JP2003088149A - 起動トルク自動補正機能を有するモータ - Google Patents

起動トルク自動補正機能を有するモータ

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JP2003088149A
JP2003088149A JP2001270336A JP2001270336A JP2003088149A JP 2003088149 A JP2003088149 A JP 2003088149A JP 2001270336 A JP2001270336 A JP 2001270336A JP 2001270336 A JP2001270336 A JP 2001270336A JP 2003088149 A JP2003088149 A JP 2003088149A
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JP
Japan
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temperature
motor
starting torque
lubricant
inverter
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JP2001270336A
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Motohisa Susono
元久 裾野
Mikio Komatsu
幹生 小松
Akira Yamamoto
章 山本
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑剤温度あるいはその周囲温度の変化にか
かわらず、モータ起動時の不具合低減を図る。 【解決手段】 ギヤ部1が組み合わされ、速度制御手段
としてのインバータ30を備えたインバータ付きギヤモ
ータにおいて、潤滑剤の温度を検出するための温度セン
サ6を備え、インバータ30は、低温下でのモータの起
動時、温度センサで検出された温度が設定温度より低い
時に起動トルク特性を高くするように補正する起動トル
ク補正処理部32−2を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、速度制御手段を組
み合わされたモータに関する。
【0002】
【従来の技術】図5を参照して、インバータ付きギヤモ
ータについて説明する。図5において、ギヤ部1はモー
タ2の出力軸と機械的に接続され、モータ2の動力によ
り駆動される。モータ2は、インバータ3から配線5を
介して供給される電力により駆動される。インバータ3
は商用電源4から供給される電力を所望の電圧及び周波
数の電力に変換して出力することにより、モータ2を可
変速制御する。
【0003】図5の構成において、ギヤ部1の内部で使
用されている潤滑剤の粘度は潤滑剤の温度により変化す
る。そのため、ギヤ部1を駆動するために必要なトルク
は、潤滑剤の温度によって変化する。潤滑剤の温度は、
周囲温度及び、運転状況により変化する。つまり、運転
を継続すると潤滑剤の温度は上昇し、停止状態で放置す
ると温度は低下する。よって、低温の環境下において、
停止状態でしばらく放置されたギヤ部1を起動する場合
には、大きな起動トルクが必要になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ3は
上記の様に潤滑剤温度の変化により、以下のような問題
が発生することがある。
【0005】1)潤滑剤温度が低下すると、大きな起動
トルクが必要になるため、インバータ3が有している過
電流保護機能や過負荷保護機能が動作し、起動できない
ことがある。 2)低温の環境下で使用する可能性がある場合には、起
動トルクの増大を考慮して、インバータ3やモータ2の
容量をアップしなければならないことがある。 3)従来は、潤滑剤温度低下時の起動トルク特性を改善
するために、インバータ3側の調整で起動時の電圧を高
くして、起動トルクを増大させる方法がとられる。しか
し、この方法では、起動時の電圧を高くし過ぎると、潤
滑剤温度が上昇し、起動トルクが低下した時に逆に電流
値が増大してしまい、インバータが過電流や過負荷異常
で停止してしまうことがある。よって、使用環境や使用
条件(運転・停止の頻度など)に合わせた調整が必要と
なり、調整がむずかしい。 4)周囲温度の変化に応じて、潤滑剤の種類を変更しな
ければならない場合がある。つまり、冬は低温用、夏は
高温用等に変更する必要がある。
【0006】図6に、潤滑剤温度と潤滑剤に起因する起
動時損失トルクの関係の一例を示す。図6より、潤滑剤
温度が低下すると損失トルクが増大するため、大きな起
動トルクが必要になる。
【0007】本発明の課題は、潤滑剤温度あるいはその
周囲温度の変化にかかわらずモータ起動時の不具合低減
を図ることにある。
【0008】本発明の具体的な課題は、インバータ付き
ギヤモータにおいて、ギヤ部内の潤滑剤あるいはその周
囲温度の変化にかかわらずモータ起動時の不具合を低減
できるようなモータを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、潤滑剤を収容
した潤滑剤収容部を有し、速度制御手段を組み合わされ
たモータにおいて、前記速度制御手段は、該モータの起
動時、前記潤滑剤の粘度に応じて起動トルク特性を補正
する起動トルク補正手段を有することを特徴とする。
【0010】本モータにおいては、前記潤滑剤の温度あ
るいは前記潤滑剤収容部の周囲温度を検出するための温
度検出手段を備え、前記起動トルク補正手段は、低温下
での前記モータの起動時、前記温度検出手段で検出され
た検出温度Tdがあらかじめ定められた設定温度Trよ
り低い時に前記起動トルク特性を高くするように補正す
る。
【0011】本モータにおいては、前記速度制御手段は
インバータで実現され、前記起動トルク補正手段は前記
検出温度Tdと前記設定温度Trとの比較を行うと共
に、出力周波数Fdとあらかじめ設定された設定周波数
Frとの比較を行う機能を有して、検出温度Td<設定
温度Trで、かつ出力周波数Fd<設定周波数Frの時
に、前記起動トルクを高くするように補正する。
【0012】本モータにおいては、前記起動トルク補正
手段は、前記起動トルクを高くするために、モータの発
生磁束を増加させる方法、過電流検出を規定している駆
動電流のリミット値あるいはオーバトルク検出を規定し
ているトルクリミット値を一時的に高くする方法、過負
荷保護を規定している過負荷保護レベルを一時的に高く
する方法の少なくとも1つを実行する機能を有する。
【0013】本モータは、加減速用のギヤ部が組み合わ
されたギヤモータに適用され、この場合、前記ギヤ部内
あるいは外に前記温度検出手段が設けられる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1〜図4を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図1は、本発明を図5で
説明したようなインバータ付きギヤモータに適用する場
合の構成を示している。それ故、図5に示された部分と
同じ部分には同一番号を付している。図1において、商
用電源4からの電力をインバータ30を通してモータ2
に供給し、モータ2の動力をギヤ部1へ伝達する構成
は、図5の従来例と同じである。
【0015】図5の従来例との差異は、以下の通りであ
る。ギヤ部1内の潤滑剤温度を検出するための温度セン
サ6をギヤ部1に設置し、温度センサ6からの信号は、
配線7を介してインバータ30に入力する。インバータ
30は、温度センサ6からの温度情報を基に潤滑剤温度
によって変化するギヤ部1の起動トルク、つまりモータ
2の起動トルク補正を自動的に行う。
【0016】潤滑剤温度の検出方法は、温度センサで潤
滑剤温度を直接検出する方法の他、潤滑剤近傍、例えば
ギヤ部1外の周囲温度から推定することも可能である。
【0017】インバータ30は、簡単に言えば、潤滑剤
の温度あるいはギヤ部1外の周囲温度を検出するための
温度センサ6からの信号で起動トルク補正を実行する起
動トルク補正処理部を有し、この起動トルク補正処理部
は、低温下でのモータの起動時、温度センサ6で検出さ
れた検出温度Tdに応じて起動トルク特性を高くするよ
うに補正する。更に言えば、起動トルク補正処理部は検
出温度Tdとあらかじめ定められた設定温度Trとの比
較を行うと共に、出力周波数Fdとあらかじめ設定され
た設定周波数Frとの比較を行う機能を有して、検出温
度Td<設定温度Trで、かつ出力周波数Fd<設定周
波数Frの時に、起動トルクを高くするように補正す
る。なお、周波数をも監視するのは、出力周波数が設定
周波数に達してしまえば潤滑材の粘度はもはや問題にな
らないからである。
【0018】図2を参照して、インバータ30の構成に
ついて説明する。インバータ30は、インバータとして
の機能を実現するためのインバータ主回路31、インバ
ータ主回路31内のスイッチング素子の制御を行うため
のCPU(制御演算部)32及びインバータ駆動回路3
3を備える他、インターフェース回路34、A/D変換
器35を備えている。CPU32はインバータ制御部3
2−1と起動トルク補正処理部32−2とを有する。
【0019】温度センサ6からの信号は、インターフェ
ース回路34、A/D変換器35を介してデジタル値に
変換され、CPU32に入力される。CPU32では、
温度センサ6で検出された検出温度Tdを基に起動トル
ク補正処理部32−2にて補正内容を決定する。決定さ
れた補正内容はインバータ制御部32−1に送られ、イ
ンバータ制御部32−1はその内容に従って、インバー
タ駆動回路33を通してインバータ主回路31を制御す
る。
【0020】図3は、ギヤ部1への温度センサ6の取付
例を示す。
【0021】尚、図1では、ギヤ部1がモータ2の出力
軸に直結されている場合を示しているが、ギヤ部とモー
タが分離されている場合でも本発明が適用され得る。こ
のような例としては、ギヤ部とモータの出力軸とはカッ
プリングやベルトを介して連結されているものがある。
【0022】図1ではまた、インバータ30とモータ2
とが分離されている場合を示しているが、本発明はイン
バータをモータに搭載した形態にも適用できる。このよ
うなインバータ搭載型モータに適用した場合には、温度
センサとインバータ間及びモータとインバータ間は配線
済みの状態で出荷できるため、モータ据付時の配線の手
間が削減できる。
【0023】次に、図4を参照して、起動トルク補正処
理部32−2の処理内容について説明する。
【0024】(1)モータ2の起動時、起動トルク補正
処理部32−2はギヤ部1に設置した温度センサ6から
の温度情報(検出温度Td)を読み込む(ステップS
1)。 (2)続いて、検出温度Tdとあらかじめ設定された設
定温度Trとの大小関係を判定する(ステップS2)。 (3)更に、インバータ制御部32−1からの現在の出
力周波数Fdとあらかじめ設定された設定周波数Frと
の大小関係を判定する(ステップS3)。 (4−1)起動トルク補正処理部32−2は、(検出温
度Td)<(設定温度Tr)で、かつ(出力周波数F
d)<(設定周波数Fr)の場合に、起動トルクを高く
するように補正を実行する(ステップS4)。尚、設定
温度Trと設定周波数Frは可変値とすることが好まし
い。
【0025】ところで、インバータ30で起動トルクを
補正する方法としては、次の3つの方法a)〜c)があ
る。
【0026】a)磁束の調整。
【0027】モータ2で発生する磁束を調整する方法
は、インバータ30の制御方式によって、次の2方法に
分類される。
【0028】V(電圧)/F(周波数)制御方式であれ
ば、トルクブーストを調整する。
【0029】一方、センサレス制御方式であれば、磁束
指令を調整する。
【0030】b)過電流検出を規定している駆動電流の
リミット値を大きくする。つまり、起動トルク補正動作
の実行は短時間であるので、この間には、駆動電流を高
くしても、過電流保護機能が動作しないようにする。あ
るいはまた、オーバトルク検出を規定している起動トル
クのリミット値を大きくする。
【0031】c)過負荷検出を規定している過負荷保護
レベルを高くする。これは、上記b)と同じ理由であ
る。過負荷保護機能は、通常、駆動電流検出機能と電子
タイマーによるカウント機能で実現されている。例え
ば、定格の150%の値の駆動電流が1分続いたら過負
荷保護機能を動作させるようにしている。これに対し、
本形態では、潤滑剤の温度が40℃であれば定格の15
0%の値の駆動電流が1分続いたら過負荷保護機能をオ
ンとし、潤滑剤の温度が0℃の場合には定格の150%
の値の駆動電流が3分続いたら過負荷保護機能をオンと
する。勿論、これはあくまでも一例である。
【0032】上記のa)〜c)のどの方法を選択するか
は、インバータ30側であらかじめ選択して設定してお
く。勿論、複数種類の選択も可能である。また、検出温
度Tdに対応して自動的に選択するようにすることも可
能である。
【0033】上記のa)〜c)の調整レベルやリミット
値は、インバータ30側であらかじめ使用するギヤモー
タ及びインバータの定格に合わせて適切な値を設定して
おく。また、潤滑剤の温度変化に応じて起動トルクを連
続的に可変とするようにしても良い。
【0034】(4−2)起動トルク補正処理部32−2
は、上記のステップS1〜S4を繰り返し、(検出温度
Td)≧(設定温度Tr)、または(出力周波数Fd)
≧(設定周波数Fr)の場合に、起動トルク補正を解除
する(ステップS5)。そして、ステップS4で補正さ
れた調整値を補正前の値に戻す。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、ギヤ部内の潤滑剤温度
によって変化する起動トルクを、インバータ側で自動補
正することにより、以下の効果が得られる。
【0036】1)低温環境下においてモータが起動不能
になることを防止できる。 2)低温環境下で使用する場合のインバータやモータ容
量の増加が不要である。 3)使用環境や使用条件(運転・停止の頻度など)に合
わせた煩雑な調整が不要となる。 4)使用環境の変化に応じて潤滑剤の種類を変える手間
が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインバータ付きギヤモータの構成
を示した図である。
【図2】図1に示されたインバータの構成を示したブロ
ック図である。
【図3】本発明によるインバータ付きギヤモータへの温
度センサの取付例を示した断面図である。
【図4】本発明による起動トルク自動補正処理を説明す
るためのフローチャート図である。
【図5】従来のインバータ付きギヤモータの構成を示し
た図である。
【図6】インバータ付きギヤモータにおける潤滑剤温度
と起動時損失トルクの関係の一例を示した図である。
【符号の説明】
1 ギヤ部 2 モータ 3、30 インバータ 4 商用電源 5 配線 6 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 章 愛知県大府市朝日町六丁目1番地 住友重 機械工業株式会社名古屋製造所内 Fターム(参考) 5H001 AA01 AB02 AE01 5H576 CC05 DD02 DD04 EE18 FF01 HA04 HB01 JJ03 JJ25 JJ28 LL43 5H607 BB01 BB06 CC03 CC07 EE36 HH05 5H611 BB01 BB05 PP01 QQ04 TT01 UA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 潤滑剤を収容した潤滑剤収容部を有し、
    速度制御手段を組み合わされたモータにおいて、 前記速度制御手段は、該モータの起動時、前記潤滑剤の
    粘度に応じて起動トルク特性を補正する起動トルク補正
    手段を有することを特徴とするモータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のモータにおいて、前記潤
    滑剤の温度あるいは前記潤滑剤収容部の周囲温度を検出
    するための温度検出手段を備え、前記起動トルク補正手
    段は、低温下での前記モータの起動時、前記温度検出手
    段で検出された検出温度Tdがあらかじめ定められた設
    定温度Trより低い時に前記起動トルク特性を高くする
    ように補正することを特徴とするモータ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のモータにおいて、前記速
    度制御手段はインバータであり、前記起動トルク補正手
    段は前記検出温度Tdと前記設定温度Trとの比較を行
    うと共に、出力周波数Fdとあらかじめ設定された設定
    周波数Frとの比較を行う機能を有して、検出温度Td
    <設定温度Trで、かつ出力周波数Fd<設定周波数F
    rの時に、前記起動トルクを高くするように補正するこ
    とを特徴とするモータ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のモータにおいて、前記起
    動トルク補正手段は、前記起動トルクを高くするため
    に、モータの発生磁束を増加させる方法、過電流検出を
    規定している駆動電流のリミット値あるいはオーバトル
    ク検出を規定しているトルクリミット値を一時的に高く
    する方法、過負荷保護を規定している過負荷保護レベル
    を一時的に高くする方法の少なくとも1つを実行する機
    能を有することを特徴とするモータ。
  5. 【請求項5】 請求項2〜4のいずれか1つに記載のモ
    ータにおいて、該モータは加減速用のギヤ部が組み合わ
    されたギヤモータであり、前記ギヤ部内あるいは外に前
    記温度検出手段が設けられていることを特徴とするモー
    タ。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04304196A (ja) * 1991-04-01 1992-10-27 Nippon Otis Elevator Co エレベータ用インバータの速度制御装置
JP2000009561A (ja) * 1998-06-25 2000-01-14 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd アクチュエータの出力トルク検出方法

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