JPS63171179A - 電動機の負荷軽減装置 - 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〕 本発明は電動機の負荷軽減装置に係り、特に回−軸速度
制御可能な電動機の駆動装置の運転負荷が増大した場合
の回転速度制御による駆動装置の保護に好適な電動機の
負荷軽減装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の電動機の負荷軽減装置は、特開昭５９−１４９７
８２号に記載のように、電動機の過負荷状態の検出を電
動機の巻線電流の大きさで検出し、過負荷状態の場合は
電動機の回転速度を小さくすることによって負荷軽減処
理を行うようになっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は電動機の軸出力を制御する点について配
慮がされておらず、負荷軽減運転時に電動機の駆動装置
の許容能力を下まわる出力で運転するという問題があっ
た。

従来技術の問題点を第５図及び第６図を用いて説明する
。第５図は従来技術による負荷軽減方式が有効な電動機
の負荷の説明図で、第６図は従来技術による負荷軽減方
式が有効でない電動機の負荷の説明図である。先ず第５
図においては、電動機の回転速度が小さい場合は軸Ｉ−
ルクも小さく、回転速度が大きくなるにしたがって軸１
〜ルクも大きくなるような電動機の負荷が示されている
。例えばルームエアコンの圧縮機を駆動する電動機の負
荷は上記第５図に示すようになる。すなわち、ルームエ
アコンは冷凍サイクルの熱容量に比較して圧縮機の冷媒
押しのけ量が大きい。このため、圧縮機の回転速度を変
化させた場合は、冷凍サイクルの応答が比較的速く回転
速度を下げるとそれに追従して負荷トルクも小さくなる
負荷特性を示す。このような特性を持つ負荷を駆動して
いるときに過負荷状態が発生した場合、すなわち電動機
の駆動装置に過大な電流が流れた場合、電動機の回転速
度を強制的に下げることによって軸トルクは減少し、過
負荷状態から脱出し負荷軽減運転を行なう。

これに対し第６図に示すような電動機の回転速度の変化
に対して軸トルクが余り変動しない負荷に従来技術を適
用した場合について説明する。例えば冷Ｒ庫の圧縮機を
駆動する電動機の負荷は第６図に示すようになる。冷蔵
庫の冷凍サイクルは熱量が大きい。これは冷凍サイクル
を構成する凝縮器が冷蔵庫箱体に取り付けられており、
また蒸発器が冷凍室内に設置されているためである。こ
のように冷蔵庫では圧縮器の冷媒押しのけ量に比べて冷
凍サイクルの熱容量が大きい。したがって圧縮器の回転
速度を変化させても冷凍サイクルの応答が遅いので、回
転速度を下げても負荷トルクが小さくならない負荷特性
を示す。このような負荷特性において過負荷状態が発生
し電動機の駆動装置に過大な電流が流れた場合、過負荷
状態から脱出しようとして電動機の回転速度を下げても
軸トルクは減少せず過負荷状態から脱することは非常に
困難である。

本発明の目的は、電動機の軸出力の上限を制限値に制御
する電動機の駆動装置の負荷軽減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〕

上記目的は、電動機回転速度指令発生回路と回転速度検
出回路と電動機巻線電流検出回路とを具備した回転速度
制御可能な電動機の駆動装置において、電動機の回転速
度と巻線電流の州・算回路と過負荷判定回路を設け、回
転速度と巻線電流の積、３゜ が予め設定された制限値以上になった場合は、前記回転
速度指令発生回路に優先して、前記積が制限値未満にな
るように電動機の回転速度を制御することにより、達成
される。

〔作用〕

電動機の回転速度検出回路は電動機の回転速度を検出し
、電動機巻線電流検出回路は巻線電流を　。

検出し、そして掛算回路は回転数と巻線電流の積を算出
する。ブラシレスモータの巻線電流は軸トルクと比例関
係にあり、したがって回転数と巻線電流の積は電動機の
軸出力と比例関係にある。過負荷判定回路は上記掛算回
路で得られた積と予め設定された制限値とを比較判定し
、積が制限値を超えないように回転数を制御するように
動作する。それによって電動機の駆動装置は全回転数範
囲において最大出力で負荷軽減運転を行うことが可能と
なる。また、負荷軽減運転時の電動機の回転速度の変化
率を定常時のそれより小さくすることにより、回転速度
の変化に対して応答の遅い負荷に対してもより安定した
負荷軽減運転を行うこと・　　４・ ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明の一実施例の全体構成図である。１は電動機
の回転速度検出回路、２は掛算回路、３は過負荷判定回
路、４は電動機の駆動回路で、例えばインバータである
。５は電動機の巻線電流検出回路、６は回転速度指令発
生回路であり、以上で電動機の駆動装置を構成しており
、７はブラシレスモータ等の電動機である。回転速度検
出回路１は電動機７の回転速度を、巻線電流検出回路５
は巻線電流をそれぞれ検出し掛算回路２へ出力する。掛
算回路２は回転速度と巻線電流の積を算出する。ここで
ブラシレスモータ等の場合、巻線電流と電動機の軸トル
クは比例関係にある。

すなわち、上述の電動機７の回転速度と巻線電流の積は
回転速度と軸トルクの積に比例する。また電動機７の回
転速度と軸トルクの積は軸出力であるので、掛算回路２
の出力は電動機７の軸出力となり、これを過負荷判定回
路３へ出力する。回転数指令発生回路６は電動機７の回
転速度指令を発生し、これを過負荷判定回路３へ出力す
る。過負荷判定回路３は電動機の軸出力と制限値、回転
速度指令と実際の回転速度を比較判定し、電動機の回転
速度の実際の指令を出力する。電動機の駆動回路４はそ
の指令に基づき電動機７を駆動する。

第２図は本実施例による電動機の運転領域を示したもの
である。電動機の駆動回路４は予め設定された最小回転
速度と最大回転速度の範囲内で電動機７を駆動する。そ
して軸１−ルクが変動しても電動機の回転速度は指令回
転速度と一致するように制御されている。しかしながら
軸トルクが比較的小さくても回転速度が大きい場合、逆
に回転速度が比較的小さくても軸トルクが大きい場合は
回軸速度と軸１ヘルクの積、すなわち電動機の軸出力が
電動機の駆動回路４の能力を超える状態になることが考
えられる。このような場合に、過負荷判定回路３が作動
し、電動機の軸出力が予め設定された制限値以下になる
ように電動機の回転速度を制御する。一般に電動機の負
荷１−ルクを電動機の駆動回路４で制御することは困難
であり、軸出力を下げるためには回転速度を小さくする
。このように回転速度を制御し電動機の軸出力を低減さ
せる運転を負荷軽減運転という。また、軸Ｉ・ルクか大
きくなりすぎると電動機の駆動回路４の素子の容量や電
動機７の軸の強度を超えることが考えられ、その場合は
回転速度を小さくする負荷軽減運転を止め電動機を停止
する。この判定は回転速度あるいは巻＃！電流で行う。

次に第３図を用いて具体的な負荷軽減運転の動作につい
て説明する。第３図は本発明の負荷軽減処理の動作流れ
図である。まず、指令回転速度が電動機の実際の回転速
度（以下、実回転速度と略す）未満の場合は、負荷状態
に関係無く実回転速度が指令回転速度になるように減速
される。このときの減速の割り台はタイマーの設定時間
によって決定される。また定常モードフラグがセットさ
れ、負荷軽減モードフラグがリセッＩ・される。続いて
指令回転速度が実回転速度以」二の場合につい説明する
。はじめに実回転速度Ｎと巻線電流■のて積ＮＸＩを算
出し、その値が設定値以上かどうか判断する。設定値以
」二の場合は、まず負荷軽減モードフラグをセットし、
続いて駆動回路や電動機を保護するための停止条件を判
定する。このとき停止条件が成立している場合は電動機
を停止する。不成立の場合は、実回転速度を小さくして
軸出力を減少させ過負荷状態から脱出する。ここで、定
常運転モードにおいて最初に生じた過負荷状態から速や
かに脱出するために、タイマーの値を比較的小さく設定
する。この第１回目の減速で上記ＮＸＩが設定値未満に
なると定常モードフラグがリセッＩ・され、その後はタ
イマー、Ｔ４で決定される時間で増減速がくり返される
。このときタイマＴ３、Ｔ４の時間をタイマＴＩＴ２の
設定時間に比較して大きくすることによって、負荷変動
の時間遅れに応答できるようにしたので、安定した負荷
軽減運動を行うことができる。

以」二第３図により説明した電動機の動作状態は第４図
に示すとおりである。

〔発明の効果〕

、　　＆ 本発明によれば、電動機の駆動装置の最大出力を制限で
きるので運転可能な最大出力でのハンチングの少ない継
続運転が可能となり、電動機の駆動装置の小型化、小容
量化および運転範囲の拡大の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機の駆動装置の全体構成図、
第２図は本発明による電動機の運転領域の説明図、第３
図は本発明による負荷軽減運転の動作流れ図、第４図は
本発明による負荷軽減運転の動作説明図、第５図は従来
技術による負荷軽減方式が有効な電動機の負荷の説明図
、第６図は従来技術による負荷軽減方式が有効でない電
動機の負荷の説明図である。 ］−・・回転速度検出回路、２・・掛算回路、３・過負
荷判定回路、４・電動機の駆動回路、５　巻線電流検出
回路、６・・・回転速度指令発生回路、７・電動機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電動機回転速度指令発生回路と回転速度検出回路と
   電動機巻線電流検出回路とを具備した回転速度制御可能
   な電動機の駆動装置において、電動機の回転速度と巻線
   電流の掛算回路と過負荷判定回路を設け、回転速度と巻
   線電流の積が予め設定された制御値以上になった場合は
   、前記回転速度指令発生回路に優先して、前記積が制限
   値未満になるように電動機の回転速度を制御することを
   特徴とする電動機の負荷軽減装置。