特開 2023-92793 交流電動機の切替装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023092793

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】交流電動機の切替装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/18 20060101AFI20230627BHJP

【ＦＩ】

H02P25/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021208011

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石原 幹三

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505CC01

5H505DD03

5H505EE35

5H505EE55

5H505HA06

5H505HA10

5H505HB01

5H505LL01

(57)【要約】

【課題】交流電動機の動作パターンを増やす。
【解決手段】交流電動機の切替装置１０は、交流電動機４の切り替えを制御する装置であり、複数相の巻線７１，７２，７３の接続状態を切り替える切替部２０を有する。切替部２０は、第１状態と第２状態と第３状態とに切り替わる。第１状態は、各相の第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの各々に対する通電制御を許容し第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々に対する通電制御を遮断する状態である。第２状態は、各相の第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々に対する通電制御を許容し第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの各々に対する通電制御を遮断する状態である。第３状態は、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂに対する通電制御を許容する状態である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数相の巻線を有し各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とを有する交流電動機の前記巻線の接続状態を切り替える切替装置であって、
前記複数相の巻線の接続状態を切り替える切替部を有し、
前記切替部は、前記各相の巻線の各々の前記第１巻線に対する通電制御を許容し各々の前記第２巻線に対する通電制御を遮断する第１状態と、前記各相の巻線の各々の前記第２巻線に対する通電制御を許容し各々の前記第１巻線に対する通電制御を遮断する第２状態と、前記各相の巻線の各々の前記第１巻線及び前記第２巻線に対する通電制御を許容する第３状態と、に切り替わる
交流電動機の切替装置。

【請求項2】

前記切替部を制御する制御部を有し、
前記複数相の巻線は、第一相の巻線と第二相の巻線と第三相の巻線とを備え、
前記切替部は、第１短絡状態と第１解除状態とに切り替わる第１切替部と、第２短絡状態と第２解除状態とに切り替わる第２切替部と、第３短絡状態と第３解除状態とに切り替わる第３切替部と、を備え、
前記第１短絡状態は、前記第一相の巻線における前記第１巻線の一端である第１端部と第１導電路とを短絡させ、前記第二相の巻線における前記第１巻線の一端である第２端部と第２導電路とを短絡させ、前記第三相の巻線における前記第１巻線の一端である第３端部と第３導電路とを短絡させた状態であり、
前記第１解除状態は、前記第１端部と前記第１導電路の短絡を解除し、前記第２端部と前記第２導電路の短絡を解除し、前記第３端部と前記第３導電路の短絡を解除した状態であり、
前記第２短絡状態は、前記第一相の巻線における前記第２巻線の一端である第４端部と前記第１導電路とを短絡させ、前記第二相の巻線における前記第２巻線の一端である第５端部と前記第２導電路とを短絡させ、前記第三相の巻線における前記第２巻線の一端である第６端部と前記第３導電路とを短絡させた状態であり、
前記第２解除状態は、前記第４端部と前記第１導電路の短絡を解除し、前記第５端部と前記第２導電路の短絡を解除し、前記第６端部と前記第３導電路の短絡を解除した状態であり、
前記第３短絡状態は、前記第一相の巻線の前記第１巻線の他端と前記第二相の巻線の前記第１巻線の他端と前記第三相の巻線の前記第１巻線の他端とを含む他端群を互いに短絡させる状態であり、
前記第３解除状態は、前記他端群の互いの短絡を解除した状態であり、
前記制御部は、前記第１切替部を前記第１短絡状態とし前記第２切替部を前記第２解除状態とし前記第３切替部を前記第３短絡状態とすることで前記切替部を前記第１状態とし、前記第１切替部を前記第１解除状態とし前記第２切替部を前記第２短絡状態とし前記第３切替部を前記第３解除状態とすることで前記切替部を前記第２状態とし、前記第１切替部を前記第１短絡状態とし前記第２切替部を前記第２解除状態とし前記第３切替部を前記第３解除状態とすることで前記切替部を前記第３状態とする
請求項１に記載の交流電動機の切替装置。

【請求項3】

前記第一相の巻線の前記第１巻線は、前記第一相の巻線の前記第２巻線よりも巻き数が大きく、
前記第二相の巻線の前記第１巻線は、前記第二相の巻線の前記第２巻線よりも巻き数が大きく、
前記第三相の巻線の前記第１巻線は、前記第三相の巻線の前記第２巻線よりも巻き数が大きい
請求項２に記載の交流電動機の切替装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、交流電動機の切替装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示される交流電動機は、各相巻線が複数の巻線からなり、複数の巻線を互いに連結した連結端子と各相巻線の両端子とがモータ外部に設けられる。そして、巻線切替装置は、連結端子を適宜切り替える巻線切替手段と、交流電動機に可変周波の可変電圧を供給する可変周波数電源とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

特許文献１の技術では、交流電動機の各相の巻線が複数の領域に分割されており、各相の巻線の各々の一部領域のみを使用する使用状態と、各々の一部領域とともに他の領域も使用する使用状態とに切り替え可能とされている。しかし、特許文献１に開示される技術は、各相の巻線の接続状態を切り替える上で、各相の上記一部領域を使用することが必須であるため、この点で、動作パターンが制限されてしまう。

【0005】

本開示は、交流電動機の動作パターンを増やしやすい技術を提供することを一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一つである交流電動機の切替装置は、
複数相の巻線を有し各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とを有する交流電動機の前記巻線の接続状態を切り替える切替装置であって、
前記複数相の巻線の接続状態を切り替える切替部を有し、
前記切替部は、前記各相の巻線の各々の前記第１巻線に対する通電制御を許容し各々の前記第２巻線に対する通電制御を遮断する第１状態と、前記各相の巻線の各々の前記第２巻線に対する通電制御を許容し各々の前記第１巻線に対する通電制御を遮断する第２状態と、前記各相の巻線の各々の前記第１巻線及び前記第２巻線に対する通電制御を許容する第３状態と、に切り替わる。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る技術は、交流電動機の動作パターンを増やすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る交流電動機の切替装置を含む車載システムを概略的に例示する回路図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る交流電動機の切替装置における各切替部の状態と通電対象巻線との対応関係等を説明する説明図である。

【図3】図３は、図１に示される交流電動機の切替装置の第１状態を説明する説明図である。

【図4】図４は、図１に示される交流電動機の切替装置の第２状態を説明する説明図である。

【図5】図５は、図１に示される交流電動機の切替装置の第３状態を説明する説明図である。

【図6】図６は、図１の車載システムに用いられる交流電動機に関して、各状態での回転数とトルクの関係を示すグラフである。

【図7】図７は、他の実施形態に係る交流電動機の切替装置を含む車載システムを概略的に例示する回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で例示される〔１〕～〔４〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。

【0010】

〔１〕複数相の巻線を有し各相の巻線がそれぞれ第１巻線と第２巻線とを有する交流電動機の前記巻線の接続状態を切り替える切替装置であって、
前記複数相の巻線の接続状態を切り替える切替部を有し、
前記切替部は、前記各相の巻線の各々の前記第１巻線に対する通電制御を許容し各々の前記第２巻線に対する通電制御を遮断する第１状態と、前記各相の巻線の各々の前記第２巻線に対する通電制御を許容し各々の前記第１巻線に対する通電制御を遮断する第２状態と、前記各相の巻線の各々の前記第１巻線及び前記第２巻線に対する通電制御を許容する第３状態と、に切り替わる
交流電動機の切替装置。

【0011】

上記の〔１〕の切替装置おいて、第１状態は、各相の巻線の各第１巻線を選択的に使用し各第２巻線を選択的に使用しない動作パターンであり、第２状態は、各相の巻線の各第２巻線を選択的に使用し各第１巻線を選択的に使用しない動作パターンであるため、この切替装置は、第２巻線の影響を抑えて第１巻線を使用する動作パターンと第１巻線の影響を抑えて第２巻線を使用する動作パターンを生じさせることができる。更に、この切替装置は、各第１巻線及び各第２巻線をいずれも使用する動作パターンも生じさせることができるため、交流電動機の動作パターンをより増やすことができる。

【0012】

〔２〕前記切替部を制御する制御部を有し、
前記複数相の巻線は、第一相の巻線と第二相の巻線と第三相の巻線とを備え、
前記切替部は、第１短絡状態と第１解除状態とに切り替わる第１切替部と、第２短絡状態と第２解除状態とに切り替わる第２切替部と、第３短絡状態と第３解除状態とに切り替わる第３切替部と、を備え、
前記第１短絡状態は、前記第一相の巻線における前記第１巻線の一端である第１端部と第１導電路とを短絡させ、前記第二相の巻線における前記第１巻線の一端である第２端部と第２導電路とを短絡させ、前記第三相の巻線における前記第１巻線の一端である第３端部と第３導電路とを短絡させた状態であり、
前記第１解除状態は、前記第１端部と前記第１導電路の短絡を解除し、前記第２端部と前記第２導電路の短絡を解除し、前記第３端部と前記第３導電路の短絡を解除した状態であり、
前記第２短絡状態は、前記第一相の巻線における前記第２巻線の一端である第４端部と前記第１導電路とを短絡させ、前記第二相の巻線における前記第２巻線の一端である第５端部と前記第２導電路とを短絡させ、前記第三相の巻線における前記第２巻線の一端である第６端部と前記第３導電路とを短絡させた状態であり、
前記第２解除状態は、前記第４端部と前記第１導電路の短絡を解除し、前記第５端部と前記第２導電路の短絡を解除し、前記第６端部と前記第３導電路の短絡を解除した状態であり、
前記第３短絡状態は、前記第一相の巻線の前記第１巻線の他端と前記第二相の巻線の前記第１巻線の他端と前記第三相の巻線の前記第１巻線の他端とを含む他端群を互いに短絡させる状態であり、
前記第３解除状態は、前記他端群の互いの短絡を解除した状態であり、
前記制御部は、前記第１切替部を前記第１短絡状態とし前記第２切替部を前記第２解除状態とし前記第３切替部を前記第３短絡状態とすることで前記切替部を前記第１状態とし、前記第１切替部を前記第１解除状態とし前記第２切替部を前記第２短絡状態とし前記第３切替部を前記第３解除状態とすることで前記切替部を前記第２状態とし、前記第１切替部を前記第１短絡状態とし前記第２切替部を前記第２解除状態とし前記第３切替部を前記第３解除状態とすることで前記切替部を前記第３状態とする
〔１〕に記載の交流電動機の切替装置。

【0013】

上記の〔２〕の切替装置は、三相交流電動機を対象とし、各切替部の短絡状態と解除状態の組み合わせを変更するという簡易な方法で、少なくとも３つの状態（第１状態、第２状態、第３状態）に切り替えることができる。

【0014】

〔３〕前記第一相の巻線の前記第１巻線は、前記第一相の巻線の前記第２巻線よりも巻き数が大きく、
前記第二相の巻線の前記第１巻線は、前記第二相の巻線の前記第２巻線よりも巻き数が大きく、
前記第三相の巻線の前記第１巻線は、前記第三相の巻線の前記第２巻線よりも巻き数が大きい
〔２〕に記載の交流電動機の切替装置。

【0015】

上記の〔３〕の切替装置は、第１状態のときには巻き数が相対的に大きい各第１巻線を選択的に使用することができるため、インピーダンスを高くすることができ、より大きなトルクを発生させやすい。一方、第２状態のときには巻き数が相対的に小さい各第２巻線を選択的に使用することができるため、インピーダンスを抑えることができ、高速運転に対する適性を高めやすい。第３状態のときには、巻き数が相対的に大きい各第１巻線だけでなく、各第２巻線も使用することができるため、より一層トルクを増大させやすい。

【0016】

〔４〕前記制御部は、前記交流電動機の切替装置及び前記交流電動機が搭載された車両の回転数が第１の回転数範囲内である場合に、前記切替部を前記第３状態とし、前記車両の回転数が前記第１の回転数範囲よりも回転数が大きい範囲である第２の回転数範囲内である場合に、前記切替部を前記第１状態とし、前記車両の回転数が前記第２の回転数範囲よりも回転数が大きい範囲である第３の回転数範囲内である場合に、前記切替部を前記第１状態とする
〔３〕に記載の交流電動機の切替装置。

【0017】

上記の〔４〕の切替装置は、車両の回転数が相対的に大きい第３回転数範囲内のときには、高速走行に適用させやすい第１状態に切り替えることができ、相対的に小さい第１回転数範囲内のときには、トルクを増大させやすい第３状態に切り替えることができる。そして、この切替装置は、車両の回転数が中程度の第２回転数範囲内のときには、トルクと高速走行のバランスをとりやすい第２状態に切り替えることができる。

【0018】

＜第１実施形態＞
１．車載システムの概要
図１に示される車載システム１は、車両に搭載される交流電動機４に適用されるシステムであり、交流電動機４を駆動及び制御し得る電動機システムである。車載システム１は、交流電動機４と電動機駆動装置２とを備える。

【0019】

交流電動機４は、三相交流電動機である。交流電動機４は、例えば、車載システム１が搭載される車両に設けられた車輪を回転駆動するための駆動力を発生させる駆動用三相モータである。交流電動機４は、複数相（具体的には三相）の巻線７１，７２，７３を内蔵している。複数相の巻線７１，７２，７３は、ステータに設けられるステータ巻線として機能する。巻線７１は、Ｕ相の巻線７１とも称される。巻線７２は、Ｖ相の巻線７２とも称される。巻線７３は、Ｗ相の巻線７３とも称される。Ｕ相は、第一相の一例に相当する。Ｖ相は、第二相の一例に相当する。Ｗ相は、第三相の一例に相当する。交流電動機４は、いわゆるＹ結線の三相モータである。Ｕ相（第一相）の巻線７１、Ｖ相（第二相）の巻線７２及びＷ相（第三相）の巻線７３は、中性点となりうる第３切替部２３又は中性点となり得る短絡部９０のいずれかにて結線され得る。

【0020】

交流電動機４を構成する複数相の巻線７１，７２，７３は、各相の巻線がそれぞれ第１巻線及び第２巻線を有し、各相において第１巻線と第２巻線とが直列に接続される。Ｕ相（第一相）の巻線７１は、第１巻線７１Ａと第２巻線７１Ｂとを備え、第１巻線７１Ａと第２巻線７１Ｂとが直列に接続される。Ｖ相（第二相）の巻線７２は、第１巻線７２Ａと第２巻線７２Ｂとを備え、第１巻線７２Ａと第２巻線７２Ｂとが直列に接続される。Ｗ相（第三相）の巻線７３は、第１巻線７３Ａと第２巻線７３Ｂとを備え、第１巻線７３Ａと第２巻線７３Ｂとが直列に接続される。

【0021】

端部８１Ａは、第１端部の一例に相当する。端部８１Ａは、第１巻線７１Ａの一端である。端部８１Ａは、Ｕ相の導電路６１のうちの導電路６１Ｂに電気的に接続され、導電路６１Ｂに短絡している。端部８２Ａは、第２端部の一例に相当する。端部８２Ａは、第１巻線７２Ａの一端である。端部８２Ａは、Ｖ相の導電路６２のうちの導電路６２Ｂに電気的に接続され、導電路６２Ｂに短絡している。端部８３Ａは、第３端部の一例である。端部８３Ａは、第１巻線７３Ａの一端である。端部８３Ａは、Ｗ相の導電路６３のうちの導電路６３Ｂに電気的に接続され、導電路６３Ｂに短絡している。

【0022】

端部８１Ｂは、第１巻線７１Ａの他端である。端部８１Ｂは、第２巻線７１Ｂの一端である端部８１Ｃに電気的に接続され、端部８１Ｃに短絡している。端部８２Ｂは、第１巻線７２Ａの他端である。端部８２Ｂは、第２巻線７２Ｂの一端である端部８２Ｃに電気的に接続され、端部８２Ｃに短絡している。端部８３Ｂは、第１巻線７３Ａの他端である。端部８３Ｂは、第２巻線７３Ｂの一端である端部８３Ｃに電気的に接続され、端部８３Ｃに短絡している。端部８１Ｄは、第２巻線７１Ｂの他端である。端部８２Ｄは、第２巻線７２Ｂの他端である。端部８３Ｄは、第２巻線７３Ｂの他端である。端部８１Ｄと端部８２Ｄと端部８３Ｄは短絡部９０に電気的に接続され、短絡部９０を介して互いに短絡している。

【0023】

一対の電力路８１，８２は、図示しないバッテリ（例えば、高圧バッテリ）からの電力に基づく直流電力が伝送される導電路である。電力路８１は、高電位側の電力路である。電力路８２は、低電位側の電力路である。例えば、一対の電力路８１，８２の間には、一定電圧の直流電圧が印加され得る。

【0024】

２．電動機駆動装置の概要
電動機駆動装置２は、一対の電力路８１，８２から供給される電力に基づいて交流電動機４を駆動する装置である。電動機駆動装置２は、交流電動機４の動作を制御する装置でもある。電動機駆動装置２は、インバータ６と、３つの導電路（Ｕ相の導電路６１、Ｖ相の導電路６２、Ｗ相の導電路６３）と、切替装置１０とを有する。

【0025】

インバータ６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電力を出力するインバータ回路である。インバータ６から出力される三相交流電力は、３つの導電路（Ｕ相の導電路６１、Ｖ相の導電路６２、Ｗ相の導電路６３）を介して交流電動機４に供給され、交流電動機４の回転駆動に用いられる。インバータ６は、上アーム素子として機能するスイッチング素子６Ａ，６Ｃ，６Ｅと下アーム素子として機能するスイッチング素子６Ｂ，６Ｄ，６Ｆとを備える。スイッチング素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆの各々は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）及び還流ダイオードにより構成されている。

【0026】

インバータ６では、例えば、スイッチング素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆがオンオフ信号（例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号）を受けることによってオン動作及びオフ動作を繰り返し、三相交流電力を発生させる。スイッチング素子６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆのオンオフ制御は、例えば、図示されていない電子制御装置（例えば、車載ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等）によって行われる。電子制御装置がインバータ６を制御する方式は、例えば、ＰＷＭ信号を用いた三相変調方式である。なお、上記電子制御装置がインバータ６を制御する方式は、交流電動機４を駆動可能な方式であればよく、例えば、公知のＶ／ｆ制御や公知のベクトル制御などの様々な方式が採用され得る。

【0027】

インバータ６において、Ｕ相のスイッチ対は、上アーム素子であるスイッチング素子６Ａと下アーム素子であるスイッチング素子６Ｂとによって構成される。Ｖ相のスイッチ対は、上アーム素子であるスイッチング素子６Ｃと下アーム素子であるスイッチング素子６Ｄとによって構成される。Ｗ相のスイッチ対は、上アーム素子であるスイッチング素子６Ｅと下アーム素子であるスイッチング素子６Ｆとによって構成される。

【0028】

Ｕ相の導電路６１は、スイッチング素子６Ａ，６ＢとＵ相の巻線７１との間の導電路である。Ｕ相の導電路６１は、導電路６１Ａと導電路６１Ｂとを備える。導電路６１Ａは、第１導電路の一例に相当する。導電路６１Ａは、スイッチング素子６Ａ，６Ｂとスイッチ２１Ａとの間の導電路である。導電路６１Ａの一端は、スイッチング素子６Ａ，６Ｂの両素子間の導電路に電気的に接続される。導電路６１Ａの他端は、スイッチ２１Ａの一端に電気的に接続される。導電路６１Ｂは、スイッチ２１Ａの他端とＵ相の巻線７１の一端とに電気的に接続される。スイッチ２１Ａがオン状態のときにスイッチング素子６Ａ，６Ｂの両素子間とＵ相の巻線７１とが短絡して導通し得る。

【0029】

Ｖ相の導電路６２は、スイッチング素子６Ｃ，６ＤとＶ相の巻線７２との間の導電路である。Ｖ相の導電路６２は、導電路６２Ａと導電路６２Ｂとを備える。導電路６２Ａは、第２導電路の一例に相当する。導電路６２Ａは、スイッチング素子６Ｃ，６Ｄとスイッチ２１Ｂとの間の導電路である。導電路６２Ａの一端は、スイッチング素子６Ｃ，６Ｄの両素子間の導電路に電気的に接続される。導電路６２Ａの他端は、スイッチ２１Ｂの一端に電気的に接続される。導電路６２Ｂは、スイッチ２１Ｂの他端とＶ相の巻線７２の一端とに電気的に接続される。スイッチ２１Ｂがオン状態のときにスイッチング素子６Ｃ，６Ｄの両素子間とＶ相の巻線７２とが短絡して導通し得る。

【0030】

Ｗ相の導電路６３は、スイッチング素子６Ｅ，６ＦとＷ相の巻線７３との間の導電路である。Ｗ相の導電路６３は、導電路６３Ａと導電路６３Ｂとを備える。導電路６３Ａは、第３導電路の一例に相当する。導電路６３Ａは、スイッチング素子６Ｅ，６Ｆとスイッチ２１Ｃとの間の導電路である。導電路６３Ａの一端は、スイッチング素子６Ｅ，６Ｆの両素子間の導電路に電気的に接続される。導電路６３Ａの他端は、スイッチ２１Ｃの一端に電気的に接続される。導電路６３Ｂは、スイッチ２１Ｃの他端とＷ相の巻線７３の一端とに電気的に接続される。スイッチ２１Ｃがオン状態のときにスイッチング素子６Ｅ，６Ｆの両素子間とＷ相の巻線７３とが短絡して導通し得る。

【0031】

３．切替装置の構成
切替装置１０は、交流電動機４の巻線の状態を切り替える装置である。切替装置１０は、切替部２０と制御部３０とを備える。

【0032】

制御部３０は、切替部２０を制御する装置である。制御部３０は、例えば、車載ＥＣＵなどの電子制御装置であってもよく、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを有する情報処理装置であってもよい。制御部３０は、切替部２０を構成する各スイッチのオンオフを制御する。具体的には、制御部３０は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各々に対してオン信号及びオフ信号を出力し得る。

【0033】

切替部２０は、複数相の巻線７１，７２，７３の接続状態を切り替える装置である。切替部２０は、第１切替部２１と第２切替部２２と第３切替部２３とを有する。第１切替部２１は、第１短絡状態と第１解除状態とに切り替わる。第２切替部２２は、第２短絡状態と第２解除状態とに切り替わる。第３切替部２３は、第３短絡状態と第３解除状態とに切り替わる。

【0034】

第１切替部２１は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備える。スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々は、１以上の半導体スイッチ素子（例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴなど）によって構成されていてもよく、１以上の機械式リレーによって構成されていてもよい。

【0035】

第１短絡状態は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃをいずれもオンにした状態である。スイッチ２１Ａがオン状態のときには、スイッチ２１Ａを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２１Ｂがオン状態のときには、スイッチ２１Ｂを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２１Ｃがオン状態のときには、スイッチ２１Ｃを通って双方向に電流が流れ得る。つまり、第１短絡状態は、Ｕ相の第１巻線７１Ａの一端である端部８１Ａと導電路６１Ａ（第１導電路）とを短絡させ、Ｖ相の第１巻線７２Ａの一端である端部８２Ａと導電路６２Ａ（第２導電路）とを短絡させ、Ｗ相の第１巻線７３Ａの一端である端部８３Ａと導電路６３Ａ（第３導電路）とを短絡させる状態である。

【0036】

第１解除状態は、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃをいずれもオフにした状態である。スイッチ２１Ａがオフ状態のときには、スイッチ２１Ａにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２１Ｂがオフ状態のときには、スイッチ２１Ｂにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２１Ｃがオフ状態のときには、スイッチ２１Ｃにおいて双方向の通電が遮断される。つまり、第１解除状態は、端部８１Ａ（第１端部）と導電路６１Ａ（第１導電路）の短絡を解除し、端部８２Ａ（第２端部）と導電路６２Ａ（第２導電路）の短絡を解除し、端部８３Ａ（第３端部）と導電路６３Ａ（第３導電路）の短絡を解除した状態である。第１解除状態のときには、導電路６１Ａと導電路６１Ｂの間で電流が流れず、導電路６２Ａと導電路６２Ｂの間で電流が流れず、導電路６３Ａと導電路６３Ｂの間で電流が流れない。第１解除状態では、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに駆動のための電流が供給されない。

【0037】

第２切替部２２は、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを備える。スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々は、１以上の半導体スイッチ素子（例えば、ＦＥＴやＩＧＢＴなど）によって構成されていてもよく、１以上の機械式リレーによって構成されていてもよい。

【0038】

第２短絡状態は、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをいずれもオンにした状態である。スイッチ２２Ａがオン状態のときには、スイッチ２２Ａを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２２Ｂがオン状態のときには、スイッチ２２Ｂを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２２Ｃがオン状態のときには、スイッチ２２Ｃを通って双方向に電流が流れ得る。つまり、第２短絡状態は、端部８１Ｃ（第４端部）と導電路６１Ａ（第１導電路）とを短絡させ、端部８２Ｃ（第５端部）と導電路６２Ａ（第２導電路）とを短絡させ、端部８３Ｃ（第６端部）と導電路６３Ａ（第３導電路）とを短絡させる状態である。

【0039】

第２解除状態は、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをいずれもオフにした状態である。スイッチ２２Ａがオフ状態のときには、スイッチ２２Ａにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２２Ｂがオフ状態のときには、スイッチ２２Ｂにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２２Ｃがオフ状態のときには、スイッチ２２Ｃにおいて双方向の通電が遮断される。つまり、第２解除状態は、端部８１Ｃ（第４端部）と導電路６１Ａ（第１導電路）の短絡を解除し、端部８２Ｃ（第５端部）と導電路６２Ａ（第２導電路）の短絡を解除し、端部８３Ｃ（第６端部）と導電路６３Ａ（第３導電路）の短絡を解除した状態である。

【0040】

第３短絡状態は、スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃをいずれもオンにした状態である。スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃがいずれもオン状態のときには、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの各他端が互いに短絡する。スイッチ２３Ａがオン状態のときには、スイッチ２３Ａを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２３Ｂがオン状態のときには、スイッチ２３Ｂを通って双方向に電流が流れ得る。スイッチ２３Ｃがオン状態のときには、スイッチ２３Ｃを通って双方向に電流が流れ得る。第３短絡状態は、Ｕ相の第１巻線７１Ａの他端である端部８１Ｂと、Ｖ相の第１巻線７２Ａの他端である端部８２Ｂと、Ｗ相の第１巻線７３Ａの他端である端部８３Ｂが互いに短絡し、同電位になる状態である。端部８１Ｂ，８２Ｂ，８３Ｂによって構成される複数の端部が他端群であり、第３短絡状態は、この他端群が互いに短絡して同電位になる状態である。

【0041】

第３解除状態は、スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃをいずれもオフにした状態である。スイッチ２３Ａがオフ状態のときには、スイッチ２３Ａにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２３Ｂがオフ状態のときには、スイッチ２３Ｂにおいて双方向の通電が遮断される。スイッチ２３Ｃがオフ状態のときには、スイッチ２３Ｃにおいて双方向の通電が遮断される。第３解除状態は、上記他端群の互いの短絡を解除した状態であり、具体的には、端部８１Ｂと端部８２Ｂとの間、端部８２Ｂと端部８３Ｂとの間、端部８１Ｂと端部８３Ｂとの間のいずれでも、スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを介して電流が流れない状態である。

【0042】

４．切替装置の動作
以下で説明される本実施形態の代表例では、Ｕ相（第一相）の巻線７１の第１巻線７１Ａは第２巻線７１Ｂよりも巻き数が大きい。Ｖ相（第二相）の巻線７２の第１巻線７２Ａは、第２巻線７２Ｂよりも巻き数が大きい。Ｗ相（第三相）の巻線７３の第１巻線７３Ａは第２巻線７３Ｂよりも巻き数が大きい。つまり、いずれの相でも、第１巻線の巻き数が第２巻線の巻き数よりも大きい。

【0043】

切替部２０は、第１状態と第２状態と第３状態と第４状態とに切り替わる。制御部３０は、切替部２０を第１状態、第２状態、第３状態、第４状態のいずれかに切り替えるように切替部２０を制御する。

【0044】

図２のように、第１状態は、第１切替部２１を短絡状態（第１短絡状態）とし第２切替部２２を解除状態（第２解除状態）とし第３切替部２３を短絡状態（第３短絡状態）とする状態である。第１状態では、通電対象の巻線は第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａである。つまり、第１状態は、複数相の巻線７１，７２，７３のうちの第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに対する通電制御を許容し第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂに対する通電制御を遮断する状態である。図３のように、第１状態では、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々がオン状態となり、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々がオフ状態となり、スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各々がオン状態となり、第３切替部２３が中性点となる。従って、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの各々に駆動用の電流が流れ、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々には駆動用の電流が流れない。

【0045】

図２のように、第２状態は、第１切替部２１を解除状態（第１解除状態）とし第２切替部２２を短絡状態（第２短絡状態）とし第３切替部２３を解除状態（第３解除状態）とする状態である。第２状態では、通電対象の巻線は第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂである。つまり、第２状態は、複数相の巻線７１，７２，７３のうちの第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂに対する通電制御を許容し第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに対する通電制御を遮断する状態である。図４のように、第２状態では、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々がオン状態となり、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々がオフ状態となり、スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各々がオフ状態となり、短絡部９０が中性点となる。従って、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々には駆動用の電流が流れ、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの各々には駆動用の電流が流れない。

【0046】

図２のように、第３状態は、第１切替部２１を短絡状態（第１短絡状態）とし第２切替部２２を解除状態（第２解除状態）とし第３切替部２３を解除状態（第３解除状態）とする状態である。第３状態では、通電対象の巻線は第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂである。つまり、第３状態は、複数相の巻線７１，７２，７３において第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのいずれに対しても通電制御を許容する状態である。図５のように、第３状態では、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々がオン状態となり、スイッチ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの各々がオフ状態となり、スイッチ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各々がオフ状態となり、短絡部９０が中性点となる。従って、直列に接続された第１巻線７１Ａ及び第２巻線７１Ｂの全体がＵ相の巻線として機能しこれら全体に駆動用の電流が流れ、直列に接続された第１巻線７２Ａ及び第２巻線７２Ｂの全体がＶ相の巻線として機能しこれら全体に駆動用の電流が流れ、直列に接続された第１巻線７３Ａ及び第２巻線７３Ｂの全体がＷ相の巻線として機能しこれら全体に駆動用の電流が流れる。

【0047】

図２のように、第４状態は、第１切替部２１を解除状態（第１解除状態）とし第２切替部２２を解除状態（第２解除状態）とし第３切替部２３を解除状態（第３解除状態）とする状態である。第４状態のときには、第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ及び第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂのいずれにも駆動用の電流は流れない。

【0048】

制御部３０は、切替部２０を上記いずれかの状態に切り替えるように制御する。制御部３０は、第１条件の成立時に、第１切替部２１を第１短絡状態とし第２切替部２２を第２解除状態とし第３切替部２３を第３短絡状態とすることで切替部２０を第１状態とする。この場合、車載システム１は、各相において相対的に巻き数が大きい第１巻線のみに選択的に電力を供給するように使用することができる。一方、制御部３０は、第１条件と異なる第２条件の成立時に、第１切替部２１を第１解除状態とし第２切替部２２を第２短絡状態とし第３切替部２３を第３解除状態とすることで切替部２０を第２状態とする。この場合、車載システム１は、各相において相対的に巻き数が小さい第２巻線のみに選択的に電力を供給するように使用することができる。また、制御部３０は、第１条件及び第２条件とは異なる第３条件の成立時に第１切替部２１を第１短絡状態とし第２切替部２２を第２解除状態とし第３切替部２３を第３解除状態とすることで切替部２０を第３状態とする。この場合、車載システム１は、各相において第１巻線及び第２巻線の両方に電力を供給して使用することができる。制御部３０は、第１、第２、第３条件とは異なる第４条件の成立時に第１切替部２１を第１解除状態とし第２切替部２２を第２解除状態とし第３切替部２３を第３解除状態とすることで切替部２０を第４状態とする。この場合、車載システム１は、各相において第１巻線及び第２巻線への電力供給を停止することができる。第１条件、第２条件、第３条件、第４条件は、互いに異なる条件であればよい。

【0049】

５．効果の例
切替装置１０おいて、第１状態は、複数相の巻線７１，７２，７３のうちの第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａを選択的に使用し、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂを選択的に使用しない動作パターンである。第２状態は、複数相の巻線のうちの第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂを選択的に使用し第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａを選択的に使用しない動作パターンである。切替装置１０は、このように状態が切り替わるため、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの影響を抑えて第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａを使用する動作パターンと第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａの影響を抑えて第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂを使用する動作パターンとを生じさせることができる。更に、切替装置１０は、第３状態への切り替えにより、各相において第１巻線及び第２巻線をいずれも使用する動作パターンも生じさせることができるため、交流電動機４の動作パターンをより増やすことができる。

【0050】

切替装置１０は、第１切替部２１、第２切替部２２、第３切替部２３の短絡状態と解除状態の組み合わせを変更するという簡易な方法で、少なくとも３つの状態（第１状態、第２状態、第３状態）に切り替えることができる。

【0051】

切替装置１０は、第１状態のときには巻き数が相対的に大きい第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａを選択的に使用することができるため、インピーダンスを高くすることができ、より大きなトルクを発生させやすい。一方、第２状態のときには巻き数が相対的に小さい第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂを選択的に使用することができるため、インピーダンスを抑えることができ、高速運転に対する適性を高めやすい。第３状態のときには、巻き数が相対的に大きい第１巻線７１Ａ，７２Ａ，７３Ａに加えて、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂも使用することができるため、より一層トルクを増大させやすい。

【0052】

本明細書において、上記第１条件を「車載システム１が搭載された車両の回転数が第２の回転数範囲内であること」としてもよい。そして、上記第２条件を「車載システム１が搭載された車両の回転数が第３の回転数範囲内であること」としてもよい。更に、上記第３条件を「車載システム１が搭載された車両の回転数が第１の回転数範囲内であること」としてもよい。この場合、第３条件に対応する第１の回転数範囲は、上記車両の回転数がＸ１未満の範囲とすることができ、第１条件に対応する第２の回転数範囲は、上記車両の回転数がＸ１以上且つＸ２未満の範囲とすることができ、第２条件に対応する第３の回転数範囲は、上記車両の回転数がＸ２以上の範囲とすることができる。この例では、第２の回転数範囲は、第１の回転数範囲よりも回転数が大きい範囲であり、第３の回転数範囲は、第２の回転数範囲よりも回転数が大きい範囲である。

【0053】

交流電動機４において、第１状態、第２状態、第３状態の各々のときの回転数とトルクとの関係は、例えば図６のようになっている。図６の例では、車載システム１が搭載された車両の回転数がＸ１未満の第１の回転数範囲では、第３状態のときのトルクが最も大きい。また、上記車両の回転数がＸ１以上且つＸ２未満の第２の回転数範囲では、第１状態のときのトルクが最も大きい。更に、上記車両の回転数がＸ２以上の第３の回転数範囲では、第２状態のときのトルクが最も大きい。このような例では、上記車両の回転数が相対的に小さい第１回転数範囲内のときに制御部３０が切替部２０を第３状態に切り替えるように制御すれば、発進時や登坂時など、回転数が小さい状況で高トルクが要求される場面で有利である。また、上記車両の回転数が相対的に大きい第３回転数範囲内のときに制御部３０が切替部２０を第２状態に切り替えるように動作すれば、高速道路走行時など、加減速の頻度が少ないが高速を維持するような場面で有利である。また、上記車両の回転数が中程度の第２回転数範囲内のときに制御部３０が切替部２０を第１状態に切り替えるように動作すれば、市街地走行時など、中速域で加減速や進路変更がある場面において有利である。

【0054】

＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。

【0055】

上述の実施形態では、切替装置１０が制御部３０を有していたが、切替装置が制御部３０を有していなくてもよい。例えば、切替装置が、上述の切替部２０のみによって構成され、この切替装置（具体的には切替部２０）が外部装置（例えば、上述の制御部３０と同様の機能を有する装置）から指示を受けて切替動作を行うような構成であってもよい。

【0056】

上述された実施形態では、各相の巻線がそれぞれ２つに分けられたが、各相の巻線がそれぞれ３つ以上に分けられてもよい。図７には、図１の電動機駆動装置２に代えて電動機駆動装置２０２が採用された車載システム１０１が示される。図７の電動機駆動装置２０２では、図１の交流電動機４に代えて交流電動機１０４が用いられる。交流電動機１０４は、図１のように第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々の他端と短絡部９０とが短絡している構成に代えて、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々の他端と短絡部１９０との間に第３巻線７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃがそれぞれ設けられた点が図１と異なり、その他の構成は図１の交流電動機４と同様である。図７の交流電動機１０４におけるＵ相の巻線１７１、Ｖ相の巻線１７２、Ｗ相の巻線１７３のように、第２巻線７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂの各々と短絡部１９０との間に第３巻線７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃが設けられていてもよい。この例では、図７のように、スイッチ１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃをオン状態とオフ状態とに切り替える第４切替部１２２とスイッチ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃをオン状態とオフ状態とに切り替える第５切替部１２３とが設けられていればよい。図７の例では、上述の第１状態にするには、第１実施形態での第１状態の制御に加え、スイッチ１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを全てオフ状態とすればよく、第２状態とするには第１実施形態での第２状態の制御に加え、スイッチ１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃを全てオフ状態とし、スイッチ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを全てオン状態とすればよく、第３状態とするには第１実施形態での第３状態の制御に加え、スイッチ１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃを全てオフ状態とし、スイッチ１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを全てオン状態とすればよく、第４状態とするには第１実施形態での第４状態の制御に加え、スイッチ１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを全てオフ状態とすればよい。更に、切替部２１，２２，２３，１２３を全てオフ状態とし、切替部１２２をオン状態とすれば、各第１巻線及び各第２巻線を用いずに、第３巻線７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃを選択的に用いるような第４状態が可能であり、切替部２２，２３，１２２，１２３を全てオフ状態とし、切替部２１をオン状態とすれば、各第１巻線、各第２巻線、各第３巻線を全て用いるような第５状態が可能である。更に、これら以外の状態も生じさせることができる。この電動機駆動装置２では、各相の巻線がそれぞれ３つ以上に分けられた構成において、各相の巻線のうちのいずれか１種類（図７の構成では、第１巻線、第２巻線、第３巻線のうちの１種類）のみを選択する使用が可能であり、いずれか２種類のみを選択する使用も可能であり、全種類を選択する使用も可能である。

【0057】

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0058】

１，１０１ ：車載システム
４，１０４ ：交流電動機
１０：切替装置（交流電動機の切替装置）
２０：切替部
２１：第１切替部
２２：第２切替部
２３：第３切替部
３０：制御部
６１：第１導電路
６２：第２導電路
６３：第３導電路
７１：Ｕ相の巻線
７２：Ｖ相の巻線
７３：Ｗ相の巻線
７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ：第１巻線
７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ：第２巻線
８１Ａ：第１端部
８１Ｂ：他端
８１Ｃ：第４端部
８２Ａ：第２端部
８２Ｂ：他端
８２Ｃ：第５端部
８３Ａ：第３端部
８３Ｂ：他端
８３Ｃ：第６端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】