JPH06276718A

JPH06276718A - 多重巻線誘導電動機駆動装置

Info

Publication number: JPH06276718A
Application number: JP5602793A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hirano; 泰弘平野; Tetsuo Eto; 哲生江藤; Mitsunori Yamashina; 光則山品
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP3100096B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高調波電流が発生する虞れがなく、充分な制御
応答性を持たせることができ、しかもコストアップを充
分に抑えることができる多重巻線誘導電動機駆動装置を
提供すること。【構成】多重巻線誘導電動機のロータ８のスロット数Ｓ
_Nを極数Ｐの整数倍にし、ステータ７のＵ₁相コイルの中
心にロータ８のスロット９が対向したときには、Ｕ₂相
コイルの中心にもスロット９が対向するようにしたも
の。【効果】ステータコイル間での電流干渉による高調波電
流が無くなるので、損失を充分に抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重巻線誘導電動機を
用いた駆動装置に係り、特にインバータ装置を用いて可
変速運転を行なうシステムに好適な多重巻線誘導電動機
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータ装置から可変電圧可変周波数
の交流電力を給電して、誘導電動機を可変速運転する駆
動装置が従来から広く用いられている。しかして、この
とき、比較的大容量の誘導電動機を必要とする駆動装置
では、複数組の電機子巻線を備えた多重巻線誘導電動機
を用い、該多重巻線誘導電動機の各電機子巻線ごとに独
立したインバータ装置から給電する方式のシステムが、
例えば特公平４ −１７０３号公報などで提案されてい
る。

【０００３】図２は、このような多重巻線誘導電動機を
用いた駆動装置の一例を示したもので、可変電圧直流電
源１から給電される２台のインバータ装置２、３と、３
相の２組の巻線を有する多重巻線誘導電動機６を用い、
この多重巻線誘導電動機６の各ステータコイル(電機子
巻線)４、５に、インバータ装置２、３からそれぞれ独
立に可変電圧可変周波数の３相交流電力を供給し、可変
速駆動するように構成されている。なお、この図２での
可変電圧直流電源１としては、交流電力系統から給電さ
れるコンバータ装置を用いるのが通例である。

【０００４】そして、上記従来技術では、多重巻線誘導
電動機６のトルクリップルを低減するため、インバータ
装置２、３としてＰＷＭ(パルス幅変調)方式のインバー
タを用いているが、このとき、多重巻線誘導電動機６の
各ステータコイル４、５は、当然のことながら同一のス
テータコア(固定子鉄心)に巻装されているから、磁気的
に結合した状態にあり、この結果、各ステータコイル
４、５での瞬時電圧の相違により異常電流が流れてしま
う。

【０００５】そこで、この異常電流を防止するため、従
来技術では、２台のインバータ装置２、３の出力電圧を
同相で、且つ電圧の瞬時値も同一になるようにしてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、多重
巻線誘導電動機の極数とロータ(回転子)のスロット数と
の関係については特に配慮がされておらず、各ステータ
コイル間での電流干渉による高調波電流が発生して損失
が増加してしまうという問題があった。

【０００７】すなわち、多重巻線誘導電動機のロータス
ロット数を極数で割った商の小数部が０.５になってい
る場合には、各ステータコイル間で電流干渉が発生し、
ロータスロット数に関係した高調波電流が流れてしまう
のである。

【０００８】このことを、さらに詳しく説明すると、次
のようになる。いま、図２に示す駆動装置において、３
相２重巻線の誘導電動機６が、極数が４極で、ロータス
ロット数が５８のものであったとすると、この場合の導
体配置を模式的に示すと図３のようになる。

【０００９】この図３で、７はステータ(ステータコ
ア)、８はロータ(ロータコア)、９はロータのスロット
(溝)、１０はロータのティース(歯)を表わし、Ｕ₁、
Ｕ₂、Ｖ₁、Ｖ₂、Ｗ₁、Ｗ₂はステータ７に巻装された各
ステータコイル４、５のそれぞれの相のステータコイル
(及びその起電力中心)を表わしている。なお、ここで、
ステータコイルＵ₂、Ｖ₂、Ｗ₂の上に付した￣は、ステ
ータコイルの巻線方向が逆向きであることを示す。

【００１０】上記したように、この図３は、極数Ｐ＝４
で、ロータスロット数Ｓ_N＝５８の場合であり、従っ
て、ロータスロット数Ｓ_Nを極数Ｐ＝４で割ると、５８
／４＝１４.５となり、小数部(０.５)が生じてしまう。
これは、図３に示すように、Ｕ₁のコイル中心にロータ
のスロット９が対向したときは、Ｕ₂相にはティース１
０が対向することを意味する。

【００１１】この図３に示した多重巻線誘導電動機を、
図２の駆動装置の誘導電動機６としてに用いた場合の、
Ｕ₁相コイルを流れる電流Ｉｕ₁の波形１３を示したのが
図４(a)で、同じくＵ₂相コイルを流れる電流Ｉｕ₂の波
形１４を示したのが図４(b)であり、そして図４(c)は、
これらＵ₁相とＵ₂相のコイルを流れる電流を合成した電
流Ｉｕ₁＋Ｉｕ₂の波形１５を示したものである。

【００１２】これらの図から明らかなように、電流Ｉｕ
₁、Ｉｕ₂の波形は、正弦波の基本波成分１１、１２に、
ロータスロットに関係した高調波分が重畳された波形と
なっており、各々の高調波分の位相は電流Ｉｕ₁、Ｉｕ₂
とで互いに１８０゜ずれている。このため、図４(c)に
示すように、合成電流Ｉｕ₁＋Ｉｕ₂の波形１５には高調
波分は現われないが、それぞれの電流Ｉｕ₁と電流Ｉｕ₂
には高調波電流成分が含まれてしまうことになり、それ
により損失が発生する。

【００１３】図５は、電流Ｉｕ₁と電流Ｉｕ₂を合成した
場合の等価回路を示したもので、ロータスロットによる
Ｕ₁及びＵ₂相の高調波起電力ｅ₁、ｅ₂により、これらの
電流Ｉｕ₁、Ｉｕ₂に高調波分が流れることになる。従っ
て、上記したように、この場合には、ステータコイル
４、５内で高調波電流が発生し、損失が増加してしまう
のである。

【００１４】また、この結果、制御の応答性を上げると
高調波電流が増幅され、大きな異常電流が生じてしまう
ため、制御応答性を良くすることが困難であるという問
題があった。

【００１５】さらに、高調波電流が生じてしまうため、
その分だけインバータ装置などの交流電源の容量を増加
させなければならず、設置面積の増大やコストアップの
問題があった。

【００１６】本発明の目的は、高調波電流が発生する虞
れがなく、充分な制御応答性を持たせることができ、し
かもコストアップを充分に抑えることができる多重巻線
誘導電動機駆動装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、多重巻線誘
導電動機のロータとして、そのスロット数が極数の整数
倍のものを使用することにより達成され、さらに、多重
巻線誘導電動機の極対数が奇数であり、上記回転子のス
ロット数が偶数になるようにして達成される。

【００１８】

【作用】ロータのスロット数を極数の整数倍にすること
により、ステータコイルの全ての相のコイル中心に対す
るロータのスロット、又はティースの対向関係が同じに
なり、従って、ステータコイル間での電流干渉が無くな
り、高調波電流が流れる虞れが無くなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による多重巻線誘導電動機駆動
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。上
記したように、ロータスロット数をＳ_N、極数をＰとし
た場合、ロータスロット数Ｓ_Nを、極数Ｐで割った商に
小数部が生じた場合には、各ステータコイル内に高周波
電流が流れてしまう。そこで、本発明では、ロータスロ
ット数Ｓ_N／極数Ｐの小数部が０になるように、すなわ
ち、ロータスロット数Ｓ_Nが極数Ｐの整数倍になるよう
に、多重巻線誘導電動機のロータスロット数を選択す
る。

【００２０】図１は、本発明の一実施例で、多重巻線誘
導電動機の極数ＰをＰ＝４とし、ロータ８のスロット数
Ｓ_Nを極数Ｐの整数倍、すなわち、(４＝Ｐ)×(１５＝整
数)＝６０にした場合の導体配置を示したもので、ステ
ータ７のＵ₁相コイルの中心にロータ８のスロット９が
対向したときには、Ｕ₂相コイルの中心にもスロット９
が対向していることが判る。

【００２１】そこで、この図１に示したステータ７とロ
ータ８を備えた多重巻線誘導電動機６を、図２に示した
駆動装置に使用した場合は、図５に示した高調波起電力
ｅ₁、ｅ₂は同位相で現われるようになり、この結果、電
流Ｉｕ₁と電流Ｉｕ₂は、図４(a)、(b)にそれぞれ波形１
１、１２で示した基本波成分だけとなり、波形１３、１
４で示したロータスロットによる高周波電流は流れず、
従って、これによる損失の発生を確実に抑えることがで
きる。

【００２２】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図６は、本発明による多重巻線誘導電動機のステー
タ７の他の一実施例で、この実施例では、多重巻線誘導
電動機の極対数(Ｐ／２)が奇数、例えば３になるように
選定し、これに応じてロータロータスロット数Ｓ_Nは偶
数、例えば６０になるように選定したものである。

【００２３】これにより、この実施例では、図６から明
らかなように、ステータ７のＵ₁相コイルと幾何学的に
１８０度ずれた位置には、Ｕ₂相コイルが配置されるこ
とになり、この結果、Ｕ₁相コイルの中心にロータのス
ロットが対向したときには、Ｕ₂相コイルの中心にも必
ずロータのスロットが対向するという関係が成立するこ
とになる。

【００２４】従って、この図６の実施例によっても、ロ
ータスロットによる高周波電流は流れず、従って、これ
による損失の発生を確実に抑えることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、多重巻線誘導電動機の
各々の巻線に、ロータスロットの影響による高調波電流
成分が流れるのを確実に無くすことができるため、下記
の効果がある。

【００２６】誘導電動機の損失が減少するので、効
率が向上し温度上昇を抑えることができる。

【００２７】電源側の損失が減少するので、駆動装
置全体の効率向上が図れる。

【００２８】ピーク電流が抑えられるので、電源の
有効利用が図られ、駆動装置の高効率化が可能となる。

【００２９】多重巻線誘導電動機の各巻線の電流の
波形と、それらの合成電流の波形が一致するため、電流
検出回路を単純化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多重巻線誘導電動機駆動装置で使
用される多重巻線誘導電動機の一実施例におけるステー
タとロータの関係を示す模式図である。

【図２】多重巻線誘導電動機駆動装置の一例を示すブロ
ック図である。

【図３】多重巻線誘導電動機の従来例におけるステータ
とロータの関係を示す模式図である。

【図４】多重巻線誘導電動機のＵ₁相コイルとＵ₂相コイ
ルを流れる電流及びこれらを合成した電流の波形図であ
る。

【図５】多重巻線誘導電動機のＵ₁及びＵ₂相のステータ
側での等価回路図である。

【図６】本発明による多重巻線誘導電動機駆動装置で使
用される多重巻線誘導電動機の他の一実施例におけるス
テータとロータの関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１可変電圧直流電源２、３インバータ装置４、５ステータコイル６多重巻線誘導電動機７多重巻線誘導電動機のステータ８多重巻線誘導電動機のロータ９ロータのスロット(溝) １０ロータのティース(歯) １１電流Ｉｕ₁の基本波成分波形１２電流Ｉｕ₂の基本波成分波形１３電流Ｉｕ₁の全体波形１４電流Ｉｕ₂の全体波形１５電流Ｉｕ₁と電流Ｉｕ₂の合成波形

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数組の電機子巻線を備えた多重巻線誘
導電動機を用い、該多重巻線誘導電動機の各電機子巻線
ごとに独立した交流電源から給電する方式の多重巻線誘
導電動機駆動装置において、上記多重巻線誘導電動機の
回転子が、該多重巻線誘導電動機の極数の整数倍のスロ
ット数を有するように構成したことを特徴とする多重巻
線誘導電動機駆動装置。
【請求項２】複数組の電機子巻線を備えた多重巻線誘
導電動機を用い、該多重巻線誘導電動機の各電機子巻線
ごとに独立した交流電源から給電する方式の多重巻線誘
導電動機駆動装置において、上記多重巻線誘導電動機の
極対数を奇数にし、該多重巻線誘導電動機の回転子のス
ロット数を偶数に構成したことを特徴とする多重巻線誘
導電動機駆動装置。