JP2004328900A - 回転電機 - Google Patents
回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004328900A JP2004328900A JP2003120316A JP2003120316A JP2004328900A JP 2004328900 A JP2004328900 A JP 2004328900A JP 2003120316 A JP2003120316 A JP 2003120316A JP 2003120316 A JP2003120316 A JP 2003120316A JP 2004328900 A JP2004328900 A JP 2004328900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- coil
- connection
- phase
- stator coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】高効率を維持しつつ構成を簡略化することができる回転電機を供給する。
【解決手段】複数のティース１２を備えたステータコア１１と、ティース１２それぞれに集中巻により巻装させたステータコイル１３と、を有するステータ２と、ステータ２に回転空隙を持って隣接するロータ３と、を備える。ステータコイル１３同士の接続を変更可能に構成する。ここでは、ステータコイル１３を、トルクが必要な時には全直列に、中速域の効率を上げたい時には直列／並列混在に、高回転時の効率を上げたい時には全並列に接続する。
【選択図】 図３
【解決手段】複数のティース１２を備えたステータコア１１と、ティース１２それぞれに集中巻により巻装させたステータコイル１３と、を有するステータ２と、ステータ２に回転空隙を持って隣接するロータ３と、を備える。ステータコイル１３同士の接続を変更可能に構成する。ここでは、ステータコイル１３を、トルクが必要な時には全直列に、中速域の効率を上げたい時には直列／並列混在に、高回転時の効率を上げたい時には全並列に接続する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電機に関する。特に、集中巻により構成した巻線構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転子に永久磁石を埋め込んだ回転電機は、損失が少なく効率がよい、出力が大きい等の理由により数多く使用されている。この種の電動機は、回転子からの磁束が一定のため、高速回転時には誘導起電力が過大となる。そこで、弱め界磁電流を流すことで、電動機の端子電圧がインバータ等の制限電圧値を越えないように運転している。しかし、弱め界磁電流を流すことで、高速回転時の効率が悪化する。
【０００３】
そこで、分布巻の永久磁石式電動機として、同一極に複数組のステータコイルを巻装し、それを回転数に応じて直列、並列に切り替えることで、電動機全域での効率向上を図っているものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０５５７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、従来技術に示したように同一極に複数組のステータコイルを分布巻により巻装することにより電動機を構成すると、通常の切り替えなしの電動機に比べて、巻線構成が複雑になるという問題があった。これにより、製造行程が複雑化するので、製造効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、高効率を維持しつつ構成を簡略化することができる回転電機を供給することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、複数のティースを備えたステータコアと、前記ティースそれぞれに集中巻により巻装させたステータコイルと、を有するステータと、前記ステータに回転空隙を持って隣接するロータと、を備える。前記ステータコイル同士の接続を変更可能に構成する。
【０００８】
【作用及び効果】
ティースそれぞれに集中巻により巻装させたステータコイル同士の接続を変更可能に構成する。このように、ステータコイル同士の接続を変更可能とすることにより、運転状況によらず高効率を維持することができ、かつ、巻装構造を複雑化するのを抑制して製造効率が低下するのを防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に用いる回転電機およびその周辺機器の概略構成を図１に示す。ここでは、ロータ３に永久磁石８を備えた永久磁石式回転電機を用いる。特に、車輌の駆動に用いる電動機（以下、モータ１）について説明する。
【００１０】
モータ１として、３相交流電流によって駆動する電動機を用いる。また、モータ１に供給する電力を、３相交流電流に変換するインバータ１７を備える。インバータ１７では、図示しない電源からの電流を、多相交流電流、ここではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流電流に変換する。変換した交流電流は、コイル結線部９を介してモータ１に供給される。コイル結線部９では、後述するモータ１のステータ２に備えたステータコイル１３の結線状態の変更を行う。
【００１１】
このようなモータ１の駆動を制御するコントローラ１８を備える。コントローラ１８には、モータ１の端子電圧を検出する電圧センサ１９の出力を読み込む。また、インバータ１７からモータ１に供給される電流を検出する電流センサ２０の出力を読み込む。さらに、モータ１の回転速度を検出する回転センサ７の出力を読み込む。このような検出値を用いて、コントローラ１８においてインバータ１７を制御し、また、後述するようにコイル結線部９を制御する。
【００１２】
次に、モータ１の構成を、図２を用いて説明する。図２は、モータ１の軸に沿った縦断面の概略図である。
【００１３】
モータ１を、ステータ２とロータ３をケース５に収容することにより構成する。略円筒形状のステータ２を、ケース５の内壁に固定する。ステータ２は、図３に示すように、内周方向に突出するティース１２を有するステータコア１１と、ティース１２に巻装したステータコイル１３とから構成する。ティース１２には、絶縁体１８を介してステータコイル１３を集中巻により巻装する。
【００１４】
ティース１２は、Ｕ相交流電流が流れるステータコイル１３ＵＹを備えたティース１２ＵＹと、Ｖ相交流電流が流れるステータコイル１３ＶＹを備えたティース１２ＶＹと、Ｗ相交流電流が流れるステータコイル１３ＷＹを備えたティース１２ＷＹとから構成する。なお、Ｙ＝１〜４であり、各相には４個のティース１２を供える。ここでは、１２個のティース１２を周方向に均等に配置するが、この限りではない。ティース１２は、周方向に沿って時計周りにティース１２Ｗ１、１２Ｕ１、１２Ｖ１、１２Ｗ２、１２Ｕ２、１２Ｖ２・・・の順番で配置される。
【００１５】
さらに、Ｕ相交流電流が通電する環状のＵ相線１５と、Ｖ相交流電流が通電する環状のＶ相線１６と、Ｗ相交流電流が通電する環状のＷ相線１７と、を備える。ここでは、各線を２本ずつ備え、Ｕ相線１５ａ、１５ｂ、Ｖ相線１６ａ、１６ｂＷ相線１７ａ、１７ｂとする。さらに、環状の中性線１４を備える。各ステータコイル１３の端部は、Ｕ相線１５、Ｖ相線１６、Ｗ相線１７、中性線１４のいずれかに接続される。この端部の接続を、コイル結線部９において切り換えることにより、ステータコイル１３の結線状態を変更する。
【００１６】
ステータ２の内周側には回転空隙を介して回転可能なロータ３を備える。図３に示すように、ロータ３には、周方向に均等に複数個の永久磁石８を備える。ここでは８個の永久磁石８を備えるが、この限りではない。ロータ３は、外周方向に設けられているステータ２の内部で、ステータ２から与えられる回転磁束に対して、永久磁石８に反力を発生させ、回転軸４を中心に回転するように構成されている。また、隣接する永久磁石８の磁極が互いに相違するように構成する。ロータ３の回転軸４は、ベアリング６を介してケース５に支持される。回転軸４の一端には、回転センサ７を備え、ロータ３の回転速度を検出可能とする。
【００１７】
また、コイル結線部９をケース５の内部に備える。ここでは、１２個のコイル結線部９を備える。コイル結線部９にはステータコイル１３の各端部を接続し、ステータコイル１３の接続の切り替えを行う。コイル結線部９では、各ステータコイル１３の端部と、Ｕ相線１５、Ｖ相線１６、Ｗ相線１７および中性線１４との接続を切り換える。なお、コイル結線部９ＸＹを、ステータコイルＸＹの端部の切り替えを行う部分とする（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ、Ｙ＝１〜４）。コイル結線部９には、機械的なスイッチを用いても、スイッチング素子を用いても良い。
【００１８】
コイル結線部９ＵＹにおいて、ステータコイル１３ＵＹの上流側端部を、Ｕ相線１５ａ、１５ｂのどちらに接続するかを選択する。ここでは、コイル結線部９Ｕ１、９Ｕ２においては、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２の上流側の端部をＵ相線１５ａに固定する。一方、コイル結線部９Ｕ３、９Ｕ４において、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４の上流側端部の接続を、Ｕ相線１５ａ、１５ｂで切換可能とする。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００１９】
また、コイル結線部９ＵＹにおいて、各ステータコイル１３ＵＹの下流側の端部を、Ｕ相線１５に接続するか中性線１４に接続するかを切り換える。さらに、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部をＵ相線１５に接続する場合には、Ｕ相潜１５ａ、１５ｂのどちらに接続可能かも選択可能とする。ただし、ステータコイル１３Ｕ４においては、下流側の端部を中性線１４に固定する。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００２０】
なお、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部をＵ相線１５に接続する場合には、ステータコイル１３ＵＹの上流側端部と下流側端部の両方がＵ相線１５に接続されるが、上流側端部と下流側端部との間は切断された状態となるように構成する。つまり、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部をＵ相線１５に接続する場合には、ステータコイル１３ＵＹの下流側に隣接するステータコイル１３ＵＹ＋１と直列に接続することを示す。また、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部を中性線１４に接続する場合には、中性線１４への接続部の上流側と下流側の回路を並列に接続することを示す。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００２１】
次に、各ステータコイル１３と、Ｕ相線１５、Ｖ相線１６、Ｗ相線１７および中性線１４との接続状態について説明する。
【００２２】
図３に、同相のステータコイル１３ＵＹ、ＶＹ、ＷＹを、それぞれ全直列で接続する場合を示す。
【００２３】
コイル結線部９ＵＹにおいて、ステータコイル１３ＵＹの下流端をＵ相線１５に接続して、ステータコイル１３ＵＹ、１３ＵＹ＋１を直列に接続する（Ｙ＝１、２、３）。また、ステータコイル１３ＵＹの上流側端部および下流側端部が接続するＵ相線１５は、Ｕ相線１５ａのみとする。これにより、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２、１３Ｕ３、１３Ｕ４を直列に接続することができる。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様に接続する。
【００２４】
このように接続することで、ステータコイル１３の結線状態は図４に示す状態となる。つまり、ステータコイル１３ＵＹ同士を直列に接続した直列コイル回路と、ステータコイル１３ＶＹ同士を直列に接続した直列コイル回路と、ステータコイル１３ＷＹ同士を直列に接続した直列コイル回路と、を中性点において接続したＹ型結線の状態となる。このとき、各直列コイル回路のもう一方の端部は、インバータ６の各相の端子に接続する。なお、各直列コイル回路の接続部分となる中性点は、中性線１４上の点である。
【００２５】
このように接続した場合のモータ１の出力特性を図９（ａ）に示す。同相のステータコイル１３ＵＹ、ＶＹ、ＷＹそれぞれを全直列で接続した場合には、最大トルクが大きくなり、最高効率ラインは低速側（低回転数側）による。
【００２６】
次に、図５に、同相のステータコイル１３ＵＹ、ＶＹ、ＷＹを、それぞれ直列と並列で接続する場合を示す。
【００２７】
コイル結線部９Ｕ１ではテータコイル１３Ｕ１の上流側の端部をＵ相線１５ａに接続する。また、ステータコイル１３Ｕ１の下流端をＵ相線１５ａに接続して、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２を直列に接続する。コイル結線部９Ｕ２では、ステータコイル１３Ｕ２の上流側の端部をＵ相線１５ａに接続する。また、ステータコイル１３Ｕ２の下流端を中性線１４に接続する。コイル結線部９Ｕ３では、ステータコイル１３Ｕ３の上流側の端部をＵ相線１５ｂに接続する。また、ステータコイル１３Ｕ３の下流端をＵ相線１５ｂに接続して、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４を直列に接続する。ステータ結線部９Ｕ４では、ステータコイル１３Ｕ４の上流側の端部をＵ相線１５ｂに接続する。これにより、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２を直列に、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４を直列に接続し、これら二つの直列回路を並列に接続する。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様に接続する。
【００２８】
このように接続することで、ステータコイル１３の結線状態は図６に示す状態となる。つまり、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｖ１、１３Ｖ２の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｗ１、１３Ｗ２の直列コイル回路と、を中性点に接続したＹ型結線の状態となる。また、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｖ３、１３Ｖ４の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｗ３、１３Ｗ４の直列コイル回路と、を中性点に接続したＹ型結線の状態となる。このようにＹ型結線の状態をした二つの回路が並列に接続され、インバータ６の各相の端子に接続される。
【００２９】
このように接続した場合のモータの出力特性を図９（ｂ）に示す。同相のステータコイル１３Ｘを直列と並列で接続する場合、ここでは２直列２並列に接続する。この場合には、全てを直列に接続した場合に比べて最大トルクは若干減少するが、最高効率ラインは高回転数側にずれる。
【００３０】
次に、図７に、同相のステータコイル１３ＵＹ、１３ＶＹ、１３ＷＹを、それぞれ全並列で接続する場合を示す。
【００３１】
全てのコイル結線部部９ＵＹにおいて、ステータコイル１３ＵＹの上流側の端部をＵ相線１５ａに接続する。また、ステータコイル１３ＵＹの下流端を中性線１４に接続する。これにより、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２、１３Ｕ３、１３Ｕ４をそれぞれ並列に接続することができる。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様に接続する。
【００３２】
このときの結線状態は、図８に示すように、各ステータコイル１３を並列に接続した状態となる。つまり、ステータコイル１３Ｘ１、１３Ｘ２、１３Ｘ３、１３Ｘ４（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）をそれぞれ中性点で接続した４つのＹ型結線を並列に接続し、インバータ６の各相の端子に接続した状態となる。
【００３３】
このように接続した場合のモータ１の出力特性を図９（ｃ）に示す。同相のステータコイル１３Ｘ１、１３Ｘ２、１３Ｘ３、１３Ｘ４を全並列で接続した場合には、最大トルクはさらに下がるが、より高回転数側で運転することができ、最高効率ラインはより高回転数側へとずれる。
【００３４】
次に、このようなステータコイル１３の接続制御方法を説明する。
【００３５】
ここでは、回転センサ７により検出したモータ１の回転数に応じて接続状態を切り換える。回転数が低い低回転数範囲ＭＬの場合には各相のステータコイル１３を全直列に接続する。また、回転数が中くらいの中回転数範囲ＭＭの場合には、直列と並列の混在、ここでは２直２並列に接続する。また、回転数が高い高回転数範囲ＭＨの場合には全並列に接続する。回転数範囲ＭＬ、ＭＭ、ＭＨは、予め、実験等により求めておく。例えば、図４、６、８のような結線状態のモータ１の出力特性を実験等により求め、これから各回転数に対して高効率を示す結線状態を求める。つまり、それぞれの結線状態に対して、他の結線状態に比べて高効率を示す回転範囲ＭＬ、ＭＭ、ＭＨを設定する。
【００３６】
このように結線状態を切り換えることにより、図１０に示すような出力特性を得ることができる。つまり、回転数に応じて結線状態を切り換えることで、回転数にかかわらず、モータ１を高効率に維持することができる。
【００３７】
なお、ここでは接続状態の切り換えをモータ１の回転数に応じて行ったが、この限りではない。例えば、電圧センサ１９により検出した、モータ１の端子電圧に応じて接続状態を切り換えることもできる。端子電圧が小さい低電圧範囲ＶＬの場合には要求される回転数が低いと判断して全直列に接続する。また、端子電圧が中くらいの中電圧範囲ＬＭの場合に２直２並列に接続する。また、端子電圧が大きい高電圧範囲ＶＨの場合には、要求される回転数が高いと判断して全並列に接続する。結線状態を切り換える電圧範囲ＶＬ、ＶＭ、ＶＨは、予め実験等により求めておく。このように、ステータコイル１３の接続の変更を、端子電圧に応じて行うことで、図１０のような出力特性を得ることができる。
【００３８】
または、端子電圧に対して電流センサ２０の出力が大きいか小さいかによりステータコイル１３の接続を変更してもよい。端子電圧に対してモータ１に供給される電流が小さい時には、高回転数で運転されていると判断して並列に接続する。さらには、図示しない車速センサおよびアクセル開度からステータコイル１３の接続を変更してもよい。
【００３９】
または、ステータコイル１３の接続状態の切換をマップに応じて行うこともできる。例えば、図９に示すように、各結線状態に対する回転数とトルクの特性を予め記憶しておく。モータ１の回転数と出力トルクを検出または推測し、これから各結線状態における効率を求めて比較する。この効率が最も大きい結線状態に切り換えることで、図１０に示すような出力特性を得ることができる。
【００４０】
また、ここではモータ１内にコイル結線部９を構成したがこの限りではなく、外部に配置してもよい。この場合には、各ステータコイル１３の両端をモータ１外に引き出し、コイル結線部９に接続する。例えば、コイル結線部９をモータ１とインバータ１７の間に配置し、ステータコイル１２間の接続を自由に変更可能な切替回路とする。コイル結線部９としては、例えば、特開平６−２０５５７３号公報に開示されたものや、その他のステータ１３の接続を切り換えることができる構成のものを用いることができる。
【００４１】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００４２】
複数のティース１２を備えたステータコア１１と、ティース１２それぞれに集中巻により巻装させたステータコイル１３と、を有するステータ２と、ステータ２に回転空隙を持って隣接するロータ３と、を備える。ステータコイル１３同士の接続を変更可能に構成する。このように、各ティース１２に対して集中巻とし、それらの接続を変更するので、ステータコイル１３の構造を複雑化するのを抑制し、製造工程を簡略化することができ、かつ、高効率を維持することができる。
【００４３】
ここでは、同相のステータコイル１３同士の接続を直列／並列に変更可能とする。例えば、トルクが必要な時には、ステータコイル１３を全直列に接続を行い、中速域の効率を上げたい時には、ステータコイル１３を直列／並列混在に接続を行い、高回転時の効率を上げたい時には、ステータコイル１３を全並列に接続する。このようにステータコイル１３の接続を多段階に変更することにより、運転状態に適した高効率範囲を持つような接続とすることができる。これにより、モータ１の特性を大幅に向上することができる。
【００４４】
また、ティース１２それぞれに巻装するステータコイル１３を、連続する導線を集中巻することにより形成した一つのコイルから構成する。これにより、通常の接続変更なしの集中巻モータと同様の巻線行程で済み、コストを抑えることができる。
【００４５】
さらに、ステータコイル１３の接続を、回転数に応じて変更する。これにより、低回転高トルク、高回転高出力を両立することができ、全回転域での効率を向上することができる。
【００４６】
または、ステータコイル１３の接続を、端子電圧に応じて変更する。これによっても、低回転高トルク、高回転高出力を両立することができ、全回転域での効率を向上することができる。
【００４７】
または、前記固定子巻線の変更を、出力・効率特性を示すマップに応じて行う。これにより、運転状態に応じて、最もより効率を維持する接続状態に設定することができる。
【００４８】
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
本実施形態を第１の実施形態と同様とする。ただし、各コイル結線部９において、ステータコイル１３の上流側の端部を、中性線１４にも接続可能な構成とする。つまり、ステータコイル１３の上流側端部と、下流側端部と、の両方を中性線１４（中性点）に接続可能な構成とすることで、各ステータコイル１３を接続回路から切り離し可能な構成とする。
【００５０】
このような構成のモータ１において、例えば、ステータコイル１３Ｕ１が短絡した場合には、コイル結線部９Ｕ１によりステータコイル１３Ｕ１の上流側および下流側の端部を中性線１４に接続する。これにより、ステータコイル１３Ｕ１をＵ相交流電流の流れる回路から切り離す。また、このとき、ステータコイル１３Ｖ１、１３Ｗ１も切り離す。つまり、コイル結線部９Ｖ１、９Ｗ１において、ステータコイル１３Ｖ１、１３Ｗ１の上流側および下流側の端部を中性線１４に接続する。
【００５１】
このように、いずれかのステータコイル１３に不具合が生じた場合には、そのステータコイル１３を電気的に切り離すことで過電流が流れるのを防ぐことができるので、モータ１の運転を継続することができる。このとき、不具合を生じたステータコイル１３と異なる相のステータコイル１３についても、同数のステータコイル１３を切り離す。
【００５２】
なお、例えば、コイル結線部９ＸＹに過電流検出手段としての電流センサ等を備えることで、各ステータコイル１３の異常を検出することができる。
【００５３】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００５４】
ステータコイル１３を選択的に切り離すことが可能であるように構成する。これにより、不具合が生じた部分を切り離すことができ、モータ１の運転を継続することが可能となる。ここでは、例えば、ステータコイル１３の異常を検出する検出手段を備え、異常が検出された場合に、その異常が検出されたステータコイル１３を他のステータコイル１３から切り離す。これにより、異常が検出されたステータコイル１３に電流が流れるのを停止する。また、異常が検出されたステータコイル１３と異なる相に関しても、同数のステータコイル１３を切り離す。これにより、相間のバランスを崩すことなく運転を継続できる。
【００５５】
次に、第３の実施形態について説明する。ここで用いるステータコイル１３の概略構成を図１１に示す。
【００５６】
第１、２の実施形態においては、一つのティース１２に対して一つのコイルを巻装することによりステータコイル１３を構成した。これに対して本実施形態では、一つのティース１２に対して複数のコイルを巻装することによりステータコイル１３を構成する。
【００５７】
ここでは二つのコイル１９、２０を巻装することによりステータコイル１３を構成する。例えば、ティース１２Ｕ１にコイル１９Ｕ１、２０Ｕ１を巻装することによりステータコイル１３Ｕ１を構成する。同様に、ティース１２ＵＹにコイル１９ＵＹ、２０ＵＹを巻装することによりステータコイル１３ＵＹを構成する（Ｙ＝１〜４）。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００５８】
コイル１９、２０の構成はそれぞれ第１、２の実施形態におけるステータコイル１３の構成と同様とする。つまり、コイル１９、２０それぞれは、コイル結線部９において、全直列、直列・並列の混在、全並列に結線状態を切り換えることができるように構成する。これにより、コイル１９、２０の接続状態の組み合わせにより、表１のような段階を設定することができる。
【００５９】
【表１】
なお、コイル１９とコイル２０の巻数を違う巻数に設定することで、さらに多段階の変更を行うことができる。また、コイル１９、コイル２０を直列に接続可能な構成としてもよい。
【００６０】
次に、本実施形態の効果を説明する。以下、第１、２の実施形態とは異なる効果のみを説明する。
【００６１】
ティース１２それぞれに巻装するステータコイル１３を、連続する導線を集中巻することにより形成したコイル１９、２０を複数組み合わせることにより構成する。これにより、さらに多段階の接続の変更が可能となり、よりモータ１の特性を向上することが可能である。運転状態に応じて最も効率のよい接続に設定することができるので、モータ１を常に高効率に維持することができる。なお、ここでは、コイル１９、２０の二組としたが、この限りではない。
【００６２】
上記実施の形態においては、極数を８極としたが、この限りではない。さらに、電動機について説明したが、発電機についても同様の構成とすることで、ステータコイルの構成が複雑化するのを抑制しつつ、高効率を達成することができる。また、ここではインナーロータとしたが、アウターロータとしてもよく、さらには、インナーロータとアウターロータの両方を備えても良い。
【００６３】
このように、本発明は、上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が為し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いるモータおよびその周辺の概略図である。
【図２】第１の実施形態に用いるモータの概略構成図である。
【図３】第１の実施形態における全直列の接続状態を示す図である。
【図４】第１の実施形態における全直列の結線状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態における直列／並列混在の接続状態を示す図である。
【図６】第１の実施形態における直列／並列混在の結線状態を示す図である。
【図７】第１の実施形態における全並列の接続状態を示す図である。
【図８】第１の実施形態における全並列の結線状態を示す図である。
【図９】第１の実施形態における接続状態に応じた出力・効率特性マップである。
【図１０】第１の実施形態に用いるモータの出力・効率特性である。
【図１１】第３の実施形態に用いるモータのステータコイルの概略構成図である。
【符号の説明】
１ モータ（回転電機）
２ ステータ
３ ロータ
９ コイル結線部
１２ ティース
１３ ステータコア
１９、２０ コイル
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電機に関する。特に、集中巻により構成した巻線構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転子に永久磁石を埋め込んだ回転電機は、損失が少なく効率がよい、出力が大きい等の理由により数多く使用されている。この種の電動機は、回転子からの磁束が一定のため、高速回転時には誘導起電力が過大となる。そこで、弱め界磁電流を流すことで、電動機の端子電圧がインバータ等の制限電圧値を越えないように運転している。しかし、弱め界磁電流を流すことで、高速回転時の効率が悪化する。
【０００３】
そこで、分布巻の永久磁石式電動機として、同一極に複数組のステータコイルを巻装し、それを回転数に応じて直列、並列に切り替えることで、電動機全域での効率向上を図っているものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０５５７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、従来技術に示したように同一極に複数組のステータコイルを分布巻により巻装することにより電動機を構成すると、通常の切り替えなしの電動機に比べて、巻線構成が複雑になるという問題があった。これにより、製造行程が複雑化するので、製造効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、高効率を維持しつつ構成を簡略化することができる回転電機を供給することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、複数のティースを備えたステータコアと、前記ティースそれぞれに集中巻により巻装させたステータコイルと、を有するステータと、前記ステータに回転空隙を持って隣接するロータと、を備える。前記ステータコイル同士の接続を変更可能に構成する。
【０００８】
【作用及び効果】
ティースそれぞれに集中巻により巻装させたステータコイル同士の接続を変更可能に構成する。このように、ステータコイル同士の接続を変更可能とすることにより、運転状況によらず高効率を維持することができ、かつ、巻装構造を複雑化するのを抑制して製造効率が低下するのを防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に用いる回転電機およびその周辺機器の概略構成を図１に示す。ここでは、ロータ３に永久磁石８を備えた永久磁石式回転電機を用いる。特に、車輌の駆動に用いる電動機（以下、モータ１）について説明する。
【００１０】
モータ１として、３相交流電流によって駆動する電動機を用いる。また、モータ１に供給する電力を、３相交流電流に変換するインバータ１７を備える。インバータ１７では、図示しない電源からの電流を、多相交流電流、ここではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流電流に変換する。変換した交流電流は、コイル結線部９を介してモータ１に供給される。コイル結線部９では、後述するモータ１のステータ２に備えたステータコイル１３の結線状態の変更を行う。
【００１１】
このようなモータ１の駆動を制御するコントローラ１８を備える。コントローラ１８には、モータ１の端子電圧を検出する電圧センサ１９の出力を読み込む。また、インバータ１７からモータ１に供給される電流を検出する電流センサ２０の出力を読み込む。さらに、モータ１の回転速度を検出する回転センサ７の出力を読み込む。このような検出値を用いて、コントローラ１８においてインバータ１７を制御し、また、後述するようにコイル結線部９を制御する。
【００１２】
次に、モータ１の構成を、図２を用いて説明する。図２は、モータ１の軸に沿った縦断面の概略図である。
【００１３】
モータ１を、ステータ２とロータ３をケース５に収容することにより構成する。略円筒形状のステータ２を、ケース５の内壁に固定する。ステータ２は、図３に示すように、内周方向に突出するティース１２を有するステータコア１１と、ティース１２に巻装したステータコイル１３とから構成する。ティース１２には、絶縁体１８を介してステータコイル１３を集中巻により巻装する。
【００１４】
ティース１２は、Ｕ相交流電流が流れるステータコイル１３ＵＹを備えたティース１２ＵＹと、Ｖ相交流電流が流れるステータコイル１３ＶＹを備えたティース１２ＶＹと、Ｗ相交流電流が流れるステータコイル１３ＷＹを備えたティース１２ＷＹとから構成する。なお、Ｙ＝１〜４であり、各相には４個のティース１２を供える。ここでは、１２個のティース１２を周方向に均等に配置するが、この限りではない。ティース１２は、周方向に沿って時計周りにティース１２Ｗ１、１２Ｕ１、１２Ｖ１、１２Ｗ２、１２Ｕ２、１２Ｖ２・・・の順番で配置される。
【００１５】
さらに、Ｕ相交流電流が通電する環状のＵ相線１５と、Ｖ相交流電流が通電する環状のＶ相線１６と、Ｗ相交流電流が通電する環状のＷ相線１７と、を備える。ここでは、各線を２本ずつ備え、Ｕ相線１５ａ、１５ｂ、Ｖ相線１６ａ、１６ｂＷ相線１７ａ、１７ｂとする。さらに、環状の中性線１４を備える。各ステータコイル１３の端部は、Ｕ相線１５、Ｖ相線１６、Ｗ相線１７、中性線１４のいずれかに接続される。この端部の接続を、コイル結線部９において切り換えることにより、ステータコイル１３の結線状態を変更する。
【００１６】
ステータ２の内周側には回転空隙を介して回転可能なロータ３を備える。図３に示すように、ロータ３には、周方向に均等に複数個の永久磁石８を備える。ここでは８個の永久磁石８を備えるが、この限りではない。ロータ３は、外周方向に設けられているステータ２の内部で、ステータ２から与えられる回転磁束に対して、永久磁石８に反力を発生させ、回転軸４を中心に回転するように構成されている。また、隣接する永久磁石８の磁極が互いに相違するように構成する。ロータ３の回転軸４は、ベアリング６を介してケース５に支持される。回転軸４の一端には、回転センサ７を備え、ロータ３の回転速度を検出可能とする。
【００１７】
また、コイル結線部９をケース５の内部に備える。ここでは、１２個のコイル結線部９を備える。コイル結線部９にはステータコイル１３の各端部を接続し、ステータコイル１３の接続の切り替えを行う。コイル結線部９では、各ステータコイル１３の端部と、Ｕ相線１５、Ｖ相線１６、Ｗ相線１７および中性線１４との接続を切り換える。なお、コイル結線部９ＸＹを、ステータコイルＸＹの端部の切り替えを行う部分とする（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ、Ｙ＝１〜４）。コイル結線部９には、機械的なスイッチを用いても、スイッチング素子を用いても良い。
【００１８】
コイル結線部９ＵＹにおいて、ステータコイル１３ＵＹの上流側端部を、Ｕ相線１５ａ、１５ｂのどちらに接続するかを選択する。ここでは、コイル結線部９Ｕ１、９Ｕ２においては、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２の上流側の端部をＵ相線１５ａに固定する。一方、コイル結線部９Ｕ３、９Ｕ４において、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４の上流側端部の接続を、Ｕ相線１５ａ、１５ｂで切換可能とする。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００１９】
また、コイル結線部９ＵＹにおいて、各ステータコイル１３ＵＹの下流側の端部を、Ｕ相線１５に接続するか中性線１４に接続するかを切り換える。さらに、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部をＵ相線１５に接続する場合には、Ｕ相潜１５ａ、１５ｂのどちらに接続可能かも選択可能とする。ただし、ステータコイル１３Ｕ４においては、下流側の端部を中性線１４に固定する。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００２０】
なお、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部をＵ相線１５に接続する場合には、ステータコイル１３ＵＹの上流側端部と下流側端部の両方がＵ相線１５に接続されるが、上流側端部と下流側端部との間は切断された状態となるように構成する。つまり、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部をＵ相線１５に接続する場合には、ステータコイル１３ＵＹの下流側に隣接するステータコイル１３ＵＹ＋１と直列に接続することを示す。また、ステータコイル１３ＵＹの下流側端部を中性線１４に接続する場合には、中性線１４への接続部の上流側と下流側の回路を並列に接続することを示す。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００２１】
次に、各ステータコイル１３と、Ｕ相線１５、Ｖ相線１６、Ｗ相線１７および中性線１４との接続状態について説明する。
【００２２】
図３に、同相のステータコイル１３ＵＹ、ＶＹ、ＷＹを、それぞれ全直列で接続する場合を示す。
【００２３】
コイル結線部９ＵＹにおいて、ステータコイル１３ＵＹの下流端をＵ相線１５に接続して、ステータコイル１３ＵＹ、１３ＵＹ＋１を直列に接続する（Ｙ＝１、２、３）。また、ステータコイル１３ＵＹの上流側端部および下流側端部が接続するＵ相線１５は、Ｕ相線１５ａのみとする。これにより、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２、１３Ｕ３、１３Ｕ４を直列に接続することができる。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様に接続する。
【００２４】
このように接続することで、ステータコイル１３の結線状態は図４に示す状態となる。つまり、ステータコイル１３ＵＹ同士を直列に接続した直列コイル回路と、ステータコイル１３ＶＹ同士を直列に接続した直列コイル回路と、ステータコイル１３ＷＹ同士を直列に接続した直列コイル回路と、を中性点において接続したＹ型結線の状態となる。このとき、各直列コイル回路のもう一方の端部は、インバータ６の各相の端子に接続する。なお、各直列コイル回路の接続部分となる中性点は、中性線１４上の点である。
【００２５】
このように接続した場合のモータ１の出力特性を図９（ａ）に示す。同相のステータコイル１３ＵＹ、ＶＹ、ＷＹそれぞれを全直列で接続した場合には、最大トルクが大きくなり、最高効率ラインは低速側（低回転数側）による。
【００２６】
次に、図５に、同相のステータコイル１３ＵＹ、ＶＹ、ＷＹを、それぞれ直列と並列で接続する場合を示す。
【００２７】
コイル結線部９Ｕ１ではテータコイル１３Ｕ１の上流側の端部をＵ相線１５ａに接続する。また、ステータコイル１３Ｕ１の下流端をＵ相線１５ａに接続して、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２を直列に接続する。コイル結線部９Ｕ２では、ステータコイル１３Ｕ２の上流側の端部をＵ相線１５ａに接続する。また、ステータコイル１３Ｕ２の下流端を中性線１４に接続する。コイル結線部９Ｕ３では、ステータコイル１３Ｕ３の上流側の端部をＵ相線１５ｂに接続する。また、ステータコイル１３Ｕ３の下流端をＵ相線１５ｂに接続して、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４を直列に接続する。ステータ結線部９Ｕ４では、ステータコイル１３Ｕ４の上流側の端部をＵ相線１５ｂに接続する。これにより、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２を直列に、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４を直列に接続し、これら二つの直列回路を並列に接続する。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様に接続する。
【００２８】
このように接続することで、ステータコイル１３の結線状態は図６に示す状態となる。つまり、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｖ１、１３Ｖ２の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｗ１、１３Ｗ２の直列コイル回路と、を中性点に接続したＹ型結線の状態となる。また、ステータコイル１３Ｕ３、１３Ｕ４の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｖ３、１３Ｖ４の直列コイル回路と、ステータコイル１３Ｗ３、１３Ｗ４の直列コイル回路と、を中性点に接続したＹ型結線の状態となる。このようにＹ型結線の状態をした二つの回路が並列に接続され、インバータ６の各相の端子に接続される。
【００２９】
このように接続した場合のモータの出力特性を図９（ｂ）に示す。同相のステータコイル１３Ｘを直列と並列で接続する場合、ここでは２直列２並列に接続する。この場合には、全てを直列に接続した場合に比べて最大トルクは若干減少するが、最高効率ラインは高回転数側にずれる。
【００３０】
次に、図７に、同相のステータコイル１３ＵＹ、１３ＶＹ、１３ＷＹを、それぞれ全並列で接続する場合を示す。
【００３１】
全てのコイル結線部部９ＵＹにおいて、ステータコイル１３ＵＹの上流側の端部をＵ相線１５ａに接続する。また、ステータコイル１３ＵＹの下流端を中性線１４に接続する。これにより、ステータコイル１３Ｕ１、１３Ｕ２、１３Ｕ３、１３Ｕ４をそれぞれ並列に接続することができる。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様に接続する。
【００３２】
このときの結線状態は、図８に示すように、各ステータコイル１３を並列に接続した状態となる。つまり、ステータコイル１３Ｘ１、１３Ｘ２、１３Ｘ３、１３Ｘ４（Ｘ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）をそれぞれ中性点で接続した４つのＹ型結線を並列に接続し、インバータ６の各相の端子に接続した状態となる。
【００３３】
このように接続した場合のモータ１の出力特性を図９（ｃ）に示す。同相のステータコイル１３Ｘ１、１３Ｘ２、１３Ｘ３、１３Ｘ４を全並列で接続した場合には、最大トルクはさらに下がるが、より高回転数側で運転することができ、最高効率ラインはより高回転数側へとずれる。
【００３４】
次に、このようなステータコイル１３の接続制御方法を説明する。
【００３５】
ここでは、回転センサ７により検出したモータ１の回転数に応じて接続状態を切り換える。回転数が低い低回転数範囲ＭＬの場合には各相のステータコイル１３を全直列に接続する。また、回転数が中くらいの中回転数範囲ＭＭの場合には、直列と並列の混在、ここでは２直２並列に接続する。また、回転数が高い高回転数範囲ＭＨの場合には全並列に接続する。回転数範囲ＭＬ、ＭＭ、ＭＨは、予め、実験等により求めておく。例えば、図４、６、８のような結線状態のモータ１の出力特性を実験等により求め、これから各回転数に対して高効率を示す結線状態を求める。つまり、それぞれの結線状態に対して、他の結線状態に比べて高効率を示す回転範囲ＭＬ、ＭＭ、ＭＨを設定する。
【００３６】
このように結線状態を切り換えることにより、図１０に示すような出力特性を得ることができる。つまり、回転数に応じて結線状態を切り換えることで、回転数にかかわらず、モータ１を高効率に維持することができる。
【００３７】
なお、ここでは接続状態の切り換えをモータ１の回転数に応じて行ったが、この限りではない。例えば、電圧センサ１９により検出した、モータ１の端子電圧に応じて接続状態を切り換えることもできる。端子電圧が小さい低電圧範囲ＶＬの場合には要求される回転数が低いと判断して全直列に接続する。また、端子電圧が中くらいの中電圧範囲ＬＭの場合に２直２並列に接続する。また、端子電圧が大きい高電圧範囲ＶＨの場合には、要求される回転数が高いと判断して全並列に接続する。結線状態を切り換える電圧範囲ＶＬ、ＶＭ、ＶＨは、予め実験等により求めておく。このように、ステータコイル１３の接続の変更を、端子電圧に応じて行うことで、図１０のような出力特性を得ることができる。
【００３８】
または、端子電圧に対して電流センサ２０の出力が大きいか小さいかによりステータコイル１３の接続を変更してもよい。端子電圧に対してモータ１に供給される電流が小さい時には、高回転数で運転されていると判断して並列に接続する。さらには、図示しない車速センサおよびアクセル開度からステータコイル１３の接続を変更してもよい。
【００３９】
または、ステータコイル１３の接続状態の切換をマップに応じて行うこともできる。例えば、図９に示すように、各結線状態に対する回転数とトルクの特性を予め記憶しておく。モータ１の回転数と出力トルクを検出または推測し、これから各結線状態における効率を求めて比較する。この効率が最も大きい結線状態に切り換えることで、図１０に示すような出力特性を得ることができる。
【００４０】
また、ここではモータ１内にコイル結線部９を構成したがこの限りではなく、外部に配置してもよい。この場合には、各ステータコイル１３の両端をモータ１外に引き出し、コイル結線部９に接続する。例えば、コイル結線部９をモータ１とインバータ１７の間に配置し、ステータコイル１２間の接続を自由に変更可能な切替回路とする。コイル結線部９としては、例えば、特開平６−２０５５７３号公報に開示されたものや、その他のステータ１３の接続を切り換えることができる構成のものを用いることができる。
【００４１】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００４２】
複数のティース１２を備えたステータコア１１と、ティース１２それぞれに集中巻により巻装させたステータコイル１３と、を有するステータ２と、ステータ２に回転空隙を持って隣接するロータ３と、を備える。ステータコイル１３同士の接続を変更可能に構成する。このように、各ティース１２に対して集中巻とし、それらの接続を変更するので、ステータコイル１３の構造を複雑化するのを抑制し、製造工程を簡略化することができ、かつ、高効率を維持することができる。
【００４３】
ここでは、同相のステータコイル１３同士の接続を直列／並列に変更可能とする。例えば、トルクが必要な時には、ステータコイル１３を全直列に接続を行い、中速域の効率を上げたい時には、ステータコイル１３を直列／並列混在に接続を行い、高回転時の効率を上げたい時には、ステータコイル１３を全並列に接続する。このようにステータコイル１３の接続を多段階に変更することにより、運転状態に適した高効率範囲を持つような接続とすることができる。これにより、モータ１の特性を大幅に向上することができる。
【００４４】
また、ティース１２それぞれに巻装するステータコイル１３を、連続する導線を集中巻することにより形成した一つのコイルから構成する。これにより、通常の接続変更なしの集中巻モータと同様の巻線行程で済み、コストを抑えることができる。
【００４５】
さらに、ステータコイル１３の接続を、回転数に応じて変更する。これにより、低回転高トルク、高回転高出力を両立することができ、全回転域での効率を向上することができる。
【００４６】
または、ステータコイル１３の接続を、端子電圧に応じて変更する。これによっても、低回転高トルク、高回転高出力を両立することができ、全回転域での効率を向上することができる。
【００４７】
または、前記固定子巻線の変更を、出力・効率特性を示すマップに応じて行う。これにより、運転状態に応じて、最もより効率を維持する接続状態に設定することができる。
【００４８】
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
本実施形態を第１の実施形態と同様とする。ただし、各コイル結線部９において、ステータコイル１３の上流側の端部を、中性線１４にも接続可能な構成とする。つまり、ステータコイル１３の上流側端部と、下流側端部と、の両方を中性線１４（中性点）に接続可能な構成とすることで、各ステータコイル１３を接続回路から切り離し可能な構成とする。
【００５０】
このような構成のモータ１において、例えば、ステータコイル１３Ｕ１が短絡した場合には、コイル結線部９Ｕ１によりステータコイル１３Ｕ１の上流側および下流側の端部を中性線１４に接続する。これにより、ステータコイル１３Ｕ１をＵ相交流電流の流れる回路から切り離す。また、このとき、ステータコイル１３Ｖ１、１３Ｗ１も切り離す。つまり、コイル結線部９Ｖ１、９Ｗ１において、ステータコイル１３Ｖ１、１３Ｗ１の上流側および下流側の端部を中性線１４に接続する。
【００５１】
このように、いずれかのステータコイル１３に不具合が生じた場合には、そのステータコイル１３を電気的に切り離すことで過電流が流れるのを防ぐことができるので、モータ１の運転を継続することができる。このとき、不具合を生じたステータコイル１３と異なる相のステータコイル１３についても、同数のステータコイル１３を切り離す。
【００５２】
なお、例えば、コイル結線部９ＸＹに過電流検出手段としての電流センサ等を備えることで、各ステータコイル１３の異常を検出することができる。
【００５３】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００５４】
ステータコイル１３を選択的に切り離すことが可能であるように構成する。これにより、不具合が生じた部分を切り離すことができ、モータ１の運転を継続することが可能となる。ここでは、例えば、ステータコイル１３の異常を検出する検出手段を備え、異常が検出された場合に、その異常が検出されたステータコイル１３を他のステータコイル１３から切り離す。これにより、異常が検出されたステータコイル１３に電流が流れるのを停止する。また、異常が検出されたステータコイル１３と異なる相に関しても、同数のステータコイル１３を切り離す。これにより、相間のバランスを崩すことなく運転を継続できる。
【００５５】
次に、第３の実施形態について説明する。ここで用いるステータコイル１３の概略構成を図１１に示す。
【００５６】
第１、２の実施形態においては、一つのティース１２に対して一つのコイルを巻装することによりステータコイル１３を構成した。これに対して本実施形態では、一つのティース１２に対して複数のコイルを巻装することによりステータコイル１３を構成する。
【００５７】
ここでは二つのコイル１９、２０を巻装することによりステータコイル１３を構成する。例えば、ティース１２Ｕ１にコイル１９Ｕ１、２０Ｕ１を巻装することによりステータコイル１３Ｕ１を構成する。同様に、ティース１２ＵＹにコイル１９ＵＹ、２０ＵＹを巻装することによりステータコイル１３ＵＹを構成する（Ｙ＝１〜４）。Ｖ相、Ｗ相についても同様とする。
【００５８】
コイル１９、２０の構成はそれぞれ第１、２の実施形態におけるステータコイル１３の構成と同様とする。つまり、コイル１９、２０それぞれは、コイル結線部９において、全直列、直列・並列の混在、全並列に結線状態を切り換えることができるように構成する。これにより、コイル１９、２０の接続状態の組み合わせにより、表１のような段階を設定することができる。
【００５９】
【表１】
【００６０】
次に、本実施形態の効果を説明する。以下、第１、２の実施形態とは異なる効果のみを説明する。
【００６１】
ティース１２それぞれに巻装するステータコイル１３を、連続する導線を集中巻することにより形成したコイル１９、２０を複数組み合わせることにより構成する。これにより、さらに多段階の接続の変更が可能となり、よりモータ１の特性を向上することが可能である。運転状態に応じて最も効率のよい接続に設定することができるので、モータ１を常に高効率に維持することができる。なお、ここでは、コイル１９、２０の二組としたが、この限りではない。
【００６２】
上記実施の形態においては、極数を８極としたが、この限りではない。さらに、電動機について説明したが、発電機についても同様の構成とすることで、ステータコイルの構成が複雑化するのを抑制しつつ、高効率を達成することができる。また、ここではインナーロータとしたが、アウターロータとしてもよく、さらには、インナーロータとアウターロータの両方を備えても良い。
【００６３】
このように、本発明は、上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が為し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に用いるモータおよびその周辺の概略図である。
【図２】第１の実施形態に用いるモータの概略構成図である。
【図３】第１の実施形態における全直列の接続状態を示す図である。
【図４】第１の実施形態における全直列の結線状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態における直列／並列混在の接続状態を示す図である。
【図６】第１の実施形態における直列／並列混在の結線状態を示す図である。
【図７】第１の実施形態における全並列の接続状態を示す図である。
【図８】第１の実施形態における全並列の結線状態を示す図である。
【図９】第１の実施形態における接続状態に応じた出力・効率特性マップである。
【図１０】第１の実施形態に用いるモータの出力・効率特性である。
【図１１】第３の実施形態に用いるモータのステータコイルの概略構成図である。
【符号の説明】
１ モータ（回転電機）
２ ステータ
３ ロータ
９ コイル結線部
１２ ティース
１３ ステータコア
１９、２０ コイル
Claims (7)
- 複数のティースを備えたステータコアと、前記ティースそれぞれに集中巻により巻装させたステータコイルと、を有するステータと、
前記ステータに回転空隙を持って隣接するロータと、を備え、
前記ステータコイル同士の接続を変更可能に構成することを特徴とする回転電機。 - 前記ステータコイルを選択的に切り離すことが可能であるように構成する請求項１に記載の回転電機。
- 前記ティースそれぞれに巻装する前記ステータコイルを、連続する導線を集中巻することにより形成した一つのコイルから構成する請求項１または２に記載の回転電機。
- 前記ティースそれぞれに巻装する前記ステータコイルを、連続する導線を集中巻することにより形成したコイルを複数組み合わせることにより構成する請求項１または２に記載の回転電機。
- 前記ステータコイルの接続を、回転数に応じて変更する請求項１から４のいずれか一つに記載の回転電機。
- 前記ステータコイルの接続を、端子電圧に応じて変更する請求項１から４のいずれか一つに記載の回転電機。
- 前記固定子巻線の変更を、出力・効率特性を示すマップに応じて行う請求項１から４のいずれか一つに記載の回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003120316A JP2004328900A (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003120316A JP2004328900A (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004328900A true JP2004328900A (ja) | 2004-11-18 |
Family
ID=33499273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003120316A Pending JP2004328900A (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004328900A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009505630A (ja) * | 2005-08-22 | 2009-02-05 | ボジアック，ドゥミトル | 切換可能なコイル構成を備える単極場電動発電機 |
| CN101964627A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 发那科株式会社 | 具备多个定子线圈的电动机的驱动系统 |
| JP2011036060A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機 |
| JP2011072462A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Appliances Inc | ドラム式洗濯乾燥機 |
| JP2013021846A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Okuma Corp | 同期電動機 |
| JP2013150500A (ja) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
| JP2013220026A (ja) * | 2013-07-30 | 2013-10-24 | Yaskawa Electric Corp | 巻線切替器及び車両 |
| JP2014096915A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 自動車用電動アクチュエータ |
| JP2014103850A (ja) * | 2014-03-13 | 2014-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
| JP2016226195A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | マツダ株式会社 | アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造およびその製造方法 |
| EP2670028A4 (en) * | 2011-01-27 | 2017-11-15 | Shibaura Institute of Technology | Stator teeth, stator, rotating armature, and method for controlling rotating armature |
| WO2018078845A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | 三菱電機株式会社 | 駆動装置、空気調和機および電動機の駆動方法 |
| WO2021024645A1 (ja) * | 2019-08-06 | 2021-02-11 | 株式会社日立産機システム | 回転電機 |
| WO2022034665A1 (ja) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 三菱電機株式会社 | 電動機、駆動装置、圧縮機、及び空気調和機 |
| JP2022132841A (ja) * | 2021-03-01 | 2022-09-13 | コアレスモータ株式会社 | モータ |
-
2003
- 2003-04-24 JP JP2003120316A patent/JP2004328900A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009505630A (ja) * | 2005-08-22 | 2009-02-05 | ボジアック，ドゥミトル | 切換可能なコイル構成を備える単極場電動発電機 |
| CN101964627A (zh) * | 2009-07-24 | 2011-02-02 | 发那科株式会社 | 具备多个定子线圈的电动机的驱动系统 |
| JP2011030354A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Fanuc Ltd | 複数の固定子巻線を備えた電動機の駆動システム |
| JP2011036060A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機 |
| JP2011072462A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Appliances Inc | ドラム式洗濯乾燥機 |
| EP2670028A4 (en) * | 2011-01-27 | 2017-11-15 | Shibaura Institute of Technology | Stator teeth, stator, rotating armature, and method for controlling rotating armature |
| JP2013021846A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Okuma Corp | 同期電動機 |
| JP2013150500A (ja) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
| JP2014096915A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 自動車用電動アクチュエータ |
| JP2013220026A (ja) * | 2013-07-30 | 2013-10-24 | Yaskawa Electric Corp | 巻線切替器及び車両 |
| JP2014103850A (ja) * | 2014-03-13 | 2014-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
| JP2016226195A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | マツダ株式会社 | アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造およびその製造方法 |
| WO2018078845A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | 三菱電機株式会社 | 駆動装置、空気調和機および電動機の駆動方法 |
| JPWO2018078845A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2019-03-14 | 三菱電機株式会社 | 駆動装置、空気調和機および電動機の駆動方法 |
| WO2021024645A1 (ja) * | 2019-08-06 | 2021-02-11 | 株式会社日立産機システム | 回転電機 |
| TWI772833B (zh) * | 2019-08-06 | 2022-08-01 | 日商日立產機系統股份有限公司 | 旋轉電機 |
| WO2022034665A1 (ja) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | 三菱電機株式会社 | 電動機、駆動装置、圧縮機、及び空気調和機 |
| JP2022132841A (ja) * | 2021-03-01 | 2022-09-13 | コアレスモータ株式会社 | モータ |
| JP7296142B2 (ja) | 2021-03-01 | 2023-06-22 | コアレスモータ株式会社 | モータ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6998750B2 (en) | Permanent magnet type three-phase AC rotary electric machine | |
| US7116019B2 (en) | Mesh connected electrical rotating machine with span changing | |
| JP2010537621A (ja) | 電気機器 | |
| JP2004328900A (ja) | 回転電機 | |
| WO2018190114A1 (ja) | 回転電機及び回転電機システム | |
| JP6227171B2 (ja) | 極数切替型回転電機および極数切替型回転電機の駆動方法 | |
| JP2009278841A (ja) | 可動電機 | |
| JP2011120465A (ja) | ２相ｂｌｄｃモータ | |
| JP2005537777A (ja) | ４／６極共通巻線を有し且つ付加４極巻線を有するｐｓｃモータ | |
| US20070222408A1 (en) | Simplified solid state electric motor drive technique | |
| JP5044315B2 (ja) | 電動モータ用アーマチュア、および電動モータ | |
| JP3857846B2 (ja) | コンデンサ電動機 | |
| US8258667B2 (en) | Reverse electromotive force generating motor | |
| JPH06205573A (ja) | 巻線切替型回転電機 | |
| JP5301905B2 (ja) | 複数相回転電機駆動装置、複数相発電機用コンバータ、複数相回転電機、及び回転電機駆動システム | |
| JP2006238679A (ja) | 永久磁石型単相モータ | |
| JP2008306913A (ja) | 電動モータ用アーマチュア、および電動モータ | |
| JP4172482B2 (ja) | 結線パターン切換装置 | |
| JP2008131780A (ja) | 直流モータのアーマチュア及び直流モータ | |
| JP2000228890A (ja) | ブラシレスモータ | |
| JP3837954B2 (ja) | 結線パターン切換装置 | |
| US20230060549A1 (en) | Tapped winding method for extended constant horsepower speed range | |
| TWI772246B (zh) | 兼具馬達及發電運轉模式之電機機械 | |
| JP2670022B2 (ja) | 無整流子電動機 | |
| WO2023164871A1 (zh) | 齿绕组少极多速直流定子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070919 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070925 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080325 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080520 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080812 |