JPH11107975A

JPH11107975A - 水中電動ポンプ

Info

Publication number: JPH11107975A
Application number: JP27149897A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiro Endo; 常博遠藤; Juichi Ninomiya; 壽一二宮; Shizuo Tanaka; 静夫田中; Makoto Nakada; 誠仲田; Masaru Noda; 勝野田; Masanori Yabu; 雅則薮
Original assignee: Hitachi Ltd; Tsurumi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Tsurumi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1999-04-20
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JP4091151B2

Abstract

(57)【要約】【課題】用途に応じてポンプの特性が簡単に選択でき
るようにした水中電動ポンプを提供すること。【解決手段】モータ７１とポンプの羽根車７２を有す
るポンプユニット７のインバータ実装部８４内に、主回
路部２と回路基板５Ａからなるインバータ装置を設け、
このインバータ装置によりモータ７１を可変速駆動する
ようにした水中電動ポンプにおいて、インバータ装置の
入力からモータ７２の出力までの間の何れかの箇所に現
れる電気量を検出し、該電気量が予め設定してある目標
電気量に収斂するように前記インバータ装置を制御する
制御手段と、この電気量として、前記インバータ装置の
入力からモータ７１の出力までの間の複数の箇所に現れ
る電気量の内の１の電気量を設定する選択手段とを設
け、これにより、設定した電気量により、羽根車７２を
変えることなく複数のポンプ特性の何れかを任意に得る
ことができるようにしたもの。【効果】ポンプの仕様環境毎に、低水量で高揚程な特
性、または大水量で低揚程な特性が任意に選択でき、一
台のポンプで多用途に対応することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置を
用いた電動ポンプに係り、特に水中ポンプに好適な電動
ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中ポンプの一種に渦巻型ポンプがある
が、このポンプは、特性上、設計面の工夫により比較的
自由に所望の性能を得ることができるという特性があ
る。例えば、この渦巻型ポンプでは、通水エリアを狭く
するなどの設計により、揚程が高く、吐出し量が小さな
性能を得ることが比較的容易である。また、このポンプ
では、「吐出し量に対するポンプ駆動用モータの電流値
または入力値の変化」に代表される負荷特性について
も、一般的に吐出し量の大きな領域では高くなる傾向が
あり、この特性は、ポンプ設計面で通水エリアを制限す
るなどの処理により、吐出し量の大きな領域で、駆動電
流の上昇を抑え込むことができる飽和特性にすることも
比較的容易であるという特長をもたらす。

【０００３】ところで、水中ポンプは、下水や道路の排
水用途に使用されることが多く、異物の混入した液体を
揚水することが多い。このとき、上記した渦巻型ポンプ
では、羽根車と吸込カバーとの隙間が小さいため異物が
詰り易く、このため、羽根車が拘束(ロック)状態にな
り、さらにこの羽根車につながるモータが拘束状態にな
り、この結果、排水槽の水が溢れて水浸しになったり、
ロックしたモータに流れる極めて大きな電流のため、モ
ータ焼損に至ることも少なくなかった。

【０００４】そこで、このような背景から、最近では異
物の通過性を重視して、羽根車と吸込カバーとの隙間が
大きくできるボルテックス型ポンプが多く使用されるよ
うになっている。しかしながら、ボルテックス型ポンプ
を用いたとしても、異物の通過サイズを優先して通水エ
リアを先に決定した場合には、ポンプの特性について、
渦巻きポンプのように自由な性能を得ることが困難であ
る。

【０００５】一般的には、異物通過サイズ、すなわち通
水エリアを大きくするにつれ、ポンプ性能上では、吐出
し量に対する揚程の変化が横流れの平坦特性傾向になっ
てしまうので、吐出し量を抑えても高揚程が確保できな
くなってしまう。また、モータの負荷特性上では、吐出
し量増加とともに電流又は入力が大きく増加する右上が
りの傾向となる。

【０００６】従って、ボルテックス型ポンプに高揚程性
能を要求した場合には、低い揚程領域(吐出し量の多い
領域)では、駆動電流が大きく増加し、モータが過負荷
状態になってしまうため、高い揚程領域(吐出し量の少
ない領域)でしか使用できない限定的なポンプ特性しか
得られなくなってしまう。

【０００７】しかし、排水用ポンプの一般的な使われ方
から見た場合、このような限定的な特性では、次のよう
な不都合が生じる。まず、排水用水中ポンプは、通常、
排水槽の中に設置されることが多いが、この排水槽の水
位は一定ではなく、そのため揚程が変動するのが一般的
である。一方、ポンプの運転・停止はフロートスイッチ
等の水位計の設定により決めらるが、このととき、ポン
プの運転・停止の頻繁な繰り返しが与える機械的、電気
的悪影響を避けるため、ポンプの運転開始水位と運転停
止水位に差をもたせ、運転制御に、いわゆる不感帯を設
けるのが通例であり、この結果、運転開始時にはかなり
水位が高く(ポンプの揚程が低く)、停止時にはかなり水
位が低い(ポンプ揚程が高い)状態となる。

【０００８】このような場合、排水用水中ポンプとして
ボルテックス型ポンプを用いたとすれば、広い揚程範囲
でも使えるよう、性能に余力のあるポンプが必要になっ
て、モータの出力も大きなものにする必要があり、電源
容量も大きくなりコスト的にも無駄の多いものとなって
しまう。

【０００９】そこで、インバータを用いてポンプを可変
速駆動し、特性を改善する方法が従来から提案されてお
り、その例を特開平７−１６７０８５号公報にみること
ができきる。このインバータによる駆動方式では、イン
バータ装置の出力である交流電源の出力電圧Ｖと出力周
波数ｆの比(Ｖ／ｆ)を一定にし、モータ電流が一定にな
るように回転速度を制御することによって、モータトル
ク一定制御を実現しようとするものである。

【００１０】これにより、モータ出力を最大限に引き出
し、その結果として、インバータを用いない、商用電源
周波数での略一定回転速度駆動の場合よりも、ポンプ特
性を改善し、ポンプの種類によっては、少ない吐出し量
領域での高揚程特性、すなわち垂下特性にしたり、また
逆に垂下特性を低い揚程で高吐出し量が得られる平坦特
性にしたりすることができる。

【００１１】また同様に、出力一定に制御する従来技術
としては、例えば特開昭５９−２５０９９号公報による
提案が、また消費電力を一定に制御する従来技術として
は、特開昭６２−２３５９６号公報による提案などがあ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの従
来技術では、電流や出力などモータに関係する電気量の
うち、一定に制御すべき電気量が１種類になっており、
このため、何れの電気量を一定に制御するかの選択によ
って、ポンプ特性が決められてしまうという問題があっ
た。

【００１３】例えば、上記特開平７−１６７０８５号公
報に記載されている従来技術、すなわち、Ｖ／ｆを一定
にして、モータ電流を一定に制御する方式の従来技術で
は、特にモータが誘導電動機の場合には、必ずしもモー
タトルク一定の制御が実現できないという問題点があっ
た。

【００１４】また、この場合、温度の影響も無視できな
い。すなわち、水中ポンプの温度は、水の温度に大きく
依存するため、水の温度変化は、ポンプを駆動するモー
タの許容最大電流に大きく影響する。例えば、水の温度
は季節によっても変るから、ポンプの出力は季節の影響
も受ける。

【００１５】また、この結果、水中ポンプの温度は、水
中にどの程度ポンプが没しているかによっても大きく異
なる。例えばポンプ全体が水中に没している場合には、
水による冷却効果が高く、モータの温度上昇が抑制され
るので、大きな出力での運転が可能であるが、羽根車近
傍までしか水中に没していない場合には、水による冷却
効果が低下して、最大許容電流が制限される。

【００１６】特にインバータ装置は、モータよりも温度
の影響を大きく受けるので、インバータ装置を内蔵し、
ポンプとモータとインバータ装置が一体になった水中ポ
ンプの場合には、周囲温度によって更に大きく出力が左
右される。

【００１７】電流一定の制御を行う上記のインバータ駆
動ポンプの従来技術(特開平７−１６７０８５号)では、
モータの温度に対して考慮されており、モータの巻線温
度が一定値以下に保たれるように一定の電流値を変化さ
せる技術内容が提示されている。

【００１８】しかし、ポンプ装置内にインバータを実装
した場合についての配慮はなされておらず、且つ、温度
が低い領域では、モータ温度に余裕があったとしても、
一定電流の値を変更することはなく、高温度領域におい
てのみ一定電流の値を小さな値に変更するだけであっ
た。

【００１９】本発明の目的は、用途に応じてポンプの特
性が簡単に選択できるようにした水中電動ポンプを提供
することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ポンプとモ
ータの筐体内にインバータ装置を備え、ポンプを可変速
駆動するようにした水中電動ポンプにおいて、前記イン
バータ装置の入力から前記モータの出力までの間の何れ
かの箇所に現れる電気量を検出し、該電気量が予め設定
してある目標電気量に収斂するように前記インバータ装
置を制御する制御手段と、前記電気量として、前記イン
バータ装置の入力から前記モータの出力までの間の複数
の箇所に現れる電気量の内の１の電気量を設定する選択
手段とを設けることにより達成される。

【００２１】複数の電気量を、それぞれ目標値に一定に
制御できるようにした上で、何れの電気量を一定に制御
するかを選択可能にしたことにより、少ない吐出し量領
域での高揚程特性、すなわち垂下特性の度合いが選択可
能になる。例えば電気量として、モータ出力、モータ電
流、モータトルクの３種の量を考えた場合、実験によれ
ば、この順番に沿って、垂下特性度が高まる結果を得て
いる。

【００２２】また、このとき、モータ電流のトルク電流
成分と磁束に係わる定数からモータトルクを演算して、
そのトルク推定値を一定となるようにインバータの周波
数を決定するようにすることができ、この場合には、単
にモータ電流一定制御のときよりも、トルク一定の制御
性能が向上する。

【００２３】更に、このように、ポンプとモータとイン
バータ装置が一つの筐体内に収納された場合には、モー
タに比して耐温度特性に劣るインバータ装置内の温度に
基づいて目標とする電気量の大きさを決定するようにし
てやれば、インバータ装置の温度許容範囲で最大限に目
標値を大きくできる。

【００２４】これらの結果、異物の通過性に優れたボル
テックス型ポンプを用いることができ、この場合でも、
渦巻型ポンプのような高い揚程性能が得られ、且つ渦巻
型ポンプと同程度出力のモータを使用しても、低い揚程
で過負荷になる虞れのない特性を得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータを
用いたポンプの運転制御装置について、図示の実施形態
により詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態が
適用されたポンプ装置の一例で、交流電源１から供給さ
れる電力をインバータの主回路部２に入力し、この主回
路２を介してポンプユニット７内のモータ７１(この実
施形態では、誘導電動機)を駆動するようになってい
る。

【００２６】モータ７１には、モータ軸７１１を介して
ポンプの羽根車７２が取り付けてあり、これによりポン
プユニットの基本部が構成されている。このポンプユニ
ット７は、異物の通過性を重視したボルテックス型ポン
プを基本にしてあり、図示の通り、羽根車７２と吸込カ
バー７３との隙間が大きく作られている。

【００２７】図２は、インバータの主回路部２の詳細を
示したもので、コンバータ２１、平滑コンデンサ２２、
直流／交流変換器であるインバータ２３、温度検出用の
サーミスタ２４、Ｕ相、Ｗ相モータ巻線電流検出センサ
２５ｕと２５ｗからなる。ここで、サーミスタ２４は、
主として、インバータ２３を構成するスイッチング素
子、例えばＩＧＢＴが実装された金属基板(図示せず)の
実装面側の表面温度を検出するようになっている。

【００２８】次に電源・センサー部４は、この電源・セ
ンサー部４内で使用する各種の直流電圧を作成する電源
回路４１と、電流検出回路４２、電圧検出回路４４、サ
ーミスタ２４の温度情報を電圧情報に変換する温度検出
回路４５などの検出部、及びインバータ２３にドライブ
信号を作成するドライブ回路４３とからなる。

【００２９】制御部ＣＴＲは、マイクロコンピュータ５
と選択器６とを備えている。そして、まず、マイクロコ
ンピュータ５は、ポンプの制御に必要な演算処理を実行
する働きをし、次に、選択器６は、人間が操作すること
ができる適当なスイッチなどで構成されたもので、以下
に説明するいくつかのソフトウェアの一種が選択できる
ようにする入力装置として働くものである。

【００３０】この実施形態では、制御すべき複数の電気
量として、モータ電流、モータトルク、モータ出力の３
種類が設定してあり、これらの電気量の中の１種を選択
器６を用いて選択し、選択された電気量が一定になるよ
うに、インバータ２３の出力周波数を制御するようにな
っており、このため、マイクロコンピュータ５には、ト
ルク一定制御５Ｔと電流一定制御５Ｃ、それに出力一定
制御５Ｗの３種のソフトウェアを備えており、さらに、
これらのうちの何れを選択するかを、選択器６の入力信
号に応じて決定する切り替え部５１を備えている。

【００３１】また、この実施形態では、モータ(誘導電
動機)の運転制御法として、センサレスベクトル制御を
基本としており、このため、マイクロコンピュータ５に
は、さらにセンサレスベクトル制御処理５２、ＰＷＭ信
号処理５３などのソフトウエアが備えられている。

【００３２】通常のインバータによる誘導電動機の制御
では、上記したように、Ｖ／ｆ一定制御方式がもちいら
れているが、この制御方式では、電流の増加と共にモー
タの磁束が低減し、流した電流ほどには出力トルクが発
生せず、また負荷の増加と共にモータの回転速度が低下
してしまうという問題がある。

【００３３】しかして、この問題が解決できる制御方式
がベクトル制御方式で、これは、磁束を一定に保ち、モ
ータの負荷が変化しても、常に回転速度がほぼ一定にな
るように周波数を制御するもので、特に低速時でも高ト
ルクを得ることができるという特徴がある。そして、セ
ンサレスベクトル制御方式は、その名称の通り、磁束セ
ンサを用いないベクトル制御方式のことで、モータ巻線
電流を少なくとも２相分検出し、これより、磁束に比例
する励磁電流(Ｉd)と、トルクに比例するトルク電流(Ｉ
q)を演算し、この２種の電流成分と、モータ定数(２次
側インダクタンス、２次側抵抗、励磁インダクタンスな
ど)とから、電圧、周波数を決定するようになっている
もので、このため、上記実施形態では、２個の電流検出
センサ２５ｕ、２５ｗが設けられているのである。

【００３４】そして、図１に示すように、主回路部２
は、平滑コンデンサ２２を除いて一体のパワーモジュー
ルとしてまとめられ、このパワーモジュールの上部に電
源・センサー部４と制御部ＣＴＲのマイクロコンピュー
タ５を搭載した回路基板５Ａを配置し、これらをモータ
７１の上部に格納してあり、この回路基板５Ａに、電源
回路４１を構成するトランス４１１とコンデンサ４１２
が搭載されている。

【００３５】更にこのパワーモジュールは、モータ７１
の上部に設けられたインバータ実装部８４内で、モータ
７１の収納部との仕切り面側に、パワーモジュール内に
実装されたＩＧＢＴなどの発熱体、及びサーミスタ２４
が実装された面がむく方向に設置されている。

【００３６】そして、このインバータ実装部８４に平滑
コンデンサ２２を実装し、電源入力線８５を介して交流
電源１からの電力がインバータポンプユニット７内に取
り込まれるようになっている。

【００３７】図３は、制御部ＣＴＲのマイクロコンピュ
ータ５により実行される制御の全体を示すブロック図
で、電流一定制御部５Ｃとトルク一定制御部５Ｔ、それ
に出力一定制御部５Ｗは、それぞれ目標電流値Ｉcmd 、
目標トルク値τcmd 、目標出力値Ｐcmd を入力し、これ
により、それぞれ速度指令ｆcdc 、ｆcdt 、ｆcdw を出
力するように構成されている。なお、これら目標電流値
Ｉcmd と目標トルク値τcmd 、及び目標出力値Ｐcmd
は、予めマイクロコンピュータ５にデータとして設定し
てあるものである。

【００３８】これらの３種類の速度指令は、選択器６で
外部から設定されている選択データslc に応じて、切り
替え部５１により１種が選択され、速度指令ｆcmd とな
る。このとき、外部から設定される選択データslc は、
少なくとも２ビットのディジタルデータであり、このデ
ィジタル値が、上記３種の速度指令fcdc 、fcdt 、fcdw
とそれぞれ１対１に対応がとられていることになる。

【００３９】こうして、３種類の速度指令の中から選択
された速度指令ｆcmd はセンサレスベクトル制御部５２
に入力され、そこに予め設定してあるモータ定数と、電
流検出処理部５０から入力される電流情報と共に演算を
行い、電圧指令Ｖ1cmd と周波数指令ｆ1cmd が出力され
る。そして、これらの電圧指令Ｖ1cmd と周波数指令ｆ1
cmd からＰＷＭ信号処理５３によりインバータ２３を構
成するスイッチング素子ＩＧＢＴに対するオン・オフ信
号が作成される。

【００４０】次に、このセンサレスベクトル制御の処理
が実行される過程で、センサレスベクトル制御部５２で
算出される中間データであるトルクと速度関連データは
トルク・速度演算部５４に供給され、ここで算出された
推定トルクτは出力一定制御部５Ｗとトルク一定制御部
５Ｔに入力され、同様に、推定速度ｆr は出力一定制御
部５Ｗに入力される。

【００４１】電流検出処理部５０は、Ｕ相、Ｗ相モータ
巻線電流検出センサ２５ｕ、２５ｗからの電流情報を電
流検出部４２を介して、マイクロコンピュータ５内に取
り込む処理部であり、その出力である電流データは、電
流一定制御部５Ｃとセンサレスベクトル制御部５２に入
力される。次に、電流一定制御５Ｃとトルク一定制御５
Ｔ、それに出力一定制御５Ｗの動作について、それぞれ
の場合に分けて説明する。

【００４２】＜電流一定制御＞図４は、電流一定制御５
Ｃに関連するブロック図である。電流検出回路４２で検
出されたＵ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗは、電流検出処理
部５０を介してマイクロコンピュータ５の内部に取り込
まれる。そして、全波整流演算部５Ｃ１により、Ｕ相と
Ｗ相の２相のモータ電流からＶ相電流Ｉｖ(Ｉｖ＝−Ｉ
ｕ−Ｉｗ)を算出し、３相分の電流データを得、これら
から全波整流演算を行う。

【００４３】この全波整流演算した値は多少のリプル成
分を含んでいるため、そのリプル成分を減衰させるた
め、平均化処理部５Ｃ２により平均化演算を行う。その
結果として得られた全波整流平均値Ｉmean を比較回路
５Ｃ３に入力し、目標電流値Ｉcmd と比較演算を行い、
その誤差を比例・積分補償部５Ｃ４で比例補償と積分補
償を行って速度指令ｆcdc を出力するのである。これに
よって、目標電流値Ｉcmd にモータ電流の全波整流平均
値Ｉmean を一致させるのに必要な速度指令が作成され
ることになる。

【００４４】＜トルク一定制御＞図５は、トルク一定制
御５Ｔに関連するブロック図である。ここで、センサレ
スベクトル制御部５２には、そこでの処理の１種として
３相／ｄｑ座標変換処理５２１が設けてあり、これに電
流検出処理部５０を介して取り込んだモータ電流Ｉｕ、
Ｉｗが供給され、トルク電流(ｑ軸電流)分Ｉｑと励磁電
流(ｄ軸電流)分Ｉｄとに分解される。

【００４５】次いで、これらｄ軸電流分とｑ軸電流分
は、トルク・速度演算部５４内の処理の１種として設け
てあるトルク推定演算部５４１に供給され、ここでモー
タ定数Ｋ１と組み合わされて推定トルクτが算出され
る。ここで、このモータ定数Ｋ１は、モータの相数、極
数、励磁インダクタンス、２次インダクタンスから求め
られる定数である。

【００４６】そして、トルク一定制御部５Ｔでは、目標
トルクτcmd と、上述の処理で算出された推定トルクτ
とを比較回路５Ｔ１で比較演算し、その誤差を比例・積
分補償部５Ｔ２で比例補償と積分補償を行って速度指令
ｆcdt を出力するのである。

【００４７】これによって、目標電流値τcmd に推定ト
ルクτを一致させるのに必要な速度指令ｆcdt が作成さ
れることになる。

【００４８】＜出力一定制御＞図６は、出力一定制御Ｗ
に関連するブロック図である。ここでも、電流検出処理
部５０を介して取り込んだモータ電流Ｉｕ、Ｉｗがセン
サレスベクトル制御部５２内の３相／ｄｑ座標変換処理
５２１に供給され、ここでｑ軸電流分Ｉｑとｄ軸電流分
Ｉｄとに分解される。

【００４９】次いで、これらｑ軸電流分Ｉｑとｄ軸電流
分Ｉｄは、同じくセンサレスベクトル制御部５２内の処
理の１種として設けてあるすべり周波数演算部５２２に
供給され、ここで、モータ定数Ｋ２を用いて、すべり周
波数ｆｓが演算される。ここで、まず、すべり周波数ｆ
ｓとは、インバータ出力周波数と誘導電動機の実回転周
波数の差の周波数のことであり、次にモータ定数Ｋ２と
は、モータの励磁インダクタンス、２次インダクタン
ス、２次抵抗から求められる定数である。

【００５０】トルク・速度演算部５４では、先に説明し
たトルク推定演算部５４１と、それに加えて加算部５４
２を備え、この加算部５４２により、センサレスベクト
ル制御部５２で作成される周波数指令ｆ1cmd から、推
定すべり周波数ｆｓが差し引かれ、推定速度ｆｒが算出
される。

【００５１】そして、出力一定制御部５Ｗでは、まず、
トルク・速度演算部５４で求められた推定トルクτと推
定速度ｆｒとを入力し、乗算器５Ｗ３で乗算して推定出
力Ｐｒが求められる。

【００５２】次いで、この推定出力Ｐｒと目標出力Ｐcm
d とを比較回路５Ｗ１で比較演算して誤差を求め、比例
・積分補償部５Ｗ２で比例補償と積分補償を行って速度
指令ｆcdw を出力するのである。この結果、目標出力値
Ｐcmd に推定出力Ｐｒを一致させるのに必要な速度指令
ｆcdw が作成されることになる。

【００５３】次に、このようにして、電流一定制御とト
ルク一定制御、それに出力一定制御の内の何れかを任意
に選択してインバータ装置の周波数を制御し、モータ７
１の回転数を制御した場合に得られるポンプ性能につい
て示すと、図７の特性曲線のようになる。

【００５４】そして、この図７から明らかなように、同
じポンプを使用しているにもかかわらず、本発明の実施
形態によれば、３種の制御方式により、それぞれで異な
ったポンプの運転特性が得られ、幅広い対応ができるこ
とになる。例えば、いま、ポンプを使用する現場での条
件から、水量は比較的少なくても良いが、高い揚程が求
められる場合には、選択器６によりトルク一定制御方式
を選んでやれば、破線で示すポンプ特性となり、Ａ点で
示すかなり高い揚程にも対応することができる。

【００５５】反対に、揚程は比較的低くても、より多い
水量が求められる場合には、出力一定制御方式を選んで
やれば、点線で示すポンプ特性になり、Ｂ点で示すかな
り多い水量にも対応することができる。他方、中間的な
性能が求められる場合には、電流一定制御方式を選べば
良く、この場合には、実線で示すポンプ特性が得られる
ことになる。

【００５６】従来技術のように、制御対象となる電気量
が１種類の場合、例えばモータ電流だけを検出し、この
電流値が目標電流値と一致するように、インバータ装置
の周波数を決定し、モータの回転数を制御した場合に
は、同一のポンプのままでは、図６で示したＡ点やＢ点
の性能を得ることはできず、この場合には、その都度、
その性能に見合った羽根車を設計し、取り替えるなどの
２次的な作業が必要になり、専用のポンプが必要になっ
てしまう。

【００５７】しかるに、本発明の実施形態によれば、ポ
ンプはそのままで、単に制御方式の選択により任意のポ
ンプ性能に対応できるため、幅広い対応が可能な汎用性
に富んだポンプを容易に提供することができる。

【００５８】次に、目標値がインバータ装置の温度の関
数となるようにした本発明の実施形態について、図８に
より説明する。この図８において、サーミスタ２４の抵
抗値は、温度検出回路４５により電圧情報に変換され、
温度データ取り込み部Ａ１によりマイクロコンピュータ
５内部に取り込まれる。そして、その出力である検出温
度Ｔm が目標値発生器Ａ２に入力され、目標電流値Ｉcm
d が作成される。ここで、この目標値発生器Ａ２は、図
示のような関数で与えられ、温度Ｔm1以下の低い温度範
囲では一定の目標電流値Ｉmx を保ち、Ｔmx 以上の温度
では、目標電流値を０にし、温度Ｔm1 から温度Ｔmx の
範囲では、温度が高くなるほど目標電流値を低減させる
関係を持たしてある。

【００５９】この結果、主要回路部(パワーモジュール)
２の温度に応じて自動的に目標電流値が自動的に作成さ
れるようになり、温度が高くなるにつれ目標電流値が小
さな値にされ、反対に温度が低くなるにつれ目標電流値
は大きくされる。従って、この実施形態によれば、ポン
プ雰囲気温度が低い時には、インバータの最大電流近傍
まで目標電気量を高めることができ、高揚程のポンプ特
性が得られ、反対に、ポンプ近傍温度が高くなれば、目
標電流値を下げ、これにより、インバータ装置の温度上
昇が抑えられ、これによる運転停止の虞れをなくし、運
転を継続できる。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプを変えることな
く、垂下特性の異なる複数のポンプ特性の中から、必要
とするポンプ特性が任意に選択できるようになり、この
結果、汎用性に富んだ水中ポンプを容易に提供すること
ができる。

【００６１】また、この結果、本発明によれば、モータ
の能力を過不足なく生かし切れるとと共に、複数の電気
量を任意に選択できることによって、インバータの能力
をも生かし切ることになり、効率がよく高性能の水中ポ
ンプをローコストで容易に得ることができる。

【００６２】さらに、本発明によれば、単なる電流一定
制御でなく、推定したモータトルク一定の制御特性が得
られ、この結果、トルク一定でのポンプ性能評価が容易
に得られるという効果がある。

【００６３】また、本発明によれば、ポンプ内に実装し
たインバータ装置の温度を基準に電気量一定の制御が得
られるため、ポンプ雰囲気温度が低いときには、インバ
ータ装置の最大電流近傍まで目標電気量を高めることが
でき、高揚程のポンプ特性が得られ、ポンプ近傍温度が
高くなれば、目標値を下げることができるので、インバ
ータが熱で停止することなく運転を継続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水中電動ポンプの一実施形態を示
す断面図である。

【図２】本発明による水中電動ポンプの一実施形態にお
けるインバータ装置の説明図である。

【図３】本発明による水中電動ポンプの一実施形態にお
ける全体の制御を示すブロック図である。

【図４】本発明による水中電動ポンプの一実施形態にお
ける電流一定制御部を示すブロック図である。

【図５】本発明による水中電動ポンプの一実施形態にお
けるトルク一定制御部を示すブロック図である。

【図６】本発明による水中電動ポンプの一実施形態にお
ける出力一定制御部を示すブロック図である。

【図７】本発明による水中電動ポンプの一実施形態によ
り得られるポンプの運転特性を示す説明図である。

【図８】本発明による水中電動ポンプの他の一実施形態
における温度により目標値を作成する制御部のブロック
図である。

【符号の説明】

１電源２主回路部２１コンバータ２３インバータ２４サーミスタ４電源・センサー部４１１トランス４１２コンデンサ４２電流検出回路４５温度検出回路５マイクロコンピュータ５０電流検出部５１切り替え処理５２センサレスベクトル制御処理５２１３相／ｄｑ座標変換５２２すべり周波数演算５３ＰＷＭ信号処理５４トルク、速度演算部５４１トルク推定演算５４２加算演算５Ｃ電流一定処理５Ｃ１全波整流演算部５Ｃ２平均化処理部５Ｃ３、５Ｔ１、５Ｗ１加算演算５Ｃ４、５Ｔ２、５Ｗ２比例・積分補償５Ｔトルク一定処理５Ｗ出力一定処理６選択器７ポンプユニット７１モータ７２羽根車７２吸い込みカバー８５電源入力線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中静夫大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号株式会社鶴見製作所内 (72)発明者仲田誠大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号株式会社鶴見製作所内 (72)発明者野田勝大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号株式会社鶴見製作所内 (72)発明者薮雅則大阪市鶴見区鶴見４丁目16番40号株式会社鶴見製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプとモータの筐体内にインバータ装
置を備え、ポンプを可変速駆動するようにした水中電動
ポンプにおいて、前記インバータ装置の入力から前記モータの出力までの
間の何れかの箇所に現れる電気量を検出し、該電気量が
予め設定してある目標電気量に収斂するように前記イン
バータ装置を制御する制御手段と、前記電気量として、前記インバータ装置の入力から前記
モータの出力までの間の複数の箇所に現れる電気量の内
の１の電気量を設定する選択手段とが設けられているこ
とを特徴とする水中電動ポンプ。
【請求項２】請求項１の発明において、前記電気量が、前記モータのトルクと出力、それに入力
電流であることを特徴とする水中電動ポンプ。
【請求項３】請求項１の発明において、前記目標電気量が、前記インバータ装置の温度の関数と
して設定されるように構成されていることを特徴とする
電動ポンプ装置。