WO2011024517A1

WO2011024517A1 - ハイブリッド電力供給システム

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Publication number: WO2011024517A1
Application number: PCT/JP2010/057438
Authority: WO
Inventors: アブダラーミシ; 澄和松野
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-03-03
Also published as: CN102474213A; JP4572992B1; AU2010287877A1; CN102474213B; EP2475092A1; AU2010287877B2; EP2475092B1; US8970066B2; US20120146422A1; EP2475092A4; JP2011055578A

Abstract

　プラグイン運転時には、三相電源３０のＲ,Ｓ,Ｔの各相電流を供給する端子３０Ｒ,３０Ｓ,３０Ｔのそれぞれに、三相回転電機１０のＲ相電流を供給する電機子巻線として機能する第１巻線１２Ａ、第３巻線１２Ｃ、第２巻線１２Ｂを接続し、通常運転時のＳ相電流とＴ相電流とを入替える。これにより界磁子１４を故意に逆回転させる。界磁子１４には逆回転防止機構が設ける。

Description

ハイブリッド電力供給システム

　本発明は、ハイブリッド電力供給システムに関し、特に回転電機の電機子巻線を三相交流電源のリアクタとして使用する場合のハイブリッド電力供給システムに関するものである。

　図８は、従来のハイブリッド電力供給システム９０を概念的に例示する図である。例えば、電気自動車や冷凍トレーラ等には、図８に示すようなハイブリッド電力供給システム９０が採用されている。なお、電気自動車については例えば下掲の特許文献１等に開示されている。

　このようなハイブリッド電力供給システム９０では、スイッチ９１のすべてが導通し、スイッチ９２のすべてが非導通となることで、三相電源９３が三相交流電力を負荷９４に供給する（このような接続関係での運転を「プラグイン運転」と称する）。また、スイッチ９１のすべてが非導通となり、スイッチ９２のすべてが導通することで、発電機９５が自身で発生させる三相交流電力を負荷９４に供給する（このような接続関係での運転を「通常運転」と称する）。

特開２０００－１５２４０８号公報

　プラグイン運転時には、回転電機９５が有する電機子巻線９６のインダクタンスを使ってコンバータ９７を運転する。コンバータ９７が駆動すると、電機子巻線９６に大きな電流が流れるため、ロータ９８が回転する場合があり、回転電機９５やこれを駆動するエンジンに大きなダメージを与えるおそれがある。回転電機９５やエンジンに対して、プラグイン運転時に当該回転を許す機構を設けることも考えられるが、そのような機構を単に適用すれば、通常運転における負荷となって燃費が悪化するおそれがある。またプラグイン運転中に回転子が回転すると、電機子巻線に必要以上の電力が供給されることになり非効率的である。

　本発明は上記課題に鑑み、プラグイン運転時に誘発され得る回転電機へのダメージを回避又は抑制する技術を提供することを目的とする。

　上記課題を解決すべく、本発明に係るハイブリッド電力供給システムの第１の態様は、相互に異なる第１ないし第３相（１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ）のそれぞれに対応する第１ないし第３巻線（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）を有して固定子たる電機子（１２）と、回転子たる界磁子（１４）とを有し、前記回転子の逆回転防止機構を含む三相回転電機（１０）と、前記電機子巻線に接続されるコンバータ（２０）と、前記第１ないし第３相に対応する電流をそれぞれ供給する第１ないし第３の端子（３０Ｒ，３０Ｓ，３０Ｔ）を有する三相電源（３０）と、前記第１ないし第３巻線の前記コンバータと反対側を共通に接続する第１の状態と、前記第１の電機子巻線に前記第１の端子を、前記第２の電機子巻線に前記第３の端子を、前記第３の電機子巻線に前記第２の端子を、それぞれ接続する第２の状態とを切替える接続部（４０）とを備え、前記第１ないし第３巻線は前記三相回転電機の内部においては相互に接続されず、前記コンバータには、前記第１の状態において前記回転子が正回転することで給電され、前記第２の状態において前記三相電源から前記電機子巻線を介して給電される。

　本発明に係るハイブリッド電力供給システムの第２の態様は、その第１の態様であって、前記接続部（４０）は、前記第１の状態と、前記第２の状態と、前記第１の電機子巻線（１２Ａ）に前記第１の端子（３０Ｒ）を、前記第２の電機子巻線（１２Ｂ）に前記第２の端子（３０Ｓ）を、前記第３の電機子巻線（１２Ｃ）に前記第３の端子（３０Ｔ）を、それぞれ接続する第３の状態とを切替え、前記第３の状態において前記三相電源（３０）から前記電機子巻線を介して前記コンバータ（２０）に給電され、前記界磁子の回転によって前記第１ないし第３巻線のそれぞれに流れる相電流を判定する相電流判定部（５０）と、前記三相電源から前記電機子巻線を介して前記コンバータへと給電する際に、前記相電流判定部の判定結果に基づいて、前記接続部を前記第２の状態又は前記第３の状態に切替えさせる切替部（７２）とを更に備える。

　本発明に係るハイブリッド電力供給システムの第３の態様は、その第１又は第２の態様であって、前記界磁部（１４）は、回転軸（Ｑ）方向に延在して前記回転軸方向の一方側の端部（１１ｅ）において前記回転軸方向を軸とする螺条（１１ｇ）を有するシャフト（１１）を、前記回転軸を中心とする回転を許しつつ前記回転軸方向及びこれに直交する方向への位置を固定して指示するシャフト支持部（１３１）と、前記螺条に螺合締結／解脱し、前記回転軸方向への移動を一定距離のみ許しつつ前記シャフト支持部に対する前記回転軸を中心とする周方向の位置が固定される螺合体（１３２）とを有する軸受（１３）に固定されている。

　ハイブリッド電力供給システムにおいて、回転電機の電機子巻線を三相交流電源のリアクタとして使用する場合がある。このような場合において三相交流電源からの電力供給によってコンバータを駆動（いわゆる「プラグイン運転」）すると、当該電機子巻線に流れる電流によって回転電機の回転子が回転することがある。プラグイン運転中に回転子が回転すると、電機子巻線に必要以上の電力が供給されることになり非効率的である。本発明に係るハイブリッド電力供給システムの第１の態様によれば、プラグイン運転時には回転子を意図的に逆回転させるための駆動を行う。回転子には逆回転防止機構が設けられているので、当該逆回転防止機構によって回転子の回転を抑制できる。もってプラグイン運転時に誘発され得る回転電機の損傷を回避又は抑制できる。また効率的に運転できる。

　本発明に係るハイブリッド電力供給システムの第２の態様によれば、回転子の回転によってコンバータを駆動（いわゆる「通常運転」）しているときの電機子巻線それぞれに流れる電流の相によらずに適用できる。

　本発明に係るハイブリッド電力供給システムの第３の態様によれば、シャフトが回転軸を中心とした一方向に回転することにより螺条が螺合体と螺合締結する。螺合体は螺条との螺合によって回転軸方向に移動するが、その移動は一定距離に限定され、かつシャフトも回転軸方向の位置が固定されているので、上記螺合締結により、シャフトが上記一方向に回転することが阻止される。よって、シャフトが意図しない方向に回転（逆回転）したときに螺合体が締結されるように螺合体を設けることで、逆回転防止に資する。しかも、シャフトが多方向に回転する場合には螺条が螺合体とは解脱するので、意図する方向にシャフトが回転（正回転）する場合、それが逆回転を防止した後であっても、シャフトの正回転を阻むことがない。

　本発明の目的、特徴、局面及び、利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施例１に係るハイブリッド電力供給システムを概念的に例示する図である。三相回転電機を概念的に例示する断面図である。回転電機の軸受の断面を例示する図である。図３で示した軸受が逆回転した場合の断面を示す図である。図４を軸方向の軸受側から見た図である。本発明の実施例２に係るハイブリッド電力供給システムを概念的に例示する図である。相電流判定部の動作を説明する図である。従来のハイブリッド電力供給システムを概念的に例示する図である。

　以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。

　〈実施例１〉
　図１に示すように、本発明の実施例１に係るハイブリッド電力供給システム１００は、三相回転電機１０、コンバータ２０、三相電源３０、接続部４０、負荷５０及び、制御回路６０を備えている。本システムでは、接続部４０が三相回転電機１０又は、三相回転電機１０が備える電機子巻線１２をリアクタとする三相電源３０のいずれかを選択的に切替えて、選択されたいずれかが、コンバータ２０を介して負荷５０に給電する。

　三相回転電機１０は固定子たる電機子１２と、回転子たる界磁子１４と、スイッチ回路１６とを備えている。電機子１２は第１巻線１２Ａ、第２巻線１２Ｂ、第３巻線１２Ｃを有している。第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのそれぞれの一端１Ａ，１Ｂ，１Ｃはスイッチ回路１６に接続され、他端２Ａ，２Ｂ，２Ｃはコンバータ２０に接続される。スイッチ回路１６は、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを相互に接続・遮断する。

　具体的にスイッチ回路１６は、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を有している。スイッチＳ１は第１巻線１２Ａの一端１Ａと中性点Ｎとの間に、スイッチＳ２は第２巻線１２Ｂの一端１Ｂと中性点Ｎとの間に、スイッチＳ３は第３巻線１２Ｃの一端１Ｃと中性点Ｎとの間に、それぞれ設けられている。スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３のすべてを導通状態にすることで、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは星形結線の電機子巻線として機能する。また、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３のすべてを非導通状態にすることで、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを相互に切り離す。

　三相電源３０は、例えば商用電源が採用されて、三相を構成するＲ相、Ｓ相、Ｔ相に対応する電流（以下、それぞれ「Ｒ相電流」、「Ｓ相電流」、「Ｔ相電流」と称する）を供給する第１端子３０Ｒ、第２端子３０Ｓ、第３端子３０Ｔを有する。第１ないし第３端子３０Ｒ，３０Ｓ，３０Ｔは、スイッチ回路３２に接続される。以下、スイッチ回路１６を「第１スイッチ回路１６」と称し、スイッチ回路３２を「第２スイッチ回路３２」と称する。第１スイッチ回路１６あるいはさらに第２スイッチ回路３２を回転電機１０に内蔵しても良い。

　第２スイッチ回路３２はスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６を有している。スイッチＳ４は第１巻線１２Ａの一端１Ａと三相電源３０の第１端子３０Ｒとの間に、スイッチＳ５は第３巻線１２Ｃの一端１Ｃと三相電源３０の第２端子３０Ｓとの間に、スイッチＳ６は第２巻線１２Ｂの一端１Ｂと三相電源３０の第３端子３０Ｔとの間に、それぞれ設けられている。スイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてを導通状態にすることで、三相電源３０からコンバータ２０に三相交流電力を供給する。また、スイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてを非導通状態にすることで、三相電源３０からのコンバータ２０への三相交流電力の供給を停止する。

　接続部４０は、次に示す相互に排他的な第１の状態と第２の状態とを切替える。すなわち、第１の状態とは、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、具体的には各巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃそれぞれの一端１Ａ，１Ｂ，１Ｃを相互に接続して電機子巻線として機能させる状態を指す。第２の状態とは、第１巻線１２Ａの一端１Ａに三相電源３０の第１端子３０Ｒを接続し、第２巻線１２Ｂの一端１Ｂに三相電源３０の第３端子３０Ｔを接続し、第３巻線１２Ｃの一端１Ｃに三相電源３０の第２端子３０Ｓを接続する状態を指す。要するに、各巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃそれぞれの一端１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、相互に接続した状態が第１の状態であり、三相電源３０の各端子３０Ｒ，３０Ｔ，３０Ｓに接続した状態が第２の状態である。

　つまり、第１の状態とは第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３のすべてが導通状態でかつ、他のスイッチ（本実施例１では第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６）のすべてが非導通状態であることを指す。また、第２の状態とは第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてが導通状態でかつ、他のスイッチ（本実施例２では第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３）のすべてが非導通状態であることを指す。よって接続部４０は、第１スイッチ回路１６及び第２スイッチ回路３２が協働することで実現されると把握できる。

　接続部４０での接続状態（第１の状態か又は第２の状態）は制御回路６０によって切替えられる。制御回路６０は演算素子や記憶素子（いずれも図示省略）を有している。当該記憶素子はハイブリッド電力供給システム１００が実行するプログラムや、ハイブリッド電力供給システム１００の制御に必要なデータを格納し、当該演算素子は当該記憶素子が格納するプログラムやデータに基づいて演算処理を実行し、制御を行う。制御回路６０は接続部４０のみならず、コンバータ２０のゲート信号の出力等、様々な制御を行う。

　第１の状態では、界磁子１４が電機子１２に対して予め定められた方向へ回転（正回転）することによって、コンバータ２０に対して、第１巻線１２ＡからＲ相電流が、第２巻線１２ＢからＳ相電流が、第３巻線１２ＣからＴ相電流がそれぞれ供給される。第２の状態では、コンバータ２０に対して、第１巻線１２ＡからＲ相電流が、第２巻線１２ＢからＴ相電流が、第３巻線１２ＣからＳ相電流がそれぞれ供給される。つまり、第２の状態では、第１の状態におけるＳ相とＴ相とが入替わる。

　コンバータ２０は第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの他端２Ａ，２Ｂ，２Ｃから供給される交流電力を直流電力に変換して、端子５２Ｈ，５２Ｌに供給する。図１においては例えば、コンバータ２０はハイアーム側スイッチング・デバイス２１Ｈ，２２Ｈ，２３Ｈ及びこれらのそれぞれに並列に逆接続されるダイオード２４Ｈ，２５Ｈ，２６Ｈと、ローアーム側スイッチング・デバイス２１Ｌ，２２Ｌ，２３Ｌ及びこれらのそれぞれに並列に逆接続されるダイオード２４Ｌ，２５Ｌ，２６Ｌとを備えている。

　端子５２Ｈ，５２Ｌの間には平滑コンデンサ５２が接続されている。端子５２Ｈ，５２Ｌ、に供給された直流電力は平滑コンデンサ５２によって平滑化されて負荷５０へと供給される。

　以上のような構成のハイブリッド電力供給システム１００では、次のような動作が可能である。

　例えば第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３のすべてを導通状態にし、第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてを非導通状態（第１の状態）にすることで、三相回転電機１０が発生させる三相交流電力（多相交流電力）を負荷５０に供給（いわゆる「通常運転」）できる。

　具体的には、界磁子１４の回転動作によって第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに三相交流電圧が発生する。当該三相交流電圧は第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの他端２Ａ，２Ｂ，２Ｃを介してコンバータ２０に供給されて直流電圧に変換される。当該直流電圧が平滑コンデンサ５２で平滑化されて負荷５０に供給される。このとき、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは電機子巻線として機能する。

　他方、第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３のすべてを非導通状態にし、第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてを導通状態（第２の状態）にすることで、三相電源３０からの三相交流電力（多相交流電力）を負荷５０に供給（いわゆる「プラグイン運転」）できる。

　具体的には、三相電源３０からの三相交流電圧が第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを介してコンバータ２０に供給され、直流電圧に変換される。当該直流電圧が平滑コンデンサ５２で平滑化されて負荷５０に供給される。このとき、第１の状態では電機子巻線として機能する第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは三相電源３０のリアクタとして機能する。もって製造コストの低減に資する。

　このように、第１の状態と第２の状態とでは、第２巻線１２Ｓに流れる相電流と第３巻線１２Ｔに流れる相電流とが入替わっているので、プラグイン運転時には界磁子１４に対して、界磁子１４が第１の状態における回転（正回転）方向とは逆方向に回転する力が作用する。そして逆回転防止機構を設けることにより、プラグイン運転時における界磁子１４の回転を阻む構成が採用される。

　界磁子１４には例えば図２ないし図５に示すような逆回転防止機構を設けることによって、界磁子１４の回転を抑制できる。これにより、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに必要以上の電力が供給されることを回避でき、負荷５０を効率的に運転できる。

　三相回転電機１０は、予め定められた回転軸Ｑ方向に沿って延在するシャフト１１、シャフト１１を保持する軸受１３、シャフト１１に固定される回転子たる界磁子１４、電機子巻線１２を有する第１固定子１２０、界磁子１４に対して第１固定子１２０と反対側で界磁子１４と対向する第２固定子１５０とを備えている。これら、界磁子１４、第１固定子１２０及び第２固定子１５０はいずれも略円盤状を呈している。

　界磁子１４はシャフト１１を中心として周方向に磁極が交番する永久磁石１４１を有し、永久磁石１４１の第１固定子１２０側には磁芯１４２を有している。これら永久磁石１４１及び磁芯１４２はホルダ１４３に保持されている。第１固定子１２０は界磁子１４と対向する側に電機子用磁芯１２１及び電機子巻線１２を有している。ここで、電機子巻線１２は図１で示した第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのそれぞれに相当する。また、第２固定子１３０は電機子巻線を有さない。

　図３に示すように軸受１３は、シャフト１１を支持するシャフト支持部１３１と、螺合体１３２とを備えている。シャフト１１の一方側の端部は、シャフト支持部１３１によって支持され、他方側の端部は軸受（図示省略）によって支持される。シャフト支持部１３１は第１固定子１２０に固定される。

　シャフト支持部１３１はシャフト１１を、回転軸Ｑを中心とする回転を許しつつ回転軸Ｑ方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持する。具体例を挙げれば、シャフト支持部１３１はシャフト１１の一方側の端部１１ｅ及びその近傍のシャフト１１の周囲を覆う凹部１３ｃを呈しており、シャフト１１に緩やかに外嵌される。より具体的には、凹部１３ｃのうち、シャフト１１の当該一方側の側面１１ｆと対向するシャフト支持部１３１の内壁１３ｉと、側面１１ｆとの間にはベアリングボール１３が設けられる。これによりシャフト支持部１３１は、シャフト１１を回転自在に支持する。

　シャフト１１の端部１１ｅと、凹部１３ｃの底面１３ｂとの間には、凹部１３ｃが呈する段差１３ｓによって規定される（シャフト１１の侵入を許さない）角柱状を呈する空間Ｓが設けられており、当該空間Ｓにおいて、界磁子１４（より詳しくはシャフト１１）の逆回転防止に資する回転機構を有する。なお、シャフト１１が凹部１３ｃに入る深さは、シャフト１１が呈する段差１１ｓによって規定されても良い。

　〈回転機構〉
　シャフト１１は、所定の回転軸Ｑ方向に延在し、回転軸Ｑ方向の一方側の端部１１ｅにおいて回転軸Ｑ方向を軸とする螺条を有している。具体例を挙げれば、シャフト１１は、回転軸Ｑを中心とする略円柱体形状を呈し、当該円柱体の一方側（シャフト支持部１３１が設けられる側）の端部１１ｅにおいて、回転軸Ｑ方向に予め定められた深さだけ延在する雌ネジ部（課題を解決するための手段における「螺条」に相当）１１ｇを呈する。

　端部１１ｅと底面１３ｂとの間に形成される空間Ｓには、螺合体１３２が設けられる。シャフト１１の端部１１ｅが雌ネジ部１１ｇを呈するとき、螺合体１３２は雌ネジ部１１ｇに螺合締結又は解脱する雄ネジが採用される（以下、「雄ネジ１３２」と称する）。つまり、雄ネジ１３２の径は雌ネジ部１１ｇの径と略等しく、雌ネジ部１１ｇのピッチと等しいピッチでネジ溝が形成されている。

　図５に示すように雄ネジ１３２のうち、底面１３ｂと対向する側の端部は、回転軸Ｑ方向を法線とする面内で空間Ｓが呈する矩形状と所定の空隙を介して対向する矩形の角柱体１３３を呈している。ここで、「所定の空隙」とは、角柱体１３３が回転軸Ｑを中心として空間Ｓの内部で回転するとき、その回転角が、予め定められた微少な角度以下に限定される程度の空隙を指す。なお、図３及び図４では雄ネジ１３２については側面図で示している。

　角柱体１３３を含む雄ネジ１３２の回転軸Ｑ方向の長さは、空間Ｓの回転軸Ｑ方向の長さよりも短い。雄ネジ１３２はシャフト１１が所望の方向に回転するときに雌ネジ部１１ｇから解脱し、シャフト１１が当該所望の方向と反対方向に回転するときに雌ネジ部１１ｇに螺合締結する。

　底面１３ｂには、回転軸Ｑ方向に付勢する付勢部１３４を備えられており、雄ネジ１３２が雌ネジ部１１ｇから解脱した状態において、シャフト１１に向けて雄ネジ１３２を付勢する。この付勢部１３４によって、シャフト１１が逆回転をした場合には速やかに雌ネジ部１１ｇに雄ネジ１３２が螺合締結を開始する。シャフト１１が所望の方向に正しく回転しているときには、雌ネジ部１１ｇと雄ネジ１３２とが解脱するので、雄ネジ１３２は雌ネジ部１１ｇから回転軸Ｑ方向に沿って雌ネジ部１１ｇから遠離る方向に付勢されていると把握できる。つまり、シャフト１１が正しく回転しているときに雄ネジ１３２は、雌ネジ部１１ｇと付勢部１３４とによって空間Ｓ内で微少に振動しながら略定位置に固定される。

　なお、雄ネジ１３２の回転軸Ｑ方向で角柱体１３３とは反対側には、回転軸Ｑを中心として雌ネジ部１１ｇの径よりも小さい所定長さの円柱体１３５が設けられる。また、雌ネジ部１１ｇには、円柱体１３５を緩やかに挿入可能な孔１１ｈが設けられる。円柱体１３５の一部は、雄ネジ１３２が雌ネジ部１１ｇから完全に螺合が解脱した状態であっても、孔１１ｈ内に保持される。もって、空間Ｓの内部で、雄ネジ１３２の回転軸が、シャフト１１の回転軸Ｑ（すなわち雌ネジ部１１ｇの中心軸）から外れることを回避する。換言すれば、孔１１ｈと円柱体１３５とが雄ネジ１３２の移動方向をガイドする。

　本実施例においては、雌ネジ部１１ｇの深さを所定深さに限定している。そのため、シャフト１１が逆回転して雄ネジ１３２が雌ネジ部１１ｇに螺合締結しても、雄ネジ１３２の回転軸Ｑ方向の移動は一定距離に限定される。つまり、図３に示すように、雄ネジ１３２の先端が雌ネジ部１１ｇの最奥部に達した時点で螺合締結は停止する。

　角柱体１３３は、空間Ｓの内壁１３ｊ（内壁１３ｉよりも底面１３ｂ側の内壁）と所定の空隙を介して対向している。そのため、螺合締結が停止すると同時に、図５に示すように雄ネジ１３２とシャフト支持部１３１とが、より詳しくは雄ネジ１３２が呈する角柱体１３３とシャフト支持部１３１が呈する凹部１３ｃの内壁１３ｊとが固定される。つまりシャフト１１は、雌ネジ部１１ｇと雄ネジ１３２とが螺合締結している範囲のみ逆回転するが、雌ネジ部１１ｇの最奥部に達した後は逆回転を停止させ、それ以上の逆回転を防止する。シャフト１１が逆回転して停止した後であっても、シャフト１１が正しい方向に回転した場合には、雌ネジ部１１ｇと雄ネジ１３２とが解脱する方向に回転する。図３及び図４では、シャフト１１が回転することを示す矢印と、角柱体１３３が回転軸Ｑ方向に上下移動することを示す矢印とを示している。

　以上のように逆回転防止機構が設けられているので、プラグイン運転時に界磁子１４が逆回転するように結線を入替えたとしても、界磁子１４は逆回転しない。もってプラグイン運転時に誘発され得る三相回転電機１０の損傷を回避又は抑制できる。また、界磁子１４の回転を抑制しているので第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに必要以上の電力が供給されることを回避できる。すなわち、負荷５０を効率的に運転できる。

　〈実施例２〉
　ここでは、本発明の実施例２として主に、プラグイン運転に先立って通常運転時の第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに流れる電流の相を判定し、判定結果に基づいてプラグイン運転時の結線を切替える態様について図面を参照しながら説明する。なお、上記実施例１と同様の機能を有する構成については同一符号を付してその説明を省略する。

　プラグイン運転時に、予め設けられた逆回転防止機構が機能する方向に界磁子１４を（通常運転時とは）逆方向に回転させる駆動を行うには、通常運転時の回転方向を一方向に決定する必要がある。そのため、三相電源３０の各相が第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃにどのように接続されているのかを知る必要がある。そこで、本発明の実施例２に係るハイブリッド電力供給システム１００ａは、図６に示すように、上記実施例１でのハイブリッド電力供給システム１００に、第３スイッチ回路４２と相電流判定部７０とを加えた構成とする。

　第３スイッチ回路４２は、第１スイッチ回路１６及び第２スイッチ回路３２と協働することで接続部４０ａとして機能する。第３スイッチ回路４２はスイッチＳ７，Ｓ８，Ｓ９を有している。スイッチＳ７は第１巻線１２Ａの一端１ＡとスイッチＳ４との間の中継点３Ａと、三相電源３０の第１端子３０Ｒとの間に設けられている。スイッチＳ８は第２巻線１２Ｂの一端１ＢとスイッチＳ６との間の中継点３Ｂと、三相電源３０の第２端子３０Ｓとの間に設けられている。スイッチＳ９は第３巻線１２Ｃの一端１ＣとスイッチＳ５との間の中継点３Ｃと、三相電源３０の第３端子３０Ｔとの間に設けられている。

　スイッチＳ７，Ｓ８，Ｓ９のすべてを導通状態にしかつ、他のスイッチ（本実施例２では第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び、第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６）のすべてを非導通状態にすることで、第１の状態及び第２の状態に加えて、コンバータ２０に三相電源３０からの三相交流電力を供給する第３の状態を得ることができる。第２の状態と第３の状態とは、接続部４０ａによって排他的に選択される。また、第３の状態でコンバータ２０に供給される三相交流電力の相と、上記実施例１での第２の状態でコンバータ２０に供給される三相交流電力の相とは、例えばＳ相とＴ相とが入替わる。つまりプラグイン運転時の界磁子１４は、接続部４０ａが第２の状態に切替えるときと、第３の状態に切替えるときとでは、駆動される回転方向が互いに反対である。

　今、ハイブリッド電力供給システム１００ａは逆回転防止機構を備えているので、プラグイン運転開始時に第２の状態か又は第３の状態のいずれかの状態に切替えることによって、通常運転時と反対方向に回転駆動されると、逆回転防止機構が動作し、界磁子１４の回転を妨げる。換言すると、プラグイン運転時に界磁子１４を逆方向に回転駆動する第２の状態か又は第３の状態のいずれかを選択すれば、逆回転防止機構が界磁子１４の逆回転を妨げるので、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに必要以上の電力が供給されることを回避できる。そこで、通常運転時の第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの相を判定し、当該判定の結果に基づいてプラグイン運転時には第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの相が入替わるように第２の状態か又は第３の状態のいずれかを選択する。

　相電流判定部７０は第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに流れる電流の相を判定する。また、相電流判定部７０は、判定結果に応じてプラグイン運転時に第２の状態か又は第３の状態のいずれかを接続部４０ａに選択させる指示を与える。

　具体的には、相電流判定部７０は三相電源３０の第１ないし第３端子３０Ｒ，３０Ｓ，３０Ｔの相を検知又は記憶し、図７に示すように通常運転時の第２巻線１２Ｂにおける相電流の符号が負から正へと変化する点（立ち上がりエッジ）を検出し、そのときの第３巻線１２Ｃにおける相電流の符号に応じて相を判定する。より具体的には、第２巻線１２Ｂにおける相電流を便宜的にＳ相電流とし、当該Ｓ相電流の立ち上がりエッジにおける第３巻線１２Ｃにおける相電流の符号を判定する。当該符号が正であれば、第３巻線１２ＣにはＲ相電流が流れていることになり、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの相は、Ｔ，Ｓ，Ｒであると判定する。また、当該符号が負であれば、第３巻線１２ＣにはＴ相電流が流れていることになり、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの相は、Ｒ，Ｓ，Ｔであると判定する。

　第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに通常運転時にはそれぞれＲ相電流、Ｓ相電流、Ｔ相電流が流れる場合には、プラグイン運転を開始する際には、切替部７２と制御回路６０ａとが第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてを導通状態にし、第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び第３スイッチ回路４２のスイッチＳ７，Ｓ８，Ｓ９のすべてを非導通状態にして（つまり第２の状態にして）プラグイン運転を行う。これにより、プラグイン運転時には第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２ＣにはそれぞれＲ相、Ｔ相、Ｓ相電流が流れ、通常運転時とは逆方向に界磁子１４が回転駆動される。

　また、第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに通常運転時にはそれぞれＴ相電流、Ｓ相電流、Ｒ相電流が流れる場合には、プラグイン運転を開始する際には、切替部７２と制御回路６０ａとが第３のスイッチ４２のスイッチＳ７，Ｓ８，Ｓ９のすべてを導通状態にし、第１スイッチ回路１６のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び第２スイッチ回路３２のスイッチＳ４，Ｓ５，Ｓ６のすべてを非導通状態にして（つまり第３の状態にして）プラグイン運転を行う。これにより、プラグイン運転時には第１ないし第３巻線１２Ａ，１２Ｂ，１２ＣにはそれぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相電流が流れ、通常運転時とは逆方向に界磁子１４が回転駆動される。

　要するに、相電流判定部７０は制御回路６０ａに対して、第２の状態と第３の状態とでは、Ｓ相とＴ相とを入替える制御をさせる。以上のように、ハイブリッド電力供給システム１００ａが相電流判定部７０を有していれば、通常運転時に回転子たる界磁子１４が回転することによって電機子１２に流れる電流の相がＲ，Ｓ，Ｔか又はＴ，Ｓ，Ｒのいずれであってもプラグイン運転時には界磁子１４が逆回転するように結線することができる。

　このとき、相電流判定部７０は制御部６０ａに対して、ハイアーム側スイッチング・デバイス２１Ｈ－２３Ｈ及び、ローアーム側スイッチング・デバイス２１Ｌ－２３ＬのＳ相とＴ相とを入替える制御をさせる。具体的には、コンバータ２０のゲート信号の出力を制御する。

　〈変形例〉
　以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施例１及び実施例２ではコンバータ２０として、スイッチング・デバイス及びダイオードによって構成される態様を示したが、ダイオードで構成される整流器であっても良い。また、三相回転電機１０はアキシャルギャップ型モータに限定されず、ラジアルギャップ型モータであっても良い。さらに、上記実施例１で詳述した逆回転防止機構はあくまでも一例であって他の機構で逆回転防止を図っても良い。

　以上のとおり、本発明は詳細に説明されたが、上述の説明はすべての局面において例示であって、本発明がこれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

　１００，１００ａ　ハイブリッド電力供給システム
　１０　三相回転電機
　１１　シャフト
　１１ｅ　端部
　１１ｇ　螺条
　１２　電機子
　１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ　巻線
　１３　軸受
　１３１　シャフト支持部
　１３２　螺合体
　１４　界磁子
　２０　コンバータ
　３０　三相電源
　４０，４０ａ　接続部

Claims

　相互に異なる第１ないし第３相のそれぞれに対応する第１ないし第３巻線（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）を有して固定子たる電機子（１２）と、回転子たる界磁子（１４）とを有し、前記回転子の逆回転防止機構を含む三相回転電機（１０）と、
　前記巻線に接続されるコンバータ（２０）と、
　前記第１ないし第３相に対応する電流をそれぞれ供給する第１ないし第３の端子（３０Ｒ，３０Ｓ，３０Ｔ）を有する三相電源（３０）と、
　前記第１ないし第３巻線の前記コンバータと反対側を共通に接続する第１の状態と、前記第１の巻線に前記第１の端子を、前記第２の巻線に前記第３の端子を、前記第３の巻線に前記第２の端子を、それぞれ接続する第２の状態とを切替える接続部（４０，４０ａ）と
を備え、
　前記第１ないし第３巻線は前記三相回転電機の内部においては相互に接続されず、
　前記コンバータには、前記第１の状態において前記回転子が正回転することで給電され、前記第２の状態において前記三相電源から前記第１ないし第３巻線を介して給電される、ハイブリッド電力供給システム（１００，１００ａ）。
　前記接続部（４０ａ）は、前記第１の状態と、前記第２の状態と、前記第１の巻線（１２Ａ）に前記第１の端子（３０Ｒ）を、前記第２の巻線（１２Ｂ）に前記第２の端子（３０Ｓ）を、前記第３の巻線（１２Ｃ）に前記第３の端子（３０Ｔ）を、それぞれ接続する第３の状態とを切替え、
　前記第３の状態において前記三相電源（３０）から前記第１ないし第３巻線を介して前記コンバータ（２０）に給電され、
　前記界磁子の回転によって前記第１ないし第３巻線のそれぞれに流れる相電流を判定する相電流判定部（７０）と、
　前記三相電源から前記第１ないし第３巻線を介して前記コンバータへと給電する際に、前記相電流判定部の判定結果に基づいて、前記接続部を前記第２の状態又は前記第３の状態に切替えさせる切替部（７２）と
を更に備える、
請求項１記載のハイブリッド電力供給システム（１００ａ）。
　前記界磁部（１４）は、
　回転軸（Ｑ）方向に延在して前記回転軸方向の一方側の端部（１１ｅ）において前記回転軸方向を軸とする螺条（１１ｇ）を有するシャフト（１１）を、前記回転軸を中心とする回転を許しつつ前記回転軸方向及びこれに直交する方向への位置を固定して指示するシャフト支持部（１３１）と、
　前記螺条に螺合締結／解脱し、前記回転軸方向への移動を一定距離のみ許しつつ前記シャフト支持部に対する前記回転軸を中心とする周方向の位置が固定される螺合体（１３２）と
を有する軸受（１３）に固定されている、
請求項１又は請求項２記載のハイブリッド電力供給システム。