CN116802992A

CN116802992A - 电动移动体用旋转电机的电源的节电方法以及电动移动体用旋转电机

Info

Publication number: CN116802992A
Application number: CN202280009399.2A
Authority: CN
Inventors: 白木学; 古畑隆; 津田幸夫; 大桃修一
Original assignee: Kwarishi Motor Co ltd
Current assignee: Kwarishi Motor Co ltd
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-09-22

Abstract

提供一种旋转电机的电源的节电方法，能够通过马达侧的设计来实现电源的节能效果。本发明谋求电源的节能(省电)，因此旋转电机(马达10)连接于电源(蓄电池50)。在蓄电池50与马达10之间存在马达驱动器(以下，简称为驱动器)40。驱动器40是使电流流动而对马达进行驱动、控制的装置，驱动器是控制马达的装置。驱动器是无刷马达的驱动(包括转速、速度控制、电压控制等)所必需的装置。最大电流针对每个驱动器规定，从保护马达的观点出发，为了安全而规定绝对最大额定，以其以下的电流值使用驱动器。驱动器40与蓄电池50之间存在电缆60，并且，驱动器40与马达10之间存在电缆70，这成为了铜损的主要原因。需要说明的是，附图标记80是线圈连接型式切换装置，是除了马达10的线圈的连接切换的开关功能组之外还设定切换的时机的装置。

Description

电动移动体用旋转电机的电源的节电方法以及电动移动体用旋转电机

技术领域

本发明涉及电动移动体用旋转电机的电源的节电方法以及具有使用电流降低功能的电动移动体用旋转电机，尤其涉及适合应用于包括自行车在内的电动车的旋转电机的电源的节电方法以及具有使用电流降低功能的旋转电机。

背景技术

以往，作为着眼于与旋转电机相关的节能效果的技术，提出了使用逆变器等各种各样的控制方法、所谓节能技术。对于电动车这样的搭载了蓄电池的装置，尤其期待延长使动力源即马达驱动时的驱动行驶距离(延长续航距离)。而且，搭载于移动体的蓄电池与建筑物的电源不同，必须在移动体内供电而受到限制。因此，蓄电池的长寿命化是重要的，于是，进行了蓄电池自身的开发、马达的控制方法的设计。

但是，这些提议从需要改变马达自身的基本构造、基本性能的观点来看仍有欠缺。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2018－19504号公报

专利文献2：(日本)特开2020－5398号公报

专利文献3：(日本)特开2020－133589号公报

专利文献4：(日本)特开2020－120442号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

为了实现搭载了蓄电池的电动车辆的省电化而提出了制冷剂循环的设计(专利文献1)、马达附带的设备(逆变器、发电机等)的控制(专利文献2)、使蓄电池升温(专利文献3)、根据马达的推定温度而停止从蓄电池向马达控制装置的通电(专利文献4)等。

虽然都有助于省电化，但使蓄电池持久、哪怕稍微延长续航距离都是电动车辆普及必不可少的课题，本发明人研究了除此之外是否存在省电化、延长续航距离的方法。

于是，本发明的目的在于通过马达侧的设计实现电源的节能效果。并且，本发明的目的在于延长电动移动体的蓄电池的行驶距离(续航距离)。

用以解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法的特征分别如下。

(1)在具备电源、驱动器、所述电源至所述驱动器之间的第一配线路径、旋转电机、所述旋转电机与所述驱动器之间的第二配线路径的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法中，作为所述旋转电机，置换为针对多相的各相具备3个以上的线圈(同规格)而能够在所述第二配线路径的中途将各相的所述线圈间的连接至少选择性地切换为(a)全部串联、(b)全部并联、(c)将并联的组合串联连接而得到的串并联连接(Seriese-parallelconnection)的型式而改变所述电源的使用电流的旋转电机，选择以下的线圈连接：使起动时的线圈连接为所述(a)而成为最大转矩状态，在最高速度状态下线圈连接成为所述(b)而成为最小转矩状态，在其中间速度级别下设为所述(c)的串并联连接，在上坡伴随于速度下降而自动地成为所述(a)，在下坡一边制动一边通过所述(c)使转速逐级地改变。

(2)在具备电源、驱动器、所述电源至所述驱动器之间的第一配线路径、旋转电机、所述旋转电机与所述驱动器之间的第二配线路径的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法中，在所述旋转电机中，针对多相的各相具备3个以上的线圈且通过进行线圈间连接的切换而实质上以共用线圈的形式内置多个效率不同的马达，该线圈间连接的切换型式至少从(a)全部串联、(b)全部并联、(c)将并联的组合串联连接而得到的串并联连接中选择，由此，选择使起动时的线圈连接为所述(a)而成为最大转矩状态、在最高速度状态下线圈连接成为所述(b)而成为最小转矩状态、在其中间速度级别下设为所述(c)的串并联连接、在上坡伴随于速度下降而自动地成为所述(a)、在下坡一边制动一边通过所述(c)使转速逐级地改变这样的线圈连接，从而在任意的转速下根据负荷自动地选择马达效率高的马达，减小电源的使用电流。

(3)在上述(1)或(2)中，所述电源是蓄电池，通过利用所述选择来进行转矩常数小的级别与转矩常数大的级别的切换，从而应用于电动移动体而延长续航距离。

(4)所述旋转电机是将非旋转的圆筒状的定子线圈体内置于马达壳体内、所具有的转子具备与所述定子线圈体分离且位于该定子线圈体的对置面的永磁体的无铁心(无芯)马达，该圆筒状定子线圈体通过将针对各相由3个以上的线圈形成的结构多相组合而成，所述各线圈是缠绕有绝缘处理后的导线的同一规格的线圈，这样形成的圆筒状线圈体的一端在马达内被固定且另一端成为自由端，向该自由端嵌入补强环，并且在所述圆筒状定子线圈体的周面粘贴有补强层。

(5)在上述(1)～(4)任一者中，作为线圈间连接的切换型式，进一步追加(d)对所述(b)或所述(c)的并联的组合进一步串联连接1个线圈或2个以上的串联连接线圈而得到的型式。

(6)在上述(5)中，关于在所述(d)中串联连接的1个线圈，并联地附设1个线圈(以下，在本申请中称作“补充线圈”。补充线圈表示与所述(b)、(c)的并联连接相独立地关于在述(d)中串联添加的特定的一线圈并联连接1个线圈而得到的线圈)。

(7)使所述(b)的全并联与所述(c)之间或所述(c)成为电动移动体速度的限制器。

(8)各相的线圈数设为6个，去掉在各线圈间设置的开关而形成不经由开关的线圈串联部，从而不使用所述(b)的全部并联的型式，切换为(a)的全部串联的型式和作为所述(c)的3串联2并联(3S2P)及2串联3并联(2S3P)的共计3个型式。

(9)各相的线圈数设为12个，去掉在各线圈间设置的开关而形成不经由开关的线圈串联部，从而不使用所述(b)的全部并联的型式，切换为(a)的全部串联的型式和作为所述(c)的2P6S、3P4S、4P3S这3个、共计4个型式。

另外，本发明的电动移动体用旋转电机以以下的任一者为特征。

(10)在向具备电源、驱动器及所述电源至所述驱动器之间的第一配线路径的装置组装且与所述驱动器通过第二配线路径而连接的电动移动体用旋转电机中，在所述旋转电机，针对多相的各相具备3个以上的线圈且通过进行线圈间连接的切换而实质上以共用线圈的形式内置多个效率不同的马达，所述电动移动体用旋转电机带有以下的使用电流降低功能：将该线圈间连接的切换型式至少从(a)全部串联、(b)全部并联、(c)将并联的组合串联连接而得到的串并联连接选择，由此，选择以下的线圈连接：使起动时的线圈连接成为所述(a)而成为最大转矩状态，在最高速度状态下线圈连接成为所述(b)而成为最小转矩状态，在其中间速度级别下设为所述(c)的串并联连接，在上坡伴随于速度下降而自动地成为所述(a)，在下坡一边制动一边以所述(c)使转速逐级地改变，将任意的转速下的马达效率高的马达根据负荷而自动地选择。

(11)所述电源是蓄电池，具备通过转矩常数小的级别与转矩常数大的级别的切换而根据该切换下降低所述电源的使用电流的功能，能够进行电动移动体的节电而延长续航距离。

(12)所述旋转电机是将非旋转的圆筒状的定子线圈体内置于马达壳体内、具有具备与所述定子线圈体分离且位于该定子线圈体的对向面的永磁体的转子的无铁心(无芯)马达，该圆筒状定子线圈体通过将针对各相由3个以上的线圈形成的结构多相组合而成，所述各线圈是缠绕有绝缘处理后的导线的同一规格的线圈，这样形成的圆筒状线圈体的一端在马达内被固定且另一端成为自由端，向该自由端嵌入补强环，并且在所述圆筒状定子线圈体的周面粘贴有补强层。

(13)作为线圈间连接的切换型式，进一步追加(d)对所述(b)或(c)的并联的组合进一步串联连接1个线圈或2个以上的串联连接线圈而得到的型式。

(14)关于在所述(d)中串联连接的1个线圈，并联地附设1个线圈。

(15)使所述(b)的全并联与所述(c)之间或所述(c)成为电动移动体速度的限制器。

(16)各相的线圈数设为6个，去掉在各线圈间设置的开关而形成不经由开关的线圈串联部，从而不使用所述(b)的全部并联的型式，切换为(a)的全部串联的型式和作为所述(c)的3串联2并联(3S2P)及2串联3并联(2S3P)的共计3个型式。

(17)各相的线圈数设为12个，去掉在各线圈间设置的开关而形成不经由开关的线圈串联部，从而不使用所述(b)的全部并联的型式，切换为(a)的全部串联的型式和作为所述(c)的2P6S、3P4S、4P3S这的3个、共计4个型式。

而且，关于本发明，以下的方案也是有效的。

(18)不使用一部分的线圈、改变一部分的线圈的粗细、或者对一部分线圈并联地附设追加的线圈也是本发明的范围。但是，在本申请说明书中，只要不特别说明，各线圈就实质上设为同规格。

(19)在第一配线路径、第二配线路径上包括存在配线以外的元件、设备、装置的情况(以下相同)。

(20)在马达内具备马达转矩常数的选择切换装置，为了期望的高速旋转用而选择切换转矩常数小的一方，在不需要所述期望的高速旋转时选择切换为转矩常数大的一方，在该高速旋转不需要区间中抑制马达电流。

(21)线圈连接的选择装置是自动地判断并执行切换的时机的装置。

(22)是任意的转矩常数下的蓄电池的使用电流不同的实质上3种以上的马达功能在一个马达内通过线圈切换而形成的旋转电机，所述各马达功能的切换机构切换为与在各马达功能中的所述使用电流为最大电流的范围内决定的转矩对应的转速。

(23)是通过任意的转矩常数下的蓄电池的使用电流不同的3种以上的马达将互相的线圈兼用并选择利用而实质上具备3种以上的马达功能的一个旋转电机，选择所述线圈的机构切换为与所述各马达中的所述使用电流对应的转速。

(24)是具备壳体、呈圆筒状且不旋转的定子线圈体、及具备与所述定子线圈体分离且位于所述定子线圈体的对向面的永磁体的转子的无芯旋转电机，所述定子线圈体由多个相构成，各相由多个线圈构成，具备能够将构成各相的线圈的连接形式选择为串联形式、并联形式以及并联形式间的多个形式的线圈连接形式选择电路部，成为根据线圈的组合而形成多个马达的1个旋转电机，所述电路部以根据构成各相的线圈的数量而使成为组的线圈的数量变化的方式使用一个或多个半导体元件，以相对于预先规定的转速在低旋转侧增加以串联形式连接的线圈且在高旋转侧增加以并联形式连接的线圈的方式选择线圈连接形式，切换为与所述各马达中的所述使用电流更少的转矩常数对应的转速。

(25)一种马达的运转方法，其特征在于，在一个旋转电机的中内置因T－I特性不同而马达效率特性不同的实质上3种以上的马达M1、M2、…Mn(n是整数，n越大则T－I特性越大。以下相同)，且该多个马达通过将使用的线圈选择性地共用而在一个旋转电机的内部选择使用所述马达的任一个，所述T－I特性处于马达使用电流值(I)相对于转矩(T)实质上成正比例的关系，与所述各T－I特性对应的各T－N特性处于转速(N)与转矩(T)的关系实质上成反比例的关系，该T－N特性的电流值来源于驱动器的最大电流值下的转矩根据该T－N特性的不同而成为T1、T2、…Tn(T1、T2、…n与M1、M2、…Mn对应)，以与比该T1、T2、…Tn低的转矩对应的转速旋转，在各马达的同一转矩值下选择使用n大的马达，由此，若是相同的转速，则选择所述马达效率较高的。需要说明的是，在该情况下，优选设定成T2成为T1的1/2、T3成为T1的1/4、…Tn成为T1的(1/2)的(n－1)次方。

(26)是将最高转速不同的3种以上的马达使用的多个线圈共有、通过切换这些使用线圈间的连接而切换为旋转速度规格不同的实质上3种以上的马达的旋转电机的操作方法，若是相同的转速(或者，若是相同的转矩)则自动地切换为转速规格较低的一方。

(27)上述各旋转电机中的线圈连接的自动切换的时机从基于旋转速度、转矩(马达电流)、马达电压的一个或组合的时机选择。

(28)作为上述各旋转电机的线圈结构连接型式，存在对多个线圈的并联配置串联连接有1个以上的线圈的型式。需要说明的是，在本申请中，在指代马达的线圈部整体的情况下称作定子线圈，关于构成该定子线圈的线圈单体，简称作线圈。

串联·并联的混用型式从马达的一般常识来说，由连续电流最弱的线圈决定，因此，应该想要防止整体的额定电流下降、串联线圈部分的过度的发热，在线圈连接的切换以前，作为马达内多个线圈连接，串联·并联的混用型式对于本领域技术人员来说应该无法设想。并且，本申请发明人积极地考虑了采用串联·并联的混用型式。通过使用该型式，能够使各相的线圈数成为奇数，由于切换的变形格外增加，所以若向电动车等移动体应用，则能够实现细微的控制(级数切换)、顺畅的切换。

奇数线圈无法进行同数的并联线圈的组合，成为线圈数不同的并联线圈的组合或对并联线圈连接1个以上的串联线圈，但本发明人断然认为：由于流动的电流由驱动器决定，所以使与最弱的线圈相适应的电流流动即可，由此，也重视了增加线圈切换型式而细微地切换。

需要说明的是，即使对在前述中作为最弱的线圈的线圈担心过度的发热，例如通过(1)将线材高密度地缠绕而制作的线圈组合规定数而形成圆筒线圈(也就是说，如无芯马达、无插槽马达那样不具有铁心齿的类型)，即使一部分的线材线圈过度发热，热也会向相邻的线材线圈扩散，因此过度的发热被抑制，通过其他冷却手段也能够抑制发热，另外，通过(2)对该弱的部位的线圈并联地追加虚设的线圈(在本申请中称作补充线圈)(例如参照图43、图44)，能够分散电阻而抑制发热。也就是说，能够实现发热部位的不平衡的消除，由此也要增加切换点，该奇数线圈采用、串联·并联的混用型式的采用不存在于以往的想法。

发明效果

根据具有上述特征的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，能够通过马达侧的设计来实现电源的节能效果。并且，根据具有上述特征的电动移动体用旋转电机，能够延长电动移动体的蓄电池的行驶距离(续航距离)。

附图说明

图1是应用本发明的实施例的系统图。

图2是表示本发明的实施例涉及的马达的概略构成的侧剖视图。

图3是表示在本发明中应用的定子线圈体的剖面构成例的图。

图4是构成图3的定子线圈体的多个线圈的组合例的说明图。

图5是3种效率不同的马达的T－I和T－N特性图。

图6是分别对高速、中速、低速下效率不同的马达选择进行说明的实测图。

图7是3种效率不同的马达的特性比较的意象图。

图8是表示将3级切换的马达应用于车辆的情况下的运转切换的具体例的图(转速的变化与连接切换的关系)。

图9是将3级切换的马达应用于车辆的情况下的运转切换的具体例的图(滞后的关系)。

图10是表示将3级切换的马达应用于车辆的情况下的运转切换的具体例的图(速度的变化与连接切换的关系)。

图11是表示将3级切换的马达应用于车辆的情况下的运转切换的具体例的图(路面倾斜状况的变化与连接切换的关系)。

图12是本发明的实施例涉及的线圈为各相5个(5线圈)的情况下的线圈连接的型式图。

图13是在图12的线圈型式的线圈切换中使用的开关的排列意象图。

图14是线圈数为4个(4线圈)的连接型式图。

图15是线圈数为3个(3线圈)的连接型式图。

图16是线圈数为6个(6线圈)的连接型式图。

图17是线圈数为8个(8线圈)的连接型式图。

图18是图17的后续，是线圈数为8个(8线圈)的连接型式图。

图19是表示向使用了开关元件的电路部输出指令信号的控制部的构成例的图。

图20是表示利用开关元件构成电路部的情况下的时钟和各种指令信号中的Lo、Hi的关系的图。

图21是表示构成各相的块的电路的例子的图。

图22是图19的进行死区时间生成且输出指令信号的控制部的详细说明图。

图23是表示FET开关电路，是图22的附图标记37的U相块的电路的细节图。

图24是将本发明应用于电动摩托车的线圈切换操作用的关联电路全景的说明图。

图25是为了实现本发明的蓄电池省电效果而使用的电路图。

图26是表示本发明的蓄电池省电效果的一例的特性图。

图27是表示第一实施方式的马达中的定子线圈体的电路构成的图。

图28是表示切换了构成定子线圈体的线圈的连接方式的情况下的关于转矩与转速、转矩与电流的关系特性的曲线图。

图29是表示切换构成定子线圈体的线圈的连接方式而使马达运转的情况下的特性变化的曲线图。

图30是表示切换构成定子线圈体的线圈的连接方式而使马达运转的情况下的输出特性的变化和用于进行与状况相应的切换的区的曲线图。

图31是表示第二实施方式涉及的马达中的定子线圈体的电路构成的图。

图32是表示在第二实施方式涉及的马达中切换构成定子线圈体的线圈的连接方式而使马达运转的情况下的特性变化的曲线图。

图33是表示在1相具备12个线圈、5个电路部的应用方案的图。

图34是表示使用了12线圈的情况下的线圈的配置方案的例子的剖视图。

图35是表示6级切换的马达中的电路例的图，对于图中虚线A包围的部分，在该图中表示的是局部放大图。

图36是使在本发明中使用的线圈连接切换的时机自动化的指标的说明图。

图37是同时存在于在本发明中使用的旋转电机的3种马达例的T－I·T－N特性图。

图38是表示通过2相构成定子线圈体的情况下的电路例的图。

图39是表示在2相的定子线圈体中将各相的线圈串联连接的情况的例子的展开图。

图40是表示在2相的定子线圈体中将各相的线圈并联连接的情况的例子的展开图。

图41是表示通过5相构成定子线圈体的情况下的电路例的图。

图42是在本发明中使用的线圈切换的应用例的说明图。

图43是关于线圈连接表示另一例的线圈型式的说明图。

图44是关于图43的例子表示连接切换的变形的说明图。

图45是基于图44的连接切换例的T－N特性图。

图46是关于线圈连接表示另一例的线圈型式的说明图。

图47是关于线圈连接表示另一例的线圈型式的说明图。

图48是基于图47的连接切换例的T－N特性图。

图49是在本发明中使用的无芯型旋转电机的圆筒线圈补强方案的例示图。

图50是本发明的控制系统图的其他实施例的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的旋转电机的电源的节电方法以及具有使用电流降低功能的旋转电机的实施方式详细地说明。在以下说明中，例如，在总线圈数为4的情况下，4P(4并联)表示4个线圈并联连接，2P(2并联)表示每2个线圈并联连接(也写成(2P+2P))，4S(串联)表示4个线圈串联连接。需要说明的是，S之前所示的数字表示串联配置的线圈的数量。

[原理说明]

本发明人发现了：通过向串联、并联、多型式的并联、串联·并联的混用型式的切换(选择)，能够将切换的变形格外增加而实现顺畅的切换，并且具有节电效果，能够减少电源的消耗电力，延长使旋转电机驱动时的续航距离。本发明人认为该效果显现的理由存在以下的2个。

[设想理由1]

从蓄电池等电源向系统供给的全部消耗电力除了从马达轴作为输出而被消耗的电力以外，大概分为机械损失等在马达内消耗的电力、在切换电路内消耗的电力、由从马达驱动器到切换电路为止的电线消耗的电力、由驱动器消耗的电力及由从电源到驱动器为止的电线消耗的电力。

作为具体例，考虑转矩常数kt在串联连接状态下为2Nm/A、在并联连接状态下为0.5Nm/A的马达。此时，为了得到输出100Nm，在串联连接状态下需要50A的马达电流，在并联连接状态下需要200A的马达电流。若作为从驱动器到切换电路为止的电线而将例如导体部与香烟的粗细相同的直径8mm(截面积50mm²)的线材使用3m的长度，则电缆的电阻值被估计为约1mΩ。另外，若将驱动器与电缆及电缆与切换电路的连接部的接触电阻相同地估计为1mΩ，则串联连接时的电缆损失在3相共计下被估计为约15W(＝3相×2mΩ×50A²)。另一方面，并联连接时的电缆损失在3相共计下为约240W(＝3相×2mΩ×200A²)，与串联时相比损失变多约225W。

在作为切换电路内的开关元件而使用接通状态下的漏极－源极间电阻为例如0.5mΩ的FET的情况下，串联连接时的切换电路中的损失能够估计为约23W(＝3相×6×0.5mΩ×50A²)。因此，即使扣除切换电路的损失，也能够期待约200W的损失降低。

而且，在驱动器电路内的FET中消耗的电力也能够期待与马达电流减小相伴的降低。需要说明的是，驱动器电路内的FET的开关远多于继电器式切换电路的开关。因而，驱动器的损失大。

如以上这样，通过利用切换电路切换为马达转矩常数变小的设定，能够实现高速旋转，另一方面，在需要大的转矩的状况下，通过利用切换电路切换为马达转矩常数变大的设定，能够抑制马达电流，并且能够期待使系统整体的消耗电力降低的效果。

根据以上，本发明的采用若向马达与驱动器的电缆长度长时、(电动摩托车等)最大电流大的情况、马达容量大的情况、产生瞬时最大转矩的时间短的系统(轮椅等)应用，则显著地发挥效果。

[设想理由2]

也可认为：若是相同的转速或相同的转矩，则通过自动地选择向马达流动的电流效率较少一方的马达，会显现与该电流之差相当的节能效果。简洁的说，将电流效率不同的多个马达根据使用状况而切换使用马达，可谓进行各马达的挑选。

马达一般存在低速用和高速用。通过因马达旋转而产生的感应电压，低速马达实现高转矩但无法产生充分的高转速转矩，高速马达实现高的转速但会流动大电流，因此会产生对其进行限制的电流限制，无法产生所需的高转矩。若马达的转速持续上升，则感应电压会超过电池的电压或者电流会变得无法流动。

因此，以往提议了扩大输出范围。尤其是，在电动车辆用的系统中，在大输出范围下高效率、小型、轻量化成为课题。成为转矩与转速之积的输出，转矩和转速成为折衷的关系，因此从高速域到低速域为止确保高的输出为难题。因此，本发明人试着操纵(挑选)了电流效率不同(＝最高转速规格不同)的多个马达。

以最高转速不同的3种马达为例，使用图5及图6来说明。图5是以将使用4个线圈且通过线圈切换而马达效率不同的实质上3种马达作为一个马达提供为前提而表示了3种马达的特性图的图。

在该图中，电流限制为8A，马达使用4线圈，形成了4线圈都为串联的情况(4S－1P)、4线圈都为并联的情况(1S－4P)及每2线圈地并联为2组的情况(2S－2P)这3个型式的马达。若曲线图的横轴取转矩(T)、左纵轴取转速(N)、右纵轴取使用电流(I)，则各型式的马达的T－I特性和T－N特性成为上图那样。将各个特性切换基于转速、转矩、效率来进行，将关于效率的切换在图6中图示说明。关于低旋转(1000rpm、(a))、中旋转(2500rpm(b))、高旋转(5000rpm、(c))的各个情况，考察哪个型式的马达是合适的。

在低旋转的情况下，在转矩为2N·m以下的情况下，1S－4P(4线圈并联)、2S－2P(每2线圈地并联)、4S－1P(4线圈串联)这3个型式都能够应对。在该情况下，4S－1P的效率也高，马达的电流值也小，因此选择4S－1P。在转矩为2N·m～4N·m的情况下，能够使用2S－2P和4S－1P这2种，但4S－1P的效率较高，马达的电流值较小，因此选择4S－1P。在转矩为4～8N·m时，只有4S－1P能够应对。因此，在低旋转下，选择马达效率最高的4S－1P(4线圈串联)的型式。

在中旋转的情况下，在转矩为2N·m以下时，能够使用2S－2P和1S－4P这2种，但2S－2P的效率较高，马达的电流值也较小，因此选择2S－2P。在转矩为2N·m～4N·m时，只有2S－2P能够应对。因此，在中旋转下，选择2S－2P。

在高旋转的情况下，在转矩为2N·m以下时，只有1S－4P的马达能够应对。因此，在适合于各个转速的转矩区域中能够使用的马达型式的选择成为选择马达效率高的一方，由此，能够选择马达的使用电流小的一方，因此会实现电流节约。

图7将效率不同的3种马达的效率测定结果排列表示。若是相同的转矩，则转速规格(能力)低的马达能量消耗较少，效率较高。需要说明的是，不管转速的高低，若以相同的转速使用，则转速规格低的一方能量消耗较少，效率较高。若将高速用马达在低速域使用，则切换为低速马达具有节能效果，推定为能够延长马达驱动时的行驶距离、行驶时间。

但是，若单纯地排列马达，则马达占据的容积变大，因此，将各马达使用的线圈共用且通过线圈切换而在结果上切换多个马达。

[适合在本发明中使用的马达和线圈的构成]

首先，参照图2至图4来关于本实施方式涉及的马达10的基本结构进行说明。本实施方式涉及的马达10是以壳体12、旋转轴14、定子线圈体18及转子16为基本而构成的所谓无芯马达。壳体12是构成外壳的要素，在内部空间收容有旋转轴14、定子线圈体18及转子16。旋转轴14以贯通壳体12的方式配置，由设置于与壳体12的交点的轴承12a旋转自如地支承。

如图3及图4示意性地所示，定子线圈体18构成为通过划分为多个相(在本实施方式中为U相、V相、W相的3相)的线圈群(各线圈1个或多个连接而形成1线圈，其针对各相准备有相同数量)而呈圆筒状。构成定子线圈体18的U相、V相、W相分别由构成极的多个线圈构成。在图3所示的方式中，构成为将各相划分为1/2(也就是2等分)而由第一线圈U1、第二线圈U2、第一线圈V1、第二线圈V2、第一线圈W1、第二线圈W2构成。作为更具体的一例，构成内侧圆筒状线圈体的相是U相，在半径方向上位于比内侧圆筒状线圈体靠外侧处的相是V相，进一步位于V相的外侧的相是W相，在各相规定了第一线圈(U1、V1、W1)和第二线圈(U2、V2、W2)。需要说明的是，从内侧起设为U相、V相、W相是一例，也可以是不同的顺序、重叠方式。另外，在图3中，各相依次以电角度计在圆周方向上分别错开大致1/3地配置。这样的结构的定子线圈体18构成为一方的端面支承于作为固定构件的定子(在图2所示的例子中为壳体12)。

在此，为了说明简单化而叙述为“在圆周方向上分别错开大致1/3”，但严格来说，U相、V相、W相以电角度计错开120°。以机械角(实际的角度)计，在2极的情况下，相对于U相，V相错开120°，W相错开240°。在4极的情况下，相对于U相，V相错开60°或240°，W相错开120°或300°。在6极的情况下，相对于U相，V相错开40°、160°、280°，W相错开80°、200°、320°，在8极的情况下，相对于U相，V相错开30°、120°、210°、300°，W相错开60°、150°、240°、330°。这样，关于10极、12极，按照法则而错开。U相、V相、W相以电角度计分别错开120°，但若以机械角来表现，则因极数而错开的角度改变，因此，图4示意性地表现。

另外，转子16具有呈圆筒状的外磁轭16c、内磁轭16b及永磁体16a，一方的端面与旋转轴14连接。外磁轭16c是位于上述定子线圈体18的外周侧(以圆筒中心为基点的半径方向外周侧)的要素，内磁轭16b是位于定子线圈体18的内周侧的要素。另外，在本实施方式涉及的马达10中，构成为将永磁体16a设置于在外磁轭16c的内侧的、定子线圈体18的对向面。这样的结构的无芯马达，由于定子线圈体18不具备铁心，所以能够将自感抑制得小。在由于没有铁心所以电感能够减小这一点上，即使对于无插槽马达，应用本发明也是有效的。

而且，在这样的结构的马达10中，在构成定子线圈体18时，对绕组使用绞合线并且设为利用绝缘层的覆层进行形状形成的结构。需要说明的是，绞合线通过捆束多个导电线而构成，各导电线的外周由电绝缘性层(瓷漆等)覆盖。而且，在成束的导电线18a的外周也可以设置由玻璃纤维这样的纤维状物形成的外皮层，通过这样的结构，能够实现牢固的形状维持。

图4所例示的绕法为了理解而示意化，不拘泥于此。关于本发明人的日本专利第6989204号、日本专利第6948748号所公开的绕法，将线圈以1条或多条绞合线的束置换也是有效的。这样一来，即使因线圈的并联部分、串联部分的混合存在等而局部性地产生线圈内的过度的发热分布，热也由紧挨的线圈线材扩散，过度的局部性发热被抑制。

[本发明应用的整体系统的概念]

在图1中说明本发明的整体系统的概念。本发明谋求电源的节能(省电)化，因此旋转电机(马达10)连接于移动体的电源(蓄电池50)。在蓄电池50与马达10之间存在马达驱动器(以下，有时简称作驱动器)40。驱动器40是使电流流动来驱动、控制马达10的装置，是无刷马达的驱动(包括转速、速度控制、电压控制等)所必需的装置。针对每个驱动器40规定有最大电流，从马达保护的观点出发，为了安全而规定有绝对最大额定，以其以下的电流值使用驱动器。驱动器40与蓄电池50之间存在电缆60，并且驱动器40与马达10之间存在电缆70，其为铜损的主要原因。需要说明的是，附图标记80是线圈自动切换装置，是除了马达10的线圈的连接切换的开关功能组之外还设定切换的时机的装置。需要说明的是，驱动器40能够设定向马达(线圈)流动的电流，因此，即使存在例如因串联·并联的混用而变弱的线圈，以该弱的线圈为基准来进行驱动器的电流设定即可。

[向电动移动体的应用]

本发明人作为组装有图1的系统的电动移动体而例如设想了电动二轮车、轮椅、电动汽车、AGV(自动运送单元)，但如AGV、无人机这样不限定于人用交通工具，如无人机、船舶这样不限定于陆地车辆。关于电动移动体的驾驶切换，以下一边使用图8～图11一边例示。马达10不限于无芯马达，能够使用有铁心马达，对于具备旋转刀的电动割草机等中的旋转速度和负荷的变化也视为共通。不过，如在别项中说明的那样，不使用铁心齿的无芯马达、无插槽马达在能够减小电感这一点上是合适的。需要说明的是，关于在以下的例子中使用的电路图，将项重新后述。

如从图8及图9可读取到的那样，在起动时(＝车辆起步时)，为低旋转并且需要用于起动车辆的初始转矩，因此设为L(低)，即将线圈的连接形式设为串联(1并联。若线圈为4个则全部的4个线圈串联。也就是4S)。在起步后，作为一例，若马达10的转速成为700rpm(相当于30km/h)，则从L自动地切换为2并联(若线圈总数为4个则是2P+2P)。需要说明的是，在本例中，设定成通过马达10的转速而自动地进行连接切换。因而，进一步使车辆速度提高，例如在马达10的转速成为了1400rpm(相当于60km/h)的情况下切换为4并联。

进一步提高车辆速度，在4并联(4个线圈都并联)的状态下以车辆速度100km/h(例如马达10的转速为2000rpm)前进了的情况下，若进入稍微的上坡(倾斜角度α)，则相对于马达10的负荷提高，因此转速自动地下降而速度回落。若例如转速下降为1167rpm(相当于50km/h：1400rpm的5/6)左右，则自动地切换为2并联。

若接着从稍微的上坡进入陡坡(倾斜角度β)，则向马达10的负荷进一步提高而转速下降，速度回落。若例如转速下降为467rpm(相当于20km/h：700rpm的2/3)左右，则自动地切换为串联(1并联，也就是4S：L)。需要说明的是，在坡道上行进时的50km/h(1167rpm)、20km/h(467rpm)等的设定成为滞后的抖动幅度应对(参照图9)。

若在坡道的行驶中逐渐加速、在平坦路附近成为30km/h(700rpm)左右，则马达10的连接形式自动地切换为2并联(2P+2P)。另外，若在平坦路中进一步加速而到达60km/h(1400rpm)，则成为4并联(4P)，能够加速至100km/h(2000rpm)左右。到此为止，伴随于马达的旋转速度的提高，进行线圈连接型式切换装置80的自动控制。

相对于此，若进入下坡(例如，倾斜角度γ的陡坡)，则通过来自乘车者的指令信号而进行线圈自动切换装置80的切换，以施加基于马达10的旋转电阻的制动(＝再生制动：所谓的发动机制动)的方式进行控制。这样，也可以将自动控制和手动控制组合。例如在陡坡中，以4P的状态逐渐使速度下降，降低至60km/h(1400rpm)左右。之后，若下坡变得平稳(例如，倾斜角度θ)，则切换为2P+2P，进一步使速度下降。通过这样逐级地降低速度(转速)，能够防止向马达10施加急剧的负荷。

若在平稳的下坡中车辆速度回落至30km/h(700rpm)左右，则将马达10的连接形式切换为1并联(串联。也就是4S)，到达平坦路。需要说明的是，在下坡中，通过如上述那样使再生制动生效，能够进行电源的充电。

将以上的流程作为高速(Top：T)、中速(Second：S)、低速(Low：L)的切换而在图10及图11中表示，以下进行说明。首先，在平地上起步，在速度为0－20km/h的范围中以L行驶，若成为20km/h则切换为S，在60km/h下切换为T，在T下到达100km/h。在图10所示的区间A中，加速器开度为完全(全开)，检测马达10的转速而由线圈连接型式切换装置80形成的线圈连接自动地切换。

在该区间中，伴随于车辆的加速而马达10的转速提高，对此，驾驶员输入的加速器信号(手动加速器信号)输出用于将转速提高为MAX的信号。因而，手动加速器信号比马达10的转速大。

接着，若进入上坡则速度回落为60km/h左右，线圈连接型式切换装置80切换为S，之后即使进入陡坡也维持S的状态。在该区间(图10中的区间B′)中，不是通过马达的转速(速度)来控制线圈连接型式切换装置80，而是进行基于加速器开度的控制(电流控制)。然后，若爬完坡而进入平地(若驶出区间B′)则切换为转速控制(速度控制)，本发明的线圈连接型式切换装置80为了使车辆加速而向L切换，随着速度(转速)的上升而向S切换，之后向T切换。在此，T下的最高速度到达100km/h左右。

在图10所示的区间B中，基于加速器开度的线圈连接型式切换装置80(参照图1)的切换控制优先。因而，在马达10的转速(速度)比基于加速器开度的指示低的情况下，通过基于加速器开度的电流指示来进行线圈连接型式切换装置80的切换。也就是说，在区间B′中，伴随于车辆速度的下降而马达10的转速回落，但为了将车辆速度保持为60km/h，通过电流值而线圈连接型式切换装置80功能自动地切换。

如上所述，在区间B中，相对于加速器开度的马达10的转速(速度)低的状态持续。由此，在区间B中也是，手动加速器信号比马达10的转速大。

接着，若从平坦路进入下坡，则即使是陡峭的下坡，起初也以T的状态开始下坡，在成为了缓坡后切换为S，之后到达平地而向L进行切换。在该区间C中，伴随于重力加速，马达10的转速(速度)变得比加速器开度(电流指令)大。因而，按照驾驶员的加速器开度的调整(加速器指示)来进行线圈切换装置的切换。以上的加速器开度的切换由本发明的线圈型式的切换承担。

接着，作为驾驶切换型式而在图11中例示其他方案。在图11所示的例子中，采用以下的方案：在从平地到倾斜角小的上坡的范围中，选择高挡。之后，在上坡的倾斜成为了中角度的情况下，切换为二挡，若倾斜成为大角度，则切换为低挡。然后，若倾斜角成为爬完坡的平缓的状态，则再次切换为二挡，若驶上台地而成为平地，则切换为高挡。这样，线圈连接型式切换装置80具备以往的汽车的齿轮切换功能。也就是说，该齿轮的切换(8级数切换)由线圈型式的连接切换承担。

一般来说，使马达成为高转矩和提高马达的最大转速处于折衷的关系，若要使马达成为高转矩，则最大转速变低，若要提高马达的最大转速，则最大转矩变低。因此，以往，谋求基于电源的高电压化的高旋转化和基于电源的大电流化的高转矩化，但在这样的控制方式中，存在安全方面的课题、技术界限。因此，本发明人等考虑将特性不同的马达自动地电切换，解决了该以往的课题。通过采用这样的手段，在使马达自身为1个的基础上，例如通过如低挡、二挡、高挡这样使多级的电路切换(线圈切换装置对线圈连接的切换)成为可能，能够得到与自动地切换特性不同的多个马达同样的效果。

在此，低挡为高转矩、低转速，能够以少的电流产生高转矩。为了在低挡下使转速提高，需要高电压，但在低挡级别下，成为低转速下的运用，因此不会需要高电压。另外，在二挡下，成为中转矩、中转速，在高挡下，成为低转矩、高转速(能够以低的电压实现高速旋转)。为了在高挡下得到高转矩，需要大电流，但在高挡级别下，成为低转矩下的运用，因此不会需要大电流。

这样，通过对马达赋予线圈连接的切换功能，能够利用1台马达应对各种各样的行驶场景。因此，驱动器的高电压输出化及大电流输出化也不再需要，相对于马达的过负荷被降低，能够抑制马达的温度的急上升。由此，对省电化做贡献。

如以上所述，在本发明涉及的马达10中，通过选择各相的线圈的位置及数量，通过串联的Low状态、多个并联、串联·并联的混用之类的线圈型式的连接切换，能够实现例如二挡、三挡等3级以上的特性切换。因而，在应用于自行车、摩托车、所谓代步车、轮椅、汽车等电动车辆的情况下，能够不插装机械式的齿轮地实现多级的齿轮切换(线圈连接切换)。

在将本发明涉及的马达10向电动车的推进用的动力应用的情况下，将设为应用对象的电动车的车辆速度(车速)利用编码器、旋转变压器来检测，基于检测到的车速值来进行本案线圈切换的应用。关于车速的检测，也可以使用未图示的传感器等来进行，能够使用从前(已知)的各种各样的方式。需要说明的是，线圈切换的时机由这样实施了基于各种速度检知的切换时机设定的线圈自动切换装置80进行，但关于该自动切换的时机，在别项中追记。

[多线圈的连接例]

在图12中表示的是5线圈(各相的线圈为5个的情况。以下相同)的线圈连接的变形。需要说明的是，省略切换电路而描绘。另外，为了使说明容易理解，将1线圈设为1Ω。如图所示，若准备了5线圈，则能够通过使用线圈数的选择而选择1Ω、2Ω、3Ω、4Ω、5Ω，但也能够进一步通过线圈的串并联组合的切换而选择0.2Ω(全部的线圈并联)，0.83Ω(3线圈的并联组和2线圈的并联组串联连接的情况)、1.25Ω(1个线圈与4线圈的并联组串联连接的情况)、2Ω(2线圈的并联组2个串联连接而且与1个线圈串联连接的情况)、2.33Ω(3线圈的并联组和2线圈的串联组串联连接的情况)、3.5Ω(3线圈的串联线圈与2线圈并联串联连接的情况)。若增加线圈数，则也能够选择更细微的型式。需要说明的是，若全部串联则成为5Ω。

接着，关于该5线圈使用的情形中的线圈连接切换的方法，利用图13的意象图来说明。图的Lu、Lv、Lw是线圈，旁边的数字表示线圈编号。关于开关，Svx、Svx2、Svx3、Svx4(x意味着U、V、W。以下相同)表示V开关，Stx1、Stx2、Stx3、Stx4表示Through开关，Scx1、Scx2、Scx3、Scx4表示com开关。在各相的线圈数增加的情况下，在该电路图的纵向上各线圈和各开关以相同的型式增加。

在每1相为5线圈的情况下，有效的线圈的组合全部有18种。需要的开关的数量为(＝9×((线圈数/相)－1)＝36个)，因此，仅改变开关ON/OFF的组合就能够期待更平滑的切换。表1和表2表示线圈切换的变形、5线圈/相马达的情况的连接型式，在表1中表示的是(1)按照使用线圈数顺序排列的情况，在表2中表示的是(2)按照转矩常数·额定转矩的顺序排序的情况。

[表1]

按照使用线圈数顺序排列的情况[表2]

表2

No.	连接	Kt	端子间R、L	额定转矩	使用线圈数
						1	5S	5	5.00	2.24	5
8	4S	4	4.00	2.00	4
						2	3S+2P	4	3.50	2.14	5
13	3S		3.00	1.73	3
						9	2S+2P	3	2.50	1.90	4
3	2S+3P	3	2.33	1.96	5
						4	1S+2P+2P	3	2.00	2.12	5
16	2S	2	2.00	1.41	2
						14	1S+2P	2	1.50	1.63	3
10	1S+3P	2	1.33	1.73	4
						5	1S+4P	2	1.25	1.79	5
11	2P+2P	2	1.00	2.00	4
						6	2P+3P	2	0.83	2.19	5
18	1S	1	1.00	1.00	1
						17	2P	1	0.50	1.41	2
15	3P	1	0.33	1.73	3
						12	4P	1	0.25	2.00	4
7	5P	1	0.20	2.24	5

按照转矩常数·额定转矩的顺序排列的情况

虽然是线圈的连接型式的思路，但首先，(a)由于发电电压不同，所以产生循环电流的除外。即，是在将感应电压不同的线圈组并联连接的情况等下产生循环电流的连接型式，这样的型式除外。接着，(b)在转矩常数及端子间电阻·电感相同的连接的情况下，例如可考虑将每2个地串联的结构制作2组且将该2组并联的情况和将每2线圈地并联的结构制作2组且将该2组串联的情况，但采用了后者的连接方法。前者的连接能够期待减小由线圈特性的偏差引起的循环电流，但为了其实现必需增加开关的数量，因此，在本例中采用了后者。

循环电流不流动的有效的线圈连接型式全部存在18型式，但转矩常数仅成为了5种。首先，(1)若选择额定转矩最大的连接且如No.1→No.2→No.4→No.6→No.7这样切换，则能够期待“切换的平滑性”和“损失(铜损)最小”的兼顾。接着，(2)若以切换时的端子间R、L之差变小的方式如No.1→No.8→No.13→No.16→No.18这样切换，则切换时的马达电流的变动变小，因此能够期待切换时的进一步的冲击降低(在该情况下，高速旋转时的损失增加成为牺牲)。即，关于5线圈连接型式，成为不仅是“铜损最小”、也考虑了“切换时的平滑性”的提议。例如，在从转矩常数4kt向3kt切换的情况下，若如(3S+2P)→(1S+2P+2P)这样直接切换，则端子间电阻如3.5Ω→2.0Ω这样成为约一半，因此马达电流产生约2倍的级差，但若如(3S+2P)→(3S)→(2S+2P)→(2S+3P)→(1S+2P+2P)这样在中间追加3个型式的连接，则端子间电阻如3.5Ω→3.0Ω→2.5Ω→2.33Ω→2.0Ω这样逐渐变小，因此马达电流值的级差变小，能够缓和与切换相伴的冲击。虽然切换次数增加3次，但若例如每隔0.1秒地向下一步骤切换，则切换所需的时间仅会增加0.3秒。并且，(3)若如No.1→(No.8→)No.2→(No.13→No.9→N o.3→)No.4→(No.16→No.14→No.10→No.5→No.11→)No.6→(No.18→No.17→No.15→No.12→)No.7这样切换，则切换时的冲击成为最小，切换后的铜损也能够成为最小。

如以上这样，不仅是串联和并联的单纯切换型式，通过使用串联和并联的混用，能够实现切换冲击少的细致的切换。需要说明的是，关于使用线圈数，推荐有效地使用5线圈的全部。另外，若能够设想在同数线圈且同电压的情况下电阻值不同的型式，则应该采用电阻值低的型式。而且，即使是同数线圈，也能够减少切换型式而使切换控制简单(例如在使用5线圈的全部的情况下，也可以去掉5S(全部串联)、3P+2P(将3线圈并联和2线圈并联串联连接)。另外，全部并联(5P)如后所述(图42)，转速与次位以下相比为大幅(成倍地不同)，因此在也不使用其使在结果上变得顺畅。需要说明的是，作为5线圈的变形例，若如图43那样特殊化为串联部分的1个线圈部分且并联地连接1个线圈(补充线圈)，则该部分的电阻能够与该追加线圈共享，能够实现发热抑制。关于图43的方案，之后详述。

图14是依照图12的4线圈(各线圈为4个的情况。以下相同)的连接变形，图15是3线圈(各相的线圈为3个的情况。以下相同)的连接变形。图14中的虚线箭头表示与电阻值的变化相伴的切换的流动。图14和图15都与图12同样地能够选定串联·并联的混用型式，即使如图12、图15那样使线圈数为奇数也能够使用。

同样地将6线圈(各相的线圈为6个的情况。以下相同)的情况在图16中表示。在6线圈的情况下，希望的电路选择的型式在使用线圈数相同的情况下，采用电阻值成为最小的接线方式。并且，若是相同的期望的反向电压，则电阻较低的一方存在节能(蓄电池的长寿命化)效果。因此，如果是上述例示型式，若将由1线圈产生的反向电压设为1V，则推荐：若应对1V则选择(1)，若应对2V则选择(5)，若应对3V则选择(8)，若应对4V则选择(9)，若应对5V则选择(10)，若应对6V则选择(12)。

同样地在图17、图18中举出8线圈(各相的线圈为8个的情况。以下相同)的型式。需要说明的是，各相的线圈总数根据切换级数(串联(＝1并联)、多型式的并联)而分割，但在分割时优选通过均等地划分来防止线圈间的循环电流的产生。例如，如果线圈总数是24线圈，若是串联(1并联)则24线圈串联，若是2并联则将2P连接12组。同样，通过在3并联的情况下将3P连接8组、在4并联的情况下将4P连接6组、在6并联的情况下将6P连接4组，能够均等地划分。进一步增加分割数，将8P连接3组，将12P连接2组，在24并联的情况下，每1线圈地划分且将24线圈全部并联。通过这样将线圈均等分割，在各相中构成并联的线圈数不产生差异，因此抑制循环电流的产生。因而，能够抑制基于循环电流的产生的发热，能够避免能量(电力)效率的浪费(损失)的增大。

[省电以外的本发明的效果]

通过本发明，能实现高旋转速度及高输出转矩的兼顾。

若将马达的转矩常数设为kt，将电源电压设为Vb，则无负荷时的最大转速N表示为

。即，为了提高旋转速度，需要提高电源电压或者减小马达的转矩常数kt。

另一方面，若将马达电流设为Im，则马达轴输出转矩T存在

T∝kt·Im

的关系。即，为了提高输出转矩，需要提高马达电流或者增大转矩常数。

一般来说，电源电压Vb由蓄电池电压、升压电路限制最大电压，另外，马达电流Im由马达驱动器电路限制最大电流值。在旋转速度由电源电压限制而且最大转矩由马达驱动器电路的最大电流值限制的状况下，在需要进一步提高最大转速或者提高最大输出转矩的情况下，通过使用本发明的结构，能够不变更电源电压及马达驱动器电路地实现高旋转速度化及高输出转矩化。

即，在需要高速旋转的情况下，通过利用切换电路使线圈成为并联连接状态，马达的转矩常数kt变小，能够提高最大转速。另外，在需要高转矩的情况下，通过利用切换电路使线圈成为串联连接状态，马达转矩常数kt变大，即使在同一马达电流Im下也能够增大输出转矩T。

[电路构成]

关于在本发明的实施方案中使用的电路，利用图19～图24来说明。图19成为电路构成的全景。齿轮切换操作单元30连接于控制器31，若来自齿轮切换操作单元30的指令信号向控制器31输入，则从控制器31对移位寄存器32成为作为指令信号Sin(串行输入)的输入。

首先利用图19和图20来说明概略。若指令信号Sin被输入，则从移位寄存器32的端子Q0、Q1、Q2分别输出指令信号。此时，在移位寄存器32中，通过时钟信号clk的作用，以使来自各端子(Q0、Q1、Q2)的输出产生偏差的方式调整。具体而言，在Sin为L(Lo，以下相同)且clk上升时Q0成为L，在Sin为H(Hi，以下相同)且clk上升时Q0成为H。另一方面，在其他情况、即Sin没有变化的情况下，不管clk的上升，信号的状态维持为L或H的状态。关于Q1，进行基于Q0的信号的变化。具体而言，在Q0为L且clk上升时成为L，在Q0为H且clk上升时Q1成为H。并且，在Q0的信号没有变化的情况下，维持之前的状态、即L或H的状态。关于Q2，进行基于Q1的信号的变化。具体而言，在Q1为L且clk上升时成为L，在Q1为H且在clk上升时Q2成为H。在Q1的信号没有变化的情况下，与Q1同样，维持之前的状态、即L或H的状态。

来自Q0和Q2的输出向NOR元件33输入，作为EN(XNOR：异或非)而输出指令信号。在NOR元件33中，在Q0和Q2的信号一致的情况下允许指令信号的输出，在两者的信号不一致的情况下不允许指令信号的输出。具体而言，在从Q0输出的指令信号为L、来自Q2的输出也为L的情况下，栅极成为H，允许指令信号的输出。同样，在来自Q0的输出为H、来自Q2的输出也为H的情况下，栅极成为H，允许指令信号的输出。另一方面，在从Q0输出的指令信号为L且来自Q2的输出为H的情况、来自Q0的输出为H且来自Q2的输出为L的情况下，栅极成为L，不允许指令信号的输出。

从移位寄存器32中的Q1输出的指令信号经由NOT元件34而向AND元件35输入，并且也直接向AND元件36输入。来自NOT元件34的输出信号与输入的信号相反(在从Q1输出的指令信号为L的情况下，来自NOT元件34的输出为H，在来自Q1的指令信号为H的情况下，来自NOT元件34的输出为L)，因此，对于AND元件35和AND元件36，作为来自Q1的指令信号而分别输入相反的指令信号。

AND元件35、AND元件36分别仅在来自Q1的指令信号和来自NOR元件33的输出信号同时成为了H的情况下作为指令信号而输出H。如上所述，对于AND元件35和AND元件36，作为来自Q1的指令信号而分别输入相反的信号(L或H)，因此两者不会同时输出H的指令信号。另外，通过在来自移位寄存器32中的Q0、Q1及Q2的指令信号的切换时机也产生了偏差，来自NOR元件33的输出信号的切换时机和来自Q1的指令信号的切换时机也不会一致。因而，AND元件35和AND元件36的指令信号的切换时机也不会一致。

来自AND元件35和AND元件36的输出分别向构成各相的电路的块37、38、39输入。需要说明的是，块37表示U相的块，块38表示V相的块，块39表示W相的块。另外，在块37、38、39中，供从AND元件35输出的指令信号输入的G1s是向栅极串联(串联侧)的切换信号的输入端子，供从AND元件36输出的指令信号输入的G1p是向栅极并联(并联侧)的切换信号的输入端子。如上所述，来自AND元件35和AND元件36的指令信号不会一致，在L、H的切换时机也会产生偏差。因而，如图20所示，没有G1s和G1p同时成为ON(Hi)的时机，不会产生短路。需要说明的是，G1s、G1p中的数字“1”分别表示电路部的编号，若以表15(在别项中后述)为例，则在电路部中的Kx11中的端子的情况下，能够分别表示为G11s、G11p。

在图21中表示的是构成块的电路图的例子。需要说明的是，图21所示的例子是构成U相的块中的电路图的例子，但关于构成V相、W相的块也成为同样的结构。例如关于Lu1h，在V相的情况下成为Lv1h，在W相的情况下成为Lw1h，关于Lu2h，成为Lv2h、Lw2h。另外，Lu1l分别成为Lv1l和Lw1l，Vu分别成为Vv、Vw。在图21所示的例子中，表示的是相当于电路部的开关元件和FET(电场效应晶体管)元件40，但在实施本发明时使用开关元件的情况下，不限定于采用FET元件。

图22表示的是图19的进行死区时间生成且输出指令信号的控制部的详情，是包括图19的附图标记32～36的范围内的详情。并且，图23表示的是FET开关电路，是图19的附图标记37的U相块的电路的详情，但附图标记38的V相块、附图标记39的W相块也是同样的。

图24成为将本实施方案的带自动切换装置无芯马达应用于电动摩托车的线圈切换(也就是马达切换的)操作用的关联电路全景例。附图标记100成为切换操作部的速度控制(Speed Control)的部分，附图标记110成为紧急停止(Emergency Stop)开关，附图标记120成为使线圈切换成为自动还是成为手动的模式选择开关(Auto/Manual)，附图标记130成为在附图标记120处手动选择时的切换开关(4P(4并联)、2P+2P(2并联)、4S(1并联)的选择)、附图标记140成为线圈切换装置的电子电路。这些各块如图示那样经由J1(DB25_Male)而与马达控制器(马达驱动器)连接。

[验证数据]

以下，将作为组装了本发明的线圈切换装置的整体系统的省电效果以数据的形式表示。以下，测定环境如下。

使用马达应用客瓦垒石(株式会社)制造的CPH110(对客瓦垒石公司制造的无芯马达的线圈应用绞合线。额定规格如表3所示)，驱动器为尤尼帕斯株式会社制造的RoboteQHIOKI PW3336，转矩、旋转计利用尤尼帕斯株式会社制造的TM－301、UTM2－20Nm来测定，PS(主电源)为THAOXIN制的KNX6060D，驱动电压为48V(使用电压CPHC110：DC48V，BXR－06－10－005：DC24V)，马达的旋转方向为将轴在近前观察时的顺时计。电路信息是图25那样。

[表3]

表3

在安装了齿轮160∶1的情况下，额定转速：35[rpm]，无负荷

转速：41]rpm]

在以62.1[Kg·cm²]的负荷惯性使用的情况下，使用负荷惯性比

成为(马达惯性∶负荷惯性)＝(1∶1.242)。

(注1)动作试验温度是20℃。

(注2)测定装置利用本公司设备进行。

(注3)额定转速、额定转矩的至少任一方超过了额定的输出点全部成为

短时间输出范围。

(注4)记载值存在公差±10％的变动。

(注5)电流值是马达驱动器输出的PWM的交流电流的有效值。

(注6)产品的规格有时会无预告地变更，因此在购买前请以最新规格确认。

需要说明的是，关于表4～13设为(B)的在原则上是同条件(wire为2720mm)，不过，表11、表13的(A)的条件依照其他表的(B)但使用的马达是1kW规格单体，驱动器-马达内的电缆(wire为1200mm)、电路为机械接点型的继电器，电源为使用2个蓄电池的48V，马达线圈应用了绞合线。如在下述表中可看到的那样，均得到了省电效果。

[表4]

表4

15rpm电流(B)

[表5]

表5

25rpm电流(B)

[表6]

表6

50rpm电流(B)

[表7]

表7

100rpm电流(B)

[表8]

表8

200rpm电流(B)

[表9]

表9

550rpm电流(B)

[表10]

表10

940rpm电流(B)

[表11]

表11

2000rpm电流(A)

[表12]

表12

2500rpm电流(B)

[表13]

表13

3000rpm电流(A)

在表14中作为汇总而表示以50rpm改变驱动器～线圈选择装置间的线距离或者确认了扼流圈的影响的数据。表中的“降低度”是蓄电池电流的降低度(％)。

[表14]

在图26中表示的是4并联(4线圈的并联)和1并联(4线圈的串联)的电缆长度的蓄电池消耗电流的测定结果。通过从4并联切换为1并联，马达电流减小为1/4，由电缆引起的损失也减小。配线电缆越长、越细，则由线圈切换装置实现的蓄电池电流降低效果越会发挥。实际上，若在电动车以连结马达和蓄电池的方式布设电缆，则1m以上的距离是必须的，因此省电效果巨大。

[定子线圈的构成例1]

在图2那样的马达10中，如图27所示，将构成定子线圈体18的各相利用2个线圈(第一线圈U1、第二线圈U2、第一线圈V1、第二线圈V2、第一线圈W1、第二线圈W2)构成。本实施方式涉及的定子线圈体18由3相的线圈构成。需要说明的是，这是例示，线圈的形态并不决定极数。例如在12极的情况下，U1、U2、V1、V2、W1、W2的各相分别可以全部是6线圈串联的线圈体，在8极的情况下，U1、U2、V1、V2、W1、W2的各相分别可以全部是4线圈串联的线圈体。这样，根据定子线圈体18的形态无法决定极数，只要极数为偶数，则不管是多少极都行。在构成各相的线圈(第一线圈U1和第二线圈U2、第一线圈V1和第二线圈V2、第一线圈W1和第二线圈W2)之间设置有构成切换开关的电路部20(20U、20V、20W)。

电路部20通过输入侧1端口、输出侧2端口的2个切换开关(第一开关A、第二开关B)并联配置而成。在第一开关A的输入侧端口分别连接有第一线圈U1、V1、W1，在第二开关B的输入侧端口连接有第一旁通线。在第一开关A的输出侧端口上，在a端口侧连接有第二线圈U2、V2、W2，在b端口侧连接有第二旁通线。另外，在第二开关B的输出侧端口上，a端口侧开放(未连接)，在b端口侧连接有来自第二线圈U2、V2、W2的分支线。

通过设为这样的电路构成，能够通过构成电路部20的开关的切换而将第一线圈U1、V1、W1和第二线圈U2、V2、W2切换为串联连接或并联连接。具体而言，在将第一开关A和第二开关B都连接于a端口的情况下，第一线圈U1、V1、W1和第二线圈U2、V2、W2成为串联连接(参照图27的20U、20V、20W的实线)。另一方面，在将第一开关A和第二开关B都连接于b端口的情况下，第一线圈U1、V1、W1和第二线圈U2、V2、W2成为并联连接(参照图27的20U、20V、20W的虚线)。即，第一开关A和第二开关B的切换时机构成为一致。

在这样的切换控制中，在将第一线圈U1、V1、W1和第二线圈U2、V2、W2串联连接的系统(称作第一系统)中，转矩特性变得良好。另一方面，在将第一线圈U1、V1、W1和第二线圈U2、V2、W2并联连接的系统(称作第二系统)中，旋转特性变得良好。若使用马达的转矩常数来说明，则通过串联连接，马达的转矩常数变大，每电流的转矩变大(转矩特性变得良好)。另一方面，通过并联连接，马达的转矩常数变小，变得能够使其高速旋转(旋转特性变得良好)。在本实施例中，端子切换的目的是为了变更转矩常数，其结果，旋转特性和转矩特性变化，能够在各场景中提供最佳的马达。

在图28中分别表示第一系统和第二系统的转矩与转速的关系特性(T－N特性)和转矩与电流的关系特性(T－I特性)。若比较第二系统和第一系统，则能够读取出：在第二系统中常用旋转域高，因此与转矩的提高相伴的使用电力的上升梯度急。另一方面，能够读取出：在第一系统中，能够在低旋转域中使高的转矩产生，但最高转速止步于第二系统的一半左右。

根据各系统的特性，可认为：通过在低旋转域中使用第一系统、在高旋转域中使用第二系统，能够有效活用2个马达各自的长处。在图29中表示的是将第一系统和第二系统在成为最大转矩的1/2的旋转域中切换时得到的马达的特性(T－N特性和T－I特性)。在进行系统的切换的本实施方式涉及的马达10中，能够一边在低旋转域中抑制消耗电力(电流)一边使高的转矩产生。另外，在低转矩下的运转下没有问题的部分中，能够实现在第一系统中无法得到的高的转速。

在实现这样的结构的情况下，构成电路部20的开关(第一开关A、第二开关B)的切换需要在U相、V相、W相的3相中同时进行。因而，在实施方式涉及的马达10设置有对电路部20输出切换信号的控制部22。需要说明的是，控制部22最好设为以下的结构：以预先规定的规定的转速为基准，以在其低旋转侧在各相中增加串联连接的线圈而在高旋转侧增加并联连接的线圈的方式进行切换。这是因为，能够取得消耗电力与产生转矩的平衡，并且能够扩大可使用的旋转域的幅度。

在将这样的结构的马达10应用于车辆的动力而构成电动车的情况下，第一系统(串联)和第二系统(并联)的输出特性会呈现如图30所示的倾向。因而，从产生转矩、所需旋转域及消耗电力的观点出发，能够划分为3个区且一边进行系统的切换一边运转。

即，第一区最好应用于起步时、上坡区域等需要输出转矩的情况(大概最大转矩的1/2以上)(第一系统：低旋转时)。另外，第二区最好应用于转速比较低、不需要输出转矩(小于大概最大转矩的1/2)、想要抑制消耗电力的情况(例如通常行驶时)(第一系统：高旋转时)。而且，第三区最好应用于高速行驶时等需要高的转速且不需要输出转矩的情况(小于大概最大转矩的1/2)(第二系统：高旋转时)。

无芯马达没有铁心。因此，电感变小。但是，若电感大，则电流的变化不容易产生。因而，若勉强地使电流的变化产生，则会产生高电压。在流动着大的电流时，若突然切断电流(例如，若从并联切换为串联(串联)，则在该瞬间电流会被切断)，则会产生高电压。这样的话，向电路施加过电压而电路的元件损坏的可能性大。这是因为，电路元件经不住过电压。

在铁心齿缠绕有线圈的有芯马达，由于电感大，所以作为其对策，不得不设计用于避免电路切换时的大电压产生的附带设备、将电流在作业工序上暂且切断且调换的作业追加等。由此，在铁心齿缠绕有线圈的有芯马达的绕组切换利用中，不得不使用多个用于避免由绕组切换时的突然的电流变化引起的过电压产生所导致的事故的各种预防对策的元件类，电路构成会变得复杂。

相对于此，在本实施方式涉及的结构的马达10(无芯马达)中，过电压只产生有芯马达(铁心马达)的数分之一(例如1/20以下)。因而，不需要多余的附带设备、事故避免作业，串联、并联的切换能够瞬时地进行。这是由本申请的发明人等首先想到且成功验证的技术。不过，本实施方案的效果表示无芯马达特有的效果，在省电效果的观点下，在有芯马达也存在同样的效果，因此本发明不限定于无芯马达。需要说明的是，在有芯马达之中，无插槽型在没有铁心齿这一点上与通常的有芯马达相比电感小，因此成为遵循无芯马达的优选例。

一般在将马达应用于交通工具时，在电感大的有芯马达的情况下，若在负荷施加的状态下切断相对于马达的供给电流，则会使要将转子的旋转停止的电阻作用，因此速度回落而产生冲击。相对于此，在采用了本实施方案涉及的无芯马达10的情况下，可以说难以产生由电感引起的冲击。

[定子线圈的构成例2]

接着，参照图31来关于第二实施方式涉及的马达10的结构进行说明。本实施方式涉及的马达10使定子线圈体18的结构与第一实施方式涉及的马达10不同。

本实施方式涉及的定子线圈体18为对1个相使用4个线圈(共计12个)的3相12极。在这样的结构的定子线圈体18中，构成各相的线圈(第一线圈U1、第二线圈U2、第三线圈U3、第四线圈U4、第一线圈V1、第二线圈V2、第三线圈V3、第四线圈V4、第一线圈W1、第二线圈W2、第三线圈W3、第四线圈W4)之间分别设置有电路部20(20U1、20U2、20U3、20V1、20V2、20V3、20W1、20W2、20W3)。

作为电路部20的结构，关于电路部20U1、20U3、20V1、20V3、20W1、20W3，与第一实施方式涉及的电路部20U、20V、20W是同样的。另一方面，关于电路部20U2、20V2、20W2，关于第二开关B，构成为为输入端口的数量和输出端口的数量与第一开关A相反。

在这样的结构的马达10中，在U相、V相、W相的各相中，关于电路部20U1～20W3，分别将第一开关A和第二开关B设定为a端口，由此，第一线圈U1～第四线圈U4、第一线圈V1～第四线圈V4、第一线圈W1～第四线圈W4分别串联连接(将该状态称作1并联：参照图31。各电路部选择实线的一方)。

另外，在从1并联的状态将电路部20U2、20V2、20W2的第一开关A和第二开关B设定为b端口的情况下，例如在U相中，第一线圈U1和第二线圈U2串联连接，第三线圈U3和第四线圈U4串联连接，第一线圈U1与第二线圈U2的组和第三线圈U3与第四线圈U4的组分别并联连接。需要说明的是，在V相、W相中各线圈也同样地连接(将该状态称作2并联：参照图31。20U2、20V2及20W2选择虚线，其他选择电路选择实线)。

而且，在U相、V相、W相的各相中，关于电路部20U1～20W3，在分别将第一开关A和第二开关B设定为b端口的情况下，第一线圈U1～第四线圈U4、第一线圈V1～第四线圈V4、第一线圈W1～第四线圈W4分别并联连接(将该状态称作4并联：参照图31。各选择电路部全部选择虚线侧)。

在如上所述的结构的马达10中，越是串联连接的线圈多的系统，则转矩特性越高(上述1并联)，越是并联连接的线圈多的系统，则旋转特性越高(上述4并联)。关于活用这样的特性、进行从1并联到4并联为止的系统切换而使马达10运转的情况下的转矩与转速的关系特性(T－N特性)和转矩与电流的关系特性(T－I)，在图32中表示。

根据图32，通过如1并联、2并联、4并联这样实施与转速的上升相伴的系统切换，能够将消耗电力抑制为规定值以下并实现高转矩的运转。另外，通过如2并联、4并联这样切换运转，能够实现在1并联下无法得到的高旋转域中的运转。在例如将这样的结构的马达10应用于电动车的推进用的动力的情况下，4并联、2并联、1并联(也就是全部线圈串联)分别起到作为相当于高挡、二挡、低挡的变速机构的功能。即使是这样的结构的马达10，也与第一实施方式涉及的马达10同样，在高旋转域中也能够得到规定的转矩。

另外，在本例中，通过向无芯马达的应用，也能够将自感抑制得小，能够提高基于电路部20的连接切换的从开关到特性切换为止的响应性。而且，通过增加线圈和电路部的数量，能够使特性的切换的自由度提高。

[定子线圈的其他构成例]

本发明不限定于在单个线圈单位具备电路部的结构，配置于电路部间的线圈的数量不限于1个。例如，通过使配置于电路部间的线圈的数量具有变化并且设计电路部的配置，在将线圈并联连接时，能够将串联连接的线圈的数量等分化，能够扩大由串联连接的线圈和并联连接的线圈的组合实现的特性变化的幅度。

例如在具备如图33所示的结构的定子线圈体18的马达10中，设为以下的结构：在各相(U相、V相、W相)配置12个线圈(第一线圈～第一二线圈：U1－W12)，设置5个电路部(20U1－20W5)。作为1例，U相中的电路部20U1－20U5)分别设置于线圈U3与线圈U4之间、线圈U4与线圈U5之间、线圈U6与线圈U7之间、线圈U8与线圈U9之间及线圈U9与线圈U10之间。需要说明的是，在V相和W相中，也使电路部(20V1－20W5)的配置同样。

在电路部(20U1－20W5)分别设置有端口a1、b1、a2、b2、c1、c2。在具有这样的端口的电路部(20U1－20W5)中，端口a1、b1能够与端口c1之间切换，端口a2、b2能够与端口c2之间切换，两者构成为同时进行切换。

接着，关于本方式中的定子线圈体18的连接方式的切换与电路部(20U1－20W5)的切换的关系进行说明。需要说明的是，在各相中对应的电路部(20U1－20W5)分别同时地进行切换，因此，在以下的说明中，将电路部20U1、20V1、20W1称作电路部20X1，将电路部20U2、20V2、20W2称作电路部20X2，将电路部20U3、20V3、20W3称作电路部20X3，将电路部20U4、20V4、20W4称作电路部20X4，将电路部20U5、20V5、20W5称作电路部20X5来说明。

在本实施方式的马达中，在1并联(串联连接)的情况下，在全部的电路部20X1－20X5中，以使a端口和c端口连接的方式设定开关。另外，在设为2并联的情况下，仅电路部20X3以使b21端口和c端口连接的方式被开关设定。另外，在设为3并联的情况下，电路部20X2和电路部20X4以使b端口和c端口连接的方式被开关设定。而且，在设为4并联的情况下，电路部20X1、电路部20X3及电路部20X5以使b端口和c端口连接的方式被开关设定。

若将构成各相的线圈配置成圆筒状，则成为图34那样的形态。在图34所示的例子中，将线圈U1和线圈U12的交界部作为电力的输入输出端，顺时针地将线圈U1－U12以成为圆筒(圆环)状的方式配置。在这样的配置方式的线圈中，在执行了上述2并联的情况下，在电路部20U3中线圈被分割(2等分)，线圈U1－U6、线圈U7－U12分别串联连接。另外，在执行了上述3并联的情况下，在电路部20U2、20U4中线圈被分割(3等分)，线圈U1－U4、线圈U5－U8、线圈U9－U12分别串联连接。而且，在执行了上述4并联的情况下，在电路部20U1、20U3、20U5中线圈被分割(4等分)，线圈U1－U3、U4－U6、U7－U9、U10－U12分别串联连接。需要说明的是，在图34中，表示的是U相的线圈配置，但在V相、W相中也是同样的。

另外，图35表示的是使用了本发明的6级切换的电路例。在该例子中，使用U、V、W的3相，在各相中使用12线圈，能够进行使线圈的连接方式成为1并联(也就是全部串联)、2并联、3并联、4并联、6并联、12并联(2个以上并联)的6级切换。在图35所示的例子中，为了说明简单化，以图那样的继电器的组合进行了说明，但也可以如前述那样将FET等开关元件(半导体元件)使用1个或多个来汇总电路装置。这是因为，通过使用半导体元件来汇总电路装置，能够实现马达10自身的小型轻量化、内部配线的简略化。图中的a1、a2、b1、b2、c1、c2表示端口(接点)，Lu1～Lu12、Lv1～Lv12、Lw1～Lw12表示线圈，Ku1～Ku11、Kv1～Kv11、Kw1～Kw11表示电路部(继电器)。

电路部中的端口c1和端口c2同时切换，若端口c1与端口a1相连，则同时端口c2与端口a2相连。在这样的连接方式中，配置于该电路部的两侧的线圈串联连接。需要说明的是，在电路部中，端口a2成为了不使用的端子(未连接)。另一方面，若端口c1与端口b1相连，则同时端口c2与端口b2相连。在这样的连接方式中，配置于该电路部的两侧的线圈并联相连。若这样的电路部存在11个，则使哪个位置的电路部的选择目的地成为a还是成为b，能够如表15所示那样进行1并联(1并联为串联)、2并联、3并联、4并联、6并联、12并联的选择。需要说明的是，表中的Kx1～Kx11的x表示u、v、w(例如U相的Kx1成为Ku1。

[表15]

表15

1并联；12S 2并联；2P+2P+2P+2P+2P+2P

3并联；3P+3P+3P+3P 4并联；4P+4P+4P

6并联；&P+6P 12并联；12P

[自动切换的时机]

为了使马达旋转，需要多相，但各相的切换方法相同。需要说明的是，切换操作是自动的，但也可以并用手动，在串联以外能够实现多级别的切换成为本实施例的本质。切换的操作例如成为：利用图19的齿轮切换操作单元30来选择级数，将该选定指示向控制器31发送，利用控制器31将操作信号Sin向移位寄存器32发送。需要说明的是，图19作为整体而构成了线圈自动切换装置80。齿轮切换操作单元30进入于线圈自动切换装置80中。利用图36对切换的时机的例子进行说明。

图36作为线圈自动切换装置80的切换时机而例示了使用马达电压的方法，基本上以在T-N/T-I特性上成为该图所示的区域的方式切换。在该例子中，3相的各相是4线圈，简略化而以图14的4并联(4P)、2并联(2P+2P)、1并联(4S)展开，但当然也可以是其他的并联+串联的混用。马达电压由使最大施加电压为100％的情况下的比例表示。切换条件的例子在表16中表示。若按照表16的条件来切换连接，则进入图36的各区域。也可以使图19的齿轮切换操作单元30具有这样的功能，或者，也可以使齿轮切换操作单元30成为用于手动地切换齿轮的单元，使控制器31具有监视马达电压和电流而按照表16的条件手动地切换的功能。

[表16]

表16

切换前的连接	切换后的连接	切换的条件
			1并联	2并联	马达电压为95％以上且马达电流为50％以下
2并联	4并联	同上
			4并联	2并联	马达电压为40％以下
2并联	1并联	同上

这样将马达电压和马达电流利用分别连接于马达的测定装置(图示省略)测定，利用其数据，以自动地切换的方式向线圈自动切换装置80内的半导体元件存储。

在此，叙述考虑驱动器最大电流的重要性。移动体的电源与建筑物的固定电源不同，电流并非不管多少都能使其流动。在电源(蓄电池)存在内部电阻，若大量的电流向马达驱动器流动，则不仅损失会变多，哪怕电流超出限定的电流地流动一瞬间，也会招致破损。因此，考虑驱动器的最大电流(更优选是绝对最大额定)变得重要。

若以马达的T-I特性、T-N特性的观点来说明，则最大转速不同的3种马达(在本发明中，在一个旋转电机中共用线圈的3个马达(最大转速为6000rpm的A马达、最大转速为3000rpm的B马达、最大转速为1500rpm的C马达)的T-N·T-I特性图能够如图37那样描绘。

各马达能够在比最大电流与各马达的T-I特性的交点小的转矩下使用，在6000rpm用马达中，转矩为A以下，在3000rpm用马达中，转矩为B以下，在1500rpm用马达中，转矩为C以下。若进一步也考虑转速，则6000rpm用马达在A以下的转矩下在3000～6000rpm时采用，3000rpm用马达在B以下的转矩下在1500～3000rpm时采用，1500rpm用马达在C以下的转矩下在1500rpm以下时采用。在转矩为A以下且转速为1500rpm以下时，全部的马达能够采用，但低速旋转用马达的效率较高，因此，在本发明中，切换为(采用)1500rpm的马达。

[3相以外：2相的例子和5相的例子]

在以上的实施方式中，表示的是将定子线圈体18利用U、V、W的3相构成，对其主旨进行了说明。然而，本发明涉及的马达10以能够实现基于串联和并联的多级的电路切换这一点为特征。由此，定子线圈体18只要由多个相构成即可，不限定于3相。

在图38至图40中表示的是将定子线圈体18利用2相构成的情况的例子。在图38的电路图中，若电路部20向实线侧倒下，则构成定子线圈体18的各线圈串联连接，若向虚线侧倒下，则各线圈并联连接。图39、图40是示意性地表示定子线圈体18的结构的说明图。在两图中，为了表示2相，将线圈利用实线和虚线这2个种类描绘。另外，相对于在图中上侧以S和N表示的永磁体16a接近的山型的部分表示构成极的线圈。需要说明的是，图39表示的是各线圈串联连接的状态，图40表示的是各线圈并联连接的状态。

接着，在图41中表示的是将定子线圈体18利用5相构成的情况的例子。在图41的电路图中，若电路部20向实线侧倒下则各线圈串联连接，若向虚线侧倒下则各线圈并联连接。

[各种各样的切换变形、应用例、变形例]

在上述实施方式中，限定线圈的数量、电路部的数量，但也可以使线圈、电路的数量增减，增加使线圈串联连接和并联连接时的组合。另外，也可以不仅增加线圈的连接方式的组合，还选定与用途相应的恰当转速、转矩，限定地规定线圈的连接方式的组合。例如，在向与电动工具等的初始动作的转矩相伴想要取得转速的用途的应用的情况下，使得能够选择切换4并联和3并联等能够进行高旋转域的特性运转的线圈的组合即可。

另外，在上述实施方式中，为了使线圈的连接方式的切换容易理解而机械地表示了电路部20，但电路部20也可以通过半导体芯片而具有同样的功能。

本发明是使用了旋转电机的节电装置，谋求蓄电池的长寿命化。因而，不单单是线圈连接切换的提议，提议了由切换带来的省电效果、也就是长寿命化。若将高速马达在低速域使用，则在切换为低速马达而使用时成为节能。若能够将马达的切换在一个旋转电机中关闭(若能够将规格不同的马达收纳为一体结构)则作为旋转电机的装置不会大容量化，即使向电动车等应用产品应用也能够作为一个旋转电机的形状来处理。

如以上说明的那样，在将本发明向电动交通工具应用时，由线圈切换装置进行齿轮切换，但这通过电动交通工具的电门开关控制来进行电压控制。若切换线圈排列，则感应电压常数变化。因此，若向相同的马达施加一定电压，则例如相对于1并联(4线圈串联)的转速A，2并联(2线圈并联为2组)的转速成为2A，4并联(4线圈并联)的转速进一步成为4A，转速会一下子骤变。因此，例如在从1并联变为2并联时、从2并联变为4并联时，推荐使控制电压成为一半等而减弱变速时的冲击。

需要说明的是，若使用以上叙述的线圈切换的原理，则能够如图42所示那样任意地设定最大速度。例如也可以将6000rpm规格的马达与3000rpm规格的马达之间设定为最高速度而进行速度控制。若例如使用5线圈，则该图的6000rpm成为5线圈都并联(5P)的情况，3000rpm成为3P+2P的情况，2000rpm成为2P+2P+1S的情况(也就是串联·并联混用的情况)，1000rpm成为全部串联(5S)的情况。即，为了设定安全上应对速度的上限，将N(转速)的可能最大值(上图的6000(＝例如120km/h)与次位的3000(＝60km/h)之间(例如100km/h)设定为运用条件的最大值。需要说明的是，在紧急时能够取消该设定。设定切换速度大致均等(20km/h、40km/h、60km/h之间成为20km/h间隔)。在成为最少的反向电压的线圈连接型式(全部线圈并联。例如若线圈总数为4个则4线圈并联)与成为第二少的反向电压的线圈连接型式(并联线圈为2个以上或者一部分串联。例如若线圈总数为4个则每2个线圈地2并联)之间进行MAX设定。需要说明的是，关于转矩限制，由于转矩与电流成比例，所以可以不考虑。

例如在使用5线圈全部的情况下，也可以去掉5S(全部串联)、3P+2P(3线圈并联和将2线圈并联串联连接)。另外，全部并联(5P)如前所述(图42)，转速与次位以下相比为大幅(成倍地不同)，因此在其也不使用时在结果上变得顺畅。需要说明的是，作为5线圈的变形例，若如图43那样特殊化为串联部分的1个线圈部分且并联地连接1个线圈(补充线圈)，则该部分的电阻能够与该追加线圈共享，能够进行发热抑制。关于图43的方案，之后详述。

图43(b)仅对将5线圈以2P+2P+1S构成的1S部分并联地追加了1个线圈，在开关电路上，如图43(a)那样，开关成为奇数对应(由于追加线圈与被追加线圈一体，所以不向追加线圈部分追加开关)。需要说明的是，也可以这样取代改变追加线圈的追加而如图43(c)那样使1S部分的线圈的粗细成为其他线圈的2倍。

图44是图43的应用例，关于5线圈要素中的1个线圈要素，并联地追加了线圈要素，使用的线圈要素为6个，但其中的2个实质上作为1线圈要素发挥功能。该追加线圈要素向1个线圈要素并联地追加1个线圈要素而(在表观上分支)形成了双子的部分，因此在本申请中将该追加线圈称作补充线圈。

在图44的(A)中，在5线圈要素串联中的一个附带有补充线圈，反向电压为5V不变，但电阻值成为4.5Ω，与没有补充线圈的情况相比变低。关于以下(B)～(E)也是，通过附带补充线圈而电阻值变低。在(B)中，5线圈要素全部并联(5P)且向其附带补充线圈，在表观上6线圈要素并联，反向电压成为1V，电阻值成为0.167Ω(＝1÷6)。(C)是3P+2P+补充线圈，成为2V、0.66Ω(＝0.33Ω+0.33Ω)，(D)是2P+2P+1S+补充线圈，成为3V、1.5Ω(＝0.5Ω+0.5Ω+0.5Ω)，(E)是2P+3S+补充线圈，成为4V、3Ω(＝0.5Ω+1Ω+1Ω+0.5Ω)。型式(E)鉴于T－N特性，N的间隔缩窄，因此也可以不使用(也就是说，在线圈切换功能装置(包括齿轮切换单元的控制机构)中，能够从可能的连接型式中将希望的使用型式预先设定为选择范围，这样一来，切换幅度大致均一化)。需要说明的是，也可以取代对该线圈并设补充线圈而如图43(C)那样使该线圈的截面积加倍，得到相同的效果。

图45说明了使用了图44的实施方式(也就是带补充线圈的5线圈要素连接例)的运转切换例。每当线圈要素的连接型式切换时，改变成别的马达的面貌，各个型式的马达构成了一个马达装置。因此，针对各型式，存在马达的最高转速。图45的曲线图在一副T(转矩)－N(转速)特性图画入了各型式的马达的T－N特性的线。此时，若使图44的线圈要素连接型式对应则成为以下这样。

在图44的(A)中，5线圈要素全部串联，因此成为5V÷5V＝1，这相当于曲线图纵轴的转速的刻度1。这是型式(A)的马达的最大转速。型式(A)使5线圈要素的全部串联，因此这说成在存在于马达装置内的马达中最小的最大转速的马达。需要说明的是，在本申请中，在以下的说明中，将刻度1当作20km/h。在(B)中，5线圈要素全部并联，因此，由于是1V所以成为5V÷1V＝5，相当于纵轴的刻度5(也就是100km/h)。这是型式(B)的马达的最大转速。并且，由于将5线圈全部的线圈并联地消耗，所以说成在存在于马达装置内的马达中最大的最大转速的马达。(C)由于是2V所以成为5÷2＝2.5，相当于纵轴的2.5刻度位置(50km/h。型式(C)的马达的最大转速)。(D)由于是3V所以成为5÷3＝1.7，相当于纵轴1.7刻度(34km/h。型式(D)的最大转速。并且，若成为(E)。则由于是4V所以成为5÷4＝1.25(25km/h。型式(E)的马达的最大转速)。

这样一来，型式(A)的马达的最大转速1与转速0的幅度成为1，(A)与(D)的最大转速的幅度成为1.7－1＝0.7，(D)与(C)的最大转速的幅度成为0.8，(C)与(B)的幅度成为2.5。也就是说，(C)与(B)的间隔格外变大。这对于驾驶操作的人来说也在马达装置中带来冲击。若原本不将最高速度在平常时期待，则可以在产生最高速度前设置限制器。因此，本发明人提议在成为该格外大的幅度的转速的近前(例如刻度3.5。这相当于70km/h)设定限制器。这样一来，型式(C)的最大转速与限制器位置的转速的刻度幅度成为1.0，从0到(A)、(A)～(D)、(D)～(C)、(C)～限制器成为大致1.0，因此，不管对于驾驶员还是对于装置，齿轮切换冲击都变少。该最大转速彼此的幅度大致相等即可，以成为将使用线圈要素数全部串联连接时的最大转速的(1±0.5)倍的幅度的范围的方式选定线圈要素切换型式的马达即可。

另一方面，若以成为将使用线圈要素数全部串联连接时的最大转速的(1±0.5)倍的幅度的范围的方式选定线圈要素切换型式的马达则足够了，因此，也可以不使用不满足该条件的马达型式(例如关于型式(E)，最大转速相当的刻度成为1.25，因此(A)与(E)的幅度成为0.25，(E)与(D)的间隔也成为0.45，成为1±0.5的范围外)。细致至此的切换能够省略，因此切换控制变得简便，由于与最大转速相应的切换间隔大致均等，因此驾驶员的感觉负担被减轻。该图45的曲线图的横轴的刻度直到6，由图那样的特性线连结，但这成为缓和T－N特性的倾斜这一补充线圈的效果。

需要说明的是，在图42中也叙述了MAX显示，但图42的例子也在使最大转速彼此的幅度接近这一观点上共通。进一步，将在本发明中使用的线圈连接切换的变形利用图46～图49来说明。

图46中针对各相使用了6个线圈。图的左侧表示向6线圈的各线圈间全部夹入了开关，右侧表示的是去掉了开关的例子。若针对各相以6线圈选择直到6P为止的全部连接方法，则线圈间开关需要15个，但若如本例这样不使用6P而设为6S、2P3S、3P2S的3级切换，则开关为9个就足够了，骤减。这是因为，全部串联的情况下的两端的开关(线圈(1)～(2)间的c和线圈(5)～(6)间的e)变得不需要，伴随于此，在两端的线圈间连结的开关a、b、d、f也能够减少。

而且，6串联～2P3S、2P3S～3P2S的各最高转速差(＝速度的差)均一。该效果在12线圈的情况下也可得到，但在12线圈以下的线圈数下，在6线圈和12线圈的情况下，这样的均一化能够使用。

图47是依照图46的例子，在进行针对各相使用了12线圈的4级切换时，去掉线圈间开关而设为全部串联(12S)、2P6S、3P4S、4P3S的共计4级切换的例子，不使用全部并联的情况。图的上侧表示的是向12线圈的各线圈间全部夹入了开关的例子(比较例)，下侧表示的是去掉了开关的例子(本实施例)。

在全部串联(12S)的情况下，将开关F、G、H、I、J闭合且使其他开关断开，在2P6S的情况下，将C、F、G、M、I、J闭合且使其他开关断开，在3P4S的情况下，将B、D、F、H、J、L、N闭合且使其他开关断开，在4P3S的情况下，将A、C、E、G、I、K、M、O闭合且使其他开关断开。这样针对各相在12线圈的切换中本来使用的开关数为36个，其中，图中的小写字母的数19个变得不需要，有15个开关就足够了。

若通过改变最高转速(N)(立于针对各线圈切换能够是别的马达这一观点的情况下的各马达的最高转速。这是该各马达的线圈(总数为例如12线圈)的区隔方法(并联的形成方法)而区隔为12，则成为12S，通过12÷12而成为N＝1，若每3个地区隔，则成为4P3S，通过12÷3(串联的线圈的连接的数量为3)而成为N＝4，若每4个地区隔，则成为3P4S，通过12÷4而成为N＝3，若每6个地区隔，则成为2P6S，通过12÷6而成为N＝2，在以上的结果中，N如0～1、1～2、2～3、3～4的范围这样成为均等(参照图48)。需要说明的是，若在最高转速(12线圈下每2线圈地制作6个并联，则作为6P2S而成为N＝6，从均等范围些许偏离而从最佳模式偏离，但本发明不排除此(在该情况下，能够进行5级切换。另外，12线圈串联间的开关数不是11个而是7个就足够了)。需要说明的是，关于12P，最高转速间隔的不同过大，因此，鉴于操作冲击，在本例中不使用。

若采用图46、图47的型式，则开关数大幅减少，但与减少了该开关数相应地，电压降被抑制，马达的效率上升。并且，若产生相同的转矩，则电流值可以较少，蓄电池消耗被抑制。

在图49中，关于使用了成形为圆筒状的定子线圈体的无芯马达的线圈体的补强进行说明。

本申请的实施例的无芯马达在包围外周的马达壳体(壳体12)的中央部具备旋转轴14，使一部分从壳体凸缘12b向外部突出而设为输出轴。旋转轴14在壳体12的内部向形成于壳体凸缘12b的圆筒套管83插通，由轴承12a轴支承。

旋转轴14的里部从圆筒套管83突出，在突出外表面安装轴毂84，经由轴毂84而在圆筒套管83的外周位置呈同心圆状地安装有转子16。转子16为圆筒形状，但使其壁面部成为双重构造而作为外周面侧的外磁轭16c和内周面侧的内磁轭16b。该外磁轭16c和内磁轭16b在轴毂84的端面侧翻折，在另一端侧(壳体凸缘12b侧的端部)圆环间隙82开口。在圆环间隙82，尤其在外磁轭16c的内周面配置固定有永磁体16a。在该永磁体16a与内磁轭16b之间的圆环间隙82配置有圆筒状的定子线圈体18。

圆筒状的定子线圈体18将多个绝缘处理后的导线编织而形成为圆筒状。该线圈体如在图4中说明的那样，通过将在本申请中使用的多个线圈单体针对各相将多个一边使开关机构处于中间一边连接而成立。定子线圈体18的一端侧(导体配线侧)由在半径方向上配置的面包圈盘状的定子盘85成为盖住状态而覆盖，经由螺栓等而安装于前述的壳体凸缘12b。在定子盘85形成有线圈配线基板等。86是配线连接器，设置于配线基板附近。另外，在定子盘85的外周位置设置有固定环87。

这样构成的定子线圈体18使自由端侧向圆环间隙82插入，在这样被悬臂支承的定子线圈体18的自由端安装有补强环81。由此。补强环81与固定的定子线圈体18一起处于恒定位置，外磁轭16c、内磁轭16b及磁铁16a在其周围一体旋转。

补强环81例如具有L字状的截面，由接受定子线圈体18的自由端的顶端壁厚的部分和保护定子线圈体18的外周面的部分构成。因此，补强环81以在具有比定子线圈体18的壁厚稍厚的矩形截面的环材料的内周面侧产生上述L字状的台阶的方式削出而形成。补强环81由作为非磁性材料的金属材料或树脂材料形成。

在这样构成的无芯马达中，在外磁轭16c与内磁轭16b之间形成有截面面包圈状的磁场，通过向定子线圈体18供给规定的电流，转子16旋转，通过轴毂84而旋转轴14旋转。通过与该旋转轴14的旋转同时旋转的转子16，在定子线圈体18产生反转矩。定子线圈体18的一方的端部由定子盘85等牢固地固定，但预想插通于转子16的圆环间隙82的自由端通过反转矩作用而圆形歪斜。但是，在该实施例中，由补强环81束缚，圆形不会打乱。补强环81通过设为L字形状，能够简单地装配，另外，通过使用粘接树脂，即使存在凹凸也能够容易地进行。而且，通过将补强环81利用金属或树脂形成，能够设为能够简单且容易地防止歪斜的形态。

而且，在本例中，在圆筒状的定子线圈体18的内侧和/或外侧如图示那样粘贴有补强片18a。该补强片18a具有保护纤维状物的成形体的强度的目的，因此将绝缘性的高强度树脂例如碳纤维增强塑料(CFRP)等纤维增强树脂的膜片层叠粘贴于线圈主体。需要说明的是，该膜层可以比线圈主体薄。通过这样做，即使万一因旋转而与磁轭、磁铁接触，线圈主体也不会损伤。

如以上所述，根据本发明，能够将移动体的齿轮切换通过线圈型式的切换而简单且顺畅地进行，同时能实现蓄电池的省电效果，但最后，将进一步顺畅的切换的方法利用图50来说明。

在图50的系统图中，表示的是控制器31、驱动器40、线圈连接型式切换装置80及马达10的连接关系。首先，控制器31根据电门开关信息和速度信息来决定从马达10输出的转矩。电门开关信息是电门开关开度，例如，在关闭了电门开关的情况下成为0％，在完全电门开关的情况下成为100％。需要说明的是，在控制器31中，自动或手动地选择齿轮值。根据选择的齿轮值和转矩值来计算马达电流。需要说明的是，对马达电流计算提供了每个齿轮的转矩常数信息。

驱动器40以使马达电流值成为来自控制器31的指令值的方式控制马达，并且作为速度信息而将马达的旋转速度N向控制器31提供。关于齿轮选择，在转速低的情况下选择低挡，在高的情况下提高齿轮。转矩按照预先存储于控制器31的转矩映射而决定。该转矩映射由例如分别相对于多个电门开关状态及多个速度的转矩值构成，根据实际的电门开关状态、速度和该转矩映射，通过插值计算来计算实际应该输出的转矩。例如，相对于电门开关关闭的(0％)情况、打开了20％的情况、打开了40％的情况、打开了60％的情况、打开了80％的情况、完全电门开关(100％)的情况这全部6种电门开关信息和速度的应该输出的转矩作为转矩映射而存储于控制器31。并且，控制器31根据速度N、电门开关信息和该转矩映射来算出转矩值。在电门开关值是前述的6种(0％、20％、40％、60％、80％、100％)以外的情况下，通过插值计算来算出转矩值。

通过以上，齿轮的切换如到此为止说明的那样通过利用线圈连接型式切换装置80进行线圈连接型式的切换来执行。这样，齿轮根据转速而切换。

控制器31将为了产生应该输出的规定的转矩而需要的电流值针对每个齿轮进行计算并向驱动器40指示。相对于驱动器40的电流指令与齿轮切换指示同时执行，因此，切换了齿轮时的输出转矩变动非常小，可实现顺畅的切换。即，由于将在切换前后转矩不变的电流指令与切换同时进行，所以成为顺畅的切换。例如，若设想在1速下转矩常数为0.4Nm/A、在2速下转矩常数为0.2Nm/A的系统，则在齿轮在1速且应该输出的转矩为1Nm的情况下，控制器31将2.5A的电流指令向驱动器40指示。在旋转速度上升而切换为2速的情况下，控制器31与切换指令同时地将向驱动器40提供的电流指令从2.5A向5A变更。由此，在切换前后从马达10输出的转矩保持为1Nm，实现顺畅的切换。

附图标记说明

10…马达，12…壳体，12a…轴承，12b…壳体凸缘，14…旋转轴，16…转子，16a…永磁体，16b…内磁轭，16c…外磁轭，18…定子线圈，18a…补强片，20(20U、20V、20W)…电路部，22…控制部，30…齿轮切换操作单元，31…控制器，32…移位寄存器，33…NOR元件，34…NOT元件，35…AND元件，36…AND元件，37…U相块，38…V相块，39…W相块，U1…第一线圈，U2…第二线圈，U3…第三线圈，U4…第四线圈，V1…第一线圈，V2…第二线圈，V3…第三线圈，V4…第四线圈，W1…第一线圈，W2…第二线圈，W3…第三线圈，W4…第四线圈，40…驱动器，50…蓄电池，60、70…电缆，80…线圈连接型式切换装置，81…补强环，82…圆环间隙，83…圆筒套管，84…轴毂，85…定子盘，86…配线连接器，87…固定环。

Claims

1.一种电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，是具备电源、驱动器、所述电源至所述驱动器之间的第一配线路径、旋转电机、所述旋转电机与所述驱动器之间的第二配线路径的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

作为所述旋转电机，置换为针对多相的各相具备规格共通的3个以上的线圈、能够在所述第二配线路径的中途将各相的所述线圈间的连接至少选择切换为(a)全部串联、(b)全部并联、(c)将并联的组合串联连接而得到的串并联连接(Seriese－parallel connection)的型式而改变所述电源的使用电流的旋转电机，

选择以下的线圈连接：使起动时的线圈连接为所述(a)而成为最大转矩状态，在最高速度状态下线圈连接成为所述(b)而成为最小转矩状态，在其中间速度级别下设为所述(c)的串并联连接，在上坡伴随于速度下降而自动地成为所述(a)，在下坡一边制动一边通过所述(c)使转速逐级地改变。

2.根据权利要求1所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

所述电源是蓄电池，通过利用所述选择切换来进行转矩常数小的级别与转矩常数大的级别的切换，从而应用于电动移动体而延长续航距离，

所述旋转电机是将非旋转的圆筒状的定子线圈体内置于马达壳体内、所具有的转子具备与所述定子线圈体分离且位于该定子线圈体的对置面的永磁体的无铁心(无芯)马达，该圆筒状的定子线圈体通过将针对各相由3个以上的线圈形成的结构多相组合而成，所述各线圈是缠绕有绝缘处理后的导线的同一规格的线圈，这样形成的圆筒状的定子线圈体的一端在马达内被固定而另一端成为自由端，向该自由端嵌入补强环，并且在所述圆筒状的定子线圈体的周面粘贴有补强层。

3.根据权利要求2所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

作为线圈间连接的切换型式，进一步追加(d)对所述(b)或所述(c)的并联的组合进一步串联连接1个线圈或2个以上的串联连接线圈而得到的型式。

4.根据权利要求3所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，

针对在所述(d)中串联连接的1个线圈，并联地附设1个线圈。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

使所述(b)的全并联与所述(c)之间或所述(c)成为电动移动体速度的限制器。

6.根据权利要求1或2所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

各相的线圈数设为6个，去掉在各线圈间设置的开关而形成不经由开关的线圈串联部，从而不使用所述(b)的全部并联的型式，切换为所述(a)的全部串联的型式和作为所述(c)的3串联2并联(3S2P)、2串联3并联(2S3P)共计3个型式。

7.根据权利要求1或2所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

各相的线圈数设为12个，去掉在各线圈间设置的开关而形成不经由开关的线圈串联部，从而不使用所述(b)的全部并联的型式，切换为所述(a)的全部串联的型式和作为所述(c)的2P6S、3P4S、4P3S这3个、共计4个型式。

8.一种电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，是具备电源、驱动器、所述电源至所述驱动器之间的第一配线路径、旋转电机、所述旋转电机与所述驱动器之间的第二配线路径的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

在所述旋转电机中，针对多相的各相具备3个以上的线圈且通过进行线圈间连接的切换而实质上以共用线圈的形式内置多个效率不同的马达，该线圈间连接的切换型式至少从(a)全部串联、(b)全部并联、(c)将并联的组合串联连接而得到的串并联连接(Seriese－parallelconnection)中选择，

由此，选择使起动时的线圈连接为所述(a)而成为最大转矩状态、在最高速度状态下线圈连接成为所述(b)而成为最小转矩状态、在其中间速度级别下设为所述(c)的串并联连接、在上坡伴随于速度下降而自动地成为所述(a)、在下坡一边制动一边通过所述(c)使转速逐级地改变这样的线圈连接，从而在任意的转速下根据负荷自动地选择马达效率高的马达，减小电源的使用电流。

9.根据权利要求8所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

所述电源是蓄电池，通过利用所述选择来进行转矩常数小的级别与转矩常数大的级别的切换，从而应用于电动移动体而延长续航距离，

所述旋转电机是将非旋转的圆筒状的定子线圈体内置于马达壳体内、所具有的转子具备与所述定子线圈体分离且位于该定子线圈体的对置面的永磁体的无铁心(无芯)马达，该圆筒状的定子线圈体通过将针对各相由3个以上的线圈形成的结构多相组合而成，所述各线圈是缠绕有绝缘处理后的导线的同一规格的线圈，这样形成的圆筒状线圈体的一端在马达内被固定而另一端成为自由端，向该自由端嵌入补强环，并且在所述圆筒状的定子线圈体的周面粘贴有补强层。

10.根据权利要求9所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

11.根据权利要求10所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，

针对在所述(d)中串联连接的1个线圈，并联地附设1个线圈。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

13.根据权利要求8或9所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

14.根据权利要求8或9所述的电动移动体用旋转电机的电源的节电方法，其特征在于，

15.一种电动移动体用旋转电机，装入具备电源、驱动器、所述电源至所述驱动器之间的第一配线路径的装置且通过第二配线路径与所述驱动器连接，其特征在于，

在所述旋转电机中，针对多相的各相具备3个以上的线圈且通过进行线圈间连接的切换而以共用线圈的方式形式内置多个效率不同的马达，

所述电动移动体用旋转电机具有以下的使用电流降低功能：

该线圈间连接的切换型式至少从(a)全部串联、(b)全部并联、(c)将并联的组合串联连接而得到的串并联连接(Seriese－parallel connection)中选择，

由此，选择使起动时的线圈连接为所述(a)而成为最大转矩状态、在最高速度状态下线圈连接成为所述(b)而成为最小转矩状态、在其中间速度级别下设为所述(c)的串并联连接、在上坡伴随于速度下降而自动地成为所述(a)、在下坡一边制动一边通过所述(c)使转速逐级地改变这样的线圈连接，

从而在任意的转速下根据负荷而自动地选择马达效率高的马达。

16.根据权利要求15所述的电动移动体用旋转电机，其特征在于，

17.根据权利要求16所述的电动移动体用旋转电机，其特征在于，

18.根据权利要求17所述的电动移动体用旋转电机，

针对在所述(d)中串联连接的1个线圈，并联地附设1个线圈。

19.根据权利要求15或16所述的电动移动体用旋转电机，其特征在于，

20.根据权利要求15或16所述的电动移动体用旋转电机，其特征在于，