(57)【要約】  直流電力と交流電力との変換、交流電力と機械力との変換を有するエネルギー変換システムにおいて、交流電圧波形形状を改善すること。  直流電圧が印加されると共に、４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流を交流に変換する複数の直交変換回路と、相互に絶縁された複数の交流入出力端を有する回転電機またはリニアモータを備え、複数の前記直交変換回路の直流入出力端は各々直列に接続され、交流入出力端は前記回転電機またはリニアモータの相互に絶縁された複数の交流入出力端に各々直接または変圧器を介して接続され、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの切替に際して、４つの前記スイッチング素子のうち、３つ以上がＯＮとなる様なフェーズが形成される。
2015045013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの半導体素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流と交流との間を変換する複数の変換回路と、相互に絶縁された複数の電機子コイルを有する回転機またはリニア型機と、一方側電位端子と、他方側電位端子を備え、前記複数の変換回路は前記一方側電位端子と前記他方側電位端子の間に直列に接続され、前記各々の変換回路は前記直列に接続された回路の一部をなす回路端子を有し、前記各々の変換回路の回路端子は対応する前記電機子コイルに直接または変圧器を介して接続され、前記一方側電位端子と他方側電位端子との電圧が一定となるように前記電機子コイルの出力電圧を調整するか、あるいは、前記一方側電位端子と他方側電位端子とに印加された一定電圧を、各々の変換回路の回路端子の出力電圧の大きさの和が前記一定電圧と等しくなるように分割して前記電機子コイルに出力するよう前記変換回路を動作させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニア型機が一定速度で運動している際に、各々の絶対値の和が一定となる誘導起電力を前記複数の電機子コイルが発生させることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項３】
請求項２に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニア型機が２以上である相数Ｎの分布巻き電機子コイルを有するときに、前記回転機またはリニア型機の界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項４】
請求項２に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニア型機が２以上である相数Ｎの集中巻き電機子コイルを有するときに、前記回転機またはリニア型機の界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項５】
４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流と交流との間で変換する複数の直交変換回路と、相互に絶縁された複数の電機子コイルを有する回転機またはリニアモータを備え、複数の前記直交変換回路の直流入出力端は各々直列に接続され、交流入出力端は前記回転電機またはリニアモータの相互に絶縁された複数の電機子コイルに各々直接または変圧器を介して接続され、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの切替に際して、４つの前記スイッチング素子のうち、３つ以上がＯＮとなる様なフェーズが形成されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項６】
請求項５に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニアモータが一定速度で運動している際に、各々の絶対値の和が一定となる誘導起電力を前記複数の電機子コイルが発生させることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項７】
請求項６に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニアモータが２以上である相数Ｎの分布巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項８】
請求項６に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニアモータが２以上である相数Ｎの集中巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項９】
請求項５に記載のエネルギー変換システムであって、前記電機子コイルに発生させる誘導起電力が０となる時刻において、当該誘導起電力の時間微分値が０となることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項１０】
２×Ｎ相（但しＮは２以上）のフルブリッジ回路で形成された直交変換回路と、２×Ｎ相の交流を出力する２×Ｎ個の電機子コイルを有し、各電機子コイルの端部が当該電機子コイルの相と前後する相の電機子コイルの端部と接続されて２×Ｎ個の接続端を有する回転電機またはリニアモータを備え、前記直交変換回路の２×Ｎ個の交流入出力端が相の前後関係を同じくして前記回転電機の２×Ｎ個の接続端に各々直接または変圧器を介して接続されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの動作フェーズとして、ある一相の高圧側スイッチング素子と、その相からＮ相ずれた相の低圧側スイッチング素子が同時にＯＮとなり、それ以外のスイッチング素子がＯＦＦとなるフェーズが形成されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転電機またはリニアモータが一定速度で運動している際に、隣接する任意のＮ個の電機子コイルの発生する誘導起電力の絶対値の和が一定であることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転電機またはリニアモータが相数２×Ｎの分布巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転電機またはリニアモータが相数２×Ｎの集中巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記電機子コイルの発生する誘導起電力が０となる時刻において、当該誘導起電力の時間微分値が０となることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項１６】
２つのスイッチング素子を直列に接続し、当該接続端を交流入出力端とする単位回路を（Ｍ＋１）個並列に接続して形成される直交変換回路と、Ｍ個の電機子コイルを有し、隣接する電機子コイルの端部を接続する結果（Ｍ＋１）個の接続端を有するリニアモータを備え、前記直交変換回路の（Ｍ＋１）個の交流入出力端が相の前後関係を同じくして前記リニアモータの（Ｍ＋１）個の接続端に各々直接または変圧器を介して接続されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のエネルギー変換システムであって、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの動作フェーズとして、ある単位回路の高圧側スイッチング素子と、その単位回路からＮ個（但しＮは２以上）ずれた単位回路の低圧側スイッチング素子と、前記単位回路から２×Ｎ個ずれた単位回路の高圧側スイッチング素子と、前記単位回路から３×Ｎ個ずれた単位回路の低圧側スイッチング素子とが同時にＯＮとなり、それ以外のスイッチング素子がＯＦＦとなるフェーズが形成されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のエネルギー変換システムであって、前記リニアモータが一定速度で運動している際に、隣接する任意のＮ個の電機子コイルの発生する誘導起電力の絶対値の和が一定であることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１９】
請求項１６に記載のエネルギー変換システムであって、前記リニアモータが分布巻き電機子コイルを有するときに、前記リニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項２０】
請求項１６に記載のエネルギー変換システムであって、前記リニアモータが集中巻き電機子コイルを有するときに、前記リニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項２１】
請求項１６に記載のエネルギー変換システムであって、前記電機子コイルの発生する誘導起電力が０となる時刻において、当該誘導起電力の時間微分値が０となることを特徴とするエネルギー変換システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー変換システムに係り、特に直流電力と交流電力との変換、交流電力と機械力との変換に好適なエネルギー変換システムに関する。  
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギーを変換するシステムには、発電機の発電出力を整流するために半導体素子から構成される回路、あるいは、電動機を駆動するために半導体素子で構成された回路が多く用いられている。【０００３】
発電機或いは電動機は、固定子と回転子とが相対的に回転するよう構成されるのであり、その固定子に、例えば、第１の巻線、第２の巻線、第３の巻線を設けて、その各々から出力電力を得て、あるいは、その各々に電力を供給することで、発電或いは回転動力を得ている。例えば、電動機の場合に、半導体素子を構成回路として、直流電源に接続された複数のコンデンサの各々にフルブリッジ回路からなる直交変換回路を並列に接続し、当該直交変換回路の交流出力端子と、回転電機において相互に絶縁された複数の交流入力端子との間を各々接続して構成する技術が知られている。【０００４】
この技術では、複数のうちの所定のコンデンサの直流電力を直交変換回路で非常に短い時間間隔で導通/遮断することで擬似的な波形を作り出して例えば電動機のＵ相巻線に供給し、一方、他の２つのコンデンサの直流電力を各々非常に短い時間間隔で導通/遮断することで擬似的な波形を作り出して例えばＶ相、Ｗ相の巻線に供給する。【０００５】
このような技術は、例えば、特開昭６１−１４２９９５号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１４２９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術では、直流電圧を非常に短い時間間隔で導通/遮断するので、導通/遮断による損失が大きい。各々の直交変換回路を構成するスイッチング素子の電力損失低減や交流電圧波形形状の改善についは考慮されていない。【０００８】
そこで本発明の１つの課題は、直流電力と交流電力との変換、交流電力と機械力との変換を有するエネルギー変換システムにおいて、直交変換回路のスイッチング素子の電力損失を低減することにある。【０００９】
また、他の課題は、直流電力と交流電力との変換、交流電力と機械力との変換を有するエネルギー変換システムにおいて、交流電圧波形形状を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のうちの少なくとも１つの課題を解決するために、本発明にかかるエネルギー変換システムは、４つの半導体素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流と交流との間を変換する複数の変換回路と、相互に絶縁された複数の電機子コイルを有する回転機またはリニア型機と、一方側電位端子と、他方側電位端子を備え、複数の変換回路は前記一方側電位端子と前記他方側電位端子の間に直列に接続され、各々の変換回路は前記直列に接続された回路の一部をなす回路端子を有し、各々の変換回路の回路端子は対応する電機子コイルに直接または変圧器を介して接続され、一方側電位端子と他方側電位端子との電圧が一定となるように電機子コイルの出力電圧を調整するか、あるいは、一方側電位端子と他方側電位端子とに印加された一定電圧を、各々の変換回路の回路端子の出力電圧の大きさの和が一定電圧と等しくなるように分割して電機子コイルに出力するよう変換回路を動作させるように構成した。【００１１】
また、直流電圧が印加されると共に、４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流を交流に変換する複数の直交変換回路と、相互に絶縁された複数の交流入出力端を有する回転電機またはリニアモータを備え、複数の前記直交変換回路の直流入出力端は各々直列に接続され、交流入出力端は前記回転電機またはリニアモータの相互に絶縁された複数の交流入出力端に各々直接または変圧器を介して接続され、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの切替に際して、４つの前記スイッチング素子のうち、３つ以上がＯＮとなる様なフェーズが形成されるように構成した。【００１２】
または、本発明にかかるエネルギー変換システムは、２×Ｎ相（但しＮは２以上）のフルブリッジ回路で形成された直交変換回路と、２×Ｎ相の交流を出力する２×Ｎ個の電機子コイルを有し、各電機子コイルの端部が当該電機子コイルの相と前後する相の電機子コイルの端部と接続される結果、２×Ｎ個の接続端を有する回転電機またはリニアモータを備え、前記直交変換回路の２×Ｎ個の交流入出力端が相の前後関係を同じくして前記回転電機の２×Ｎ個の接続端に各々直接または変圧器を介して接続されるように構成した。【００１３】
あるいは、本発明にかかるエネルギー変換システムは、２つのスイッチング素子を直列に接続し、当該接続端を交流入出力端とする単位回路を（Ｍ＋１）個並列に接続して形成される直交変換回路と、Ｍ個の電機子コイルを有し、隣接する電機子コイルの端部を接続する結果（Ｍ＋１）個の接続端を有するリニアモータを備え、前記直交変換回路の（Ｍ＋１）個の交流入出力端が相の前後関係を同じくして前記リニアモータの（Ｍ＋１）個の接続端に各々直接または変圧器を介して接続されるように構成した。【００１４】
本発明にかかるエネルギー変換システムは、前記回転電機またはリニアモータが一定速度で運動している際に、所定の複数の電機子コイルに発生する誘導起電力の絶対値の和が一定であるように構成した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、直流電力と交流電力との変換、交流電力と機械力との変換を有するエネルギー変換システムにおいて、直交変換回路のスイッチング素子の電力損失を低減することができる。【００１６】
あるいは、直流電力と交流電力との変換、交流電力と機械力との変換を有するエネルギー変換システムにおいて、交流電圧波形形状を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る主回路構成図。
【図２】実施例１に係る動作フェーズ毎の各スイッチング素子の動作を示す表。
【図３】実施例１に係る動作フェーズ毎の電位関係式を示す表。
【図４】実施例１に係る回転電機の動作を示す構造図。
【図５】実施例１に係る回転電機の界磁における磁束密度-電気角図。
【図６】実施例１に係る回転電機における誘導起電力-電気角図。
【図７】実施例１に係る他の回転電機の動作を示す構造図。
【図８】実施例１に係る他の回転電機の界磁における磁束密度-電気角線図。
【図９】実施例１に係る他の回転電機における誘導起電力-電気角線図。
【図１０】実施例１に係るスイッチング素子動作−時間線図。
【図１１】実施例１に係る誘導起電力−時間線図。
【図１２】実施例１に係る誘導起電力絶対値−時間線図。
【図１３】実施例１に係る他の回転電機の構造図。
【図１４】実施例１に係るリニアモータの構造図。
【図１５】実施例２に係る主回路構成図。
【図１６】実施例２に係る初期動作時の各スイッチング素子の動作を示す表。
【図１７】実施例２に係る初期動作時の回転電機の動作を示す構造図。
【図１８】実施例３に係る主回路構成図。
【図１９】実施例３に係る動作フェーズ毎の各スイッチング素子の動作を示す表。
【図２０】実施例３に係る動作フェーズ毎の電位関係式を示す表。
【図２１】実施例３に係る回転電機の動作を示す構造図。
【図２２】実施例３に係る回転電機の界磁における磁束密度-電気角図。
【図２３】実施例３に係る回転電機における誘導起電力-電気角図。
【図２４】実施例３に係るスイッチング素子動作−時間線図。
【図２５】実施例３に係る誘導起電力−時間線図。
【図２６】実施例３に係る誘導起電力絶対値−時間線図。
【図２７】実施例４に係る主回路構成図。
【図２８】実施例５に係る主回路構成図。
【図２９】実施例５に係る動作フェーズ毎の各スイッチング素子の動作を示す表。
【図３０】実施例５に係るスイッチング素子動作−時間線図。
【図３１】実施例５に係る回転電機の構造図。
【図３２】実施例５に係る誘導起電力−時間線図。
【図３３】実施例５に係る誘導起電力絶対値−時間線図。
【図３４】実施例６に係る主回路構成図。
【図３５】実施例６に係る動作フェーズ毎の各スイッチング素子の動作を示す表。
【図３６】実施例１に係る回転電機の界磁における磁束密度-電気角図。
【図３７】実施例１に係る回転電機における誘導起電力-電気角図。
【図３８】実施例１に係る他の回転電機の構造図。
【図３９】実施例１に係る他の回転電機の回転子の一部を構成するかご形導体の構造図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施例を図面を用いて説明する。なお、本発明の本質を明らかにするため、以下の実施例では回路における各スイッチング素子、ダイオードにおける電圧低下や配線の抵抗、インダクタンス、寄生容量、回転電機や変圧器の励磁インダクタンス等が無視できる理想的な状態であるものとして説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１について図１ないし図１４、図３６ないし図３７を用いて説明する。図１は本実施例のエネルギー変換システムの主回路構成図、図２はそのエネルギー変換システムの動作フェーズ毎の各スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４の動作を示す表、図３は動作フェーズ毎の電位関係式を示す表、図４は本実施例における回転電機の動作を示す構造図、図５は図４の回転電機の界磁における磁束密度-電気角図、図６は図４の回転電機における誘導起電力-電気角図、図７は本実施例の他の回転電機の動作を示す構造図、図８は図７の回転電機の界磁における磁束密度-電気角線図、図９は図７の回転電機における誘導起電力-電気角線図、図１０はスイッチング素子の動作−時間線図、図１１は回転電機の各電機子コイルの誘導起電力−時間線図、図１２は各電機子コイルの誘導起電力絶対値−時間線図、図１３は本実施例の他の回転電機の構造図、図１４は本実施例のリニアモータの構造図、図３６は本実施例の他の回転電機の界磁における磁束密度-電気角図。図３７は本実施例の他の回転電機における誘導起電力-電気角図である。【００２０】
本実施例のエネルギー変換システムは、図１において、４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流を交流に変換する複数の直交変換回路１１、２１、３１を直列に接続して構成される直交変換回路１００からなる。【００２１】
直交変換回路１１は、フルブリッジ回路として形成され、接続点ａと接続点ｄの間にスイッチング素子ＳＷ１１とＳＷ１２を直列に接続する。さらに、スイッチング素子ＳＷ１１とＳＷ１２と並列に、接続点ａと接続点ｄの間にスイッチング素子ＳＷ１３，ＳＷ１４を直列に接続する。スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４に並列にフリーホイールダイオードＤＩ１１，ＤＩ１２，ＤＩ１３，ＤＩ１４を接続する。スイッチング素子ＳＷ１１とＳＷ１２の接続点は入出力端ｂを構成し、スイッチング素子ＳＷ１３とＳＷ１４の接続点は入出力端ｃを構成する。【００２２】
直交変換回路２１と直交変換回路３１は、各々、スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，スイッチング素子ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４で構成され、直交変換回路１１と同様な構成である。また、直交変換回路２１と直交変換回路３１では、各々、スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，スイッチング素子ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４に、並列に、フリーホイールダイオードＤＩ２１，ＤＩ２２，ＤＩ２３，ＤＩ２４、フリーホイールダイオードＤＩ３１，ＤＩ３２，ＤＩ３３，ＤＩ３４が接続される。なお、スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ等の周知の素子を使うことができる。【００２３】
直交変換回路１１の一方端は接続点ａを介して可変直流電源５０に接続され、直交変換回路１１の他方端と直交変換回路２１の一方端は接続点ｄを介して接続され、直交変換回路２１の他方端と直交変換回路３１の一方端は接続点ｇを介して接続され、直交変換回路３１の他方端は接続点ｍを介して可変直流電源５０に接続される。このように、可変直流電源５０と直交変換回路１００とは接続点ａ及び接続点ｍにおいて接続されている。【００２４】
相互に絶縁された複数の電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３を有する回転電機７０を備えている。電機子コイルＣｏｉｌ１は端部ｐ１１、ｐ１２を有し、電機子コイルＣｏｉｌ２は端部ｐ２１、ｐ２２を有し、電機子コイルＣｏｉｌ３は端部ｐ３１、ｐ３２を有し、これらの端部は、各々、直交変換回路１１の入出力端ｂ、ｃは電機子コイルＣｏｉｌ１の端部ｐ１１、ｐ１２に、直交変換回路２１の入出力端ｅ、ｆは電機子コイルＣｏｉｌ２の端部ｐ２１、ｐ２２に、直交変換回路３１の入出力端ｈ、ｋは電機子コイルＣｏｉｌ３の端部ｐ３１、ｐ３２にそれぞれ接続されている。【００２５】
そして、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４は制御手段２からＯＮ/ＯＦＦパルスの供給を受け、すなわち、制御手段２からＯＮ信号を受けると導通状態に、ＯＦＦ信号では遮断状態となり、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４の各々のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御手段２によって制御する構成としている。【００２６】
次に本実施例のエネルギー変換システムの動作を説明する。一連のスイッチング動作における主要動作フェーズは図２のＰｈ１〜１２に示したものである。スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４の各々のＯＮ／ＯＦＦ動作に伴って界磁７１が回転する。すなわち、動作フェーズＰｈ１とＰｈ２で６０度回転し、次に、動作フェーズＰｈ３とＰｈ４で６０度回転し、動作フェーズＰｈ１２からＰｈ１に移るときに３６０度回転（１回転）する。【００２７】
また、これら主要動作フェーズにおいて、図１に図示した各接続点間の電圧間の関係式は図３に示したものとなる。図中、例えばＶｂｃについては接続点ｂと接続点ｃとの間の電圧を意味し、接続点ｂの電位が接続点ｃの電位よりも高い場合を正、逆の場合を負としている。Ｅは、接続点ａと接続点ｍの間に印加される直流電圧５０の出力電圧である。【００２８】
例えば、先ず、動作フェーズＰｈ１，Ｐｈ３，Ｐｈ５，Ｐｈ７，Ｐｈ９，Ｐｈ１１について説明すると、これら動作フェーズにおいては、直交変換回路１１の交流入出力両端電圧Ｖｂｃと、直交変換回路２１の交流入出力両端電圧Ｖｅｆと、直交変換回路３１の交流入出力両端電圧Ｖｈｋの値について、各々、電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３に出力電圧が供給されるところ、Ｖｂｃ＋Ｖｅｆ＋Ｖｈｋ＝可変直流電源５０の出力電圧Ｅの関係式が成り立つ。一方で、各々の電圧の値は直交変換回路１００単独では定まらない。これらの電圧の値は接続された回転電機７０が発生する誘導起電力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３との関係において決定される。ここで、電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３は互いに電気角で１２０度づれて構成されているので、必然的、１２０度づれた同じ波形の電圧となる。【００２９】
一方、動作フェーズＰｈ２，Ｐｈ４，Ｐｈ６，Ｐｈ８，Ｐｈ１０，Ｐｈ１２については、直交変換回路１１、２１、３１の何れかの直交変換回路を構成する４つのスイッチング素子が全てＯＮ動作している一方で、他の直交変換回路については負荷に電流通路を形成する２つのスイッチング素子がＯＮ動作していることから、Ｖｂｃ、Ｖｅｆ、Ｖｈｋについては、何れかが０、残りの２つの電圧の絶対値の和がＥとなる。【００３０】
次に、本実施例において使用される回転電機７０の詳細を図４ないし図６を用いて説明する。図４において下線で示してある動作フェーズは図２及び図３に示した動作フェーズと一致する。但し各動作フェーズの最後に付したＡ、Ｂについては、Ａが動作フェーズの初期付近、Ｂが動作フェーズの終了付近の状態を示している。図４に示した回転電機は相数Ｎ＝３の分布巻き電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３で構成された電機子７２を有しており、界磁７１は永久磁石で構成されており、その界磁７１の発生する磁束密度分布は図５に示したものである。【００３１】
図５には界磁７１の発生する磁束密度分布として３つの例（ア）、（イ）、（ウ）を示している。例えば、界磁７１について円周方向端部で発生する磁束密度が端部ぎりぎりまで同じとなるように磁性体を構成すると例（ア）のようになり、界磁７１について円周方向端部でなだらかに磁束密度が小さくなるように磁性体を構成すると例（イ）のようになり、界磁７１について円周方向端部では磁束密度が小さくなるように磁性体を構成すると例（ハ）のようになる。これらは、界磁７１の磁性体の構成を工夫することで（ア）乃至、（ウ）が選択して構成できる。【００３２】
何れの場合においても界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）＝９０°以内の範囲に発生させている。図６には図５の磁束密度分布を有する界磁７１が一定回転速度で回転した時に１つの電機子コイルの両端に発生する誘導起電力の波形形状を横軸を電気角で示している。【００３３】
上記で説明した構造を有する回転電機の他に、本実施例に好適に適用される他の回転電機の詳細を図７ないし図９を用いて説明する。図７において下線で示してある動作フェーズは図２及び図３に示した動作フェーズと一致する。図７に示した回転電機は相数Ｎ＝３の集中巻き電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３で構成された電機子７２を有しており、その界磁７１の発生する磁束密度分布は図８に示したものである。図８には界磁７１の発生する磁束密度分布として３つの例（ア）、（イ）、（ウ）を示している。何れの場合においても界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ＝６０°以上の範囲で一定の磁束密度を発生させている。図９には図８の磁束密度分布を有する界磁７１が一定回転速度で回転した時に１つの電機子コイルの両端に発生する誘導起電力の波形形状を横軸を電気角で示している。この波形形状は前記図６で示した波形形状と同一のものとなっている。【００３４】
次に、本実施例における各スイッチング素子の動作タイミングと各種電圧波形の関係を図１０ないし図１２を用いて説明する。図１０は本実施例における各スイッチング素子の動作タイミングを横軸時間のタイムチャートで示したものである。本図には、図２で定義した主要動作フェーズも表記してある。図中、Ｔは各々の直交変換回路の交流出力の１周期であり、同一の値である。ΔＴはＰｈ１開始からＰｈ３開始までの時間間隔であり、双方の直交変換回路で相似の動作をさせる場合にはΔＴ＝Ｔ／Ｎとなる。そして本図に示したタイムチャートで各スイッチング素子を動作させた場合の各電圧波形を示したのが図１１及び図１２である。（ア）、（イ）、（ウ）の何れの例においても可変直流電源５０の出力電圧ＥがＥ＝|Ｖ１|＋|Ｖ２|＋|Ｖ３|＝一定で制御されている。言い方を変えると、本実施例のエネルギー変換システムは一定電圧の直流電圧を周期的なスイッチング動作のみにより一定速度の回転機械力に変換することが可能となっている。そして本システムにおいては回転電機に接続された負荷の抵抗トルクに比例した電流が流れることで自動的に回転速度を一定に保つため、特殊なスイッチング動作による調整が不要となっている。【００３５】
なお、各々の電機子コイルに発生する誘導起電力の絶対値の和が一定となるのは例示した（ア）、（イ）、（ウ）の場合に限らず、分布巻き電機子コイルを備えた回転電機においては、界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）＝９０°以内の範囲に発生させてあればどの様な磁束密度分布であっても良く、また、集中巻き電機子コイルを備えた回転電機においては、界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ＝６０°以上の範囲で一定の磁束密度を発生させてあればどの様な磁束密度分布であっても良い。【００３６】
ところで（イ）と（ウ）の例では電機子コイルに発生する誘導起電力が０となる時刻において当該誘導起電力の時間微分値が０となっている。言い方を変えると誘導起電力が０または０に近い値となっている時間が（ア）の例と比べて長くなっている。このため、先に説明した動作フェーズでスイッチＯＦＦが生じるタイミング、即ちＰｈ２からＰｈ３、Ｐｈ４からＰｈ５、Ｐｈ６からＰｈ７、Ｐｈ８からＰｈ９、Ｐｈ１０からＰｈ１１、Ｐｈ１２からＰｈ１のタイミングを当該スイッチと接続された電機子コイルに生じる誘導起電力が０または０に近い値となっている時間に合わせることが容易であり、ソフトスイッチングの一種である零電圧スイッチングを容易に実現できる。もちろん（ア）の例の場合であっても精度よくタイミングを制御することにより零電圧スイッチングを実現可能である。【００３７】
なお、本実施例に対して、図１３に示した界磁の極数が４極の回転電機や、図１４に示したリニアモータを適用しても良い。【００３８】
また、図３８及び図３９に示す様にかご形導体７５を界磁７１に取り付けた回転電機を適用した場合には、電機子コイルを流れる負荷電流が発生させる交流磁界を打ち消す様にかご形導体に誘導電流が流れることから、当該負荷電流に起因する誘導起電力の変動を抑制することができる。【００３９】
ここで、図３６に示すように回転電機の界磁における磁束密度-電気角図を得られるようにしても良い。また、図３７に示すように回転電機における誘導起電力-電気角図を得られるようにしても良い。【００４０】
また、エネルギー変換システムとして、回転電機７０は、誘導電動機として構成しても良いし、また、純粋な発電機としても良い。
【実施例２】
【００４１】
実施例２について図１５ないし図１７を用いて説明する。図において符号の番号が同じものは実施例１と基本的に同等なものである。以下の実施例では、それまでに説明した実施例と異なる部分を中心に説明するのであって、説明が省略された部分はそれまでに説明された実施例と技術的に異なっていない限りにおいて同じものである。【００４２】
図１５は本実施例のエネルギー変換システムの主回路構成図、図１６はそのエネルギー変換システムの初期動作時における動作フェーズ毎の各スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４の動作を示す表、図１７は本実施例における回転電機の初期動作を示す構造図である。【００４３】
本実施例では、図１に示した実施例１における可変直流電源５０が、一定電圧出力直流電源５１に置き換わったものである。回転電機が停止状態から定格回転速度に達するまでの初期動作時においては、回転電機が発生する誘導起電力の絶対値の和が直流電源５１が出力する一定電圧Ｅ０よりも小さいことから、図２に示したスイッチング動作をすると過大な電流が流れ続けるため装置を破損することが生じる。初期動作時において図１６に示したスイッチング動作を実施し、すなわち図１６の黒枠で囲った部分で示されるように、動作フェーズ２´では動作フェーズ２の代わりにスイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４を全てＯＦＦとし、動作フェーズ４´では動作フェーズ４の代わりにスイッチング素子ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４を全てＯＦＦとし、動作フェーズ６´では動作フェーズ６の代わりにスイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４を全てＯＦＦとし、これにより、図１７のＰｈａｓｅ２´に示されるように、電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３の全てに電流の供給が遮断され、断続的に電流を流す様に動作制御をして定格回転速度まで加速する様にすれば、過大電流が連続して流れることによる装置の破損を防止することができる。定格回転速度に達した後に図２に示したスイッチング動作による運転を実施すれば良い。
【実施例３】
【００４４】
実施例３について図１８ないし図２６を用いて説明する。図１８は本実施例のエネルギー変換システムの主回路構成図、図１９はそのエネルギー変換システムの動作フェーズ毎の各スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４の動作を示す表、図２０は動作フェーズ毎の電位関係式を示す表、図２１は本実施例における回転電機の動作を示す構造図、図２２は図２１の回転電機の界磁における磁束密度-電気角図、図２３は図２１の回転電機における誘導起電力-電気角図、図２４はスイッチング素子の動作−時間線図、図２５は回転電機の各電機子コイルの誘導起電力−時間線図、図２６は各電機子コイルの誘導起電力絶対値−時間線図である。【００４５】
実施例１が三相交流を使用していたのに対し、本実施例は、二相交流を使用したエネルギー変換システムとなっている。本実施例においても実施例１のエネルギー変換システムと同じく、一定電圧の直流電圧を周期的なスイッチング動作のみにより一定速度の回転機械力に変換することが可能となっている。また、回転電機に接続された負荷の抵抗トルクに比例した電流が流れることで自動的に回転速度を一定に保つため、特殊なスイッチング動作による調整が不要となっている。
【実施例４】
【００４６】
実施例４について図２７を用いて説明する。図２７に示した本実施例のエネルギー変換システムは実施例３のエネルギー変換システムと比較して、回転電機７０が純粋な発電機である点、スイッチング素子が全てダイオードに置き換わっている点、制御手段２が省略されている点、直流電源５０が負荷６０に置き換わっている点が異なっている。回転電機７０を純粋な発電機とすることでシステムが簡略化できるとともに、一定速度の回転機械力を一定電圧の直流電圧に変換することができる。
【実施例５】
【００４７】
実施例５について図２８ないし図３３を用いて説明する。図２８は本実施例のエネルギー変換システムの主回路構成図、図２９はそのエネルギー変換システムの動作フェーズ毎の各スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ４１，ＳＷ４２，ＳＷ５１，ＳＷ５２，ＳＷ６１，ＳＷ６２の動作を示す表、図３０はスイッチング素子の動作−時間線図、図３１は本実施例の回転電機の構造図、図３２は回転電機の各電機子コイルの誘導起電力−時間線図、図３３は各電機子コイルの誘導起電力絶対値−時間線図である。【００４８】
図２８において、本実施例のエネルギー変換システムでは、六相のブリッジ回路で形成された直交変換回路１００は、可変直流電源５０の正側接続点ａと負側接続点ｍの間に、６つのブリッジ回路、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２からなるブリッジ回路、スイッチング素子ＳＷ２１，ＳＷ２２からなるブリッジ回路、スイッチング素子ＳＷ３１，ＳＷ３２からなるブリッジ回路、スイッチング素子ＳＷ４１，ＳＷ４２からなるブリッジ回路、スイッチング素子ＳＷ５１，ＳＷ５２からなるブリッジ回路、スイッチング素子ＳＷ６１，ＳＷ６２からなるブリッジ回路を、各々、並列に接続している。【００４９】
回転電機７０の六相の誘導起電力を発生する６個の電機子コイルＣｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３、Ｃｏｉｌ４、Ｃｏｉｌ５、Ｃｏｉｌ６を有し、端部ｐ１１とｐ１２が電機子コイルＣｏｉｌ１に接続され、端部ｐ２１とｐ２２が電機子コイルＣｏｉｌ２に接続され、端部ｐ３１とｐ３２が電機子コイルＣｏｉｌ３に接続され、端部ｐ４１とｐ４２が電機子コイルＣｏｉｌ４に接続され、端部ｐ５１とｐ５２が電機子コイルＣｏｉｌ５に接続され、端部ｐ６１とｐ６２が電機子コイルＣｏｉｌ６に接続されている。【００５０】
スイッチング素子ＳＷ１１とＳＷ１２の間の入出力端ｐ１は、端部ｐ６２とｐ１１の間に接続され、スイッチング素子ＳＷ２１とＳＷ２２の間の入出力端ｐ２は、端部ｐ１２とｐ２１の間に接続され、スイッチング素子ＳＷ３１とＳＷ３２の間の入出力端ｐ３は、端部ｐ２２とｐ３１の間に接続され、スイッチング素子ＳＷ４１とＳＷ４２の間の入出力端ｐ４は、端部ｐ３２とｐ４１の間に接続され、スイッチング素子ＳＷ５１とＳＷ５２の間の入出力端ｐ５は、端部ｐ４２とｐ５１の間に接続され、スイッチング素子ＳＷ６１とＳＷ６２の間の入出力端ｐ６は、端部ｐ５２とｐ６１の間に接続される。このように、端部ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６が相の前後関係を同じくして前記回転電機の６個の接続端に各々直接接続されている。【００５１】
そして図２９に示したスイッチング動作が、図３０に示した動作タイミングで実施される。スイッチング素子ＳＷ１１とＳＷ４２がオンであって他のスイッチング素子がオフのときは、可変直流電源５０の電力は、可変直流電源５０の正側からスイッチング素子ＳＷ１１を介して入出力端子ｐ１通って端部ｐ６１とｐ６２の間に供給され、電機子コイルを通って、端部ｐ４１とｐ３２の間から端部ｐ４を通りスイッチング素子ＳＷ４２を介して可変直流電源５０に戻る経路を形成する。図２９に示した他のスイッチング動作も同様に、可変直流電源５０の電力は、可変直流電源５０の正側から該当するスイッチング素子を介して所定の端部間に供給され、電機子コイルを通って、所定の端部間から所定の端部を通り該当するスイッチング素子を介して可変直流電源５０に戻る経路を形成するのである。【００５２】
回転電機７０の詳細構造及び各動作フェーズにおける状態は図３１に示したものであり、その界磁７１の発生する磁束密度分布は図５に示したものと同一である。界磁７１が一定回転速度で回転した時に１つの電機子コイルの両端に発生する誘導起電力の波形形状は図６に示したものと同一である。【００５３】
本実施例のエネルギー変換システムにおいても実施例１と同じく、一定電圧の直流電圧を周期的なスイッチング動作のみにより一定速度の回転機械力に変換することが可能となっている。そして回転電機に接続された負荷の抵抗トルクに比例した電流が流れることで自動的に回転速度を一定に保つため、特殊なスイッチング動作による調整が不要となっている。
【実施例６】
【００５４】
実施例６について図３４ないし図３５を用いて説明する。図３４は本実施例のエネルギー変換システムの主回路構成図、図３５はそのエネルギー変換システムの動作フェーズ毎の各スイッチング素子の動作を示す表である。【００５５】
本実施例のエネルギー変換システムは、リニアモータを使用したものであり、やはり一定電圧の直流電圧を周期的なスイッチング動作のみにより一定速度の直線機械力に変換することが可能となっている。そしてリニアモータに接続された負荷の抵抗力に比例した電流が流れることで自動的に速度を一定に保つため、特殊なスイッチング動作による調整が不要となっている。
【００５６】
以上の説明では、本発明の本質を明らかにするために回路における各スイッチング素子、ダイオードにおける電圧低下や配線の抵抗、インダクタンス、寄生容量、変圧器の励磁インダクタンス等が無い理想的な状態につき説明してきたが、実際の回路においてはいずれも大なり小なり存在する。これらの抵抗成分、静電容量成分、インダクタンス成分を補償する付加回路については従来から様々な方式が知られており、本発明の構成にこれら付加回路を付加することや、同一回路トポロジーの範囲で主要回路を改変することは同業者にとって容易である。
【符号の説明】
【００５７】
２…スイッチング素子制御手段、１１，２１，３１…直交変換回路、ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ１４…主スイッチング素子、ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２４…主スイッチング素子、ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３４…主スイッチング素子、ＳＷ４１，ＳＷ４２，ＳＷ５１，ＳＷ５２、ＳＷ６１，ＳＷ６２，ＳＷ７１，ＳＷ７２、ＳＷ８１，ＳＷ８２，ＳＷ９１，ＳＷ９２、ＳＷ１０１，ＳＷ１０２，ＳＷ１１１，ＳＷ１１２、ＳＷＭ１，ＳＷＭ２…主スイッチング素子、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４…ダイオード、Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４…ダイオード、１２，２２…変圧器、Ｃｏｉｌ１、Ｃｏｉｌ２、Ｃｏｉｌ３、Ｃｏｉｌ４、Ｃｏｉｌ５、Ｃｏｉｌ６、Ｃｏｉｌ７、Ｃｏｉｌ８、Ｃｏｉｌ９、Ｃｏｉｌ１０…電機子コイル、７０…回転電機またはリニアモータ、７１…界磁、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９…誘導起電力、１００…電力変換装置。
【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年2月10日(2016.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの半導体素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流と交流との間を変換する複数の変換回路と、相互に絶縁された複数の電機子コイルを有する回転機またはリニア型機と、一方側電位端子と、他方側電位端子を備え、前記複数の変換回路は前記一方側電位端子と前記他方側電位端子の間に直列に接続され、前記各々の変換回路は前記直列に接続された回路の一部をなす回路端子を有し、前記各々の変換回路の回路端子は対応する前記電機子コイルに直接または変圧器を介して接続され、前記一方側電位端子と他方側電位端子との電圧が一定となるように前記電機子コイルの出力電圧を調整するか、あるいは、前記一方側電位端子と他方側電位端子とに印加された一定電圧を、各々の変換回路の回路端子の出力電圧の大きさの和が前記一定電圧と等しくなるように分割して前記電機子コイルに出力するよう前記変換回路を動作させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニア型機が一定速度で運動している際に、各々の絶対値の和が一定となる誘導起電力を前記複数の電機子コイルが発生させることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項３】
請求項２に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニア型機が２以上である相数Ｎの分布巻き電機子コイルを有するときに、前記回転機またはリニア型機の界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項４】
請求項２に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニア型機が２以上である相数Ｎの集中巻き電機子コイルを有するときに、前記回転機またはリニア型機の界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項５】
４つのスイッチング素子を有するフルブリッジ回路で形成されて直流と交流との間で変換する複数の直交変換回路と、相互に絶縁された複数の電機子コイルを有する回転機またはリニアモータを備え、複数の前記直交変換回路の直流入出力端は各々直列に接続され、交流入出力端は前記回転電機またはリニアモータの相互に絶縁された複数の電機子コイルに各々直接または変圧器を介して接続され、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの切替に際して、４つの前記スイッチング素子のうち、３つ以上がＯＮとなる様なフェーズが形成されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項６】
請求項５に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニアモータが一定速度で運動している際に、各々の絶対値の和が一定となる誘導起電力を前記複数の電機子コイルが発生させることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項７】
請求項６に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニアモータが２以上である相数Ｎの分布巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項８】
請求項６に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転機またはリニアモータが２以上である相数Ｎの集中巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項９】
請求項５に記載のエネルギー変換システムであって、前記電機子コイルに発生させる誘導起電力が０となる時刻において、当該誘導起電力の時間微分値が０となることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項１０】
２×Ｎ相（但しＮは２以上）のフルブリッジ回路で形成された直交変換回路と、２×Ｎ相の交流を出力する２×Ｎ個の電機子コイルを有し、各電機子コイルの端部が当該電機子コイルの相と前後する相の電機子コイルの端部と接続されて２×Ｎ個の接続端を有する回転電機またはリニアモータを備え、前記直交変換回路の２×Ｎ個の交流入出力端が相の前後関係を同じくして前記回転電機の２×Ｎ個の接続端に各々直接または変圧器を介して接続されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記直交変換回路における前記スイッチング素子のＯＮとＯＦＦの動作フェーズとして、ある一相の高圧側スイッチング素子と、その相からＮ相ずれた相の低圧側スイッチング素子が同時にＯＮとなり、それ以外のスイッチング素子がＯＦＦとなるフェーズが形成されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転電機またはリニアモータが一定速度で運動している際に、隣接する任意のＮ個の電機子コイルの発生する誘導起電力の絶対値の和が一定であることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転電機またはリニアモータが相数２×Ｎの分布巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°×（１−１／Ｎ）以内の範囲に発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記回転電機またはリニアモータが相数２×Ｎの集中巻き電機子コイルを有するときに、前記回転電機またはリニアモータの界磁の片極の磁束が電気角で１８０°／Ｎ以上の範囲で一定の磁束密度を発生させることを特徴とするエネルギー変換システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載のエネルギー変換システムであって、前記電機子コイルの発生する誘導起電力が０となる時刻において、当該誘導起電力の時間微分値が０となることを特徴とするエネルギー変換システム
【請求項１６】
２つのスイッチング素子を直列に接続し、当該接続端を交流入出力端とする単位回路を（Ｍ＋１）個並列に接続して形成される直交変換回路と、Ｍ個の電機子コイルを有し、隣接する電機子コイルの端部を接続する結果（Ｍ＋１）個の接続端を有するリニアモータを備え、前記直交変換回路の（Ｍ＋１）個の交流入出力端が相の前後関係を同じくして前記リニアモータの（Ｍ＋１）個の接続端に各々直接または変圧器を介して接続されることを特徴とするエネルギー変換システム。
【国際調査報告】
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