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Title:
ROTATING MACHINE AND POWER SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/044767
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotating machine which can suppress increase in manufacturing cost. The rotating machine (2) comprises a plurality of windings (L1-L3), and a switch circuit (1). The plurality of windings (L1-L3) have ends on one side connected with a plurality of first ends (P11-P13), respectively, and ends on the other side connected with a plurality of second ends (P21-P23), respectively. The switch circuit (1) has switches (SG1-SG3). The switches (SG1-SG3) are connected, respectively, between the ends on one side of the windings (L1-L3) and a neutral point (N). When all the switches (SG1-SG3) are turned on, the windings (L1-L3) can function as the armature winding. When polyphase AC power is supplied from a polyphase AC power supply (E1) to the first ends (P11-P13) and all the switches (SG1-SG3) are turned off, the windings (L1-L3) can function as the input reactor for a power converter (3).

Inventors:
MECHI, Abdallah (DAIKIN INDUSTRIES LTD., 1000-2,Aza Ootani, Okamoto-cho, Kusatsu-sh, Shiga 26, 5258526, JP)
Application Number:
JP2008/067813
Publication Date:
April 09, 2009
Filing Date:
October 01, 2008
Export Citation:
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Assignee:
DAIKIN INDUSTRIES, LTD. (Umeda Center Building, 4-12 Nakazaki-Nishi 2-chome, Kita-ku, Osaka-sh, Osaka 23, 5308323, JP)
ダイキン工業株式会社 (〒23 大阪府大阪市北区中崎西2丁目4番12号梅田センタービル Osaka, 5308323, JP)
International Classes:
H02P9/04; B60L9/18; H02J7/00; H02K11/00; H02K19/36
Foreign References:
JPS4834422B11973-10-20
JPH11356095A1999-12-24
JPS60160200U1985-10-24
Attorney, Agent or Firm:
YOSHITAKE, Hidetoshi et al. (10th floor, Sumitomo-seimeiOBP Plaza Bldg., 4-70,Shiromi 1-chome,Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 01, 5400001, JP)
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Claims:
 それぞれが一端と他端とを有する第1乃至第Nの巻線(L1~L3;L11~L14,L21~L24,L31~L34)と、
 前記第1乃至前記第Nの巻線の前記一端とそれぞれ接続された第1乃至第Nの端部(P11~P13)と、
 前記第1乃至前記第Nの巻線の前記他端とそれぞれ接続された第N+1乃至第2Nの端部(P21~P23)と、
 前記第1乃至前記第Nの巻線を相互に接続してN相電機子巻線として機能させる第1の接続関係と、前記第1乃至前記第Nの巻線を相互に切り離す第2の接続関係と、を選択的に切り替えるスイッチ回路(1)と、
 回転子(GR1)と
を備える、回転機(2)。
 中性点(N)を更に備え、
 前記スイッチ回路(1)は、
 前記第1乃至前記第Nの巻線(L1~L3)の前記一端と前記中性点との間にそれぞれ設けられた複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)
を有し、
 前記複数の第1スイッチの全てが導通して前記第1の接続関係が実現され、
 前記複数の第1スイッチの全てが非導通して前記第2の接続関係が実現される、請求項1に記載の回転機。
 前記スイッチ回路(1)は、
 前記第kの巻線の前記他端と前記第k+1の巻線の前記一端との間(kは1乃至N-1)、前記第Nの巻線の前記他端と前記第1の巻線の前記一端との間に、それぞれ設けられた複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)
を有し、
 前記複数の第1スイッチの全てが導通して前記第1の接続関係が実現され、
 前記複数の第1スイッチの全てが非導通して前記第2の接続関係が実現される、請求項1に記載の回転機(2)。
 前記スイッチ回路(1)は、
 前記第1乃至前記第Nの巻線(L1~L3)の各々の前記一端と前記第1乃至前記第Nの端部(P11~P13)との間にそれぞれ設けられた複数の第2スイッチ(SE1~SE3)
を更に有し、
 前記複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)の導通に対応して前記複数の第2スイッチ(SE1~SE3)が非導通し、前記複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)の非導通に対応して前記複数の第2スイッチ(SE1~SE3)が導通する、請求項2に記載の回転機。
 前記スイッチ回路(1)は、
 前記第1乃至前記第Nの巻線(L1~L3)の各々の前記一端と前記第1乃至前記第Nの端部(P11~P13)との間にそれぞれ設けられた複数の第2スイッチ(SE1~SE3)
を更に有し、
 前記複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)の導通に対応して前記複数の第2スイッチ(SE1~SE3)が非導通し、前記複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)の非導通に対応して前記複数の第2スイッチ(SE1~SE3)が導通する、請求項3に記載の回転機。
 前記第1乃至前記第Nの巻線(L1~L3)の各々は、複数の巻線部(L11~L14,L21~L24,L31~L34)を備え、
 前記第1乃至前記第Nの巻線の各々について、前記複数の前記巻線部の少なくとも2つ以上を相互に直列又は並列に選択的に接続する複数の第3スイッチ(SP1~SP6,SR1~SR3)を更に備える、請求項1乃至5の何れか一つに記載の回転機。
 前記第1乃至前記第Nの巻線の各々は、相互に直列接続された複数の巻線部と、前記複数の巻線部の各々の両端のうち少なくとも三箇所の位置が選択されて設けられた接続点とを備え、
 前記第1乃至前記第Nの巻線の各々において、
 いずれの一の前記接続点も他の前記接続点との間に少なくとも一つの前記巻線部を挟み、
 前記第1の接続関係においては第1対の前記接続点が前記一端及び前記他端として機能し、
 前記第2の接続関係においては前記第1対とは異なる第2対の前記接続点が前記一端及び前記他端として機能する、請求項1乃至5の何れか一つに記載の回転機。
 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の回転機(G1)と、
 前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P23)から交流電圧を入力して直流電圧に変換する電力変換装置(3)と
を備える電力システム。
 請求項6に記載の回転機(G1)と、
 前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P23)から交流電圧を入力して直流電圧に変換する電力変換装置(3)と
を備える電力システム。
 請求項7に記載の回転機(G1)と、
 前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P23)から交流電圧を入力して直流電圧に変換する電力変換装置(3)と
を備える電力システム。
 請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載の回転機(M1)と、
 第1及び第2の入出力端(PH1,PL1)と、
 前記第2の接続関係において、前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P23)から入力される交流電圧を直流電圧に変換して第1及び第2の入出力端の間に印加し、前記第1の接続関係において第1及び第2の入出力端から入力される直流電圧を交流電圧に変換して前記第N+1乃至前記前記第2Nの端部を介して前記第1乃至前記第Nの巻線へと供給する電力変換装置(3)と
を更に備える電力システム。
 請求項6に記載の回転機(M1)と、
 第1及び第2の入出力端(PH1,PL1)と、
 前記第2の接続関係において、前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P23)から入力される交流電圧を直流電圧に変換して第1及び第2の入出力端の間に印加し、前記第1の接続関係において第1及び第2の入出力端から入力される直流電圧を交流電圧に変換して前記第N+1乃至前記前記第2Nの端部を介して前記第1乃至前記第Nの巻線へと供給する電力変換装置(3)と
を更に備える電力システム。
 請求項7に記載の回転機(M1)と、
 第1及び第2の入出力端(PH1,PL1)と、
 前記第2の接続関係において、前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P23)から入力される交流電圧を直流電圧に変換して第1及び第2の入出力端の間に印加し、前記第1の接続関係において第1及び第2の入出力端から入力される直流電圧を交流電圧に変換して前記第N+1乃至前記前記第2Nの端部を介して前記第1乃至前記第Nの巻線へと供給する電力変換装置(3)と
を更に備える電力システム。
 前記回転機(2)は直流ブラシレス回転機である、請求項8に記載の電力システム。
 前記回転機(2)は直流ブラシレス回転機である、請求項11に記載の電力システム。
 前記回転機(2)は誘導機である、請求項8に記載の電力システム。
 前記回転機(2)は誘導機である、請求項11に記載の電力システム。
Description:
回転機及び電力システム

 本発明は、回転機及び電力システムに関 、例えばハイブリッド電力供給システム又 電気自動車に適用される回転機に関する。

 特許文献1には、充電装置を搭載した電気 自動車が記載されている。当該充電装置には 一般家庭や営業所などに配電される商用の交 流電源から充電電力が供給される。このとき 、商用の交流電源はリアクトルとコンデンサ からなるLCフィルタを介して充電装置に供給 れる。

 そして、充電装置の直流電力を交流電力 変換してモータに供給し、走行のための駆 力を、このモータから得ている。

 なお、本発明に関連する技術として特許 献2が開示されている。

特開2000-152408号公報

米国特許出願公開第2002/0057030号明細書

 特許文献1に記載の技術においては、リア クトルを介して電気自動車に商用の交流電力 を供給しているので、製造コストがリアクト ルの分増大していた。

 また、発電機及び商用電源のいずれか一 を負荷に供給するハイブリッド電力供給シ テムにおいても、商用電源からの電力はリ クトルを介して負荷に供給されている。よ て、ハイブリッド電力供給システムにおい も製造コストがリアクトルの分増大してい 。

 そこで、本発明は、製造コストを低減で る回転機を提供することを目的とする。

 本発明に係る回転機の第1の態様は、それ ぞれが一端と他端とを有する第1乃至第Nの巻 (L1~L3;L11~L14,L21~L24,L31~L34)と、前記第1乃至前 第Nの巻線の各々の前記一端とそれぞれ接続 れた第1乃至第Nの端部(P11~P13)と、前記第1乃 前記第Nの巻線の各々の前記他端とそれぞれ 接続された第N+1乃至第2Nの端部(P21~P23)と、前 第1乃至前記第Nの巻線を相互に接続してN相 機子巻線として機能させる第1の接続関係と 、前記第1乃至前記第Nの巻線を相互に切り離 第2の接続関係と、を選択的に切り替えるス イッチ回路(1)と、回転子(GR1)とを備える。

 本発明に係る回転機の第2の態様は、第1 態様に係る回転機であって、中性点(N)を更 備え、前記スイッチ回路(1)は、前記第1乃至 記第Nの巻線(L1~L3)の各々の前記一端と前記 性点との間に設けられた複数の第1スイッチ( SG1~SG3;SM1~SM3)を有し、前記複数の第1スイッチ 全てが導通して前記第1の接続関係が実現さ れ、前記複数の第1スイッチの全てが非導通 て前記第2の接続関係が実現される。

 本発明に係る回転機の第3の態様は、第1 態様に係る回転機であって、前記スイッチ 路(1)は、前記第kの巻線の前記他端と前記第k +1の巻線の前記一端との間(kは1乃至N-1)、前記 第Nの巻線の前記他端と前記第1の巻線の前記 端との間に、それぞれ設けられた複数の第1 スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)を有し、前記複数の第1 スイッチの全てが導通して前記第1の接続関 が実現され、前記複数の第1スイッチの全て 非導通して前記第2の接続関係が実現される 。

 本発明に係る回転機の第4の態様は、第2 は第3の態様に係る回転機であって、前記ス ッチ回路(1)は、前記第1乃至前記第Nの巻線(L 1~L3)の各々の前記一端と前記第1乃至前記第N 端部(P11~P13)との間にそれぞれ設けられた複 の第2スイッチ(SE1~SE3)を更に有し、前記複数 第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)の導通に対応して 記複数の第2スイッチ(SE1~SE3)が非導通し、前 記複数の第1スイッチ(SG1~SG3;SM1~SM3)の非導通に 対応して前記複数の第2スイッチ(SE1~SE3)が導 する。

 本発明に係る回転機の第5の態様は、第1 至第4の何れか一つの態様に係る回転機であ て、前記第1乃至前記第Nの巻線(L1~L3)の各々 、複数の巻線部(L11~L14,L21~L24,L31~L34)を備え、 前記第1乃至前記第Nの巻線の各々について、 記複数の前記巻線部の少なくとも2つ以上を 相互に直列又は並列に選択的に接続する複数 の第3スイッチ(SP1~SP6,SR1~SR3)を更に備える。

 本発明に係る回転機の第6の態様は、第1 至第5の何れか一つの態様に係る回転機であ て、前記第1乃至前記第Nの巻線の各々は、 互に直列接続された複数の巻線部と、前記 数の巻線部の各々の両端のうち少なくとも 箇所の位置が選択されて設けられた接続点 を備え、前記第1乃至前記第Nの巻線の各々に おいて、いずれの一の前記接続点も他の前記 接続点との間に少なくとも一つの前記巻線部 を挟み、前記第1の接続関係においては第1対 前記接続点が前記一端及び前記他端として 能し、前記第2の接続関係においては前記第 1対とは異なる第2対の前記接続点が前記一端 び前記他端として機能する。

 本発明に係る電力システムの第1の態様は 、第1乃至第6のいずれか一つの態様に係る回 機(G1)と、前記第N+1乃至前記第2Nの端部(P21~P2 3)から交流電圧を入力して直流電圧に変換す 電力変換装置(3)とを備える。

 本発明に係る電力システムの第2の態様は 、第1乃至第6のいずれか一つの態様に係る回 機(M1)と、第1及び第2の入出力端(PH1,PL1)と、 記第2の接続関係において、前記第N+1乃至前 記第2Nの端部(P21~P23)から入力される交流電圧 直流電圧に変換して第1及び第2の入出力端 間に印加し、前記第1の接続関係において第1 及び第2の入出力端から入力される直流電圧 交流電圧に変換して前記第N+1乃至前記前記 2Nの端部を介して前記第1乃至前記第Nの巻線 と供給する電力変換装置(3)を更に備える。

 本発明に係る電力システムの第3の態様は 、第1又は第2の態様に係る電力変換システム あって、前記回転機は直流ブラシレス回転 である。

 本発明に係る電力システムの第4の態様は 、第1又は第2の態様に係る電力変換システム あって、前記回転機は誘導機である。

 本発明に係る回転機の第1の態様によれば 、第2の接続関係において、N相交流電力を第1 乃至第Nの端部に与えることにより、N相交流 力が第1乃至第Nの巻線を介して第N+1乃至第2N の端部へと出力できる。よって第N+1乃至第2N 端部にコンバータの入力側や整流器の入力 を接続して、第1乃至第Nの巻線は入力リア トルとして機能する。よって、第1の接続関 においてN相電機子巻線として機能する第1 至第Nの巻線を、第2の接続関係において入力 リアクトルとして機能させることができるの で、新たに入力リアクトルを設ける必要がな く、製造コストを低減できる。

 本発明に係る回転機の第2の態様によれば 、全ての第1スイッチを導通させることで、 1乃至第Nの巻線を星形結線のN相電機子巻線 して機能させることができる。

 本発明に係る回転機の第3の態様によれば 、全ての第1スイッチを導通させることで、 1乃至第Nの巻線を多角結線(例えば三相であ ば三相結線)のN相電機子巻線として機能させ ることができる。

 本発明に係る回転機の第4の態様によれば 、N相交流電力を第1乃至第Nの端部に常時に与 えることができる。第1の接続関係において 1スイッチが導通、第2スイッチが非導通とな り、第2の接続関係において第1スイッチが非 通、第2スイッチが導通するからである。

 本発明に係る回転機の第5の態様によれば 、第1の接続関係における第1乃至第Nの巻線の インダクタンスと、第2の接続関係における 1乃至第Nの巻線のインダクタンスとを異なら せることができる。よって、第1の接続関係 かかる電機子巻線としてのインダクタンス よび第2の接続関係にかかる入力リアクトル してのインダクタンスを適切に設定できる

 本発明に係る回転機の第6の態様によれば 、第1の接続関係における第1乃至第Nの巻線の インダクタンスと、第2の接続関係における 1乃至第Nの巻線のインダクタンスとを異なら せることができる。よって、第1の接続関係 かかる電機子巻線としてのインダクタンス よび第2の接続関係にかかる入力リアクトル してのインダクタンスを適切に設定できる

 本発明に係る電力システムの第1の態様に よれば、第1の接続関係においては回転機を 電機として用いて、当該発電機で生じたN相 流電圧を、第2の接続関係においては外部か ら第1乃至Nの端部に与えられたN相交流電圧を 、それぞれ直流電圧に変換して負荷に供給で きる。

 本発明に係る電力システムの第2の態様に よれば、N相交流電圧を第1乃至第Nの端部に与 え、直流充電器を第1及び第2の入出力端子に れぞれ接続することにより、第1の接続関係 において当該N相交流電圧によって直流充電 を充電し、第2の接続関係において直流充電 に充電された直流電圧を用いて電動機とし 回転機を駆動できる。

 本発明に係る電力システムの第3の態様に よれば、高効率な回転機を用いることができ る。

 本発明に係る電力システムの第4の態様に よれば、比較的小型で耐久性に優れた回転機 を用いることができる。

 この発明の目的、特徴、局面、および利 は、以下の詳細な説明と添付図面とによっ 、より明白となる。

実施の形態に係る回転機の一例を有す ハイブリッド電力供給システムを示す概念 な構成図である。 実施の形態に係る回転機の一例を有す ハイブリッド電力供給システムを示す概念 な構成図である。 実施の形態に係る回転機の一例を有す 電気車両を示す概念的な構成図である。 第3の実施の形態に係る回転機の一例を 示す概念的な構成図である。 第4の実施の形態に係る回転機の一部の 一例を示す概念的な構成図である。 第5の実施の形態にかかる回転機の一部 の一例を示す概念的な構成図である。

 第1の実施の形態.
 図1は、実施の形態に係る回転機を用いたハ イブリッド電力供給システムの一例の概念的 な構成を示している。本ハイブリッド電力供 給システムは、回転機2と、多相交流電源E1と 、電力変換器3と、入出力端PH1,PL1と、平滑コ デンサC1と、負荷LD1とを備えている。

 回転機2は発電機G1として用いられる。回 機2は巻線L1~L3と、スイッチ回路1と、回転子 GR1と、端部P11~P13,P21~P23とを備えている。

 巻線L1~L3はそれぞれ一端及び他端を有し いる。端部P11~P13は巻線L1~L3の一端とそれぞ 接続されている。端部P21~P23は巻線L1~L3の他 とそれぞれ接続されている。

 スイッチ回路1は、巻線L1~L3を相互に接続 て電機子巻線として機能させる第1の接続関 係と、巻線L1~L3を相互に切り離す第2の接続関 係とを選択的に切り替える。より具体的な一 例として、スイッチ回路1は複数のスイッチSG 1~SG3を有している。スイッチSG1~SG3はそれぞれ 巻線L1~L3の一端と中性点Nとの間に設けられて いる。

 そして、全てのスイッチSG1~SG3を導通させ ることで第1の接続関係を実現する。より具 的には、全てのスイッチSG1~SG3を導通させる とで、巻線L1~L3を星形結線の電機子巻線と て機能させることができる。また、全ての イッチSG1~SG3を非導通とすることで第2の接続 関係を実現する。より具体的には、巻線L1~L3 相互に切り離すことができる。

 なお、回転機2は、いかなる態様の回転機 であってもよく、例えば直流ブラシレス回転 機であってよい。この場合、高効率な回転機 を用いることができる。また、誘導機であっ てもよい。この場合、比較的小型で耐久性に 優れた回転機を用いることができる。後述す る他の実施の形態にかかる回転機についても 同様である。

 多相交流電源E1は例えば商用電源の三相 流電源である。多相交流電源E1はスイッチSE1 ~SE3を介して端部P11~P13に接続されている。全 のスイッチSE1~SE3を導通させることで端部P11 ~P13に三相交流電力を供給することができる なお、後述するように、スイッチSE1~SE3は必 の要件ではない。

 電力変換器3は端部P21~P23から入力される 流電力を直流電力に変換して入出力端PH1,PL1 供給する。図1においては、例えば電力変換 器3はハイアーム側スイッチ素子S11,S21,S31と、 ローアーム側スイッチ素子S12,S22,S32と、これ とそれぞれ並列に逆接続されたダイオードD 11,D21,D31,D12,D22,D32とを備えるコンバータであ 。なお、電力変換器3は例えばダイオードで 成される整流器であってもよい。

 平滑コンデンサC1は入出力端PH1,PL1の間に 続されている。入出力端PH1,PL1に供給された 直流電力は平滑コンデンサC1によって平滑さ て負荷LD1へと供給される。

 このような構成のハイブリッド電力供給 ステムを次のように動作させることができ 。例えばスイッチSE1~SE3の全てを非導通とし 、スイッチSG1~SG3の全てを導通させる(第1の接 続関係)ことで、発電機G1が発生させる多相交 流電力(三相交流電力)を、負荷LD1に供給する とができる。

 より具体的には、このとき回転子GR1の回 動作によって巻線L1~L3に三相交流電圧が発 する。当該三相交流電圧は端部P21~P23を介し 電力変換器3に入力される。そして、当該三 相交流電圧は電力変換器3によって直流電圧 変換されて、平滑コンデンサC1を介して負荷 LD1に供給される。このとき、巻線L1~L3は電機 巻線として機能する。

 他方、スイッチSE1~SE3の全てを導通させ、 スイッチSG1~SG3の全てを非導通とする(第2の接 続関係)ことで、多相交流電源E1からの多相交 流電力(三相交流電力)を負荷LD1に供給するこ ができる。

 より具体的には、このとき多相交流電源E 1からの三相交流電圧が端部P11~P13、巻線L1~L3 端部P21~P23を介して電力変換器3に入力される 。そして、当該三相交流電圧が電力変換器3 よって直流電圧に変換されて、平滑コンデ サC1を介して負荷LD1に供給される。このとき 、巻線L1~L3は電力変換器3についての入力リア クトルとして機能する。

 以上のように、第1の接続関係において電 機子巻線として機能する巻線L1~L3は、第2の接 続関係において電力変換器3についての入力 アクトルとして機能する。よって、新たに 力リアクトルを設ける必要がなく、製造コ トを低減することができる。

 なお、本第1の実施の形態においては、多 相交流電源E1と端部P11~P13との間にスイッチSE1 ~SE3が設けられているが、必ずしもこれに限 ず、例えば端部P11~P13と多相交流電源E1とを えばコンセントにより直接に接続する態様 あっても構わない。

 この場合、スイッチSG1~SG3の全てを非導通 としたうえで、多相交流電源E1からのコンセ ト(図示せず)に回転機2からのプラグ(図示せ ず)を差し込む(端部P11~P13と多相交流電源E1を 続する)。これによって、多相交流電源E1か の多相交流電力を負荷LD1に供給することが きる。また、差込まれない場合はスイッチS G1~SG3の全てを導通させることで、発電機G1か の多相交流電力を負荷LD1に供給することが きる。

 図2は、第1の実施の形態に係る回転機の 形例を用いたハイブリッド電力供給システ の概念的な構成を示している。なお、同一 号は同一又は相当部分を示し、重畳する説 は省略する。

 図2においては、スイッチ回路1はスイッ SE1~SE3を更に備えている。スイッチSE1~SE3は巻 線L1~L3と端部P11~P13との間に設けられている。

 このような構成のハイブリッド電力供給 ステムであっても、図1に示すハイブリッド 電力供給システムと同様に、第1の接続関係 おいて電機子巻線として機能する巻線L1~L3を 電力変換器3についての入力リアクトルとし 機能させることができる。よって、新たに 力リアクトルを設ける必要がなく、製造コ トを低減できる。

 また、回転機2がスイッチSE1~SE3を備えて るので、端部P11~P13に常時に多相交流電圧を 給(多相交流電源E1を接続)することができる 。多相交流電源E1を常時に端部P11~P13に接続し たとしても、多相交流電源E1からの入力が不 なときは、スイッチSE1~SE3を非導通とするこ とで、当該入力を無効にできるからである。

 なお、スイッチSG1~SG3,SE1~SE3の切替動作は 図示せぬ制御部が行っても良く、ユーザが 動で行ってもよい。但し、スイッチSG1~SG3が 導通する期間とスイッチSE1~SE3が導通する期 とは重複させない。多相交流電源E1の出力を 短絡させないためである。

 第2の実施の形態.
 図3は、実施の形態に係る回転機を用いた電 気車両の一例の概念的な構成を示している。 本電気車両は、回転機2と、多相交流電源E1と 、電力変換器3と、入出力端PH1,PL1と、ソフト タート回路4と、直流充電器BT1とを備えてい る。

 回転機2の構成は、第1の実施の形態に係 回転機2と同一の構成である。但し、第1の実 施の形態において回転機2が発電機G1として機 能していたのに対し、第2の実施の形態にお ては電動機M1として用いられる。電動機M1は えば走行のための駆動力を与える。なお、 3においては、第1の実施の形態(図1)におい 符号SG1,SG2,SG3,GR1で表現していた部分をそれ れ符号SM1,SM2,SM3,MR1で表現している。

 多相交流電源E1及びスイッチSE1~SE3の構成 び動作は第1の実施の形態と同様である。

 電力変換器3は、第2の接続関係(スイッチS M1~SM3が非導通)において、端部P21~P23から入力 れる多相交流電圧を直流電圧に変換して、 出力端PH1,PL1に供給する。また、第1の接続 係(スイッチSM1~SM3が導通)において、入出力 PH1,PL1から入力される直流電圧を多相交流電 に変換し、端部P21~P23を介して巻線L1~L3に供 する。

 ソフトスタート回路4は第2の接続関係に いて入出力端PH1,PL1から入力される直流電圧 直流充電器BT1へと伝達する。またソフトス ート回路4は第1の接続関係において直流充 器BT1から入力される直流電圧を入出力端PH1,P L1へと伝達する。ソフトスタート回路4は、出 力電圧の急激な立ち上がりを防止して出力電 圧を徐々に立ち上げるための回路である。な お、ソフトスタート回路4は必須の要件では く、なくても構わない。

 このような構成の電気車両を次のように 作させることができる。スイッチSE1~SE3の全 てを導通させ、スイッチSM1~SM3の全てを非導 とすることで、多相交流電源E1から電力を供 給して直流充電器BT1を充電することができる 。

 より具体的には、多相交流電源E1からの 相交流電圧がスイッチSE1~SE3、端部P11~P13、巻 線L1~L3、端部P21~P23を介して電力変換器3に入 される。そして、当該三相交流電圧が電力 換器3によって直流電圧に変換されて、ソフ スタート回路4を介して直流充電器BT1に供給 される。このとき、巻線L1~L3は電力変換器3に ついての入力リアクトルとして機能する。

 また、スイッチSE1~SE3の全てを非導通とし 、スイッチSM1~SM3の全てを導通させることで 直流充電器BT1に充電された直流電圧を用い 電動機M1を駆動することができる。

 より具体的には、直流充電器BT1からの直 電圧がソフトスタート回路4、入出力端PH1,PL 1を介して電力変換器3に入力され、当該直流 圧が電力変換器3によって三相交流電圧に変 換されて、端部P21~P23を介して電動機M1に供給 される。このとき、巻線L1~L3は電機子巻線と て機能する。

 以上のように、第1の接続関係において電 機子巻線として機能する巻線L1~L3は、第2の接 続関係において電力変換器3についての入力 アクトルとして機能する。よって、新たに 力リアクトルを設ける必要がなく、製造コ トを低減することができる。

 なお、第1の実施の形態と同様に、スイッ チSE1~SE3はスイッチ回路1に設けられていても い。またスイッチSE1~SE3はなくても構わない 。また、スイッチSM1~SM3,SE1~SE3の切替動作は、 図示せぬ制御部が行っても良く、ユーザが手 動で行ってもよい。

 第3の実施の形態.
 図4は、第3の実施の形態にかかる回転機の 例の概念的な構成を示している。本第3の実 の形態に係る回転機は、第1及び第2の実施 形態に係る回転機として適用することでそ ぞれハイブリッド電力供給システム、電気 両を構成することができる。

 第3の実施の形態に係る回転機は、第1及 第2の実施の形態に係る回転機と比較してス ッチ回路1が相違している。なお、以下にお いては、第3の実施の形態に係る回転機を発 機G1として採用する場合について説明するが 、電動機M1として採用する場合も同様である 図では後者の場合に採用されるべき符号を 前者の場合に採用されるべき符号の後に括 で囲んで付記している。

 スイッチ回路1は、スイッチSG1~SG3を備え いる。スイッチSG1は端部P11側の巻線L1の一端 と端部P22側の巻線L2の一端との間に設けられ いる。スイッチSG2は端部P12側の巻線L2の一 と端部P23側の巻線L3の一端との間に設けられ ている。スイッチSG3は端部P13側の巻線L3の一 と端部P21側の巻線L1の一端との間に設けら ている。

 そして、全てのスイッチSG1~SG3を導通させ ることで第1の接続関係を実現する。より具 的には、スイッチSG1~SG3を導通させることで 線L1~L3は三角結線の電機子巻線として機能 る。また、全てのスイッチSG1~SG3を非導通と ることで、第2の接続関係を実現し、巻線L1~ L3を相互に切り離すことができる。

 第4の実施の形態.
 第1乃至第3の実施の形態においては、第1の 続関係において電機子巻線として機能する 線L1~L3のインダクタンスと、第2の接続関係 おいて入力リアクトルとして機能する巻線L 1~L3のインダクタンスが相互に同一であった しかしながら、第1の接続関係における巻線L 1~L3の機能と、第2の接続関係における巻線L1~L 3の機能とは相互に異なっているので、これ の機能に適したインダクタンスをそれぞれ することが望ましい。

 そこで、本第4の実施の形態に係る回転機 は、第1の接続関係における巻線L1~L3のインダ クタンスと、第2の接続関係における巻線L1~L3 のインダクタンスを異ならせることを目的と する。

 本第4の実施の形態にかかる巻線L1~L3の各 は、複数の巻線部を備えている。また、第4 の実施の形態に係る回転機は、巻線L1~L3の各 について、複数の巻線部の少なくとも2つ以 上を相互に直列又は並列に選択的に接続する 複数のスイッチを更に備えている。より具体 的な一例を以下に説明する。

 図5は、巻線L1の一例の概念的な構成を示 ている。巻線L2,L3についても図5と同様の構 を有する。巻線L1は巻線部L11~L14を備えてい 。巻線部L11~L14の各々は一端及び他端を有し ている。

 巻線部L11,L12の一端同士の間にはスイッチ SP1が、巻線部L12,L13の一端同士の間にはスイ チSP3が、巻線部L13,L14の一端同士の間にはス ッチSP5がそれぞれ設けられている。

 巻線部L11,L12の他端同士の間にはスイッチ SP2が、巻線部L12,L13の他端同士の間にはスイ チSP4が、巻線部L13,L14の他端同士の間にはス ッチSP6がそれぞれ設けられている。

 巻線部L11の他端と巻線部L12の一端との間 はスイッチSR1が、巻線部L12の他端と巻線部L 13の一端との間にはスイッチSR2が、巻線部L13 他端と巻線部L14の一端との間にはスイッチS R3がそれぞれ設けられている。

 巻線部L11の一端は端部P21(図1乃至図4参照) と、巻線部L14の他端は端部P11(図1乃至図4参照 )とそれぞれ接続される。

 スイッチSR1を非導通にした上でスイッチS P1,SP2の一組を導通させることで巻線部L11,L12 相互に並列状態で接続させ、スイッチSP1,SP2 一組を非導通とした上でスイッチSR1を導通 せることで巻線部L11,L12を相互に直列状態で 接続させる。スイッチSR2を非導通とした上で スイッチSP3,SP4の一組を導通させることで巻 部L12,L13を相互に並列状態で接続させ、スイ チSP3,SP4の一組を非導通とした上でスイッチ SR2を導通させることで巻線部L12,L13を相互に 列状態で接続させる。スイッチSR3を非導通 した上でスイッチSP5,SP6の一組を導通させる とで巻線部L13,L14を相互に並列状態で接続さ せ、スイッチSP5,SP6の一組を非導通とした上 スイッチSR3を導通させることで巻線部L13,L14 相互に直列状態で接続させる。

 そして、回転機2が第1の接続関係を採用 るときに、例えばスイッチSP1~SP6を非導通と 、スイッチSR1~SR3を導通させる。第1の接続 係で電機子巻線として機能する巻線L1におい ては、巻線部L11~L14は相互に直列に接続され 。他方、第2の接続関係を採用するときに、 えばスイッチSP1~SP6を導通させ、スイッチSR1 ~SR3を非導通とする。第2の接続関係で入力リ クトルとして機能する巻線L1においては、 線部L11~L14は相互に並列接続される。

 従って、電機子巻線として機能する巻線L 1のインダクタンスと、入力リアクトルとし 機能する巻線L1のインダクタンスとを異なら せることができる。

 また、例えば第1の接続関係を採用すると きに巻線部L11~L14を相互に直列に接続させ、 2の接続関係を採用するときに、巻線部L11,L12 のみを相互に並列に接続させ、巻線部L12~L14 相互に直列に接続さてもよい。このように 第1及び第2の接続関係に応じて、巻線部L11~L1 4の隣り合う2者の間の接続関係を、個別に直 /並列状態に選択できる。従って、より細や かなインダクタンスの調整を行うことができ る。

 なお、必ずしも、スイッチSP1~SP6,SR1~SR3を ける必要はなく、例えばスイッチSP1,SP2,SR1 みを設け、巻線部L12~L14を相互に直列に接続 ていてもよい。この場合であっても、第1の 接続関係を採用するときに例えばスイッチSR1 を導通させ、スイッチSP1,SP2を非導通とし、 2の接続関係を採用するときに例えばスイッ SP1,SP2を導通させてスイッチSR1を非導通とす ればよい。

 なお、スイッチSP1~SP6,SR1~SR3の切替動作は 図示せぬ制御部が行っても良く、ユーザが 動で行ってもよい。

 第5の実施の形態.
 第5の実施の形態に係る回転機は、第4の実 の形態と同様に、第1の接続関係における巻 L1~L3のインダクタンスと、第2の接続関係に ける巻線L1~L3のインダクタンスとを異なら ることを目的としている。

 一例として、図6は、第5の実施の形態に る回転機の一部の概念的な構成を示してい 。巻線は、相互に直列に接続された複数の 線部と、前記複数の巻線部の各々の両端の ち少なくとも三箇所の位置が選択されて設 られた接続点とを備えている。そして、い れの一の接続点も他の接続点との間に少な とも一つの巻線部を挟んでいる。

 より具体的な一例として図6を参照して説 明する。巻線L2,L3は巻線L1と同様の構成を有 ているので代表的に巻線L1について説明する 。巻線L1は、複数の巻線部L11~L14と、接続点T11 ~T15とを備えている。

 巻線部L11~L14は相互に直列に接続されてい る。接続点T11~T13は巻線部L11~L14の隣り合う二 の間に設けられ、接続点T14は巻線部L13とは 対の巻線部L14の一端に、接続点T15は巻線部L 12とは反対側の巻線部L11の一端に設けられて る。なお、巻線部L11~L14の両端のいずれにも 接続点T11~T15が設けられているが、必ずしも れに限らず、少なくとも3箇所に接続点が設 られていればよい。なお、上述した内容か 容易に理解できるように、巻線部L11~L14の全 体の一組の両端(接続点T14,T15側)も接続点が設 けられる候補である。

 そして、第1の接続関係においては、例え ば接続点T11~T15のうち一対の接続点が巻線L1の 一端及び他端として機能し、第2の接続関係 おいては、当該一対とは異なる一対の接続 が巻線L1の一端及び他端として機能する。

 より具体的には、例えば端部P11(巻線L1の 端側:図1乃至図4参照)が接続点T15と接続され ている。端部P21(巻線L2の他端側:図1乃至図4参 照)が接続点T1と接続されており、当該接続点 T1が接続点T11~T14のいずれか一つと選択的に接 続される。なお、接続点T1と選択的に接続さ る接続点T11~T14は、例えばタップにより構成 される。

 そして、回転機2が第1の接続関係を採用 るときには、例えば接続点T1,T14を相互に接 させる。このとき一対の接続点T14,T15がそれ れ巻線L1の一端及び他端として機能する。 い換えると、巻線部L11~L14が、電機子巻線と て機能する巻線L1を構成する。

 他方、第2の接続関係を採用するときには 、例えば接続点T1,T13を相互に接続させる。こ のとき一対の接続点T13,T15がそれぞれ巻線L1の 一端及び他端として機能する。言い換えると 、巻線部L11~L13が、入力リアクトルとして機 する巻線L1を構成する。

 従って、電機子巻線として機能する巻線L 1のインダクタンスと、入力リアクトルとし 機能する巻線L1のインダクタンスとを異なら せることができる。

 なお、端部P21が接続点T15に接続され、端 P11が接続点T1と接続されてもよい。この場 であっても、電機子巻線として機能する巻 L1のインダクタンスと、入力リアクトルとし て機能する巻線L1のインダクタンスとを異な せることができる。

 また、端部P11と接続される接続点を設け この接続点を接続点T11~T14の何れかと接続さ せても構わない。但し、端部P11,P21の間に少 くとも一つの巻線部が介在するように、こ らが接続される。そして、第1の接続関係を 用したときに端部P11,P21の間に介在する巻線 部と、第2の接続関係を採用したときに端部P1 1,P21の間に介在する巻線部とを異ならせれば い。

 このような場合であっても、電機子巻線 して機能する巻線L1のインダクタンスと、 力リアクトルとして機能する巻線L1のインダ クタンスとを異ならせることができる。

 なお、接続点同士の接続は、図示せぬ制 部によって実行されてもよく、ユーザが手 で行ってもよい。

 この発明は詳細に説明されたが、上記し 説明は、すべての局面において、例示であ て、この発明がそれに限定されるものでは い。例示されていない無数の変形例が、こ 発明の範囲から外れることなく想定され得 ものと解される。