(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
低速時にのみ使用される低速用巻線、および、高速時および低速時の両方に使用される低高速用巻線が各相の各極ごとに複数個のスロットずつ分布巻きされるステータと、を備え、
前記低速用巻線と前記低高速用巻線とは、前記各相の各極ごとの複数個のスロットにおいて、互いに異なるスロットに配置されるとともに、１つの前記スロットには、同相の前記低速用巻線または同相の前記低高速用巻線が配置されている、回転電機システム。
【請求項２】
前記各相の各極は、３個以上のスロットからなり、
前記低速用巻線と前記低高速用巻線とは、前記各相の各極ごとの３個以上のスロットにおいて、互いに異なるスロットに配置されるように構成されている、請求項１に記載の回転電機システム。
【請求項３】
前記各相の各極ごとの３個以上のスロットにおいて、前記低高速用巻線は、両方の外側の前記スロットに配置されているとともに、前記低速用巻線は、前記低高速用巻線が配置されている前記両方の外側のスロットの間のスロットに配置されるように構成されている、請求項２に記載の回転電機システム。
【請求項４】
前記各相の各極は、３個のスロットからなり、
前記３個のスロットにおいて、前記低高速用巻線は、両方の外側の前記スロットに配置されているとともに、前記低速用巻線は、真中のスロットに配置されるように構成されている、請求項３に記載の回転電機システム。
【請求項５】
前記各相の各極は、４個以上のスロットからなり、
前記４個以上のスロットにおいて、前記低速用巻線と前記低高速用巻線とは、交互に配置されるように構成されている、請求項２に記載の回転電機システム。
【請求項６】
前記低速用巻線および前記低高速用巻線の接続切り替えを行う巻線切替部をさらに備え、
前記低速時には、前記巻線切替部により、異なるスロットに配置されている前記低速用巻線と前記低高速用巻線とが接続状態にされるとともに、前記高速時には、前記巻線切替部により、前記低速用巻線と前記低高速用巻線との接続状態が切断されるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機システム。
【請求項７】
前記各相の各極は、３個以上のスロットからなり、
前記各相の各極ごとの３個以上のスロットにおいて、前記低速用巻線と前記低高速用巻線とのうちの少なくとも前記低高速用巻線は、複数のスロットに配置されており、
前記複数のスロットに配置されている前記低高速用巻線は、電気的に接続されているとともに、前記低速用巻線と前記低高速用巻線とは、電気的に分離されており、
前記低速用巻線と前記低高速用巻線とは、前記巻線切替部により、電気的に接続されるように構成されている、請求項６に記載の回転電機システム。
【請求項８】
前記各相の各極ごとの前記低速用巻線は、互いに電気的に接続されているとともに、
前記各相の各極ごとの前記低高速用巻線は、互いに電気的に接続されている、請求項７に記載の回転電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータを備える巻線切替装置（回転電機システム）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、各相ごとに複数の巻線が設けられる交流電動機と、各相の巻線の接続状態を高速駆動時と低速駆動時とで切り替えるための巻線切替部とを備える巻線切替装置（回転電機システム）が開示されている。この巻線切替装置では、低速駆動時には、巻線切替部によって、各相の複数の巻線を直列に接続することにより、交流電動機が発生するトルクを比較的大きくするように構成されている。また、高速駆動時には、巻線切替部によって、各相の複数の巻線のうちの一部を使用することにより、交流電動機の回転速度を比較的大きくするように構成されている。
【０００４】
このような従来の巻線切替装置では、たとえば、ステータの１つのスロットに配置される巻線（たとえば１０ターンの巻線）において、低速駆動時には、全ての巻線を使用するとともに、高速駆動時には、巻線の一部（１０ターンのうちの６ターンの巻線）を使用するように、巻線切替部によって切り替えられる。この場合、高速駆動時では、１つのスロットにおいて、使用されない巻線（１０ターンのうちの残りの４ターンの巻線）に生じる誘起電圧と、高速駆動時の巻線の電圧の位相との間に電圧位相差が生じ、使用されていない巻線と高速駆動時の巻線との間に電圧が生じるという不都合がある。この不都合の対策として、従来では、同一のスロットに配置される低速駆動時および高速駆動時の両方に使用される巻線と高速駆動時にのみ使用される巻線との間（１０ターンのうちの６ターンの巻線と４ターンの巻線との間）に、絶縁物が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の巻線切替装置（回転電機システム）では、スロットに絶縁物が配置されている分、回転電機システムの構成が複雑になる。このため、回転電機システムの構成の簡略化が望まれている。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、構成を簡略化することが可能な回転電機システムを提供することである。
【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、この発明の一の局面における回転電機システムは、ロータと、低速時にのみ使用される低速用巻線、および、高速時および低速時の両方に使用される低高速用巻線が各相の各極ごとに複数個のスロットずつ分布巻きされるステータと、を備え、低速用巻線と低高速用巻線とは、各相の各極ごとの複数個のスロットにおいて、互いに異なるスロットに配置されるとともに、１つのスロットには、同相の低速用巻線または同相の低高速用巻線が配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一の局面によれば、構成を簡略化することが可能な回転電機システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による回転電機システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による回転電機システムの回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転電機システムのスロットに配置される巻線を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による回転電機システムのスロットに挿入される成型された巻線を示す図である。
【図５】従来の低速駆動用のモータのトルクと回転速度との関係を示す図である。
【図６】従来の高速駆動用のモータのトルクと回転速度との関係を示す図である。
【図７】発明の第１実施形態による回転電機システムのトルクと回転速度との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態による回転電機システムのスロットに配置される巻線を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による回転電機システムの回路図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による回転電機システムのスロットに配置される巻線を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による回転電機システムの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による回転電機システム１００の構成について説明する。
【００１３】
図１に示すように、回転電機システム１００は、コンバータ部１と、インバータ部２と、モータ３と、巻線切替部４とを備えている。コンバータ部１は、端子ＴＰおよびＴＮを介してインバータ部２に接続されている。インバータ部２は、モータ３に接続されている。また、モータ３は、巻線切替部４に接続されている。また、コンバータ部１には、３相の交流電源２００が接続されている。
【００１４】
図２に示すように、インバータ部２は、トランジスタＱ１〜Ｑ６を含んでいる。トランジスタＱ１の一方端は、端子ＴＰに接続されているとともに、他方端は、トランジスタＱ４の一方端に接続されている。また、トランジスタＱ４の他方端は、端子ＴＮに接続されている。また、トランジスタＱ１の他方端およびトランジスタＱ４の一方端（端子ＴＵ１）は、端子ＴＵ２（モータ３のＵ相の低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ４、Ｕ７およびＵ１０）に接続されている。
【００１５】
また、トランジスタＱ２の一方端は、端子ＴＰに接続されているとともに、他方端は、トランジスタＱ５の一方端に接続されている。また、トランジスタＱ５の他方端は、端子ＴＮに接続されている。また、トランジスタＱ２の他方端およびトランジスタＱ５の一方端（端子ＴＶ１）は、端子ＴＶ２（モータ３のＶ相の低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ４、Ｖ７およびＶ１０）に接続されている。
【００１６】
また、トランジスタＱ３の一方端は、端子ＴＰに接続されているとともに、他方端は、トランジスタＱ６の一方端に接続されている。また、トランジスタＱ６の他方端は、端子ＴＮに接続されている。また、トランジスタＱ３の他方端およびトランジスタＱ６の一方端（端子ＴＷ１）は、端子ＴＷ２（モータ３のＷ相の低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ４、Ｗ７およびＷ１０）に接続されている。
【００１７】
図３に示すように、モータ３は、ステータ３１と、ロータ４１とを備えている。ステータ３１は、ステータコア３２と、Ｕ相の巻線（Ｕ１〜Ｕ１２、図２参照）と、Ｖ相の巻線（Ｖ１〜Ｖ１２）と、Ｗ相の巻線（Ｗ１〜Ｗ１２）とを備えている。ステータコア３２の内側には、複数のスロット３３（第１実施形態では、７２個）が形成されている。また、ロータ４１は、ロータコア４２と、シャフト４３と、永久磁石（図示せず）とから構成されている。
【００１８】
図２に示すように、Ｕ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１とから構成されている。また、Ｖ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０およびＶ１２と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｖ２、Ｖ５、Ｖ８およびＶ１１とから構成されている。また、Ｗ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１０およびＷ１２と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｗ２、Ｗ５、Ｗ８およびＷ１１とから構成されている。なお、低速駆動用巻線は、高速駆動時には使用されない。
【００１９】
ここで、第１実施形態では、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１と、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２とは、Ｕ相の各極ごと（たとえば巻線Ｕ１、Ｕ２およびＵ３）に３個のスロット３３ずつ分布巻きされている。すなわち、毎相毎極のスロット数は、３（＝７２個のスロット／３相／８極）である。また、低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１と、低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２とは、Ｕ相の各極ごとに３個のスロット３３において、互いに異なるスロット３３に配置されるように構成されている。具体的には、図３に示すように、低速駆動用巻線Ｕ２と、低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３とは、３個のスロット３３（３３ａ、３３ｂおよび３３ｃ）に分布巻きされている。そして、３個のスロット３３ａ、３３ｂおよび３３ｃにおいて、低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３は、両方の外側のスロット３３ａおよび３３ｃに配置されているとともに、低速駆動用巻線Ｕ２は、真中のスロット３３ｂに配置されるように構成されている。なお、低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線は、それぞれ、本発明の「低速用巻線」および「低高速用巻線」の一例である。
【００２０】
また、図３に示すように、スロット３３ａに配置される低高速駆動用巻線Ｕ１は、Ｚ１方向（紙面に手前側に向かう方向）に向かって配置（巻回）されている。低高速駆動用巻線Ｕ１のＺ２方向（紙面に奥側に向かう方向）に向かって配置（巻回）される部分（Ｕ１＊）は、スロット３３ａから９スロット離れたスロット３３ｄに配置されている。また、スロット３３ｂに配置される低速駆動用巻線Ｕ２は、Ｚ１方向に向かって配置されているとともに、低速駆動用巻線Ｕ２のＺ２方向に向かって配置される部分（Ｕ２＊）は、スロット３３ｂから９スロット離れたスロット３３ｅに配置されている。また、スロット３３ｃに配置される低高速駆動用巻線Ｕ３は、Ｚ１方向に向かって配置されているとともに、低高速駆動用巻線Ｕ３のＺ２方向に向かって配置される部分（Ｕ３＊）は、スロット３３ｃから９スロット離れたスロット３３ｆに配置されている。
【００２１】
また、第１実施形態では、図２に示すように、スロット３３ａおよび３３ｃに配置されている低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３は、電気的に接続されているとともに、低速駆動用巻線Ｕ２と低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３とは、電気的に分離されており、低速駆動用巻線Ｕ２と低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３とは、巻線切替部４により、電気的に接続されるように構成されている。
【００２２】
また、Ｕ相の低高速駆動用巻線Ｕ４およびＵ６（Ｕ７およびＵ９、Ｕ１０およびＵ１２）と、低速駆動用巻線Ｕ５（Ｕ８、Ｕ１１）とについても同様に、スロット３３に配置されている。また、第１実施形態では、Ｕ相の各極ごとの低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１は、互いに電気的に接続されているとともに、Ｕ相の各極ごとの低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２は、互いに電気的に接続されている。
【００２３】
また、図３および図４に示すように、低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２、および、低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１は、丸線３４（断面が円形状の銅線）によって形成されている。なお、１つのスロット３３には、４本の丸線３４（４本の低速駆動用巻線または４本の低高速駆動用巻線）が配置されている。すなわち、１スロットにける巻線の巻回数は、４ターンである。なお、低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２は、丸線３４により予め一連のコイル状に成型されているとともに、低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１は、丸線３４により予め一連のコイル状に成型されている。そして、図４に示すように、巻線のスロット３３への挿入順序としては、たとえば、スロット３３ｇに低高速駆動用巻線Ｕ４＊が挿入された後、スロット３３ａに低高速駆動用巻線Ｕ１が挿入される。その後、低高速駆動用巻線Ｕ４が挿入された後、スロット３３ｄに低高速駆動用巻線Ｕ１＊が挿入されるように構成されている。すなわち、低高速駆動用巻線Ｕ１と低高速駆動用巻線Ｕ４とが重ね巻きされるように構成されている。なお、その他の低高速駆動用巻線および低速駆動用巻線も同様にスロット３３に配置されるように構成されている。
【００２４】
また、Ｖ相の巻線（低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０およびＶ１２、低速駆動用巻線Ｖ２、Ｖ５、Ｖ８およびＶ１１）、および、Ｗ相の巻線（低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１０およびＷ１２、低速駆動用巻線Ｗ２、Ｗ５、Ｗ８およびＷ１１）も同様に、スロット３３に配置されるように構成されている。
【００２５】
また、図２に示すように、Ｕ相の低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３（Ｕ４およびＵ６、Ｕ７およびＵ９、Ｕ１０およびＵ１２）と、低速駆動用巻線Ｕ２（Ｕ５、Ｕ８、Ｕ１１）との間の端子ＴＵ３は、巻線切替部４の後述するダイオードブリッジＤＢ１の端子ＴＵ６に接続されている。同様に、Ｖ相の低高速駆動用巻線Ｖ１およびＶ３（Ｖ４およびＶ６、Ｖ７およびＶ９、Ｖ１０およびＶ１２）と、低速駆動用巻線Ｖ２（Ｖ５、Ｖ８、Ｖ１１）との間の端子ＴＶ３は、巻線切替部４のダイオードブリッジＤＢ１の端子ＴＶ６に接続されている。同様に、Ｗ相の低高速駆動用巻線Ｗ１およびＷ３（Ｗ４およびＷ６、Ｗ７およびＷ９、Ｗ１０およびＷ１２）と、低速駆動用巻線Ｗ２（Ｗ５、Ｗ８、Ｗ１１）との間の端子ＴＷ３は、巻線切替部４の後述するダイオードブリッジＤＢ１の端子ＴＷ６に接続されている。また、モータ３の端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４は、それぞれ、巻線切替部４のダイオードブリッジＤＢ２の端子ＴＵ７、ＴＶ７およびＴＷ７に接続されている。
【００２６】
巻線切替部４は、６つのダイオードから構成されているダイオードブリッジＤＢ１およびＤＢ２と、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴなどからなる半導体スイッチＳＷ１およびＳＷ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４と、コンデンサＣと、放電抵抗器Ｒとを備えている。ダイオードブリッジＤＢ１およびＤＢ２は、それぞれ、端子ＴＵ６、ＴＶ６およびＴＷ６と、ＴＵ７、ＴＶ７およびＴＷ７とを含んでいる。ダイオードＤ１およびＤ２は、それぞれ、ダイオードブリッジＤＢ１の一方端および他方端に接続されている。また、半導体スイッチＳＷ１は、ダイオードブリッジＤＢ１の一方端および他方端に接続されている。
【００２７】
また、ダイオードＤ３およびＤ４は、それぞれ、ダイオードブリッジＤＢ２の一方端および他方端に接続されている。また、半導体スイッチＳＷ２は、ダイオードブリッジＤＢ２の一方端および他方端に接続されている。また、コンデンサＣと放電抵抗器Ｒとは、並列接続されている。また、コンデンサＣの一方端および放電抵抗器Ｒの一方端は、ダイオードＤ１のカソードおよびダイオードＤ３のカソードに接続されている。また、コンデンサＣの他方端および放電抵抗器Ｒの他方端は、ダイオードＤ２のアノードおよびダイオードＤ４のアノードに接続されている。
【００２８】
ダイオードＤ１およびＤ２は、半導体スイッチＳＷ１がオフ状態のときに、ダイオードブリッジＤＢ１に流れた電流を、コンデンサＣおよび放電抵抗器Ｒの並列回路に流すとともに、半導体スイッチＳＷ１がオン状態のときに、コンデンサＣおよび放電抵抗器Ｒの並列回路から半導体スイッチＳＷ１に電流が逆流するのを防止する機能を有する。ダイオードＤ３およびＤ４も、ダイオードＤ１およびＤ２と同様の機能を有する。
【００２９】
次に、図２および図５〜図７を参照して、巻線切替部４の動作について、説明する。
【００３０】
まず、図５および図６を参照して、従来の低速駆動用のモータおよび高速駆動用のモータにおけるトルクと回転速度との関係について説明する。図５に示すように、低速駆動用のモータでは、回転速度が小さいとき（定トルク範囲Ｌ１）は、トルクがＴ１（Ｎ・ｍ）で略一定になり、その後、出力を一定（定出力範囲Ｌ２）に保ちながら、回転速度が大きくなるにしたがってトルクが小さくなる。また、最大の回転速度は、Ｓ１（ｍｉｎ−１）である。なお、低速駆動用のモータでは、定トルク範囲Ｌ１と、定出力範囲Ｌ２との比は、たとえば、１：１．７である。また、図６に示すように、高速駆動用のモータでも、同様に、回転速度が小さいとき（定トルク範囲Ｌ３）は、トルクがＴ２（Ｎ・ｍ）で略一定（たとえば、Ｔ１＝１．５Ｔ２）になり、その後、出力を一定（定出力範囲Ｌ４）に保ちながら、回転速度が大きくなるにしたがってトルクが小さくなる。また、最大の回転速度は、Ｓ２（ｍｉｎ−１）（たとえば、Ｓ２＝１．５Ｓ１）である。なお、高速駆動用のモータでは、定トルク範囲Ｌ３と、定出力範囲Ｌ４との比は、たとえば、１：１．５である。このように、低速駆動用のモータでは、大きいトルクが得られる一方、回転速度を大きくすることが困難である。また、高速駆動用のモータでは、回転速度を大きくすることができる一方、大きいトルクを得ることが困難である。
【００３１】
（低速駆動時）
第１実施形態の回転電機システム１００では、低速駆動時（０（ｍｉｎ−１）以上Ｓ１（ｍｉｎ−１）以下）には、図２に示す半導体スイッチＳＷ１がオフ状態にされるとともに、半導体スイッチＳＷ２がオン状態にされる。これにより、モータ３の端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４が短絡される。その結果、端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４を中性点とし、端子ＴＵ２と端子ＴＵ４との間の巻線（Ｕ１〜Ｕ１２）、端子ＴＶ２と端子ＴＶ４との間の巻線（Ｖ１〜Ｖ１２）、および、端子ＴＷ２と端子ＴＷ４との間の巻線（Ｗ１〜Ｗ１２）によるスター結線が構成される。これにより、モータ３の全ての巻線（Ｕ相の巻線Ｕ１〜Ｕ１２、Ｖ相の巻線Ｖ１〜Ｖ１２、Ｗ相の巻線Ｗ１〜Ｗ２）に電圧が印加される。その結果、後述する高速駆動時に比べて、巻線のインピーダンスが大きくなるので、巻線に大きな電圧を印加することができる。これにより、モータ３のトルクが大きくなる（図７の低速駆動時参照）。
【００３２】
（高速駆動時）
高速駆動時（Ｓ１（ｍｉｎ―１）以上Ｓ２（ｍｉｎ―１）以下）には、図２に示す半導体スイッチＳＷ１がオン状態にされるとともに、半導体スイッチＳＷ２がオフ状態にされる。これにより、モータ３の端子ＴＵ３、ＴＶ３およびＴＷ３が短絡される。その結果、端子ＴＵ３、ＴＶ３およびＴＷ３を中性点とし、端子ＴＵ２と端子ＴＵ３との間の巻線（低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２）、端子ＴＶ２と端子ＴＶ３との間の巻線（低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０およびＶ１２）、および、端子ＴＷ２と端子ＴＷ３との間の巻線（低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１０およびＷ１２）によるスター結線が構成される。これにより、Ｕ相の低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２と、Ｖ相の低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０およびＶ１２と、Ｗ相の低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１０およびＷ１２とに電圧が印加される。一方、Ｕ相の低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１と、Ｖ相の低速駆動用巻線Ｖ２、Ｖ５、Ｖ８およびＶ１１と、Ｗ相の低速駆動用巻線Ｗ２、Ｗ５、Ｗ８およびＷ１１とには、電圧が印加されない。その結果、モータ３の全ての巻線を使用する場合（低速駆動時）に比べて、巻線のインピーダンスが小さくなるので、モータ３が高速に駆動する（図７の高速駆動時参照）。なお、各相の低高速駆動用巻線と低速駆動用巻線とは、互いに異なるスロット３３に配置されるように構成されており、高速駆動時に使用されない低速駆動用巻線には、電圧は、誘起されない。
【００３３】
第１実施形態では、上記のように、低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ５、Ｕ８およびＵ１１（Ｖ２、Ｖ５、Ｖ８およびＶ１１、Ｗ２、Ｗ５、Ｗ８およびＷ１１）と、低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０およびＵ１２（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０およびＶ１２、Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１０およびＷ１２）とを、Ｕ相（Ｖ相、Ｗ相）の各極ごとの３個のスロット３３において、互いに異なるスロット３３に配置するように構成する。これにより、巻線の一部である低高速駆動用巻線が使用される高速駆動時において、同一のスロット内において使用される巻線と使用されない巻線とが生じることがないので、使用されない巻線の誘起電圧と高速駆動時に使用される巻線（低高速駆動用巻線）の電圧の位相との間に電圧位相差が生じるのを防ぐことができる。その結果、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線とを同一のスロットに配置する場合と異なり、電圧位相差から発生する電圧による不具合を防止するために、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線との間に絶縁物を配置する必要がないので、構成を簡略化することができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、上記のように、各相の各極は、３個のスロット３３からなり、３個のスロット３３において、低高速駆動用巻線を、両方の外側のスロット３３（３３ａおよび３３ｃ）に配置するとともに、低速駆動用巻線を、真中のスロット３３（３３ｂ）に配置する。これにより、３個のスロット３３における低速駆動時に使用される巻線（低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線）のステータ３１の円周方向に沿った中心と高速駆動時に使用される巻線（低高速駆動用巻線）のステータ３１の円周方向に沿った中心とを同一にすることができるので、低速駆動時と高速駆動時とにおいて、電圧のピーク（位相）を同一にすることができる。
【００３５】
また、第１実施形態では、上記のように、低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線の接続切り替えを行う巻線切替部４を設けて、低速駆動時には、巻線切替部４により、異なるスロット３３に配置されている低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線とを接続状態にするとともに、高速駆動時には、巻線切替部４により、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線との接続状態を切断するように構成する。これにより、低速駆動時に使用される巻線と、高速駆動時に使用される巻線とを別個に設ける場合と異なり、低高速駆動用巻線を低速駆動時および高速駆動時に共通に使用することができるので、構成をより簡略化することができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、上記のように、各相の各極ごとの３個のスロット３３において、低高速駆動用巻線を、２つのスロット３３（３３ａおよび３３ｃ）に配置して、２つのスロット３３に配置されている低高速駆動用巻線を、電気的に接続するとともに、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線とを、電気的に分離し、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線とを、巻線切替部４により、電気的に接続するように構成する。これにより、低高速駆動用巻線と低速駆動用巻線とを、巻線切替部４により容易に電気的に接続（分離）することができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、上記のように、各相の各極ごとの低速駆動用巻線を、互いに電気的に接続するとともに、各相の各極ごとの低高速駆動用巻線を、互いに電気的に接続する。これにより、各相の各極ごとの低速駆動用巻線、および、各相の各極ごとの低高速駆動用巻線を互いに電気的に接続せずに個々に設ける場合と異なり、構成をさらに簡略化することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図８および図９を参照して、第２実施形態の回転電機システム１０１について説明する。この第２実施形態の回転電機システム１０１は、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線とが各相の各極ごとに３個のスロット３３に配置されていた上記第１実施形態と異なり、低速駆動用巻線と低高速駆動用巻線とが各相の各極ごとに４個のスロット５３に配置されている。
【００３９】
図８に示すように、第２実施形態の回転電機システム１０１では、モータ３ａのステータ５１は、ステータコア５２と、Ｕ相の巻線（Ｕ１〜Ｕ１６、図９参照）と、Ｖ相の巻線（Ｖ１〜Ｖ１６）と、Ｗ相の巻線（Ｗ１〜Ｗ１６）とを備えている。ステータコア５２の内側には、複数のスロット５３（第２実施形態では、９６個）が形成されている。
【００４０】
図９に示すように、Ｕ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ８、Ｕ９、Ｕ１２、Ｕ１３およびＵ１６と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ３、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ１０、Ｕ１１、Ｕ１４およびＵ１５とから構成されている。また、Ｖ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１２、Ｖ１３およびＶ１６と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｖ２、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１４およびＶ１５とから構成されている。また、Ｗ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ８、Ｗ９、Ｗ１２、Ｗ１３およびＷ１６と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｗ２、Ｗ３、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ１０、Ｗ１１、Ｗ１４およびＷ１５とから構成されている。
【００４１】
ここで、第２実施形態では、図８に示すように、低速駆動用巻線Ｕ２およびＵ３と、低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ４とは、４個のスロット５３（５３ａ、５３ｂ、５３ｃおよび５３ｄ）に分布巻きされている。具体的には、４個のスロット５３ａ、５３ｂ、５３ｃおよび５３ｄにおいて、低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ４は、両方の外側のスロット５３ａおよび５３ｄに配置されているとともに、低速駆動用巻線Ｕ２およびＵ３は、スロット５３ａおよび５３ｄの間のスロット５３ｂおよび５３ｃに配置されるように構成されている。なお、Ｕ相の残りの巻線、および、Ｖ相およびＷ相の巻線も同様にスロット５３に配置されている。
【００４２】
なお、第２実施形態のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、図１０および図１１を参照して、第３実施形態の回転電機システム１０２について説明する。この第３実施形態の回転電機システム１０２は、低高速駆動用巻線が両方の外側のスロット５３に配置されているとともに、低速駆動用巻線が、両方の外側のスロット５３の間のスロット５３に配置されている上記第２実施形態と異なり、低高速駆動用巻線と低速駆動用巻線とがスロット６３に交互に配置されている。
【００４４】
第３実施形態の回転電機システム１０２では、図１０に示すように、モータ３ｂのステータ６１は、ステータコア６２と、Ｕ相の巻線（Ｕ１〜Ｕ１６、図１１参照）と、Ｖ相の巻線（Ｖ１〜Ｖ１６）と、Ｗ相の巻線（Ｗ１〜Ｗ１６）とを備えている。ステータコア６２の内側には、複数のスロット６３（第３実施形態では、９６個）が形成されている。
【００４５】
また、図１１に示すように、Ｕ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ５、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１１、Ｕ１３およびＵ１５と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ８、Ｕ１０、Ｕ１２、Ｕ１４およびＵ１６とから構成されている。また、Ｖ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１１、Ｖ１３およびＶ１５と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０、Ｖ１２、Ｖ１４およびＶ１６とから構成されている。また、Ｗ相の巻線は、高速駆動時および低速駆動時の両方に使用される低高速駆動用巻線Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１１、Ｗ１３およびＷ１５と、低速駆動時にのみ使用される低速駆動用巻線Ｗ２、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ８、Ｗ１０、Ｗ１２、Ｗ１４およびＷ１６とから構成されている。
【００４６】
ここで、第３実施形態では、図１０に示すように、低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３と、低速駆動用巻線Ｕ２およびＵ４とは、４個のスロット６３（６３ａ、６３ｂ、６３ｃおよび６３ｄ）に分布巻きされている。具体的には、４個のスロット６３ａ、６３ｂ、６３ｃおよび６３ｄにおいて、低高速駆動用巻線Ｕ１およびＵ３と低速駆動用巻線Ｕ２およびＵ４とがスロット６３ａ、６３ｂ、６３ｃおよび６３ｄに交互に配置されている。すなわち、スロット６３ａには、低高速駆動用巻線Ｕ１が配置されるとともに、スロット６３ｂには、低速駆動用巻線Ｕ２が配置されている。また、スロット６３ｃには、低高速駆動用巻線Ｕ３が配置されるとともに、スロット６３ｄには、低速駆動用巻線Ｕ４が配置されている。なお、Ｕ相の残りの巻線、および、Ｖ相およびＷ相の巻線も同様にスロット６３に配置されている。
【００４７】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【００４８】
第３実施形態では、上記のように、各相の各極は、４個のスロット６３からなり、４個のスロット６３において、低速駆動用巻線Ｕ２、Ｕ４、Ｕ６、Ｕ８、Ｕ１０、Ｕ１２、Ｕ１４およびＵ１６（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０、Ｖ１２、Ｖ１４およびＶ１６、Ｗ２、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ８、Ｗ１０、Ｗ１２、Ｗ１４およびＷ１６）と、低高速駆動用巻線Ｕ１、Ｕ３、Ｕ５、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１１、Ｕ１３およびＵ１５（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１１、Ｖ１３およびＶ１５、Ｗ１、Ｗ３、Ｗ５、Ｗ７、Ｗ９、Ｗ１１、Ｗ１３およびＷ１５）とを、交互に配置する。これにより、４個のスロット６３において、低速駆動用巻線または低高速駆動用巻線が２つの隣接するスロット６３に配置される場合と異なり、低速駆動用巻線または低高速駆動用巻線から発生する磁束が密になるのを容易に抑制することができる。
【００４９】
なお、今回開示された実施形態は、すべ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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５０】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線が各相の各極ごとに３個または４個のスロットずつ分布巻きされる例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線を各相の各極ごとに２個のスロットずつ分布巻きしてもよいし、５個以上のスロットずつ分布巻きしてもよい。
【００５１】
また、上記第１〜第３実施形態では、モータのステータに配置される低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、発電機のステータに配置される低速用巻線および低高速用巻線に本発明を適用してもよい。
【００５２】
また、上記第１〜第３実施形態では、３相の交流電源によって駆動されるモータのステータに配置される低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、単相または２相の交流電源によって駆動されるモータ（発電機）のステータに配置される低速駆動用巻線（低速用巻線）および低高速駆動用巻線（低高速用巻線）に本発明を適用してもよい。
【００５３】
また、上記第１〜第３実施形態では、スロットに丸線からなる低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線が配置される例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、スロットに平角線（断面が矩形状（正方形状）の銅線）からなる低速駆動用巻線および低高速駆動用巻線を配置してもよいし、ブスバー（棒状の導体）からなる低速駆動用巻線（低速用巻線）および低高速駆動用巻線（低高速用巻線）を配置するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記第１〜第３実施形態に係る回転電機システム１００は、車両に搭載されてもよい。この場合の回転電機システムの構成としては、たとえば、図１に示す構成に対し、コンバータ部１および交流電源２００を、バッテリー（直流電源）に入れ替えた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
４  巻線切替部
３１、５１、６１  ステータ
３３、３３ａ〜３３ｇ、５３、５３ａ〜５３ｄ、６３、６３ａ〜６３ｄ  スロット
４１  ロータ
【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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