JPH114589A - 回転機器の抵抗トルクの測定装置と、電気モータの運動のモニタリングシステムと、上記測定装置を組込んだ遠心分離機の運転パラメータの調整システム - Google Patents

回転機器の抵抗トルクの測定装置と、電気モータの運動のモニタリングシステムと、上記測定装置を組込んだ遠心分離機の運転パラメータの調整システム

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JPH114589A
JPH114589A JP9281416A JP28141697A JPH114589A JP H114589 A JPH114589 A JP H114589A JP 9281416 A JP9281416 A JP 9281416A JP 28141697 A JP28141697 A JP 28141697A JP H114589 A JPH114589 A JP H114589A
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JP
Japan
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motor
resistance torque
value
rotor
control unit
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JP9281416A
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Michel Pouvreau
プヴロー ミシェル
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Jouan SA
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Jouan SA
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B15/00—Other accessories for centrifuges
    • B04B15/02—Other accessories for centrifuges for cooling, heating, or heat insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/10—Control of the drive; Speed regulating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/08—Controlling based on slip frequency, e.g. adding slip frequency and speed proportional frequency

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  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流電源電圧(U) を供給してモータ(10,32)
の回転速度を制御する制御ユニット(12,34) によって制
御される非同期電気モータ(10,32) と一諸に回転駆動さ
れる機器(14,28) の抵抗トルクを識別するための装置。
遠心分離機で利用される。 【解決手段】 モータ(10,32) の回転速度を測定する手
段(18,48) と、モータのスリップを表す指標を計算する
手段(20,44) と、この計算手段(20,44) に連結されて、
指標の計算値を予め求めたそれぞれが１つの抵抗トルク
値に対応する一群のスリップ値と比較する手段とを有
し、各スリップ値は比較手段と組み合わされたメモリ(2
2,46) に記憶されていて、各機器(14,28) の抵抗トルク
が識別できるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非同期電気モータに
よって回転駆動される機器の抵抗トルクを識別する装置
に関するものであり、特に、遠心分離機に取付けられた
機器の種類を識別し且つ遠心分離機の動作パラメータを
制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来の抵抗トルク識別方法は、機器の慣性
モーメントを計算するものであるため特殊なセンサーと
複雑な計算ユニットが必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構造
が単純で特別なセンサーや複雑な計算ユニットを必要と
しない、非同期電気モータによって回転駆動される機器
の抵抗トルクを識別し、それにって機器の種類を識別す
る装置を提供することにある。本発明の他の目的は、モ
ータによって駆動されている機器の種類に関する情報に
基づいて遠心分離機の運転パラメータを制御または調整
するシステムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、交流電
源電圧を供給してモータの回転速度を制御する制御ユニ
ットによって制御される非同期電気モータと一諸に回転
駆動される機器の抵抗トルクを識別するための装置にお
いて、モータの回転速度を測定する手段と、モータのス
リップを表す指標を計算する手段と、この計算手段に連
結されて、指標の計算値を予め求めたそれぞれが１つの
抵抗トルク値に対応する一群のスリップ値と比較する手
段とを有し、各スリップ値は比較手段と組み合わされた
メモリに記憶されていて、各機器の抵抗トルクが識別で
きるようになっていることを特徴とする装置にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】モータのスリップを表す指標を計
算する手段は電源電圧によって生じる磁場の同期速度を
モータの回転速度の測定値と比較する手段であるのが有
利である。モータのスリップを表す指標は温度の関数で
あるので、抵抗トルクを識別する際の精度を向上させる
ために、機器の周囲温度を測定する手段を有するのが好
ましい。回転駆動される機器は遠心分離機のロータある
のが望ましい。
【０００６】本発明の他の対象は、交流電源電圧を供給
してモータの回転速度を制御する制御ユニットによって
制御される非同期電気モータを有する遠心分離機の運動
をモニタリングするためのシステムにおいて、制御ユニ
ットが上記の抵抗トルク識別装置と、抵抗トルク識別装
置から送られてくる回転中の機器の抵抗トルク値をモー
タが所定回転速度で駆動できる機器の抵抗トルクに相当
する制御ユニット内に記憶された抵抗トルク値と比較す
る手段とを有していて、回転駆動される機器とモータと
の間の適合性をモニタリングすることを特徴とするシス
テムにある。
【０００７】一実施例では、制御ユニットは機器の回転
速度を制限する手段を備え、この手段は機器の回転速度
を機器に許された回転速度の最大値に制限するように構
成されている。本発明のもう一つの対象は、交流電源電
圧を供給してモータの回転速度を制御する制御ユニット
によって制御され且つチャンバ内に設置されたロータを
回転駆動する非同期電気モータと、遠心分離機の運転パ
ラメータを調整する手段とを有する形式の遠心分離機の
運転パラメータの制御システムにおいて、上記の抵抗ト
ルク識別装置を備え、制御ユニットが、それぞれ１つの
ロータの種類に対応する抵抗トルク値であって、各ロー
タの種類に応じて記遠心分離機の運動を調整するための
一連のパラメータと組み合わされた抵抗トルク値を記憶
する手段と、抵抗トルク識別装置から送られてくる抵抗
トルク値を記憶する手段( 内に記憶された値と比較する
手段とを有していて、遠心分離機に設置されたロータの
種類を識別してロータに対応する調整パラメータ値を調
整手段へ送るようになっていることを特徴とするシステ
ムにある。本発明の上記以外の特徴および利点は、添付
図面を参照した以下の実施例の説明から明らかになろ
う。しかし、本発明が下記の実施例に限定されるもので
はない。
【０００８】
【実施例】図１はモータ10に交流の電源電圧Ｕを送る制
御ユニット12によって駆動されるモータ10を示してい
る。モータ10は三相同期式電気モータで、モータシャフ
ト16に取付けられた機器14を回転駆動する。従来法で
は、電源電圧Ｕによって作られた磁場の回転速度（モー
タ10の同期速度Ｎs ）が下記式(1) に従って電源電圧Ｕ
の周波数ｆの値と関連付けられる： Ｎs ＝ｆ／Ｐ (1) （ここで、Ｐはモータの対をなす極数）。すなわち、制
御ユニット12は電源電圧Ｕの周波数ｆを調整することに
よってモータ10の回転速度を調整する。例えば、一対の
極を有する周波数が50Hzの非同期式モータの同期速度Ｎ
s は50回転／秒すなわち3,000rpmである。
【０００９】機器14は回転磁場の同期速度Ｎs よりも低
い回転速度Ｎで回転する。モータの回転速度Ｎと同期速
度Ｎs との差は下記式(2) で定義されるモータスリップ
ｇを表す： ｇ＝（Ｎs −Ｎ）／Ｎs (2) このスリップｇは所定同期速度Ｎs での同期速度Ｎs と
モータの回転速度Ｎと間の差で表されるので、モータの
回転速度Ｎの関数として変化するということは理解でき
よう。
【００１０】しかし、スリップ値ｇはモータ10のそれ以
外の運転パラメータで影響される。すなわち、スリップ
ｇは制御ユニット12からの電源電圧Ｕと、モータの構造
と、抵抗トルクとの関数である。従って、同じモータで
は、電源電圧Ｕが同じ場合、スリップｇは機器14の抵抗
トルク値に比例する。
【００１１】図２は種々の機器（II、III 、IV）に対す
るモータの所定同期速度Ｎs における駆動トルク（曲線
Ｉ）と機器14の抵抗トルクとを示している。これらの曲
線は所定の同期速度Ｎs では機器14の各抵抗トルク値Ｃ
１、Ｃ２、Ｃ３が各スリップ値ｇ１、ｇ２、ｇ３を与え
るということを示している。モータ10には各々が一定の
抵抗トルク値Ｃを有する機器群から選択される１つの機
器14が取り付けできるので、各機器ム14についてモータ
10のスリップｇが分かっていれば、その機器ムの抵抗ト
ルクＣを識別することができ、従って、その機器の種類
を識別することができる。
【００１２】そのために、図１に示した装置は機器14の
回転速度を測定するための測定部材18を備えている。こ
の測定部材18はモータのシャフト16に固定されて、制御
ユニット12にモータ10の回転速度Ｎの実測値を送る。測
定部材18は本発明の用途に適した任意形式のセンサー、
例えばタキメータ、磁気効果またはホール効果型の速度
測定部材や、スロット付きディスクに光源と制御ユニッ
ト12にモータの回転速度Ｎの関数として変化する周波数
のパルスを送る受光器とを組み合わせたものや、その他
の任意タイプの測定手段で構成することができる。制御
ユニット12はコンピュータ20を備え、このコンピュータ
20は上述の式(1)を用いてモータの同期速度Ｎs を計算
すると供にスリップｇを表す指標の値を計算する。モー
タのスリップを表すこの指標は、同期速度Ｎs の計算値
と測定部材18から送られて来るモータ10の実際の回転速
度Ｎとの比較に基づいて計算される。
【００１３】制御ユニットはそれぞれが１つの抵抗トル
ク値に対応する一群のスリップ値を記憶したメモリ22を
備えている。各スリップ値は、モータ10と同じタイプの
三相同期モータに所定の抵抗トルク値を有する各種の機
器14を取り付け、それぞれの機器ムについて対応するモ
ータースリップｇを求めることによって予め実験的に得
られたものである。従って、制御ユニット12は、コンピ
ュータ20内に設けられた比較器を用いてスリップｇを表
す指標の計算値とメモリ22内に記憶されたスリップ値と
を比較することによってロータ14の抵抗トルク値を求
め、従ってシャフト16に取付けられたロータの種類を決
定する。
【００１４】既に述べたように、本発明の抵抗トルク識
別装置は遠心分離機に取り付けられた機器の種類を決定
して、遠心分離サイクルが完全に安全に行えるようにす
るとともに、遠心分離機の運転パラメータを合せるため
に利用することができる。図３は本発明装置を備えた遠
心分離機の概念図である。図３では遠心分離機全体を参
照番号24で示してある。この遠心分離機のチャンバ26の
内部には非同期電気モータ32のシャフト30に取付けられ
たロータ28が配置されている。この非同期電気モータ32
の給電は制御ユニット34によって制御される。ロータ28
は遠心分離されるサンプル（図示せず）を入れたチュー
ブを収容する手段を有する。チャンバ26にはロータ28を
装脱着するたねにカバー36が取外し可能な状態で固定さ
れている。
【００１５】チャンバ26は通常の冷却手段40を備えてい
る。この冷却手段40は制御ユニット34の制御下に、比例
型、比例−積分型または積分型の調整装置42を用いてチ
ャンバ26を冷却する。チャンバ26はさらにチャンバ内の
空気の温度θを感知するセンサー43を備え、このセンサ
43は制御ユニット34に連結されている。制御ユニット34
はロータ28の抵抗トルクを識別するための装置を備えて
いる。既に述べたようにこの装置はコンピュータ44とメ
モリ46とを有し、制御ユニット34によって計算されたス
リップ値とメモリ46に記憶された一群のスリップ値（対
応する抵抗トルク値に対して予め実験的に決定されたも
の）とを比較して、シャフト30に取付けられたロータの
抵抗トルクを識別する。こうして識別された抵抗トルク
を用いてシャフト30に取付けられたロータの種類を決定
することできる。
【００１６】公知のように、ロータのスリップ値ｇがロ
ータ周囲の空気温度に依存するパラメータであるので、
センサー43から送られてくる温度値を用いてロータの抵
抗トルクを決定する際の精度を向上させることもでき
る。従って、識別されたスリップが数種類の抵抗トルク
値に相当する場合には、測定された空気温度と適当なア
ルゴリズムとを用いて識別されたロータの種類を区別す
ることができる。そのための１つの特殊な実施例では、
図４のグラフに示すようにメモリ46に記憶されたスリッ
プ値をチャンバ26の温度θの関数にする。
【００１７】本発明の遠心分離機では、センサー48から
制御ユニット34に送られるモータ32の回転速度の測定値
に基づいてシャフト30に取付けられたロータのタイプを
監視することができるということは理解できよう。制御
ユニット34のプログラミングミスによってこのユニット
がロータ28または遠心分離機に許される最大速度を越え
た回転速度でこのロータを駆動するという命令を記録し
てしまった場合でも、制御ユニット34はロータ28とオペ
レータによってプログラムされた速度との間の不一致を
検出でき、不一致が存在する場合には公知手段を用いて
警報を鳴らし、オペレータに不一致が検出されたことを
知らせる。さらに、制御ユニット34がモータ32の電源電
圧Ｕの周波数をロータ28および遠心分離機の許容最大回
転速度値に調節して、ロータ28と遠心分離機が損傷を受
けないようにする。さらに、既に述べたように、ロータ
28によって発生する摩擦（チャンバ26内の温度を上昇さ
せる傾向を有する）に関係なくチャンバ26内の温度が一
定に保たれるように、チャンバ26内の温度は制御ユニッ
ト34の制御下に調整されている。
【００１８】そのため、温度センサー43は制御ユニット
34にチャンバ26の温度の測定値を供給し、それによって
チャンバ26の温度を公知の方法で調節する。しかし、そ
れぞれのロータは種類に固有な温度挙動をするので、シ
ャフト30に取付けたロータの種類に合せて温度調整する
必要がある。シャフト30上に取付けられたロータの機械
特性に応じて温度調整を効果的に行うためには、中央制
御ユニット34のメモリ46内には各ロータの種類に対応す
る抵抗トルク値の他に、ロータの種類に対応して予め決
定された一連の温度調整パラメータ値（調整装置42のた
めのもの）が記憶されている。上記と同様に、この温度
調整パラメータは実験結果から予め得られるものであ
る。この実験結果によってシャフト30に取付けられる各
ロータの種類に対して各種の回転速度で生じる熱量を決
定することもできる。
【００１９】従って、制御ユニット34はロータを識別
し、それによって遠心分離機を調整するための最適パラ
メータを決定することができ、調整装置42にこれらのパ
ラメータ値を与えて、チャンバ26内の温度を調節するこ
とができる。同様に、制御ユニット34によってロータ28
が識別されれば、同じ調整パラメータ適合システムを用
いて速度を調整することができる。従って、この種のシ
ステムを備えた遠心分離機は、モータに取付けられたロ
ータの種類を認識してロータまたは遠心分離機が耐えう
る速度以上の速度でモータが回転されるのを防ぎ、遠心
分離機の運動を調整するためのパラメータをロータの種
類およびモータの回転速度に合うように調節することが
できるということは理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の抵抗トルク識別装置の全体構造を示
す概念図。
【図２】 所定のモータ同期速度における駆動トルクと
各種ロータの抵抗トルクとを示すグラフ。
【図３】 遠心分離機の電気モータの運動をモニタリン
グするシステムと、その運動パラメータの調整システム
とを備えた遠心分離機の概念図。
【図４】 所定の同期速度Ｎs におけるスリップｇの変
化を温度の関数として示したグラフ。
【符号の説明】
10、32 非同期電気モータ 12、34 制御ユニット 14、28 機器 18 測定部材 48 センサ 20、44 コンピュータ 22、46 メモリ 24 遠心分離機 26 チャンバー 28 ロータ Ｕ 電源電圧

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電源電圧(U) を供給してモータ(10,
    32) の回転速度を制御する制御ユニット(12,34) によっ
    て制御される非同期電気モータ(10,32) と一諸に回転駆
    動される機器(14,28) の抵抗トルクを識別するための装
    置において、 モータ(10,32) の回転速度を測定する手段(18,48) と、
    モータのスリップを表す指標を計算する手段(20,44)
    と、この計算手段(20,44) に連結されて、指標の計算値
    を予め求めたそれぞれが１つの抵抗トルク値に対応する
    一群のスリップ値と比較する手段とを有し、各スリップ
    値は比較手段と組み合わされたメモリ(22,46) に記憶さ
    れていて、各機器(14,28) の抵抗トルクが識別できるよ
    うになっていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 モータ(10,32) のスリップを表す指標を
    計算する手段(20,44)が、電源電圧によって発生する磁
    場の同期速度をモータ(10,32) の回転速度の測定値と比
    較する手段で構成される請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 モータのスリップを表す指標が温度の関
    数であるので、抵抗トルクの識別精度を向上させるため
    に機器の周囲温度を測定する手段を備える請求項１また
    は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 回転駆動される機器が遠心分離機(24)の
    ロータ(28)である請求項１〜３のいずれか一項に記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 交流電源電圧(U) を供給してモータ(10,
    32) の回転速度を制御する制御ユニット(12,34) によっ
    て制御される非同期電気モータ(10,32) を有する遠心分
    離機の運動をモニタリングするためのシステムにおい
    て、 制御ユニット(12,34) が請求項１〜４のいずれか一項に
    記載の抵抗トルク識別装置と、抵抗トルク識別装置から
    送られてくる回転中の機器(14,28) の抵抗トルク値をモ
    ータが所定回転速度で駆動できる機器の抵抗トルクに相
    当する制御ユニット(12,34) 内に記憶された抵抗トルク
    値と比較する手段(20,48) とを有していて、回転駆動さ
    れる機器(14,28) とモータ(10,32) との間の適合性をモ
    ニタリングすることを特徴とするシステム。
  6. 【請求項６】 制御ユニット(12,34) が各機器の回転速
    度を制限する手段を備え、この手段は機器の回転速度を
    機器(14,28) の許容最大回転速度値に制限する請求項５
    に記載のモニタリングシステム。
  7. 【請求項７】 交流電源電圧(U) を供給してモータ(10,
    32) の回転速度を制御する制御ユニット(12,34) によっ
    て制御され且つチャンバ(26)内に設置されたロータ(28)
    を回転駆動する非同期電気モータ(32)と、遠心分離機(2
    4)の運転パラメータを調整する手段とを有する形式の遠
    心分離機の運転パラメータの制御システムにおいて、 請求項１〜４のいずれか一項に定義の抵抗トルク識別装
    置を備え、制御ユニット(34)が、それぞれ１つのロータ
    (28)の種類に対応する抵抗トルク値であって、各ロータ
    (28)の種類に応じて記遠心分離機(24)の運動を調整する
    ための一連のパラメータと組み合わされた抵抗トルク値
    を記憶する手段(46)と、抵抗トルク識別装置から送られ
    てくる抵抗トルク値を記憶する手段(46)内に記憶された
    値と比較する手段(44)とを有していて、遠心分離機に設
    置されたロータの種類を識別してロータに対応する調整
    パラメータ値を調整手段へ送るようになっていることを
    特徴とするシステム。
JP9281416A 1996-09-27 1997-09-29 回転機器の抵抗トルクの測定装置と、電気モータの運動のモニタリングシステムと、上記測定装置を組込んだ遠心分離機の運転パラメータの調整システム Pending JPH114589A (ja)

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FR9611822A FR2754055B1 (fr) 1996-09-27 1996-09-27 Dispositif de determination du couple resistant d'un equipement en rotation, systeme de surveillance d'un moteur electrique et systeme de regulation de parametres d'un centrifugeur associe
FR9611822 1996-09-27

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