JP2015142392A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】通電されるがトルクや出力に寄与しないムダ導体を発生させることなく、負荷状態に応じて回転電機の特性を変化させる。
【解決手段】このモータは、導体バー１７の一方の端部は、第１の正極側スイッチ２６を介して直流電源２７の正極端子３１に接続されるとともに、第２の負極側スイッチ２８を介して直流電源２７の負極端子３２に接続される。また、導体バー１７の他方の端部は、第１の負極側スイッチ２９を介して直流電源２７の負極端子３２に接続されるとともに、第２の正極側スイッチ３０を介して直流電源２７の正極端子３１に接続される。そして、第１の正極側スイッチ２６、第２の負極側スイッチ２８、第１の負極側スイッチ２９及び第２の正極側スイッチ３０は、制御装置により制御されることで、各導体バー１７に流れる電流の振幅及び位相は、個別に制御される。
【選択図】図３

Description

この発明は、運転状態に応じて電機子導体に流れる電流の振幅と位相が切換えられる回転電機に関するものである。

従来、回転電機の電機子巻線の巻数や巻線間の接続方法を切換えることにより運転領域を拡大し、特性が向上した回転電機が提案されている。
例えば、特許文献１には、ｎ個の部分巻線より構成される電機子巻線の同相コイルの接続を直列と並列に切換えること、相コイル間の結線をＹ結線とΔ結線とに切替えることにより運転領域が拡大し、また特性が向上した誘導電動機が記載されている。

特開平１１−０２７９８７号公報

ところで、運転領域内において、高速域と低速域、高負荷域と低負荷域では回転電機に求められる特性が異なる。
例えば、低負荷域ではトルクリップルや電流リップルが出力トルクや入出力電流に比べて比較的大きくなり影響が顕著となるためリップルの小さな特性が求められるのに対して、高負荷域では温度の成立性等が求められる。
上記誘導電動機では、相コイルの巻数や直並列切換、Ｙ-Δ結線の変更等によって線間電圧ピーク値や相コイルの電流密度を変化させていたが、切換によって固定子と回転子とのギャップ磁束密度波形自体は変化しないために、トルクリップルや電流リップル等のギャップ磁束波形に起因する特性を変化させることはできなかった。

一般に、分布巻は集中巻に比べて電機子の作るギャップ磁束分布を正弦波に近づけることができ、さらに短節巻は全節巻に比べてギャップ磁束分布を正弦波に近づけることができる。
このことから短節巻の巻線パターンを採用することによって集中巻の巻線パターンを採用した回転電機に比べてトルクリップルを低減しやすい。
一方で、短節巻は磁束利用率が低くトルクを得るのに電流を多く必要とするため高負荷での温度成立性が難しくなるという問題がある。
全節巻きもしくは短節巻きに巻装された分布巻巻線や集中巻巻線を用い、相コイルに通電する電流の振幅と位相を変えることによって他の磁束波形を再現することができれば上記課題を解決した回転電機を作ることができる。
しかしながら、実際には磁束の合成により相コイルが発生する磁束を相互に打消すような通電をする必要があるために、導体損失を発生させるのみでトルクを発生しないムダ導体が発生し効率が低下するという新たな問題を生じる。

ここで、ムダ導体について簡単に説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、従来の全節巻、短節巻、集中巻を切替る構成を示す模式図であり、図８（ａ）はステータコア５１に巻装されたコイル５０を回転電機の軸線方向に沿って視たときの図、図８（ｂ）は図８（ａ）の回転電機を径方向に沿って視たときの図である。
図中矢印はコイル５０に流れる電流の向きを示している。
図８（ａ）、（ｂ）において、従来の全節巻，短節巻，集中巻を切替る構造では例えば集中巻のコイル５０がステータコア５１に巻きつけられている。
分布巻の磁束波形を作る際には、図８に示すように例えば２スロット離れた分布巻とする場合、間に挟まれるコイル５０を隣同士結ぶことで２スロット離れた位置のコイル５０を接続する。
この場合、同スロットに挿入された２つのコイル５０は互いに電流の向きが逆であるため互いに磁束を打ち消し合う。
従って、２スロット離れたコイル５０を結ぶ間のコイル５０は電流が通電されることによる導体損失を発生するものの有効な磁束を発生させない、所謂ムダ導体となる。

この発明は、上記課題を解決するものであり、運転領域の拡大と共に上記ギャップ磁束密度波形を任意に操作することで、各運転ポイントに求められる好適な磁束波形を形成し、かつ上記のようなムダ導体による損失のない低損失な回転電機を提供するものである。

この発明に係る回転電機は、ロータと、このロータを囲い、軸線方向に延びた複数のステータスロットが形成されたステータコア、及び各前記ステータスロットにそれぞれ挿入された導体バーを有するステータと、を備え、
前記導体バーの一方の端部は、電流をオン、オフする第１の正極側スイッチを介して直流電源の正極端子に電気的に接続されるとともに、電流を制御する負極側制御部品を介して直流電源の負極端子に電気的に接続され、
前記導体バーの他方の端部は、電流をオン、オフする第１の負極側スイッチを介して前記直流電源の負極端子に電気的に接続されるとともに、電流を制御する正極側制御部品を介して直流電源の正極端子に電気的に接続され、
前記第１の正極側スイッチ、前記負極側制御部品、前記第１の負極側スイッチ及び前記正極側制御部品は、制御装置により制御されることで、前記各導体バーに流れる電流の振幅及び位相は個別に制御される。

この発明に係る回転電機によれば、各導体バーに流れる電流の振幅及び位相は、各導体バーごとに制御され、ステータとロータとの間のギャップ磁束密度波形が任意に調整されることで、各運転ポイントに求められる好適な磁束波形を形成し、ムダ導体による損失なく全節巻、短節巻、集中巻の駆動を行うことができる。
従って、運転領域の拡大のみならずトルクリップル等の駆動特性も向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係るモータを示す側断面図である。 図１のモータの正断面図である。 図１のモータの給電回路を示す給電回路図である。 図２の部分拡大図である。 この発明の実施の形態２に係るモータを示す正断面図である。 この発明の実施の形態３に係るモータを示す正断面図である。 図６の部分拡大図である。 従来のコイルの構成を示す模式図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るモータ１を示す側断面図、図２は図１のモータ１の正断面図である。
このモータ１は、８極４８スロットの永久磁石モータである。
回転電機であるモータ１は、円筒形状のフレーム２と、このフレーム２の両側に覆って設けられた負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４と、フレーム２の中心軸線上に配置され、負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４で負荷側ベアリング５及び反負荷側ベアリング６を介して回転自在に２点支持されたシャフト７と、シャフト７が挿入されてキー等で一体され、フレーム２、負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４で構成されたケース１０内に収納されたロータ８と、フレーム２の内壁面に圧入や焼バメ等によって固定されロータ８と隙間を介して囲った円環状のステータ９と、を備えている。
負荷側ベアリング５は、ベアリング押さえ１１で負荷側ブラケット３に対して軸線方向にボルト等で固定されている。反負荷側ベアリング６は、波ワッシャ１２を介して反負荷側ブラケット４に対して軸線方向に自由度を持って固定されている。
ケース１０は、フレーム２に対して負荷側ブラケット３及び反負荷側ブラケット４をボルト等で固定することで形成されている。

ステータ９は、円環状のヨーク１３の内周側から径方向内側に等分間隔で突出した４８個のティース１４を有するステータコア１５と、ティース１４間に形成された軸線方向に延びた各ステータスロット１６に、径方向に２個ずつ並んで挿入された導体バー１７と、ステータコア１５と各導体バー１７との間に介在したインシュレータ１８と、を備えている。
ステータコア１５は、両面が絶縁処理された薄板鋼板を複数枚積層して形成される。
各導体バー１７は、インシュレータ１８で一体モールドされており、インシュレータ１８で被覆された各導体バー１７は、各ステータスロット１６に圧入されることでステータコア１５に固定される。
各導体バー１７は、その両端部にそれぞれ負荷側リード２３及び反負荷側リード２４の各一端部が接続されている。各負荷側リード２３及び反負荷側リード２４は、それぞれフレーム２に形成された引出し口２５を通ってモータ１の外部に引出されている。

ロータ８は、周方向等分間隔に全部で８個形成され軸線方向に延びた磁石スロット２０を有する円柱形状のロータコア１９と、各磁石スロット２０にＮ極とＳ極とが交互に外径側を位置するように挿入された永久磁石２１と、ロータコア１９の軸線方向の両端に固定され磁石スロット２０の両側を塞ぐ端板２２と、を備えている。
端板２２は、非磁性材料で製作されるのが望ましい。

図３は図１のモータ１の給電回路を示す給電回路図である。
負荷側リード２３は、電流をオン、オフする第１の正極側スイッチ２６を介して直流電源２７の正極端子３１に電気的に接続されているとともに、電流をオン、オフ制御する負荷側制御部品である第２の負極側スイッチ２８を介して直流電源２７の負極端子３２に電気的に接続されている。
反負荷側リード２４は、電流をオン、オフする第１の負極側スイッチ２９を介して直流電源２７の負極端子３２に電気的に接続されているとともに、電流をオン、オフ制御する正極側制御部品である第２の正極側スイッチ３０を介して直流電源２７の正極端子３１に電気的に接続されている。
このように、このモータ１の給電回路は、第１の正極側スイッチ２６、第２の負極側スイッチ２８、第１の負極側スイッチ２９及び第２の正極側スイッチ３０により、所謂Ｈブリッジ回路を構成している。
なお、図３において図示されていないが、各スイッチ２６，３０，２９，２８の駆動を制御する制御装置により各導体バー１７に流す電流の振幅及び位相は個別に調整される。 この制御装置は、各スイッチ２６，３０，２９，２８につき一つずつ設けられている。

第１の正極側スイッチ２６、第２の正極側スイッチ３０、第１の負極側スイッチ２９、第２の負極側スイッチ２８は、シリコン半導体を用いた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）により構成されるが，電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）で構成してもよい。
また，炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）などのワイドバンドギャップ半導体などを用いた半導体スイッチにより構成されてもよい。
図示していないが、第１の正極側スイッチ２６、第２の正極側スイッチ３０、第１の負極側スイッチ２９、第２の負極側スイッチ２８は、それぞれ各スイッチ２６，３０，２９，２８と並列に還流ダイオードを挿入されている。
直流電源２７は、鉛バッテリやリチウムイオンバッテリ等で構成される。
個々の導体バー１７に対してＨブリッジ回路が構成され、また各Ｈブリッジ回路に対して直流電源２７がそれぞれ個別に設けられており、一つのモータ１に対して、全部で９６個のＨブリッジ回路、９６個の導体バー１７が用いられている。

図３において、制御装置の駆動により、第１の正極側スイッチ２６及び第１の負極側スイッチ２９がオンされ、第２の負極側スイッチ２８及び第２の正極側スイッチ３０がオフされると、負荷側リード２３の端部は、正極側の電位となり、反負荷側リード２４の端部は、負極側の電位となる。
その結果、導体バー１７には負荷側リード２３から反負荷側リード２４に向けて電流が流れる。
一方、制御装置の駆動により、第１の正極側スイッチ２６及び第１の負極側スイッチ２９がオフされ、第２の負極側スイッチ２８及び第２の正極側スイッチ３０がオンされると、負荷側リード２３の端部は、負極側の電位となり、反負荷側リード２４の端部は、正極側の電位となる。
その結果、導体バー１７には反負荷側リード２４から負荷側リード２３に向けて電流が流れる。
また、Ｈブリッジ回路の４つのスイッチ２６，３０，２９，２８の全てをＯＦＦとすると、導体バー１７は、直流電源２７から切り離されて電流は流れない。
このように、制御装置により、各スイッチ２６，３０，２９，２８のオン、オフの切り換えと、オン時間及びオフ時間の比をそれぞれ変化させることによって、各導体バー１７には任意の振幅と位相の電流を通電することができる。

次に、上記構成の６相モータ１の動作について説明する。
図４は、図２の部分拡大図である。
図４において、各導体バー１７には周方向に沿ってそれぞれａからｘまでの番号が割り当てられている。
Ａ＋，Ｂ＋，Ｃ＋，Ｄ＋，Ｅ＋，Ｆ＋はそれぞれ振幅が等しく位相が３０度ずつ順番にずれた６相交流の相とし、Ａ−，Ｂ−，Ｃ−，Ｄ−，Ｅ−，Ｆ−はそれぞれＡ＋，Ｂ＋，Ｃ＋，Ｄ＋，Ｅ＋，Ｆ＋に対して位相が反転した状態を表すものとする。
モータ１が全節分布巻の駆動を行なうには、通電する各導体バー１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａ，ｂの各導体バー１７にＡ＋の相、番号ｃ，ｄの各導体バー１７にＢ＋の相、番号ｅ，ｆの各導体バー１７にＣ＋の相、番号ｇ，ｈの各導体バー１７にＤ＋の相、番号ｉ，ｊの各導体バー１７にＥ＋の相、番号ｋ，ｌの各導体バー１７にＦ＋の相、番号ｍ，ｎの各導体バー１７にＡ−の相、番号ｏ，ｐの各導体バー１７にＢ−の相、番号ｑ，ｒの各導体バー１７にＣ−の相、番号ｓ，ｔの各導体バー１７にＤ−の相、番号ｕ，ｖの各導体バー１７にＥ−の相、番号ｗ，ｘの各導体バー１７にＦ−の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで、８極４８スロット毎極毎相１の６相全節分布巻の電機子磁束を構成することができる。
なお，回転方向の図示していない部位については回転偶対称の構成となる。

また、モータ１が短節分布巻の駆動を行なうには、通電する各導体バー１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａの導体バー１７にＡ＋の相、番号ｂの導体バー１７にＤ−の相、番号ｃの導体バー１７にＢ＋の相、番号ｄの導体バー１７にＥ−の相、番号ｅの導体バー１７にＣ＋の相、番号ｆの導体バー１７にＦ−の相、番号ｇの導体バー１７にＤ＋の相、番号ｈの導体バー１７にＡ−の相、番号ｉの導体バー１７にＥ＋の相、番号ｊの導体バー１７にＢ−の相、番号ｋの導体バー１７にＦ＋の相、番号ｌの導体バー１７にＣ−の相、番号ｍの導体バー１７にＡ−の相、番号ｎの導体バー１７にＤ＋の相、番号ｏの導体バー１７にＢ−の相、番号ｐの導体バー１７にＥ＋の相、番号ｑの導体バー１７にＣ−の相、番号ｒの導体バー１７にＦ＋の相、番号ｓの導体バー１７にＤ−の相、番号ｔの導体バー１７にＡ＋の相、番号ｕの導体バー１７にＥ−の相、番号ｖの導体バー１７にＢ＋の相、番号ｗの導体バー１７にＦ−の相、番号ｘの導体バー１７にＣ＋の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで、８極４８スロット毎極毎相１の６相短節分布巻の電機子磁束を構成することができる。
なお，回転方向の図示していない部位については前述と同様に回転偶対称となる。

また、モータ１が集中巻の駆動を行なうには、通電する各導体バー１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａの導体バー１７にＡ＋の相、番号ｂの導体バー１７にＦ−の相、番号ｃの導体バー１７にＢ＋の相、番号ｄの導体バー１７にＡ−の相、番号ｅの導体バー１７にＣ＋の相、番号ｆの導体バー１７にＢ−の相、番号ｇの導体バー１７にＤ＋の相、番号ｈの導体バー１７にＣ−の相、番号ｉの導体バー１７にＥ＋の相、番号ｊの導体バー１７にＤ−の相、番号ｋの導体バー１７にＦ＋の相、番号ｌの導体バー１７にＥ−の相、番号ｍの導体バー１７にＡ−の相、番号ｎの導体バー１７にＦ＋の相、番号ｏの導体バー１７にＢ−の相、番号ｐの導体バー１７にＡ＋の相、番号ｑの導体バー１７にＣ−の相、番号ｒの導体バー１７にＢ＋の相、番号ｓの導体バー１７にＤ−の相、番号ｔの導体バー１７にＣ＋の相、番号ｕの導体バー１７にＥ−の相、番号ｖの導体バー１７にＤ＋の相、番号ｗの導体バー１７にＦ−の相、番号ｘの導体バー１７にＥ＋の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで、８極４８スロット毎極毎相１の６相集中巻の電機子磁束を構成することができる。
回転方向の図示していない部位については前述と同様に回転偶対称となる。

このように各導体バー１７に通電することで、モータ１は、６相の全節巻、短節巻、集中巻の駆動をそれぞれ行うことができる。

次に、３相モータ１の動作について説明する。
３相についても同様に、Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋をそれぞれ振幅が等しく位相が１２０度ずつ順番にずれた３相交流の相とし、Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−はそれぞれＵ＋，Ｖ＋，Ｗ＋に対して位相が反転した状態を表すものとする。
モータ１が全節巻の駆動を行なうには、通電する各導体バー１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａ，ｂ，ｃ，ｄの各導体バー１７にＵ＋の相、番号ｅ，ｆ，ｇ，ｈの各導体バー１７にＶ＋の相、番号ｉ，ｊ，ｋ，ｌの各導体バー１７にＷ＋の相、番号ｍ，ｎ，ｏ，ｐの各導体バー１７にＵ−の相、番号ｑ，ｒ，ｓ，ｔの各導体バー１７にＶ−の相、番号ｕ，ｖ，ｗ，ｘの各導体バー１７にＷ−の相関係となるように通電する電流位相を調整することで、８極４８スロットの３相全節巻の電機子磁束を構成することができる。

また、モータ１が集中巻の駆動を行なうには、通電する各導体バー１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａ，ｂの各導体バー１７にＵ＋の相、番号ｃ，ｄの各導体バー１７にＵ−の相、番号ｅ，ｆの各導体バー１７にＶ＋の相、番号ｇ，ｈの各導体バー１７にＶ−の相、番号ｉ，ｊの各導体バー１７にＷ＋の相、番号ｋ，ｌの各導体バー１７にＷ−の相、番号ｍ，ｎの各導体バー１７にＵ−の相、番号ｏ，ｐの各導体バー１７にＵ＋の相、番号ｑ，ｒの各導体バー１７にＶ−の相、番号ｓ，ｔの各導体バー１７にＶ＋の相、番号ｕ，ｖの各導体バー１７にＷ−の相、番号ｗ，ｘの各導体バー１７にＷ＋の相となるように通電する電流位相を調整することで、８極４８スロットの３相集中巻の電機子磁束を構成することができる。

このように各導体バー１７に通電することで、モータ１は、３相の全節巻，集中巻の駆動をそれぞれ行うことができる。

この実施の形態のモータ１では、第１の正極側スイッチ２６、第２の負極側スイッチ２８、第１の負極側スイッチ２９及び第２の正極側スイッチ３０の動作を制御装置により制御することで、各導体バー１７に流れる電流の振幅及び位相は、各導体バー１７毎に制御され、ステータ９とロータ８との間のギャップ磁束密度波形が任意に調整され、各運転ポイントに求められる好適な磁束波形を形成し、ムダ導体による損失なく全節巻、短節巻、集中巻の駆動を行うことができる。
従って、運転領域の拡大のみならずトルクリップル等の駆動特性も向上させることができる。

また，電機子は、２次元断面上の全導体バー１７に流れる電流の振幅と位相を直接的に制御することができるため、ステータコア１５に対し導線が巻きつけられたものを電流のベクトル合成により実現するものと異なり、余分な電流を流す必要が無く損失を低減することができる。

また、ロータ８は、軸線方向に延びた磁石スロット２０に永久磁石２１が収納されたロータコア１９を有し、複数の導体バー１７のうち、図４において反時計方向に回転するロータ８の回転方向の遅れ側の永久磁石２１の端部に対向する導体バー１７（図４において、番号ｍ，ｎ，ｏ，ｐ）に流れる電流の振幅は、通常正弦波電流を流した際の電流振幅と比較して小さくなるように制御装置により調整されている。そして、他の位置の導体バー１７に流れる電流の振幅を大きくすることで出力するトルクが保たれる。
従って、永久磁石２１がもっとも減磁しやすい位置の励磁を弱めることで同じ磁石量に対してトルクを向上させることができる。

なお、各導体バー１７に流す電流を調整して、各スイッチ２６，３０，２９，２８を制御する制御装置を１つのスイッチ２６，３０，２９，２８につき一つ設けられているが、第１の正極側スイッチ２６と第１の負極側スイッチ２９、第２の負極側スイッチ２８と第２の正極側スイッチ３０とは常に同期してオン，オフを行うので、第１の正極側スイッチ２６と第１の負極側スイッチ２９とを同じ一つの制御装置で制御し、第２の負極側スイッチ２８と第２の正極側スイッチ３０とを同じ一つの制御装置で制御してもよい。
このようにすると制御装置の数を半分にすることができる。
さらに、上記構成のモータ１は、上述の通り１極対対称で導体バー１７に通電される。 そこで１極対分ずつずれた位置にあるスイッチ２６，３０，２９，２８を１つの制御装置で制御してもよい。このようにすると制御装置の数を４分の１にすることができる。

なお、上記実施の形態のモータ１では、各ステータスロット１６に挿入される導体バー１７は２つずつであったが、２つ以上の複数の導体バー１７を挿入してもよい。
このようにすれば各相のインダクタンスのばらつきを小さくすることができる。
同様に，上記実施の形態ではステータスロット１６に挿入されている２つの導体バー１７は、径方向に並べられているが、周方向に配置してもよい。
この場合にも各相のインダクタンスのばらつきを小さくすることができる。

また、上記実施の形態のモータ１では、直流電源２７は、各Ｈブリッジ回路に対して１つずつ配置されているが、１極対ずつずれた位置にある導体バー１７が１つの直流電源２７を共用するように配置されてもよい。
このようにすれば直流電源２７の数を減らすことができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係るモータ１を示す正断面図である。
この実施の形態では、それぞれのステータスロット１６には、導体バー１７Ａが１つずつ全部で４８本挿入されている。
そして、個々の導体バー１７Ａに対してＨブリッジ回路が構成され、また各Ｈブリッジ回路に対して直流電源２７が個別に設けられており、一つのモータ１に対して、４８個のＨブリッジ回路、４８個の導体バー１７Ａが設けられる。
その他の構造は実施の形態１のモータ１と同様である。

この実施の形態２によるモータ１では、各導体バー１７Ａには実施の形態１の同ステータスロット１６に挿入されていた２つの導体バー１７の電流を合成したものが通電される。
このようにすると直流電源２７の数、スイッチ２６，３０，２９，２８の数、制御装置の数を半分にすることが出来るためを小型化できる。
また、各ステータスロット１６内では、導体バー１７Ａにモールド成形されたインシュレータ１８が１つになるため、ステータスロット１６内の導体バー１７Ａの占積率が向上し高効率化を図ることができる。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係るモータ１を示す正断面図、図７は図６の部分拡大図である。
この実施の形態によるモータ１では、ステータスロット１６のそれぞれに２つずつ、全部で９０個の導体バー１７が挿入されている。
また、ロータコア１９は、周方向に等分間隔で１０個の磁石スロット２０が形成され、それぞれの磁石スロット２０に永久磁石２１がそれぞれに挿入されている。
その他の構成は、実施の形態１のモータ１と同じである。

各導体バー１７は、周方向にそれぞれａからｒまでの番号が割り当てられている。
Ａ＋，Ｂ＋，Ｃ＋，Ｄ＋，Ｅ＋，Ｆ＋，Ｇ＋，Ｈ＋，Ｉ＋をそれぞれ振幅が等しく位相が４０度ずつ順番にずれた９相交流の相とし、Ａ−，Ｂ−，Ｃ−，Ｄ−，Ｅ−，Ｆ−，Ｇ−，Ｈ−，Ｉ−をそれぞれＡ＋，Ｂ＋，Ｃ＋，Ｄ＋，Ｅ＋，Ｆ＋，Ｇ＋，Ｈ＋，Ｉ＋に対して位相が反転した状態を表すものとする。
このとき、番号ａの導体バー１７にＡ＋の相、番号ｂの導体バー１７にＦ−の相、番号ｃの導体バー１７にＢ＋の相、番号ｄの導体バー１７にＧ−の相、番号ｅの導体バー１７にＣ＋の相、番号ｆの導体バー１７にＨ−の相、番号ｇの導体バー１７にＤ＋の相、番号ｈの導体バー１７にＩ−の相、番号ｉの導体バー１７にＥ＋の相、番号ｊの導体バー１７にＡ−の相、番号ｋの導体バー１７にＦ＋の相、番号ｌの導体バー１７にＢ−の相、番号ｍの導体バー１７にＧ＋の相、番号ｎの導体バー１７にＣ−の相、番号ｏの導体バー１７にＨ＋の相、番号ｐの導体バー１７にＤ−の相、番号ｑの導体バー１７にＩ＋の相、番号ｒの導体バー１７にＥ−の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで、１０極４５スロット毎極毎相２分の１の９相短節分布巻の電機子磁束を構成することができる。
なお、回転方向図示していない部位については回転偶対称の構成となる。

また，番号ａの導体バー１７にＩ−の相、番号ｂの導体バー１７にＡ＋の相、番号ｃの導体バー１７にＡ−の相、番号ｄの導体バー１７にＢ＋の相、番号ｅの導体バー１７にＢ−の相、番号ｆの導体バー１７にＣ＋の相、番号ｇの導体バー１７にＣ−の相、番号ｈの導体バー１７にＤ＋の相、番号ｉの導体バー１７にＤ−の相、番号ｊの導体バー１７にＥ＋の相、番号ｋの導体バー１７にＥ−の相、番号ｌの導体バー１７にＦ＋の相、番号ｍの導体バー１７にＦ−の相、番号ｎの導体バー１７にＧ＋の相、番号ｏの導体バー１７にＧ−の相、番号ｐの導体バー１７にＨ＋の相、番号ｑの導体バー１７にＨ−の相、番号ｒの導体バー１７にＩ＋の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで１０極４５スロット９相集中巻の電機子磁束を構成することができる。
この場合も、回転方向図示していない部位については回転偶対称の構成となる。

続いて，３相についても同様に、Ｕ＋の相、Ｖ＋の相、Ｗ＋の相をそれぞれ振幅が等しく位相が１２０度ずつ順番にずれた３相交流の相とし、Ｕ−の相、Ｖ−の相、Ｗ−の相はぞれぞれＵ＋の相、Ｖ＋の相、Ｗ＋の相に対して位相が反転した状態を表すものとする。 このとき、番号ａ，ｂ，ｃの各導体バー１７にＵ＋の相、番号ｄ，ｅ，ｆの各導体バー１７にＷ−の相、番号ｇの導体バー１７にＨの相、番号ｉの導体バー１７にＶ＋の相、番号ｊ，ｋ，ｌの各導体バー１７にＵ−の相、番号ｍ，ｎ，ｏの各導体バー１７にＷ＋の相、番号ｐ，ｑ，ｒの各導体バー１７にＶ−の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで１０極４５スロット３相短節分布巻の電機子磁束を構成することができる。

同様に，番号ａの導体バー１７にＶ＋の相、番号ｂの導体バー１７にＵ＋の相、番号ｃの導体バー１７にＵ−の相、番号ｄの導体バー１７にＵ＋の相、番号ｅの導体バー１７にＵ−の相、番号ｆの導体バー１７にＷ−の相、番号ｇの導体バー１７にＷ＋の相、番号ｈの導体バー１７にＶ＋の相、番号ｉの導体バー１７にＶ−の相、番号ｊの導体バー１７にＶ＋の相、番号ｋの導体バー１７にＶ−の相、番号ｌの導体バー１７にＵ−の相、番号ｍの導体バー１７にＵ＋の相、番号ｎの導体バー１７にＷ＋の相、番号ｏの導体バー１７にＷ−の相、番号ｐの導体バー１７にＷ＋の相、番号ｑの導体バー１７のＷ−の相、番号ｒの導体バー１７にＶ−の相となるように各導体バー１７に通電する電流位相を調整することで１０極４５スロットの３相集中巻の電機子磁束を構成することができる。

また、この場合、３分の１の導体バー１７を休止させて、番号ａの導体バー１７にＷ−の相、番号ｂの導体バー１７にＵ＋の相、番号ｇの導体バー１７にＵ−の相、番号ｈの導体バー１７にＶ＋の相、番号ｍの導体バー１７にＶ−の相、番号ｎの導体バー１７にＷ＋の相となるように通電することで、休止しているステータスロットをダミースロットとみなした１０極１５スロットの３相集中巻の電機子磁束を構成することができる。
このような構成としても実施の形態１と同様の効果を奏する。

なお，上記各実施の形態では、負極側制御部品として第２の負極側スイッチ２８を用い、正極側制御部品として第２の正極側スイッチ３０を用いた場合について説明したが、勿論このものに限定されない。
例えば、電流を制御する、負極側制御部品である第２の負荷側スイッチ２８、正極側制御部品である第２の正極側スイッチ３０の代わりに、それぞれダイオードを用い、第１の正極側スイッチ２６、第１の負極側スイッチ２９とともにＨブリッジ回路を構成するようにしてもよい。
また、モータ１は、ロータ８に永久磁石２１を有する永久磁石モータで説明したが、ロータ８は、突極を持つロータコアで構成されたスイッチトリラクタンスモータや、ロータコアの突極に巻線を施されて磁極を構成する巻線界磁型のモータ、ロータコアに設けた複数の溝に導体バーを挿入し、軸線方向両端で該導体バーがリング状導体により短絡されたインダクションモータ、略円形のロータコア内側に複数の空隙を設けられたシンクロナスリラクタンスモータなどに構成されても同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態のモータ１について、ロータを平面に展開した構造であるリニアモータに対しても同様の効果を奏する。
また、回転電機である発電機にも、この発明は適用できる。

１ モータ、２ フレーム、３ 負荷側ブラケット、４ 反負荷側ブラケット、５ 負荷側ベアリング、６ 反負荷側ベアリング、７ シャフト、８ ロータ、９ ステータ、１０ ケース、１１ ベアリング押さえ、１２ 波ワッシャ、１３ ヨーク、１４ ティース、１５ ステータコア、１６ ステータスロット、１７，１７Ａ 導体バー、１８ インシュレータ、１９ ロータコア、２０ 磁石スロット、２１ 永久磁石、２２ 端板、２３ 負荷側リード、２４ 反負荷側リード、２５ 引出し口、２６ 第１の正極側スイッチ、２７ 直流電源、２８ 第２の負極側スイッチ（負極側制御部品）、２９ 第１の負極側スイッチ、３０ 第２の正極側スイッチ（正極側制御部品）、３１ 正極端子、３２ 負極端子。

Claims (10)

1. ロータと、
   このロータを囲い、軸線方向に延びた複数のステータスロットが形成されたステータコア、及び各前記ステータスロットにそれぞれ挿入された導体バーを有するステータと、を備え、
   前記導体バーの一方の端部は、電流をオン、オフする第１の正極側スイッチを介して直流電源の正極端子に電気的に接続されるとともに、電流を制御する負極側制御部品を介して直流電源の負極端子に電気的に接続され、
   前記導体バーの他方の端部は、電流をオン、オフする第１の負極側スイッチを介して前記直流電源の負極端子に電気的に接続されるとともに、電流を制御する正極側制御部品を介して直流電源の正極端子に電気的に接続され、
   前記第１の正極側スイッチ、前記負極側制御部品、前記第１の負極側スイッチ及び前記正極側制御部品は、制御装置により制御されることで、各前記導体バーに流れる電流の振幅及び位相は、個別に制御される回転電機。
2. 前記負極側制御部品は、電流をオン、オフする第２の負極側スイッチであり、前記正極側制御部品は、電流をオン、オフする第２の正極側スイッチである請求項１に記載の回転電機。
3. 前記直流電源の数は、前記導体バーと同数あり、一つの前記直流電源に対して一つの前記導体バーが電気的に接続されている請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記制御装置は、前記第１の正極側スイッチ、前記負極側制御部品、前記第１の負極側スイッチ及び前記正極側制御部品にそれぞれ個別に設けられている請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。
5. 前記制御装置は、前記第１の正極側スイッチ及び前記第１の負極側スイッチで一個、前記負極側制御部品及び前記正極側制御部品で一個設けられている請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。
6. 各前記ステータスロットには、それぞれ複数の前記導体バーが径方向、または周方向に配置されている請求項１〜５の何れか１項に記載の回転電機。
7. 各前記ステータスロットには、それぞれ単数の前記導体バーが配置されている請求項１〜５の何れか１項に記載の回転電機。
8. 前記ロータは、軸線方向に延びた磁石スロットに永久磁石が収納されたロータコアを有し、前記導体バーは、回転する前記ロータの回転方向の遅れ側の前記永久磁石の端部に対向するときに流れる電流の前記振幅が前記端部に対向する前に流れる電流の前記振幅と比較して小さい請求項１〜７の何れか１項に記載の回転電機。
9. 前記第１の正極側スイッチ、前記負極側制御部品、前記第１の負極側スイッチ及び前記正極側制御部品によりＨブリッジ回路が構成されている請求項１〜８の何れか１項に記載の回転電機。
10. 回転電機は、モータである請求項１〜９の何れか１項に記載の回転電機。

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