(57)【要約】  本発明は、とりわけ電動工具または自動車用のスタータジェネレータを駆動するための駆動モータである電気機器と、電気機器の作動方法とに関する。前記電気機器は、永久磁石によって励磁されるロータ（１８）と、多相巻線を備えたステータ（１０）とを使用して構成され、電圧制御される低回転数領域では直流電圧源（２０）に設けられたインバータ（２２）を介して動作し、より高い回転数領域では弱め界磁によって動作する。この弱め界磁を実施するために、電気機器の構造はロータ（１８）とステータ（１０）との間の鎖交磁束が低減されるように変化するように構成されている。有利には、巻線の一部を遮断するか、または該巻線の一部を直列接続と並列接続との間で切り換えることにより、前記電気機器の構造を変化する。
2010537621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけ電動工具または自動車用のスタータジェネレータを駆動するための駆動モータである電気機器であって、
永久磁石によって励磁されるロータ（１８）と、多相巻線を備えたステータ（１０）とを有し、
当該電気機器は、電圧制御される低回転数領域では、直流電圧源（２０）に設けられたインバータ（２２）を介して作動され、該低回転数領域より高い回転数領域では弱め界磁によって作動される電気機器において、
前記弱め界磁を実施するために、前記ロータ（１８）と前記ステータ（１０）との間の鎖交磁束が低減されるように当該電気機器の構造が変化するように構成されていることを特徴とする、電気機器。
【請求項２】
前記ステータの巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が直列接続と並列接続とに切り換えられる（１２，２４，２８，３６）ように構成されている、請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記ステータの巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が遮断可能である、請求項１記載の電気機器。
【請求項４】
前記ステータの巻線の少なくとも一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が、並列するワイヤ（４２）によって形成されており、該ステータの巻線が直列接続と並列接続とに切り換えられるように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項５】
前記ステータの巻線は各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）ごとに２つの部分コイル（Ｕ１／２，Ｕ３／４；Ｖ１／２，Ｖ３／４；Ｗ１／２，Ｗ３／４）を有し、該部分コイルが切換可能であるかまたは遮断可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項６】
巻線の一部の遮断または切換が、少なくとも１つの多相のスイッチング装置（１２，２４，２８，３６）によって行われる、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項７】
前記ステータの巻線の部分コイル（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が接続されて少なくとも１つの新たな中性点（１６，２６，３８）が形成されるように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項８】
前記ステータの巻線は２〜６相で構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項９】
前記ロータは２極または４極で構成されているか、または２極または４極の倍数の極数で構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項１０】
とりわけ電動工具またはスタータジェネレータを駆動するための電子整流式（ＥＣ）駆動モータである電気機器の作動方法であって、
前記電気機器は、永久磁石によって励磁されるロータ（１８）と、多相巻線を備えたステータ（１０）とを有し、
電圧制御される低回転数領域では、直流電圧源（２０）に設けられたインバータ（２２）を介して前記電気機器を作動させ、該低回転数領域より高い高回転数領域では弱め界磁によって作動させる作動方法において、
前記電気機器において鎖交磁束を構造的に低減することによって前記弱め界磁を実施することを特徴とする、作動方法。
【請求項１１】
前記電気機器のステータ巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）を切り換えおよび／または遮断することにより、前記弱め界磁を行う、請求項１０記載の作動方法。
【請求項１２】
巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）の直列接続を並列接続に変化することにより、前記弱め界磁を行う、請求項１０記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
先行技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の電気機器と電気機器の動作方法とに関する。
【０００２】
ＤＥ１０２００４０２７６３５Ａ１から、手持ち式ないしは据置式の電動工具の駆動装置であるこのような電気機器が公知である。この電気機器の駆動ユニットは、永久磁石によって励磁されるロータを備えた電子整流モータを有し、該電気機器のステータはモータ制御部によって、第１の回転数領域ではモータが電圧制御モードで動作し、該第１の回転数領域の隣のより高い回転数の第２の回転数領域ではモータが弱め界磁モードで駆動制御されるように作動される。この文献では弱め界磁は、ロータ起磁力とステータ起磁力との間の位相シフトによって実現され、ステータ電流の整流が進角で行われる。弱め界磁の回転数領域ではステータの励磁電流が極ホイール電圧より進み角になるこのようなモードは、比較的簡単な手段によって低コストで実現でき、電気機器の調整に大きな要求が課せられない場合であって、トルクを形成する横軸電流の高ダイナミクスの調整を行わなくてもよい場合に、このようなモードを使用することができる。
【０００３】
基本的には、電子整流（ＥＣ）モータの無負荷回転数は、巻線構成と直流電流供給源の電圧の高さとによって決定される。したがって給電電圧が一定である場合には、最大回転数ないしはモータの無負荷回転数も固定的である。モータの回転数をさらに上昇させるためには、ステータ巻線と鎖交する磁束の大きさを低減する弱め界磁が必要である。こうするためには、ステータ巻線において励磁起磁力に対して平行な起磁力を生成するステータ電流成分によって弱め界磁を実現することが公知である。文献では、この電流成分はロータ主軸を基準として、直軸電流またはｄ軸と称される。このｄ軸成分の方向は通常、励磁起磁力と逆方向であり、これによって励磁主軸における励磁起磁力は低減される。
【０００４】
ｄ軸起磁力によって電気機器の電機子巻線に、起磁力に対して９０°進角する電圧が誘導される。この誘導電圧は、ロータ横軸（ｑ軸）に電機子起磁力を生成してこれによって電力を機械的出力に変換する電流と同相である。これに基づいて、両ステータ電流成分を相互に独立して調整できる弱め界磁制御またはベクトル制御を実施することができる。ｑ軸電流によってトルクが調整され、ｄ軸電流によって、電気機器の本来の無負荷回転数を大幅に上回る回転数を実現できる限り、電気機器の誘導電圧を低減することができる。ＤＥ１９７２５１３６Ｃ２にこのような制御が記載されている。
【０００５】
発明の開示
本発明による電気機器および電気機器の作動方法は上記の従来技術と比較して次のような利点を有する。すなわち、ステータ電流を増大することなく、ひいてはたとえば冒頭でＤＥ１０２００４０２７６３５Ａ１で説明したような公知の手法では典型的な電気機器における損失を増大させることなく、弱め界磁モードと、弱め界磁モードによって実施される電気機器の回転数上昇とを実現することができる利点を有する。
【０００６】
従属請求項に記載された構成によって、独立請求項に記載された電気機器および関連の作動方法を有利に発展および改善することができる。
【０００７】
特に有利なのは、電気機器において鎖交磁束を低減するためにステータ巻線の一部が直列接続と並列接続とに切り替えられるようにすることであり、直列接続の代わりに並列接続にすることにより、回転数上昇とともに電気機器の銅損の低減も実現される。択一的に、このような切替を行う代わりにステータ巻線の一部を遮断することも好適である。このことによっても、損失を低減するかまたは少なくとも上昇させずに回転数を上昇することが可能になる。鎖交磁束を低減する別の有利な手段は、並列するワイヤによって形成されたステータ巻線の一部を直列接続に切り替えるか、またはこのような並列するワイヤによって形成された部分コイルを静止するために遮断することにより、弱め界磁を実施することである。また鎖交磁束を構造的に低減するために、たとえばエアギャップ領域内でロータおよびステータの切頭円錐形に形成されたジャケット面を軸方向にずらすことによって電気機器のエアギャップを変化させることもできる。
【０００８】
有利には本発明による電気機器のステータ巻線は、各相において２つの部分コイルによって形成されており、これら２つの部分コイルは切替可能であるか遮断可能である。このような構成は、とりわけスイッチング装置の手間の点において有利であり、少数のスイッチング接点またはスイッチング素子によって低コストでスイッチング装置を構成できるようになる。有利にはスイッチング装置は、多極モジュールとして構成される。
【０００９】
本発明による電気機器の電気機械的な構成に関しては、電気機器を２〜６相で構成し、ロータを２極、４極またはこれらの極数の倍数で構成するのが有利である。１相の構成は、付加的なとりわけ容量性の部品が１つだけあれば実現できるが、回転磁界の生成は１つの回転数においてしか最適化できるので、このような構成で幅広い回転数領域を要求することを考慮することはできない。また、電気機器を６相より多い相数で構成するのは、とりわけ製造技術的に比較的困難であり、とりわけ必要とされるインバータおよび切替装置に関して格段に大きな手間が必要とされ、磁気ノイズおよびエアギャップノイズの低減に関して相応に大きな利点が実現されることはない。電気機器を２極、４極またはこれらの極数の倍数で構成することの利点は、２極または４極の電気機器のステータの周縁の構成を単純に繰り返して倍にすることにより、とりわけステータ巻線の実用上技術的および経済的に関心を持たれるすべての構成を実現できることである。
【００１０】
請求項および実施例の説明に、本発明のさらなる詳細および有利な実施形態が記載されている。
【００１１】
本発明の実施例を図面に示し、下記で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】直流電圧電源からインバータを介して給電され３相のステータ巻線を有するＥＣモータとして構成された電気機器の回路図である。前記ステータ巻線には遮断可能な部分コイルが含まれる。
【図２】選択的に直列接続または並列接続で動作可能な部分コイルを有する、図１に相当する電気機器を示す。
【図３】選択的にインバータに直列接続されるかまたは中性点シフトなしで部分的に遮断可能である部分コイルを有する、図１に相当する電気機器を示す。
【図４】ステータ巻線の部分コイルが並列なコイルを巻回して形成されているかまたは選択的に直列接続または並列接続で動作できるように構成されている、図１に相当する電気機器を示す。
【図５】１２個のスロットに通された３相の、４極電気機器のステータ巻線の実施例を示し、部分コイルの始端および終端は引き出されている。
【図６】１２個のスロットに通された３相の、２極電気機器のステータ巻線の実施例を示し、同図でもコイル始端およびコイル終端は引き出されている。
【図７】１２個のスロットに通された３相の、２極電気機器のステータ巻線の実施例を示し、同図では部分コイルの巻線始端および巻線終端は引き出されており、コイルは１８０°ｅｌのコイル幅で形成されている。
【図８】１２個のスロットに通された３相の、４極電気機器のステータ巻線の実施例を示し、部分コイルは２つの並列するワイヤを巻回して形成されている。
【００１３】
本発明の実施形態
図１に、電子整流式かつ永久磁石励磁式の３相モータとして構成された電気機器の基本的な回路構成を示す。これはたとえば、電動工具の駆動モータとして使用されるモータである。モータのステータ１０のうち３相巻線のみを示しており、個々のストランドが部分コイルＵ１／２およびＵ３／４、Ｖ１／２およびＶ３／４、ならびにＷ１／２およびＷ３／４に分割されている。このことに相応して、部分コイルの端部をＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４およびＷ１〜Ｗ４で示す。相Ｕ，Ｖ，Ｗの部分コイル間に３極のスイッチング装置１２が設けられている。このスイッチング装置１２によって、これら個々の相の部分コイルが選択的に中性点１４に直列接続されるか、または択一的に部分コイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４が分離され、部分コイルＵ１／２，Ｖ１／２およびＷ１／２が接続されて新たな中性点１６が形成される。
【００１４】
概略的に示された電気機器の永久磁石励磁式のロータを１８によって示しており、このロータは実際には、２極または４極で構成されるか、またはこれらの極数の倍数で構成され、公知のようにロータ周縁でＮ極とＳ極とが交互になるように構成される。これらのＮ極およびＳ極を、ロータ１８の周面に配置された永久磁石によって直接形成するか、またはここに設けられるロータ鉄によって形成することができる。
【００１５】
電気機器は直流電圧源２０からインバータ２２を介して給電され、該インバータ２２において直流電流が３相交流電圧に変換される。インバータ２２は有利には、トランジスタのフルブリッジ回路として構成され、個々のトランジスタは図中にない制御部によって、ロータ位置に相応して周知のようにスイッチオンされる。
【００１６】
図２，図３および図４に示した電気機器の回路構成も、基本的には図１に示す構成と同様に構成されており、同一の部分には同一の参照符号を付している。個々の部分コイルの切り換え方法と、個々の部分コイルとインバータ２２との接続が異なる。
【００１７】
図２では、切り換えは６極のスイッチング装置２４によって行われる。同図では、そのつど１つの切換接点が端子Ｕ２およびＵ３，Ｖ２およびＶ３ならびにＷ２およびＷ３に持続的に接続される。スイッチング装置２４の切換可能なコンタクトは端子Ｕ２とＵ３とを接続し、端子Ｖ２とＶ３とを接続し、端子Ｗ２とＷ３とを接続するか、または端子Ｕ２，Ｖ２およびＷ２から新たな中性点２６を形成すると同時に端子Ｕ３，Ｕ３およびＷ３をそれぞれ端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１に接続することにより、部分コイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４が部分コイルＵ１／２，Ｖ１／２およびＷ１／２に並列接続される。中性点１４および２６は一点鎖線２７に相応して相互に接続されている。
【００１８】
図３に示した回路構成では、インバータ２２の出力側に３相のスイッチング装置２８が設けられている。このスイッチング装置２８は図面中に示された位置では、直列接続された部分コイルＵ１／２およびＵ３／４、Ｖ１／２およびＶ３／４ならびにＷ１／２およびＷ３／４を中性点１４との直列接続体として、インバータ２２に接続する。部分コイル端子Ｕ２／３，Ｖ２／３およびＷ２／３間にタップ３０，３２および３４が引き出されており、図中では開放されているスイッチング装置２８の端子に接続される。これによって、切り換え時に部分コイルＵ１／２，Ｖ１／２およびＷ１／２は電圧供給部から分離され、部分コイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４のみが、部分巻数に相応して低減された部分コイルによって中性点１４とともに、弱め界磁モードではステータ巻線１０を形成する。図１に示した遮断と異なり、ここでは部分コイルの中性点１４はシフトされず、部分コイル間にタップをそれぞれ１つだけ設ければよい。
【００１９】
図４に、部分コイルＵ１／２およびＵ３／４、部分コイルＶ１／２およびＶ３／４ならびに部分コイルＷ１／２およびＷ３／４が並列に巻回されたワイヤによって形成されている電気機器の回路構成を示す。これらのワイヤはそれぞれ同じスロットに設けられている。コイル始端Ｕ１，Ｖ１およびＷ１はここではインバータ２２の出力端に直接接続されており、所属の出力端Ｕ２，Ｖ２およびＷ２は６極のスイッチング装置３６の固定接点に接続されている。このスイッチング装置３６によってコイルＵ１／２，Ｖ１／２およびＷ１／２は選択的にコイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４に直列接続されるか、または相互に接続されて別の中性点３８を形成し、部分コイル出力端Ｕ４，Ｖ４およびＷ４が中性点１４を形成する。中性点１４および３８は一点鎖線３９に相応して接続されている。このようにしても、電気機器を選択的に、部分コイルが直列接続されている場合には電圧制御モードで低い回転数で作動し、または部分コイルが並列接続されている場合には弱め界磁によってより高い回転数領域で作動させることができる。直列接続時のインダクタンスおよびオーム抵抗は、ワイヤ断面が等しく部分コイルが同じである場合にはそれぞれ４倍の値をとり、回転数は部分コイルの並列接続時の半分だけとなる。それと同時に、直列接続時には最大短絡電流は１／４の値となり、モータ全体の特性はインダクタンスおよびオーム抵抗が異なると変化する。並列する部分コイルの遮断は重要でない。というのも、この遮断を行っても回転数は変化しないからである。
【００２０】
図５〜８に、図１〜４の回路構成に相応する３相ステータ巻線の部分コイルに使用される種々の巻線構成を示す。ここではコイル始端およびコイル終端がそれぞれ引き出されており、図１〜４と同じ参照符号を付しているので、巻線相互間の結線をさらに付加的に示すのは省略する。これらはそれぞれ図１〜４の接続に相応し、図１〜４の接続から導き出される。
【００２１】
図５に、１２個のスロット４０を有する４極機のステータ１０の展開図を示す。各スロット４０には、スリップ巻線として形成された部分コイルＵ１／２，Ｕ３／４，Ｖ１／２，Ｖ３／４，Ｗ１／２およびＷ３／４の１つのコイル側４２のみが設けられている。したがって、図１に示す接続ではコイル始端Ｕ１，Ｖ１およびＷ１がインバータ２２に接続されている。コイル出力端Ｕ２，Ｖ２およびＷ２は３極のスイッチング装置１２を介して新たな中性点１６に接続されており、部分コイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３，４は中性点１４とともに電圧供給部から分離されている。３極のスイッチング装置１２の切換後には、コイル終端Ｕ２とＵ３とが接続され、Ｖ２とＶ３とが接続され、Ｗ２とＷ３とが接続され、コイル終端Ｕ４，Ｖ４およびＷ４に中性点１４を有する部分コイルの直列接続体を構成する。
【００２２】
図２に示す構成において図５の部分コイルの接続を実施すると、６極のスイッチング装置２４によってさらに、部分コイルＵ１／２およびＵ３／４，Ｖ１／２およびＶ３／４ならびにＷ１／２およびＷ３／４をそれぞれ並列接続することもできるようになる。図２に示した回路構成は、図１に基づいてすでに説明した部分コイルの直列接続体に相応する。部分コイルを並列接続するためには、新たな中性点２６を形成してコイル始端Ｕ３，Ｖ３およびＷ３をインバータ２２の出力端に接続するための、６極のスイッチング装置２４の切り換えが必要である。
【００２３】
図５の部分コイルを接続する別の構成は、３極のスイッチング装置２８がインバータ２２の出力側に直接設けられる図３に示されている。このスイッチング装置２８は、端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１と後置された部分コイルとを接続して中性点１４を有する直列接続体を構成するか、または切り換え後に選択的に、部分コイルＵ１／２，Ｖ１／２およびＷ１／２を電圧供給部から分離して部分コイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４が、ステータ１０において弱め界磁モードを実施するために縮小された新たな部分コイルを形成する。ここでは部分コイルの端子はシフトするが、中性点１４は維持される。
【００２４】
図６に、１２個のスロットを有するステータ１０を再度示す。このステータ１０でも、各スロット４０に１つのコイル側４２が設けられている。しかしここでは、巻線はロータ１８の２極構成のために構成されているので、毎極毎相スロット数は２となる。同図では、同相の部分コイルのうちそれぞれ２つのコイル側４２が、隣接するスロット４０に設けられている。この巻線もスリップ巻線として形成されている。しかし、図１〜３に示した巻線表示とは異なり、２極ロータの場合には部分巻線Ｕ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４を１８０°ｅｌシフトしなければならないので、端子Ｕ４，Ｖ４では直列接続となり、かつ端子Ｕ３，Ｖ３およびＷ３では中性点１４が得られる。このことに相応して、図２に示した並列接続では部分巻線端子Ｕ４，Ｖ４およびＷ４はインバータ２２の相応の出力端に接続されており、端子Ｕ３，Ｖ３およびＷ３は中性点１４を形成する。部分コイルＵ３／４，Ｖ３／４およびＷ３／４を有するコイル群の遮断時には、特徴として、該コイル群の遮断後に、コイルが短くなりコイル幅が１５０°ｅｌである巻線構成となる。もちろん、ここでは図３に相応して、部分コイルＵ１／２，Ｖ１／２およびＷ１／２を有するコイル群を遮断して、コイル群の遮断時に中性点１４がシフトしないようにすることもできる。
【００２５】
図７に、ロータ１８の２極構成の場合のステータ１０用の３相巻線を示す。しかし同図では、部分コイルは１８０°ｅｌのコイル幅で構成されている。この構成では、コイル群の遮断後にも直径コイルを有する巻線が得られるが、図６に示された巻線構成に対して巻線の突出部が長くなり、ステータにおいて必要とされるワイヤ長が長くなり、必要な銅線が多くなり、所要スペースが大きくなる。それ以外の点では、図６の詳細を図７にも適用できる。
【００２６】
図８に、４極構成のロータ１８と１２個のスロット４０を有するステータ１０とのための巻線構成を示す。ここでは各スロット４０に２つの並列するワイヤが設けられているか、ないしは２つの並列するコイル側４２が設けられている。このような構成は、各相の各部分コイルの電磁結合が密である図４中の回路図に相応する。巻線始端Ｕ１およびＵ３，Ｖ１およびＶ３ならびにＷ１およびＷ３は、対応するコイル終端と同様に同一のスロット内に設けられており、個々の部分コイルはステータ周面に均等に分布されて配置されている。図４でも、切り換えに関しては選択的に、比較的低い回転数領域では直列接続体となり、より高い回転数領域における弱め界磁モードでは並列接続体となり、コイルの一部が遮断されても直列接続と比較して巻数に変化が生じないので、回転数にも変化はなく、電気機器における損失が高くなるだけである。
【００２７】
本発明の電気機器の構成ないしは電気機器の作動方法により、簡単な手段によってさらに損失を増大させることなく、格段に上昇された無負荷回転数で、かつ所定の一定の電圧源で作動させることができる。ロータ１８のｄ軸におけるステータ電流の弱め界磁成分による従来の構成と比較して、本発明の構成では電気機器の効率は低減されず、かつ回転数をコイル群の切り換えまたは遮断によって選択的に変化させることができる。このような構成は、蓄電池駆動式のモータで特に有利に使用することができ、たとえば蓄電池駆動式の電動工具で特に有利に使用することができ、このことによってさらに、他の機械的な切換ギアが削減される。このことによって電気機器をよりコンパクトに、より軽量かつより低コストで構成できるようになり、スイッチング装置１２，２４，２８および３６用のスイッチング素子としてすべての公知のスイッチング素子が適しており、機械的なスイッチまたはリレー、ならびに電子的なスイッチング素子も適している。スイッチング装置の操作はユーザが直接行うか、または電子モジュールが行うことができ、たとえばマイクロプロセッサが行うことができる。スイッチング装置はさらに、通常の機械的なギア切換部のような独立した切換スイッチとして構成することができ、また、同時に回転数センサとしても機能する工具スイッチ内に構造的に組み込むことにより、ユーザが高い回転数を必要とする場合に切換が自動的に一緒に操作されるようにすることができる。また、負荷トルクに依存して自動的に切換が行われるようにすることも可能である。
【００２８】
本発明の電気機器構成の別の有利な用途は、自動車分野におけるスタータジェネレータの領域である。ステータジェネレータでも、電子整流式の電気機器として構成するのが特に適しており、使用可能な回転数領域が大きい。ここで発生する高回転数により、より大きな極数のロータ構成が適しており、たとえば１２極構成または１６極構成が適している。ステータ相数にも同様のことが当てはまる。３相構成では基本的に、電気機器の構成を簡単かつ低コストにすることができるが、より大きな相数のステータ巻線は磁気ノイズおよびエアギャップノイズに関して有利である。この磁気ノイズおよびエアギャップはとりわけ、自動車において持続運転時に妨害となる。しかし、どの用途においても、相応に低減された回転数で負荷トルクを高くし、ないしは、要求される負荷トルクで許される限りの高い回転数を提供することができることを強調しておく。
【００２９】
最後に、巻線の一部を遮断することによっても、電気機器の効率に関して良好な結果が得られることも述べておく。この今のところは驚くべき結果は、巻線の一部を遮断することによって電気機器の磁気回路に非対称性が生じることにより、エアギャップにより高い高調波成分が発生し、この高い高調波成分によって、とりわけ高回転数領域においてインダクタンスが格段に高くなると同時に、電気機器の効率も高くなることに拠る。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【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】
永久磁石によって励磁されるロータ（１８）と、多相巻線を備えたステータ（１０）とを有する電気機器であって、
当該電気機器は、電圧制御される低回転数領域では、直流電圧源（２０）に設けられたインバータ（２２）を介して作動され、該低回転数領域より高い回転数領域では弱め界磁によって作動される電気機器において、
前記弱め界磁を実施するために、前記ロータ（１８）と前記ステータ（１０）との間の鎖交磁束が低減されるように当該電気機器の構造が変化するように構成されていることを特徴とする、電気機器。
【請求項２】
前記ステータの巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が直列接続と並列接続とに切り換えられる（１２，２４，２８，３６）ように構成されている、請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記ステータの巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が遮断可能である、請求項１記載の電気機器。
【請求項４】
前記ステータの巻線の少なくとも一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が、並列するワイヤ（４２）によって形成されており、該ステータの巻線が直列接続と並列接続とに切り換えられるように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項５】
前記ステータの巻線は各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）ごとに２つの部分コイル（Ｕ１／２，Ｕ３／４；Ｖ１／２，Ｖ３／４；Ｗ１／２，Ｗ３／４）を有し、該部分コイルが切換可能であるかまたは遮断可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項６】
巻線の一部の遮断または切換が、少なくとも１つの多相のスイッチング装置（１２，２４，２８，３６）によって行われる、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項７】
前記ステータの巻線の部分コイル（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）が接続されて少なくとも１つの新たな中性点（１６，２６，３８）が形成されるように構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項８】
前記ステータの巻線は２〜６相で構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項９】
前記ロータは２極または４極で構成されているか、または２極または４極の倍数の極数で構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項１０】
電動工具を駆動するための駆動モータであるか、または自動車用のスタータジェネレータである、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気機器。
【請求項１１】
電気機器の作動方法であって、
前記電気機器は、永久磁石によって励磁されるロータ（１８）と、多相巻線を備えたステータ（１０）とを有し、
電圧制御される低回転数領域では、直流電圧源（２０）に設けられたインバータ（２２）を介して前記電気機器を作動させ、該低回転数領域より高い高回転数領域では弱め界磁によって作動させる作動方法において、
前記電気機器において鎖交磁束を構造的に低減することによって前記弱め界磁を実施することを特徴とする、作動方法。
【請求項１２】
前記電気機器のステータ巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）を少なくとも切り換えるかまたは遮断することにより、前記弱め界磁を行う、請求項１１記載の作動方法。
【請求項１３】
巻線の一部（Ｕ１／２，Ｖ１／２，Ｗ１／２；Ｕ３／４，Ｖ３／４，Ｗ３／４）の直列接続を並列接続に変化することにより、前記弱め界磁を行う、請求項１１記載の作動方法。
【請求項１４】
前記電気機器は、電動工具を駆動するための駆動モータであるか、または自動車用のスタータジェネレータである、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の作動方法。
【国際調査報告】
2010537621.tif 000011
2010537621.tif 000012
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