JPH11275802A - 回転電動機の加振力低減方法 - Google Patents
回転電動機の加振力低減方法Info
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- JPH11275802A JPH11275802A JP7229498A JP7229498A JPH11275802A JP H11275802 A JPH11275802 A JP H11275802A JP 7229498 A JP7229498 A JP 7229498A JP 7229498 A JP7229498 A JP 7229498A JP H11275802 A JPH11275802 A JP H11275802A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静的偏心が原因となり発生する極数と回転数
の積に相当する周波数の加振力を低減し、低振動・低騒
音で回転電動機を駆動する。 【解決手段】 ２つの巻線回路Ａ，Ｂを含む回転電動機
の各巻線回路に流す電流を個々のインバータＩＶ１，Ｉ
Ｖ２により制御して静的偏心方向の力を小さくし、静的
偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低減する。
の積に相当する周波数の加振力を低減し、低振動・低騒
音で回転電動機を駆動する。 【解決手段】 ２つの巻線回路Ａ，Ｂを含む回転電動機
の各巻線回路に流す電流を個々のインバータＩＶ１，Ｉ
Ｖ２により制御して静的偏心方向の力を小さくし、静的
偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的な軸受を有
し、固定子の中心と回転子の中心が静的偏心している電
動機、発電機等の回転電動機に関し、静的偏心に起因し
て発生する偏心方向の加振力を低減することにより、回
転電動機およびこれを搭載した機器の振動・騒音を低減
することに関するものである。
し、固定子の中心と回転子の中心が静的偏心している電
動機、発電機等の回転電動機に関し、静的偏心に起因し
て発生する偏心方向の加振力を低減することにより、回
転電動機およびこれを搭載した機器の振動・騒音を低減
することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は特開平４−１０７３１８号公報に
記載された「磁気軸受装置」において、機械的な軸受を
もたない回転電動機の構成図である。図において、１は
固定子、２は回転子、３６ａ〜３６ｈは上記固定子１に
巻かれた８つの独立な巻線である。この装置は回転駆動
装置としての機能と非接触軸受としての機能の両者を兼
備している。
記載された「磁気軸受装置」において、機械的な軸受を
もたない回転電動機の構成図である。図において、１は
固定子、２は回転子、３６ａ〜３６ｈは上記固定子１に
巻かれた８つの独立な巻線である。この装置は回転駆動
装置としての機能と非接触軸受としての機能の両者を兼
備している。
【０００３】次に、従来装置の回転駆動装置としての動
作を簡単に説明する。８本の巻線３６ａ〜３６ｈのう
ち、まず４本の巻線３６ａ〜３６ｄに電流が供給され、
それによる磁界が発生する。次に４本の巻線３６ｅ〜３
６ｈに電流が供給され、それによる磁界が発生する。後
者の巻線３６ｅ〜３６ｈの磁界による磁束分布は、前者
の巻線３６ａ〜３６ｄの磁界による磁束分布を４５度だ
け回転させた状態に相当する。この繰り返しにより磁束
を４５度ずつ回転させて、回転子２を回転させる。
作を簡単に説明する。８本の巻線３６ａ〜３６ｈのう
ち、まず４本の巻線３６ａ〜３６ｄに電流が供給され、
それによる磁界が発生する。次に４本の巻線３６ｅ〜３
６ｈに電流が供給され、それによる磁界が発生する。後
者の巻線３６ｅ〜３６ｈの磁界による磁束分布は、前者
の巻線３６ａ〜３６ｄの磁界による磁束分布を４５度だ
け回転させた状態に相当する。この繰り返しにより磁束
を４５度ずつ回転させて、回転子２を回転させる。
【０００４】従来装置の非接触軸受としての機能につい
て簡単に説明する。巻線３６ａ〜３６ｄの４本が励起さ
れているとき、巻線３６ａの電流値を大きくすれば紙面
の上向きに吸引力が発生し、巻線３６ｂの電流値を大き
くすれば紙面の右向きに吸引力が発生し、巻線３６ｃの
電流値を大きくすれば紙面の下向きに吸引力が発生し、
巻線３６ｄの電流値を大きくすれば紙面の左向きに吸引
力が発生する。
て簡単に説明する。巻線３６ａ〜３６ｄの４本が励起さ
れているとき、巻線３６ａの電流値を大きくすれば紙面
の上向きに吸引力が発生し、巻線３６ｂの電流値を大き
くすれば紙面の右向きに吸引力が発生し、巻線３６ｃの
電流値を大きくすれば紙面の下向きに吸引力が発生し、
巻線３６ｄの電流値を大きくすれば紙面の左向きに吸引
力が発生する。
【０００５】また、巻線３６ｅ〜巻線３６ｈの４本が励
起されているときも同様に吸引力が発生する。したがっ
て、回転子２の上下左右方向の変位が測定されれば、４
つの吸引力を適当に調整することによって回転子２の上
下左右方向の位置を制御することができる。
起されているときも同様に吸引力が発生する。したがっ
て、回転子２の上下左右方向の変位が測定されれば、４
つの吸引力を適当に調整することによって回転子２の上
下左右方向の位置を制御することができる。
【０００６】図１０は機械的な軸受を有する一般的な回
転電動機の全体構造を示す構造図である。図において、
１は固定子、２は回転子、３はシャフト、４は軸受、５
はフレーム、６はブラケットである。シャフト３を支え
る軸受４は、フレーム５とブラケット６により固定され
ている。この組み込み状態において固定子１の中心軸と
回転子２の中心軸とに若干のずれが生じることは避けら
れず、回転電動機には常に静的偏心が存在することにな
る。
転電動機の全体構造を示す構造図である。図において、
１は固定子、２は回転子、３はシャフト、４は軸受、５
はフレーム、６はブラケットである。シャフト３を支え
る軸受４は、フレーム５とブラケット６により固定され
ている。この組み込み状態において固定子１の中心軸と
回転子２の中心軸とに若干のずれが生じることは避けら
れず、回転電動機には常に静的偏心が存在することにな
る。
【０００７】このため、各部品の寸法精度や組み込み精
度を高めて静的偏心を小さくする努力がなされている。
図１１は図１０における一般的な回転電動機の構成図で
あり、３相通電による４極の同期機について、軸に垂直
な面での断面図を示している。
度を高めて静的偏心を小さくする努力がなされている。
図１１は図１０における一般的な回転電動機の構成図で
あり、３相通電による４極の同期機について、軸に垂直
な面での断面図を示している。
【０００８】図において、７ａ，７ｂはＵ相の巻線、８
ａ，８ｂはＶ相の巻線、９ａ，９ｂはＷ相の巻線、１０
は永久磁石である。またＯ１は固定子１の中心、Ｏ２は
回転子２の中心であり、Ｏ１→Ｏ２の方向が静的偏心方
向となる。また回転子２による磁束について、磁束が極
大となる部分を磁束中心として図のようにｄで表す。
ａ，８ｂはＶ相の巻線、９ａ，９ｂはＷ相の巻線、１０
は永久磁石である。またＯ１は固定子１の中心、Ｏ２は
回転子２の中心であり、Ｏ１→Ｏ２の方向が静的偏心方
向となる。また回転子２による磁束について、磁束が極
大となる部分を磁束中心として図のようにｄで表す。
【０００９】回転子２における磁束中心ｄは永久磁石１
０を通り、その向きは図の矢印のように永久磁石１０の
Ｓ極に入りＮ極から出ていく向きであり、回転電動機は
４極であるため４つの磁束中心ｄが存在する。
０を通り、その向きは図の矢印のように永久磁石１０の
Ｓ極に入りＮ極から出ていく向きであり、回転電動機は
４極であるため４つの磁束中心ｄが存在する。
【００１０】各相を構成する２本の巻線７ａと７ｂ，８
ａと８ｂ，９ａと９ｂは互いに固定子の中心Ｏ１に対し
て対称な位置に配置されている。また回転子２の中心Ｏ
２を通る基準軸をｘ軸としたとき、磁束中心ｄがｘ軸と
なす角度をθとする。
ａと８ｂ，９ａと９ｂは互いに固定子の中心Ｏ１に対し
て対称な位置に配置されている。また回転子２の中心Ｏ
２を通る基準軸をｘ軸としたとき、磁束中心ｄがｘ軸と
なす角度をθとする。
【００１１】図１２は図１１における回転電動機の回路
構成および巻線の配線図である。図において、１１は３
相交流電源、１２は３相交流電圧を整流するダイオー
ド、１３は整流出力を平滑して直流電圧を得る平滑コン
デンサ、１４〜１９は直流電圧を所定周波数、所定電力
の交流電力に変換するインバータを構成するトランジス
タである。トランジスタ１４〜１９はスイッチの役目を
しており、各々をｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６
と表す。
構成および巻線の配線図である。図において、１１は３
相交流電源、１２は３相交流電圧を整流するダイオー
ド、１３は整流出力を平滑して直流電圧を得る平滑コン
デンサ、１４〜１９は直流電圧を所定周波数、所定電力
の交流電力に変換するインバータを構成するトランジス
タである。トランジスタ１４〜１９はスイッチの役目を
しており、各々をｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６
と表す。
【００１２】３相交流電源１１より供給される交流電圧
をダイオード１２、平滑コンデンサ１３により直流電圧
にし、この直流電圧をトランジスタ１４〜１９によるイ
ンバータで交流電力に変換して同期機の各相の巻線７ａ
と７ｂ，８ａと８ｂ，９ａと９ｂに供給することで同期
機の駆動を実現している。
をダイオード１２、平滑コンデンサ１３により直流電圧
にし、この直流電圧をトランジスタ１４〜１９によるイ
ンバータで交流電力に変換して同期機の各相の巻線７ａ
と７ｂ，８ａと８ｂ，９ａと９ｂに供給することで同期
機の駆動を実現している。
【００１３】図１３は図１２の回路による駆動パターン
の例であり、日本冷凍空調学会論文集Ｖｏ１．１４，Ｎ
ｏ．２．１９９７「密閉型圧縮機の低騒音化、低振動化
のための研究第３報」に記載のものに基づいている。ｓ
１〜ｓ６は図１２に示すトランジスタ１４〜１９であ
り、べ一ス駆動用電流信号が加えられてＯＮ状態になっ
ている場合と、ＯＦＦ状態の場合とを示している。
の例であり、日本冷凍空調学会論文集Ｖｏ１．１４，Ｎ
ｏ．２．１９９７「密閉型圧縮機の低騒音化、低振動化
のための研究第３報」に記載のものに基づいている。ｓ
１〜ｓ６は図１２に示すトランジスタ１４〜１９であ
り、べ一ス駆動用電流信号が加えられてＯＮ状態になっ
ている場合と、ＯＦＦ状態の場合とを示している。
【００１４】横軸は回転子２の位置を電気角θｅであら
わしている。極対数が２の回転電動機では電気角θｅと
図１１に示す機械角θの関係はθｅ＝２θとなる。図１
３に示す回転電動機の駆動方法は、インバータを構成す
る各トランジスタ１４〜１９にべ一ス駆動用電流信号が
１２０゜の区間で加えられて電圧形インバータ駆動され
るため、１２０゜通電の中で前半の２５゜および後半の
３５゜の範囲においてＰＷＭ駆動により電圧の印加時間
と遮断時間の割合を調整し、印加電圧の大きさを調整し
ている。
わしている。極対数が２の回転電動機では電気角θｅと
図１１に示す機械角θの関係はθｅ＝２θとなる。図１
３に示す回転電動機の駆動方法は、インバータを構成す
る各トランジスタ１４〜１９にべ一ス駆動用電流信号が
１２０゜の区間で加えられて電圧形インバータ駆動され
るため、１２０゜通電の中で前半の２５゜および後半の
３５゜の範囲においてＰＷＭ駆動により電圧の印加時間
と遮断時間の割合を調整し、印加電圧の大きさを調整し
ている。
【００１５】この割合をｄｕｔｙ比といい、ＰＷＭ駆動
における電圧の印加時間をａ、遮断時間をｂで表すと、
ｄｕｔｙ比はａ／（ａ＋ｂ）で表される。ｓ１〜ｓ６の
切り換えにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧は図１３に
示すようになる。ｓ１〜ｓ６の切り換えは、電気角θｅ
が０゜〜３６０゜を一周期とし、その繰り返しとなる。
における電圧の印加時間をａ、遮断時間をｂで表すと、
ｄｕｔｙ比はａ／（ａ＋ｂ）で表される。ｓ１〜ｓ６の
切り換えにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧は図１３に
示すようになる。ｓ１〜ｓ６の切り換えは、電気角θｅ
が０゜〜３６０゜を一周期とし、その繰り返しとなる。
【００１６】ｓ１〜ｓ６のＯＮ，ＯＦＦの組み合わせモ
ードが６通りあるため、６つのモードに分類し、０゜≦
θｅ＜６０゜をモード１，６０゜≦θｅ＜１２０゜をモ
ード２、１２０゜≦θｅ＜１８０゜をモード３、１８０
゜≦θｅ＜２４０゜をモード４、２４０゜≦θｅ＜３０
０゜をモード５、３００゜≦θｅ＜３６０゜をモード６
とする。
ードが６通りあるため、６つのモードに分類し、０゜≦
θｅ＜６０゜をモード１，６０゜≦θｅ＜１２０゜をモ
ード２、１２０゜≦θｅ＜１８０゜をモード３、１８０
゜≦θｅ＜２４０゜をモード４、２４０゜≦θｅ＜３０
０゜をモード５、３００゜≦θｅ＜３６０゜をモード６
とする。
【００１７】例えばモード１ではｓ１とｓ５がＯＮ状態
であり、図１２においてトランジスタ１４とトランジス
タ１８にべ一ス駆動電流信号が加えらてＯＮ状態にな
り、電流はトランジスタ１４を通り、Ｕ相の端子を通
り、Ｕ相の巻線７ａと７ｂに流れ、次にＶ相の巻線８ａ
と８ｂに流れ、Ｖ相の端子を通り、トランジスタ１８を
通って流れることになる。
であり、図１２においてトランジスタ１４とトランジス
タ１８にべ一ス駆動電流信号が加えらてＯＮ状態にな
り、電流はトランジスタ１４を通り、Ｕ相の端子を通
り、Ｕ相の巻線７ａと７ｂに流れ、次にＶ相の巻線８ａ
と８ｂに流れ、Ｖ相の端子を通り、トランジスタ１８を
通って流れることになる。
【００１８】図１３の駆動パターンではｄｕｔｙ比は一
定値α０であり、Ｕ相とＶ相、Ｖ相とＷ相、Ｗ相とＵ相
の端子電圧は常に一定となり、巻線に流れる電流値も常
に一定となる。後述するが、静的偏心している回転電動
機では、静的偏心方向に加振力が発生し図１３に示すよ
うになる。回転電動機を搭載した機器の例としてロータ
リ圧縮機を示す。
定値α０であり、Ｕ相とＶ相、Ｖ相とＷ相、Ｗ相とＵ相
の端子電圧は常に一定となり、巻線に流れる電流値も常
に一定となる。後述するが、静的偏心している回転電動
機では、静的偏心方向に加振力が発生し図１３に示すよ
うになる。回転電動機を搭載した機器の例としてロータ
リ圧縮機を示す。
【００１９】図１４は日本冷凍協会論文集Ｖｏ１．１
０，Ｎｏ．３．１９９３「ロータリーコンプレッサーの
低振動化研究」に記載された一般的な圧縮機の構成図で
ある。図において、３はシャフト、４は軸受、３７はシ
リンダ、３８はシリンダヘッド、３９は吸入管、４０は
吐出管、４１は防振ゴムである。ステータ２により発生
する回転磁界により回転子２が回転する。
０，Ｎｏ．３．１９９３「ロータリーコンプレッサーの
低振動化研究」に記載された一般的な圧縮機の構成図で
ある。図において、３はシャフト、４は軸受、３７はシ
リンダ、３８はシリンダヘッド、３９は吸入管、４０は
吐出管、４１は防振ゴムである。ステータ２により発生
する回転磁界により回転子２が回転する。
【００２０】回転子２はシャフト３に固定されているた
めシャフト３が回転し、吸入管３９からシリンダ３７に
吸入される冷媒を圧縮して吐出管４０より圧縮した冷媒
を吐出する。シャフト３は軸受４で支持されており、回
転子２およびシャフト３は片持ち構造である。
めシャフト３が回転し、吸入管３９からシリンダ３７に
吸入される冷媒を圧縮して吐出管４０より圧縮した冷媒
を吐出する。シャフト３は軸受４で支持されており、回
転子２およびシャフト３は片持ち構造である。
【００２１】また、図１５は三菱電機技報Ｖｏ１．６
８，Ｎｏ．５．１９９４「大型冷蔵庫用ツインメカ横置
ロータリ圧縮機」に記載されたロータリ圧縮機の構成図
である。回転子２は２本のシャフト３に固定され、シャ
フト３は軸受４で支持されている。軸受４は回転子２の
両側にあり、回転子２およびシャフト３は両持ち構造で
ある。
８，Ｎｏ．５．１９９４「大型冷蔵庫用ツインメカ横置
ロータリ圧縮機」に記載されたロータリ圧縮機の構成図
である。回転子２は２本のシャフト３に固定され、シャ
フト３は軸受４で支持されている。軸受４は回転子２の
両側にあり、回転子２およびシャフト３は両持ち構造で
ある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】図１０に示す機械的な
軸受を有する回転電動機では各部品の寸法精度や組み込
み精度を高める努力がなされているが、静的偏心を完全
になくすことは事実上不可能である。図１１のように静
的偏心した固定子１と回転子２の間の磁気吸引力Ｐの大
きさは固定子１と回転子２の間の磁束密度Ｂの２乗に比
例する。
軸受を有する回転電動機では各部品の寸法精度や組み込
み精度を高める努力がなされているが、静的偏心を完全
になくすことは事実上不可能である。図１１のように静
的偏心した固定子１と回転子２の間の磁気吸引力Ｐの大
きさは固定子１と回転子２の間の磁束密度Ｂの２乗に比
例する。
【００２３】また、磁束密度Ｂは固定子１と回転子２の
距離に反比例する。固定子１と回転子２の距離が最小に
なるのは静的偏心方向であるため、固定子１と回転子２
の間の磁束密度Ｂは静的偏心方向が最も大きくなり、固
定子１と回転子２の間に働く磁気吸引力Ｐの方向は静的
偏心方向となる。図１３のような駆動パターンで巻線電
流を一定として駆動する場合、静的偏心方向の力は回転
子２の位置によって変動する。この回転電動機の極数は
４であるため、回転子２が一回転する間に静的偏心方向
の力は４回大きく変動し、回転数の４倍に相当する加振
力が発生する。すなわち回転電動機では静的偏心により
極数と回転数の積に相当する周波数の加振力が発生す
る。
距離に反比例する。固定子１と回転子２の距離が最小に
なるのは静的偏心方向であるため、固定子１と回転子２
の間の磁束密度Ｂは静的偏心方向が最も大きくなり、固
定子１と回転子２の間に働く磁気吸引力Ｐの方向は静的
偏心方向となる。図１３のような駆動パターンで巻線電
流を一定として駆動する場合、静的偏心方向の力は回転
子２の位置によって変動する。この回転電動機の極数は
４であるため、回転子２が一回転する間に静的偏心方向
の力は４回大きく変動し、回転数の４倍に相当する加振
力が発生する。すなわち回転電動機では静的偏心により
極数と回転数の積に相当する周波数の加振力が発生す
る。
【００２４】図１６は図１４に示すロータリ圧縮機と同
じ構造の圧縮機について、ロータ・シャフト系の固有振
動数を測定した結果である。固有振動数は４５４Ｈｚに
ある。一方、この圧縮機用の回転電動機の極数は４、回
転数は１０〜１２０Ｈｚであり、静的偏心が存在する
と、極数と回転数の積に相当する４０〜４８０Ｈｚの加
振力が発生する。この加振力は系の固有振動数と共振し
て振動が大きくなる。
じ構造の圧縮機について、ロータ・シャフト系の固有振
動数を測定した結果である。固有振動数は４５４Ｈｚに
ある。一方、この圧縮機用の回転電動機の極数は４、回
転数は１０〜１２０Ｈｚであり、静的偏心が存在する
と、極数と回転数の積に相当する４０〜４８０Ｈｚの加
振力が発生する。この加振力は系の固有振動数と共振し
て振動が大きくなる。
【００２５】図１７は静的偏心の小さい４極の回転電動
機を回転数３０，３５，４０，４５，５０，６０Ｈｚで
駆動したときの半径方向の加振力を周波数分析し、回転
数の１倍（１ｆ）と回転数の４倍（４ｆ）の周波数の加
振力について示したものである。この系の固有振動数は
約１５０Ｈｚであり、加振力が少し大きくなっている
が、静的偏心が完全に零であれば４ｆの周波数の半径方
向の加振力は存在しない。
機を回転数３０，３５，４０，４５，５０，６０Ｈｚで
駆動したときの半径方向の加振力を周波数分析し、回転
数の１倍（１ｆ）と回転数の４倍（４ｆ）の周波数の加
振力について示したものである。この系の固有振動数は
約１５０Ｈｚであり、加振力が少し大きくなっている
が、静的偏心が完全に零であれば４ｆの周波数の半径方
向の加振力は存在しない。
【００２６】図１８は同じ回転電動機の偏心率を約３０
％として測定したものである。静的偏心が大きいため極
数と回転数の積に相当する偏心方向の加振力（４ｆ）が
大きくなり、それが系の固有振動数と共振して、図１７
の場合と比較すると４ｆの周波数の偏心方向の加振力が
極めて大きくなっている。
％として測定したものである。静的偏心が大きいため極
数と回転数の積に相当する偏心方向の加振力（４ｆ）が
大きくなり、それが系の固有振動数と共振して、図１７
の場合と比較すると４ｆの周波数の偏心方向の加振力が
極めて大きくなっている。
【００２７】ロータリ圧縮機用の回転電動機の大部分は
図１４に示すような片持ち構造であるため、固有振動数
が５００Ｈｚ以下と低い。また回転電動機の極数が４の
ものが多く、回転数も１０〜１２０Ｈｚ前後と広範囲で
ある。したがって静的偏心の影響で周波数が４０〜４８
０Ｈｚ前後の偏心方向の加振力が発生し、系の固有振動
数と共振し、騒音が大きくなるという問題が生じる。
図１４に示すような片持ち構造であるため、固有振動数
が５００Ｈｚ以下と低い。また回転電動機の極数が４の
ものが多く、回転数も１０〜１２０Ｈｚ前後と広範囲で
ある。したがって静的偏心の影響で周波数が４０〜４８
０Ｈｚ前後の偏心方向の加振力が発生し、系の固有振動
数と共振し、騒音が大きくなるという問題が生じる。
【００２８】図１９は図１５に示す圧縮機について、ロ
ータ・シャフト系の固有振動数を測定した結果である。
図１５の回転子２およびシャフト３は両持ち構造である
ため剛性が高く、固有振動数は約１．２ＫＨｚである。
したがって静的偏心による加振力と共振することはな
く、低騒音な圧縮機が得られる。しかし図１５の両持ち
構造の圧縮機は図１４の片持ち構造の圧縮機よりかなり
コストが高くなってしまう。
ータ・シャフト系の固有振動数を測定した結果である。
図１５の回転子２およびシャフト３は両持ち構造である
ため剛性が高く、固有振動数は約１．２ＫＨｚである。
したがって静的偏心による加振力と共振することはな
く、低騒音な圧縮機が得られる。しかし図１５の両持ち
構造の圧縮機は図１４の片持ち構造の圧縮機よりかなり
コストが高くなってしまう。
【００２９】本発明は上記のような問題を解消するため
になされたもので、静的偏心が原因となり発生する極数
と回転数の積に相当する周波数の加振力を低減し、低振
動・低騒音な回転電動機およびこれを搭載する機器を得
ることを目的とする。また圧縮機等の回転電動機搭載機
器において、静的偏心が原因となり発生する極数と回転
数の積に相当する周波数の加振力を低減することによ
り、低振動・低騒音な機器を低コストで実現することを
目的とする。
になされたもので、静的偏心が原因となり発生する極数
と回転数の積に相当する周波数の加振力を低減し、低振
動・低騒音な回転電動機およびこれを搭載する機器を得
ることを目的とする。また圧縮機等の回転電動機搭載機
器において、静的偏心が原因となり発生する極数と回転
数の積に相当する周波数の加振力を低減することによ
り、低振動・低騒音な機器を低コストで実現することを
目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る回転電動
機の加振力低減方法は、回転電動機の固定子の中心と回
転子の中心との静的偏心に起因して発生する偏心方向の
加振力を、回転電動機に供給する巻線電流を制御して低
減するものである。
機の加振力低減方法は、回転電動機の固定子の中心と回
転子の中心との静的偏心に起因して発生する偏心方向の
加振力を、回転電動機に供給する巻線電流を制御して低
減するものである。
【００３１】また、回転子の位置に対応した巻線電流の
値を設定して供給し、回転電動機の極数と回転数の積に
相当する周波数の偏心方向の加振力を低減するものであ
る。
値を設定して供給し、回転電動機の極数と回転数の積に
相当する周波数の偏心方向の加振力を低減するものであ
る。
【００３２】また、回転電動機の駆動をパルス幅制御に
よるインバータにて行う際に、前記回転電動機の各相巻
線に印加されるパルス幅変調電圧のオン／オフのデュー
ティ比を制御して回転電動機に供給する巻線電流を制御
し、静的偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低
減するものである。
よるインバータにて行う際に、前記回転電動機の各相巻
線に印加されるパルス幅変調電圧のオン／オフのデュー
ティ比を制御して回転電動機に供給する巻線電流を制御
し、静的偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低
減するものである。
【００３３】また、デューティ比を回転子の位置によっ
て調整するものである。
て調整するものである。
【００３４】また、静的偏心方向の力が大きいときには
回転電動機に供給する巻線電流の値を大きくするよう
に、静的偏心方向の力が小さいときには回転電動機に供
給する前記巻線電流の値を小さくするようにデューティ
比の調整により制御し、静的偏心に起因して発生する偏
心方向の加振力を低減するものである。
回転電動機に供給する巻線電流の値を大きくするよう
に、静的偏心方向の力が小さいときには回転電動機に供
給する前記巻線電流の値を小さくするようにデューティ
比の調整により制御し、静的偏心に起因して発生する偏
心方向の加振力を低減するものである。
【００３５】また、２つの巻線回路を含む回転電動機の
各巻線回路に流す電流を個々のインバータにより制御し
て静的偏心方向の力を小さくし、静的偏心に起因して発
生する偏心方向の加振力を低減するものである。
各巻線回路に流す電流を個々のインバータにより制御し
て静的偏心方向の力を小さくし、静的偏心に起因して発
生する偏心方向の加振力を低減するものである。
【００３６】また、２つの巻線回路を含む回転電動機の
各巻線回路に流す電流を個々のインバータにより制御す
ることで、各巻線に発生する磁束により働く磁気吸引力
の方向を一定方向に制御するものである。
各巻線回路に流す電流を個々のインバータにより制御す
ることで、各巻線に発生する磁束により働く磁気吸引力
の方向を一定方向に制御するものである。
【００３７】また、２つの巻線回路を含み、この各巻線
回路に流す電流を個々のインバータにより制御する回転
電動機のシャフトに直結したローリングピストンでクラ
ンクシャフトが一回転する問に冷媒を吸入、圧縮、吐出
するサイクルを繰り返すロータリ圧縮機において、各巻
線に発生する磁束により働く磁気吸引力の方向を一定方
向に制御し、圧縮による一定方向の力の変動を打ち消す
ものである。
回路に流す電流を個々のインバータにより制御する回転
電動機のシャフトに直結したローリングピストンでクラ
ンクシャフトが一回転する問に冷媒を吸入、圧縮、吐出
するサイクルを繰り返すロータリ圧縮機において、各巻
線に発生する磁束により働く磁気吸引力の方向を一定方
向に制御し、圧縮による一定方向の力の変動を打ち消す
ものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、図１１に
示す３相通電による４極の同期機の磁束分布を示す模式
図である。図において、Φｉは巻線電流による磁束、Φ
ｍは永久磁石１０による磁束を示している。回転子２の
中の永久磁石１０と固定子１の間の磁束の向きは逆にな
っているため、巻線電流による磁束Φｉは永久磁石１０
による磁束Φｍを打ち消す傾向にあるといえる。
示す３相通電による４極の同期機の磁束分布を示す模式
図である。図において、Φｉは巻線電流による磁束、Φ
ｍは永久磁石１０による磁束を示している。回転子２の
中の永久磁石１０と固定子１の間の磁束の向きは逆にな
っているため、巻線電流による磁束Φｉは永久磁石１０
による磁束Φｍを打ち消す傾向にあるといえる。
【００３９】固定子１と回転子２の間の磁気吸引力Ｐの
大きさは固定子１と回転子２の間の磁束密度Ｂの２乗に
比例する。また磁束密度Ｂは磁束Φに比例する。磁束Φ
は巻線電流による磁束Φｉと永久磁石１０による磁束Φ
ｍの和と考えられる。すなわち、磁気吸引力Ｐ∝（Φｉ
＋Φｍ）＾２となる。従って、静的偏心方向の磁気吸引
力は巻線電流を制御することにより調整することができ
る。
大きさは固定子１と回転子２の間の磁束密度Ｂの２乗に
比例する。また磁束密度Ｂは磁束Φに比例する。磁束Φ
は巻線電流による磁束Φｉと永久磁石１０による磁束Φ
ｍの和と考えられる。すなわち、磁気吸引力Ｐ∝（Φｉ
＋Φｍ）＾２となる。従って、静的偏心方向の磁気吸引
力は巻線電流を制御することにより調整することができ
る。
【００４０】図２は、本発明の実施の形態による回転電
動機の駆動パターンの例である。回路構成および巻線の
配線は従来の図１２と同様であり、回転子２の位置によ
ってｄｕｔｙ比を調整することにより巻線電流を制御す
る。ｄｕｔｙ比を大きくすると巻線電流が大きくなり、
巻線電流による磁束Φｉが大きくなる。ΦｉとΦｍの向
きは逆であるため、（Φｉ＋Φｍ）は小さくなる。従っ
て磁気吸引力Ｐは小さくなる。
動機の駆動パターンの例である。回路構成および巻線の
配線は従来の図１２と同様であり、回転子２の位置によ
ってｄｕｔｙ比を調整することにより巻線電流を制御す
る。ｄｕｔｙ比を大きくすると巻線電流が大きくなり、
巻線電流による磁束Φｉが大きくなる。ΦｉとΦｍの向
きは逆であるため、（Φｉ＋Φｍ）は小さくなる。従っ
て磁気吸引力Ｐは小さくなる。
【００４１】図２に示す駆動パターンでは、図１３にお
ける静的偏心方向の力が大きい場合、すなわち回転子２
の磁束中心ｄが静的偏心方向に近い場合のｄｕｔｙ比を
大きくして、静的偏心方向の力を小さくしている。また
静的偏心方向の力が小さい場合のｄｕｔｙ比を小さくし
て、静的偏心方向の力を大きくしている。ｄｕｔｙ比α
はＰＷＭ駆動範囲の２５゜および３５゜では一定とし
て、α（１２０゜≦θｅ＜１４５゜）＜α（８５゜≦θ
ｅ＜１２０゜）＝α（１４５゜≦θｅ＜１８０゜）＜α
０＜α（０゜≦θｅ＜２５゜）＝α（６０゜≦θｅ＜８
５゜）＜α（２５゜≦θｅ＜６０゜）とし、その繰り返
しとしている。
ける静的偏心方向の力が大きい場合、すなわち回転子２
の磁束中心ｄが静的偏心方向に近い場合のｄｕｔｙ比を
大きくして、静的偏心方向の力を小さくしている。また
静的偏心方向の力が小さい場合のｄｕｔｙ比を小さくし
て、静的偏心方向の力を大きくしている。ｄｕｔｙ比α
はＰＷＭ駆動範囲の２５゜および３５゜では一定とし
て、α（１２０゜≦θｅ＜１４５゜）＜α（８５゜≦θ
ｅ＜１２０゜）＝α（１４５゜≦θｅ＜１８０゜）＜α
０＜α（０゜≦θｅ＜２５゜）＝α（６０゜≦θｅ＜８
５゜）＜α（２５゜≦θｅ＜６０゜）とし、その繰り返
しとしている。
【００４２】また、ｄｕｔｙ比αを変化させる割合は、
回転電動機の出力トルク、巻線電流の大きさ、永久磁石
１０の形状や配置などに依存して決められる。また本実
施の形態ではｄｕｔｙ比αをＰＷＭ駆動範囲の２５゜お
よび３５゜の区間で一定としたが、さらに細かく変化さ
せてもよいし、あるいはｄｕｔｙ比αを各モードで一定
と設定してもよい。このようにして巻線電流を制御する
ことにより、静的偏心方向の力は常に存在するが、その
変動を小さく抑えることができ、加振力を低減できる。
回転電動機の出力トルク、巻線電流の大きさ、永久磁石
１０の形状や配置などに依存して決められる。また本実
施の形態ではｄｕｔｙ比αをＰＷＭ駆動範囲の２５゜お
よび３５゜の区間で一定としたが、さらに細かく変化さ
せてもよいし、あるいはｄｕｔｙ比αを各モードで一定
と設定してもよい。このようにして巻線電流を制御する
ことにより、静的偏心方向の力は常に存在するが、その
変動を小さく抑えることができ、加振力を低減できる。
【００４３】実施の形態２．図３は、本発明の実施の形
態による回転電動機の駆動回路の構成図および巻線の配
線図である。駆動回路は６個の端子および１２個のトラ
ンジスタを用いて２つの駆動回路が構成されるため、便
宜上それら回路を図に示すように駆動回路Ａ、駆動回路
Ｂと表す。図において、２０〜３１はインバータＩＶ
１，ＩＶ２を構成するトランジスタであり、トランジス
タ２０〜２５をそれぞれｓｌａ，ｓ２ａ，ｓ３ａ，ｓ４
ａ，ｓ５ａ，ｓ６ａ，トランジスタ２６〜３１をそれぞ
れｓ１ｂ，ｓ２ｂ，ｓ３ｂ、ｓ４ｂ，ｓ５ｂ，ｓ６ｂと
する。
態による回転電動機の駆動回路の構成図および巻線の配
線図である。駆動回路は６個の端子および１２個のトラ
ンジスタを用いて２つの駆動回路が構成されるため、便
宜上それら回路を図に示すように駆動回路Ａ、駆動回路
Ｂと表す。図において、２０〜３１はインバータＩＶ
１，ＩＶ２を構成するトランジスタであり、トランジス
タ２０〜２５をそれぞれｓｌａ，ｓ２ａ，ｓ３ａ，ｓ４
ａ，ｓ５ａ，ｓ６ａ，トランジスタ２６〜３１をそれぞ
れｓ１ｂ，ｓ２ｂ，ｓ３ｂ、ｓ４ｂ，ｓ５ｂ，ｓ６ｂと
する。
【００４４】駆動回路ＡのインバータＩＶ１を構成する
トランジスタ２０〜２５は端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａに接続
され、図１１における巻線７ａ，８ａ，９ａに接続され
る。また，駆動回路ＢのインバータＩＶ２を構成するト
ランジスタ２６〜３１は端子Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂに接続さ
れ、図１１に示す巻線７ｂ，８ｂ，９ｂに接続される。
例えばｓ１ａとｓ５ａおよびｓ１ｂとｓ５ｂがＯＮ状態
のとき、駆動回路Ａにおける電流はトランジスタ２０を
通り、端子Ｕａを通り、Ｕ相の巻線７ａに流れ、次にＶ
相の巻線８ａに流れ、端子Ｖａを通り、トランジスタ２
４を通って流れる。
トランジスタ２０〜２５は端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａに接続
され、図１１における巻線７ａ，８ａ，９ａに接続され
る。また，駆動回路ＢのインバータＩＶ２を構成するト
ランジスタ２６〜３１は端子Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂに接続さ
れ、図１１に示す巻線７ｂ，８ｂ，９ｂに接続される。
例えばｓ１ａとｓ５ａおよびｓ１ｂとｓ５ｂがＯＮ状態
のとき、駆動回路Ａにおける電流はトランジスタ２０を
通り、端子Ｕａを通り、Ｕ相の巻線７ａに流れ、次にＶ
相の巻線８ａに流れ、端子Ｖａを通り、トランジスタ２
４を通って流れる。
【００４５】また、駆動回路Ｂにおける電流はトランジ
スタ２６を通り、端子Ｕｂを通り、Ｕ相の巻線７ｂに流
れ、次にＶ相の巻線８ｂに流れ、端子Ｖｂを通り、トラ
ンジスタ３０を通って流れる。この駆動回路Ａ、駆動回
路Ｂに流す電流を別々に制御することにより、静的偏心
方向の磁気吸引力を調整する。
スタ２６を通り、端子Ｕｂを通り、Ｕ相の巻線７ｂに流
れ、次にＶ相の巻線８ｂに流れ、端子Ｖｂを通り、トラ
ンジスタ３０を通って流れる。この駆動回路Ａ、駆動回
路Ｂに流す電流を別々に制御することにより、静的偏心
方向の磁気吸引力を調整する。
【００４６】図４は本実施の形態による回転電動機の磁
束分布を示す模式図である。Ｕ相、Ｖ相に通電されると
きは駆動回路Ａの巻線７ａ、巻線８ａおよび駆動回路Ｂ
の巻線７ｂ、巻線８ｂに電流が流れる。磁束Φ１，Φ
２，Φ３，Φ４は巻線電流による磁束Φｉと永久磁石１
０による磁束Φｍを合わせたものについて示している。
束分布を示す模式図である。Ｕ相、Ｖ相に通電されると
きは駆動回路Ａの巻線７ａ、巻線８ａおよび駆動回路Ｂ
の巻線７ｂ、巻線８ｂに電流が流れる。磁束Φ１，Φ
２，Φ３，Φ４は巻線電流による磁束Φｉと永久磁石１
０による磁束Φｍを合わせたものについて示している。
【００４７】例えば駆動回路Ａを流れる電流値の方が駆
動回路Ｂを流れる電流値より大きくした場合、巻線７ａ
を流れる電流ｉ（７ａ）、巻線８ａを流れる電流ｉ（８
ａ）、巻線７ｂを流れる電流ｉ（７ｂ）、巻線８ｂを流
れる電流ｉ（８ｂ）の大きさは、ｉ（７ａ）＝ｉ（８
ａ）＞ｉ（７ｂ）＝ｉ（８ｂ）となる。
動回路Ｂを流れる電流値より大きくした場合、巻線７ａ
を流れる電流ｉ（７ａ）、巻線８ａを流れる電流ｉ（８
ａ）、巻線７ｂを流れる電流ｉ（７ｂ）、巻線８ｂを流
れる電流ｉ（８ｂ）の大きさは、ｉ（７ａ）＝ｉ（８
ａ）＞ｉ（７ｂ）＝ｉ（８ｂ）となる。
【００４８】実施の形態１で述べたように、巻線電流が
大きくなると磁束Φは小さくなる。したがって、Φ１＜
Φ２＝Φ４＜Φ３となる。固定子１と回転子２の間には
磁束Φ１〜Φ４により図の矢印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４
の向きに磁気吸引力がはたらく。磁気吸引力Ｐ１は磁束
Φ１とΦ２の大きさに依存し、磁気吸引力Ｐ２は磁束Φ
２とΦ３の大きさに依存し、磁気吸引力Ｐ３は磁束Φ３
とΦ４の大きさに依存し、磁気吸引力Ｐ４は磁束Φ１と
Φ４の大きさに依存する。
大きくなると磁束Φは小さくなる。したがって、Φ１＜
Φ２＝Φ４＜Φ３となる。固定子１と回転子２の間には
磁束Φ１〜Φ４により図の矢印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４
の向きに磁気吸引力がはたらく。磁気吸引力Ｐ１は磁束
Φ１とΦ２の大きさに依存し、磁気吸引力Ｐ２は磁束Φ
２とΦ３の大きさに依存し、磁気吸引力Ｐ３は磁束Φ３
とΦ４の大きさに依存し、磁気吸引力Ｐ４は磁束Φ１と
Φ４の大きさに依存する。
【００４９】したがって上記の条件では、Ｐ１＝Ｐ４＜
Ｐ２＝Ｐ３となり、磁気吸引力Ｐ１とＰ４の合力である
Ｐ１４方向の力と、磁気吸引力Ｐ２とＰ３の合力である
Ｐ２３方向の力を調整できることになり、Ｐ２３方向に
力がはたらく。すなわち回路Ａの電流値を回路Ｂの電流
値より大きくすることにより、図のＰ２３方向に力を発
生させて静的偏心方向の力を低減することができる。
Ｐ２＝Ｐ３となり、磁気吸引力Ｐ１とＰ４の合力である
Ｐ１４方向の力と、磁気吸引力Ｐ２とＰ３の合力である
Ｐ２３方向の力を調整できることになり、Ｐ２３方向に
力がはたらく。すなわち回路Ａの電流値を回路Ｂの電流
値より大きくすることにより、図のＰ２３方向に力を発
生させて静的偏心方向の力を低減することができる。
【００５０】Ｕ相，Ｗ相に通電されるときは同様にして
図のＰ１２方向の力とＰ３４方向の力を調整できること
になる。この場合、静的偏心方向の力を低減するために
は磁束Φ２を大きく、また磁束Φ４を小さくするとよ
い。したがって駆動回路Ａの電流値を小さく、駆動回路
Ｂの電流値を大きくするとよい。
図のＰ１２方向の力とＰ３４方向の力を調整できること
になる。この場合、静的偏心方向の力を低減するために
は磁束Φ２を大きく、また磁束Φ４を小さくするとよ
い。したがって駆動回路Ａの電流値を小さく、駆動回路
Ｂの電流値を大きくするとよい。
【００５１】また、Ｖ相，Ｗ相に通電されるときは図の
Ｐ１４とＰ２３方向の力を調整でき、同様に駆動回路Ａ
の電流値を小さく、駆動回路Ｂの電流値を大きくすると
よいことになる。これらの方向は静的偏心方向とは一致
していないが、このように回転子２の位置によって電流
を制御することにより、振動を低減することが可能とな
る。
Ｐ１４とＰ２３方向の力を調整でき、同様に駆動回路Ａ
の電流値を小さく、駆動回路Ｂの電流値を大きくすると
よいことになる。これらの方向は静的偏心方向とは一致
していないが、このように回転子２の位置によって電流
を制御することにより、振動を低減することが可能とな
る。
【００５２】図５は本発明の実施の形態２による回転電
動機の駆動パターンの例である。図４のＵ相、Ｖ相に通
電の場合は図５のモード１の場合に対応し、端子Ｕａお
よびＶａの電圧を端子ＵｂおよびＶｂの電圧より大きく
するため、ｓ１ａとｓ５ａのｄｕｔｙ比を大きく、ｓ１
ｂとｓ５ｂのｄｕｔｙ比を小さくする。図４のＵ相、Ｗ
相に通電の場合は図５のモード２の場合に対応し、端子
ＵｂおよびＷｂの電圧を端子ＵａおよびＷａの電圧より
大きくするため、ｓ１ｂとｓ６ｂのｄｕｔｙ比を大き
く、ｓ１ａとｓ６ａのｄｕｔｙ比を小さくする。
動機の駆動パターンの例である。図４のＵ相、Ｖ相に通
電の場合は図５のモード１の場合に対応し、端子Ｕａお
よびＶａの電圧を端子ＵｂおよびＶｂの電圧より大きく
するため、ｓ１ａとｓ５ａのｄｕｔｙ比を大きく、ｓ１
ｂとｓ５ｂのｄｕｔｙ比を小さくする。図４のＵ相、Ｗ
相に通電の場合は図５のモード２の場合に対応し、端子
ＵｂおよびＷｂの電圧を端子ＵａおよびＷａの電圧より
大きくするため、ｓ１ｂとｓ６ｂのｄｕｔｙ比を大き
く、ｓ１ａとｓ６ａのｄｕｔｙ比を小さくする。
【００５３】また、図４のＶ相、Ｗ相に通電の場合は図
５のモード３の場合に対応し、端子ＵｂおよびＷｂの電
圧を端子ＶａおよびＷａの電圧より大きくするため、ｓ
２ｂとｓ６ｂのｄｕｔｙ比を大きく、ｓ２ａとｓ６ａの
ｄｕｔｙ比を小さくする。この場合、電流制御は実施の
形態１と同様に回転子２の位置によってｄｕｔｙ比を調
整することにより行う。このようにして巻線電流を制御
することにより、静的偏心方向の力を低減することがで
きる。
５のモード３の場合に対応し、端子ＵｂおよびＷｂの電
圧を端子ＶａおよびＷａの電圧より大きくするため、ｓ
２ｂとｓ６ｂのｄｕｔｙ比を大きく、ｓ２ａとｓ６ａの
ｄｕｔｙ比を小さくする。この場合、電流制御は実施の
形態１と同様に回転子２の位置によってｄｕｔｙ比を調
整することにより行う。このようにして巻線電流を制御
することにより、静的偏心方向の力を低減することがで
きる。
【００５４】実施の形態３．図６は本実施の形態３によ
る回転電動機の回路構成および巻線の配線図である。図
３の場合と同様に６個の端子および１２個のトランジス
タを用いているが巻線の配線が異なり、図１１に示した
回転電動機において、巻線７ａ、巻線８ｂ、巻線９ｂで
駆動回路Ｃを、また巻線７ｂ、巻線８ａ、巻線９ａで駆
動回路Ｄを構成している。この駆動回路Ｃ、駆動回路Ｄ
の電流をインバータＩＶ１，ＩＶ２で別々に制御するこ
とにより、回転電動機搭載機器の低振動化を図る。
る回転電動機の回路構成および巻線の配線図である。図
３の場合と同様に６個の端子および１２個のトランジス
タを用いているが巻線の配線が異なり、図１１に示した
回転電動機において、巻線７ａ、巻線８ｂ、巻線９ｂで
駆動回路Ｃを、また巻線７ｂ、巻線８ａ、巻線９ａで駆
動回路Ｄを構成している。この駆動回路Ｃ、駆動回路Ｄ
の電流をインバータＩＶ１，ＩＶ２で別々に制御するこ
とにより、回転電動機搭載機器の低振動化を図る。
【００５５】図７は本実施の形態による回転電動機の磁
束分布を示す模式図である。Ｕ相、Ｖ相に通電されると
きは駆動回路Ｃの巻線７ａ、巻線８ｂおよび駆動回路Ｄ
の巻線７ｂ、巻線８ａに電流が流れる。この場合、実施
の形態２と同様に、磁気吸引力Ｐ１とＰ２の合力である
Ｐ１２方向の力と、磁気吸引力Ｐ３とＰ４の合力である
Ｐ３４方向の力を調整できることになる。Ｕ相、Ｗ相に
通電されるときは図のＰ１４とＰ２３方向の力を調整で
きる。
束分布を示す模式図である。Ｕ相、Ｖ相に通電されると
きは駆動回路Ｃの巻線７ａ、巻線８ｂおよび駆動回路Ｄ
の巻線７ｂ、巻線８ａに電流が流れる。この場合、実施
の形態２と同様に、磁気吸引力Ｐ１とＰ２の合力である
Ｐ１２方向の力と、磁気吸引力Ｐ３とＰ４の合力である
Ｐ３４方向の力を調整できることになる。Ｕ相、Ｗ相に
通電されるときは図のＰ１４とＰ２３方向の力を調整で
きる。
【００５６】また、Ｖ相、Ｗ相に通電されるときは図の
Ｐ１４とＰ２３方向の力を調整できる。図８は回転電動
機搭載機器であるロータリ圧縮機のシリンダ断面図であ
る。図において、３２はクランクシャフト、３３はロー
リングピストン、３４はべ一ン、３５は圧縮部である。
またＯ３はクランクシャフトの中心であり、固定子２の
中心と同じ位置となる。Ｐｃは圧縮部３５によりクラン
クシャフト３２に加えられる力で、クランクシャフト３
２の回転とともにＰｃの大きさは大きく変動し、その方
向も若干変動する。
Ｐ１４とＰ２３方向の力を調整できる。図８は回転電動
機搭載機器であるロータリ圧縮機のシリンダ断面図であ
る。図において、３２はクランクシャフト、３３はロー
リングピストン、３４はべ一ン、３５は圧縮部である。
またＯ３はクランクシャフトの中心であり、固定子２の
中心と同じ位置となる。Ｐｃは圧縮部３５によりクラン
クシャフト３２に加えられる力で、クランクシャフト３
２の回転とともにＰｃの大きさは大きく変動し、その方
向も若干変動する。
【００５７】また、Ｐｕｖ，Ｐｕｗ、Ｐｖｗは図６の回
路構成において調整できる磁気吸引力の方向を示してい
る。すなわち図６における駆動回路Ｃの電流値を小さ
く、駆動回路Ｄの電流値を大きくすることにより、Ｕ
相、Ｖ相に通電されるときは図８のＰｕｖの方向に力が
はたらき、Ｕ相、Ｗ相に通電されるときはＰｕｗの方向
に力がはたらき、Ｖ相、Ｗ相に通電されるときはＰｕｖ
の方向に力がはたらく。この場合、Ｐｕｖ，Ｐｕｗ、Ｐ
ｖｗの方向は図８に示すように６０゜の範囲内にあるた
め、一定方向の力を制御するのに有効である。
路構成において調整できる磁気吸引力の方向を示してい
る。すなわち図６における駆動回路Ｃの電流値を小さ
く、駆動回路Ｄの電流値を大きくすることにより、Ｕ
相、Ｖ相に通電されるときは図８のＰｕｖの方向に力が
はたらき、Ｕ相、Ｗ相に通電されるときはＰｕｗの方向
に力がはたらき、Ｖ相、Ｗ相に通電されるときはＰｕｖ
の方向に力がはたらく。この場合、Ｐｕｖ，Ｐｕｗ、Ｐ
ｖｗの方向は図８に示すように６０゜の範囲内にあるた
め、一定方向の力を制御するのに有効である。
【００５８】ロータリ圧縮機では冷媒の圧縮によりほぼ
一定方向の力の変動が生じ、振動が問題となりやすい。
このような場合、図６に示す回路構成として駆動回路Ｃ
と駆動回路Ｄの電流を別々に制御することにより、一定
方向の力を制御できるため低振動化が図れる。
一定方向の力の変動が生じ、振動が問題となりやすい。
このような場合、図６に示す回路構成として駆動回路Ｃ
と駆動回路Ｄの電流を別々に制御することにより、一定
方向の力を制御できるため低振動化が図れる。
【００５９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、回転電動機の
固定子の中心と回転子の中心との静的偏心に起因して発
生する偏心方向の加振力を、回転電動機に供給する巻線
電流を制御して低減することで、静的偏心が原因となり
発生する偏心方向の加振力を低減し、低振動、低騒音で
回転電動機を駆動できるという効果がある。
固定子の中心と回転子の中心との静的偏心に起因して発
生する偏心方向の加振力を、回転電動機に供給する巻線
電流を制御して低減することで、静的偏心が原因となり
発生する偏心方向の加振力を低減し、低振動、低騒音で
回転電動機を駆動できるという効果がある。
【００６０】請求項２の発明によれば、回転子の位置に
対応した巻線電流の値を設定して供給し、回転電動機の
極数と回転数の積に相当する周波数の偏心方向の加振力
を低減することで、回転電動機の極数と回転数の積に相
当する周波数の偏心方向の加振力を低減し、低振動、低
騒音で回転電動機を駆動できるという効果がある。
対応した巻線電流の値を設定して供給し、回転電動機の
極数と回転数の積に相当する周波数の偏心方向の加振力
を低減することで、回転電動機の極数と回転数の積に相
当する周波数の偏心方向の加振力を低減し、低振動、低
騒音で回転電動機を駆動できるという効果がある。
【００６１】請求項３の発明によれば、回転電動機の駆
動をパルス幅制御によるインバータにて行う際に、前記
回転電動機の各相巻線に印加されるパルス幅変調電圧の
オン／オフのデューティ比を制御して回転電動機に供給
する巻線電流を制御し、静的偏心に起因して発生する偏
心方向の加振力を低減することで、低振動、低騒音で回
転電動機を駆動できるという効果がある。
動をパルス幅制御によるインバータにて行う際に、前記
回転電動機の各相巻線に印加されるパルス幅変調電圧の
オン／オフのデューティ比を制御して回転電動機に供給
する巻線電流を制御し、静的偏心に起因して発生する偏
心方向の加振力を低減することで、低振動、低騒音で回
転電動機を駆動できるという効果がある。
【００６２】請求項４の発明によれば、デューティ比を
回転子の位置によって調整することで、静的偏心方向の
力の変動を小さく抑えることができ、静的偏心に起因し
て発生する偏心方向の加振力を低減することで、低振
動、低騒音で回転電動機を駆動できるという効果があ
る。
回転子の位置によって調整することで、静的偏心方向の
力の変動を小さく抑えることができ、静的偏心に起因し
て発生する偏心方向の加振力を低減することで、低振
動、低騒音で回転電動機を駆動できるという効果があ
る。
【００６３】請求項５の発明によれば、静的偏心方向の
力が大きいときには回転電動機に供給する巻線電流の値
を大きくするように、静的偏心方向の力が小さいときに
は回転電動機に供給する前記巻線電流の値を小さくする
ようにデューティ比の調整により制御し、静的偏心に起
因して発生する偏心方向の加振力を低減することで、低
振動、低騒音で回転電動機を駆動できるという効果があ
る。
力が大きいときには回転電動機に供給する巻線電流の値
を大きくするように、静的偏心方向の力が小さいときに
は回転電動機に供給する前記巻線電流の値を小さくする
ようにデューティ比の調整により制御し、静的偏心に起
因して発生する偏心方向の加振力を低減することで、低
振動、低騒音で回転電動機を駆動できるという効果があ
る。
【００６４】請求項６の発明によれば、２つの巻線回路
を含む回転電動機の各巻線回路に流す電流を個々のイン
バータにより制御して静的偏心方向の力を小さくし、静
的偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低減する
ことで、低振動、低騒音で回転電動機を駆動できるとい
う効果がある。
を含む回転電動機の各巻線回路に流す電流を個々のイン
バータにより制御して静的偏心方向の力を小さくし、静
的偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低減する
ことで、低振動、低騒音で回転電動機を駆動できるとい
う効果がある。
【００６５】請求項７の発明によれば、２つの巻線回路
を含む回転電動機の各巻線回路に流す電流を個々のイン
バータにより制御することで、各巻線に発生する磁束に
より働く磁気吸引力の方向を一定方向に制御すること
で、外部からの負荷による力を低減し、低振動、低騒音
で回転電動機を駆動できるという効果がある。
を含む回転電動機の各巻線回路に流す電流を個々のイン
バータにより制御することで、各巻線に発生する磁束に
より働く磁気吸引力の方向を一定方向に制御すること
で、外部からの負荷による力を低減し、低振動、低騒音
で回転電動機を駆動できるという効果がある。
【００６６】請求項８の発明によれば、２つの巻線回路
を含み、この各巻線回路に流す電流を個々のインバータ
により制御する回転電動機のシャフトに直結したローリ
ングピストンでクランクシャフトが一回転する問に冷媒
を吸入、圧縮、吐出するサイクルを繰り返すロータリ圧
縮機において、各巻線に発生する磁束により働く磁気吸
引力の方向を一定方向に制御し、圧縮による一定方向の
力の変動を打ち消すことで、低振動、低騒音でロータリ
圧縮機を駆動できるという効果がある。
を含み、この各巻線回路に流す電流を個々のインバータ
により制御する回転電動機のシャフトに直結したローリ
ングピストンでクランクシャフトが一回転する問に冷媒
を吸入、圧縮、吐出するサイクルを繰り返すロータリ圧
縮機において、各巻線に発生する磁束により働く磁気吸
引力の方向を一定方向に制御し、圧縮による一定方向の
力の変動を打ち消すことで、低振動、低騒音でロータリ
圧縮機を駆動できるという効果がある。
【図１】 ３相通電による４極の同期機の磁束分布を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による回転電動機の駆
動パターンを説明するための図である。
動パターンを説明するための図である。
【図３】 本発明の実施の形態２による回転電動機の回
路構成および巻線の配線図である。
路構成および巻線の配線図である。
【図４】 本発明の実施の形態２による回転電動機の磁
束分布を示す模式図である。
束分布を示す模式図である。
【図５】 本発明の実施の形態２による回転章動機の駆
動パターンを説明するための図である。
動パターンを説明するための図である。
【図６】 本発明の実施の形態３による回転電動機の回
路構成および巻線の配線図である。
路構成および巻線の配線図である。
【図７】 本発明の実施の形態３による回転電動機の磁
束分布を示す模式図である。
束分布を示す模式図である。
【図８】 回転電動機搭載機器であるロータリ圧縮機の
シリンダ断面図である。
シリンダ断面図である。
【図９】 従来の技術である「磁気軸受装置」に記載さ
れた回転電動機の構成図である。
れた回転電動機の構成図である。
【図１０】 一般的な回転電動機の全体構造を示す構造
図である。
図である。
【図１１】 一般的な回転電動機である３相通電による
４極の同期機の断面図である。
４極の同期機の断面図である。
【図１２】 図１１における回転電動機の回路構成およ
び巻線の配線図である。
び巻線の配線図である。
【図１３】 図１２の回路による一般的な駆動パターン
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図１４】 一般的な片持ち構造の圧縮機の構成図であ
る。
る。
【図１５】 両持ち構造の圧縮機の構成図である。
【図１６】 図１４に示す片持ちの圧縮機と同じ構造の
圧縮機のロータ・シャフト系の固有振動数を示す図であ
る。
圧縮機のロータ・シャフト系の固有振動数を示す図であ
る。
【図１７】 静的偏心の小さい回転電動機の半径方向の
加振力を示す図である。
加振力を示す図である。
【図１８】 偏心率が３０％の回転電動機の半径方向の
加振力を示す図である。
加振力を示す図である。
【図１９】 図１５に示す両持ちの圧縮機のロータ・シ
ャフト系の固有振動数を示す図である。
ャフト系の固有振動数を示す図である。
１ 固定子、２ 回転子、３ シャフト、４ 軸受、５
フレーム、６ ブラケット、７ａ，７ｂ Ｕ相の巻
線、８ａ，８ｂ Ｖ相の巻線、９ａ，９ｂ Ｗ相の巻
線、１０ 永久磁石、１１ ３相交流電源、１２ ダイ
オード、１３ 平滑コンデンサ、１４〜１９トランジス
タ、２０〜３１トランジスタ、３２クランクシャフト、
３３ ローリングピストン、３４ べ一ン、３５ 圧縮
部。
フレーム、６ ブラケット、７ａ，７ｂ Ｕ相の巻
線、８ａ，８ｂ Ｖ相の巻線、９ａ，９ｂ Ｗ相の巻
線、１０ 永久磁石、１１ ３相交流電源、１２ ダイ
オード、１３ 平滑コンデンサ、１４〜１９トランジス
タ、２０〜３１トランジスタ、３２クランクシャフト、
３３ ローリングピストン、３４ べ一ン、３５ 圧縮
部。
Claims (8)
- 【請求項１】 回転電動機の固定子の中心と回転子の中
心との静的偏心に起因して発生する偏心方向の加振力
を、回転電動機に供給する巻線電流を制御して低減する
ことを特徴とする回転電動機の加振力低減方法。 - 【請求項２】 回転子の位置に対応した巻線電流の値を
設定して供給し、回転電動機の極数と回転数の積に相当
する周波数の偏心方向の加振力を低減することを特徴と
する請求項１に記載の回転電動機の加振力低減方法。 - 【請求項３】 回転電動機の駆動をパルス幅制御による
インバータにて行う際に、前記回転電動機の各相巻線に
印加されるパルス幅変調電圧のオン／オフのデューティ
比を制御して回転電動機に供給する巻線電流を制御し、
静的偏心に起因して発生する偏心方向の加振力を低減す
ることを特徴とする請求項１に記載の回転電動機の加振
力低減方法。 - 【請求項４】 デューティ比を回転子の位置によって調
整することを特徴とする請求項３に記載の回転電動機の
加振力低減方法。 - 【請求項５】 静的偏心方向の力が大きいときには回転
電動機に供給する巻線電流の値を大きくするように、静
的偏心方向の力が小さいときには回転電動機に供給する
前記巻線電流の値を小さくするようにデューティ比の調
整により制御し、静的偏心に起因して発生する偏心方向
の加振力を低減することを特徴とする請求項４に記載の
回転電動機の加振力低減方法。 - 【請求項６】 ２つの巻線回路を含む回転電動機の各巻
線回路に流す電流を個々のインバータにより制御して静
的偏心方向の力を小さくし、静的偏心に起因して発生す
る偏心方向の加振力を低減することを特徴とする回転電
動機の加振力低減方法。 - 【請求項７】 ２つの巻線回路を含む回転電動機の各巻
線回路に流す電流を個々のインバータにより制御するこ
とで、各巻線に発生する磁束により働く磁気吸引力の方
向を一定方向に制御することを特徴とする回転電動機の
加振力低減方法。 - 【請求項８】 ２つの巻線回路を含み、この各巻線回路
に流す電流を個々のインバータにより制御する回転電動
機のシャフトに直結したローリングピストンでクランク
シャフトが一回転する問に冷媒を吸入、圧縮、吐出する
サイクルを繰り返すロータリ圧縮機において、各巻線に
発生する磁束により働く磁気吸引力の方向を一定方向に
制御し、圧縮による一定方向の力の変動を打ち消すこと
を特徴とする回転電動機の加振力低減方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7229498A JP3720571B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 回転電動機の加振力低減方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7229498A JP3720571B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 回転電動機の加振力低減方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11275802A true JPH11275802A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3720571B2 JP3720571B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=13485113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7229498A Expired - Lifetime JP3720571B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 回転電動機の加振力低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3720571B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001248556A (ja) * | 2000-03-02 | 2001-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機 |
| JP2009236120A (ja) * | 2009-07-15 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP7229498A patent/JP3720571B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001248556A (ja) * | 2000-03-02 | 2001-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機 |
| JP2009236120A (ja) * | 2009-07-15 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | 圧縮機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3720571B2 (ja) | 2005-11-30 |
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