JP2007068311A - ノイズフィルタおよびモータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ駆動装置による周辺機器の誤作動防止、モータの長寿命化および人体への感電防止をすることができ、かつフィルタ回路の部品点数を減らせ、低コスト化、小形化に貢献するモータ駆動装置用ノイズフィルタを提供する。
【解決手段】入力側ノイズフィルタ２０１と、モータ駆動装置２０２と、出力側ノイズフィルタ２０３とを一体構造装置２０４とし、かつ出力側フィルタ２０３の帰線を入力側ノイズフィルタ２０１部のＹ結線されたコンデンサＣ０の中性点へ接続する。
【選択図】図７
【解決手段】入力側ノイズフィルタ２０１と、モータ駆動装置２０２と、出力側ノイズフィルタ２０３とを一体構造装置２０４とし、かつ出力側フィルタ２０３の帰線を入力側ノイズフィルタ２０１部のＹ結線されたコンデンサＣ０の中性点へ接続する。
【選択図】図７
Description
本発明は、モータ駆動装置のインバータのスイッチング動作で発生する高周波ノイズを低減するノイズフィルタと、それを用いたモータ駆動装置に関する。
従来のモータ駆動装置の入力側ノイズフィルタには、例えば特許文献１があり、また、従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタには、例えば特許文献２がある。
特許文献１と２、および非特許文献１記載の発明は、コモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタであり、また、非特許文献２記載の発明は、ノーマルモードのノイズ電流を抑制するためのノーマルモードフィルタとコモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタから構成されたものである。
特許文献１と２、および非特許文献１記載の発明は、コモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタであり、また、非特許文献２記載の発明は、ノーマルモードのノイズ電流を抑制するためのノーマルモードフィルタとコモンモード電流を抑制するためのコモンモードフィルタから構成されたものである。
特許文献１と２、及び非特許文献１に代表されるコモンモードフィルタは、フィルタの共振周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数よりも低くしているため、コモンモード電流を効果的に抑制する反面、サイズが大きく且つ高価になってしまった。
また、非特許文献２に代表される方式は、特許文献１と２、及び非特許文献１などの方式に比べ、フィルタのカットオフ周波数が、モータ駆動装置のキャリア周波数よりも遥かに高いため、サイズが小さく、かつ安価となったが、モータケーブルの浮遊容量に依存するため、モータケーブル長が変わった場合、フィルタの抑制効果が不安定となり、信頼性に欠けてしまった。
また、非特許文献２に代表される方式は、特許文献１と２、及び非特許文献１などの方式に比べ、フィルタのカットオフ周波数が、モータ駆動装置のキャリア周波数よりも遥かに高いため、サイズが小さく、かつ安価となったが、モータケーブルの浮遊容量に依存するため、モータケーブル長が変わった場合、フィルタの抑制効果が不安定となり、信頼性に欠けてしまった。
図１５は一般的なモータ駆動装置でモータを駆動した場合のシステム構成図である。図において、１００は電源、１０１はモータ駆動装置、１０２はモータ、Ｉｃ１はモータに流れ込むコモンモード電流、Ｉｃ２は電源側へ流出するコモンモード電流である。
図１６は図１５の回路のコモンモード等価回路で、コモンモード電圧１０９がモータ１０２とアース間に印加されることで、モータ１０２（図１５）の固定子巻線−フレーム間の浮遊容量Ｃｃに電流Ｉｃ１が流れ、その両端にコモンモード電圧Ｖｃが発生する。
図１７は図１５および図１６をモデルとしたモータ駆動装置内で行われているスイッチングにより生じるコモンモード電圧Ｖｃが変化した瞬間の各部コモンモード電流Ｉｃ１、Ｉｃ２をシミュレーションしたときの結果を示している。ここでは、Ｉｃ１≒Ｉｃ２のコモンモード電流が接地線に流れる。
図１７に示すようにモータに流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１および電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２の周波数成分は、配線長にも依存しているが、おおよそ数ＭＨｚ程度である。
これは、コモンモード電流経路がモータの固定子巻線−フレーム間あるいは電力線−接地線間などの各部浮遊容量を通るので、配線インダクタンス、コモンモード経路の浮遊容量が小さく高周波成分となるためである。
図１６は図１５の回路のコモンモード等価回路で、コモンモード電圧１０９がモータ１０２とアース間に印加されることで、モータ１０２（図１５）の固定子巻線−フレーム間の浮遊容量Ｃｃに電流Ｉｃ１が流れ、その両端にコモンモード電圧Ｖｃが発生する。
図１７は図１５および図１６をモデルとしたモータ駆動装置内で行われているスイッチングにより生じるコモンモード電圧Ｖｃが変化した瞬間の各部コモンモード電流Ｉｃ１、Ｉｃ２をシミュレーションしたときの結果を示している。ここでは、Ｉｃ１≒Ｉｃ２のコモンモード電流が接地線に流れる。
図１７に示すようにモータに流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１および電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２の周波数成分は、配線長にも依存しているが、おおよそ数ＭＨｚ程度である。
これは、コモンモード電流経路がモータの固定子巻線−フレーム間あるいは電力線−接地線間などの各部浮遊容量を通るので、配線インダクタンス、コモンモード経路の浮遊容量が小さく高周波成分となるためである。
従来のモータ駆動装置の入力側ノイズフィルタは、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２を低減することができるが、モータ駆動装置およびモータに流れるコモンモード電流Ｉｃ１を増加させてしまうという欠点があった。
その理由について、以下に説明する。
入力側ノイズフィルタの従来技術としては、例えば、図１８のような回路が挙げられる。
図１８は従来モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタ装置を示す回路図で、図１９はその従来モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタ装置を示すコモンモード等価回路である。
図１８および図１９において、交流電源１００をモータ駆動装置１０１によって電力変換しモータ１０２を駆動させる。交流電源１００の中性点かまたは３相のうちいずれかの相とモータ１０２のフレームは接地されている。１０３はモータ駆動装置入力側ノイズフィルタである。
１０６（図１９）はコモンモード経路において電源側のインピーダンスを大きくし、かつモータ駆動装置入力部にコモンモード経路に対しインピーダンスの小さなバイパスコンデンサＣ２を付加することにより、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２の低減を行う入力側ノイズフィルタである。
１０３はモータ駆動装置の入力側と電源間に挿入された入力側ノイズフィルタであり、コモンモード経路において電源側のインピーダンスを大きくし、かつモータ駆動装置の入力側にコモンモード経路に対しインピーダンスの小さなバイパスコンデンサＣ２を付加して、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２を低減している。
その理由について、以下に説明する。
入力側ノイズフィルタの従来技術としては、例えば、図１８のような回路が挙げられる。
図１８は従来モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタ装置を示す回路図で、図１９はその従来モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタ装置を示すコモンモード等価回路である。
図１８および図１９において、交流電源１００をモータ駆動装置１０１によって電力変換しモータ１０２を駆動させる。交流電源１００の中性点かまたは３相のうちいずれかの相とモータ１０２のフレームは接地されている。１０３はモータ駆動装置入力側ノイズフィルタである。
１０６（図１９）はコモンモード経路において電源側のインピーダンスを大きくし、かつモータ駆動装置入力部にコモンモード経路に対しインピーダンスの小さなバイパスコンデンサＣ２を付加することにより、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２の低減を行う入力側ノイズフィルタである。
１０３はモータ駆動装置の入力側と電源間に挿入された入力側ノイズフィルタであり、コモンモード経路において電源側のインピーダンスを大きくし、かつモータ駆動装置の入力側にコモンモード経路に対しインピーダンスの小さなバイパスコンデンサＣ２を付加して、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２を低減している。
次に、その動作について説明する。
図２０はモータ駆動装置に従来の入力側ノイズフィルタ１１０を付加した場合の各部コモンモード電流をコモンモード等価回路でシミュレーションした結果である。モータ駆動装置入力部にノイズフィルタを付加すると、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２は低減されるが、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１が増加してしまい、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食が生じ、モータの故障が生じやすくなる。
このように、従来の入力側ノイズフィルタは、電源側へ流出するコモンモード電流を抑制するが、全コモンモード電流は増加してしまい、モータおよびモータ駆動装置に対しては悪影響を及ぼす。
図２０はモータ駆動装置に従来の入力側ノイズフィルタ１１０を付加した場合の各部コモンモード電流をコモンモード等価回路でシミュレーションした結果である。モータ駆動装置入力部にノイズフィルタを付加すると、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２は低減されるが、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１が増加してしまい、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食が生じ、モータの故障が生じやすくなる。
このように、従来の入力側ノイズフィルタは、電源側へ流出するコモンモード電流を抑制するが、全コモンモード電流は増加してしまい、モータおよびモータ駆動装置に対しては悪影響を及ぼす。
次に、出力側ノイズフィルタの従来技術を図２１および図２２により説明する。
図２１は従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタ装置を示す回路図、図２２は従来のモータ装置の出力側ノイズフィルタ装置を示すコモンモード等価回路である。
図２１および図２２において、１０１はモータ動装置で、モータ動装置１０１を用いてモータ１０２を駆動している。交流電源１００の中性点かまたは３相のうちいずれかの相とモータ１０２のフレームは接地されている。モータ１０２に流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減する方法は、これまでに特許および論文等により数多く出願および報告されているが、ここでは、コモンモード電流Ｉｃ１の低減法の一例として参考文献１を例にとり説明する。
１０４は出力側ノイズフィルタであり、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタから構成されている。ノーマルモードフィルタは、ノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４で構成されている。また、コモンモードフィルタは、コモンモードトランス１０８およびコンデンサＣ４、Ｃ５から構成されており、コンデンサＣ５およびコモンモードトランス二次側をノーマルモードフィルタに用いるコンデンサＣ４の中性点へ接続する構成となっている。ここで、ノーマルモード電流のカットオフ周波数はノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４の定数のみで決定される。
また、コモンモード電流Ｉｃ１の低減原理は、コモンモードトランス一次側にコモンモード電流が流れる原因であるコモンモード電圧の大半が印加されるため、コモンモード電圧を小さくするためにコモンモードトランス二次側に逆相の電圧を印加することによって、コモンモード電圧をキャンセルさせコモンモード電流Ｉｃ１の低減を行っている。
図２１は従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタ装置を示す回路図、図２２は従来のモータ装置の出力側ノイズフィルタ装置を示すコモンモード等価回路である。
図２１および図２２において、１０１はモータ動装置で、モータ動装置１０１を用いてモータ１０２を駆動している。交流電源１００の中性点かまたは３相のうちいずれかの相とモータ１０２のフレームは接地されている。モータ１０２に流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減する方法は、これまでに特許および論文等により数多く出願および報告されているが、ここでは、コモンモード電流Ｉｃ１の低減法の一例として参考文献１を例にとり説明する。
１０４は出力側ノイズフィルタであり、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタから構成されている。ノーマルモードフィルタは、ノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４で構成されている。また、コモンモードフィルタは、コモンモードトランス１０８およびコンデンサＣ４、Ｃ５から構成されており、コンデンサＣ５およびコモンモードトランス二次側をノーマルモードフィルタに用いるコンデンサＣ４の中性点へ接続する構成となっている。ここで、ノーマルモード電流のカットオフ周波数はノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４の定数のみで決定される。
また、コモンモード電流Ｉｃ１の低減原理は、コモンモードトランス一次側にコモンモード電流が流れる原因であるコモンモード電圧の大半が印加されるため、コモンモード電圧を小さくするためにコモンモードトランス二次側に逆相の電圧を印加することによって、コモンモード電圧をキャンセルさせコモンモード電流Ｉｃ１の低減を行っている。
次に、動作について説明する。
図２３はモータ駆動装置に従来の出力側ノイズフィルタ１０４を付加した場合の各部コモンモード電流をコモンモード等価回路でシミュレーションした結果である。
モータ駆動装置出力部にノイズフィルタを付加すると、モータに流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができ、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流増加に起因した電食によるモータの故障を抑えることができる。
しかし、電源側へ流出するコモンモード電流および雑音端子電圧等の高周波ノイズに対しては多少低減されるが、劇的な効果を得られることはできない。それどころか、電源側へ流出する低周波電流が増加してしまう。そのため、電源側に流出する高周波ノイズ対策には適さない。
これは、出力側フィルタを付加することによってＩｃ１を小さくすることができる代わりに、コモンモードトランス１０８の二次側の励磁電流Ｉｆが接地線に流れるため、電源側にはＩｃ１＋Ｉｆの電流が流出してしまい、結果として電源側へ流出するキャリア周波数成分の電流を大きくさせてしまう。
また、一般的に従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタは、外付けのオプションで取り付けるタイプが多く、モータ駆動装置をベクトル制御する際、ベクトル制御用電流センサＣＴを再配置し直さなければならなくなり、通常、従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタを付加した場合、Ｖ／ｆ制御でモータを駆動しなければならない。
図２３はモータ駆動装置に従来の出力側ノイズフィルタ１０４を付加した場合の各部コモンモード電流をコモンモード等価回路でシミュレーションした結果である。
モータ駆動装置出力部にノイズフィルタを付加すると、モータに流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができ、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流増加に起因した電食によるモータの故障を抑えることができる。
しかし、電源側へ流出するコモンモード電流および雑音端子電圧等の高周波ノイズに対しては多少低減されるが、劇的な効果を得られることはできない。それどころか、電源側へ流出する低周波電流が増加してしまう。そのため、電源側に流出する高周波ノイズ対策には適さない。
これは、出力側フィルタを付加することによってＩｃ１を小さくすることができる代わりに、コモンモードトランス１０８の二次側の励磁電流Ｉｆが接地線に流れるため、電源側にはＩｃ１＋Ｉｆの電流が流出してしまい、結果として電源側へ流出するキャリア周波数成分の電流を大きくさせてしまう。
また、一般的に従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタは、外付けのオプションで取り付けるタイプが多く、モータ駆動装置をベクトル制御する際、ベクトル制御用電流センサＣＴを再配置し直さなければならなくなり、通常、従来のモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタを付加した場合、Ｖ／ｆ制御でモータを駆動しなければならない。
そして、図２４および図２５は従来の入力側ノイズフィルタ１１０および出力側ノイズフィルタ１０４を組み合わせた場合の回路構成を示すものである。
図２４において、１０１はモータ駆動装置であり、交流電源１００をモータ駆動装置１０１によって電力変換しモータ１０２を駆動する。１１１は従来の入力側ノイズフィルタ１１０、出力側ノイズフィルタ１０４およびモータ駆動装置１０１を組み合わせた場合のモータ駆動装置を示す。
図２４において、１０１はモータ駆動装置であり、交流電源１００をモータ駆動装置１０１によって電力変換しモータ１０２を駆動する。１１１は従来の入力側ノイズフィルタ１１０、出力側ノイズフィルタ１０４およびモータ駆動装置１０１を組み合わせた場合のモータ駆動装置を示す。
次に、その動作を説明する。
図２６はモータ駆動装置１０１に従来の入力側ノイズフィルタ１０３および出力側ノイズフィルタ１０４を組み合わせた場合の各部コモンモード電流をコモンモード等価回路でシミュレーションした結果である。
従来の入力側ノイズフィルタ１０３および出力側ノイズフィルタ１０４を組み合わせると、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができる。
しかし、従来の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタを組み合わせた場合、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１の低減効果に対しては、出力側ノイズフィルタのみを付加した場合と同程度の効果であるのに対して、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２の低減効果に対しては、入力側ノイズフィルタのみを付加した場合と比べて、効果が落ちてしまう。これは、出力側フィルタを付加することによって、Ｉｃ１を小さくすることができる代わりに、コモンモードトランス１０８の二次側の励磁電流Ｉｆが接地線に流れるため、電源側にはＩｃ１＋Ｉｆの電流が流出してしまい、結果として電源側へ流出するキャリア周波数成分の電流を大きくさせてしまうためである。
以上のように、一般的な入力側ノイズフィルタの従来技術において、電源側へ流出するコモンモードノイズを低減させる場合、入力側ノイズフィルタのコモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法あるいは接地コンデンサの容量を大きくする方法があったが、コモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法は、接地コンデンサの容量を大きくする方法に比べて、サイズが大きくなり、かつ高価となり、また、接地コンデンサの容量を大きくする方法は、サイズが小さく、かつ安価であるが、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流が増大してしまった。
図２６はモータ駆動装置１０１に従来の入力側ノイズフィルタ１０３および出力側ノイズフィルタ１０４を組み合わせた場合の各部コモンモード電流をコモンモード等価回路でシミュレーションした結果である。
従来の入力側ノイズフィルタ１０３および出力側ノイズフィルタ１０４を組み合わせると、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができる。
しかし、従来の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタを組み合わせた場合、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１の低減効果に対しては、出力側ノイズフィルタのみを付加した場合と同程度の効果であるのに対して、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２の低減効果に対しては、入力側ノイズフィルタのみを付加した場合と比べて、効果が落ちてしまう。これは、出力側フィルタを付加することによって、Ｉｃ１を小さくすることができる代わりに、コモンモードトランス１０８の二次側の励磁電流Ｉｆが接地線に流れるため、電源側にはＩｃ１＋Ｉｆの電流が流出してしまい、結果として電源側へ流出するキャリア周波数成分の電流を大きくさせてしまうためである。
以上のように、一般的な入力側ノイズフィルタの従来技術において、電源側へ流出するコモンモードノイズを低減させる場合、入力側ノイズフィルタのコモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法あるいは接地コンデンサの容量を大きくする方法があったが、コモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法は、接地コンデンサの容量を大きくする方法に比べて、サイズが大きくなり、かつ高価となり、また、接地コンデンサの容量を大きくする方法は、サイズが小さく、かつ安価であるが、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流が増大してしまった。
次に、出力側ノイズフィルタの従来技術を説明する。
図２７のIは、モータ駆動装置２０２でモータ２０５を駆動した場合のシステ
ム構成図である。また、その時の各部波形の測定結果を図２８、図２９および図３０に示す。図２８はモータ駆動装置出力側相電圧Ｖｕｖ、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖ、相電流Ｉｕを示している。また、図２９は、コモンモード電圧Ｖｃ１、コモンモード電流Ｉｃ１を示している。また、図３０は、雑音端子電圧を示している。
図２７のIは、モータ駆動装置２０２でモータ２０５を駆動した場合のシステ
ム構成図である。また、その時の各部波形の測定結果を図２８、図２９および図３０に示す。図２８はモータ駆動装置出力側相電圧Ｖｕｖ、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖ、相電流Ｉｕを示している。また、図２９は、コモンモード電圧Ｖｃ１、コモンモード電流Ｉｃ１を示している。また、図３０は、雑音端子電圧を示している。
図２８に示すようにモータ駆動装置２０２（図２７−Ｉ）でモータ２０５を駆動すると、モータケーブルが長い場合、モータ駆動装置出力側電圧Ｖｕｖがステップ状の電圧でも、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖは下図の円内に拡大図で示すように、振動的なサージ電圧となり、波高値は２倍程度に達してしまった。そのため、モータコイル部では部分放電が引き起こり、絶縁劣化の主要因となった。
また、図２９に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、下図の拡大図で示すように、ピーク値５Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまった。また、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなった。
また、図３０に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて１３０ｄＢｕＶ程度であり、電源側へ大きなノイズ電流を流出させていることがわかる。
また、図２９に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、下図の拡大図で示すように、ピーク値５Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまった。また、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなった。
また、図３０に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて１３０ｄＢｕＶ程度であり、電源側へ大きなノイズ電流を流出させていることがわかる。
図２７に戻って、次に、図２７のIIは、モータ駆動装置２０２に入力側ノイズ
フィルタ２０１を付加した場合のシステム構成図である。また、その時の各部波形の測定結果を図３１、図３２および図３３に示す。
図３１は、モータ駆動装置出力側相電圧Ｖｕｖ、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖ、相電流Ｉｕを示している。また、図３２は、コモンモード電圧Ｖｃ１、コモンモード電流Ｉｃ１を示している。また、図３３は、雑音端子電圧を示している。
フィルタ２０１を付加した場合のシステム構成図である。また、その時の各部波形の測定結果を図３１、図３２および図３３に示す。
図３１は、モータ駆動装置出力側相電圧Ｖｕｖ、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖ、相電流Ｉｕを示している。また、図３２は、コモンモード電圧Ｖｃ１、コモンモード電流Ｉｃ１を示している。また、図３３は、雑音端子電圧を示している。
図３１に示すようにモータ駆動装置２０２に入力側ノイズフィルタ２０１を付加し、モータ２０５を駆動すると、モータケーブル長が長い場合、モータ駆動装置出力側電圧Ｖｕｖがステップ状の電圧でも、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖは下図の円内に拡大図で示すように、振動的な電圧波形となり、波高値は２倍程度に達してしまった。そのため、モータコイル部では部分放電が引き起こり、絶縁劣化の主要因となった。
また、図３２に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、下図の拡大図で示すように、ピーク値８Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまった。また、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなった。
また、図３３に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて８８ｄＢｕＶ程度であり、入力側ノイズフィルタ２０１を付加していない時に比べ、４０ｄＢｕＶ程度低減されていることがわかる。
このように、従来の入力側ノイズフィルタは、伝導ノイズを接地コンデンサによりバイパスして雑音端子電圧低減するものであるが、周辺機器の誤作動の原因の一つとなっていた。
また、図３３に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて８８ｄＢｕＶ程度であり、入力側ノイズフィルタ２０１を付加していない時に比べ、４０ｄＢｕＶ程度低減されていることがわかる。
このように、従来の入力側ノイズフィルタは、伝導ノイズを接地コンデンサによりバイパスして雑音端子電圧低減するものであるが、周辺機器の誤作動の原因の一つとなっていた。
以上のように、モータ駆動装置の入力側にノイズフィルタを付加すると、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２は低減されるが、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１が増加してしまい、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食を起こしモータが故障するという問題があった。
図２０で説明したように、モータ駆動装置の入力側に従来のノイズフィルタを付加した場合のコモンモード電流をコモンモード等価回路でのシミュレーションから判るように、インバータおよびマトリクスコンバータ等のモータ駆動装置内でスイッチングした際のＩｃ１のピーク電流は、およそ４．５Ａ程度であり、全コモンモード電流は増加してしまい、モータおよびモータ駆動装置に対して悪影響を及ぼしたし、また、図２３で説明したように、モータ駆動装置の出力側にノイズフィルタを付加した場合のコモンモード電流をコモンモード等価回路でのミュレーションから判るように、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１をピークで０．３Ａに低減することができるので、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食を起こしモータが故障する、という問題はなくなったが、しかし、Ｉｃ２およびＩｃ２のスペクトルのシミュレーション結果より、電源側へ流出するコモンモード電流および雑音端子電圧等の高周波ノイズに対しては多少低減されるが、劇的な効果を得られることはできないため、電源側に流出するノイズ対策には適さない。むしろ低周波成分（キャリア周波数成分）の電流は増加傾向にあった。
これは、出力側フィルタを付加することによってＩｃ１を小さくすることができる代わりに、コモンモードトランス１０８の二次側に励磁電流Ｉｆが流れるため、電源側にはＩｃ１＋Ｉｃ２の電流が流出してしまい、結果として電源側へ流出するキャリア周波数成分の電流を大きくさせてしまった。
また、一般的に従来の出力側ノイズフィルタは、モータ駆動装置の外付けオプションとして付加されることが多く、モータ駆動装置をベクトル制御する際、ベクトル制御用電流センサＣＴを再配置し直さなければならなくなり、通常は不可能なのでＶ／ｆ制御でモータを駆動しなければならなかった。
図２０で説明したように、モータ駆動装置の入力側に従来のノイズフィルタを付加した場合のコモンモード電流をコモンモード等価回路でのシミュレーションから判るように、インバータおよびマトリクスコンバータ等のモータ駆動装置内でスイッチングした際のＩｃ１のピーク電流は、およそ４．５Ａ程度であり、全コモンモード電流は増加してしまい、モータおよびモータ駆動装置に対して悪影響を及ぼしたし、また、図２３で説明したように、モータ駆動装置の出力側にノイズフィルタを付加した場合のコモンモード電流をコモンモード等価回路でのミュレーションから判るように、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１をピークで０．３Ａに低減することができるので、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食を起こしモータが故障する、という問題はなくなったが、しかし、Ｉｃ２およびＩｃ２のスペクトルのシミュレーション結果より、電源側へ流出するコモンモード電流および雑音端子電圧等の高周波ノイズに対しては多少低減されるが、劇的な効果を得られることはできないため、電源側に流出するノイズ対策には適さない。むしろ低周波成分（キャリア周波数成分）の電流は増加傾向にあった。
これは、出力側フィルタを付加することによってＩｃ１を小さくすることができる代わりに、コモンモードトランス１０８の二次側に励磁電流Ｉｆが流れるため、電源側にはＩｃ１＋Ｉｃ２の電流が流出してしまい、結果として電源側へ流出するキャリア周波数成分の電流を大きくさせてしまった。
また、一般的に従来の出力側ノイズフィルタは、モータ駆動装置の外付けオプションとして付加されることが多く、モータ駆動装置をベクトル制御する際、ベクトル制御用電流センサＣＴを再配置し直さなければならなくなり、通常は不可能なのでＶ／ｆ制御でモータを駆動しなければならなかった。
本発明の目的は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電源側への高周波ノイズを低減すると共にモータに流れるコモンモード電流を低減し、モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタのコモンモードトランス二次側の励磁電流を接地線に流さずに済むモータ駆動装置の入力側ノイズフィルタを提供するとともに、モータ駆動装置の入出力一体構造ノイズフィルタを提供することを第１の目的とする。また、モータ駆動装置に入出力一体構造ノイズフィルタを内蔵することによりＶ／ｆ制御だけでなくベクトル制御も可能となる。
また、モータ駆動装置の入力側にノイズフィルタを付加すると、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２は低減されるが、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１が増加してしまい、モータ駆動装置２０２あるいはモータ２０５へのストレスが増大し、故障の原因になっていた。また、従来技術として、電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２を低減させる場合、入力側ノイズフィルタのコモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法あるいは接地コンデンサの容量を大きくする方法が挙げられるが、コモンモードチョークのインダクタンスを大きくする方法は、接地コンデンサの容量を大きくする方法に比べて、サイズが大きくなり、かつ高価になるという問題がり、また、接地コンデンサの容量を大きくする方法は、サイズが小さく、かつ安価であるが、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流が増大してしまうという問題があった。
また、特許文献１および２、非特許文献１および２のように、出力側にコモンモードフィルタを付加すると、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができ、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食を起こしモータが故障するという問題は抑えることができ、そして、雑音端子電圧等の高周波ノイズに対しては多少低減されるが、劇的な効果を得られることはできないため、電源側に流出するノイズ対策には適さない。むしろ低周波成分（キャリア周波数成分）の電流は増加傾向にあった。
また、特許文献１および２、非特許文献１などのようにコモンモードフィルタのみでは、モータサージ電圧を抑制することはできないという問題があった。また、一般的に従来の出力側ノイズフィルタは、モータ駆動装置の外付けオプションとして付加されることが多く、モータ駆動装置をベクトル制御する際、ベクトル制御用電流センサＣＴを再配置し直さなければならなくなり、通常は不可能なのでＶ／ｆ制御でモータを駆動しなければないという問題があった。
また、特許文献１および２、非特許文献１および２のように、出力側にコモンモードフィルタを付加すると、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができ、モータ巻線の絶縁破壊、ベアリング電流の増加により電食を起こしモータが故障するという問題は抑えることができ、そして、雑音端子電圧等の高周波ノイズに対しては多少低減されるが、劇的な効果を得られることはできないため、電源側に流出するノイズ対策には適さない。むしろ低周波成分（キャリア周波数成分）の電流は増加傾向にあった。
また、特許文献１および２、非特許文献１などのようにコモンモードフィルタのみでは、モータサージ電圧を抑制することはできないという問題があった。また、一般的に従来の出力側ノイズフィルタは、モータ駆動装置の外付けオプションとして付加されることが多く、モータ駆動装置をベクトル制御する際、ベクトル制御用電流センサＣＴを再配置し直さなければならなくなり、通常は不可能なのでＶ／ｆ制御でモータを駆動しなければないという問題があった。
本発明の目的は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、モータ端子におけるサージ電圧を抑制し、電源側への高周波ノイズを低減すると共にモータに流れるコモンモード電流を低減し、かつ電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を低減し、フィルタ電流を接地線に流さずに済むモータ駆動装置の出力側ノイズフィルタを提供するとともに、モータ駆動装置の入出力一体構造ノイズフィルタを提供することを第２の目的とする。
上記第１の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、インバータおよびマトリクスコンバータ等に代表されるような電力変換装置を用いたモータ駆動装置に使用されるノイズフィルタにおいて、前記モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタと、前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタとを一体構造にしたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記入力側ノイズフィルタが、電源と前記モータ駆動装置の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイル、前記コモンモードチョークコイルと前記モータ駆動装置間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサ、各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサで構成されることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のノイズフィルタにおいて、前記入力側ノイズフィルタが、前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点に前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタのバイパス回路部が接続されることを可能とする端子台が設けられたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記入力側ノイズフィルタが、電源と前記モータ駆動装置の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイル、前記コモンモードチョークコイルと前記モータ駆動装置間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサ、各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサで構成されることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のノイズフィルタにおいて、前記入力側ノイズフィルタが、前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点に前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタのバイパス回路部が接続されることを可能とする端子台が設けられたことを特徴としている。
加えて、上記第２の目的を達成するため、請求項４記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記入力側ノイズフィルタが雑音端子電圧低減フィルタであり、前記出力側ノイズフィルタはコモンモードフィルタとノーマルモードフィルタを一体構造にしたことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記出力側ノイズフィルタが、前記モータ駆動装置の出力部とモータの間に直列に接続されたＡＣリアクトルと抵抗から構成される並列回路およびコモンモードトランスと、前記モータと前記コモンモードトランス間の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相間にＹ結線されたコンデンサと前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点と入力側ノイズフィルタをコンデンサを介し構成されることを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記出力側ノイズフィルタのカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数より高く、かつ１５０ｋＨｚ以下とすることを特徴としている。
請求項７記載の発明は、モータ駆動装置に係り、請求項１〜６のいずれか１項記載のノイズフィルタを搭載したことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記出力側ノイズフィルタが、前記モータ駆動装置の出力部とモータの間に直列に接続されたＡＣリアクトルと抵抗から構成される並列回路およびコモンモードトランスと、前記モータと前記コモンモードトランス間の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相間にＹ結線されたコンデンサと前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点と入力側ノイズフィルタをコンデンサを介し構成されることを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のノイズフィルタにおいて、前記出力側ノイズフィルタのカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数より高く、かつ１５０ｋＨｚ以下とすることを特徴としている。
請求項７記載の発明は、モータ駆動装置に係り、請求項１〜６のいずれか１項記載のノイズフィルタを搭載したことを特徴としている。
上記の構成を採ることにより、モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタと、モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタを一体化した構造にしたので、小形化を達成でき、電源に流出する高周波ノイズとモータ駆動装置およびモータに流れるコモンモード電流を低減することができ、電源に流出する高周波ノイズを低減することができる。
また、コモンモードトランスの二次側の励磁電流を接地線に流さずに済むため従来方式より雑音端子電圧を低減することができ、入力側ノイズフィルタの接地コンデンサの容量を小さくすることができるため、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を小さくすることができ、感電などの安全上の問題解決にも繋がる。
また、コモンモードトランスの二次側の励磁電流を接地線に流さずに済むため従来方式より雑音端子電圧を低減することができ、入力側ノイズフィルタの接地コンデンサの容量を小さくすることができるため、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を小さくすることができ、感電などの安全上の問題解決にも繋がる。
さらに、入力側ノイズフィルタは雑音端子電圧低減フィルタで、出力側ノイズフィルタはコモンモード電流およびサージ電圧低減フィルタであるので、電源に流出する高周波ノイズとモータ駆動装置およびモータに流れるコモンモード電流およびモータ端子におけるサージ電圧を低減することができる。
また、入力側ノイズフィルタのＹ結線されたコンデンサの中性点に前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタの帰線が接続されることが可能な構造なので、出力側ノイズフィルタフィルタ電流を接地線に流さずに済むため従来方式より雑音端子電圧を低減することができる。
さらに、従来方式に比べ雑音端子電圧を小さくすることができるため、その分、入力側ノイズフィルタの接地コンデンサの容量を小さくすることができ、そのため、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を小さくすることができ、感電などの安全上の問題解決にも繋がる。
そして、モータ駆動装置の出力部とモータの間に直列に接続されたＡＣリアクトルと抵抗から構成される並列回路およびコモンモードトランスと、前記モータと前記コモンモードトランス間の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相間にＹ結線されたコンデンサと前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点と入力側ノイズフィルタをコンデンサを介す構成なので、モータケーブル長に関係なくフィルタの設計を行うことができ、出力側フィルタのサイズを小さく、かつ安価にすることができる。
また、出力側フィルタのカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数より高く、かつ１５０ｋＨｚ以下にすることで、フィルタ電流による騒音を軽減することができ、かつ雑音端子電圧を低減することができる。
さらに、モータ駆動装置に本発明のノイズフィルタを搭載したので、電源に流出する高周波ノイズとモータ駆動装置およびモータに流れるコモンモード電流を低減することができるとともにＶ／ｆ制御だけでなくベクトル制御でモータを駆動することができ、ベクトル制御用電流センサの配置を変更するという手間を省くことができる。
また、入力側ノイズフィルタのＹ結線されたコンデンサの中性点に前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタの帰線が接続されることが可能な構造なので、出力側ノイズフィルタフィルタ電流を接地線に流さずに済むため従来方式より雑音端子電圧を低減することができる。
さらに、従来方式に比べ雑音端子電圧を小さくすることができるため、その分、入力側ノイズフィルタの接地コンデンサの容量を小さくすることができ、そのため、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を小さくすることができ、感電などの安全上の問題解決にも繋がる。
そして、モータ駆動装置の出力部とモータの間に直列に接続されたＡＣリアクトルと抵抗から構成される並列回路およびコモンモードトランスと、前記モータと前記コモンモードトランス間の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相間にＹ結線されたコンデンサと前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点と入力側ノイズフィルタをコンデンサを介す構成なので、モータケーブル長に関係なくフィルタの設計を行うことができ、出力側フィルタのサイズを小さく、かつ安価にすることができる。
また、出力側フィルタのカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数より高く、かつ１５０ｋＨｚ以下にすることで、フィルタ電流による騒音を軽減することができ、かつ雑音端子電圧を低減することができる。
さらに、モータ駆動装置に本発明のノイズフィルタを搭載したので、電源に流出する高周波ノイズとモータ駆動装置およびモータに流れるコモンモード電流を低減することができるとともにＶ／ｆ制御だけでなくベクトル制御でモータを駆動することができ、ベクトル制御用電流センサの配置を変更するという手間を省くことができる。
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は、第１実施例を示すモータ駆動装置に本発明の入力側ノイズフィルタ装置および出力ノイズフィルタを付加した場合の回路図である。
図１において、１００は中性点または３相のうちいずれかの相を接地された電源、１０１はモータ駆動装置、１０２はフレームが接地されたモータ、１０３は雑音端子電圧低減用モータ駆動装置入力側ノイズフィルタ、１０４はモータ駆動装置出力側ノイズフィルタである。
また、本発明で使用するモータ駆動装置入力側ノイズフィルタ１０３は、従来のモータ駆動装置入力側ノイズフィルタ１０３（図１８）と同じ構成である。すなわち、本発明のモータ駆動装置入力側ノイズフィルタ１０３は、電源１００とモータ駆動装置１０１の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイル１０６、コモンモードチョークコイル１０６とモータ駆動装置１０１間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサＣ２、また各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサＣ３で構成され、Ｙ結線されたコンデンサＣ３の中性点にモータ駆動装置１０１の出力側ノイズフィルタのバイパス回路部が接続されることを可能とする端子台が設けられた構造となっている。
図１において、１００は中性点または３相のうちいずれかの相を接地された電源、１０１はモータ駆動装置、１０２はフレームが接地されたモータ、１０３は雑音端子電圧低減用モータ駆動装置入力側ノイズフィルタ、１０４はモータ駆動装置出力側ノイズフィルタである。
また、本発明で使用するモータ駆動装置入力側ノイズフィルタ１０３は、従来のモータ駆動装置入力側ノイズフィルタ１０３（図１８）と同じ構成である。すなわち、本発明のモータ駆動装置入力側ノイズフィルタ１０３は、電源１００とモータ駆動装置１０１の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイル１０６、コモンモードチョークコイル１０６とモータ駆動装置１０１間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサＣ２、また各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサＣ３で構成され、Ｙ結線されたコンデンサＣ３の中性点にモータ駆動装置１０１の出力側ノイズフィルタのバイパス回路部が接続されることを可能とする端子台が設けられた構造となっている。
また、１０５は本発明のモータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ装置１０３および出力ノイズフィルタ１０４を一つのモジュールとして一体構造１０５の中に収め、かつモータ駆動装置１０１に入出力一体構造ノイズフィルタを付加した場合の回路図である。
モータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ１０３は電源側への高周波ノイズの流出を防ぐための雑音端子電圧を低減する。またモータ駆動装置１０１の出力側のノイズフィルタ１０４は、モータ１０２に流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減する。
本発明が特許文献１および参考文献１と異なる部分は、モータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ１０３と出力側フィルタ１０４を備えた部分であり、モータ駆動装置１０１の出力側ノイズフィルタ１０４のバイパス回路部（Ｃ４、Ｃ５）が接地線を介さずに本発明のモータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ１０３に接続されることで、モータ駆動装置１０１の出力側ノイズフィルタ１０４のコモンモードトランス１０８の二次側の励磁電流Ｉｆを接地線を介さず、モータ駆動装置１０１およびモータ駆動装置１０１の入・出力フィルタ１０３−１０４間で循環させることで、電源側１００へ流出するコモンモードトランス二次側の励磁電流Ｉｆを低減させる。
モータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ１０３は電源側への高周波ノイズの流出を防ぐための雑音端子電圧を低減する。またモータ駆動装置１０１の出力側のノイズフィルタ１０４は、モータ１０２に流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減する。
本発明が特許文献１および参考文献１と異なる部分は、モータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ１０３と出力側フィルタ１０４を備えた部分であり、モータ駆動装置１０１の出力側ノイズフィルタ１０４のバイパス回路部（Ｃ４、Ｃ５）が接地線を介さずに本発明のモータ駆動装置１０１の入力側ノイズフィルタ１０３に接続されることで、モータ駆動装置１０１の出力側ノイズフィルタ１０４のコモンモードトランス１０８の二次側の励磁電流Ｉｆを接地線を介さず、モータ駆動装置１０１およびモータ駆動装置１０１の入・出力フィルタ１０３−１０４間で循環させることで、電源側１００へ流出するコモンモードトランス二次側の励磁電流Ｉｆを低減させる。
また、出力側ノイズフィルタに関しては、これまでに特許および論文等により数多く出願および報告されているが、ここでは、出力側ノイズフィルタの一例として参考文献１を例にとり説明する。
１０４は出力側ノイズフィルタであり、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタから構成されている。ノーマルモードフィルタは、ノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４で構成されている。
また、コモンモードフィルタは、コモンモードトランス１０８およびコンデンサＣ４、Ｃ５から構成されており、コンデンサＣ５およびコモンモードトランス二次側をノーマルモードフィルタに用いるコンデンサＣ４の中性点へ接続する構成となっている。ここで、ノーマルモード電流のカットオフ周波数はノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４の定数のみで決定される。
また、コモンモード電流Ｉｃ１の低減原理は、コモンモードトランス一次側にコモンモード電流が流れる原因であるコモンモード電圧の大半が印加されるため、コモンモード電圧を小さくするためにコモンモードトランス二次側に逆相の電圧を印加することによって、コモンモード電圧をキャンセルさせコモンモード電流Ｉｃ１の低減を行っている。
１０４は出力側ノイズフィルタであり、ノーマルモードフィルタおよびコモンモードフィルタから構成されている。ノーマルモードフィルタは、ノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４で構成されている。
また、コモンモードフィルタは、コモンモードトランス１０８およびコンデンサＣ４、Ｃ５から構成されており、コンデンサＣ５およびコモンモードトランス二次側をノーマルモードフィルタに用いるコンデンサＣ４の中性点へ接続する構成となっている。ここで、ノーマルモード電流のカットオフ周波数はノーマルモードチョーク１０７およびコンデンサＣ４の定数のみで決定される。
また、コモンモード電流Ｉｃ１の低減原理は、コモンモードトランス一次側にコモンモード電流が流れる原因であるコモンモード電圧の大半が印加されるため、コモンモード電圧を小さくするためにコモンモードトランス二次側に逆相の電圧を印加することによって、コモンモード電圧をキャンセルさせコモンモード電流Ｉｃ１の低減を行っている。
次に動作について説明する。
図２はモータ駆動装置に本発明の入出力一体型ノイズフィルタを付加した場合の各部のコモンモード電流およびＩｃ２のスペクトルをコモンモード等価回路を用いてシミュレーションした結果である。
モータ駆動装置に本発明の入出力一体構造ノイズフィルタを付加すると、電源側へ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ２低減することができ、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができ、雑音端子電圧も低減することができる。
また、本発明の方式はモータ駆動装置出力側フィルタのコモンモードトランスの二次側の励磁電流を接地線に流さずに済むため、その分、モータ駆動装置入力側の接地コンデンサＣ２の容量を従来方式に比べ小さくすることができるので、基本波成分の漏れ電流も低減することができる。
この結果から本発明のモータ駆動装置入出力一体構造ノイズフィルタをモータ駆動装置に付加することにより、モータ巻線の絶縁破壊およびベアリング電流増加で発生する電食によるモータの故障を抑えることができ、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、低周波電流による感電防止に繋がる。
図２はモータ駆動装置に本発明の入出力一体型ノイズフィルタを付加した場合の各部のコモンモード電流およびＩｃ２のスペクトルをコモンモード等価回路を用いてシミュレーションした結果である。
モータ駆動装置に本発明の入出力一体構造ノイズフィルタを付加すると、電源側へ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ２低減することができ、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１を低減することができ、雑音端子電圧も低減することができる。
また、本発明の方式はモータ駆動装置出力側フィルタのコモンモードトランスの二次側の励磁電流を接地線に流さずに済むため、その分、モータ駆動装置入力側の接地コンデンサＣ２の容量を従来方式に比べ小さくすることができるので、基本波成分の漏れ電流も低減することができる。
この結果から本発明のモータ駆動装置入出力一体構造ノイズフィルタをモータ駆動装置に付加することにより、モータ巻線の絶縁破壊およびベアリング電流増加で発生する電食によるモータの故障を抑えることができ、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、低周波電流による感電防止に繋がる。
また、実際に本発明品を用いた実験を行った。
図３はその実験回路を示し、図４は雑音端子電圧測定の実験結果を示す。
ここで、図３のＩ〜ＩＶと図４のＩ〜ＩＶはそれぞれ対応している。図４の各実験結果より判ることは、本発明品は雑音端子電圧に対して特に１ＭＨｚ以下の領域において劇的な効果をもたらすことである。
また、図５は、従来品（図１５）を用いた場合、および本発明品（図１）を用いた場合の各実験の比較結果を示している。
図５から判ることは、本発明品は従来品に比べ、モータ巻線の絶縁破壊およびベアリング電流増加で発生する電食によるモータの故障を抑えることができ、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、低周波電流による感電防止に繋がり、そのため、従来品より環境調和型のモータ駆動装置となる、ということである。
図３はその実験回路を示し、図４は雑音端子電圧測定の実験結果を示す。
ここで、図３のＩ〜ＩＶと図４のＩ〜ＩＶはそれぞれ対応している。図４の各実験結果より判ることは、本発明品は雑音端子電圧に対して特に１ＭＨｚ以下の領域において劇的な効果をもたらすことである。
また、図５は、従来品（図１５）を用いた場合、および本発明品（図１）を用いた場合の各実験の比較結果を示している。
図５から判ることは、本発明品は従来品に比べ、モータ巻線の絶縁破壊およびベアリング電流増加で発生する電食によるモータの故障を抑えることができ、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、低周波電流による感電防止に繋がり、そのため、従来品より環境調和型のモータ駆動装置となる、ということである。
図１は第２実施例の構成をも示している。
１０５は本発明方式による入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置であり、１０２はフレームが接地されたモータ、１００は中性点かまたは３相のうちいずれかの相を接地された電源である。また、１０４はモータ駆動装置出力側フィルタであり、１０３は本発明方式による入力側ノイズフィルタである。
本発明の入出力一体構造型ノイズフィルタをモータ駆動装置に内蔵することにより、ベクトル制御用電流センサを出力側ノイズフィルタの出力側に配置することにより、コモンモード電流の影響で発生する電流の誤検出を防ぐことが可能になり、Ｖ／ｆ制御だけでなくベクトル制御も可能となる。
１０５は本発明方式による入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置であり、１０２はフレームが接地されたモータ、１００は中性点かまたは３相のうちいずれかの相を接地された電源である。また、１０４はモータ駆動装置出力側フィルタであり、１０３は本発明方式による入力側ノイズフィルタである。
本発明の入出力一体構造型ノイズフィルタをモータ駆動装置に内蔵することにより、ベクトル制御用電流センサを出力側ノイズフィルタの出力側に配置することにより、コモンモード電流の影響で発生する電流の誤検出を防ぐことが可能になり、Ｖ／ｆ制御だけでなくベクトル制御も可能となる。
図６は、本発明の第１実施例および第２実施例を示すコモンモード等価回路である。図６に示すコモンモード等価回路を用いて、モータあるいは電源へ流れ込むコモンモード電流のシミュレーションを行った。
図２は、本発明の第１実施例および第２実施例を示す入出力一体構造型ノイズフィルタをモータ駆動装置に付加した場合の各部コモンモード電流および周波数成分を示すシミュレーション結果である。
図２において、入出力一体構造型ノイズフィルタにすることによって、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１および電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２を低減することができる。また、フィルタ電流を接地線へ流さずに済む。
図２は、本発明の第１実施例および第２実施例を示す入出力一体構造型ノイズフィルタをモータ駆動装置に付加した場合の各部コモンモード電流および周波数成分を示すシミュレーション結果である。
図２において、入出力一体構造型ノイズフィルタにすることによって、モータへ流れ込むコモンモード電流Ｉｃ１および電源側へ流出するコモンモード電流Ｉｃ２を低減することができる。また、フィルタ電流を接地線へ流さずに済む。
このように、入出力一体構造型ノイズフィルタをモータ駆動装置内蔵型にしているので、インバータおよびマトリクスコンバータ駆動装置で発生するノイズを電源側へ流出させず、同時にモータを保護することができるので、周辺機器の誤作動防止およびモータの長寿命化が期待できる。
また、モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタをモータ駆動装置内蔵型にすることによって部品の数を少なくすることができるので、低コスト化、小形化にも貢献できる。
また、モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタをモータ駆動装置内蔵型にすることによって部品の数を少なくすることができるので、低コスト化、小形化にも貢献できる。
図７は実施例３で、実施例１のモータ駆動装置１０１に本発明の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタを付加した場合の回路図である。また、２０６は本発明方式による一体化した入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタである。
図７において、２００は中性点または３相のうちいずれかの相を接地された電源であり、２０５はフレームが接地されたモータであり、２０３はモータ駆動装置出力側ノイズフィルタであり、２０２はモータ駆動装置であり、２０１は入力側ノイズフィルタである。入力側ノイズフィルタ２０１は図に示すように次の構成となっている。すなわち、モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１は、電源２００とモータ駆動装置２０２の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイルＬ、コモンモードチョークコイルＬとモータ駆動装置２０２の間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサＣ１、また各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサＣ２で構成され、Ｙ結線されたコンデンサＣ１の中性点にモータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタ２０３の帰線が接続される構造となっている。
図７において、２００は中性点または３相のうちいずれかの相を接地された電源であり、２０５はフレームが接地されたモータであり、２０３はモータ駆動装置出力側ノイズフィルタであり、２０２はモータ駆動装置であり、２０１は入力側ノイズフィルタである。入力側ノイズフィルタ２０１は図に示すように次の構成となっている。すなわち、モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１は、電源２００とモータ駆動装置２０２の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイルＬ、コモンモードチョークコイルＬとモータ駆動装置２０２の間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサＣ１、また各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサＣ２で構成され、Ｙ結線されたコンデンサＣ１の中性点にモータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタ２０３の帰線が接続される構造となっている。
また、２０４は本発明のモータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ装置および出力ノイズフィルタを一つのモジュールとして一体構造の中に収め、かつモータ駆動装置に前記入出力一体構造ノイズフィルタを付加した場合の回路図である。
モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１は電源側２００への高周波ノイズの流出を防ぐための雑音端子電圧を低減する。またモータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタ２０３は、モータ２０５に流れ込むコモンモード電流を低減する。
本発明が特許文献１および２、非特許文献１および２と異なる部分は、モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１と出力側ノイズフィルタ２０３を備えた部分であり、モータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタ２０３の帰線が接地線を介さずに本発明のモータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１に接続されている部分である。加えて、出力側ノイズフィルタ２０３の回路構成はノーマルモードフィルタとコモンモードフィルタを組み合わせた構成となっている。また、ノーマルモードフィルタ回路の一部であるコンデンサＣｎとコモンモードフィルタ回路の一部であるＣｎを共通化することにより、小形で安価な出力側フィルタ回路の構成となっている。また、非特許文献２と異なり、本発明の出力側フィルタは、ＣｎおよびＣｃを付加することによって、モータケーブル長およびモータの大きさに関係なく、フィルタのカットオフ周波数が一定となる。そのため、安定なフィルタリングが可能となる。
また、出力側ノイズフィルタ２０３のコモンモードフィルタ部のカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数よりも高くすることによって、フィルタ電流による騒音を低減することができる。また、カットオフ周波数を１５０ｋＨｚ以下にすることによって、１５０ｋＨｚ以上の領域の雑音端子電圧を低減することができる。
モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１は電源側２００への高周波ノイズの流出を防ぐための雑音端子電圧を低減する。またモータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタ２０３は、モータ２０５に流れ込むコモンモード電流を低減する。
本発明が特許文献１および２、非特許文献１および２と異なる部分は、モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１と出力側ノイズフィルタ２０３を備えた部分であり、モータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタ２０３の帰線が接地線を介さずに本発明のモータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１に接続されている部分である。加えて、出力側ノイズフィルタ２０３の回路構成はノーマルモードフィルタとコモンモードフィルタを組み合わせた構成となっている。また、ノーマルモードフィルタ回路の一部であるコンデンサＣｎとコモンモードフィルタ回路の一部であるＣｎを共通化することにより、小形で安価な出力側フィルタ回路の構成となっている。また、非特許文献２と異なり、本発明の出力側フィルタは、ＣｎおよびＣｃを付加することによって、モータケーブル長およびモータの大きさに関係なく、フィルタのカットオフ周波数が一定となる。そのため、安定なフィルタリングが可能となる。
また、出力側ノイズフィルタ２０３のコモンモードフィルタ部のカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数よりも高くすることによって、フィルタ電流による騒音を低減することができる。また、カットオフ周波数を１５０ｋＨｚ以下にすることによって、１５０ｋＨｚ以上の領域の雑音端子電圧を低減することができる。
次に、動作について説明する。
図８に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５の回路を示す。
また、図９に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５の１相分の回路を示す。また、図１０に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５のコモンモード回路を示す。
図９において、Ａは出力側ノイズフィルタおよびモータのの1相分の回路を示している。本発明の出力側フィルタは周波数領域によって異なった特性となる。運転周波数（６０Ｈｚ）などのように低周波領域の場合、インダクタンスＬｎから成るＡＣリアクトルのインピーダンスはＲｎに比べて非常に小さくなるため、抵抗Ｒｎは無視することができる。そのため、低周波領域においては図９のＢに示す等価回路に近似できる。また、逆に高周波領域では、インダクタンスＬｎから成るＡＣリアクトルのインピーダンスはＲｎに比べて非常に大きくなるため、ＡＣリアクトルは無視することができる。そのため、高周波領域においては図９のＣに示す等価回路に近似できる。
図８に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５の回路を示す。
また、図９に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５の１相分の回路を示す。また、図１０に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５のコモンモード回路を示す。
図９において、Ａは出力側ノイズフィルタおよびモータのの1相分の回路を示している。本発明の出力側フィルタは周波数領域によって異なった特性となる。運転周波数（６０Ｈｚ）などのように低周波領域の場合、インダクタンスＬｎから成るＡＣリアクトルのインピーダンスはＲｎに比べて非常に小さくなるため、抵抗Ｒｎは無視することができる。そのため、低周波領域においては図９のＢに示す等価回路に近似できる。また、逆に高周波領域では、インダクタンスＬｎから成るＡＣリアクトルのインピーダンスはＲｎに比べて非常に大きくなるため、ＡＣリアクトルは無視することができる。そのため、高周波領域においては図９のＣに示す等価回路に近似できる。
図１０において、Ａは出力側ノイズフィルタおよびモータののコモンモード等価回路を示している。本発明の出力側フィルタは周波数領域によって異なった特性となる。運転周波数（６０Ｈｚ）などのように低周波領域の場合、インダクタンスＬｃから成るコモンモードトランスのインピーダンスはＲｎに比べて非常に小さくなるため、抵抗Ｒｎは無視することができる。そのため、低周波領域においては図１０のＢに示す等価回路に近似できる。また、逆に高周波領域では、インダクタンスＬｃから成るコモンモードトランスのインピーダンスはＲｎに比べて非常に大きくなるため、コモンモードトランス部のインダクタンスＬｃは無視することができる。そのため、高周波領域においては図１０のＣに示す等価回路に近似できる。
図１１に本発明出力側ノイズフィルタ２０３およびモータ２０５をモータ駆動装置２０２の出力端子から見た場合の相間を示す回路および本発明の入出力ノイズフィルタ内蔵型モータ駆動装置およびモータを示すコモンモード等価回路を示す。モータ駆動装置においてスイッチングした瞬間の相間の電圧Ｖｕｖの周波数成分は、数ＭＨｚ程度の成分であるため、ＶｕｖのｄＶ／ｄｔは、図９のＣに示すＲｎ、Ｃｎから成るノーマルモードフィルタにより決定される。また、コモンモード電圧が変化する瞬間の周波数成分は、数ＭＨｚ程度の成分であるため、ＶｕｖのｄＶ／ｄｔは、図１０のＣに示すＲｃ、Ｃｃ、Ｃｎから成るコモンモードフィルタにより決定される。
図２７のIIIは本発明の実施例３を示す測定回路図である。
図２７のIおよびIIは上述のように従来技術方式であり、IIIは本発明による方
式である。図２７のIIIでは、本発明の入力側および出力側ノイズフィルタを付加
した場合の回路構成であり、その時の各部波形の測定結果を図１２、図１３および図１４に示している。
図１２は、モータ駆動装置２０２の出力側相電圧Ｖｕｖ、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖ、相電流Ｉｕを示している。
また、図１３は、コモンモード電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２、コモンモード電流Ｉｃ１を示している。
また、図１４は、雑音端子電圧を示している。
図２７のIおよびIIは上述のように従来技術方式であり、IIIは本発明による方
式である。図２７のIIIでは、本発明の入力側および出力側ノイズフィルタを付加
した場合の回路構成であり、その時の各部波形の測定結果を図１２、図１３および図１４に示している。
図１２は、モータ駆動装置２０２の出力側相電圧Ｖｕｖ、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖ、相電流Ｉｕを示している。
また、図１３は、コモンモード電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２、コモンモード電流Ｉｃ１を示している。
また、図１４は、雑音端子電圧を示している。
従来方式では、図２８に示すようにモータ駆動装置２０２でモータ２０５を駆動すると、モータケーブル長が長い場合、モータ駆動装置２０２の出力側電圧Ｖｕｖがステップ状の電圧でも、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖは振動的なサージ電圧となり、波高値は２倍程度に達してしまい、そのため、モータコイル部では部分放電が引き起こり、絶縁劣化の主要因となった。
また、図２９に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、ピーク値５Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまい、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなっていた。
また、図３０に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて１３０ｄＢｕＶ程度であり、電源側へ大きなノイズ電流を流出させていた。
また、図２９に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、ピーク値５Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまい、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなっていた。
また、図３０に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて１３０ｄＢｕＶ程度であり、電源側へ大きなノイズ電流を流出させていた。
図３１に示すようにモータ駆動装置２０２に入力側ノイズフィルタ２０１を付加し、モータ２０５を駆動すると、モータケーブル長が長い場合、モータ駆動装置２０２の出力側電圧Ｖｕｖがステップ状の電圧でも、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖは振動的な電圧波形となり、波高値は２倍程度に達してしまい、そのため、モータコイル部では部分放電が引き起こり、絶縁劣化の主要因となった。
また、図３２に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、ピーク値８Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまい、また、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなっていた。
また、図３３に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて８８ｄＢｕＶ程度であり、入力側ノイズフィルタ２０１を付加していない時に比べ、４０ｄＢｕＶ程度低減されていることがわかる。このように、入力側ノイズフィルタ２０１を付加した場合、雑音端子電圧は低減されるが、サージ電圧は抑制されず、コモンモード電流Ｉｃ１に至っては、逆にピーク値が大きくなり、逆効果となってしまった。
また、図３２に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、ピーク値８Ａの高周波振動電流となり、モータを介し接地線へ流れてしまい、また、このコモンモード電流Ｉｃ１は伝導ノイズおよび放射ノイズの主要因の一つとなっていた。
また、図３３に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて８８ｄＢｕＶ程度であり、入力側ノイズフィルタ２０１を付加していない時に比べ、４０ｄＢｕＶ程度低減されていることがわかる。このように、入力側ノイズフィルタ２０１を付加した場合、雑音端子電圧は低減されるが、サージ電圧は抑制されず、コモンモード電流Ｉｃ１に至っては、逆にピーク値が大きくなり、逆効果となってしまった。
これに対して、図１２に示すようにモータ駆動装置２０２に本発明の入力側ノイズフィルタ２０１および出力側ノイズフィルタ２０３を付加し、モータ２０５を駆動すると、モータケーブル長が長い場合でも、モータ端子電圧Ｖ'ｕｖではサージ電圧は発生していない。そのため、モータコイル部では部分放電が引き起こりにくく、モータの長寿命化が期待できた。
また、図３２に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、ピーク値１．５Ａの電流に抑制されていた。
また、図３３に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて７５ｄＢｕＶ程度であり、入力側ノイズフィルタ２０１のみを付加した時に比べ、更に１０ｄＢｕＶ程度低減されていることがわかった。これは、出力側ノイズフィルタによって、電源側へ流れるコモンモード電流を低減しているためである。このように、入力側ノイズフィルタ２０１および出力側ノイズフィルタ２０３を組み合わせることによって、入力側ノイズフィルタ２０１の接地コンデンサ容量を大きくすることなく雑音端子電圧は低減でき、また、モータ端子でのサージ電圧およびコモンモード電流Ｉｃ１も抑制することができた。
また、図３２に示すように、コモンモード電圧Ｖｃ１が変化した瞬間にコモンモード電流Ｉｃ１は、ピーク値１．５Ａの電流に抑制されていた。
また、図３３に示すように、雑音端子電圧に対しては、１５０ｋＨｚにおいて７５ｄＢｕＶ程度であり、入力側ノイズフィルタ２０１のみを付加した時に比べ、更に１０ｄＢｕＶ程度低減されていることがわかった。これは、出力側ノイズフィルタによって、電源側へ流れるコモンモード電流を低減しているためである。このように、入力側ノイズフィルタ２０１および出力側ノイズフィルタ２０３を組み合わせることによって、入力側ノイズフィルタ２０１の接地コンデンサ容量を大きくすることなく雑音端子電圧は低減でき、また、モータ端子でのサージ電圧およびコモンモード電流Ｉｃ１も抑制することができた。
ここで、図２７のIIに示す入力側ノイズフィルタのみだけでも図１４に示す雑音端子電圧のレベルにすることは可能である。その方法としては、コモンモードチョークのインダクタンス値を上げること、あるいは入力側ノイズフィルタの接地コンデンサの容量を大きくすることが挙げられる。コモンモードチョークのインダクタンス値を上げる方法は、サイズが大きく、かつ高価になってしまう。また、接地コンデンサの容量を大きくする方法は、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流の増加に繋がるため、人体保護上、問題となる。
そのため、本発明のモータ駆動装置入出力一体構造ノイズフィルタをモータ駆動装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。
そのため、本発明のモータ駆動装置入出力一体構造ノイズフィルタをモータ駆動装置は、モータの長寿命化、周辺機器の誤作動、雑音端子電圧の低減、感電防止に繋がる。
図７は実施例４の構成をも示している。
２０４は本発明方式による入力側ノイズフィルタ２０１と出力側ノイズフィルタ２０３と、モータ駆動装置２０２を組み合わせた入出力一体構造型ノイズフィルタであり、２０５はフレームが接地されたモータ、２００は中性点かまたは３相のうちいずれかの相を接地された電源である。また、２０３は本発明方式によるモータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタであり、２０１は本発明方式による入力側ノイズフィルタである。
本発明の入出力一体構造型ノイズフィルタ２０４をモータ駆動装置２０５に内蔵することにより、ベクトル制御用電流センサＣＴを出力側ノイズフィルタ２０３の出力側に配置することにより、コモンモード電流の影響で発生する電流の誤検出を防ぐことが可能になり、Ｖ／ｆ制御だけでなくベクトル制御も可能となる。
２０４は本発明方式による入力側ノイズフィルタ２０１と出力側ノイズフィルタ２０３と、モータ駆動装置２０２を組み合わせた入出力一体構造型ノイズフィルタであり、２０５はフレームが接地されたモータ、２００は中性点かまたは３相のうちいずれかの相を接地された電源である。また、２０３は本発明方式によるモータ駆動装置２０２の出力側ノイズフィルタであり、２０１は本発明方式による入力側ノイズフィルタである。
本発明の入出力一体構造型ノイズフィルタ２０４をモータ駆動装置２０５に内蔵することにより、ベクトル制御用電流センサＣＴを出力側ノイズフィルタ２０３の出力側に配置することにより、コモンモード電流の影響で発生する電流の誤検出を防ぐことが可能になり、Ｖ／ｆ制御だけでなくベクトル制御も可能となる。
また、モータ駆動装置２０２の入力側ノイズフィルタ２０１および出力側ノイズフィルタ２０３をモータ駆動装置内蔵型にすることによって部品の数を少なくすることができるので、低コスト化、小形化にも貢献できる。
モータ駆動装置入出力一体構造ノイズフィルタをモータ駆動装置に付加することによって、インバータおよびマトリクスコンバータで発生するノイズを電源側へ流出させず、同時にモータを保護することができるので、周辺機器の誤作動防止およびモータの長寿命化が必要とされるシステムへの用途に適用できる。
また、モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタをインバータおよびマトリクスコンバータ装置内蔵型にすることによって部品の数を少なくすることができるので、低コスト化、小形化に貢献できる。
また、入出力一体構造ノイズフィルタにすることによって、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を抑制することが可能であるため、人体保護に繋がる。
また、モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタをインバータおよびマトリクスコンバータ装置内蔵型にすることによって部品の数を少なくすることができるので、低コスト化、小形化に貢献できる。
また、入出力一体構造ノイズフィルタにすることによって、電源側で流れる基本波成分の漏れ電流を抑制することが可能であるため、人体保護に繋がる。
１００ 電源
１０１ モータ駆動装置
１０２ モータ
１０３ 本発明方式による入力側ノイズフィルタ
１０４ 出力側ノイズフィルタ
１０５ 本発明方式による入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置
１０６ コモンモードチョーク
１０７ ノーマルモードチョーク
１０８ コモンモードトランス
１０９ コモンモード電圧
１１０ 従来の入力側ノイズフィルタ
１１１ 従来の入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置
２００ 電源
２０１ 入力側ノイズフィルタ
２０２ モータ駆動装置
２０３ 出力側ノイズフィルタ
２０４ 本発明方式による一体化した入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置
２０５ モータ
２０６ 本発明方式による一体化した入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタ
１０１ モータ駆動装置
１０２ モータ
１０３ 本発明方式による入力側ノイズフィルタ
１０４ 出力側ノイズフィルタ
１０５ 本発明方式による入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置
１０６ コモンモードチョーク
１０７ ノーマルモードチョーク
１０８ コモンモードトランス
１０９ コモンモード電圧
１１０ 従来の入力側ノイズフィルタ
１１１ 従来の入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置
２００ 電源
２０１ 入力側ノイズフィルタ
２０２ モータ駆動装置
２０３ 出力側ノイズフィルタ
２０４ 本発明方式による一体化した入力側ノイズフィルタと出力側ノイズフィルタを組み合わせたモータ駆動装置
２０５ モータ
２０６ 本発明方式による一体化した入力側ノイズフィルタおよび出力側ノイズフィルタ
Claims (7)
- インバータおよびマトリクスコンバータ等に代表されるような電力変換装置を用いたモータ駆動装置に使用されるノイズフィルタにおいて、前記モータ駆動装置の入力側ノイズフィルタと、前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタとを一体構造にしたことを特徴とするノイズフィルタ。
- 前記入力側ノイズフィルタは、電源と前記モータ駆動装置の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイル、前記コモンモードチョークコイルと前記モータ駆動装置間に各Ｒ、Ｓ、Ｔ相それぞれに接地用コンデンサ、各Ｒ、Ｓ、Ｔ相間にＹ結線されたコンデンサで構成されることを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ。
- 前記入力側ノイズフィルタは、前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点に前記モータ駆動装置の出力側ノイズフィルタのバイパス回路部が接続されることを可能とする端子台が設けられたことを特徴とする請求項２記載のノイズフィルタ。
- 前記入力側ノイズフィルタは雑音端子電圧低減フィルタであり、前記出力側ノイズフィルタはコモンモードフィルタとノーマルモードフィルタを一体構造にしたことを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ。
- 前記出力側ノイズフィルタは、前記モータ駆動装置の出力部とモータの間に直列に接続されたＡＣリアクトルと抵抗から構成される並列回路およびコモンモードトランスと、前記モータと前記コモンモードトランス間の各Ｕ、Ｖ、Ｗ相間にＹ結線されたコンデンサと前記Ｙ結線されたコンデンサの中性点と入力側ノイズフィルタをコンデンサを介し構成されることを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ。
- 前記出力側ノイズフィルタのカットオフ周波数をモータ駆動装置のキャリア周波数より高く、かつ１５０ｋＨｚ以下とすることを特徴とする請求項１記載のノイズフィルタ。
- 請求項１〜６のいずれか１項記載のノイズフィルタを搭載したことを特徴とするモータ駆動装置。
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