JP3503202B2 - 誘導電動機駆動用インバータ - Google Patents
誘導電動機駆動用インバータInfo
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- JP3503202B2 JP3503202B2 JP18080394A JP18080394A JP3503202B2 JP 3503202 B2 JP3503202 B2 JP 3503202B2 JP 18080394 A JP18080394 A JP 18080394A JP 18080394 A JP18080394 A JP 18080394A JP 3503202 B2 JP3503202 B2 JP 3503202B2
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- Japan
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- inverter
- motor
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、巻取機やクレーンの横
走行などに採用される汎用インバータを用いた汎用誘導
電動機の駆動システムにおいて、振動を無くしショック
レスにする電動機制御の方法に関する。
走行などに採用される汎用インバータを用いた汎用誘導
電動機の駆動システムにおいて、振動を無くしショック
レスにする電動機制御の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術としての汎用インバータを用い
た汎用誘導電動機の振動ショックレス制御方法は、大凡
次のように分けられる。 高スリップモータを用いる。 ベクトル制御インバータやＶＳ［Variable Speed c
oupling ］モータを使用し、速度アンプの応答（トルク
応答）を遅くする。 汎用インバータでＶ( 出力電圧) ／ｆ( 周波数) 比
を小さくし、モータの出力トルクを弱める。
た汎用誘導電動機の振動ショックレス制御方法は、大凡
次のように分けられる。 高スリップモータを用いる。 ベクトル制御インバータやＶＳ［Variable Speed c
oupling ］モータを使用し、速度アンプの応答（トルク
応答）を遅くする。 汎用インバータでＶ( 出力電圧) ／ｆ( 周波数) 比
を小さくし、モータの出力トルクを弱める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各手段についてはそれぞれ問題点がある。すなわち、
につては、モータが特殊になり、高価で既設の設備には
適用ができない。さらに、モータの効率が悪くなり、そ
れを駆動するインンバータの容量が大きくなる。また、
速い応答が必要な時例えば加減速時に対応できない。
に関しては、モータ及び駆動設備が専用になり、複雑・
高価で既設の設備に適用できない。では、モータの効
率が悪くなると共に、発熱が増加するため、負荷率を下
げる必要があり、かつインバータ容量が増大する。ここ
において、本発明は、インバータが持つ高効率性・高ト
ルク性を損なうことなく、振動やショックを無くすと共
に、システムはコストの低い汎用インバータと汎用誘導
電動機の組み合わせに成る適切な制御方法を提供するこ
とを目的とする。
各手段についてはそれぞれ問題点がある。すなわち、
につては、モータが特殊になり、高価で既設の設備には
適用ができない。さらに、モータの効率が悪くなり、そ
れを駆動するインンバータの容量が大きくなる。また、
速い応答が必要な時例えば加減速時に対応できない。
に関しては、モータ及び駆動設備が専用になり、複雑・
高価で既設の設備に適用できない。では、モータの効
率が悪くなると共に、発熱が増加するため、負荷率を下
げる必要があり、かつインバータ容量が増大する。ここ
において、本発明は、インバータが持つ高効率性・高ト
ルク性を損なうことなく、振動やショックを無くすと共
に、システムはコストの低い汎用インバータと汎用誘導
電動機の組み合わせに成る適切な制御方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、汎用インバータと汎用誘導電動機を用
いた可変速システムにおいて、前記電動機のトルク・電
流と回転数との特性カーブがそれぞれトルク・電流の増
加に伴い回転数は略直線的に減少する比例関係にあると
共に、前記電動機の電流検出信号を基に前記インバータ
の入力段に備える周波数指令回路に、電流検出信号に対
応した補正を加えて、運転制御する汎用インバータを用
いた汎用誘導電動機の振動ショックレス制御方法であ
り、また電動機に流れる電流の実効値を電流検出信号と
し、この電流検出信号に制御系の応答時間を掛ける時定
数回路を経た値から、無負荷電流分信号値を差し引いた
値と、外部から設定される滑り量調整信号とをそれぞ
れ、滑り量演算回路へ導入し、前記電動機の速度を設定
する周波数指令から、滑り量演算回路出力を減算して補
正した周波数指令により、インバータを駆動する前項に
記載の汎用インバータを用いた汎用誘導電動機の振動シ
ョックレス制御方法であり、さらに電流検出信号に制御
系の応答時間を掛ける時定数回路出力から無負荷電流分
信号値を差し引いたトルク分信号ａに、外部から設定さ
れる滑り量調整信号ｂと、予め設定した係数ｋをそれぞ
れ掛算し、ｋ・ａ・ｂを出力する滑り量演算回路である
前項に記載の汎用インバータを用いた汎用誘導電動機の
振動ショックレス制御方法であり、さらにまた設定され
る前記周波数指令にソフトスタータを経由させてから先
の補正を行い、滑り量演算回路出力にリミッタをかける
と共に、このリミッタ出力を必要に応じてオンまたはオ
フする前項に記載の汎用インバータを用いた汎用誘導電
動機の振動ショックレス制御方法である。
めに、本発明は、汎用インバータと汎用誘導電動機を用
いた可変速システムにおいて、前記電動機のトルク・電
流と回転数との特性カーブがそれぞれトルク・電流の増
加に伴い回転数は略直線的に減少する比例関係にあると
共に、前記電動機の電流検出信号を基に前記インバータ
の入力段に備える周波数指令回路に、電流検出信号に対
応した補正を加えて、運転制御する汎用インバータを用
いた汎用誘導電動機の振動ショックレス制御方法であ
り、また電動機に流れる電流の実効値を電流検出信号と
し、この電流検出信号に制御系の応答時間を掛ける時定
数回路を経た値から、無負荷電流分信号値を差し引いた
値と、外部から設定される滑り量調整信号とをそれぞ
れ、滑り量演算回路へ導入し、前記電動機の速度を設定
する周波数指令から、滑り量演算回路出力を減算して補
正した周波数指令により、インバータを駆動する前項に
記載の汎用インバータを用いた汎用誘導電動機の振動シ
ョックレス制御方法であり、さらに電流検出信号に制御
系の応答時間を掛ける時定数回路出力から無負荷電流分
信号値を差し引いたトルク分信号ａに、外部から設定さ
れる滑り量調整信号ｂと、予め設定した係数ｋをそれぞ
れ掛算し、ｋ・ａ・ｂを出力する滑り量演算回路である
前項に記載の汎用インバータを用いた汎用誘導電動機の
振動ショックレス制御方法であり、さらにまた設定され
る前記周波数指令にソフトスタータを経由させてから先
の補正を行い、滑り量演算回路出力にリミッタをかける
と共に、このリミッタ出力を必要に応じてオンまたはオ
フする前項に記載の汎用インバータを用いた汎用誘導電
動機の振動ショックレス制御方法である。
【０００５】
【作用】本発明はこのような方法であるから、インバー
タドライブの基本特性を損なうことなく、振動やショッ
クを無くすことが可能となり、制御系の運転調整に対す
る信頼性と安全性が向上する。
タドライブの基本特性を損なうことなく、振動やショッ
クを無くすことが可能となり、制御系の運転調整に対す
る信頼性と安全性が向上する。
【０００６】
【実施例】前述の従来手段の各問題点を解決するため
に、本発明は、次の基本的概念に基づく手段から成り立
つ。まず、高スリップモータつまり高抵抗モータを使用
して振動やショックを無くす手段を、制御的にこれと同
じ作用を行うようにモータの負荷が重くなるとスリップ
も大きく増す状態を素早く作り出せば同等となる。ま
た、汎用誘導電動機のトルクと電流の間には、無負荷電
流分を差し引くとほぼ比例関係が成り立つ。そこで、汎
用インバータの入力段の電流検出信号によりモータの負
荷率を推定し、それに反比例させてインバータの周波数
指令を素早く低減させれば良い。なお、インバータのＶ
／ｆパターンは何ら変更する必要はなく、今まで通り周
波数指令に応じた電圧を出力すれば良い。以下、本発明
の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の
一実施例における汎用インバータによる汎用誘導電動機
の駆動回路の全体の構成を示すブロック図である。図１
において、１は汎用誘導電動機、２は汎用誘導電動機１
により稼働する負荷、３は汎用誘導電動機１に流れる電
流を検出する電流検出器［変流器ＣＴ1,ＣＴ2 ］、４は
２相の検出線電流から３相の線電流を演算し変換する２
相／３相変換器、５は瞬時値から実効値を算出する実効
値換算器、６は実効値換算器５から出力された電流検出
信号、７はパルス幅変調器［図２参照］75からの出力周
波数で駆動される汎用インバータ、8 は平滑な直流に調
整するコンデンサから成る平滑回路、9 は交流を直流に
変換するダイオード等から成るコンバータ、10は例えば
３相［Ｒ，Ｓ，Ｔ］商用交流電源である。図２は、本発
明の一実施例での主要回路を構成する部分を示すブロッ
ク図である。先ず第１のＰＷＭ制御信号として、負荷２
をどのような速度で稼働させるかに応じて、周波数指令
［速度設定］回路71に与えられる周波数指令がソフトス
タータ72に入り、ここで急峻な立ち上がり立ち下がりの
変化を避けた緩やかな始動・停止を行う信号に調整して
第１の減算器73へ入力する。次いで、図１の実効値換算
器５から出力された電流検出信号６に、この制御系の時
定数（制御系の応答時間）を持たせるために、第１の時
定数回路61を経由させて一方の演算信号として、第２の
減算器64へ入力する。定電圧源Ｖccの電圧を分圧した可
変抵抗ＲＨ1,・62から電動機１の無負荷電流（励磁電
流）63が、他方の演算信号として減算器64へ入力して、
先の一方の演算信号から他方の演算信号を減算して、こ
こで電動機１のトルク分に相当する電流信号ａとなる。
このトルク分に相当する電流信号ａは、定電圧源Ｖccの
電圧を分圧した可変抵抗ＲＨ2 ・65からの滑り量調整信
号ｂ・66と共に、滑り量演算回路67に与えられ、ここで
予め設定された係数ｋとの間で３者が掛算されたｋ×ａ
×ｂが、滑り量が付加された補正信号となり、過大な補
正を避けるためにリミッタ回路68を経由させて、オン／
オフするスイッチ69を介して、第２のＰＷＭ制御信号と
して、減算器74へ入力する。なお、リミッタ回路68は所
謂インパクトな過度的急峻な制御変化を回避するための
手段であり、制限値以上のときは飽和値一杯の補正に止
まるようにている。また、スイッチ69はここでは図示し
ていないが、必要に応じてこのショックレス制御のオン
／オフを選択する手段からの操作により、二者択一的に
選択され、オフ側にすれば通常の汎用インバータと同じ
高速トルク応答、高速度精度モータ駆動となる。無負荷
電流調整器ＲＨ1 ・62と滑り量調整器ＲＨ2・65は、無
負荷電流値と滑り量をそれぞれ外部から調整する［換算
された電圧］信号作成手段である。そして、減算器73に
おいて第１のＰＷＭ制御信号［ソフトスタータ72出力］
から第２のＰＷＭ制御信号［リミッタ回路68出力］を減
算補正して、第２の時定数回路74を経由することでさら
なる制御系全体の時定数の調整を行なった後、ＰＷＭ75
を介してインバータ７を駆動する。このようにして、イ
ンバータ７の出力側に設けた電流検出器２［ＣＴ1,ＣＴ
2］の信号より、汎用誘導電動機ＩM ・１の３相分の瞬
時電流を演算した後、電流の実効値を求めてから、検出
電流信号に時定数をかけた後、無負荷電流分62を減算器
63で減算し、有効電流( トルク分電流) 信号ａを得てお
り、その後、滑り量調整器ＲＨ2 ・65によって設定され
た滑り量調整信号ｂを導入し、滑り量演算回路67におい
て、有効電流分信号ａに対して電動機ＩM ・１を滑らせ
る量［係数ｋ×ａ×ｂ］を演算し、ソフトスタータ72の
出力から滑り量［ｋ・ａ・ｂ］を減算器73において減算
している。図４に表すように、従来のシステムでの電動
機のトルク・電流−電動機回転数特性はＴ0a, Ｉ0a、Ｔ
0b, Ｉ0b、Ｔ0c, Ｉ0c、Ｔ0d, Ｉ0d……として、各回転
数範囲毎のカーブで示される。しかるに図３に示すよう
に、本発明のシステムでの電動機のトルク・電流−電動
機回転数特性はＴ1,Ｉ1 に変更・改善され、特性曲線の
傾きが緩やかになるため振動やショックが無くなる。た
だし、図３と図４の縦軸・横軸のスケールは全く同一に
して、各特性曲線をプロットしている。
に、本発明は、次の基本的概念に基づく手段から成り立
つ。まず、高スリップモータつまり高抵抗モータを使用
して振動やショックを無くす手段を、制御的にこれと同
じ作用を行うようにモータの負荷が重くなるとスリップ
も大きく増す状態を素早く作り出せば同等となる。ま
た、汎用誘導電動機のトルクと電流の間には、無負荷電
流分を差し引くとほぼ比例関係が成り立つ。そこで、汎
用インバータの入力段の電流検出信号によりモータの負
荷率を推定し、それに反比例させてインバータの周波数
指令を素早く低減させれば良い。なお、インバータのＶ
／ｆパターンは何ら変更する必要はなく、今まで通り周
波数指令に応じた電圧を出力すれば良い。以下、本発明
の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の
一実施例における汎用インバータによる汎用誘導電動機
の駆動回路の全体の構成を示すブロック図である。図１
において、１は汎用誘導電動機、２は汎用誘導電動機１
により稼働する負荷、３は汎用誘導電動機１に流れる電
流を検出する電流検出器［変流器ＣＴ1,ＣＴ2 ］、４は
２相の検出線電流から３相の線電流を演算し変換する２
相／３相変換器、５は瞬時値から実効値を算出する実効
値換算器、６は実効値換算器５から出力された電流検出
信号、７はパルス幅変調器［図２参照］75からの出力周
波数で駆動される汎用インバータ、8 は平滑な直流に調
整するコンデンサから成る平滑回路、9 は交流を直流に
変換するダイオード等から成るコンバータ、10は例えば
３相［Ｒ，Ｓ，Ｔ］商用交流電源である。図２は、本発
明の一実施例での主要回路を構成する部分を示すブロッ
ク図である。先ず第１のＰＷＭ制御信号として、負荷２
をどのような速度で稼働させるかに応じて、周波数指令
［速度設定］回路71に与えられる周波数指令がソフトス
タータ72に入り、ここで急峻な立ち上がり立ち下がりの
変化を避けた緩やかな始動・停止を行う信号に調整して
第１の減算器73へ入力する。次いで、図１の実効値換算
器５から出力された電流検出信号６に、この制御系の時
定数（制御系の応答時間）を持たせるために、第１の時
定数回路61を経由させて一方の演算信号として、第２の
減算器64へ入力する。定電圧源Ｖccの電圧を分圧した可
変抵抗ＲＨ1,・62から電動機１の無負荷電流（励磁電
流）63が、他方の演算信号として減算器64へ入力して、
先の一方の演算信号から他方の演算信号を減算して、こ
こで電動機１のトルク分に相当する電流信号ａとなる。
このトルク分に相当する電流信号ａは、定電圧源Ｖccの
電圧を分圧した可変抵抗ＲＨ2 ・65からの滑り量調整信
号ｂ・66と共に、滑り量演算回路67に与えられ、ここで
予め設定された係数ｋとの間で３者が掛算されたｋ×ａ
×ｂが、滑り量が付加された補正信号となり、過大な補
正を避けるためにリミッタ回路68を経由させて、オン／
オフするスイッチ69を介して、第２のＰＷＭ制御信号と
して、減算器74へ入力する。なお、リミッタ回路68は所
謂インパクトな過度的急峻な制御変化を回避するための
手段であり、制限値以上のときは飽和値一杯の補正に止
まるようにている。また、スイッチ69はここでは図示し
ていないが、必要に応じてこのショックレス制御のオン
／オフを選択する手段からの操作により、二者択一的に
選択され、オフ側にすれば通常の汎用インバータと同じ
高速トルク応答、高速度精度モータ駆動となる。無負荷
電流調整器ＲＨ1 ・62と滑り量調整器ＲＨ2・65は、無
負荷電流値と滑り量をそれぞれ外部から調整する［換算
された電圧］信号作成手段である。そして、減算器73に
おいて第１のＰＷＭ制御信号［ソフトスタータ72出力］
から第２のＰＷＭ制御信号［リミッタ回路68出力］を減
算補正して、第２の時定数回路74を経由することでさら
なる制御系全体の時定数の調整を行なった後、ＰＷＭ75
を介してインバータ７を駆動する。このようにして、イ
ンバータ７の出力側に設けた電流検出器２［ＣＴ1,ＣＴ
2］の信号より、汎用誘導電動機ＩM ・１の３相分の瞬
時電流を演算した後、電流の実効値を求めてから、検出
電流信号に時定数をかけた後、無負荷電流分62を減算器
63で減算し、有効電流( トルク分電流) 信号ａを得てお
り、その後、滑り量調整器ＲＨ2 ・65によって設定され
た滑り量調整信号ｂを導入し、滑り量演算回路67におい
て、有効電流分信号ａに対して電動機ＩM ・１を滑らせ
る量［係数ｋ×ａ×ｂ］を演算し、ソフトスタータ72の
出力から滑り量［ｋ・ａ・ｂ］を減算器73において減算
している。図４に表すように、従来のシステムでの電動
機のトルク・電流−電動機回転数特性はＴ0a, Ｉ0a、Ｔ
0b, Ｉ0b、Ｔ0c, Ｉ0c、Ｔ0d, Ｉ0d……として、各回転
数範囲毎のカーブで示される。しかるに図３に示すよう
に、本発明のシステムでの電動機のトルク・電流−電動
機回転数特性はＴ1,Ｉ1 に変更・改善され、特性曲線の
傾きが緩やかになるため振動やショックが無くなる。た
だし、図３と図４の縦軸・横軸のスケールは全く同一に
して、各特性曲線をプロットしている。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、次の
効果がある。インバータが持つ高効率性，高トルク性を
損なうこと無く、振動やショックを無くすことが可能で
ある。安価な汎用インバータと汎用誘導電動機が使用可
能となり、既設のモータでも適用可能である。外部から
インバータに信号を入力することにより、モータのスリ
ップ量を自由に変更可能であり、また加減速時などは本
機能をキャンセルし、応答時間を早めることも可能であ
る。かくして、汎用インバータによる汎用誘導電動機の
駆動システムにおいて、常に確立した手法による、振動
とショックを除去した電動機運転が可能という特段の効
果を奏することができる。
効果がある。インバータが持つ高効率性，高トルク性を
損なうこと無く、振動やショックを無くすことが可能で
ある。安価な汎用インバータと汎用誘導電動機が使用可
能となり、既設のモータでも適用可能である。外部から
インバータに信号を入力することにより、モータのスリ
ップ量を自由に変更可能であり、また加減速時などは本
機能をキャンセルし、応答時間を早めることも可能であ
る。かくして、汎用インバータによる汎用誘導電動機の
駆動システムにおいて、常に確立した手法による、振動
とショックを除去した電動機運転が可能という特段の効
果を奏することができる。
【図１】本発明の一実施例における汎用インバータによ
る汎用誘導電動機の駆動回路の全体の構成を示すブロッ
ク図
る汎用誘導電動機の駆動回路の全体の構成を示すブロッ
ク図
【図２】本発明の一実施例の主要回路を構成する部分を
示すブロック図
示すブロック図
【図３】本発明の一実施例のシステムにおける電動機の
トルク・電流−電動機回転数特性図
トルク・電流−電動機回転数特性図
【図４】従来のシステムの電動機のトルク・電流−電動
機回転数特性図
機回転数特性図
１ 汎用誘導電動機
２ 負荷
３ 電流検出器［変流器ＣＴ1,ＣＴ2 ］
４ ２相／３相変換器
５ 実効値換算器
６ 電流検出信号
７ パルス幅変調器［ＰＷＭ］
８ 平滑回路
９ コンバータ
10 ３相［Ｒ，Ｓ，Ｔ］商用交流電源
61,74 時定数回路
62,65 可変抵抗器［ＲＨ1,ＲＨ2 ］
63 無負荷電流信号
64,73 減算器
66 滑り量調整信号
67 滑り量演算回路［（予め設定した係数ｋ）×（トル
ク分電流信号分ａ）×（滑り量調整信号分ｂ）の演算を
する回路］ 68 リミッタ回路 69 スイッチ 71 周波数指令［速度設定］回路 72 ソフトスタータ 75 パルス幅変調器［ＰＷＭ］ Ｔ1,Ｉ1 本発明の電動機トルク・電流の回転数特性を
示す曲線 Ｔ0a, Ｉ0a、Ｔ0b, Ｉ0b、Ｔ0c, Ｉ0c、Ｔ0d, Ｉ0d 従
来の電動機トルク・電流の回転数特性を表す各曲線
ク分電流信号分ａ）×（滑り量調整信号分ｂ）の演算を
する回路］ 68 リミッタ回路 69 スイッチ 71 周波数指令［速度設定］回路 72 ソフトスタータ 75 パルス幅変調器［ＰＷＭ］ Ｔ1,Ｉ1 本発明の電動機トルク・電流の回転数特性を
示す曲線 Ｔ0a, Ｉ0a、Ｔ0b, Ｉ0b、Ｔ0c, Ｉ0c、Ｔ0d, Ｉ0d 従
来の電動機トルク・電流の回転数特性を表す各曲線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 5/408 - 5/412
H02P 7/628 - 7/632
H02P 21/00
Claims (2)
- 【請求項１】周波数指令値に基づいて誘導電動機を駆動
する誘導電動機駆動用インバータにおいて、前記誘導電
動機を流れる電流検出値から前記誘導電動機トルク、ま
たは負荷率を推定する推定手段と、 所定の調整値を設定する設定手段と、 前記推定手段による推定値と、前記設定手段による調整
値とを入力とし、前記推定値と前記調整値との乗算値
に、所定のゲイン定数値を乗じて得た周波数補正量を出
力する補正量決定手段と、 前記周波数指令値を前記周波数補正量で減算する減算手
段を備え、 前記減算手段からの出力に基づいて、前記誘導電動機を
駆動することを特徴とする誘導電動機駆動用インバー
タ。 - 【請求項２】周波数指令値に基づいて誘導電動機を駆動
する誘導電動機駆動用インバータにおいて、 前記誘導電動機を流れる電流検出値から前記誘導電動機
トルク、または負荷率を推定する推定手段と、 所定の調整値を設定する設定手段と、 前記推定手段による推定値と、前記設定手段による調整
値とを入力とし、周波数補正量を出力する補正量決定手
段と、前記周波数指令値を前記周波数補正量で減算する減算手
段と、 前記補正量決定手段と前記減算手段との間に、リミッタ
手段を備え、 前記減算手段からの出力に基づいて、前記誘導電動機を
駆動することを特徴とする誘導電動機駆動用インバー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18080394A JP3503202B2 (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | 誘導電動機駆動用インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18080394A JP3503202B2 (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | 誘導電動機駆動用インバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833396A JPH0833396A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3503202B2 true JP3503202B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=16089624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18080394A Expired - Lifetime JP3503202B2 (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | 誘導電動機駆動用インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503202B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-07 JP JP18080394A patent/JP3503202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0833396A (ja) | 1996-02-02 |
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