JP2002078370A - Inverter apparatus - Google Patents

Inverter apparatus

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JP2002078370A
JP2002078370A JP2000255059A JP2000255059A JP2002078370A JP 2002078370 A JP2002078370 A JP 2002078370A JP 2000255059 A JP2000255059 A JP 2000255059A JP 2000255059 A JP2000255059 A JP 2000255059A JP 2002078370 A JP2002078370 A JP 2002078370A
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JP
Japan
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current
phase
winding
motor
electromotive force
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Application number
JP2000255059A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Asada
和彦 麻田
Tomoya Fujinami
知也 藤濤
Taketoshi Sato
武年 佐藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize low vibration and low noise for a motor having permanent magnets. SOLUTION: This inverter apparatus comprises a motor, in which permanent magnets 150 to 158 of p-poles coils 102, 103, 104 of k-phase are provided through the centralized winding to an iron core 172, having grooves 174a to 1 of the number obtained by dividing a value (p×k) by 2. An inverter circuit 101 supplies a current, to provide the result that a sum of the products between the instantaneous value and current value of no-load inductive electromotive force of coils 102, 103, 104 of each phase. Thereby, the variations in generated torque can be controlled, and moreover low vibration and low noise of motor 100 can also be realized.

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、回転運動などを行
い、家庭、工場、事務所、店舗、運送などにおいて使用
される、例えば洗濯機、掃除機などのような、インバ一
タ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device, such as a washing machine or a vacuum cleaner, which performs a rotary motion and is used in homes, factories, offices, stores, transportation and the like. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術の一例である特開平6−98
596、および特開平7−123765に示されている
インバ一タ装置は、図11のブロック図に、示されてい
るように、電動機1に接続された相の数に、等しい単相
インバ一タ2、3、4、および、直流電源5を有する、
インバ一タ回路6を設け、電動機1の各相の巻線7、
8、9には、電流の瞬時値が、その相の、巻線に発生す
る誘導起電力に比例し、全相の誘導起電力の、瞬時値を
自乗した値の和に反比例する値となるように、制御する
ことによって、電動機1の回転子10に、発生するトル
クのリプルを、ゼロとした動力を、負荷11に供給し、
振動を低減させるものとなっていた。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open Publication No.
596, and a single-phase inverter equal to the number of phases connected to the motor 1 as shown in the block diagram of FIG. 2, 3, 4, and having a DC power supply 5;
An inverter circuit 6 is provided, and windings 7 of each phase of the electric motor 1 are provided.
8 and 9, the instantaneous value of the current is a value proportional to the induced electromotive force generated in the winding of that phase, and inversely proportional to the sum of the squared instantaneous values of the induced electromotive forces of all phases. As described above, by controlling the rotor 10, the motive power in which the ripple of the generated torque is reduced to zero is supplied to the load 11 to the rotor 10 of the electric motor 1,
Vibration was reduced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術においては、一般的な電動機1の各相の巻線7、8、
9の誘導起電力波形に、含まれる高調波が、相の数と同
じ次数、およびその整数倍、すなわち、たとえば3相の
装置においては、第3、6、9、12次などの、いずれ
かの高調波も含むことから、トルクリプルをゼロとする
ことができる、電流波形を供給するためには、図11に
示されているような、おのおの4個のスイッチング素子
を有する単相インバ一タ2、3、4を相数と、等しい数
だけ設けた構成、とすることが必要であり、例えば3相
の構成、とする場合には、12個ものスイッチング素子
が、必要となった。
In the above prior art, the windings 7, 8 of each phase of the general motor 1 are used.
9, the harmonics included in the induced electromotive force waveform are the same as the number of phases and an integer multiple thereof, that is, for example, in a three-phase device, any one of the third, sixth, ninth, and twelfth orders is used. In order to supply a current waveform capable of reducing the torque ripple to zero because of the harmonics of the single-phase inverter 2 having four switching elements as shown in FIG. It is necessary to provide a configuration in which three, four, and the same number of phases are provided. For example, in the case of a three-phase configuration, as many as twelve switching elements are required.

【0004】したがって、インバ一タ装置を実現するた
めに必要な、スイッチング素子の数が、非常に多くな
り、装置が複雑で、コスト高となるという、第1の課題
を有していた。
[0004] Therefore, there is a first problem that the number of switching elements required for realizing the inverter device is very large, and the device is complicated and the cost is high.

【0005】また、特に無負荷誘導起電力の波形の歪み
が、大きい場合には、従来の構成によって、トルクリプ
ルをゼロとすると、電流波形の歪みが、大きくなってし
まい、トルクリプルに起因する、振動・騒音は、無くな
るものの、巻線や鉄心から磁歪や導体間の電流力などに
よって発生する、振動・騒音の、スペクトルが、多岐に
渡って発生し、結果的に装置の、低振動化・低騒音化
が、十分にできないという、第2の課題を有していた。
In particular, when the distortion of the no-load induced electromotive force is large, if the torque ripple is made zero by the conventional configuration, the distortion of the current waveform becomes large, and the vibration caused by the torque ripple becomes large.・ Noise is eliminated, but the spectrum of vibration and noise generated by magnetostriction and current force between conductors from windings and iron cores is generated over a wide range, resulting in lower vibration and lowering of equipment. There was a second problem that noise could not be sufficiently reduced.

【0006】本発明は、第1の課題を解決し、電動機の
巻線に発生する無負荷誘導起電力の高調波の次数が、制
限される構成とすることにより、スイッチング素子の数
が、少ない構成でのトルクリプル低減を抑えることを可
能とし、小型低コストで有りながら、低振動・低騒音を
実現し、電動機の銅損も低く抑えた、インバ一タ装置
を、実現するものである。
The present invention solves the first problem and reduces the number of switching elements by limiting the order of harmonics of the no-load induced electromotive force generated in the winding of the motor. It is an object of the present invention to realize an inverter device capable of suppressing the reduction of torque ripple in the configuration, realizing low vibration and low noise while minimizing copper loss of an electric motor while being small in size and low in cost.

【0007】また、第2の課題を解決し、トルクリプル
に起因する振動と、電流歪みにより発生される振動の合
成振動を、総合的に引き下げ、最も低振動・低騒音が実
現される、インバ一タ装置が、供給されることを、可能
とするものである。
[0007] Further, the present invention solves the second problem, and reduces the combined vibration of the vibration caused by the torque ripple and the vibration generated by the current distortion as a whole, thereby realizing the lowest vibration and the lowest noise. Data device can be provided.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、k相の巻線とp極の永久磁石を有し、前記
巻線はpにkを乗じた値を2で除した整数個の溝をもつ
鉄心に集中巻で設けられ、k個の入力端子を有する電動
機と、前記巻線に電流を供給するインバ一タ回路からな
り、前記インバ一タ回路は、各相の前記巻線の無負荷誘
導起電力の瞬時値と電流値との積の和がほぼ一定となる
電流を各相の巻線に供給する、インバ一タ装置を構成し
たものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a k-phase winding and a p-pole permanent magnet, and the winding divides a value obtained by multiplying p by k by two. A motor having k input terminals and an inverter circuit for supplying current to the windings, the inverter circuit being provided with concentrated windings on an iron core having an integral number of grooves. An inverter device is configured to supply a current in which the sum of the product of the instantaneous value of the no-load induced electromotive force and the current value of the winding is substantially constant to the winding of each phase.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、特にk
相の巻線とp極の永久磁石を有し、前記巻線はpにkを
乗じた値を2で除した整数個の溝をもつ鉄心に集中巻で
設けられ、k個の入力端子を有する電動機と、前記巻線
に電流を供給するインバ一タ回路からなり、前記インバ
一タ回路は、各相の前記巻線の無負荷誘導起電力の瞬時
値と電流値との積の和がほぼ一定となる電流を各相の巻
線に供給することにより、無負荷誘導起電力に含まれる
高調波のk次の成分およびさらにその整数倍の成分を極
めて小さな値に抑え、電動機の入力端子がk個という最
低数でありながら、電動機の巻線の銅損を抑え、トルク
リプルを抑えた低振動・低騒音を実現する、インバ一タ
装置を、供給するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention described in claim 1 is particularly advantageous when k
Phase winding and a p-pole permanent magnet, and the winding is provided in a concentrated winding on an iron core having an integer number of grooves obtained by dividing p multiplied by k by two. And an inverter circuit for supplying a current to the winding, wherein the inverter circuit calculates the sum of the product of the instantaneous value and the current value of the no-load induced electromotive force of the winding of each phase. By supplying a substantially constant current to the windings of each phase, the k-th harmonic component contained in the no-load induced electromotive force and its integral multiple components are suppressed to extremely small values, and the input terminal of the motor The present invention is to provide an inverter device that realizes low vibration and low noise while suppressing the copper loss of the windings of the electric motor and suppressing the torque ripple while having the minimum number of k.

【0010】請求項2に記載の発明は、特にk相の巻線
を有する電動機と、前記巻線に歪みを有する電流を供給
するインバ一タ回路からなり、前記インバ一タ回路は、
各相の無負荷誘導起電力と電流の瞬時値の積の和のリプ
ル量が、前記電動機に正弦波の電流を供給した場合に発
生するリプルに対し、ほぼ半分となる電流波形を供給す
ることにより、トルクリプルに起因する振動と、電流歪
みにより発生される振動の合成振動を、総合的に引き下
げ、最も低振動・低騒音が実現される、インバ一タ装置
を、提供するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric motor having a k-phase winding, and an inverter circuit for supplying a current having a distortion to the winding.
Supplying a current waveform in which the ripple amount of the sum of the products of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current is approximately half the ripple generated when a sine wave current is supplied to the motor. Accordingly, the present invention provides an inverter device in which the combined vibration of the vibration caused by the torque ripple and the vibration generated by the current distortion is comprehensively reduced to realize the lowest vibration and the lowest noise.

【0011】請求項3に記載の発明は、特にk相の巻線
を有する電動機と、前記巻線に歪みを有する電流を供給
するインバ一タ回路からなり、前記インバ一タ回路は、
各相の無負荷誘導起電力と電流の瞬時値の積の和のリプ
ル量が、前記電動機のコギング仕事率の振幅とほぼ同じ
値としたことにより、コギングによるトルク変動を抑
え、かつ高効率で動作する、インバ一タ装置を、提供す
るものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric motor having a k-phase winding, and an inverter circuit for supplying a current having a distortion to the winding.
The ripple amount of the sum of the product of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current is set to substantially the same value as the amplitude of the cogging power of the electric motor, so that torque fluctuation due to cogging is suppressed, and high efficiency is achieved. An operable inverter device is provided.

【0012】請求項4に記載の発明は、特に請求項1〜
3のいずれか1項に記載のインバ一タ回路を、直流電源
と、kの2倍の数のスイッチング素子を有し、前記スイ
ッチング素子は前記直流電源のプラス端子と電動機の入
力端子の間、および前記直流電源のマイナス端子と電動
機の入力端子の間に接続された構成とすることにより、
スイッチング素子数を抑え、小型・低コストを実現しつ
つ、低振動・低騒音が実現できる、インバ一タ装置を、
提供するものである。
[0012] The invention described in claim 4 is particularly advantageous in claim 1 to claim 1.
3. The inverter circuit according to claim 3, comprising a DC power supply and switching elements twice as many as k, wherein the switching element is provided between a plus terminal of the DC power supply and an input terminal of the motor. And by being connected between the negative terminal of the DC power supply and the input terminal of the motor,
An inverter device that can realize low vibration and low noise while suppressing the number of switching elements and realizing compactness and low cost.
To provide.

【0013】請求項5に記載の発明は、特に請求項1〜
4のいずれか1項に記載のインバ一タ装置をk=3とし
たことにより、スイッチング素子数が6石と少なく、ま
た電動機の巻線の構成も簡単であり、小型低コストであ
りながら、低振動・低騒音が実現できる、インバ一タ装
置を、提供するものである。
[0013] The invention described in claim 5 is particularly advantageous in claim 1 to claim 1.
By setting k = 3 in the inverter device according to any one of the above items 4, the number of switching elements is as small as 6 stones, and the configuration of the winding of the motor is simple. An inverter device capable of realizing low vibration and low noise is provided.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。Next, specific examples of the present invention will be described.

【0015】(実施例1)図1は、実施例1におけるイ
ンバ一タ装置の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter device according to a first embodiment.

【0016】図1に示すインバ一タ装置は、電動機10
0とインバ一タ回路101によって構成されており、電
動機100は3相であり、U相の巻線102、V相の巻
線103、W相の巻線104、および相数3に等しい、
3個の入力端子105、106、107を有している。
The inverter device shown in FIG.
The motor 100 has three phases and is equal to the U-phase winding 102, the V-phase winding 103, the W-phase winding 104, and the number of phases 3.
It has three input terminals 105, 106, 107.

【0017】さらに電動機100においては、3相の巻
線102〜104を、スター結線(Y結線)としてお
り、その上、ホールIC108、109、110によっ
て構成した、位置検知手段111を設けており、回転子
112の、回転方向の位置を、検知するものとしてい
る。
Further, in the electric motor 100, the three-phase windings 102 to 104 are star-connected (Y-connected), and furthermore, a position detecting means 111 constituted by Hall ICs 108, 109 and 110 is provided. The position of the rotor 112 in the rotation direction is detected.

【0018】インバ一タ回路101は、直流電源120
と、相数3の2倍である6個のスイッチング素子121
〜126、およびスイッチング素子121〜126のオ
ンオフを制御する制御回路127を有しており、スイッ
チング素子121、122、123は、それぞれ直流電
源120のプラス端子130と、電動機100の入力端
子105、106、107の間に接続されており、スイ
ッチング素子124、125、126は、それぞれ、直
流電源120のマイナス端子131と、電動機100の
入力端子105、106、107の間に接続されたもの
となっており、巻線102〜104に電流を、供給する
ものとなっている。
The inverter circuit 101 includes a DC power supply 120
And six switching elements 121 twice as many as three phases
To 126, and a control circuit 127 for controlling on / off of the switching elements 121 to 126. The switching elements 121, 122, and 123 include a plus terminal 130 of the DC power supply 120 and an input terminal 105, 106 of the electric motor 100, respectively. , 107, and the switching elements 124, 125, 126 are connected between the minus terminal 131 of the DC power supply 120 and the input terminals 105, 106, 107 of the electric motor 100, respectively. Thus, a current is supplied to the windings 102 to 104.

【0019】本実施例では、スイッチング素子121〜
126は、シリコン半導体を用いた、IGBT、および
整流素子の並列接続によって、構成しているが、スイッ
チング素子の種類としては、IGBTを用いることを、
絶対条件とするものでは無く、例えばMOSFET、バ
イポーラ形、DGMOS、GTOなどのものでもよく、
材質もシリコン以外にも、ゲルマニウム、炭化シリコン
(SiC)などを、使用してもよい。
In this embodiment, the switching elements 121 to 121
Reference numeral 126 denotes a configuration in which an IGBT and a rectifying element are connected in parallel using a silicon semiconductor.
It is not an absolute condition. For example, a MOSFET, a bipolar type, a DGMOS, a GTO, or the like may be used.
In addition to silicon, germanium, silicon carbide (SiC), or the like may be used.

【0020】また実施例1では、直流電源120は、実
効値が100ボルトで、一定の周波数(60ヘルツ等)
の商用電源を用いた、交流電源133、チョークコイル
134、整流素子135〜138、電解式のコンデンサ
139によって、全波整流され、無負荷時に140ボル
トの直流電圧を、出力するものとなっている。
In the first embodiment, the DC power supply 120 has an effective value of 100 volts and a constant frequency (60 Hz or the like).
A full-wave rectification is performed by an AC power supply 133, a choke coil 134, rectifiers 135 to 138, and an electrolytic capacitor 139 using a commercial power supply, and a 140 V DC voltage is output when there is no load. .

【0021】ただし、交流から、直流に変換する構成と
して、全波整流とすることは、一例に過ぎず、倍電圧
(倍圧)整流や、半波整流などであっても、かまわな
い。
However, full-wave rectification as a configuration for converting from AC to DC is merely an example, and double-voltage (double-voltage) rectification or half-wave rectification may be used.

【0022】また、整流素子135〜138は、シリコ
ン以外のもの、例えば、ゲルマニウム、炭化シリコン
(SiC)、セレンなどを用いた整流素子としても、構
成することができるものである。
The rectifying elements 135 to 138 can be configured as rectifying elements using a material other than silicon, for example, germanium, silicon carbide (SiC), selenium, or the like.

【0023】図2は、実施例1の電動機100の詳細な
構成図である。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the electric motor 100 according to the first embodiment.

【0024】電動機100は、固定子170と、回転子
112からなり、固定子170は、厚さ0.5mmの珪
素鋼板を、40枚重ねて、構成した鉄心172と、コイ
ル173a、173b、173c、173d、173
e、173f、173g、173h、173i、173
j、173k、173lを有している。
The electric motor 100 comprises a stator 170 and a rotor 112. The stator 170 has a core 172 formed by stacking 40 silicon steel sheets each having a thickness of 0.5 mm, and coils 173a, 173b, 173c. , 173d, 173
e, 173f, 173g, 173h, 173i, 173
j, 173k and 173l.

【0025】鉄心172の形状は、12個の溝174
a、174b、174c、174d、174e、174
f、174g、174h、174i、174j、174
k、174lと、12個のティース175a、175
b、175c、175d、175e、175f、175
g、175h、175i、175j、175k、175
lを有していて、各コイルは、各ティースの部分に、巻
かれている。
The shape of the iron core 172 has 12 grooves 174.
a, 174b, 174c, 174d, 174e, 174
f, 174g, 174h, 174i, 174j, 174
k, 174l and 12 teeth 175a, 175
b, 175c, 175d, 175e, 175f, 175
g, 175h, 175i, 175j, 175k, 175
and each coil is wound around a portion of each tooth.

【0026】一方、回転子112は、鍛造した鉄で構成
し、磁路としても機能する、鉄心158の表面に、8個
の永久磁石150、151、152、153、154、
155、156、157を接着し、軸160を中心に、
回転しながら、トルクを各種の機械的負荷(図示せず)
に伝え、動力を供給するものとなっている。
On the other hand, the rotor 112 is made of forged iron and functions as a magnetic path. Eight permanent magnets 150, 151, 152, 153, 154,
155, 156, 157 are glued, and around the shaft 160,
While rotating, apply torque to various mechanical loads (not shown)
To provide power.

【0027】なお、機械的負荷としては、洗濯機として
使用される場合の、撹拌翼、および脱水槽、換気扇や、
掃除機などとして使用される場合の、ファン、エアコン
や、冷蔵庫用として使用される場合の、コンプレッサな
どがあげられるが、他の用途も、あり得る。
The mechanical load includes a stirring blade, a dewatering tub, a ventilation fan and the like when used as a washing machine.
Examples include a fan, an air conditioner when used as a vacuum cleaner, and a compressor when used for a refrigerator, but other applications are also possible.

【0028】ここで、永久磁石150、152、15
4、156については、外側、すなわち固定子170に
対向する面に、N極が出る構成とし、永久磁石151、
153、155、157については、外側、すなわち固
定子170に対向する面に、S極が出る構成としている
ため、極数8極の回転子112を、実現している。
Here, the permanent magnets 150, 152, 15
4 and 156, the N pole is formed on the outside, that is, on the surface facing the stator 170, and the permanent magnets 151 and
Regarding 153, 155, and 157, since the S pole is formed on the outside, that is, on the surface facing the stator 170, the rotor 112 having eight poles is realized.

【0029】したがって、本実施例では、相数k=3
で、極数p=8、溝の数は12であり、これは、kとp
の積を、2で除した整数となっており、入力端子数は3
である。
Therefore, in this embodiment, the number of phases k = 3
Where the number of poles p = 8 and the number of grooves is 12, which is k and p
Is divided by 2 and the number of input terminals is 3.
It is.

【0030】図3は、実施例1の電動機100の巻線1
02、103、104の構成を示した結線図であり、い
ずれの巻線も、4個のコイルの直列回路により、構成さ
れている。
FIG. 3 shows a winding 1 of the electric motor 100 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a connection diagram showing a configuration of 02, 103, and 104, and each winding is configured by a series circuit of four coils.

【0031】すなわち、U相の巻線102はコイル17
3a、173d、173g、173j、V相の巻線10
3はコイル173b、173e、173h、173k、
W相の巻線104はコイル173c、173f、173
i、173lの直列回路により、構成されたものとなっ
ているものである。
That is, the U-phase winding 102 is
3a, 173d, 173g, 173j, V-phase winding 10
3 is a coil 173b, 173e, 173h, 173k,
The W-phase winding 104 has coils 173c, 173f, 173
i, 173l in series.

【0032】ここで、各コイルの片方につけられてい
る、黒丸印は、極性を示すものであり、各コイルは黒丸
印のある方から、電流が流れた場合に、各ティースの内
側、すなわち回転子112に対向する側に、N極が発生
するように巻かれている。
Here, a black circle attached to one side of each coil indicates the polarity. When a current flows from the side with the black circle, each coil has an inner side, that is, a rotation. On the side facing the child 112, it is wound so that an N pole is generated.

【0033】したがって、例えばU相の入力端子105
から電流を流し込むと、巻線102を構成する4個のコ
イルによる起磁力は、図2上では90度ずつずれた位置
にあるコイルが同極(N極)となり、8極機として動作
する。
Therefore, for example, the U-phase input terminal 105
When a current flows from the coil 102, the magnetomotive force generated by the four coils constituting the winding 102 becomes the same pole (N pole) at the position shifted by 90 degrees in FIG. 2 and operates as an eight pole machine.

【0034】このように1つの極が、1つのコイルで構
成される巻き方は、一般に集中巻と呼ばれるが、本実施
例では、各コイルの幅を、電気角120度とした、集中
巻としたことにより、いわゆるコイルエンド部の銅線長
が、短くでき、銅線の電気抵抗を低減でき、銅損を抑え
るという効果を得ることができるものとなり、同時に電
動機の形状と、重量も小とすることができ、コストの低
減が、可能となるとともに、資源の有効利用にもつなが
り、地球環境の保護にも貢献できるものとなる。
The winding method in which one pole is formed by one coil is generally called concentrated winding. In this embodiment, the winding of each coil has an electrical angle of 120 degrees and the concentrated winding has By doing so, the copper wire length of the so-called coil end can be shortened, the electrical resistance of the copper wire can be reduced, and the effect of suppressing copper loss can be obtained.At the same time, the shape and weight of the motor are small. It is possible to reduce costs, lead to effective use of resources, and contribute to protection of the global environment.

【0035】また、本実施例のような、集中巻とした場
合の製造上のメリットとして、分割コアなどと呼ばれる
ような、鉄心172を12個に分割して製造し、コイル
173a〜173lを巻いた後に溶接などにより1つの
固定子170となるようにする製造方法を、採ることも
可能となり、それによれば、スロット174a〜174
lの面積に対する、正味の銅線の断面積、いわゆる銅の
占積率が、著しく向上させることができ、よって銅損の
低減など、性能向上に寄与できるものとする効果も有し
ている。
As an advantage in the case of concentrated winding as in the present embodiment, the iron core 172, which is called a split core, is manufactured by dividing it into 12 pieces, and the coils 173a to 173l are wound. It is also possible to adopt a manufacturing method of forming one stator 170 by welding or the like after the welding, so that the slots 174a to 174 can be adopted.
The net cross-sectional area of the copper wire, that is, the so-called copper space factor with respect to the area of l, can be remarkably improved, and thus has the effect of contributing to performance improvement such as reduction of copper loss.

【0036】なお、相数kを3に固定した場合であって
も、極数pと溝の数は、本実施例に示した8極で12溝
以外にも、6極8溝や4極6溝などでも良く、2極3溝
でも振動が問題とならない装置の場合などには有利な構
成となる場合もある。
Even when the number of phases k is fixed to 3, the number of poles p and the number of grooves are not limited to the 8 poles and 12 grooves shown in the present embodiment, but may be 6 poles, 8 grooves or 4 poles. It may have six grooves or the like, and may have an advantageous configuration in the case of a device in which vibration does not matter even with two poles and three grooves.

【0037】図3に示した端子Nは、中性点などと呼ば
れるものであり3相の巻線102、103、104の一
方の端子を結んだ点であって、相電圧の基準点となるも
のであるが、インバ一タ回路101には接続せず、電動
機100とインバ一タ回路101は相数kに等しいk
本、すなわち本実施例では、3本の配線で、接続される
ものとなっている。
The terminal N shown in FIG. 3 is called a neutral point or the like, and is a point connecting one terminal of the three-phase windings 102, 103 and 104, and serves as a reference point of the phase voltage. However, the motor 100 and the inverter circuit 101 are not connected to the inverter circuit 101, and k is equal to the number k of phases.
In the present embodiment, that is, in this embodiment, the connection is made by three wires.

【0038】図4は、無負荷状態、すなわち入力端子1
05、106、107を開放した状態で、電動機100
の軸160に、別の原動機を接続し、150r/min
の速度で、回転させた状態においての、中性点Nからの
U相の入力端子105の電圧である、無負荷誘導起電力
の相電圧に含まれる各次数の高調波成分を、次数毎に示
したものである。
FIG. 4 shows a state where no load is applied, that is, the input terminal 1
With the electric motors 100, 05, 106 and 107 open,
The other motor is connected to the shaft 160 of 150 r / min.
The harmonic components of each order included in the phase voltage of the no-load induced electromotive force, which is the voltage of the U-phase input terminal 105 from the neutral point N in the state of rotation at the speed of It is shown.

【0039】このような無負荷誘導起電力の波形は、電
動機100の巻線102、103、104の仕様や、永
久磁石150〜157の着磁分布等によって変化するも
のであるが、一般には歪みを有する波形となり高調波成
分を含んでいる。
The waveform of the no-load induced electromotive force varies depending on the specifications of the windings 102, 103, and 104 of the motor 100, the magnetization distribution of the permanent magnets 150 to 157, and the like. And contains harmonic components.

【0040】図4に見られるように、基本波(次数が
1)の他、5次と7次の高調波成分が現れているが、そ
の他の高調波成分は、ほぼゼロとなっており、3相は平
等であるため、V相、W相については位相が120度ず
つずれるものの、U相と全く同じ高調波成分を有してい
る。
As shown in FIG. 4, in addition to the fundamental wave (order is 1), fifth and seventh harmonic components appear, but the other harmonic components are almost zero. Since the three phases are equal, the V phase and the W phase have exactly the same harmonic components as the U phase although the phases are shifted by 120 degrees.

【0041】このような、高調波成分は、電動機100
の設計によって、低減させることも可能ではあるが、そ
の場合には、使用した永久磁石の磁束の利用効率が、低
下するという傾向にあり、最も永久磁石を有効に働かせ
て、大きなトルクを得るためには、本実施例のような、
無負荷誘導起電力(相電圧)の波形に、高調波成分を含
んだものが、有効に作用する。
Such harmonic components are generated by the motor 100
Although it is possible to reduce by the design of the above, in that case, the utilization efficiency of the magnetic flux of the used permanent magnet tends to decrease, and in order to make the most of the permanent magnet work effectively and obtain a large torque As in this example,
A waveform of a no-load induced electromotive force (phase voltage) containing a harmonic component effectively acts.

【0042】本実施例では、集中巻されて設けられた、
巻線102、103、104の幅が、いずれも電気角で
2πを、相数である3で除した値であることから、起電
力に含まれる高調波成分の内、相数である3の整数倍に
当たる成分は、打ち消されてゼロとなり、また偶数次に
関しては、電動機100の回転方向に対する対称性か
ら、ゼロとなっており、11次以上の高次の成分に関し
ては、ほぼ無視できるものとなっているために、結果と
して、5次と7次の成分が、図4に示すごとくに、存在
しているものとなる。
In the present embodiment, the centrally wound and provided
Since the width of each of the windings 102, 103, and 104 is a value obtained by dividing 2π in electrical angle by 3 which is the number of phases, of the harmonic components included in the electromotive force, 3 Components corresponding to integer multiples are canceled out to be zero, and even-order components are zero due to symmetry in the rotation direction of the motor 100, and higher-order components of order 11 or higher are almost negligible. As a result, the fifth-order and seventh-order components are present as shown in FIG.

【0043】図5は、実施例1の制御回路127の動作
波形図を示しているものであり、図5(ア)は、スイッ
チング素子121のゲート信号UPの波形、図4(イ)
は、スイッチング素子122のゲート信号VPの波形、
図4(ウ)は、スイッチング素子123のゲート信号W
Pの波形、図4(エ)は、スイッチング素子124のゲ
ート信号UNの波形、図4(オ)は、スイッチング素子
125のゲート信号VNの波形、図4(カ)は、スイッ
チング素子126のゲート信号WNの波形である。
FIG. 5 shows an operation waveform diagram of the control circuit 127 of the first embodiment. FIG. 5A shows a waveform of the gate signal UP of the switching element 121, and FIG.
Is the waveform of the gate signal VP of the switching element 122,
FIG. 4C shows the gate signal W of the switching element 123.
4D is a waveform of the gate signal UN of the switching element 124, FIG. 4E is a waveform of the gate signal VN of the switching element 125, and FIG. 7 is a waveform of a signal WN.

【0044】いずれのスイッチング素子のゲート信号に
ついても、ほぼ絶え間なく15.625kHzをキャリ
ア周波数としたパルス幅変調がかかり、通電が行われて
いる。
The gate signals of any of the switching elements are almost continuously subjected to pulse width modulation with a carrier frequency of 15.625 kHz, and are energized.

【0045】図6は、トルクが4.75Nmで、機械速
度が150r/minの条件における、実施例1のイン
バ一タ装置の動作波形図を、横軸を電気角として、示し
ているものである。
FIG. 6 shows an operation waveform diagram of the inverter device of the first embodiment under the condition that the torque is 4.75 Nm and the machine speed is 150 r / min, with the horizontal axis representing the electrical angle. is there.

【0046】なお、電気角は時間t[s]に電気角速度
ω(=3600[度/s])を乗じたものとなる。
The electric angle is obtained by multiplying the time t [s] by the electric angular velocity ω (= 3600 [degrees / s]).

【0047】図6(ア)は3相(U相、V相、W相)そ
れぞれの無負荷誘導起電力(相電圧)の波形、図6
(イ)は電動機100の巻線102、103、104に
供給される電流、図6(ウ)は各相の(ア)無負荷誘導
起電力と(イ)電流波形の瞬時値の積で求められる、そ
れぞれの機械出力パワー、および3相を合計した機械出
力パワー(軸160から負荷に供給される動力)を示し
ているものとなっている。
FIG. 6A shows the waveforms of the no-load induced electromotive force (phase voltage) of each of the three phases (U-phase, V-phase, and W-phase).
(A) is the current supplied to the windings 102, 103 and 104 of the motor 100, and (c) is the product of (a) the no-load induced electromotive force of each phase and (a) the instantaneous value of the current waveform. The figure shows the respective mechanical output powers and the total mechanical output power of the three phases (power supplied from the shaft 160 to the load).

【0048】本実施例では、図5に示したように、スイ
ッチング素子121〜126を絶え間なくパルス幅変調
させることにより、各相の電流の波形を、ほぼ全周期に
わたって、変化させることが可能となり、よってインバ
一タ回路101は、各相の巻線102、103、104
の無負荷誘導起電力の瞬時値と電流値との積の和が、ほ
ぼ一定となる電流を、巻線102、103、104に供
給することが、可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, by continuously pulse width modulating the switching elements 121 to 126, it is possible to change the current waveform of each phase over almost the entire period. Therefore, the inverter circuit 101 includes the windings 102, 103, 104 of each phase.
It is possible to supply the windings 102, 103, 104 with a current in which the sum of the product of the instantaneous value of the no-load induced electromotive force and the current value is substantially constant.

【0049】すなわち、衆知のように、本実施例の電動
機100のような、永久磁石150〜157と、巻線1
02〜104を有する電動機では、いわゆるフレミング
の左手の法則により発生するトルクと速度の積(機械出
力パワー)の瞬時値は、無負荷誘導起電力と電流値の積
に等しいものとなり、図6に示しているように、無負荷
誘導起電力の瞬時値と電流値との積の和がほぼ一定とな
る電流を電動機100に供給した場合には、一定の機械
出力パワーとなるが、出力パワーは回転の速度とトルク
の積であることから、すなわち一定のトルクが得られる
ものとなり、トルクリプル(トルクの脈動)をほぼゼロ
とすることができ、トルクリプルに起因して発生する装
置の騒音や振動を低く抑えることができるものとなる。
That is, as is well known, the permanent magnets 150 to 157 and the winding 1 like the electric motor 100 of the present embodiment are used.
In the electric motors having the numbers 02 to 104, the instantaneous value of the product of the torque and the speed (mechanical output power) generated by the so-called Fleming's left-hand rule is equal to the product of the no-load induced electromotive force and the current value. As shown, when a current in which the sum of the product of the instantaneous value of the no-load induced electromotive force and the current value is substantially constant is supplied to the motor 100, the mechanical output power is constant, but the output power is Because it is the product of the rotation speed and the torque, that is, a constant torque can be obtained, the torque ripple (torque pulsation) can be made almost zero, and the noise and vibration of the device generated due to the torque ripple can be reduced. It can be kept low.

【0050】ただし、3相の動力出力の合計が一定とな
る、スイッチング素子121〜126の導通比の条件
は、電動機100の動作条件であるトルク、および速度
によって変化するものであることから、本実施例におい
ては、予め電動機100の特性に整合した形で、トルク
と速度の二次元の条件設定における、スイッチング素子
121〜126の導通比の条件を、制御回路127内の
ROM素子に記憶させていることから、各種の負荷条件
に変動があった場合にも、図6に示しているような、動
力出力パワー(動力仕事率)が、ほぼ一定となる状態が
実現され、装置の振動や騒音を、抑えるという効果を上
げることが、できるものとなっている。
However, the condition of the conduction ratio of the switching elements 121 to 126 at which the total of the three-phase power outputs is constant varies depending on the torque and speed as the operating conditions of the electric motor 100. In the embodiment, the condition of the conduction ratio of the switching elements 121 to 126 in the two-dimensional condition setting of the torque and the speed is stored in a ROM element in the control circuit 127 in a form matched with the characteristics of the electric motor 100 in advance. Therefore, even when there are fluctuations in various load conditions, a state in which the power output power (power power) is almost constant as shown in FIG. Can be improved.

【0051】このような3相の合計の動力出力パワーの
値を、常に一定に保つような電流iの波形としては、各
種のものがあるが、特に本実施例においては、瞬時にお
ける3相へのパワーの分配を、各巻線の無負荷誘導起電
力の二乗に比例した値、となるようにしていることによ
り、トルクリプルがゼロとなる条件を、実現する電流波
形の内、最も銅損が小さくなるものとしている。
There are various types of waveforms of the current i that keep the total value of the power output power of the three phases constant at all times. The power distribution is set to a value proportional to the square of the no-load induced electromotive force of each winding, so that the condition that the torque ripple is zero is realized. It is supposed to be.

【0052】上記の仕事率分配においては、各瞬時にお
ける各相巻線への供給電流の値は、その相の無負荷誘導
起電力を全相共通の所定値で除した値となり、比例関係
となる。
In the power distribution described above, the value of the current supplied to each phase winding at each moment is a value obtained by dividing the no-load induced electromotive force of that phase by a predetermined value common to all phases, and is proportional to the proportional relationship. Become.

【0053】ここで、図6(イ)に示した各相の電流波
形の高調波成分については、図6(ア)に示した無負荷
誘導起電力(相電圧)に3n次高調波が含まれていなけ
れば、電流波形にも3n次高調波成分は含まれない波形
において、上述したトルクリプルがゼロとなる条件下に
おける、銅損最小となる、電流波形が実現されるものと
なる。
Here, as for the harmonic components of the current waveform of each phase shown in FIG. 6A, the 3n-th harmonic is included in the no-load induced electromotive force (phase voltage) shown in FIG. Otherwise, in a waveform in which the current waveform does not include the 3n-th harmonic component, a current waveform that minimizes copper loss under the condition that the above-described torque ripple is zero is realized.

【0054】一方、図1に示されるような3相3線の接
続においては、3線の電流の瞬時値が常にゼロであるこ
とが条件であることから、電流波形の高調波成分につい
ては、3n次成分の存在は許されるものとはならないと
いう条件もある。
On the other hand, in the connection of the three-phase three-wires as shown in FIG. 1, the condition is that the instantaneous value of the three-wire current is always zero. There is also a condition that the presence of the 3n-order component is not allowed.

【0055】よって、本実施例に示した8極12溝の集
中巻によって構成した電動機100を用いることによ
り、3相3線であるが故に、発生する電流波形に、存在
が許される高調波成分の範囲内で、最も銅損が小さい電
流波形を実現することができ、高効率で、トルクリプル
がゼロのインバ一タ装置が、実現させるものとすること
ができる。
Therefore, by using the electric motor 100 constituted by concentrated winding of eight poles and twelve grooves shown in the present embodiment, the generated current waveform, which is a three-phase three-wire, has a harmonic component which is allowed to exist. Within this range, a current waveform with the smallest copper loss can be realized, and an inverter device with high efficiency and zero torque ripple can be realized.

【0056】なお、基本波に対する高調波成分の比率に
ついて、無負荷誘導起電力(相電圧)においては、5次
が8.0%、7次が2.8%となっているのに対し、本
実施例の電流においては、5次が2.8%、7次が8.
0%含まれているものとしており、ちょうど逆転させて
いる。
The ratio of the harmonic component to the fundamental wave is 8.0% for the 5th order and 2.8% for the 7th order in the no-load induced electromotive force (phase voltage). In the current of the present embodiment, the fifth-order current is 2.8%, and the seventh-order current is 8.8%.
It is assumed that 0% is contained, and it is just reversed.

【0057】このように、実施例1では、k=3の3相
構成において、インバ一タ回路101に使用する、スイ
ッチング素子121〜126を、6個という極めて少な
い個数で済ませることにより、簡単な構成、かつ低コス
トであり、また電動機100と、インバ一タ回路101
間を結ぶ配線数も、3本とした、極めて簡単な装置の構
成としながらも、トルクリプルをほぼゼロとして、振
動、騒音の、低減を実現し、かつ銅損も極力抑えた、高
効率のインバ一タ装置を、実現させるものとなってい
る。
As described above, in the first embodiment, in a three-phase configuration where k = 3, the number of switching elements 121 to 126 used in the inverter circuit 101 can be reduced to an extremely small number of six, thereby simplifying the operation. The configuration is low cost, and the motor 100 and the inverter circuit 101
The number of wires connecting them is three, making it an extremely simple device, but with almost zero torque ripple, reducing vibration and noise, and minimizing copper loss. A one-piece device is realized.

【0058】(実施例2)図7は、実施例2におけるイ
ンバ一タ装置の、動作波形図である。
(Embodiment 2) FIG. 7 is an operation waveform diagram of the inverter device in Embodiment 2.

【0059】実施例2においても、3相の巻線102、
103、104を有する電動機100と、インバ一タ回
路101のブロック構成は、実施例1と同等であり、イ
ンバ一タ回路101は巻線102、103、104に歪
みを有する電流を供給するものである。
Also in the second embodiment, the three-phase winding 102,
The block configuration of the electric motor 100 having 103 and 104 and the inverter circuit 101 is equivalent to that of the first embodiment, and the inverter circuit 101 supplies a current having a distortion to the windings 102, 103 and 104. is there.

【0060】実施例2においては、実施例1とは、制御
回路127の作用のみが異なったものとなっており、ス
イッチング素子121〜126の導通比のパターンを実
施例1とは異なったものとすることによって、インバ一
タ回路101は、各相の無負荷誘導起電力と電流の瞬時
値の積の和のリプル量を、電動機100に正弦波の電流
を供給した場合に発生するリプルに対し、ほぼ半分とな
る電流波形を供給するものとなっている。
The second embodiment is different from the first embodiment only in the operation of the control circuit 127. The pattern of the duty ratio of the switching elements 121 to 126 is different from that of the first embodiment. By doing so, the inverter circuit 101 sets the ripple amount of the sum of the product of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current with respect to the ripple generated when a sine wave current is supplied to the motor 100. , Which supply a current waveform that is almost half.

【0061】図7(ア)はU相の無負荷誘導起電力(相
電圧)eの波形、図7(イ)はU相の電流iの波形、
(ウ)はU相と3相合計の動力出力パワーPoutの波
形を示している。
FIG. 7A is a waveform of a U-phase no-load induced electromotive force (phase voltage) e, FIG. 7A is a waveform of a U-phase current i,
(C) shows the waveform of the power output power Pout of the U phase and the total of the three phases.

【0062】なお、図7(ア)〜(ウ)では、V相とW
相の波形は、図面が煩雑になるため示していないが、V
相についてはU相から電気角120度、W相については
U相から電気角240度ずれた波形となる。
In FIGS. 7A to 7C, the V phase and W
The phase waveforms are not shown because the drawing is complicated,
The phase has a waveform shifted by 120 electrical degrees from the U phase, and the W phase has a waveform shifted by 240 electrical degrees from the U phase.

【0063】図7(イ)と(ウ)では、実線が実施例2
のインバ一タ装置の動作波形であり、比較として、電動
機100に正弦波の電流を供給した状態を示している。
In FIGS. 7A and 7C, the solid line indicates the second embodiment.
5 shows an operation waveform of the inverter device, and shows a state in which a sine-wave current is supplied to the electric motor 100 for comparison.

【0064】図7(ウ)に見られるように、破線で示し
た正弦波の電流波形の場合には、3相を合計した動力出
力パワーに、電気角60度を周期、すなわち6倍周波数
成分を持つ、リプル(脈動)が重畳している。
As shown in FIG. 7C, in the case of a sinusoidal current waveform indicated by a broken line, the power output power obtained by summing the three phases has an electrical angle of 60 degrees as a period, that is, a six-fold frequency component. , Ripples (pulsations) are superimposed.

【0065】動力パワーPoutにリプルがあっても、
電動機100の回転子112、およびそれに接続された
負荷が有する慣性モーメントにより、トルクリプルの吸
収がなされることから、特別な低速条件以外は速度の変
動(回転ムラ)という問題にはならないが、振動や騒音
の原因となり得るものである。
Even if the power Pout has a ripple,
The torque ripple is absorbed by the rotor 112 of the electric motor 100 and the moment of inertia of the load connected to the rotor 112. Therefore, the problem of speed fluctuation (rotation unevenness) does not occur except for special low-speed conditions. It can cause noise.

【0066】実線で示している実施例2においては、図
7(イ)に見られるような若干の歪みを有する電流波形
を供給することにより、図7(ウ)に示す3相合計の動
力出力パワーのリプルの大きさを、破線の場合のほぼ1
/2としている。
In the second embodiment shown by the solid line, by supplying a current waveform having a slight distortion as shown in FIG. 7A, the power output of the three-phase total shown in FIG. The magnitude of the power ripple is set to approximately 1 in the case of the broken line.
/ 2.

【0067】図8は、各種の電流波形条件A、B、Cに
おけるトルクリプル率、高調波電流率、装置の騒音値を
示している。
FIG. 8 shows the torque ripple rate, the harmonic current rate, and the noise value of the device under various current waveform conditions A, B, and C.

【0068】図8において、Aは電動機100に正弦波
電流を供給した場合、Bは実施例2、Cは実施例1の条
件を示している。
In FIG. 8, A shows the condition when a sine wave current is supplied to the motor 100, B shows the condition in the second embodiment, and C shows the condition in the first embodiment.

【0069】トルクリプル率は前述の3相の合計の動力
出力パワーの最大値から最小値を差し引いた値を平均値
で除した値、高調波電流率は、5次および7次の高調波
電流成分の値を、基本波成分で除した値、また騒音値
は、全自動洗濯機に応用した場合において、機体の前
面、および側面から所定の距離を隔てて、測定した騒音
値の平均を取ったものである。
The torque ripple ratio is a value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the total power output power of the three phases described above by the average value. The harmonic current ratio is the fifth and seventh harmonic current components. Is divided by the fundamental component, and the noise value is the average of the measured noise values at a predetermined distance from the front and side surfaces of the machine when applied to a fully automatic washing machine. Things.

【0070】Aは電流波形が正弦波であるため、高調波
電流率は、5次も7次もゼロであるが、トルクリプル率
は、10.4%となる。
Since the current waveform of A is a sine wave, the harmonic current ratio is zero for the fifth and seventh orders, but the torque ripple ratio is 10.4%.

【0071】また、Cの条件では3相の合計の動力出力
パワーが常に一定としていることから、トルクリプル率
はゼロであるが、高調波電流率はかなり高く、特に7次
は8.0%となっている。
Further, under the condition C, since the total power output power of the three phases is always constant, the torque ripple rate is zero, but the harmonic current rate is considerably high, and especially, the seventh order is 8.0%. Has become.

【0072】Bについては、電流波形を若干歪ませてい
ることから、高調波電流率は、5次4.0%、7次6.
6%となるが、これは、Cよりも小であり、また、トル
クリプルはAの半分の、5.2%である。
As for B, since the current waveform is slightly distorted, the harmonic current ratio is 5th 4.0%, 7th 6.
6%, which is smaller than C, and the torque ripple is half of A, 5.2%.

【0073】振動、騒音の発生原因としては、さまざま
な要因が挙げられるが、トルクリプルと高調波電流は、
その大きな要因であり、高調波電流については、鉄心1
72の磁歪などにより発生する振動、騒音が、存在す
る。
The causes of vibration and noise include various factors. The torque ripple and harmonic current are
This is a major factor.
Vibration and noise generated by the magnetostriction of 72 exist.

【0074】発明者らによる騒音の測定結果は、図8に
示されているように、Aが35.0dB、Bが33.3
dB、Cが34.1dBとなり、Bが最も低い値となっ
た。
As shown in FIG. 8, the results of the noise measurement by the inventors are as follows: A is 35.0 dB, and B is 33.3 dB.
dB and C were 34.1 dB, and B was the lowest value.

【0075】これは、5次と7次の高調波電流率、およ
びトルクリプル率が総合的に見て低い値であることか
ら、得られたものと考えられ、特にBの条件である、ト
ルクリプル率をAの条件(電流が正弦波)に対して、ほ
ぼ1/2の条件とした時に、最も騒音のdB値が低くな
る。
This is considered to have been obtained because the fifth-order and seventh-order harmonic current ratios and the torque ripple ratio were low values when viewed comprehensively. Is approximately half of the condition A (current is a sine wave), the noise dB value is the lowest.

【0076】ただし、発明者らによる実験では、電動機
100の構造が鉄機械か銅機械かによる差や、巻線を構
成する、エナメル線のワニス含浸の状況、あるいは樹脂
モールドの有無などにより、騒音が最低となる、トルク
リプル率は、若干の変化があったが、いずれの場合に
も、A条件に対して、トルクリプル率が35%〜65%
の範囲内で、騒音は最低となった。
However, in the experiments conducted by the inventors, noise caused by the difference between the structure of the electric motor 100 depending on whether it is an iron machine or a copper machine, the state of varnish impregnation of the enamel wire constituting the winding, or the presence or absence of the resin mold, etc. , The torque ripple rate was slightly changed, but in any case, the torque ripple rate was 35% to 65% with respect to the condition A.
Within the range, the noise was lowest.

【0077】以上のように、実施例2においては、イン
バ一タ回路101が、各相の無負荷誘導起電力と電流の
瞬時値の積の和のリプル量を、電動機100に正弦波の
電流を供給した場合に発生するリプルに対し、ほぼ半分
となる電流波形を、供給する構成としたことにより、振
動、騒音低減を図られる、インバ一タ装置が、実現され
るものとなっている。
As described above, in the second embodiment, the inverter circuit 101 outputs the ripple amount of the sum of the product of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current to the motor 100 so that the sinusoidal current By supplying a current waveform that is almost half of the ripple generated when the power supply is supplied, an inverter device capable of reducing vibration and noise is realized.

【0078】(実施例3)図9は、実施例3におけるイ
ンバ一タ装置の、動作波形図である。
(Embodiment 3) FIG. 9 is an operation waveform diagram of an inverter device in Embodiment 3.

【0079】実施例3においても、3相の巻線102、
103、104を有する電動機100と、インバ一タ回
路101のブロック構成は、実施例1と同等であり、イ
ンバ一タ回路101は巻線102、103、104に歪
みを有する電流を供給するものである。
Also in the third embodiment, the three-phase winding 102,
The block configuration of the electric motor 100 having 103 and 104 and the inverter circuit 101 is equivalent to that of the first embodiment, and the inverter circuit 101 supplies a current having a distortion to the windings 102, 103 and 104. is there.

【0080】実施例3においては、実施例1とは、制御
回路127の作用のみが異なったものとなっており、ス
イッチング素子121〜126の導通比のパターンを実
施例1とは異なったものとすることによって、インバ一
タ回路101は、各相の無負荷誘導起電力と電流の瞬時
値の積の和のリプル量が、電動機100の、コギング仕
事率の振幅と、ほぼ同じ値としている。
The third embodiment is different from the first embodiment only in the operation of the control circuit 127. The pattern of the duty ratio of the switching elements 121 to 126 is different from that of the first embodiment. By doing so, the inverter circuit 101 makes the ripple amount of the sum of the product of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current substantially equal to the amplitude of the cogging power of the electric motor 100.

【0081】図9(ア)は、各相の無負荷誘導起電力
(相電圧)eの波形、図9(イ)は、各相の電流iの波
形、図9(ウ)は、電動機100が有しているコギング
により出力されるトルクTcと、2点鎖線でその逆符号
となる補正トルク−Tc波形、図9(エ)は、各相と3
相合計の動力出力パワーPoutの波形を、示している
が、実線にて示したP1は、(ア)と、(イ)の瞬時値
の積を、3相合計して計算したもので、その上にさら
に、(ウ)に示したコギングトルクTc[Nm]に、電
動機100の機械角速度[rad/s]を乗じて求めら
れる、コギング仕事率(動力のパワー)を、足し合わせ
て求めた、電動機100の軸160からの、総出力パワ
ーP2を示しているものとなっている。
FIG. 9A shows the waveform of the no-load induced electromotive force (phase voltage) e of each phase, FIG. 9A shows the waveform of the current i of each phase, and FIG. 9D shows the torque Tc output by the cogging and the corrected torque-Tc waveform having the opposite sign in the two-dot chain line, and FIG.
Although the waveform of the power output power Pout of the phase total is shown, P1 shown by the solid line is a product of the instantaneous value of (A) and (A) calculated by summing the three phases, and Further, the cogging power (power of the power), which is obtained by multiplying the cogging torque Tc [Nm] shown in (c) by the mechanical angular velocity [rad / s] of the electric motor 100, was obtained by adding up It shows the total output power P2 from the shaft 160 of the electric motor 100.

【0082】一般に、永久磁石を用いた電動機は、電流
の有無に係わらず、鉄心と永久磁石の吸引力のため、回
転子の角度によって、鉄心の溝の開口部分(スロット開
口部)が、磁気抵抗大の、条件となることから、コギン
グと呼ばれるような、トルクが存在するものとなり、本
実施例では、図9(ウ)に見られるように、電気角60
度を周期、すなわち6倍周波数成分を持つ、コギングト
ルクが、存在するものとなっている。
Generally, in an electric motor using a permanent magnet, the opening (slot opening) of the groove in the iron core depends on the angle of the rotor, regardless of the presence or absence of an electric current, due to the attractive force of the iron core and the permanent magnet. Because of the condition of high resistance, there is a torque called cogging. In this embodiment, as shown in FIG.
A cogging torque having a period of degrees, that is, a six-fold frequency component is present.

【0083】本実施例においては、電流波形を図9
(イ)に示されるように、歪みを加えることにより、図
9(ウ)のTcをキャンセルさせる、−Tcのトルクを
生む仕事率を加味した、図9(エ)の、P1に示す仕事
率を、出力させることにより、これにコギングが加わっ
た結果として、P2に示す一定の出力、すなわち軸16
0から、負荷に供給される動力が得られ、トルクの変動
が、ほぼゼロであり、振動、騒音が低い、インバ一タ装
置が実現されるものとなる。
In this embodiment, the current waveform is shown in FIG.
As shown in (a), the distortion is applied to cancel the Tc in FIG. 9 (c), and the power shown in P1 of FIG. Is output, and as a result of adding cogging thereto, a constant output shown in P2, that is, the axis 16
From 0, the power supplied to the load is obtained, the fluctuation of the torque is almost zero, and an inverter device with low vibration and noise is realized.

【0084】ちなみに、P1が有するリプルの位相は、
実施例2に述べた図7(ウ)とは、異なったものとなっ
ており、電流に含ませる高調波成分の位相は、実施例2
に述べたものとは異なっている。
By the way, the phase of the ripple that P1 has is
This is different from FIG. 7C described in the second embodiment, and the phase of the harmonic component included in the current is different from that of the second embodiment.
Is different from the one described above.

【0085】ここで、図9(イ)に示した電流の高調波
成分は、基本波で除した値として、5次が、3.4%、
7次が、8.2%となり、やはり3n次高調波について
は、ゼロである。
Here, the harmonic component of the current shown in FIG.
The 7th order becomes 8.2%, which is also zero for the 3nth harmonic.

【0086】実施例3においても、電動機100の無負
荷誘導起電力(相電圧)の、高調波成分が、3n次に関
しては、ほぼゼロというものを、使用した関係上、P2
が完全に一定の値とする条件の下、銅損が最低となる、
電流波形を実現するためには、電流の3n次高調波成分
は、全く必要なく、よって前述したように、3相3線の
条件である、電流の瞬時値の合計がゼロとなるという、
制限下にあっても、何の支障もなく、銅損が最低とし
た、P2一定の運転が、可能となるものとなる。
Also in the third embodiment, the harmonic component of the no-load induced electromotive force (phase voltage) of the motor 100 is substantially zero for the 3n-th order.
Under the condition that is completely constant, the copper loss is the lowest,
In order to realize the current waveform, the 3nth harmonic component of the current is not necessary at all, and therefore, as described above, the sum of the instantaneous values of the current, which is the condition of the three-phase three-wire, is zero.
Even under the limitation, it is possible to operate at a constant P2 with minimum copper loss without any trouble.

【0087】(実施例4)図10は、実施例4におけ
る、電動機の構成図を示している。
(Embodiment 4) FIG. 10 shows a configuration diagram of an electric motor in Embodiment 4.

【0088】実施例1〜3においては、相数kが3の3
相としていたが、実施例4では、3相以外での構成を示
しているものとなっている。
In Examples 1 to 3, the number of phases k is 3, 3
However, in the fourth embodiment, a configuration other than three phases is shown.

【0089】図10においては、現実には円となってい
る、電動機を説明のために直線状、すなわちリニアモ一
タのような記載としている。
In FIG. 10, the motor, which is actually a circle, is described as a straight line, that is, as a linear motor for the sake of explanation.

【0090】かつ、永久磁石の2極分(N極、S極を各
1個ずつ)で、すなわち電気角360度相当の、部分的
な構成を、示しているものとしている。
Further, a partial configuration corresponding to two poles of the permanent magnet (one for each of the N pole and the S pole), that is, an electrical angle of 360 degrees is shown.

【0091】図10において、永久磁石191、192
が、鉄心193に接着された状態で、設けられており、
永久磁石191は、図10の下側の面にN極が、また永
久磁石192はS極が、作用するように設けられて、そ
れぞれは電気角180度である。
In FIG. 10, the permanent magnets 191 and 192
Is provided in a state of being bonded to the iron core 193,
The permanent magnet 191 has an N pole on the lower surface of FIG. 10 and the permanent magnet 192 has an S pole, and each has an electrical angle of 180 degrees.

【0092】集中巻で、設けられたk相の巻線196、
197、198と、各巻線の一方の端子から接続したk
個の入力端子200、201、202が設けられている
が、kは任意の整数でよく、図10では、その内の3個
のみを図示している。
In the concentrated winding, the k-phase winding 196 provided,
197, 198 and k connected from one terminal of each winding.
Although input terminals 200, 201 and 202 are provided, k may be an arbitrary integer, and FIG. 10 shows only three of them.

【0093】なお、巻線196〜198のもう一方の端
子は、共通に接続され、中性点Nとしているが、これは
他の実施例で述べたように、インバ一タ回路との接続
は、行わないものであり、よって、電動機とインバ一タ
回路とは、k本の配線で、接続がなされるものとなる。
The other terminals of the windings 196 to 198 are connected in common and set to the neutral point N. However, as described in the other embodiments, the connection to the inverter circuit is established. Therefore, the motor and the inverter circuit are connected by k wires.

【0094】本実施例では、相数がkとは、電気角36
0度をkに等分されている状態を意味しているものであ
り、よって鉄心195に設けられた、k個の溝210、
211、212は、いずれも電気角360/kの電気角
を隔てて、等分に設けられている。
In this embodiment, the number of phases is k and the electrical angle is 36.
This means a state in which 0 degrees is equally divided into k, and thus k grooves 210 provided in the iron core 195,
Both 211 and 212 are provided equally at an electrical angle of 360 / k.

【0095】なお、インバ一タ回路については、図示し
ていないが、k個の入力端子200〜202のそれぞれ
に対して、直流電源のプラス端子との間に1個のスイッ
チング素子、またマイナス端子との間にも1個のスイッ
チング素子を接続することから、合計のスイッチング素
子数は、kの2倍となることは、明確である。
Although not shown, the inverter circuit has one switching element and a negative terminal between each of the k input terminals 200 to 202 and the positive terminal of the DC power supply. It is clear that the total number of switching elements is twice as large as k since one switching element is also connected between.

【0096】また、図10は、2極分、すなわちp=2
の部分のみを示しているため、電気角360度に対す
る、k個の溝が示されているが、pが2の倍数の4、
6、8…であれば、それに応じて、溝の数も、kの2
倍、3倍、4倍とするものであり、例えば実施例1に示
される8極の場合のごとく、同じ電気角(位相)にある
複数のコイルを直列、あるいは並列に接続して、巻線を
構成することもできる。
FIG. 10 shows two poles, that is, p = 2
, Only k portions are shown with respect to the electrical angle of 360 degrees, but p is a multiple of 2,
If it is 6, 8 ..., the number of grooves will be 2
For example, as in the case of eight poles shown in the first embodiment, a plurality of coils having the same electrical angle (phase) are connected in series or in parallel to form a winding. Can also be configured.

【0097】以上の構成において、無負荷誘導起電力の
相電圧は、N端子を基準とした、入力端子200、20
1、202の各相の電圧を、開放状態で、外部の駆動源
からの、強制的な運動条件において、測定するものであ
るが、例えば1相目である、入力端子200の電圧を、
N端子を基準として、見た場合には次に述べるようにな
る。
In the above configuration, the phase voltage of the no-load induced electromotive force is determined based on the N terminals and the input terminals 200, 20
The voltage of each phase of the first and second phases 202 is measured in an open state under a forced motion condition from an external drive source.
The following description is based on the N terminal.

【0098】なお、ここでは永久磁石191、192か
ら発せられる磁束は、すべてティース部、すなわちいず
れかの巻線196〜198を通るものとなり、溝21
0、211、212内の磁束はゼロとなる。
Here, all the magnetic fluxes emitted from the permanent magnets 191 and 192 pass through the teeth portion, that is, one of the windings 196 to 198, and
The magnetic flux in 0, 211, 212 becomes zero.

【0099】その場合、巻線196の両端に発生する電
圧は、永久磁石191、192の運動によって、前後の
導体に発生する誘導起電力の差、e1a−e1bとな
り、これは基本波では、電気角360度/kの位相差で
生ずる値である。
In this case, the voltage generated between both ends of the winding 196 becomes the difference between the induced electromotive forces generated in the front and rear conductors due to the movement of the permanent magnets 191 and 192, e1a-e1b. This is a value generated by a phase difference of 360 degrees / k.

【0100】一方、その誘導起電力の高調波成分につい
ては、N次においては、e1aとe1bの位相差が、3
60度/kに、Nを乗じた角度となり、よって、Nがk
の整数倍、つまり、N=n*k、(ただし、n=0、
1、2、3、4…)となる条件においては、上記位相差
は、360度の整数倍となって、同相となり、e1a−
e1bがゼロとなるので、結果として、無負荷誘導起電
力(相電圧)の、k*n次の高調波成分は、ゼロとな
る。
On the other hand, regarding the harmonic component of the induced electromotive force, in the Nth order, the phase difference between e1a and e1b is 3
60 degrees / k is multiplied by N, so that N is k
I.e., N = n * k (where n = 0,
1, 2, 3, 4...), The phase difference becomes an integral multiple of 360 degrees, becomes in-phase, and e1a−
Since e1b becomes zero, as a result, the k * n-order harmonic components of the no-load induced electromotive force (phase voltage) become zero.

【0101】また、他の相についても同様である。The same applies to other phases.

【0102】よって、実施例4では、各相の無負荷誘導
起電力の相電圧には、k*n次高調波が含まれないこと
になる。
Therefore, in the fourth embodiment, the k * n-order harmonic is not included in the phase voltage of the no-load induced electromotive force of each phase.

【0103】したがって、実施例4では、実施例1に述
べたようなトルクリプルをゼロとする場合、あるいは、
実施例2に述べたような、トルクリプルを正弦波電流と
した場合の半分に抑える場合、また実施例3に示した、
コギングをキャンセルさせる場合の、いずれの動作をk
相の構成で、行わせる場合においても、瞬時パワーを銅
損が最小となるように分配するには、各相に供給する電
流の瞬時値を、その瞬時の各相の無負荷誘導起電力(相
電圧)に比例した値とすることが必要であるが、それを
満たす電流波形にもk*n次高調波は必要ないものとな
る。
Therefore, in the fourth embodiment, when the torque ripple as described in the first embodiment is set to zero,
As described in the second embodiment, when the torque ripple is suppressed to a half of the case where the current is a sine wave current, and in the third embodiment,
Which action to cancel cogging
In order to distribute the instantaneous power so that the copper loss is minimized even in the case of performing the operation with the phase configuration, the instantaneous value of the current supplied to each phase is determined by the no-load induced electromotive force ( Phase voltage), it is necessary that the current waveform satisfying the value does not need the k * n-order harmonics.

【0104】すなわち、k相の電動機とインバ一タ回路
の間を、k本の配線で接続する構成において、発生す
る、各相の電流の瞬時値の総和が常にゼロであるという
制限、周波数的に表現するならばk*n次の高調波電流
成分が存在できない、という制限下においても、十分に
上記の銅損が最小となる、電流波形での、高効率な装置
の動作が可能になる、という効果を、上げることができ
るものである。
That is, in a configuration in which the k-phase motor and the inverter circuit are connected by k wires, the limitation that the total instantaneous value of the current of each phase is always zero is generated. Thus, even under the restriction that the k * n-th harmonic current component cannot be present, the above-described copper loss can be sufficiently minimized, and a highly efficient device can be operated with a current waveform. The effect can be raised.

【0105】このことは、本実施例の構成の、電動機に
おいては、無負荷誘導起電力(相電圧)の、瞬時値の和
が、ほぼ常にゼロであり、よって、瞬時の誘導起電力に
比例した、各相電流を各巻線に供給する場合にも、当該
の瞬時における各相の巻線電流は、すなわち各相の無負
荷誘導起電力に、比例した値のものとなり、そのk相の
総和は、やはり、つねにほぼゼロ電流となるものであ
る。
This means that the sum of the instantaneous values of the no-load induced electromotive force (phase voltage) is almost always zero in the motor having the configuration of the present embodiment, and is therefore proportional to the instantaneous induced electromotive force. In the case where each phase current is supplied to each winding, the winding current of each phase at that moment has a value proportional to the no-load induced electromotive force of each phase. Is always almost zero current.

【0106】なお、各相の無負荷誘導起電力(相電圧)
の、瞬時値の和が、ほぼゼロとなることは、図10にお
いて、同一溝にある、隣り合った導体の誘導起電力が、
溝の磁束密度が非常に低いものとして、無視しうる値と
した場合には、絶対値が等しいこと、e1b=e2aか
ら、極性を考慮すると、トータル起電力量がほぼゼロと
なることから、理解することができるものである。
The no-load induced electromotive force of each phase (phase voltage)
That the sum of the instantaneous values becomes almost zero means that the induced electromotive force of the adjacent conductor in the same groove in FIG.
When the magnetic flux density of the groove is very low and the value is negligible, the absolute value is equal, and the total electromotive force is almost zero when e.g. Is what you can do.

【0107】ここで、トルクリプルをゼロとする場合、
トルクリプルを正弦波電流とした場合の半分に抑える場
合、コギングをキャンセルさせる場合の、いずれの動作
においても、その出力仕事率(パワー)を、瞬時に可変
しつつ、各相に分配する際の分配の結果としては、上記
各相の電流をそれぞれ一定比率の値を乗じて、変化をさ
せることになる。
Here, when the torque ripple is set to zero,
In any case of suppressing torque ripple to half of the case of sinusoidal current or canceling cogging, the output power (power) is instantaneously changed and distributed to each phase in any operation. As a result, the current of each phase is changed by multiplying each of the currents by a constant ratio.

【0108】そこで、k相の各電流に関して、いかなる
値を乗じても、上記の事項である、k相の電流の瞬時値
が、常にゼロとなるという状態は、保持されるものとな
り、よって、前述のトルクリプルをゼロとする場合、ト
ルクリプルを正弦波電流とした場合の半分に抑える場
合、コギングをキャンセルさせる場合の、いずれの動作
においても、巻線196、197、198の電気抵抗R
に、供給された電流Iによって発生する、Iの二乗にR
を乗じた値の、銅損が最小とする状態が、k本の線で、
電動機とインバ一タ回路とを結び、かつスイッチング素
子数はkの2倍個とすることができる。
Therefore, no matter what value is multiplied with respect to each of the k-phase currents, the above-mentioned state in which the instantaneous value of the k-phase current is always zero is maintained. In any case where the above-described torque ripple is set to zero, the torque ripple is suppressed to half of the case where the sinusoidal current is used, and cogging is canceled, the electric resistance R of the windings 196, 197, 198 is used.
To the square of I, R
The state that minimizes the copper loss of the value multiplied by is k lines,
The motor can be connected to the inverter circuit, and the number of switching elements can be twice as many as k.

【0109】すなわち、極めて簡単な構成で実現され得
るという効果が得られるものとなり、かつ集中巻の構成
によって、特にコイルエンドが短くて済み、巻線19
6、197、198の抵抗値Rが、小さく抑えられるこ
とによっても、さらに銅損が抑えられ、高効率が得られ
るという、相乗効果も上げることができるというものと
なっているものである。
That is, it is possible to obtain an effect of realizing with an extremely simple configuration. In addition, the concentrated winding configuration allows the coil end to be particularly short, and the winding 19
6, 197, 198, the resistance R is kept small, the copper loss is further suppressed, high efficiency is obtained, and the synergistic effect can be improved.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、請求項
1に記載の発明は、特にk相の巻線とp極の永久磁石を
有し、前記巻線はpにkを乗じた値を2で除した整数個
の溝をもつ鉄心に集中巻で設けられ、k個の入力端子を
有する電動機と、前記巻線に電流を供給するインバ一タ
回路からなり、前記インバ一タ回路は、各相の前記巻線
の無負荷誘導起電力の瞬時値と電流値との積の和がほぼ
一定となる電流を各相の巻線に供給することにより、無
負荷誘導起電力に含まれる高調波のk次の成分およびさ
らにその整数倍の成分を極めて小さな値に抑え、電動機
の入力端子がk個という最低数でありながら、電動機の
巻線の銅損を抑え、トルクリプルを抑えた低振動・低騒
音を実現する、インバ一タ装置を、供給するものであ
る。
As described above, according to the present invention, the invention according to claim 1 has a k-phase winding and a p-pole permanent magnet, and the winding multiplies p by k. A motor having k input terminals and an inverter circuit for supplying a current to the windings, the motor being provided in a concentrated manner on an iron core having an integral number of grooves obtained by dividing the value obtained by 2 into two. The circuit supplies a current in which the sum of the product of the instantaneous value and the current value of the no-load induced electromotive force of the winding of each phase is substantially constant to the winding of each phase, thereby reducing the no-load induced electromotive force. The k-order component of harmonics and its integral multiple components are suppressed to extremely small values, and while the number of input terminals of the motor is the minimum number of k, copper loss in the winding of the motor is suppressed and torque ripple is suppressed. And an inverter device that realizes low vibration and low noise.

【0111】請求項2に記載の発明は、特にk相の巻線
を有する電動機と、前記巻線に歪みを有する電流を供給
するインバ一タ回路からなり、前記インバ一タ回路は、
各相の無負荷誘導起電力と電流の瞬時値の積の和のリプ
ル量が、前記電動機に正弦波の電流を供給した場合に発
生するリプルに対し、ほぼ半分となる電流波形を供給す
ることにより、トルクリプルに起因する振動と、電流歪
みにより発生される振動の合成振動を、総合的に引き下
げ、最も低振動・低騒音が実現される、インバ一タ装置
を、提供するものである。
The invention according to claim 2 comprises an electric motor having a k-phase winding, and an inverter circuit for supplying a current having a distortion to the winding, wherein the inverter circuit comprises:
Supplying a current waveform in which the ripple amount of the sum of the products of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current is approximately half the ripple generated when a sine wave current is supplied to the motor. Accordingly, the present invention provides an inverter device in which the combined vibration of the vibration caused by the torque ripple and the vibration generated by the current distortion is comprehensively reduced to realize the lowest vibration and the lowest noise.

【0112】請求項3に記載の発明は、特にk相の巻線
を有する電動機と、前記巻線に歪みを有する電流を供給
するインバ一タ回路からなり、前記インバ一タ回路は、
各相の無負荷誘導起電力と電流の瞬時値の積の和のリプ
ル量が、前記電動機のコギング仕事率の振幅とほぼ同じ
値としたことにより、コギングによるトルク変動を抑
え、かつ高効率で動作する、インバ一タ装置を、提供す
るものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a motor having a k-phase winding, and an inverter circuit for supplying a current having a distortion to the winding.
The ripple amount of the sum of the product of the no-load induced electromotive force of each phase and the instantaneous value of the current is set to substantially the same value as the amplitude of the cogging power of the electric motor, so that torque fluctuation due to cogging is suppressed, and high efficiency is achieved. An operable inverter device is provided.

【0113】請求項4に記載の発明は、特に請求項1〜
3のいずれか1項に記載のインバ一タ回路を、直流電源
と、kの2倍の数のスイッチング素子を有し、前記スイ
ッチング素子は前記直流電源のプラス端子と電動機の入
力端子の間、および前記直流電源のマイナス端子と電動
機の入力端子の間に接続された構成とすることにより、
スイッチング素子数を抑え、小型・低コストを実現しつ
つ、低振動・低騒音が実現できる、インバ一タ装置を、
提供するものである。
The invention described in claim 4 is particularly advantageous in claim 1 to claim 1.
3. The inverter circuit according to claim 3, comprising a DC power supply and switching elements twice as many as k, wherein the switching element is provided between a plus terminal of the DC power supply and an input terminal of the motor. And by being connected between the negative terminal of the DC power supply and the input terminal of the motor,
An inverter device that can realize low vibration and low noise while suppressing the number of switching elements and realizing compactness and low cost.
To provide.

【0114】請求項5に記載の発明は、特に請求項1〜
4のいずれか1項に記載のインバ一タ装置をk=3とし
たことにより、スイッチング素子数が6石と少なく、ま
た電動機の巻線の構成も簡単であり、小型低コストであ
りながら、低振動・低騒音が実現できる、インバ一タ装
置を、提供するものである。
The invention described in claim 5 is particularly advantageous in claim 1 to claim 1.
By setting k = 3 in the inverter device according to any one of the above items 4, the number of switching elements is as small as 6 stones, and the configuration of the winding of the motor is simple. An inverter device capable of realizing low vibration and low noise is provided.

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

【図1】本発明の実施例1におけるインバ一タ装置の回
路図
FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同、電動機の詳細構成図FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the electric motor.

【図3】同、電動機の巻線の結線図FIG. 3 is a wiring diagram of the windings of the electric motor.

【図4】同、無負荷誘導起電力(相電圧)の各次数成分
を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing each order component of the no-load induced electromotive force (phase voltage).

【図5】(ア)〜(カ)同、スイッチング素子121〜
126の駆動波形図
FIGS. 5A to 5F show switching elements 121 to 121;
126 drive waveform diagram

【図6】(ア)同、無負荷誘導起電力波形図 (イ)同、電流波形図 (ウ)同、機械出力波形図Fig. 6 (a) Same, no-load induced electromotive force waveform chart (a) Same, current waveform chart (c) Same, machine output waveform chart

【図7】(ア)実施例2における、無負荷誘導起電力波
形図 (イ)同、電流波形図 (ウ)同、機械出力波形図
FIG. 7 (a) No-load induced electromotive force waveform diagram in embodiment 2 (a) Current waveform diagram (c) Mechanical output waveform diagram

【図8】同、トルクリプル、高調波率、騒音を比較した
表を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a table in which the torque ripple, harmonic ratio, and noise are compared.

【図9】(ア)実施例3における、無負荷誘導起電力波
形図 (イ)同、電流波形図 (ウ)同、コギングトルク波形図 (エ)同、機械出力波形図
FIGS. 9A and 9B show no-load induced electromotive force waveforms in Example 3; FIGS. 9A and 9B show current waveforms; FIGS. 9C and 9C show cogging torque waveforms; FIGS.

【図10】実施例4における電動機の構成図FIG. 10 is a configuration diagram of an electric motor according to a fourth embodiment.

【図11】従来の技術におけるインバ一タ装置の回路図FIG. 11 is a circuit diagram of an inverter device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

102、103、104、196、197、198 巻
線 150〜157、191、192 永久磁石 174a〜l、210、211、212 溝 172、195 鉄心 105、106、107、200、201、202 入
力端子 100 電動機 101 インバ一タ回路 120 直流電源 121〜126 スイッチング素子 130 プラス端子 131 マイナス端子
102, 103, 104, 196, 197, 198 Windings 150 to 157, 191, 192 Permanent magnets 174a to 1, 210, 211, 212 Grooves 172, 195 Iron core 105, 106, 107, 200, 201, 202 Input terminal 100 Motor 101 Inverter circuit 120 DC power supply 121 to 126 Switching element 130 Positive terminal 131 Minus terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 武年 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) 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA02 DC12 DC13 EB01 RR01 SS07 UA02 XA12 5H603 AA01 BB01 BB09 BB10 BB12 CA01 CA05 CB01 CC11 CD01 CD04 CD08 CD14 CD21 5H621 AA02 BB07 BB10 GA01 GA04 GA16 GB08 HH01 5H622 AA03 CA02 CA07 CB06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Taketoshi Sato 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA02 DC12 DC13 EB01 RR01 SS07 UA02 XA12 5H603 AA01 BB01 BB09 BB10 BB12 CA01 CA05 CB01 CC11 CD01 CD04 CD08 CD14 CD21 5H621 AA02 BB07 BB10 GA01 GA04 GA16 GB08 HH01 5H622 AA03 CA02 CA07 CB06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 k個の入力端子を有する電動機は、k相
の巻線とp極の永久磁石を有し、前記巻線はpにkを乗
じた値を2で除した整数個の溝をもつ鉄心に集中巻で設
けられ、前記巻線に電流を供給するインバ一タ回路は、
各相の前記巻線の無負荷誘導起電力の瞬時値と電流値と
の積の和がほぼ一定となる電流を各相の巻線に供給する
インバ一タ装置。
An electric motor having k input terminals has a k-phase winding and a p-pole permanent magnet, and the winding has an integral number of grooves obtained by dividing p multiplied by k by two. An inverter circuit provided in a concentrated winding on an iron core having
An inverter device for supplying to each phase winding a current in which the sum of the product of the instantaneous value and the current value of the no-load induced electromotive force of the winding of each phase is substantially constant.
【請求項2】 k相の巻線を有する電動機と、前記巻線
に歪みを有する電流を供給するインバ一タ回路からな
り、前記インバ一タ回路は、各相の無負荷誘導起電力と
電流の瞬時値の積の和のリプル量が、前記電動機に正弦
波の電流を供給した場合に発生するリプルに対し、ほぼ
半分となる電流波形を供給するインバ一タ装置。
2. An electric motor having a k-phase winding and an inverter circuit for supplying a current having a distortion to the winding, wherein the inverter circuit comprises a no-load induced electromotive force and a current of each phase. An inverter device for supplying a current waveform in which the ripple amount of the sum of the products of the instantaneous values is approximately half the ripple generated when a sine-wave current is supplied to the motor.
【請求項3】 k相の巻線を有する電動機と、前記巻線
に歪みを有する電流を供給するインバ一タ回路からな
り、前記インバ一タ回路は、各相の無負荷誘導起電力と
電流の瞬時値の積の和のリプル量が、前記電動機のコギ
ング仕事率の振幅とほぼ同じ値としたインバ一タ装置。
3. An electric motor having a k-phase winding and an inverter circuit for supplying a distorted current to the winding, wherein the inverter circuit comprises a no-load induced electromotive force and a current of each phase. An inverter device in which the ripple amount of the sum of the products of the instantaneous values is substantially equal to the amplitude of the cogging power of the electric motor.
【請求項4】 インバ一タ回路は、直流電源と、kの2
倍の数のスイッチング素子を有し、前記スイッチング素
子は前記直流電源のプラス端子と電動機の入力端子の
間、および前記直流電源のマイナス端子と電動機の入力
端子の間に接続された請求項1〜3のいずれか1項に記
載のインバ一タ装置。
4. An inverter circuit comprising: a DC power supply;
A switching element having twice the number of switching elements, wherein the switching element is connected between a plus terminal of the DC power supply and an input terminal of the motor, and between a minus terminal of the DC power supply and an input terminal of the motor. 4. The inverter device according to any one of items 3 to 5.
【請求項5】 k=3とした請求項1〜4のいずれか1
項に記載のインバ一タ装置。
5. The method according to claim 1, wherein k = 3.
An inverter device according to the item.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007195325A (en) * 2006-01-19 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generator
JP2008125233A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Motor Jidosha Kk Apparatus and method for driving motor
JP2011050237A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 General Electric Co <Ge> System and method for exciting electric machine in non-sinusoidal current waveform
JP2011176993A (en) * 2010-02-25 2011-09-08 Asmo Co Ltd Motor control apparatus
JP2012023818A (en) * 2010-07-12 2012-02-02 Mitsubishi Electric Corp Stator of motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11308825A (en) * 1998-04-17 1999-11-05 Yaskawa Electric Corp Magnetization device of rotor magnet

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11308825A (en) * 1998-04-17 1999-11-05 Yaskawa Electric Corp Magnetization device of rotor magnet

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007195325A (en) * 2006-01-19 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generator
JP2008125233A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Motor Jidosha Kk Apparatus and method for driving motor
JP2011050237A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 General Electric Co <Ge> System and method for exciting electric machine in non-sinusoidal current waveform
JP2011176993A (en) * 2010-02-25 2011-09-08 Asmo Co Ltd Motor control apparatus
US8653771B2 (en) 2010-02-25 2014-02-18 Asmo Co., Ltd. Controller for motor
JP2012023818A (en) * 2010-07-12 2012-02-02 Mitsubishi Electric Corp Stator of motor

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