JP2001309631A - Electric machine, inverter circuit and inverter unit - Google Patents

Electric machine, inverter circuit and inverter unit

Info

Publication number
JP2001309631A
JP2001309631A JP2000118980A JP2000118980A JP2001309631A JP 2001309631 A JP2001309631 A JP 2001309631A JP 2000118980 A JP2000118980 A JP 2000118980A JP 2000118980 A JP2000118980 A JP 2000118980A JP 2001309631 A JP2001309631 A JP 2001309631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
winding
power supply
switching element
electric machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000118980A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4639429B2 (en
Inventor
Kazuhiko Asada
和彦 麻田
Tomoya Fujinami
知也 藤濤
Yasumichi Kobayashi
保道 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000118980A priority Critical patent/JP4639429B2/en
Publication of JP2001309631A publication Critical patent/JP2001309631A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4639429B2 publication Critical patent/JP4639429B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Brushless Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a usual structure requires a number of parts for constituting an inverter circuit 2, and especially, the use of 6 pieces of switching elements therein incur a complicated structure and a high cost for a unit as well as an enlargement of a shape. SOLUTION: An electric machine has a structure wherein N pieces of windings 65 to 67 that a second substance 63 comprises and are disposed at 360/N degree are connected to one piece of a common terminal 68 and to N pieces of terminals 50 to 52, and wherein one phase winding among them is connected such that the direction of a magnet flux generating upon a current pass from the common terminal opposes to another N-1 phase winding. Thereby, the structure can reduce the number for use of the switching elements comparing with a usual one, and the simplicity thereof can also reduce the electric machine in cost, in size and in weight.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭や工場、
店舗、事務所などの産業用として使用される、空調機
器、家事機器、回転調理器などに使用される電動機、ま
たはエンジンや風車などの動力から電気パワーを得るた
めの発電機等の電気機械と、この電気機械に電力を供給
するまたは電力を引き出して直流の電気パワーに変換す
るインバ一タ回路と、前記電気機械とインバ一タ回路と
を組み合わせたインバ一タ装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to general households and factories,
Electric machines such as air conditioners, household appliances, rotary cookers, etc., used for industries such as stores and offices, or electric machines such as generators for obtaining electric power from the power of engines and windmills. The present invention also relates to an inverter circuit for supplying electric power to the electric machine or extracting electric power and converting the electric power into DC electric power, and an inverter device combining the electric machine and the inverter circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のインバ一タ装置は、図13に示し
ている構成となっている。すなわち、直流電源1とイン
バ一タ回路2と電動機3の巻線を有しているものであ
る。直流電源1は、100Vで60Hzの商用電源4
と、商用電源4に接続した整流回路5と、整流回路5の
出力に接続した平滑用のチョークコイル6と平滑用のコ
ンデンサ7を有している。
2. Description of the Related Art A conventional inverter device has a configuration shown in FIG. That is, it has a DC power supply 1, an inverter circuit 2, and a winding of an electric motor 3. The DC power supply 1 is a commercial power supply 4 of 100 V and 60 Hz.
And a rectifier circuit 5 connected to the commercial power supply 4, a smoothing choke coil 6 and a smoothing capacitor 7 connected to the output of the rectifier circuit 5.

【0003】インバ一タ回路2は、直流電源1からの直
流電圧を受けて動作するもので、スイッチング素子8、
9、10、11、12、13と、ダイオード14、1
5、16、17、18、19と、各スイッチング素子の
オンオフを制御する制御回路20によって構成されてい
る。
The inverter circuit 2 operates by receiving a DC voltage from the DC power supply 1, and includes a switching element 8,
9, 10, 11, 12, 13 and diodes 14, 1
5, 16, 17, 18, and 19, and a control circuit 20 for controlling on / off of each switching element.

【0004】電動機3を構成する巻線21,22,23
は、前記インバ一タ回路2の出力に接続されている。
[0004] The windings 21, 22, 23 constituting the electric motor 3
Are connected to the output of the inverter circuit 2.

【0005】図14は、電動機3の構成を示す断面図で
ある。電動機3は、回転子24と固定子25を有してお
り、回転子24は軸26を中心に回転自在となってい
る。
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of the electric motor 3. The electric motor 3 has a rotor 24 and a stator 25, and the rotor 24 is rotatable about a shaft 26.

【0006】また回転子24は、4つの歯部のある鉄心
27で構成している。固定子25は、コイル29、3
0、31、32、33、34を巻装した6つの歯部を有
している鉄心28で構成している。
The rotor 24 comprises an iron core 27 having four teeth. The stator 25 includes coils 29, 3
It comprises an iron core 28 having six teeth around which 0, 31, 32, 33 and 34 are wound.

【0007】図15は、電動機3の各コイルの結線図を
示したものである。コイル29とコイル30とは直列に
接続して巻線21となっており、3相電動機を構成する
3相巻線の内の1相を構成し、同様にコイル31とコイ
ル32とは直列に接続して巻線22となっており他の1
相を、またコイル33とコイル34とは直列に接続され
て巻線23となっており、さらに他の1相を構成してい
る。巻線21と巻線22と巻線23の両端は、端子a、
b、c、d、e、fとなっている。
FIG. 15 shows a connection diagram of each coil of the electric motor 3. The coil 29 and the coil 30 are connected in series to form a winding 21, and constitute one phase of a three-phase winding constituting a three-phase motor. Similarly, the coil 31 and the coil 32 are connected in series. The other 1
The phase and the coil 33 and the coil 34 are connected in series to form the winding 23, and constitute another phase. Both ends of the winding 21, the winding 22, and the winding 23 are connected to a terminal a,
b, c, d, e, and f.

【0008】このとき、回転子24と固定子25の双方
に設けている歯部の重なり度合いは、回転子24の回転
角度によって変化するものである。従って前記巻線2
1,巻線22,巻線23の自己インダクタンスの値は、
回転子24の回転によって増減するものとなる。
At this time, the degree of overlap between the teeth provided on both the rotor 24 and the stator 25 changes depending on the rotation angle of the rotor 24. Therefore, the winding 2
The values of the self-inductance of the winding 1, the winding 22, and the winding 23 are
It is increased or decreased by the rotation of the rotor 24.

【0009】以上の構成で、従来のインバ一タ装置は、
制御回路20がスイッチング素子8、9、10、11、
12、13のオンオフを制御することによって回転子2
7を回転駆動でき、直流電源1の電気パワーを動力パワ
ーに変換して利用することができるものとなっている。
すなわち、制御回路20はスイッチング素子8、9、1
0、11、12、13のオンオフを正確に制御すること
によって、巻線21、巻線22、巻線23に順序よく電
流の供給が行われ、各巻線が発生する磁界によって回転
子27を駆動するトルクが発生するものである。
With the above configuration, the conventional inverter device has:
The control circuit 20 controls the switching elements 8, 9, 10, 11,
The rotor 2 is controlled by controlling the on / off of the
7 can be driven to rotate, and the electric power of the DC power supply 1 can be converted into motive power and used.
That is, the control circuit 20 controls the switching elements 8, 9, 1
By controlling ON / OFF of 0, 11, 12, and 13 accurately, current is supplied to the winding 21, the winding 22, and the winding 23 in order, and the rotor 27 is driven by the magnetic field generated by each winding. This is where torque is generated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成のもの
は、インバ一タ回路2を構成する部品の点数が多く、特
にスイッチング素子を6個使用するため、構成が複雑で
装置のコストが高くなり、形状も大となるという課題を
有している。
The conventional structure has a large number of parts constituting the inverter circuit 2, and particularly uses six switching elements, so that the structure is complicated and the cost of the apparatus is high. And the shape also becomes large.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、第2の物体が
有する(360/N)度に配置したN個の巻線の接続を
1個の共通端子とN個の端子に接続し、その内の1相の
巻線は、前記共通端子から電流を流した際に発生する磁
束の向きが、他のN−1相の巻線に対して逆となるよう
に接続した構成として、スイッチング素子の使用数を従
来の技術に比較して少なくでき、簡単な構成で、低コス
ト化、小形化、軽量化した電気機械としている。
According to the present invention, a connection of N windings arranged at every (360 / N) of the second object is connected to one common terminal and N terminals, One of the windings is connected so that the direction of the magnetic flux generated when a current flows from the common terminal is opposite to that of the other N-1 windings. The number of elements used can be reduced as compared with the conventional technology, and the electric machine has a simple configuration, low cost, small size, and light weight.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】請求項1に記載した発明は、第2
の物体が有する(360/N)度に配置したN個の巻線
の接続を1個の共通端子とN個の端子に接続し、その内
の1相の巻線は、前記共通端子から電流を流した際に発
生する磁束の向きが、他のN−1相の巻線に対して逆と
なるように接続した構成として、スイッチング素子の使
用数を従来の技術に比較して少なくでき、簡単な構成
で、低コスト化、小形化、軽量化した電気機械としてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
The connection of N windings arranged at (360 / N) degrees of the object is connected to one common terminal and N terminals, and the one-phase winding is connected to the common terminal through the common terminal. As a configuration in which the direction of the magnetic flux generated when flowing is reversed so as to be opposite to the other N-1 phase windings, the number of switching elements used can be reduced as compared with the conventional technology, It is an electric machine with a simple configuration, low cost, small size, and light weight.

【0013】請求項2に記載した発明は、第1の物体が
磁性体を有する構成として、現時による性能の劣化がな
く、また簡単な構成の電気機械としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric machine having a simple structure, in which the first object has a magnetic material, without deterioration in performance due to the present case.

【0014】請求項3に記載した発明は、第2の物体
が、コイルを巻装したNの倍数の歯部を有し、この歯部
の内少なくとも1つは第1の物体に面する側に複数の小
歯を有する構成としてインダクタンスの変化の周期が速
くなり、高トルクを発生できて起動性の高い、簡単な構
成の電気機械としている。
According to a third aspect of the present invention, the second object has a multiple of N teeth wound with a coil, at least one of the teeth having a side facing the first object. An electric machine having a plurality of small teeth has a simple structure in which the cycle of change in inductance is fast, high torque can be generated, and startability is high.

【0015】請求項4に記載した発明は、N=3とした
構成として、簡単な構成の3相式の電気機械を実現して
いる。
The invention described in claim 4 realizes a three-phase electric machine having a simple configuration as the configuration where N = 3.

【0016】請求項5に記載した発明は、コンデンサ
と、少なくとも1個の電源端子と、N相の電気機械を接
続するN個の電気機械端子と、ダイオードとスイッチン
グ素子の直列回路をN個有し、それぞれのダイオードと
スイッチング素子の接続点を前記電気機械端子に接続
し、前記N個の直列回路の内少なくとも1個は高電位側
をスイッチング素子とし低電位側をダイオードとし、前
記N個の直列回路の内少なくとも1個は低電位側をスイ
ッチング素子とし高電位側をダイオードとし、またN個
の直列回路の両端は並列に接続して一方の端子を前記電
源端子とし、他方の端子には前記コンデンサの一方の端
子を接続し、前記コンデンサの他方の端子は、前記電源
端子に接続した直流電源の一端子に接続するようにし
て、スイッチング素子がターンオフする際に前記各巻線
のインダクタンスが蓄えたエネルギーを有効に再利用で
き、必要なスイッチング素子の数を最小限とした、低コ
スト、小形、軽量のインバ一タ回路としているものであ
る。
The invention according to claim 5 has a capacitor, at least one power supply terminal, N electric machine terminals for connecting an N-phase electric machine, and N series circuits of diodes and switching elements. A connection point between each diode and the switching element is connected to the electromechanical terminal. At least one of the N series circuits has a switching element on a high potential side and a diode on a low potential side, and the N series circuits have At least one of the series circuits has a low-potential side as a switching element and a high-potential side as a diode. Both ends of the N series circuits are connected in parallel so that one terminal is the power terminal and the other terminal is One terminal of the capacitor is connected, the other terminal of the capacitor is connected to one terminal of a DC power supply connected to the power supply terminal, the switching element Energy inductance of the windings is stored when N'ofu be effectively reused, and minimize the number of required switching elements, those that are low cost, compact, and inverter Ichita circuit lightweight.

【0017】請求項6に記載した発明は、電源端子に接
続したスイッチング素子をオンさせてコンデンサを充電
して起動し、直流電源からの電力を電気機械に供給する
ようにして、スイッチング素子がターンオフする際に各
巻線のインダクタンスが蓄えたエネルギーを有効に再利
用でき、スイッチング素子の使用数が少なく、また第1
の物体と前記第2の物体との相対位置がいかなる条件で
あっても起動が容易にできる低コスト、小形、軽量のイ
ンバ一タ回路としている。
According to a sixth aspect of the present invention, a switching element connected to a power supply terminal is turned on to charge and start a capacitor, and power from a DC power supply is supplied to an electric machine, so that the switching element is turned off. In this case, the energy stored in the inductance of each winding can be effectively reused, the number of switching elements used is small, and
A low-cost, compact, and lightweight inverter circuit that can be easily started up regardless of the relative position between the object and the second object.

【0018】請求項7に記載した発明は、N=3とした
ことによって、3相あるいは3相発電機に適用できる低
コスト、小形、軽量のインバ一タ回路としている。
According to the seventh aspect of the present invention, by setting N = 3, a low-cost, compact, and lightweight inverter circuit applicable to a three-phase or three-phase generator is provided.

【0019】請求項8に記載した発明は、直流電源と、
電気機械と、インバ一タ回路とを有し、インバ一タ回路
の電源端子は直流電源の一端子に接続し電気機械の共通
端子は前記直流電源の他の端子に接続した構成として、
使用するスイッチング素子の数が少なく、またスイッチ
ング素子の駆動回路の数も少ない簡単な構成のインバ一
タ装置としている。
The invention according to claim 8 is a DC power supply,
An electric machine and an inverter circuit, wherein a power supply terminal of the inverter circuit is connected to one terminal of a DC power supply, and a common terminal of the electric machine is connected to another terminal of the DC power supply.
The inverter device has a simple configuration in which the number of switching elements used is small and the number of drive circuits for the switching elements is small.

【0020】[0020]

【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に
ついて説明する。本実施例は、電動機を駆動するあるい
は制御するインバ一タ装置に関するものである。図1は
このインバ一タ装置の構成を示す回路図である。
(Embodiment 1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. This embodiment relates to an inverter device for driving or controlling an electric motor. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of this inverter device.

【0021】本実施例のインバ一タ装置は、直流電源4
1と、インバ一タ回路42と、電動機43によって構成
している。
The inverter device of this embodiment has a DC power supply 4
1, an inverter circuit 42, and an electric motor 43.

【0022】直流電源41は、100Vで60Hzの商
用電源44と、商用電源44に接続した整流回路45
と、整流回路45の出力に接続した平滑用のチョークコ
イル46と平滑用のコンデンサ47を有している。
The DC power supply 41 includes a commercial power supply 44 of 100 V and 60 Hz, and a rectifier circuit 45 connected to the commercial power supply 44.
And a smoothing choke coil 46 and a smoothing capacitor 47 connected to the output of the rectifier circuit 45.

【0023】ただし、直流電源41は必ずしもこのよう
な構成でなければならないというものではなく、例えば
電解式のコンデンサを2個使用した倍電圧整流形のもの
を使用してもよく、またバッテリを使用したものであっ
てもかまわない。
However, the DC power supply 41 does not necessarily have to have such a configuration. For example, a double voltage rectification type using two electrolytic capacitors may be used. It may be what you did.

【0024】インバ一タ回路42は、直流電源41から
供給される直流電圧を受けて動作するもので、コンデン
サ48と、電源端子49と、3相の電動機43を接続す
る3個の電気機械端子50、51、52と、前記3相の
電動機の共通端となっている共通端子68と、直列回路
55,58,61と、制御回路62を備えている。
The inverter circuit 42 operates by receiving a DC voltage supplied from the DC power supply 41. The inverter circuit 42 has three electromechanical terminals for connecting a capacitor 48, a power supply terminal 49, and a three-phase motor 43. 50, 51, 52, a common terminal 68 serving as a common end of the three-phase motor, series circuits 55, 58, 61, and a control circuit 62.

【0025】直列回路55は、ダイオード53とスイッ
チング素子54で、直列回路58は、ダイオード56と
スイッチング素子57で、直列回路61はダイオード5
9とスイッチング素子60によって構成している。また
前記各直列回路のダイオードとスイッチング素子の接続
点は、前記電気機械端子50、51、52に接続してい
る。
The series circuit 55 is composed of a diode 53 and a switching element 54, the series circuit 58 is composed of a diode 56 and a switching element 57, and the series circuit 61 is composed of a diode 5
9 and the switching element 60. The connection point between the diode and the switching element of each series circuit is connected to the electromechanical terminals 50, 51, 52.

【0026】また本実施例では、前記3個の直列回路5
5、58、61の内の1個である直列回路61について
は、直流電源41の高電位側にスイッチング素子60
を、低電位側にダイオード59を接続している。また直
列回路55、58については、いずれも直流電源41の
低電位側にスイッチング素子54またはスイッチング素
子57を、直流電源41の高電位側にダイオード53ま
たはダイオード56を接続している。
In this embodiment, the three series circuits 5
5, 58, 61, the switching circuit 60 is connected to the high potential side of the DC power supply 41.
Are connected to a diode 59 on the low potential side. In each of the series circuits 55 and 58, the switching element 54 or the switching element 57 is connected to the low potential side of the DC power supply 41, and the diode 53 or 56 is connected to the high potential side of the DC power supply 41.

【0027】また3個の直列回路55、58、61の両
端は並列に接続しており、その低電位側を前記電源端子
49に、直流電源41のマイナス側と共に接続してい
る。
Both ends of the three series circuits 55, 58 and 61 are connected in parallel, and the low potential side is connected to the power supply terminal 49 together with the negative side of the DC power supply 41.

【0028】また、並列接続された3個の直列回路5
5、58、61の高電位側の接続点には、コンデンサ4
8のプラス側を接続しており、コンデンサ48のマイナ
ス側は、共通端子68に接続している直流電源41のプ
ラス側に接続している。
Also, three series circuits 5 connected in parallel
A capacitor 4 is connected to the connection point on the high potential side of 5, 58, 61.
The negative side of the capacitor 48 is connected to the positive side of the DC power supply 41 connected to the common terminal 68.

【0029】なお、前記スイッチング素子54、57、
60のゲートは制御回路62に接続されていて、制御回
路62は前記各スイッチング素子をオンオフ制御してい
る。
The switching elements 54, 57,
The gate of 60 is connected to a control circuit 62, and the control circuit 62 controls on / off of each switching element.

【0030】図2は、電動機43の構成を示す断面図で
ある。本実施例の電動機は、一般的に回転子またはロー
タと称されている第1の物体63と、固定子またはステ
ータと称されているを有している。第1の物体63は、
永久磁石94、95、96、97、98、99、10
0、101と、バックヨークとも称されている鉄心10
2と、軸103を有している。軸103には、図示して
いない負荷を接続しており、第1の物体63の回転を外
部に伝達するようになっている。前記各永久磁石94〜
101と鉄心102とは磁路を構成している。軸103
は第1の物体63の中心を貫通するように設けており、
第1の物体63は軸103を中心に回転自在となってい
る。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the electric motor 43. The electric motor of the present embodiment has a first object 63 generally called a rotor or a rotor, and a thing called a stator or a stator. The first object 63 is
Permanent magnets 94, 95, 96, 97, 98, 99, 10
0, 101 and an iron core 10 also called a back yoke
2 and a shaft 103. A load (not shown) is connected to the shaft 103 so as to transmit the rotation of the first object 63 to the outside. Each of the permanent magnets 94-
101 and the iron core 102 constitute a magnetic path. Axis 103
Is provided so as to penetrate the center of the first object 63,
The first object 63 is rotatable about a shaft 103.

【0031】第2の物体64は、前記永久磁石94〜1
01からの磁束を受けるように配置した3相の巻線を有
している。 前記永久磁石94、96、98、100
は、外側、すなわち第2の物体64に対向する側がS極
となるように、また永久磁石95、97、99、101
は外側、すなわち第2の物体64に対向する側がN極と
なるように着磁がなされている。
The second object 64 includes the permanent magnets 94-1.
It has three-phase windings arranged to receive the magnetic flux from 01. The permanent magnets 94, 96, 98, 100
Are arranged so that the outside, that is, the side facing the second object 64 becomes the S pole, and the permanent magnets 95, 97, 99, 101
Are magnetized so that the outside, that is, the side facing the second object 64 becomes the N pole.

【0032】また第2の物体64は、珪素鋼板を積層し
て構成した鉄心と、前記3相の巻線を構成するコイル8
1、82、83、84、85、86、87、88、8
9、90、91、92と、3個のホールIC104,1
05,106を有している。すなわち、前記鉄心は等角
度に設けた12カ所の歯部を有しており、この歯部に前
記コイル81〜92を巻装しているものである。また、
前記3個のホールIC104、105、106は、いず
れも第1の物体63に対向する各永久磁石94〜101
の極性を検知し、この信号を前記制御回路62に伝達し
ている。すなわち、本実施例のホールICは、N極が対
向している場合にはHIGH信号を、S極が対向してい
る場合にはLOW信号を出力するものである。制御回路
62は、この信号によって第1の物体63の回転位置を
検知するものである。
The second object 64 includes an iron core formed by stacking silicon steel plates and a coil 8 forming the three-phase winding.
1, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 8
9, 90, 91, 92 and three Hall ICs 104, 1
05 and 106. That is, the iron core has 12 tooth portions provided at equal angles, and the coils 81 to 92 are wound around these tooth portions. Also,
Each of the three Hall ICs 104, 105, and 106 includes a permanent magnet 94 to 101 that faces the first object 63.
, And this signal is transmitted to the control circuit 62. That is, the Hall IC of this embodiment outputs a HIGH signal when the N pole faces each other, and outputs a LOW signal when the S pole faces each other. The control circuit 62 detects the rotational position of the first object 63 based on this signal.

【0033】図3は、前記コイル81〜92の接続を説
明する結線図である。本実施例では、外部回路に接続す
る端子は、共通端子68と、端子69、70、71の合
計4個としている。すなわち、従来の技術が、インバ一
タ回路と電動機の間に合計6本の配線を施す構成となっ
ているのに対して、インバ一タ回路42から電動機43
への配線が4本ですむ簡単な構成となっているものであ
る。
FIG. 3 is a connection diagram for explaining the connection of the coils 81 to 92. In this embodiment, the number of terminals connected to the external circuit is a total of four, the common terminal 68 and the terminals 69, 70, 71. That is, while the conventional technique has a configuration in which a total of six wires are provided between the inverter circuit and the motor, the inverter circuit 42 and the motor 43
This is a simple configuration that requires only four wires to the power supply.

【0034】巻線65は、コイル81とコイル84とコ
イル87とコイル90とを直列に接続した構成としてお
り、この一端は端子69に接続しており、他端は共通端
子68に接続している。巻線66は、コイル82とコイ
ル85とコイル88とコイル91とを直列に接続した構
成としており、一端は端子70に他端は共通端子68に
接続している。また巻線67は、コイル83とコイル8
6とコイル89とコイル92とを直列に接続した構成と
しており、一端は端子71に他端は共通端子68に接続
している。
The winding 65 has a configuration in which a coil 81, a coil 84, a coil 87, and a coil 90 are connected in series. One end of the winding 65 is connected to a terminal 69, and the other end is connected to a common terminal 68. I have. The winding 66 has a configuration in which the coil 82, the coil 85, the coil 88, and the coil 91 are connected in series, and one end is connected to the terminal 70 and the other end is connected to the common terminal 68. The winding 67 is composed of the coil 83 and the coil 8
6, a coil 89 and a coil 92 are connected in series. One end is connected to the terminal 71 and the other end is connected to the common terminal 68.

【0035】巻線65と巻線66と巻線67は、互いに
120度の電気角を隔てて配置しており、3相電動機の
各巻線を構成している。
The winding 65, the winding 66, and the winding 67 are arranged at an electrical angle of 120 degrees from each other, and constitute each winding of the three-phase motor.

【0036】ただし各コイルは、黒丸印を付した側から
電流を通じた場合には、各コイルに面している第1の物
体63側にN極が生ずる方向の磁界を発生するように構
成されているものである。すなわち本実施例では、図3
に明示しているように、3相巻線を構成する1相の巻線
67については、黒丸印の方向を巻線65と巻線66に
対して逆としているものである。つまり共通端子68か
ら電流を流した際に発生する磁束の向きは、他の2相の
巻線65、66に対して逆となるように構成しているも
のである。
However, each coil is configured to generate a magnetic field in the direction in which an N pole is generated on the side of the first object 63 facing each coil when current flows from the side marked with a black circle. Is what it is. That is, in this embodiment, FIG.
As for the one-phase winding 67 constituting the three-phase winding, the direction of the black circle is reversed with respect to the winding 65 and the winding 66 as clearly shown in FIG. That is, the direction of the magnetic flux generated when a current flows from the common terminal 68 is opposite to the other two-phase windings 65 and 66.

【0037】なお本実施例では、前記しているように、
コイル81〜92をを第2の物体64を構成する鉄心の
突部分(ティースと呼ばれる)である歯部に集中して巻
装している。このような構成は、突極集中巻などと呼ば
れることもあるが、コイルエンド部分の銅線長が短くて
済むことから銅損が少ない高効率の電動機を実現できる
ものである。また、例えば3相巻線を構成する各コイル
を12個の歯部に巻装した後、後から溶接等の方法で接
続することができるため、製造が容易となるものであ
る。
In this embodiment, as described above,
The coils 81 to 92 are wound around the teeth, which are the protruding portions (called teeth) of the iron core constituting the second object 64. Such a configuration is sometimes called salient-pole concentrated winding or the like, but can realize a high-efficiency motor with little copper loss because the copper wire length at the coil end portion is short. In addition, for example, after winding each coil constituting the three-phase winding around the twelve teeth, the coils can be connected later by a method such as welding, thereby facilitating the manufacture.

【0038】しかし、本発明は特にこのような突極集中
巻の構成に限るものではなく、分布係数が1以下となる
構成であってもよく、また各巻線の配置についても電気
角120度に限るものでもなく、180度の3相巻線な
どであってもよい。
However, the present invention is not particularly limited to the configuration of the salient pole concentrated winding, and may be a configuration having a distribution coefficient of 1 or less. The present invention is not limited to this, and may be a 180-degree three-phase winding.

【0039】以下、本実施例の動作について説明する。
図4は、本実施例の電動機43を反時計方向に回転駆動
している状態での各部の動作を示す波形図である。図4
(ア)はホールIC104の出力論理波形を、図4
(イ)はホールIC105の出力論理波形を、図4
(ウ)はホールIC106の出力論理波形を示してい
る。また図4(エ)、図4(オ)、図4(カ)はいずれ
も制御回路62のスイッチングを制御する制御信号を示
す波形を示している。すなわち、図4(エ)はスイッチ
ング素子54に対する波形を、図4(オ)はスイッチン
グ素子57に対する波形を、図4(カ)はスイッチング
素子60に対する波形を示している。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation of each part when the electric motor 43 of the present embodiment is being driven to rotate counterclockwise. FIG.
4A shows an output logic waveform of the Hall IC 104, and FIG.
4A shows the output logic waveform of the Hall IC 105, and FIG.
(C) shows the output logic waveform of the Hall IC 106. 4 (D), 4 (E) and 4 (F) show waveforms indicating control signals for controlling switching of the control circuit 62. FIG. That is, FIG. 4D shows a waveform for the switching element 54, FIG. 4E shows a waveform for the switching element 57, and FIG.

【0040】時刻t5では、第1の物体63はちょうど
図2に示している位置となっている。この状態で、スイ
ッチング素子54がオンされると共通端子68から巻線
65を経て端子69に電流が流れる。このため、第1の
物体63は、反時計方向にトルクを受けるものである。
At time t5, the first object 63 is at the position shown in FIG. In this state, when the switching element 54 is turned on, a current flows from the common terminal 68 to the terminal 69 via the winding 65. For this reason, the first object 63 receives torque in the counterclockwise direction.

【0041】また時刻t6で、制御回路62がスイッチ
ング素子54をオフすると、巻線65のインダクタンス
に蓄えられたエネルギーは、ダイオード53を通ってコ
ンデンサ48に蓄えられる。時刻t4におけるスイッチ
ング素子57のターンオフ時についても同様である。
At time t6, when the control circuit 62 turns off the switching element 54, the energy stored in the inductance of the winding 65 is stored in the capacitor 48 through the diode 53. The same applies when the switching element 57 is turned off at time t4.

【0042】時刻t6〜時刻t8の期間には、コンデン
サ48が前記充電した電荷を放電して、スイッチング素
子60から巻線67に電流が流れる。このとき、巻線6
7は他の2相の巻線65、66に対して逆の極性で巻か
れているものである。このため、巻線67に流れる電流
の向きが、端子71から共通端子68への方向となって
いても、やはり内側にS極を発生させる向きとなり、第
1の物体63は、依然として反時計方向のトルクを受け
るものとなる。
During the period from time t6 to time t8, the capacitor 48 discharges the charged electric charge, and a current flows from the switching element 60 to the winding 67. At this time, the winding 6
Numeral 7 is wound with the opposite polarity to the other two-phase windings 65 and 66. For this reason, even if the direction of the current flowing through the winding 67 is the direction from the terminal 71 to the common terminal 68, the direction is still such that an S pole is generated inside, and the first object 63 is still in the counterclockwise direction. Of torque.

【0043】時刻t8でスイッチング素子60がターン
オフすると、巻線67のインダクタンスに蓄えられた電
荷が、ダイオード59を通して放電されさらに若干の電
流が巻線67に流れ、インダクタンスに蓄えられた電荷
が直流電源41にほぼ完全に回収されたのち巻線67の
電流がなくなるものとなる。
When the switching element 60 is turned off at time t8, the electric charge stored in the inductance of the winding 67 is discharged through the diode 59, and a slight current flows through the winding 67. After almost completely recovered by 41, the current of the winding 67 disappears.

【0044】以上の様に、本実施例では特に3相式の電
動機を制御するインバ一タ装置として、3相で3石とい
う極めて簡単な構成のものを実現するものである。また
本実施例によれば、スイッチング素子のターンオフ時に
巻線が有しているインダクタンスに電荷を蓄え、この電
荷をコンデンサ48に一旦蓄えた後、再び巻線を流れ
て、第1の物体63を回転させる動力として利用しなが
ら、直流電源41に回生させるようにしているものであ
る。すなわち、効率の高いインバ一タ装置を実現してい
るものである。
As described above, in this embodiment, an extremely simple inverter having three phases and three stones is realized as an inverter for controlling a three-phase motor. Further, according to the present embodiment, when the switching element is turned off, the charge is stored in the inductance of the winding, the charge is temporarily stored in the capacitor 48, and then flows through the winding again to remove the first object 63. The DC power supply 41 regenerates the power while using it as power to rotate. That is, an inverter device with high efficiency is realized.

【0045】特に本実施例の接続構成とした場合には、
直流電源から供給された電力は、第1の物体63を回転
させるエネルギーとして使用されると共に、残りのエネ
ルギーのコンデンサ48に一旦回生されて、3相巻線の
内の1相を構成する巻線67に流れるものである。この
ため、使用しているスイッチング素子の数を3石とで
き、非常に簡単な構成とできるものである。また、使用
する各スイッチング素子の定格もほぼ近いものとする事
ができる。
In particular, in the case of the connection configuration of this embodiment,
The electric power supplied from the DC power supply is used as energy for rotating the first object 63 and is once regenerated by the capacitor 48 of the remaining energy to form one of the three-phase windings. It flows to 67. For this reason, the number of switching elements used can be reduced to three, and a very simple configuration can be achieved. Further, the rating of each switching element to be used can be almost similar.

【0046】図5は、本実施例のインバ一タ回路42の
起動時の動作を示す波形図である。図5(ア)はスイッ
チング素子54のゲート信号、図5(イ)はスイッチン
グ素子57のゲート信号、図5(ウ)はスイッチング素
子60のゲート信号を示している。
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the inverter circuit 42 of this embodiment at the time of starting. 5A illustrates a gate signal of the switching element 54, FIG. 5A illustrates a gate signal of the switching element 57, and FIG. 5C illustrates a gate signal of the switching element 60.

【0047】制御回路62は、電源端子49に接続して
いるスイッチング素子54とスイッチング素子57を共
に、時刻t1から時刻t2の期間内に、断続的に12回
オンオフして、コンデンサ48を充電してから起動し、
直流電源41からの電力を電動機43に供給している。
The control circuit 62 turns on and off the switching element 54 and the switching element 57 connected to the power supply terminal 49 intermittently 12 times during the period from the time t1 to the time t2 to charge the capacitor 48. And then start,
The electric power from the DC power supply 41 is supplied to the electric motor 43.

【0048】このとき、ホールIC104,105,1
06の出力信号は、図示していないが、時刻t1の時点
では図4の時刻t7〜時刻t8に示す条件となってい
る。
At this time, the Hall ICs 104, 105, 1
Although not shown, the output signal 06 has the conditions shown at time t7 to time t8 in FIG. 4 at the time t1.

【0049】すなわち、第1の物体63と第2の物体6
4の相対位置がこの位置である場合に、第1の物体63
を反時計方向に起動する場合には、巻線67に端子71
から共通端子68に向けて電流を流す必要がある。
That is, the first object 63 and the second object 6
4 is this position, the first object 63
Is activated in the counterclockwise direction, the terminal 71 is connected to the winding 67.
, It is necessary to flow a current toward the common terminal 68.

【0050】しかしながら、図5の時刻t1の時点でス
イッチング素子60をオンさせても、コンデンサ48に
は電荷が蓄えられてないため、巻線67には電流が供給
されないものである。
However, even if the switching element 60 is turned on at the time t1 in FIG. 5, no current is supplied to the winding 67 because no electric charge is stored in the capacitor 48.

【0051】この点本実施例では、制御回路62は、時
刻t1から時刻t2にかけて、スイッチング素子54と
スイッチング素子57に対して1msオンの信号を、間
に1msのオフ期間を挟んで12回連続的に加えてい
る。このため、スイッチング素子54とスイッチング素
子57のターンオフの期間に、巻線65と巻線66のイ
ンダクタンスに蓄えられたエネルギーが、コンデンサ4
8に蓄えられるものである。このため、時刻t2でスイ
ッチング素子60がオンされた際に、前記コンデンサ4
8が蓄積した充電電流が巻線67に供給されるものであ
る。この結果、第1の物体63は起動トルクが得て、反
時計方向に回転するものである。
In this embodiment, the control circuit 62 outputs a signal of 1 ms on to the switching element 54 and the switching element 57 continuously from time t1 to time t2 12 times with an off period of 1 ms therebetween. In addition. For this reason, the energy stored in the inductance of the winding 65 and the winding 66 during the turn-off period of the switching element 54 and the switching element 57 is transferred to the capacitor 4.
8. Therefore, when the switching element 60 is turned on at time t2, the capacitor 4
8 is supplied to the winding 67. As a result, the first object 63 obtains a starting torque and rotates counterclockwise.

【0052】したがって本実施例によれば、いずれの位
置に第1の物体63が停止していても、容易に起動でき
る起動性能の良いインバ一タ装置を実現できるものであ
る。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize an inverter device with good starting performance that can be easily started regardless of the position where the first object 63 is stopped.

【0053】(実施例2)続いて本発明の第2の実施例
について説明する。図6は、本実施例で使用している電
動機の構成を示す断面図である。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of the electric motor used in the present embodiment.

【0054】本実施例では、第1の物体110は磁性体
111によって構成している。磁性体111は例えば珪
素鋼板の薄板を積層した構成の鉄心としている。また、
磁性体111は十字型に形成した歯部を有しており、軸
120を中心に回転自在となっている。第2の物体11
2は、実施例1と同様に珪素鋼板の薄板を積層して構成
した鉄心113と、コイル114〜119を有してい
る。鉄心113は、第1の物体110側に突出している
歯部を有しており、この歯部に前記コイル114〜11
9を巻装している。
In this embodiment, the first object 110 is constituted by the magnetic body 111. The magnetic body 111 is, for example, an iron core having a configuration in which thin plates of silicon steel plates are stacked. Also,
The magnetic body 111 has cross-shaped teeth, and is rotatable about a shaft 120. Second object 11
2 has an iron core 113 formed by laminating thin silicon steel plates as in the first embodiment, and coils 114 to 119. The iron core 113 has teeth protruding toward the first object 110, and the teeth 114
9 is wound.

【0055】図7は、本実施例の電動機の各巻線の結線
を示す結線図である。各コイルの片側に付した黒丸印
は、コイルの極性を示している。すなわち黒丸印のある
側から電流を流し込んだ場合には、コイルから発生する
磁界が第2の物体112の内側、すなわち第2の物体1
12と対向している第1の物体110にS極を発生させ
ることを示している。
FIG. 7 is a connection diagram showing the connection of each winding of the electric motor of this embodiment. A black circle on one side of each coil indicates the polarity of the coil. That is, when a current is applied from the side with the black circle, the magnetic field generated from the coil is inside the second object 112, that is, the second object 1
It shows that an S pole is generated in the first object 110 facing 12.

【0056】コイル114とコイル115は直列に接続
され巻線65を構成し、コイル116とコイル117は
直列に接続され巻線66を構成し、コイル118とコイ
ル119は直列に接続され巻線67を構成している。こ
うして、巻線65と巻線66と巻線67とは、3相式の
電動機の各巻線を構成しているものである。すなわち、
巻線65と巻線66と巻線67とは、互いに電気角12
0度を隔てて配置した構成となっているものである。
Coil 114 and coil 115 are connected in series to form winding 65, coil 116 and coil 117 are connected in series to form winding 66, and coil 118 and coil 119 are connected in series and winding 67 Is composed. Thus, the winding 65, the winding 66 and the winding 67 constitute each winding of the three-phase motor. That is,
The winding 65, the winding 66, and the winding 67 have an electrical angle of 12
The configuration is such that they are arranged at 0 degrees apart.

【0057】本実施例では、第1の物体110を構成す
る磁性体111の歯部と、第2の物体112を構成する
鉄心113の歯部との重なりの程度が、第1の物体11
0の回転の角度によって変化することから、第2の物体
112に設けている巻線65と巻線66と巻線67のイ
ンダクタンスの値は、回転運動に応じて変化するものと
なる。
In the present embodiment, the degree of overlap between the teeth of the magnetic body 111 constituting the first object 110 and the teeth of the iron core 113 constituting the second object 112 is determined by the first object 11
Since the value changes depending on the rotation angle of 0, the inductance values of the windings 65, 66, and 67 provided on the second object 112 change according to the rotation.

【0058】また、図7に示しているように、本実施例
においても、巻線65と巻線66と巻線67が有してい
る端子数は合計4としている。すなわち、共通端子68
と、端子69、端子70、端子71としている。すなわ
ち、巻線65と巻線66と巻線67とは、一端を共通端
子68に接続しており、他端は端子69端子70端子7
1に接続しているものである。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the winding 65, the winding 66, and the winding 67 have a total of four terminals. That is, the common terminal 68
And a terminal 69, a terminal 70, and a terminal 71. That is, one end of the winding 65, the winding 66, and the winding 67 is connected to the common terminal 68, and the other end is a terminal 69, a terminal 70, and a terminal 7.
1 is connected.

【0059】このとき、図7に示しているように、3相
巻線の一相を構成する巻線67は、共通端子68から電
流を流した際に発生する磁界の向きが、他の2相の巻線
65、66が発生する磁界の方向に対して逆となるよう
に接続しているものである。
At this time, as shown in FIG. 7, the direction of the magnetic field generated when a current flows from the common terminal The phase windings 65 and 66 are connected so as to be opposite to the direction of the magnetic field generated.

【0060】以下、本実施例の動作について説明する。
本実施例の電動機を図1に示しているインバ一タ回路4
2に接続して、図示してないスイッチをオンしたとす
る。制御回路62の駆動信号によって、スイッチング素
子54がオンすると、共通端子68から巻線65を接続
している端子69に電流が流れて、巻線65が図6に示
すAの方向に磁界を発生する。またスイッチング素子5
7がオンすると、共通端子68から巻線66を接続して
いる端子70に電流が流れて、巻線66が図6に示すB
の方向に磁界を発生する。スイッチング素子60がオン
すると、端子71から巻線67を接続している共通端子
68に電流が流れて、巻線67は図6に示しているCの
方向に磁界を発生する。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
An inverter circuit 4 shown in FIG.
2 and a switch (not shown) is turned on. When the switching element 54 is turned on by the drive signal of the control circuit 62, a current flows from the common terminal 68 to the terminal 69 connecting the winding 65, and the winding 65 generates a magnetic field in the direction of A shown in FIG. I do. Switching element 5
7 turns on, a current flows from the common terminal 68 to the terminal 70 connecting the winding 66, and the winding 66
A magnetic field is generated in the direction of. When the switching element 60 is turned on, a current flows from the terminal 71 to the common terminal 68 connecting the winding 67, and the winding 67 generates a magnetic field in the direction of C shown in FIG.

【0061】前記巻線67が発生する磁界の方向は、巻
線67を構成しているコイル118とコイル119の極
性が、巻線65と巻線66を構成する各コイルとは逆の
極性に設定しているため、結果的にCの方向となるもの
である。
The direction of the magnetic field generated by the winding 67 is such that the polarities of the coils 118 and 119 constituting the winding 67 are opposite to those of the coils constituting the winding 65 and the winding 66. As a result, the direction of C is consequently set.

【0062】前記磁界の方向A、B、Cは、機械角で1
20度ずつ離れた形となっているものである。このた
め、第1の物体110は起動が容易で、起動性能の高い
インバ一タ装置を実現できるものである。
The directions A, B, and C of the magnetic field are 1 in mechanical angle.
They are separated by 20 degrees. For this reason, the first object 110 can be easily activated and can realize an inverter device with high activation performance.

【0063】ただし、スイッチト・リラクタンス・モ一
タと呼ばれるこの種の電動機は、発生するトルクの向き
は、電流の極性には原理的には無関係であるので、特に
巻線65、巻線66、巻線67の距離が離れていて各巻
線間の相互インダクタンスの値が小さい本実施例の巻線
構成とした場合には、1相の巻線のみ逆の極性にするこ
とは必要ではなく、全相の巻線を同極性としても、良好
にトルクを発生するものとなる。
However, in this type of motor called a switched reluctance motor, the direction of the generated torque is in principle independent of the polarity of the current. In the case of the winding configuration according to the present embodiment in which the distance between the windings 67 is large and the mutual inductance between the windings is small, it is not necessary to reverse the polarity of only the one-phase winding. Even if the windings of all phases have the same polarity, torque can be satisfactorily generated.

【0064】また本実施例とした場合には、第1の物体
110は磁性体111によって構成しているため、例え
ば永久磁石を使用した構成とした場合に生ずる減磁を生
ずるおそれがなく、信頼の高いインバ一タ装置を実現で
きるものである。
In this embodiment, since the first object 110 is made of the magnetic material 111, there is no possibility of demagnetization occurring when a permanent magnet is used, for example. Inverter device with high performance can be realized.

【0065】(実施例3)続いて本発明の第3の実施例
について説明する。図8は本実施例のインバ一タ装置の
構成を示す回路図である。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of the inverter device of the present embodiment.

【0066】本実施例では、インバ一タ回路42は、コ
ンデンサ48と、電源端子49と、3相の電動機43の
巻線を接続する3個の電気機械端子50、51、52を
有している。前記電気機械端子50には、電動機43の
三相巻線の一相である巻線65の一端を接続している端
子69と、直列回路55とを接続している。直列回路5
5は、ダイオード53とスイッチング素子54によって
構成しており、ダイオード53とスイッチング素子54
の接続点を前記電気機械端子50に接続している。電気
機械端子51には、電動機43の三相巻線の一相である
巻線66の一端を接続している端子70と、直列回路5
8を接続している。直列回路58は、スイッチング素子
57とダイオード56によって構成しており、スイッチ
ング素子57とダイオード56の接続点を前記電気機械
端子51に接続している。電気機械端子52には電動機
43の三相巻線の一相である巻線67の一端を接続して
いる端子71と、直列回路61を接続している。直列回
路61は、スイッチング素子61とダイオード59によ
って構成しており、スイッチング素子60とダイオード
59の接続点を前記電気機械端子52に接続している。
また、巻線65と巻線66と巻線67の他端は、共通端
子68に接続している。
In this embodiment, the inverter circuit 42 has a capacitor 48, a power supply terminal 49, and three electromechanical terminals 50, 51, 52 for connecting the windings of the three-phase motor 43. I have. To the electromechanical terminal 50, a terminal 69 connecting one end of a winding 65, which is one phase of a three-phase winding of the electric motor 43, and a series circuit 55 are connected. Series circuit 5
5 is composed of a diode 53 and a switching element 54, and the diode 53 and the switching element 54
Are connected to the electromechanical terminals 50. The electric machine terminal 51 has a terminal 70 connected to one end of a winding 66 which is one phase of a three-phase winding of the electric motor 43, and a series circuit 5.
8 are connected. The series circuit 58 includes a switching element 57 and a diode 56, and a connection point between the switching element 57 and the diode 56 is connected to the electromechanical terminal 51. To the electromechanical terminal 52, a terminal 71 connecting one end of a winding 67, which is one phase of a three-phase winding of the electric motor 43, and a series circuit 61 are connected. The series circuit 61 includes a switching element 61 and a diode 59, and a connection point between the switching element 60 and the diode 59 is connected to the electromechanical terminal 52.
The other ends of the windings 65, 66, and 67 are connected to a common terminal 68.

【0067】前記直列回路55と直列回路58は、直流
電源41の高電位側をスイッチング素子54、スイッチ
ング素子57側とし、低電位側をダイオード53、ダイ
オード56側としている。また、直列回路61は、直流
電源41の低電位側をスイッチング素子60とし高電位
側をダイオード59としている。また、3個の直列回路
55、58、61の両端は並列に接続し、そのプラス側
の端子を電源端子49として直流電源41のプラス側の
端子に接続している。また、並列接続した3個の直列回
路55、58、61のマイナス側の端子にはコンデンサ
48のマイナス側の端子が接続されている。コンデンサ
48のプラス側の端子は、電源端子49に接続された直
流電源41のマイナス側の端子に接続している。
In the series circuits 55 and 58, the high potential side of the DC power supply 41 is the switching element 54 and the switching element 57 side, and the low potential side is the diode 53 and the diode 56 side. In the series circuit 61, the low potential side of the DC power supply 41 is a switching element 60 and the high potential side is a diode 59. Both ends of the three series circuits 55, 58, 61 are connected in parallel, and the positive terminal thereof is connected to the positive terminal of the DC power supply 41 as a power supply terminal 49. The negative terminal of the capacitor 48 is connected to the negative terminals of the three series circuits 55, 58, 61 connected in parallel. The positive terminal of the capacitor 48 is connected to the negative terminal of the DC power supply 41 connected to the power terminal 49.

【0068】また、電動機43の共通端子68は直流電
源41のマイナス側の端子に接続している。
The common terminal 68 of the electric motor 43 is connected to the negative terminal of the DC power supply 41.

【0069】以下、本実施例の動作について説明する。
制御回路62はスイッチング素子54、57、60を、
図4に示しているタイミングでオンオフ制御している。
従って、スイッチング素子54とスイッチング素子57
のターンオフ時には、電動機43の三相巻線を構成して
いる巻線65と巻線66のインダクタンスに蓄えられた
エネルギーによってコンデンサ48を充電するものであ
る。制御回路62がスイッチング素子60をオンする
と、前記コンデンサ48に充電された電荷が、共通端子
68から、共通端子68と端子71との間に接続してい
る巻線67に流れるものである。このため、前記実施例
で説明したと同様に、電動機43を構成している第1の
物体は、トルクを受けて反時計方向に回転するものであ
る。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
The control circuit 62 controls the switching elements 54, 57, 60
On / off control is performed at the timing shown in FIG.
Therefore, switching element 54 and switching element 57
At the time of turn-off, the capacitor 48 is charged by the energy stored in the inductance of the windings 65 and 66 constituting the three-phase winding of the electric motor 43. When the control circuit 62 turns on the switching element 60, the charge charged in the capacitor 48 flows from the common terminal 68 to the winding 67 connected between the common terminal 68 and the terminal 71. Therefore, as described in the above embodiment, the first object forming the electric motor 43 rotates counterclockwise by receiving the torque.

【0070】このため本実施例によれば、コンデンサ4
8に充電した電荷を有効に利用でき、効率の高いインバ
一タ装置を実現できるものである。
For this reason, according to the present embodiment, the capacitor 4
This makes it possible to effectively use the electric charge charged to 8 and realize an inverter device with high efficiency.

【0071】(実施例4)続いて、本発明の第4の実施
例について説明する。図9は、本実施例の回路の構成を
示す回路図である。
(Embodiment 4) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the circuit of this embodiment.

【0072】3個の直列回路55、58、61の両端は
並列に接続しており、そのマイナス側の端子を電源端子
49とし、プラス側の端子には、コンデンサ48のプラ
ス側の端子を接続している。コンデンサ48のマイナス
側の端子は、直流電源41のマイナス側の端子、すなわ
ち電源端子49に接続している。
Both ends of the three series circuits 55, 58, 61 are connected in parallel, the negative terminal of which is the power supply terminal 49, and the positive terminal of the capacitor 48 is connected to the positive terminal. are doing. The negative terminal of the capacitor 48 is connected to the negative terminal of the DC power supply 41, that is, the power terminal 49.

【0073】以上の構成で、本実施例は図4に示してい
る動作波形で動作する。すなわち、制御回路62によっ
て、スイッチング素子54、スイッチング素子57がタ
ーンオフされた時に、巻線65と巻線66のインダクタ
ンスに蓄えられた電荷がコンデンサ48に流れてコンデ
ンサ48を充電する。こうして、次に制御回路62がス
イッチング素子60をオンすると、コンデンサ48に蓄
えられていた電荷が、端子71と共通端子68の間に接
続している巻線67に流れるものである。このため、前
記実施例で説明したと同様、電動機43の第1の物体6
3はトルクを受けて反時計方向に回転するものである。
こうして、本実施例によってもコンデンサ48に充電
した電荷を有効に利用でき、効率の高いインバ一タ装置
を実現できる。
With the above configuration, this embodiment operates with the operation waveforms shown in FIG. That is, when the switching element 54 and the switching element 57 are turned off by the control circuit 62, the charge stored in the inductance of the winding 65 and the winding 66 flows to the capacitor 48 to charge the capacitor 48. Thus, when the control circuit 62 next turns on the switching element 60, the electric charge stored in the capacitor 48 flows through the winding 67 connected between the terminal 71 and the common terminal 68. Therefore, as described in the previous embodiment, the first object 6
Numeral 3 rotates counterclockwise in response to torque.
Thus, according to the present embodiment also, the electric charge charged in the capacitor 48 can be effectively used, and a highly efficient inverter device can be realized.

【0074】なお本実施例によれば、コンデンサ48の
容量を実施例4で説明したものよりも小さい設定とでき
るものである。
According to this embodiment, the capacity of the capacitor 48 can be set smaller than that described in the fourth embodiment.

【0075】(実施例5)続いて本発明の第5の実施例
について説明する。図10は、本実施例のインバ一タ装
置の構成を示す回路図である。本実施例では、直列回路
58を直流電源41の高電位側に接続したスイッチング
素子57と、低電位側に接続したダイオード56によっ
て構成しているものである。
(Embodiment 5) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of the inverter device of the present embodiment. In this embodiment, the series circuit 58 is constituted by a switching element 57 connected to the high potential side of the DC power supply 41 and a diode 56 connected to the low potential side.

【0076】本実施例によれば、コンデンサ48の充電
は、スイッチング素子54のターンオフの時にのみ行わ
れるものである。このスイッチング素子48のターンオ
フによって、コンデンサ48に充電された電荷を、スイ
ッチング素子57とスイッチング素子60を通じて電動
機43の3相巻線を構成している巻線65と巻線66に
供給できるものである。
According to this embodiment, charging of the capacitor 48 is performed only when the switching element 54 is turned off. By turning off the switching element 48, the electric charge charged in the capacitor 48 can be supplied to the windings 65 and 66 constituting the three-phase winding of the electric motor 43 through the switching element 57 and the switching element 60. .

【0077】この構成としたときには、3相電動機の1
相の巻線69に流れる電流をスイッチング素子54をタ
ーンオフしてコンデンサ48に充電する構成としている
ため、巻線69の巻き回数を少なくする等として、コイ
ルのインダクタンスを小さくすることが好ましいもので
ある。
With this configuration, one of the three-phase motors
Since the current flowing through the phase winding 69 is configured to charge the capacitor 48 by turning off the switching element 54, it is preferable to reduce the inductance of the coil by, for example, reducing the number of turns of the winding 69. .

【0078】また、本実施例の構成としたものは、例え
ば電動機43を発電機として使用する場合に特に有効と
なるものである。
The configuration of the present embodiment is particularly effective when, for example, the electric motor 43 is used as a generator.

【0079】(実施例6)続いて本発明の第6の実施例
について説明する。図11は、本実施例で使用している
電動機の構成を示す平面図である。第1の物体130
は、珪素鋼板の薄板を積層した鉄心等の磁性体131に
よって構成している。磁性体131は、22個の小歯1
44を有する形状としている。前記小歯144は等角度
間隔で設けている。設けている。また第2の物体132
は、同じく珪素鋼板の薄板を積層した鉄心133と、コ
イル114〜119を有している。前記鉄心133は、
本実施例では相数3の倍数である6個の歯部134、1
35、136、137、138、139を有している。
この歯部134〜139には、それぞれコイル114、
115、116、117、118、119を巻装してい
る。また前記歯部134〜139は、それぞれ4個の小
歯140,141,142,143を第1の物体130
側に突出させた形で有している。なお、前記4個の小歯
は、歯部135〜139のそれぞれにも設けているもの
であるが、図面が煩雑となりすぎることから番号は付し
ていない。
(Embodiment 6) Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the electric motor used in this embodiment. First object 130
Is composed of a magnetic body 131 such as an iron core formed by laminating thin silicon steel plates. The magnetic body 131 has 22 small teeth 1
44. The small teeth 144 are provided at equal angular intervals. Provided. Also, the second object 132
Has an iron core 133 also formed by stacking thin sheets of silicon steel sheets, and coils 114 to 119. The iron core 133 is
In the present embodiment, six tooth portions 134, 1
35, 136, 137, 138, and 139.
The teeth 114 to 139 have coils 114,
115, 116, 117, 118 and 119 are wound. Further, the tooth portions 134 to 139 respectively add four small teeth 140, 141, 142, and 143 to the first object 130.
It has a shape protruding to the side. The four small teeth are also provided in each of the tooth portions 135 to 139, but are not numbered because the drawing is too complicated.

【0080】前記コイル114〜119の結線は、図7
に示したものと同じである。すなわち、共通端子68を
一端とし、端子69、端子70、端子71に巻線65、
巻線66、巻線67の他端を接続した構成としている。
また、巻線65、巻線66、巻線67は互いに120度
の電気角を隔てて配置しているものである。
The connection of the coils 114 to 119 is shown in FIG.
Is the same as that shown in FIG. That is, the common terminal 68 is used as one end, and the terminal 69, the terminal 70, the terminal 71, the winding 65,
The other ends of the winding 66 and the winding 67 are connected.
The winding 65, the winding 66, and the winding 67 are arranged at an electrical angle of 120 degrees from each other.

【0081】このとき、3相の巻線65、66、67を
構成している各コイルが有しているインダクタンスは、
第1の物体130の回転運動に応じて変化するものであ
る。また、巻線67については、コイルの極性を巻線6
7と巻線68が発生する磁界の方向に対して逆となるよ
うに設定している。
At this time, the inductance of each coil constituting the three-phase windings 65, 66, 67 is:
It changes according to the rotational movement of the first object 130. Further, for the winding 67, the polarity of the coil
7 and the direction of the magnetic field generated by the winding 68 is set to be opposite.

【0082】以下、本実施例の動作について説明する。
本実施例では、第2の物体132を構成している鉄心1
33が有している6個の歯部134〜139のそれぞれ
に、4個の小歯140〜143を設けた構成としてい
る。このため、第1の物体130の回転によって、コイ
ル114〜119のインダクタンスの変化の周期が前記
各実施例の4分の1となるものである。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the iron core 1 forming the second object 132
The configuration is such that four small teeth 140 to 143 are provided for each of the six tooth portions 134 to 139 of the 33. Therefore, the rotation period of the first object 130 causes the period of change in the inductance of the coils 114 to 119 to be a quarter of that in each of the above embodiments.

【0083】このとき、発明者らによる実験によれば、
コイル114〜119のインダクタンスの値の最大値と
最小値の差は、コイルの巻き数を同一に設定したときに
は、図6で示した構成のものに比べて13%程度の低下
としかならないものである。このため、機械角に対する
インダクタンスの変化率dL/dθは3倍以上となるも
のである。リラクタンストルクの大きさは、コイルに流
れる電流Iの自乗に、インダクタンスの変化率dL/d
θを乗じた値となるものであるから、同一の電流を巻線
に供給したと仮定した場合には、3倍以上のトルクが得
られるものとなる。すなわち、本実施例の構成とした場
合には、非常に大きなトルクを得ることができるものと
なる。
At this time, according to the experiment by the inventors,
The difference between the maximum value and the minimum value of the inductance of the coils 114 to 119 is only about 13% lower than that of the configuration shown in FIG. 6 when the number of turns of the coil is set to be the same. is there. For this reason, the rate of change dL / dθ of the inductance with respect to the mechanical angle is three times or more. The magnitude of the reluctance torque is calculated by multiplying the square of the current I flowing through the coil by the inductance change rate dL / d.
is multiplied by θ, so that assuming that the same current is supplied to the winding, a torque three times or more can be obtained. That is, in the case of the configuration of this embodiment, a very large torque can be obtained.

【0084】一方、高速時にも巻線に発生する誘導起電
力の値を、印加電圧よりも低く抑える必要があるため、
図11の構成では巻数を減じる必要があり、少なくとも
線の太さを保ったまま巻数を減するか、線を太くした上
で巻数を減ずるかのいずれかが可能となる。
On the other hand, the value of the induced electromotive force generated in the winding even at high speed needs to be kept lower than the applied voltage.
In the configuration of FIG. 11, it is necessary to reduce the number of turns, and it is possible to reduce the number of turns while keeping at least the thickness of the line, or to reduce the number of turns after increasing the thickness of the line.

【0085】その場合にも銅量の削減もしくは銅損の低
減のいずれかが可能となり、高性能の装置を実現するこ
とができるものとなる。
In this case, either the amount of copper or the copper loss can be reduced, and a high-performance device can be realized.

【0086】以上のように本実施例によれば、特に第2
の物体132を構成する鉄心133の形状を6個の歯部
134〜139のそれぞれに4個の小歯140〜143
を設けた構成としているため、コイルのインダクタンス
の変化率dL/dθを非常に大きくでき、この結果非常
に大きなトルクを得ることができて、性能の高いインバ
一タ装置を実現できるものである。
As described above, according to this embodiment, the second
The shape of the iron core 133 that constitutes the object 132 is determined by adding four small teeth 140 to 143 to each of the six tooth portions 134 to 139.
Is provided, the rate of change dL / dθ of the inductance of the coil can be made very large. As a result, a very large torque can be obtained, and an inverter device with high performance can be realized.

【0087】また本実施例とした場合には、実施例1で
説明した巻線を切り換える度にインダクタンスに蓄えた
エネルギーをコンデンサ48に一旦回収した後に、再び
巻線67に放電する構成としたものに比べてもより格段
に電力のムダが少ない高効率の運転が可能となるもので
ある。
In this embodiment, the energy stored in the inductance is once recovered in the capacitor 48 and then discharged again to the winding 67 each time the winding is switched as described in the first embodiment. As a result, high-efficiency operation with much less waste of electric power becomes possible.

【0088】また本実施例の構成としたときには、前記
したように小歯数を多くしているため、インバ一タ回路
42の駆動周波数、すなわち巻線の切換の周波数が高く
ものである。このため、コンデンサ48の充放電が短い
周期で行われるものとなり、従ってコンデンサ48とし
て静電容量の小さいものを使用できる。換言すれば、定
格の低い部品を使用できるため、低コストのインバ一タ
装置を実現できるものとなる。
In the structure of this embodiment, the driving frequency of the inverter circuit 42, that is, the switching frequency of the winding is high because the number of small teeth is increased as described above. For this reason, charging and discharging of the capacitor 48 are performed in a short cycle, and therefore, a capacitor having a small capacitance can be used. In other words, since low-rated components can be used, a low-cost inverter device can be realized.

【0089】(実施例7)続いて本発明の第7の実施例
について説明する。図12は、本実施例のインバ一タ装
置の構成を示す回路図である。
(Embodiment 7) Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the inverter device of the present embodiment.

【0090】本実施例では、インバ一タ回路42に電気
機械端子160を設けている。電気機械端子160に
は、直列回路163と第2の物体64の巻線165を接
続している。前記直列回路163は、直流電源41の、
高電位側に接続したスイッチング素子162と、直流電
源41の低電位側に接続しているダイオード161によ
って構成しており、前記スイッチング素子162とだい
おーど161の接続点を前記電気機械端子160に接続
をしている。
In the present embodiment, the inverter circuit 42 is provided with the electromechanical terminal 160. The series circuit 163 and the winding 165 of the second object 64 are connected to the electromechanical terminal 160. The series circuit 163 includes a DC power supply 41,
It comprises a switching element 162 connected to the high potential side and a diode 161 connected to the low potential side of the DC power supply 41. A connection point between the switching element 162 and the diode 161 is defined by the electromechanical terminal 160. Is connected to

【0091】なお本実施例では、直列回路55、58、
61については、いずれも直流電源41の低電位側には
スイッチング素子54、57、60を接続し、直流電源
41の高電位側にダイオード53、56、59を接続し
たものとしている。
In this embodiment, the series circuits 55, 58,
As for 61, the switching elements 54, 57, 60 are connected to the low potential side of the DC power supply 41, and the diodes 53, 56, 59 are connected to the high potential side of the DC power supply 41.

【0092】制御回路62は、スイッチング素子54と
スイッチング素子57とスイッチング素子60とスイッ
チング素子162とを前記した順序でオンオフするゲー
ト信号を出力するものとなっている。
The control circuit 62 outputs a gate signal for turning on and off the switching element 54, the switching element 57, the switching element 60, and the switching element 162 in the order described above.

【0093】また、本実施例では電動機43は、4相の
巻線構成となっている。すなわち、電気機械端子160
に接続している巻線165と、電気機械端子52に接続
している巻線65と、電気機械端子51に接続している
巻線66と、電気機械端子50に接続している巻線67
の4相の巻線を有している。前記4相の巻線は、互いに
電気角で90度ずつずらせた位置に設けている。
In this embodiment, the motor 43 has a four-phase winding configuration. That is, the electromechanical terminals 160
165, a winding 65 connected to the electromechanical terminal 52, a winding 66 connected to the electromechanical terminal 51, and a winding 67 connected to the electromechanical terminal 50.
Of four-phase windings. The four-phase windings are provided at positions shifted from each other by 90 degrees in electrical angle.

【0094】以下、本実施例の動作について説明する。
コンデンサ48は、スイッチング素子54、スイッチン
グ素子57、スイッチング素子60のそれぞれがターン
オフした時点で、前記各巻線のインダクタンスが蓄えた
エネルギーによって充電される。また、スイッチング素
子162がオンした時点で、コンデンサ48に充電され
ていた電荷が、スイッチング素子162を経て巻線16
5に供給されるものである。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
When each of the switching element 54, the switching element 57, and the switching element 60 is turned off, the capacitor 48 is charged by the energy stored in the inductance of each winding. When the switching element 162 is turned on, the electric charge charged in the capacitor 48 is transferred to the winding 16 via the switching element 162.
5 is supplied.

【0095】このとき本実施例では、前記4相の巻線の
1つを構成している巻線165の極性を他の3相の巻線
に対して反対方向の設定としている。すなわち、共通端
子68から巻線に電流を供給した時に、第1の物体63
側に発生する磁界の向きが逆方向となっている。
At this time, in this embodiment, the polarity of the winding 165 constituting one of the four-phase windings is set in the opposite direction to the other three-phase windings. That is, when a current is supplied from the common terminal 68 to the winding, the first object 63
The direction of the magnetic field generated on the side is opposite.

【0096】このため前記各実施例で説明したと同様、
第1の物体63は、巻線に流れる電流によってトルクを
受けて容易に回転するものである。なおこの構成は、第
1の物体63が永久磁石を有するタイプのものであって
も、同様に動作するものである。
Therefore, as described in the above embodiments,
The first object 63 easily rotates by receiving torque by the current flowing through the winding. Note that this configuration operates similarly even when the first object 63 is of a type having a permanent magnet.

【0097】なお本実施例では、使用するスイッチング
素子の数が4個となっているが、従来の技術で説明した
構成のものに比較すると2石少ないものである。従っ
て、依然として低コスト、小形、軽量とする効果は得ら
れるものである。
Although the number of switching elements used in this embodiment is four, the number is two less than that of the configuration described in the background art. Therefore, the effect of reducing cost, size, and weight can still be obtained.

【0098】このとき本実施例では、相数を4としてい
るために、使用するスイッチング素子を電流定格の低い
ものとできる。
At this time, in this embodiment, since the number of phases is four, the switching element to be used can have a low current rating.

【0099】なお、本実施例よりも相数を増して、4と
した場合にもおいても、高電位側にスイッチング素子を
配する直列回路の個数NHは少なくとも1個あればよ
く、また低電位側にスイッチング素子を配する直列回路
の個数NLも少なくとも1個有ればよい。
Even when the number of phases is increased from that of this embodiment to four, the number NH of series circuits in which switching elements are arranged on the high potential side may be at least one. The number NL of the series circuits in which the switching elements are arranged on the potential side may be at least one.

【0100】つまり、NH=3でNL=1、NH=NL
=2、NH=1でNL=3の3通りの中から自由に設計
することができるものである。
That is, when NH = 3, NL = 1, NH = NL
= 2, NH = 1 and NL = 3 can be freely designed.

【0101】また本実施例では、第2の物体64を4相
の構成としているが、相数をさらに増して5相、6相、
7相などとしても良い。
In the present embodiment, the second object 64 has a four-phase structure.
Seven phases may be used.

【0102】以上、実施例1から実施例7に示したよう
に、いずれも従来の技術に対して、スイッチング素子の
数が少ないインバ一タ回路で、低コスト、小形、軽量の
インバ一タ装置を実現できるものとなる。
As described above, as shown in the first to seventh embodiments, each of the inverter circuits has a smaller number of switching elements, a lower cost, a smaller size and a lighter weight as compared with the prior art. Can be realized.

【0103】なお前記各実施例では、直流電源41が供
給する電力を、軸から機械パワーとして取り出す構成
の、一般にモ一タ、もしくは電動機と称する構成のもの
としているが、特にモ一タもしくは電動機に限定する必
要はなく、発電機として他の電気機械を動作させるもの
としても良いものである。
In each of the above embodiments, the electric power supplied from the DC power supply 41 is taken out from the shaft as mechanical power, which is generally referred to as a motor or an electric motor. However, the present invention is not limited to this, and another electric machine may be operated as a generator.

【0104】すなわち、制御回路62から各スイッチン
グ素子をオンオフさせる信号を、電流の向きが各実施例
とは逆方向となるように制御することにより、発生する
トルクの方向を逆向きとして、発電機43が発生した電
力を直流電源41に逆流させるようにすることも可能で
ある。
That is, a signal for turning on / off each switching element from the control circuit 62 is controlled so that the direction of the current is opposite to that of each embodiment, so that the direction of the generated torque is reversed. It is also possible to make the electric power generated by 43 flow back to the DC power supply 41.

【0105】その場合の構成と動作は、例えば実施例1
において、コンデンサ48には、巻線65、66のイン
ダクタンスに蓄えられたエネルギーと共に、動力が電気
パワーに変換された電荷も一旦蓄えられ、それが巻線6
7を通じて直流電源41に回生され、その回生電力の大
きさは、スイッチング素子54、57がオンすることに
より、巻線65、66に供給される電力よりも大となる
ことにより、平均パワーとしては、直流電源41へのエ
ネルギー変換が行われるものとなり、さらに具体的には
直流電源41に並列に接続された直流系統の負荷に対し
ての電力供給がなされるものとなる。
The configuration and operation in this case are described in, for example, Embodiment 1.
In the capacitor 48, together with the energy stored in the inductances of the windings 65 and 66, an electric charge obtained by converting motive power into electric power is temporarily stored.
7, the regenerative power is greater than the power supplied to the windings 65, 66 when the switching elements 54, 57 are turned on, so that the average power is Then, energy conversion to the DC power supply 41 is performed, and more specifically, power is supplied to a load of a DC system connected in parallel with the DC power supply 41.

【0106】また前記各実施例では、電動機43は、第
1の物体63が第2の物体64の内側で回転自在となっ
ている構成としているが、特にこのような構成に限る必
要はなく、一般にアウターロータと称されているよう
な、第1の物体が第2の物体の外側に回転自在に配置し
た構成としたもの、あるいは軸方向のギャップを隔て
て、第1の物体と第2の物体が面で対向する形のもの、
また第1の物体と第2の物体をいずれも直線状の形状と
して、直線運動を行わせるリニアモ一タと称される形の
ものであってもよいものである。また第1の物体が静止
していて、第2の物体が運動する構成のもの、あるいは
第1の物体と第2の物体のいずれもが運動する構成とし
ても支障はないものである。
In each of the above embodiments, the electric motor 43 has a structure in which the first object 63 is rotatable inside the second object 64. However, the present invention is not limited to this structure. A structure in which a first object is rotatably arranged outside a second object, such as generally called an outer rotor, or a first object and a second object are separated from each other by an axial gap. Objects whose faces oppose each other,
Further, both the first object and the second object may have a linear shape, and may have a shape called a linear motor for performing a linear motion. Further, there is no problem even if the first object is stationary and the second object moves, or the first object and the second object both move.

【0107】[0107]

【発明の効果】請求項1に記載した発明は、永久磁石を
有する第1の物体と、前記第1の物体と相対的に運動可
能で前記永久磁石からの磁束を受けるN相の巻線を有す
る第2の物体と、共通端子を含むN+1個の端子を有
し、前記巻線は互いにほぼ(360/N)度の電気角を
隔てて設けており、かつ前記巻線の一方の端子はいずれ
も共通端子に接続しており、かつ前記巻線の内の一相は
前記共通端子から電流を流した際に発生する磁束の向き
が、他の(N−1)相の巻線に対して逆となるように接
続した構成として、インバ一タ回路の構成要素として必
要なスイッチング素子の数が従来の技術に比較して少な
くでき、構成が簡単になることから、低コスト化、小形
化、軽量化した電気機械を実現するものである。
According to the first aspect of the present invention, a first object having a permanent magnet and an N-phase winding which can move relative to the first object and receive a magnetic flux from the permanent magnet are provided. A second object, and N + 1 terminals including a common terminal, wherein the windings are provided at an electrical angle of approximately (360 / N) degrees from each other, and one terminal of the winding is All of the windings are connected to a common terminal, and one of the windings has a direction in which a magnetic flux generated when a current flows from the common terminal is oriented relative to the other (N-1) -phase windings. The number of switching elements required as components of the inverter circuit can be reduced as compared with the conventional technology, and the configuration is simplified, so that the cost and size are reduced. Thus, a lightweight electric machine is realized.

【0108】請求項2に記載した発明は、磁性体を有す
る第1の物体と、前記第1の物体と相対的に運動可能で
運動によりインダクタンスが変化するN相の巻線を有す
る第2の物体と、共通端子を含むN+1個の端子を有
し、前記巻線は互いにほぼ(360/N)度の電気角を
隔てて設けており、前記巻線の一方の端子はいずれも共
通端子に接続しており、かつ前記巻線の内の一相は、前
記共通端子から電流を流した際に発生する磁束の向き
が、他の(N−1)相の巻線に対して逆となるように接
続した構成として、インバ一タ回路の構成要素として必
要なスイッチング素子の数が従来の技術に比較して少な
くでき、構成が簡単になることから、低コスト化、小形
化、軽量化した電気機械を実現するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a second object having a first object having a magnetic material and an N-phase winding capable of moving relative to the first object and having an inductance which changes by movement. An object and N + 1 terminals including a common terminal are provided, and the windings are provided at an electrical angle of approximately (360 / N) degrees from each other, and one terminal of the winding is a common terminal. In one phase of the windings, the direction of the magnetic flux generated when a current flows from the common terminal is opposite to that of the other (N-1) phase windings. In this configuration, the number of switching elements required as components of the inverter circuit can be reduced as compared with the conventional technology, and the configuration is simplified, so that the cost, size, and weight have been reduced. This implements an electric machine.

【0109】請求項3に記載した発明は、第2の物体
は、N相の巻線を構成するコイルを巻装したNの倍数の
歯部を有し、前記歯部の内少なくとも1つは、第1の物
体に面する側が、複数の小歯を有する構成として、永久
磁石が不要で、低コスト化、小形化、軽量化した電気機
械を実現するものである。
According to a third aspect of the present invention, the second object has teeth having a multiple of N wound with a coil constituting an N-phase winding, and at least one of the teeth has at least one of the teeth. In addition, since the side facing the first object has a plurality of small teeth, a permanent magnet is not required, and a low cost, small, and lightweight electric machine is realized.

【0110】請求項4に記載した発明は、N=3とした
構成として、インバ一タ回路と組み合わせる際に前記イ
ンバ一タ回路に必要となるスイッチング素子の数を最小
限とし、スイッチング素子の駆動回路の数も最小限とで
き、低コスト化、小形化、軽量化した電気機械を実現す
るものである。
According to a fourth aspect of the present invention, when N = 3, the number of switching elements required for the inverter circuit when combined with the inverter circuit is minimized, and the driving of the switching elements is performed. The number of circuits can be minimized, and a low-cost, small-sized, and lightweight electric machine can be realized.

【0111】請求項5に記載した発明は、コンデンサ
と、少なくとも1個の電源端子と、N相の電気機械を接
続するN個の電気機械端子と、ダイオードとスイッチン
グ素子の直列回路をN個有し、それぞれダイオードとス
イッチング素子の接続点を前記電気機械端子に接続し、
前記N個の直列回路の内少なくとも1個は高電位側をス
イッチング素子とし低電位側をダイオードとし、前記N
個の直列回路の内少なくとも1個は低電位側をスイッチ
ング素子とし高電位側をダイオードとし、前記N個の直
列回路の両端は並列接続され、その一方の端子を前記電
源端子とし、他の端子には前記コンデンサの一方の端子
を接続し、前記コンデンサの他方の端子は、前記電源端
子に接続される直流電源の一端子に接続した構成とし
て、必要なスイッチング素子の数を最小限とできる低コ
スト化、小形化、軽量化したインバ一タ回路を実現でき
るものである。
The invention according to claim 5 has a capacitor, at least one power supply terminal, N electric machine terminals for connecting an N-phase electric machine, and N series circuits of diodes and switching elements. And connecting a connection point between the diode and the switching element to the electromechanical terminal,
At least one of the N series circuits has a switching element on the high potential side and a diode on the low potential side,
At least one of the series circuits has a switching element on the low potential side and a diode on the high potential side. Both ends of the N series circuits are connected in parallel, one terminal of which is the power supply terminal, and the other terminal is Is connected to one terminal of the capacitor, and the other terminal of the capacitor is connected to one terminal of a DC power supply connected to the power supply terminal, so that the number of necessary switching elements can be minimized. It is possible to realize an inverter circuit that is reduced in cost, size, and weight.

【0112】請求項6に記載した発明は、電源端子に接
続した少なくとも1個のスイッチング素子を一回以上オ
ンさせることによってコンデンサを充電して起動し、直
流電源の電力を電気機械に供給する構成として、起動特
性が良好で、低コスト化、小型化、軽量化したインバ一
タ回路を実現するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, at least one switching element connected to a power supply terminal is turned on at least once to charge and start a capacitor and supply electric power of a DC power supply to an electric machine. The present invention realizes an inverter circuit having good starting characteristics, low cost, small size, and light weight.

【0113】請求項7に記載した発明は、N=3とした
構成として、低コスト化、小形化、軽量化したインバ一
タ回路を実現するものである。
The invention described in claim 7 realizes an inverter circuit with a low cost, a small size, and a light weight as a configuration where N = 3.

【0114】請求項8に記載した発明は、直流電源と、
請求項1から4のいずれか1項に記載した電気機械と、
請求項5から7のいずれか1項に記載したインバ一タ回
路とを有し、前記インバ一タ回路の電源端子は前記直流
電源の一端子に接続し、前記電気機械の共通端子は前記
直流電源の他の端子に接続した構成として、低コスト
化、小形化、軽量化したインバ一タ装置を実現するもの
である。
[0114] The invention according to claim 8 is a DC power supply,
An electric machine according to any one of claims 1 to 4,
An inverter circuit according to any one of claims 5 to 7, wherein a power terminal of the inverter circuit is connected to one terminal of the DC power source, and a common terminal of the electric machine is the DC terminal. As a configuration connected to the other terminal of the power supply, an inverter device which is reduced in cost, size, and weight is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例であるインバ一タ装置の
構成を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同、電動機の構成を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the electric motor.

【図3】同、電動機の巻線の構成を示す結線図FIG. 3 is a connection diagram showing a configuration of a winding of the electric motor.

【図4】同、インバ一タ回路の動作を説明する波形図FIG. 4 is a waveform chart illustrating the operation of the inverter circuit.

【図5】同、インバ一タ回路の起動時の動作を示す波形
FIG. 5 is a waveform chart showing the operation of the inverter circuit at the time of startup.

【図6】本発明の第2の実施例である電動機の構成を示
す断面図
FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a motor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】同、電動機の巻線の構成を示す結線図FIG. 7 is a wiring diagram showing a configuration of a winding of the electric motor.

【図8】本発明の第3の実施例であるインバ一タ装置の
構成を示す回路図
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例であるインバ一タ装置の
構成を示す回路図
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施例であるインバ一タ装置
の構成を示す回路図
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施例である電動機の構成を
示す断面図
FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a motor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施例であるインバ一タ装置
の構成を示す回路図
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】従来の技術におけるインバ一タ装置の構成を
示す回路図
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a conventional technique.

【図14】同、電動機の構成を示す断面図FIG. 14 is a sectional view showing the configuration of the electric motor.

【図15】同、電動機の巻線の巻線の構成を示す結線図FIG. 15 is a connection diagram showing a configuration of a winding of the electric motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 直流電源 42 インバ一タ回路 43 電動機 48 コンデンサ 49 電源端子 50 電気機械端子 51 電気機械端子 52 電気機械端子 53 ダイオード 54 スイッチング素子 55 直列回路 56 ダイオード 57 スイッチング素子 58 直列回路 59 ダイオード 60 スイッチング素子 61 直列回路 62 制御回路 63 第1の物体 64 第2の物体 65 巻線 66 巻線 67 巻線 68 共通端子 69 端子 70 端子 71 端子 94 永久磁石 95 永久磁石 96 永久磁石 97 永久磁石 98 永久磁石 99 永久磁石 100 永久磁石 101 永久磁石 104 ホールIC 105 ホールIC 106 ホールIC 110 第1の物体 111 磁性体 112 第2の物体 113 鉄心 114 コイル 115 コイル 116 コイル 117 コイル 118 コイル 119 コイル 130 第1の物体 131 磁性体 132 第2の物体 133 鉄心 134 歯部 135 歯部 136 歯部 137 歯部 138 歯部 139 歯部 140 小歯 141 小歯 142 小歯 143 小歯 41 DC power supply 42 Inverter circuit 43 Motor 48 Capacitor 49 Power supply terminal 50 Electromechanical terminal 51 Electromechanical terminal 52 Electromechanical terminal 53 Diode 54 Switching element 55 Series circuit 56 Diode 57 Switching element 58 Series circuit 59 Diode 60 Switching element 61 Series Circuit 62 Control circuit 63 First object 64 Second object 65 Winding 66 Winding 67 Winding 68 Common terminal 69 Terminal 70 Terminal 71 Terminal 94 Permanent magnet 95 Permanent magnet 96 Permanent magnet 97 Permanent magnet 98 Permanent magnet 99 Permanent magnet REFERENCE SIGNS LIST 100 permanent magnet 101 permanent magnet 104 hall IC 105 hall IC 106 hall IC 110 first object 111 magnetic body 112 second object 113 iron core 114 coil 115 coil 116 coil 117 coil 1 8 coil 119 coil 130 the first object 131 magnetic body 132 second object 133 core 134 teeth 135 teeth 136 teeth 137 teeth 138 teeth 139 teeth 140 teeth 141 teeth 142 teeth 143 teeth

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 保道 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H007 BB06 CA01 CB05 CC23 5H019 AA09 BB01 BB05 CC03 DD01 EE01 5H560 BB04 BB05 BB07 BB12 BB18 DA03 DA19 EB01 HA04 HB02 SS07 UA06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yasudo Kobayashi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 5H007 BB06 CA01 CB05 CC23 5H019 AA09 BB01 BB05 CC03 DD01 EE01 5H560 BB04 BB05 BB07 BB12 BB18 DA03 DA19 EB01 HA04 HB02 SS07 UA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 永久磁石を有する第1の物体と、前記第
1の物体と相対的に運動可能で前記永久磁石からの磁束
を受けるN相の巻線を有する第2の物体と、共通端子を
含むN+1個の端子を有し、前記巻線は互いにほぼ(3
60/N)度の電気角を隔てて設けており、かつ前記巻
線の一方の端子はいずれも共通端子に接続しており、か
つ前記巻線の内の一相は前記共通端子から電流を流した
際に発生する磁束の向きが、他の(N−1)相の巻線に
対して逆となるように接続した電気機械。
1. A first object having a permanent magnet, a second object having an N-phase winding movable relative to the first object and receiving a magnetic flux from the permanent magnet, and a common terminal. , And the windings are approximately (3
60 / N) degrees, and one terminal of the winding is connected to a common terminal, and one phase of the winding receives a current from the common terminal. An electric machine connected such that the direction of a magnetic flux generated when flowing is opposite to that of another (N-1) phase winding.
【請求項2】 磁性体を有する第1の物体と、前記第1
の物体と相対的に運動可能で運動によりインダクタンス
が変化するN相の巻線を有する第2の物体と、共通端子
を含むN+1個の端子を有し、前記巻線は互いにほぼ
(360/N)度の電気角を隔てて設けており、前記巻
線の一方の端子はいずれも共通端子に接続しており、か
つ前記巻線の内の一相は、前記共通端子から電流を流し
た際に発生する磁束の向きが、他の(N−1)相の巻線
に対して逆となるように接続した電気機械。
2. A first object having a magnetic material, wherein the first object has a magnetic material.
A second object having an N-phase winding that can move relative to the other object and whose inductance changes by movement, and N + 1 terminals including a common terminal, wherein the windings are approximately (360 / N ) Are provided at an electrical angle of degrees, one of the terminals of the winding is connected to a common terminal, and one of the windings is connected when a current flows from the common terminal. An electric machine connected in such a manner that the direction of the magnetic flux generated in the other is reversed with respect to the other (N-1) phase windings.
【請求項3】 第2の物体は、N相の巻線を構成するコ
イルを巻装したNの倍数の歯部を有し、前記歯部の内少
なくとも1つは、第1の物体に面する側が、複数の小歯
を有する請求項2に記載した電気機械。
3. The second object has a tooth portion of a multiple of N wound with a coil constituting an N-phase winding, at least one of the tooth portions facing the first object. 3. The electric machine according to claim 2, wherein the side having a plurality of small teeth.
【請求項4】 N=3とした請求項1から3のいずれか
1項に記載した電気機械。
4. The electric machine according to claim 1, wherein N = 3.
【請求項5】 コンデンサと、少なくとも1個の電源端
子と、N相の電気機械を接続するN個の電気機械端子
と、ダイオードとスイッチング素子の直列回路をN個有
し、それぞれダイオードとスイッチング素子の接続点を
前記電気機械端子に接続し、前記N個の直列回路の内少
なくとも1個は高電位側をスイッチング素子とし低電位
側をダイオードとし、前記N個の直列回路の内少なくと
も1個は低電位側をスイッチング素子とし高電位側をダ
イオードとし、前記N個の直列回路の両端は並列接続さ
れ、その一方の端子を前記電源端子とし、他の端子には
前記コンデンサの一方の端子を接続し、前記コンデンサ
の他方の端子は、前記電源端子に接続される直流電源の
一端子に接続したインバ一タ回路。
5. A capacitor, at least one power supply terminal, N electromechanical terminals for connecting an N-phase electric machine, and N series circuits of diodes and switching elements, each of which has a diode and a switching element. Is connected to the electromechanical terminal, at least one of the N series circuits is a switching element on the high potential side and a diode on the low potential side, and at least one of the N series circuits is The low potential side is a switching element and the high potential side is a diode. Both ends of the N series circuits are connected in parallel, one terminal of which is the power supply terminal, and the other terminal is connected to one terminal of the capacitor. An inverter circuit wherein the other terminal of the capacitor is connected to one terminal of a DC power supply connected to the power supply terminal.
【請求項6】 電源端子に接続したスイッチング素子を
オンさせることによってコンデンサを充電して起動し、
直流電源の電力を電気機械に供給する請求項5に記載し
たインバ一タ回路。
6. A capacitor is charged and started by turning on a switching element connected to a power supply terminal,
6. The inverter circuit according to claim 5, wherein electric power of a DC power supply is supplied to the electric machine.
【請求項7】 N=3とした請求項5または6に記載し
たインバ一タ回路。
7. The inverter circuit according to claim 5, wherein N = 3.
【請求項8】 直流電源と、請求項1から4のいずれか
1項に記載した電気機械と、請求項5から7のいずれか
1項に記載したインバ一タ回路とを有し、前記インバ一
タ回路の電源端子は前記直流電源の一端子に接続し、前
記電気機械の共通端子は前記直流電源の他の端子に接続
したインバ一タ装置。
8. An inverter comprising: a DC power supply; an electric machine according to any one of claims 1 to 4; and an inverter circuit according to any one of claims 5 to 7; An inverter device wherein a power supply terminal of the power supply circuit is connected to one terminal of the DC power supply, and a common terminal of the electric machine is connected to another terminal of the DC power supply.
JP2000118980A 2000-04-20 2000-04-20 Inverter device Expired - Fee Related JP4639429B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000118980A JP4639429B2 (en) 2000-04-20 2000-04-20 Inverter device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000118980A JP4639429B2 (en) 2000-04-20 2000-04-20 Inverter device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001309631A true JP2001309631A (en) 2001-11-02
JP4639429B2 JP4639429B2 (en) 2011-02-23

Family

ID=18630033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000118980A Expired - Fee Related JP4639429B2 (en) 2000-04-20 2000-04-20 Inverter device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4639429B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924610B2 (en) 2002-04-01 2005-08-02 Nissan Motor Co., Ltd. Driving method and system for electrical rotating machine having two rotors using compound current
JP2010110214A (en) * 2008-03-18 2010-05-13 Denso Corp Drive unit of synchronous electric motor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924610B2 (en) 2002-04-01 2005-08-02 Nissan Motor Co., Ltd. Driving method and system for electrical rotating machine having two rotors using compound current
JP2010110214A (en) * 2008-03-18 2010-05-13 Denso Corp Drive unit of synchronous electric motor
JP2010110215A (en) * 2008-03-18 2010-05-13 Denso Corp Drive unit of synchronous electric motor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4639429B2 (en) 2011-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3212310B2 (en) Multi-phase switching type reluctance motor
CA2541286C (en) Electrical machine
US8400084B2 (en) Regenerative switched reluctance motor driving system
CN103187846B (en) Four-phase and double-salient brushless direct current motor with symmetrical phase inductances
JP4685371B2 (en) Relative drive
AU5857996A (en) Doubly salient permanent magnet machine with field weakening (or boosting) capability
CN111953167B (en) Switch magnetic flux hybrid excitation fault-tolerant motor
CN104578661A (en) Axially-distributed double-salient-pole brushless DC motor
JP2000209891A (en) Starter generator for internal combustion engine
WO2009056879A1 (en) Permanent magnet reluctance machines
JPWO2007105319A1 (en) Generator, power generation method and motor
KR101184461B1 (en) Mechanically Commutated Switched reluctance motor
US20110298328A1 (en) Generator
WO2016067634A1 (en) Motor drive system using constant current control
CN104604103A (en) Permanent-magnet ac power generator
US7230360B2 (en) Switched reluctance machine
JPWO2007007413A1 (en) Motor drive system
JP4639429B2 (en) Inverter device
CN203522358U (en) Switch reluctance motor with phase change winding
TWI425762B (en) Power generation control method
CN103475116A (en) Switched reluctance motor with phase change windings
JP4622037B2 (en) Electric motor and inverter device provided with the electric motor
Fonseca et al. Switched reluctance machine drives
Aiso Proposal of a Variable Magnet Motor Switchable between Vernier Motor and PMSM
JP2016082664A (en) Permanent magnet synchronous machine capable of switching number of rotor magnetic poles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070305

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20070412

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100831

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101102

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees