JP2002336738A - 遠心機 - Google Patents

遠心機

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JP2002336738A
JP2002336738A JP2001150881A JP2001150881A JP2002336738A JP 2002336738 A JP2002336738 A JP 2002336738A JP 2001150881 A JP2001150881 A JP 2001150881A JP 2001150881 A JP2001150881 A JP 2001150881A JP 2002336738 A JP2002336738 A JP 2002336738A
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JP
Japan
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motor
rotor
rotation
centrifuge
braking
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Application number
JP2001150881A
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English (en)
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Tatsuya Konno
達也 今野
Yoshinori Niinai
佳能 二井内
Hiroyuki Takahashi
廣之 高橋
Shoji Kusumoto
昭二 楠元
Kenichi Tetsu
謙一 鐡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、回転検出センサの異常や停電等に
より制御部が現在の回転数を認識できない状態であって
もモータに制動エネルギを与えることにより、短時間で
モータを停止させることである。 【解決手段】 ロータ2の高速回転時に回転検出センサ
6に異常が発生した場合、モータ5の許容電流に近い程
度の直流電流をモータ5に流し、ロータ2の回転を直流
制動により減速させるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心機のモータ制
御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】遠心機は、試料を有するロータと、ロー
タに回転動力を伝達するための回転軸と、回転軸を回転
させるための誘導モータとを備えている。本件出願人に
よる遠心機の誘導モータは、多種多様の大きさのロータ
を迅速に加速、減速させるため、回転数を計測し、その
基本周波数及びスベリ周波数と印可電圧により回転制御
しており、減速時、低回転域まで減速し、発電制動の効
率が低下したら直流制動に切り替える制御をしている。
【0003】また、この以外にも遠心機の誘導モータを
制御する方法として、現在の回転数を必要としない周波
数勾配と電流のフィードバック、または電流を計算して
運転するベクトル制御形のものがあるが、回転数をフィ
ードバックしていないだけで、自己の発生させた供給周
波数を回転数として用いており、減速に関しては前記同
様の制御を行っている。そのため、本件出願人による遠
心機は、モータの回転数が判らないと運転に必要な基本
周波数が判らず、加速制御,減速制御,整定制御を行え
ず脱調してしまうという不具合が生じる。よって、図6
に示すように運転中は、回転検出センサの脱落、或いは
外乱により検出した回転信号に異常変動ありと制御部が
判断した場合には、直ちに運転を中止するように、即ち
自然減速に切り替えて制御している。
【0004】しかし、自然減速させる場合には、どのロ
ータを使用していてもその遠心機に使用可能な複数のロ
ータの中で最も長い自然減速時間(例えば2時間以上)
で制御されるようになっている。
【0005】よって、安全性を確保する上で上記自然減
速時間を経て完全にロータが停止してから回転室を密閉
しているドアを開けることができるように制御されてい
る。
【0006】また、ベクトル制御形の周波数制御部を持
つ遠心機も、停電等で制御部が現在の運転回転数を認識
できなくなると発電制動がかけられず、同様に自然減速
に移行せざるを得なかった。よって、この場合も上記同
様、使用者の安全確保のためドアをロックし自然減速で
回転体が停止するまで待たなければならなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように遠心機
の運転を中止する場合には、最も長い自然減速時間に合
せてドアロック制御を行っている。しかし、そこまで時
間をかけなくてもロータによっては既に回転停止してい
るものもあるため、作業効率の向上を図る上でもこのよ
うな場合には、回転室を密閉しているドアロック制御が
解除されるべきである。ところが使用者の安全性を確保
する上で自然減速時間を経過しない限りドアロック制御
が働いているため、使用者はドアロック制御が解除され
るまでの長い時間、待たなければならないため使い勝手
が悪いという問題があった。
【0008】本発明の目的は、上記問題を解消し、回転
検出センサの異常により回転数の検出を行えない状態で
あってもモータに制動エネルギを与えることにより、短
時間でモータを停止させることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、試料を収容
するロータと、ロータを回転させるモータと、モータの
回転を検出するための回転検出センサと、回転検出セン
サからの信号を基に回転数を算出し且つ運転状況に応じ
て前記モータを周波数制御する制御部とを備えた遠心機
において、ロータの高速回転時に回転検出センサに異常
が発生した場合、モータの許容電流に近い程度の直流電
流を流し、ロータの回転を直流制動により減速させるこ
とにより達成される。
【0010】また、上記目的は、試料を収容するロータ
と、ロータを回転させるモータと、モータを周波数制御
する制御部とを備えた遠心機において、ロータの高速回
転時に制御部が回転数を認識できなくなる異常が発生し
た場合、モータの許容電流に近い程度の直流電流を流
し、ロータの回転を直流制動により減速させることによ
り達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】本実施例における遠心機を図1〜
図3を用いて説明する。図1は本実施例における遠心機
を示す一部縦断側面図、図2は本実施例における回転検
出異常時の減速制御を示すフローチャート、図3は本実
施例における遠心機のモータ5に流れる電流を示してお
り、(a)は正常時におけるモータ5の入力電流波形を
示す模式図,(b)は直流制動時におけるモータ5の入
力電流波形の一例を示す模式図である。
【0012】図1において、遠心機は、ファン16によ
り強制空冷される誘導モータ5(以下モータと称す)
と、モータ5の回転動力を伝達するための出力軸4と、
出力軸4によって回転され且つ試料容器であるボトル3
を収容可能なロータ2と、ロータ2を収容し且つ外周に
配された冷却パイプ11内を流れる冷媒により冷却され
る回転室1と、回転室1の開口上部を閉塞或いは開放す
るためのドア8と、ドア8に設けたドアフック9に係合
可能なドアロック装置10と、ドアロック装置10及び
上記モータ5などを収容する筐体内に形成されたプロテ
クタ13と、プロテクタ13と上記回転室1との間に配
される断熱材12とを有し、更に上記モータ5の回転軸
下部に設けたスリット7の回転を検出するための回転検
出センサ6と、回転検出センサ6からの信号を基に回転
数を算出し且つ遠心機の動作状況に合わせてインバータ
14から交流出力を上記モータ5に供給するための制御
部15とを備えている。
【0013】このような構成において、ロータ2の回転
中は、ドア8に設けたドアフック9にドアロック装置1
0が係合し、ドア8を開けられないようにドアロック制
御している。また、ロータ2の回転停止中は、ドア8に
設けたドアフック9からドアロック装置10が離脱し、
ドア8を開き回転室1内からロータ2を取り出すことが
できるように制御している。
【0014】次に図2を用いて回転検出異常時における
減速制御を説明する。ロータ2の高速回転時における回
転検出異常時とは、例えば何らかの理由により回転検出
センサ6またはスリット7の脱落時、或いは何らかの外
乱により検出した回転信号に異常変動ありと制御部15
が判断した時などのことであり、この場合、図3(b)
に示すようにモータ5の許容電流(定格電流)に近い程
度の直流電流(モータが損傷しない最大限の直流電流)
をモータ5に流すことにより、モータ5の固定子に固定
磁界を発生させてモータ5の回転子に制動をかける直流
制動でロータ2の減速化を図っている。なお、各モータ
には、本実施例で示すモータ5のように6アンペア程度
の直流電流を流すものもあれば、12アンペア程度の直
流電流を流すものもあることから、各モータに応じた許
容電流に近い程度の直流電流を流すようにすれば最も短
い時間でモータ5を停止させることができる。
【0015】また、同時にドアロック装置10の解除禁
止タイマを作動させて、直流制動によりロータ2が確実
に停止するまでの時間、ドアロック装置10がドアフッ
ク9をロックするように制御している。なお、直流制動
では、モータ5の固定子が制動エネルギの発熱体となる
ため、通常の強制空冷でモータ5の許容温度以下で放熱
できる制動エネルギとなるよう、印可する直流電圧を設
定している。つまり、モータ5に印可される直流電圧
は、ファン16の強制空冷によりモータ5の許容温度以
下になるように調整されおり、更にモータ5の固定子温
度がモータ5の絶縁等級以下となる範囲にて直流制動を
行っている。
【0016】下表に6アンペア程度の直流制動をかけた
場合と、自然減速させた場合とにおけるロータ2の停止
時間を示す。
【0017】
【表1】
【0018】表1から明らかなように、従来のように自
然減速させた場合にロータは20分かかっていたの
が、6アンペア程度の直流制動をかけることにより4分
でロータ2の回転を停止させることができるようにな
る。また、従来のように自然減速させた場合にロータ
は37分かかっていたのが、6アンペア程度の直流制動
をかけることにより6分でロータ2の回転を停止させる
ことができるようになり、使用者の作業効率を大幅に向
上させることができる。つまり、自然減速の数分の1の
時間でロータ2を停止させられるので、速やかにロータ
2から分離試料(サンプル)を回収することができる。
なお、モータ5によって直流電流値は異なるため6アン
ペア以上或いは6アンペア以下の直流制動をかけても良
い。
【0019】また、遠心機には、回転されるロータ2を
自動的に識別可能なタイプと、回転されるロータ2を自
動的に識別する手段を有さないタイプとがある。前者の
場合には、センサ等を用いてロータ2を自動識別するこ
とができるため、予め制御部15の記憶部に各ロータ毎
の減速データを保持させておけば、回転検出異常時に各
ロータに適した減速制御を短時間で行えるように制御す
ることができる。これに対して後者の場合には、例えば
モータ5の許容温度を超えないレベル或いは制御素子の
損傷しないレベル、即ち制御する上で問題の起きない最
大レベルの直流電流をモータ5に流し直流制動させるこ
とにより、モータ2に回転を停止させている。
【0020】次に図4及び図5を用いてベクトル制御形
インバータを搭載した遠心機の適用例を説明する。図4
において、遠心機は、ファン16により強制空冷される
モータ5と、モータ5の回転動力を伝達するための出力
軸4と、出力軸4によって回転され且つ試料容器である
ボトル3を収容可能なロータ2と、ロータ2を収容し且
つ外周に配された冷却パイプ11内を流れる冷媒により
冷却される回転室1と、回転室1の開口上部を閉塞或い
は開放するためのドア8と、ドア8に設けたドアフック
9に係合可能なドアロック装置10と、ドアロック装置
10及び上記モータ5などを収容する筐体内に形成され
たプロテクタ13と、プロテクタ13と上記回転室1と
の間に配される断熱材12とを有し、インバータ14か
ら交流出力を上記モータ5に供給するための制御部15
とを備えている。
【0021】このような構成において、ロータ2の回転
中は、ドア8に設けたドアフック9にドアロック装置1
0が係合し、ドア8を開けられないようにドアロック制
御している。また、ロータ2の回転停止中は、ドア8に
設けたドアフック9からドアロック装置10が離脱し、
ドア8を開き回転室1内からロータ2を取り出すことが
できるように制御している。
【0022】次に図5を用いて運転回転数を制御部が認
識できなくなった場合における減速制御を説明する。ロ
ータ2の高速回転時における制御部の運転回転数未認識
とは、例えば短時間の停電や使用者の誤操作による電源
の切断、または何らかの外乱により制御部内の記憶の破
損などのことであり、この場合、図3(b)に示すよう
にモータ5に直流電流を流すことにより、モータ5の固
定子に固定磁界を発生させてモータ5の回転子に制動を
かける直流制動でロータ2の減速化を図っている。な
お、各モータには、本実施例で示すモータ5のように6
アンペア程度の直流電流を流すものもあれば、12アン
ペア程度の直流電流を流すものもあることから、各モー
タに応じた許容電流に近い程度の直流電流を流すように
すれば最も短い時間でモータ5を停止させることができ
る。
【0023】また、同時にドアロック装置10の解除禁
止タイマを作動させて、直流制動によりロータ2が確実
に停止するまでの時間、ドアロック装置10がドアフッ
ク9をロックするように制御している。なお、直流制動
では、モータ5の固定子が制動エネルギの発熱体となる
ため、通常の強制空冷でモータ5の許容温度以下で放熱
できる制動エネルギとなるよう、印可する直流電圧を設
定している。つまり、モータ5に印可される直流電圧
は、ファン16の強制空冷によりモータ5の許容温度以
下になるように調整されおり、更にモータ5の固定子温
度がモータ5の絶縁等級以下となる範囲にて直流制動を
行っている。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、ロータの高速回転時に
回転検出センサに異常が発生した場合、モータの許容電
流に近い程度の直流電流を流し、ロータの回転を直流制
動により減速させることで、回転検出センサの異常や停
電等で制御部が現在の回転数を全く認識できない状態で
あってもモータに制動エネルギを与えることにより、短
時間でモータを停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる遠心機を示す一部縦断側面図で
ある。
【図2】 図1における回転検出異常時の減速制御を示
すフローチャートである。
【図3】 本発明になる遠心機のモータに流れる電流を
示しており、(a)は正常時におけるモータの入力電流
波形を示す模式図,(b)は直流制動時におけるモータ
の入力電流波形を示す模式図である。
【図4】 本発明になるベクトル制御形インバータを搭
載した遠心機を示す一部縦断側面図である。
【図5】 図4における回転検出異常時の減速制御を示
すフローチャートである。
【図6】 従来の回転検出異常時の減速制御を示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1は回転室、2はロータ、3はボトル、4は回転軸、5
はモータ、6は回転検出センサ、7はスリット、8はド
ア、9はドアフック、10はドアロック、11は冷却パ
イプ、12は断熱材、13はプロテクタ、14はインバ
ータ、15は制御部、16はファンである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠元 昭二 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 鐡 謙一 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 4D057 AD01 AE02 AF03 BB02 BB07 BD03 BD08 CA07 CB04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料を収容するロータと、該ロータを回
    転させるモータと、該モータの回転を検出するための回
    転検出センサと、該回転検出センサからの信号を基に回
    転数を算出し且つ運転状況に応じて前記モータを周波数
    制御する制御部とを備えた遠心機において、前記ロータ
    の高速回転時に前記回転検出センサに異常が発生した場
    合、前記モータの許容電流に近い程度の直流電流を流
    し、前記ロータの回転を直流制動により減速させること
    を特徴とする遠心機。
  2. 【請求項2】 前記回転検出センサは、前記モータの回
    転軸下部に設けたスリットの回転を検出することを特徴
    とする請求項1記載の遠心機。
  3. 【請求項3】 前記直流制動をかけると同時に前記ロー
    タを収容する回転室の開口上部を閉塞可能なドアに設け
    たドアフックに係合するドアロック装置の解除禁止タイ
    マを作動させて、前記ロータが停止するまでドアロック
    するように制御することを特徴とする請求項1記載の遠
    心機。
  4. 【請求項4】 試料を収容するロータと、該ロータを回
    転させるモータと、該モータの回転を周波数制御し更に
    回転検出機器を持たないベクトル制御形の周波数制御部
    とを備えた遠心機において、前記周波数制御部が運転中
    の回転数を認識できなくなった時、前記モータの許容電
    流に近い程度の直流電流を流し、前記ロータの回転を直
    流制動により減速させることを特徴とする遠心機。
JP2001150881A 2001-05-21 2001-05-21 遠心機 Pending JP2002336738A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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