(57)【要約】  広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる回転電機、回転電機の駆動装置、および回転電機の駆動システムを提供することを目的とする。  ２個の回転電機（３１、３２）と、この２個の回転電機を駆動する駆動装置（２）とを備えた回転電機の駆動システム（１）である。駆動装置は、２個の回転電機をそれぞれ駆動する第１インバータ（２１）および第２インバータ（２２）を備えており、第１インバータと第２インバータとを制御するキャリア信号は互いに逆位相に設定されている。第１インバータと一方の回転電機との接続線および第２インバータと他方の回転電機との接続線の少なくとも一方の接続線は、接続線と接地電位との間に、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるための、バランスコンデンサ（８）およびバランスインダクタ（９）を備えている。
2020178929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の回転電機を駆動する駆動装置であって、
前記駆動装置は、前記２個の回転電機をそれぞれ駆動する第１インバータおよび第２インバータを備えており、
前記第１インバータを制御するキャリア信号と前記第２インバータを制御するキャリア信号とは互いに逆位相に設定されており、
前記第１インバータおよび前記第２インバータの少なくとも一方は、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、出力端子と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えたことを特徴とする回転電機の駆動装置。
【請求項２】
前記バランスコンデンサおよび前記バランスインダクタに加えてバランス抵抗をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の駆動装置。
【請求項３】
２個の回転電機と、
前記２個の回転電機を駆動する駆動装置と
を備えた回転電機の駆動システムであって、
前記駆動装置は、前記２個の回転電機をそれぞれ駆動する第１インバータおよび第２インバータを備えており、
前記第１インバータを制御するキャリア信号と前記第２インバータを制御するキャリア信号とは互いに逆位相に設定されており、
前記第１インバータと一方の回転電機との接続線および前記第２インバータと他方の回転電機との接続線の少なくとも一方の接続線は、前記一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと前記他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、前記接続線と前記接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えたことを特徴とする回転電機の駆動システム。
【請求項４】
前記バランスコンデンサおよび前記バランスインダクタに加えてバランス抵抗をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の回転電機の駆動システム。
【請求項５】
入力端子と接地電位との間に生じる対地インピーダンスをともに駆動される他の回転電機の対地インピーダンスに一致させるために、前記入力端子と前記接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
前記バランスコンデンサおよび前記バランスインダクタに加えてバランス抵抗をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
巻線と固定子との間に配置された絶縁部材の厚みおよび前記絶縁部材の誘電率の少なくとも一方を調整して、入力端子と接地電位との間に生じる浮遊容量をともに駆動される他の回転電機の浮遊容量に一致させると共に、前記入力端子と前記接地電位との間に生じる対地インピーダンスの容量成分および抵抗成分を前記他の回転電機の対地インピーダンスの容量成分および抵抗成分に一致させるために、前記入力端子と前記巻線との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
二群三相巻線の回転電機であって、
前記二群三相巻線の少なくとも一方の群の巻線は、前記一方の群の巻線と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の群の巻線と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、入力端子と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機、回転電機の駆動装置、および回転電機の駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、半導体などのスイッチング素子で構成されたインバータで駆動されるものが多い。このインバータにおいては、スイッチング素子が高周波の電磁ノイズを発生する。インバータのスイッチング素子が発生する電磁ノイズは、インバータに接続された回転電機の巻線と接地電位との間に生じる対地インピーダンスを介して機器外部に伝播する。このような電磁ノイズをコモンモードノイズと呼ぶ。【０００３】
インバータから発生するコモンモードノイズを低減する方法として、２個の回転電機を駆動する２つのインバータを備えた駆動装置において、周波数が等しくかつ互いに位相が異なるキャリア信号を用いて２つのインバータを駆動する方法が提案されている。この方法によれば、２つのインバータがそれぞれ発生するコモンモードノイズが互いにキャンセルされて、コモンモードノイズが低減する。しかしながら、２つのインバータの対地インピーダンスが非対称の場合、キャンセル効果が低下してコモンモードノイズが十分低減できないという問題があった。【０００４】
この問題を解決する従来の駆動装置として、インバータの出力端子と接地電位との間にバランス用のコンデンサ設けたものが開示されている。この従来の駆動装置では、バランス用のコンデンサを設けることで２つのインバータの対地インピーダンスの容量成分の差異を小さくすることでき、コモンモードノイズに対するキャンセル効果が低下することを防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０９７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コモンモードノイズの周波数は、インバータのスイッチング素子の駆動周波数に依存する。コモンモードノイズの周波数依存性は、インバータの出力端子と接地電位との間のインピーダンスの容量成分が支配的な周波数領域と、インバータの出力端子と接地電位との間のインピーダンスの誘導成分が支配的な周波数領域とに分かれている。従来の駆動装置は、２つのインバータの対地インピーダンスの容量成分の差異を小さくしているので、容量成分が支配的な周波数領域のコモンモードノイズは低減できる。しかしながら、従来の駆動装置は、２つのインバータの対地インピーダンスの誘導成分の差異を小さくすることができないので、誘導成分が支配的な周波数領域ではコモンモードノイズを低減することができないという問題があった。【０００７】
本願は、上述のような課題を解決するためになされたもので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる回転電機、回転電機の駆動装置、および回転電機の駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の回転電機の駆動装置は、２個の回転電機を駆動する駆動装置である。この駆動装置は、２個の回転電機をそれぞれ駆動する第１インバータおよび第２インバータを備えており、第１インバータを制御するキャリア信号と第２インバータを制御するキャリア信号とは互いに逆位相に設定されている。また、第１インバータおよび第２インバータの少なくとも一方は、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、出力端子と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えている。【０００９】
本願の回転電機の駆動システムは、２個の回転電機と、この２個の回転電機を駆動する駆動装置とを備えた回転電機の駆動システムである。この回転電機の駆動システムの駆動装置は、２個の回転電機をそれぞれ駆動する第１インバータおよび第２インバータを備えており、第１インバータを制御するキャリア信号と第２インバータを制御するキャリア信号とは互いに逆位相に設定されている。また、第１インバータと一方の回転電機との接続線および第２インバータと他方の回転電機との接続線の少なくとも一方の接続線は、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、接続線と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えている。【００１０】
本願の回転電機は、入力端子と接地電位との間に生じる対地インピーダンスをともに駆動される他の回転電機の対地インピーダンスに一致させるために、入力端子と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本願の回転電機の駆動装置は、第１インバータおよび第２インバータの少なくとも一方が、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、出力端子と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。【００１２】
本願の回転電機の駆動システムは、第１インバータと一方の回転電機との接続線および第２インバータと他方の回転電機との接続線の少なくとも一方の接続線が、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるために、接続線と接地電位との間にバランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。【００１３】
本願の回転電機は、入力端子と接地電位との間に生じる対地インピーダンスを、ともに駆動される他の回転電機の対地インピーダンスに一致させるために、入力端子と接地電位との間バランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る回転電機の駆動システムの回路図である。
【図２】実施の形態１に係る電圧指令およびキャリア信号の模式図である。
【図３】実施の形態１に係る互いに位相が反転したキャリア信号の模式図である。
【図４】一般的な回転電機の対地インピーダンスの概略図である。
【図５】実施の形態１に係るコモンモードノイズの特性図である。
【図６】実施の形態１に係る回転電機の駆動システムの回路図である。
【図７】実施の形態２に係る回転電機の駆動システムの回路図である。
【図８】実施の形態２に係るコモンモードノイズの特性図である。
【図９】実施の形態３に係る回転電機の駆動システムの回路図である。
【図１０】実施の形態４に係る回転電機の駆動システムの回路図である。
【図１１】実施の形態４に係る回転電機の断面模式図である。
【図１２】実施の形態５に係る回転電機の駆動システムの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本願を実施するための実施の形態に係る回転電機、回転電機の駆動装置、および回転電機の駆動システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の駆動システムの回路図である。本実施の形態の回転電機の駆動システム１は、駆動装置２と、この駆動装置で駆動される回転電機群３とで構成されている。駆動装置２は、第１インバータ２１と第２インバータ２２とを備えている。回転電機群３は、第１インバータ２１で駆動される第１回転電機３１と、第２インバータ２２で駆動される第２回転電機３２とを備えている。なお、駆動装置２の筐体、第１回転電機３１の筐体および第２回転電機３２の筐体は、接地電位に設定されている。
【００１７】
駆動装置２は、正極入力端子１０ａと負極入力端子１０ｂと、第１インバータ２１の３つの出力端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、第２インバータ２２の３つの出力端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを備えている。第１回転電機３１は、第１インバータ２１の３つの出力端子に接続される３つの入力端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備えており、第２回転電機３２は、第２インバータ２２の３つの出力端子に接続される３つの入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。
【００１８】
駆動装置２は、正極入力端子１０ａから延びる正極電路１ａと負極入力端子１０ｂから延びる負極電路１ｂとを備えており、正極電路１ａと負極電路１ｂとの間に平滑コンデンサ４を備えている。正極電路１ａおよび負極電路１ｂは、平滑コンデンサ４の入力端子と反対側の位置で２つに分岐され、第１インバータ２１および第２インバータ２２の入力側にそれぞれ接続されている。
【００１９】
第１インバータ２１は、正極電路１ａと負極電路１ｂとの間に、第１スイッチング素子２１ａと第２スイッチング素子２１ｂとの直列接続、第３スイッチング素子２１ｃと第４スイッチング素子２１ｄとの直列接続、および第５スイッチング素子２１ｅと第６スイッチング素子２１ｆとの直列接続が並列に接続されている。第１スイッチング素子２１ａと第２スイッチング素子２１ｂとの直列接続の中点が出力端子１１ａに、第３スイッチング素子２１ｃと第４スイッチング素子２１ｄとの直列接続の中点が出力端子１１ｂに、第５スイッチング素子２１ｅと第６スイッチング素子２１ｆとの直列接続の中点が出力端子１１ｃにそれぞれ接続されている。
【００２０】
第１インバータ２１は、制御部５１を備えている。この制御部５１は、電圧指令とキャリア信号とに基づいて、第１インバータ２１の６つのスイッチング素子の開閉タイミングを制御し、３つの出力端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃからそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相となる三相交流電力を出力させる。
【００２１】
第２インバータ２２は、正極電路１ａと負極電路１ｂとの間に、第１スイッチング素子２２ａと第２スイッチング素子２２ｂとの直列接続、第３スイッチング素子２２ｃと第４スイッチング素子２２ｄとの直列接続、および第５スイッチング素子２２ｅと第６スイッチング素子２２ｆとの直列接続が並列に接続されている。第１スイッチング素子２２ａと第２スイッチング素子２２ｂとの直列接続の中点が出力端子１２ａに、第３スイッチング素子２２ｃと第４スイッチング素子２２ｄとの直列接続の中点が出力端子１２ｂに、第５スイッチング素子２２ｅと第６スイッチング素子２２ｆとの直列接続の中点が出力端子１２ｃにそれぞれ接続されている。
【００２２】
第２インバータ２２は、制御部５２を備えている。この制御部５２は、電圧指令とキャリア信号とに基づいて、第２インバータ２２の６つのスイッチング素子の開閉タイミングを制御し、３つの出力端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃからそれぞれＸ相、Ｙ相、Ｚ相となる三相交流電力を出力させる。
【００２３】
第１インバータ２１の６つのスイッチング素子および第２インバータ２２の６つのスイッチング素子として、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることができる。それ以外に、スイッチング素子として、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、サイリスタなどを用いることもできる。また、第１インバータ２１に制御部５１を、第２インバータ２２に制御部５２をそれぞれ設けているが、第１インバータ２１および第２インバータ２２に共通した１つの制御部を設けてもよい。
【００２４】
第１インバータ２１の３つの出力端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、接続線６１で第１回転電機３１の３つの入力端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃにそれぞれ接続されている。第２インバータ２２の３つの出力端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、接続線６２で第２回転電機３２の３つの入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃにそれぞれ接続されている。
【００２５】
第１回転電機３１の３つの入力端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線に接続されている。また、第２回転電機３２の３つの入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、それぞれＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線に接続されている。第１回転電機３１は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線を中性点で一括して接続したＹ結線である。同様に、第２回転電機３２は、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線およびＺ相巻線を中性点で一括して接続したＹ結線である。
【００２６】
第１回転電機３１の入力端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃと接地電位との間には、対地インピーダンス７１が生じている。同様に、第２回転電機３２の入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃと接地電位との間には、対地インピーダンス７２が生じている。これらの対地インピーダンスは、入力端子と接地電位との間に生じる寄生成分を含めたインピーダンスを指す。したがって、図１において、対地インピーダンス７１、７２の誘導成分をインダクタで、対地インピーダンス７１、７２の容量成分をコンデンサで、および対地インピーダンス７１、７２の抵抗成分を抵抗でそれぞれ示しているが、実際にはそのような素子は存在しない。
【００２７】
さらに、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいては、第２回転電機３２の入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃと接地電位との間にバランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９をそれぞれ備えている。このバランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と、第２回転電機３２の対地インピーダンス７２とが一致するように、第２回転電機３２の対地インピーダンスを調整するために備えられている。より具体的には、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の容量成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の容量成分とが一致するようにバランスコンデンサ８の容量が決定され、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の誘導成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の誘導成分とが一致するようにバランスインダクタ９のインダクタが決定されている。
【００２８】
なお、ここで第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２とが一致すると記載したが、この「一致」は完全な一致に限るものではない。第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および第２回転電機３２の対地インピーダンス７２、並びにバランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９の容量成分および誘導成分には周波数依存性があり、それらの周波数依存性は個々に異なる。また、温度などの環境条件によってもそれらの周波数依存性は異なる。そのため、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２との容量成分および誘導成分を広い周波数領域にわたって一致させることは困難である。したがって、ここで言う一致とは、広い周波数領域にわたって差異が極力小さくなることも含まれる。
【００２９】
次に、本実施の形態の回転電機の駆動システムの動作について説明する。
図２は、制御部５１および制御部５２のスイッチング制御信号を生成するための電圧指令およびキャリア信号の模式図である。図２において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。電圧指令５Ａは、例えば正弦波である。キャリア信号５Ｂは、例えば電圧指令よりも周波数が高い三角波である。制御部５１および制御部５２は、電圧指令とキャリア信号との高低を比較することでスイッチング制御信号を生成する。
【００３０】
図３は、互いに位相が反転したキャリア信号の模式図である。図３において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図３に示すように、第１インバータ２１の制御部５１のキャリア信号５１Ｂと、第２インバータ２２の制御部５２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相が反転している。
【００３１】
コモンモードノイズは、インバータの中性点電位変動に伴って生じる。制御部５１のキャリア信号５１Ｂと制御部５２のキャリア信号５２Ｂとは周波数が同じで互いに位相が反転しているので、第１インバータ２１から生じるコモンモードノイズの位相と第２インバータ２２から生じるコモンモードノイズの位相とは、互いに位相が反転することになる。したがって、第１インバータ２１から生じるコモンモードノイズと第２インバータ２２から生じるコモンモードノイズとは互いにキャンセルする。その結果、駆動装置２で発生するコモンモードノイズを低減することができる。
【００３２】
しかし、コモンモードノイズは、インバータに接続された回転電機の対地インピーダンスを介して機器外部に伝播することが知られている。対地インピーダンスが小さいほどコモンモードノイズが機器の外部に拡散しやすい。つまり、機器の外部に拡散するコモンモードノイズの大きさは対地インピーダンスに依存する。したがって、第１インバータ２１から生じるコモンモードノイズと第２インバータ２２から生じるコモンモードノイズとを互いにキャンセルするには、第１インバータ２１の対地インピーダンス７１と、第２インバータ２２の対地インピーダンス７２の差異を極力小さくすることが必要である。
【００３３】
本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいては、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９で、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２とを一致させているので、コモンモードノイズの外部へ拡散を抑制することができる。
【００３４】
図４は、一般的な回転電機の対地インピーダンスの周波数依存性を模式的に示す概略である。図４において、横軸は周波数、縦軸はインピーダンス（Ｚ）である。図４に示すように、対地インピーダンスには、容量成分が支配的な周波数領域７Ａと誘導成分が支配的な周波数領域７Ｂとがあり、共振周波数でそれらの領域が分かれている。共振周波数（Ｆｒ）は、回転電機の構造、大きさなどに依存するが、概ね数ＭＨｚの値である。ここで、周波数をｆ、対地インピーダンスの容量成分をＣ、誘導成分をＬ、抵抗成分をＲとする。
【００３５】
容量成分が支配的な周波数領域７ＡにおけるインピーダンスＺは、
Ｚ≒１／（２πｆＣ）
誘導成分が支配的な周波数領域７ＢにおけるインピーダンスＺは、
Ｚ≒２πｆＬ
共振周波数Ｆｒは、
Ｆｒ＝１／｛２π√（ＬＣ）｝
となる。
共振周波数におけるインピーダンスＺは、
Ｚ＝Ｒ
となる。
【００３６】
図５は、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおけるコモンモードノイズの低減効果を説明する特性図である。図５において、横軸は周波数、縦軸はコモンモードノイズ電流である。なお、図５は、シミュレーションによる解析結果であり、コモンモードノイズ電流は、対地インピーダンス７１、７２を流れる電流の合計値である。図５を導出するためのシミュレーションの条件として、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９を備えていない場合の第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２との容量成分および誘導成分は２倍異なると設定している。また、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９を備えることによる対地インピーダンス７１と対地インピーダンス７２との容量成分および誘導成分の差異を完全に０とはせず、１％の差異に設定している。
【００３７】
図５において、特性曲線８Ａは比較のための解析結果であり、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９を備えていない場合のコモンモードノイズ電流である。特性曲線８Ｂも比較のための解析結果であり、バランスコンデンサ８のみを備えた場合のコモンモードノイズ電流である。特性曲線８Ｃは、本実施の形態の構成の解析結果であり、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９の両方を備えている場合のコモンモードノイズ電流である。
【００３８】
本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいては、図５の特性曲線８Ｃに示すように、対地インピーダンス７１、７２の容量成分が支配的な数ＭＨｚ以下の周波数領域におけるコモンモードノイズ電流が低減されていると共に、対地インピーダンス７１、７２の誘導成分が支配的な数ＭＨｚ以上の周波数領域でもコモンモードノイズ電流が２０ｄＢ以上も低減されている。一方、バランスコンデンサ８のみを備えた回転電機の駆動システムにおいては、図５の特性曲線８Ｂに示すように、対地インピーダンス７１、７２の容量成分が支配的な数ＭＨｚ以下の周波数領域ではコモンモードノイズ電流は低減されているが、対地インピーダンス７１、７２の誘導成分が支配的な数ＭＨｚ以上の周波数領域ではコモンモードノイズ電流の低減効果は小さい。
【００３９】
上述のように、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるための、バランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態は、バランスコンデンサおよびバランスインダクタを第２回転電機に備える例を示したが、バランスコンデンサおよびバランスインダクタを第１回転電機に備えていてもよいし、両方の回転電機に備えていてもよい。また、本実施の形態では、バランスコンデンサ８をコンデンサ素子としているがこの限りではなく、バリスタ、アレスタなど容量成分が支配的な他の素子としてもよい。また、本実施の形態では、バランスインダクタ９をインダクタ素子としているがこの限りではなく、ケーブル、バスバーなど誘導成分が支配的な他の部品としてもよい。さらに、図１に示すように、本実施の形態ではバランスコンデンサとバランスインダクタとは直列に接続されていたが、並列に接続されていてもよい。また、バランスコンデンサおよびバランスインダクタは、それぞれ複数の素子で構成されていてもよい。
【００４１】
なお、本実施の形態において、回転電機は３つの巻線を中性点で一括して接続したＹ結線であったが、デルタ結線であってもよい。また、本実施の形態は、２つのインバータで構成された駆動装置で２つの回転電機で構成された回転電機群を駆動しているが、同じ構成の駆動装置および回転電機群の組み合わせが２組以上あってもよい。
【００４２】
なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、一対の入力端子から延びる一対の正極電路および負極電路を分岐させて２つのインバータの入力側に接続していたが、２つのインバータそれぞれに対応した２組の入力端子を備えていてもよい。図６は、本実施の形態に係る別の回転電機の駆動システムの回路図である。図６に示すように、本実施の形態に係る別の回転電機の駆動システム１は、第１インバータ２１に対応した正極入力端子１０ａおよび負極入力端子１０ｂと、第２インバータ２２に対応した正極入力端子１０ｃおよび負極入力端子１０ｄと、第１インバータ２１に対応した平滑コンデンサ４ａと、第２インバータ２２に対応した平滑コンデンサ４ｂとを備えている。それ以外の構成は、図１に示した回転電機の駆動システムと同様である。
【００４３】
このように構成された回転電機の駆動システムも、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるための、バランスコンデンサおよびバランスインダクタを備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【００４４】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る回転電機の駆動システムの回路図である。本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態１で説明した回転電機の駆動システムにおいて、バランスコンデンサおよびバランスインダクタに加えて、バランス抵抗をさらに備えたものである。
【００４５】
図７に示すように、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態１で説明した回転電機の駆動システムと同様の構成であるが、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９に対して直列にバランス抵抗１０が接続されている。バランスコンデンサ８の容量は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の容量成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の容量成分とが一致するように決定されている。また、バランスインダクタ９のインダクタは、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の誘導成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の誘導成分とが一致するように決定されている。さらに、バランス抵抗１０の抵抗値は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の抵抗成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の抵抗成分とが一致するように決定されている。なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいても、実施の形態１と同様に、第１インバータ２１のキャリア信号５１Ｂと第２インバータ２２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相を反転させている。
【００４６】
図８は、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおけるコモンモードノイズの低減効果を説明する特性図である。図８において、横軸は周波数、縦軸はコモンモードノイズ電流である。なお、図８は、図５と同様にシミュレーションによる解析結果である。図８を導出するためのシミュレーションの条件として、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０を備えていない場合の第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２との容量成分、誘導成分および抵抗成分は２倍異なると設定している。また、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０を備えることによる対地インピーダンス７１と対地インピーダンス７２との容量成分、誘導成分および抵抗成分の差異を完全に０とはせず、１％の差異に設定している。
【００４７】
図８において、特性曲線８Ａは比較のための解析結果であり、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０を備えていない場合のコモンモードノイズ電流である。特性曲線８Ｄは、本実施の形態の構成の解析結果であり、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０を備えている場合のコモンモードノイズ電流である。
【００４８】
本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいては、図８の特性曲線８Ｄに示すように、対地インピーダンス７１、７２の容量成分が支配的な数ＭＨｚ以下の周波数領域におけるコモンモードノイズ電流が低減されていると共に、対地インピーダンス７１、７２の誘導成分が支配的な数ＭＨｚ以上の周波数領域でもコモンモードノイズ電流が２０ｄＢ以上も低減されている。
【００４９】
本実施の形態の回転電機の駆動システムは、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるための、バランスコンデンサおよびバランスインダクタに加えてバランス抵抗をさらに備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態は、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗を第２回転電機に備える例を示したが、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗を第１回転電機に備えていてもよいし、両方の回転電機に備えていてもよい。また、図８に示すように、本実施の形態ではバランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗は直列に接続されていたが、並列に接続されていてもよい。また、バランスコンデンサおよびバランスインダクタは、それぞれ複数の素子で構成されていてもよい。
【００５１】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る回転電機の駆動システムの回路図である。本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態２で説明した回転電機の駆動システムにおいて、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗が回転電機ではなく、駆動装置に備えらえたものである。
【００５２】
図９に示すように、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態２で説明した回転電機の駆動システムと同様の構成であるが、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０が、第２インバータ２２の３つの出力端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃと接地電位との間に接続されている。この構成では、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０は、対地インピーダンス７１と対地インピーダンス７２との差異を小さくする機能に加え、接続部６１のインピーダンスと接続部６２のインピーダンスとの差異を小さくする機能を備えている。バランスコンデンサ８の容量は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および接続部６１のインピーダンスの容量成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２および接続部６２のインピーダンスの容量成分とが一致するように決定されている。また、バランスインダクタ９のインダクタは、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および接続部６１のインピーダンスの誘導成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２および接続部６２のインピーダンスの誘導成分とが一致するように決定されている。さらに、バランス抵抗１０の抵抗値は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および接続部６１のインピーダンスの抵抗成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２および接続部６２のインピーダンスの抵抗成分とが一致するように決定されている。なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいても、実施の形態１と同様に、第１インバータ２１のキャリア信号５１Ｂと第２インバータ２２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相を反転させている。
【００５３】
このように構成された回転電機の駆動システムは、実施の形態２と同様に、一方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスと他方の回転電機と接地電位との間に生じる対地インピーダンスとを一致させるための、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗を備えているので、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態は、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗を第２インバータの出力端子と接地電位との間に備える例を示したが、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗を第１インバータの出力端子と接地電位との間に備えてもよいし、両方のインバータの出力端子と接地電位との間に備えてもよい。さらに、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗は、駆動装置２と第１回転電機３１および第２回転電機３２とをそれぞれ接続する接続線６１および接続線６２の少なくとも一方と接地電位との間に備えられていてもよい。
【００５５】
なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、バランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗を備えているが、対地インピーダンスの抵抗成分が小さい場合は、バランス抵抗はなくてもよい。さらに、図９に示すように、本実施の形態ではバランスコンデンサ、バランスインダクタおよびバランス抵抗は直列に接続されていたが、並列に接続されていてもよい。また、バランスコンデンサおよびバランスインダクタは、それぞれ複数の素子で構成されていてもよい。
【００５６】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る回転電機の駆動システムの回路図である。本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態２で説明した回転電機の駆動システムにおいて、バランスコンデンサをなくして、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０のみを備えたものである。ただし、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０の接続位置は、実施の形態２の回転電機の駆動システムとは異なっている。本実施の形態では、バランスコンデンサの機能を回転電機に持たせている。
【００５７】
回転電機の対地インピーダンスの容量成分は、回転電機の巻線と固定子との間に生じる浮遊容量が支配的であることが知られている。巻線と固定子との間には絶縁部材が挿入されており、絶縁部材の厚みもしくは絶縁部材の誘電率を調整することで浮遊容量の値を調整することができる。
【００５８】
図１１は、本実施の形態に係る回転電機の断面模式図であり、第２回転電機３２の１つのスロットの断面を示したものである。第２回転電機３２の巻線１４が固定子１５に巻かれており、巻線１４と固定子１５との間には絶縁部材１６が挿入されている。巻線１４は例えば銅線などであり、固定子１５は例えば積層された電磁鋼板などであり、絶縁部材１６は例えばポリエステルフィルムに絶縁性樹脂が積層された絶縁紙などである。図１１に示すように、巻線と固定子との間に生じる浮遊容量１７は、絶縁部材１６の厚みおよび誘電率で決まる。したがって、第２回転電機３２の絶縁部材１６の厚みもしくは絶縁部材１６の誘電率を調整して、第２回転電機３２の巻線１４と固定子１５との間に生じる浮遊容量１７を第１回転電機３１の巻線と固定子との間に生じる浮遊容量に一致させることができる。
【００５９】
このように調整された第２回転電機３２を用いた場合、実施の形態１で説明したバランスコンデンサの機能を第２回転電機３２で担うことができる。その結果、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、図１０に示したように、バランスコンデンサをなくして、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０のみを備えている。ただし、本実施の形態では、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０は対地インピーダンス７２に対して並列ではなく直列に接続される。具体的には、第２回転電機３２の入力端子３２ａおよび３２ｂ、３２ｃとＸ相巻線、Ｙ相巻線およびＺ相巻線との間にそれぞれバランスインダクタ９およびバランス抵抗１０が接続されている。なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいても、実施の形態１と同様に、第１インバータ２１のキャリア信号５１Ｂと第２インバータ２２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相を反転させている。
【００６０】
このように構成された回転電機の駆動システムは、実施の形態２と同様に、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０を第２回転電機３２の入力端子３２ａ、３２ｂおよび３２ｃとＸ相巻線、Ｙ相巻線およびＺ相巻線との間にそれぞれ接続されていたが、駆動装置２の３つの出力端子１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと第２インバータ２２との間にそれぞれ接続されていてもよい。
【００６２】
実施の形態５．
図１２は、実施の形態５に係る回転電機の駆動システムの回路図である。本実施の形態の回転電機の駆動システムは、回転電機が二群三相の巻線構造をもつ１個の回転電機である。
【００６３】
図１２に示すように、本実施の形態の回転電機の駆動システム１においては、駆動装置２は実施の形態１と同様であるが、回転電機が二群三相の巻線構造をもつ１個の回転電機３０である。この回転電機３０は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線の三相の巻線で構成された巻線群３０ａと、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線およびＺ相巻線の三相の巻線で構成された巻線群３０ｂとを備えている。
【００６４】
回転電機３０の３つの入力端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線に接続されている。また、回転電機３０の別の３つの入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、それぞれＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線に接続されている。回転電機３０の入力端子３１ａ、３１ｂ、３１ｃと接地電位との間には、対地インピーダンス７１が生じている。同様に、別の入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃと接地電位との間には、対地インピーダンス７２が生じている。
【００６５】
回転電機３０の入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃと接地電位との間にバランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０を備えている。このバランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０は、巻線群３０ａの対地インピーダンス７１と、巻線群３０ｂの対地インピーダンス７２とが一致するように、巻線群３０ｂの対地インピーダンスを調整するために備えられている。なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいても、実施の形態１と同様に、第１インバータ２１のキャリア信号５１Ｂと第２インバータ２２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相を反転させている。
【００６６】
このように構成された回転電機の駆動システムは、実施の形態２と同様に、広い周波数領域にわたってコモンモードノイズを低減することができる。
【００６７】
本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６８】
１  駆動システム、  １ａ  正極電路、  １ｂ  負極電路、  ２  駆動装置、  ３  回転電機群、  ８  バランスコンデンサ、  ９  バランスインダクタ、  １０  バランス抵抗、  １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  出力端子、  １４  巻線、１５  固定子、  １６  絶縁部材、１７  浮遊容量、  ２１  第１インバータ、  ２２  第２インバータ、  ３０ａ、３０ｂ  巻線群、  ３１  第１回転電機、  ３２  第２回転電機、  ３０  回転電機、  ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  入力端子、  ５１、５２  制御部、  ７１、７２  対地インピーダンス。
【図１】
2020178929.tif 000003
【図２】
2020178929.tif 000004
【図３】
2020178929.tif 000005
【図４】
2020178929.tif 000006
【図５】
2020178929.tif 000007
【図６】
2020178929.tif 000008
【図７】
2020178929.tif 000009
【図８】
2020178929.tif 000010
【図９】
2020178929.tif 000011
【図１０】
2020178929.tif 000012
【図１１】
2020178929.tif 000013
【図１２】
2020178929.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月23日(2021.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
さらに、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいては、第２回転電機３２の入力端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃと接地電位との間にバランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９をそれぞれ備えている。このバランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１と、第２回転電機３２の対地インピーダンス７２とが一致するように、第２回転電機３２の対地インピーダンスを調整するために備えられている。より具体的には、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の容量成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の容量成分とが一致するようにバランスコンデンサ８の容量が決定され、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の誘導成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の誘導成分とが一致するようにバランスインダクタ９のインダクタンスが決定されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図７に示すように、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態１で説明した回転電機の駆動システムと同様の構成であるが、バランスコンデンサ８およびバランスインダクタ９に対して直列にバランス抵抗１０が接続されている。バランスコンデンサ８の容量は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の容量成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の容量成分とが一致するように決定されている。また、バランスインダクタ９のインダクタンスは、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の誘導成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の誘導成分とが一致するように決定されている。さらに、バランス抵抗１０の抵抗値は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１の抵抗成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２の抵抗成分とが一致するように決定されている。なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいても、実施の形態１と同様に、第１インバータ２１のキャリア信号５１Ｂと第２インバータ２２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相を反転させている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図９に示すように、本実施の形態の回転電機の駆動システムは、実施の形態２で説明した回転電機の駆動システムと同様の構成であるが、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０が、第２インバータ２２の３つの出力端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃと接地電位との間に接続されている。この構成では、バランスコンデンサ８、バランスインダクタ９およびバランス抵抗１０は、対地インピーダンス７１と対地インピーダンス７２との差異を小さくする機能に加え、接続部６１のインピーダンスと接続部６２のインピーダンスとの差異を小さくする機能を備えている。バランスコンデンサ８の容量は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および接続部６１のインピーダンスの容量成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２および接続部６２のインピーダンスの容量成分とが一致するように決定されている。また、バランスインダクタ９のインダクタンスは、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および接続部６１のインピーダンスの誘導成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２および接続部６２のインピーダンスの誘導成分とが一致するように決定されている。さらに、バランス抵抗１０の抵抗値は、第１回転電機３１の対地インピーダンス７１および接続部６１のインピーダンスの抵抗成分と第２回転電機３２の対地インピーダンス７２および接続部６２のインピーダンスの抵抗成分とが一致するように決定されている。なお、本実施の形態の回転電機の駆動システムにおいても、実施の形態１と同様に、第１インバータ２１のキャリア信号５１Ｂと第２インバータ２２のキャリア信号５２Ｂとは、周波数が同じで互いに位相を反転させている。
【国際調査報告】
2020178929.tif 000015
2020178929.tif 000016