JP5301905B2 - Multi-phase rotating electrical machine drive device, multi-phase generator converter, multi-phase rotating electrical machine, and rotating electrical machine drive system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high power of a rotary electric machine and to achieve an arrangement that drives a rotary electric machine at high speed in a rotary electric machine drive system and a rotary electric machine. <P>SOLUTION: The rotary electric machine drive system, i.e. an inverter 10a, includes a plurality of switching elements 12u, 12v and 12w, and converts a supplied DC current into an AC current which is supplied to the stator windings 18u, 18v and 18w of a plurality of phases on the side of a stator 20 constituting a rotary electric machine 16 in order to drive the rotary electric machine 16. The inverter 10a includes a capacitor 22 which is connected to the rotary electric machine 16 side of the switching elements 12u, 12v and 12w provided for respective phases and is connected in series with the stator windings 18u, 18v and 18w during use. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、複数のスイッチング素子を備え、供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給することにより、回転電機を駆動するための回転電機駆動装置と、複数のスイッチング素子を備え、発電機として使用される回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線から交流電流を供給され、交流電流を直流電流に変換して蓄電部に直流電流を供給するための発電機用コンバータと、周方向複数個所に１次巻線を有するステータとステータに対向するロータとを備える回転電機及び回転電機駆動システムに関する。 The present invention includes a plurality of switching elements, converts a supplied direct current into an alternating current, and supplies the alternating current to a plurality of primary windings on the stator side constituting the rotating electrical machine. A rotating electrical machine drive device for driving and a plurality of switching elements, AC current is supplied from a plurality of primary windings on the stator side constituting the rotating electrical machine used as a generator, and AC current is converted to DC current. The present invention relates to a rotating electrical machine and a rotating electrical machine drive system including a converter for a generator for converting the power into a power storage unit and supplying a direct current to a power storage unit, a stator having primary windings at a plurality of circumferential positions, and a rotor facing the stator.

従来から、例えば、電気自動車またはハイブリッド車等の回転電機を搭載する車両において、回転電機と二次電池等の電源装置との間にインバータ等の回転電機駆動装置を設けて、回転電機駆動装置により、回転電機に駆動用信号を送り、回転電機を駆動することが考えられている。   Conventionally, for example, in a vehicle equipped with a rotating electrical machine such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, a rotating electrical machine driving device such as an inverter is provided between the rotating electrical machine and a power supply device such as a secondary battery. It is considered that a driving signal is sent to the rotating electrical machine to drive the rotating electrical machine.

図２０は、従来から考えられている回転電機駆動装置であるインバータと、回転電機との１例を示す構成図である。インバータ１０は、ＩＧＢＴ等の複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを備え、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、電源装置であり蓄電部である二次電池１４の正極側と負極側とにそれぞれ３個ずつ接続されている。また、回転電機１６は、複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを有するステータ２０と、ステータ２０に対し回転する図示しないロータとを備える。ロータは、周方向複数個所に複数相のロータ巻線または永久磁石または磁性突極部を有する。すなわち、回転電機１６を誘導電動機として使用する場合には、ロータは、周方向複数個所に複数相のロータ巻線を備える。また、回転電機１６を永久磁石型同期電動機として使用する場合には、ロータは、周方向複数個所に永久磁石を備える。また、回転電機１６をリラクタンスモータとして使用する場合には、ロータは、周方向複数個所に磁性突極部を備える。なお、回転電機１６をリラクタンスモータである、スイッチトリラクタンスモータとして使用する場合には、ステータ２０側にも周方向複数個所に磁性突極部を配置し、各磁性突極部にステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを巻装する。   FIG. 20 is a configuration diagram illustrating an example of an inverter that is a rotating electrical machine drive device conventionally considered and a rotating electrical machine. The inverter 10 includes a plurality of switching elements 12u, 12v, and 12w such as IGBTs, and the plurality of switching elements 12u, 12v, and 12w are provided on the positive electrode side and the negative electrode side of the secondary battery 14 that is a power supply device and a power storage unit. Three each are connected. The rotating electrical machine 16 includes a stator 20 having a plurality of U-phase, V-phase, and W-phase stator windings 18u, 18v, and 18w that are a plurality of phases, and a rotor (not shown) that rotates relative to the stator 20. The rotor has a plurality of phases of rotor windings, permanent magnets, or magnetic salient poles at a plurality of locations in the circumferential direction. That is, when the rotating electrical machine 16 is used as an induction motor, the rotor includes a plurality of phases of rotor windings at a plurality of locations in the circumferential direction. When the rotating electrical machine 16 is used as a permanent magnet type synchronous motor, the rotor includes permanent magnets at a plurality of locations in the circumferential direction. When the rotating electrical machine 16 is used as a reluctance motor, the rotor includes magnetic salient pole portions at a plurality of locations in the circumferential direction. When the rotating electrical machine 16 is used as a switched reluctance motor, which is a reluctance motor, magnetic salient pole portions are arranged at a plurality of locations in the circumferential direction on the stator 20 side, and stator windings 18u are arranged on each magnetic salient pole portion. , 18v, 18w.

３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの間の中点に接続している。なお、インバータ１０では、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに隣接するように、保護用のダイオードを接続することもできる。   The three-phase stator windings 18u, 18v, 18w are connected to the midpoint between the two switching elements 12u, 12v, 12w corresponding to each phase. In the inverter 10, a protection diode can be connected so as to be adjacent to the plurality of switching elements 12u, 12v, 12w.

このようなインバータ１０を使用して回転電機１６を駆動する場合には、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗのスイッチングのオン、オフを図示しない制御部で制御することにより、回転電機１６を駆動する。制御部には、各スイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに電圧信号を送るためのゲート回路を設けている。   When driving the rotating electrical machine 16 using such an inverter 10, the rotating electrical machine 16 is driven by controlling on / off of switching of the plurality of switching elements 12u, 12v, 12w by a control unit (not shown). To do. The control unit is provided with a gate circuit for sending a voltage signal to each switching element 12u, 12v, 12w.

また、特許文献１には、ステータ巻線の中性点と、ロータ巻線とを接続し、さらに、コンデンサをロータ巻線に対して直列に接続した共振モータシステムが記載されている。   Patent Document 1 describes a resonant motor system in which a neutral point of a stator winding and a rotor winding are connected and a capacitor is connected in series to the rotor winding.

また、特許文献２には、ロータとロータ回転軸との間にロータを移動させるための、伝達トルクに応じたスラストを与えるカム機構を設けるとともに、ロータ回転軸上にナットを結合し、ナットとロータとの間の軸方向位置に皿バネを縮設した回転電機が記載されている。そして、ロータトルクが所定の閾値未満である場合では、皿バネに付勢されたロータを、ロータ回転軸に結合されたカムディスクに接近させ、ロータとステータとのラップ面積が減少して磁気抵抗を大きくするとされている。これにより、誘起電圧の低減を実現して、高回転領域における運転を可能にするとされている。   Further, in Patent Document 2, a cam mechanism is provided for moving the rotor between the rotor and the rotor rotation shaft, which gives thrust according to the transmission torque, and a nut is coupled on the rotor rotation shaft, A rotating electrical machine in which a disc spring is contracted at an axial position between the rotor and the rotor is described. When the rotor torque is less than the predetermined threshold value, the rotor biased by the disc spring is brought close to the cam disk coupled to the rotor rotation shaft, and the lap area between the rotor and the stator is reduced to reduce the magnetic resistance. It is supposed to increase. As a result, a reduction in the induced voltage is realized to enable operation in a high rotation region.

米国特許第６，８４７，１８６号明細書US Pat. No. 6,847,186 特開２００７−２４４０２７号公報JP 2007-244027 A

上記のような従来から考えられている回転電機駆動装置の場合、高速駆動が可能な回転電機をより有効に実現できるようにする面から改良の余地がある。図２１は、従来から考えられている回転電機駆動装置により回転電機を駆動させる場合の、回転電機の回転数とトルクとの関係の１例を示す図である。なお、以下では、図２０に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付して説明する。図２１に実線ａで示すように、回転電機１６のトルクは、低回転数領域でほぼ最大となり、中回転領域から高回転領域にわたる範囲でトルクが徐々に減少する。これに対して、本発明者は、図２１に一点鎖線ｂで示すように、回転電機１６が最大トルクを得られる回転数領域を高速側にずらして、同じ回転数でも大きなトルクが得られるようにすることにより、より高速での駆動を可能とし、高出力化を図れると考えた。   In the case of the conventional rotating electrical machine drive device as described above, there is room for improvement from the viewpoint of more effectively realizing a rotating electrical machine capable of high-speed driving. FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the relationship between the rotational speed and torque of a rotating electrical machine when the rotating electrical machine is driven by a conventionally considered rotating electrical machine drive device. In the following description, the same elements as those illustrated in FIG. As shown by a solid line a in FIG. 21, the torque of the rotating electrical machine 16 becomes substantially maximum in the low rotation speed region, and gradually decreases in the range from the middle rotation region to the high rotation region. On the other hand, the inventor shifts the rotational speed region where the rotating electrical machine 16 can obtain the maximum torque to the high speed side as shown by a one-dot chain line b in FIG. 21 so that a large torque can be obtained even at the same rotational speed. By doing so, we thought that it would be possible to drive at higher speed and achieve higher output.

これに対して、上記の特許文献１に記載された共振モータシステムの場合には、回転電機でスリップリングが必要になるため、コストが過度に上昇したり、メンテナンス性が低下する可能性がある。   On the other hand, in the case of the resonance motor system described in Patent Document 1, since a slip ring is required in the rotating electric machine, there is a possibility that the cost is excessively increased and the maintainability is lowered. .

また、上記の特許文献２に記載された回転電機を使用する場合において、高回転域での誘起電圧を抑制できると仮定すると、図２１に破線ｃで示すように、回転電機の回転数限界を高くできる可能性がないとは言えない。ただし、このような回転電機でも、高回転領域での高トルク化を図れない可能性があり、回転電機の高出力化を図るとともに、高速駆動が可能な回転電機をより有効に実現できるようにする面から改良の余地がある。また、カム機構及び皿バネを必要とするため、構造が複雑になり、コストが過度に上昇する可能性がある。   Further, in the case of using the rotating electrical machine described in Patent Document 2 above, assuming that the induced voltage in the high rotational range can be suppressed, the rotational speed limit of the rotating electrical machine is set as shown by a broken line c in FIG. It cannot be said that there is no possibility that it can be increased. However, even with such a rotating electric machine, there is a possibility that high torque cannot be achieved in a high rotation region, so that the rotating electric machine can have a higher output and a rotating electric machine capable of high-speed driving can be realized more effectively. There is room for improvement. Moreover, since a cam mechanism and a disc spring are required, the structure becomes complicated and the cost may increase excessively.

本発明者は、このような事情から、低い電圧でも回転電機１６への高電流通電を可能とし、図２１に一点鎖線ｂで示すように、回転電機１６の最大トルクでの駆動可能範囲を高回転側にずらして、高出力化を図り、さらに、スリップリングを必要とせず、構造が過度に複雑になることを防止することにより、回転電機の高出力化を図れ、さらに高速駆動ができる構成をより有効に実現できると考えた。また、このような構成は、回転電機駆動装置と回転電機１６との一方の構成を工夫することで実現できると考えた。   Under such circumstances, the present inventor can energize the rotating electrical machine 16 even at a low voltage and increase the driveable range at the maximum torque of the rotating electrical machine 16 as shown by a one-dot chain line b in FIG. Shifting to the rotation side to increase the output, further eliminate the need for a slip ring, and prevent the structure from becoming overly complex, so that the output of the rotating electrical machine can be increased and the structure can be driven at higher speed We thought that it could be realized more effectively. Further, such a configuration is considered to be realized by devising one configuration of the rotating electrical machine drive device and the rotating electrical machine 16.

また、従来から、複数のスイッチング素子を備え、発電機として使用される回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線から交流電流を供給され、交流電流を直流電流に変換して蓄電部に直流電流を供給するための発電機用コンバータが考えられている。このような発電機用コンバータにおいて、優れた効果を得られる構造の実現が望まれている。   Conventionally, an alternating current is supplied from a plurality of primary windings on the stator side, which includes a plurality of switching elements and constitutes a rotating electrical machine used as a generator, and the alternating current is converted into a direct current to store electricity. The converter for generators for supplying a direct current to the part is considered. In such a converter for a generator, it is desired to realize a structure capable of obtaining an excellent effect.

本発明の目的は、複数相回転電機駆動装置及び複数相回転電機及び回転電機駆動システムにおいて、複数相回転電機の高出力化を図り、さらに、複数相回転電機を高速駆動できる構成をより有効に実現し、複数相発電機用コンバータにおいて、優れた性能を得られる構成を実現することである。 An object of the present invention, the plurality of phases rotary machine driving apparatus and multi-phase electric rotating machine and a rotating electrical machine drive system, achieving higher output of a plurality of phases rotating electrical machine, further, the structure of a multi-phase electric rotating machine can high-speed driving more effectively It is to realize a configuration capable of obtaining excellent performance in a converter for a multi-phase generator.

本発明に係る複数相回転電機駆動装置は、複数相のスイッチング素子を備え、供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給することにより、回転電機を駆動するための回転電機駆動装置であって、各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする複数相回転電機駆動装置である。 A multi-phase rotating electrical machine drive device according to the present invention includes a multi-phase switching element, converts a supplied DC current into an AC current, and supplies an AC current to a stator-side multi-phase primary winding constituting the rotating electrical machine. Is a rotating electrical machine drive device for driving a rotating electrical machine, and includes a capacitor connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and connected in series to the primary winding in use. This is a multi-phase rotating electrical machine drive device.

上記の複数相回転電機駆動装置によれば、ステータに流す電流の周波数である電源周波数に対応する周波数が、１次巻線、または１次巻線及び２次導体により決定されるインダクタンスと、コンデンサの静電容量とにより決定される共振周波数付近である場合に、インダクタンスによるインピーダンスがコンデンサの静電容量によるインピーダンスにより相殺される。このため、１次側、すなわちステータ側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータに流すために必要とされる電圧を十分に低くでき、共振周波数を回転電機の駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、より高速駆動させることが可能になる。また、回転電機及び複数相回転電機駆動装置のコストが過度に上昇することを防止できる。 According to the above multi-phase rotating electrical machine drive device, the frequency corresponding to the power supply frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator, is determined by the primary winding or the primary winding and the secondary conductor, and the capacitor The impedance due to the inductance is canceled out by the impedance due to the capacitance of the capacitor. For this reason, the impedance on the primary side, that is, the stator side can be made sufficiently small, the voltage required to flow the same current to the stator can be made sufficiently low, and the resonance frequency can be set to an intermediate rotational speed of the rotating electrical machine. By setting the region corresponding to the above, it becomes possible to drive at higher speed. Moreover, it can prevent that the cost of a rotary electric machine and multiple phase rotary electric machine drive device rises excessively.

また、本発明に係る複数相回転電機駆動装置において、好ましくは、回転電機を構成するロータは、周方向複数個所に設けられた２次導体を有し、誘導電動機駆動用として使用される。 In the multi-phase rotating electrical machine driving apparatus according to the present invention, preferably, the rotor constituting the rotating electrical machine has secondary conductors provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and is used for driving an induction motor.

また、本発明に係る複数相回転電機駆動装置において、好ましくは、回転電機を構成するロータは、周方向複数個所に設けられた永久磁石または磁性突極部を有し、同期電動機駆動用として使用される。 In the multi-phase rotating electrical machine drive device according to the present invention, preferably, the rotor constituting the rotating electrical machine has permanent magnets or magnetic salient pole portions provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and is used for driving a synchronous motor. Is done.

また、本発明に係る複数相発電機用コンバータは、複数相のスイッチング素子を備え、発電機として使用される回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線から交流電流を供給され、交流電流を直流電流に変換して蓄電部に直流電流を供給するための発電機用コンバータであって、各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする複数相発電機用コンバータである。 Further, a plurality-phase generator converter according to the present invention includes a switching element of a plurality of phases, supplied with alternating current from the primary winding of a plurality of phases of stator side constituting a rotary electric machine used as a generator, A converter for a generator for converting an alternating current into a direct current and supplying the direct current to the power storage unit, which is connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and is in series with the primary winding when used A converter for a multi-phase generator, comprising a capacitor to be connected.

また、本発明に係る複数相回転電機は、複数相の１次巻線を有するステータと、ステータに対向するロータと、を備える複数相回転電機であって、ステータは、各相の１次巻線に対し直列に接続されたコンデンサを備えることを特徴とする回転電機である。 A multi-phase rotating electrical machine according to the present invention is a multi-phase rotating electrical machine including a stator having a primary winding of a plurality of phases and a rotor facing the stator, wherein the stator is a primary winding of each phase. A rotating electrical machine comprising a capacitor connected in series to a wire .

上記の複数相回転電機によれば、ステータに流す電流の周波数である電源周波数が、１次巻線、または１次巻線及び２次導体により決定されるインダクタンスと、コンデンサの静電容量とにより決定される共振周波数付近である場合に、インダクタンスによるインピーダンスがコンデンサの静電容量によるインピーダンスにより相殺される。このため、１次側、すなわちステータ側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータに流すために必要とされる電圧を十分に低くでき、共振周波数を複数相回転電機の駆動回転数の中間回転数以上の領域に設定することにより、より高速駆動させることが可能になる。また、複数相回転電機及び回転電機駆動装置のコストが過度に上昇することを防止できる。 According to the above multi-phase rotating electrical machine, the power supply frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator, is determined by the inductance determined by the primary winding, or the primary winding and the secondary conductor, and the capacitance of the capacitor. When the resonance frequency is determined, the impedance due to the inductance is canceled out by the impedance due to the capacitance of the capacitor. For this reason, the impedance on the primary side, that is, the stator side can be made sufficiently small, the voltage required to flow the same current to the stator can be made sufficiently low, and the resonance frequency is intermediate between the drive speeds of the multi-phase rotating electrical machine. By setting the rotation speed region or more, it becomes possible to drive at higher speed. Moreover, it can prevent that the cost of a multiphase rotary electric machine and a rotary electric machine drive device rises excessively.

また、本発明に係る複数相回転電機において、好ましくは、ロータは、周方向複数個所に設けられた２次導体を有し、誘導電動機として使用される。 In the multi-phase rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the rotor has secondary conductors provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and is used as an induction motor.

また、本発明に係る複数相回転電機において、好ましくは、ロータは、周方向複数個所に設けられた永久磁石または磁性突極部を有し、同期電動機として使用される。 In the multi-phase rotating electrical machine according to the present invention, preferably, the rotor has permanent magnets or magnetic salient pole portions provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and is used as a synchronous motor.

また、本発明に係る複数相回転電機において、好ましくは、発電機として使用される。また、本発明に係る回転電機駆動システムのうち、第１の回転電機駆動システムは、回転電機と、供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を駆動する駆動装置と、駆動装置に接続される直流電源とを備える回転電機駆動システムであって、回転電機は、複数相の１次巻線を有するステータと、ステータに対向し、周方向複数個所に設けられた２次導体とを有するロータとを含み、誘導電動機として使用され、駆動装置は、スイッチングが制御される複数相のスイッチング素子と、各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサとを含み、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給し、１次巻線と２次巻線とから決定されるインダクタンスＬ 1a と、コンデンサの静電容量Ｃ 1 とから決定される共振周波数ｆ S が回転電機の駆動回転数の中間回転数以上であることを特徴とする回転電機駆動システムである。また、第２の回転電機駆動システムは、回転電機と、供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を駆動する駆動装置と、駆動装置に接続される直流電源とを備える回転電機駆動システムであって、回転電機は、複数相の１次巻線を有するステータと、ステータに対向し、周方向複数個所に設けられた永久磁石または磁性突極部とを有するロータとを含み、同期電動機として使用され、駆動装置は、スイッチングが制御される複数相のスイッチング素子と、各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサとを含み、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給し、１次巻線または１次巻線と永久磁石とから決定されるインダクタンスＬ 1b と、コンデンサの静電容量Ｃ 1 とから決定される共振周波数ｆ S が回転電機の駆動回転数の中間回転数以上であることを特徴とする回転電機駆動システムである。 In the multi-phase rotating electrical machine according to the present invention, it is preferably used as a generator. Further, among the rotating electrical machine drive systems according to the present invention, the first rotating electrical machine drive system includes a rotating electrical machine, a driving device that converts the supplied direct current into an alternating current, and drives the rotating electrical machine, and a driving device. A rotating electrical machine drive system including a connected DC power source, wherein the rotating electrical machine includes a stator having a primary winding of a plurality of phases, and secondary conductors that are opposed to the stator and are provided at a plurality of locations in the circumferential direction. The drive device is connected to the rotating electrical machine side of the switching element of each phase and the switching element of each phase, and is used in series with the primary winding when used. an inductance L 1a which includes a capacitor, supplies an alternating current to the primary winding of a plurality of phases of stator side constituting a rotating electrical machine, it is determined from the primary winding and the secondary winding connected to, A rotating electric machine driving system wherein the resonant frequency f S which is determined from the capacitance C 1 Metropolitan of capacitor is greater than or equal to the intermediate rotational speed driving rotation speed of the rotary electric machine. In addition, the second rotating electrical machine drive system includes a rotating electrical machine, a rotating electrical machine drive provided with a rotating electrical machine that converts the supplied direct current into an alternating current and drives the rotating electrical machine, and a direct current power source connected to the driving device. The rotating electrical machine includes a stator having primary windings of a plurality of phases, and a rotor having permanent magnets or magnetic salient pole portions provided at a plurality of locations in the circumferential direction so as to face the stator. A drive device used as an electric motor includes a plurality of switching elements whose switching is controlled, and a capacitor connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and connected in series to the primary winding in use. wherein, by supplying an alternating current to the primary winding of a plurality of phases of stator side constituting a rotating electrical machine, an inductance L 1b determined from the primary winding or primary winding and the permanent magnet, a capacitor A rotary electric machine drive system, characterized in that the capacitance C 1 Metropolitan resonance frequency f S is determined from is equal to or higher than the intermediate rotational speed driving rotation speed of the rotary electric machine.

本発明に係る複数相回転電機駆動装置及び複数相回転電機によれば、複数相回転電機の高出力化を図り、さらに、複数相回転電機を高速駆動できる構成をより有効に実現できる。また、本発明に係る複数相発電機用コンバータによれば、コンデンサを接続したステータ側のインピーダンスを十分に低くでき、優れた性能を得られる構成を実現できる。 According to multiple phase electric rotating machine driving apparatus and multi-phase rotary electric machine according to the present invention, achieving higher output of a plurality of phases rotary electric machine, further, it is possible to realize a configuration in which a multi-phase electric rotating machine can high-speed driving more effectively. Further, according to the converter for a multi-phase generator according to the present invention, it is possible to realize a configuration in which the impedance on the stator side to which the capacitor is connected can be sufficiently lowered and excellent performance can be obtained.

［第１の発明の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態の回転電機駆動装置であるインバータと、回転電機とを含む略回路図である。図２は、本実施の形態のインバータにより駆動する回転電機を示す略断面図である。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic circuit diagram including an inverter that is a rotating electrical machine drive device of the present embodiment and a rotating electrical machine. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a rotating electrical machine driven by the inverter of the present embodiment.

なお、本実施の形態では、ロータが２次巻線であるロータ巻線を有する巻線形誘導電動機を駆動するインバータに、本発明を適用した場合について説明する。図１に示すように、インバータ１０ａは、それぞれ半導体スイッチングデバイスである、ＩＧＢＴ等の複数のすなわち、６個のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを備える。また、６個のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、電源装置であり蓄電部である二次電池１４の正極側と負極側とにそれぞれ３個ずつ接続されている。また、インバータ１０ａは、各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの間の中点に、それぞれコンデンサ２２を接続している。   In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to an inverter that drives a winding induction motor having a rotor winding in which the rotor is a secondary winding. As shown in FIG. 1, the inverter 10a includes a plurality of switching elements 12u, 12v, and 12w, such as IGBTs, each of which is a semiconductor switching device. Three switching elements 12u, 12v, and 12w are connected to each of the positive electrode side and the negative electrode side of the secondary battery 14 that is a power supply device and is a power storage unit. In addition, the inverter 10a is connected to a capacitor 22 at a midpoint between two switching elements 12u, 12v, 12w corresponding to each phase.

また、図２に示すように、誘導電動機である回転電機１６は、図示しないケーシングの内側に固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に径方向に対向するように配置され、ステータ２０に対し回転可能なロータ２４とを備える。ロータ２４は、ケーシングに対し回転可能に支持された回転軸２６の外径側に設けられている。すなわち、回転電機１６は、ステータ２０とロータ２４とが径方向に対向するように配置された、ラジアル型の誘導電動機である。なお、回転電機１６は、発電機としても使用可能なモータジェネレータとすることもできる。モータジェネレータは、電力が供給されるときは電動機として機能し、制動時には発電機として機能する。   Further, as shown in FIG. 2, the rotating electrical machine 16 that is an induction motor includes a stator 20 that is fixed inside a casing (not shown), and is disposed so as to face the inside of the stator 20 in a radial direction. And a rotatable rotor 24. The rotor 24 is provided on the outer diameter side of the rotating shaft 26 that is rotatably supported with respect to the casing. That is, the rotating electrical machine 16 is a radial induction motor in which the stator 20 and the rotor 24 are arranged so as to face each other in the radial direction. The rotating electrical machine 16 may be a motor generator that can also be used as a generator. The motor generator functions as an electric motor when electric power is supplied, and functions as a generator during braking.

ステータ２０は、複数の電磁鋼板を積層する等により構成する鉄心等により構成する、ステータコア２８と、複数相である、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の１次巻線である、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗとを備える。ステータコア２８は、径方向内側に突出した複数のティース３０を周方向に互いに間隔を置いて設けており、各ティース３０の間に図示しないスロットを形成している。各相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、スロットを通って、ティース３０に集中巻きまたは分布巻きで巻装している。すなわち、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、ステータ２０の周方向複数個所に設けられている。各相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに３相の交流電流を流すことにより、ティース３０が磁化し、ステータ２０の周方向に回転する回転磁界が生成されるようにしている。   The stator 20 is a stator core 28 composed of an iron core or the like constructed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, etc., and a stator having a plurality of phases, ie, U-phase, V-phase, and W-phase primary windings. Windings 18u, 18v, 18w are provided. The stator core 28 is provided with a plurality of teeth 30 protruding radially inward at intervals in the circumferential direction, and slots (not shown) are formed between the teeth 30. The stator windings 18u, 18v, and 18w of each phase are wound around the teeth 30 by concentrated winding or distributed winding through slots. That is, the stator windings 18 u, 18 v, 18 w are provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the stator 20. By passing a three-phase alternating current through the stator windings 18u, 18v, 18w of each phase, the teeth 30 are magnetized and a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the stator 20 is generated.

一方、ロータ２４は、鉄心等により構成するロータコア３２と、２次導体であり、２次巻線であるロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃとを有する。すなわち、ロータコア３２は、径方向外側に突出する複数のティース３６を備え、複数のティース３６に分布巻きまたは集中巻きで例えばＡ相、Ｂ相、Ｃ相の３相のロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃを巻装している。   On the other hand, the rotor 24 includes a rotor core 32 formed of an iron core and the like, and a secondary conductor, and rotor windings 34a, 34b, and 34c that are secondary windings. That is, the rotor core 32 includes a plurality of teeth 36 projecting radially outward, and distributed winding or concentrated winding on the plurality of teeth 36, for example, A-phase, B-phase, and C-phase three-phase rotor windings 34a, 34b, 34c is wound.

このように、回転電機１６は、複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを有するステータ２０と、ステータ２０に対し回転するロータ２４とを備える。また、ロータ２４は、周方向複数個所に複数相のロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する。ステータ２０とロータ２４とは、径方向に対向させている。また、図１に示すように、各相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの一端同士を接続している。   As described above, the rotating electrical machine 16 includes a stator 20 having a plurality of U-phase, V-phase, and W-phase stator windings 18u, 18v, and 18w, and a rotor 24 that rotates with respect to the stator 20. . The rotor 24 has a plurality of phases of rotor windings 34a, 34b, 34c at a plurality of locations in the circumferential direction. The stator 20 and the rotor 24 are opposed to each other in the radial direction. Further, as shown in FIG. 1, one end of each phase of the stator windings 18u, 18v, 18w is connected.

このような回転電機１６は、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに発生する回転磁界と、誘導電流によりロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃ（図２）に発生する回転磁界との相互作用により、回転電機１６にトルクを発生させ、回転電機１６を駆動することができる。   Such a rotating electrical machine 16 rotates by the interaction between the rotating magnetic field generated in the stator windings 18u, 18v, and 18w and the rotating magnetic field generated in the rotor windings 34a, 34b, and 34c (FIG. 2) by the induced current. Torque can be generated in the electric machine 16 to drive the rotary electric machine 16.

また、図１に示すように、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、インバータ１０ａを構成するコンデンサ２２を介して、インバータ１０ａの各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの間の中点に接続している。なお、インバータ１０ａでは、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに隣接するように、保護用のダイオードを接続することもできる。このように本実施の形態のインバータ１０ａは、誘導電動機駆動用として使用される。   Further, as shown in FIG. 1, three-phase stator windings 18u, 18v, 18w are connected to two switching elements 12u, 12v corresponding to each phase of the inverter 10a via a capacitor 22 constituting the inverter 10a. , 12w are connected to the midpoint. In the inverter 10a, a protective diode can be connected so as to be adjacent to the plurality of switching elements 12u, 12v, 12w. Thus, inverter 10a of the present embodiment is used for driving an induction motor.

図３は、本実施の形態のインバータを構成するコンデンサに接続した、回転電機の１相分の等価回路を示す図である。上記の図１に示すように、回転電機１６を構成するステータ２０に、インバータ１０ａを構成するコンデンサ２２を接続した構成では、１相分の等価回路図が図３に示すように表される。この等価回路図では、１次抵抗をＲ1とし、１次漏れインダクタンスをＬ1とし、相互インダクタンスをＭとし、２次漏れインダクタンスをＬ2とし、ステータ２０側の回転磁束の回転速度とロータ２４の回転との間の差速に対するステータ２０側の回転磁束の回転速度の比である「すべり」をＳとし、２次抵抗をＲ2／Ｓとし、コンデンサ２２の静電容量をＣ1とする。このように、等価回路図は、図３の左側である１次側に、１次巻線であるステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ（図１）に対して直列にコンデンサ２２を接続した構成と同様になる。 FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit for one phase of the rotating electrical machine connected to the capacitor constituting the inverter of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the equivalent circuit diagram for one phase is expressed as shown in FIG. 3 in a configuration in which the capacitor 22 constituting the inverter 10a is connected to the stator 20 constituting the rotating electrical machine 16. In this equivalent circuit diagram, the primary resistance is R 1 , the primary leakage inductance is L 1 , the mutual inductance is M, the secondary leakage inductance is L 2 , the rotational speed of the rotating magnetic flux on the stator 20 side, and the rotor 24. “Slip”, which is the ratio of the rotational speed of the rotating magnetic flux on the stator 20 side to the differential speed with respect to the rotation of the motor, is S, the secondary resistance is R 2 / S, and the capacitance of the capacitor 22 is C 1 . . As described above, the equivalent circuit diagram has a configuration in which the capacitor 22 is connected in series to the stator windings 18u, 18v, and 18w (FIG. 1) that are primary windings on the primary side that is the left side of FIG. It will be the same.

このようなコンデンサ２２を含む等価回路図の１次側の直交２軸である、ｄｑ軸の電圧方程式は、次式で表される。なお、以下では、図１から図３に示した同一の要素には同一の符号を付して説明する。   The voltage equation of the dq axis, which is the orthogonal two axes on the primary side of the equivalent circuit diagram including the capacitor 22, is expressed by the following equation. In the following description, the same elements shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

Figure 0005301905
Figure 0005301905

ここで、（１）式において、Ｖd1、Ｖq1は、それぞれステータ２０側のｄ軸、ｑ軸に対応する電源電圧である。また、ｉd1、ｉq1は、それぞれステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに流れるｄ軸、ｑ軸の１次電流であり、ｉd2、ｉq2は、ロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃに流れるｄ軸、ｑ軸の２次電流である、誘導電流である。また、ωeは、ステータ２０に流す電流の駆動周波数である電源周波数である。このため、（１）式の右辺第１項は、インダクタンスＭを有する巻線の１次側の両端である、図３に矢印Ｐで示す両端間の電位差を表し、同じく第２項の行列は、誘導電流によって、２次側に発生している電位差を表す。また、（１）式の右辺第１項の行列は、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに電流を流すために使われるインピーダンスである、インピーダンス行列を表す。また、Ｌ1aは、相互インダクタンスＭと１次漏れインダクタンスＬ1との和である（Ｌ1a＝Ｍ＋Ｌ1）。このような（１）式及び図３から明らかなように、コンデンサ２２が接続されたステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの１相分の回路はＬＣＲ直列共振回路になり、コンデンサ２２が接続されたステータ２０の合成インピーダンスＺsは、次式で表わされる。 Here, in the equation (1), V d1 and V q1 are power supply voltages corresponding to the d-axis and the q-axis on the stator 20 side, respectively. Further, i d1 and i q1 are d-axis and q-axis primary currents flowing in the stator windings 18u, 18v, and 18w, respectively, and i d2 and i q2 are d flowing in the rotor windings 34a, 34b, and 34c, respectively. This is an induced current that is a secondary current of the axis and the q axis. Further, ω e is a power supply frequency that is a drive frequency of a current flowing through the stator 20. For this reason, the first term on the right side of equation (1) represents the potential difference between the two ends on the primary side of the winding having inductance M, indicated by arrows P in FIG. Represents the potential difference generated on the secondary side by the induced current. Further, the matrix of the first term on the right side of the equation (1) represents an impedance matrix that is an impedance used for flowing a current through the stator windings 18u, 18v, and 18w. L 1a is the sum of the mutual inductance M and the primary leakage inductance L 1 (L 1a = M + L 1 ). As apparent from the equation (1) and FIG. 3, the circuit for one phase of the stator windings 18u, 18v, 18w to which the capacitor 22 is connected becomes an LCR series resonance circuit, and the capacitor 22 is connected. The combined impedance Z s of the stator 20 is expressed by the following equation.

Figure 0005301905
Figure 0005301905

すなわち、コンデンサ２２が接続されたステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの１相分の回路は、次式で表わされる共振周波数ｆsで共振し、その場合に同じ電圧がステータ２０側に加えられる場合に、ステータ２０に流れる電流は最大になる。言い換えれば、同じ電流をステータ２０に流すのに必要な電源電圧を十分に小さくできる。 That is, the circuit for one phase of the stator windings 18u, 18v, 18w to which the capacitor 22 is connected resonates at the resonance frequency f s expressed by the following equation, and in this case, the same voltage is applied to the stator 20 side. In addition, the current flowing through the stator 20 is maximized. In other words, the power supply voltage necessary for flowing the same current to the stator 20 can be sufficiently reduced.

Figure 0005301905
Figure 0005301905

すなわち、（１）式の右辺第１項のインピーダンス行列から、ステータ２０側に電圧と同位相で流れる電流に対して位相が９０度異なる直交成分の電流が、インダクタンスＬ1aによるインピーダンスと、コンデンサ２２の静電容量Ｃ1によるインピーダンスとにより、共振周波数ｆsで互いに相殺される関係となることが分かる。このため、Ｌ1aによるインピーダンスと、Ｃ2によるインピーダンスとが等しくなる周波数である共振周波数ｆsが存在し、電源周波数に対応する周波数が共振周波数ｆsであるときに、１次側であるステータ２０側のインピーダンスは最小となり、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに流れる１次電流は最大となる。また、（３）式から、コンデンサ２２の静電容量Ｃ1は、共振周波数ｆsを用いれば、次式で求められる。 That is, from the impedance matrix of the first term on the right side of the equation (1), the current of the orthogonal component whose phase is 90 degrees different from the current flowing in the same phase as the voltage on the stator 20 side is the impedance by the inductance L 1a and the capacitor 22. It can be seen that the impedance is canceled by the resonance frequency f s due to the impedance due to the capacitance C 1 . Therefore, when there is a resonance frequency f s that is a frequency at which the impedance due to L 1a and the impedance due to C 2 are equal, and the frequency corresponding to the power supply frequency is the resonance frequency f s , the stator on the primary side The impedance on the 20th side is minimized, and the primary current flowing through the stator windings 18u, 18v, 18w is maximized. Further, from the equation (3), the capacitance C 1 of the capacitor 22 can be obtained by the following equation if the resonance frequency f s is used.

Figure 0005301905
Figure 0005301905

さらに、回転電機１６の極対数をｐとした場合に、回転電機１６のトルクτは、次式により求められる。   Furthermore, when the number of pole pairs of the rotating electrical machine 16 is p, the torque τ of the rotating electrical machine 16 is obtained by the following equation.

Figure 0005301905
Figure 0005301905

このため、（１）式から（５）式により明らかなように、同じ電圧がステータ２０に付加される場合に、電源周波数ωeに対応する周波数ｆ（＝ωe／２π）が共振周波数ｆsであるときに、回転電機１６のトルクτは最大となり、回転電機１６の駆動力が増幅される。 For this reason, as apparent from the equations (1) to (5), when the same voltage is applied to the stator 20, the frequency f (= ω e / 2π) corresponding to the power supply frequency ω e becomes the resonance frequency f. When s , the torque τ of the rotating electrical machine 16 is maximized, and the driving force of the rotating electrical machine 16 is amplified.

このようなインバータ１０ａによれば、ステータ２０に流す電流の周波数である電源周波数ωeに対応する周波数ｆ（＝ωe／２π）が、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ及びロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃにより決定されるインダクタンスＬ1aと、コンデンサの静電容量Ｃ1とにより決定される共振周波数ｆs付近である場合に、インダクタンスＬ1aによるインピーダンスがコンデンサの静電容量Ｃ1によるインピーダンスにより相殺される。このため、１次側、すなわちステータ２０側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータ２０に流すために必要とされる電源電圧を十分に低くでき、共振周波数ｆsを回転電機１６の駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、より高速駆動させることが可能になる。また、回転電機１６及びインバータ１０ａのコストが過度に上昇することを防止できる。すなわち、回転電機１６にスリップリングを設ける必要がなくなり、回転電機１６の構造が単純になるため、回転電機１６のコストが過度に上昇することを防止できる。また、回転電機１６のメンテナンス性の向上を図れ、修理や点検に要するコストの低減を図れる。この結果、回転電機１６の高出力化を図り、さらに、回転電機１６を高速駆動できる構成をより有効に実現できる。 According to such an inverter 10a, the frequency f (= ω e / 2π) corresponding to the power supply frequency ω e that is the frequency of the current flowing through the stator 20 is the stator windings 18u, 18v, 18w and the rotor windings 34a, In the case where the resonance frequency f s is determined by the inductance L 1a determined by 34b and 34c and the capacitance C 1 of the capacitor, the impedance due to the inductance L 1a depends on the impedance due to the capacitance C 1 of the capacitor. Offset. Therefore, the impedance on the primary side, that is, the stator 20 side can be sufficiently reduced, the power supply voltage required to flow the same current to the stator 20 can be sufficiently reduced, and the resonance frequency f s can be driven by the rotating electrical machine 16. By setting the region corresponding to the intermediate number of rotations or more, it becomes possible to drive at higher speed. Moreover, it can prevent that the cost of the rotary electric machine 16 and the inverter 10a rises excessively. That is, it is not necessary to provide a slip ring in the rotating electrical machine 16, and the structure of the rotating electrical machine 16 is simplified, so that the cost of the rotating electrical machine 16 can be prevented from rising excessively. In addition, the maintenance of the rotating electrical machine 16 can be improved, and the cost required for repair and inspection can be reduced. As a result, it is possible to increase the output of the rotating electrical machine 16 and more effectively realize a configuration capable of driving the rotating electrical machine 16 at high speed.

図４は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第１例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数とトルクとの関係を用いて示す図である。また、図５は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第２例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と出力との関係を用いて示す図である。また、図６は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第３例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と同じ電圧でステータに流れる電流との関係を用いて示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of a simulation result performed for confirming the effect of the inverter according to the present embodiment, using the relationship between the rotational speed and torque of the rotating electrical machine driven by the inverter. FIG. 5 is a diagram showing a second example of a simulation result performed for confirming the effect of the inverter according to the present embodiment, using the relationship between the rotational speed and output of the rotating electrical machine driven by the inverter. is there. FIG. 6 shows the relationship between the current flowing in the stator at the same voltage as the rotational speed of the rotating electrical machine driven by the inverter, as a third example of the simulation result performed to confirm the effect of the inverter of the present embodiment. It is a figure shown using.

図４から図６において、実線ａは、本実施の形態の場合を、一点鎖線ｂは、比較例、すなわち、上記の図２０に示したインバータ１０により回転電機１６を駆動する場合を、それぞれ表している。図４から図６でインバータ１０ａ、１０により駆動する回転電機１６は、いずれも上記の図２を用いて説明した、同じ構成を有する誘導電動機である。   4 to 6, the solid line a represents the case of the present embodiment, and the alternate long and short dash line b represents the comparative example, that is, the case where the rotating electrical machine 16 is driven by the inverter 10 shown in FIG. ing. The rotating electrical machines 16 driven by the inverters 10a and 10 in FIGS. 4 to 6 are all induction motors having the same configuration described with reference to FIG.

図４から図６に示す結果から明らかなように、本実施の形態によれば、共振周波数ｆsを回転電機１６の駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、回転電機１６において、回転数に対して最大電流を通電できる駆動範囲が拡大して、その領域でのトルクが増大するため、回転電機１６の高出力化が可能になる。 As is apparent from the results shown in FIGS. 4 to 6, according to the present embodiment, the resonance frequency f s is set to a region corresponding to the intermediate rotation speed or higher of the drive rotation speed of the rotating electrical machine 16, thereby rotating. In the electric machine 16, the driving range in which the maximum current can be supplied with respect to the rotation speed is expanded, and the torque in that region is increased. Therefore, the output of the rotary electric machine 16 can be increased.

また、図７は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第４例を、インバータにより回転電機を駆動するための電源周波数と、ステータ側のインピーダンスとの関係を用いて示す図である。また、図８は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第５例を、インバータにより回転電機を駆動するための電源周波数と、電源電圧との関係を用いて示す図である。なお、図８の縦軸が表す電源電圧Ｖｓは、（１）式のステータ側のｄ軸、ｑ軸に対応する電源電圧Ｖd1、Ｖq1の大きさである。図７、図８において、実線ａは、本実施の形態の場合を、一点鎖線ｂは、比較例、すなわち、上記の図１８に示したインバータ１０により回転電機１６を駆動する場合を、それぞれ表している。図７、図８でインバータ１０，１０ａにより駆動する回転電機１６は、いずれも上記の図２を用いて説明した、同じ構成を有する誘導電動機である。図７、図８に示す結果から、本実施の形態では、電源周波数のある領域で、インピーダンス及び電源電圧を十分に低くできることを確認できた。なお、本実施の形態では、図１に示したように、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗをスター結線で接続する場合を説明したが、本発明はこのような構成に限定するものではなく、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗをΔ結線で接続する場合も同様に実施でき、この場合も本実施の形態と同様の効果を得られる。 FIG. 7 is a graph showing a fourth example of a simulation result performed to confirm the effect of the inverter according to the present embodiment. The relationship between the power supply frequency for driving the rotating electrical machine by the inverter and the impedance on the stator side is shown. It is a figure shown using. FIG. 8 shows a fifth example of a simulation result performed for confirming the effect of the inverter according to the present embodiment, using the relationship between the power supply frequency for driving the rotating electrical machine by the inverter and the power supply voltage. FIG. Note that the power supply voltage Vs represented by the vertical axis in FIG. 8 is the magnitude of the power supply voltages V d1 and V q1 corresponding to the d-axis and q-axis on the stator side in equation (1). 7 and 8, the solid line a represents the case of the present embodiment, and the alternate long and short dash line b represents the comparative example, that is, the case where the rotating electrical machine 16 is driven by the inverter 10 shown in FIG. ing. The rotating electrical machines 16 driven by the inverters 10 and 10a in FIGS. 7 and 8 are both induction motors having the same configuration described with reference to FIG. From the results shown in FIGS. 7 and 8, it has been confirmed that the impedance and the power supply voltage can be sufficiently lowered in a region where the power supply frequency is present in the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the stator windings 18u, 18v, 18w are connected by star connection has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration. The case where the stator windings 18u, 18v, 18w are connected by Δ connection can be implemented in the same manner, and in this case, the same effect as in the present embodiment can be obtained.

［第２の発明の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図９は、本実施の形態の回転電機駆動装置であるインバータにより駆動される回転電機を示す略断面図である。本実施の形態のインバータ１０ａ（図１、図３参照）は、上記の第１の実施の形態の場合と異なり、永久磁石型同期電動機駆動用として使用される。すなわち、インバータ１０ａにより駆動される回転電機１６ａを構成するロータ２４ａは、回転軸２６の外径側に設けられる略円柱状の鉄心等により構成するロータコア３２と、ロータコア３２の周方向複数個所に設けられた永久磁石３８とを有する。各永久磁石３８は、径方向に着磁し、着磁方向を周方向に関して交互に異ならせている。すなわち、ロータ２４ａの周方向複数個所の外径寄り部分にＮ極とＳ極とが設けられ、ロータ２４ａの周方向に関してＮ極とＳ極とが交互に配置されている。このようなロータ２４ａの外径側には、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを有するステータ２０を、径方向に対向するように配置している。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a rotating electrical machine driven by an inverter which is the rotating electrical machine drive apparatus of the present embodiment. The inverter 10a (see FIGS. 1 and 3) of the present embodiment is used for driving a permanent magnet type synchronous motor, unlike the case of the first embodiment. That is, the rotor 24a constituting the rotating electrical machine 16a driven by the inverter 10a is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core 32 and a rotor core 32 constituted by a substantially cylindrical iron core or the like provided on the outer diameter side of the rotating shaft 26. The permanent magnet 38 is provided. Each permanent magnet 38 is magnetized in the radial direction, and the magnetization direction is alternately varied with respect to the circumferential direction. In other words, N poles and S poles are provided at portions near the outer diameter in the circumferential direction of the rotor 24a, and the N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 24a. A stator 20 having three-phase stator windings 18u, 18v, and 18w is arranged on the outer diameter side of the rotor 24a so as to face in the radial direction.

このような回転電機１６ａは、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに発生する回転磁界と、複数の永久磁石による磁界との相互作用により、回転電機１６ａにトルクを発生させ、回転電機１６ａを駆動することができる。また、本実施の形態の場合も、上記の第１の実施の形態と同様に、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、図１に示すような、インバータ１０ａを構成する各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの間の中点に、インバータ１０ａを構成するコンデンサ２２を介して接続している。   Such a rotating electrical machine 16a drives the rotating electrical machine 16a by generating torque in the rotating electrical machine 16a by the interaction between the rotating magnetic field generated in the stator windings 18u, 18v, and 18w and the magnetic fields of a plurality of permanent magnets. be able to. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the three-phase stator windings 18u, 18v, 18w are connected to the respective phases constituting the inverter 10a as shown in FIG. It is connected to a midpoint between two corresponding switching elements 12u, 12v, 12w via a capacitor 22 constituting the inverter 10a.

このようなインバータ１０ａにより回転電機１６ａを駆動する構成の等価回路図は、上記の図３に示した等価回路図において、相互インダクタンスＭを電機子反作用インダクタンスＭ１とし、２次側の回路を省略した構成と同様となる。このため、本実施の形態によれば、ステータ２０に流す電流の周波数である電源周波数が、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗにより決定されるインダクタンスＬ1b（＝Ｌ1＋Ｍ１）と、コンデンサ２２の静電容量Ｃ1とにより決定される共振周波数ｆs付近である場合に、インダクタンスＬ1bによるインピーダンスがコンデンサ２２の静電容量Ｃ1によるインピーダンスにより相殺される。このため、１次側、すなわちステータ２０側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータ２０に流すために必要とされる電源電圧を十分に低くでき、共振周波数ｆsを回転電機１６ａの駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、より高速駆動させることが可能になる。また、回転電機１６ａ及びインバータ１０ａのコストが過度に上昇することを防止できる。この結果、回転電機１６ａの高出力化を図り、さらに、回転電機１６ａを高速駆動できる構成をより有効に実現できる。 The equivalent circuit diagram of the configuration in which the rotating electrical machine 16a is driven by the inverter 10a is the same as the equivalent circuit diagram shown in FIG. 3 except that the mutual inductance M is the armature reaction inductance M1 and the secondary circuit is omitted. The configuration is the same. For this reason, according to the present embodiment, the power supply frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator 20, is determined by the inductance L 1b (= L 1 + M1) determined by the stator windings 18 u, 18 v, 18 w and the capacitor 22. If it is near the resonance frequency f s that is determined by the capacitance C 1, the impedance due to the inductance L 1b is offset by the impedance due to the capacitance C 1 of the capacitor 22. For this reason, the impedance on the primary side, that is, the stator 20 side can be sufficiently reduced, the power supply voltage required to flow the same current to the stator 20 can be sufficiently reduced, and the resonance frequency f s can be driven by the rotating electrical machine 16a. By setting the region corresponding to the intermediate number of rotations or more, it becomes possible to drive at higher speed. Moreover, it can prevent that the cost of the rotary electric machine 16a and the inverter 10a rises excessively. As a result, it is possible to increase the output of the rotating electrical machine 16a and further effectively realize a configuration capable of driving the rotating electrical machine 16a at high speed.

図１０は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第１例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数とトルクとの関係を用いて示す図である。また、図１１は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第２例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と出力との関係を用いて示す図である。また、図１２は、本実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第３例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と同じ電圧でステータに流れる電流との関係を用いて示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a first example of a simulation result performed for confirming the effect of the inverter according to the present embodiment, using the relationship between the rotational speed and torque of the rotating electrical machine driven by the inverter. FIG. 11 is a diagram illustrating a second example of a simulation result performed for confirming the effect of the inverter according to the present embodiment, using the relationship between the number of rotations of the rotating electrical machine driven by the inverter and the output. is there. FIG. 12 shows the relationship between the current flowing in the stator at the same voltage as the rotational speed of the rotating electrical machine driven by the inverter, as a third example of the simulation result performed to confirm the effect of the inverter according to the present embodiment. It is a figure shown using.

図１０から図１２において、実線ａは、本実施の形態の場合を、一点鎖線ｂは、比較例、すなわち、上記の図２０に示したインバータ１０により回転電機１６ａを駆動する場合を、それぞれ表している。図１０から図１２でインバータ１０（図２０），１０ａ（図１）により駆動する回転電機１６ａは、いずれも上記の図９を用いて説明した、同じ構成を有する同期電動機である。   10 to 12, the solid line a represents the case of the present embodiment, and the alternate long and short dash line b represents the comparative example, that is, the case where the rotating electrical machine 16 a is driven by the inverter 10 illustrated in FIG. 20. ing. The rotating electrical machines 16a driven by the inverters 10 (FIG. 20) and 10a (FIG. 1) in FIGS. 10 to 12 are all synchronous motors having the same configuration described with reference to FIG.

図１０から図１２に示す結果から明らかなように、本実施の形態によれば、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗにより決定されるインダクタンスＬ1bと、コンデンサ２２（図１参照）の静電容量Ｃ1とにより決定される共振周波数ｆsを、回転電機１６ａの駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、回転電機１６ａにおいて、回転数に対して最大電流を通電できる駆動範囲が拡大して、その領域でのトルクを増大させることができる。このため、回転電機１６ａの高出力化が可能になる。その他の構成及び作用については、上記の第１の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。 As is apparent from the results shown in FIGS. 10 to 12, according to the present embodiment, the inductance L 1b determined by the stator windings 18u, 18v, 18w and the capacitance of the capacitor 22 (see FIG. 1). By setting the resonance frequency f s determined by C 1 in a region corresponding to the intermediate rotational speed or more of the driving rotational speed of the rotating electrical machine 16a, the rotating electrical machine 16a can be supplied with a maximum current with respect to the rotational speed. The driving range can be expanded, and the torque in that region can be increased. For this reason, it is possible to increase the output of the rotating electrical machine 16a. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.

［第３の発明の実施の形態］
図１３は、本発明の第３の実施の形態の回転電機駆動装置であるインバータにより駆動される回転電機を示す略断面図である。本実施の形態のインバータ１０ａ（図１、図３参照）は、上記の図９に示した第２の実施の形態の場合と異なり、同期電動機であるリラクタンスモータ駆動用として使用される。すなわち、インバータ１０ａにより駆動される回転電機１６ｂを構成するロータ２４ｂは、回転軸２６の外径側に設けられ、略円柱状の鉄心等により構成するロータコア３２を備える。また、ロータコア３２は、外周面の周方向複数個所に径方向に突出するように設けられる磁性突極部である突部４０を有する。したがって、ロータ２４ｂの外周面の磁気特性は、周方向に関して交互に変化している。また、ロータ２４ｂには、永久磁石を設けていない。このようなロータ２４ｂの外径側には、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを有するステータ２０を、径方向に対向するように配置している。 [Third Embodiment]
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a rotating electrical machine driven by an inverter which is a rotating electrical machine drive apparatus according to a third embodiment of the present invention. Unlike the second embodiment shown in FIG. 9, the inverter 10a (see FIGS. 1 and 3) of the present embodiment is used for driving a reluctance motor that is a synchronous motor. That is, the rotor 24b that constitutes the rotating electrical machine 16b driven by the inverter 10a includes a rotor core 32 that is provided on the outer diameter side of the rotating shaft 26 and is configured by a substantially cylindrical iron core or the like. Further, the rotor core 32 has protrusions 40 that are magnetic salient poles provided so as to protrude in the radial direction at a plurality of locations on the outer peripheral surface in the circumferential direction. Therefore, the magnetic characteristics of the outer peripheral surface of the rotor 24b change alternately in the circumferential direction. The rotor 24b is not provided with a permanent magnet. A stator 20 having three-phase stator windings 18u, 18v, and 18w is disposed on the outer diameter side of the rotor 24b so as to face the radial direction.

このような回転電機１６ｂは、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに発生する回転磁界と、ロータ２４ｂの外周面の磁気特性との相互作用により、回転電機１６ｂにトルクを発生させ、回転電機１６ｂを駆動することができる。また、本実施の形態の場合も、上記の各実施の形態と同様に、図１に示すように、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、インバータ１０ａを構成する、各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの間の中点に、インバータ１０ａを構成するコンデンサ２２を介して接続している。   Such a rotating electrical machine 16b generates torque in the rotating electrical machine 16b due to the interaction between the rotating magnetic field generated in the stator windings 18u, 18v, and 18w and the magnetic characteristics of the outer peripheral surface of the rotor 24b. Can be driven. Also in this embodiment, as shown in FIG. 1, the three-phase stator windings 18u, 18v, and 18w correspond to the respective phases constituting the inverter 10a, as in the above embodiments. The two switching elements 12u, 12v, and 12w are connected to each other through a capacitor 22 that constitutes the inverter 10a.

このような本実施の形態の場合も、ステータ２０に流す電流の周波数である電源周波数が、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗにより決定されるインダクタンスＬ1b（＝Ｌ1＋Ｍ１）と、コンデンサ２２（図１参照）の静電容量Ｃ1とにより決定される共振周波数ｆs付近である場合に、インダクタンスＬ1bによるインピーダンスがコンデンサ２２の静電容量Ｃ1によるインピーダンスにより相殺される。このため、１次側、すなわちステータ２０側のインピーダンスを十分に小さくでき、共振周波数ｆsを回転電機１６ａの駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、より高速駆動させることが可能になる。その他の構成及び作用については、上記の図９から図１２に示した第２の実施の形態と同様であるため、重複する説明を省略する。 Also in the case of this embodiment, the power supply frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator 20, is determined by the inductance L 1b (= L 1 + M1) determined by the stator windings 18u, 18v, 18w, and the capacitor 22 ( If it is near the resonance frequency f s that is determined by the capacitance C 1 in FIG. 1), the impedance due to the inductance L 1b is offset by the impedance due to the capacitance C 1 of the capacitor 22. For this reason, the impedance on the primary side, that is, the stator 20 side can be sufficiently reduced, and the resonance frequency f s is set to a region corresponding to the intermediate rotational speed or higher of the drive rotational speed of the rotating electrical machine 16a, thereby driving at higher speed. It becomes possible. Other configurations and operations are the same as those of the second embodiment shown in FIGS. 9 to 12 described above, and thus redundant description is omitted.

なお、本実施の形態のインバータ１０ａは、ステータ２０の内周面側にも複数のステータ側磁性突極部を設け、複数のステータ側磁性突極部に複数相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを巻装する、回転電機１６ａを駆動する構成とすることもできる。すなわち、この場合、回転電機１６ａは、スイッチトリラクタンスモータとして使用される。   The inverter 10a of the present embodiment is provided with a plurality of stator side magnetic salient pole portions on the inner peripheral surface side of the stator 20, and a plurality of stator windings 18u, 18v, It can also be set as the structure which drives the rotary electric machine 16a which winds 18w. That is, in this case, the rotating electrical machine 16a is used as a switched reluctance motor.

なお、上記の各実施の形態では、回転電機１６ａを駆動するインバータ１０ａに本発明を適用する場合について説明したが、発電機用コンバータに本発明を適用することもできる。すなわち、上記の各実施の形態のいずれか１において、回転電機１６，１６ａ，１６ｂを発電機として使用し、インバータ１０ａを発電機用コンバータとして使用する構成で、本発明に係る発電機用コンバータを実施することもできる。この場合、発電機用コンバータは、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを備え、発電機として使用される回転電機１６，１６ａ，１６ｂを構成するステータ２０側の複数相である、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗから交流電流を供給され、交流電流を直流電流に変換して蓄電部である二次電池１４に直流電流を供給するために使用される。また、発電機用コンバータは、各相に対応して設けられたスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの回転電機１６ａ側に接続され、使用時にステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続されるコンデンサ２２を備える。このような発電機用コンバータによれば、コンデンサ２２を接続したステータ２０側のインピーダンスを十分に低くでき、優れた性能を得られる構成を実現できる。   In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the inverter 10a that drives the rotating electrical machine 16a has been described. However, the present invention can also be applied to a generator converter. That is, in any one of the embodiments described above, the generator electrical converter 16, 16a, 16b is used as a generator, and the inverter 10a is used as a generator converter. It can also be implemented. In this case, the generator converter includes a plurality of switching elements 12u, 12v, and 12w, and is a three-phase stator that is a plurality of phases on the stator 20 side that constitutes the rotating electrical machines 16, 16a, and 16b used as the generator. An alternating current is supplied from the windings 18u, 18v, and 18w, and the alternating current is converted into a direct current and used to supply the direct current to the secondary battery 14 that is a power storage unit. The generator converter is connected to the rotating electrical machine 16a side of the switching elements 12u, 12v, 12w provided corresponding to each phase, and is connected in series to the stator windings 18u, 18v, 18w when in use. A capacitor 22 is provided. According to such a converter for a generator, it is possible to realize a configuration in which the impedance on the side of the stator 20 to which the capacitor 22 is connected can be sufficiently lowered and excellent performance can be obtained.

［第４の発明の実施の形態］
図１４は、本発明の第４の実施の形態の回転電機を示す略断面図である。また、図１５は、本実施の形態の回転電機と、回転電機を駆動するインバータとを含む略回路図である。本実施の形態の場合、上記の図１から図８に示した第１の実施の形態において、インバータ１０側に設けていたコンデンサ２２を、回転電機１６ｃの側に設けている。すなわち、図１４に示すように、回転電機１６ｃは、誘導電動機として使用するものであり、回転電機１６ｃを構成するステータ２０ａは、周方向複数個所に１次巻線である複数相、すなわち３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを有する。ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、ステータコア２８に設けた複数のティース３０に、集中巻きまたは分布巻きで巻装している。また、回転電機１６ｃを構成するロータ２４は、周方向複数個所に２次導体であり、複数相の２次巻線であるロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する。そして、ロータ２４の径方向外側にステータ２０ａを対向させている。 [Fourth Embodiment]
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 15 is a schematic circuit diagram including the rotating electrical machine of the present embodiment and an inverter for driving the rotating electrical machine. In the case of the present embodiment, the capacitor 22 provided on the inverter 10 side in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 8 is provided on the rotating electrical machine 16c side. That is, as shown in FIG. 14, the rotating electrical machine 16c is used as an induction motor, and the stator 20a constituting the rotating electrical machine 16c has a plurality of phases, that is, three phases, which are primary windings at a plurality of locations in the circumferential direction. Stator windings 18u, 18v, 18w. The stator windings 18u, 18v, 18w are wound around a plurality of teeth 30 provided on the stator core 28 by concentrated winding or distributed winding. Further, the rotor 24 constituting the rotating electrical machine 16c has rotor windings 34a, 34b, and 34c that are secondary conductors at a plurality of locations in the circumferential direction and are secondary windings of a plurality of phases. And the stator 20a is made to oppose the radial direction outer side of the rotor 24. FIG.

また、ステータ２０ａは、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続された複数のコンデンサ２２を備える。すなわち、ステータ２０ａの周方向に関して位相が異なり、互いに相が異なる２個ずつの相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを短絡部４２（図１５）により短絡している。また、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの、インバータ１０（図１５）を構成する各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ（図１５）の間の中点側に、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続するようにコンデンサ２２を設けている。また、コンデンサ２２は、ステータ２０ａの軸方向に関して、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗよりも外側に外れた位置に配置している。   The stator 20a includes a plurality of capacitors 22 connected in series to the stator windings 18u, 18v, 18w. That is, two phases of stator windings 18u, 18v, 18w having different phases with respect to the circumferential direction of the stator 20a are short-circuited by the short-circuit portion 42 (FIG. 15). In addition, the stator windings 18u, 18v, and 18w are connected to the middle point between the two switching elements 12u, 12v, and 12w (FIG. 15) corresponding to the phases constituting the inverter 10 (FIG. 15). A capacitor 22 is provided so as to be connected in series to the windings 18u, 18v, 18w. Further, the capacitor 22 is arranged at a position outside the stator windings 18u, 18v, 18w with respect to the axial direction of the stator 20a.

このような回転電機１６ｃは、図１５に示すように、インバータ１０により駆動する。このインバータ１０は、上記の図１に示した第１の実施の形態のインバータ１０ａにおいて、コンデンサ２２を省略した構成と同様である。すなわち、インバータ１０は、それぞれ半導体スイッチングデバイスである、ＩＧＢＴ等の複数のすなわち、６個のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを備え、６個のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、電源装置であり蓄電部である二次電池１４の正極側と負極側とにそれぞれ３個ずつ接続されている。そして、回転電機１６ｃを構成する３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、インバータ１０の各相に対応する２個ずつのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの間の中点に、回転電機１６ｃを構成するコンデンサ２２を介して接続している。なお、インバータ１０では、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに隣接するように、保護用のダイオードを接続することもできる。   Such a rotating electrical machine 16c is driven by the inverter 10 as shown in FIG. This inverter 10 has the same configuration as that of the inverter 10a of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the capacitor 22 is omitted. That is, the inverter 10 includes a plurality of switching elements 12u, 12v, and 12w, such as IGBTs, each of which is a semiconductor switching device, and the six switching elements 12u, 12v, and 12w are power supply devices and store electricity. Three pieces are connected to each of the positive electrode side and the negative electrode side of the secondary battery 14 that is a part. The three-phase stator windings 18u, 18v, 18w constituting the rotating electrical machine 16c are arranged at the midpoint between the two switching elements 12u, 12v, 12w corresponding to the respective phases of the inverter 10, and the rotating electrical machine 16c. Are connected via a capacitor 22 constituting the. In the inverter 10, a protection diode can be connected so as to be adjacent to the plurality of switching elements 12u, 12v, 12w.

このような回転電機１６ｃの１相分の等価回路図は、上記の図３に示した第１の実施の形態のインバータ１０ａと回転電機１６とのうち、回転電機１６側にコンデンサ２２を接続した構成と同様である。このため、本実施の形態によれば、ステータ２０ａに流す電流の周波数である電源周波数が、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ及びロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃにより決定されるインダクタンスＬ1aと、コンデンサ２２の静電容量Ｃ1とにより決定される共振周波数ｆs付近である場合に、インダクタンスＬ1aによるインピーダンスがコンデンサ２２の静電容量Ｃ1によるインピーダンスにより相殺される。このため、１次側、すなわちステータ２０ａ側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータ２０ａに流すために必要とされる電源電圧を十分に低くでき、共振周波数ｆsを回転電機１６ｃの駆動回転数の中間回転数以上に対応する領域に設定することにより、より高速駆動させることが可能になる。 The equivalent circuit diagram for one phase of the rotating electrical machine 16c has a capacitor 22 connected to the rotating electrical machine 16 side of the inverter 10a and the rotating electrical machine 16 of the first embodiment shown in FIG. The configuration is the same. For this reason, according to the present embodiment, the power supply frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator 20a, is determined by the stator windings 18u, 18v, 18w and the rotor windings 34a, 34b, 34c, and the inductance L 1a . When the resonance frequency f s is determined by the capacitance C 1 of the capacitor 22, the impedance due to the inductance L 1a is canceled by the impedance due to the capacitance C 1 of the capacitor 22. Therefore, the impedance on the primary side, that is, the stator 20a side can be sufficiently reduced, the power supply voltage required to flow the same current to the stator 20a can be sufficiently reduced, and the resonance frequency f s can be driven by the rotating electrical machine 16c. By setting the region corresponding to the intermediate number of rotations or more, it becomes possible to drive at higher speed.

また、回転電機１６ｃ及びインバータ１０のコストが過度に上昇することを防止できる。すなわち、回転電機１６ｃにスリップリングを設ける必要がなくなり、回転電機１６ｃの構造が単純になるため、回転電機１６ｃのコストが過度に上昇することを防止できる。また、回転電機１６ｃのメンテナンス性の向上を図れ、修理や点検に要するコストの低減を図れる。この結果、回転電機１６ｃの高出力化を図り、さらに、回転電機１６ｃを高速駆動できる構成をより有効に実現できる。その他の構成及び作用については、上記の図１から図８に示した第１の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。   Moreover, it can prevent that the cost of the rotary electric machine 16c and the inverter 10 rises excessively. That is, it is not necessary to provide a slip ring on the rotating electrical machine 16c, and the structure of the rotating electrical machine 16c is simplified, so that the cost of the rotating electrical machine 16c can be prevented from rising excessively. In addition, the maintainability of the rotating electrical machine 16c can be improved, and the cost required for repair and inspection can be reduced. As a result, it is possible to increase the output of the rotating electrical machine 16c and further effectively realize a configuration that can drive the rotating electrical machine 16c at high speed. Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 8 described above, the same parts are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.

［第５の発明の実施の形態］
図１６は、本発明の第５の実施の形態の回転電機を示す略断面図である。本実施の形態では、回転電機１６ｄを構成するロータ２４ａは、周方向複数個所に設けられた永久磁石３８を有し、回転電機１６ｄを永久磁石型同期電動機として使用する。ロータ２４ａの構成については、上記の図９に示した第２の実施の形態でインバータにより駆動される回転電機１６ａを構成するロータ２４ａと同様である。また、ステータ２０ａの構成については、上記の図１４に示した第４の実施の形態の回転電機１６ｃを構成するステータ２０ａと同様である。このような本実施の形態の場合も、回転電機１６ｄの高出力化を図り、さらに、回転電機１６ｄを高速駆動できる構成をより有効に実現できる。その他の構成及び作用については、上記の図９から図１２に示した第２の実施の形態、または、上記の図１４から図１５に示した第４の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。 [Fifth Embodiment]
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a rotating electrical machine according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the rotor 24a constituting the rotating electrical machine 16d has permanent magnets 38 provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and the rotating electrical machine 16d is used as a permanent magnet type synchronous motor. The configuration of the rotor 24a is the same as the rotor 24a constituting the rotating electrical machine 16a driven by the inverter in the second embodiment shown in FIG. The configuration of the stator 20a is the same as that of the stator 20a constituting the rotating electrical machine 16c of the fourth embodiment shown in FIG. In the case of this embodiment as well, it is possible to increase the output of the rotating electrical machine 16d and further effectively realize a configuration capable of driving the rotating electrical machine 16d at high speed. Other configurations and operations are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 9 to FIG. 12 or the fourth embodiment shown in FIG. 14 to FIG. Parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

［第６の発明の実施の形態］
図１７は、本発明の第６の実施の形態の回転電機を示す略断面図である。本実施の形態では、回転電機１６ｅを構成するロータ２４ｂは、周方向複数個所に設けられた磁性突極部である突部４０を有し、回転電機１６ｅを同期電動機であるリラクタンスモータとして使用する。ロータ２４ｂの構成については、上記の図１３に示した第３の実施の形態のインバータにより駆動される回転電機１６ｂを構成するロータ２４ｂと同様である。また、ステータ２０ａの構成については、上記の図１４に示した第４の実施の形態の回転電機１６ｃを構成するステータ２０ａと同様である。このような本実施の形態の場合も、回転電機１６ｅの高出力化を図り、さらに、回転電機１６ｅを高速駆動できる構成をより有効に実現できる。その他の構成及び作用については、上記の図１３に示した第３の実施の形態、または、上記の図１４から図１５に示した第４の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。 [Sixth Embodiment]
FIG. 17 is a schematic sectional view showing a rotating electrical machine according to the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the rotor 24b constituting the rotating electrical machine 16e has protrusions 40 that are magnetic salient pole portions provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and the rotating electrical machine 16e is used as a reluctance motor that is a synchronous motor. . The configuration of the rotor 24b is the same as that of the rotor 24b constituting the rotating electrical machine 16b driven by the inverter of the third embodiment shown in FIG. The configuration of the stator 20a is the same as that of the stator 20a constituting the rotating electrical machine 16c of the fourth embodiment shown in FIG. In the case of this embodiment as well, it is possible to increase the output of the rotating electrical machine 16e and further effectively realize a configuration capable of driving the rotating electrical machine 16e at high speed. Other configurations and operations are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 13 or the fourth embodiment shown in FIGS. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

なお、本実施の形態で、ステータ２０ａの内周面側にも複数のステータ側磁性突極部を設け、複数のステータ側磁性突極部に複数相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを巻装する、回転電機とすることもできる。すなわち、この場合、回転電機は、スイッチトリラクタンスモータとして使用される。   In the present embodiment, a plurality of stator side magnetic salient pole portions are also provided on the inner peripheral surface side of the stator 20a, and a plurality of phases of stator windings 18u, 18v, 18w are wound around the plurality of stator side magnetic salient pole portions. It can also be a rotating electric machine. That is, in this case, the rotating electrical machine is used as a switched reluctance motor.

［第７の発明の実施の形態］
図１８は、本発明の第７の実施の形態の回転電機と、回転電機を駆動するインバータとを含む略回路図である。本実施の形態の場合、上記の図１４から図１５に示した第４の実施の形態において、回転電機１６ｆを構成するステータ２０ｂは、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続された複数のコンデンサ２２を備える。特に、上記の第４の実施の形態では、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対しインバータ１０側にコンデンサ２２を接続していたのに対して、本実施の形態では、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対しインバータ１０と反対側にコンデンサ２２を接続している。すなわち、異なる２個ずつの相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの中性点側端部である一端同士を接続する複数の短絡部４２にコンデンサ２２を、それぞれステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続するように設けている。 [Seventh Embodiment of the Invention]
FIG. 18 is a schematic circuit diagram including the rotating electric machine according to the seventh embodiment of the present invention and an inverter for driving the rotating electric machine. In the case of the present embodiment, in the fourth embodiment shown in FIGS. 14 to 15, the stator 20b constituting the rotating electrical machine 16f is connected in series to the stator windings 18u, 18v, 18w. A plurality of capacitors 22 are provided. In particular, in the fourth embodiment, the capacitor 22 is connected to the inverter 10 side with respect to the stator windings 18u, 18v, 18w, whereas in the present embodiment, the stator windings 18u, 18v are connected. , 18w, a capacitor 22 is connected to the opposite side of the inverter 10. That is, the capacitor 22 is connected to a plurality of short-circuit portions 42 that connect one end of the stator windings 18u, 18v, and 18w of two different phases to each other, and the stator windings 18u, 18v, and 18w are respectively connected. Are connected in series.

このような回転電機１６ｆにおいても、１相分の等価回路図は、上記の図３に示した第１の実施の形態のインバータ１０ａと回転電機１６とのうち、回転電機１６側にコンデンサ２２を接続した構成とほぼ同様となる。このような本実施の形態の回転電機によれば、ステータ２０ｂに流す電流の周波数である電源周波数が、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ及びロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃ（図１４参照）により決定されるインダクタンスと、コンデンサ２２の静電容量とにより決定される共振周波数付近である場合に、インダクタンスによるインピーダンスがコンデンサ２２の静電容量によるインピーダンスにより相殺される。このため、ステータ２０ｂ側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータ２０ｂに流すために必要とされる電源電圧を十分に低くでき、より高速駆動させることが可能になる。その他の構成及び作用については、上記の図１４から図１５に示した第４の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、本実施の形態の回転電機を構成するステータ２０ｂを、上記の図１６に示した第５の実施の形態または図１７に示した第６の実施の形態を構成するロータ２４ａ，２４ｂと組み合わせて、永久磁石型同期電動機またはリラクタンスモータとして使用する回転電機を構成することもできる。   Also in such a rotating electrical machine 16f, the equivalent circuit diagram for one phase shows that the capacitor 22 is provided on the rotating electrical machine 16 side of the inverter 10a and the rotating electrical machine 16 of the first embodiment shown in FIG. It is almost the same as the connected configuration. According to the rotating electric machine of this embodiment, the power source frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator 20b, is set by the stator windings 18u, 18v, 18w and the rotor windings 34a, 34b, 34c (see FIG. 14). When the resonance frequency is in the vicinity of the resonance frequency determined by the determined inductance and the capacitance of the capacitor 22, the impedance due to the inductance is canceled out by the impedance due to the capacitance of the capacitor 22. For this reason, the impedance on the side of the stator 20b can be made sufficiently small, the power supply voltage required for flowing the same current to the stator 20b can be made sufficiently low, and it becomes possible to drive at higher speed. Since other configurations and operations are the same as those in the fourth embodiment shown in FIGS. 14 to 15 described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The stator 20b constituting the rotating electric machine of the present embodiment is combined with the rotors 24a and 24b constituting the fifth embodiment shown in FIG. 16 or the sixth embodiment shown in FIG. Thus, a rotating electrical machine used as a permanent magnet type synchronous motor or a reluctance motor can be configured.

［第８の発明の実施の形態］
図１９は、本発明の第８の実施の形態の回転電機と、回転電機を駆動するインバータとを含む略回路図である。本実施の形態の場合、上記の図１４から図１５に示した第４の実施の形態において、回転電機１６ｇを構成するステータ２０ｃは、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続された複数のコンデンサ２２を備える。特に、上記の第４の実施の形態では、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗをスター結線により接続していたのに対し、本実施の形態では、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗをΔ結線により接続している。また、異なる２個ずつの相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗのインバータ１０側端部である一端同士を接続する接続部４４と、この接続部４４に接続する２個のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗのうち、片側のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗとの間にそれぞれコンデンサ２２を、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続するように設けている。 [Eighth Embodiment]
FIG. 19 is a schematic circuit diagram including the rotating electric machine according to the eighth embodiment of the present invention and an inverter for driving the rotating electric machine. In the case of the present embodiment, in the fourth embodiment shown in FIGS. 14 to 15, the stator 20c constituting the rotating electrical machine 16g is connected in series to the stator windings 18u, 18v, 18w. A plurality of capacitors 22 are provided. In particular, in the fourth embodiment, the stator windings 18u, 18v, and 18w are connected by star connection, whereas in this embodiment, the stator windings 18u, 18v, and 18w are connected by Δ connection. Connected. Further, a connection portion 44 that connects one end of the stator windings 18u, 18v, and 18w of two different phases, which are the end portions on the inverter 10 side, and two stator windings 18u, A capacitor 22 is provided between the stator windings 18u, 18v, and 18w of 18v and 18w in series with the stator windings 18u, 18v, and 18w, respectively.

このような回転電機１６ｆにおいても、１相分の等価回路図は、上記の図３に示した第１の実施の形態のインバータ１０ａと回転電機１６とのうち、回転電機１６側にコンデンサ２２を接続した構成とほぼ同様となる。このような本実施の形態の回転電機によれば、ステータ２０ｂに流す電流の周波数である電源周波数が、ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ及びロータ巻線３４ａ，３４ｂ，３４ｃ（図１４参照）により決定されるインダクタンスと、コンデンサ２２の静電容量とにより決定される共振周波数付近である場合に、インダクタンスによるインピーダンスがコンデンサ２２の静電容量によるインピーダンスにより相殺される。このため、ステータ２０ｃ側のインピーダンスを十分に小さくでき、同じ電流をステータ２０ｃに流すために必要とされる電源電圧を十分に低くでき、より高速駆動させることが可能になる。その他の構成及び作用については、上記の図１４から図１５に示した第４の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、コンデンサ２２の配置位置は、図１９で示した位置に設けるものに限定するものではなく、図１９のＴ１，Ｔ２，Ｔ３位置、すなわち、図１９に示したコンデンサ２２の配置位置と各ステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し反対側にコンデンサ２２を設けることもできる。さらには、図１９に示したコンデンサ２２の配置位置と図１９のＴ１，Ｔ２，Ｔ３位置とのすべてにコンデンサ２２を設けることもできる。また、本実施の形態の回転電機１６ｇを構成するステータ２０ｃを、上記の図１６に示した第５の実施の形態または図１７に示した第６の実施の形態を構成するロータ２４ａ，２４ｂと組み合わせて、永久磁石型同期電動機またはリラクタンスモータとして使用する回転電機を構成することもできる。   Also in such a rotating electrical machine 16f, the equivalent circuit diagram for one phase shows that the capacitor 22 is provided on the rotating electrical machine 16 side of the inverter 10a and the rotating electrical machine 16 of the first embodiment shown in FIG. It is almost the same as the connected configuration. According to the rotating electric machine of this embodiment, the power source frequency, which is the frequency of the current flowing through the stator 20b, is set by the stator windings 18u, 18v, 18w and the rotor windings 34a, 34b, 34c (see FIG. 14). When the resonance frequency is in the vicinity of the resonance frequency determined by the determined inductance and the capacitance of the capacitor 22, the impedance due to the inductance is canceled out by the impedance due to the capacitance of the capacitor 22. For this reason, the impedance on the side of the stator 20c can be made sufficiently small, the power supply voltage required for flowing the same current to the stator 20c can be made sufficiently low, and it is possible to drive at higher speed. Since other configurations and operations are the same as those in the fourth embodiment shown in FIGS. 14 to 15 described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The arrangement position of the capacitor 22 is not limited to that provided at the position shown in FIG. 19, but the positions T1, T2, and T3 in FIG. 19, that is, the arrangement position of the capacitor 22 shown in FIG. A capacitor 22 may be provided on the opposite side to the windings 18u, 18v, 18w. Furthermore, the capacitor 22 can be provided at all of the arrangement position of the capacitor 22 shown in FIG. 19 and the positions T1, T2, and T3 in FIG. Further, the stator 20c constituting the rotating electrical machine 16g of the present embodiment is replaced with the rotors 24a and 24b constituting the fifth embodiment shown in FIG. 16 or the sixth embodiment shown in FIG. In combination, a rotating electric machine used as a permanent magnet type synchronous motor or a reluctance motor can be configured.

なお、上記の図１４から図１９に示した第４の実施の形態から第８の実施の形態では、回転電機１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを電動機として使用する構成において、本発明を適用する場合について説明した。ただし、回転電機１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを発電機として使用する構成において、本発明を適用することもできる。すなわち、上記の第４の実施の形態から第８の実施の形態のいずれか１において、回転電機１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを発電機として使用し、インバータを発電機用コンバータとして使用する構成で、本発明に係る回転電機を実施することもできる。この場合、発電機用コンバータは、複数のスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを備え、発電機として使用される回転電機１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを構成するステータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の複数相である、３相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗから交流電流を供給され、交流電流を直流電流に変換して蓄電部である二次電池１４に直流電流を供給するために使用される。また、回転電機１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇは、複数相のステータ巻線１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに対し直列に接続されるコンデンサ２２を備える。このような発電機として使用される回転電機１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇによれば、ステータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側のインピーダンスを十分に低くでき、優れた性能を得られる構成を実現できる。   In the fourth to eighth embodiments shown in FIGS. 14 to 19, the present invention is applied to a configuration in which the rotating electrical machines 16c, 16d, 16e, 16f, and 16g are used as electric motors. Explained when to do. However, the present invention can also be applied to a configuration in which the rotating electrical machines 16c, 16d, 16e, 16f, and 16g are used as a generator. That is, in any one of the fourth to eighth embodiments, the rotating electrical machines 16c, 16d, 16e, 16f, and 16g are used as generators, and the inverter is used as a generator converter. With the configuration, the rotating electrical machine according to the present invention can be implemented. In this case, the generator converter includes a plurality of switching elements 12u, 12v, and 12w, and a plurality of stators 20a, 20b, and 20c on the side of the rotating electrical machines 16c, 16d, 16e, 16f, and 16g used as the generator. AC current is supplied from the three-phase stator windings 18u, 18v, and 18w, which are phases, and is used to convert the AC current into DC current and supply the DC current to the secondary battery 14 that is a power storage unit. . The rotating electrical machines 16c, 16d, 16e, 16f, and 16g each include a capacitor 22 that is connected in series to the plurality of stator windings 18u, 18v, and 18w. According to the rotating electrical machines 16c, 16d, 16e, 16f, and 16g used as such a generator, it is possible to realize a configuration that can sufficiently reduce the impedance on the stators 20a, 20b, and 20c side and obtain excellent performance.

本発明の第１の実施の形態の回転電機駆動装置であるインバータと、回転電機とを含む略回路図である。1 is a schematic circuit diagram including an inverter that is a rotating electrical machine drive device according to a first embodiment of the present invention and a rotating electrical machine. 第１の実施の形態のインバータにより駆動する回転電機を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rotary electric machine driven by the inverter of 1st Embodiment. 第１の実施の形態のインバータを構成するコンデンサに接続した、回転電機の１相分の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit for 1 phase of a rotary electric machine connected to the capacitor | condenser which comprises the inverter of 1st Embodiment. 第１の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第１例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数とトルクとの関係を用いて示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the simulation result performed in order to confirm the effect by the inverter of 1st Embodiment using the relationship between the rotation speed of the rotary electric machine driven by an inverter, and a torque. 第１の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第２例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と出力との関係を用いて示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the simulation result performed in order to confirm the effect by the inverter of 1st Embodiment using the relationship between the rotation speed of the rotary electric machine driven by an inverter, and an output. 第１の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第３例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と同じ電圧でステータに流れる電流との関係を用いて示す図である。A third example of a simulation result performed to confirm the effect of the inverter according to the first embodiment is shown using a relationship with a current flowing through the stator at the same voltage as the rotation speed of the rotating electrical machine driven by the inverter. FIG. 第１の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第４例を、インバータにより回転電機を駆動するための電源周波数と、ステータ側のインピーダンスとの関係を用いて示す図である。The figure which shows the 4th example of the simulation result performed in order to confirm the effect by the inverter of 1st Embodiment using the relationship between the power supply frequency for driving a rotary electric machine with an inverter, and the impedance of a stator side. It is. 第１の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第５例を、インバータにより回転電機を駆動するための電源周波数と、電源電圧との関係を用いて示す図である。It is a figure which shows the 5th example of the simulation result performed in order to confirm the effect by the inverter of 1st Embodiment using the relationship between the power supply frequency for driving a rotary electric machine by an inverter, and a power supply voltage. . 本発明の第２の実施の形態の回転電機駆動装置であるインバータにより駆動される回転電機を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rotary electric machine driven by the inverter which is the rotary electric machine drive device of the 2nd Embodiment of this invention. 第２の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第１例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数とトルクとの関係を用いて示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the simulation result performed in order to confirm the effect by the inverter of 2nd Embodiment using the relationship between the rotation speed and torque of the rotary electric machine driven by an inverter. 第２の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第２例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と出力との関係を用いて示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the simulation result performed in order to confirm the effect by the inverter of 2nd Embodiment using the relationship between the rotation speed of the rotary electric machine driven by an inverter, and an output. 第２の実施の形態のインバータによる効果を確認するために行ったシミュレーション結果の第３例を、インバータにより駆動される回転電機の回転数と同じ電圧でステータに流れる電流との関係を用いて示す図である。A third example of a simulation result performed to confirm the effect of the inverter according to the second embodiment is shown using a relationship with a current flowing through the stator at the same voltage as the rotation speed of the rotating electrical machine driven by the inverter. FIG. 本発明の第３の実施の形態の回転電機駆動装置であるインバータにより駆動される回転電機を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rotary electric machine driven by the inverter which is the rotary electric machine drive device of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態の回転電機を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rotary electric machine of the 4th Embodiment of this invention. 第４の実施の形態の回転電機と、回転電機を駆動するインバータとを含む略回路図である。It is a schematic circuit diagram containing the rotary electric machine of 4th Embodiment and the inverter which drives a rotary electric machine. 本発明の第５の実施の形態の回転電機を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rotary electric machine of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施の形態の回転電機を示す略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rotary electric machine of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施の形態の回転電機と、回転電機を駆動するインバータとを含む略回路図である。It is a schematic circuit diagram containing the rotary electric machine of the 7th Embodiment of this invention, and the inverter which drives a rotary electric machine. 本発明の第８の実施の形態の回転電機と、回転電機を駆動するインバータとを含む略回路図である。It is a schematic circuit diagram containing the rotary electric machine of the 8th Embodiment of this invention, and the inverter which drives a rotary electric machine. 従来から考えられている回転電機駆動装置であるインバータと、回転電機との１例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the inverter which is the rotary electric machine drive device considered conventionally, and a rotary electric machine. 従来から考えられている回転電機駆動装置により回転電機を駆動させる場合の、回転電機の回転数とトルクとの関係の１例を示す図である。It is a figure which shows one example of the relationship between the rotation speed of a rotary electric machine, and a torque in the case of driving a rotary electric machine with the rotary electric machine drive device considered conventionally.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０ａ インバータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ スイッチング素子、１４ 二次電池、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ 回転電機、１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ ステータ巻線、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ ステータ、２２ コンデンサ、２４，２４ａ，２４ｂ ロータ、２６ 回転軸、２８ ステータコア、３０ ティース、３２ ロータコア、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ ロータ巻線、３６ ティース、３８ 永久磁石、４０ 突部、４２ 短絡部、４４ 接続部。   10, 10a Inverter, 12u, 12v, 12w Switching element, 14 Secondary battery, 16, 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g Rotating electric machine, 18u, 18v, 18w Stator winding, 20, 20a, 20b , 20c Stator, 22 Capacitor, 24, 24a, 24b Rotor, 26 Rotating shaft, 28 Stator core, 30 Teeth, 32 Rotor core, 34a, 34b, 34c Rotor winding, 36 teeth, 38 Permanent magnet, 40 Projection, 42 Short circuit 44 connection.

Claims (8)

複数相のスイッチング素子を備え、
供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給することにより、回転電機を駆動するための回転電機駆動装置であって、
各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする複数相回転電機駆動装置。 With multi-phase switching elements,
A rotating electrical machine drive device for driving a rotating electrical machine by converting the supplied direct current into alternating current and supplying the alternating current to a plurality of primary windings on the stator side constituting the rotating electrical machine. ,
A multi-phase rotating electrical machine drive device comprising a capacitor connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and connected in series to the primary winding when in use. 複数相のスイッチング素子を備え、
発電機として使用される回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線から交流電流を供給され、交流電流を直流電流に変換して蓄電部に直流電流を供給するための発電機用コンバータであって、
各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする複数相発電機用コンバータ。 With multi-phase switching elements,
For generators that are supplied with alternating current from a plurality of primary windings on the stator side constituting a rotating electrical machine used as a generator, convert the alternating current into direct current, and supply the direct current to the power storage unit A converter,
A converter for a multi-phase generator, comprising a capacitor connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and connected in series to the primary winding in use. 複数相の１次巻線を有するステータと、
ステータに対向するロータと、を備える複数相回転電機であって、
ステータは、
各相の１次巻線に対し直列に接続されたコンデンサを備えることを特徴とする複数相回転電機。 A stator having a primary winding of a plurality of phases ;
A multi-phase rotating electrical machine comprising a rotor facing the stator,
The stator is
A multi-phase rotating electrical machine comprising a capacitor connected in series to a primary winding of each phase . 請求項３に記載の複数相回転電機において、
ロータは、周方向複数個所に設けられた２次導体を有し、
誘導電動機として使用されることを特徴とする複数相回転電機。 In the multi-phase rotating electrical machine according to claim 3,
The rotor has secondary conductors provided at a plurality of locations in the circumferential direction,
A multi-phase rotating electrical machine characterized by being used as an induction motor. 請求項３に記載の複数相回転電機において、
ロータは、周方向複数個所に設けられた永久磁石または磁性突極部を有し、
同期電動機として使用されることを特徴とする複数相回転電機。 In the multi-phase rotating electrical machine according to claim 3,
The rotor has permanent magnets or magnetic salient pole portions provided at a plurality of locations in the circumferential direction,
A multi-phase rotating electrical machine characterized by being used as a synchronous motor. 請求項３に記載の複数相回転電機において、
発電機として使用されることを特徴とする複数相回転電機。 In the multi-phase rotating electrical machine according to claim 3,
A multi-phase rotating electrical machine characterized by being used as a generator. 回転電機と、供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を駆動する駆動装置と、駆動装置に接続される直流電源とを備える回転電機駆動システムであって、A rotating electrical machine drive system comprising a rotating electrical machine, a driving device that converts the supplied direct current into alternating current and drives the rotating electrical machine, and a direct current power source connected to the driving device,
回転電機は、複数相の１次巻線を有するステータと、ステータに対向し、周方向複数個所に設けられた２次導体とを有するロータとを含み、誘導電動機として使用され、  The rotating electrical machine includes a stator having a primary winding of a plurality of phases and a rotor having secondary conductors facing the stator and provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and is used as an induction motor,
駆動装置は、スイッチングが制御される複数相のスイッチング素子と、各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサとを含み、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給し、  The drive device includes a plurality of phase switching elements whose switching is controlled, and a capacitor connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and connected in series to the primary winding in use. Supply alternating current to the primary windings on the stator side that make up the stator,
１次巻線と２次巻線とから決定されるインダクタンスＬ  Inductance L determined from primary winding and secondary winding 1a1a と、コンデンサの静電容量ＣAnd the capacitance C of the capacitor 11 とから決定される共振周波数ｆThe resonance frequency f determined from SS が回転電機の駆動回転数の中間回転数以上であることを特徴とする回転電機駆動システム。The rotating electrical machine drive system is characterized in that is equal to or higher than the intermediate rotational speed of the rotational speed of the rotating electrical machine. 回転電機と、供給された直流電流を交流電流に変換し、回転電機を駆動する駆動装置と、駆動装置に接続される直流電源とを備える回転電機駆動システムであって、A rotating electrical machine drive system comprising a rotating electrical machine, a driving device that converts the supplied direct current into alternating current and drives the rotating electrical machine, and a direct current power source connected to the driving device,
回転電機は、複数相の１次巻線を有するステータと、ステータに対向し、周方向複数個所に設けられた永久磁石または磁性突極部とを有するロータとを含み、同期電動機として使用され、  The rotating electrical machine includes a stator having primary windings of a plurality of phases, and a rotor having permanent magnets or magnetic salient pole portions facing the stator and provided at a plurality of locations in the circumferential direction, and used as a synchronous motor.
駆動装置は、スイッチングが制御される複数相のスイッチング素子と、各相のスイッチング素子の回転電機側に接続され、使用時に１次巻線に対し直列に接続されるコンデンサとを含み、回転電機を構成するステータ側の複数相の１次巻線に交流電流を供給し、  The drive device includes a plurality of phase switching elements whose switching is controlled, and a capacitor connected to the rotating electrical machine side of each phase switching element and connected in series to the primary winding in use. Supply alternating current to the primary windings on the stator side that make up the stator,
１次巻線または１次巻線と永久磁石とから決定されるインダクタンスＬ  Inductance L determined from primary winding or primary winding and permanent magnet 1b1b と、コンデンサの静電容量ＣAnd the capacitance C of the capacitor 11 とから決定される共振周波数ｆThe resonance frequency f determined from SS が回転電機の駆動回転数の中間回転数以上であることを特徴とする回転電機駆動システム。The rotating electrical machine drive system is characterized in that is equal to or higher than the intermediate rotational speed of the rotational speed of the rotating electrical machine.
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