JP2006325347A - 電動機冷却手段の風量制御システム及び風量制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システム及び風量制御方法を提供する。
【解決手段】 巻線７を備える電動機４と、電動機４を冷却すべき電動機冷却手段１と、電動機冷却手段１を駆動すべき駆動手段２、３と、駆動手段２、３の動作を制御すべき制御手段５とを備える電動機冷却手段の風量制御システム１００であって、外気温度を検出すべき温度検出手段６と、巻線７の負荷情報を検出すべき電流検出手段８とを備え、駆動手段２、３の動作は、複数の項からなる制御式を介して制御され、当該制御式には、パラメータとして、巻線７の温度、電動機４の温度時定数、温度検出手段６により検出される外気温度、電流検出手段８により検出される電流値を用いて算出可能な電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳ、及び、電動機冷却手段１の風量、が含まれる、電動機冷却手段の風量制御システム１００とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機冷却手段の風量制御システム及び風量制御方法に関し、特に、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システム及び風量制御方法に関する。

鉄鋼圧延設備等に代表される各種工場では、電動装置や設備等の駆動動力源として電動機が使用されており、かかる電動機は、時間の経過と共に発熱する。電動機が過度に発熱すると、電動機の焼損事故等に至る危険があるため、電動機は、冷却ファン等に代表される電動機冷却手段（以下において、単に「冷却ファン」と記述することがある。）から風を送る等の方法により、冷却されている。

一方、電動機を冷却すべき冷却ファンの駆動時には、電力（エネルギー）を消費する。そのため、省エネルギー効果を得るという観点から、電動機の冷却は、電動機の冷却効率を確保しつつ、エネルギーの浪費を抑制可能な形態で実施されることが好ましい。

これまでに、電動機の冷却制御システムに関する技術は、いくつか開示されてきている。例えば、特許文献１には、電動機の負荷電流と送風量等の測定データに基づいて冷却風量を制御する、回転電機の冷却装置用制御装置に関する技術が開示されている。かかる技術によれば、無駄な送風を省いて省エネルギーを図ることが可能になるとしている。

また、特許文献２には、巻線を備える電動機の負荷電流の二乗平均平方根値（ＲＭＳ）と、電動機の巻線の熱時定数とを組み合わせた等価二乗平均平方根値（等価ＲＭＳ）とを用いて、巻線の温度上昇の推定計算値を演算することにより必要風量を求める、モータ冷却制御システムに関する技術が開示されている。かかる技術によれば、冷却風量を精度良く制御することが可能になり、省エネルギーに適したモータ冷却制御システムが得られるとしている。

さらに、特許文献３には、冷却ファンを備えた他力通風型電動機の冷却風量と電動機の熱的等価負荷との関係を予め設定しておき、電動機の熱的等価負荷を求め、この熱的等価負荷によって冷却風量を決定するとともに冷却ファンの回転数を制御して冷却風量を所定値にコントロールする、電動機冷却ファンの風量制御方法に関する技術が開示されている。かかる技術によれば、電動機冷却のための無駄な電力消費をなくすこと、及び、圧延材料未到来等の待機状態における風量低減が可能になるとしている。
特開２００３−２８４２８９号公報 特開２００４−１８０４５４号公報 特開昭６２−５８８５１号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、負荷電流と送風量との関係を実測する手間が必要になるほか、電動機の巻線温度を自由に設定し難いという問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術では、電動機を冷却すべきファンの外気温度による電動機の温度上昇変化分が考慮されていないため、かかる技術を鉄鋼圧延設備等に適用すると、省エネルギー効果がほとんど得られないという問題があった。

さらに、特許文献３に開示されている技術では、熱的等価負荷がプラント全体の稼働率から算出されるので、プラント内の各電動機の負荷がばらついている場合には演算制御された冷却風量が不適切となりやすい。そして、演算制御された冷却風量が過小風量となった場合には電動機焼損事故が懸念されることから、かかる制御では温度の十分な余裕をもって風量が制御される。そのため、特許文献３に開示されている技術では省エネルギー効果が得られ難いという問題があった。

そこで、本発明では、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システム及び風量制御方法を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

第１の本発明は、巻線（７）を備える電動機（４）と、電動機（４）を冷却すべき電動機冷却手段（１）と、電動機冷却手段（１）を駆動すべき駆動手段（２、３）と、駆動手段（２、３）の動作を制御すべき制御手段（５）とを備える電動機冷却手段の風量制御システム（１００）であって、外気温度を検出すべき温度検出手段（６）と、巻線（７）の負荷情報を検出すべき電流検出手段（８）とを備え、制御手段（５）は、複数の項からなる制御式を用いて駆動手段（２、３）の動作を制御し、当該制御式には、パラメータとして、巻線（７）の温度、電動機（４）の温度時定数、温度検出手段（６）により検出される外気温度、電流検出手段（８）により検出される電流値を用いて算出可能な電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳ、及び、電動機冷却手段（１）の風量、が含まれることを特徴とする、電動機冷却手段の風量制御システム（１００）により、上記課題を解決する。

ここで、本発明にかかる電動機（４）の具体例としては、鉄鋼用プラントで使用される大型直流機や交流機等を挙げることができ、電動機冷却手段（１）の具体例としては、冷却ファン等を挙げることができる。また、電動機冷却手段（１）を駆動すべき駆動手段（２、３）の具体例としては、インバータ（３）によって駆動される冷却ファン用電動機（２）等を挙げることができる。なお、ＲＭＳとは、Root Mean Squareの略であり、電動機の発熱状態を近似的に示す保守監視情報として活用され、負荷電流から容易に得ることが可能である。電動機の負荷電流をｉ（ｔ）、ｔ_０を現在時間、Ｔを電動機熱時定数分の時間とするとき、ＲＭＳは下記式２から算出することができる。

上記第１の本発明において、巻線（７）の温度を検出すべき温度検出手段（９）がさらに備えられていることが好ましい。

さらに、上記第１の本発明において、制御式が下記式１であることが好ましい。

ここで、Ｔ_ｍは巻線（７）の温度（℃）、Ｔ_０は外気温度（℃）、ＲＭＳは電動機負荷電流二乗平方根平均値、Ｑ_０は商用運転時における電動機冷却手段（１）の風量（ｍ^３／ｈ）、Ｑは電動機冷却手段（１）の出力風量（ｍ^３／ｈ）、Ｔ_ｍ０は予め測定した電動機（４）の温度（℃）、Ｔ_ｌ０は予め測定した電動機（４）から排出される風の温度（℃）、Ｔ_００は予め測定した電動機（４）の吸気温度（℃）、及び、ｔ_ｓは電動機（４）の温度時定数である。なお、Ｑ_０は、電動機の仕様により定まり、具体的には、電動機の定格風量のことである。また、上記Ｔ_ｍ０、Ｔ_ｌ０、及びＴ_００は、電動機の出荷前に、電動機に１００％の電流を流して行われる温度上昇試験によって計測され、これらの値は、電動機の購入時に示されるデータ表に記載されている。さらに、電動機の温度時定数ｔ_ｓは、電動機に電流が流れてから電動機の温度が電流に対応した目標温度になるまでの時間を表すパラメータであり、電動機の形状や冷却方法によって異なるが、通常、１０分から２０分程度である。

第２の本発明は、巻線（７）を備える電動機（４）を冷却すべき電動機冷却手段（１）の風量を制御する、電動機冷却手段の風量制御方法であって、電動機（４）の負荷電流は電流検出手段（８）により検出されるとともに、外気温度は温度検出手段（６）により検出され、電動機冷却手段（１）は、制御手段（５）により動作を制御される駆動手段（２、３）を介して駆動され、該駆動手段（２）の動作が、複数の項からなる下記式１を用いて制御されることを特徴とする、電動機冷却手段の風量制御方法により、上記課題を解決する。

ここで、Ｔ_ｍは巻線（７）の温度（℃）、Ｔ_０は外気温度（℃）、ＲＭＳは電動機負荷電流二乗平方根平均値、Ｑ_０は商用運転時における電動機冷却手段（１）の風量（ｍ^３／ｈ）、Ｑは電動機冷却手段（１）の出力風量（ｍ^３／ｈ）、Ｔ_ｍ０は予め測定した電動機（４）の温度（℃）、Ｔ_ｌ０は予め測定した電動機（４）から排出される風の温度（℃）、Ｔ_００は予め測定した電動機（４）の吸気温度（℃）、及び、ｔ_ｓは電動機（４）の温度時定数である。

第１の本発明によれば、外気温度や電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳ等をパラメータとして含む制御式を介して、電動機冷却手段（１）の風量Ｑ（以下において、「必要風量」と記述することがある。）を制御するため、電動機冷却手段（１）の外気温度による電動機（４）の温度上昇変化分を考慮した制御を行うことが可能になるほか、各電動機（４）を冷却すべき電動機冷却手段（１）毎の風量を制御することが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、電動機冷却手段（１）のエネルギー浪費を抑制することが可能になるため、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システム（１００）を提供することが可能になる。

上記第１の本発明において、さらに、巻線（７）の温度を検出すべき温度検出手段（９）が備えられていれば、制御装置により算出される巻線（７）の温度と、実際に検出される巻線の温度との差を比較することで、巻線（７）の温度が過度に上昇した電動機（４）の異常を監視することが容易になる。したがって、かかる構成とすることで、上記効果に加え、電動機の異常を監視することが可能な、電動機冷却手段の風量制御システム（１００）を提供することが可能になる。

加えて、上記第１の本発明において、制御式として式１を利用すれば、かかる式１は、巻線（７）の温度Ｔ_ｍと、外気温度Ｔ_０と、電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳと、電動機冷却手段（１）の風量Ｑとの関係を精度良く関係付けた式であるため、各電動機（４）を冷却すべき各電動機冷却手段（１）の風量を適当な量に制御することが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、電動機冷却手段（１）のエネルギー浪費を抑制することが可能になるため、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システム（１００）を提供することが可能になる。

第２の本発明によれば、巻線（７）の温度Ｔ_ｍ、温度検出手段（６）によって検出される外気温度Ｔ_０、及び、電流検出手段（８）による検出結果を介して算出される電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳ等の関係を精度良く関係付けた式１を用いて、電動機冷却手段（１）の風量が制御されるので、各電動機（４）を冷却すべき各電動機冷却手段（１）の風量を、過不足のない量に制御することが可能になる。したがって、第２の本発明によれば、電動機冷却手段（１）のエネルギー浪費を抑制することが可能になるため、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御方法を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、鉄鋼用プラントで使用される大型直流機や交流機等を冷却する冷却手段の風量制御システム、及び、風量制御方法について記述するが、本発明を適用可能な電動機はこれらの電動機に限定されるものではなく、他力ファンにより強制冷却される電動機であれば、他の電動機であっても良い。

図１は、本発明の電動機冷却手段の風量制御システム（以下において、単に「風量制御システム」と記述する。）の構成例を示す概略図である。図示のように、電動機４は、冷却ファン１から風を送られることにより、冷却される。冷却ファン１は、駆動手段としての冷却ファン用電動機２により駆動され、かかる冷却ファン用電動機２は駆動手段としてのインバータ３から電力を供給されることにより駆動している。そして、電流検出手段８による電動機４の負荷情報の検出結果、及び、温度検出手段６による外気温度の検出結果が制御手段５へと送られる。なお、電動機４に備えられる巻線７の温度は、温度検出手段９により、検出されている。

本発明にかかる制御手段５には、風量制御システム１００の動作制御を実行するＣＰＵ５１と、そのＣＰＵ５１に対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ５１は、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ５１に対する記憶装置は、例えば、風量制御システム１００の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ５２と、ＣＰＵ５１の作業領域として機能するＲＡＭ５３等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５２に記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、本発明の風量制御システム１００における制御手段５が機能する。

温度検出手段６により検出される外気温度４１に関するデータ、及び、電流検出手段８により検出される負荷電流４２に関するデータは、入力ポート５５を介して、入力信号としてＣＰＵ５１へと到達する。ＣＰＵ５１では、上記負荷電流４２を基に電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳが演算される。そして、演算されたＲＭＳ、上記外気温度４１、冷却ファン１の実際の風量Ｑ’（ｍ^３／ｈ）、及び、電動機４の仕様から求まるパラメータを、後述する式１へと代入する（上記Ｑ’の値は式１のＱへ代入する）ことにより、巻線７の温度Ｔ_ｍが予測演算される。そして、冷却ファン１から送風されて制御されるべき巻線７の制御後温度Ｔ_ｍ’を式１に代入することにより、電動機４へと送風すべき冷却ファン１の風量Ｑを算出する。このようにして算出された風量Ｑに関する情報は、さらに、ＣＰＵ５１においてインバータ３への周波数指令へと変換され、当該周波数指令が、出力ポート５６を介してインバータ３へと送られる。一方、ＣＰＵ５１では、温度検出手段９により検出された巻線温度と上記温度Ｔ_ｍとの差を比較し、これらの温度に一定以上の差がある場合には、警報出力部５７を介して警報を発する。

本発明にかかる制御手段５では、下記式１を用いて、巻線７の温度を算出する。

ここで、Ｔ_ｍは巻線７の温度（℃）、ｔ_ｓは電動機４の温度時定数、Ｔ_０は温度検出手段６によって検出される外気温度（℃）、ＲＭＳは電動機負荷電流二乗平方根平均値、Ｑは冷却ファン１の必要風量（ｍ^３／ｈ）、Ｑ_０は冷却ファン１の定格風量（ｍ^３／ｈ）、Ｔ_ｍ０は予め測定した電動機４の温度（℃）、Ｔ_ｌ０は予め測定した電動機４から排出される風の温度（℃）、及び、Ｔ_００は予め測定した電動機４の吸気温度（℃）である。これらのパラメータのうち、ｔ_ｓ、Ｑ_０、Ｔ_ｍ０、Ｔ_ｌ０、及び、Ｔ_００は、電動機４の仕様から求まるパラメータであり、例えば、出荷される前の電動機に１００％の電流を流してその時の巻線の温度上昇を測定する温度上昇試験等により計測することが可能である。

このように、式１を用いれば、巻線７の温度Ｔ_ｍを算出することが可能になる。そして、かかる式１に、巻線７の制御目標温度Ｔ_ｍ’を、再び代入することにより、巻線７の温度を当該温度Ｔ_ｍ’に制御する場合に必要とされる冷却ファン１の風量Ｑを算出することが可能になる。

上記式１を用いて算出された風量Ｑから、インバータ３へと送られる周波数が導出される過程について、以下に説明する。
冷却ファンの風量Ｑと冷却ファンの回転数Ｎ（ｒｐｍ）との間には比例関係が成立する。したがって、下記関係式により、冷却ファンの風量Ｑから冷却ファンの周波数Ｆ（Ｈｚ）を導出することが可能である。

ここで、Ｑは冷却ファン１の必要風量（ｍ^３／ｈ）、Ｑ_０は冷却ファン１の定格風量（ｍ^３／ｈ）、Ｎ_０は商用運転時の回転数（ｒｐｍ）、Ｐは電動機のポール数である。

本発明にかかるＣＰＵ５１では、上記式１により算出された風量Ｑを上記式３へ代入することにより、冷却ファンの回転数Ｎが算出され、さらに、式３により算出された回転数Ｎを上記式４へと代入することにより、周波数Ｆが算出される。このようにして算出された周波数Ｆに関する情報（例えば、０〜５０Ｈｚ等のデータ）は、さらに、ＲＯＭ５２に備えられるプログラム・データを基に、ＣＰＵ５１で、例えば、０〜１０Ｖ等、若しくは４〜２０ｍＡ等のデータへと変換（工学値変換）される。そして、変換されたデータが制御手段５の出力ポート５６を介してインバータ３へと出力され、当該インバータ３及び冷却ファン用電動機２を介して、冷却ファン１の風量Ｑが制御される。

このように、本発明によれば、式１を用いることで、冷却ファン１から送り出される実際の風量Ｑ’から巻線７の温度Ｔ_ｍを予測可能である。そして、巻線７の制御目標温度Ｔ_ｍ’を上記式１へ代入することにより、冷却ファン１から送り出されるべき最適な風量Ｑを算出可能であり、こうして得られた風量Ｑを用いて冷却ファン１の動作を制御することが可能になる。すなわち、上記構成を備える本発明の電動機冷却手段の風量制御システムとすることで、冷却ファンによるエネルギーの浪費を抑制することが可能になり、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システムを提供することが可能になる。

加えて、図１に示す構成とすれば、温度検出手段９により検出される巻線７の温度と、上記式１により算出される巻線７の温度Ｔ_ｍ（又はＴ_ｍ’）との差（以下において、「閾値」と記述する。）が一定以上（例えば、２０℃以上）である場合に、警報が発せられる。そのため、上記式１により算出される風量Ｑの風を送っても温度が低下しない、電動機４の状況を把握することが可能になる。一般に、電動機の汚損が著しく、電動機内のエアーダクトが完全に詰まる等の異常が存在すると、電動機に風を送っても冷却することが困難になる。すなわち、上記のように、巻線７の温度を検知する温度検出手段９を備える構成とすることで、電動機４の異常を検知することが可能な、電動機冷却手段の風量制御システム１００を提供することが可能になる。

ここで、本発明において、上記閾値は、２０℃に限定されるものではなく、温度検出手段９の異常診断という観点から、例えば、０〜９０℃の範囲で適宜設定することができる。

なお、上記説明では、電動機の温度を検出すべき温度検出手段が備えられている形態について記述したが、かかる温度検出手段を備えない構成であっても、電動機冷却手段の風量を制御可能であるため、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御システムを提供することが可能になる。

また、上述のように、式１を用いて電動機冷却手段の風量を制御すれば、電動機冷却手段の風量を最適な量に制御することが可能になるため、エネルギーの浪費を抑制することが可能になる。したがって、冷却ファンの風量制御方法を上記方法とすることにより、省エネルギー効果を得ることが可能な電動機冷却手段の風量制御方法を提供することが可能になる。

上記説明では、巻線の制御目標温度から冷却ファンの風量を算出する際にも上記式１を用いる形態について記述したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。上記制御手段の計算負荷を軽減する等の観点からは、上記式１及び式３から予め下記の簡易式５を導出しておき、かかる式５に上記温度Ｔ_ｍ’を代入することにより、風量Ｑを算出しても良い。

ここで、式５におけるＮ_１、α、及びβと、上記Ｑ、Ｑ_０、Ｔ_ｍ０、Ｔ_ｌ０、及びＴ_００との間には、それぞれ、以下の関係が成り立つ。

ここで、Ｐ_０は定格運転時における冷却ファンの伝熱流（Ｗ）、Ｐは必要風量Ｑを送る場合における冷却ファンの伝熱流（Ｗ）である。

１．予測精度評価試験
上記式１を用いて算出した巻線の温度Ｔｍと、温度検出手段９により検出した巻線の温度との関係を、図２（ａ）と図２（ｂ）に示す。（ａ）は直流機のケース、（ｂ）は交流機のケースである。図２（ａ）、（ｂ）より、本発明にかかる式１によれば、巻線の温度を精度良く予測可能であることが分かる。

２．省エネルギー評価試験
上記式１により算出される量の風を冷却ファンから送ることにより、電動機の温度を一定（９０℃）に制御し、当該制御時における省エネルギー量を評価した。ＲＭＳ＝１００％と仮定した場合における、冷却ファンの風量と外気温度との関係を図３に示す。また、当該試験で使用した電動機の仕様を表１にあわせて示す。なお、ＲＭＳ＝１００％とは、１００％の電流が流れて連続運転されている状態を意味している。ここで、図３の縦軸である風量（％）は、表１に示す各電動機の温度を一定（９０℃）に制御する場合に必要とされる、冷却ファンの定格風量（表１参照）に対する風量の割合（％）を意味している。

上記表１において、必要風量とは、ＲＭＳ＝１００％の場合に各電動機の温度を一定（９０℃）に保つ際に、冷却ファンから各電動機へと送る必要がある風量を意味している。

図３より、電動機毎に省エネルギー量（省エネルギー電力（ｋＷ））が異なることがわかる。これは、電動機毎の温度上昇特性差や冷却ファンの能力等の影響によるものだと考えられる。したがって、本発明により十分な省エネルギー効果を得るという観点からは、冷却ファン毎の吸気温度（外気温度）を温度検出手段により検出するとともに、上記式１を用いて電動機毎の巻線温度を予測することが好ましい。
なお、省エネルギー電力Ｅは、下記式９により導出することができる。

ここで、Ｅ１は従来の冷却ファンにおける動力（ｋＷ）、Ｅ２は省エネルギー後の冷却ファン動力（ｋＷ）、Ｗは省エネルギー後風量（％）であり、従来の冷却ファンにおける動力とは定格（商用）運転時の消費電力を、省エネルギー後の冷却ファン動力とは回転数制御（ＩＮＶ）運転時の消費電力を、省エネルギー後風量とは外気温度に応じた必要風量を、それぞれ意味している。そして、Ｗは、図３の外気温度に応じた必要風量（％）から読み取ることができる。

なお、図３では、便宜上、ＲＭＳ＝１００％と仮定して省エネルギー量を評価しているが、実際の操業時におけるＲＭＳは１００％未満（例えば、ＲＭＳ＝２０〜６０％程度）である。したがって、実際の操業時には、図３の場合よりもＲＭＳの値が小さく、巻き線の発熱量が小さいため、図３よりも多くの省エネルギー効果が得られると考えられる。

上述のように、電動機毎に省エネルギー量が異なるため、本発明の省エネルギー効果を最大限に得るという観点からは、電動機毎に外気温度を検出し、当該電動機を冷却すべき冷却ファン毎の風量を算出することが好ましい。一方で、省エネルギー効果とシステム構築の経済性とを両立させるという観点からは、複数配置される冷却ファンのうちその外気温度が最高となる箇所の温度のみを用いてシステムに備えられる全冷却ファンの風量を制御する等の形態としても良く、かかる形態も本発明の一形態とすることが可能である。

３．電動機監視試験
図４に、温度検出手段９による、巻線温度の検出結果を示す。図４の縦軸は検出された巻線温度（℃）、横軸は、時間を示している。なお、上記式１により予測される、本試験にかかる巻線温度は、約４０℃であった。また、図中の「ＯＨ実施」とは、オーバーホールの実施を意味しており、かかる時点で電動機を水や洗浄材で洗う洗浄オーバーホールを実施することにより、電動機に付着した汚れを除去した。

図４より、ＯＨ実施前の巻線温度は約７０℃程度であったのに対し、ＯＨ実施後の巻線温度は約４０℃程度であった。すなわち、図４におけるＯＨ実施前の巻線は、上記式１により算出される巻線温度と、温度検出手段９により検出される温度との差が３０℃程度であったことを意味している。ＯＨ実施時に、かかる電動機を解体したところ、当該電動機は汚損が著しく、電動機内のエアーダクト（冷却風を貫通させる部分）が略完全に閉塞され、所定の風量を冷却ファンから送っても、電動機温度が低下し難い状況であった。そして、ＯＨ実施後には上記汚損が除去され、冷却ファンによる冷却が正常に機能した結果、ＯＨ実施後の巻線温度は約４０℃となった。したがって、電動機監視試験により、例えば、上記閾値を２０℃程度に設定すれば、汚損が著しく、予測通りに温度が低下しない電動機の異常を認識可能であることが分かる。したがって、巻線の温度を検出する温度検出手段を備える電動機冷却手段の風量制御システムとすることで、電動機の異常を監視可能であることが確認された。

本発明の電動機冷却手段の風量制御システムの構成例を示す概略図である。 直流機における巻線の温度の予測値と、温度検出手段により検出される巻線の温度との関係を示す図である。 交流機における巻線の温度の予測値と、温度検出手段により検出される巻線の温度との関係を示す図である。 冷却ファンの風量と外気温度との関係を示す図である。 温度検出手段による巻線温度の検出結果を示す図である。

符号の説明

１ 冷却ファン（電動機冷却手段）
２ 冷却ファン用電動機（駆動手段）
３ インバータ（駆動手段）
４ 電動機
５ 制御手段
６、９ 温度検出手段
７ 巻線
８ 電流検出手段
１００ 電動機冷却手段の風量制御システム

Claims (4)

1. 巻線を備える電動機と、該電動機を冷却すべき電動機冷却手段と、該電動機冷却手段を駆動すべき駆動手段と、該駆動手段の動作を制御すべき制御手段とを備える電動機冷却手段の風量制御システムであって、
   外気温度を検出すべき温度検出手段と、前記巻線の負荷電流を検出すべき電流検出手段とを備え、
   前記駆動手段の動作は、複数の項からなる制御式を介して制御され、該制御式には、パラメータとして、前記巻線の温度、前記電動機の温度時定数、前記温度検出手段により検出される外気温度、前記電流検出手段により検出される電流値を用いて算出可能な電動機負荷電流二乗平方根平均値ＲＭＳ、及び、前記電動機冷却手段の風量、が含まれることを特徴とする、電動機冷却手段の風量制御システム。
2. 前記巻線の温度を検出すべき温度検出手段がさらに備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の電動機冷却手段の風量制御システム。
3. 前記制御式が下記式１であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電動機冷却手段の風量制御システム。
   

   

   Ｔ_ｍ：巻線の温度（℃） Ｔ_０：外気温度（℃）
   ＲＭＳ：電動機負荷電流二乗平方根平均値
   Ｑ_０：商用運転時における電動機冷却手段の風量（ｍ^３／ｈ）
   Ｑ ：電動機冷却手段の出力風量（ｍ^３／ｈ）
   Ｔ_ｍ０：予め測定した電動機の温度（℃）
   Ｔ_ｌ０：予め測定した電動機の排風温度（℃）
   Ｔ_００：予め測定した電動機の吸気温度（℃）
   ｔ_ｓ：電動機の温度時定数
4. 巻線を備える電動機を冷却すべき電動機冷却手段の風量を制御する、電動機冷却手段の風量制御方法であって、
   前記電動機の負荷電流は電流検出手段により検出されるとともに、外気温度は温度検出手段により検出され、
   前記電動機冷却手段は、制御手段により動作を制御される駆動手段を介して駆動され、該駆動手段の動作が、複数の項からなる下記式１を用いて制御されることを特徴とする、電動機冷却手段の風量制御方法。
   

   

   Ｔ_ｍ：巻線の温度（℃） Ｔ_０：外気温度（℃）
   ＲＭＳ：電動機負荷電流二乗平方根平均値
   Ｑ_０：商用運転時における電動機冷却手段の風量（ｍ^３／ｈ）
   Ｑ ：電動機冷却手段の出力風量（ｍ^３／ｈ）
   Ｔ_ｍ０：予め測定した電動機の温度（℃）
   Ｔ_ｌ０：予め測定した電動機の排風温度（℃）
   Ｔ_００：予め測定した電動機の吸気温度（℃）
   ｔ_ｓ：電動機の温度時定数

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