特許 5969240 ３相交流電動機に備えた巻線切換装置、３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法及び３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5969240

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】３相交流電動機に備えた巻線切換装置、３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法及び３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/18 20060101AFI20160804BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/18

【請求項の数】11

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2012-74347(P2012-74347)

(22)【出願日】2012年3月28日

(65)【公開番号】特開2013-207919(P2013-207919A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年9月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101352

【氏名又は名称】アスモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(72)【発明者】

【氏名】河合 元史

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 皓哉

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０８４３５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０５０１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０４９５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３０８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２２９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／００−２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とからなり、第１巻線の引出始端部に受電端子を、第１巻線の引出終端部と第２巻線の引出始端部との接続部に第１中性線用端子を、第２巻線の引出終端部に第２中性線用端子を、それぞれ設けた３相交流電動機と、
直流電源の直流電圧を入力し３相交流電源に変換し、その３相交流電源を３相交流電動機の対応する相の受電端子にそれぞれ印加する３相インバータ回路と、
前記３相交流電動機の各相の第１中性線用端子毎に第１切換スイッチング素子が設けられ、第１駆動回路からの第１駆動信号に基づいて前記各第１切換スイッチング素子が動作して、第１中性線用端子と第１中性線とを接続・非接続状態にする第１切換回路と、
前記３相交流電動機の各相の第２中性線用端子毎に第２切換スイッチング素子が設けられ、第２駆動回路からの第２駆動信号に基づいて前記各第２切換スイッチング素子が動作して、第２中性線用端子と第２中性線とを接続・非接続状態にする第２切換回路と
からなり、
第１ダイオードと第１充電コンデンサとの直列回路を、前記直流電源と前記第１中性線との間に接続し、前記直流電源の直流電圧を前記第１充電コンデンサに充電し、その充電電圧を、前記第１駆動回路に動作電圧として印加する第１動作電源回路と、
第２ダイオードと第２充電コンデンサとの直列回路を、前記直流電源と前記第２中性線との間に接続し、前記直流電源の直流電圧を前記第２充電コンデンサに充電し、その充電電圧を、前記第２駆動回路に動作電圧として印加する第２動作電源回路と
を設けており、
３相交流電動機の駆動中において前記第１中性線用端子と前記第１中性線とが非接続状態であって且つ前記第２中性線用端子と前記第２中性線とが接続状態であるとき、前記第２中性線の第２中性線電圧が前記直流電源の直流電圧未満となる場合に、該第２中性線電圧が直流電源の直流電圧未満となることによって、前記直流電源から前記第２動作電源回路の前記直列回路を介して前記第２中性線へ向かう電流経路が形成されて前記第２充電コンデンサが前記直流電源の直流電圧にて充電され、
３相交流電動機の駆動中において前記第１中性線用端子と前記第１中性線とが接続状態であって且つ前記第２中性線用端子と前記第２中性線とが非接続状態であるとき、前記第１中性線の第１中性線電圧が前記直流電源の直流電圧未満となる場合に、該第１中性線電圧が直流電源の直流電圧未満となることによって、前記直流電源から前記第１動作電源回路の前記直列回路を介して前記第１中性線へ向かう電流経路が形成されて前記第１充電コンデンサが前記直流電源の直流電圧にて充電される３相交流電動機に備えた巻線切換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、
前記第１切換回路に設けた各第１切換スイッチング素子は、ボディーダイオードを備えた第１ＭＯＳトランジスタであり、
前記第２切換回路に設けた各第２切換スイッチング素子は、ボディーダイオードを備えた第２ＭＯＳトランジスタであり、
前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子をオフさせるとともに、下アームスイッチング素子の少なくとも１つをオンさせて、前記第１及び第２動作電源回路の第１及び第２充電コンデンサを充電させる制御回路を設けたことを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置。

【請求項3】

請求項２に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、
前記制御回路は、前記３相交流電動機を駆動する前に、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子をオフさせるとともに、下アームスイッチング素子の少なくとも１つをオンさせるものであることを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、
前記第１及び第２動作電源回路の第１及び第２充電コンデンサに、それぞれ定電圧回路を設けたことを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１つに記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、
前記直流電源の直流電圧を昇圧する直流電圧昇圧回路を設け、
その直流電圧昇圧回路の昇圧電圧を前記第１及び第２動作電源回路に印加するようにしたことを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置。

【請求項6】

請求項１〜３のいずれか１つに記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、
前記第１及び第２動作電源回路の第１及び第２充電コンデンサの充電電圧を、それぞれ昇圧する動作電圧昇圧回路を設けたことを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置。

【請求項7】

各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とからなり、第１巻線の引出始端部に受電端子を、第１巻線の引出終端部と第２巻線の引出始端部との接続部に第１中性線用端子を、第２巻線の引出終端部に第２中性線用端子を、それぞれ設けた３相交流電動機と、
直流電源の直流電圧を入力し３相交流電源に変換し、その３相交流電源を３相交流電動機の対応する相の受電端子にそれぞれ印加する３相インバータ回路と、
前記３相交流電動機の各相の第１中性線用端子毎に第１切換スイッチング素子が設けられ、第１駆動回路からの第１駆動信号に基づいて前記各第１切換スイッチング素子が動作して、第１中性線用端子と第１中性線とを接続・非接続状態にする第１切換回路と、
前記３相交流電動機の各相の第２中性線用端子毎に第２切換スイッチング素子が設けられ、第２駆動回路からの第２駆動信号に基づいて前記各第２切換スイッチング素子が動作して、第２中性線用端子と第２中性線とを接続・非接続状態にする第２切換回路と
からなる３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法であって、
前記各相の受電端子に、それぞれ直列回路よりなるプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の接続点を接続し、前記プルアップ抵抗の他端を前記直流電源に接続するとともに、前記プルダウン抵抗の他端をグランドに接地し、
前記第１中性線を、第１電圧検出用抵抗を介して接地するとともに、前記第２中性線を、第２電圧検出用抵抗を介してグランドに接地し、
前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子及び全ての下アームスイッチング素子をオフさせるとともに、前記第１及び第２切換回路の全第１及び第２切換スイッチング素子をオフ状態にした時に、第１中性線又は第２中性線のいずれか一方の電圧が中間電圧の時、中間電圧になった側の切換回路の切換スイッチング素子のいずれかがショート故障していると判断し、第１及び第２中性線の電圧が中間電圧より低い低電圧の時、全第１及び第２切換スイッチング素子がショート故障していないと判断することを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法。

【請求項8】

請求項７に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法において、
前記第１又は第２切換回路の前記第１又は第２切換スイッチング素子のいずれかがショート故障していると判断した時、
前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせて、前記第１及び第２中性線の電圧が中間電圧より高い高電圧になった時、ショート故障と判断された切換回路であってその時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の切換スイッチング素子がショート故障していると判断することを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法において、
前記第１及び第２切換回路に設けた各第１及び第２切換スイッチング素子は、ＭＯＳト
ランジスタであることを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法。

【請求項10】

各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とからなり、第１巻線の引出始端部に受電端子を、第１巻線の引出終端部と第２巻線の引出始端部との接続部に第１中性線用端子を、第２巻線の引出終端部に第２中性線用端子を、それぞれ設けた３相交流電動機と、
直流電源の直流電圧を入力し３相交流電源に変換し、その３相交流電源を３相交流電動機の対応する相の受電端子にそれぞれ印加する３相インバータ回路と、
前記３相交流電動機の各相の第１中性線用端子毎に第１切換スイッチング素子が設けられ、第１駆動回路からの第１駆動信号に基づいて前記各第１切換スイッチング素子が動作して、第１中性線用端子と第１中性線とを接続・非接続状態にする第１切換回路と、
前記３相交流電動機の各相の第２中性線用端子毎に第２切換スイッチング素子が設けられ、第２駆動回路からの第２駆動信号に基づいて前記各第２切換スイッチング素子が動作して、第２中性線用端子と第２中性線とを接続・非接続状態にする第２切換回路と
からなる３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法であって、
前記各相の受電端子に、それぞれ直列回路よりなるプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の接続点を接続し、前記プルアップ抵抗の他端を前記直流電源に接続するとともに、前記プルダウン抵抗の他端をグランドに接地し、
前記第１中性線を、第１電圧検出用抵抗を介して接地するとともの、前記第２中性線を、第２電圧検出用抵抗を介してグランドに接地し、
前記第１切換回路の第１切換スイッチング素子のオープン故障を検出する場合、
前記第１切換回路の全第１切換スイッチング素子をオン状態にし、前記第２切換回路の全ての第２切換スイッチング素子をオフ状態にして、
前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせて、前記第１中性線の電圧が中間電圧以下になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第１切換スイッチング素子はオープン故障していると判断し、前記第１中性線の電圧が中間電圧より高い高電圧になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第１切換スイッチング素子はオープン故障してないと判断し、
前記第２切換回路の第２切換スイッチング素子のオープン故障を検出する場合、
前記第２切換回路の全ての第２切換スイッチング素子をオン状態にし、前記第１切換回路の全第１切換スイッチング素子をオフ状態にして、
前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせて、前記第２中性線の電圧が中間電圧以下になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第２切換スイッチング素子はオープン故障していると判断し、前記第２中性線の電圧が中間電圧より高い高電圧になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第２切換スイッチング素子はオープン故障してないと判断することを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法において、
前記第１及び第２切換回路に設けた各第１及び第２切換スイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３相交流電動機に備えた巻線切換装置、３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法及び３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、交流可変周波数電源で駆動される車載用補機モータや、工作機械の主軸や車両の駆動装置として使用されるモータにおいて、低速領域で十分に大きいトルクを得るとともに、高速領域での運転を可能にするための手段として、巻線切替方法が採用されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１では、一端をインバータに接続したモータの各相巻線を分割して、その途中端又は終端を、ＩＧＢＴと多数のダイオードで構成された切換手段にて切り換え、低速回転で十分に大きいトルクで駆動したり、高速回転で小さなトルクで駆動したりしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−１１１４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、切換手段は、ＩＧＢＴと多数のダイオードで構成されていることから、構成する部品数が多く、回路が複雑となり装置の小型化を図る上で問題があるとともに、多くのダイオードを使うことによる電圧降下で損失が発生して信頼性を確保する上で問題があった。

【0006】

また、切換手段に使用される半導体よりなるスイッチング素子についての故障は、低速回転大トルクで駆動したり、高速回転小トルクで駆動したりする上で、大きな支障になる。そのため、簡単な構成で切換手段に使用されるスイッチング素子の故障の有無が検出可能な故障検出方法が望まれていた。

【0007】

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、構成する部品数を大幅に削減することができ、電力損失の低減を図るとともに信頼性を確保することのできる３相交流電動機に備えた巻線切換装置を提供することにある。

【0008】

また、簡単な構成で切換手段に使用されるスイッチング素子の故障の有無が検出可能な３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法及びオープン故障検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載の発明は、各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とからなり、第１巻線の引出始端部に受電端子を、第１巻線の引出終端部と第２巻線の引出始端部との接続部に第１中性線用端子を、第２巻線の引出終端部に第２中性線用端子を、それぞれ設けた３相交流電動機と、直流電源の直流電圧を入力し３相交流電源に変換し、その３相交流電源を３相交流電動機の対応する相の受電端子にそれぞれ印加する３相インバータ回路と、前記３相交流電動機の各相の第１中性線用端子毎に第１切換スイッチング素子が設けられ、第１駆動回路からの第１駆動信号に基づいて前記各第１切換スイッチング素子が動作して、第１中性線用端子と第１中性線とを接続・非接続状態にする第１切換回路と、前記３相交流電動機の各相の第２中性線用端子毎に第２切換スイッチング素子が設けられ、第２駆動回路からの第２駆動信号に基づいて前記各第２切換スイッチング素子が動作して、第２中性線用端子と第２中性線とを接続・非接続状態にする第２切換回路とからなり、第１ダイオードと第１充電コンデンサとの直列回路を、前記直流電源と前記１中性線との間に接続し、前記直流電源の直流電圧を前記第１充電コンデンサに充電し、その充電電圧を、前記第１駆動回路に動作電圧として印加する第１動作電源回路と、第２ダイオードと第２充電コンデンサとの直列回路を、前記直流電源と前記第２中性線との間に接続し、前記直流電源の直流電圧を前記第２充電コンデンサに充電し、その充電電圧を、前記第２駆動回路に動作電圧として印加する第２動作電源回路とを設けており、３相交流電動機の駆動中において前記第１中性線用端子と前記第１中性線とが非接続状態であって且つ前記第２中性線用端子と前記第２中性線とが接続状態であるとき、前記第２中性線の第２中性線電圧が前記直流電源の直流電圧未満となる場合に、該第２中性線電圧が直流電源の直流電圧未満となることによって、前記直流電源から前記第２動作電源回路の前記直列回路を介して前記第２中性線へ向かう電流経路が形成されて前記第２充電コンデンサが前記直流電源の直流電圧にて充電され、３相交流電動機の駆動中において前記第１中性線用端子と前記第１中性線とが接続状態であって且つ前記第２中性線用端子と前記第２中性線とが非接続状態であるとき、前記第１中性線の第１中性線電圧が前記直流電源の直流電圧未満となる場合に、該第１中性線電圧が直流電源の直流電圧未満となることによって、前記直流電源から前記第１動作電源回路の前記直列回路を介して前記第１中性線へ向かう電流経路が形成されて前記第１充電コンデンサが前記直流電源の直流電圧にて充電される３相交流電動機に備えた巻線切換装置である。
請求項１に記載の発明によれば、簡単な回路構成にて、低速回転大トルクと高速回転小トルクの３相交流電動機を実現できる。

【0012】

また、第１動作電源回路は、直流電源→第１ダイオードと第１充電コンデンサの直列回路→第１中性線からなる電流経路が形成され、第１充電コンデンサには第１駆動回路の動作電圧となる充電電圧が充電される。従って、第１動作電源回路は、第１ダイオード、第１充電コンデンサという非常に簡単な回路構成で第１駆動回路の電源回路を実現することができる。

【0013】

また、第２動作電源回路は、直流電源→第２ダイオードと第２充電コンデンサの直列回路→第２中性線からなる電流経路が形成され、第２充電コンデンサには第２駆動回路の動作電圧となる充電電圧が充電される。従って、第２動作電源回路は、第２ダイオード、第２充電コンデンサという非常に簡単な回路構成で第２駆動回路の電源回路を実現することができる。

【0014】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、前記第１切換回路に設けた各第１切換スイッチング素子は、ボディーダイオードを備えた第１ＭＯＳトランジスタであり、前記第２切換回路に設けた各第２切換スイッチング素子は、ボディーダイオードを備えた第２ＭＯＳトランジスタであり、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子をオフさせるとともに、下アームスイッチング素子の少なくとも１つをオンさせて、前記第１及び第２動作電源回路の第１及び第２充電コンデンサを充電させる制御回路を設けた。

【0015】

請求項２に記載の発明によれば、第１動作電源回路は、直流電源→第１ダイオードと第１充電コンデンサの直列回路→第１中性線→第１ＭＯＳトランジスタのボディーダイオード→第巻線→下アームスイッチング素子→グランドからなる電流経路が形成される。そして、第１充電コンデンサには第１駆動回路の第１動作電圧となる充電電圧が充電される。従って、第１動作電源回路は、第１ダイオード、第１充電コンデンサという非常に簡単な
回路構成で第１駆動回路の電源回路を実現することができる。

【0016】

また、第２動作電源回路は、直流電源→第２ダイオードと第２充電コンデンサの直列回路→第２中性線→第２ＭＯＳトランジスタのボディーダイオード→第２巻線→第１巻線→下アームスイッチング素子→グランドからなる電流経路が形成される。従って、第２動作電源回路は、第２ダイオード、第２充電コンデンサという非常に簡単な回路構成で第２駆動回路の電源回路を実現することができる。

【0017】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、前記制御回路は、前記３相交流電動機を駆動する前に、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子をオフさせるとともに、下アームスイッチング素子の少なくとも１つをオンさせるものである。

【0018】

請求項３に記載の発明によれば、３相交流電動機を駆動させる前に、第１及び第２充電コンデンサの充電が行われることから、第１及び第２駆動回路の動作電圧は確実に駆動前に確保されることになり、３相交流電動機をより安定に駆動させることができる。

【0019】

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、前記第１及び第２動作電源回路の第１及び第２充電コンデンサに、それぞれ定電圧回路を設けた。

【0020】

請求項４に記載の発明によれば、第１及び第２駆動回路に安定した動作電圧を供給することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、前記直流電源の直流電圧を昇圧する直流電圧昇圧回路を設け、その直流電圧昇圧回路の昇圧電圧を前記第１及び第２動作電源回路に印加するようにした。

【0021】

請求項５に記載の発明によれば、直流電源の直流電圧が低くても、第１及び第２駆動回路に安定した動作電圧を供給することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置において、前記第１及び第２動作電源回路の第１及び第２充電コンデンサの充電電圧を、それぞれ昇圧する動作電圧昇圧回路を設けた。

【0022】

請求項６に記載の発明によれば、第１及び第２充電コンデンサの充電電圧が低くても、第１及び第２駆動回路に安定した動作電圧を供給することができる。
請求項７に記載の発明は、各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とからなり、第１巻線の引出始端部に受電端子を、第１巻線の引出終端部と第２巻線の引出始端部との接続部に第１中性線用接続端子を、第２巻線の引出終端部に第２中性線用端子を、それぞれ設けた３相交流電動機と、直流電源の直流電圧を入力し３相交流電源に変換し、その３相交流電源を３相交流電動機の対応する相の受電端子にそれぞれ印加する３相インバータ回路と、前記３相交流電動機の各相の第１中性線用端子毎に第１切換スイッチング素子が設けられ、第１駆動回路からの第１駆動信号に基づいて前記各第１切換スイッチング素子が動作して、第１中性線用端子と第１中性線とを接続・非接続状態にする第１切換回路と、前記３相交流電動機の各相の第２中性線用端子毎に第２切換スイッチング素子が設けられ、第２駆動回路からの第２駆動信号に基づいて前記各第２切換スイッチング素子が動作して、第２中性線用端子と第２中性線とを接続・非接続状態にする第２切換回路とからなる３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法であって、前記各相の受電端子に、それぞれ直列回路よりなるプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の接続点を接続し、前記プルアップ抵抗の他端を前記直流電源に接続するとともに、前記プルダウン抵抗の他端をグランドに接地し、前記第１中性線を、第１電圧検出用抵抗を介して接地するとともに、前記第２中性線を、第２電圧検出用抵抗を介してグランドに接地し、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子及び全ての下アームスイッチング素子をオフさせるとともに、前記第１及び第２切換回路の全第１及び第２切換スイッチング素子をオフ状態にした時に、第１中性線又は第２中性線のいずれか一方の電圧が中間電圧の時、中間電圧になった側の切換回路の切換スイッチング素子のいずれかがショート故障していると判断し、第１及び第２中性線の電圧が中間電圧より低い低電圧の時、全第１及び第２切換スイッチング素子がショート故障していないと判断することを特徴とする。

【0023】

請求項７に記載の発明によれば、３相インバータ回路の上アーム及び下アームスイッチング素子をオフ制御するとともに、第１及び第２切換回路の第１及び第２切換スイッチング素子をオフ制御するだけで、第１切換回路又は第２切換回路のいずれかの切換スイッチング素子がショート故障しているかどうかを検出することができる。

【0024】

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法において、前記第１又は第２切換回路の前記第１又は第２切換スイッチング素子のいずれかがショート故障していると判断した時、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせて、前記第１及び第２中性線の電圧が中間電圧より高い高電圧になった時、ショート故障と判断された切換回路であってその時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の切換スイッチング素子がショート故障していると判断する。

【0025】

請求項８に記載の発明によれば、３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせることで、ショート故障と判断された切換回路であってその時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の切換スイッチング素子がショート故障しているかどうか検出することができる。

【0026】

請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のショート故障検出方法において、前記第１及び第２切換回路に設けた各第１及び第２切換スイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタである。

【0027】

請求項９に記載の発明によれば、第１及び第２切換回路に設けた各ＭＯＳトランジスタについてショート故障しているかどうかを検出することができる。
請求項１０に記載の発明は、各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とからなり、第１巻線の引出始端部に受電端子を、第１巻線の引出終端部と第２巻線の引出始端部との接続部に第１中性線用接続端子を、第２巻線の引出終端部に第２中性線用端子を、それぞれ設けた３相交流電動機と、直流電源の直流電圧を入力し３相交流電源に変換し、その３相交流電源を３相交流電動機の対応する相の受電端子にそれぞれ印加する３相インバータ回路と、前記３相交流電動機の各相の第１中性線用端子毎に第１切換スイッチング素子が設けられ、第１駆動回路からの第１駆動信号に基づいて前記各第１切換スイッチング素子が動作して、第１中性線用端子と第１中性線とを接続・非接続状態にする第１切換回路と、前記３相交流電動機の各相の第２中性線用端子毎に第２切換スイッチング素子が設けられ、第２駆動回路からの第２駆動信号に基づいて前記各第２切換スイッチング素子が動作して、第２中性線用端子と第２中性線とを接続・非接続状態にする第２切換回路とからなる３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法であって、前記各相の受電端子に、それぞれ直列回路よりなるプルアップ抵抗とプルダウン抵抗の接続点を接続し、前記プルアップ抵抗の他端を前記直流電源に接続するとともに、前記プルダウン抵抗の他端をグランドに接地し、前記第１中性線を、第１電圧検出用抵抗を介して接地するとともの、前記第２中性線を、第２電圧検出用抵抗を介してグランドに接地し、前記第１切換回路の第１切換スイッチング素子のオープン故障を検出する場合、前記第１切換回路の全ての第１切換スイッチング素子をオン状態にし、前記第２切換回路の全第２切換スイッチング素子をオフ状態にして、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせて、前記第１中性線の電圧が中間電圧以下になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第１切換スイッチング素子はオープン故障していると判断し、前記第１中性線の電圧が中間電圧より高い高電圧になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第１切換スイッチング素子はオープン故障してないと判断し、前記第２切換回路の第２切換スイッチング素子のオープン故障を検出する場合、前記第２切換回路の全ての第２切換スイッチング素子をオン状態にし、前記第１切換回路の全第１切換スイッチング素子をオフ状態にして、前記３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせて、前記第２中性線の電圧が中間電圧以下になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第２切換スイッチング素子はオープン故障していると判断し、前記第２中性線の電圧が中間電圧より高い高電圧になった時、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相の前記第２切換スイッチング素子はオープン故障してないと判断することを特徴とする。

【0028】

請求項１０に記載の発明によれば、第１及び第２切換回路の第１及び第２切換スイッチング素子のいずれか一方をオン状態に他方をオフ状態にし、３相インバータ回路の全ての上アームスイッチング素子のいずれか１つの相の上アームスイッチング素子のみを順次オンさせることで、その時のオンされている上アームスイッチング素子に対応する相であって、オン状態にある第１又は第２切換スイッチング素子がオープン故障しているかどうか検出することができる。

【0029】

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の３相交流電動機に備えた巻線切換装置の切換スイッチング素子のオープン故障検出方法において、前記第１及び第２切換回路に設けた各第１及び第２切換スイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタである。

【0030】

請求項１１に記載の発明によれば、第１及び第２切換回路に設けた各ＭＯＳトランジスタについてオープン故障しているかどうかを検出することができる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、構成する部品数を大幅に削減することができ、電力損失の低減を図るとともに信頼性を確保することができる。また、簡単な構成で切換手段に使用されるスイッチング素子の故障の有無が検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】第１実施形態の３相交流電動機の巻線切換装置の一部電気回路図。

【図2】同じく３相交流電動機の巻線切換装置の一部電気回路図。

【図3】同じく３相交流電動機の巻線切換装置の一部電気回路図。

【図4】高速回転用巻線のスター結線の電気回路図。

【図5】低速回転用巻線のスター結線の電気回路図。

【図6】同じく３相交流電動機の巻線切換装置の一部電気ブロック回路図。

【図7】（ａ）は高速回転時の第１中性線の第１中性線電圧の波形図、（ｂ）は高速回転時の第２中性線の第２中性線電圧の波形図。

【図8】（ａ）は低速回転時の第１中性線の第１中性線電圧の波形図、（ｂ）は低速回転時の第２中性線の第２中性線電圧の波形図。

【図9】第１実施形態の別例を示す第１及び第２動作電源回路の電気回路図。

【図10】第１実施形態の別例を示す第１及び第２動作電源回路の電気回路図。

【図11】第１実施形態の別例を示す第１及び第２動作電源回路の電気回路図。

【図12】第２実施形態の３相交流電動機の巻線切換装置の一部電気回路図。

【図13】第２実施形態の３相交流電動機の巻線切換装置の一部電気ブロック回路図。

【発明を実施するための形態】

【0033】

（第１実施形態）
以下、本発明の３相交流電動機の巻線切換装置を具体化した第１実施形態を図１〜図８に従って説明する。

【0034】

図１〜図３は、３相交流電動機Ｍの巻線切換装置１の電気回路を示す。巻線切換装置１は、３相交流電動機Ｍに対し、直流電源Ｇを３相交流電源に変換し３相交流電動機Ｍの各相の巻線に供給するインバータ回路１０、３相交流電動機Ｍの各相の巻線を切り換えて高速小トルクと低速大トルクにする第１及び第２切換回路１１，１２を備えている。

【0035】

また、図２に示すように、巻線切換装置１は、第１切換回路１１を駆動する第１駆動回路２１と、その第１駆動回路２１の動作電源を供給する第１動作電源回路３１を備えている。さらに、図３に示すように、巻線切換装置１は、第２切換回路１２を駆動する第２駆動回路２２と、その第２駆動回路２２の動作電源を供給する第２動作電源回路３２を備えている。

【0036】

（３相交流電動機Ｍ）
３相交流電動機ＭのＵ相用巻線は、Ｕ相用の各ティース毎に第１Ｕ相巻線Ｕ１と第２Ｕ相巻線Ｕ２の２つの巻線が直列接続されるようにそれぞれ巻回されて構成されている。

【0037】

詳述すると、第１Ｕ相巻線Ｕ１は、Ｕ相用のティースに所定の数だけ巻回され、その引出始端部Ｕ１ａ及び引出終端部Ｕ１ｂがリア側に引き出されるようになっている。また、第２Ｕ相巻線Ｕ２も同様に、Ｕ相用のティースに所定の数だけ巻回され、その引出始端部Ｕ２ａ及び引出終端部Ｕ２ｂがリア側に引き出されるようになっている。

【0038】

そして、各ティースにおいて、リア側に引き出された第１Ｕ相巻線Ｕ１の引出終端部Ｕ１ｂと第２Ｕ相巻線Ｕ２の引出始端部Ｕ２ａは、互いに電気的に接続されるようになっている。

【0039】

なお、Ｕ相用の各ティースに巻回した第１Ｕ相巻線Ｕ１は、互いに電気的に並列に接続されているとともに、Ｕ相用の各ティースに巻回した第２Ｕ相巻線Ｕ２は互いに電気的に並列に接続されている。

【0040】

そして、説明の便宜上、図１〜図３の電気回路では、１つのＵ相用のティースに巻回した第１Ｕ相巻線Ｕ１と第２Ｕ相巻線Ｕ２のみを図示した。以下、説明の便宜上、Ｕ相用の巻線を総称して単に、第１Ｕ相巻線Ｕ１と第２Ｕ相巻線Ｕ２という。

【0041】

そして、第１Ｕ相巻線Ｕ１の引出始端部Ｕ１ａの先端に設けた受電端子Ｔｕは、インバータ回路１０に接続され、Ｕ相の交流電源Ｖｕが入力される。また、第１Ｕ相巻線Ｕ１の引出終端部Ｕ１ｂと第２Ｕ相巻線Ｕ２の引出始端部Ｕ２ａとを接続する接続端子Ｔｕ１は、第１切換回路１１に接続されている。さらに、第２Ｕ相巻線Ｕ２の引出終端部Ｕ２ｂの先端に設けた外部端子Ｔｕ２は、第２切換回路１２に接続されている。

【0042】

また、３相交流電動機ＭのＶ相用巻線は、Ｖ相用の各ティース毎に第１Ｖ相巻線Ｖ１と第２Ｖ相巻線Ｖ２の２つの巻線が直列接続されるようにそれぞれ巻回されて構成されている。

【0043】

詳述すると、第１Ｖ相巻線Ｖ１は、Ｖ相用のティースに所定の数だけ巻回され、その引出始端部Ｖ１ａ及び引出終端部Ｖ１ｂがリア側に引き出されるようになっている。また、第２Ｖ相巻線Ｖ２も同様に、Ｖ相用のティースに所定の数だけ巻回され、その引出始端部Ｖ２ａ及び引出終端部Ｖ２ｂがリア側に引き出されるようになっている。

【0044】

そして、各ティースにおいて、リア側に引き出された第１Ｖ相巻線Ｖ１の引出終端部Ｖ１ｂと第２Ｖ相巻線Ｖ２の引出始端部Ｖ２ａは、互いに電気的に接続されるようになっている。

【0045】

なお、同様に、Ｖ相用の各ティースに巻回した第１Ｖ相巻線Ｖ１は互いに電気的に並列に接続されているとともに、Ｖ相用の各ティースに巻回した第２Ｖ相巻線Ｖ２は互いに電気的に並列に接続されている。

【0046】

そして、説明の便宜上、図１〜図３の電気回路では、同様に、１つのＶ相用のティースに巻回した第１Ｖ相巻線Ｖ１と第２Ｖ相巻線Ｖ２のみを図示した。
以下、説明の便宜上、Ｖ相用の巻線を総称して単に、第１Ｖ相巻線Ｖ１と第２Ｖ相巻線Ｖ２という。

【0047】

そして、第１Ｖ相巻線Ｖ１の引出始端部Ｖ１ａの先端に設けた受電端子Ｔｖは、インバータ回路１０に接続され、Ｖ相の交流電源Ｖｖが入力される。また、第１Ｖ相巻線Ｖ１の引出終端部Ｖ１ｂと第２Ｖ相巻線Ｖ２の引出始端部Ｖ２ａとを接続する接続端子Ｔｖ１は、第１切換回路１１に接続されている。さらに、第２Ｖ相巻線Ｖ２の引出終端部Ｖ２ｂの先端に設けた外部端子Ｔｖ２は、第２切換回路１２に接続されている。

【0048】

さらに、３相交流電動機ＭのＷ相用巻線は、Ｗ相用の各ティース毎に第１Ｗ相巻線Ｗ１と第２Ｗ相巻線Ｗ２の２つの巻線が直列接続されるようにそれぞれ巻回されて構成されている。

【0049】

詳述すると、第１Ｗ相巻線Ｗ１は、Ｗ相用のティースに所定の数だけ巻回され、その引出始端部Ｗ１ａ及び引出終端部Ｗ１ｂがリア側に引き出されるようになっている。また、第２Ｗ相巻線Ｗ２も同様に、Ｗ相用のティースに所定の数だけ巻回され、その引出始端部Ｗ２ａ及び引出終端部Ｗ２ｂがリア側に引き出されるようになっている。

【0050】

そして、各ティースにおいて、リア側に引き出された第１Ｗ相巻線Ｗ１の引出終端部Ｗ１ｂと第２Ｗ相巻線Ｗ２の引出始端部Ｗ２ａは、互いに電気的に接続されるようになっている。

【0051】

なお、同様に、Ｗ相用の各ティースに巻回した第１Ｗ相巻線Ｗ１は互いに電気的に並列に接続されているとともに、Ｗ相用の各ティースに巻回した第２Ｗ相巻線Ｗ２は互いに電気的に並列に接続されている。

【0052】

そして、説明の便宜上、図１〜図３の電気回路では、同様に、１つのＷ相用のティースに巻回した第１Ｗ相巻線Ｗ１と第２Ｗ相巻線Ｗ２のみを図示した。
以下、説明の便宜上、Ｗ相用の巻線を総称して単に、第１Ｗ相巻線Ｗ１と第２Ｗ相巻線Ｗ２という。

【0053】

そして、第１Ｗ相巻線Ｗ１の引出始端部Ｗ１ａの先端に設けた受電端子Ｔｗは、インバータ回路１０に接続され、Ｗ相の交流電源Ｖｗが入力される。また、第１Ｗ相巻線Ｗ１の引出終端部Ｗ１ｂと第２Ｗ相巻線Ｗ２の引出始端部Ｗ２ａとを接続する接続端子Ｔｗ１は、第１切換回路１１に接続されている。さらに、第２Ｗ相巻線Ｗ２の引出終端部Ｗ２ｂの先端に設けた外部端子Ｔｗ２は、第２切換回路１２に接続されている。

【0054】

（インバータ回路１０）
インバータ回路１０は、３相インバータ回路である。インバータ回路１０は、Ｕ相用の上アーム及び下アームＵ相スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂの直列回路と、Ｖ相用の上アーム及び下アームＶ相スイッチング素子Ｑｃ，Ｑｄの直列回路と、Ｗ相用の上アーム及び下アームＷ相スイッチング素子Ｑｅ，Ｑｆの直列回路とが並列に接続され、直流電源Ｇからの直流電圧Ｖｄｄが印加されている。

【0055】

Ｕ相用の上アーム及び下アームＵ相スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタにて形成されている。そして、上アームＵ相スイッチング素子Ｑａのソース端子と下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのドレイン端子とが接続され、その接続点ＮａがＵ相巻線の受電端子Ｔｕと接続されている。また、上アームＵ相スイッチング素子Ｑａは、ドレイン端子が直流電源Ｇのプラス端子に接続され、下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂは、ソース端子が直流電源Ｇのマイナス端子に接続されグランドに接地されている。

【0056】

Ｖ相用の上アーム及び下アームＶ相スイッチング素子Ｑｃ，Ｑｄは、同様に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタにて形成されている。そして、上アームＶ相スイッチング素子Ｑｃのソース端子と下アームＶ相スイッチング素子Ｑｄのドレイン端子とが接続され、その接続点ＮｂがＶ相巻線の受電端子Ｔｖと接続されている。また、上アームＶ相スイッチング素子Ｑｃは、ドレイン端子が直流電源Ｇのプラス端子に接続され、下アームＶ相スイッチング素子Ｑｄは、ソース端子が直流電源Ｇのマイナス端子に接続されグランドに接地されている。

【0057】

Ｗ相用の上アーム及び下アームＷ相スイッチング素子Ｑｅ，Ｑｆは、同様に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタにて形成されている。そして、上アームＷ相スイッチング素子Ｑｅのソース端子と下アームＷ相スイッチング素子Ｑｆのドレイン端子とが接続され、その接続点ＮｃがＷ相巻線の受電端子Ｔｗと接続されている。また、上アームＷ相スイッチング素子Ｑｅは、ドレイン端子が直流電源Ｇのプラス端子に接続され、下アームＷ相スイッチング素子Ｑｆは、ソース端子が直流電源Ｇのマイナス端子に接続されグランドに接地されている。

【0058】

各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのゲート端子には、インバータ制御回路２からの駆動信号Ｓ１〜Ｓ６がそれぞれ入力される。そして、インバータ制御回路２からの駆動信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆが所定のタイミングでオン・オフされて、インバータ回路１０は直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（本実施形態では１２Ｖ）を３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、３相交流電動機Ｍの各相に供給する。

【0059】

（第１切換回路１１）
第１切換回路１１は、図１及び図２に示すように、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２及び第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３を備えている。

【0060】

第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、ソース・ドレイン間のボディーダイオードＤを設けたＭＯＳトランジスタである。第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、Ｕ相巻線の接続端子Ｔｕ１に接続されている。第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、第１中性線ＮＬ１に接続されている。

【0061】

また、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のゲート端子は、図２に示すように、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を介して第１駆動回路２１に接続されている。この抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｎ１と、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子との間には、ダイオードＤ１とツェナーダイオードＴＤ１からなる過電圧保護用の直列回路が接続されている。また、この接続点Ｎ１と第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のソース端子との間には、抵抗Ｒ３が接続されている。

【0062】

そして、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のゲート端子は、図２に示すように、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を介して第１駆動回路２１からの第１駆動信号ＳＤ１が入力されるようになっている。

【0063】

第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２は、同様に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、ソース・ドレイン間のボディーダイオードＤを設けたＭＯＳトランジスタである。第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子は、Ｖ相巻線の接続端子Ｔｖ１に接続されている。第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、第１中性線ＮＬ１に接続されている。

【0064】

また、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のゲート端子は、図２に示すように、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５を介して第１駆動回路２１に接続されている。この抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の接続点Ｎ２と、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子との間には、ダイオードＤ２とツェナーダイオードＴＤ２からなる過電圧保護用の直列回路が接続されている。また、この接続点Ｎ２と、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のソース端子との間には、抵抗Ｒ６が接続されている。

【0065】

そして、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のゲート端子は、図２に示すように、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５を介して第１駆動回路２１から第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に入力される同じ第１駆動信号ＳＤ１が入力されるようになっている。

【0066】

第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３は、同様に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、ソース・ドレイン間のボディーダイオードＤを設けたＭＯＳトランジスタである。第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子は、Ｗ相巻線の接続端子Ｔｗ１に接続されている。第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、第１中性線ＮＬ１に接続されている。

【0067】

また、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のゲート端子は、図２に示すように、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８を介して第１駆動回路２１に接続されている。この抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続点Ｎ３と、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子との間には、ダイオードＤ３とツェナーダイオードＴＤ３からなる過電圧保護用の直列回路が接続されている。また、この接続点Ｎ３と、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のソース端子との間には、抵抗Ｒ９が接続されている。

【0068】

そして、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のゲート端子は、図２に示すように、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８を介して、第１駆動回路２１から第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に入力される同じ第１駆動信号ＳＤ１が入力されるようになっている。

【0069】

従って、第１駆動回路２１からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力されると、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２及び第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３は、オンして接続端子Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１と第１中性線ＮＬ１とを接続する。

【0070】

反対に、第１駆動回路２１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力されると、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２及び第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３は、オフして接続端子Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１と第１中性線ＮＬ１との接続を遮断する。

【0071】

（第２切換回路１２）
第２切換回路１２は、図１及び図３に示すように、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５及び第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６を備えている。

【0072】

第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、ソース・ドレイン間のボディーダイオードＤを設けたＭＯＳトランジスタである。第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子は、Ｕ相巻線の外部端子Ｔｕ２に接続されている。第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のソース端子は、第２中性線ＮＬ２に接続されている。

【0073】

また、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のゲート端子は、図３に示すように、抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２を介して第２駆動回路２２に接続されている。この抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の接続点Ｎ４と、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子との間には、ダイオードＤ４とツェナーダイオードＴＤ４からなる過電圧保護用の直列回路が接続されている。また、この接続点Ｎ４と第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のソース端子との間には、抵抗Ｒ１３が接続されている。

【0074】

そして、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のゲート端子は、図３に示すように、抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２を介して第２駆動回路２２からの第２駆動信号ＳＤ２が入力されるようになっている。

【0075】

第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５は、同様に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、ソース・ドレイン間のボディーダイオードＤを設けたＭＯＳトランジスタである。第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子は、Ｖ相巻線の外部端子Ｔｖ２に接続されている。第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のソース端子は、第２中性線ＮＬ２に接続されている。

【0076】

また、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のゲート端子は、図３に示すように、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５を介して第２駆動回路２２に接続されている。この抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５の接続点Ｎ５と、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子との間には、ダイオードＤ５とツェナーダイオードＴＤ５からなる過電圧保護用の直列回路が接続されている。また、この接続点Ｎ５と第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のソース端子との間には、抵抗Ｒ１６が接続されている。

【0077】

そして、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のゲート端子は、図３に示すように、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５を介して、第２駆動回路２２から第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のゲート端子に入力される同じ第２駆動信号ＳＤ２が入力されるようになっている。

【0078】

第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６は、同様に、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、ソース・ドレイン間のボディーダイオードＤを設けたＭＯＳトランジスタである。第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子は、Ｗ相巻線の外部端子Ｔｗ２に接続されている。第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６のソース端子は、第２中性線ＮＬ２に接続されている。

【0079】

また、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６のゲート端子は、図３に示すように、抵抗Ｒ１７及び抵抗Ｒ１８を介して第２駆動回路２２に接続されている。この抵抗Ｒ１７と抵抗Ｒ１８の接続点Ｎ６と、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子との間には、ダイオードＤ６とツェナーダイオードＴＤ６からなる過電圧保護用の直列回路が接続されている。また、この接続点Ｎ６と第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６のソース端子との間には、抵抗Ｒ１９が接続されている。

【0080】

そして、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６のゲート端子は、図３に示すように、抵抗Ｒ１７及び抵抗Ｒ１８を介して、第２駆動回路２２から第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のゲート端子に入力される同じ第２駆動信号ＳＤ２が入力されるようになっている。

【0081】

従って、第２駆動回路２２からハイ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力されると、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５及び第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６は、オンして外部端子Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２と第２中性線ＮＬ２とを接続する。

【0082】

反対に、第２駆動回路２２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力されると、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５及び第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６は、オフして外部端子Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２と第２中性線ＮＬ２との接続を遮断する。

【0083】

ちなみに、３相交流電動機Ｍの駆動時には、第１駆動回路２１の第１駆動信号ＳＤ１と第２駆動回路２２の第２駆動信号ＳＤ２は、相補信号となる。つまり、第１駆動信号ＳＤ１がハイ・レベルの時、第２駆動信号ＳＤ２がロウ・レベルとなり、第１駆動信号ＳＤ１がロウ・レベルの時、第２駆動信号ＳＤ２がハイ・レベルとなる。

【0084】

従って、第１駆動信号ＳＤ１がハイ・レベルの時、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がオンし、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオフする。これによって、３相交流電動機Ｍの巻線構造は、Ｕ相は第１Ｕ相巻線Ｕ１、Ｖ相は第１Ｖ相巻線Ｖ１、Ｗ相は第１Ｗ相巻線Ｗ１からなる高速回転用巻線ＨＳのスター結線となる。図４にその等価回路を示す。

【0085】

反対に、第２駆動信号ＳＤ２がハイ・レベルの時、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオンし、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がオフする。これによって、３相交流電動機Ｍの配線構造は、Ｕ相は第１及び第２Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ２の直列回路、Ｖ相は第１及び第２Ｖ相巻線Ｖ１,Ｖ２の直列回路、Ｗ相は第１及び第２Ｗ相巻線Ｗ１,Ｗ２の直列回路からなる低速回転用巻線ＬＳのスター結線となる。図５にその等価回路を示す。

【0086】

従って、本実施形態の３相交流電動機Ｍは、巻線構造を高速回転用巻線ＨＳと低速回転用巻線ＬＳとに切り換えるこができ、高速回転小トルク特性と低速回転大トルク特性の２種類のモータ特性を得ることができる。

【0087】

なお、上記実施形態では、第１及び第２切換回路１１，１２のスイッチング素子としてボディーダイオードＤを備えたＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６を用いたが、ボディーダイオードＤを有さないＭＯＳトランジスタで実施してもよい。

【0088】

（第１駆動回路２１）
次に、第１切換回路１１を駆動させる第１駆動回路２１について説明する。
図２に示すように、第１駆動回路２１は、第１及び第２ＭＯＳトランジスタＱ１１，Ｑ１２からなる出力回路、第１赤外線発光素子Ｄ１ａと第１赤外線受光素子Ｄ１ｂからなるフォトカプラ、第１アンプ２１ａ、第１論理回路２１ｂとから構成されている。

【0089】

出力回路を構成する第１及び第２ＭＯＳトランジスタＱ１１，Ｑ１２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１のソース端子と第２ＭＯＳトランジスタＱ１２のドレイン端子が接続され、その接続点Ｔ１から第１駆動信号ＳＤ１が出力されるようになっている。第１ＭＯＳトランジスタＱ１１のドレイン端子は、第１駆動回路２１の第１動作電源回路３１のプラス端子Ｔｐ１に接続されている。第２ＭＯＳトランジスタＱ１２のソース端子は、第１駆動回路２１の第１動作電源回路３１のマイナス端子Ｔｎ１に接続されているとともに、第１切換回路１１の第１中性線ＮＬ１に接続されている。

【0090】

第１及び第２ＭＯＳトランジスタＱ１１，Ｑ１２のゲート端子は、第１論理回路２１ｂにそれぞれ接続され、それぞれのゲート端子に第１及び第２判定信号ＳＪ１，ＳＪ２が入力されるようになっている。この第１及び第２判定信号ＳＪ１，ＳＪ２は、相補信号であって、第１及び第２ＭＯＳトランジスタＱ１１，Ｑ１２のいずれか一方がオンの時、他方がオフとなる信号である。

【0091】

従って、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１がオンの時には、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２はオフとなり、接続点Ｔ１からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力される。反対に、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１がオフの時には、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２はオンとなり、接続点Ｔ１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力される。

【0092】

フォトカプラを構成する第１赤外線発光素子Ｄ１ａは、第１中性線切換制御回路３に接続され、第１中性線切換制御回路３によって電流制御され赤外線を発光するようになっている。

【0093】

詳述すると、第１中性線切換制御回路３は、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図４に示す高速回転用巻線ＨＳのスター結線にする時、第１赤外線発光素子Ｄ１ａに電流を流すようになっている。これによって、第１赤外線発光素子Ｄ１ａは赤外線を発光する。反対に、第１中性線切換制御回路３は、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図５に示す低速回転用巻線ＬＳのスター結線にする時、第１赤外線発光素子Ｄ１ａに電流を流さないようになっている。これによって、第１赤外線発光素子Ｄ１ａは赤外線を発光しない。

【0094】

フォトカプラを構成する第１赤外線受光素子Ｄ１ｂは、第１赤外線発光素子Ｄ１ａの発光する赤外線を受光し、導通しその電流を検出電流として次段の第１アンプ２１ａに出力する。つまり、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが赤外線を発光している時、第１赤外線受光素子Ｄ１ｂはその赤外線を受光し第１アンプ２１ａに検出電流を出力する。反対に、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが赤外線を発光していない時、第１赤外線受光素子Ｄ１ｂは赤外線が受光されないことから第１アンプ２１ａに検出電流を出力しない。

【0095】

第１アンプ２１ａは、検出電流を増幅し、検出電流を第１論理回路２１ｂに出力する。第１論理回路２１ｂは、第１アンプ２１ａが入力した検出電流に基づいて、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが赤外線を発光したかどうかの第１及び第２判定信号ＳＪ１，ＳＪ２を出力する。

【0096】

第１論理回路２１ｂは、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが赤外線を発光した時、ハイ・レベルの第１判定信号ＳＪ１を出力するとともに、ロウ・レベルの第２判定信号ＳＪ２を出力する。これによって、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１がオンし、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２がオフとなり、接続点Ｎ１からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力される。

【0097】

つまり、第１赤外線発光素子Ｄ１ａを発光させ、接続点Ｔ１からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１を出力させることにより、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図４に示す高速回転用巻線ＨＳのスター結線にすることができる。

【0098】

一方、第１論理回路２１ｂは、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが赤外線を発光しない時、ロウ・レベルの第１判定信号ＳＪ１を出力するとともに、ハイ・レベルの第２判定信号ＳＪ２を出力する。これによって、第１ＭＯＳトランジスタＱ１１がオフし、第２ＭＯＳトランジスタＱ１２がオンとなり、接続点Ｔ１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力される。

【0099】

つまり、第１赤外線発光素子Ｄ１ａを発光させないで、接続点Ｎ１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１を出力させることにより、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図５に示す低速回転用巻線ＬＳのスター結線にすることができる。

【0100】

（第２駆動回路２２）
次に、第２切換回路１２を駆動させる第２駆動回路２２について説明する。
図３に示すように、第２駆動回路２２は、第３及び第４ＭＯＳトランジスタＱ１３，Ｑ１４からなる出力回路、第２赤外線発光素子Ｄ２ａと第２赤外線受光素子Ｄ２ｂからなるフォトカプラ、第２アンプ２２ａ、第２論理回路２２ｂとから構成されている。

【0101】

出力回路を構成する第３及び第４ＭＯＳトランジスタＱ１３，Ｑ１４は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなり、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３のソース端子と第４ＭＯＳトランジスタＱ１４のドレイン端子が接続され、その接続点Ｔ２から第２駆動信号ＳＤ２が出力されるようになっている。第３ＭＯＳトランジスタＱ１３のドレイン端子は、第２駆動回路２２の第２動作電源回路３２のプラス端子Ｔｐ２に接続されている。第４ＭＯＳトランジスタＱ１４のソース端子は、第２駆動回路２２の第２動作電源回路３２のマイナス端子Ｔｎ２に接続されているとともに、第２切換回路１２の第２中性線ＮＬ２に接続されている。

【0102】

第３及び第４ＭＯＳトランジスタＱ１３，Ｑ１４のゲート端子は、第２論理回路２２ｂにそれぞれ接続され、それぞれのゲート端子に第３及び第４判定信号ＳＪ３，ＳＪ４が入力されるようになっている。この第３及び第４判定信号ＳＪ３，ＳＪ４は、相補信号であって、第３及び第４ＭＯＳトランジスタＱ１３，Ｑ１４のいずれか一方がオンの時、他方がオフとなる信号である。

【0103】

従って、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３がオンの時には、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４はオフとなり、接続点Ｔ２からハイ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力される。反対に、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３がオフの時には、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４はオンとなり、接続点Ｔ２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力される。

【0104】

フォトカプラを構成する第２赤外線発光素子Ｄ２ａは、第２中性線切換制御回路４に接続され、第２中性線切換制御回路４によって電流制御され赤外線を発光するようになっている。

【0105】

詳述すると、第２中性線切換制御回路４は、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図５に示す低速回転用巻線ＬＳのスター結線にする時、第２赤外線発光素子Ｄ２ａに電流を流すようになっている。これによって、第２赤外線発光素子Ｄ２ａは赤外線を発光する。反対に、第２中性線切換制御回路４は、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図４に示す高速回転用巻線ＨＳのスター結線にする時、第２赤外線発光素子Ｄ２ａに電流を流さないようになっている。これによって、第２赤外線発光素子Ｄ２ａは赤外線を発光しない。

【0106】

フォトカプラを構成する第２赤外線受光素子Ｄ２ｂは、第２赤外線発光素子Ｄ２ａの発光する赤外線を受光し、導通しその電流を検出電流として次段の第２アンプ２２ａに出力する。つまり、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが赤外線を発光している時、第２赤外線受光素子Ｄ２ｂはその赤外線を受光し第２アンプ２２ａに検出電流を出力する。反対に、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが赤外線を発光していない時、第２赤外線受光素子Ｄ２ｂは赤外線が受光されないことから第２アンプ２２ａに検出電流を出力しない。

【0107】

第２アンプ２２ａは、検出電流を増幅し、検出電流を第２論理回路２２ｂに出力する。第２論理回路２２ｂは、第２アンプ２２ａが入力した検出電流に基づいて、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが赤外線を発光したかどうかの第３及び第４判定信号ＳＪ３，ＳＪ４を出力する。

【0108】

第２論理回路２２ｂは、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが赤外線を発光した時、ハイ・レベルの第３判定信号ＳＪ３を出力するとともに、ロウ・レベルの第４判定信号ＳＪ４を出力する。これによって、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３がオンし、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４がオフとなり、接続点Ｔ２からハイ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力される。

【0109】

つまり、第２赤外線発光素子Ｄ２ａを発光させ、接続点Ｔ２からハイ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２を出力させることにより、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図５に示す低速回転用巻線ＬＳのスター結線にすることができる。

【0110】

一方、第２論理回路２２ｂは、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが赤外線を発光しない時、ロウ・レベルの第３判定信号ＳＪ３を出力するとともに、ハイ・レベルの第４判定信号ＳＪ４を出力する。これによって、第３ＭＯＳトランジスタＱ１３がオフし、第４ＭＯＳトランジスタＱ１４がオンとなり、接続点Ｔ２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力される。

【0111】

つまり、第２赤外線発光素子Ｄ２ａを発光させないで、接続点Ｎ２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２を出力させることにより、３相交流電動機Ｍの巻線構造を、図４に示す高速回転用巻線ＨＳのスター結線にすることができる。

【0112】

なお、第１赤外線発光素子Ｄ１ａ及び第２赤外線発光素子Ｄ２ａは、３相交流電動機Ｍの駆動時おいて、同時に発光することはなく、いずれか一方が発光している時、他方は発光しないように、第１中性線切換制御回路３及び第２中性線切換制御回路４にて制御されている。

【0113】

（第１動作電源回路３１）
次に、第１駆動回路２１の第１動作電源回路３１について説明する。
第１動作電源回路３１は、図２に示すように、第１充電コンデンサＣａを有している。第１充電コンデンサＣａは、そのプラス端子が同第１動作電源回路３１のプラス端子Ｔｐ１に、また、マイナス端子が同第１動作電源回路３１のマイナス端子Ｔｎ１となっていて、プラス端子Ｔｐ１とマイナス端子Ｔｎ１が第１駆動回路２１に接続されている。そして、第１充電コンデンサＣａに充電された充電電圧は、第１駆動回路２１を動作させるための第１動作電圧Ｖｄ１（本実施形態では１２Ｖ）となって、第１駆動回路２１に印加される。

【0114】

また、第１充電コンデンサＣａのプラス端子Ｔｐ１は、第１ダイオードＤａ及び第１抵抗Ｒａを介して直流電源Ｇのプラス端子に接続されている。一方、第１充電コンデンサＣａのマイナス端子Ｔｎ１は、第１切換回路１１の第１中性線ＮＬ１に接続されている。

【0115】

そして、本実施形態では、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフ状態にするとともに、インバータ回路１０の下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのみをオンさせることによって、第１充電コンデンサＣａが駆動前の充電が行われる。

【0116】

これによって、直流電源Ｇ→第１抵抗Ｒａ→第１ダイオードＤａ→第１充電コンデンサＣａ→第１中性線ＮＬ１→第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のボディーダイオードＤ→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドからなる電流経路が形成される。この形成された電流経路が形成されることによって、第１充電コンデンサＣａは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて第１動作電圧Ｖｄ１に充電される。

【0117】

また、３相交流電動機Ｍが駆動中に、第１中性線ＮＬ１が直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）未満になった時には、直流電源Ｇ→第１抵抗Ｒａ→第１ダイオードＤａ→第１充電コンデンサＣａ→第１中性線ＮＬ１からなる電流経路が形成される。この形成された電流経路が形成されることによって、第１充電コンデンサＣａは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて第１動作電圧Ｖｄ１に充電される。

【0118】

なお、第１充電コンデンサＣａは、第１ツェナーダイオードＴＤａが並列に接続されている。第１ツェナーダイオードＴＤａは、第１充電コンデンサＣａを過充電による損傷から保護している。

【0119】

（第２動作電源回路３２）
次に、第２駆動回路２２の第２動作電源回路３２について説明する。
第２動作電源回路３２は、図３に示すように、第２充電コンデンサＣｂを有している。第２充電コンデンサＣｂは、そのプラス端子が同第２動作電源回路３２のプラス端子Ｔｐ２に、また、マイナス端子が同第２動作電源回路３２のマイナス端子Ｔｎ２となっていて、プラス端子Ｔｐ２とマイナス端子Ｔｎ２が第２駆動回路２２に接続されている。そして、第２充電コンデンサＣｂに充電された充電電圧は、第２駆動回路２２を動作させるための第２動作電圧Ｖｄ２となって、第２駆動回路２２に印加される。

【0120】

また、第２充電コンデンサＣｂのプラス端子Ｔｐ２は、第２ダイオードＤｂ及び第２抵抗Ｒｂを介して直流電源Ｇのプラス端子に接続されている。一方、第２充電コンデンサＣｂのマイナス端子Ｔｎ２は、第２切換回路１２の第２中性線ＮＬ２に接続されている。

【0121】

そして、本実施形態では、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフ状態にするとともに、インバータ回路１０の下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのみをオンさせることによって、第１充電コンデンサＣａが駆動前の充電が行われる。

【0122】

これによって、直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２→第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のボディーダイオードＤ→第２Ｕ相巻線Ｕ２→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドからなる電流経路が形成される。この形成された電流経路が形成されることによって、第２充電コンデンサＣｂは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて第２動作電圧Ｖｄ２に充電される。

【0123】

また、３相交流電動機Ｍが駆動中に、第２中性線ＮＬ２が直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）未満になった時には、直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２からなる電流経路が形成される。この形成された電流経路が形成されることによって、第２充電コンデンサＣｂは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて第２動作電圧Ｖｄ２に充電される。

【0124】

また、第２充電コンデンサＣｂは、第２ツェナーダイオードＴＤｂが並列に接続されている。第２ツェナーダイオードＴＤｂは、第２充電コンデンサＣｂを過充電による損傷から保護している。

【0125】

（システム制御回路５）
図６に示すように、インバータ回路１０を駆動するインバータ制御回路２、第１駆動回路２１を駆動する第１中性線切換制御回路３及び第２駆動回路２２を駆動する第２中性線切換制御回路４は、システム制御回路５に接続されている。システム制御回路５は、マイクロコンピュータよりなり、インバータ制御回路２、第１中性線切換制御回路３及び第２中性線切換制御回路４を統括制御する。

【0126】

システム制御回路５は、図示しない外部装置からの指令信号に基づいて、巻線構造を高速回転用巻線ＨＳ又は低速回転用巻線ＬＳのいずれかにして３相交流電動機Ｍを駆動する。

【0127】

つまり、システム制御回路５は、巻線構造を高速回転用巻線ＨＳにして３相交流電動機Ｍを駆動させる場合、第１赤外線発光素子Ｄ１ａを発光させ、第２赤外線発光素子Ｄ２ａを発光させないための第１及び第２制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を、第１及び第２中性線切換制御回路３，４に出力する。

【0128】

これによって、第１駆動回路２１からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力され、第２駆動回路２２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力される。そして、第１切換回路１１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がオンし、第２切換回路１２のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオフして、巻線構造が高速回転用巻線ＨＳとなる。

【0129】

この状態で、また、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの各相に対して３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを供給するための第３制御信号ＣＴ３を、インバータ制御回路２に出力する。

【0130】

これによって、インバータ制御回路２は、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのゲート端子に駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を出力する。そして、インバータ制御回路２からの駆動信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆが所定のタイミングでオン・オフされて、インバータ回路１０は直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄを３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、３相交流電動機Ｍの各相に供給する。

【0131】

一方、システム制御回路５は、巻線構造を低速回転用巻線ＬＳにして３相交流電動機Ｍを駆動させる場合、第２赤外線発光素子Ｄ２ａを発光させ、第１赤外線発光素子Ｄ１ａを発光させないための第１及び第２制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を、第１及び第２中性線切換制御回路３，４に出力する。

【0132】

これによって、第２駆動回路２２からハイ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力され、第１駆動回路２１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力される。そして、第２切換回路１２のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオンし、第１切換回路１１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がオフして、巻線構造が低速回転用巻線ＬＳとなる。

【0133】

この状態で、また、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの各相に対して３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを供給するための第３制御信号ＣＴ３を、インバータ制御回路２に出力する。

【0134】

これによって、インバータ制御回路２は、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのゲート端子に駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を出力する。そして、インバータ制御回路２からの駆動信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆが所定のタイミングでオン・オフされて、インバータ回路１０は直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄを３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、３相交流電動機Ｍの各相に供給する。

【0135】

システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの回転数を検出する回転数検出器６と接続され、検出信号を入力している。システム制御回路５は、回転数検出器６からの検出信号に基づいて、その時々の３相交流電動機Ｍの回転数を算出する。そして、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの回転数が予め定めた所定の回転数未満の時、巻線構造を低速回転用巻線ＬＳして低回転大トルクとなるように、３相交流電動機Ｍを駆動制御する。また、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの回転数が予め定めた所定の回転数以上の時、巻線構造を高速回転用巻線ＨＳにして高速回転小トルクとなるように、３相交流電動機Ｍを駆動制御する。

【0136】

（充電モード）
また、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍを高速回転用巻線ＨＳ又は低速回転用巻線ＬＳにして３相交流電動機Ｍを駆動させる前に、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂを充電する駆動前充電モードを実行する。

【0137】

つまり、３相交流電動機Ｍを駆動させる前に、第１及び第２切換回路１１，１２を駆動する第１及び第２駆動回路２１，２２の動作電源Ｖｄ１，Ｖｄ２を確保する必要がある。そのため、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ、Ｃｂに対する充電動作を行う。

【0138】

システム制御回路５は、駆動前充電モードになると、第１及び第２中性線切換制御回路３，４に対して第１及び第２駆動回路２１，２２に設けた第１及び第２赤外線発光素子Ｄ１ａ，Ｄ２ａを発光させない第１及び第２制御信号ＣＴ１，ＣＴ２をそれぞれ出力する。これによって、第１駆動回路２１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が第１切換回路１１に出力され、第１切換回路１１の各相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がオフ状態となる。また、第２駆動回路２２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が第２切換回路１２に出力され、第２切換回路１２の各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオフ状態となる。

【0139】

続いて、システム制御回路５は、インバータ回路１０の下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのみをオンさせるための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力する。
第３制御信号ＣＴ３に応答してインバータ制御回路２は、下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのゲートにハイ・レベルの駆動信号Ｓ２を出力し同スイッチング素子Ｑｂをオンさせる。

【0140】

これによって、直流電源Ｇ→第１抵抗Ｒａ→第１ダイオードＤａ→第１充電コンデンサＣａ→第１中性線ＮＬ１→第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のボディーダイオードＤ→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドの電流経路が形成される。

【0141】

また、同時に、直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２→第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のボディーダイオードＤ→第２Ｕ相巻線Ｕ２→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドの電流経路が形成される。

【0142】

そして、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂへの充電が開始される。システム制御回路５は、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧（第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２）が所定の電圧値に到達した時、充電モードを終了し、３相交流電動機Ｍを駆動させる駆動モードに移る。

【0143】

なお、この第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧が所定の電圧値に到達した時の判断は、例えば、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧を検出する検出センサ（図示せず）を設ける。そして、システム制御回路５は、その検出センサからの検出信号を入力し、その検出信号に基づいてその時々の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧を検出して所定の電圧値に到達したかどうか判断することが考えられる。

【0144】

次に、上記のように構成した３相交流電動機Ｍの巻線切換装置１の作用について記載する。
いま、３相交流電動機Ｍを、低速回転大トルクを経て高速回転小トルクに駆動すべく、システム制御回路５に外部装置から指令信号が出力される。システム制御回路５は、指令信号に応答して駆動モードに入る前に、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂを充電する駆動前充電モードとなる。

【0145】

システム制御回路５は、第１及び第２中性線切換制御回路３，４に対して第１及び第２駆動回路２１，２２に設けた第１及び第２赤外線発光素子Ｄ１ａ，Ｄ２ａを発光させない第１及び第２制御信号ＣＴ１，ＣＴ２をそれぞれ出力する。これによって、第１駆動回路２１からロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が第１切換回路１１に出力され、第１切換回路１１の各相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がオフ状態となる。また、第２駆動回路２２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が第２切換回路１２に出力され、第２切換回路１２の各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がオフ状態となる。

【0146】

続いて、システム制御回路５は、インバータ制御回路２に対してインバータ回路１０の下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのみをオン、他のスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ〜Ｑｆをオフさせるための第３制御信号ＣＴ３を出力する。インバータ制御回路２は、この第３制御信号ＣＴ３に応答して下アームＵ相スッチング素子Ｑｂのゲートにハイ・レベルの駆動信号Ｓ２を出力し同スイッチング素子Ｑｂをオンさせる。

【0147】

そして、直流電源Ｇ→第１抵抗Ｒａ→第１ダイオードＤａ→第１充電コンデンサＣａ→第１中性線ＮＬ１→第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のボディーダイオードＤ→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドからなる電流経路を形成する。

【0148】

また、同時に、直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２→第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のボディーダイオードＤ→第２Ｕ相巻線Ｕ２→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドからなる電流経路を形成する。

【0149】

これによって、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂへの充電が開始される。システム制御回路５は、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧（第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２）が所定の電圧値に到達した時、充電モードを終了し、３相交流電動機Ｍを駆動させる駆動モードに移る。

【0150】

従って、第１及び第２駆動回路２１，２２は、充分に充電された第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧（第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２）が動作電圧として印加される。

【0151】

システム制御回路５は、駆動モードに入ると、３相交流電動機Ｍを、低速回転大トルクで駆動すべく、第１中性線切換制御回路３に対して第１駆動回路２１に設けた第１赤外線発光素子Ｄ１ａを発光させない第１制御信号ＣＴ１を出力する。そして、第１駆動回路２１は、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが発光せずロウ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１を第１切換回路１１に出力して、第１切換回路１１の各相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオフさせる。

【0152】

また、システム制御回路５は、第２中性線切換制御回路４に対して第２駆動回路２２に設けた第２赤外線発光素子Ｄ２ａを発光させる第２制御信号ＣＴ２を出力する。そして、第２駆動回路２２は、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが発光しハイ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２を第２切換回路１２に出力して、第２切換回路１２の各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオンさせる。

【0153】

これによって、３相交流電動機Ｍの巻線構造が図５に示す低速回転用巻線ＬＳとなり、低速回転大トルクの巻線構造となる。
３相交流電動機Ｍの巻線構造が低速回転用巻線ＬＳなると、システム制御回路５は、インバータ制御回路２に対して、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄから３相交流電動機Ｍの各相の３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成するための第３制御信号ＣＴ３を出力する。インバータ制御回路２は、この第３制御信号ＣＴ３応答して、インバータ回路１０の各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆに駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を出力し、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆをオン・オフ制御する。そして、インバータ回路１０は、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄを３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、３相交流電動機Ｍの各相に供給する。

【0154】

これによって、３相交流電動機Ｍは、低速回転大トルクの巻線構造（低速回転用巻線ＬＳの構造）で駆動する。
そして、３相交流電動機Ｍは、低速回転大トルクの巻線構造で駆動中においては、図８（ａ）（ｂ）に示すように、第１中性線ＮＬ１の第１中性線電圧Ｖａが波形ｃで示され、第２中性線ＮＬ２の第２中性線電圧Ｖｂが波形ｄで示される。

【0155】

図８（ａ）（ｂ）から明らかなように、第１中性線電圧Ｖａ及び第２中性線電圧Ｖｂが直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）未満の領域が存在する。
これによって、第２動作電源回路３２において、直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２からなる電流経路が形成される。この形成された電流経路が形成されることによって、第２充電コンデンサＣｂは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて第２動作電圧Ｖｄ２に充電される。

【0156】

やがて、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの回転数が所定の回転数以上になったことを回転数検出器６からの検出信号に基づいて判断すると、低速回転大トルクで駆動している３相交流電動機Ｍを、高速回転小トルクの駆動に切り換える。

【0157】

そして、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍを、高速回転小トルクで駆動すべく、第１中性線切換制御回路３に対して第１駆動回路２１に設けた第１赤外線発光素子Ｄ１ａを発光させる第１制御信号ＣＴ１を出力する。そして、第１駆動回路２１は、第１赤外線発光素子Ｄ１ａが発光しハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１を第１切換回路１１に出力して、第１切換回路１１の各相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオンさせる。

【0158】

また、システム制御回路５は、第２中性線切換制御回路４に対して第２駆動回路２２に設けた第２赤外線発光素子Ｄ２ａを発光させない第２制御信号ＣＴ２を出力する。そして、第２駆動回路２２は、第２赤外線発光素子Ｄ２ａが発光せずロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２を第２切換回路１２に出力して、第２切換回路１２の各相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフさせる。

【0159】

これによって、３相交流電動機Ｍの巻線構造が図４に示す高速回転用巻線ＨＳとなり、高速回転小トルクの巻線構造となる。
３相交流電動機Ｍの巻線構造が高速回転用巻線ＨＳなると、システム制御回路５は、インバータ制御回路２に対して、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄから３相交流電動機Ｍの各相の３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成するための第３制御信号ＣＴ３を出力する。インバータ制御回路２は、この第３制御信号ＣＴ３応答して、インバータ回路１０の各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆに駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を出力し、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆをオン・オフ制御する。そして、インバータ回路１０は、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄを３相交流電源Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、３相交流電動機Ｍの各相に供給する。

【0160】

これによって、３相交流電動機Ｍは、高速回転小トルクの巻線構造（高速回転用巻線ＨＳの構造）で駆動する。
そして、３相交流電動機Ｍは、高速回転小トルクの巻線構造で駆動中においては、図７（ａ）（ｂ）に示すように、第１中性線ＮＬ１の第１中性線電圧Ｖａが波形ａで示され、第２中性線ＮＬ２の第２中性線電圧Ｖｂが波形ｂで示される。

【0161】

図７（ａ）（ｂ）から明らかなように、第１中性線電圧Ｖａ及び第２中性線電圧Ｖｂが直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）未満の領域が存在する。
これによって、第１動作電源回路３１において、直流電源Ｇ→第１抵抗Ｒａ→第１ダイオードＤａ→第１充電コンデンサＣａ→第１中性線ＮＬ１からなる電流経路が形成される。この形成された電流経路が形成されることによって、第１充電コンデンサＣａは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて第１動作電圧Ｖｄ１に充電される。

【0162】

なお、システム制御回路５は、３相交流電動機Ｍの回転数が所定の回転数未満になったことを回転数検出器６からの検出信号に基づいて判断すると、高速回転小トルクで駆動している３相交流電動機Ｍを、低速回転大トルクの駆動に切り換える。そして、上記したように、第１及び第２切換回路１１，１２は制御されて、３相交流電動機Ｍは、低速回転大トルクの巻線構造（低速回転用巻線ＬＳの構造）で駆動する。

【0163】

また、第２動作電源回路３２は直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２からなる電流経路が形成され、第２充電コンデンサＣｂは直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄ（＝１２Ｖ）にて充電される。

【0164】

さらに、インバータ回路１０の３相全ての下アームのスイッチング素子Ｑｂ，Ｑｄ，Ｑｆを同時にオンさせることにより、中性点ＮＬ１，ＮＬ２の電圧をさらに低下できる。この動作を間欠的に繰り返すことにより、安定した動作が可能になり、ブートストラップ方式と同様の効果を得ることができる。

【0165】

次に、上記のように構成した３相交流電動機Ｍの巻線切換装置１の効果について以下に記載する。
（１）本実施形態によれば、第１動作電源回路３１について、第１ダイオードＤａのアノード端子を、第１抵抗Ｒａを介して直流電源Ｇのプラス端子に接続し、第１ダイオードＤａのカソード端子を、第１充電コンデンサＣａを介して第１中性線ＮＬ１に接続した。

【0166】

そして、直流電源Ｇ→第１抵抗Ｒａ→第１ダイオードＤａ→第１充電コンデンサＣａ→第１中性線ＮＬ１からなる電流経路を形成し、第１充電コンデンサＣａに第１駆動回路２１の第１動作電圧Ｖｄ１となる充電電圧を充電するようにした。

【0167】

従って、第１動作電源回路３１は、第１抵抗Ｒａ、第１ダイオードＤａ、第１充電コンデンサＣａという非常に簡単な回路構成で第１駆動回路２１の電源回路を実現することができる。

【0168】

一方、第２動作電源回路３２について、第２ダイオードＤｂのアノード端子を、第２抵抗Ｒｂを介して直流電源Ｇのプラス端子に接続し、第２ダイオードＤｂのカソード端子を、第２充電コンデンサＣｂを介して第２中性線ＮＬ２に接続した。

【0169】

そして、直流電源Ｇ→第２抵抗Ｒｂ→第２ダイオードＤｂ→第２充電コンデンサＣｂ→第２中性線ＮＬ２からなる電流経路を形成し、第２充電コンデンサＣｂに第２駆動回路２２の第２動作電圧Ｖｄ２となる充電電圧を充電するようにした。

【0170】

従って、第２動作電源回路３２は、第２抵抗Ｒｂ、第２ダイオードＤｂ、第２充電コンデンサＣｂという非常に簡単な回路構成で第２駆動回路２２の電源回路を実現することができる。

【0171】

（２）本実施形態によれば、３相交流電動機Ｍを駆動する前に、インバータ回路１０の下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのみをオン状態にした。
そして、第１動作電源回路３１については、直流電源Ｇ→第１動作電源回路３１→第１中性線ＮＬ１→第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のボディーダイオードＤ→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドからなる電流経路を形成した。

【0172】

また、第２動作電源回路３２については、直流電源Ｇ→第２動作電源回路３２→第２中性線ＮＬ２→第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のボディーダイオードＤ→第２Ｕ相巻線Ｕ２→第１Ｕ相巻線Ｕ１→下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂ→グランドからなる電流経路を形成した。

【0173】

従って、駆動前に、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電が行われる。その結果、第１及び第２駆動回路２１，２２の第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２は、駆動前に確保され、３相交流電動機Ｍをより安定に駆動させることができる。

【0174】

（３）本実施形態によれば、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂに第１及び第２ツェナーダイオードＴＤａ，ＴＤｂを並列にそれぞれ接続した。従って、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂに過電圧が印加されても第１及び第２ツェナーダイオードＴＤａ，ＴＤｂがこれを吸収し、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの過電圧による損傷を未然に防止できる。

【0175】

上記第１実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、３相交流電動機Ｍを駆動する前に、インバータ回路１０の下アームＵ相スイッチング素子Ｑｂのみをオン状態にして、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂを充電させるようにした。これを、インバータ回路１０の下アームＶ相スイッチング素子Ｑｂや下アームＷ相スイッチング素子Ｑｆをあわせてオン状態にして、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂを充電させるようにして実施してもよい。これによって、より速く充電動作を終了させることができる。

【0176】

○上記実施形態では、第１及び第２動作電源回路３１，３２を、直流電源Ｇに直接接続したが、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄが低い場合には、図９に示すように、昇圧回路４０を設ける。そして、昇圧回路４０で直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄを昇圧して、その昇圧した昇圧電圧を第１及び第２動作電源回路３１，３２に印加するようにしてもよい。

【0177】

これによって、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄが低くても、第１及び第２駆動回路２１，２２に安定した充電電圧を供給することができる。
○上記実施形態では、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧を、それぞれ第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２として、第１及び第２駆動回路２１，２２に直接供給していた。これを、図１０に示すように、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂと第１及び第２駆動回路２１，２２との間に、ツェナーダイオードＴＤｘ、抵抗Ｒｘ及び電流ブースタ用のバイポーラトランジスタＱｘ１からなる第１及び第２定電圧回路４１，４２をそれぞれ設けて実施してもよい。

【0178】

この場合、第１及び第２駆動回路２１，２２に安定した第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２を供給することができる。
また、図１１に示すように、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂと第１及び第２駆動回路２１，２２との間に、インダクタＬｘ、逆止用ダイオードＤｘ、昇圧ＭＯＳトランジスタＱｘ２、充電用コンデンサＣｘからなる第１及び第２昇圧回路４３，４４を設けて実施してもよい。

【0179】

この場合、第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂの充電電圧が低い場合であっても、高電圧を安定的に作り、その高電圧を第１及び第２駆動回路２１，２２に第１及び第２動作電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２として供給することができる。

【0180】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１２、図１３に従って説明する。本実施形態は、第１実施形態の巻線切換装置１に設けた第１及び第２切換回路１１，１２において、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の故障を検出する点が第１実施形態と異なる。そのため、説明の便宜上、第１実施形態と共通する部分は省略し、特徴部分について詳細に説明する。

【0181】

図１２に示すように、各相の受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗと直流電源Ｇのプラス端子との間には、プルアップ抵抗Ｒｐｕがそれぞれ接続されているとともに、各相の受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗとグランドとの間には、プルダウン抵抗Ｒｐｄがそれぞれ接続されている。プルアップ抵抗Ｒｐｕとプルダウン抵抗Ｒｐｄは、共に同じ抵抗値に設定されている。

【0182】

また、第１中性線ＮＬ１は、第１電圧検出抵抗Ｒｚ１を介してグランドに接続されているとともに、第２中性線ＮＬ２は、第２電圧検出抵抗Ｒｚ２を介してグランドに接続されている。第１電圧検出抵抗Ｒｚ１と第２電圧検出抵抗Ｒｚ２は、共に同じ抵抗値に設定されている。

【0183】

図１３に示すように、システム制御回路５は、各相の受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの端子電圧をプルダウン抵抗Ｒｐｄの端子間電圧にてそれぞれ検出するＵ相受電端子電圧検出回路５１、Ｖ相受電端子電圧検出回路５２及びＷ相受電端子電圧検出回路５３が接続されている。そして、システム制御回路５は、Ｕ相受電端子電圧検出回路５１からの検出信号に基づいて受電端子Ｔｕの端子電圧を算出する。また、システム制御回路５は、Ｖ相受電端子電圧検出回路５２からの検出信号に基づいて受電端子Ｔｖの端子電圧を算出する。さらに、システム制御回路５は、Ｗ相受電端子電圧検出回路５３からの検出信号に基づいて受電端子Ｔｗの端子電圧を算出する。

【0184】

システム制御回路５は、第１及び第２中性線ＮＬ１，ＮＬ２の第１及び第２中性線電圧Ｖａ，Ｖｂを、第１及び第２電圧検出抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ２の端子間電圧にてそれぞれ検出する第１中性線電圧検出回路５４及び第２中性線電圧検出回路５５が接続されている。そして、システム制御回路５は、第１中性線電圧検出回路５４からの検出信号に基づいて第１中性線電圧Ｖａを算出する。また、システム制御回路５は、第２中性線電圧検出回路５５からの検出信号に基づいて第２中性線電圧Ｖｂを算出する。

【0185】

そして、システム制御回路５は、図示しない外部装置からショート故障検出又はオープン故障検出のための指令信号が入力される。システム制御回路５は、外部装置からショート故障検出のための指令信号が入力されると、ショート故障検出モードとなる。また、システム制御回路５は、外部装置からオープン故障検出のための指令信号が入力されると、オープン故障検出モードとなる。

【0186】

ここで、ショート故障とは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなる各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６において、それぞれロウ・レベルの第１及び第２駆動信号ＳＤ１，ＳＤ２が出力されているにも拘らず、スイッチング素子がオン状態になっていることをいう。

【0187】

また、オープン故障とは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタよりなる各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６において、それぞれハイ・レベルの第１及び第２駆動信号ＳＤ１，ＳＤ２が出力されているにも拘らず、スイッチング素子がオフ状態になっていることをいう。

【0188】

なお、本実施形態の巻線切換装置１は、受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗにそれぞれプルアップ抵抗Ｒｐｕとプルダウン抵抗Ｒｐｄを接続するとともに、第１及び第２中性線ＮＬ１，ＮＬ２にそれぞれ第１及び第２電圧検出抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ２を接続した。

【0189】

このプルアップ抵抗Ｒｐｕ、プルダウン抵抗Ｒｐｄ、第１及び第２電圧検出抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ２を加えた回路構成で、第１実施形態のように、巻線構造を高速回転用巻線ＨＳと低速回転用巻線ＬＳとに切り換えて３相交流電動機Ｍを駆動することがでることは言うまでもない。勿論、第１及び第２動作電源回路３１，３２の第１及び第２充電コンデンサＣａ，Ｃｂを充電させることも、第１実施形態と同様にできる。

【0190】

次に、上記のように構成した巻線切換装置１の作用を、システム制御回路５の故障検出処理動作に従って説明する。
（ショート故障検出モード）
今、システム制御回路５に図示しない外部装置からショート故障検出のための指令信号が入力されると、システム制御回路５はショート故障検出モードとなりショート故障検出処理動作を実行する。

【0191】

まず、システム制御回路５は、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のショート故障検出処理動作を実行すべく、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆをオフ状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力する。これによって、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆはオフ状態となり、各受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの端子電圧は、直流電源Ｇの直流電圧Ｖｄｄの１／２の電圧（中間電圧）となる。

【0192】

また、システム制御回路５は、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフ状態にするための第１及び第２制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を第１及び第２中性線切換制御回路３，４にそれぞれ出力する。これによって、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、第１及び第２駆動回路２１，２２からロウ・レベルの第１及び第２駆動信号ＳＤ１，ＳＤ２が出力されオフ状態となる。

【0193】

このとき、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が正常であれば、第１中性線電圧Ｖａ及び第２中性線電圧Ｖｂは低電圧（ほぼ０Ｖ）となる。また、各受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの端子電圧は中間電圧となる。そして、システム制御回路５は、第１及び第２中性線電圧Ｖａ，Ｖｂが低電圧のとき、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６についてショート故障はなく正常と判断する。

【0194】

ここで、第１中性線電圧Ｖａと第２中性線電圧Ｖｂのうち、一方の電圧が中間電圧で、他方の電圧が低電圧の場合、中間電圧になった側の切換回路のなかでにショート故障しているスイッチング素子があると判断する。

【0195】

例えば、第１中性線電圧Ｖａが中間電圧で、第２中性線電圧Ｖｂが低電圧の時には、第１切換回路１１の中のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のいずれかのスイッチング素子がショート故障していると判断する。

【0196】

反対に、第２中性線電圧Ｖｂが中間電圧で、第１中性線電圧Ｖａが低電圧の時には、第２切換回路１２の中のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のいずれかのスイッチング素子がショート故障していると判断する。

【0197】

そして、システム制御回路５は、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のうちのどの相のスイッチング素子がショート故障しているか、又は、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のうちのどの相のスイッチング素子がショート故障しているかを特定する処理を行う。

【0198】

システム制御回路５は、まず、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちの上アームＵ相スイッチング素子Ｑａのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力する。これによって、インバータ制御回路２は、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうち、上アームＵ相スイッチング素子Ｑａのみをオン状態する。

【0199】

このとき、例えば、第１切換回路１１の第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１が、ショート故障している時、第１中性線電圧Ｖａはほぼ直流電圧Ｖｄｄに近い高電圧になるとともに、第２中性線電圧Ｖｂは低電圧になる。そして、第１中性線電圧Ｖａが高電圧になることによって、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１がショート故障していると判断する。

【0200】

ちなみに、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１がショート故障している場合であって、上アームＶ相スイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にした時、又は、上アームＷ相スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時には、第１中性線電圧Ｖａは中間電圧になるとともに、第２中性線電圧Ｖｂは低電圧になる。

【0201】

従って、第１切換回路１１の第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２が、ショート故障している場合には、上アームＶ相スイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にした時に、第１中性線電圧Ｖａが高電圧になり、第２中性線電圧Ｖｂが低電圧になることによって、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２がショート故障していると判断することができる。

【0202】

また、第１１切換回路１１の第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３が、ショート故障している場合には、上アームＷ相スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時に、第１中性線電圧Ｖａが高電圧になり、第２中性線電圧Ｖｂが低電圧になることによって、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３がショート故障していると判断することができる。

【0203】

一方、第２切換回路１２の第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４が、ショート故障している場合には、上アームＵ相スイッチング素子Ｑａのみをオン状態にした時に、第２中性線電圧Ｖｂが高電圧になり、第１中性線電圧Ｖａが低電圧になることによって、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４がショート故障していると判断することができる。

【0204】

また、第２切換回路１２の第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５が、ショート故障している場合には、上アームＶ相スイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にした時に、第２中性線電圧Ｖｂが高電圧になり、第１中性線電圧Ｖａが低電圧になることによって、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５がショート故障していると判断することができる。

【0205】

さらに、第２切換回路１２の第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６が、ショート故障している場合には、上アームＷ相スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時に、第２中性線電圧Ｖｂが高電圧になり、第１中性線電圧Ｖａが低電圧になることによって、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６がショート故障していると判断することができる。

【0206】

このことから、システム制御回路５は、第１切換回路１１ショート故障と判断した後、上アームのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅのいずれか１つのみをオン状態させて行く。そして、第１中性線電圧Ｖａが高電圧になっている時にオン状態になっているスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅに対応する相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がショート故障していると特定することができる。

【0207】

また、システム制御回路５は、第２切換回路１２ショート故障と判断した後、上アームのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅのいずれか１つのみをオン状態させて行く。そして、第２中性線電圧Ｖｂが高電圧になっている時にオン状態になっているスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅに対応する相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がショート故障していると特定することができる。

【0208】

なお、本実施例の場合、最初に、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆをオフ状態した状態で、ショート故障のあるなし、そして、あった場合には第１切換回路１１か第２切換回路１２かどうか判断したが、これを省略してもよい。

【0209】

即ち、上アームのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅのいずれか１つのみを順番にオン状態させて行く。そして、その１つのみをオン状態した時、第１及び第２切換回路１１，１２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が正常であれば、第１中性線電圧Ｖａ及び第２中性線電圧Ｖｂは低電圧となる。

【0210】

また、この時、第１中性線電圧Ｖａが高電圧であって、第２中性線電圧Ｖｂが低電圧の時には、第１切換回路１１であってオン状態になっているスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅに対応する相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３がショート故障していると特定することができる。なお、第１中性線電圧Ｖａが高電圧であって、第２中性線電圧Ｖｂが低電圧の時には、第１切換回路１１であってオン状態になっているスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅに対応する相以外のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のいずれかがショート故障していると判断することができる。

【0211】

反対に、この時、第２中性線電圧Ｖｂが高電圧であって、第１中性線電圧Ｖａが低電圧の時には、第２切換回路１２であってオン状態になっているスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅに対応する相のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６がショート故障していると特定することができる。同様に、第２中性線電圧Ｖｂが高電圧であって、第１中性線電圧Ｖａが低電圧の時には、第２切換回路１２であってオン状態になっているスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅに対応する相以外のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のいずれかがショート故障していると判断することができる。

【0212】

そして、システム制御回路５は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がショート故障していない場合には、その旨を前記外部装置に出力する。また、システム制御回路５は、ショート故障を検出した場合、その特定したショート故障の相のスイッチング素子のデータを外部装置に出力する。

【0213】

そして、第１又は第２切換回路１１，１２のスイッチング素子がショート故障した場合、３相交流電動機Ｍをその故障した第１又は第２切換回路１１，１２に応じて応急作動をすることができる。

【0214】

つまり、システム制御回路５は、第１又は第２切換回路１１，１２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のいずれかがショート故障したら、そのショート故障した側の切換回路を通電側にし、正常な切換回路を非通電させることによって、３相交流電動機Ｍを応急作動させることができる。

【0215】

（オープン故障検出処理動作）
今、システム制御回路５に図示しない外部装置からオープン故障検出のための指令信号が入力されると、システム制御回路５はオープン故障検出モードとなりオープン故障検出処理動作を実行する。

【0216】

システム制御回路５は、まず第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のオープン故障検出処理動作を実行する。
まず、システム制御回路５は、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオン状態にするための第１制御信号ＣＴ１を第１中性線切換制御回路３に出力する。これによって、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、第１駆動回路２１からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力されてオン状態となる。

【0217】

なお、この時、システム制御回路５は、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフ状態にするための第２制御信号ＣＴ２を第２中性線切換制御回路４に出力する。これによって、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６は、第２駆動回路２２からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力されてオフ状態となる。

【0218】

次に、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちのスイッチング素子Ｑａのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力する。これによって、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａのみがオン状態となる。

【0219】

ここで、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１が正常のときにはオン状態になることから、第１中性線電圧Ｖａは高電圧となる。反対に、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１がオープン故障をしているときにはオフ状態になることから、第１中性線電圧Ｖａは中間電圧以下（スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３もオープン故障している場合は低電圧）となる。

【0220】

なお、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１がオープン故障で、他のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が正常な場合に、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑｃのみ、又は、スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時には、第１中性線電圧Ｖａは高電圧となり、第２中性線電圧Ｖｂは低電圧となる。

【0221】

従って、システム制御回路５は、その時の第１中性線電圧Ｖａの電圧値を、第１中性線電圧検出回路５４からの検出信号に基づいて求めれば、第１Ｕ相スイッチング素子Ｑ１のオープン故障の有無が検出できる。

【0222】

また、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちのスイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力する。これによって、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑｃのみがオン状態となる。

【0223】

このとき、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２が正常のときにはオン状態になることから、第１中性線電圧Ｖａは高電圧となる。反対に、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２がオープン故障をしているときにはオフ状態になることから、第１中性線電圧Ｖａは中間電圧以下（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３もオープン故障している場合は低電圧）となる。

【0224】

なお、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２がオープン故障で、他のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３が正常な場合に、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａのみ、又は、スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時には、第１中性線電圧Ｖａは高電圧となり、第２中性線電圧Ｖｂは低電圧となる。

【0225】

従って、システム制御回路５は、その時の第１中性線電圧Ｖａの電圧値を、第１中性線電圧検出回路５４からの検出信号に基づいて求めれば、第１Ｖ相スイッチング素子Ｑ２のオープン故障の有無が検出できる。

【0226】

また、インバータ回路１０の全てのスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちのスイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力する。これによって、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑｅのみがオン状態となる。

【0227】

このとき、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３が正常のときにはオン状態になることから、第１中性線電圧Ｖａは高電圧となる。反対に、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３がオープン故障をしているときにはオフ状態になることから、第１中性線電圧Ｖａは中間電圧以下（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２もオープン故障している場合は低電圧）となる。

【0228】

なお、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３がオープン故障で、他のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が正常な場合に、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａのみ、又は、スイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にした時には、第１中性線電圧Ｖａは高電圧となり、第２中性線電圧Ｖｂは低電圧となる。

【0229】

従って、システム制御回路５は、その時の第１中性線電圧Ｖａの電圧値を、第１中性線電圧検出回路５４からの検出信号に基づいて求めれば、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のオープン故障の有無が検出できる。

【0230】

次に、システム制御回路５は、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６のオープン故障検出処理動作を実行する。
システム制御回路５は、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン状態にするための第２制御信号ＣＴ２を第１中性線切換制御回路３に出力する。これによって、第２切換回路１２の各スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６は、第２駆動回路２２からハイ・レベルの第１駆動信号ＳＤ１が出力されてオン状態となる。

【0231】

なお、この時、システム制御回路５は、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオフ状態にするための第１制御信号ＣＴ１を第１中性線切換制御回路３に出力する。これによって、第１切換回路１１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、第１駆動回路２１からロウ・レベルの第２駆動信号ＳＤ２が出力されてオフ状態となる。

【0232】

次に、前記と同様に、システム制御回路５は、スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちのスイッチング素子Ｑａのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力し、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａのみをオン状態にする。

【0233】

ここで、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４が正常のときにはオン状態になることから、第２中性線電圧Ｖｂは高電圧となる。反対に、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４がオープン故障をしているときにはオフ状態になることから、第２中性線電圧Ｖｂは中間電圧以下（スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６もオープン故障している場合は低電圧）となる。

【0234】

なお、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４がオープン故障で、他のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６が正常な場合に、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑｃのみ、又は、スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時には、第２中性線電圧Ｖｂは高電圧となり、第１中性線電圧Ｖａは低電圧となる。

【0235】

従って、システム制御回路５は、その時の第２中性線電圧Ｖｂの電圧値を、第２中性線電圧検出回路５５からの検出信号に基づいて求めれば、第２Ｕ相スイッチング素子Ｑ４のオープン故障の有無が検出できる。

【0236】

また、システム制御回路５は、スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちのスイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力し、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にする。

【0237】

このとき、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５が正常のときにはオン状態になることから、第２中性線電圧Ｖｂは高電圧となる。反対に、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５がオープン故障をしているときにはオフ状態になることから、第２中性線電圧Ｖｂは中間電圧以下（スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６もオープン故障している場合は低電圧）となる。

【0238】

なお、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５がオープン故障で、他のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ６が正常な場合に、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａのみ、又は、スイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にした時には、第２中性線電圧Ｖｂは高電圧となり、第１中性線電圧Ｖａは低電圧となる。

【0239】

従って、システム制御回路５は、その時の第２中性線電圧Ｖｂの電圧値を、第２中性線電圧検出回路５５からの検出信号に基づいて求めれば、第２Ｖ相スイッチング素子Ｑ５のオープン故障の有無が検出できる。

【0240】

また、システム制御回路５は、スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちのスイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にするための第３制御信号ＣＴ３をインバータ制御回路２に出力し、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑｅのみをオン状態にする。

【0241】

このとき、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６が正常のときにはオン状態になることから、第２中性線電圧Ｖｂは高電圧となる。反対に、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６がオープン故障をしているときにはオフ状態になることから、第２中性線電圧Ｖｂは中間電圧以下（スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５もオープン故障している場合は低電圧）となる。

【0242】

なお、第２Ｗ相スイッチング素子Ｑ６がオープン故障で、他のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が正常な場合に、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａのみ、又は、スイッチング素子Ｑｃのみをオン状態にした時には、第２中性線電圧Ｖｂは高電圧となり、第１中性線電圧Ｖａは低電圧となる。

【0243】

従って、システム制御回路５は、その時の第２中性線電圧Ｖｂの電圧値を、第２中性線電圧検出回路５５からの検出信号に基づいて求めれば、第１Ｗ相スイッチング素子Ｑ３のオープン故障の有無が検出できる。

【0244】

そして、システム制御回路５は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオープン故障していない場合には、その旨を前記外部装置に出力する。また、システム制御回路５は、オープン故障を検出した場合、そのオープン故障しているスイッチング素子のデータを外部装置に出力する。

【0245】

そして、第１又は第２切換回路１１，１２のスイッチング素子がオープン故障した場合、３相交流電動機Ｍをその故障した第１又は第２切換回路１１，１２に応じて応急作動をすることができる。

【0246】

つまり、システム制御回路５は、第１又は第２切換回路１１，１２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオープン故障したら、オープン故障した側の切換回路を非通電側にし、正常な切換回路を通電させることによって、３相交流電動機Ｍを応急作動させることができる。

【0247】

次に、上記のように構成した巻線切換装置１の効果について以下に記載する。
（１）本実施形態によれば、３相交流電動機Ｍは、巻線構造を高速回転用巻線ＨＳと低速回転用巻線ＬＳとに切り換える第１及び第２切換回路１１，１２に設けたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のショート故障及びオープン故障を検出することができる。

【0248】

これによって、第１又は第２切換回路１１，１２のスイッチング素子がショート故障又はオープン故障した場合、３相交流電動機Ｍをその故障した第１又は第２切換回路１１，１２に応じて応急作動をすることができる。

【0249】

つまり、スイッチング素子がショート故障したら、ショート故障した側の切換回路を通電側にし、正常な切換回路を非通電させることによって、３相交流電動機Ｍを応急作動させることができる。

【0250】

また、スイッチング素子がオープン故障したら、オープン故障した側の切換回路を非通電側にし、正常な切換回路を通電させることによって、３相交流電動機Ｍを応急作動させることができる。

【0251】

（２）本実施形態によれば、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆを全てオフ制御し、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６オフ状態にする。そして、その時の第１中性線電圧Ｖａ（第２中性線電圧Ｖｂ）を検出するだけで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のいずれかがショート故障しているかの有無を検出することができる。

【0252】

しかも、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のいずれかがショート故障している場合、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちの上アームのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅを、順次オン動作させる。そして、その時の第１中性線電圧Ｖａ（第２中性線電圧Ｖｂ）を検出するだけで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６うちどのスイッチング素子がショート故障しているかを検出することができる。

【0253】

（３）本実施形態によれば、第２切換回路１２のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオフ状態にする。そして、第１切換回路１１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオン状態にして、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちの上アームのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅを、順次オン動作させる。そして、その時の第１中性線電圧Ｖａを検出するだけで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３うちどのスイッチング素子がオープン故障しているかどうかの検出することができる。

【0254】

また、第１切換回路１１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３をオフ状態にする。そして、第２切換回路１２のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６をオン状態にして、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｆのうちの上アームのスイッチング素子Ｑａ，Ｑｃ，Ｑｅを、順次オン動作させる。そして、その時の第２中性線電圧Ｖｂを検出するだけで、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６うちどのスイッチング素子がオープン故障しているかどうかの検出することができる。

【0255】

（４）本実施形態によれば、各相の受電端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗにそれぞれ接続したプルアップ抵抗Ｒｐｕとプルダウン抵抗Ｒｐｄよりなる直列回路と、第１及び第２中性線ＮＬ１，ＮＬ２とグランド間に接続した第１及び第２電圧検出用抵抗とからなる簡単な回路構成で、ショート故障及びオープン故障が検出できる。

【符号の説明】

【0256】

１…巻線切換装置、２…インバータ制御回路、３…第１中性線切換制御回路、４…第２中性線切換回路、５…システム制御回路、６…回転数検出器、１０…インバータ回路、１１…第１切換回路、１２…第２切換回路、２１…第１駆動回路、２１ａ…第１アンプ、２１ｂ…第１論理回路、２２…第２駆動回路、２２ａ…第２アンプ、２２ｂ…第２論理回路、３１…第１動作電源回路、３２…第２動作電源回路、４０…昇圧回路（直流電圧昇圧回路）、４１，４２…第１及び第２定電圧回路（定電圧回路）、４３，４４…第１及び第２昇圧回路（動作電圧昇圧回路）、５１…Ｕ相受電端子電圧検出回路、５２…Ｖ相受電端子電圧検出回路、５３…Ｗ相受電端子電圧検出回路、５４…第１中性線電圧検出回路、５５…第２中性線電圧検出回路、Ｍ…３相交流電動機、Ｇ…直流電源、Ｄ…ボディーダイオード、Ｕ１…第１Ｕ相巻線、Ｕ２…第２Ｕ相巻線、Ｖ１…第１Ｖ相巻線、Ｖ２…第２Ｖ相巻線、Ｗ１…第１Ｗ相巻線、Ｗ２…第２Ｗ相巻線、Ｕ１ａ，Ｕ２ａ，Ｖ１ａ，Ｖ２ａ，Ｗ１ａ，Ｗ２ａ…引出始端部、Ｕ１ｂ，Ｕ２ｂ，Ｖ１ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ…引出終端部、Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ…受電端子、Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１…接続端子（接続部、第１中性線用端子）、Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２…外部端子（第２中性線用端子）、Ｑａ…上アームＵ相スイッチング素子（上アームスイッチング素子）、Ｑｂ…下アームＵ相スイッチング素子（下アームスイッチング素子）、Ｑｃ…上アームＶ相スイッチング素子（上アームスイッチング素子）、Ｑｄ…下アームＶ相スイッチング素子（下アームスイッチング素子）、Ｑｅ…上アームＷ相スイッチング素子（上アームスイッチング素子）、Ｑｆ…下アームＷ相スイッチング素子（下アームスイッチング素子）、Ｑ１…第１Ｕ相スイッチング素子（第１切換スイッチング素子）、Ｑ２…第１Ｖ相スイッチング素子（第１切換スイッチング素子）、Ｑ３…第１Ｗ相スイッチング素子（第１切換スイッチング素子）、Ｑ４…第２Ｕ相スイッチング素子（第２切換スイッチング素子）、Ｑ５…第２Ｖ相スイッチング素子（第２切換スイッチング素子）、Ｑ６…第２Ｗ相スイッチング素子（第２切換スイッチング素子）、Ｒ１〜Ｒ９，Ｒ１１〜Ｒ１９…抵抗、Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード、ＴＤ１〜ＴＤ６…ツェナーダイオード、ＮＬ１，ＮＬ２…第１及び第２中性線、ＨＳ…高速回転用巻線、ＬＳ…低速回転用巻線、Ｃａ，Ｃｂ…第１及び第２充電コンデンサ、Ｒａ，Ｒｂ…第１及び第２抵抗、Ｄａ，Ｄｂ…第１及び第２ダイオード、ＴＤａ、ＴＤｂ…第１及び第２ツェナーダイオード、Ｔｐ１，Ｔｐ２…プラス端子、Ｔｎ１，Ｔｎ２…マイナス端子、Ｓ１〜Ｓ６…駆動信号、ＳＤ１，ＳＤ２…第１及び第２駆動信号、ＣＴ１〜ＣＴ３…第１〜第３制御信号、Ｖｄｄ…直流電圧、Ｖｄ１…第１動作電圧、Ｖｄ２…第２動作電圧、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ…３相交流電源、Ｑ１〜Ｑ６…ＭＯＳトランジスタ、Ｑ１１…第１ＭＯＳトランジスタ、Ｑ１２…第２ＭＯＳトランジスタ、Ｒｐｕ…プルアップ抵抗、Ｒｐｄ…プルダウン抵抗、Ｒｚ１，Ｒｚ２…第１及び第２電圧検出抵抗、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｃ…接続点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】