JP2013198307A - Multiaxial composite motor, and inverter device for driving the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同期して回転又は等比速度で回転する複数の作用軸を備えた多軸複合電動機、及び該多軸複合電動機を駆動するためのインバータ装置に関する。 The present invention relates to a multi-shaft composite motor having a plurality of working shafts that rotate synchronously or at an equal specific speed, and an inverter device for driving the multi-shaft composite motor.
半導体製造装置においては、チャンバ内に真空環境を作り出すために真空ポンプが使用されている。このような真空ポンプとして、ルーツ型ドライ真空ポンプ、スクリュー型ドライ真空ポンプ等の容積移送型真空ポンプが知られている。これらの真空ポンプにおいては、２本のポンプロータを相互に逆方向に同期回転駆動することにより、真空排気を行うが、同期回転駆動の際、ポンプロータ同士が微小な空隙（クリアランス）を常時保って回転することにより、高い排気性能とポンプ室内の潤滑オイルフリー環境を提供することが可能となっている。 In a semiconductor manufacturing apparatus, a vacuum pump is used to create a vacuum environment in a chamber. As such a vacuum pump, a volume transfer type vacuum pump such as a roots type dry vacuum pump or a screw type dry vacuum pump is known. In these vacuum pumps, vacuum pumping is performed by synchronously driving two pump rotors in opposite directions, but the pump rotors always maintain a minute gap (clearance) during synchronous rotational driving. It is possible to provide a high exhaust performance and a lubricating oil-free environment in the pump chamber.
上記した真空ポンプのポンプロータのような同期回転する２つの負荷の動力源として、１つの誘導電動機（IM）とタイミングギアによる駆動方式が採用されていたが、IMに代えて永久磁石同期電動機（PMSM）を用いた多軸電動機が特開平４−１７８１４３号（特許文献１）に記載されている。該多軸電動機は、２組の永久磁石電動機（PMSM）要素と、各PMSM要素の主軸に直結した２本の作用軸とにより構成されている。この多軸電動機は、２つのPMSM要素をそれらの作用軸が平行となるように並列に配置しており、これにより、ロータ同士のクリアランスを担保するための結合器具を不要とし、小型でトルク損失が少なく、同期性に優れた駆動を可能としている。また、２つのPMSMを用いたことにより、IMを用いた場合に対比して、電動機効率を向上させることができるので、PMSMを用いた多軸電動機を真空ポンプの駆動に適用することにより、真空ポンプの効率化を促進することが可能である。 As a power source for two loads that rotate synchronously like the pump rotor of the vacuum pump described above, a drive system using one induction motor (IM) and a timing gear has been adopted, but instead of IM, a permanent magnet synchronous motor ( A multi-axis motor using a PMSM is described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-178143 (Patent Document 1). The multi-axis motor includes two sets of permanent magnet motor (PMSM) elements and two working shafts directly connected to the main shaft of each PMSM element. This multi-shaft motor has two PMSM elements arranged in parallel so that their working axes are parallel, which eliminates the need for a coupling device to ensure the clearance between the rotors, and is small in size and torque loss. There are few, and the drive excellent in the synchronism is enabled. In addition, by using two PMSMs, the motor efficiency can be improved as compared to the case of using IM. Therefore, by applying a multi-axis motor using PMSM to drive a vacuum pump, It is possible to promote the efficiency of the pump.
特許文献１に記載された発明を採用した真空ポンプにおいては、永久磁石が周設された２本の表面磁石型ロータがマグネットカップリングを構成しており、タイミングギアが不要とされている。しかしながら、製造が容易でより高トルクが得られる埋込磁石型ロータを利用すると、ロータ同士がマグネットカップリングの機能を十分に果たせない可能性があり、常に僅かなクリアランスを保つように各電動機を高精度に制御するためには、磁極センサなどの速度検出系または位置検出系か、又は、電動機を精密にセンサレス駆動制御可能な高性能インバータなどの高精度電動機制御装置が必要である。そして、このような高精度制御用の装置を導入したとしても、PMSMは異常な運転モードの一つである脱調の可能性があることから、ポンプロータ同士の接触防止のためには結合器具を別途利用することが好ましい。その結果、多軸電動機を採用した真空ポンプにおいても、現状では、図７に示されるように、複数の電動機を同期駆動するためにタイミングギアなどが用いられている場合が多い。 In the vacuum pump adopting the invention described in Patent Document 1, two surface magnet type rotors around which permanent magnets are provided constitute a magnet coupling, and a timing gear is not required. However, if an embedded magnet type rotor that is easy to manufacture and obtains a higher torque is used, the rotors may not sufficiently perform the function of the magnet coupling, and each motor must be maintained so that a slight clearance is always maintained. In order to control with high accuracy, a speed detection system or position detection system such as a magnetic pole sensor, or a high-precision motor control device such as a high-performance inverter capable of precisely sensorless drive control of the motor is required. Even if such a high-precision control device is introduced, PMSM has a possibility of step-out, which is one of the abnormal operation modes. Is preferably used separately. As a result, even in a vacuum pump that employs a multi-axis motor, at present, as shown in FIG. 7, timing gears are often used to drive a plurality of motors synchronously.
このようにタイミングギアを用いて同期駆動される多軸電動機において、第１のPMSM要素を励磁駆動し、第２のPMSM要素をフリーラン状態として運転すると、第２のPMSM要素の
回転子の永久磁石と固定子の鉄心との作用によって、トルク脈動が生じる。これは、真空ポンプの振動や騒音を増大させる原因となる。
更に、場合によっては第２のPMSM要素は発電機として作用して、第１のPMSM要素から見て負荷となってしまう可能性がある。特に回転が高速回転になると、発電される電圧も高くなり、場合によっては電動機駆動装置の定格電圧を超える発電がなされ、駆動装置の故障や保護機能が作動することによる緊急停止を招きかねない。
したがって、複数のPMSM要素を用いた多軸電動機においては、常に全PMSM要素を励磁駆動することが望ましく、これにより、PMSM要素の数だけ鉄損が増加するという問題もある。特に、真空ポンプにとって負荷が小さくなる到達運転領域では、電動機入力電力に対する鉄損の割合が大きくなり、真空ポンプの更なる高効率化の妨げとなる。
In the multi-axis motor that is synchronously driven using the timing gear in this way, when the first PMSM element is driven to be excited and the second PMSM element is operated in a free-running state, the rotor of the second PMSM element becomes permanent. Torque pulsation is generated by the action of the magnet and the iron core of the stator. This causes an increase in vibration and noise of the vacuum pump.
Further, in some cases, the second PMSM element may act as a generator and become a load when viewed from the first PMSM element. In particular, when the rotation speed is increased, the generated voltage increases, and in some cases, the power generation exceeds the rated voltage of the electric motor drive device, which may cause a failure of the drive device or an emergency stop due to activation of a protection function.
Therefore, in a multi-axis motor using a plurality of PMSM elements, it is desirable to always drive all the PMSM elements in an exciting manner, thereby causing a problem that iron loss increases by the number of PMSM elements. In particular, in the reaching operation region where the load is reduced for the vacuum pump, the ratio of the iron loss to the electric motor input power is increased, which hinders further increase in efficiency of the vacuum pump.
上記した問題点に鑑み、本発明の第１の目的は、複数のPMSM要素を用いた従来例の多軸電動機の問題点を解決するために、異なる方式（種類）の電動機要素を２つ以上組み合わせた多軸複合電動機を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、上記した第１の目的を達成する多軸複合電動機において、運転中の運転状態の変化に応じて駆動する電動機を適宜切り替え、運転性能を改善することができるインバータ装置を提供することである。
In view of the above problems, the first object of the present invention is to solve two or more motor elements of different types (types) in order to solve the problems of the conventional multi-axis motor using a plurality of PMSM elements. It is to provide a combined multi-axis composite motor.
The second object of the present invention is to improve the driving performance by appropriately switching the motor to be driven in accordance with the change in the operating state during operation in the multi-shaft composite motor that achieves the first object described above. It is to provide an inverter device that can.
上記した第１の目的を達成するために、本発明は、それぞれが三相固定子巻線と、回転子と、該回転子に直結した主軸とを備えた複数の電動機要素からなる電動機装置であって、
複数の電動機要素は、方式が相違する２種類以上の電動機要素であり、
複数の電動機要素のそれぞれの主軸は、平行を保持して配置され、かつ、機械的又は磁気的に相互接続されて相互に一定比率の回転数で回転し、かつ、該主軸の少なくとも２つの主軸は、平行に配置された少なくとも２つの作用軸に結合されている
ことを特徴とする多軸複合電動機装置を提供する。
In order to achieve the first object described above, the present invention is an electric motor device comprising a plurality of electric motor elements each having a three-phase stator winding, a rotor, and a main shaft directly connected to the rotor. There,
The plurality of motor elements are two or more types of motor elements having different methods.
The main shafts of the plurality of electric motor elements are arranged in parallel and are interconnected mechanically or magnetically so as to rotate at a fixed number of rotations, and at least two main shafts of the main shafts Provides a multi-shaft composite motor device characterized in that it is coupled to at least two working shafts arranged in parallel.
上記した本発明に係る多軸複合電動機装置において、複数の電動機要素は、永久磁石同期電動機と誘導電動機との組み合わせ、リラクタンス型同期電動機と誘導電動機との組み合わせ、永久磁石同期電動機とリラクタンス型同期電動機との組み合わせ、永久磁石同期電動機とリラクタンス型同期電動機と誘導電動機との組み合わせのいずれかの組み合わせである。 In the multi-shaft composite motor device according to the present invention described above, the plurality of motor elements include a combination of a permanent magnet synchronous motor and an induction motor, a combination of a reluctance type synchronous motor and an induction motor, a permanent magnet synchronous motor and a reluctance type synchronous motor. Or a combination of a permanent magnet synchronous motor, a reluctance type synchronous motor, and an induction motor.
上記した第２の目的を達成するために、本発明は、上記した第１の目的を達成する多軸複合電動機装置を駆動するためのインバータ装置であって、
第１及び第２の電動機要素にそれぞれ電力を供給するための第１及び第２の三相フルブリッジ回路と、
第１及び第２の三相フルブリッジ回路をそれぞれ駆動する第１及び第２のドライバ回路と、
第１及び第２のドライバ回路それぞれに第１及び第２のゲート信号を供給するための制御回路であって、第１の電動機要素に三相フルブリッジ回路から供給される三相電流の値に基づいて、第１のゲート信号を第１のドライバ回路に供給するか、又は第１及び第２のゲート信号をそれぞれ第１及び第２のドライバ回路に供給するかを制御する制御回路と
を備えていることを特徴とするインバータ装置を提供する。
In order to achieve the second object described above, the present invention provides an inverter device for driving a multi-shaft composite motor apparatus that achieves the first object,
First and second three-phase full bridge circuits for supplying power to the first and second motor elements, respectively;
First and second driver circuits for driving the first and second three-phase full-bridge circuits, respectively;
A control circuit for supplying first and second gate signals to the first and second driver circuits, respectively, to a value of a three-phase current supplied from a three-phase full bridge circuit to the first motor element. And a control circuit for controlling whether to supply the first gate signal to the first driver circuit or to supply the first and second gate signals to the first and second driver circuits, respectively. An inverter device is provided.
上記した本発明に係るインバータ装置においては、第１の電動機要素は永久磁石同期電動機であり、第２の電動機要素は誘導電動機である場合、制御回路は、第１及び第２のゲート信号をそれぞれ生成する第１及び第２のPWMパルス生成手段と、第１の電動機要素に三相フルブリッジ回路から供給される三相電流の値に基づいて、第１の電動機要素の電流
指令値を演算する手段と、該電流指令値と所定のスレショルド値とを対比する手段であって、電流指令値が第１のスレショルド値以上に上昇した場合に、第２のPWMパルス生成手段から第２のゲート信号を発生させ、電流指令値が第１のスレショルド値よりも低い第２のスレショルド値以下に下降した場合に、第２のPWMパルス生成手段から第２のゲート信号を発生させないようにする比較手段とを備えていることが好適である。
In the inverter device according to the present invention described above, when the first motor element is a permanent magnet synchronous motor and the second motor element is an induction motor, the control circuit outputs the first and second gate signals, respectively. Based on the first and second PWM pulse generation means to be generated and the value of the three-phase current supplied from the three-phase full bridge circuit to the first motor element, the current command value of the first motor element is calculated. And means for comparing the current command value with a predetermined threshold value, and when the current command value rises above the first threshold value, the second PWM pulse generating means outputs a second gate signal. Comparing means for preventing the second gate signal from being generated from the second PWM pulse generating means when the current command value falls below the second threshold value lower than the first threshold value. It is preferred that it comprises a.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１（Ａ）は、本発明による多軸複合電動機の一実施形態である２軸複合電動機を示している。この２軸複合電動機は、２つの異なる形態の電動機要素、すなわち、電動機要素１及び電動機要素２として、永久磁石電動機（PMSM）要素及び誘導電動機（IM）要素を用い、これら２つの電動機要素の主軸１１及び２１が平行に配置され、かつこれらの作用軸１２及び２２がタイミングギア１３及び２３により結合されている。タイミングギアのギア比が１：１であれば、作用軸１２及び２２は常に、互いに反対方向に同一速度で回転する。この場合、軽負荷時においては、電動機要素１のみを駆動して電動機要素２をフリーラン状態として運転することにより、軽負荷駆動時の鉄損を低減することが可能となる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 (A) shows a two-shaft composite motor that is an embodiment of a multi-shaft composite motor according to the present invention. This two-shaft composite motor uses a permanent magnet motor (PMSM) element and an induction motor (IM) element as two different forms of motor elements, that is, a motor element 1 and a motor element 2, and the main shafts of these two motor elements. 11 and 21 are arranged in parallel, and their working shafts 12 and 22 are connected by timing gears 13 and 23. If the gear ratio of the timing gear is 1: 1, the working shafts 12 and 22 always rotate at the same speed in opposite directions. In this case, at the time of light load, it is possible to reduce the iron loss at the time of light load driving by driving only the motor element 1 and operating the motor element 2 in a free-run state.
なお、図１（Ａ）の実施形態において、電動機要素２がPMSM要素以外であれば、IM要素に限定されないことは言うまでもなく、また、電動機要素１及び２の方式が相違していれば任意方式の電動機要素を採用可能であることは言うまでもない。例えば、図１（Ｂ）に示すように、PMSM要素とRM要素（リラクタンス型電動機）との組み合わせも採用可能であり、図１（Ｃ）に示すように、IM要素とRM要素との組み合わせも採用可能である。 In the embodiment of FIG. 1A, it is needless to say that the motor element 2 is not limited to the IM element as long as the motor element 2 is other than the PMSM element. Needless to say, the motor element can be employed. For example, as shown in FIG. 1 (B), a combination of a PMSM element and an RM element (reluctance motor) can also be adopted, and as shown in FIG. 1 (C), a combination of an IM element and an RM element can also be adopted. It can be adopted.
また、RM要素はPMSM要素と同様に同期電動機であるが、回転子に永久磁石を利用しないため製造原価が低く抑えられ、かつ、材料の供給面でのリスクが少なくなるという利点がある。また、RM要素は、PMSM要素の性能には劣るものの、二次導体での銅損が無くIM要素よりも高効率な運転が可能である。このため、軽負荷時はRM要素を優先的に駆動することで、多軸複合電動機を高効率で運転することが可能である。RM要素とIM要素との組み合わせの場合、負荷が増し要求トルクが上昇した場合にはIM要素によって出力トルクを増大させることが可能である。このように、PMSM要素の代わりにRM要素を利用しても、多軸複合電動機の利点を活かすことができる。 In addition, the RM element is a synchronous motor like the PMSM element, but has the advantage that the manufacturing cost is kept low because a permanent magnet is not used for the rotor, and the risk in terms of material supply is reduced. The RM element is inferior in performance to the PMSM element, but has no copper loss in the secondary conductor and can be operated more efficiently than the IM element. For this reason, it is possible to drive the multi-shaft composite motor with high efficiency by preferentially driving the RM element at light load. In the case of a combination of the RM element and the IM element, when the load increases and the required torque increases, the output torque can be increased by the IM element. In this way, even if the RM element is used instead of the PMSM element, the advantages of the multi-shaft combined motor can be utilized.
上記においては、本発明を２軸複合電動機の実施形態に関して説明したが、本発明は、２軸のみならず、３軸以上の多軸複合電動機として構成することができる。図１（Ｄ）は、本発明の多軸複合電動機の第４の実施形態を示している。第４の実施形態においては、小型で出力の小さな２つのPMSM要素（電動機要素１及び２）を用いた多軸電動機の構造内に、小型小出力の１つのRM要素（電動機要素３）を併せて配置し、PMSM要素とRM要素とのタイミングギアのギア比を１：１未満として結合している。この実施形態においては、定常運転時は従来よりも小さな構造の２つのPMSM要素で負荷を駆動し、加減速時や過渡的に負荷が増大した時など一時的にトルクが必要となった場合に、トルクブースタとしてRM要素を駆動する運転ができる。なお、必要に応じて、RM要素すなわち電動機要素３の作用軸を外部負荷の駆動に利用してもよい。また、２つのPMSM要素の少なくとも一方をIM要素に変更しても良い。その他、種々の形態の電動機の組み合わせを用いて多軸複合電動機を構成可能である。 In the above, the present invention has been described with respect to the embodiment of the two-shaft composite motor. However, the present invention can be configured as a multi-shaft composite motor having three or more shafts as well as two shafts. FIG. 1 (D) shows a fourth embodiment of the multi-shaft combined motor of the present invention. In the fourth embodiment, one small RM element (motor element 3) is combined with the structure of a multi-axis motor using two small PMSM elements (motor elements 1 and 2) with small output. The timing ratio gear ratio between the PMSM element and the RM element is less than 1: 1. In this embodiment, during steady operation, the load is driven by two PMSM elements with a smaller structure than before, and when torque is needed temporarily such as during acceleration / deceleration or when the load increases transiently. The RM element can be driven as a torque booster. In addition, you may utilize the action axis | shaft of RM element, ie, the motor element 3, for the drive of an external load as needed. Further, at least one of the two PMSM elements may be changed to an IM element. In addition, it is possible to configure a multi-axis composite motor using a combination of various types of motors.
さらに、本発明の多軸複合電動機として、２軸又は３軸のみならず、４軸以上を有するように構成することもできることは言うまでもなく、その場合、複数の電動機要素として、少なくとも２つの異なる方式の電動機要素を用いて多軸複合電動機を構成すればよい。 Furthermore, it goes without saying that the multi-shaft composite motor of the present invention can be configured to have not only two or three axes but also four or more axes, in which case at least two different systems are used as a plurality of motor elements. What is necessary is just to comprise a multi-axis composite motor using the motor element of this.
次に、図２を参照して、図１に示したPMSM要素及びIM要素を用いた２軸複合電動機を駆動するためのインバータ装置の構成を説明する。以下においては、電動機要素１を「PMSM要素１」、電動機要素２を「IM要素２」として表すことにする。図２に示すように、インバータ装置は、制御装置１００、第１及び第２のゲートドライバ回路２０１、２０２、第１及び第２の三相フルブリッジ回路３０１、３０２、第１及び第２の電流検出器４０１、４０２により構成されている。 Next, a configuration of an inverter device for driving the two-shaft composite motor using the PMSM element and the IM element shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In the following, the motor element 1 is represented as “PMSM element 1”, and the motor element 2 is represented as “IM element 2”. As shown in FIG. 2, the inverter device includes a control device 100, first and second gate driver circuits 201 and 202, first and second three-phase full bridge circuits 301 and 302, and first and second currents. It comprises detectors 401 and 402.
第１及び第２のゲートドライバ回路２０１、２０２は、制御回路１００から出力されるゲート信号１、２を第１及び第２の三相フルブリッジ回路３０１、３０２に具備されたIGBT等のスイッチング素子のゲートを駆動可能なゲートドライバ信号に増幅して、該フルブリッジ回路３０１、３０２に供給する。制御回路１００からのゲート信号１、２は、三相フルブリッジ回路３０１、３０２のスイッチング素子の導通状態を表す信号であり、該スイッチング素子は、供給されたゲート信号に基づいて、導通／非導通が切り替えられる。これによって、所定値の電流がPMSM要素１及びIM要素２に供給される。 The first and second gate driver circuits 201 and 202 are provided with switching signals such as IGBTs provided in the first and second three-phase full bridge circuits 301 and 302 with the gate signals 1 and 2 output from the control circuit 100. Are amplified to a gate driver signal that can be driven and supplied to the full bridge circuits 301 and 302. The gate signals 1 and 2 from the control circuit 100 are signals representing the conduction state of the switching elements of the three-phase full bridge circuits 301 and 302. The switching elements are turned on / off based on the supplied gate signal. Is switched. As a result, a predetermined current is supplied to the PMSM element 1 and the IM element 2.
制御回路１００は、図３に示すように、回転角速度を対比する第１及び第２の比較手段１１１、１２１と、PMSM要素を制御するPMSM制御ブロック１１２と、第１のPWMパルス生成ブロック１１３と、IM要素を制御するIM制御ブロック１２２と、第２のPWMパルス生成ブロック１２３と、PMSM電流値比較ブロック１３０を備えている。なお、電流値を監視することにより実質的にトルク値を監視することができるため、本実施例においては、PMSM電流値比較ブロック１３０により、PMSM要素１に流れる電流値を所定の値と対比することによりPMSM要素１のトルク値を監視しているが、電流値比較の代わりにトルク値比較を行う手段を採用しても良い。 As shown in FIG. 3, the control circuit 100 includes first and second comparison units 111 and 121 for comparing rotational angular velocities, a PMSM control block 112 for controlling PMSM elements, and a first PWM pulse generation block 113. , An IM control block 122 for controlling the IM element, a second PWM pulse generation block 123, and a PMSM current value comparison block 130 are provided. Since the torque value can be substantially monitored by monitoring the current value, the current value flowing through the PMSM element 1 is compared with a predetermined value by the PMSM current value comparison block 130 in this embodiment. Thus, the torque value of the PMSM element 1 is monitored, but a means for performing a torque value comparison instead of the current value comparison may be employed.
そして、制御回路１００には、電動機要素の目標回転角速度ω*、PMSM要素１の電流値のスレショルド値ith-ON及びith-OFFが予め設定され記憶されており、また、PMSM要素１の実際の回転角速度ωを、センサ（不図示）から受け取り、該要素１に供給される三相電流の電流値iａ１、iｂ１、iｃ１及びIM要素２に供給される三相電流の電流値iａ２、iｂ２、iｃ２を第１及び第２の電流検出器４０１、４０２から受け取る。実際の回転角速度ωは、センサを用いることなく、センサレスアルゴリズムを利用して推定してもよい。PMSM制御ブロック１１２及びIM制御ブロック１２２は、これらの予め設定された情報及び受け取った情報に基づいて、PMSM要素１及びIM要素２に供給すべき電流をどの程度増大・減少させるべきかを決定する。また、PMSM制御ブロック１１２は、PMSM要素１に流れる電流
値を表す信号i*PMSMをPMSM電流値比較ブロック１３０に供給する。
In the control circuit 100, the target rotational angular velocity ω * of the motor element and the threshold values i th-ON and i th-OFF of the current value of the PMSM element 1 are preset and stored. The actual rotational angular velocity ω is received from a sensor (not shown), the current values i a1 , i b1 , i c1 of the three-phase current supplied to the element 1 and the current value of the three-phase current supplied to the IM element 2 i a2 , i b2 , and i c2 are received from the first and second current detectors 401 and 402. The actual rotational angular velocity ω may be estimated using a sensorless algorithm without using a sensor. The PMSM control block 112 and the IM control block 122 determine how much the current to be supplied to the PMSM element 1 and the IM element 2 should be increased or decreased based on the preset information and the received information. . Further, the PMSM control block 112 supplies a signal i * PMSM representing the current value flowing through the PMSM element 1 to the PMSM current value comparison block 130.
第１及び第２のPWMパルス生成ブロック１１３、１２３は、PMSM制御ブロック１１２及びIM制御ブロック１２２からの電圧指令信号１及び２に基づいて、第１及び第２の三相フルゲートブリッジ回路３０１、３０２のスイッチング素子の導通状態を示すゲート信号GSPMSM、GSIM（すなわち、図１のゲート信号１、２）を出力する。
第１のゲート信号GSPMSMは、２軸複合電動機の駆動状態においては常時出力されるが、第２のゲート信号GSIMは、２軸複合電動機の負荷状況に応じて出力され、その出力切替えは、PMSM制御ブロック１１２から出力されるPMSM要素１の電流指令値i* PMSMと、IM要素を駆動するかどうかの閾値となる電流スレショルド値ith-ON及びith-OFFとを比較することによって行う。
The first and second PWM pulse generation blocks 113 and 123 are based on the voltage command signals 1 and 2 from the PMSM control block 112 and the IM control block 122, and the first and second three-phase full gate bridge circuits 301 and 302. The gate signals GS PMSM and GS IM (that is, the gate signals 1 and 2 in FIG. 1) indicating the conductive state of the switching elements are output.
The first gate signal GS PMSM is always output in the driving state of the two-shaft composite motor, but the second gate signal GSIM is output according to the load state of the two-shaft composite motor. By comparing the current command value i * PMSM of the PMSM element 1 output from the PMSM control block 112 with the current threshold values i th-ON and i th-OFF that are threshold values for whether to drive the IM element. Do.
すなわち、２軸複合電動機の負荷状況が軽負荷である場合（すなわち、i* PMSM＜ith-OFFである場合）には、PMSM電流値比較ブロック１３０から第２のPWMパルス生成ブロック１２３にスイッチング停止信号GSstopを入力してゲート信号GSIMの出力を停止し、これにより、IM要素２の制御を停止してフリーラン状態とする。なお、図示していないが、i* PMSM＜ith-OFFである場合に、ゲート信号GSIMの出力だけでなくIM制御ブロック１２２、第２のPWMパルス生成ブロック１２３、第２のゲートドライバ回路２０２などに供給する電力を停止するように回路を構成すれば、２軸複合電動機が軽負荷時に消費する電力を更に抑制することも可能となる。 That is, when the load state of the two-axis composite motor is light (that is, when i * PMSM <i th-OFF ), switching from the PMSM current value comparison block 130 to the second PWM pulse generation block 123 is performed. The stop signal GS stop is input to stop the output of the gate signal GS IM , thereby stopping the control of the IM element 2 and setting the free run state. Although not shown, i * PMSM <in the case of i th-OFF, IM control block 122 as well as the output of the gate signal GS IM, second PWM pulse generation block 123, a second gate driver circuit If the circuit is configured to stop the power supplied to 202 and the like, it is possible to further suppress the power consumed by the two-shaft composite motor at the time of light load.
図３に示すように、第２のゲートパルス生成手段１２３に印加されるスイッチング停止信号GSstopの生成のために、PMSM電流値比較ブロック１３０においては、スレショルド値にヒステリシスを持たせている。すなわち、i* PMSMがith-ONを上回るとGSIMの出力を開始し、i* PMSMがith-OFFを下回るとGSIMの出力を停止する。このようなヒステリシス特性によって、IM制御信号の出力ハンチングを防止することができる。なお、前述のようにIM制御ブロック１２２への電力供給を停止する制御を行う場合、GSIM出力開始の直前に電源供給を再開するスレショルド値を、ith-ONの僅かに下方に設定しておけば、IM要素２は遅れなく起動可能である。また、ith-ON、ith-OFFの設定値、及び多軸複合電動機の出力特性は、固定である必要はない。即ち、回転数によってスレショルド値や最大トルクが連続的及び／又は離散的に変更されるようにしても良い。 As shown in FIG. 3, in order to generate the switching stop signal GS stop applied to the second gate pulse generating means 123, the PMSM current value comparison block 130 has hysteresis in the threshold value. That is, when i * PMSM exceeds i th-ON , GS IM output starts, and when i * PMSM falls below i th-OFF , GS IM output stops. By such hysteresis characteristics, output hunting of the IM control signal can be prevented. When performing control to stop power supply to the IM control block 122 as described above, the threshold value for restarting power supply immediately before the start of GS IM output is set slightly below i th-ON. If so, the IM element 2 can be activated without delay. Further, the setting values of i th-ON and i th-OFF and the output characteristics of the multi-shaft composite motor do not need to be fixed. That is, the threshold value and the maximum torque may be changed continuously and / or discretely according to the rotational speed.
図４は、図２及び図３に示したインバータ装置によって駆動制御される図１（Ａ）に示した２軸複合電動機の制御シーケンスの一例を示している。ステップST１において、２軸複合電動機の運転信号が制御回路１００に入力されると、ステップST2において、まずPMSM要素１のみ運転を開始する。この運転モードを、以下「単独運転モード」と称する。単独運転モードは、制御回路１００からのゲート信号GSPMSMにより、第１のゲートドライバ回路２０１、第１の三相フルブリッジ回路３０１を介してPMSM要素１を駆動することにより実行される。 FIG. 4 shows an example of a control sequence of the two-shaft composite motor shown in FIG. 1 (A) that is driven and controlled by the inverter device shown in FIGS. In step ST1, when an operation signal for the two-shaft composite motor is input to the control circuit 100, only the PMSM element 1 is started in step ST2. This operation mode is hereinafter referred to as “independent operation mode”. The single operation mode is executed by driving the PMSM element 1 through the first gate driver circuit 201 and the first three-phase full bridge circuit 301 by the gate signal GS PMSM from the control circuit 100.
次いで、ステップST3において、単独運転モードで要求される出力トルクを、PMSM電流値比較ブロック１３０においてPMSM要素１に流れる電流値をスレショルド値と比較することにより判断し、i* PMSM＜ith-ON（一定電流値以下）あれば、ステップST4においてPMSM要素１の駆動を所定時間継続し、かつ、２軸複合電動機の駆動を停止する停止信号が入力されたかどうかをステップST５において判定する。ステップST4において駆動が継続される時間は、判断に必要な情報が一通り更新されるサンプリング時間〜数十msec程度である。そして、i* PMSM≧ith-ONとなるか又は制御回路１００に停止信号が入力されるまで、ステップST3〜ST5を繰り返す。停止信号が入力されると、ステップST12においてPMSM要素１の駆動を停止する。 Next, in step ST3, the output torque required in the single operation mode is determined by comparing the current value flowing through the PMSM element 1 with the threshold value in the PMSM current value comparison block 130, and i * PMSM <i th-ON If it is (a constant current value or less), it is determined in step ST5 whether or not a stop signal for stopping the drive of the two-axis composite motor is input in step ST4 for a predetermined time. The time for which the driving is continued in step ST4 is about a sampling time to several tens of milliseconds for updating information necessary for the determination. Steps ST3 to ST5 are repeated until i * PMSM ≧ i th-ON or a stop signal is input to the control circuit 100. When the stop signal is input, the driving of the PMSM element 1 is stopped in step ST12.
一方、ステップST3において、i* PMSM≧ith-ONであるとPMSM電流値比較ブロック１３０において比較判定すると、ステップST6においてPMSM要素１の駆動制御を継続しながらIM要素２の運転が開始される。この運転モードを以下「複合運転モード」と称する。複合運転モードでは、制御回路１００からの第１及び第２のゲート信号GSPMSM、GSIMに基づき、第１及び第２のゲートドライバ回路２０１、２０１、第１及び第２の三相フルブリッジ回路３０１、３０２を介して実行され、i* PMSM＜ith-OFFとなるか、または２軸複合電動機の停止信号が制御回路１００に入力されるまで継続される。なお、IM制御ブロック１２２においては、実回転角速度ωと回転角速度指令値ω*との偏差、及び第２の電流検出器４０２によって検出された各相電流値iａ２、iｂ２、iｃ２だけでなく、例えば、i* PMSMとith-OFFとの偏差などの情報を利用して、IM要素２の制御信号を生成しても良い。 On the other hand, if the PMSM current value comparison block 130 determines that i * PMSM ≧ i th-ON in step ST3, the operation of the IM element 2 is started while continuing the drive control of the PMSM element 1 in step ST6. . This operation mode is hereinafter referred to as “combined operation mode”. In the combined operation mode, based on the first and second gate signals GS PMSM and GS IM from the control circuit 100, the first and second gate driver circuits 201 and 201, and the first and second three-phase full bridge circuits. The process continues through 301 and 302 and continues until i * PMSM <i th-OFF or until a stop signal of the two-shaft composite motor is input to the control circuit 100. In the IM control block 122, only the deviation between the actual rotational angular velocity ω and the rotational angular velocity command value ω * and the phase current values i a2 , i b2 , and ic 2 detected by the second current detector 402 are used. For example, the control signal of the IM element 2 may be generated using information such as a deviation between i * PMSM and i th-OFF .
すなわち、複合運転モードでは、ステップST7において、IM要素２の駆動が一定時間継続し、そして、ステップST8において２軸複合電動機の停止信号が入力されたかどうかをステップST8において判定し、停止信号が入力されていない場合に、ステップST9において、i* PMSM＜ith-OFFであるかどうかを判定する。そして、i* PMSM＜ith-OFFとなるか又は停止信号が入力されるまで、ステップST７〜ST9を反復実行する。 That is, in the combined operation mode, in step ST7, the driving of the IM element 2 continues for a certain time, and in step ST8, it is determined in step ST8 whether or not the stop signal of the two-axis combined motor is input, and the stop signal is input. If not, it is determined in step ST9 whether i * PMSM <i th-OFF . Steps ST7 to ST9 are repeatedly executed until i * PMSM <i th-OFF or a stop signal is input.
ステップST9においてi* PMSM＜ith-OFFであると判定した場合、ステップST10において、PMSM電流値比較ブロック１３０からスイッチング停止信号GSstopを第２のPWMパルス生成ブロック１２３に出力することによりゲート信号GSIMの出力を停止し、IM要素をフリーラン状態としてPMSM要素１の単独運転モードに戻る。その後、再びi* PMSM≧ith-ONとなるか、２軸複合電動機の停止信号が入力されるまで、単独運転モードが継続される。
２軸複合電動機の停止信号が入力されると、それをステップST5、ST8において判定し、単独運転モード中であれば駆動制御中のPMSM要素１を、複合運転モード中であれば駆動制御中のPMSM要素１及びIM要素２の駆動を停止させ、２軸複合電動機の運転が終了する。
If it is determined in step ST9 that i * PMSM <i th-OFF , the gate signal is output by outputting the switching stop signal GS stop from the PMSM current value comparison block 130 to the second PWM pulse generation block 123 in step ST10. GS IM output is stopped, the IM element is set to the free-run state, and the PMSM element 1 is returned to the single operation mode. Thereafter, the single operation mode is continued until i * PMSM ≧ i th-ON again or a stop signal for the two-shaft composite motor is input.
When the stop signal of the two-shaft composite motor is input, it is determined in steps ST5 and ST8. If it is in the single operation mode, the PMSM element 1 in the drive control is in progress. If in the composite operation mode, the drive control is in progress. The driving of the PMSM element 1 and the IM element 2 is stopped, and the operation of the two-shaft composite motor is finished.
図５は、本発明に係る２軸複合電動機を容積式の真空ポンプの駆動に適用した場合の一実施形態を示している。図６において、５００は２軸複合電動機付きの真空ポンプ、１０００は図２に示したインバータ装置を示している。真空ポンプ５００は、図１（Ａ）に示したPMSM要素１とIM要素２とからなる２軸複合電動機を備え、また、ケーシング５０１内に、主軸５１４、５２４を備えた一対のポンプロータ５１２、５２２を備えている。これらポンプロータの主軸５１４、５２４はそれぞれ、一対の軸受５１３、５２３によって支持され、PMSM要素１及びIM要素２によって回転駆動するように、これらPMSM要素１及びIM要素２の主軸１１、２１に結合されている。したがって、真空ポンプ５００の主軸５１４、５２４は、図１（Ａ）に示した２軸複合電動機の作用軸１２、２２に対応している。また、真空ポンプ５００の主軸５１４、５２４の端部には、タイミングギア５１１、５２１が設けられており、これらタイミングギアは、電動機側とは反対の主軸端部に設けられているが、作用的には図１Ａのタイミングギア１３、２３にそれぞれ対応している。ポンプロータ５１２、５２２は、該タイミングギアによって相互に反対方向に同期回転される。 FIG. 5 shows an embodiment in which the two-shaft combined electric motor according to the present invention is applied to drive a positive displacement vacuum pump. In FIG. 6, reference numeral 500 denotes a vacuum pump with a two-shaft composite motor, and 1000 denotes the inverter device shown in FIG. The vacuum pump 500 includes a two-shaft composite electric motor including the PMSM element 1 and the IM element 2 shown in FIG. 1A, and a pair of pump rotors 512 including main shafts 514 and 524 in a casing 501. 522. The main shafts 514 and 524 of these pump rotors are respectively supported by a pair of bearings 513 and 523 and are coupled to the main shafts 11 and 21 of the PMSM element 1 and the IM element 2 so as to be driven to rotate by the PMSM element 1 and the IM element 2. Has been. Therefore, the main shafts 514 and 524 of the vacuum pump 500 correspond to the operation shafts 12 and 22 of the two-shaft composite motor shown in FIG. In addition, timing gears 511 and 521 are provided at the ends of the main shafts 514 and 524 of the vacuum pump 500, and these timing gears are provided at the main shaft end opposite to the motor side. Corresponds to the timing gears 13 and 23 in FIG. 1A, respectively. The pump rotors 512 and 522 are synchronously rotated in opposite directions by the timing gear.
図５に示した真空ポンプ５００においては、一対のポンプロータ５１２、５２２の間及びケーシング５０１の内面との間には微小な間隙が形成されており、ポンプロータ５１２、５２２は僅かなクリアランスを保って非接触で回転するよう構成されている。また、一対のポンプロータ５１２、５２２を同期回転することにより、吸気口（不図示）から吸入されたガスがポンプロータ５１２、５２２によって排気口（不図示）に移送されて排気される。 In the vacuum pump 500 shown in FIG. 5, a minute gap is formed between the pair of pump rotors 512 and 522 and the inner surface of the casing 501, and the pump rotors 512 and 522 maintain a slight clearance. And configured to rotate without contact. Further, by synchronously rotating the pair of pump rotors 512 and 522, the gas sucked from the intake ports (not shown) is transferred to the exhaust ports (not shown) by the pump rotors 512 and 522 and exhausted.
図６は、図５に示した真空ポンプ５００の運転のタイムチャートを示しており、該タイムチャートを参照して真空ポンプ５００の運転制御動作を説明する。なお、このタイムチャートは、図４に示した電動機の運転シーケンスに基づいたものである。
時点ｔ０において運転指令信号が制御回路１００に入力されると、PMSM要素１に供給される電流がith-ONを上回るだけの大きな起動トルクが要求されていない場合、PMSM要素１のみが起動される。所定の起動時間後である時点ｔ１においてガス排気運転が開始されてポンプ負荷が投入されると、それに連れて要求される電動機トルクが上昇し、PMSM要素１に流れる電流がith_ONを越えるため、PMSM要素１及びIM要素２の両方が駆動される。IM要素２の駆動によって、多軸複合電動機の出力トルクはPMSM要素１とIM要素２が分散して担うこととなり、したがってPMSM要素１に要求されるトルクが減少するため、PMSM要素１の電流指令値も減少する。
FIG. 6 shows a time chart of the operation of the vacuum pump 500 shown in FIG. 5, and the operation control operation of the vacuum pump 500 will be described with reference to the time chart. This time chart is based on the operation sequence of the electric motor shown in FIG.
When an operation command signal is input to the control circuit 100 at time t 0 , only the PMSM element 1 is activated if a large starting torque is not required so that the current supplied to the PMSM element 1 exceeds i th-ON. Is done. When the gas exhaust operation is started and the pump load is turned on at a time point t 1 after a predetermined start-up time, the required motor torque increases accordingly, and the current flowing through the PMSM element 1 exceeds i th_ON. , Both PMSM element 1 and IM element 2 are driven. Due to the driving of the IM element 2, the output torque of the multi-shaft combined motor is borne by the PMSM element 1 and the IM element 2, and therefore the torque required for the PMSM element 1 is reduced. The value also decreases.
その後、ガス排気が進み吸気圧力が低下すると、ポンプ内で気体を圧縮する仕事量が減少することにより、ポンプ負荷が低下し、それに応じて要求される電動機トルクも減少する。そして、時点ｔ２でPMSM要素１の電流がith_OFF以下になると、IM要素２の運転が停止されてPMSM要素１のみが運転される。IM要素２の停止により、PMSM要素１が単独で、該多軸複合電動機の全トルクを担うことになるため、PMSM要素１の電流指令値は上昇する。その状態で真空ポンプの駆動が継続し、時点ｔ３において、ガス排気が完了すると、真空ポンプは待機運転状態となる。待機運転状態では、ポンプ負荷がほぼゼロとなり、それによりith_OFF以下の状態を保つため、PMSM要素１のみの駆動が継続される。その後、時点ｔ４でガス排気運転が再度開始されポンプ負荷が上昇してPMSM要素１の電流値がith_ONを越えると、PMSM要素１及びIM要素２の両方が駆動され、再度ポンプ負荷が低下して時点ｔ５でPMSM要素１の電流値が一旦ith_OFF以下になると、再びith_ONを超えるまでPMSM要素１のみが駆動される。そして、このような運転を繰り返す。 Thereafter, when the gas exhaust advances and the intake pressure decreases, the amount of work for compressing the gas in the pump decreases, so that the pump load decreases, and the required motor torque decreases accordingly. Then, the current of the PMSM element 1 at time t 2 is the equal to or less than i Th_OFF, operation of the IM element 2 is stopped only PMSM element 1 is operated. When the IM element 2 is stopped, the PMSM element 1 alone is responsible for the total torque of the multi-shaft composite motor, so the current command value of the PMSM element 1 increases. Continued driving of the vacuum pump in this state, at time t 3, when the gas exhaust is completed, the vacuum pump is in the standby operating state. In the standby operation state, the pump load becomes substantially zero, and thereby the state of i th_OFF or less is maintained, so that only the PMSM element 1 is continuously driven. Thereafter, when the current value of the PMSM element 1 pump load gas pumping operation is started again rises at time t 4 exceeds i Th_ON, both PMSM elements 1 and IM element 2 is driven, pump load again decreases When the current value of the PMSM element 1 is equal to or less than once i Th_OFF at t 5 and, only PMSM element 1 is driven again to exceed i th_ON. Then, such operation is repeated.
本発明は、上記したように構成されているので、複数の電動機要素の内、軽負荷時にはPMSM要素以外の電動機要素を、トルク脈動を生じることなくフリーラン状態とすることが可能であるため、軽負荷時の鉄損を低減することができ、さらなる高効率化を図ることができる。そして、負荷が重くなった場合、他の電動機要素も駆動して多軸電動機のトータルの軸出力を増大させることができ、これにより、複数の電動機要素がすべてPMSM要素である従来例の多軸電動機と同程度の負荷領域での運転が可能となる。 Since the present invention is configured as described above, among the plurality of electric motor elements, it is possible to set the electric motor elements other than the PMSM element at a light load state to a free-run state without causing torque pulsation. Iron loss at light load can be reduced, and higher efficiency can be achieved. And when the load becomes heavier, other motor elements can be driven to increase the total shaft output of the multi-axis motor, thereby making it possible to increase the total shaft output of the multi-axis motor. Operation in a load region similar to that of an electric motor is possible.
また、本発明のインバータ装置においては、始動期間にIM要素等の第２の電動機要素を駆動するか又は運転停止するかどうかの判定は、PMSM要素等の第１の電動機要素に供給されている電流値の情報のみであるため、運転状態の切り替えのための構成がきわめて簡易であり、よって、制御回路の部品点数の削減に寄与することができる。 Further, in the inverter device of the present invention, the determination as to whether or not the second motor element such as the IM element is driven or stopped during the start period is supplied to the first motor element such as the PMSM element. Since only the information on the current value is provided, the configuration for switching the operation state is very simple, which can contribute to the reduction in the number of parts of the control circuit.
第１及び第２のPWMパルス生成ブロック１１３、１２３は、PMSM制御ブロック１１２及
びIM制御ブロック１２２からの電圧指令信号１及び２に基づいて、第１及び第２の三相フルブリッジ回路３０１、３０２のスイッチング素子の導通状態を示すゲート信号GSPMSM、GSIM（すなわち、図１のゲート信号１、２）を出力する。
第１のゲート信号GSPMSMは、２軸複合電動機の駆動状態においては常時出力されるが、第２のゲート信号GSIMは、２軸複合電動機の負荷状況に応じて出力され、その出力切替えは、PMSM制御ブロック１１２から出力されるPMSM要素１の電流指令値i* PMSMと、IM要素を駆動するかどうかの閾値となる電流スレショルド値ith-ON及びith-OFFとを比較すること
によって行う。
The first and second PWM pulse generation blocks 113 and 123 are based on the voltage command signals 1 and 2 from the PMSM control block 112 and the IM control block 122, and the first and second three-phase full bridge circuits 301 and 302. The gate signals GS PMSM and GS IM (that is, the gate signals 1 and 2 in FIG. 1) indicating the conductive state of the switching elements are output.
The first gate signal GS PMSM is always output in the driving state of the two-shaft composite motor, but the second gate signal GSIM is output according to the load state of the two-shaft composite motor. By comparing the current command value i * PMSM of the PMSM element 1 output from the PMSM control block 112 with the current threshold values i th-ON and i th-OFF that are threshold values for whether to drive the IM element. Do.
次いで、ステップST3において、単独運転モードで要求される出力トルクを、PMSM電流
値比較ブロック１３０においてPMSM要素１に流れる電流値をスレショルド値と比較することにより判断し、i* PMSM＜ith-ON（一定電流値以下）であれば、ステップST4においてPMSM要素１の駆動を所定時間継続し、かつ、２軸複合電動機の駆動を停止する停止信号が入
力されたかどうかをステップST５において判定する。ステップST4において駆動が継続さ
れる時間は、判断に必要な情報が一通り更新されるサンプリング時間〜数十msec程度である。そして、i* PMSM≧ith-ONとなるか又は制御回路１００に停止信号が入力されるまで、ステップST3〜ST5を繰り返す。停止信号が入力されると、ステップST12においてPMSM要素１の駆動を停止する。
Next, in step ST3, the output torque required in the single operation mode is determined by comparing the current value flowing through the PMSM element 1 with the threshold value in the PMSM current value comparison block 130, and i * PMSM <i th-ON if (hereinafter constant current value), the driving of the PMSM element 1 for the predetermined period in step ST4, and determines whether the stop signal for stopping the driving of the biaxial composite motor is input in step ST5. The time for which the driving is continued in step ST4 is about a sampling time to several tens of milliseconds for updating information necessary for the determination. Steps ST3 to ST5 are repeated until i * PMSM ≧ i th-ON or a stop signal is input to the control circuit 100. When the stop signal is input, the driving of the PMSM element 1 is stopped in step ST12.
その後、ガス排気が進み吸気圧力が低下すると、ポンプ内で気体を圧縮する仕事量が減少することにより、ポンプ負荷が低下し、それに応じて要求される電動機トルクも減少する。そして、時点ｔ２でPMSM要素１の電流がith_OFF以下になると、IM要素２の運転が停
止されてPMSM要素１のみが運転される。IM要素２の停止により、PMSM要素１が単独で、該多軸複合電動機の全トルクを担うことになるため、PMSM要素１の電流指令値は上昇する。その状態で真空ポンプの駆動が継続し、時点ｔ３において、ガス排気が完了すると、真空ポンプは待機運転状態となる。待機運転状態では、ポンプ負荷がほぼゼロとなり、それによりith_ON 以下の状態を保つため、PMSM要素１のみの駆動が継続される。その後、時点ｔ４でガス排気運転が再度開始されポンプ負荷が上昇してPMSM要素１の電流値がith_ONを越えると、PMSM要素１及びIM要素２の両方が駆動され、再度ポンプ負荷が低下して時点ｔ５でPMSM要素１の電流値が一旦ith_OFF以下になると、再びith_ONを超えるまでPMSM要素１
のみが駆動される。そして、このような運転を繰り返す。
Thereafter, when the gas exhaust advances and the intake pressure decreases, the amount of work for compressing the gas in the pump decreases, so that the pump load decreases, and the required motor torque decreases accordingly. Then, the current of the PMSM element 1 at time t 2 is the equal to or less than i Th_OFF, operation of the IM element 2 is stopped only PMSM element 1 is operated. When the IM element 2 is stopped, the PMSM element 1 alone is responsible for the total torque of the multi-shaft composite motor, so the current command value of the PMSM element 1 increases. Continued driving of the vacuum pump in this state, at time t 3, when the gas exhaust is completed, the vacuum pump is in the standby operating state. In the standby operation state, the pump load becomes almost zero, so that the state equal to or less than i th — ON is maintained, so that only the PMSM element 1 is continuously driven. Thereafter, when the current value of the PMSM element 1 pump load gas pumping operation is started again rises at time t 4 exceeds i Th_ON, both PMSM elements 1 and IM element 2 is driven, pump load again decreases When the current value of the PMSM element 1 is equal to or less than once i Th_OFF at t 5 and, PMSM element 1 again to exceed i Th_ON
Only driven. Then, such operation is repeated.
Claims (4)
複数の電動機要素は、方式が相違する２種類以上の電動機要素であり、
複数の電動機要素のそれぞれの主軸は、平行を保持して配置され、かつ、機械的又は磁気的に相互接続されて相互に一定比率の回転数で回転し、かつ、該主軸の少なくとも２つの主軸は、平行に配置された少なくとも２つの作用軸に結合されている
ことを特徴とする多軸複合電動機装置。 An electric motor device comprising a plurality of electric motor elements each having a three-phase stator winding, a rotor, and a main shaft directly connected to the rotor,
The plurality of motor elements are two or more types of motor elements having different methods.
The main shafts of the plurality of electric motor elements are arranged in parallel and are interconnected mechanically or magnetically so as to rotate at a fixed number of rotations, and at least two main shafts of the main shafts Is coupled to at least two working shafts arranged in parallel.
永久磁石同期電動機と誘導電動機との組み合わせ、
リラクタンス型同期電動機と誘導電動機との組み合わせ、
永久磁石同期電動機とリラクタンス型同期電動機との組み合わせ、
永久磁石同期電動機とリラクタンス型同期電動機と誘導電動機との組み合わせ
のいずれかの組み合わせであることを特徴とする多軸複合電動機装置。 The multi-axis composite motor device according to claim 1, wherein the plurality of motor elements are:
A combination of a permanent magnet synchronous motor and an induction motor,
Combination of reluctance type synchronous motor and induction motor,
Combination of permanent magnet synchronous motor and reluctance type synchronous motor,
A multi-shaft composite motor apparatus characterized by being a combination of a permanent magnet synchronous motor, a reluctance type synchronous motor, and an induction motor.
第１及び第２の電動機要素にそれぞれ電力を供給するための第１及び第２の三相フルブリッジ回路と、
第１及び第２の三相フルブリッジ回路をそれぞれ駆動する第１及び第２のドライバ回路と、
第１及び第２のドライバ回路それぞれに第１及び第２のゲート信号を供給するための制御回路であって、第１の電動機要素に三相フルブリッジ回路から供給される三相電流の値に基づいて、第１のゲート信号を第１のドライバ回路に供給するか、又は第１及び第２のゲート信号をそれぞれ第１及び第２のドライバ回路に供給するかを制御する制御回路と
を備えていることを特徴とするインバータ装置。 The multi-shaft composite motor apparatus according to claim 1 or 2, wherein the multi-shaft composite motor apparatus includes two types of first and second motor elements having different methods. There,
First and second three-phase full bridge circuits for supplying power to the first and second motor elements, respectively;
First and second driver circuits for driving the first and second three-phase full-bridge circuits, respectively;
A control circuit for supplying first and second gate signals to the first and second driver circuits, respectively, to a value of a three-phase current supplied from a three-phase full bridge circuit to the first motor element. And a control circuit for controlling whether to supply the first gate signal to the first driver circuit or to supply the first and second gate signals to the first and second driver circuits, respectively. An inverter device characterized by that.
第１の電動機要素は永久磁石同期電動機であり、第２の電動機要素は誘導電動機であり、
制御回路は、
第１及び第２のゲート信号をそれぞれ生成する第１及び第２のPWMパルス生成手段と、
第１の電動機要素に三相フルブリッジ回路から供給される三相電流の値に基づいて、第１の電動機要素の電流指令値を演算する手段と、
該電流指令値と所定のスレショルド値とを対比する手段であって、電流指令値が第１のスレショルド値以上に上昇した場合に、第２のPWMパルス生成手段から第２のゲート信号を発生させ、電流指令値が第１のスレショルド値よりも低い第２のスレショルド値以下に下降した場合に、第２のPWMパルス生成手段から第２のゲート信号を発生させないようにする比較手段と
を備えていることを特徴とするインバータ装置。 The inverter device according to claim 3,
The first motor element is a permanent magnet synchronous motor, the second motor element is an induction motor,
The control circuit
First and second PWM pulse generating means for generating first and second gate signals, respectively;
Means for calculating a current command value of the first motor element based on a value of a three-phase current supplied from the three-phase full bridge circuit to the first motor element;
A means for comparing the current command value with a predetermined threshold value, and generating a second gate signal from the second PWM pulse generating means when the current command value rises above the first threshold value. And a comparing means for preventing the second PWM pulse generating means from generating the second gate signal when the current command value falls below the second threshold value lower than the first threshold value. An inverter device characterized by that.
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