JP4124425B2 - Electric motor and driving device thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機およびその駆動装置に係り、特に冷凍装置等に利用されるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
冷凍・空調装置(以下冷凍装置と称す)においては、高効率化の要請から、圧縮機用電動機のインバータ駆動化および圧縮機用電動機の同期機化が進んでいる。すなわち、同期機化の観点からは、永久磁石形同期電動機およびリラクタンス形同期電動機の利用が挙げられ、特開2001−346364号公報などにはこの永久磁石形同期電動機の適用が開示されている。
【0003】
また、この永久磁石形同期電動機を商用電源にて運転する用途では、例えば、特開2001−003864号公報にて開示されるようにカゴ付き自己始動型同期電動機とする構成が提案され、また、例えば、特開2000−130824号公報、特開2001−258224号公報にて開示されるようにインバータで始動しておいて商用電源に切替る構成が提案されている。
【0004】
このようなことを踏まえて圧縮機の用途における駆動電動機では、従来2極の電動機による高速回転駆動が一般的であるが、同期電動機を用いるに当たっては4極以上の多極機が効率・振動対策等に適合しており、インバータ運転により商用電源以上の高周波数の電源電圧を供給することで必要な機械回転数を確保している。
【0005】
ここで、圧縮機の用途において特に冷凍機の場合、インバータ破損時にも商用電源により圧縮機を引き続き駆動するという応急運転の必要もあり、この応急運転時には商用電源運転時とインバータによる運転時に機械回転数の相違が出てしまう、すなわち特に定格運転時には冷凍能力不足を生じてしまうことは、是非回避したい課題となっている。
【0006】
従来の電動機では、このように同期機の高効率というメリットとインバータ駆動時と商用電源駆動時の機械回転数のマッチングとを両立させるという課題に対しては、特開2001−157427号公報にて開示されるように、4極同期電動機としての動作と2極誘導電動機としての動作について、固定子巻線を2極および4極の各々に対応したものに切り換えることで実現している。また、特開2001−227778号公報では、圧縮機の電動機を2極の永久磁石同期電動機で動作するという開示がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の例えば冷凍装置の圧縮機に用いられる電動機に着目しても、4極の永久磁石形同期電動機およびリラクタンス形同期電動機を用いてインバータによる周波数制御による回転制御を行っていたのであるが、次のような問題が生じている。すなわち、2極と4極とにそれぞれ対応する固定子巻線の切替方式では、各々の運転における特性は個々に調整できるため問題とならないのであるが、固定子に2種類の巻線を巻き込むことになるため大型化・高コスト化が避けられない。
【0008】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、同期機の高効率というメリットとインバータ駆動時と商用電源駆動時の機械回転数のマッチングという課題をより簡単な構成で解決し、更には4極用あるいは2極用の2種類の巻線を個別に巻き込む必要もない電動機およびその駆動装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる電動機は、ステータに、互いに機械的および電気的に相対する位置に配置された2組の3相巻線と、各組の3相巻線の結線端子部を外部に引き出す6つの端子と、を備え、2組の3相巻線の各組ごとに設けられた開閉手段に接続される3相商用電源により、2組の3相巻線のうち相対する巻線に相互に同位相の電圧を供給して3相電源を得ることで2極電動機を構成するとともに、前記開閉手段と並列に片導通のスイッチング素子と逆並列の整流素子とで構成した電圧型インバータが接続され、3相商用電源から電力の供給を受けた電圧型インバータにより、2組の3相巻線のうち相対する巻線に相互に逆位相の電圧を供給して6相電源を得ることで4極電動機を構成することを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、従来のように4極用あるいは2極用の2種類の巻線を個別に巻き込む必要がなくなり、2組の3相巻線の組み合わせという簡単な巻線構造によって、3相商用電源による2極電動機および電圧型インバータによる4極電動機を得ることができる。
【0013】
つぎの発明にかかる電動機は、上記の発明において、ロータに、永久磁石またはリラクタンストルク対応構造を備えたことを特徴とする。
【0014】
この発明によれば、高効率の同期電動機を得ることができる。
【0015】
つぎの発明にかかる電動機は、上記の発明において、ロータに、誘導カゴ型構造を備えたことを特徴とする。
【0016】
この発明によれば、4極から2極への切替え時、電動機の特性上整合性を保つことができる。
【0017】
つぎの発明にかかる電動機は、上記の発明において、冷凍装置の圧縮機の駆動用に適用したことを特徴とする。
【0018】
この発明によれば、圧縮機の動作について、巻線構造を簡単にして高効率、省エネルギの特長を十分発揮することができる。
【0021】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、3相商用電源を開閉手段を介して電動機の1組の3相巻線に接続すると共に、前記開閉手段と並列に片導通のスイッチング素子と逆並列の整流素子とで構成した電圧型インバータを接続し、この開閉手段と電圧型インバータとを電動機の2組の3相巻線に対応して2組設け、電動機駆動中に電圧型インバータを全て開路した後開閉手段を閉路して3相商用電源に切替えることを特徴とする。
【0022】
この発明によれば、インバータ駆動時の3相及び6相運転を好適に行うことができしかもインバータ駆動時と商用電源駆動時との切替えを円滑に行うことができる。この場合同時切替えが不要となり、切換えに際してサージも防止できる。
【0023】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、3相商用電源で駆動する際には2極電動機となるように開閉手段を結線し、電圧型インバータで駆動する際には、2極電動機または4極電動機となるように前記電圧型インバータ制御することを特徴とする。
【0024】
この発明によれば、3相電源駆動をインバータ及び開閉手段にて行い、6相電源駆動を電圧型インバータにて行うことが可能となり、電源駆動の切替えも円滑となる。
【0025】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、インバータ駆動時は、4極同期電動機として動作し、3相商用電源駆動時は2極誘導電動機として動作することを特徴とする。
【0026】
この発明によれば、電圧型インバータから商用電源への切替えにあって、4極から2極への切替え時、電動機の特性上整合性を保つことができる。
【0027】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、2組の3相電源より6相電圧を生成可能な電圧型インバータはプログラム演算または制御回路により出力波形とキャリア波形の比較によりPWMタイミングを決定する方式をとり、2極電動機として制御する場合に、同相の電圧を発生するインバータ・アームのPWM制御時に位相反転したキャリア波形を用いることを特徴とする。
【0028】
この発明によれば、位相を反転したキャリア波形を用いるのみにより3相および6相のうち容易に3相電源を得ることができて2極電動機を得ることができる。また、キャリア波形の周波数成分の相殺によりキャリア音の低減、PWMスイッチングノイズのキャンセル効果による低ノイズ化および漏洩電流低減、鉄損等の損失も減少、平滑コンデンサのストレスも抑制につながる。
【0029】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、2組の3相電源より6相電圧を生成可能な電圧型インバータはプログラム演算または制御回路により出力波形とキャリア波形の比較によりPWMタイミングを決定する方式をとり、4極電動機として制御する場合に、逆相の電圧を発生するインバータ・アームのPWM制御時に適用する駆動信号は、一方の3相電源対応の各信号を上アームと下アームで入れ替えて適用することを特徴とする。
【0030】
この発明によれば、位相を反転したキャリア波形を用いかつ駆動信号を上アームと下アームで入れ替えるのみにより容易に6相電源を得ることができて4極電動機を得ることができる。また、キャリア波形の周波数成分の相殺によりキャリア音の低減、PWMスイッチングノイズのキャンセル効果による低ノイズ化および漏洩電流低減、鉄損等の損失も減少、平滑コンデンサのストレスも抑制につながる。
【0031】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、電圧型インバータの各アームは互いに近接し、同一の筐体に固定されていることを特徴とする。
【0032】
この発明によれば、キャリアの周波数成分の逆位相に起因してノイズ成分のキャンセル効果を向上することができ、互いに近接配置したアームにより対地間発生ノイズ成分のキャンセル効果を向上することができる。
【0033】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、電圧型インバータと電動機を接続する配線は互いに近接していることを特徴とする。
【0034】
この発明によれば、キャリアの周波数成分の逆位相に起因してノイズ成分のキャンセル効果を向上することができる。
【0035】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、6相の電圧型インバータに、スイッチング素子破損検出手段を設け、破損を検出した相は常時オフとしてその他の相の制御のみで電動機を駆動することを特徴とする。
【0036】
この発明によれば、短絡破損が1つ以下の場合には、破損している素子を含む相(アーム)を動作させずに残りの5つの相の動作により、回転磁界を生成し、電動機を回転制御することができる。
【0037】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、6相の電圧型インバータを、2組の3相出力インバータの出力を互いに回転磁界をキャンセルするように制御する拘束運転制御手段を備えたことを特徴とする。
【0038】
この発明によれば、電動機は回転せず、発熱効果のみが得られ、排熱利用として電動機の余熱、および冷凍機圧縮機に適用して電動機周辺の冷媒の気化移動に効果が得られる。
【0039】
つぎの発明にかかる電動機の駆動装置は、上記の発明において、冷凍装置の圧縮機の駆動に適用したことを特徴とする。
【0040】
この発明によれば、高効率というメリットとインバータ駆動時と商用電源駆動時の機械回転数のマッチングとを簡単な構成で可能とすることにより、冷凍装置の圧縮機にとって好適な駆動装置を得ることができた。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0042】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1である電動機およびその駆動装置の回路構成を示す。図1において、電動機およびその駆動装置は、3相電源1、U1・V1・W1・U2・V2・W2からなる計6つの端子をもつ電動機2、3相電源1と電動機2の間に挿入された開閉手段3(図示上は3Aおよび3Bに分割)、3相電源1の整流手段4、直流平滑用コンデンサ5、電圧型の6相インバータ6(図示上は3相インバータ6Aおよび6Bに分割)からなる。
【0043】
ここで、開閉手段3は、三相電源1のR・S・T相と電動機2の端子U1・V1・W1(3A側)U2・V2・W2(3B側)の各3相を接離するもので、RとU1・U2、SとV1・V2、TとW1・W2が対応している。
【0044】
また、インバータ6については、インバータの出力アームX1・Y1・Z1(6A側)X2・Y2・Z2(6B側)と電動機2のU1・V1・W1・U2・V2・W2の各端子とが接続され、X1とU1、Y1とV1、Z1とW1、X2とU2、Y2とV2、Z2とW2が対応する構成となっている。
【0045】
また、端子U1・V1・W1・U2・V2・W2を有する電動機2のステータは、図2に示すような構成となっている。この図2では、簡単のため、集中巻構造で示しているが分布巻でも考え方は同様である。
【0046】
図2(a)において、ステータ鉄心7には、機械角で60°毎に6個の突極(図2では集中巻の突極である)が形成され、各突極には巻線端U1A・U1Bを有するU1巻線、巻線端V1A・V1Bを有するV1巻線、巻線端W1A・W1Bを有するW1巻線、巻線端U2A・U2Bを有するU2巻線、巻線端V2A・V2Bを有するV2巻線、巻線端W2A・W2Bを有するW2巻線がそれぞれ巻回されており、各巻線の巻線端AからBへの通電によって黒丸側にN極が形成される。また、U1巻線、V1巻線、W1巻線、U2巻線、V2巻線、W2巻線の各相は時計回りでU1、W2、V1、U2、W1、V2の順に配置され、U1とU2、V1とV2、W1とW2の各巻線が対抗する配置となっている。すなわち、ステータの各巻線は、相互に機械的に相対するように位置した2組の3相巻線が配置されている。
【0047】
ここでは、U1巻線は、巻線端U1AからU1Bの方向に電流を流した時に、ロータと近接しない側が磁石のN極となるように巻回されている。また、W2巻線は、巻線端W2AからW2Bの方向に電流を流した時に、ロータと近接する側が磁石のN極となるように巻回されている。更に、V1巻線は、巻線端V1AからV1Bの方向に電流を流した時に、ロータと近接しない側が磁石のN極となるように巻回されている。また、U2巻線は、巻線端U2AからU2Bの方向に電流を流した時に、U1巻線とは逆のロータと近接する側が磁石のN極となるように巻回されている。W1巻線は、巻線端W1AからW1Bの方向に電流を流した時に、W2巻線とは逆のロータと近接しない側が磁石のN極となるように巻回されている。そして、V2巻線は、巻線端V2AからV2Bの方向に電流を流した時に、V1巻線とは逆のロータと近接する側が磁石のN極となるように巻回されている。
【0048】
このような巻回状態を採るステータの各巻線の結線方法としては、図2(b)に示すようにΔ結線とY結線の2種類がある。Δ結線としては、巻線端U1AとW1BでU1端子、巻線端U1BとV1AでV1端子、巻線端V1BとW1AでW1端子、巻線端V2BとW2AでW2端子、巻線端W2BとU2AでU2端子、巻線端U2BとV2AでV2端子、にそれぞれ接続される。
【0049】
また、Y結線としては、巻線端U1BとV1BとW1Bで第1の中性点、巻線端U2BとV2BとW2Bで第2の中性点を構成し、巻線端U1AをU1端子、巻線端V2AをV2端子、巻線端W1AをW1端子、巻線端U2AをU2端子、巻線端V2AをV2端子、巻線端W2AをW2端子、にそれぞれ接続する。
【0050】
このような構成のもとで、図3に示すように各相のU、V、W巻線に電圧を印加して、U1=U2、V1=V、W1=W2(ここで=は同相の意味である)からなる3相電圧をU→V→Wの相回転方向で印加することで、図面上時計回りに2極電動機を構成することができ、図4に示すように各相のU、V、W巻線に電圧を印加して、U1=−U2、V1=−V2、W1=−W2(ここで−は逆相の意味である)からなる6相電圧をU→W→Vの相回転方向で印加することで、図面上時計回りに4極電動機を構成することができる。すなわち、ステータは、相互に電気的に相対する(電気的に同相あるいは逆相となる)2組の3相巻線が配置される。
【0051】
なお、図1にて開閉手段3の結線は、3相電源1に対してU1=U2、V1=V、W1=W2の関係に接続するので、2極電動機対応となっている。また、インバータ6においては、図3、図4の電圧印加状態と等価の各アーム出力状態をPWM制御により実現することで、2極および4極の双方に対応が可能である。
【0052】
前述の各相のU、V、W巻線にU1=U2、V1=V、W1=W2からなる3相電圧をU→V→Wの相回転方向で印加する2極電動機をインバータ駆動において達成しようとした場合、プログラム演算または制御回路によるPWM制御上図6に示すように正弦波である電圧波形を裁断する三角波であるキャリアを3相インバータ6A/6Bについて互いに逆相にするという工夫を行っている。
【0053】
図6では、代表例としてU1=U2である各相の半周期の出力PWM波形生成状態を示しているが、他相および他の位相でも同様である。図6において、PWMは、原理としてキャリア周期の三角波と電圧波形を重畳しこの両波形の比較により生成されて図示するような矩形波を得るもので、この矩形波の立ち上がりおよび立ち下がり時点にてインバータの転流が行われる。
【0054】
ここで、図示したように巻線U1とU2に印加される同じ電圧波形に対して、逆位相の三角波を突き当てて比較することにより、この両波形の交点にてインバータ6のアームX1とX2とのスイッチング素子がオンオフ制御されるのであるが、逆位相の三角波に起因して矩形波である出力波形内に含まれるキャリア周波数成分の位相が反転される。
【0055】
このことは、キャリア波形の周波数成分が相殺されることになりキャリア音の低減につながる。そして、このキャリア波形に基づくPWMスイッチングノイズのキャンセル効果による低ノイズ化およびその影響の一つとしての漏洩電流低減が実現できる。
【0056】
また、鉄心に流れるトータルのキャリア成分電流がキャンセル効果により減少することより、鉄損等の損失も減少して鉄心素材の板厚増等のコスト低減効果も期待できる。
【0057】
また、同じくトータルのキャリア成分電流がキャンセル効果により減少することにより、平滑コンデンサへの電流の流入流出が相殺されてこのコンデンサへのストレスも抑制され、長寿命化およびまたは長寿命相当分の部品小型化・低コスト化も期待できる。
【0058】
なお、ここでは、PWM波形生成手法として一般的な三角波比較方式を用いたが、ベクトルパターン選定等の他の手法においても、ベクトルの出力順序を変更することで同様の効果が得られる。
【0059】
前述の各相のU、V、W巻線に電圧を印加して、U1=−U2、V1=−V2、W1=−W2からなる6相電圧をU→W→Vの相回転方向で印加する4極電動機をインバータ駆動において達成しようとした場合にも、プログラム演算または制御回路によるPWM制御上図7に示すように互いに逆相の正弦波である電圧波形を裁断する三角波であるキャリアを互いに逆相にするという工夫を行っている。
【0060】
図7では、代表例としてU1=−U2の半周期の出力PWM波形生成状態を示しているが、他相および他の位相でも同様である。図7においては、図6と同様PWMは、原理としてキャリア周期の三角波と電圧波形を重畳しこの両波形の比較により生成されて図示するような矩形波を得るもので、この矩形波の立ち上がりおよび立ち下がり時点にてインバータの転流が行われる。そしてここでも、図示したように巻線U1とU2に印加される逆相の電圧波形に対して、逆位相の三角波を突き当てて比較することにより、この両波形の交点にてインバータ6のアームX1とX2とのスイッチング素子がオンオフ制御される。
【0061】
ここで、図7に示したように、実際のPWM出力においては、上アームと下アームで同時オン防止のため、若干の空白期間Td(上下短絡防止期間)を設けている。また、4極電動機を得るためにU1巻線出力に対してU2巻線出力を生成する際に、上記上アームと下アームの駆動信号を入れ替えている。このようにすることで、U2巻線出力波形はU1巻線に対して逆位相となる。
【0062】
このことにより、キャリア波形の周波数成分が相殺されることによりキャリア音の低減、およびPWMスイッチングノイズのキャンセル効果による低ノイズ化およびその影響の一つとしての漏洩電流低減が実現できる。特に、本制御においては、U1巻線とU2巻線とで出力電圧矩形波の立ち上がり/立下りの波形が図示のとおり完全に逆方向で同一タイミングとなるため、ノイズ及び漏洩電流のキャンセル効果は極めて大きい。
【0063】
また、鉄心に流れるトータルのキャリア成分電流がキャンセル効果により減少することより、鉄心の素材の板厚増等コスト低減効果も期待できる。
【0064】
また、同じくトータルのキャリア成分電流がキャンセル効果により減少することにより、平滑コンデンサへのストレスも抑制され、長寿命化およびまたは長寿命相当分の部品小型化・低コスト化も期待できる。
【0065】
なお、ここでは、PWM波形生成手法として一般的な三角波比較方式を用いたが、ベクトルパターン選定等の他の手法においても、生成された個々の上下アームの駆動信号レベルでの操作のため、同様の効果が得られる。
【0066】
ここで、電動機としてのロータ側構造については特に図示していないが、誘導機としての商用電源による起動および運転の効果と同期機としての通常運転時の効率との両立を考慮し、かつ各々の運転状態での機械回転数の確保の観点より、2極誘導機かつ4極同期機として運転可能なように、カゴ付の4極同期ロータの適用が効果的である。そして、ここでは同期ロータの構造としては、永久磁石組込型およびリラクタンストルク型の構造を活用することができる。
【0067】
また、上述にて説明してきた電動機とその駆動装置の適用としては、省エネルギと機器の部分機能喪失時の応急運転要求の両立を求められる製品として、冷凍装置の圧縮機駆動などが効果的であると考えられる。通常はインバータ運転により4極同期機として高効率省エネルギ運転を実現し、インバータ6のうち3相インバータ6Aまたは6Bのいずれかが破損した場合には、開閉手段3の投入によって商用電源により2極誘導機として運転を継続することができる。4極同期機での定格機械回転速度を2極誘導機相当とすることで、電動機としての特性の整合性を保つことができる。
【0068】
通常のインバータ制御方式では、3相出力が一般的であるが、今回は3相出力および6相出力ともに6相インバータとして駆動している。これは、上述のような低騒音・低ノイズの効果と共に素子の必要容量が1/2になることによるインバータ主回路素子の小型化による市場流通量増に基づく部品コスト抑制の効果も期待している。特に6相化することで、素子容量が30〜50A以下にできる場合、インバータ用部品がモジュール構造からDIPまたはSIP構造となることで現状部品価格レベルも容量に対してコスト抑制効果が極め大きく期待できる。
【0069】
実施の形態2.
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。図1の構成において、電動機2、開閉手段3、インバータ6の相数は6相に限らず3相でも良いのであるが、いずれにしても図5により、電動機を同期機とした場合に特に効果のあるインバータ運転から商用電源運転に切り換える場合の制御法について説明する。ここではインバータ駆動時と商用電源駆動時の極数が同一の場合を説明する。
【0070】
図5において、ステップS1ではインバータ運転中かどうかを判定し、運転中であればステップS2へ移行し、インバータ運転をしていなければ本制御を終了する。ステップS2では、インバータの出力と電源電圧との位相が一致しているかどうかを判定し、一致していればステップS3へ移行し、不一致ならば本制御を終了する。ステップS3では、インバータの出力スイッチング素子を全てオフ(開)状態とし、ステップS4へ進む。ステップS4では、商用電源の開閉手段3をオン(閉)にし、本制御を終了する。
【0071】
この図5の説明にて判明するように、インバータ電源と商用電源を切替える際には、両方の電源から同時に電圧を供給するタイミングを計らなくてもよいこと、およびインバータ出力からの電圧供給停止時に出力回路を開路する開閉手段を持たなくてもよいことという特長がある。
【0072】
ここで、ステップS3においてインバータ電源を遮断し、ステップS4において商用電源と接続されるまでの間の挙動を更に述べる。この場合、インバータ電源から商用電源への切替えにおいて切替え時の電動機電流の処理については、続流遮断によるサージ電圧の発生が課題となるのであるが、この切替えの間は電動機はインバータの還流用のダイオードを介して直流平滑コンデンサに接続され、すなわち電動機を流れつづけている電流は流れつづける経路が確保されているため、サージ電圧の発生はない。
【0073】
そして、商用電源に切替え後は常時インバータの還流ダイオードが接続されたままの状態となるが、インバータ6にとっては、2次側からの整流動作が付加されるのみであり、平滑用コンデンサ5が既に十分充電されている状況では特に問題はない。また、電動機2にとっても、3相電源1に対し電動機2と並列に整流手段4が接続されているだけであり動作に影響はない。
【0074】
また、商用電源遮断時にもインバータ6の還流ダイオードが接続されたままの状態となるので、遮断時の電動機続流の流路が確保され、サージ電圧の抑制効果が得られる。
【0075】
このように、インバータ電源から商用電源への運転中の同期切替えにおいては、特に複雑な回路を構成する必要はなくスムーズな切替えが実現できる。なお、自己始動の困難な同期機においては上記切替作業が要求される場合が多いが、インバータによる損失をなくす目的で誘導機にて同様の制御を行うことができる。
【0076】
実施の形態3.
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。この実施の形態では、図8にて、図1の構成におけるノイズ抑制の構造的な対策について説明する。図8においては、インバータ6が固定される放熱用ヒートシンク8、接続配線9を示している。すなわち、ヒートシンク8上にインバータ6A/6Bが固定され、かつ接続配線9を介してインバータ6A/6B出力が電動機2に接続される。この場合、接続配線9はインバータ出力のU1端子とU2端子、V1端子とV2端子、W1端子とW2端子を各々寄り合せている。これらの寄り合せ配線は、インバータ運転時にキャリア周波数成分が逆位相になるように制御されているもの同士であり、近傍に配置することによりそのキャンセル効果を増大させている。
【0077】
各インバータ素子のスイッチング動作による対地間発生ノイズに関しても、ノイズ成分が近傍に配置された素子間で、ヒートシンクを介してキャンセルする効果を大きくするため各インバータ素子を互いに近傍に配置するのが効果的である。
【0078】
上記の考え方を拡張すると、同一モジュール内にU1端子とU2端子等の対抗するアームを配置することもノイズキャンセルにとって効果的である。
【0079】
実施の形態4.
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。この実施の形態4は、図9を用いてインバータ運転による過電流異常時の応急運転について述べる。
【0080】
図1に示すように3相2組を備えた6相インバータを適用する場合において、1相分の出力欠相に対しては歪みが増大するものの回転磁界の確保が可能となるため、直ちに商用電源駆動に切替えなくともインバータ駆動での応急運転が可能となる。この場合、応急運転のフローチャートを図9に示す。この図9では、仮変数iおよびjを用いるが、このiはインバータの各アームのP側とN側の位置を示し、jは故障回数を示している。
【0081】
すなわち、iとインバータ6の各スイッチング素子との対応は、図1にてi=1=X1P側、i=2=X1N側、i=3=Y1P側、i=4=Y1N側、i=5=Z1P側、i=6=Z1N側であり、i=7=X2P側、i=8=X2N側、i=9=Y2P側、i=10=Y2N側、i=11=Z2P側、i=12=Z2N側、である。
【0082】
図9のフローチャートにおいて、過電流異常時の応急運転に際しステップS11では、過電流異常に対応してインバータ出力を停止し、ステップS12へ進む。ステップS12では、仮変数i=1すなわちX1P側位置、j=0すなわち故障回数なしとして、ステップS13へ進む。ステップS13では、i番目(ここでは1)のスイッチング素子をオフ→オンとし、ステップS14へ進む。ステップS14では、ステップS13のi番目(ここでは1番目)のオン動作によって過電流遮断が発生するかどうかを判定し、発生した場合はステップS15へ進み、しなかった場合はステップS17へ進む。電流遮断が発生した場合、ステップS15では、i番目(ここでは1番目)のスイッチング素子を含むアームをP側およびN側共オフのまま固定とし、ステップS16へ進む。ステップ16では、故障回数j=j+1とし、ステップS17へ進む。ステップS17では、i番目(ここでは1番目)のスイッチング素子をオン→オフとし、ステップS18へ進む。ステップS18では、位置をずらしi=i+1とし、ステップS19へ進む。ステップS19では、位置iが12より大きいかどうかを判定し、大きければステップS20へ進み、12以下であればステップS13へ戻ってステップS13〜S18を繰り返す。ステップS20では、故障回数j=0かどうかを判定し、0であれば本制御を終了し、0でなければステップS21へ進む。ステップS21では、j=1かどうかを判定し、1であれば本制御を終了し、そうでなければステップS22へ進む。ステップS22では、次回以降の電動機駆動時は商用電源駆動に切替える事とし、本制御を終了する。なおこの場合、ステップS14での過電流判定は、そのときに動作させているスイッチング素子と同じアームの対になる素子が短絡破壊している際に、短絡電流が検知できることにより不良アームを検出するようにしている。
【0083】
このように制御することで、スイッチング素子の短絡破損が1つ以下の場合には、破損している素子を含む相(アーム)を動作させずに残りの5つの相の動作により、回転磁界を生成し、電動機を回転制御することができる。
【0084】
実施の形態5.
つぎに、この発明の実施の形態5について説明する。この実施の形態5は、図10により、電動機を回転させずに発熱させる方式について説明する。基本的な構成は図1と同様である。
【0085】
図10(a)に示している6相の印加電圧を電動機にかける場合、このような電圧の印加により、U1巻線、V1巻線、W1巻線の回転磁界は時計方向、U2巻線、W2巻線、V2巻線の回転磁界は反時計方向となり、同じ周波数、同じ電圧値であれば図10(b)に示すように合成磁界は往復動となり、回転磁界は発生しない。したがって、電動機は回転せず、発熱効果のみが得られる。
【0086】
このことは、電動機の余熱、および冷凍機圧縮機に適用して電動機周辺の冷媒の気化移動に効果が得られる。なお、冷凍機圧縮機においては液冷媒をそのまま圧縮工程に進めると過負荷により過電流遮断の原因になると共に、圧縮機の機械的破損にもつながるため、この発熱工程は重要である。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように、この電動機の発明によれば、ステータに、互いに機械的および電気的に相対する位置に配置された2組の3相巻線と、各組の3相巻線の結線端子部を外部に引き出す6つの端子と、を備え、2組の3相巻線の各組ごとに設けられた開閉手段に接続される3相商用電源により、2組の3相巻線のうち相対する巻線に相互に同位相の電圧を供給して3相電源を得ることで2極電動機を構成するとともに、前記開閉手段と並列に片導通のスイッチング素子と逆並列の整流素子とで構成した電圧型インバータが接続され、3相商用電源から電力の供給を受けた電圧型インバータにより、2組の3相巻線のうち相対する巻線に相互に逆位相の電圧を供給して6相電源を得ることで4極電動機を構成することにより、従来のように、4極用あるいは2極用の2種類の巻線を個別に巻き込む必要がなくなり、2組の3相巻線の組み合わせという簡単な巻線構造によって、3相商用電源による2極電動機および電圧型インバータによる4極電動機を得ることができる。
【0089】
つぎの電動機の発明によれば、ロータに、永久磁石またはリラクタンストルク対応構造を備えたことにより、高効率の同期電動機を得ることができる。
【0090】
つぎの電動機の発明によれば、ロータに、誘導カゴ型構造を備えたことにより、4極から2極への切替え時、電動機の特性上整合性を保つことができる。
【0091】
つぎの電動機の発明によれば、冷凍装置の圧縮機の駆動用に適用したことにより、圧縮機の動作について、巻線構造を簡単にして高効率、省エネルギの特長を十分発揮することができる。
【0093】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、3相商用電源を開閉手段を介して電動機の1組の3相巻線に接続すると共に、前記開閉手段と並列に片導通のスイッチング素子と逆並列の整流素子とで構成した電圧型インバータを接続し、この開閉手段と電圧型インバータとを電動機の2組の3相巻線に対応して2組設け、電動機駆動中に電圧型インバータを全て開路した後開閉手段を閉路して3相商用電源に切替えることにより、インバータ駆動時の3相及び6相運転を好適に行うことができしかもインバータ駆動時と商用電源駆動時との切替えを円滑に行うことができる。この場合同時切替えが不要となり、切換えに際してサージも防止できる。
【0094】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、3相商用電源で駆動する際には2極電動機となるように開閉手段を結線し、電圧型インバータで駆動する際には、2極電動機または4極電動機となるように前記電圧型インバータ制御することにより、3相電源駆動を電圧型インバータ及び開閉手段にて行い、6相電源駆動を電圧型インバータにて行うことが可能となり、電源駆動の切替えも円滑となる。
【0095】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、インバータ駆動時は、4極同期電動機として動作し、3相商用電源駆動時は2極誘導電動機として動作することにより、電圧型インバータから商用電源への切替えにあって、4極から2極への切替え時、電動機の特性上整合性を保つことができる。
【0096】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、2組の3相電源より6相電圧を生成可能な電圧型インバータはプログラム演算または制御回路により出力波形とキャリア波形の比較によりPWMタイミングを決定する方式をとり、2極電動機として制御する場合に、同相の電圧を発生するインバータ・アームのPWM制御時に位相反転したキャリア波形を用いることにより、位相を反転したキャリア波形を用いるのみにより3相および6相のうち容易に3相電源を得ることができて2極電動機を得ることができる。また、キャリア波形の周波数成分の相殺によりキャリア音の低減、PWMスイッチングノイズのキャンセル効果による低ノイズ化および漏洩電流低減、鉄損等の損失も減少、平滑コンデンサのストレスも抑制につながる。
【0097】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、2組の3相電源より6相電圧を生成可能な電圧型インバータはプログラム演算または制御回路により出力波形とキャリア波形の比較によりPWMタイミングを決定する方式をとり、4極電動機として制御する場合に、逆相の電圧を発生するインバータ・アームのPWM制御時に適用する駆動信号は、一方の3相電源対応の各信号を上アームと下アームで入れ替えて適用することにより、位相を反転したキャリア波形を用いかつ駆動信号を上アームと下アームで入れ替えるのみにより容易に6相電源を得ることができて4極電動機を得ることができる。また、キャリア波形の周波数成分の相殺によりキャリア音の低減、PWMスイッチングノイズのキャンセル効果による低ノイズ化および漏洩電流低減、鉄損等の損失も減少、平滑コンデンサのストレスも抑制につながる。
【0098】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、電圧型インバータの各アームは互いに近接し、同一の筐体に固定されていることにより、キャリアの周波数成分の逆位相に起因してノイズ成分のキャンセル効果を向上することができ、互いに近接配置したアームにより対地間発生ノイズ成分のキャンセル効果を向上することができる。
【0099】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、電圧型インバータと電動機を接続する配線は互いに近接していることにより、キャリアの周波数成分の逆位相に起因してノイズ成分のキャンセル効果を向上することができる。
【0100】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、6相の電圧型インバータに、スイッチング素子破損検出手段を設け、破損を検出した相は常時オフとしてその他の相の制御のみで電動機を駆動することにより、短絡破損が1つ以下の場合には、破損している素子を含む相(アーム)を動作させずに残りの5つの相の動作により、回転磁界を生成し、電動機を回転制御することができる。
【0101】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、6相の電圧型インバータを、2組の3相出力インバータの出力を互いに回転磁界をキャンセルするように制御する拘束運転制御手段を備えたことにより、電動機は回転せず、発熱効果のみが得られ、排熱利用として電動機の余熱、および冷凍機圧縮機に適用して電動機周辺の冷媒の気化移動に効果が得られる。
【00102】
つぎの電動機の駆動装置の発明によれば、冷凍装置の圧縮機の駆動に適用したことにより、高効率というメリットとインバータ駆動時と商用電源駆動時の機械回転数のマッチングとを簡単な構成で可能とすることにより、冷凍装置の圧縮機にとって好適な駆動装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1にかかる全体構成図である。
【図2】 この発明における実施の形態1にかかる電動機のステータの構成図及び結線の説明図である。
【図3】 この発明における実施の形態1にかかる2極電動機の動作電圧波形図である。
【図4】 この発明における実施の形態1にかかる4極電動機の動作電圧波形図である。
【図5】 この発明における実施の形態2にかかる制御フローチャートである。
【図6】 この発明における実施の形態1にかかる2極電動機の動作電圧生成法についての波形図である。
【図7】 この発明における実施の形態1にかかる4極電動機の動作電圧生成法についての波形図である。
【図8】 この発明における実施の形態3にかかる構造概念図である。
【図9】 この発明における実施の形態4にかかる制御フローチャートである。
【図10】 本発明における実施の形態5にかかる電動機動作電圧波形図及び概念図である。
【符号の説明】
1 3相電源、2 電動機、3 開閉手段、4 整流手段、5 直流平滑用コンデンサ、6 インバータ、7 ステータ鉄心。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor and a driving device thereof, and more particularly to an electric motor used for a refrigeration apparatus or the like.
[0002]
[Prior art]
In refrigeration / air-conditioning devices (hereinafter referred to as refrigeration devices), the drive of inverters for compressor motors and the use of synchronous motors for compressor motors are progressing due to demands for higher efficiency. That is, from the viewpoint of the synchronous machine, the use of a permanent magnet type synchronous motor and a reluctance type synchronous motor can be cited, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-346364 discloses the application of this permanent magnet type synchronous motor.
[0003]
In addition, in applications where this permanent magnet type synchronous motor is operated with a commercial power supply, for example, a configuration as a self-starting synchronous motor with a cage as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-003864 is proposed, For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-130824 and 2001-258224, a configuration is proposed in which an inverter is started and switched to a commercial power source.
[0004]
Based on this, driving motors for compressor applications are generally driven by high-speed rotation using a two-pole motor. However, when using a synchronous motor, a multi-pole machine with four or more poles is a countermeasure for efficiency and vibration. The necessary machine rotation speed is secured by supplying a high-frequency power supply voltage higher than the commercial power supply by inverter operation.
[0005]
Here, in the case of a compressor, especially in the case of a refrigerator, it is also necessary to perform an emergency operation in which the compressor is continuously driven by a commercial power supply even when the inverter is damaged. During this emergency operation, the machine rotates during commercial power supply operation and during operation by the inverter. The difference in number, that is, the lack of refrigeration capacity particularly during rated operation, is a problem that should be avoided.
[0006]
In the conventional electric motor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-157427 discloses the problem of achieving both the advantage of the high efficiency of the synchronous machine and the matching of the machine rotational speed when driving the inverter and the commercial power source. As disclosed, the operation as a 4-pole synchronous motor and the operation as a 2-pole induction motor are realized by switching the stator winding to one corresponding to each of the 2-pole and 4-pole. Japanese Patent Laid-Open No. 2001-227778 discloses that a compressor motor is operated by a two-pole permanent magnet synchronous motor.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Focusing on conventional motors used for compressors of refrigeration systems, for example, rotation control was performed by frequency control using an inverter using a 4-pole permanent magnet type synchronous motor and a reluctance type synchronous motor. The problem like this has arisen. That is, in the stator winding switching method corresponding to 2 poles and 4 poles, the characteristics in each operation can be individually adjusted, so there is no problem, but two types of windings are wound on the stator. Therefore, the increase in size and cost is inevitable.
[0008]
The present invention has been made in view of the above, and solves the problem of the high efficiency of the synchronous machine and the matching of the machine rotation speed when driving the inverter and the commercial power supply with a simpler configuration, and further for four poles. Alternatively, it is an object of the present invention to provide an electric motor that does not require two types of windings for two poles to be individually wound and a driving device thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric motor according to the present invention comprises two sets of three-phase windings disposed on a stator at positions that are mechanically and electrically opposed to each other, and connection terminals for the three-phase windings of each set. With 6 terminals to pull out the part to the outside Voltages of the same phase are supplied to opposite windings of two sets of three-phase windings by a three-phase commercial power source connected to switching means provided for each set of two sets of three-phase windings. Thus, a two-pole electric motor is constructed by obtaining a three-phase power source, and a voltage type inverter composed of a one-way switching element and an anti-parallel rectifier element is connected in parallel with the opening / closing means. A four-pole motor is configured by supplying a six-phase power source by supplying voltages of opposite phases to opposite windings of two sets of three-phase windings by a voltage-type inverter supplied with electric power. It is characterized by that.
[0010]
According to the present invention, as in the prior art There is no need to separately wind two types of windings for 4 poles or 2 poles, and a simple winding structure consisting of two sets of three-phase windings, a two-pole motor and a voltage type inverter with a three-phase commercial power supply 4-pole motor by Can be obtained.
[0013]
The electric motor according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the rotor is provided with a permanent magnet or a reluctance torque support structure.
[0014]
According to the present invention, a highly efficient synchronous motor can be obtained.
[0015]
The electric motor according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the rotor has an induction cage structure.
[0016]
According to the present invention, consistency can be maintained in terms of the characteristics of the motor when switching from four poles to two poles.
[0017]
The electric motor according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the electric motor is applied to drive a compressor of a refrigeration apparatus.
[0018]
According to the present invention, with respect to the operation of the compressor, the winding structure can be simplified and the features of high efficiency and energy saving can be sufficiently exhibited.
[0021]
An electric motor drive device according to the next invention is configured to connect a three-phase commercial power source to a set of three-phase windings of an electric motor via an opening / closing means, and a reverse-parallel switching element in parallel with the opening / closing means. A voltage type inverter composed of a rectifier element is connected, and two sets of this switching means and voltage type inverter are provided corresponding to the two sets of three-phase windings of the motor, and all the voltage type inverters are opened during driving of the motor. The rear opening / closing means is closed and switched to a three-phase commercial power source.
[0022]
According to the present invention, it is possible to suitably perform the three-phase and six-phase operations when driving the inverter, and it is possible to smoothly switch between the inverter driving and the commercial power source driving. In this case, simultaneous switching becomes unnecessary, and surge can be prevented at the time of switching.
[0023]
The motor drive device according to the next invention is the above-described invention, wherein the open / close means is connected so as to be a two-pole motor when driven by a three-phase commercial power supply, and when driven by a voltage type inverter, The voltage type inverter control is performed so as to be a pole motor or a quadrupole motor.
[0024]
According to the present invention, it is possible to perform the three-phase power drive by the inverter and the opening / closing means and the six-phase power drive by the voltage type inverter, and the switching of the power drive becomes smooth.
[0025]
The motor drive apparatus according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the inverter operates as a four-pole synchronous motor when the inverter is driven, and operates as a two-pole induction motor when the three-phase commercial power source is driven.
[0026]
According to the present invention, when switching from a voltage type inverter to a commercial power source and switching from four poles to two poles, consistency can be maintained in terms of the characteristics of the motor.
[0027]
In the motor drive apparatus according to the next invention, in the above invention, the voltage type inverter capable of generating a six-phase voltage from two sets of three-phase power supplies has a PWM timing based on comparison of an output waveform and a carrier waveform by a program calculation or a control circuit. When the control is performed as a two-pole motor, a carrier waveform whose phase is inverted at the time of PWM control of the inverter arm that generates a common-phase voltage is used.
[0028]
According to the present invention, it is possible to easily obtain a three-phase power source out of three phases and six phases only by using a carrier waveform having an inverted phase, thereby obtaining a two-pole motor. In addition, carrier frequency is canceled by canceling the frequency component of the carrier waveform, the noise is reduced by the cancellation effect of PWM switching noise, the leakage current is reduced, the loss such as iron loss is reduced, and the stress of the smoothing capacitor is also suppressed.
[0029]
In the motor drive apparatus according to the next invention, in the above invention, the voltage type inverter capable of generating a six-phase voltage from two sets of three-phase power supplies has a PWM timing based on comparison of an output waveform and a carrier waveform by a program calculation or a control circuit. The drive signal applied during PWM control of the inverter arm that generates a reverse-phase voltage when controlling as a four-pole motor is used for each of the three-phase power supply signals. It is characterized by being exchanged with an arm.
[0030]
According to this invention, it is possible to easily obtain a 6-phase power source by using a carrier waveform having an inverted phase and exchanging the drive signal between the upper arm and the lower arm, thereby obtaining a four-pole motor. In addition, carrier frequency is canceled by canceling the frequency component of the carrier waveform, the noise is reduced by the cancellation effect of PWM switching noise, the leakage current is reduced, the loss such as iron loss is reduced, and the stress of the smoothing capacitor is also suppressed.
[0031]
The motor drive apparatus according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the arms of the voltage type inverter are close to each other and fixed to the same casing.
[0032]
According to the present invention, the noise component canceling effect can be improved due to the reverse phase of the frequency component of the carrier, and the canceling effect of the noise component generated between the grounds can be improved by the arms arranged close to each other.
[0033]
The motor drive apparatus according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the wiring connecting the voltage type inverter and the motor is close to each other.
[0034]
According to the present invention, it is possible to improve the noise component cancellation effect due to the reverse phase of the frequency component of the carrier.
[0035]
In the motor drive device according to the next invention, in the above invention, the six-phase voltage type inverter is provided with a switching element breakage detecting means, and the phase in which the breakage is detected is always off, and the motor is controlled only by controlling the other phases. It is characterized by being driven.
[0036]
According to the present invention, when the short circuit breakage is 1 or less, the rotating magnetic field is generated by the operation of the remaining five phases without operating the phase (arm) including the damaged element, and the electric motor is The rotation can be controlled.
[0037]
According to another aspect of the present invention, there is provided an electric motor drive device comprising the restraint operation control means for controlling the six-phase voltage type inverters so that the outputs of the two sets of three-phase output inverters cancel each other from the rotating magnetic field. It is characterized by that.
[0038]
According to the present invention, the electric motor does not rotate, and only a heat generation effect is obtained, and the residual heat of the electric motor is used as exhaust heat, and the effect of vaporization movement of the refrigerant around the electric motor is obtained by applying it to the refrigerator compressor.
[0039]
The electric motor drive device according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the electric motor drive device is applied to drive a compressor of a refrigeration apparatus.
[0040]
According to the present invention, it is possible to obtain a drive device suitable for a compressor of a refrigeration apparatus by enabling a high-efficiency merit and matching of machine rotation speeds when driving an inverter and a commercial power supply with a simple configuration. I was able to.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0042]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a circuit configuration of an electric motor and a driving apparatus thereof according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the electric motor and its driving device are inserted between a three-phase power source 1, a motor 2 having a total of six terminals including U 1, V 1, W 1, U 2, V 2, and W 2, and between the three-phase power source 1 and the motor 2. Opening / closing means 3 (divided into 3A and 3B in the figure), rectifying means 4 of the three-phase power source 1, DC smoothing capacitor 5, voltage type six-phase inverter 6 (divided into three-phase inverters 6A and 6B in the figure) Consists of.
[0043]
Here, the opening / closing means 3 contacts and separates the three phases of the R, S, and T phases of the three-phase power source 1 and the terminals U1, V1, and W1 (3A side) U2, V2, and W2 (3B side) of the electric motor 2. R, U1, U2, S, V1, V2, T, W1, W2 correspond to each other.
[0044]
As for the inverter 6, the inverter output arms X1, Y1, Z1 (6A side) X2, Y2, Z2 (6B side) and the terminals U1, V1, W1, U2, V2, and W2 of the electric motor 2 are connected. X1 and U1, Y1 and V1, Z1 and W1, X2 and U2, Y2 and V2, and Z2 and W2 correspond to each other.
[0045]
Further, the stator of the electric motor 2 having the terminals U1, V1, W1, U2, V2, and W2 is configured as shown in FIG. In FIG. 2, for the sake of simplicity, a concentrated winding structure is shown, but the concept is the same for distributed winding.
[0046]
In FIG. 2A, the stator iron core 7 is formed with six salient poles (concentrated winding salient poles in FIG. 2) every 60 ° in mechanical angle, and each salient pole has a winding end U1A.・ U1 winding with U1B, V1 winding with winding ends V1A and V1B, W1 winding with winding ends W1A and W1B, U2 winding with winding ends U2A and U2B, winding ends V2A and V2B And a W2 winding having winding ends W2A and W2B are wound, and an N pole is formed on the black circle side by energization from the winding ends A to B of each winding. In addition, each phase of the U1 winding, the V1 winding, the W1 winding, the U2 winding, the V2 winding, and the W2 winding is arranged in the order of U1, W2, V1, U2, W1, and V2 in the clockwise direction. The windings U2, V1 and V2, and W1 and W2 are opposed to each other. That is, two sets of three-phase windings that are positioned so as to be mechanically opposed to each other are arranged in each winding of the stator.
[0047]
Here, the U1 winding is wound such that the side that is not close to the rotor becomes the N pole of the magnet when a current flows in the direction from the winding end U1A to U1B. The W2 winding is wound so that the side close to the rotor becomes the N pole of the magnet when a current flows from the winding end W2A to W2B. Furthermore, the V1 winding is wound so that the side that is not close to the rotor becomes the N pole of the magnet when a current flows in the direction from the winding end V1A to V1B. Further, the U2 winding is wound so that the side close to the rotor opposite to the U1 winding is the N pole of the magnet when a current flows in the direction from the winding end U2A to U2B. The W1 winding is wound such that when a current flows in the direction from the winding end W1A to W1B, the side not close to the rotor opposite to the W2 winding is the N pole of the magnet. The V2 winding is wound so that the side close to the rotor opposite to the V1 winding is the N pole of the magnet when a current flows in the direction from the winding end V2A to V2B.
[0048]
As shown in FIG. 2 (b), there are two types of connection methods for stator windings that take such a winding state: Δ connection and Y connection. Δ connection is as follows: U1 terminal at winding ends U1A and W1B, V1 terminal at winding ends U1B and V1A, W1 terminal at winding ends V1B and W1A, W2 terminal at winding ends V2B and W2A, and winding end W2B. U2A is connected to the U2 terminal, and winding ends U2B and V2A are connected to the V2 terminal.
[0049]
As the Y connection, the winding ends U1B, V1B, and W1B constitute a first neutral point, and the winding ends U2B, V2B, and W2B constitute a second neutral point, and the winding end U1A is a U1 terminal, The winding end V2A is connected to the V2 terminal, the winding end W1A is connected to the W1 terminal, the winding end U2A is connected to the U2 terminal, the winding end V2A is connected to the V2 terminal, and the winding end W2A is connected to the W2 terminal.
[0050]
Under such a configuration, voltages are applied to the U, V, and W windings of each phase as shown in FIG. 3, and U1 = U2 and V1 = V. 2 , W1 = W2 (where = means the same phase), a two-pole motor can be configured clockwise in the drawing by applying a three-phase voltage in the U → V → W phase rotation direction. As shown in FIG. 4, voltages are applied to the U, V, and W windings of each phase, and U1 = −U2, V1 = −V2, and W1 = −W2 (where “−” means reverse phase) A four-pole motor can be configured clockwise in the drawing by applying a six-phase voltage consisting of in the direction of phase rotation of U → W → V. That is, the stator has two sets of three-phase windings that are electrically opposed to each other (electrically in phase or in phase).
[0051]
In FIG. 1, the connection of the opening / closing means 3 is U1 = U2 and V1 = V with respect to the three-phase power source 1. 2 , W1 = W2 is connected, so it is compatible with two-pole motors. The inverter 6 can cope with both two and four poles by realizing each arm output state equivalent to the voltage application state of FIGS. 3 and 4 by PWM control.
[0052]
U1 = U2, V1 = V on the U, V, W windings of each phase 2 When a two-pole motor that applies a three-phase voltage consisting of W1 = W2 in the direction of phase rotation of U → V → W is to be achieved by inverter driving, as shown in FIG. A contrivance is made such that carriers that are triangular waves for cutting a voltage waveform that is a sine wave are reversed in phase with respect to the three-phase inverter 6A / 6B.
[0053]
In FIG. 6, the output PWM waveform generation state of the half cycle of each phase where U1 = U2 is shown as a representative example, but the same applies to other phases and other phases. In FIG. 6, PWM is a principle in which a triangular wave of a carrier cycle and a voltage waveform are superimposed and generated by comparing both waveforms to obtain a rectangular wave as shown, and at the rising and falling times of this rectangular wave. Inverter commutation takes place.
[0054]
Here, as shown in the figure, the same voltage waveforms applied to the windings U1 and U2 are compared with a triangular wave having an opposite phase, so that the arms X1 and X2 of the inverter 6 are crossed at the intersection of both waveforms. The switching element is turned on and off, but the phase of the carrier frequency component contained in the output waveform which is a rectangular wave is inverted due to the triangular wave having the opposite phase.
[0055]
This cancels out the frequency component of the carrier waveform, leading to a reduction in carrier sound. Further, it is possible to realize a reduction in noise by a canceling effect of PWM switching noise based on the carrier waveform and a reduction in leakage current as one of the influences.
[0056]
Further, since the total carrier component current flowing through the iron core is reduced by the canceling effect, the loss such as iron loss is reduced, and a cost reduction effect such as an increase in the thickness of the iron core material can be expected.
[0057]
Similarly, the total carrier component current decreases due to the canceling effect, so that the inflow and outflow of current to the smoothing capacitor is canceled out, and stress on this capacitor is also suppressed. And cost reduction can be expected.
[0058]
Although a general triangular wave comparison method is used here as a PWM waveform generation method, the same effect can be obtained by changing the vector output order in other methods such as vector pattern selection.
[0059]
A voltage is applied to the U, V, and W windings of each phase described above, and a 6-phase voltage including U1 = −U2, V1 = −V2, and W1 = −W2 is applied in the phase rotation direction of U → W → V. Even when trying to achieve a four-pole motor to be driven by an inverter, a carrier that is a triangular wave that cuts a voltage waveform that is a sine wave having opposite phases as shown in FIG. The idea is to make it out of phase.
[0060]
In FIG. 7, the output PWM waveform generation state of a half cycle of U1 = −U2 is shown as a representative example, but the same applies to other phases and other phases. In FIG. 7, as in FIG. 6, the PWM is generated by comparing the triangular waveform of the carrier period and the voltage waveform and comparing the two waveforms in principle to obtain a rectangular wave as shown in the figure. The commutation of the inverter is performed at the time of falling. Also here, as shown in the figure, the opposite phase voltage waveforms applied to the windings U1 and U2 are compared with the opposite phase triangular wave, so that the arm of the inverter 6 is crossed at the intersection of both waveforms. The switching elements X1 and X2 are on / off controlled.
[0061]
Here, as shown in FIG. 7, in the actual PWM output, a slight blank period Td (upper and lower short-circuit prevention period) is provided to prevent the upper arm and the lower arm from being simultaneously turned on. Further, when the U2 winding output is generated with respect to the U1 winding output in order to obtain a four-pole motor, the drive signals for the upper arm and the lower arm are switched. By doing so, the U2 winding output waveform is in reverse phase with respect to the U1 winding.
[0062]
As a result, the frequency component of the carrier waveform is canceled, so that carrier noise can be reduced, noise can be reduced due to the effect of canceling PWM switching noise, and leakage current can be reduced as one of the effects. In particular, in this control, since the rising / falling waveforms of the output voltage rectangular wave in the U1 winding and the U2 winding are completely at the same timing in the opposite directions as shown in the figure, the noise and leakage current canceling effect is Very large.
[0063]
Further, since the total carrier component current flowing through the iron core is reduced due to the canceling effect, a cost reduction effect such as an increase in the thickness of the iron core material can be expected.
[0064]
Similarly, the total carrier component current is reduced due to the canceling effect, so that the stress on the smoothing capacitor is also suppressed, and it is possible to expect a longer life and / or a reduction in the size and cost of parts corresponding to the longer life.
[0065]
Although a general triangular wave comparison method is used here as a PWM waveform generation method, the same applies to other methods such as vector pattern selection because of the operation at the drive signal level of each generated upper and lower arm. The effect is obtained.
[0066]
Here, the rotor side structure as an electric motor is not particularly shown, but considering the compatibility between the effect of starting and operation with a commercial power source as an induction machine and the efficiency during normal operation as a synchronous machine, From the viewpoint of securing the machine speed in the operating state, it is effective to apply a 4-pole synchronous rotor with a cage so that it can be operated as a 2-pole induction machine and a 4-pole synchronous machine. And as a structure of a synchronous rotor here, a permanent magnet built-in type and a reluctance torque type structure can be utilized.
[0067]
In addition, as an application of the electric motor and its driving device described above, a compressor driving of a refrigeration device is effective as a product that requires both energy saving and an emergency operation request when a partial function of the device is lost. It is believed that there is. Normally, high-efficiency energy-saving operation is realized as a four-pole synchronous machine by inverter operation, and when one of the three-phase inverters 6A or 6B of the inverter 6 is damaged, two poles are supplied by a commercial power source by turning on the switching means 3. Operation can be continued as an induction machine. By making the rated machine rotation speed in a 4-pole synchronous machine equivalent to a 2-pole induction machine, it is possible to maintain the consistency of characteristics as an electric motor.
[0068]
In a normal inverter control system, a three-phase output is common, but this time, both the three-phase output and the six-phase output are driven as a six-phase inverter. In addition to the effects of low noise and low noise as described above, this also expects the effect of suppressing component costs based on the increase in market distribution due to the downsizing of the inverter main circuit elements due to the fact that the required capacity of the elements is halved. Yes. In particular, when the element capacity can be reduced to 30-50A or less by using 6 phases, the current component price level is extremely cost-effective with respect to the capacity because the inverter parts are changed from the module structure to the DIP or SIP structure. The I can expect a lot.
[0069]
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the configuration of FIG. 1, the number of phases of the electric motor 2, the opening / closing means 3, and the inverter 6 is not limited to six, but may be three. However, in any case, the effect is particularly effective when the electric motor is a synchronous machine. A control method for switching from a certain inverter operation to commercial power operation will be described. Here, a case will be described in which the number of poles when the inverter is driven and when the commercial power source is driven is the same.
[0070]
In FIG. 5, it is determined in step S1 whether or not the inverter is operating. If it is operating, the process proceeds to step S2, and if the inverter is not operating, this control is terminated. In step S2, it is determined whether or not the phases of the inverter output and the power supply voltage match. If they match, the process proceeds to step S3. If they do not match, this control is terminated. In step S3, all output switching elements of the inverter are turned off (open), and the process proceeds to step S4. In step S4, the commercial power supply switching means 3 is turned on (closed), and this control is terminated.
[0071]
As can be seen from the description of FIG. 5, when switching between the inverter power supply and the commercial power supply, it is not necessary to measure the timing of supplying voltage simultaneously from both power supplies, and when the voltage supply from the inverter output is stopped. There is a feature that it is not necessary to have an opening / closing means for opening the output circuit.
[0072]
Here, the behavior until the inverter power supply is shut off in step S3 and connected to the commercial power supply in step S4 will be further described. In this case, in the switching from the inverter power source to the commercial power source, the processing of the motor current at the time of switching is a problem of the generation of a surge voltage due to the interruption of the continuity current. During this switching, the motor is used for the return of the inverter. A surge voltage is not generated because a path is secured for the current that is connected to the DC smoothing capacitor via the diode, that is, the current that continues to flow through the motor.
[0073]
After switching to the commercial power supply, the inverter freewheeling diode is always connected, but for the inverter 6, only the rectification operation from the secondary side is added, and the smoothing capacitor 5 has already been connected. There is no particular problem when the battery is fully charged. Also, for the electric motor 2, only the rectifying means 4 is connected to the three-phase power source 1 in parallel with the electric motor 2, and the operation is not affected.
[0074]
In addition, since the return diode of the inverter 6 remains connected even when the commercial power supply is shut off, a flow path for the motor continuity at the time of the shut-off is ensured, and an effect of suppressing the surge voltage is obtained.
[0075]
Thus, in the synchronous switching during operation from the inverter power supply to the commercial power supply, it is not necessary to configure a particularly complicated circuit, and smooth switching can be realized. The above-described switching operation is often required for a synchronous machine that is difficult to start, but the same control can be performed by an induction machine in order to eliminate the loss caused by the inverter.
[0076]
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a structural measure for noise suppression in the configuration of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a heat sink 8 for heat dissipation and a connection wiring 9 to which the inverter 6 is fixed. That is, the inverter 6A / 6B is fixed on the heat sink 8, and the output of the inverter 6A / 6B is connected to the electric motor 2 through the connection wiring 9. In this case, the connection wiring 9 has the U1 terminal and U2 terminal of the inverter output, the V1 terminal and V2 terminal, and the W1 terminal and W2 terminal close to each other. These close wirings are controlled so that the carrier frequency components are in opposite phases during inverter operation, and the cancellation effect is increased by arranging them close to each other.
[0077]
As for the noise generated between the ground due to the switching operation of each inverter element, it is effective to arrange the inverter elements in the vicinity of each other in order to increase the effect of canceling the noise component between the elements arranged in the vicinity through the heat sink. It is.
[0078]
When the above concept is expanded, it is also effective for noise cancellation to arrange opposing arms such as U1 terminal and U2 terminal in the same module.
[0079]
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, an emergency operation at the time of an overcurrent abnormality due to an inverter operation will be described with reference to FIG.
[0080]
As shown in FIG. 1, in the case of applying a 6-phase inverter having 2 sets of 3 phases, a rotating magnetic field can be secured although an increase in distortion is caused for an output phase loss for one phase. Even without switching to the power supply drive, an emergency operation with an inverter drive is possible. In this case, a flowchart of emergency operation is shown in FIG. In FIG. 9, temporary variables i and j are used, where i indicates the positions on the P side and N side of each arm of the inverter, and j indicates the number of failures.
[0081]
That is, the correspondence between i and each switching element of the inverter 6 is as follows: i = 1 = X1P side, i = 2 = X1N side, i = 3 = Y1P side, i = 4 = Y1N side, i = 5 in FIG. = Z1P side, i = 6 = Z1N side, i = 7 = X2P side, i = 8 = X2N side, i = 9 = Y2P side, i = 10 = Y2N side, i = 11 = Z2P side, i = 12 = Z2N side.
[0082]
In the flowchart of FIG. 9, in the emergency operation at the time of an overcurrent abnormality, in step S11, the inverter output is stopped in response to the overcurrent abnormality, and the process proceeds to step S12. In step S12, the temporary variable i = 1, that is, the position on the X1P side, j = 0, that is, the number of failures is assumed, and the process proceeds to step S13. In step S13, the i-th (here, 1) switching element is turned from OFF to ON, and the process proceeds to step S14. In step S14, it is determined whether or not an overcurrent interruption occurs due to the i-th (here, the first) ON operation in step S13. If it occurs, the process proceeds to step S15, and if not, the process proceeds to step S17. When the current interruption occurs, in step S15, the arm including the i-th (here, the first) switching element is fixed to be off at both the P side and the N side, and the process proceeds to step S16. In step 16, the number of failures j = j + 1 is set, and the process proceeds to step S17. In step S17, the i-th (here, the first) switching element is turned from on to off, and the process proceeds to step S18. In step S18, the position is shifted to i = i + 1, and the process proceeds to step S19. In step S19, it is determined whether or not the position i is larger than 12. If it is larger, the process proceeds to step S20, and if it is 12 or less, the process returns to step S13 and steps S13 to S18 are repeated. In step S20, it is determined whether or not the number of failures j = 0. If it is 0, the present control is terminated, and if it is not 0, the process proceeds to step S21. In step S21, it is determined whether j = 1, and if it is 1, this control is terminated, and if not, the process proceeds to step S22. In step S22, at the time of driving the motor after the next time, switching to commercial power supply driving is performed, and this control is finished. In this case, the overcurrent determination in step S14 detects a defective arm by detecting a short-circuit current when an element paired with the same arm as the switching element operated at that time is short-circuited. I am doing so.
[0083]
By controlling in this way, when the short-circuit damage of the switching element is 1 or less, the rotating magnetic field is generated by the operation of the remaining five phases without operating the phase (arm) including the damaged element. It is possible to generate and control the rotation of the electric motor.
[0084]
Embodiment 5. FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, a method of generating heat without rotating an electric motor will be described with reference to FIG. The basic configuration is the same as in FIG.
[0085]
When the six-phase applied voltages shown in FIG. 10A are applied to the motor, the rotating magnetic fields of the U1, V1, and W1 windings are applied clockwise, U2 winding, The rotating magnetic fields of the W2 winding and the V2 winding are counterclockwise. When the same frequency and the same voltage value are used, the combined magnetic field reciprocates as shown in FIG. 10B, and no rotating magnetic field is generated. Therefore, the electric motor does not rotate and only the heat generation effect is obtained.
[0086]
This is effective for the residual heat of the electric motor and the vaporization movement of the refrigerant around the electric motor when applied to the refrigerator compressor. In the refrigerator compressor, if the liquid refrigerant is advanced to the compression process as it is, it causes overcurrent interruption due to overload and leads to mechanical breakage of the compressor, so this heat generation process is important.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of this electric motor, two sets of three-phase windings disposed on the stator at positions that are mechanically and electrically opposed to each other, and connection terminals of the three-phase windings of each set With 6 terminals to pull out the part to the outside Voltages of the same phase are supplied to opposite windings of two sets of three-phase windings by a three-phase commercial power source connected to switching means provided for each set of two sets of three-phase windings. Thus, a two-pole electric motor is constructed by obtaining a three-phase power source, and a voltage type inverter composed of a one-way switching element and an anti-parallel rectifier element is connected in parallel with the opening / closing means. A four-pole motor is configured by supplying a six-phase power source by supplying voltages of opposite phases to opposite windings of two sets of three-phase windings by a voltage-type inverter supplied with electric power. As usual, There is no need to separately wind two types of windings for 4 poles or 2 poles, and a simple winding structure consisting of two sets of three-phase windings, a two-pole motor and a voltage type inverter with a three-phase commercial power supply 4-pole motor by Can be obtained.
[0089]
According to the next invention of the electric motor, the rotor can be provided with a permanent magnet or a reluctance torque compatible structure, whereby a highly efficient synchronous motor can be obtained.
[0090]
According to the next electric motor invention, the rotor is provided with an induction cage structure, so that the consistency of the electric motor can be maintained when switching from four poles to two poles.
[0091]
According to the next invention of the electric motor, by applying it for driving the compressor of the refrigeration system, the winding structure can be simplified for the operation of the compressor, and the features of high efficiency and energy saving can be sufficiently exhibited. .
[0093]
According to the following motor drive device invention, a three-phase commercial power source is connected to a set of three-phase windings of an electric motor through switching means, and a one-way switching element is connected in reverse parallel to the switching means. The voltage type inverter composed of the rectifier element is connected, and two sets of this switching means and voltage type inverter are provided corresponding to the two sets of three-phase windings of the motor, and all the voltage type inverters are opened while the motor is driven. After that, by closing the opening / closing means and switching to the three-phase commercial power source, it is possible to suitably perform the three-phase and six-phase operation at the time of driving the inverter and to smoothly switch between the inverter driving time and the commercial power source driving time. be able to. In this case, simultaneous switching becomes unnecessary, and surge can be prevented at the time of switching.
[0094]
According to the following motor drive device invention, when driving with a three-phase commercial power source, the opening / closing means is connected so as to be a two-pole motor, and when driving with a voltage-type inverter, a two-pole motor or 4 By controlling the voltage type inverter so as to be a pole motor, it becomes possible to perform three-phase power drive with the voltage type inverter and switching means, and to perform six-phase power source drive with the voltage type inverter. Will also be smooth.
[0095]
According to the following motor drive device invention, when the inverter is driven, it operates as a 4-pole synchronous motor, and when the 3-phase commercial power source is driven, it operates as a 2-pole induction motor. When switching from 4 poles to 2 poles, consistency can be maintained due to the characteristics of the motor.
[0096]
According to the following motor drive device invention, a voltage-type inverter capable of generating a six-phase voltage from two sets of three-phase power supplies determines the PWM timing by comparing the output waveform and the carrier waveform by a program calculation or control circuit. In the case of controlling as a two-pole motor, by using a carrier waveform whose phase is inverted during PWM control of the inverter arm that generates a voltage of the same phase, only using the carrier waveform whose phase is reversed, the three-phase and the six-phase Among them, a three-phase power source can be easily obtained and a two-pole motor can be obtained. In addition, carrier frequency is canceled by canceling the frequency component of the carrier waveform, the noise is reduced by the cancellation effect of PWM switching noise, the leakage current is reduced, the loss such as iron loss is reduced, and the stress of the smoothing capacitor is also suppressed.
[0097]
According to the following motor drive device invention, a voltage-type inverter capable of generating a six-phase voltage from two sets of three-phase power supplies determines the PWM timing by comparing the output waveform and the carrier waveform by a program calculation or control circuit. When controlling as a four-pole motor, the drive signal applied during PWM control of the inverter arm that generates reverse-phase voltage is to replace each signal corresponding to one three-phase power supply between the upper arm and the lower arm. By applying this, it is possible to easily obtain a 6-phase power source by using a carrier waveform having an inverted phase and exchanging drive signals between the upper arm and the lower arm, thereby obtaining a four-pole motor. In addition, carrier frequency is canceled by canceling the frequency component of the carrier waveform, the noise is reduced by the cancellation effect of PWM switching noise, the leakage current is reduced, the loss such as iron loss is reduced, and the stress of the smoothing capacitor is also suppressed.
[0098]
According to the next motor drive device invention, the arms of the voltage type inverter are close to each other and fixed to the same housing, so that the noise component can be canceled due to the reverse phase of the frequency component of the carrier. The effect can be improved, and the effect of canceling the noise component generated between the grounds can be improved by the arms arranged close to each other.
[0099]
According to the next motor drive device invention, the wiring connecting the voltage type inverter and the motor is close to each other, thereby improving the noise component canceling effect due to the reverse phase of the carrier frequency component. Can do.
[0100]
According to the following motor drive device invention, the switching element breakage detecting means is provided in the 6-phase voltage type inverter, the phase where the breakage is detected is always off, and the motor is driven only by controlling the other phases. If the number of short-circuit breakage is 1 or less, a rotating magnetic field is generated by operating the remaining five phases without operating the phase (arm) including the damaged element, and the motor can be controlled to rotate. it can.
[0101]
According to the next invention of the motor drive device, the six-phase voltage type inverter is provided with the restraint operation control means for controlling the outputs of the two sets of the three-phase output inverters so as to cancel the rotating magnetic field with each other. The electric motor does not rotate and only the heat generation effect is obtained, and the residual heat of the electric motor is used as exhaust heat, and the effect of vaporization movement of the refrigerant around the electric motor is obtained by applying it to the refrigerator compressor.
[00102]
According to the following motor drive device invention, by applying to the drive of the compressor of the refrigeration system, the advantage of high efficiency and the matching of the machine speed at the time of inverter drive and commercial power supply drive can be made with a simple configuration. By making it possible, a drive device suitable for the compressor of the refrigeration apparatus could be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram according to a first embodiment of the present invention;
FIGS. 2A and 2B are a configuration diagram and a connection diagram of a stator of the electric motor according to the first embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 3 is an operating voltage waveform diagram of the two-pole motor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an operating voltage waveform diagram of the four-pole motor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a control flowchart according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a waveform diagram for an operating voltage generation method for the two-pole motor according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a waveform diagram for an operating voltage generation method for the four-pole motor according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a structural conceptual diagram according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 9 is a control flowchart according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an electric motor operating voltage waveform diagram and conceptual diagram according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 three-phase power source, 2 electric motor, 3 opening / closing means, 4 rectifying means, 5 DC smoothing capacitor, 6 inverter, 7 stator core.

Claims (14)

ステータに、互いに機械的および電気的に相対する位置に配置された2組の3相巻線と、各組の3相巻線の結線端子部を外部に引き出す6つの端子と、を備え
2組の3相巻線の各組ごとに設けられた開閉手段に接続される3相商用電源により、2組の3相巻線のうち相対する巻線に相互に同位相の電圧を供給して3相電源を得ることで2極電動機を構成するとともに、
前記開閉手段と並列に片導通のスイッチング素子と逆並列の整流素子とで構成した電圧型インバータが接続され、3相商用電源から電力の供給を受けた電圧型インバータにより、2組の3相巻線のうち相対する巻線に相互に逆位相の電圧を供給して6相電源を得ることで4極電動機を構成する
ことを特徴とする電動機。
The stator includes two sets of three-phase windings that are mechanically and electrically opposed to each other, and six terminals that lead out the connection terminal portions of the three-phase windings of each set ,
Voltages of the same phase are supplied to opposite windings of two sets of three-phase windings by a three-phase commercial power source connected to switching means provided for each set of two sets of three-phase windings. A two-pole motor is constructed by obtaining a three-phase power source,
A voltage-type inverter composed of a single-conducting switching element and an anti-parallel rectifier element is connected in parallel with the opening / closing means, and two sets of three-phase windings are made by a voltage-type inverter supplied with power from a three-phase commercial power source. A four-pole motor is configured by supplying a six-phase power source by supplying voltages of opposite phases to opposite windings of the wires.
An electric motor characterized by that.
ロータに、永久磁石またはリラクタンストルク対応構造を備えたことを特徴とする、請求項1に記載の電動機。The electric motor according to claim 1, wherein the rotor is provided with a structure corresponding to a permanent magnet or a reluctance torque. ロータに、誘導カゴ型構造を備えたことを特徴とする、請求項1に記載の電動機。The electric motor according to claim 1, wherein the rotor has an induction cage structure. 冷凍装置の圧縮機の駆動用に適用したことを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の電動機。The electric motor according to any one of claims 1-3, characterized in that applied to drive the compressor of the refrigeration apparatus. 3相商用電源を開閉手段を介して電動機の1組の3相巻線に接続すると共に、前記開閉手段と並列に片導通のスイッチング素子と逆並列の整流素子とで構成した電圧型インバータを接続し、この開閉手段と電圧型インバータとを電動機の2組の3相巻線に対応して2組設け、電動機駆動中に電圧型インバータを全て開路した後開閉手段を閉路して3相商用電源に切り換えることを特徴とする、電動機の駆動装置。  A three-phase commercial power source is connected to a set of three-phase windings of an electric motor through switching means, and a voltage type inverter composed of a one-way switching element and an antiparallel rectifying element is connected in parallel with the switching means. Two sets of this switching means and voltage type inverter are provided corresponding to the two sets of three-phase windings of the motor, all the voltage type inverters are opened while the motor is driven, and then the switching means is closed to close the three-phase commercial power supply. An electric motor drive device characterized by switching to 3相商用電源で駆動する際には2極電動機となるように開閉手段を結線し、電圧型インバータで駆動する際には、2極電動機または4極電動機となるように前記電圧型インバータ制御することを特徴とする、請求項5に記載の電動機の駆動装置。When driving with a three-phase commercial power source, the opening / closing means is connected so as to be a two-pole motor, and when driving with a voltage-type inverter, the voltage-type inverter is controlled so as to be a two-pole motor or a four-pole motor. The motor drive device according to claim 5, wherein the motor drive device is a motor drive device. 電圧型インバータ駆動時は、4極同期電動機として動作し、3相商用電源駆動時は2極誘導電動機として動作することを特徴とする、請求項6に記載の電動機の駆動装置。7. The motor drive device according to claim 6, wherein when the voltage type inverter is driven, the motor operates as a four-pole synchronous motor, and when the three-phase commercial power source is driven, the motor operates as a two-pole induction motor. 2組の3相電源より6相電圧を生成可能な電圧型インバータはプログラム演算または制御回路により出力波形とキャリア波形の比較によりPWMタイミングを決定する方式をとり、2極電動機として制御する場合に、同相の電圧を発生するインバータ・アームのPWM制御時に位相反転したキャリア波形を用いることを特徴とする、請求項6または7に記載の電動機の駆動装置。A voltage type inverter capable of generating a 6-phase voltage from two sets of 3-phase power supplies adopts a method of determining PWM timing by comparing the output waveform and the carrier waveform by a program calculation or control circuit, and when controlling as a two-pole motor, The motor drive device according to claim 6 or 7, wherein a carrier waveform whose phase is inverted at the time of PWM control of an inverter arm that generates an in-phase voltage is used. 2組の3相電源より6相電圧を生成可能な電圧型インバータはプログラム演算または制御回路により出力波形とキャリア波形の比較によりPWMタイミングを決定する方式をとり、4極電動機として制御する場合に、逆相の電圧を発生するインバータ・アームのPWM制御時に適用する駆動信号は、一方の3相電源対応の各信号を上アームと下アームで入れ替えて適用することを特徴とする、請求項6または7に記載の電動機の駆動装置。A voltage type inverter capable of generating a 6-phase voltage from two sets of 3-phase power supplies has a method of determining PWM timing by comparing the output waveform and the carrier waveform by a program calculation or control circuit, and when controlling as a 4-pole motor, drive signal applied to the PWM control of the inverter arm which generates a voltage of opposite phase is characterized by applying interchanged in the upper arm and the lower arm of each signal of one of the three phase power supply corresponds, according to claim 6 or 8. A driving apparatus for an electric motor according to item 7 . 電圧型インバータの各アームは互いに近接し、同一の筐体に固定されていることを特徴とする、請求項8または9に記載の電動機の駆動装置。The motor drive device according to claim 8 or 9 , wherein the arms of the voltage type inverter are close to each other and fixed to the same casing. 電圧型インバータと電動機を接続する配線は互いに近接していることを特徴とする、請求項8または9に記載の電動機の駆動装置。The motor drive device according to claim 8 or 9 , wherein wirings connecting the voltage type inverter and the electric motor are close to each other. 6相の電圧型インバータに、スイッチング素子破損検出手段を設け、破損を検出した相は常時オフとしてその他の相の制御のみで電動機を駆動することを特徴とする、請求項5〜11のいずれか一つに記載の電動機の駆動装置。A voltage-type inverter 6 phase, the switching element breakage detection means is provided, the detected phase corruption is characterized by driving the motor in only the control of the other phase as an off constantly claim 5-11 The drive device of the electric motor as described in one. 6相の電圧型インバータを、2組の3相出力インバータの出力を互いに回転磁界をキャンセルするように制御する拘束運転制御手段を備えたことを特徴とする請求項5〜11のいずれか一つに記載の電動機の駆動装置。 12. The restraint operation control means for controlling the six-phase voltage type inverter so that the outputs of the two sets of three-phase output inverters cancel each other's rotating magnetic field is provided. The drive device of the electric motor described in 1. 冷凍装置の圧縮機の駆動に適用したことを特徴とする請求項5〜13のいずれか一つに記載の電動機の駆動装置。 14. The electric motor drive device according to claim 5 , wherein the electric motor drive device is applied to drive a compressor of a refrigeration apparatus.
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