JP3326918B2 - 水中可変速ポンプ - Google Patents
水中可変速ポンプInfo
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- JP3326918B2 JP3326918B2 JP28301793A JP28301793A JP3326918B2 JP 3326918 B2 JP3326918 B2 JP 3326918B2 JP 28301793 A JP28301793 A JP 28301793A JP 28301793 A JP28301793 A JP 28301793A JP 3326918 B2 JP3326918 B2 JP 3326918B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- pump
- variable speed
- control circuit
- submersible
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中ポンプに関わり、
特にモータの可変速制御が容易で遠隔操作に適し、制御
回路とパワー半導体の冷却効率が良い水中可変速モータ
ポンプに関わる。
特にモータの可変速制御が容易で遠隔操作に適し、制御
回路とパワー半導体の冷却効率が良い水中可変速モータ
ポンプに関わる。
【０００２】
【従来の技術】水中ポンプに要求される機能として、例
えば深井戸用のものに関して言えば、極細径対応のモー
タの要求を満たすため、モータの高速回転化があげられ
る。さらに、半導体素子によるインバータ技術の進歩に
よりモータの可変速制御の要求が高まっている。
えば深井戸用のものに関して言えば、極細径対応のモー
タの要求を満たすため、モータの高速回転化があげられ
る。さらに、半導体素子によるインバータ技術の進歩に
よりモータの可変速制御の要求が高まっている。
【０００３】従来の水中ポンプとしては特開昭55−8129
8 号公報に述べられている様に、駆動モータ，ポンプ及
び位置検出センサが一体化された構造となっている。こ
の構造の水中モータを可変速制御するためには、インバ
ータ回路および制御回路を、ポンプ外部に設置する必要
があり、モータを駆動するための大電流を外部からのケ
ーブルを通して供給しなければならない。このため、ス
イッチング時の誘導ノイズが発生しやすく、それをさけ
るためには、配線を短くするか太くするか、スナバ回路
を入れる必要があった。そのため、水中ポンプは遠隔操
作がしにくいという問題があった。またインバータ回路
または制御回路には放熱板を取り付けねばならず、制御
部の体積が大きいという問題があった。
8 号公報に述べられている様に、駆動モータ，ポンプ及
び位置検出センサが一体化された構造となっている。こ
の構造の水中モータを可変速制御するためには、インバ
ータ回路および制御回路を、ポンプ外部に設置する必要
があり、モータを駆動するための大電流を外部からのケ
ーブルを通して供給しなければならない。このため、ス
イッチング時の誘導ノイズが発生しやすく、それをさけ
るためには、配線を短くするか太くするか、スナバ回路
を入れる必要があった。そのため、水中ポンプは遠隔操
作がしにくいという問題があった。またインバータ回路
または制御回路には放熱板を取り付けねばならず、制御
部の体積が大きいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はインバ
ータ回路，制御回路の放熱効果が大きく、モータの可変
速制御が可能で、遠隔操作が容易な水中モータポンプを
提供することにある。
ータ回路，制御回路の放熱効果が大きく、モータの可変
速制御が可能で、遠隔操作が容易な水中モータポンプを
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、インバータ回路と制御回路を水中モータポンプ内に
設置し、それらの回路部を、半導体素子の放熱効率が最
も高くなるように、ケーシングに密接して設置したもの
である。
め、インバータ回路と制御回路を水中モータポンプ内に
設置し、それらの回路部を、半導体素子の放熱効率が最
も高くなるように、ケーシングに密接して設置したもの
である。
【０００６】
【作用】インバータ部と制御回路を水中モータポンプ内
に設置することにより、外部からの駆動信号は、電源及
び低圧，小電流のロジックレベルの信号で良く、配線ケ
ーブルを太くする必要はなく、遠隔操作が容易である。
また水中にて使用することを考慮し、ポンプのケーシン
グに密着させて、パワー素子を設置すれば冷却効果が大
きく駆動ユニットを小型化できる。
に設置することにより、外部からの駆動信号は、電源及
び低圧，小電流のロジックレベルの信号で良く、配線ケ
ーブルを太くする必要はなく、遠隔操作が容易である。
また水中にて使用することを考慮し、ポンプのケーシン
グに密着させて、パワー素子を設置すれば冷却効果が大
きく駆動ユニットを小型化できる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を示す水中モータポン
プの断面図である。１は駆動モータの固定子、２は回転
子、３はポンプ、４はケーシング、５はシャフト、６は
駆動ユニット、７は電源ケーブルを示す。駆動モータは
高圧ブラシレスモータで、駆動ユニットは固定子１に電
力を供給すると、モータの回転子２が回転を開始する。
このとき、ユニット内の回転子位置検出センサにより相
切り換えのタイミングが駆動回路に伝えられる。図２
（ａ）は駆動ユニットの構成を示す。８はコンバータ、
９はワンチップインバータでインバータ回路とその制御
回路をモノリシック化した集積回路で、インバータ回路
部での発熱を効率良く冷却するため、パッケージのタブ
１０がユニットの金属部１１を介してポンプのケーシン
グに密着して接続されている。１２は回転子位置検出セ
ンサを示す。図２（ｂ）はモータを含めた駆動ユニット
のブロック図を示す。ワンチップインバータ９はインバ
ータ回路１３とその制御回路１４から構成されている。
インバータ回路に使用しているパワー半導体は、特に上
アーム駆動回路の消費パワーをおさえるため電圧駆動型
のＩＧＢＴを用いている。制御回路１４はＰＷＭ制御回
路１６，信号分配回路１５，下アーム駆動回路１７，上
アーム駆動回路１８、及び過電流検出回路１９から構成
されている。ＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖの電源が電源
ケーブル７によりモータ外部から供給され、コンバータ
８によりＤＣの高電圧１４０〜２８０Ｖ及び低電圧５〜
１５Ｖに変換され、それぞれインバータ回路と制御回路
に供給される。また制御回路に速度指令の電圧２０を供
給することによりＰＷＭ信号のdutyを制御し、任意にモ
ータの回転数を変えることができる。制御回路は、位置
検出センサ１２からのタイミングにより、インバータ回
路のオン，オフの制御信号を作成し、これに従ってイン
バータ回路はモータに電力を供給する。
る。図１は本発明の第１の実施例を示す水中モータポン
プの断面図である。１は駆動モータの固定子、２は回転
子、３はポンプ、４はケーシング、５はシャフト、６は
駆動ユニット、７は電源ケーブルを示す。駆動モータは
高圧ブラシレスモータで、駆動ユニットは固定子１に電
力を供給すると、モータの回転子２が回転を開始する。
このとき、ユニット内の回転子位置検出センサにより相
切り換えのタイミングが駆動回路に伝えられる。図２
（ａ）は駆動ユニットの構成を示す。８はコンバータ、
９はワンチップインバータでインバータ回路とその制御
回路をモノリシック化した集積回路で、インバータ回路
部での発熱を効率良く冷却するため、パッケージのタブ
１０がユニットの金属部１１を介してポンプのケーシン
グに密着して接続されている。１２は回転子位置検出セ
ンサを示す。図２（ｂ）はモータを含めた駆動ユニット
のブロック図を示す。ワンチップインバータ９はインバ
ータ回路１３とその制御回路１４から構成されている。
インバータ回路に使用しているパワー半導体は、特に上
アーム駆動回路の消費パワーをおさえるため電圧駆動型
のＩＧＢＴを用いている。制御回路１４はＰＷＭ制御回
路１６，信号分配回路１５，下アーム駆動回路１７，上
アーム駆動回路１８、及び過電流検出回路１９から構成
されている。ＡＣ１００Ｖまたは２００Ｖの電源が電源
ケーブル７によりモータ外部から供給され、コンバータ
８によりＤＣの高電圧１４０〜２８０Ｖ及び低電圧５〜
１５Ｖに変換され、それぞれインバータ回路と制御回路
に供給される。また制御回路に速度指令の電圧２０を供
給することによりＰＷＭ信号のdutyを制御し、任意にモ
ータの回転数を変えることができる。制御回路は、位置
検出センサ１２からのタイミングにより、インバータ回
路のオン，オフの制御信号を作成し、これに従ってイン
バータ回路はモータに電力を供給する。
【０００８】本実施例によれば、水中モータのケーシン
グの内部にインバータ回路と制御回路を設置しているの
で、外部からの供給信号は、ＡＣ電圧と速度指令信号の
みで良く、モータとインバータ間の配線長を短くできる
ので、スイッチング時の配線インダクタンスによる影響
を無視できるため、電源線を細くでき、遠隔操作が容易
な水中可変速モータを提供できる。ユニット内にマイコ
ンを内蔵すれば速度指令信号をマイコンから供給でき、
外部からの供給信号はＡＣ電圧のみとすることもでき
る。また、インバータ部のパワー半導体素子が、金属部
を介して、ポンプのケーシングに設置されているので、
水冷による冷却効果は大きい。図３，図４にモータの容
量が大きく、インバータ回路と制御回路をワンチップに
集積することが困難な場合の第２の実施例を示す。図３
は制御部を専用のドライバーIC9a，インバータ部を６ケ
のＩＧＢＴとダイオードのアレイで構成したものであ
る。図３（ａ）は駆動ユニットの構成を、同図（ｂ）は
そのブロック図を示す。また駆動ユニットはモータ室内
の上部に設置してもよい。
グの内部にインバータ回路と制御回路を設置しているの
で、外部からの供給信号は、ＡＣ電圧と速度指令信号の
みで良く、モータとインバータ間の配線長を短くできる
ので、スイッチング時の配線インダクタンスによる影響
を無視できるため、電源線を細くでき、遠隔操作が容易
な水中可変速モータを提供できる。ユニット内にマイコ
ンを内蔵すれば速度指令信号をマイコンから供給でき、
外部からの供給信号はＡＣ電圧のみとすることもでき
る。また、インバータ部のパワー半導体素子が、金属部
を介して、ポンプのケーシングに設置されているので、
水冷による冷却効果は大きい。図３，図４にモータの容
量が大きく、インバータ回路と制御回路をワンチップに
集積することが困難な場合の第２の実施例を示す。図３
は制御部を専用のドライバーIC9a，インバータ部を６ケ
のＩＧＢＴとダイオードのアレイで構成したものであ
る。図３（ａ）は駆動ユニットの構成を、同図（ｂ）は
そのブロック図を示す。また駆動ユニットはモータ室内
の上部に設置してもよい。
【０００９】図４は本発明の第３の実施例を示す断面図
である。駆動ユニットが、モータのポンプ側に設置され
ている。位置検出センサのみが、モータ側に設置してあ
る。駆動ユニットの内部の構成は、位置検出センサを除
き実施例１と同様である。本実施例によれば、駆動ユニ
ットがポンプ側におかれているため、ポンプが回転し始
めたときに生じる水流による冷却効果も加わるので、放
熱板が不要となり、ユニットが小型化できる。
である。駆動ユニットが、モータのポンプ側に設置され
ている。位置検出センサのみが、モータ側に設置してあ
る。駆動ユニットの内部の構成は、位置検出センサを除
き実施例１と同様である。本実施例によれば、駆動ユニ
ットがポンプ側におかれているため、ポンプが回転し始
めたときに生じる水流による冷却効果も加わるので、放
熱板が不要となり、ユニットが小型化できる。
【００１０】
【発明の効果】インバータ部と制御回路を水中モータポ
ンプ内に設置することにより、外部からの駆動信号は、
電源及び低圧，小電流のロジックレベルの信号で良く、
配線ケーブルを太くする必要はなくモータの可変速制御
の遠隔操作が容易である。また水中にて使用することを
考慮し、ポンプのケーシングに密着させて、パワー素子
を設置しているので冷却効果が大きく駆動ユニットを小
型化できる。
ンプ内に設置することにより、外部からの駆動信号は、
電源及び低圧，小電流のロジックレベルの信号で良く、
配線ケーブルを太くする必要はなくモータの可変速制御
の遠隔操作が容易である。また水中にて使用することを
考慮し、ポンプのケーシングに密着させて、パワー素子
を設置しているので冷却効果が大きく駆動ユニットを小
型化できる。
【図１】本発明の第１の実施例の水中モータポンプの断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の駆動ユニットの構成と
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例の駆動ユニットの構成と
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施例の水中モータポンプの断
面図である。
面図である。
１…モータの固定子、２…回転子、３…ポンプ、４…ケ
ーシング、５…シャフト、６…駆動ユニット、７…電源
ケーブル、８…コンバータ、９…ワンチップインバー
タ、９ａ…ドライバーＩＣ、９ｂ…ＩＧＢＴアレイ、９
ｃ…ディスクリートＭＯＳ、１０…パッケージのタブ、
１１…ユニットの金属部、１２…回転子位置検出セン
サ、１３…インバータ回路、１４…制御回路、１５…信
号分配回路、１６…ＰＷＭ制御回路、１７…下アーム駆
動回路、１８…上アーム駆動回路、１９…渦電流検出回
路、２０…速度指令電圧。
ーシング、５…シャフト、６…駆動ユニット、７…電源
ケーブル、８…コンバータ、９…ワンチップインバー
タ、９ａ…ドライバーＩＣ、９ｂ…ＩＧＢＴアレイ、９
ｃ…ディスクリートＭＯＳ、１０…パッケージのタブ、
１１…ユニットの金属部、１２…回転子位置検出セン
サ、１３…インバータ回路、１４…制御回路、１５…信
号分配回路、１６…ＰＷＭ制御回路、１７…下アーム駆
動回路、１８…上アーム駆動回路、１９…渦電流検出回
路、２０…速度指令電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松林 純 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社 日立製作所 リビング機器事 業部内 (56)参考文献 特開 昭55−81298（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229978（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−1700（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−83282（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 13/08 F04D 15/00
Claims (4)
- 【請求項１】ポンプ部分と駆動モータとが一体に構成さ
れ、該駆動モータが制御回路とインバータ回路とによっ
て可変速制御される水中可変速ポンプにおいて、前記 インバータ回路とその制御回路とは同一のパッケー
ジに組み込んだ集積回路であって、前記制御回路が、ＰＷＭ制御回路と、信号分配回路と、
下アーム駆動回路と、上アーム駆動回路と、過電流検出
回路とを備えていて、 前記インバータ回路がパワー半導体素子として、電圧駆
動型デバイスであるＩＧＢＴを備え、 インバータ回路と制御回路部とを組み込んだ集積回路
と、前記駆動モータの回転子位置検出センサとが水中ポ
ンプ内部に設置され、かつ前記集積回路がポンプのケー
シングに金属体を介して設置されていて、 水中ポンプ外部から供給される 交流ライン電圧を、コン
バータで変換した高圧直流電圧を電源として前記駆動モ
ータが、水中ポンプ外部から前記制御回路部に供給され
る速度指令信号によって可変速されることを特徴とする
水中可変速ポンプ。 - 【請求項２】請求項１において、インバータ回路及び制
御回路部がモータ側に設置されたことを特徴とする水中
可変速ポンプ。 - 【請求項３】請求項１において、インバータ回路及び制
御回路部がポンプ側に設置されたことを特徴とする水中
可変速ポンプ。 - 【請求項４】 請求項１から３の何れかにおいて、前記交
流ラインの電圧が１００Ｖまたは２００Ｖの何れかであ
ることを特徴とする水中可変速ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28301793A JP3326918B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | 水中可変速ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28301793A JP3326918B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | 水中可変速ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07139492A JPH07139492A (ja) | 1995-05-30 |
| JP3326918B2 true JP3326918B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=17660153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28301793A Expired - Fee Related JP3326918B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | 水中可変速ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3326918B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5052658B2 (ja) * | 2010-09-22 | 2012-10-17 | 三菱電機株式会社 | エンジン |
| CN106401987A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-02-15 | 荆门市召铭液压科技有限公司 | 一种流量可调节消防泵 |
| JP2021032163A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 株式会社荏原製作所 | ポンプ装置 |
-
1993
- 1993-11-12 JP JP28301793A patent/JP3326918B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07139492A (ja) | 1995-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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