JPS62170795A - スクリユウ形真空ポンプの駆動装置 - 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〕 不発明は電圧９周波数ともに可変な電力変換手段の出力
で駆動するスクリュウ形真空ポンプの駆動装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

スクリュウ形真空ポンプの回転数Ｎに対するトルクＴの
特性は第５図に示すようになる。つ１り定格速度Ｎｃよ
りも相当低い速度Ｎｍのところに所要最大トルクＴｍが
ある。しかも所要最大トルクＴｍは定格トルクＴｃに対
してかなり大きい。

第５図の場合もそうであるが、以下の説明では所要最大
トルクＴｍを要する速度Ｎｍが定格速度の２０％の位置
にあり、且つ所要最大トルクＴｍが定格トルクの２００
％である場合について説明する。

さてスクリュウ形真空ポンプの特性が第５図に示したよ
うな特性であるにもかかわらず従来は電力変換手段の出
力周波数Ｆ対出力電圧を第６図、又は第７図に示すよう
に制御していた。つ１り第６図では始動時は原点から始
１す、所要トルクが最大となる周波数Ｆｍで出力電圧■
が最大となり、そのあとは出力電圧■は一定値を保つよ
うに制御していた。また第７図では出力′電圧■を出力
周波数Ｆに比例させていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて第６図、第７図に示したいずれの場合も、所要最大
トルクＴｍがあられれる周波数Ｆｍでは、真空ポンプを
駆動する電動機が所要最大トルクＴｍ以上のトルクを出
すようにしなければならない。

更に定格周波数Ｆｃで運転しているときには当然のこと
ながら真空ポンプを駆動する電動機は所要定格トルクＴ
ｃＯ値を満足するトルクを出さなけれはならない。

電動機のトルクは電動機の電機子の磁束密度に比例し、
周波数の変化に対して磁束密度を一定にするためには周
波数に比例させて電圧も変化させなければならない。

第６図に示すような関係に電圧と周波数とを変えて行く
と０〜２０％回転数１では最適で一定の磁束密度となる
が、２０〜１００％速度の間では、特に１００％回転数
の点では、周波数が５倍になっているのに、電圧は一定
であることから、磁束、　３　。

１転数において２００％程度のトルクを要することから
、定格回転数Ｎｃで定格トルクＴｃを出そうとすると、
周波数Ｆｍでは所要最大トルクの２．５倍ものトルクが
出てしまうような設計となる。

言い換えると、速度Ｎｍで所要最大トルクの２．５倍の
トルクを出さないと定格速度では定格トルクが出ないと
いうことである。従って必要以上の能力をもつ電動機を
用意せざるを得なくなり、電力変換手段の容量も大きく
なり、コストが高くなるという欠点があった。筐た第７
図の電圧／周波数の関係を印加する場合は、回転数Ｎｍ
の点で２００％）ルクを出すようにすると定格速度では
３〜４倍のトルクが出てし１い、やはり電動機及びこれ
を付勢する電力変換手段共に大容量になり、コスト高に
なっていた。

更に電動機電流は、第６図及び第７図のいずれにおいて
も、最大所要トルクを発生する時と定格運転時では、電
流値が大きく異なり、２倍もの差が生じることもある。

これは電動機保護の立場からみると、保護装置の設定値
を決定する時、太き、　４　。

な支障となる。つ１り小さい電流値で設定すると、最大
所要トルク発生時は保挿装懺が働き使用できなくなる。

大きい電流値で設定すると保護の役目を果さなくなると
いう重大な欠点があった。

本発明はこのような点に鑑み、成されたものであって、
その目的とするところはスクリュウ形真空ポンプの駆動
に適合した駆動装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明では出力電圧、出力周波数が共に可変な
電力変換手段の出力でスクリュウ形真空ポンプを駆動す
るものに於いて、電圧周波数指令手段を設ける。この電
圧周波数指令手段は、真空ポンプを定格速度Ｎｃで運転
するときの電力変換手段の出力周波数をＦｃ、定格速度
時の所要トルクをＴｃ、定格速度時に定格トルクを出す
ために必要な電圧をＶｃ、電力変換手段の出力筒波数Ｆ
時における所要トルクをＴとするとき、電力変換手段の
出力周波数Ｆ時の出力電圧■を で表わされる値を目標にするように電力変換に指令を与
えるようにする。

〔作用〕

上記のように構成すると電力変換手段はスクリュウ形真
空ポンプの所要トルクに適合した周波数と電圧とを出力
するようになる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を、第１図、第２図を参照しながら
説明する。

全体を１で示す電力変換手段は主回路部と制御回路部と
で構成する。

主回路部は三相交流電源２から電力を受け、これを全波
整流する順変換器３と、この出力をチョッピングして誘
４電動機４に印加する電圧の値Ｖを制御するナヨツバ５
と、チョッパ５の出力を受は訪導電動機４に印加する電
力の周波数の値Ｆを制御する逆変換器６とで構成しであ
る。逆変換器６の出力はスクリュウ形真空ポンプ７を駆
動する為の誘導電動機４に与えられるようになっている
。

制御回路部は速度を設定するためのポテンショメータ８
と、ポテンショメータの出力の急激な変化を緩衝するラ
ンプ回路９と関数発生器１０とで構成した電圧周波数指
令手段１１を有している。

第２図は関数発生器１０の入力電圧■１対出力電圧Ｖｏ
の関係を示している。

この関数発生器１０の出力Ｖｏと逆変換器６の出力周波
数Ｆとは、はぼ比例するように構成しである。

従って■１と■０との関係は 但しＦｌは関数発生器の入力が■１であるときの逆変換
器６の出力周波数Ｔ１は出力周波数がＦｊ′″Ｃあると
きの真空ポンプの所要トルクである。

制御回路部は更に三角波発生回路１２、自動電圧調整装
置１３．比較器１４．電圧／８波数発振器１５．リング
カウンタ１６及びベースドライブ回路１７を有している
。

三角波発生回路１２は一定周波数の三角波を発生する。

自動電圧調整装置１３は、関数発生器１０の出力ｖＯと
チョッパ５の出力の差を入力し、チ、　７　。

ヨツバ５の出力が関数発生器１０から指令された値にな
るようにする。

比較器１４は三角波発生回路１２の出力と自動電圧調整
装置１３の出力とを比較し、三角波発住（ロ）路１２の
出力が自動電圧調整装置１３の出力より大きいときに出
力を出し、チョッパ５のトランジスタを導通にするよう
に構成しである。

電圧／周波数発振器１５は関数発生器１０の出力■０に
比例した周波数の信号を出力するように構成しである。

リングカウンタ１６は電圧／周波数発振器１５の出力を
受け、これを逆変換器６を構成する６つのトランジスタ
に、逆変換器６の出力が三相交流になるように分配する
。ベースドライブ回路１７はリングカウンタ１６の出力
を受けて、逆変換器６を構成する６つのトランジスタへ
のベース信号を作成する。

以上のように構成することにより逆変換器６の出力周波
数Ｆに対する出力′電圧■は（１）式に示す関係になる
。従って烏導電動機４の回転数Ｎに対す、　８　。

つ形真空ボングーの特性に合った運転を行うことができ
る。

第３図、第４図は本発明の異なる実施例である。

この実施例では電圧周波数指令手段１１は、スクリュウ
形真空ポンプを駆動するための最大所要トルクをＴｍ、
この最大所要トルクを要するときの電力変換手段１の出
力周波数をＦｍとするとき、電力変換手段の出力周波数
Ｆｍ時の出力電圧Ｖｍを で表わされる値を目標にするようにする。

そして更に、電力変換手段１の出力周波数ＦがＦｍより
も大きい範囲では電力変換手段１の出力電圧Ｖを ｍ ｖ　（、、−Ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（３）の関係を保ち
ながら、周波数Ｆか次第に犬きくなってＦｃＫ近付くと
き、■も次第に大きく成ってＶｃに近付くようにする。

このようにする為には、関数発生器１０の特性流側では
入力電圧ｖ１がＶｉ、のとき出力周波数がＦｍに出力電
圧がＶｍになるようになっており、そしてＶｉ２のとき
周波数がＦｃ、出力電圧がＶＣになるようになっている
。

このような関数発生器１０は第４図に示すようにして構
成することができる。

２］、２２はオペアンプ、２３はダイオードで、オペア
ンプ２１に対して図示のように接続する。

２４及び２５は、それぞれオペアンプ２１の反転入力端
子に加算して印加する電圧をとり出す抵抗で、２４は図
示の如く、第１図のポテンショメータ８の出力に比例し
た負電圧をとり出す。２５は図示の如く前記周波数設定
に関係なく正の一定値Ｖｏ、となるような電圧をとり出
す。ここで■１、がＶｉ、の２０％に相当する関係とな
るようにすると２４の電圧の絶対値が２５の電圧より小
さい期間（つまり０〜２０％周波数の期間）は、オペア
ンプ２１の反転入力端子には、正電圧が加わるが、ポイ
ント２６の点が正電位になると、ダイオード２３か専通
してオペアンプ２１の入出力は同電位となり、かつイマ
ジナリ−ショートによりポイント２６はアース′亀位と
なる。従って前記期間では、オペアンプ２】は動作しな
いことになるので、同期間中はオペアンプ２２のみが動
作して、ゲイン倍された正電圧が、出力端子２７に出て
くる。これを２７ａとして示す。

次に前記２４の電圧（絶対値）が２５の電圧より太きく
ｆｘると、つ１す、２０〜１００％周波数期間では負電
圧がオペアンプ２】の反転入力端子に加わるので、オペ
アンプ２１のゲインで反転増幅された正電圧が、２０％
周波数の点より直線的に立ち上がる。これを２１に示す
。

してみると、オペアンプ２２の反転入力端子には前記２
１ａの電圧と２４の出力電圧との加算された電圧が加わ
り、反転増幅した電圧が出力側端子２７に現われる。こ
の出力ＩＩＩ電圧を図示すると２７ｂに示すようになる
。

〔発明の効果〕

本発明によれは、モードル寸法を大きくすることなく、
かつインバータ容量を犬きくすることな、１１　。

く、モードルを低回転数で高トルクを出すことができる
ので、モードル及びインバータが小形で軽量かつ安価と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明駆動装置の実施例を示す回路図、第２図
、第３図は第１図に示した実施例で用いる関数発生器の
特性曲線図、第４図は関数発生器の具体例を示す回路図
、第５図はスクリュウ形真空ポンプのトルク特性曲線図
、第６図、第７図は従来用いられていた関数発生器の特
性曲線図である。 １は電力変換手段、１１は電圧周波数指令手段である。 、１２　。 ＄３図 ＣＦｍｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、出力電圧、出力周波数が共に可変な電力変換手段の
   出力でスクリュウ形真空ポンプを駆動するものに於いて
   、前記真空ポンプを定格速度Ｎｃで運転するときの前記
   電力変換手段の出力周波数をＦｃ、前記定格速度時の所
   要トルクをＴｃ、前記定格速度時に前記定格トルクを出
   すために必要な電圧をＶｃ、前記電力変換手段の出力周
   波数Ｆ時における所要トルクをＴとするとき、前記電力
   変換手段の出力周波数Ｆ時の出力電圧Ｖを Ｖ＝√（Ｔ／Ｔｃ）・Ｆ／Ｆｃ・Ｖｃ で表わされる値を目標にするように前記電力変換手段に
   指令を与える電圧周波数指令手段を有することを特徴と
   するスクリュウ形真空ポンプの駆動装置。 ２、前記電圧周波数指令手段は、前記真空ホンプを駆動
   するための、最大所要トルクをＴｍ、該最大所要トルク
   を要するときの前記電力変換手段の出力周波数をＦｍと
   するとき、前記電力変換手段の出力周波数Ｆｍ時の出力
   電圧ＶｍをＶｍ＝√（Ｔｍ／Ｔｃ）・Ｆｍ／Ｆｃ・Ｖｃ
   で表わされる値を目標にし、前記電力変換手段の出力周
   波数Ｆが前記Ｆｍより大きい範囲では前記電力変換手段
   の出力電圧Ｖを Ｖ＜Ｖｍ／Ｆｍ・Ｆ の関係を保ちながら、前記周波数Ｆが次第に大きくなつ
   てＦｃに近付くとき、Ｖも次第に大きく成つてＶｃに近
   付くように前記電力変換手段に指令を与えるように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスク
   リュウ形真空ポンプの駆動装置。