(57)【要約】【課題】広い回転領域で高トルクを発生する。【解決手段】一端がアウターコイルの一端に、また他端がインナーコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端がアウターコイルの他端に、また他端がインナーコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が一端に、またカソード端子が他端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、一端がアウターコイルの他端に、また他端がインナーコイルの他端にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、一端が直流電源のプラス側に、また他端がアウターコイルの一端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、一端がインナーコイルの他端に、また他端が直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第５スイッチング素子とを具備する。【選択図】図２
2015204673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が前記アウターコイルの一端に、また他端が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が一端に、またカソード端子が他端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記インナーコイルの他端にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、
一端が前記インナーコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第５スイッチング素子とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記第１、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記アウターコイルと前記インナーコイルとを並列接続状態にする第１動作モードと、
前記第２スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記アウターコイルと前記インナーコイルとを直列接続状態にする第２動作モードと、
前記第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記アウターコイルのみに電力が供給される状態にする第３動作モードと、
前記第１スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記インナーコイルのみに電力が供給される状態にする第４動作モードとを有することを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が前記第１アウターコイルの一端に、また他端が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が一端に、またカソード端子が他端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記第２アウターコイルの他端にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、
一端が前記第２アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第５スイッチング素子とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
前記第１、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第１アウターコイルと前記第２アウターコイルとを並列接続状態にする第１動作モードと、
前記第２スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第１アウターコイルと前記第２アウターコイルとを直列接続状態にする第２動作モードと、
前記第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第１アウターコイルのみに電力が供給される状態にする第３動作モードと、
前記第１スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第２アウターコイルのみに電力が供給される状態にする第４動作モードとを有することを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記インナーコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
一端が前記直流電源のプラス側に、また他端が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第４スイッチング素子とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項６】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記第１アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記第２アウターコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
一端が前記直流電源のプラス側に、また他端が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第４スイッチング素子とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項７】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記インナーコイルの一端に、またカソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記インナーコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項８】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記第２アウターコイルの一端に、またカソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記第２アウターコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項９】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記インナーコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
アノード端子が前記アウターコイルの他端に、カソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第４ダイオードと、
一端が前記第３ダイオードのカソード端子に、他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続されるコンデンサとを具備することを特徴とするインバータ装置。
【請求項１０】
ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記第１アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記第２アウターコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
アノード端子が前記第１アウターコイルの他端に、カソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第４ダイオードと、
一端が前記第３ダイオードのカソード端子に、他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続されるコンデンサとを具備することを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチトリラクタンス回転機は、ロータに永久磁石や巻線がなく、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力によって動作する構成となっている。このスイッチトリラクタンス回転機は、原理的に振動、騒音等の課題があるが、構造が簡単で堅牢、高速回転にも耐えることができ、また、ネオジム磁石等の高価な永久磁石が不要であるため安価であるという特徴を有しており、近年、低コストで信頼性に優れた回転機として、実用化に向けての研究開発が進められている。この実用化の一環として、スイッチトリラクタンス回転機の性能向上を図るべく、ダブルステータ構造にすることが提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、スイッチトリラクタンスモータではないが、ＰＭモータとして、環状のロータと、ロータの内側に配置された内側ステータ（インナーステータ）と、ロータの外側に配置された外側ステータ（アウターステータ）と、を有するダブルステータ型モータが開示されている。上記内側ステータと外側ステータは、対応する相のコイル（内側ステータのインナーコイルと外側ステータのアウターコイル）同士が直列接続されているモータが開示されている。この構成によれば、内外両ステータの各相コイルに通電される電流を揃えることができ、内外両ステータの起磁力を等しくすることができる。これにより、内側ステータと外側ステータとで相互に鎖交する磁束が少なくなり、リラクタンストルクを大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４４６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、いかなる場合でも、インナーコイルとアウターコイルとが直列接続されているが、コイル同士が直列接続された状態では、インダクタンスが大きくなるため、回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態になった場合に、インピーダンスが高くなるので電流が流れにくくなり、高トルクを発生することが困難であった。つまり、上記従来技術では、高回転領域を含む広い回転領域で高トルクを実現することができなかった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、広い回転領域で高トルクを発生することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が前記アウターコイルの一端に、また他端が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が一端に、またカソード端子が他端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記インナーコイルの他端にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、一端が前記インナーコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第５スイッチング素子とを具備する、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記アウターコイルと前記インナーコイルとを並列接続状態にする第１動作モードと、前記第２スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記アウターコイルと前記インナーコイルとを直列接続状態にする第２動作モードと、前記第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記アウターコイルのみに電力が供給される状態にする第３動作モードと、前記第１スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記インナーコイルのみに電力が供給される状態にする第４動作モードとを有する、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、第３の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が前記第１アウターコイルの一端に、また他端が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が一端に、またカソード端子が他端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記第２アウターコイルの他端にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、一端が前記第２アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第５スイッチング素子とを具備する、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記第１、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第１アウターコイルと前記第２アウターコイルとを並列接続状態にする第１動作モードと、前記第２スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第１アウターコイルと前記第２アウターコイルとを直列接続状態にする第２動作モードと、前記第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第２スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第１アウターコイルのみに電力が供給される状態にする第３動作モードと、前記第１スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第２、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで前記第２アウターコイルのみに電力が供給される状態にする第４動作モードとを有する、という手段を採用する。
【００１１】
本発明では、第５の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、一端が前記インナーコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、一端が前記直流電源のプラス側に、また他端が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第４スイッチング素子とを具備する、という手段を採用する。
【００１２】
本発明では、第６の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記第１アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、一端が前記第２アウターコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、一端が前記直流電源のプラス側に、また他端が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第４スイッチング素子とを具備する、という手段を採用する。
【００１３】
本発明では、第７の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記インナーコイルの一端に、またカソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第３ダイオードと、一端が前記インナーコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子とを具備する、という手段を採用する。
【００１４】
本発明では、第８の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記第２アウターコイルの一端に、またカソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第３ダイオードと、一端が前記第２アウターコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子とを具備する、という手段を採用する。
【００１５】
本発明では、第９の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共にアウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されると共にインナーコイルを有するインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、一端が前記アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記インナーコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、一端が前記インナーコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、アノード端子が前記アウターコイルの他端に、カソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第４ダイオードと、一端が前記第３ダイオードのカソード端子に、他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続されるコンデンサとを具備する、という手段を採用する。
【００１６】
本発明では、第１０の解決手段として、ロータと、前記ロータの外側に配置されると共に第１アウターコイル及び第１アウターコイルに対して前記ロータの径方向に配置された第２アウターコイルを有するアウターステータと、前記ロータの内側に配置されるインナーステータとを具備するモータ発電機を駆動するインバータ装置であって、
一端が直流電源のプラス側に、また他端が前記第１アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１アウターコイルの他端に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続され、アノード端子が他端に、またカソード端子が一端にそれぞれ接続されるダイオードを有する第２スイッチング素子と、
アノード端子が前記直流電源のマイナス側に、またカソード端子が前記第１スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
カソード端子が前記直流電源のプラス側に接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記第１アウターコイルの他端に、またカソード端子が前記第２アウターコイルの一端にそれぞれ接続される第３ダイオードと、
一端が前記第２アウターコイルの他端及び前記第２ダイオードのアノード端子に、また他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続される第３スイッチング素子と、
アノード端子が前記第１アウターコイルの他端に、カソード端子が前記直流電源のプラス側にそれぞれ接続される第４ダイオードと、一端が前記第３ダイオードのカソード端子に、他端が前記直流電源のマイナス側にそれぞれ接続されるコンデンサとを具備する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子をオフ状態にすることでアウターコイルとインナーコイルとを並列接続状態にする、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１、第２スイッチング素子をオフ状態にすることでアウターコイルのみに電力が供給される状態にする、あるいは第１スイッチング素子をオン状態にし、かつ第２、第３スイッチング素子をオフ状態にすることでインナーコイルのみに電力が供給される状態にする、つまり、アウターコイルとインナーコイルとが直列接続されていない状態にすることによって、インダクタンスを小さくできるため、回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態であっても、電流が流れやすく、高トルクを発生することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、第１、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子をオフ状態にすることで第１アウターコイルと第２アウターコイルとを並列接続状態にする、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１、第２スイッチング素子をオフ状態にすることで第１アウターコイルのみに電力が供給される状態にする、あるいは第１スイッチング素子をオン状態にし、かつ第２、第３スイッチング素子をオフ状態にすることで第２アウターコイルのみに電力が供給される状態にする、つまり、第１アウターコイルと第２アウターコイルとが直列接続されていない状態にすることによって、インダクタンスを小さくできるため、回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態であっても、電流が流れやすく、高トルクを発生することができる。
このように本発明によれば、高回転領域を含む広い回転領域で高トルクを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるトルク目標値及びロータ１０の回転数に基づく動作モードの選択パターンを示す図（ａ）〜（ｂ）である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるトルク目標値及びロータ１０の回転数に動作モードが対応付けられたテーブルを示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の回路図である。
【図７】本発明の第１実施形態あるいは第２実施形態に係るダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機を発電機５３として備えるタービン発電装置を示す構成図である。
【図８】本発明の第１，２実施形態の第１変形例を示す回路図である。
【図９】本発明の第１，２実施形態の第１変形例における電力の流れを示す図である。
【図１０】本発明の第１，２実施形態の第１変形例における電力の流れを示す図である。
【図１１】本発明の第１，２実施形態の第１変形例における電力の流れを示す図である。
【図１２】本発明の第１，２実施形態の第１変形例における電力の流れを示す図である。
【図１３】本発明の第１，２実施形態の第２変形例を示す回路図である。
【図１４】本発明の第１，２実施形態の第２変形例における電力の流れを示す図である。
【図１５】本発明の第１，２実施形態の第２変形例における電力の流れを示す図である。
【図１６】本発明の第１，２実施形態の第３変形例を示す回路図である。
【図１７】本発明の第１，２実施形態の第３変形例における電力の流れを示す図である。
【図１８】本発明の第１，２実施形態の第３変形例における電力の流れを示す図である。
【図１９】本発明の第１，２実施形態の第３変形例における電力の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第1実施形態〕
初めに第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係るダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機（以下、スイッチトリラクタンス回転機と称する）は、例えば、外部の直流電源Ｅ（図２参照）から供給される電力によって回転するモータとして活用される。なお、上記直流電源Ｅは、例えば、１つあるいは複数の電池セルが直列接続されたバッテリである。
【００２１】
上記スイッチトリラクタンス回転機は、図１に示すモータ部Ｍｔと、図２に示す第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３、インバータ回路Ｃｒ、回転位置センサＲｓ及びスイッチ制御部Ｃｎとを備える。
【００２２】
モータ部Ｍｔは、図１に示すように、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０とを有する。このモータ部Ｍｔは、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相のモータ部であり、アウターステータ２０及びインナーステータ３０側の極数が１２個であると共にロータ１０側の極数が８個である３相１２／８極構造となっている。また、モータ部Ｍｔは、インバータ回路Ｃｒから供給される駆動電力（交流電力）によって回転駆動される。
【００２３】
ロータ１０は、電磁鋼板が軸方向に複数積層された状態で締結固定されたものであり、図１に示すように、環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から外側に突出する第１突極１２と、ヨーク部１１から内側に突出すると共に第１突極１２と同位相で設けられた第２突極１３とを有している。
ヨーク部１１は、円筒状であり、所定の厚みに形成されている。
第１突極１２は、ヨーク部１１の外周に４５°間隔で８個設けられている。
第２突極１３は、ヨーク部１１の内周に第１突極１２と同位相、つまり４５°間隔で８個設けられている。
【００２４】
アウターステータ２０は、環状の磁性体からなり、その内周に３０°間隔で１２個設けられた突極２１と、突極２１それぞれに巻き回されたアウターコイル２２とを有している。アウターコイル２２各々は、３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）いずれかのコイルとして機能するものであり、インバータ回路Ｃｒから供給される駆動電力によって磁力を発生する。
【００２５】
インナーステータ３０は、環状の磁性体からなり、その外周にアウターステータ２０の突極２１と同位相、つまり３０°間隔で１２個設けられた突極３１と、突極３１それぞれに巻回されたインナーコイル３２とを有する。インナーコイル３２各々は、アウターコイル２２と同様、３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）いずれかのコイルとして機能するものであり、インバータ回路Ｃｒから供給される駆動電力によって磁力を発生する。
【００２６】
なお、図２には、後述するモータ部Ｍｔにおけるアウターステータ２０の各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）における１つのアウターコイル２２しか記載されていないが、これは図を簡略化するためであり、実際には、相毎に４つのアウターコイル２２が直列あるいは並列に接続されている。また、インナーステータ３０についても同様である。つまり、図２には、各相における１つのインナーコイル３２しか記載されていないが、実際には、相毎に４つのインナーコイル３２が設けられている。
【００２７】
第１スイッチング素子Ｓ１は、一端がアウターコイル２２の一端に、また他端がインナーコイル３２の一端にそれぞれ接続されている。
【００２８】
第２スイッチング素子Ｓ２は、一端がアウターコイル２２の他端に、また他端がインナーコイル３２の一端にそれぞれ接続されている。また、第２スイッチング素子Ｓ２には、ダイオードＳＤ２が設けられている。つまり、第２スイッチング素子Ｓ２は、図２に示すように、一端がダイオードＳＤ２のアノード端子に、また他端がダイオードＳＤ２のカソード端子にそれぞれ接続されている。
【００２９】
ダイオードＳＤ２を設けるのは、過電流、過電圧及び高温等によるインバータ回路Ｃｒの各素子の破壊を防ぐために第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３、スイッチング素子Ｓ５１及びスイッチング素子Ｓ５２をオフ状態にした場合に、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に溜まったエネルギーを、ダイオードＤ５１及びダイオードＤ５２を介して、平滑コンデンサＣに逃がすためである。上記過電流はスイッチ制御部Ｃｎの異常等によって発生し、過電圧は電源異常等によって発生し、高温はインバータ回路Ｃｒの冷却装置（図示略）の異常等によって発生する。
【００３０】
第３スイッチング素子Ｓ３は、一端がアウターコイル２２の他端に、また他端がインナーコイル３２の他端にそれぞれ接続されている。
【００３１】
これら第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、ゲート端子がスイッチ制御部Ｃｎに接続され、スイッチ制御部Ｃｎから電圧値がハイレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオン状態となり、電圧値がローレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオフ状態となる。
【００３２】
また、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３は、ＦＥＴ以外にも、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。
【００３３】
なお、図２には、各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）における１つのアウターコイル２２と１つのインナーコイル３２とを接続する第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３が記載されているが、これは図を簡略化するためであり、実際には、相毎の４つのアウターコイル２２と４つのインナーコイル３２とを接続する第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３がそれぞれ設けられている。
【００３４】
インバータ回路Ｃｒは、図示しないインバータ制御部から入力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチングすることにより、直流電源Ｅから供給される直流電力をＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相の駆動電力（交流電力）に変換して、モータ部Ｍｔに供給する。
【００３５】
このインバータ回路Ｃｒは、図２に示すように、平滑コンデンサＣ、スイッチング素子Ｓ５１、スイッチング素子Ｓ５２、ダイオードＤ５１及びダイオードＤ５２から構成されている。
平滑コンデンサＣは、一端が直流電源Ｅのプラス側に、また他端がマイナス側にそれぞれ接続されている。
【００３６】
スイッチング素子Ｓ５１は、一端が平滑コンデンサＣの一端に、また他端がアウターコイル２２の一端にそれぞれ接続されている。
スイッチング素子Ｓ５２は、一端がインナーコイル３２の他端に、また他端が平滑コンデンサＣの他端にそれぞれ接続されている。
【００３７】
ダイオードＤ５１は、アノード端子がインナーコイル３２の他端に、またカソード端子が平滑コンデンサＣの一端にそれぞれ接続されている。
ダイオードＤ５２は、アノード端子が平滑コンデンサの他端に、またカソード端子がアウターコイル２２の一端にそれぞれ接続されている。
【００３８】
このようなインバータ回路Ｃｒは、複数の動作モードを有する。つまり、インバータ回路Ｃｒは、スイッチング素子Ｓ５１，Ｓ５２両方をオン状態とすることで直流電源Ｅからアウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を供給する動作モードと、スイッチング素子Ｓ５１，Ｓ５２両方をオフ状態にしたり、スイッチング素子Ｓ５１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオフ状態にしたり、あるいはスイッチング素子Ｓ５１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオン状態にしたりすることで直流電源Ｅからアウターコイル２２及びインナーコイル３２への電力供給を停止する動作モードとを有する。インバータ回路Ｃｒは、上記２つの動作モードを交互に切り替えることで、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に供給する駆動電力を調整する。
【００３９】
なお、スイッチング素子Ｓ５１，Ｓ５２両方をオフ状態にした場合には、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に溜まったエネルギーを、ダイオードＤ５１及びダイオードＤ５２を介して、電力として平滑コンデンサＣに供給するため、平滑コンデンサＣに溜まった電力を再利用することが可能となる。
【００４０】
一方、スイッチング素子Ｓ５１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオフ状態や、スイッチング素子Ｓ５１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオン状態にした場合には、一方のみをスイッチングするため、スイッチング損失を低減することが可能となる。また、スイッチング素子Ｓ５１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオフ状態にすることと、スイッチング素子Ｓ５１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオン状態にすることとを交互に行うことで、スイッチング素子Ｓ５１，Ｓ５２それぞれのスイッチング回数を低減して劣化を抑制できる。
【００４１】
なお、スイッチング素子Ｓ５１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオフ状態にした場合には、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に溜まったエネルギーが、電力としてスイッチング素子Ｓ５１及びダイオードＤ５１を介して還流する。また、スイッチング素子Ｓ５１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ５２をオン状態にした場合には、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に溜まったエネルギーが、電力としてスイッチング素子Ｓ５２及びダイオードＤ５２を介して還流する。
【００４２】
回転位置センサＲｓは、モータ部Ｍｔのロータ１０の回転位置を検出し、当該回転位置を示す回転位置検出信号をスイッチ制御部Ｃｎに出力する。
スイッチ制御部Ｃｎは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３のスイッチング制御を行うマイクロコントローラであり、図２に示すように、回転数演算部Ｃｎ１、動作モード選択部Ｃｎ２及び制御信号発生部Ｃｎ３から構成されている。
【００４３】
回転数演算部Ｃｎ１は、回転位置センサＲｓから入力される回転位置検出信号を微分処理することにより、モータ部Ｍｔのロータ１０の回転状態値として角速度を算出し、算出した角速度に基づいてロータ１０の回転数を算出して、動作モード選択部Ｃｎ２に出力する。
【００４４】
動作モード選択部Ｃｎ２は、上位制御装置から入力されるトルク目標値及び回転数演算部Ｃｎ１から入力されるロータ１０の回転数に基づいて第１〜第４動作モード（詳細については後述）のいずれか１つを選択し、選択した動作モードに基づいて第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３のうち、いずれをオン状態またはオフ状態とするのかを決定し、決定した結果を制御信号発生部Ｃｎ３に出力する。なお、動作モード選択部Ｃｎ２の詳細な動作については、本スイッチトリラクタンス回転機の動作として後述する。また、上記上位制御装置は、例えば、ユーザーによる操作指示に基づいてトルク目標値を受け付けるものである。
【００４５】
制御信号発生部Ｃｎ３は、動作モード選択部Ｃｎ２によって決定された結果に基づいて第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態またはオフ状態にするための制御信号を生成し、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３各々に出力する。
【００４６】
次に、このように構成された本スイッチトリラクタンス回転機の動作について説明する。
本スイッチトリラクタンス回転機は、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３を制御することによって、以下に説明する第１〜第４動作モードを実行する。なお、以下動作は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相それぞれで実行されるものである。相毎で以下動作が実行されるタイミングは、１２０度ずつずれている。
【００４７】
第１動作モードは、第１スイッチング素子Ｓ１及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子Ｓ２をオフ状態にすることでアウターコイル２２とインナーコイル３２とを並列接続状態にする動作モードである。
第２動作モードは、第２スイッチング素子Ｓ２をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第３スイッチング素子Ｓ３をオフ状態にすることでアウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする動作モードである。
【００４８】
第３動作モードは、第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第２スイッチング素子Ｓ２をオフ状態にすることでアウターコイル２２のみに電力が供給される状態にする動作モードである。
第４動作モードは、第１スイッチング素子Ｓ１をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオフ状態にすることでインナーコイル３２のみに電力が供給される状態にする動作モードである。
【００４９】
上記動作モードの特徴として、第１動作モードは、アウターコイル２２とインナーコイル３２とが並列接続状態であるため、上記第１〜第４動作モードのうち、合成インダクタンスが最も低くなる。したがって、ロータ１０の回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態になった場合でも、インピーダンスが高くならずに、電流が流れやすいため、所望のトルクを確保することができる。
【００５０】
一方、第２動作モードは、アウターコイル２２とインナーコイル３２とが直列接続状態であるため、上記第１〜第４動作モードのうち、合成インダクタンスが最も高くなる。したがって、ロータ１０の回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態になった場合、インピーダンスが高くなることによって電流が流れにくくなり、高トルクを発生しづらい。しかしながら、鉄損が小さいため、モータ効率を高めることができるという特徴がある。なお、モータ効率とは、入力された電力に対する出力される機械的エネルギー（トルクと回転数との積）の比率である。
【００５１】
動作モード選択部Ｃｎ２は、上述した第１〜第４動作モードの切り替え制御を行う。つまり、動作モード選択部Ｃｎ２は、上位制御装置から入力されるトルク目標値及び回転数演算部Ｃｎ１から入力されるロータ１０の回転数に基づいて上述した第１〜第４動作モードのいずれか１つを選択する。例えば、動作モード選択部Ｃｎ２は、図３（ａ）〜（ｃ）のいずれかの選択パターンに従って動作モードを決定する。なお、図３（ａ）〜（ｃ）は、縦軸がトルク目標値であり、また横軸がロータ１０の回転数であり、トルク目標値とロータ１０の回転数とによって決定される動作モードを示している。
【００５２】
例えば、動作モード選択部Ｃｎ２は、図３（ａ）に従って動作モードを選択する場合、低トルクかつ低回転時には、第３動作モードを選択し、一方、高トルクかつ高回転時には、第１動作モードを選択する。ここで、動作モード選択部Ｃｎ２は、トルク目標値及びロータ１０の回転数に動作モードが対応付けられたテーブル（図４参照）に基づいて動作モードを選択する。上記テーブルは、図４に示すように、トルク目標値とロータ１０の回転数とを縦軸及び横軸とするマトリックスに各動作モードが登録されたデータテーブルである。
【００５３】
つまり、動作モード選択部Ｃｎ２は、図３（ａ）に従って動作モードを選択する場合、図３（ａ）の選択パターンに基づくテーブルを予め記憶し、上位制御装置から入力されるトルク目標値及び回転数演算部Ｃｎ１から入力されるロータ１０の回転数に基づいてテーブルを検索することで、選択する動作モードを決定する。
【００５４】
また、動作モード選択部Ｃｎ２は、図３（ａ）以外にも、第１、第２、第３動作モードを用いる図３（ｂ）や、第２、第３動作モードを用いる図３（ｃ）に従って、動作モードを選択するようにしてもよい。図３（ｂ）あるいは（ｃ）を活用する場合でも、図３（ａ）を活用する場合と同様、動作モード選択部Ｃｎ２は、トルク目標値とロータ１０の回転数とに動作モードが対応付けられたテーブルを予め記憶し、このテーブルに基づいて動作モードを選択する。また、図３（ａ）〜（ｃ）の選択パターンでは、第４動作モードが用いられていないが、第４動作モードを用いるようにしてもよい。
【００５５】
図３（ａ）〜（ｃ）で共通しているのは、低トルクかつ低回転領域には、インダクタンスの大きな動作モードが割り当てられ、高トルクかつ高回転領域には、インダクタンスの小さな動作モードが割り当てれていることである。これにより、低トルクかつ低回転時には、鉄損を小さくして、モータ効率を高めることができ、一方、高トルクかつ高回転時には、より高いトルクを得ることができる。
【００５６】
続いて、動作モード選択部Ｃｎ２は、選択した動作モードに基づいて第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３のうち、いずれをオン状態またはオフ状態とするのかを決定し、決定した結果を制御信号発生部Ｃｎ３に出力する。制御信号発生部Ｃｎ３は、動作モード選択部Ｃｎ２によって決定された結果に基づいて第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態またはオフ状態にするための制御信号を生成し、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３各々に出力する。この結果、本スイッチトリラクタンス回転機は、動作モード選択部Ｃｎ２により選択された動作モードに移行する。
【００５７】
このような本実施形態によれば、第１、第３スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子Ｓ２をオフ状態にすることでアウターコイル２２とインナーコイル３２とを並列接続状態（第１動作モード）にする、第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１、第２スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をオフ状態にすることでアウターコイル２２のみに電力が供給される状態（第３動作モード）にする、あるいは第１スイッチング素子Ｓ１をオン状態にし、かつ第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をオフ状態にすることでインナーコイル３２のみに電力が供給される状態（第４動作モード）にする、つまり、アウターコイル２２とインナーコイル３２とが直列接続されていない状態にすることによって、合成インダクタンスを小さくできるため、回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態であっても、電流が流れやすく、高トルクを発生することができる。つまり、本実施形態によれば、高回転領域を含む広い回転領域で高トルクを実現することができる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係るスイッチトリラクタンス回転機について説明する。
本第２実施形態に係るスイッチトリラクタンス回転機は、以下の点において、上記第１実施形態と相違する。つまり、本実施形態に係るスイッチトリラクタンス回転機は、図５に示すように、アウターコイル２２に代わって、第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂを備え、また図６に示すように、インナーコイル３２に代わって、第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂを、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を介して接続する点において、上記第１実施形態と相違する。
【００５９】
また、第２実施形態は、インナーコイル３２に、第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂや、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を介さずに、駆動電力が供給するために、インバータ回路Ｃｒがスイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２及びダイオードＤ６１，Ｄ６２を備える点においても、上記第１実施形態と相違する。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。
【００６０】
第１アウターコイル２２ａは、図５に示すように、突極２１に巻き回されている。
また、第２アウターコイル２２ｂは、第１アウターコイル２２ａに対して上下に並ぶようにして突極２１に巻き回されている。つまり、第２アウターコイル２２ｂは、第１アウターコイル２２ａに対してロータ１０の径方向に配置されているようにして突極２１に巻き回されている。なお、図５では、第１アウターコイル２２ａの上に第２アウターコイル２２ｂが配置されているが、第２アウターコイル２２ｂの上に第１アウターコイル２２ａが配置されていてもよい。
このような第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂは、インバータ回路Ｃｒから供給される駆動電力によって磁力を発生する。
【００６１】
第１スイッチング素子Ｓ１１は、一端が第１アウターコイル２２ａの一端に、また他端が第２アウターコイル２２ｂの一端にそれぞれ接続されている。
【００６２】
第２スイッチング素子Ｓ１２は、一端が第１アウターコイル２２ａの他端に、また他端が第２アウターコイル２２ｂの一端にそれぞれ接続されている。また、第２スイッチング素子Ｓ１２には、ダイオードＳＤ１２が設けられている。つまり、第２スイッチング素子Ｓ１２は、図２に示すように、一端がダイオードＳＤ１２のアノード端子に、また他端がダイオードＳＤ１２のカソード端子にそれぞれ接続されている。
【００６３】
ダイオードＳＤ１２を設けるのは、過電流、過電圧及び高温等によるインバータ回路Ｃｒの各素子の破壊を防ぐために第１スイッチング素子Ｓ１１、第２スイッチング素子Ｓ１２、第３スイッチング素子Ｓ１３、スイッチング素子Ｓ５１及びスイッチング素子Ｓ５２をオフ状態にした場合に、第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂに溜まったエネルギーを、ダイオードＤ５１及びダイオードＤ５２を介して、平滑コンデンサＣに逃がすためである。上記過電流はスイッチ制御部Ｃｎの異常等によって発生し、過電圧は電源異常等によって発生し、高温はインバータ回路Ｃｒの冷却装置（図示略）の異常等によって発生する。
【００６４】
第３スイッチング素子Ｓ１３は、一端が第１アウターコイル２２ａの他端に、また他端が第２アウターコイル２２ｂの他端にそれぞれ接続されている。
【００６５】
これら第１スイッチング素子Ｓ１１、第２スイッチング素子Ｓ１２及び第３スイッチング素子Ｓ１３は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、ゲート端子がスイッチ制御部Ｃｎに接続され、スイッチ制御部Ｃｎから電圧値がハイレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオン状態となり、電圧値がローレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオフ状態となる。
【００６６】
また、第１スイッチング素子Ｓ１１、第２スイッチング素子Ｓ１２及び第３スイッチング素子Ｓ１３は、ＦＥＴ以外にも、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。
【００６７】
インバータ回路Ｃｒは、平滑コンデンサＣ、スイッチング素子Ｓ５１、スイッチング素子Ｓ５２、ダイオードＤ５１及びダイオードＤ５２に加えて、スイッチング素子Ｓ６１、スイッチング素子Ｓ６２、ダイオードＤ６１及びダイオードＤ６２を備える。
【００６８】
スイッチング素子Ｓ６１は、一端が平滑コンデンサＣの一端に、また他端がインナーコイル３２の一端にそれぞれ接続されている。
スイッチング素子Ｓ６２は、一端がインナーコイル３２の他端に、また他端が平滑コンデンサＣの他端にそれぞれ接続されている。
【００６９】
ダイオードＤ５１は、アノード端子がインナーコイル３２の他端に、またカソード端子が平滑コンデンサＣの一端にそれぞれ接続されている。
ダイオードＤ５２は、アノード端子が平滑コンデンサの他端に、またカソード端子がインナーコイル３２の一端にそれぞれ接続されている。
インバータ回路Ｃｒは、スイッチング素子Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ６１，Ｓ６２を制御することで、第１アウターコイル２２ａ、第２アウターコイル２２ｂ及びインナーコイル３２に供給する駆動電力を調整する。
【００７０】
次に、このように構成された本スイッチトリラクタンス回転機の動作について説明する。
本スイッチトリラクタンス回転機は、第１スイッチング素子Ｓ１１、第２スイッチング素子Ｓ１２及び第３スイッチング素子Ｓ１３を制御することによって、以下に説明する第１〜第４動作モードを実行する。なお、以下動作は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相それぞれで実行されるものである。相毎で以下動作が実行されるタイミングは、１２０度ずつずれている。
【００７１】
第１動作モードは、第１スイッチング素子Ｓ１１及び第３スイッチング素子Ｓ１３をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子Ｓ１２をオフ状態にすることで第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとを並列接続状態にする動作モードである。
第２動作モードは、第２スイッチング素子Ｓ１２をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１１及び第３スイッチング素子Ｓ１３をオフ状態にすることで第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとを直列接続状態にする動作モードである。
【００７２】
第３動作モードは、第３スイッチング素子Ｓ１３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１１及び第２スイッチング素子Ｓ１２をオフ状態にすることで第１アウターコイル２２ａのみに電力が供給される状態にする動作モードである。
第４動作モードは、第１スイッチング素子Ｓ１１をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子Ｓ１２及び第３スイッチング素子Ｓ１３をオフ状態にすることで第２アウターコイル２２ｂのみに電力が供給される状態にする動作モードである。
【００７３】
上記動作モードの特徴として、第１動作モードは、第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとが並列接続状態であるため、上記第１〜第４動作モードのうち、合成インダクタンスが最も低くなる。したがって、ロータ１０の回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態になった場合でも、インピーダンスが高くならずに、電流が流れやすいため、高トルクを発生することができる。
【００７４】
一方、第２動作モードは、第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとが直列接続状態であるため、上記第１〜第４動作モードのうち、合成インダクタンスが最も高くなる。したがって、ロータ１０の回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態になった場合、インピーダンスが高くなることによって電流が流れにくくなり、高トルクを発生しづらい。しかしながら、鉄損が小さいため、モータ効率を高めることができるという特徴がある。
【００７５】
また、第３動作モードと第４モードとについては、例えば、第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとのインダクタンスが同じである場合には、合成インダクタンスに差を生じないが、第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとのインダクタンスが異なる場合には、合成インダクタンスにも差を生じる。
【００７６】
動作モード選択部Ｃｎ２は、上述した第１〜第４動作モードの切り替え制御を行う。つまり、動作モード選択部Ｃｎ２は、上位制御装置から入力されるトルク目標値及び回転数演算部Ｃｎ１から入力されるロータ１０の回転数に基づいて上述した第１〜第４動作モードのいずれか１つを選択する。ここで、動作モード選択部Ｃｎ２は、第１実施形態と同様に、低トルクかつ低回転時には、合成インダクタンスの大きな動作モードを選択し、高トルクかつ高回転時には、合成インダクタンスの小さな動作モードを選択する。これによって、低トルクかつ低回転時には、鉄損を小さくして、モータ効率を高めることができ、一方、高トルクかつ高回転時には、より高いトルクを得ることができる。
【００７７】
また、インナーコイル３２については、必要に応じてインバータ回路Ｃｒから駆動電力を供給するようにすればよい。例えば、インナーコイル３２の活用方法として、低トルクを必要とする場合に、インナーコイル３２のみに駆動電力を供給したり、また、より高いトルクを必要とする場合に、第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂに加えてインナーコイル３２に駆動電力を供給したりするようにすればよい。
【００７８】
また、インバータ回路Ｃｒは、インナーコイル３２に供給する駆動電力を制御するために、複数の動作モードを有する。つまり、インバータ回路Ｃｒは、スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２両方をオン状態とすることで直流電源Ｅからインナーコイル３２に電力を供給する動作モードと、スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２両方をオフ状態にしたり、スイッチング素子Ｓ６１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオフ状態にしたり、あるいはスイッチング素子Ｓ６１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオン状態にしたりすることで直流電源Ｅからインナーコイル３２への電力供給を停止する動作モードとを有する。インバータ回路Ｃｒは、上記２つの動作モードを交互に切り替えることで、インナーコイル３２に供給する駆動電力を調整する。
【００７９】
なお、スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ６２両方をオフ状態にした場合には、インナーコイル３２に溜まったエネルギーを、ダイオードＤ５１及びダイオードＤ５２を介して、電力として平滑コンデンサＣに供給するため、平滑コンデンサＣに溜まった電力を再利用することが可能となる。
【００８０】
一方、スイッチング素子Ｓ６１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオフ状態や、スイッチング素子Ｓ６１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオン状態にした場合には、一方のみをスイッチングするため、スイッチング損失を低減することが可能となる。また、スイッチング素子Ｓ６１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオフ状態にすることと、スイッチング素子Ｓ６１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオン状態にすることとを交互に行うことで、スイッチング素子Ｓ６１，Ｓ５２それぞれのスイッチング回数を低減して劣化を抑制できる。
【００８１】
なお、スイッチング素子Ｓ６１をオン状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオフ状態にした場合には、インナーコイル３２に溜まったエネルギーが、電力としてスイッチング素子Ｓ６１及びダイオードＤ６１を介して還流する。また、スイッチング素子Ｓ６１をオフ状態かつスイッチング素子Ｓ６２をオン状態にした場合には、インナーコイル３２に溜まったエネルギーが、電力としてスイッチング素子Ｓ６２及びダイオードＤ６２を介して還流する。
【００８２】
このような本実施形態によれば、第１、第３スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１３をオン状態にし、かつ第２スイッチング素子Ｓ１２をオフ状態にすることで第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとを並列接続状態（第１動作モード）にする、第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１、第２スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２をオフ状態にすることで第１アウターコイル２２ａのみに電力が供給される状態（第３動作モード）にする、あるいは第１スイッチング素子Ｓ１１をオン状態にし、かつ第２、第３スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１３をオフ状態にすることで第２アウターコイル２２ｂのみに電力が供給される状態（第４動作モード）にする、つまり、第１アウターコイル２２ａと第２アウターコイル２２ｂとが直列接続されていない状態にすることによって、合成インダクタンスを小さくできるため、回転数が高い状態、つまり、供給される電流の周波数が高い状態であっても、電流が流れやすく、高トルクを発生することができる。つまり、本実施形態によれば、高回転領域を含む広い回転領域で高トルクを実現することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第１、第２実施形態に係るスイッチトリラクタンス回転機は、モータとして活用されているが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明は、発電機として活用されるようにしてもよい。
例えば、本発明は、図７に示すタービン発電装置の発電機５３として活用することができる。このタービン発電装置は、図７に示すように、翼５１、増速機５２、発電機５３、変圧器５４及び制御装置５５を備える。翼５１は、流体のエネルギーを回転エネルギーに変換するものである。増速機５２は、翼５１の回転と発電機５３の回転とを合わせ、ロータ１０に回転トルクを発生させるものである。
【００８４】
発電機５３は、上述した第１実施形態あるいは第２実施形態に係るスイッチトリラクタンス回転機である。この発電機５３において、スイッチ制御部Ｃｎの動作モード選択部Ｃｎ２は、上述した第１実施形態及び第２実施形態と異なる点として、上位制御装置から入力されるトルク目標値の代わりに、制御装置５５から入力される発電目標値（電力目標値）に基づいて動作モードを選択する。つまり、発電機５３において、スイッチ制御部Ｃｎの動作モード選択部Ｃｎ２は、制御装置５５から入力される発電目標値及び回転数演算部Ｃｎ１から入力されるロータ１０の回転数に基づいて動作モードを選択する。
【００８５】
つまり、動作モード選択部Ｃｎ２は、低出力かつ低回転時（低速域）には、合成インダクタンスの大きな動作モードを選択し、高出力かつ高回転時（高速域）には、合成インダクタンスの小さな動作モードを選択する。これによって、低出力かつ低回転時（低速域）には、鉄損を小さくして、発電効率を高めることができ、一方、高出力かつ高回転時（高速域）には、より高い発電能力を得ることができる。
【００８６】
変圧器５４は、発電機５３から取り出した３相交流電流の電圧を調整し、工場や家庭等の所定の電力系統に出力するものである。制御装置５５は、負荷変動に応じて必要な電力量を算出し、算出した電力量に基づく発電目標値を発電機５３に出力する。  これによれば、高回転領域を含む広い回転領域で高い発電能力を実現することができる。
また、上記タービン発電装置は、増速機５２を用いているが、仕様によっては増速機５２が不要な場合もある。
【００８７】
（２）例えば、上記実施形態では、３相モータを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、２相モータ、４相モータ、５相モータ等にも適用することができる。また、３相モータにおいて１２／８極構造を例示して説明したが、本発明はこの極数に限定されず、例えば６／４極構造等であっても良い。発電機に適用する場合も同様である。
【００８８】
（３）上記第１、第２実施形態に係るスイッチトリラクタンス回転機は、図２あるいは図６に示すように構成したものであるが、本発明はこれに限定されない。
図２及び図６に示されたもの以外にも、例えば、図８、図１３及び図１６に示す構成も考えられる。
【００８９】
図８には、アウターコイル２２及びインナーコイル３２への電力の流れを制御する回路Ｃｙを示している。この回路Ｃｙは、図８に示すように、モータ部Ｍｔの３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）に応じて設けられ、第１スイッチング素子Ｓ２１、第２スイッチング素子Ｓ２２、第１ダイオードＤ７１、第２ダイオードＤ７２及び第３ダイオードＤ７３、第３スイッチング素子Ｓ２３、第４スイッチング素子Ｓ２４から構成されている。
【００９０】
第１スイッチング素子Ｓ２１は、一端が直流電源Ｅのプラス側に、また他端がアウターコイル２２の一端にそれぞれ接続されている。
第２スイッチング素子Ｓ２２は、一端がアウターコイル２２の他端に、また他端が直流電源Ｅのマイナス側にそれぞれ接続されている。また、第２スイッチング素子Ｓ２２には、アノード端子が第２スイッチング素子Ｓ２２の他端に、またカソード端子が第２スイッチング素子Ｓ２２の一端にそれぞれ接続されるダイオードＳＤ２２が設けられている。
【００９１】
第１ダイオードＤ７１は、アノード端子が直流電源Ｅのマイナス側に、またカソード端子が第１スイッチング素子Ｓ２１の他端にそれぞれ接続されている。
第２ダイオードＤ７２は、アノード端子がインナーコイル３２の他端に、またカソード端子が直流電源Ｅのプラス側にそれぞれ接続されている。
第３ダイオードＤ７３は、アノード端子がアウターコイル２２の他端に、またカソード端子がインナーコイル３２の一端にそれぞれ接続されている。
【００９２】
第３スイッチング素子Ｓ２３は、一端がインナーコイル３２の他端及び第２ダイオードＤ７２のアノード端子に、また他端が直流電源Ｅのマイナス側にそれぞれ接続されている。
第４スイッチング素子Ｓ２４は、一端が直流電源Ｅのプラス側に、また他端がインナーコイル３２の一端にそれぞれ接続されている。また、第４スイッチング素子Ｓ２４には、アノード端子が第４スイッチング素子Ｓ２４の他端に、またカソード端子が第４スイッチング素子Ｓ２４の一端にそれぞれ接続されるダイオードＳＤ２４が設けられている。
【００９３】
次に、このように構成された本スイッチトリラクタンス回転機の動作について説明する。なお、以下動作は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相それぞれで実行されるものである。相毎で以下動作が実行されるタイミングは、１２０度ずつずれている。
本スイッチトリラクタンス回転機では、図９（ａ）に示すように、第１、第２、第３、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４をオン状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを並列接続状態にする。
【００９４】
そして、図９（ａ）の状態から、図９（ａ１）に示すように、第１、第２、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２４をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【００９５】
また、図９（ａ）の状態から、図９（ａ２）に示すように、第１、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２４をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【００９６】
また、アウターコイル２２の周囲に電力を流れやすくするための十分な磁場が形成されていない場合には、図９（ａ）の状態から、図９（ａ３）に示すように、第１、第２、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２４をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【００９７】
また、図９（ａ）の状態から、図９（ａ１１）に示すように、第１、第２、第３、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【００９８】
また、アウターコイル２２の周囲に電力を流れやすくするための十分な磁場が形成されていない場合には、図９（ａ）の状態から、図９（ａ１２）に示すように、第１、第２、第３、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４をオフ状態にし、かつアウターコイル２２の電流がインナーコイル３２の電流を下回る場合、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【００９９】
また、インナーコイル３２の周囲に電力を流れやすくするための十分な磁場が形成されていない場合には、図９（ａ）の状態から、図９（ａ１３）に示すように、第１、第２、第３、第４スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４をオフ状態にし、かつアウターコイル２２の電流がインナーコイル３２の電流を上回る場合、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１００】
また、アウターコイル２２の周囲に電力を流れやすくするための十分な磁場が形成されていない場合には、図９（ａ）の状態から、図９（ａ２１）に示すように、第２、第３スイッチング素子Ｓ２２，Ｓ２３をオフ状態にし、かつアウターコイル２２の電流がインナーコイル３２の電流を下回る場合、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１０１】
また、図９（ａ）の状態から、図９（ａ２２）に示すように、第２、第３、第４スイッチング素子Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１０２】
また、インナーコイル３２の周囲に電力を流れやすくするための十分な磁場が形成されていない場合には、図９（ａ）の状態から、図９（ａ２３）に示すように、第２、第３スイッチング素子Ｓ２２，Ｓ２３をオフ状態にし、かつアウターコイル２２の電流がインナーコイル３２の電流を上回る場合、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。なお、第４スイッチング素子Ｓ２４については、オン状態であってもよいし、オフ状態であってもよい。
【０１０３】
また、本スイッチトリラクタンス回転機では、図１０（ｂ）に示すように、第１、第２スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２のみをオン状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１０４】
そして、図１０（ｂ）の状態から、図１０（ｂ１）に示すように、第２スイッチング素子Ｓ２２をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１０５】
また、図１０（ｂ）の状態から、図１０（ｂ２）に示すように、第１スイッチング素子Ｓ２１をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１０６】
また、図１０（ｂ）の状態から、図１０（ｂ３）に示すように、第１、第２スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１０７】
また、本スイッチトリラクタンス回転機では、図１１（ｃ）に示すように、第３、第４スイッチング素子Ｓ２３，Ｓ２４のみをオン状態にすることによって、インナーコイル３２にのみに電力を流す。
【０１０８】
そして、図１１（ｃ）の状態から、図１１（ｃ１）に示すように、第３スイッチング素子Ｓ２３をオフ状態にすることによって、インナーコイル３２にのみに電力を流す。
【０１０９】
また、図１１（ｃ）の状態から、図１１（ｃ２）に示すように、第４スイッチング素子Ｓ２４をオフ状態にすることによって、インナーコイル３２にのみに電力を流す。
【０１１０】
また、図１１（ｃ）の状態から、図１１（ｃ３）に示すように、第３、第４スイッチング素子Ｓ２３，Ｓ２４をオフ状態にすることによって、インナーコイル３２にのみに電力を流す。
【０１１１】
また、本スイッチトリラクタンス回転機では、図１２（ｄ）に示すように、第１、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２３のみをオン状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１１２】
そして、図１２（ｄ）の状態から、図１２（ｄ１）に示すように、第１、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２３をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１１３】
また、図１２（ｄ）の状態から、図１２（ｄ２）に示すように、第３スイッチング素子Ｓ２３をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１１４】
また、図１２（ｄ）の状態から、図１２（ｄ３）に示すように、第１スイッチング素子Ｓ２１をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１１５】
次に、図１３に示すスイッチトリラクタンス回転機について説明する。
図１３に示すスイッチトリラクタンス回転機は、以下の点において、上記図８に示すものと相違する。つまり、図１３に示すスイッチトリラクタンス回転機は、第３ダイオードＤ７３を削除し、第４スイッチング素子Ｓ２４に代わって、第３ダイオードＤ７４を備える点において、上記図８に示すものと相違する。これ以外の構成要素については図８と同様である。よって、図１３において図８と同様の構成要素については説明を省略する。
【０１１６】
第３ダイオードＤ７４は、アノード端子がインナーコイル３２の一端に、またカソード端子が直流電源Ｅのプラス側にそれぞれ接続されている。
【０１１７】
次に、このように構成された本スイッチトリラクタンス回転機の動作について説明する。なお、以下動作は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相それぞれで実行されるものである。相毎で以下動作が実行されるタイミングは、１２０度ずつずれている。
本スイッチトリラクタンス回転機では、図１４（ｅ）に示すように、第１、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２３をオン状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１１８】
そして、図１４（ｅ）の状態から、図１４（ｅ１）に示すように、第３スイッチング素子Ｓ２３をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１１９】
また、図１４（ｅ）の状態から、図１４（ｅ２）に示すように、第１、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２３をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１２０】
また、図１４（ｅ）の状態から、図１４（ｅ３）に示すように、第１スイッチング素子Ｓ２１をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１２１】
また、本スイッチトリラクタンス回転機では、図１５（ｆ）に示すように、第１、第２スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２のみをオン状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１２２】
そして、図１５（ｆ）の状態から、図１５（ｆ１）に示すように、第２スイッチング素子Ｓ２２をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１２３】
また、図１５（ｆ）の状態から、図１５（ｆ２）に示すように、第１、第２スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１２４】
そして、図１５（ｆ）の状態から、図１５（ｆ３）に示すように、第１スイッチング素子Ｓ２１をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１２５】
次に、図１６に示すスイッチトリラクタンス回転機について説明する。
図１６に示すスイッチトリラクタンス回転機は、以下の点において、上記図８に示すものと相違する。つまり、図１６に示すスイッチトリラクタンス回転機は、第４スイッチング素子Ｓ２４を削除すると共に、第４ダイオードＤ７５及びコンデンサＣ１１を備える点において、上記図８に示すものと相違する。これ以外の構成要素については図８と同様である。よって、図１６において図８と同様の構成要素については説明を省略する。
【０１２６】
第４ダイオードＤ７５は、アノード端子がアウターコイル２２の他端に、カソード端子が直流電源Ｅのプラス側にそれぞれ接続されている。
コンデンサＣ１１は、一端が第３ダイオードＤ７３のカソード端子に、他端が直流電源Ｅのマイナス側にそれぞれ接続されている。
【０１２７】
次に、このように構成された本スイッチトリラクタンス回転機の動作について説明する。なお、以下動作は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相それぞれで実行されるものである。相毎で以下動作が実行されるタイミングは、１２０度ずつずれている。
【０１２８】
本スイッチトリラクタンス回転機では、図１７（ｇ）に示すように、第１、第２スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２のみをオン状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１２９】
そして、図１７（ｇ）の状態から、図１７（ｇ１）に示すように、第２スイッチング素子Ｓ２２をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１３０】
また、図１７（ｇ）の状態から、図１７（ｇ２）に示すように、第１スイッチング素子Ｓ２１をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１３１】
また、図１７（ｇ）の状態から、１７（ｆ３）に示すように、第１、第２スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２にのみに電力を流す。
【０１３２】
また、本スイッチトリラクタンス回転機では、図１８（ｈ）に示すように、第１、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２３をオン状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１３３】
そして、図１８（ｈ）の状態から、図１８（ｈ１）に示すように、第３スイッチング素子Ｓ２３をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１３４】
また、図１８（ｈ）の状態から、図１８（ｈ２）に示すように、第１スイッチング素子Ｓ２１をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１３５】
また、図１８（ｈ）の状態から、図１８（ｈ３）に示すように、第１、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２３をオフ状態にすることによって、アウターコイル２２とインナーコイル３２とを直列接続状態にする。
【０１３６】
また、本スイッチトリラクタンス回転機では、図１９に示すように、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を制御することによって、アウターコイル２２及びインナーコイル３２への電力を制御する。
【０１３７】
例えば、図１９（ｋ）に示すように、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３をオン状態にすることによって、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１３８】
また、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３をオフ状態にすることによって、図１９（ｍ１）あるいは図１９（ｍ２）に示すように、アウターコイル２２のみに電力を流す。
【０１３９】
また、第１スイッチング素子Ｓ２１のみをオン状態にすることによって、図１９（ｎ１）に示すように、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１４０】
また、第３スイッチング素子Ｓ２３のみをオン状態にすることによって、図１９（ｎ２）、（ｎ３）あるいは（ｎ４）に示すように、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１４１】
また、第１、第２、第３スイッチング素子Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３をオフ状態にすることによって、図１９（ｎ５）に示すように、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１４２】
また、第２、第３スイッチング素子Ｓ２２，Ｓ２３をオン状態にすることによって、図１９（ｎ６）に示すように、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１４３】
また、第２スイッチング素子Ｓ２２のみをオン状態にすることによって、図１９（ｎ７）に示すように、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１４４】
また、第２、第３スイッチング素子Ｓ２２，Ｓ２３をオフ状態にすることによって、図１９（ｐ１）に示すように、アウターコイル２２のみに電力を流す。
【０１４５】
また、第２スイッチング素子Ｓ２２をオフ状態にすることによって、図１９（ｐ１）に示すように、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を流す。
【０１４６】
なお、図８、図1３及び図１６には、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に電力を供給する構成を示しているが、アウターコイル２２及びインナーコイル３２に代えて、第１アウターコイル２２ａ及び第２アウターコイル２２ｂに電力を供給する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
Ｍｔ…モータ部、Ｓ１…第１スイッチング素子、Ｓ２…第２スイッチング素子、Ｓ３…第３スイッチング素子、Ｃｒ…インバータ回路、Ｒｓ…回転位置センサ、Ｃｎ…スイッチ制御部、１０…ロータ、２０…アウターステータ、３０…インナーステータ、１１…ヨーク部、１２…第１突極、１３…第２突極、２１…突極、２２…アウターコイル、３１…突極、３２…インナーコイル、Ｃ…平滑コンデンサ、Ｓ５１…スイッチング素子、Ｓ５２…スイッチング素子、Ｄ５１…ダイオード、Ｄ５２…ダイオード、２２ａ…第１アウターコイル、２２ｂ…第２アウターコイル、Ｓ１１…第１スイッチング素子、Ｓ１２…第２スイッチング素子、Ｓ１３…第３スイッチング素子、５１…翼、５２…増速機、５３…発電機、５４…変圧器、５５…制御装置、Ｓ２１…第１スイッチング素子、Ｓ２２…第２スイッチング素子、Ｄ７１…第１ダイオード、Ｄ７２…第２ダイオード、Ｄ７３…第３ダイオード、Ｓ２３…第３スイッチング素子、Ｓ２４…第４スイッチング素子、Ｄ７４…第３ダイオード、Ｄ７５…第４ダイオード、Ｃｙ…回路、ＳＤ２…ダイオード、ＳＤ１２…ダイオード、ＳＤ２２ーダイオード、ＳＤ２４…ダイオード、Ｃｎ１…回転数演算部、Ｃｎ２…動作モード選択部、Ｃｎ３…制御信号発生部、Ｄ６１…ダイオード、Ｄ６２…ダイオード、Ｅ…直流電源、Ｓ６１…スイッチング素子、Ｓ６２…スイッチング素子
【図１】
2015204673.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015204673.tif 000005
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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