(57)【要約】【課題】モータードライブが、少なくとも２つの三相ディファレンシャルモードリアクトルを有するＴ形フィルタを含む。【解決手段】コモンモード電流が、補助コイル６中に誘導されるように、これらの三相ディファレンシャルモードリアクトルのうちの少なくとも１つの三相ディファレンシャルモードリアクトルが、３つの巻線コア要素２．１，２．２，２．３の周りに巻き付けられた１つの補助コイル６から成る。【選択図】図１
2020103029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源側入力部と、モーター側入力部と、この電源側入力部とこのモーター側入力部との間の、電源とモーターとの間のモータードライブに電流を通電するための導体と、この導体中の接続点とをそれぞれの相ごとに有する三相ディファレンシャルモードフィルタにおいて、
前記フィルタは、星形結線及び／又はデルタ結線で３つの前記相の前記導体の前記接続点に接続された３つのコンデンサを有し、
前記フィルタは、前記電源側入力部と前記接続点との間の第１三相ディファレンシャルモードリアクトルと、前記モーター側入力部と前記接続点との間の第２三相ディファレンシャルモードリアクトルと、星形結線及び／又はデルタ結線によって前記接続点に接続された第３三相ディファレンシャルモードリアクトルとのうちの少なくとも２つの三相ディファレンシャルモードリアクトルを有し、
前記少なくとも２つの三相ディファレンシャルモードリアクトルのうちの１つの三相ディファレンシャルモードリアクトルが、以下の構成要素である：
第１コア要素（２．１）と、
第２コア要素（２．２）と、
第３コア要素（２．３）と、
第１相の電流を通電し、この第１相中のディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために前記第１コア要素（２．１）の周りに巻き付けられた第１コイル（１．１）と、
第２相の電流を通電し、この第２相中のディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために前記第２コア要素（２．２）の周りに巻き付けられた第２コイル（１．２）と、
第３相の電流を通電し、この第３相中のディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために前記第３コア要素（２．３）の周りに巻き付けられた第３コイル（１．３）と、から成る、コモンモードを相殺する三相ディファレンシャルモードリアクトルであり、
前記第１相中と前記第２相中と前記第３相中とのコモンモード電流が、１つの補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）中に誘導されるように、前記コモンモードを相殺する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）との周りに巻き付けられた前記補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）を有する当該フィルタ。
【請求項２】
前記第１相のディファレンシャルモード成分と前記第２相のディファレンシャルモード成分と前記第３相のディファレンシャルモード成分とが、前記補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）中で互いに相殺するように、この補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）は、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）との周りに巻き付けられている請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記第１コイル（１．１）に通電するコモンモード電流が、第１コモンモード磁束を第１コア要素（２．１）中に生成し、
前記第２コイル（１．２）に通電するコモンモード電流が、第２コモンモード磁束を第２コア要素（２．２）中に生成し、
前記第３コイル（１．３）に通電するコモンモード電流が、第３コモンモード磁束を第３コア要素（２．３）中に生成し、
前記第１コモンモード磁束と前記第２コモンモード磁束と前記第３コモンモード磁束とが、前記補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）内で加算されるように、この補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）は、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）との周りに巻き付けられている請求項１〜２のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）の第１端部が、この補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）の第２端部に直接に又はインピーダンスを介して接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記補助コイル（６）が、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）とをこのループ又はコイル内で包囲する請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記補助コイルは、前記第１コア要素（２．１）の周りに巻き付けられた第１サブ補助コイル（６．１）と、前記第２コア要素（２．２）の周りに巻き付けられた第２サブ補助コイル（６．２）と、前記第３コア要素（２．３）の周りに巻き付けられた第３サブ補助コイル（６．３）とから成り、
前記補助コイルの第１端部が、前記第１サブ補助コイル（６．１）の第１端部に相当し、
前記第１サブ補助コイル（６．１）の第２端部が、前記第２サブ補助コイル（６．２）の第１端部に接続されていて、
前記第２サブ補助コイル（６．２）の第２端部が、前記第３サブ補助コイル（６．３）の第１端部に接続されていて、
前記補助コイルの第２端部が、前記第３サブ補助コイル（６．３）の第２端部に相当する請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記第１コア要素（２．１）は、三相コアの第１巻線脚部であり、前記第２コア要素（２．２）は、前記三相コアの第２巻線脚部であり、前記第３コア要素（２．３）は、前記三相コアの第３巻線脚部であり、
前記三相コアは、前記第１巻線脚部と前記第２巻線脚部と前記第３巻線脚部とに結合している少なくとも１つのヨークから成る請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記第１コア要素（２．１）、前記第２コア要素（２．２）及び前記第３コア要素（２．３）は、別々の３つのコアである請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項９】
別々の３つのコアのそれぞれが、リング形を成す請求項８に記載のフィルタ。
【請求項１０】
前記コモンモードを相殺する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、前記フィルタの最も大きいインダクタンスを有する前記三相ディファレンシャルモードリアクトルである請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項１１】
第１相、第２相及び第３相中のコモンモード電流が、１キロヘルツより上の周波数範囲内で補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）によって減衰されるように、この補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）は、第１コア要素（２．１）と第２コア要素（２．２）と第３コア要素（２．３）との周りに巻き付けられている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルタ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルタと電源電流をモーター電流に変換するためのＡＣ−ＡＣコンバータとから成るモーター制御部。
【請求項１３】
前記フィルタは、電源側とＡＣ−ＡＣコンバータとの間に配置されている請求項１２に記載のモーター制御部。
【請求項１４】
第１相（Ｌ１）と第２相（Ｌ２）と第３相（Ｌ３）とを有する三相ディファレンシャルモードリアクトルであって、このリアクトルは、
第１コア要素（２．１）と、
第２コア要素（２．２）と、
第３コア要素（２．３）と、
第１相の電流を通電し、この第１相中のディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために前記第１コア要素（２．１）の周りに巻き付けられた第１コイル（１．１）と、
第２相の電流を通電し、この第２相中のディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために前記第２コア要素（２．２）の周りに巻き付けられた第２コイル（１．２）と、
第３相の電流を通電し、この第３相中のディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために前記第３コア要素（２．３）の周りに巻き付けられた第３コイル（１．３）と、から成る当該リアクトルにおいて、
前記第１相中と前記第２相中と前記第３相中とのコモンモード電流が、１つの補助コイル中に誘導されるように、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）との周りに巻き付けられた前記補助コイル（６；６．１，６．２，６．３）が設けられていることを特徴とするリアクトル。
【請求項１５】
請求項１４に記載のリアクトルにおいて、
前記補助コイル（６）が、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）とをこのループ又はコイル内で包囲するように、この補助コイル（６）は、前記第１コア要素（２．１）と前記第２コア要素（２．２）と前記第３コア要素（２．３）とに巻き付けられた帯コイル（６）から成ること、又は
前記補助コイル（６．１，６．２，６．３）は、前記第１コア要素（２．１）の周りに巻き付けられた第１サブ補助コイル（６．１）と、前記第２コア要素（２．２）の周りに巻き付けられた第２サブ補助コイル（６．２）と、前記第３コア要素（２．３）の周りに巻き付けられた第３サブ補助コイル（６．３）とから成り、前記補助コイルの第１端部が、前記第１サブ補助コイル（６．１）の第１端部に相当し、前記第１サブ補助コイル（６．１）の第２端部が、前記第２サブ補助コイル（６．２）の第１端部に接続されていて、前記第２サブ補助コイル（６．２）の第２端部が、前記第３サブ補助コイル（６．３）の第１端部に接続されていて、前記補助コイルの第２端部が、前記第３サブ補助コイル（６．３）の第２端部に相当する当該リアクトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンモードフィルタリングとディファレンシャルモードフィルタリングとを結合したモータードライブ用のフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
三相モータードライブシステムは、パワートレインの全体を通じて電源からモーターに循環するコモンモードノイズ電流を本質的に生成する。一般に、当該コモンモードノイズ電流は、基本周期と５０ｋＨｚの高周波リンギングとを有する。当該コモンモードノイズ電流は、リアクトルと導体とに熱負荷を印加し、したがってこれらの寿命を減少させる。また、このことは、当該コモンモード電流に耐えるために必要以上に大きい寸法のリアクトルを形成することを要求する。また、当該コモンモードノイズ電流は、モーターの絶縁を損なわせ、モーターを故障させる。
【０００３】
共振リンギングを減少させるため、大型のＲＣ及びＲＬ減衰技術が使用され得る。当該減衰技術は、特に高出力の用途に対して追加のスペースを必要とし、コストを増大させ、システム全体の効率を減少させる。
【０００４】
ＲＣ減衰器は、大地と例えばＤＣリンク、モーターケーブル又はモーターとの間の抵抗とコンデンサとの直列接続である。しかしながら、このことは、複雑で、高価で且つ大型である丈夫な高電圧コンデンサを必要とする。さらに、追加の接地コンデンサが、望まない別の副作用を有し得る。
【０００５】
独国特許実用新案第２９５０６９５１号明細書は、コモンモード電流をフィルタリングするために当該電流を相殺するコモンモードチョークを開示する。この解決手段も、大型であり、大きくて重くて高価な追加のチョークを必要とする。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２０１１０８６１１２号明細書は、１つの実施の形態において二相ディファレンシャルモードリアクトルを開示する。当該リアクトルは、２つの巻線脚部を有する１つのコアと、１つの抵抗を介して閉じられた補助巻線を有する第３脚部とから成る。当該補助巻線中に当該抵抗が、コモンモードノイズ電流を減衰し得るように、当該２つの相のコモンモード磁束が、当該第３脚部中で加算されるように、この第３脚部は配置されている。しかしながら、この解決手段には、特に三相システムに適用される場合に、ディファレンシャルモードリアクトルのコアの第３脚部が、当該リアクトルの寸法を著しく増大させるという欠点がある。
【０００７】
モータードライブ内のコモンモードノイズ電流を減少させるための現時点の全ての解決手段は、大型で扱いにくい。
【０００８】
米国第３８６３１０９号明細書は、他のシステムの構成要素のさらなる損傷を回避するためにリアクトル中の短絡を直接に検出するための解決手段を開示する。したがって、当該リアクトルは、当該リアクトル中のこのような短絡を検出するために対称な磁束分布からの偏差を検出する検出コイルを有する。この検出コイルは、リレーに接続されている。当該リアクトルの磁束分布が、当該リアクトル中の短絡に起因して非対称になるときに、このリレーは開く。１つの実施の形態が、三相リアクトル用のこのような検出コイルを開示する。しかしながら、当該検出コイルは、システムのコモンモードノイズ電流を検出せず、特にこのシステムのコモンモードノイズ電流を減少させない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許実用新案第２９５０６９５１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１１０８６１１２号明細書
【特許文献３】米国第３８６３１０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、モータードライブ内のコモンモードノイズ電流を減少させるために簡単で軽量で且つ小型の解決手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、独立請求項に記載のモーター制御部、三相ディファレンシャルモードフィルタ及び三相ディファレンシャルモードリアクトルによって解決される。
【００１２】
１つの補助コイルを三相ディファレンシャルモードリアクトルに追加するだけで、当該システムのコモンモード電流が著しく減少される。当該補助コイルは、三相ディファレンシャルモードリアクトルコイルのために必要なコア要素の周りに既に巻き付けられているので、この補助コイルは、追加のスペースをほとんど必要としない。特別なコモンモードコア脚部のような追加のコア要素は不要である。したがって、リアクトル、フィルタ及び／又はモーター制御部の寸法及び／又は重量を増大させることなしに、コモンモード電流が著しく減少され得る。
【００１３】
従属請求項は、本発明のさらなる実施の形態に関する。
【００１４】
１つの実施の形態では、補助コイルは、フィルタ又はモーター制御部の最も大きいインダクタンスを有するリアクトルに配置されている。コモンモード電流は、システムの最も大きいインダクタンスによって著しく影響を及ぼされる。当該補助コイルを当該最も大きいインダクタンスに追加することによって、コモンモード電流が、最も効率的に減少され得る。このコイルをその他のより小さいインダクタンスに含めることも必要でない（が、当然に、同様に当該その他のより小さいインダクタンスに含められてもよい）。
【００１５】
１つの実施の形態では、補助コイルは、コンバータに向かう接続点側の電力線中のフィルタのリアクトルに配置されている。好ましくは、このリアクトルも、モーターと電源との間のフィルタ及び／又は電力線の最も大きいリアクトルである。
【００１６】
１つの実施の形態では、補助コイルは短絡している。その結果、この補助コイル中に誘導されたコモンモード電流が、この補助コイル中で循環し、コモンモード逆磁束をディファレンシャルモードリアクトルの３つの巻線コア要素中に生成する。このコモンモード逆磁束は、コモンモード逆電流を３つのコイル中にそれぞれ生成する。システムのコモンモード電流が、このコモンモード逆電流だけによって著しく減少される。特に、コモンモード電流を減衰するための抵抗（又は他のインピーダンス素子）が、補助コイルにおいて必要でない。さらに、このことは、リアクトル中のサーマルホットスポットを回避する。
【００１７】
１つの実施の形態では、補助コイルは、インダクタンスを介して短絡されている。このことは、コモンモードノイズ電流の減衰効果を増大させることを可能にする。当該インピーダンスは、好ましくはオーミック抵抗である。しかしながら、当該インピーダンスは、コンデンサ又はリアクトル又はこれらの組み合わせのような複素インピーダンスでもよい。当該インピーダンス又は抵抗は、好ましくはディスクリート素子であるが、寄生インピーダンス又は補助コイルの抵抗でもよい。
【００１８】
１つの実施の形態では、１ｋＨｚよりも上のコモンモードノイズ電流が減衰されるように、補助コイルは、第１コア要素と第２コア要素と第３コア要素との周りに巻き付かれている。
【００１９】
本発明は、例示され且つ図示された１つの実施の形態を説明することによってより良好に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】モータードライブシステムの実施の形態を示す。
【図２】モータードライブシステムのモーター制御用のフィルタの実施の形態を示す。
【図３】ディファレンシャルモードリアクトル中のコモンモード減衰を呈しないコモンモード電流の等価回路を示す。
【図４】ディファレンシャルモードリアクトル中のコモンモード減衰を呈するコモンモード電流の等価回路を示す。
【図５】図６に示された側面Ｖ−Ｖから見たコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第１の実施の形態を示す。
【図６】図５に示された側面ＶＩ−ＶＩから見たコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第１の実施の形態を示す。
【図７】図８に示された側面ＶＩＩ−ＶＩＩから見たコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第２の実施の形態を示す。
【図８】図７に示された側面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見たコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第２の実施の形態を示す。
【図９】側面から見たコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第３の実施の形態を示す。
【図１０】図９に示された断面Ｘ−Ｘに沿ったコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第３の実施の形態を示す。
【図１１】三相ディファレンシャルモードリアクトルがあるときのコモンモード減衰を呈するコモンモードノイズを示す。
【図１２】三相ディファレンシャルモードリアクトルがないときのコモンモード減衰を呈するコモンモードノイズを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明によるモータードライブシステムを示す。このモータードライブシステムは、電源Ｇ、モーター制御部及びモーターＭを有する。
【００２２】
電源Ｇは、任意の三相交流電流源、例えば三相交流網である。供給周波数は、通常は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであるが、他の供給周波数を有してもよい。
【００２３】
モーターＭは、好ましくは三相交流モーターである。このモーターＭは、モーター制御部の三相交流電流又は電源によって制御及び／又は給電される。したがって、このモーター制御部は、三相導体又は電力線１６を介してモーターＭに接続されている。用語のモーターは、原則としてモーターとは反対に動作する発電機も含む。発電機を有するこのようなモータードライブシステムに対する例は、風力原動機でもよい。用語のモーターは、時としてモーターとして動作し、時として（例えば、制動中に）発電機として動作するモーター／発電機も含む。
【００２４】
モーター制御部は、モーターＭのために必要な制御及び／又は電力を提供する。モーターとしての発電機の場合、当該モーター制御部は、電力を発電機Ｍから供給網Ｇに供給する。
【００２５】
モーター制御部は、１つのＡＣ／ＡＣコンバータ１１と、好ましくはフィルタ１２内の本発明によるコモンモード減衰を呈する少なくとも１つの三相ディファレンシャルモードリアクトルとから成る。
【００２６】
ＡＣ／ＡＣコンバータ１１は、供給する交流電流をモーターの交流電流に変換し、及び／又はモーターの交流電流を供給する交流電流に変換する。当該ＡＣ／ＡＣコンバータは、好ましくは整流器（交流から直流）と、直流リンク及びインバータ（直流から交流）とから成る。しかしながら、当然に、他のＡＣ／ＡＣコンバータが使用されてもよい。ＡＣ／ＡＣコンバータ１１、特にインバータは、（コモンモード）ノイズに対するコモンソースである。
【００２７】
好ましくは、モーター制御部は、三相ディファレンシャルモードフィルタ１２を有する。フィルタ１２は、電源ＧとモーターＭとの間の給電線１５，１６に配置されている。好ましくは、フィルタ１２は、電源ＧとＡＣ／ＡＣコンバータ１１との間、すなわちモーター制御部の電源側入力部とＡＣ／ＡＣコンバータ１１との間に配置されている。しかしながら、別の実施の形態では、フィルタ１２は、モーターＭとＡＣ／ＡＣコンバータ１１との間、すなわちモーター制御部のモーター側入力部とＡＣ／ＡＣコンバータ１１との間に配置されてもよい。
【００２８】
図２は、フィルタ１２の実施の形態を示す。フィルタ１２は、電源ＧとモーターＭとの間で、すなわち電源側入力部とモーター側入力部との間で三相交流電力を提供するように構成された、三相導体１５を介して接続された電源側入力部とモーター側入力部とをそれぞれ有する。３つのコンデンサ２４が、当該電源側入力部と当該モーター側入力部との間の接続点２５で、星形結線で及び／又はデルタ結線で導体１５に接続されている。図２は、星形結線を示す。しかしながら、当該回路は、電気力学的な挙動における任意の変化なしに対応するデルタ結線に等価に変更され得ることは当業者にとって自明である。フィルタ１２は、好ましくは以下の複数の三相ディファレンシャルモードリアクトル２１，２２及び２３のうちの１つの三相ディファレンシャルモードリアクトルを有し、さらに好ましくは２つの三相ディファレンシャルモードリアクトルを有し、３つの三相ディファレンシャルモードリアクトルを有してもよい。第１三相ディファレンシャルモードリアクトル２１は、当該供給側入力部と当該接続点との間に配置されている。第２三相ディファレンシャルモードリアクトル２２は、当該モーター側入力部と当該接続点との間に配置されている。第３三相ディファレンシャルモードリアクトル２３は、（コンデンサ２４と一緒に）星形結線で及び／又はデルタ結線で接続点２５に接続されている。フィルタ１２が、これらのコンデンサ２４から成る星形結線及び／又はデルタ結線において第３三相ディファレンシャルモードリアクトル２３又は別の構成要素を有する場合、結合された星形結線及びデルタ結線が同様に可能である。その他の構成要素は、コンデンサ２４に対して並列にある抵抗でもよい。当該星形結線の中性点は、好ましくは接地されていない。しかしながら、幾つかのフィルタでは、当該星形結線の中性点は、（直接に又はさらなる接地コンデンサのような別の構成要素を介して）接地されてもよい。上記の回路又は別の回路を有するフィルタ１２は、ＬＣＬフィルタ、ＰＨＦフィルタ、ラインフィルタ、高調波フィルタ、ＥＭＣフィルタ、入力フィルタ及び出力フィルタでもよい。ＬＣＬフィルタは、第１リアクトル２１と第２リアクトル２２とによって（そして第３リアクトル２３なしに）達成され得る。出力フィルタは、第３リアクトル２３と第２リアクトル２２とによって（そして第１リアクトル２１なしに）達成され得る。
【００２９】
モーター制御部は、ＥＭＣフィルタ１３のようなさらなるフィルタを有し得る。ＥＭＣフィルタ１３は、電源内のリアクトルＬＣＭ，Ｆと、当該電源と大地との間に接地されているコンデンサＣＣＭ，Ｆとを有するＬＣフィルタでもよい。当該ＥＭＣフィルタは、好ましくは電源ＧとＡＣ／ＡＣコンバータ１１との間に配置されている。
【００３０】
図５〜１０に示された実施の形態によって以下で説明するように、モーター制御部、好ましくは、フィルタ１２は、コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルを有する。好ましくは、当該コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、電源側入力部とモーター側入力部との間の導体１５又は１６に配置されている（好ましくは、第３三相ディファレンシャルモードリアクトル２３内に配置されていない）。好ましくは、当該コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、フィルタ１２の第１リアクトル２１又は第２リアクトル２２に相当する。好ましくは、当該コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、接続点２５に対してコンバータ側にある第１リアクトル２１又は第２リアクトル２２に相当する。好ましくは、当該コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、当該モーター制御部若しくはフィルタ１２の最も大きいインダクタンスを有するリアクトル又は第１リアクトル２１及び第２リアクトル２２のうちの最も大きいインダクタンスを有するリアクトルである。
【００３１】
図５及び６は、コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第１の実施の形態を示す。図７及び８は、コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第２の実施の形態を示す。図９及び１０は、コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルの第３の実施の形態を示す。当該コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードリアクトルは、第１相に対して第１コア要素２．１及び第１コイル１．１を有し、第２相に対して第２コア要素２．２及び第２コイル１．２を有し、第３相に対して第３コア要素２．３及び第３コア１．３を有する。
【００３２】
第１コイル１．１は、第１コア要素２．１の周りに巻き付けられている。第１コイル１．１は、第１相の電流を（好ましくは、電源からモーターに）誘導するように構成されている。好ましくは、第１コイル１．１の１つの端部が、リアクトルの第１入力端子に接続されていて、第１コイル１．１の反対の端部が、当該リアクトルの第１出力端子に接続されている。したがって、第１相の電流は、第１入力端子から第１コイル１．１を経由して第１出力端子に通電し得る（又は第１出力端子から第１コイル１．１を経由して第１入力端子に通電し得る）。第１コア要素２．１の周りに巻き付かれた第１コイル１．１は、第１相に対するリアクトルの第１インダクタンスを提供する。
【００３３】
第２コイル１．２は、第２コア要素２．２の周りに巻き付けられている。第２コイル１．２は、第２相の電流を（好ましくは、電源からモーターに）誘導するように構成されている。好ましくは、第２コイル１．２の１つの端部が、リアクトルの第２入力端子に接続されていて、第２コイル１．２の反対の端部が、当該リアクトルの第２出力端子に接続されている。用語の入力及び出力は、電流の任意の方向を示さない。したがって、第２相の電流は、第２入力端子から第２コイル１．２を経由して第２出力端子に通電し得る（又は第２出力端子から第２コイル１．２を経由して第２入力端子に通電し得る）。第２コア要素２．２の周りに巻き付かれた第２コイル１．２は、第２相に対するリアクトルの第２インダクタンスを提供する。
【００３４】
第３コイル１．１は、第３コア要素２．１の周りに巻き付けられている。第３コイル２．１は、第３相の電流を（好ましくは、電源からモーターに）誘導するように構成されている。好ましくは、第３コイル１．１の１つの端部が、リアクトルの第３入力端子に接続されていて、第３コイル１．１の反対の端部が、当該リアクトルの第３出力端子に接続されている。用語の入力及び出力は、電流の任意の方向を示さない。したがって、第３相の電流は、第３入力端子から第３コイル１．１を経由して第３出力端子に通電し得る（又は第３出力端子から第３コイル１．１を経由して第３入力端子に通電し得る）。第３コア要素２．３の周りに巻き付かれた第３コイル１．３は、第３相に対するリアクトルの第３インダクタンスを提供する。
【００３５】
以下では、幾つかの用語が明確にされる。用語の「端子」は、好ましくは、クランプ、ねじ又ははんだ接点のようなケーブル又は導体を固定するための手段である。しかしながら、当該端子は、それぞれのコイルに対するケーブル又は導体の連続する接続部分でもよい。用語の「コモンモード」及び「ディファレンシャルモード」を簡単に説明する。モータードライブシステム、モーター制御部及び／又はリアクトルの３つの相に通電する電流は、コモンモード電流とディファレンシャルモード電流とから成る。当該「ディファレンシャルモード電流」は、全ての相で加算すると零になる電流である。交流電流で使用される電力は、ディファレンシャルモード電流である。しかしながら、当該交流電流で使用される電力周波数は、専ら５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであることが望ましい。残りのディファレンシャルモード電流は、「ディファレンシャルモードノイズ電流」とみなされる。当該「ディファレンシャルモード電流」は、特により高い周波数で発生し、高調波フィルタ、ＥＭＣフィルタ、入力フィルタ等のようなそれぞれのフィルタによってフィルタリングされる。加算して零にならない当該３つの相上の残りの電流は、給電線上を（モーターＭ又は電源Ｇに向かって）共通の方向に「進行」する「コモンモード電流」である。このとき、当該コモンモード電流は、大地に帰還する。当該コモンモード電流は、通常は望ましくなく、コモンモードノイズ電流とも呼ばれる。当該コモンモードノイズ電流は、多くの場合に≪コモンモードリンギングノイズ電流≫を含む。当該コモンモードリンギングノイズ電流は、コモンモードノイズ電流のうちのより高い高調波を含み、及び／又は、当該コモンモードリンギングノイズ電流は、１キロヘルツ（ｋＨｚ）よりも高いコモンモードノイズ電流を含む。
【００３６】
３つのコア要素２．１，２．２及び２．３は、第３の実施の形態に示されたように同じコアの一部でもよく、又は第１及び第２の実施の形態のように別々のコアの一部でもよい。第１及び第２の実施の形態のように別々にリング状に形成された３つのコアの使用は、コモンモード減衰を呈する本発明のリアクトルに対して特別な利点を奏する。当該リング状に形成されたコアは、好ましくは閉じられている、したがって空隙なしに閉じられている。当該リングの外形及び／又は内形は、（図６及び８に示されたように）好ましくは円形である。しかしながら、三角形、長方形、ｎ角形等のようにその他のリング形状が可能である。当該リングの横断面形状は、図５及び７に示されたように好ましくは（場合によっては、湾曲された辺部を有する）長方形である。しかしながら、（円形のリングである円環と組み合わせた）円形の断面のように、その他の形の当該リングの断面を有することも可能である。しかしながら、Ｉコア、Ｃコア、Ｅコア、ＥＩコア等のように異なって形成された別々の複数のコアを使用することも可能である。３つのコア要素２．１，２．２及び２．３が、第３の実施の形態で例示されたように同じコアの一部でもよい。ここでは、それぞれのコア要素２．１，２．２，２．３は、当該コアの巻き付かれた脚部に相当する。当該３つの巻き付かれた脚部は、少なくとも第１ヨークによって結合されている。図示された実施の形態では、当該３つの巻き付かれた脚部は、（空隙を有しない巻き付かれた複数の脚部に結合された）第１ヨークと（空隙を有する巻き付かれた複数の脚部に結合された）第２ヨークとによって結合されている。当然に、３つのコア要素２．１，２．２及び２．３のためのコモンコアの様々な別のデザインが可能である。
【００３７】
第１コア要素２．１の周りに巻き付けられた第１コイル１．１が、第１相中のディファレンシャルモードノイズ電流、すなわち第１コイル１．１に通電する電流を減衰し、第２コア要素２．２の周りに巻き付けられた第２コイル１．２が、第２相中のディファレンシャルモードノイズ電流、すなわち第２コイル１．２に通電する電流を減衰し、第３コア要素２．３の周りに巻き付けられた第３コイル１．３が、第３相中のディファレンシャルモードノイズ電流、すなわち第３コイル１．３に通電する電流を減衰するように、３つのコイル１．１，１．２，１．３は、コア要素２．１，２．２，２．３の周りに巻き付けられている。第１コイル１．１に通電するディファレンシャルモード電流によって生成された第１ディファレンシャルモード磁束が、（コモンモードチョーク中で相殺される電流とは逆に）その他の２つのコイル１．２，１．３によって生成された（第２及び第３）ディファレンシャルモード磁束によって第１コア要素２．１中で相殺されないように、３つのコイル１．１，１．２，１．３は、３つのコア要素２．１，２．２，２．３に巻き付かれている。同じことが、第２コイル１．２と第３コイル１．３とに対して成立する。したがって、第１ディファレンシャルモード磁束は、第１コイル１．１に通電するディファレンシャルモードノイズ電流を減少させるために第１ディファレンシャルモードノイズ逆電流をこの第１コイル１．１中に誘導する。
【００３８】
本発明によれば、三相ディファレンシャルモードリアクトルは、補助コイルを有する。好ましくは、第１相と第２相と第３相とに通電するコモンモード電流が、当該補助コイル中に誘導されるように、当該補助コイルは、第１コア要素２．１と第２コア要素２．２と第３コア要素２．３との周りに巻き付けられている。これは、第１の実施の形態と第３の実施の形態とに示されているように全ての３つのコア要素２．１，２．２，２．３を（帯コイル又はコモンコイルのそれぞれの巻線のそれぞれのループごとに）包囲する帯コイル又はコモンコイル６によって達成され得るか、又は第２の実施の形態に示されているように第１コア要素２．１の周りに巻き付けられた第１サブ補助コイル６．１と第２コア要素２．２の周りに巻き付けられた第２サブ補助コイル６．２と第３コア要素２．３の周りに巻き付けられた第３サブ補助コイル６．３とを組み合わせることによって達成され得る。３つのサブ補助コイル６．１，６．２及び６．３は、好ましくは互いに直列に接続されている。当該補助コイル、すなわち帯コイル６又はそれぞれのサブ補助コイル６．１，６．２，６．３の巻き数は、任意であるが、好ましくは１０未満、好ましくは５未満、好ましくは３未満である。好ましくは、当該補助コイルの巻き数は、少なくとも１の全周巻きである。
【００３９】
好ましくは、第１相又は第１コイル１．１に通電するコモンモード電流によって生成された第１コモンモード磁束と、第２相又は第２コイル１．２に通電するコモンモード電流によって生成された第２コモンモード磁束と、第３相又は第３コイル１．３に通電するコモンモード電流によって生成された第３コモンモード磁束とが、補助コイル６又は６．１，６．２，６．３に生じる（非零の）コモンモード電流を誘導するように、補助コイル６又は６．１，６．２，６．３が、第１コア要素２．１と第２コイル２．２と第３コア要素２．３との周りに巻き付けられている。好ましくは、同じコモンモード電流成分が、それぞれのコイル１．１，１．２及び１．３によって補助コイル６又は６．１，６．２，６．３中に誘導される。補助コイル６又は６．１，６．２，６．３は短絡している。補助コイル６又は６．１，６．２，６．３中に誘導されたコモンモード電流は、３つのコイル１．１，１．２，１．３中に逆誘導されるコモンモード逆磁束を生成する。当該コモンモード逆磁束は、３つのコイル１．１，１．２，１．３でコモンモード電流を相殺又は減衰する。補助コイル６又は６．１，６．２，６．３は、第１コア要素２．１と第２コア要素２．２と第３コア要素２．３との１つの位置の周りに巻き付けられている。この位置では、同じコモンモード逆磁束が、それぞれのコイル１．１，１．２，１．３に通電する同じコモンモード電流によって生成される。リングを形成するこれらのコア要素にとって、この位置は、当該リングの周りの任意の位置である。好ましくは、補助コイル６又は６．１，６．２，６．３は、第１コア要素２．１と第２コア要素２．２と第３コア要素２．３との１つの位置の周りに巻き付けられている。この位置では、それぞれの相又はコイルのそれぞれのコモンモード磁束が、最大であり、及び／又はコアの磁束通路に分割されない。リングを形成するこれらのコア要素にとって、この位置は、当該リングの周りの任意の位置である。
【００４０】
帯コイル６による実施の形態では、帯コイル６内で一緒に包囲された第１コモンモード磁束と第２コモンモード磁束と第３コモンモード磁束とが、生じる１つのコモンモード磁束に合算又は統合される。このとき、当該生じるコモンモード磁束は、生じるコモンモード電流を帯コイル６中に誘導する。帯コイル６中のコモンモード逆電流は、コモンモード逆磁束を生成する。このコモンモード逆磁束は、それぞれのコモンモード逆電流を３つのコイル１．１，１．２及び１．３に生成する。当該それぞれのコモンモード逆電流は、それぞれのコイル１．１，１．２，１．３中のコモンモード電流を減衰する。したがって、帯コイル６のそれぞれの巻き線が、全ての３つのコア要素２．１，２．２及び２．３を包囲する。帯コイル６の実施の形態には、存在するディファレンシャルモード三相リアクトルの構成が変更されないで済むという利点がある。帯コイル６は、製造工程の終わりに簡単に追加され得るか又は後で追加導入され得る。好ましくは、帯コイル６は、三相リアクトルのポッティングによって絶縁され及び／又は所定の場所に保持される。
【００４１】
サブ補助コイル６．１，６．２，６．３による実施の形態では、第１コモンモード磁束が、第１コモンモード電流を第１サブ補助コイル６．１中に誘導し、第２コモンモード磁束が、第２コモンモード電流を第２サブ補助コイル６．２中に誘導し、第３コモンモード磁束が、第３コモンモード電流を第３サブ補助コイル６．３中に誘導する。第１サブ補助コイル６．１中の第１コモンモード電流と、第２サブ補助コイル６．２中の第２コモンモード電流と、第３サブ補助コイル６．３中の第３コモンモード電流とが、当該補助コイル６．１，６．２，６．３の生じるコモン電流に結合、好ましくは合算されるように、サブ補助コイル６．１，６．２，６．３が結合されている。このとき、当該補助コイル６．１，６．２，６．３中の生じるコモンモード電流は、第１サブ補助コイル６．１によって第１コア要素２．１中に第１コモンモード逆電流を生成し、第２サブ補助コイル６．２によって第２コア要素２．２中に第２コモンモード逆電流を生成し、第３サブ補助コイル６．３によって第３コア要素２．３中に第３コモンモード逆電流を生成する。第１コモンモード逆磁束が、第１コイル１．１中のコモンモード電流を減衰するために第１コモンモード逆電流をこの第１コイル１．１中に誘導する。第２コモンモード逆磁束が、第２コイル１．２中のコモンモード電流を減衰するために第２コモンモード逆電流をこの第２コイル１．２中に誘導する。第３コモンモード逆磁束が、第３コイル１．３中のコモンモード電流を減衰するために第３コモンモード逆電流をこの第３コイル１．３中に誘導する。
【００４２】
当該コモンモードの減衰の効果は、インピーダンスを介して補助コイル６又は６．１，６．２，６．３を近づけるか又は短絡させることによって増大され得る。当該インピーダンスは、好ましくはオーミック抵抗である。しかしながら、さらに、当該インピーダンスは、コンデンサ又はリアクトル又はこれらの組み合わせのような複素インピーダンスでもよい。当該インピーダンス又は当該抵抗は、好ましくはディスクリート素子であるが、寄生インピーダンス又は補助コイルの抵抗でもよい。当該ディスクリート素子には、当該ディスクリート素子がホットスポットを生成するという欠点がある。当該コモンモード減衰の効果は、このような抵抗なしでも十分である。
【００４３】
図３は、モータードライブシステム内の三相ディファレンシャルモードリアクトル中のコモンモード減衰を呈しないコモンモード電流の等価回路を示す。当該コモンモード電流は、電源Ｇから３つの相を介してモーターＭに通電し、大地に戻る（又は反対方向に戻る）。当該コモンモード電流の挙動が、モータードライブシステムのインダクタンスＬＣＭと大地に対するこのモータードライブシステムのキャパシタンスとによって決定される。当該大地に対するキャパシタンスは、図１に示されているように、例えばモーターのキャパシタンスＣＣＭ，Ｍ、コンバータのキャパシタンスＣＣＭ，ＲＩ及びＥＭＣフィルタのキャパシタンスＣＭ，Ｆである。当該モータードライブシステムに対するコモンモードノイズ減衰係数は、
【００４４】
【数１】
2020103029.tif 000003
に比例する。
【００４５】
したがって、従来の技術では、ディファレンシャルモードフィルタリングの大きいインダクタンスが、小さいコモンモード減衰係数に寄与する。その結果、特に、図１１に示されているように減衰されていないコモンモードリンギングノイズ電流が、より高い周波数で発生する。図１１は、モータードライブ内のコモンモード減衰を呈しないフィルタ１２中及び／又はリアクトル中のコモンモード電流を示す。
【００４６】
次いで、図４は、三相ディファレンシャルモードリアクトルにおけるコモンモード減衰の効果を示す。コモンモードノイズ減衰係数が、
【００４７】
【数２】
2020103029.tif 000004
によって増大されるように、コモンモードの実効インダクタンスが減少される。
【００４８】
図１２は、モータードライブ内のコモンモード減衰を呈するフィルタ１２中及び／又はリアクトル中のコモンモード電流を示す。図１２で見て取れるように、コモンモードノイズリンギング電流が、図１１に比べて著しく減衰されている。したがって、コモンモードノイズを減衰するための補助コイルによるリアクトルの構成の最小の変更が、コモンモードリンギングノイズ電流の著しい減少を引き起こす。
【００４９】
コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードフィルタ１２及び／又は三相ディファレンシャルモードリアクトルは、モータードライブシステムのモーターの制御において説明してきた。しかしながら、コモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードフィルタ１２及び／又は三相ディファレンシャルモードリアクトルは、他のあらゆる制御又はコンバータ回路で使用されてもよい。好ましくは、このような制御又はコンバータ回路は、少なくとも１つのコンバータ、例えばインバータやコモンモード減衰を呈する三相ディファレンシャルモードフィルタ１２及び／又は三相ディファレンシャルモードリアクトルから構成される。この場合、フィルタ１２又はリアクトルの供給側の入力部は、一般に一次側入力部とみなされ得て、フィルタ１２又はリアクトルのモーター又はコンバータ側の入力部は、一般に二次側入力部とみなされる。当該三相ディファレンシャルモードリアクトルは、好ましくは（特定の周波数範囲内の）ディファレンシャルモードノイズ電流をフィルタリングするために使用され、例えばディファレンシャルモードノイズ電流を減衰するために使用される。しかしながら、当該三相ディファレンシャルモードリアクトルは、ディファレンシャルモード電流を（相当に）生成又は処理するために別の用途で使用されてもよい。減衰は、ディファレンシャルモード電流を生成又は処理することの好適な１つの形態である。その他の処理は、ディファレンシャルモード電流を積分することでもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１．１  第１コイル
１．２  第２コイル
１．３  第３コイル
２．１  第１コア要素
２．２  第２コア要素
２．３  第３コア要素
６．１  第１サブ補助コイル
６．２  第２サブ補助コイル
６．３  第３サブ補助コイル
６    帯コイル、コモンコイル
１１  ＡＣ／ＡＣコンバータ
１２  フィルタ
１３  ＥＭＣフィルタ
１５  三相導体
１６  電力線
２１  第１リアクトル
２２  第２リアクトル
２３  第３リアクトル
２４  コンデンサ
２５  接続点
Ｇ  電源
Ｍ  モーター
【図１】
2020103029.tif 000005
【図２】
2020103029.tif 000006
【図３】
2020103029.tif 000007
【図４】
2020103029.tif 000008
【図５】
2020103029.tif 000009
【図６】
2020103029.tif 000010
【図７】
2020103029.tif 000011
【図８】
2020103029.tif 000012
【図９】
2020103029.tif 000013
【図１０】
2020103029.tif 000014
【図１１】
2020103029.tif 000015
【図１２】
2020103029.tif 000016
【外国語明細書】
2020103029000001.pdf