跨ぐ一対のドライブプレート１１４，１１４（第１部材）を介して外周側回転子５に一体に結合されている。この回動機構１１１の場合、内筒部材１１２は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、外筒部材１１３は内周側回転子６に一体化されている。

内筒部材１１２の両側壁１１２ａの外周面には外筒部材１１３が摺動自在に嵌合され、内筒部材１１２と外筒部材１１３の間に、作動油が導入される円筒状の導入空間１１５が形成されている。外筒部材１１３の内周面の軸方向略中間位置には、径方向内側に突出する肉厚部１１３ａ（筒部）が形成され、この肉厚部１１３ａの内周面と内筒部材１１２の軸部１１２ｂの略半部（図中左側領域）の外周面には夫々逆向きのヘリカルスプライン１１６，１１７が形成されている。そして、内筒部材１１２の軸部１１２ａと外筒部材１１３の間には、両者の内周と外周の各ヘリカルスプライン１１７，１１６に係合されるリングギヤ１１８が介装されている。なお、リングギヤ１１８の内周面と外周面には内筒部材１１２と外筒部材１１３のヘリカルスプライン１１７，１１６に噛合されるヘリカルスプラインが形成されているが、これらのヘリカルスプラインは図中符号を省略するものとする。

また、リングギヤ１１８は一端が封止壁１１９で連結された二重円筒状に形成され、リングギヤ１１８の封止壁１１９のある側の外周壁の一端は筒状に延出し、その延出端には径方向外側に突出するフランジ部１２０が設けられている。このフランジ部１２０の外周面は、外筒部材１１３のヘリカルスプライン１１６の形成されていない略半部の内周面にシールリング１２１を介して摺動自在に嵌合されている。このリングギヤ１１８の一端の封止壁１１９からフランジ部１２０にかけては導入空間１１５内を前後２室に隔成するピストン１２２を構成し、こうしてピストン１２２で隔成された一方の部屋が位相制御室２４、他方の部屋が反力制御動室２５とされている。そして、位相制御室２４と反力制御室２５は、内筒部材１１２から回転軸４に亘って形成された位相制御側給排通路２６と反力制御側給排通路２７に夫々接続されている。位相制御側給排通路２６と反力制御側給排通路２７は第１の実施形態と同様の油圧制御装置（図示省略）に接続されている。

この実施形態の回動機能１１１の場合、位相角の変更に際しては、第１の実施形態と同様にして位相制御室２４と反力制御室２５の圧力が制御される。この各圧力制御については、重複する内容であるため説明を一部省略するものとする。この点に関しては第３の実施形態についても同様である。
位相制御室２４に作動油が供給された場合には、ピストン１２２を含むリングギヤ１１８が導入空間１１５内を一方から他方に移動し、このとき、リングギヤ１１８にヘリカルスプライン１１７，１１６で係合される内筒部材１１２と外筒部材１１３が一方に相対回転して、内周側回転子６を外周側回転子５に対して進角側若しくは遅角側に回転させる。また、逆に、位相制御室２４から作動油が排出された場合には、ピストン１２２を含むリングギヤ１１８が導入空間１１５内を他方から一方に移動し、同様にして内周側回転子６を外周側回転子５に対して遅角側若しくは進角側に回転させる。

この回動機構１１１の場合、簡単な構造でありながら油圧制御装置によって制御された油圧によって内周側回転子５と外周側回転子６とを所望の位置に確実に相対回動させることができる。
なお、ここで説明した図９に示す実施形態においては、導入空間１１５を２室に隔成するピストン１２２がリングギヤ１１８と一体に形成されているが、ピストンとリングギヤは夫々別体で形成し、両者を連結部材で結合するようにしても良い。

また、図１９に示す第３の実施形態の回動機構２１１は、回転軸４の外面に一体回転可能にスプライン嵌合された内側ブロック２１２（第１部材）と、この内側ブロック２１２の外周側に配置される略筒状の外側ブロック２１３（第２部材）とを備え、この外側ブロック２１３が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、内側ブロック２１２の軸方向の端部が、外側ブロック２１３と内周側回転子６の側端部を跨ぐ図示しないドライブプレート（第１部材）を介して外周側回転子５に一体に結合されている。この回動機構２１１の場合、内側ブロック２１２は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、外側ブロック２１３は内周側回転子６に一体化されている。

内側ブロック２１２には、径方向外側に張り出す一対のアーム部２１２ａが設けられ、この各アーム部２１２ａの先端に、回転軸４を中心とする円周の略接線方向に沿い互いに相反する回転方向に開口する第１のシリンダ２１４と第２のシリンダ２１５が形成されている。そして、両アーム部２１２ａの第１のシリンダ２１４と第２のシリンダ２１５には第１のピストン２１６と第２のピストン２１７が進退自在に嵌合され、これらの各シリンダ２１４，２１５には対応するピストン２１６，２１７を進退作動させるための作動油が給排されるようになっている。第１のシリンダ２１４は電動機１の主回転方向に向かって開口して、第１のピストン２１６との間で位相制御室２４を形成し、第２シリンダ２１５は主回転方向と逆向きに開口して、第２のピストン２１７との間で反力制御室２５を形成している。そして、位相制御室２４と反力制御室２５は、内側ブロック２１２から回転軸４に亘って形成された給排通路を介して第１の実施形態と同様の油圧制御装置に接続されている。また、各ピストン２１６，２１７は頂部２１６ａ，２１７ａが封止された略円筒状に形成され、頂部２１６ａ，２１７ａの外側面が球面状に形成されている。

一方、外側ブロック２１３は、内周側回転子６に嵌合固定される円筒状のベース部２１３ａと、このベース部２１３ａの内周面から径方向内側に膨出する一対の***部２１３ｂ，２１３ｂが設けられている。各***部２１３ｂには、回転軸４の略半径方向に沿い、内側ブロック２１２の第１のピストン２１６の頂部２１６ａに当接する第１の荷重伝達壁２１８と、同様に回転軸４の半径方向に沿い、内側ブロック２１２の第２のピストン２１７の頂部２１７ａに当接する第２の荷重伝達壁２１９が形成されている。

この実施形態の場合、例えば、進角側作動室２４に作動油が供給されると、図１９に示すように内側ブロック２１２の第１のピストン２１６が突出する一方で第２のピストン２１７が後退し、このとき、第１のピストン２１６が外側ブロック２１３の第１の荷重伝達壁２１８を押圧し、外側ブロック２１３を内側ブロック２１２に対して進角方向に回転させる。これにより、外側ブロック２１３と一体の内周側回転子６が、内側ブロック２１２と一体の外周側回転子５に対して進角方向に回転する。また、この状態から逆に遅角側作動室２５に作動油が供給されて進角側作動室２４から作動油が排出されると、第２のピストン２１７が突出する一方で第１のピストン２１６が後退し、第２のピストン２１７が外側ブロック２１３の第２の荷重伝達壁２１９を押圧することによって内側回転子６を外側回転子５に対して遅角方向に回転させる。

この回動機構２１１の場合にも、やはり簡単な構造でありながら、油圧によって内周側回転子５と外周側回転子６とを確実に相対回動させることができる。

なお、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
上記の各実施形態においては、温度による磁気反力の特性変化について特別な対策を講じていないが、例えば、永久磁石の近傍に温度センサを設置し、その温度センサの検出値に応じて位相制御室と反力制御室の制御圧を補正するようにしても良い。このように温度に応じて制御圧を補正するようにした場合には、温度変化の影響を受けることなく常に正確に位相角を制御することができる。温度センサの検出値に応じた位相制御室と反力制御室の制御圧の補正は、例えば、温度に応じて制御マップを変える等によって行うことができる。

この発明の第１の実施形態の電動機の要部断面図。 同実施形態の電動機の最遅角位置に制御されている回転子ユニットの一部部品を省略した側面図。 同実施形態の電動機の回転子ユニットの分解斜視図。 同実施形態の電動機の最進角位置に制御されている回転子ユニットの一部部品を省略した側面図。 内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが同極配置された強め界磁状態を模式的に示す図（ａ）と、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが異極配置された弱め界磁状態を模式的に示す図（ｂ）を併せて記載した図。 同実施形態の電動機の制御系の概略構成図。 同実施形態の電動機の位相変更手段の概略構成図。 同実施形態の電動機を模式的に示した断面図。 同実施形態の電動機の位相角の変化に応じた反力の特性図と、位相角の変化に応じた位相制御圧と反力制御圧の特性図を併せて記載した図。 同実施形態の位相コントローラの制御を示すフローチャート。 同実施形態の図１０のω_０算出処理を示すフローチャート。 同実施形態の図１０のＩ_１算出処理を示すフローチャート。 同実施形態の図１０のＩ_２算出処理を示すフローチャート。 同実施形態の図１０のω_１算出処理を示すフローチャート。 同実施形態の位相コントローラに記憶されているマップのイメージを示した図。 同実施形態の時間軸上における位相角、位相制御圧、反力制御圧の変化の様子を示した特性図。 同実施形態の位相角の変化に対応する磁気反力、位相制御圧、反力制御圧の大小を示した図。 この発明の第２の実施形態の電動機の断面図。 この発明の第３の実施形態の電動機の断面図。 参考例の場合の位相角の変化に応じた磁気反力の特性図と、位相角の変化に応じた位相制御圧の特性図を併せて記載した図。 同参考例の場合の図２０のＡ点からＢ点まで移動するときの位相制御圧と位相角の様子を示した図。 同参考例の場合の図２０のＢ点からＡ点まで移動するときの位相制御圧と位相角の様子を示した図。

符号の説明

１…電動機
５…外周側回転子
６…内周側回転子
９…永久磁石
１２…位相変更手段
１４…ベーンロータ（第１部材）
１５…環状ハウジング（第２部材）
１６…ドライブプレート（第１部材）
１８…ベーン
２３…導入空間
２４…位相制御室
２５…反力制御室
３６…位相コントローラ（制御手段）
１１２…内筒部材（第１部材）
１１２ａ…軸部
１１３…外筒部材（第２部材）
１１３ａ…肉厚部（筒部）
１１４…ドライブプレート（第１部材）
１１５…導入空間
１１８…リングギヤ
１２２…ピストン
２１２…内側ブロック（第１部材）
２１３…外側ブロック（第２部材）
２１４…第１のシリンダ
２１５…第２のシリンダ
２１６…第１のピストン
２１７…第２のピストン
２１８…第１の荷重伝達壁
２１９…第２の荷重伝達壁

Claims (8)

1. 円周方向に沿うように永久磁石が配設された内周側回転子と、
   この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように永久磁石が配設された外周側回転子と、
   前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する位相変更手段と、を備えた電動機であって、
   前記位相変更手段は、
   作動油が導入されて前記内周側回転子と外周側回転子に相対的な位相操作力を付与する位相制御室と、
   作動油が導入されて前記内周側回転子と外周側回転子に前記位相操作力に抗する反力を付与する反力制御室と、
   前記位相制御室と反力制御室に導入する作動油の圧力を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記相対的な位相の操作が可能な領域において、前記内周側回転子および前記外周側回転子に配設された永久磁石同士の磁気反力と、前記反力制御室の作動油による前記反力との合力が、前記相対的な位相の変化に対して単調増加、若しくは、単調減少するように前記反力制御室の圧力を制御することを特徴とする電動機。
2. 前記制御手段は、前記位相制御室の制御圧を決定するパラメータに基づいて前記反力制御室の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記内周側回転子と外周側回転子の相対的な位相角を検出する位相角検出手段が設けられ、
   前記制御手段は、この位相角検出手段の検出値に基づいて前記反力制御室の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
4. 前記位相制御室と反力制御室の制御圧は、前記永久磁石の温度に応じて補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 前記外周側回転子と一体に回転する第１部材と前記内周側回転子と一体に回転する第２部材の間に作動油の導入空間が設けられ、
   前記第１部材と第２部材のうちの一方に、前記導入空間に摺動自在に配置されて前記導入空間内を２室に隔成するベーンが突設され、
   前記ベーンで隔成される２室によって前記位相制御室と反力制御室が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記外周側回転子と一体に回転する第１部材と前記内周側回転子と一体に回転する第２部材のうちの一方に軸部が設けられるとともに、
   前記第１部材と第２部材のうちの他方に、前記軸部の外側を囲繞する筒部が設けられ、
   内周面と外周面が前記軸部と筒部に夫々ヘリカルスプライン係合するリングギヤが設けられ、
   前記第１部材と第２部材の間に作動油の導入空間が設けられ、
   この導入空間に摺動自在に収容されて前記導入空間内を２室に隔成するピストンが設けられるとともに、
   このピストンが前記リングギヤと一体変位可能に連結され、
   前記ピストンで隔成される２室によって前記位相制御室と反力制御室が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機。
7. 前記外周側回転子と一体に回転する第１部材と前記内周側回転子と一体に回転する第２部材のうちの一方に、回転軸線を中心とする円周の略接線方向に沿い互いに相反する回転方向に向く第１のシリンダと第２のシリンダが設けられるとともに、
   この第１のシリンダと第２のシリンダに第１のピストンと第２のピストンが夫々進退自在に設けられ、
   前記第１部材と第２部材のうちの他方に、前記両回転子の略半径方向に沿い夫々前記第１のピストンと第２のピストンの頂部に当接する第１の荷重伝達壁と第２の荷重伝達壁が設けられ、
   前記第１のシリンダと第１のピストンの間と、前記第２のシリンダと第２のピストンの間で前記位相制御室と反力制御室が夫々構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機。
8. 円周方向に沿うように永久磁石が配設された内周側回転子と、
   この内周側回転子の外周側に同軸にかつ相対回動可能に配設されるとともに、円周方向に沿うように永久磁石が配設された外周側回転子を備え、
   前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させて両者の相対的な位相を変更する電動機の位相制御方法であって、
   前記内周側回転子と外周側回転子を相対回動させるべき目標位相角を決定する目標位相角決定ステップと、
   前記内周側回転子と外周側回転子の現在の相対的な位相角を検出する現在位相角検出ステップと、
   前記目標位相角と現在の位相角に応じて、前記内周側回転子と外周側回転子の相対的な位相を変化させるための位相操作力を付与するように作動油を供給する位相制御圧供給ステップと、
   前記目標位相角と現在の位相角に応じて、前記位相操作力に抗する反力を付与し、前記相対的な位相の操作が可能な領域において、前記内周側回転子および前記外周側回転子に配設された永久磁石同士の磁気反力と、前記位相操作力に抗する前記反力との合力が、前記相対的な位相の変化に対して単調増加、若しくは、単調減少するように作動油を供給する反力制御圧供給ステップと、を有することを特徴とする電動機の位相制御方法。

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