DE112020003815T5

DE112020003815T5 - Wicklungsschaltvorrichtung und Antriebssystem mit einer rotierenden elektrischen Maschine, das diese Wicklungsschaltvorrichtung verwendet

Info

Publication number: DE112020003815T5
Application number: DE112020003815.7T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Nishihama; Akeshi Takahashi; Katsuhiro Hoshino; Noriyuki Maekawa
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-05-05
Also published as: WO2021049249A1; CN114424452A; US11716039B2; JP2021044967A; US20220337184A1; JP7284671B2

Abstract

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wicklungsschaltvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen einer beweglichen Einheit und einer festen Einheit zu verbessern, sowie ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das eine solche Wicklungsschaltvorrichtung enthält. Eine Wicklungsschaltvorrichtung (4) schaltet einen Verbindungszustand einer Vielzahl von Wicklungen und enthält eine Vielzahl von Elektroden (U1 bis U4), mit denen die Vielzahl von Wicklungen (7, 8) verbunden sind; eine bewegliche Einheit (10), die eine Vielzahl von Leiterabschnitten (9a, 9b) enthält, die mit der Vielzahl von Elektroden in Kontakt stehen, und die in einer vorbestimmten Richtung angetrieben wird, in der die Vielzahl von Elektroden angeordnet ist; und eine feste Einheit (11), die einen Steuerungsabschnitt (11b) enthält, der die Bewegung der beweglichen Einheit in der vorbestimmten Richtung steuert; wobei die Verbindungszustände der Vielzahl von Wicklungen entsprechend der Position der beweglichen Einheit geschaltet werden; und wenn sich die bewegliche Einheit in der vorbestimmten Richtung bewegt, wird die Vielzahl von Leitern durch den Steuerungsabschnitt in eine Richtung der Bewegung weg von der Vielzahl von Elektroden verschoben.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wicklungsschaltvorrichtung, die einen Verbindungszustand einer Vielzahl von Wicklungen schaltet, und ein Antriebssystem mit einer rotierenden elektrischen Maschine, das die Wicklungsschaltvorrichtung enthält.
Stand der Technik
Eine Technik zum Schalten eines Drahtverbindungszustands von Wicklungen, um die Ausgangscharakteristik eines Elektromotors, der eine rotierende elektrische Maschine ist, zwischen einem Hochgeschwindigkeitsbereich und einem Niedriggeschwindigkeitsbereich zu unterscheiden, ist bekannt.
Eine in PTL 1 beschriebene Wicklungsschaltvorrichtung umfasst beispielsweise einen Vorrichtungshauptkörper mit einer Vielzahl von Elektroden, mit denen die Enden einer Vielzahl von Wicklungen verbunden sind, eine bewegliche Einheit mit einem Reihenverbindungsschaltungsabschnitt und einem Parallelverbindungsschaltungsabschnitt, die in einer Schaltrichtung angeordnet sind, und eine Antriebsvorrichtung, die einen beweglichen Körper in der Schaltrichtung betätigt. Wenn der bewegliche Körper durch die Antriebsvorrichtung betätigt wird und die Elektrode des Vorrichtungshauptkörpers in Kontakt mit der Elektrode des Reihenverbindungsschaltungsabschnitts und der Elektrode des Parallelverbindungsschaltungsabschnitts des beweglichen Körpers im beweglichen Körper kommt, werden die Wicklungen des Elektromotors in den Reihen- bzw. Parallelzustand geschaltet.
Als Technik zum Schalten eines elektrischen Verbindungszustands zwischen Lasten, einschließlich einer Leistungsversorgung und einer Wicklung, ist eine konventionelle Technik bekannt, die in PTL 2 beschrieben ist. Bei der vorliegenden Technik ist ein beweglicher Schaltkontakt, an den ein Hochfrequenzoszillator angeschlossen ist, elektrisch mit einem von mehreren festen Kontakten verbunden, an die mehrere Induktionsheizspulen angeschlossen sind. Wenn der bewegliche Schaltkontakt durch einen Luftzylinder angetrieben wird, wird die mit dem Hochfrequenzoszillator verbundene Induktionsheizspule geschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird der bewegliche Schaltkontakt durch die Wirkung der Feder von dem festen Kontakt getrennt, und der bewegliche Schaltkontakt bewegt sich ohne Gleiten in Bezug auf den Statorkontakt.
Druckschriftenliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2017-70112 A
PTL 2: JP 61-43831 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da bei der in PTL 1 beschriebenen Wicklungsschaltvorrichtung die Elektrode des beweglichen Körpers in Bezug auf die Elektrode des Gerätehauptkörpers gleitet, kann es zu Verschleiß oder Beschädigung der Elektrode kommen. Wenn die externe Antriebskraft für den Antrieb des beweglichen Körpers ausfällt, verschlechtert sich außerdem die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen der Elektrode des Hauptkörpers der Vorrichtung und der Elektrode des beweglichen Körpers.
Bei der in PTL 2 beschriebenen Technik bewegt sich der bewegliche Schaltkontakt ohne Gleiten in Bezug auf den Statorkontakt, so dass Verschleiß und Beschädigung des beweglichen Schaltkontakts und des Statorkontakts unterdrückt werden können. Wenn jedoch die Antriebskraft des beweglichen Schaltkontakts aufgrund einer Anomalie des Luftzylinders verloren geht, verschlechtert sich die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen dem beweglichen Kontakt und dem festen Kontakt.
Daher stellt die vorliegende Erfindung eine Wicklungsschaltvorrichtung bereit, die die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen einer beweglichen Einheit und einer festen Einheit verbessern kann, sowie ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine, das eine solche Wicklungsschaltvorrichtung enthält.
Lösung des Problems
Um die obigen Probleme zu lösen, schaltet eine Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verbindungszustand einer Vielzahl von Wicklungen und umfasst eine Vielzahl von Elektroden, mit denen die Vielzahl von Wicklungen verbunden sind; eine bewegliche Einheit, die eine Vielzahl von Leiterabschnitten in Kontakt mit der Vielzahl von Elektroden umfasst und die in einer vorbestimmten Richtung angetrieben wird, in der die Vielzahl von Elektroden angeordnet sind; und eine feste Einheit, die einen Steuerungsabschnitt enthält, der die Bewegung der beweglichen Einheit in der vorbestimmten Richtung steuert, wobei die Verbindungszustände der Vielzahl von Wicklungen entsprechend der Position der beweglichen Einheit geschaltet werden, und wenn sich die bewegliche Einheit in der vorbestimmten Richtung bewegt, die Vielzahl von Leitern durch den Steuerungsabschnitt in eine Richtung der Bewegung weg von der Vielzahl von Elektroden verschoben wird.
Um das obige Problem zu lösen, enthält eine Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Wicklungsschalteinheiten zum Schalten von Verbindungszuständen einer Vielzahl von Wicklungen, wobei die Wicklung eine Vielzahl von Einheitswicklungen enthält, die Wicklungsschalteinheit die Verbindungszustände der Vielzahl von Einheitswicklungen schaltet und eine Vielzahl von Elektroden enthält, mit denen die Vielzahl von Einheitswicklungen verbunden sind, eine bewegliche Einheit, die eine Vielzahl von Leiterabschnitten in Kontakt mit der Vielzahl von Elektroden enthält, eine bewegliche Einheit, die eine Vielzahl von Leiterabschnitten aufweist, die mit der Vielzahl von Elektroden in Kontakt stehen, und die in einer vorbestimmten Richtung angetrieben wird, in der die Vielzahl von Elektroden angeordnet ist, und eine feste Einheit, die einen Steuerungsabschnitt aufweist, der die Bewegung der beweglichen Einheit in der vorbestimmten Richtung steuert, wobei die Verbindungszustände der Vielzahl von Einheitswicklungen entsprechend der Position der beweglichen Einheit geschaltet werden, und wenn sich die bewegliche Einheit in der vorbestimmten Richtung bewegt, die Vielzahl von Leitern durch den Steuerungsabschnitt in eine Richtung der Bewegung weg von der Vielzahl von Elektroden verschoben wird.
Um die obigen Probleme zu lösen, umfasst ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung eine rotierende elektrische Maschine, einen Wechselrichter, der Wechselleistung an die rotierende elektrische Maschine ausgibt, und eine Wicklungsschaltvorrichtung, die zwischen der rotierenden elektrischen Maschine und dem Wechselrichter angeschlossen ist, wobei die Wicklungsschaltvorrichtung die Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen dem Leiterteil der beweglichen Einheit und der Elektrode, an die die Wicklung angeschlossen ist, verbessert. Darüber hinaus wird die Zuverlässigkeit des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine Antriebssystem einschließlich der Wicklungsschaltvorrichtung erhöht.
Andere als die oben beschriebenen Probleme, Konfigurationen und Effekte werden durch die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen verdeutlicht.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines EV-Antriebssystems mit variabler Geschwindigkeit gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[2] 2 ist ein Diagramm, das eine dreiphasige Wicklung in einem Stator eines Motors 5 (Reihenschaltung) zeigt.
[3] 3 ist ein Diagramm, das eine dreiphasige Wicklung in einem Stator des Motors 5 (Parallelschaltung) zeigt.
[4] 4 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (Parallelschaltung).
[5] 5 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (während des Schaltens).
[6] 6 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (Reihenschaltung).
[7] 7 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform (Parallelschaltung).
[8] 8 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform (während des Schaltens).
[9] 9 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform (Reihenschaltung).
[10] 10 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform (Parallelschaltung).
[11] 11 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform (während des Schaltens).
[12] 12 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform (Reihenschaltung).
[13] 13 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
[14] 14 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
[15] 15 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
[16] 16 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
[17] 17 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß der ersten bis achten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugsziffern die gleichen Bauteile oder Bauteile mit ähnlichen Funktionen.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines EV-Antriebssystems mit variabler Geschwindigkeit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das vorliegende EV-Antriebssystem mit variabler Geschwindigkeit ist ein Beispiel für ein Antriebssystem für rotierende elektrische Maschinen und treibt einen Motor (z. B. einen Permanentmagnet-Synchronmotor oder ähnliches), der an einem EV (Elektrofahrzeug) montiert ist, mit variabler Geschwindigkeit an.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das System für den Betrieb mit variabler Geschwindigkeit in der vorliegenden Ausführungsform eine Leistungsversorgung 1, einen Wechselrichter 2, eine Schaltsteuerungsvorrichtung 3, eine Wicklungsschaltvorrichtung 4, einen Motor 5 und eine Lastvorrichtung 6.
Der Wechselrichter 2 ist ein Leistungswandler, der die von der Leistungsversorgung 1 zugeführte Gleichspannung in dreiphasigen Wechselleistung umwandelt und den dreiphasigen Wechselleistung über die Wicklungsschaltvorrichtung 4 an den Motor 5 abgibt. Das heißt, der Wechselrichter 2 fungiert als Treiber, der den Motor 5 antreibt, indem er jede Phase des Motors 5 über die Wicklungsschaltvorrichtung 4 mit Wechselleistung versorgt.
Die Wicklungsschaltvorrichtung 4 schaltet den Wicklungsverbindungszustand der Drehstromwicklungen des Motors 5 entsprechend einem Befehlssignal der Schaltsteuereinrichtung 3. Dadurch wird die Leistungscharakteristik des Motors 5 zwischen dem Hochgeschwindigkeitsbereich und dem Niedergeschwindigkeitsbereich unterschiedlich gestaltet.
Das Schaltsteuergerät 3 erzeugt ein Befehlssignal zum Schalten des Wicklungsverbindungszustands in der Drehstromwicklung des Motors 5 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 5 und gibt das Befehlssignal an die Wicklungsschaltvorrichtung 4 ab.
Der Motor 5 ist ein Dreiphasen-Wechselstrommotor. In der ersten Ausführungsform ist der Motor 5 ein Permanentmagnet-Synchron-Elektromotor. Der Motor 5 treibt die Lastvorrichtung 6 (in der ersten Ausführungsform der Radantrieb des Elektrofahrzeugs) an.
2 und 3 sind Diagramme, die die dreiphasigen Wicklungen im Stator des Motors 5 zeigen.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, umfasst jede Phasenwicklung der U-Phase, V-Phase und W-Phase des Motors 5 eine Vielzahl von (zwei in den 2 und 3) Einheitswicklungen, z. B. eine erste Wicklung der U-Phase und eine zweite Wicklung der U-Phase in der U-Phase. In jeder Wicklung der U-Phase, V-Phase und W-Phase sind die beiden Einheitswicklungen in Reihe (2) oder parallel (3) geschaltet.
Als Reaktion auf einen Befehl der Schaltsteuereinrichtung 3 stellt die Wicklungsschaltvorrichtung 4 die Verbindungszustände der Einheitswicklung in jeder Phasenwicklung der U-Phase, V-Phase und W-Phase entweder auf Reihenschaltung (2) oder Parallelschaltung (3) ein und schaltet zwischen der Reihenschaltung und der Parallelschaltung um.
16 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 16 dargestellt, wird die Wicklungsschaltvorrichtung 4 durch die Umschalter SW1_U, SW2_U, SW1_V, SW2_ V, SW1_W und SW2_W konfiguriert.
In der U-Phase öffnet und schließt der Umschalter SW1_U eine elektrische Verbindung zwischen einem Anschluss U1 (entsprechend einer später zu beschreibenden festen Anschlusselektrode U1), mit dem ein Ende der ersten Wicklung der U-Phase und der U-Phasen-Klemme U elektrisch verbunden sind, und einem Anschluss U2 (entsprechend einer später zu beschreibenden festen Anschlusselektrode U2), mit dem die zweite Wicklung der U-Phase elektrisch verbunden ist. Darüber hinaus verbindet der Umschalter SW2_U elektrisch eine Klemme U3 (entsprechend einer später zu beschreibenden festen Klemmelektrode U3), mit der das andere Ende der ersten U-Phasen-Wicklung elektrisch verbunden ist, entweder mit der Klemme U2 (entsprechend einer später zu beschreibenden festen Klemmelektrode U2) oder mit einer Klemme U4 (entsprechend einer später zu beschreibenden festen Klemmelektrode U4), mit der das andere Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung und der Neutralpunkt N elektrisch verbunden sind.
Die Umschalter SW1_U und SW2_U arbeiten zusammen. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Umschalter SW1_U die Klemme U1 und die Klemme U2 elektrisch trennt und der Umschalter SW2_U die Klemme U3 mit der Klemme U2 elektrisch verbindet, sind die erste Wicklung der U-Phase und die zweite Wicklung der U-Phase elektrisch in Reihe geschaltet, wie in 16 dargestellt. Wenn der Umschalter SW1_U die Klemme U1 und die Klemme U2 elektrisch verbindet und der Umschalter SW2_U die Klemme U3 mit der Klemme U4 elektrisch verbindet, sind die erste Wicklung der U-Phase und die zweite Wicklung der U-Phase außerdem elektrisch parallel geschaltet.
Die Funktionen der Umschalter SW1_V und SW2_V in der V-Phase und die Funktionen der Umschalter SW1_W und SW2_W in der W-Phase entsprechen denen der oben beschriebenen Umschalter SW1_U und SW2_U in der U-Phase.
Wie in 2 dargestellt, kann der Wirkungsgrad des Wechselrichters 2, wenn der Motor 5 mit niedriger Drehzahl betrieben wird, durch die Reihenschaltung von zwei Einheitswicklungen, die jede Phasenwicklung bilden, höher sein als bei einer Parallelschaltung. Dies liegt daran, dass durch die Reihenschaltung der Wicklungen die Spannung, wenn der Motor 5 mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird, höher gemacht werden kann als zum Zeitpunkt der Parallelschaltung, und der Strom, wenn der Motor 5 mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird, kleiner gemacht werden kann als zum Zeitpunkt der Parallelschaltung. Andererseits kann, wie in 3 dargestellt, durch die Parallelschaltung von zwei Einheitswicklungen, die jede Phasenwicklung bilden, der Wirkungsgrad des Wechselrichters 2, wenn der Motor 5 mit einer hohen Drehzahl betrieben wird, höher als bei der Reihenschaltung gemacht werden.
Nachfolgend werden der Aufbau und die Funktionsweise der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. Die Wicklungsschaltvorrichtung 4 hat die oben beschriebene Schaltungskonfiguration von 16.
4 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform (dasselbe gilt für 5 bis 6) . 4 zeigt eine U-Phasen-Wicklungsschalteinheit in der Wicklungsschaltvorrichtung 4 (dasselbe gilt für die 5 bis 6). Die Konfigurationen der V-Phasen-Wicklungsschalteinheit und der W-Phasen-Wicklungsschalteinheit sind ähnlich wie die Konfiguration der U-Phasen-Wicklungsschalteinheit.
Die Wicklungsschaltvorrichtung 4 stellt den Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 entweder auf Reihenschaltung (2) oder Parallelschaltung (3) ein und schaltet zwischen der Reihenschaltung und der Parallelschaltung um. In 4 sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 durch die Wicklungsschaltvorrichtung 4 parallel geschaltet.
Die Wicklungsschaltvorrichtung 4 umfasst ein bewegliches Element 10 mit beweglichen Kurzschlussabschnitten 9a und 9b, die aus einem Leiter bestehen und die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 elektrisch verbinden, sowie einen Stator 11 mit einer Vielzahl fester Leiterabschnitte 12, mit denen die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 elektrisch verbunden sind. In 4 umfassen die mehreren festen Leiterabschnitte 12 feste Anschlusselektroden U1 und U3, mit denen beide Enden der ersten U-Phasen-Wicklung 7 elektrisch verbunden sind, und feste Anschlusselektroden U2 und U4, mit denen beide Enden der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 elektrisch verbunden sind. Die feste Anschlusselektrode U1 ist ebenfalls elektrisch mit der U-Phasen-Klemme U der Drehstromwicklung des Motors 5 verbunden. Die feste Anschlusselektrode U4 ist ebenfalls elektrisch mit dem Neutralpunkt N der Drehstromwicklung des Motors 5 verbunden.
Wie in 4 dargestellt, hat die Wicklungsschaltvorrichtung 4 der ersten Ausführungsform in 4 eine vertikal symmetrische Konfiguration in Bezug auf eine imaginäre Mittellinie C (Ein-Punkt-Kettenlinie) in der Abbildung. Das Paar aus oberem und unterem Stator 11 befindet sich in dem Raum zwischen dem Paar aus oberem und unterem beweglichen Element.
In 4 ist eine Richtung, in der die festen Anschlusselektroden U1, U2, U3 und U4 in dieser Reihenfolge nebeneinander angeordnet sind, d.h. eine Richtung parallel zu einem virtuellen Liniensegment, das die festen Anschlusselektroden U1, U2, U3 und U4 verbindet, als erste Richtung definiert (dasselbe gilt für 5 bis 10). Die erste Richtung ist eine Richtung, in der das bewegliche Element 10 durch die externe Antriebskraft F angetrieben wird.
Wenn das bewegliche Element 10 entlang der ersten Richtung durch die externe Antriebskraft F angetrieben wird, die durch eine Betätigungsvorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt wird, wird der elektrische Verbindungszustandzwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 wie später beschrieben geschaltet (5 und 6) . Als Betätigungsvorrichtung kann eine elektrische Betätigungsvorrichtung oder ähnliches, einschließlich eines Elektromagneten, verwendet werden.
In 4 schließt der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9a zwischen der festen Anschlusselektrode U1, mit der ein Ende der ersten U-Phasen-Wicklung 7 verbunden ist, und der festen Anschlusselektrode U2, mit der ein Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 verbunden ist, kurz, und der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9b schließt zwischen der festen Anschlusselektrode U3, mit der das andere Ende der ersten U-Phasen-Wicklung 7 verbunden ist, und der festen Anschlusselektrode U4, mit der das andere Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 verbunden ist, kurz. Somit sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 parallel geschaltet.
Das bewegliche Element 10 hat konkav-konvexe Abschnitte (10a, 10b) entlang der ersten Richtung auf Oberflächen, die dem Stator 11 zugewandt sind und sich auf beiden Seiten eines Stützabschnitts der festen Anschlusselektroden U1, U2, U3 und U4 befinden. Der konkave Abschnitt 10a und der konvexe Abschnitt 10b liegen nebeneinander, und wie in 4 gezeigt, hat die Oberfläche des konkav-konvexen Abschnitts eine dreieckige Wellenform in einem Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung des konkav-konvexen Abschnitts.
Darüber hinaus weist der Stator 11 konvexe Abschnitte 11b auf Oberflächen auf, die dem Stator 11 zugewandt sind und sich auf beiden Seiten des Stützabschnitts der festen Anschlusselektroden U1, U2, U3 und U4 befinden. Wie in 4 dargestellt, werden, wenn die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 parallel geschaltet sind, der konkave Abschnitt 10a des beweglichen Elements 10 und der konvexe Abschnitt 11b des Stators 11 aneinander angepasst und kommen miteinander in Kontakt. Daher wird die Bewegung des beweglichen Elements 10 entlang der ersten Richtung durch den konvexen Abschnitt 11b des Stators 11 geregelt. Das heißt, der konvexe Abschnitt 11b des Stators 11 fungiert als Steuerungsabschnitt, der die Bewegung des beweglichen Elements 10 steuert.
Durch einen solchen Steuerungsabschnitt wird die Bewegung des beweglichen Elements 10 in der ersten Richtung, d. h. die Bewegung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b, geregelt und somit der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung aufrechterhalten. Daher wird der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung aufrechterhalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Störung der Betätigungsvorrichtung oder ähnlichem ausfällt. Das heißt, die Wicklungsschaltvorrichtung 4 der ersten Ausführungsform hat eine sogenannte Fail-Safe-Funktion.
Darüber hinaus ist zwischen dem Paar beweglicher Elemente 10 eine Zugfeder 13 angeschlossen, die in Bezug auf die virtuelle Mittellinie C liniensymmetrisch angeordnet ist. Die Zugfeder 13 übt eine Vorspannkraft auf das Paar beweglicher Elemente 10 in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung und in einer Richtung aus, in der das Paar beweglicher Elemente 10 zueinander hingezogen wird.
Da die Passung zwischen dem konkaven Abschnitt 10a des beweglichen Elements 10 und dem konvexen Abschnitt 11b des Stators 11 weniger wahrscheinlich gelöst wird, wird der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zuverlässig aufrechterhalten, es sei denn, die externe Antriebskraft F wird an das bewegliche Element 10 angelegt. Daher wird der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zusammen mit dem oben beschriebenen Steuerungsabschnitt zuverlässig aufrechterhalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Anomalie der Betätigungsvorrichtung oder dergleichen verloren geht.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform. 5 zeigt einen Zustand der Wicklungsschaltvorrichtung 4 in der Mitte des Umschaltens der Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 von der Parallelschaltung (4) zur Reihenschaltung (6).
In dem in 4 dargestellten parallelen Verbindungszustand gleitet das bewegliche Element 10 auf dem Stator 11 in Richtung der externen Antriebskraft, während es den Stator 11 berührt, wenn externe Antriebskraft in der rechten Richtung in 5, d.h. in der Richtung vom beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a zum beweglichen Kurzschlussabschnitt 9b entlang der ersten Richtung, an das bewegliche Element 10 angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das bewegliche Element 10 entlang der ersten Richtung, und da sich die Zugfeder ausdehnt und die Gleitfläche des beweglichen Elements 10 den konkaven Abschnitt 10a und den konvexen Abschnitt 10b und die Gleitfläche des Stators 11 den konvexen Abschnitt 11b aufweist, d.h. der Steuerungsabschnitt, während der Kontakt zwischen dem beweglichen Element 10 und dem Stator 11 aufrechterhalten wird, wird er in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung in Bezug auf den Stator 11 und in einer Richtung weg vom Stator 11 verschoben. Das heißt, das bewegliche Element 10 bewegt sich in einer schrägen Richtung, die einen Winkel in Bezug auf die erste Richtung aufweist.
Daher sind, wie in 5 dargestellt, die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b von dem festen Leiterabschnitt 12, d.h. den festen Anschlusselektroden U1 bis U4, getrennt, und die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 sind aus dem Kontaktzustand gelöst und stehen nicht miteinander in Kontakt.
Wenn die Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 von der Parallelschaltung (4) auf die Reihenschaltung (6) umgeschaltet wird, gleiten daher die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 nicht aneinander vorbei, und Verschleiß oder Beschädigung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und der festen Anschlusselektroden U1 bis U4 werden verhindert.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der ersten Ausführungsform. In 6 sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 in Reihe geschaltet.
In dem Zustand von 5, wenn die externe Antriebskraft kontinuierlich an das bewegliche Element 10 angelegt wird, bewegt sich das bewegliche Element 10 weiter entlang der ersten Richtung (rechte Richtung in der Figur), und wenn sich die Zugfeder zusammenzieht, hat die Gleitfläche des beweglichen Elements 10 den konkaven Abschnitt 10a und den konvexen Abschnitt 10b und die Gleitfläche des Stators 11 hat den konvexen Abschnitt 11b, d.h. der Steuerungsabschnitt wird, während der Kontakt zwischen dem beweglichen Element 10 und dem Stator 11 aufrechterhalten wird, in der Richtung senkrecht zur ersten Richtung in Bezug auf den Stator 11 und in der Richtung, die sich dem Stator 11 nähert, verschoben.
Daher wird, wie in 6 dargestellt, der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9a vom Kontakt mit der festen Anschlusselektrode U1 im Zustand von 4 gelöst und kommt in Kontakt mit den festen Anschlusselektroden U2 und U3, und der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9b wird vom Kontakt mit der festen Anschlusselektrode U3 im Zustand von 4 gelöst und kommt in Kontakt mit der festen Anschlusselektrode U4. Daher sind die feste Anschlusselektrode U1 und die feste Anschlusselektrode U4 jeweils von einem Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 und dem anderen Ende der ersten U-Phasen-Wicklung elektrisch getrennt, und das eine Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 und das andere Ende der ersten U-Phasen-Wicklung 7 sind durch den beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a elektrisch verbunden. Somit sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 in Reihe geschaltet.
Selbst in dem in 6 dargestellten Zustand wird die Bewegung des beweglichen Elements 10 in der ersten Richtung, d.h. die Bewegung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b, durch den am Stator 11 vorgesehenen Steuerungsabschnitt (konvexer Abschnitt 11b) geregelt, so dass der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung beibehalten wird. Daher wird der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung beibehalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Störung der Betätigungsvorrichtung oder dergleichen ausfällt. Das heißt, die Wicklungsschaltvorrichtung 4 der ersten Ausführungsform hat eine sogenannte Fail-Safe-Funktion.
Selbst in dem in 6 dargestellten Zustand wird der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zuverlässig aufrechterhalten, wenn die externe Antriebskraft F nicht an das bewegliche Element 10 angelegt wird, da die Passung zwischen dem konkaven Abschnitt 10a des beweglichen Elements 10 und dem konvexen Abschnitt 11b des Stators 11 weniger wahrscheinlich durch die Vorspannkraft der Zugfeder 13 gelöst wird. Daher wird der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zusammen mit dem oben beschriebenen Steuerungsabschnitt zuverlässig aufrechterhalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Anomalie der Betätigungsvorrichtung oder dergleichen ausfällt.
Wenn der Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung von der Reihenschaltung auf die Parallelschaltung umgeschaltet wird, ändert sich der Zustand der Wicklungsschaltvorrichtung 4 in der Reihenfolge von 6, 5 und 4 im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fall, aber der Betrieb der Wicklungsschaltvorrichtung 4 ist dem oben beschriebenen Betrieb ähnlich.
Wie oben beschrieben, wird bei der ersten Ausführungsform der Verbindungszustand zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung durch den Steuerungsabschnitt (konvexer Abschnitt 11b) am Stator 11 gehalten. Daher kann das Verbindungszustandspaar zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung auch bei Ausfall der externen Antriebskraft F aufrechterhalten werden, so dass die Wicklungsschaltvorrichtung 4 eine ausfallsichere Funktion hat. Außerdem wird der Verbindungszustand zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung durch die Vorspannkraft der Zugfeder 13 zuverlässig gehalten. Daher kann auch bei Ausfall der externen Antriebskraft F die Verbindungszustandsstellung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zuverlässig aufrechterhalten werden.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben. Nachfolgend werden hauptsächlich Punkte beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, und die Beschreibung von Punkten, die mit der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, wird weggelassen.
7 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform (dasselbe gilt für 8 bis 9). In 7 sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 durch die Wicklungsschaltvorrichtung 4 wie in 4 parallel geschaltet.
7 zeigt eine U-Phasen-Wicklungsschalteinheit in der Wicklungsschaltvorrichtung 4 (dasselbe gilt für 8 bis 9). Die Konfigurationen der V-Phasen-Wicklungsschalteinheit und der W-Phasen-Wicklungsschalteinheit sind ähnlich wie die Konfiguration der U-Phasen-Wicklungsschalteinheit.
In der zweiten Ausführungsform befindet sich der konvexe Abschnitt 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 im Innenraum zwischen dem Paar aus oberem und unterem beweglichen Element 10 in der Zeichnung. Außerdem befinden sich die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 im Stator 11 im Außenraum des Paares aus oberem und unterem beweglichen Element 10. Der konvexe Abschnitt 11b hat an seinem distalen Ende einen flachen Teil.
Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, sind die festen Anschlusselektroden U1, U2, U3 und U4 auf der Oberseite elektrisch mit einem Ende der ersten U-Phasen-Wicklung, einem Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung, dem anderen Ende der ersten U-Phasen-Wicklung bzw. dem anderen Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung verbunden, ähnlich wie die festen Anschlusselektroden U1, U2, U3 und U4 auf der Oberseite. Darüber hinaus sind die festen Anschlusselektroden U1 und U4 auf der Oberseite elektrisch mit der U-Phasen-Klemme U bzw. dem Neutralpunkt N der Dreiphasenwicklung verbunden, obwohl dies nicht dargestellt ist.
In dem beweglichen Element 10 befinden sich der konkave Abschnitt 10a und der konvexe Abschnitt 10b im Innenraum zwischen dem Paar von oberen und unteren beweglichen Elementen 10. In dem beweglichen Element 10 befinden sich die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b in dem äußeren Raum des Paares aus oberem und unterem beweglichen Element 10 und sind auf der flachen Oberfläche des beweglichen Elements 10 angeordnet. Der konvexe Abschnitt 11b hat an seinem distalen Ende einen flachen Teil.
Wie in 7 dargestellt, kommt beim parallelen Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 der flache Teil des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 in Oberflächenkontakt mit dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 im Innenraum zwischen dem Paar aus oberem und unterem beweglichen Element 10. Dadurch wird der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9a gegen die festen Anschlusselektroden U1 und U2 gedrückt, und der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9b wird gegen die festen Anschlusselektroden U3 und U4 gedrückt.
Entsprechend einer solchen Druckkraft durch den Steuerungsabschnitt wird die Bewegung des beweglichen Elements 10 in der ersten Richtung, d.h. die Bewegung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b, steuert, so dass der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung gehalten wird. Daher wird der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung aufrechterhalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Störung der Betätigungsvorrichtung oder ähnlichem ausfällt. Das heißt, die Wicklungsschaltvorrichtung 4 der zweiten Ausführungsform hat eine sogenannte Fail-Safe-Funktion.
Darüber hinaus übt die Vorspannkraft der Zugfeder 13 einen Flächendruck auf die Kontaktfläche zwischen dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 und dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 aus. Auf diese Weise wird der Oberflächenkontakt zwischen dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 und dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 zuverlässig gehalten.
Daher wird der parallele Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zuverlässig beibehalten, wenn die externe Antriebskraft F nicht an das bewegliche Element 10 angelegt wird. Daher wird, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Anomalie der Betätigungsvorrichtung oder dergleichen verloren geht, die parallele Verbindungszustandsstellung der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zusammen mit dem oben beschriebenen Steuerungsabschnitt zuverlässig beibehalten.
8 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform. 8 zeigt einen Zustand der Wicklungsschaltvorrichtung 4 in der Mitte des Umschaltens der Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 von der Parallelschaltung (7) zur Serienschaltung (9).
In dem in 7 dargestellten parallelen Verbindungszustand gleitet das bewegliche Element 10 auf dem Stator 11 in Richtung der externen Antriebskraft, während es den Stator 11 berührt, wenn die externe Antriebskraft F in der rechten Richtung in 8 an das bewegliche Element 10 angelegt wird, d.h. in der Richtung von dem beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a zu dem beweglichen Kurzschlussabschnitt 9b entlang der ersten Richtung. Dann, wie in 8 dargestellt, kommen der untere Teil des konkaven Abschnitts 10a des beweglichen Elements 10 und der flache Teil am distalen Ende des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 miteinander in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das bewegliche Element 10 entlang der ersten Richtung, und wenn sich die Zugfeder zusammenzieht, wird sie in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung in Bezug auf den Stator 11 und in einer Richtung verschoben, in der sich das Paar der beweglichen Elemente 10 einander annähert, während der Kontakt zwischen dem beweglichen Element 10 und dem Stator 11 aufrechterhalten wird.
Daher sind, wie in 8 dargestellt, die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b von dem festen Leiterabschnitt 12, d.h. den festen Anschlusselektroden U1 bis U4, getrennt, und die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 sind aus dem Kontaktzustand gelöst und stehen nicht miteinander in Kontakt.
Wenn die Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 von der Parallelschaltung (7) auf die Reihenschaltung (9) umgeschaltet wird, gleiten daher die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 nicht aneinander vorbei, und Verschleiß oder Beschädigung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und der festen Anschlusselektroden U1 bis U4 werden verhindert.
Wie in 8 dargestellt, sind bei der zweiten Ausführungsform der untere Teil des konkaven Abschnitts 10a des beweglichen Elements 10 und der flache Teil des distalen Endes des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 in Kontakt miteinander, aber der flache Teil des distalen Endes des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 und der untere Teil des konkaven Abschnitts zwischen den konvexen Abschnitten 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 sind nicht in Kontakt miteinander. Das heißt, die Höhe des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 vom unteren Teil des konkaven Abschnitts 10a ist kleiner als die Höhe des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 vom unteren Teil des konkaven Abschnitts. Daher kann der Abstand zwischen den beweglichen Kurzschlussabschnitten 9a und 9b und den festen Anschlusselektroden U1 bis U4 durch die Höhe des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 vom unteren Teil des konkaven Abschnitts 10a eingestellt werden. Daher kann ein Gleiten zwischen den beweglichen Kurzschlussabschnitten 9a und 9b und den festen Anschlusselektroden U1 bis U4 mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden, so dass Verschleiß und Beschädigung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und der festen Anschlusselektroden U1 bis U4 zuverlässig vermieden werden.
9 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der zweiten Ausführungsform. In 6 sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 in Reihe geschaltet.
Im Zustand von 8 bewegt sich das bewegliche Element 10 bei kontinuierlicher Beaufschlagung des beweglichen Elements 10 mit externer Antriebskraft weiterhin in die erste Richtung (in der Abbildung die rechte Richtung), während der Kontakt zwischen dem konkaven Abschnitt 10a des beweglichen Elements 10 und dem konvexen Abschnitt 11b des Stators 11 durch die Vorspannkraft der Zugfeder 13 aufrechterhalten wird. Danach, wenn der konvexe Abschnitt 10b des beweglichen Elements 10 und der konvexe Abschnitt 11b des Stators 11 aneinander stoßen, fährt die Zugfeder 13 aus, und das bewegliche Element 10 bewegt sich entlang der ersten Richtung (rechte Richtung in der Abbildung), während der Kontakt des konvexen Abschnitts 10b mit dem konvexen Abschnitt 11b aufrechterhalten wird, und wird somit in der Richtung senkrecht zur ersten Richtung in Bezug auf den Stator 11 und in der Richtung, die sich den festen Anschlusselektroden U1 bis U4 nähert, verschoben.
Infolgedessen wird, wie in 9 dargestellt, der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9a vom Kontakt mit der festen Anschlusselektrode U1 im Zustand von 7 gelöst und kommt in Kontakt mit den festen Anschlusselektroden U2 und U3, und der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9b wird vom Kontakt mit der festen Anschlusselektrode U3 im Zustand von 7 gelöst und kommt in Kontakt mit der festen Anschlusselektrode U4. Daher sind die feste Anschlusselektrode U1 und die feste Anschlusselektrode U4 jeweils von einem Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 und dem anderen Ende der ersten U-Phasen-Wicklung elektrisch getrennt, und das eine Ende der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 und das andere Ende der ersten U-Phasen-Wicklung 7 sind durch den beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a elektrisch verbunden. Somit sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 in Reihe geschaltet.
Wie in 9 dargestellt, kommt auch bei der seriellen Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 der flache Teil des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 mit dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 in Oberflächenkontakt, ähnlich wie beim parallelen Verbindungszustand (7). Infolgedessen wird der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9a gegen die festen Anschlusselektroden U2 und U3 und der bewegliche Kurzschlussabschnitt 9b gegen die feste Anschlusselektrode U4 gedrückt.
Entsprechend einer solchen Druckkraft durch den Steuerungsabschnitt wird die Bewegung des beweglichen Elements 10 in der ersten Richtung, d.h. die Bewegung der beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b, steuert, so dass der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung gehalten wird. Daher wird der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung aufrechterhalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Störung der Betätigungsvorrichtung oder ähnlichem ausfällt. Das heißt, die Wicklungsschaltvorrichtung 4 der zweiten Ausführungsform hat eine sogenannte Fail-Safe-Funktion.
Darüber hinaus übt die Vorspannkraft der Zugfeder 13 einen Flächendruck auf die Kontaktfläche zwischen dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 und dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 aus. Auf diese Weise wird der Oberflächenkontakt zwischen dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 11b (Steuerungsabschnitt) des Stators 11 und dem flachen Teil des konvexen Abschnitts 10b des beweglichen Elements 10 zuverlässig gehalten.
Daher wird der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zuverlässig aufrechterhalten, wenn die externe Antriebskraft F nicht an das bewegliche Element 10 angelegt wird. Daher wird der serielle Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung zusammen mit dem oben beschriebenen Steuerungsabschnitt zuverlässig aufrechterhalten, selbst wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Anomalie der Betätigungsvorrichtung oder dergleichen verloren geht.
Wenn der Verbindungszustand der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung von der Reihenschaltung auf die Parallelschaltung umgeschaltet wird, ändert sich der Zustand der Wicklungsschaltvorrichtung 4 in der Reihenfolge von 6, 5 und 4 im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fall, aber der Betrieb der Wicklungsschaltvorrichtung 4 ist dem oben beschriebenen Betrieb ähnlich.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Verbindungszustand zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung durch die Druckkraft des am Stator 11 vorgesehenen Steuerungsabschnitts (konvexer Teil 11b) gehalten. Daher kann der Verbindungszustand zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung aufrechterhalten werden, selbst wenn die externe Antriebskraft F ausfällt, so dass die Wicklungsschaltvorrichtung 4 eine ausfallsichere Funktion haben kann.
Außerdem wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Kontaktzustand zwischen den beweglichen Kurzschlussabschnitten 9a und 9b und den festen Anschlusselektroden U1 bis U4 durch die Druckkraft des Steuerungsabschnitts (des konvexen Abschnitts 11b) aufrechterhalten. Selbst wenn sich die Vorspannkraft der Zugfeder 13 im Laufe der Zeit ändert, ist der Einfluss daher gering. Im Kontaktzustand der Vorspannkraft kann der Kontaktzustand zwischen den beweglichen Kurzschlussabschnitten 9a und 9b und den festen Anschlusselektroden U1 bis U4 aufrechterhalten werden, selbst wenn die Zugfeder 13 nachlässt. Daher erhöht sich die Zuverlässigkeit des Wicklungsschalters.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 beschrieben.
Der Aufbau der Wicklungsschaltvorrichtung der dritten Ausführungsform ähnelt dem der zweiten Ausführungsform, aber bei der dritten Ausführungsform wird das bewegliche Element 10 zusätzlich zu der externen Antriebskraft F auch durch die Druckfeder 14 angetrieben.
Nachfolgend werden hauptsächlich Punkte beschrieben, die sich von der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheiden, und die Beschreibung von Punkten, die mit der ersten und zweiten Ausführungsform gemeinsam sind, wird ausgelassen.
10 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils einer Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der dritten Ausführungsform (dasselbe gilt für 11 bis 12). In 10 sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 durch die Wicklungsschaltvorrichtung 4 wie in 7 parallel geschaltet.
10 zeigt eine U-Phasen-Wicklungsschalteinheit in der Wicklungsschaltvorrichtung 4 (dasselbe gilt für 11 bis 12). Die Konfigurationen der V-Phasen-Wicklungsschalteinheit und der W-Phasen-Wicklungsschalteinheit sind ähnlich wie die Konfiguration der U-Phasen-Wicklungsschalteinheit.
Wie in 10 dargestellt, ist die Druckfeder 14 zwischen einem Ende auf der Seite der festen Anschlusselektrode U1 der beiden Enden in der ersten Richtung des beweglichen Elements 10 und einer festen Einheit der Wicklungsschaltvorrichtung 4, z. B. einem Trägerteil 20 wie einem Rahmenkörper, der das bewegliche Element 10 und den Stator 11 trägt, verbunden.
Eine Vorspannkraft der Druckfeder 14 wird auf das bewegliche Element 10 in einer Richtung von dem beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a in Richtung des beweglichen Kurzschlussabschnitts 9b ausgeübt, d.h. in der Zeichnung in der ersten Richtung und der rechten Richtung (dasselbe gilt für 11 bis 12). Darüber hinaus wird eine externe Antriebskraft F auf das bewegliche Element 10 in einer Richtung vom beweglichen Kurzschlussabschnitt 9b zum beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a, d.h. in der ersten Richtung und der linken Richtung in der Zeichnung, angewendet. Somit sind die Richtung der Vorspannkraft der Druckfeder 14 und die Richtung der externen Antriebskraft F entgegengesetzt zueinander.
Im Zustand von 10 sind die Vorspannkraft der Druckfeder 14 und die externe Antriebskraft F im Wesentlichen ausgeglichen, und die Vorspannkraft der Druckfeder 14 und die externe Antriebskraft F sind mit der Reibungskraft zwischen dem konvexen Abschnitt 10b des beweglichen Elements 10 und dem konvexen Abschnitt 11b des Stators 11 ausgeglichen. Daher wird das bewegliche Element 10 angehalten.
11 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der dritten Ausführungsform. 11 zeigt einen Zustand der Wicklungsschaltvorrichtung 4 in der Mitte des Umschaltens der Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 von der Parallelschaltung (10) zur Serienschaltung (12).
In dem in 10 dargestellten parallelen Verbindungszustand wird die Vorspannkraft der Druckfeder größer als die externe Antriebskraft F, wenn die externe Antriebskraft F reduziert wird, und somit wird die Antriebskraft auf das bewegliche Element 10 in der rechten Richtung in 11 ausgeübt, d.h. in der Richtung von dem beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a zu dem beweglichen Kurzschlussabschnitt 9b entlang der ersten Richtung. Infolgedessen gleitet das bewegliche Element 10, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, in Richtung der Antriebskraft.
12 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Hauptteils der Wicklungsschaltvorrichtung 4 gemäß der dritten Ausführungsform. In 12 sind die erste U-Phasen-Wicklung 7 und die zweite U-Phasen-Wicklung 8 in Reihe geschaltet.
Im Zustand von 11, wenn die Antriebskraft kontinuierlich auf das bewegliche Element 10 ausgeübt wird, wie in 12 dargestellt, stößt ein Ende auf einer Seite, die einem Ende gegenüberliegt, mit dem die Druckfeder 14 von beiden Enden des beweglichen Elements 10 verbunden ist, an eine feste Einheit der Wicklungsschaltvorrichtung 4, z. B. den Stützabschnitt 21, wie einen Rahmenkörper, der das bewegliche Element 10 und den Stator 11 stützt. Zu diesem Zeitpunkt wird das bewegliche Element 10 angehalten, und die Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 wird auf Reihenschaltung umgeschaltet. Da das bewegliche Element 10 durch die Vorspannkraft der Druckfeder 14 gegen den Stützabschnitt 21 gedrückt wird, wird der serielle Verbindungszustand zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 auch dann aufrechterhalten, wenn die externe Antriebskraft F aufgrund einer Störung der Betätigungsvorrichtung oder dergleichen ausfällt.
In dem in 12 dargestellten seriellen Verbindungszustand wird, wenn die externe Antriebskraft F erhöht wird, die Antriebskraft auf das bewegliche Element 10 in der linken Richtung in 12 ausgeübt, d.h. in der Richtung vom beweglichen Kurzschlussabschnitt 9b zum beweglichen Kurzschlussabschnitt 9a entlang der ersten Richtung. Infolgedessen wird die Verbindung zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 von der Reihenschaltung auf die Parallelschaltung umgeschaltet.
Beim Wicklungsschalter der 10 bis 12 können die Position, an der die Druckfeder 14 angeschlossen ist, und die Position, an der die externe Antriebskraft in das bewegliche Element 10 eingeleitet wird, vertauscht werden. In diesem Fall stößt das Ende des beweglichen Elements 10 im parallelen Verbindungszustand an den Stützabschnitt 20, und das bewegliche Element 10 wird durch die Vorspannkraft der Druckfeder 14 gegen den Stützabschnitt 20 gedrückt. Daher wird der parallele Verbindungszustand zwischen der ersten U-Phasen-Wicklung 7 und der zweiten U-Phasen-Wicklung 8 auch dann aufrechterhalten, wenn die externe Antriebskraft F verloren geht.
Darüber hinaus kann die Richtung der externen Antriebskraft F die erste Richtung und die rechte Richtung in 10 bis 12 sein, und die Druckfeder 14 kann durch eine Zugfeder ersetzt werden und die Richtung der Vorspannkraft der Feder als die erste Richtung und die linke Richtung in 10 bis 12 haben.
Vierte Ausführungsform
13 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 13 dargestellt, sind in der vierten Ausführungsform die U-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4u, die V-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4v und die W-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4w mechanisch in Reihe angeordnet. Das heißt, die beweglichen Elemente in jeder der Wicklungsschalteinheiten sind mechanisch in Reihe geschaltet. Darüber hinaus ist die Betätigungsvorrichtung 15, die das bewegliche Element antreibt, mechanisch mit der Wicklungsschalteinheit an einem Ende der Reihenanordnung der Wicklungsschalteinheiten für die drei Phasen verbunden, d. h. mit dem beweglichen Element der U-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4u in der vierten Ausführungsform. Daher sind in der vierten Ausführungsform die U-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4u, die V-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4v, die W-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4w und die Betätigungsvorrichtung 15 mechanisch in Reihe angeordnet.
In der vierten Ausführungsform wird eine der Wicklungsschalteinheiten der ersten bis dritten Ausführungsform als jede Wicklungsschalteinheit verwendet. Als Betätigungsvorrichtung 15 kann zum Beispiel eine elektrische Betätigungsvorrichtung mit einem Elektromagneten verwendet werden (dasselbe gilt für eine fünfte und eine sechste Ausführungsform, die später beschrieben werden). Da in diesem Fall eine kostengünstige Betätigungsvorrichtung verwendet wird, können die Kosten für die Wicklungsschaltvorrichtung gesenkt werden.
Gemäß der vierten Ausführungsform kann die Wicklungsschaltvorrichtung für mehrere Phasenwicklungen (die Dreiphasenwicklung in der vierten Ausführungsform) durch die Hubschalteinheit, d. h. den Hubschalter des Geräts (für eine Phase), konfiguriert werden. Da die mehreren Wicklungsschalteinheiten in Reihe angeordnet sind, können die beweglichen Elemente der mehreren Wicklungsschalteinheiten gleichzeitig von einer Betätigungsvorrichtung 15 angetrieben werden. Da die mehreren Wicklungsschalteinheiten in Reihe angeordnet sind, kann die Wicklungsschaltvorrichtung in einem länglichen Raum angeordnet werden.
Fünfte Ausführungsform
14 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 14 dargestellt, sind in der fünften Ausführungsform die U-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4u, die V-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4v und die W-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4w mechanisch parallel angeordnet. Das heißt, die beweglichen Elemente in jeder der Wicklungsschalteinheiten sind mechanisch parallel geschaltet. Darüber hinaus ist die Betätigungsvorrichtung 15, die das bewegliche Element antreibt, mechanisch mit den beweglichen Elementen für drei mechanisch parallel geschaltete Phasen verbunden.
Bei der fünften Ausführungsform wird eine der Wicklungsschalteinheiten der ersten bis dritten Ausführungsform als jede Wicklungsschalteinheit verwendet.
Gemäß der fünften Ausführungsform kann die Wicklungsschaltvorrichtung für mehrere Phasenwicklungen (die dreiphasige Wicklung in der vierten Ausführungsform) durch die Wicklungsschalteinheit, d. h. den Hubschalter des Gerätes (für eine Phase), konfiguriert werden. Da die mehreren Wicklungsschalteinheiten parallel angeordnet sind, können die beweglichen Elemente der mehreren Wicklungsschalteinheiten gleichzeitig von einer Betätigungsvorrichtung 15 angetrieben werden. Da die mehreren Wicklungsschalteinheiten parallel angeordnet sind, kann die Wicklungsschaltvorrichtung auf engem Raum oder auf weitem Raum angeordnet werden.
Sechste Ausführungsform
15 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der sechsten Ausführungsform sind die U-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4u, die V-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4v und die W-Phasen-Wicklungsschalteinheit 4w mechanisch parallel angeordnet, aber eine unabhängige Betätigungsvorrichtung 15 ist mechanisch mit dem beweglichen Element jeder Wicklungsschalteinheit verbunden.
Gemäß der sechsten Ausführungsform kann jede der mehreren Wicklungsschalteinheiten unabhängig betrieben werden.
Wenn also eine Phase des Motors 5 (1) ausfällt, kann der Betrieb mit den beiden Phasen, die nicht ausgefallen sind, fortgesetzt werden. Außerdem können durch Umschalten des Anschlusses der Wicklungen um jeweils eine Phase die Verbindungszustände der Wicklungen umgeschaltet werden, während die erregte Phase erhalten bleibt. Daher kann der Motor 5 auch während des Umschaltens der Wicklungen durch den Wechselrichter 2 angetrieben und gesteuert werden.
Siebte Ausführungsform
In der Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zugfeder 13 (siehe 4, 7 und 10) in den oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsformen durch eine Ringfeder ersetzt. Durch die Verwendung einer Ringfeder anstelle der Zugfeder 13 kann die Wicklungsschaltvorrichtung zylindrisch gestaltet werden, und die feste Anschlusselektrodengruppe, die die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 umfasst, kann zu einem ringförmigen Mehrpunktkontakt, wie einem sogenannten Multiram-Band, gemacht werden. In diesem Fall haben die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a, 9b ebenfalls eine Ringform.
Hier ändert sich die Kraft, mit der die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 aufeinander drücken, in Abhängigkeit von der Schwerkraft oder der Richtung der von außen einwirkenden Beschleunigung (Zentrifugalkraft, Beschleunigung/Verzögerung, Vibration usw.). Andererseits, gemäß der siebten Ausführungsform, indem die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 in die Ringform geformt werden, kommen die beweglichen Kurzschlussabschnitte 9a und 9b und die festen Anschlusselektroden U1 bis U4 in allen radialen Richtungen des Rings miteinander in Kontakt, so dass der Einfluss der Schwerkraft oder der von außen einwirkenden Beschleunigung auf den Kontaktzustand vermindert werden kann.
Achte Ausführungsform
17 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration einer Wicklungsschaltvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der achten Ausführungsform stellt der Wicklungsschalter den Drahtverbindungszustand der Dreiphasenwicklung des Motors 5 entweder auf die Y-Draht-Verbindung oder die Δ-Drahtverbindung ein und schaltet von einer der Y-Drahtverbindung und der Δ-Drahtverbindung auf die andere um. Darüber hinaus werden in der achten Ausführungsform die Y-Drahtverbindung und die Δ-Drahtverbindung anstelle der Reihenschaltung und der Parallelschaltung der Einheitsphasenwicklungen in jeder oben beschriebenen Ausführungsform angenommen. Das heißt, der Wirkungsgrad des Wechselrichters 2, wenn der Motor 5 mit einer niedrigen Geschwindigkeit angetrieben wird, wird durch die Y-Drahtverbindung verbessert, und der Wirkungsgrad des Wechselrichters 2, wenn der Motor 5 mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird, wird durch die Δ-Drahtverbindung verbessert.
Wie in 17 dargestellt, umfasst die Wicklungsschaltvorrichtung der achten Ausführungsform die Schalter SW1 bis SW6.
Der SW1 öffnet und schließt eine elektrische Verbindung zwischen einem Ende der U-Phasen-Wicklung und einem Neutralpunkt. Der SW2 öffnet und schließt eine elektrische Verbindung zwischen einem Ende der V-Phasen-Wicklung und dem Neutralpunkt. Der Schalter SW3 öffnet und schließt eine elektrische Verbindung zwischen einem Ende der W-Phasen-Wicklung und dem Neutralpunkt.
SW4 öffnet und schließt eine elektrische Verbindung zwischen dem anderen Ende der U-Phasen-Wicklung, die elektrisch mit der U-Phasen-Klemme verbunden ist, und einem Ende der V-Phasen-Wicklung. SW5 öffnet und schließt eine elektrische Verbindung zwischen dem anderen Ende der Wicklung der V-Phase, die elektrisch mit der V-Phasen-Klemme V verbunden ist, und einem Ende der Wicklung der W-Phase. SW6 öffnet und schließt eine elektrische Verbindung zwischen dem anderen Ende der W-Phasen-Wicklung, die elektrisch mit der W-Phasen-Klemme W verbunden ist, und einem Ende der U-Phasen-Wicklung.
SW1 bis SW3 werden in Verbindung miteinander ein- und ausgeschaltet. Darüber hinaus werden SW4 bis SW6 in Verbindung miteinander ein- und ausgeschaltet.
Wenn die Schalter SW1 bis SW3 auf ON und die Schalter SW4 bis SW6 auf OFF gestellt werden, wird der Drahtverbindungszustand der Dreiphasenwicklungen (U-Phasen-Wicklung, V-Phasen-Wicklung, W-Phasen-Wicklung) zum Y-Drahtanschluss. Wenn die Schalter SW1 bis SW3 auf OFF und die Schalter SW4 bis SW6 auf ON gestellt werden, wird der Drahtverbindungszustand der dreiphasigen Wicklungen (U-Phasen-Wicklung, V-Phasen-Wicklung, W-Phasen-Wicklung) zum Δ-Drahtanschluss.
Zu beachten ist, dass in der achten Ausführungsform die Anordnung des beweglichen Kurzschlussabschnitts und der festen Anschlusselektrode sowie der Verbindungszustand jeder Phasenwicklung an der festen Anschlusselektrode und jeder Phasenklemme in geeigneter Weise geändert wird, um SW1 bis SW6 in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen zu konfigurieren, auch wenn dies nicht dargestellt wird.
Gemäß der achten Ausführungsform kann die Konfiguration der Wicklungsschaltvorrichtung vereinfacht und gleichzeitig der Wirkungsgrad des Systems für den Betrieb mit variabler Drehzahl, einschließlich des Motors 5 und des Wechselrichters 2, durch Umschalten der Wicklungen verbessert werden.
In der achten Ausführungsform werden die Reihenschaltung und die Parallelschaltung der Einheits-Phasenwicklungen in jeder Phasenwicklung jeweils in die Y-Draht-Verbindung und die Δ-Drahtverbindung geändert, aber dies ist nicht der einzige Fall, und jede Phasenwicklung kann zwei Wicklungen mit unterschiedlichen Windungszahlen umfassen, wobei eine mit einer größeren Windungszahl (eine mit einer größeren Impedanz, Induktivität oder einem größeren Widerstand) anstelle der Reihenschaltung und eine mit einer kleineren Windungszahl (eine mit einer kleineren Impedanz, Induktivität oder einem kleineren Widerstand) anstelle der Parallelschaltung verwendet werden kann.
Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene modifizierte Ausführungsformen umfasst.
Zum Beispiel wurden die oben beschriebenen Ausführungsformen detailliert beschrieben, um ein einfaches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, und sind nicht notwendigerweise auf diejenigen mit allen beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Darüber hinaus ist es möglich, andere Konfigurationen für einen Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzuzufügen, zu löschen und zu ersetzen.
Der Motor 5 kann zum Beispiel ein Wicklungsfeld-Synchronmotor oder ein Induktionsmotor sein. Darüber hinaus ist die Betätigungsvorrichtung 15 nicht auf die elektrische Betätigungsvorrichtung beschränkt, sondern kann auch eine hydraulische Betätigungsvorrichtung oder ähnliches sein.
Darüber hinaus ist die Wicklungsschaltvorrichtung in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen nicht auf das EV-Antriebssystem mit variabler Geschwindigkeit beschränkt und kann auf ein Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine in einem elektrischen Schienenfahrzeug oder ähnlichem angewendet werden.
Es ist zu beachten, dass der erfindungsgemäße Wicklungsschalter nicht nur für eine rotierende elektrische Maschine, sondern auch für ein elektrisches Gerät mit einer Vielzahl von Wicklungen, wie z. B. verschiedene Stellantriebe und Induktionsheizgeräte, verwendet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Stromzufuhr
2: Wechselrichter
3: Schaltsteuergerät
4: Wicklungsschaltvorrichtung
4u: U-Phasen Wicklungsschalteinheit
4v: V-Phasenwicklungsschalteinheit
4w: W-Phasenwicklungsschalteinheit
5: Motor
6: Belastungsvorrichtung
7: U-Phase erste Wicklung
8: Zweite Wicklung der U-Phase
9a, 9b: beweglicher Kurzschlussabschnitt
10: bewegliches Element
10a: konkaver Teil
10b: konvexer Teil
11: Stator
11b: konvexer Teil (Steuerungsabschnitt)
12: fester Leiterabschnitt
13: Zugfeder
14: Druckfeder
15: Betätigungsvorrichtung
20, 21: Stützteil
N: neutraler Punkt
U: U-Phasen-Klemme
U1, U2, U3, U4: feste Klemmelektrode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017070112 A [0004]
JP 61043831 A [0004]

Claims

Wicklungsschaltvorrichtung, die Verbindungszustände einer Vielzahl von Wicklungen schaltet, wobei die Wicklungsschaltvorrichtung umfasst: eine Vielzahl von Elektroden, mit denen die Vielzahl von Wicklungen verbunden ist; eine bewegliche Einheit, die eine Vielzahl von Leiterabschnitten enthält, die mit der Vielzahl von Elektroden in Kontakt stehen, und die in einer vorbestimmten Richtung angetrieben wird, in der die Vielzahl von Elektroden angeordnet ist; und eine feste Einheit mit einem Steuerungsabschnitt, der die Bewegung der beweglichen Einheit in der vorgegebenen Richtung steuert, wobei die Verbindungszustände der Vielzahl von Wicklungen entsprechend der Position der beweglichen Einheit geschaltet werden, und wenn sich die bewegliche Einheit in die vorbestimmte Richtung bewegt, werden die mehreren Leiter durch den Steuerungsabschnitt in eine Richtung der Bewegung weg von den mehreren Elektroden verschoben.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuerungsabschnitt die Bewegung der beweglichen Einheit in der vorbestimmten Richtung steuert, wenn der Leiterabschnitt und die Elektrode miteinander in Kontakt gebracht werden.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Einheit durch externe Antriebskraft angetrieben wird.
Die Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 3 umfasst ferner eine Feder, die die bewegliche Einheit vorspannt.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Richtung der Vorspannkraft der Feder und eine Richtung der äußeren Antriebskraft einander entgegengesetzt sind.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die externe Antriebskraft für den Antrieb der beweglichen Einheit durch eine Betätigungsvorrichtung mit einem Elektromagnet zugeführt wird.
Eine Wicklungsschaltvorrichtung mit einer Vielzahl von Wicklungsschalteinheiten zum Schalten eines Verbindungszustands einer Vielzahl von Wicklungen, wobei die Wicklung eine Vielzahl von Einheitswicklungen umfasst, die Wicklungsschalteinheit schaltet Verbindungszustände der Vielzahl von Einheitswicklungen und umfasst eine Vielzahl von Elektroden, mit denen die Vielzahl von Einheitswicklungen verbunden ist, eine bewegliche Einheit, die eine Vielzahl von Leiterabschnitten umfasst, die mit der Vielzahl von Elektroden in Kontakt stehen, und die in einer vorgegebenen Richtung angetrieben wird, in der die Vielzahl von Elektroden angeordnet ist, und eine feste Einheit mit einem Steuerungsabschnitt, der die Bewegung der beweglichen Einheit in der vorgegebenen Richtung steuert, die Verbindungszustände der Vielzahl von Einheitswicklungen entsprechend der Position der beweglichen Einheit geschaltet werden, und wenn sich die bewegliche Einheit in die vorbestimmte Richtung bewegt, werden die mehreren Leiter durch den Steuerungsabschnitt in eine Richtung der Bewegung weg von den mehreren Elektroden verschoben.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die mehreren Wicklungsschalteinheiten mechanisch in Reihe geschaltet sind.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die mehreren Wicklungsschalteinheiten mechanisch parallel geschaltet sind.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei jeder der mehreren Wicklungsschalteinheiten Antriebskraft zum Antrieb der beweglichen Einheit zugeführt wird.
Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, wobei es sich bei der Mehrzahl von Wicklungen um eine Mehrzahl von Phasenwicklungen in einer rotierenden elektrischen Maschine handelt.
Antriebssystem für eine rotierende elektrische Maschine mit einer rotierenden elektrischen Maschine, wobei das Antriebssystem für die rotierende elektrische Maschine Folgendes umfasst: einen Wechselrichter, der die rotierende elektrische Maschine mit Wechselleistung versorgt; und eine Wicklungsschaltvorrichtung, die zwischen der rotierenden elektrischen Maschine und dem Wechselrichter angeschlossen ist, wobei die Wicklungsschaltvorrichtung die Wicklungsschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7 ist.