JP6335523B2 - 回転電機 - Google Patents

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または並列に切換え、相コイル間の結線をＹ結線またはΔ結線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。
一方で，高負荷域では回転電機を構成する部品の温度が許容値以内に収まっていることが第一に求められる。
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点を生じる。

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。

また，文献１のように多数の部分巻線をトランジスタなどのスイッチを介して接続し，スイッチの開閉により巻線の状態を変化させる方法ではスイッチ数とスイッチの制御装置が膨大となり装置が複雑化，大形化するという問題点がある。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、スイッチ数とスイッチの制御装置を増やすことなく、運転領域の拡大と各運転ポイントに求められる好適な特性を得るギャップ磁束波形を形成し、さらに上記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波巻で挿通された各相導体を有するステータと、を備え、
各前記相導体の一方の端部は、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、
各前記相導体の他方の端部は、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、各前記相導体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、ステータスロットに波巻で挿通された各相導体の一方の端部は、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、
各前記相導体の他方の端部は、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、各前記相導体に流れる電流の振幅及び位相は、個別に制御される。
従って、スイッチ数とスイッチの制御装置を増やすことなく、運転領域の拡大と各運転ポイントに求められる好適な特性を得るギャップ磁束波形を形成し、さらにムダ相導体による損失のない低損失な回転電機を得ることができる。

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、それぞれ径方向に２本並べて挿通した同相の相導体１７と、各相導体１７を覆ったインシュレータ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。
各相導体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で被覆された各相導体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。

各相導体１７は、ステータコア１５の軸線方向の一端部からステータスロット１６を挿通して他端部で露出された後、引き続き１極ピッチ、即ち周方向に６番目のステータスロット１６の他端部からステータスロット１６に挿通して一端部で露出された後、引き続き周方向に１極ピッチのステータスロット１６の一端部から再びステータスロット１６を挿通して他端部で露出される。
各相導体１７は、このような各ステータスロット１６の挿通を、全部でスタータコア１５の３周分繰り返した、波巻で構成されている。
なお、図２においては、一本の相導体１７は、ステータスロット１６内に、２本の同相の相導体１７が挿通しており、ステータコア１５には全部で１２本の波巻構成の相導体１７が巻装されている。
また、図２の断面では、実際には、内径側の相導体１７と、外径側の相導体１７とでそれぞれ相導体１７の三箇所の部位の断面が示されるべきであるが、それぞれ一つに纏めて記載してある。

各相導体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、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相導体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。
個々の各相導体１７は、それぞれ個別のＨブリッジ回路に電気的に接続され、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いる。
従って、この実施の形態では、一つのモータ１に対して、全部で１２個のＨブリッジ回路、１２本の相導体１７、１２個の制御装置が用いられている。

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、相導体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、相導体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、相導体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、各相導体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、上記構成のモータ１において、６相のモータ１の場合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、各相導体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相交流の相であり、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、通電する各相導体１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａ，ｂの各相導体１７にＡ＋の相、番号ｃ，ｄの各相導体１７にＢ＋の相、番号ｅ，ｆの各相導体１７にＣ＋の相、番号ｇ，ｈの各相導体１７にＤ＋の相、番号ｉ，ｊの各相導体１７にＥ＋の相、番号ｋ，ｌの各相導体１７にＦ＋の相となるように各相導体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，１極ピッチ回転方向ずれた部位は、回転奇対称の構成となる。
即ち、例えば番号ａの相導体１７は、図４において紙面の表側から垂直方向に裏側に向って延びた後、周方向に１極ピッチ、ステータスロット１６を飛び越えた後、番号ｍのステータスロット１６からは紙面の裏側から垂直方向に表側に向って延びている。

また、モータ１が短節分布巻の駆動を行なうには、通電する各相導体１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａの相導体１７にＡ＋の相、番号ｂの相導体１７にＤ−の相、番号ｃの相導体１７にＢ＋の相、番号ｄの相導体１７にＥ−の相、番号ｅの相導体１７にＣ＋の相、番号ｆの相導体１７にＦ−の相、番号ｇの相導体１７にＤ＋の相、番号ｈの相導体１７にＡ−の相、番号ｉの相導体１７にＥ＋の相、番号ｊの相導体１７にＢ−の相、番号ｋの相導体１７にＦ＋の相、番号ｌの相導体１７にＣ−の相となるように各相導体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，１極ピッチ回転方向ずれた部位については上記回転奇対称の構造となる。

また、モータ１が集中巻の駆動を行なうには、通電する各相導体１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａの相導体１７にＡ＋の相、番号ｂの相導体１７にＦ−の相、番号ｃの相導体１７にＢ＋の相、番号ｄの相導体１７にＡ−の相、番号ｅの相導体１７にＣ＋の相、番号ｆの相導体１７にＢ−の相、番号ｇの相導体１７にＤ＋の相、番号ｈの相導体１７にＣ−の相、番号ｉの相導体１７にＥ＋の相、番号ｊの相導体１７にＤ−の相、番号ｋの相導体１７にＦ＋の相、番号ｌの相導体１７にＥ−の相となるように各相導体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。
なお，１極ピッチ回転方向ずれた部位については上記回転奇対称の構造となる。

このように各相導体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。

上記構成の６相のモータ１は、従来のもののように、磁束の合成により相コイルが発生する磁束を相互に打ち消すような通電をすることはなく、必要な相導体１７のみに電流を供給することができるために、ムダ導体を作らず６相の全節巻，短節巻，集中巻の磁束波形を構成することができる。
また、ステータコア１５に１極ピッチごと、周方向にシフトして波巻で巻装された各相の相導体１７が、スイッチ２６，２８，２９，スイッチ３０により構成されたＨブリッジ回路に接続されているので、スイッチ２６，２８，２９，３０及び制御装置を増大することなく、ギャップ磁束波形を任意に操作することができる。

次に、上記構成のモータ１において、３相のモータ１の場合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、通電する各相導体１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａ，ｂ，ｃ，ｄの各相導体１７にＵ＋の相、番号ｅ，ｆ，ｇ，ｈの各相導体１７にＶ＋の相、番号ｉ，ｊ，ｋ，ｌの各相導体１７にＷ＋の関係となるように通電位相を調整すると、電機子に通電される電流は、３相全節分布巻の通電方法となり、電機子は、８極、４８スロット、毎極毎相２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、通電する各相導体１７に次のように電流位相を調節する。
即ち、番号ａ，ｂの各相導体１７にＵ＋の相、番号ｃ，ｄの相導体１７にＵ−の相、番号ｅ，ｆの相導体１７にＶ＋の相、番号ｇ，ｈの相導体１７にＶ−の相、番号ｉ，ｊの相導体１７にＷ＋の相、番号ｋ，ｌの相導体１７にＷ−の相となるように通電する電流位相を調整すると、電機子は、８極、４８スロット、毎極毎相２の３相集中巻の電機子磁束を構成することができる。

このように各相導体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。

上記構成の３相のモータ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、各相導体１７に流れる電流の振幅及び位相は、各相導体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、全節巻、短節巻、集中巻の駆動を行うことができ、運転状態に合わせてトルク脈動を低減したり磁束の利用率を向上したりを変更することができる。
また，電機子巻線は４つのスイッチ２６，２８，２９，３０と相導体１７によりそれぞれ電流の振幅と位相を独立に変更可能な構成であり、ステータスロット１６に挿通した相導体１７は独立に電流振幅と位相を制御可能な構成であるため、ムダ相導体による導体損失が発生しない。

従って、上記構成のモータ１では、低トルク、低速回転での駆動時にはトルクリップルを低減するために短節分布巻のギャップ磁束波形を模擬する通電パタンで駆動する。
また、高トルクでの駆動時には磁束利用率の高い全節分布巻のギャップ磁束波形を模擬する通電パタンで駆動する。
また、永久磁石２１の減磁が発生するような高トルク、高速回転での駆動時にはロータ８の回転に合わせて永久磁石２１の回転方向遅れ側（後ろ側）とギャップを挟んで対向する相導体１７は通常時よりも通電電流を少なくして駆動される。
一方で中央部に対向する相導体１７は通常時よりも通電電流を多くして駆動される。
このようにすれば出力トルクを保ったまま永久磁石２１のもっとも減磁しやすい部分に逆次回を印加するコイルが発生する磁束を低下することができるため耐減磁性能を向上することができる。

なお、各相導体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。

また、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本の各相導体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。

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、各相導体１７が一本ずつ挿通している。
即ち、この６相のモータ１では、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの各相導体１７が図５において紙面の表側から垂直方向に裏側に向って延びた後、周方向に１極ピッチ、ステータスロット１６を飛び越えた後、ステータスロット１６からは紙面の裏側から垂直方向に表側に向って延びている。
そして、個々の相導体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆは、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により構成したＨブリッジ回路に個別に接続されている。
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、各相導体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ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本の相導体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に小型化できる。
また、各ステータスロット１６内では、相導体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ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内の相導体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ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は、１０極、４５スロットの永久磁石モータである。
このモータ１の各相導体１７は、ステータコア１５の軸線方向の一端部からステータスロット１６を挿通して他端部で露出された後、引き続き周方向に、ステータスロット１６を飛び越え、９番目のステータスロット１６の他端部からステータスロット１６に挿通して一端部で露出された後、引き続き周方向にステータスロット１６を飛び越え、９番目のステータスロット１６の一端部から再びステータスロット１６を挿通して他端部で露出される。
各相導体１７は、このような各ステータスロット１６の挿通を、全部でスタータコア１５の３周分繰り返した、波巻で構成されている。
なお、図６、７においては、一本の相導体１７は、ステータスロット１６内に、２本の同相の相導体１７が挿通しており、ステータコア１５には全部で１８本の波巻構成の相導体１７が巻装されている。
また、図６，７の断面では、実際には、内径側の相導体１７と、外径側の相導体１７とでそれぞれ相導体１７の三箇所の部位の断面が示されるべきであるが、それぞれ一つに纏めて記載してある。
各相導体１７は、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により構成されたＨブリッジ回路に個別に電気的に接続されている。
その他の構成は、実施の形態１のモータ１と同じである。

次に、上記構成のモータ１において、６相のモータ１の場合の動作について説明する。
各相導体１７は、図７において周方向にそれぞれ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の相導体１７にＡ＋の相、番号ｂの相導体１７にＦ−の相、番号ｃの相導体１７にＢ＋の相、番号ｄの相導体１７にＧ−の相、番号ｅの相導体１７にＣ＋の相、番号ｆの相導体１７にＨ−の相、番号ｇの相導体１７にＤ＋の相、番号ｈの相導体１７にＩ−の相、番号ｉの相導体１７にＥ＋の相、番号ｊの相導体１７にＡ−の相、番号ｋの相導体１７にＦ＋の相、番号ｌの相導体１７にＢ−の相、番号ｍの相導体１７にＧ＋の相、番号ｎの相導体１７にＣ−の相、番号ｏの相導体１７にＨ＋の相、番号ｐの相導体１７にＤ−の相、番号ｑの相導体１７にＩ＋の相、番号ｒの相導体１７にＥ−の相となるように各相導体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（１／２）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。
即ち、例えば番号ａの相導体１７は、図７において紙面の表側から垂直方向に裏側に向って延びた後、周方向に２極ピッチ、ステータスロット１６を飛び越えた後、図示されていない番号ｑの左側に隣接したステータスロット１６からは紙面の裏側から垂直方向に表側に向って延びている。

また，番号ａの相導体１７にＩ−の相、番号ｂの相導体１７にＡ＋の相、番号ｃの相導体１７にＡ−の相、番号ｄの相導体１７にＢ＋の相、番号ｅの相導体１７にＢ−の相、番号ｆの相導体１７にＣ＋の相、番号ｇの相導体１７にＣ−の相、番号ｈの相導体１７にＤ＋の相、番号ｉの相導体１７にＤ−の相、番号ｊの相導体１７にＥ＋の相、番号ｋの相導体１７にＥ−の相、番号ｌの相導体１７にＦ＋の相、番号ｍの相導体１７にＦ−の相、番号ｎの相導体１７にＧ＋の相、番号ｏの相導体１７にＧ−の相、番号ｐの相導体１７にＨ＋の相、番号ｑの相導体１７にＨ−の相、番号ｒの相導体１７にＩ＋の相となるように各相導体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。

次に、上記構成のモータ１において、３相のモータ１の場合の動作について説明する。
３相のモータ１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の各相導体１７にＵ＋の相、番号ｄ，ｅ，ｆの各相導体１７にＷ−の相、番号ｇ,ｈ，ｉの相導体１７にＶ＋の相、番号ｊ，ｋ，ｌの各相導体１７にＵ−の相、番号ｍ，ｎ，ｏの各相導体１７にＷ＋の相、番号ｐ，ｑ，ｒの各相導体１７にＶ−の相となるように各相導体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の相導体１７にＶ＋の相、番号ｂの相導体１７にＵ＋の相、番号ｃの相導体１７にＵ−の相、番号ｄの相導体１７にＵ＋の相、番号ｅの相導体１７にＵ−の相、番号ｆの相導体１７にＷ−の相、番号ｇの相導体１７にＷ＋の相、番号ｈの相導体１７にＶ＋の相、番号ｉの相導体１７にＶ−の相、番号ｊの相導体１７にＶ＋の相、番号ｋの相導体１７にＶ−の相、番号ｌの相導体１７にＵ−の相、番号ｍの相導体１７にＵ＋の相、番号ｎの相導体１７にＷ＋の相、番号ｏの相導体１７にＷ−の相、番号ｐの相導体１７にＷ＋の相、番号ｑの相導体１７のＷ−の相、番号ｒの相導体１７にＶ−の相となるように各相導体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の相導体１７を休止させて、番号ａの相導体１７にＷ−の相、番号ｂの相導体１７にＵ＋の相、番号ｇの相導体１７にＵ−の相、番号ｈの相導体１７にＶ＋の相、番号ｍの相導体１７にＶ−の相、番号ｎの相導体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，実施の形態３のモータ１では、各ステータスロット１６のそれぞれに２つの相導体１７が挿通しているが、各々のステータスロット１６に挿通する相導体をそれぞれ１本ずつ合計９本とし，それぞれの相導体に２つの相導体に通電されていた電流のベクトル和を取った振幅と位相の電流を通電しても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相導体を挿入し、軸線方向両端で該相導体がリング状相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，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ 相導体、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、５０ コイル、５１ ステータコア。

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波巻で挿通された各相導体を有するステータと、を備え、
   各前記相導体の一方の端部は、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前記直流電源の負極端子に電気的に接続され、
   各前記相導体の他方の端部は、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前記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、各前記相導体に流れる電流の振幅及び位相は、各前記相導体についてそれぞれ個別に制御され、
   前記直流電源の数は、各前記相導体の数と同数あり、一つの前記直流電源に対して一つの各前記相導体がそれぞれ電気的に接続されている回転電機。
2. 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波巻で挿通された各相導体を有するステータと、を備え、
   各前記相導体の一方の端部は、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
   前記直流電源の負極端子に電気的に接続され、
   各前記相導体の他方の端部は、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前記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、各前記相導体に流れる電流の振幅及び位相は、各前記相導体についてそれぞれ個別に制御され、
   前記位相の数が、前記ロータの極数と前記ステータスロットの数との最大公約数によって前記ステータスロットの数を割った値と等しい回転電機。
3. 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または請求項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から請求項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から請求項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、それぞれ各前記相導体が径方向、または周方向に複数本挿通している請求項１から請求項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、それぞれ単数の各前記相導体が挿通している請求項１から請求項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、前記相導体は、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から請求項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から請求項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から請求項９の何れか１項に記載の回転電機。

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