电力变换装置、电动机、电动机驱动系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供电力变换装置、电动机、电动机驱动系统及其维修方法。本发明专利技术目的为抑制在变换器驱动电动机中产生的浪涌电压引起的电动机绕组匝之间的绝缘劣化的发生。为了解决上述问题，本发明专利技术从浪涌电压的上升时间和耐浪涌电压的关系，决定为了抑制由变换器驱动的电动机绕组的匝之间产生的部分放电的发生，最优的上升时间；并从浪涌电压的上升时间和插入电抗线圈的电感的关系，决定最优的电抗线圈的电容。将该最优电容的电抗线圈设在变换器和电动机绕组之间，该电抗线圈可以为卷绕有配线的结构或空芯电抗线圈等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用电力变换装置驱动电动机的技术。
技术介绍
在非专利文献1中，说明了“当利用变换器驱动电动机时，由变换器元件的切换产生的浪涌(surge)电压与变换器的输出电压重叠，加在电动机的端子上。在该浪涌电压高的情况下，存在着对电动机的绝缘有影响，直至损伤的事例。为了在未发生前防止这种事例发生，本资料说明了变换器的浪涌电压发生的机理及其对策”(在第1页，第2～6行选录说明)。另外，在非专利文献1中还有以下的说明“作为在用400V级的变换器驱动电动机的情况下，由浪涌电压引起的绝缘损伤的对策，有以下的方法”(在第3页，第2～3行中选录说明)。“4.2抑制浪涌电压的方法为了抑制浪涌电压，有抑制电压升高的方法和抑制波高值的方法。输出电抗线圈如果线路长度比较短，则通过在变换器的输出侧设置AC(交流)电抗线圈，抑制电压的升高(dv/dt)，可以减小浪涌电压。(参见图4(1))。但是，当配线长度长时，抑制浪涌电压的波高值较为困难。输出滤波器在变换的输出侧设置滤波器，可抑制电动机的端子电压的波高值(参见图4(2))(在第3页，第6～15行中选录说明)。”另外，上述选录说明中的(参见图4(1))和(参见图4(2))的括弧写的“图4”，为在非专利文献1中所述，与本说明书中后述的图4没有关系。非专利文献1社团法人，日本电机工业会“在用400V级的变换器驱动通用电动机的情况下，对绝缘的影响”(1995年3月)。专利技术要解决的问题在上述现有的技术中，通过使用本来以降低噪声为目的的AC电抗线圈，可以避免由浪涌电压引起的绕组之间的绝缘劣化。然而，一般AC电抗线圈尺寸大、价格贵，另外，由于部件数目增加，在设置空间和成本方面存在问题。另外，有使用输出滤波器、正弦波化滤波器的方法，但输出滤波器，正弦波化滤波器也是尺寸大、价格贵。另外，通过使用AC电抗线圈或输出滤波器、正弦波化滤波器，从变换器供给至电动机的实际有效电压降低。
技术实现思路
考虑到上述现有的问题，本专利技术的目的是改善由浪涌电压产生的电动机绕组匝之间的绝缘劣化，并且，这时可减小尺寸、降低成本，减少由于插入AC电抗线圈或输出滤波器、正弦波化滤波器造成的实际有效电压的降低。解决问题所用的方法对于上述问题，通过变更施加在电动机绕组上的施加电压波形的上升时间，在设置可减少浪涌电压的影响的上升时间变更部分中，本专利技术根据下列顺序，根据预先求出的第一特性和第二特性，求出减少在电动机绕组的匝之间的浪涌电压的影响的上升时间变更部分的电感。首先，求出表示在电动机绕组之间不产生部分放电的电压值(以下称该电压值为耐浪涌电压)对于施加在电动机绕组上的施加电压的上升时间的关系的第一特性。从该第一特性可得到可以减少在电动机绕组匝之间产生的部分放电的发生的变换器的施加电压的上升时间(以下称该电压为减小浪涌电压上升时间)。其次，求出表示施加电压的上升时间对于设在变换器和电动机之间的电抗线圈的电感的变化关系的第二特性。从该第二特性求出使上述浪涌电压减小的上升时间的电感。将该求出的电感的电抗线圈设在变换器和电动机绕组之间。该电抗线圈可以为卷绕配线的线圈，或没有铁芯等的空芯电抗线圈等都可以。另外，设置位置为变换器和电动机间的任意位置也可以；在变换器所设置的控制板内或变换器的壳体内、电动机的壳体内也可以。根据上述顺序求出的电感上升时间变更部分，可以利用比现有技术简单的结构，减少成为电动机绕组匝之间的绝缘劣化的原因的浪涌电压的影响，此外，还可以减小尺寸、降低成本。专利技术的效果采用本专利技术，可以提供可靠性比现有技术高的电动机驱动系统。附图说明图1为表示本专利技术的实施例的流程图；图2表示进入绕组中的浪涌电压的位置；图3为分担电压产生原理；图4为上升时间和耐浪涌电压的关系；图5为电感和上升时间的关系；图6为电抗线圈种类、电感和绝缘劣化开始的上限和下限的关系；图7为将上升时间变更部分内置于变换器的结构；图8为将上升时间变更部分内置于控制板的结构；图9为在电动机内部设置上升时间变更部分的结构；图10为在电动机端子箱内设置上升时间变更部分的结构；图11为将电力供给装置和电动机之间的电缆卷绕在电动机外周上，作为上升时间变更部分的结构；图12为将电力供给装置和电动机之间的电缆作为上升时间变更部分的结构。符号说明1电力变换装置，2控制板，3电缆，4电动机，5AC电抗线圈，6正弦波化滤波器，7上升时间变更部分。具体实施例方式现在说明实施本专利技术的优选实施方式。在说明实施例以前，说明上述的称为由浪涌电压引起的电动机绕组匝之间的部分放电的放电现象的发生。所谓浪涌电压为在电力通过配线系统从变换器施加在电动机上的情况下，由于从配线系统至电动机的阻抗的变化，产生电压的反射波，随着该反射波返回变换器，加在电动机上所产生的电压。因此，理论上说，浪涌电压的最大值为所加电压最大值的二倍。图2中，示意性地表示加在电动机的定子绕组匝之间的施加电压的电压波形。如图2所示，从电力变换装置输出，加在电动机上的施加电压的电压波形，不是垂直地上升达到Vp的电压值，而是为具有倾斜的上升的电压变换，在tr秒后上升至Vp的电压值。这里，图2的电压波形Vin是上述施加电压达到线圈的开始卷绕位置Ms时的电压波形，取该时间为t＝0。因此，如图2的Vin形状所示，t＝0时，卷绕开始Ms的电位为零。另外，卷绕结束的位置Me的电位也为零。因此，卷绕开始Ms和卷绕结束Me之间的电位差为零图2所表示的线圈，为表示作为磁场侧的定子的线圈。在图2中表示放置在设在定子中的多个槽内的一个槽中的线圈。另外，传播时间T表示上述所加的电压波形从线圈卷绕开始Ms传播到达卷绕结束Me为止所要的时间。图2中所示的施加电压的Vin，在t＝0时到达卷绕开始Ms，随着时间的经过，传播至图2的表示图面的右侧，T秒后，到达卷绕结束Me。图3表示根据图2所示的电压波形向右方向行进的卷绕开始Ms和卷绕结束Me的电位变化。图3(a)为如图所示，上升时间短的情况，图3(b)为如图所示，上升时间长的情况。在图3(a)中，t＝0时为零的卷绕开始Ms的电位VaMs，tr秒后，该电压波形的上升时间为tr，因此如图3(a)所示，成为Vp的电压值。另外，在到达t＝T时，施加的电压没有到达卷绕结束Me，卷绕结束Me的位置的电位VaMe为零。但随着卷绕开始Ms的电位VaMs的上升，卷绕开始Ms和卷绕结束Me之间的电位差(VaMs-VaMe)从零向着Vp上升。但t＝T时间以后，随着卷绕结束Me的电位VaMe的上升，电位差(VaMs-VaMe)减小，呈台阶状变化，变为零。上述的说明为针对图3(a)的短的上升时间的情况的说明，在长的上升时间的情况下的图3(b)中，也同样，省略其说明。在将电压加在线圈上的情况下，一般将用线圈任意二点之间的电位差相对于上述施加电压的百分率表示的电压称为分担电压。当该分担电压的大小为大时，在电动机绕组的匝之间，可产生部分放电。利用图3，说明分担电压的大小和上升时间，传播时间的关系。在图3中，以线圈任意二点作为卷绕开始Ms和卷绕结束Me，表示该二点间的电位差(即分担电压)。从图3可看出，上升时间越短，则分担电压越大；上升时间越长，则分担电压越小。可以看出，图3(a)的卷绕开始和卷绕结束之间的电位差波形(VaMs-VaMe)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，具有：将直流电力变换为交流电力的逆变换部分；控制所述逆变换部分的控制部分；和至少支撑所述逆变换部分和所述控制部分的框体，输出驱动电动机的电力，其特征在于，在所述框体内设有变更从所述逆 变换部分输出的电压波形的上升时间的上升时间变更部分。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：下薗忠弘，小俣刚，齐藤宏一郎，松本修，尾畑功治，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：JP[日本]