JPH06502064A - 乗用車用電気動力機構列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 乗用車用電気動力機構列 発明の分野 本発明は乗用車用電気動力機構列に関し、特に該装置に適応される電動機、イン バータおよびスイッチに関する。また、ある場合には本動力機構列のコンポーネ ントを個別に他の目的に使用することもてきる。

したかって本発明は軽量で高能率の高トルク・ブラシレス直流電動機に関する。

従来の方法によるブラシレス直流電動機は、極性が異なる永久磁石か交互に装着 された回転子と軟鉄型材料からつくられた固定子とを持っており、固定子には電 気巻線か装着されている。

したかって本発明は、一般にブラシレス直流電動機、誘導電動機おおびリラクタ ンス電動機に適したインバータと電動機の設計にも関する。電動機の各相は、桁 毎の少なくとも２つの巻線セクションおよび桁毎の巻線セクションを各種の配置 に接続する配置切換スイッチ（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　５ｗ１ｔｃｈ）が 設けられている。

また本発明は、極めて低抵抗高電流スイッチにも関する。このスイッチは相互に 接近して配置されている並行電極表面と電極表面の間の空間の中を動く滑動素子 （ｓｌｉｄｅ　）を存している。

本発明による装置は、電動機や発電機について同等かつ適切に使用することがで きる。ここに説明する実施例がすへて等しく発電機に使用できるとしても、本説 明では電動機という言葉を一般的に使用する。

発明の背景 電気動力機構列は蓄電池のような電力源からのエネルギーを、乗用車のタイヤに よって行使されるトルクに変換し、可能ならばブレーキを掛けているときこの運 動エネルギーの一部を蓄電池に戻す装置である。これらシステムの効率は非常に 低いため、この効率が向上すれば電気乗用車の範囲を実質的に改良できることに なるであろう。本技術はＥＴＸ−Ｉ　Ｉ動力機構列によって示されているが、こ れは１９９０年秋に香港で開催された第１０回電気乗用車シンポジュウムで紹介 されたものである。

ＥＴＸ−１１は、フォード・モーター・カンパニーおよびジェネラル。エレクト リック・カンパニーによって米国エネルギー省のハイブリッド電気乗用車計画の 主要要素として開発された。ＥＴＸ−Ｉ　Ｔは［今日動いている最新の電気乗用 車」であると言われていた。ＦＵＤＳ駆動計画で説明される通り市内区域の運転 条件で走った場合、この電力インバータの運転時の効率は９７９６であり、電動 機の効率は８７９６であり、ころがり゛抵抗（ｒｏｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎ ｃｅ）か含まれない場合の変速機と車輪の損失は８３０６てあった。ブレーキを 掛けているときの効率はそれぞれ７０％、７２％、４４９６てあった。これらを −緒にすると、総合効率は駆動状懸に対して７０９６、制動状１　懸に対して２ ２％であった。

本発明の第１の目的は低損失の動力機構列を提供することである。本発明によっ て、寸法とトルク範囲が小さくなりタイヤの中に挿入可能な高効率の電動機が提 供され、インバータの設計原理および流体コンダクタ・スイッチ設計か改善され て、従来技術による設計に於けるほとんとすべての種類の損失を従来技術に比較 して低減する設計が可能となる。この創造的な設計の全であるいはその一部は、 動力機構列以外の応用分野でも使用することができる。

他の直流電動機の界磁巻線で発生する損失あるいは誘導電動機やりラフタンスミ 動機の磁化電流から受ける損失が無く、永久磁石からの磁界が得られるため、永 久磁石を使用する直流電動機は極めて高い効率を達成し易い種類の電動機である 。機械的なに整流子電動機の場合は別の保守か必要であり、電圧及び／或いは摩 擦の損失が生じる。高効率乗用車電動機に対する候補としてはブラシレス直流電 動機が最も期待されている。ＥＴＸ−１１はこの種の電動機を使用している。

範囲か数ワット以上のブラシレス直流電動機の市場は、３相の巻線が重なった固 定子を有する設計品によって独占されている。これか意味するところは、１つの 相に属しているコイルによって囲まれる部分は、磁束を運ぶ鉄心（ｉｒｏｎ　ｐ ｏｌｅ　）含んているだけてはなく、池の泪に属している巻線に含まれるスロッ トも囲んでいるということである。これによると鉄心用の鉄塊か低効率で使用さ れ、より長い巻線の銅量か必要となる。巻線コイルが磁束を運ぶ鉄心だけを囲ん でいる電動機を設計すれば銅と鉄はもっと効率的に使用され、要求される高効率 高トルクの電動機か提供されるように思わｎる。損失を低減するインバータ回路 を競合的な製造コストで使用することかできるためには、駆動電子回路の相数を 少なくしなけれはならない。回転子磁束が固定子巻線の中に誘起する電圧を上手 く利用してこの組み合わせを可能とするためには、多数の磁極の磁束変化が同期 しなければならない。

各磁極か回転子磁極と同じピンチを持った磁極から成る磁磁極グループかこの要 求を満たすのに適しているように思われる。

従来技術による動力機構列はほとんど（或いはすべて）、固定した巻線配置を用 いている。従来は直列配置／並列配置か提案されていた。しかし固定した巻線配 置では並列配置の場合ループ電流か生じる。高効率低抵抗の電動機の場合、この ループ電流により得た利１早を上回る損失か生じてしまう。また配置切換スイッ チの抵抗も損失を増大させる。

従来の技術 欧州特許出願、ＥＰ−ＡＯ３００１２６に開示されている永久磁石を使用したブ ラシレス直流電動機は、本発明の回転子と同様な回転子を持っているか、各磁石 は回転子の外周の５０９６だけを覆っているよってある。

固定子は多数の磁極を育し、磁極の数は回転子の磁極数と同数ではない。本発明 と同様、巻線は１つだけの固定子磁極の周りに巻かれたコイルから成っている。

本発明とは異なり、隣接する全磁極の中心間の距離（９列、４３行）は等しい。

各固定子磁極に磁束センサーがある。

永久磁石からの磁束を最適に使用するために、各固定子磁極の電流は別の電子装 置を使用してスイッチされる。

いくつかの実施例では、２つまたはそれ以上の固定子磁極に同様な磁束パターン が得られ、パワーエレクトロエックスが共用される（１１列、１５行）。したが ってこの電動機には複雑な駆動用電子回路か必要である。

欧州特許出願、ＥＰ−ＡＯ２９１２＋９に開示されている永久磁石を使用したブ ラシレス直流電動機は、本発明の回転子と同様な回転子を持っているか、各磁石 は回転子の外周の１００９６を覆っているようである。固定子は多数の磁極を有 し、磁極の数は回転子の磁極数と同数ではない。本発明と同様、巻線は１つだけ の固定子磁極の周りに巻かれたコイルから成っている。本発明とは異なり、隣接 する全磁極の中心間の距離は等しい。各固定子磁極に磁束センサーかある。永久 磁石からの磁束を最適に使用するために、各固定子磁極の電流は別の電子装置を 使用してスイッチされる。引用したこの出願では、コイルは３相を構成するよう に接続され、パワーエレクトロ二ノクスの複雑さは減少しているか磁石の効率的 使用も減少している。永久磁石を最適に使用するためには、磁極の巻線は回転子 磁石と固定子磁極との間のある位置でスイッチされなければならなず、この最適 点１こ対応する回転子の角度は、本明細書の第１図に示す実施例の中の９固定子 磁極の全てに対して異なっている。

欧州特許出願、ＥＰ−ＡＯ２９５７＋８に開示されていることは欧州特許出願、 ＥＰ−ＡＯ２９１２１９に開示されていることと同様である。固定子歯は等間隔 で、全てのコイルは電気的に３相の１つに接続されている。

米国特許、第４，７００，０９８号に説明されているブラシレス直流電動機は、 「コギング」効果を小さくくするため不等間隔の磁極を存している。巻線された 磁極はグループ化されておらず第４図に示す通り巻かれていない磁極かある。

米国特許、第４，８４７，５２６号に開示されている永久磁石を使用したブラシ レス直流電動機は、本発明の回転子と同様な回転子を持っているか、各磁石は回 転子の外周の１０００６を覆っているよってある。固定子は多数の磁極を存し、 磁極の数は回転子の磁極数と同数ではない。本発明と同様、巻線は１つだけの固 定子磁極の周りに巻かれたコイルを基礎としている。本特許の第５図はＥＰ−Ａ −０２９５７１８の第３図およびＥＰ−Ａ−０２９１２１９の第５図とほとんと 同様であるように見える。本発明とは異なり、全ての固定子磁極は巷かれて電気 的にＮｘ　＜通常は３）相にまとめられており、請求項５に述へるとおり、各相 は物理的に隣接したに個（通常は３個）の磁極を持っている。説明されているい くつかの実施例では、磁極の中心間の距離は等しくない。

これもパワーエレクトロエックスの複雑さを減少しているか、磁石と巻線を最適 に使用してはいない。

米国特許、第４，１９０，７７９号と米国特許、第４゜３１５．１７１号にグル ープ化した固定子磁極を持ったステップ電動機か開示されているが、磁束バラン シング極は含まれていない。

欧州特許出願、ＥＰ−ＡＯ３３７０３２に開示されている電気乗用車はある種の 永久磁石電動機を備えているか、この電動機は車輪アセンブリに組み込まれてい る。この車輪アセンブリは、電動機冷却通路に周囲空気を導入するようになって いる取り入れ口を持つ空気流調整カバーを有している。固定子の配列は説明され ていな電動機の巻線を各種の配置にすることは数１０年にわたって用いられてき た。最も普通の例は、３相誘導電動機を静かに始動しかつ始動電流を少なくする ために使用されるオフーＹ−デルタ配置切換スイッチである。このように各種の 電動機に対して、相の巻線をセグメントに分割し、これらセグメントを適切なス イッチにより直列或いは並列のいずれかに接続することができるようにすること は以前から知られている。これについてはたとえば、米国特許、第１，１２３， ３２１号と米国特許、第４．２３４，８０８号および欧州特許出願、ＥＰ−ＡＯ ３００１２６を参照されたい。しかしながら、並列接続で得られた電気回路ルー プに、ループ電流か誘導されるか発生して、これらのループ電流によってかなり の損失か生しる。

大電流水銀スイッチか数１０年にわたって用いられてきた。ガラス管か傾斜した とき水銀の量かガラス管の中で動き、電極の表面面積か小さくかつ遠く離れてい るスイッチか多くの応用例の中に見いたされる。これについてはたとえば、仲間 特許、１　０８５　５９ｆ）を参照されたい。電流を導く水銀の本体には面積と 長さとの間に、また電極の接点表面間にも好ましくない関係かある。

水銀の固有抵抗は鋼の固有抵抗よりも約６０倍も大きいので、必要な抵抗値より も高い抵抗を与えることになる。

これらのスイッチは実質的に水平に実装されなければならない。従来技術による 例か示す通り、寸法か７．５Ｘ７．５Ｘ１７．５ｍｍのＧＯＲＤＯ３の３７０４ 型は、オンのときの抵抗は５０ミリオームである。

米国特許、第１．９１５．４６２号および米国特許、ＩＥ２．　９７３．　４１ ７号に開示されている水銀スイ・、・チはソレノイドにより制御され、同様な基 本設計となっている。またこれらのスイッチでは、水銀で濡れた電極面積に関し て水銀導体の長さか非常に長い。このスイッチは位置に依存する。従来技術によ る例として、ニューシャーシー州、ナトリー（Ｎｕ　ｔ　］　ｅｙ）　、ヒルサ イト（Ｈｉ　］　Ｉ　ｓ　１ｄｅ）アベー：ユ　３２６、コーマス・インターナ ショナル社の、ＡｌＯ３型単極単投スイッチは寸法か２８．５Ｘ２８．５Ｘ７９ ｍｍてオンのときの抵抗は２ミリオームである。仲間特許、ＤＥ　］　０９２０ ９７に開示されている水銀素子は非導電性材料でできた可動棒を存している。こ の捧はその長さの一定部分の所で導電性の層でコーティングされており、この捧 は非導電性材料の本体の通路（ｃｈａｎｎｅｌ　）或いは穴（ｂｏｒｅ）の中ｌ こ移動する。本体には、水銀で充填された凹み部分（ｄｅｐｒｅｓｓｊｏｎｓ　 ）かあり、棒の一定位置で導電層に接触する。電流は薄い金属層を通過しなけれ ばならないので、この構造は大電流には適応しない。またこのスイッチ本体も実 質的に水平に実装しなければならない。

米国特許、第３，２７８，７１３号に開示されている水銀スイッチは姿勢に独立 であるか、水銀接点の面積と長さとの間に好ましくない関係かある。オフの位置 のとき、水銀が２つの本体に分割され、各本体は水銀の圧力を一定に保つ１つの 装置を有している。機械的動きは、本装置のスイッチング部分の電流方向に並行 している。

米国特許、第３，３４２，９６５号に開示されている水銀液ｑは姿勢に独立であ るか、水銀の滴を使用する接点である。この発明は機械的要素として水銀滴の表 面張力の機械的特性を利用しているので、使用できる最大電流か限定される。し たがってこのスイッチは小寸法の場合にのみ実行可能である。機械的動きは、本 装置のスイノチング部分の電流方向に並行している。

米国特許、第３，７８６，２１７号に超小型水銀スイッチか開示されている。こ のスイッチには高い移動体（接触を行う本体の長さは水銀接点の直径の約８倍） かあり、したがって衝撃と振動に対する耐力か弱い。このスイッチが大電流装置 であるというとは主張されていない。機械的動きは、本装置のスイッチング部分 の電流方向に並行している。

従来の技術による超小型水銀リレーの例として、ＣＰＣ１ａｒｅ社からのＨＧＲ Ｍ型は寸法が１４．２ＸＩＯ，４Ｘ４０．８ｍｍでオンのときの抵抗は２５ミリ オームである。このリレーは単極双投型装置である。

発明の目的 本発明の第１の目的は、乗用車に使用する動力機構列、すなわち、電力源の電気 入力端子から車輪シャフトの機械的出力にいたるまでの各種損失を低く抑えるこ とにより、従来技術に比して格段に優れた動力機構列を提供することである。

さらに本発明の目的は、乗用車に使用する動力機構列、すなわち、電動機シャフ トからタイヤンヤフトにいたるまて、ａ械的変速器系統の各種損失を無くするこ とにより、従来技術に比して格段に優れた動力機構列を提供することである。

さらに本発明の目的は、乗用車に使用する動力機構列、すなわち、高効率の電動 機を与えることにより、従来技術に比して格段に優れた動力機構列を提供するこ とである。これは所定の蓄電池を長寿命（ｌｏｎｇｅｒ　ｒａｎｇｅ）にするた め、またはより軽量かつ低価格で同じ寿命（ｔｈｅｓａｍｅ　ｒａｎｇｅ）の蓄 電池にするために使用することができさらに本発明の目的は、乗用車に使用する 電気動力機構列、すなわち、非常に小さくかつ柔軟性のある空間条件を車体に持 たせることにより、従来技術に比して格段に優れた動力機構列を提供することで ある。電動機は車輪の中に隠され他の部品はとこにでも取り付けることかできる ので、蓄電池のような他の乗用車用部品をより最適な位置に取り付けることかで きる。

さらに本発明の目的は、普通のタイヤおよび車輪の寸法と互換性のある形状で、 高出力のトルクと非常に高効率、軽量の電動機を提供することである。このよう に本発明による電動機は乗用車のフレーム（ｒｉｍｓ）の内側や乗用車の中で使 用できるが、可撓性の取り付は具を使用してフレームから離れた場所の車体や、 他の乗用車に取り付けることかでき、乗用車以外にも使用できる。

さらに本発明の目的は、以下の特長を持った固定子の配列を提供することである 。すなわち、この固定子の配列により、大エネルギーの磁石材料か使用可能とな り、薄板鉄板と銅の巻線を非常に効果的に使用可能となる。

さらに比較的簡潔な駆動用電子回路か使用可能となり、限定された相数（普通は ３或いは６）を持ち、この中の相の全ての巻線部に同期して変わる磁束が生しる という特長のある固定子とともに永久磁石回転子か使用可能となる。

さらに本発明の目的は、低速領域のときの同じ巻線電流に対して半導体スイッチ を流れる低電流によって生じるインバータスイッチの導通ｒｃＯＮＤＵｃＴ　Ｉ 　ＯＮＪ偵失を低減させることである。

さらに本発明の目的は、低速領域のときの同し巻線電流に対して半導体スイッチ を流れる低電流によって生じるインバータのスイッチングｒｓＷＩＴｃＨＩＮＧ Ｊ損失を低減させることである。

さらに本発明の目的は、乗用車に使用する動力機構列、すなわち、シリコンの分 野と同様に半導体材料をより効果的に使用することにより、従来技術に比して格 段に優れた動力８！横列を提供することである。これはより低損失或いはより低 コストの設計若しくはそれの組み合わせを得るために使用することができる。

さらに本発明の目的は、低速領域のときの低脈流電流か低スイッチング周波数の いずれかによって生じる損失を低減することである。

さらに本発明の目的は、所定の供給電圧によって生じる損失を低減して、巻線内 の渦電流を低減することである。

さらに本発明の目的は、同し巻線電流に対して電源に流れる微小交流電流による 損失を低減させることである。

さらに本発明の目的は、小型で１００アンペアのオーダーの電流を運ぶことがで きる非常に低抵抗（１ミリオームの数分の１）のスイッチを提供することである 。

さらに本発明の目的は、小量の導電性液体を使用して小型の大電流スイッチを提 供することである。

さらに本発明の目的は、いかなる位置の実装にも適用でき、かつ振動および衝撃 に耐えることのできる非常に低抵抗のスイッチを提供することである。

さらに本発明の目的は、単極双投スイッチとして経済的に使用できるスイッチ素 子を提供することである。

さらに本発明の目的は、いくつかのスイッチか同時に作動する、経済的で、小型 なリレー装置を形成するのに適したスイッチを提供することである。

発明の要約 添付の請求の範囲の中で詳細に記述されている諸特長により本発明の目的と利点 か達成される。

本発明の目的は、永久磁石化された回転子と、以下の特長を備えた固定子の配列 を使用することによって達成される。すなわち、この固定子の配列により、高エ ネルギー磁性材料の使用か可能となり、単相の巻線を各磁極の周囲に使用するこ とにより、磁束を運ぶ小量の鉄と小量の短い銅の巻線を一様かつ効率的に使用す ることか可能となり、さらに限定した相数（普通は３相或いは６相）のグループ 化した磁極、したがって小数の相の駆動用電子回路を使用することにより、同期 して磁束が変化することか可能となるのである。

本発明による電動機は乗用車のタイヤリムの内側か乗用車の中に配置することか てき、可撓性の取り付は具を使用してフレームから離れた場所の車体に取り付け ることかでき、さらに他の乗用車や乗用車以外の使用にも適合する。

本発明による電動機（従来の同期電動機、誘導電動機やリラクタンス電動機も） の多数の実施例の中で有用なもうひとつの別の考えは、電気［ギヤボックスＪで ある。

この電気ギヤボックスは従来のギヤボックスの必要性を少なくして、低コストで 高効率の電力インバータを乗用車に応用できるようにするものである。

本発明による高度に小型でかつ効率的な電動機／発電機は、高トルクと軽量であ ることの利点の故に他のアプリケーションにも使用できる。

最も一般的な形態では、本発明は第１に電気装置、電動機や発電機を問題とする 。普通の場合は回転型であるがリニヤ設計も可能であり、この場合は磁極のある 界磁磁石かあり、界磁磁石は固定式或いは回転式である。好適例に於ける磁極は 界磁磁石支持体の表面或いは外周に等間隔或いは等ピッチで取り付けられている 。従来の方法によれは界磁磁石支持体は高透磁率の材料からつくられている。

電機子（ａｒｍａｔｕｒｅ）の磁極とすぐ反対側に磁極か配置される。この電機 子は可動型、たとえば回転型か固定型かのいずれかである。電機子は界磁磁石に 関して移動することかできるか、或いは回転型の場合は界磁磁石と同心円で回転 することができる。電機子には磁心かあるか、この磁心からそ磁極か出ており、 これらの磁極は電気巻線を備えている。各磁極の巻線は、多数の泪を有する電気 システムの相の１つに接続されている。

したかって回転型の場合、１つの界磁磁石を支持する軸と、これらの部分の１つ を回転運動させ、また第１の界磁磁石の磁極の外周表面と電機子との間の小さな 放射状の空隙を維持させる電機子とがある。

本発明は巻かれた電機子とその巻線の接続とを特に問題にしている。このように 各磁極は必ず磁極グループの中に含まれる。磁極グループは電機子のセクターに 配置されているすへての電機子極を含んでおり、磁極グループの中の全ての磁極 は同一相に接続されている巻き線を有している。したがって磁極グループの中の 各磁極は同一相に接続された巻き線を存する他の磁極と隣あっている。

この磁極グループの中の電機子極は一般に界磁磁石の磁極と同一のピッチで配置 されている。

隣あう磁極グループの間に１つだけの磁束バランシング極（ｆｌｕｘ　ｂａｌａ ｎｃｉｎｇ　ｐｏｌｅｓ）か存在するように磁極グループの間に磁束バランシン グ極が配置される。これらの極は巻かれていないか、或いは磁極グループの磁極 の巻線の巻線ターン数に比較して小数のターンの巻線を有する。電機子空隙の外 周方向の磁束バランシング極の長さは磁極グループの磁極の対応する長さと大幅 に異なり、好適例の場合、この長さはかなり短い。

インバータと電動機との結合も提案されている。

この提案には、相部に少なくとも２つの巻線部分かある相を備えた電動機と、少 なくとも１つの直列配置と１つの準並列（ｑｕａｓｉ　ｐａｒａｌｅｌｌ）配置 に巻線部分を接続する配置切換スイッチと、選択されたブリッジ構成で最小限必 要となるであろうインバータスイッチング素子数より、少なくとも２倍多いイン ハータスイソチンク゛素子とか含まれている。

蓄電池の使用できるエネルギーは電気乗用車にとって厳しい制約条件であるから 、本発明による電動機／発電機の高い効率は電気乗用車に使用するためには特に 有利である。

このように本発明は電動機に関しているか、この電動機の巻線は電力源から供給 され、半導体スイッチなと、ある種の電力スイッチによりオンとオフにスイッチ される。従来通り、これらのスイッチは制御装置及び関連配線と共に、電動機用 インバータ結合或いはインバータドライバーと呼はれており、したかって電力ス イッチはインハータスイ２・チである。

好適実施例では、本電動機はたとえは永久磁石を備えた界磁磁石と、巻線を備え た電機子とを有する電動機であり、界磁磁石と電機子は相互に関して動くよう１ こ、たとえば回転するように、配置されており、巻線が適切に励磁されるとこれ らの電動機部分の１つは他の部分と関連してトルク或いは力を感じる。

同一の相に接続されている電動機の巻線は少なくとも２つの巻線セグメントを有 し、各相の巻線セグメントのいくつかは配置切換スイッチにより相互に接続され ている。したかって、これらのことから各相の巻線セグメントは常に相互に直列 に接続されることかできると考えられる。

配置切換スイッチの状態を変えて得られる別の配置或いは接続では、考慮対象の 巻線セグメントは準並列に接続される。この配置では、これらの巻線セグメント は並列に接続されているが、誘起したループ電流を導く能力かないかのように、 これら巻線セグメントは同一トルクを送っている。これは、該巻線セグメントか 励磁されるとき少なくとも１つのインバータスイッチのようなスイッチが並列ル ープの内側に配置されるように、スイッチと考慮対象の巻線セグメントとを接続 することによって得られる。準並列巻線の中を流れる電流は電力源からの電圧を 使って、少なくとも１つのオン状態のインバータスイッチを介して流れ、あるい は、巻線のインダクタンスに蓄えられたエネルギーから生じる電圧を使って、少 なくとも１つの「フリーホイール１　（ｆｒｅｅ−ｗｈｅｔｉｎｇ）ダイオード を介して流れる。インバータスイッチを介して電流を流すには、回転子の起電力 （以下Ｅ　Ｍ　Ｆと略記する）によって巻線に誘起する電圧は常に低すぎ、した かってループ電流をブロックするか、そうでない場合はループ電流によってかな りの損失が生しる。

各種の異なる配置により、電動機はそれぞれ異なるトルク、力または速度によっ て駆動される。

インバータ結合の場合、巻線は従来の通りブリッジ辺（ｂｒｉｄｇｅ　ｌｅｇ） の中央に接続されるか、このブリッジの辺には２つのインバータスイッチがあり 、電力源の極に接続される。考慮対象の巻線セグメントの１つ１つに対して、ぞ れぞれ開存のブリッジの辺か与えられる。したがって重亜列配置のとき、考慮対 象の巻線セグメントの１つ１つは、それに固存のインバータスイッチを介して電 力源の極に接続される。

各電気的相の巻線はスター結線で接続される。ついで各相に対して重亜列配置の 考慮対象巻線セグメントは、それら巻線セグメントの１ｆｉによりスターの中心 に接続される。直列配置のとき、各相に対する考慮対象巻線セグメントはそれら 巻線セグメントの１端によりスターの中心に接続される。

本発明による実施例においては、各層に対する巻線は４つの巻線セグメントに分 割されている。配置切換スイッチの使用により、以下の配置か得られる。すなわ ち、各相の全巻線セグメントは直列に接続される。

各相の全巻線セグメントは準並列に接続される。

第１の対の２つの巻線セグメントは直列に接続され、第２の対の２つの巻線セグ メントも直列に接続され、第１の対および第２の対は準並列に接続される。

配置切換スイッチが双投スイッチとして実現されると、各相の考慮対象巻線セグ メントの１つ１つに少なくとも１つの双投スイッチがあることになる。

また配置切換スイッチとして使用するため、非常に低抵抗大電流の水銀スイッチ が与えられるか、このスイッチには水銀で湿潤され、相互に接近して配置された 並行電極表面と、スイッチングする部分の電流方向に直角な方向で電極表面の間 の空隙の中をすべる滑動素子とが含まれており、この滑動素子にはオンの位置で ２つの並行電極表面の間を低抵抗で接続させる１つの部分と、オフの位置で２つ の電極表面を絶縁するもう１つの別の部分とか含まれている。この滑動素子を動 かしてスイッチング動作か実行される。接触媒体は流動性の導電性液が充満した １つまたはそれ以上の空洞であり、この空洞には水源で濡れやすい電極表面に対 して比較的大きな面積があり、かつこれらの表面の間には短い間隔がある。双投 型の実施例か開示されているか、双投スイッチの一部を適切に取り除けば単投型 装置を容易に得ることができる。

接触液体部の中の圧力を温度に無関係にする装置も開示されている。

このように本スイッチは、第１の部分と第２の部分との２つの部分から構成され ているが、これらは相互に動くことかできる。第１の部分には導電部が含まれて いる。

この導電部は第２の部分の２つの導通接点部と接触することができる。スイッチ かオン状態のとき、第１の部分の導電部を介して接点部の間に電流か流れること ができる。このようにいくつかの接点部の接点面と導電部かあり、電流の方向は これら接点面に実質的に直角である。

スイッチがオン状態のとき、接点部と１１の部分の導電部との間に電流か流れる ことはできない。スイッチの２つの状態の間でこれらの部分の１つの動作方向か 定義され、スイッチかオン状態のときの電流の方向は前記動作方向に実質的に直 角であるという条件によって、スイッチの一般的構成か与えられる。

第１の部分の導電部の１つと、第２の部分の２つの接点部あるいはこれら導電性 部分の全ては、水銀のような導電性の液体か、流動性の水銀の合金か、他の流動 性の金属である。

スイッチかオン状態のときの接点の表面を大きくすることかできるし、またこの 状態のスイッチを低抵抗にするため全導電部の断面積も太き（することかできる 。

好適にも第１の部分は棒状または板状であり、第２の部分の溝の中を動くことか できる。つぎに第１の部分の導電部はスルーホールの内側の水銀とするか、また はこの穴に普通の導電性金属を入れることもできる。また第１の部分に２つの分 離した部分かあり、これら２つの部分は溝の内側に水銀か充満した空間を定義す るように機械的に結合されている。

第２の部分の導電部は第２の部分の内側の空洞である。

これらの空洞は溝に接続されかつ水銀が入っている。ついて、これらの空洞は溝 の両側に相互に対向して配置される。

好適にも第１の部分は板状であり、２つの対向する大きな表面を有しており、前 記第ｊの部分の接点面はこれら大きな表面の上に位置している。

図面の簡単な説明 添付の図面を参照して、本発明を説明する。

第１図は本発明による電動機の１実施例であり、普通の車両に使用するため車輪 リムの内側に挿入された電動機を示す。

第２図は、第１図に示す本発明による電動機の実施例について、その空隙と巻線 セグメントを部分的に拡大して示す。

第３図は、第２図に示す電動機セグメントの主磁束流（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ　ｆ Ｉｕｘ　ｆｌｏｗ　）を示す。

第４ａ図は本発明による電動機の巻線を模式図的に示すか、この電動機は第１図 に図示され、この電動機の巻線のセグメントは第２図および第３図に示されてい る。

第４ｂ図は、第４ａ図の巻かれた磁極の電気的接続を示す。

第４Ｃ図は、従来のインバータに接続された第４ａ図の電動機を示す。

第５ａ図は、第１図〜第４図に示す本発明による電動機に付属しなる「電子ギヤ ホックス」の例を１−を属するパワーエレクトロ二ノクスと共に示す。

ＩＥ５　ｂｌＵおよび第５ｃ図は異なる位置の配置切換スイッチに対する巻線セ グメントの接続を示し、第５ｄ図は避けなければならない接続を示す。

第５ｅ図および第５ｆ図はインバータスイッチかオン状態とすフ状態にあるとき の直列配置に於ける電流と損失を示す。

第５ｇ［Ｊはインバータスイッチかオン状態にあるときの草花列配置に於ける電 流と損失を示す。

第６ａ図は、本発明による代表的な実施例の巻線コイルであって、６つの相と、 磁極グループごとの３つの主極および磁束バランシング極の幅か１／６であるこ とを示す。

第６ｂ図は、第６ａ図に示した６相電動機の中の第１の３相とＩ＆後の３相の時 間的位置を示す。

第７ａ図および第７ｂ図は、第５ａ図に示す電子ギヤボックスに適する滑動式水 銀接点を備えた低抵抗の双投スイッチの実施例を断面図と平面図とにより示す。

ＦＢａ図は電子ギヤボックスに於ける相セクションの別の接続を示し、第８ｂ図 および第８ｃ図は結果として得られる巻線配置を示す。

第８ｄ［Ｊは電子ギヤホックスに於ける相セクションのもう１つ別の接続を示し 、第８ｅ図、第８ｆ図および第８ｇ図は結果として得られる巻線配置を示す。

第９図は、本発明による電動機と電子ギヤボックスを使用している乗用車用の駆 動系統と動力機構列を模式図ｒ　的に示す。

よ　第１０図は各相ごとの配置変更可能な直列インダクタンスを示す。

第１１ａ図は、第５ａ図に示すインバータに対するバ４　ルスの輻と周波数を制 御する回路示す。

第１１ｂ図〜第１ｉｄ図は、第５ａ図に示す実施例の加速段階に於ける各種スイ ッチを設定するときの時間図を示す。

第１２図は、本発明による静止型水銀接点を備えた双投スイッチを示す。

第１３は、水源で濡れやすい金属スペーサーを備えた滑動型水銀接点を示す。

第１４ａ図および第１４ｂ図は、第５ａ図の電子ギヤボックスに適する本発明の 双極双投スイッチの断面図と平面図を示す。

第１４ｃ図は、第５ａ図に示す各相の１つに接続された第１４ａ図および第１４ ｂ図のスイッチを示す。

第１５ａ図〜第１５ｃ図は、従来の並列結合の巻線か第２図〜第４図に示す電動 機に使用された場合に発生する短絡電流の１例を示す。

好適実施例の詳細な説明 第１図は本発明による電動機の１実施例であり、乗用車の車輪に内蔵された電動 機を示す。本電動機はカップ形をした回転子支持成分１０２の内側の円筒状表面 に取り付けられた外側の回転子１０１を含んでいる。またカップ１０２には電動 機の回転軸の周囲に位置するカップの底部（ｂｏ口ｏｍ）としての円盤形の部分 か一般的に含まれている。カップは車輪のリム！２１の内側に位置しリムを支え ている。またカップはヘアリング・ハウジング１０７を含むかまたはそれに接続 されている。ベアリング・ハウシング１０７（こはへアリング・ハウジング１０ ７を車軸１０３に接続するヘアリング１０５．１０６か含まれている。軸＋０３ は円盤形の中央部と円筒状の外債す部分を育する支持要素１０８によって固定子 １１０（：接続されており、この外側部分は円筒状の部分の縁から一定の距離を 置いて位置する環状領域で内側の中央部に接続されている。またこの外側部分は 中央部から伸びる放射状のフランジにより支持されている。車輪電動機組立の全 体は、車軸の半部１０９と協力してベアリング要素あるいは固定要素により、ア リングを使用する形式あるいは固定形式で乗用車本体に取り付けられている。タ イヤリム１２１はネジ１０４によってカップ１０２に固定されている。タイヤ＋ ２０はリムに装着される。１０３、＋０４．１０５、］０６．１０７．１０９で 示す要素およびカップ１０２の中央部は大抵の自動車に見られる形状と構造をし ており、多くの点て本発明の技術に基づく自動車設計にしたかって設計すること かできる。

本発明に関し第１図で最も大事な部分は、回転子１０１と、固定子＋１０と、巻 線ＩＩＩの突出した部分とである。これらの部分により「リング」あるいは円筒 か形成される。本発明による電動機の単純化した数学的モデルから７％られたデ ータのい（つかを引用する。第１図による作動中の電動機の円筒に対して、外側 の回転子の半径に１５３ｍｍ、内側の固定子の半径にＩＩ８ｍｒｎ、回転子の長 さに７８ｍｍか与えられている。固定子の巻線により固定子の長さは８８ｍｍに 増加する。

第１図に示すタイヤは２０５１５０ＲＩ６である。しかし、カップ１０２とリム １２１との間には、Ｉ８５／６５Ｒ１５，１９５／６０ＲＩ５あるいは２０５１ ５５ＲＩ５のような１５インチ・リムのタイヤを取り付ける十分な間隔かあるの で、通常の動作重量（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｓｓ）か１２００ｋｇ〜１４０ ０ｋｇの普通の自動車に使える寸法のタイヤは取り付は可能である。

普通の自動車の車輪設計にはない特殊な要求条件は、ある種の角度位置検出器（ ａｎｇｕｌａｒ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｏｒ　）であって、これは第１ 図にホール素子磁束検出器１１２として示されており回転子Ｉ０１からの漂遊磁 束を感知する。これに代わるものとして、たとえば１３１に示す位置、すなわち 、回転子支持カップ１０２の円盤形の底部の内側で、かつ固定子支持部１０８あ るいはそのフランジの対向位置の側面に、角度トランスジューサを設置すること も可能であろう。回転子１０１と固定子１１０との間の隙間１１４は大形の異物 や腐食性の液体から保護されていなければならない。これはカバー用円盤１１６ と目張り１１５により達成されている。

ディスク・ブレーキあるいはドラム・ブレーキをカップ１０２の内側、あるいは （カバー用円盤＋１６のより厳密な設計を想定すると）カバー川内ｆｆ１ｌ１６ の内側に取り付けてもよい。最も多くブレーキが使用されるのは駐車するときと 緊急事態か発生したときとである。蓄電池システムとパワーエレクトロエックス か対応する充電電流を処理できるものとして、第１図の実施例の電動機を使用し て十分に再生できる範囲の制動動作では約４ｍ／　ｓ　２〜５ｍ／ｓ’の遅れか 許される。このような場合、通常の運転中の制動動作は機械的ブレーキを使用せ ずにおこなうことができる。

熱伝導あるいは車軸１０９内の通路１２４を介して圧縮空気を入れて冷却するこ とかできる。この空気は回転子支持カップ＋０２の中央部の内側にある空洞内の 圧力を確定し、磁石間の空隙１１４を通過してカバー用円盤１１６のすぐ内側の 空間に入り、さらに車軸１０９内の通路＋２７のような別の通路（示さず）を通 って外へ出て行く。非常に重負荷率で使用される場合は、１２９て示す位置の固 定子の内側に冷却液配管を取り付けることかできる。つまり、支持要素１０８の 外側部分の円筒状表面の内側である。冷却フィンをカップ１０２の外側部分の円 筒状表面の外側表面＋３０と、支持要素１０８の中央の放射状に伸びている部分 と円筒部との間とに設けることかできるか、上述の支持フランジも同してあり、 さらに対流による冷却を改善するためカバー用円盤１１６の両面に設けることも てきる。中央ハブ部からタイヤを支持する円筒状の周縁部へ伸びるリム１２１の 円盤形の部分の設計によっても、対流による冷却に影響か生じる。

車輪の位置と温度に対する制御装置とセンサーは車輪の内側でケーブルを介して 接続される。電動機と車輪の内側の他の電気装置に対する電力は電線によって供 給される。これらの電線は、車軸端１０９の通路１２７あるいは１２４を通って 車から中へ入る（回転しない接続は全て目張り１１５の内側に導かれなければな らない）。

「電子ギヤボックス」に必要なスイッチ・セットも車輪アセンブリの中に挿入で きる。たとえば、支持要素１０８の円盤形の部分の上の１３２の位置に挿入でき る。

１２６に示す要素は、ベアリング１０５．１０６に適切な遊びを持たせるために あり、さらに予期しないナツトの動きのために生じる遊びを保証するためのワッ シャー、ナンドおよび他の従来要素である。

第２図は、第１図に示す本発明による実施例に於ける固定子と回転子の配列をそ の１／６よりやや大きくして示す。　第１図の外側回転子１０１は鉄のような透 磁性の材料でつくられた円筒状リング２０１と、ＮｄＦｅＢ、ＮｄＰｒＦｅＢの ような永久磁石てつくられた磁極２０２とを有し、これらの磁極はリング２０１ の内側円筒状表面に取り付けられている。第１図の車輪電動機では、外側リング ２０Ｊはカップ１０２の周縁部の内側円筒状表面に取り付けられていなければな らない。永久磁石の磁極２０２は、外周方向に見られるとおり、偶数の順番の番 号を有する全ての磁極は同じ極性を持ち、奇数番号の磁極は反対の極性を持つよ うな方向とされている。

各磁石は空隙の外周の約２／３をカバーする。

第１図の１１０に示す通り固定子には、大抵の電動機と同様に、たとえば薄板鉄 板でつくられたヘースリング２０３かある。磁極片（ｐｏｌｅ　ｐｉｅｃｅｓ　 ）　２０５を備え１こ磁束バランシング極２０４と主極２＋１−２１６と磁極片 ２０６を備えた主極２１１とは永久磁石２０２と外側リング２０１とからの磁束 径路を閉じる。

遠心力により磁石か外側リング２０１に押しつけられているため、透磁性の鉄リ ング２０１の内側に永久磁石２０２を確実に取り付けて置くことは比較的容易で ある。

（２１１−２１６のように）巻かれた固定子磁極は同一の相に属している巻線を 持ち、外周方向に見られる通り、１つまたはそれ以上のグループにグループ化さ れる。

つまり各グループの中では、他の相あるいは巻かれていない磁極に属し、当該グ ループの磁極の間のグループの内側に位置する他の磁極は１つもないように、各 磁極は相互に隣あって位置しているのである。第２図の実施例は３相３８極の電 動機（つまり回転子は３８の極を持っている）であり、各相には、それぞれ６つ の磁極を持つた２つの磁極グループかある。１つの磁極グループに巻かれた固定 子磁極はすべて同じ角ピッチを持つ（第２図の実施例の場合、（３６０／３８° ））か、これは外側回転子リングの永久磁石磁極のピッチと同一である。第２図 の実施例に於ける磁束バランシング極は巻かれた磁極のピッチの１／３を占存す る。固定子は図示の通り、６・６＝３６の巻かれた磁極と６つの磁束バランシン グ極とを有する。

すべての巻かれた磁極には、各単一磁極に巻かれたコイルかある。ある時間に於 ける電流の方向を示すため、磁極２＋２の巻線を構成する８ターンの電線を通る セクションは上側はドツトでマークされ、下側はクロスでマークされている。磁 極２１２．２１４．２１６の周りのコイルは同一方向に巻かれ、磁極２］１．２ １３．２１５の周りのコイルはもう１つの方向に巻かれるか接続されている。パ ワーエレクトロエックスからの電流によりコイルか励磁されると、この電流によ り固定子磁極２１１．２１３．２１５は１つの方向に磁化され、磁極２１２．２ １４．２１６は反対方向に磁化される。

磁束センサー＋１２は磁束バランシング極２０４に接近しであるいは磁束バラン シング極に沈めて巧妙に取り付けることかできる。

第３図は第２図と同じ部分を示す。この図は磁束バランシング極２０４を備える ことによって得られる利点を示すことを意図している。第３図に対する参照番号 は第２図と同しである。本図が容易に理解されるように、各永久磁石２０２は第 ３図の４つの磁束線に対応する磁束を通す（ｄｒｉｖｅ　）ことかできるものと する。本図に示すとおり、永久磁石の表面と、外側の軟鉄リング２０１を介した 内側ベースリング２０３の磁束径路との磁束密度をかなりバランスさせることか できる。これによって、外側回転子リング２０１と固定子ベースリング２０３は 均一な厚さの薄い要素につくることができ、磁束径路としてこれらのリングを十 分に利用することができる。つぎにこれによって、高トルクの出力を与える軽量 の電動機が可能となる。すべての永久磁石に対して、また主固定子磁極に近接し ていない永久磁石に対する比較的均一な磁束密度により、励磁された固定子磁極 を通過して回転子か動く場合、永久Ｍ１石の最低磁束密度の絶対値は高レベルに 維持される。これによって現在の磁石の技術を使い、（ＳｒｎＣｏに代えてＮｄ ＦｅＢのような）低コストの磁性材料あるいは（２１０−２５０ｋＪ／ｍ’の材 料品位に代えて約２６０−３３５ｋＪ／ｒｎ”のＢＨ積を持つＮｄＦｅＢを使用 するように）高エネルギー密度の等級の磁性材料か使用できることになる。

第４ａ図は第１図、第２図および第３図に示す電動機の全体構造の巻線を模式図 的に示す。３つの電気相はそれぞれ２つの磁極グループを持つ。したかって磁極 ２１１．２１２．２１３．２１４．２１５．２１６と２４１．２４２．２４３． ２４４．２４５および２４６はｌっの相（相ｌ）に属している。各磁極グループ の奇数コイルは偶数コイルに対して反対方向に巻かれるか接続され、反対方向の 磁界をつくり出す。

永久磁石回転子磁極は等間隔にあり、かつ各磁極グループの磁極は前記回転子磁 極と同一ピッチになっているという条件により幾何学的に決定される通り、３相 システムの場合を想定すると、磁束バランシング極のピッチは、巻かれた固定子 磁極のピッチの１／３．２／３あるいは４／３のいずれかにすることかできる。

より一般的な場合には、磁束バランシング極によって取られる角ピッチは（ｎ／ 　Ｉ））　・ａでなければならない。ここにｎはｐで割り切れないか、あるいは ｐに共通する整数因数を持たない（小さい）自然数、ｐは電動機の相数、ａは作 動（巻かれた）磁極のピッチ、である。

第２図に見られる通り、磁束バランシング極の周囲には若干の空間かあり、これ は巻線に使用可能である。しかしここに示す実施例では、この巻線スロットは２ １２のような正規の磁極の周りのスロットよりもはるかに小さいため、小数ター ンしか巻けない。ここに示す実施例に対しては、２１２のように正規に巻かれた 磁極と比較すると、巻線に使用できる部分はわずか２３％に過ぎない。ここに示 す実施例では、巻線用の電線の直径はかなり大きい。２］２のような巻線スロッ トに適合するように選んだ電線により磁極２０４の微小な巻線スロットを効率的 に利用できるということは必ずしも明確ではない。

第２図に示す例では、この電線の直径で空間２０８が生じ、結局この空間によっ て４ターンのコイルをつくることかでき、この単一層のコイルは磁極グループの 磁極コイルの間に必要な空きの空間２０７を利用できるので、低コストの巻線と することか可能となる。これにより、使用した巻線方法により、磁極グループの 磁極コイルに対して利用することのできる部分の５００６の巻線部分とすること かできた。（この４ターンの巻線は第２図および第３図に示されていない。） 第４ａ図では、磁束バランシング極２０４は２＋７．２２７等で示されている。

コイル２１７．２４７がらの無負荷電圧は、コイ７し２１１〜コイル２＋６おヨ ヒコイル２４１〜コイル２４６と同相となって（あるいはＩ８０°ずれて）いる 。

第４ａ図に示す電動機の模式図に合わせて、第４ｂ図に各コイルか図示されてい る。各磁極グループの巻線は相互に直列に接続されている。磁束バランシング極 のコイル２１７等によって迂回する磁束は、他のコイルの電線よりはるかに細く （約１１０６）で非常に細い巻線電線に対しては均一であり、この事実はこれら のコイルを示すために使う小型の記号によって模式図的に図示されている。した かって磁束バランシング極のコイル２１７等は、考慮対象の磁束バランソング極 に隣接している磁極グループに接続されていない相に属している磁極グループに 含まれている磁極と直列に接続される。

第４Ｃ図に示す通り、電動機を電子的に制御しかつ整流することは、制御スロッ ト４５１からの電気信号によって制御される寄生ダイオード（ｐａｒｉｓｉｔｉ ｃ　ｄｉｏｄｅｓ）　４１１．４】３．４２１．４２３．４３１．４３３を内部 に持つり、ｒＯ３ＦＥＴｌ−ランノスタなとの、半導体イ〉ハータスイソチによ り従来の方法で実現可能である。正確な制御信号を伝達するため、制御ユニット ４５１は回転子位置検出器＋１２から与えられる信号を使用する。２１１−２１ ７および２４１〜２４７のような各相の２つの巻線グループは相互に直列に接続 され、各相に対する全巻線は従来のスター構成により他の相の巻線に接続されて いる。各相に対して２つのインバータスイッチかある。すなわち、相１に対して ４１１．４１３、相２に対して４２１．４２３、相３に対して４３１．４３３か ある。このような１対のスイッチング要素か、ブリッジの辺を接続する形式（ｂ ｒｉｄｇｅ　ｌｅｇ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　）て配置され、その中点に該当す る巻線か接続される。

第５ａ図に示す［電子ギヤボックスノは上述の電動機により使用されるか、また 第４ａ図に示す電動機のように、第４ａ図の相ｌに対するセクション２４＋−２ ４７および２１１−２１７のように、同しか同してはない２つの巻線セクション に分割され、電気位相の各巻線を持つ電動機には使用可能である。

電動機の相巻線は従来の方法でスターあるいはＹ結線で接続されているとする。

つまり第５ａ図の３相巻線はすべて中点またはノード５０３に接続されていると する。

各相に対して、２つの巻線セクションかある。すなわち第５ａ図て相１に対して ５１５．５１６、泪２に対して５２５．５２６、相３に対して５３５，５３６が ある。

各相の巻線の巻線セクションは２つの異なる方法で接続することかできるか、あ るいはスイッチング機能によって再配置することかできる。このスイッチング機 能は、相１に対して２つの単極スイッチ双投ユニット５１７．５１８、相２に対 して５２７．５２８、相３に対して５３７．５３８として図示されている。あと で（第１１図）説明する通り、他のスイッチング要素５１１−５１４かオフ状態 にあり、かつ巻線電流か消滅するのに十分な長時間の闇このオフ状態にあるとき に再配置か行われるのて、５１７．５１８のようなスイッチはライブ電流（１ｉ ｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ）をスイッチする必要かない。

巻線セクションに従来の並列結合か生じることを避けるために、ブリッジの多く の辺は２重化されている。そのようなブリッジの１つの辺には装置５１１．５１ ３が含まれている。第４ｃ図と第１５図に示すような従来の３相インバータには ３つのブリッジ辺かある。第５ａ図には、それぞれ２つのＭＯＳＦＥＴ）ランジ スタを含む６つのブリッジ辺かある。この（インバータスイッチ機能を実行する ）ＭＯ３ＦＥＴトランジスタは、内部に（フリーホイール・ダイオード機能を実 行する）寄生ダイオードを持っている。インバータスイッチかオフのとき、フリ ーホイール・ダイオードによって巻線のインダクタンスから電流か流れる。制御 システムは、第５ｅ図に示すオフ状態から第５ｆ図に示すオフ状態に変わり、必 要な平均巻線電流を得るため数ｋＨｚの周波数で元に戻る。本図を複雑にしない ように、駆動用回路とＭＯ３ＦＥＴゲートに対するそれの接続、電流感知素子等 は省略されている。

このように相１に対して、１つのブリッジ辺か巻線セクションの１つ、５１５、 に接続され、第２のブリッジ辺はそれのスイッチの中間点でこの相の第１の双投 ユニット５１７の単極に接続されている。

この第１の双投ユニット５１７には、第１の巻線セクション５１５に接続される スイッチング接点の１つかあり、この第１の巻線セクションのｉ部は第１のブリ ッジ辺にあるスイッチ５１１．５１３に接続されている。他のスイッチング接点 は第２の相巻線５１６の１端に接続され、相巻線５１６の他端はスター結線の電 動機の相の中点に接続されている。第２の双投スイッチ５１８には、第１の巻線 セクション５１５の他端に接続される単極かある。第２の双投スイッチのスイッ チング接点の１つは第２の巻線セクションの１端に接続され、そこには第１の双 投スイッチの接点の１つも接続されている。第２の双投スイッチ５１８の他のス イッチング接点はスター結線の中点に接続されている。

配置切換スイッチ５１７．５１８の位置を適切に選び、かつ半導体スイッチ５１ １−５］４のスイッチング時間を適切に選ぶという方法によって、巻線セクショ ン５１５．５１６は、第５ｂ図に示す通り直列に、あるいは第５ｃ図に示す通り 準並列に接続することかできる。この直列接続の場合、直列に接続された巻線セ グメントは２つの１１１７７辺の中点に接続され、これらは並列に接続されるこ とになる。並列接続の場合、２つの巻線セクションの１端はスター結線巻線構成 の中点に接続され、他端は（インバータスイッチ５１１−５１４によって）電力 源の正極と負極とに交互に接続可能となる。

注意すべき重要なことは、準並列の場合、巻線セクション５１５．５１６はＩｌ ｌの並列ループの形で接続されるか、このループの内部にはインバータスイッチ が配置されていることである。本発明に従って高効率の電動機を得るために必要 な極めて低抵抗の巻線と、永久磁石から生じる強い漂遊磁束とによって、巻線が 並列結合すると非常に大きな短絡ループ電流か流れ、相当の損失か発生する。こ れは第５ｄ図に示されているか、ここでは誘導ループ電流１２か必要な電流１１ より大きく、このことは第１５図にさらに詳細に示す。

他の２つの相は上記説明に対応する方法で電力源に接続される。すなわち、相２ に対しては半導体インバータスイッチ５２１−５２４、相３に対しては半導体イ ンバータスイッチ５３１−５３４によって電力源に接続される。

また電力源の正極と負極は大容量のコンデンサにより相互に接続されているか、 このコンデンサの働きについては後で説明する。

第５ｅ図および第５ｆ図は、第５ｂ図による低速度構成で動作しているときの電 流と若干の損失を発生する要素を示しており、第５ｇ図は第５Ｃ図による高速度 構成のオン状態を示している。図面を読み易くするため、電流を運ぶ要素と径路 だけか含まれている。この図の巾の成分の配置は第５ａ図と同しである。第５ｅ 図〜第５ｇ図は、インバータ制御論理により、回転子の位置が、相３の巻線５３ ５．５３６と相２の巻線５２５．５２６を使用するようになっているときの条件 を示す。

第５ｅ図は半導体スイッチ５２Ｌ５２２．５３３．５３４かオンのときの状態を 示す。これらのインバータスイッチはそのオン抵抗か図示されている。要求され るトルクを得るために必要な電流は■、てて示されている。

第５ｅ［Ｎと第５ｇ［Ｎとの比較かられかるように、第５ｅ図の５２１．５２２ のような各インバータスイッチは巻線電流の半分（Ｉｖ／２）だけを運ぶが、第 ５ｇ図の各インバータスイッチは全巻線電流（１１）を運ぶ。Ｎ１０ＳＦＥＴス イツチの場合、これによってスイッチのオンの損失は７５％低減されるＣＰ＝Ｒ Ｉ２　；Ｒは定数）。

第５ｆ図は、インバータスイッチかオフの時の第５ｅ図と同じ配置を示す。半導 体スイッチに付随する５３１のようなフリーホイール・ダイオードはダイオード として図示されている。巻線電流Ｉ、は第５ｅ図と同じである。ここでも巻線電 流の半分だけが５３１のような各要素を通過し、これによってスイッチのオフ時 間の間、フリーホイール・ダイオードに於ける損失は５０％低減するＣＰ＝Ｕ＊ 　Ｔ　；　Ｕは定数といって良いがＩの増加に伴い僅かに増加する）。

第５ｅｌｌおよび第５ｆ図で、コンデンサ５０１は非常に大容量なので、インバ ータスイッチの交互動作中、蓄電池電流１１よ基本的には一定電流であると単純 化することができる（インバータは第５ｅ図の状態と第５ｆ図の状態との間を数 ｋＨｚで交互に切り替える）。５３１のような電流通過スイッチの高周波成分は コンデンサ５０１から供給される。５０％低減したスイッチ電流により、コンデ ンサ電流の実効値（ＲＭＳ）も同様に減少して、コンデンサ内部抵抗５０２の損 失は約７５％減少するＣＰ＝ＲＩ”　、Ｒは定数ン。より一般的には、５３１の ような電流通過スイッチの高周波成分は電力源から供給される。５０９６低減し たスイッチ電流により、この交流電流も同様に減少して、電源内部抵抗の損失は 約７５％減少する。

第５ｇ図に比較して第５ｅｌＮのスイッチに流れる全電流は５０％低く、これに よって、第５ｅ図に示す状態から第５ｆ図に示す状態に変わる間と、第５ｆ図に 示す状態から第５ｅ図に示す状態に変わる間にスイッチ５２１．５２２．５３３ ．５３４のスイッチング損失はほぼ５゜ｂ　％低減する。（これは粗い近似を使 用して得られる。す磐　なわち、スイッチング損失Ｐ＝に＊ＴＪ、、□ｌＦ＊Ｉ ｌ。、。

）　＊ｆ、ここにｋは回路設計に依存し、Ｔ　ｍｌ。４．は第５ｆｉ　図のＩ、 ／２のようなダイオード電流、ｆ　はスイッチＬ　ング周波数である。） 高速の間は第５ｃ［ｉＮに従った配置が選択される。全相ｉ　のＥＭＦは（５１ ７等のスイッチかられかるように）５ｔ　０％だけ減少する。これにより、相巻 線はこれ以外の場合可能であった電圧の２倍の電圧に設計できることにな１　る 。これにより、巻線電線の直径をより細くすることが可能となり、渦電流と巻線 内の損失か減少する。第５ｇ図は、スイッチ５２１−５２２とスイッチ５３３− ５３４の両スイッチが同時にオンの状態を示す。これは制御ユニット（第１１図 の１１０３）が同相のブリッジ辺にある同じスイッチ、たとえばスイッチ５２１ −５２２に、同じ制御信号を常に与えるとすれば起こる状態である。

第４ａ図〜第４ｂ図に示す電動機では、これは普通に起こる受容可能な状態であ る。すなわち、巻線電流によって誘起され、２つの巻線セクションによって迂回 される磁束は、はぼ全体としては相互に独立だがらである。したかって巻線セグ メント５２６は、スイッチ５２１のオン電圧を低電圧とするＥＭＦを得るのに適 した巻線電流の変化を受け入れることにより、スイッチ５２夏によって印加され た電圧に応答できる。さらに巻線セグメント５２６は、巻線セグメント５２５が ら伝達されるＥＭＦと独立にこれを実行することかできる（第４ａ［Ｊおよび第 ４ｂｌｌＪでわかるように、２つの巻線セグメントのコイルは遠く離れており、 巻線セグメント５２６のコイル５６１−５６７は巻線セグメント５２５のコイル ５３Ｊ−５３７にほとんと磁束を発生させることはできない）。

スイッチ５２２．５５３４と独立に、スイッチ５２１．５３３をオンとすること も可能である。これらのスイッチの対の１つかオフで他のスイッチの対がオンの 時の時間間隔の間に、オンスイッチからの正極の横棒（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒａ ｉｌ　）からとられる電流１１はオフスイッチのフリーホイール・ダイオードか ら供給されて、コンデンサ５０１と電源の交流電流か減少する。

第５ｅ図に示す通り低速度の配置がとられると、４つの巻線セクション５２５． ５２６．５３５．５３６のインダクタンスは直列に接続される。この４つの巻線 セクションのＥ　Ｍ　Ｆも直列に接続される。はとんとの場合電気乗用車の電動 機は車両を駆動できる。つまり電動機として作動し、電気エネルギーを機械エネ ルギーに変換できる。このような場合、５１１のような半導体スイッチかすりの あいたに第５ｅ図に示す配置によって、蓄電池電圧と巻線のＥ　ｈ４　Ｆとの間 に生しる電圧の差は小さい。

低い電圧差により大きなインダクタンスか駆動されると、巻線に流れる電流は小 さくなる。これにより低周波数によるスイッチングあるいは低リツプル電流か可 能となる。

低スイッチング周波数は低スイッチング損失となり、低リツプル電流によって巻 線、スイッチおよび電源（コンデンサおよび蓄電池の）内部抵抗か低損失になる 。

第６ａ図は、第１図、第２図およに第３図に示す電動機と同様な電動機の巻線を 模式図的に示す。この場合、電動機は６つの相を持っており、各相はそれぞれ３ つの主極を持つ２つの磁極グループを備えている。６つの相は電気的に６０度離 れており、第５図に示すように、Ｙ結線された２つの３相システムとして接続す ることかできる。これらの２つの３相システムは１つの系統Ｒ−Ｓ−Ｔ、相１− ３ともう１つの系統Ｕ−Ｖ−Ｗ、相４−６として第６ｂ図と第６ｃ図とに図示さ れており、それぞれの電圧はベクトルで示されている。同一直径の位置に配置さ れた磁極は同一の相に属する巻線を持つ。磁極６０１１．６０１２．６０１３． ６０１４および６０７１゜６０７２．６０７３．６０７４は６つの相の１つ、た とえば相Ｒ１：＠する。コイル６０３１−６０３４およびコイル６０９１．６０ ９４は相Ｓを手薄成し、コイル６０５１−６０５４およびコイル６１１１−６１ １４は相Ｔを構成し、コイル６０２１−６０２４およびコイル６０８１−６０８ ４は泪Ｕを構成し、コイル６０４１−６０４４およびコイル６１０１−６１０４ は相Ｖを構成し、コイル６０６１−６０６４およびコイル６１２１−６１２４は 泪Ｗを構成する。

本実施例の磁束バランシング極は、主固定子磁極ピッチの１／６の幅を持ってい る。第６図に、磁束バランンング極の周りで使用できる巻線は、巻線６０１４． ６０２４等で示されている。相１の磁束バランシング極のオプション・コイル６ ０１４．６０７４を通る回転子磁束は、主極のコイル６Ｃ１ｌ＋−６ＣＩ＋３お よびコイル６０７１−６０７３か作動中の時に育用となり、図示の通り使用され た場合、巻線６０１１−６０１３および巻線６０７＋−６０７３と同相に接続さ れる。本実施例の回転子には３８の磁極がある。

第６ａ図による電動機か、第５Ｃ図のように接続された第５ａ図のようなインバ ータシステムを２つ使用して運転されると、所定の速度のときの無負荷電圧は、 第４図による電動機で、従来の方法により同一相の全コイルを直列に接続したと きの無負荷電圧の２５％しかないてあろう。これは蓄電池の電圧を１／４にする か、第２図の磁極２１２のコイルのようｌニコイルのターン数を４倍するかのい ずれかが使えることになり、したがって線径を約１／２にすることかできるので ある。これによって銅の渦電流を低く抑え低損失にすることができる。

本発明による電子ギヤボックスを経済的恩恵か受けられるように実施に移すには 、価格、容積さらにオン抵抗か容認できるスイッチか必要である。第５ａ図と第 １１図から明らかなように、５１７．５１８のようなスイッ羊は、５１１等の１ ２の半導体スイッチをオフにスイッチしながら、第５ｂ図に示す状態から第５ｃ 図に示す状態に設定することかできる。これは５１７のような配置切換スイッチ に対する要求条件を低くしている。

第７ａ図および第７ｂ図は、第５ａ図に原則的に示されている巻線スイ・羊ンゲ ・システムに利用しよう意図した滑動形ス１′・・千〇つ実施例を示す。　第７ ａ図は第７ｂａの−ｋ　−Ａで示した部分の断面図である。このスイッチには滑 動素子（ｓｌｉｄｅ　）　７０１かある。この滑動素子はすブションの目張り７ ０２かあり、本図かられかるようにハウジング内で左右方向に移動可能であが、 このハウジングは、水銀湿潤性がなく非導電性の材料７０３、スイッチの共通電 極７０４および交流電極（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　ｐｏｌｅ）　７０５−７０ ６から構成されている。接触溝動形要素７０７は導電性の液体を含んでいる。こ の導電性の液体は水銀９２．７％、銀７．２％、パラジウム０゜１％のようなア マルガム、あるいは他の導電性の液体でよい。この説明の中では、文章を読み易 くするために、水銀という語は接点用液体のために使用されている。このスイッ チの創造的概念はｉＩ＃を性の液体としての純粋の水銀に限定されるものではな い。

滑動形コネクタ７０７の役目をする水銀本体は、２Ｅ極７０４の通路７１０を介 してスプリング７０９により入れられている空洞７０８と液体でつながっている 。この部分のｌ側あるいは１部分は空洞７０８のような水銀が充満している空洞 を定義しており、板状で、かつ適切にコーティングされた鋼鉄あるいはニッケル のスプリングなど、弾性材料からつくられたスプリング７０９によって形成され ている。スプリング７０９は丸い円盤て、その弾性を強化するため、円盤７０９ ０周縁と同心円の波形にする手段か講じられている。本実施例では、スプリング ７０９の他の面は水銀に面しておらず空気（通路７１７）につながっているので 、スプリングの一部、つまりスプリングの内側の部分は自由に動くことかでき、 スプリングの周辺部はハウソング７０３あるいは電極７０４に固定され、かつ目 張りされている。たとえばスプリングは電極の一部とハウジング７０３との間に 配置され、スプリング７０９の周辺に対するこれらの部分のもたらす締め付は作 用によって保持される。

空洞７０８の内側に入るスプリングの容積により、温度変化と水銀を充填した空 洞の各種部分の容積の変化とに関係なく、水銀は妥当な一定圧力に保たれる。水 銀を充填した後、栓７１１を差し込んで密閉する。空洞に水銀を充填する場合、 空気あるいは圧縮性の液体かこの空洞内に全く入らないようにこの作業を実行し なけれはならない。またやや多めに水銀を充填しなけれはならない。

つまり、このようにすると空洞か最後に栓７１１で密閉されたとき、水銀空洞内 は空気圧以上の圧力になるのである。このようになると、スプリング７０９の弾 力か水銀に作用するように、スプリング７０９は若干外側に曲がる。

スイッチのスイッチング部分の電流方向はスイッチのオン側の矢印７１２で示さ れている。この電流方向は、矢印７１３て示す滑動素子７０１の機械的動きに直 角である。

上記説明かられかるように、第７ｂ［Ｎは本スイッチの外側を示す。電極７０５ ．７０６の隠れた部分は波線を使用して、共通電極７０４は１点波線を使用して 示されている。滑動素子の隠れた部分は波線７１５で示されている。電極７０６ の濡れた表面（隠れている）は波線７１４で示され、滑動素子７０１の開口部７ ０７の隠れた境界線は１点波線７１８で示されている。面積７１４か３／６ｍｍ て、電極７０４と電極７０６の間の距離か１ｍｍであるとすると、水銀導体の抵 抗はおよそ０．０６ミリオーム、使用する水銀の容積は約０．０６ｍ１となる。

滑動素子７０１は板状あるいは棒状の要素で、２つの並行な表面を持ち、ハウジ ング７０３の内部の溝を動くように配列されている。水銀は滑動素子を介して穴 に入り、１つの大きな表面から他の１つの大きな表面に移る。

つぎに目張り７０２かスルーホールの両側に付着する。

電極７０４，７０５．７０６によって溝の両側に適切な部分か形成されると、こ れらの部分も、四角の溝あるいは通路の、滑動素子７０１の表面に対応する内側 の大きな表面の位置にあることになる。

電極７０４−７０６は、水銀コンタクタ−１継電器の水銀で濡れた接点、接触温 度計等に適用されているノウハウを使ってつくることかできる。水銀用ニッケル ・口ジュウム金属（ｎｉｃｋｅｌ　ｗｉｔｈ　ｒｈｏｄｉｕｍ　ｐｌａｔｉｎｇ 　ｔｏｗａｒｄｓｔｈｅ　ｍｅｒｃｕｒｙ　）　、ニッケル・鉄合金あるいはニ ッケルとロジュウムでメッキされた銅なとは、その例である。

第８ａ図〜第８ｃ図および第８ｄ図〜第８ｇ図は、各相の巻線の３セクシヨンお よび４セクシヨンを使用して「電子ギヤボックス」に適した２つの別装置をそれ ぞれ示している。（第５ａ図の、巻線５１５−５１６を有する相に対応する）１ つの相の巻線だけか図示されている第８ａ図には３つの巻線セクション８０１． ８０２．８０３と、正極の横棒にあり電源の正極に接続されているる３つの半導 体スイッチ８０４と、負極の横棒にある３つの半導体スイッチ８０５かある。配 置切換スイッチ８０６−８０９をすべてセットすると、巻線セクション８０１− ８０３は直列に接続される。配置切換スイッチ８０６−８０９を第８Ｃ図に示す 通りセットすると、これらの巻線セクションは第５ｃ図に示す配置と同様に準並 列に接続される。これでｌ＝ｌと１・３のギヤレシオが得られたことになる。同 しようなパターンをｎ個の巻線セグメントに対して続けると、これに対応して１ １とｌ：ｎのギヤレシオを得ることかできる。

第８ｄ図に示す例ては、各相には巻線セクション８１１−８１４かあって、正極 の横棒にある４つの半導体スイッチ８０５と、負極の横棒にある４つの半導体ス イッチ８１６かある。第８ｅ図に示す通り配置切換スイッチをセットすると、巻 線セクション８１１−８１４は直列に接続される（この場合、スイッチ８１７の セットは関係がない）。第８ｇ図に示す通り配置切換スイッチをセットすると、 第５Ｃ図と第８Ｃ図に示す例と同様、巻線セクションは準並列に接続される。第 ８ｆ図に示す通り配置切換スイッチをセットすると、巻線セクションは、し　各 グループに２つの巻線セクションがある、２つの準並列グループに接続される。

このように３つのＦギヤＪ、ｌ：１、ｌ：２、ｌ：４か得られる。

第８ｅ図では４つの巻線セグメントすべてが直列に接続されている。この場合は 、従来の車のギヤボックスの第１のギヤに相当する低速度運転に適している。各 相の４つの巻線セグメントのＥＭＦが相加されるでいくと、（上記実施例の場合 ２２．５ｋｍ／ｈのような）低速度でも（第１図と第２図に示すような電動機に 対して）約１６０ホルトのＥＭＦか生じる。これは、従来の車で第１のギヤを使 用する場合、低速度のときモーターか高速で回転していることに相当する。電源 電流は２つの相を流れるので、各インバータの出力電流のアンペアによりトルク か８回発生する。１３６Ａのような中程度の電源電流（スイッチ８１５あるいは スイッチ８１６の各スイッチに３４Ａ）でも、本例の車輪電動機のそれぞれに（ 路面摩擦損失などを含まない値で）＋４２ＯＮｅｗｔｏｎの牽引力か生しる。し たかって４つの電動機により総合して約６００　ＯＮが生じる（１５００ｋｇの 車には理想的な４ｍ／ｓ２の加速度となる）。

従来の車の第１のギヤと同様、第８ｅ図の接続では高牽引力か生じるか最高速度 は制限される。

第８ｇ図では巻線セグメントはすへて並列に接続されている。この場合は、従来 の車の（３ギヤの）ギャポ・ノクスの第３のギヤに相当し、９０ｋｍて１６０■ のＥＬｉＦか生じる電動機の例となる。蓄電池からの入力電流とコンデンサから の交流電流は４つの巻線の間に分割される。この場合、スイッチ８１５．８１６ の各スイ・ソチかそれぞれ３４Ａの電流を運ぶものとすれば、得られる牽引力は 電動機あたり約４０ＯＮ、軍全体で１６０ＯＮＬ第８ｆ図は従来の車の第２３の ギヤに相当する配置を示す。この場合、スイッチ８１５．８１６の各スイ・ソチ かそれぞれ３４Ａの電流を運ぶものとすれば、得られる牽引力は電動機あたり約 ８０ＯＮ、軍全体で３２０ＯＮしかない。

第８ｅ図の配置を使用した２　２　、　５　ｋ　ｍ／　ｈに対しても、第８ｆ図 の配置を使用した４５ｋｒｎ／ｈに対しても、第８ｇ図の配置を使用した９０に 対しても、各電動機の端子電圧は１６０Ｖて同じである。

第８ｇ図と同様、４つの巻線がすへて並列の場合、全インダクタンスは第８ｅ図 に於ける全インダクタンスよりもはるかに小さい。これによって、高速で、した かってインバータによって使用される巻線が頻繁に変わる場合に、新しい巻線に 流れ込む強制電流の問題が少なくなるので、若干の利点か生しる。また、所定の リップル電流に対するスイッチング周波数を高くしなければならないため、やや 有利になる。

したかって「電子ギヤホックスＪにより、以下のようにシステム内の各種損失を 低減することができる。すなわち、 ＊同じ巻線電流に対し、半導体スイッチの電流か小さいため、導通時のインバー タスイッチの損失か小さい、＊同じ巻線電流に対し、ダイオードの電流か小さい ため、インバータスイッチのフリーホイール・ダイオードの損失か小さい、 ＊同じ巻線電流に対し、インバータの電力半導体の電流か小さいため、インバー タスイッチのスイッチング損失か小さく、かつスイッチング周波数を低くてきる 可能性かある、 ＊同じ巻線電流に対し、電源内部抵抗の交流電流か小さいため、損失が小さい、 ＊低リップル電流を使用できる可能性かある、＊所定の供給電圧に対して、巻線 電線を細くして、巻線内の渦電流を小さくてきるため、損失か小さい、のである 。

上に説明した構造体が通常の自動車に設置された例を第９図に示す。４つの車輪 ９０１かあり、各車輪には、１ことえば第６ａ図に示す通りの固定子とコイル配 列９０２を備えた、第１図に示したような内部電動機かある。

（第９図には、２つのＹ結線された３相か別々に図示されているか、第６ａ図に 示す通り、当然、機械的には同心である。）各電動機には、たとえば第５ａ図に 示す通りの２つのインバータ９０４かる。回転子の角度位置に関するｔＷＮはト ランスデユーサ９０３からめられ、インバータ９０４に送られる。またこの情報 はケーブル９０６により中央制御ユニット９０５に送られ、すへりゃすい表面で スピンする車輪の最高速度を制限し、ブレーキを掛けているときに車輪かロック することを防止するために、中央制御ユニットはこの情報を使用することができ る。この機能を実行するだめの追加費用はほとんと無視することできる。望まし いトルクとスイッチの設定に関する指令信号は、通常のペダルや制御盤など９０ ８を介して運転者から与えられる指令に対する応答として、中央制御ユニット９ ０５からケーブル９０７を介して送られてくる。この図で、電力は２つの蓄電池 ９０９から伝達される。この蓄電池としては、Ａｓｅａ　Ｂｒｏｗｎ　Ｂｏｖｅ ｒｉ社から提案されているサイズＢ２４０のナトリウム・硫黄電池かあり、それ を使用することかできる。電力源は本発明とは無関係である。しかしブレーキを 踏んでいるときに得られるエネルギーを蓄積することかできるならば、本発明に よる高い効率はさらに育利なものとなる。電力線はケーブル９１０て示されてい る。ケーブル９１２からの単相または３相電力を使用し、車載型充電器９１１に よって充電か行われる。蓄電池の管理と充電を制御するために特別の制御ケーブ ル９１３．９１４かる。（第９図では、機械的ブレーキ、電動機冷却装置、車内 の１２ボルト電気系統などは省略されている。）　・ 第１０図は１つの配列を示しているが、この配列により、電動機の各相について 、直列インダクタンス１００１−１００３を直列に加える可能性が与えられる。

ボックス１０１１−１０１３は、たとえば第５図あるいは第８図に示す通り、再 配置かできる巻線セグメントを表す。

（巻線セグメントが無電流のときに）スイッチ１ｏ２１−１０２３を変化させる と、インダクタンス１００＋−１００３を直列に加える可能性が与えられる。ボ ックス１０１１−１０１３は入ったり、外れたりする。

第１１ａ図は、第５ａ図に示す電動機−インバータのより完全な模式図を示す。

ユニット＋１０１は、第１１Ｃ図に示すパルス列１１０４を発生させる。このは パルス列はユニットＪ１０２に送られる。ユニット１１０２は回転子角度トラン スデユーサ＋１０３（第１図のホール素子でよい）からの情報を使用して、１２ のトランジスタのうち、ユニットｌｌ０１からのパルス列により指令されるオン 時間中にオンにスイッチしなくてはならない４つのトランジスタを選択する。

第１１ｂ図〜第１１ｄ図はゼロがらの加速を示す。第１１ｂ図の時点１１０５で 、再配置をしなくてはならない値に速度か増加すると、ユニット１１ｏ１がらの パルス列は停止する。　時ａｚｏ６で、巻線の磁気エネルギーか消費し尽くされ て加速は止まり、配置切換スイッチは第５ｃ図に示す状態に再配置される。第１ １ｄ図はこれを示す。時ａｚｏ７で再配置か達成されると、パルス列は継続する 。

＋１０１からのパルス列の周波数は配置された巻線のインダクタンスに適応する 。時点１１０５の後のインダクタンスは小さいので、パルス列の周波数は高くな る。

第９図に示す動力機構列の諸利点を手短に要約する。

本発明による電動機は所定の牽引出力に対して、従来技術の動力８１横列で使用 される電動機にくらへて格段に低損失になる。本発明による電動機の高効率と高 トルクは軽量かつ受け入れ可能な諸元と相まって、電動機を車輪のリムの中に挿 入可能とし、かくて従来技術の動力機構列に於けるギヤやトランスミッション装 置のほぼあらゆる損失の低減（上に引用したＥＴＸ−Ｉ　Ｉに対して１７０６） を可能とする。また空間を解放し両輪の間に大容量の蓄電池を配置することを可 能とする。本発明によるインバータ装置は、インバータの各種部品の損失を低減 すると共に高価なシリコン部分を活用して、廉価で小型な、あるいはより効率的 なインバータとすることを可能とする。

第１２囚は本発明による単極双投滑動形スイッチの実施例を示す。本スイッチは 水銀湿潤性の導電電極部１２０２を備えた非導電性滑動素子１２０１を含んてい る。

滑動素子は本図に見る通りハウジング内で左右方向に動作可能であるか、このハ ウジングは、非導電性の材料１２０３、スイッチの共通電極１２０４および交流 電極Ｊ２０５−１２０６から構成されている。電極１２０４−１２０６の接点表 面には水銀かある。電極表面１２０７の役目をする水銀本体は、電極の内部の通 路１２１０を介してスプリング１２０９により入れられている空洞１２０８につ ながっている。空洞１２０８の内側に入るスプリングの容積により、温度変化と 水銀を充填した空洞の各種部分の容積の変化とに関係なく、水銀は妥当な一定圧 力に保たれる。

滑動素子１２０Ｊとハウジング１２０３との形状は第７ａ９と第７ｂ図に示すも のとはとんと同じである。

第１３図は、第７ａ図と第７ｂ図に示すような実施例で使用される移動型水銀接 点を備えた滑動素子の別の実施例を示す。絶縁材料の滑動素子７０１には開口部 かありここに、穴あるいは穿孔１３０２を持ち水源で濡れやすい金属部１３０１ か挿入され、ハウジングの両壁に対する圧力を同しに保つ必要かある場合、水銀 １２０３か上部側から低部側へ流れる（第７図の７０３．７０４．７０５．７０ ６）。四角い０リングのような弾力性のある円筒状要素１３０４の目張りかある 。

第１３図に示すような滑動片を第１２図に示すような電極を組み合わせると（但 し目張り１３０４を除く）、移動水銀体１３０３を１２０７のような静止体と結 合したり分離したりすることによってスイッチング動作を行うスイッチか与えら れることになる。この水銀体と静止体とはスペーサー１３０１と電極＋２０４． １２０５．１２０６との水源で濡れやすい表面によって常に接触している。

第１４ａ図〜第１４ｃ図は、第５ａ図に使用することを意図した、第７ａ図と第 ７ｂ図の実施例と同様な２極双投スイツチを示す。電極は第１２図に示す電極と 同じであるが、第７ａ図と第７ｂ図との滑動片と同様、滑動片には空洞がある。

上から見た本スイッチが第１４ｂ図に示されている。Ａ−Ａの断面図は第１４ａ 図に示されている。第１４ｃ図の縮尺図か示すスイッチは、第５ａ図に示す本発 明によるインバータの、１つの相に使用されているスイッチと同じである。８つ の水銀電極があり、その６つの水銀電極には、各電極に１つの端子タブがある二 重電極Ｉ４０２．１４０３．１４０４かあり、２つ〜重電極１４０１．１４０５ には２つの端子タブかある。

第１４ａ図の中で水銀には影かつけられている。第一図の位置＋３２と同様、電 動機化した車輪の内側に挿入される場合は、簡単なケーブル配線で可能なような 機械的配列になっている。コイルに対する接続は本スイッチのハウジング１２０ ３の一方の側にあり、Ｙ結線の中点と外部のブリッジ辺とに対する接続はハウジ ング１２ｏ３の他側にある。

第１５ａ図〜第１５ｃ図は、第１図および第２図に示す電動機と同様な非常に小 さな巻線損失の電動機に、並列結合した巻線が使用されるときの問題の１つが示 されている。各相の巻線は２つの巻線セクションに分割され、これらの２つの巻 線セクションは並列に接続される。第１図および第２図に示す電動機は、９０ｋ ｍのに速度に対して各巻線セグメントに約８０ＶのＥＭＦが生じる。

第１図および第２図に示す電動機を構成する各部品には製造許容限界があるから 、ＥＭＦｔ圧に差が現れる。空隙】０１と永久磁石２０２の強さはＥＭＦに対す る重要な要因である。第１５ｂ図および第１５Ｃ図は、この製造許容限界によっ て巻線セクション１５１３．１５１６に対して＋５％のＥＭＦｔ圧差が、巻線セ クション１５１４．１５１５に対して一５％のＥＭＦｔ圧差が生じた場合を示す 。説明の時点で、巻線セクション１５１１．１５１２のＥＭＦはゼロで負荷電流 は与えられていない（スイッチ］、　５０１−１５０６はすべである時間オフと なっていた）。この場合、第１５ａ図の回路は第１５ｂ図の回路に単純化するこ とができる。相殺する２つのＥ〜１８４Ｖ、７６Ｖは、第１５ｃ図に示す通り、 正味８Ｖの１つのＥＭＦで置き換えることかできる。この場合、誘起するループ 電流はによって、各相部に８１８１０゜０５０＝１２８０Ｗか消費される。各電 動機には２つの消費する相かあり、（第９図に示す）乗用車には４つの電動機が あるから、図示の実施例では１０２４０Ｗになり、これは平坦地を９０ｋｍで走 る中クラスの乗用車を駆動するために必要な機械力とほぼ同しである。

第１５ａ図−第１５ｃ図に於けるループ電流損の計算には、図示の例を単純化す るため、いくつかの仮定か設けられている。負荷電流がインバータから供給され るとしてもこの例か現れる。すなわち、いずれにせよ差電流（ｄｉｆｆｅｒｅｎ ｃｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ）が流れるから、損失か生しることは同じである。第３の 相の巻線セグメント１５Ｊ１、ｌ５１２のＥＭＦかゼロと異なりかつ等しくない とすれば、第３の相にもループ電流が生じて、ループ電流損の一因となる。

第１図および第２図に示す電動機と同様、低抵抗の電動機には永久磁石から発生 する強い磁界がある。巻線を通過するかなりの漏洩磁束かあり、並列結合された 巻線に不要なＥ　Ｍ　Ｆか発生する。これはもう一つのループ電流源を加えるこ とになる。

したかって、巻線セグメントか並列結合されると、低抵抗の電動機に容認し難い 損失が簡単に発生する。

本発明の考えの範囲内で、上に説明した電動機の変更や改造かできることは、当 業者には明かであろう。

従来の電動機と同様、固定子は回転子の外側に配置することも可能である。第２ 図に示す通り、固定子部はかなり薄くつくることかできるため、電動機全体が同 一外径の内側固定子電動機とほぼ同じ空隙を持った直径で外側固定子電動機をつ くることかできる。

各グループの磁極数は各相のｆＢ磁極グループ同様、多数の異なる値をとること かできる。しかし、ベアリングの放射方向の荷重を軽くするので、各相に対して 偶数の磁極グループとすることか望ましいことが多い。相の数と磁束バランシン グ極の幅は各種条件に合わせて変更することかできる。永久磁石によって使用さ れる周縁部は調整可能である。第１図および第２図のホール素子１１２から得ら れる角度位置情報は、別種のセンサーあるいはトランスデユーサによる情報に置 き換えても良い。

電動機を常にリムの内側に設置することが必要とは限らない。柔軟性のある結合 具、ギヤあるいは機械エネルギーを車輪に伝達する他の機械装置を使用して、電 動機を車体に固定しても良いのである。しかしこのような追加要素を使用すれば 重量と損失も追加される。

固定子を構成する薄板鉄板のシートを僅かに曲げるのと同様、コギングトルクを 減少させる予防措置の適用が可能である。

本発明の考えの範囲内で、上に説明した電動機の変更や改造かできることは、当 業者には明かであろう。

第５図に図示した例はスイッチング要素にＭ　ＯＳ　Ｆ　ＥＴデバイスを使用し 、ブリッジ辺の構成に使用されるフリーホイール・ダイオードにＭＯ３ＦＥＴ寄 生ダイオードを使用している。他の種類のスイッチ、たとえば、バイポーラ−接 合トランジスタ、バイポーラ−変調形ＦＥＴ、バイポーラ−・ダーリントン、絶 縁ゲート・バイポーラ−トランジスタ、サイリスター等を使用したスイッチにも 本発明の考えか使用てきジ、簡１ｉ゛・１ツノ辺構成は直列プロツキ〉グダ１す −Ｌ、不飽和型あるいは飽和型インダクタ、不飽和型相互インダクタンスを使用 したブリッジ辺回路、Ｒ６いは再配置不能な巻線を備えた従来のイン・−ぐに使 用されている他のブリッジ辺回路を使用して、５りの構成で置き換えることかで きる。こτ−ら諸例については、ＳＧＳ　トムソン・パワー・モーニーし・；− タ・ブック、第１版、３２ベージ１−４下１３１ページを参照されたい。

ここに示した実施例には双投スイ〕・峯つ１使用されている。これらの双投スイ ッチは（非常に多数の）単投スイッチあるいは別のスイッチによる配置で置き換 えることかできる。

ここに示した実施例には巻線の再配置に導電性液体のスイッチング要素か使用さ れている。別のスイッチング要素も本発明の考えの範囲内で使用できる。

ここに示した実施例は３相を使用している。別の相数も本発明の考えの範囲内で 使用できる。

ここに示した実施例では、全巻線セクションは全配置の中で使用されている。本 発明の考えには、ある配置では使用されない巻線セグメントかあるという別学も 含まれている。たとえば、３つの巻線セグメントについて、ｌ）全巻線セグメン トを重亜列に、２）全巻線セグメントを直列に、３）第３の巻線セグメントは接 続せずに、２つの巻線セグメントだけを直列に、配置することかてきる。

ここに示した実施例では配置切換スイッチは直流式Ｃｇａｌｖａ旧Ｃ）である。

原則として半導体スイ、ノチ、たとえばトライアック、が使用されるであろう。

現在の半導体テクノロジーは、本発明による液体式導電スイッチと競争てきる価 格／性能／寸法のデータを備えたスイッチを提供するところまでに至っていない 。

国際調査報告 嘩、＋６＋１ｌｓ１．、ム＊−ｗ−ａ−ｓ−ＰＣＴ／ＳＥ９１１００６８３＋− ｗ−ｍｓｓｄＡ１ｍｌ　ｃＪ＋＋−ｗ−ＰＣＴ／ＳＥ　９１１００６８３フロン トページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（Ｂ Ｆ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ｋｉＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、 ＴＧ）、ＡＴ、ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ５，ＤＥ、　 ＤＫ。

ＥＳ、ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、ＭＣ，Ｍ Ｇ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ，ＳＤ、ＳＥ、ＳＵ、　ＵＳ

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. １．電気装置であって、 等間隔て交互に形成きれ、かつ電機子極の端部と対向するように配列された異な る磁極を有する界磁磁石と、電極子鉄心と電機子巻線を備えた電機子であって、 前記鉄心は突出した磁極を備え、これらの磁極の各１つは電気巻線により巻かれ て複数位相の電力源に接続されている前記電機子と、 前記界磁磁石の前記磁極と前記電機子との間に空隙か存在するような方法により 、相対的に動くように配列されている前記界磁磁石および前記電機子とから成り 、前記磁極は、磁極グループの巻線が同一電気位相に接続されるような方法によ り磁極グループを構成し、各磁極グループは少なくとも２つの磁極を含み、磁極 グループの各磁極は同一磁極グループの他の磁極に隣接して配置され、磁極グル ープ間で同一位相に接続され、位相ごとに１つ以上の磁極グループがある場合は 他の電気位相に接続されている少なくとも１つの磁極グループがあり、磁極グル ープの前記磁極のピッチは前記界磁磁石の磁極のピッチに等しく、 磁極グループに属していない磁極は磁束バランシング極であって、磁束バランシ ング極の各１つは隣接する２つの磁極グループに隣接し、かつ隣接する２つの磁 極グループの中間に配置され、前記磁束バランシング極は巻線が無いか、あるい は磁極グループの各磁極に属している巻線のターン数と異なるターン数の巻線、 たとえば、前記磁極グループの各磁極に属している巻線のターン数と比較して少 ないターン数の巻線を備えている、ことを特徴とする電気装置。
2. ２．請求項１記載の電気装置であって、全磁極グループは同数の磁極を含んでい ることを特徴とする電気装置。
3. ３．請求項１〜請求項２のいずれか１つに記載の電気装置であって、磁束バラン シング極の対向する両側のスロットのピッチ長は、磁極グループの各磁極のピッ チ長よりも、かなり小さいか、あるいはかなり大きいことを特徴とする電気装置 。
4. ４．請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気装置であって、前記磁束バ ランシング極のピッチ長は（ｎ／ｐ）．ａであって、ここｎは、位相の数、ｐは 共通する整数因数を持たない小さい自然数であり、ａは前記磁極グループの各磁 極のピッチ長、であることを特徴とする電気装置。
5. ５．請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電気装置であって、各磁極グル ープの各磁極の巻線はすべて同じターン数を含んでいることを特徴とする電気装 置。
6. ６．請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電気装置であって、前記装置は ブラシレス直流電動機であることを特徴とする電気装置。
7. ７．請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の電気装置であって、前記装置は 回転装置であって、同一直径のところで対向して位置している各磁極は同一電気 位相に接続せれていることを特徴とする電気装置。
8. ８．ｎ個の電気位相に分割された巻線を有し、スイッチで制御される電動機であ って、 界磁磁石を支持、あるいは構成する電動機の第１の部分と、 各位相に対する電機子巻線を支持する電機子を構成する電動機の第２の部分であ って、各位相に対する前記巻線は２つの巻線セグメントを構成する前記第２の部 分と、電動機の他の部分と関連して電動機の各部分の１つを動かすため、あるい は一般的には電動機の他の部分と関連して電動機の各部分の１つにトルクまたは 力を作用させるため、電力源に接続されるとともに巻線に接続され、前記巻線に 適切な時刻に電力を供給するように制御装置によって制御されるように意図され た第１の電力スイッチを構成する被制御回路網と、 を含み、 前記配置切換スイッチは、各位相の巻線の２つの巻線セグメントを再配置するた め、 前記スイッチの１つの位置において、各位相の２つの巻線セグメンは相互に直列 に接続され、もう１つの位置において、各位相の２つの巻線セグメントは、これ ら２つの巻線セグメントを含む並列ループが第１の電力スイッチの少なくとも１ つを含むように準並列に接続され、 るような方法で配列されていることを特徴とする電動機。
9. ９．請求項８記載の電動機であって、前記スイッチング回路網は２つの巻線セグ メントの各１つに対して２つの第１の電力スイッチを含み、配置切換スイッチの 第２の位置に対する並列ループにおいて、該ループは前記２つの巻線セグメント を含み、これらの巻線セグメントの各１つは自身の第１の電力スイッチを介して 電力源の正極および負極に接続可能てあって、したがって各並列ループの中に少 なくとも２つの第１の電力スイッチがある、ことを特徴とする電動機。
10. １０．ｎ個の電気位相に分割された巻線を有し、スイッチで制御される電動機で あって、 界磁磁石を支持、あるいは構成する電動機の第１の部分と、 各位相に対する電機子巻線を支持する電機子を構成する電動機の第２の部分であ って、各位相に対する前記巻線は一定数（ｍ）および少なくとも２つの巻線セグ メントを構成する前記第２の部分と、 電動機の他の部分と関連して電動機の各部分の１つを動かすため、あるいは一般 的には電動機の他の部分と関連して電動機の各部分の１つにトルクまたは力を作 用させるため、電力源に接続されるとともに巻線に接続され、前記巻線に適切な 時刻に電力を供給するように制御装置によって制御されるように意図された第１ の電力スイッチを構成する被制御回路網と、 を含み、 前記配置切換スイッチは、各位相の巻線の一定数の巻線セグメントを再配置する ため、 前記スイッチの１つの位置において、各位相の一定数の巻線セグメンは相互に直 列に接続され、もう１つの位置において、各位相の一定数の巻線セグメントは準 並列に接続され、これら巻線セグメントの１端は相互に接続され、これら巻線セ グメントの他端は電力源の正極および負極に接続可能である、ような方法で配列 されており、 前記スイッチング回路網は各位相の２つの巻線セグメントの各１つに対して２つ の第１の電力スイッチを含み、一定数の巻線セグメントが準並列配置の場合、こ れらの巻線セグメントの各１つは自身の第１の電力スイッチを介して電力源の正 極および負極に接続可能である、ことを特徴とする電動機。
11. １１．請求項８〜請求項１０のいずれか１つに記載の電動機てあって、準並列配 置の場合２つあるいは一定数の巻線セグメントの各１つの１端は、電力源の正極 および負極に接続される２つの第１の電力スイッチを構成するブリッジ辺の中心 に接続されていることを特徴とする電動機。
12. １２．請求項８〜請求項１１のいずれか１つに記載の電動機であって、各位相に 対して直列配置の場合、直列に接続されているグメントの１端はブリッジ辺の中 心、あるいは、各ブリッジ辺が電力源の正極および負極に接続される２つの第１ の電力スイッチを構成する、並列に接続されたブリッジ辺の中心に接続されてい ることを特徴とする電動機。
13. １３．請求項８〜請求項１２のいずれか１つに記載の電動機であって、各位相の 巻線は中点のあるスター結線で接続されていることを特徴とする電動機。
14. １４．請求項１３記載の電動機であって、準並列配置において２つの巻線セグメ ントの１端、あるいは一定数の巻線セグメントの１端は、すべてスター結線の中 点に接続されていることを特徴とする電動機。
15. １５．請求項８〜請求項１４のいずれか１つに記載の電動機であって、各位相の 巻線は４つの巻線セグメントを構成し、かつ、これら４つの巻線セグメントは配 置切換スイッチによって、 全て直列、 すべて率並列、あるいは 準並列に接続されている対の２つが直列、に接続されることを特徴とする電動機 。
16. １６．請求項８〜請求項１５のいずれか１つに記載の電動機であって、第１の電 力スイッチは、たとえばＭＯＳＦＥＴスイッチのような半導体スイッチであるこ とを特徴とする電動機。
17. １７．請求項８〜請求項１６のいずれか１つに記載の電動機であって、各位相の ２つあるいは一定数の巻線セグメントの各１つに対して、これらの巻線セグメン トの両端に少なくとも１つの双投型の配置切換スイッチがあることを特徴とする 電動機。
18. １８．請求項８〜請求項１７のいずれか１つに記載の電動機であって、第１の電 力スイッチの制御装置は、配置切換スイッチがスイッチされるとき、これらの電 力スイッチをオフとするようになっていることを特徴とする電動機。
19. １９．電動機に使用するスイッチング回路網であって、前記電動機はｎ相に分割 された巻線を備え、各位相に対する前記巻線は２つの巻線セグメントを構成する 前記回路網は、 制御装置によって制御され、第１の電力スイッチにより周期的かつ交互にオンお よびオフにスイッチされ、たとえば電流源の交流電極に接続され、電動機を接続 するように意図される、第１の電力スイッチと、各位相の２つの巻線セグメント をの相互接続を変更する前置切換スイッチと、 を含み、 前記配置切換スイッチは、 前記スイッチの１つの位置において、各位相の２つの巻線セグメンは相互に直列 に接続され、もう１つの位置において、各位相の一定数の巻線セグメントは準並 列に接続され、つまりこれらの２つの巻線セグメントを含む並列ループは第１の 電力スイッチの少なくとも１つを含む、 ような方法により、 前記２つの巻線セグメントに接続されることを特徴とするスイッチング回路網。
20. ２０．請求項１９記載のスイッチング回路網であって、２つの巻線セグメントの 各１つに対する２つの第１の電力スイッチと、配置切換スイッチの第２の位置に 対する並列ループにおいてこのループには２つの巻線セグメントがあり、これら の巻線セグメントの各１つは自身の第１の電力スイッチを介して電源の両極に接 続可能であって、各並列ループの中に２つの電力スイッチがあることを特徴とす るスイッチング回路網。
21. ２１．ｎ相に分割された巻線を備え、各位相に対する前記巻線は一定数および少 なくとも２つの巻線セグメントを含む電動機に使用するスイッチング回路網であ って、制御装置によって制御され、第１の電力スイッチにより周期的かつ交互に オンおよびオフにスイッチされ、たとえば電流源の交流電極に接続され、電動機 を接続するように意図される、第１の電力スイッチと、各位相の一定数の巻線セ グメントの相互接続を変更する配置切換スイッチと、 を含み、 前記配置切換スイッチは、 前記スイッチの１つの位置において、各位相の一定数の巻線セグメンは相互に直 列に接続され、もう１つの位置において、各位相の一定数の巻線セグメントは準 並列に接続され、これら巻線セグメントの１端は相互に接続され、これら巻線セ グメントの他端は電力源の正極および負極に接続可能である、ような方法で前記 一定数の巻線セグメントに配列されており、 前記スイッチング回路網は各位相の前記巻線セグメントの各１つに対して２つの 第１の電力スイッチを含み、前記一定数の巻線セグメントが準並列配置の場合、 これらの巻線セグメントの各１つは自身の第１の電力スイッチを介して電源の両 極に接続可能である、ことを特徴とするスイッチング回路網。
22. ２２．請求項１９〜請求項２１のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、準並列配置の場合、２つあるいは一定数の巻線セグメントの各１つの１端 は２つの第１の電力スイッチを含むブリッジ辺の中点に接続され、電力源の正極 および負極に接続されるようにされている、ことを特徴とするスイッチング回路 網。
23. ２３．請求項１９〜請求項２２のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、各相に対する直列配置において、直列に接続されている巻線セグメントの １端はブリッジ辺の中点、あるいは並列に接続されているブリッジ辺の２つの中 点に接続され、電力源の正極および負極に接続されるようにされている、ことを 特徴とするスイッチング回路網。
24. ２４．請求項１９〜請求項２３のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、各位相の巻線は中点のあるスター結線で接続されていることを特徴とする スイッチング回路網。
25. ２５．請求項２４記載のスイッチング回路網であって、準並列配置の場合、２つ の巻線セグメントあるいは一定数の巻線セグメントは前記スター結線の中点に接 続されている一端を有することを特徴とするスイッチング回路網。
26. ２６．請求項１９〜請求項２５のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、角位相の巻線は４つの巻線セグメントを有し、かつこれら４つの巻線セグ メントは配置切換スイッチによって、 全て直列、 すべて準並列、あるいは 準並列に接続されている対の２つが直列、に接続されることを特徴とするスイッ チング回路網。
27. ２７．請求項１９〜請求項２６のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、第１の電力スイッチは、たとえばＭＯＳＦＥＴスイッチのような半導体ス イッチであることを特徴とするスイッチング回路網。
28. ２８．請求項１９〜請求項２７のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、各位相の２つあるいは一定数の巻線セグメントの各１つに対して、これら の巻線セグメントの両端に少なくとも１つの双投型の配置切換スイッチがあるこ とを特徴とするスイッチング回路網。
29. ２９．請求項１９〜請求項２８のいずれか１つに記載のスイッチング回路網であ って、配置切換スイッチがスイッチされるとき、第１の電力スイッチの制御装置 は、これらの電力スイッチをオフとするようになっていることを特徴とするスイ ッチング回路網。
30. ３０．電気装置であって、 電気的に導通となる部分を有する第１の部分と、相互に絶縁されかつ電気端子を 備えた、電気的に導通する２つの接点を有する第２の部分と、第１の部分の電気 的導通部が、以下のような方法で、すなわち、電流は第１の部分の導通部を介し て第２の部分の導通接点部の間を通過することができ、この電流の方向は第１の 部分の導通部の接触部分および第２の部分の導通部の接触部分と必ず直角となる ような方法で、第２の部分の２つの電気的導通部と接触する１つの位置と、第１ の部分の導通部を介して第２の部分の導通部の間を電流が流れず、したがって可 動部分の導通部と第２の部分の少なくとも１つの接触部との間に接触が起こらな いというもう１つの位置と、 の間を相互に関して動くようになっている第１と第２の部分と、 を含み、 第１の部分の導通部及び／或いは第２の部分の導通部は、水銀のような流動性の ある導電性液体或いはそれを用いた流動性のある合金からつくられている、こと を特徴とする電気装置。
31. ３１．電気装置であって、 電気的に導通となる部分を有する第１の部分と、相互に絶縁されかつ電気端子を 備えた、電気的に導通する２つの接点を有する第２の部分と、第１の部分の電気 的導通部が、以下のような方法で、すなわち、電流は第１の部分の導通部を介し て第２の部分の導通接点部の間を通過することができ、この電流の方向は第１の 部分および第２の部分の相対的動きの方向と必ず直角となるような方法で、第２ の部分の２つの電気的導通部と接触する１つの位置と、 第１の部分の導通部を介して第２の部分の導通部の間を電流が流れず、したがっ て可動部分の導通部と第２の部分の少なくとも１つの接触部との間に接触が起こ らないといるもう１つの位置と、の間を相互に関して動くようになっている第１ と第２の部分と、 を含み、 第１の部分の導通部及び／或いは第２の部分の導通部は、水銀のような流動性の ある導電性液体或いはそれを用いた流動性のある合金からつくられている、こと を特徴とする電気装置。
32. ３２．請求項３０〜請求項３１のいずれか１つに記載のスイッチてあって、第２ の部分は通路を構成し、この通路の内側で第１の部分は第２の部分に関連して動 くことができることを特徴とするスイッチ。
33. ３３．請求項３２記載のスイッチであって、第１の部分の導通部が導電性の液体 からつくられている場合、第１の部分は、第１の部分の大表面からもう１つの大 表面に伸びているスルーホールを備えた絶縁板或いは絶縁棒は、この絶縁板或い は絶縁棒は第２の部分の内側で動くことが可能であることを特徴とするスイッチ 。
34. ３４．請求項３３記載のスイッチであって、前記スルーホールは第１の部分の大 表面と必ず直角に伸びていることを特徴とするスイッチ。
35. ３５．請求項３２記載のスイッチであって、第１の部分の導通部が導電性の液体 からつくられている場合、第１の部分は以下のような方法で、すなわち、絶縁部 は導電性の液体で充填されている通路の内側の空間を限定し、これによってこの 空間は第１の部分の導通部を形成することができるような方法で、絶縁部を含ん でいることを特徴とするスイッチ。
36. ３６．請求項３２記載のスイッチであって、第２の部分の導通部が導電性の液体 からつくられている場合、第１の部分は大表面を持った絶縁板或いは絶縁棒を有 し、第１の部分の導通部は前記大表面の１つから対向する他の大表面に伸びてい ることを特徴とするスイッチ。
37. ３７．請求項３０〜請求項３６のいずれか１つに記載のスイッチであって、第１ の部分の導通部が導電性の液体を含んでいる場合、この第１の部分の導通部は、 第２の部分の電気的導通部と機械的に接触しないように位置づけされた固体の導 通部支持構造体を有することを特徴とするスイッチ。
38. ３８．請求項３０〜請求項３７のいずれか１つに記載のスイッチであって、導電 性液体を含む１つまたはそれ以上の空洞は、板状の弾力性のある要素により入れ らたスプリングであって、その１側は導電性液体に面し、他側は機械的制約を受 けないことを特徴とするスイッチ。
39. ３９．請求項３０〜請求項３８のいずれか１つに記載のスイッチであって、導電 性液体を含む１つまたはそれ以上の空洞は、板状の弾力性のある要素により入れ らたスプリングであって、その１側は導電性液体に面し、他側は自由に動くこと ができるので、本要素により前記導電性液体の圧力を適切に維持することができ ることを特徴とするスイッチ。