JP2649210B2 - 電動機の非回転試験方法及び装置と、電動機を用いた機械システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば生産、加工、物
流、包装、その他の様々な分野で機械・設備等に使用さ
れる３相交流電動機の特性を把握するための非回転試験
方法及び装置、並びに３相交流電動機を用いた機械シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生産性の向上を図るために生産シ
ステムの自動化・無人化・高効率化を目指して、いわゆ
るファクトリーオートメーションが盛んに行なわれ、ま
た全ゆる産業分野で様々な自動化装置・機器が開発され
ている。これらの機械・設備には、一般にサーボモータ
が駆動装置として利用されているが、特に交流電動機
は、構造が簡単で低価格であり、取扱い及び保守が容易
で耐環境適応性が良いことから、比較的小容量のものか
ら出力が１００キロＷ以上の大容量のものまで幅広く商
用に供されている。

【０００３】交流電動機を高精度で制御するためには、
その電気特性、例えば滑り、トルク、力率、効率等をよ
り高い精度で把握する必要がある。従来、大出力の交流
電動機としてよく使用される誘導電動機の場合、拘束試
験と呼ばれる一種の非回転試験を行ない、回転子を拘束
した状態で電圧、電流、電力等を計測し、それらの信号
を例えば等価回路や円線図計算法等に基づき処理するこ
とによって、抵抗や漏れインダクタンス等の特性を把握
する方法が一般に採用されている。

【０００４】図９は、従来の拘束試験装置の構成の１例
を示している。拘束試験では、３相の給電端子ｕ、ｖ、
ｗを有する交流電動機１に３相電力センサ２を接続し、
更に電圧調整器３を介して３相交流電源４を接続する。
３相電力センサ２と電圧調整器３との間には、電流セン
サ５と電圧センサ６とが設けられている。更に電動機１
には、３相交流電源から給電したときに、その回転を阻
止して非回転状態に保持するための拘束装置７が取り付
けられている。そして、拘束装置７により電動機１の回
転子を拘束して印加電圧を調整し、定格電流に等しい電
流を流したときの拘束電圧及び損失を測定する。

【０００５】 この拘束試験方法に代えて、３相交流電
動機に対し２相モデルに立脚した２−３相変換とＰＷＭ
変調の考えを用いて、電動機を実質的に非回転の状態に
維持しようとする非回転試験方法が提案されている。図
１０は、この方法による試験装置の構成を概略的に示し
ている。３相交流電動機１には、３相インバータ素子８
及びＰＷＭ変調器９を介して、２相信号を３相信号に変
換するための２−３相変換器１０が接続されている。３
相インバータ素子８にはインバータ用の直流電源１１
が、ＰＷＭ変調器９にはＰＷＭ変調用のキャリア信号発
生器１２がそれぞれ接続されている。２−３相変換器１
０には、２相の電圧信号発生器１３と、２次磁束等の角
度θ^＊を強制的に指示するための角度指示器１４に接続
された三角関数発生器１５とがそれぞれ接続されてい
る。この種の非回転試験で測定される電圧、電流等から
電動機の抵抗や漏れインダクタンス等の特性を求めるた
めの算定式は、例えば、杉本英彦氏、今中昌氏及び矢野
昌雄氏による論文「モデル規範適応システムに基づく誘
導電動機定数の初期同定」（昭和６３年６月２４日、電
気学会、産業電力電気応用研究会；ＩＥＡ−８８−１
８；１１１〜１２０）や、本願発明者である新中新二氏
著の「適応アルゴリズム」 （産業図書（株）、１９９
０年）に記載され、当業者には既に公知である。また、
同様の算定式は、大森洋一氏及び宮下一郎氏による論文
「速度センサレスベクトル制御用電動機定数の自動測
定」（平成４年電気学会全国大会、ｐ．６−４８）に記
載され、同論文では、電動機の３相のうちの１相を開放
して電圧、電流等を測定し、電動機の特性を把握する非
回転試験方法が採用されている。

【０００６】 この試験装置の動作を説明する。先ず、
２相電圧信号発生器１３から２相信号を発生して、２−
３相変換器１０に入力する。同時に、角度指示器１４か
ら一定の角度（θ^＊＝ｃｏｎｓｔ）を三角関数発生器１
５に指示すると、ｓｉｎ（θ^＊）とｃｏｓ（θ^＊）との
２つの三角関数信号が２−３相変換器１０に出力され
る。２−３相変換器１０は、入力した三角関数信号を用
いて２相電圧信号を３相の信号に変換し、ＰＷＭ変調器
９に出力する。ＰＷＭ変調器９は、キャリア信号発生器
１２から数キロ〜数十キロＨｚのキャリア信号を受け取
り、これを用いて３相信号をそれぞれ各相毎にＰＷＭ変
調して、被変調信号を３相インバータ素子８に出力す
る。インバータ素子８はＰＷＭ変調された前記３相信号
に従ってスイッチングされる。このときのスイッチング
周波数は、ＰＷＭ用キャリア信号の周波数の約２倍であ
る。このような高速スイッチングを通じて、インバータ
素子８は、直流電源１１から印加される直流電圧を、高
周波成分を含む３相電圧に変えて出力する。尚、この方
法ではインバータ素子と直流電源との組合せによって実
質的に３相交流電圧を発生しており、この点において
は、これらの組合せは、上述した従来の拘束試験の３相
交流電源に対応していると言うこともできる。図１０の
試験装置は、このようにして電圧、電流等を測定し、測
定値を上述した公知の文献等に記載される算定式に代入
するなどにより、電動機の特性を把握する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電動機の特性を把握す
るための試験は、電動機の製造時だけでなく電動機を利
用する機械システムに組み込まれた後も、使用状況、経
年変化等による影響を知るために実施することが重要か
つ必要である。しかし、上述した従来の拘束試験では、
電動機を機械システムに組み込まれた状態のままで実施
することが実質的に不可能であり、電動機を一旦機械シ
ステムから取り外して拘束試験装置に組み付ける必要が
あった。このため、電動機の脱着に多大の労力及び時間
を要し、しかも、脱着作業の際に電動機のシャフト等に
機械的損傷を生じる虞れがある等の問題点があった。ま
た、この試験方法では、電動機の出力に応じた拘束力を
発揮する拘束装置が必要とされるが、そのために大出力
の電動機への適用には限界があった。また、電動機の回
転を強制的に機械的に阻止するために発熱が起こり、ひ
いては試験装置や電動機の性能が変化する虞れがあり、
長時間に亘って連続して試験を実施することが困難であ
った。

【０００８】これに対して、上述した従来の非回転試験
方法は、角度指示器１４から磁束角度として一定角度を
強制的に指示することにより、電動機を非回転状態に保
持しようとするものであり、拘束装置を要しない。しか
し、ベクトル制御等の際に通常使用される２相モデル
と、これを前提としたシステムとを必要とする。このた
め、拘束試験では必要としない三角関数発生器、２−３
相変換器、キャリア信号発生器、ＰＷＭ変調器等が新た
に必要となる。この結果、試験方法及び試験装置の構成
が複雑かつ煩雑になり、コストが増大するという問題点
がある。また、印加電圧がインバータ素子の高速スイッ
チングに起因する不必要な高周波成分を含んでいるた
め、電動機等に悪影響を及ぼすという問題がある。

【０００９】従来の拘束試験は、印加電圧に特別の性質
をもたせる必要がなく試験装置の構成が簡単であるとい
う長所をもつ反面、印加電圧に対して電動機がトルクを
発生し、ひいては回転子を拘束するために拘束装置を必
要とするという短所を有する。他方、拘束装置を必要と
しない従来の非回転試験方法は、印加電圧の生成に関連
して構成全体が格段に複雑化するという短所を有する。
従って、これらの問題点を克服した新規な試験方法が強
く望まれていた。

【００１０】 そこで、本発明は、上述した従来技術の
問題点に鑑みてなされたものであり、請求項１及び請求
項７記載の電動機の非回転試験方法は、電動機の回転を
阻止するための拘束装置を一切必要とせず、機械システ
ムに組み込まれた電動機を取り外すことなく容易に試験
することができ、電動機に印加する電圧を発生するため
の構成を少なくとも従来の拘束試験と同程度に簡単にし
て低コストで、しかも電動機の特性を高精度で把握する
ことができる新規な試験方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】また、請求項２記載の電動機の非回転試験
装置は、上述した請求項１記載の試験方法を実現して、
比較的簡単な構成からなり、取扱いが容易で機械システ
ムに組み込まれた電動機をそのままの状態でも試験する
ことができ、低価格であると共に、電動機の特性を高精
度で把握し得る新規な試験装置を提供しようとするもの
である。

【００１２】これに加え、請求項３記載の試験装置は、
操作性を向上させて取扱いをより容易にし、試験の効率
化、正確性の向上を達成し得る試験装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】また、請求項４記載の試験装置は、試験の
際に電動機に印加される電圧信号の範囲を適正に調整し
て、測定精度を高めかつ実用性を向上させた試験装置を
提供することを目的とする。

【００１４】これに加え、請求項５記載の試験装置は、
構成をより簡単にして取扱いを容易にし、より高い測定
精度及びコストの低減化を達成しようとするものであ
る。

【００１５】更に、請求項６記載の機械システムは、電
動機を現場で必要に応じて随時試験することができ、試
験のための労力及び時間を節約し、機械・設備の稼動効
率を高めることができる機械システムを提供しようとす
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、以下にその内容を図
面に示した実施例を用いて説明する。

【００１７】請求項１記載の電動機の非回転試験方法
は、３相交流電動機の特性を求めるために、該電動機の
３相のいずれか２相を短絡させ、残りの１相に単相電圧
を印加し、その状態において少なくとも電流を測定する
ことを特徴とする。これに加えて、請求項７記載の非回
転試験方法は、前記単相電圧の周波数が０〜数十Ｈｚ程
度の低周波であることを特徴とする。

【００１８】請求項２記載の電動機の非回転試験装置
は、３相交流電動機の特性を求めるために、該電動機の
３相のいずれか２相を短絡するための短絡手段と、残り
の１相に単相電圧を印加するための電圧印加手段と、少
なくとも電流を測定するための測定手段とを備えること
を特徴とする。

【００１９】請求項３記載の電動機の非回転試験装置
は、上述した請求項２の特徴に加え、短絡手段が、外部
からの指示により、電動機の３相から短絡すべき２相を
自由に選択可能な制御手段を有することを特徴とする。

【００２０】また、請求項４記載の電動機の非回転試験
装置は、上述した請求項２の特徴に加え、電圧印加手段
が、印加電圧用の信号を発生する信号発生手段と、信号
発生手段により発生した信号の振幅を調整して印加する
電圧調整手段とを有することを特徴とする。

【００２１】請求項５記載の電動機の非回転試験装置
は、上述した請求項４の特徴に加え、短絡手段と電圧調
整手段とが、１個の３相インバータ素子によって構成さ
れることを特徴とする。

【００２２】更に、請求項６記載の機械システムは、負
荷を駆動する３相交流電動機と、電動機を駆動制御する
ドライバとからなり、電動機の３相のいずれか２相を短
絡する短絡手段と、残りの１相に単相電圧を印加する電
圧印加手段と、少なくとも電流を測定する手段とからな
る試験装置を一体的に備えることを特徴とする。

【００２３】

【作用】 従って、請求項１記載の電動機の非回転試験
方法によれば、３相交流電動機の３相のいずれか２相を
短絡することによって、電動機の３つの端子間電圧のい
ずれか１つが零電圧に保持されるので、電動機がトルク
を発生しない状態で試験することができ、しかも零電圧
でない端子間が実質的に１つとなることによって印加電
圧が単相となるから、所要電圧の生成及び印加、並びに
これに関連した電流等の電気信号の計測を容易すること
ができる。また、交流電動機の通常の通電状態では３相
全てに電流が流れていることから、上述した電動機の３
相のうちの１相を開放する従来技術の方法では、大胆な
近似が用いられているので算定値が大きく狂い易いのに
対し、本発明によれば、電動機の３相のいずれか２相を
短絡するので、より現実の使用に近い条件で試験を行う
ことができる。更に請求項７記載の非回転試験方法によ
れば、図１０に関連して説明した従来の非回転試験方法
のようなインバータ素子の高速スイッチングに起因する
数キロ〜数十キロＨｚという高周波成分が印加電圧に含
まれないので、電動機等への悪影響を防止することがで
きる。

【００２４】また、請求項２記載の電動機の非回転試験
装置によれば、短絡手段によって３相交流電動機の３相
のいずれか２相を短絡されるので、電動機の３つの端子
間電圧のいずれか１つが零電圧に保持されて、電動機を
トルクを発生しない状態に維持することができ、零電圧
でない端子間が実質的に１つになるからこれすることに
よって、関連した電流等の電気信号の計測を容易するこ
とができる。

【００２５】請求項３記載の電動機の非回転試験装置に
よれば、制御手段を介して試験装置の外部から適当に指
示することによって、試験をバランス良く確実に実施す
ることができる。

【００２６】請求項４記載の電動機の非回転試験装置に
よれば、電圧調整手段によって、印加される電圧信号が
微弱な場合には増幅され、逆に大きい場合には減衰され
て、常に電圧信号の範囲を適正に維持することができ
る。

【００２７】請求項５記載の電動機の非回転試験装置に
よれば、１個のインバータ素子をオンオフすることによ
って電動機の３相のいずれか２相が短絡され、かつ印加
電圧を適当な電圧レベルに調整することができる。

【００２８】更に、請求項６記載の機械システムによれ
ば、電動機を機械システムから取り外すことなく現場で
随時必要に応じて試験を実施することができる。

【００２９】

【実施例】以下に、添付図面を参照しながら、本発明の
実施例を説明する。

【００３０】図１は、本発明による電動機の非回転試験
装置の第１実施例の構成を示している。３相誘導機、３
相同期機等の３相交流電動機２１は、３個の給電端子
ｕ、ｖ、ｗにそれぞれ接続された３相の給電線２２、２
３、２４を介して短絡器２５に接続されている。短絡器
２５は、単相の給電線２６、２７を介して、電動機２１
への印加電圧を発生するための単相電源２８に接続され
ている。短絡器２５によって、電動機２１の端子ｕ、
ｖ、ｗ間のいずれか１つが短絡される。これにより、単
相電源２８から給電線２６、２７にいかなる電圧が印加
されようとも電動機２１が回転することはない。

【００３１】一方の単相給電線２６には、非回転試験実
施時に電流を計測するための電流センサ２９が設けら
れ、かつ両単相給電線２６、２７間には、単相電源２８
からの印加電圧を計測するための電圧センサ３０が設け
られている。これらセンサは、電圧、電流の発生方法等
の如何によって適当に省略することができる。例えば、
単相電源２８から指示通りの電圧が正確に発生される場
合には、電圧センサ３０は省略可能である。尚、本実施
例では電力センサを備えていないが、これは、言うまで
もなく電流と電圧とが測定できれば電力は即座に算定で
きるからである。当然ながら、電気信号の処理方法如何
によって電力センサを付加しても差し支えない。

【００３２】 本発明の電動機の非回転試験方法によれ
ば、図１に示すような構成において、その特性を把握し
ようとする３相交流電動機２１のいずれか２つの端子、
例えばｖとｗとを短絡する。次に、電源２８から給電線
２６、２７を介して電動機２１に単相電圧の試験電流を
流す。上述したように端子ｖ、ｗ間が短絡されて零電位
であるから、単相電圧は短絡されていない残りの端子間
ｕ−ｖ（ｗ）に印加される。このときの電流及び電圧を
電流センサ２９及び電圧センサ３０によって測定する。
そして、これらの測定値を用いて電動機２１の特性を従
来からよく知られた円線図法等に基づく算定式によって
求める。このような算定式としては、上述した公知の各
文献にそれぞれ記載されているものを用いることがで
き、それらに記載される非回転試験方法と同様に前記電
動機の抵抗、漏れインダクタンスなどの特性を求めるこ
とができる。

【００３３】図２は、本発明による試験装置の第２実施
例の構成を示している。この第２実施例は、上述した第
１実施例の試験装置と概ね同じ構成を有するが、非回転
試験の開始及び停止、実行中のデータ収集等、試験を総
合的に制御するシステム制御器３１を更に備える点にお
いて相違する。即ち、システム制御器３１は、短絡器２
５、単相電源２８、電流センサ２９及び電圧センサ３０
にそれぞれ接続されており、短絡器２５に対して短絡す
べき相の制御を、単相電源２８に対して印加電圧の大き
さや波形の制御を、各センサ２９、３０に対して信号の
取り込みと処理の制御を行ない、また、試験そのものの
開始や終了を総合的に制御する機能を有する。

【００３４】図３は、上記第２実施例に使用される短絡
器の実施例を示している。この短絡器２５は、電動機側
の３相給電端子部３２と、電源側の単相給電端子部３３
との間に接続された３相スイッチ３４からなる。３相ス
イッチ３４は、スイッチ制御部３５により制御されて、
電動機２１の短絡すべき端子間を選択実行する。スイッ
チ制御部３５は、信号線３６を介してシステム制御器３
１に接続されている。そしてシステム制御器３１の指示
に従って、単相側の３端子ｒ、ｓ、ｔと電動機２１の端
子ｕ、ｖ、ｗに対応する３端子ｕ′、ｖ′、ｗ′とを組
み合わせ、かつ電圧印加のオン・オフの制御を行なう。
ここで、単相側の端子ｓ、ｔ間は予め短絡されている。
例えば、３相スイッチ３４において前記端子がｒ−ｕ′
と接続される場合には電動機２１のｖ−ｗ相が、ｒ−
ｖ′と接続される場合には電動機２１のｗ−ｕ相が、ｒ
−ｗ′と接続される場合には電動機２１のｕ−ｖ相が、
それぞれ短絡されることになる。この場合、電源側のｒ
端子の接続・開放により電動機２１への電圧印加のオン
・オフを制御することができる。

【００３５】この短絡器は、第１実施例の試験装置にも
適用することができる。この場合、スイッチ制御部３５
が、システム制御器３１からの指示ではなく、別個の切
換スイッチ等を介して又は手動により直接操作される。

【００３６】図４は、短絡器２５の別の実施例を示して
いる。この短絡器では、電動機側給電線２２〜２４と電
源側給電線２６、２７の組合せと電圧印加オンオフのス
イッチングとが手動で行なわれる。即ち、図３のスイッ
チ制御部３５を有せず、電動機側給電線２２〜２４と電
源側給電線２６、２７とが電動機２１の３相端子間の特
定の１つを短絡した形で、端子３２と端子３３との間を
直接接続され、単相電源２８をオンオフすることによっ
て電動機２１に電圧が印加される。従って、極めて廉価
に短絡器を実現することができる。

【００３７】図５は、単相電源２８の１実施例の構成を
示している。この電源は、印加電圧用の信号を発生する
信号発生部３７と、この信号の振幅を調整して電動機に
印加する電圧調整部３８とからなる。信号発生部３７か
ら発生する信号の電圧が微弱な場合には、電圧調整部３
８が該信号を増幅する機能を有する。信号発生部３７
は、マイクロプロセッサーのようなディジタル演算素子
とＡＤコンバータとの組合せにより容易に製作すること
ができる。更に、パーソナルコンピュータにＤＡボード
を装着することによって、より手軽にかつ簡便に実現す
ることもできる。このようなディジタル的手段を採用し
た場合には、任意の形状の信号を極めて容易に発生する
ことができる。

【００３８】信号の形状としては、直流、正弦波、異な
った周波数の正弦波を時系列的に接続した合成波、複数
の周波数の正弦波を同時刻で重ね合わせた合成波、矩形
波、三角波、またはこれらによる合成波など種々のもの
が考えられる。これらの信号は、一般には、従来技術に
よる試験の場合に比して千分の一程度の大幅に低い０〜
十数Hz程度の周波数成分からなる低周波信号である。

【００３９】上記ディジタル的手段に代えてアナログ形
の素子や装置などのアナログ的手段により信号発生部を
実現することも可能である。この場合には、発生波形の
自由度は低下するが、ＤＡコンバータを省略できるとい
う点で有利である。

【００４０】上述したように、微弱な信号に対しては、
電圧調整部３８が信号増幅器としての機能を発揮する
が、この場合の増幅器としての特性は必ずしも線形であ
る必要はない。従って、本発明は、利用し得る増幅器の
選択の幅がかなり大きく、これをパワートランジスタ、
パワーオペアンプなどのパワー素子で簡単に作成するこ
とができるという利点を有する。従って、本発明によれ
ば、電動機の試験装置の性能を維持しつつ構成を簡単に
することができる。図６には、このようなパワーオペア
ンプを利用した増幅器の１実施例の構成が示されてい
る。同図において、符号３９は高容量のオペアンプ、４
０は微弱信号入力用の単相給電端子、４１は電圧のバラ
ンス調整手段である。

【００４１】また、図５の信号発生部３７で発生する信
号が十分な電圧を有する場合には、電圧調整部３８は電
圧を低下させる減衰器の役割を果すことになる。このよ
うな電圧の低減には、通常の単相変圧器を利用すること
もできる。このように電圧を増幅又は低減させることに
よって、試験の際に電動機に印加する電圧レベルを適当
に調整し、測定精度を向上させることができる。

【００４２】図７は、１個の３相インバータ素子を利用
して、上述した短絡機能と電圧調整機能とを一体化させ
て試験装置の構成をより簡単にした電圧印加装置４２の
実施例を示している。電圧印加装置４２は、電動機の３
相端子を短絡する機能を発揮する短絡部４３と、電圧調
整をして増幅機能を発揮する増幅部４４とからなる。増
幅部４４は、直流電源４５を有する。短絡部４３は、３
相給電端子４６を介して電動機２１の端子ｕ、ｖ、ｗに
接続され、増幅部４４は、単相給電端子４７を介して単
相の電圧信号が入力されるようになっている。図示され
るように、電圧印加装置４２を構成する前記インバータ
素子は６個のスイッチングサブ素子４８を有する。スイ
ッチングサブ素子４８は、よく知られているように直列
に接続された２個ずつの素子が直流電源４５に対してそ
れぞれ並列に接続されると共に、直列に接続された前記
各２個の素子４８間において３相給電端子４６にそれぞ
れ接続されている。また、本実施例では、ｖ相及びｗ相
のスイッチングサブ素子４８に単相給電端子４７から同
一符号の信号が印加されるようになっている。

【００４３】次に、本実施例による電圧印加装置４２の
動作を説明する。本実施例におけるスイッチングサブ素
子のオン・オフは、単相給電端子４７に入力される矩形
信号により指示されて行なわれる。即ち、図７において
単相給電端子４７に「オン」又は「オフ」と表示されて
いるように入力される単相矩形信号が、前記インバータ
素子内の各スイッチングサブ素子４８のオン・オフ信号
になる。増幅部４４は、この矩形信号を受け取ると、こ
れを直流電源４５の電圧レベルまで増幅する。増幅され
た電圧は、短絡部４３を通じて３相給電端子４６へ出力
される。このとき、短絡部４３は、上述したようにｖ相
とｗ相のスイッチングサブ素子４８に同符号の信号が印
加されて、３相の中のｖ−ｗ相間を短絡している。ま
た、別の実施例では、６個のスイッチングサブ素子に印
加するオン・オフ信号の組合せを変更することによっ
て、ｗ−ｕ相間あるいはｕ−ｖ相間を同様に短絡し得る
ことは明らかである。このように本実施例では、単相電
圧信号の形状が矩形に限定されるが、上述したように１
個のインバータ素子で短絡機能と電圧調整機能とを同時
に実現できるという点で、構成が簡単になりかつコスト
の低減化と高精度を達成できるので非常に有利である。

【００４４】尚、図１０に関連して説明した従来技術の
非回転試験装置では、３相インバータ素子は、ＰＷＭ変
調器及びキャリア信号発生器と組み合わせて、３相ＰＷ
Ｍ信号の増幅手段として使用されており、そのために、
それへの入力として数キロ〜数十キロHzという高周波の
３相ＰＷＭ信号が印加されている。これに対し、本発明
の図７に示す実施例では、パワーエレクトロニクス用の
素子の１つとして３相インバータ素子を使用している
が、単相信号の印加を可能とするための短絡機能と印加
前の単相信号の電圧調整機能という２つの目的を達成し
ようとするものである。従って、ＰＷＭ変調器もキャリ
ア信号発生器も必要としないことから、構成がより簡単
でかつコストの低減を図ることができる。更に、入力信
号が０〜数十Hzという低周波の単相信号となるから、試
験される電動機に悪影響を与えることがない。

【００４５】図８には、本発明による電動機の非回転試
験装置を一体的に組み込んだ典型的な機械システムの実
施例の構成が概略的に示されている。この機械システム
は、負荷４９を駆動する３相交流電動機５０と、該電動
機を駆動するドライバ装置５１と、電動機５０の駆動電
源である３相交流電源５２とから構成される。ドライバ
装置５１は、通常運転時の電動機駆動部５３と、本発明
による非回転試験を行う電動機試験部５４とが一体的に
組み込まれている。電動機駆動部５３は、電動機５０を
駆動制御するドライバ回路５５と、電動機５０の運転状
態を検出するセンサ５６と、該センサからの信号に基づ
いてドライバ回路５５を制御する通常運転時のシステム
制御器５７とからなる。

【００４６】電動機試験部５４は、図２の第２実施例の
試験装置と同様の構成を有し、電動機５０に選択的に接
続可能な短絡器５８と、該短絡器を通じて電動機５０に
単相電圧を印加する単相電源５９と、短絡器５８及び単
相電源５９を制御する試験用のシステム制御器６０とを
備える。尚、通常の運転時は、電動機５０と短絡器５８
との間が切断されている。電動機５０を試験する際に
は、その３相給電端子と短絡器５８とを接続し、試験用
システム制御器６０からの指示によって前記給電端子間
のいずれか１つを短絡しつつ、単相電源５９から所定レ
ベルの単相電圧を印加する。そして、通常は電動機の運
転のために使用されるセンサ５６を利用して、少なくと
も電流及び必要に応じて電圧等を測定する。この測定値
に基づいて、電動機５０の特性が求められる。

【００４７】このように試験装置を組み込むことによっ
て、機械システムから電動機を取り外したり、長時間に
亘って運転を休止させることなく、随時必要に応じて電
動機５０の特性を試験することができる。また、別の実
施例では、前記機械システム全体を統括的に制御するシ
ステム制御部を設け、これにより通常運転時のドライバ
回路５５の制御、及び試験部５４の制御を行うこともで
きる。このような機械システムとしては、例えばＮＣ工
作機械のような自動化機械、コンベヤ装置等の様々な機
械・設備に適用することができる。

【００４８】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、
その技術的範囲において様々な変形・変更を加えて実施
することができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載するような効果を奏する。

【００５０】 請求項１記載の電動機の非回転試験方法
によれば、電動機の３つの端子間電圧のいずれか１つが
零電圧に保持されることによって、トルクを発生しない
状態で電動機を試験することができるので、従来の拘束
装置を必要とせず、機械システムに組み込まれた電動機
であってもこれを取り外す必要がないので、労力及び時
間が大幅に節減され、比較的簡単にかつ低コストで電動
機の特性を求めることができる。しかも、試験の際に電
動機に印加される電圧が単相となることによって、所要
電圧の生成及び印加、並びにこれに関連した電流等の電
気信号の計測を容易することができる。また、本発明に
よれば、電動機の３相のいずれか２相を短絡することに
よって、より現実に近い電動機の使用条件で試験を行う
ことができる点においても、より一層の精度向上が図ら
れる。更に請求項７記載の非回転試験方法により、単相
電圧の周波数を０〜数＋Ｈｚ程度の低周波とすることに
よって、電動機に悪影響を与えることなく、高い精度で
試験を実施することができる。

【００５１】また、請求項２記載の電動機の非回転試験
装置によれば、従来の拘束装置を必要としないことによ
って、比較的簡単な構成により試験を実施することがで
き、しかも、機械システムに組み込まれた電動機であっ
てもこれを取り外す必要がないので、労力及び時間を大
幅に節減することができ、コストを低減させることがで
きる。更に、印加電圧が単相となることによって、所要
電圧の生成及び印加、並びにこれに関連した電流等の電
気信号の計測が容易になるので、電動機の特性を容易に
かつより高精度に把握することができる。

【００５２】これに加え、請求項３記載の電動機の非回
転試験装置によれば、外部から指示することによって試
験を実施できるので、装置の取扱い・操作性が向上し、
試験の実施がより容易にかつ確実になって効率化を達成
することができる。

【００５３】請求項４記載の電動機の非回転試験装置に
よれば、電圧印加用の信号を増幅・減衰することによっ
て、印加される信号の電圧が微弱であっても適正に調整
することができ、常に試験条件に応じてより高い精度で
電動機の特性を把握することができるので、実用性が向
上する。

【００５４】これに加えて、更に請求項５記載の電動機
の非回転試験装置によれば、１個のインバータ素子によ
って短絡機能と印加電圧の調整機能とを達成できるの
で、より構成を簡単になってコストの低減化を図ること
ができると共に、より精度を高めることができる。

【００５５】また、請求項６記載の機械システムによれ
ば、電動機を組み付けた状態のままで随時必要に応じて
試験を行なうことができ、それにより労力及び時間が大
幅に節約されると共に、機械システムの稼動効率を向上
させて、コストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機の非回転試験装置の第１実
施例の構成を概略的に示すブロック図である。

【図２】本発明による電動機の非回転試験装置の第２実
施例の構成を概略的に示すブロック図である。

【図３】本発明による電動機の非回転試験装置に使用す
る短絡器の第１実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明による電動機の非回転試験装置に使用す
る短絡器の第２実施例を示すブロック図である。

【図５】本発明に使用する単相電源の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】単相電源の電圧調整部の構成例を示す回路図で
ある。

【図７】本発明における１個のインバータ素子からなる
電圧印加装置の構成例を示す回路図である。

【図８】本発明による機械システムの典型例の構成を示
すブロック図である。

【図９】従来の拘束装置を用いた試験装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１０】従来の非回転試験装置の構成を概略的に示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 交流電動機 ２ ３相電力センサ ３ 電圧調整器 ４ ３相交流電源 ５ 電流センサ ６ 電圧センサ ７ 拘束装置 ８ インバータ素子 ９ ＰＷＭ変調器 １０ ２−３相変換器 １１ 直流電源 １２ キャリア信号発生器 １３ ２相電圧信号発生器 １４ 角度指示器 １５ 三角関数発生器 ２１ 交流電動機 ２２〜２４ 給電線 ２５ 短絡器 ２６、２７ 給電線 ２８ 単相電源 ２９ 電流センサ ３０ 電圧センサ ３１ システム制御器 ３２ ３相給電端子 ３３ 単相給電端子 ３４ ３相スイッチ ３５ スイッチ制御部 ３６ 制御信号線 ３７ 信号発生部 ３８ 電圧調整部 ３９ オペアンプ ４０ 単相給電端子 ４１ バランス調整手段 ４２ 電圧印加装置 ４３ 短絡部 ４４ 電圧調整部 ４５ 直流電源 ４６ ３相給電端子 ４７ 単相給電端子 ４８ スイッチングサブ素子 ４９ 負荷 ５０ 交流電動機 ５１ ドライバ装置 ５２ 交流電源 ５３ 電動機駆動部 ５４ 電動機試験部 ５５ ドライバ回路 ５６ センサ ５７ システム制御器 ５８ 短絡器 ５９ 単相電源 ６０ システム制御器

フロントページの続き (72)発明者 榊原 則夫 神奈川県川崎市宮前区有馬二丁目８番地 24号 株式会社日機電装システム研究所 内

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相交流電動機の特性を求めるための
   試験方法であって、 前記電動機の３相のいずれか２相を短絡させ、残りの１
   相に単相電圧を印加し、その状態において少なくとも電
   流を測定することを特徴とする電動機の非回転試験方
   法。
2. 【請求項２】 ３相交流電動機の特性を求めるための試
   験装置であって、前記電動機の３相のいずれか２相を短
   絡するための短絡手段と、残りの１相に単相電圧を印加
   するための電圧印加手段と、少なくとも電流を測定する
   ための測定手段とを備えることを特徴とする電動機の非
   回転試験装置。
3. 【請求項３】 前記短絡手段が、外部からの指示によ
   り、前記電動機の３相から短絡すべき２相を自由に選択
   可能な制御手段を有することを特徴とする請求項２記載
   の電動機の非回転試験装置。
4. 【請求項４】 前記電圧印加手段が、印加電圧用の信号
   を発生する信号発生手段と、前記信号発生手段により発
   生した前記印加電圧用信号の振幅を調整して印加する電
   圧調整手段とを有することを特徴とする請求項２記載の
   電動機の非回転試験装置。
5. 【請求項５】 前記短絡手段と電圧調整手段とが、１個
   の３相インバータ素子からなることを特徴とする請求項
   ４記載の電動機の非回転試験装置。
6. 【請求項６】 負荷を駆動する３相交流電動機と、前記
   電動機を駆動制御するドライバとからなる機械システム
   であって、 前記電動機の３相のいずれか２相を短絡する短絡手段
   と、残りの１相に単相電圧を印加する電圧印加手段と、
   少なくとも電流を測定する手段とからなる試験装置を一
   体的に備えることを特徴とする機械システム。
7. 【請求項７】 前記単相電圧の周波数が０〜数十Ｈｚ程
   度の低周波であることを特徴とする請求項１記載の電動
   機の非回転試験方法。