JPS62114428A - 輪転印刷機用直流分巻電動機の温度監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は輪転印刷機駆動用直流分巻電動機の温度監視装
置ｌこ関する。

〔従来の技術〕

輪転印刷機の主駆動機としては、界磁巻線に一定の電流
が供給される直流分巻電動機が用いられる。直流分巻電
動機の最大連続出力は温度の最大値で決まる。運転の障
害が起らなければ、直流分巻電動機の定格トルクでの連
続運転の場合でも。

この温度を越える温度上昇は起らない。運転の障害、例
えば電動機の冷却不足とか１例えば外気温度が高過ぎる
といった異常な周囲条件による運転の障害が起った場合
には、直流分巻電動機の過負荷が起りつる。それにより
電動機自体の障害が生じつる。

この防止策として、電動機の停止あるいはその他の防止
策を実行するために利用されうる信号を、ある巻組温度
において評価装置を用いて発生する測温部材が電動機の
巻線の中に組込まれる。この方索の欠点は、この測温部
材が測温されるべき巻線の中に置かれていること、すな
わち１巻線温度が間接的にしか測定されないことにある
。さら（こ。

電動機の電圧のかかる部分の絶縁物や感熱体の熱抵抗の
問題がある。さらにある端子箱で導線接続部を追加する
必要があるという欠点がある。このため、特に電動機の
結縁の際に取違えが起りうることにある。さらに、導線
を追加する必要があり。

それは駆動停止の新たな要因となる。測温部材を評価す
るためには、場合によっては測温部材の特性曲線の直線
化や均しのための増幅器が必要となる。

定常でない感熱体が用いられるならば、監視および停止
のために幾つかの部材が必要となる。

さらに、すべての測温部材の欠点は、温度上昇が１点で
のみ測定され、したがって最高温度が測定されないこと
にある。

電動機の冷却媒体流量の監視でも同様に大きな障害と不
正確さを受ける可能性がつきまとう。さらに、この冷却
媒体監視によっては、実際の電動機温度の間接的な評価
のみが行われつる。

さらにある公知の監視の方法としては、電動機の温度上
昇挙動を温度モデルによってシミュレートする方法があ
る。この場合、運転時電流の測定により、期待される時
間的温度変化が求まる。この方策の欠点は、周囲条件や
冷却媒体流量の変化を知ることができないことである。

さらに、電動・成の温度上昇の初期状態の設定や、駆動
停止の際のフォローアツプをしなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

現状技術によって１本発明が目的とするのは、印刷機の
主駆動機として用いられる直流分巻電動機の温度上昇を
検出する装置黛ｕする縁ｌ；ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、この目的は特許請求の範囲第１項の特
徴項に記載されていることによって解決される、この方
策によれば、直流分巻電動機の温度監視において付加的
な測温部材、つまり感熱体は用いられていない。したが
って、増幅器部材の追加や、接続導線や、プラクあるい
はクランプといった接続部材も不要となる。温度監視で
のしきい値の高さは、常時監視によって任意に、また用
いられている′ＩＩＥ動機と無関係に選定されうる。

界磁電流が一定の際の界磁巻線における界磁電圧を検知
し、巻線温度と直流分巻電動機の空間的に分布している
温度上昇の平均値を検出する補助回路によって温度監視
が行なわれるのが望ましい。

温度が許容される最大値を超えた佼に電動機を停止する
とか、あるいは例えば回転数低減といった他の１駆動保
護対策をとることができる。

このような前提の下で１例えば磁界の欠落とか電動機が
動かなくなったというような駆動の機能障害は知られる
ものとすれば、ステータの温度は直流分巻電動機の全体
の湿度上昇の十分な判定基準と見なされうる。印留り機
部動用直流分巻電動機の場合、定格トルクを超えるよう
な加速トルク。

つまり過負荷トルクは必要でない。

本発明の特ζこ有利な実施態様においては、過度の温度
の早期検知が可能である。このためには、許容される最
大温度上昇率が電動機の停止の後に起る温度上昇率と比
較される、この場合、この最大許容温度上昇率は幾つか
の方法によって決められる。その１つは対応する値を実
験的に測定して決定し、パラメータとして装置がそれを
使えるようにすることである。別の方法では記憶装置が
必要となる。この場合、最大許容温度上昇率は試運転で
求められ、記憶される、さらに別の方法では。

電動機がスタートした後、その度ごとに新しく冷えた状
態から出発した温度上昇経過が測定されるＱこの方法で
得られた最大の温度上昇率が、比較装置によって瞬時の
温度上昇率と比較され、この瞬時の温度上昇率が記憶さ
れているイ直より大きい場合に警報信号が発生される、
それにより、温度上昇が最大に達していない時点におい
て電動機の停止が発動され５巻線あるいは他の電動機部
分の局部的な損傷はなくなる〇 さらに本発明のある実施態様では、電動機温度を回転数
に応して監視することが可能である。この実施態様は、
細流ファンを有する自己通風型の電動機の場合のように
、電動機の冷却が一定には行われずに回転数に依存する
という場合に特に好都合である。この実施態様を実現す
るためには。

回転数あるいは回転数と結びついた他の量（例えば電機
子電圧）の情報が制御装置に供給されなければならない
。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図に示す回路図は、直流分巻電動機の界磁の励磁の
ための等価回路図である。予め与えられた界磁電流１ｆ
（ｆは界磁の意）が接続点１から。

界磁巻線と界磁電流の源との間にある導諌抵抗のすべて
の加算値である几ｖ３、界磁巻線の抵抗几ｆ４゜そして
界磁巻線のインダクタンスＬ（５を経て接続点２へと流
れる。

ある決った一定の界磁電流Ｉｆ　　と１つの基準温度の
場合、抵抗ＲｖとＲｆの既知の大きさｌこよって決まる
１圧Ｕｆ　　が生ずる。直流分巻電動機の温度がある値
ΔＴｘだけ上昇することにより、巻線抵抗は Ｒ，ｆｘ＝　Ｒ，ｆ（１＋ΔＴｘａａ　）まで上昇し、
電圧Ｕｆ　　は ’ｆｘ　−（Ｒｖ十几ｆｘ）・Ｉｒ まで上昇する。

界磁電圧の測定によって温度上昇が求めつる。第２図に
示され、後で詳述する実施例としての補助回路を用いて
、温度に比例する信号が得られる。

第２図Ｇこ示す回路は、公知の方法で一定の界磁電流で
用いられる界ｍ電流制御回路と、温度に比レリする信号
を発生させるために必要な補助回路２３とでなっている
。分巻電動機の界磁励磁回路３゜４．５には、制御され
る直流電源、この場合は例えば制御される交流ブリッジ
整流器■７から電流が供給される、そして、界Ｅｌｉｔ
流制御回路の入口には電圧の設定値２０が先ず与えられ
、これが評価抵抗６を経てＰＩ制御回路７，８．９に供
給される、ざらにＰＩ制御回路７，８．９には、評価抵
抗ｌＯを経て、変流器１８とそれに接続された整流器に
よって得られた符号反対の界磁電流実際値の大きさに関
する情報が入る。

設定値と実際値の差から　ＰＩ制御回路７，８゜９は公
知のようｌこ１つの後続のパルスコア１−ロール１１を
制御する出力信号２２を発生する。このパルスコントロ
ールデバイスｌｌは公知のように正弦−垂下制御の原理
によって働き、後続のブリッジ整流器回路１７の点弧パ
ルスを発生する役目をなす。用いられている制御方法で
は、出力の直流電圧は、電源電圧変動（こ無関係ζこ制
ｊ哩電圧２２に比例する。したがって、制御＃電圧２２
が界磁電圧Ｕｆ　　の１つの尺度となる。温度Ｇこ比例
する信号を発生するために、制御電圧２２が評価抵抗１
３を経て、ゲイン調整器■４を有する増幅器１２は成っ
ている補助回路２３に供給される、負の制御電圧に、ポ
テンショメータ１５で調整される正の電圧値が加えられ
る。このポテンショメータ１５に′よって、用いられて
いる直流分巻電動機の場合、冷えた状態（室温）で１回
この補助回路が較正される、この較正は、電動機　冷え
た状態で増幅器１２の出力電圧がＯになるように調整す
ることが目的にかなっている。電動機が温度上昇すると
。

界磁巻線４の抵抗が増大する。それによって、与えられ
た界磁電圧では界磁電流Ｉｒ、　Ｌ／たがって電圧の実
際値が低下し、そうなると演算増幅器７の出力端での制
御電圧が上昇する。その結果として界磁電圧が高くなり
、界磁直流は最初の値に調整される、内部抵抗が高まる
ことの結果として制御電圧２２が上昇し、したがって増
幅器■２の出力電圧１６が上昇する。

当然のことながら１本発明の考え方は、例えば周期的動
作の界磁電流調整器、半制御／全制御ブリッジ回路など
のようなその他の界磁電流供給回路および制御方法の実
施態様にも移行させうる。

同様にまた１本発明の考え方は、直流分巻電動機の界磁
巻線に一定電圧が供給される応用の場合にも移行させつ
る。

第３図は、ロータ２４．ステータ２５およびステータ２
５にある磁主極２６〜２９、補極３０〜３３を有する直
流分巻電動機の１つの断面を示している。この電＠機は
運転中には冷却空気Ｌｋ　　の供給を受ける（図中矢印
３４と３５で示す）。電動機の内部の鎖線に沿った電動
機温度は付属の温度線図に示されている。この温度線図
は鎖線に沿ったステータの展開図である。線図の縦軸は
電動機温度を示している。この電動機温度は上側の許容
限界温度であるしきい値３６を超えてはｆｌらな（／λ
。

例えば第３図に示すように°電動機の冷却に障害が起っ
た場合−この場合は空気冷却の部分３４だけ一温度線図
は電磁極２９の領域でしきい値３６の上にある温度上昇
を示している。温度測定において、界ｇ＆電圧から電動
機平均温度だけが求められるならば１局部的に温度がし
きい値を超えたときにそれが検知されないとか、あるい
は電動機の全体の温度がしきい値を超える前に電動機が
既に損傷しているというＣとが考えられる。そのような
局部的障害基こよる結果としては、なお、全体温度が実
質的には上昇していないにも拘らず、その障害が電動機
の損傷を起させることもありうる。

このような障害をなくするために、電動機の界磁電圧の
上昇率を求め、それから電動機温度上昇率を評価するこ
とが有利であることが示された。そのために、補助回路
２３に後続する、例えば比較装置３７番こよって界＠電
圧の単位時間当りの上昇が測定され、許容される最大の
温度上昇率と比較される、最大許容温度上昇率は種々の
方法で決定されうる。

例えば、この値を実験的測定によって定め、パラメータ
として′電動機あるいは比較回路がそれを使えるように
することが可能である。

さらに、許容最大温度上昇値を記憶する記憶器を設ける
こをも可能である。

第３に、スイッチインの都度冷えた状態からの温度上昇
率を求めることが可能である。この場合、印１１１機駆
動用篭動機番こ対する使用条件から出発しなければなら
ない。それ番こ対して、印刷機の必要駆動トルクがすべ
ての回転数領域で、またすべての温度や負荷の変動の際
に、定格トルクの約５０〜１００％になることを仮定す
る。さらに、最初に、ｌ＠電動機スタートするときの印
刷機および電動機の周囲の温度変化が電動機の温度上昇
に比して小さいことを仮定する。周囲温度の変化速度は
毎時僅かのもの（０）であるのに対して、電動機の温度
上昇は例えば毎時６０〜８０°である。これらの仮定の
下で最大許容温度上昇曲線が求められうる。

前述の３つの可能な方法の１つで求められた最大温度上
昇値は、を動機運転中に時々刻々の瞬時温度上昇値と比
較され、瞬時温度上昇値が前に決められている最大温度
上昇値より高い場合には誉報信号が発生されるか、ある
いは停止が発動される、さらに、瞬時の温度上昇値を評
価する場合には１期待される温度最終値を算出すること
が可能である。この場合、少くとも２回の測定によって
、近似的に指数関数の形をした温度上昇曲線の最終値が
求められる。この計算によってあまりにも高い値が得ら
れる場合には、早期番こ警報を出すとか。

電動機の冷却を例えば強化するというような防護方策が
遂行されうる。

印刷機の主鳴動機として用いられるという特別な場合に
は、電動機の温度監視のためには、温度が下方の限界値
を超えたときに始めて、瞬時温度上昇値と前もってきめ
られた値との比較が行われれば十分である。

第４図には時間ｌこ対する典型的な電動機温度上昇曲線
が示されている。これは電動機温度の平均値を示してい
る。時刻Ｔ。に電動機がスタートし、電動機湿度は近似
的に１つの指数関数の形に従って上昇する。時刻Ｔ１に
電動機温度は下方限界温度（ｖＩｒＩａｘの９０％）を
超える。この温度において温度の監視が始まる。すなわ
ち、この時刻以降に瞬時温度上昇値が前取て決められて
いる最大温度上昇率と比較される、 時刻Ｔ２に、電動機平均温度が１例えば冷却要素の機能
喪失によって急上昇して、許容（可能）最大温度上昇を
超えている。これによって直ちにＣ時点Ｔ３で）を雑信
号が発せられ、その結果障害を除くためのタイミングの
よい方策をとることができ、電動機の平均温度は停止の
しきい値（Ｖｍａｘ）まで上昇し得ない。したがって、
この方策によって、電動機の平均温度より高くなってい
る電動機での局部的温度上昇が停止しきい唾より上に達
して電動機の損傷が起るということがナクする。許容（
可能）最大温度上昇率は１図から明らかなように、必ず
、温度の最終値が停止しきい値（Ｖｍａｘ）から確実に
離れているように決められなければならない。

第５図は比較装置３７の作動を示す流れ図である。スタ
ート信号によって（ステップ１０１）データ入力が行わ
れる（ステップ１０２）。このデータ入力は、最高温度
Ｖｍａｘ　　（絶縁クラスに対応するもの）、最高温度
の９０％にある温度しきい値より下における単位時間の
許容最大温度上昇と、最高温度の９０％にあるしきい値
と停止しきい値の間における、もう１つの鱗位時間の許
容最大温度上昇が記憶装置３８から供給されることによ
り行なわれる。回路２３で測定された電動機平均温度は
Ａ／Ｄ変換器３９を経て、実際の温度値として使われる
ようにされ（ステップ１０３）。この実際の温度値から
時間に対する微係数が作られる（ステップ１０４）。し
たがって、ここで、記憶装置３８から入ったデータと、
瞬時の温度と、さらに瞬時の温度上昇率が使われること
になる。次に、この瞬時温度が９０％しきい値の上にあ
るのか下にあるのかが判定される（ステップ１０５）。

ここで、このしきい筐は任意に変えられるものであり、
電動機の信頼性に対する要求いかんによって任意に決定
されつる。瞬時温度がこのしきい値より下方にあった場
合には、瞬時温度がこのしきい値より下方にあった場合
には、瞬時温度上昇がこの温度領域で適用される許容最
大温度上昇と比較され（ステップ１０６）。瞬時の温度
上昇が高かったならば警報が発せられるか、あるいは電
動機が停止される（ステップ１０７）。障害が何もない
とき、すなわち瞬時温度上昇が正常である場合は、実際
温度の測定（ステップ１０３）とこれに続く計算のサイ
クルが繰返される、瞬時温度が９０％しきい筐より上に
あれば、瞬時温度上昇と記憶されているこの温度領域で
適用される温度上昇との比較（ステップ１ｏ６）によっ
て、電動機に障害があるか、あるいは電動機が正常に機
能しているかが、同様にして知られる。障害があった場
合は、電動機の停止が行われ（ステップ１０８）。

温度上昇が正常である場合には、実際温度を新たに測定
することを含むサイクルが繰返される、温度上昇の比較
を９０％しきい籠の下では行わないようにすることも当
然可能である。

同様にまた。相異る種類の監視を組合せること、例えば
装置の信頼性を高めるために％温度上昇経過（率）とは
別個に電動機平均温度を監視することが可能である。停
止しきい値、つまり電動機許容最高温度は、９０％しき
い値の場合と同様に。

任意をこ決定されうる。しかし通常はＣの値は電動機の
絶縁クラスによって決められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は界磁巻線の回路図、第２図は温度に比例した信
号を得るための１つの補助回路と共に界磁巻線に一定の
界磁電流を供給するための回路を示す図、第３ａ　、３
ｂ図は、それそ′れ正常運転の場合と冷却装置が機能安
失した場合の電動機の温度分布を示す図、第４図は電動
機湿度の時間的経過の１例を示す図、第５図は電動機温
度モニタリングの流れ線図である。 ３．４．５：界磁巻線 ７．８，９：制御装置 ２３：補助回路 ３７：比較装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、輪転印刷機駆動用直流分巻電動機の温度監視装置に
   おいて、 直流分巻電動機の界磁巻線が温度測定感熱体として利用
   されていることを特徴とする輪転印刷機用直流分巻電動
   機の温度監視装置。 ２、界磁電流が一定のときの界磁巻線における界磁電圧
   を検出する補助回路（２３）が設けられており、界磁電
   圧から巻線の温度と直流分巻電動機の空間的に分布して
   いる温度上昇の平均値が定められうることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、温度が、許容される最大値を超えた後に電動機が停
   止される、特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４、温度が、所定の限界値を超えた後に警報信号が発生
   させられる、特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ５、温度が所定の限界値を超えた後に、電動機の回転数
   が低下せしめられる、特許請求の範囲第２項に記載の装
   置。 ６、電動機の正常運転における、所定の温度領域の中で
   の最大の単位時間温度上昇値を記憶している記憶装置と
   、この温度上昇値が電動機の運転中に時々刻々の単位時
   間温度上昇値と比較される比較装置が設けられており、
   記憶さ れている単位時間温度上昇値よりも大きい単位時間温度
   上昇値が現れたときに警報信号が発生されるか、あるい
   は電動機が停止される、特許請求の範囲第１項あるいは
   第２項に記載の装置。 ７、記憶されている単位時間温度上昇値が電動機の特性
   データによつて決められている、特許請求の範囲第６項
   に記載の装置。 ８、回転数センサーが設けられており、その出力信号に
   応じて電動機温度が検出される、特許請求の範囲第１項
   ないし第７項のいずれか１項に記載の装置。