特許 7274135 回転機システム

(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】

(24)【登録日】2023-05-08

(45)【発行日】2023-05-16

(54)【発明の名称】回転機システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/16 20160101AFI20230509BHJP

【ＦＩ】

H02P21/16

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021533113

(86)(22)【出願日】2020-07-17

(86)【国際出願番号】 JP2020027891

(87)【国際公開番号】W WO2021010469

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2021-11-22

(31)【優先権主張番号】P 2019132822

(32)【優先日】2019-07-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502340996

【氏名又は名称】学校法人法政大学

(73)【特許権者】

【識別番号】519262342

【氏名又は名称】ｚｅｎｍｏｔｏｒ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安田 彰

(72)【発明者】

【氏名】澤田 昭彦

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６７９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１４９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３３２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２０７７１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０７３２６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２７３５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５０５１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／１６

Ｈ０２Ｐ ９／００

Ｈ０２Ｐ ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の相のそれぞれに、個別に導通するか導通しないかを選択できるように電気的に分離された複数のコイルを備える回転機と、
前記回転機の運転方向を駆動方向又は制動方向に決定する運転方向決定手段と、
前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記駆動方向の場合、駆動運転指令値に基づいて、各相の導通するコイル数を決定する駆動用コイル数決定手段と、
各相の前記複数のコイルから前記駆動用コイル数決定手段により決定された前記コイル数の前記コイルを選択する駆動用コイル選択手段と、
前記駆動用コイル選択手段により選択された前記コイルを導通して、前記回転機を駆動制御する駆動制御手段と、
前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記制動方向の場合、制動運転指令値に基づいて、前記回転機を制動制御する制動制御手段と
を備えたことを特徴とする回転機システム。

【請求項2】

前記駆動制御手段により前記駆動制御をするために前記コイルの導通を制御するための駆動用回路、及び、前記制動制御手段により前記制動制御をするために前記コイルの導通を制御するための制動用回路は、共通の回路であること
を特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項3】

前記駆動用コイル数決定手段は、前記駆動運転指令値に含まれる駆動トルク指令値に基づいて、各相の前記コイル数を決定し、
前記駆動制御手段は、前記駆動用コイル数決定手段により決定された前記コイル数の前記コイルを導通して、前記回転機の駆動トルクが前記駆動トルク指令値に従うように前記駆動制御をすること
を特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項4】

前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記制動方向の場合、制動運転指令値に基づいて、各相の導通するコイル数を決定する制動用コイル数決定手段と、
各相の前記複数のコイルから前記制動用コイル数決定手段により決定された前記コイル数の前記コイルを選択する制動用コイル選択手段とを備え、
前記制動制御手段は、前記制動用コイル選択手段により選択された前記コイルを導通して、前記制動制御をすること
を特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項5】

前記制動用コイル数決定手段は、前記制動運転指令値に含まれる制動トルク指令値に基づいて、各相の前記コイル数を決定し、
前記制動制御手段は、前記回転機の制動トルクが前記制動トルク指令値に従うように前記制動制御をすること
を特徴とする請求項４に記載の回転機システム。

【請求項6】

前記回転機は、電動機であり、
前記制動制御手段は、前記電動機を回生させる回生制御をすること
を特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項7】

前記回転機は、発電機であり、
前記駆動制御手段は、前記発電機を発電させる発電制御をすること
を特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項8】

前記制動制御手段は、全ての前記コイルから回生電力を発生させること
を特徴とする請求項６に記載の回転機システム。

【請求項9】

前記電動機から発生した回生電力を直流電力に変換する整流回路
を備えたことを特徴とする請求項８に記載の回転機システム。

【請求項10】

前記電動機による回生電力を昇圧する昇圧回路
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の回転機システム。

【請求項11】

前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記制動方向の場合、制動運転指令値に基づいて、各相の導通するコイル数を決定する制動用コイル数決定手段と、
各相の前記複数のコイルから前記制動用コイル数決定手段により決定された前記コイル数の前記コイルを選択する制動用コイル選択手段とを備え、
前記制動制御手段は、前記制動用コイル選択手段により選択された前記コイルを導通して、前記電動機による回生電力を昇圧すること
を特徴とする請求項６に記載の回転機システム。

【請求項12】

前記制動用コイル数決定手段は、前記制動運転指令値に基づいて、ΔΣ変調により、各相の前記コイル数を決定すること
を特徴とする請求項１１に記載の回転機システム。

【請求項13】

前記制動用コイル選択手段は、ノイズシェーピング・ダイナミック・エレメント・マッチング法により、各相の前記コイル数の前記コイルを選択すること
を特徴とする請求項１１に記載の回転機システム。

【請求項14】

前記回転機のそれぞれのコイルの故障を検出する故障コイル検出手段を備え、
前記駆動用コイル選択手段は、前記故障コイル検出手段により故障が検出されたコイルを選択しないこと
を特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項15】

前記回転機のそれぞれのコイルの故障を検出する故障コイル検出手段を備え、
前記駆動用コイル選択手段は、前記故障コイル検出手段により故障が検出されたコイルの代わりに１以上のコイルを新たに選択することで、前記故障が検出されたコイルが発生させる磁束を補償すること
を特徴とする請求項１４に記載の回転機システム。

【請求項16】

前記回転機の全ての前記コイルが複数のグループに分けられ、各グループは、全ての相のコイルを含み、前記コイルを導通するために各グループに設けられる電源
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項17】

前記回転機の相毎に前記コイルが複数のグループに分けられ、前記コイルを導通するために各グループに設けられる電源
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項18】

前記回転機の全ての前記コイルが複数のグループに分けられ、各グループは、全ての相のコイルを含み、前記駆動制御手段により前記駆動制御をするために前記コイルの導通を制御するための各グループに設けられる駆動用回路
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項19】

前記回転機の相毎に前記コイルが複数のグループに分けられ、前記駆動制御手段により前記駆動制御をするために前記コイルの導通を制御するための各グループに設けられる駆動用回路
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項20】

前記コイルを導通するために設けられる電源と、
前記電源と別に設けられ、前記回転機による回生電力を充電する回生用電源と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項21】

前記コイルを導通するために設けられる複数の電源と、
前記複数の電源のうち前記コイルを導通するための電源を選択するように切り換える切換手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機システム。

【請求項22】

複数の相のそれぞれに、個別に導通するか導通しないかを選択できるように電気的に分離された複数のコイルを備える回転機を制御する回転機制御装置であって、
前記回転機の運転方向を駆動方向又は制動方向に決定する運転方向決定手段と、
前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記駆動方向の場合、駆動運転指令値に基づいて、各相の導通するコイル数を決定する駆動用コイル数決定手段と、
各相の前記複数のコイルから前記駆動用コイル数決定手段により決定された前記コイル数の前記コイルを選択する駆動用コイル選択手段と、
前記駆動用コイル選択手段により選択された前記コイルを導通して、前記回転機を駆動制御する駆動制御手段と、
前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記制動方向の場合、制動運転指令値に基づいて、前記回転機を制動制御する制動制御手段と
を備えたことを特徴とする回転機制御装置。

【請求項23】

複数の相のそれぞれに、個別に導通するか導通しないかを選択できるように電気的に分離された複数のコイルを備える回転機を制御する回転機制御方法であって、
前記回転機の運転方向を駆動方向又は制動方向に決定し、
決定した前記運転方向が前記駆動方向の場合、駆動運転指令値に基づいて、各相の導通するコイル数を決定し、
各相の前記複数のコイルから、決定した前記コイル数の前記コイルを選択し、
選択した前記コイルを導通して、前記回転機を駆動制御し、
決定した前記運転方向が前記制動方向の場合、制動運転指令値に基づいて、前記回転機を制動制御すること
を含むことを特徴とする回転機制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、本発明の実施形態は、複数の相のそれぞれに複数のコイルを備える回転機を制御する回転機システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、各相に複数のコイルを備えるモータを駆動する駆動用インバータが知られている。例えば、ΔΣ変調器を用いて制御することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、同期機を駆動するインバータで、力行と回生を１つのインバータで実現し、力行と回生を適時指定することが開示されている（例えば、特許文献３参照）。また、単相インバータを直列接続して１相分を構成し、中性点にバッテリを接続して、回生することが開示されている（例えば、特許文献４参照）。
しかしながら、各相に複数のコイルを備える回転機（モータ等）を制動方向に制御することについては知られていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５９４７２８７号公報

【文献】米国特許第５８７２５３２号明細書

【文献】特開２０１６－１６７９０１号公報

【文献】特開２００５－１８４９７４号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明の実施形態の目的は、各相に複数のコイルを備える回転機を制動方向に制御する回転機システムを提供することにある。
本発明の観点に従った回転機システムは、複数の相のそれぞれに、個別に導通するか導通しないかを選択できるように電気的に分離された複数のコイルを備える回転機と、前記回転機の運転方向を駆動方向又は制動方向に決定する運転方向決定手段と、前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記駆動方向の場合、駆動運転指令値に基づいて、各相の導通するコイル数を決定する駆動用コイル数決定手段と、各相の前記複数のコイルから前記駆動用コイル数決定手段により決定された前記コイル数の前記コイルを選択する駆動用コイル選択手段と、前記駆動用コイル選択手段により選択された前記コイルを導通して、前記回転機を駆動制御する駆動制御手段と、前記運転方向決定手段により決定された前記運転方向が前記制動方向の場合、制動運転指令値に基づいて、前記回転機を制動制御する制動制御手段とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る回転機システムの構成を示す構成図。

【図2】第１の実施形態に係るコイル選択器の構成を示す構成図。

【図3】第１の実施形態に係る駆動用スイッチ回路の構成を示す回路図。

【図4】第１の実施形態に係る回生用スイッチ回路の構成を示す回路図。

【図5】第１の実施形態に係る回生用スイッチ回路の変形例の構成を示す回路図。

【図6】本発明の第２の実施形態に係るスイッチ回路の構成を示す回路図。

【図7】本発明の第３の実施形態に係るスイッチ回路の構成を示す回路図。

【図8】本発明の第４の実施形態に係る昇圧回路の構成を示す回路図。

【図9】本発明の第５の実施形態に係る回生用制御回路の構成を示す回路図。

【図10】本発明の第６の実施形態に係る駆動用制御回路の構成を示す回路図。

【図11】第６の実施形態に係るコイル選択部の構成を示す構成図。

【図12】第６の実施形態に係るベクトル量子化器を図式化した概略図。

【図13】本発明の第７の実施形態に係る回転機の構成を示す構成図。

【図14】第７の実施形態に係る回転機システムにおける分割回路の構成を示す簡略図。

【図15】本発明の第８の実施形態に係る回転機システムにおける分割回路の構成を示す簡略図。

【図16】本発明の第９の実施形態に係る回転機システムにおける分割回路の構成を示す簡略図。

【図17】本発明の第１０の実施形態に係る回転機システムにおける分割回路の構成を示す簡略図。

【図18】本発明の第１１の実施形態に係る回転機システムの構成を示す簡略図。

【図19】第１１の実施形態に係る切換器の構成を示す回路図。

【図20】本発明の第１２の実施形態に係る回転機システムの構成を示す簡略図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転機システム１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、適宜説明を省略する。

【0008】

回転機システム１０は、回転機１及び制御装置２を備える。
ここでは、回転機１は、主に３相交流モータとして説明するが、これに限らない。回転機１は、２以上の相のそれぞれに２以上のコイルが設けられ、これらのコイルが個別に導通されるように構成されていれば、どのような回転機でもよい。したがって、回転機１は、直流モータ、交流モータ、同期モータ、又は、誘導モータ等、いずれに分類されるモータでもよい。また、固定子にコイルがあるモータ（例えば、ブラシレスモータ）の方が、構成を容易にし易いため、製造コスト等の観点から望ましいが、回転子にコイルがあるモータ（例えば、ブラシ付きモータ）でもよい。さらに、回転機１は、電動機に限らず、発電機でもよい。この場合、発電機は、駆動運転することにより、発電が行われる。

【0009】

回転機１は、回転子１１、６つの固定子鉄心１２ｕ１，１２ｕ２，１２ｖ１，１２ｖ２，１２ｗ１，１２ｗ２、６つのＵ相コイル１３ｕ１，１３ｕ２，１３ｕ３，１３ｕ４，１３ｕ５，１３ｕ６、６つのＶ相コイル１３ｖ１，１３ｖ２，１３ｖ３，１３ｖ４，１３ｖ５，１３ｖ６、及び、６つのＷ相コイル１３ｗ１，１３ｗ２，１３ｗ３，１３ｗ４，１３ｗ５，１３ｗ６を備える。ここでは、全てのコイル１３ｖ１～１３ｖ６は、同じ巻数であるものとして説明する。したがって、製造上のバラつき又は配線の長さなどの個体差を除けば、原則として、全てのコイル１３ｖ１～１３ｖ６は、回転機１に同じ電圧を印加する。

【0010】

Ｕ相固定子は、２つのＵ相固定子鉄心１２ｕ１，１２ｕ２及び６つのＵ相コイル１３ｕ１～１３ｕ６で構成される。Ｖ相固定子は、２つのＶ相固定子鉄心１２ｖ１，１２ｖ２及び６つのＶ相コイル１３ｖ１～１３ｖ６で構成される。Ｗ相固定子は、２つのＷ相固定子鉄心１２ｗ１，１２ｗ２及び６つのＷ相コイル１３ｗ１～１３ｗ６で構成される。

【0011】

各相の２つの固定子鉄心１２ｕ１～１２ｗ２は、互いに対向し、２つの固定子鉄心２ｕ１～１２ｗ２の間に回転子１１が位置するように設けられる。各固定子鉄心１２ｕ１～１２ｗ２には、互いに電気的に接続されていない３つのコイル１３ｕ１～１３ｗ６が巻かれる。

【0012】

制御装置２は、回転機１を駆動方向又は回生方向（制動方向）に運転するための制御をする装置である。制御装置２は、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６と配線で接続される。制御装置２は、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６を個別に導通させることで、回転機１を制御する。

【0013】

制御装置２は、メイン制御部２１、駆動用制御回路２２、回生用制御回路２３、及び、６つのスイッチ回路２４ｕ１，２４ｕ２，２４ｖ１，２４ｖ２，２４ｗ１，２４ｗ２を備える。

【0014】

メイン制御部２１は、回転機１を制御するための運転指令値Ｃｍ及び回転機１からのフィードバック信号Ｓｆｂに基づいて、回転機１の運転方向を駆動方向又は回生方向のいずれか一方に決定する。決定した運転方向が駆動方向の場合、メイン制御部２１は、回転機１を駆動方向に制御するための駆動運転指令値Ｓｃｄを生成して、駆動用制御回路２２に出力する。決定した運転方向が回生方向の場合、メイン制御部２１は、回転機１を回生方向に制御するための回生運転指令値Ｓｃｒを生成して、回生用制御回路２３に出力する。

【0015】

運転指令値Ｃｍは、制御装置２に設定されていてもよいし、操作者又は上位制御系など外部から入力されてもよい。フィードバック信号Ｓｆｂは、例えば、回転子１１の位置情報又は各コイル１３ｕ１～１３ｗ６に印加されている電気量（電圧又は電流等）を示す信号など、どのような情報を示すものでもよい。

【0016】

駆動用制御回路２２は、メイン制御部２１から受信する駆動運転指令値Ｓｃｄに基づいて、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。例えば、駆動運転指令値Ｓｃｄに、トルク指令値又は回転速度指令値が含まれている場合、駆動用制御回路２２は、トルク指令値又は回転速度指令値に従って回転機１を駆動するように、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。駆動用制御回路２２は、選択したコイル１３ｕ１～１３ｗ６の導通を制御するための駆動用スイッチ制御信号Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，Ｓｄ４，Ｓｄ５，Ｓｄ６を各スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２に送信する。駆動用スイッチ制御信号Ｓｄ１～Ｓｄ６には、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を所定の電圧方向（正電圧又は負電圧）に印加するための情報が含まれる。

【0017】

駆動用制御回路２２によるコイル１３ｕ１～１３ｗ６の選択は、次のように行う。
駆動用制御回路２２は、駆動運転指令値Ｓｃｄに基づいて、導通させるコイルの相毎の個数を決定する。導通させるコイルの数は、原則として、回転機１の出力が大きくなるほど多くなる。回転機１に流す駆動電流を増加させる場合、導通させるコイルの数を増加することで、駆動電流が増加する。具体的には、回転機１の各相に印加する電圧の振幅が大きいほど、導通させるコイルの相毎の数を大きくする。駆動用制御回路２２は、相毎の数を決定後、相毎に導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。

【0018】

例えば、駆動用制御回路２２によるコイルの数の決定方法は、以下のように行う。
駆動用制御回路２２は、駆動運転指令値Ｓｃｄに基づいて、回転機１に流す駆動電流（トルク電流等）を決定する。駆動用制御回路２２は、決定した駆動電流を回転機１に流すために、回転機１の各相に印加する電圧を求める。駆動用制御回路２２は、求めた電圧を各相に印加するために必要なコイルの相毎の数を決定する。

【0019】

例えば、各相に印加する電圧からコイルの相毎の数を求めるために、ΔΣ変調をするためのΔΣ変調器を用いる。具体的には、相毎に、印加する電圧を示すアナログ信号をΔΣ変調器に入力する。ΔΣ変調器は、入力された信号に対応して、－６から６までの整数値を示すデジタル信号を出力する。ここで、上限値及び下限値の絶対値である「６」は、各相に設けられたコイルの数である。ΔΣ変調器から出力されたデジタル信号が示す数値は、絶対値がその相の導通させるコイルの数を示し、符号がコイルの印加方向を示す。

【0020】

なお、ΔΣ変調に限らず、ＰＷＭ（パルス幅変調）又はＰＦＭ（パルス周波数変調）などの他のＰＤＭ（パルス密度変調）を用いてもよいし、さらに、電気量（電圧等）を示すアナログ信号を、コイルの数を示すようなデジタル信号に変換できれば、ＰＤＭに限らない。

【0021】

駆動用制御回路２２は、各相のコイルの数を決定後、相毎に、個数分のコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。コイル１３ｕ１～１３ｗ６の選択方法は、どのように行ってもよいが、全てのコイル１３ｕ１～１３ｗ６の使用頻度が均等になるようなアルゴリズムが望ましい。このような選択方法により、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６の構成の違い（例えば、コイルの位置による配線の長さ等）又は個々の製造上のバラつきなどがあっても、これらの違いを平均化した状態で回転機１を運転することができる。また、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６に対応するスイッチング素子等の機器類についても、使用頻度による劣化を均等にすることができる。例えば、コイル１３ｕ１～１３ｗ６の選択方法は、以下のように行う。

【0022】

なお、駆動用制御回路２２は、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６が故障しているか否かを監視し、故障したコイルを選択しないようにしてもよい。具体的には、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６に流れる電流を監視し、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６の故障を検出する。例えば、あるコイルに流れる電流が設定された閾値を超えた場合、そのコイルが短絡故障であることを検出する。また、あるコイルに電流が流れる制御がされている状態で、そのコイルに電流が流れていない場合、そのコイルがオープン故障であることを検出する。さらに、これらと異なるタイプの故障を検出してもよい。各コイル１３ｕ１～１３ｗ６の故障検出は、例えば、制御装置２の起動時に行うが、随時行ってもよいし、任意のタイミングで行ってもよい。また、選択中のコイルの故障を検出した場合は、代わりとなる故障していないコイルを新たに１つ以上選択するようにしてもよい。これにより、故障したコイルが発生させていた磁束を補償することができる。

【0023】

以降において、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６を監視し、故障を検出したコイルを選択しないようにする構成又は機能については、駆動用制御回路２２による制御時に限らず、回生用制御回路２３を含め、どの実施形態のどの部分によるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する制御に加えてもよい。

【0024】

図２は、本実施形態に係るコイル選択器３の構成を示す構成図である。
コイル選択器３は、ＮＳＤＥＭ（ノイズシェーピング・ダイナミック・エレメント・マッチング法）を採用した選択器である。ベクトル選択器３１及び６つの重み付ループフィルタ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆが相毎に設けられた構成である。重み付ループフィルタ３２ａ～３２ｆは、各相に設けられたコイル１３ｕ１～１３ｗ６の個数分設けられる。コイル選択器３の各相の構成は同様であるため、以降では、主にＵ相の構成について説明する。

【0025】

ベクトル選択器３１は、個数Ｎｃを示す情報が入力されると、各コイル１３ｕ１～１３ｕ６に対応する選択情報に基づいて、優先順位の高い順に個数Ｎｃ分のコイル１３ｕ１～１３ｕ６を選択する。ベクトル選択器３１は、選択したコイル１３ｕ１～１３ｕ６を導通させるために対応するスイッチング素子をオンするためのコイル選択信号を出力するとともに、選択したコイル１３ｕ１～１３ｕ６に対応する重み付ループフィルタ３２ａ～３２ｆに選択されたことを示す信号を出力する。

【0026】

重み付ループフィルタ３２ａ～３２ｆは、選択された回数及び過去に選択されてからの経過時間に基づいて、各コイル１３ｕ１～１３ｕ６の選択される優先順位を決定するための選択情報を生成する。具体的には、選択情報は、選択された回数が少ないほど又は過去に選択されてからの経過時間が長いほど選択され易くなるようにする。

【0027】

例えば、重み付ループフィルタ３２ａ～３２ｆは、カウンタ及び積分器などにより構成される。積分器は、入力されてからの経過時間が増加するほど大きい値を出力する。したがって、積分器から出力される値が大きいほど、選択情報は、選択され難くなるように優先順位を低くする。また、カウンタは、選択された回数を示す。したがって、カウンタの値が大きいほど、選択情報は選択され難くなるように優先順位を低くする。重み付ループフィルタ３２ａ～３２ｆは、選択情報を出力信号としてベクトル選択器３１に出力する。

【0028】

このようにして求められた優先順位に基づいて、ベクトル選択器３１は、導通させるＵ相のコイル１３ｕ１～１３ｕ６の選択を行う。これにより、ベクトル選択器３１は、ＮＳＤＥＭによる選択が行われる。

【0029】

回生用制御回路２３は、メイン制御部２１から受信した回生運転指令値Ｓｃｒに基づいて、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。例えば、回生運転指令値Ｓｃｒに、制動トルクを制御するための制動トルク指令値が含まれている場合、回生用制御回路２３は、制動トルク指令値に従って回転機１を回生運転するように、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。回生用制御回路２３における各相のコイルの数の決定方法及び各相のコイル１３ｕ１～１３ｗ６の選択方法は、駆動用制御回路２２と同様である。したがって、ΔΣ変調器によりコイルの数を決定してもよいし、ＮＳＤＥＭによりコイルを選択してもよい。なお、回生用制御回路２３は、常に、全てのコイル１３ｕ１～１３ｗ６を、導通させるようにしてもよい。

【0030】

回生用制御回路２３は、選択したコイル１３ｕ１～１３ｗ６の導通を制御するための回生用スイッチ制御信号Ｓｒ１，Ｓｒ２，Ｓｒ３，Ｓｒ４，Ｓｒ５，Ｓｒ６を各スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２に送信する。回生用スイッチ制御信号Ｓｒ１～Ｓｒ６には、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を所定の電圧方向（正電圧又は負電圧）に発生させるための情報が含まれる。なお、電圧方向は、常に一定方向（例えば正電圧）でもよい。

【0031】

スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２は、各固定子（各固定子鉄心１２ｕ１～１２ｗ２）に対応するように設けられる。各スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２の構成は同様であるため、ここでは、１つのスイッチ回路２４ｕ１の構成について説明する。

【0032】

スイッチ回路２４ｕ１は、駆動用スイッチ回路２４１及び回生用スイッチ回路２４２を備える。
図３は、本実施形態に係る駆動用スイッチ回路２４１の構成を示す回路図である。
駆動用スイッチ回路２４１は、２つの三相ブリッジ回路Ｃ１ｄ，Ｃ２ｄ及び駆動用電源Ｂｄを備える。２つの三相ブリッジ回路Ｃ１ｄ，Ｃ２ｄは、駆動用電源Ｂｄに対して並列に接続される。なお、駆動用電源Ｂｄは、スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２毎に設けられてもよいし、全てのスイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２で共通に設けられてもよい。

【0033】

第１三相ブリッジ回路Ｃ１ｄは、６つのスイッチング素子Ｓ１１ｐ，Ｓ１１ｎ，Ｓ２１ｐ，Ｓ２１ｎ，Ｓ３１ｐ，Ｓ３１ｎで構成される。正極側スイッチング素子Ｓ１１ｐ，Ｓ２１ｐ，Ｓ３１ｐは、それぞれ負極側スイッチング素子Ｓ１１ｎ，Ｓ２１ｎ，Ｓ３１ｎと対になる。対になる２つのスイッチング素子Ｓ１１ｐ～Ｓ３１ｎは、それぞれ直列に接続される。直列に接続された３組のスイッチング素子Ｓ１１ｐ～Ｓ３１ｎは、それぞれ駆動用電源Ｂｄと並列に接続される。直列に接続された３組のスイッチング素子Ｓ１１ｐ～Ｓ３１ｎのそれぞれの接続点は、３つのコイル１３ｕ１～１３ｕ３のそれぞれの一方の端子に接続される。

【0034】

第２三相ブリッジ回路Ｃ２ｄは、６つのスイッチング素子Ｓ１２ｐ，Ｓ１２ｎ，Ｓ２２ｐ，Ｓ２２ｎ，Ｓ３２ｐ，Ｓ３２ｎで構成される。スイッチング素子Ｓ１２ｐ～Ｓ３２ｎは、第１三相ブリッジ回路Ｃ１ｄと同様の構成である。直列に接続された３組のスイッチング素子Ｓ１２ｐ～Ｓ３２ｎのそれぞれの接続点は、３つのコイル１３ｕ１～１３ｕ３のそれぞれの第１三相ブリッジ回路Ｃ１ｄと接続された端子と異なる他方の端子に接続される。

【0035】

第１三相ブリッジ回路Ｃ１ｄのオンするスイッチング素子Ｓ１１ｐ～Ｓ３１ｎと第２三相ブリッジ回路Ｃ２ｄのオンするスイッチング素子Ｓ１２ｐ～Ｓ３２ｎとの組合せにより、３つのコイル１３ｕ１～１３ｕ３に、駆動用電源Ｂｄからの直流電圧を個別に正方向又は負方向に印加する。例えば、Ｕ相第１コイル１３ｕ１に正方向の電圧を印加する場合、第１三相ブリッジ回路Ｃ１ｄの正極側スイッチング素子Ｓ１１ｐと第２三相ブリッジ回路Ｃ２ｄの負極側スイッチング素子Ｓ１２ｎをオンする。Ｕ相第１コイル１３ｕ１に負方向の電圧を印加する場合、第１三相ブリッジ回路Ｃ１ｄの負極側スイッチング素子Ｓ１１ｎと第２三相ブリッジ回路Ｃ２ｄの正極側スイッチング素子Ｓ１２ｐをオンする。なお、電圧を印加する方向については、どちらを正方向又は負方向としてもよい。

【0036】

図４は、本実施形態に係る回生用スイッチ回路２４２の構成を示す回路図である。
回生用スイッチ回路２４２は、２つの三相ブリッジ回路Ｃ１ｒ，Ｃ２ｒ及び回生用電源Ｂｒを備える。

【0037】

２つの三相ブリッジ回路Ｃ１ｒ，Ｃ２ｒは、回生用電源Ｂｒに対して並列に接続される。回生用電源Ｂｒは、スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２毎に設けられてもよいし、全てのスイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２で共通に設けられてもよい。回生用電源Ｂｒは、例えば２次電池であるが、回転機１からの回生電力により動作する負荷でもよい。三相ブリッジ回路Ｃ１ｒ，Ｃ２ｒの構成については、駆動用スイッチ回路２４１の三相ブリッジ回路Ｃ１ｄ，Ｃ２ｄと同様である。

【0038】

図５は、本実施形態に係る回生用スイッチ回路２４２ａの変形例の構成を示す回路図である。本実施形態において、図４に示す回生用スイッチ回路２４２の代わりに、回生用スイッチ回路２４２ａを設けてもよい。

【0039】

変形例の回生用スイッチ回路２４２ａは、図４に示す回生用スイッチ回路２４２において、全てのスイッチング素子Ｓ１１ｐ～Ｓ３１ｎ，Ｓ１２ｐ～Ｓ３２ｎをダイオードＤｄに置き換えた構成である。即ち、回生用スイッチ回路２４２ａは、交流電力を直流電力に変換する整流回路である。

【0040】

回転機１の運転方向が制動方向と判断された場合、スイッチ等により、回生用スイッチ回路２４２ａが各コイル１３ｕ１～１３ｕ３に電気的に接続される。各相において同様の構成にすることで、制動運転時に、全てのコイル１３ｕ１～１３ｗ６が導通する。したがって、全てのコイル１３ｕ１～１３ｗ６を使用して、回生電力が発生する。これにより、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６の電流負担が軽減され、回生電力の損失が軽減される。

【0041】

本実施形態によれば、回転機１を駆動方向と制動方向のそれぞれに制御する構成を設けることで、駆動方向と制動方向のいずれにも制御することができる。

【0042】

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチ回路２４３の構成を示す回路図である。
スイッチ回路２４３は、第１の実施形態に係る駆動用スイッチ回路２４１と回生用スイッチ回路２４２を共通の回路とした構成である。具体的には、スイッチ回路２４３は、第１の実施形態に係る駆動用スイッチ回路２４１に、回生用電源Ｂｒを追加し、駆動用電源Ｂｄ及び回生用電源Ｂｒのそれぞれの両端（正極端子及び負極端子）に電源を切り替えるための４つのスイッチＳｖｄ１，Ｓｖｄ２，Ｓｖｒ１，Ｓｖｒ２を追加したものである。

【0043】

回転機１の運転方向が駆動方向と判断された場合、駆動用電源Ｂｄの両端に設けられたスイッチＳｖｄ１，Ｓｖｄ２がオンされ、回生用電源Ｂｒの両端に設けられたスイッチＳｖｒ１，Ｓｖｒ２がオフされる。回転機１の運転方向が回生方向と判断された場合、駆動用電源Ｂｄの両端に設けられたスイッチＳｖｄ１，Ｓｖｄ２がオフされ、回生用電源Ｂｒの両端に設けられたスイッチＳｖｒ１，Ｓｖｒ２がオンされる。

【0044】

なお、４つのスイッチＳｖｄ１～Ｓｖｒ２は、制御装置２において、どのように制御されてもよい。例えば、４つのスイッチＳｖｄ１～Ｓｖｒ２は、スイッチング素子として、メイン制御部２１からの制御信号により、オン又はオフの操作が行われてもよい。

【0045】

本実施形態によれば、第１の実施形態において、駆動用スイッチ回路２４１及び回生用スイッチ回路２４２の代わりに、スイッチ回路２４３を設けることで、第１の実施形態による作用効果に加え、制御装置２の小型化又は製造コストの低減をすることができる。

【0046】

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るスイッチ回路２４ｕ１Ａの構成を示す回路図である。図７では、スイッチ回路２４ｕ１Ａの３相分の構成のうち１相分の構成（１つのコイル１３ｕ１に対応する構成）について示す。ここでは、１相分の構成について主に説明し、３相分の構成は同様に構成されるものとする。

【0047】

本実施形態は、第１の実施形態において、スイッチ回路２４ｕ１を図７に示すスイッチ回路２４ｕ１Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

【0048】

スイッチ回路２４ｕ１Ａは、駆動用スイッチ回路２４１Ａ、回生用スイッチ回路２４２Ａ、及び、切替回路２４４を備える。

【0049】

駆動用スイッチ回路２４１Ａは、４つのスイッチング素子Ｓ１ｐＡ，Ｓ１ｎＡ，Ｓ２ｐＡ，Ｓ２ｎＡ、２つのプリドライバＰｒｄ１，Ｐｒｄ２、及び、駆動用電源Ｂｄを備える。

【0050】

スイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡは、逆並列に接続されたダイオードを含む半導体素子である。４つのスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡは、対になる２組がそれぞれ直列に接続され、２組の直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡが並列に接続された構成である。

【0051】

プリドライバＰｒｄ１，Ｐｒｄ２は、駆動用制御回路２２からの駆動用スイッチ制御信号Ｓｄ１に基づいて、それぞれ２つのスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡをオン又はオフにする制御を行う。なお、プリドライバＰｒｄ１，Ｐｒｄ２は、各スイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡに対応するように４つ設けられてもよい。

【0052】

駆動用電源Ｂｄは、並列に接続された２組の直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡと並列に接続される。２組の直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡのそれぞれの両端に電圧を印加するように接続される。２組の直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡのそれぞれの接続点の間にコイル１３ｕ１が接続される。

【0053】

回生用スイッチ回路２４２Ａは、４つのスイッチング素子Ｓ１ｐＡ，Ｓ１ｎＡ，Ｓ２ｐＡ，Ｓ２ｎＡ、２つのプリドライバＰｒｒ１，Ｐｒｒ２、及び、回生用電源Ｂｒを備える。

【0054】

スイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡ及び回生用電源Ｂｒの構成については、駆動用スイッチ回路２４１Ａと同様である。

【0055】

プリドライバＰｒｒ１，Ｐｒｒ２は、回生用制御回路２３からの回生用スイッチ制御信号Ｓｒ１に基づいて、それぞれ各２つのスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡをオン又はオフにする制御を行う。その他の点は、駆動用スイッチ回路２４１ＡのプリドライバＰｒｄ１，Ｐｒｄ２と同様である。

【0056】

切替回路２４４は、駆動用スイッチ回路２４１Ａと回生用スイッチ回路２４２Ａとを切り替えるための回路である。切替回路２４４は、２つのスイッチング素子Ｓｃｈ１，Ｓｃｈ２で構成される。各スイッチング素子Ｓｃｈ１，Ｓｃｈ２は、回生用スイッチ回路２４２Ａの２組の直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡのそれぞれの接続点とコイル１３ｕ１の両端の２つの端子のそれぞれの間に位置するように設けられる。駆動用スイッチ回路２４１Ａの２組の直列に接続されたスイッチング素子Ｓ１ｐＡ～Ｓ２ｎＡのそれぞれの接続点は、切替回路２４４を介さずに、コイル１３ｕ１の両端と直接接続される。

【0057】

回転機１が駆動方向の運転をする場合は、２つのスイッチング素子Ｓｃｈ１，Ｓｃｈ２はオフされる。回転機１が回生方向の運転をする場合は、２つのスイッチング素子Ｓｃｈ１，Ｓｃｈ２はオンされる。

【0058】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、スイッチ回路２４ｕ１Ａを設けることで、駆動用スイッチ回路２４１Ａと回生用スイッチ回路２４２Ａを容易に切り替えることができる。

【0059】

また、駆動用スイッチ回路２４１Ａと回生用スイッチ回路２４２Ａとを切り替えるための切替回路２４４を設けることで、半導体内部の寄生的なダイオードの影響を抑制することができる。

【0060】

（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る昇圧回路２５の構成を示す回路図である。
本実施形態は、第１の実施形態に昇圧回路２５を追加した構成である。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

【0061】

昇圧回路２５は、スイッチ回路２４ｕ１の回生用スイッチ回路２４２と回生用電源Ｂｒとの間に設けられる。回生用電源Ｂｒが全てのスイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２で共通の場合、昇圧回路２５は、各スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２に設けられてもよいし、全てのスイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２に共通で設けられてもよい。

【0062】

昇圧回路２５は、回生用スイッチ回路２４２からの回生電力を回生用電源Ｂｒに適した電圧に昇圧する。昇圧回路２５は、予め決められた電圧に昇圧してもよいし、回生用制御回路２３などの外部からの指令値に基づいて昇圧してもよい。また、昇圧回路２５は、降圧もできる回路でもよい。さらに、昇圧回路２５の具体的な回路構成は、どのようなものでもよい。

【0063】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、昇圧回路２５を設けることで、回生電力を効率良く回生用電源Ｂｒに供給することができる。

【0064】

（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る回生用制御回路２３Ａの構成を示す回路図である。
本実施形態は、第４の実施形態において、昇圧回路２５の代わりに回生用制御回路２３Ａを設けたものである。その他の点は、第４の実施形態と同様である。

【0065】

回生用制御回路２３Ａは、第１の実施形態に係る回生用制御回路２３と基本的な構成は同じであるため、ここでは、第１の実施形態と異なる部分について主に説明する。

【0066】

回生用制御回路２３Ａは、ΔΣ変調器２３１及びＮＳＤＥＭ選択部２３２を備える。
ΔΣ変調器２３１には、制動トルク指令値が含まれる回生運転指令値Ｓｃｒ及び回生用電源Ｂｒに印加される電圧値Ｖｂｒが入力される。ΔΣ変調器２３１は、回転機１が制動トルク指令値に従うように運転され、電圧値Ｖｂｒが所定の電圧値になるように、ΔΣ変調により導通させるコイルの相毎の数を決定する。ΔΣ変調器２３１は、決定したコイルの相毎の数をＮＳＤＥＭ選択部２３２に送信する。ΔΣ変調によるコイルの相毎の数の決定方法は、第１の実施形態と同様である。電圧値Ｖｂｒを制御するための所定の電圧値は、予め決められた電圧値でもよいし、回生用制御回路２３などの外部からの指令値として与えられてもよい。

【0067】

ＮＳＤＥＭ選択部２３２は、ΔΣ変調器２３１により決定されたコイルの相毎の数に基づいて、ＮＳＤＥＭにより相毎に導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択する。ＮＳＤＥＭによるコイル１３ｕ１～１３ｗ６の選択方法は、第１の実施形態と同様である。ＮＳＤＥＭ選択部２３２は、選択したコイル１３ｕ１～１３ｗ６の導通を制御するための回生用スイッチ制御信号Ｓｒ１～Ｓｒ６を各スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２に送信する。

【0068】

本実施形態によれば、回生用制御回路２３Ａを設けることで、第４の実施形態に係る昇圧回路２５を設けなくても、第４の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0069】

（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る駆動用制御回路２２Ａの構成を示す回路図である。
本実施形態は、第１の実施形態において、駆動用制御回路２２を駆動用制御回路２２Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

【0070】

駆動用制御回路２２Ａは、速度演算部２２１、３相／αβ座標変換部２２２、αβ／ｄｑ座標変換部２２３、速度制御部２２４、ｄ軸電流制御部２２５、ｑ軸電流制御部２２６、ｄｑ／αβ座標変換部２２７、及び、コイル選択部２２８を備える。

【0071】

速度演算部２２１は、回転機１から回転角度（回転位相）θを受信する。回転角度θは、角度センサによる計測値でもよいし、センサレス制御における推測値でもよい。速度演算部２２１は、回転角度θに基づいて、回転速度ωを演算する。速度演算部２２１は、演算した回転速度ωを速度制御部２２４に出力する。なお、回転機１には、レゾルバ等の回転速度ωを検出するセンサが設けられてもよい。この場合、速度演算部２２１は、センサから受信した回転速度ωをそのまま利用してもよい。

【0072】

３相／αβ座標変換部２２２は、回転機１に駆動電流として流れる３相の交流電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを受信する。３相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、どのように測定されてもよい。３相／αβ座標変換部２２２は、受信した３相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをαβ軸座標系の２相の電流値Ｉα，Ｉβに変換する。３相／αβ座標変換部２２２は、求めた２相の電流値Ｉα，Ｉβをαβ／ｄｑ座標変換部２２３に出力する。

【0073】

αβ／ｄｑ座標変換部２２３は、回転角度θ及び３相／αβ座標変換部２２２により演算された２相の電流値Ｉα，Ｉβを受信する。αβ／ｄｑ座標変換部２２３は、回転角度θに基づいて、２相の電流値Ｉα，Ｉβを回転座標系のｄｑ軸電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換する。αβ／ｄｑ座標変換部２２３は、求めたｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流制御部２２５に出力し、求めたｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流制御部２２６に出力する。

【0074】

速度制御部２２４は、メイン制御部２１から出力された駆動運転指令値Ｓｃｄに含まれる回転速度指令値ω＊及び速度演算部２２１により演算された回転速度ωを受信する。速度制御部２２４は、回転速度ωが回転速度指令値ω＊に追従するように、ｑ軸電流値指令値Ｉｑ＊を演算する。速度制御部２２４は、演算したｑ軸電流値指令値Ｉｑ＊をｑ軸電流制御部２２６に出力する。

【0075】

ｄ軸電流制御部２２５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びαβ／ｄｑ座標変換部２２３により演算されたｄ軸電流値Ｉｄを受信する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、駆動運転指令値Ｓｃｄに含まれていてもよいし、予め決められた値でもよい。ｄ軸電流制御部２２５は、ｄ軸電流値Ｉｄがｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従するように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。ｄ軸電流制御部２２５は、演算したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊をｄｑ／αβ座標変換部２２７に出力する。

【0076】

ｑ軸電流制御部２２６は、速度制御部２２４により演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊及びαβ／ｄｑ座標変換部２２３により演算されたｑ軸電流値Ｉｑを受信する。ｑ軸電流制御部２２６は、ｑ軸電流値Ｉｑがｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従するように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。ｑ軸電流制御部２２６は、演算したｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をｄｑ／αβ座標変換部２２７に出力する。

【0077】

ｄｑ／αβ座標変換部２２７は、回転角度θ、ｄ軸電流制御部２２５により演算されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、及び、ｑ軸電流制御部２２６により演算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を受信する。ｄｑ／αβ座標変換部２２７は、回転角度θに基づいて、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をαβ軸座標系の２相の電圧指令値Ｖα＊，Ｖβ＊に変換する。

【0078】

コイル選択部２２８は、ｄｑ／αβ座標変換部２２７により演算されたαβ軸電圧指令値Ｖα＊，Ｖβ＊を受信する。例えば、αβ軸電圧指令値Ｖα＊，Ｖβ＊は、正弦波で表される交流電圧を示す指令値である。コイル選択部２２８は、αβ軸電圧指令値Ｖα＊，Ｖβ＊に基づいて、相毎に導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６を選択し、各コイル１３ｕ１～１３ｗ６の電圧の印加方向を決定する。コイル選択部２２８は、決定した内容に基づいて、駆動用スイッチ制御信号Ｓｄ１～Ｓｄ６を生成し、対応するスイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２に送信する。

【0079】

図１１は、本実施形態に係るコイル選択部２２８の構成を示す構成図である。図１２は、本実施形態に係るベクトル量子化器５５を図式化した概略図である。
コイル選択部２２８は、４つの積分器５３α，５３β，５４α，５４β、４つの減算器５１、４つの計数器５２、及び、ベクトル量子化器５５を備える。例えば、各積分器５３α～５４βの積分の式は、Ｈ（ｚ）＝ｚ＾（－１）／（１－Ｚ＾（－１））で表される。

【0080】

各減算器５１のマイナス側には、それぞれ計数器５２を介して、ベクトル量子化器５５により決定されるα軸電圧値Ｖα又はβ軸電圧値Ｖβがフィードバック値として入力される。

【0081】

減算器５１によりα軸電圧指令値Ｖα＊からα軸電圧値Ｖαが減算された差分は、α軸１段目積分器５３αに入力される。α軸１段目積分器５３αは、入力された差分を積分して、求めた積分値を出力する。

【0082】

減算器５１によりα軸１段目積分器５３αから出力された積分値からα軸電圧値Ｖαが減算された差分は、α軸２段目積分器５４αに入力される。α軸２段目積分器５４αは、入力された差分を積分して、求めた積分値をα軸値αとしてベクトル量子化器５５に出力する。

【0083】

減算器５１によりβ軸電圧指令値Ｖβ＊からβ軸電圧値Ｖβが減算された差分は、β軸１段目積分器５３βに入力される。β軸１段目積分器５３βは、入力された差分を積分して、求めた積分値を出力する。

【0084】

減算器５１によりβ軸１段目積分器５３βから出力された積分値からβ軸電圧値Ｖβが減算された差分は、β軸２段目積分器５４βに入力される。β軸２段目積分器５４βは、入力された差分を積分して、求めた積分値をβ軸値βとしてベクトル量子化器５５に出力する。図１１のＨ（ｚ）に係るフィルタ部分は、Ｈ（ｚ）を３段にしても良いし、さらに任意の伝達関数としてもよい。例えば、Ｈ（ｚ）にバンドパス特性のものを用いることにより、特定の周波数の特性を改善することが可能となる。

【0085】

ここでは、α軸値α及びβ軸値βをそれぞれ２段階で積分して求めたが、１段階の積分で求めてもよい。即ち、２段目積分器５４α，５４βは設けずに、１段目積分器５３α，５３βにより求められた積分値をα軸値α及びβ軸値βとしてベクトル量子化器５５に出力してもよい。

【0086】

ベクトル量子化器５５は、入力されたα軸値α及びβ軸値βに基づいて、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６の選択及び選択されたコイル１３ｕ１～１３ｗ６の電圧の印加方向を決定する。

【0087】

ベクトル量子化器５５には、図１２に示すように、ハニカム構造のように細分化された領域で区分けされたαβ軸座標が予め設定される。ここでは、細分化された領域は、小さい６角形で示され、０から１２６までの通し番号が割り振られた１２７通りの領域に区分けされている。領域毎に、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６の相毎の数及び電圧の印加方向が決められている。例えば、αβ軸座標の全体の領域を示す大きい６角形状の各頂点に位置する領域は、コイル１３ｕ１～１３ｗ６を相毎に６個全て正方向又は負方向に電圧を印加する場合に該当する。

【0088】

ベクトル量子化器５５は、入力されたα軸値α及びβ軸値βが細分化されたどの領域に属するかを判断する。ベクトル量子化器５５は、判断した領域に基づいて、導通させるコイル１３ｕ１～１３ｗ６及び電圧の印加方向を決定する。ベクトル量子化器５５は、決定した内容に基づいて、駆動用スイッチ制御信号Ｓｄ１～Ｓｄ６を生成し、各スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２にそれぞれ送信する。また、ベクトル量子化器５５は、判断した領域に対応するα軸電圧値Ｖα及びβ軸電圧値Ｖβをフィードバック値としてそれぞれ各減算器５１に出力する。

【0089】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、ベクトル量子化器５５を用いることで、ｄｑ軸回転座標系によるベクトル制御により、回転機１のトルク及び磁束を制御することができる。

【0090】

（第７の実施形態）
図１３は、本発明の第７の実施形態に係る回転機１Ｂの構成を示す構成図である。図１４は、本実施形態に係る回転機システム１０Ｂにおける分割回路Ｇ１～Ｇｍの構成を示す簡略図である。

【0091】

図１４では、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍと、電源Ｂｔ１～Ｂｔｍ又はコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍとの接続線を簡略化して１つの線で示しているが、実際には、他の実施形態（例えば、図３又は図４）と同様に、正極側と負極側（極性側と基準側）の２つの配線で接続される。また、電源には、制御器及び充電器が必要に応じて含まれる。以降の図においても、同様に簡略化して示す。

【0092】

回転機システム１０Ｂは、第１の実施形態に係る回転機システム１０において、スイッチ回路２４ｕ１～２４ｗ２及び回転機１による構成を、分割回路Ｇ１～Ｇｍによる構成に代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

【0093】

回転機１Ｂは、第１の実施形態に係る回転機１において、各固定子鉄心１２ｕ１～１２ｗ２には、ｍ個のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍが設けられる。全てのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍは、第１の実施形態と同様に、個体差を除けば、回転機１Ｂに同じ電圧を印加する。その他の点は、第１の実施形態に係る回転機１と同様である。ここでは、回転機１Ｂは、６つの固定子（３相×２）を備えた構成について説明するが、固定子は、いくつ備えてもよい。例えば、固定子は、回転機１Ｂに印加される電気の相の倍数の数設けられる。

【0094】

Ｕ相第１固定子鉄心１２ｕ１には、ｍ個のＵ相第１コイル１３ｕ１１，１３ｕ１２，…，１３ｕ１ｍが設けられる。Ｕ相第２固定子鉄心１２ｕ２には、ｍ個のＵ相第２コイル１３ｕ２１，１３ｕ２２，…，１３ｕ２ｍが設けられる。Ｖ相第１固定子鉄心１２ｖ１には、ｍ個のＶ相第１コイル１３ｖ１１，１３ｖ１２，…，１３ｖ１ｍが設けられる。Ｖ相第２固定子鉄心１２ｖ２には、ｍ個のＶ相第２コイル１３ｖ２１，１３ｖ２２，…，１３ｖ２ｍが設けられる。Ｗ相第１固定子鉄心１２ｗ１には、ｍ個のＷ相第１コイル１３ｗ１１，１３ｗ１２，…，１３ｗ１ｍが設けられる。Ｗ相第２固定子鉄心１２ｗ２には、ｍ個のＷ相第２コイル１３ｗ２１，１３ｗ２２，…，１３ｗ２ｍが設けられる。

【0095】

分割回路Ｇ１～Ｇｍは、回転機システム１０Ｂの障害に対する耐性を高めるために、回転機システム１０Ｂの主要な電気回路をグループ分けするように分割した回路である。ここでは、分割回路Ｇ１～Ｇｍの数は、各固定子に設けられたコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍの数と同じｍ個として説明するが、２つ以上であれば、いくつでもよい。

【0096】

分割回路Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍは、それぞれ、１つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２，…，Ｂｔｍ、１つのスイッチ回路２４Ｂ１，２４Ｂ２，…，２４Ｂｍ、及び、６つのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２１，１３ｕ１２～１３ｗ２２，…，１３ｕ１ｍ～１３ｗ２ｍを備える。各分割回路Ｇ１～Ｇｍに含まれる６つのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍは、６つの固定子のそれぞれから１つずつ選択されたコイルである。

【0097】

なお、各分割回路Ｇ１～Ｇｍは、全ての固定子（又は相）のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍが少なくとも１つ含まれていれば、いくつ含まれてもよい。また、各分割回路Ｇ１～Ｇｍは、電源Ｂｔ１～Ｂｔｍ、及び、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍを、１つ以上であれば、いくつ設けてもよい。

【0098】

ｍ個のスイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍは、自身が属する分割回路Ｇ１～Ｇｍの固定子のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍの導通を制御するための回路である。例えば、各スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍは、第１の実施形態に係る駆動用スイッチ回路２４１又は回生用スイッチ回路２４２と同様の構成である。なお、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍは、第２の実施形態に係るスイッチ回路２４３と同様に、駆動用と回生用で兼用する共通にした回路としてもよいし、その他の実施形態に係るスイッチ回路と同様に構成してもよい。

【0099】

ｍ個の電源Ｂｔ１～Ｂｔｍは、自身が属する分割回路Ｇ１～Ｇｍの固定子のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍに、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍを介して接続される。これにより、電源Ｂｔ１～Ｂｔｍは、回転機１Ｂの駆動時に、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを導通するための電力を供給し、回転機１Ｂの回生時に、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍからの回生電力により蓄電される。電源Ｂｔ１～Ｂｔｍは、第１の実施形態に係る駆動用電源Ｂｄ又は回生用電源Ｂｒと同様に構成される。電源Ｂｔ１～Ｂｔｍは、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍに合わせて設けられる。例えば、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍを、第２の実施形態に係るスイッチ回路２４３のように、駆動用と回生用を兼用する回路とした場合、電源Ｂｔ１～Ｂｔｍは、各スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍにおいて、駆動用と回生用のそれぞれ少なくとも１つが設けられる。

【0100】

次に、制御装置２Ｂによる回転機システム１０Ｂの制御について説明する。
制御装置２Ｂは、通常時は、図１に示す第１の実施形態に係る制御装置２と同様に、スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍにスイッチ制御信号を送信して、駆動制御又は回生制御を行う。ここでは、主に、第１の実施形態に係る制御装置２と異なる点について説明する。

【0101】

制御装置２Ｂは、各分割回路Ｇ１～Ｇｍの電源Ｂｔ１～Ｂｔｍの監視及び制御をする。電源Ｂｔ１～Ｂｔｍのいずれか１つが故障した場合、制御装置２Ｂは、故障した電源Ｂｔ１～Ｂｔｍが属する分割回路Ｇ１～Ｇｍを除外して、回転機システム１０Ｂの運転を継続するように制御する。例えば、制御装置２Ｂは、故障した電源Ｂｔ１～Ｂｔｍが属する分割回路Ｇ１～Ｇｍのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを除外して、導通させるコイルを選択する。このとき、除外対象のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍをスイッチ等により電気的に切断してもよい。

【0102】

なお、１つの分割回路Ｇ１～Ｇｍに複数の電源Ｂｔ１～Ｂｔｍが設けられている場合、制御装置２Ｂは、１つの分割回路Ｇ１～Ｇｍの複数又は全ての電源Ｂｔ１～Ｂｔｍが故障した場合に、その分割回路Ｇ１～Ｇｍを運転対象から除外するようにしてもよい。また、制御装置２Ｂは、各分割回路Ｇ１～Ｇｍを構成する電源Ｂｔ１～Ｂｔｍ以外の機器類の故障についても、電源Ｂｔ１～Ｂｔｍと同様に、故障した機器類の属する分割回路Ｇ１～Ｇｍを運転対象から除外するようにしてもよい。

【0103】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
少なくとも１つの電源Ｂｔ１～Ｂｔｍ、及び、全ての固定子（又は相）のそれぞれの少なくとも１つのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍが含まれるように、回転機システム１０Ｂの電気回路を分割した分割回路Ｇ１～Ｇｍを設けることで、回転機システム１０Ｂの障害（例えば、電源Ｂｔ１～Ｂｔｍの故障）に対する耐性を高めることができる。具体的には、少なくとも１つの分割回路Ｇ１～Ｇｍが正常であれば、回転機１Ｂの全ての固定子（又は相）に電圧を印加することができる。

【0104】

（第８の実施形態）
図１５は、本発明の第８の実施形態に係る回転機システム１０Ｃにおける分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃの構成を示す簡略図である。

【0105】

回転機システム１０Ｃは、図１４に示す第７の実施形態に係る回転機システム１０Ｂにおいて、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍのグループ分けを変更し、変更したグループ分けに対応するように、分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃを設け、制御装置２Ｂを制御装置２Ｃに代えたものである。その他の点は、第７の実施形態と同様である。

【0106】

分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃは、固定子毎に２つにグループ分けされたコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍのそれぞれに対応するように設けられる。例えば、各固定子に設けられたコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍの個数ｍが偶数の場合、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍをｍ／２個ずつにグループ分けする。個数ｍが奇数の場合、一方のグループをｍ／２を切り上げた個数とし、もう一方のグループをｍ／２を切り捨てた個数とする。

【0107】

なお、ここでは、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを固定子毎にグループ分けをしたが、相毎にグループ分けをしてもよい。以降では、固定子毎にグループ分けした場合について主に説明するが、相毎にグループ分けした場合についても同様である。固定子毎のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍのグループ分けは、３つ以上にグループ分けしてもよい。また、グループ分けした各グループには、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍをいくつ含めてもよいが、各グループのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍの個数を同数又は互いに近い数字にすることで、各グループを均等に扱い易くなる。これにより、回転機システム１０Ｃは、どの分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃが停止しても、停止時の制御を同等に行うことができる。

【0108】

以降では、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを、固定子毎に、ａ個と（ｍ－ａ）個の２つのグループに分け、ａ＜ｍ、ｂ＝ａ＋１であるものとして説明する。

【0109】

分割回路Ｇ１Ｃ，Ｇ２Ｃ，…，Ｇ１２Ｃは、それぞれ、１つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２，…，Ｂｔ１２、１つのスイッチ回路２４Ｃ１，２４Ｃ２，…，２４Ｃ１２、及び、固定子毎に２つにグループ分けされたうちの１つのグループのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを備える。なお、各分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃは、電源Ｂｔ１～Ｂｔ１２をいくつ設けてもよい。また、スイッチ回路２４Ｃ１～２４Ｃ１２は、２つ以上の分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃと共通の回路に形成されてもよい。

【0110】

２つの分割回路Ｇ１Ｃ，Ｇ２Ｃは、それぞれ、Ｕ相第１コイル１３ｕ１１～１３ｕ１ａ，１３ｕ１ｂ～１３ｕ１ｍを含む。２つの分割回路Ｇ３Ｃ，Ｇ４Ｃは、それぞれ、Ｕ相第２コイル１３ｕ２１～１３ｕ２ａ，１３ｕ２ｂ～１３ｕ２ｍを含む。２つの分割回路Ｇ５Ｃ，Ｇ６Ｃは、それぞれ、Ｖ相第１コイル１３ｖ１１～１３ｖ１ａ，１３ｖ１ｂ～１３ｖ１ｍを含む。２つの分割回路Ｇ７Ｃ，Ｇ８Ｃは、それぞれ、Ｖ相第２コイル１３ｖ２１～１３ｖ２ａ，１３ｖ２ｂ～１３ｖ２ｍを含む。２つの分割回路Ｇ９Ｃ，Ｇ１０Ｃは、それぞれ、Ｗ相第１コイル１３ｗ１１～１３ｗ１ａ，１３ｗ１ｂ～１３ｗ１ｍを含む。２つの分割回路Ｇ１１Ｃ，Ｇ１２Ｃは、それぞれ、Ｗ相第２コイル１３ｗ２１～１３ｗ２ａ，１３ｗ２ｂ～１３ｗ２ｍを含む。

【0111】

スイッチ回路２４Ｃ１～２４Ｃ１２は、第７の実施形態に係るスイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍと同様に、自身が属する分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃの固定子のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍの導通を制御するための回路である。スイッチ回路２４Ｃ１～２４Ｃ１２は、制御対象のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍが異なる点以外は、第７の実施形態に係るスイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍと同様である。

【0112】

１２個の電源Ｂｔ１～Ｂｔ１２は、第７の実施形態と同様に、自身が属する分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃの固定子のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍに、スイッチ回路２４Ｃ１～２４Ｃ１２を介して接続される。

【0113】

制御装置２Ｃは、各分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃの電源Ｂｔ１～Ｂｔ１２の監視及び制御をする。その他の点は、制御装置２Ｃは、第７の実施形態に係る制御装置２Ｂと同様である。

【0114】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
少なくとも１つの電源Ｂｔ１～Ｂｔ１２、及び、固定子毎（又は相毎）にグループ分けされた１つのグループのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍが含まれるように、回転機システム１０Ｃの電気回路を分割した分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃを設けることで、回転機システム１０Ｃの障害（例えば、電源Ｂｔ１～Ｂｔ１２の故障）に対する耐性を高めることができる。

【0115】

具体的には、任意の分割回路Ｇ１～Ｇｍを停止させても、停止させた分割回路Ｇ１～Ｇｍと同一の固定子（又は同相）のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを含む他の分割回路Ｇ１～Ｇｍにより、その固定子（又はその相）に電圧を印加することができる。これにより、任意の分割回路Ｇ１～Ｇｍが停止しても、代替となる分割回路Ｇ１～Ｇｍが固定子（又は相）に電圧を印加することにより、回転機システム１０Ｃは、回転機１Ｂにバランスの取れた電力を供給することができる。

【0116】

（第９の実施形態）
図１６は、本発明の第９の実施形態に係る回転機システム１０Ｄにおける分割回路Ｇ１Ｄ～ＧｍＤの構成を示す簡略図である。

【0117】

回転機システム１０Ｄは、図１４に示す第７の実施形態に係る回転機システム１０Ｂにおいて、分割回路Ｇ１～Ｇｍから電源Ｂｔ１～電源Ｂｔｍを取り除いた分割回路Ｇ１Ｄ～ＧｍＤを設け、切換器ＣＨ及び２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを追加し、制御装置２Ｂを制御装置２Ｄに代えたものである。その他の点は、第７の実施形態と同様である。

【0118】

２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓは、切換器ＣＨを介して、全ての分割回路Ｇ１Ｄ～ＧｍＤのスイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍに接続される。なお、２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓは、別々に独立した電源装置でもよいし、１つの電源装置に実装された２つのセルでもよい。その他の点は、電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓは、第７の実施形態に係る電源Ｂｔ１～Ｂｔｍと同様である。

【0119】

切換器ＣＨは、回転機１Ｂの制御に使用する電源として、２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓのいずれかを選択する回路である。切換器ＣＨは、２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを切り換えて、いずれか一方の電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓをスイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍに接続する。切換器ＣＨは、制御装置２Ｄ、電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓに実装された制御器、又は、これらの両方からの切換指令（切換信号）により、いずれか一方の電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを選択して接続する。

【0120】

次に、２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓの運用方法の一例を説明する。

【0121】

通常時、切換器ＣＨは、メイン電源Ｂｔｍを選択する。これにより、メイン電源Ｂｔｍは、各スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍを介して、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍと接続される。このとき、サブ電源Ｂｔｓは、待機状態であり、充電をしていてもよい。

【0122】

メイン電源Ｂｔｍを停止させる場合、切換器ＣＨは、メイン電源Ｂｔｍからサブ電源Ｂｔｓに切り換える。これにより、サブ電源Ｂｔｓは、各スイッチ回路２４Ｂ１～２４Ｂｍを介して、コイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍと接続される。例えば、メイン電源Ｂｔｍを停止させる場合とは、メイン電源Ｂｔｍの異常を検出した場合、蓄電量（充電率）が閾値を下回った場合、又は、点検等により人為的にメイン電源Ｂｔｍを停止させる場合である。切換器ＣＨは、メイン電源Ｂｔｍの監視による異常検出又は蓄電量不足の検出により、検出信号を受信して自動的に切り換えられてもよいし、操作員により手動で切り換えられてもよい。

【0123】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
全ての分割回路Ｇ１Ｄ～ＧｍＤで用いる電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを共通にすることで、電源の数を減らしながら、第７の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。具体的には、少なくとも１つの分割回路Ｇ１Ｄ～ＧｍＤが正常であれば、回転機１Ｂの全ての固定子に電圧を印加することができる。また、２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを設けることで、電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓの異常等に対する回転機システム１０Ｄの運転継続性を高めることができる。

【0124】

本実施形態では、２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを設けたが、３つ以上の電源を設けてもよい。また、２つの電源の役割を、通常時に使用するメイン電源Ｂｔｍと、メイン電源Ｂｔｍの停止時に使用するサブ電源Ｂｔｓとしたが、これに限らない。２つの電源を同等に使用してもよいし、２つの電源間で、メインとサブの関係が運用中に入れ替わってもよい。さらに、２つの電源間で切換器ＣＨを介さずに直接充放電をして、２つの電源のそれぞれの蓄電量が調整できるようにしてもよい。また、２つの電源で、電力を供給してもよい。３つ以上の電源についても同様である。

【0125】

本実施形態では、第７の実施形態に係る回転機システム１０Ｂに基づいて、電源を共通にした構成を説明したが、第８の実施形態に係る回転機システム１０Ｃに基づいて、同様に構成してもよい。即ち、図１５に示す回転機システム１０Ｃにおいて、分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃから電源Ｂｔ１～電源Ｂｔ１２を取り除き、切換器ＣＨ及び２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓを追加して、本実施形態と同様に構成することができる。これにより、電源の数を減らしながら、第８の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0126】

（第１０の実施形態）
図１７は、本発明の第１０の実施形態に係る回転機システム１０Ｅにおける分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥの構成を示す簡略図である。

【0127】

回転機システム１０Ｅは、図１４に示す第７の実施形態に係る回転機システム１０Ｂにおいて、分割回路Ｇ１～Ｇｍを分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥに代え、制御装置２Ｂを制御装置２Ｅに代えたものである。分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥは、第７の実施形態に係る分割回路Ｇ１～Ｇｍにおいて、それぞれ、１つの電源Ｂｔ１～電源Ｂｔｍを取り除き、代わりに、２つの電源Ｂｔｍ１，Ｂｔｓ１～Ｂｔｍｍ，Ｂｔｓｍ及び切換器ＣＨ１～ＣＨｍを追加したものである。その他の点は、第７の実施形態と同様である。

【0128】

２つの電源Ｂｔｍ１，Ｂｔｓ１～Ｂｔｍｍ，Ｂｔｓｍは、各分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥに設けられた点以外は、第９の実施形態に係る２つの電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓと同様である。例えば、２つの電源Ｂｔｍ１，Ｂｔｓ１～Ｂｔｍｍ，Ｂｔｓｍは、メイン電源Ｂｔｍ１～Ｂｔｍｍとサブ電源Ｂｔｓ１～Ｂｔｓｍとして設けられる。通常時は、メイン電源Ｂｔｍ１～Ｂｔｍｍが使用され、メイン電源Ｂｔｍ１～Ｂｔｍｍの停止時にサブ電源Ｂｔｓ１～Ｂｔｓｍが使用される。

【0129】

切換器ＣＨ１～ＣＨｍは、各分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥに設けられた点以外は、第９の実施形態に係る切換器ＣＨと同様である。したがって、切換器ＣＨ１～ＣＨｍの切換条件についても、第９の実施形態と同様である。例えば、切換器ＣＨ１～ＣＨｍは、メイン電源Ｂｔｍ１～Ｂｔｍｍの異常又は蓄電量不足の検出により、自動的にサブ電源Ｂｔｓ１～Ｂｔｓｍに切り換えられてもよいし、操作員により手動で切り換えられてもよい。

【0130】

本実施形態によれば、第７の実施形態による作用効果に加え、各分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥに複数の電源Ｂｔｍ１，Ｂｔｓ１～Ｂｔｍｍ，Ｂｔｓｍを設けることで、電源Ｂｔｍ１，Ｂｔｓ１～Ｂｔｍｍ，Ｂｔｓｍの異常等に対する回転機システム１０Ｅの運転継続性を第７の実施形態によりも高めることができる。

【0131】

本実施形態では、各分割回路Ｇ１Ｅ～ＧｍＥに、２つの電源Ｂｔｍ１，Ｂｔｓ１～Ｂｔｍｍ，Ｂｔｓｍを設けたが、３つ以上の電源を設けてもよい。３つ以上の電源の役割については、第９の実施形態と同様に任意に設定してもよい。

【0132】

本実施形態では、第７の実施形態に係る回転機システム１０Ｂに基づく構成について説明したが、第８の実施形態に係る回転機システム１０Ｃに基づいて、同様に構成してもよい。即ち、図１５に示す回転機システム１０Ｃにおいて、各分割回路Ｇ１Ｃ～Ｇ１２Ｃに、複数の電源を設けて、本実施形態と同様に構成することができる。これにより、回転機システム１０Ｅの運転継続性を高めながら、第８の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0133】

（第１１の実施形態）
図１８は、本発明の第１１の実施形態に係る回転機システム１０Ｆの構成を示す簡略図である。

【0134】

回転機システム１０Ｆは、回転機１Ｂ、２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２、切換器６１、電源側電圧コンバータ６２、回生用電源６３、回転機側電圧コンバータ６４、回生用スイッチ回路６５、駆動用スイッチ回路６６、及び、ワイヤレス受電部ＷＲを備える。その他の点は、第１の実施形態と同様である。ここでは、第１の実施形態を基本構成とした構成について主に説明するが、その他の実施形態を基本構成としてもよい。

【0135】

電源側電圧コンバータ６２、回生用電源６３、回転機側電圧コンバータ６４、及び、回生用スイッチ回路６５は、回転機１Ｂの回生時に主に使用される制動系回路を構成する。駆動用スイッチ回路６６は、回転機１Ｂの駆動時に主に使用される駆動系回路を構成する。

【0136】

回転機システム１０Ｆは、図１３に示す第７の実施形態に係る回転機１Ｂを採用した構成について説明するが、第１の実施形態と同様に、どのような回転機を用いてもよい。また、２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２は、同等に使用される構成について説明するが、図１６に示す第９の実施形態に係る電源Ｂｔｍ，Ｂｔｓのように、メインとサブの関係を持たせてもよいし、その他のどのように運用してもよい。

【0137】

回生用スイッチ回路６５及び駆動用スイッチ回路６６は、それぞれ、第１の実施形態に係る回生用スイッチ回路２４２及び駆動用スイッチ回路２４１と同様の構成である。なお、回生用スイッチ回路６５及び駆動用スイッチ回路６６は、第２の実施形態に係るスイッチ回路２４３と同様に、駆動用と回生用を兼用する回路としてもよいし、その他の実施形態に係るスイッチ回路と同様に構成してもよい。

【0138】

なお、図１８では、回生用スイッチ回路６５及び駆動用スイッチ回路６６は、回転機１Ｂの全てのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍと接続された構成を示しているが、第１の実施形態のように、１つの固定子のコイルが接続されていてもよいし、第７の実施形態から第１０の実施形態のように、グループ分けされた１つのグループのコイルが接続されてもよいし、これら以外の一部のコイルが接続されてもよい。この場合、全てのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍに対応するように、複数の回生用スイッチ回路６５及び複数の駆動用スイッチ回路６６が設けられる。

【0139】

回生用スイッチ回路６５は、回転機１Ｂの回生電力を電源Ｂｔ１，Ｂｔ２側に送るように動作する。回転機側電圧コンバータ６４は、回生電力により回生用電源６３が充電されるように、回生用スイッチ回路６５からの回生電力を直流電力に変換して、電圧を昇圧又は降圧する。例えば、回生用電源６３は、電気二重層キャパシタである。回生用電源６３は、２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２よりも応答性が早く充放電可能な電源であれば、キャパシタ又は２次電池等どのような電源でもよい。電源側電圧コンバータ６２は、回生用電源６３からの放電エネルギーを切換器６１に供給するように、回生用電源６３からの電圧を昇圧又は降圧する。

【0140】

駆動用スイッチ回路６６は、切換器６１を介して、電源Ｂｔ１，Ｂｔ２から供給される電力を、自身に接続されているコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍを導通させるように供給する。これにより、回転機１Ｂは駆動運転を行う。

【0141】

なお、回転機１Ｂの駆動時（力行時）に、制動系回路が使用されてもよいし、回転機１Ｂの回生時に、駆動系回路が使用されてもよい。例えば、制動系回路は、回転機１Ｂの駆動中に、回生用電源６３により電源Ｂｔ１，Ｂｔ２を充電してもよい。

【0142】

切換器６１は、回転機１Ｂの制御に使用する電源として、２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２のいずれかを選択する回路である。切換器６１は、第９の実施形態に係る切換器ＣＨと同様の機能及び構成を備える。また、切換器６１は、回転機１Ｂの制御状態に応じて、選択された電源Ｂｔ１，Ｂｔ２を制動系回路又は駆動系回路に接続する。

【0143】

切換器６１には、ワイヤレス受電部ＷＲが接続される。例えば、回転機１Ｂが停止している場合、切換器６１は、ワイヤレス受電部ＷＲを回転機１Ｂ側の回路に接続する。ワイヤレス受電部ＷＲは、回転機１Ｂ側から受電した電力に関する電力情報をワイヤレスにより外部に送信する。ワイヤレス受電部ＷＲから送信された電力情報により、停止している回転機１Ｂの状態を監視する。

【0144】

なお、切換器６１は、ワイヤレス受電部ＷＲが接続されていなくてもよいし、ワイヤレス受電部ＷＲを接続する機能を有していなくてもよい。また、ワイヤレス受電部ＷＲの代わりに、同等の機能を備える有線の受電部を設けてもよい。

【0145】

図１９は、本実施形態に係る切換器６１の構成を示す回路図である。ここで説明する切換器６１を含めた構成は、一例であり、これに限らず、どのように構成されてもよい。

【0146】

２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２は、１つの電源装置７０に実装される。２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２は、互いに充放電して、それぞれの蓄電量を調整する。電源装置７０には、バッテリ・マネジメント・システム（ＢＴＳ）７１が実装される。ＢＴＳ７１は、各電源Ｂｔ１，Ｂｔ２の蓄電量に応じて、切換器６１に各種信号を送信する。

【0147】

切換器６１は、第１切換スイッチ６１１、第２切換スイッチ６１２、第３切換スイッチ６１３、電流センサ６１４、及び、スイッチ６１５を備える。なお、スイッチ６１５は、設けなくてもよい。

【0148】

ここで、Ｑ１は、第１電源Ｂｔ１の蓄電量を表し、Ｑ２は、第２電源Ｂｔ２の蓄電量を表し、Ｉｒは、制動系回路から切換器６１に流れる電流量を表し、Ｉａは、第３切換スイッチ６１３に設定された切換条件の電流の閾値を表すものとする。

【0149】

第１切換スイッチ６１１は、駆動系回路に電力を供給するため電源として、２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２のいずれか一方を選択するスイッチである。第１切換スイッチ６１１の一方の入力端子は、第１電源Ｂｔ１からの放電電力が入力されるように、第１電源Ｂｔ１と接続される。第１切換スイッチ６１１の他方の入力端子は、第２電源Ｂｔ２からの放電電力が入力されるように、第２電源Ｂｔ２と接続される。第１切換スイッチ６１１の出力端子は、駆動系回路と接続される。

【0150】

第１切換スイッチ６１１は、ＢＴＳ７１から入力される信号に基づいて、切り換えを行う。第１電源Ｂｔ１の蓄電量が第２電源Ｂｔ２の蓄電量よりも多い場合（Ｑ１＞Ｑ２）、第１切換スイッチ６１１は、第１電源Ｂｔ１を選択する。第１電源Ｂｔ１の蓄電量が第２電源Ｂｔ２の蓄電量よりも少ない場合（Ｑ１＜Ｑ２）、第１切換スイッチ６１１は、第２電源Ｂｔ２を選択する。これにより、蓄電量が多い方の電源Ｂｔ１，Ｂｔ２が選択され、選択された電源Ｂｔ１，Ｂｔ２からの放電電力が駆動系回路に供給される。

【0151】

第２切換スイッチ６１２は、制動系回路からの電力により充電する電源として、２つの電源Ｂｔ１，Ｂｔ２のいずれか一方を選択するスイッチである。第２切換スイッチ６１２の一方の出力端子は、制動系回路からの電力が第１電源Ｂｔ１に入力されるように、第１電源Ｂｔ１と接続される。第２切換スイッチ６１２の他方の出力端子は、制動系回路からの電力が第２電源Ｂｔ２に入力されるように、第２電源Ｂｔ２と接続される。第２切換スイッチ６１２の入力端子は、制動系回路と接続される。

【0152】

第２切換スイッチ６１２は、ＢＴＳ７１から入力される信号に基づいて、切り換えを行う。第１電源Ｂｔ１の蓄電量が第２電源Ｂｔ２の蓄電量よりも少ない場合（Ｑ１＜Ｑ２）、第２切換スイッチ６１２は、第１電源Ｂｔ１を選択する。第１電源Ｂｔ１の蓄電量が第２電源Ｂｔ２の蓄電量よりも多い場合（Ｑ１＞Ｑ２）、第１切換スイッチ６１２は、第２電源Ｂｔ２を選択する。これにより、蓄電量が少ない方の電源Ｂｔ１，Ｂｔ２が選択され、選択された電源Ｂｔ１，Ｂｔ２を充電するように、制動系回路から電力が供給される。

【0153】

電流センサ６１４は、制動系回路から入力される電流量Ｉｒを検出するセンサである。電流センサ６１４は、検出した電流量Ｉｒを第３切換スイッチ６１３に出力する。

【0154】

第３切換スイッチ６１３は、制動系回路からの電力を供給する経路として、電源Ｂｔ１，Ｂｔ２に供給する経路又は駆動系回路のいずれかを一方を選択するスイッチである。第３切換スイッチ６１３の一方の出力端子は、第２切換スイッチ６１２の入力端子に接続される。第３切換スイッチ６１３の他方の出力端子は、駆動系回路に接続される。第３切換スイッチ６１３の入力端子は、制動系回路に接続される。

【0155】

第３切換スイッチ６１３は、電流センサ６１４からの検出信号に基づいて、切り換えを行う。制動系回路からの電流量が閾値よりも少ない場合（Ｉａ＜Ｉｒ）、第３切換スイッチ６１３は、電源Ｂｔ１，Ｂｔ２に供給する経路を選択する。制動系回路からの電流量が閾値よりも多い場合（Ｉａ＞Ｉｒ）、第３切換スイッチ６１３は、駆動系回路を選択する。これにより、制動系回路からの過剰な電流による電源Ｂｔ１，Ｂｔ２の損傷を防ぐ。

【0156】

具体的には、過剰な電流が制動系回路から入力された場合、駆動系回路を介してループ回路が形成され、回転機１Ｂのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍで放電する。これにより、電源Ｂｔ１，Ｂｔ２は、過充電又は過電流等から保護される。なお、閾値Ｉｒは、電源Ｂｔ１，Ｂｔ２の蓄電量等に応じて変化する可変値でもよい。

【0157】

スイッチ６１５は、制動系回路とワイヤレス受電部ＷＲとの接続を行うスイッチである。スイッチ６１５の一方の端子は、第２切換スイッチ６１２の入力端子と第３切換スイッチ６１３の一方の出力端子とを接続する経路に接続される。スイッチ６１５の他方の端子は、ワイヤレス受電部ＷＲと接続するための端子に接続される。回転機１Ｂが運転中は、スイッチ６１５は、経路を電気的に切り離している。回転機１Ｂが停止すると、スイッチ６１５は、電気的に経路が形成されるように、接点を接続する。これにより、停止中の回転機１Ｂからの電力がワイヤレス受電部ＷＲに伝わるように、経路が形成される。

【0158】

本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、制動系回路に回生用電源６３を電源Ｂｔ１，Ｂｔ２とは別に設けることで、回転機システム１０Ｆの電力効率を向上させることができる。

【0159】

（第１２の実施形態）
図２０は、本発明の第１２の実施形態に係る回転機システム１０Ｇの構成を示す簡略図である。

【0160】

回転機システム１０Ｇは、図１８に示す第１１の実施形態に係る回転機システム１０Ｆにおいて、回生用スイッチ回路６５及び駆動用スイッチ回路６６の代わりにスイッチ回路６５Ｇを設け、切換器６７を追加したものである。その他の点は、第１１の実施形態と同様である。

【0161】

切換器６７は、駆動系回路と制動系回路のいずれかを選択して、スイッチ回路６５Ｇに接続する回路である。回転機１Ｂを駆動制御する場合、切換器６７は、駆動系回路を選択する。回転機１Ｂを制動制御する場合、切換器６７は、制動系回路を選択する。例えば、切換器６７は、図１に示す第１の実施形態に係るメイン制御部２１からの指令により切り換えられる。なお、切換器６７の切り換えは、自動で行われてもよいし、手動で行われてもよいし、その他のどのような方法で行われてもよい。

【0162】

スイッチ回路６５Ｇは、駆動用と回生用で兼用するスイッチ回路である。例えば、スイッチ回路６５Ｇは、図２に示す第２の実施形態に係るスイッチ回路と同様に構成される。図２０では、スイッチ回路６５Ｇには、回転機１Ｂの全てのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍと接続された構成を示しているが、第１１の実施形態と同様に、複数に分けられた一部のコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍが接続されてもよい。この場合、全てのコイル１３ｕ１１～１３ｗ２ｍに対応するように、複数のスイッチ回路６５Ｇが設けられる。

【0163】

本実施形態によれば、駆動用と回生用で兼用するスイッチ回路６５Ｇを設けることで、回転機システム１０Ｇの全体のコストを低減して、第１１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0164】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、構成要素を削除、付加又は変更等をしてもよい。また、複数の実施形態について構成要素を組合せ又は交換等をすることで、新たな実施形態としてもよい。このような実施形態が上述した実施形態と直接的に異なるものであっても、本発明と同様の趣旨のものは、本発明の実施形態として説明したものとして、その説明を省略している。

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】