(57)【要約】【課題】モーター制御システムを提供する。【解決手段】モーター制御システムは、電気モーター、および、インバータを有する。電気モーターは、ステータ、ローター、および、巻線構造を有する。ステータは、ステータの半径方向に沿って形成された複数のスロットを有する鉄芯を有する。巻線構造は、スロット中に設置されるピンを有する複数のヘアピンを含む。巻線構造は、複数の相巻線を備え、各相巻線は複数のモーター巻線を有する。インバータは、スイッチングコントローラを有して、巻線構造の各相巻線のモーター巻線のオンとオフを制御する。電気モーターが高速モードで操作するとき、スイッチングコントローラは、各相巻線のモーター巻線のオンとオフを制御して、これにより、相巻線の導通量を、全相巻線の導通量より三分の一減少させる。【選択図】図３
2019009978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモーター巻線のオンとオフを制御することができるモーター制御システムであって、前記モーター制御システムは、電気モーターとインバータとを有し、
前記電気モーターは、
ステータの半径方向に沿って形成された複数のスロットを有する鉄芯を有するステータと、
前記ステータにより囲まれるローターと、
前記スロット中に設置されるピンを有する複数のヘアピンを有し、前記ヘアピンが複数の層の導線を形成する巻線構造であって、複数の相巻線を備え、各相巻線は、複数のモーター巻線を有するように構成されている巻線構造と、
を有し、
前記インバータは、前記モーター巻線に接続され、且つ、前記巻線構造の各相巻線の前記モーター巻線のオンとオフを制御するスイッチングコントローラを有し、
前記電気モーターが高速モードで操作するとき、前記スイッチングコントローラは、各相巻線の前記モーター巻線のオンとオフを制御して、前記相巻線の導通量を、全相巻線の導通量より三分の一減少させる
ことを特徴とするモーター制御システム。
【請求項２】
前記巻線構造は、前記ステータの前記半径方向に沿って、中央から外側に、前記各スロットに連続して設置される第一モーター巻線、第二モーター巻線、および、第三モーター巻線を有し、前記スイッチングコントローラは、前記高速モードで、前記第一、第二、および、第三モーター巻線の任意のものをオフにするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモーター制御システム。
【請求項３】
前記ヘアピンの前記ピンは、前記ステータの前記半径方向にそって、中央から外側に、前記の各スロットに配置されて、第一層、第二層、第三層、第四層、第五層、および、第六層の導線を提供し、前記層が同心円状に配置され、前記第一モーター巻線は前記第一、および、前記第二層の導線を有し、前記第二モーター巻線は前記第三、および、第四層の導線を有し、前記第三モーター巻線は前記第五、および、第六層の導線を有し、前記第一モーター巻線は、前記ステータの前記中央に近接して配置されることを特徴とする請求項２に記載のモーター制御システム。
【請求項４】
前記第一モーター巻線、前記第二モーター巻線、および、前記第三モーター巻線は直列に接続されることを特徴とする請求項３に記載のモーター制御システム。
【請求項５】
前記インバータは、電力を受信するとともに、それぞれ、６本の導線により、三相電流を前記電気モーターに入力して、少なくとも二個の操作モードを提供するように構成され、前記操作モードは、前記高速モード、および、低速モードを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のモーター制御システム。
【請求項６】
前記インバータは、電力を受信するとともに、それぞれ、９本の導線により、三相電流を前記電気モーターに入力して、少なくとも二個の操作モードを提供するように構成され、前記操作モードは、前記高速モード、および、低速モードを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のモーター制御システム。
【請求項７】
前記電気モーターは、さらに、低速モードで操作して、高いトルクを発生するように構成され、前記低速モードで、前記スイッチングコントローラは、前記相巻線の全てを制御して、オンにすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のモーター制御システム。
【請求項８】
前記スイッチングコントローラは、前記電気モーターの異なる操作モードの駆動効率パラメータにしたがって、前記相巻線すべてオンにする、または、前記相巻線の導通を選択するように構成され、前記駆動効率パラメータは、前記電気モーターの同じトルク、または、同じ回転速度下で、一つ以上の条件に対応することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載のモーター制御システム。
【請求項９】
複数の層状ヘアピン巻線を有する電気モーターを駆動するモーター制御装置であって、前記モーター制御装置は、
三相電流を前記電気モーターに入力して、前記層状ヘアピン巻線をオンにするインバータと、
前記モーター制御装置を、少なくとも一つの高速モードと低速モードで操作するスイッチングコントローラと、
を有し、
前記高速モードにおいて、前記スイッチングコントローラは、前記三相電流の入力を、前記層状ヘアピン巻線の三分の二の導通量に制御することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項１０】
前記スイッチングコントローラは、前記三相電流の前記入力を制御して、前記層状ヘアピン巻線の個々の群をオンにし、前記個々の群は、第一、第二、および、第三巻線群を有することを特徴とする請求項９に記載のモーター制御装置。
【請求項１１】
前記第一、第二、および、第三巻線群は、それぞれ、隣接して位置する二個の層状ヘアピン巻線を有し、前記スイッチングコントローラは、前記隣接して位置する二個の層状ヘアピン巻線の個々の導通を制御することを特徴とする請求項１０に記載のモーター制御装置。
【請求項１２】
直列の巻線接続により、前記三相電流が前記電気モーターに入力されて、前記複数の層状ヘアピン巻線をオンにすることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一つに記載のモーター制御装置。
【請求項１３】
前記インバータは、さらに、前記電気モーターの前記層状ヘアピン巻線の入力端に結合される６本の導線を有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一つに記載のモーター制御装置。
【請求項１４】
前記インバータは、さらに、前記電気モーターの前記層状ヘアピン巻線の入力端に結合される９本の導線を有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一つに記載のモーター制御装置。
【請求項１５】
前記低速モードにおいて、前記スイッチングコントローラは、前記三相電流の前記入力を制御し、前記層状ヘアピン巻線すべてをオンにして、前記電気モーターが前記高速モードより高いトルクを発生するように構成されていることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一つに記載のモーター制御装置。
【請求項１６】
前記スイッチングコントローラは、前記電気モーターの異なる操作モードの駆動効率パラメータにしたがって、前記三相電流の前記入力を制御し、前記層状ヘアピン巻線すべてをオンにする、または、前記層状ヘアピン巻線の導通を選択するように構成され、前記駆動効率パラメータは、前記電気モーターの同じトルク、または、同じ回転速度下で、一つ以上の条件に対応することを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一つに記載のモーター制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターの巻線群の導通量を制御するモーター制御システムに関するものであって、特に、車両の電気モーターを制御するモーター制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力により駆動されるモーター制御システムを用いた車両数が増加している。モーター制御システムに用いられるモーターは、一般に、ステータ、および、ローターを有し、同じ断面積を有する複数の銅線がステータの各スロットに挿入されて、巻線を形成する。相電流がスロット中の銅線を通過して、回転磁場を生成し、これにより、ローターを回転させるのに必要な起電力を生成する。ローターの回転速度が増加するにつれて、電気モーター中の逆起電力も徐々に増加する。巻線の巻き回数は固定であるので、逆起電力が電圧の上限に達した後、速度が増加しない問題がある。従来の方法では、弱い磁力を用いて、逆起電力を減少させることにより、回転速度の上限を増加させているが、この方法は、追加の電流で、弱い磁力に必要な磁束を生成する必要があり、その結果、効率が低下する。さらに、この方法を用いて回転速度を増加させるのは限界があり、操作間隔を大幅に拡張させることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、モーター巻線の導通量を制御するモーター制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によると、複数のモーター巻線の導通量を制御することができるモーター制御システムを提供する。モーター制御システムは、電気モーター、および、インバータを有する。電気モーターは、ステータ、ローター、および、巻線構造を有する。ステータは、ステータの半径方向に沿って形成された複数のスロットを有する鉄芯を有する。巻線構造は、スロット中に設置されるピンを有する複数のヘアピンを含む。巻線構造は、複数の相巻線を備え、各相巻線は複数のモーター巻線を有するように構成されている。インバータは、スイッチングコントローラを有して、巻線構造の各相巻線のモーター巻線のオンとオフを制御する。電気モーターが高速モードで操作するとき、スイッチングコントローラは、各相巻線のモーター巻線のオンとオフを制御して、これにより、相巻線の導通量を、全相巻線の導通量より三分の一減少させる。
【０００５】
本発明の別の態様によると、複数の層状ヘアピン巻線を有する電気モーターを駆動するモーター制御装置が提供される。モーター制御装置は、インバータ、および、スイッチングコントローラを有する。インバータは、三相電流を電気モーターに入力して、層状ヘアピン巻線をオンにする。スイッチングコントローラは、少なくとも一つの高速モードと低速モードで、モーター制御装置を操作する。高速モードにおいて、スイッチングコントローラは、三相電流の入力を、層状ヘアピン巻線の三分の二の導通量に制御する。
【０００６】
詳細な説明は、参照図面とともに、以下の実施形態で与えられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、電気モーターの操作間隔を増加させ、インバータ中のラインの挿入の複雑さを減少させ、および／または、電気モーター組み立ての便宜性を増加する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるモーター制御システムの電気モーターのステータを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による全巻線群がオンになるときの電気モーターの部分構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による巻線群の導通量が三分の一減少したときの電気モーターの部分構造を示す図である。
【図４Ａ】電気モーターが全導通状態の操作間隔を示すグラフである。
【図４Ｂ】巻線群の導通量が三分の一減少したときの電気モーターの操作間隔を示すグラフである。
【図４Ｃ】巻線群の導通量が二分の一減少したときの電気モーターの操作間隔を示すグラフである。
【図５】全導通状態と巻線群の導通量が三分の一減少したときの状態の操作間隔の効率比較を示すグラフである。
【図６Ａ】本発明の異なる実施形態によるモーター制御システムを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の異なる実施形態によるモーター制御システムを示す図である。
【図７】本発明の異なる実施形態によるスイッチングコントローラを示す図である。
【図８】本発明の異なる実施形態によるスイッチングコントローラを示す図である。
【図９】本発明の異なる実施形態によるスイッチングコントローラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで説明される例示的実施形態は本発明を理解する目的のために用いられ、且つ、本発明の概念は、それらの例示的実施形態に限定されない状況下で、各種形式で具体化される。異なる実施形態の図面中の類似、および／または、対応する数字の使用は、必ずしも、異なる実施形態間の任意の相互関係を提案するものではない。
【００１０】
本発明の一実施形態によるモーター制御システムは、電気モーター１００（図２、および、図３に示される）、および、インバータ９（図７〜図９に示される）を有する。電気モーター１００は、ステータ１、および、ローター３を有する。図１に示されるように、ステータ１は中空の環状の鉄芯であり、複数のスロット２が鉄芯上に形成される。図２、および、図３は、電気モーター１００のステータ１とローター３の部分構造を示す図で、ローター３は、ステータ１の中空環状中心に設置され、且つ、ステータ１により囲まれる。巻線構造４はスロット２中に設置され、巻線構造４は、複数のヘアピンタイプの導線のピンをスロット２に挿入することにより構成される。巻線構造４は、複数の相巻線、たとえば、Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３を有する。各相巻線は、それぞれ、複数のモーター巻線５、６、および、７を有する。
【００１１】
図２、および、図３、図７〜図９を参照すると、インバータ９は、電源１０をモーター巻線５、６、および、７に接続し、且つ、スイッチングコントローラ８を有する。スイッチングコントローラ８は、各相巻線のモーター巻線５、６、および、７を接続し、且つ、各相巻線のモーター巻線５、６、および、７のオンとオフを制御する。
【００１２】
この実施形態において、巻線構造４は、Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３を有し、各相巻線は、それぞれ、第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７を有するが、相巻線の数量とモーター巻線の数量はこれに限定されない。第一、第二、および、第三モーター巻線５、６、および、７は、短いピッチの導線により接続されるとともに、必要な設計にしたがって、直列に設置される。各相巻線中の第一、第二、および、第三モーター巻線５、６、および、７は、それぞれ、全ピッチの導線により接続されて、各相巻線の各第一モーター巻線５を、Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３が互いに接続されるように構成する。各第二モーター巻線６は互いに接続され、また、各第三モーター巻線７は互いに接続される。スイッチングコントローラ８は、第一、第二、および、第三モーター巻線５、６、および、７中の任意のものをオフにすることができる。
【００１３】
次に、スロット２中の巻線構造４の構成が以下で記述される。図２に示されるように、ステータ１の各スロット中、巻線構造４は、半径方向に沿って配置される第一層〜第六層の導線Ａ〜Ｆを有する。各層の導線は、環状の鉄芯を囲むとともに、同心円状に配置される。つまり、第一層〜第六層の導線Ａ〜Ｆはそれぞれ、スロット２内で、６層の同心円分布に配置される。この実施形態において、巻線構造４は、ステータ１の半径方向に沿って配置される第一〜第三巻線を有すると解釈されてもよい。図２に示されるように、スロット２は、中空の環状中心方向、ローター３方向に、開口を形成する。開口に最も近い位置に配置される第一、および、第二層導線ＡとＢは、第一モーター巻線５を形成する。半径方向の中央位置に配置される第三、および、第四層導線ＣとＤは、第二モーター巻線６を形成する。開口から最も遠い位置に配置される第五、および、第六層導線ＥとＦは、第三モーター巻線７を形成する。予期される操作間隔にしたがって、巻線配置とグループ分けにより、電気モーターの制御は正確に制御される。
【００１４】
本発明は、隣接層の導線で巻線を構成することに限定されないことに留意すべきである。つまり、巻線群は、非隣接層の導線で構成されても、または、三層の導線によって巻線群を構成してもよい。さらに、本発明のスロット２は、好ましくは、ローター３向けの開口を形成して、ステータの鉄損を減少させるとともに、トルクの出力を増加させるが、想定できることは、スロット２は、ローター３に向かない開口を形成することもできる。
【００１５】
本発明の巻線構造４は、好ましくは、複数のヘアピンタイプの導線により構成される。各ヘアピンは、二ピン脚を二導線として、スロット２に挿入する。たとえば、図２中に示される各スロットの第一層から第六層の導線Ａ〜Ｆの一層はヘアピンのピン脚である。ピン脚がスロットに挿入されて、短いピッチ、および／または、全ピッチ接続を達成した後、導線が接続される。たとえば、異なるヘアピンのピン脚は溶接により接続される。この方法で、スロット中の空間を占有するコンダクタの有効性が改善される。電気モーター１００の組み立て効率がさらに向上する。
【００１６】
図７〜図９に示される電気モーター１００の実施形態を参照すると、低速モード、および、高速モードの二個の操作モードが提供される。これらのモードは、スイッチングコントローラ８により切り替えられる。
【００１７】
電気モーター１００が高速モードで操作するとき、スイッチングコントローラ８は、各相巻線の導通量を三分の一減少するように制御する。巻線構造４の巻線の導通量を三分の一減少させることにより、電気モーター１００の逆起電力を減少させる。図７（および、図３）に示されるように、たとえば、スイッチングコントローラ８は、第二モーター巻線６と第三モーター巻線７だけを接続して、巻線の導通量を三分の一減少させる目的を達成する。
【００１８】
低速モードにおいて、電気モーター１００は全導通状態である（図２に示される）。この時、スイッチングコントローラ８は、各Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３中の第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７の接続を制御し、それらが、直列に接続される。全巻線がオンになって、大きい磁束を生成し、これにより、ローター３が起動した、または、高いトルク出力を必要とするとき、巻線構造４は、大きい電磁トルクをローター３に提供することができる。図４Ａは、電気モーター１００の通常モード（低速モード）下での回転速度−トルク曲線の操作間隔を示すグラフである。この操作間隔において、最高トルクは３５０Ｎ・ｍ（ｎｅｗｔｏｎ  ｍｅｔｅｒ）、最高回転速度は６０００ｒｐｍ（毎分の回転数）に達する。
【００１９】
高速モードにおいて、電気モーター１００の巻線は全導通状態ではない（図３に示される）。この実施形態において、スイッチングコントローラ８は各相巻線の第一モーター巻線５をオフにし、よって、Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３の第二モーター巻線６と第三モーター巻線７だけがオンになる。この制御構成において、低速モードと比較すると、各相巻線の導通量は三分の一減少する。つまり、巻線構造４の全巻線の導通量は、低速モード下の巻線構造４の全巻線の導通量の三分の二である。よって、高速モードにおいて、巻線の等価巻き数を減少させることにより、逆起電力（ローター３の回転速度を増加させることにより生成）を減少させ、ローター３は高回転速度に達する。図４Ｂは、電気モーター１００の高速モード下の回転速度−トルク曲線の操作間隔のグラフである。この操作間隔において、最高トルクは２７０Ｎ・ｍ、最高回転速度は１００００ｒｐｍである。
【００２０】
上述の実施形態中（図７参照）、三つの巻線中の第一モーター巻線５がローター３に一番近いので、スイッチングコントローラ８は第一モーター巻線５をオフにして、ローター３により生じる近接効果を減少させる。さらに、第一モーター巻線５は、近接効果のせいで、大きい銅損が生じるので、第一モーター巻線５がオフになるように制御されて、高速、且つ、低負荷間隔で、銅損を減少させる。よって、モーターの効率が増加し、操作間隔の最高回転速度がさらに高くなり、すなわち、電気モーター１００は、第一モーター巻線５をオフにすることにより操作効率を最高にする。ローター３に近い第一モーター巻線５のオフを制御することが本発明の好ましい実施形態であるが、別の実施形態において、スイッチングコントローラ８は、中央位置の第二モーター巻線６をオフにしてもよい（図８参照）し、または、ローター３から最も遠い第三モーター巻線７をオフにしてもよい（図９参照）。オフ制御も、回転速度と操作間隔を増加させることができる。
【００２１】
図４Ｂと図４Ｃ間の比較が以下で記述される。なお、図４Ｃの実施形態は、図４Ａ、および、図４Ｂの実施形態と異なり、図４Ｃの実施形態において、電気モーターのステータの各相巻線のモーター巻線は、三層の導線をグループ分けし、つまり、各相巻線は二巻線だけを有する。図４Ｃは、電気モーター１００の相巻線の全巻線の導通量が二分の一減少した状態を示す図であり、たとえば、グラフ中、各相巻線の一つのモーター巻線だけがオンになる。このような構成により、回転速度は１００００ｒｐｍに達するが、最高トルクは２００Ｎ・ｍである。図４Ｃに示される操作間隔（三層の導線がオフ）と比較すると、図４Ｂ（二層の導線（一巻線）だけがオフ）は、電気モーターの最高回転速度も同様に１００００ｒｐｍに達するが、最高トルクは２７０Ｎ・ｍで、高速、且つ、高いトルクの操作間隔を提供することを示す。
【００２２】
次に、どのように、本発明の電気モーター１００が低速モード、または、高速モードを選択するかが以下で記述される。特に、図５の実施形態の操作間隔中、高圧が加えられ、操作間隔のパターンは、図４Ａ、および、図４Ｂの実施形態と異なる。
【００２３】
図５は、同じピクチャで重複する高速モードと低速モードの操作間隔の効率を示すグラフである。低速モードの操作間隔の効率が参考値として用いられ、且つ、高速モードと低速モードを比較した効率向上（駆動効率パラメータの一例）が等高線として用いられて、グラフを異なるブロックに分割して表示し、効率向上０％というのは、低速モードの効率が高速モードよりも高いことを意味する。つまり、高速モードは、低速モードほど、効率向上がない。さらに、この実施形態において、駆動効率パラメータの効率向上は、電気モーターの同じトルク、または、同じ回転速度下で、一条件に対応する。なお、駆動効率パラメータは、電気モーターの同じトルク、または、同じ回転速度下で、追加、または、別の条件、たとえば、燃料消費率、または、駆動効率のインジケーターである別の条件に対応する。
【００２４】
電気モーター１００が操作点ＯＰ１で操作するとき、高速モードはターゲットトルクに達するので（２７０Ｎ・ｍより大きい）、図５からわかるように、この場合、効率向上は０％であり、これにより、電気モーター１００は低速モードで操作する。電気モーター１００が操作点ＯＰ２で操作するとき、低速モードと高速モードは、どちらも、必要な回転速度とトルクを達成する。しかし、図５に示されるように、この場合、効率向上は８％であり、これにより、スイッチングコントローラ８は、巻線の導通量を三分の一減少させて、電気モーター１００を高速モードで操作する。
【００２５】
上述のように、低速モード、および、高速モードが、同じ回転速度で、ターゲットトルクを達成するとき、スイッチングコントローラ８は、電気モーター１００が異なるモードで操作する駆動効率に基づいて、低速モード、または、高速モードを選択する。つまり、図５に示される電気モーター１００の異なる操作モードの効率向上に基づいて、スイッチングコントローラ８は、巻線すべてをオンにする、または、巻線の導通量を三分の二にして、これにより、電気モーター１００の駆動効率を向上させる。
【００２６】
図６〜図９に基づく実施形態の電気モーター１００、および、スイッチングコントローラ８は以下で記述される。
【００２７】
図６Ａに示されるように、電気モーター１００は、インバータ９により電源１０に接続される。インバータ９は、電源の電流を、複数の相巻線を有する交流電流に変換し、その後、電気モーター１００に入力する。モーター側は二個の導通経路を提供し、一つは、直列接続される第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７を有する。もう一つは、短絡する第一モーター巻線５を有する。スイッチングコントローラ８は、インバータ９上に設置されるとともに、モーター巻線回路のモードを切り替える。それに応じて、インバータ９は、６本の導線により、電気モーター１００に接続される。
【００２８】
図７を参照すると、この実施形態において、電気モーター１００の巻線構造４は、Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３を有し、インバータ９は、６本の導線により、巻線構造４の３本の相巻線に接続される。各相巻線は、それぞれ、第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７を有する。スイッチングコントローラ８は、たとえば、三個のスイッチを有する装置で、各スイッチは、たとえば、１対２のマルチプレクサ、または、セレクタスイッチであるが、これに限定されず、第一モーター巻線５の第一端Ｌ、または、第二端Ｈを接続して、回路をオン、または、オフにする。電気モーター１００が高速モードで操作するとき、第一、第二、および、第三スイッチ８１、８２、および、８３は、それぞれ、メインスイッチ回路８１１、８２１、８３１を切断するとともに、サブスイッチ回路８１２、８２２、８３２をオンにする。よって、スイッチングコントローラ８は、各第一モーター巻線５の第二端Ｈへの接続に切り替える。このような構成により、各相巻線の第二モーター巻線６と第三モーター巻線７だけがオンになる。電気モーター１００が低速モードで操作するとき、第一、第二、および、第三スイッチ８１、８２、および、８３は、それぞれ、サブスイッチ回路８１２、８２２、８３２を切断し、メインスイッチ回路８１１、８２１、８３１がオンになる。この構成により、スイッチングコントローラ８は、各第一モーター巻線５の第一端Ｌへの接続に切り替える。よって、各Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３中の第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７は直列に接続されるとともに、それらすべてがオンになる。特に、一実施形態において、図７のスイッチングコントローラ８の構成は、図２、および、図３の実施形態におけるスイッチングコントローラ８と同じである。
【００２９】
次に、図６Ｂを参照すると、図６Ａとの差異は、モーター側が異なる導通経路を提供し、ひとつは、直列に接続される第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７を有し、もうひとつは、短絡する第二モーター巻線６、または、第三モーター巻線７を有することである。それに応じて、インバータ９は、９本の導線により、電気モーター１００に接続される。図８と図９の実施形態は、図６Ｂの実施形態に対応する。
【００３０】
図８を参照すると、技術的特徴は図７と類似するのでここで説明を繰り返さない。この実施形態において、スイッチングコントローラ８は、たとえば、三個のスイッチを有する装置である。各スイッチは、たとえば、セレクタスイッチであり、第二モーター巻線６の第一端Ｌ、または、第二端Ｈを接続して、回路をオン、または、オフにする。さらに、この実施形態において、インバータ９は、端子線８１３、８２３、および、８３３により、各相巻線の第一モーター巻線５の一端に接続される。電気モーター１００が高速モードで操作するとき、第一、第二、および、第三スイッチ８１、８２、および、８３は、メインスイッチ回路８１１、８２１、８３１、および、サブスイッチ回路８１２、８２２、８３２を同時にオンにする。よって、スイッチングコントローラ８は、第二モーター巻線６横のスイッチ回路の接続に切り替えて、第二モーター巻線６を失効させる。このような構成により、各相巻線の第一モーター巻線５、および、第三モーター巻線７だけがオンになる。電気モーター１００が低速モードで操作するとき、第一、第二、および、第三スイッチ８１、８２、および、８３は、メインスイッチ回路８１１、８２１、８３１、および、サブスイッチ回路８１２、８２２、８３２を同時に切断する。このような構成により、スイッチングコントローラ８は第一端Ｌと第二端Ｈの間の通路を切断にするとともに、交流電流が、インバータ９から、端子線８１３、８２３、および、８３３へ入力される。よって、各Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３中の第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７は直列に接続されるとともに、それらすべてがオンになる。
【００３１】
図９を参照すると、技術的特徴は図８に類似するので説明を繰り返さない。この実施形態において、スイッチングコントローラ８は、たとえば３個のスイッチを有する装置である。各スイッチは、たとえば、セレクタスイッチで、第三モーター巻線７の第一端Ｌ、または、第二端Ｈを接続して、回路をオン、または、オフにする。電気モーター１００が高速モードで操作するとき、第一、第二、および、第三スイッチ８１、８２、および、８３は、メインスイッチ回路８１１、８２１、８３１、および、サブスイッチ回路８１２、８２２、８３２を同時にオンにする。よって、スイッチングコントローラ８は、第三モーター巻線７横のスイッチ回路の接続に切り替えるとともに、第三モーター巻線７を無効にする。このような構成により、各相巻線の第一モーター巻線５と第二モーター巻線６だけがオンになる。電気モーター１００が低速モードで操作するとき、第一、第二、および、第三スイッチ８１、８２、および、８３は、メインスイッチ回路８１１、８２１、８３１、および、サブスイッチ回路８１２、８２２、８３２を同時に切断する。このような構成により、スイッチングコントローラ８は、第一端Ｌと第二端Ｈ間の上述の通路を切断にするとともに、交流電流が、インバータ９から、端子線８１３、８２３、および、８３３へ入力される。よって、各Ｖ相巻線４１、Ｗ相巻線４２、および、Ｕ相巻線４３中の第一モーター巻線５、第二モーター巻線６、および、第三モーター巻線７は直列接続され、且つ、すべてがオンになる。
【００３２】
本発明の態様は、スイッチングコントローラ８により、巻線群のオンとオフを制御するとともに、スイッチングコントローラ８をインバータ９上に設置するので、インバータ９は、少なくとも６本の導線により、三相電流を電気モーター１００の各相の入力端に出力する。これにより、出力ライン構成がさらに単純化される。さらに、異なる巻線群に設置されたスイッチングコントローラ８を有することにより、巻線群のオンとオフが、さらに制御しやすくなり、低速モード、および、高速モードが切り替えやすくなる。
【００３３】
さらに、本発明のある実施形態によると、インバータ９’、および、スイッチングコントローラ８’が共同で、モーター制御装置を構成する。インバータ９は、三相電流を電気モーターに入力して、層状ヘアピン巻線をオンにするように構成されている。スイッチングコントローラ８’は、少なくとも一つの高速モードと低速モードで、モーター制御装置を操作するように構成されている。高速モードにおいて、スイッチングコントローラは、三相電流の入力を、層状ヘアピン巻線の三分の二の導通量に制御する。これにより、モーター制御装置は、個別に、異なるヘアピン巻線群に接続されて、接続された電気モーターの層状ヘアピン巻線の導通量を制御する。インバータ９’とスイッチングコントローラ８’のその他の技術的特徴は、上述のインバータ９とスイッチングコントローラ８と同じである。
【００３４】
総合すると、上述の技術的特徴を用いることにより、モーター制御システム、および、モーター制御装置は、電気モーターの操作間隔を増加させ、インバータ中のラインの挿入の複雑さを減少させ、および／または、電気モーター組み立ての便宜性を増加する。さらに、車やバイクなどの車両への応用に加え、技術の応用は限定されず、その他の関連分野に応用することもできる。
【００３５】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の思想を脱しない範囲内で各種の変形を加えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００…電気モーター
１…ステータ
２…スロット
３…ローター
４…巻線構造
４１…Ｖ相巻線
４２…Ｗ相巻線
４３…Ｕ相巻線
５…第一モーター巻線
６…第二モーター巻線
７…第三モーター巻線
８…スイッチングコントローラ
８１…第一スイッチ
８１１…メインスイッチ回路
８１２…サブスイッチ回路
８１３…端子線
８２…第二スイッチ
８２１…メインスイッチ回路
８２２…サブスイッチ回路
８２３…端子線
８３…第三スイッチ
８３１…メインスイッチ回路
８３２…サブスイッチ回路
８３３…端子線
９…インバータ
１０…電源
Ａ〜Ｆ…第一〜第六層導線
Ｈ…第二端
Ｌ…第一端
ＯＰ１、ＯＰ２…操作点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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