JP2010093970A - 回生抵抗温度表示装置、その方法、および、モータ装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】回生抵抗を備えていても安全に取り扱い可能なモータ装置の提供。
【解決手段】モータ装置１の回生抵抗１５の温度を表示する回生抵抗温度表示装置１６は、熱電モジュール２１にて、回生抵抗１５で発生する回生電力消費時の熱を、回生抵抗１５の温度に対応する電力に変換する。そして、回生抵抗温度表示装置１６の電力供給部２２は、熱電モジュール２１で変換された電力を利用して、表示部２３の赤色ＬＥＤ２３２を発光させることで回生抵抗１５の温度を表示する。このため、モータ装置１の電源が切られた場合でも、表示部２３で回生抵抗１５の温度が表示され、作業者に回生抵抗１５が危険か否かを区別させることができ、モータ装置１を安全に取り扱わせることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの回生電力を消費する回生抵抗の温度を表示する回生抵抗温度表示装置、その方法、および、回生抵抗温度表示装置を備えたモータ装置に関する。

従来、モータが回生運転状態になったときに、このモータの回生抵抗やモータ近傍を冷却する構成が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１に記載のものは、モータに接続された母線電圧に基づいてモータが回生動作中であると判定すると、回生電力を利用してペルチェ素子を動作させることでモータ近傍を冷却する構成が採られている。
特許文献２に記載のものは、Ｘ線ＣＴ装置のサーボアンプに接続された回生抵抗を、その下面が床面に接触するように配置して、回生抵抗の熱を床面に放出させる構成が採られている。

特開平９−８４３０２号公報 特開２００４−２１５７４１号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２のような構成では、例えば保守点検などの際に電源を切った場合、回生抵抗の温度が高くて危険なのか否かを区別できず、安全に取り扱えないおそれがあるという問題点がある。

本発明の目的は、このような実情などに鑑みて、回生抵抗を備えた機器を安全に取り扱い可能な回生抵抗温度表示装置、その方法、および、回生抵抗温度表示装置を備えたモータ装置を提供することである。

本発明の回生抵抗温度表示装置は、モータの回生電力を消費する回生抵抗の温度を表示する回生抵抗温度表示装置であって、表示部と、前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を、この熱の温度に対応する電力に変換する熱電変換部と、この熱電変換部で変換された前記電力を前記表示部に供給して、前記回生抵抗の温度を前記表示部で表示させる電力供給部と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、回生抵抗での回生電力の消費時に発生する熱を、この熱に対応する電力に変換して、この電力を表示部に供給することで回生抵抗の温度を表示させる。
このため、回生抵抗を備えた機器の電源が切られた場合でも、回生抵抗の温度表示により危険か否かを区別させることができ、機器を安全に取り扱わせることができる。

本発明の回生抵抗温度表示装置では、前記表示部は、発光素子を備えている構成が好ましい。
また、本発明の回生抵抗温度表示装置では、前記発光素子は、発光ダイオードである構成が好ましい。
これらの発明によれば、例えば電球などと比べて耐久性が高い発光素子や発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることにより、表示部の長寿命化を図ることができる。

本発明の回生抵抗温度表示装置では、前記表示部は、電気的に並列に接続された複数の発光素子を備えており、この複数の発光素子は、発光するための供給電力量が異なる値に設定されている構成が好ましい。
この発明によれば、発光するための供給電力量（以下、発光電力量と称す）が異なる複数の発光素子を並列に接続することで、回生抵抗の温度の高さにより、つまり発光素子に供給される電力量の多さにより、発光する発光素子の個数を異ならせることができる。したがって、発光している発光素子の個数により、温度の高さを段階的に認識させることができる。

本発明のモータ装置は、モータと、このモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの回生電力を消費する回生抵抗と、この回生抵抗の温度を表示する上述の回生抵抗温度表示装置と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、上述の回生抵抗温度表示装置と同様の作用効果を奏することが可能なモータ装置を提供できる。

本発明のモータ装置では、前記電力供給部は、前記モータ駆動部と電気的に独立して設けられている構成が好ましい。
この発明によれば、電力供給部とモータ駆動部とを電気的に独立させているため、表示部を駆動するための電源を外部から供給する必要がなく外部との配線が不要となる。

本発明の回生抵抗温度表示方法は、表示部を用い、前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を、この熱の温度に対応する電力に変換する熱電変換工程と、この熱電変換工程で変換された前記電力を前記表示部に供給して、前記回生抵抗の温度を前記表示部で表示させる電力供給工程と、を実施することを特徴とする。
以上の発明によれば、上述の回生抵抗温度表示装置と同様の作用効果を奏することができる。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、回生抵抗温度表示装置および回生抵抗を示す正面図である。図３は、回生抵抗温度表示装置および回生抵抗を示す側面図である。図４は、熱電モジュールの発電特性を示すグラフである。図５は、各ＬＥＤの電圧電流特性を示すグラフである。

［モータ装置の構成］
図１に示すモータ装置１は、図示しない工作機械、一般機械、搬送装置などに取り付けられる。このモータ装置１は、コンバータ１１と、平滑コンデンサ１２と、モータ駆動部１３と、モータ１４と、回生抵抗１５と、回生抵抗温度表示装置１６と、を備えている。

コンバータ１１は、図示しない入力端子が三相交流電源２に接続され、図示しない出力端子が平滑コンデンサ１２の図示しない両端子に接続されている。このコンバータ１１は、三相交流電源２からの交流電力を直流電力に変換して、出力端子から出力する。
平滑コンデンサ１２は、コンバータ１１からの直流電力を充電して、充電量が所定量以上になったら直流電力を放電する。
モータ駆動部１３は、図示しない入力端子がコンバータ１１と平滑コンデンサ１２との接続点に接続され、図示しない出力端子がモータ１４に接続されている。このモータ駆動部１３は、平滑コンデンサ１２で放電された直流電力をモータ１４を駆動させるための電力に変換してモータ１４へ供給する。
モータ１４は、モータ駆動部１３から供給される電力で駆動する。また、モータ１４は、減速時に回生電力を発生させモータ駆動部１３へ出力する。
回生抵抗１５は、図示しない両端子が平滑コンデンサ１２とモータ駆動部１３との接続点に接続されている。そして、回生抵抗１５は、モータ駆動部１３を介してモータ１４から出力される回生電力を消費して熱を発生させる。
回生抵抗温度表示装置１６は、回生抵抗１５の温度を表示する。この回生抵抗温度表示装置１６は、熱電変換部としての熱電モジュール２１と、電力供給部２２と、表示部２３と、を備えている。

ここで、図２および図３に基づいて、回生抵抗１５、熱電モジュール２１、表示部２３の形状、および、配置関係について説明する。
図２および図３に示すように、回生抵抗１５は、略長方形板状に形成されている。
熱電モジュール２１は、例えば図示しないｐ型熱電材料とｎ型熱電材料とを交互に直列接続することで、回生抵抗１５よりも薄くかつ小さい略長方形板状に形成されている。この熱電モジュール２１は、回生抵抗１５の一面に取り付けられている。具体的には、熱電モジュール２１の第１の取付面２１１に回生抵抗１５が取り付けられている。
表示部２３は、例えば透明の光透過性を有するケース２３１を備えている。このケース２３１は、熱電モジュール２１よりも小さい略長方形箱状に形成され、熱電モジュール２１の第２の取付面２１２に取り付けられている。

次に、図１に基づいて、熱電モジュール２１、電力供給部２２、および、表示部２３の電気的な接続関係、および、機能について説明する。
熱電モジュール２１は、図示しない出力端子が電力供給部２２に接続されている。そして、熱電モジュール２１は、図４に示すような発電特性を有し、回生抵抗１５で発生した熱で第１の取付面２１１が温められると、この第１の取付面２１１と第２の取付面２１２との温度差に対応する電力、つまり回生抵抗１５の温度に対応する電力を電力供給部２２へ出力する。
電力供給部２２は、２個の表示側端子を有している。この電力供給部２２は、熱電モジュール２１からの電力により駆動し、回生抵抗１５の温度に対応する電圧を表示側端子間に印加する。

表示部２３は、ケース２３１内に設けられた、赤色ＬＥＤ２３２と、第１〜第３の抵抗器Ｒ１〜Ｒ３と、を備えている。
赤色ＬＥＤ２３２は、図５に示すような電圧電流特性を有し、約２Ｖの印加電圧で赤色に発光する。なお、以下において、赤色ＬＥＤ２３２が発光する最低電圧値を発光電力供給量としての赤色発光電圧値と称す。
第１の抵抗器Ｒ１の一端には、電力供給部２２の一方の表示側端子が接続されており、他端には、第２の抵抗器Ｒ２の一端が接続されている。第２の抵抗器Ｒ２の他端には、赤色ＬＥＤ２３２のアノードが接続されている。第１，第２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続点には、第３の抵抗器Ｒ３の一端が接続されている。第３の抵抗器Ｒ３の他端には、赤色ＬＥＤ２３２のカソードが接続されている。第３の抵抗器Ｒ３と赤色ＬＥＤ２３２の接続点には、電力供給部２２の他方の表示側端子が接続されている。
そして、上述のように接続された第１〜第３の抵抗器Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値は、回生抵抗１５の温度が例えば接触すると危険な温度（例えば１００℃）となったときに、熱電モジュール２１および電力供給部２２を介して赤色ＬＥＤ２３２に印加される電圧が赤色発光電圧値となり、赤色ＬＥＤ２３２が発光するように設定されている。
ここで、電力供給部２２を駆動するための電力は、熱電モジュール２１のみから供給されている。また、モータ１４を駆動するための電力は、モータ駆動部１３などを介して三相交流電源２のみから供給されている。つまり、電力供給部２２と、モータ駆動部１３とは電気的に独立して設けられている。

［モータ装置の動作］
次に、モータ装置１の動作について説明する。
まず、モータ装置１のモータ１４が例えば減速して回生抵抗１５に回生電力が流れると、回生抵抗１５は、図１に示すように、この回生電力を消費して放熱する。熱電モジュール２１は、回生抵抗１５が放熱すると、この放熱温度に対応する量の電力を電力供給部２２へ出力する。そして、電力供給部２２は、回生抵抗１５の温度に対応する電圧を表示部２３に印加する。表示部２３の赤色ＬＥＤ２３２は、印加電圧が赤色発光電圧値以上となったときに発光し、赤色発光電圧値未満のときには発光しない。このため、例えばモータ装置１の三相交流電源２からの電源の供給を停止した場合（モータ装置１の電源を切った場合）でも、表示部２３の赤色ＬＥＤ２３２により回生抵抗１５の温度が表示され、作業者に回生抵抗１５が危険か否かを区別させることができる。

［実施形態の作用効果］
以上の一実施形態によれば、以下の作用効果が期待できる。

（１）モータ装置１の回生抵抗１５の温度を表示する回生抵抗温度表示装置１６は、熱電モジュール２１にて、回生抵抗１５で発生する回生電力消費時の熱を、回生抵抗１５の温度に対応する電力に変換する。そして、回生抵抗温度表示装置１６の電力供給部２２は、熱電モジュール２１で変換された電力を利用して、表示部２３の赤色ＬＥＤ２３２を発光させることで回生抵抗１５の温度を表示する。
このため、モータ装置１の電源が切られた場合でも、表示部２３で回生抵抗１５の温度が表示され、作業者に回生抵抗１５が危険か否かを区別させることができ、モータ装置１を安全に取り扱わせることができる。さらに、モータ１４の回生電力を有効に利用できる。また、回生抵抗１５に、カバーがついていない場合でも、安全に取り扱わせることができる。

（２）温度表示する構成として電球と比べて耐久性が高い赤色ＬＥＤ２３２を適用しているため、表示部２３の長寿命化を図ることができる。また、モータ装置１の周囲が暗い場合でも、回生抵抗１５の温度を作業者に認識させることができる。

（３）電力供給部２２とモータ駆動部１３とを電気的に独立させているため、表示部２３を駆動するための電源を外部から供給する必要がなく外部との配線が不要となる。

［変形例］
本発明は前述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

すなわち、赤色ＬＥＤ２３２の代わりに電球を設けてもよい。さらに、熱電モジュール２１からの電力量に基づいて回生抵抗１５の温度を検出する温度センサを設け、熱電モジュール２１からの電力を利用して、温度センサで検出した温度を数字や記号で表す表示部としてもよい。また、赤色ＬＥＤ２３２の代わりに、図５に示す電圧電流特性を有する赤外線ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを適用してもよい。

また、図６に示すようなモータ装置１Ａとしてもよい。このモータ装置１Ａは、回生抵抗温度表示装置１６の代わりに回生抵抗温度表示装置１６Ａを有している。回生抵抗温度表示装置１６Ａは、熱電モジュール２１と、電力供給部２２と、表示部２３Ａと、を備えている。
表示部２３Ａは、ケース２３１内に設けられた、赤色ＬＥＤ２３２と、黄色ＬＥＤ２３３と、青色ＬＥＤ２３４と、第４〜第８の抵抗器Ｒ４〜Ｒ８と、を備えている。
各ＬＥＤ２３２，２３３，２３４は、図５に示すような電圧電流特性を有している。黄色ＬＥＤ２３３は、約１．８Ｖの印加電圧で黄色に発光し、青色ＬＥＤ２３４は、約４．１Ｖの印加電圧で青色に発光する。なお、以下において、黄色ＬＥＤ２３３および青色ＬＥＤ２３４が発光する最低電圧値を、発光電力供給量としての黄色発光電圧値および青色発光電圧値とそれぞれ称す。

第４の抵抗器Ｒ４の一端には、電力供給部２２の一方の表示側端子が接続されており、他端には、第５の抵抗器Ｒ５の一端が接続されている。第５の抵抗器Ｒ５の他端には、黄色ＬＥＤ２３３のアノードが接続されている。第４，第５の抵抗器Ｒ４，Ｒ５の接続点には、第６の抵抗器Ｒ６の一端が接続されている。
第４〜第６の抵抗器Ｒ４〜Ｒ６の接続点には、第７，第８の抵抗器Ｒ７，Ｒ８の一端が、第５の抵抗器Ｒ５と電気的に並列に接続されている。そして、第７の抵抗器Ｒ７の他端には、赤色ＬＥＤ２３２のアノードが接続され、第８の抵抗器Ｒ８の他端には、青色ＬＥＤ２３４のアノードが接続されている。各ＬＥＤ２３２〜２３４のカソードと第６の抵抗器Ｒ６の他端とには、電力供給部２２の他方の表示側端子が接続されている。
つまり、第５の抵抗器Ｒ５と黄色ＬＥＤ２３３から構成される第１の発光回路、第７の抵抗器Ｒ８と赤色ＬＥＤ２３２から構成される第２の発光回路、第８の抵抗器Ｒ８と青色ＬＥＤ２３４から構成される第３の発光回路、第６の抵抗器Ｒ６に、それぞれ印加される電圧が等しくなる構成を有している。
そして、上述のように接続された第４〜第８の抵抗器Ｒ４〜Ｒ８の抵抗値は、各ＬＥＤ２３２〜２３４の発光状態が以下の状態になるように設定されている。

・回生抵抗１５の温度が接触すると危険な第１の温度となったとき：
各ＬＥＤ２３２〜２３４に印加される電圧が黄色発光電圧値と略等しくなり、黄色ＬＥＤ２３３のみが発光し、赤色ＬＥＤ２３２および青色ＬＥＤ２３４が発光しない。
・回生抵抗１５の温度が第１の温度よりも高い第２の温度となったとき：
各ＬＥＤ２３２〜２３４に印加される電圧が赤色発光電圧値と略等しくなり、黄色ＬＥＤ２３３および赤色ＬＥＤ２３２が発光し、青色ＬＥＤ２３４のみが発光しない。
・回生抵抗１５の温度が第１，第２の温度よりも高い第３の温度となったとき：
各ＬＥＤ２３２〜２３４に印加される電圧が青色発光電圧値と略等しくなり、黄色ＬＥＤ２３３、赤色ＬＥＤ２３２、青色ＬＥＤ２３４の全てが発光する。

このような構成にすれば、発光している各ＬＥＤ２３２〜２３４の個数により、回生抵抗１５の温度の高さを段階的に認識させることができる。さらに、異なる発光色のＬＥＤを用いているため、回生抵抗１５の温度を直感的に認識させることができる。なお、各ＬＥＤ２３２〜２３４のうち２個のみを設けてもよい。さらには、各ＬＥＤ２３２〜２３４、図５に示す電圧電流特性を有する赤外線ＬＥＤ、青色ＬＥＤを任意の組合せで適用してもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、モータの回生電力を消費する回生抵抗の温度を表示する回生抵抗温度表示装置、その方法、および、回生抵抗温度表示装置を備えたモータ装置に利用できる。

本発明の一実施形態に係るモータ装置の概略構成を示すブロック図である。 前記一実施形態における回生抵抗温度表示装置および回生抵抗を示す正面図である。 前記一実施形態における回生抵抗温度表示装置および回生抵抗を示す側面図である。 前記一実施形態における熱電モジュールの発電特性を示すグラフである。 前記一実施形態における各ＬＥＤの電圧電流特性を示すグラフである。 本発明の変形例に係るモータ装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ…モータ装置
１３…モータ駆動部
１４…モータ
１５…回生抵抗
１６，１６Ａ…回生抵抗温度表示装置
２１…熱電変換部としての熱電モジュール
２２…電力供給部
２３，２３Ａ…表示部
２３２…赤色ＬＥＤ
２３３…黄色ＬＥＤ
２３４…青色ＬＥＤ

Claims (7)

1. モータの回生電力を消費する回生抵抗の温度を表示する回生抵抗温度表示装置であって、
   表示部と、
   前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を、この熱の温度に対応する電力に変換する熱電変換部と、
   この熱電変換部で変換された前記電力を前記表示部に供給して、前記回生抵抗の温度を前記表示部で表示させる電力供給部と、
   を備えていることを特徴とする回生抵抗温度表示装置。
2. 請求項１に記載の回生抵抗温度表示装置において、
   前記表示部は、発光素子を備えている
   ことを特徴とする回生抵抗温度表示装置。
3. 請求項２に記載の回生抵抗温度表示装置において、
   前記発光素子は、発光ダイオードである
   ことを特徴とする回生抵抗温度表示装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の回生抵抗温度表示装置において、
   前記表示部は、電気的に並列に接続された複数の発光素子を備えており、
   この複数の発光素子は、発光するための供給電力量が異なる値に設定されている
   ことを特徴とする回生抵抗温度表示装置。
5. モータと、
   このモータを駆動するモータ駆動部と、
   前記モータの回生電力を消費する回生抵抗と、
   この回生抵抗の温度を表示する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回生抵抗温度表示装置と、
   を備えていることを特徴とするモータ装置。
6. 請求項５に記載のモータ装置において、
   前記電力供給部は、前記モータ駆動部と電気的に独立して設けられている
   ことを特徴とするモータ装置。
7. モータの回生電力を消費する回生抵抗の温度を表示する回生抵抗温度表示方法であって、
   表示部を用い、
   前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を、この熱の温度に対応する電力に変換する熱電変換工程と、
   この熱電変換工程で変換された前記電力を前記表示部に供給して、前記回生抵抗の温度を前記表示部で表示させる電力供給工程と、
   を実施することを特徴とする回生抵抗温度表示方法。

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