(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、
前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、
前記半導体スイッチ手段は、
前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、
前記半導体スイッチ手段は、
前記第１状態において当該第１状態に対応した第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続するとともに、前記第２状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断する、第１スイッチ手段と、
前記第２状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを直列に接続するとともに、前記第１状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断する、第２スイッチ手段と、
を備え、
前記第２電機子巻線は、
前記第２スイッチ手段に接続される側と反対側の第２巻線出力端子が前記第２状態に対応した第２電気的中性点に接続され、
前記半導体モジュールは、
前記第１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子とが、一体化して設けられている
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項２】
請求項１記載の３相交流電動機の巻線切替装置において、
前記半導体スイッチ手段は、
さらに、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第２電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第３状態と、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第４状態とを、切替可能であり、
前記第３状態及び前記第４状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側の第２巻線入力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第１状態及び前記第２状態において前記第２巻線入力端子と前記インバータとを遮断する、第３スイッチ手段を備え、
前記第１スイッチ手段は、前記第３状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断するとともに、前記第４状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続し、
前記第２スイッチ手段は、前記第３状態及び前記第４状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断し、
前記半導体モジュールは、
前記第１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
若しくは、
前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
のいずれかの組合せが、一体化して設けられている
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項３】
インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、
前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、
前記半導体スイッチ手段は、
前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、
前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とは直列に接続されており、
前記半導体スイッチ手段は、
前記第１状態において当該第１状態に対応した第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続するとともに、前記第２状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断する、第１スイッチ手段と、
前記第２状態でかつＹ結線とする場合において当該第２状態に対応した第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態でかつデルタ結線とする場合において前記第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを遮断する、第４スイッチ手段と、
前記第２状態でかつデルタ結線とする場合において直列接続した前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線との両方でデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第１電機子巻線に接続される側と反対側の第２巻線出力端子と前記インバータとを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態でかつＹ結線とする場合において前記第２電機子巻線の第２巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第５スイッチ手段と、
を備え、
前記半導体モジュールは、
前記第４スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第５スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子とが、一体化して設けられている
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項４】
インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、
前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、
前記半導体スイッチ手段は、
前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、
前記半導体スイッチ手段は、
前記第２状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを直列に接続するとともに、前記第１状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断する、第２スイッチ手段と、
前記第１状態において前記第１電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第１電機子巻線の前記インバータに接続される側と反対側の第１巻線出力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第２状態において前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第６スイッチ手段と、
前記第１状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側と反対側の第２巻線出力端子と前記インバータとを遮断するとともに、前記第２状態において直列接続した前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とでデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第２巻線出力端子と前記インバータとを接続する、第７スイッチ手段と、を備え、
前記半導体モジュールは、
前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
若しくは、
前記第７スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
のいずれかの組合せが、一体化して設けられている
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項５】
請求項４記載の３相交流電動機の巻線切替装置において、
前記半導体スイッチ手段は、
さらに、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第２電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第３状態と、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方に並列に前記インバータからの供給電力を導く第４状態とを、切替可能であり、
前記第３状態及び前記第４状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側の第２巻線入力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第１状態及び前記第２状態において前記第２巻線入力端子と前記インバータとを遮断する、第３スイッチ手段を備え、
前記第２スイッチ手段は、前記第３状態及び前記第４状態のいずれにおいても前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断し、
前記第６スイッチ手段は、前記第３状態において前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子と前記インバータとを遮断し、前記第４状態において前記第１電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子を前記インバータに接続し、
前記第７スイッチ手段は、前記第３状態及び前記第４状態のいずれにおいても前記第２電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第２巻線出力端子を前記インバータに接続し、
前記半導体モジュールは、
前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第７スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
及び、
前記第７スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
のうち、少なくとも１つの組み合わせが、一体化して設けられている
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項６】
インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、
前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、
前記半導体スイッチ手段は、
前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、
前記半導体スイッチ手段は、
さらに、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第２電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第３状態と、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方に並列に前記インバータからの供給電力を導く第４状態とを、切替可能であり、
前記第１状態及び前記第４状態でかつＹ結線とする場合において当該第１状態に対応した第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続するとともに、前記第２状態及び前記第３状態又は前記第１状態及び前記第４状態でかつデルタ結線とする場合において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断する、第８スイッチ手段と、
前記第２状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを直列に接続するとともに、前記第１状態、前記第３状態、及び前記第４状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断する、第９スイッチ手段と、
前記第３状態及び前記第４状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側の第２巻線入力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第１状態及び前記第２状態において前記第２巻線入力端子と前記インバータとを遮断する、第３スイッチ手段と、
前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつＹ結線とする場合において当該第２状態に対応した第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつデルタ結線とする場合において前記第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを遮断する、第９スイッチ手段と、
前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつデルタ結線とする場合において直列接続した前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方でデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第１電機子巻線に接続される側と反対側の第２巻線出力端子と前記インバータとを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつＹ結線とする場合において前記第２電機子巻線の第２巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第１０スイッチ手段と、
前記第１状態及び前記第４状態において前記第１電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第１電機子巻線の前記インバータに接続される側と反対側の第１巻線出力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第２状態及び第３状態において前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第１１スイッチ手段と、
を備え、
前記半導体モジュールは、
前記第８スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第９スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第８スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第９スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第９スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
前記第１１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
及び、
前記第１０スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、
のうち、少なくとも１つの組み合わせが、一体化して設けられている
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の３相交流電動機の巻線切替装置において、
前記半導体モジュールは、
ノーマリオンタイプのスイッチである３つの前記絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなる前記スイッチ素子と、
ノーマリオフタイプのスイッチである３つの前記絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなる前記スイッチ素子と
を備える
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の３相交流電動機の巻線切替装置において、
前記インバータ又は前記交流電動機の異常検出状態に対応した、前記巻線切替装置の外部からの非常用切替制御信号に応じて、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線を含む複数の電機子巻線に加わる電圧を最小とする電流経路を形成するための、経路切替手段を有する
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【請求項９】
請求項８記載の３相交流電動機の巻線切替装置において、
前記経路切替手段は、
前記スイッチ素子を兼ねる
ことを特徴とする３相交流電動機の巻線切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電動機の巻線切替装置及び交流電動機駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より工作機械や車両などの駆動源として、交流可変周波数電源により駆動制御を行う交流電動機が広く利用されている。この交流電動機には、電機子として上記の交流可変周波数電源の相数と同じ数の巻線が備えられており、それらの接続構成として例えば３相の場合のＹ結線やデルタ結線などがある。さらに近年では、この交流電動機の速度制御やトルク制御を目的として、当該交流電動機がその内部に上記電源相数分の巻線の集合を２組備え、それら２組の巻線に対して交流可変周波数電源と接続を切り替えることにより電機子の界磁を段階的に変化させる巻線切替装置が提案されている。
【０００３】
従来の巻線切替装置の一例として、例えば、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１に記載の巻線切替装置は、当該巻線切替装置が備える２つのスイッチの切り替えの組み合わせによって、２組の巻線のうち一方の組の巻線のみでＹ結線する状態と、２組の巻線を直列に接続した全体でＹ結線する状態とに切り替えることが可能となる。
【０００４】
一組の巻線のみでＹ結線した状態では、インピーダンスが低いので高周波領域でも十分な電流を流すことが可能で高速運転に好適となる。また、直列に接続した２組の巻線全体でＹ結線した状態では、インピーダンスが高いので低周波領域でも十分な電圧を印加することができ、同一電流に対して大きいトルクを発生して低速運転に好適となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９４８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の巻線切替装置は、その内部に備える複数のスイッチがそれぞれ各相に対応して個別に設けられた３つのスイッチ素子で構成されており、つまりスイッチの数の３倍に相当する個数のスイッチ素子がそれぞれ独立した部品として設置されていた。そのため、巻線切替装置内部での配線が煩雑となり設計や組み立て工程が複雑になるとともに、スイッチの設置面積が増加し巻線切替装置全体が大型化していた。この結果、巻線切替装置の生産性の低下や製造コストの増大の一因となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、生産性の向上や製造コストの低減を図れる交流電動機の巻線切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願第１発明は、インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、前記半導体スイッチ手段は、前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、前記半導体スイッチ手段は、前記第１状態において当該第１状態に対応した第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続するとともに、前記第２状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断する、第１スイッチ手段と、前記第２状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを直列に接続するとともに、前記第１状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断する、第２スイッチ手段と、を備え、前記第２電機子巻線は、前記第２スイッチ手段に接続される側と反対側の第２巻線出力端子が前記第２状態に対応した第２電気的中性点に接続され、前記半導体モジュールは、前記第１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子とが、一体化して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本願第１発明においては、半導体スイッチ手段によって、高速駆動に適した第１状態と、低速駆動に適した第２状態との切り替えを行う。このとき、半導体スイッチ手段に備えられる絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子によって第１電機子巻線と第２電機子巻線の電気的な導通と遮断の切り替えを瞬時に行うことができる。この結果、例えば機械的スイッチ手段の場合に生じるチャタリングなどの電気的衝撃を無くすとともに、切り替え期間が長い場合に生じるトルク抜けや制動トルクの発生を抑えて機械的衝撃を防ぐことができる。
【００１０】
一方、６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成する半導体モジュールは汎用性が高く、既にこのような半導体モジュールを１つ又は複数組み込んだ半導体パッケージが広く一般的に製造・流通している。第１発明では、半導体スイッチ手段に、このような汎用性の高い半導体モジュールを用いている。これにより、配線を簡略化し多様な構成の回路設計に広く適用できるとともに、組み立て工程の簡素化を図ることができる。また、スイッチの設置面積を低減することで、巻線切替装置の小型化を図ることもできる。これらの結果、巻線切替装置の生産性の向上を図るとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００１１】
第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段を用いて第１電気的中性点と第２電気的中性点とを接続することで、２つの電機子巻線を使用したＹ結線に対する上記第１状態と第２状態との切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【００１２】
なお、第１電機子巻線と第２電機子巻線の両方が一つのハウジングに収納されて一つのモータを構成する場合、当該ハウジングの内部で上記第２電気的中性点が第２電機子巻線の巻き終わり部分に形成されることで、外部の配線を省略化して交流電動機の組み立てを容易にし、生産性を向上する効果もある。
【００１３】
第２発明は、上記第１発明において、前記半導体スイッチ手段は、さらに、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第２電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第３状態と、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第４状態とを、切替可能であり、前記第３状態及び前記第４状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側の第２巻線入力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第１状態及び前記第２状態において前記第２巻線入力端子と前記インバータとを遮断する、第３スイッチ手段を備え、前記第１スイッチ手段は、前記第３状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断するとともに、前記第４状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続し、前記第２スイッチ手段は、前記第３状態及び前記第４状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断し、前記半導体モジュールは、前記第１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、若しくは、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、のいずれかの組合せが、一体化して設けられていることを特徴とする。
【００１４】
第２発明においては、上記第１発明に加えて、第２電機子巻線のみにインバータからの供給電力を導いて作動させる第３状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に並列に前記インバータからの供給電力を導いて作動させる第４状態とが実現可能となる。この結果、２つの電機子巻線を使用したＹ結線に対する上記第１〜第４状態の４つの状態の切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【００１５】
第３発明は、インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、前記半導体スイッチ手段は、前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とは直列に接続されており、前記半導体スイッチ手段は、前記第１状態において当該第１状態に対応した第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続するとともに、前記第２状態において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断する、第１スイッチ手段と、前記第２状態でかつＹ結線とする場合において当該第２状態に対応した第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態でかつデルタ結線とする場合において前記第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを遮断する、第４スイッチ手段と、前記第２状態でかつデルタ結線とする場合において直列接続した前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線との両方でデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第１電機子巻線に接続される側と反対側の第２巻線出力端子と前記インバータとを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態でかつＹ結線とする場合において前記第２電機子巻線の第２巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第５スイッチ手段と、を備え、前記半導体モジュールは、前記第４スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第５スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子とが、一体化して設けられていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、２つの電機子巻線を使用したＹ結線に対する上記第１状態及び第２状態と、２つの電機子巻線を使用したデルタ結線に対する上記第２状態と、の切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【００１７】
第４発明は、インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、前記半導体スイッチ手段は、前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、前記半導体スイッチ手段は、前記第２状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを直列に接続するとともに、前記第１状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断する、第２スイッチ手段と、前記第１状態において前記第１電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第１電機子巻線の前記インバータに接続される側と反対側の第１巻線出力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第２状態において前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第６スイッチ手段と、前記第１状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側と反対側の第２巻線出力端子と前記インバータとを遮断するとともに、前記第２状態において直列接続した前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とでデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第２巻線出力端子と前記インバータとを接続する、第７スイッチ手段と、を備え、前記半導体モジュールは、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、若しくは、前記第７スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、のいずれかの組合せが、一体化して設けられていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、２つの電機子巻線を使用したデルタ結線に対する上記第１状態と第２状態との切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【００１９】
第５発明は、上記第４発明において、前記半導体スイッチ手段は、さらに、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第２電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第３状態と、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方に並列に前記インバータからの供給電力を導く第４状態とを、切替可能であり、前記第３状態及び前記第４状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側の第２巻線入力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第１状態及び前記第２状態において前記第２巻線入力端子と前記インバータとを遮断する、第３スイッチ手段を備え、前記第２スイッチ手段は、前記第３状態及び前記第４状態のいずれにおいても前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断し、前記第６スイッチ手段は、前記第３状態において前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子と前記インバータとを遮断し、前記第４状態において前記第１電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子を前記インバータに接続し、前記第７スイッチ手段は、前記第３状態及び前記第４状態のいずれにおいても前記第２電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第２巻線出力端子を前記インバータに接続し、前記半導体モジュールは、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第７スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、及び、前記第７スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第６スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、のうち、少なくとも１つの組み合わせが、一体化して設けられていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、第２電機子巻線にインバータからの供給電力を導いて作動させる第３状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に並列に前記インバータからの供給電力を導いて作動させる第４状態とが可能となる。この結果、２つの電機子巻線を使用したデルタ結線に対する上記第１〜第４状態の４つの状態の切り替えを、簡易な配線構成で実現することができる。
【００２１】
第６発明は、インバータにより給電される交流電動機に備えられた３相の第１電機子巻線及び第２電機子巻線に係わる巻線切り替えを行う、３相交流電動機の巻線切替装置であって、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第１電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に前記インバータからの供給電力を導く第２状態とを、切替可能な、半導体スイッチ手段を有し、前記半導体スイッチ手段は、前記３相にそれぞれ対応した３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなるスイッチ素子を２組備えるとともに当該２組のスイッチ素子に含まれる６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成された半導体モジュールを、少なくとも１つ有し、前記半導体スイッチ手段は、さらに、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線のうち前記第２電機子巻線に前記インバータからの供給電力を導く第３状態と、前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方に並列に前記インバータからの供給電力を導く第４状態とを、切替可能であり、前記第１状態及び前記第４状態でかつＹ結線とする場合において当該第１状態に対応した第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを接続するとともに、前記第２状態及び前記第３状態又は前記第１状態及び前記第４状態でかつデルタ結線とする場合において前記第１電気的中性点と前記第１電機子巻線とを遮断する、第８スイッチ手段と、前記第２状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを直列に接続するとともに、前記第１状態、前記第３状態、及び前記第４状態において前記第１電機子巻線と前記第２電機子巻線とを遮断する、第９スイッチ手段と、前記第３状態及び前記第４状態において前記第２電機子巻線の前記第２スイッチ手段に接続される側の第２巻線入力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第１状態及び前記第２状態において前記第２巻線入力端子と前記インバータとを遮断する、第３スイッチ手段と、前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつＹ結線とする場合において当該第２状態に対応した第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつデルタ結線とする場合において前記第２電気的中性点と前記第２電機子巻線とを遮断する、第９スイッチ手段と、前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつデルタ結線とする場合において直列接続した前記第１電機子巻線及び前記第２電機子巻線の両方でデルタ結線を構成するよう、前記第２電機子巻線の前記第１電機子巻線に接続される側と反対側の第２巻線出力端子と前記インバータとを接続するとともに、前記第１状態又は前記第２状態、前記第３状態、及び前記第４状態でかつＹ結線とする場合において前記第２電機子巻線の第２巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第１０スイッチ手段と、前記第１状態及び前記第４状態において前記第１電機子巻線でデルタ結線を構成するよう、前記第１電機子巻線の前記インバータに接続される側と反対側の第１巻線出力端子を前記インバータに接続するとともに、前記第２状態及び第３状態において前記第１電機子巻線の前記第１巻線出力端子と前記インバータとを遮断する、第１１スイッチ手段と、を備え、前記半導体モジュールは、前記第８スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第９スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第８スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第９スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第９スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第３スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、前記第１１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１２スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、及び、前記第１０スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子と、前記第１１スイッチ手段に備えられる前記スイッチ素子の３つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子との組み合わせ、のうち、少なくとも１つの組み合わせが、一体化して設けられていることを特徴とする。
【００２２】
第６発明においては、第１電機子巻線のみにインバータからの供給電力を導いて作動させる第１状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に直列に前記インバータからの供給電力を導いて作動させる第２状態と、第２電機子巻線にインバータからの供給電力を導いて作動させる第３状態と、第１電機子巻線及び第２電機子巻線の両方に並列にインバータからの供給電力を導いて作動させる第４状態とのそれぞれの状態で、さらにＹ結線とデルタ結線とを選択的に切り替えることが可能となる。これにより、２つの電機子巻線を使用した上記Ｙ結線での第１〜第４状態と上記デルタ結線での第１〜第４状態の８つの状態の切り替えを実現することができる。
【００２３】
第７発明は、上記第１乃至第６発明のいずれかにおいて、前記半導体モジュールは、ノーマリオンタイプのスイッチである３つの前記絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなる前記スイッチ素子と、ノーマリオフタイプのスイッチである３つの前記絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子からなる前記スイッチ素子とを備えることを特徴とする。
【００２４】
一方のスイッチ素子側にノーマリオンタイプを用いて、他方のスイッチ素子側には上記と逆のノーマリオフタイプを用いることにより、第１状態と第２状態とで切り替えを行う際、一方のスイッチ素子側と他方のスイッチ素子側とで駆動信号を共通化することができる。
【００２５】
第８発明は、上記第１乃至第７発明のいずれかにおいて、前記インバータ又は前記交流電動機の異常検出を有することを特徴とする。
【００２６】
インバータ又は交流電動機から異常が検出された場合、つまり、例えば交流電動機に設けた速度検出器の故障、各種信号線の断線、又は速度演算器の誤作動などといった速度検出に関わる異常が検出された場合には、非常時とみなして、切替制御装置が巻線切替装置の経路切替手段を非常時に対応する接続／遮断状態に切り替える。この非常時に対応する切り替え状態の際には、２つの電機子巻線それぞれに加わる電圧を最小として、各スイッチ素子、特に２つの電機子巻線の間に配置されているスイッチ素子を過電圧から保護することができる。
【００２７】
第９発明は、上記第８発明において、前記経路切替手段は、前記スイッチ素子を兼ねることを特徴とする。
【００２８】
これにより、非常時のための専用のスイッチを別途設けることなく、簡易な構成で各スイッチ素子を過電圧から保護することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、巻線切替装置の生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る巻線切替装置を備えた交流電動機駆動システムの構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図３】第１スイッチと第２スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図４】第１スイッチと第６スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図５】第２スイッチと第３スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図６】第３スイッチと第５スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図７】第３スイッチと第６スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図８】第５スイッチと第６スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図９】第４スイッチと第５スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図１０】第２スイッチと第６スイッチとを一体化した半導体モジュールを示す図である。
【図１１】切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【図１２】第１変形例における巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図１３】第１変形例における切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【図１４】第２変形例における巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図１５】第２変形例における切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【図１６】第３変形例における巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図１７】第３変形例における切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【図１８】第４変形例における巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図１９】第４変形例における切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【図２０】第５変形例における巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図２１】第５変形例における切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【図２２】第６変形例における巻線切替装置及び３相交流モータの回路構成を示す図である。
【図２３】第６変形例における切替制御装置が巻線切替装置の各スイッチに対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態による巻線切替装置を備えた交流電動機駆動システムの構成を模式的に示したブロック図である。
【００３６】
この図１において、交流電動機駆動システム１００は、３相交流モータ２を駆動するものであり、インバータ１と、交流電動機としての上記３相交流モータ２と、巻線切替装置３と、センサ４と、切替制御装置５とを備えている。
【００３７】
インバータ１は、この例では半導体で構成する６つのスイッチ素子ＳＷを備えており、そのうち直列に接続した２つのスイッチ素子ＳＷを３組並列に接続したブリッジにより構成されている。このブリッジ全体に単相直流電力を供給し、６つのスイッチ素子ＳＷをそれぞれ適宜の順序により導通と遮断を繰り返すことで、各組における直列接続の２つのスイッチ素子ＳＷの間から３相交流電力Ｕ，Ｖ，Ｗがインバータ出力として出力される。
【００３８】
３相交流モータ２は、上記インバータ１から出力された３相交流電源により駆動されるモータであり、図中には電機子として界磁制御を行う巻線のみ示している。本実施形態において用いる３相交流モータ２は、同じ巻数である３つの巻線を３相交流の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応して並列に配置した２つの電機子巻線、すなわち第１電機子巻線１１及び第２電機子巻線１２を備えている。これら２つの電機子巻線１１，１２同士は３相交流モータ２内において互いに電気的な接続はなく、それぞれに対し３相交流モータ２外部からの電気的接続が可能な入力端子及び出力端子が設けられている。第１電機子巻線１１は、３相交流モータ２外部に対して第１入力端子（第１巻線入力端子）１１ａ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と第１出力端子（第１巻線出力端子）１１ｂ（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とで電気的な接続が可能である。第２電機子巻線１２は、３相交流モータ２外部に対して第２入力端子（第２巻線入力端子）１２ａ（Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３）と第２出力端子（第２巻線出力端子）１２ｂ（Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４）とで電気的な接続が可能である（ただし、後述するように第１出力端子１１ｂ、第２入力端子１２ａ、及び第２出力端子１２ｂを外部からは接続させない例外あり）。なお、この３相交流モータ２は、誘導型又は同期型、あるいは回転型又は直動型のいずれにも適用可能であり、特に図示しないが、２つの電機子巻線１１，１２はそれらの種別の違いに応じて適切に構成・配置すればよい。
【００３９】
巻線切替装置３は、後に詳述するように複数の半導体スイッチ素子を備えている。そして、それら複数の半導体スイッチ素子の導通と遮断とを適宜の組み合わせで切り替えることで、上述したインバータ出力Ｕ，Ｖ，Ｗ、第１入力端子１１ａ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）、第１出力端子１１ｂ（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）、第２入力端子１２ａ（Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３）、及び第２出力端子１２ｂ（Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４）の間の導通と遮断とを切り替える。巻線切替装置３内部の接続回路構成は、本実施形態及び後述する各変形例でそれぞれ異なる（後に詳述）。
【００４０】
センサ４は、上記インバータ１、３相交流モータ２、及び巻線切替装置３を含めた本実施形態の交流電動機駆動システム１００の全体、及びこれを備えたアプリケーション（例えば、電車や電気自動車を含む車両や工作機械など）の全体における各種の異常を検出して切替制御装置５に検出信号を出力する。
【００４１】
切替制御装置５は、特に図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＡ／Ｄ変換器などで構成される。この切替制御装置５は、特に図示しない上位制御装置からの指令に基づいて、インバータ１に対し適宜の周波数で３相交流電力を出力させるよう、内部の６つのスイッチ素子ＳＷのそれぞれの導通と遮断の切り替え制御を行う。またこれとともに、切替制御装置５は、巻線切替装置３による、インバータ出力と各電機子巻線１１，１２の各端子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂとの間の導通及び遮断の切り替え制御を行う。なお、本実施形態において、巻線切替装置３は、第１電機子巻線１１及び第２電機子巻線１２のうち、第１電機子巻線１１のみにインバータ出力を導く第１状態と、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とを電気的に直列接続した全体にインバータ出力を導く第２状態と、第２電機子巻線１２のみにインバータ出力を導く第３状態と、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とを電気的に並列接続した両方にインバータ出力を導く第４状態とを、それぞれＹ結線の場合とデルタ結線の場合とに区別して切り替える。すなわち、Ｙ結線の第１〜第４状態それぞれと、デルタ結線の第１〜第４状態それぞれの合計８つの状態を切り替えることができる。そして、さらに、巻線切替装置３は、それら８つの状態に加え、センサ４から異常が検出された際に各電機子巻線１１，１２に加わる電圧を最小にする非常時の状態、を含めた、合計９つの状態を選択的に切り替えることができる（後に詳述する）。
【００４２】
図２は、本実施形態における巻線切替装置３及び３相交流モータ２の回路構成を示す図である。この図２において、巻線切替装置３では、インバータ出力がそのまま第１入力端子１１ａに入力するよう、接続されている。また、第１出力端子１１ｂが、第８スイッチ手段としての第１スイッチＳ１を介して各相の配線を一点に短絡させる第１電気的中性点１３に接続されるとともに、第９スイッチ手段としての第２スイッチＳ２を介してそのまま第２入力端子１２ａに接続されている。また、第２入力端子１２ａが、第３スイッチ手段としての第３スイッチＳ３を介してそのままインバータ１に接続されている。また、第２出力端子１２ｂが、第１０スイッチ手段としての第４スイッチＳ４を介して各相の配線を一点に短絡させる第２電気的中性点１４に接続されるとともに、第１１スイッチ手段としての第５スイッチＳ５を介してインバータ１に接続されている。また、第１出力端子１１ｂが、第１２スイッチ手段としての第６スイッチＳ６を介してインバータ１に接続されている。
【００４３】
ここで、第６スイッチＳ６を介した第１出力端子１１ｂとインバータ１との接続については、対応する相の配線同士を接続するのではなく、第１出力端子１１ｂのＵ相（図中のＵ２）をインバータ１のＶ相（図中のＶ）に接続し、第１出力端子１１ｂのＶ相（図中のＶ２）をインバータ１のＷ相（図中のＷ）に接続し、第１出力端子１１ｂのＷ相（図中のＷ２）をインバータ１のＵ相（図中のＵ）に接続している。これにより、第６スイッチＳ６を接続した際には、第１電機子巻線１１のみでデルタ結線を構成するようになっている。また、第５スイッチＳ５を介した第２出力端子１２ｂとインバータ１との接続についても同様となっている。
【００４４】
上記６つのスイッチ、つまり第１〜６スイッチＳ１〜Ｓ６は、それぞれ、３相に対応する各配線の電気的な導通と遮断を行う３つの半導体スイッチ素子の集合で構成されている。すなわち、上記切替制御装置５からの切り替え制御によって各スイッチＳ１〜Ｓ６単位で個別に切り替え制御が行われ、各スイッチＳ１〜Ｓ６のそれぞれにおける３つの半導体スイッチ素子が一括して同じ切り替え動作を行う。
【００４５】
また、本実施形態では、各半導体スイッチ素子が例えばＳｉＣ及びＧａＮを使用したＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）素子で構成されている。そして、図３に示すように第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とを合わせた６つのＩＧＢＴ素子１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆが、１つの半導体モジュール１６Ａとして一体化した構成で設けられている。
【００４６】
この半導体モジュール１６Ａにおいては、直列に接続された２つのＩＧＢＴ素子１５Ａ，１５Ｄ（そして１５Ｂ，１５Ｅ、及び１５Ｃ，１５Ｆ）が３組並列に配置されており、各組の両端とそれぞれの直列接続の中間点がモジュール端子として接続可能となっている。このような配線構成で６つのＩＧＢＴ素子１５Ａ〜１５Ｆを備えた半導体モジュール１６Ａは、多様な構成の回路設計に利用できるため汎用性が高く、現在ではこの半導体モジュール１６Ａを１つ又は複数組み込んだ半導体パッケージが広く一般的に製造・流通されている。この結果、モジュール単位のコストを比較的低くすることができる。
【００４７】
図３に示す例では、上記３組のそれぞれにおいて直列接続された２つのＩＧＢＴ素子１５Ａ，１５Ｄ（そして１５Ｂ，１５Ｅ、及び１５Ｃ，１５Ｆ）のうち、各組の一方側の３つのＩＧＢＴ素子１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆを第１スイッチＳ１とし、各組の他方に対応側の３つのＩＧＢＴ素子１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを第２スイッチＳ２として利用することができる。そして、対応する組み合わせの３組のモジュール端子（各組における上記直列接続の中間点）をそれぞれ第１出力端子１１ｂ、第２入力端子１２ａ、第１電気的中性点１３に接続することができる。
【００４８】
以上のように、ＩＧＢＴ素子である半導体スイッチ素子で構成された第１〜６スイッチＳ１〜Ｓ６が、それぞれ各請求項記載のスイッチ素子を構成し、それら全体が各請求項記載の半導体スイッチ手段を構成する。
【００４９】
なお、図３に示す例の第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２の組み合わせ以外でも、以下に示すような２つのスイッチの組み合わせによって１つの半導体モジュールとして一体化することができる。例えば図４に示すように、第１スイッチＳ１と第６スイッチＳ６との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｂとして一体化できる。この場合には、第１スイッチＳ１側の３つのモジュール端子を第１電気的中性点１３に接続し、第６スイッチＳ６側の３つのモジュール端子をインバータ１に接続し、これら２つのスイッチＳ１，Ｓ６の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子を第１出力端子１１ｂへ接続すればよい。なお、上記中間点の３つのモジュール端子にそれぞれ接続する第１出力端子１１ｂの各相Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に対して、第６スイッチＳ６側のモジュール端子は相を変えて接続する必要がある。つまり、第１出力端子１１ｂのＵ２相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子をインバータ１のＶ相に接続し、第１出力端子１１ｂのＶ２相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子をインバータ１のＷ相に接続し、第１出力端子１１ｂのＷ２相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子をインバータ１のＵ相に接続する必要がある。
【００５０】
また、例えば図５に示すように、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｃとして一体化できる。この場合には、第２スイッチＳ２側の３つのモジュール端子を第１出力端子１１ｂに接続し、第３スイッチＳ３側の３つのモジュール端子をインバータ１に接続し、これら２つのスイッチＳ２，Ｓ３の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子を第２入力端子１２ａへ接続すればよい。なお、３組のモジュール端子はそれぞれ各相をそのまま対応させて接続できる。
【００５１】
また、例えば図６に示すように、第３スイッチＳ３と第５スイッチＳ５との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｄとして一体化できる。この場合には、第３スイッチＳ３側の３つのモジュール端子を第２入力端子１２ａに接続し、第５スイッチＳ５側の３つのモジュール端子を第２出力端子１２ｂに接続し、これら２つのスイッチＳ３，Ｓ５の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子をインバータ１へ接続すればよい。なお、上記中間点の３つのモジュール端子にそれぞれ接続するインバータ１の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対して、第５スイッチＳ５側のモジュール端子は相を変えて接続する必要がある。つまり、インバータ１のＵ相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子を第２出力端子１２ｂのＷ４相に接続し、インバータ１のＶ相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子を第２出力端子１２ｂのＵ４相に接続し、インバータ１のＷ相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子を第２出力端子１２ｂのＶ４相に接続する必要がある。
【００５２】
また、例えば図７に示すように、第３スイッチＳ３と第６スイッチＳ６との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｅとして一体化できる。この場合には、第３スイッチＳ３側の３つのモジュール端子を第２入力端子１２ａに接続し、第６スイッチＳ６側の３つのモジュール端子を第１出力端子１１ｂに接続し、これら２つのスイッチＳ３，Ｓ６の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子をインバータ１へ接続すればよい。なお、上記中間点の３つのモジュール端子にそれぞれ接続するインバータ１の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対して、第６スイッチＳ６側のモジュール端子は相を変えて接続する必要がある。つまり、インバータ１のＵ相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子を第１出力端子１１ｂのＷ２相に接続し、インバータ１のＶ相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子を第２出力端子１１ｂのＵ２相に接続し、インバータ１のＷ相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子を第１出力端子１１ｂのＶ２相に接続する必要がある。
【００５３】
また、例えば図８に示すように、第５スイッチＳ５と第６スイッチＳ６との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｆとして一体化できる。この場合には、第５スイッチＳ５側の３つのモジュール端子を第２出力端子１２ｂに接続し、第６スイッチＳ６側の３つのモジュール端子を第１出力端子１１ｂに接続し、これら２つのスイッチＳ５，Ｓ６の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子をインバータ１へ接続すればよい。なお、上記中間点の３つのモジュール端子にそれぞれ接続するインバータ１の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対して、第５スイッチＳ５側のジュール端子及び第６スイッチＳ６側のモジュール端子は相を変えて接続する必要がある。つまり、インバータ１のＵ相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子を第２出力端子１２ｂのＷ４相に接続し、同じ中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子を第１出力端子１１ｂのＷ２相に接続する。またインバータ１のＶ相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子を第２出力端子１２ｂのＵ４相に接続し、同じ中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子を第１出力端子１１ｂのＵ２相に接続する。また、インバータ１のＷ相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子を第２出力端子１２ｂのＶ４相に接続し、同じ中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子を第１出力端子１１ｂのＶ２相に接続する必要がある。
【００５４】
また、例えば図９に示すように、第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｇとして一体化できる。この場合には、第４スイッチＳ４側の３つのモジュール端子を第２電気的中性点１４に接続し、第５スイッチＳ５側の３つのモジュール端子をインバータ１に接続し、これら２つのスイッチＳ４，Ｓ５の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子を第２出力端子１２ｂへ接続すればよい。なお、上記中間点の３つのモジュール端子にそれぞれ接続する第２出力端子１２ｂの各相Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４に対して、第５スイッチＳ５側のモジュール端子は相を変えて接続する必要がある。つまり、第２出力端子１２ｂのＵ４相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子をインバータ１のＶ相に接続し、第２出力端子１２ｂのＶ４相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子をインバータ１のＷ相に接続し、第２出力端子１２ｂのＷ４相に接続する中間点に対応する第５スイッチＳ５側のモジュール端子をインバータ１のＵ相に接続する必要がある。
【００５５】
また、例えば図１０に示すように、第２スイッチＳ２と第６スイッチＳ６との組み合わせでも１つの半導体モジュール１６Ｈとして一体化できる。この場合には、第２スイッチＳ２側の３つのモジュール端子を第２入力端子１２ａに接続し、第６スイッチＳ６側の３つのモジュール端子をインバータ１に接続し、これら２つのスイッチＳ２，Ｓ６の直列接続の中間点に接続する３つのモジュール端子を第１出力端子１１ｂへ接続すればよい。なお、上記中間点の３つのモジュール端子にそれぞれ接続する第１出力端子１１ｂの各相Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に対して、第６スイッチＳ６側のモジュール端子は相を変えて接続する必要がある。つまり、第１出力端子１１ｂのＵ２相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子をインバータ１のＶ相に接続し、第１出力端子１１ｂのＶ２相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子をインバータ１のＷ相に接続し、第１出力端子１１ｂのＷ２相に接続する中間点に対応する第６スイッチＳ６側のモジュール端子をインバータ１のＵ相に接続する必要がある。
【００５６】
なお、巻線切替装置３は複数の半導体モジュール１６Ａ乃至１６Ｈを備えてもよく、例えば図３に示す第１スイッチと第２スイッチとを組み込んだ半導体モジュール１６Ａと、図７に示す第３スイッチと第６スイッチとを組み込んだ半導体モジュール１６Ｅと、図９に示す第４スイッチと第５スイッチとを組み込んだ半導体モジュール１６Ｇとを併設できるように、それぞれに組み込むスイッチが重複しない組み合わせで複数の半導体モジュール１６Ａ乃至１６Ｈを備えるようにしてもよい。
【００５７】
図１１は、本実施形態において切替制御装置５が巻線切替装置３の各スイッチＳ１〜Ｓ６に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【００５８】
上述したように、本実施形態において巻線切替装置３は、第１電機子巻線１１にインバータ出力を導く第１状態と、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とを電気的に直列接続した全体にインバータ出力を導く第２状態と、第２電機子巻線１２のみにインバータ出力を導く第３状態と、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とを電気的に並列接続した両方にインバータ出力を導く第４状態とを、それぞれＹ結線の場合とデルタ結線の場合とに区別して切り替え、さらにセンサ４から異常が検出された際に各電機子巻線１１，１２に加わる電圧を最小にする非常時の状態、の合計９つの状態を選択的に切り替える。
【００５９】
具体的には、図１１に示すように、Ｙ結線での第１状態を実現する際には、切替制御装置５が巻線切替装置３の第１スイッチＳ１をＯＮ（導通；以下同様）とし、第２〜６スイッチＳ２〜Ｓ６を全てＯＦＦ（遮断；以下同様）とする。これにより、Ｙ結線された第１電機子巻線１１のみがインバータ１に接続される上記第１状態に切り替えられる。この際には、インピーダンスが低いため高周波領域でも十分な電流を流すことができ、３相交流モータ２を高速で駆動するのに好適な状態となる。
【００６０】
また、Ｙ結線での第２状態を実現する際には、第１スイッチＳ１をＯＦＦとし、第２スイッチＳ２をＯＮとし、第３スイッチＳ３をＯＦＦとし、第４スイッチＳ４をＯＮとし、第５〜６スイッチＳ５〜Ｓ６をＯＦＦとする。これにより、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とが直列に接続してその全体が第２電気的中性点１４を介したＹ結線となってインバータ１に接続される上記第２状態に切り替えられる。この際には、インピーダンスが高いので低周波領域でも十分な電圧を印加することができ、同一電流に対して３相交流モータ２に大きいトルクを発生させることができ、低速駆動に好適な状態となる。
【００６１】
なお、以上の第１状態と第２状態との切り替えは、例えば３相交流モータ２の回転速度が所定の閾値速度より速い場合は第１状態、遅い場合は第２状態に切り替えるようにしてもよいし、誘起電圧と直流電圧との関係により切り替えるようにしてもよい。
【００６２】
また、Ｙ結線での第３状態を実現する際には、第１〜２スイッチＳ１〜Ｓ２をＯＦＦとし、第３〜４スイッチＳ３〜Ｓ４をＯＮとし、第５〜６スイッチＳ５〜Ｓ６をＯＦＦとする。これにより、Ｙ結線された第２電機子巻線１２のみがインバータ１に接続される上記第３状態に切り替えられる。この際には、第２電機子巻線１２の巻数にもよるが、第１状態と同等にインピーダンスが低いため高周波領域でも十分な電流を流すことができ、３相交流モータ２を高速で駆動するのに好適な状態となる。
【００６３】
また、Ｙ結線での第４状態を実現する際には、第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２スイッチＳ２をＯＦＦとし、第３〜４スイッチＳ３〜Ｓ４をＯＮとし、第５〜６スイッチＳ５〜Ｓ６をＯＦＦとする。これにより、それぞれＹ結線された第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の両方が並列にインバータ１に接続される上記第４状態に切り替えられる。この際には、各電機子巻線１１，１２の巻数にもよるが、第１状態と同等にインピーダンスが低いため高周波領域でも十分な電流を流すことができ、３相交流モータ２を高速で駆動するのに好適な状態となる。
【００６４】
また、デルタ結線での第１状態を実現する際には、第１〜５スイッチＳ１〜Ｓ５をＯＦＦとし、第６スイッチＳ６だけをＯＮとする。これにより、デルタ結線された第１電機子巻線１１のみがインバータ１に接続される上記第１状態に切り替えられる。この際には、インピーダンスが低いため高周波領域でも十分な電流を流すことができ、３相交流モータ２を高速で駆動するのに好適な状態となる。
【００６５】
また、デルタ結線での第２状態を実現する際には、第１スイッチＳ１をＯＦＦとし、第２スイッチＳ２をＯＮとし、第３〜４スイッチＳ３〜Ｓ４をＯＦＦとし、第５スイッチＳ５をＯＮとし、第６スイッチＳ６をＯＦＦとする。これにより、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とが直列に接続してその全体がデルタ結線となってインバータ１に接続される上記第２状態に切り替えられる。この際には、インピーダンスが高いので低周波領域でも十分な電圧を印加することができ、同一電流に対して３相交流モータ２に大きいトルクを発生させることができ、低速駆動に好適な状態となる。
【００６６】
また、デルタ結線での第３状態を実現する際には、第１〜２スイッチＳ１〜Ｓ２をＯＦＦとし、第３スイッチＳ３をＯＮとし、第４スイッチＳ４をＯＦＦとし、第５スイッチＳ５をＯＮとし、第６スイッチＳ６をＯＦＦとする。これにより、デルタ結線された第２電機子巻線１２のみがインバータ１に接続される上記第３状態に切り替えられる。この際には、第２電機子巻線１２の巻数にもよるが、第１状態と同等にインピーダンスが低いため高周波領域でも十分な電流を流すことができ、３相交流モータ２を高速で駆動するのに好適な状態となる。
【００６７】
また、デルタ結線での第４状態を実現する際には、第１〜２スイッチＳ１〜Ｓ２をＯＦＦとし、第３スイッチＳ３をＯＮとし、第４スイッチＳ４をＯＦＦとし、第５〜６スイッチＳ５〜Ｓ６をＯＮとする。これにより、それぞれデルタ結線された第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の両方を並列にインバータ１に接続される上記第４状態に切り替えられる。この際には、各電機子巻線１１，１２の巻数にもよるが、第１状態と同等にインピーダンスが低いため高周波領域でも十分な電流を流すことができ、３相交流モータ２を高速で駆動するのに好適な状態となる。
【００６８】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３の第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２だけをＯＮとし、他の第３〜第６スイッチＳ３〜Ｓ６をＯＦＦとすることで、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる上記非常時の状態に切り替えられる。このとき異常を検出したセンサ４から出力される検出信号が非常用切替制御信号を構成し、全ての第１〜６スイッチＳ１〜Ｓ６が経路切替手段を構成する。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ１〜Ｓ６を備えることで、高速駆動に適した第１状態と、低速駆動に適した第２状態との切り替えを行う。このとき、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子で構成する各スイッチＳ１〜Ｓ６により第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の電気的な導通と遮断の切り替えを瞬時に行うことができる。この結果、例えば機械的スイッチ手段の場合に生じるチャタリングなどの電気的衝撃を無くすとともに、切り替え期間が長い場合に生じるトルク抜けや制動トルクの発生を抑えて機械的衝撃を防ぐことができる。
【００７０】
そして、各スイッチＳ１〜Ｓ６に関しては、以下のような効果がある。すなわち、前述したように、６つの絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ素子を一体化して構成する半導体モジュールは汎用性が高く、既にこのような半導体モジュールを１つ又は複数組み込んだ半導体パッケージが広く一般的に製造・流通している。本実施形態では、スイッチＳ１〜Ｓ６のうち、少なくとも２つのスイッチ（図３の例ではスイッチＳ１，Ｓ２、図４の例ではスイッチＳ１，Ｓ６、図５の例ではスイッチＳ２，Ｓ３、図６の例ではスイッチＳ３，Ｓ５、図７の例ではスイッチＳ３，Ｓ６、図８の例ではスイッチＳ５，Ｓ６、図９の例ではスイッチＳ４，Ｓ５、図１０の例ではスイッチＳ２，Ｓ６）に備えられた６つのＩＧＢＴ素子１５Ａ〜１５Ｆを、このような汎用性の高い半導体モジュールを用いた１つの半導体モジュールとして一体化している。これにより、配線を簡略化し多様な構成の回路設計に広く適用できるとともに、組み立て工程の簡素化を図ることができる。また、スイッチの設置面積を低減することで、巻線切替装置３の小型化を図ることもできる。これらの結果、巻線切替装置３の生産性の向上を図るとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００７１】
また、各スイッチＳ１〜Ｓ６が、ＳｉＣ及びＧａＮを使用したＩＧＢＴ素子で構成されていることにより、導通損失を極限まで低減できるという効果がある。また、このようにＳｉＣ及びＧａＮを使用したＩＧＢＴ素子は高温環境下での動作が可能であるため、それを備える巻線切替装置３を３相交流モータ２の直近に配置、又は一体化することができ、すなわち交流電動機駆動システム１００全体を小型化することができる。なお、その他通常の構成のＩＧＢＴ素子を用いてもよいことはもちろんである。
【００７２】
また、例えば、３相交流モータ２の高速回転時に巻線切替装置３が第２状態（低速適合状態）となった場合には、２つの電機子巻線１１，１２の間に誘起される電圧は半導体スイッチ素子の耐圧を超える可能性がある。この対策として、本実施形態では特に、インバータ１又は３相交流モータ２の異常検出状態に対応したセンサ４からの検出信号に応じて、各スイッチＳ１〜Ｓ６が、第１電機子巻線１１及び第２電機子巻線１２に加わる電圧を最小とする電流経路を形成する。すなわち、上記センサ４から異常が検出された場合、つまり、例えば３相交流モータ２に設けたロータリエンコーダなどの速度検出器（特に図示せず）の故障、各種信号線の断線、又は速度演算器の誤作動などといった速度検出に関わる異常が検出された場合には、非常時とみなして、切替制御装置５が巻線切替装置３の各スイッチＳ１〜Ｓ６を非常時に対応するＯＮ／ＯＦＦ状態に切り替える（上記図１１参照）。この結果、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小として、各半導体スイッチ素子、特に２つの電機子巻線１１，１２の間に配置されている第２スイッチＳ２を過電圧から保護することができる。
【００７３】
このとき、本実施形態では特に、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２が、第１電機子巻線１１及び第２電機子巻線１２に加わる電圧を最小とする上記電流経路を形成する。これにより、非常時のための専用のスイッチを別途設けることなく、簡易な構成で各スイッチＳ１〜Ｓ６を過電圧から保護することができる。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。なお、上記実施形態と同等の部分については、同じ符号を付し適宜説明を省略又は簡略化する。
【００７５】
（１）Ｙ結線の第１状態と、Ｙ結線とデルタ結線のそれぞれで第２状態に切り替える場合
上記実施形態では、Ｙ結線とデルタ結線のそれぞれで第１〜４状態に切り替える構成としていたが、本発明はこれに限られない。例えば、そのうちのＹ結線の第１状態と、Ｙ結線とデルタ結線のそれぞれの第２状態にだけ限定して切替可能に構成してもよい。
【００７６】
図１２は、そのような第１変形例における巻線切替装置３Ａ及び３相交流モータ２Ａ（この例では上記３相交流モータ２と同様の構成である）の回路構成を示す図であり、上記図２に対応する図である。
【００７７】
この図１２において、巻線切替装置３Ａは、インバータ出力を第１入力端子１１ａに接続している。第１出力端子１１ｂが第１スイッチＳ１を介して各相の配線を一点に短絡させる第１電気的中性点１３に接続されるとともに、第２入力端子１２ａに接続されている。また、第２出力端子１２ｂは、第４スイッチＳ４を介して各相の配線を一点に短絡させる第２電気的中性点１４に接続されるとともに、第５スイッチ手段としての第５スイッチＳ５を介してインバータ１に接続されている。なお、本変形例における第１スイッチＳ１が各請求項記載の第１スイッチ手段を構成し、第４スイッチＳ４が第４スイッチ手段を構成し、第５スイッチＳ５が第５スイッチ手段を構成する。
【００７８】
なお、本変形例においては、上記図９に示した、第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｇとして一体化したものを、設けることができる。
【００７９】
図１３は、本変形例において切替制御装置５が巻線切替装置３Ａの各スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ５に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【００８０】
上述したように、本変形例において巻線切替装置３Ａは、Ｙ結線とした第１電機子巻線１１のみにインバータ出力を導く第１状態と、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とを電気的に直列接続した全体をＹ結線又はデルタ結線として両方にインバータ出力を導く２通りの第２状態と、センサ４から異常が検出された際に各電機子巻線１１，１２に加わる電圧を最小にする非常時、の４つの状態を選択的に切り替えることができる。
【００８１】
具体的には、図１３のテーブルに示すように、Ｙ結線の第１状態を実現する際には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ａの第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２〜３スイッチＳ２〜Ｓ３をＯＦＦとする。これにより、Ｙ結線とした第１電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第１状態に切り替えられる。
【００８２】
また、Ｙ結線の第２状態を実現する際には、切替制御装置５が第１スイッチＳ２をＯＦＦとし、第４スイッチＳ４をＯＮとし、第５スイッチＳ５をＯＦＦとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でＹ結線を構成しインバータ１へ接続する上記第２状態に切り替えられる。
【００８３】
また、デルタ結線の第２状態を実現する際には、切替制御装置５が第１スイッチＳ１と第４スイッチＳ４をＯＦＦとし、第５スイッチＳ５をＯＮとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でデルタ結線を構成しインバータ１へ接続する上記第２状態に切り替えられる。
【００８４】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ａの第１スイッチＳ１をＯＮとし、第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５をＯＦＦとする。これにより、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる非常時の状態に切り替えられる。
【００８５】
以上説明したように、本変形例においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ５を備え、インバータ１、第１電気的中性点１３、及び第２電気的中性点１４とを接続する。これにより、２つの電機子巻線１１，１２を使用したＹ結線に対する上記第１状態と第２状態、及び２つの電機子巻線１１，１２を使用したデルタ結線に対する上記第２状態との切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【００８６】
（２）Ｙ結線だけで第１〜４状態に切り替える場合
上記実施形態では、Ｙ結線とデルタ結線のそれぞれで第１〜４状態に切り替える構成としていたが、本発明はこれに限られない。例えば、そのうちのＹ結線とした第１〜４状態にだけ限定して切替可能に構成してもよい。
【００８７】
図１４は、そのような第２変形例における巻線切替装置３Ｂ及び３相交流モータ２Ｂの回路構成を示す図である。この図１４において、巻線切替装置３Ｂは、インバータ出力を第１入力端子１１ａに接続している。第１出力端子１１ｂが第１スイッチＳ１を介して各相の配線を一点に短絡させる第１電気的中性点１３に接続されるとともに、第２スイッチＳ２を介して第２入力端子１２ａに接続されている。また、第２入力端子１２ａは第３スイッチＳ３を介してインバータ１に接続されている。なお、本変形例においては、前述の例外として、第２電機子巻線１２の第２出力端子１２ｂは巻線切替装置３Ｂに接続されず、３相交流モータ２Ｂの内部において、各相の配線が一点に短絡される第２電気的中性点１４に対し、接続されている。なお、本変形例における第１スイッチＳ１は各請求項記載の第１スイッチ手段を構成し、第２スイッチＳ２が第２スイッチ手段を構成し、第３スイッチＳ３が第３スイッチ手段を構成する。
【００８８】
本変形例においては、上記図３に示した、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ａとして一体化したものや、上記図５に示した、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｃとして一体化したものを、設けることができる。
【００８９】
図１５は、本変形例において切替制御装置５が巻線切替装置３Ｂの各スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【００９０】
上述したように、本変形例において巻線切替装置３Ｂは、Ｙ結線とした第１〜４状態と非常時の５つの状態を選択的に切り替えることができる。
【００９１】
具体的には、図１５のテーブルに示すように、第１状態を実現する際には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｂの第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２〜３スイッチＳ２〜Ｓ３をＯＦＦとする。これにより、Ｙ結線とした第１電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第１状態に切り替えられる。
【００９２】
また、第２状態を実現する際には、切替制御装置５が第１スイッチＳ１をＯＦＦとし、第２スイッチＳ２をＯＮとし、第３スイッチＳ３をＯＦＦとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でＹ結線を構成しインバータ１へ接続する上記第２状態に切り替えられる。
【００９３】
また、第３状態を実現する際には、切替制御装置５が第１〜２スイッチＳ１〜Ｓ２をＯＦＦとし、第３スイッチＳ３をＯＮとする。これにより、Ｙ結線とした第２電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第３状態に切り替えられる。
【００９４】
また、第４状態を実現する際には、切替制御装置５が第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２スイッチＳ２をＯＦＦとし、第３スイッチＳ３をＯＮとする。これにより、それぞれＹ結線とした第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２を並列接続してそれら両方をインバータ１へ接続する上記第４状態に切り替えられる。
【００９５】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｂの第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２スイッチＳ２をＯＦＦとし、第３スイッチＳ３をＯＮとすることで、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる非常時の状態に切り替えられる。
【００９６】
以上説明したように、本変形例においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を備えて、インバータ１及び第１電気的中性点１３を接続する。これにより、２つの電機子巻線１１，１２を使用したＹ結線に対する上記第１〜４状態の切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。なお、第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の両方が一つのハウジングに収納されて一つのモータを構成する場合、当該ハウジングの内部で上記第２電気的中性点１４が第２電機子巻線１２の巻き終わり部分に形成されることで、外部の配線を省略化して３相交流モータ２Ｂの組み立てを容易にし、生産性を向上する効果もある。
【００９７】
（３）Ｙ結線だけで第１状態と第２状態のみ切り替える場合
上記第２変形例では、Ｙ結線だけで第１〜４状態に切り替える構成としていたが、そのうちのＹ結線とした第１状態と第２状態にだけ限定して切替可能に構成することもできる。
【００９８】
図１６は、そのような第３変形例における巻線切替装置３Ｃ及び３相交流モータ２Ｃの回路構成を示す図である。この図１６において、巻線切替装置３Ｃは、インバータ出力を第１入力端子１１ａに接続している。第１出力端子１１ｂが第１スイッチＳ１を介して各相の配線を一点に短絡させる第１電気的中性点１３に接続されるとともに、第２スイッチＳ２を介して第２入力端子１２ａに接続されている。なお、本変形例においても、前述の例外として、第２電機子巻線１２の第２出力端子１２ｂは巻線切替装置３Ｃに接続されず、３相交流モータ２Ｃの内部において、各相の配線が一点に短絡される第２電気的中性点１４に対し接続されている。なお、本変形例における第１スイッチＳ１は各請求項記載の第１スイッチ手段を構成し、第２スイッチＳ２が第２スイッチ手段を構成する。
【００９９】
本変形例においては、上記図３に示した、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ａとして一体化したものを、設けることができる。
【０１００】
図１７は、本変形例において切替制御装置５が巻線切替装置３Ｃの各スイッチＳ１，Ｓ２に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【０１０１】
上述したように、本変形例において巻線切替装置３Ｃは、Ｙ結線とした第１状態と第２状態と非常時の３つの状態を選択的に切り替えることができる。
【０１０２】
具体的には、図１７のテーブルに示すように、第１状態を実現する際には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｃの第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２スイッチＳ２をＯＦＦとする。これにより、Ｙ結線とした第１電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第１状態に切り替えられる。
【０１０３】
また、第２状態を実現する際には、切替制御装置５が第１スイッチＳ２をＯＦＦとし、第２スイッチＳ２をＯＮとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でＹ結線を構成しインバータ１へ接続する上記第２状態に切り替えられる。
【０１０４】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｃの第１スイッチＳ１をＯＮとし、第２スイッチＳ２をＯＦＦとすることで、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる非常時の状態に切り替えられる。
【０１０５】
以上説明したように、本変形例においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ１，Ｓ２を備えて、インバータ１及び第１電気的中性点１３と第２電気的中性点１４とを接続する。これにより、２つの電機子巻線１１，１２を使用したＹ結線に対する上記第１状態と第２状態との切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【０１０６】
なお、上記図１７に示すように、第１状態、第２状態、及び非常時のいずれにおいても、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２は互いにＯＮ・ＯＦＦ状態が逆の関係にあり、また第１状態と第２状態の切り替えに伴って第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２がそれぞれ逆のＯＮ・ＯＦＦ状態に切り替わることが分かる。この点に着目して、第１スイッチＳ１をノーマリオンタイプのＩＧＢＴ素子で構成し、第２スイッチＳ２をノーマリオフタイプのＩＧＢＴ素子で構成して、両方のスイッチを共通の制御線で切替制御する構成としてもよい。
【０１０７】
この場合、共通の制御線において駆動信号が出力されていない通常状態では、ノーマリオンタイプの第１スイッチＳ１がＯＮとなり、ノーマリオフタイプの第２スイッチＳ２がＯＦＦとなるので、巻線切替装置３Ｃは第１状態に切り替えられる。また、共通の制御線において駆動信号が出力された非通常状態では、ノーマリオンタイプの第１スイッチＳ１がＯＦＦとなり、ノーマリオフタイプの第２スイッチＳ２がＯＮとなるので、巻線切替装置３Ｃは第２状態に切り替えられる。これにより、切替制御装置５と巻線切替装置３Ｃとの間の配線を省略化でき、システム全体の構成を簡易化できる。なお、逆に、第１スイッチＳ１をノーマリオフタイプとし、第２スイッチＳ２をノーマリオンタイプとしてもよく、この場合には共通の制御線における駆動信号の出力・非出力の切り替えで、上記と逆に第１状態と第２状態とが切り替わる。
【０１０８】
（４）デルタ結線だけで第１〜４状態に切り替える場合
上記実施形態では、Ｙ結線とデルタ結線のそれぞれで第１〜４状態に切り替える構成としていたが、本発明はこれに限られない。例えば、そのうちのデルタ結線とした第１〜４状態にだけ限定して切替可能に構成してもよい。
【０１０９】
図１８は、そのような第４変形例における巻線切替装置３Ｄ及び３相交流モータ２Ｄ（この例では上記３相交流モータ２と同様の構成である）の回路構成を示す図である。この図１８において、巻線切替装置３Ｄは、インバータ出力を第１入力端子１１ａに接続している。第１出力端子１１ｂが第２スイッチＳ２を介して第２入力端子１２ａに接続されている。また、第２入力端子１２ａは第３スイッチＳ３を介してインバータ１に接続されている。また、第２出力端子１２ｂは、第５スイッチＳ５を介してインバータ１に接続されている。また、第１出力端子１１ｂは、第６スイッチＳ６を介してインバータ１に接続されている。なお、本変形例における第２スイッチＳ２は各請求項記載の第２スイッチ手段を構成し、第３スイッチＳ３が第３スイッチ手段を構成し、第５スイッチＳ５が第７スイッチ手段を構成し、第６スイッチＳ６は、第６スイッチ手段を構成している。
【０１１０】
なお、本変形例においては、上記図１０に示した、第２スイッチＳ２と第６スイッチＳ６とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｈとして一体化したものや、上記図５に示した、第２スイッチＳ２と第３スイッチＳ３とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｃとして一体化したものや、上記図７に示した、第３スイッチＳ３と第６スイッチＳ６とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｅとして一体化したものや、上記図６に示した、第３スイッチＳ３と第５スイッチＳ５とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｄとして一体化したものや、上記図８に示した、第５スイッチＳ５と第６スイッチＳ６とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｆとして一体化したものを、設けることができる。
【０１１１】
図１９は、本変形例において切替制御装置５が巻線切替装置３Ｄの各スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【０１１２】
上述したように、本変形例において巻線切替装置３Ｄは、デルタ結線とした第１〜４状態と非常時の５つの状態を選択的に切り替えることができる。
【０１１３】
具体的には、図１９のテーブルに示すように、第１状態を実現する際には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｄの第２，３，５スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５をＯＦＦとし、第６スイッチＳ６をＯＮとする。これにより、デルタ結線とした第１電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第１状態に切り替えられる。
【０１１４】
また、第２状態を実現する際には、切替制御装置５が第２スイッチＳ２をＯＮとし、第３スイッチＳ３をＯＦＦとし、第５スイッチＳ５をＯＮとし、第６スイッチＳ６をＯＦＦとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でデルタ結線を構成しインバータ１へ接続する上記第２状態に切り替えられる。
【０１１５】
また、第３状態を実現する際には、切替制御装置５が第２スイッチＳ２をＯＦＦとし、第３，５スイッチＳ３，Ｓ５をＯＮとし、第６スイッチＳ６をＯＦＦとする。これにより、デルタ結線とした第２電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第３状態に切り替えられる。
【０１１６】
また、第４状態を実現する際には、切替制御装置５が第２スイッチＳ２をＯＦＦとし、第３，５，６スイッチＳ３，Ｓ５，Ｓ６をＯＮとする。これにより、それぞれデルタ結線とした第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２とを並列接続してそれら両方をインバータ１へ接続する上記第４状態に切り替えられる。
【０１１７】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｄの第２スイッチＳ２だけをＯＦＦとし、他の第３，５，６スイッチＳ３，Ｓ５，Ｓ６をＯＮとすることで、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる非常時の状態に切り替えられる。
【０１１８】
以上説明したように、本変形例においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６を備え、インバータ１と接続する。これにより、２つの電機子巻線１１，１２を使用したデルタ結線に対する上記第１〜４状態の切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【０１１９】
（５）デルタ結線だけで第１状態と第２状態のみ切り替える場合
上記第４変形例では、デルタ結線だけで第１〜４状態に切り替える構成としていたが、そのうちのデルタ結線の第１状態と第２状態にだけ限定して切替可能に構成することもできる。
【０１２０】
図２０は、そのような第５変形例における巻線切替装置３Ｅ及び３相交流モータ２Ｅ（この例では上記３相交流モータ２と同様の構成である）の回路構成を示す図である。この図２０において、巻線切替装置３Ｅは、インバータ出力を第１入力端子１１ａに接続している。第１出力端子１１ｂが第２スイッチＳ２を介して第２入力端子１２ａに接続されるとともに、第６スイッチＳ６を介してインバータ１に接続されている。また、第２出力端子１２ｂは、第５スイッチＳ５を介してインバータ１に接続されている。なお、本変形例における第２スイッチＳ２は各請求項記載の第２スイッチ手段を構成し、第５スイッチＳ５が第７スイッチ手段を構成し、第６スイッチＳ６は、第６スイッチ手段を構成している。
【０１２１】
なお、本変形例においては、上記図１０に示した、第２スイッチＳ２と第６スイッチＳ６とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｈとして一体化したものや、上記図８に示した、第５スイッチＳ５と第６スイッチＳ６とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｆとして一体化したものを、設けることができる。
【０１２２】
図２１は、本変形例において切替制御装置５が巻線切替装置３Ｅの各スイッチＳ２，Ｓ５，Ｓ６に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【０１２３】
上述したように、本変形例において巻線切替装置３Ｅは、デルタ結線とした第１状態と第２状態の２つの状態にだけ限定して選択的に切り替えることができる。
【０１２４】
具体的には、図２１のテーブルに示すように、第１状態を実現する際には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｅの第２，５スイッチＳ２，Ｓ５をＯＦＦとし、第６スイッチＳ６をＯＮとする。これにより、デルタ結線とした第１電機子巻線１１のみをインバータ１へ接続する上記第１状態に切り替えられる。
【０１２５】
また、第２状態を実現する際には、切替制御装置５が第２，５スイッチＳ２，Ｓ５をＯＮとし、第６スイッチＳ６をＯＦＦとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２との全体でデルタ結線を構成しインバータ１へ接続する上記第２状態に切り替えられる。
【０１２６】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｅの第２，５スイッチＳ２，Ｓ５をＯＦＦとし、第６スイッチＳ６だけをＯＮとすることで、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる非常時の状態に切り替えられる。
【０１２７】
以上説明したように、本変形例においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ２，Ｓ５，Ｓ６を備え、インバータ１と接続する。これにより、２つの電機子巻線１１，１２を使用したデルタ結線に対する上記第１状態と第２状態との切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。
【０１２８】
（６）Ｙ結線とデルタ結線の切り替えだけを行う場合
上記実施形態では、Ｙ結線とデルタ結線のそれぞれで第１〜４状態に切り替える構成としていたが、本発明はこれに限られない。例えば、使用する電機子巻線の数を変えずにＹ結線とデルタ結線の切り替えだけを行うよう構成してもよい。
【０１２９】
図２２は、第６変形例における巻線切替装置３Ｆ及び３相交流モータ２Ｆの回路構成を示す図である。この図２２において、巻線切替装置３Ｆは、インバータ出力を第１入力端子１１ａに接続している。第２出力端子１２ｂは、第４スイッチＳ４を介して、各相の配線を一点に短絡させる第２電気的中性点１４に接続されるとともに、第５スイッチＳ５を介してインバータ１に接続されている。なお、本変形例においては前述の例外として、第１電機子巻線１２の第１出力端子１１ｂと、第２電機子巻線１２の第２入力端子１２ａとは、それぞれ巻線切替装置３Ｆに接続されず、３相交流モータ２Ｆの内部においてそのまま各相の配線を対応させつつ互いに直接接続されている。
【０１３０】
なお、本変形例においては、上記図９に示した、第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５とを組み合わせ１つの半導体モジュール１６Ｇとして一体化したものを、設けることができる。
【０１３１】
図２３は、本変形例において切替制御装置５が巻線切替装置３Ｆの各スイッチＳ４，Ｓ５に対して行う切り替え制御の内容を示すテーブルである。
【０１３２】
上述したように、本変形例において巻線切替装置３Ｆは、使用する電機子巻線の数を変えずにＹ結線とデルタ結線と非常時の３つの状態を選択的に切り替えることができる。
【０１３３】
具体的には、図２３のテーブルに示すように、例えば切替制御装置５が巻線切替装置３Ｆの第４スイッチＳ４をＯＮとし、第５スイッチＳ５をＯＦＦとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でＹ結線を構成しインバータ１へ接続する状態（第２状態に相当）に切り替えられる。
【０１３４】
また、切替制御装置５が第４スイッチＳ４をＯＦＦとし、第５スイッチＳ５をＯＮとする。これにより、直列接続した第１電機子巻線１１と第２電機子巻線１２の全体でデルタ結線を構成しインバータ１へ接続する状態（第２状態に相当）に切り替えられる。
【０１３５】
そして上記センサ４から異常が検出された場合には、切替制御装置５が巻線切替装置３Ｆの第４スイッチＳ４をＯＦＦとし、第５スイッチＳ５をＯＮとすることで、２つの電機子巻線１１，１２それぞれに加わる電圧を最小にできる非常時の状態に切り替えられる。
【０１３６】
以上説明したように、本変形例においては、上述のような接続構成の各スイッチＳ４，Ｓ５を備えて、インバータ１及び第２電気的中性点１４を接続することで、常に２つの電機子巻線１１，１２を使用したＹ結線とデルタ結線の切り替えを簡易な配線構成で実現することができる。なお、本変形例の場合には、２つの電機子巻線１１，１２を実質的に一つの電機子巻線で構成してもよく、その場合には上記実施形態及び上記変形例と比較して外部の配線が少なく組み立てが容易であり、生産性の高い３相交流モータ２Ｆとなる。
【０１３７】
（７）その他
以上においては、スイッチＳ１〜Ｓ６等のいずれかが、経路切替手段を兼用したが、これに限られない。すなわち、スイッチＳ１〜Ｓ６等とは別体の経路切替手段を設け、これによって、複数の電機子巻線に加わる電圧を最小とする電流経路を形成するようにしてもよい。
【０１３８】
また、以上においては、３相交流モータ２，２Ａ〜Ｆを駆動制御する交流電動機駆動システムを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、４相以上の多相の交流モータを駆動制御するシステムとしてもよい。この場合も同様の効果を得ることができる。また、３つ以上の電機子巻線を備えた交流モータに適用してもよく、その場合にも同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
また、各スイッチＳ１〜Ｓ６等は、少なくとも半導体スイッチ素子で構成していればよく、上記ＩＧＢＴ素子１５以外の半導体スイッチ素子でもよい。この場合も、各電機子巻線に対する機能的悪影響を防止しつつ、２つの電機子巻線を円滑に切り替える、という本来の効果を得ることができる。
【０１４０】
なお、以上においては、電機子巻線を２つ備えた交流モータを駆動制御する交流電動機駆動システムを例にとって説明したが、これに限られない。他にも、３つ以上の電機子巻線を備えた交流モータに適用してもよく、その場合にも同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０１４２】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１                インバータ
２                ３相交流モータ（交流電動機）
２Ａ，２Ｂ        ３相交流モータ（交流電動機）
３                巻線切替装置
３Ａ〜３Ｆ        巻線切替装置
４                センサ
５                切替制御装置
１１              第１電機子巻線
１１ａ            第１入力端子（第１巻線入力端子）
１１ｂ            第１出力端子（第１巻線出力端子）
１２              第２電機子巻線
１２ａ            第２入力端子（第２巻線入力端子）
１２ｂ            第２出力端子（第２巻線出力端子）
１３              第１電気的中性点
１４              第２電気的中性点
１５Ａ〜１５Ｆ    ＩＧＢＴ素子
１６Ａ〜１６Ｈ    半導体モジュール
１００            交流電動機駆動システム
Ｓ１              第１スイッチ（半導体スイッチ手段、経路切替手段）
Ｓ２              第２スイッチ（半導体スイッチ手段、経路切替手段）
Ｓ３              第３スイッチ（半導体スイッチ手段、経路切替手段）
Ｓ４              第４スイッチ（半導体スイッチ手段、経路切替手段）
Ｓ５              第５スイッチ（半導体スイッチ手段、経路切替手段）
Ｓ６              第６スイッチ（半導体スイッチ手段、経路切替手段）
ＳＷ              スイッチ素子
【図１】
0005585783.tif 000002
【図２】
0005585783.tif 000003
【図３】
0005585783.tif 000004
【図４】
0005585783.tif 000005
【図５】
0005585783.tif 000006
【図６】
0005585783.tif 000007
【図７】
0005585783.tif 000008
【図８】
0005585783.tif 000009
【図９】
0005585783.tif 000010
【図１０】
0005585783.tif 000011
【図１１】
0005585783.tif 000012
【図１２】
0005585783.tif 000013
【図１３】
0005585783.tif 000014
【図１４】
0005585783.tif 000015
【図１５】
0005585783.tif 000016
【図１６】
0005585783.tif 000017
【図１７】
0005585783.tif 000018
【図１８】
0005585783.tif 000019
【図１９】
0005585783.tif 000020
【図２０】
0005585783.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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