特開 2024-29327 三相電力変換装置及びそれを備えた電磁振動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029327

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】三相電力変換装置及びそれを備えた電磁振動機

(51)【国際特許分類】

   H02M 5/257 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

H02M5/257 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131525

(22)【出願日】2022-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(72)【発明者】

【氏名】村田 裕彦

【テーマコード（参考）】

5H750

【Ｆターム（参考）】

5H750AA02

5H750AA10

5H750BA01

5H750BA05

5H750CC02

5H750CC06

5H750DD14

5H750DD17

5H750EE03

(57)【要約】

【課題】三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置を実現する。
【解決手段】三相電力変換装置１は、三相交流電源２からコイル３に対して単相の電力を供給する。三相電力変換装置１は、三相交流電源２からコイル３に対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給するように、三相交流電源２及びコイル３に対して電気的に接続された複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６を有するスイッチング回路１０と、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動を制御する駆動制御部２０と、を有する。駆動制御部２０は、スイッチング回路１０を力行動作または回生動作で動作させるように、三相交流電源２からコイル３に対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧のうち各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相交流電源からコイルに対して単相の電力を供給する三相電力変換装置において、
前記交流電源から前記コイルに対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給するように、前記交流電源及び前記コイルに対して電気的に接続された複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記スイッチング回路を力行動作または回生動作させるように、前記交流電源から前記コイルに対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧のうち、各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する、
三相電力変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の三相電力変換装置において、
前記駆動制御部は、前記スイッチング回路を還流動作で動作させるように、前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する、
三相電力変換装置。

【請求項3】

請求項２に記載の三相電力変換装置において、
前記駆動制御部は、
入力される電流指令の変化傾向及び前記電流指令と前記コイルに流れる電流との差に基づいて、
前記スイッチング回路を力行動作または回生動作で動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、前記スイッチング回路を還流動作で動作させるように前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する、
三相電力変換装置。

【請求項4】

請求項３に記載の三相電力変換装置において、
前記駆動制御部は、
前記電流指令が増加傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、前記スイッチング回路を力行動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、
前記電流指令が減少傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合には、前記スイッチング回路を回生動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、
前記電流指令が増加傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、前記スイッチング回路を還流動作させるように前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する、
三相電力変換装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一つに記載の三相電力変換装置と、
前記三相電力変換装置によって一方向に周期的な電流が供給される前記コイルと、
前記コイルへの通電によって弾性変形を生じて振動を発生する弾性変形部と、
を有する、
電磁振動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三相交流電源からコイルに対して単相の電力を供給する三相電力変換装置及びそれを備えた電磁振動機に関する。

【背景技術】

【0002】

三相交流電源からコイルに対して電力を供給する電力変換装置が知られている。このような電力変換装置として、例えば特許文献１に開示される電磁振動機用単相インバータ回路が知られている。

【0003】

前記電磁振動用単相インバータ回路は、２個のスイッチング手段及び２個のダイオードがブリッジ接続された逆変換回路を有する。前記逆変換回路の入力側は、直流電源に接続されていて、前記逆変換回路の出力側は、電磁振動機用励磁コイルの入力端子に接続されている。このような回路構成により、前記電磁振動用単相インバータ回路は、一方向のみに断続的に電流を供給する単相インバータを構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６３－２６７６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、前記特許文献１に開示されている電磁振動用単相インバータ回路では、直流電源を用いている。前記直流電源は、例えば、交流電源とコンデンサを有する整流回路とによって、負荷に対して直流電力を供給するように構成されている。また、前記特許文献１に開示されている電磁振動用単相インバータ回路のように、誘導性負荷であるコイルに対して電力を供給する回路では、前記コイルに電力を供給する力行動作と、前記コイルから電源側に電力を戻す回生動作とを繰り返す。

【0006】

上述のようにコンデンサを有する整流回路を用いて、誘導性負荷であるコイルに電力を供給する場合、上述のような力行動作及び回生動作によって、前記コンデンサに流れる電流が変動するため、前記整流回路の電圧が変動する。この電圧変動を適正範囲内に抑えるためには、前記コンデンサの静電容量を大型化する必要があり、このような要件を満たすコンデンサとして電解コンデンサが用いられるのが一般的である。

【0007】

前記コンデンサは、単相インバータ回路の力行動作及び回生動作によって生じる電流変動により、発熱する。上述のように前記コンデンサとして電解コンデンサを用いた場合、前記電流変動や周囲温度による自己発熱によって劣化するため、他の部品に比べて寿命が短くなる可能性がある。

【0008】

このように、前記整流回路のコンデンサによって、電力変換装置全体のサイズが大きくなるとともに、電力変換装置の寿命が決まることになる。

【0009】

これに対し、前記コンデンサを用いずに、単相交流から単相交流を直接出力する単相電力変換装置が考えられている。例えば、前記単相電力変換装置は、電気的に直列に接続された一対のスイッチング素子を２組有し、この２組の一対のスイッチング素子がコイルに対して電気的に並列に接続されている。

【0010】

しかしながら、上述のようなコンデンサレスの単相電力変換装置では、コイルに対して印加される電圧が、単相電圧の入力の瞬時値に依存する。そのため、前記コイルに流れる電流を正弦波状の電流指令どおりに制御できず、前記コイルに流れる電流の波形が歪む期間が存在する。このような電流波形の歪みは、入力電力の周波数に対して出力電力の周波数が高くなるほど大きい。

【0011】

よって、コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置が望まれている。

【0012】

本発明の目的は、三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態に係る三相電力変換装置は、三相交流電源からコイルに対して単相の電力を供給する三相電力変換装置である。この三相電力変換装置は、前記三相交流電源から前記コイルに対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給するように、前記三相交流電源及び前記コイルに対して電気的に接続された複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する駆動制御部と、を有する。前記駆動制御部は、前記スイッチング回路を力行動作または回生動作させるように、前記三相交流電源から前記コイルに対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧のうち、各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する（第１の構成）。

【0014】

スイッチング回路によって、三相交流電源からコイルに対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給できるとともに、前記三相交流電源から前記コイルに対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧のうち各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを抑制しつつ、前記スイッチング回路を力行動作または回生動作で動作させることができる。

【0015】

したがって、三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置を実現できる。

【0016】

前記第１の構成において、前記駆動制御部は、前記スイッチング回路を還流動作で動作させるように、前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する（第２の構成）。

【0017】

このように、スイッチング回路の還流動作を、各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動によって実現することにより、前記スイッチング回路の動作を力行動作または回生動作から前記還流動作に切り替える際のスイッチング素子のスイッチング回数を減らすことができる。よって、前記スイッチング回路で発生する損失を抑制しつつ、前記スイッチング回路の還流動作を容易に実現できる。

【0018】

前記第２の構成において、前記駆動制御部は、入力される電流指令の変化傾向及び前記電流指令と前記コイルに流れる電流との差に基づいて、前記スイッチング回路を力行動作または回生動作で動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、前記スイッチング回路を還流動作で動作させるように前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する（第３の構成）。

【0019】

電流指令の変化傾向及び前記電流指令と前記コイルに流れる電流との差に基づいて、前記スイッチング回路を力行動作、回生動作及び還流動作のいずれかで動作させることができる。

【0020】

したがって、三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置を実現できる。

【0021】

前記第３の構成において、前記駆動制御部は、前記電流指令が増加傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、前記スイッチング回路を力行動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、前記電流指令が減少傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合には、前記スイッチング回路を回生動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、前記電流指令が増加傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少傾向であり且つ前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、前記スイッチング回路を還流動作させるように前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する（第４の構成）。

【0022】

電流指令が増加していてコイルに流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路を力行動作させることにより、三相交流電源から前記コイルに電力を供給することができる。一方、前記電流指令が減少していて前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合には、前記スイッチング回路を回生動作させることにより、前記コイルから前記三相交流電源に電力を戻すことができる。また、前記電流指令が増加していて前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少していて前記コイルに流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、前記スイッチング回路を還流動作させることにより、前記スイッチング回路で電流を還流させることができる。これにより、スイッチング回路を構成するスイッチング素子のスイッチング回数を減らしつつ、前記コイルに流れる電流を前記電流指令に近づけることができる。

【0023】

上述の構成により、第１の構成における駆動制御部の動作を実現することができる。よって、三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置を実現できる。

【0024】

本発明の一実施形態に係る電磁振動機は、前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成を有する三相電力変換装置と、前記三相電力変換装置によって一方向に流れて周期的に変化する電流が供給される前記コイルと、前記コイルへの通電によって弾性変形を生じて振動を発生する弾性変形部と、を有する（第５の構成）。

【0025】

これにより、コンパクト且つ長寿命で、コイルに流れる電流波形の歪みが小さくて精度良く駆動可能な電磁振動機を実現することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の一実施形態に係る三相電力変換装置は、三相交流電源からコイルに対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給するように、前記三相交流電源及び前記コイルに対して電気的に接続された複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する駆動制御部と、を有する。前記駆動制御部は、前記三相交流電源から前記コイルに対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧において各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のうち、少なくとも一つの相のスイッチング素子の駆動を制御することにより、前記スイッチング回路を力行動作、回生動作及び還流動作のいずれかで動作させる。

【0027】

これにより、コンデンサを有する整流回路を用いることなく、前記三相交流電源から前記コイルに対して一方向に流れて周期的に変化し且つ電流波形の歪みが小さい電流を供給して、前記コイルを含む回路における力行動作、回生動作及び還流動作を実現できる。したがって、三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能な電力変換装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、実施形態に係る三相電力変換装置の概略構成を示す回路図である。

【図2】図２は、三相の入力電圧の波形の一例を示す図である。

【図3】図３は、図２に示す各周期期間のうち期間ａにおいてスイッチング回路が力行動作を行う場合の電流の流れを示す。

【図4】図４は、図２に示す各周期期間のうち期間ａにおいてスイッチング回路が回生動作を行う場合の電流の流れを示す。

【図5】図５は、図２に示す各周期期間のうち期間ａにおいてスイッチング回路が還流動作を行う場合の電流の流れを示す。

【図6】図６は、各周期期間におけるスイッチング回路のスイッチング素子のスイッチングパターンの一例を示す図である。

【図7】図７は、各周期期間の移行時におけるスイッチング回路のスイッチング素子のスイッチングパターンの一例を示す図である。

【図8】図８は、スイッチング回路が各動作を行った場合にコイルに流れる電流の波形の一例を示す図である。

【図9】図９は、単相の交流電源に接続されるスイッチング回路の一例を示す回路図である。

【図10】図１０は、単相の交流電源からスイッチング回路に交流電力を供給した場合において、コイルの電圧及び電流を入力電源周波数に対して３倍以上の高周波で出力した波形を示す図である。

【図11】図１１は、三相交流電源から本実施形態の構成のスイッチング回路に交流電力を供給した場合において、コイルの電圧及び電流を入力電源周波数に対して３倍以上の高周波で出力した波形を示す図である。

【図12】図１２は、三相電力変換装置及びコイルを備えた電磁振動機の一例の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0030】

（三相電力変換装置の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る三相電力変換装置１の概略構成を示す図である。この三相電力変換装置１は、三相交流電源２からコイル３に対して、一方向に流れて周期的に変化する電流を供給する。すなわち、三相電力変換装置１は、コイル３に対して電流を一方向に流すとともに、コイル３に流れる電流を周期的に変化させる。コイル３は、例えば、電磁振動機で用いられる電磁振動機用コイルである。前記電磁振動機の構成は、後述する。

【0031】

三相電力変換装置１は、スイッチング回路１０と、駆動制御部２０とを有する。スイッチング回路１０は、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６と、ダイオードＤ１～Ｄ６とを有する。

【0032】

複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のうちスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、電気的に直列に接続されている。よって、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、第１スイッチングレグ１１を構成する。なお、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、本発明における一対のスイッチング素子である。

【0033】

複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のうちスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４は、電気的に直列に接続されている。よって、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４は、第２スイッチングレグ１２を構成する。なお、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４は、本発明における一対のスイッチング素子である。

【0034】

複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のうちスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６は、電気的に直列に接続されている。よって、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６は、第３スイッチングレグ１３を構成する。なお、スイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６は、本発明における一対のスイッチング素子である。

【0035】

以上のように、スイッチング回路１０は、第１スイッチングレグ１１と、第２スイッチングレグ１２と、第３スイッチングレグ１３とを有する。すなわち、スイッチング回路１０は、３組の一対のスイッチング素子を有する。

【0036】

第１スイッチングレグ１１、第２スイッチングレグ１２及び第３スイッチングレグ１３は、コイル３に対して電気的に並列に接続されている。具体的には、第１スイッチングレグ１１、第２スイッチングレグ１２及び第３スイッチングレグ１３の一端はコイル３の他端に電気的に接続され、第１スイッチングレグ１１、第２スイッチングレグ１２及び第３スイッチングレグ１３の他端はコイル３の一端に電気的に接続されている。

【0037】

第１スイッチングレグ１１におけるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の中点、第２スイッチングレグ１２におけるスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の中点、及び、第３スイッチングレグ１３におけるスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の中点は、それぞれ、三相交流電源２における三相２ａ，２ｂ，２ｃに電気的に接続されている。具体的には、第１スイッチングレグ１１におけるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の中点は、三相交流電源２のｒ相２ａに電気的に接続され、第２スイッチングレグ１２におけるスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の中点は、三相交流電源２のｓ相２ｂに電気的に接続され、第３スイッチングレグ１３におけるスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の中点は、三相交流電源２のｔ相２ｃに電気的に接続されている。

【0038】

ダイオードＤ１～Ｄ６は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６とコイル３との間で、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６に対して電気的に直列に接続されている。具体的には、ダイオードＤ１は、スイッチング素子ＳＷ１とコイル３との間に、コイル３からスイッチング素子ＳＷ１に電流が流れるように設けられている。ダイオードＤ２は、スイッチング素子ＳＷ２とコイル３との間に、スイッチング素子ＳＷ２からコイル３に電流が流れるように設けられている。ダイオードＤ３は、スイッチング素子ＳＷ３とコイル３との間に、コイル３からスイッチング素子ＳＷ３に電流が流れるように設けられている。ダイオードＤ４は、スイッチング素子ＳＷ４とコイル３との間に、スイッチング素子ＳＷ４からコイル３に電流が流れるように設けられている。ダイオードＤ５は、スイッチング素子ＳＷ５とコイル３との間に、コイル３からスイッチング素子ＳＷ５に電流が流れるように設けられている。ダイオードＤ６は、スイッチング素子ＳＷ６とコイル３との間に、スイッチング素子ＳＷ６からコイル３に電流が流れるように設けられている。

【0039】

上述のようにスイッチング回路１０にダイオードＤ１～Ｄ６を設けることにより、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６に逆方向に電流が流れるのを防止できる。よって、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６に、耐圧があまり高くないスイッチング素子を用いることができる。しかも、スイッチング回路１０内での電流の流れを確保するために、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６をスイッチング動作させる際に全てオン状態にする場合でも、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６に逆方向に電流が流れるのをダイオードＤ１～Ｄ６によって防止できる。

【0040】

三相交流電源２からスイッチング回路１０に入力される入力電圧は、位相が１２０度ずれた三相の交流電圧である。図２は、三相の入力電圧の波形の一例を示す図である。図２に示すように、三相の入力電圧の大小関係は、６０度の周期間隔で変化している。すなわち、図２では、三相の入力電圧の大小関係は、期間ａ～ｆで変化している。前記周期間隔は、所定の位相範囲を意味しており、本実施形態の例では、６０度の位相範囲である。

【0041】

駆動制御部２０は、入力される電流指令に応じてスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動を制御する。駆動制御部２０は、入力される電流指令の変化傾向及び前記電流指令とコイル３に流れる電流との差に基づいて、例えば図２に示す各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する駆動信号を生成する。前記電流指令の変化傾向は、例えば、前記電流指令の時間当たりの変化量が増加している場合には増加傾向であり、前記電流指令の時間当たりの変化量が減少している場合には減少傾向である。

【0042】

具体的には、駆動制御部２０は、前記電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路１０を後述する力行動作させるように、図２に示す各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。また、駆動制御部２０は、前記電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合には、スイッチング回路１０を後述する回生動作させるように、図２に示す各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。また、駆動制御部２０は、前記電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路１０を後述する還流動作させるように、図２に示す各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。

【0043】

詳しくは後述するが、前記力行動作は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動により、スイッチング回路１０が三相交流電源２からコイル３に対して電力を供給する動作である。前記回生動作は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動により、スイッチング回路１０がコイル３から三相交流電源２に電力を戻す動作である。前記還流動作は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動により、スイッチング回路１０及びコイル３によって構成される回路内で電流を還流させる動作である。

【0044】

以上のような構成を有するスイッチング回路１０では、駆動制御部２０によるスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動により、三相交流電源２からコイル３に対して、一方向に流れて周期的に変化する電流を供給することができる。しかも、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動により、スイッチング回路１０を、力行動作、回生動作及び還流動作のいずれかで動作させることができる。以下で、スイッチング回路１０の各動作について説明する。

【0045】

（力行動作）
まず、スイッチング回路１０の力行動作について、図３を用いて説明する。スイッチング回路１０の力行動作は、上述のとおり、電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合に行われる動作である。スイッチング回路１０の力行動作では、図２に示す各周期期間において最大電圧及び最小電圧の相の組み合わせに応じて、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のうち少なくとも２つのスイッチング素子がオン状態である。

【0046】

図３は、図２に示す各周期期間のうち期間ａにおいてスイッチング回路１０が力行動作を行う場合の電流の流れを示す。図２に示すように、期間ａでは、入力電圧の三相において、最大電圧はｒ相であり、最小電圧はｓ相である。よって、期間ａにおいてスイッチング回路１０が力行動作を行う場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ２と、最小電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３とを駆動させる。

【0047】

前記力行動作において、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ２及びｓ相のスイッチング素子ＳＷ３は、それぞれオン状態であり、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１及びｓ相のスイッチング素子ＳＷ４は、それぞれオフ状態である。この場合、図３に実線矢印で示すように、三相交流電源２のｒ相２ａから、スイッチング素子ＳＷ２、ダイオードＤ２、コイル３、ダイオードＤ３及びスイッチング素子ＳＷ３の順に回路内に電流が流れる。

【0048】

特に図示しないが、図２に示す期間ｂの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ２と、最小電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５とを駆動させる。また、図２に示す期間ｃの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ４と、最小電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５とを駆動させる。また、図２に示す期間ｄの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ４と、最小電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１とを駆動させる。また、図２に示す期間ｅの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ６と、最小電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１とを駆動させる。また、図２に示す期間ｆの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ６と、最小電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３とを駆動させる。

【0049】

これにより、スイッチング回路１０によって、三相交流電源２からコイル３に対して一方向に周期的な電流を供給することができる。すなわち、三相交流電源２からコイル３に対して電力が供給される。

【0050】

（回生動作）
スイッチング回路１０の回生動作について、図４を用いて説明する。スイッチング回路１０の回生動作は、上述のとおり、電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合に行われる動作である。スイッチング回路１０の回生動作では、図２に示す各周期期間において最大電圧及び最小電圧の相の組み合わせに応じて、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のうち少なくとも２つのスイッチング素子がオン状態である。

【0051】

図４は、図２に示す各周期期間のうち期間ａにおいてスイッチング回路１０が回生動作を行う場合の電流の流れを示す。期間ａにおいてスイッチング回路１０が回生動作を行う場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１と、最小電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ４とを駆動させる。

【0052】

前記回生動作において、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１及びｓ相のスイッチング素子ＳＷ４は、それぞれオン状態であり、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ２及びｓ相のスイッチング素子ＳＷ３は、それぞれオフ状態である。この場合、誘導性負荷であるコイル３には電流が一方向に流れ続けるため、図４に実線矢印で示すように、コイル３から、ダイオードＤ１、スイッチング素子ＳＷ１、三相交流電源２、スイッチング素子ＳＷ４及びダイオードＤ４の順に回路内に電流が流れる。すなわち、コイル３から三相交流電源２に向かって回路内に電流が流れる。

【0053】

特に図示しないが、図２に示す期間ｂの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１と、最小電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ６とを駆動させる。また、図２に示す期間ｃの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３と、最小電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ６とを駆動させる。また、図２に示す期間ｄの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３と、最小電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ２とを駆動させる。また、図２に示す期間ｅの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５と、最小電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ２とを駆動させる。また、図２に示す期間ｆの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５と、最小電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ４とを駆動させる。

【0054】

これにより、スイッチング回路１０によって、コイル３から三相交流電源２に対して電流を流すことができる。すなわち、コイル３から三相交流電源２に対して電力が戻される。

【0055】

（還流動作）
スイッチング回路１０の還流動作について、図５を用いて説明する。スイッチング回路１０の還流動作は、上述のとおり、電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合に、行われる動作である。スイッチング回路１０の還流動作では、図２に示す各周期期間において最大電圧及び最小電圧の相の組み合わせに応じて、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のうち少なくとも２つのスイッチング素子がオン状態である。

【0056】

図５は、図２に示す各周期期間のうち期間ａにおいてスイッチング回路１０が還流動作を行う場合の電流の流れを示す。期間ａにおいてスイッチング回路１０が還流動作を行う場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２または最小電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４のうち一方の相のスイッチング素子を駆動させる。

【0057】

前記還流動作において、例えば、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４がオン状態の場合には、残りのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６はオフ状態である。この場合、誘導性負荷であるコイル３には電流が一方向に流れ続けるため、図５に実線矢印で示すように、コイル３から、ダイオードＤ３、スイッチング素子ＳＷ３、スイッチング素子ＳＷ４及びダイオードＤ４の順に回路内に電流が流れる。

【0058】

特に図示しないが、図２に示す期間ｂの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２または最小電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の一方を駆動させる。また、図２に示す期間ｃの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４または最小電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６の一方を駆動させる。また、図２に示す期間ｄの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４または最小電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の一方を駆動させる。また、図２に示す期間ｅの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６または最小電圧の相であるｒ相のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の一方を駆動させる。また、図２に示す期間ｆの場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相であるｔ相のスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６または最小電圧の相であるｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４の一方を駆動させる。

【0059】

次に、図６を用いて、スイッチング回路１０の力行動作、回生動作及び還流動作を切り替える場合のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチングパターンについて説明する。図６は、スイッチング回路１０の力行動作、回生動作及び還流動作を切り替える場合のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチングパターンの一例を示す図である。図６において、丸印は、スイッチング素子のオン状態を示していて、バツ印は、スイッチング素子のオフ状態を示している。

【0060】

以下では、一例として、図２に示す期間ａにおいて、スイッチング回路１０が図３に示す力行動作から図５に示す還流動作に切り替わって、その後、図４に示す回生動作に切り替わる場合について説明する。

【0061】

電流指令の増加傾向においてスイッチング回路１０が図３に示す力行動作を行っている場合、コイル３に流れる電流が電流指令値よりも大きくなると、駆動制御部２０は、スイッチング回路１０の動作を還流動作に変更する。具体的には、駆動制御部２０は、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ４をオン状態にする。この状態でも、ｓ相の入力電圧が最も低いため、スイッチング素子ＳＷ４には電流が流れない。その後、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ２をオフ状態にすることにより、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４によって還流回路が形成される。これにより、スイッチング回路１０の動作は、図５に示す還流動作になる。

【0062】

このように、スイッチング回路１０の力行動作を還流動作に切り替える際には、還流動作のための前記還流回路を形成した後に、スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態にする。これにより、前記還流回路に、より確実に電流を流すことができる。

【0063】

電流指令の減少傾向においてスイッチング回路１０が図５に示す還流動作を行っている場合、コイル３に流れる電流が電流指令値よりも大きくなると、駆動制御部２０は、スイッチング回路１０の動作を回生動作に変更する。具体的には、駆動制御部２０は、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１をオン状態にする。この状態でも、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４に電流が流れ続ける。その後、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ３をオフ状態にすることにより、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１及びｓ相のスイッチング素子ＳＷ４によって回生回路が形成される。これにより、スイッチング回路１０の動作は、図４に示す回生動作になる。

【0064】

このように、スイッチング回路１０の還流動作を回生動作に切り替える際には、回生動作のための前記回生回路を形成した後に、スイッチング素子ＳＷ３をオフ状態にする。これにより、前記回生回路に、より確実に電流を流すことができる。

【0065】

なお、スイッチング回路１０の動作を回生動作から還流動作を介して力行動作に切り替える場合には、上述のスイッチング回路１０の動作とは逆の動作を行えばよい。

【0066】

図２に示す期間ｂから期間ｆの各周期期間においても、期間ａと同様、スイッチング回路１０の力行動作及び回生動作では、最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子を駆動させる。また、スイッチング回路１０の還流動作では、最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子を駆動させる。よって、図２に示す期間ｂから期間ｆの各周期期間においても、期間ａと同様、スイッチング回路１０の動作を力行動作、回生動作及び還流動作で切り替えて各モードで動作させる場合には、その周期期間において最大電圧及び最小電圧の相のうち少なくとも一つの相のスイッチング素子を駆動させる。

【0067】

また、図２に示す期間ｂから期間ｆの各周期期間においても、期間ａと同様、スイッチング回路１０の動作を力行動作から還流動作に切り替える際には、還流回路を形成した後に、前記還流回路に電流を流す。また、スイッチング回路１０の動作を還流動作から回生動作に切り替える際には、回生回路を形成した後に、前記回生回路に電流を流す。スイッチング回路１０の動作を、回生動作から還流動作を介して力行動作に切り替える場合も同様である。

【0068】

次に、図７を用いて、図２に示す各周期期間の移行時におけるスイッチング回路１０のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチングパターンについて説明する。図７は、各周期期間の移行時におけるスイッチング回路１０のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチングパターンの一例を示す図である。図７において、丸印は、スイッチング素子のオン状態を示していて、バツ印は、スイッチング素子のオフ状態を示している。

【0069】

図７に示すように、本実施形態では、各周期期間の移行時には、スイッチング回路１０の動作は、移行前の周期期間における還流動作から、移行後の周期期間における還流動作に切り替わる。例えば、期間ａから期間ｂに移行する際には、スイッチング回路１０の動作は、期間ａにおける還流動作から、期間ｂにおける還流動作に切り替わる。

【0070】

以下では、一例として、図２に示す期間ａから期間ｂへ移行する際のスイッチング回路１０のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチングパターンについて、詳しく説明する。

【0071】

駆動制御部２０は、入力電圧等に基づいて期間ａから期間ｂへの移行を認識すると、スイッチング回路１０の動作を期間ａの還流動作に切り替える。期間ａにおいてスイッチング回路１０の動作を還流動作に切り替える方法は、既述のとおりであるため、詳しい説明を省略する。期間ａにおけるスイッチング回路１０の還流動作では、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４がオン状態であり、それ以外のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ５，ＳＷ６がオフ状態である。

【0072】

次に、駆動制御部２０は、ｔ相のスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６をオン状態にする。これにより、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４をオフ状態にした際に還流回路を確保できる。なお、期間ｂでは、ｓ相の電圧がｔ相の電圧よりも高いため、スイッチング回路１０は、三相交流電源２から、スイッチング素子ＳＷ４、コイル３及びスイッチング素子ＳＷ５に電流が流れる力行状態になる。しかしながら、期間ａから期間ｂに移行する際には、ｓ相の電圧とｔ相の電圧との差が小さく、力行状態の時間も短いため、コイル３に流れる電流は大きく変化しない。

【0073】

続いて、駆動制御部２０は、ｓ相のスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４をオフ状態にするとともに、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１をオン状態にする。そして、駆動制御部２０は、ｔ相のスイッチング素子ＳＷ５をオフ状態にするとともに、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ２をオン状態にする。これにより、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２による還流回路を形成することができる。

【0074】

その後、ｔ相のスイッチング素子ＳＷ６をオフ状態にすることにより、スイッチング回路１０の動作を期間ｂの還流動作にする。すなわち、スイッチング回路１０において、ｒ相のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオン状態であり、残りのスイッチング素子ＳＷ３～ＳＷ６がオフ状態である。

【0075】

以上より、スイッチング回路１０の動作を、期間ａの還流動作から期間ｂの還流動作に切り替えることができる。周期期間を移行する際にも、電流が流れる経路を確保した状態で電流の流れを切り替えることにより、コイル３に流れる電流をより確実に確保できる。

【0076】

なお、各周期期間の移行時におけるスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチングパターンは、図７に示すスイッチングパターン以外であってもよい。

【0077】

次に、スイッチング回路１０が上述の各動作を行った場合に、コイル３に流れる電流の一例を説明する。図８は、スイッチング回路１０が上述の各動作を行った場合にコイル３に流れる電流（コイル電流）の波形の一例を示す図である。なお、図８には、説明のために、三相交流電源２から出力される入力交流電流（一相）の波形も細実線で示す。

【0078】

スイッチング回路１０が上述の各動作を行うことにより、コイル３に流れる電流波形として、図８に示すように正弦波状の電流指令（破線）に近い電流波形（太実線）が得られる。

【0079】

また、図８には、スイッチング回路１０が還流動作を行うタイミングの一例も図示されている。図８に示すように、スイッチング回路１０の還流動作は、電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合に行われる。

【0080】

図１０は、単相の交流電源からスイッチング回路に交流電力を供給した場合において、コイルの電圧及び電流を入力電源周波数に対して３倍以上の高周波で出力した波形を示す図である。図１１は、三相交流電源２から本実施形態の構成のスイッチング回路１０に交流電力を供給した場合において、コイルの電圧及び電流を入力電源周波数に対して３倍以上の高周波で出力した波形を示す図である。図１０及び図１１において、それぞれ、（ａ）はコイル３の電圧（コイル電圧）の波形であり、（ｂ）はコイル３に流れる電流（コイル電流）の波形である。

【0081】

なお、図１０に示す電圧波形及び電流波形が得られるスイッチング回路１０００は、図９に示すように、４つのスイッチング素子ＳＷ１０１～ＳＷ１０４を有する。一対のスイッチング素子ＳＷ１０１，ＳＷ１０２は、電気的に直列に接続されていて、第１スイッチングレグ１０１１を構成する。一対のスイッチング素子ＳＷ１０３，ＳＷ１０４は、電気的に直列に接続されていて、第２スイッチングレグ１０１２を構成する。これらの２組の一対のスイッチング素子の中点は、それぞれ交流電源２０００に電気的に接続されている。また、２組の一対のスイッチング素子の一端がコイル３の他端に電気的に接続され、２組の一対のスイッチング素子の他端がコイル３の一端に電気的に接続されている。なお、４つのスイッチング素子ＳＷ１０１～ＳＷ１０４とコイル３との間には、それぞれ、ダイオードＤ１０１～Ｄ１０４が設けられている。

【0082】

図１０に示すように、単相の交流電源２０００に接続されたスイッチング回路１０００の場合、コイル３の電流波形は、歪みが大きい。これに対し、図１１に示すように、三相交流電源２に接続されたスイッチング回路１０の場合、コイル３の電流波形は、歪みが小さい。よって、本実施形態の構成により、高周波出力でも、電流波形の歪みを抑制することができる。

【0083】

本実施形態の三相電力変換装置１は、三相交流電源２からコイル３に対して単相の電力を供給する。この三相電力変換装置１は、三相交流電源２からコイル３に対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給するように、三相交流電源２及びコイル３に対して電気的に接続された複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６を有するスイッチング回路１０と、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６の駆動を制御する駆動制御部２０と、を有する。駆動制御部２０は、スイッチング回路１０を力行動作または回生動作で動作させるように、三相交流電源２からコイル３に対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧のうち、各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。

【0084】

複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、それぞれ電気的に直列に接続された一対のスイッチング素子を３組含む。前記３組の一対のスイッチング素子は、コイル３に対して電気的に並列に接続されているとともに、それぞれの中点が三相交流電源２の三相に電気的に接続されている。

【0085】

本実施形態のスイッチング回路１０によって、三相交流電源２からコイル３に対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給できるとともに、三相交流電源２からコイル３に対して印加され且つ最大電圧の相が所定の周期間隔で変化する三相の電圧のうち各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御することにより、コイル３に流れる電流の歪みを抑制しつつ、スイッチング回路１０を力行動作または回生動作で動作させることができる。

【0086】

したがって、三相交流電源２からコイル３に対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、コイル３に流れる電流の波形の歪みを低減可能な三相電力変換装置１を実現できる。

【0087】

しかも、本実施形態の三相電力変換装置１では、コンデンサが不要になることで、電源スイッチがオン状態になる際に前記コンデンサへの突入電流を考慮する必要がなくなる。よって、本実施形態の三相電力変換装置１では、突入電流防止回路が不要になる。

【0088】

さらに、前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子を駆動させることにより、前記各周期間隔において最大の電圧差を用いて、コイル３に流す電流を制御することができる。これにより、コイル３に流す電流をより広範囲で制御できる。

【0089】

また、本実施形態では、駆動制御部２０は、スイッチング回路１０を還流動作で動作させるように、前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。

【0090】

このように、スイッチング回路１０の還流動作を、各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動によって実現することにより、スイッチング回路１０の動作を力行動作または回生動作から前記還流動作に切り替える際のスイッチング素子のスイッチング回数を減らすことができる。よって、スイッチング回路１０で発生する損失を抑制しつつ、スイッチング回路１０の還流動作を容易に実現できる。

【0091】

また、本実施形態では、駆動制御部２０は、前記電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路１０を力行動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、前記電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合には、スイッチング回路１０を回生動作させるように前記各周期間隔で最大電圧及び最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御し、前記電流指令が増加傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少傾向であり且つコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路１０を還流動作させるように前記各周期間隔で最大電圧または最小電圧の相のスイッチング素子の駆動を制御する。

【0092】

これにより、前記電流指令が増加していてコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路１０を力行動作させることにより、三相交流電源２からコイル３に電力を供給することができる。一方、前記電流指令が減少していてコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合には、スイッチング回路１０を回生動作させることにより、コイル３から三相交流電源２に電力を戻すことができる。また、前記電流指令が増加していてコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも大きい場合、または、前記電流指令が減少していてコイル３に流れる電流が前記電流指令よりも小さい場合には、スイッチング回路１０を還流動作させることにより、スイッチング回路１０で電流を還流させることができる。これにより、スイッチング回路１０を構成するスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチング回数を減らしつつ、コイル３に流れる電流を前記電流指令に近づけることができる。

【0093】

よって、上述の構成により、三相交流電源２からコイル３に対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、コイル３に流れる電流の波形の歪みを低減可能な三相電力変換装置１を実現できる。

【0094】

（電磁振動機）
図１２は、上述の構成を有する三相電力変換装置１及びコイル３を備えた電磁振動機１００の一例の概略構成を示す模式図である。電磁振動機１００は、パーツフィーダ、リニアフィーダ、ボウルフィーダ、振動搬送機などのように、コイル３に生じる磁気吸引力を利用して振動可能な構成であれば、どのような装置であってもよい。

【0095】

図１２に示すように、電磁振動機１００は、三相電力変換装置１と、コイル３と、弾性変形部１０１と、可動コア１０２と、トラフ１０３と、ベース部１０４とを備える。

【0096】

電磁振動機１００は、三相電力変換装置１によって、三相交流電源２からコイル３に対して、一方向に流れて周期的に変化する電流を供給する。コイル３は、三相電力変換装置１を介して三相交流電源２から供給される電流によって、磁気吸引力を生じる。

【0097】

弾性変形部１０１は、ベース部１０４とトラフ１０３とを接続する。本実施形態では、電磁振動機１００は、一対の弾性変形部１０１を有する。弾性変形部１０１は、弾性変形可能な板状部材である。弾性変形部１０１は、例えば、一方向に延びる金属製の板バネである。なお、弾性変形部１０１は、例えば、共振周波数がコイル３の駆動周波数（磁気吸引力が発生する周波数）と一致している。

【0098】

可動コア１０２は、トラフ１０３に接続されている。可動コア１０２は、コイル３の近傍に位置し、コイルに生じた磁気吸引力によってコイル３に引き寄せられる。

【0099】

上述の構成により、コイル３に対して電流が一方向に流れて周期的に変化すると、コイル３に生じる磁気吸引力が変化して、可動コア１０２がコイル３に対して近づく方向と離れる方向とに移動する。すなわち、コイル３に流れる電流が大きくなると、コイル３に生じる磁気吸引力が増大してコイル３に可動コア１０２が引き寄せられる一方、コイル３に流れる電流が小さくなると、コイル３に生じる磁気吸引力が減少して可動コア１０２がコイル３から離れる。

【0100】

これにより、可動コア１０２が接続されるトラフ１０３も、コイル３に対して近づく方向と離れる方向に移動する。トラフ１０３は、一対の弾性変形部１０１によってベース部１０４に弾性支持されているため、上下方向及び左右方向に振動を生じる。

【0101】

本実施形態では、電磁振動機１００は、三相電力変換装置１と、三相電力変換装置１によって一方向に周期的な電流が供給されるコイル３と、コイル３への通電によって弾性変形を生じて振動を発生する弾性変形部１０１と、を有する。

【0102】

既述のとおり、三相電力変換装置１は、三相交流電源からコイルに対してコンデンサを用いずに単相の電力を供給し、前記コイルに流れる電流の波形の歪みを低減可能である。電磁振動機１００はコンデンサ不要で且つ電流波形の歪みを低減可能な三相電力変換装置１を有するため、コンパクト且つ長寿命で、精度良く駆動可能な電磁振動機１００を実現することができる。

【0103】

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0104】

前記実施形態では、スイッチング回路１０は、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６とコイル３との間で、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６に対して電気的に直列に接続されたダイオードＤ１～Ｄ６を有する。しかしながら、スイッチング回路は、一部のスイッチング素子とコイルとの間に、前記一部のスイッチング素子に対して電気的に直列に接続されたダイオードを有していてもよい。また、スイッチング回路は、ダイオードを有していなくてもよい。

【0105】

前記実施形態では、ダイオードＤ１～Ｄ６は、スイッチング回路１０において、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６とコイル３との間に位置する。しかしながら、スイッチング素子が、ダイオードとコイルとの間に位置していてもよい。

【0106】

前記実施形態では、複数のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６は、それぞれ電気的に直列に接続された一対のスイッチング素子を３組含む。前記３組の一対のスイッチング素子は、コイル３に対して電気的に並列に接続されているとともに、それぞれの中点が三相交流電源２の三相に電気的に接続されている。しかしながら、スイッチング回路は、三相交流電源からコイルに対して一方向に流れて周期的に変化する電流を供給することができ、入力される電流指令の変化傾向及び前記電流指令と前記コイルに流れる電流との差に基づいて、力行動作、回生動作及び還流動作のいずれかで動作可能な構成を有していれば、他の構成であってもよい。

【0107】

前記実施形態では、スイッチング回路１０が還流動作を行う場合には、駆動制御部２０は、最大電圧の相のスイッチング素子または最小電圧の相のスイッチング素子を駆動させる。しかしながら、駆動制御部は、スイッチング回路において還流動作を実現可能なスイッチング素子の組み合わせであれば、他の組み合わせのスイッチング素子を駆動させてもよい。

【0108】

前記実施形態では、各周期期間の移行時には、スイッチング回路１０の動作は、移行前の周期期間における還流動作から、移行後の周期期間における還流動作に切り替わる。しかしながら、各周期期間の移行時において、スイッチング回路の動作は、移行前の周期期間における力行動作から、移行後の周期期間における力行動作に切り替わってもよいし、移行前の周期期間における回生動作から、移行後の周期期間における回生動作に切り替わってもよい。また、各周期期間の移行時において、移行前の周期期間におけるスイッチング回路の動作と移行後の周期期間におけるスイッチング回路の動作とが異なっていてもよい。

【0109】

前記実施形態では、三相電力変換装置１は、電磁振動機１００に用いられている。しかしながら、三相電力変換装置は、コイルに対して、一方向に流れて周期的に変化する電流を供給する構成であれば、電磁振動機以外の構成に適用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0110】

本発明は、三相交流電源からコイルに対して単相の電力を供給する三相電力変換装置及びそれを備えた電磁振動機に利用可能である。

【符号の説明】

【0111】

１ 三相電力変換装置
２ 三相交流電源
２ａ ｒ相
２ｂ ｓ相
２ｃ ｔ相
３ コイル
１０、１０００ スイッチング回路
１１、１０１１ 第１スイッチングレグ
１２、１０１２ 第２スイッチングレグ
１３ 第３スイッチングレグ
２０ 駆動制御部
１００ 電磁振動機
１０１ 弾性変形部
１０２ 可動コア
１０３ トラフ
１０４ ベース部
２０００ 単相交流電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６ スイッチング素子
ＳＷ１０１、ＳＷ１０２、ＳＷ１０３、ＳＷ１０４ スイッチング素子
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ ダイオード
Ｄ１０１，Ｄ１０２、Ｄ１０３、Ｄ１０４ ダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】