TWM567997U - 電動機系統及其高頻諧波抑制裝置 - Google Patents

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Abstract

本創作的電動機系統包括電動機及驅動裝置。電動機包括有被接地的殼體及設於殼體內星型連接的多相定子繞組及中性接點。驅動裝置連接多相定子繞組且包括整流電路、穩壓電容器及高頻驅動電路。穩壓電容器連接整流電路的輸出端，並用以對直流電源迴路供應直流電源。高頻驅動電路連接直流電源迴路及多相定子繞組，且產生多相驅動信號以驅動多相定子繞組。高頻諧波抑制裝置連接中性接點及直流電源迴路。

Description

電動機系統及其高頻諧波抑制裝置
本創作係與電動機有關，特別是指一種電動機系統及其高頻諧波抑制裝置。
目前，直流無刷電動機的驅動裝置是透過整流器整流交流電後透過穩壓電容器提供穩定的電壓源來使高頻切換模組來驅動電動機，穩壓電容器通常是為了提供穩定的電壓，且無法濾除電動機本身的高頻諧波(harmonic)。
因為驅動裝置的逆變器(inverter)高頻切換及電動機內部存在的雜散電容效應，使得電動機內部繞組產生高頻漏電流，當高頻漏電流進入直流電源迴路就會發生高頻諧波(例如高頻電磁干擾(EMI))，進而增加電動機的熱損耗及使電動機性能下降。
穩壓電容器僅能處理低頻諧波，低頻是市電頻率(例如50Hz或60Hz)的數倍，對於動輒數千赫茲(KHz)的高頻諧波是無法有效濾除，以致高頻運作的電動機性能不佳。
此外，電動機系統(包含直流無刷電動機或其他電動機)需有標準的電源接地點或電源接地線，其中對星型連接的直流無刷電動機繞定子繞組，進行以下兩種試驗，其一是直流無刷電動機連接驅動裝置，但直流無刷電動機的殼體沒有接地，在直流無刷電動機運轉時透過示波器量測驅動裝置的接受信 號所獲得的波形，如第7圖所示，顯示驅動裝置的接受信號未受到雜訊干擾。其二是直流無刷電動機連接驅動裝置，且將直流無刷電動機的殼體直接透過接地線接地，在直流無刷電動機運轉時透過示波器量測驅動裝置所得到的波形，如第8圖所示，顯示驅動裝置的接受信號已明顯受到直流無刷電動機及驅動裝置的雜訊干擾，而形成被干擾的弦波波形信號，特別在部分時間軸(X軸)位置，信號的峰值還明顯高於或低於弦波波形。從第8圖中可知電動機的高頻諧波會透過接地線干擾驅動裝置，進而影響驅動裝置的接受信號，因此，如何有效隔離或吸收電動機的高頻諧波已是亟待解決的問題。
有鑑於上述缺失，本創作的目的在於提供一種電動機系統其及高頻諧波抑制裝置以有效濾除電動機本身繞組所產生的高頻諧波。其中，電動機不以直流無刷電動機為限。
為達成上述目的，本創作的電動機系統包括電動機及驅動裝置。電動機包括殼體及設於殼體內星型連接的多相定子繞組及中性接點。殼體透過接地線接地。驅動裝置連接多相定子繞組且包括整流電路、穩壓電容器及高頻驅動電路。穩壓電容器連接整流電路的輸出端，並用以對直流電源迴路供應直流電源。高頻驅動電路連接直流電源迴路及多相定子繞組，且產生多相驅動信號以驅動多相定子繞組。高頻諧波抑制裝置連接中性接點及直流電源迴路。
為達成上述目的，本創作的高頻諧波抑制裝置連接多相定子繞組電動機的中性接點及驅動裝置的直流電源迴路，多相定子繞組電動機係被接地。
本創作透過高頻諧波抑制裝置與中性接點及直流電源迴路連接，以有效濾除電動機繞組產生的高頻諧波及阻擋高頻諧波流入直流電源迴路。
有關本創作所提供之電動機系統及其高頻諧波抑制裝置的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本創作領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本創作所列舉的特定實施例，僅係用於說明本創作，並非用以限制本創作之專利申請範圍。
10‧‧‧電動機系統
11‧‧‧電動機
110‧‧‧殼體
111、113、115‧‧‧定子繞組
117‧‧‧中性接點
13‧‧‧驅動裝置
131‧‧‧整流電路
133‧‧‧穩壓電容器
135‧‧‧高頻驅動電路
137‧‧‧直流電源迴路
1371‧‧‧低電壓端
1373‧‧‧高電壓端
15‧‧‧高頻諧波抑制裝置
151‧‧‧第一濾波電路
153‧‧‧第二濾波電路
30‧‧‧交流電源
C1‧‧‧電容器
C2‧‧‧另一電容器
L‧‧‧電感器
第1圖本創作的電動機系統的第一實施例的示意圖。
第2及3圖分別是第1圖中高頻諧波抑制裝置的其他實施例的電路圖。
第4圖是本創作的電動機系統的第二實施例的示意圖，且省略交流電源、整流電路及穩壓電容器。
第5圖是本創作的電動機系統的第三實施例的示意圖，且省略交流電源、整流電路及穩壓電容器。
第6圖是本創作的電動機系統的電動機連接驅動裝置，且電動機連接高頻諧波抑制裝置，並電動機的殼體透過接地線接地，在本創作的電動機系統的電動機運轉時透過示波器量測得驅動裝置的接受信號波形圖。
第7圖是電動機連接驅動裝置，但電動機的殼體沒有接地，在電動機作運轉時透過示波器量測得驅動裝置的接受信號波形圖。
第8圖是電動機連接驅動裝置，且電動機的殼體透過接地線接地，在電動機運轉時透過示波器量測得驅動裝置的接受信號波形圖。
以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本創作的電動機系統及其高頻諧波抑制裝置的組成構件及達成功效來作說明。然各圖式中電動機系統及其高頻諧波抑制裝置的構件、尺寸及外觀僅用來說明本創作的技術特徵，而非對本創作構成限制。
本創作的電動機系統10包括電動機11、驅動裝置13及高頻諧波抑制裝置15。電動機11包括殼體110及設在殼體110內的星型連接的三相定子繞組111、113、115及中性接點117。殼體110透過接地線接地，如圖所示。三相定子繞組111、113、115係星型連接(又稱Y型連接)。其他實施例中，定子繞組111、113、115可以是更多相或更少相，因此，定子繞組不以三相為限。本領域之人能理解電動機11還包括轉子繞組及其他零件，於此不作贅述。
驅動裝置13連接電動機11的三相定子繞組111、113、115，且包括整流電路131、穩壓電容器133及高頻驅動電路135。整流電路131用以將交流電源30整流處理成直流電源。穩壓電容器133連接整流電路131，並對直流電源迴路137供應直流電源，其中，經穩壓電容器133輸出的直流電源較整流電路131輸出的直流電源更為穩定。整流電路131已為電源領域所週知，於此不贅述。穩壓電容器133的數量也可以是更多，而不以圖中繪示為限。
高頻驅動電路135連接直流電源迴路137及三相定子繞組111、113、115。高頻驅動電路135接收直流電源，以供應直流電源給高頻驅動電路135的電子開關(例如電晶體，圖中未繪)。高頻驅動電路135的電子開關可被控制 而進行開關作業來產生三相驅動信號，這已為業界週知技術，因此，不再贅述。三相驅動信號驅動三相定子繞組111、113、115，進而驅使電動機11運轉。
高頻諧波抑制裝置15連接三相定子繞組111、113、115的中性接點117及直流電源迴路137，以濾除電動機11產生的高頻諧波。高頻諧波抑制裝置15可設在電動機11內或驅動裝置13上。較佳是設在驅動裝置13上，再透過導電線路連接中性接點117。若設在電動機11內，高頻諧波抑制裝置15較佳是選用耐高溫的電子元件。
本實施例中，高頻諧波抑制裝置15連接中性接點117及直流電源迴路137的低電壓端1371，以濾除電動機11的三相定子繞組111、113、115產生的高頻諧波。高頻諧波抑制裝置15是電容器。此外，直流電源迴路137還有高電壓端1373。
其他實施例中，高頻諧波抑制裝置15是串聯電容器C1及電感器L(如第2圖)，或在串聯電容器C1及電感器L上並聯另一電容器C2(如第3圖)。此外，電容器及電感器的數量可以更多，因此，高頻諧波抑制裝置15的電容器及電感器的數量及配置方式不以上述為限。
如第4圖所示，本創作的電動機系統10的組成大致與前述實施例相同，相同部分不再贅述。不同之處在於，高頻諧波抑制裝置15連接中性接點117及直流電源迴路137的高電壓端1373，以濾除電動機11的繞組產生的高頻諧波。高頻諧波抑制裝置15的組成及變化與上述實施例相同，因此，不再贅述。
如第5圖所示，本創作的電動機系統的組成大致與前述實施例相同，相同部分不再贅述。不同之處在於，高頻諧波抑制裝置15連接中性接點117、 直流電源迴路137的低電壓端1371及高電壓端1373，以濾除電動機11的繞組產生的高頻諧波。
高頻諧波抑制裝置15包括第一濾波電路151及第二濾波電路153。第一濾波電路151連接中性接點117及直流電源迴路137的低電壓端1371，第二濾波電路153連接中性接點117及直流電源迴路137的高電壓端1373。
本實施例中，第一濾波電路151及第二濾波電路153的組成是相同的，第一濾波電路151或第二濾波電路153的組成及變化分別與上述實施例的高頻諧波抑制裝置相同。例如，第一濾波電路151及第二濾波電路153分別有電容器、或第一濾波電路151及第二濾波電路153分別有串聯連接的電容器及電感器(例如第2圖)、或第一濾波電路151及第二濾波電路153分別串聯連接的電容器及電感器與另一電容器和串聯的電容器及電感器形成並聯連接(例如第3圖)。但其他實施例中，第一濾波電路151及第二濾波電路153的組成可以是不同的，或相同但選用不同參數，例如等效電路的電容值或電感值不同。
如第6圖所示，該圖是本創作的電動機系統，從上述說明可知電動機連接驅動裝置，且電動機連接高頻諧波抑制裝置，並電動機的殼體有透過接地線接地，在本創作的電動機系統的電動機運轉時透過示波器量測本創作的電動機系統10的接受信號波形圖，從接受信號波形圖可發現，透過本創作的高頻諧波抑制裝置可以有效地濾除電動機的高頻雜訊，以避免驅動裝置的接受信號被高頻雜訊干擾。
如此，本創作的電動機系統可以透過高頻諧波抑制裝置有效濾除電動機的定子繞組產生的高頻諧波，以優化電動機效能。
最後，再次強調，本創作於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (11)

  1. 一種電動機系統，包括： 　　一電動機，包括一殼體及設於該殼體內星型連接的多相定子繞組及一中性接點，該殼體透過一接地線接地； 　　一驅動裝置，連接該多相定子繞組，且包括一整流電路、一穩壓電容器及一高頻驅動電路，該穩壓電容器連接該整流電路的輸出端，並用以對一直流電源迴路供應一直流電源，該高頻驅動電路連接該直流電源迴路及該多相定子繞組，且產生多相驅動信號以驅動該多相定子繞組；及 　　一高頻諧波抑制裝置，連接該中性接點及該直流電源迴路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電動機系統，其中，該高頻諧波抑制裝置連接該中性接點及該直流電源迴路的一低電壓端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電動機系統，其中，該高頻諧波抑制裝置連接該中性接點及該直流電源迴路的一高電壓端。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述的電動機系統，其中，該高頻諧波抑制裝置包括一電容器。
  5. 如申請專利範圍第2或3項所述的電動機系統，其中，該高頻諧波抑制裝置包括串聯連接的一電容器及一電感器。
  6. 如申請專利範圍第2或3項所述的電動機系統，其中，該高頻諧波抑制裝置包括一第一電容器、一第二電容器及一電感器，該第一電容器與該電感器串聯連接，該第二電容器與串聯連接的該第一電容器及該電感器形成並聯連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電動機系統，其中，該高頻諧波抑制裝置有一第一濾波電路及一第二濾波電路，該第一濾波電路連接該中性接點及該直流電源迴路的一低電壓端，該第二濾波電路連接該中性接點及該直流電源迴路的一高電壓端。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電動機系統，其中，該第一濾波電路及該第二濾波電路分別包括一第一電容器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的電動機系統，其中，該第一濾波電路及該第二濾波電路分別包括與該第一電容器串聯的一電感器。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電動機系統，其中，該第一濾波電路及該第二濾波電路分別包括一第二電容器，該第一濾波電路的第二電容器與串聯連接的該第一濾波電路的第一電容器及該第一濾波電路的電感器形成並聯連接，該第二濾波電路的第二電容器與串聯連接的該第二濾波電路的第一電容器及該第二濾波電路的電感器形成並聯連接。
  11. 一種高頻諧波抑制裝置，連接一多相定子繞組電動機的一中性接點及一驅動裝置的一直流電源迴路，該多相定子繞組電動機係被接地。
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