(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電及び充電用複合電源装置（１００）の交流電動モータ（１３０）であって、その相数よりも少ない相数を有する電力網（２００）に接続されるステータ（３００，４００，５００）を備え、前記電力網（２００）からの充電電流を、前記電力網の１つの相に接続されている前記ステータの各相を２つの１／２巻線に分割する接続点を介して流し込むようになっており、かつ前記モータ（１３０）は、１つの相の各１／２巻線が複数本のコイルを有し、これらのコイルを一括結線することにより、前記接続点における各１／２巻線の磁束結合を小さくして、見掛け上の非ゼロのインダクタンスが、前記接続点に、前記複合電源装置（１００）の充電モードにおいて現われるようになっていることを特徴とする交流電動モータ（１３０）。
【請求項２】
各１／２巻線は、複数本ｎの直列結線コイルにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項３】
各１／２巻線は、複数個ｎ’／２の直列結線コイルグループにより形成され、前記グループ群の各グループは、複数本ｎの並列結線コイルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項４】
各１／２巻線は、同じターン数を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項５】
１つの相の前記１／２巻線群の各１／２巻線は、前記ステータ上で径方向に対向し、１つの相の２つの１／２巻線の間の磁束結合が小さくなるようになっていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項６】
前記ステータ（４００）は、エアギャップ群をその周辺に有することにより、１つの相の前記２つの１／２巻線の間の磁束結合を小さくすることができるようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項７】
前記モータはロータ（６００）を備え、このロータは、開口部群（６１０）及び／又はエアギャップ群を有することにより、前記ステータの各相の前記２つの１／２巻線の間のリラクタンスを大きくすることができるようになっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項８】
１つの相のコイル群を、前記相の接続点の両側に分布させて、前記接続点における前記１／２巻線群の磁束結合を小さくするようになっていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項９】
各コイルを幾つかのスロットに分布巻することを特徴とし、かつ異なる１／２巻線に属する１つの相の２つのコイルを、前記接続点の両側にそれぞれ配置されるスロット群に分布巻きしてあることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項１０】
各１／２巻線は、反対方向に巻回される少なくとも２本のコイルを有し、一方のコイルを他方のコイルに対向配置して、１つの相の前記２つの１／２巻線の間の磁束結合を小さくするようになっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項１１】
各１／２巻線は、偶数本のコイルを含み、各コイルは、反対方向に巻回される１つの対応コイルを有することを特徴とする、請求項１０に記載の交流電動モータ（１３０）。
【請求項１２】
給電及び充電用複合電源装置（１００）であって、
電力網（２００）に接続されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の交流電動モータ（１３０）と、
インバータ（１２０）と、
電気エネルギーを蓄積する手段（１１０）とを備える複合電源装置（１００）。
【請求項１３】
前記複合電源装置は、直流−直流コンバータ（１４０）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載の給電及び充電用複合電源装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電及び充電を行なって、電動モータまたはオルタネータに再充電可能バッテリから給電することができる複合電源装置の交流電動モータに関する。
【０００２】
本発明は、電動モータ付き車両またはハイブリッドモータ車両の分野に適用することができるので有利であり、この車両では、バッテリでモータにインバータを介して給電することができ、かつバッテリを、原動機付き車両が停車するときに交流電力網により再充電することができる。
【０００３】
しかしながら、このような用途に用いられるほか、本発明による電源装置は、他の分野において使用することができ、特に風力エネルギー発生装置または油圧エネルギー発生装置において使用することができる。
【背景技術】
【０００４】
従来、電動車両またはハイブリッド車両は、高電圧再充電可能バッテリ群により形成されているトラクションシステムを備え、これらのバッテリから、直流をインバータに供給し、インバータがこの直流を交流に変換することにより、回転電気機械である電動モータに給電することができ、この電動モータによって車両は動かされる。
【０００５】
これらの高電圧再充電可能バッテリを再充電するために、車両に車載用充電装置を取り付けることが知られており、この車載用充電装置は、基本的に、交流−直流コンバータを備えており、国内電力網の交流電力を直流電力に整流して、これらのバッテリを充電することができる。
【０００６】
普通、充電装置は更に、力率補正器を備えることができ、この力率補正器の役割は、電力網の高調波成分を除去して高調波を抑圧することである。
【０００７】
給電システムの電子部品群、及び充電システムの電子部品群は、コストが高く付く。更に、モータへの給電、及びバッテリの充電は、異なるフェーズで行なわれるので、特許文献１及び特許文献２では、モータの一部、及びモータに給電するために使用される部品群の一部を再使用して、バッテリを充電する装置を作製することが提案されている。
【０００８】
従って、バッテリを充電する装置では、インバータを使用して、交流−直流コンバータを形成し、モータのコイル群を使用して、インダクタンスを形成する。モータ給電モードからバッテリ充電モードへの移行は、パワーコンタクタ付きスイッチング手段で、中性点との接続を遮断することにより確実に行なわれる。
【０００９】
しかし、パワーコネクタの使用は、電気機械からの電流の通過を確保するために、これらのコネクタの寸法を過大にする必要があるので問題となる。この不具合を軽減させる１つの解決策では、Ｈブリッジに組み込んだスイッチング手段を有する構造を提供している。
【００１０】
しかしながら、前述の２つの事例では、モータの複数相をインダクタンスとして使用して、電力網の電流を整流すると、モータのロータが故障する。詳細には、インダクタンスは、電力網の交流電流により磁化されることにより、磁界を発生する。これらの磁界がロータに作用し、このロータが、例えば振動により動き始め、磁界、及びロータの特性によって変わるが、回転し始めることさえある。このように動き始めると、複合電源装置を電動車両に使用する場合に、当該電動車両に、機械トレインを充電中に連結解除するシステムを取り付けることができるとしても、快適性及び安全性の両方に係わる問題が生じる。
【００１１】
この不具合を軽減するために、１つの解決策では、静的補正を行ない、この静的補正では、充電電流を、電力網の１つの相に接続されるステータの少なくとも１つの巻線に、中点と表記される更に別の接続点を使用することにより流し込んでいる。
【００１２】
ステータの１つの巻線は、従来より、複数の巻回導線により形成される複数本のコイルを備えている。
【００１３】
当該中点で、ステータの相巻線を、２つの部分に分離して、中点を介して流し込む充電電流を、各１／２巻線を通って反対方向に流れる２つの電流に分割し、各１／２巻線は同じターン数を有する。
【００１４】
充電電流を相巻線群の中点に流し込むことによって補正を行なうこの解決策により、起磁力が打ち消されてゼロになり、２つの１／２巻線のインダクタンスが打ち消されてゼロになる。見掛け上残るのは、コイル群の不完全性に関連する極めて小さい漏れインダクタンスだけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】ヨーロッパ特許第０  ６０３  ７７８号
【特許文献２】国際公開第ＷＯ９７／０８００９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
モータのインダクタンスが極めて小さいと、かなり大きい電流反転が抑制周波数で生じるので、充電電流を制御するのが難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
これに関連して、本発明は、電動モータへの給電、及びバッテリの再充電を、電力供給システムの構成要素群、すなわちモータの構成要素群、及びインバータの構成要素群を使用することにより可能にする装置に用いられる交流電動モータを提供するので、この電動モータが、ステータ巻線を備えていることにより、ロータが充電モードで動き始めることがないようにした状態で、前述の不具合を軽減するために十分効果的な中点における見掛け上のインダクタンスを実現させることができるようにすることを目的としている。
【００１８】
この目的を達成するために、本発明は、給電及び充電用電源装置の交流電動モータを提案するものであり、前記電動モータは、その相数よりも少ない相数を有する電力網に接続されているステータを備え、前記電力網からの充電電流を、前記電力網の１つの相に接続されている前記ステータの各相を、２つの１／２巻線に分割する接続点を介して流し込み、前記モータは、前記ステータの１つの相の各１／２巻線が複数本のコイルを有し、これらのコイルを結線することにより、前記接続点における各１／２巻線の磁束結合を小さくして、見掛け上の非ゼロのインダクタンスが前記接続点に、前記装置の充電モードにおいて現われるようにすることを特徴とする。
【００１９】
例えば、１つの相のコイル群を、前記相の接続点の両側に分布させて、前記接続点における前記１／２巻線群の磁束結合を小さくする。
【００２０】
ある例では、結合し、かつより強い強度で結合するこれらのコイルは、接続点に対して、一方の同じ側に一括して配置される。別の表現をすると、結合し、かつより強い強度で結合するこれらのコイルは、一括して、同じ１／２巻線に属する。更に、結合しないか、またはより弱い強度で結合するこれらのコイルは、接続点に対して異なる側に、一括して配置される。別の表現をすると、結合しないか、またはより弱い強度で結合するこれらのコイルは、一括して異なる１／２巻線に属する。
【００２１】
例えば、各コイルを幾つかのスロットに分布巻きする。異なる１／２巻線に属する１つの相の２本のコイルを、接続点の両側にそれぞれ配置されているスロット群に分布巻きする。
【００２２】
例えば、各１／２巻線は、反対方向に巻回される少なくとも２本のコイルを有し、一方のコイルを他方のコイルに対向配置して、１つの相の前記２つの１／２巻線の間の磁束結合を小さくする。特定の例では、各１／２巻線は、偶数本のコイルを有し、各コイルは、反対方向に巻回された１つの対応するコイルを有する。
【００２３】
従って、本発明による巻線モードによると、ロータが充電モードで動き始めることがないようにした状態で、接続点における充電モードでの大きい値の見掛け上のインダクタンスを得ることができる。
【００２４】
従って、ステータの各相のこれらの１／２巻線の磁気結合を遮断することにより、装置のバッテリ群への充電能力、及び充電電流に対する制御性を向上させることができる。
【００２５】
詳細に述べると、充電中の見掛け上のインダクタンスが大きくなり、コイルの漏れインダクタンスよりも大きくなる。特に、見掛け上のインダクタンスは、モータの有効インダクタンスに対応する。例えば、充電モードにおける接続点での見掛け上のインダクタンスは、１ｍＨ〜１００ｍＨである。
【００２６】
上の段落で述べた主要な特徴の他に、本発明による交流電動モータは、次に挙げる特徴の１つ又は複数を、個々に、または組み合わせて備えることができる：
−各１／２巻線を、複数本ｎの直列結線コイルにより形成する。
−各１／２巻線を、複数個ｎ’／２の直列結線コイルグループにより形成し、前記グループ群の各グループは、複数本ｎの並列結線コイルを含むものとする。
−各１／２巻線は、同じターン数を有する。
−１つの相の前記１／２巻線群の各１／２巻線を、前記ステータ上で径方向に対向させて、１つの相の２つの１／２巻線の間の磁束結合を小さくする。
−前記ステータの周辺にエアギャップを設け、１つの相の前記２つの１／２巻線の間の磁束結合を小さくする。
−前記モータはロータを備え、このロータには、開口部及び／又はエアギャップを設け、これにより、前記ステータの各相の２つの１／２巻線の間のリラクタンスを大きくする。
【００２７】
本発明の更に別の課題は、電力網に接続されている本発明による交流電動モータと、インバータと、電気エネルギーを蓄積する手段とを備える給電及び充電用複合装置を提供することにある。
【００２８】
前記電源装置は、更に、直流−直流コンバータを備えていると有利である。
【００２９】
本発明の、詳細な例示的かつ非限定的な実施形態に関する以下の説明を、添付の図面を参照しながら一読することにより、本発明を一層深く理解しうると思う。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】原動機付き車両に設置されている本発明による電動モータを備える充電及び給電用複合電源装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明による電動モータの三相モータステータに巻線を巻く第１巻線モードを、模式的に示す図である。
【図３】巻線を２つのスロットに分布巻きした状態の２個の磁極ペアを備える三相ステータにおける図２に示す巻線モードの例示的な実施形態を模式的に示す図である。
【図４】本発明による電動モータの三相モータステータに巻線を巻く第２巻線モードを模式的に示す図である。
【図５】図４に示す第２巻線モードによる４個の磁極を備え、かつ直並列巻線を有するステータの結線例を模式的に示す。
【図６】図５に示す結線例に従って結線されているステータを模式的に示す図である。
【図７】図５に示す結線例に従って結線されるステータの第２の実施形態を模式的に示す図である。
【図８】本発明による電動モータの三相モータステータに巻線を巻く第３巻線モードを模式的に示す図である。
【図９】２個の磁極ペアを備え、かつ図８に示す第３巻線モードに従って結線されているステータを模式的に示す図で、ステータの各１／２巻線は、第２の巻線から磁気的に分離されている。
【図１０】開口部群を有するロータと、図５に示す結線例に従って結線されているステータとを備える本発明による電動モータを模式的に示す図である。
【図１１】接続点無しの例示的な分布巻線を模式的に示す図である。
【図１２】従来技術による接続点付きの例示的な分布巻線を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、充電及び給電を行ない、かつ本発明による再充電可能バッテリ１１０、インバータ１２０、及び電動モータ１３０により形成される複合電源装置１００の概要を示し、この複合電源装置１００によって、再充電可能バッテリ１１０を三相電力網２００から充電モードで再充電する操作、及び三相電動モータに給電して、当該電動モータが給電モードで回転し始めるようにする操作の両方が可能となっている。
【００３２】
インバータは、Ｈブリッジ構造をモータの各相に対応して有していると、バッテリ群を充電するときに、モータの各相を中性点に接続する状態を保持することができるので有利である。しかしながら、インバータは、普通の形態では、三相ブリッジ及びパワーコンタクタ付きスイッチング手段により構成され、バッテリ群１１０を充電するモードから、モータ１３０に給電するモードへ切り替えうるインバータとすることができる。
【００３３】
装置１００は、更にＤＣ／ＤＣ（直流−直流）コンバータ１４０を、インバータ１２０とバッテリ群１１０との間に備えており、給電用電力網２００の電圧を、バッテリ群１１０の特性に適合させ、かつインバータ１２０の寸法を、装置１００の性能を劣化させることなく最適化することができる。
【００３４】
最後に、この装置１００は更に、バッテリ群に充電する必要があるときに、装置１００を電力網２００に接続する接続手段１５０を備えている。
【００３５】
本明細書の残りの部分では、ロータ及びステータにより形成されている交流式電動モータ１３０、及び交流モータ１３０のステータに巻回する方法について、より具体的に言及することとする。モータのロータは、永久磁石ロータ、巻線界磁型ロータ、或いはかご形ロータ等のいずれのものであってもよい。
【００３６】
通常、充電及び給電を行なう複合装置１００の交流電動モータ１３０のステータは、少なくとも２つの巻線を有し、これらの巻線は、装置１００が充電モードになっているときに、電力網の複数相に接続される。
【００３７】
充電用電力網が単相電力網である場合、ステータは２つの相巻線を有し、充電用電力網が三相電力網である場合、ステータは少なくとも３つの相巻線を有する。
【００３８】
三相モータは、この技術分野において、かつ図1に示す原動機付き車両走行システムにおいて、最も広く使用されるモータであるので、主として、三相モータの種々の巻線モードについて説明することとする。しかしながら、本発明は、三相モータに限定されず、多相モータまたは単相モータに同様に適用することができる。
【００３９】
図２は、ステータの３つの相にＡ，Ｂ，及びＣの記号を付し、接続点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０に充電電流を流し、充電モードにおいて、ロータを動かさないで済ますことができる三相モータステータの第１の巻回方式を示す図である。
【００４０】
この第１の実施形態では、ステータに巻回して、電力網の１つの相に接続されているステータの各相は、複数本２ｎのコイルを直列に結線することにより形成されている。各相のコイル群の各コイルは、ステータの種々の磁極の形成に関与している。
【００４１】
接続点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０は、これらの接続点で、各相巻線Ａ，Ｂ，Ｃを２つの１／２巻線または２つの半コイルに分離するように配置され、これらの１／２巻線または半コイルは、それぞれ、図１に示すインバータ１２０の分岐線に有利な形で接続されている２つの接続点ａ−ａ’，ｂ−ｂ’，ｃ−ｃ’を有する。
【００４２】
接続点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０は、各相巻線の中点であり、２つのコイルグループの各グループが、ｎ本の直列コイル及び同じターン数を有するように配置されていると有利である。
【００４３】
この第１の巻線モードにより、接続点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０に流れる充電電流によって、巻線に互いに反対向きの起磁力が発生する。
【００４４】
更に、相Ａ，Ｂ，Ｃの各１／２巻線は、複数本のコイルを有し、これらのコイルを一括結線して、接続点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０における各１／２巻線の磁束結合を小さくすることにより、見掛け上の非ゼロのインダクタンスが、中点に充電モードで現われるようにする。具体的には、見掛け上のインダクタンスは、これらのコイルの漏れインダクタンスよりも大きい。これらのコイルは、例えば図３に示すように結線される。
【００４５】
各１／２巻線の特定のインダクタンスは、互いに打ち消し合ってゼロになることはないので、中点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０において、見掛け上のインダクタンスが、充電モードではゼロではなく、従ってコイルの不完全性に関連する漏れインダクタンスよりもずっと大きいという利点をもたらすことができる。
【００４６】
図３は、図２において、巻線を２つのスロットに分布巻きした状態の２個の磁極ペアを備える三相ステータにおける上に説明した巻線モードを示している。この例では、各磁極は、２ターンを有する各相コイルを接続することにより形成されている。図３は更に、各相Ａ，Ｂ，Ｃの中点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０を、図２に示す巻線モードに従って接続する方法を示している。充電モードでは、三相充電電流成分２ｉＡ，２ｉＢ，２ｉＣを、三相電力網に接続されるステータの各相に中点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０を介して流し込み、図３に示す矢印の方向に供給する。
【００４７】
図３に示す本発明の例は、図１１及び図１２を参照することにより、より深く理解しうると思う。
【００４８】
図１１は、分布巻線の一例を示す。第１巻線に、この巻線の端子Ａ１０，Ａ１１を介して給電する。第２巻線に、この巻線の端子Ａ２０，Ａ２１を介して給電する。これらの２つの巻線には共通の接続点はない。
【００４９】
図１２は、従来技術における接続点Ｏを有する分布巻線の一例を示す。接続点Ｏに流れ込む入力電流を、第１の１／２巻線を通って端子ａに流れる第１電流、及び第２の１／２巻線を通って端子ａ’に流れる第２電流に分割する。異なる１／２巻線に属するコイルが、接続点Ｏを基準にして、同じ側に配置されていることに注目すべきである。これらのコイルは、強い強度で結合し、かつ異なる１／２巻線に属している。従って、図１２の例示的な巻回方法によると、コイルの漏れインダクタンスよりも大きい見掛け上のインダクタンスが得られることはない。
【００５０】
図４は、３つの相にＡ’，Ｂ’，及びＣ’の記号を付し、接続点Ａ０’，Ｂ０’，Ｃ０’に充電電流を流し込み、ロータが充電モードで動くのを阻止することができる三相モータのステータの第２巻回方式を示す図である。
【００５１】
この第２の実施形態においては、ステータの巻線は、ｎ’個のコイルグループを直列に結線され、ｎ’個のコイルグループの各コイルグループは、複数ｎ本の並列結線コイルにより形成されている。
【００５２】
図示のような直並列巻線と呼ばれるこのような巻線がもたらす利点は、充電電流が均等に、巻線の種々の並列分岐線に供給されるので、小さい断面の導線を有する巻線を形成することができ、そのため、巻回操作が一層容易になることである。
【００５３】
接続点Ａ０’，Ｂ０’，Ｃ０’は、これらの接続点で、巻線をｎ本の並列コイルから成る幾つかのグループを含む２つの１／２巻線に分離するように配置されている。有利な実施形態によれば、接続点Ａ０’，Ｂ０’，Ｃ０’は、ステータの相巻線群の中点である。この場合、接続点Ａ０’，Ｂ０’，Ｃ０’は、これらの相巻線が、同じ本数のコイルを両側に有し、かつ同じ個数の磁極ペア、すなわち（ｎ’．ｎ）／２個の磁極を両側に形成する２つの対称な１／２巻線に分割されるように配置される。前の巻線モードと同様の方法で、これらの相巻線の両端ａ−ａ’，ｂ−ｂ’，ｃ−ｃ’を、図１に示すように、インバータ１２０の分岐線に接続すると有利である。
【００５４】
更に、相Ａ，Ｂ，Ｃの各１／２巻線は、複数本のコイルを有し、これらのコイルを、一括結線して、接続点Ａ０，Ｂ０，Ｃ０における各１／２巻線の磁束結合を小さくすることにより、見掛け上の非ゼロのインダクタンスが中点に充電モードで現われるようにする。具体的には、見掛け上のインダクタンスは、これらのコイルの漏れインダクタンスよりも大きい。例えば、これらのコイルは、図５，図６，図７，図８，または図９に示すように結線される。
【００５５】
図示の直並列巻線により、中点の両側の２つの１／２巻線の磁気結合を遮断することができる。従って、２つの１／２巻線の相互インダクタンスは小さく、充電モードにおいて、中点で必要な大きい見掛け上のインダクタンスを発揮させることができる。
【００５６】
これらの１／２巻線の磁気結合の遮断効果は、２つの１／２巻線をステータ上で更に離れるように、または更に近付くように物理的に移動させて、ステータの鉄心のリラクタンスを、２つの１／２巻線の磁気結合の遮断に関与させることにより、大きくするか、または小さくすることができることである。
【００５７】
この目的のために、図５は、８個の磁極（４個の磁極ペア）を持つ直並列巻線を有するステータの結線例を示し、１つの相巻線の各１／２巻線は、径方向に分離されている。
【００５８】
図５では、これらのコイルに近接して見えるドット群は、この目的のためにステータに設けられているスロット群における巻線の巻回方向を示している。
【００５９】
図６は、図５の例によって結線されているステータ３００を模式的に示し、第１の１／２巻線のコイル群は、第２の１／２巻線のコイル群から径方向に分離されている。
【００６０】
記号Ｌ１は、時計回りに９０度の回転角度だけ離れた２つのコイルＡ１とＡ２との間の相互磁束を示し、記号Ｌ２は、径方向に対向する２つのコイルＡ１とＡ３との間の相互磁束を示している。
【００６１】
径方向に対向する２つのコイルＡ１とＡ３との間のリラクタンスは、時計回りに９０度の回転角度だけ離れた２つのコイルＡ１とＡ２との間のリラクタンスよりも大きい。従って、相互磁束Ｌ１は相互磁束Ｌ２よりも大きい。このように、時計回りに９０度の回転角度だけ離れた２つのコイルＡ１，Ａ２は、より強い強度で結合するのに対し、径方向に対向する２つのコイルＡ１，Ａ３の結合は弱い。
【００６２】
従って、相Ａでは、コイルＡ１，Ａ２は同じ１／２巻線に属するのに対し、径方向に対向するコイルＡ１，Ａ３は、異なる１／２巻線に属する。
【００６３】
このようなコイルの分布巻きは、他の相Ｂ，Ｃにも適用される。
【００６４】
別の実施形態によれば、２つの１／２巻線の磁気結合の遮断効果は、図７に示すように、エアギャップをステータ４００に追加することにより大きくすることができる。
【００６５】
図７は、図５に示す結線例に従って結線されたステータを備える、本発明による電動モータの一例を示している。エアギャップは、非磁性材料または非金属材料から成ることが好ましいスペーサ１７０により定められる。このスペーサ１７０の長さによって、エアギャップの幅が決定される。
【００６６】
相Ａについて考察すると、エアギャップによって、コイルＡ１とＡ３との間のリラクタンスは、図６に示す例よりも大きくなる。従って、コイルＡ１及びＡ３は、この場合も同じように、図６の例よりも弱い強度で結合する。従って、接続点における各１／２巻線の磁束結合は、図６に示す例よりも小さくなる。
【００６７】
最後に、ロータの構造は、２つの１／２巻線の磁気結合の遮断効果に関与し、特に磁石を配置するための必要な開口部を設けて、エアギャップを形成することにより、或いはロータに意図的に開口部を追加して設けることにより、ステータの２つの１／２巻線の間のリラクタンスを大きくすることができる。
【００６８】
図１０は、本発明による電動モータの一例を示し、ロータ６００の構造は、１つの相の２つの１／２巻線の磁気結合の遮断効果に関与している。ロータ６００は、半径方向に配置された複数開口部６１０を有する。ある例では、この開口部６１０に磁石が収容される。
【００６９】
図１０の例では、コイル群は図５に示すように結線されている。相Ａについて考察すると、これらの開口部６１０によって、コイルＡ１とＡ３との間のリラクタンスが、図６に示す例よりも大きくなる。従って、コイルＡ１及びＡ３は、図６の例よりも更に弱い強度で結合する。従って、接続点における各１／２巻線の磁束結合は、図６に示す例よりも小さくなる。
【００７０】
図８は、３つの相にＡ”，Ｂ”，及びＣ”の記号を付し、接続点Ａ０”，Ｂ０”，Ｃ０”を設けて充電電流を流し込み、ロータを充電モードで動かさないで済ますことができる三相モータのステータに巻回する第３の方式を示す図である。
【００７１】
各１／２巻線では、このコイルを１／２巻線内で反対方向に巻回することにより、磁束を互いに打ち消し合うようになっている。従って、相の接続点における各１／２巻線の磁気結合は小さくなるか、またはゼロにさえなる。
【００７２】
相Ａについて考察すると、１つの１／２巻線では、コイルは反対方向に巻回される。１つの１／２巻線におけるコイルを、同じ電流が流れる。従って、コイルＡ１の磁束がコイルＡ１’の磁束と打ち消し合い、コイルＡ２の磁束は、コイルＡ２’の磁束と打ち消し合う。従って、接続点Ａ０における各１／２巻線の磁束結合は小さくなるか、またはゼロになる。
【００７３】
図示の巻回方法により、複数相が磁気的に分離される構成のステータを得ることができ、これにより、相の間の相互インダクタンスを、ゼロとすることができる。
【００７４】
この巻回方法では、ステータは、従来の巻線を有するステータに比べて、２倍の数の歯を備えていることが必要となるが、ステータの直径は、従来の巻線のターン数の半分のターン数しか有していないので、従来通りに維持される。
【００７５】
このような巻回方法は、２個の磁極ペアを有するステータ５００において示してあり、図９においては、各１／２巻線は、第２の１／２巻線から磁気的に分離されている。
【００７６】
本発明を、主として三相モータに関して説明してきた。しかし、本発明は、多相電気機械にも適用することができる。
【００７７】
本発明を、主として国内の三相電力網に関して説明してきた。しかし、本発明は、単相電力網にも適用することができる。
【００７８】
本発明を、主として電動モータ付き車両への適用形態に関して説明してきた。しかし、本発明を、他の分野において適用することができ、特に風力エネルギー発生装置または油圧エネルギー発生装置において適用することができる。
【００７９】
本発明の他の利点は、以下の通りである。
−充電モードにおける電流のフィルタ精度が向上する。
−給電モードにおける単極成分に対する制御が向上する。
−モータの１つの相が故障した場合のモータの許容範囲が広くなる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  複合電源装置
１１０  再充電可能バッテリ
１２０  インバータ
１３０  電動モータ
１４０  ＤＣ／ＤＣ（直流−直流）コンバータ
１５０  接続手段
１７０  スペーサ
２００  三相電力網、給電用電力網
３００，４００，５００  ステータ
６００  ロータ
６１０  開口部
２ｉＡ，２ｉＢ，２ｉＣ  三相充電電流成分
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ’，Ｂ’，Ｃ’ ，Ａ”，Ｂ”，Ｃ”  ステータ相、相巻線
Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ａ０’，Ｂ０’，Ｃ０’ ，Ａ０”，Ｂ０”，Ｃ０”  接続点、中点
Ａ１，Ａ２，Ａ３  コイル
Ａ１０，Ａ１１，Ａ２０，Ａ２１  巻線端子
Ｌ１，Ｌ２  相互磁束
Ｏ  接続点
ａ，ａ’  端子
ａ−ａ’  ２つの接続点
ｂ−ｂ’  ２つの接続点
ｃ−ｃ’  ２つの接続点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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