JPS5855738B2 - チヨクリユウデンドウキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直流電動機に関し、特に、電機子のねじり
振動を抑制するようにしたものである。

直流電動機の負荷変動の大きい場合またはコンプレッサ
などの脈動トルクのある場合、負荷の慣性モーメント、
軸、電機子がねじり振動を起こす。

第１図は従来の直流電動機とその負荷の要部の構成を示
す図であり、この第１図における１は界磁磁極、２は電
機子、３はフレーム、４は軸受、５は界磁コイル、６は
ブラシ、７は整流子、１０はパイロット発電機、１１は
制御器、２１はカップリング、２３は軸、２４は負荷の
ロータ、２５はハウジングである。

このように構成された直流電動機は、負荷のロータ２４
にトルクリップルとか、衝撃入力トルクが入ると、負荷
のロータ２４、カップリング２１、電機子２などが慣性
モーメントとして働き、軸２３がねじりのばねとなり、
軸系全体がねじり振動を起こし、軸が破損したりまたは
直流電動機の制御が円滑に行なわれないことがある。

これに対して、従来、慣性をもつねじりダンパ、たとえ
ば、ランチェスタダンパなどを軸に直結する方法が採ら
れたりしたが、この方法は加減速時、に電動機の負荷が
増加し、電機子の制御応答速度が悪化する欠点がある。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、電機子のねじり振動を安定化でき、従来のねじ
りダンパのように加減速時の負荷を増加させることなく
、ねじり振動を抑制できる直流電動機を提供するもので
ある。

以下、この発明の直流電動機の実施例について図面に基
づき説明すると、第２図はその一実施例の要部の構成を
示す断面図であり、また、第３図は第２図のＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ線に沿って切断して示す断面図である。

この第２図および第３図の両図において、第１図と同一
部分は同一符号を付して詳述を避け、異なる部分を述べ
ることにすると、１６は板ばねであり、この板ばね１６
はヨーク１５を介して界磁磁極を電機子２の回転軸に関
して回転可能なように支持している。

また、界磁磁極１に対して、板ばね１６はねじりのばね
として働くようにしたものである。

１２は界磁磁極１の運動を検出するセンサであリ、この
センサ１２によって、界磁磁極１の運動を制御器１１に
フィードバックするように装置を構成している。

また、第８図は上記制御器１１の具体的構成の一例を示
すもので、演算器１１ａ 、ｌｌｂを介して速度指令信
号Ｓを受０る速度制御回路１１ｃと、この速度制御回路
１１ｃの出力信号を演算器１１ｄを介して受ける電流制
御回路１１ｅと、電流制御回路ｌｉｅからの出力信号を
演算器１１ｆを介して受ける電圧制御回路１１ｇと、こ
の電圧制御回路１１ｇからの出力信号を電動機の操作電
力に変換する電力変換回路１１ｈを備え、電力変換回路
１１ｈからの出力信号は電機子２（及び／又は界磁コイ
ル５）に供給されるようになっているとともに、電機子
２の電流及び電圧をそれぞれ検出する電流検出器１１ｉ
及び電圧検出器？１ｊが設けられており、電流検出器１
１ｉで検出した電流は演算器１１ｄに加えられ、さらに
電圧検出器１１ｊで検出した電圧は演算器１１ｆに加え
られるようになっている。

また、上記界磁磁極１の軸回り振動、即ちねじり振動を
検出するセンサ１２の出力信号は演算回路１２ａにより
速度信号に変換されて上記演算器１１ａに加えられ、さ
らにパイロット発電機１０から電動機の速度に比例した
速度信号は上記演算器１１ｂに加えられるようにしであ
る。

このような電動機の速度制御回路において、速度指令信
号に応じた速度で回転している電動機に負荷変動が生じ
れば、それに応じて電機子２の電流及び電圧が変動する
ので、その変動した電流及び電圧が電流制御回路１１ｅ
及び電圧制御回路１１ｇの入力側にフィードバックされ
ることによりそれぞれの電圧、電流を電動機速度が一定
となるよう調整され、さらに、電動機の速度変化もパイ
ロット発電機１０を介して速度制御回路１１ｃの入力側
にフィードバックされ、電動機の速度が一定となるよう
に制御することになる。

このように構成された装置は、電機子２が発生する回転
力の反力が界磁磁極１に加えられ、その力に相当する位
置まで界磁磁極１が回転して、ばねを変形した状態で平
衡状態になる。

しかるに、衝撃入力トルクなどが入り、電機子がねじり
振動を起こすと、界磁磁極１に加わる回転力の反力が変
動するので、この力に応じて界磁磁極１がねじり振動を
起こす。

この運動をセンサ１２が受けで制御器１１にフィードバ
ックされるが、センサ１２で検出されたねじり振動は、
演算回路１２ａにより速度信号に変換され、この信号を
演算器１１ａに入力することにより速度指令信号と加算
又は減算し、これにより速度制御回路１１ｃを制御し、
電流制御回路１１ｅ及び電圧制御回路１１ｇにより電機
子２（又は界磁コイル）に供給される電流及び電圧を制
御して電機子２を含めた軸系のねじり振動を減衰させ、
軸系全体を安定化させるのである。

また、実施例では、ばねが４個の場合を示したが、何個
でもよく、センサ１２は変位計、速度計、加速度計、歪
計などが適用できる。

さて、第４図はこの発明の直流電動機の他の実施例の要
部の構成を示す断面図であり、第５図は第４図の■−■
線に沿って切断した断面図であり、この第４図と第５図
に示す実施例では、上記第２図および第３図における板
ばね１６が界磁磁極の自重の支持と弾性支持を兼用して
いたものを分離したものである。

１８は界磁磁極支持体１７を回転可能にする軸受で、こ
ろがり軸受とか、すべり軸受などで構成して、界磁磁極
１が電機子２の軸のまわりに回転可能にしている。

また、１５は界磁磁極支持体１７に固着されたヨークで
あり、このヨーク１５には、ばね１９の一端が固定され
ており、ばね１９の他端はフレーム３に固着されている
。

このばね１９は界磁磁極１に加えられる回転力を受は止
めるものであり、上記の実施例に比して、ばね１９の種
類を自由に選択できるものである。

なお、ばね１９の類は複数でもよい。

第６図はこの発明の第３の実施例の要部の構成を示す断
面図であり、この実施例では、界磁磁極１の支持構造は
第２図および第３図と同じであるが、界磁磁極１のねじ
り振動を検出する方法が上記実施例とは異なるものであ
る。

すなわち、この実施例では、歪ゲージ３１が板ばね１６
にはりつけである。

この歪ゲージ３１を軸に対して相対向したところの板ば
ね１６にはりつけて、ねじり振動のみを検出できるよう
に、ブリッジを組み、動歪計３２につなぎ、ねじり振動
の信号を制御器に送るように構成する。

このようにすると、界磁磁極１がねじり振動以外の径方
向などに振動している場合に、歪ゲージのブリッジの出
力には、ねじり振動のみが検出されて、電機子のねじり
振動を抑制できる。

また、第７図（第４の実施例の要部の構成を示す断面図
）に示すように、歪ゲージ３１の代りに加速度計、速度
計、変位計なとのセンサ１２を軸の両側に相対向して取
りつけ、その極性を図に示した矢印の方向に合わせて、
２個の信号を加算器３４などで加え合わせ、ねじり方向
を検出するようにして、信号を制御器１１に送るように
構成してもよい。

上記の実施例では、いづれも界磁磁極１の回転力を支承
する弾性支持機構としてばねを適用した例を示したが、
この構成に限られたものではなく、気体の圧縮、ゴムな
どの弾性などが利用できる。

また、センサ１２に加速度計を用いた場合は、界＠磁極
１のねじり振動の加速度を検出し、この信号を積分器に
より積分して速度信号に変換すれば良く、ざらにセンサ
１２に変位計を用いた場合は、界磁磁極１のねじり振動
の変位量を電気信号に変換し、この信号を微分器により
微分して速度信号に変換すれば良い。

また、さらに歪計などを用いても同様にできるほか、こ
れらを組合わせたものでも良い。

また、これらの検出器からの振動の変位、速度、加速度
信号などを検出して、これらの一部または複数個を、制
御器の各段階のところからフィードバックをかけて、電
機子のねじり振動に対してダンピング、応答特性の改善
を行うことができる。

以上詳述したように、この発明によれば、界磁磁極を電
機子の軸に関して回転できるようにして、界磁磁極をば
ねで支持する装置と、界磁磁極の運動を検出して制御器
にフィードバックをかける装置とで構成することにより
、電機子のねじり振動を安定化するようにしており、従
来のねじりダンパのように加減速度の負荷を増加させる
ことなく、つまり電動機の応答速度を落さずに、ねじり
振動を抑制できる特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電動機とその負荷の要部の構成を示
す断面図、第２図はこの発明の直流電動機の一実施例の
要部の構成を示す断面図、第３図は第２図の川−町線に
沿って切断して示す断面図、第４図はこの発明の直流電
動機の第２の実施例の要部の構成を示す断面図、第５図
は第４図の■■線に沿って切断して示す断面図、第６図
はこの発明の直流電動機の第３の実施例の要部の構成を
示す断面図、第７図はこの発明の直流電動機の第４の実
施例の要部の構成を示す断面図、第８図はこの発明にお
ける制御器の具体的回路例を示すブロック図である。 １・・・・・・界磁磁極、２・・・・・・電機子、３・
・・・・・フレーム、４・・・・・・軸受、５・・・・
・・界磁コイル、１０・・・・・・パイロット発電機、
１１・・・・・・制御器、１２・・・・・・センサ、１
５・・・・・・ヨーク、１６・・・・・・板ばね、１７
・・・・・・界磁磁極支持体、１８・・・・・・軸受、
１９・・・・・・ばね、２１・・・・・・カップリング
、２３・・・・・・軸、２４・・・・・・負荷のロータ
、２５・・・・・・ハウジング、３１・・・・・・歪ゲ
ージ、３２・・・・・・動歪計、３４・・・・・・加算
器。 なお、図中同一符号は同一部分または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷と軸系を介して連結される直流電動機において
   、前記電動機を指令値に応じてクローズトループで制御
   する制御器と、前記電動機の界磁磁極を電機子の軸回り
   に振動できるよう弾性材を介して固定部に支持するとと
   もに前記軸系のねじり振動により電機子と界磁磁極間の
   作用、反作用で該界磁磁極が軸回り振動したとき、これ
   を検出して電気信号に変換するセンサとを有し、該セン
   サからの信号を演算回路で前記指令値に対応した種類の
   信号に変換し、この変換信号を前記制御器の指令入力に
   対し軸系ねしり振動が抑制される方向に帰還したことを
   特徴とする直流電動機。