JP3119731B2 - 高低速切替え型モータの温度低減装置 - Google Patents

高低速切替え型モータの温度低減装置

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JP3119731B2 JP04244802A JP24480292A JP3119731B2 JP 3119731 B2 JP3119731 B2 JP 3119731B2 JP 04244802 A JP04244802 A JP 04244802A JP 24480292 A JP24480292 A JP 24480292A JP 3119731 B2 JP3119731 B2 JP 3119731B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一次巻線回路に高速回
転用巻線と低速回転用巻線とを備え、スイッチング回路
の切替えにより出力切替を行うことが可能な多相モータ
における発生熱の低減を図る高低速切替え型モータの温
度低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】多相モータ、例えば、三相誘導型スピン
ドルモータの一次巻線回路に高速回転用巻線と低速回転
用巻線とを備え、スイッチング回路を介してこれら高低
速回転巻線間の切替え、高速回転時には巻線数の少ない
小さなリアクトル成分巻線回路とし、低速回転時には巻
線数の多い大きなリアクトル成分巻線回路として高低速
切替え型モータは周知であり、例えば、実開昭55−1
2746号公報等に開示されている。
【0003】また、この高低速切替え型モータの駆動回
路にパルス幅変調回路(PWM回路)を設け、ディジタ
ル駆動制御を行う方式が近時は多用されている。然しな
がら、このような高低速切替え型のモータの一次巻線に
おいては、高速回転用巻線のリアクトル成分が小さいこ
とから、高速回転駆動時にはPWM駆動によりインバー
タ回路を経てモータ一次巻線にパルス実効電圧がかけら
れ、これにより、直流抵抗成分Rとリアクタンス成分L
とを有した同一次巻線に流れる一次電流iは、パルス実
効電圧の立ち上がり時点には、ステップ関数の一般解の
過渡項(i=K・e-Rt/l )として得られる過渡電流現
象を呈するが、このとき、リアクタンス成分が小さいこ
とにより、同一次電流中には高調波成分、つまり電流リ
プル成分が多く含まれることになる。故に、このような
高調波電流成分が鉄損熱の発生原因となり、モータの温
度上昇を来す原因となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようにモータ温度
が上昇すると、結局は長時間にわたる高速回転が困難と
なる。従って、斯かる高低速切替え型モータを、例え
ば、工作機械の主軸駆動モータとして組み込んだとき、
連続長時間の切削加工に支障を来す等の不利を生む原因
となっている。
【0005】依って、本発明の主目的は、モータの一次
巻線回路内には、何ら変更、改変を加えることなく、モ
ータが高速回転用巻線回路に切替えられて高速回転する
場合における鉄損熱の発生を抑止し、モータ温度の低減
を図り得るようにする高低速切替え型モータの温度低減
装置を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、高低速切替え
型モータの高速回転用巻線回路だけに直列接続可能なリ
アクトルを一次巻線回路の外部回路に直列接続で設け、
入力側から見たリアクタンス成分を増加させて高速回転
時における一次電流中の高調波成分を除去し、以て鉄損
熱の発生原因を除去し、モータ温度の低減を図るもので
ある。
【0007】すなわち、本発明によれば、スイッチング
回路を介して切替え可能な高速回転用巻線と低速回転用
巻線とを有した一次巻線回路を各相に備えた高低速切替
え型モータにおいて、前記一次巻線回路の外部回路に介
挿され、前記高速回転用巻線にのみ直列接続可能なリア
クトルを設け、以て一次電流の高調波成分におけるリッ
プル低減によりモータ発生熱を低減させようにした高低
速切替え型モータの温度低減装置が提供される。以下、
本発明を添付図面に示す実施例に基づいて、更に、詳細
に説明する。
【0008】
【実施例】図1は、本発明による温度低減装置を備えた
高低速切替え型三相星形結線を有したモータの回路図、
図2は、同じく本発明による温度低減装置を備えた高低
速切替え型三相デルタ結線形モータの回路である。図1
を参照すると、本発明による温度低減装置を備えた三相
星形結線からなる一次巻線を備えたモータの駆動回路の
実施例が図示されており、モータの一次巻線回路10
は、三相一次巻線回路として形成され、U相、V相、W
相の各相を備え、かつ、各相毎に低速回転用入力端U
1,V1,W1と高速回転用入力端U2,V2,W2を
備えている。
【0009】即ち、図示から明らかなように、低速回転
時には高速回転時より巻線ターン数を多くするために、
低速回転時の一巻線におけるリアクタンスが高速回転時
の一次巻線におけるリアクタンスより大きく形成されて
いる。そして、このような三相星形モータは、駆動装置
12から巻線切替装置40を経て駆動電流の供給を受け
る構成を有し、故に、巻線切替装置40の低速側スイッ
チ42がオンに切替えられているときには、低速回転用
入力端U1,V1,W1から励磁用の電流入力が印加さ
れ、高速側スイッチ44がオンに切替えられて低速側ス
イッチ42がオフにされているときには、高速回転用入
力端U2,V2,W2から励磁用電流が印加される。こ
うして印加された入力電流が一次電流であり、モータの
駆動電流となる。そして、この一次電流中に含まれた高
調波電流成分がモータの鉄損熱の原因となる。
【0010】なお、駆動装置12は、三相電流指令入力
の入力端を有し、電流制御部、三角波比較PWM制御
部、パワートランジスタ素子から成るインバータ回路部
等を含んで形成され、モータ一次巻線回路10にPWM
方式制御によるパルス実効電圧をかけることにより、一
次電流を供給し、励磁を行うように形成されている。こ
こで、本実施例では、巻線切替装置40において、高速
側スイッチ44がオンに切替えられ、モータの一次巻線
回路10における高速回転用巻線に励磁電流が供給され
るときには、同高速回転用巻線回路の外部回路に三相各
相に一定のリアクタンスを直列接続するリアクトル50
が介挿される。
【0011】このようなリアクトル50が介挿されるこ
とにより、駆動装置12側から見たモータの一次巻線回
路10においては、その等価回路における一次漏れ回路
におけるリアクタンス成分が増加することとなり、従っ
て、三相各相にパルス実効電圧が掛けられた場合の一次
電流における各立ち上がり過程、つまり電流変化の過渡
期における時定数が大きくなり、電流リップル、つま
り、高調波電流成分の発生が抑制される。その結果、モ
ータの固定子における鉄損熱の発生を低減することが可
能となり、モータの温度低減を実現することができるの
である。そして、このことは、長時間に亘るモータの連
続高速運転においても所要の出力を確保することが可能
となり、モータが回転駆動源として利用される場合に
は、極めて良好な効果を発揮するのである。
【0012】なお、この場合に、モータ一次巻線10の
高速回転用巻線に直列接続されるリアクトル50のリア
クタンス成分の大きさは、モータの出力値と対応した同
一次巻線回路10の高速回転用巻線におけるリアクタン
ス成分の値に応じて設計、選定すれば良く、モータの出
力低下を最小限に抑止しつつ、鉄損熱の発生を最大限に
低減できるように設定すれば良い。また、電気的素子と
してのリアクトル50は、簡単に市販品から入手可能で
あることは言うまでもない。
【0013】ここで、モータの低速回転要請に応じて巻
線切替装置40において、低速側スイッチ42がオンに
切替えられ、従って高速側スイッチ44がオフに切替え
られているときには、モータの一次巻線回路10におけ
る低速回転用巻線は、高速回転用巻線に対比して図1の
回路図からも明らかなように、リアクタンス成分が大き
いから外部回路に別途のリアクトルを接続しないでも、
十分に鉄損熱の発生を抑止し得るのである。しかも、一
次巻線回路10の外部回路にリアクトル成分が介挿され
ないことは、同リアクトルにおける電圧降下の影響で一
次巻線10に対する実効電圧が低減することを防止でき
るから、出力の低減を来すこともないのである。
【0014】図2は、本発明による温度低減装置を三相
デルタ結線形モータに適用した場合の実施例を示してい
る。同図2において、モータの一次巻線回路10Aは、
略示的に図示されているが他の構成は図1の星形結線モ
ータの場合と同様で、巻線切替装置40において、高速
側スイッチ44がオンの状態では、リアクトル50がモ
ータの一次巻線回路10Aの高速回転用巻線の入力端子
X,Y,Zに直列接続され、同高速側スイッチ44がオ
フに切替えられ、低速側スイッチ42がオンに切替えら
れたときにはリアクトル50は、一次巻線回路10Aに
介挿接続されることはない。
【0015】この結果、高速回転時には、リアクトル5
0の介挿により前述した三相星形結線による一次巻線の
場合と同様に、高速回転用巻線回路におけるリアクタン
ス成分を増加させて駆動装置12からパルス実効電圧が
掛けられて一次巻線回路10Aに励磁用一次電流が流れ
る場合の高調波電流成分の発生を抑止し、故に、モータ
の固定子コアにおける鉄損熱の発生による温度上昇を低
減させることが可能となるのである。
【0016】
【発明の効果】以上の実施例の説明を介して明らかなよ
うに、本発明によれば、高低速切替え型の多相モータに
おける固定子一次巻線における高速回転用巻線のリアク
タンス成分が低速回転用巻線のリアクタンス成分より小
さくなることに起因して、モータ駆動をPWM方式制御
により行わうとき、一次巻線回路に掛けられるパルス実
効電圧による一次巻線電流の立ち上がり時における高調
波が増加することに鑑みて、一次巻線回路の外部回路に
リアクトルを直列接続する構成としたことにより、一次
巻線電流の立ち上がり時における電流リップル(高調波
電流成分)を低減させて固定子コアにおける鉄損熱の発
生を抑止可能となり、延いては、モータの温度低減を図
ることが可能な温度低減装置が得られたのである。
【0017】従って、斯かる温度低減装置を備えた高低
速切替え形多相モータを工作機械の主軸駆動源等に用い
たとき、連続高速回転を比較的出力低下を抑止しつつ、
長時間に亘り継続させることが可能となる効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による温度低減装置を備えた高低速切替
え型三相星形結線を有したモータの回路図である。
【図2】同じく本発明による温度低減装置を備えた高低
速切替え型三相デルタ結線形モータの回路である。
【符号の説明】
10…一次巻線回路 10A…一次巻線回路 12…駆動装置 40…巻線切替装置 42…低速側スイッチ 44…高速側スイッチ 50…リアクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 尚志 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−32596(JP,A) 実開 昭62−70664(JP,U) 実開 昭63−187591(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング回路を介して切替え可能な
    高速回転用巻線と低速回転用巻線とを有した一次巻線回
    路を各相に備えた高低速切替え型モータにおいて、 前記一次巻線回路の外部回路に介挿され、前記高速回転
    用巻線にのみ常に直列接続されるリアクトルを設けたこ
    とを特徴とする高低速切替え型モータの温度低減装置。
JP04244802A 1992-09-14 1992-09-14 高低速切替え型モータの温度低減装置 Expired - Fee Related JP3119731B2 (ja)

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