(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として放射状に突出する８×ｎ個の突極を有し、かつ前記回転軸を中心として回転するローターと、
前記回転軸と直交する方向における前記ローターの外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び前記環状の構造体の周方向に沿って設けられた１２×ｎ個の巻線を有し、隣接する２個の前記巻線を巻線対として６×ｎ個の前記巻線対を備えるステーターと、を含む回転電機を制御する装置であって、
前記ローターを駆動するために前記巻線に供給される第１の駆動信号の指令値を生成する第１信号生成部と、
３×ｎ次の界磁磁束を前記ステーターに発生させ、かつ前記周方向に沿って配置された６×ｎ個の前記巻線対にＮ極とＳ極とを交互に形成させるための界磁信号と前記ローターを駆動するための第２の駆動信号とが重畳されて前記巻線に供給される合成駆動信号の指令値を生成する第２信号生成部と、
前記回転電機の負荷を用いて、前記第１の駆動信号の指令値と前記合成駆動信号の指令値とを切り替えて前記巻線に供給する切替部と、
を含む、回転電機の制御装置。
ｎは１以上の整数。
【請求項２】
回転軸を中心として放射状に突出する８×ｎ個の突極を有し、かつ前記回転軸を中心として回転するローターと、
前記回転軸と直交する方向における前記ローターの外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び前記環状の構造体の周方向に沿って設けられた１２×ｎ個の巻線を有し、隣接する２個の前記巻線を巻線対として６×ｎ個の前記巻線対を備えるステーターと、を含む回転電機を制御する装置であって、
前記ローターを駆動するために前記巻線に供給される第１の駆動信号の指令値を生成する第１信号生成部と、
３×ｎ次の界磁磁束を前記ステーターに発生させ、かつ前記周方向に沿って配置された６×ｎ個の前記巻線対にＮ極とＳ極とを交互に形成させるための界磁信号と前記ローターを駆動するための第２の駆動信号とが重畳されて前記巻線に供給される合成駆動信号の指令値を生成する第２信号生成部と、
を含み、
前記第２信号生成部は、
前記巻線を流れる電流から、前記界磁信号によって前記巻線に流れるオフセット電流を減算して得られた電流である参照電流を求め、得られた前記参照電流を３相一組とした２つの群に分けて、それぞれの群に対して前記参照電流に基づいて、前記第２の駆動信号を生成するための指令値を生成する、
回転電機の制御装置。
ｎは１以上の整数。
【請求項３】
前記オフセット電流は、前記ステーターに界磁磁束を発生させるための電圧を、前記巻線の抵抗値で除した値である、請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記オフセット電流は、前記制御装置による制御の１周期前に前記巻線を流れた電流の平均値である、請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記オフセット電流は、前記制御装置による制御の１周期前に前記巻線を流れた電流の最大値と最小値とを加算した値の１／２である、請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機及び回転電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機子巻線と界磁巻線とを備えた電動機がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０１８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された発明は、電機子巻線と界磁巻線とを有しているので、特許文献１に記載された回転機を制御するための制御装置は、界磁用の回路と駆動用の回路とが必要になり、制御装置が複雑になる。また、回転電機は、パワーバンドを大きくしたいという要請がある。
【０００５】
本発明は、回転電機のパワーバンドを大きくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回転軸を中心として放射状に突出する８×ｎ個の突極を有し、かつ前記回転軸を中心として回転するローターと、前記回転軸と直交する方向における前記ローターの外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び前記環状の構造体の周方向に沿って設けられた１２×ｎ個の巻線を有し、隣接する２個の前記巻線を巻線対として６×ｎ個の前記巻線対を備えるステーターと、を含み、前記巻線には、前記ローターを駆動するための第１の駆動信号又は３×ｎ次の界磁磁束を前記ステーターに発生させかつ前記周方向に沿って６×ｎ個の前記巻線対にＮ極とＳ極とを交互に形成させるための界磁信号と前記ローターを駆動するための第２の駆動信号とが重畳された信号が供給される、回転電機である。ｎは１以上の整数である。
【０００７】
前記第１の駆動信号は、前記周方向に沿って３個おきに配置された４×ｎ個の前記巻線を１つの巻線群として形成される３×ｎ個の前記巻線群に、前記回転軸の周りを回転する回転磁界を発生させる信号であり、同相の前記第２の駆動信号は、前記巻線対が有する２個の前記巻線に入力され、かつ同相の前記第２の駆動信号が入力される前記巻線同士は巻方向が反対であることが好ましい。
【０００８】
前記界磁信号は、直流電圧又は交流電圧であることが好ましい。
【０００９】
本発明は、回転軸を中心として放射状に突出する８×ｎ個の突極を有し、かつ前記回転軸を中心として回転するローターと、前記回転軸と直交する方向における前記ローターの外側に配置されて前記ローターの周囲を取り囲む環状の構造体及び前記環状の構造体の周方向に沿って設けられた１２×ｎ個の巻線を有し、隣接する２個の前記巻線を巻線対として６×ｎ個の前記巻線対を備えるステーターと、を含む回転電機を制御する装置であって、前記ローターを駆動するために前記巻線に供給される第１の駆動信号の指令値を生成する第１信号生成部と、３×ｎ次の界磁磁束を前記ステーターに発生させ、かつ前記周方向に沿って配置された６×ｎ個の前記巻線対にＮ極とＳ極とを交互に形成させるための界磁信号と前記ローターを駆動するための第２の駆動信号とが重畳されて前記巻線に供給される合成駆動信号の指令値を生成する第２信号生成部と、を含む、回転電機の制御装置である。ｎは１以上の整数である。
【００１０】
前記回転電機の負荷を用いて、前記第１の駆動信号の指令値と前記合成駆動信号の指令値とを切り替えて前記巻線に供給する切替部を有することが好ましい。
【００１１】
前記第２信号生成部は、前記巻線を流れる電流から、前記界磁信号によって前記巻線に流れるオフセット電流を減算して得られた電流である参照電流を求め、得られた前記参照電流を３相一組とした２つの群に分けて、それぞれの群に対して前記参照電流に基づいて、前記第２の駆動信号を生成するための指令値を生成することが好ましい。
【００１２】
前記オフセット電流は、前記ステーターに界磁磁束を発生させるための電圧を、前記巻線の抵抗値で除した値であることが好ましい。
【００１３】
前記オフセット電流は、前記制御装置による制御の１周期前に前記巻線を流れた電流の平均値であることが好ましい。
【００１４】
前記オフセット電流は、前記制御装置による制御の１周期前に前記巻線を流れた電流の最大値と最小値とを加算した値の１／２であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、回転電機のパワーバンドを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態に係る回転電機を、その回転軸を通りかつ回転軸を含む平面で切った断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る回転電機が備える巻線の配線を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る回転電機が備える巻線の配線を示す図である。
【図４】図４は、第１の駆動信号の一例を示す図である。
【図５】図５は、第２の駆動信号及び界磁信号の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る回転電機のステーターを展開した図である。
【図７】図７は、実施形態に係る回転電機のステーターの突極が発生する起磁力とステーターの周方向における突極の中心角との関係を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る回転電機のステーターの突極が発生する起磁力を高速フーリエ変換した結果を示す図である。
【図９】図９は、回転電機の巻線に第１駆動電圧又は合成駆動信号を供給した場合の回転速度とトルクとの関係の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係る回転電機の回転速度とトルクとの関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る回転電機及びこの回転電機を制御する回転電機の制御装置を示す図である。
【図１２】図１２は、制御部を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例に係る回転電機の制御方法の制御ブロック図である。
【図１４】図１４は、実施形態に係る回転電機を制御する制御部を示す図である。
【図１５】図１５は、回転電機に流れる制御電流と時間との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態に係る回転電機を制御部で制御した場合のトルク及び制御部で制御した場合のトルクと時間ｔの関係を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態に係る回転電機１を制御部で制御した場合の制御電流Ｉｃ及び制御部で制御した場合の制御電流と時間との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、変形例に係る回転電機が備える巻線の配線を示す図である。
【図１９】図１９は、変形例に係る回転電機が備える巻線の配線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
＜回転電機の構造＞
図１は、実施形態に係る回転電機１を、その回転軸Ｚｒを通りかつ回転軸Ｚｒを含む平面で切った断面図である。図２及び図３は、実施形態に係る回転電機１が備える巻線３Ｃの配線を示す図である。回転電機１は、ローター２と、ステーター３とを含む。ローター２は、回転軸Ｚｒを中心として回転する。ローター２は、本体部２Ｂと、複数の突極２Ｔとを有する。複数の突極２Ｔは、本体部２Ｂの表面２ＢＳから、回転軸Ｚｒと直交する方向に突出する。実施形態において、ローター２は、複数、より具体的には８個の突極２Ｔを備える。ローター２は、例えば、電磁鋼板を積層して製造される。８個の突極２Ｔは、回転軸Ｚｒを中心として、回転軸Ｚｒと直交する方向に、放射状に突出する。
【００１９】
ステーター３は、ローター２の径方向外側、すなわち回転軸Ｚｒと直交する方向におけるローター２の外側に配置されてローター２の周囲を取り囲む環状の構造体としてのステーターコア３Ｋと、この構造体に取り付けられた複数の巻線３Ｃとを有する。ステーターコア３Ｋは、環状のヨーク３Ｙと、ヨーク３Ｙの内側、すなわちローター２側に設けられた複数の突極３Ｔとを有する。複数の突極３Ｔは、ヨーク３Ｙの周方向に沿って設けられる。隣接する突極３Ｔの間はスロット３Ｓであり、ここに巻線３Ｃが設けられる。実施形態において、複数の巻線３Ｃは突極３Ｔ及びスロット３Ｓに集中巻されているが、巻線３Ｃは分布巻であってもよい。ステーターコア３Ｋは、例えば、電磁鋼板を積層して製造される。
【００２０】
巻線３Ｃを形成する電線は導体であり、例えば、銅線又はアルミニウム線等が用いられる。ステーター３は、巻線３Ｃが突極３Ｔに巻き回された構造体が樹脂でモールドされてもよい。このようにすることで、構造体と巻線とを一体にすることができるので、ステーター３の取り扱いが容易になる。
【００２１】
巻線３Ｃは、それぞれの突極３Ｔに巻き回され、スロット３Ｓに設けられる。実施形態において、ステーター３は、複数、より具体的には１２個の巻線３Ｃを備える。１２個の巻線３Ｃは、環状の構造体、より具体的にはヨーク３Ｙの周方向に沿って設けられる。以下において、１２個の巻線３Ｃを区別する場合は、３Ｃ１、３Ｃ２等のように符号３Ｃの後に数字を付して表す。
【００２２】
回転電機１は、電機子巻線としての巻線３Ｃが作る磁界によってローター２を回転させる、ＳＲＭ（Switched  Reluctance  Motor）として機能する。回転電機１の巻線３Ｃは、ローター２を駆動するための第１の駆動信号が入力される。第１の駆動信号は、ローター２を３相の回転電機、具体的には３相のＳＲＭとして駆動させるための信号である。
【００２３】
回転電機１は、界磁巻線としての巻線３Ｃが作る磁界をローター２の磁極である突極２Ｔで変調し、電機子巻線としての巻線３Ｃが作る磁界と同期させてローター２を回転させることもできる。実施形態において、回転電機１の巻線３Ｃは、電機子巻線と界磁巻線とが共通となっているので、複数の巻線３Ｃは、ステーター３に界磁磁束を発生させるための界磁信号とローター２を駆動するための第２の駆動信号とが重畳されて入力される。界磁信号と第２の駆動信号とが重畳された信号を、適宜合成駆動信号と称する。第２の駆動信号は、回転電機１を３相の回転電機として駆動させるための信号である。回転電機１は、合成駆動信号が与えられることにより、簡易な機器で界磁磁束及び電機子の磁束の両方が制御される。
【００２４】
図１中の符号α、β、γ、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及び符号Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれの巻線３Ｃの相を表す。相を表す符号に付される＋及び−は、巻線３Ｃの相が生成する磁束の方向を示す。実施形態においては、便宜上＋をＮ極とし、−をＳ極とするが、＋がＳ極、−がＮ極であってもよい。第１の駆動信号は、回転電機１のα相と、β相と、γ相とに入力される電気信号である。α相、β相及びγ相は、回転電機１がＳＲＭとして動作するときに第１の駆動信号が入力される相である。界磁信号は、回転電機１のＡ相と、Ｂ相と、Ｃ相と、Ｄ相と、Ｅ相と、Ｆ相とに入力される電気信号である。第２の駆動信号は、回転電機１のＵ相と、Ｖ相と、Ｗ相とに入力される電気信号である。
【００２５】
実施形態において、Ａ相は巻線３Ｃ１及び３Ｃ７、Ｂ相は巻線３Ｃ４及び３Ｃ１０、Ｃ相は巻線３Ｃ５及び３Ｃ１１、Ｄ相は巻線３Ｃ８及び３Ｃ２、Ｅ相は巻線３Ｃ９及び３Ｃ３、Ｆ相は巻線３Ｃ１２及び３Ｃ６である。実施形態において、Ａ相からＦ相のそれぞれの相に対応する複数（実施形態では２個）の巻線３Ｃは、それぞれ並列に接続されている。
【００２６】
図１に示されるように、複数の巻線３Ｃ１から３Ｃ１２は、ステーター３の周方向に沿って、＋Ａ相（＋Ｕ相又は＋α相）、−Ｄ相（−Ｕ相又は−β相）、−Ｅ相（−Ｖ相又は−γ相）、＋Ｂ相（＋Ｖ相又は＋α相）、＋Ｃ相（＋Ｗ相又は＋β相）、−Ｆ相（−Ｗ相又は−γ相）、−Ａ相（−Ｕ相又は−α相）、＋Ｄ相（＋Ｕ相又は＋β相）、＋Ｅ相（＋Ｖ相又は＋γ相）、−Ｂ相（−Ｖ相又は−α相）、−Ｃ相（−Ｗ相又は−β相）、＋Ｆ相（＋Ｗ相又は＋γ相）の順に配置される。
【００２７】
＜第１の駆動信号により回転電機１がＳＲＭとしてとして動作する場合＞
ステーター３の周方向に沿って３個おきに配置された４個の巻線３Ｃを１つの巻線群とすると、回転電機１は、３個の巻線群を有する。実施形態において、図２に示されるように、回転電機１は、４個の巻線３Ｃ１、３Ｃ４、３Ｃ７、３Ｃ１０を有する巻線群３Ｇ１と、４個の巻線３Ｃ２、３Ｃ５、３Ｃ８、３Ｃ１１を有する巻線群３Ｇ２と、４個の巻線３Ｃ３、３Ｃ６、３Ｃ９、３Ｃ１２を有する巻線群３Ｇ３とを有する。以下において、３個の巻線群３Ｇ１、３Ｇ２、３Ｇ３を区別しない場合、巻線群３Ｇと称する。第１の駆動信号は、３個の巻線群３Ｇ１、３Ｇ２、３Ｇ３に、回転軸Ｚｒの周りを回転する回転磁界を発生させる信号である。
【００２８】
実施形態において、巻線群３Ｇ１は、巻線３Ｃ１と巻線３Ｃ７とが並列に接続され、巻線３Ｃ４と巻線３Ｃ１０とが並列に接続され、さらに、並列接続された巻線３Ｃ１及び巻線３Ｃ７と巻線３Ｃ４及び巻線３Ｃ１０とが直列に接続される。巻線群３Ｇ２は、巻線３Ｃ５と巻線３Ｃ１１とが並列に接続され、巻線３Ｃ８と巻線３Ｃ２とが並列に接続され、さらに、並列接続された巻線３Ｃ５及び巻線３Ｃ１１と巻線３Ｃ８及び巻線３Ｃ２とが直列に接続される。巻線群３Ｇ３は、巻線３Ｃ９と巻線３Ｃ３とが並列に接続され、巻線３Ｃ１２と巻線３Ｃ６とが並列に接続され、さらに、並列接続された巻線３Ｃ９及び巻線３Ｃ３と巻線３Ｃ１２及び巻線３Ｃ６とが直列に接続される。
【００２９】
実施形態において、巻線群３Ｇ１は、巻線３Ｃ１と巻線３Ｃ７と巻線３Ｃ４と巻線３Ｃ１０とが並列に接続され、巻線群３Ｇ２は、巻線３Ｃ５と巻線３Ｃ１１と巻線３Ｃ８と巻線３Ｃ２とが並列に接続され、巻線群３Ｇ３は、巻線３Ｃ９と巻線３Ｃ３と巻線３Ｃ１２と巻線３Ｃ６とが並列に接続されてもよい。
【００３０】
回転電機１がＳＲＭとして動作する場合、巻線群３Ｇ１はＳＲＭのα相であり、巻線群３Ｇ２はＳＲＭのβ相であり、巻線群３Ｇ３はＳＲＭのγ相である。巻線群３Ｇ１、３Ｇ２、３Ｇ３は、図２に示されるように、一端に第１の駆動信号である第１駆動電圧Ｖｓが印加され、他端がＧＮＤと接続される。すなわち、巻線群３Ｇ１、３Ｇ２、３Ｇ３は、一端が入力端であり、他端が接地端である。
【００３１】
図４は、第１の駆動信号の一例を示す図である。実施形態において、第１の駆動信号は、時間とともに周期的に方向が変化する電気信号であり、回転電機１のα相に対応する巻線３Ｃと、β相に対応する巻線３Ｃと、γ相に対応する巻線３Ｃとに供給される。第１の駆動信号は、α相とβ相とγ相とで、位相がずれている。第１駆動信号の振幅を変更することにより、回転電機１のローター２が発生するトルクが変化する。
【００３２】
実施形態において、第１の駆動信号は、図４に示されるように、ある周期で電圧Ｖｔが変化する電気信号である。第１の駆動信号は、ある周期で電圧Ｖｔが変化する電気信号に限定されるものではなく、ある周期で変化する電流であってもよい。以下において、第１の駆動信号を適宜第１駆動電圧Ｖｓと称する。第１駆動電圧Ｖｓは、図４において説明の便宜上正弦波として表されているが、矩形波又は三角波であってもよいし、ある周期で変化する電気信号を複数合成したものであってもよいし、ある周期で変化する複数又は単数の電気信号と直流の電気信号とを合成したものであってもよい。
【００３３】
実施形態において、α相に供給される第１駆動電圧Ｖｓを第１駆動電圧Ｖｓα、β相に供給される第１駆動電圧Ｖｓを第１駆動電圧Ｖｓβ、γ相に供給される第１駆動電圧Ｖｓを第１駆動電圧Ｖｓγと表現して区別する。α相、β相及びγ相に供給される第１駆動電圧Ｖｓを区別する必要がない場合、単に第１駆動電圧Ｖｓと表現する。
【００３４】
第１駆動電圧Ｖｓαは、回転電機１のα相を形成する複数の巻線３Ｃ、すなわち図２に示される巻線３Ｃ１、３Ｃ７、３Ｃ４、３Ｃ１０に供給される。第１駆動電圧Ｖｓβは、回転電機１のβ相を形成する複数の巻線３Ｃ、すなわち図２に示される巻線３Ｃ５、３Ｃ１１、３Ｃ８、３Ｃ２に供給される。第１駆動電圧Ｖｓγは、回転電機１のγ相を形成する複数の巻線３Ｃ、すなわち図２に示される巻線３Ｃ９、３Ｃ３、３Ｃ１２、３Ｃ６に供給される。
【００３５】
＜第２の駆動信号及び界磁信号＞
図５は、第２の駆動信号及び界磁信号の一例を示す図である。実施形態において、第２の駆動信号は、時間とともに周期的に方向が変化する電気信号、すなわち交流信号である。前述したように、第２の駆動信号は、回転電機１のＵ相に対応する巻線３Ｃと、Ｖ相に対応する巻線３Ｃと、Ｗ相に対応する巻線３Ｃと、に供給される。第２の駆動信号は、Ｕ相とＶ相とＷ相とで、位相がずれている。第２の駆動信号の周期を変更することにより、回転電機１のローター２の回転速度が変化する。第２駆動信号の振幅を変更することにより、回転電機１のローター２が発生するトルクが変化する。
【００３６】
実施形態において、第２の駆動信号は、図５に示されるように、ある周期で電圧Ｖｔが変化する電気信号である。第２の駆動信号は、ある周期で電圧Ｖｔが変化する電気信号に限定されるものではなく、ある周期で変化する電流であってもよい。以下において、第２の駆動信号を適宜第２駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと称する。図５において、第２駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、説明の便宜上正弦波としているが、矩形波又は三角波であってもよいし、ある周期で変化する電気信号を複数合成したものであってもよいし、ある周期で変化する複数又は単数の電気信号と直流の電気信号とを合成したものであってもよい。
【００３７】
実施形態において、回転電機１のＵ相に供給される第２の駆動信号は第２駆動電圧Ｖｕ、Ｖ相に供給される第２の駆動信号は第２駆動電圧Ｖｖ、Ｗ相に供給される第２の駆動信号は第２駆動電圧Ｖｗである。界磁信号は、回転電機１に界磁磁束を発生させるための電気信号である。実施形態において、界磁信号は界磁電圧＋ＶＦ又は界磁電圧−ＶＦである。界磁電圧＋ＶＦ、−ＶＦは、直流電圧である。界磁電圧＋ＶＦ、−ＶＦは直流電圧には限定されず、交流電圧であってもよい。実施形態において、回転電機１には、第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと界磁信号である界磁電圧＋ＶＦ又は界磁電圧−ＶＦとが重畳された合成駆動信号が供給される。
【００３８】
＜回転電機１に合成駆動信号が供給される場合＞
ステーター３の隣接する２個の巻線３Ｃ、３Ｃを巻線対とすると、図１に示されるように、６個の巻線対７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ及び７ｆが形成される。巻線対７ａは、隣接する２個の巻線３Ｃ１及び巻線３Ｃ１２であり、巻線対７ｂは隣接する２個の巻線３Ｃ２、巻線３Ｃ３であり、巻線対７ｃは隣接する２個の巻線３Ｃ４、巻線３Ｃ５であり、巻線対７ｄは隣接する２個の巻線３Ｃ６、巻線３Ｃ７であり、巻線対７ｅは隣接する２個の巻線３Ｃ８、巻線３Ｃ９であり、巻線対７ｆは隣接する２個の巻線３Ｃ１０、巻線３Ｃ１１である。
【００３９】
回転電機１が動作している、あるタイミングにおいて、巻線対７ａ、７ｃ及び７ｅは、これらを形成する巻線３Ｃがいずれも＋の相であり、Ｎ極を形成する。回転電機１が動作しているあるタイミングにおいて、巻線対７ｂ、７ｄ及び７ｆは、これらを形成する巻線３Ｃがいずれも−の相であり、Ｓ極を形成する。このため、回転電機１が動作しているあるタイミングにおいて、６個の巻線対７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ及び７ｆは、巻線３Ｃに印加される界磁信号によって、ステーター３の周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とを交互に形成する。
【００４０】
Ａ相に対応する巻線３Ｃ１、３Ｃ７及びＤ相に対応する巻線３Ｃ２、３Ｃ８には、回転電機１を３相の回転電機として駆動するために用いられる第２の駆動信号のＵ相が入力される。Ｂ相に対応する巻線３Ｃ４、３Ｃ１０及びＥ相に対応する巻線３Ｃ３、３Ｃ９には、回転電機１を３相の回転電機として駆動するために用いられる第２の駆動信号のＶ相が入力される。また、Ｃ相に対応する巻線３Ｃ５、３Ｃ１１及びＦ相に対応する巻線３Ｃ６、３Ｃ１２には、回転電機１を３相の回転電機として駆動するために用いられる第２の駆動信号のＷ相が入力される。
【００４１】
（１）Ａ相及びＵ相に対応する巻線３Ｃ１及び巻線３Ｃ７には、第２の駆動信号のＵ相に対応する第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｕと、回転電機１に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧＋ＶＦとが重畳されて供給される。
（２）Ｂ相及びＶ相に対応する巻線３Ｃ４及び巻線３Ｃ１０には、第２の駆動信号のＶ相に対応する第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｖと、回転電機１に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧−ＶＦとが重畳されて供給される。
（３）Ｃ相及びＷ相に対応する巻線３Ｃ５及び巻線３Ｃ１１には、第２の駆動信号のＷ相に対応する第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｗと、回転電機１に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧＋ＶＦとが重畳されて供給される。
（４）Ｄ相及びＵ相に対応する巻線３Ｃ２及び巻線３Ｃ８には、第２の駆動信号のＵ相に対応する第２の駆動信号である２駆動電圧Ｖｕと、回転電機１に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧−ＶＦとが重畳されて供給される。
（５）Ｅ相及びＶ相に対応する巻線３Ｃ３及び巻線３Ｃ９には、第２の駆動信号のＶ相に対応する第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｖと、回転電機１に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧＋ＶＦとが重畳されて供給される。
（６）Ｆ相及びＷ相に対応する巻線３Ｃ６及び巻線３Ｃ１２には、第２の駆動信号のＷ相に対応する第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｗと、回転電機１に界磁磁束を発生させるための界磁信号として界磁電圧−ＶＦとが重畳されて供給される。
【００４２】
回転電機１は、図１に示されるように、同相の第２の駆動信号が入力される巻線３Ｃ同士が隣接して配置される。具体的には、Ｕ相の第２の駆動信号が入力される、Ａ相に対応する巻線３Ｃ１とＤ相に対応する巻線３Ｃ２とが隣接し、同様にＡ相に対応する巻線３Ｃ７とＤ相に対応する巻線３Ｃ８とが隣接する。Ｖ相の第２の駆動信号が入力される、Ｅ相に対応する巻線３Ｃ３とＢ相に対応する巻線３Ｃ４とが隣接し、同様にＥ相に対応する巻線３Ｃ９とＢ相に対応する巻線３Ｃ１０とが隣接する。Ｗ相の第２の駆動信号が入力される、Ｃ相に対応する巻線３Ｃ５とＦ相に対応する巻線３Ｃ６とが隣接し、同様にＣ相に対応する巻線３Ｃ１１とＦ相に対応する巻線３Ｃ１２とが隣接する。
【００４３】
図３中の矢印Ｒ１及び矢印Ｒ２は、巻線３Ｃのステーター３の突極３Ｔに対する巻方向を示している。図３から分かるように、矢印Ｒ１と矢印Ｒ２とは、方向が反対になっている。図３に示されるように、Ａ相に対応する巻線３Ｃ１と巻線３Ｃ７とは、巻方向が反対になっている。Ｂ相に対応する巻線３Ｃ４と巻線３Ｃ１０とは、巻方向が反対になっている。Ｃ相に対応する巻線３Ｃ５と巻線３Ｃ１１とは、巻方向が反対になっている。Ｄ相に対応する巻線３Ｃ２と巻線３Ｃ８とは、巻方向が反対になっている。Ｅ相に対応する巻線３Ｃ３と巻線３Ｃ９とは、巻方向が反対になっている。Ｆ相に対応する巻線３Ｃ６と巻線３Ｃ１２とは、巻方向が反対になっている。
【００４４】
周方向に隣接するＡ相の巻線３Ｃ１とＤ相の巻線３Ｃ２とは、Ｕ相の第２の駆動信号が入力されるが、ステーター３の突極３Ｔに対する巻方向が反対になっている。周方向に隣接するＡ相の巻線３Ｃ１は、Ｆ相の巻線３Ｃ１２とともに巻線対７ａを形成する。巻線対７ａは＋なので、巻線３Ｃ１は＋の相となり、巻線３Ｃ１に隣接し、かつ巻線３Ｃ１とは巻方向が反対となる巻線３Ｃ２は−の相になる。このため、巻線３Ｃ１及び巻線３Ｃ２にＵ相の駆動信号が入力されると、巻線３Ｃ１は＋Ｕ相及び＋Ａ相となり、巻線３Ｃ２は−Ｕ相及び−Ｄ相になる。
【００４５】
周方向に隣接するＥ相の巻線３Ｃ３とＢ相の巻線３Ｃ４とは、Ｖ相の第２の駆動信号が入力されるが、ステーター３の突極３Ｔに対する巻方向が反対になっている。周方向に隣接するＥ相の巻線３Ｃ３は、Ｄ相の巻線３Ｃ２とともに巻線対７ｂを形成する。巻線対７ｂは−なので、巻線３Ｃ３は−の相となり、巻線３Ｃ３に隣接し、かつ巻線３Ｃ３とは巻方向が反対となる巻線３Ｃ４は＋の相になる。このため、巻線３Ｃ３及び巻線３Ｃ４にＶ相の駆動信号が入力されると、巻線３Ｃ３は−Ｖ相及び−Ｅ相となり、巻線３Ｃ４は＋Ｖ相及び＋Ｂ相になる。
【００４６】
周方向に隣接するＣ相の巻線３Ｃ５とＦ相の巻線３Ｃ６とは、Ｗ相の第２の駆動信号が入力されるが、ステーター３の突極３Ｔに対する巻方向が反対になっている。周方向に隣接するＣ相の巻線３Ｃ５は、Ｂ相の巻線３Ｃ４とともに巻線対７ｃを形成する。巻線対７ｃは＋なので、巻線３Ｃ５は＋の相となり、巻線３Ｃ５に隣接し、かつ巻線３Ｃ５とは巻方向が反対となる巻線３Ｃ６は−の相になる。このため、巻線３Ｃ５及び巻線３Ｃ６にＷ相の駆動信号が入力されると、巻線３Ｃ５は＋Ｗ相及び＋Ｃ相となり、巻線３Ｃ６は−Ｗ相及び−Ｆ相になる。
【００４７】
周方向に隣接するＡ相の巻線３Ｃ７とＤ相の巻線３Ｃ８とは、Ｕ相の第２の駆動信号が入力されるが、ステーター３の突極３Ｔに対する巻方向が反対になっている。周方向に隣接するＡ相の巻線３Ｃ７は、Ｆ相の巻線３Ｃ６とともに巻線対７ｄを形成する。巻線対７ｄは−なので、巻線３Ｃ７は−の相となり、巻線３Ｃ７に隣接し、かつ巻線３Ｃ７とは巻方向が反対となる巻線３Ｃ８は＋の相になる。このため、巻線３Ｃ７及び巻線３Ｃ８にＵ相の駆動信号が入力されると、巻線３Ｃ７は−Ｕ相及び−Ａ相となり、巻線３Ｃ８は＋Ｕ相及び＋Ｄ相になる。
【００４８】
周方向に隣接するＥ相の巻線３Ｃ９とＢ相の巻線３Ｃ１０とは、Ｖ相の第２の駆動信号が入力されるが、ステーター３の突極３Ｔに対する巻方向が反対になっている。周方向に隣接するＥ相の巻線３Ｃ９は、Ｄ相の巻線３Ｃ８とともに巻線対７ｅを形成する。巻線対７ｅは＋なので、巻線３Ｃ９は＋の相となり、巻線３Ｃ９に隣接し、かつ巻線３Ｃ９とは巻方向が反対となる巻線３Ｃ１０は−の相になる。このため、巻線３Ｃ９及び巻線３Ｃ１０にＶ相の駆動信号が入力されると、巻線３Ｃ９は＋Ｖ相及び＋Ｅ相となり、巻線３Ｃ１０は−Ｖ相及び−Ｂ相になる。
【００４９】
周方向に隣接するＣ相の巻線３Ｃ１１とＦ相の巻線３Ｃ１２とは、Ｗ相の第２の駆動信号が入力されるが、ステーター３の突極３Ｔに対する巻方向が反対になっている。周方向に隣接するＣ相の巻線３Ｃ１１は、Ｂ相の巻線３Ｃ１０とともに巻線対７ｆを形成する。巻線対７ｆは−なので、巻線３Ｃ１１は−の相となり、巻線３Ｃ１１に隣接し、かつ巻線３Ｃ１１とは巻方向が反対となる巻線３Ｃ１２は＋の相になる。このため、巻線３Ｃ１１及び巻線３Ｃ１２にＷ相の駆動信号が入力されると、巻線３Ｃ１１は−Ｗ相及び−Ｃ相となり、巻線３Ｃ１２は＋Ｗ相及び＋Ｆ相になる。
【００５０】
実施形態において、同相の第２の駆動信号は、隣接する巻線３Ｃに入力される。同相の第２の駆動信号が入力される巻線３Ｃ同士は、ステーター３の突極３Ｔの巻方向が反対になっている。このような構造により、回転電機１は、巻線３Ｃに界磁信号が入力されると、３次の界磁磁束を発生する。より具体的には、回転電機１のステーター３が有する１２個の巻線３Ｃにより形成される６個の巻線対７ａから７ｆが、３次の界磁磁束を発生する。また、回転電機１は、１２個の巻線３Ｃにより形成される６個の巻線対７ａから７ｆが作る界磁磁界を、ローター２が有する８個の突極２Ｔで変調して、５次の高調波磁束を回転磁界として発生させる。この回転磁界により、ローター２が回転する。
【００５１】
＜合成駆動信号が供給された回転電機１の動作＞
図６は、実施形態に係る回転電機１のステーター３を展開した図である。図７は、実施形態に係る回転電機１のステーター３の突極３Ｔが発生する起磁力ＥＦとステーター３の周方向における突極３Ｔの中心角φとの関係を示す図である。図８は、実施形態に係る回転電機１のステーター３の突極３Ｔが発生する起磁力ＥＦを高速フーリエ変換した結果を示す図である。図８の横軸は起磁力ＥＦの次数ＤＮである。Ｕ相を流れる電流とＶ相を流れる電流とＷ相を流れる電流との比は、１：−０．５：−０．５になる。ステーター３のスロット３Ｓ、突極３Ｔ１から３Ｔ１２及び巻線３Ｃ１から３Ｃ１２はいずれも１２個なので、それぞれの突極３Ｔ１、３Ｔ２、・・・３Ｔ１２の、ステーター３の周方向における範囲に対応する中心角φは３０度になる。
【００５２】
各突極３Ｔ１、３Ｔ２、・・・３Ｔ１２の起磁力ＥＦの分布は、図７に示されるようになる。各突極３Ｔ１、３Ｔ２、・・・３Ｔ１２の起磁力ＥＦを高速フーリエ変換したときの起磁力ＥＦのスペクトル分布は、図８に示すようになる。図８の結果から、突極３Ｔ１、３Ｔ２、・・・３Ｔ１２の起磁力ＥＦは、ＤＮ＝５、すなわち５次が主成分であることが分かる。すなわち、回転電機１のステーター３の巻線３Ｃに３相の駆動信号を入力すると、５次の回転磁界が発生することが理解できる。回転電機１は、１２個の巻線３Ｃにより形成される６個の巻線対７ａから７ｆが作る界磁磁界を、ローター２が有する８個の突極２Ｔで変調して、５次の高調波磁束を生成する。この高調波磁束と、ステーター３による５次の回転磁界とが同期して、回転電機１のローター２が回転する。
【００５３】
実施形態において、回転電機１は、第１駆動電圧Ｖｓが供給されることによりＳＲＭとして動作するとともに、合成駆動信号が供給されることによっても動作する。以下において、第１駆動電圧Ｖｓによって回転電機１が動作する動作モードを適宜第１動作モードと称し、合成駆動信号によって回転電機１が動作する動作モードを適宜第２動作モードと称する。
【００５４】
図９は、回転電機１の巻線３Ｃに第１駆動電圧Ｖｓ又は合成駆動信号を供給した場合の回転速度ＮとトルクＴとの関係の一例を示す図である。図９に示される例において、回転電機１に第１駆動電圧Ｖｓが供給されたときのトルクＴと回転速度Ｎとの関係はＳＲで示され、回転電機１に合成駆動信号が供給されたときのトルクＴと回転速度Ｎとの関係は実線で示される。ＶＦ１からＶＦ６は、合成駆動信号の界磁電圧ＶＦである。ＶＦ１、ＶＦ２、ＶＦ３、ＶＦ４、ＶＦ５、ＶＦ６の順に、界磁電圧ＶＦは大きくなる。
【００５５】
第１駆動電圧Ｖｓが回転電機１に供給される場合は、回転電機１は第１動作モードで動作する場合である。この場合、回転電機１はＳＲＭとして動作し、回転速度Ｎの増加とともにトルクＴが減少する。第１動作モードにおいて、回転電機１がＳＲＭとして動作する場合、回転電機１は、相対的に回転速度Ｎが高くかつ相対的にトルクＴが低い領域で効率が高い。すなわち、回転電機１は、ＳＲＭとして動作する場合、相対的に高い回転速度Ｎでの運転に適している。前述した効率とは、回転電機１に入力される電力に対する回転電機１の出力の割合である。回転電機１の損失は、銅損及び鉄損である。
【００５６】
合成駆動信号が回転電機１に供給される場合、回転電機１は第２動作モードで動作する。この場合、回転電機１は、界磁電圧ＶＦが一定であれば回転速度Ｎの増加とともにトルクＴが減少する。合成駆動信号の界磁電圧ＶＦを増加させると、回転電機１は、同じ回転速度Ｎにおいて、トルクＴが上昇する。また、界磁電圧ＶＦを変化させると、回転速度Ｎに対するトルクＴの変化の仕方も異なる。具体的には、回転電機１の界磁電圧ＶＦを上昇させると、Ｎ−Ｔ曲線の傾きが急峻になる。すなわち、回転電機１は、より低回転速度で高トルクを発生する特性になる。このように、回転電機１は、合成駆動信号が供給される場合、相対的に低い回転速度Ｎでの運転に適している。
【００５７】
実施形態では、界磁電圧ＶＦを最大ＶＦ６としているが、界磁電圧ＶＦ６をさらに大きくすることで、回転電機１は、さらに低回転速度で高トルクを発生する特性になると考えられる。結果として、回転電機１は、図９中にＶＭで示されるトルクＴ及び回転速度Ｎの領域で動作することが可能になると予想される。
【００５８】
図１０は、実施形態に係る回転電機１の回転速度ＮとトルクＴとの関係の一例を示す図である。実施形態に係る回転電機１は、第１駆動電圧Ｖｓ又は合成駆動信号を供給することによって、第１駆動電圧Ｖｓによる駆動の利点と、合成駆動信号による駆動の利点とを両立することができる。すなわち、回転電機１は、第１駆動電圧Ｖｓによって駆動されることによって、相対的に高い回転速度Ｎの領域での運転が実現できるとともに、合成駆動信号によって駆動されることによって、相対的に低い回転速度Ｎかつ相対的に高いトルクＴを要求される領域での運転も実現できる。
【００５９】
図１０のＴＬで示される破線は、回転電機１に要求される等出力線であり、回転電機１が発生する出力が一定となる回転速度ＮとトルクＴとの関係を示している。この等出力線を、以下においては適宜等出力線ＴＬと称する。等出力線ＴＬは、回転電機１の回転速度Ｎが相対的に低い場合には高いトルクＴが要求される特性となっている。図１０のＳＲで示される実線は、回転電機１がＳＲＭとして動作するときにおける等出力線である。この等出力線を、以下においては適宜等出力線ＳＲと称する。等出力線ＴＬと等出力線ＳＲとは、いずれも回転電機１が同一の出力を発生するときにおける回転速度ＮとトルクＴとの関係を示している。
【００６０】
図１０のＶＭ１、ＶＭ２及びＶＭ３で示されるシンボルは、回転電機１が合成駆動信号によって駆動されたときの回転速度Ｎ及びトルクＴを示している。ＶＭ１及びＶＭ２は、合成駆動信号によって駆動される回転電機１は、回転速度Ｎ３と回転速度Ｎ４との間で、回転電機１がＳＲＭとして動作するときよりも高いトルクを発生していることを示している。回転電機１に供給される合成駆動信号の界磁電圧ＶＦを低くすることにより、回転電機１は、回転速度Ｎを回転速度Ｎ３よりも低い回転速度Ｎで、ＶＭ１又はＶＭ２と同一のトルクＴを発生することができる。このため、回転電機１は、合成駆動信号が供給されて第２動作モードで動作することにより、等出力線ＴＬ上での動作を実現できる。
【００６１】
回転電機１に、等出力線ＴＬで示されるような特性が要求される場合、回転電機１がＳＲＭとして動作すると、相対的に回転速度Ｎが低い領域、具体的には回転速度Ｎ３以下の領域においてトルクＴが不足する。このため、回転電機１は、回転速度Ｎ３よりも高い領域では第１駆動電圧Ｖｓによって第１動作モードでＳＲＭとして動作し、回転速度Ｎ３以下の領域では合成駆動信号によって第２動作モードで動作する。このようにすることで、回転電機１は、等出力線ＴＬの特性を実現することができる。
【００６２】
回転電機１が第１動作モードで動作、すなわちＳＲＭとして動作すると、回転電機１は、回転速度Ｎ３から回転速度Ｎ８までの領域（ＰＢＳで示される部分）において等出力線ＴＬで示される特性を実現できるが、回転速度Ｎ３以下の領域においては等出力線ＴＬの特性を実現できない。合成駆動信号によって回転電機１が第２動作モードで動作することにより、回転電機１は、回転速度Ｎ２よりもやや低い回転速度Ｎ２’の領域（ＰＢＶで示される部分）まで、等出力線ＴＬの特性を実現できる。
【００６３】
回転電機１が、ある出力を実現できる最大回転速度と最低回転速度との比を回転電機１のパワーバンドとする。回転電機１がＳＲＭとして動作する場合、すなわち第１動作モードで動作する場合、パワーバンドはＮ８／Ｎ３である。回転電機１が、第１動作モード及び第２動作モードで動作する場合、パワーバンドはＮ８／Ｎ２’となる。Ｎ２＞Ｎ２’なので、回転電機１は、第１動作モード及び第２動作モードで動作すると、第１動作モードのみで動作する場合と比較してパワーバンドが大きくなる。
【００６４】
＜回転電機の制御装置＞
図１１は、実施形態に係る回転電機１及びこの回転電機１を制御する回転電機の制御装置を示す図である。図１１中の回転電機１は、図１に示した巻線３Ｃを省略してある。回転電機１は、制御部１０３とインバーター１０５とによって制御される。制御部１０３は、回転電機の制御装置に相当する。制御部１０３は、回転電機１に界磁磁束を発生させて、回転電機１を３相の回転電機として駆動するための指令値を生成する。インバーター１０５は、制御部１０３によって生成された制御信号によって動作し、直流電源１０７から供給された直流電力から第１の駆動信号である第１駆動電圧Ｖｓ又は第２の駆動信号を含む合成駆動信号を生成する。
【００６５】
インバーター１０５は、図１及び図３に示されるそれぞれの巻線３Ｃ１から３Ｃ１２に、界磁磁束を発生させるための界磁信号である界磁電圧＋ＶＦ、−ＶＦと、ローター２を３相の回転電機として駆動するための駆動信号である駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとが重畳された合成駆動信号である制御電圧を印加する。回転電機１を制御するインバーター１０５は、６相のインバーターであり、１２個のスイッチング素子１０６Ａ１、１０６Ｂ１、１０６Ｃ１、１０６Ｄ１、１０６Ｅ１、１０６Ｆ１、１０６Ａ２、１０６Ｂ２、１０６Ｃ２、１０６Ｄ２、１０６Ｅ２、１０６Ｆ２によってフルブリッジが形成されている。スイッチング素子１０６Ａ１から１０６Ｆ２の種類は問わないが、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が用いられる。制御部１０３によって生成された制御信号は、インバーター１０５が備える各スイッチング素子１０６Ａ１から１０６Ｆ２のゲートに入力される。
【００６６】
図１２は、制御部１０３を説明するための図である。制御部１０３は、第１信号生成部１０３Ｆと、第２信号生成部１０３Ｓとを含む。実施形態において、制御部１０３は、さらに切替部１２０を有する。第１信号生成部１０３Ｆは、図１に示されるローター２を駆動するために巻線３Ｃに供給される第１の駆動信号、すなわち第１駆動電圧Ｖｓの指令値ｖｓを生成する。
【００６７】
第１信号生成部１０３Ｆは、第１駆動電圧Ｖｓの指令値ｖｓをインバーター１０５に入力する。指令値ｖｓがインバーター１０５に入力されると、インバーター１０５は、巻線３Ｃ１、３Ｃ７、３Ｃ４、３Ｃ１０に図４に示される第１駆動電圧Ｖｓαを供給し、巻線３Ｃ５、３Ｃ１１、３Ｃ８、３Ｃ１２に図４に示される第１駆動電圧Ｖｓβを供給し、巻線３Ｃ９、３Ｃ３、３Ｃ１２、３Ｃ６に図４に示される第１駆動電圧Ｖｓγを供給する。
【００６８】
インバーター１０５は、巻線３Ｃ１、３Ｃ７、３Ｃ４、３Ｃ１０に第１駆動電圧Ｖｓαを供給する場合、スイッチング素子１０６Ａ１及びスイッチング素子１０６Ｂ２をＯＮとし、スイッチング素子１０６Ａ２及びスイッチング素子１０６Ｂ１をＯＦＦにする。インバーター１０５は、巻線３Ｃ５、３Ｃ１１、３Ｃ８、３Ｃ１２に第１駆動電圧Ｖｓβを供給する場合、スイッチング素子１０６Ｃ１及びスイッチング素子１０６Ｄ２をＯＮとし、スイッチング素子１０６Ｃ２及びスイッチング素子１０６Ｄ１をＯＦＦにする。インバーター１０５は、巻線３Ｃ９、３Ｃ３、３Ｃ１２、３Ｃ６に第１駆動電圧Ｖｓγを供給する場合、スイッチング素子１０６Ｅ１及びスイッチング素子１０６Ｆ２をＯＮとし、スイッチング素子１０６Ｅ２及びスイッチング素子１０６Ｆ１をＯＦＦにする。
【００６９】
第２信号生成部１０３Ｓは、ＰＩ（比例及び積分）制御部１１０と、３相逆ｄｑ変換部１１１と、３相ｄｑ変換部１１２と、界磁電圧生成部１１３と、目標ｄ軸電流生成部１１４と、目標ｑ軸電流生成部１１５とを含む。ＰＩ制御部１１０は、インバーター１０５によって回転電機１に供給されるＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流が、目標ｄ軸電流生成部１１４によって生成された目標ｄ軸電流Ｉｄｔ及び目標ｑ軸電流生成部１１５によって生成された目標ｑ軸電流Ｉｑｔとなるように、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流指令値を生成する。
【００７０】
３相ｄｑ変換部１１２は、インバーター１０５から回転電機１に供給されるＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑにｄｑ変換する。ｄｑ変換において、３相ｄｑ変換部１１２は、図１に示される回転電機１のローター２の回転角度θｒを用いる。出力シャフト４は、図１に示されるローター２に連結されているので、出力シャフト４の回転角度は、ローター２の回転角度θｒとなる。出力シャフト４の回転角度は、回転電機１の出力シャフト４の回転角度を検出する回転角度センサ５によって検出される。
【００７１】
ＰＩ制御部１１０は、３相ｄｑ変換部１１２によって変換された、回転電機１のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを取得し、目標ｄ軸電流Ｉｄｔとｄ軸電流Ｉｄとの偏差及び目標ｑ軸電流Ｉｑｔとｑ軸電流Ｉｑとの偏差がそれぞれ０になるように、電圧指令値を生成する。３相逆ｄｑ変換部１１１は、ＰＩ制御部１１０によって生成された電圧指令値を逆ｄｑ変換してＵ相の電圧指令値ｖｕ、Ｖ相の電圧指令値ｖｖ及びＷ相の電圧指令値ｖｗを生成する。逆ｄｑ変換において、３相逆ｄｑ変換部１１１は、ローター２の回転角度θｒを用いる。Ｕ相の電圧指令値ｖｕ、Ｖ相の電圧指令値ｖｖ及びＷ相の電圧指令値ｖｗは、図１に示されるローター２を駆動するための第２の駆動信号である第２駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを生成するための指令値である。
【００７２】
界磁電圧生成部１１３は、回転電機１に界磁磁束を発生させるために必要な界磁電圧ＶＦの指令値を生成する。界磁電圧ＶＦの指令値は、前述したＡ相からＦ相までの６相に対応して、それぞれ＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖが生成される。
【００７３】
制御部１０３は、３相逆ｄｑ変換部１１１によって生成された電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと、界磁電圧生成部１１３が生成した界磁電圧の指令値＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖと、をそれぞれ重畳して、合成駆動信号の指令値を生成する。制御部１０３は、生成された合成駆動信号の指令値をインバーター１０５に出力する。図３に示される巻線３Ｃ１、３Ｃ７に対する指令値はｖｕ＋ｖ、巻線３Ｃ４、３Ｃ１０に対する指令値はｖｖ−ｖ、巻線３Ｃ５、３Ｃ１１に対する指令値はｖｗ＋ｖ、巻線３Ｃ８、３Ｃ２に対する指令値はｖｕ−ｖ、巻線３Ｃ９、３Ｃ３に対する指令値はｖｖ＋ｖ、巻線３Ｃ１２、３Ｃ６に対する指令値はｖｗ−ｖとなる。
【００７４】
これらの指令値がインバーター１０５に入力されることにより、インバーター１０５は、巻線３Ｃ１、３Ｃ７に合成駆動電圧Ｖｕ＋Ｖを供給し、巻線３Ｃ４、３Ｃ１０に合成駆動電圧Ｖｖ−Ｖを供給し、巻線３Ｃ５、３Ｃ１１に合成駆動電圧Ｖｗ＋Ｖを供給し、巻線３Ｃ８、３Ｃ２に合成駆動電圧Ｖｕ−Ｖを供給し、巻線３Ｃ９、３Ｃ３に合成駆動電圧Ｖｖ＋Ｖを供給し、巻線３Ｃ１２、３Ｃ６に合成駆動電圧Ｖｗ−Ｖを供給する。合成駆動電圧Ｖｕ＋Ｖ、合成駆動電圧Ｖｖ−Ｖ、合成駆動電圧Ｖｗ＋Ｖ、合成駆動電圧Ｖｕ−Ｖ、合成駆動電圧Ｖｖ＋Ｖ、合成駆動電圧Ｖｗ−Ｖは、いずれも合成駆動信号である。
【００７５】
Ａ相の相電流及びＤ相の相電流には界磁電流が加えられているため、Ａ相の相電流平均値は０以上、Ｄ相の相電流平均値は０以下となる。Ａ相及びＤ相はいずれもＵ相なので、これらを合成したＵ相の相電流は、Ａ相の相電流とＤ相の相電流とを合成したものになる。Ｕ相の相電流は、所定の周期で変動する電流となる。Ｖ相の相電流及びＷ相の相電流もＵ相の相電流と同様に求められる。このように、回転電機１のＵ相、Ｖ相及びＷ相には、３相の駆動電流が与えられるので、通常の３相のベクトル制御が可能になる。
【００７６】
制御部１０３の界磁電圧生成部１１３は、前述したＡ相からＦ相までの６相に対応するそれぞれの界磁電圧ＶＦの指令値＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖを別個独立に生成することができる。このため、インバーター１０５は、回転電機１の各巻線３Ｃに印加される界磁電圧ＶＦを別個独立に制御することができるので、回転電機１の制御の自由度を向上させることができる。また、制御部１０３は、界磁電圧ＶＦの指令値＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖを変更して回転電機１の各巻線３Ｃに印加される界磁電圧ＶＦを変更することにより、回転電機１が発生するトルク及びトルクの特性、具体的には回転速度に対するトルクの変化の仕方を変更することができる。さらに、１つの制御部１０３が回転電機１を制御する。すなわち、回転電機１は、界磁磁束と電機子の磁束とを制御するために、別個の機器は不要であるので、回転電機１は、簡易な機器で界磁磁束及び電機子の磁束の両方が制御できる。
【００７７】
切替部１２０は、回転電機１の負荷を用いて、第１駆動電圧Ｖｓの指令値と合成駆動信号の指令値とを切り替えて、回転電機１の巻線３Ｃに供給する。回転電機１の負荷は、例えば回転電機１に要求されるトルクＴである。切替部１２０は、回転電機１に要求されるトルクＴと、図１０に示される等出力線ＴＬとの交点から回転速度Ｎを求める。得られた回転電機１の回転速度Ｎが、予め定められた閾値（実施形態では回転速度Ｎ３）よりも大きい場合、切替部１２０は、第１駆動電圧Ｖｓの指令値をインバーター１０５に供給する。インバーター１０５は、第１駆動電圧Ｖｓを回転電機１の巻線３Ｃに供給する。得られた回転電機１の回転速度Ｎが、予め定められた閾値以下である場合、切替部１２０は、合成駆動信号の指令値をインバーター１０５に供給する。インバーター１０５は、合成駆動信号を回転電機１の巻線３Ｃに供給する。
【００７８】
切替部１２０が第１駆動電圧Ｖｓの指令値と合成駆動信号の指令値とを切り替える方法は、前述した回転電機１の負荷に限定されない。例えば、回転電機１が搭載される建設機械又は作業機械といった機械のオペレータの操作により、切替部１２０が第１駆動電圧Ｖｓの指令値と合成駆動信号の指令値とを切り替えてもよい。実施形態において、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより制御部１０３の機能が実現されてもよい。また、複数のプロセッサ及び複数のメモリが連系して、制御部１０３の機能を実現してもよい。さらには、システムＬＳＩのような処理回路又は複数の処理回路が連携して、制御部１０３の機能を実現してもよい。
【００７９】
＜変形例＞
図１３は、実施形態の変形例に係る回転電機１の制御方法の制御ブロック図である。図１４は、実施形態に係る回転電機１を制御する制御部１０３ａを示す図である。図１５は、回転電機１に流れる制御電流Ｉｃと時間ｔとの関係を示す図である。この制御において、回転電機１には電圧Ｖｄが与えられる。この電圧Ｖｄを、以下においては適宜制御電圧Ｖｄと称する。Ａ相（Ｕ相）の制御電圧Ｖｄは、＋Ｖ＋Ｖｕ１であり、Ｂ相（Ｖ相）の制御電圧Ｖｄは、−Ｖ＋Ｖｖ２であり、Ｃ相（Ｗ相）の制御電圧Ｖｄは、＋Ｖ＋Ｖｗ１であり、Ｄ相（Ｕ相）の制御電圧Ｖｄは、−Ｖ＋Ｖｕ２であり、Ｅ相（Ｖ相）の制御電圧Ｖｄは、＋Ｖ＋Ｖｖ１であり、Ｆ相（Ｗ相）の制御電圧Ｖｄは、−Ｖ＋Ｖｗ２である。Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の駆動電圧であり、Ｖは界磁電圧である。すなわち、制御電圧Ｖｄは、第２駆動電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと界磁電圧ＶＦとの和である。
【００８０】
回転電機１の巻線３Ｃに制御電圧Ｖｄが入力されると、巻線３Ｃには電流Ｉｃが流れる。この電流Ｉｃを、以下においては適宜制御電流Ｉｃと称する。Ａ相（Ｕ相）の制御電流Ｉｃは、Ｉｕ１＋Ｉｆであり、Ｂ相（Ｖ相）の制御電流Ｉｃは、Ｉｖ２−Ｉｆであり、Ｃ相（Ｗ相）の制御電流Ｉｃは、Ｉｗ１＋Ｉｆであり、Ｄ相（Ｕ相）の制御電流Ｉｃは、Ｉｕ２−Ｉｆであり、Ｅ相（Ｖ相）の制御電流Ｉｃは、Ｉｖ１＋Ｉｆであり、Ｆ相（Ｗ相）の制御電流Ｉｃは、Ｉｗ２−Ｉｆである。電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２は、第２駆動電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２によって各巻線３Ｃに流れる電流であり、電流Ｉｆは界磁電圧ＶＦによって各巻線３Ｃに流れる電流である。以下において、電流Ｉｆを適宜オフセット電流Ｉｆと称する。
【００８１】
本制御例において、まず、制御電流Ｉｃからオフセット電流Ｉｆが減算されて、電流Ｉｒが求められる。以下において、電流Ｉｒを適宜参照電流Ｉｒと称する。参照電流Ｉｒは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相、Ｅ相及びＦ相毎に得られる。Ａ相（Ｕ相）の参照電流Ｉｒｕ１は、Ｉｕ１＋Ｉｆ−（＋Ｉｆ）であり、Ｂ相（Ｖ相）の参照電流Ｉｒｖ２は、Ｉｖ２−Ｉｆ−（−Ｉｆ）であり、Ｃ相（Ｗ相）の参照電流Ｉｒｗ１は、Ｉｗ１＋Ｉｆ−（＋Ｉｆ）であり、Ｄ相（Ｕ相）の参照電流Ｉｒｕ２は、Ｉｕ２−Ｉｆ−（−Ｉｆ）であり、Ｅ相（Ｖ相）の参照電流Ｉｒｖ１は、Ｉｖ１＋Ｉｆ−（＋Ｉｆ）であり、Ｆ相（Ｗ相）の参照電流Ｉｒｗ２は、Ｉｗ２−Ｉｆ−（−Ｉｆ）である。このように、制御電流Ｉｃからオフセット電流Ｉｆを減算することで、相毎に参照電流Ｉｒを抽出して、誘起電圧Ｖｅの位相が一致する相の参照電流Ｉｒ同士を１つの群にまとめることができる。
【００８２】
次に、得られた参照電流Ｉｒが、３相、すなわちＵ相、Ｖ相及びＷ相を一組とした２以上の群（本変形例では２の群）に分けられて、それぞれの群に対して参照電流Ｉｒに基づいてローター２を駆動するための駆動信号が生成される。そして、生成された駆動信号と界磁信号とが重畳されて、回転電機１のそれぞれの巻線３Ｃに入力される。
【００８３】
本変形例では、誘起電圧Ｖｅの位相が一致するＵ相、Ｖ相及びＷ相の参照電流Ｉｒが一組とされて、２つの群に分けられている。参照電流Ｉｒｕ１、Ｉｒｖ１、Ｉｒｗ１が第１群、参照電流Ｉｒｕ２、Ｉｒｖ２、Ｉｒｗ２が第２群となる。そして、第１群の参照電流Ｉｒを用いて第１ベクトル制御が実行されて電圧指令値ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１が求められ、第２群の参照電流Ｉｒを用いて第２ベクトル制御が実行されることにより電圧指令値ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２が求められる。得られた電圧指令値ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１、ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２と、界磁電圧ＶＦの指令値＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖと、がそれぞれ重畳されて、制御電圧Ｖｄの指令値として図１５に示されるインバーター１０５に入力される。インバーター１０５は、制御電圧Ｖｄの指令値から制御電圧Ｖｄを生成して、回転電機１の各巻線３Ｃに供給する。
【００８４】
このように、本変形例は、誘起電圧Ｖｅの位相が一致する相の参照電流Ｉｒ同士を１つの群にまとめて、それぞれの群に参照電流Ｉｒを用いて、誘起電圧Ｖｅの位相が一致する相毎にベクトル制御する。その結果、本制御例は、回転電機１のトルクリップルを低減することができる。次に、本制御例を実現する制御部１０３ａについて説明する。
【００８５】
＜制御部１０３ａ＞
図１４に示されるように、制御部１０３ａは、本変形例に係る回転電機の制御方法を実行して、回転電機１を制御する。制御部１０３ａが前述した制御部１０３と異なる。制御部１０３ａは、回転電機１に界磁磁束を発生させて、回転電機１を３相の回転電機として駆動するための指令値を生成する。
【００８６】
制御部１０３ａは、第１信号生成部１０３Ｆと、第２信号生成部１０３Ｓａとを含む。本変形例において、制御部１０３ａは、さらに切替部１２０を有する。第１信号生成部１０３Ｆは、前述した制御部１０３が備える第１信号生成部１０３Ｆと同様なので説明を省略する。第２信号生成部１０３Ｓａは、第１ＰＩ制御部１１０Ａと、第２ＰＩ制御部１１０Ｂと、第１逆ｄｑ変換部１１１Ａと、第２逆ｄｑ変換部１１１Ｂと、第１ｄｑ変換部１１２Ａと、第２ｄｑ変換部１１２Ｂと、界磁電圧生成部１１３と、目標ｄ軸電流生成部１１４と、目標ｑ軸電流生成部１１５と、参照電流演算部１１６とを含む。
【００８７】
第１ＰＩ制御部１１０Ａは、インバーター１０５によって回転電機１に供給されるＡ相（Ｕ相）、Ｃ相（Ｖ相）及びＥ相（Ｗ相）の電流が、目標ｄ軸電流生成部１１４によって生成された目標ｄ軸電流Ｉｄｔ１及び目標ｑ軸電流生成部１１５によって生成された目標ｑ軸電流Ｉｑｔ１となるように、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流指令値を生成する。第２ＰＩ制御部１１０Ｂは、インバーター１０５によって回転電機１に供給されるＢ相（Ｖ相）、Ｄ相（Ｕ相）及びＦ相（Ｗ相）の電流が、目標ｄ軸電流生成部１１４によって生成された目標ｄ軸電流Ｉｄｔ２及び目標ｑ軸電流生成部１１５によって生成された目標ｑ軸電流Ｉｑｔ２となるように、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流指令値を生成する。
【００８８】
参照電流演算部１１６は、回転電機１の制御電流Ｉｃからオフセット電流Ｉｆを減算して参照電流Ｉｒを求めて、第１ｄｑ変換部１１２Ａと、第２ｄｑ変換部１１２Ｂとに出力する。具体的には、参照電流演算部１１６は、Ａ相（Ｕ相）の参照電流Ｉｒｕ１、Ｃ相（Ｗ相）の参照電流Ｉｒｗ１及びＥ相（Ｖ相）の参照電流Ｉｒｖ１を求めて第１ｄｑ変換部１１２Ａに出力し、Ｂ相（Ｖ相）の参照電流Ｉｒｖ２、Ｄ相（Ｕ相）の参照電流Ｉｒｕ２及びＦ相（Ｗ相）の参照電流Ｉｒｗ２を求めて第２ｄｑ変換部１１２Ｂに出力する。
【００８９】
オフセット電流Ｉｆの求め方を説明する。回転電機１の温度、より具体的には巻線３Ｃの温度が一定であれば、参照電流演算部１１６は、界磁電圧ＶＦを巻線３Ｃの電気抵抗値で除することにより、オフセット電流Ｉｆを求めることができる。温度が変化すると巻線３Ｃの電気抵抗値が変化するので、参照電流演算部１１６は、温度に応じて巻線３Ｃの電機抵抗値を補正することが好ましい。
【００９０】
参照電流演算部１１６は、制御部１０３ａによる制御の１周期前において、巻線３Ｃを流れる制御電流Ｉｃの平均値（図１５の二点鎖線で示される値）をオフセット電流Ｉｆとしてもよい。また、参照電流演算部１１６は、制御部１０３ａによる制御の１周期前において、巻線３Ｃを流れる制御電流Ｉｃの最大値Ｉｃｍａｘと最小値Ｉｃｍｉｎとを加算した値の１／２をオフセット電流Ｉｆとしてもよい。
【００９１】
第１ｄｑ変換部１１２Ａは、参照電流演算部１１６から入力されたＡ相（Ｕ相）の参照電流Ｉｒｕ１、Ｃ相（Ｗ相）の参照電流Ｉｒｗ１及びＥ相（Ｖ相）の参照電流Ｉｒｖ１を、ｄ軸電流Ｉｄ１及びｑ軸電流Ｉｑ１にｄｑ変換する。第２ｄｑ変換部１１２Ｂは、参照電流演算部１１６から入力されたＢ相（Ｖ相）の参照電流Ｉｒｖ２、Ｄ相（Ｕ相）の参照電流Ｉｒｕ２及びＦ相（Ｗ相）の参照電流Ｉｒｗ２を、ｄ軸電流Ｉｄ２及びｑ軸電流Ｉｑ２にｄｑ変換する。ｄｑ変換において、第１ｄｑ変換部１１２Ａ及び第２ｄｑ変換部１１２Ｂは、図１に示される回転電機１のローター２の回転角度θｒを用いる。
【００９２】
第１ＰＩ制御部１１０Ａは、第１ｄｑ変換部１１２Ａによって変換された、回転電機１のｄ軸電流Ｉｄ１及びｑ軸電流Ｉｑ１を取得し、目標ｄ軸電流Ｉｄｔ１とｄ軸電流Ｉｄ１との偏差及び目標ｑ軸電流Ｉｑｔ１とｑ軸電流Ｉｑ１との偏差がそれぞれ０になるように、電圧指令値を生成する。第２ＰＩ制御部１１０Ｂは、第２ｄｑ変換部１１２Ｂによって変換された、回転電機１のｄ軸電流Ｉｄ２及びｑ軸電流Ｉｑ２を取得し、目標ｄ軸電流Ｉｄｔ２とｄ軸電流Ｉｄ２との偏差及び目標ｑ軸電流Ｉｑｔ２とｑ軸電流Ｉｑ２との偏差がそれぞれ０になるように、電圧指令値を生成する。
【００９３】
第１逆ｄｑ変換部１１１Ａは、第１ＰＩ制御部１１０Ａによって生成された電圧指令値を逆ｄｑ変換してＡ相（Ｕ相）の電圧指令値ｖｕ１、Ｅ相（Ｖ相）の電圧指令値ｖｖ１及びＣ相（Ｗ相）の電圧指令値ｖｗ１を生成する。第２逆ｄｑ変換部１１１Ｂは、第２ＰＩ制御部１１０Ｂによって生成された電圧指令値を逆ｄｑ変換してＢ相（Ｖ相）の電圧指令値ｖｖ２、Ｄ相（Ｕ相）の電圧指令値ｖｕ２及びＦ相（Ｗ相）の電圧指令値ｖｗ２を生成する。
【００９４】
逆ｄｑ変換において、第１ｄ逆変換部１１１Ａ及び第２ｄｑ逆変換部１１１Ｂは、ローター２の回転角度θｒを用いる。界磁電圧生成部１１３は、回転電機１に界磁磁束を発生させるために必要な界磁電圧ＶＦの指令値を生成する。界磁電圧ＶＦの指令値は、前述したＡ相からＦ相までの６相に対応して、それぞれ＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖ、＋ｖ、−ｖが生成される。
【００９５】
制御部１０３ａは、第１逆ｄｑ変換部１１１Ａによって生成された電圧指令値ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１及び第２逆ｄｑ変換部１１１Ｂによって生成された電流指令値ｖｖ２、ｖｕ２、ｖｗ２を界磁電圧生成部１１３が生成した界磁電圧ＶＦの指令値＋ｖ、＋ｖ、＋ｖ、−ｖ、−ｖ、−ｖと、をそれぞれ重畳して、制御信号を生成する。制御部１０３ａは、生成された指令値をインバーター１０５に出力する。
【００９６】
図２に示されるＡ相の巻線３Ｃ１、３Ｃ７に対する指令値はｖｕ１＋ｖ、Ｂ相の巻線３Ｃ４、３Ｃ１０に対する指令値はｖｖ２−ｖ、Ｃ相の巻線３Ｃ５、３Ｃ１１に対する指令値はｖｗ１＋ｖ、Ｄ相の巻線３Ｃ２、３Ｃ８に対する指令値はｖｕ２−ｖ、Ｅ相の巻線３Ｃ３、３Ｃ９に対する指令値はｖｖ１＋ｖ、Ｆ相の巻線３Ｃ６、３Ｃ１２に対する指令値はｖｗ２−ｖとなる。これらの指令値がインバーター１０５に入力されることにより、インバーター１０５は、巻線３Ｃ１、３Ｃ７に合成駆動電圧Ｖｕ１＋Ｖを供給し、巻線３Ｃ４、３Ｃ１０に合成駆動電圧Ｖｖ２−Ｖを供給し、巻線３Ｃ５、３Ｃ１１に合成駆動電圧Ｖｗ１＋Ｖを供給し、巻線３Ｃ２、３Ｃ８に合成駆動電圧Ｖｕ２−Ｖを供給し、巻線３Ｃ３、３Ｃ９に合成駆動電圧Ｖｖ１＋Ｖを供給し、巻線３Ｃ６、３Ｃ１２に合成駆動電圧Ｖｗ２−Ｖを供給する。その結果、制御部１０３ａは、簡易な機器で回転電機１の界磁磁束及び電機子の磁束の両方を制御できるとともに、トルクリップルを低減できる。合成駆動電圧Ｖｕ１＋Ｖ、合成駆動電圧Ｖｖ２−Ｖ、合成駆動電圧Ｖｗ１＋Ｖ、合成駆動電圧Ｖｕ２−Ｖ、合成駆動電圧Ｖｖ１＋Ｖ、合成駆動電圧Ｖｗ２−Ｖは、いずれも合成駆動信号である。
【００９７】
図１６は、実施形態に係る回転電機１を制御部１０３で制御した場合のトルクＴ及び制御部１０３ａで制御した場合のトルクＴと時間ｔとの関係を示す図である。図１７は、実施形態に係る回転電機１を制御部１０３で制御した場合の制御電流Ｉｃ及び制御部１０３ａで制御した場合の制御電流Ｉｃと時間ｔとの関係を示す図である。図１７は、Ａ相の制御電流Ｉｃを示している。図１６及び図１７は、実線が実施形態に係る回転電機１を制御部１０３ａで制御した場合を示し、一点鎖線が実施形態に係る回転電機１を制御部１０３で制御した場合を示す。
【００９８】
図１６の結果から、本変形例の制御部１０３ａが、本変形例の制御を実行することによって回転電機１を制御することにより、回転電機１のトルクリップルを低減できることが分かる。図１７の結果から、本変形例の制御部１０３ａが、本変形例の制御方法を実行することによって回転電機１を制御した場合、制御電流Ｉｃの変動は、制御部１０３ａによる回転電機１の制御よりもやや大きい程度である。
【００９９】
＜巻線３Ｃの配線の変形例＞
図１８及び図１９は、変形例に係る回転電機１が備える巻線３Ｃの配線を示す図である。変形例において、回転電機１が第１動作モードで動作する場合、図１８に示されるように、α相の巻線群３Ｇ１は、巻線３Ｃ１と巻線３Ｃ７と巻線３Ｃ４と巻線３Ｃ１０とが直列接続される。β相の巻線群３Ｇ２は、巻線３Ｃ５と巻線３Ｃ１１と巻線３Ｃ８と巻線３Ｃ２とが直列接続される。γ相の巻線群３Ｇ３は、巻線３Ｃ９と巻線３Ｃ３と巻線３Ｃ１２と巻線３Ｃ６とが直列接続される。
【０１００】
また、変形例において、回転電機１が第２動作モードで動作する場合、図１９に示されるように、Ａ相（Ｕ相）の巻線３Ｃ１と巻線３Ｃ７とが直列接続され、Ｂ相（Ｖ相）の巻線３Ｃ４と巻線３Ｃ１０とが直列接続され、Ｃ相（Ｗ相）の巻線３Ｃ５と巻線３Ｃ１１とが直列接続され、Ｄ相（Ｕ相）の巻線３Ｃ８と巻線３Ｃ２とが直列接続され、Ｅ相（Ｖ相）の巻線３Ｃ９と巻線３Ｃ３とが直列接続され、Ｆ相（Ｗ相）の巻線３Ｃ１２と巻線３Ｃ６とが直列接続される。変形例のように、巻線３Ｃの配線は直列接続であってもよい。
【０１０１】
実施形態及び変形例において、回転電機１は動力を発生する電動機であるとしたが、回転電機１は電力を発生する発電機であってもよい。実施形態及び変形例において、突極２Ｔは８個、巻線３Ｃは１２個、巻線対は６個、界磁磁束は３次としたが、これらに限定されない。実施形態及び変形例においては、ｎを１以上の整数としたとき、突極２Ｔは８×ｎ個、巻線３Ｃは１２×ｎ個、巻線対は６×ｎ個、界磁磁束は３×ｎ次であってもよい。また、巻線群は、４×ｎの巻線３Ｃを１つの巻線群としてもよい。この場合、巻線群は、３×ｎ個となる。
【０１０２】
以上、実施形態及び変形例について説明したが、前述した内容により実施形態及び変形例が限定されるものではない。また、前述した実施形態及び変形例の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態及び変形例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  回転電機
２  ローター
２Ｔ  突極
２Ｂ  本体部
３  ステーター
３Ｃ、３Ｃ１から３Ｃ１２  巻線
３Ｋ  ステーターコア
３Ｓ  スロット
３Ｙ  ヨーク
３Ｔ１から３Ｔ１２  突極
３Ｇ、３Ｇ１、３Ｇ２、３Ｇ３  巻線群
３Ｔ  突極
４  出力シャフト
５  回転角度センサ
７ａから７ｆ  巻線対
１０３、１０３ａ  制御部
１０３Ｆ  第１信号生成部
１０３Ｓ、１０３Ｓａ  第２信号生成部
１０５  インバーター
１０６Ａ１から１０６Ｆ１、１０６Ａ２から１０６Ｆ２  スイッチング素子
１０７  直流電源
１１０  ＰＩ制御部
１１０Ａ  第１ＰＩ制御部
１１０Ｂ  第２ＰＩ制御部
１１１  ３相逆ｄｑ変換部
１１１Ａ  第１逆ｄｑ変換部
１１１Ｂ  第２逆ｄｑ変換部
１１２  ｄｑ変換部
１１２Ａ  第１ｄｑ変換部
１１２Ｂ  第２ｄｑ変換部
１１３  界磁電圧生成部
１１４  軸電流生成部
１１５  軸電流生成部
１１６  参照電流演算部
１２０  切替部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006490438.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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