JP5637021B2

JP5637021B2 - スイッチトリラクタンスモータ

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Publication number: JP5637021B2
Application number: JP2011055187A
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Inventors: 義信鎌田
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Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2014-12-10
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Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータに関する。

従来、車両に搭載されるモータや発電機などの回転電機は、スロットにコイルを収容した固定子、およびこの固定子に対して回転可能に設けられた回転子を備えている。特に回転電機の中でもスイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」という）は、回転子に磁石が不要であり、かつ回転子の構造が簡単なため、ハイブリッド車や電気自動車での主電動発電機（モータジェネレータ）として実用化が期待されている。

ＳＲモータの出力は、一般に固定子に巻回される巻線の巻数と回転子の回転数とに依存する。回転子の回転数が低い場合巻線の巻数は多い方が出力は大きくなり、回転子の回転数が高い場合巻線の巻数は少ない方が出力は大きい。しかしながら、巻線の巻数は製造段階において決定し、製造後は変更することができない。このため、低回転から高回転までの広い回転域に渡って高出力を維持することは難しい。特許文献１には、複数の巻線から巻線組を形成し、低回転では巻線組を形成する全ての巻線に通電することで実質的な巻数を多くし、高回転では巻線組を形成する一部の巻線への通電を解除して残りの巻線に通電することで実質的な巻数を少なくするＳＲモータが記載されている。特許文献２には、半導体スイッチ、ダイオードブリッジ、コンデンサおよび放電抵抗器を用いて巻線間の接続を短時間で切り換える３相交流電動機の巻線切換装置が記載されている。

特許第３７０２７１３号明細書特許第３９４８００９号明細書

しかしながら、特許文献１に記載のＳＲモータでは、巻線への通電を切り換えるタイミングは単位時間あたりの回転数によって決定されている。このため、通電する巻線の数を切り換えることでＳＲモータが発生するトルクが不連続となり、車両の運転者や乗員の乗り心地に悪影響を与える恐れがある。また、特許文献２に記載の３相交流電動機の巻線切換装置では、巻線切換のための素子により直列接続される素子数が増加し、効率が低下する。加えて、回転域に応じて巻線の接続を切り換えたとき、一部の巻線は３相交流電動機が発生する出力に利用されないため、３相交流電動機における巻線の利用率が低下する。

本発明の目的は、不連続なトルク変動が起きないインダクタンス成分の変更を行うことができるスイッチトリラクタンスモータを提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、スイッチトリラクタンスモータは突極が形成されている固定子と、固定子に対して相対回転可能に支持されている回転子とから構成されている。固定子の突極ごとに巻回されている巻線は、通電することにより磁界を発生する。ひとつの巻線、または複数の巻線が直列接続あるいは並列接続することで巻線組を形成する。さらに、複数の巻線組が電気的かつ機械的に接続した巻線部は、複数の相ごとに形成される。
また、スイッチトリラクタンスモータは、通電時間と非通電時間とを繰り返す電流を巻線部に供給する可変電源を備えている。さらに、スイッチトリラクタンスモータは巻線部のインダクタンス成分を変更する変更手段、および変更手段によるインダクタンス成分の変更の指令を許可する制御手段を備えている。制御手段は、回転子が回転しているときであって、かつ非通電時間であるとき、巻線部のインダクタンス成分の変更の指令を許可する。
また、可変電源は、変更手段が巻線部のインダクタンス成分を切り換えたとき巻線部のインダクタンス成分に応じた電流を供給する。

前述したようにスイッチトリラクタンスモータの出力は固定子に巻回されている巻線の巻数と回転子の回転数とに依存する。請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータは、複数の巻線組が電気的かつ機械的に接続した巻線部に対して相ごとにインダクタンス成分を変更する変更手段を有している。これにより、回転数にあわせて巻線部のインダクタンス成分を切り換え、低回転から高回転までの広い回転域において高出力を維持することができる。
さらに、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータでは、可変電源から供給される電流が流れていない時間、すなわち非通電時間において変更手段を用いて巻線部のインダクタンス成分を変更する。巻線部に電流が流れている時間、すなわち、通電時間において巻線部のインダクタンス成分を変更すると、スイッチトリラクタンスモータの出力特性が変化し、発生するトルクが不連続となる。一方、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータでは、非通電時間に巻線部のインダクタンス成分を変更することにより、発生するトルクが不連続とならない。従って、スイッチトリラクタンスモータの駆動中にトルクが不連続になることなく、巻線部のインダクタンス成分を変更することができる。
また、スイッチトリラクタンスモータにおいて、巻線部のインダクタンス成分を変更すると、インダクタンス成分の変化前後で同じ電流を流した場合、スイッチトリラクタンスモータが発生するトルクが不連続となる。そこで、巻線部のインダクタンス成分が変更される場合、可変電源はインダクタンス成分の変化に応じた電流を巻線部に供給し、スイッチトリラクタンスモータでの不連続なトルク変動を抑制する。

請求項２に記載の発明によると、変更手段は、複数の巻線組を直列接続または並列接続に切り換える。このとき、変更手段は、巻線組を直列接続する直列接続スイッチ手段、および巻線組を並列接続する並列接続スイッチ手段を有している。これにより、回転子の回転数に応じて巻線組の接続を切り換えることにより巻線部のインダクタンス成分を変更することができる。さらに、請求項２に記載の発明によると、巻線部のインダクタンス成分を変更するとき、複数の巻線組を直列接続または並列接続する。このとき、スイッチトリラクタンスモータは巻線部が有する巻線組をすべて利用しているため、スイッチトリラクタンスモータにおける巻線の利用率を常に１とすることができる。なお、巻線の利用率とは通電する巻線の数と、スイッチトリラクタンスモータが有する巻線の数との比である。

請求項３に記載の発明によると、直列接続スイッチ手段および並列接続スイッチ手段は、トランジスタとトランジスタに直列接続されるダイオードとからなる。このとき、ダイオードが逆耐圧性能を有することで、回路の破壊を防止することができる。

請求項４に記載の発明によると、スイッチトリラクタンスモータは直列接続スイッチ手段および並列接続スイッチ手段としてサイリスタを用いる。
請求項５に記載の発明によると、スイッチトリラクタンスモータは直列接続スイッチ手段および並列接続スイッチ手段として逆阻止ＩＧＢＴを用いる。なお、逆阻止ＩＧＢＴとは、逆耐圧性能を有する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを指す。
直列接続スイッチ手段および並列接続スイッチ手段にサイリスタ、または逆阻止ＩＧＢＴを用いることにより、前述のトランジスタとトランジスタに直列接続されるダイオードとの組み合わせに比べて素子数が少ない。これにより、スイッチトリラクタンスモータ駆動時のスイッチ素子での損失を低減することができる。

請求項７から１０に記載の発明によると、変更手段は、巻線部が有するすべての巻線に通電する全通スイッチ手段、および巻線部が有する一部の巻線に通電する部分通スイッチ手段を有している。これにより、回転子の回転数に応じて可変電源に接続する巻線組の数を変更する。したがって、巻線部のインダクタンス成分を変更することができる。

本発明の第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成に示す模式図である。本発明の第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータにおいて、（ａ）スイッチトリラクタンスモータを駆動する３相回路図、（ｂ）（ａ）の１相のみを示した回路図、（ｃ）巻線組の接続を切り換えるスイッチ素子の作動パターン図、である。本発明の第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータにおける巻線部のインダクタンス成分を変更する手順のフローチャートである。本発明の第１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータにおいて、（ａ）スイッチトリラクタンスモータが出力するトルクと時間の関係図、（ｂ）Ｕ相に流れる電流と時間の関係図、（ｃ）Ｖ相に流れる電流と時間の関係図、（ｄ）Ｗ相に流れる電流と時間の関係図、である。本発明の第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータにおいて、（ａ）スイッチトリラクタンスモータを駆動する３相回路図、（ｂ）（ａ）の１相のみを示した回路図、（ｃ）巻線組の接続を切り換えるスイッチ素子の作動パターン図、である。本発明の第２実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図の変形例である。本発明の第３実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図であり、（ａ）スイッチ素子にダイオード及びトランジスタを用いた回路図、（ｂ）スイッチ素子にサイリスタを用いた回路図、（ｃ）スイッチ素子に逆阻止ＩＧＢＴを用いた回路図、である。本発明の第４実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図であり、（ａ）スイッチ素子にダイオード及びトランジスタを用いた回路図、（ｂ）スイッチ素子にサイリスタを用いた回路図、（ｃ）スイッチ素子に逆阻止ＩＧＢＴを用いた回路図、である。本発明の第５実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図であり、巻線組の直列接続スイッチにダイオードを用いた回路図である。本発明の第６実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図である。本発明の第７実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図である。本発明の第８実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図である。本発明の第８実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図の変形例である。本発明の第８実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図の変形例である。本発明の第９実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成を示す模式図である。本発明の第１０実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図である。本発明の第１０実施形態によるスイッチトリラクタンスモータにおいて巻線組の接続を切り換えるスイッチ素子の作動パターン図である。本発明の第１１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路図である。本発明の第１１実施形態によるスイッチトリラクタンスモータにおいて巻線組の接続を切り換えるスイッチ素子の作動パターン図である。本発明のその他の実施形態によるスイッチトリラクタンスモータの構成に示す模式図である。

以下、本発明の実施形態によるスイッチトリラクタンスモータについて図面に基づいて説明する。

ＳＲモータ１は、永久磁石を用いないブラシレスモータである。ＳＲモータ１は、「回転子」としてのロータ２、および「固定子」としてのステータ３などを備えている。

ロータ２は、ロータ軸２１及びロータコア２２から構成される。
ロータコア２２は、鉄などの磁性体からなる薄板が複数積層されることで構成されている。ロータコア２２の中心には、ロータ軸２１が圧入固定されている。このロータコア２２は、径外方向に延びる外向突極２４ａ〜２４ｂを有する。外向突極２４ａ〜２４ｂはロータ２の回転方向に９０度毎に４極設けられている。

ステータ３は、略円環状に形成され、ロータコア２２の外向突極２４の径方向外側に設けられている。ステータ３は、鉄などの磁性体からなる薄板が複数積層されることで構成されている。ステータ３は、環状に形成された環状部３１、およびこの環状部３１から径方向内側に延びる突極３２ａ〜３２ｆを有する。突極３２ａ〜３２ｆは、ロータ３の回転方向に６０度毎に６極設けられている。この突極３２ａ〜３２ｆの外側には突極ごとに巻線が巻回されている。

巻線は突極３２ａ〜３２ｆにそれぞれ設けられている。図１では、Ｕ相を構成する４つの巻線Ｕ１〜Ｕ４のみを図示し、Ｖ相およびＷ相を構成するそれぞれの巻線Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４は省略している。巻線Ｕ１およびＵ３は突極３２ａに設けられており、巻線Ｕ２およびＵ４は、突極３２ａに対してロータ軸２１を挟んで対向する位置にある突極３２ｄに設けられている。異なる突極に巻回されている巻線Ｕ１と巻線Ｕ２とは直列接続しており、これを巻線組Ｕ１２とする。また、異なる突極に巻回されている巻線Ｕ３と巻線Ｕ４とは直列接続しており、これを巻線組Ｕ３４とする。

なお、Ｖ相を構成する巻線Ｖ１〜Ｖ４は、Ｕ相を構成する巻線Ｕ１〜Ｕ４に対して図１においてそれぞれ反時計回りに１２０度回転した位置にある突極３２ｅ、３２ｂに設けられている。また、Ｗ相を構成する巻線Ｗ１〜Ｗ４は、Ｖ相を構成する巻線Ｖ１〜Ｖ４に対して反時計回りにそれぞれ１２０度回転した位置にある突極３２ｃ、３２ｆに設けられている。

ＳＲモータ１の作動について説明する。
図１に示す状態のとき、Ｕ相の巻線Ｕ１〜Ｕ４に通電されると、巻線Ｕ１およびＵ３で生じた磁界は、ロータ２の外向突極２４ａにかかる。これにより、外向突極２４ａは突極３２ａに引き寄せられ、反時計回りに回転しようとする。一方、巻線Ｕ２およびＵ４に生じた磁界は、ロータ２の外向突極２４ｃにかかる。これにより、外向突極２４ｃは突極３２ｄに引き寄せられ、反時計回りに回転しようとする。
これにより、ロータ２の外向突極２４ａ、２４ｃがステータ３の突極３２ａ、３２ｄに吸引され、反時計回りに回転する。

ロータ２が図１に示す状態から反時計回りに所定量回転した後、Ｖ相の巻線Ｖ１〜Ｖ４に通電されると、巻線Ｖ１に生じた磁界は、ロータ２の外向突極２４ｄにかかる。これにより、外向突極２４ｄは突極３２ｅに引き寄せられ、反時計回りに回転しようとする。一方、巻線Ｖ２およびＶ４に生じた磁界は、ロータ２の外向突極２４ｂにかかる。これにより、外向突極２４ｂは突極３２ｂに引き寄せられ、反時計回りに回転しようとする。
これにより、ロータ２の外向突極２４ｂ、２４ｄがステータ３の突極３２ｂ、３２ｅに吸引され、反時計回りに回転する。
このように、図１に示す状態からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に巻線への通電を切り替えると、ロータ２は反時計回り方向に回転する。これに対し、図１の状態から、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順に巻線へ通電を切り替えるとロータ２は時計回り方向に回転する。このように、各相の巻線への通電を切り替えることにより、ロータ２を任意の方向へ回転させることが可能になる。

図２にＳＲモータ１を駆動する回路、およびスイッチ素子のパターン図を示す。図２（ａ）には、ＳＲモータ１の駆動回路を構成する３相の回路図、（ｂ）には（ａ）に示した回路図のうちＵ相を構成する回路図、（ｃ）には（ｂ）に示す回路図において巻線組Ｕ１２およびＵ３４の接続を切り換えるときのスイッチ素子の組み合わせパターン図を示す。

図２（ａ）に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相はそれぞれ電源Ｅに対して並列に接続されている。このうち、Ｕ相は図２（ｂ）に示すようにＵ相巻線部２０、Ｕ相巻線切換部３０およびＵ相可変電源部４０から構成されている。なお、Ｖ相、Ｗ相も同様に構成されている。Ｕ相巻線部２０は、電気的に接続している巻線Ｕ１および巻線Ｕ２から構成される巻線組Ｕ１２と、電気的に接続している巻線Ｕ３および巻線Ｕ４から構成される巻線組Ｕ３４とから構成されている。Ｕ相巻線切換部３０は３つのオンオフスイッチＵＳＳ、ＵＳＰ１、ＵＳＰ２から構成されている。ここでオンオフスイッチとは、電気信号を機械的な動きに変換するスイッチ素子であり、例えばリレースイッチなどである。また、Ｕ相可変電源部４０は、ダイオードＵＤ１、ＵＤ２、トランジスタＵＱ１、ＵＱ２、および図示しない電源Ｅから構成されている。オンオフスイッチＵＳＳは、特許請求の範囲に記載の「変更手段」および「直列接続スイッチ手段」に相当する。オンオフスイッチＵＳＰ１、ＵＳＰ２は、特許請求の範囲に記載の「変更手段」および「並列接続スイッチ手段」に相当する。Ｕ相可変電源部４０および電源Ｅは、特許請求の範囲に記載の「可変電源」に相当する。

巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ１１は、オンオフスイッチＵＳＰ１の一方の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２は、オンオフスイッチＵＳＳの他方の端子とオンオフスイッチＵＳＰ２の一方の端子とに接続している。
巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３は、オンオフスイッチＵＳＳの一方の端子とオンオフスイッチＵＳＰ１の他方の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ１４は、オンオフスイッチＵＳＰ２の他方の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

Ｕ相可変電源部４０では、ダイオードＵＤ１のカソード側の端子とトランジスタＵＱ１のコレクタ側の端子と電源Ｅの＋極とが接続している、また、ダイオードＵＤ２のアノード側の端子とトランジスタＵＱ２のエミッタ側の端子と電源Ｅの−極とが接続している。Ｕ相可変電源部４０は、ロータ２の回転角に応じてトランジスタＵＱ１、ＵＱ２のベースへの電圧印加のタイミングを調整することで、Ｕ相巻線部２０、およびＵ相巻線切換部３０への通電または非通電を制御している。

Ｕ相巻線切換部３０では、「制御手段」としてのＥＣＵ１０によりオンオフスイッチＵＳＳ、ＵＳＰ１、ＵＳＰ２のオンまたはオフを制御することで、Ｕ相巻線部２０での巻線組Ｕ１２とＵ３４との接続を切り換えている。
図２（ｃ）に示すように、オンオフスイッチＵＳＳをオンにし、オンオフスイッチＵＳＰ１、ＵＳＰ２をオフすることにより、巻線組Ｕ１２と巻線組Ｕ３４とは直列に接続する。一方、オンオフスイッチＵＳＳをオフにし、オンオフスイッチＵＳＰ１、ＵＳＰ２をオンすることにより、巻線組Ｕ１２と巻線組Ｕ３４とは並列に接続する。

次に、第１実施形態での巻線組の接続切換制御について、図３および図４に基づいて説明する。
図３には、Ｕ相巻線部２０の巻線組の接続を変更する手順のフローチャートを示す。なお、Ｖ相、Ｗ相においても同様の手順によって巻線組の接続を変更する。ここでは、代表としてＵ相での変更手順を説明する。
最初のステップ（以下、「ステップ」を省略し、単に記号Ｓで示す）１０１では、Ｕ相巻線部２０のインダクタンス成分の変更が必要かどうか判定する。このとき、ＥＣＵ１０において、ロータ２の回転数からＵ相巻線部２０のインダクタンス成分を変更する必要があるか否かを判定する。Ｕ相巻線部２０のインダクタンス成分の変更が必要であると判定された場合、Ｓ１０２に移行する。Ｕ相巻線部２０のインダクタンス成分の変更が必要でないと判定された場合、巻線組の接続変更を中止して終了する。

Ｓ１０２では、Ｕ相巻線組２０に流れている電流Ｉｕが０であるか否かを判定する。
ここで、図４にＳＲモータ１が発生するトルクの平均値と時間との関係および各相の通電状態の一例を示す。図４（ａ）にはＳＲモータ１が出力するトルクの時間平均を、図４（ｂ）〜図４（ｄ）には、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に流れる電流と時間との関係を同じ時間軸で示す。図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように各相ではロータ２の回転を維持するため各相の電流は電気的に１２０°の位相差を持つ。各相の通電時間を適切にすることによって、図４（ａ）に示すようにＳＲモータ１が発生するトルクの時間平均値は一定となる。このように、各相には電流が流れていない非通電時間ΔＴが存在する。なお、非通電時間ΔＴの長さは、ロータ２の回転数や電源電圧、通電タイミング等によって変化する。
Ｓ１０２では、Ｕ相巻線組２０に流れている電流Ｉｕが０であるとき、Ｓ１０３に移行する。一方、Ｕ相巻線組２０に流れている電流Ｉｕが０でないとき、すなわち通電されているとき、Ｓ１０１へ移行する。

Ｓ１０３では、次の通電開始時刻までの時間がインダクタンス成分の変更に要する時間より長いか否かを判定する。
ここで、Ｕ相巻線部２０のインダクタンス成分を変更するために必要な時間をインダクタンス変更時間ｔｃとする。インダクタンス変更時間ｔｃは、各相において巻線組の接続を変更するために必要な時間であり、図４（ｂ）に示すように時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の時間となる。ここで、巻線組の接続を変更するには一定の時間がかかるため、インダクタンス変更時間ｔｃの間は、Ｕ相に電流が流れない非通電時間内であることが必要となる。例えば、図４（ｂ）に示すようにインダクタンス変更時間ｔｃはインダクタンス成分を変更するか否かを判定する時刻ｔ１から次の通電開始時刻ｔ３までの非通電時間ΔＴｃより短い。したがって、この場合、ＥＣＵ１０は巻線組の接続の変更をＵ相巻線切換部３０に指令する。
Ｓ１０３では、非通電時間ΔＴｃがインダクタンス変更時間ｔｃより長いとき、Ｓ１０４に移行する。一方、非通電時間ΔＴｃがインダクタンス変更時間ｔｃより短いとき、Ｓ１０１に移行する。

Ｓ１０４ではＵ相巻線部２０を構成する巻線組Ｕ１２、Ｕ３４の接続を変更することでＵ相巻線部２０のインダクタンス成分を変更する。ここでは、ＥＣＵ１０がＵ相巻線部２０のインダクタンス成分の変更の指令を許可する。これにより、オンオフスイッチＵＳＳ、ＵＳＰ１、ＵＳＰ２が作動することでＵ相巻線部２０のインダクタンス成分が変更される。例えば、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を直列接続から並列接続に変更、または巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を並列接続から直列接続に変更といった具合である。

Ｓ１０５ではインダクタンス成分が変更されたＵ相巻線部２０に対して、通電する電流値や通電時間などの電流制御を変更する。具体的には、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように各相に通電する最大電流値を大きくするといった具合である。

（効果）
次に第１実施形態のＳＲモータ１の効果について説明する。
（Ａ）ＳＲモータ１は、ロータ２の回転数にあわせてＵ相巻線部２０、Ｖ相巻線部、Ｗ相巻線部のインダクタンス成分を変更するため、巻線組の接続を切り換える。すなわち、ロータ２の回転数が低いとき、各巻線部のインダクタンス成分を大きくするため各巻線部を構成する巻線組を直列接続に切り換える。一方、ロータ２の回転数が高いとき、各巻線部のインダクタンス成分を小さくするため巻線組を並列接続に切り換える。これにより、第１実施形態のＳＲモータ１では、低回転から高回転までの広い回転域に渡って高出力を維持することができる。

（Ｂ）また、第１実施形態のＳＲモータ１で巻線部に電流が流れていない時間、すなわち非通電時間において前述した巻線部のインダクタンス成分を変更する。巻線部に電流が流れている時間に巻線部のインダクタンス成分を変更すると、発生する磁界が急激に変化し、ひいてはＳＲモータ１での不連続なトルク変動や巻線に溜まっているエネルギーに起因する電圧サージによりスイッチング素子の破壊が発生する。第１実施形態のＳＲモータ１では、制御手段が巻線部のインダクタンス成分を変更するとき非通電時間であるか否かであることを判定し、巻線組の接続を切り換える。これにより、巻線組の接続の切り換えはＳＲモータ１が発生するトルクの大きさに影響を及ぼさない。したがって、ＳＲモータ１が出力するトルクが不連続となることなく、巻線部のインダクタンス成分を変更することができる。

（Ｃ）ＳＲモータ１では、巻線部のインダクタンス成分の変更において巻線部を構成する巻線組の接続を切り換えている。このとき、インダクタンス成分を大きくする場合、巻線部が有する全ての巻線組を直列接続し、インダクタンス成分を小さくする場合、巻線部が有する全ての巻線組を並列接続している。このように、ＳＲモータ１では巻線部を構成する全ての巻線組を利用してインダクタンス成分を変更している。したがって、ＳＲモータ１の巻線の利用率は常に１であり、ＳＲモータ１が有する全ての巻線を利用してトルクを出力することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図５および図６に基づいて説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して、巻線部の端子の接続箇所が一部異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図５（ｂ）に示すように、Ｕ相巻線切換部３０はオンオフスイッチＵＳＡ、ＵＳＢから構成されている。オンオフスイッチＵＳＡは、特許請求の範囲に記載の「変更手段」および「全通スイッチ手段」に相当する。オンオフスイッチＵＳＢは、特許請求の範囲に記載の「変更手段」および「部分通スイッチ手段」に相当する。

巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ２１は、トランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、オンオフスイッチＵＳＡの他方の端子とオンオフスイッチＵＳＢの一方の端子とに接続している。
巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３は、オンオフスイッチＵＳＡの一方の端子に接続している。巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、オンオフスイッチＵＳＢの他方の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

第２実施形態でのＵ相巻線切換部３０では、ＥＣＵ１０によりオンオフスイッチＵＳＡ、ＵＳＢのオンオフを制御することで、Ｕ相巻線部２０での巻線組Ｕ１２、Ｕ３４の接続を切り換えている。
図５（ｃ）に示すように、オンオフスイッチＵＳＡをオンにし、オンオフスイッチＵＳＢをオフすることにより、巻線組Ｕ１２と巻線組Ｕ３４とは直列に接続し、電流は巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を流れる。一方、オンオフスイッチＵＳＡをオフにし、オンオフスイッチＵＳＢをオンすることにより、巻線組Ｕ３４は回路から切り離され、巻線組Ｕ３４にのみ電流は流れる。

図６に第２実施形態の変形例を示す。
図６（ａ）では、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３と、オンオフスイッチＵＳＢの一方の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、オンオフスイッチＵＳＡの一方の端子に接続している。また、オンオフスイッチＵＳＢの他方の端子は、オンオフスイッチＵＳＡの他方の端子に接続し、ダイオードＵＤ１のアノード側の端子と、トランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とに接続している。

図６（ｂ）では、巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ２１はオンオフスイッチＵＳＡの他方の端子に接続している。このとき、オンオフスイッチＵＳＡの一方の端子は、オンオフスイッチＵＳＢの一方の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３と、オンオフスイッチＵＳＢの他方の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、トランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子と、ダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

図６（ｃ）では、巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ２１は、オンオフスイッチＵＳＢの一方の端子と、トランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子と、ダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、オンオフスイッチＵＳＡの一方の端子に接続している。また、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３は、オンオフスイッチＵＳＡの他方の端子と、オンオフスイッチＵＳＢの他方の端子とに接続している。巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、トランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子と、ダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

第２実施形態では、各相が有する巻線組の一部を切り離して通電する巻線組の数を調節することにより、巻線部のインダクタンス成分を変更している。このとき、第１実施形態と比べて回路に使用するオンオフスイッチの数が少ない。これにより、第１実施形態の効果（Ａ）、（Ｂ）に加えて、スイッチ素子での損失を低減することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して、巻線組の接続を変更するスイッチ素子の種類が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態でのＵ相巻線切換部３０は、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチが図７（ａ）に示すようにトランジスタおよびトランジスタに直列接続するダイオードの組み合わせから構成されている。具体的には、トランジスタのエミッタ側とダイオードのアノード側とが接続して１つのスイッチを構成している。図７（ａ）では、巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ１１は、トランジスタＵＱＰ１のコレクタ側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２は、トランジスタＵＱＳ１のコレクタ側の端子とトランジスタＵＱＰ２のコレクタ側の端子とに接続している。巻線Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３は、ダイオードＵＤＰ１のカソード側の端子とダイオードＵＤＳ１のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ１４は、ダイオードＵＤＰ２のカソード側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。図７（ａ）のダイオードＵＤＳ１、ＵＤＰ１、ＵＤＰ２は、逆耐圧特性を有するダイオードである。

図７（ｂ）および（ｃ）に図７（ａ）の変形例を示す。
図７（ｂ）では、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子がサイリスタから構成されている。これにより、巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ１１は、サイリスタＵＤＰ３のアノード側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２は、サイリスタＵＤＳ２のアノード側の端子とサイリスタＵＤＰ４のアノード側の端子とに接続している。巻線Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３は、サイリスタＵＤＰ３のカソード側の端子とサイリスタＵＤＳ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ１４は、サイリスタＵＤＰ４のカソード側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

図７（ｃ）では、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子が逆阻止ＩＧＢＴから構成されている。巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ１１は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＰ３のコレクタ側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＳ２のコレクタ側の端子と逆阻止ＩＧＢＴＵＱＰ４のコレクタ側の端子とに接続している。巻線Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＰ３のエミッタ側の端子と逆阻止ＩＧＢＴＵＱＳ２のエミッタ側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ１４は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＰ４のエミッタ側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子をトランジスタおよび逆耐圧特性を持つダイオードの組み合わせから構成することにより、逆電圧がかかったときの回路の破壊を防ぐことができる。また、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子をサイリスタ、または逆阻止ＩＧＢＴから構成することにより、回路に用いられるスイッチ素子の数が少なくなることから、スイッチ素子での損失を低減することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図８に基づいて説明する。第４実施形態は、第２実施形態に対して、巻線組の接続を変更するスイッチ素子の種類が異なる。なお、第２実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

第４実施形態でのＵ相巻線切換部３０は、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子が図８（ａ）に示すようにトランジスタとダイオードとの組み合わせから構成されている。具体的には、トランジスタのエミッタ側の端子とダイオードのアノード側の端子とが接続して１つのスイッチを構成している。巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、トランジスタＵＱＡ１のコレクタ側の端子とトランジスタＵＱＢ１のコレクタ側の端子とに接続している。巻線Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３は、ダイオードＵＤＡ１のカソード側の端子に接続している。巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、ダイオードＵＤＢ１のカソード側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

図８（ｂ）および（ｃ）に図８（ａ）の変形例を示す。
図８（ｂ）では、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子がサイリスタから構成されている。巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、サイリスタＵＤＡ２のアノード側の端子とサイリスタＵＤＢ２のアノード側の端子とに接続している。巻線Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３は、サイリスタＵＤＡ２のカソード側の端子に接続している。巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、サイリスタＵＤＢ２のカソード側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

図８（ｃ）では、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を接続するスイッチ素子が逆阻止ＩＧＢＴから構成されている。巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＡ２のコレクタ側の端子と逆阻止ＩＧＢＴＵＱＢ２のコレクタ側の端子とに接続している。巻線Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＡ２のエミッタ側の端子に接続している。巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４は、逆阻止ＩＧＢＴＵＱＢ２のエミッタ側の端子に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を図９に基づいて説明する。第５実施形態は、第１実施形態に対して、巻線組を直列に接続するスイッチ素子の種類が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図９に示すように、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を直列接続するスイッチ素子が、ダイオードＵＤＳから構成されている。具体的には、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２はダイオードＵＤＳのアノード側の端子とオンオフスイッチＵＳＰ２の一方の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３はダイオードＵＤＳのカソード側の端子とオンオフスイッチＵＳＰ１の他方の端子とに接続している。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態を図１０に基づいて説明する。第６実施形態は、第３実施形態に対して、巻線組を直列に接続するスイッチ素子の種類が異なる。なお、第３実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図１０（ａ）には、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を並列接続するスイッチ素子をダイオードＵＤＰ１、ＵＤＰ２とトランジスタＵＱＰ１、ＵＱＰ２との組み合わせにより構成するとき、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を直列接続するスイッチ素子がダイオードＵＤＳで構成されている変形例を示す。図１０（ｂ）には、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を並列接続するスイッチ素子をサイリスタＵＤＰ３、ＵＤＰ４により構成するとき、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を直列接続するスイッチがダイオードＵＤＳで構成されている変形例を示す。図１０（ｃ）には、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を並列接続するスイッチ素子を逆阻止ＩＧＢＴＵＱＰ３、ＵＱＰ４により構成するとき、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４を直列接続するスイッチ素子がダイオードＵＤＳで構成されている変形例を示す。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態を図１１に基づいて説明する。第７実施形態は、第１実施形態に対して、巻線組を直列に接続するスイッチ素子の接続位置が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図１１に示すように、各相の巻線組を直列接続するオンオフスイッチＳＷＳを３相全てで共有している。具体的には、Ｕ相において巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２とオンオフスイッチＳＷＳの他方の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３とオンオフスイッチＳＷＳの一方の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｖ相において巻線組Ｖ１２の他方の端子ＶＴ１２とオンオフスイッチＳＷＳの他方の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｖ３４の一方の端子ＶＴ１３とオンオフスイッチＳＷＳの一方の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｗ相において巻線組Ｗ１２の他方の端子ＷＴ１２とオンオフスイッチＳＷＳの他方の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｗ３４の一方の端子ＷＴ１３とオンオフスイッチＳＷＳの一方の端子Ｔ１とが接続している。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態を図１２〜図１４に基づいて説明する。第８実施形態は、第３実施形態に対して、巻線組を直列に接続するスイッチ素子の種類が異なる。なお、第３実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図１２には、各相の巻線組をトランジスタとダイオードとの組み合わせによって接続する場合、各相の巻線組を直列接続するスイッチ素子を３相全てで共有している。具体的には、Ｕ相において巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２とトランジスタＱＳ１のコレクタ側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３とダイオードＤＳ１のカソード側の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｖ相において巻線組Ｖ１２の他方の端子ＶＴ１２とトランジスタＱＳ１のコレクタ側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｖ３４の一方の端子ＶＴ１３とダイオードＤＳ１のカソード側の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｗ相において巻線組Ｗ１２の他方の端子ＷＴ１２とトランジスタＱＳ１のコレクタ側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｗ３４の一方の端子ＷＴ１３とダイオードＤＳ１のカソード側の端子Ｔ１とが接続している。

図１３には、各相の巻線組をサイリスタによって接続する場合、各相の巻線組を直列接続するサイリスタを３相全てで共有している。具体的には、Ｕ相において巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２とサイリスタＤＳ２のアノード側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３とサイリスタＤＳ２のカソード側の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｖ相において巻線組Ｖ１２の他方の端子ＶＴ１２とサイリスタＤＳ２のアノード側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｖ３４の一方の端子ＶＴ１３とサイリスタＤＳ２のカソード側の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｗ相において巻線組Ｗ１２の他方の端子ＷＴ１２とサイリスタＤＳ２のアノード側の端子Ｗ２とが接続しており、巻線組Ｗ３４の一方の端子ＷＴ１３とサイリスタＤＳ２のカソード側の端子Ｔ１とが接続している。

図１４には、各相の巻線組を逆阻止ＩＧＢＴによって接続する場合、各相の巻線組を直列接続する逆阻止ＩＧＢＴを３相全てで共有している。具体的には、Ｕ相において巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２と逆阻止ＩＧＢＴＱＳ２のコレクタ側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３と逆阻止ＩＧＢＴＱＳ２のエミッタ側の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｖ相において巻線組Ｖ１２の他方の端子ＶＴ１２と逆阻止ＩＧＢＴＱＳ２のコレクタ側の端子Ｔ２とが接続しており、巻線組Ｖ３４の一方の端子ＶＴ１３と逆阻止ＩＧＢＴＱＳ２のエミッタ側の端子Ｔ１とが接続している。また、Ｗ相において巻線組Ｗ１２の他方の端子ＷＴ１２と逆阻止ＩＧＢＴＱＳ２のコレクタ側の端子Ｗ２とが接続しており、巻線組Ｗ３４の一方の端子ＷＴ１３と逆阻止ＩＧＢＴＱＳ２のエミッタ側の端子Ｔ１とが接続している。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態を図１５に基づいて説明する。第９実施形態は、第１実施形態に対して、固定子および回転子の突極の数が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図１５に示すように、ＳＲモータ６は、ロータ７、およびステータ８などを備えている。
ロータ７のロータコア７２は、径方向外側に延びる外向突極７４ａ〜７４ｈを有する。外向突極７４はロータ７の回転方向に４５度毎に８極設けられている。
ステータ８は、環状部８１から径方向内側に延びる突極８２ａ〜８２ｌを有する。突極８２ａ〜８２ｌは、ロータ８の回転方向に３０度毎に１２極設けられている。

突極８２ａ〜８２ｌには巻線がそれぞれ設けられている。図１５では、Ｕ相を構成する４つの巻線Ｕ１〜Ｕ４のみを図示している。Ｖ相およびＷ相を構成するそれぞれの巻線Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４は省略している。巻線Ｕ１は突極８２ａに設けられており、巻線Ｕ２は、突極８２ａに対してロータ軸７１を挟んで対向する位置にある突極８２ｇに設けられている。また、巻線Ｕ３は、突極８２ａから９０度回転した位置にある突極８２ｄに設けられており、巻線Ｕ４は、突極８２ｄに対してロータ軸７１を挟んで対向する位置にある突極８２ｊに設けられている。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態を図１６および図１７に基づいて説明する。第１０実施形態は、第１実施形態に対して、各相の巻線部を構成する巻線組の数が異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図１６に示すように、各相の巻線部は３組の巻線組によって構成されている。この中で代表としてＵ相を取り上げると、巻線組Ｕ５６の一方の端子ＵＴ１５は、オンオフスイッチＵＳＰ３の他方の端子とオンオフスイッチＵＳＳ１の他方の端子とに接続している。このとき、オンオフスイッチＵＳＰ３の一方の端子は、巻線組Ｕ１２の一方の端子ＵＴ１１に接続し、さらにトランジスタＵＱ１のエミッタ側の端子とダイオードＵＤ２のカソード側の端子とに接続している。また、オンオフスイッチＵＳＳ１の一方の端子は、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ１２とオンオフスイッチＵＳＰ２の一方の端子とに接続している。巻線組Ｕ５６の他方の端子ＵＴ１６は、オンオフスイッチＵＳＰ４の一方の端子とオンオフスイッチＵＳＳ２の一方の端子とに接続している。このとき、オンオフスイッチＵＳＰ４の他方の端子は、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ１４に接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。また、オンオフスイッチＵＳＳ２の他方の端子は、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ１３とオンオフスイッチＵＳＰ１の他方の端子とに接続している。ここでは、Ｖ相、Ｗ相について記述しなかったが、いずれの相も同じ方式の接続となっている。

図１７には、図１５で示した回路のうち、代表としてＵ相での巻線組の接続を切り換えるスイッチ素子の作動パターンを示す。
オンオフスイッチＵＳＰ１、ＵＳＰ２、ＵＳＰ３、ＵＳＰ４をオフにし、オンオフスイッチＵＳＳ１、ＵＳＳ２をオンにすることで、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４、Ｕ５６を直列に接続する。一方、オンオフスイッチＵＳＰ１、ＵＳＰ２、ＵＳＰ３、ＵＳＰ４をオンにし、オンオフスイッチＵＳＳ１、ＵＳＳ２をオフにすることで、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４、Ｕ５６を並列に接続する。

図１６に示すように、３組の巻線組に対して６個のオンオフスイッチを接続することにより、Ｕ相巻線部２０での巻線組の接続を変更することができる。さらに、３組の巻線組の接続を使い分けることにより、ＳＲモータ１での出力を多段化することができる。例えば、ロータ２が低回転である場合３組の巻線組を直列接続とし、ロータ２が高回転である場合、３組の巻線組を並列接続とする。また、ロータ２が高回転でも低回転でもない中間の回転である場合、２組の巻線組を直列接続とするなど、回転数に合わせて巻線部のインダクタンス成分を多段に変更することができる。

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態を図１８および図１９に基づいて説明する。第１０実施形態は、第２実施形態に対して、巻線組の数が異なる。なお、第２実施形態と実質的に同一の部位には同位置の符号を付し、説明を省略する。

図１８に示すように、各相の巻線部は３組の巻線組によって構成されている。この中で代表としてＵ相を取り上げると、巻線組Ｕ１２の他方の端子ＵＴ２２は、オンオフスイッチＵＳＡ１の一方の端子とオンオフスイッチＵＳＢ１の一方の端子とに接続している。また、オンオフスイッチＵＳＢ１の他方の端子は、巻線組Ｕ３４の他方の端子ＵＴ２４とオンオフスイッチＵＳＢ２の他方の端子とに接続し、さらにトランジスタＵＱ２のコレクタ側の端子とダイオードＵＤ１のアノード側の端子とに接続している。また、巻線組Ｕ５６の一方の端子ＵＴ２５は、オンオフスイッチＵＳＡ１の他方の端子に接続している。巻線組Ｕ５６の他方の端子ＵＴ２６は、オンオフスイッチＵＳＡ２の一方の端子とオンオフスイッチＵＳＢ２の一方の端子とに接続している。また、オンオフスイッチＵＳＡ２の他方の端子は、巻線組Ｕ３４の一方の端子ＵＴ２３に接続している。

図１９には、図１８で示した回路のうち代表としてＵ相での巻線組の接続を切り換えるスイッチ素子の作動パターンを示す。
オンオフスイッチＵＳＡ１、ＵＳＡ２をオンにし、オンオフスイッチＵＳＢ１、ＵＳＢ２をオフにすることで、巻線組Ｕ１２、Ｕ３４、Ｕ５６が直列接続し、全ての巻線組に通電する。また、オンオフスイッチＵＳＡ１、ＵＳＢ２をオンにし、オンオフスイッチＵＳＡ２、ＵＳＢ１をオフにすることで、巻線組Ｕ１２、Ｕ５６に通電し、巻線組Ｕ３４には電流が流れない。また、オンオフスイッチＵＳＢ１をオンにし、オンオフスイッチＵＳＡ１、ＵＳＡ２、ＵＳＢ２をオフにすることで、巻線組Ｕ１２のみ通電し、巻線組Ｕ３４、Ｕ５６には電流が流れない。

図１８に示すように、３組の巻線組に対して４個のオンオフスイッチを接続することにより、Ｕ相巻線部２０での巻線組の接続を変更することができる。さらに、３組の巻線組の接続を使い分けることにより、ＳＲモータ１が発生するトルクを多段化することができる。例えば、ロータ２が低回転である場合、３組の巻線組を全て直列接続とし、ロータ２が高回転である場合、３組の巻線組のうち１組のみに通電する。また、ロータ２が高回転でも低回転でもない中間の回転である場合、２組の巻線組を直列に接続して使用するなど、回転数に合わせて巻線部のインダクタンス成分を多段に変更することができる。

（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、巻線組は２つの巻線から構成されるとした。しかしながら、巻線組を構成する巻線の数はこれに限定されない。巻線組を構成する巻線の数は、図２０に示すように１つの巻線で形成されてもよいし、３つ以上の巻線で形成されてもよい。

（イ）上述の実施形態では、１つの突極に巻回されている巻線は１つとした。しかしながら、１つの突極に巻回されている巻線の数はこれに限定されない。溶接等により電気的に接続した２つ以上の巻線が１つの突極に巻回されてもよい。

（ウ）上述の第１、第２、第３、第４、第７および第８実施形態では、スイッチトリラクタンスモータを駆動する回路を構成するスイッチ素子として、オンオフスイッチ、またはトランジスタとダイオードとの組み合わせ、またはサイリスタ、または逆阻止ＩＧＢＴのいずれかとした。しかしながら、スイッチトリラクタンスモータを駆動する回路を構成するスイッチ素子はこれに限定されない。例えば、サイリスタと逆阻止ＩＧＢＴとを併用して回路に使用してもよい。

（エ）上述の第１０、１１実施形態では、スイッチトリラクタンスモータを駆動する回路を構成するスイッチ素子は、オンオフスイッチとした。しかしながら、スイッチトリラクタンスモータを駆動する回路を構成するスイッチ素子はこれに限定されない。例えば、サイリスタ、逆阻止ＩＧＢＴ、トランジスタとダイオードとの組み合わせなどを使用してもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、６・・・ＳＲモータ、
２、７・・・ロータ（回転子）、
３、８・・・ステータ（固定子）、
１０・・・ＥＣＵ（制御手段）、
３０・・・Ｕ相可変電源部（可変電源）、
３２ａ〜ｆ、８２ａ〜ｌ・・・突極、
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４・・・巻線、
Ｕ１２、Ｕ３４、Ｖ１２、Ｖ３４、Ｗ１２、Ｗ３４・・・巻線組、
Ｅ・・・電源（可変電源）、
ＳＷＳ、ＵＳＡ、ＵＳＡ１、ＵＳＡ２、ＵＳＢ、ＵＳＢ１、ＵＳＢ２、ＵＳＳ、ＵＳＳ１，ＵＳＳ２、ＶＳＳ１、ＶＳＳ２、ＷＳＳ１、ＷＳＳ２、ＵＳＰ１〜４、ＶＳＰ１〜４、ＷＳＰ１〜４、ＶＳＡ１、ＶＳＡ２、ＶＳＢ１、ＶＳＢ２、ＷＳＡ１、ＷＳＡ２、ＷＳＢ１、ＷＳＢ２・・・オンオフスイッチ（変更手段、直列接続スイッチ手段、並列接続スイッチ手段、全通スイッチ手段、部分通スイッチ手段）、
ＵＤＳ、ＤＳ１、ＵＤ１、ＵＤ２、ＵＤＳ１、ＵＤＰ１、ＵＤＰ２、ＵＤＡ１、ＵＤＢ１、ＶＤ１、ＶＤ２、ＶＤＰ１、ＶＤＰ２、ＷＤＰ１、ＷＤＰ２、ＷＤ１、ＷＤ２・・・ダイオード（変更手段、直列接続スイッチ手段、並列接続スイッチ手段、全通スイッチ手段、部分通スイッチ手段）、
ＵＱ１、ＵＱ２、ＵＱＳ１、ＵＱＰ１、ＵＱＰ２、ＵＱＡ１、ＵＱＢ１、ＶＱＰ１、ＶＱＰ２、ＷＱＰ１、ＷＱＰ２、ＶＱ１、ＶＱ２、ＷＱ１、ＷＱ２、ＱＳ１・・・トランジスタ（変更手段、直列接続スイッチ手段、並列接続スイッチ手段、全通スイッチ手段、部分通スイッチ手段）、
ＵＤＳ２、ＵＤＰ３、ＵＤＰ４、ＵＤＡ２、ＵＤＢ２、ＶＤＰ３、ＶＤＰ４、ＷＤＰ３、ＷＤＰ４、ＤＳ２・・・サイリスタ（変更手段、直列接続スイッチ手段、並列接続スイッチ手段、全通スイッチ手段、部分通スイッチ手段）、
ＵＱＳ２、ＵＱＰ３、ＵＱＰ４、ＵＱＡ２、ＵＱＢ２、ＶＱＰ３、ＶＱＰ４、ＷＱＰ３、ＷＱＰ４、ＱＳ２・・・逆阻止ＩＧＢＴ（変更手段、直列接続スイッチ手段、並列接続スイッチ手段、全通スイッチ手段、部分通スイッチ手段）。

Claims

複数の突極が形成されている固定子と、
前記固定子に対して相対回転可能に支持される回転子と、
前記突極ごとに巻回され通電すると磁界を発生する複数の巻線を直列あるいは並列に接続することにより構成される複数の巻線組が電気的かつ機械的に接続し、複数の相ごとに構成される複数の巻線部と、
通電時間と非通電時間とが繰り返される電流を前記巻線部に供給する可変電源と、
前記巻線部のインダクタンス成分を変更する変更手段と、
前記回転子が回転しているときであって、かつ、前記非通電時間であるとき、前記巻線部のインダクタンス成分の変更の指令を許可する制御手段と、
を備え、
前記可変電源は、前記変更手段が前記巻線部のインダクタンス成分を切り換えたとき前記巻線部のインダクタンス成分に応じた電流を供給することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ。
前記変更手段は、複数の前記巻線組を直列接続する直列接続スイッチ手段、および複数の前記巻線組を並列接続する並列接続スイッチ手段から構成され、
前記直列接続スイッチ手段は、少なくとも２つの相で共有されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記直列接続スイッチ手段および前記並列接続スイッチ手段は、トランジスタと前記トランジスタに直列接続されるダイオードとからなることを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記直列接続スイッチ手段および前記並列接続スイッチ手段は、サイリスタであることを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記直列接続スイッチ手段および前記並列接続スイッチ手段は、逆耐圧性能を有するＩＧＢＴであることを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記直列接続スイッチ手段はダイオードであることを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記変更手段は、前記巻線部が有するすべての前記巻線組に通電する全通スイッチ手段、および前記巻線部が有する一部の前記巻線組に通電する部分通スイッチ手段であって、
前記巻線部は第１の巻線組と第２の巻線組により構成され、
前記第１の巻線組、前記第２の巻線組、前記全通スイッチ手段、前記部分通スイッチ手段、および前記可変電源は、
前記第１の巻線組の一方の端子と前記可変電源の一方の端子とが接続され、
前記第１の巻線組の他方の端子と前記全通スイッチ手段の一方の端子と前記部分通スイッチ手段の一方の端子とが接続され、
前記全通スイッチ手段の他方の端子と前記第２の巻線組の一方の端子とが接続され、
前記部分通スイッチ手段の他方の端子と前記第２の巻線組の他方の端子と前記可変電源の他方の端子とが接続されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記変更手段は、前記巻線部が有するすべての前記巻線組に通電する全通スイッチ手段、および前記巻線部が有する一部の前記巻線組に通電する部分通スイッチ手段であって、
前記巻線部は第１の巻線組と第２の巻線組により構成され、
前記第１の巻線組、前記第２の巻線組、前記全通スイッチ手段、前記部分通スイッチ手段、および前記可変電源は、
前記第１の巻線組の一方の端子と前記可変電源の一方の端子とが接続され、
前記第１の巻線組の他方の端子と前記第２の巻線組の一方の端子と前記部分通スイッチ手段の一方の端子とが接続され、
前記第２の巻線組の他方の端子と前記全通スイッチ手段の一方の端子とが接続され、
前記全通スイッチ手段の他方の端子と前記第２スイッチ手段の他方の端子と前記可変電源の他方の端子とが接続されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記変更手段は、前記巻線部が有するすべての前記巻線組に通電する全通スイッチ手段、および前記巻線部が有する一部の前記巻線組に通電する部分通スイッチ手段であって、
前記巻線部は第１の巻線組と第２の巻線組により構成され、
前記第１の巻線組、前記第２の巻線組、前記全通スイッチ手段、前記部分通スイッチ手段、および前記可変電源は、
前記第１の巻線組の一方の端子と前記部分通スイッチ手段の一方の端子と前記可変電源の一方の端子とが接続され、
前記第１の巻線組の他方の端子と前記全通スイッチ手段の一方の端子とが接続され、
前記全通スイッチ手段の他方の端子と前記部分通スイッチ手段の他方の端子と前記第２の巻線組の一方の端子とが接続され、
前記第２の巻線組の他方の端子と前記可変電源の他方の端子とが接続されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記変更手段は、前記巻線部が有するすべての前記巻線組に通電する全通スイッチ手段、および前記巻線部が有する一部の前記巻線組に通電する部分通スイッチ手段であって、
前記巻線部は第１の巻線組と第２の巻線組により構成され、
前記第１の巻線組、前記第２の巻線組、前記全通スイッチ手段、前記部分通スイッチ手段、および前記可変電源は、
前記全通スイッチ手段の一方の端子と前記部分通スイッチ手段の一方の端子と前記可変電源の一方の端子とが接続され、
前記全通スイッチ手段の他方の端子と前記第１の巻線組の一方の端子とが接続され、
前記部分通スイッチ手段の他方の端子と前記第１の巻線組の他方の端子と前記第２の巻線組の一方の端子とが接続され、
前記第２の巻線組の他方の端子と前記可変電源の他方の端子とが接続されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記全通スイッチ手段および前記部分通スイッチ手段は、トランジスタと前記トランジスタに直列接続されるダイオードからなることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記全通スイッチ手段および前記部分通スイッチ手段は、サイリスタであることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のスイッチトリラクタンスモータ。
前記全通スイッチ手段および前記部分通スイッチ手段は、逆耐圧性能を有するＩＧＢＴであることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のスイッチトリラクタンスモータ。